JP2002231007A - 蛍光ランプ装置および電球形蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ始動時の光束の立ち上がり特性を改善
できる蛍光ランプ装置を提供する。 【解決手段】 ランプ始動時に、加熱手段52によってバ
ルブ31の放電路37から外れた管体33の連通管36より端部
側、および主アマルガム46が配設された管体33の端部を
加熱し、光束の立ち上がり特性を改善する。加熱手段52
によるバルブ31の加熱をランプ始動時の所定時間だけと
し、ランプ始動時から光束が安定するまでの必要なとき
のみ適切に加熱し、光束が安定した状態での不必要な加
熱や電力消費を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の管体が順次
接続されて屈曲形の放電路が形成されたバルブを有する
発光管を用いた蛍光ランプ装置、およびこの蛍光ランプ
装置を用いた電球形蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蛍光ランプ装置として
は、例えば、３本または４本の略Ｕ字形の管体を連通管
を介して順次接続して屈曲形の放電路を有するバルブを
形成するとともにこのバルブの両端に電極を封装した発
光管を用いる電球形蛍光ランプが知られている。

【０００３】このような電球形蛍光ランプでは、バルブ
内の水銀蒸気圧を制御して光束を安定させるために、バ
ルブの中間部に主アマルガムを配置し、さらに、ランプ
始動時の光束の立ち上がり特性を改善するために、電極
の近傍に補助アマルガムを配置した構成が知られてい
る。そして、ランプ始動直後は、電極の熱によって補助
アマルガムが加熱され、補助アマルガムから放出された
水銀蒸気が密度拡散現象によってバルブの両端から中間
部へと広がっていく。バルブの各場所から発せられる光
束は水銀蒸気圧に依存するので、ランプ始動時の光束の
立ち上がりを早くするためには水銀蒸気がバルブ全体に
早く拡散することが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランプ
始動時に、バルブの中間部での光束の立ち上がりが遅
く、特に管体同士を接続する連通管の付近での光束の立
ち上がりが著しく遅い傾向がある。これは連通管の近傍
に放電路から外れた管体の端部があり、その端部の管壁
の温度上昇が遅いために、拡散してきた水銀蒸気が冷却
されて液化してしまうためで、バルブの中間部の水銀蒸
気圧が上がらず、ランプ始動時の光束の立ち上がりが遅
い問題がある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ランプ始動時の光束の立ち上がり特性を改善でき
る蛍光ランプ装置、およびこの蛍光ランプ装置を用いた
電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の蛍光ラン
プ装置は、複数の管体が順次接続されて屈曲形の放電路
が形成されるとともにアマルガムが配置されたバルブ、
およびバルブの両端に封装された電極を有する発光管
と；バルブの中間部で放電路から外れた場所を加熱する
加熱手段と；を具備しているものである。

【０００７】そして、ランプ始動時に、加熱手段によっ
てバルブの中間部で放電路から外れて管壁温度が上昇し
にくい場所を加熱することにより、水銀蒸気圧の上昇を
早め、光束の立ち上がり特性を改善する。

【０００８】請求項２記載の蛍光ランプ装置は、請求項
１記載の蛍光ランプ装置において、ランプ始動時の所定
時間だけ加熱手段によってバルブを加熱させる点灯回路
を備えているものである。

【０００９】そして、加熱手段によるバルブの加熱をラ
ンプ始動時の所定時間だけとすることにより、ランプ始
動時から光束が安定するまでの必要なときのみ適切に加
熱し、光束が安定した状態での不必要な加熱や電力消費
を抑制する。

【００１０】請求項３記載の蛍光ランプ装置は、請求項
１または２記載の蛍光ランプ装置において、バルブの各
管体の端部近傍が連通管を介して接続され、加熱手段に
よって管体の連通管より端部側を加熱するものである。

【００１１】そして、バルブの放電路から外れた管体の
連通管より端部側を加熱することにより、ランプ始動時
の光束の立ち上がり特性を改善する。

【００１２】請求項４記載の蛍光ランプ装置は、請求項
１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ装置において、
バルブの両端を除く管体の端部に主アマルガムが配設さ
れ、加熱手段によって主アマルガムが配設された管体の
端部を加熱するものである。

【００１３】そして、主アマルガムが配設された管体の
端部を加熱することにより、主アマルガムからの水銀蒸
気の放出が向上し、ランプ始動時の光束の立ち上がり特
性を改善する。

【００１４】請求項５記載の電球形蛍光ランプは、請求
項１ないし４いずれか一記載の蛍光ランプ装置と；バル
ブを支持するとともに点灯回路を収容したカバーと；カ
バーに取り付けられた口金と；を具備しているものであ
る。

【００１５】そして、請求項１ないし４いずれか一記載
の蛍光ランプ装置を用いることにより、ランプ始動時の
光束の立ち上がり特性を改善する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００１７】図１ないし図６に本発明の一実施の形態を
示し、図１は電球形蛍光ランプの断面図であり、図２は
電球形蛍光ランプの発光管および仕切体の平面図であ
り、図３は電球形蛍光ランプの発光管および仕切体の斜
視図であり、図４は発光管を示し、(a)は発光管のバル
ブの展開図、(b)は発光管のバルブの場所を説明する説
明図であり、図５は発光管のバルブの各場所における点
灯時間毎の水銀蒸気圧の変化を示すグラフであって、
(a)はランプ始動時に加熱した場合のグラフ、(b)はラン
プ始動時に加熱しない場合のグラフであり、図６は点灯
時間と相対光出力との関係を示すグラフである。

【００１８】図１において、11は電球形蛍光ランプで、
この電球形蛍光ランプ11は、カバー12、口金13およびグ
ローブ14を有する外囲器、この外囲器内に収容される発
光管15および点灯回路16などを有する蛍光ランプ装置を
備えている。そして、外囲器は、例えば、ミニクリプト
ンタイプの電球の規格寸法に近似する外形で、口金13か
らグローブ14までの高さ方向の寸法が約８１ｍｍ程度、
グローブ14の最大直径部分に対応した幅方向の寸法が約
４５ｍｍ程度に形成されている。そして、以下、カバー
12の一端側つまり口金13側を上側、他端側つまりグロー
ブ14側を下側として説明する。

【００１９】そして、カバー12は、下方に拡開する略円
筒状に形成された基体21、およびこの基体21の下端に取
り付けられた環状の仕切体22を備え、これら基体21およ
び仕切体22は例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）などの耐熱性合成樹脂などにて形成されている。図
２および図３にも示すように、仕切体22は、円筒状の筒
部23、およびこの筒部23の内側に形成された円板状の仕
切板部24を有し、仕切板部24には発光管15を取り付ける
ための複数の取付孔25が同一円周上に沿って等間隔に形
成されている。

【００２０】また、口金13は、エジソンタイプのＥ１７
型などで、基体21の上端部に被せられ、接着剤またはか
しめなどにより固定されている。

【００２１】また、グローブ14は、透明あるいは光拡散
性を有する乳白色などで、ガラスあるいは合成樹脂によ
り、ミニクリプトンタイプの電球のガラス球の形状に近
似した略球形に形成されているとともに、一部に開口部
14aが形成され、この開口部14aの縁部にはカバー12の仕
切体22の下端の開口部の内側に嵌合されて接着剤により
接着される嵌合縁部14bが形成されている。なお、この
グローブ14は、拡散膜などの別部材を組み合わせ、輝度
の均一性を向上することもでき、あるいは省略すること
もできる。

【００２２】また、発光管15は、図１ないし図４に示す
ように、ガラス製のバルブ31を有し、このバルブ31の内
面に例えば３波長形蛍光体が形成され、バルブ31の内部
にアルゴンなどの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封
入され、バルブ31の両端に一対の電極32が例えばピンチ
シールによって封装されている。

【００２３】バルブ31は、本実施の形態では３本の略同
形状の管体33を有し、これら管体33は、例えば、管外径
が８ｍｍ以下で本実施の形態では約６．５ｍｍ程度、管
内径が５ｍｍ以上で本実施の形態では約５．２ｍｍ程度
のガラス製の断面略円筒状の管が、中間部で湾曲されて
頂部を有する略Ｕ字状に形成されている。すなわち、各
管体33は、湾曲する屈曲部34と、この屈曲部34に連続す
る互いに平行な一対の直管部35とを備えており、略Ｕ字
状の状態で屈曲部34と端部との高さ方向の管長が約３５
ｍｍ程度に形成されている。

【００２４】各管体33の隣接する端部近傍同士が連通管
36で順次接続されて１本の連続した放電路37が形成され
ている。連通管36は、各管体33の接続する端部を加熱溶
融した後、吹き破ることによって形成された開口同士を
つなぎ合わせて形成されている。そして、各管体33の直
管部35が、電球形蛍光ランプ11の中心軸を中心とする同
一円周上に等間隔で位置され、すなわち、各管体33の直
管部35が断面六角形の各頂点に対応して配置されてい
る。

【００２５】各管体33は、マウントを用いたラインシー
ルあるいはマウントを用いないピンチシールなどにより
一端部が封止されているとともに、他端部には排気管と
も呼ばれる円筒状の細管38がそれぞれ連通状態に突設さ
れている。この実施の形態では、バルブ31の両端の管体
33の細管38は電極32が封装される端部とは反対側つまり
非電極側の端部に突設されている。これら各細管38は、
バルブ31の製造過程で溶断によって順次封止され、各細
管38のうちの封止されていない一部を通じてバルブ31内
の排気がなされるとともに、封入ガスが封入されて置換
された後に、その各細管38のうちの封止されていない一
部を溶断することによって封止される。

【００２６】各電極32は、フィラメントコイル41を有
し、このフィラメントコイル41が一対（２本）の線状の
ウエルズ42に支持されている。各ウエルズ42は、例え
ば、両端の管体33の端部にピンチシールなどによって封
着されたジュメット線を介して、両端の管体33の端部の
外部に導出されて点灯回路16に接続されるワイヤ43に接
続されている。

【００２７】一端の管体33の細管38には、その細管38を
封止する際にアマルガムとしての主アマルガム46が封入
されている。この主アマルガム46は、ビスマス、インジ
ウムおよび水銀にて構成される合金であり、略球形状に
形成され、バルブ31内の水銀蒸気圧を適正な範囲に制御
する作用を有している。なお、主アマルガム46として
は、ビスマス、インジウムの他に、スズ、鉛などを組み
合わせた合金によって形成したものを用いてもよい。ま
た、両端の各管体33の電極32の一方のウエルズ42には、
主アマルガム46と同様の水銀蒸気圧特性を有するアマル
ガムとしての補助アマルガム47が取り付けられている。

【００２８】そして、バルブ31の各管体33の端部が仕切
体22の各取付孔25に挿入されるとともに、仕切体22の内
側から例えばシリコーン樹脂などの接着剤を充填するこ
とにより、各管体33の端部と仕切体22とが互いに固定さ
れる。

【００２９】バルブ31の各管体33の端部のうち、両端の
管体33の電極32が配置される端部がバルブ31の両端に位
置する端部50であり、両端の管体33の電極32が配置され
ない端部および中間の管体33の端部がバルブ31の中間に
位置する端部51であり、中間の各端部51の連通管36より
端部側は、各管体33および連通管36で構成される一条の
放電路37から外れた場所である。

【００３０】バルブ31が組み込まれた仕切体22の内側に
はランプ始動時に中間の各端部51を加熱するための加熱
手段として例えばニクロム線などの抵抗発熱線52が配設
されている。この抵抗発熱線52は、中間の各端部51に沿
うように、管体33の端部と仕切体22と固定する接着剤に
接して、あるいは接着剤中に埋もれて配設され、両端の
引出線53が点灯回路16に接続される。

【００３１】また、点灯回路16は、図１に示すように、
カバー12の基体21内に配置される略円板状の基板61を備
え、この基板61の両面すなわち口金13側である上面およ
び発光管15側である下面に、複数の電気部品が実装され
て、発光管15を高周波点灯させるインバータ回路（高周
波点灯回路）が構成され、さらに、口金13から電力の供
給を受けて点灯回路16によって発光管15を点灯させるラ
ンプ始動時に口金13に供給される電力を抵抗発熱線52に
供給し、ランプ始動時から例えば約２〜３分程度の所定
時間経過した後に電力供給を停止させるタイマ回路62が
構成されている。

【００３２】基板61の上面には、比較的熱に弱く（比較
的耐熱性が低い）、大形の電解コンデンサ、フィルムコ
ンデンサなどの電気部品63が配置されているとともに、
下面には、比較的熱に強く（比較的耐熱性が高く）、高
さ寸法の小さいＲＥＣ（整流素子、ダイオードブリッ
ジ）、トランジスタ、抵抗などのチップ状の電気部品
（チップ部品）64が配置されている。

【００３３】そして、基板61は、カバー12の基体21の内
側に設けられる図示しない係止爪により固定される。

【００３４】このように構成された電球形蛍光ランプ11
は、入力電力定格１０Ｗで、３波長発光形蛍光体の使用
により、４８０lmの全光束が得られる。

【００３５】そして、電球形蛍光ランプ11の消灯状態に
おいて、口金13に電力が供給されることにより、点灯回
路16によって、バルブ31の両端の電極32間にランプ点灯
電圧を印加して発光管15を点灯させ、同時に抵抗発熱線
52への通電を開始する。ランプ始動時から例えば約２〜
３分程度の所定時間経過した後に抵抗発熱線52への通電
を停止する。

【００３６】このようにランプ始動時に、抵抗発熱線52
へ通電することにより、バルブ31の中間部の各端部51が
加熱される。バルブ31の中間部の各端部51は放電路37か
ら外れて管壁温度が上昇しにくい場所であるが、加熱に
よって管壁温度が早く上昇し、バルブ31内での水銀蒸気
の拡散を阻害せず、バルブ31内での水銀蒸気圧の上昇を
早めることができ、さらに、主アマルガム46が配設され
た管体33の端部51を加熱することにより、主アマルガム
46からの水銀蒸気の放出を向上させ、バルブ31内での水
銀蒸気圧の上昇を早めることができ、そのため、光束の
立ち上がり特性を改善できる。

【００３７】図４(b)に示すように、例えば管長３００
ｍｍのバルブ31を２０ｍｍ毎に１５箇所に区切り、バル
ブ31の各場所における点灯時間毎の水銀蒸気圧の変化を
計算した結果(照明学会英文誌，Vol.24，No.2，2000年)
を図５に示す。図５(a)にはランプ始動時に加熱した場
合のグラフを示し、図５(b)にはランプ始動時に加熱し
ない場合のグラフを示す。図５(b)のようにランプ始動
時に加熱しない場合には、ランプ始動時に、点灯時間が
経過してもバルブ31の中間部での水銀蒸気圧の上昇が遅
く、バルブ31の中間部での水銀蒸気圧が十分に上昇する
までに時間がかかる。また、図５(a)のようにランプ始
動時に加熱した場合には、ランプ始動時に、点灯時間の
経過に伴って、バルブ31の中間部でも水銀蒸気圧が直ぐ
に上昇し、バルブ31内の全体において短時間で水銀蒸気
圧が十分に上昇する。

【００３８】そのため、図６に点灯時間に対する相対光
出力の関係を示すように、加熱した場合ａには、加熱し
ない場合ｂに比べて、相対光出力の上昇が早く、相対光
出力のピークに達するまでの時間が１／３程度に短縮さ
れ、光束の立ち上がり特性を改善できる。

【００３９】また、点灯回路16のタイマ回路62によって
抵抗発熱線52への通電をランプ始動時の所定時間だけと
することにより、ランプ始動時から光束が安定するまで
の必要なときのみ適切に加熱し、光束が安定した状態で
の不必要な加熱や電力消費を抑制できる。

【００４０】次に、図７に他の実施の形態を示し、図７
は電球形蛍光ランプの一部の分解状態の斜視図である。

【００４１】加熱手段としては、抵抗発熱線52に限ら
ず、シリコーンラバーヒータ71を用いることもできる。
このシリコーンラバーヒータ71は、発熱体を内蔵したシ
リコーン樹脂製で、バルブ31の中間の各端部51に被着さ
れる複数のキャップ部72、およびこれらキャップ部72を
連結して一体に形成されたベース部73を有している。

【００４２】そして、バルブ31の各管体33の端部を仕切
体22の各取付孔25に挿入し、仕切体22の内側から例えば
シリコーン樹脂などの接着剤を充填して、各管体33の端
部51と仕切体22とを互いに固定した後、バルブ31の中間
の各端部51にシリコーンラバーヒータ71の各キャップ部
72を被着するだけで、容易に装着できる。

【００４３】なお、加熱手段は、抵抗加熱器をバルブ31
の中間の端部51に対向するように基板61に配置して、バ
ルブ31の中間の端部51を加熱してもよく、この場合、抵
抗加熱器を基板61に実装する他の電気部品63，64と一緒
に実装することができ、組立性を良好にできる。

【００４４】また、バルブ31の管体33は、３本に限ら
ず、４本以上でもよく、同様の作用効果が得られる。

【００４５】また、グローブ14を備えない品種の電球形
蛍光ランプ11にも同様に適用できる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の蛍光ランプ装置によれ
ば、ランプ始動時に、加熱手段によってバルブの中間部
で放電路から外れて管壁温度が上昇しにくい場所を加熱
することにより、水銀蒸気圧の上昇を早め、光束の立ち
上がり特性を改善できる。

【００４７】請求項２記載の蛍光ランプ装置によれば、
請求項１記載の蛍光ランプ装置の効果に加えて、加熱手
段によるバルブの加熱をランプ始動時の所定時間だけと
することにより、ランプ始動時から光束が安定するまで
の必要なときのみ適切に加熱し、光束が安定した状態で
の不必要な加熱や電力消費を抑制できる。

【００４８】請求項３記載の蛍光ランプ装置によれば、
請求項１または２記載の蛍光ランプ装置の効果に加え
て、バルブの放電路から外れた管体の連通管より端部側
を加熱することにより、ランプ始動時の光束の立ち上が
り特性を改善できる。

【００４９】請求項４記載の蛍光ランプ装置によれば、
請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ装置の効
果に加えて、主アマルガムが配設された管体の端部を加
熱することにより、主アマルガムからの水銀蒸気の放出
を向上させ、ランプ始動時の光束の立ち上がり特性を改
善できる。

【００５０】請求項５記載の電球形蛍光ランプによれ
ば、請求項１ないし４いずれか一記載の蛍光ランプ装置
を用いることにより、ランプ始動時の光束の立ち上がり
特性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す電球形蛍光ランプ
の断面図である。

【図２】同上電球形蛍光ランプの発光管および仕切体の
平面図である。

【図３】同上電球形蛍光ランプの発光管および仕切体の
斜視図である。

【図４】同上発光管を示し、(a)は発光管のバルブの展
開図、(b)は発光管のバルブの場所を説明する説明図で
ある。

【図５】同上発光管のバルブの各場所における点灯時間
毎の水銀蒸気圧の変化を示すグラフであって、(a)はラ
ンプ始動時に加熱した場合のグラフ、(b)はランプ始動
時に加熱しない場合のグラフである。

【図６】同上点灯時間と相対光出力との関係を示すグラ
フである。

【図７】他の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部
の分解状態の斜視図である。

【符号の説明】

11 電球形蛍光ランプ 12 カバー 13 口金 15 発光管 16 点灯回路 31 バルブ 32 電極 33 管体 36 連通管 37 放電路 46 アマルガムとしての主アマルガム 47 アマルガムとしての補助アマルガム 52 加熱手段としての抵抗発熱線 71 加熱手段としてのシリコーンラバーヒータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の管体が順次接続されて屈曲形の放
   電路が形成されるとともにアマルガムが配置されたバル
   ブ、およびバルブの両端に封装された電極を有する発光
   管と；バルブの中間部で放電路から外れた場所を加熱す
   る加熱手段と；を具備していることを特徴とする蛍光ラ
   ンプ装置。
2. 【請求項２】 ランプ始動時の所定時間だけ加熱手段に
   よってバルブを加熱させる点灯回路を備えていることを
   特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ装置。
3. 【請求項３】 バルブの各管体の端部近傍が連通管を介
   して接続され、 加熱手段によって管体の連通管より端部側を加熱するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプ装
   置。
4. 【請求項４】 バルブの両端を除く管体の端部に主アマ
   ルガムが配設され、 加熱手段によって主アマルガムが配設された管体の端部
   を加熱することを特徴とする請求項１ないし３いずれか
   一記載の蛍光ランプ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか一記載の蛍光
   ランプ装置と；バルブを支持するとともに点灯回路を収
   容したカバーと；カバーに取り付けられた口金と；を具
   備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。