JP2016031792A - 蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】点灯時間の経過とともに消耗するエミッタの消耗速度を抑制し、極めて点灯寿命の長い蛍光ランプを提供する。
【解決手段】ガラスバルブ１の内面に蛍光体層２を設けるとともに、内部に水銀あるいは水銀化合物と希ガスを封入し、前記ガラスバルブの両端部に電子放射性物質であるエミッタ４を保持した３重タングステンコイルフィラメント３がインナーリード線５に支持されている電極６を具備した蛍光ランプにおいて、前記エミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメント３は、エミッタ４が保持されている部分において、エミッタ４が保持されている部分において、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、１．１０≦（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）≦１．５０の関係を満たす電極構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、点灯寿命の極めて長い電極を具備した蛍光ランプに関するものである。

一般に蛍光ランプの点灯寿命は、タングステンコイルフィラメントに保持される電子放射性物質（エミッタ）の量に比例して長いことが知られている。このエミッタには、アルカリ土類金属の複合酸化物（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ）が多く用いられる。エミッタは、ランプが点灯している時に剥離・脱落、及び熱蒸発して点灯時間の経過とともに消耗していき、ランプが点灯できなくなるまでエミッタが消耗してしまうと、ランプは点灯寿命となり消えてしまう。この蛍光ランプの点灯寿命を延長するため、エミッタの量を増加させる様々な多重コイルフィラメントが設計され用いられている。さらにランプの製造時の振動、運搬時の振動・衝撃などの外的要因などにより、エミッタが剥離・脱落することを防止し、寿命延長効果を得るため、多重コイルフィラメントのコイル質量をＭｃ（ｍｇ）とし、エミッタ質量をＭｅ（ｍｇ）として、Ｍｅ／Ｍｃの比を一定範囲内に収め、剥離・脱落を防止するフィラメントとエミッタの構成が開示されている（特許文献１）。

特開平１０−２５５７１８号公報

しかしながら、特許文献１ではこの多重コイルフィラメントのコイル質量Ｍｃ（ｍｇ）とエミッタ質量Ｍｅ（ｍｇ）の比、Ｍｅ／Ｍｃを一定範囲内に収めるフィラメントとエミッタの構成は、エミッタの剥離・脱落を減少することについてコイル質量とエミッタ質量で考慮されており、コイル形状によるエミッタの剥離・脱落の減少については、何等考慮されていない。つまり、Ｍｅ／Ｍｃの比を一定範囲に収めても、例えばエミッタがタングステンコイルフィラメントの周囲にだけ付着している状態で保持され、タングステンコイルフィラメントの内部に保持されていない場合、エミッタを支持する役割のタングステンがエミッタの外部に無いため、この構成ではエミッタの脱落を促進させ、結果的に点灯寿命が短くなる恐れがあった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的はタングステンコイルフィラメントとそこに保持させるエミッタの構造を見直すことにより、エミッタの剥離・脱落を減少させ、エミッタの消耗速度を抑制させることで、点灯寿命の極めて長い蛍光ランプを提供することにある。

本発明は、ガラスバルブの内面に蛍光体層を設けるとともに、内部に水銀あるいは水銀化合物と希ガスを封入し、前記ガラスバルブの両端部に電子放射性物質であるエミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントがインナーリード線に支持されている電極を具備した蛍光ランプにおいて、前記エミッタを保持したタングステン３重コイルフィラメントは、エミッタが保持されている部分において、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、１．１０≦（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）≦１．５０であることを特徴とする。

点灯寿命の極めて長い蛍光ランプを提供することができる。

本発明の実施の形態である蛍光ランプを示す正面及び部分断面図 本発明の実施の形態である３重タングステンコイルフィラメントとエミッタを示す拡大斜視図 本発明の実施の形態である３重タングステンコイルフィラメントを示す拡大斜視図 本発明の実施の形態と従来例の３重コイルの各部の名称と寸法を示す図

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。

本発明者らは、多重コイルフィラメントに保持されるエミッタの消耗状況を詳しく調査し、そのエミッタの消耗メカニズムを解析したところ、エミッタの消耗速度は、エミッタを保持した多重コイルフィラメントのエミッタが保持されている部分において、一次巻タングステン径と一次巻ピッチの比が二次巻タングステン径と二次巻ピッチの比に密接な関係があることを見出した。

すなわち、点灯寿命の極めて長い蛍光ランプを提供するという課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ガラスバルブの内面に蛍光体層を設けるとともに、内部に水銀あるいは水銀化合物と希ガスを封入し、前記ガラスバルブの両端部に電子放射性物質であるエミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントがインナーリード線に支持されている電極を具備した蛍光ランプにおいて、前記エミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントは、エミッタが保持されている部分において、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、１．１０≦（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）≦１．５０であることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、一般に多く用いられているアルカリ土類金属の複合酸化物であるエミッタの熱放射率は、ランプが点灯している時の温度領域において、タングステンの熱放射率よりも著しく大きいため、ランプが点灯している時、エミッタを保持したタングステンフィラメントからの熱放射が高まり、エミッタの熱蒸発を減少すると共に、ランプの製造時の振動、運搬時の振動・衝撃などの外的要因や点灯中の内部の水銀、希ガスによるエミッタへのイオン衝撃によるエミッタの剥離・脱落を防止できる。よって、従来よりも点灯寿命の極めて長い電極を具備する蛍光ランプの作成が可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１において、ガラスバルブの管径を１５〜３８ｍｍにすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、蛍光ランプ内部の希ガスの圧力を３０６〜３６０Ｐａとすることを特徴とする。前記希ガスの圧力をこの範囲とすることで、エミッタの熱蒸発を減少させ、希ガスによるエミッタへのイオン衝撃を抑えることができる。

図１は、本実施形態による直管蛍光ランプ２０形（ＦＬ２０ＳＳ）を示す正面及び部分断面図である。ガラスバルブ１の内面には、蛍光体層２が設けられ、内部に水銀あるいは水銀化合物と希ガス（図示せず）が封入されている。ガラスバルブ１の両端部には、電子放射性物質であるエミッタ４を保持した３重コイル形状の３重タングステンコイルフィラメント３が２本のインナーリード線５で圧着され、リード線５間で３重タングステンコイルフィラメント３が支持されている電極６が設けられている。２本のインナーリード線５は２本の口金ピン７とカシメにより接続され、外部から３重タングステンコイルフィラメント３への給電は口金ピン７を介して行われる。ランプを点灯する時は、口金ピン７を介して、エミッタ４を保持した３重タングステンコイルフィラメント３に給電されるとともに、電極６間に放電を開始させる電圧が印加され、電極６間の気体放電により、蛍光ランプは点灯する。

本発明者らは、３重タングステンコイルフィラメントに保持されるエミッタの消耗状況を初期の状態から点灯時間の経過とともに消耗していく状態まで、順に詳しく調査し、エミッタの消耗メカニズムを解析したところ、エミッタの消耗速度は、エミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントのエミッタが保持されている部分において、一次巻タングステン径と一次巻ピッチの比が二次巻タングステン径と二次巻ピッチの比に密接な関係があることを見出した。すなわち、エミッタが保持されている３重タングステンコイルフィラメントの部分において、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、
１．１０≦（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）≦１．５０
を満足するように３重タングステンコイルフィラメントを設計し、エミッタを保持させてやれば、エミッタの熱蒸発を減少すると共に、ランプの製造時の振動、運搬時の振動・衝撃などの外的要因や点灯中の内部の水銀、希ガスによるエミッタへのイオン衝撃によるエミッタの剥離・脱落が減少し、エミッタの消耗速度を抑制できることが分かったのである。

具体例を以下に述べる。本発明は、例えば図４に記載の寸法の３重コイルタングステンフィラメントを用い、従来よりもフィラメントのエミッタが保持されている部分において、エミッタが表面に露出している面積をより大きくし、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）の比を１．２１とし、ガラスバルブの管径を２８．５ｍｍ、蛍光ランプ内部の希ガスの圧力を３３３Ｐａとしたものである。

図２は、エミッタが保持されている部分において、タングステンが表面に露出している状態とエミッタが表面に露出している状態を示している。

図２及び図３を参照しながら、本実施形態と従来例の３重コイルの各部の名称と寸法を図４に示す。

本実施形態の直管蛍光ランプＦＬ２０ＳＳは、ランプの点灯時間と３重タングステンコイルフィラメントに保持されているエミッタ質量変化の関係から、少なくとも約２３，２００時間の最小点灯寿命が得られた。一方、従来例の直管蛍光ランプＦＬ２０ＳＳは約１０，６７０時間の最小点灯寿命であり、本実施形態はエミッタ質量が従来例の約１．３倍であるにも関わらず、本実施形態により、約２．２倍の長寿命化が成されたことが分かる。

従来例の３重タングステンコイルフィラメントの（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）の比は１．１０より小さい範囲にあり、従って（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）が１．１０より小さい範囲では、エミッタの熱蒸発は従来並となり、エミッタの消耗速度を抑制できず、長い点灯寿命をもつ電極を得ることができない。一方、（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）が１．１０以上の範囲では、熱放射率の大きいエミッタが、タングステンに比べて表面に露出する面積が増し、エミッタを保持したタングステンコイルフィラメントからの熱放射が大きくなり、エミッタの熱蒸発が減少すると共にランプの製造時の振動、運搬時の振動・衝撃などの外的要因や点灯中の内部の水銀、希ガスによるエミッタへのイオン衝撃によるエミッタの剥離・脱落を防止し、エミッタの消耗速度が抑制され、長寿命化が実現可能となる。また、長寿命化を実現できる（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）の比の上限は１．５０であり、これより大きい範囲では３重タングステンフィラメントのエミッタを保持している部分において、前記１．１０より小さい範囲と同じくエミッタの熱蒸発は従来並となり、エミッタの消耗速度を抑制できず、長い点灯寿命をもつ電極を得ることができない。本実施形態の直管蛍光ランプＦＬ２０ＳＳのエミッタの消耗速度を調査したところ、約０．３４ｍｇ／ｋｈであった。一方、従来例のエミッタの消耗速度は約０．４３ｍｇ／ｋｈであった。

よって、本実施形態のエミッタの消耗速度は従来例の約７９％と抑制されていることが分かる。

上記した本実施例によれば、エミッタの消耗速度を抑制でき、点灯寿命の極めて長い電極を具備した蛍光ランプを得ることができる。

以上説明したように、点灯寿命の極めて長い電極を具備した蛍光ランプが得られるため、ランプ交換回数の低減による省力化、省メンテナンス効果によるコストの削減及び省資源化につながり、廃棄物削減による地球環境保護に貢献することができる。

１ … ガラスバルブ
２ … 蛍光体層
３ … タングステンコイルフィラメント
４ … エミッタ
５ … インナーリード線
６ … 電極
７ … 口金ピン

Claims (3)

1. ガラスバルブの内面に蛍光体層を設けるとともに、内部に水銀あるいは水銀化合物と希ガスを封入し、前記ガラスバルブの両端部に電子放射性物質であるエミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントがインナーリード線に支持されている電極を具備した蛍光ランプにおいて、
   前記エミッタを保持した３重タングステンコイルフィラメントは、エミッタが保持されている部分において、一次巻タングステン径ＦＤ１（ｍｍ）、一次巻ピッチＰ１（ｍｍ）、二次巻タングステン径ＦＤ２（ｍｍ）、二次巻ピッチＰ２（ｍｍ）としたとき、１．１０≦（ＦＤ１／Ｐ１）／（ＦＤ２／Ｐ２）≦１．５０であることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 前記ガラスバルブの管径を１５〜３８ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
3. 前記希ガスの圧力を３０６〜３６０Ｐａとしたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。