JP2006092925A - 蛍光ランプ及び照明装置 - Google Patents

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

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。

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。 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。 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。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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