JP2004087397A

JP2004087397A - 発光管の製造方法、発光管及び電球形蛍光ランプ

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Publication number: JP2004087397A
Application number: JP2002249243A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueda; 上田　隆; Shiro Iida; 飯田　史朗; ▲たか▼橋　潤一; Junichi Takahashi; Akiko Nakanishi; 中西　暁子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】発光時に略最冷点温度となる部分に形成される凸部の形状・寸法を略一定にできる発光管の製造方法及び発光管、電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【解決手段】軟化させたガラス管を、その略中央で折り返されてその両側が旋回軸廻りに旋回する２重螺旋形状に形成する。次に２重螺旋形状に形成されたガラス管１１０の先端部１１５をバーナーで加熱し、加熱部分が軟化すると凹入部１４２を備えた凸部成形冶具１４０を加熱部分を覆うように被せる。そして、ガラス管１１０内にガスを吹き込んで、軟化部分を凸部成形冶具１４０の凹入部１４２内の内周壁に向けて膨出させて凸部１１６を成形する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法、発光管及びその発光管を備えた電球形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギー時代を迎え、白熱電球を代替する光源として、ランプ効率が高くしかも、長寿命な電球形蛍光ランプが提案されている。このような電球形蛍光ランプ（以下、単に「ランプ」という。）に、２重螺旋形状の発光管を備えたものがある。
【０００３】
この発光管は、ガラス管の略中央の折り返し部で折り返され、その両側が旋回軸廻りに旋回している。ガラス管は、その両端部に電極が封着され、また内部に水銀原子及び希ガスが封入されている。そして、ガラス管の内壁には蛍光体が塗布されており、水銀原子から放射された紫外線が蛍光体を励起することにより、発光管から可視光が放射される。
【０００４】
発光管が放射する最大光束は、発光管内の水銀蒸気圧により規定される。水銀蒸気圧は、発光管をその電極を上にした状態で通常点灯させた時の発光管における温度で最も低い値（以下、この温度を「最冷点温度」という。）により決定される。この最冷点温度となる箇所（以下、この箇所を「最冷点箇所」という。）は、２重螺旋形状の発光管の場合、両電極から最も離れた箇所、つまり発光管の折り返し部側の先端部となる。
【０００５】
通常、ランプを点灯させると、発光管の最冷点温度が最大光束を発する最適温度よりも高くなってしまう。そこで、発光管の最冷点温度を下げるために、発光管の先端部を外方へと膨出させた凸部を形成している。これは、点灯時に放電空間内を流れる電子は、エネルギー水準が高く、電子の流れる軌道から離れた方が温度が下がるからである。
【０００６】
従来の発光管における凸部の成形方法は、加熱炉等の加熱により軟化させたガラス管を２重螺旋形状に湾曲させた後、このガラス管の先端部を局所的にガスバーナーで加熱し、その加熱部分が軟化すると、ガラス管内に圧力制御された窒素等のガスを吹き込んで、先端部の軟化部分を外方に膨出させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、ガスバーナーでガラス管を局所的に加熱して軟化させているため、どうしてもガラス管の軟化部分の面積、粘度等にバラツキが生じてしまい、凸部を一定形状及び一定寸法に形成することが難しい。
このように形状及び寸法が一定でない凸部を備えた発光管を用いたランプでは、点灯時における発光管の最冷点温度がばらつくために、ランプ効率のバラツキも大きくなってしまい、中には品質基準を満足できないものもあり、製品歩留まりが悪くなってしまうという問題がある。
【０００８】
なお、バーナーを用いても、加熱部分の面積及び温度の管理を精度良く行うことができれば、凸部の形状・寸法のバラツキは若干改善されると考えられるが、このような管理は複雑であり、また現実的ではない。
本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであって、凸部の形状・寸法を一定にできる発光管の製造方法、発光管及び電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光管の製造方法は、発光時に略最冷点となる部分を突出させた凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、前記凸部の形成は、凸部形成予定部位を加熱して軟化させる工程と、軟化させた部位を覆う状態で被せられた成形冶具の内周壁に向けて軟化部位を膨出させる工程とを経てなされることを特徴としている。この方法によれば、発光管に形成される凸部の形状・寸法を略一定することができる。
【００１０】
また、前記軟化部位の膨出は、前記ガラス管内を加圧することによりなされることを特徴としている。この方法によれば、従来も凸部を形成する際に、ガラス管内を加圧していたので、新たな設備を必要とせずに、凸部を膨出させることができる。
さらに、前記成形冶具の内周壁は、半球状に形成されていることを特徴としている。このため、まず製造面では、凸部形成予定部位を成形冶具の内周壁に沿って膨出させ易く、さらに、強度面では、例えば、角を有する凸部に比べて、肉厚が均一にでき、強度も強く、強度のバラツキも小さくできる。
【００１１】
一方、本発明に係る発光管の製造方法は、発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、前記凸部の形成は、凸部形成予定部位に孔を形成する工程と、凸部に対応する部材を前記孔の周縁部に融着する工程とを経てなされることを特徴とし、このとき、前記凸部に対応する部材は、一端が塞がったガラス製の細管であり、当該細管の他端を融着していることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記凸部に対応する部材は、ガラス製の細管であり、当該細管の融着は、細管の一端を前記孔の周縁部に融着する工程と、前記細管の他端を封止する工程とによりなされることを特徴としている。この方法によれば、発光管に形成される凸部の形状・寸法を略一定することができる。
また、前記細管の他端は、チップオフ方式により封止されることを特徴としている。このため、溶融状態の他端を、例えば圧着させることなく容易に封止できる。
【００１３】
しかも、前記細管の他端を封止する前に、前記細管を介して発光管内部の排気を行う工程を有していることを特徴としている。このため、例えばガラス管の端部に排気管を装着する必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
さらに、前記ガラス管は、その略中央で折り返されてその両側が旋回軸廻りに旋回する２重螺旋形状に形成されていることを特徴とし、特に、前記凸部は、前記折り返し部から前記旋回軸方向の外方側に膨出していることを特徴としている。このため、限られた空間内で電極間距離を長くできる２重螺旋形状の発光管において、最冷点となる箇所の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、前記凸部の全長が、３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴としている。このため、バラツキが少なく安定してランプ効率を向上させることができる。
しかも、発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管であって、前記凸部の全長が、３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴としている。例えば、この発光管を用いたランプを点灯させた時のランプ効率のバラツキを小さくでき、しかもランプ効率を安定して向上させることができる。
【００１５】
特に、前記ガラス管は、その略中央で折り返されてその両側が旋回軸廻りに旋回する２重螺旋形状に形成され、前記凸部は、前記ガラス管の折り返し部から前記旋回軸方向の外方に膨出していることを特徴としている。このため、限られた空間内で電極間距離を長くできると共に、最冷点となる箇所の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１６】
一方、本発明に係る電球形蛍光ランプは、前記発光管を覆う外管バルブを備え、前記発光管の凸部と前記外管バルブとが熱伝導性媒体により熱的に結合されていることを特徴としている。このため、ランプ点灯時に最冷点となる箇所の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電球形蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
１．電球形蛍光ランプの構成について
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの断面を示す正面図である。この電球形蛍光ランプ１（以下、単に「ランプ１」という）は、白熱電球６０Ｗの代替用である１２Ｗ品種である。なお、６０Ｗ用の白熱電球の大きさは、最大外径が略６０ｍｍ、全長が略１１０ｍｍである。
【００１８】
ランプ１は、同図に示すように、２重螺旋形状の発光管２と、この発光管２を点灯させるための電子安定器３と、電子安定器３を収納し且つ口金５を有するケース４と、発光管２を覆う外管バルブ６とを備えている。
図２は、発光管の一部を切り欠いた構造を示す正面図である。
発光管２は、図１及び図２に示すように、ガラス管９を湾曲させて形成され、このガラス管９は、その略中央の折り返し部で折り返され、その両側が旋回軸Ａ（図２参照）廻りに旋回している。なお、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂに電極７、８が封着されている。
【００１９】
ガラス管９は、例えば、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラス（軟化点：６８２℃、作業温度：１０２０℃）等の軟質ガラスが用いられている。また、このガラス管９は、その管内径が略７．４ｍｍ、管外径が略９．０ｍｍで、折り返し部の両側をあわせて旋回軸Ａ廻りに略４．５周旋回している。なお、２重螺旋形状の発光管２の全長（折り返し部から電極封着部側の端部までの寸法）は略６５ｍｍであり、最大外径が略３８ｍｍである。
【００２０】
また、電極７、８には、例えば、タングステン製のコイル電極が用いられている。コイル電極は、図２に示すように、ビーズガラス７２により仮止めされた一対のリード線（図示省略）により支持（所謂、ビーズガラスマウント方式である。）されている。
ガラス管９の一方の端部（ここでは、９１ｂ）には、図２に示すように、ガラス管９の内部を排気するための排気管９３が電極７の装着時に併せて封着されている。なお、発光管２内における電極間距離は略４００ｍｍである。
【００２１】
発光管２の内面、つまりガラス管９の内面には、図２に示すように、希土類の蛍光体９５が塗布されている。この蛍光体９５には、赤、緑、青発光の３種類、例えばＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ、Ｔｂ及びＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体を混合したものが用いられている。
また、ガラス管９の内部（以下、「発光管２の内部」ともいう。）には、水銀が単体形態で略５ｍｇ封入され、また緩衝ガスとしてアルゴン・ネオンガスの混合ガス（この混合ガスにおけるネオンガスの容量比率は略２５％である。）が、上述の排気管９３を介して４００Ｐａで封入されている。
【００２２】
ここで、発光管２内に封入される水銀は、単体形態でもなくても良い。但し、発光管の発光動作時における水銀蒸気圧が略水銀単体の蒸気圧の値を呈する必要があり、このようなものとしては、例えば、亜鉛水銀がある。
上記の発光管２は、図１に示すように、ガラス管９の端部９１ａ、９１ｂがホルダー４１内に挿入されて、例えばシリコーン等の接着剤４２によりホルダー４１に固着されている。このホルダー４１の裏側（口金５側）には基板３１が装着されており、この基板３１に発光管２を点灯させるための複数の電気部品３２、３３、３４が取り付けられている。なお、これらの電気部品３２、３３、３４により電子安定器３が構成され、この電子安定器３は、所謂、シリーズインバータ方式によるもので、その回路効率が９１％である。
【００２３】
ケース４は、合成樹脂製であって、図１に示すように、下拡がりの筒状をしている。発光管２及び基板３１が装着されたホルダー４１は、電子安定器３が奥側となるようにケース４内に挿入され、ホルダー４１の外周部がケース４の内壁に接着剤６１により固着されている。ケース４の上部、つまり開口部と反対側には、Ｅ２６用の口金５が装着されている。なお、口金５と電子安定器３とは、リード線５１を介して電気的に接続されている。
【００２４】
外管バルブ６は、発光管２を覆うためのもので、その開口部がケース４の開口部の内側に挿入され、外管バルブ６の開口部側の端部における外周がケース４の開口部側の端部における内周に接着剤６１により固着されている。そしてこの外管バルブ６とケース４とで外囲器が構成される。なお、ランプ１の最大外径は略５５ｍｍで、全長は略１１４ｍｍである。
【００２５】
外管バルブ６は、白熱電球と同様に、装飾性に優れたガラス材からなり、その形状がなす状、所謂Ａ型をしている。なお、外管バルブ６の最大外径は略５５ｍｍである。外管バルブ６の内周面には、発光管から発せられた光を拡散させるための拡散膜（図示省略）が塗布されている。この拡散膜には、例えば、主成分が炭酸カルシウムの粉体が用いられている。
【００２６】
発光管２の下端部（以下、この下端部を「先端部」ということもある。）には、下方（旋回軸方向で口金５と反対側）へと膨出する凸部９２が形成されており、この凸部９２と外管バルブ６の内壁の下端部６２とが、透明なシリコーンからなる熱伝導性媒体１５により熱的に結合されている。なお、発光管２の下端部とは、発光管２の折り返し部側であって口金５と反対側の端部である。
【００２７】
凸部９２を設ける理由は、上記「従来の技術」の欄で説明したように、凸部９２を形成することで、凸部９２内の空間が電極７、８間を流れる電子の軌道から離れ、凸部９２内の温度（最冷点温度）がさらに下がるからである。
また、発光管２と外管バルブ６とを熱伝導性媒体１５により結合しているのは、ランプ１が点灯して発光管２の温度が上昇したときに、その熱が熱伝導性媒体１５を介して外管バルブ６へと伝わり、発光管２の温度、特に発光管２の下端部にできる最冷点箇所の温度の上昇を抑制することができるからである。また、発光管２の下端部の温度上昇を抑制する理由は、電極７、８から最も離れた箇所、つまり、発光管２の下端部が、最冷点箇所となるためである。
【００２８】
２．検討内容
１）凸部の高さについて
本発明者らは、発光管の下端部に形成する凸部の大きさ・形状のバラツキを小さくして、略一定の大きさ・形状の凸部を得ることができる製造方法について検討した。本検討を行うに際し、まず従来の凸部の成形方法、つまり、ガラス管における凸部の形成予定部位（以下、「凸部形成予定部位」という。）をガスバーナーにより加熱し、加熱部分が軟化するとガラス管内に窒素ガスを吹き込んで軟化部分を膨出させる方法で試作を行った。
【００２９】
この結果、凸部の寸法（高さ）が、略１．５ｍｍのバラツキ幅であった。また、これらの発光管を用いたランプを点灯させたときのランプ効率の平均が、６４．１ｌｍ／Ｗで、そのバラツキ幅（ランプ効率の最大値と最小値の差をランプ効率の平均値で除した値）が１７．３％であった。
本発明者らは、従来の方法で成形した凸部の形状、具体的には、凸部の高さ及び底面積とランプ効率との関係について調査した。その結果、凸部の形状が低くてなだらかな山形状をしている場合にはランプ効率が低く、逆に、高くてとがった山形状をしている場合には、ランプ効率が高いことが判明した。つまり、凸部が高いほど、具体的には、凸部の高さが略３ｍｍ以上になると、ランプ効率が高くなり、しかもバラツキも小さくなることが判明した。
【００３０】
２）凸部の製造方法について
次に、発明者らは、凸部の高さを３ｍｍ以上に設定して（例えば、４．５ｍｍ）、高さのバラツキを小さくできる製造方法について検討した。その結果、凸部用の成形冶具を用いる第１の方法（第１の実施の形態）と、一定寸法のガラス製の細管を用いる第２の方法（第２の実施の形態）とにより凸部を成形すると、良好な凸部が得られることを見出した。なお、図１及び図２で示した発光管２の凸部９２は、凸部用の成形冶具を用いて成形したものである。
【００３１】
以下、第１及び第２の製造方法についてそれぞれ説明する。
３．成形冶具を用いた方法（第１の実施の形態）
凸部用の成形冶具（以下、「凸部成形冶具」という。）を用いたこの方法は、ガラス管の凸部形成予定部位に、所望の凸部の形状に合わせた凹入部を有する凸部成形冶具を覆うように被せ、軟化した凸部形成予定部位を凸部成形冶具の内周壁に向けて膨出させて凸部を成形するものである。
【００３２】
１）発光管の製造
それでは、凸部の成形も含めて発光管の製造方法について説明する。
図３は、ガラス管を湾曲成形する工程を説明する図であり、図４は、凸部を形成する工程を説明する図である。
ア．ガラス管の軟化工程
まず、図３の（ａ）に示すような直管状のガラス管１１０を用意する。このガラス管１１０は、その横断面形状が略円形状であり、管内径が略７．４ｍｍ、管外径が略９．０ｍｍである。そして、この直管状のガラス管１１０の中央部（少なくとも２重螺旋形状に湾曲させる部分を含む）を、図３の（ａ）に示すように、電気或いはガス等の加熱炉１２０内に設置し、ガラス管１１０の温度が軟化点（本実施の形態では、６７５℃）以上となるように加熱して、ガラス管１１０を軟化させる。
【００３３】
イ．ガラス管の巻き付け工程
軟化したガラス管１１０を加熱炉１２０から取り出して、図３の（ｂ）に示すように、ガラス管１１０の略中央１１４を成形冶具１３０（材質：ステンレス）の頂部に位置合わせして、この成形冶具１３０を図外の駆動装置により回転させる。これにより軟化したガラス管１１０は成形冶具１３０に巻き付けられる。なお、ガラス管１１０の略中央１１４は折り返し部となり、２重螺旋形状のガラス管１１０の折り返し部側の端部を、以下、「先端部」といい、１１５の符号を用いる。
【００３４】
成形冶具１３０の外周面には、その軸心（旋回軸）廻りに旋回する螺旋形状の溝１３１が形成されている。なお、ガラス管１１０を成形冶具１３０に巻き付ける作業中は、ガラス管１１０が潰れないように、つまりガラス管１１０の横断面形状がそのまま保持できるように圧力制御された窒素などのガスがガラス管１１０内に０．４ｋｇ／ｃｍ^２で吹き込まれている。
【００３５】
そして、軟化状態にあったガラス管１１０の温度が低下して硬化状態に戻ると、成形冶具１３０をガラス管１１０の巻き付け時と反対方向に回転させて、成形冶具１３０から２重螺旋形状のガラス管１１０を取り外す（図３の（ｃ）参照）。
ウ．凸部形成工程
上記のようにして２重螺旋形状に湾曲形成されたガラス管１１０の先端部１１５を、図４の（ａ）に示すように、例えば、ガスバーナーで局所的に加熱する。そして、加熱部分が軟化すると、図４の（ｂ）に示すように、この軟化部分を覆うように凸部成形冶具１４０を被せる。凸部成形冶具１４０は、図５に示すように、ガラス管１１０の先端部１１５に沿って当接する当接面１４１と、この当接面１４１の中央部に内側（ガラス管１１０の先端部１１５と反対側）に凹入する凹入部１４２とを有している。
【００３６】
凹入部１４２は、ガラス管１１０の先端部１１５に形成する凸部の形状に対応しており、本実施の形態では、凸部の先端側が半球状に形成されている。なお、凹入部１４２には、ガラス管１１０の先端部１１５が凹入部１４２の内周壁に沿って膨出した際に、凹入部１４２内の空気が抜けるようにガス抜き孔１４３が形成されている。凹入部１４２の寸法は、ガラス管１１０側の最大の直径が略９ｍｍで、深さが略４．５ｍｍである。
【００３７】
図４の（ｂ）に戻って、ガラス管１１０の先端部１１５を覆うように、つまり膨出させる部分の中心と凹入部１４２の中心とが略一致するように凸部成形冶具１４０を被せると、ガラス管１１０の両端部から圧力制御（略０．４ｋｇ／ｃｍ^２）されたガス、ここでは、窒素ガスをガラス管１１０内に吹き込んで、軟化状態にあるガラス管１１０の先端部１１５を凸部成形冶具１４０の凹入部１４２の内周壁へ向けて膨出させる。
【００３８】
このとき、ガラス管１１０の両端に吹き込む窒素ガスは、ガラス管１１０における軟化状態の先端部１１５を凸部成形冶具１４０の凹入部１４２内に膨出させるのに、充分な圧力を有しており、この圧力値は、実験・試作により得られている。
そして、ガラス管１１０の先端部１１５を凸部成形冶具１４０の凹入部１４２の内周壁に沿って膨出させると、ガラス管１１０の先端部１１５の温度が低下するのを待って、凸部成形冶具１４０を取り外す。これによって、ガラス管１１０の元の先端部１１５に半球状の凸部１１６が形成される（図４の（ｃ）参照）。
【００３９】
エ．その他の工程（図示省略）
上記のようにして得られた、凸部１１６を備えた２重螺旋形状のガラス管１１０は、その全長が所定の長さとなるように、ガラス管１１０の両端側の不要部を切断する。その後、ガラス管内面に蛍光体を塗布し、更にガラス管の端部に電極及び排気管を封着する。そして、この排気管を介してガラス管内に水銀及び希ガスを封入する。これにより、図２に示す発光管２が完成する。
【００４０】
２）量産試作結果について
上記の凸部成形冶具１４０を用いた方法で発光管２の量産試作を行った。その結果は、凸部９２の寸法（高さ）が、略０．１ｍｍのバラツキ幅であった。また、これらの発光管２を用いたランプ１を点灯させたときのランプ効率の平均が、６６．９ｌｍ／Ｗで、そのバラツキ幅が９．６％であった。
【００４１】
この結果は、従来の方法で試作したもの（ランプ効率：６４．１ｌｍ／Ｗ、バラツキ幅：１７％）に対して、ランプ効率の平均値が２．８ｌｍ／Ｗ高くなり、バラツキ幅で７．４％小さくなった。
これは、凸部成形冶具１４０（凹入部１４２の深さが略４．５ｍｍ）を用いることにより、凸部９２の高さが３ｍｍ以上となり、点灯時の凸部９２の温度が、従来の方法で製作したランプより低くなったためと考えられ、また、凸部９２の形状、特に高さが略一定になったため、凸部９２内の温度のバラツキが小さくなったためと考えられる。
【００４２】
なお、上記の凸部９２を形成する方法で、凸部１１６の高さの上限値を調査した結果、本量産試作で使用したガラス管（肉厚：０．８ｍｍ）１１０では、凸部１１６の高さを７．５ｍｍより大きくすると、凸部１１６の肉厚が薄くなり、ひどい場合には裂けることもあった。このことから凸部１１６の高さは、７．５ｍｍ以下が好ましい。また、７．５ｍｍより大きくなると、発光管２の全長も大きくなり、従来の白熱電球よりも大きくなってしまう。
【００４３】
３）上記発光管を用いたランプの具体例
上記の方法で製造された発光管２を用いたランプ１の具体例について説明する。発光管２の凸部９２は、図１及び図２に示すように半球形状をしており、また、図２に示すように、凸部９２の付け根のガラス管９部分からの高さＨｃ（以下、この寸法を「凸高さＨｃ」という。）が、略４．５ｍｍであり、付け根部分における平面視の半径が略４．５ｍｍである。なお、凸部９２の内周壁における底面積Ｓｃは３５ｍｍ^２であった。
【００４４】
凸部９２の形状は、図１にも示すように、付け根側が筒状で、先端が略半球状になっている。このような形状にする理由は、まず製造面では、ガラス管１１０の先端部１１５を、凸部成形冶具１４０内の凹入部１４２の内周壁に沿って膨出させ易く、さらに、強度面では、例えば、角形状の凸部に比べて、肉厚が均一にでき、強度も強く、強度のバラツキも小さくできるからである。
【００４５】
この凸部９２の先端（外管バルブ６側の端部）と外管バルブ６の内壁とのランプ軸（発光管２の旋回軸と同じ）方向の距離は略１．５ｍｍであり、図１に示すように、凸部９２の先端が熱伝導性媒体１５内に略３ｍｍ埋没している。
上記構成のランプ１を点灯させたときの性能について説明する。まず、口金５を上にしてランプ１を定常点灯させたときのランプ効率の平均が６６．９ｌｍ／Ｗであった。
【００４６】
このランプ効率は、発光管２の凸部９２と外管バルブ６の内壁の下端部６２とを熱伝導性媒体１５により結合することにより、定常点灯時における発光管２の最冷点箇所（凸部９２）の温度と、発光管２内の水銀が最大光束を発するときの蒸気圧となる温度とを略同じにすることができ、高い光束が得られたと考えられる。また、ランプ点灯開始時の光束立上り特性は、水銀単体を用いているため、アマルガム形態の水銀を使用したランプに対して改善されている。
【００４７】
４）その他
ア）成形冶具を用いた凸部の成形について
上記の第１の実施の形態では、ガラス管１１０における軟化させた先端部１１５を凸部成形冶具１４０内の凹入部１４２内に膨出させる際に、ガラス管１１０内を正圧にして、軟化部分を凹入部１４２内に膨らませるようにしている。
【００４８】
しかし、他の方法で、軟化した先端部を凸部成形冶具の凹入部に沿って膨出（突出）させても良い。具体的には、凹入部１４２内を負圧にすることにより、軟化した先端部１１５を吸引して凹入部１４２内に膨出させても良いし、第１の実施の形態における凸部成形冶具１４０のガス抜き孔１４３を利用して凹入部１４２内を負圧にすると共に、ガラス管１１０内を正圧にしても良い。
【００４９】
イ）凸部の形状
上記の第１の実施の形態では、凸部９２の形状が半球形状のものについて説明したが、凸部９２の形状は、半球形状に限定するものではなく、他の形状でも良い。他の形状としては、円筒形状、楕円筒形状、多角筒形状、円錐形状、多角錘形状等があり、これらの形状に対応する凸部成形冶具を用いれば容易に形成できる。但し、凸部９２の形状は、上記で説明したように、とがった山形状の方が好ましい。
【００５０】
４．細管を用いた方法（第２の実施の形態）
細管を用いた方法は、細管の一端をガラス管の凸部形成予定部位に、細管内とガラス管内とが連通するように接合すると共に細管の他端を封止して、凸部を形成するものである。
それでは、この細管を用いて凸部を形成する方法について説明する。
【００５１】
１）発光管の製造について
２重螺旋形状のガラス管の先端部に細管を用いて凸部を形成する方法について以下説明する。なお、ガラス管を２重螺旋形状に湾曲形成する方法については、上記で説明した通りである。
図６は、ガラス管の先端部に凸部を形成する工程を説明するためのもので、ガラス管の先端部を拡大した図である。図７は、細管を用いて凸部を形成した発光管を示す正面図である。
【００５２】
まず、ガラス管２５０の先端部２５１を、同図の（ａ）に示すように、例えば、ガスバーナーで加熱すると共に、ガラス管２５０内に圧力制御された窒素等のガスを吹き込む。そして、ガラス管２５０の先端部２５１を加熱し続けると、先端部２５１が軟化しさらに溶融して孔２５２が形成される（図６の（ｂ）参照）。このとき、ガラス管２５０内にガスを吹き込んでいるので、穴２５２の周縁が外側（上側）に向くように形成される。
【００５３】
次に、先端部２５１に形成された孔２５２の周縁と、凸部に用いるガラス製の細管２６０の端面とを当接させ、図６の（ｂ）に示すように、当接部分の周りを外側からガスバーナーで加熱して融着させる。なお、細管２６０とガラス管２５０の先端部２５１とを融着させるときは、ガラス管２５０の両端部からその内部にガスが吹き込まれている。これにより、細管２６０とガラス管２５０とは、互いの内部同士が連通した状態で結合される。また、融着に用いられる細管２６０は、形成予定の凸部の高さの寸法よりも長いものを使用している。
【００５４】
最後に、細管２６０の長さが所定の寸法（本実施の形態では略７．５ｍｍである。）の箇所を、図６の（ｃ）に示すように、外側の１方向からガスバーナーで加熱すると共に、ガラス管２５０内を減圧する。
そして減圧した状態でさらに加熱すると、加熱部分が、溶融すると共に、ガラス管２５０の内部へと吸引されて、図６の（ｄ）に示すように、加熱方向と逆側の細管２６０部分に融着される（所謂、「チップオフ封止方法」である。）。その後、細管２６０における加熱方向と逆側部分を切断して凸部２５３が形成される。
【００５５】
この後は、上述の３．１）エ．で記載した工程を行うことで、図７に示すような、細管２６０を用いて形成された凸部２９２を備える発光管２０２を得ることができる。
上記のように細管２６０をガラス管２５０の先端部２５１に融着する場合、統一した一定寸法及び形状の細管２６０を使用することができるので、凸部２９２の内径及び形状を略一定に管理できる。さらに、細管２６０の他端（ガラス管に融着されていない側の端部）は、一端側が融着後に、チップオフ封止により封止及び切断されるので、凸部２９２の全長を所定長さに合わせて略一定にできる。しかも、凸部２９２の形状及び寸法を略一定にでき、ランプ効率のバラツキ幅を小さくできる。
【００５６】
さらに、細管２６０を用いて凸部２５３を形成する方法では、ガラス管２５０を２重螺旋形状に成形した後に、発光時（ランプ点灯時）の発光管２０２の最冷点箇所に対応する位置に細管２６０を融着することで凸部２５３が得られるので、例えば、ガラス管２５０の先端部２５１以外の部位にも、容易に形成することができる。
【００５７】
２）量産試作結果について
上記の細管を用いた方法で量産試作を行った。その結果は、凸部２９２の寸法（高さ）が、０．１ｍｍのバラツキ幅であった。また、これらの発光管２０２を用いたランプを点灯させたときのランプ効率の平均が６７．８ｌｍ／Ｗで、そのバラツキ幅が７．４％であった。
【００５８】
この結果は、従来の方法で試作したもの（ランプ効率：６４．１ｌｍ／Ｗ、バラツキ幅：１７％）に対して、ランプ効率の平均値が３．７ｌｍ／Ｗ高くなり、バラツキ幅で９．６％小さくなった。
これは、細管２６０を用いて凸部２９２の凸高さが３ｍｍ以上としているため、ランプ１点灯時の凸部２９２の温度が、従来の方法で製作したランプより低くなったためと考えられ、また、凸部２９２の形状、特に高さが略一定になったため、各ランプにおける点灯時の凸部２５３内の温度のバラツキが小さくなったためと考えられる。
【００５９】
３）上記発光管を用いたランプ具体例
発光管２０２は、図７に示すように、その先端部に旋回軸方向の外方側に突出する凸部２９２を有している。なお、凸部２９２は細管を用いて形成されている。
この細管は、外径が略３．４ｍｍ、内径が略２．６ｍｍで、全長が略７．５ｍｍである。凸部２９２の先端（ガラス管と反対側の端部）と、発光管２０２を覆う外管バルブの下端部との間隔は略１．５ｍｍである。凸部２９２は、その先端から略４．０ｍｍの位置まで熱伝導性媒体により埋設されている。
【００６０】
４）その他
ア）凸部の方向について
第２の実施の形態における凸部２９２は、例えば、図７に示すように、２重螺旋形状の発光管の２０２の旋回軸とほぼ平行な方向に形成されているが、例えば図８に示すような、発光管２０２の旋回軸Ａと凸部２９３の中心軸Ｂとの角度βが０〜９０°の範囲に傾斜していても良い。この場合も、ランプ点灯時の凸部２９３内の温度を下げることができ、凸部２９２を旋回軸方向と平行にしたものと同様の効果を得ることができる。
【００６１】
イ）凸部の形状
上記の第２の実施の形態では、凸部２５３に用いた細管２６０の形状は円筒形状であるため、凸部２５３の形状も円筒形状であった。しかしながら、使用する細管の形状を変えることにより各種の形状の凸部２５３を得ることができる。具体的な形状としては、横断面が楕円形状のもの、細管の軸方向の位置によって径が異なる、所謂テーパー形状等がある。
【００６２】
さらに、一端が塞がれた形状のガラスを用いても良く、このような例としては、円錐形状をしたものがある。この場合は、上記第２の実施の形態で行った、細管の他端を封止する工程を省略することができる。また、凸部２５３は、第２の実施の形態では直管状をしているが、例えば、「く」の字状のように途中で湾曲させた形状でも良い。
【００６３】
ウ）細管部の機能について
ガラス管２５０の先端部２５１に形成された凸部２５３は、ランプ点灯時に発光管２０２の最冷点箇所の温度を下げるために設けられているが、凸部２５３用の細管２６０の他端を封止する前に、例えば、発光管の製造工程において、発光管２５０の内部を排気するための排気管としても使用することができる。
【００６４】
つまり、チップオフ封止前の他端が開放した細管２６０も含めて、ガラス管２５０の内面に蛍光体を塗布した後に、ガラス管２５０の両端に電極を封着する。そして、他端が開放した細管２６０を介して、ガラス管２５０に希ガス、水銀等を封入した後に、細管２６０の他端を封止するのである。
このように凸部２５３用の細管２６０を排気管として利用すると、上記第１の実施の形態で説明したような、ガラス管１１０の一端部に排気管を封着する作業を省くことができるので、電極の封着工程が簡易化される。
【００６５】
また、２重螺旋形状に形成されたガラス管２５０の内壁に蛍光体を塗布する工程において、ガラス管２５０内に充填させた蛍光体を取り出すときに、細管２６０がガラス管２５０内の空気を抜くための通気孔として作用するので、蛍光体をガラス管２５０内の全面にわたって一様に塗布することができる。
オ）細管部の融着工程について
上記の凸部２５３を形成する工程では、細管２６０の一端がまずガラス管２５０の先端部２５１に融着され、その後に他端が封止されているが、例えば、他端が予め封止された細管をガラス管の先端部に融着しても良い。この場合は、ガラス管と細管の一端とを融着する際に、溶融した部分が他の部位に付着しないようにガラス管内を、大気圧に比べて若干高い状態にするのが好ましい。
【００６６】
カ）孔の形成について
上記の第２の実施の形態では、ガラス管に孔を形成するのにガスバーナーを用いているが、他の方法、例えば、ドリル等の機械加工により形成しても良い。
（変形例）
以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
【００６７】
１）凸部の成形時期
上記の第１の実施の形態では、直管状のガラス管を２重螺旋形状に湾曲成形した後に凸部を形成しているが、例えば、直管状の略中央に凸部を形成した後に、この凸部を２重螺旋形状の先端部となるように、ガラス管を成形冶具に巻きつけても良い。つまり、凸部を成形するのは、直管状のガラス管を２重螺旋形状に湾曲させる前であっても良く、逆に湾曲させた後であっても良い。
【００６８】
但し、凸部を成形した後にガラス管を２重螺旋形状に湾曲させる場合は、直管状のガラス管を加熱炉で軟化させるときに、凸部が潰れないようにガラス管内を正圧に保つ必要がある。
一方、成形時の熱効率から凸部を形成する時期を考えると、直管状のガラス管を２重螺旋形状に湾曲させた直後が良い。これは、２重螺旋形状に湾曲させた直後は、まだガラス管が軟化状態又は軟化状態に近い状態にあるため、ガラス管の先端部を効率良く軟化させることができるからである。
【００６９】
２）発光管の形状について
本実施の形態では、発光管の形状が２重螺旋形状をしているが、他の形状の発光管に凸部を形成しても良い。他の形状の発光管としては、例えば、ガラス管をＵ形状に湾曲させたものを３本或いは４本結合させた、所謂、３本Ｕ形状或いは４本Ｕ形状の発光管等がある。さらには、直管をＵ字状に湾曲させた後に、再度Ｕ字状に湾曲させた、所謂ダブルベンド形状の発光管にも適用できる。
【００７０】
３）外管バルブについて
本実施の形態におけるランプは、発光管を覆う外管バルブを備えているが、この外管バルブを備えていなくても良い。但し、点灯時の発光管の温度は、外管バルブにより覆われている方が高くなる傾向にあり、発光管の最冷点温度をより効果的に下げることができる。
【００７１】
４）その他
本実施の形態では、白熱電球６０Ｗ相当品について説明したが、当然白熱電球４０Ｗ相当品、１００Ｗ相当品にも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る発光管の製造方法によれば、発光時に略最冷点となる部分を突出させた凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、前記凸部の形成は、凸部形成予定部位を加熱して軟化させる工程と、軟化させた部位を覆う状態で被せられた成形冶具の内周壁に向けて軟化部位を膨出させる工程とを経てなされるため、発光管の凸部の形状・寸法を略一定にできる。
【００７３】
さらに、発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、前記凸部の形成は、凸部形成予定部位に孔を形成する工程と、凸部に対応する部材を前記孔の周縁部に融着する工程とを経てなされるので、発光管の凸部の形状・寸法を略一定にできる。
また、本発明に係る発光管によれば、発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管であって、前記凸部の全長が、３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲内であるので、例えば、この発光管を用いたランプを点灯させると、高いランプ効率を得ることができ、これらのバラツキも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電球形蛍光ランプ断面を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における発光管の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における発光管の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における凸部形成時を示す拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における発光管の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における発光管を示す正面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変形例における発光管を示す正面図である。
【符号の説明】
１　　ランプ
２、２０２　　発光管
４　　ケース
５　　　　口金
６　　　　外管バルブ
７、８　　電極
９、２０９　　ガラス管
１５　　熱伝導性媒体
９１ａ、９１ｂ　　端部
９２、２９２、２９３　　凸部
１４０　　凸部成形冶具
２６０　　細管
Ａ　　　旋回軸

Claims

発光時に略最冷点となる部分を突出させた凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、
前記凸部の形成は、
凸部形成予定部位を加熱して軟化させる工程と、
軟化させた部位を覆う状態で被せられた成形冶具の内周壁に向けて軟化部位を膨出させる工程と
を経てなされることを特徴とする発光管の製造方法。
前記軟化部位の膨出は、前記ガラス管内を加圧することによりなされることを特徴とする請求項１に記載の発光管の製造方法。
前記成形冶具の内周壁は、半球状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光管の製造方法。
発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管の製造方法であって、
前記凸部の形成は、
凸部形成予定部位に孔を形成する工程と、
凸部に対応する部材を前記孔の周縁部に融着する工程と
を経てなされることを特徴とする発光管の製造方法。
前記凸部に対応する部材は、一端が塞がったガラス製の細管であり、当該細管の他端を融着していることを特徴とする請求項４に記載の発光管の製造方法。
前記凸部に対応する部材は、ガラス製の細管であり、
当該細管の融着は、
細管の一端を前記孔の周縁部に融着する工程と、
前記細管の他端を封止する工程と
によりなされることを特徴とする請求項４に記載の発光管の製造方法。
前記細管の他端は、チップオフ方式により封止されることを特徴とする請求項６に記載の発光管の製造方法。
前記細管の他端を封止する前に、前記細管を介して発光管内部の排気を行う工程を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載の発光管の製造方法。
前記ガラス管は、その略中央で折り返されてその両側が旋回軸廻りに旋回する２重螺旋形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の発光管の製造方法。
前記凸部は、前記折り返し部から前記旋回軸方向の外方側に膨出していることを特徴とする請求項９に記載の発光管の製造方法。
前記凸部の全長が、３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光管の製造方法。
発光時に略最冷点となる部分に凸部を備えるガラス製の発光管であって、
前記凸部の全長が、３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする発光管。
前記ガラス管は、その略中央で折り返されてその両側が旋回軸廻りに旋回する２重螺旋形状に形成され、前記凸部は、前記ガラス管の折り返し部から前記旋回軸方向の外方に膨出していることを特徴とする請求項１２に記載の発光管。
請求項１２又は１３に記載の発光管を用いた電球形蛍光ランプ。
前記発光管を覆う外管バルブを備え、前記発光管の凸部と前記外管バルブとが熱伝導性媒体により熱的に結合されていることを特徴とする請求項１４に記載の電球形蛍光ランプ。