JP2005302386A - 蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ寿命末期等の異常放電を確実に強制的に停止させることができる等安全性に対して信頼性が高く、かつ製造が容易な蛍光ランプを提供する。
【解決手段】放電媒体が封入されたバルブ２と；バルブ内面に形成された蛍光体層と；このバルブ内部に放電を生起するように封装された一対のフィラメント電極６，６と；このフィラメント電極を支持する一対のインナーリード線５，５と；この一対の電気導入線を封着して支持するフレアステム３と；この一対のインナーリード線の少なくとも一方に配設され、軟化点が上記ガラスステムの軟化点よりも低いガラスビード９と；を具備している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蛍光ランプの寿命の末期に稀に発生する電極部異常過熱を防止して安全性向上を図った蛍光ランプに関する。

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、高周波点灯の場合には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、高周波点灯の場合には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不具合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の一部が通電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。

この課題を解決するための蛍光ランプの一例としては、蛍光ランプの平常点灯時の温度よりも高い分解温度を有する水素チタンなどの金属水素化物をガラスステム表面に塗布し、寿命末期の異常高温により金属水素化物を分解して水素ガスをランプ内に放出させ、水素ガス圧の濃度上昇によりランプ電圧を高めて異常放電を強制的に停止させるものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２５０５０３号公報

しかしながら、上記従来の蛍光ランプでは、正常点灯中には水素ガスが放出せず、かつ異常放電時には、確実に水素ガスをバルブ内へ放出させるように金属水素化物をガラスステムの表面に塗布しなければならないので、塗布位置や塗布量、材料を選択し、工程管理しなければならず、製造が容易ではないという課題がある。

すなわち、蛍光ランプの製造時には、ガラスステムが高温に昇温するので、この製造時に金属水素化物が分解温度に達してこれから水素ガスが放出してしまう虞がある。このために、製造時の厳格な温度管理等の工程管理が必要である。

また、金属水素化物の塗布位置がフィラメント電極に近過ぎる場合には、フィラメント電極の平常点灯時に金属水素化物が分解温度に達して水素ガスを放出してしまう場合がある。

さらに、ガラスステムの頂部に金属水素化物を塗布する場合には、ランプ寿命末期の異常高温によりガラスステムが溶融すると、この金属水素化物が一対のインナーリード線間の導電路を形成してショートさせる虞がある。一対のインナーリード線間が一旦ショートすると、ガラスステムのガラスが負性抵抗であるので、その短絡電流が漸次増大して行き、増々放電が強力になるので、金属水素化物から放出される水素ガス量（ガス濃度）では少な過ぎて放電を停止させることができなくなる場合もある。

また、金属水素化物を塗布するガラスステムは、蛍光ランプの通常動作時と異常放電時の温度差が余り大きくないので、その通常作動時の温度ではガスを放出せずに、異常放電時の温度のみで確実にガスを放出する金属水素化物の材料を選択しなければならず、その材料選択範囲が狭いという課題がある。

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放電を確実に強制的に停止させることができる等安全性に対して信頼性が高く、かつ製造が容易な蛍光ランプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、放電媒体が封入されたバルブと；バルブ内面に形成された蛍光体層と；このバルブ内部に放電を生起するように封装された一対のフィラメント電極と；このフィラメント電極を支持する一対の電気導入線と；この一対の電気導入線を封着して支持するガラスステムと；この一対の電気導入線の少なくとも一方に配設され、軟化点が上記ガラスステムの軟化点よりも低いガラス部材と；を具備していることを特徴とする蛍光ランプである。ガラス部材は、フィラメント電極の放射熱を受けて昇温するような位置および形状で配設されるものである。

請求項２に係る発明は、上記ガラス部材の質量が０．１ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプである。

請求項３に係る発明は、上記ガラス部材は、上記フィラメントよりも上記ガラスステムに近い位置に配設され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。

本発明によれば、蛍光ランプの寿命末期時に電極が温度上昇することによって、電極近傍のガラス部材がガラスステムよりも先に軟化溶融して不純ガスを放出し、これに伴いランプ電圧が速やかに上昇するので、寿命末期等の異常放電が長期間継続することを防止でき、異常放電状態の点灯を早期に停止させることができる信頼性の高い蛍光ランプおよび照明器具を提供することができる。

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は図示しないインバータ等の点灯回路により点灯されるコンパクト形等の蛍光ランプの一方の電極とその周辺を拡大して示す正面図、図２はその電極を備えた例えばコンパクト形蛍光ランプの電極封止端部の縦断面図である。

これらの図に示すように、蛍光ランプ１は一方向に一対の電極が配置されるように屈曲形成されたガラスバルブ２の両端部をガラス製のフレアステム３によって気密に閉塞する一方、ガラスバルブ２の内面には蛍光体膜４を形成している。フレアステムは、鉛ガラス、ソーダライムガラス、バリウムシリケートガラスなどの軟質ガラスから形成されており、その軟化点（ＴＳ）は、例えば６２０〜７００℃、好ましくは６３０〜６８０℃である。

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、希ガスと水銀とが放電媒体として封入されている。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、管外径が１２〜２５．５ｍｍであり、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。

ガラスバルブ２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。

そして、上記フレアステム３には、ニッケル等からなる電気導入線である一対のインナーリード線５，５を軸方向に気密に貫通させて固定している。

これらインナーリード線５，５の内端部には、電極であるフィラメント６を架け渡して支持している。フィラメント６は、タングステンワイヤからなり、２重コイルまたはトリプルコイルで形成されている。フィラメント６は、その両端に形成したレグ部７，７をインナーリード線５，５に形成したフック部８，８により挟持している。フィラメント６には酸化バリウム等のような電子放射物質（図示しない）を塗布している。

そして、一対のインナーリード線５，５の少なくとも一方の軸方向中間部には、ガラス部材であるガラスビード９をほぼ直角にそれぞれ固着している。なお、図２中、符号１０は排気管である。ガラスビード９は、鉛ガラス、ソーダライムガラスおよびバリウムシリケートガラスなどの軟質ガラスで形成される。軟化溶融時に、水素や酸化、二酸化炭素等のいわゆる不純ガスを放出するものであって、軟化点（ＴＳ）が例えば５８０〜６５０℃、好ましくは６００〜６２０℃であって、フレアステム３の軟化点よりも低いガラス材料から形成される。なお、ガラスビード９のガラス材料には、フレアステム３のガラス材料よりも軟化点が低いものを用いればよいが、同種のガラス材料ではあるがガラス成分の違いにより軟化点が異なる組合せであってもよい。また、ガラスビード９はその軸横断面形状が円形や角形等所要形状の棒状体でもよい。さらに、ガラスビード９の質量は、ランプ寿命末期の異常放電を強制的に停止させることができる不純ガスの放出量を確保することができる質量として、０．１ｇ以上あればよい。また、寿命末期時にガラスビード９を早期に昇温させるためには熱容量を抑える必要があるため、質量は、１．０ｇ以下が好ましい。

そして、このように構成された蛍光ランプ１の寿命末期時には、上述したように一対のフィラメント電極６，６のエミッタが消耗して異常放電現象が維持されることがある。

これにより、蛍光ランプ１の電極部が異常に昇温するので、フレアステム３が軟化溶融する前にガラスビード９が軟化溶融して水素ガス等の不純ガスがガラスバルブ２内に大量に放出される。

これにより、ガラスバルブ２内の不純ガスの濃度が高くなり、ランプの点灯維持電圧が高周波点灯回路の出力電圧を超えるように上昇し続けるので、やがて異常放電が停止し、ランプは消灯する。このように蛍光ランプの寿命末期における異常放電現象が長期間継続することと、フレアステム３やインナーリード線５、口金、点灯器具のソケット等の溶融等を未然に防止することができる。

また、ガラスビード９が安価なガラス材料からなるので、コスト低減を図ることができる。さらにまた、異常高温昇温時にガラスビード９の軟化溶融により不純ガスを大量に放出させることにより、異常放電を強制的に停止させるので、ガラスビード９の誤動作を防止ないし低減することができる。さらに、ガラスビード９の軟化点がガラス製のフレアステム３の軟化点よりも低いので、フレアステム３の軟化溶融前にガラスビード９が確実に軟化溶融して異常放電を強制的に停止させる確実性を向上させることができる。

また、ガラスビード９の質量が０．１ｇ以上であるので、異常放電を強制的に停止させるのに必要な不純ガスの放出量を確保することができる。また、フィラメント６からの赤外線をガラスビード９により吸熱することができるので、フィラメント６からフレアステム３に輻射される輻射熱を遮蔽することができる。このために、フレアステム３の軟化溶融を遅らせることができる。

なお、上記実施形態では、ガラスビード９が棒状体である場合について説明したが、このガラスビード９を平板状に形成し、かつその設置位置を、フィラメント６よりもフレアステム３寄りに設けてもよい。

これによれば、ガラスビード９の形状が平板状であるので、フィラメント６から飛散する電極物質をこの平板状のガラスビード９により受けて遮蔽する遮蔽量の増大を図ることができるので、この電極飛散物質がガラスビード９を備えた側のインナーリード線５の下部周囲のフレアステム３の頂面（図１，２では上面）上に飛散して堆積する量を低減することができる。これにより、インナーリード線５に放電起点が移行することを抑制でき、異常放電の継続を防止することができる。

また、一対のインナーリード線５，５の下部同士が、フレアステム３の頂面上に堆積した電極飛散物質を介して電気的にショートするのを未然に防止ないし低減することができる。

さらに、この平板状のガラスビード９の形状が平板であるので、フィラメント６からフレアステム３に輻射される輻射熱を遮蔽する遮熱量の増大を図ることができるので、フレアステム３の軟化溶融を防止ないし低減することができる。

また、図３に示すようにガラスビード９は、一対のインナーリード線５，５の途中にそれぞれ設けることにより、２個一対９，９設けてもよい。これによれば、２個一対のガラスビード９，９により、その質量の合計量を０．１ｇ以上の質量に設定すればよいので、１個当りのガラスビード９の大きさの小形，軽量化を図ることができ、インナーリード線５，５の荷重負荷を軽減することができる。

さらに、この２個一対のガラスビート９，９をそれぞれ平板状に形成し、かつフィラメント６よりもフレアステム３寄りに設けることにより、一対のインナーリード線５，５下部において、フレアステム３の頂面上に、電極飛散物質が堆積するのを、これら一対のガラスビード９，９の遮蔽により防止ないし低減することができる。

これにより、一対のインナーリード線５，５同士が、フレアステム３の頂面上に堆積した電極飛散物質を介してショートする虞をさらに低減することができる。

また、図４に示すようにガラスビード９を球状９ａに形成してもよい。この球状ガラスビード９ａによっても、質量が０．１ｇ以上であれば、上記ガラスビード９と同様に異常放電を強制的に停止させることができる。さらに、この球状ガラスビード９ａを一対のインナーリード線５，５にそれぞれ設けることにより２個一対設けてもよい。これによれば、１個当りの球状ガラスビード９ａの小形，軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る蛍光ランプの電極周辺部の拡大正面図。 図１で示す電極を備えた電極端部の拡大縦断面図。 本発明の他の実施形態の電極周辺部の拡大正面図。 本発明のさらに他の実施形態の電極周辺部の拡大正面図。

符号の説明

１…蛍光ランプ、２…ガラスバルブ、３…フレアステム、４…蛍光体層、５…インナーリード線、６…フィラメント、９…ガラスビード、９ａ…球状ガラスビード。

Claims (3)

1. 放電媒体が封入されたバルブと；
   バルブ内面に形成された蛍光体層と；
   このバルブ内部に放電を生起するように封装された一対のフィラメント電極と；
   このフィラメント電極を支持する一対の電気導入線と；
   この一対の電気導入線を封着して支持するガラスステムと；
   この一対の電気導入線の少なくとも一方に配設され、軟化点が上記ガラスステムの軟化点よりも低いガラス部材と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 上記ガラス部材の質量が０．１ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
3. 上記ガラス部材は、上記フィラメントよりも上記ガラスステム近い位置に配設され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。

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