JP2004193053A

JP2004193053A - 電球形蛍光ランプおよび照明器具

Info

Publication number: JP2004193053A
Application number: JP2002362173A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Toda; 雅宏戸田; Takeo Yasuda; 丈夫安田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】点灯中高温となる蛍光ランプからの熱影響による点灯装置の不具合を低減し、信頼性を高めた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】カバー体内の蛍光ランプと点灯装置との間に３〜20mmの空気層内にグラスウールからなる対流抑制手段を封入しているので、空気層および対流抑制手段により点灯回路への熱的影響を低減するとともに小形化ができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、口金を備えたカバー体内に点灯装置を収容している電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電球形蛍光ランプは、たとえば複数個の屈曲形成された発光管を連結して１本の放電路が形成された蛍光ランプをカバー体に支持して構成されている。このカバーは一方に口金を有し、他方に蛍光ランプを支持しており、蛍光ランプを点灯させるための点灯装置が収容されている。
【０００３】
このような電球形蛍光ランプは一般照明用白熱電球の外観に近づけるために一層の小形化が望まれている。発光効率を低減することなくコンパクトにするためには、放電路長をある程度確保する必要があり、かつ、発光管を細径化する必要があるため、管壁負荷が高くなり点灯中の蛍光ランプの発熱量が多くなる傾向にある。このように小形化された蛍光ランプは、外囲器全体もコンパクトになり、カバー体内側に収容される点灯装置と発光管との間隔も小さくなるため、点灯する蛍光ランプの熱影響を点灯装置が受けやすくなる。そのため、点灯装置への熱的影響と小形化との最適な条件を規定し、一般用白熱電球の寸法に近づけた電球形蛍光ランプが知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】
特開２０００−２１２０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は、カバー体内の蛍光ランプと点灯装置との間に、蛍光ランプからの熱影響を考慮し、最適な空気層を形成することで、点灯回路への熱的影響の抑制と小形化との最適化を図れる電球形蛍光ランプを提供することを目的とするものである。しかし、一般照明用白熱電球の外観に近づけるためにさらに小形化を図った電球形蛍光ランプは、点灯中の蛍光ランプの発熱量が多くなる傾向にあるため、点灯装置はその熱影響を受けやすくなる。高温となる空気層に面する回路基板面には、比較的耐熱性の高い電子部品を実装する配慮がなされているものの、空気層が電子部品の有する耐熱温度を超えるほど暖められる可能性があり、電子部品は熱破壊等をおこすおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、点灯中高温となる蛍光ランプからの熱影響による点灯装置の不具合を解消ないしは低減し、信頼性を高め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記載の電球形蛍光ランプは、屈曲形の蛍光ランプと；一方側に口金が他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取り付けられたカバー体と；カバー体内に蛍光ランプとの間に３〜２０mmの空気層を介して収容され蛍光ランプを点灯させる点灯装置と；点灯装置と蛍光ランプの間の空気層内に設けられ、蛍光ランプ側から点灯装置側への対流を抑制する対流抑制手段と；を具備しているものである。
【０００７】
小形で高出力の電球形蛍光ランプは熱的な観点から見た場合、小形高出力化に伴い、放熱面積は減少し、供給電力が増加傾向にあるため、従来の電球形蛍光ランプに比べて、単位放熱面積あたりの発熱量はますます高くなっている。また、カバー体内に収容されている蛍光ランプを点灯させるための点灯装置は、近年において電子化されて熱に弱い半導体部品などから構成された点灯回路が基板に実装されて構成されていることから、本発明者らは熱設計が重要な要素となることに着目した。
【０００８】
電球形蛍光ランプの主な熱源である蛍光ランプ、特に電極に近接配置された点灯回路を実装した基板は、その熱影響を受けやすい。蛍光ランプを支持する支持板と基板間に形成された空気層が３mm以下であると、電球形蛍光ランプの小形化は図れるものの、蛍光ランプを基板に近接配置することになるので熱影響を受けやすくなる。一方、空気層が２０mmを超えると蛍光ランプから離間されるので熱影響は受けにくくなるが、小形化に最適な構造にはならないことになる。
【０００９】
ここで、空気層の厚さは、基板の下面と、蛍光ランプの細管を除くバルブ先端との間とする。
【００１０】
３〜２０mmに形成された空気層は、蛍光ランプ支持板および基板によりほぼ密閉された空間であり、点灯方向によっては空気層内で対流が起こることが実験により判明した。そこで、その対流を抑制するために、対流抑制手段を空気層内に設けることで蛍光ランプ側の熱を点灯装置側に伝導し難くした。
【００１１】
対流抑制手段とは、空気層内に設けられたものであり、回路基板および蛍光ランプ支持板に略平行または、略垂直に、単数または複数個設けられていてもよく、さらにはカバー体と別体またはカバー体内に一体的に成形されていても構わず、具体的な形状等は限定されるものではない。材質は、回路基板に近接配置されるとともに電極から延びるリード線との接触の可能性があるため、絶縁性を有し、耐熱性に優れているものが望ましく例えばグラスウールからなる綿状や略円筒形状の真空部材を用いても、板状、ゲル状のものであっても良く、さらには熱伝導率が低いものが望ましいが、空気層内の対流を抑制するものであれば熱伝導率が高いものであっても構わない。
【００１２】
カバー体は、蛍光ランプを点灯させる点灯装置を被覆する部分であり、合成樹脂などの材質によって0.5〜３mm程度の肉厚に形成されている。
【００１３】
蛍光ランプは１本の直管バルブをＵ字状に屈曲させたものの場合、屈曲部が半円状をなしていたり、コ字状となっていてもよい。また、２本の直管バルブの対向する端部近傍同士を連結管で連結して屈曲部が形成されたものであってもよい。
【００１４】
請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、点灯装置および径光ランプ間に形成された空気層内に対流抑制手段を設けているので、点灯装置は、蛍光ランプからの熱影響を受けにくく、その結果、小形化をも実現することが可能となる。
【００１５】
請求項２記載の照明器具は、請求項１記載の電球形蛍光ランプと；この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；を具備していることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の照明器具によれば、請求項１記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電球形蛍光ランプの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、電球形蛍光ランプの側面図、図２は電球形蛍光ランプの一部切欠き拡大断面図である。
【００１９】
図において、Ｌは電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプは口金１１を有するカバー体１０と、このカバー体１０内に収容された点灯装置１２と、透光性を有するグローブ２０と、このグローブ２０に収容された蛍光ランプ２０とを備えている。そして、グローブ２０とカバー体１０とから構成される外囲器は、定格電力60W形相当の白熱電球などの一般照明用電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。すなわち、口金１１を含む高さＨ１は110〜125mm程度、直径すなわちグローブ２０の外径Ｄ１が50〜60mm程度、カバー体１０の外径Ｄ２が40mm程度に形成されている。なお、一般照明用電球とは、JIS C7501に定義されるものである。
【００２０】
以下、口金１１側を上側、グローブ２０側を下側として説明する。
【００２１】
カバー体１０はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂などにて形成されている。そして、このカバー体１０は、下方に拡開する略円筒状をなし、上端部にＥ２６形などの口金１１が被され、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【００２２】
また、グローブ２０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、定格電力60W形相当の一般照明用電球のガラス球とほぼ同一形状の滑らかな曲面状に形成されているとともに、カバー体１９の下端の開口部内側に嵌合される開口縁部が形成されている。なお、このグローブ２０は、拡散膜などの別部材を組合せ、輝度の均一性を向上することもできる。
【００２３】
また点灯装置１２は、水平状すなわち蛍光ランプ３０の長手方向と垂直に配置される円板状の回路基板１２ａを備え、この回路基板１２ａの両面すなわち口金１１側である上面および蛍光ランプ３０側である下面に、複数の電気部品１２ｂ、１２ｃが実装されて、高周波点灯を行なうインバータ回路が構成されている。
【００２４】
回路基板１２ａは、略円板状で蛍光ランプ３０の最大幅Ｄ３の1.2倍以下の直径に形成されている。
【００２５】
複数の電気部品１２ｂ、１２ｃのうち、回路基板１２ａの上面には、比較的耐熱性の弱い電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどの部品１２ｂが実装され、回路基板１２ａの下面には、比較的耐熱性が強いとともに厚さ寸法が小さいチップ状のＲＥＣ（rectifier、整流素子、ダイオードブリッジ）、トランジスタ、抵抗などのパッケージの厚さ寸法が２〜３mm程度に形成されている部品１２ｃが実装されている。回路基板１２ａの下面に実装される部品１２ｃは、蛍光ランプ３０のバルブの各端部３０ａ特に、後述する細管３０ｂに対して位置をずらして配置されているとともに、後述するフィラメントコイル（図示しない）から離れた位置に配置されている。
【００２６】
そして、点灯装置１２は、７〜15Wのランプ電力により蛍光ランプ３０を点灯させるように構成されている。
【００２７】
また、蛍光ランプ３０は略同形状の３本のＵ字状屈曲形のバルブを所定の位置に配置し、連通管３０ｃで順次接続して１本の放電路が形成されている。
【００２８】
各バルブは、管外径が８〜11mm、管内径が６〜９mm、肉厚が0.7〜1.0mmのガラス製の円筒状の管体であり、110〜130mm程度の直管状のバルブを中間部で滑らかに湾曲させて頂部を備えた略Ｕ字状に形成されている。すなわち、各バルブは滑らかに反転する屈曲部とこの屈曲部に連続する互いに平行な一対の直線部とを備えている。そして、蛍光ランプ３０は、バルブの高さＨ２が50〜60mm、放電路長が200〜300mm、バルブ並設方向の最大幅Ｄ３が32〜43mmに形成されている。バルブの内面には、蛍光体が形成されているとともに、バルブ内にはアルゴンガスなどの希ガスや水銀などが封入されている。
【００２９】
この蛍光ランプ３０は、蛍光ランプ固定部材および点灯装置固定部材である支持部材１４の一部である円板状に形成された支持板１４ａに取り付けられ、この支持部材１４はカバー体１０の下端に固定されている。支持板１４ａに形成された図示しない複数の取付孔に各バルブの端部３０ａを挿入し、接着剤などして、蛍光ランプ３０が支持板１４ａに固定されている。また、支持板１４ａから立上がるように側壁１４ｂが形成され、この側壁の略中間部から外側に向かう嵌合段部１４ｃが形成されている。そして、この嵌合段部１４ｃをカバー体１０の内側に嵌合するとともに、この嵌合段部１４ｃとカバー体１０との間にグローブ２０の開口縁部を嵌合した状態で接着剤を充填することにより、これらの部材が互いに固定される。また、支持板１４ａから立上がるように設けられた側壁上側には、点灯装置１２の回路基板１２ａが取り付けられている。
【００３０】
そして、蛍光ランプ３０を取り付けた支持板１４ａおよび側壁１４ｂならびに点灯装置１２に囲まれる支持部材１４内側には、高さ３〜20mmの空気層１４ｄが形成されている。本実施の形態では１５mmの高さである。
【００３１】
さらに、この空気層１４ｄ内全域には対流抑制手段４０としてのグラスウール４０ａが敷き詰められている。
【００３２】
このように蛍光ランプ３０が組み込まれた状態でグローブ２０内の所定の位置に収容される。すなわち、この状態で、各バルブの頂部は、この電球形蛍光ランプＬの上下方向を長手方向とする中心軸を中心とする１つの円周上に等間隔で位置し、また、各バルブの各直線部も、蛍光ランプ３０の中心軸を中心とする所定の円周上に略等間隔で位置するようになっている。
【００３３】
また、グローブ２０と蛍光ランプ３０の頂部との最小間隔をＡ１、グローブ２０の最大外径部Ｄ１と蛍光ランプ３０との最大間隙をＡ２、グローブ２０と蛍光ランプ３０との最小間隙をＡ３としたとき、Ａ２＞Ａ１≧Ａ３の関係に規定されている。Ａ１は２〜８mm程度、Ａ２は３〜13mm程度、Ａ３は２〜８mm程度である。
【００３４】
このように規定された電球形蛍光ランプＬを、一般照明用電球の照明器具に用いた場合、電球形蛍光ランプＬの配光が一般照明用電球の配光に近似することで、照明器具内に配設されたソケット近傍の反射体への光拡散性カバーに映し出される照明器具であっても、電球形蛍光ランプＬの配光が一般照明用電球の配光に近似することで違和感なく使用できる。
【００３５】
また、各バルブは、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、一端部が封着されているとともに、他端部には排気管とも呼ばれる細管が溶着され、排気を行いあるいは必要に応じてアマルガムを備えるようなっている。
【００３６】
蛍光ランプ３０の両端部に位置する各バルブの端部３０ａには、マウントを用いたラインシールなどにより図示しない電極としてのフィラメントコイルが一対のウェルズ（導入線）に支持されて配置されている。そして、各ウェルズは、バルブの端部３０ａのガラスに封着されたジュメット線を介してバルブの外部に導出されたランプ側ワイヤーに接続されている。そして、蛍光ランプ３０から導出された２対すなわち４本のランプ側ワイヤーは点灯装置１２に電気的に接続される。
【００３７】
このように構成された電球形蛍光ランプＬは入力電力定格14Wで、蛍光ランプには12.5Wの電力の高周波で加わり、ランプ電流は280mA、ランプ電圧は65Vとなり、３波長発光形蛍光体の使用により全光束810lmとなっている。
【００３８】
図４は、高さ２０mmの空気層１４ｄを有し、その空気層１４ｄ内に対流抑制手段４０を設けていない電球形蛍光ランプ（ａ）（ａ’）と、図２に示すように、空気層１４ｄ内全ての空間にグラスウール１４ａからなる対流抑制手段１４を設けた電球形蛍光ランプ（ｂ）（ｂ’）と、図３に示すように、回路基板１２ａとほぼ平行となるとともに、空気層１４ｄをほぼ2分割する位置に対流抑制手段４０としての厚さ１mm程度の断熱シート４０ｂを設けた電球形蛍光ランプ（ｃ）（ｃ’）である。これら電球形蛍光ランプを口金上側点灯（ベースアップ点灯）および口金下側点灯（ベースダウン点灯）したときの基板口金側および基板蛍光ランプ側それぞれにおける電子部品の平均温度ならびに、回路基板１２ａ、支持板１４ａの平均温度を測定した実験結果を示すグラフである。空気層１４ｄ内に設けた対流抑制手段４０の有無以外は全て同一の構成として比較した結果を示すものであり、本実験では周囲温度２５℃の環境下で点灯させ、温度を測定したものである。
【００３９】
図４のグラフから明らかなように、空気層１４ｄ内に対流抑制手段４０を設けていない電球形蛍光ランプ（ａ）（ａ’）の温度を比べてみると、口金上側点灯の電球形蛍光ランプ（ａ）は、口金下側点灯の電球形蛍光ランプ（ａ’）よりも、各々の温度は平均して３０℃程度高い。この差は、熱対流によるものであることが判る。
【００４０】
空気層１４ｄ内に対流抑制手段４０としてのグラスウール４０ａおよび断熱シート４０ｂを設け、口金上側点灯した電球形蛍光ランプ（ｂ）（ｃ）の各部の平均温度を観ると、どちらも回路基板１２ａの口金側に配置された電子部品１２ｂおよび蛍光ランプ側電子部品１２ｃの温度上昇は見られなかった。回路基板１２ａの蛍光ランプ側に実装された電子部品１２ｃの温度は、対流抑制手段４０を設けていない電球形蛍光ランプ（ａ）に比べ平均8℃低い。しかし、支持板１４ａの蛍光ランプ側の温度は上昇していることから、点灯中の蛍光ランプ３０の熱が、空気層１４ｄ内に設けられた対流抑制手段４０により点灯装置１２側に伝導されずにグローブ２０内を漂っていることが判る。
【００４１】
一方、前述のとおり、口金下側点灯（ベースダウン点灯）した電球形蛍光ランプ（ａ’）（ｂ’）（ｃ’）は口金上側点灯の電球形蛍光ランプ（ａ）（ｂ）（ｃ）に比べての各部分の温度上昇は小さい。以上のことから、口金下側点灯の電球形蛍光ランプに比べ、口金上側点灯の電球形蛍光ランプの方が、点灯中の蛍光ランプ３０の熱により空気層１４ｄ内に対流を発生させ、点灯装置１２にその熱の多くを伝導させることから、空気層１４ｄ内の対流を抑制させるための対流抑制手段４０を設けることで、蛍光ランプからの熱影響を点灯装置に与えることを低減させる効果が高い。
【００４２】
そして、本実施の形態によれば、カバー体１０内の蛍光ランプ３０と点灯装置１２との間に形成された３〜20mmの空気層１４ｄ内にグラスウール４０ａからなる対流抑制手段４０を敷き詰めているので、空気層１４ｄおよび対流抑制手段４０により点灯装置１２への熱的影響を低減するとともに小形化ができる。
【００４３】
このようにして、定格電力60W形相当の一般照明用電球に近似する外形を実現できる為、一般照明用電球を用いる照明器具に広く装着することが可能となり、汎用性を向上できるとともに、装着時の違和感もなくなり、外観を向上できる。
【００４４】
なお、上記各実施の形態では、Ｕ字状のバルブを３本接続して蛍光ランプ３０を構成したが、バルブの形状はこれに限らず、例えばＵ字状あるいは、Ｈ字上のバルブを２本、３本、あるいは４本など並列させて、すなわち長手方向にそって４軸、６軸、あるいは８軸の放電路を形成し、ランプ長の短縮を図ることもできる。
【００４５】
図５は、本発明の照明器具の一実施形態を示す一部切欠断面図である。
【００４６】
図において５１は電球形蛍光ランプである。５０は埋め込み形照明器具本体であり、器具本体５０は基体５２、とソケット５３および反射板５４から構成されている。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、蛍光ランプと支持板間に形成された空気層内に対流抑制手段を設けているので、点灯装置は、蛍光ランプからの熱影響を受けにくくなるとともに、小形化を実現することが可能となる。
【００４８】
請求項２記載の照明器具によれば、請求項１記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電球形蛍光ランプの外囲器を透視した側面図である。
【図２】図１の蛍光ランプの一部切り欠き拡大断面図である。
【図３】本発明の他の対流抑制手段を設けた電球形蛍光ランプの一部切欠き拡大断面図である。
【図４】電球形蛍光ランプを口金上側点灯（ベースアップ点灯）および口金下側点灯（ベースダウン点灯）の電子部品の平均温度および回路基板、支持板の温度変化を比較した実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の照明器具の一実施形態を示す断面概略図である。
【符号の説明】
１０…カバー体、１１…口金、１２…点灯装置、ｌ４…支持部材
１４ａ…支持板、１４ｂ…側壁、１４ｃ…嵌合段部、１４ｄ…空気層、
２０…グローブ、３０…蛍光ランプ、４０…対流抑制手段、
４０ａ…グラスウール、４０ｂ…断熱シート

Claims

屈曲形の蛍光ランプと；
一方側に口金が他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取り付けられたカバー体と；
カバー体内に蛍光ランプとの間に３〜２０mmの空気層を介して収容され、蛍光ランプを点灯させる点灯装置と；
点灯装置と蛍光ランプの間の空気層内に設けられ、蛍光ランプ側から点灯装置側への対流を抑制する対流抑制手段と；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
請求項１記載の電球形蛍光ランプと；
この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。