JP2005340100A - 電球形蛍光ランプ及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプバルブの管径が細く、高ランプ電圧の場合に、小形化と高効率化を図る。
【解決手段】 交流電源１を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路２と、倍電圧整流回路２の出力をスイッチングして高周波出力を得るインバータ回路３と、インバータ回路３の出力を昇圧するオートトランス５とを備える電源装置と；この電源装置により点灯される蛍光ランプ６と；この蛍光ランプ６を保持すると共に上記電源装置を内包したカバー体１０と；を具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電源装置がカバー体に内包されて構成された電球形蛍光ランプ、更には、この電球形蛍光ランプを用いて構成された照明装置に関するものである。

従来、電源電圧より高いランプ電圧特性をもつ蛍光ランプ用の点灯装置においては、電源電圧を昇圧してランプ電圧を印加し、ランプ点灯を行っている。高いランプ電圧としては１００Ｖ程度であり、例えば特許文献１に記載された蛍光ランプ用点灯装置のように全波整流方式により得た電圧を昇圧し、高周波インバータによって高周波電圧を出力するものがある。
特開昭６０−１２１６９９号公報

今日においては、電球形蛍光ランプの更なる小形化と高効率化が求められている。小形化と高効率化のためには、ランプバルブの管径を細くするか、またはランプの放電路長を必要があり、こうしたランプバルブにあっては必然的に高いランプ電圧が求められる。

定格商用電源電圧（１００Ｖ）を超えるランプ電圧特性を持つ蛍光ランプを採用すると、平滑直流電圧を上昇させるか、インバータ回路の出力電圧を上昇させることが必要である。例えば、オートトランスの昇圧比を上げることで理論的には高いランプ電圧を実現することも可能であるが、昇圧比の条件によってはトランスが大形化するために、このトランスを内蔵した電球形蛍光ランプの外形寸法が大形化してしまうと共に、効率が低下することになってしまう。

本発明は、ランプバルブの管径を細くしたり、放電路を長くしたりすることによってランプ電圧特性が高くなった場合にも、適切に小形化と高効率化を図ることのできる電球形蛍光ランプ及びこの電球形蛍光ランプを採用した照明装置を提供することを目的することである。

本発明に係る電球形蛍光ランプは、交流電源を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路、倍電圧整流回路の出力をスイッチングして高周波出力を得るインバータ回路及びインバータ回路の出力を昇圧するオートトランスとを備える電源装置と；この電源装置により点灯される蛍光ランプと；この蛍光ランプを保持すると共に上記電源装置を内包したカバー体と；を具備することを特徴とする。

蛍光ランプはバルブの形状が一本のバルブを鞍形状又はスパイラル状に屈曲させたもののほか、Ｕ字状に形成された複数のバルブをつなぎ合わせたもの等が含まれ、本発明の性質上その形状は特に限定されない。インバータ回路は一対のスイッチング素子を直列に接続して構成されたハーフブリッジタイプのほか、フルブリッジタイプや一石式のインバータであっても良い。

本発明に係る電球形蛍光ランプは、前記蛍光ランプの始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶであり、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖであり、放電路長が４００ｍｍ〜７００ｍｍであることを特徴とする。

ここでいう「ランプ電圧」は、蛍光ランプの安定点灯時におけるランプ電圧の実効値を意味する。また、放電路長は、一対の電極間の実質的な放電経路の長さを意味する。

本発明に係る照明装置は、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプと；電球形蛍光ランプが取り付けられる器具本体と；を具備したことを特徴とする。

本発明によれば蛍光ランプの高出力または高効率化を図ることを目的としてランプバルブの管径を細くしたり、放電路を長くしたりしてランプ電圧特性が高くなった場合でも、電球形蛍光ランプに備えられる電源装置に、交流電源を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路と、インバータ回路の出力を昇圧するオートトランスとを備えることで電源装置の大形化が抑制され、電球形蛍光ランプが過度に大きくならないように電源装置をカバー体内に収容することが達成できた。

本発明によれば、電球形蛍光ランプに備えられる電源装置において、交流電源を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路と、インバータ回路の出力を昇圧するオートトランスとを備えるため、電源電圧が２段階で昇圧され、大きなランプ電圧を持つ蛍光ランプに対応できると共に、トランスの大型化を防ぐことができ、オートトランスを内蔵する電球形蛍光ランプの小形化が可能となる効果を有する。

以下添付図面を参照して、本発明に係る電球形蛍光ランプ及び照明装置の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明に係る電球形蛍光ランプの実施形態を示す構成図は図１の如くである。電球形蛍光ランプは、交流電源１を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路２を備える。この倍電圧整流回路は、直列に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２とダイオードＤ１、Ｄ２により構成されており、交流電源１の一方の端子は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、交流電源１の他方の端子は、コンデンサＣ１、Ｃ２の接続点に接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ２は同じ方向性に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードがコンデンサＣ１と接続され、ダイオードＤ２のアノードがコンデンサＣ２に接続されている。

インバータ回路３は直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２の両端から出力を得ており、電解効果トランジスタなどのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２によりハーフブリッジのインバータ回路が構成される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は駆動回路４により交互にオンオフされ、出力はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点から得られる。なお、インバータ回路は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を２対以上有する例えばフルブリッジ形のものであってもよい。

スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点には、コンデンサＣ３を介してオートトランス５のタップｂが接続されている。オートトランス５の両端子ａｃ間には、蛍光ランプ６が接続されるが、この場合、端子ｃと蛍光ランプ６の一端側には、バラストチョークコイル７が接続されている。更に、蛍光ランプ６の両端間には始動用のコンデンサＣ４が接続されている。

上記構成において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、図２と図３に示される内部構成を有し、半導体チップ状態の電解効果トランジスタ等から構成されるスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が樹脂やガラスなどからなる同一の絶縁性モールド材料によって一体にモールドされることにより、同一パッケージ１１内に内蔵されて収容されたスイッチング素子からなるワンパッケージスイッチ１２である。

ワンパッケージスイッチ１２は、長さ寸法が６ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ程度、幅寸法が６ｍｍ以下、より好ましくは４．５ｍｍ程度で、厚さ寸法が２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ程度である。

電球形蛍光ランプは、図４に示す一部切欠側面図と図５に示す電球型蛍光ランプのグローブ８を外した斜視図に明らかなように、蛍光ランプ６と電源装置を実装した回路基板９が、グローブ８とグローブ８の上側に設けられたカバー体１０内に内蔵された構成を有し、カバー体１０の上側には口金１３が設けられている。蛍光ランプ６はガラス製の屈曲したバルブ体６１を有し、バルブ体６１内面には、例えば３波長発光形の蛍光体層が形成され、アルゴンなどの希ガスが封入されている。本実施の形態では、封入ガス比率が９９％以上のアルゴンガスが封入圧力３００〜８００Ｐａで封入されている。

バルブ体６１は、例えば管外径７〜９ｍｍの直管形バルブの中間部をＵ字状に屈曲させることにより一対の直線部５１および屈曲部６２を形成した４本のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを有している。

各バルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄは、連結管６４ａ及び図示しない連結管６４ｂ、６４ｃにより順次連結され、放電路長が４００ｍｍ〜７００ｍｍ、好しくは４００ｍｍ〜５００ｍｍであり、始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶ、好しくは２．５ＫＶ〜３ＫＶであり、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖ、好しくは１５０Ｖ〜２００Ｖとなっている。

４本のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄのうち、電極が封入されない中間のバルブ６３ｂの少なくとも１つの端部には、バルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄよりも細径のガラス製バルブにて構成されるロングチップ方式の細管６４が封着されている。この細管６４は、先端に主アマルガム６５を封入する水銀封入用であると共に、排気管としても使用される。

細管６４は図４に示されるように、カバー体１０の内壁に当接しないように先端がやや内側に位置するように２箇所で屈曲された屈曲形状を有している。細管６４の先端に封入される主アマルガム６５は、ビスマス（Ｂｉ）が５０〜６５％、錫（Ｓｎ）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。

また蛍光ランプ６を保持するホルダ３１には、蛍光ランプ６が挿通される図示しない複数の取付孔が形成され、これら取付孔に蛍光ランプ６のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの各端部が挿通された状態で、例えば図示しないシリコーン樹脂などの接着剤で固定されている。ホルダ３１の非蛍光ランプ６側には回路基板９が配置されている。

回路基板９は略円板状であり、回路基板９にはワンパッケージスイッチ１２が実装される他、細管６４の位置に対応して細管６４が挿通される貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して細管の先端が口金１３側まで延在されている。回路基板９の両面には、電源装置を構成する素子が実装されるが、回路基板９の口金１３側である面１４には、耐熱裕度が低い面実装部品、特にワンパッケージスイッチ１２が実装される。この結果、最も熱量の大きな熱源である蛍光ランプ６からの放射熱が上記口金１３側である面１４に実装された部品に伝わりにくく、品質の向上が期待される。なお、上記口金１３側である面１４にサブ基板を設けて、これにワンパッケージスイッチ１２などの耐熱裕度が低い面実装部品を実装する構成を採用することも可能である。

上記のインバータ回路３には、ソフトスタート機能を行う構成が含まれていても良い。このソフトスタート機能は始動時においてインバータ回路３のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチングオン時間を通常時より短く設定して蛍光ランプ６の両電極を十分予熱してから始動電圧が印加されるように制御するものであり、電極の予熱が不十分な状態で蛍光ランプ６に大きな始動電圧が印加されることにより電極のエミッタ等の物質がスパッタにより飛散してランプ寿命が短くなることを抑制するものである。

以上のように構成された電球形蛍光ランプにおいては、図１における蛍光ランプ６を除く回路と素子により構成される電源装置と、蛍光ランプ６とが図４の器具本体１００に内包されている。そして、始動時となると交流電源１の出力である交流は、倍電圧整流回路２によって倍圧整流されると共に平滑化され、コンデンサＣ１、Ｃ２による直列接続回路の両端間の電圧が直列接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に与えられる。

インバータ回路３では、駆動回路４によりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチングが行われ、インバータ回路３の出力がコンデンサＣ３を介してオートトランス５のタップｂに与えられる。オートトランス５においては、端子ａｂ間にある分路巻線の巻線数と端子ｂｃ間にある直列巻線の巻線数の比によって決定される昇圧比（１．３〜２倍）で昇圧され、バラストチョークコイル７を介して蛍光ランプ６の両端間に与えられる。

以上のようにして倍電圧整流回路２により交流電源１の電圧が倍の電圧とされ、更にオートトランス５により昇圧され、蛍光ランプ６の点灯に必要な電圧（始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶ、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖ）とされるので、必要十分な電圧をトランスの大型化を伴わずに実現することができる。そして、ワンパッケージスイッチ１２がＳＯＰ８以下のサイズである点、耐熱裕度が低い面実装部品、特にワンパッケージスイッチ１２が回路基板９の口金１３側である面１４には実装されている点、更にインバータがソフトスタート機能を備える点からも、小形化及び高効率化が実現できることになる。

上記の電球形蛍光ランプ５０を図６に示されるように、一般照明用電球の照明器具７１を用いた場合に、電球形蛍光ランプ５０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７１内に配設されたソケット７２近傍の反射体７３への光放射量が十分に確保される。

本発明に係る電球形蛍光ランプの実施例を示す構成図。 本発明に係る電球形蛍光ランプに用いられるワンパッケージスイッチの平面図及び正面図。 本発明に係る電球形蛍光ランプに用いられるワンパッケージスイッチの内部回路を示す図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの一部切欠側面図。 本発明に係る電球形蛍光ランプのグローブを外した斜視図。 本発明に係る電球形蛍光ランプを用いて構成した照明装置を示す斜視図。

符号の説明

１ 交流電源
２ 倍電圧整流回路
３ インバータ回路
４ 駆動回路
５ オートトランス
６ 蛍光ランプ
７ バラストチョーク
５０ 電球形蛍光ランプ
７１ 照明器具
１００ 器具本体

Claims (3)

1. 交流電源を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路、倍電圧整流回路の出力をスイッチングして高周波出力を得るインバータ回路及びインバータ回路の出力を昇圧するオートトランスとを備える電源装置と；
   この電源装置により点灯される蛍光ランプと；
   この蛍光ランプを保持すると共に上記電源装置を内包したカバー体と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 前記蛍光ランプの始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶであり、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖであり、放電路長が４００ｍｍ〜７００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
3. 請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプと；
   電球形蛍光ランプが取り付けられる器具本体と；
   を具備したことを特徴とする照明装置。

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