JP2006012559A - 蛍光ランプ装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプ寿命をインバータ回路の交換寿命並みに長くした蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置を用いた照明器具を提供する。
【解決手段】 蛍光ランプ装置10は、管外径が14.0〜27.0mmのバルブを有し、フィラメント電極18a,18bが封装された蛍光ランプ18と、この蛍光ランプ18を支持するとともに内部に収容空間が形成され、給電部12を有するカバー14と、このカバー14内に収容され、給電部12からの電力を受けて蛍光ランプ18が高周波点灯するように電力を供給するインバータ回路16とを具備している。バルブの管外径を14.0〜27.0mmとすることによりフィラメント電極18a,18bの長さを大きくしてフィラメント電極18a,18bに塗布されるエミッタ物質の量も多くなることにより、定格のランプ寿命を8000時間以上にすることが可能となる。また、バルブの管外径が14.0〜27.0mmであるので、ランプ電流密度を過度に高くすること無くコンパクトでありかつ高いランプ効率で高周波点灯することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波点灯装置を収容した蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置が取付けられた照明器具に関する。

点灯回路を内蔵したねじ込み形（Ｅ形）口金付きの電球形蛍光ランプは、一般照明用白熱電球に比べて高効率、長寿命であることと、近年小形化が進んでいることから、白熱電球の代替光源として普及が急速に進んでいる。この電球形蛍光ランプは、従来から使用されている白熱電球用の照明器具に取り付けが可能な外形寸法にする必要があるので、蛍光ランプのバルブや点灯回路等ができる限り小さく設計されている。特に、バルブは小形化のために9〜12mm程度に細径化されている。

ところで、電球形蛍光ランプは、白熱電球用のＥ形口金が取付けられるものであるため、白熱電球用ソケットが取付けられる照明器具にしか取付けることができない。

一方、白熱電球用ソケット以外のソケットに取付け可能であって点灯回路を内蔵した蛍光ランプ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の蛍光ランプ装置には、給電部としてカバーに形成された凹部の底面から突出する一対のピンが設けられている。カバーには蛇行した放電路が同一平面上に形成される屈曲バルブからなる蛍光ランプが取付けられている。カバーはこの屈曲バルブがなす平面に沿って偏平しており、内部に点灯回路が収容されている。この蛍光ランプ装置によれば、点灯回路がランプ側に収容されているので、照明器具側に点灯回路を設ける必要が無く、照明器具の構造を簡素化でき、器具本体を薄形化できるという利点がある。
特開平０６−２８３１３９号公報

上記従来の蛍光ランプ装置は、点灯回路をランプに収容させているので、ランプが寿命を迎えて交換する際に点灯回路も併せて交換することになるが、一般に点灯回路の寿命はランプ寿命よりも長いので、ランプ交換時には点灯回路は使用可能であることが多い。

蛍光ランプの寿命はフィラメント電極に塗布されているエミッタ物質の量に大きく影響するが、電球形蛍光ランプにおいてはバルブが細径化されているためにフィラメント電極の長さ寸法も短い。フィラメント電極のコイル径を大きくすることにより、エミッタ物質の塗布量を多くすることは可能であるが、耐振動性が弱くなるためコイル径を過度に大きくすることができず、エミッタ物質を多くするには限界がある。このため、現状の電球形蛍光ランプの定格のランプ寿命は使用開始から6000時間程度である。

一方、半導体等の電子部品を使用した高周波点灯形のインバータ回路の場合には使用開始から8000時間を経過して寿命に到達する可能性は少なく、使用する電子部品にもよるが使用開始から10000時間経過したときに電子部品の定数変動や電気特性の劣化に伴い交換寿命を迎えように設計するのが一般的である。

したがって、電球形蛍光ランプにおけるバルブ管外径寸法の制約を必要としない点灯回路収容形の蛍光ランプ装置の場合には、ランプ寿命をインバータ回路の交換寿命並みに長くする必要がある。このことは、ベース照明に使用される高出力タイプの蛍光ランプ装置において特に要求される課題である。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ランプ寿命をインバータ回路の交換寿命並みに長くした蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置を用いた照明器具を提供することを目的とする。

請求項１の蛍光ランプ装置は、管外径が14.0〜27.0mmのバルブを有し、フィラメント電極が封装された蛍光ランプと；この蛍光ランプを支持するとともに内部に収容空間が形成され、給電部を有するカバーと；このカバー内に収容され、給電部からの電力を受けて蛍光ランプが高周波点灯するように電力を供給するインバータ回路と；を具備していることを特徴とする。

インバータ回路は、商用交流電力を高周波電力に変換し、この高周波電力を蛍光ランプに供給するものである。インバータ回路は、２０ｋＨｚ以上の高周波電力を放電ランプに印加して蛍光ランプを点灯させる電子部品を主体に構成されたものである。

蛍光ランプは、発光管を有するものであり、直管状のバルブを屈曲形成したもの、複数のＵ字状屈曲形バルブを連通するように並設して内部に少なくとも一本の放電路が形成されたものである。発光管は、水銀を封入しない希ガス放電を利用したものであってもよい。発光管は、鉛ガラス、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラスなどのガラス製が製造上好ましいが、透光性であればセラミックスなど他の材料であってもよい。

フィラメント電極は、エミッタ物質が塗布された熱陰極を意味し、エミッタ物質は主にバリウム（Ba）、カルシウム（Ca）、ストロンチウム（Sr）等のアルカリ土類金属の酸化物が挙げられるが、熱電子放射作用を有するものであればこれに限られない。

カバーは、蛍光ランプの発光管を直接的または間接的に支持する。発光管を間接的に支持する手段としては、蛍光ランプの発光管を取付け可能な形状を有するホルダを取付けるのが好ましい。このホルダは、カバーと一体または別体のどちらでも良い。また、ホルダは、発光管からの輻射熱または紫外線がカバー内側のインバータ回路に到達しないように遮断作用を奏することが可能である。

請求項２は、請求項１記載の蛍光ランプ装置において、蛍光ランプのフィラメント電極には、エミッタ物質がフィラメント電極１本当たり4〜10mg塗布されていることを特徴とする。

このエミッタ物質の塗布量は、フィラメント電極に塗布後、加熱分解して熱電子放射が可能なように活性化された後の質量を意味している。

請求項３は、請求項１または２記載の蛍光ランプ装置において、蛍光ランプの放電路長は700〜1500mmであり、定格ランプ電力は32〜110Wであることを特徴とする。

請求項４の照明器具は、請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ装置と；この蛍光ランプ装置が装着されるソケットを備えた器具本体と；を具備していることを特徴とする。

請求項１の蛍光ランプ装置によれば、バルブの管外径が14.0〜27.0mmであるのでフィラメント電極の長さを大きくすることができ、このフィラメント電極に塗布されるエミッタ物質の量も多くなることにより、定格のランプ寿命を8000時間以上にすることが可能となる。また、バルブの管外径が14.0〜27.0mmであるので、ランプ電流密度を過度に高くすること無く高いランプ効率で高周波点灯することができる。

請求項２の蛍光ランプ装置によれば、エミッタ物質がフィラメント電極１本当たり4〜10mg塗布されているので、定格のランプ寿命を10000時間以上にすることが可能となる。

請求項３の蛍光ランプ装置によれば、蛍光ランプの放電路長が700〜1500mm、定格ランプ電力が32〜110Wであるので、陰極損失を低減させた高いランプ効率であり、かつ高出力で点灯する蛍光ランプ装置を提供することが可能となる。

請求項４の照明器具によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ装置を備えた照明器具を提供することができる。特に、照明器具には上記蛍光ランプ装置専用のソケットを設けるだけで特別な点灯装置を取付ける必要が無いので、照明器具の構造を簡素化し、器具構造次第では薄形の照明器具を実現できる。

以下、本発明の蛍光ランプ装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の蛍光ランプ装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面を矢印方向から見たときの断面図、図３は蛍光ランプ装置のフィラメント電極部分をして示す一部拡大断面図である。

10は蛍光ランプ装置で、この蛍光ランプ装置10は、給電部12を有し、内部に収容空間が形成された略偏平矩形状のカバー14、このカバー14に収納された点灯回路としてのインバータ回路16、カバー14に支持されるＵ字状に屈曲した蛍光ランプとしての発光管18を備えている。

カバー14は、発光管18の屈曲方向であって直管部がなす仮想平面に平行な方向に扁平した略矩形状に形成されており、内部に収容空間が形成された中空体構造を有している。カバー14は、高さｈが約25mm、幅寸法ｂが約65mm、長さ寸法ａが約25mmである。カバー14の一面側の外表面には、10〜20mmの深さで凹んだ底面を有する略矩形状の凹部20が形成されている。給電部12は、この凹部20の底面から外表面側に突出する一対の給電ピンによって構成されている。

カバー14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おり、両側面22、22には後述するソケットの係合ばねをガイドするガイド溝23、23がそれぞれ形成されており、カバー14の他面側であってガイド溝23、23に連続する縁部にはソケットの係合ばねに係合する係合溝24、24がそれぞれ形成されている。

発光管18は、管外径Dが16.0mm、肉厚が1.2mmのガラスバルブを略Ｕ字状に屈曲して形成されている。発光管18の屈曲方向の幅寸法Ｗは約55mmであり、カバー14を含んだランプ装置10の全体長さＬは約350mmである。発光管18の両フィラメント電極18a,18b間の放電路長は約800mmであり、発光管18のランプ電力は約45W、光出力は約3300lmである。

発光管18のガラスバルブの内面にはアルミナ微粒子からなる保護膜25が形成されており、この保護膜25上に３波長発光形の蛍光体を塗布することによって蛍光体層26が形成されている。発光管18のガラスバルブの内部には、アルゴンなどの希ガスや水銀などを含む放電ガスとなる封入ガスが封入されている。発光管18には、図３に示すようにコイル部分の長さ寸法ｌが4.0mmのフィラメント電極18a、18bそれぞれ封装されている。このフィラメント電極18a、18bは、ガラスバルブの両端部18c、18cに図示しないステムを介して封装されており、エミッタ物質としてのバリウム（Ba）、カルシウム（Ca）およびストロンチウム（Sr）からなる金属の酸化物がフィラメント電極の１本当たりの質量として4〜10mg塗布されている。このエミッタ物質は、フィラメント電極18a、18b のコイル部分に主に塗布されており、エミッタ物質の塗布量はコイル部分の長さ寸法ｌが大きいほど多くすることができる。

発光管18に水銀を封入する場合には,アマルガムを封入するのが好ましいがこれに限られない。アマルガムは、高温でも効率的な点灯を行うために封入される純水銀よりも蒸気圧が高い特性を有するものの他、水銀をバルブ内に定量的に封入するためのものどちらでも構わない。特にランプ点灯時には発光管16が高温となることから、この点灯温度に見合った蒸気圧特性を有するアマルガムを選定すべきである。蒸気圧特性を考慮したアマルガムの例としては、ビスマス（Bi）−インジウム（In）−水銀（Hg）、ビスマス（Bi）−錫（Sn）−鉛（Pb）−水銀（Hg）、ビスマス（Bi）−インジウム（In）−鉛（Pb）−水銀（Hg）などが挙げられるがこれに限らない。定量封入用のアマルガムとしては、亜鉛（Zn）−水銀（Hg）などが挙げられるがこれに限らない。また、アマルガムではないが、水銀をセラミックスなどの物質に坦持させたペレット状のものを細管内に保持させても構わない。

発光管18は、Ｕ字状に屈曲された複数本の管状バルブが１本の放電路が連通するようにつなぎ形成したもので構成可能である。

インバータ回路16は、回路基板31および回路基板31に実装されたインバータ回路16を構成する電子部品32がによって構成されている。回路基板31は、発光管18の長手方向に平行な方向であって、発光管18の両端部18c、18c間に位置するようにカバー14内に収容して配置されている。インバータ回路16をこのように配置することでカバー14内に効率的に収納することができ、蛍光ランプ装置10全体を小形、薄形化することが可能となる。

回路基板31は、円形状または多角形状に構成されている。回路基板31の一面側には図示しない接続ピンが設けられている。接続ピンは、発光管18から導出されたリードワイヤを接続するものである。

回路基板31の一面側には接続ピンの他に、発光管からの熱の影響を受けても特性が大きく変化しない電子部品32が実装されていてもよい。例えば、チョークバラスト、トランスなどの巻線部品、トランジスタ、ダイオード、抵抗などが挙げられる。

インバータ回路16は、給電部12と図示しないリード線等の電気接続手段によって電気的に接続されており、給電部12から電力が入力されることによってインバータ回路16が発振し、発光管18にランプ点灯電力を供給するように動作する。

蛍光ランプ装置10は、図２に示すように照明器具本体に取付けられるソケット40に着脱可能に取付けられる。ソケット40は基台41を有し、この基台41の略中央には蛍光ランプ装置10の基体14の凹部20に嵌合して給電ピン12、12が挿入される端子金具42、42が内部に配設された略矩形状の端子部43が取付けられている。基台41の両側部には、蛍光ランプ装置10の基体14のガイド溝23、23に沿ってガイドされ、端子部43が凹部20に嵌合した状態で係合溝24、24に係合する係合ばね44、44が取付けられている。この係合ばね44、44と係合溝24、24との係合によって蛍光ランプ装置10とソケット40との取付け状態が保持される。

次に本実施形態の作用について説明する。給電部12から電力が入力されると、インバータ回路16が発振し、発光管18に高周波電力が供給され、蛍光ランプ装置10の蛍光ランプである発光管18が点灯する。

この発光管18は、バルブの管外径が16.0mmであるのでフィラメント電極18a,18bのコイル部の長さ寸法ｌを4.0mmにすることができ、このフィラメント電極18a,18bのコイル部に塗布されるエミッタ物質の量が従来よりも多くなる。定格のランプ寿命を8000時間以上にすることが可能となる。

バルブの管外径が14.0mm未満の場合は、ランプ電流密度を過度に高くなってランプ効率が低下するとともに、フィラメント電極18a,18bのコイル部の長さ寸法ｌが3.5mm以下となってフィラメント電極１本当たりのエミッタ物質の塗布量を4mg以上にすることが困難となり、ランプ寿命を8000時間以上にすることができなくなる。

バルブの管外径が27.0mmを超えると、放電によって発光したバルブ内の紫外線を可視光線に変換する効率が低下してランプ効率が低下するので好ましくない。バルブの管外径は15.0〜21.0mmの範囲内にすると確実にエミッタ物質の塗布量を確保することができ、かつランプをコンパクトにすることができるのでより好ましい。

なお、定格のランプ寿命（点灯開始から100時間経過後のランプ全光束を100%としたときに60%まで全光束が低下した時間）を10000時間以上にするためには、エミッタ物質をフィラメント電極１本当たり4〜10mg塗布すればよい。なお、エミッタ物質の塗布量を7mg以上にすれば、定格ランプ寿命を15000時間以上にすることができる。エミッタ物質が10mgを超えて塗布した場合には、蛍光体の劣化やフィラメント電極の蒸発など、他の要因によってランプ寿命が到達するため、エミッタ物質の塗布量を多くしたことによる効果が期待できないため、エミッタ物質の塗布量は10mg以下にした方が経済的である。

蛍光ランプ装置10の発光管18の放電路長は、700〜1500mm、好ましくは800〜1200mmとし、発光管18の定格ランプ電力は32〜110W、好ましくは40〜80Wである。このように発光管18を構成することによって、有効発光電力に対する陰極損失電力が少なく、高いランプ効率とすることができ、かつ高出力で点灯する蛍光ランプ装置10を提供することができる。

次に、本発明の照明器具の実施形態について図４を参照して説明する。図４は図１の蛍光ランプ装置10を４本取付けた照明器具を示す概略正面図である。

照明器具50は、天井直付け形の薄形ベースライトであり、平板状の反射面を有する器具本体51とこの器具本体51の一方側の縁部に沿って一列に取付けられた４個のソケット40・・・40からなる。この各ソケット40・・・40には商用電源線がそれぞれ接続されており、各ソケット40・・・40に蛍光ランプ装置10がそれぞれ取付けられて蛍光ランプ装置10へ電力が入力される。

発光管18の点灯回路は蛍光ランプ装置10に既に収容されているので、照明器具50は給電用のソケット40と反射板および取付部材からなる器具本体51のみで構成されており、インバータ収容部、ソケットへの配線手段等が不要であり、照明器具50は簡素化、薄形化が図られている。

次に、本発明の他の実施形態について図５および図６を参照して説明する。図５は本実施形態の蛍光ランプ装置を示す正面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面を矢印方向から見たときの断面図である。なお、図１に示す実施形態と同一の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

60は蛍光ランプ装置で、この蛍光ランプ装置60は、住宅用照明器具で多用されている引掛シーリングに接続可能な一対のかぎ状端子61、61を有する給電部62、この給電部62が上側方向に突出して設けられ、内部に収容空間が形成されたカバー64、このカバー64に収納された点灯回路としてのインバータ回路16、カバー64に支持される二重環形の蛍光ランプとしての発光管68を備えている。

発光管68は、内側の円環形バルブ68aと外側の円環形バルブ68bとが同一平面上に同心円状となるように配置した状態で、一端側68c、68cにフィラメント電極18a,18bをそれぞれ封装し、一端側同士を連結することによって両電極間に１本の放電路が形成されるように構成されている。

カバー64は、発光管68の少なくとも一端側68c、68cを保持するランプ支持部64aおよび発光管68の円環形バルブ68aの内側空間に配設されるインバータ回路16の収容部64bが一体的に形成された中空体構造を有している。また、カバー64は、発光管68の円環形バルブが形成する仮想平面に平行な方向に扁平した形状を有しており、特に収容部64bの高さ寸法は発光管68の円環形バルブの環外径以下である。収容部64bのランプ支持部64aとは反対側の側部には、円環形バルブ68a、68bを保持する透明樹脂製のランプホルダ64cが取付けられている。

発光管68の円環形バルブ68a、68bの管外径Dは20.0mm、肉厚が1.2mmであり、外側の円環形バルブ68bの環外径は約192mmである。発光管68の両フィラメント電極18a,18b間の放電路長は約900mmであり、発光管68のランプ電力は約40W、光出力は約3200lmである。

なお、高調波規格を満足するためにインバータ回路16の出力電力を24Wとした場合、最適な最冷部温度を確保することができ、ランプ全光束を2040lm、ランプ効率を85lm／Wとすることができた。

次に本実施形態の作用について説明する。給電部62から電力が入力されると、インバータ回路16が発振し、発光管68に高周波電力が供給され、蛍光ランプ装置60の蛍光ランプである発光管68が点灯する。

この発光管68は、バルブの管外径が20.0mmであるのでフィラメント電極18a,18bのコイル部の長さ寸法ｌを7.0mmにすることができ、このフィラメント電極18a,18bのコイル部に塗布されるエミッタ物質の量が従来よりも多くなる。定格のランプ寿命を15000時間にすることが可能となる。

本発明の実施形態の蛍光ランプ装置を示す正面図。 図１の蛍光ランプ装置のＡ−Ａ線断面を矢印方向から見たときの断面図。 図１の蛍光ランプ装置のフィラメント電極部分をして示す一部拡大断面図。 図１の蛍光ランプ装置を取付けた照明器具を示す概略正面図。 本発明の他の実施形態の蛍光ランプ装置を示す正面図。 図５のＢ−Ｂ線断面を矢印方向から見たときの断面図。

符号の説明

10・・・蛍光ランプ装置、12・・・給電部、14・・・カバー、16・・・インバータ回路、18・・・蛍光ランプ、18a,18b・・・フィラメント電極。

Claims (4)

1. 管外径が14.0〜27.0mmのバルブを有し、フィラメント電極が封装された蛍光ランプと；
   この蛍光ランプを支持するとともに内部に収容空間が形成され、給電部を有するカバーと；
   このカバー内に収容され、給電部からの電力を受けて蛍光ランプが高周波点灯するように電力を供給するインバータ回路と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ装置。
2. 蛍光ランプのフィラメント電極には、エミッタ物質がフィラメント電極１本当たり4〜10mg塗布されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ装置。
3. 蛍光ランプの放電路長は700〜1500mmであり、定格ランプ電力は32〜110Wであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプ装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ装置と；
   この蛍光ランプ装置が装着されるソケットを備えた器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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