JP4860443B2 - 蛍光ランプ - Google Patents

Description

本発明は、蛍光ランプに関する。

近年、住宅におけるトイレ、洗面所、風呂及び通路などの比較的狭い場所や、ダウンライト及び電気スタンドなどの部分照明に用いられる小型ランプは、長寿命化、低消費電力化などの観点から、白熱電球等に代わって熱陰極型の蛍光ランプ（以下、「蛍光ランプ」という）が多用される傾向にある。
従来の蛍光ランプには、点灯回路を内蔵し白熱電球用のソケットにそのまま取り付けて使用できる点灯回路内蔵形の蛍光ランプ、いわゆる電球形蛍光ランプと、点灯回路を内蔵せず専用の器具のソケットに取り付けて使用するコンパクト形蛍光ランプとがある。

コンパクト形蛍光ランプは、その用途故にコンパクト化が望まれる。
ここで、発光管の両端部を保持する保持部や端子ピンを有する口金部の材料として、一般にPET(ポリエチレンテレフタレート)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)などの汎用の工業用プラスティックが使用されているが、コンパクト化による保持部の温度上昇や寿命末期に生じる過度の温度上昇に対して、汎用の工業用プラスティックでは耐熱性が不十分である。そこで、保持部の材料として、より耐熱性の高いLCP(リキッドクリスタルポリマー：液晶ポリマー)などの高耐熱工業用プラスティックなどを使用する案が考えられるが、このような高耐熱樹脂は経時的な変色が大きく、また高価であるという問題があり、また液晶ポリマーを用いた場合には器具側の反射板が種類によって曇ってしまうものがあるという問題が発生している。

また、保持部の材料として比較的高温に強いセラミック材料を使用する案も考えられるが、セラミック材料は価格が高く加工性や耐衝撃性等の面から考えて扱いにくい材料なので、より安価で扱いやすい材料を用いたい。
また、保持部の材料として金属を使用する案も考えられるが、金属は一般に比較的安価なものもあり、十分な耐熱性を備えるものの、同時に導電性を備えるので、何らかの不具合でリード線と保持部とが短絡すると、ランプ交換時にユーザが感電する可能性があるという問題がある。

特許文献１に、保持部の材料として金属を使用し、ランプと器具との双方にアース機構を備える蛍光ランプ及び器具が開示されており、カバーの融点を３００°Ｃ以上（カバーが溶けない温度）にできるとともに、製造単価をＰＥＴよりも安くでき、また過大電流を放出できるので使用者が安心して使用できると記載されている。
特開２００４−１１９３３９号公報

上記特許文献１の発明では、アース機構が複雑であり、ランプだけでなく器具側にも機構の追加が必要なので、その分部品コストや製造コストが余計にかかるという問題がある。
また、口金部分の内部空洞を大きくすることにより、上記問題をある程度は解決できるものと思われるが、口金部分を闇雲に大きくするとコンパクト性に欠け見栄えも悪くなるという問題がある。

本発明は、保持部が十分な耐熱性を有し、比較的安価であり、器具側に機構等の追加を要せずに感電対策がなされた蛍光ランプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、両端部にそれぞれ１つずつの電極を有する発光管と、前記発光管の両端部を保持している保持部及び前記電極に電力を供給する口金部が固着されて形成された筐体と、前記筐体の内部において前記電極と前記口金部とを接続している発光管リード線とを備え、前記保持部は、金属材からなるとともに、表面が絶縁処理されていることを特徴とする。

課題を解決するための手段に記載した構成により、保持部（発光管保持部）が金属製なので、十分な耐熱性を有し比較的安価な材料を用いることができ、また表面の絶縁処理により感電対策がなされるので、従来よりもコンパクト化され安価で安全な蛍光ランプを提供することができる。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部は、底部分に相当する端壁と、筒状部分に相当する周壁とからなる有底筒状であり、前記発光管の両端部は、前記保持部の端壁から挿入されて、前記電極が前記筐体の内部に位置するように、前記保持部に固着されており、前記保持部の端壁は、前記発光管の両端部が挿入される受入口を有し、前記保持部の周壁は、前記筐体の内部に位置する前記発光管の両端部を囲う高さ以上の高さを有することを特徴とすることもできる。

これにより、発光管の最端までの両端部を、金属製の保持部が全て取り囲んでいるので、必要以上に大型化することなく、電極から口金部までの距離を離すことができ、口金部に対する熱による影響を軽減することができる。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部は、表面に絶縁物による塗装が施されることにより、前記絶縁処理がなされたものであることを特徴とすることもできる。

これにより、塗装するので、腐食性の良し悪しを考慮することなく、スチールやトタン等の安価な金属を自由に選択し使用することができ、また塗装が絶縁材料として働くため、感電対策がなされると同時に、保持部の外見がよくなり、また色彩を自由に決めることができる。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部は、アルミニウムからなり、このアルミニウムの表面に、アルマイト処理により、前記絶縁処理がなされたものであることを特徴とすることもできる。

これにより、アルミニウム材料にしぼり加工等を施すことによって、比較的簡単に安価で形状を生成でき、またしぼり加工等において生じる成形時の傷やしわが、アルマイト加工により消えて、見栄えが格段に向上する。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部は、前記アルマイト処理により形成された、１μｍ以上の膜厚の酸化膜を有することを特徴とすることもできる。

これにより、酸化膜の膜厚が１μｍ以上があるので、蛍光ランプの点灯中に、電極間にかかる１５０Ｖ程度の電圧に耐えることができる。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部の周壁の端縁の一部を陥没させて、前記口金部の周辺に係止することにより、前記保持部と前記口金部とが固着されていることを特徴とすることもできる。

これにより、接合部品が不要であり、また比較的簡単に固着することができるので、部品コストや製造コストが節約できる。
ここで、蛍光ランプにおいて、前記口金部は、前記保持部と固着された状態で、前記保持部の周壁の端縁を、外部から覆う庇部を有することを特徴とすることもできる。
これにより、金属の端面を、樹脂などの絶縁物が覆い隠すことになるので、当該端面が金属板等を切断した断面であるような場合でも、面取り等の加工をすることなく、ユーザが手に切り傷や擦り傷を被ることを防止でき、安全性の向上、及び製造コストが節約できる。

ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部の周壁の端縁の一部の形状を変えて、前記口金部の周辺の一部と嵌合させることにより、前記保持部と前記口金部との相対的な回転を抑制することを特徴とすることもできる。
これにより、回転を抑制する為の部品が不要であり、また比較的簡単に回転を抑制することができるので、部品コストや製造コストが節約できる。

ここで、蛍光ランプにおいて、前記保持部は、前記発光管側から見て略円形であり、前記口金部は、前記発光管側から見て、略全体が前記保持部の影に隠れるとともに、前記保持部の影に隠れずに前記口金部の方向を示す突出部を有することを特徴とすることもできる。
これにより、ユーザが突出部を目印にして、蛍光ランプを容易に取り付けることができる。

［実施の形態１］
＜概要＞
本発明の実施の形態１は、点灯回路を内蔵せず専用の器具に取り付けて使用するスパイラル型の熱陰極蛍光ランプにおいて、口金部分の改良を図ったものである。
本蛍光ランプの筐体が、発光管の両端部を保持する発光管保持部と、端子ピンを保持する口金部との主に２つの構造体を固着することにより構成され、発光管保持部の材料としてアルミニウムを用い、このアルミニウムにアルマイト処理を施しており、アルミニウムという比較的安価で扱い易い材料を用い、アルマイト処理を施すことによって得られる絶縁性を利用して、発光管リード線との短絡、及びユーザによる感電を防止すると同時に、見栄えのよさを格段に向上させている。

＜構成＞
図１、及び図２は、本発明の実施の形態１における蛍光ランプ１０の外観を示す図である。ここで図１と図２は、蛍光ランプ１０をそれぞれ違う角度から見た図であり、各図中にＸＹＺの各方向を規定している。
図３は、図１、図２に示した蛍光ランプの一部破断図である。

図１、図２、及び図３に示すように、本発明の実施の形態１における蛍光ランプは、スパイラル型の熱陰極型の蛍光管である発光管１と、保持部２及び口金部３からなる点灯回路を内蔵していない筐体７と、発光管１の電極と口金部３の端子ピン３ａ〜ｄとをそれぞれ電気的に接続する発光管リード線４ａ〜ｄとを備える。ここで、発光管１、保持部２、及び口金部３は順次同軸上に組み立てられている。

発光管１は二重螺旋形に成形加工された屈曲ガラス管であり、両端部に至るまで螺旋状を有している。この発光管１の両端部には、タングステン製のフィラメントコイル電極を架設した２本の内部リード線１ｃ、１ｄ（又は１ｅ、１ｆ）をそれぞれ例えば圧潰封着により封着し、内部に一対の電極１ａ、１ｂを有する二重螺旋形状の蛍光管を形成している。この内部リード線１ｃ〜ｆは発光管１の両端部外へ導出され、後述の電力供給用の口金部３の端子に直接あるいは発光管リード線４ａ〜ｄ等の延長用の他のリード線を介して接続されている。また発光管１は保持部２に挿入され固着されている。

電極１ａ、１ｂのフィラメントには電子放射物質が充填され、ガラス管は気密封止されて、水銀２ｍｇを用いたアマルガム、アルゴンガスとクリプトンとの混合ガスが５００Ｐａが封入され、ガラス管の内表面には希土類蛍光体が塗布されている。ここでは、ガラス管には、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラスからなる軟質ガラスを用い、希土類蛍光体には、赤発光用のＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、緑発光用のＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、及び青発光用のＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：ＥＵ，Ｍｎを混合したものを用いている。

図４（ａ）、（ｂ）は、保持部２の外観を示す図である。ここで図４（ａ）は保持部２の斜視図であり、図４（ｂ）は側面断面図である。
保持部２は、有底筒状の形状を有しており、発光管の両端部の電極が位置する部分を保持部２の内部に位置するように挿入して、端壁２ｉの裏側の内面に固着して保持する
ものである。またアルミニウム製の金属構造体の内外表面にアルマイト処理により絶縁処理を施したものである。保持部２はアルミニウム材料にしぼり加工等を施すことにより、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、底部分に相当し丸い平板に穴（発光管１の両端部が挿入される挿入口２ａ、２ｂ）が２つ開いた形状の、発光管１を保持する部分である端壁２ｉと、筒状部分に相当し平板状部分から伸延し発光管の最端までの全てを囲う、すなわち筐体の内部に位置する発光管１の両端部を囲う高さ以上の高さを有する周壁２ｊとからなる、およそ０．４ｍｍ厚の構造体を形成した後、これにアルミニウムの表面処理方法の１つであるアルマイト加工を施して、内外表面に絶縁性を持つ４μｍ程度の膜厚の酸化膜を形成している。なお、この保持部２の厚さは、０．３ｍｍ未満では強度が不足し、１．２ｍｍを超えると口金部３との固着をかしめにより行うことが困難になるので、０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度が望ましく、また酸化膜は、蛍光ランプ１０の点灯中に、電極間にかかる１５０Ｖ程度の電圧に耐えなければならないので、１μｍ以上の膜厚が必要である。

また、アルマイト加工については、一般的な技術を用いた。
アルマイト加工の工程は一般に、エッチング処理、酸化処理、封孔処理からなり、本実施の形態においては、エッチング処理により表面が均質化される為、しぼり加工等において生じる成形時の傷やしわが消されたり目立たなくなり見栄えが向上するという効果や、酸化処理により絶縁性が備わるだけでなく、耐腐食性が向上し、また表面硬度が増すので組立時や輸送中、及び使用中に発生するキズを抑制することができるという効果も得られる。

また酸化処理は、処理対象のアルミニウム製の物品を陽極とし、鉛を陰極として電解質溶液（Ｈ_２ＳＯ_４）中で直流電解することにより行われる。このときの諸条件は、例えば、電解質溶液（Ｈ_２ＳＯ_４）：１３〜１７Ｗ／Ｖ％、温度：１９〜２３℃、溶存アルミニウム量：２０ｇ／Ｌ以下、溶存塩化物質：０．２ｇ／Ｌ以下、電流密度：７０〜１５０Ａ／ｍ２、電圧：１３〜１８Ｖ、時間：４０分である。

また酸化膜の厚さは、以下の式により計算できる。
酸化膜の厚さ（μｍ）＝０．３×電流密度（Ａ／ｄｍ^２）×時間（分）
．．．式１
そこで本実施の形態において、所望の膜厚を得ようとする場合に、電流密度を７０〜１５０Ａ／ｍ２の範囲から適当に選び、式１に基づいて、時間を計算して実施すればよい。

なお、感電を防止するだけならば、保持部２の内面か外面のどちらか一方を絶縁すればよいが、アルマイト加工は電解質溶液中に物品を浸けて実施するものであるので、表面の一部に対して処理するよりも全体に対して処理するほうがむしろ容易であり、また内面と外面の両面を絶縁することにより絶縁効果が高くなることが期待され、さらには、外面をアルマイト加工することにより上記のように見栄えが向上するという効果やキズを抑制するという効果を得ている。

口金部３は、器具のソケットと接続される部分であり、金属製の４本の端子ピン３ａ〜ｄを、絶縁性の樹脂、例えば、暗色系として黒色のPPS(ポリフェニレンサルファイド)製の絶縁物構造体により固定したものであり、本実施の形態では金型成形により製造している。ここでPPSを用いたのは、PETやPBTでは、耐熱が不十分なためである。また本実施の形態においてPPSを暗色にしている理由は、PPSのような高耐熱樹脂は一般に経時的に変色し易いため、あらかじめ暗色にしておくことにより後の変色を目立たなくするためである。また、ここで器具のソケットと接続されるソケットの形状は、JIS規格におけるGX10qに準拠している。

発光管から導出された内部リード線１ｃ〜ｆに接続された発光管リード線４ａ〜ｄは、口金部３の４本の端子ピン３ａ〜ｄと、それぞれ電気的に接続しており、耐熱温度が２００℃程度のシリコンチューブ５ａ〜ｄによりそれぞれ被覆されている。
図５、図６は、発光管１を保持部２に保持させ、口金部３と固着する前の状態の外観を示す図であり、図５は、側面方向から見た図であり、図６は図１におけるＹ方向より見た保持部２の内部を示すものである。

図５、図６に示すように、発光管１の両端部は、保持部２の挿入口２ａ、２ｂ（図示せず）に挿入され、図６に示したシリコーン接着剤６によって、保持部２と口金部３とが固着されて形成された筐体７の内部の内面に埋設されて固着されており、より具体的には発光管両端部の電極が位置する部分を埋設して保持部２の端壁２ｉの裏側の内面に固着されている。

図７、図８は、口金部３の形状を示す図である。ここで、図７は、側面方向から見た図であり、図８は、図１におけるＹ方向より見た口金部３である。
図５に示した保持部２の切り欠き２ｃ及び裏側にある切り欠き２ｄ（図６参照）は、保持部２と口金部３との位置合わせ用に設けられた部分であり、図７に示した口金部３の突起３ｅ及び裏側にある突起３ｆ（図示せず）とそれぞれ嵌合の際に係合し、切り欠き２ｃと突起３ｅ及び切り欠き２ｄと突起３ｆとは嵌合後においては回り止めとしての機能を有している。なお、ここでは保持部２に切り欠き２ｃ、２ｄを設け、口金部３に突起３ｅ、３ｆを設けて係合させたが、逆に口金部３に切り欠きを設け、保持部２に突起を設けて係合させてもよい。

また、保持部２と口金部３は、例えば、保持部２の筒型形状部分の周縁部におけるの端縁の一部であるかしめ部２ｅ〜ｈをそれぞれ、口金部３における窪み３ｇ〜ｊに引っ掛かるようにかしめて変形させることによって係止し、保持部２と口金部３とを固着する。
このようにして、保持部２と口金部３とが固着されて一体化した筐体７は中空構造となり、その筐体７内の密閉された内部空間には、発光管１の電極が位置している両端部と発光管リード線４ａ〜ｄとが存している。このように発光管１の電極１ａ、１ｂの辺りの発光管の両端部が外の位置に存在しないように保持されているため、寿命末期において正常に点灯回路が遮断されずに発光管の両端部の温度が過度に上昇するような事態が発生して、電極周辺の発光管のガラスが破損するようなことになったとしても、電極周辺の端部は保持部２内に固着されているためガラスの破片が外部へ飛散することがない。

また、図７に示すように、口金部３における断面がコの字状の庇部３ｋは、保持部２と口金部３とが固着された状態で、保持部２の筒型形状部分の周縁部における端縁をコの字状の内部に受け、外部から覆い保護するものであり、金属である保持部２の端縁を、樹脂などの絶縁物が覆うことになるので、保持部２の端縁が、金属板等を切断した断面であるような場合において、面取り等の加工をすることなく、ユーザが手に切り傷や擦り傷を被ることを防止でき、安全性の向上、及び製造コストが節約できるという利点がある。

また、図８に示すように、口金部３における突出部３ｌ、３ｍは、器具への取り付けの際に口金部３の方向、本実施の形態においては口金部３の係止部３ｎ、３ｏ（例えば係止突起３ｎやキー溝３ｏ等の器具側の形状や係止機構に対応した凹凸）の方向を示す目印として設けられたものであり、ユーザが突出部を目印にして、蛍光ランプ１０を器具の奥にあるソケットに対し、口金部３を容易に取り付けることができるように配慮したものである。

発光管１、保持部２、及び口金部３は順次同軸上に設けられているため、蛍光ランプ１０は取り付けの際に、取り付け方向である図１の−Ｙ方向から見ると、保持部２の外形も略円形であり、口金部３も略全体が保持部２の影に隠れてしまうため、外形が略円形となり取り付け方向がわかり難いので、保持部２の外形から突出する突出部３ｌ、３ｍを設けることにより、取り付けを容易にしたのである。なお、器具側にも目印を付けて、互いの目印を合わせながらに取り付けられるようにするとより望ましい。
［変形例１］
＜概要＞
本発明の変形例１の蛍光ランプは、本発明の実施の形態１と較べて、保持部２の材質が異なるものである。

＜構成＞
実施の形態１がアルミニウムにアルマイト加工を施して、表面に絶縁性を持つ酸化膜を形成しているのに対して、変形例１は、スチールやとたん等の、基本的にアルミニウムよりも安価であったり、より加工性のよい他の金属に、耐熱性を備える絶縁物による塗装を施して、実施の形態１と同様の効果を得るものである。

ここで絶縁物は、３００℃程度の耐熱性を備え、母材に対する塗布性がよく容易に剥離しないものであれば何でもよい。また１５０Ｖ程度の電圧に耐えるだけの膜厚を有するものとする。
変形例１では、金属に塗装するので、腐食性の良し悪しを考慮することなく、スチールやトタン等の安価な金属を自由に選択し使用することができ、また塗装が絶縁材料として働くため、感電対策がなされると同時に、保持部の外見がよくなり、また色彩を自由に決めることができるという効果が得られる。

なお、本発明は、点灯回路を内蔵した電球形蛍光ランプにも適用可能である。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態１の蛍光ランプによれば、発光管保持部が金属材なので、十分な耐熱性を有し比較的安価な材料を用いることができ、また表面の絶縁処理により感電対策がなされるので、従来よりもコンパクト化され安価で安全な蛍光ランプを提供することができる。

従って、口金部分を大きくする必要がなく、蛍光ランプを小型化を実現でき、コンパクト性や見栄えについて配慮された蛍光ランプを提供することができる。

本発明は、住宅におけるトイレ、洗面所、風呂及び通路などの比較的狭い場所や、ダウンライト及び電気スタンドなどの部分照明に広く適用することができる。
本発明によって、安全性に優れ、安価で扱い易い材料を用いることができ、かつコンパクト性、見栄え、及び脱落抑制について配慮された蛍光ランプを提供することができるので、白熱電球等からの代替えがより促進されることによる資源やエネルギーの節約に寄与することができ、その産業的利用価値は極めて高い。

本発明の実施の形態１における蛍光ランプ１０の外観を示す図である。 本発明の実施の形態１における蛍光ランプ１０の外観を示す図である。 図１、図２に示した蛍光ランプの一部破断図である。 （ａ）保持部２の斜視図、（ｂ）保持部２の断面図。 発光管１を保持部２に保持させ、口金部３と固着する前の状態の外観を示す図である。 発光管１を保持部２に保持させ、口金部３と固着する前の状態の外観を示す図である。 口金部３の詳細な形状を示す図である。 口金部３の詳細な形状を示す図である。

符号の説明

１ 発光管
１ａ、１ｂ 電極
１ｃ〜ｆ リード線
２ 保持部
２ａ、２ｂ 挿入口
２ｃ、２ｄ 切り欠き
２ｅ〜ｈ かしめ部
２ｉ 端壁
２ｊ 周壁
３ 口金部
３ａ〜ｄ 端子ピン
３ｅ、３ｆ 突起
３ｇ〜ｊ 窪み
３ｋ 庇部
３ｌ、３ｍ 突出部
３ｎ 係止突起
３ｏ キー溝
４ａ〜ｄ 発光管リード線
５ａ、５ｂ シリコンチューブ
６ シリコーン接着剤
１０ 蛍光ランプ

Claims (3)

1. 両端部にそれぞれ１つずつの電極を有する発光管と、前記発光管の両端部を保持している保持部及び前記電極に電力を供給する口金部が固着されて形成された筐体と、前記筐体の内部において、前記電極と前記口金部とを接続している発光管リード線とを備え、
   前記保持部は、金属材からなるとともに、表面が絶縁処理されており、
   前記口金部は、前記保持部と固着された状態で、前記保持部の周壁の端縁を、外部から覆う庇部を有すること
   を特徴とする蛍光ランプ。
2. 前記保持部は、アルミニウムからなり、このアルミニウムの表面に、アルマイト処理により、前記絶縁処理がなされたものであること
   を特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
3. 前記保持部は、前記アルマイト処理により形成された、１μｍ以上の膜厚の酸化膜を有すること
   を特徴とする請求項２に記載の蛍光ランプ。

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