JP2004235056A - 電球形蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点灯直後の光束立上り特性が向上する電球形蛍光ランプおよび、この電球形蛍光ランプを具備した照明装置を提供する。
【解決手段】水銀蒸気圧の高い主アマルガム２７を使用しているので、消灯中の水銀蒸気圧は高く、さらに点灯直後に補助アマルガム２６から適量の水銀が放出されるので、水銀不足現象が起こることがなく、光束立上がり特性が向上する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光束立ち上がり特性を改善した電球形蛍光ランプおよび照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電球形蛍光ランプは、一般白熱電球に相当する程度にまで小形化され、ランプ技術および点灯回路技術の発展によりランプ効率も向上してきている。しかし、一般白熱電球に類似した外観となるように発光管をグローブで覆った形態の電球形蛍光ランプは、一層の小形化に伴い、点灯中グローブ内の温度は高温になる傾向にある。このような点灯時に高温となる電球形蛍光ランプの発光管内に純水銀を封入した場合、発光管内の水銀蒸気圧が過度に上昇し、光出力が低下する。
【０００３】
このため、高温点灯するような電球形蛍光ランプには、インジウム、鉛、錫、およびビスマスなどと水銀との合金である主アマルガムを発光管内に封入して水銀蒸気圧を制御し、発光効率を向上させている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このような主アマルガムが使用された発光管は、点灯開始から所定の光束が出力されるまでに時間がかかり、光束立上り特性が悪いという欠点がある。これは、点灯前の発光管内の水銀蒸気圧は、水銀蒸気圧の低い主アマルガムにより制御されており、点灯開始後、発光管の温度上昇に伴い、ゆっくりと上昇するためである。この光束立上り特性を改善するために、電極近傍などにインジウムなどからなる補助アマルガムを設けたり（例えば特許文献２参照）、金などからなる補助アマルガムを設けたりして（例えば特許文献３参照）、点灯開始直後、必要な水銀を発光管内に供給し、始動時の光束立上り特性を向上させたものも提案されている。
【０００５】
一方、発光管の一部に最冷部を設けることで、純水銀に近い蒸気圧を有する主アマルガムを封入が可能となり、光束立ち上がり特性を改善した電球形蛍光ランプも知られている（例えば特許文献４参照）。このように発光管の一部に最冷部を設けることで、消灯時の低温状態においても管内の水銀蒸気圧を高く保つことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４３９１３号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−２３３０６５号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００１−８４９５６号公報
【０００９】
【特許文献４】
実開昭６１−６３７５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２のような主アマルガムとインジウム補助アマルガムとの両者を設けた電球形蛍光ランプは消灯中、インジウム補助アマルガムにより管内の水銀蒸気圧が制御される。これは、インジウムの水銀吸着能力が非常に高いためである。そして、電極近傍に配設された補助アマルガムに吸着された水銀は、点灯直後電極の熱影響を受けて放出される。しかし、インジウムからなる補助アマルガムにより制御された管内の水銀蒸気圧は、純水銀におけるそれよりも、１桁以上も低いため点灯瞬時の光束が極端に低くなってしまう。また、インジウムは、水銀との結合力が強いため、点灯直後の熱影響による水銀の放出スピードが遅いという欠点を有していた。このような理由から光束立ち上がりの要望に応えることは困難となり、光束立上り特性の改善が必要であることが判った。
【００１１】
そこで、特許文献３のように主アマルガムと金補助アマルガムとの両者を設けた蛍光ランプが提案された。これは、点灯直後管内の水銀蒸気圧を上昇させるために、インジウムよりも水銀吸着力が弱く、消灯中管内の水銀蒸気圧を必要以上に低くすることのない金補助アマルガムを採用したものである。しかし、金補助アマルガムは、消灯中の管内の水銀を過剰に吸着しないものの、特許文献３ではＢｉ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｈｇのような水銀蒸気圧がそれほど高くない主アマルガムを採用しているため、点灯直後数秒間における光束立上がり特性の改善には不十分であることを実験により確認した。この理由は後述する。
【００１２】
さらに、特許文献４の電球形蛍光ランプは、外観寸法が白熱電球の寸法よりも大きいため、白熱電球からの完全な置き換えを実現するには至っていない。このような寸法のランプの一部を放電路空間から離間することで最冷部を形成することは容易である。しかし、Ｅ２６口金を有する定格電力６０Ｗ相当の白熱電球などの規格に近似するよう小形化されたランプの場合、発光管内の一部に最冷部を設けることは困難であり、純水銀に近い水銀蒸気圧を有する主アマルガムを使用することは難しい。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、点灯直後の光束立上り特性が向上し、かつ、小形化が可能な電球形蛍光ランプおよび、この電球形蛍光ランプを具備した照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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、少なくともバルブの部の一部の温度が通常点灯時に７０℃以下となるように構成された発光管と；発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と；常温における水銀蒸気圧が０．１５〜０．２４Ｐａの蒸気圧を有する水銀合金と；少なくとも発光管内の電極手段近傍に配設された金、銀、パラジウム、白金、鉛、亜鉛、ビスマス、ニッケル、アルミニウムまたは錫のうち、少なくとも一種類の金属を主成分とする補助アマルガムと；一端側に口金が設けられ、他端側には発光管が取り付けられ、発光管を点灯させるための点灯装置を収容したカバー体と；を具備していることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２記載の電球形蛍光ランプは、複数の屈曲バルブを連結して１本の放電路を形成し、少なくともその一部の温度が通常点灯時に７０℃以下となるように構成された発光管と；発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と；電極手段が設けられないバルブ端部に封入されており、常温における水銀蒸気圧が０．１５〜０．２４Ｐａの蒸気圧を有する水銀合金と；少なくとも発光管内の電極手段近傍に配設された金、銀、パラジウム、白金、鉛、亜鉛、ビスマス、ニッケル、アルミニウムまたは錫のうち、少なくとも一種類の金属を主成分とする補助アマルガムと；一端側に口金が設けられ、他端側には発光管が取り付けられ、発光管を点灯させるための点灯装置を収容したカバー体とを具備していることを特徴とするものである。
【００１６】
一般に蛍光ランプは、通常点灯時の発光管内の水銀蒸気圧が１〜２．４Ｐａであるときに、発光効率が最大となる。純水銀を封入したランプでは、この蒸気圧を得るために発光管の一部を４０〜６０℃とさせることにより、管内の水銀蒸気圧を最適な状態に保つことができる。しかし、点灯中高温となるような電球形蛍光ランプにあっては、通常は発光管の一部に４０〜６０℃の部分を形成させるのは困難である。しかし、発光管の一部を放電路から離間させ、点灯中比較的温度の低い空間にまで突設させ、さらに放熱手段を設けるなどすることにより、発光管の一部を６０〜７０℃程度とすることが可能となる。このような電球形蛍光ランプであれば、純水銀に近い蒸気圧特性を有する主アマルガムを使用することができる。
【００１７】
本発明者らは、上述のように通常点灯時に発光管の一部が７０℃以下となるように構成された発光管内に、水銀蒸気圧が高い主アマルガムを封入させ、光束立ち上がり特性を改善するべく実験を行なった。
【００１８】
まずは消灯中、管内の水銀蒸気圧を高い状態に保ちつつ、点灯直後の光束立上がり特性を改善するために最適な補助アマルガムの組成を検討した。本実験に採用した発光管の形状は、バルブの直管部の内径よりも屈曲部の管内径を大きく形成させ、屈曲部の一部に最大径を有する形状のものを用いた。具体的には、コ字状に形成された放電路から外れる屈曲部の角隅部を最大径部にすることで、角隅部を７０℃以下になるように構成された発光管を用いて実験を行なった。
【００１９】
まず、従来の電球形蛍光ランプに使用されている水銀吸着力の強いインジウム補助アマルガムを電極近傍に封着させたランプを点灯させた。インジウム補助アマルガムを使用したランプの光束立ち上がり特性は、改善されるどころか補助アマルガムなしのランプよりも立ち上がりが悪くなる結果であった。
【００２０】
これは、インジウムのような金属は水銀吸着能力が高いため、消灯直後は、水銀蒸気圧が高い状態で保たれていてもその後、発光管内の浮遊水銀は、必要以上にインジウム補助アマルガムに吸着されてしまい、管内の蒸気圧が低くなってしまうためである。さらに、インジウムは、水銀との結着力も強いため点灯直後、電極の熱影響を受けやすい電極近傍に封着していても水銀を放出しにくく、光束立ち上がりが悪化したと考えられる。
【００２１】
したがって、特に水銀蒸気圧が高い主アマルガムを使用した場合において、消灯中の発光管内の水銀蒸気圧を大きく低下させない、すなわち、あまり水銀を吸着しない金属を補助アマルガムに使用することが望ましいことを突きとめた。
【００２２】
水銀をあまり吸着しない、水銀蒸気圧がインジウムより高い材料としては、金、銀、パラジウム、白金、鉛、亜鉛、ビスマス、ニッケル、アルミニウムまたは錫などが挙げられる。
【００２３】
次に、補助アマルガムを封着せずに、水銀蒸気圧が高い主アマルガムを封入した電球形蛍光ランプを周囲温度２５℃の雰囲気で消灯し、１日放置後の光束立上り特性を調べてみた。すると、点灯直後は定格点灯の４０％程度、点灯３０秒後で約８０％の明るさが得られた。しかし、同じ条件で３ヶ月放置したものについては、８０％の明るさが得られるまでに約４分を要した。これは消灯後しばらくの間は、水銀蒸気が発光管内の蛍光体層や保護膜などに付着し、放電により再放出しやすい状態にあるからである。しかし、消灯して長期間放置された発光管は完全に冷却され、蛍光体層や保護膜などに付着されていた水銀のほとんどが主アマルガムに吸収され、発光管内の水銀蒸気圧が０．１Ｐａ前後にほぼ一定化されてしまう。このため、管内の蒸気圧が定格点灯の８０％の明るさとなる１Ｐａ程度の蒸気圧になるまでに時間がかかる。特に、電極が封装されないバルブ端部に主アマルガムが封入された電球形蛍光ランプや、無電極ランプのような発光管内に電極を持たない蛍光ランプを有する電球形蛍光ランプにおいて、主アマルガムは、点灯直後の電極の熱影響を受けにくく、放電による熱により徐々に暖められるため、所望の明るさを出力可能な水銀蒸気圧になるには時間を要するのである。
【００２４】
さらに、同じ点灯条件でランプ消灯中、相対的に水銀吸着力の小さい金補助アマルガムを電極近傍に封着させ、水銀蒸気圧の高い主アマルガムを封入した電球形蛍光ランプを点灯させた。その結果消灯後１日放置したもの、３ヶ月放置したランプの明るさは、点灯直後定格点灯の４０％程度、点灯３０秒後には８０％の明るさを得ることができた。
【００２５】
上述のように、消灯後長期間放置された蛍光ランプ内の水銀のほとんどは主アマルガムに吸着されている。しかし、主アマルガムが放電により暖められ、所望の明るさを出力可能な水銀蒸気圧となる間、金補助アマルガムが吸着した水銀を放出し、管内の水銀蒸気圧を補っているためと考えられる。
【００２６】
このように、小形な電球形蛍光ランプに使用の発光管は、細いバルブを複数連結して１本の屈曲した長い放電路を有しているとともに、電極が封装されない端部に主アマルガムが封入されることが多いため、主アマルガムは、放電による熱影響を受けるまでに時間がかかる。このような電球形蛍光ランプの光束立ち上がり特性を改善するには、消灯中の管内の水銀蒸気圧を高い状態に保つ必要がある。すなわち、発光管内に封入する主アマルガムの蒸気圧は、例えは消灯し数ヶ月間放置したとしても、常温において０．１５Ｐａ以上であることが望ましい。さらに、水銀蒸気圧が高い主アマルガムを封入するにあたっては、水銀吸着力が相対的に小さい補助アマルガムを用いる必要がある。このような蒸気圧を有する水銀合金とは、例えばビスマス−錫−水銀からなる主アマルガムなどが挙げられる。なお、常温における純水銀の蒸気圧は０．２４Ｐａである。
【００２７】
常温における水銀蒸気圧とは、点灯前の電球形蛍光ランプの周囲温度が２５℃程度の室内の照明器具などに覆われない状態おいて発光管内の水銀蒸気圧を測定したものをいう。
【００２８】
補助アマルガムの構成は、ステンレスなどの基体の表面に金または銀などをメッキしたり、基体を用いずフィラメントコイルを保持するウエルズなどに形成していても構わない。また、補助アマルガムを形成する金属の主成分とは、例えばステンレス、鉄−ニッケル合金などの耐熱性金属などからなる金属板の表面に上述の発光管内の水銀を吸収することでアマルガムを形成する金属をメッキ、塗布、蒸着などにより金属板の表面に塗られた金属を意味し、メッキ、塗布、蒸着する金属板である基体部分は含まれない。
【００２９】
発光管はガラス製でなくてもよく、透光性気密容器を形成可能なセラミックスなどの材質で形成することが許容される。
【００３０】
発光管の内面には直接または間接的に蛍光体層が被着されている。蛍光体層は、希土類金属酸化物蛍光体、ハロリン酸塩蛍光体などが挙げられるが、これに限らない。しかし、発光効率を向上させるためには赤、青、緑の各色に発光する蛍光体を混合した三波長発光形の蛍光体を使用するのが好ましい。
【００３１】
放電ランプには、ランプ内に形成された放電路の両端位置に電極が封装されているものが一般的であるが、一対の電極を有さないいわゆる無電極であっても構わない。電極はフィラメントからなる熱陰極、電子放射物質が坦持されたセラミック電極、ニッケルなどから形成された冷陰極などが挙げられる。
【００３２】
蛍光ランプには、内部に放電媒体が封入されている。放電媒体としては、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスおよび水銀からなる。
【００３３】
カバー体は、口金が取付けられるとともに、口金が取付けられた方向と逆の部位に蛍光ランプを支持する保持体を備えたものであり、内部に点灯装置の収容空間を形成する収容部が形成されている。
【００３４】
口金は、白熱電球用のＥ形と称されるねじ込みタイプが通常使用されるが、これに限定されない。また、口金は、カバー体に直接装着される必要はなく、間接的にケースに装着されるものやカバー体の一部が口金を構成するものであってもよい。
【００３５】
点灯装置は、カバー体内に収容されるものである。点灯装置の基板は、カバーに対して直接的または間接的に取付けられて収納されている。点灯装置は、平滑用電解コンデンサを備えるものが一般的であるが、これに限定されない。
【００３６】
請求項１および２記載の電球形蛍光ランプによれば、通常点灯時その一部が７０℃以下となるよう発光管を構成しているので、水銀蒸気圧が高い主アマルガムの使用が可能となり、さらに補助アマルガムの組成を最適化することで、更なる光束立ち上がり特性が向上するとともに、消灯後長期にわたり放置されたとしても立上り特性が向上することができる。
【００３７】
請求項３記載の電球形蛍光ランプは、請求項１または２記載の放電ランプの発光管の各直管部を同心円周上に並設しており、その円周外径をＤ、直管部の管長手方向の長さをＬとしたとき、表面積Ｓ（ｃｍ^２）が
Ｓ ＝ （π×Ｄ×Ｌ）＋（２×π／４× Ｄ^２）
表面積Ｓとランプ電力Ｐ（Ｗ）との関係が
Ｐ／Ｓ＜０．１８
であることを特徴とするものである。
【００３８】
円周外形Ｄとは、例えばＵ字状に屈曲した３本のバルブの直管部を同心円周上に並設した場合、屈曲部側から見てバルブを含み、それに囲まれた略正三角形を包囲する仮想円の直径を示す。
【００３９】
表面積Ｓとは、発光管の複数のバルブ全体を包囲した仮想円柱空間をいう。例えば上述のように３本のバルブの各直管部を同心円周上に並設させ、その屈曲部側から見てバルブを含んだ外接円柱である仮想円柱外表面積を示す。ただし、放電したときに主に発熱する部分を囲んだ仮想円柱外表面であり、放電中に発熱しない部分例えば細管などは含まれない。
【００４０】
なお、上述の式により求められた表面積とランプ電力との関係が０．１８よりも大きくなるとほとんどの場合において、通常点灯中発光管の一部が７０℃以上となってしまうため、その関係が０．１８よりも小さい必要がある。
【００４１】
バルブは、直管状ガラスバルブのほぼ中央部を加熱溶融し、屈曲するか、またはガラスバルブをモールド成形することによってＵ字状に屈曲した形状に形成される。ここで、「Ｕ字状に屈曲形成された」とは、放電路が屈曲部で折り返されて放電が屈曲するようにガラスバルブが形成されていることを意味し、屈曲部が湾曲状または円弧状に形成されたものに限定されず、屈曲部が角形状や尖鋭状に形成されたものも含むという意味である。要するに、放電路が屈曲するように直線部の一端同士が連続するように形成されたバルブを意味する。また、バルブは、ほぼ平行な２本の直線部の一端同士を吹き破りなどによって形成された連通管によって接続されたものであってもよい。
【００４２】
請求項３記載の電球形蛍光ランプによれば、放電空間の表面積と入力電力により求められた数値以下になるよう規制することで、通常点灯時に発光管の一部に７０℃以下の空間を形成することが可能となり、水銀蒸気圧の高い主アマルガムの使用が可能となり、光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【００４３】
請求項４記載の電球形蛍光ランプは、請求項１または２記載の電球形蛍光ランプのカバー体に装着されたグローブにより覆われた発光管の各直管部を同心円周上に並設しており、その円周外径をＤ、直管部の管長手方向の長さをＬとしたとき、表面積Ｓ（ｃｍ^２）が
Ｓ＝（π×Ｄ×Ｌ ）＋（ ２×π／４×Ｄ^２）
表面積Ｓとランプ電力Ｐ（Ｗ）との関係が
Ｐ／Ｓ＜０．１２
であることを特徴とするものである。
【００４４】
発光管を覆うグローブは、光透過性を有していれば、光拡散性、透明性のいずれであってもよく、模様または着色が施してあるものでもよい。グローブの材質はガラス、プラスチックのいずれでもよい。グローブの形状は任意であるが、一般に普及している白熱電球形状に類似するいわゆるＡ形と称される形状、ほぼ球形状のいわゆるＧ形と称される形状、先端球形で円筒状のいわゆるＴ形と称される形状等を採用することができる。
【００４５】
このようにグローブ付の電球形蛍光ランプの場合、カバー体内の空間の温度が上昇しやすいため、高温においても光出力を低下させない比較的水銀蒸気圧特性の低い主アマルガムを使用することになる。しかし、このような主アマルガムは、消灯時の水銀蒸気圧が低いため、補助アマルガムを封着したとしても光束立上り特性が特に悪い傾向にある。
【００４６】
請求項４の電球形蛍光ランプによれば、放電空間の表面積と入力電力により求められた数値以下になるよう規制することで、発光管を覆うグローブを有していても、通常点灯時に発光管の一部に７０℃以下の空間を形成することが可能となり、水銀蒸気圧の高い主アマルガムの使用が可能となり、光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【００４７】
請求項５記載の照明装置は、請求項１ないし４いずれか一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。
【００４８】
請求項５記載の照明装置は、請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプの作用を有することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は第１の本実施形態の電球形蛍光ランプの一部断面図、図２は発光管の構造を説明する展開図である。
【００５０】
図１および図２において、１０は電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ１０は、口金を有するカバー体１１と、カバー体１１の一部として、カバー体１１の開口部に装着された保持部としてのホルダ１２と、カバー体１１に収納された点灯装置１３と、透光性を有するグローブ１４と、このグローブ１４に収納された蛍光ランプとしての発光管２０とを備えている。そして、グローブ１４とカバー体１１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１５を含む高さは１１０〜１２５ｍｍ程度、直径すなわちグローブ１４の外形が５０〜６０ｍｍ程度、カバー体１１の外形が４０ｍｍ程度に形成されている。なお、一般照明用電球とはＪＩＳ Ｃ ７５０１に定義されるものである。
【００５１】
発光管２０の内面には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）保護膜（図示しない）とその上に蛍光体層（図示しない）が形成されている。蛍光体層は三波長発光形蛍光体から構成されている。赤色発光蛍光体としては、６１０ｎｍ付近にピーク波長を有するユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋）等が挙げられる。青色発光蛍光体としては、４５０ｎｍ付近にピーク波長を有するユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋）等が挙げられる。緑色発光蛍光体としては、５４０ｎｍ付近にピーク波長を有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ_４）等が挙げられる。なお、三波長発光形蛍光体には、赤、青、緑の各色に発光する上記蛍光体以外に、他の色に発光する蛍光体を混合して所望の色度に発光するように調製してもよい。なお、発光管２０の蛍光体層は、後述する屈曲形バルブ２１の屈曲形成後に塗布、形成されたものである。
【００５２】
発光管２０は、略同形状の３本のＵ字状屈曲形バルブ２１を所定の位置に配置し、連通部２２を介して順次接続することによって、１本の放電路が形成されている。
【００５３】
各バルブ２１は、管外径が約１１ｍｍ、管内径が約９．４ｍｍ、肉厚が約０．８ｍｍの無鉛ガラス製で、１１０〜１３０ｍｍ程度の直管ガラスバルブ２１の中間部を滑らかに湾曲するように屈曲形成したものであり、屈曲部２１ａを備えた略Ｕ字状に形成されている。なお、バルブ２１の直線部２１ｃの内径をＤ１、屈曲部２１ａの頂部２１ｂの内径をＤ２、直線部２１ｃと屈曲部頂部２１ｂの中間の内径をＤ３としたとき、Ｄ１≦Ｄ３＜Ｄ２なる関係となるよう形成されている。
【００５４】
なお、屈曲バルブ２１の管外径は９．０〜１３ｍｍ、肉厚は０．５〜１．５ｍｍとするのが好ましい。また、発光管２０の放電路長は２５０〜５００ｍｍの範囲とし、ランプ入力電力は８〜２５Ｗとするのが好ましい。屈曲形バルブ２１は、製造工程における加熱や点滅温度差によって変形しやすく、連通部２２の機械的強度が低くなる条件は、ガラスバルブ２１の管外径と肉厚との関係に大きく依存する。管外径が９．０ｍｍよりも小さい場合、またはバルブ肉厚が０．５ｍｍよりも小さい場合には、屈曲形バルブ２１の変形以外の要因に基づき発光管自体が破損しやすいため好ましくない。また、管外径が１３ｍｍを超えた場合、またはバルブ肉厚が１．５ｍｍを超えた場合には、連通部２２の機械的強度がある程度確保できる。管外径が９．０〜１３ｍｍ、肉厚が０．５〜１．５ｍｍのガラスバルブ２１を用いた発光管２０としては、放電路長が２５０〜５００ｍｍ、ランプ入力電力が８〜２５Ｗとして設計することで、白熱電球形状に近似した電球形蛍光ランプ１０を構成することが可能となる。さらに、放電路長が大きくなることによって発光管２０のランプ効率が改善される点灯領域について検討した結果、放電路長が２５０〜５００ｍｍ、ランプ入力電力が８〜２５Ｗの範囲内であれば、ランプ効率が特に改善される。
【００５５】
屈曲形バルブ２１の加熱加工を容易にするために、屈曲形バルブ２１に使用するガラスに鉛成分を混入してガラスの軟化温度を下げることが一般的に行われているが、鉛成分は環境に影響を及ぼす物質であるため、使用はできるだけ控えるのが好ましい。また、屈曲形バルブ２１に使用するガラスにはアルカリ成分としてナトリウム成分（Ｎａ_２Ｏ）が多く混入されているが、屈曲形バルブ２１の加熱加工においてこのナトリウム成分が析出して蛍光体物質と反応し、蛍光体が劣化することが考えられる。したがって、屈曲形バルブ２１には鉛成分を実質的に含まず、Ｎａ_２Ｏを１０質量％以下とすることで、環境への影響を低減でき、蛍光体の劣化を抑制して光束維持率を改善することが可能となる。屈曲形バルブ２１に使用されるガラスは、質量比で、ＳｉＯ_２が６０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３が１〜５％、Ｌｉ_２Ｏが１〜５％、Ｎａ_２Ｏが５から１０％、Ｋ_２Ｏが１〜１０％、ＣａＯが０．５〜５％、ＭｇＯが０．５〜５％、ＳｒＯが０．５〜５％、ＢａＯが０．５〜７％であり、かつＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５およびＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの条件を満足する組成を有している。このガラスを使用することで、理由は明らかではないが、鉛ガラスを使用した屈曲形バルブから形成された以外は同一条件で製造された発光管よりも光束立上りが向上することが確認された。
【００５６】
屈曲形バルブ２１は、ピンチシール部などにより、一端部が封着されているとともに、他端部には内径２〜５ｍｍの細管２３がピンチシールによって封着されている。
【００５７】
発光管２０の両側に位置する屈曲形バルブ２１の非連通部側の一端部には、電極としてのフィラメントコイル２４が、一対のウエルズ２５に支持されて配置されている。一対のウエルズ２５は、両端の屈曲形バルブ２１の端部にマウントを用いないピンチシールなどにより封着されたジュメット線を介して、屈曲形バルブ２１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、発光管２０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１３に電気的に接続されている。
【００５８】
中間の屈曲バルブ２１の所望の一端部および電極近傍のウエルズ２５には補助アマルガム２６が設けられている。中間の屈曲形バルブ２１に設けられた補助アマルガム２６は、ピンチシールなどにより封着されたウエルズ２５に取付けられており、放電路の中間位置に配設される。補助アマルガム２６は、縦２ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ４０μｍのステンレスの基板に金または銀を約０．５ｍｇメッキした形成されたものである。
【００５９】
中間の屈曲形バルブ２１に封着された細管２３内には、主アマルガム２７が封入されている。主アマルガム２７は、ビスマスが５０〜６５質量％、錫が３５〜５０質量％からなる合金を基体とし、この合金に対して水銀を１２〜２５質量％含有させたものである。
【００６０】
そして、発光管２０には、封入ガス比率が９９％以上のアルゴンガスが封入圧力３００〜８００Ｐａで封入される。
【００６１】
発光管２０は、発光管固定部材であり、また点灯装置１３固定部材でもあるホルダ１２に取り付けられ、このホルダ１２がカバー体１１の開口部を覆うようにカバー体１１に装着されている。
【００６２】
このようにホルダ１２に３本のガラスバルブ２１の直線部２１ｃがホルダ１２の円周上に位置するように配設しており、３つの屈曲部２１ａが三角形状をなすよう取り付けられている。さらに、ホルダ１２には点灯装置１３の回路基板１３ａが嵌合手段（図示しない）により取り付けられている。点灯装置１３は、水平状、すなわち発光管２０の長手方向と垂直に配置される円板状の回路基板１３ａを備え、この回路基板１３ａの両面すなわち口金１５側である上面および発光管２０側である下面に、複数の部品（電気部品）が実装されて、高周波点灯を行なうインバータ回路（高周波点灯回路）が構成されている。
【００６３】
カバー体１１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たカバー本体を備えている。そして、このカバー本体は、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１５が被せられ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【００６４】
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、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、開口部の縁部には、カバー体１１の下端の開口部の内側に嵌合する嵌合縁部が形成されている。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る。
【００６５】
そして、点灯装置１３は、７〜１５Ｗのランプ電力により発光管２０内の電流密度（断面積当たりの電流）が３〜５ ｍＡ／ｍｍ^２で点灯させるように構成されている。本実施形態の電球形蛍光ランプ１０は、入力電力定格８Ｗで、発光管には、７Ｗの電力が高周波で加わり、ランプ電流は１２０ｍＡ、ランプ電圧は８０Ｖとなり、発光管２０からの光出力により全光束が約４８０ｌｍとなっている。さらに、蛍光ランプの電極は発熱し、放電路内に放電が形成され蛍光ランプは点灯する。点灯中、屈曲バルブ２１の電極付近の温度は１００〜１２０℃、蛍光ランプの直線部２１ｃは７０〜８０℃、屈曲部頂部２１ｂは５５℃程度であり、グローブ１４内空間は、５０〜６０℃となっている。
【００６６】
蛍光ランプの点灯によって、バルブ２１内に形成される放電の中心は、屈曲部頂部２１ｂにおいて最短距離側に偏るため、屈曲部頂部２１ｂと放電間距離が大きくなる。そのため、グローブ内１４温度が点灯中高温となるものの、この屈曲部頂部２１ｂは５０〜６０℃程度まで温度上昇するものの、ランプ効率の高い水銀蒸気圧を制御可能な許容温度となる。
【００６７】
そして、水銀蒸気圧の高い主アマルガム２７を使用したため、常温時においても蛍光ランプ内の水銀蒸気圧を比較的高くでき、光束立ち上がり特性を向上することができる。また、点灯安定時には、グローブ１４に覆われた蛍光ランプの温度が上昇し、高温となるが、主に発熱する部分の表面積および入力電力により求められる値を規定することにより、蛍光ランプの発光管２０の一部が７０℃以下とすることが可能となり、立ち上がり特性の改善を図ることができる。
【００６８】
そこで、定格点灯の８０％の全光束に達するまでの立ち上がり特性を、本実施形態および比較品を点灯させ測定を行なった。測定の条件は１００Ｖ商用交流電源による点灯、周囲温度を２５℃とし、無風状態にて口金上向き点灯とした。このときの入力電流と消費電力は全て１４０ｍＡ、８Ｗであった。比較例１は、本実施の形態と同様の主アマルガム２７を使用し、インジウムを主成分とした補助アマルガムを備えたもの、比較例２は、本実施の形態と同様の主アマルガム２７を使用し補助アマルガムを取り除いたもの、比較例３は、本実施の形態の主アマルガム２７よりも蒸気圧の低いビスマス−鉛−インジウム−水銀からなる主アマルガム、金を主成分とした補助アマルガム２６を使用したもの、比較例４は、比較例３と同様の主アマルガムを使用し、インジウムを主成分とする補助アマルガムを使用したものである。
【００６９】
図３は、その測定結果を示すグラフであり、点灯開始からの経過時間ごとの光束の変化を表している。点灯直後の光束は、
本実施の形態＞比較例２＞比較例３≧比較例４＞比較例１
の順番となった。
【００７０】
しかし、点灯開始から１秒経過したあたりから、比較例２〜４の光束が急速に低下し、点灯開始から１秒経過までは、
本実施形態＞比較例２＞比較例１＞比較例４＞比較例３
の順番となった。点灯開始から２秒経過したあたりから、比較例１〜４は徐々に効率は上がっていくものの、全光束の４０％に達するまで１０秒以上かかる結果となった。
【００７１】
これに対し、本実施形態の電球形蛍光ランプは、水銀蒸気圧の高い主アマルガム２７を使用しているので、消灯中の水銀蒸気圧は高く、さらに点灯直後に補助アマルガム２６から適量の水銀が放出されるので、水銀不足現象が起こることがなく、光束が早期に立上り、点灯開始から１秒以内で安定点灯時の約５０％の光出力が得られることが確認された。
【００７２】
さらに、発明者らは以上のような実験結果を基に、図４に示すよう発光管で囲んだ仮想円の直径をＤ、発光管軸方向長さをＬとしたとき、
（π×Ｄ×Ｌ）＋（２×π／４× Ｄ^２）
であらわされる発光管の略表面積Ｓと、ランプ電力Ｐとの関係は、
Ｐ／Ｓ＜０．１２
の関係であれば、バルブ２１内に通常点灯時発光管の一部に７０℃以下の部分を形成することができ、常温における水銀蒸気圧が０．１５Ｐａ以上となる水銀もしくは主アマルガム２７を封入することが可能となることを見出した。
【００７３】
なお、グローブ１４を有さない電球形蛍光ランプの場合、発光管の２０略表面積Ｓと、ランプ電力Ｐとしたとき、
Ｐ／Ｓ＜０．１８
の関係であれば、上述と同様の作用を有することが可能となる。
【００７４】
次に本発明の一実施形態である照明器具を図５を用いて説明する。図５は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。図において１０は電球形蛍光ランプ、５０は埋め込み形照明器具本体である。器具本体５０は、基体５１と反射板５２などより構成されている。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１または２記載の電球形蛍光ランプによれば、通常点灯時その一部が７０℃以下となるよう発光管を構成しているので、水銀蒸気圧が高い主アマルガムの使用が可能となり、さらに補助アマルガムの組成を最適化することで、更なる光束立ち上がり特性が向上するとともに、消灯後長期にわたり放置されたとしても立上り特性が向上することができる。
【００７６】
請求項３記載の電球形蛍光ランプによれば、放電空間の表面積と入力電力により求められた数値以下になるよう規制することで、通常点灯時に発光管の一部に７０℃以下の空間を形成することが可能となり、水銀蒸気圧の高い主アマルガムの使用が可能となり、光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【００７７】
請求項４の電球形蛍光ランプによれば、放電空間の表面積と入力電力により求められた数値以下になるよう規制することで、発光管を覆うグローブを有していても、通常点灯時に発光管の一部に７０℃以下の空間を形成することが可能となり、水銀蒸気圧の高い主アマルガムの使用が可能となり、光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【００７８】
請求項５記載の照明装置は、請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプの作用を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本実施形態の電球形蛍光ランプの一部断面図。
【図２】図１の電球形蛍光ランプの発光管の構造を説明する展開図。
【図３】本実施の形態および比較例１ないし４の電球形蛍光ランプの光束立ち上がり特性を測定したグラフ。
【図４】図１の電球形蛍光ランプの発光管表面積を説明する概略図。
【図５】本実施の形態照明器具の一実施形態を示す側面一部断面図。
【符号の説明】
１０…電球形蛍光ランプ、１１…カバー体、１２…ホルダ、１３…点灯装置、１４…グローブ、１５…口金、２０…発光管、２１…バルブ、２１ａ…屈曲部、２１ｂ…頂部、２１ｃ…直管部、２２…管通部、２３…細管、２６…補助アマルガム、２７…主アマルガム

Claims (5)

1. 少なくとも一部の温度が通常点灯時に７０℃以下となるように構成された発光管と；
   発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と；
   常温における水銀蒸気圧が０．１５〜０．２４Ｐａの蒸気圧を有する水銀合金と；
   少なくとも発光管内の電極手段近傍に配設された金、銀、パラジウム、白金、鉛、亜鉛、ビスマス、ニッケル、アルミニウムまたは錫のうち、少なくとも一種類の金属を主成分とする補助アマルガムと；
   一端側に口金が設けられ、他端側には発光管が取り付けられ、発光管を点灯させるための点灯装置を収容したカバー体と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 複数の屈曲バルブを連結して１本の放電路を形成し、少なくともその一部の温度が通常点灯時に７０℃以下となるように構成された発光管と；
   発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と；
   電極手段が設けられないバルブ端部に封入されており、常温における水銀蒸気圧が０．１５〜０．２４Ｐａの蒸気圧を有する水銀合金と；
   少なくとも発光管内の電極手段近傍に配設された金、銀、パラジウム、白金、鉛、亜鉛、ビスマス、ニッケル、アルミニウムまたは錫のうち、少なくとも一種類の金属を主成分とする補助アマルガムと；
   一端側に口金が設けられ、他端側には発光管が取り付けられ、発光管を点灯させるための点灯装置を収容したカバー体と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
3. 上記発光管の各直管部を同心円周に沿って並設しており、その円周外径をＤ、直管部の長手方向の発光管高さをＬとしたとき、表面積Ｓ（ｃｍ^２）が
   Ｓ ＝ （π×Ｄ×Ｌ）＋（２×π／４× Ｄ^２）
   表面積Ｓとランプ電力Ｐ（Ｗ）との関係が
   Ｐ／Ｓ＜０．１８
   であることを特徴とする請求項１または２記載の電球形蛍光ランプ。
4. カバー体に装着されたグローブにより覆われた発光管の各直管部を同心円周に沿って並設しており、その円周外径をＤ、直管部の管長手方向の長さをＬとしたとき、表面積Ｓ（ｃｍ^２）が
   Ｓ＝（π×Ｄ×Ｌ ）＋（ ２×π／４×Ｄ^２）
   表面積Ｓとランプ電力Ｐ（Ｗ）との関係が
   Ｐ／Ｓ＜０．１２
   であることを特徴とする請求項１または２記載の電球形蛍光ランプ。
5. 請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプと；
   この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装置。

Images