JP2006107781A - 蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光管の破損を抑制した蛍光ランプ、電球形蛍光ランプを提供する。
【解決手段】バルブ径が細く、バルブ長の長い発光管を複数本連結したランプであっても、バルブ先端側に自然硬化形のシリコーン樹脂３０を介在させているので、発光管先端部を強く握ってランプ取り付け取り外しをしたとしても各バルブには直管部と交差する方向に力が加えられ変形、あるいは隣り合うバルブ同士がぶつかって破損することを抑制することができる。さらに、熱影響によるシリコーン樹脂の熱変形が比較的小さいのでシリコーン樹脂の熱変形によるバルブ損傷を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本連結したバルブ間にシリコーン樹脂を介在させた蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。

近年、電球形蛍光ランプは一般白熱電球に相当する程度にまで小形化され、一般白熱電球用器具の光源を電球形蛍光ランプに置換えるという需要が促進されてきている。他方、商業施設、スポーツ施設など比較的高位置から下方の広い領域を照射する場合には、大きい光出力が必要とされており、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどのＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）が多く採用されているが、これらＨＩＤランプに代えて片口金タイプのコンパクト形蛍光ランプを使用することが提案されている。（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２１７５０６号公報

特に、特許文献１の蛍光ランプは、ＨＩＤランプの外観寸法を等しくしながら、同レベルの光束を得るために、屈曲形発光管の直管部の長さを長くして放電路長を確保している。このため、照明器具本体に取り付けようとして発光管先端部を強く握ると、バルブは直管部と交差する方向に力が加えられて変形したり、あるいは隣り合うバルブ同士がぶつかったりして破損するおそれがある。そのため、バルブ間にシリコーン樹脂などを介在させることでバルブの破損を抑制している。

バルブ間に介在させるシリコーン樹脂を自然硬化形シリコーン樹脂とすることで、乾燥工程に非常に時間を要するため、従来は熱硬化形シリコーン樹脂が用いられていた。

しかし、熱硬化形シリコーン樹脂の多くは比較的高温状態において硬化するため、その熱影響を受けてシリコーン樹脂は大きく膨張しながら硬化し、ランプ製造後冷やされることで、シリコーン樹脂は収縮する。このように、その硬化温度と消灯中の常温との温度差が大きいほどその熱膨張および収縮が大きいためその圧力を受けてバルブが損傷する問題が発生することがあった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、シリコーン樹脂の熱変形による発光管の破損を抑制することができる蛍光ランプ、電球形蛍光ランプを提供することを目的とするものである。

請求項１記載の蛍光ランプは、一対の直線部および屈曲部を有するＵ字状に屈曲形成した複数のバルブを連結するとともに、各バルブの全直線部が非同一線上に位置するように配設されている発光管と；少なくとも相互に隣接するバルブ直線部間に取り付けられ、点灯温度よりも硬化温度の低いシリコーン樹脂と；一端側で発光管を保持するとともに、他端側に電源に接続される口金を備えたカバー体と；を具備していることを特徴とするものである。

請求項２記載の蛍光ランプは、一対の直線部および屈曲部を有するＵ字状に屈曲形成した複数のバルブを連結するとともに、各バルブの全直線部が非同一線上に位置するように配設されている発光管と；少なくとも相互に隣接するバルブ直線部間に取り付けられた自然硬化形シリコーンと；一端側で発光管を保持するとともに、他端側に電源に接続される口金を備えたカバー体と；を具備していることを特徴とするものである。

バルブ間に介在しているシリコーン樹脂は、自然硬化形シリコーン樹脂と、熱硬化形シリコーン樹脂に大きく分けられる。

自然硬化形シリコーン樹脂は、常温に近い温度で約２４時間かけてゆっくりと硬化する。一方、熱硬化形シリコーン樹脂は、高温加熱により数分で硬化する。自然硬化形シリコーン樹脂であっても熱硬化形シリコーン樹脂であってもその熱膨張率は殆んど変わらない。しかし、硬化時と消灯中の温度差が小さいため、シリコーン樹脂の熱膨張および熱収縮による膨張差は小さいのでバルブの損傷は抑制され。

一方、熱硬化形シリコーン樹脂は高温で硬化するため、消灯時の常温との温度差が大きくなる。一般に蛍光ランプを製造する製造工程においては、継続的に熱影響を受けて８０℃〜１５０℃程度に加熱されている状態にある。ランプ完成後ランプが冷却することで、大きく熱膨張硬化したシリコーン樹脂は必要以上に収縮する圧力が加わるため、その圧力を受けてガラスバルブが変形し、クラックが発生する。

上述のように、ランプ点灯中の熱影響を受けてもバルブ破損を発生させない自然硬化形シリコーン樹脂や、点灯中の温度よりも低温で硬化するような熱硬化形シリコーン樹脂を使用することで、バルブの損傷を抑制することができる。

蛍光ランプを構成するガラスバルブの損傷は、シリコーン樹脂の熱膨張によるものだけではなく、発光管先端を握って作業することが多い蛍光ランプの場合、発光管バルブ直管部と交差する方向に圧力が加わりやすく、バルブが損傷するという問題を生じやすくなる。特に、１本の放電路を屈曲形成してなるとともに、複数の直線部の一端部を保持部により保持された発光管において、吹き破りなどにより連結している場合、直線部よりも肉厚の薄い連結部において熱変形による歪が増大するほかに、外部からの圧力を加わることで破損を生じやすい。

例えば、管外径１１．４ｍｍ以下、肉厚０．７ｍｍ以下の直管ガラスであっても１３９ｍｍ以下の長さであれば、肉厚が薄いバルブであっても全長が比較的短ければ短く肉厚が薄くて細いバルブであっても外部圧力によるバルブ損傷の発生は少ない。また、バルブ長が１４０ｍｍ以上、バルブ外径１１．５ｍｍ以上、肉厚０．８ｍｍ以上であるようなバルブ全長が長いバルブであっても、バルブ径が太く管径が大きいバルブであれば比較的構造強度は保たれるため、バルブ損傷発生は少ない。

このように、様々な条件においてバルブの強度変化が生じる。特にバルブ構造強度が比較的弱いバルブ肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、管径１１．４ｍｍ以下、バルブ長１４０ｍｍ以上のランプにおいては、構造強度を補強するために、外部からの押圧などによる圧力を吸収し、緩和する作用を有するスペーサーをバルブ先端側に介在させる必要がある。

発光管を構成する屈曲バルブは、直管ガラスのほぼ中央部を加熱溶融し、屈曲するか、または直管ガラスをモールド成形することによってＵ字状に屈曲した形状に形成される。ここで、「Ｕ字状に屈曲形成された」とは、放電路が屈曲部で折り返されて放電が屈曲するように直管バルブが形成されていることを意味し、屈曲部が湾曲状または円弧状に形成されたものに限定されず、屈曲部が角形状や尖鋭状に形成されたものも含むという意味である。要するに、放電路が屈曲するように直線部の一端同士が連続するように形成されたバルブを意味する。また、屈曲バルブは、ほぼ平行な２本の直線部の一端同士を吹き破りなどによって形成された連通管によって接続されたものであってもよい。

発光管は、管内に形成された蛍光体膜が放射する紫外線または発光管内に形成された蛍光体膜が照射する可視光を透過可能であれば、材質、形状および寸法は限定されない。一般的には環境、経済性および加工性などの理由からソーダライムガラスが使用されることが多い。

電極は、通常フィラメントコイルを備えた熱陰極が使用されるが、本発明は冷陰極、電子放射物質を有するセラミック電極などでも構わない。

バルブ間に介在させるスペーサーとしては、耐熱性、紫外線劣化しにくいものであれば、シリコーン樹脂、フィラー、プラスチックなどであっても構わない。

請求項１または２記載の蛍光ランプによれば、バルブ径が細く、バルブ長の長い発光管を複数本連結したランプであっても、バルブ間に点灯中の温度よりも低温で硬化するシリコーン樹脂および自然硬化形のシリコーン樹脂を介在させているので、製造工程や点灯中の熱影響を受けたとしても、その熱影響を受けて熱変形しても、その熱変形は比較的小さくてすむので熱影響によるバルブ損傷を抑制することができる。さらに、発光管先端部を強く握ってランプ取り付け取り外しをしたとしても各バルブには直管部と交差する方向に力が加えられ変形、あるいは隣り合うバルブ同士がぶつかって破損することを抑制することができる。

請求項３記載の蛍光ランプは、請求項１または２記載の蛍光ランプのシリコーンの硬さは6０JIS A以上であることを特徴とするものである。

シリコーン樹脂の硬度は、日本工業規格の「JIS K 6253」の測定方法で規定されたものである。

シリコーン樹脂の硬さが６０JIS A以下であると、ランプ着脱における外部からの圧力を受けた場合、シリコーン樹脂により圧力を吸収するものの、シリコーン樹脂がやわらかすぎてガラスバルブにも圧力が加わるため、バルブの損傷を抑制することが難しい。一方、シリコーン樹脂が例えば、９０JIS Aよりも硬い場合、外部圧力を受けた場合、シリコーン樹脂の柔軟性が乏しくなるため、その圧力をシリコーン樹脂により吸収することが難しく、バルブ損傷を抑制することが難しい。

請求項３記載の蛍光ランプは、シリコーン樹脂の硬さが60JIS A以上であるので、外部応力が発光管に加わったとしてもガラスバルブに不具合が発生することを抑制できる。

請求項４記載の電球形蛍光ランプは、請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプと；基板および基板に実装された電子部品を有し、高周波電力を前記蛍光ランプに出力する点灯装置と；前記点灯装置を収容しているカバー体と；を具備していることを特徴とするものである。

請求項４記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１ないし３いずれか一記載の発明の作用を有する蛍光ランプを備えた電球形蛍光ランプを提供することができる。

請求項５記載の照明器具は、請求項１ないし４いずれか一記載の蛍光ランプと；この蛍光ランプが装着された器具本体と；を具備していることを特徴とするものである。

請求項５記載の照明器具は、請求項１ないし４いずれか一記載の作用を有することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態における定格電力85Wのコンパクト形蛍光ランプを示す正面図、図２は図１のコンパクト蛍光ランプの発光管展開図である。

図１に示すコンパクト形蛍光ランプは、ガラス製の発光管10と、この発光管の端部に設けられた樹脂製の口金20とを備えている。

発光管10は、管外径１５．５mmの2本の直管ガラス端部の先端近傍を加熱溶融させ吹き破りによりＨ字状に繋ぎ合わせて屈曲バルブ11a,11b,11c,11d端部近傍を連結管12a,12b,12cにより４本連結させている。なお、屈曲バルブ11a,11b,11c,11dを４本連結されたバルブ幅は６９ｍｍとなるよう発光管長手方向を中心軸とする円周上に直管ガラスを配置し、１本の屈曲した放電路が形成している。加熱溶融させ吹き破りにより連結させた屈曲バルブ先端からつなぎ部上端13a,13b,13c,13dまでの距離は、約１０ｍｍ離間するよう形成している。なお、隣接する屈曲バルブ間における各バルブのつなぎ部13a,13b,13c,13dと同等高さには、スペーサーとしての熱伝導性に優れたシリコーン樹脂30a,30b,30cが介在している。なお、このシリコーンは、バルブとシリコーン樹脂の接着幅を１０ｍｍ程度としている。各バルブを連結している口金側の連結管からシリコーンまでの距離を１００ｍｍにもシリコーン取り付け幅を１０ｍｍとなるよう硬度６０JIS・Aのシリコーン樹脂を介在させている。

発光管10の両端部には、フィラメントコイルからなる電極40が形成されている。また、発光管10の内面に例えば図示しない３波長形の蛍光体層および保護膜が形成され、発光管10の内部にアルゴンなどの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封入されている。なお保護膜は、例えば可視光線を透過する金属酸化物からなる透明性の金属酸化物としてのZnOおよびTiO2を主体として形成されている。

本実施の形態のランプに使用のアマルガム50は、アマルガム温度が25℃の時に0.6Paの水銀蒸気圧を有するBi-Sn-Hgからなり、バルブ端部11bに封着された細管内14に封入されている。なお、本実施の形態において水銀媒体としてBi-Sn-Hgからなるアマルガム50を使用しているが、最冷部温度、入力電力などにより点灯中の管内の蒸気圧を最適に制御可能であれば、特に限定されない。

電極40および細管14が封着されたバルブ端部側を図示しないシリコーン樹脂などによりカバー体60に接着することでコンパクト形蛍光ランプが組み立てられる。

なお、異なるシリコーン樹脂を発光管の間に介在させたコンパクト形蛍光ランプの耐熱変化、連結管歪など、さまざまな実験を行なった。

ランプＡおよびランプＢに使用のシリコーン樹脂は、自然硬化形であり、ランプＡの初期硬度は72.3JIS・A、ランプＢの初期硬度は61.0JIS・Aである。ランプＣに使用のシリコーン樹脂は熱硬化形で、初期硬度は84.3JIS・Aである。

図３に示すグラフは、それぞれのランプを200℃で10日放置させた耐熱試験結果を示している。ランプＡおよびランプＣは点灯中の熱影響を受けて１時間経過したあたりから１０JIS・A程度硬化するのに対し、ランプＢは10日放置しても初期硬度から殆んど変化しなかった。

次に図４（Ａ）〜（Ｃ）は図３に使用したランプＡ〜Ｃを常温７日間放置したランプ（１）、190℃で250時間加熱させたランプ（２）、190℃で250時間加熱後30分点灯させたランプ（３）であり、それぞれのシリコーン接着幅を変化させ、連結管が受ける歪を測定した結果を示している。なお、連結管歪は60kg/cm2以上となるとバルブ破損が発生しやすい。

図４からわかるように、熱硬化形シリコーン樹脂を使用したランプＣは、190℃で250時間加熱することでシリコーン樹脂が熱膨張し、連結管側に圧力がかかり、加熱終了後の冷却によりさらに異なった収縮圧力を受けてシリコーン樹脂の塗布幅に関係なく大きな歪を受ける。この収縮値を測定したところ、１００μｍもバルブ間が近接する方向に変形していた。

一方、自然硬化形シリコーン樹脂を使用したランプＡおよびＢは、シリコーン樹脂の初期状態であっても、190℃で加熱した状態であってもシリコーン樹脂幅が15mm以下であれば点灯中の熱影響を受けたとしても、バルブを損傷させるような大きな歪の発生はない。この収縮値を測定したところ、収縮はなく、点灯時と同様バルブ間隔は４０μｍ程度拡開していた。

このような実験結果から、点灯、消灯などの熱影響を受けること熱硬化形シリコーン樹脂は熱膨張、熱収縮差が大きいのに対し、自然硬化形シリコーン樹脂は、熱膨張のみで収縮の発生はないことがわかった。さらに、自然硬化形シリコーン樹脂の接着幅を15ｍｍ以下とすることで、バルブの損傷を抑制することができることもわかった。

次に、上述の自然硬化形シリコーン樹脂を用いて、着脱時に受ける圧力を受けても破損抑制可能な接着範囲を導き出した。図５に示すように、着脱時の圧力によるねじり強度は、4.0Nm以上であると、バルブは損傷しやすいため、4.0Nm以下である必要がある。したがって、ねじり強度を満足させるには塗布幅を8mm以下とする必要がある。

これらの実験結果から、点灯中の熱影響およびランプ着脱時のねじり強度それぞれを満足させるには、硬度６０JIS・A以上の自然硬化形のシリコーン樹脂を８〜15mmの幅で介在させる必要がある。

このように、管径が細く、長い直管ガラスバルブを連結させた発光管を有する比較的構造強度の弱い本実施の形態のコンパクト形蛍光ランプは、バルブ間に硬度６０JIS・A程度の自然硬化形シリコーン樹脂を幅１０ｍｍ程度の幅に介在させているので、取り付け取り外しなどの際に発生する外部からの圧力を受けたとしてもシリコーン樹脂によりその圧力を吸収することができるとともに、点灯中の熱影響を受けたとしてもバルブの破損を抑制することができる。

なお、本実施の形態において隣接する全てのバルブ間屈曲側にシリコーン樹脂30a,30c,30cを介在させるが、必要に応じて発光管10を構成する隣接する全ての直管部の長手方向中央領域にもスペーサーを介在しても構わない。さらになお一層のランプ構造強度を高める必要があるときは、屈曲バルブを連結する連結管側の屈曲バルブを構成する直管部間にもシリコーン樹脂を介在させても構わない。

図６は、本発明の照明器具の一実施形態を示す側面断面図である。

図においてLはコンパクト形蛍光ランプである。70は埋め込み形照明器具本体であり、器具本体70は基体71とソケット72と反射板73から構成されている。

本実施の形態のコンパクト蛍光ランプを示す側面図。 図２のコンパクト蛍光ランプの発光管展開側面図。 シリコーン樹脂の耐熱試験結果を示すグラフ。 連結管非済み測定結果を示すグラフ。 シリコーン樹脂の塗布幅とねじり強度を示すグラフ。 本発明照明器具の一実施形態を示す側面一部断面図。

符号の説明

１…カバー体、２…ホルダ、３…蛍光ランプ、４…点灯装置、
５…グローブ、６…アマルガム、３０…シリコーン樹脂

Claims (5)

1. 一対の直線部および屈曲部を有するＵ字状に屈曲形成した複数のバルブを連結するとともに、各バルブの全直線部が非同一線上に位置するように配設されている発光管と；
   少なくとも相互に隣接するバルブ直線部間に取り付けられ、点灯温度よりも硬化温度の低いシリコーン樹脂と；
   一端側で発光管を保持するとともに、他端側に電源に接続される口金を備えたカバー体と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 一対の直線部および屈曲部を有するＵ字状に屈曲形成した複数のバルブを連結するとともに、各バルブの全直線部が非同一線上に位置するように配設されている発光管と；
   少なくとも相互に隣接するバルブ直線部間に取り付けられた自然硬化形シリコーンと；
   一端側で発光管を保持するとともに、他端側に電源に接続される口金を備えたカバー体と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
3. シリコーンの硬さは6０JIS A以上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。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプと；
   基板および基板に実装された電子部品を有し、高周波電力を前記蛍光ランプに出力する点灯装置と；
   前記点灯装置を収容しているカバー体と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
5. 請求項１ないし４いずれか一記載の蛍光ランプまたは電球形蛍光ランプと；
   前記蛍光ランプまたは電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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