JP2007242608A - 電球形蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点灯装置のスイッチ素子の過度な温度上昇を抑制できる電球形蛍光ランプ、およびこの電球形蛍光ランプを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】 電球形蛍光ランプ１１は、発光管１４と；この発光管１４を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部２１を有する口金１２が配設されたカバー１３と：このカバー１３に保持される回路基板５８を有し、この回路基板５８に実装されたスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が口金のシェル部２１の内面に対向するように回路基板５８の少なくとも一部がシェル部２１の収容空間に配設されており、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を含む回路基板５８に実装された電子部品６０によって発光管１４を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置１７と；を具備している。スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が放熱効果の高い金属製シェル部２１の内面に対向しているので、このシェル部２１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電球形蛍光ランプおよび照明装置に関するものである。

従来、電球形蛍光ランプは、屈曲形のバルブを有する発光管、一端側に口金が取り付けられるとともに他端側に発光管を支持するカバー、このカバー内に収納される点灯装置、発光管を覆ってカバーの他端側に取り付けられるグローブなどを備えている。

近年、このような電球形蛍光ランプは、ＪＩＳに定義されている一般照明用電球に近いランプ長寸法および最大外径の寸法に小形化されてきているが、カバー高さがランプ長に占める割合やカバーの最大外径が大きかった。カバーの小形化を図るために、カバー内に収納する点灯装置の基板をランプ高さ方向に沿って縦形配置とし、この基板の口金側に口金の中心軸の位置に沿って挿入可能とする幅狭部を形成し、この基板の幅狭部およびこの幅狭部に実装される電子部品の一部を口金の内側に配置した電球形蛍光ランプの構成が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
特開２００４−１６５０５３号公報（第４頁、図１−４、図１０） 特開２００６−３０２８６２号公報

上述のように、カバー内に収納する点灯装置の基板を縦形配置とし、この基板の幅狭部および電子部品の一部を口金の内側に配置することにより、口金より外のカバーの部分における基板の大きさを小さくし、それによってカバーを小形化することが可能である。

しかし、カバーの壁部の内側には十分な放熱空間が存在しないため、電子部品の温度が上昇しやすく、カバーの小形化に伴って電子部品の温度は著しく上昇する傾向にある。電子部品の中でも、特にスイッチ素子はランプ点灯中に自己発熱によって高温になりやすく、放熱不足によって過度に温度上昇するとスイッチ素子が破壊して点灯装置の動作が早期に停止してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、点灯装置のスイッチ素子の過度な温度上昇を抑制できる電球形蛍光ランプ、およびこの電球形蛍光ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の電球形蛍光ランプは、発光管と；この発光管を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部を有する口金が配設されたカバーと：このカバー内に保持される回路基板を有し、この回路基板に実装されたスイッチ素子が前記口金のシェル部の内面に対向するように前記回路基板の少なくとも一部が前記シェル部の収容空間に口金の中心線に沿って配設されており、前記スイッチ素子を含む前記回路基板に実装された電子部品によって発光管を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置と；を具備していることを特徴とする。

スイッチ素子は、そのほとんどがシェル部の収容空間内に配置されるものである。また、スイッチ素子の放熱効果を高めるために、シェル部の内面とスイッチ素子との間には実質的に遮熱作用を奏する部材が介在しないように構成されている。したがって、スイッチ素子に対向するシェル部の内面にはシェル部を固定する円筒部等のカバーの一部が存在しないように構成する必要がある。しかし、シェル部の内面とスイッチ素子との間の遮熱が起きないのであれば、電子部品や発光管の一部がシェル部の内面とスイッチ素子との間に存在していてもよい。

さらに、スイッチ素子は、その本体表面の大部分が口金のシェル部の内面に対向するような方向で回路基板に配設されているのが好ましい。スイッチ素子が複数実装されている場合には、少なくとも１つのスイッチ素子が口金シェル部の内面に対向するように配設されていればよい。

金属製シェル部は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、その内側表面の温度も相対的に低くなる。このシェル部の内面にスイッチ素子を対向配置させておくことで、スイッチ素子から発生した熱が対流、放射または伝導などによってシェル部を介して放熱されやすくなるため、スイッチ素子の温度上昇が効果的に抑制される。

また、本発明の他の形態は、前記点灯装置は、直列接続された一対の電界効果形トランジスタが交互にオン・オフを繰り返してスイッチング動作するように構成されたハーフブリッジ形のインバータ回路を有しており、前記スイッチ素子は、前記一対の電界効果形トランジスタがワンパッケージ化された面実装部品であることを特徴とする。

ワンパッケージ化された電界効果形トランジスタは、高密度実装されたスイッチ素子であり、温度上昇の度合いも他の電子部品よりも大きいので、本発明によるスイッチ素子の放熱作用による温度抑制の効果が大きい。

さらに、本発明の他の形態は、前記スイッチ素子は、前記シェル部の内面と熱伝導部材で接続されていることを特徴とする。

熱伝導部材は、スイッチ素子およびシェル部の内面に接続される部材であることから、一定の電気絶縁性を有している。材質は特に限定されないが、経済性、製造容易性を考慮するとシリコーン樹脂が好適である。

さらに、本発明の他の形態は、前記シェル部の収容空間に配設された前記回路基板の少なくとも一部が口金の中心線から離間した位置に配置されており、前記スイッチ素子が前記シェル部の内面に近い方の一面側に実装されていることを特徴とする。

シェル部の収容空間に配設された回路基板が口金の中心線から離間するように配置することで、口金の中心線に近い回路基板面側には比較的広いスペースが形成されるので、寸法の大きい電子部品を実装することが可能となり、実装効率が向上する。この面とは反対側の一面側はスペース的には広くないが、スイッチ素子がシェル部の内面に近くなるため、この一面側に実装されたスイッチ素子の熱がシェル部に伝わりやすくなり、放熱効果を高くすることができる。さらに、スイッチ素子とシェル部内面との間に熱伝導部材を設ける場合には、少ないスペースに熱伝導部材が設けられるので、熱伝導部材の使用量を削減することができ、製品コストを抑えることが可能となる。

本発明の照明装置は、照明器具本体と；照明器具本体に取り付けられたソケットと；ソケットに装着された上記本発明の電球形蛍光ランプと；を具備していることを特徴とする。

本発明の電球形蛍光ランプは、回路基板に実装されたスイッチ素子が放熱効果の高い金属製シェル部の内面に対向しているので、このシェル部を介してスイッチ素子の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。

本発明に係る電球形蛍光ランプ及び照明装置の一実施形態を図面を参照して説明する。各図において、同一の構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１、図２は第１の実施形態に係る電球形蛍光ランプの断面図であり、図１においては１本のＵ字状ガラスバルブが縦断面となるように断面を得ており、図２においては３本のＵ字状ガラスバルブの各頂上部を結ぶ方向の縦断面図である。また、図３にグローブとホルダとを外した状態においてホルダ側からカバー内を見た上面図を示し、図４にホルダの斜視図を示す。図５に発光管と組合せたホルダの内側斜視図を示す。

図１、図２における電球形蛍光ランプ１１は、図の下側に口金１２が位置するようにして描かれており、口金１２の上端部にカバー１３を備えている。カバー１３の大径口側にはグローブ１６が設けられており、グローブ１６にはホルダ１５に支持されている発光管１４が内包されている。口金１２とカバー１３との内側には発光管１４を点灯するための点灯装置１７が収納されて設けられている。

グローブ１６は、開口部を一端側に有し、他端側の頂部が略半球形状部とされ、開口部から半球形状部までの間が略ストレートな円筒状に形成されている。

口金１２としては、エジソンタイプのＥ２６などを用いることも、Ｅ１７を用いることも可能である。口金１２には、ネジ山を備える筒状の金属製シェル部２１と、このシェル部２１の一端側に周囲を絶縁部２２にて囲繞されたアイレット２３とが備えられている。シェル部２１の他端側はカバー１３の口金取り付部２６を覆ってカバー１３に取付けられ、カシメ止め或いは接着剤により固定されている。

カバー１３は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂により構成されている。カバー１３の一端側には、口金１２におけるシェル部２１が取り付けられる円筒状の口金取り付部２６が形成されている。この口金取り付部２６は、シェル部２１のネジ山が形成されている部分よりも他端側に位置するものであり、シェル部２１のネジ山が形成されている部分の内側表面は、その内側に形成されている収容空間に露出している。カバー１３の他端側には、開口側へ向かってテーパとなっている円環状のカバー部２７が形成されている。更に、カバー１３の内側には、ホルダ１５を取り付けるためのホルダ取付部２８が形成されている。

発光管１４は、バルブが屈曲されてＵ字状となった３本のＵ字状のバルブ３１〜３３が林立したように構成されている。これらＵ字状のバルブ３１〜３３は、連通管３４によって順次に接続されて１本の連続した放電路３５を有する。各連通管３４は、バルブ３１〜３３において接続する管壁部を加熱溶融して吹き破り、これにより生じる開口をつなぎ合わせて構成されたものである。

バルブ３１〜３３は、管径が３〜８ｍｍのガラス製で、その断面が略円筒状である。バルブ３１〜３３は、Ｕ字状に湾曲する屈曲部と、この屈曲部に連続する互いに平行な一対の直管部を有している。中央に位置するＵ字状に屈曲したバルブ３２の高さは、その両側のバルブ３１、３３の高さより高く構成されている。更に、バルブ３１〜３３においては、Ｕ字状に見える側面が互いに平行に隣接するように配置されている。

発光管１４の内面には、例えば３波長発光形の蛍光体が形成されており、発光管１４の管内には、アルゴン（Ａｒ）やクリプトン（Ｋｒ）などの希ガス、また水銀などを含むガスが封入されている。

発光管１４は、バルブ３１、バルブ３２、バルブ３３が連結された放電路３５を有している。放電路３５の両端に位置するバルブ３１とバルブ３３におけるそれぞれの一端部には、ステムシールまたはピンチシールによって一対の電極３６が封装されている。各電極３６は、フィラメントコイルを有し、このフィラメントコイルが一対の線状のウエルズに支持されている。各ウエルズは、例えば、両側のバルブ３１、３３の一端部に封装されたジュメット線を介して両側のバルブ３１、３３の一端から外部に導出されて点灯装置１７に接続される一対のワイヤ３７（図５）に接続されている。

バルブ３１、３３における電極が封装された各一端部と、中央のバルブ３２の両端部とには、ステムシールまたはピンチシールによって封装されて排気管と称される円筒状の細管３８が突設されて、バルブ間が連通されている。上記の細管３８は、発光管１４の製造過程において溶断により封止され、各細管３８のうちの封止されていない一部を介して発光管１４内が排気され、封入ガスが送り込まれて置換された後に、その各細管３８のうちの封止されていない一部を溶断することにより封止がなされる。

中央に位置するバルブ３２における両端部の細管３８のうち、一方の細管３８は、先端部が口金１２の内側まで延設されるように長く形成されていると共にバルブ３２の直管部と平行な直線状に形成され、その先端には封止する際にアマルガムとしての主アマルガム３９が封入されている。この主アマルガム３９は、ビスマス、錫及び水銀より構成されている合金であり、略球形状に形成され発光管１４内の水銀蒸気圧を適正な範囲に制御する作用を有している。なお主アマルガム３９としては、ビスマスと錫の他に、インジウム、鉛などを組み合わせた合金によって形成したものを用いることもできる。また、バルブ３１、３３における電極のウエルズには、水銀吸着放出作用を有する補助アマルガムが取り付けられて封入されている。さらに、中央に位置するバルブ３２の他端にも、上記バルブ３１、３３に設けられた補助アマルガムと同様の補助アマルガムが取り付けられて封入されている。

発光管１４にあっては、バルブ３１〜３３における一対の電極が封装された一対の電極側端部４０が、高さ方向の一端側に位置している。上記バルブ３１〜３３の管外径は、ランプ電圧の上昇を考慮して３〜８ｍｍとされており、バルブ３１〜３３の集合である発光管１４においては最大径ｂ１が１５〜３０ｍｍ(好ましくは、２０〜２８ｍｍ)とされている。最大径ｂ１としては細い方が良いが、製造技術などから上記の寸法とされる。

図１〜図５に示されているように、ホルダ１５は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂材料にて形成され、円板状の基板部４２と、この基板部４２の周縁部から一端側へ突出している円筒状の筒部４３とを備えている。上記基板部４２の中央部には、発光管１４のバルブ３１〜３３の内側間に挿入可能に形成された突部４４が形成されている。この突部４４の周面は、各バルブ３１〜３３における各端部側であって発光管１４の中心側に対向する周面部が嵌合するバルブ取付用の窪み部からなるバルブ取付部４５が形成されている。これらの各バルブ取付部４５には、ホルダ１５の内側に連通する取付孔４６が形成されている。

さらに、基板部４２には、各バルブ３１〜３３の端面に対向して挿通孔４７が形成されており、これらの各挿通孔４７に各バルブ３１〜３３の端部から突出した各ワイヤ３７や各細管３８が挿通される。挿通孔４７の径はバルブ３１〜３３の径より小さく、バルブ３１〜３３の端部が挿通孔４７に入り込むことはない。

そして、発光管１４をホルダ１５に組み合わせた後に、ホルダ１５の内側から各取付孔４６及び各挿通孔４７を介して例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤を注入する工程が行われる。これによって、各バルブ３１〜３３の端部側であって発光管１４の中心側に対応する内周面側及び各バルブ３１〜３３の端面が、ホルダ１５に接着固定されることになる。

筒部４３の一端部には、カバー１３のホルダ取付部２８に取り付けられる爪部４８が形成されている。筒部４３の内側には、ホルダ１５の中心線からオフセットした位置で互いに対向する一対の基板取付溝４９を有する一対の基板取付部５０が形成されている。基板取付溝４９は、ホルダ１５の中心線と平行に形成され、筒部４３の一端側に開口して形成されている。また、筒部４３には、一対の基板取付部５０がオフセットして形成された側に対して反対側に、一対の切欠部５１が形成されている。

グローブ１６は、透明または光拡散性を有するガラスや合成樹脂などの材質を有し、外径が２０〜３５ｍｍの開口部５４を一端側に有し、他端側が半球形状部とされ、開口部から半球形状部までの間が円筒状に形成され、最大外径が３０〜５０ｍｍ(好ましくは、３５〜４０ｍｍ)とされている。開口部５４の縁部５５は、カバー１３におけるカバー部２７の内側に嵌合され、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により接着固定されている。

点灯装置１７は、基板５８を備えており、この基板５８には点灯回路５９を構成する複数の電子部品６０が実装されている。基板５８は、口金１２のシェル部２１の内側に形成された収容空間にそのほとんどが配置、挿入可能とする幅寸法を有すると共に、幅寸法に対して高さ寸法が長くされた矩形状をなしている。基板５８の両側縁部は、ホルダ１５における一対の基板取付溝４９に差し込み係合されてホルダ１５の中心軸方向に沿って縦形に配置されていると共に、ホルダ１５の中心線から離間するようにホルダ１５の中心線に対してオフセットした位置に配置されている。即ち、口金１２とカバー１３とホルダ１５とを組合せた状態において、基板５８は、口金１２の内側に対して、口金１２の中心線方向に沿って縦形に配置され、かつ口金１２の中心線から離間するように口金１２の中心線に対してオフセットした位置に配置されている。基板５８は、ホルダ１５の基板取付部５０によって図１の横方向に対する位置が仮固定され、発光管１４のワイヤ３７と後述するラッピングピン６１との接続によって、または口金１２とホルダ１５との間への挟み込みによって高さ方向の位置が位置決めされている。

基板５８の両面側に電子部品６０が実装されるが、この電子部品のうち、限流インダクタとしてのバラストチョークなどのトランスＣＴ、コンデンサＣ１、平滑用コンデンサである電解コンデンサＣ２などの大形の電子部品６０が、基板５８における口金１２との間隔が広い側の一面に実装される。また、基板５８における基板５８における口金１２との間隔が狭い側の他面には、電子部品６０のうち、高さの低いトランジスタ、チップ形のコンデンサや整流素子などの面実装タイプの電子部品６０が実装される。なお、トランジスタであるＭＯＳ形のＮチャネル電界効果トランジスタＱ１及びＭＯＳ形のＰチャネル電界効果トランジスタＱ２は面実装部品としてワンパッケージ化されたスイッチ素子であり、シェル部２１のネジ山が形成されている部分の内側表面に対向している。すなわち、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、基板５８のシェル部２１の収容空間に配設された部分であり、かつシェル部２１の内面に近い方の一面側に実装されている。なお、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２とシェル部２１の内面との間には細管３８が存在している。

平滑用の電解コンデンサＣ２は、基板５８における一面の幅方向中央域において基板５８に対して垂直方向へ向けて実装されている。これによって、基板５８の実装効率が向上し、基板５８の小型化が可能となる。

口金１２に近接する基板５８の幅方向縁部側に位置する電子部品６０における例えばコンデンサＣ１は、基板５８の幅方向中央部側へ向けて傾斜されている。これによって、コンデンサＣ１が口金１２の内側に当接することなく挿入することができ、口金１２の内側に点灯装置１７を効率良く収納できる。コンデンサＣ１などの傾斜させる電子部品６０は、ディスクリート部品であって、２本のリード線で基板５８に立つ状態に実装されるラジアル部品である。

基板５８には、発光管１４側である他端側に、発光管１４の各電極３６における一対のワイヤ３７をそれぞれ巻き付けて接続する４本のラッピングピン６１が突設されている。また、基板５８における口金１２との間隔が狭い面側には、主アマルガム３９を封入した細管３８が配置されている。これにより、口金１２の内側に点灯装置１７と細管３８とが効率良く配置される。

そして、口金１２における中心軸に対する基板５８のオフセット量は、口金１２の内径の３／４の位置までの範囲が好ましい。このオフセット量が３／４の位置よりも口金１２内面側に接近した場合には、基板５８の幅が狭くなり、基板５８の実装面積が小さくなって電子部品６０の実装効率が低下するので好ましくない。

また、口金１２の内側には、例えば熱伝導性シリコーン樹脂などの熱伝導性部材が注入され、この熱伝導性部材によって少なくとも発熱量の大きいトランスＣＴなどの電子部品６０と口金１２側とが熱的に接続されている。熱伝導性部材は、口金１２の内側全体に点灯装置１７の基板５８や電子部品６０を覆うように充填しても良い。

次に、図６に点灯装置１７の回路図を示す。商用交流電源ｅにヒューズＦ１を介してフィルタを構成するコンデンサＣ１が接続され、このコンデンサＣ１にはフィルタを構成するインダクタＬ１を介して全波整流器７１の入力端子が接続されている。また、この全波整流器７１の出力端子には、平滑用の電解コンデンサＣ２が接続されて入力電源回路Ｅが構成されている。この入力電源回路Ｅにおける平滑用の電解コンデンサＣ２には、高周波を発生する交流電源であるハーフブリッジ形のインバータ回路７２のインバータ主回路７３が接続されている。

インバータ主回路７３においては、スイッチング素子である互いに相補形となるＭＯＳ形Ｎチャネルの電界効果トランジスタＱ１及びＭＯＳ形Ｐチャネルの電界効果トランジスタＱ２が直列に平滑用の電解コンデンサＣ２に接続されている。Ｎチャネルの電界効果トランジスタＱ１とＰチャネルの電界効果トランジスタＱ２とは互いのソースが接続されている。

電界効果トランジスタＱ２のドレイン・ソース間には、共振インダクタのバラストチョークを構成する電流トランスＣＴの一次巻線Ｌ２、直流カット用のコンデンサＣ３、共振コンデンサＣ４の直列回路が接続されている。この共振コンデンサＣ４には、発光管１４である蛍光ランプＦＬにおける電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂの一端がそれぞれ接続され、一方の電極フィラメントコイルＦＬａの他端と他方の電極フィラメントコイルＦＬｂとの他端間には、共振コンデンサＣ４とともに共振に寄与する同様のコンデンサＣ５が接続されている。なお、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂには、エミッタが塗布されている。また、共振コンデンサＣ４に対して並列に正温度特性抵抗素子（Positive Temperature Coefficient）ＰＴＣ１が接続されている。

平滑用の電解コンデンサＣ２と電界効果トランジスタＱ１のゲート及び電界効果トランジスタＱ２のゲートとの間には、起動回路７５を構成する起動用の抵抗Ｒ１が接続されている。電界効果トランジスタＱ１のゲート及び電界効果トランジスタＱ２のゲートと、電界効果トランジスタＱ１及び電界効果トランジスタＱ２のソースとの間には、コンデンサＣ６及びコンデンサＣ７の直列回路が接続されている。コンデンサＣ６とゲート制御手段を構成するゲート制御回路７６のコンデンサＣ７の直列回路に対して並列に、電界効果トランジスタＱ１のゲート及び電界効果トランジスタＱ２のゲートにおける保護用のツェナーダイオードＺＤ１及びツェナーダイオードＺＤ２の直列回路が接続されている。また、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２には、二次巻線Ｌ３が磁気的に結合して設けられ、この二次巻線Ｌ３は、一端がコンデンサＣ６及びコンデンサＣ７の接続点に接続されたインダクタＬ４の他端と放電用抵抗Ｒ２との接続点に接続されている。また、コンデンサＣ６は起動回路７５のトリガ素子を構成するものでもあり、このコンデンサＣ６とインダクタＬ４との直列回路に対して並列に、起動回路７５の放電用抵抗Ｒ２が接続されている。

電界効果トランジスタＱ２のドレイン・ソース間には、起動回路７５の抵抗Ｒ３及びスイッチング改善用のコンデンサＣ８の並列回路が接続されている。また、蛍光ランプＦＬの電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂのそれぞれの一端及び他端には、負温度特性抵抗素子（Negative Temperature Coefficient）ＮＴＣ１、ＮＴＣ２が接続されている。なお、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１や負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２などは、基板５８のラッピングピン６１に巻き付けて、発光管１４に近付けるように接続配置しても良い。

次に上記点灯装置１７の動作を説明する。まず、電源が投入されると、商用交流電源ｅの電圧が全波整流器７１で全波整流され、平滑用の電解コンデンサＣ２で平滑される。抵抗Ｒ１を介してＮチャンネルの電界効果トランジスタＱ１のゲートに電圧が印加され、電界効果トランジスタＱ１がオンする。電界効果トランジスタＱ１のオンにより、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２、コンデンサＣ３、共振コンデンサＣ４及びコンデンサＣ５の閉路に電圧が印加され、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２、コンデンサＣ３、共振コンデンサＣ４およびコンデンサＣ５は共振する。このとき、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１のインピーダンス成分も共振合成成分の一部に含まれている。また、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２のインダクタンス成分は、共振合成成分としてはほとんど無視できる程度の大きさである。そして、トランスＣＴの二次巻線Ｌ３に電圧が誘起され、ゲート制御回路７６のコンデンサＣ７とインダクタＬ４とのＬＣ直列回路が固有共振して略一定の周波数で電界効果トランジスタＱ１をオンさせ、電界効果トランジスタＱ２をオフさせる電圧を発生する。

次いで、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２、コンデンサＣ３、共振コンデンサＣ４およびコンデンサＣ５の共振電圧が反転すると二次巻線Ｌ３には前回と逆の電圧が発生し、ゲート制御回路７６は電界効果トランジスタＱ１をオフさせ、電界効果トランジスタＱ２をオンさせる電圧を発生する。さらに、トランスＣＴの一次巻線Ｌ２、コンデンサＣ３、共振コンデンサＣ４およびコンデンサＣ５の共振電圧が反転すると、電界効果トランジスタＱ１がオンするとともに、電界効果トランジスタＱ２がオフする。以後、同様に、電界効果トランジスタＱ１および電界効果トランジスタＱ２が交互にオン、オフして、共振電圧が発生し、共振電流が流れる。

この共振電流が流れ出した状態では、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１は温度が低いため抵抗値が、たとえば３ｋΩ〜５ｋΩ程度と低く正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１に流れる電流が大きい。このときの共振コンデンサＣ４の両端間に発生する共振電圧は低くなる。

正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１に電流が流れることによりジュール熱が発生し、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１の抵抗値が上昇して正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１に流れる電流が減少すると、共振合成成分が変化するので、共振コンデンサＣ４に流れる電流が増加するように共振動作も変化し、共振電圧が徐々に高くなるようにソフトスタート動作が行われる。

なお、蛍光ランプＦＬの電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂを介して、共振コンデンサの一部であるコンデンサＣ５にも共振電流の一部が流れるため、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂは共振電圧が上昇するまで十分な時間をかけて直接予熱される。また、共振コンデンサＣ４とは別個に共振用のコンデンサＣ５を設けることにより、共振のための容量を分割することになり、コンデンサＣ５の容量を電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂの予熱および蛍光ランプＦＬの点灯時に流れる電流を適切にした値にすることが可能となり、効率良く電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂを予熱できるとともに、蛍光ランプＦＬの点灯後にコンデンサＣ５に流れる電流を小さくできるため、点灯後の効率の低下も防止できる。

さらに、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１の抵抗値が増加して共振成分の変化により共振電流が増加し、ランプ始動に必要な電圧まで電圧が上昇すると、蛍光ランプＦＬは放電を開始し、始動、点灯する。

蛍光ランプＦＬが点灯した後は、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１の抵抗値が数１０ｋΩ程度に蛍光ランプＦＬの等価抵抗値が正温度特性抵抗素子ＰＴＣＩの抵抗値より十分に小さいため、共振電圧が低下して、蛍光ランプＦＬが点灯維持される。また、このように、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１をコンデンサＣ５ではなく、共振コンデンサＣ４に対して並列に接続することにより、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂに流れる電流を小さくできるため、その分電力損失を抑制できる。

このように、正温度特性抵抗素子ＰＴＣ１の抵抗値の変化により、蛍光ランプＦＬの電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂの予熱を適性にできるため、エミッタが不所望に飛散（スパッタ）することを防止でき、蛍光ランプＦＬの点滅寿命回数を向上できる。

また、蛍光ランプＦＬが始動する以前の負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２の温度が低い状態では、負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２の抵抗値が高いため、共振電流の一部は蛍光ランプＦＬの電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂに流れ、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂを適切に予熱する。さらに、共振電流が大きくなるに従って、負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２にも若干流れていた共振電流の一部によって負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２がジュール熱により発熱し、さらに、蛍光ランプＦＬからの熱影響を受けながら温度上昇して負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２の抵抗値が低下する。これにより、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂに流れていた電流が次第に負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２に流れるようになる。

さらに、蛍光ランプＦＬが点灯した後に負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２の温度が高くなって、抵抗値が限りなく低下すると、共振電流のほとんどは負温度特性抵抗素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２に流れ、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂにはほとんど流れなくなるため、電極フィラメントコイルＦＬａ、ＦＬｂによる電力損失を限りなく低下できる。

また、基板５８には、口金１２側である一端側から発光管１４側である他端側にかけて、口金１２に接続された入力電源回路Ｅ、入力電源回路Ｅに接続されたインバータ回路７２、発光管１４に接続されたインバータ回路７２の出力部が順に形成されている。これにより、基板５８に形成する配線パターンが入力側から出力側にかけて一方向に順序よく配設され、基板５８を小形化できる。

次に、電球形蛍光ランプの組み立てを説明する。発光管１４の一端側とホルダ１５とを組み合わせ、ホルダ１５の内側から各取付孔４６および挿通孔４７を通じて接着剤を注入し、発光管１４の一端側とホルダ１５とを接着固定する。続いて、ホルダ１５の一対の基板取付溝４９に基板５８の両側縁部を差し込んで、ホルダ１５の内側に基板５８を挿入し、ホルダ１５の内側に引き出されている発光管１４の各ワイヤ３７を基板５８の各ラッピングピン６１に巻き付けて接続する（この巻き付け状態の図示は省略している）。続いて、ホルダ１５とカバー１３とを組み合わせて結合する。次に、基板５８の入力部側から予め接続されている図示しない電線を口金１２のシェル部２１およびアイレット２３に接続し、カバー１３に口金１２を嵌合してかしめや接着によって固定する。続いて、口金１２を下側、発光管１４を上方に向けた状態で、ホルダ１５の切欠部５１を通じて口金１２の内側に熱伝導性部材を注入することにより、少なくともホルダ１５の切欠部５１側に対向して位置するトランスＣＴなどの電子部品６０と口金１２およびカバー１３側との間に熱伝導性部材を充填するか、口金１２の内側全体に熱伝導性部材を充填する。続いて、発光管１４にグローブ１６を被せ、グローブ１６をカバー１３に接着剤によって固定する。この構成により、口金１２に近い部分から光が射出され、発光効率の向上を図ることができる。

そして、図７に示すように、例えばダウンライトである照明装置８１は、照明器具本体８２を有し、この照明器具本体８２内にソケット８３および反射体８４が取り付けられ、ソケット８３には電球形蛍光ランプ１１が装着される。この場合、グローブ１６の外径がＪＩＳ規格におけるＡ形の電球形蛍光ランプに比べて細径に構成されているため、反射体８４の内径を小さくもでき、照明器具の小型化を達成でき、用途に合わせて種々のものを提供可能である。また、Ａ形の電球形蛍光ランプを取り付けることができない狭小な部分へ本発明のランプを実装可能となる。

このように構成された電球形蛍光ランプ１１は、口金１２の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された基板５８を、口金１２の中心線の方向に沿って縦形に配置するとともに口金１２の中心線に対してオフセットした位置に配置したことにより、基板５８の口金１２との間隔が広い一面に電子部品６０における大形の電子部品６０を配置できるので、口金１２の内側に点灯装置１７を効率よく収納でき、それにより、カバー１３を小形化できる。

口金１２に接近する基板５８の幅方向縁部側に位置する電子部品６０を、基板５８の幅方向中央部側に向けて傾斜させたので、その電子部品６０が口金１２の内側に当たることなく挿入でき、口金１２の内側に点灯装置１７を効率よく収納できる。

基板５８に実装する電子部品６０のうち比較的高さが高い平滑用の電解コンデンサＣ２を、基板５８の一面の幅方向中央域で基板５８に対して垂直方向に向けて実装できるので、基板５８の実装効率が向上し、基板５８を小形化できる。

口金１２側である基板５８の一端側から発光管１４側である基板５８の他端側にかけて、入力電源回路Ｅ、インバータ回路７２、インバータ回路７２の出力部を順に形成したので、基板５８に形成する配線パターンを入力側から出力側にかけて一方向に順序よく配設でき、基板５８を小形化できる。

また、口金１２の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された基板５８を口金１２の中心線の方向に沿って縦形に配置することにより、発光管１４の細管３８の主アマルガム３９が封入された先端部を口金１２の内側で基板５８との間に配置でき、主アマルガム３９への点灯中の発光管１４からの熱影響を低減しながら、口金１２の内側に点灯装置１７と細管３８とを効率よく配置でき、それにより、カバー１３を小形化できる。

基板５８を口金１２の中心線に対してオフセットした位置に配置し、細管３８を基板５８の口金１２との間隔が狭い面側との間に配置したので、基板５８の口金１２との間隔が広い面側に大形の電子部品６０を配置でき、口金１２の内側に点灯装置１７と細管３８とを効率よく配置できる。

本実施形態の電球形蛍光ランプ１１によれば、回路基板５８に実装されたスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が放熱効果の高い金属製シェル部２１の内面に対向しているので、このシェル部２１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。すなわち、金属製のシェル部２１は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、その内側表面の温度も他の部位に比べて相対的に低くなる。このシェル部２１の内面にスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の外表面を対向配置させているので、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の熱が対流または放射によってシェル部２１を介して放熱され、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の温度上昇が効果的に抑制される。なお、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２とシェル部２１の内面との間には細管３８が存在しているが、この細管３８は容積が小さい部品であるので放熱効果が低下するように影響するものではない。なお、この細管３８を短くしてもスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の温度は変化せず、放熱効果は変化しなかった。

さらに、シェル部２１の収容空間に配設された基板５８が口金１２の中心線から離間するように配置しているので、口金１２の中心線に近い回路基板面側には比較的広いスペースが形成され、寸法の大きい電子部品６０を実装することが可能となって実装効率が向上する。一方、この面とは反対側の一面側の収容空間は広くないが、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がシェル部２１の内面に近くなるため、このスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の熱がシェル部２１に伝わりやすくなって放熱効果を高くすることができる。また、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２とシェル部２１の内面との間に熱伝導部材７０を設ける場合には、狭い収容空間に熱伝導部材７０を設けるので、熱伝導部材７０の使用量を削減することができ、製品コストを抑えることができる。

また、電球形蛍光ランプ１１は、管外径が３〜８ｍｍのバルブ３１〜３３を有する発光管１４の幅方向の最大幅ｂ１を３０ｍｍ以下に形成し、口金１２を除いたランプ長寸法ｈ１に対して口金１２から露出するカバー１３の外部露出長(高さ寸法)ｈ２の比率を０〜２５％にて形成することができる。この比率が２５％より大きくなると、発光管１４から出た光が遮断され、また、電球形蛍光ランプ全体の高さ寸法が大きくなる。また、カバー１３の最大外径ｂ２を、口金１２の外径寸法ｂ３の１．１〜１．５倍に、またはグローブ１６の最大外径ｂ４の０．６〜１．０倍、グローブ１６の開口部の外径寸法を２０〜３５ｍｍ(好ましくは、２５〜３０ｍｍ)に形成することができる。これにより、発光管から放射された熱がグローブ１６の開口部５４を介して点灯装置１７側に伝熱しにくくなり、点灯装置１７の温度上昇を抑えることができる。また、グローブ１６の最大外形を所定値以下にすることで、白熱電球などに比べて細身の外観が得られる。なお、口金１２を除いたランプ長寸法ｈ１に対して口金１２から露出するカバー１３の外部露出長(高さ寸法)ｈ２の比率を０％とは、電球形蛍光ランプ１１を幅方向から見て、カバー１３が口金１２から全く露出していない状態をいい、この場合、グローブ１６の開口部５４の縁部５５が口金１２のシェル部２１に嵌合する。

さらに、電球形蛍光ランプ１１は、発光管１４の中心側からバルブ３１〜３３に対向するホルダ１５のバルブ取付部４５に、バルブ３１〜３３の一端側の内周面側を接着剤で固定しているので、バルブ３１〜３３の一端側の外周面側がホルダ１５で遮られることがなく、バルブ３１〜３３の一端側の外周面側から出る光を利用でき、発光効率を向上できる。

このように、電球形蛍光ランプ１１は、白熱電球などと比べて細く小形であり、狭いスペースに適用可能でグローブ１６の円筒部からの光照射を利用可能な配光特性が得られ、白熱電球などの一般照明用電球を使用することができなかった狭小な空間へランプを実装する照明器具ヘの適用率を向上できる。

また、口金１２の内側に熱伝導性部材を注入し、この熱伝導性部材によって少なくとも発熱量の大きいトランスＣＴなどの電子部品６０と口金１２側とを熱的に接続するので、電子部品６０の熱を効率よく放熱できる。

図８は第２の実施形態に係る電球形蛍光ランプの要部を示す断面図である。なお、図８において図１と同一の部分には同じ符号を付し、特に説明がない部分については図１と同一の構成を有している。

第２の実施形態においては、回路基板５８に実装されたスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と金属製シェル部２１の内面とが熱伝導部材としてのシリコーン樹脂７０によって接続されている。また、発光管１４の細管３８を短く構成し、細管３８の先端が口金取付け部２６の内側に配置されるようにしている。したがって、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２とシェル部２１の内面との間には細管３８が存在しないので、シリコーン樹脂７０の塗布が容易になっている。

本実施形態の電球形蛍光ランプ１１によれば、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の熱はシリコーン樹脂７０によってシェル部２１に伝導されるので、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。すなわち、シリコーン樹脂７０および金属製のシェル部２１は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の熱が対流または放射によってシェル部２１を介して放熱され、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の温度上昇が効果的に抑制される。また、シェル部２１の内面にスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の外表面を対向配置させているので、両者の間隔は比較的小さく、シリコーン樹脂７０の使用量を軽減することができ、製造も容易である。

上記各実施形態において、発光管１４のバルブ３１〜３３の数は、３本に限られず、２本でも、あるいは４本以上を並設して放電路長をより長くすることもできる。また、発光管１４は螺旋状に屈曲形成されたものであってもよい。

また、グローブ１６を省略し、発光管１４が露出するタイプにも構成でき、この場合にも、グローブ１６を用いた電球形蛍光ランプと同様の効果を得ることができる。

また、前記各実施の形態において、カバー１３を省略し、点灯装置１７を口金１２に収納するとともに、グローブ１６の開口部５４の縁部５５を口金１２のシェル部２１の内側に嵌合して接着剤などを用いて固定してもよい。

本発明に係る第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプにおけるバルブの並 設方向から見た断面図。 同上電球形蛍光ランプにおけるバルブの並設方向に対して交差する方向から見た断面図。 同上電球形蛍光ランプのカバーおよびグローブを外してホルダ側から見た断面図。 同上電球形蛍光ランプのホルダの斜視図。 同上電球形蛍光ランプの発光管と組み合わせたホルダの内側の斜視図。 同上電球形蛍光ランプの点灯装置の回路図。 同上電球形蛍光ランプを用いた照明装置の概略図。 本発明に係る第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの要部概略図。

符号の説明

１１…電球形蛍光ランプ、１２…口金、１３…カバー、１４…発光管、１５…ホルダ、１６…グローブ、１７…点灯装置、３１，３２，３３，９１…バルブ、４０…電極側端部、４５…バルブ取付部、８１…照明装置、８２…照明器具本体、８３…ソケット。

Claims (5)

1. 発光管と；
   この発光管を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部を有する口金が配設されたカバーと：
   このカバー内に保持される回路基板を有し、この回路基板に実装されたスイッチ素子が前記口金のシェル部の内面に対向するように前記回路基板の少なくとも一部が前記シェル部の収容空間に口金の中心線に沿って配設されており、前記スイッチ素子を含む前記回路基板に実装された電子部品によって発光管を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 前記点灯装置は、直列接続された一対の電界効果形トランジスタが交互にオン・オフを繰り返してスイッチング動作するように構成されたハーフブリッジ形のインバータ回路を有しており、前記スイッチ素子は、前記一対の電界効果形トランジスタがワンパッケージ化された面実装部品であることを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
3. 前記スイッチ素子は、前記シェル部の内面と熱伝導部材で接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電球形蛍光ランプ。
4. 前記シェル部の収容空間に配設された前記回路基板の少なくとも一部が口金の中心線から離間した位置に配置されており、前記スイッチ素子が前記シェル部の内面に近い方の一面側に実装されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプ。
5. 照明器具本体と；
   照明器具本体に取り付けられたソケットと；
   ソケットに装着された請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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