JP2004047184A - 電球形蛍光ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、蛍光ランプの寿命末期のフィラメント電極の異常温度上昇に伴って発生する不具合を抑制することができる電球形蛍光ランプおよび照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光ランプ３のバルブ内壁とフィラメント電極３ａの一部が当接しているので、バルブの寿命末期の異常放電によってフィラメント電極３ａの温度が角に上昇しても気密状態が早期に破壊され、蛍光ランプ３は異常放電の発生から比較的短時間のうちに確実に消灯する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメント電極を備えた電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプとその蛍光ランプを点灯させる点灯装置を電球形のカバー体内に収容した電球形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
このような電球形蛍光ランプは、細長いガラスバルブ内の両端に一対の電極が配設され、ガラスバルブ内に水銀および希ガスからなる放電媒体が封入されており、ガラスバルブの内面には蛍光体層が形成されている。そして、電極はガラスバルブ内に挿入された一対のリード線により支持され、リード線の先端間に継線されたタングステンフィラメントに電子放電物質を付着させて構成されている。
【０００４】
蛍光ランプには、商用周波数などの低周波で点灯する他に、高周波インバータで点灯することができる。蛍光ランプを高周波インバータで点灯すると発光効率が向上するばかりでなく、点灯装置が小形、軽量化できるうえに、さらに明るさのちらつきがなくなるので、高周波点灯方式の採用が増加している。
【０００５】
しかしながら、蛍光ランプの点滅を繰り返し、電子放射物質が消耗して寿命末期になると電極の温度が異常に上昇し、蛍光ランプ自体に予期せぬ熱変形や、電極の近傍に位置している合成樹脂などからなる口金などの部品が熱で溶融したりする不具合が発生するおそれがある。
【発明が解決しようとする課題】
このような不具合を防止するために、特開平１０−３１９７５号公報では、蛍光ランプのフィラメント電極近傍のバルブ部位に、他の部位に比べて肉厚が薄い薄肉部を設けた蛍光ランプが提案されている。
【０００６】
この蛍光ランプは、寿命を迎えてフィラメント電極が断線した後、リード線間に異常放電が発生しつづけると電極温度が過剰に上昇するが、バルブの薄肉部が電極からの熱影響により破れ、蛍光ランプ内に外気が流入することで放電が停止し、高周波インバータの発振が停止するので口金の溶融などの不具合を防ぐことができる。
【０００７】
ところが、このような蛍光ランプのガラスバルブの一部に薄肉部を形成することは、バルブ加工温度や加工寸法、形成個所などを厳密に管理しなくてはならず、製造が煩雑になる。さらに、薄肉部が寿末時の電極の熱影響を受けることで破れるには相当の時間がかかるため、確実に放電を停止することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、蛍光ランプの寿命末期のフィラメント電極の異常温度上昇に伴って発生する不具合を抑制することができる電球形蛍光ランプおよび照明器具を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電球形蛍光ランプは、放電媒体が封入されたバルブおよび電子放射物質が付着されたフィラメントの少なくとも一方の端部が前記バルブの内壁に当接するようにリード線に支持されて前記バルブの端部に封装された電極を有する蛍光ランプと；一方側に口金を備え、他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取付けられたカバー体と；前記カバー体内に収納されるとともに、前記蛍光ランプを点灯させる高周波を生成する回路を備える点灯装置と；を具備していることを特徴とするものである。
【００１０】
電極は、電子放射物質が付着されたフィラメントからなり、フィラメントは２重コイル、３重コイルまたはスティックコイルなどが許容される。また、フィラメント電極の支持は、どのような構造であってもよく、例えばフレアステム、ピンチシールなどによって支持していても構わない。また、電極を構成するフィラメントの全長は、蛍光ランプのバルブ内径に対して、１２０〜２００％程度であることが望ましい。すなわち、フィラメントの長さが１２０％以下であると、バルブ内壁に確実に接触できず、電極が異常発熱した場合にその熱でガラスバルブを破壊するのに時間がかかる。また、２００％以上であると、蛍光ランプを封止する際、フィラメントの端部を同時に封止してしまったり、ガラスバルブに接触している部分が多くなって、寿命末期のフィラメントの熱が局部的にガラスバルブに伝わらず、ガラスバルブを溶融させることが困難だからである。
【００１１】
また、フィラメントがガラスバルブに接触している部分が多くなるとフィラメントの熱がバルブに伝わりやすくなるため、通常点灯時のフィラメント温度が低下しやすいという課題も有している。
【００１２】
蛍光ランプを構成するバルブの内径は、９〜１０ｍｍ、外径は１０〜１２ｍｍ程度が好ましい。また、寿命末期時のフィラメント電極の熱影響によりガラスバルブを確実に破壊させるためには、バルブの肉厚を０．８〜１．１ｍｍ程度に形成するのが望ましい。
【００１３】
蛍光ランプに封入された放電媒体は、水銀および希ガスの組み合わせまたは、キセノンなどの希ガスのみとすることもできる。希ガスの種類、封入圧は自由であり、水銀を封入するにあたっては、水銀を液体で封入する他に、アマルガムなどの形にして封入することもできる。
【００１４】
ガラスバルブの内壁に当接するフィラメントの端部は、電極温度が異常放電により温度上昇した場合に、その熱でガラスバルブを軟化させ、または、クラックを発生させて蛍光ランプの気密状態を破壊可能な位置に配設されている。
【００１５】
口金の構造は、その用途によって複数の構造が使用されるが、本発明は、それぞれの用途に応じた口金構造を採用することができる。
【００１６】
カバー体は、例えば耐熱性樹脂により形成することが可能である。蛍光ランプを収容するグローブは、ガラスなどから形成されていても構わない。
【００１７】
請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、蛍光ランプのバルブ内壁とフィラメント電極の一部が当接しているので、バルブの寿命末期の異常放電によってフィラメント電極の温度が角に上昇しても気密状態が早期に破壊され、蛍光ランプは異常放電の発生から比較的短時間のうちに確実に消灯する。
【００１８】
請求項２記載の電球形蛍光ランプは、請求項１記載の電球形蛍光ランプの前記点灯装置は、蛍光ランプをインスタントスタート方式で始動させることを特徴とするものである。
【００１９】
インスタントスタート方式とは、始動時にフィラメント電極の予熱を実質的に行なわずにグロー放電からアーク放電に移行させ蛍光ランプの始動および点灯を行なう方式である。具体例としては、始動時に少なくとも一方のフィラメント電極を介さずに蛍光ランプと並列的に共振用コンデンサを接続することである。この場合、フィラメント電極には予熱電流がほとんど流れないが、始動時にバラストと共振用コンデンサとが適度に直列共振して、共振用コンデンサの端子電圧が高くなることで、蛍光ランプがグロー放電を開始し、このグロー放電によってフィラメント電極が加熱されて熱電子を放出することによって、アーク放電に移行する。インスタントスタート方式の場合、寿命末期時にフィラメント電極が断線しても共振コンデンサが点灯回路から遮断されないので、異常放電を継続するおそれがあるが、請求項１の発明のようにフィラメント電極の一部がバルブに当接していると確実に蛍光ランプを点灯することができる。
【００２０】
請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、インスタントスタート方式の点灯装置との組み合わせにおいて、発生しやすい不具合を抑制することが可能となる。
【００２１】
請求項３記載の照明器具は、請求項１または２記載の電球形蛍光ランプと；この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；を具備していることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態の電球形蛍光ランプを示す一部切欠側面図、図２は図１の電球形蛍光ランプの電極部付近の拡大断面図である。
【００２５】
電球形蛍光ランプＬは、口金１ａを有するカバー体１とこのカバー体１内に収容された点灯装置２、蛍光ランプ３、グローブ４およびホルダ５で構成されている。
【００２６】
カバー体１は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂などにて、蛍光ランプ３方向へ向かって拡開する略円錐状に形成されている。
【００２７】
ホルダ５は、カバー体１の下端の開口部に取付けられるもので、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂材料にて円板状に形成されている。このホルダ５には、蛍光ランプ３が挿通される図示しない複数の取付孔が形成されている。
【００２８】
ホルダ５の蛍光ランプ３非装着側には、点灯装置２が配置されている。この点灯装置２は、蛍光ランプ３の長手方向と直交する平行な面に配置される略円板状の回路基板２ａを備えている。この回路基板２ａの口金１ａ側の一面と蛍光ランプ３側の両面には、複数の電気部品により構成されたインバータ回路が実装されており、このインバータ回路が蛍光ランプ３と電気的に接続されている。このインバータ回路は、蛍光ランプ３をインスタントスタート方式で始動点灯させるように構成されており、後述するフィラメント電極３ａ間に印加され、グロー放電が生じた後、アーク放電に転移するように設計されている。
【００２９】
グローブ４は、透明あるいは光拡散性を有する乳白色などで、ガラスあるいは合成樹脂により、最大径が５５〜６５ｍｍで、白熱電球のガラス球の形状に近似した略球形に形成されているとともに一方に開口部が形成されている。
【００３０】
次に図１および図２に示される蛍光ランプ３について説明する。図２は蛍光ランプ３の電極３ａ付近の拡大断面図である。蛍光ランプ３は、内径９．４ｍｍ程度、外形１０．２ｍｍ程度、すなわち肉厚０．８ｍｍ程度の円筒状で直管バルブをＵ字状に屈曲形成された３本のガラス製のバルブをそれぞれ連結管で接続し、１本の放電路が形成されている。このバルブの内面には、３波長発光形の蛍光体膜が形成され、水銀およびアルゴンなどの希ガスが気密に封入されている。電極３ａが封装されない屈曲バルブの端部には、細管が形成されており、この細管内には蛍光ランプの水銀蒸気圧を適正に制御するためのアマルガムが封入されている。このアマルガムは、例えばビスマス（Ｂｉ）−インジウム（Ｉｎ）−水銀（Ｈｇ）系アマルガムにより構成されている。
【００３１】
放電路の両端側に位置する屈曲バルブの端部には、ジュメット線からなる一対のインナーウェルズ３ｂ、３ｃがそれぞれ導入されており、このインナーウェルズ３ｂ、３ｃのうち、少なくとも一方側にはニッケル板の表面にＩｎ金属を蒸着してなる補助アマルガムが設けられている。
【００３２】
インナーウェルズ３ｂ、３ｃは、次に説明する電極３ａを支持しており、インナーウェルズ３ｂ、３ｃ間距離Ｄ１は約３．０〜６．０ｍｍ、本実施の形態では５ｍｍ、インナーウェルズ３ｂ、３ｃとガラスバルブ内壁間距離Ｄ２が約１〜３ｍｍ、本実施の形態では、１．７ｍｍになるようにビードガラス３ｄで固定されている。インナーウェルズ３ｂ、３ｃの先端部には、バルブ内で放電を生じさせるフィラメント電極３ａが上述の距離を保ち、クランプされ支持されている。
【００３３】
フィラメント電極３ａは、例えばトリプルコイル状に形成されており、インナーウェルズ３ｂ、３ｃとガラスバルブ内壁間Ｄ２に対して、インナーウェルズ３ｂ、３ｃによりフィラメント電極３ａをクランプした部分からフィラメント電極３ａ端部までの長さは１０２〜２００％程度となるように形成されている。さらに、このトリプルコイル状のフィラメント電極３ａには、酸化バリウム等から構成された電子放射性物質が塗布されており、蛍光ランプ３の両端に位置するとともに、バルブ内壁とフィラメント電極３ａの一部が当接する当接部３ｅを有し圧潰封着している。これら一対のフィラメント電極３ａは、１本の放電路両端から挿入際、ガラスバルブ内径Ｄ３よりもフィラメント電極３ａは長く形成されているため、フィラメント電極３ａ両端は、ガラスバルブ内壁に折れ曲がりそれぞれ２．３５ｍｍ程度当接し配設されている。
【００３４】
フィラメント電極３ａに電子放射性物質を塗布させているので、容易に二次電子および熱電子が放出される。フィラメント電極３ａのインナーウェルズ３ｂ、３ｃに支持されている部分付近には、電子放射性物質がされていないレグ部を形成されており、グロー放電からアーク放電に転移した時、レグ部から二次電子が放出するため、中央部にイオン集中が起っても電子放射性物質から二次電子が放出されるので、フィラメント電極３ａがスパッタリングされることを防ぎ、点滅および点灯を繰り返してもフィラメント電極３ａの断線を抑制することができ、ランプの寿命特性を向上させることもできる。
【００３５】
上述の蛍光ランプ３は、ホルダ５に形成された図示しない取付孔に蛍光ランプ３の端部が挿通された状態で、例えば図示しないシリコーン樹脂などの接着剤により固定され、カバー体１内に点灯装置２が挿入され、それぞれの係合手段により係合、被着される。最後に口金１ａおよびグローブ４を取付ける。
【００３６】
このように構成された電球形蛍光ランプＬは、入力電力定格１２Ｗで、３波長発光形蛍光体の使用により、８１０ｌｍの全光束が得られる。
【００３７】
上記のように組み立てられた電球形蛍光ランプＬは、口金１ａを介して点灯装置２に給電されると、点灯装置２が作動して商用電源からの交流電圧を整流平滑し、高周波電圧に変換して蛍光ランプ３に出力し、蛍光ランプ３をインスタントスタート方式により始動すると、フィラメント電極３ａ間に電圧が印加される。これにより、フィラメント電極３ａ間にグロー放電が生起されると、フィラメント電極３ａが加熱されて電子放射物質から熱電子が放出されることによって、瞬時にアーク放電に移行する。この放電によって、バルブ内に封入された水銀原子と電子とが衝突し、電子のエネルギーを受けて水銀原子から紫外線が発生し、蛍光体層が紫外線を受けて励起し可視光を発生する。
【００３８】
長期間点滅を繰り返し行なうと、フィラメント電極３ａに塗布された電子放射物質が次第に消耗し、寿命末期になると蛍光ランプ３の点灯中、充分な電子放射が困難となり、陰極降下電圧が上昇することで、イオン衝撃によるスパッタが大きくなり異常加熱されて、フィラメント電極３ａが切断する。さらに、フィラメント電極３ａ切断後、一対の電極３ａのうち、切断されたフィラメント電極３ａと、もう一方の電極３ａ間で放電がおこり、切断されたフィラメント電極３ａの当接部３ｅと接触しているガラスバルブ部分が熱影響を受け、短時間で確実に当接部３ｅをリークさせる。これにより、外気が発光管内に侵入することで放電が消弧され、蛍光ランプを支持している耐熱性合成樹脂の部品が溶融、発煙するなどの予期せぬ危険性を防止させ、安全性を高めることができる。
【００３９】
本実施の形態では、一対のフィラメント電極３ａの全ての端部が、蛍光ランプ３の内壁に当接しているが、フィラメント電極３ａの異常加熱により、ガラスバルブが軟化しリークの発生が確実であれば、フィラメント電極３ａの端部のうち、いずれか一つの端部が当接していればよい。
【００４０】
また、本実施の形態の電球形蛍光ランプＬは、グローブ４を有しているが、グローブ４を有していなくても構わない。しかし、フィラメント電極３ａの異常加熱により、ガラスバルブがリークした場合、その破片が落下するおそれもあるため、グローブを有していることが望まれる。
【００４１】
次に本発明の一実施形態である照明器具を図３を用いて説明する。図３は本発明の照明器具の一実施形態を示す断面概略図である。図において３１は電球形蛍光ランプ、３０は埋め込み形照明器具本体である。器具本体３０は、基体３２と反射板３３などより構成されている。
【００４２】
【発明の効果】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、蛍光ランプのバルブ内壁とフィラメント電極の一部が当接しているので、バルブの寿命末期の異常放電によってフィラメント電極の温度が角に上昇しても気密状態が早期に破壊され、蛍光ランプは異常放電の発生から比較的短時間のうちに確実に消灯する。
【００４３】
請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、インスタントスタート方式の点灯装置との組み合わせにおいて、発生しやすい不具合を抑制することが可能となる。
【００４４】
本発明請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電球形蛍光ランプを示す一部切欠側面図。
【図２】図１の蛍光ランプの電極付近の拡大断面図。
【図３】本発明の照明器具の一実施形態を示す断面概略図。
【符号の説明】
１…カバー体、　２…点灯装置、　３…蛍光ランプ、
４…グローブ、　５…ホルダ

Claims (3)

1. 放電媒体が封入されたバルブおよび電子放射物質が付着されたフィラメントの少なくとも一方の端部が前記バルブの内壁に当接するようにリード線に支持されて前記バルブの端部に封装された電極を有する蛍光ランプと；
   一方側に口金を備え、他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取付けられたカバー体と；
   前記カバー体内に収納されるとともに、前記蛍光ランプを点灯させる高周波を生成する回路を備える点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 前記点灯装置は、蛍光ランプをインスタントスタート方式で始動させることを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
3. 請求項１または２記載の電球形蛍光ランプと；
   この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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