JPWO2003083896A1 - 電球形蛍光ランプ（ｃｏｍｐａｃｔｓｅｌｆ−ｂａｌｌａｓｔｅｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐ）、蛍光ランプ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐ）及び螺旋形ガラス管（ｈｅｌｉｃａｌｇｌａｓｓｔｕｂｅ）の製造方法 - Google Patents

Abstract

電球形蛍光ランプにおいて、外管バルブの内面に拡散膜を形成して拡散透過率τを９５％とすると共に、電球形蛍光ランプの寸法について、螺旋方に湾曲形成された発光管の螺旋ピッチＰｇに対する、発光管の螺旋外周と外管バルブの最大外周との間隔Ｄｇの比率Ｄｇ／Ｐｇが０．８以上となるようにする。

Description

技術分野
本願発明は、電球形蛍光ランプ、蛍光ランプ及び螺旋形ガラス管の製造方法に関し、特に、電球形蛍光ランプにおける輝度むら（ｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓ ｏｆ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）の改善に関する。
背景技術
省エネルギー時代を迎えて、照明分野においても一般電球（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｍｐ）を代替する省エネ光源として電球形蛍光ランプの普及が進められている。斯かる電球形蛍光ランプには、外管バルブ（ｇｌｏｂｅ）を有するものと外管バルブを有さないものとの２つのタイプがある。外管バルブ付きタイプは、例えば、従来の電球と類似したいわゆるナス形（ｍｅｄｉｕｍ）の外管バルブ等を備えており、装飾性に優れている。
また、斯かる電球形蛍光ランプが備える発光管（ｇｌａｓｓ ｔｕｂｅ）には、例えば、螺旋形やＵ字形のものがあり、Ｕ字管については３本構成のものや４本構成のものがある。また、螺旋形発光管は、外管バルブ内の限られたスペースにおいて、より長い放電路（ａｒｃ ｌｅｎｇｔｈ）を確保して、高い発光効率を実現できることから注目を集めている。
このように、電球形蛍光ランプにおいては、さまざまな形状の発光管が用いられるため、輝度むらを生ずることがある。斯かる輝度むらを解消するために、従来、外管バルブ付きタイプにおいては、外管バルブの内壁に形成される拡散膜（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）の膜厚を大きくして、発光管からの放射光をこの拡散膜にて拡散させることによって輝度むらを低減している。
しかしながら、拡散膜を濃くすると、電球形蛍光ランプが発する光量（ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）が不可避的に減衰して、発光効率（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃａｃｙ）が低下するという問題がある。このため、例えば、せっかく発光効率が高いはずの螺旋形発光管を採用しても、輝度むらを解消するということだけのために、期待された程の発光効率が達成されないといった結果となる。
本願発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであって、螺旋形に湾曲形成された発光管を備えた電球形蛍光ランプであって、高い発光効率を維持しながら輝度むらを解消することができる電球形蛍光ランプ、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記目的を達成するため、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであって、前記発光管の螺旋ピッチＰｇに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔Ｄｇの比Ｄｇ／Ｐｇが０．８以上であることをを特徴とする。
また、前記外管バルブは、光拡散性を有することを特徴とするので、外管バルブの拡散透過率（ｄｉｆｆｕｓｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）を従来ランプと同程度としても、外管バルブ中央部の輝度むらを目視確認できない程度にまで改善できる。従って、一般電球の代替用として装飾性に優れた普及性ある電球形蛍光ランプを得ることができる。
また、前記外管バルブの拡散透過率が９５％以上であることを特徴とする。こうすることによって、従来ランプと同程度のランプ効率（ｌｕｍｉｎａｉｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を達成することができる。
また、前記比Ｄｇ／Ｐｇが０．９以上であり、かつ、前記外管バルブの拡散透過率が９８％以上であることを特徴とする。こうすることによって、外管バルブ中央部の輝度むらを解消しつつ、従来ランプよりも高いランプ効率を達成することができる。
また、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、前記発光管の管内径が５．０以上、９．０ｍｍ以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されていることを特徴とする。こうすることによって、ランプ始動時の光束立ち上がり特性（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ ｒｉｓｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を一般の蛍光ランプとほぼ同程度とすることができる。
このとき、前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含むとするのが好ましい。また、前記熱伝導性媒体はシリコーンであるとすれば更に好適である。
また、前記外管バルブの最大外径が略６０ｍｍであるか、または６０ｍｍ以下であることを特徴とする。こうすることによって、既設の一般電球用灯具（ｌａｍｐｈｏｌｄｅｒ）への適合率（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を約８０％にまで向上させることができるので、一般電球との間で高い互換性を実現することができる。
また、本願発明に係る蛍光ランプは、螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した蛍光ランプであって、前記発光管の螺旋ピッチＰｇに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔Ｄｇの比Ｄｇ／Ｐｇが０．８以上であることを特徴とする。
また、この場合において、更に、前記外管バルブは、光拡散性を有することを特徴とするので、輝度むらを改善して、装飾性に優れた蛍光ランプを得ることができる。
また、前記外管バルブの拡散透過率が９５％以上であることを特徴とする。こうすることによって、従来ランプと同程度のランプ効率を達成することができる。
また、前記比Ｄｇ／Ｐｇが０．９以上であり、かつ、前記外管バルブの拡散透過率が９８％以上であることを特徴とする。こうすることによって、外管バルブ中央部の輝度むらを解消しつつ、高いランプ効率を達成することができる。
また、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、前記発光管の管内径が５．０以上、９．０ｍｍ以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されていることを特徴とする。こうすることによって、ランプ始動時の光束立ち上がり特性を一般の蛍光ランプとほぼ同程度とすることができる。
この場合において、前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含むとするのが好ましい。また、前記熱伝導性媒体はシリコーンであるとすれば更に好適である。
また、前記外管バルブの最大外径が略６０ｍｍであるか、または６０ｍｍ以下であることを特徴とする。こうすることによって、既設の一般電球用灯具への適合率を約８０％にまで向上させることができるので、一般電球との間で高い互換性を実現することができる。
本願発明に係る螺旋形ガラス管の製造方法は、軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが１２ｍｍ以下であり、管外径φｏに対する螺旋外周径Φｔの比Φｔ／φｏが３．５以上、４．５以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、前記ガラス部材の軟化点温度よりも５０℃から１５０℃だけ高い成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含むことを特徴とする。
或いは、軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが１２ｍｍ以下であり、管外径φｏに対する螺旋外周径Φｔの比Φｔ／φｏが３．５以上、４．５以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、７２０℃から８２０℃の範囲内にある成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含むことを特徴とする。こうすることによって、螺旋形のガラス管を仕上がり精度よく成型加工することができる。
なお、上記製造方法にて加工される前のガラス管の形状は直管（ｌｉｎｅａｒ）であるのが好ましい。このようにすれば、軟化させた後に容易に成形治具に巻き付けることができる。
また、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、本願発明に係る螺旋形ガラス管の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管を含む発光管を備えることを特徴とする。このようにすれば高い仕上がり精度を有するガラス管を電球形蛍光ランプに適用して、輝度むらを解消し、優れた装飾性を有する電球形蛍光ランプを得ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本願発明に係る電球形蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構成
本実施の形態に係る電球形蛍光ランプは、６０Ｗの白熱電球（ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）を代替する１１Ｗ品種の電球形蛍光ランプである。図１は、本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの全体構造を示す正面図であって、外管バルブの一部が切り欠かれている。図１に示すように、電球形蛍光ランプ１は、外管バルブ１０５、樹脂ケース（ｒｅｓｉｎ ｃａｓｅ）１０３及びＥ形口金（ｂａｓｅ）１０１を備えており、その全長、すなわち、口金１０１の先端から外管バルブ１０５の先端部１０７に至るランプ長Ｌｏは７５ｍｍである。
樹脂ケース１０３は合成樹脂製であり、中空となっている。樹脂ケース１０３の内部には、シリーズインバータ方式による回路効率（ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）９１％の電子安定器（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｂａｌｌａｓｔ）や点灯回路（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｔａｒｔｅｒ）等の電気回路１０２が格納されている。なお、図１においては、当該電気回路１０２の配線等は図示を省略している。電気回路１０２は平板なホルダの一方の主面に搭載されている。当該ホルダは、電気回路１０２を搭載した主面を前記口金１０１側に向けた状態で、樹脂ケース１０３の内壁に対してその周縁部を接着剤やネジ等によって固定されている。
外管バルブ１０５はナス形あるいはＡ形と通称される形状を備え、一般電球と同じように装飾性に優れたガラス素材からなっている。また、外管バルブ１０５の内表面には、炭酸カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）を主成分とする粉体からなる拡散膜１０８が形成されている。この拡散膜１０８により外管バルブ１０５を通過する光が拡散される割合は、拡散透過率τに換算すると９８％である。
外管バルブ１０５の最大外径Φｏは略６０ｍｍであり、一般電球の最大外径と同等となっている。なお、外管バルブ１０５の最大外径Φｏは６０ｍｍより小さいとしても良い。外管バルブ１０５は、その開口部周辺を樹脂ケース１０３内に挿入された状態で接着剤等により固着されている。この外管バルブ１０５と樹脂ケース１０３とは外囲器を構成している。
当該外囲器の内部には、螺旋状に成型加工された発光管１０４が格納されている。樹脂ケース１０３の口金１０１とは反対側にはソケット（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）を有するホルダが設けられており、このホルダのソケットに発光管１０４が装着されている。発光管１０４は、当該ソケットを介して電力の供給を受けると共に、機械的に支持されている。発光管１０４は、前記ソケットに対して、不図示の電力供給端子により固定されている。
図２は、発光管１０４の一部を切り欠いた構造を示す正面図である。発光管１０４を構成するガラス管２０４は、両端間の略中央の折り返し部２０７で折り返されており、その両側の部分が互いに撚り合わされるように、旋回軸（ｐｉｖｏｔ）Ａを中心として旋回することによって、２重螺旋構造を作りながら、前記折り返し部２０７から両端部へと向かっている。
このとき、ガラス管２０４の中心線が、水平方向（旋回軸Ａに対して直交する方向）に対してなす角度（以下、「螺旋角度（ｈｅｌｉｘ ａｎｇｌｅ）」という。）αは、概ね一定である。このようにすれば、Ｕ字形の発光管との比較において、発光管内を通過して、電極間を結ぶ経路の経路長を長くすることができ、全体として発光管の小型化を図ることができる。
なお、ガラス管２０４は、鉛を含まない軟質ガラス（ｓｏｆｔ ｇｌａｓｓ）である、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラス（ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）からなっており、その軟化点（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）は６８２℃である。ここで、発光管１０４の主要部の管内径（ｔｕｂｅ ｉｎｓｉｄｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ）φｉは５．０ｍｍ以上、９．０ｍｍ以下の範囲は値をとる。この範囲は、下記の熱伝導性媒体（ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍｅｄｉｕｍ）１０６との関係で決定される。また、ガラス管２０４の内面に蛍光物質（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）が塗布されており、蛍光膜（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｙｅｒ）２０８が形成されている。
ガラス管２０４の両端部には、タングステン製のコイル電極２０３、２０９が封装されている。コイル電極２０３には一対のリード線２０２ａ、２０２ｂが接続されることによって、また、コイル電極２０９には一対のリード線２０１ａ、２０１ｂが接続されることによって、それぞれ支持されている。リード線２０１ａ、２０１ｂと、リード線２０２ａ、２０２ｂとは、それぞれビーズガラス（ｂｅａｄｓ ｇｌａｓｓ）により仮止めされた後、ガラス管２０４内に挿入された状態で封着されている。いわゆる、ビーズマウント方式である。
この封着により気密に封止されているガラス管２０４内部には、水銀２０６が単体形態（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）で約５ｍｇ封入されており、発光管１０４の点灯時における、ガラス管２０４内の水銀蒸気圧が、水銀単体の蒸気圧（ｖａｐｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）値を呈するようになっている。
なお、単体形態の水銀に代えて、点灯時の水銀蒸気圧が単体形態の水銀に近い値となる形態の水銀を封入するとしても良い。このような形態の水銀としては、例えば、亜鉛水銀（ｚｉｎｃ ａｍａｌｇａｍ）やスズ水銀（ｔｉｎ ａｍａｌｇａｍ）がある。ガラス管２０４の内部には、水銀２０６と併せて、アルゴン・ネオンガス（ａｒｇｏｎ ｎｅｏｎ ｇａｓ）２０５が４００Ｐａだけ封入されている。当該アルゴン・ネオンガス２０５は緩衝ガス（ｂｕｆｆｅｒ ｇａｓ）として機能する。
また、ガラス管２０４の内面には、希土類（ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ）の蛍光体が塗布されている。この蛍光体は、ユーロピウム付活酸化イットリウム（ｅｕｒｏｐｉｕｍ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ））、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ｃｅｒｉｕｍ ａｎｄ ｔｅｒｂｉｕｍ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ））及びユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウム・マグネシウム（ｅｕｒｏｐｉｕｍ ａｎｄ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｂａｒｉｕｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ））を混合したものである。ユーロピウム付活酸化イットリウムは、水銀が放つ紫外線を受けて赤色発光し、また、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタンは緑色発光を、ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウム・マグネシウムは青色発光をする。
さて、このような発光管１０４のコイル電極２０３、２０９から最も離れた箇所であり、それ故に最も温度が低い箇所（以下、「最冷点個所（ｃｏｌｄｅｓｔ ｐｏｉｎｔ）」という。）である先端部１０７は、図１に示すように、熱伝導性媒体１０６を介して外管バルブ１０５の先端部１０７と結合されている。ここで、熱伝導性媒体１０６は、透明なシリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）からなっている。
なお、熱伝導性媒体という意味では、シリコーン以外にも、金属、合成樹脂（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｅｓｉｎ）、ゴム等が候補としてあげられるが、照明機具本来の目的に鑑みれば、当然光透過性に優れたものが望ましい。また、優れた耐熱性（ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を併有するという点において、透明なシリコン樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎ ｒｅｓｉｎ）を用いるのが好適である。
このような構成によって、点灯後、発光管１０４が発熱すると、その熱は前記熱伝導性媒体１０６を経由して外管バルブ１０５に伝導し、外気中に放熱される。したがって、発光管１０４の温度、特に発光管１０４の先端部１０７の温度上昇を抑制することができる。
発光管１０４の点灯時に、発光管１０４内に存する水銀２０６が呈する蒸気圧は当該最冷点箇所の温度に依存し、最冷点箇所の温度（以下、「最冷点温度（ｃｏｌｄｅｓｔ ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」という。）を下げるほど発光管１０４内の水銀蒸気圧が低下する。この点に着目して、上記のように熱伝導性媒体１０６を配設して放熱路を設ければ、最冷点温度を調節することにより、望ましい蒸気圧を実現することができる。
本実施の形態においては、発光管１０４の先端部１０７と外管バルブ１０５の先端部１０７の間の距離（いわゆる結合距離（ｂｏｎｄｉｎｇ ｇａｐ））ｄｇは２ｍｍである。また、発光管１０４の先端部１０７が熱伝導性媒体１０６に埋入している深さ（埋没距離（ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ））ｄｓは２ｍｍである。このようにすれば、発光管１０４の管内径φｉを適切な大きさに調節することによって、前記最冷点温度が、最大ランプ効率を与える温度範囲内（６０℃〜６５℃）となり、良好な光束立ち上がり特性と高いランプ効率が達成される。
前述のように、外管バルブ１０５はナス形をしており、図１に示すように、中央部に膨らみをもっている。ガラス管２０４の当該中央部に外囲された部分における、ガラス管２０４の螺旋ピッチ（ｈｅｌｉｃａｌ ｐｉｔｃｈ）Ｐｇは１０ｍｍである。また、ガラス管２０４の螺旋外周径（ｈｅｌｉｘ ｄｉａｍｅｔｅｒ）Φｔは３６ｍｍである。ガラス管２０４の螺旋外周と外管バルブ１０５の間の最大間隔（ｍａｘｉｍｕｍ ｇａｐ）Ｄｇは、外管バルブ１０５の最大外周径Φｏとガラス管２０４の螺旋外周径Φｔとから次式により求められる。
Ｄｇ＝（Φｏ−Φｔ）／２
この式に従えば、本実施の形態における前記最大間隔Ｄｇは１２ｍｍである。
なお、本明細書において、ガラス管２０４の螺旋ピッチＰｇとは、ガラス管２０４の中心線が螺旋曲線をなしているところ、螺旋軸方向に隣り合う中心線どうしの距離をいう。
この螺旋ピッチＰｇを計測するにはいくつかの方法がある。例えば、螺旋ピッチＰｇは、図２に示すように、螺旋軸方向に隣り合うガラス管２０４の外周面上の点であって、ガラス管２０４の螺旋外周を含む円筒面に接する点どうしの距離に概ね一致する。
このため、螺旋軸に略平行な定規をガラス管２０４に沿わせて、隣り合うガラス管の当該定規に接する点の間の距離を計測するとしても良い。
また、ガラス管２０４の螺旋軸方向の上端どうしや下端どうしを、例えば、ノギス（ｖｅｒｎｉｅｒ ｃａｌｉｐｅｒ）を用いて、計測することによって、得ることができる。
さて、一般に、ガラス管２０４の外径が同じであれば、その螺旋ピッチＰｇが大きいほど、隣り合う管どうしの隙間が大きくなり、点灯時に発光管１０４を旋回軸Ａに直交する方向から見た場合の輝度むらが大きくなる。また、前記最大間隔Ｄｇが大きいほど、発光管１０４からの放射光が外管バルブ１０５に到達するまでの間に、より混合されるので、輝度むらが抑えられる。
従って、電球形蛍光ランプの輝度むらは、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が大きいほど小さくなると言える。後述する実験により、外管バルブ１０５の拡散透過率τが９８％の場合には、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値は０．９以上であるのが望ましい。本実施の形態に係る電球形蛍光ランプ１においては、前述のように外管バルブ１０５の拡散透過率τが９８％であり、また、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値は、
Ｄｇ／Ｐｇ＝（Φｏ−Φｔ）／２／Ｐｇ
＝（６０−３６）／２／１０
＝ １．２
であり、０．９以上という範囲に入っているので、輝度むらが十分に抑制されていると言える。
［２］ 実験結果
上述のように、電球形蛍光ランプの輝度むら、特に、図１における中央部に相当する部分の輝度むらは、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値の大小に依存して変化する。
したがって、当該評価式Ｄｇ／Ｐｇの値がどの範囲にあれば、輝度むらを低減して望ましい電球形蛍光ランプを得ることができるのかを明らかにすることは、より良い電球形蛍光ランプの形状を設計するための指針を得る上で有効であると考えられる。
［２−１］ 従来の電球形蛍光ランプの評価（その１）
従来の電球形蛍光ランプについて、輝度むらに関する問題点を明らかにすべく評価実験を行なった。図３は、評価の対象とした電球形蛍光ランプの仕様を記載した表である。また、図４は、図３のような仕様の電球形蛍光ランプについて、実験により確認された性能を記載した表である。
なお、光束立ち上がり特性については、電球形ではない従来の蛍光灯（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ ｌｕｍｉｎａｉｒｅ）と同程度であることが確認された。
輝度むらを目視確認したところ、外管バルブの表面のうち、図１に示されるような中央部において最も顕著に認められた。この輝度むらは、Ｕ字形の発光管を３本または４本備えた既存の蛍光灯との比較においても程度が甚だしく、装飾性の点で好ましくないレベルにある。
本評価実験に係る電球形蛍光ランプについて、外管バルブの中央部において最も輝度が高い箇所における輝度（以下、「輝度最大値（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）」という。）Ｌｍａｘと、同じく外管バルブの中央部において最も輝度が低い箇所における輝度（以下、「輝度最小値（ｍｉｎｉｍｕｍ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）」という。）とを測定し、輝度最大値Ｌｍａｘに対する輝度最小値Ｌｍｉｎの比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘを求めたところ、０．７であった。
白熱電球など、蛍光ランプではない一般電球は一様な輝度分布を呈し、輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘが１であることを考慮すれば、この評価結果はあまり良いものとは言えない。
［２−２］ 従来の電球形蛍光ランプの評価実験（その２）
次に、上記従来の電球形蛍光ランプと同じ仕様の電球形蛍光ランプについて、外管バルブの拡散膜を調節して拡散透過率τを９２％として評価実験を行なったところ、輝度比Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘの値が０．９０に改善されることが確認された。
しかしながら、当該蛍光ランプのランプ効率は７０．３１１ｍ／Ｗであり、拡散透過率τが９５％である蛍光ランプと比較して約３％低い。すなわち、輝度むらは抑えられたが、消費電力の割に暗いランプとなるため、拡散透過率τを下げて輝度むらを改善するのは好ましくない結果を招くことが確認された。
［２−３］ 輝度むらと評価式Ｄｇ／Ｐｇとの関係
一般に、ガラス管の外径が同じならば、その螺旋ピッチＰｇが大きいほど、隣り合う管どうしの隙間が大きくなり、図１に示したような中央部における輝度むらが大きくなる。また、発光管と外管バルブとの最大間隔Ｄｇが大きいほど放射光がよく混合されるので、輝度むらが抑えられる。
そこで、螺旋ピッチＰｇに対する最大間隔Ｄｇの比Ｄｇ／Ｐｇについて、最大間隔Ｄｇをいずれも同一とする一方、螺旋ピッチＰｇを色々に変化させた電球形蛍光ランプを作成して、輝度を測定し、輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘを算出した。
図５は、上記のような実験により得られた評価式Ｄｇ／Ｐｇの値と輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘとの関係を、外管バルブの拡散透過率τが９５％であると場合と９８％である場合とについて示すグラフである。なお、目視評価によれば、輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘが０．９以上であれば、輝度むらはほとんど認識されず、高い装飾性を実現することができる。
さて、図５に示すように、外管バルブの拡散透過率τが９５％の場合でも、９８％の場合でも、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が大きくなるにつれて、輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘが大きくなる。
輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘの増大の仕方は、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が大きくなるにつれて徐々に緩やかになり、最終的に輝度むらがまったくない状態を表す値１．０に漸近する。
また、図５から分かるように、外管バルブの拡散透過率τが９５％の場合、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が０．８を越えると、輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘの値が０．９を越えるので、目視評価によって確認されたような望ましい装飾性を達成することができる。
このように評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が０．８を越える場合、ランプ効率は７２．３１ｍ／Ｗ程度となり、外管バルブの拡散透過率τを９５％とした従来の電球形蛍光ランプと同等となる。
なお、当該従来の電球形蛍光ランプにおいては、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値は０．３３であるので、図５のグラフからも十分な輝度を達成することができないものであることが分かる。
同様に、図５のグラフより、外管バルブの拡散透過率τが９８％の場合には、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が０．９を越えると輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘの値が０．９を越えることが分かる。また、この場合には、前述した外管バルブの拡散透過率τを９５％とした従来の電球形蛍光ランプと比較して、約３％高いランプ効率を実現することができる。
以上をまとめると、外管バルブの拡散透過率τが９８％の場合には、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が０．９以上であるのが好ましく、また、外管バルブの拡散透過率τが９５％の場合には、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が０．８以上であるのが好適であることが結論される。
［３］ ガラス管２０４を製作する際の留意点
上述のように、本願発明に係る電球形蛍光ランプは評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が所定値以上であることを特徴としており、外管バルブを一般電球と同程度の大きさとし乍ら、斯かる条件を満足させるためにガラス管の螺旋外周と外観バルブ最大外周との間の間隔Ｄｇを大きくするためには、ガラス管の螺旋外周径Φｔを小さくしなければならない。
ところが、ガラス管の螺旋外周径Φｔを小さくしようとすると次のような問題が発生する。
図６は、螺旋形のガラス管の製作工程を、段階を追って示す図である。螺旋形のガラス管を製作するにあたっては、先ず、直管ガラス（ｌｉｎｅａｒ ｇｌａｓｓ ｔｕｂｅ）３０１を用意し、加熱炉（ｇｌａｓｓ ｆｕｒｎａｃｅ）３０２を用いて当該ガラス管（ｇｌａｓｓ ｔｕｂｅ）３０１を７００℃弱に加熱することによって軟化させる（図６（ｉ））。
なお、この加熱炉３０２は電気炉（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ）でも良いし、ガス炉（ｇａｓ ｆｕｒｎａｃｅ）でも良い。
次に、軟化させたガラス管３０１の中央部辺りを２重の螺旋階段のようなスロープを備えた成形治具（ｆｏｒｍｉｎｇ ｊｉｇ）３０５の頂部に載置した後、当該成形治具（ｊｉｇ）３０５を回転させることにより、軟化したガラス管３０１を当該成形治具３０５に巻き付ける。
そして、成形治具３０５に巻き付けたままの状態で、ガラス管３０１を室温中に放置して冷却、再固化させた後、前記成形治具３０５を先程とは逆向きに回転させて、螺旋形となったガラス管３０１を取り外す（図６（ｉｉｉ））。
なお、前記成形治具３０５の材質は高炭素鋼（ｈｉｇｈ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ）であり、高温のガラス管３０１が巻き付けられたり、或いは、室温で冷却されたりしても膨張、収縮し難いようになっている。
図６（ｉｉ）は、ガラス管３０１を前記成形治具３０５に巻き付けた状態を当該成形治具３０５の回転軸方向から見た様子を示している。
斯かる製作工程にて螺旋外周径Φｔの小さいガラス管を製作しようとすると、前記成形治具３０５の外周径を小さくしなければならない。
しかしながら、成形治具３０５の外周径を小さくすると、成形治具３０５にガラス管３０１を巻き付けた際にガラス管３０１の螺旋外周側の伸展量が過大となる。
このため、巻き付けたガラス管３０１が成形治具３０５から解け易くなるという問題がある。また、成形治具３０５からガラス管３０１が解けないように力を加えると、加えた力の大きさによってはガラス管３０１が細長く伸びてしまうという問題もある。
更に、ガラス管３０１が細長く伸びてしまわないように力を加減したとしても、冷却後の形状がイビツになってしまう。図７は、このようにしてイビツになったガラス管３０１の形状を例示する図である。
図７に示すように、ガラス管３０１の断面を見ると、環内周側は成形治具により正しく円弧を描いているが、螺旋外周側は円弧状に膨らんでいるべきであるところ、ひしゃげたように平らになっていることが分かる。
このように、ガラス管３０１が設計寸法（ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）とおりに完成しているかについて、すなわちガラス管３０１の仕上がり精度（ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）について、ガラス管３０１の管内径φｉを５．０ｍｍ以上、９．０ｍｍ以下の範囲内で変化させると共に、この変化に合わせてガラス管３０１の管外径φｏを６．２ｍｍ以上、１０．８ｍｍ以下の範囲内で、また、ガラス管３０１の肉厚を０．８ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の範囲内で変化させて、ガラス管３０１の仕上がり精度を調査した。このとき、前記の評価式Ｄｇ／Ｐｇの値は０．８以上となるようにした。
この調査の結果、ガラス管３０１の仕上がり精度は、ガラス管３０１の管外径φｏ、螺旋外周径Φｔ及び螺旋ピッチＰｇの３つのパラメータに依存し、管外径φｏが大きいほど、また、螺旋外周径Φｔや螺旋ピッチＰｇが小さいほど仕上がり精度が悪化することが判明した。
すなわち、ガラス管３０１の螺旋外周部分が伸展される度合いが大きいほどガラス管３０１の仕上がり精度が悪化する。
しかしながら、ガラス管３０１の螺旋ピッチＰｇを１２ｍｍ以下とし、螺旋外周径Φｔに対する管外径φｏの比率Φｔ／φｏを３．５以上、４．５以下の範囲内とした場合、加熱炉３０２からガラス管３０１を取り出した際のガラス管３０１の温度（以下、「成型加工温度」という。）をガラス管３０１に用いられているガラス材の軟化点温度より少なくとも５０℃以上高く、また、当該軟化点温度よりも１５０℃を超えて高くならない範囲内であれば、仕上がり精度を良好に保つことができることが判明した。
例えば、ガラス管３０１に用いられているガラス材が鉛入りガラス（ｌｅａｄ ｇｌａｓｓ（日本電気硝子株式会社（Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製、型番Ｌ−２９Ｆ））であれば、軟化点温度が６１５℃であるので、成型加工温度を６６５℃以上、７６５℃以下の範囲とすれば良好な仕上がり精度を達成することができる。
また、いわゆる鉛レスガラス（ｌｅａｄｌｅｓｓ ｇｌａｓｓ（日本電気硝子株式会社製、型番ＰＳ−９４））を用いる場合には、軟化点温度が６８２℃なので、成型加工温度を７３２℃以上、８３２℃以下の範囲内とすれば良い。
また、フィリップス社（Ｒｏｙａｌ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）製、型番Ｐ３６０のガラス材を用いる場合であれば、軟化点温度が６７５℃なので、成型加工温度を７２５℃以上、８２５℃以下の範囲内とすれば良好な仕上がり精度を実現することができる。 従って、上述したストロンチウム・バリウムシリケイト以外のガラス材として、ソーダライムガラス（ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）やバリウムシリケイトガラス（ｂａｒｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）等に代表される軟質ガラスをガラス材として用いても良い。
斯かるガラス材を用いた場合であっても、ガラス管３０１の成型加工温度を当該ガラス材の軟化点温度よりも５０℃以上、１５０℃以下だけ高いような温度範囲内とすれば、良好な仕上がり精度を得ることができる。
なお、ガラス管３０１の成型加工温度をそのガラス部材の軟化点温度よりも１５０℃以上高くすると、ガラス管３０１が軟化しすぎてそもそも加工することができない。
以上をまとめると、製作すべきガラス管の形状が、螺旋ピッチＰｇが１２ｍｍ以下、螺旋外周径Φｔに対する管外径φｏの比率Φｔ／φｏが３．５以上、４．５以下の範囲内であるならば、成型加工温度をそのガラス材の軟化点温度よりも５０℃以上、１５０以下だけ高い温度範囲とすれば、仕上がり精度よく成型加工することができる。
以上、本願発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本願発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
［４］ 変形例
（１） 上記実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構成に代えて、次のような構成としても本願発明の効果を得ることができる。図８は、上記実施の形態の変形例に係る電球形蛍光ランプの寸法等を示すものである。
なお、ガラス管のガラス材はストロンチウム・バリウムシリケイトである。上記のような加工条件によっても、設計寸法精度を満足する電球形蛍光ランプが得られる。
また、当該電球形蛍光ランプの輝度比率Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘは０．９３であり、輝度むらはまったく視認できない程度まで抑制されている。
ランプ効率は従来品より約４％改善されており、７５．２１ｍ／Ｗである。また、定格寿命時間についても６，０００時間以上の寿命特性も保証できることも確かめられた。
更に、ガラス管の管内径φｉが５．０ｍｍ以上、９．０ｍｍ以下の範囲内にあるので、上記実施の形態におけるように熱伝導性媒体を適用すれば、ランプ始動時の光束立ち上がり特性をほぼ一般蛍光ランプと同等のレベルとすることができる。
すなわち、室温でのランプ始動直後の光束値（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）として、低くても定常点灯時の光束値の７０％以上のレベルが達成される。外囲器の寸法も一般電球以下となっているので、一般電球用灯具への適合率が８０％以上という高いレベルとなっている。
（２） 上記実施の形態においては、専ら６０Ｗの一般電球を代替することを目的とした１１Ｗ品種の場合について説明したが、これ以外にも４０Ｗや１００Ｗの一般電球を代替することを目的とした他のワット品種においても、本願発明を適用してその効果を得ることができる。
（３） 上記実施の形態においては、専ら外管バルブの内面に拡散膜を形成することによって光拡散性を与える場合について説明したが、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、前記拡散膜は外管バルブの外面に形成されるとしても良い。また、フロスト加工された（ｆｒｏｓｔｅｄ）外管バルブや乳白色の（ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｔ）樹脂材料からなる外管バルブを用いるとしても本願発明の効果を得ることができる。
（４） 上記実施の形態においては、専ら本発明を電球形蛍光ランプを適用する場合について説明したが、これに代えて、外管バルブを備えた蛍光ランプに本発明を適用するとしても良い。
ここで、蛍光ランプとは、発光管（蛍光管）、ベース及び電力供給端子を主たる構成要素とするランプであって、上記実施の形態におけるのと同様に、前記外管バルブは発光管を外套する。
当該蛍光ランプの電力供給端子は、ピン形状であっても良いし、口金形状であっても良い。何れにせよ、外部から電力の供給を受けることさえできれば、形状は限定されない。
図９は、典型的な蛍光ランプの構成を示す外観図である。図９に示されるように、蛍光ランプ４は、電力供給端子４０１ａ、４０１ｂ、ベース４０２、および螺旋状に成型加工された発光管４０３を備えている。図９には、電力供給端子４０１ａ、４０１ｂがピン形状である場合について示されている。また、外管バルブはベース４０２に支持、固定される。
また、ここでいう蛍光ランプは、電子安定器や点灯回路といった電子回路を含まないものをいうこととする。このような電子回路は、照明装置の中で、比較的高価であり、また、寿命が長い。このような理由から、電子回路を灯具側に配設し、比較的寿命が短い蛍光ランプのみを交換部品とした照明装置に対する市場の要求が存在している。
このような照明装置についても、外管バルブを蛍光ランプと一体として、本発明を適用すれば、市場の要求に応えつつ、上記と同様の効果を得ることができる。
［５］ 本願発明の効果
以上説明したように、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、評価式Ｄｇ／Ｐｇの値が所定値以上となるような形状を有しているので、輝度むらを抑制して優れた装飾性を実現することができる。
また、斯かる電球形蛍光ランプを構成するガラス管の製作にあたっては、成型加工温度を、ガラス管を構成するガラス材の軟化点温度よりも５０℃以上、１５０℃以下だけ高い温度範囲内とするので、設計寸法に適合した仕上がり精度の良好な電球形蛍光ランプを実現することができる。
産業上の利用可能性
本願発明は、電球形蛍光ランプ、蛍光ランプ及び螺旋形ガラス管の製造方法に関し、特に、電球形蛍光ランプにおける輝度むらを改善する場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本願発明の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの全体構成を示すと共に、当該電球形蛍光ランプを構成する外管バルブの一部を切り欠いて当該電球形蛍光ランプの内部を示す正面図である。
図２は、発光管１０４の全体構成、並びに、当該発光管１０４の一部を切り欠いてその内部を示す正面図である。
図３は、評価の対象とした電球形蛍光ランプの仕様を記載した表である。
図４は、図３のような仕様の電球形蛍光ランプについて、実験により確認された性能を記載した表である。
図５は、評価式（ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）Ｄｇ／Ｐｇの値と輝度比率（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｒａｔｉｏ）Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘとの関係を、外管バルブの拡散透過率τが９５％である場合と９８％である場合とについて示すグラフである。
図６は、螺旋形のガラス管の製作工程を、段階を追って示す図である。
図７は、不適切な成型加工温度（ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）下で加工された為にイビツとなったガラス管の概観と断面を示す図である。
図８は、変形例に係る電球形蛍光ランプの寸法等を示すものである。
図９は、典型的な蛍光ランプの構成を示す外観図である。

Claims (20)

1. 螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであって、
   前記発光管の螺旋ピッチＰｇに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔Ｄｇの比Ｄｇ／Ｐｇが０．８以上である
   ことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 前記外管バルブは、光拡散性を有する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電球形蛍光ランプ。
3. 前記外管バルブの拡散透過率が９５％以上である
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電球形蛍光ランプ。
4. 前記比Ｄｇ／Ｐｇが０．９以上であり、かつ、
   前記外管バルブの拡散透過率が９８％以上である
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電球形蛍光ランプ。
5. 水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、
   前記発光管の管内径が５．０以上、９．０ｍｍ以下の範囲内にあり、
   前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されている
   ことを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の電球形蛍光ランプ。
6. 前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含む
   ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電球形蛍光ランプ。
7. 前記熱伝導性媒体はシリコーンである
   ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電球形蛍光ランプ。
8. 前記外管バルブの最大外径が略６０ｍｍであるか、または６０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の電球形蛍光ランプ。
9. 螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した蛍光ランプであって、
   前記発光管の螺旋ピッチＰｇに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔Ｄｇの比Ｄｇ／Ｐｇが０．８以上である
   ことを特徴とする蛍光ランプ。
10. 前記外管バルブは、光拡散性を有する
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の蛍光ランプ。
11. 前記外管バルブの拡散透過率が９５％以上である
    ことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の蛍光ランプ。
12. 前記比Ｄｇ／Ｐｇが０．９以上であり、かつ、
    前記外管バルブの拡散透過率が９８％以上である
    ことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の蛍光ランプ。
13. 水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、
    前記発光管の管内径が５．０以上、９．０ｍｍ以下の範囲内にあり、
    前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されている
    ことを特徴とする請求の範囲第９項から第１２項のいずれかに記載の蛍光ランプ。
14. 前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含む
    ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の蛍光ランプ。
15. 前記熱伝導性媒体はシリコーンである
    ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の蛍光ランプ。
16. 前記外管バルブの最大外径が略６０ｍｍであるか、または６０ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求の範囲第９項から第１２項のいずれかに記載の蛍光ランプ。
17. 軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが１２ｍｍ以下であり、管外径φｏに対する螺旋外周径Φｔの比Φｔ／φｏが３．５以上、４．５以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、
    ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、
    前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、前記ガラス部材の軟化点温度よりも５０℃から１５０℃だけ高い成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含む
    ことを特徴とする螺旋形ガラス管の製造方法。
18. 軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが１２ｍｍ以下であり、管外径φｏに対する螺旋外周径Φｔの比Φｔ／φｏが３．５以上、４．５以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、
    ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、
    前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、７２０℃から８２０℃の範囲内にある成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含む
    ことを特徴とする螺旋形ガラス管の製造方法。
19. 請求の範囲第１７項または第１８項に記載の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管からなる発光管を備える
    ことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載の電球形蛍光ランプ。
20. 請求の範囲第１７項または第１８項に記載の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管からなる発光管を備える
    ことを特徴とする請求の範囲第９項から第１６項のいずれかに記載の蛍光ランプ。

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