JP2012529730A - 蛍光灯の発光管 - Google Patents
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Abstract
本発明は液体水銀または低温アマルガムを使って、発光管の壁に泡状凸部を一つあるいは一つ以上設けて、前記泡状凸部と発光管との間に前記泡状凸部と発光管とを連通させる連接管を設けて、この泡状凸部の直径よりその連接管の直径が小さいことを特徴とする蛍光灯の発光管を提供するものである。本発明の蛍光灯の発光管の内部空間と泡状凸部との間に熱抵抗を形成する。また泡状凸部の直径は連接管の直径より大きい。このように表面積は大きく、熱も拡散しやすいから、泡状凸部内部の温度は液体水銀または低温アマルガムの好ましい作動温度に調節しやすく、好ましい効果を得て、発光管の内部に安定した水銀蒸気圧があるようにして、外管グローブが付いた状態で快速点灯と好ましい光束立ち上がりとの点灯効果を実現できる。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は蛍光灯の発光管に関して、特に異形構成の蛍光灯の発光管に関するものである。
いろいろな白熱電球と形状が似ている外管グローブ付き蛍光灯は、白熱電球より著しい省エネルギー効果を有し、家庭や公共場所などに広く使われてきたものである。従来、外管グローブ付き蛍光灯は高温アマルガムを使用するものである。この高温アマルガムは比較的に高い作動温度だけで蛍光灯に対して必要な水銀蒸気圧を維持できる。点灯後、始動してから、高温アマルガムが好ましい作動温度になるまで、温度が上昇して、蛍光灯の発光管が好ましい発光光束を発生させるには違う遅延時間がかかる。もちろん、補助アマルガムを使うと、この遅延時間は短くなるが、いろいろの製造工程の原因で、今まで理想的な効果を達成できなかった。いま、光束の立ち上がり特性を改善するために高温アマルガムを使わなく、低温アマルガムを使うメーカーもある。中国国内には直接に発光管に液体水銀あるいは低温アマルガムを封入する方法を使うメーカーがある。外管グローブを使うため、発光管の温度が激しく上がって、発光管内の水銀蒸気圧が好ましい作動圧力から大きくずれて、螺旋型の発光管の発光品質は劣化して、発光できない状態になることもある。もう一つの方法は、発光管内の水銀蒸気圧が理想的な状態になるように、外管グローブのサイズ寸法を大きくして、蛍光灯のパワーを小さくする方法であるが、もちろん、このような方法はユーザーに受け入れられない。
速く好ましい輝度を得るため、従来は、発光管の壁に泡状凸部(凸部あるいは突出部)を設けて、当該領域の温度を隣りより低くすることにより、螺旋形発光管内における水銀蒸気圧が好ましい圧力になって、好ましい光束を得ながら、速く好ましい輝度を得ていた。
日本特許の特開2006−302589号公報には外管グローブ付き蛍光ランプが公開された。この外管グローブ付き蛍光ランプの発光管に、低温領域にするための円柱形の凸部2aを設けることにより、蛍光灯は快速的に好ましい輝度を実現できる。しかしながら、この特許には、凸部の形状特徴が泡状凸部内の温度に対して与える影響が公開されなかった。
国際特許WO2008/105371A1には蛍光灯と突出部(2a、102a)を公開された。この蛍光灯はさらに突出部2aと樹脂10との連結により突出部2aの温度を低くさせることも公開された。また、突出部の円柱形のサイズ特徴である直径d1と蛍光灯の断面の直径d0との比率と温度との関係も公開された。ただし、当該特許には、突出部のほかの構成特徴と温度との関係は公開されなかった。当該突出部の下端部には、外管グローブが割れた場合に、割れた外管グローブを落ちないように保持する拡径部2bを設けた。
それぞれの外管グローブ付き蛍光灯は好ましい作動温度が違っているのである。関係文献の記載によると、発光管の直径が38mm(T12)の蛍光灯は好ましい水銀蒸気圧が0.8Paで、直径が12mm(T4)の蛍光灯は好ましい水銀蒸気圧が1.2Paで、直径が8mm(T2)の蛍光灯は好ましい水銀蒸気圧が1.7Paである。それぞれの直径の発光管の好ましい冷端温度は同じではない。直径が12mm(T4)の蛍光灯の好ましい液体水銀温度は約45℃で、直径が8mmの発光管の好ましい液体水銀温度は約50℃である。上記先行の技術に公開された突出部の形状はすべて同じ形状(円柱形)である。このような構成における突出部の温度では、発光管に好ましい水銀蒸気圧を発生させることは難しい。この構成によって、発光管内から突出部に入る熱量と突出部から表面を経由して拡散した熱量との差を制御しにくい。突出部内の温度はこの熱量差と関係がある。通常、突出部の泡の寸法を制御することだけにより、突出部に入る熱量を制御する。当該突出部の泡の寸法が変わらない場合、仮に外表面積を大きくして拡散する熱量を増やしたとしても、長手方向のサイズを増やすことしかできない。しかしながら、通常、蛍光灯の発光管の長手方向のサイズに制限がある。そして、いろいろの蛍光灯の要求に応じて、突出部の泡の温度を好ましい冷端温度になるように制御することは難しくなる。そうすると、点灯始動の瞬間にアマルガムから蒸発した水銀の蒸気圧が好ましい圧力に達しなく、好ましい光束を得て、速く好ましい輝度を得ることができなくなる。そのため、以上に公開された特許に記載のように、よく熱伝導樹脂を利用する。それにより、蛍光灯の構成は複雑になって、製造することも難しくなる。
本発明の目的は、蛍光灯の発光管を提供して、外管グローブ付き蛍光灯に当該発光管を使って、口金が上方にある場合に快速点灯と好ましい光束立ち上がりとの点灯効果を実現する。
以上説明した発明の目的を実現するため、本発明は、液体の水銀あるいは低温アマルガムを使う蛍光灯の発光管であって、発光管の壁に泡状凸部を一つあるいは一つ以上設け、前記泡状凸部と発光管との間に前記泡状凸部と発光管とを連通させる連接管を設けて、この泡状凸部の内径より当該連接管の内径は小さい。
また、上記の連接管の断面積は泡状凸部の最大断面積より小さい。
また、上記泡状凸部の連接管の断面は円形あるいは矩形である。
また、前記泡状凸部は球形、円柱体、または正方体をしている。
また、上記の泡状凸部の連接管は円管で、上記泡状凸部は球形で、連接管の断面の直径は上記泡状凸部の球状泡の直径より小さい、管状になる。
上記発光管の壁にさらに水銀蒸気の拡散を促進し、発光管の光束をあげる緩衝用泡状凸部を1個あるいは1個以上設ける。
前記のアマルガムは低温アマルガムである。
上記発光管内に低温アマルガムを設ける。
上記泡状凸部内に低温アマルガムを設ける。
本発明の蛍光灯の発光管は、泡状突出部分の具体的な構成を変更して、連接管と泡状凸部とを含むようになった。連接管の直径は泡状凸部の直径より小さい(連接管の断面積は小さい)。すなわち、発光管の泡状突出部分はボトルネックのように構成された。そのため、発光管内の空間と泡状凸部との間に熱抵抗があって、該当熱抵抗は連接管の断面積(発光管の太さ)や長さを調整することによって変更できるから、発光管内の空間から泡状凸部に入る熱量を容易に制御できる。また、泡状凸部の直径は連接管の直径より大きいから、泡状凸部の外表面積を調整することにより、泡状凸部から拡散する熱量を容易に増やすことができる。これは本発明の泡状突出部分の構成では、連接管のサイズを変更しない場合、泡状凸部の横方向のサイズは蛍光灯の横方向のサイズよりはるかに小さいため、泡状凸部の横方向のサイズの調整範囲は大きく、長手方向のサイズが制限される場合、泡状凸部の横方向のサイズを大きくするように容易に調整し、泡状凸部の外表面積を増やすことができるからである。この二つの方法により、泡状凸部内の温度を液体の水銀あるいは低温アマルガムの好ましい作動温度に調整でき、理想的な効果を達成できる。もし低温アマルガムを使えば、点灯始動後、低温アマルガムに含まれる水銀はフィラメントとアークにより加熱されて蒸発し、泡状凸部内の温度が以上に説明したように容易に好ましい作動温度に調節されるから、発光管内の空間には安定した適正な水銀蒸気圧がある。よって、外管グローブ付き蛍光灯として使う場合、快速点灯と好ましい光束立ち上がりとの点灯効果を実現できる。
以下図面を参照しながら、本発明の構成及び実施例をさらに詳しく説明する。
図面における構成要素について、同じ機能あるいは類似機能のものに同一の参照符号を付して説明する。
図1と図2では、口金13と、上蓋1と、外管グローブ5と、ベース4と、及びベース4に固定する安定器17と発光管9とにより、外管グローブ付き蛍光灯が構成された。この実施例では、発光管9は異形構成の螺旋状発光管である。灯管の脚3における短い排気管2と灯管の脚10における長い排気管11とが上蓋1の下に形成され、長い排気管11のトップに低温アマルガム12が封入された。発光管9の壁と外管グローブの内表面との間であって、発光管9の壁に突出部分6を設けた。突出部分6は発光管9のベース4から一番遠い端部の中央に設ける。突出部分6の付近(例えば、その両側の螺旋状発光管9のトップの第一ターン)に緩衝用泡状凸部7、8を設ける。緩衝用泡状凸部は発光管9の壁の別のところに設けてもよい。また、発光管9の内部の空間あるいは突出部分6の内部にも低温アマルガム12を配置することができる。当該外管グローブ付き蛍光灯は、通常の方式で据付けて(図2のように口金が上にある)点灯するとき、長い排気管内における低温アマルガム12はフィラメント14により加熱され、発光管9内における低温アマルガム12は放電のアークにより加熱され、アマルガムに含まれる水銀が早く蒸発し、螺旋状の発光管内で水銀蒸気圧が発生する。低温アマルガム12を使わなく、液体の水銀を使ってもよい。図5は図1に示した蛍光灯の発光管の突出部分6の構成の詳細な模式図である。鉛直方向にある発光管の中心線と、泡状凸部61の中心線と、連接管62の中心線とは同じ直線上にある。もちろん、本発明の蛍光灯の発光管では、発光管の中心線と、泡状凸部61の中心線と、連接管62の中心線とは同じ直線上になくでもよい。本発明の蛍光灯の発光管の突出部分6は泡状凸部61と連接管62とを含む。本実施例では、連接管62は長さLの円管である。泡状凸部61は球形の中空泡で、連接管62は泡状凸部61の内部空間と連通している。連接管内の空間の断面積は泡状凸部の最大断面積より小さい。すなわち、本実施例では、連接管62の内径は泡状凸部61の内径より小さい。もし突出部分6の肉厚が均一なら、連接管62の断面の外径dは泡状凸部61の球形部分の外径より小さい。このように、突出部分6はボトルネック構成である。連接管62により泡状凸部61の内部空間と発光管9の内部空間とが連通され、熱と水銀蒸気はこれを通って拡散で
きる。
きる。
外管グローブ付き蛍光灯では、好ましい水銀蒸気圧は発光管の直径によって違うのである。関連のテキストによると、直径38mm(T12)の蛍光灯の発光管では好ましい水銀蒸気圧は0.8Paで、直径12mm(T4)の蛍光灯の発光管では好ましい水銀蒸気圧は1.2Paで、直径8mm(T2)の蛍光灯の発光管では好ましい水銀蒸気圧は1.7Paである。低温アマルガムが設けられるところの温度は、低温アマルガムの飽和蒸気圧が当該蛍光灯の発光管の直径による好ましい水銀蒸気圧になる温度でなければいけない。通常、直径12mm(T4)の蛍光灯の発光管の場合は、液体水銀を使う場合、好ましい温度は45度で、直径8mmの蛍光灯の発光管の場合は、液体水銀を使う場合、好ましい温度は50度である。
本発明の発明者の研究によると、泡状凸部61の温度が好ましい温度になるように、泡状凸部の温度をよく制御するため、発光管9から泡状凸部に入る熱量Q1を減らす(あるいはゆっくり入るようにする)ことも、泡状凸部自身の拡散できる熱量Q2を増やすことも必要である。Q1−Q2の差の大きさを制御することにより、泡状凸部61の内部の温度を制御できる。以上説明したように、従来の技術に公開された泡状凸部では、泡状凸部の形状は大体同じである。通常、泡状凸部の大きさを制御することにより泡状凸部に入る熱量を制御し、泡状凸部に入る熱量を減らすとともに、泡状凸部のサイズを減らなければいけない。熱量の拡散が泡状凸部の表面積と関係があるから、泡状凸部のサイズを小さくすると泡状凸部から拡散する熱量も減る。例えば、泡状凸部が円柱形の場合、直径が小さくなると、表面積も小さくなって、熱量の拡散も遅くなる。直径が一定の場合、表面の熱拡散面積を大きくするため、長手方向のサイズを増やす方法しか使えない。しかし、蛍光灯の発光管の長手方向のサイズには制限があるので、従来の技術による泡状凸部では、泡状凸部の内部の温度を調整して好ましい水銀蒸気圧を実現しにくい。従来の技術に公開された泡状凸部の形状は大体同じで、本発明のような連接管と泡状凸部とを含むボトルネック構成ではないため、従来技術では、熱伝導用のシリコン樹脂を用いることにより、発光管の熱量の拡散を実現する。
本発明が提供する蛍光灯の発光管の突出部分6は、連接管62と泡状凸部61とを含むため、突出部分6に入る熱量Q1を制御し(調整し)、また泡状凸部61から拡散させる熱量Q2を制御(調整)することができる。突出部分6に入る熱量Q1は連接管62の内径と長さLとに関係する。そのため、主に連接管62の太さを変更することにより泡状凸部61に入る熱量を制御する(長さLの調整による制御も可能であるが、通常、発光管9と外管グローブ5との距離により制限されることもある。)。本実施例では、肉厚が一定の場合、連接管62の直径dが小さいほど、その内径は小さくなって、泡状凸部61に入る熱量Q1は少なくなって(遅くなって)、長さLが長くなると、泡状凸部61に入る熱量Q1は少なくなる。泡状凸部61から拡散する熱量Q2は、主に泡状凸部61の表面積に関係する。表面積が大きくなるほど、熱量の拡散は速くなって、Q2も大きくなる。本実施例でも、直径Dが大きくなるほど、外表面積も大きくなって、熱量の拡散も速くなって、Q2も大きくなる。本発明の突出部分のボトルネック構成は、従来の技術の欠陥を克服して、連接管62を設けて、連接管62を泡状凸部61より細くして(連接管62の内部空間の断面積は泡状凸部61内部空間の最大断面積より小さい)、ボトルネック状になって、連接管62の上記直径dと長さLを調節することにより、泡状凸部61に入る熱量を調整する。また、その表面積を増やすことにより、泡状凸部61が拡散する熱量が増える。本発明の突出部分6は連接管の太さが変わらない場合、泡状凸部61の表面積を変更する。泡状凸部61の表面積を増やすため、その長手方向のサイズを増やしてもよいし、横方向のサイズを増やしてもよい。泡状凸部61の横方向のサイズは、発光管の横方向のサイズよりずっと小さいから、泡状凸部61の横方向のサイズの調整範囲は大きい。したがって、泡状凸部61が容易に好ましい温度になるようによく調整して、発光管9内の水銀蒸気圧が好ましい蒸気圧になって、好ましい光束を得ることができる。
図6は泡状凸部付き発光管を有する蛍光灯の光束―時間関係を表すカーブである。そのAB部分では、フィラメントとアークの加熱により、水銀の蒸気圧が上がり、光束も上がる。BC部分では、水銀の蒸気圧が上がりすぎ、光束が下がる。CD部分では、低温アマルガムにより調節して、水銀蒸気圧が下がり、光束が上がる。DE部分では、泡状凸部内の水銀蒸気圧が段々好ましい状態になって、光束も安定している。図面によると、BCD部分では、光束は不安定であることが分かった。本発明の発明者の研究によると、発光管に一個あるいは一個以上の緩衝泡状凸部を設けることにより、このBCD部分では光束を安定させることができる。図1、図2、図4に示すように、発光管の異なる場所に緩衝泡状凸部を一個あるいは一個以上設け、例えば緩衝泡状凸部7、8を設ける。このようにすることにより、BCD部分では、発光管内の水銀蒸気圧をバランスさせて、光束をもっと安定させて、発光効果がよくなる。緩衝泡状凸部7、8の構成と形状は突出部分6と似ていてもよいが、連接管がなくてもよい。その形状は球形あるいは円柱形などの形状である。緩衝泡状凸部は一個あるいは一個以上設けてよい。
連接管のサイズと泡状凸部のサイズとを調整することによっても、泡状凸部内の温度が液体水銀の好ましい作動温度まで下がらないこともある。図7は同じ水銀蒸気圧の場合、液体水銀と低温アマルガムとの作動温度の比較である。液体水銀と低温アマルガムとの作動温度は違うので、低温アマルガムの作動温度は液体水銀の作動温度より約10℃高い。本発明は泡状凸部に低温アマルガムを封入し、蛍光灯のパワーが大きく、外管グローブのサイズが小さい場合、泡状凸部内の温度が液体水銀の好ましい作動温度より約10℃高くても、発光管9内の水銀蒸気圧が好ましい作動状態になることも可能である。
本発明は長い排気管11のトップに低温アマルガム12を封入するほか、発光管9の内部空間あるいは突出部分6内にも低温アマルガム12を配置する。このようにすると、発光管9内の水銀蒸気圧が好ましい作動状態にもっとなりやすい。
図8は本発明の外管グローブ付き蛍光灯の異形構成の螺旋形発光管の突出部分の構成の他の実施例の模式図である。この実施例では、突出部分6の泡状凸部61は球状ではなく、正方体あるいは長方体である。その断面の長さはL1、幅はL2である。垂直方向には(発光管の中心軸線の方向には)、泡状凸部61の中心線と、連接管62の中心線とは同じ直線にある。泡状凸部61内部の空間は連接管62を通って発光管9の内部空間と連通する。連接管62の長さはLである。
図9は本発明の外管グローブ付き蛍光灯の異形構成の螺旋形発光管の突出部分の構成の別の実施例の模式図である。この実施例では、突出部分6の泡状凸部61は球状である。しかし、垂直方向には(発光管の中心軸線の方向には)、泡状凸部61の中心線と、連接管62の中心線とは同じ直線上にない。泡状凸部61内部の空間は連接管62を通って発光管9の内部空間と連通する。泡状凸部61と連接管62とのサイズは図5と同じである。
図10、図12、図13は本発明の蛍光灯の螺旋状発光管の変形例を示して、それぞれU型発光管、V型発光管、螺旋状ばね型発光管を示す模式図である。突出部分6は一つしか設けなく、構成は上記実施例と同じである。
本発明の新型の異形構成の螺旋状発光管を使う蛍光灯の外管グローブは梨形に制限されなく、例えば円柱形、方形、球形、蝋燭形、アルミニウムめっきの反射式グローブでもよい。本発明の新型の異形構成の螺旋状発光管はコンパクトの蛍光灯に使っても、同じく、好ましい光束を得ながら、快速的に好ましい輝度を得ることができる。図13に示したように、外管グローブは反射器132とグラス蓋131とを含む。
以上の説明により、当業者にとっては、以下のことは想像しやすいことである。例えば、この発明の連接管62と泡状凸部61は他の形状をしても、不規則の形状をしてもよい。例えば、泡状凸部61は楕円形でもよく、連接管は断面が三角形あるいは矩形などのものでもよい。連接管の方向も変更でき、突出部分は一つの連接管と一つの泡状凸部と含むだけでよい。その構成では連接管は泡状凸部より直径が小さく、連接管の内部空間の断面積は泡状凸部の内部空間の最大断面積より小さく、そして、突出部分はボトルネック状になって、同じく本発明の目的を実現することができる。発光管9には、突出部分6を設けるほか、必要の場合、また突出部分をいくつか設けてもよい。緩衝泡状凸部も一個あるいは一個以上設けてもよい。
以上の実施例が記載したのは本発明の基本原理と、主な特徴と、長所とである。当業者にとっては、以下に記載することは明らかである。すなわち、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、本発明はその精神と範囲を逸脱することなく、いろいろの変更と改良をすることができ、これらの変化と改良は本発明の請求の範囲にある。
1 上蓋
2 短い排気管
3 灯管の脚
4 ベース
5 外管グローブ
6 突出部分
7 緩衝用泡状凸部
8 緩衝用泡状凸部
9 発光管
10 灯管の脚
11 長い排気管
12 アマルガム
13 口金
14 フィラメント
17 安定器
61 泡状凸部
62 連接管
2 短い排気管
3 灯管の脚
4 ベース
5 外管グローブ
6 突出部分
7 緩衝用泡状凸部
8 緩衝用泡状凸部
9 発光管
10 灯管の脚
11 長い排気管
12 アマルガム
13 口金
14 フィラメント
17 安定器
61 泡状凸部
62 連接管
Claims (11)
- 液体水銀あるいは低温アマルガムを使った蛍光灯の発光管であって、発光管の壁に泡状凸部を一つあるいは一つ以上設けて、前記泡状凸部と前記発光管との間に前記泡状凸部と前記発光管とを連通させる連接管を設けて、前記泡状凸部の内径より前記連接管の内径は小さいことを特徴とする蛍光灯の発光管。
- 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
前記連接管の最大断面積は前記泡状凸部の最大断面積より小さいことを特徴とする。 - 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
前記連接管の断面は円形あるいは矩形であることを特徴とする。 - 請求項1又は3に記載した蛍光灯の発光管において、
前記泡状凸部は球形、円柱体、または立方体であることを特徴とする。 - 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
前記泡状凸部の前記連接管は円柱体で、前記泡状凸部は球形で、前記連接管の断面の直径(d)は前記泡状凸部の球形部分の直径(D)より小さいことを特徴とする。 - 請求項1又は2又は4に記載した蛍光灯の発光管において、
前記泡状凸部は2個であることを特徴とする。 - 請求項1又は2又は4に記載した蛍光灯の発光管において、
前記発光管と前記連接管と前記泡状凸部との中心線は同じ直線上にあることを特徴とする。 - 請求項1又は2又は4に記載した蛍光灯の発光管において、
前記発光管と前記連接管と前記泡状凸部との中心線は同じ直線上にないことを特徴とする。 - 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
水銀拡散の促進及び発光管光束の改善のために、さらに前記発光管の壁に緩衝用泡状凸部を1個あるいは1個以上設けることを特徴とする。 - 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
前記発光管内にさらに低温アマルガムを設けることを特徴とする。 - 請求項1に記載した蛍光灯の発光管において、
前記泡状凸部内にさらに低温アマルガムを設けることを特徴とする。
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