JP4430947B2 - 発光管及び低圧水銀ランプ - Google Patents

Description

本発明は、ガラス管を螺旋形状に湾曲してなる発光管及び前記発光管を用いた低圧水銀ランプ。

省エネルギー時代を迎え、ランプ効率が高くしかも長寿命な低圧水銀ランプが注目されている。特に、一般電球を代替する光源として電球形蛍光ランプの検討が進められている。なお、電球形蛍光ランプを、以下、「ランプ」といい、コンパクト形蛍光ランプ等の蛍光ランプを、電球形蛍光ランプと区別して、「蛍光ランプ」という。
このようなランプは、ガラス管を湾曲させてなる発光管と、この発光管を点灯させるための点灯回路と、この点灯回路を収納し且口金を有するケースとを備えている。なお、このランプは、発光管を覆う外管バルブを有しないタイプである。

上記の発光管には、Ｕ字形状のガラス管を複数、例えば３本連結したものもあるが、近年、ガラス管をその略中央から折り返しその両側を旋回させた２重螺旋形状のものも採用されつつある。これは、発光管を２重螺旋形状にすることにより限られた空間を有効に利用でき、発光管が、Ｕ字形状のガラス管を使用したものより小さくなるからである。なお、一般電球６０Ｗ代替品であるランプは一般電球と同じ程度にまで小形化されつつある。

一方、２重螺旋形状の発光管を採用したランプでは、一般電球と同等の光束を得るために管壁負荷が高く設定されている。このため、定常点灯時におけるガラス管の最冷点温度が、最大の光束を発する最適な温度（この温度を、以下、「最適な最冷点温度」という。）より高くなってしまい、最適なランプ効率が得られていない。
そこで、２重螺旋形状の発光管を用いたランプでは、例えば、定常点灯時の最冷点温度を最適な最冷点温度に近づけるために、発光管の先端部を凸状に膨らませて熱放出面積を広くしている。その結果、一般電球６０Ｗ（光束は８１０ｌｍである）代替用の１３Ｗ品種では、光束が約８００ｌｍで、ランプ効率が６２ｌｍ／Ｗの値が得られ、また一般電球１００Ｗ（光束は１５２０ｌｍである）代替用の２３Ｗ品種では、光束が約１５００ｌｍで、ランプ効率が６５ｌｍ／Ｗの値が得られるようになった。なお、これらのランプは、定格寿命時間が６０００ｈｒｓ以上であった。
特開平８−３３９７８０号公報

このように従来のランプは、発光管の先端部を凸状に膨らませて、最冷点温度を低下させてはいるものの、依然定常点灯時の最冷点温度が最適な最冷点温度を超えており、ランプ効率が充分改善されたとはいい難い。
なお、ガラス管の最冷点温度を下げるために、例えば、管壁負荷を小さくすると所望の光束が得られず、またガラス管の径を大きくすると発光管が大形化してしまう。

本発明の第１の目的は、定常点灯時のガラス管の最冷点温度と、点灯時に最大の光束を発する最適な最冷点温度とを略同じにできる発光管を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、発光管からの光束を落とさず、また発光管を大形化することなく、ランプ効率をさらに向上させることができる低圧水銀ランプを提供することである。

上記第１の目的を達成すべく、本発明に係る発光管は、ガラス管を２重螺旋形状に湾曲させてなり且つ外管バルブにより覆われないタイプの熱陰極型発光管であって、前記ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら前記ガラス管の他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管は、その横断面の内周が略円形状で、内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内にあり、定常点灯時における前記ガラス管の前記折り返し部に最冷点箇所が形成され、前記最冷点箇所の温度が６０℃以上６５℃以下の範囲内となるように、管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されていることを特徴としている。

上記第２の目的を達成すべく、本発明に係る低圧水銀ランプは上述の発光管を備えることを特徴としている。

上記第１の目的を達成すべく、本発明に係る発光管は、ガラス管を２重螺旋形状に湾曲させてなり且つ外管バルブにより覆われないタイプの熱陰極型発光管であって、前記ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら前記ガラス管の他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管は、その横断面の内周が略円形状で、内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内にあり、定常点灯時における前記ガラス管の前記折り返し部に最冷点箇所が形成され、前記最冷点箇所の温度が６０℃以上６５℃以下の範囲内となるように、管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されていることを特徴としている。

この構成によると、定常点灯時の最冷点温度と最大光束を発する最適な最冷点温度とを略同じにできる。これにより、ランプ効率を向上させることができると共に、ランプの長寿命化ができる。
また、上記第１の目的を達成すべく、本発明に係る発光管は、ガラス管を２重螺旋形状に湾曲させてなり且つ外管バルブにより覆われないタイプの熱陰極型発光管であって、前記ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら前記ガラス管の他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、前記ガラス管は、その横断面の内周が略楕円形状で、内周の長径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内にあると共に内周の短径が３ｍｍ以上であり、定常点灯時における前記ガラス管の前記折り返し部に最冷点箇所が形成され、前記最冷点箇所の温度が６０℃以上６５℃以下の範囲内となるように、管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されていることを特徴としている。

この構成によると、定常点灯時の最冷点温度と最大光束を発する最適な最冷点温度とを略同じにできる。
さらに、上記の発光管において、前記管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されていることを特徴としている。このため、管壁負荷が小さくなり、発光管の寿命が長くなる。

また、ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成されていることを特徴としている。
あるいは、ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の発光管。このため、限られた空間を効率よく利用して発光管を小形化できる。

さらに、ガラス管は、最大外径が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、最大長さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の円筒空間に収まる大きさに形成されていることを特徴としている。このため、たとえば、この発光管を電球形蛍光ランプに適用すると、一般電球より小型化でき、従来の一般電球を用いた照明装置にも適用できる。
上記第２の目的を達成すべく、本発明に係る低圧水銀ランプは上述の発光管を備えることを特徴としている。このため、発光管からの光束を落とさず、また発光管を大形化することなく、定常点灯時のガラス管の最冷点温度と、点灯時に最大の光束を発する最適な最冷点温度とを略同じにできる。これにより、ランプ効率をさらに向上させることができる。

＜実施の形態＞
以下、本発明に係る発光管を電球形蛍光ランプに適用させた実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
１．電球形蛍光ランプの構成について
１）全体構成について
図１は本発明に係る電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構造を示す正面図である。この電球形蛍光ランプ１（以下、単に「ランプ１」という。）は、一般電球６０Ｗの代替用である１２Ｗ品種である。ここで、従来技術で説明した一般電球６０Ｗ代替用の１３Ｗ品種のランプを、「従来のランプ」ということもある。

ランプ１は、同図に示すように、２重螺旋形状に湾曲する発光管２と、この発光管２を点灯させるための点灯回路３と、点灯回路３を収納するケース４とを備えている。ケース４は、上端に口金５を、また下端に発光管２を保持するホルダ６をそれぞれ備えている。
発光管２は、ケース４のホルダ６から下方（口金５と反対側）に延伸しており、発光管２を形成するガラス管９は、その両端９ａ、９ｂ間の略中央の折り返し部１０で折り返され、ガラス管９の両端９ａ、９ｂがホルダ６に固着されている。

図２は、発光管２の一部を切り欠いた構造を示す正面図である。
ガラス管９は、一方の端部９ａから旋回軸Ａの廻りを旋回しながら下方の折り返し部１０に向かう第１の旋回部１１ａと、折り返し部１０から同じく旋回軸Ａの廻りを旋回しながら他方の端部９ｂに向かう第２の旋回部１１ｂとを有する２重螺旋形状をしている。第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂは、両者をあわせて旋回軸Ａの廻りを略５周している。

なお、上記のように、ガラス管９が旋回軸Ａ廻りに旋回している状態を、その周回数を用いて、例えば、「５周巻き」という。また、ガラス管９における第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂは、水平方向（旋回軸Ａに対して直交する方向）に対して所定角度α（この角度を、以下「螺旋角度」という。）傾斜して、旋回軸Ａ廻りを旋回している。
ここで、発光管２の形状として２重螺旋形状を選択した理由は、螺旋形状の発光管の方が、Ｕ形状のガラス管からなる発光管よりも限られた空間を有効に利用でき、例えば、発光管内の電極間距離を長くできたり、発光管２全体を小形化できたりするからである。

ガラス管９の両端部９ａ、９ｂには、電極７、８が封装されている。この電極７、８は、タングステン製のフィラメントコイル７ｃ、８ｃが一対のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂより架持されると共に、一対のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂが仮止めされた（ビーズマウント方式）ものである。
電極７、８は、フィラメントコイル７ｃ、８ｃがガラス管９の端寄りに挿入された状態で、一対のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂがガラス管９に封着されている。なお、この封着によりガラス管９内の気密性が保持される。

この気密封止されたガラス管９内には、水銀が単体形態で約３ｍｇ封入され、また緩衝ガスとしてアルゴン・ネオンガスが３００Ｐａで封入されている。なお、ガラス管９の内面には、希土類の蛍光体１２が塗布されている。ここで使用される蛍光体１２は、赤、緑、青発光の３種類のＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ_２Ｔｂ及びＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体を混合したものである。なお、発光管２の先端部、つまり折り返し部１０に点灯時に最も温度の低い最冷点箇所１３が形成される。

図１に戻って、ホルダ６の裏面には、発光管２を点灯させるための電気部品１７を装着する基板１６が取着されている。なお、これらの電気部品１７により点灯回路３が構成されている。この点灯回路３は、シリーズインバータ方式であって、その回路効率は９１％である。
ケース４は、合成樹脂製であって、図１に示すように、下端部に開口部を有するコーン状をしている。ホルダ６は、点灯回路３側がケース４内の奥側となるようにケース４の開口部を塞ぎ、この状態で、ホルダ６の周縁部がケース４の周壁に接着剤、ねじ等の適宜装着手段により装着されている。

ケース４の上部の口金５には、ねじ込み式口金、例えばＥ２６型やＥ１７型が用いられている。なお、図１では、発光管２と点灯回路３との電気的接続及び口金５と点灯回路３との電気的接続についての図示は省略している。ここで、ランプ１の全長、つまりケース４の口金５の端部から発光管２の先端部までの長さをランプ長Ｌ０とし、発光管２の外径をφ０とする。

２）具体的構成について
本実施の形態での具体的構成を説明する。
発光管２を形成するガラス管９は、図２に示すように、その管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍである。発光管２は、両電極７、８間の距離（以下、単に「電極間距離」という。）が４５０ｍｍで、ガラス管２が旋回軸Ａの廻りを略５周旋回する略５周巻の２重螺旋形状に形成されている。

発光管２の外観の外径φｔは３７ｍｍで、長さＬｔは６０ｍｍになっている。この発光管２の大きさは、従来の１３Ｗ品種のランプの発光管（外径φ０が４５ｍｍ、長さＬｔが７０ｍｍ）と比較して、外径で８ｍｍ、長さで１０ｍｍ小さくなっている。なお、発光管２の長さＬｔは、発光管２の旋回軸Ａと平行な方向の長さである。
ガラス管９の折り返し部１０と、この折り返し部１０で折り返された最下位に位置する第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂとの間の隙間Ｓは、図２の（ｂ）に示すように、ガラス管９の管外径φｉが９．０ｍｍであることから、５ｍｍとなる。このことから、発光しない部分（隙間部分）の面積が、発光管２の下面図において、発光する部分（両旋回部１１ａ、１１ｂと折り返し部１０）の面積に対してその割合が小さくなり、発光分布が略均一となると共に、発光管２の下端部からの、所謂直下照度が増大する。

ランプ１は、図１に示すように、そのランプ長Ｌ０が１０５ｍｍであり、一般の一般電球６０Ｗのランプ長Ｌ０が１１０ｍｍに対して、ランプ長が５ｍｍ小さくなっており、一般電球６０Ｗより短くなっている。
次に、上記構成のランプ１における性能について説明する。
定格ランプ入力１２Ｗでランプ１を、口金５を上にした状態で点灯（以下、単に「口金上点灯」という。）したとき（この時の管壁負荷は０．１０３Ｗ／ｃｍ^２）、光束として８９３ｌｍが、またランプ効率として７４．２ｌｍ／Ｗがそれぞれ得られた。

この光束の値は、従来のランプにおける光束８００ｌｍに比べて約１．１倍であり、ランプ効率は、従来のランプにおけるランプ効率６２ｌｍ／Ｗに比べて、約１．２倍となった。また同時に、定格寿命時間が、１０５５０時間という、６０００時間をはるかに超える結果が得られた。なお、参考までに、上記条件で点灯させたランプ１におけるガラス管９の最冷点箇所の温度は、６２℃であった。

２．検討内容
本発明者は、従来のランプでは、定常点灯時のガラス管の最冷点温度が最適な最冷点温度より高いため、定常点灯時の最冷点温度を最適な最冷点温度まで下げることができれば、ランプ効率が向上すると考えた。つまり、定常点灯時の最冷点温度を低下させる手段の検討を行った。

１）ガラス管の管内径と温度との関係
発明者は、ガラス管９の管内径φｉを５ｍｍから１２ｍｍに変化させて、その管内径φｉで最大の光束を発光する最適の最冷点温度Ｔ_１を測定した。具体的には、管内径φｉを５ｍｍから１２ｍｍまで１ｍｍずつ大きくしたガラス管９を用いた発光管２を装着するランプ１を製作し、これらのランプ１を用いて最適な最冷点温度Ｔ１を測定した。

測定方法は、ランプ１を温度制御可能な恒温槽内に設置して、発光管２内の水銀蒸気圧を変化させた。具体的には、発光管２内の水銀蒸気圧を変化させるために恒温槽内の温度を変化させ、発光管２が最大の光束を発する時の最冷点箇所の温度（最冷点温度Ｔ₁）を測定した。
ここで、管内径φｉを５ｍｍから１２ｍｍの範囲で変化させているのは、管内径φｉが５ｍｍより小だと、フィラメントコイル７ｃ、８ｃをガラス管９の端部内に挿入し難く、また、管内径φｉが１２ｍｍより大だと発光管２全体が大きくなり、ランプ１が大形化してしまうからである。

上記の測定結果を図３に示す。同図に示すように、ガラス管９の管内径φｉが小さくなるに従って、最適の最冷点温度Ｔ_１が向上しているのが分かる。
ここで、ガラス管９の管内径φｉにおける最大の光束を発する条件を、温度で規定している理由は、ランプ１が最大の光束を発することができる条件が、発光管２内の水銀蒸気圧、つまり、温度で決定されるからである。但し、発光管２内の水銀蒸気圧は、最適値までは蒸気圧の上昇と共に光束も増加するが、最適値を超えると、たとえ蒸気圧が上昇しても光束が低下する。これは、放電空間内の水銀原子が増加しすぎると、ある水銀原子から放出された紫外放射が、他の水銀原子に吸収されるからである。

２）最冷点温度と管壁負荷との関係
上記の管内径φｉと最適の最冷点温度Ｔ_１との結果から、ランプ１を定常点灯させたときのガラス管９の最冷点温度が、具体的に上記の最適の最冷点温度Ｔ_１になればランプ効率が向上するはずである。従って、管内径φｉが５ｍｍから９ｍｍの発光管２を用いて定常点灯させた時の最冷点温度が６０℃〜６５℃になれば良いことになる。

管内径φｉの範囲を９ｍｍ以下としたのは、発光管２の小形化が図れると共に、これまでの管内径φｉが１２ｍｍの場合に比べて、発光管２の小形化が図れると共に同じ容積内における電極間距離を長くすることができ、ランプ設計の自由度が拡がるからである。
次に、定常点灯時のガラス管９の最冷点温度と管壁負荷ｗｅとの関係を調べた。測定に用いた発光管２は、管内径φｉが５．０ｍｍ、６．０ｍｍ、７．４ｍｍ及び９．０ｍｍの４種類のガラス管９を用いて形成されたものであり、各管内径φｉについて電極間距離Ｌｅを変えたものを試作し、従来のランプよりも１〜２Ｗ低い１２Ｗと２１Ｗとの２種類のランプ入力値で、電源電圧１００Ｖ、口金上点灯したときの最冷点温度Ｔ_２を測定した。

なお、ここで管壁負荷ｗｅを測定したのは、上記の最冷点温度Ｔ_２が管壁負荷ｗｅにより規定されるからであり、この管壁負荷ｗｅは、発光管入力値を発光管２の内周面の表面積π×φｉ×Ｌeで除した値である。ここで、発光管入力値は、定格ランプ入力値（例えば、１２Ｗ）に点灯回路３の回路効率（０．９１）を乗じて算出される。
これらの測定結果を図４に示す。同図に示すように、ガラス管９の各管内径φｉにおける最冷点温度が６０℃〜６５℃となる管壁負荷ｗｅの範囲は０．０８Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２Ｗ／ｃｍ^２であった。このことから、管内径φｉが５ｍｍ〜９ｍｍの発光管２を用いた場合、管壁負荷ｗｅを０．０８Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２Ｗ／ｃｍ^２に設定すれば良いことが判明した。

なお、ランプ１を上記の範囲（０．０８Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２Ｗ／ｃｍ^２）の管壁負荷ｗｅで点灯させることにより、従来の管壁負荷（０．１３９Ｗ／ｃｍ^２〜０．１６５Ｗ／ｃｍ^２の範囲と推定）より小さくなり、ランプ１の寿命特性も改善されて、定格寿命時間６０００ｈｒｓ以上の長寿命を保証できることも合わせて確認できている。
３）まとめ
以上の検討から、本実施の形態であるランプ１の構成をまとめると、管内径φｉを５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲内で、管壁負荷ｗｅを０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定すると、定常点灯時のガラス管９の最冷点温度Ｔ_２と、発光管２が最大の光束を発するときの最適な最冷点温度Ｔ₁とが略一致して、ランプ効率の非常に高いランプ１を得ることができる。

特に、一般電球６０Ｗ代替の例として、上記で説明したランプ１では、従来のランプに比べて、ランプ効率を２０％（６２ｌｍ／Ｗ→７４．２ｌｍ／Ｗ）向上させることができたうえ、光束も９３ｌｍ（８００ｌｍ→８９３ｌｍ）向上させることができた。当然、ランプ１の大きさも従来の１３Ｗ品種のランプより小形化できている。
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、本発明を一般電球６０Ｗ代替の１２Ｗ品種に適用させた例を示したが、第２の実施の形態では、一般電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に適用させたものである。なお、従来技術で説明した一般電球１００Ｗ代替用の２３Ｗ品種のランプを、本第２の実施の形態内において、「従来のランプ」という。

図５は第２の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構造を示す正面図である。
本第２の実施の形態におけるランプ３１の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、一般電球１００Ｗ代替であるため、定格ランプ入力が１２Ｗから２１Ｗに増大すると共に、一般電球１００Ｗと略同等の光束を得るために、発光管３２の電極間距離を長くしている。このため、発光管３２の２重螺旋形状が、第１の実施の形態での５周巻きから７周巻きに変更されている。なお、点灯回路３３も、定格ランプ入力の１２Ｗから２１Ｗへの増大に対応して変更している。

また、本第２の実施の形態においても、ガラス管９の管内径φｉは、第１の実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲に、管壁負荷ｗｅが管壁負荷ｗｅを０．０８Ｗ／ｃｍ^２〜０．１２Ｗ／ｃｍ^２の範囲に規定されている。
１）具体的構成
発光管３２は、ガラス管３９の管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍで、電極間距離は６４０ｍｍである。そして、ガラス管３９は７周巻きの螺旋形状に形成され、発光管３２の大きさが、直径φｏが３７ｍｍ、長さが８５ｍｍになっている。一方、ランプ３１の全長Ｌ０は１２３ｍｍである。

これらの寸法は、従来のランプ（ランプ長Ｌ０：１５０ｍｍ）に対して、ランプ長Ｌ０が２７ｍｍ小さい、つまり、本第２の実施の形態におけるランプ３１は従来のランプより小形化している。
次に、上記構成のランプ３１における性能について説明する。
まず、定格ランプ入力が２１Ｗで口金上点灯したとき（このとき管壁負荷は０．１０３Ｗ／ｃｍ^２である）、光束として１６６０ｌｍが、またランプ効率として７５．５ｌｍ／Ｗがそれぞれ得られた。

この光束は、従来のランプにおける光束の１５００ｌｍに比べて約１．１倍であり、ランプ効率は、従来のランプにおけるランプ効率の６５ｌｍ／Ｗに比べて、約１．２倍となった。また同時に、定格寿命時間が、９８５０時間という、６０００時間以上をはるかに超える結果が得られた。なお、参考までに、上記条件で点灯させたランプ３１におけるガラス管３９の最冷点箇所の温度は、６３℃であった。

（変形例）
以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
１．発光管の外観形状について
上記の各実施の形態では、発光管の平面視の形状が略円形となるようにガラス管が形成されているが、例えば、発光管の平面視の形状を略楕円になるように形成しても良い。但し、このような楕円形状にする場合には、ガラス管を２重螺旋形状に形成するための成形金型を分割できる割型にする必要がある。

また、各実施の形態では、発光管が２重螺旋形状に形成されていたが、例えば、折り返し部から一方の端部までが旋回軸の廻りを旋回する１重螺旋形状であっても良い。
２．発光管の管形状について
上記の各実施の形態では、ガラス管の横断面の内周面が円形状であったが、非円形状であっても良い。この非円形状の例としては、図６に示すような楕円形状がある。なお、楕円形状以外に、「く」の字形状、扇形状等も実施可能である。

ガラス管４９の横断面形状を楕円形状にすると、例えば、直径が楕円の長径と同じ円形断面に比べて横断面の中心から管壁までの距離が短径側で短縮できる。このため、水銀原子から放出された紫外放射が他の水銀原子に吸収される割合が低下し、それだけ光束が増え、一層改善されたランプ効率が得られると考えられる。
さらに、断面形状が円形状では、管内径φｉが５ｍｍより小さくなると、フィラメントコイルのガラス管の端部内への挿入が困難になるが、ガラス管の断面形状を楕円にすると、管内周の長径が５ｍｍ以上で、短径が３ｍｍ以上あればフィラメントコイルの挿入設置が可能となる。なお、両実施の形態で使用した電極のフィラメントコイルをガラス管の管軸から見たときの大きさは、５ｍｍ×３ｍｍ程度である。

しかも、横断面形状が円形状のガラス管の直径と、横断面形状が楕円形状のガラス管４９の長径とが同じである場合、楕円形状をした発光管４２の方が電極間距離を長くできる。つまり、この楕円形状において、図６に示すように、旋回軸方向（図２参照）と略平行な方向（正確には、旋回軸に対して螺旋角度傾斜する方向）を長径Ｄ２と、また旋回軸と略直交する方向（正確には、旋回軸に直交する方向に対して螺旋角度傾斜する方向を短径Ｄ１とする。そして、横断面が円形状のガラス管の直径と長径Ｄ２とが同じである場合、旋回軸の廻りを旋回する各発光管における旋回軸側の内周は、横断面形状が楕円形状した方が、外側（旋回軸から離れる方向）に位置するからである。

３．低圧水銀ランプについて
上記の各実施の形態では、低圧水銀ランプとして、電球形蛍光ランプについて説明したが、本発明にかかる低圧水銀ランプは、電球形蛍光ランプに限定するものではない。例えば、コンパクト形蛍光ランプ等の蛍光ランプ、さらには、発光管を構成するガラス管の内面に蛍光体が塗布されていないものであっても良い。

図７は、低圧水銀ランプの一例である蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
蛍光ランプ５１は、図７に示すように、ガラス管５９を折り返し部５９Ｃで折り返してその両側を旋回軸（不図示）の割を旋回させた２重螺旋形状の発光管５２と、この発光管５２を保持する保持部材５３と、この保持部材５３における前記発光管５２側と反対側に取着された片口金５４とを備える。

発光管５２は、上記第１の実施の形態で説明した発光管と同構造である。
保持部材５３は、ガラス管５９の端部５９ａ、５９ｂを保持するホルダ５６と、このホルダ５６の周縁に取り付けられたケース５５とを備えている。片口金５４は、ここでは、ＧＸ２４ｑ型を利用しているが、他の形状、例えば、ＧＸ１０等の口金であっても良い。

本発明に係る発光管は、小形でランプ性能に優れる低圧水銀ランプに適用でき、また本発明にかかる低圧水銀ランプは、小形でランプ性能に優れた光源として利用できる。

第１の実施の形態におけるランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。 （ａ）は、第１の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた構成を示す正面図であり、（ｂ）は発光管の下面図である。 発光管が最大の光束を発するときの最適の最冷点温度と、ガラス管の管内径との関係を示す図である。 ガラス管の最冷点温度と管壁負荷との関係を示す図である。 第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの正面図である。 変形例における発光管の一部を示す正面図である。 低圧水銀ランプの一例である蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。

符号の説明

１ 電球形蛍光ランプ
２ 発光管
９ ガラス管
１０ 折り返し部
１１ａ 第１の旋回部
１１ｂ 第２の旋回部

Claims (5)

1. ガラス管を２重螺旋形状に湾曲させてなり且つ外管バルブにより覆われないタイプの熱陰極型発光管であって、
   前記ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら前記ガラス管の他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、
   前記ガラス管は、その横断面の内周が略円形状で、内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内にあり、
   定常点灯時における前記ガラス管の前記折り返し部に最冷点箇所が形成され、前記最冷点箇所の温度が６０℃以上６５℃以下の範囲内となるように、管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする発光管。
2. ガラス管を２重螺旋形状に湾曲させてなり且つ外管バルブにより覆われないタイプの熱陰極型発光管であって、
   前記ガラス管は、その両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回軸の廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記旋回軸の廻りを旋回しながら前記ガラス管の他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、
   前記ガラス管は、その横断面の内周が略楕円形状で、内周の長径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下の範囲内にあると共に内周の短径が３ｍｍ以上であり、
   定常点灯時における前記ガラス管の前記折り返し部に最冷点箇所が形成され、前記最冷点箇所の温度が６０℃以上６５℃以下の範囲内となるように、管壁負荷が０．０８Ｗ／ｃｍ^２以上０．１２Ｗ／ｃｍ^２以下の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする発光管。
3. 前記ガラス管は、最大外径が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、最大長さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の円筒空間に収まる大きさに形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光管。
4. 前記ガラス管内には、水銀が単体形態で封入されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光管。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光管を備える低圧水銀ランプ。

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