JPWO2004012225A1 - 電球形無電極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

誘導コイル１０９の端部から延びる接続配線１１０はボビン１０４の基体部１０４ｂの発光管１０１側の面に沿って延びている。この接続配線１１０は、内管１２０と外管１１９との封止部１１８からは離間している。

Description

本発明は、電球形無電極蛍光に関し、特に、白熱電球と直接代替可能な電球形無電極蛍光ランプに関する。

近年、地球環境保護と経済性の視点から、電球に比べて効率が約５倍高い有電極の電球形蛍光ランプが、住宅やホテルなどにおいて電球代替用として広く利用されてきている。さらに、最近、従来から存在する有電極の電球形蛍光ランプの他に、無電極の電球形蛍光ランプが研究されている。無電極蛍光ランプは、電極が無いことから寿命が有電極蛍光ランプに比べて更に長いことが特徴であり、今後普及していくことが期待される。
そのような電球形無電極蛍光ランプは、例えば、特開平１０−９２３９１号明細書に開示されている。同公報に開示された電球形無電極蛍光ランプを図６に示す。
図６に示した電球形無電極蛍光ランプ２００は、装置全体として電球形状を有している。より具体的に説明すると、このランプ２００は、透光性の放電容器２０１と、放電容器２０１の凹入部２０１ａ内に挿入されたコイル２０３と、コイル２０３に交流電流を供給する電源回路２０４とから構成されている。コイル２０３は、略棒状のフェライトコアと巻線とから構成されており、巻線は、電源回路２０４に接続されている。電源回路２０４は、整流器とＲＦ発振器とが図の上下方向に設けられた回路基板に形成されて縦方向に並べられ、プラスチック製のケース２０５によって覆われており、そして、ケース２０５の一部に設けられた口金２０７を介して、電源回路２０４の入力電力は供給されることになる。
放電容器２０１の内部には、発光物質として水銀アマルガム２０６とアルゴンが封入されており、放電容器２０１の内面には、蛍光体層２０２が形成されている。この蛍光体層２０２によって、放電容器２０１内で発生した紫外線は、可視光に変換されることになる。
しかしながら、無電極蛍光ランプを白熱電球代替として用いるためには、その外観及び大きさを白熱電球に近づける必要があり、上記公開公報に開示された無電極蛍光ランプのように、回路基板を縦にした場合には白熱電球に近い外観及び大きさにするのは困難である。それゆえ、全体の大きさを白熱電球と同じぐらいにしてその中に回路基板を納めるには、回路基板を横向きの構成とする方が好ましく、本願発明者は回路基板を横向きにした構成で白熱電球と同じ大きさの無電極蛍光ランプを作製した。
この回路基板を横向きにしたランプを用いて、種々実験を繰り返した結果、ランプを点灯させたときに放電容器の凹入部の開口部近傍に黒化が生じ水銀が容器壁で容器と反応して消費されることが見出された。この黒化は、蛍光体や保護膜などが未塗布の場合に特に顕著である。誘導コイルの巻線周囲の内管に黒化が生じることは、特開平１１−１０２６６７号公報に開示されているように従来から知られていたが、凹入部の開口部近傍に黒化が発生することは本願発明者が初めて見出したものである。巻線周囲の内管の黒化発生のメカニズムは、巻線の隣り合う線同士の電位差に起因して発生する高電界によって、プラズマ中のイオンなどが吸い寄せられて管壁に衝突する、というものである。一方、本願発明者が見出した凹入部の開口部近傍に生じる黒化は、コイルから延びる接続配線の部分で生じるものであり、隣接する線はないので前記公開公報に開示されたメカニズムでは説明できない。このような黒化が生じると、そこに水銀が固定されてしまって、時間が経つにつれて放電ガス中の水銀の量が減っていき光量が減少するという問題が生じてしまう。一方で黒化のメカニズムが不明であるので、その対応策は容易には思いつかない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放電容器の凹入部の開口部近傍に黒化が生じない電球形無電極蛍光ランプを提供することにある。

本発明による第１の電球形無電極蛍光ランプは、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、前記回路基板を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記回路基板は、前記内管の中心軸を垂直にしたときに略水平に配置されており、前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、
前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている。
前記誘導コイルが巻き付けられる巻線軸部と、当該巻線軸部と略直角に配置され、当該巻線軸部を支持する基体部とからなるボビンをさらに備えており、前記ボビンの前記巻線軸部は、前記凹入部に挿入されており、前記ボビンの前記基体部は、前記発光管と前記回路基板との間に配置されており、前記接続配線は、前記基体部の前記発光管側の表面上または当該表面上方を通るように、前記誘導コイルの一端から延びていることが好ましい。
前記ケースの一部は、前記発光管の一部を支持しており、かつ、前記封止部から前記接続配線を離間するように配置する構成は、前記ケースが前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ持ち上げることによって実現されていることが好ましい。
前記ケースの上端は、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持しており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されていることが好ましい。
前記基体部には、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持する突起部が形成されており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されていることが好ましい。
前記回路基板の前記口金側の表面には、前記点灯回路を構成する回路素子であるフィルムコンデンサが配置されていることが好ましい。
本発明による第２の電球形無電極蛍光ランプは、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、前記回路基板を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、前記発光管は、外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記回路基板には、前記誘導コイルへの出力端子と、前記口金からの入力端子とが設けられており、前記出力端子と前記入力端子とは、１５ｍｍ以上離して配置されており、前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている。
ある好適な実施形態において、前記接続配線と前記封止部とは、０．３ｍｍ以上離間されている。
ある好適な実施形態において、前記回路基板の最大長さは、６０ｍｍ以下である。
前記封止部の内壁には、蛍光体又は保護膜が未塗布である。

図１は、実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。
図２は、実施形態２の電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。
図３は、実施形態１の回路基板の発光管側の面の図である。
図４は、実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの外観図である。
図５は、実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの分解図である。
図６は、従来例の無電極蛍光ランプの模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。図１に示した電球形無電極蛍光ランプは、口金を通じて電力を供給でき、点灯回路が内蔵された電球形無電極蛍光ランプである。
この電球形無電極蛍光ランプは、凹入部（キャビティ）を有する発光管（バルブ）１０１と、凹入部１２０に挿入された誘導コイル１０９と、この誘導コイル１０９に電気的に接続された回路基板１０５と、回路基板１０５を収納するケース１０６と、回路基板１０５に電気的に接続された口金１０７とを備えている。上記発光管１０１は、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入されている。また、口金１０７はケース１０６に取り付けられている。そして、これら発光管１０１と誘導コイル１０９と回路基板１０５とケース１０６と口金１０７とは一体に構成されている。
この誘導コイル１０９は、発光管１０１内に高周波電磁界を発生させる高周波電磁界発生手段として機能し、ソフト磁性材料（例えば、フェライト）からなるコア（不図示）と、コアの周りに巻き付けられたコイル（励起コイル）１０３とから構成されている。本実施形態では、コアはボビン１０４の円筒形の巻線軸部１０４ａ内におかれており、励起コイル１０３も巻線軸部１０４ａに巻き付けられている。誘導コイル１０９のコイル１０３は、接続配線１１０により回路基板１０５に電気的に接続されており、そして、回路基板１０５には、誘導コイル１０９に高周波電力を供給する点灯回路が形成されている。
本実施形態において、発光管１０１は、略球形の外管１１９と凹入部を規定する内管１２０とから構成されており、内管１２０は回路基板１０５側に開口部を有する略円筒形状を有している。外管１１９の形状は、いわゆるナス型と呼ばれるような形状であって、例えば、ＪＩＳ Ｃ ７７１０−１９８８において定義されたＡ型形状を挙げることができる。
また、図１に示すように、接続配線１１０は、外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように配置されている。発光管１０１は、ケース１０６の口金１０７とは反対側の端部である上端１０６ａに支持されていて、ボビン１０４の基体部１０４ｂに沿っている接続配線１１０を外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように、ケース上端１０６ａが発光管１０１を持ち上げている。ここでは、接続配線１１０は励起コイル１０３の端部から延びている励起コイル１０３自身を構成する線であるが、接続配線１１０はこのような励起コイル１０３の一部であることに限定されず、例えば銅線、銅板または銅板に防錆めっきを施した部材のような導電性部材を用いても構わない。この場合には、当該接続配線と励起コイル１０３とを電気的に接続すればよい。
ここで、接続配線１１０が、封止部１１８から離間するように配置されているのは、封止部１１８の内壁が黒化することを防止するためである。この黒化発生のメカニズムは、明確にはわからないが、本願発明者は次にように推論している。即ち、接続配線１１０が封止部１１８に接触していると、点灯しているときに発光管１０１内のプラズマと接続配線１１０との電位差に起因して、プラズマ中のイオンが接続配線１１０の方に引き寄せられて発光管１０１材料と反応し、水銀アマルガムを形成して黒化すると推論している。これは、後述するように横置きの回路基板１０５の回路設計上、接続配線１１０が封止部１１８に接近してしまって接触しているためと考えられ、これらを離間させることにより黒化の問題を解決することができる。発光管１０１の内壁には、水銀の反応を抑制するための保護膜や蛍光体などのコーティングを施せば黒化を容易に防止できるとも考えられるが、封止部１１８はガラス同士を融着する部位であるがゆえに、そのようなコーティングを封止部１１８の内壁に施しておくことができない。従って、本実施形態のように封止部１１８と接続配線１１０とを離間させなければ、封止部１１８は黒化が生じやすい状態になると推測される。ここでいう保護膜とは、例えばアルミナ微粒子を挙げることができる。アルミナ微粒子は、ガラスからのナトリウムの拡散を抑えて水銀との反応を抑制する。
次に、本実施形態の構成をさらに詳細に説明する。発光管１０１は、内部に発光物質として水銀とバッファガスとしての希ガス（例えば、クリプトンまたはアルゴン）を封入したガラスからなる容器である。発光管１０１中に、水銀は、液体またはアマルガムとして封入され、動作時のプラズマによって加熱され、その温度で規定される蒸気圧となる。発光管１０１の内容積は、例えば、１００〜２７０ｃｍ^３であり、そして発光管１０１内には、２〜１０ｍｇの水銀、封入圧力５０〜３００Ｐａ（２５℃時）のクリプトンが封入されている。
この発光管１０１の内側（内壁）には、発光管１０１内の放電で発生した紫外線を可視光に変換するための蛍光体１０２が塗布されている。上述したように、発光管１０１の一部には、高周波電磁界発生手段の一部（誘導コイル部分）を挿入するための凹入部である内管１２０が形成されており、したがって、高周波電磁界発生手段を発光管１０１の近傍に容易に配置させることができる。なお、発光管１０１は、励起コイル１０３を配置することができるような円筒形をした内管１２０と、蛍光体１０２が塗布された略球形をした外管１１９とを、内管１２０の凹入外縁をバーナー等の炎で外管１１９の一部に融着することによって形成される。この融着した部分が封止部１１８であり、この封止部１１８には蛍光体１０２が塗布されていない。蛍光体１０２が塗布されていないのは、発光管１０１作製の最後にこの部分を融着するため、蛍光体１０２を塗布することができないためである。
ここで、本実施形態における発光管１０１の寸法等を例示的に示すと、発光管１０１の中心の外径（すなわち、最も大きい部分の外径）は、５０〜９０ｍｍ（肉厚；約１ｍｍ）であり、発光管１０１は、例えば、ソーダライムガラスから構成されているが、ホウ珪酸ガラス等で構成されていても構わない。発光管１０１の高さ、および口金１０７を含む無電極蛍光灯の高さは、それぞれ、例えば、６０〜８０ｍｍ、１３０〜２４０ｍｍである。そして、発光管１０１の内管１２０の内径は、例えば、１６〜２６ｍｍである。
内管１２０内に位置する励起コイル１０３と接続された点灯回路は、励起コイル１０３に高周波電力を供給するので、換言すれば、高周波電源である。本実施形態では、この高周波電源と、フェライトコアと、その周りに巻きつけられた励起コイル１０３とによって高周波電磁界発生手段が構成されている。図１に示すように、発光管１０１内に放電を発生させるために、発光管１０１の略中心部分に、高周波電磁界発生手段（特に、励起コイル１０３およびフェライトコア）は設けられており、つまり、フェライトコアとボビン１０４に巻き付けられた励起コイル１０３とは、発光管１０１の内管１２０に、差し込まれて配置されている。また、高周波電源（点灯回路）が形成された回路基板１０５は、ケース１０６に収納されており、口金１０７を通じて、外部から電力を供給される。口金１０７は、ソケットへねじ込むことができる構造となっているので、ソケットへねじ込むだけで、無電極蛍光灯を外部電源（例えば商用電源）に電気的に接続することができる。また、単にソケットにねじ込んで使用できるだけではなく、白熱電球に近い大きさ及び外観であるので、白熱電球と同じ用途に使用することができ、白熱電球を直接代替することが可能である。
上記ボビン１０４は、誘導コイル１０９を構成する励起コイル１０３が巻き付けられる巻線軸部１０４ａと、この巻線軸部１０４ａと略直角に配置され、巻線軸部１０４ａを支持する基体部１０４ｂとからなる。巻線軸部１０４ａは円筒形であって、凹入部である内管１２０に挿入されている。また、基体部１０４ｂは巻線軸部１０４ａの口金１０７側端から略直角に円盤状に拡がっており、発光管１０１と回路基板１０５との間に配置されている。この基体部１０４ｂは内管１２０の中心軸を垂直にしたときに略水平の配置となっている。
上記回路基板１０５は、典型的にはプリント基板である。本実施形態では、回路基板１０５は、ボビン１０４の基体部１０４ｂと同様に内管１２０の中心軸を垂直にしたときに略水平に配置されている。なお、基体部１０４ｂと回路基板１０５とは略平行の配置となっている。ここで、ケース１０６内部の空間は回路基板１０５によって２分されるが、回路基板１０５の発光管１０１側の空間は、発光管１０１内の高温のプラズマに近いため、回路基板１０５の口金１０７側の空間よりも高温となる。そのため、回路基板１０５の発光管１０１側の面には、比較的高温に強い抵抗等の回路素子が配置され、口金１０７側の面には、耐熱性の低いフィルムコンデンサ１１５等の回路素子が配置されて、両面に配置された回路素子および回路基板１０５に形成された回路配線により点灯回路を形成している。なお、コンデンサとしてフィルムコンデンサ１１５を用いるのは、セラミックコンデンサに比べて、容量の温度による変化が少なく、抵抗が小さいので発熱が少ないからである。
上記誘導コイル１０９と回路基板１０５とを電気的に接続する接続配線１１０は、誘導コイル１０９の一端から延びて、かつ、凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、回路基板１０５に接続している。つまり、誘導コイル１０９を構成する励起コイル１０３の下端から巻線軸部１０４ａに沿って接続配線１１０は口金１０７側に延び、さらに基体部１０４ｂの発光管１０１側表面に沿って発光管１０１の中心軸（内管１２０の中心軸と略一致する）から遠ざかる方向に延びる。そして、基体部１０４ｂの外縁近傍において、接続配線１１０は基体部１０４ｂを貫通し、さらに回路基板１０５にまで延びて回路基板１０５に接続している。ここで、凹入部の外縁を越えた領域というのは、内管１２０の開口部の縁よりも内管１２０中心軸から離れる方向の領域であって、具体的には封止部１１８を例示することができる。なお、接続配線１１０は、外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように配置されている。この接続配線１１０と封止部１１８の外表面との距離Ｌは、０．５ｍｍである。距離Ｌは、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上であれば黒化をより確実に防止できるのでさらに好ましい。さらに、この接続配線１１０と封止部１１８との隙間には、絶縁性かつ高耐熱性のシリコーンなどを塗布すると、確実に距離Ｌを確保することができるので好ましい。
上記接続配線１１０は、基体部１０４ｂの発光管１０１側表面に沿って発光管１０１の中心軸から遠ざかる方向に延びているが、巻線軸部１０４ａに沿って接続配線１１０が基体部１０４ｂに達したところで、接続配線１１０は基体部１０４ｂを貫通して、その後基体部１０４ｂの回路基板１０５側の面に沿って発光管１０１の中心軸から遠ざかる方向に延びていく構成も考えられるが、以下に述べる理由によりこの構成は好ましくない。即ち、回路基板１０５の基体部１０４ｂ側の面には、回路配線、回路素子、反対面に設置された回路素子の端子の突き出しがあるため、接続配線１１０がこれらと接触して短絡したり、放電したりするおそれがあるからである。
上記回路基板１０５の発光管１０１側の面を模式的に示したのが図３である。回路基板１０５は、八角形の板であって、その最大長さＲは４５ｍｍである。この最大長さＲは、点灯回路が形成されている面内での最大長さであって、通常は回路基板１０５の外接円直径として表され、横置きでケース１０６内に回路基板１０５が収納できるように、６０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、回路基板１０５の形状は円形や矩形などでもよい。回路基板１０５の表面には、抵抗等の回路素子１３１，１３１，…が配置され、それら及び反対面に配置された回路素子の端子１３３，１３３，…が回路配線１３２，１３２，…によって接続されている。また、誘導コイル１０９への二つの出力端子１３４，１３４、即ち接続配線１１０との接続部は、回路基板１０５の外縁近傍に互いに離して設けられ、回路基板１０５の中心を挟んで出力端子１３４，１３４のほぼ反対側には口金１０７からの入力端子１３５，１３５が設けられている。出力端子１３４，１３４と入力端子１３５，１３５との距離Ｄは２３ｍｍである。この距離Ｄは１５ｍｍ以上であることが好ましい。
この距離Ｄは、誘導コイルへ１０９の出力配線と商用電源からの入力配線が近くにあると商用電源の方へ高周波のノイズが送られるという理由のために、できるだけ大きい方がよいが、回路基板１０５の大きさが限定されているため、その大きさにより上限が決まってくる。
さらに、もう一つ点灯回路の設計には、出力配線には高電圧がかかるため、できるだけ他の配線から離して配置させるという制約がある。このような制約のため、誘導コイル１０９への接続配線１１０との接続部である出力端子１３４，１３４は、横置きの回路基板１０５の端に置かれることになる。従って、接続配線１１０は、ケース１０６に隣接した回路基板１０５の端から凹入部の方へ延びていくことになり、そのままでは封止部１１８と接触してしまう。本実施形態では、ケース上端１０６ａで発光管１０１を持ち上げ、接続配線１１０をボビン基体部１０４ｂに沿わせて、接続配線１１０と封止部１１８とを離間させ、封止部の黒化を防止している。
上記ケース１０６は、耐熱性の材料から構成されており、本実施形態では、耐熱性の樹脂（例えば、ポリブチレンテレフタレート）から構成されている。また、より放熱性を向上させるために、熱伝導性に優れた材料（例えば、金属など）からケース１０６を構成することも可能である。
次に、図４、図５により、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観及び構成を説明する。
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観は、発光管１０１と、ケース１０６と、口金１０７とからなっている。ケース１０６の一端はねじ構造となっており、それ対応するねじ構造の口金１０７を、ケース１０６の一端に取り付けることができる。また、ボビン１０４の中にはフェライトコア１１７が挿入されている。
また、本実施形態では、ボビン１０４の一方の端部は、ケース１０６内に位置しており、そのボビン１０４の端部には、ヒートシンク１１６が取り付けられている。ヒートシンク１１６は、例えば、熱伝導性の比較的良い板状部材（金属板、フェライトディスクなど）である。ボビン１０４にヒートシンク１１６を取り付けることにより、フェライトコア１１７の温度上昇を抑制することができる。フェライトコア１１７がキュリー温度を超えてしまうと、磁性材料としての機能を果たさなくなるので、使用条件によっては、ヒートシンク１１６の果たす放熱の役割も重要な事項となり得る。
また、ボビン１０４は、回路基板１０５を載置できる回路ホルダー部１０８を嵌合により一体化している。
次に、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの動作を簡単に説明する。口金１０７を介して、高周波電源に商用交流電力が供給されると、高周波電源１０５は、商用交流電力を高周波交流電力に変換して、励起コイル１０３に供給する。高周波電源が供給する交流電流の周波数は、例えば、５０〜５００ｋＨｚであり、そして、供給する電力は、例えば、５〜２００Ｗである。励起コイル１０３が高周波交流電力の供給を受けると、その近傍の空間に高周波交流磁界を形成する。すると、当該高周波交流磁界に直交するように誘導電界が生じ、発光管１０１の内部の発光ガスが励起発光し、その結果、紫外域もしくは可視域の発光が得られる。紫外域の発光は、発光管１０１の内壁に形成された蛍光体１０２によって、可視域の発光（可視光）に変換される。なお、蛍光体１０２を形成せずに、紫外域の発光（または、可視域の発光）をそのまま利用するランプを構成することも可能である。紫外域の発光は、主として、水銀から生じる。詳述すると、発光管１０１に近接させた誘導コイル１０９に高周波電流を流した場合、電磁誘導による磁力線によって形成された誘導電界により、発光管１０１内の水銀原子と電子との衝突が起き、それにより、励起した水銀原子から紫外線が得られる。
ここで、高周波電源が供給する交流電流の周波数について説明する。本実施形態において、高周波電源が供給する交流電流の周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域である。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、高周波電源から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源１０５を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプは、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
本実施形態の構成によれば、発光管１０１の内管１２０と外管１１９との封止部１１８から、誘導コイル１０９に高周波電力を供給する接続配線１１０を離間させているので、この電球形無電極蛍光ランプを点灯させたときに封止部１１８の内壁に黒化が生じることが防止される。
また、本実施形態では、ケース１０６の一部である上端１０６ａが発光管１０１を支持し持ち上げることにより、封止部１１８から接続配線１１０を離間させているので、離間のための部品点数を増やすことなく簡単な方法で離間を実現できると共に、部品毎の寸法精度が高ければ、ケース１０６を取り付けるだけで確実に離間を実現できる。なお、本実施形態ではケース上端１０６ａの全てで発光管１０１を支持するようにしているが、ケース上端１０６ａの一部で支持したり、ケース１０６内面に発光管１０１を支持し持ち上げる突起等の支持部材を設けても構わない。なお、ケース１０６と発光管１０１とが互いに嵌合できるように双方ともに嵌合部を有していていもよい。
なお、励起コイル１０３の端部からボビン巻線軸部１０４ａ表面に沿って延びる接続配線１１０も内管１２０の内壁から離間していることが好ましく、その距離は０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
また、回路基板１０５が縦置きの配置であっても、接続配線１１０が凹入部の外縁を越えた領域に延びていって回路基板１０５に接続していて、封止部１１８から離間してる構成であれば構わない。
さらに、本実施形態のようにボビン１０４を用いると、励起コイル１０３が巻線軸部１０４ａに巻かれたボビン１０４を、発光管１０１の内管１２０に挿入し、そして、巻線軸部１０４ａの筒内にフェライトコア１１７を挿入するだけで、内管１２０内に、励起コイル１０３およびフェライトコア１１７を配置することができる。したがって、簡便に、無電極蛍光灯の組立を行うことができる。また、ボビン１０４と発光管１０１とは互いにしっかりと固定されるように、互いに突起部や爪部あるいは嵌合凹部などを配置しておいて、嵌合などにより相互に固定を行うと、振動などが生じても、誘導コイル１０９と発光管１０１との相対位置を一定にすることができる。また、巻線軸部１０４ａは、基体部１０４ｂと一体形成されているので、部品数の増加を抑制することができる。
（実施形態２）
図２を参照しながら、本発明の実施形態２にかかる電球形無電極蛍光ランプを説明する。本実施形態の電球形無電極蛍光ランプは、発光管１０１を支持する構成が上記実施形態１と異なっているので、この部分だけを説明する。
本実施形態では、発光管１０１はボビン１０４の基体部１０４ｂに設けられた突起部１２５により支持され持ち上げられて、接続配線１１０が封止部１１８から離間するように構成されている。この構成により、実施形態１と同様にこの電球形無電極蛍光ランプを点灯させたときに封止部１１８の内壁に黒化が生じることが防止される。なお、ケース上端１０６ａと発光管１０１との間は、隙間がある。この隙間は、例えば耐熱温度の高いシリコーンなどの接着剤で埋めることができる。
発光管１０１を支持する突起部１２５の形状や数などは特に限定されない。また、基体部１０４ｂの接続配線１１０が沿っている部分以外の大部分が盛り上がっている形状であっても構わない。また、発光管１０１の支持をケース上端１０６ａと突起部１２５との両方で行っても構わない。また、外管１１９の形状はＡ形形状に限定されず、例えば、略円筒形状であっても、接続配線１１０が封止部１１８を越えて延在する限り本発明の効果が得られる。
以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。
なお、回路基板が縦向き（発光管中心軸と平行な方向）に配置された特開平１０−９２３９１号明細書（図６参照）に開示されている無電極蛍光ランプは、回路基板が収納されたケースの長さが長くなり、白熱電球に近い外観および大きさとはならず、白熱電球代替とはならない。また、回路基板が縦向きであるので、発光管内の高温なプラズマによるケース内の雰囲気温度は、対流による差はあるにせよケース内のどの場所でもほぼ同じになり、フィルムコンデンサのような耐熱性の低い回路素子を用いることが困難である。
本発明によれば、回路基板を横置きにし、かつ発光管の内管と外管の封止部から誘導コイルの接続配線を離間して配置しているので、白熱電球代替可能な大きさと外観にできて、封止部の黒化を防止することができる。

本発明は、簡単な構成によって白熱電球とほぼ同じ大きさと外観の無電極蛍光ランプを可能とし、封止部の黒化を防止することができるので、寿命の長い白熱電球代替可能な電球形無電極蛍光ランプを実用化できる点で産業上の利用可能性は高い。

本発明は、電球形無電極蛍光に関し、特に、白熱電球と直接代替可能な電球形無電極蛍光ランプに関する。

近年、地球環境保護と経済性の視点から、電球に比べて効率が約５倍高い有電極の電球形蛍光ランプが、住宅やホテルなどにおいて電球代替用として広く利用されてきている。さらに、最近、従来から存在する有電極の電球形蛍光ランプの他に、無電極の電球形蛍光ランプが研究されている。無電極蛍光ランプは、電極が無いことから寿命が有電極蛍光ランプに比べて更に長いことが特徴であり、今後普及していくことが期待される。

そのような電球形無電極蛍光ランプは、例えば、特許文献１に開示されている。同公報に開示された電球形無電極蛍光ランプを図６に示す。

図６に示した電球形無電極蛍光ランプ２００は、装置全体として電球形状を有している。より具体的に説明すると、このランプ２００は、透光性の放電容器２０１と、放電容器２０１の凹入部２０１ａ内に挿入されたコイル２０３と、コイル２０３に交流電流を供給する電源回路２０４とから構成されている。コイル２０３は、略棒状のフェライトコアと巻線とから構成されており、巻線は、電源回路２０４に接続されている。電源回路２０４は、整流器とＲＦ発振器とが図の上下方向に設けられた回路基板に形成されて縦方向に並べられ、プラスチック製のケース２０５によって覆われており、そして、ケース２０５の一部に設けられた口金２０７を介して、電源回路２０４の入力電力は供給されることになる。

放電容器２０１の内部には、発光物質として水銀アマルガム２０６とアルゴンが封入されており、放電容器２０１の内面には、蛍光体層２０２が形成されている。この蛍光体層２０２によって、放電容器２０１内で発生した紫外線は、可視光に変換されることになる。
特開平１０−９２３９１号公報 特開平１１−１０２６６７号公報

しかしながら、無電極蛍光ランプを白熱電球代替として用いるためには、その外観及び大きさを白熱電球に近づける必要があり、上記公開公報に開示された無電極蛍光ランプのように、回路基板を縦にした場合には白熱電球に近い外観及び大きさにするのは困難である。それゆえ、全体の大きさを白熱電球と同じぐらいにしてその中に回路基板を納めるには、回路基板を横向きの構成とする方が好ましく、本願発明者は回路基板を横向きにした構成で白熱電球と同じ大きさの無電極蛍光ランプを作製した。

この回路基板を横向きにしたランプを用いて、種々実験を繰り返した結果、ランプを点灯させたときに放電容器の凹入部の開口部近傍に黒化が生じ水銀が容器壁で容器と反応して消費されることが見出された。この黒化は、蛍光体や保護膜などが未塗布の場合に特に顕著である。誘導コイルの巻線周囲の内管に黒化が生じることは、特許文献２に開示されているように従来から知られていたが、凹入部の開口部近傍に黒化が発生することは本願発明者が初めて見出したものである。巻線周囲の内管の黒化発生のメカニズムは、巻線の隣り合う線同士の電位差に起因して発生する高電界によって、プラズマ中のイオンなどが吸い寄せられて管壁に衝突する、というものである。一方、本願発明者が見出した凹入部の開口部近傍に生じる黒化は、コイルから延びる接続配線の部分で生じるものであり、隣接する線はないので前記公開公報に開示されたメカニズムでは説明できない。このような黒化が生じると、そこに水銀が固定されてしまって、時間が経つにつれて放電ガス中の水銀の量が減っていき光量が減少するという問題が生じてしまう。一方で黒化のメカニズムが不明であるので、その対応策は容易には思いつかない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放電容器の凹入部の開口部近傍に黒化が生じない電球形無電極蛍光ランプを提供することにある。

本発明による第１の電球形無電極蛍光ランプは、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、前記回路基板を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記回路基板は、前記内管の中心軸を垂直にしたときに略水平に配置されており、前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている。

前記誘導コイルが巻き付けられる巻線軸部と、当該巻線軸部と略直角に配置され、当該巻線軸部を支持する基体部とからなるボビンをさらに備えており、前記ボビンの前記巻線軸部は、前記凹入部に挿入されており、前記ボビンの前記基体部は、前記発光管と前記回路基板との間に配置されており、前記接続配線は、前記基体部の前記発光管側の表面上または当該表面上方を通るように、前記誘導コイルの一端から延びていることが好ましい。

前記ケースの一部は、前記発光管の一部を支持しており、かつ、前記封止部から前記接続配線を離間するように配置する構成は、前記ケースが前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ持ち上げることによって実現されていることが好ましい。

前記ケースの上端は、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持しており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されていることが好ましい。

前記基体部には、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持する突起部が形成されており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されていることが好ましい。

前記回路基板の前記口金側の表面には、前記点灯回路を構成する回路素子であるフィルムコンデンサが配置されていることが好ましい。

本発明による第２の電球形無電極蛍光ランプは、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、前記回路基板を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、前記発光管は、外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記回路基板には、前記誘導コイルへの出力端子と、前記口金からの入力端子とが設けられており、前記出力端子と前記入力端子とは、１５ｍｍ以上離して配置されており、前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている。

ある好適な実施形態において、前記接続配線と前記封止部とは、０．３ｍｍ以上離間されている。

ある好適な実施形態において、前記回路基板の最大長さは、６０ｍｍ以下である。

前記封止部の内壁には、蛍光体又は保護膜が未塗布である。

本発明によれば、回路基板を横置きにし、かつ発光管の内管と外管の封止部から誘導コイルの接続配線を離間して配置しているので、白熱電球代替可能な大きさと外観にできて、封止部の黒化を防止することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。図１に示した電球形無電極蛍光ランプは、口金を通じて電力を供給でき、点灯回路が内蔵された電球形無電極蛍光ランプである。

この電球形無電極蛍光ランプは、凹入部（キャビティ）を有する発光管（バルブ）１０１と、凹入部１２０に挿入された誘導コイル１０９と、この誘導コイル１０９に電気的に接続された回路基板１０５と、回路基板１０５を収納するケース１０６と、回路基板１０５に電気的に接続された口金１０７とを備えている。上記発光管１０１は、管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入されている。また、口金１０７はケース１０６に取り付けられている。そして、これら発光管１０１と誘導コイル１０９と回路基板１０５とケース１０６と口金１０７とは一体に構成されている。

この誘導コイル１０９は、発光管１０１内に高周波電磁界を発生させる高周波電磁界発生手段として機能し、ソフト磁性材料（例えば、フェライト）からなるコア（不図示）と、コアの周りに巻き付けられたコイル（励起コイル）１０３とから構成されている。本実施形態では、コアはボビン１０４の円筒形の巻線軸部１０４ａ内におかれており、励起コイル１０３も巻線軸部１０４ａに巻き付けられている。誘導コイル１０９のコイル１０３は、接続配線１１０により回路基板１０５に電気的に接続されており、そして、回路基板１０５には、誘導コイル１０９に高周波電力を供給する点灯回路が形成されている。

本実施形態において、発光管１０１は、略球形の外管１１９と凹入部を規定する内管１２０とから構成されており、内管１２０は回路基板１０５側に開口部を有する略円筒形状を有している。外管１１９の形状は、いわゆるナス型と呼ばれるような形状であって、例えば、ＪＩＳ Ｃ ７７１０-１９８８において定義されたＡ型形状を挙げることができる。

また、図１に示すように、接続配線１１０は、外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように配置されている。発光管１０１は、ケース１０６の口金１０７とは反対側の端部である上端１０６ａに支持されていて、ボビン１０４の基体部１０４ｂに沿っている接続配線１１０を外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように、ケース上端１０６ａが発光管１０１を持ち上げている。ここでは、接続配線１１０は励起コイル１０３の端部から延びている励起コイル１０３自身を構成する線であるが、接続配線１１０はこのような励起コイル１０３の一部であることに限定されず、例えば銅線、銅板または銅板に防錆めっきを施した部材のような導電性部材を用いても構わない。この場合には、当該接続配線と励起コイル１０３とを電気的に接続すればよい。

ここで、接続配線１１０が、封止部１１８から離間するように配置されているのは、封止部１１８の内壁が黒化することを防止するためである。この黒化発生のメカニズムは、明確にはわからないが、本願発明者は次にように推論している。即ち、接続配線１１０が封止部１１８に接触していると、点灯しているときに発光管１０１内のプラズマと接続配線１１０との電位差に起因して、プラズマ中のイオンが接続配線１１０の方に引き寄せられて発光管１０１材料と反応し、水銀アマルガムを形成して黒化すると推論している。これは、後述するように横置きの回路基板１０５の回路設計上、接続配線１１０が封止部１１８に接近してしまって接触しているためと考えられ、これらを離間させることにより黒化の問題を解決することができる。発光管１０１の内壁には、水銀の反応を抑制するための保護膜や蛍光体などのコーティングを施せば黒化を容易に防止できるとも考えられるが、封止部１１８はガラス同士を融着する部位であるがゆえに、そのようなコーティングを封止部１１８の内壁に施しておくことができない。従って、本実施形態のように封止部１１８と接続配線１１０とを離間させなければ、封止部１１８は黒化が生じやすい状態になると推測される。ここでいう保護膜とは、例えばアルミナ微粒子を挙げることができる。アルミナ微粒子は、ガラスからのナトリウムの拡散を抑えて水銀との反応を抑制する。

次に、本実施形態の構成をさらに詳細に説明する。発光管１０１は、内部に発光物質として水銀とバッファガスとしての希ガス（例えば、クリプトンまたはアルゴン）を封入したガラスからなる容器である。発光管１０１中に、水銀は、液体またはアマルガムとして封入され、動作時のプラズマによって加熱され、その温度で規定される蒸気圧となる。発光管１０１の内容積は、例えば、１００〜２７０ｃｍ³であり、そして発光管１０１内には、２〜１０ｍｇの水銀、封入圧力５０〜３００Ｐａ（２５℃時）のクリプトンが封入されている。

この発光管１０１の内側（内壁）には、発光管１０１内の放電で発生した紫外線を可視光に変換するための蛍光体１０２が塗布されている。上述したように、発光管１０１の一部には、高周波電磁界発生手段の一部（誘導コイル部分）を挿入するための凹入部である内管１２０が形成されており、したがって、高周波電磁界発生手段を発光管１０１の近傍に容易に配置させることができる。なお、発光管１０１は、励起コイル１０３を配置することができるような円筒形をした内管１２０と、蛍光体１０２が塗布された略球形をした外管１１９とを、内管１２０の凹入外縁をバーナー等の炎で外管１１９の一部に融着することによって形成される。この融着した部分が封止部１１８であり、この封止部１１８には蛍光体１０２が塗布されていない。蛍光体１０２が塗布されていないのは、発光管１０１作製の最後にこの部分を融着するため、蛍光体１０２を塗布することができないためである。

ここで、本実施形態における発光管１０１の寸法等を例示的に示すと、発光管１０１の中心の外径（すなわち、最も大きい部分の外径）は、５０〜９０ｍｍ（肉厚；約１ｍｍ）であり、発光管１０１は、例えば、ソーダライムガラスから構成されているが、ホウ珪酸ガラス等で構成されていても構わない。発光管１０１の高さ、および口金１０７を含む無電極蛍光灯の高さは、それぞれ、例えば、６０〜８０ｍｍ、１３０〜２４０ｍｍである。そして、発光管１０１の内管１２０の内径は、例えば、１６〜２６ｍｍである。

内管１２０内に位置する励起コイル１０３と接続された点灯回路は、励起コイル１０３に高周波電力を供給するので、換言すれば、高周波電源である。本実施形態では、この高周波電源と、フェライトコアと、その周りに巻きつけられた励起コイル１０３とによって高周波電磁界発生手段が構成されている。図１に示すように、発光管１０１内に放電を発生させるために、発光管１０１の略中心部分に、高周波電磁界発生手段（特に、励起コイル１０３およびフェライトコア）は設けられており、つまり、フェライトコアとボビン１０４に巻き付けられた励起コイル１０３とは、発光管１０１の内管１２０に、差し込まれて配置されている。また、高周波電源（点灯回路）が形成された回路基板１０５は、ケース１０６に収納されており、口金１０７を通じて、外部から電力を供給される。口金１０７は、ソケットへねじ込むことができる構造となっているので、ソケットへねじ込むだけで、無電極蛍光灯を外部電源（例えば商用電源）に電気的に接続することができる。また、単にソケットにねじ込んで使用できるだけではなく、白熱電球に近い大きさ及び外観であるので、白熱電球と同じ用途に使用することができ、白熱電球を直接代替することが可能である。

上記ボビン１０４は、誘導コイル１０９を構成する励起コイル１０３が巻き付けられる巻線軸部１０４ａと、この巻線軸部１０４ａと略直角に配置され、巻線軸部１０４ａを支持する基体部１０４ｂとからなる。巻線軸部１０４ａは円筒形であって、凹入部である内管１２０に挿入されている。また、基体部１０４ｂは巻線軸部１０４ａの口金１０７側端から略直角に円盤状に拡がっており、発光管１０１と回路基板１０５との間に配置されている。この基体部１０４ｂは内管１２０の中心軸を垂直にしたときに略水平の配置となっている。

上記回路基板１０５は、典型的にはプリント基板である。本実施形態では、回路基板１０５は、ボビン１０４の基体部１０４ｂと同様に内管１２０の中心軸を垂直にしたときに略水平に配置されている。なお、基体部１０４ｂと回路基板１０５とは略平行の配置となっている。ここで、ケース１０６内部の空間は回路基板１０５によって２分されるが、回路基板１０５の発光管１０１側の空間は、発光管１０１内の高温のプラズマに近いため、回路基板１０５の口金１０７側の空間よりも高温となる。そのため、回路基板１０５の発光管１０１側の面には、比較的高温に強い抵抗等の回路素子が配置され、口金１０７側の面には、耐熱性の低いフィルムコンデンサ１１５等の回路素子が配置されて、両面に配置された回路素子および回路基板１０５に形成された回路配線により点灯回路を形成している。なお、コンデンサとしてフィルムコンデンサ１１５を用いるのは、セラミックコンデンサに比べて、容量の温度による変化が少なく、抵抗が小さいので発熱が少ないからである。

上記誘導コイル１０９と回路基板１０５とを電気的に接続する接続配線１１０は、誘導コイル１０９の一端から延びて、かつ、凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、回路基板１０５に接続している。つまり、誘導コイル１０９を構成する励起コイル１０３の下端から巻線軸部１０４ａに沿って接続配線１１０は口金１０７側に延び、さらに基体部１０４ｂの発光管１０１側表面に沿って発光管１０１の中心軸（内管１２０の中心軸と略一致する）から遠ざかる方向に延びる。そして、基体部１０４ｂの外縁近傍において、接続配線１１０は基体部１０４ｂを貫通し、さらに回路基板１０５にまで延びて回路基板１０５に接続している。ここで、凹入部の外縁を越えた領域というのは、内管１２０の開口部の縁よりも内管１２０中心軸から離れる方向の領域であって、具体的には封止部１１８を例示することができる。なお、接続配線１１０は、外管１１９と内管１２０との封止部１１８から離間するように配置されている。この接続配線１１０と封止部１１８の外表面との距離Ｌは、０．５ｍｍである。距離Ｌは、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上であれば黒化をより確実に防止できるのでさらに好ましい。さらに、この接続配線１１０と封止部１１８との隙間には、絶縁性かつ高耐熱性のシリコーンなどを塗布すると、確実に距離Ｌを確保することができるので好ましい。

上記接続配線１１０は、基体部１０４ｂの発光管１０１側表面に沿って発光管１０１の中心軸から遠ざかる方向に延びているが、巻線軸部１０４ａに沿って接続配線１１０が基体部１０４ｂに達したところで、接続配線１１０は基体部１０４ｂを貫通して、その後基体部１０４ｂの回路基板１０５側の面に沿って発光管１０１の中心軸から遠ざかる方向に延びていく構成も考えられるが、以下に述べる理由によりこの構成は好ましくない。即ち、回路基板１０５の基体部１０４ｂ側の面には、回路配線、回路素子、反対面に設置された回路素子の端子の突き出しがあるため、接続配線１１０がこれらと接触して短絡したり、放電したりするおそれがあるからである。

上記回路基板１０５の発光管１０１側の面を模式的に示したのが図３である。回路基板１０５は、八角形の板であって、その最大長さＲは４５ｍｍである。この最大長さＲは、点灯回路が形成されている面内での最大長さであって、通常は回路基板１０５の外接円直径として表され、横置きでケース１０６内に回路基板１０５が収納できるように、６０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、回路基板１０５の形状は円形や矩形などでもよい。回路基板１０５の表面には、抵抗等の回路素子１３１，１３１，…が配置され、それら及び反対面に配置された回路素子の端子１３３，１３３，…が回路配線１３２，１３２，…によって接続されている。また、誘導コイル１０９への二つの出力端子１３４，１３４、即ち接続配線１１０との接続部は、回路基板１０５の外縁近傍に互いに離して設けられ、回路基板１０５の中心を挟んで出力端子１３４，１３４のほぼ反対側には口金１０７からの入力端子１３５，１３５が設けられている。出力端子１３４，１３４と入力端子１３５，１３５との距離Ｄは２３ｍｍである。この距離Ｄは１５ｍｍ以上であることが好ましい。

この距離Ｄは、誘導コイルへ１０９の出力配線と商用電源からの入力配線が近くにあると商用電源の方へ高周波のノイズが送られるという理由のために、できるだけ大きい方がよいが、回路基板１０５の大きさが限定されているため、その大きさにより上限が決まってくる。

さらに、もう一つ点灯回路の設計には、出力配線には高電圧がかかるため、できるだけ他の配線から離して配置させるという制約がある。このような制約のため、誘導コイル１０９への接続配線１１０との接続部である出力端子１３４，１３４は、横置きの回路基板１０５の端に置かれることになる。従って、接続配線１１０は、ケース１０６に隣接した回路基板１０５の端から凹入部の方へ延びていくことになり、そのままでは封止部１１８と接触してしまう。本実施形態では、ケース上端１０６ａで発光管１０１を持ち上げ、接続配線１１０をボビン基体部１０４ｂに沿わせて、接続配線１１０と封止部１１８とを離間させ、封止部の黒化を防止している。

上記ケース１０６は、耐熱性の材料から構成されており、本実施形態では、耐熱性の樹脂（例えば、ポリブチレンテレフタレート）から構成されている。また、より放熱性を向上させるために、熱伝導性に優れた材料（例えば、金属など）からケース１０６を構成することも可能である。

次に、図４、図５により、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観及び構成を説明する。

本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観は、発光管１０１と、ケース１０６と、口金１０７とからなっている。ケース１０６の一端はねじ構造となっており、それ対応するねじ構造の口金１０７を、ケース１０６の一端に取り付けることができる。また、ボビン１０４の中にはフェライトコア１１７が挿入されている。

また、本実施形態では、ボビン１０４の一方の端部は、ケース１０６内に位置しており、そのボビン１０４の端部には、ヒートシンク１１６が取り付けられている。ヒートシンク１１６は、例えば、熱伝導性の比較的良い板状部材（金属板、フェライトディスクなど）である。ボビン１０４にヒートシンク１１６を取り付けることにより、フェライトコア１１７の温度上昇を抑制することができる。フェライトコア１１７がキュリー温度を超えてしまうと、磁性材料としての機能を果たさなくなるので、使用条件によっては、ヒートシンク１１６の果たす放熱の役割も重要な事項となり得る。

また、ボビン１０４は、回路基板１０５を載置できる回路ホルダー部１０８を嵌合により一体化している。

次に、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの動作を簡単に説明する。口金１０７を介して、高周波電源に商用交流電力が供給されると、高周波電源１０５は、商用交流電力を高周波交流電力に変換して、励起コイル１０３に供給する。高周波電源が供給する交流電流の周波数は、例えば、５０〜５００ｋＨｚであり、そして、供給する電力は、例えば、５〜２００Ｗである。励起コイル１０３が高周波交流電力の供給を受けると、その近傍の空間に高周波交流磁界を形成する。すると、当該高周波交流磁界に直交するように誘導電界が生じ、発光管１０１の内部の発光ガスが励起発光し、その結果、紫外域もしくは可視域の発光が得られる。紫外域の発光は、発光管１０１の内壁に形成された蛍光体１０２によって、可視域の発光（可視光）に変換される。なお、蛍光体１０２を形成せずに、紫外域の発光（または、可視域の発光）をそのまま利用するランプを構成することも可能である。紫外域の発光は、主として、水銀から生じる。詳述すると、発光管１０１に近接させた誘導コイル１０９に高周波電流を流した場合、電磁誘導による磁力線によって形成された誘導電界により、発光管１０１内の水銀原子と電子との衝突が起き、それにより、励起した水銀原子から紫外線が得られる。

ここで、高周波電源が供給する交流電流の周波数について説明する。本実施形態において、高周波電源が供給する交流電流の周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域である。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、高周波電源から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源１０５を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプは、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。

本実施形態の構成によれば、発光管１０１の内管１２０と外管１１９との封止部１１８から、誘導コイル１０９に高周波電力を供給する接続配線１１０を離間させているので、この電球形無電極蛍光ランプを点灯させたときに封止部１１８の内壁に黒化が生じることが防止される。

また、本実施形態では、ケース１０６の一部である上端１０６ａが発光管１０１を支持し持ち上げることにより、封止部１１８から接続配線１１０を離間させているので、離間のための部品点数を増やすことなく簡単な方法で離間を実現できると共に、部品毎の寸法精度が高ければ、ケース１０６を取り付けるだけで確実に離間を実現できる。なお、本実施形態ではケース上端１０６ａの全てで発光管１０１を支持するようにしているが、ケース上端１０６ａの一部で支持したり、ケース１０６内面に発光管１０１を支持し持ち上げる突起等の支持部材を設けても構わない。なお、ケース１０６と発光管１０１とが互いに嵌合できるように双方ともに嵌合部を有していていもよい。

なお、励起コイル１０３の端部からボビン巻線軸部１０４ａ表面に沿って延びる接続配線１１０も内管１２０の内壁から離間していることが好ましく、その距離は０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

また、回路基板１０５が縦置きの配置であっても、接続配線１１０が凹入部の外縁を越えた領域に延びていって回路基板１０５に接続していて、封止部１１８から離間してる構成であれば構わない。

さらに、本実施形態のようにボビン１０４を用いると、励起コイル１０３が巻線軸部１０４ａに巻かれたボビン１０４を、発光管１０１の内管１２０に挿入し、そして、巻線軸部１０４ａの筒内にフェライトコア１１７を挿入するだけで、内管１２０内に、励起コイル１０３およびフェライトコア１１７を配置することができる。したがって、簡便に、無電極蛍光灯の組立を行うことができる。また、ボビン１０４と発光管１０１とは互いにしっかりと固定されるように、互いに突起部や爪部あるいは嵌合凹部などを配置しておいて、嵌合などにより相互に固定を行うと、振動などが生じても、誘導コイル１０９と発光管１０１との相対位置を一定にすることができる。また、巻線軸部１０４ａは、基体部１０４ｂと一体形成されているので、部品数の増加を抑制することができる。

（実施形態２）
図２を参照しながら、本発明の実施形態２にかかる電球形無電極蛍光ランプを説明する。本実施形態の電球形無電極蛍光ランプは、発光管１０１を支持する構成が上記実施形態１と異なっているので、この部分だけを説明する。

本実施形態では、発光管１０１はボビン１０４の基体部１０４ｂに設けられた突起部１２５により支持され持ち上げられて、接続配線１１０が封止部１１８から離間するように構成されている。この構成により、実施形態１と同様にこの電球形無電極蛍光ランプを点灯させたときに封止部１１８の内壁に黒化が生じることが防止される。なお、ケース上端１０６ａと発光管１０１との間は、隙間がある。この隙間は、例えば耐熱温度の高いシリコーンなどの接着剤で埋めることができる。

発光管１０１を支持する突起部１２５の形状や数などは特に限定されない。また、基体部１０４ｂの接続配線１１０が沿っている部分以外の大部分が盛り上がっている形状であっても構わない。また、発光管１０１の支持をケース上端１０６ａと突起部１２５との両方で行っても構わない。また、外管１１９の形状はＡ形形状に限定されず、例えば、略円筒形状であっても、接続配線１１０が封止部１１８を越えて延在する限り本発明の効果が得られる。

以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。

なお、回路基板が縦向き（発光管中心軸と平行な方向）に配置された特開平１０−９２３９１号明細書（図６参照）に開示されている無電極蛍光ランプは、回路基板が収納されたケースの長さが長くなり、白熱電球に近い外観および大きさとはならず、白熱電球代替とはならない。また、回路基板が縦向きであるので、発光管内の高温なプラズマによるケース内の雰囲気温度は、対流による差はあるにせよケース内のどの場所でもほぼ同じになり、フィルムコンデンサのような耐熱性の低い回路素子を用いることが困難である。

本発明は、簡単な構成によって白熱電球とほぼ同じ大きさと外観の無電極蛍光ランプを可能とし、封止部の黒化を防止することができるので、寿命の長い白熱電球代替可能な電球形無電極蛍光ランプを実用化できる点で産業上の利用可能性は高い。

実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。 実施形態２の電球形無電極蛍光ランプの破砕断面図である。 実施形態１の回路基板の発光管側の面の図である。 実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの外観図である。 実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの分解図である。 従来例の無電極蛍光ランプの模式図である。

符号の説明

１０１ 発光管
１０４ ボビン
１０４ａ 巻線軸部
１０４ｂ 基体部
１０５ 回路基板
１０６ ケース
１０６ａ ケース上端
１０７ 口金
１０９ 誘導コイル
１１０ 接続配線
１１５ フィルムコンデンサ
１１８ 封止部
１１９ 外管
１２０ 内管
１２５ 突起部
１３４ 出力端子
１３５ 入力端子

Claims (10)

1. 管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
   前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
   前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、
   前記回路基板を収納するケースと、
   前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、
   前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、
   前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、
   前記回路基板は、前記内管の中心軸を垂直にしたときに略水平に配置されており、
   前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、
   前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている、電球形無電極蛍光ランプ。
2. 前記誘導コイルが巻き付けられる巻線軸部と、当該巻線軸部と略直角に配置され、当該巻線軸部を支持する基体部とからなるボビンをさらに備えており、
   前記ボビンの前記巻線軸部は、前記凹入部に挿入されており、
   前記ボビンの前記基体部は、前記発光管と前記回路基板との間に配置されており、
   前記接続配線は、前記基体部の前記発光管側の表面上または当該表面上方を通るように、前記誘導コイルの一端から延びている、請求項１に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
3. 前記ケースの一部は、前記発光管の一部を支持しており、かつ、
   前記封止部から前記接続配線を離間するように配置する構成は、前記ケースが前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ持ち上げることによって実現されている、請求項１または２に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
4. 前記ケースの上端は、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持しており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されている、請求項１または２に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
5. 前記基体部には、前記発光管を前記口金とは反対側の方向へ浮かすように、前記発光管の一部を支持する突起部が形成されており、それによって、前記接続配線は前記封止部から離間するように配置されている、請求項２に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
6. 前記回路基板の前記口金側の表面には、前記点灯回路を構成する回路素子であるフィルムコンデンサが配置されている、請求項１から５の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
7. 管内に少なくとも水銀を含む発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
   前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
   前記誘導コイルに電気的に接続された回路基板と、
   前記回路基板を収納するケースと、
   前記ケースに取り付けられ、かつ、前記回路基板に電気的に接続された口金とを備え、
   前記回路基板には、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路が形成されており、
   前記発光管は、外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、
   前記回路基板には、前記誘導コイルへの出力端子と、前記口金からの入力端子とが設けられており、
   前記出力端子と前記入力端子とは、１５ｍｍ以上離して配置されており、前記誘導コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続配線は、前記誘導コイルの一端から延びて、かつ、前記凹入部の外縁を越えた領域へと延在して、前記回路基板に接続する配線であり、さらに、
   前記接続配線は、前記外管と前記内管との封止部から離間するように配置されている、電球形無電極蛍光ランプ。
8. 前記接続配線と前記封止部とは、０．３ｍｍ以上離間されている、請求項１から７の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
9. 前記回路基板の最大長さは、６０ｍｍ以下である、請求項１から８の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
10. 前記封止部の内壁には蛍光体又は保護膜が未塗布である、請求項１から９の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。

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