JP5118679B2

JP5118679B2 - 照明器具、および蛍光ランプ

Info

Publication number: JP5118679B2
Application number: JP2009220082A
Authority: JP
Inventors: 清斉藤; 貴弘村元; 浩和三枝; 寛秋田; 毅斎藤; 由雄真鍋; 隆上田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: JP2010021152A; JP2010040532A; JP5118677B2; JP5118678B2; JP2010040531A

Description

本発明は、照明器具、および蛍光ランプに関するものである。

現状、蛍光ランプを光源とする照明器具は広く普及しており（例えば、特許文献１参照）、一般に蛍光ランプの点灯寿命は、フィラメントに被着された電子放射性物質であるエミッタ量に比例することが知られている。

特開２００３−２９７２８５号公報

蛍光ランプには予め定められた定格ランプ電力が定められており、定格ランプ電力を超えて使用した場合は、フィラメントの表面温度が上昇し、エミッタの消耗が早くなって、ランプ寿命が短くなる。そのため、通常は定格ランプ電力以下で使用しており、蛍光ランプ１灯あたりの光出力は定格に比べて低く抑えられていた。

そこで、寿命を短くすることなく、ランプ出力を増大可能な照明器具の要望があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させることができる照明器具、および蛍光ランプを提供することにある。

請求項１の発明は、内面に蛍光体層を形成するとともに内部に放電用ガスを封入した直管型のガラスバルブ、該ガラスバルブの両端部に各々設けた一対の口金、該口金から前記ガラスバルブの長手方向の外向きに突出したピン、および前記ガラスバルブ内に取り付けられて前記ピンに接続して構成されるフィラメントを具備した蛍光ランプと、該蛍光ランプの各口金を装着する一対のソケットと、該ソケットを介して接続した前記蛍光ランプを点灯させるとともに前記蛍光ランプへの供給電力を制御可能な点灯ユニットとを備え、前記蛍光ランプは、定常的に供給される最大電力が６３Ｗであり、前記フィラメントを構成する少なくとも１つのコイルの線径が６５〜１００μｍであり、前記フィラメントに被着されているエミッタの量が９〜１１ｍｇであって、前記蛍光ランプの全長は、定格電力が４０Ｗで直管型のガラスバルブを具備して且つ定格電力に応じた所定の寸法に規格化された従来の蛍光ランプより短く、この短くする寸法は、該従来の蛍光ランプの口金から突出したピンの長さを２倍した値より大きいことを特徴とする。

この発明によれば、蛍光ランプを搭載した照明器具において、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させることができ、例えば、定格（１００％）以上の入力電力を蛍光ランプに供給しても、十分なランプ寿命を得ることが可能となる。また、本発明の蛍光ランプを従来の照明器具に誤装着することを防止でき、さらに従来の蛍光ランプを本発明の照明器具に誤装着することも防止できる。

請求項２の発明は、内面に蛍光体層を形成するとともに内部に放電用ガスを封入した直管型のガラスバルブと、該ガラスバルブの両端部に各々設けた一対の口金と、該口金から前記ガラスバルブの長手方向の外向きに突出したピンと、前記ガラスバルブ内に取り付けられて前記ピンに接続して構成されるフィラメントとを具備した蛍光ランプにおいて、定常的に供給される最大電力は６３Ｗであり、前記フィラメントを構成する少なくとも１つのコイルの線径が６５〜１００μｍであり、前記フィラメントに被着されているエミッタの量が９〜１１ｍｇであって、全長が、定格電力が４０Ｗで直管型のガラスバルブを具備して且つ定格電力に応じた所定の寸法に規格化された従来の蛍光ランプより短く、この短くする寸法は、該従来の蛍光ランプの口金から突出したピンの長さを２倍した値より大きいことを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、蛍光ランプ及び当該蛍光ランプを搭載した照明器具において、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させることができるという効果があり、例えば、定格（１００％）以上の入力電力を蛍光ランプに供給しても、十分なランプ寿命を得ることが可能となるという効果がある。また、本発明の蛍光ランプを従来の照明器具に誤装着することを防止でき、さらに従来の蛍光ランプを本発明の照明器具に誤装着することも防止できるという効果がある。

（ａ）は従来の照明器具を示す側面図及びＺ１−Ｚ１’断面図であり、（ｂ）は実施形態１の照明器具を示す側面図及びＺ２−Ｚ２’断面図である。従来の照度分布を示す平面図である。実施形態１の照度分布を示す平面図である。実施形態１の別の照明器具を示す側面図及びＺ３−Ｚ３’断面図である。（ａ）は従来の照明器具を示す側面図及びＺ４−Ｚ４’断面図であり、（ｂ）は実施形態１の別の照明器具を示す側面図及びＺ５−Ｚ５’断面図である。直管型の蛍光ランプの寸法を示す平面図である。従来の照明器具から実施形態１の照明器具への交換を示す図である。実施形態２の照明器具の構成を示すブロック図である。光束維持率の入力電力依存性の実験結果を示す図である。蛍光ランプの入力電力と寿命定数との関係を示す図である。光束維持率の入力電力依存性のシミュレーション結果を示す図である。実施形態２の光束維持率の特性を示す図である。同上の光束の時間特性を示す図である。同上の蛍光ランプの制御パターンを示す図である。実施形態３の照明器具の構成を示すブロック図である。基本構成の蛍光ランプの管端部電極部分の構造を示す一部破断斜視図である。同上のフィラメントを示す正面図である。同上のフィラメントを示す一部断面拡大図である。同上のランプ電流と推定コイル温度との関係を示す図である。同上の点灯時間とエミッタ残量との関係を示す図である。同上の蛍光ランプの部分拡大断面図である。（ａ）は従来の照明器具を示す断面図であり、（ｂ）は基本構成の照明器具を示す断面図である。従来の照度分布を示す平面図である。基本構成の照度分布を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（基本構成）
図１６は、本発明による３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプＬａ１の管端部電極部分の構造を示すものである。２はフィラメントで、２本のリード線４、４間にピンチされ、リード線４，４は管端部の口金から突出したピン９，９に各々接続している。３はエミッタである。５はガラスステム、６は内面に保護膜７、蛍光体層８が形成されたガラスバルブであり、ガラスバルブ６の両端に当該電極部分が構成されている。そして、管内には水銀とアルゴンなどの放電用ガスが封入されている。

図１７はフィラメント２の拡大図であり、図１８はフィラメント２の一部断面拡大図であり、フィラメント２は、主線２ａの外周を細線２ｂが緩やかに巻回して構成された所謂トリプルコイルで構成され、さらにフィラメント２にはエミッタ３が被着されている。そして本基本構成の蛍光ランプＬａ１では、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させるために、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプ（例えば、ＦＨＦ３２：高周波点灯専用形、直管形、定格ランプ電力３２Ｗや、ＦＬＲ４０ｓ：ラピッドスタート形、直管形、定格ランプ電力４０Ｗ等）に比べて、主線２ａの線径Ｄ１を太くし、さらにエミッタ３の量を増やしている。

まず、主線２ａの線径Ｄ１について説明する。ランプ出力を増大させると、フィラメントの表面温度が上昇し、エミッタの消耗が早くなって、ランプ寿命が短くなる。したがって、ランプに大電力を入力して光出力を増大させるためには、大出力領域においてフィラメントの表面温度を抑える必要がある。ここで、従来のランプ出力を１．４〜２倍にするとランプ電流は約１．５〜３倍になり、この約１．５〜３倍のランプ電流を流すためには、フィラメント温度がフィラメント抵抗に比例する点を考慮すると、主線２ａの線径Ｄ１を従来の約１．２５〜１．７倍にすれば温度上昇を抑えることができる。そこで、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプのフィラメントは、その主線の線径が５０μｍ以上６５μｍ未満であることから、本基本構成の蛍光ランプＬａ１では、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍにして、フィラメント抵抗を従来よりも低減させている。

図１９は、ランプ電流とフィラメントの主線表面の推定コイル温度との関係を示しており、本基本構成の蛍光ランプＬａ１の温度曲線Ｙｔ１と、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプの温度曲線Ｙｔ２とを比較すると、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は、主線２ａ（線径Ｄ１＝約７０μｍ）の表面温度がフィラメント電流の大きい領域で飽和しているが（温度曲線Ｙｔ１参照）、従来の蛍光ランプは、主線（線径＝約５０μｍ）の表面温度がフィラメント電流の大きい領域でも上昇を続けている（温度曲線Ｙｔ２参照）。そして、フィラメント電流の全領域に亘って本基本構成の蛍光ランプＬａ１のほうが主線の温度が低くなり、特にフィラメント電流が大きい領域で温度差が大きくなっている（図１９において、フィラメント電流０．７Ａの場合に、本基本構成の蛍光ランプＬａ１の推定コイル温度は約１３００℃、従来の蛍光ランプの推定コイル温度は約１６００℃となり、その温度差は約３００℃となる）。すなわち、同一のフィラメント電流であれば、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は従来よりもフィラメント温度が低く、エミッタの消耗が抑えられて長寿命となり、また、同一寿命であれば、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は従来よりもランプ出力を増大させることができ、特にフィラメント電流が０．６Ａ以上の領域でこれらの効果が顕著となる。また、フィラメント２はトリプルコイルに限定されず、例えばダブルコイル等の他の構成であってもよいが、この場合もコイルの線径は約６５〜１００μｍに形成される。

また、フィラメントの細線の線径Ｄ２は、３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する従来の直管形蛍光ランプで２０〜２５μｍ程度であり、本基本構成の蛍光ランプＬａ１では、細線２ｂの線径Ｄ２を従来と同様の２０〜２５μｍ、あるいは２０〜２５μｍより大きくすればよい。

次に、エミッタ３の量について説明する。エミッタ量は蛍光ランプの寿命を決定し、エミッタの消耗率はフィラメント２の表面温度に依存しており、具体的にはフィラメント２表面のケルビン温度（＝摂氏温度＋２７３．１５［Ｋ］）に比例してエミッタ３の蒸発量が増大する。図２０は、ランプの点灯時間とエミッタの残量との関係を示しており、本基本構成の蛍光ランプＬａ１の大出力時（出力６３Ｗ時）のエミッタ残量曲線Ｙｒ１と、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプの定格出力時のエミッタ残量曲線Ｙｒ２、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプの大出力時（出力６３Ｗ時）のエミッタ残量曲線Ｙｒ３とを示す。

従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプの場合、エミッタ量は５ｍｇ未満であり、定格出力では点灯時間が１５０００時間程度でエミッタが完全になくなり（エミッタ残量曲線Ｙｒ２参照）、さらに大出力（６３Ｗ出力）ではエミッタの消耗が激しく、点灯時間が９０００時間程度でエミッタが完全になくなった（エミッタ残量曲線Ｙｒ３参照）。

一方、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は、上記のように主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍにして、従来の同定格の蛍光ランプよりフィラメント抵抗を低減させたフィラメント２を用いることで、フィラメント温度を従来よりも下げることができ、エミッタ量を約５ｍｇにした場合に、大出力（６３Ｗ出力）では、エミッタが完全になくなるまで上記従来のランプより長い１１０００時間程度かかる。そして、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプと同一寿命（例えば、１８０００時間程度）にするために、エミッタ量を約９ｍｇにすると、エミッタが完全になくなるまで２００００時間程度かかった（エミッタ残量曲線Ｙｒ１参照）。したがって、エミッタ量を約５〜１１ｍｇとすれば、実用上従来と略同様のランプ寿命を確保しながら、ランプ出力を定格を超えて増大させることができると考えられる。なお、本基本構成ではフィラメント２にトリプルコイルを採用しており、細線２ｂにエミッタ３が被着することで、エミッタ３の増量が容易に実現できる。

すなわち、本基本構成の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプＬａ１は、上記のように、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍにすることで、従来の３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する直管形蛍光ランプに比べて、エミッタ３の消耗を抑制し、さらにエミッタ３の量を約５〜１１ｍｇに増加させているので、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させることができるのである。例えば、定格（３２Ｗ〜４５Ｗ）以上の入力電力（６３Ｗ）を蛍光ランプＬａ１に供給しても、十分なランプ寿命を得ることが可能となる。

ここで、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を従来と同じ５０μｍ以上６５μｍ未満として、エミッタ３の量だけを従来に比べて多くした場合、図１９の温度曲線Ｙｔ２に示すように、線形Ｄ１に依存しているフィラメント２の温度上昇がフィラメント電流０．６Ａ以上の領域で著しいため、定格（３２Ｗ〜４５Ｗ）以上の入力電力（６３Ｗ）を蛍光ランプに供給したときにエミッタ３の蒸発量が多く、従来と略同様のランプ寿命を確保することが難しい。

また、エミッタ３の量を従来と同じ５ｍｇ未満として、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１だけを従来に比べて太くした場合、定格（３２Ｗ〜４５Ｗ）以上の入力電力（６３Ｗ）を蛍光ランプに供給したときに、エミッタ３の総量が少ないため、従来と略同様のランプ寿命を確保することが難しい。

而して、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は、３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力に対して、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍにして、従来の同定格の蛍光ランプよりフィラメント抵抗を低減させたフィラメント２を用いることで、フィラメント温度を従来よりも下げるとともに、エミッタ３の量を約５〜１１ｍｇと増大させることで、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させている。すなわち、ランプ寿命の確保と大出力とを両立しているのである。

上記フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１、エミッタ３の量は、蛍光ランプＬａ１の最大電力やランプ寿命に基づいて決められるものであり、例えば、光束維持率７０％以上が確保可能なランプ寿命を、Ｈｆ蛍光ランプの一般的な寿命に相当する１２０００時間とした場合またはＧ−Ｈｆ蛍光ランプの一般的な寿命に相当する１８０００時間とした場合、あるいは最大電力を６３Ｗとした場合または最大電力を６３Ｗより大きくした場合等の各条件に応じて、線径Ｄ１：約６５〜１００μｍ、エミッタ３の量：約５〜１１ｍｇの範囲から決定される。

また、本基本構成の蛍光ランプＬａ１は、図２１に示すように、ガラスバルブ６と蛍光体層８との間に保護膜７を形成している。保護膜７は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ６内に封入されている水銀とガラスバルブ６とが反応するのを抑制し高い光束維持率を有することができる。保護膜７は、その膜厚を１〜３μｍにすることで光束維持率を改善することができる。また、この保護膜７として酸化アルミニウム以外に二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等の金属酸化物を用いることが好ましい。また、保護膜７として例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、または酸化セリウム（ＣｅＯ）で形成することにより、水銀から放射される紫外線がガラスバルブ６から漏れないように、当該紫外線を遮断する機能を持たせることもできる。

次に、従来の蛍光ランプＬａ１０１を用いた照明と、本基本構成の上記蛍光ランプＬａ１を用いた照明とを比較する。まず図２２（ａ）は、従来の照明器具１００Ａの外観を示しており、長尺状の筐体１０１ａと、筐体１０１ａの下面に設けた凹型の反射板１０１ｂと、反射板１０１ｂの凹部内に並設された１灯の従来の蛍光ランプＬａ１０１（例えば、ＦＨＦ３２：高周波点灯専用形、直管形、定格ランプ電力３２Ｗ）とを備え、筐体１０１ａ内には蛍光ランプＬａ１０１を点灯制御する点灯ユニット１１０を収納し、蛍光ランプＬａ１０１はソケット１０１ｃを介して点灯ユニット１１０に接続している。反射板１０１ｂは、底面を筐体１０１ａの下面に当接させた状態で、蛍光ランプＬａ１０１の後方に設けた取り付け孔（図示なし）に取付ねじ１０１ｄを挿入して、筐体１０１ａに固定される。そして、筐体１０１ａの短手方向の両側面に沿って鍔部１０１ｅが設けられており、鍔部１０１ｅの端部を天井面に穿設した設置孔の下面側の開口端に係止させている。

一方、図２２（ｂ）は本基本構成の蛍光ランプＬａ１として、入力電力６３Ｗで光束６３００ｌｍを出力する４フィート長さの直管形蛍光ランプを用い、当該蛍光ランプＬａ１を搭載した照明器具１Ａの外観を示しており、長尺状の筐体２１ａと、筐体２２ａの下面に設けた凹型の反射板２１ｂと、反射板２１ｂの凹部内に配置された１灯の蛍光ランプＬａ１とを備え、筐体２１ａ内には蛍光ランプＬａ１を点灯制御する点灯ユニット１０を収納し、蛍光ランプＬａ１はソケット２１ｃを介して点灯ユニット１０に接続している。そして、反射板２１Ｂの短手方向の両側面の端部を天井面に穿設した設置孔の下面側の開口端に係止させている。

そして、図２３は、従来の照明器具１００Ａを用いて部屋Ｒ内を照明した照度分布を示し、図２４は、本基本構成の照明器具１Ａを用いて部屋Ｒ内を照明した照度分布を示す。なお、部屋Ｒは、長さ１９．２ｍ、幅１２．８ｍで、蛍光ランプは高さ２．７ｍの位置に取り付けられる。また、天井の反射率は５０％、壁の反射率は３０％、床の反射率は１０％とする。

まず、部屋Ｒの長さ方向に１１列、部屋Ｒの幅方向に７行の計７７個の従来の照明器具１００Ａを設置し、１灯の蛍光ランプＬａ１０１が出力する光束を４９５０ｌｍとした場合の水平面照度分布（計算面高さ０．７ｍ）は図２３に示され、その平均照度は７７３ｌｘ、最小照度は２８２ｌｘ、最大照度は９１４ｌｘ、照度均斉度（最小照度／平均照度）は０．３６５、照度均斉度（最小照度／最大照度）は０．３０８となる。

また、部屋Ｒの長さ方向に１０列、部屋Ｒの幅方向に６行の計６０個の本基本構成の照明器具１Ａを設置し、１灯の蛍光ランプＬａ１が出力する光束を６３００ｌｍとした場合の水平面照度分布（計算面高さ０．７ｍ）は図２４に示され、その平均照度は７５２ｌｘ、最小照度は２７２ｌｘ、最大照度は８８７ｌｘ、照度均斉度（最小照度／平均照度）は０．３６２、照度均斉度（最小照度／最大照度）は０．３０７となる。

上記照度分布より、７７灯の従来の蛍光ランプＬａ１０１を設置して、１灯あたり４９５０ｌｍの光束を出力した場合と、６０灯の本基本構成の蛍光ランプＬａ１を設置して、１灯あたり６３００ｌｍの光束を出力させた場合とでは、部屋Ｒ内の照度分布はほぼ同じであり、照明システムを新設する場合は、従来の蛍光ランプＬａ１０１を用いた構成ではなく、本基本構成の蛍光ランプＬａ１を用いて１灯あたりの光出力を増加させる構成とすることで、部屋全体の照度分布やランプ寿命を従来に比べて悪化させることなく、蛍光ランプの灯数を削減することができ、低コスト化が可能となる。

なお、本基本構成では、直管形の蛍光ランプＬａ１として、ランプ長４フィート、入力電力６３Ｗで光束６３００ｌｍを出力するランプを例示しているが、他のランプ長（２フィート、８フィート等）、入力電力、光束に設定された直管形の蛍光ランプであってもよい。

また、本発明で用いる蛍光ランプは、高周波点灯専用型、スタータ型、ラピッドスタート型のいずれであっても、３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力に対して、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍにし、エミッタ３の量を約５〜１１ｍｇと増大させることで、ランプ寿命の確保と大出力とを両立させることが可能である。

（実施形態１）
図１（ａ）は従来の照明器具１００Ｂの外観を示しており、長尺状の筐体１０２ａと、筐体１０２ａの下面に設けた凹型の反射板１０２ｂと、反射板１０２ｂの凹部内に並設された２灯の従来の蛍光ランプＬａ１０２，Ｌａ１０２（例えば、ＦＬＲ４０ｓ：ラピッドスタート形、直管形、定格ランプ電力４０Ｗ）とを備え、筐体１０２ａ内には蛍光ランプＬａ１０２を点灯制御する点灯ユニット１１０を収納し、蛍光ランプＬａ１０２はソケット１０２ｃを介して点灯ユニット１１０に接続している。反射板１０２ｂは、底面を筐体１０２ａの下面に当接させた状態で、蛍光ランプＬａ１０２の後方に設けた取り付け孔（図示なし）に取付ねじ１０２ｄを挿入して、筐体１０２ａに固定される。そして、筐体１０２ａの短手方向の両側面に沿って鍔部１０２ｅが設けられており、鍔部１０２ｅの端部を天井面に穿設した設置孔の下面側の開口端に係止させている。

一方、図１（ｂ）は基本構成と同様に入力電力６３Ｗで光束６３００ｌｍを出力する直管形の蛍光ランプＬａ１を搭載した照明器具１Ｂの外観を示しており、長尺状の筐体２２ａと、筐体２２ａの下面に設けた椀形の反射板２２ｂと、反射板２２ｂの椀部内に配置された１灯の蛍光ランプＬａ１とを備え、筐体２２ａ内には蛍光ランプＬａ１を点灯制御する点灯ユニット１０を収納し、蛍光ランプＬａ１はソケット２２ｃを介して点灯ユニット１０に接続している。

椀形の反射板２２ｂは、底部を平面状に形成した固定部２２ｆを設けており、この平面状の固定部２２ｆを筐体２２ａの下面に当接させた状態で、蛍光ランプＬａ１の後方に設けた取り付け孔（図示なし）に取付ねじ２２ｄを挿入して、筐体２２ａに固定される。固定部２２ｆを平面状に形成したことで、反射板２２ｂを筐体２２ａに取り付ける際の施工性がよくなっている。また、下方から見たときに取付ねじ２２ｄが蛍光ランプＬａ１に遮られて見難くなるように、蛍光ランプＬａ１は反射板２２ｂの固定部２２ｆに近づけて配置されており、意匠性を高めている。さらに、反射板２２ｂの椀部の曲率や、反射板２２ｂと蛍光ランプＬａ１との距離は、器具効率やグレアカット性を考慮して設定される。そして、筐体２２ａの短手方向の両側面に沿って鍔部２２ｅが設けられており、鍔部２２ｅの端部を天井面に穿設した設置孔の下面側の開口端に係止させている。

上記照明器具１Ｂは、蛍光ランプＬａ１を１灯のみ備えるので、蛍光ランプＬａ１０２を２灯備えた従来の照明器具１００Ｂに比べて、蛍光ランプの灯数を半減することができ、低コスト化が可能となる。また、蛍光ランプＬａ１は基本構成と同様に構成されており、点灯ユニット１０がランプ出力を増大させた場合でも従来と略同様のランプ寿命を確保でき、例えば、定格（１００％）以上の入力電力を蛍光ランプＬａ１に供給しても、十分なランプ寿命を得ることが可能となる。

そして、従来の蛍光ランプＬａ１０２を２灯設けた上記照明器具１００Ｂを、部屋Ｒの長さ方向に９列、部屋Ｒの幅方向に６行の計５４個（１０８灯の蛍光ランプＬａ１０２）設置し、１灯の蛍光ランプＬａ１０２が出力する光束を３０００ｌｍとした場合の水平面照度分布（計算面高さ０．７ｍ）は図２に示され、その平均照度は７５４ｌｘ、最小照度は１８５ｌｘ、最大照度は９９８ｌｘ、照度均斉度（最小照度／平均照度）は０．２４５、照度均斉度（最小照度／最大照度）は０．１８５となる。

また、本実施形態の蛍光ランプＬａ１を１灯設けた上記照明器具１Ｂを、部屋Ｒの長さ方向に９列、部屋Ｒの幅方向に６行の計５４個（５４灯の蛍光ランプＬａ１）設置し、１灯の蛍光ランプＬａ１が出力する光束を６３００ｌｍとした場合の水平面照度分布（計算面高さ０．７ｍ）は図３に示され、その平均照度は７８３ｌｘ、最小照度は１８７ｌｘ、最大照度は１０３４ｌｘ、照度均斉度（最小照度／平均照度）は０．２３８、照度均斉度（最小照度／最大照度）は０．１８０となる。

上記照度分布より、１０８灯の従来の蛍光ランプＬａ１０２を設置して、１灯あたり３０００ｌｍの光束を出力した場合と、５４灯の本実施形態の蛍光ランプＬａ１を設置して、１灯あたり６３００ｌｍの光束を出力させた場合とでは、部屋Ｒ内の照度分布はほぼ同じであり、既設の照明器具１００Ｂを蛍光ランプＬａ１を搭載した照明器具１Ｂに交換して、１灯あたりの光出力を増加させる構成とすることで、部屋全体の照度分布やランプ寿命を従来に比べて悪化させることなく、蛍光ランプの灯数を削減することができ、コスト低減を図ることができる。

また、図４に示すように、反射板２２ｂの椀部の曲率や、反射板２２ｂと蛍光ランプＬａ１との距離を上記照明器具１Ｂと異なる設定にして、器具の幅を照明器具１Ｂの略半分とした照明器具１Ｃを用いても、上記照明器具１Ｂと同様の効果を得ることができ、さらには設置スペースの縮小化を図ることができる。

さらに、図５（ａ）に示すように反射板を兼ねた筐体１０２ｈを備えて、従来の蛍光ランプＬａ１０２を２灯搭載可能な照明器具１００Ｄを、図５（ｂ）に示すような反射板を省略した筐体２２ｈを備えて、基本構成の蛍光ランプＬａ１を１灯搭載可能な照明器具１Ｄに交換しても、部屋全体の照度分布やランプ寿命を従来に比べて悪化させることなく、蛍光ランプの灯数を削減することができ、コスト低減及び設置スペースの縮小化を図ることができる。

次に、直管型の蛍光ランプＬａ１の寸法について説明する。従来、直管型の蛍光ランプの各寸法はＪＩＳＣ７６１７−２に規定され、口金の各寸法はＪＩＳＣ７７０９−１に規定されている。例えば、従来の蛍光ランプＬａ１０２としてＦＬＲ４０ｓを用いた場合、図６に示すように、口金面間距離Ｘ１［標準値１１９８．０ｍｍ、最大値１１９９．４ｍｍ］、口金面から反対側のピン先端までの距離Ｘ２［最小値１２０４．１ｍｍ、最大値１２０６．５ｍｍ］、ランプ全長Ｘ３［最大値１２１３．６ｍｍ］、管径［３２．５±１．５ｍｍ］、口金のピン長さＸ４［最小値６．６０ｍｍ、完成ランプでの最大値７．６２ｍｍ］に規定されている。そして、この蛍光ランプＬａ１０２を装着する従来の照明器具１００Ｂのソケット１０２ｃ間の距離は、蛍光ランプＬａ１０２の管端部に設けたピン９がソケット１０２ｃ，１０２ｃに挿入可能な長さに設定されている。

一方、本発明の直管型の蛍光ランプＬａ１は、従来の蛍光ランプＬａ１０２（ＦＬＲ４０ｓ）に比べてランプ全長を短くできる。この短くする寸法Ｘ５は、従来の蛍光ランプＬａ１０２のピン長さＸ４を２倍した値より大きくしており、例えばＸ４≒８ｍｍであれば、Ｘ５≒２０ｍｍに設定する。而して、蛍光ランプＬａ１のランプ全長Ｘ６は、蛍光ランプＬａ１０２を装着する従来の照明器具１００Ｂのソケット１０２ｃ間の距離よりも短くなり、蛍光ランプＬａ１の一端のピン９を照明器具１００Ｂの一方のソケット１０２ｃに挿入した状態では、蛍光ランプＬａ１の他端のピン９を照明器具１００Ｂの他方のソケット１０２ｃに挿入することはできず、本発明の蛍光ランプＬａ１を従来の照明器具１００Ｂに誤装着することを確実に防止できる。

また、従来の蛍光ランプＬａ１０２の口金面間距離Ｘ１は、本発明の蛍光ランプＬａ１を装着する照明器具１Ｂのソケット２２ｃ間の距離よりも長くなるので、従来の蛍光ランプＬａ１０２を本発明の照明器具１Ｂに装着することも不可能となり、従来の蛍光ランプＬａ１０２を、本発明の蛍光ランプＬａ１と同様の大出力で点灯させることを防止して、安全性を確保できる。

なお、ランプ全長を短くすると光束は低下するが、本発明の蛍光ランプＬａ１は、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍに増大させて、フィラメント温度の上昇およびエミッタ３の消耗を従来に比べて抑制し、さらにエミッタ３の量を約５〜１１ｍｇに増加させることによって、従来に比べて大出力が可能となっており、ランプ全長を短くしたことによる光束低下を補償した上で、ランプ寿命の確保と大出力とを両立させている。

さらに、蛍光ランプＬａ１は、従来の蛍光ランプＬａ１０２に比べてランプ全長が短いので、本実施形態の照明器具１Ｂの全長も従来の照明器具１００Ｂより短くできる（図７参照）。したがって、既設の照明器具１００Ｂを本発明の照明器具１Ｂに交換すれば、天井面の照明器具間の空きスペースＳが広くなり、この空きスペースＳに、補助光源、人感センサ等の各種センサ、パネル，ルーバ等のオプション取付部材ＯＰを設置でき、従来の照明システムに付加機能を追加したリニューアルが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態における照明器具１は、図８に示すように、点灯装置１１、点灯時間検出部１２、点灯時間タイマ１３、照度補正装置１４、補正データ記憶部１５からなる点灯ユニット１０と、蛍光ランプＬａ１とを備え、蛍光ランプＬａ１は調光制御が可能な点灯装置１１の出力によって点灯する。

点灯時間検出部１２は、商用電源のような電源ＡＣと点灯装置１１との間に設けられて、点灯装置１１に通電されているか否かを検出し、点灯時間タイマ１３は、点灯時間検出部１２により検出された通電期間を計時する。つまり、通電期間を蛍光ランプＬａ１の点灯期間とみなして点灯時間タイマ１３により蛍光ランプＬａ１の点灯時間を計時する。

ところで、ランプの光束は点灯時間の経過に伴って低下し、またランプを装着している灯具やランプが時間の経過に伴って汚れることによっても光量は低下するから、このような点灯時間の経過に伴う光量低下を抑制するために照明器具１には照度補正装置１４が設けられている。ここで、蛍光ランプＬａ１の光束の低下は蛍光体の劣化などが原因になる。照度補正装置１４は基本的には蛍光ランプＬａ１の点灯時間の経過に伴う光束の低下を補正するように構成されているものであって、蛍光ランプＬａ１の交換直後には蛍光ランプＬａ１を、ある出力で点灯させておき、蛍光ランプＬａ１の点灯時間が経過するのに伴って、点灯装置１１を介して蛍光ランプＬａ１への供給電力を増加させるものである。つまり、蛍光ランプＬａ１の点灯時間の経過に伴って点灯装置１１の出力を増加させるのである。したがって、蛍光ランプＬａ１の光束が点灯時間の経過に伴って低下するのに対して、点灯時間の経過に伴って蛍光ランプＬａ１への供給電力（蛍光ランプＬａ１の入力電力）を増加させることで、蛍光ランプＬａ１の光出力を略一定に保つことができるのである。

さらに、本実施形態では、蛍光ランプＬａ１が基本構成と同様に構成されており、従来と略同様のランプ寿命を確保しながらランプ出力を増大させることができる。

以下、本実施形態の照度補正装置１４の動作について説明する。

蛍光ランプの光束は点灯時間の経過に伴って減退するが、この光束減退の程度が、経過時間に伴って初期の値のどの程度に維持されているかを示す割合を光束維持率という。そして、蛍光ランプにＦＨＦ３２（高周波点灯専用形、直管形、定格ランプ電力３２Ｗ）を用いた場合の光束維持率の変化を入力電力毎に実験で求め、図９は、蛍光ランプ（ＦＨＦ３２）の入力電力を３２Ｗ，４５Ｗ，６３Ｗとして実験で求めた各光束維持率曲線をＹ３２ｅ，Ｙ４５ｅ，Ｙ６３ｅで示しており、入力電力が大きいほど、点灯時間の経過に伴う光束維持率の低下度合は大きくなる。すなわち、蛍光ランプの光束維持率は入力電力に依存していることが分かる。

また、［数１］に示すLehmannの式（J.Electrochem.Soc. SOLID-STATE SCIENCE ANDTECHNOLOGY １３０巻、２号（１９８３）、４２６〜４３１頁、Willi Lehmann）による解析から、図１０，［数２］に示すように蛍光ランプの寿命定数τと蛍光ランプの入力電力ｐとはほぼ相関関係を有すると認められ、蛍光ランプの入力電力ｐが大きくなるに伴い、蛍光ランプの寿命定数τは短くなる。

ここで、Ｉは光度（光源からあらゆる方向に向かう光束の単位立体角当たりの割合）、ｔは点灯時間、τは蛍光ランプの寿命定数である。

次に、図１１は蛍光ランプにＦＨＦ３２を用いて、蛍光ランプ（ＦＨＦ３２）の入力電力を３２Ｗ，４５Ｗ，５０Ｗ，６０Ｗとしたときの各光束維持率曲線Ｙ３２ｓ，Ｙ４５ｓ，Ｙ５０ｓ，Ｙ６０ｓをシミュレーションで求めた結果を示しており、入力電力が大きいほど、点灯時間の経過に伴う光束維持率の低下度合は大きくなる。すなわち、同一の蛍光ランプであっても入力電力によって光束維持率曲線は異なり、入力電力が小さいほど光束維持率の低下度合は小さくなる。

従来、蛍光ランプにＦＨＦ３２を用いた場合は、入力電力を３２Ｗとした場合の光束維持率Ｙ３２ｓに基づき、点灯時間の経過に伴って蛍光ランプの入力電力を増加させていた。しかし、実際に蛍光ランプへ供給される電力は、照度補正のため点灯時間の経過に伴って増加するのに対して、光束維持率Ｙ３２ｓは、入力電力を３２Ｗ一定にした場合の特性であり、従来の光束維持率曲線は入力電力の変化に対応しておらず、実際の光束減退と光束維持率の特性とが一致しないものであった。

そこで、本実施形態における照度補正装置１４は、図１２に示す光束維持率曲線Ｙａに基づいて蛍光ランプＬａ１へ供給する電力を指示して照度補正を行った。例えばこの光束維持率曲線Ｙａは、点灯時間０〜Ｔ１（２０００時間）までは入力電力３２Ｗ時の光束維持率曲線Ｙ３２ｓ、点灯時間Ｔ１〜Ｔ２（７０００時間）までは入力電力４５Ｗ時の光束維持率曲線Ｙ４５ｓ、点灯時間Ｔ２〜Ｔ３（１２０００時間）までは入力電力５０Ｗ時の光束維持率曲線Ｙ５０ｓ、点灯時間Ｔ３〜は入力電力６０Ｗ時の光束維持率曲線Ｙ６０ｓで構成されている。すなわち、点灯時間の経過に伴って、蛍光ランプの入力電力を３２Ｗ → ４５Ｗ → ５０Ｗ → ６０Ｗの順に増加させるのであるが、入力電力が変更される度に当該入力電力に対応した光束維持率曲線Ｙ３２ｓ，Ｙ４５ｓ，Ｙ５０ｓ，Ｙ６０ｓに基づいて次の入力電力の変更タイミングを決定しており、これら各入力電力に対応した複数の光束維持率曲線Ｙ３２ｓ，Ｙ４５ｓ，Ｙ５０ｓ，Ｙ６０ｓを連続させて光束維持率曲線Ｙａを生成している。

而して、光束維持率曲線Ｙａの特性は、実際の蛍光ランプの入力電力に沿ったものとなるので、実際の光束減退に略一致し、照度補正装置１４は、この光束維持率曲線Ｙａに基づいて蛍光ランプＬａ１へ供給する電力を指示するので、蛍光ランプＬａ１から出力される光束は、点灯時間の経過及び点灯時間の経過に伴う入力電力の変化に関わらず略一定に制御され、照度補正の精度が向上する。このように、点灯時間に対する入力電力の変更は光束維持率曲線Ｙａに基づいて任意に行うことができる。

次に、上記光束維持率曲線Ｙａの算出方法について説明する。

まず、Lehmann近似によって光束維持率Ｄは［数３］で表される。

ここで、Ｃは定数、ｔは点灯時間、τは蛍光ランプの寿命定数、ｐは蛍光ランプの入力電力である。

また、上記［数３］における光束維持率Ｄの初期値Ｄ_０は、［数４］に表すように点灯時間ｔ＝１００ｈ（時間）のときに１となるように設定される。

ここで、Ｃ_０はｔ＝１００ｈ時における定数、ｐ_０はｔ＝１００ｈ時における入力電力である。

そして、点灯時間ｔが時間ｔ_ｎのときの光束維持率Ｄ_ｎは、［数５］で表される。

ここで、Ｃ_ｋはｔ＝ｔ_ｋ時における定数、ｐ_ｋはｔ＝ｔ_ｋ時における入力電力である（但し、ｋ＝０、１、２、．．．ｎ−１、ｎ、ｎ＋１、．．．）。

上記［数５］では、蛍光ランプＬａ１の入力電力がｐ_ｎのときに次の時間ｔ_ｎ＋１における光束維持率Ｄ_ｎ（ｔ_ｎ＋１）を表している。すなわち、入力電力をｐ_ｎからｐ_ｎ＋１に変更した場合の点灯時間ｔ_ｎ＋１における光束維持率が［数５］で表されており、光束維持率を予測することができる。したがって、点灯時間の途中で入力電力を変更した場合でも図１２に示す光束維持率曲線Ｙａを導出することができる。

そして、蛍光ランプＬａ１が出力する光束φと蛍光ランプＬａ１の入力電力ｐとの関係は、［数６］で表されるので、ある点灯時間ｔに光束φを出力させる入力電力ｐは決定される。

そして、図１３は、１灯の蛍光ランプが出力する最大光束を６３００ｌｍ、保守率を７０％とした場合に上記照度補正を行った場合の光束の時間特性であり、基本構成と同様の構成を備えて３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する本発明の蛍光ランプＬａ１を用いた場合の特性Ｙｋ１、３２Ｗ〜４５Ｗの定格ランプ電力を有する従来の蛍光ランプを用いた場合の特性Ｙｋ２を各々示す。

まず、従来の蛍光ランプは、特性Ｙｋ２に示すように、上記光束維持率曲線Ｙａに基づく照度補正によって光束を４４１０ｌｍ一定に制御しても、エミッタの消耗が早いために、光束４４１０ｌｍを維持可能な点灯時間は１２０００時間程度が限界であり、１２０００時間を超えた時点から光束は徐々に低下する。

一方、蛍光ランプＬａ１は、フィラメント２の主線２ａの線径Ｄ１を約６５〜１００μｍに増大させて、フィラメント温度の上昇およびエミッタ３の消耗を従来に比べて抑制し、さらにエミッタ３の量を約５〜１１ｍｇに増加させており、特性Ｙｋ１に示すように、上記光束維持率曲線Ｙａに基づく照度補正によって光束を４４１０ｌｍ一定に制御した場合、光束４４１０ｌｍを維持可能な点灯時間は１２０００時間を越えて１８０００時間以上にまで達し、長寿命化を実現している。

本実施形態では、上記光束維持率曲線Ｙａを［数５］に基づき点灯開始から寿命時に亘って予め算出して、光束維持率曲線Ｙａに基づく蛍光ランプＬａ１の補正データ（所定の点灯時間毎の光束維持率、入力電力）を補正データ記憶部１５に予め格納しており、照度補正装置１４は、補正データ記憶部１５内の補正データに沿って、点灯時間の経過に伴い蛍光ランプＬａ１へ供給する電力を指示している。したがって、光束維持率を予め算出して、光束維持率曲線に基づく補正データを予め生成しておくので、照明器具１に光束維持率の算出手段を設ける必要がなく、光源の点灯制御の構成を簡略化することができる。なお、本実施形態において保守率は７０％とする。

また、上記図１２に示す例では蛍光ランプＬａ１の入力電力を４段階に変更しているが、さらに細かく多段階に変更してもよい。図１４は、補正データに基づく光束維持率曲線Ｙｂ、及び蛍光ランプＬａ１の入力電力パターンＹｐを示しており、点灯時間の経過に伴って入力電力パターンＹｐを細かく階段状に増加させるのであるが、入力電力が変更される度に当該入力電力に対応した光束維持率曲線に基づいて次の入力電力の変更タイミングを決定しており、これら各入力電力に対応した複数の光束維持率曲線を連続させて光束維持率曲線Ｙｂを生成している。

そして、蛍光ランプＬａ１が基本構成と同様に構成されているので、蛍光ランプＬａ１へ供給する電力を定格値（１００％）以上に増加させることが可能であり、照明システムとして蛍光ランプＬａ１の灯数を従来に比べて削減することができる。

また、本実施形態では基本構成で説明した蛍光ランプＬａ１を使用したが、蛍光ランプＬａ１と同様に、定格ランプ電力：３２Ｗ〜４５Ｗ、フィラメントの主線の線径：約６５〜１００μｍ、エミッタ量：約５〜１１ｍｇの蛍光ランプであればよい。

（実施形態３）
本実施形態の照明器具１は、図１５に示すように、実施形態２の補正データ記憶部１５の代わりに補正データ演算部１６を設けたものであり、補正データ演算部１６は、蛍光ランプの点灯制御中に、現時点における点灯時間ｔ_ｎ、蛍光ランプの入力電力ｐ_ｎ、光束維持率Ｄ_ｎ−１（ｔ_ｎ）を［数５］に適用して、次の時間ｔ_ｎ＋１における光束維持率Ｄ_ｎ（ｔ_ｎ＋１）を逐次算出する。そして、照度補正装置１４は、この算出された光束維持率Ｄ_ｎ（ｔ_ｎ＋１）に基づいて次の時間ｔ_ｎ＋１に蛍光ランプＬａ１へ供給する電力を指示している。したがって、補正データを予め格納する必要がなく、各照明器具１の使用状態に応じた照度補正を行うことができる。

なお、光束維持率Ｄ_ｎ（ｔ_ｎ＋１）を逐次算出する補正データ演算部１６を用いれば、各照明器具１の使用状態に応じて、点灯時間の経過に伴って蛍光ランプの入力電力を増加させるだけでなく、減少させることもできる。

１Ｂ照明器具
Ｌａ１蛍光ランプ
１０点灯ユニット
２２ａ筐体
２２ｂ反射板
２２ｃソケット

Claims

内面に蛍光体層を形成するとともに内部に放電用ガスを封入した直管型のガラスバルブ、該ガラスバルブの両端部に各々設けた一対の口金、該口金から前記ガラスバルブの長手方向の外向きに突出したピン、および前記ガラスバルブ内に取り付けられて前記ピンに接続して構成されるフィラメントを具備した蛍光ランプと、該蛍光ランプの各口金を装着する一対のソケットと、該ソケットを介して接続した前記蛍光ランプを点灯させるとともに前記蛍光ランプへの供給電力を制御可能な点灯ユニットとを備え、
前記蛍光ランプは、定常的に供給される最大電力が６３Ｗであり、前記フィラメントを構成する少なくとも１つのコイルの線径が６５〜１００μｍであり、前記フィラメントに被着されているエミッタの量が９〜１１ｍｇであって、
前記蛍光ランプの全長は、定格電力が４０Ｗで直管型のガラスバルブを具備して且つ定格電力に応じた所定の寸法に規格化された従来の蛍光ランプより短く、この短くする寸法は、該従来の蛍光ランプの口金から突出したピンの長さを２倍した値より大きい
ことを特徴とする照明器具。
内面に蛍光体層を形成するとともに内部に放電用ガスを封入した直管型のガラスバルブと、該ガラスバルブの両端部に各々設けた一対の口金と、該口金から前記ガラスバルブの長手方向の外向きに突出したピンと、前記ガラスバルブ内に取り付けられて前記ピンに接続して構成されるフィラメントとを具備した蛍光ランプにおいて、
定常的に供給される最大電力は６３Ｗであり、前記フィラメントを構成する少なくとも１つのコイルの線径が６５〜１００μｍであり、前記フィラメントに被着されているエミッタの量が９〜１１ｍｇであって、
全長が、定格電力が４０Ｗで直管型のガラスバルブを具備して且つ定格電力に応じた所定の寸法に規格化された従来の蛍光ランプより短く、この短くする寸法は、該従来の蛍光ランプの口金から突出したピンの長さを２倍した値より大きい
ことを特徴とする蛍光ランプ。