JP2563028B2 - 電球形蛍光ランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバルブ内水銀蒸気圧
をアマルガムによって調整するようにした蛍光ランプを
有する電球形蛍光ランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、白熱電球の代替品として、白熱電
球と同じ口金を有し、省電力化、長寿命化を狙った電球
形蛍光ランプ装置が製品化されている。

【０００３】したがって、この種装置の外形と大きさも
白熱電球のサイズに近いことが望ましい。

【０００４】しかしながら、この種装置は、蛍光ランプ
と点灯回路とが外囲器内に収容されるため、蛍光ランプ
の水銀蒸気圧が高くなり過ぎ、効率が低下するという問
題があった。蛍光ランプに代表される低圧水銀蒸気放電
ランプは、水銀蒸気圧が約６×１０^-3mmＨｇのときに、
供給された電力を紫外線に変換する効率が最高となる。
このときの管壁温度は４０℃前後であるが、電球形蛍光
ランプ装置は外囲器内の温度が高くなるため、管壁温度
が高くなり過ぎてしまい、紫外線放射効率が低下してし
まう。したがって、従来の電球形蛍光ランプ装置は蛍光
ランプの温度特性と外囲器内の温度との関係を考慮する
必要がある関係で、どうしても白熱電球よりはるかに大
きい。しかも、放熱をよくするために、例えば実開昭５
６−５２８５２号公報（文献１）および実開昭５６−６
４６５９号公報（文献２）に開示されているように外囲
器に放熱孔を設けているから外観を阻害し、かつ虫やほ
こりが内部に入りやすい。

【０００５】以上の事情から、従来のこの種装置は白熱
電球用の照明器具への適合率が低く、このため思ったほ
ど普及しなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電球形蛍光ランプ装置
としては、特開昭５８−１７８９５２号公報（文献３）
に開示されているように、なるべく密閉形の外囲器を用
いることが望ましい。しかし、文献３のものは安定器を
外囲器に収納しないで別置きにするので、外囲器を密閉
することが可能であるが、安定器を収納すると安定器の
発熱量が多いために、やはり温度上昇は避けられない。
したがって、密閉形の外囲器内の熱容量を大きくするた
めに、外囲器を文献１，２のものよりさらに一層大きく
する必要があり、商品性が全く損なわれてしまう。

【０００７】また、文献１，２は、アマルガムをバルブ
端部の細管内に配設してバルブ内の水銀蒸気圧を適正値
に制御している。しかし、その外囲器内は仕切板によっ
てバルブおよび点灯回路が配設される空間と通気孔が設
けられた空間とに区分けされており、アマルガムが収納
される細管は仕切板を通して通気孔が設けられた空間に
臨むように構成されている。すなわち、文献１，２のア
マルガムは比較的温度の低い雰囲気で使用されるもので
ある。したがって、文献１，２の電球形蛍光ランプ装置
の外囲器を単に密閉形とすることはできない。

【０００８】さらに、文献１，２のように、バルブが配
設される空間側に点灯回路が配設されていると、バルブ
から放射された光が点灯回路によって遮断されて有効光
量が低下したり、グローブに点灯回路の影が映るなどの
問題がある。

【０００９】一方、特開昭５２−２０８４号公報（文献
４）や実開昭５８−２１０６７号公報（文献５）には、
ビスマス・インジウムアマルガムがバルブ内に配設され
た直管形の蛍光ランプが開示されている。このアマルガ
ムは、例えばビスマス対インジウムの和のアトム比を、
０．４：０．６〜０．７：０．３とし、かつ水銀対ビス
マス・インジウムの和のアトム比を、０．０１：０．９
９〜０．１５：０．８５としている。

【００１０】このビスマス・インジウムアマルガムを水
銀蒸気圧を約６×１０^-3mmＨｇ付近に安定させるために
は、アマルガムの設置温度を極めて高い温度雰囲気にす
る必要がある。このため、文献４，５では、このアマル
ガムを電極近傍のフレアステムに固定している。

【００１１】しかし、文献１，２に開示されているアマ
ルガムは比較的温度の低い空間で使用されるものである
ため、このアマルガムを文献４および文献５のアマルガ
ムに単に置き換えても電球形蛍光ランプ装置の発光効率
の向上は望めない。

【００１２】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、白熱電球の代替品としての商品性に優れ、外観が向
上するとともに、水銀蒸気圧を安定して最適値に制御し
て発光効率を向上させることができる電球形蛍光ランプ
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電球形蛍光ラン
プ装置は、口金を備えたカバーおよび透光性のグローブ
によって実質密閉形に構成された外囲器と；放電路が屈
曲するように形成されたガラスバルブ、ガラスバルブ内
面側に形成された蛍光体被膜、ガラスバルブの両端に封
止されたステム、ステムに支持された電極、少なくとも
一方のステムに連設されてガラスバルブに連通するとと
もにガラスバルブ端から突出する細管および細管内に収
納されたビスマス対インジウムのアトム比が０．４５：
０．５５〜０．６０：０．４０かつ水銀対ビスマスおよ
びインジウムの和のアトム比が０．０３８：０．９６２
〜０．００５：０．９９５なる関係を有するビスマス・
インジウムアマルガムを有し、両端をカバー内に位置さ
せるとともに主発光部をグローブ内に位置させて外囲器
内に収容された蛍光ランプと；少なくとも主要部がカバ
ー内に収容された蛍光ランプの点灯回路と；を具備して
いる。

【００１４】実質的密閉形とは、冷却用の通気孔でなけ
れば気圧調整用の小孔や部品嵌合用の隙間などは許容さ
れることを意味する。

【００１５】本発明によれば、外囲器を実質的に密閉形
にし、かつ、アマルガムが収納された細管と点灯回路の
少なくとも主要部とをカバー内に配設し、かつアマルガ
ムをビスマス・インジウムアマルガムとしたこととこの
アマルガムの水銀量を特定したこととが相俟って、最冷
部になる細管したがってアマルガムの温度が点灯回路の
熱影響を受けて最適温度にすることが容易となり、この
ためバルブ内が安定して最適な水銀蒸気圧となる。

【００１６】また、蛍光ランプの主発光部をグローブ内
に位置させ、点灯回路の少なくとも主要部をカバー内に
収容したので、蛍光ランプから放射された光が点灯回路
によって遮断されたり、グローブに点灯回路の影が映る
おそれがない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１は、本発明の電球形蛍光ランプの一実
施形態を示す一部切欠概略断面図である。図において、
１は合成樹脂製のカバーで、カバー１の一端側の頂部に
は口金２が取付けられている。３はグローブで、カバー
１の他端側の開口に被嵌されている。４は外囲器で、カ
バー１およびグローブ３からなり、実質的に密閉形に構
成され、その形状は例えばボール形の白熱電球に近似さ
せている。

【００１９】外囲器４内には、低圧水銀蒸気放電ランプ
として代表的な蛍光ランプ５と、蛍光ランプ５の始動素
子、例えば点灯管６およびチョークコイル形安定器など
の点灯回路７が収容されている。なお、８は後述するガ
ラスバルブ、１０はその曲成部である。

【００２０】図２は、同じく蛍光ランプを示す拡大斜視
図である。蛍光ランプ５は鞍形に曲成されている。すな
わち、直管状をなしたガラスバルブ８をその両端部９，
９間の中央で略Ｕ字状に曲成するとともに、その結果形
成された曲成部１０と両端部９，９との間を、上記Ｕ字
形を含む平面と略直交する方向に略Ｕ字状に曲成したも
ので、両端部９，９と曲成部１０とが互いに隣接して同
方向に位置された概略鞍形状をなしている。

【００２１】図３は、同じく蛍光ランプの端部の拡大断
面図である。この図から明らかなようにガラスバルブ８
の内面側には蛍光体被膜１２が形成されているととも
に、各管端部９にはフレア部１４を有するフレアステム
１５が封着されている。マウント１３は、フレアステム
１５とステム１５に封着された一対のリード線１６とリ
ード線１６の内端に継線されたコイル電極１７とステム
１４に封着された細管１８とから構成されている。細管
１８は、ステム１５の先端部に開口されており、既知の
ようにこの細管１８を通じて蛍光ランプ５内の排気およ
び所定量の不活性ガスの封入が行われる。

【００２２】なお、このような蛍光ランプ５は、両端部
９，９および曲成部１０を口金２側に向けた姿勢で外囲
器４内に収容されており、その電極１７が点灯管６と安
定器７と口金２との間で所要の点灯回路を形成するよう
に接続されている。

【００２３】ところで、上記蛍光ランプ５の細管１８内
には、定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御するアマル
ガム１９が設置されている。このアマルガム１９はビス
マス（Ｂｉ）・インジウム（Ｉｎ）の合金と水銀（Ｈ
ｇ）との化合物を略球状の一つの塊に形成したものであ
る。アマルガム１９は、上記細管１８の途中に設けた絞
り部２０と封止端との間に脱落不能に保持されており、
細管１８の封止端部とは離間するように配設されてい
る。

【００２４】そして、このアマルガム１９は上記ビスマ
ス対インジウムのアトム比を、０．４５：０．５５〜
０．６０：０．４０とし、かつ水銀対インジウム・ビス
マスの和のアトム比を、０．０３８：０．９６２〜０．
００５：０．９９５と規定している。以下この根拠につ
いて図４ないし図６を加えて説明する。

【００２５】図４はアマルガムの温度に対する水銀蒸気
圧の変化を示すグラフである。図４中の曲線Ａは純水銀
の蒸気圧曲線を、曲線Ｂはインジウム−水銀（５％）の
アマルガムの蒸気圧曲線を、曲線Ｃはインジウム−水銀
（１０％）のアマルガムの蒸気圧曲線を表している。

【００２６】図４から、アマルガム中の水銀含有比率が
高くなるほど、その蒸気圧曲線が純水銀の蒸気圧曲線に
近づくことが分かり、ある温度で所望の水銀蒸気圧を得
るためには、水銀量を規定する必要があることが分か
る。またアマルガムのベース金属が同じでも、水銀濃度
が異なると蒸気圧曲線が変わるため、ある品種の蛍光ラ
ンプにとって最適なアマルガムであっても、他の品種の
蛍光ランプにとって適切なものとは限らないことが分か
る。

【００２７】そこで、本発明者らはこのような観点に基
づいてさらに詳細な実験を行った。すなわち、この実験
では、ビスマス−インジウム−水銀のアトム比が、０．
５１２：０．４５４：０．０３３（重量％では６４．
５：３１．５：４．０）のアマルガムおよびビスマス−
インジウム−水銀のアトム比が、０．５１７：０．４５
９：０．０２５（重量％では６５．２：３１．８：３．
０）のアマルガムを製作し、これら両アマルガムの温度
に対する水銀蒸気圧の変化を調べた。

【００２８】図４中の曲線Ｄは前者のアマルガムの蒸気
圧曲線を示し、曲線Ｅは後者のアマルガムの蒸気圧曲線
を示す。この結果、ビスマス−インジウム−水銀のアト
ム比を上述のように規定したアマルガムでは、約８０℃
〜１００℃の温度範囲のときに、その蒸気圧曲線がＤ，
Ｅの蒸気圧曲線の最適値である約６×１０^-3mmＨｇ付近
で平坦となっており、高温域で明らかに水銀蒸気圧を制
御していることが分かる。この約８０℃〜１００℃とい
う温度領域は、定常点灯時での密閉形の外囲器４内の雰
囲気温度と略一致している。したがって、上記組成のア
マルガムを用いれば、蛍光ランプ５を密閉形の外囲器４
内の厳しい温度条件下で点灯させても、管内水銀蒸気圧
を最適値に制御することができる。

【００２９】特に、外囲器４が実質的に密閉形であり、
通気用の孔が形成されていないので、外囲器４内の温度
が安定し、この結果外囲器４外の温度変化の影響を受け
ることが少なくなり、安定した光出力を呈することが可
能となる。また多数の大きな通気孔がないために外観が
損なわれることがなく、塵や虫の侵入のおそれがない。

【００３０】図５はビスマス・インジウムアマルガムの
水銀量を変えたときの温度に対する水銀蒸気圧の変化を
示すグラフである。本発明者らはアマルガム中の水銀量
についてさらに検討を加え、この水銀量が水銀蒸気圧の
制御特性にどのような影響をおよぼすかを調べたとこ
ろ、図５に示した結果を得た。この図５から、ビスマス
・インジウムの和に対する水銀のアトム比が０．０３８
を上回ると、その蒸気圧曲線が約６×１０^-3mmＨｇ付近
で平坦となる範囲が徐々に狭くなる、つまり８０℃〜１
００℃の高温域で水銀蒸気圧の制御を安定して行いにく
くなることが分かる。したがって、密閉形外囲器４内の
高温雰囲気下で点灯使用する蛍光ランプ５の場合は、水
銀のアトム比の上限を０．０３８と規定することが好ま
しい。

【００３１】外囲器を実質的に密閉形にしたことで外囲
器の温度が高くなるため、水銀量を多くし過ぎるとアマ
ルガムが脱落しやすいと思われたが、意外にも電極を電
極高さの大きいフレアステムに支持するとともにこのフ
レアステムの外側の細管内に配置したことにより、アマ
ルガムが電極および点灯回路からほどよく熱的影響を受
ける結果となり、このためアマルガムの温度が適度に保
たれて適切な水銀蒸気圧が維持できるとともに、アマル
ガムの溶融脱落のおそれが低減できた。この結果、水銀
濃度が高くなっても脱落のおそれが低減でき、ビスマス
・インジウムの和に対する水銀のアトム比を比較的広い
範囲で選定することができる。

【００３２】図６はビスマス・インジウムアマルガムの
水銀量を変えたときの点灯時間と光出力との関係を示す
グラフである。水銀の含有比率を低くしていくと、水銀
蒸気圧を約６×１０^-3mmＨｇ付近に制御可能な温度範囲
は広がるが、その反面、図６に示したように、点灯時間
の経過とともに光出力の低下が著しくなることが判明し
た。すなわち、この実験では蛍光ランプの寿命を、６０
００時間経過した時点での光出力１００時間経過後の光
出力の７０％を下回ったときと規定しており、したがっ
て上記所望の寿命を満足するためには水銀のアトム比の
下限を０．００５と規定することが好ましい。

【００３３】なお、ビスマス対インジウムのアトム比
は、種々にわたる実験の結果、ビスマスとインジウムが
安定した合金を作りやすい範囲、つまりビスマス・イン
ジウムの共晶点またはこの共晶点に近い０．４５：０．
５５〜０．６０：０．４０とすることが望ましいとの結
論を得た。

【００３４】さらに、アマルガム１９は、封止による歪
が残留している細管１８先端の封止部とは離間して配設
されているため、このアマルガム１９が細管１８内壁に
粘着しても、アマルガムと細管ガラスの熱膨張の相違に
起因する細管破損等の支障が大幅に低減できる。

【００３５】なお、上述した実施の形態では、外囲器の
形状をボール電球形としたが、例えば細長い円筒状とし
てもよく、また蛍光ランプも曲管形に限らない。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、外囲器を実質的に密閉
形にし、ビスマス・インジウムアマルガムが収納された
細管と点灯回路とをカバー側に配設し、かつ、このアマ
ルガムの水銀量を特定したので、白熱電球の代替品とし
ての商品性に優れ、外観が向上するとともに、外囲器が
実質密閉形であっても水銀蒸気圧が安定して最適値に制
御されることにより電球形蛍光ランプ装置の発光効率が
低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電球形蛍光ランプ装置の一実施形態を
示す一部切欠概略断面図。

【図２】同じく蛍光ランプを示す拡大斜視図。

【図３】同じく蛍光ランプの端部の拡大断面図。

【図４】アマルガムの温度に対する水銀蒸気圧の変化を
示すグラフ。

【図５】ビスマス・インジウムアマルガムの水銀量を変
えたときの温度に対する水銀蒸気圧の変化を示すグラ
フ。

【図６】ビスマス・インジウムアマルガムの水銀量を変
えたときの点灯時間と光出力との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１…カバー、２…口金、３…グローブ、４…外囲器、５
…蛍光ランプ、７…点灯回路、８…ガラスバルブ、１２
…蛍光体被膜、１５…ステム、１７…電極、１８…細
管、１９…アマルガム。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−178952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−2084（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−52852（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−64659（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 口金を備えたカバーおよび透光性のグロ
   ーブによって実質密閉形に構成された外囲器と； 放電路が屈曲するように形成されたガラスバルブ、ガラ
   スバルブ内面側に形成された蛍光体被膜、ガラスバルブ
   の両端に封止されたステム、ステムに支持された電極、
   少なくとも一方のステムに連設されてガラスバルブに連
   通するとともにガラスバルブ端から突出する細管および
   細管内に収納されたビスマス対インジウムのアトム比が
   ０．４５：０．５５〜０．６０：０．４０かつ水銀対ビ
   スマスおよびインジウムの和のアトム比が０．０３８：
   ０．９６２〜０．００５：０．９９５なる関係を有する
   ビスマス・インジウムアマルガムを有し、両端をカバー
   内に位置させるとともに主発光部をグローブ内に位置さ
   せて外囲器内に収容された蛍光ランプと； 少なくとも主要部がカバー内に収容された蛍光ランプの
   点灯回路と； を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ装
   置。