JPH0917378A - 長さの短い低圧放電ランプ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトな蛍光ランプのような低圧放電ラ
ンプの全体の高さを小さくする。 【解決手段】 口金部に接続するためにエンベロープの
両端部２２，２４を半径方向内側に向ける。これによ
り、エンベロープの中に収容された電極８２，８４が口
金部から離れたところに位置するという利点が得られ
る。更にこの取付け構造により、脱出力に抗する抵抗が
得られ、エンベロープを口金部に固定するためのセメン
トが省略できるとともに、熱伝達が改善される利点が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電ランプの分野に関
するものであり、更に詳しくは低圧放電ランプに関する
ものである。本発明は、特にコイル状構造、好ましくは
二重螺旋の形のコイル状構造を持つコンパクトな蛍光ラ
ンプに適用可能であり、その場合について詳しく説明す
る。しかし、本発明はもっと広範な用途を持ち、下記の
好ましい実施例に関連した環境および用途で用いるのが
都合がよい。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来の白熱電球の代わりにコンパ
クトな蛍光ランプを使用することが増加してきた。従来
の白熱電球と比較してコンパクトな蛍光ランプは寿命が
長く、エネルギ効率が改善されているため、家庭用およ
び業務用に白熱電球からコンパクトな蛍光ランプに切り
換えられている。

【０００３】コンパクトな蛍光ランプの一例は、米国特
許第４，５０３，３６０号に図示し説明されている。上
記特許に一般的に説明され、当業者には周知のように、
代表的なコンパクトな蛍光ランプでは、複数の管部分を
一緒に結合することにより連続的したランプエンベロー
プすなわち放電管が形成される。管部分は通常、口金部
またはハウジングから外側に所定の長さ伸びるように配
列されている。

【０００４】白熱電球に優に匹敵するようにするため、
コンパクトな蛍光ランプはたとえば１００ワットの白熱
電球とほぼ同じルーメン出力を達成するように一層高い
ルーメン出力レベルが得られなければならない。１００
ワットの白熱電球の平均光出力は、１００時間で１７０
０ルーメンとなる。放電管の内径が１０ｍｍであり、放
電管内に３乃至４トルの圧力のアルゴンガス充填物が封
入され、約２４ワットで動作するコンパクトな蛍光ラン
プでは、この同じルーメン出力を達成するために約６１
０ｍｍのアーク長が必要となる。電極および端部を収容
するために、付加的な放電管長が必要となるので、放電
管の全長は約６７０ｍｍとなる。

【０００５】ランプ製造者は、比較的コンパクトな領域
内で放電管の長さを伸ばすために、ブリッジ部分で接続
した多数の湾曲した管を使用してきた。アークは電極相
互の間でこれらの湾曲した管内を順次それらに沿ってく
ねりながら進む。この代わりに、コンパクトな領域内に
長い放電管を収容するための別の好ましい設計として、
コイル状または螺旋構造の放電管が提案されている。螺
旋構造では、全体の長さがよりコンパクトになり、たと
えば約７５ｍｍ×６０ｍｍになる。コイル状構造の例
が、１９９１年１０月２日出願のドイツ特許出願第ＤＥ
４１３３０７７号に図示し説明されている。コンパクト
な蛍光ランプ組立体のコイル状構造の別の例が、ＰＣＴ
出願第ＷＯ９４２９８９５号に図示し説明されている。

【０００６】上記ドイツ特許出願およびＰＣＴ出願に記
載のものでは、螺旋構造の放電管の下向きに伸びる端部
または脚部がランプの全長に寄与する。更に、ガス充填
物を放電状態に励起するための電位を供給する安定器組
立体もランプの全長を増大し、その結果、１００ワット
または１５０ワットの白熱電球を収容する市販されてい
る卓上スタンドのハープ（ｈａｒｐ）によって規定され
る領域の中に入らないようなコンパクトな蛍光ランプ組
立体ができる。

【０００７】安定器組立体の継続的な開発によりサイズ
は小さくなったが、それらのコンパクトな設計は種々の
熱伝達の考慮をまだ適切に行っていない。放電管の中の
加熱された電極は、コンパクトな蛍光ランプを支持する
ために使用されるプラスチックのハウジングを損傷する
恐れがある。更に電極は、安定器の電子装置に伝達され
る熱の主要な発生源である。

【０００８】これらの熱伝達の問題に対して提案された
一つの解決策は、垂直に伸びる脚部を持つコンパクトな
蛍光ランプの中の電極の高さを上げることである。これ
により、電極がハウジングおよび安定器組立体から離れ
て位置決めされて、高温の影響が低減される。具合の悪
いことに、この解決策ではランプ全体の高さが大きくな
ってしまう。現在の設計者の主要目標はランプ組立体の
高さを小さくすることによりコンパクトな蛍光ランプが
広く受け入れられ、広く使用されるようにすることであ
るので、熱伝達問題に対するこの解決策はランプ組立体
の高さを小さくするという目標を複雑にするだけであ
る。

【０００９】約２４ワットを消費するコンパクトな蛍光
アーク管を製造するための更に他の解決策が提案されて
いる。しかし、これらの提案には不利な点が伴ってい
る。たとえば、ランプを一層大きい電流で動作させるこ
とにより、放電管の長さを短くすることができる。しか
し、放電が負の電圧−アンペア特性を有するので、ラン
プのワット数を大きくするためにはますます大きな電流
が必要とされる。また、電極の損失は電流に正比例して
増加する。したがって、より大きな電流で動作するラン
プでは、電極および壁の損失のパーセントが大きくな
る。更に、電流を大きくすると、管壁負荷が大きくな
り、エンベロープ壁の温度が高くなる。その結果、水銀
蒸気圧制御のための最適なコールドスポット温度を達成
することが更に難しくなる。このとき、最適光出力を得
るためには高温アマルガムを使用しなければならない。
更に、電流レベルが高くなると、安定抵抗および誘導コ
イルによって消費される電力が大きくなり、これにより
プラスチックおよび電子装置の温度が上昇し、安定器の
効率が低下する。

【００１０】放電管の長さを短くするために提案された
もう一つの解決策は、プラズマ内の電界を大きくするこ
とである。一般にこれは緩衝ガスにネオンを付加するこ
とにより、または放電管の直径を小さくすることにより
行われる。これらの解決策の両方とも、プラズマ内の電
界は大きくなるが、管壁負荷が大きくなり、陰極の寿命
が短くなる。

【００１１】コンパクトな蛍光ランプの更にもう一つの
問題は、ハウジングで放電管の良好な機械的支持を行う
ことである。通常、口金部内に伸びる垂直方向の向きの
脚部に加わる脱出力に抵抗するものはセメントだけであ
る。口金部からセメントを無くすことができれば、コン
パクトな蛍光ランプの製造時間が低減でき、コスト節減
できるので望まし。

【００１２】したがって、以下の特性、すなわち（１）
管壁負荷を大きくすることなく、高さが小さくされ、
（２）ランプ組立体の口金部でのランプ壁の温度を下げ
るとともに、安定器構成要素への熱伝達を少なくするこ
とにより、熱特性が改善され、（３）脱出力に耐えるこ
とができ、（４）従来のＡ系列白熱電球と同等の形状お
よび性能を有するコンパクトな蛍光ランプが望まれてい
る。

【００１３】

【発明の概要】本発明は、１００ワツトの白熱電球と同
等の光出力を供給する、高さを小さくした低圧放電ラン
プを提供する。本発明の原理によれば、放電状態に付勢
できるガス充填物が封入された、コイル状に形成された
エンベロープを有するコンパクトな蛍光ランプが提供さ
れる。全体の高さを低くするために、コイル状のエンベ
ロープすなわち放電管の両端部は、ランプの縦軸すなわ
ち中心軸と平行でない方向に、口金部に設けられた第１
および第２の開口に挿入される。

【００１４】本発明のもう一つの側面によれば、管の両
端部をコイル状構造から半径方向内向きに曲げることに
より、中心軸方向に沿って加えられる脱出力に対して抵
抗性を与えるとともに、ランプの熱伝達特性を最適化す
る。本発明の更に他の利点および利益は、下記の詳細な
説明を読んで理解することにより、熟練した当業者には
明らかとなるはずである。

【００１５】

【好ましい実施例の説明】本発明は、特定の部品および
部品配列において物理的形態をとることができ、その好
ましい実施例を図示し説明する。図面は本発明の実施例
を示すためだけのものであり、本発明を限定するための
ものではない。図面には、低圧放電ランプ組立体Ａ、特
にエンベロープＢおよび口金部またはハウジングＣを有
するコンパクトな蛍光ランプ組立体が示されている。

【００１６】詳しく説明すると、まず図１乃至図３の実
施例に注目すると、一体の安定抵抗器をそなえたコンパ
クトな蛍光ランプが示されている。エンベロープＢは、
第１の端部２２および第２の端部２４を持つ細長い管２
０によって構成される。当業者には一般に知られている
ように、エンベロープは外部環境から密封されており、
エンベロープの中には、電源から電位を印加して維持す
ることにより放電状態に付勢できる充填ガスが封入され
ている。電極からの自由電子は電位差によって加速さ
れ、この自由電子とガス充填物中の原子との衝突時に電
子の運動エネルギがガス充填物中の原子の内部エネルギ
へ変換される。原子がより低いエネルギ状態に緩和され
るときに、原子の内部エネルギは放射として散逸され
る。

【００１７】ガス充填物は、代表的には、水銀、および
アルゴンのような貴ガスを含み、管の中に気密に封入さ
れている。このような放電管の閉じた端部には電極組立
体が設けられており、電気リード線２６、２８が密封さ
れた端部から外側に伸びる。リード線２６、２８は、密
封された管の中に配置された第１の部分、および電力回
路と接続するために管の外側に配置された外側部分を持
つ。安定器または駆動回路４０からリード線に適当な接
続が行われ、その詳細は当業者には知られている。

【００１８】放電管の内壁上には発光体被膜４２が設け
られており、この被膜は、アルゴン充填ガスの中で励起
された水銀から放射される紫外線を可視光に変換する。
発光体被膜については当業者には周知のことであるの
で、ここでこれ以上説明することは本発明の完全な理解
のためには不必要であると思われる。ランプ組立体全体
の高さを小さくするための従来の解決策のように管壁負
荷を大きくするのではなくて、本発明では端部２２、２
４を半径方向内側に曲げることによりランプ全体の長さ
を小さくする。本明細書の「従来の技術」の項で引用し
た文献には、放電管の第１および第２の端部を終端する
従来技術の方法が示されている。詳しく述べると、従来
技術では放電管の脚部がほぼ垂直方向に伸びるように形
成されており、これは、上記のように、コンパクトな蛍
光ランプの長さを大きくすることになり、従ってこのラ
ンプは従来の卓上スタンドのハープのサイズに適合しな
くなることがある。そこで、放電管をコイル状構造、好
ましくは二重螺旋構造に形成し、第１および第２の端部
を完成した構造の一端部に配置するようにする。二重螺
旋構造では所定の長さ４４にわたって連続した螺旋状の
経路を形成し、この所定の長さ４４は１００ワットの白
熱電球と同等のルーメン出力を供給するのに充分な長さ
とする。

【００１９】図１に示されるように放電管は、その縦方
向の範囲すなわち長さ４４にわたってほぼ一定の直径４
６を有する。すなわち、放電管は中心軸すなわち縦軸４
８の周りに二重螺旋の形に形成される。図１に示すよう
に、放電管は各螺旋において約１．５ターン（巻回数）
を有する。ただし、予め選択されたランプ出力のために
異なる長さのエンベロープを得るために、より多くのタ
ーン数またはより少ないターン数が必要とされることが
ある。コイル状構造は、任意の与えられた長さおよび直
径の細い管材料に対して最もコンパクトな構造である。
したがって、既にコンパクトな構造に対してエンベロー
プの長さ（すなわち高さ）を更に小さくできれば有意義
である。

【００２０】図２に最も良く示されるように、各端部２
２、２４はそれぞれ領域５２、５４の所で半径方向内側
に曲げられている。直径がほぼ一定の螺旋構造を維持す
る代わりに、直径方向に対向する端部分を領域５２、５
４の所で半径方向内側に曲げて、口金部の対応する開口
６２、６４に端部が入るようにする。したがって図２お
よび図３に示されるように、両端部は直径方向に対向す
る部分で口金部に入る。更に半径方向の曲げにより、両
端部は縦軸４８に対してほぼ垂直になる。このようにし
て、エンベロープを口金部に半径方向に取り付けたこと
により、縦軸４８にほぼ平行な方向にエンベロープに加
わる脱出力に対して有効に抵抗することができる。開口
６２をＣ字形の溝として形成すれば、開口６２は破線６
４、６６によって表されるスナップはめ込み構造を構成
して、エンベロープの両端部のあたりの周辺接続を完成
することができる。このような構造的な配置により、エ
ンベロープを口金に固定するためのセメントが不要にな
り、または希望する場合には、セメントをその量を減ら
して使用してもよい。これにより、公知の技術によるコ
ンパクトな蛍光ランプの製造に関わるコストと時間が低
減される。

【００２１】図１および２に示されるように、一対の垂
直な壁またはプレート７２、７４が安定器ハウジングの
上側部分の側面としての役目を果たす。各プレートに
は、エンベロープの内側に向いた端部を受け入れる半径
方向の開口６２、６４が設けられている。更に各プレー
トは、領域７６、７８（図２）によって表されるよう
に、エンベロープの脚部が反対側のプレートを越えて挿
入されないようにするための裏当てとして作用する。

【００２２】また図２に示されるように、電極８２、８
４が口金部の壁（７２、７４）から外側に隔たって配置
される。これは放電ランプに関連する最も高い温度の領
域である。口金部はしばしばプラスチック材料で形成さ
れるので、口金部またはハウジングから電極までの距離
を最大にし、充分なヒートシンクを設けて外部環境との
良好な熱交換を行うことが望ましい。プラスチック壁は
それだけで熱遮蔽として作用して、電極から放射される
熱が安定器ハウジング領域に直接入るのを制限する。更
に、半径方向に曲がった端部はほぼ水平方向に配置さ
れ、かつ容易に仕切られるので、電極で発生した熱が口
金部の安定器領域に入るのが防止される。

【００２３】エンベロープの両端部は外部環境との熱交
換に最適となるように配置されるので、ランプ内の水銀
またはアマルガムの蒸気圧力を固定するコールドスポッ
トが放電管の端部に形成される。図１乃至３のハウジン
グまたは口金部の一端には、アイレット９２および外側
にねじ山付きのシェル９４も設けられていて、対応する
ねじ山付きランプソケット（図示しない）と係合する。
アイレット９２およびシェル９４と安定器の関連回路と
の間に適当な電気接続が設定されることにより、外部電
源からの電力が安定器によって調整されて放電ランプを
動作させる。

【００２４】図４乃至６の実施例は、本発明を差込み式
ランプに適用した場合を示す。この構造は殆ど図１乃至
３の実施例の構造と類似しているので、同じ参照番号は
同じ素子を表し、上記の説明はこの実施例に当てはま
る。しかし図から明らかなように、安定器はハウジング
の中に一体に形成されていず、別個の構成要素として設
けられる。ピン形接続体１００、１０２および１０４が
口金部から伸びて、安定器ハウジング（図示しない）に
受け入れられる。

【００２５】図７および８の実施例では、よりコンパク
トな安定器ハウジング、たとえば集積回路を使用する安
定器ハウジングが示されている。安定器の技術が進歩す
るにつれて、この形式のハウジングの規模とサイズはま
すます小さくなると考えられる。実際、安定器ハウジン
グが白熱電球で使用される標準のエジソン口金の大きさ
以下に小形化できれば、安定器ハウジングの半径方向に
向いたエンベロープ端部との間の直接接続が可能にな
る。そうでない場合は、ハウジングの安定器領域とエジ
ソン形口金との間の移行を行うために、１０６で表され
るようなテーパを付けた構造が必要となる。

【００２６】図９乃至１１の実施例は、前述の実施例に
用いられた概念を混成したものである。一対のプレート
７２’、７４’が口金部に対するランプエンベロープの
接続を容易にするために設けらる。更にこれらのプレー
トにより、放電管の両端部が仕切られて、上記のように
有利な熱伝達の利益が得られる。更に口金部の下部領域
１１０の円筒形部分により、図１乃至３の実施例に比べ
て安定器構成要素を収容するための付加的な領域が得ら
れる。安定器構成要素は、エンベロープの端部を受ける
仕切られたプレートによりエンベロープから物理的に分
離されている。更に、口金部に対する温度の影響が最小
になるように、電極はこの場合もハウジングの半径方向
外側に配置される。

【００２７】上記の列挙した教示に従って形成されたコ
ンパクトな蛍光ランプは、約２４ワットを消費しながら
１００時間で約１７００ルーメンを射出した。放電管は
約１０ｍｍの平均内径を有し、３乃至４トルに加圧され
たアルゴンガス充填物が封入された。両端部を半径方向
内側に向けることによりエンベロープの全長は約６７０
ｍｍとなり、従来の構造のものに共通の重要でない脚部
の長さを無くすことによりランプ組立体全体の高さが小
さくなった。

【００２８】垂直に伸びる脚部を形成する代わりにハウ
ジングにエンベロープ端部を半径方向に取り付けたこと
により、従来の配置と比較したとき、安定器ハウジング
は本質的にランプの最初のコイルの長さとオーバーラッ
プする。これらの組み合わせ効果により、ランプ高さが
全体として約１３ｍｍ小さくなる。このように形成され
たコンパクトな蛍光ランプは１５０ワットの白熱電球の
形に類似するので、ほとんどの卓上スタンドのハープお
よび反射器取付け具に適合する。

【００２９】脚部の曲げた部分の近くに電極を配置する
ことにより、安定器のハウジングおよび構成要素に伝達
される熱の主要な発生源が、プラスチックのハウジング
から充分に離れたところに位置することになる。これ
は、従来技術で使用される垂直方向を向いた脚部の場合
に必要とされるような電極全体の高さを上げることを必
要とすること無く行われる。

【００３０】電極から放射される熱を仕切ることによ
り、熱が安定器ハウジングに直接入ることが防止され
る。これは、従来技術で用いられているようにエンベロ
ープの端部と安定器の回路板との間に熱遮蔽を付加する
ことなく行うことができる。この従来技術の熱遮蔽は、
ランプの全長を大きくしてしまうものである。管の端部
からの電極を隔てたことによって、水銀またはアマルガ
ムの蒸気圧力を固定するコールドスポットが得られる。

【００３１】したがって要約すると、二重螺旋またはコ
イル状のエンベロープの両端部がランプの同じ端部に配
置されたコンパクトな蛍光ランプが提供される。口金部
内に取り付けるために、エンベロープの端部を垂直方向
下向きでなく半径方向内側に向けることにより、ランプ
全体の幾何学的構成でランプの高さが低くなる。更にこ
の幾何学的構成は、口金部がその中の安定器構成要素と
一体形成されるランプ、または安定器が別個のハウジン
グの中に収容されているランプ、および多数の異なる形
状のハウジングを有するランプに同様に適用できる。

【００３２】本発明を実施例に関して詳しく説明した。
本明細書を読んで理解することにより変形や変更を考え
つき得ることは明らかである。特許請求の範囲内または
それと同等のものである限り、本発明はこのような変形
および変更を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による好ましいコンパクトな蛍光ランプ
の正面図である。

【図２】図１の線２−２に沿って見た断面図である。

【図３】図１の線３−３に沿って見た側面図である。

【図４】本発明による差込み式のコンパクトな蛍光ラン
プの正面図である。

【図５】図４の線５−５に沿って見た断面図である。

【図６】図４の線６−６に沿って見た側面図である。

【図７】円筒形の安定器ハウジングに使用されたコンパ
クトな蛍光ランプの正面図である。

【図８】図７の線８−８に沿って見た断面図である。

【図９】本発明による一体形または差込み式のコンパク
トな蛍光ランプの正面図である。

【図１０】図９の線１０−１０に沿って見た断面図であ
る。

【図１１】図９の線１１−１１に沿って見た側面図であ
る。

【符号の説明】 Ａ 低圧放電ランプ組立体 Ｂ エンベロープ Ｃ 口金部 ２２，２４ エンベロープの端部 ２６，２８ 電気リード線 ４８ 中心軸 ６２，６４ 口金部の開口 ８２，８４ 電極 ９２ アイレット ９４ シェル １００，１０２，１０４ ピン形接続体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェニファー・アイ・バリー アメリカ合衆国、オハイオ州、ベイ・ビレ ッジ、ケイターバリー・ロード、304番 (72)発明者 フレデリック・フランシス・アールグレン アメリカ合衆国、オハイオ州、ユークリッ ド、グリーンブライアー・コート、203番 (72)発明者 アレクサンダー・ルイス・グバ アメリカ合衆国、オハイオ州、サウス・ユ ークリッド、アルゴン・ロード、1316番 (72)発明者 アーウィン・ゲール・スタインブレンナー アメリカ合衆国、オハイオ州、パルマ・ハ イツ、ブラッサム・アベニュー、10881番

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧放電ランプ組立体において、 放電状態に付勢できるガス充填物が内部に封入された、
   第１および第２の端部を持つエンベロープであって、縦
   軸の周りにコイル状に巻いて形成されたコイル状構造の
   エンベロープ、ならびに第１および第２の開口を有する
   口金部であって、上記第１および第２の開口が上記縦軸
   に対して平行でない関係で上記エンベロープの第１およ
   び第２の端部をそれぞれ受け入れて、当該低圧放電ラン
   プ組立体全体の高さを小さくするように構成されている
   口金部を含むことを特徴とする低圧放電ランプ組立体。
2. 【請求項２】 上記エンベロープの第１および第２の端
   部が、上記コイル状構造の上記縦軸に対して０度乃至９
   ０度の範囲内の角度の方向を向いている請求項１記載の
   低圧放電ランプ組立体。
3. 【請求項３】 上記エンベロープのの各々が、上記口金
   部から隔たって配置された電極を含んでいる請求項１記
   載の低圧放電ランプ組立体。
4. 【請求項４】 上記エンベロープの第１および第２の端
   部がほぼ対向して口金部の周囲の側壁部分に入る請求項
   １記載の低圧放電ランプ組立体。
5. 【請求項５】 上記エンベロープの第１および第２の端
   部が上記コイル状構造から半径方向内側に曲げられてい
   る請求項１記載の低圧放電ランプ組立体。
6. 【請求項６】 上記口金内は、ガス充填物を放電状態に
   駆動するための安定器組立体を収容しているとともに、
   その一端には、ソケット内にねじ係合するための外側に
   ねじ山の付いた領域を含んでいる請求項１記載の低圧放
   電ランプ組立体。
7. 【請求項７】 ガス充填物を放電状態に駆動するための
   安定器組立体を含む関連の差込み式ソケット内に受け入
   れられるように構成されたピンが、上記口金から外側に
   伸びている請求項１記載の低圧放電ランプ組立体。
8. 【請求項８】 上記エンベロープの第１および第２の端
   部が、上記縦軸の方向でなく、かつほぼ互いの方へ向か
   うような向きの角度で、上記第１および第２の開口に受
   け入れられている請求項１記載の低圧放電ランプ組立
   体。
9. 【請求項９】 上記第１および第２の開口がほぼ平行な
   第１および第２の壁にそれぞれ配置され、上記第１およ
   び第２の壁が上記エンベロープの端部から上記口金部へ
   の熱伝達を小さくする請求項８記載の低圧放電ランプ組
   立体。
10. 【請求項１０】 上記エンベロープの第１および第２の
    端部の各々が電極を含み、上記電極は上記口金部の残り
    の部分から壁により隔離されたエンベロープ部分に配置
    されている請求項１記載の低圧放電ランプ組立体。
11. 【請求項１１】 縦軸の周りにコイル状に巻いて形成さ
    れたエンベロープを含む低圧放電ランプで、エンベロー
    プの第１および第２の端部を口金部の第１および第２の
    開口に固定するための方法において、 上記エンベロープの第１および第２の端部を上記縦軸に
    向かって半径方向内側に曲げるステップ、および上記エ
    ンベロープの曲げられた第１および第２の端部を上記第
    １および第２の開口にそれぞれ挿入するステップを含む
    ことを特徴とする方法。