JP2007273333A

JP2007273333A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2007273333A
Application number: JP2006098946A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kakuno; ▲よし▼典覚野; Kohei Iwase; 幸平岩瀬; Kenji Itaya; 賢二板谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】発光管のガラス管が輪切り状に破損した場合であっても、発光管が脱落せず、安全性を確保可能な蛍光ランプを提供することを目的とする。
【解決手段】放電路が渦巻状で、かつ、発光面が略平面状となるように形成された渦巻形の発光管１０を備える蛍光ランプであって、前記発光管端部において、フィラメントコイル電極１３ａを支持している電極リード線１４ａが封着されており、前記発光管１０の管端部１１ａの外表面には、フィラメントコイル電極１３ａが配設されている範囲を覆うように被覆膜５０ａが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、渦巻形の蛍光ランプに関する。

近年、地球環境保全のための省エネルギー及び省資源の時代を迎え、照明分野においても低効率の白熱電球や比較的大型の蛍光ランプなどの従来の光源に置き換え可能な省エネ、省資源光源として、種々のコンパクト形蛍光ランプが開発されている。
このコンパクト形蛍光ランプの１種として、図７に示すような放電路が平面状でかつ二重螺旋状に旋回し、端部が隣接する発光管の下方に位置した構成の発光管１１１０を備えた蛍光ランプ１１０が知られている（例えば、非特許文献１）。

また、図８に示すように、放電路が略一平面を二重渦巻状に旋回する発光管１２１０を備えた蛍光ランプ１２００が開示されている。（例えば、特許文献１）
この蛍光ランプ１２００は、いわゆる両口金タイプであって、発光管１２１０の管端部１２１１ａ及び管端部１２１１ｂに、それぞれ一対の電源接続用の端子ピンが配されたＧ型口金１２４０ａおよびＧ型口金１２４０ｂが装着されている。

蛍光ランプ１２００は、発光管１２１０の外形が略円盤形状をなすいわゆる面光源であって、特許文献１に記載の蛍光ランプ１１０の発光管１１００よりも全体的な厚みが薄くなるように構成されていることに特徴がある。
このため、灯具を薄く設計することができ、天井や壁にいわゆる直付けのダウンライトやウオールライト用の光源として好適である。

また、蛍光ランプ１２００は、発光面が略円板状であるため被照射面の配光分布が良好で、殊に店舗や住宅の照明用として好適である。
ＥＵ意匠２５８６１−０００５特開平９−４５２８３号公報

従来の二重螺旋形の蛍光ランプ１１０及び蛍光ランプ１２００を試作し、寿命試験を行ったところ、約９０００時間以上の長期点灯において、発光管端部におけるフィラメント周辺のガラス管が破損するケースが稀に生じることがわかった。
発光管のガラス管の両端部ともフィラメント周辺のガラス管が輪切り状に破損することで、発光管が落下する事態も考えられるため、安全性に係わるこのような問題を解決することが望まれている。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、発光管のガラス管が輪切り状に破損した場合であっても、発光管が脱落せず、安全性を確保可能な蛍光ランプを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る蛍光ランプは、放電路が渦巻状で、かつ、発光面が略平面状となるように形成された渦巻形発光管を備える蛍光ランプであって、前記発光管端部において、フィラメントを支持しているリード線が封着されており、前記発光管端部の外表面には、前記フィラメントが配設されている範囲を覆うように被覆膜が形成されている構成を有する。

フィラメントが配設されている範囲を覆うように、発光管端部の外表面に被覆膜が形成されているため、発光管のフィラメントの近傍、即ち、発光管端部が輪切り状に破損した場合であっても、被覆膜が破損によって分かれたガラス管同士を繋ぎ止め、発光管の形状をほぼ維持するので、ガラス片や発光管が落下するのを防止できる。
また、前記被覆膜の形成範囲は、前記フィラメントの支持位置を基準として前記封着部に１０ｍｍ近づいた第１位置と、前記支持位置を基準として前記封着部から１０ｍｍ遠ざかった第２位置とに挟まれる範囲を含むことが望ましい。

これにより、発光管のフィラメント近傍で破損が生じ易い寿命末期においても、安全性が確保される。
また、前記被覆膜は、前記発光管の管外表面全体に形成されていることが望ましい。
上記構成、即ち、被覆膜が発光管の管外表面全体に形成されている構成を有するため、さらに、広範囲の破損に対しても、安全性が確保される。

また、前記被覆膜は、透光性を有するポリエステル樹脂部材からなるとしてもよい。
これにより、安価な材料を用いて被覆膜を形成することができ、大幅なコストアップを生じることなく安全性が確保される。
また、前記被覆膜は、シリコン樹脂からなるとしてもよい。
これにより、安価な材料を用いて被覆膜を形成することができ、大幅なコストアップを生じることなく安全性が確保される。

さらに、前記発光管端部を覆い、前記発光管端部を保持する保持部材が配されており、前記被覆膜の一部が、前記保持部材と前記発光管端部の間隙に設けることもできる。
これにより、被覆膜が発光管と保持部材との固定材としての役割も兼ねさせることで、被覆膜の形成時に固定材の形成も同時に行うことができ、製造工程を簡略化しコストを削減することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
（構成）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係る蛍光ランプを示す図である。
本発明の一実施形態における蛍光ランプ１は、店舗・住宅照明等の天井直付ダウンライト用、ウオールライト用等として用いられる管入力が２０Ｗの蛍光ランプであって、発光管１０と、前記発光管１０を固定する保持部材２０とを備えている。

１．発光管
図２（ａ），図２（ｂ）は、保持部材２０に取り付けられる以前の状態の発光管１０を示す図である。
発光管１０は、管端部１１ａ及び１１ｂにそれぞれ配置されたタングステン製のフィラメントコイル電極１３ａ及びフィラメントコイル電極１３ｂ間に形成される放電路が、管中央部１２ｃを中心として略一平面を渦巻状に旋回するとともに、管端部１１ａ，１１ｂが管中央部１２ｃを挟んで互いに対向する形状の屈曲ガラス管１２を備え、屈曲ガラス管１２の管中央部１２ｃに折返し部を有する平面二重渦巻形状を有しており、さらに、管端部１１ａ及び１１ｂの外表面に、それぞれ被覆膜５０ａ，５０ｂが形成されている。また、発光管１０は、フィラメントコイル電極の配設位置から封止部に至る部分のガラス管までも円弧状である。

略対向して離間する屈曲ガラス管１２の管端部１１ａ及び１１ｂにおいて、それぞれフィラメントコイル電極１３ａの両端を掴持する一対の電極リード線１４ａ及び１４ｂと、フィラメントコイル電極１３ｂの両端を掴持する一対の電極リード線１４ｃ及び１４ｄとが、その一部を露出させた状態で気密封着されている。
さらに、一方の管端部１１ａには、併せて排気管１６（発光管排気後に、先端部封止）が封着されている。

なお、前記一対の電極リード線１４ａ及び１４ｂは、ビーズガラスマウント１５ａを介して互いの位置が固定されており、またこれと同様に前記一対の電極リード線１４ｃ及び１４ｄも、ビーズガラスマウント１５ｂを介して互いの位置が固定されている。
さらに、屈曲ガラス管１２は、その主要な内表面に、希土類蛍光体（不図示）が塗布され、さらに、５ｍｇの水銀１７の他に、緩衝ガスとして約３５０Ｐａのアルゴン（Ａｒ）が封入されている。

発光管１０の中央に位置する管中央部１２ｃは、その表面が外方に突出した凸形状で構成されており、ここにランプ点灯時における最冷点個所が形成されている。
より具体的には、管中央部１２ｃにおける凸部のサイズおよび肉厚は、高いランプ効率を得られるように、例えば電極間に位置する発光管１０の主要部内径を４ｍｍ以上、１８ｍｍ以下に設定した場合、管中央部１２ｃにおける最冷点温度Ｔｃが４０℃以上、５５℃以下の範囲に収まるように設定される。

また、屈曲ガラス管１２の部材としてバリウム・ストロンチウムシリケートガラス（軟化点６７５℃の軟質ガラス）を用い、また希土類蛍光体として３種類の赤、緑及び青発光のＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ、Ｔｂ及びＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体を混合したものを用いる。
管内に封入される水銀１７は、水銀単体のほかに、例えば亜鉛水銀及び錫水銀や、更にはビスマス・インジウム水銀などのアマルガムの形態で封入されてもよく、また緩衝ガスとしてアルゴン、ネオン、クリプトン等の混合ガスが封入されてもよい。

被覆膜５０ａ，５０ｂは、温風加熱等により収縮する透光性のポリエステルチューブからなり、熱収縮後の膜厚が約３００μmとなっている。
（被覆膜５０ａ，５０ｂの配設位置）
被覆膜５０ｂの形成範囲、即ち、配設位置は、被覆膜５０ａの配設位置と同様であるので、ここでは代表して被覆膜５０ａの配設位置についてのみ説明することとし、被覆膜５０ｂの配設位置についての説明を省略する。

図３は、図１（ｂ）の想定断面におけるＸ矢視断面図、即ち、管端部１１ａ内に配されたフィラメントコイル電極１３ａ近傍の断面図である。
図３が示すように、発光管１０の管端部１１ａの外表面であって、フィラメントコイル電極１３ａ前記フィラメントが配設されている範囲を覆うように被覆膜５０ａが形成されている。

より具体的には、被覆膜５０ａは、フィラメントの支持位置、即ち、管端部１１ａ内に配されたフィラメントコイル電極１３ａと電極リード線１４ａとの接続位置１４ｆを覆い、かつ、接続位置１４ｆを基準としてＸ方向（発光管軸方向における中心側）における距離Ｌ１が１０ｍｍとなる位置、及び、接続位置１４ｆを基準としてＸ１方向（発光管軸方向における終端側）における距離Ｌ２が１０ｍｍとなる位置に被覆膜５０ａの両端部が存するように配設されている。

２．保持部材
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように保持部材２０は、発光管１０の中心を横切るように配置された長尺体であり、この長尺体の中央に４つの電源接続用の端子ピン付きで柱状の口金４０が付設されたものであって、長尺体の両端部において発光管１０の管端部１１ａ及び１１ｂを保持している。

端子ピンは、保持部材の長さ方向と直交する方向で、かつ、発光管１０とは、反対側に延びて設けられている。
保持部材２０には、作業者が指で把持可能な保持取手２７ａ及び保持取手２７ｂが付設されている。
把持部である保持取手２７ａ及び保持取手２７ｂは、口金４０のうち端子ピンが設けられた側とは反対方向の箇所に立設して設けられ、発光管１０の発光面から突出するように延出して設けられている。

以下、保持部材２０の構成について詳細に説明する。
この保持部材２０は、発光管１０の管端部１１ａ，１１ｂを保持するための保持部材本体２１と、発光管１０に電力を供給する保持部材蓋体２２とが重ね合わされた状態で接合されてなる。
保持部材本体２１は成形加工された樹脂部材であり、また、保持部材蓋体２２は、電源接続用の４つの端子ピン４３がインサート成型された樹脂部材である。

保持部材本体２１及び保持部材蓋体２２の材料は、ポリエチレンテレフタレートである。
図３に示すように、発光管１０の管端部１１ａは、保持部材２０の開口部２０ｅに挿入されており、その内部においてシリコン樹脂４９により固定されている。
また、発光管１０の管端部１１ｂも、発光管１０の管端部１１ａと同様に保持部材２０によって保持されている。
３．具体的寸法形状の一例
以下、蛍光ランプ１の管入力を２０Ｗとした場合における、蛍光ランプ１の具体的な形状寸法について説明する。

まず、発光管１０の各部位の寸法については、主要部の管外径を９．０ｍｍ、管内径を７．６ｍｍ、電極間距離Ｌｅを８００ｍｍ、二重渦巻形状の渦巻の一般部位における屈曲ガラス管１２の管壁同士の隙間Ｇｂを２．０ｍｍ、発光管１０の最大外囲径Ｂを１２０ｍｍにそれぞれ設定した。
ここで、上述の二重渦巻形状の渦巻の一般部位とは、発光管１０における、中央の折り返し部の近傍及び管端部１１ａ，１１ｂの近傍を含まない部位のことである。

また、発光管１０の管端部１１ａ，１１ｂの近傍における屈曲ガラス管１２の管壁同士の隙間Ｇｅを４．０ｍｍに設定した。これは、電極部封着工程において発光管１０の管端部１１ａ，１１ｂが加熱される際、加熱を要しない部位へ熱が伝導するのを軽減し、熱の伝導に起因する不具合の発生を抑制して歩留まりを向上させるためである。
保持部材２０は、保持部材本体２１の中央円形部２３ａの直径を４８ｍｍ、翼部２３ｂ及び翼部２３ｃの長手方向における長さを４０ｍｍ、幅を１６ｍｍ、また管端保持部２４ａ及び管端保持部２４ｂにそれぞれ設けられた溝部２５ａ及び溝部２５ｂについては、溝の長さを１８ｍｍ、溝の深さを１２ｍｍに設定した。

そして、保持部材２０に付設された保持取手２７ａ及び保持取手２７ｂは、板状であって、その長手方向と直交する平面と交錯して得られる断面が楕円状となっており、長手方向の長さを２５ｍｍ、幅を１５ｍｍ及び中央肉厚を２．５ｍｍにそれぞれ設定し、保持取手２７ａと保持取手２７ｂとの間隔を１８ｍｍに設定した。
また、保持部材蓋体２２における、口金４０の外枠部４１については、その外径を４８ｍｍ、高さを２０ｍｍに設定した。
４．被覆膜５０ａ，５０ｂの配設位置の決定根拠について
発明者らは、従来の平面渦巻形蛍光ランプを９０００hrs以上点灯させて、発光管の管端部が破損したものについて、破損の発生要因を解析した。

破損部を調査したところ。ガラス管に目では見えないマイクロクラックやキズ等が生じており、このマイクロクラックやキズ等が寿命末期にフィラメントコイルが温度上昇し、この温度上昇に伴い、マイクロクラックやキズ等が成長してしまうことで、破損が生じていることがわかった。
特に、本実施形態である平面渦巻形の蛍光ランプ１のように、管端部の管内径が比較的小さく、フィラメントコイル電極から封止部までの距離が比較的短い、即ち、ガラス管内部の電極リード線の長さが短いという平面渦巻形の蛍光ランプの構成に起因すると考えられる。

発明者らは、被覆膜５０ａ，５０ｂの配設位置を以下のように決定した。
即ち、特に破損が生じている上記接続位置１４ｆを基準として、発光管１０の中心寄りに約２mm進んだ位置から発光管１０の終端寄りに約３mm進んだ位置までの範囲を網羅するように、上記接続位置１４ｆを基準として、発光管の中心寄り１０mm進んだ位置から発光管の終端寄りに約１０mm進んだ位置までの範囲に亘って付設するのが妥当とした。

以上により、特に長期エイジングにおいて発光管１０の管端部１１ａ，１１ｂが両方とも輪切り状に破損する場合であっても、被覆膜５０ａ，５０ｂが、この破損によって分割されたガラス管同士を繋ぎ止め、発光管１０の形状を維持するので、発光管１０が落下するのを防止することができ、安全性を確保することができる。
なお、本実施の形態の蛍光ランプ１の被覆膜５０ａ，５０ｂは、温風加熱等により収縮する透光性のポリエステル樹脂チューブからなるとしたが、このような熱収縮性のチューブでなくてもよく、例えば、ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液を被覆膜５０ａ，５０ｂの配設位置に塗布し、乾燥させることによって、被覆膜５０ａ，５０ｂを厚膜形成してもよい。

また、この塗布は、上記溶液中に発光管をディッピングすることにより行うこともできる。
その場合、被覆膜を着けたくない箇所には、事前にマスキングを行っておけばよい。
また、本実施の形態の蛍光ランプ１の被覆膜５０ａ，５０ｂの材質をポリエステル樹脂としたが、ポリエステル樹脂の代りにシリコン樹脂等の他の部材を用いてもよい。

また、発光効率を低減させないよう、上記シリコン樹脂は透光性を有することが望ましい。
また、被覆膜５０ａ，５０ｂの材質は、樹脂に限定するものではなく、発光管の管端部において使用する場合には、遮光性を有していても構わないため、例えば、円筒形状を有し、その周方向が波型となっているような形状記憶合金を用い、熱が加わると内径が収縮するものを用いてもよい。

また、本実施の形態の蛍光ランプ１では、被覆膜５０ａは、管端部１１ａ内に配されたフィラメントコイル電極１３ａと電極リード線１４ａとの接続位置１４ｆを覆うように配設されており、被覆膜５０ａの両端部が、接続位置１４ｆを基準としてＸ方向（発光管軸方向における中心側）における距離Ｌ１が１０ｍｍとなる位置、及び、接続位置１４ｆを基準としてＸ１方向（発光管軸方向における終端側）における距離Ｌ２が１０ｍｍとなる位置にあり、また、被覆膜５０ｂについてもこれと同様としたが、この範囲を含みさらに広い範囲のガラス管表面に配設してもよく、例えば、管端部１１ａ，１１ｂの封止部及び排気管１６を除くガラス管の全ての範囲に被覆膜を形成してもよい。

この場合、被覆膜５０ａ，５０ｂは、互いが繋がって１つの被覆膜となり、発光管１０の中央部に配設されている最冷点個所が被覆膜により覆われてしまうことになる。
このように最冷点個所が被覆膜により覆われてしまうと、最冷点個所における放熱が妨げられ、最冷点箇所が発光管においてもっとも温度が低い箇所に設定することができなくなる虞があるため、最冷点設計をやり直さなければならないなどの弊害が生じる可能性がある。
（変形例１）
上記弊害を排除するため、図４に示すように最冷点箇所を被覆膜の配設範囲から除外することも考えられる。

この場合、最冷点箇所近傍において、最も破損が生じ易い部位は、ガラス管が急激に曲げられているＣ１部及びＣ２部の近傍であるので、少なくともこの部位を被覆膜で覆えばよく、これを実現しようとすれば、発光管１０の中心点からガラス管外表面までの最短距離Ｒ１としたとき、発光管１０の中心点を中心としてＲ１の半径を有する円に含まれる範囲を被覆膜の非形成範囲とすることで達成可能である。
（変形例２）
本実施の形態における蛍光ランプ１は、いわゆる片口金タイプ二重渦巻形の蛍光ランプであるが、いわゆる両口金タイプの蛍光ランプ１２１０においても、図５に示すように、管端部１２１１ａ及び１２１１ｂにそれぞれ、内部に配されているフィラメントコイル電極を覆い、かつ、上述した距離Ｌ１及び距離Ｌ２にある位置で挟まれる範囲を網羅して被覆膜５５ａ，５５ｂを形成することにより、本実施の形態における蛍光ランプ１と同様の効果を奏する。
（変形例３）
図６に示すように、従来のいわゆる片口金タイプの蛍光ランプ１１０にも本実施の形態における蛍光ランプ１と同様の構成を適用することもできる。この場合にも、管端部１１１１ａ及び１１１１ｂにそれぞれ、内部に配されているフィラメントコイル電極を覆い、かつ、上述した距離Ｌ１及び距離Ｌ２にある位置で挟まれる範囲を網羅して被覆膜５６ａ，５６ｂを形成することとなる。

なお、上記本実施形態の蛍光ランプ１の構成は、基本的に管入力２０Ｗ品種だけでなく、例えば、管入力８０Ｗ品種などの管入力２０Ｗ品種以外、例えば、ガラス管外径５ｍｍ〜１９ｍｍ、ガラス管内径４ｍｍ〜１８ｍｍ、約肉厚０．５ｍｍの仕様にも適用でき、同様の効果を発揮するものであり、その場合の被覆膜の膜厚を１００μｍ〜３００μｍの範囲から適宜選択するものとする。

本発明の蛍光ランプは、渦巻形蛍光ランプを用いる照明装置に利用することが可能である。

本発明の実施形態の蛍光ランプを示す図であって、（ａ）は正面方向から見た斜視図、（ｂ）は背面方向からから見た斜視図本発明の実施形態の発光管を示す図であって、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は正面図本発明の実施形態のフィラメントコイル電極近傍の断面図本発明の実施形態の被覆膜の変形例１を示す図本発明の実施形態の被覆膜の変形例２を示す図本発明の実施形態の被覆膜の変形例３を示す図従来の蛍光ランプを示す図であって、（ａ）は底面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図従来の蛍光ランプを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図

符号の説明

１蛍光ランプ
１０発光管
１１ａ，１１ｂ管端部
１２屈曲ガラス管
１２ｃ管中央部
１３ａ，１３ｂフィラメントコイル電極
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ電極リード線
１４ｆ接続位置
１５ａ，１５ｂビーズガラスマウント
１６排気管
１７水銀
２０管入力
２０保持部材
２０ｅ開口部
２１保持部材本体
２２保持部材蓋体
２７ａ，２７ｂ保持取手
４０口金
４３端子ピン
４９シリコン樹脂
５０ａ被覆膜
５０ａ，５０ｂ被覆膜
５５ａ，５５ｂ被覆膜
５６ａ，５６ｂ被覆膜

Claims

放電路が渦巻状で、かつ、発光面が略平面状となるように形成された渦巻形発光管を備える蛍光ランプであって、
前記発光管端部において、フィラメントを支持しているリード線が封着されており、
前記発光管端部の外表面には、前記フィラメントが配設されている範囲を覆うように被覆膜が形成されていることを特徴とする蛍光ランプ。
前記被覆膜の形成範囲は、前記フィラメントの支持位置を基準として前記封着部に１０ｍｍ近づいた第１位置と、前記支持位置を基準として前記封着部から１０ｍｍ遠ざかった第２位置とに挟まれる範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記被覆膜は、前記発光管の管外表面全体に形成されていることを特徴とする請求項1及び２のいずれかに記載の蛍光ランプ。
前記被覆膜は、透光性を有するポリエステル樹脂部材からなることを特徴とする請求項1から３のいずれかに記載の蛍光ランプ。
前記被覆膜は、シリコン樹脂からなることを特徴とする請求項1から３のいずれかに記載の蛍光ランプ。
前記発光管端部を覆い、前記発光管端部を保持する保持部材が配されており、
前記被覆膜の一部が、前記保持部材と前記発光管端部の間隙に設けられていることを特徴とする請求項５記載の蛍光ランプ。