JP4820430B2 - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電ランプおよび照明装置に関し、特に平面視において二重渦巻き形状を有する発光管を備える放電ランプおよび照明装置に関する。

従来から、屋内照明などの用途に円環状の発光管を備える放電ランプが広く用いられている。近年、定格点灯に加えて、高出力点灯ができる高周波点灯専用の円環状の発光管を備える放電ランプが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このランプでは、定格点灯時においては、従来と同じ光出力を、より少ない電力で得ることができ（即ち、高い効率で点灯でき）、高出力点灯時においては、従来と同じ効率でより大きな光出力を得ることができる。

また、小型化を図るべく、管中央部を旋回中心として平面視二重渦巻状に旋回された形状（以下では、「平面スパイラル形状」と記載する。）の発光管を備えた放電ランプが研究・開発されている（例えば、特許文献２を参照）。
平面スパイラル形状の発光管は、具体的に、放電路が長尺状に延伸する発光管が、その長手方向中央部を旋回中心として、仮想平面上で旋回された形状を有してなり、内部には、水銀（Ｈｇ）と、緩衝ガス（例えば、アルゴンガス（Ａｒ））が封入されており、内周面には、蛍光体層が形成されている。

平面スパイラル形状の発光管を有する放電ランプは、円環の内側の領域も有効に利用することにより、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、放電路長を長くすることができる。よって、平面スパイラル形状の発光管を備える放電ランプでは、従来の円環状の発光管を備える放電ランプに比べて、一定のサイズにおいて高い効率および高い光出力を実現することができ、また、径方向での小型化を図ることも可能である。

特許３０５５７６９号公報 特許４０６１２６３号公報

しかしながら、市場においては、円環状の発光管を有する放電ランプについて、用途や器具に応じて種々のサイズおよびランプ電力のものが用いられているが、上記特許文献２で提案されている技術では、このような種々のサイズなどに対応しながら、高い効率と高い光出力とを両立し得る平面スパイラル形状の発光管を備えた放電ランプを提供することが困難である。

本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、平面スパイラル形状の発光管を備えながら、サイズの大小に関わらず、従来比において、高い効率および高い光出力を両立することができる放電ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、以下の構成を採用する。
（１） 本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管の管外径が１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が２４０［ｍｍ］以上２６０［ｍｍ］以下であり、４８［Ｗ］以上６３［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

（２） 本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管の管外径が１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が２７５［ｍｍ］以上２９５［ｍｍ］以下であり、７０［Ｗ］以上８０［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

（３） 本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管における管外径が１８［ｍｍ］以上２２［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が３０５［ｍｍ］以上３２５［ｍｍ］以下であり、８５［Ｗ］以上１０５［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

（４） 本発明は、両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、発光管における管外径が２３［ｍｍ］以上２８［ｍｍ］以下であり、発光管を平面視した場合における最大旋回径が３８０［ｍｍ］以上４００［ｍｍ］以下であり、１１０［Ｗ］以上１３０［Ｗ］以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０［ｋＨｚ］以上の高周波で点灯する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、上記本発明に係る放電ランプを備える、ことを特徴とする。

本発明に係る放電ランプおよび照明装置では、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、円環の内側の領域も有効に利用することにより放電路長を長くすることができ、高い光出力を実現し、または径方向での小型化を図ることが可能である。
また、本発明に係る放電ランプおよび照明装置では、発光管のサイズを個別具体的に規定し、且つ、各々のサイズとの対応において、ランプ電力を上記規定の範囲内で規定することにより、高い効率と高い光出力を両立することができる。

従って、本発明に係る放電ランプおよび照明装置は、平面スパイラル形状の発光管を備え、サイズの大小に関わらず、従来比において、高い効率と高い光出力との両立を実現することができる。

実施の形態に係る照明装置１の構成を示す側面図。 照明装置１に含まれる放電ランプ１０の構成を示す側面図。 放電ランプ１０の構成を示す平面図。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な特徴部分以外において、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．照明装置１
実施の形態に係る照明装置１の構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る照明装置１は、例えば、天井５００に直付けする方式の装置であって、点状５００に設けられたローゼット（図示を省略。）に対し、ソケット２２を以って取り付けられている。照明装置１の装置本体２０は、下向きに開口する椀状のカサ２１と、その底面に取り付けられた装置ホルダ２３と、装置ホルダ２３に装着された放電ランプ１０とを有し構成されている。

カサ２１は、その内周面が、例えば、反射面で構成されており、放電ランプ１０から発せられた光を、所望の範囲（例えば、下向き）に反射する。カサ２１の反射面は、例えば、白色の塗膜で構成したり、あるいは、アルミナ粒子を塗布したりすることにより構成することができる。装置本体２０における装置ソケット２３の内部には、商用電源と放電ランプ１０との間に電力流通路中に介挿される電子安定器（図示を省略。）が収納されている。電子安定器は、シリーズインバータ方式を採用する高周波専用の安定器である。

２．放電ランプ１０
照明装置１に含まれる放電ランプ１０の構成について、図２および図３を用い説明する。図２は、放電ランプ１０の側面図であり、図３は、放電ランプ１０の平面図である。
図２に示すように、放電ランプ１０は、長尺状の放電路を有する発光管１１と、発光管１１に対し、その上方（光照射側とは反対側）を保持するためのホルダ１２とを有し構成されている。ホルダ１２には、発光管１１の最外部分に一対の口金１２１，１２２に設けられている。なお、発光管１１においては、中央部分が膨出されており（膨出部１１ａ）、当該膨出部１１ａが、ランプ点灯時における最冷点箇所となる。

図３に示すように、本実施の形態に係る放電ランプ１０では、発光管１１が、放電路の長手方向における略中央部分を旋回中心として、平面視で二重渦巻状に旋回された形状を有している。そして、発光管１１の端部は、旋回の最外周において、Ｘ軸方向に対峙する状態で配され、各端部に口金１２１，１２２が設けられている。発光管１１は、最大旋回径Ｄ_１［ｍｍ］を以って旋回されている。

図３の二点鎖線で囲む部分に示すように、発光管１１は、両端が封止されたガラス管を有し、その内部空間（放電空間）１１ｂには、水銀（Ｈｇ）、および緩衝ガス（例えば、アルゴンガス）が、例えば、４００［Ｐａ］の圧力で封入されている。なお、封入されている水銀は、単体形態でもよいし、あるいは、亜鉛水銀、銀水銀、ビスマス・インジウム水銀などのアマルガム形態であってもよい。

図示を省略しているが、発光管１１の内周面には、蛍光体層が形成されている。蛍光体層は、例えば、希土類蛍光体を含む材料を焼成してなるものであって、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ、およびＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、Ｍｎが含まれている。
また、発光管１１における各端部には、電極が設けられている（図示を省略）。電極は、例えば、ビードガラスマウント方式のものであり、タングステン（Ｗ）製のフィラメントコイルと、このフィラメントコイルを架持する一対のリード線と、この一対のリード線を固定支持するビードガラスとからなる。

発光管１１の構成要素であるガラス管は、例えば、バリウム・ストロンチウムシリケイトガラス（鉛フリーガラスであって、軟質ガラス）からなる。そして、ガラス管の断面は、略円形状をしている。
発光管１１の肉厚は、（（Ｄ_２−Ｄ_３）／２）で表わされ、例えば、０．８［ｍｍ］〜１．２［ｍｍ］である。

３．ランプ電力と各寸法
実施の形態に係る照明装置１において、放電ランプ１０におけるランプ電力と各寸法との関係について、説明する。図３に示すように、放電ランプ１０における発光管１１の管径Ｄ_２と、最大旋回径Ｄ_１と、ランプ電力とを、次のように規定する。
（１）５５［Ｗ］タイプ
管径Ｄ_２＝１８〜２２［ｍｍ］
最大旋回径Ｄ_１＝２４０〜２６０［ｍｍ］
ランプ電力：５５［Ｗ］
なお、本タイプにおけるランプ電力は、４８［Ｗ］以上６３［Ｗ］以下の範囲内であればよい。

（２）７５［Ｗ］タイプ
管径Ｄ_２＝１８〜２２［ｍｍ］
最大旋回径Ｄ_１＝２７５〜２９５［ｍｍ］
ランプ電力：７５［Ｗ］
なお、本タイプにおけるランプ電力は、７０［Ｗ］以上８０［Ｗ］以下の範囲内であればよい。

（３）１００［Ｗ］タイプ
管径Ｄ_２＝１８〜２２［ｍｍ］
最大旋回径Ｄ_１＝３０５〜３２５［ｍｍ］
ランプ電力：９３［Ｗ］
なお、本タイプにおけるランプ電力は、８５［Ｗ］以上１０５［Ｗ］以下の範囲内であればよい。

（４）１４０［Ｗ］タイプ
管径Ｄ_２＝２３〜２８［ｍｍ］
最大旋回径Ｄ_１＝３８０〜４００［ｍｍ］
ランプ電力：１１８［Ｗ］
なお、本タイプにおけるランプ電力は、１１０［Ｗ］以上１３０［Ｗ］以下の範囲内であればよい。

４．放電ランプ１０およびこれを備える照明装置１の優位性
本実施の形態に係る放電ランプ１０およびこれを備える照明装置１では、従来用いられてきた円環状の発光管を有する放電ランプに比べて、円環の内側の領域も有効に利用することにより放電路長を長くすることができ、高い光出力を実現し、または径方向での小型化を図ることが可能である。

また、放電ランプ１０および照明装置１では、発光管１１のサイズ（管径Ｄ_２および最大旋回径Ｄ_１）を個別具体的に規定し、且つ、各々のサイズとの対応において、上記範囲内でランプ電力を規定することにより、ランプサイズの大小にかかわりなく、高い効率と高い光出力との両立を図ることができる。
従って、本実施の形態に係る放電ランプ１０および照明装置１は、平面スパイラル形状の発光管１１を備えながら、種々のサイズに対応し、各サイズでの効率および光出力をともに高くすることができる。

［確認］
上記優位性について、（表１）および（表２）を用い確認する。

（表１）は、上記実施の形態に係る放電ランプ１０について、各タイプ別に、ランプ電流、全光束および効率について、確認を行った結果を示す。また、（表２）は、（表１）に対応するように、従来タイプの円環状の発光管を有する放電ランプについて、各タイプ別に、同様の測定を行った結果である。

表１に示すように、実施例１に係る放電ランプでは、管径Ｄ_２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ_１が２５０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが５５［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が５７７０［ｌｍ］であり、効率が１０５［ｌｍ／Ｗ］である。
一方、表２に示すように、比較例１〜８の何れの放電ランプでも、全光束は５４８０［ｌｍ］以下であり、効率は１０１［ｌｍ／Ｗ］以下である。

以上より、実施例１に係る放電ランプでは、表２に示す比較例１〜８の何れの放電ランプに対しも、高い全光束と高い効率とを両立し得ることが分かる。
同様に、表１に示すように、実施例２および実施例３に係る放電ランプでは、管径Ｄ_２が２０［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ_１が２８５［ｍｍ］および３１５［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが７５［Ｗ］および９３［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束がそれぞれ７９１０［ｌｍ］、１０２３０［ｌｍ］であり、効率がそれぞれ１０５［ｌｍ／Ｗ］、１１０［ｌｍ／Ｗ］である。実施例２および実施例３に係る放電ランプでは、実施例１に係る放電ランプよりも更に高い全光束を得ることができるとともに、実施例２に係る放電ランプでは１０５［ｌｍ／Ｗ］の効率を得ることができ、実施例３に係る放電ランプでは１１０［ｌｍ／Ｗ］の効率を得ることができる。よって、両実施例２，３ともに、表２に示す比較例１〜８の何れの放電ランプに対しても、高い全光束と高い効率とを両立できている。

表１に示すように、実施例４に係る放電ランプでは、管径Ｄ_２が２５．５［ｍｍ］、最大旋回径Ｄ_１が３９０［ｍｍ］、ランプ電力Ｐが１１８［Ｗ］である。この放電ランプでは、全光束が１３０００［ｌｍ］であり、効率が１１０［ｌｍ／Ｗ］である。実施例４に係る放電ランプにおいても、表２に示す比較例１〜８の何れの放電ランプよりも、高い全光束と高い効率とを両立できる。

従って、本実施の形態に係る放電ランプ１０および照明装置１は、平面スパイラル形状の発光管１１を備えながら、種々のサイズに対応し、従来の放電ランプ（比較例１〜８に係る放電ランプ）に対し、各サイズでの効率および光出力をともに高くすることができる。
［その他の事項］
上記実施の形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明は、本質的な構成を除き、これに限定を受けるものではない。例えば、放電ランプ１０の構成材料などについて、上記において一例を示したが、各種規格に適合するように、適宜変更を加えることが可能である。

また、図３に示すように、上記実施の形態に係る放電ランプ１０では、ガラス管の断面形状を円形状としたが、楕円形や長円形であってもよい。この場合においては、“管径Ｄ_２”については、上記に相当する長径および短径を規定することができる。
また、上記実施の形態では、発光管１１における管内周部に蛍光体層が形成されている構成を一例として採用したが、必ずしも蛍光体層の形成が必須の要件ではない。

本発明は、平面スパイラル形状の発光管を備え、サイズの大小にかかわりなく、高い効率と高い光出力との両立を図ることができる放電ランプおよび照明装置を実現するのに有用である。

１．照明装置
１０．放電ランプ
１１．発光管
１２．ホルダ
２０．装置本体
２１．カサ
２２．装置ソケット
２３．装置ホルダ
１２１，１２２．口金
５００．天井

Claims (6)

1. 両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、
   前記発光管における管外径は、１８ｍｍ以上２２ｍｍ以下であり、
   前記発光管を平面視した場合における最大旋回径は、２４０ｍｍ以上２６０ｍｍ以下であり、
   ４８Ｗ以上６３Ｗ以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０ｋＨｚ以上の高周波で点灯する
   ことを特徴とする放電ランプ。
2. 両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、
   前記発光管における管外径は、１８ｍｍ以上２２ｍｍ以下であり、
   前記発光管を平面視した場合における最大旋回径は、２７５ｍｍ以上２９５ｍｍ以下であり、
   ７０Ｗ以上８０Ｗ以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０ｋＨｚ以上の高周波で点灯する
   ことを特徴とする放電ランプ。
3. 両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、
   前記発光管における管外径は、１８ｍｍ以上２２ｍｍ以下であり、
   前記発光管を平面視した場合における最大旋回径は、３０５ｍｍ以上３２５ｍｍ以下であり、
   ８５Ｗ以上１０５Ｗ以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０ｋＨｚ以上の高周波で点灯する
   ことを特徴とする放電ランプ。
4. 両端部が気密封止された発光管が、その管軸方向中央部を旋回中心として、平面視二重渦巻状に旋回された形状を有する放電ランプであって、
   前記発光管における管外径は、２３ｍｍ以上２８ｍｍ以下であり、
   前記発光管を平面視した場合における最大旋回径は、３８０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であり、
   １１０Ｗ以上１３０Ｗ以下の範囲内におけるランプ電力で、且つ、１０ｋＨｚ以上の高周波で点灯する
   ことを特徴とする放電ランプ。
5. 前記発光管の内部空間には、水銀と緩衝ガスとが封入されており、
   前記発光管の内部両端には、電力供給を受けて電子放出を行う電極体が設けられており、 前記発光管の内周面には、紫外線を可視光に変換する蛍光体層が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の放電ランプ。
6. 請求項１から５の何れかの放電ランプと、
   前記放電ランプが取り付けられる照明器具と、
   を備える照明装置。

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