JP2005302385A - 蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ寿命末期等の異常高温に対しても安全性を向上させることができる蛍光ランプを提供する。
【解決手段】放電媒体が封入されたガラスバルブ２と；このガラスバルブの内面に形成された蛍光体層４と；このバルブの内部に放電を生起するように配設された一対の電極６，６と；この電極を囲む金属製のリング７と；この金属リングを支持するサポートワイヤ１０および電極を支持する一対のインナーリード線９を支持するフレアステム５とを具備している。このフレアステムに埋設されたサポートワイヤの少なくとも一部がジュメット線１３よりなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ランプ寿命の末期等で稀に発生する電極部異常過熱に対する安全性の向上を図った蛍光ランプに関する。

一般に、ラピッドスタート形蛍光ランプとしては、点灯中の管壁黒化の防止ないし低減のために、電極の周囲を間隙を置いて囲む金属リングを具備しているものが多い（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−９６７２８号公報

ところで、一般に、エミッタ（電子放射物質）が塗布されたフィラメント電極（熱陰極）を備えた蛍光ランプでは、その寿命末期にエミッタが消耗すると、その電極を陰極とした半サイクルの放電電流が低下して半波放電等の異常放電現象が発生する。この異常放電現象はランプ電圧が定格値以上に上昇するので、通常は商用周波数で点灯している場合には速やかに消灯に至るが、高周波点灯の場合や、ランプへの印加電圧の高い商用周波数安定器による点灯の場合には異常放電現象が継続して発生し易い。また、エミッタが消耗する前の正常な点灯状態における陰極降下電圧は通常１０Ｖ程度であるが、エミッタが消失した後の陰極降下電圧は４０〜７０Ｖに上昇する。このため、異常放電現象が継続する電極には高いエネルギーが投入されることになり、電極部や口金の異常温度上昇を招くことがある。

一方、蛍光ランプの点灯中には、フィラメント電極を形成するタングステン（Ｗ）等のフィラメント物質やフィラメントの両端を支持する一対のインナーリード線（電気導入線）を形成するニッケル（Ｎｉ）等のリード線物質が大量に飛散し、インナーリード線を封着するガラスステムの頂部やその周辺の部材にこの飛散物質が堆積する。

そして、フィラメント電極が溶断しても、高周波点灯の場合やランプ印加電圧の高い商用周波数安定器による点灯の場合には異常放電による点灯が継続し易いので、放電の起点がインナーリード線に移行して、なお異常放電現象が継続される。この現象が続くと、上述のとおりインナーリード線やガラスステム等の電極部が異常に高温となって溶融し、さらに蛍光ランプの口金や点灯器具のソケット等までも溶融させる等の課題が発生する場合がある。また、ステムの頂部に堆積された飛散物質が導電性であるがためにフィラメント電流が通電が発生してジュール加熱によりステムの溶融等の問題が発生する可能性がある。

そして、ガラスステムが軟化すると、このガラスステム上に立設されているサポートワイヤが傾倒して、このサポートワイヤにより支持されている金属リングが傾倒し、この金属リングの内面に電極が接触して一対の電極同士が電気的にショートするという課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ランプ寿命末期等の異常高温に対しても金属リングの傾倒を防止ないし低減して安全性を向上させることができる蛍光ランプを提供することを目的とする。

本願請求項１に係る発明は、放電媒体が封入されたバルブと；このバルブの内面に形成された蛍光体層と；このバルブの内部に放電を生起するように配設された一対の電極と；この電極を囲む金属製のリングと；この金属リングを支持するサポートワイヤおよび電極を支持する一対の電気導入線を支持するガラスステムと；を具備しており、このガラスステムに埋設されたサポートワイヤの少なくとも一部が封着用線材からなることを特徴とする蛍光ランプである。ここで、封着線材とは、ガラスステムと気密に溶着される導電性のよい線材であって、表面の熱膨張係数がガラス材料のそれに近いものである。

本願請求項２に係る発明は、上記サポートワイヤは、３ｍｍ以上の長さで上記ガラスステムに埋設されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプである。

ガラスステムに埋設されたサポートワイヤの埋設端部の長さは、３ｍｍ以上であればよく、好ましい範囲は３〜１０ｍｍである。

本願請求項３に係る発明は、上記サポートワイヤは、上記ガラスステムを貫通させてバルブ外に突出させていることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプである。

本願請求項４に係る発明は、上記ガラスステムは、フレアステムであり、上記サポートワイヤの外端部が上記フレアステムの表面に係止されていることを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプである。

本願請求項５に係る発明は、放電媒体が封入されたバルブと；このバルブの内面に形成された蛍光体層と；このバルブの内部に放電を生起するように配設された一対の電極と；この電極を囲む金属製のリングと；この金属リングを支持するサポートワイヤおよび電極を支持する一対の電気導入線を支持すると共に、排気管を有するガラスステムと；を具備し、上記サポートワイヤは、その上記ガラスステムに埋設される埋設側端部の先端部が、上記排気管内に突出されていることを特徴とする蛍光ランプである。

本願請求項６に係る発明は、上記排気管内に突出するサポートワイヤの突出端部に、上記排気管内の内面に係止する係止部を一体に連成したことを特徴とする請求項６記載の蛍光ランプである。

本願請求項７に係る発明は、請求項１ないし６いずれか一記載の蛍光ランプを装着したことを特徴とする照明器具である。

本発明によれば、蛍光ランプの寿命末期時にステムが過度に昇温した場合でも、金属リングを支持するサポートワイヤの支持強度を向上させたので、金属リングの傾倒による金属リングと電極との接触に伴う一対の電極同士の電気的ショートを防止ないし低減して安全性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の第１実施形態に係る蛍光ランプ１の電極端部縦断面図、図２は図１の側断面図、図３は図１，図２で示す電極マウントの斜視図、図４は図１の拡大図である。これらの図に示すように蛍光ランプ１はガラスバルブ２の軸方向両端部に一対の電極マウント３，３を固着することにより気密に封止している。

ガラスバルブ２は、ソーダライムガラス等の軟質ガラスにより例えば円管状に形成され、その内面のほぼ全長に三波長発光型等の蛍光体膜４を形成し、その内部に、希ガスと水銀を放電媒体として封入している。

放電媒体の希ガスには、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）またはクリプトン（Ｋｒ）などが含まれ、本実施形態にはアルゴン（Ａｒ）が使用されている。

ガラスバルブ２は、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスで形成されるが、ほうケイ酸ガラスや石英ガラスなどの硬質ガラス製であってもよい。バルブの肉厚は０．８〜１．２ｍｍ程度が望ましいがこれに限定されない。

蛍光体層４を構成する蛍光体としては、三波長発光形蛍光体、ハロ燐酸塩蛍光体など周知の蛍光体で構成可能であるが、発光効率の観点から三波長発光形蛍光体の使用が好ましい。

三波長発光形の蛍光体としては、４５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する青系蛍光体としてＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する緑系蛍光体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ_４、６１０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する赤系蛍光体としてＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋などが適用可能であるが、これらに限定されない。

なお、ガラスバルブ２の内面と蛍光体層４との間に保護膜を介在させてもよい。保護膜としては金属酸化物微粒子から構成したものが好適であり、金属酸化物微粒子には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）など周知のものを用いることが可能である。

バルブ内にはアマルガムが封入されていてもよい。アマルガムは、ガラスバルブの端部に封着されたステムに配設された細管（排気管）内などに収容される。アマルガムは溶融、機械的保持などの手段によってこれらいずれかの位置に固定または収納される。また、アマルガムはバルブ内を移動可能に収容されていてもよい。ガラスバルブ内にアマルガムを配設すると、周囲温度が比較的高くなっても最適な状態で蛍光ランプが点灯される。

アマルガムは、水銀と合金を作る物質と水銀との合金である。例えば、水銀の定量封入のために亜鉛−水銀などのアマルガムを封入してもよい。アマルガムはペレット状、柱状、板状等どのような形状であってもよい。

図３にも示すように各電極マウント３は、ガラスステムの一例であるフレアステム５の頂部上方にて、電極であるフィラメント電極６と、このフィラメント電極６を囲む金属リング７とを立設する一方、排気管８を予め一体的に組み立てることにより構成されている。すなわち、フレアステム５は、その軸方向にそれぞれ気密に貫通する一対の電気導入線であるインナーリード線９，９を所定の間隔を置いて並設し、ガラスバルブ２内に延在するこれら一対のインナーリード線９，９の内端部間に、フィラメント電極６，６をそれぞれ架け渡して固着している。

図１〜図３に示すようにフレアステム５は本体部５ａと、ガラスバルブ２の管軸方向外方に向けて末広の端部５ｂと、を一体に連成しており、この末広端部５ｂをガラスバルブ２の軸方向両開口端に溶着して気密に封止している。フレアステム５は一対のインナーリード線９，９の中間部にて細径の排気管８をそれぞれ一体に形成している。排気管８はガラスバルブ２の封止後に封切りされ、フレアステム３の側面には排気管８内とガラスバルブ２内の放電空間とを連通させる排気口８ａを穿設している。

これら排気管８を備えたガラスバルブ２の軸方向両端部の外面には、図示しない一対の口金がそれぞれ外嵌固着され、これら口金には一対のインナーリード線９，９に接続された２本一対のピンをそれぞれ突設している。各インナーリード線９，９はその一端を、リード用ジュメット線１１を介してアウターリード線１２にそれぞれ接続している。

すなわち、リード用ジュメット線１１は、封着用線材の一例であり、その一端を、フレアステム５の本体部５ａ内に埋設されているインナーリード線９の埋設端に溶接により同心状に接続する一方、その他端を、アウターリード線１２に溶接により、同心状に接続している。つまり、リード用ジュメット線１１はフレアステム５の本体部５ａに埋設される部分に配設される。リード用ジュメット線１１の熱膨張係数はフレアステム５の熱膨張係数に近似しており、これら係数の差は例えば２０×１０^−７ｃｍ／℃以下である。

サポートワイヤ１０は、例えば鉄線の外表面に、ニッケル（Ｎｉ）を鍍金して構成されており、その先端部には長円リング状の金属リング７を固着している。金属リング７は、鉄（Ｆｅ）やステンレス等の帯状金属板を長円形に形成したリングにより形成されており、フィラメント電極６のコイル軸方向に沿って長く形成された長円形リングをなしており、フィラメント電極６の外周を所要の間隔を置いて包囲している。

そして、図４に示すようにサポートワイヤ１０は、そのフレアステム５内に埋設されている埋設端部１０ａの長さｌを３ｍｍ以上に設定している。すなわち、サポートワイヤ１０の埋設側先端部１０ａをフレアステム５内に十分な深さで埋設することにより、サポートワイヤ１０の支持強度の増強を図っている。この埋設長さｌは４ｍｍ，５ｍｍ，６ｍｍでもよく、３ｍｍ以上であればよい。

また、サポートワイヤ１０は、その埋設端部１０ａの先端に、第１サポート用ジュメット線１３を溶接により同心状に接続している。この第１サポート用ジュメット線１３は上記リード用ジュメット線１１と同様に熱膨張係数がフレアステム５の熱膨張係数と近似しており、フレアステム５の熱膨張係数との差は２０×１０^−７ｃｍ／℃以下である。

蛍光ランプ１はこのように構成されているので、ランプの寿命末期等により仮にフレアステム５が異常に昇温し、フレアステム５が軟化した場合でも、サポートワイヤ１０は、そのフレアステム５に埋設される埋設端部１０ａの長さｌを３ｍｍ以上に形成しており、フレアステム５内に、表面部よりも十分に深い深さまで埋設されているので、サポートワイヤ１０のみが傾倒することが防止ないし低減される。

このために、サポートワイヤ１０が傾倒して金属リング７の内面等がフィラメント電極６に接触して一対の電極同士が電気的にショートするのを防止ないし低減することができる。

また、フレアステム５内に埋設されているサポートワイヤ１０の埋設端部１０ａに第１サポート用ジュメット線１３を接続しているので、その分、サポートワイヤ１０の埋設端部１０ａの長さをさらに長くできるので、サポートワイヤ１０の支持強度をさらに向上させることができる。

しかも、サポート用ジュメット線１３とフレアステム５の熱膨張係数の差が小さいので、サポートワイヤ１０の埋設端部１０ａでのリークやクラックの発生を防止ないし低減することができる。

図５は本発明の第２実施形態に係る蛍光ランプ１の電極端部拡大縦断面図である。この第２実施形態に係る蛍光ランプ１は上記第１サポート用ジュメット線１３を第２サポート用ジュメット線１３Ａに置換した点に特徴があり、これ以外の構成は実施形態１と同様である。

すなわち、第２サポート用ジュメット線１３Ａは、その一端をサポートワイヤ１０の埋設端部１０ａに、ほぼ同心状に固着する一方、その他端部１３Ａａを、排気管８の図中手前または背後を通って迂回させ、フレアステム５の本体部５ａ内を軸方向に貫通して末広部５ｂの内方、つまりガラスバルブ２の外部へ所要量突出させて終端させている。

この第２実施形態によれば、第２サポート用ジュメット線１３Ａを、フレアステム５の本体部５ａの軸方向ほぼ全長に亘って埋設しているので、その埋設部の長さをさらに長くすることができる。このために、この第２サポート用ジュメット線１３Ａに接続されているサポートワイヤ１０の支持強度をさらに向上させることができる。

図６は本発明の第３実施形態に係る蛍光ランプ１の電極端部拡大縦断面図である。この第３実施形態に係る蛍光ランプ１は上記第２サポート用ジュメット線１３Ａを第３サポート用ジュメット線１３Ｂに置換した点に特徴がある。これ以外の構成は上記実施形態２と同様である。

そして、この第３サポート用ジュメット線１３Ｂは、図５で示す上記第２サポート用ジュメット線１３Ａの突出外端部１３Ａａに、フレアステム５の末広部５ｂの末広内面５ｃ、すなわち、ガラスバルブ２の外面に接触して係止するコイル状係止部１３Ｂａを係止部として一体に連成した点に特徴がある。

この第３サポート用ジュメット線１３Ｂによれば、そのコイル状係止部１３Ｂａによりフレアステム５の末広部外面５ｃに係止しているので、その係止力を追加した分だけ、さらにサポートワイヤ１０の支持力の向上を図ることができる。

図７は本発明の第４実施形態に係る蛍光ランプ１の電極端部拡大縦断面図である。この第４実施形態に係る蛍光ランプ１は、図４〜図６で示すサポートワイヤ１０の埋設端部１０ａに接続された第１〜第３サポート用ジュメット線１３，１３Ａ，１３Ｂを省略し、サポートワイヤ１０の埋設端部１０ａの先端部１０ｂを、さらに延伸させ、フレアステム５の本体部５ａを軸方向に貫通させて排気管８内に突出させた点に特徴がある。

この第４実施形態によれば、フレアステム５内に埋設されたサポートワイヤ１０の埋設端部１０ａがジュメット線ではないので、この埋設端部１０ａ回りに仮にギャップが発生し、このギャップを介して金属リング７側のガラスバルブ２内と、排気管８内とが連通した場合でも、このガラスバルブ２と排気管８内が共に真空状態であるので、問題はない。

この実施形態によれば、サポートワイヤ１０の埋設端部１０ａにジュメット線を接続しないので、そのジュメット線の使用量を節約できるうえに、サポートワイヤ１０にジュメット線を溶接する工程を省略することができ、蛍光ランプ１を容易に製造することができる。

図８は本発明の第５実施形態に係る蛍光ランプ１の電極端部拡大縦断面図である。この蛍光ランプ１は、図７で示すサポートワイヤ１０の排気管８内に突出する突出端部１０ｂに、コイル状係止端部１０ｃを係止部として一体に連成した点に特徴があり、これ以外の構成は図７で示す第４実施形態とほぼ同様である。

上記コイル状係止端部１０ｃはコイル状に形成されて排気管８の内面に係止される。このために、サポートワイヤ１０はこのコイル状係止端部１０ｃの係止力を具備することになるので、このサポートワイヤ１０により金属リング７を支持する支持力をさらに向上させることができる。

しかも、この第５実施形態によっても、上記第４実施形態のサポートワイヤ１０と同様にジュメット線を接続しないので、第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

そして、上記蛍光ランプ１を図示しない照明器具本体に装着して照明器具に構成してもよく、この照明器具本体には蛍光ランプ１を点灯させる点灯装置を設けている。

本発明の第１実施形態１に係る蛍光ランプの電極端部縦断面図。 図１の側断面図。 図１で示す電極マウントの斜視図。 図１の要部拡大図。 本発明の第２実施形態に係る蛍光ランプの電極端部拡大縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る蛍光ランプの電極端部拡大縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る蛍光ランプの電極端部拡大縦断面図。 本発明の第５実施形態に係る蛍光ランプの電極端部拡大縦断面図。

符号の説明

１…蛍光ランプ、２…ガラスバルブ、３…電極マウント、４…蛍光体層、５…フレアステム、５ｂ…フレアステムの末広部、６…フィラメント電極、７…金属リング、８…排気管、８ａ…排気孔、９…インナーリード線、１０…サポートワイヤ、１０ａ…サホートワイヤの埋設端部、１１…リード用ジュメット線、１２…アウターリード線、１３，１３Ａ，１３Ｂ…第１，第２，第３サポート用ジュメット線。

Claims (7)

1. 放電媒体が封入されたバルブと；
   このバルブの内面に形成された蛍光体層と；
   このバルブの内部に放電を生起するように配設された一対の電極と；
   この電極を囲む金属製のリングと；
   この金属リングを支持するサポートワイヤおよび電極を支持する一対の電気導入線を支持するガラスステムと；
   を具備しており、このガラスステムに埋設されたサポートワイヤの少なくとも一部が封着用線材からなることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 上記サポートワイヤは、３ｍｍ以上の長さで上記ガラスステムに埋設されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
3. 上記サポートワイヤは、上記ガラスステムを貫通させてバルブ外に突出させていることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプ。
4. 上記ガラスステムは、フレアステムであり、
   上記サポートワイヤの外端部が上記フレアステムの表面に係止されていることを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプ。
5. 放電媒体が封入されたバルブと；
   このバルブの内面に形成された蛍光体層と；
   このバルブの内部に放電を生起するように配設された一対の電極と；
   この電極を囲む金属製のリングと；
   この金属リングを支持するサポートワイヤおよび電極を支持する一対の電気導入線を支持すると共に、排気管を有するガラスステムと；
   を具備し、
   上記サポートワイヤは、その上記ガラスステムに埋設される埋設側端部の先端部が、上記排気管内に突出されていることを特徴とする蛍光ランプ。
6. 上記排気管内に突出するサポートワイヤの突出端部に、上記排気管内の内面に係止する係止部を一体に連成したことを特徴とする請求項６記載の蛍光ランプ。
7. 請求項１ないし６いずれか一記載の蛍光ランプを装着したことを特徴とする照明器具。

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