JP2007273264A - 電球形蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光管41からの光を効率よく外部に放射することにより、光出力を増大させ、発光効率を向上させた電球形蛍光ランプLおよび照明装置Pを提供することを目的とする。
【解決手段】それぞれの脚部が一端側に並設されるように複数個の管体が配置されると共に、連結管43によって各管体の脚部同士が接続されたバルブ、このバルブの両端に封装された一対の電極50、各脚部の端部を避けるように放電路に沿って形成された蛍光体層42および各脚部に設けられた透光部を有する発光管41と；内部に点灯装置20が配設されるとともに、一端側に口金11が設けられ、他端側に前記透光部45が露出するように前記発光管41の一端側を保持するカバー体10と；を具備したことを特徴とする。この構成によって、発光管41からの光出力を効率的に外部に放射することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、小形で発光効率の高い電球形蛍光ランプおよび照明装置に関する。

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、ランプ技術および点灯回路技術の発展によりランプ効率も向上してきている。しかし、一般白熱電球に類似した外観となるように発光管をグローブで覆った形態の電球形蛍光ランプは、一層の小形化高効率化が望まれている。そこで、小形化された発光管からの光出力を効率よくグローブ外へ放射させる方法として、例えば透光性を有するホルダにより複数の屈曲バルブを保持した電球形蛍光ランプが知られている（例えば特許文献１参照）。

さらに、全てのバルブ端部に対し光反射層を形成したキャップ部を備えた蛍光ランプも知られている（例えば、特許文献２）。
特開２００３−２８８８０１号公報 特開平７−２８２７７７号公報

特許文献１の電球形蛍光ランプによれば、バルブ端部から放射された可視光が透光性を有するホルダを通過し、外部へ放射されるが、発光管端部から放射される光はごく僅かであり、透光性のホルダを設けたとしても大きな発光効率の改善効果は望めない。

特許文献２の蛍光ランプは、バルブ端部からの光出力を反射層を有するキャップにより覆うことでそのバルブ端部からの放射される光を反射させ、効率よく外部に放射させることで効率向上を図ったものである。しかし、反射層により反射した光は、再びバルブ内に向けて反射されて、一部は外部に透過するが、その他の光はバルブ内面に形成された蛍光体層で吸収または反射されて損失となるため、発光効率を向上させることは困難であった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、発光管からの光を効率よく外部に放射することにより、光出力を増大させ、発光効率を向上させた電球形蛍光ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の蛍光ランプは、それぞれの脚部が一端側に並設されるように複数個の管体が配置されると共に、連結管によって各管体の脚部同士が接続されたバルブ、このバルブの両端に封装された一対の電極、各脚部の端部を避けるように放電路に沿って形成された蛍光体層および各脚部の端部に設けられた透光部を有する発光管と；内部に点灯装置が配設されるとともに、一端側に口金が設けられ、他端側に前記透光部が露出するように前記発光管の一端側を保持するカバー体と；を具備したことを特徴とする。

バルブはガラス製でなくてもよく、透光性気密容器を形成可能なセラミックスなどの材質で形成することが許容される。さらに、バルブ封止方法はステムシールであっても圧潰封止であっても構わない。

また、バルブは、脚部を有する複数個の管体が吹き破りなどによって脚部が連結管によって接続されて構成されており、少なくとも連結管で屈曲するような一本の放電路が形成される。例えば、複数の屈曲形管体を脚部同士を連結管によって接続した構成であっても、直管状の管体の脚部を連結管によって接続し、Ｈ形に構成したものであってもよい。また、脚部は直管状であっても、滑らかに屈曲してカバー体に保持されていてもよい。

通常、蛍光ランプの放電空間内では放電路の近傍で強い紫外線が発生する。複数本の管体の直管部を連結してなる蛍光ランプにおいては、放電は連結管から一端側の領域には発生しないので、この領域には強い紫外線がほとんど照射されない。しかし、放電路で発生した紫外線は放電路から外れたこの領域にも照射される。このため従来の蛍光ランプは、放電路から外れた領域に照射される弱い紫外線も可視光に変換するために封着部を除く発光管の内面全体に蛍光体層を形成していた。しかし、本発明者は、連結管の端部から発光管の一端部までの内壁面に蛍光体層を形成しない透光部を有するランプを点灯させると全光束が向上することを見出した。管体の脚部を連結して構成される蛍光ランプにおいて、バルブから外方に照射された可視光線は発光管の中心軸側に対向するバルブによって透過、吸収、および反射が起こり光の損失が発生する。そこで、バルブの一端側の端部、例えば可視光出力があまり期待できない連結管の端部からバルブの一端部の領域に透光部を形成し、ホルダから露出させることによって対向するバルブから照射された可視光を効率よく透過させることにした。つまり、透光部に蛍光体層を形成して可視光を得るよりも、透光部によって可視光を透過させた方が、可視光が発光管の一端側の外方へ放射されることにより発光効率を高くできることが分かった。

請求項２記載の蛍光ランプは、前記バルブの一端側の端部に光反射手段が設けられていることを特徴とするものである。

光反射手段は、カバー体から露出しない透光部に直接設けたものであっても、バルブを保持するカバー体の一部に設けたものであってもよい。さらには、カバー体に反射手段を設ける場合には、反射可能な材料により形成されていても表面処理されているものであっても構わない。つまり、点灯中に発光管の一端側に向けて放射された光を、吸収、透過することなく、バルブの外方に向けて効率よく反射可能な構成であればよい。例えば、表面に銀、アルミニウム、ニッケルまたはクロムなどの金属材料を蒸着や塗装などの方法により形成されたものである。また、その反射膜は鏡面であることが望ましく、多少拡散反射するものであっても構わない。

請求項３記載の照明装置は、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプと；この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。

請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、連結管の端部からバルブの一端部にかけて蛍光体層が形成されていない透光部が設けられているので、発光管の中心軸側に対向するバルブから放射された可視光が効率よく透過し、発光管の一端側の外方に向かって放射されるので、発光管からの光出力を効率的に外部に放射することが可能となる。したがって、従来と同様の発光管を使用しても発光管からの光を効率よく外方に放射させることにより、発光効率を向上させることができる。

請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、バルブの一端側の端部に形成された反射手段によって、一端側に放射された可視光を確実に反射することができるので、効率よく可視光を発光管の外方に放射することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプを備えた照明装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態である電球形蛍光ランプを図面を参照して説明する。

図１は本実施の形態の電球形蛍光ランプを示す口金を外した状態の正面断面図、図２は

図１の電球形蛍光ランプのグローブを外した状態を示す上面図、図３は図１の蛍光ランプ

の展開図である。以下、口金側を上側、グローブ側を下側として説明する。

図において、この電球形蛍光ランプは、上側に口金が装着される筒状部が一体的に設けられたカバー体10と、カバー体10の開口部を閉塞するとともにガラスバルブを保持するホルダ12と、カバー体10に収納された点灯装置20と、透光性を有するグローブ30と、このグローブ30に収納された蛍光ランプ40とを備えている。そして、グローブ30とカバー体10とから構成される外囲器は、定格電力100Ｗ形相当の白熱電球などの一般照明用電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。すなわち、口金（図示しない）を含む高さは１２０〜１４０ｍｍ程度、直径すなわちグローブ30の外形が５０〜７０ｍｍ程度、カバー体10の外形が５０ｍｍ程度に形成されている。なお、一般照明用電球とはＪＩＳ Ｃ ７５０１に定義されるものである。

図１においては説明の便宜上、口金が装着されていないカバー体10が記載されているが、通常はカバー体10の上側に一体的に設けられた筒状部にＥ形口金のシェル部が被冠される。

蛍光ランプ40を構成する発光管としてのガラスバルブ41内面には、アルミナ（Al₂O₃）保護膜（図示しない）とその上に蛍光体層42が形成されている。蛍光体層42は、希土類金属酸化物蛍光体、ハロリン酸塩蛍光体などが挙げられるが、これに限らない。しかし、発光効率を向上させるためには赤、青、緑の各色に発光する蛍光体を混合した三波長発光形の蛍光体を使用するのが好ましい。

ガラスバルブ41内に形成された放電路の両端にはフィラメント電極50が封装されている。電極50は、フィラメントからなる熱陰極、電子放射物質が坦持されたセラミック電極、ニッケルなどから形成された冷陰極などを使用することができる。

蛍光ランプ40は、脚部を有する管体としてのＵ字状屈曲形バルブ41a〜41fを所定の位置に配置し、連結管43を介して順次接続することによって、１本の放電路が形成されている。

Ｕ字状屈曲形バルブ41a〜41fは略同形状の６本が使用され、その高さ寸法は約６３mmであり、バルブ端部から連結管43までの長さを１４mm、管外径は６〜１３ｍｍ、本実施の形態では、管外径を約８．１５ｍｍに構成されている。管外径が１３ｍｍを越えると十分な放電路を確保しつつ小形化することは困難であり、６ｍｍ未満とすると始動電圧が上昇するとともにランプ効率が低下し、また製造上困難になる。

蛍光体層42は、電極間を結ぶ放電路に沿って各Ｕ字状屈曲バルブ41a〜41fの内壁面に形成されている。また、各Ｕ字状屈曲バルブ41a〜41fは、連結管の端部からバルブの一端側の端部にかけて蛍光体層が形成されていない透光部45を有している。さらに、電極50が封装されたバルブ端部にも電極フィラメント上端部からバルブ一端部方向の領域には蛍光体層が形成されていない透光部45を有する。

この透光部45は、ホルダ12から少なくとも一部が露出しており、発光管中心軸方向に対向するバルブから透光部45へ放射された可視光は、露出した透光部45を透過してバルブの外方へと放射される。つまり、放電路が同じ長さのランプであれば、露出する透光部45の面積が大きいほど効率よく可視光をバルブの外方へ放射することができる。しかし、露出する透光部45の面積を大きくしてもある一定以上の効率改善の効果は望めない。また、放電路の長さを一定のままバルブの端部から連結管43までの長さを長くして、透光部45の面積を大きくすると、それに伴ってランプが大型化してしまうので一般照明用電球の規格寸法に収まらなくなる。このため、グローブ30の内面側に露出する透光部45の長さは５〜１０mmにすることが望ましい。また、透光部45がすべて露出する構成であればランプ効率を改善するとともにランプを小型化することができる。

電極フィラメント上端部とは、バルブの脚部をその長手方向と直交する方向から見たときに、蛍光体層によって電極を完全に覆い隠せる程度の部位までをいう。電極近傍では放電媒体が発光しており、この発光色が蛍光ランプの発光色と異なるために、電極が外部から見えると外観を損なってしまう。そこで、上記範囲まで蛍光体層が形成されている。また、例えば電極がフィラメント電極の場合には、放電は電極フィラメント間で生起される。このため、フィラメントを封装したバルブ端部からフィラメント電極までの間は、蛍光体を塗布したとしても発光しない領域となる。しかし、フィラメントに塗布されたエミッタは放射状にスパッタするため、フィラメントからバルブ端部に向けて５ｍｍ程度蛍光体層を形成することで、発光管の黒化が目立ちにくくなる。したがって、フィラメント上端部からバルブの一端部方向５ｍｍ以内の範囲まで蛍光体層を形成することが好ましい。

６本のＵ字状屈曲バルブ41a〜41fは、蛍光ランプ40の軸方向に直交するよう横断方向から見ると、電極50を有するバルブ41a,41fが底面に配置されて３本のＵ字状屈曲バルブによって略凸状をなすよう連結された２つの凸状の底面同士が互いに対向するとともに、電極50を有するバルブ41a,41f端部同士が対向するよう底面に位置する電極50を有さないバルブ端部41c,41dを連結管43により連結し、１本の放電路が形成されている。なお、３本のバルブを凸状に連結された頂部に位置するＵ字状屈曲バルブ41b,41eの２本の脚部と、底面に位置する２つのＵ字状屈曲バルブ41a,41c,41d,41fの内側に位置する脚部を連結する２本の連結管43は略並行に連結されている。すなわち、底面に位置する２つの屈曲バルブ41a,41c,41d,41fと頂部に位置する屈曲バルブ41b,41eは、略直角に連結されている。

蛍光ランプ40の両側に位置する屈曲バルブ41a,41fの非連結管側の一端部には、電極としてのフィラメントコイル51が、一対のウエルズに支持されて配置されている。一対のウエルズは、バルブ端部41a,41fから１５〜２５ｍｍ程度バルブ内方向に延在している。両端の屈曲バルブ41a,41fの端部に封着されたジュメット線を介して、屈曲バルブの外部に導出されたランプ側ワイヤーに接続されている。そして、蛍光ランプ40から導出された２対すなわち４本のランプ側ワイヤーは、点灯装置20に電気的に接続されている。

中間の屈曲バルブ41b,41c,41d,41eの所望の一端部および電極50近傍のウエルズには補助アマルガム52が設けられている。中間の屈曲バルブ41b,41c,41d,41eに設けられた補助アマルガム52は、ピンチシールなどにより封着されたウエルズに取付けられており、放電路の中間位置に配設される。補助アマルガム52は、縦２ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ４０μｍのステンレスの基板に金（Au）または銀（Ag）を約３ｍｇメッキした形成されたものである。

中間の屈曲バルブ41dに封着された細管44は、その先端がカバー体10内の口金11側に位置するように屈曲バルブ41dの端部からの突出長は１５〜５０ｍｍの長さとするのが好ましく、本実施形態では直線長さにして約４５ｍｍで突出している。この細管44内には主アマルガム53が封入されているとともに、後述するホルダ12および回路基板21の開口部13a,21aを貫通しカバー体10内空間まで突出している。なおバルブ端部41dから細管44先端までの突出高さは約４０ｍｍである。

主アマルガム53は、ビスマス（Bi）が50〜65質量％、錫（Sn）が35〜50質量％からなる合金を基体とし、この合金に対して水銀を12〜25質量％含有させたものである。

そして、蛍光ランプ40には、封入ガス比率が９９％以上のアルゴンガスが封入圧力４００〜８００Paで封入される。封入ガスは、アルゴンの他にネオン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスを使用することができる。

ホルダ12は蛍光ランプ40を支持する仕切板13を有しているとともに点灯装置20を固定する手段を有し、このホルダ12がカバー体10の一端側を閉塞するようにカバー体10に装着されている。

ホルダ12を構成する仕切板13は、ＰＢＴによりバルブ最大幅と略同寸法の直径を有する円形状に形成されている。この仕切板13には、少なくともバルブ端部41dから突出形成された細管44を貫通可能な約６ｍｍ程度の開口部13aを有している。この開口部13aを介して細管44のみ貫通可能とし、細管44を挿入した後、開口部13aおよびカバー体10と細管44との隙間を、カバー体10内側からシリコーン樹脂60を充填し隙間を塞いでいる。蛍光ランプ40は、全てのバルブ端部が仕切板13に対向するよう位置しており、バルブ端部に封着された細管44をのみを仕切板13の開口部13aに貫通させた状態で仕切板13の蛍光ランプ40側面において透光性を有するシリコーン樹脂61により固着している。

また、点灯装置20は水平状すなわち蛍光ランプの長手方向と垂直に配置される円板状の回路基板21を備え、この回路基板の両面すなわち口金11側である上面および蛍光ランプ40側である下面に、複数の部品22（電気部品）が実装されて、高周波点灯を行なうインバータ回路（高周波点灯回路）を構成している。回路基板21は、蛍光ランプ40の最大幅 の1.2倍以下の直径（最大幅寸法）に形成されている。

回路基板21の口金11側面には、平滑用電解コンデンサや、インダクタ、トランス、抵抗やフィルムコンデンサなどからなる電子部品22の大部分が実装されている。回路基板21の蛍光ランプ40側の他面には、電解効果形トランジスタ（ＦＥＴ）や整流ダイオード（ＲＥＣ）、チップ抵抗など、比較的耐熱温度が高い小形電子素子が実装されている。平滑用電解コンデンサは、電界効果形トランジスタ、トランス、限流インダクタ、抵抗、共振コンデンサなどの発熱量が比較的多い電子部品よりもその先端部が口金11側に配置されている。

回路基板21には、ホルダ13と同様に直径約６ｍｍの円形状の開口部21aが１箇所形成されている。回路基板21に形成された開口部21aには、主アマルガム53を封入した細管44が挿通され、この開口部21aを介して細管44先端部が口金11側まで延在している。なお、主アマルガム53は、電解コンデンサを除く電子部品よりも口金11側である電解コンデンサに隣接して位置するように細管44内に収容されている。

また、グローブ30は、透明あるいは光拡散性を有する乳白色などで、ガラスあるいは合成樹脂により、定格電力60W形相当の一般照明用電球のガラス球とほぼ同一形状の滑らかな曲面状に形成されているとともに、開口部の縁部には、カバー体10の下端の開口部の内側に嵌合する嵌合縁部が形成されている。なお、このグローブ30は、拡散膜などの別部材を組み合わせ、輝度の均一性を向上することもできる。

本実施の形態の電球形蛍光ランプによれば、バルブ端部から連結管43までの領域に透光部45を有しホルダ13から露出しているので、対向するＵ字状屈曲バルブから放射された可視光が透過されて口金11側の外部方向に照射される。この構成によって、透光部が設けられていないランプに比べて、光出力を向上させることができる。さらに、蛍光ランプ40を支持するホルダ12を構成する仕切板13に反射手段13bを配設したので、バルブ端部に照射された可視光を効率よく外部に反射することができる。

次に本発明の一実施形態である照明器具を図５を用いて説明する。

図４は本発明の照明装置Pの一実施形態を示す断面概略図である。図においてLは電球形ランプ、71は埋め込み形照明器具本体であり反射板72などより構成されている。

本実施の第1の実施形態の電球形蛍光ランプを示す正面図。 図１の電球形蛍光ランプのグローブを外した状態を示す上面図 図１の蛍光ランプの展開図。 本発明埋め込み形照明器具の第１の実施形態を示す側面一部断面図。

符号の説明

10…カバー体、13b…光反射手段、40…蛍光ランプ、41…ガラスバルブ、
42…蛍光体層、45…透光部、71…照明器具本体

Claims (3)

1. それぞれの脚部が一端側に並設されるように複数個の管体が配置されると共に、連結管によって各管体の脚部同士が接続されたバルブ、このバルブの両端に封装された一対の電極、各脚部の端部を避けるように放電路に沿って形成された蛍光体層および各脚部の端部に設けられた透光部を有する発光管と；
   内部に点灯装置が配設されるとともに、一端側に口金が設けられ、他端側に前記透光部が露出するように前記発光管の一端側を保持するカバー体と；
   を具備したことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 前記バルブの一端側の端部に光反射手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
3. 請求項１に記載の電球形蛍光ランプと；
   この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装置。

Images