JP2009009784A

JP2009009784A - 光源装置

Info

Publication number: JP2009009784A
Application number: JP2007168887A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Furukawa; 敦古川
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】長寿命化を実現することができる光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１は、発光管２とフィラメント３とを有している。発光管２内には、ガス状の発光原子が封入されている。フィラメント３は、発光管２内に設けられており、電気エネルギーによって発熱する。熱電子放出体は、発光原子と衝突することで発光原子の発光を促進する熱電子を電気エネルギーを受けることによって放出する。熱電子放出体は、フィラメント３の表面に形成されている。フィラメント３は、曲線または複数の直線で構成された中心軸ＣＡ１の周りをコイル状に巻回されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプとして機能する光源装置に関する。

今日、省エネルギー化、省資源化が製品に要求される中、蛍光ランプも例外ではなく、更なる高効率化、長寿命化が必要とされている。高効率化、長寿命化を図るためには、(ａ)蛍光ランプの蛍光体の劣化を防ぎ、（ｂ）蛍光ランプ内に封入された水銀蒸気の消耗を回避し、（ｃ）コイル状フィラメントの表面に設けられた熱電子放出体の消耗を回避する（すなわち、熱電子放出体の量を増加させる）などの方策が採られる。

特に、（ｃ）の熱電子放出体の消耗を回避する方法に関し、コイル状フィラメントの巻き数を増加させることで、コイル状フィラメントの表面積が拡大する。これにより、熱電子放出体の量を増加させることができる。しかし、蛍光ランプの内径に制限があるため、コイル状フィラメントの巻き数を限りなく増加させることは事実上、困難である。熱電子放出体の消耗を回避するもう一つの方法として、コイル状フィラメントの全長を拡大する方法により熱電子放出体の量を増加させることもできる。

図７に示す蛍光ランプにおいて、蛍光ランプのコイル状フィラメントの全長を拡大する方法の一例が挙げられている（特許文献１参照。）。すなわち、コイル状フィラメント１０６の中心軸ＣＡ１００が発光管１０２の中心軸ＣＡ１０１と直交する方向に一直線状に形成されることで、コイル状フィラメント１０６の長さを発光管１０２の内径に近付ける方法が開示されている。これにより、この蛍光ランプにおいては、従来のコイル状フィラメントと比べその全長が拡大することで、コイル状フィラメントの表面に設けられた熱電子放出体の量を増加させることができる。
特開平７−２６２９６４号公報

しかしながら、特許文献１で開示される蛍光ランプにおいて、コイル状フィラメントの中心軸は、発光管の中心軸と直交する方向に単一の直線の形状を有している。そのため、発光管の内径を超える長さのコイル状フィラメントを実現することはできない。コイル状フィラメントの全長のこの制約により、コイル状フィラメントの表面に設けられる熱電子放出体の量は制限される。したがって、熱電子放出体の消耗時期は早くなり、蛍光ランプの長寿命化を実現することはできないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長寿命化を実現することができる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の光源装置は、ガス状の発光原子が封入された発光管と、発光管内に設けられており、電気エネルギーによって発熱するフィラメントであって、発光原子と衝突することで発光原子の発光を促進する熱電子を電気エネルギーを受けることによって放出する熱電子放出体がフィラメントの表面に形成されているフィラメントと、を有し、フィラメントは、曲線または複数の直線で構成された中心軸の周りをコイル状に巻回されている。

本発明によれば、コイル状に巻かれたフィラメントの中心軸は、曲線または複数の直線で構成されている。そのため、コイル状のフィラメントの中心軸が一直線状である形態に比べ、フィラメントの全長は拡大する。フィラメントの全長が拡大することで、フィラメントの表面積も増大するため、フィラメントの表面に形成されている熱電子放出体の量も増加することになる。したがって、熱電子放出体の増加により、長寿命化を実現することのできる光源装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。光源装置１は、発光管２と、フィラメント３と、リード線４と、取り付け部５と、口金６とで構成されている。

発光管２内には、ガス状の発光原子と、発光原子の発光が持続的に行われるように補助する機能を有する発光補助物質とが封入されている。発光原子としては、水銀を好適に用いることができる。一方、発光補助物質としては、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスのいずれか、またはそれらを組み合わせた混合ガスを好適に用いることができる。さらに、発光管２の内面には、発光物質が放射する電磁波（特に、紫外線）を可視光線へと変換する機能を有する蛍光体が塗布されている。この蛍光体としては、アンチモンイオンおよびマンガンイオンを含む化合物、テルビウムまたはユウロピウムなどの希土類元素の陽イオンを含む化合物などを用いてもよい。

フィラメント３は、発光管２の内部に設けられており、絶縁体である取り付け部５から延びているリード線４の上縁部に設けられている。フィラメント３は、その中心軸ＣＡ１がリード線４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に螺旋形を有して延び、螺旋形の中心軸ＣＡ１の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線４の一方の上縁部から延びている（図１における破線の中心軸ＣＡ１参照）。フィラメント３は、中継点Ｐ１で折り返し、その中心軸ＣＡ１がリード線４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に螺旋形を有して延び、左右のリード線４の他方の上縁部に達している（図１における実線の中心軸ＣＡ１参照）。また、フィラメントの巻回形状を保持するための保持部材（不図示）が、フィラメント３の中心軸ＣＡ１と同軸に設けられている。

フィラメント３には、発光管２の外側端面に設けられており、外部電源（不図示）と接続されている口金６からリード線４を介して電気エネルギーが供給される。この供給電気エネルギーによりフィラメント３は発熱し、フィラメント３の表面に形成された熱電子放出体（不図示）に熱エネルギーが供給される。フィラメント３に供給された電気エネルギーを熱エネルギーという変換エネルギー形態で熱電子放出体が受けることで、熱電子放出体は熱電子を発する。この熱電子は発光原子の電子の発光現象を促進するものである。なお、熱電子放出体はアルカリ土類金属の酸化物でできているのが好ましい。

その後、熱電子放出体に供給された熱エネルギーによって、熱電子は熱電子放出体から発光管２の内部に放出される。次に、放出された熱電子は、発光管２内に封入された発光原子と衝突する。衝突した熱電子の持つ運動エネルギーが発光原子へと供給され、発光原子の電子は基底状態から励起状態へとエネルギー準位が高められる。しかし、この励起状態は非常に不安定な量子状態であるため、電子のエネルギー準位は励起状態から基底状態へと遷移する。電子のエネルギー遷移の際に、励起状態と基底状態との間のエネルギー準位差に相当する振動数を有する電磁波（特に、紫外線）が発光原子の電子内から放射される。放射された紫外線が発光管２の内面に塗布された上述の蛍光体によって可視光線に変換されることで、光源装置１は光源としての機能を果たすこととなる。

本実施形態のフィラメント３は、その中心軸ＣＡ１がリード線４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に螺旋形を有して延びており、螺旋形の中心軸ＣＡ１の周りをコイル状に巻回されて延びている。これにより、従来のフィラメントの中心軸が一直線状である形態に比べ、フィラメントの全長は拡大している。フィラメントの全長が拡大することで、その表面積も増大するため、フィラメントの表面に設けられる熱電子放出体の量も増加することになる。したがって、熱電子放出体の増加により、長寿命化が図られた光源装置が実現できる。

以降の実施形態においては、発光管内におけるフィラメントの形状の形態が第１の実施形態と異なることを除いては、他の構成要素の特徴は同じであるため、主にフィラメントの形状の特徴について述べることにする。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。フィラメント１３は、その中心軸ＣＡ３がリード線１４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に曲線形状を有して延び、曲線形状の中心軸ＣＡ３の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線１４の一方の上縁部から延びている（図２における破線の中心軸ＣＡ３の形態）。フィラメント１３は、中継点Ｐ２で折り返し、その中心軸ＣＡ３がリード線１４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に曲線形状を有して延び、左右のリード線１４の他方の上縁部に達している（図２における実線の中心軸ＣＡ３の形態）。

なお、図２におけるフィラメント１３の２つの破線と実線の中心軸ＣＡ３は、同一平面上に在る形態であるが、異なる平面上に在る形態にも変更可能である。さらに、破線の中心軸ＣＡ３、実線の中心軸ＣＡ３のそれぞれは一つの平面を形成している形態であるが、３次元的な曲線形状である形態にも変更可能である。
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。フィラメント２３は、その中心軸ＣＡ４がリード線２４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に折れ線形状を有して延び、折れ線形状の中心軸ＣＡ４の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線２４の一方の上縁部から延びている。フィラメント２３は、中継点Ｐ３で折り返し、その中心軸ＣＡ４がリード線２４の中心軸ＣＡ２と平行な方向に折れ線形状を有して延び、左右のリード線２４の他方の上縁部に達している。

なお、図３におけるフィラメント２３の折れ線の中心軸ＣＡ４を構成する各線分は、全て同一平面上に在る形態であるが、異なる平面上に在る形態にも変更可能である。
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。フィラメント３３は、その中心軸ＣＡ５がリード線３４の中心軸ＣＡ２と直交する方向に螺旋形を有して延び、螺旋形の中心軸ＣＡ５の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線３４の一方の上縁部から延びている。左右のリード線３４の一方の上縁部から延びたフィラメント３３は、左右のリード線３４の他方の上縁部に達している。
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。フィラメント４３は、その中心軸ＣＡ６がリード線４４の中心軸ＣＡ２と直交する方向に曲線形状を有して延び、曲線形状の中心軸ＣＡ６の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線４４の一方の上縁部から延びている。左右のリード線４４の一方の上縁部から延びたフィラメント４３は、左右のリード線４４の他方の上縁部に達している。
（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。フィラメント５３は、その中心軸ＣＡ７がリード線５４の中心軸ＣＡ２と直交する方向に折れ線形状を有して延び、折れ線形状の中心軸ＣＡ７の周りをコイル状に巻回されて左右のリード線５４の一方の上縁部から延びている。左右のリード線５４の一方の上縁部から延びたフィラメント５３は、左右のリード線５４の他方の上縁部に達している。

なお、図６におけるフィラメント５３の折れ線の中心軸ＣＡ７を構成する各線分は、全て同一平面上に在る形態であるが、異なる平面上に在る形態にも変更可能である。

上述の第２から第６の実施形態の曲線または複数の直線で構成されたフィラメント１３、２３、３３、４３、５３はいずれも、従来のフィラメントの中心軸が一直線状である形態に比べその全長は拡大している。フィラメントの全長が拡大することで、その表面積も増大するため、フィラメントの表面に設けられる熱電子放出体の量も増加することになる。したがって、熱電子放出体の増加により、長寿命化が図られた光源装置が実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。本発明の第２の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。本発明の第３の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略図である。本発明の第４の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。本発明の第５の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。本発明の第６の実施形態に係る光源装置の要部を拡大した概略斜視図である。従来の蛍光ランプのフィラメントの形状を示す一部切欠図である。

符号の説明

１、１１、２１光源装置
２、１２、２２発光管
３、１３、２３、３３、４３、５３フィラメント
４、１４、２４、３４、４４、５４リード線
５、１５、２５、３５、４５、５５取り付け部
６、１６、２６、３６、４６、５６口金
ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３、ＣＡ４、ＣＡ５、ＣＡ６、ＣＡ７中心軸
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３中継点

Claims

ガス状の発光原子が封入された発光管と、
前記発光管内に設けられており、電気エネルギーによって発熱するフィラメントであって、前記発光原子と衝突することで該発光原子の発光を促進する熱電子を該電気エネルギーを受けることによって放出する熱電子放出体が該フィラメントの表面に形成されているフィラメントと、
を有し、
前記フィラメントは、曲線または複数の直線で構成された中心軸の周りをコイル状に巻回されている、
光源装置。
前記光源装置は、一対のリード線を有し、
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から螺旋状に該リード線の他方まで延びている、
請求項１に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と平行な方向に螺旋状に延び、その後折り返して該リード線の該中心軸と平行な方向に螺旋状に該リード線の他方まで延びている、請求項２に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と直交する方向に螺旋状に該リード線の他方まで延びている、請求項２に記載の光源装置。
前記光源装置は、一対のリード線を有し、
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から曲線状に該リード線の他方まで延びている、
請求項１に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と平行な方向に曲線状に延び、その後折り返して該リード線の該中心軸と平行な方向に曲線状に該リード線の他方まで延びている、請求項５に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と直交する方向に曲線状に該リード線の他方まで延びている、請求項５に記載の光源装置。
前記光源装置は、一対のリード線を有し、
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から折れ線状に該リード線の他方まで延びている、
請求項１に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と平行な方向に折れ線状に延び、その後折り返して該リード線の該中心軸と平行な方向に折れ線状に該リード線の他方まで延びている、請求項８に記載の光源装置。
前記フィラメントの前記中心軸は、前記リード線の一方から該リード線の中心軸と直交する方向に折れ線状に該リード線の他方まで延びている、請求項８に記載の光源装置。
前記熱電子放出体は、アルカリ土類金属の酸化物でできている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置。
前記フィラメントの巻回形状を保持するための保持部材が、該フィラメントの前記中心軸と同軸に設けられている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光源装置。