JP2008235119A - 電球形蛍光ランプ及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ点灯によるグローブの色に経時変化が生じることなく、拡散膜が剥離し難く、グローブに破壊が生じた場合における飛散防止の効果の大きいグローブを有する電球形蛍光ランプを提供する。
【解決手段】バルブが屈曲されて構成されたバルブ体６１と；バルブ体６１を点灯させる点灯装置と；開口部を一部に有する包囲体であり、発光管を内包すると共に、内壁にシリコーン系樹脂を主成分とする光拡散膜が形成されたグローブ８と；点灯装置を収納し、一端側に口金が取り付けられ、グローブ８の開口部と連通するカバー体１０と；を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光管を覆うグローブを備えた電球形蛍光ランプ及び、この電球形蛍光ランプを用いて構成した照明装置に関するものである。

従来、この種のランプにおいては、光拡散性を施すためにグローブの内部にアクリル系樹脂を塗布したものが特許文献１に記載されている。しかしながら、アクリル系樹脂は点灯中に色変化が発生して黄色味を帯びる問題がある。

これに対し、管の外側にポリウレタン樹脂拡散膜を塗布しガラス飛散防止効果を持たせるものが特許文献２に記載されているが、このものにあっては光拡散の効果はなく、外面に拡散膜を形成することから取扱時に拡散膜に傷を付けるなど拡散膜の破れが生じ易い問題がある。

更に、ガラスグローブ内に、顔料をアクリルシリコーン共重合体エマルジョンに分散させたものを塗布した構成のものが特許文献３に示されている。しかし、このものについても、点灯中に色変色が発生し易く、品質向上のために改善する必要がある。

また、水溶性アクリル系樹脂にフィラーとしてＳｉ（珪素）を含んだもので形成した拡散膜を備えるものもあるが、拡散膜表面がポーラスであり、点灯中に拡散膜が剥がれ易く、ランプ内に析出した水分が拡散膜に染み込み、拡散膜の透過性が変化してしまう問題がある。

２００１−１４９１４号公報 特開平２−２７３４３７号公報 特公平６−６６１３３号公報

本発明は、上記のようなランプグローブの現状に鑑みてなされたもので、その目的は、ランプ点灯によるグローブの色に経時変化が生じることなく、拡散膜の剥離も発生し難いグローブを有する電球形蛍光ランプおよびこれを用いた照明器具を提供することである。

本発明に係る電球形蛍光ランプは、バルブが屈曲されて構成された発光管と；発光管を点灯させる点灯装置と；開口部を一部に有する包囲体であり、発光管を内包すると共に、内壁にシリコーン系樹脂を主成分とする光拡散膜が形成されたグローブと；点灯装置を収納し、一端側に口金が取り付けられ、グローブの開口部側が取り付けられるカバーと；を具備することを特徴とする。

バルブの形状は、茄子形形状、円筒形状など各種の形状を許容する。シリコーン系樹脂は、加熱硬化性のシリコーン樹脂が製造工程の加工性の観点から好適である。シリコーン系樹脂は、シリコーン系エラストマーを許容する。拡散膜圧は５〜５０μｍ程度が好適である。拡散膜には、紫外線吸収剤として、ＴｉＯ₂、Ｃ₄₅Ｈ₆₉Ｏ₃Ｐ，Ｃ₂₀Ｈ₂₅Ｎ₃Ｏなどの有機系化合物のうち、１つを含有することを許容する。これを含むことにより、グローブの変色が抑制される。

本発明に係る電球形蛍光ランプは、シリコーン系樹脂には、燐酸系フィラー、珪素あるいは金属酸化物フィラーが含有されていることを特徴とする。

本発明に係る照明器具は、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請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプと；を具備することを特徴とする。

本発明に係る電球形蛍光ランプでは、グローブの内壁にシリコーン系樹脂の拡散膜を有するので、ランプ点灯の経時変化によっても色変色が生じることなく、拡散膜が剥がれ難く、破壊が生じた場合における飛散防止の効果が大きいものである。

本発明に係る電球形蛍光ランプでは、燐酸系フィラー、珪素あるいは金属酸化物フィラーを含有することにより、拡散剤として作用し、所要の光拡散特性を得ることが可能である。

本発明に係る照明装置では、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプを備えるので、ランプ点灯の経時変化によっても色変色が生じることなく、拡散膜が剥がれ難いグローブを有するランプを備えた照明装置を提供できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る電球形蛍光ランプおよびそれを用いた照明装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には、同一の符号を伏して重複する説明を省略する。電球形蛍光ランプは、図１に示す一部切欠側面図と、図２に示す電球型蛍光ランプのグローブ８を外した斜視図に明らかなように、蛍光ランプ６と電源装置を実装した回路基板９が、グローブ８とグローブ８の上側に設けられたカバー体１０内に内蔵された構成を有し、カバー体１０の上側には口金１３が設けられている。蛍光ランプ６はガラス製の屈曲したバルブ体６１を有し、バルブ体６１内面には、例えば３波長発光形の蛍光体層が形成され、アルゴンなどの希ガスが封入されている。本実施の形態では、封入ガス比率が９９％以上のアルゴンガスが封入圧力３００〜８００Ｐａで封入されている。

バルブ体６１は、例えば管外径７〜９ｍｍの直管形バルブの中間部をＵ字状に屈曲させることにより一対の直線部５１および屈曲部６２を形成した４本のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを有している。

各バルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄは、連結管６４ａ及び図示しない連結管６４ｂ、６４ｃにより順次連結され、放電路長が４００ｍｍ〜７００ｍｍ、好しくは４００ｍｍ〜５００ｍｍであり、始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶ、好しくは２．５ＫＶ〜３ＫＶであり、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖ、好しくは１５０Ｖ〜２００Ｖとなっている。

４本のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄのうち、電極が封入されない中間のバルブ６３ｂの少なくとも１つの端部には、バルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄよりも細径のガラス製バルブにて構成されるロングチップ方式の細管６４が封着されている。この細管６４は、先端に主アマルガム６５を封入する水銀封入用であると共に、排気管としても使用される。

細管６４は図１に示されるように、カバー体１０の内壁に当接しないように先端がやや内側に位置するように２箇所で屈曲された屈曲形状を有している。細管６４の先端に封入される主アマルガム６５は、ビスマス（Ｂｉ）が５０〜６５％、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。

また蛍光ランプ６を保持するホルダ３１には、蛍光ランプ６が挿通される図示しない複数の取付孔が形成され、これら取付孔に蛍光ランプ６のバルブ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの各端部が挿通された状態で、例えば図示しないシリコーン樹脂などの接着剤で固定されている。ホルダ３１における蛍光ランプ６側とは反対側には回路基板９が配置されている。

回路基板９は略円板状であり、回路基板９にはワンパッケージスイッチが実装される他、細管６４の位置に対応して細管６４が挿通される貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して細管の先端が口金１３側まで延在されている。回路基板９の両面には、電源装置を構成する素子が実装されるが、回路基板９の口金１３側である面１４には、耐熱裕度が低い面実装部品、特にワンパッケージスイッチが実装される。この結果、最も熱量の大きな熱源である蛍光ランプ６からの放射熱が上記口金１３側である面１４に実装された部品に伝わりにくく、品質の向上が期待される。なお、上記口金１３側である面１４にサブ基板を設けて、これにワンパッケージスイッチ１２などの耐熱裕度が低い面実装部品を実装する構成を採用することも可能である。

本発明に係る電球形蛍光ランプの実施形態に係る回路構成図は図３の如くである。電球形蛍光ランプは、交流電源１を整流して倍電圧を得る倍電圧整流回路２を備える。この倍電圧整流回路は、直列に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２とダイオードＤ１、Ｄ２により構成されており、交流電源１の一方の端子は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、交流電源１の他方の端子は、コンデンサＣ１、Ｃ２の接続点に接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ２は同じ方向性に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードがコンデンサＣ１と接続され、ダイオードＤ２のアノードがコンデンサＣ２に接続されている。

インバータ回路３は直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２の両端から出力を得ており、電解効果トランジスタなどのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２によりハーフブリッジのインバータ回路が構成される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は駆動回路４により交互にオンオフされ、出力はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点から得られる。なお、インバータ回路は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を２対以上有する例えばフルブリッジ形のものであってもよい。

スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点には、コンデンサＣ３を介してオートトランス５のタップｂが接続されている。オートトランス５の両端子ａｃ間には、蛍光ランプ６が接続されるが、この場合、端子ｃと蛍光ランプ６の一端側には、バラストチョークコイル７が接続されている。更に、蛍光ランプ６の両端間には始動用のコンデンサＣ４が接続されている。

上記のインバータ回路３には、ソフトスタート機能を行う構成が含まれていても良い。このソフトスタート機能は始動時においてインバータ回路３のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチングオン時間を通常時より短く設定して蛍光ランプ６の両電極を十分予熱してから始動電圧が印加されるように制御するものであり、電極の予熱が不十分な状態で蛍光ランプ６に大きな始動電圧が印加されることにより電極のエミッタ等の物質がスパッタにより飛散してランプ寿命が短くなることを抑制するものである。

以上のように構成された電球形蛍光ランプにおいては、図３における蛍光ランプ６を除く回路と素子により構成される電源装置と、蛍光ランプ６とが図１の器具本体１００に内包されている。そして、始動時となると交流電源１の出力である交流は、倍電圧整流回路２によって倍圧整流されると共に平滑化され、コンデンサＣ１、Ｃ２による直列接続回路の両端間の電圧が直列接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に与えられる。

インバータ回路３では、駆動回路４によりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチングが行われ、インバータ回路３の出力がコンデンサＣ３を介してオートトランス５のタップｂに与えられる。オートトランス５においては、端子ａｂ間にある分路巻線の巻線数と端子ｂｃ間にある直列巻線の巻線数の比によって決定される昇圧比（１．３〜２倍）で昇圧され、バラストチョークコイル７を介して蛍光ランプ６の両端間に与えられる。

以上のように構成されて倍電圧整流回路２により交流電源１の電圧が倍の電圧とされ、更にオートトランス５により昇圧され、蛍光ランプ６の点灯に必要な電圧（始動電圧の上限値が２ＫＶ〜３ＫＶ、ランプ電圧が１２０Ｖ〜２００Ｖ）とされるので、必要十分な電圧をトランスの大型化を伴わずに実現することができる。

上記の電球形蛍光ランプにおいて、グローブ８は、開口部を一部に有するガラス製の包囲体であり、発光管であるバルブ体６１を内包すると共に、その内面にシリコーン系樹脂の拡散膜８０が塗布形成されたものである。この拡散膜８０は、ジメチルシリコーンやフェニルシリコーンなどのシリコーンゴム系の樹脂を主成分として、拡散膜フィラーとして、燐酸カルシウム、燐酸水素カルシウム、ハロ燐酸カルシウムのいずれか１つ以上を含有するか、珪素あるいは金属の酸化物であるＳｉＯ₂，ＺｎＯ，Ａｌ₂Ｏ₃のいずれか１つ以上を含有する。また、上記拡散膜には、紫外線吸収剤として、ＴｉＯ₂、Ｃ₄₅Ｈ₆₉Ｏ₃Ｐ，Ｃ₂₀Ｈ₂₅Ｎ₃Ｏなどの有機系化合物のうち、１つを含有する。塗布した拡散膜の拡散膜圧は５〜５０μｍ程度が好適である。

＜試作品＞
発明者らは、シリコーン樹脂を主成分とし、ピロ燐酸カルシウム（Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂）をフィラーとして含有した拡散膜をグローブ８の内壁に塗布して硬化させた試作品１〜５を作成した。この拡散膜の厚さは、グローブ８のトップ部分（開口と対向する部分）において１６μｍ、最大径部において１２μｍ、口金１３に近い根本部１４μｍであった。また、シリコーン樹脂が９９重量％に対し、ピロ燐酸カルシウム（Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂）を１重量％含有したものを用いた。

上記の試作品１〜５について、６０００時間の継続点灯を行っても変色は生じなかった。また、試作品１〜５とアクリル系樹脂を塗布した五個の従来品について、重量８ｇの鉄球を図４に示す高さから落下させて、破壊試験を行った。この図４では、グローブの最大径部分に鉄球を落下させた場合を「サイド」と表記し、グローブのトップ部分（開口と対向する部分）に鉄球を落下させた場合を「トップ」と表記している。

図４から明らかな通り、シリコーン樹脂を主成分とし、上記のフィラーを含有させた拡散膜を内壁に有する試作品１〜５が「サイド」において従来品より概ね1.5乃至2倍の落下距離であり、また「トップ」においては従来品より概ね2倍程度の落下距離であり、いずれの試作品も強度の点において従来品より遥かに優れていることが分かる。また、グローブの最大径部分に鉄球を落下させた破壊後の飛散状態を図５に示す。アクリル系樹脂を塗布した従来品では、図５（ａ）に示すようにガラス小片の飛散が激しいのに対し、試作品は図５（ｂ）に示すように二つに割れたものの、ガラス小片の飛散は見られなかった。試作品の拡散膜は、シリコーン系エラストマーであり、ある程度の弾性を有するためであると思料推定される。

試作品に係るグローブの拡散膜について、赤外線吸収スペクトル分析（ＡＴＲ法）により得られた吸収スペクトル分布図を図６に示す。図６のポイントＰ１の吸収は、１０００ｃｍ^-1（１０μｍ）で、Ｓｉ−Ｏのシリコーン結合に起因するものであり、図６のポイントＰ２の吸収は、７５０ｃｍ^-1（１３μｍ程度）で、Ｓｉ−Ｃのシリコーン結合に起因するものであると特定できる。また、図６のポイントＰ３の吸収は、１２５０ｃｍ^−１（８μｍ程度）で、ジメチル基の存在に起因するものであり、ジメチルシリコーン樹脂を主成分とするものであると特定できた。

また、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）によりＣａ、Ｐが検出され、拡散剤（フィラー）はピロ燐酸カルシウム（Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂）と推定された。また、シリコーン樹脂について、付加型シリコーン樹脂と縮合型シリコーン樹脂とがあり、このうち付加型シリコーン樹脂については、熱硬化し易い傾向にあり、加熱して硬化が進行するか否かに基づき付加型シリコーン樹脂と縮合型シリコーン樹脂のいずれであるかを判定可能である。

なお、上記の実施例では、グローブの内部に蛍光ランプを収納したものを示したが、ＬＥＤや有機ＥＬ等の発光体を収納したものとしても良い。

上記の電球形蛍光ランプ或いはＬＥＤや有機ＥＬ等の発光体を上記グローブに収納したランプ５０を図７に示されるように、一般照明用電球の照明器具７１を用いた場合に、電球形蛍光ランプ５０の配光が一般照明用電球の配光に近似することで、照明器具７１内に配設されたソケット７２近傍の反射体７３への光放射量が十分に確保される。

本発明に係る電球形蛍光ランプの実施例に係る一部切欠側面図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの実施例に係るグローブを外した斜視図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの実施例の回路構成を示す図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの試作品とアクリル系樹脂を塗布した従来品について、鉄球落下による破壊試験の結果を示す図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの試作品とアクリル系樹脂を塗布した従来品について、鉄球落下による破壊後の状態を示す図。 本発明に係る電球形蛍光ランプの試作品に係るグローブの拡散膜について、赤外線吸収スペクトル分析（ＡＴＲ法）により得られた吸収スペクトル分布図。 本発明に係る電球形蛍光ランプを用いて構成した照明装置を示す側面図。

符号の説明

１ 交流電源
２ 倍電圧整流回路
３ インバータ回路
４ 駆動回路
５ オートトランス
６ 蛍光ランプ
７ バラストチョーク
８ グローブ
９ 回路基板
１０ カバー体
１３ 口金
３１ ホルダ
５０ 電球形蛍光ランプ
５１ 直線部
６１ バルブ体
６２ 屈曲部
６３ａ〜６３ｂ バルブ
７１ 照明器具
１００ 器具本体

Claims (3)

1. バルブが屈曲されて構成された発光管と；
   発光管を点灯させる点灯装置と；
   開口部を一部に有する包囲体であり、発光管を内包すると共に、内壁にシリコーン系樹脂を主成分とする光拡散膜が形成されたグローブと；
   点灯装置を収納し、一端側に口金が取り付けられ、グローブの開口部側が取り付けられるカバーと；
   を具備することを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. シリコーン系樹脂には、燐酸系フィラー、珪素あるいは金属酸化物フィラーが含有さ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. 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または２に記載の電球形蛍光ランプと；
   を具備することを特徴とする照明器具。