JP2002190277A - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JP2002190277A JP2000386652A JP2000386652A JP2002190277A JP 2002190277 A JP2002190277 A JP 2002190277A JP 2000386652 A JP2000386652 A JP 2000386652A JP 2000386652 A JP2000386652 A JP 2000386652A JP 2002190277 A JP2002190277 A JP 2002190277A
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勝 斉藤
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ特性を低下させることなくランプ形状
を小形化したコンパクト形蛍光ランプを得る。 【解決手段】 発光管1は、一端部が閉塞され、かつ他
端部が電極2,3を保持したステム4,5によって封止
された2つの直管形のガラス外管6,7を有し、これら
2つのガラス外管6,7を、ステム4,5の近傍の表面
において、ブリッジ接合部8によって接続している。ガ
ラス外管6,7内には、直管形の第1のガラス内管9,
10がそれぞれ設けられており、その開口した一端部を
ガラス外管6,7の閉塞した一端部側に向けて、開口し
た状態で位置させ、また、開口した他端部は、ステム
4,5の先端部に圧潰封止して閉塞して設けられてい
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、蛍光ランプの構成
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のコンパクト形蛍光ランプは、図1
0に示すように、内面に蛍光体28が塗布され、かつ一
端部が閉塞され他端部に電極29,30を保持したステ
ム31が封着されている2つの直管形のガラス管32,
33を一端部側でブリッジ接合部34により接続した発
光管27を用いたものが知られている。この発光管27
内にはブリッジ接合部34によって一つの放電空間が形
成されている。発光管27内には、水銀と緩衝希ガスが
封入されており、完成ランプとしては、発光管27のス
テム側の端部に樹脂製の口金35が装着されて、いわゆ
る片口金形のコンパクト蛍光ランプとなる。
【0003】かかる従来のコンパクト形蛍光ランプは、
ランプ形状が小形であり、高効率で長寿命のランプ特性
を有している。
【0004】例えば、図10に示す従来の蛍光ランプと
して、電源電圧200V用の主力品種である36Wタイ
プは、ランプ長がほぼ同光束の従来直管形蛍光ランプ4
0Wタイプの1198mmに対して約1/3の410m
mに短縮・小形化されており、そして光束2900l
m、効率80.5lm/W、寿命時間9000hrsの
ランプ特性が得られている。なお、管外径も従来40W
タイプの32mmに対して20mmと細管化されてお
り、また両電極管距離に相当する放電路長そのものも従
来40Wタイプの約1100mmから約730mmへと
短縮されている。ランプ電流は、両タイプとも同じ43
0mAである。また、同ランプシリーズの96Wタイプ
は、ランプ長がほぼ同光束である従来の直管形蛍光ラン
プ110Wタイプの2367mmに対して約1/3の8
60mmに短縮・小形化されており、そして光束860
0lm、効率89.6lm/W、寿命時間7500hr
sのランプ特性が得られている。なお、発光管外径は2
2mm、ランプ電流は820mAである。
【0005】このようなコンパクト形蛍光ランプは、従
来の直管形蛍光ランプに比べて小形化されたが、点光源
に近い一般電球や高圧放電ランプに比べると依然として
大きいと言わざるを得ない。そして、コンパクト形蛍光
ランプの一層の小形化を図れるならば、配光制御が容易
で灯具効率の高い、より小形の点灯灯具設計が可能とな
って、一層の省エネルギー化と照明設計の質の向上を実
現することができる。ところが、上記のようにガラス管
内部に一連の放電路をなすように曲げあるいは接合加工
された構成からなる従来のコンパクト形蛍光ランプで
は、ランプ形状の一層の小形化には限界がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、上記した従来の
コンパクト形蛍光ランプが開発される以前においては種
々の発光管構造が提案されている。
【0007】例えば、 図11は、R.G.Youn
g,et al:”A compact partit
ion Fluorescent lamp”,Lig
hting Design&Application,
May(1980)P.38〜P.42に開示されてい
る、いわゆる内部仕切形ランプの模式的な発光管構成を
示している。この発光管36は、内面に蛍光体が塗布さ
れた直形ガラス管37の内部が絶縁物からなる壁材38
により一連の放電路をなすように複数の部分に区画さ
れ、前記放電路の端部に一対の電極39,40がそれぞ
れ配置されたものである。これにより、ランプ形状を小
型にすることができる。
【0008】また、図12は、山根幹也,他:”二条の
放電路を有する放電管の分流機構”,照学誌,Vol.
63−No.9(昭54)P.19〜P.25に開示さ
れている、いわゆるマルチアーク方式ランプの模式的な
発光管構成を示している。この発光管41は、外管ガラ
スバルブ42の一端側のガラスステム43に内管ガラス
44の一端が封着・保持されており、陰極として動作す
る電極45が内管ガラス44内でガラスステム43に封
止され、一方、陽極として動作する2つの電極46,4
7が外管ガラスバルブ42の一端の周辺に封止されたも
のである。このランプは直流点灯で動作され、ひとつの
陰極45と2つの陽極46,47のそれぞれに対応して
2条の放電が発生する。
【0009】また、図13(a)および(b)は、特開
平8−315772号公報に開示されている2種類の多
重管型蛍光ランプの模式的な発光管構成をそれぞれ示し
ている。図13(a)の二重管型の発光管48の構成と
しては、外管49の必要部分に蛍光体が塗布され、底部
に2つの外側電極50が設けられ、外管49内に紫外線
透過性の透明内管51が設置され、この透明内管51内
の底部に内側電極52が設けられている。また、図13
(b)の三重管型の発光管53の構成としては、外管5
4の必要部分に蛍光体が塗布され、底部に外側電極55
が設けられ、外管54内に二重の紫外線透過性の透明内
管56,57が装備され、底部に内側電極58が設けら
れている。
【0010】発明者はこれらの提案されている構成から
なる種々のコンパクト形蛍光ランプについて検討した
が、製品としての実用化は極めて難しいことがわかっ
た。例えば、図11に示したランプ構成では、絶縁物の
壁材で区画された隣接する放電路間のいわゆる放電クロ
ストークを確実に防止できないためである。また、図1
2に示したランプ構成では、特性面での高効率を得るこ
とが難しく、またランプ形状の小形化にも限界がある。
そして、図13(a)に示したランプ構成では、特性面
での高効率を得ることが難しく、かつ外管49内にこの
外管49とはガラス材質の異なる紫外線透過性の内管5
1を装備することは至難といえる。また、図13(b)
に示したランプ構成においても同様で、外管54内に、
外管54とは異なる材質の内管56,57を、しかも外
管54内に二重に装備することはさらに至難といえる。
【0011】よって、今後コンパクト形蛍光ランプの更
なる普及により省エネルギー化と照明設計の質の向上を
図るうえで、従来技術に比べてランプ形状の一層の小形
化が可能なランプ構成を新たに見出すことが主要な課題
である。
【0012】本発明は、ランプ特性を低下させることな
くランプ形状を一層小形化でき、さらなる照明の省エネ
ルギー化と照明設計の質の向上に寄与できるコンパクト
形蛍光ランプを得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
内面に蛍光体が塗布され、かつ一端部が閉塞され、他端
部に電極を保持したステムによってそれぞれ封着された
2つのガラス外管が、前記ガラス外管の他端部側でブリ
ッジ接合部により接続されて内部に一つの放電空間を形
成しており、前記ガラス外管の内部に、表面に蛍光体が
塗布され、かつ両端部が開口した第1のガラス内管をそ
れぞれ設け、かつ、前記第1のガラス内管は、前記ガラ
ス外管の一端部側に前記第1のガラス内管の開口した一
端部を設けるとともに、前記第1のガラス内管の開口し
た他端部は、前記電極が前記第1のガラス内管の内部に
位置するよう前記ステムの先端部に封着されるとともに
閉塞されて設けられた構成を有する。
【0014】これにより、従来のコンパクト形蛍光ラン
プに比べて、ランプ形状を一層短縮・小形化することが
でき、また従来よりも優れたランプ特性を備えた蛍光ラ
ンプを得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
面を用いて説明する。
【0016】図1、図2および図3に、本発明の第1の
実施の形態であるコンパクト形蛍光ランプの発光管1を
示す。発光管1は、一端部が閉塞され、かつ他端部がタ
ングステンフィラメントからなる電極2,3を保持した
アルカリ土類珪酸塩ガラス製のステム4,5によって封
止されたアルカリ土類珪酸塩ガラスからなる2つの直管
形のガラス外管6,7を有し、これら2つのガラス外管
6,7を、他端部側であるステム4,5の近傍の表面に
おいて、ブリッジ接続によって形成されたブリッジ接合
部8によって接続し、ブリッジ接合部8を介して内部に
一つの放電空間を形成している。ガラス外管6,7内に
は、アルカリ土類珪酸塩ガラス製の直管形の第1のガラ
ス内管9,10がそれぞれ設けられており、ガラス内管
9,10は、その開口した一端部をガラス外管6,7の
閉塞した一端部側に向けて、開口した状態で位置させ、
また、ガラス内管9,10の開口した他端部は、ステム
4,5の先端部に圧潰封止して閉塞して設けられてい
る。このガラス内管9,10は、図3に示すように、ガ
ラス外管6,7の中心軸に対してブリッジ接合部8側に
偏心して設けられている。このように偏心して設けるこ
とによって、ブリッジ接合部側の狭い放電空間とは反対
側の間隔の広い空間に放電が飛びやすくなり、ガラス内
管とガラス外管とをほぼ同軸状に設けた場合と比べて、
発光管1の外側(ブリッジ接合部8を介して向かい合う
発光管1の表面以外の面)から放射される光の明るさを
増すことができ、また、放電ロスを防ぐことができる
(図3参照)。なお、図3においては、ガラス内管およ
びガラス外管の位置関係を示すものであるため、電極や
蛍光体等は図示していない。
【0017】ステム4,5には2本のリード線11,1
2がそれぞれ封止され、これら2本のリード線11,1
2の先端部には電極2,3がそれぞれ架設されている。
なお、リード線11,12はガラスビーズ13によって
固定されている。
【0018】ガラス外管6,7の内表面とガラス内管
9,10の内外表面の主要部には赤色Y23:Eu、緑
色LaPO4:Ce,Tb、青色BaMg2Al1627
Euの三種類が混合された希土類蛍光体14が塗布され
ている。
【0019】発光管1の内部には余剰の水銀とアルゴン
主体の緩衝希ガスが250〜550Pa封入されてお
り、電極2,3には電子放射物質が充填されている。ス
テム4,5側のガラス外管6,7の端部には、図2に示
すように、樹脂製の口金15が装着され、いわゆる片口
金形蛍光ランプを形成している。
【0020】本実施形態のコンパクト蛍光ランプにおい
ては、ブリッジ接合部8を介して、ガラス外管6,7の
内部空間が連通した放電路を備えており、このため、発
光管1内の放電は、電極2−ガラス内管9−ガラス外管
6とガラス内管9との隙間−ブリッジ接合部8−ガラス
外管7とガラス内管10との隙間−ガラス内管10−電
極3を介して行われる。つまり、本実施形態のコンパク
ト蛍光ランプは、図10に示した従来のコンパクト形蛍
光ランプに比べて、ランプ長を同等とした場合、放電路
長を長くできるため明るさを向上することができ、ま
た、従来ランプと明るさを同等とした場合には、ランプ
長を、約1/2にすることが可能となり、一層の短縮・
小形化を行うことができる。
【0021】また、本実施形態においては、発光管1に
おけるガラス外管6,7の閉塞された一端部16,17
内に、最冷点個所を形成することができる。この場合、
ガラス外管6,7の一端部16,17とガラス内管9,
10の一端部18,19との間隔Gt(mm)を調整す
ることにより、点灯時における発光管1内の水銀蒸気圧
を規定する最冷点個所温度を、最大ランプ光束が得られ
る最適温度範囲(細管化されたコンパクト形蛍光ランプ
では50℃付近)に制御することができる。
【0022】発明者が種々検討した結果、上記間隔Gt
(mm)について、ガラス外管6,7の管外径をDo
(mm)としたとき、0.5Do≦Gt(mm)≦1.5
Doの範囲に設定することにより、最冷点個所温度を最
適温度50℃付近に制御できることがわかった。
【0023】本実施形態における発光管1は例えば次の
とおりに製造される。
【0024】図4に示すように、ガラスビーズ13によ
ってそれぞれ固定されたリード線11,12間に電極
2,3をそれぞれ架設し、リード線11,12をステム
4,5にそれぞれ封止する。これらステム4,5の先端
部に、図5に示すように、内外表面に蛍光体14を塗布
したガラス内管9,10の他端部がそれぞれ圧潰封止さ
れる。次いで図6に示すように、ステム4,5のフレヤ
ー部を、一端部が閉塞されかつ内表面に蛍光体14が塗
布されたガラス外管6,7の他端部の開口部に、それぞ
れ封着し、図7に示すように、ガラス外管6,7は、ス
テム4,5側端部において、ブリッジ接続によりブリッ
ジ接合部8を介して相互に接続される。そして、ステム
4,5の排気管4a,5aを介して発光管1内が真空に
排気され、次いで発光管1内に水銀と緩衝希ガスが封入
されて、図8に示すように排気管4a,5aが封止され
切断される。なお、図6〜図8においては内部構造を説
明するために蛍光体14を図示していない。
【0025】次に、本発明に係る36Wタイプの蛍光ラ
ンプ(以下、本発明品)を製作しランプ特性を測定し
た。本発明品における発光管1は、ガラス外管6,7の
管外径Doを20mm(管内径18mm)および管長を
240mm、ガラス内管9,10の管外径を12mm
(管内径10.4mm)および管長を200mm、間隔
Gtを20mm、ブリッジ接合部8とガラス外管6,7
のステム封止された側の他端部との間隔Gbを20mm
とした。なお、発光管1内には緩衝希ガスとしてArを
400Paを封入した。樹脂口金15が装着されたラン
プの長さは250mmに設定した。この寸法での発光管
1の放電路長は、図10に示すような従来のコンパクト
形蛍光ランプにおける36Wタイプの約730mmに比
べて約780mmと、従来と同等の大きさで放電路長を
約50mm長くすることができる。
【0026】そして、上記36Wタイプの本発明品を、
周波数49kHzの専用電子安定器で水平点灯して、そ
のランプ特性を測定したところ、ランプ光束3100l
m、効率86.1lm/Wという前記従来のコンパクト
形蛍光ランプよりも、優れたランプ特性が得られた。ま
た、寿命時間においても、従来の36Wタイプと同等の
9000hrsを問題なく達成できることがわかった。
この場合、ランプ電流は、従来の36Wタイプの430
mAに対して300mAと約2/3に低減された。これ
は、基本的に(a)上記のように発光管1の放電路長
を、より長くすることができ、(b)さらに本実施形態
による発光管構成面から必然的に放電路の実効的断面積
も低減されている、との2つに起因するものである。つ
まり、上項(b)によりランプの陽光柱電位傾度が上昇
し、さらに上項(a)による放電路長の増大が合わさ
り、結果的にランプ電圧が増大することになる。このよ
うなランプ電流の低減は、ランプ光束のランプ電流によ
る飽和を抑えて、それだけランプ効率の上昇に寄与して
いるといえる。
【0027】なお、上記ランプの定常点灯時では、特に
ガラス外管6,7とガラス内管9,10の隙間の円周方
向においても、ほぼ一様な放電プラズマが形成されるこ
とが観測された。
【0028】次に本発明の第2の実施形態について説明
する。
【0029】図9は、本発明の第2の実施の形態である
コンパクト形蛍光ランプを示す。
【0030】本実施形態は上記第1の実施形態と同等の
構成を有しており、異なるのは、発光管20は、第1の
ガラス内管9,10が挿入された第2のガラス内管2
3,24を有し、また、ガラス外管6,7を接続するブ
リッジ接合部21が、ガラス外管6,7の閉塞された一
端部側に設けられていることである。そして、この第2
のガラス内管23,24は、その開口した一端部が、ガ
ラス外管6,7の閉塞された一端部からガラス外管6,
7内に突出した突出部25,26に封着され支持されて
いる。第2のガラス内管23,24の開口したそれぞれ
の他端部22は、ステム4,5近傍に開口した状態で配
置されている。また、第2のガラス内管23,24の内
外表面に蛍光体が形成されている(図示せず)。上記第
1の実施形態と同様に第1のガラス内管9,10の内外
表面およびガラス外管6,7の内面には蛍光体14が形
成されている(図示せず)。また、上記実施形態と同様
に、第1のガラス内管9,10と第2のガラス内管2
3,24の中心軸を、ガラス外管6,7の中心軸に対し
てブリッジ接合部21側に偏心して設けている。
【0031】本実施形態のコンパクト形蛍光ランプにお
いて、発光管20内の放電は、電極2−第1のガラス内
管9−第1のガラス内管9と第2のガラス内管23との
隙間−第2のガラス内管9とガラス外管6との隙間−ブ
リッジ接合部21−ガラス外管7と第2のガラス内管2
4との隙間−第2のガラス内管24と第1のガラス内管
10との隙間−第1のガラス内管10−電極3という経
路で行われる。つまり、かかる発光管構成によるランプ
長は、図10に示す従来コンパクト形蛍光ランプに比べ
て、ランプ長を同等とした場合、放電路長を長くできる
ため明るさを一層向上することができ、また、従来ラン
プと明るさを同等とした場合には、ランプ長を、約1/
3にすることが可能となり、一層の短縮・小形化を行う
ことができる。
【0032】なお、上記第1の実施形態にかかる発光管
1と同様に、発光管1内の最冷点個所をガラス外管6,
7の閉塞された一端部16,17内に形成することがで
きる。
【0033】発光管20の製造工程に関して上記第1の
実施形態と異なるのは、ガラス外管6,7において、も
ともとは開口している一端部を、突出部25,26とな
るステムで閉塞することである。すなわち、突出部2
5,26となるガラス製のステムの先端部に第2のガラ
ス内管23,24をそれぞれ封着し、ガラス内管23,
24内にガラス内管9,10をそれぞれ挿入するようガ
ラス内管23,24をガラス外管6,7に挿入する。そ
の後、突出部25,26となるステムの後端部のフレア
を、ガラス外管6,7の開口している一端部に封着し
て、この開口しているガラス外管6,7の一端部を閉塞
している。
【0034】本実施形態に係る96Wタイプの蛍光ラン
プ(以下、本発明品Bという)を製作しランプ特性を測
定した。本発明品Bにおける発光管20は、ガラス外管
6,7の管外径Do28mm(管内径26mm)および
管長300mm、第2のガラス内管23,24の管外径
Di20mm(管内径18mm)および管長260m
m、第1のガラス内管9,10の管外径Di12mm
(管内径10.4mm)および管長240mm、にそれ
ぞれ設定した。この寸法における発光管41の放電路長
は、約1520mmとなる。また、発光管内には緩衝ガ
スとしてAr400Paを封入した。最終的に、発光管
20に上記実施形態と同様な口金15が装着された完成
ランプの長さは310mmであった。
【0035】そして、上記96Wタイプの本発明品B
を、周波数49kHzの専用電子安定器で水平点灯し
て、ランプ特性を測定したところ、ランプ光束8800
lm、効率91.7lm/Wというコンパクト形蛍光ラ
ンプとして優れたランプ特性が得られ、この場合のラン
プ電流は560mAであった。また、寿命時間も低下す
ることなく従来の96Wタイプと同等の7500hrs
を問題なく達成できることがわかった。
【0036】以上のように、本発明にかかる上記各実施
形態の蛍光ランプによって、従来と遜色のないランプ特
性を有し、かつコンパクト形蛍光ランプの形状の一層の
短縮・小形化を実現することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、従来のコンパクト蛍光
ランプに比べてランプ形状を一層短縮・小形化すること
ができるとともに、優れたランプ特性で、しかも従来と
同等の寿命時間を得ることができ、これによって、照明
の省エネルギー化と照明設計の質の向上に寄与できるコ
ンパクト形蛍光ランプを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態であるコンパクト形蛍
光ランプの発光管の断面図
【図2】同じく一部切欠外観図
【図3】同じくガラス内管およびガラス外管の位置関係
を説明するための平面断面概略図
【図4】同じく製造工程を説明するための図
【図5】同じく製造工程を説明するための図
【図6】同じく製造工程を説明するための図
【図7】同じく製造工程を説明するための図
【図8】同じく製造工程を説明するための図
【図9】本発明の第2の実施形態であるコンパクト蛍光
ランプの一部切欠斜視図
【図10】従来のコンパクト蛍光ランプを示す図
【図11】従来の蛍光ランプを示す図
【図12】従来の蛍光ランプを示す図
【図13】従来の蛍光ランプを示す図
【符号の説明】
1,20 発光管 2,3 電極 4,5 ステム 6,7 ガラス外管 9,10 第1のガラス内管 23,24 第2のガラス内管 25 突出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 勝 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 近藤 利文 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5C043 AA12 AA18 AA20 CC09 CD02 DD03 DD04 DD06 EA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に蛍光体が塗布され、かつ一端部が
    閉塞され、他端部に電極を保持したステムによってそれ
    ぞれ封着された2つのガラス外管が、前記ガラス外管の
    他端部側でブリッジ接合部により接続されて内部に一つ
    の放電空間を形成しており、前記ガラス外管の内部に、
    表面に蛍光体が塗布され、かつ両端部が開口した第1の
    ガラス内管をそれぞれ設け、かつ、前記第1のガラス内
    管は、前記ガラス外管の一端部側に前記第1のガラス内
    管の開口した一端部を設けるとともに、前記第1のガラ
    ス内管の開口した他端部は、前記電極が前記第1のガラ
    ス内管の内部に位置するよう前記ステムの先端部に封着
    されるとともに閉塞されて設けられていることを特徴と
    する蛍光ランプ。
  2. 【請求項2】 前記2つのガラス外管が前記ガラス外管
    の一端部側でブリッジ接合部により接続されているとと
    もに、その内部に、表面に蛍光体が塗布されかつ、前記
    第1のガラス内管が挿入された第2のガラス内管がそれ
    ぞれ設けられていることを特徴とする請求項1記載の蛍
    光ランプ。
  3. 【請求項3】 前記2つのガラス外管の閉塞された一端
    部の内部に突出部を有し、前記第2のガラス内管の開口
    した一端部が、前記突出部に封着されて閉塞していると
    ともに、前記第2のガラス内管の開口した他端部が前記
    ステム側に位置するよう開口して設けられていることを
    特徴とする請求項2記載の蛍光ランプ。
  4. 【請求項4】 前記ガラス内管は、前記ガラス外管の中
    心軸に対して前記ブリッジ接合部側に偏心して設けられ
    ていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか
    に記載の蛍光ランプ。
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