JP3841744B2 - 無電極蛍光ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無電極蛍光ランプに関し、特に放電容器の凹入部にコイルが配置された無電極蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化問題やエネルギー資源の有効利用の問題から、エネルギー消費を少なくするようにあらゆる分野で多くの努力がなされている。照明分野においても、従来の電球から、より効率の良い蛍光ランプが普及、拡大している。
【０００３】
しかしながら、電球から蛍光ランプへの置き換えには、安価な電球用照明器具から、蛍光灯を点灯する安定器を内蔵した高価な照明器具に取り換えなければならないという問題があった。
【０００４】
これを解決するために、電球用照明器具の電球ソケットに直結して点灯できる、電球の口金を備え安定器を内蔵した電球代替蛍光ランプが開発された。この電球代替蛍光ランプは、電球と置き換えて電球用照明器具に使用でき、電球よりも消費電力が少なく、かつ電球の３倍以上の寿命をもつことから現在普及している。
【０００５】
一方、この電球代替蛍光ランプをさらに長寿命にするために、寿命を短くする要因である電極を無くした無電極蛍光ランプが開発されている。無電極蛍光ランプは、希ガスと水銀を封入するとともに内壁に蛍光体を塗布した密閉のガラス製の放電容器に、外部から高周波の交流電磁界を印加して放電容器内に水銀蒸気放電を発生させ、その放電より得られる紫外放射で内壁の蛍光体を励起し発光させるものであり、従来の有電極の蛍光ランプとは発光原理が異なっている。そして、従来の有電極の蛍光ランプに比べて倍以上の寿命のランプが得られる。
【０００６】
無電極蛍光ランプにおいても、電球代替を目的として、電球の口金と高周波の交流電磁界を発生するコイルと、コイルに交流電流を流す点灯回路と上述の電極の無い放電容器とで構成された、電球代替品である無電極蛍光ランプが開発されている。
【０００７】
電球代替の無電極蛍光ランプ（以降、電球形無電極蛍光ランプという）は、電球用照明器具に装着することを前提としており、そのため電球とほぼ同等の形状寸法が要求され、近年、電球の形状寸法に近い形状の電球形無電極蛍光ランプが実現されている。
【０００８】
なお、関連する技術として後述する特許文献１に記載されている技術がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−４５４８１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電球と電球形無電極蛍光ランプとは、発光原理が異なるため、その配光に違いが生じる。両者の配光特性をそれぞれ図４および図５に示す。図４は、電球Ａ形の形状の６０Ｗのシリカ電球の配光特性を示しており、図５は同じく電球Ａ形の形状である従来の電球形無電極蛍光ランプの配光特性を示している。いずれも、口金を上向きにしたときの配光特性で、図の上側が口金側である。ここで、電球Ａ形の形状とは、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８の「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８で定義されている形状である。なお、ＩＥＣは、International Electrotechnical Commission の略である。
【００１１】
以下、両者の発光原理およびその発光原理の違いによる配光特性の違いについて説明する。
【００１２】
まず、シリカ電球と無電極蛍光ランプとの発光原理を説明する。
【００１３】
シリカ電球の場合、内部中央に位置するフィラメントからの赤熱放射を、外管バルブに塗布したシリカ膜で拡散させている。
【００１４】
一方、従来の電球形無電極蛍光ランプの発光原理は、その構造と密接に関わりがあるので、図８に示す従来の電球形無電極蛍光ランプの構造と共に説明をする。
【００１５】
電球Ａ形の形状のソーダガラスからなる放電容器１１は、外管３１とその内に略円筒形状の凹入部１２を規定する内管３２とを備えている。凹入部１２には、フェライト製のコア１４が配置されており、このコア１４には、放電容器１１内に交流電磁界を発生させるコイル１３が巻かれている。この交流電磁界によってプラズマ１５が発生する。このようにコイル１３とコア１４とが配置されて交流電磁界を発生することから、プラズマ１５は、コイル１３とコア１４を取り巻くようなリング形状として放電容器１１内に発生する。プラズマ１５における放電により発生した紫外放射光は、放電容器１１の内壁に均一に塗布された蛍光体膜１６を励起させ、蛍光体膜１６を発光させる。こうして、可視光が発生する。なお、コイル１３は、コイル１３に交流電流を供給する点灯回路１７に電気的に接続されており、点灯回路１７は商用電源に接続される口金１８に電気的に接続されている。また、点灯回路１７を囲むようにケース１９が設けられており、ケース１９には放電容器１１と口金１８が取り付けられている。なお、図面の簡略化のため、放電容器１１、凹入部１２、ケース１９の断面は、単なる線としている。
【００１６】
次に、発光原理の違いによる配光特性の違いを説明する。
【００１７】
先に述べたようにシリカ電球は、内部中央に位置するフィラメントからの赤熱放射を、外管バルブに塗布したシリカ膜で拡散させているが、外管バルブ壁面での光の拡散量は少なく、フィラメント部分の輝度が最大である。また、フィラメントは外管バルブの曲率中心付近に位置し、その曲率半径よりフィラメントの大きさが十分小さいため、シリカ電球はフィラメントを中心点とする点光源ということができる。従って、外管バルブの口金とは反対側（外管バルブ先端）からシリカ電球を見ても、外管バルブの側面からシリカ電球を見ても、どちらもほぼ同じ明るさに感じられる。これにより、図４に示すように、口金部の蹴られを除けば、ほぼ均一な配光となる。この配光特性は、電球形状がＡ形であってもＰ形であってもほぼ同じである。なお、「Ｐ形」とは、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８の「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８で定義されているものである。
【００１８】
一方、無電極蛍光ランプにおける放電容器１１の外部へ放出される発光は、蛍光体膜１６からの発光が放電容器１１の内部で繰り返し反射し、その一部が蛍光体膜１６を透過した発光である。蛍光体膜１６は均一な膜厚であるため、放電容器１１は、面全体が均一な輝度で光る光源ということができる。このように面全体として均一な輝度を有しているので、配光は見かけの面積に比例する。従って、電球Ａ形の放電容器１１を用いている電球形無電極蛍光ランプを口金を上にして点灯した場合（以下、ベースアップという）、口金方向を除けば、直下方向からの見かけ面積が、側面方向（横方向）からの見かけの面積よりも小さいため、直下方向の配光が低くなる。この配光特性は、形状がＰ形でもＡ形でも同様な傾向である。
【００１９】
以上の説明のように、シリカ電球と無電極蛍光ランプとは、形状寸法を同じにしても、その発光原理が異なるため、その配光は異なった特性を示す。
【００２０】
また、形状はＡ形やＰ形とは異なるが、反射型無電極蛍光ランプとして、外管バルブ内面の、口金近傍から最大径部分までの領域に反射膜を設けたり（例えば、特許文献１参照）、外管バルブ外側の同様の領域に反射板を設ける無電極蛍光ランプも検討されている。
【００２１】
しかしながら、現在普及している電球用の照明器具は、電球の配光特性をもつランプを取り付けたときに光の取り出し効率が最も良くなるように設計されている。したがって、従来の電球形無電極蛍光ランプを、普及している照明器具に取り付けたとしても、その電球形無電極蛍光ランプの配光特性は電球と異なるため、効率良く光を取り出すことができない。効率以外の点でも、例えば天井付近の照明器具にこの電球形無電極蛍光ランプを取り付けてダウンライトとして使用すると、図５に示した直下方向の配光が低くなる傾向がさらに強調されてしまい、その結果ランプ先端部がその周囲に比べて暗く見えて好ましくない。
【００２２】
ランプ外面の配光の高い部分に光を吸収する物質を塗布して配光特性を制御することも考えられるが、全光束が少なくなってしまうため効率が悪く実用的ではない。
【００２３】
また、前記公開公報に示された無電極蛍光ランプは電球形ではなく、形状の違いから電球代替として使用することはできない。さらに、この無電極蛍光ランプは、口金を下にして取り付けられる電球スタンドに使用されると、スタンドの下方には光が放射されないため、このように口金が下向きの状態（以下、ベースダウンという）で用いられるスタンドにはこの無電極蛍光ランプを使用することはできない。
【００２４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電球と略同等な配光特性を有し、電球用の照明器具に適合する無電極蛍光ランプを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の無電極蛍光ランプは、発光物質が封入され、凹入部を有する透光性の放電容器と、前記凹入部に配置され、前記発光物質を放電させる交流電磁界を発生させるコイルと、前記放電容器の内壁に形成された蛍光体膜と、を備え、前記放電容器は、略球状の外管と前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記放電容器の外部へ光を取り出すことができる部分に形成された前記蛍光体膜の最小膜厚は、当該蛍光体膜に紫外線が照射された場合に、当該照射された面の反対側の面から放射される蛍光発光の発光強度が最大となる当該蛍光体膜の膜厚よりも大きく、前記蛍光体膜の膜厚分布は、前記外管と前記内管との接続部と当該接続部から最も離れた外管の部分との中間近傍において膜厚が最大であり、当該膜厚が最大である位置から前記接続部に近づくにつれて膜厚が小さくなり、かつ、当該膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分へ近づくにつれて膜厚が小さくなる。
【００２６】
ある好適な実施形態においては、前記所定の配光特性は、電球の配光特性と実質的に同等である。
【００２７】
前記膜厚が最大である位置の蛍光体膜の膜厚が、１２μｍ以上２４μｍ以下であり、前記膜厚が最大である位置の蛍光体膜の膜厚を１と規格化したときに、前記膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分の前記蛍光体膜の膜厚が０．１以上０．８以下であり、かつ、前記内管との前記接続部近傍の前記蛍光体膜の膜厚が０．５以上０．８以下であることが好ましい。さらに、前記膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分の前記蛍光体膜の膜厚が、７μｍ以上１７μｍ以下であり、かつ、前記内管との前記接続部近傍の前記蛍光体膜の膜厚が、８μｍ以上１７μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
前記コイルの中心軸の延びる方向は、前記凹入部の凹入方向に略一致しており、前記交流電磁界によって前記放電容器の中に発生するプラズマは、前記コイルの中心軸上の点であって且つ当該コイル内の点である所定点を中心としたリング形状であることが好ましい。
【００３１】
前記蛍光体膜の膜厚は、前記コイルの中心軸に直交する面と前記放電容器の外管との交線である円が最大となる当該放電容器の位置の近傍で最大であることが好ましい。
【００３３】
また、前記放電容器の形状は、ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８において規定されているＡ形又はＰ形であることが好ましい。
【００３４】
ある好適な実施形態においては、前記コイルに交流電流を流して前記交流電磁界を発生させる点灯回路と、前記点灯回路に電気的に接続され、商用電源から電力の供給を受ける口金と、前記点灯回路を囲い、前記放電容器と前記口金とが取り付けられたケースと、をさらに備える。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施形態について、図を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態の無電極蛍光ランプは、図１に示すように外側から見た場合、内壁に蛍光体膜１６’が形成された放電容器１１と、この放電容器１１に取り付けられたケース１９と、ケース１９の放電容器１１とは反対側に取り付けられた口金１８とを備えている。放電容器１１は、外管３１と凹入部１２を規定する内管３２とからなる。外管３１は、ツボ形形状又は洋なし形状をしており、略球状の本体部３５と本体部３５から径が細く絞られて突き出している首部３６とからなる。
【００３８】
図２に模式断面図として子細に示すように、本実施形態の無電極蛍光ランプは、凹入部１２には、コア１４に巻き付けられたコイル１３が配置され、このコイル１３はケース１９内に置かれた点灯回路１７に接続している。以下より詳しく説明する。
【００３９】
放電容器１１は透光性を有するソーダガラスからなっている。放電容器１１の外管３１と内管３２とで囲まれた空間に発光物質（例えば、水銀および希ガス（アルゴン、キセノン等））が封入してある。内管３２は、外管３１の首部３６に接続しており、外管３１の丸底部４１に向かって延びている。符号２１は、内管３２と首部３６との接続部を表している。外管３１の丸底部４１というのは、外管３１の首部３６を上方に向けたときに下端部となる球面部分であり、外管３１の中で首部３６から最も離れた部分である。なお、ここで放電容器１１の形状は、正確には、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８に定義されている「Ａ形」の形状である。
【００４０】
凹入部１２には、円柱形状のフェライト製のコア１４が配置されている。このコア１４に巻かれているコイル１３は、略円筒形状をしており、コイル１３の中心軸の延びる方向は、凹入部１２の凹入方向に略一致している。コイル１３は、点灯回路１７に電気的に接続されており、点灯回路１７からコイル１３に交流電流が流れる。点灯回路１７は商用電源から電力の供給を受ける口金１８に電気的に接続されている。この口金１８は、電球用のソケットに取り付けられる。また、点灯回路１７を囲むようにケース１９が設けられており、ケース１９には放電容器１１と口金１８が取り付けられている。
【００４１】
コイル１３は、点灯回路１７から交流電流の供給を受けて、放電容器１１内に交流電磁界を発生させる。この交流電磁界によりプラズマ１５が放電容器１１内に発生する。コイル１３とコア１４とは、凹入部１２内に配置されて交流電磁界を発生させるため、プラズマ１５は、コイル１３内の所定点２０を中心としたリング形状となり、凹入部１２のコイル１３が配置された部分の周囲に発生する。ここで、所定点２０は、コイル１３の形成する筒内にあって、かつ、コイル１３の中心軸上にある。なお、プラズマ１５は放電路ということもできる。
【００４２】
放電によりプラズマ１５から発生した紫外光は、放電容器１１の内壁に塗布された蛍光体膜１６’を励起させ、蛍光体膜１６’を発光させる。この蛍光体膜１６’の膜厚は、所定の配光特性となるように放電容器１１の内壁における形成位置によって異なる厚みにしている。この点について、さらに詳しく説明をする。なお、図面の簡略化のため、放電容器１１およびケース１９の断面は、単なる線で描いている。
【００４３】
続いて、蛍光体膜１６’の膜厚と放電容器１１の外側に放射される可視光の関係について説明をする。
【００４４】
図３（ａ）は、蛍光体膜の相対膜厚に対する光の透過率である。横軸は蛍光体膜の相対膜厚であり、縦軸は光の透過率である。蛍光体膜の相対膜厚とは、透過率が５０％となる膜厚を１として規格化したものである。また、光の透過率とは、蛍光体膜に垂直に光を入射させた場合の拡散透過率である。図３（ａ）からわかるように、蛍光体膜の透過率は、蛍光体膜の膜厚が厚くなるに従い低下する。なお、蛍光体の種類、粒径等が異なった場合、図３（ａ）の曲線の傾向は同じであるが、変化率は異なる。
【００４５】
また、蛍光ランプの蛍光体は、放電容器１１の内面に塗布されている。この蛍光体は、放電容器１１の内部側に向いている面に紫外線を受け、それにより励起されて蛍光発光（可視光）を生じる。この発光を発光方向により、放電容器１１の内部側（反射側）への発光と、蛍光ランプの外側（透過側）への発光とに分けることができる。
【００４６】
このうち反射側への蛍光発光は、蛍光体の膜厚に対して、図３（ｂ）に示す特性を呈する。横軸は蛍光体膜の相対膜厚であり、縦軸は反射側への発光強度である。図３（ｂ）において蛍光体膜の反射側への発光強度というのは、図３（ａ）にて規定した蛍光体膜の相対膜厚が１のときの反射側への発光強度を１とした相対値である。一定の強度の紫外線に対して、反射側への発光強度は、膜厚が厚くなるに従い増加する。しかし、紫外線は、蛍光体の厚さに対してベールの法則に従って吸収されるため、蛍光体膜のある深さ以上には到達しなくなる。そのために、図３（ｂ）に示すように、膜厚が十分大きくなると反射側への発光強度は飽和する。
【００４７】
従って、図５に示す蛍光体膜厚が均一である無電極放電ランプの配光を図４に示す電球の配光に近づけるために、配光が相対的に少ない放電容器１１の口金１８近傍および口金１８から最も離れた丸底部４１の蛍光体膜厚を他の部分に比べて厚くして、輝度を高めることが通常考えられる。けれども、本願発明では、次に説明する透過側への発光強度も考慮に入れて、放電容器１１から取り出される全光束を減少させないまま配光特性を電球の配光特性に近づけることにしたため、後述するように、口金１８近傍および丸底部４１の蛍光体膜厚を厚くすることはしなかった。
【００４８】
透過側への発光強度は、蛍光発光がさらに蛍光体膜を透過して、外に出るため、図３（ｃ）に示すように近似的には反射側への発光強度２に蛍光体膜の透過率１が掛け合わされた発光強度３となる。蛍光体膜厚の増加とともに透過側への発光強度３も増加して行くが、ある膜厚で最大値となり、それよりも蛍光体膜が厚くなると、膜厚の増加と共に透過側への発光強度３は減少する。
【００４９】
図６に、蛍光体として青色蛍光体（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｍｎ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ、Ｔｂ）および赤色蛍光体（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）を混合して用いた場合の、蛍光体膜厚に対する反射側への発光の輝度４および透過側への発光の輝度５の、実測した関係曲線を示す。蛍光体膜厚が約１４μｍのときに透過側への発光の輝度５は最大となる。本実施形態の無電極蛍光ランプは、この蛍光体を用いている。
【００５０】
一般に蛍光ランプは閉じた空間であるため、反射側への蛍光発光は、放電容器１１内面で再度反射されるものと吸収されるものと蛍光体膜１６’を透過して放電容器１１の外に出るものとに分かれる。したがって、蛍光体膜１６’の所定の場所から蛍光ランプの外に取り出される発光は、透過側への蛍光発光に加え、放電容器１１内部で拡散した反射側への蛍光発光のうち再度蛍光体膜１６’のその所定の場所に照射した光に蛍光体膜１６’の透過率を掛けた光である。
【００５１】
これまでの説明より、無電極蛍光ランプにおける放電容器１１の外部へ放出される発光は、部分的に蛍光体膜１６’の厚さを変化させることにより、その輝度を制御できることがわかる。プラズマ１５から発生した紫外光をできるだけ多く蛍光発光に変換するには、蛍光体膜１６’をなるべく厚くすればよいが、放電容器１１内の光を外部へ放出させるには、蛍光体膜１６’が薄い方が外部への放出量が多くなる。さらに、無電極蛍光ランプの全光束を、蛍光体膜均一塗布の場合より減少させないことが、実用性の点で好ましい。
【００５２】
これらのことより、本実施形態では、図２に示すように、接続部２１と丸底部４１との中間近傍の膜厚Ｔ２が全体の膜厚の中で最大であり、そこから接続部２１に近づくにつれ膜厚は小さくなり、かつ、丸底部４１に近づくにつれて膜厚は小さくなるように蛍光体を塗布している。つまり、本実施形態では、図５に示す蛍光体膜を均一塗布した従来の無電極蛍光ランプの配光特性において、電球の配光特性に比べて配光が小さくなっているところの蛍光体膜厚を小さくしている。
【００５３】
また、最大の膜厚Ｔ２が存する部分は、コイル１３の中心軸に直交する面と外管３１との交線である円が最大となる外管３１の位置の近傍でもある。さらには、この最大の膜厚Ｔ２が存する部分は、プラズマ１５の近傍でもある。ここで、プラズマ１５の近傍というのは、プラズマ１５の中心である所定点２０を含みコイル１３の中心軸に垂直な平面が放電容器１１の外管３１と交わる部分（放電容器１１の横断面部）の近傍であり、実質的にはコイル１３の巻始め端部を含むコイル１３中心軸に垂直な平面が外管３１と交わる部分と、コイル１３の巻終わり端部を含むコイル１３中心軸に垂直な平面が外管３１と交わる部分と、の間の領域である。また、プラズマ１５が安定して発生するのは、コイル１３中心軸に垂直な外管３１の径が最大となるところなので、この径が最大となるところの近傍で蛍光体膜厚が最大となるとも言える。
【００５４】
蛍光体膜１６’の膜厚の分布についてさらに説明する。
【００５５】
上記の説明のように、プラズマ１５近傍の蛍光体膜１６’に照射される紫外線の量は、他の部分に照射される紫外線の量よりも相対的に多いため、紫外線を蛍光発光にできるだけ多く変換するようにプラズマ１５近傍の膜厚を大きめにしている。一方、接続部２１近傍および丸底部４１の蛍光体膜１６’は、透過率を高くするように膜厚を小さめにしている。このことは、定性的には、図３（ｃ）および図６の透過側への発光の輝度５のグラフにおいて、プラズマ１５近傍の膜厚は、最大輝度が得られる膜厚よりも大きくすることが好ましく、接続部２１近傍および丸底部４１の膜厚の平均値は、逆に最大輝度が得られる膜厚よりも小さくすることが好ましいということができる。なお、実際には全光束をできるだけ多くすることも重要なので、接続部２１近傍および丸底部４１の膜厚は、最大輝度が得られる膜厚よりも大きい厚みにしても構わない。
【００５６】
これらの蛍光体膜１６’の膜厚を数値的に示すと、蛍光体膜１６’の膜厚のうち最大部分の膜厚Ｔ２を１としたときに、外管３１の丸底部４１の蛍光体膜１６’の膜厚Ｔ３が０．１以上０．８以下であり、内管３２との接続部２１近傍の蛍光体膜１６’の膜厚Ｔ１が０．５以上０．８以下である。本実施形態では、Ｔ１が０．８、Ｔ３が０．５である。具体的には、最大の膜厚Ｔ２は、１２μｍ以上２４μｍ以下、外管３１の丸底部４１の膜厚Ｔ３は、７μｍ以上１７μｍ以下および内管３２との接続部２１近傍の膜厚Ｔ１は、８μｍ以上１７μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、Ｔ２が２０μｍ（その近傍の膜厚は１５〜２０μｍで、平均１７μｍ）であり、Ｔ３が８〜１６μｍ（平均１２μｍ）、Ｔ１が１０〜１７μｍ（平均１５μｍ）である。ここで、内管３２との接続部２１の近傍は、図２には明示されていないが、放電容器１１が外部に露出している部分とケース１９で露出していない部分との境界の付近である。
【００５７】
上記膜厚分布を有する蛍光体膜１６’を備えた本実施形態の電球形蛍光ランプの配光特性は、図７に示す通りであり、図８のシリカ電球の配光特性と実質的に同等にすることができる。
【００５８】
なお、放電容器１１内壁のそれぞれの位置での蛍光体膜１６’厚みの比率は、使用する蛍光体の蛍光体膜の透過率（蛍光体の膜密度）と、蛍光体の発光効率とから適切な値とすることができる。
【００５９】
本実施形態の蛍光体膜１６’の形成方法を次に説明する。
【００６０】
まず、図９（ａ）に示すように、外管３１のみの放電容器１１を用意する。この外管３１は、本体部３５部に首部３６が接続した丸フラスコに似た形状をしている。首部３６の端部は開口していて、そこから蛍光体粉末とバインダーと溶媒とを混合して形成したスラリ５１を外管３１内に入れる。
【００６１】
次に、丸底部４１を下端とし首部３６を上にして、図９（ｂ）に示すように、首部３６の中心軸周りに外管３１を回転させ、それと共に首部３６が下向きになるように徐々に外管３１を傾けていく。
【００６２】
図９（ｃ）に示すように、首部３６の開口端部が下向きになって、余分な蛍光体スラリ５１が下方に流れ落ちたら、中心軸周りの回転を停止させ、外管３１の内と外とから乾燥を行う。こうして蛍光体膜１６’が形成される。
【００６３】
このように、外管３１を首部３６の中心軸周りに回転させながら傾けていくことで、上述の膜厚分布の蛍光体膜１６’が得られる。スラリ５１の粘度や、回転速度、傾け速度等を変更することで、所望の膜厚分布を得ることができる。
【００６４】
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプをダウンライト用の照明器具に取り付けて用いると、ランプ先端の明るさがその周囲の明るさと略同じであって、外観上違和感なく使用することができる。また、ランプの周りに円錐台の形の笠が取り付けられている電球スタンドに、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプをベースダウンで取り付けて使用しても、電球と同様に下方に光が多く放射および反射され、使い心地が良好となる。
【００６５】
本実施形態の無電極蛍光ランプでは、蛍光体膜１６’の膜厚分布を調節することで、その配光特性を制御することができ、配光特性を電球と実質的に同等とすることができる。それにより、電球用の照明器具に取り付けても、違和感なく且つ光の取り出し効率を向上させることができ、電球代替として有用である。また、このような蛍光体膜１６’の塗布方法は、放電容器１１を回転させつつ傾けるという簡単な方法であるので、製造が容易である。
【００６６】
本実施形態は一つの例であって、本発明はこの例に限定されない。例えば、蛍光体は、上記の物質とは異なる物質であっても構わないし、色温度の調節のため青色蛍光体を添加しなくてもよい。
【００６７】
また、電球には、ボール電球やレフ電球など配光がシリカ電球と異なるものがあるが、蛍光体膜１６’の膜厚を最適化することにより、シリカ電球以外の配光特性に近似させることも可能である。
【００６８】
また、リング形状のプラズマ１５を、放電容器１１の最大径のところ（コイル１３の中心軸に直交する面と放電容器１１との交線である円が最大となる放電容器１１の位置）に位置させると、効率良くプラズマを発生させることができ、発光効率が向上するため好ましい。
【００６９】
また、本実施形態では、放電容器１１としてＡ形を用いたが、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８に定義されているＰ形であっても、同様な配光特性改善の効果が得られる。
【００７０】
なお、点灯回路１７としては、１ＭＨｚ以下（例えば、４０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数を発生するものを用いることが好ましい。言い換えると、コイル１３に点灯回路１７が印加する交流電流の周波数は、１ＭＨｚ以下（例えば、４０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域にすることが好ましい。これは、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合と比較して、４０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きいからである。ただし、本実施形態の構成は、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
【００７１】
また、本実施形態では、コア１４を用いたが、コア１４がなくても、無電極蛍光ランプの発光原理は基本的には変わらないので、同様な配光特性改善の効果が得られる。ただしコア１４を用いると、４０ｋＨｚ〜１ＭＨｚといった比較的低周波領域の交流電流を用いても効率よくプラズマを発生することができて好ましい。
【００７２】
また、本実施形態では、発光物質として希ガスと水銀とが封入されているものであったが、無水銀でキセノンを主成分とした希ガスのみで放電させても、無電極蛍光ランプの発光原理は基本的には変わらないので、キセノンからの紫外発光による同様な配光特性改善の効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の無電極蛍光ランプでは、放電容器の内壁に塗布した蛍光体膜を、塗布位置によって異なる膜厚である蛍光体膜とすることにより、その配光特性を電球の配光特性に近似させることができ、電球用の照明器具に無電極蛍光ランプを装着したときの光の取り出し効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の無電極蛍光ランプの外観図である。
【図２】本発明の実施形態における無電極蛍光ランプの断面を模式的に示す図である。
【図３】蛍光体膜の相対膜厚と透過率および発光強度との関係を示す図である。
【図４】Ａ形シリカ電球の配光特性を示す図である。
【図５】従来の電球代替の無電極蛍光ランプ（Ａ形）の配光特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における蛍光体膜の膜厚と輝度との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における無電極蛍光ランプの配光特性を示す図である。
【図８】従来の電球代替の無電極蛍光ランプの断面を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態における蛍光体の塗布方法を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 放電容器
１２ 凹入部
１３ コイル
１４ コア
１５ プラズマ
１６，１６’ 蛍光体膜
１７ 点灯回路
１８ 口金
１９ ケース
２０ 中心（所定点）
２１ 内管との接続部
３１ 外管
３２ 内管
３５ 本体部
３６ 首部
４１ 丸底部

Claims (7)

1. 発光物質が封入され、凹入部を有する透光性の放電容器と、
   前記凹入部に配置され、前記発光物質を放電させる交流電磁界を発生させるコイルと、
   前記放電容器の内壁に形成された蛍光体膜と、を備え、
   前記放電容器は、略球状の外管と前記凹入部を規定する内管とから構成されており、
   前記放電容器の外部へ光を取り出すことができる部分に形成された前記蛍光体膜の最小膜厚は、当該蛍光体膜に紫外線が照射された場合に、当該照射された面の反対側の面から放射される蛍光発光の発光強度が最大となる当該蛍光体膜の膜厚よりも大きく、
   前記蛍光体膜の膜厚分布は、前記外管と前記内管との接続部と当該接続部から最も離れた外管の部分との中間近傍において膜厚が最大であり、当該膜厚が最大である位置から前記接続部に近づくにつれて膜厚が小さくなり、かつ、当該膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分へ近づくにつれて膜厚が小さくなる、無電極蛍光ランプ。
2. 前記膜厚が最大である位置の蛍光体膜の膜厚が、１２μｍ以上２４μｍ以下であり、
   前記膜厚が最大である位置の蛍光体膜の膜厚を１と規格化したときに、前記膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分の前記蛍光体膜の膜厚が０．１以上０．８以下であり、かつ、前記内管との前記接続部近傍の前記蛍光体膜の膜厚が０．５以上０．８以下である、請求項１に記載の無電極蛍光ランプ。
3. 前記膜厚が最大である位置から前記最も離れた外管の部分の前記蛍光体膜の膜厚が、７μｍ以上１７μｍ以下であり、かつ、前記内管との前記接続部近傍の前記蛍光体膜の膜厚が、８μｍ以上１７μｍ以下である、請求項２に記載の無電極蛍光ランプ。
4. 前記コイルの中心軸の延びる方向は、前記凹入部の凹入方向に略一致しており、
   前記交流電磁界によって前記放電容器の中に発生するプラズマは、前記コイルの中心軸上の点であって且つ当該コイル内の点である所定点を中心としたリング形状である、請求項１から３までのいずれか一つに記載の無電極蛍光ランプ。
5. 前記蛍光体膜の膜厚は、前記コイルの中心軸に直交する面と前記外管との交線である円が最大となる当該外管の位置の近傍で最大である、請求項４に記載の無電極蛍光ランプ。
6. 前記放電容器の形状は、ＪＩＳ Ｃ７７１０−１９８８「電球類ガラス管球の形式の表し方」又はＩＥＣ ６０８８７−１９８８において規定されているＡ形又はＰ形である請求項１から５までの何れか一つに記載の無電極蛍光ランプ。
7. 前記コイルに交流電流を供給して前記交流電磁界を発生させる点灯回路と、
   前記点灯回路に電気的に接続され、商用電源から電力の供給を受ける口金と、
   前記点灯回路を囲い、前記放電容器と前記口金とが取り付けられたケースと、
   をさらに備える、請求項１から６までの何れか一つに記載の無電極蛍光ランプ。

Images