JP2004356060A - 発光管及び低圧水銀ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】管径の小さなガラス管を用いた発光管本体の端部に電極を容易に封着できる発光管を提供する。
【解決手段】発光管１１０は、ガラス管１２０の中央部に折り返し部を有すると共に、前記折り返し部からガラス管１２０の端部までが旋回軸の廻りを旋回する螺旋形状に形成された発光管本体１１５と、発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着された電極１３０，１３０とを備える。発光管１１０の内部には、水銀が略単体形態で封入されている。電極１３０、１３０は、素線を複次巻きにしてなるフィラメントコイル１３１を有し、このフィラメントコイル１３１の最終次の旋回数が略１回となっている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントコイルを有する電極が発光管本体の端部に封着されてなる発光管及び低圧水銀ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギー時代を迎え、蛍光ランプのような低圧水銀ランプの開発が進められている。中でも、白熱電球を代替する光源として電球形蛍光ランプが注目されている。この電球形蛍光ランプには、例えば、Ｕ字状に湾曲させたガラス管を３本結合して発光管本体を形成した、所謂、３Ｕタイプの発光管を備えたものがある。（特許文献１）
この３Ｕタイプの発光管では、発光管本体の端部に電極が封着されている。この電極は、素線を複次、例えば、２次巻きし、さらに旋回数が複数回のコイル状の旋回部を有するフィラメントコイルと、このフィラメントコイルの両端を架持する一対のリード線とからなる。発光管本体の端部への電極の封着は、フィラメントコイルを発光管本体の端部から所定位置まで挿入し、発光管本体の端部をピンチ（圧潰）することで行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２３１８２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、低圧水銀ランプのコンパクト化の要請が強く、電球形蛍光ランプにおいても、白熱電球と同等或いはそれ以下の大きさのものが求められている。つまり、発光管本体を構成するガラス管の管径を細くして発光管本体、延いては発光管全体を小型化する傾向にある。
【０００５】
そこで、発光管の小型化を図るために、例えば、管内径が９ｍｍ以下のガラス管を用いて発光管本体を構成した場合、その内部に従来の電極を挿入しようとしても、フィラメントコイルの幅（コイル軸方向の寸法）が大きいために、挿入できないという問題が生じる。
フィラメントコイルの最終次のピッチを、例えば、小さくすれば、フィラメントコイルの幅が小さくなり、電極を発光管本体の端部に封着できる。しかし、この場合、フィラメントコイルにおける隣接し合うコイル間隔が狭くなり、例えば、電極の挿入時にフィラメントコイルが発光管本体の内周面に接触したり、封着あるいは搬送時に電極が振動したりして、隣接するコイル同士が接触（コイルタッチ）する。
【０００６】
上記コイルタッチが生じると、通電時にフィラメントコイルの温度が所望温度まで上昇せず、フィラメントコイルに充填されている電子放射物質が未分解のまま残存し、延いては、ランプの短寿命や不点を招く。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、管径の小さなガラス管を用いた発光管本体の端部に電極を容易に封着できる発光管及び低圧水銀ランプを提供することを目的とする。
【０００７】
【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は、素線を複次巻きにしてなるフィラメントコイルを有する電極が、ガラス管からなる発光管本体の端部に封着されている発光管であって、前記ガラス管の内径が、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲にあると共に、前記フィラメントコイルの最終次の旋回数が略１回であることを特徴としている。
【０００８】
このため、電極の幅方向の寸法を小さくできると共に、従来のような旋回数が複数回であるコイル状のときに生じていた隣接するコイル同士の接触（コイルタッチ）を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光管を電球形蛍光ランプに用いた場合における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここで説明する電球形蛍光ランプは、一般電球６０Ｗ相当に対応する１２Ｗ品種である。
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る電球形蛍光ランプを図１から図３を用いて説明する。
【００１０】
１．構成について
（ａ）電球形蛍光ランプの構成について
電球形蛍光ランプ１００は、図１に示すように、２重螺旋形状の発光管１１０と、発光管１１０を保持する保持体２００と、保持体２００内に収納されると共に発光管１１０を点灯させるための電子安定器３００と、発光管１１０を覆うグローブ４００とを備える。
【００１１】
保持体２００は、端壁に発光管１１０の端部を内部に受け入れるための受入口が形成された筒状の保持部材２１０と、この保持部材２１０の周壁２２０に被嵌するコーン状のケース２５０とからなる。ケース２５０における小径側の筒部（図１において下端部）には、ねじ込み型の口金３８０、例えば、Ｅ１７型が被着されている。
【００１２】
電子安定器３００は、コンデンサー３１０，３３０，３４０、チョークコイル３２０等の複数の電気部品から構成されたシリーズインバータ方式であって、これらの電気部品を実装する基板３６０が保持部材２１０に取着されている。なお、この電子安定器３００は、始動時に発光管１１０の始動電圧（７８０Ｖ）に対し十分な始動電圧が印加でき、また点灯時のランプ電流が１４０ｍＡになるように構成されている。
【００１３】
グローブ４００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形をしている。ここでは、グローブ４００の形状としてＡ形を使用しているが、この形状に限定するものではない。また、グローブを備えていなくても良い。
このグローブ４００は、保持部材２１０の周壁２２０と、これを被嵌するケース２５０の周壁との間に、グローブ４００の開口側の端部４０５が挿入されて固着されている。なお、グローブ４００の固着は、保持部材２１０とケース２５０との間に充填されている接着剤４２０を利用して行われる。
【００１４】
グローブ４００の頂部４０６（図１において上端部）の内周面は、発光管１１０の頂部（図１において上端部）に形成された凸部１２６に、熱伝導性媒体４１０、具体的には、シリコン樹脂を介して熱的に結合されている。
このように、発光管１１０とグローブ４００とを、熱伝導性媒体４１０を介して結合する理由は、電球形蛍光ランプ１００の点灯時の発光管１１０の温度を、ランプ１００が略最大となる光束を発することができる温度（６０℃〜６５℃）と略同じに調整するためである。
【００１５】
つまり、電球形蛍光ランプ１００の点灯時に、発光管１１０から発生する熱を、熱伝導性媒体４１０を介してグローブ４００から放熱させることにより、発光管１１０の温度を最適な温度にまで下げているのである。なお、この結合により、ランプ光率が７０ｌｍ／Ｗという高い性能が得られるようになった。
（ｂ）発光管
発光管１１０は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガラス管１２０湾曲させてなる発光管本体１１５と、この発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着された電極１３０，１３０とを備える。
【００１６】
発光管本体１１５は、旋回軸Ａを中心としてその廻りを旋回する２重の旋回部１２２，１２３と、これらを連結する連結部１２１とからなる。つまり、発光管本体１１５を構成するガラス管１２０は、その略中央で折り返えされ（発光管本体１１５の連結部１２１に相当する）、この折り返した部分からガラス管１２０の端部までが旋回軸Ａの廻りをＢ方向に旋回している（発光管本体１１５の旋回部１２２，１２３に相当する）。なお、旋回軸Ａと平行な方向を、以下、単に、「旋回軸方向」という。
【００１７】
連結部１２１から各端部１２４，１２５までの範囲に相当するガラス管１２０の軸心（図２の（ａ）においてＢ１，Ｂ２で示す）は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、旋回軸Ａの廻りを旋回半径Ｒ１で旋回している。なお、発光管本体１１５は、連結部１２１から各端部１２４，１２５までの旋回軸Ａ廻りの旋回数を合わせると、約４．５周となる。
【００１８】
本実施の形態では、ガラス管１２０の軸心が旋回する旋回半径Ｒ１は、例えば、略１３．７５ｍｍであり、２重螺旋形状の発光管１１０の環外径Ｄは、例えば、略３６．５ｍｍである。この環外径Ｄは、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲が好ましい。これは、環外径Ｄがその範囲にあると、この発光管１１０を用いた電球形蛍光ランプ１００を一般電球の大きさ（外径）と同等或いは同等以下にできるからである。
【００１９】
ガラス管１２０の管内径φ_ｉは、例えば、７．４ｍｍであり、また管外径φｏが、例えば、９．０ｍｍである。このガラス管１２０の管内径φ_ｉは、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲が好ましい。
これは、管内径φ_ｉが５ｍｍより小さいと、２重螺旋形状に形成し難いからである。一方、管内径φ_ｉが９ｍｍより大きいと、一般電球と同等の発光光束を得るには、電極間距離を長くする必要があり、一般電球と同等の大きさ（長さ）にできないからである。なお、ガラス管１２０には、例えば、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラスからなる軟質ガラスが用いられ、その断面形状は、例えば、略円形状をしている。
【００２０】
発光管本体１１５は、端部１２４，１２５に近い部分を除いて、旋回軸方向に隣合う旋回部１２２，１２３の隙間が略１ｍｍとなっている。この隣接する旋回部１２２，１２３の間隔は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。これは、発光管１１０の全長が長くなるのを防止し、且つ輝度ムラを生じさせないためである。
一方、発光管本体１１５の端部１２４，１２５に近い部分は、旋回軸方向に隣合う旋回部との隙間が広くなるように、例えば、この隙間が略５ｍｍ程度になるように、旋回軸Ａに対して角度α、例えば、略７０度傾斜して旋回軸Ａの廻りを旋回している。これは、電極１３０を封着する際の作業空間確保するためである。
【００２１】
この発光管本体１１５の内周面には希土類の蛍光体１４０が塗布されている。この蛍光体１４０は、例えば、赤（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、緑（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ、Ｔｂ）及び青（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、Ｍｎ）発光の３種類を用いている。
発光管１１０の内部には、水銀が、例えば約５ｍｇが封入されている。この水銀は、発光管１１０の点灯時における水銀の蒸気圧が、略水銀単体で使用した場合の水銀の蒸気圧と略同じになるような形態で封入されてれば良く、例えば、錫水銀、亜鉛水銀等のアマルガム形態で封入されていても良い。
【００２２】
また、発光管１１０の内部には、緩衝ガスとしてアルゴンが例えば４００Ｐａで封入されている。なお、緩衝ガスは、アルゴンとネオンとの混合ガスであっても良い。
図３は、発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着される前の電極１３０を示しており、（ａ）は電極１３０を正面から見た図であり、（ｂ）は電極１３０を側面から見た図である。
【００２３】
電極１３０は、図２の（ａ）、（ｂ）及び図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、タングステン製のフィラメントコイル１３１と、このフィラメントコイル１３１を架持（架設した状態で保持する）する一対のリード線１３２，１３３とからなり、一対のリード線１３２、１３３がビーズ１３４により保持（ビーズマウント方式）されている。
【００２４】
フィラメントコイル１３１は、後述するが、素線を複次巻きにしたものからなり、最終次巻きの旋回数が略１回となっている。つまり、フィラメントコイル１３１は、旋回数が略１回の旋回部１３１ａと、この旋回部１３１ａの両端（巻き始め部分と巻き終わり部分）から、旋回部１３１ａが旋回している旋回軸（図３の（ａ）において左右方向）上を互いに反対方向に延伸する延伸部１３１ｂ，１３１ｂとからなる。
【００２５】
なお、旋回部１３１ａの旋回数を１回とすると、フィラメントコイル１３１の両方の延伸部１３１ｂが略１直線となり、フィラメントコイルが安定した状態で一対のリード線により架持される。
また、旋回部１３１ａは、延伸部１３１ｂ，１３１ｂ同士を結ぶ線分の一方側（図３の（ａ）及び（ｂ）では、上側）で旋回している。つまり、旋回部１３１ａはフィラメントコイル１３１の略最下位に位置する。
【００２６】
これにより、フィラメントコイル１３１に電子放射物質を充填する際に、電子放射物質を含んだ懸濁液にフィラメントコイル１３１の旋回部１３１ａだけを漬ければ良く、延伸部１３１ｂ，１３１ｂの不要部分に懸濁液が着くのを防止できる。
フィラメントコイル１３１には、例えば、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ−Ｚｒ系の電子放射物質が充填されている。また、フィラメントコイル１３１の旋回部１３１ａについては、後述する。
【００２７】
一対のリード線１３２，１３３は、ビーズ１３４からフィラメントコイル１３１側に延出している部分の略中央で、フィラメントコイル１３１の延伸部１３１ｂ，１３１ｂを挟むように折り返されている。これによりフィラメントコイル１３１がリード線１３２，１３３に架持されることになる。
一対のリード線１３２、１３３は、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いに略平行に配されており、中心軸Ｃに対して左右に略対称となっている。また、旋回部１３１ａが旋回するその旋回軸は中心軸Ｃと略直交している。
【００２８】
電極１３０は、一対のリード線１３２，１３３のうち、ビーズ１３４からフィラメントコイル１３１と反対側に延出する一部分が発光管本体１１５の端部１２４，１２５に、例えば、ピンチ方式で封止（圧潰封止）されることにより、電極１３０が封着され、また、発光管本体１１５の端部１２４を気密封止できる。
なお、発光管本体１１５の端部１２４，１２５を封止することで、その内部に放電空間が形成され、この放電空間における両フィラメントコイル１３１，１３１間の距離（この間隔を「電極間距離」ともいう。）は、例えば４００ｍｍであり、また、リード線１３２，１３３には、例えば、鉄、ニッケル、クロムの合金を用いている。
【００２９】
発光管１１０内に配されているフィラメントコイル１３１の位置は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、フィラメントコイル１３１の挿入先端と発光管本体１１５の端部１２４，１２５の端面（細管１３５を除く）との最小距離Ｌ_Ｃが発光管１１０の環外径Ｄの曲率半径Ｒ２（Ｒ２＝Ｄ／２）の０．６倍となる位置、つまり、発光管本体１１５の端部１２４，１２５の端面から略１１ｍｍ離れた位置である。
【００３０】
なお、発光管本体１１５の端部１２４には、発光管本体１１５内を真空にしたり、水銀、緩衝ガス等を封入したりする際に使用する細管１３５が電極１３０と共に封着される。この細管１３５は、発光管本体１１５内を排気し、さらに水銀、緩衝ガスを封入した後に、例えば、チップオフ方式で封止される。
（ｃ）フィラメントコイル
フィラメントコイル１３１は、上述したタングステン製の素線を複次（本実施の形態では３次巻であり、最終次は３である。）巻きにして形成されている。
【００３１】
ここで簡単にフィラメントコイル１３１の製造方法について説明する。
先ず、素線（直径３６μｍ）を一定の第１のピッチで所定外径の第１の芯材に巻き付けてコイル状（この状態を、「１次コイル」という。）にし、この１次コイルを使って、さらに所定外径の第２の芯材に一定の第２のピッチで巻き付けてコイル状（この状態を、「２次コイル」という。）にしている。
【００３２】
最後に、この２次コイルを使って、一定のピッチ（１．２ｍｍ）で旋回数が略１回となるように所定外径の第３の芯材に巻き付けて、３次巻きのフィラメントコイル１３１が得られる。このようにして得られるフィラメントコイル１３１は、電極としたときに、冷間抵抗が９Ωになるように構成されている。
フィラメントコイル１３１の旋回部１３１ａは、図３に示すように、その外径φ_Ｆは、略２．２ｍｍとしている。この外径φ_Ｆは、フィラメントコイル１３１の旋回部１３１ａと発光管本体１１５を構成するガラス管１１０の内周面との間隔が、０．５ｍｍ以上確保できれば良く、上述の２．２ｍｍに限定されるものではない。これは、上記の間隔が０．５ｍｍより小になると、ランプ寿命末期時にコイル温度が異常に上昇するためである。
【００３３】
また、フィラメントコイル１３１の全幅Ｌ_Ｆは、略５．２ｍｍとなっている。この全幅Ｌ_Ｆは、発光管本体１１５の端部１２４，１２５、つまり、電極１３０，１３０が挿入される部分のガラス管１１０の管内径φ_ｉよりも、２ｍｍ以上小であることが好ましい。これは、電極１３０，１３０を発光管本体１１５の端部１２４，１２５に挿入する際に、挿入しやすくするためである。
【００３４】
２．電極の封着について
上記構成の電極１３０，１３０を発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着する場合について説明する。なお、ここでの電極の封着の説明は、電極１３０を発光管本体１１５の一方の端部１２４に封着する場合について行うが、他方の端部１２５に対しても同様に行われる。
【００３５】
先ず、２重螺旋形状の発光管本体１１５と、フィラメントコイル１３１がリード線１３２，１３３により架持された電極１３０を準備する。なお、発光管本体１１５は、それを構成するガラス管の端部寄りの余剰部分が切断されていると共に、発光管本体１１５の内周面に蛍光体１４０が塗布されている。
そして、発光管本体１１５の端部１２５から電極１３０を、フィラメントコイル１３１の挿入先端と発光管本体１１５の端部１２５の端面との距離Ｌ_Ｃが略１１ｍｍになるまで挿入する。
【００３６】
次に、発光管本体１１５の端部１２４を、例えば、ガスバーナで加熱して、ピンチブロックを用いて発光管本体１１５の端部１２４を圧潰させる。これにより、電極１３０のリード線１３２，１３３の中間部分が発光管本体１１５の端部１２４に溶着される。
このとき、フィラメントコイル１３１の全幅Ｌ_Ｆが、ガラス管１２０の管内径φ_ｉに対して２ｍｍ程度小になっているため、電極１３０を発光管本体１１５の端部１２４に内挿し易い。また、電極１３０の発光管本体１１５内への挿入は、フィラメントコイル１３１の挿入先端と発光管本体１１５の端部１２４の端面との距離が１１ｍｍとなるように行っているので、フィラメントコイル１３１の挿入先端と発光管本体１１５の内周面とが接触することもない。
【００３７】
仮に、電極１３０を発光管本体１１５の端部１２４に挿入する際に、フィラメントコイル１３１が発光管本体１１５の内周面等に接触することがあっても、フィラメントコイル１３１の旋回部１３１ａの旋回数が略１回であるため、フィラメントコイル１３１が変形して旋回部１３１ａ同士が接触することはない。
なお、フィラメントコイル１３１が発光管本体１１５の内周面に接触すると、ランプ寿命末期時にコイル温度が異常に上昇する。
【００３８】
３．ランプの性能について
上記の構成の電球形蛍光ランプ１００の性能試験を行った。試験は、電球形蛍光ランプ１００を下記の条件で点灯させて、発光光束及び定格寿命の性能を測定した。
印加電圧 ・・・ 交流１００Ｖ（周波数：６０Ｈｚ）
点灯時の温度 ・・・ ２５°Ｃ
点灯条件 ・・・ 口金上点灯
ランプ入力 ・・・ １２Ｗ
上記の試験により、本電球形蛍光ランプ１００は、発光光束が８２０ｌｍであると共に、６０００時間以上の定格寿命を達成する性能を有している。これらの性能は、従来の３Ｕタイプの電球形蛍光ランプと同様レベルにある。
【００３９】
ここで、定格寿命時間は、ランプを２．７５時間点灯し０．２５時間消灯する連続繰り返し試験において、ランプが点灯しなくなるまでの点灯時間である。また、本発明に係るスパイラル状の発光管及びこの発光管を用いた電球形蛍光ランプを、従来の３Ｕタイプのものと区別するために、スパイラルタイプという。
また、３Ｕタイプの電球形蛍光ランプは、その全長が１２２ｍｍで、発光管本体を構成するガラス管は、管内径が９．１５ｍｍ、管外径が１０．７５ｍｍである。
【００４０】
（１）発光光束について
３Ｕタイプの発光管内に封入されている水銀は、点灯時の発光管１１０の水銀蒸気圧を調整するためにアマルガム形態で封入されている。なお、ここでいう「アマルガム形態」は、ランプ効率が略最大となる温度が、水銀を単体形態で用いた場合におけるランプ効率が略最大となる温度よりも高いものを指し、上述した錫水銀、亜鉛水銀等のアマルガム形態とは異なる。
【００４１】
一方、スパイラルタイプの発光管１１０の内部には、水銀が単体形態で封入されている。しかし、スパイラルタイプの電球形蛍光ランプは、３Ｕタイプの電球形蛍光ランプと略同じ光束を発する。
この理由は、スパイラルタイプの発光管１１０は、それを構成するガラス管１２０の管内径φ_ｉを７．５ｍｍとすることで、点灯時の発光管１１０の温度（水銀蒸気圧）が、ちょうど発光管１１０の発光光束が最大となる温度（水銀蒸気圧）に一致し、その結果、高い発光光束が得られたと考えられる。
【００４２】
（２）定格寿命時間について
定格寿命時間は、スパイラルタイプの発光管１１０に用いられているフィラメントコイル１３１の大きさは、例えば、白熱電球６０Ｗ相当品である３Ｕタイプの電球形蛍光ランプに使用されるフィラメントコイルよりも小型化されているにもかかわらず、３Ｕタイプと同等の定格寿命時間が得られている。
【００４３】
この理由を説明する。先ず、発明者らの検討により、スパイラル状の発光管の始動電圧（７５０Ｖ）を従来の３Ｕタイプの発光管の始動電圧（１０５０Ｖ）よりも小さく設定（この理由は後述する）することができた。この始動電圧の低下は、フィラメントコイル１３１を構成する素線の受けるスパッタの影響を小さくし、また、電子放射物質の消耗を防ぐことにつながる。
【００４４】
これにより、フィラメントコイル１３１の素線を細くすることができる。素線を細くすることにより、例えば、素線長を短くしても所望の抵抗値を得ることができる。なお、フィラメントコイルの素線を短くすると、フィラメントコイルに充填する電子放射物質の量も少なくなるが、始動時の電子放射物質の消耗が遅くなった分、寿命を延ばすことができ、目標の６０００時間を達成できたと考えられる。
【００４５】
（３）始動電圧の低下について
先ず、従来の３Ｕタイプの電球形蛍光ランプは、点灯時のランプ効率及び発光光束を高めるために、アマルガム形態の水銀が発光管内に封入されている。一方、スパイラルタイプの電球形蛍光ランプは、発光管本体内に水銀が単体形態で封入されている。これにより、消灯時の発光管内の水銀蒸気圧が、スパイラルタイプの方が３Ｕタイプよりも高くなり、スパイラルタイプの発光管の始動電圧が３Ｕタイプに対して低くなったものと考える。
【００４６】
上記以外に、始動電圧が低下した原因として、発光管の形状、すなわち、２重螺旋形状にすることにより、発光管内の熱電子の移動がスムーズになったためと考えられる。これに対し、３Ｕタイプの発光管では、Ｕ字状のガラス管の連結部が、連結部周辺のガラス管に対して直交すると共に、連結部の径がＵ字部のガラス管に比べて細くなっているため、発光管内の熱電子が移動し難くなっていると考えられる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
上記の第１の実施の形態では、管径の細いガラス管１２０を用いて発光管本体１１５を形成すると共に、発光管本体１１５に水銀を単体形態で封入することで、電球形蛍光ランプ１００の始動電圧を３Ｕタイプよりも低く設定でき、フィラメントコイル１３１を小型化できるようになった。その結果、３Ｕタイプの電球形蛍光ランプのランプ寿命、発光光束等の性能を維持しつつ、発光管本体の端部に電極を封着できるようになった。
【００４８】
第２の実施の形態で説明する電極は、第１の実施の形態で説明した電極１３０を、２重螺旋状の発光管本体１１５の端部１２４，１２５に容易に封着できるようにしたものである。
つまり、第１の実施の形態で説明した電極１３０は、図３に示すように、３次の旋回数が１のフィラメントコイル１３１と、このフィラメントコイル１３１の両端を架持する１対のリード線１３２，１３３と、これら一対のリード線１３２，１３３を固定するためのビーズ１３４とを備え、ビーズ１３４に固定されている一対のリード線１３２，１３３のうち、ビーズ１３４よりもフィラメントコイル１３１側の部分１３２ａ，１３３ａが略直線的であった。
【００４９】
これに対して、電極１３０，１３０が封着される発光管本体１１５の端部１２４，１２５は螺旋状になっており、上述のリード線１３２，１３３が略直線状である電極１３０を挿入すると、例えば、フィラメントコイル１３１が発光管本体１１５の端部１２４の内周面に接触することがある。
それでは、螺旋状に湾曲する発光管本体の端部内へと電極を挿入する際に、発光管本体の内周面に接触しにくい電極の構成について説明する。
【００５０】
１．電極の構成について
本実施の形態に係る電極５３０，６３０，７３０は、第１の実施の形態で説明した電極１３０を利用しており、螺旋状に湾曲する発光管本体１１５の端部１２４，１２５の形状に沿って、第１の実施の形態における一対のリード線１３２，１３３を変形（湾曲・屈曲）させている。
【００５１】
ここで、電極１３０，１３０は、図２の（ｂ）に示すように、発光管本体１１５の端部１２４，１２５において、発光管本体１１５の径方向（内外方向）の両側からピンチされている。ここで、発光管本体１１５の端部１２４，１２５が内外からピンチされる方向（径方向）と直交する面を、「ピンチ面」とする。
（ａ）例１
図４の（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態の例１に係る電極５３０を発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着した状態を示す図であり、電極５３０の様子が分かるように発光管本体１１５の端部１２４の一部を切り欠いている。
【００５２】
電極５３０は、図４の（ａ）に示すように、ピンチ面（このピンチ面は紙面と平行となる）と直交する方向から見た場合、一対のリード線５３２，５３３のうち、ビーズ５３４により固定されている位置から、フィラメントコイル５３１を架持している位置までの部分５３２ａ，５３３ａが、螺旋状に湾曲する発光管本体１１５の端部１２４，１２５に沿って屈曲（傾斜）している。
【００５３】
具体的には、リード線５３２，５３３のうち、ビーズ５３４により固定されている位置から、フィラメントコイル５３１を加持している位置までの部分５２２ａ，５２３ａが、電極５３０の中心軸（図３の中心軸Ｃに相当する）と平行な方向（この方向を線分Ｅで表す。）に対して角度β、例えば、１３°旋回軸Ａの内方に傾斜している。
【００５４】
この角度βは、発光管本体１１５の端部１２４が旋回軸Ａの廻りを旋回する角度α、さらには、フィラメントコイル５３１の発光管本体１１５内への挿入量によって規定されるものであるが、概ね、０°＜β＜３０°程度が好ましい。
なお、リード線５３２，５３３の挿入先端側を、電極５３０の中心軸（Ｃ）と平行な方向に対してβの角度傾斜させるには、例えば、第１の実施の形態に係る電極１３０のビーズ１３４を保持して、このビーズ１３４から延出するリード線５３２，５３３の付け根を屈曲させれば良い。
【００５５】
一方、この電極５３０は、図４の（ｂ）に示すように、旋回軸方向から見た場合、一対のリード線５３２，５３３のうち、発光管１１０内に配される部分が、螺旋状に湾曲する発光管本体１１５の端部１２４に沿って湾曲している。
具体的には、発光管本体１１５内に挿入される部分に相当するリード線５３２，５３３が、発光管本体１１５を構成するガラス管１２０の軸心が所定の旋回半径Ｒ１で旋回する軌道に沿って湾曲している。なお、電極５３０のリード線５３２，５３３を、上述のように湾曲させるには、例えば、所望の曲率半径の外周面を有する型を用いて、その外周面にリード線５３２，５３３を沿わせて変形させれば良い。
【００５６】
（ｂ）例２
図５の（ａ）は、それぞれは、本例２に係る電極６３０，７３０を発光管本体１１５の端部１２４，１２５に封着した状態を旋回軸方向から見た図であり、（ｂ）は、電極６３０、７３０の様子が分かるように発光管本体１１５の端部１２４の一部を切り欠いている。
【００５７】
この電極６３０，７３０は、同図に示すように、旋回軸方向から発光管１１０を見た場合、一対のリード線６３２，６３３，７３２，７３３のうち、発光管１１０の放電空間内に配されている部分の少なくとも１箇所で６３３ａ，７３３が、ピンチ面（図５の（ａ）、（ｂ）において紙面に直交する）に対して所定の角度γ１、γ２で傾斜するように屈曲している。なお、前記屈曲している箇所を屈曲箇所６３３ａ，７３３ａとする。
【００５８】
具体的には、図５の（ａ）に示すように、発光管１１０の封止部において放電空間側の端（この端を、以下、「封止部端」という。）から屈曲箇所６３３ａまでの距離が、封止部端からフィラメントコイル６３１先端までの距離Ｄｃの０．５未満の場合は、ピンチ面に対して屈曲角度γ１が、０°＜γ１＜６０°になっている。
【００５９】
具体的には、リード線６３２，６３３における封止部端に相当する位置（フィラメントコイル６３１の先端からビーズ６３４側に距離Ｄｃ戻った位置）から、例えば１ｍｍフィラメントコイル６３１側に離れた位置に屈曲箇所６３３ａがあり、その屈曲角度γ１を２０°としている。
逆に、封止部端から屈曲箇所７３３ａまでの距離が、封止部端からフィラメントコイル７３１先端までの距離Ｄｃの０．５以上であっても良い。この場合は、図５の（ｂ）に示すように、ピンチ面に対する屈曲角度γ２は、３０°＜γ２＜９０°であるのが好ましい。
【００６０】
リード線６３２，６３３，７３２，７３３を、図５の（ａ）又は（ｂ）に示すように、屈曲箇所６３３ａ，７３３ａで屈曲させるには、例えば、上述のように型を利用することにより実施できる。
（ｃ）発光管本体へのフィラメントコイルの挿入について
第２の実施の形態での電極５３０，６３０，７３０は、一対のリード線５３２，５３３，６３２，６３３，７３２，７３３の内、発光管１１０内に配される部分が発光管本体１１５の端部１２４，１２５の形状に沿って変形している。このため、発光管本体１１５の端部１２４，１２５に電極５３０，６３０，７３０を直線的に挿入しようとすると、フィラメントコイル５３１，６３１，７３１が発光管本体１１５の内周面に接触してしまう。
【００６１】
これを回避するには、挿入する際の電極５３０，６３０，７３０のフィラメントコイル５３１，６３１，７３１の軌道が、発光管本体１１５を構成するガラス管１２０の軸心が旋回する軌道（旋回軸Ａの廻りを旋回半径Ｒ１で旋回している）と一致するようにすれば良い。
このようにするには、先ず、例えば、図６の（ａ）に示すように、電極５３０のうち、発光管本体１１５内に挿入される部分が、旋回軸Ａの廻りを所定の旋回半径Ｒ１で旋回するガラス管１２０の軌道Ｇ上となるように、電極５３０を位置決め配置する。
【００６２】
次に、図６の（ｂ）に示すように、発光管本体１１５を、旋回軸Ａをその回転中心としてＨ方向に回転させる。これにより、発光管本体１１５の端部１２４に電極５３０をスムーズに挿入することができる。
なお、ここでは、電極５３０を固定して、発光管本体１１５を回転させていたが、発光管本体を固定して電極を発光管本体の旋回軸廻りに回転させながら、発光管本体の端部に挿入するようにしても良いし、発光管本体及び電極の両者を互いに回転させて挿入しても良い。
【００６３】
（ｄ）その他
上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、電極１３０，５３０，６３０，７３０の封着は、ピンチ面が発光管本体１１５の径方向と直交する方向で行われているが、ピンチ面が他の方向になるようにしても良い。
このような例としては、図７に示すように、電極封着時に発光管本体１１５の端部１２４，１２５をピンチする方向（図中矢印で示す）が、発光管本体１１５の端部１２４，１２５が旋回軸Ａに対して傾斜する角度αと同じ角度で傾斜しているような場合がある。
【００６４】
この場合も、本実施で説明したように、リード線５３２，５３３，６３２，６３３，７３２，７３３を屈曲又は湾曲させた電極５３０，６３０，７３０を利用しても、同じ効果が得られる。
なお、上述した例１及び例２を組合わせた形状に、電極を構成しても良い。
＜変形例＞
以上、本発明を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。
【００６５】
１．始動電圧について
上記実施の形態では、本発明に係る発光管をスパイラルタイプの発光管に適用させ、従来の３Ｕタイプの発光管との比較を行ったが、３Ｕタイプの発光管であっても、本発明を適用できる。つまり、本発明者らは、発光管本体内に封入する水銀を単体形態（水銀単体における水銀の蒸気圧と同じ特性を有するアマルガム形態も含む）とすることで、始動電圧が下がり、フィラメントコイルの素線及び電子放射物質の消耗を小さくできることを見出した。
【００６６】
従って、上述の試験結果から、従来の３Ｕタイプの発光管も、その水銀の封入形態を３Ｕタイプで用いられているアマルガム形態から単体形態に変更することで、始動電圧が下がるものと考えられ、実施の形態と同様に、最終次の旋回数が１回のフィラメントコイルを用いることができると考えられる。このように考えると、発光管の形状は、スパイラル或いは３Ｕ等に限定するものではなく、例えば、直管状、環状等の発光管にも、最終次の旋回数が１回のフィラメントコイルを用いることができると考えられる。
【００６７】
但し、３Ｕタイプの方が、スパイラルタイプよりも、熱電子が発光管内の放電空間を移動し難いと考えられため、上記実施の形態で説明した効果が若干得難いと考えられる。
２．電球形蛍光ランプについて
本実施の形態で説明した電球形蛍光ランプは、白熱電球６０Ｗ相当品について説明したが、当然白熱電球４０Ｗ相当品あるいは１００Ｗ相当品にも適用できる。但し、この場合は、発光管の全長、つまり、ガラス管の旋回数が変更される。
【００６８】
３．水銀低圧ランプについて
上記の実施の形態では、本発明を電球形蛍光ランプに適用した場合について説明したが、例えば、蛍光ランプのような他の低圧水銀ランプに適用させても良い。以下、蛍光ランプについて説明する。
図８は、本発明に係る低圧水銀ランプの一種である蛍光ランプ８００を示す図である。
【００６９】
この蛍光ランプ８００は、同図に示すように、ガラス管８２０の端部まで螺旋状に旋回する２重螺旋形状の発光管８１０と、この発光管８１０（ガラス管８２０の両端部）を保持する有底円筒状の保持部材８３０と、この保持部材８３０の周壁に被嵌するケース８４０と、発光管８１０を覆うグローブ８５０と、灯具のソケットに嵌合して電力の供給を受ける片口金８６０（例えば、ＧＸ１０ｑ型）とを備える。
【００７０】
上記、電球形蛍光ランプ１００とは、保持部材１３０とケース１４０との内部に電子安定器を収納していない点、口金１６０の形状が一般電球にも使用されているねじ込み口金でない点で異なる。
なお、ここでは、グローブ有りのコンパクト形蛍光ランプについて説明したが、実施の形態における電球形蛍光ランプ１００と同じように、グローブを備えていなくても良い。
【００７１】
あるいは、本発明に係る低圧水銀ランプは、電球形蛍光ランプ、蛍光ランプ以外、例えば、直管状の発光管、あるいは環状の発光管を用いた蛍光ランプであっても良い。
４．フィラメントコイルについて
上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態の電極において、そのフィラメントコイルの旋回部の旋回数が略１回となっている。しかしながら、フィラメントコイルは、フィラメントコイルの２次コイルの外径をφ_Ｃ（ｍｍ）した時に、旋回部の旋回ピッチが、φ_Ｃ＋０．２ｍｍ以上で、前記ガラス管の管内径φ_ｉとした時に、フィラメントコイルの旋回部が旋回しているコイル中心軸方向の寸法がφ_ｉ−１．６ｍｍ以下であれば、旋回部の旋回数は、１回に限定するものではない。
【００７２】
これは、最終次の旋回部の旋回ピッチが、φ_Ｃ＋０．２ｍｍ以上であれば、電極を発光管本体の端部に挿入する際に、仮にフィラメントコイルが発光管本体の内周面に接触することがあっても、フィラメントコイルが変形して旋回部同士あるいは旋回部を構成している１次コイル、２次コイル同士が接触することを少なくできる。
【００７３】
また、フィラメントコイルの旋回部が旋回しているコイル中心軸方向の寸法がφ_ｉ−１．６ｍｍ以下であれば、電極を発光管本体の端部に挿入しやすいからである。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る発光管は、素線を複次巻きにしてなるフィラメントコイルを有する電極が、ガラス管からなる発光管本体の端部に封着されている発光管であって、前記ガラス管の内径が、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲にあると共に、前記フィラメントコイルの最終次の旋回数が略１回である。
【００７５】
このため、電極を小型化でき、例えば、電極の挿入時にフィラメントコイルがガラス管の内周面に接触したり、封着時に電極が振動したりしても、従来のような最終次巻の隣接するコイル同士が接触（コイルタッチ）することも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた正面図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた正面図であり、（ｂ）は発光管の一部を切り欠いた底面図である。
【図３】（ａ）は第１の実施の形態における電極の正面図であり、（ｂ）は電極の側面図である。
【図４】（ａ）は第２の実施の形態における発光管本体の端部の一部を切り欠いた正面拡大図であり、（ｂ）はガラス管の端部の一部を切り欠いた底面図拡大図である。
【図５】第２の実施の形態における電極の例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態における電極の発光管本体の端部への挿入を説明するための図である。
【図７】第２の実施の形態における電極を封着する際のピンチ方向を示す図である。
【図８】本発明を蛍光ランプに適用した場合における蛍光ランプの一部を切り欠いた正面図である。
【符号の説明】
１００ 電球形蛍光ランプ
１１０ 発光管
１１５ 発光管本体
１２０ ガラス管
１３０ 電極
１３１ フィラメントコイル
１３１ａ 旋回部
１３１ｂ 延伸部
１３２，１３３ リード線
３８０ 口金（Ｅ１７）
４００ グローブ
５３０ 電極
５３１ フィラメントコイル
５３２，５３３ リード線
６３０，７３０ 電極
６３１，７３１ フィラメントコイル
６３２，６３３，７３２，７３３ リード線
８００ 蛍光ランプ
８１０ 発光管
８２０ ガラス管
８６０ 口金（ＧＸ２４ｑ）

Claims (8)

1. 素線を複次巻きにしてなるフィラメントコイルを有する電極が、ガラス管からなる発光管本体の端部に封着されている発光管であって、
   前記ガラス管の内径が、５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲にあると共に、前記フィラメントコイルの最終次の旋回数が略１回であることを特徴とする発光管。
2. 前記フィラメントコイルは、３次巻であると共に、ビーズマウントされた一対のリード線により架持されていることを特徴とする請求項１に記載の発光管。
3. 前記発光管本体の内部には、水銀が略単体形態で封入されていると共に、始動電圧が９００Ｖ以下に設定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。
4. 前記フィラメントコイルの全幅をＬ_Ｆ（ｍｍ）、前記ガラス管の内径をφ_ｉ（ｍｍ）とすると、前記フィラメントコイルの全幅Ｌ_Ｆは、φ_ｉ―１．６（ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光管。
5. 前記発光管本体は、ガラス管の中央部に折り返し部を有すると共に、前記折り返し部からガラス管の両端部までが旋回軸の廻りを旋回する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１〜４のいずれか１項に記載の発光管。
6. ２重螺旋形状の前記発光管本体の環外径が、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の発光管。
7. 前記一対のリード線のうち、前記発光管本体内に配される部分の少なくとも１部が螺旋状に湾曲する前記発光管本体の端部に沿って湾曲していることを特徴とする請求項５又は６に記載の発光管。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光管を備えることを特徴とする低圧水銀ランプ。

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