JP2002015703A

JP2002015703A - 照明装置

Info

Publication number: JP2002015703A
Application number: JP2000196007A
Authority: JP
Inventors: Itsuoki Moriyama; 厳興森山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】密閉構造であっても蛍光ランプが所望の最冷部
温度を得て高い発光効率で点灯する照明装置を提供す
る。【解決手段】実質的に密閉構造の照明装置本体１１と、
小径で細長い透光性放電容器１、蛍光体層２、マウント
高さが相対的に大きい第１の電極４Ａ、マウント高さが
同じく小さい第２の電極４Ｂ、ならびに水銀および希ガ
スを含むイオン化媒体を備え、照明装置本体１１内に配
設された高管壁負荷形の蛍光ランプ１２Ａと、透光性放
電容器１のマウント高さが相対的に大きい第１の電極４
Ａ側の部位を吸熱するように配設されたペルチエ素子１
３ａ、ならびにペルチエ素子１３ａの発熱部に導熱的に
配設された放熱手段１３ｂを含み蛍光ランプ１２Ａとは
分離して支持された最冷部強制形成構体１３と、透光性
放電容器１の外面およびペルチエ素子１３ａの吸熱面の
間に導熱的に介在する熱伝導性ポリマー１４とを具備し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高管壁負荷形の蛍
光ランプを備えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、近年環境問題対応から小
形化による省資源化、高効率化による全光束アップや省
エネルギー化および長寿命化が進展している。これに伴
い蛍光ランプは、その透光性放電容器の小径管化および
高管壁負荷化が同時に行われている。

【０００３】また、蛍光ランプの小径管化により、照明
装置が大幅に薄形化されている。これにより快適な空間
作りが可能になり、併せて蛍光ランプと照明装置の包装
資材および物流費の削減が可能になる。

【０００４】ところで、蛍光ランプの管壁負荷が大きく
なると、点灯中のランプ温度が上昇する。また、上述し
たように小径管の環形蛍光ランプを光源に採用すること
で照明装置を大幅に薄形にできるが、この種の蛍光ラン
プは輝度が高いため、照明器具の場合には、乳白の光拡
散形のセードで蛍光ランプを覆う構造が多い。したがっ
て、照明器具内空間が密閉されるとともに狭くなるた
め、点灯中のランプ温度が一層高くなる傾向にある。

【０００５】蛍光ランプの点灯中の温度が高くなると、
水銀蒸気圧が最適値範囲から外れてしまうために、発光
効率が低下して、全光束が低減するという問題がある。
この問題は、純粋な水銀の形で封入しても、アマルガム
の形で封入しても、それぞれ最適温度範囲が異なるもの
の、本質的に変わらない。蛍光ランプ内の水銀蒸気圧
は、最冷部の温度によって規制されることが知られてい
る。すなわち、蛍光ランプにおいては、最冷部以外の部
分の温度が高くても、最冷部の温度に対応する水銀蒸気
圧になる。このことから、放電空間の一部に最冷部を人
為的に形成して、最冷部の温度が最適値になるように構
成することが従来から行われている。

【０００６】特開２０００−５７９３８号公報には、口
金部に通風孔を形成する構成が開示されている。また、
特開平１１−３２９７６２号公報には、一方の電極のフ
レアステムの高さを大きくして最冷部を形成する構成が
開示されている。さらに、特開平１１−１９１３１４号
公報には、電極近傍にアルミニウム板を設けて温度低減
を図る構成が開示されている。

【０００７】しかし、照明装置の内部空間が極端に狭く
なると、内部空間が著しく温度上昇するため、上記の構
成では最冷部の温度も高くなってしまう。そのため、水
銀蒸気圧が最適範囲から逸脱してしまい、ランプ効率お
よび光束の低下を阻止することができない。

【０００８】これに対して、ペルチエ素子を用いて蛍光
ランプに強制的に最冷部を形成することも知られてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者の
検討によると、単にペルチエ素子を用いるだけでは、密
閉された狭い照明装置本体の中部において必ずしも所望
の最冷部温度を得ることができない。それどころか、冷
却能力が大きくて高価なペルチエ素子が必要になり、大
幅コストアップになるとともに、照明装置が大形化し、
本来の小形化を図れなくなるという問題があることが分
かった。

【００１０】本発明は、密閉構造であっても蛍光ランプ
が所望の最冷部温度を得手高い発光効率で点灯する照明
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の照明装
置は、実質的に密閉構造の照明装置本体と；小径で細長
い透光性放電容器、透光性放電容器の内面側に形成され
た蛍光体層、透光性放電容器内の一端側に封装されたマ
ウント高さが相対的に大きい第１の電極および透光性放
電容器内の他端側に封装されたマウント高さが相対的に
小さい第２の電極、ならびに水銀および希ガスを含み透
光性放電容器の内部に封入されたイオン化媒体を備え、
照明装置本体内に配設された高管壁負荷形の蛍光ランプ
と；吸熱部および発熱部を備え吸熱部が透光性放電容器
の第１の電極側の部位を吸熱するように配設されたペル
チエ素子、ならびにペルチエ素子の発熱部に導熱的に配
設された放熱手段を含み、蛍光ランプとは分離して支持
された最冷部強制形成構体と；透光性放電容器の外面と
ペルチエ素子の吸熱面との間に導熱的に介在する熱伝導
性ポリマーと；照明装置本体内に配設されて蛍光ランプ
を付勢する高周波点灯装置と；を具備していることを特
徴としている。

【００１２】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１３】〔照明装置本体について〕「照明装置本
体」とは、照明装置から後述する蛍光ランプ、最冷部形
成構体および高周波点灯装置を除いた残余の部分をい
う。なお、「照明装置」とは、蛍光ランプの発光を何ら
かの目的で利用する全ての装置を含む広い概念である。
たとえば、照明器具、バックライト装置、表示灯、標識
灯、読取装置およびこれを組み込んだスキャナ、複写
機、ファクシミリなどのＯＡ機器などを含む。

【００１４】また、照明装置本体は、実質的に密閉構造
を備えている。なお、「実質的に密閉構造」とは、完全
な密閉であるばかりでなく、気密ではないが防虫構造に
なっている程度や、排気口があるがそれ単体では十分な
放熱作用が基体できない程度の非密閉構造を含む意味で
ある。そして、照明装置本体は、その一部に蛍光ラン
プ、高周波点灯装置および最冷部強制形成構体を支持す
るとともに、照明装置本体を取り付ける際に機能する基
体を含むことができる。ただし、熱伝導性ポリマーは、
最冷部強制形成構体および蛍光ランプのいずれに支持す
る構成であってもよい。

【００１５】さらに、照明装置本体の一部として基体を
用いる場合、これを金属板のプレス成形により形成する
ことができる。そして、基体の内面側を光反射性に構成
することができる。

【００１６】さらにまた、蛍光ランプの発光を照明装置
本体から外部へ導出する場合、透光性のカバー、セード
またはグローブなどを装備することができる。そして、
基体とカバー、セードまたはグローブなどとを合わせ
て、それらの間に形成される内部が実質的に密閉された
空間を形成することができる。また、カバー、セードま
たはグローブは、透明および光拡散性のいずれであって
もよい。さらに、透明の場合に、レンズ、プリズム、岩
目模様などの光学的要素を付設することができる。

【００１７】〔蛍光ランプについて〕蛍光ランプは、透
光性放電容器、蛍光体層、第１および第２の電極、なら
びにイオン化媒体を備えているとともに、高負荷形であ
る。以下、構成要素などごとに説明する。

【００１８】＜透光性放電容器について＞透光性放電容
器は、小径で細長い。「小径」とは、外径２６ｍｍ以
下、好ましくは２０ｍｍ以下、最適には管径１４〜１８
ｍｍであることを意味する。また、「細長い」とは、少
なくとも外径の１０倍以上長いことを意味する。さら
に、透光性放電容器は、小径管の細長い部分と、小径管
の両端を閉塞している端板の部分とで構成することがで
きる。

【００１９】次に、透光性放電容器の材質は、気密性、
加工性および耐火性を備えていれば特に制限されない
が、一般的にこの種蛍光ランプに用いられている軟質ガ
ラスが経済性および製造の容易性から好適である。しか
し、要すれば、硬質ガラス、半硬質ガラス、石英ガラス
など軟質ガラス以外のガラスを用いることができる。さ
らに、ガラス以外のたとえば透光性の多結晶または単結
晶のセラミックスを用いて透光性放電容器を構成するこ
とを除外するものではない。小径管の細長い部分は、ガ
ラスバルブによって形成することができる。透光性放電
容器の端板の部分は、一般的にはガラス製のステムによ
って構成される。ステムを用いる場合、フレアステム、
ビードステム、ボタンステム、ピンチシールステムなど
の既知のステム構造を採用することができる。

【００２０】また、透光性放電容器は、直管および曲管
のいずれであってもよい。曲管としては、環状、２重環
状、半円状、Ｕ字状、Ｗ（Ｍ）字状、スパイラル状など
任意所望の形状を採用することができる。なお、環状や
２重環状の場合、完全な環形および環の一部が欠如した
形状を含む。さらに、環は円環であることが好ましい
が、必ずしも円環でなければならないものではなく、楕
円形状やその他変形した環状であることを許容する。ま
た、環の一部が欠如した環状である場合に、その欠如部
に合成樹脂製の口金を装着することができる。しかし、
要すれば口金を用いないで直接導入線に点灯装置を接続
するような構成にしてもよい。さらに、透光性放電容器
の環外径は、特に制限されないが、好ましくは２１０〜
３９２ｍｍである。

【００２１】さらに、透光性放電容器は、その一部に細
管を含んでいることを許容する。細管は、基端が透光性
放電容器内に気密に連通していて、かつ透光性放電容器
の一端から外部に突出しているとともに、透光性放電容
器の内部を細管を通じて排気し、イオン化媒体を封入後
にチップオフするように構成することができる。また、
透光性放電容器の小径管部分の端部からの突出長は、細
管のチップオフや最冷部強制形成構体のペルチエ素子に
よる吸熱を細管の部位で行う場合に支障なければ自由で
ある。しかし、許容される範囲内で長くすることによ
り、細管部分に所望の最冷部を形成しやすくなる。これ
に対して、一般に慣用されているように、環の欠如部に
口金を装着する場合には、細管が長すぎると、口金の装
着に支障をきたすので、適切な長さを留意しなければな
らない。なお、透光性放電容器の他端からは他の細管が
外部に突出していてもよいし、透光性放電容器の他端に
は細管が備えられていなくてもよい。しかし、透光性放
電容器の両端に細管を備えている場合には、透光性放電
容器内を排気する以前に一方の細管を予めチップオフし
ておくべきである。さらに、細管は、透光性放電容器の
内部を排気したり、希ガスを封入するためにも機能する
ことができるが、要すればアマルガムを封入するために
も機能させることができる。この場合、アマルガムを細
管内に保持するために、細管の中間部にネック部を形成
してアマルガムが透光性放電容器内へ不所望に移動しな
いようにすることができる。

【００２２】＜蛍光体層について＞蛍光体層は、透光性
放電容器の内面側に形成されるが、これは透光性放電容
器の内面に接触して形成してもよいし、アルミナなどの
保護膜およびまたは酸化チタンなどの反射膜を介して形
成してもよいという意味である。

【００２３】また、使用する蛍光体は、照明目的に応じ
て任意所望に選択することができる。たとえば、一般照
明用途に対しては、３波長発光形の蛍光体やハロリン酸
塩蛍光体などの白色発光形の蛍光体を用いることができ
る。また、用途によっては紫外線発光形の蛍光体などを
蛍光体の全部または一部に用いることもできる。

【００２４】＜第１および第２の電極について＞第１お
よび第２の電極は、透光性放電容器内の両端側に封装さ
れて、それらの間で低圧水銀蒸気放電を生起させるので
あるが、本発明においては第１の電極のマウント高さが
第２の電極のそれより相対的に大きくなっている。

【００２５】また、第１および第２の電極は、フィラメ
ント電極、セラミックス電極など既知の電極を用いるこ
とができる。フィラメント電極は、タングステンの２重
コイルやトリプルコイルなどに電子放射性物質を塗布し
てなり、その両端を透光性放電容器を気密に貫通する一
対の導入線の先端部に継線した構造を備えている。セラ
ミックス電極は、たとえば開口部を備えた電気伝導性の
容器内にアルカリ土類元素および遷移金属元素の酸化物
を主体とし、表面を遷移金属元素の端か物または窒化物
で被覆した果粒状、スポンジ状または塊状の複合セラミ
ックスからなる熱電子放出物質を収納させてなる構造を
備えていて、１本の導入線の先端に支持されている。し
かし、セラミックスからなる熱電子放出物質を微粒子状
に形成して、上記のフィラメント電極のフィラメントの
部分に一般の電子放射性物質と同様な方法で塗布するよ
うに構成することもできる。なお、この場合、電子放射
性物質を炭化物から酸化物に変化させる焼成工程が不要
となる。

【００２６】次に、本発明において、電極の「マウント
高さ」とは、電極がフィラメント電極からなる場合に
は、電極の中心軸から透光性放電容器の対向する端部の
外面までの距離をいう。また、電極が電気伝導性の容器
内に収納されたセラミックス電極からなる場合には、熱
電子放出物質の表面から透光性放電容器の対向する端部
の外面までの距離をいう。

【００２７】また、電極のマウント高さは、所定の相対
的な高さを備えていれば、どのような構造でもよいが、
これを相対的に大きくするにはたとえば透光性放電容器
内の導入線の長さを大きくするか、導入線を気密に貫通
させて支持するステムの透光性放電容器内に突出する高
さを大きくすることによって行うことができる。もちろ
ん、要すれば両者を組み合わせることもできる。

【００２８】電極のマウント高さの好適範囲は、大きい
方が３０〜５０ｍｍである。また、小さい方が２０〜３
０ｍｍである。

【００２９】電極のマウント高さを規定するに際して、
ステムの突出部の高さを変える場合のステム高さの好適
範囲は、電極のマウント高さが大きい方では２０〜４０
ｍｍ、小さい方が１０〜３０ｍｍである。なお、「ステ
ム高さ」とは、ステムの先端から透光性放電容器の端部
の外面までの距離をいう。

【００３０】＜イオン化媒体について＞イオン化媒体
は、水銀および希ガスを含んでいるものとする。水銀
は、低圧水銀蒸気放電を行わせるためのイオン化媒体で
ある。そして、水銀は、ペレット状のアマルガムや純粋
水銀の形で封入することができる。希ガスは、蛍光ラン
プの放電開始を容易にするため、および緩衝ガスとして
用いられ、アルゴン、クリプトンなどを数百ないし１０
００Ｐａ程度透光性放電容器内に封入される。

【００３１】＜高管壁負荷形について＞「高管壁負荷
形」とは、管壁負荷が５００W／ｍ^２以上であることを
意味し、好適には８００W／ｍ^２以上、最適には２００
０W／ｍ^２以上である。なお、ここで、好適および最適
の表現は、それぞれ管壁負荷が大きい方が照明装置本体
が小形化できる割に消費電力が大きいので、本発明が効
果的に作用するという意味で用いている。本発明におい
て用いる蛍光ランプの一例を示せば、表１ないし表４の
とおりである。

【００３２】

【表１】カ゛ラス管径(mm) 環外径(mm) 定格ランフ゜電力(W) 全光束(lm) 定格寿命(h) 16.5 225 20 1690 9000 28 2160 9000 16.5 229 27 2300 9000 38 3070 9000 16.5 373 48 4250 9000

【００３３】

【表２】カ゛ラス管径(mm) 長さ(mm) 定格ランフ゜電力(W) 全光束(lm) 定格寿命(h) 20 192/106 41 3100/3300 9000 20 296/210 68 5900/6300 9000 20 400/314 97 8800/9600 9000

【００３４】

【表３】カ゛ラス管径(mm) 長さ(mm) 定格ランフ゜電力(W) 全光束(lm) 定格寿命(h) 15.5 177 13 840 6000 20 243 27 1800 7500 19 410 36 2900 9000 20 560 55 4500 9000 22 860 96 8600 7500 17.5 1150 105 10500 12000

【００３５】

【表４】カ゛ラス管径(mm) 長さ(mm) 定格ランフ゜電力(W) 全光束(lm) 定格寿命(h) 25.5 558.5 16/23 1400/2000 8500 25.5 1198 32/45 3200/4500 12000 25.5 1498.5 50/65 5200/6400 12000 〔最冷部強制形成構体について〕最冷部強制形成構体
は、ペルチエ素子および放熱手段を含んで構成されると
ともに、蛍光ランプとは分離して支持されていて、蛍光
ランプの透光性放電容器に最冷部形成の予定部すなわち
第１の電極側の部位を吸熱することによって、所望温度
の最冷部を強制的に形成するための手段である。なお、
最冷部強制形成構体が蛍光ランプとは分離して支持され
るということは、照明装置に対する蛍光ランプの着脱に
係わりなく支持されている意味である。たとえば、最冷
部強制形成構体は、照明装置本体に対して蛍光ランプと
は別に支持される。

【００３６】＜ペルチエ素子について＞ペルチエ素子
は、異種の半導体または導体の接合または接点に電流を
流すとき、接合または接点の片側に熱の吸収また反対側
に熱の発生を生じるペルチエ効果を利用する素子であっ
て、吸熱部で吸熱を行わせると、発熱部で発熱する。ま
た、ペルチエ素子は、種々の定格容量のものが入手可能
であり、蛍光ランプの強制冷却に必要なものを選択して
使用すればよいが、たとえば定格消費電力１Ｗクラス
で、吸熱部の面積が４×４ｍｍ程度のものを本発明にお
いて用いることができる。

【００３７】＜放熱手段について＞放熱手段は、ペルチ
エ素子がその吸熱部で熱の吸収を行ったとき、反対側の
発熱部で熱の発生が行われるので、この発生熱を速やか
にペルチエ素子から除去し、さらには照明装置の外部へ
放熱していくための手段である。なお、放熱手段が「ペ
ルチエ素子の発熱部に導熱的に配設されている」とは、
ペルチエ素子からの放熱を促進するように配設されてい
る意味である。放熱手段としては、種々の手段が知られ
ているので、たとえば以下に列挙するような適当な放熱
手段を選択して使用することができる。

【００３８】（１）ヒートシンクおよび電動ファンの組
み合わせこの放熱手段は、ペルチエ素子の発熱部にヒートシンク
を導熱的に取り付け、ヒートシンクに移動した熱を電動
ファンによって空気中に放散させることによって、放熱
を行う。照明装置本体の内部の空気を電動ファンによっ
てヒートシンクに吹き付けるか、吸出して、その熱を奪
って照明装置の外部へ放散させる態様をとることができ
る。また、反対に、照明装置の外部から電動ファンによ
って新鮮な空気を照明装置の内部へ吸い込んで、ヒート
シンクに吹き付けて照明装置内部へいったん放散させて
から、温度上昇した空気をたとえば照明装置本体に設け
た排気孔押し出してから再び外部へ放出する態様をとっ
てもよい。

【００３９】（２）ヒートパイプこの放熱手段は、ヒートパイプの吸熱部をペルチエ素子
の発熱部に導熱的に取り付け、放熱部を照明装置の外部
に露出させたり、照明装置本体の金属製基体に導熱的に
接続したりすることができる。また、放熱部には、熱放
散を促進するために放熱フィンを装備することができ
る。

【００４０】そうして、ヒートパイプの吸熱部から吸熱
された熱は、ヒートパイプ内を速やかに移動して放熱部
から放散される。

【００４１】（３）照明装置の金属製基体に対する熱伝
導体この放熱手段は、ペルチエ素子の発熱部と照明装置の金
属製基体との間を熱伝導体を用いて導熱的に接続するも
ので、ペルチエ素子から発生した熱を金属製基体を介し
て照明装置の外部へ放散させるものである。放熱を促進
するために、金属製基体の外面に放熱フィンを形成する
ことができる。

【００４２】〔熱伝導性ポリマーについて〕熱伝導性ポ
リマーは、蛍光ランプと後述するペルチエ素子との間に
介在して、蛍光ランプから熱をペルチエ素子に伝導しや
すくするとともに、クッションの作用を行わせることが
できる。すなわち、蛍光ランプの透光性放電容器に最冷
部形成の予定部が平坦でなく曲面であっとしても、熱伝
導性ポリマーの透光性放電容器に対する接触面を当該曲
面に馴染むように成形することができる。また、ペルチ
エ素子の吸熱部と透光性放電容器の最冷部形成の予定部
の表面との間の距離が蛍光ランプの着脱によって多少変
化したとしても、熱伝導性ポリマーが弾性変形して距離
の変化分を吸収するように構成することもできる。

【００４３】ところで、熱伝導性ポリマーとしては、高
分子量の無機系ポリマー、たとえばジメチルシリコー
ン、メチルフェニルシリコーン、アルキル変性シリコー
ンおよびフロロシリコーンに熱伝導性に優れた亜鉛華な
どの金属酸化物を配合してなる高分子化合物を用いるこ
とができる。

【００４４】また、熱伝導性ポリマーは、液状において
射出成形が可能であることから、ペルチエ素子および蛍
光ランプの接触部位の形状に合わせて所望の形状に、し
かも容易に形成することができる。

【００４５】さらに、熱伝導性ポリマーは、ペルチエ素
子の吸着面に支持させることができる。しかし、要すれ
ば、蛍光ランプの最冷部形成の予定部に予め支持させて
おくこともできる。たとえば、一般に蛍光ランプの細管
は、口金内に収納されているから、細管を最冷部形成予
定部にする場合、口金の最冷部形成予定部に対向する位
置に透孔を形成し、その透孔から口金内に熱伝導性ポリ
マーを充填することができる。そうすれば、口金内部の
充電部が露出しないとともに、熱伝導性ポリマーにペル
チエ素子を当接することにより、細管の熱を吸熱して最
冷部を形成することができる。

【００４６】〔本発明の作用について〕本発明において
用いる蛍光ランプは、小径で細長い透光性放電容器を備
えるので、照明装置本体をたとえば薄くして、小容積の
実質的な密閉空間を構成することが可能になるが、蛍光
ランプは高管壁負荷形であるから、蛍光ランプの点灯に
よって発生熱が非常に多くなる。このため、蛍光ランプ
の温度がかなり上昇するが、最冷部強制形成構体を備え
ているので、そのペルチエ素子が透光性放電容器を吸熱
して局部的に冷却するので、当該部位に所要温度の最冷
部を強制的に形成することができる。したがって、蛍光
ランプは、透光性放電容器内の水銀蒸気圧が最冷部の温
度によって規制されるので、蛍光ランプを高い発光効率
および全光束で点灯させることができる。

【００４７】しかも、加えて最冷部強制形成構体のペル
チエ素子が透光性放電容器のマウント高さが相対的に大
きい第１の電極側の部位から吸熱するように構成されて
いる。このため、上記の部位は、ペルチエ素子によって
強制的に冷却しなくても、最冷部が形成されやすくなる
ので、比較的少ないペルチエ素子に対する電力で所望の
最冷部温度を強制的に形成することができる。このこと
は、小形で、安価なペルチエ素子の使用を可能にする。

【００４８】また、蛍光ランプの透光性放電容器と最冷
部強制形成構体のペルチエ素子の吸熱部との間には、熱
伝導性ポリマーが介在している。そのため、透光性放電
容器の最冷部形成の予定部の外面が非平坦形状をなして
いても、熱伝導性ポリマーの当該表面への接触面をよく
馴染ませることが容易にできるので、ペルチエ素子に良
好な吸熱を行わせることができる。しかも、熱伝導性ポ
リマーは、クッション性を備えているので、たとえば蛍
光ランプの着脱の際に蛍光ランプと最冷部強制形成構体
のペルチエ素子との間の距離が多少変化しても熱導関係
に悪影響を与えにくくすることができる。

【００４９】請求項２の発明の照明装置は、請求項１記
載の照明装置において、最冷部強制形成構体は、ペルチ
エ素子が蛍光ランプの透光性放電容器の側面から吸熱す
るように配設されていることを特徴としている。

【００５０】本発明においては、ペルチエ素子が透光性
放電容器の側面から吸熱するように最冷部強制形成構体
を配設しているので、蛍光ランプの着脱に支承が少なく
なる。したがって、蛍光ランプを照明装置本体に装着す
ると、熱伝導性ポリマーを介して蛍光ランプの透光性放
電容器のマウント高さが相対的に大きい第１の電極側の
部位に最冷部強制形成構体のペルチエ素子が自動的に接
触するように構成することができる。しかし、要すれ
ば、蛍光ランプの装着後にペルチエ素子を第１の電極側
の部位に接触させるように構成してもよい。

【００５１】また、ペルチエ素子が吸熱する透光性放電
容器の側面の位置は、第１の電極より後方の位置がよ
く、透光性放電容器の端面に近いほど最冷部を形成しや
すくなる。しかし、一般に透光性放電容器の端部には、
口金を装着するので、このような場合には、口金に隣接
する位置が最適である。

【００５２】そうして、本発明においては、蛍光ランプ
の透光性放電容器の側面から吸熱するようにペルチエ素
子が配設されているので、蛍光ランプは一般に流通して
いるものをそのまま使用することができる。

【００５３】請求項３の発明の照明装置は、請求項１記
載の照明装置において、蛍光ランプは、透光性放電容器
が少なくとも一端から外部に突出している細管を備えて
おり；最冷部強制形成構体は、ペルチエ素子が透光性放
電容器の細管の部位から吸熱するように配設されてい
る；ことを特徴としている。

【００５４】細管は、透光性放電容器の一部をなしてい
るが、透光性放電容器の小径管の端部からさらに外部に
突出しているため、最冷部を最も形成しやすい部分であ
る。一般に、筒状部分の両端をフレアステムを用いて封
止してなる透光性放電容器においては、それぞれのフレ
アステムに予め細管をガラス溶着している。そして、そ
の一方の細管を封止切っておき、他方の細管を用いて透
光性放電容器の内部を排気し、イオン化媒体を封入して
いる。このような構造の透光性放電容器において、ペル
チエ素子を用いて吸熱するのは、いずれの細管であって
もよい。

【００５５】また、本発明は水銀をアマルガムの形で封
入する蛍光ランプであってもよいが、アマルガムを細管
内に留置して、水銀蒸気のみが筒状部分内に分散してい
くように構成することができる。この場合、アマルガム
を内部に収納する細管の熱を吸熱するのが効果的であ
る。しかし、要すれば、反対側の細管の熱を吸熱するよ
うに構成してもよい。

【００５６】次に、細管の熱をペルチエ素子により吸熱
しやすくするには、たとえば以下に列挙する構成を採用
することができる。

【００５７】（１）口金を装着してない蛍光ランプを用
いる。ただし、細管が露出していると、細管が破損しや
すいので、留意しなければならない。また、充電部の導
入線が露出するので、感電しないための配慮が必要であ
る。

【００５８】（２）細管の一部が口金の外部に望むよう
に構成した蛍光ランプを用いる。たとえば、口金の一部
に透孔を形成するとともに、細管を折り曲げ延長して口
金の透光から外部へ突出させたり、透光と面一にした
り、あるいは透孔からいくらか内部に後退した位置に定
置したり、することができる。後者の場合には、ペルチ
エ素子およびまたは熱伝導性ポリマーを透孔から内部へ
挿入して、細管に導熱的に接触させればよい。

【００５９】（３）口金の細管に対向する部分に透孔を
形成し、透孔と細管との間に熱伝導性ポリマーを充填し
た構成にする。熱伝導性ポリマーの透孔側の表面は、透
孔と面一であるか、いくらか外側に突出しているか、ま
たはいくらか凹陥している、のいずれの態様であっても
よい。

【００６０】そうして、本発明においては、ペルチエ素
子が透光性放電容器のより一層最冷部を形成しやすい細
管から吸熱するように最冷部強制形成構体を配設してい
るので、さらに少ない電力で所要の温度の最冷部を形成
することができる。

【００６１】請求項４の発明の照明装置は、請求項１な
いし３のいずれか一記載の照明装置において、最冷部強
制形成構体は、照明装置本体に支持されていることを特
徴としている。

【００６２】本発明は、蛍光ランプの着脱を支障なしに
行えるようにすることが可能な構成を規定している。す
なわち、最冷部強制形成構体を照明装置本体に支持させ
ることによって、蛍光ランプが照明装置本体に装着され
たときに、ペルチエ素子の吸熱部が熱伝導性ポリマーを
介して透光性放電容器の所定の位置に接触する。

【００６３】また、最冷部強制形成構体は、照明装置本
体の基体に支持させることができる。

【００６４】そうして、本発明によれば、蛍光ランプの
着脱方法を変更する必要がないとともに、最冷部強制形
成構体の支持も容易になる。

【００６５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００６６】図１は、本発明の照明装置の第１の実施形
態としてのシーリングライトを示す正面断面図である。

【００６７】図２は、同じく蛍光ランプを示す正面図で
ある。

【００６８】図３は、同じく要部拡大一部断面平面図で
ある。

【００６９】図４は、同じく蛍光ランプ、最冷部強制形
成構体および熱伝導性ポリマーを示す要部拡大一部断面
正面図である。

【００７０】各図において、シーリングライトは、照明
装置本体１１、蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂ、最冷部強制
形成構体１３、熱伝導性ポリマー１４、高周波点灯装置
１５などの構成要素から構成されている。以下、各構成
要素ごとに説明する。

【００７１】＜照明装置本体１１について＞照明装置本
体１１は、基体１１ａ、反射板１１ｂ、セード１１ｃお
よび引掛シーリングアダプタ１１ｄなどを備えて構成さ
れている。基体１１ａは、金属板をプレス成形して形成
され、中央に貫通孔が形成され、周縁に下向きの起立縁
１１ａ１が形成されている。反射板１１ｂは、白色合成
樹脂を成形して形成され、中央に基体１１ａの貫通孔に
上部から嵌合する円筒孔１１ｂ１を一体に備えていると
ともに、基体１１ａの下面に配設されている。セード１
１ｃは、乳白アクリル樹脂などを薄いドーム状に成形し
て、基体１１ａ、反射板１１ｃおよび後述する蛍光ラン
プ１２Ａ、１２Ｂなどを覆い、その開口縁１１ｃ１が基
体１１の起立縁１１ａ１の内側に嵌合した状態で着脱可
能に固定されている。そうして、基体１１ａとセード１
１ｃとは、実質的な密閉構造を形成している。なお、基
体１１ａの適所に排気口１１ａ２が形成されるが、後述
する最冷部強制形成構体１３の電動ファン１３ｂ２が作
動しない限り、放熱作用が少ないので、実質的な密閉構
造であるといって差し支えない。引掛シーリングアダプ
タ１１ｄは、交流電源を天井から受電してシーリングラ
イトに電気エネルギーを供給するとともに、シーリング
ライトを天井に取り付けるために機能する。そして、引
掛シーリングキャップ機構１１ｄ１と、図示を省略して
いるが、電気コネクタおよび引掛爪とを備えている。引
掛シーリングキャップ機構１１ｄ１は、天井に配設され
た埋込形または露出形の引掛シーリングボディ（図示し
ない。）に着脱自在に引掛係止することにより、引掛シ
ーリングボディに電気的および機械的に接続される。電
気コネクタは、引掛シーリングキャップ機構に絶縁電線
を介して接続していて、反射板１１ｂに配設されている
受電プラグに接続することにより、シーリングライトへ
の給電路が形成される。引掛爪は、引掛シーリングアダ
プタ１１ｄの側面から進退自在に突出していて、反射板
１１ｂの中央に形成された円筒孔１１ｂ１の側面に開口
する係止孔に係止する。

【００７２】＜蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂについて＞蛍
光ランプ１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ図２に示すような
環形であり、サイズおよび電気特性が異なるが、それを
除けば同様の構造を有しているので、以下図３および図
４を主として参照して、蛍光ランプ１２Ａについて説明
する。すなわち、蛍光ランプ１２Ａは、透光性放電容器
１、蛍光体層２、細管３Ａ、３Ｂ、第１の電極４Ａ、第
２の電極４Ｂ、口金５を備えている。

【００７３】（透光性放電容器１について）透光性放電
容器１は、管径１６．５ｍｍ、環外径３７３ｍｍ、環内
径３４０ｍｍのほぼ環形をなす軟質ガラス管１ａの両端
に一対のステム１ｂＡ、１ｂＢを封着し、さらに両端部
に環状凹溝１ｃを形成することによって構成されてい
る。一対のステム１ｂＡ、１ｂＢは、フレアステムから
なり、ステム用ガラス管の一端にピンチシール部１ｂ
１、他端にフレア部１ｂ２を形成している。ピンチシー
ル部１ｂ１には一対の導入線１ｂ３が気密に貫通してい
る。また、各ステム１ｂＡ、１ｂＢは、それぞれ後述す
る細管３Ａまたは３Ｂを備えている。ところで、ステム
１ｂＡのステム高さ（電極中心軸と透光性放電容器の端
部外面との間の距離）は、２７ｍｍである。これに対し
て、ステム１ｂＢのステム高さは、１２ｍｍである。

【００７４】そうして、ステム１ｂＡ、細管３Ａおよび
第１の電極４Ａは、マウントＭ１を構成している。ま
た、ステム１ｂＢ、細管３Ｂおよび第２の電極４Ｂは、
同様にマウントＭ２を構成している。

【００７５】（蛍光体層２について）蛍光体層２は、３
波長発光形蛍光体を主成分としていて、透光性放電容器
１の内面に形成された図示しない薄い保護膜を介してそ
の上に形成されている。なお、保護膜はアルミナを主成
分としている。

【００７６】（細管３Ａ、３Ｂについて）細管３Ａ、３
Ｂは、いずれも基端がフレア部１ｂ２の奥のピンチシー
ル部１ｂ２の近傍部分に開口を形成して溶着され、先端
が気密なチップオフ部３Ａ１、３Ｂ１を形成してステム
１ｂＡ、１ｂＢから外部に突出している。そして、細管
３Ａ、３Ｂは、ともに開口を介して透光性放電容器１内
に連通している。しかし、細管３Ａは、透光性放電容器
１の一端に配設され、その先端のチップオフ部３Ａ１が
細管内に凹入している。これは透光性放電容器１内を排
気し、イオン化媒体を封入した後にチップオフしている
からである。これに対して、細管３Ｂは、透光性放電容
器１の他端に配設され、その先端のチップオフ部３Ｂ１
が突出している。これは透光性放電容器１内を排気する
以前に予め内外に気圧差のない状態でチップオフしてい
るからである。なお、チップオフ部３Ａ１と３Ｂ１との
形状は、相対的な差であるにすぎず、実際は多様な形状
をしている。透光性放電容器１の内部には、細管３Ａか
ら排気し、水銀および希ガスとしてアルゴンからなるイ
オン化媒体を封入している。

【００７７】（第１および第２の電極４Ａ、４Ｂについ
て）第１および第２の電極４Ａ、４Ｂは、いずれもフィ
ラメント電極からなり、その両端がステム１ｂＡ、１ｂ
Ｂの一対の導入線１ｂ３の先端間に継線されている。と
ころで、第１の電極４Ａは、透光性放電容器１の一端側
に封装されている。そして、マウント高さが３７ｍｍに
なっている。これに対して、第２の電極４Ｂは、透光性
放電容器１の他端側に封装されている。そして、マウン
ト高さが２２ｍｍになっている。

【００７８】（口金５について）口金５は、透光性放電
容器１の環の欠如部に装着され、各電極４Ａ、４Ｂを支
持する導入線を接続した口金ピン５ａを備えている。

【００７９】（蛍光ランプの諸元について）以上の構造
を有する蛍光ランプ１２Ａは、管径１６．５ｍｍ、環外
径３７３ｍｍ、環内径３４０ｍｍ、定格ランプ電力３４
Ｗ／４８Ｗである。なお、蛍光ランプ１２Ｂは、管径１
６．５ｍｍ、環外径２２５ｍｍ、環内径１９２ｍｍ、定
格ランプ電力２０Ｗ／２８Ｗである。蛍光ランプ１２
Ａ、１２Ｂは、図示しないランプソケットが組み込まれ
た単一のランプホルダによって一体的に反射板１１ｂの
所定の場所に着脱されるとともに、同時に後述する高周
波点灯装置１５に対する所要の接続が行われるように構
成されている。

【００８０】＜最冷部強制形成構体１３について＞最冷
部強制形成構体１３は、蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂの口
金５の近傍において透光性放電容器１の上面に配設され
ている。また、最冷部強制形成構体１３は、ペルチエ素
子１３ａおよび放熱手段１３ｂから構成されている。ペ
ルチエ素子１３ａは、その吸熱部を透光性放電容器１に
対面させ、発熱部が反対側に向いている。放熱手段１３
ｂは、ヒートシンク１３ｂ１および電動ファン１３ｂ２
からなる。ヒートシンク１３ｂ１は、アルミニウムブロ
ックに多数の放熱フィンを一体に形成してなり、ペルチ
エ素子１３ｂ１の発熱部に導熱的に接触している。電動
ファン１３ｂ２は、ヒートシンク１３Ｂ１側から吸気し
て、上方に排出して、放熱する。排出された熱は、排気
口１１ｂ２から外部へ排出される。

【００８１】＜熱伝導性ポリマー１４について＞熱伝導
性ポリマー１４は、ジメチルシリコーンに亜鉛華を配合
したシリコーン樹脂からなり、蛍光ランプ１２Ａ、１２
Ｂの透光性放電容器１の外面とペルチエ素子１２ｂ１の
吸熱部との間に介在して熱伝導を行う。

【００８２】＜高周波点灯装置１５について＞高周波点
灯装置１５は、蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂを付勢して点
灯するもので、高周波インバータを主体として構成され
ていて、基体１１ａと反射板１１ｂとの間に形成された
空間内に配設されている。

【００８３】＜シーリングライトの取り付け方について
＞そうして、シーリングライトを天井に取り付けるに
は、以下の手順による。

【００８４】第１ステップ：天井の引掛シーリングボデ
ィに引掛シーリングアダプタ１１ｄを引っ掛けて装着す
る。

【００８５】第２ステップ：基体１１ａおよび反射板１
１ｂの組立体を持ち上げて、円筒孔１１ｂ１を引掛シー
リングアダプタ１１ｄに嵌合してから、天井に向かって
押し付ける。なお、蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂおよびセ
ード１１ｃは取り外しておく。

【００８６】すると、引掛シーリングアダプタ１１ｄの
引掛爪が円筒孔１１ｄ１の側面に摺接しながら円筒孔１
１ｄが上昇していき、やがて引掛爪が係止孔に合致する
と、引掛爪が引掛シーリングアダプタ１１ｄの内部に配
設したばねによって押し出されて係止孔に係止する。こ
の状態で基体１１ａおよび反射板１１ｂの組立体が引掛
シーリングアダプタ１１ｄおよび引掛シーリングボディ
を介して天井に固定される。

【００８７】第３ステップ：電気コネクタを反射板１１
ｂの受電プラグに接続する。

【００８８】第４ステップ：蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂ
をランプホルダを反射板１２の所定の位置に係止するこ
とによって、蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂの装着と、電気
接続とをワンタッチで行う。

【００８９】第５ステップ：最後に、セード１ｃの開口
縁１１ｃ１を基体１１ａの起立縁１１ａ１の内側に嵌合
してから、セード１１ｃを回動することにより、基体１
１ａに配設した引掛爪に固定すると、セード１１ｃが装
着されて、シーリングライトの取付が完了する。

【００９０】図５、本発明の照明装置の第２の施形態に
おける蛍光ランプ、最冷部強制形成構体および熱伝導性
ポリマーを示す要部拡大一部断面正面図である。

【００９１】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００９２】本実施形態は、蛍光ランプ１２Ａの口金５
に透孔５ｂを形成し、透孔５ｂから口金５内に熱伝導性
ポリマー１４を充填して細管３Ａの熱を熱伝導性ポリマ
ー１４を介して口金５の表面に移動させる。そして、口
金５の透孔５ｂから露出している熱伝導性ポリマー１４
の表面にペルチエ素子１３ａの吸熱部を接触させるよう
に構成している点で異なる。なお、本実施形態において
は、透光性放電容器１の中で細管３Ａの温度が最も低く
なるので、ペルチエ素子１３ａの小形で、安価なものを
用いることができる。また、これに伴って放熱手段１３
ｂも小形のもを用いることができる。

【００９３】図６は、本発明の照明装置の第２の実施形
態に用いる蛍光ランプの光出力の温度特性を示すグラフ
である。

【００９４】図において、横軸は周囲温度（℃）を、縦
軸は周囲温度３５℃のときの光出力を１００％として正
規化した相対光出力（％）を、それぞれ示す。

【００９５】図７は、本発明の照明装置の第２の実施形
態に用いる蛍光ランプの各部の温度と周囲温度の関係を
示すグラフである。

【００９６】図において、横軸は周囲温度（℃）を、縦
軸は透光性放電容器の温度（℃）を、それぞれ示す。図
中、曲線Ａはマウント高さが相対的に大きい第１の電極
側の細管の温度、曲線Ｂは陽光柱に対向する中間部の温
度、をそれぞれ示している。

【００９７】図から理解できるように、細管の温度は最
も低くなる。

【００９８】図８は、本発明の照明装置の第２の実施形
態に用いる蛍光ランプを室内で点灯したときのペルチエ
素子の消費電力と透光性放電容器の温度との関係を示す
グラフである。

【００９９】図において、横軸はペルチエ素子の消費電
力（Ｗ）を、縦軸は透光性放電容器の温度（℃）を、そ
れぞれ示す。図中、曲線Ｃはマウント高さが相対的に大
きい第１の電極側の細管の温度、曲線Ｄは陽光柱に対向
する中間部の温度、をそれぞれ示している。

【０１００】図９は、本発明の照明装置の第２の実施形
態に用いる蛍光ランプを室内で点灯したときのペルチエ
素子および電動ファンの消費電力と透光性放電容器の温
度との関係を示すグラフである。

【０１０１】図において、横軸はペルチエ素子および電
動ファンの消費電力（Ｗ）を、縦軸は透光性放電容器の
温度（℃）を、それぞれ示す。図中、曲線Ｅはマウント
高さが相対的に大きい第１の電極側の細管の温度、曲線
Ｆは陽光柱に対向する中間部の温度、をそれぞれ示して
いる。なお、曲線Ｇは室内の周囲温度であって、一定に
保持されている。

【０１０２】図８および図９を比較して明らかなよう
に、放熱手段としてヒートシンクに加えて電動ファンを
用いる方がいくらか温度の低下が大きい。

【０１０３】図１０は、本発明の照明装置の第２の実施
形態における蛍光ランプの最冷部温度に対する発光効率
および照度の関係を示すグラフである。

【０１０４】図において、横軸は最冷部温度（℃）を、
縦軸は相対発光効率・照度（％）を、それぞれ示す。図
中、曲線Ｈは発光効率、曲線Ｉは照度、をそれぞれ示
す。なお、直線ａに示す位置は、最冷部強制形成構体を
用いていない場合を示す。すなわち、直線ａおよび直線
ｂの間の最冷部温度において、本発明により相対発光効
率および相対照度の向上が得られる。

【０１０５】

【発明の効果】請求項１ないし４の各発明によれば、実
質的に密閉構造の照明装置本体と、小径で細長い透光性
放電容器、蛍光体層、マウント高さが相対的に大きい第
１の電極、マウント高さが小さい第２の電極、ならびに
水銀および希ガスを含むイオン化媒体を備え、照明装置
内に配設された高管壁負荷形の蛍光ランプと、透光性放
電容器のマウント高さが相対的に高い第１の電極側の部
位を吸熱するように配設されたペルチエ素子、ならびに
ペルチエ素子の発熱部に導熱的に配設された放熱手段を
含み、蛍光ランプとは分離して支持された最冷部強制形
成構体と、透光性放電容器の外面およびペルチエ素子の
吸熱面の間に導熱的に介在する熱伝導性ポリマーとを具
備していることにより、照明装置本体内が密閉構造であ
っても蛍光ランプが所望の最冷部温度を得て高い発光効
率で点灯する照明装置を提供することができる。

【０１０６】請求項２の発明によれば、加えて最冷部強
制形成構体のペルチエ素子が透光性放電容器の側面から
吸熱するように配設されていることにより、一般に流通
している蛍光ランプを用いることが可能な照明装置を提
供することができる。

【０１０７】請求項３の発明によれば、加えて最冷部強
制形成構体のペルチエ素子が透光性放電容器の細管の部
位から吸熱するように配設されていることにより、より
一層小形で、安価なペルチエ素子で所望の最冷部温度を
得て、蛍光ランプが高い発光効率で点灯する照明装置を
提供することができる。

【０１０８】請求項４の発明によれば、加えて最冷部強
制形成構体が照明装置本体に支持されていることによ
り、蛍光ランプを支障なくの着脱する照明装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の第１の実施形態としてのシ
ーリングライトを示す正面断面図

【図２】同じく蛍光ランプを示す正面図

【図３】同じく要部拡大一部断面平面図

【図４】同じく蛍光ランプ、最冷部強制形成構体および
熱伝導性ポリマーを示す要部拡大一部断面正面図

【図５】本発明の照明装置の第２の施形態における蛍光
ランプ、最冷部強制形成構体および熱伝導性ポリマーを
示す要部拡大一部断面正面図

【図６】本発明の照明装置の第２の実施形態に用いる蛍
光ランプの光出力の温度特性を示すグラフ

【図７】本発明の照明装置の第２の実施形態に用いる蛍
光ランプの各部の温度と周囲温度の関係を示すグラフ

【図８】本発明の照明装置の第２の実施形態に用いる蛍
光ランプを室内で点灯したときのペルチエ素子の消費電
力と透光性放電容器の温度との関係を示すグラフ

【図９】本発明の照明装置の第２の実施形態に用いる蛍
光ランプを室内で点灯したときのペルチエ素子および電
動ファンの消費電力と透光性放電容器の温度との関係を
示すグラフ

【図１０】本発明の照明装置の第２の実施形態における
蛍光ランプの最冷部温度に対する発光効率および照度の
関係を示すグラフ

【符号の説明】

１…透光性放電容器１ａ…軟質ガラス管１ｂＡ…ステム１ｂＢ…ステム１ｂ１…ピンチシール部１ｂ２…フレア部１ｂ３…導入線２…蛍光体層３Ａ…細管３Ａ１…チップオフ部４Ａ…第１の電極５…口金５ｂ…透孔１２Ａ…蛍光ランプ１３…最冷部強制形成構体１３ａ…ペルチエ素子１３ｂ…放熱手段１３ｂ１…ヒートシンク１３ｂ２…電動ファンＭ１…マウント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に密閉構造の照明装置本体と；小径
で細長い透光性放電容器、透光性放電容器の内面側に形
成された蛍光体層、透光性放電容器内の一端側に封装さ
れたマウント高さが相対的に大きい第１の電極および透
光性放電容器内の他端側に封装されたマウント高さが相
対的に小さい第２の電極、ならびに水銀および希ガスを
含み透光性放電容器の内部に封入されたイオン化媒体を
備え、照明装置本体内に配設された高管壁負荷形の蛍光
ランプと；吸熱部および発熱部を備え吸熱部が透光性放
電容器の第１の電極側の部位を吸熱するように配設され
たペルチエ素子、ならびにペルチエ素子の発熱部に導熱
的に配設された放熱手段を含み、蛍光ランプとは分離し
て支持された最冷部強制形成構体と；透光性放電容器の
外面とペルチエ素子の吸熱面との間に導熱的に介在する
熱伝導性ポリマーと；照明装置本体内に配設されて蛍光
ランプを付勢する高周波点灯装置と；を具備しているこ
とを特徴とする照明装置。
【請求項２】最冷部形成構体は、ペルチエ素子が蛍光ラ
ンプの透光性放電容器の側面から吸熱するように配設さ
れていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】蛍光ランプは、透光性放電容器が少なくと
も一端から外部に突出している細管を備えており；最冷
部形成構体は、ペルチエ素子が透光性放電容器の細管の
部位から吸熱するように配設されている；ことを特徴と
する請求項１記載の照明装置。
【請求項４】最冷部形成構体は、照明装置本体に支持さ
れていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
一記載の照明装置。