JP2006092925A - 蛍光ランプ及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 蛍光ランプの製作が容易で、寿命末期に発生するバルブ端部の温度上昇を適正に抑制することである。
【解決手段】 フィラメント電極13を内部に有したバルブ11の端部をステムガラス12で封止し口金部15に固着する。2本のリード線14a、14bはバルブ11の内部でフィラメント電極13を架設するとともに、ステムガラス12を貫通して口金部15の内部に取り出され、口金部15の端子に接続される。ネガティブサーミスタ17は、口金部15の内部でフィラメント電極13と電気的に並列接続となるように2本のリード線14a、14bの間に接続され、ステムガラス12の温度が高くなったときにフィラメント電極13の電流をバイパスしてステムガラス12の温度上昇を抑制する。
【選択図】 図1
【解決手段】 フィラメント電極13を内部に有したバルブ11の端部をステムガラス12で封止し口金部15に固着する。2本のリード線14a、14bはバルブ11の内部でフィラメント電極13を架設するとともに、ステムガラス12を貫通して口金部15の内部に取り出され、口金部15の端子に接続される。ネガティブサーミスタ17は、口金部15の内部でフィラメント電極13と電気的に並列接続となるように2本のリード線14a、14bの間に接続され、ステムガラス12の温度が高くなったときにフィラメント電極13の電流をバイパスしてステムガラス12の温度上昇を抑制する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、寿命末期に発生するバルブ端部の温度上昇を抑制する機能を備えた蛍光ランプ及び照明装置に関する。
蛍光ランプのバルブ端部には口金部が取り付けられており、この口金部には点灯装置に接続される金属製の端子が取り付けられている。また、口金部が取り付けられたバルブ端部はステムガラスによって封止されており、ステムガラスには2本のリード線が貫通され、2本のリード線の一方端には、リード線の間にエミッタが塗布されたフィラメント電極が架設され、他方端は端子に接続されている。
このような蛍光ランプが寿命末期に至ったときには、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラスの温度が過度に上昇することが知られている。これは、蛍光ランプを高周波で点灯する点灯装置の点灯維持能力が高いことに起因すると考えられる。
すなわち、蛍光ランプの寿命末期において、フィラメント電極に塗布されたエミッタがほとんど飛散してなくなった場合、電子を放出しようとしてフィラメント電極での電力消費が増加し、それに伴ってステムガラスの温度上昇が過度になる。また、蛍光ランプの点灯が不能となっても、高周波の点灯装置によっては、2本のリード線間に予熱電流を流し続けるようとする場合があり、この場合、フィラメント電極を接続するリード線間においてアーク放電が発生したり、リード線を封着する電極封止部のガラスの絶縁破壊が発生したりして、ステムガラスの温度上昇が過度になるからである。
このような寿命末期におけるバルブ端部の発熱や温度上昇を防止するために、温度ヒューズをバルブ端部の近傍に設け、寿命末期に生じるバルブ端部の発熱によって、この温度ヒューズを溶断させて点灯回路を遮断するようにしたものがある(特許文献1参照)。
また、ステムガラスのリード線の根本部分に熱伝導性のピンを設け、このピンに熱伝導性でかつ非導電性の放熱体を接して設け、バルブ端部の発熱を放熱体で放熱するようにしたものがある(特許文献2参照)。
特開2000−30664号公報
特開2001−52650号公報
しかし、特許文献1のものでは、温度ヒューズを口金部内部に設置することは可能であるが、温度ヒューズはリード線と直列に接続して配線する必要があるため、バルブ端部の異常加熱時に最初に温度上昇するステムガラス近傍に設置することは製造上困難である。また、温度ヒューズは一旦動作すると復帰できないので蛍光ランプの製造時の熱で動作しないように厳格な温度管理が必要となる。また、温度ヒューズが誤動作しないように、温度ヒューズの動作温度にはある程度の余裕を持つ必要があり、従って動作の信頼性を一定以上に向上することは困難である。
一方、特許文献2のものでは、熱伝導性のピンを設け、さらに、このピンに熱伝導性でかつ非導電性の放熱体を接して設けなければならないので、製作工程が複雑となる。
本発明の目的は、製作が容易で、寿命末期に発生するバルブ端部の温度上昇を適正に抑制できる蛍光ランプ及び照明装置を提供することである。
請求項1の発明に係わる蛍光ランプは、バルブと;フィラメント電極を内部に有したバルブ端部を封止するステムガラスと;金属製の端子を有し前記バルブ端部に固着される口金部と;前記バルブの内部で前記フィラメント電極を架設するとともに前記ステムガラスに封着されて前記口金部の内部に導出され前記口金部の端子に接続される2本のリード線と;前記口金部の内部で前記フィラメント電極と電気的に並列接続となるように前記2本のリード線間に接続されたネガティブサーミスタと;を備えたことを特徴とする。
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。蛍光ランプは、直管状蛍光ランプ、コンパクト形蛍光ランプ、環形蛍光ランプ等の各種の蛍光ランプを含む。バルブは、例えばガラス管で形成され内部に蛍光塗料が塗布され、内部に希ガスと水銀が封入される。また、バルブ内にはフィラメント電極が配設され、フィラメント電極にはエミッタが塗布されている。フィラメント電極は2本のリード線により架設され、リード線から供給される電圧により電子を放出して放電し蛍光ランプを点灯させる。
ステムガラスはバルブ端部を封止するものであり、バルブ内部からステムガラスを貫通して2本のリード線が取り出される。口金部は、例えば合成樹脂またはアルミニウム等の金属と絶縁体との組み合わせ等で形成され、照明器具本体に装着される端子を有し、ステムガラスの周囲を包囲してバルブ端部に固着される。バルブ端部への固着は、例えば、樹脂材料であるセメントあるいはシリコン、接着剤等によってバブルの端部と固着される。口金部及び端子の構造は蛍光ランプに応じて形成される。
2本のリード線は、バルブの内部でフィラメント電極を架設するとともに、ステムガラスを貫通して口金部の内部に取り出されて、口金部の端子に接続される。リード線は、例えばニッケルメッキされた鉄線が用いられる。
ネガティブサーミスタは、温度によって抵抗値が変化する半導体であり、温度が高くなると抵抗値が小さくなり、温度が低くなると抵抗値が大きくなる特性を有する。ネガティブサーミスタは、口金部の内部でフィラメント電極と電気的に並列接続となるように2本のリード線間に接続される。
ネガティブサーミスタは温度が低い常温では高抵抗値となり、温度が高いときは低抵抗値となることから、蛍光ランプが寿命末期に至り、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラスの温度が過度に上昇したときは、フィラメント電極をバイパスする回路が形成される。
これにより、フィラメント電極に流れる電流が低減してフィラメント電極の温度が低下する。また、フィラメント電極の温度低下によりフィラメント電極を構成するタングステンWの電子放出能が低下することにより、放電電流が減少して放電によるフィラメント電極の加熱現象が弱くなる。さらに、万一、フィラメント電極が断線した場合でもネガティブサーミスタよりも抵抗が高いステムガラス部に電流が流れないので、ステムガラスの導電現象による発熱現象が回避される。
本発明によれば、蛍光ランプが寿命末期になり、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラスの温度が過度に上昇したときは、ネガティブサーミスタの抵抗値が小さくなり、フィラメント電極をバイパスする回路が形成されるので、フィラメント電極の加熱現象及びステムガラス部の発熱現象が回避され、ステムガラスや口金部の溶融を抑制することができる。
また、ネガティブサーミスタは温度が下がれば抵抗値は大きくなるのでフィラメント電極をバイパスする回路は形成されなくなり、元の状態に復帰するので、温度ヒューズの場合のように一旦動作したら蛍光ランプが不良になってしまうということがない。これにより、たとえ、ネガティブサーミスタが誤動作したとしても元の状態に復帰するので、その動作温度は余裕を持って設定する必要がなく適正に設定できる。従って信頼性を向上させることができる。
請求項2の発明に係わる蛍光ランプは、請求項1の発明において、前記ネガティブサーミスタの抵抗値は、150℃で50Ω〜2Ω、100℃で30Ω以上、30℃で1KΩ以上であることを特徴とする。
ネガティブサーミスタは、150℃で動作すれば口金部の樹脂や蛍光ランプが装着される照明器具本体のソケット部の溶融を阻止できる。一方、ステムガラスの溶融時の抵抗値は80Ω程度であるので、ネガティブサーミスタの抵抗値が50Ω以下であればフィラメント電極をバイパスする回路が確実に形成され、ステムガラスの溶融を防止できる。
また、ネガティブサーミスタの抵抗値が2Ω以上であれば、蛍光ランプの点灯装置における定電圧フィラメント予熱回路による予熱電流の上昇時もフィラメント加熱用のトランスを焼損することはない。
正常点灯中はネガティブサーミスタが100℃を超えることは稀であり、この温度で30Ω以上の抵抗値があれば、調光を含む点灯状態への影響はない。常温で1KΩ以上あれば、始動時のフィラメント予熱への影響や点灯装置のランプ装着検出機能の誤動作を引き起こすことはない。そこで、ネガティブサーミスタの抵抗値は、150℃で50Ω〜2Ω、100℃で30Ω以上、30℃で1KΩ以上とする。
本発明によれば、点灯装置におけるフィラメント加熱用のトランスを焼損することや調光を含む点灯状態への影響がなく、また、始動時のフィラメント予熱への影響や点灯装置のランプ装着検出機能の誤動作を引き起こすことがなく、しかもステムガラスの溶融を防止できる。
請求項3の発明に係わる蛍光ランプは、請求項1または2の発明において、前記ネガティブサーミスタは、前記口金部の内部の前記ステムガラス近傍に設置されていることを特徴とする。
蛍光ランプが寿命末期に至ったときは、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラスの温度が上昇する。そこで、口金部の内部のステムガラス近傍にネガティブサーミスタを設置する。
本発明によれば、蛍光ランプが寿命末期に至ったときに温度上昇するステムガラス近傍にネガティブサーミスタを設置するので、検出感度が向上する。
請求項4の発明に係わる蛍光ランプは、請求項1ないし3のいずれか一の発明において、前記口金部の内部に、前記フィラメント電極と電気的に並列接続するための2本のピンを設け、前記ネガティブサーミスタは、前記2本のピンの間に接続することを特徴とする。
本発明によれば、フィラメント電極と電気的に並列接続するための2本のピンを設けたので、ネガティブサーミスタを予め口金部に装着できる。従って、狭い口金部の内部でのステムガラス内側での装着作業の必要がなくなり作業性が向上する。
請求項5の発明に係わる照明装置は、請求項1ないし4のいずれか一記載の蛍光ランプと;前記蛍光ランプを高周波で点灯する点灯装置と;前記蛍光ランプが装着されるとともに前記点灯装置が配設された照明器具本体と;を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、請求項1ないし4のいずれか一の効果を有する照明装置を提供できる。
請求項1の発明によれば、蛍光ランプが寿命末期に至り、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラスの温度が過度に上昇したときは、ネガティブサーミスタの抵抗値が小さくなり、フィラメント電極をバイパスする回路が形成されるので、フィラメント電極の加熱現象及びステムガラス部の発熱現象が回避され、ステムガラスや口金部の溶融を抑制することができる。また、ネガティブサーミスタは温度が下がれば抵抗値は大きくなるのでフィラメント電極をバイパスする回路は形成されなくなり元の状態に復帰する。従って、温度ヒューズの場合のように一旦動作したら蛍光ランプが不良になってしまうということがない。これにより、たとえ、ネガティブサーミスタが誤動作したとしても元の状態に復帰するので、その動作温度は余裕を持って設定する必要がなく適正に設定できる。従って信頼性を向上させることができる。
請求項2の発明によれば、点灯装置におけるフィラメント加熱用のトランスを焼損することや調光を含む点灯状態への影響がなく、また、始動時のフィラメント予熱への影響や点灯装置のランプ装着検出機能の誤動作を引き起こすことがなく、しかもステムガラスの溶融を防止できる。請求項3の発明によれば、蛍光ランプが寿命末期に至ったときに温度上昇するステムガラス近傍にネガティブサーミスタを設置するので、検出感度が向上する。請求項4の発明によれば、フィラメント電極と電気的に並列接続するための2本のピンを設けたので、ネガティブサーミスタを予め口金部に装着できる。従って、狭い口金部の内部でのステムガラス内側での装着作業の必要がなくなり作業性が向上する。請求項5の発明によれば、請求項1ないし4のいずれか一の効果を有する照明装置を提供できる。
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる蛍光ランプのバルブ端部の一部切欠断面図である。蛍光ランプのバルブ11の端部には、バルブ11の端部を封止するステムガラス12が封着されている。バルブ11の内部にはフィラメント電極(フィラメントコイル)13が配設され、フィラメント電極13にはエミッタ(電子放射物質)が塗布されている。フィラメント電極13は2本のリード線14a、14bにより架設され、ステムガラス12に封着されて口金部15の内部に導出され、口金部15に設けられた端子である金属製の端子ピン16a、16bに接続される。端子ピン16a、16bは照明器具本体のソケット部に装着され、そこからリード線14a、14bを介して電源が供給される。すなわち、リード線14a、14bに架設されたフィラメント電極13は、電源が供給されることにより電子を放出して放電し蛍光ランプを点灯させる。
口金部15の内部の2本のリード線14a、14bの間には、フィラメント電極13と電気的に並列接続となるようにネガティブサーミスタ17が接続されている。ネガティブサーミスタ17は、低温(常温)では抵抗値が大きく高温になると抵抗値が小さくなる半導体素子である。常温ではネガティブサーミスタ17の抵抗値は大きいので、端子ピン16a、16bからリード線14a、14bを介して供給される電源(電流)はネガティブサーミスタ17にはほとんど流れず、フィラメント電極13に流れる。従って、蛍光ランプの動作に影響しない。
一方、ネガティブサーミスタ17の周囲温度が上昇すると、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が小さくなるので、フィラメント電極13に流れる電流が減少しネガティブサーミスタ17に多くの電流が流れる。すなわち、蛍光ランプが寿命末期になり、ステムガラス12の温度上昇が過度になったときは、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が小さくなり、フィラメント電極13をバイパスする。
蛍光ランプの寿命末期のバルブ端部における異常加熱現象は、ステムガラス12が高温になり、そのガラス抵抗の低下に伴いガラスに電流が流れ、その発熱により口金部15が異常発熱する現象である。蛍光ランプの寿命末期には、フィラメント電極13に塗布されたエミッタがほとんど飛散してなくなり、電子を放出しようとしてフィラメント電極13での電力消費が増加して、それに伴ってステムガラス12の温度上昇が過度になる。
そのような場合には、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が小さくなり、フィラメント電極13をバイパスするので、フィラメント電極に流れる電流が低減してフィラメント電極13の温度が低下する。また、フィラメント電極13の温度低下によりフィラメント電極13を構成するタングステンWの電子放出能が低下することにより、放電電流が減少して放電によるフィラメント電極13の加熱現象が弱くなる。さらに、万一、フィラメント電極13が断線した場合でもネガティブサーミスタ17よりも抵抗が高いステムガラス12に電流が流れないので、ステムガラス12の導電現象による発熱現象が回避される。
ネガティブサーミスタ17は、最初に温度上昇するステムガラス17の近傍に設置することが望ましい。ネガティブサーミスタ17は、フィラメント電極13と電気的に並列になるように2本のリード線14a、14bの間に接続して設置されるので、リード線14a、14bに直列接続する温度ヒューズに比較してステムガラス17の近傍への設置は比較的容易である。
さらに、ネガティブサーミスタ17は、万一、蛍光ランプの正常点灯時に誤動作しても、フィラメント電極13に流れる電流をバイパスするだけなので、蛍光ランプの点灯状態に影響を与えることは少ない。ネガティブサーミスタ17が誤動作すると、フィラメント電極13に流れる電流が減少するとになるので、点灯装置によっては、蛍光ランプが一旦消灯してしまうことがあるが、消灯によりバルブ端部の温度が低下すれば、ネガティブサーミスタ17は初期段階に戻るので蛍光ランプを再度点灯することが可能である。従って、ネガティブサーミスタ17の温度−抵抗値特性は、バルブ端部の異常加熱現象に対する効果を重視した信頼性の高い特性に設定できる。
次に、ネガティブサーミスタ17の温度−抵抗値特性について説明する。口金部15や照明器具本体のソケット部の溶融は、150℃を越えたときに発生し易くなるので、ネガティブサーミスタ17が150℃で動作すれば口金部15や照明器具本体のソケット部の溶融を阻止できる。また、ステムガラス12の溶融は、ステムガラス12の溶融時のガラス抵抗は80Ω程度であるので、バルブ端部の温度が150℃のときに、ネガティブサーミスタ17によるバイパス回路を形成するには、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が80Ω未満の50Ω以下であれば、バイパス効果が生じる。
一方、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が小さくなると、蛍光ランプの点灯装置における定電圧フィラメント予熱回路による予熱電流が上昇することになるが、その場合、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が2Ω以上であれば、フィラメント加熱用のトランスを焼損することはない。
正常点灯中は、バルブ端部の温度が100℃を超えることは稀であるので、この100℃の温度でネガティブサーミスタ17の抵抗値が30Ω以上であれば、調光を含む点灯状態への影響はない。また、常温で1KΩ以上あれば、始動時のフィラメント予熱への影響や点灯装置のランプ装着検出機能の誤動作を引き起こすことはない。そこで、ネガティブサーミスタ17の抵抗値は、150℃で50Ω〜2Ω、100℃で30Ω以上、30℃で1KΩ以上とする。
第1の実施の形態によれば、蛍光ランプが寿命末期に至り、蛍光ランプのバルブ端部のステムガラス12の温度が過度に上昇したときは、ネガティブサーミスタ17の抵抗値が小さくなり、フィラメント電極13をバイパスする回路が形成されるので、フィラメント電極の加熱現象及びステムガラス部の発熱現象が回避され、ステムガラスや口金部の溶融を抑制することができる。
また、ネガティブサーミスタは温度が下がれば抵抗値は大きくなるのでフィラメント電極13をバイパスする回路は形成されなくなり元の状態に復帰する。従って、温度ヒューズの場合のように一旦動作したら蛍光ランプが不良になってしまうということがない。これにより、たとえ、ネガティブサーミスタ17が誤動作したとしても元の状態に復帰するので、その動作温度は余裕を持って設定する必要がなく適正に設定できる。従って信頼性を向上させることができる。
図2は本発明の第2の実施の形態に係わる蛍光ランプのバルブ端部の一部切欠断面図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、口金部15の内部に、フィラメント電極13と電気的に並列接続するための2本のピン18a、18bを設け、ネガティブサーミスタ17をこれら2本のピン18a、18bの間に接続するようにしたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図2において、口金部15の内部には端子ピン16a、16bから、ネガティブサーミスタ17を取り付けるためのピン18a、18bがそれぞれステムガラス12側に向けて設けられている。このピン18a、18bの間にネガティブサーミスタ17を取り付ける。そうすると、ネガティブサーミスタ17はフィラメント電極13と電気的に並列接続されることになる。
口金部15に予めピン18a、18bを取り付け、さらに、このピン18a、18bの間にネガティブサーミスタ17を予め装着しておく。これにより、狭いステムガラス12内側での装着作業を行う必要がない。
第2の実施の形態によれば、フィラメント電極13と電気的に並列接続するための2本のピン18a、18bを設けたので、ネガティブサーミスタ17を予め口金部15に装着でき、狭い口金部15の内部でのステムガラス17内側での装着作業の必要がなくなり作業性が向上する。
図3は本発明の第3の実施の形態に係る照明装置の外観斜視図である。図3では、天井等に直付けされる直付の照明装置19を示している。照明装置19は、照明器具本体20の下面の両端に一対のソケット部21a、21bが設けられ、これらソケット部21a、21bとの間に蛍光ランプ22が挟持され接続されている。また、蛍光ランプ22に光学的に対向し、蛍光ランプ22からの放射光を反射させる反射面23が形成された反射体24が照明器具本体20に取り付けられている。また、照明器具本体20には、蛍光ランプ22を点灯するための点灯装置25が配設されている。この点灯装置25は、蛍光ランプを高周波(例えば周波数20kHz以上)で点灯するものである。以上の説明では、直管状蛍光ランプについて説明したが、これに限られず、コンパクト形蛍光ランプや環形蛍光ランプ等の各種の蛍光ランプに適用可能である。口金部及び端子の構造もそれら各種の蛍光ランプに応じて形成される。
第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態または第2の実施の形態のいずれかの蛍光ランプの効果を備えた照明装置を提供できる。
11…バルブ、12…ステムガラス、13…フィラメント電極、14…リード線、15…口金部、16…端子ピン、17…ネガティブサーミスタ、18…ピン、19…照明装置、20…器具本体、21…ソケット部、22…蛍光ランプ、23…反射面、24…反射体、25…点灯装置
Claims (5)
- バルブと;
フィラメント電極を内部に有したバルブ端部を封止するステムガラスと;
金属製の端子を有し前記バルブ端部に固着される口金部と;
前記バルブの内部で前記フィラメント電極を架設するとともに前記ステムガラスに封着されて前記口金部の内部に導出され前記口金部の端子に接続される2本のリード線と;
前記口金部の内部で前記フィラメント電極と電気的に並列接続となるように前記2本のリード線間に接続されたネガティブサーミスタと;
を備えたことを特徴とする蛍光ランプ。 - 前記ネガティブサーミスタの抵抗値は、150℃で50Ω〜2Ω、100℃で30Ω以上、30℃で1KΩ以上であることを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
- 前記ネガティブサーミスタは、前記口金部の内部の前記ステムガラス近傍に設置されてい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。
- 前記口金部の内部に、前記フィラメント電極と電気的に並列接続するための2本のピンを設け、前記ネガティブサーミスタは、前記2本のピンの間に接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載の蛍光ランプ。
- 請求項1ないし4のいずれか一記載の蛍光ランプと;
前記蛍光ランプを点灯する点灯装置と;
前記蛍光ランプが装着されるとともに前記点灯装置が配設された照明器具本体と;
を備えたことを特徴とする照明装置。
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