JP2006107831A - 低圧水銀放電ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電球形蛍光ランプは、フィラメントコイル131を有する電極130を放電路の両端に備える発光管110と、端壁と筒状部とを有した有底筒状をすると共にフィラメントコイル131が端壁近傍に位置する状態で発光管110を保持するホルダ220と、ホルダ220の筒状部の外面に遊嵌した状態で外面に部分的に固着されるケース250と、ケース250内に格納され発光管110を点灯させる点灯回路とを備え、ホルダ220とケース250との固着は、筒状部の外面上であって点灯時に各フィラメントコイル131から発せられた熱により最も高温となる部分以外で行われている。
【選択図】 図5
Description
発光管は、その端部がホルダの端壁に形成されている挿入口から挿入された状態で固着されることによりホルダに保持されている。このとき、電極の構成部品であるフィラメントコイルは、ホルダの端壁とグローブとで囲まれた側に位置している。
しかし、ランプを小型化するために、発光管内のフィラメントコイルの存在する位置がホルダとケースとで囲まれた空間内となるように、発光管の端部をホルダ内に挿入すると、フィラメントコイルからの熱が、ケースや点灯回路用の部品を実装する基板に直接伝わりやすく、上記対策では点灯回路の温度上昇を抑制できないのである。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、点灯時の点灯回路及びその周辺温度の上昇を抑えることができる低圧水銀放電ランプを提供することを目的とする。
さらに、以上の低圧水銀放電ランプの発光管は、一本の放電路を内部に有しておれば良く、1本のガラス管で発光管を構成したもの、或いは、複数本のガラス管を連結して発光管を構成したもの等、その構成は特に限定するものではない。さらに、電極は、ビードガラスマウント方式、ステムマウント方式等が含まれ、電極をガラス管に封着する際も各方式に対応した封着方法で行われている。
また、前記グローブは、前記隙間に挿入されている部分が、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分に接触しないように、前記ケース及び/又は前記ホルダに固着されていることを特徴としている。
また、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分は、前記発光管の端部に設けられた電極のフィラメントコイルの近傍部分であるので、フィラメントコイルから発生した熱を効果的に放熱させることができる。これにより、ホルダからケースに伝わる熱量を少なくでき、また、ケース内の温度上昇を防ぐことができる。
しかも、前記グローブは、前記隙間に挿入されている部分が、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分に接触しないように、前記ケース及び/又は前記ホルダに固着されているので、フィラメントコイルにより発生した熱によるグローブの温度上昇を抑えることができる。
一方、前記グローブの開口側に端部を前記ケースの開口に挿入して形成される前記グローブと前記ケースとが重なる重なり部分の面積をS1とし、前記グローブの前記重なり部分において、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる部分を含む領域であって前記固着剤で固着されていない領域の面積をSaとしたとき、前記領域の面積Saは、 S1/12 ≦ Sa ≦ S1/4 を満たすので、グローブとケースとの固着特性及び放熱特性の両特性を満足できる。
図1は、本実施の形態におけるグローブ有りタイプのランプの全体を示す図であって、ランプの内部が分かるように、ケースとグローブを切り欠いている。
ランプ100は、図1に示すように、ケース250の内部にグローブ400の開口側に位置する端部(以下、単に、「開口側端部」という。)を遊挿させて外囲器105が構成され、この外囲器105の内部には、放電路を内部に有する発光管110とこの発光管110を点灯させるための点灯回路300とが収納されている。
図2は、発光管の全体図であり、仮想線でホルダを示している。
発光管110は、ガラス管を湾曲させてなる発光管本体115と、この発光管本体115の端部124,125に封着された電極130(図2では、端部124側の電極を示していないが、端部125に封着されている電極130と同じ構造のものが封着されている。)とを備える。
発光管本体115は、仮想軸Aを中心としてその廻りをガラス管が旋回する二重螺旋形状をしており、2つの旋回部122,123と、これらを連結する連結部121とからなる。
そして、ガラス管の折り返し部が発光管本体115の連結部121に相当し、また、折り返し部から端部までの各々の部分が発光管本体115の旋回部122,123に相当する。
発光管本体115の端部124には、電極130を封着する際に、発光管本体115の内部を排気したり、後述の水銀や緩衝ガスを封入したりするのに利用する排気管135が併せて封着されている。
また、発光管本体115の内部には水銀及び緩衝ガスが上述の排気管135を介して封入されている。水銀は、発光管110の点灯時における水銀の蒸気圧が、略水銀単体で使用した場合の水銀の蒸気圧と略同じになるような形態で封入されておれば良く、例えば、錫水銀、亜鉛水銀等のアマルガム形態で封入されていても良い。
発光管本体115の連結部121には、仮想軸Aの延伸する方向(以下、「仮想軸方向」ともいう。)であってその外方へと膨出する膨出部126が形成されている。これは、ランプ100を点灯させた際に、この膨出部126に、発光管110において最も温度の低い最冷点箇所を作るためである。
(2)点灯回路について
点灯回路300は、図1に示すように、ケース250とホルダ220とで形成された内部空間内に格納されている。この点灯回路300は、コンデンサー310,330,340、チョークコイル320等の複数の電気・電子部品から構成されたシリーズインバータ方式であって、これらの電気・電子部品は、基板360の一の主面(基板の2つの主面のうち、発光管110が設けられる側と反対側に位置する主面)に実装されている。
図3は、ホルダの平面図であり、図4は、図3のY方向からホルダを見た図である。
ホルダ220は、上述したように、有底筒状をしており、筒状部220aとこの筒状部220aの一端に設けられた端壁220bとを備える。
端壁220bには、発光管110の端部124,125を挿入するための挿入口221a,221bが一対設けられており、この挿入口221a,221bから、発光管110の端部124,125を挿入させて、フィラメントコイル131の位置が端壁220bの近傍位置に達した(図2参照)ときに、例えば、シリコン等の固着剤で端部124,125がホルダ220の内面に固着される。これにより発光管110がホルダ220に保持される。
基板360は、電気・電子部品を実装する面(この面を表面)が外側(口金380側)となるようにして、ホルダ220の支持部224a,224b,224c,224dにより支持されると共に係止部225a,225bにより係止されることにより、ホルダ220に取り付けられている。
(4)ケース及びグローブについて
ケース250は、図1に示すように、略コーン状をしており、大径筒部251、大径筒部251より径の小さい小径筒部252、大径筒部251と小径筒部252との間にある傾斜状筒部253とからなる。なお、小径筒部252には口金380が被着している。
このグローブ400は、ホルダ220の筒状部220aと、この筒状部220aが挿入されているケース250の大径筒部251との間の隙間に、グローブ400の開口側端部が挿入された状態で、グローブ400の挿入されている部分の内外面が、例えば、ホルダ220の筒状部220aの周方向の複数箇所においてシリコン樹脂等の固着剤420でケース250の大径筒部251の内周面及びホルダ220の筒状部220aの外周面にそれぞれ固着されることで、ケース250及びホルダ220が一体的に取着されている。なお、グローブ400の固着位置等については後述する。
このように、発光管110とグローブ400とを、熱伝導性媒体410を介して結合する理由は、ランプ100の点灯時の発光管110の温度を、ランプ100の発する光束が略最大となる温度(60℃〜65℃)と略同じになるよう調整するためである。つまり、ランプ100の点灯時に、発光管110から発生する熱を、熱伝導性媒体410を介してグローブ400から放熱させることにより、発光管110の温度を最適な温度にまで下げているのである。
図5は、図1においてグローブとケースとだけをX−X線で切断して、矢印方向から見た図である。なお、グローブ400とケース250との固着部分の説明を、電極(フィラメントコイル131)130,130の位置を基準として説明するため、発光管110内のフィラメントコイル131の位置が分かるように発光管110、ホルダ220の一部を切り欠いている。
これにより、グローブ400とケース250とを固着する固着部分は、グローブ400の開口側端部をケース250内に挿入したときに形成されるグローブ400とケース250の大径筒部251との重なり部分において、ケース250(ホルダ220の筒状部220a)の周方向に間隔をおいた4箇所となる。
つまり、グローブ400の重なり部分405の外面が、ケース250の重なり部分250aの内面に固着され、また、グローブ400の重なり部分405の内面がホルダ220の筒状部220aの外面に固着されている。なお、これらの固着部分の符号に「420a,420b,420c,420d」を用いて示す(図5参照)。
なお、線分Eは、ホルダ220の中心軸を通り且つ両フィラメントコイル131,131を通る1直線となっているが、ホルダ220の中心軸と各々のフィラメントコイル131,131とを結ぶ線分が1直線とならなくても良い。また、この位置C1及びC2は、非固着部425a,425cにおける周方向の略中央に位置する。
(1)全体構成
上記1.全体構成についての欄で説明したランプ100は、一般電球60W品に相当するものである。このため、発光管110は、図1に戻って、両旋回部122、123の旋回数を合せて略4.5周となるものを用い、また、口金380としてE26型を使用している。
発光管110の環外径、つまり螺旋形状に旋回するガラス管の最外周の直径は36.0(mm)で、図2に示すように、ガラス管の管内径Diが7.4(mm)、ガラス管の管外径Doが9(mm)である。
発光管110を構成するガラス管には、例えば、ストロンチウム・バリウムシリケイトガラスからなる軟質ガラスを用いている。なお、発光管110内の電極130(フィラメントコイル131)間距離は、略400(mm)であり、発光管110の全長(膨出部126の先端から電極130を封着している先端までの仮想軸方向の寸法)は65.2(mm)であった。
ケース250は、大径筒部251の内周径が42.7(mm)であり、ケース250とホルダ220の筒状部220aとの隙間は略2.1mmである。
一方、グローブ400の重なり部分405は、その内周径が39.6(mm)、外周径が41.6mmであり、開口縁から略7(mm)のところまでが、ケース250とホルダ220との間に挿入されて、ケース250とホルダ220との間に充填されている固着剤420により固着される。
本実施の形態では、非固着部425a,425b,425c,425dと固着部420a,420b,420c,420dとは、ホルダ220の周方向に交互にそれぞれ4個ある。つまり、非固着部425a,425b,425c,425dと固着部420a,420b,420c,420dは、ホルダ220の中心軸を中心とした円周上であって約45(°)の範囲に亘ってあり、特に、フィラメントコイル131に最も近い位置C1,C2を含む非固着部425a,425cにおいては、図5に示すように、その位置C1,C2が非固着部425a,425cの周方向の略中央に位置している。
先ず、グローブ400の重なり部分405の外面の面積S1が915(mm2)、内面の面積S2が871(mm2)で、グローブ400の重なり部分405の内外面の合計の面積Stは1786(mm2)となる。
(3)比較試験について
上記のように、ホルダ、ケース及びグローブを固着したランプ(一般電球60W相当品)と、従来の方法でホルダ、ケース及びグローブを固着したランプとを用いて点灯試験を行い、点灯時の点灯回路の温度を比較する試験を行った。
(1)ケース内の温度について
発明者は、ランプの小型化を図る際に、発光管を、従来採用していた「U」字形状のガラス管を3本結合した(このタイプを、以下、「3Uタイプ」という。)ものから、実施の形態で説明した二重螺旋形状(このタイプを、以下、「スパイラルタイプ」という)のものに変更した。
しかしながら、発光管の形状をスパイラルタイプにした場合、例えば、発光管を構成するガラス管の端部まで旋回させると、発光管の全長をより短くできるが、フィラメントコイルがホルダの内部に位置し、点灯中の熱がケースとホルダとで囲まれる内部空間内にこもる結果、従来に比べて点灯回路の温度が上昇するという結果を招いてしまった。
つまり、点灯時の発光管の温度(発光管内の水銀蒸気圧)を最適にするために、点灯時における発光管の膨張部(最冷点箇所)とグローブとを熱伝導性媒体410で結合しているが、フィラメントコイルからの熱によって、グローブの温度が上昇してしまい、発光管の温度を最適な温度にまで下げることができなかったのである。
ケース250及びグローブ400の結合については、グローブ400の重なり部分405の表面積(本発明の「グローブとケース250とが重なる重なり部分の面積」に相当する。)をS1としたときに、グローブ400が、前記重なり部分であってケース250に固着されていない部分の面積をSaとしたときに、
(S1)/12 ≦ Sa ≦ (S1)/4
であれば、ケース250及びグローブ400についての結合強度に問題なく、しかも、放熱特性に優れていることを確認している。
<変形例>
1.ランプについて
上記実施の形態では、発光管を覆うグローブを備えたランプ100について説明したが、本発明は、グローブを備えない電球形蛍光ランプ(以下、「変形例1におけるランプ」ともいう。)についても適用できる。
本変形例1におけるランプ500は、図6に示すように、二重螺旋形状の発光管510と、一端に端壁514を有する筒状をすると共に前記発光管510を保持するホルダ520と、前記発光管510を点灯させる点灯回路530と、前記ホルダ520の筒状部512に遊嵌状態で外嵌すると共に内部に点灯回路530を格納するケース540とを備える。
点灯回路530は、複数の電気・電子部品からなり、これらの部品が実装されたプリント基板532がホルダ520の係止部524等により係止されている。
ケース540とホルダ520との固着は、実施の形態と同様に、ホルダ520の筒状部512の内、内部に配されているフィラメントコイル531に近接する部分を除いて行われている(図6においてG2で示す。)。
従って、本変形例1においても、ランプ500を点灯させたときに、ホルダ520内のフィラメントコイル531により発生した熱は、前記の隙間からランプ500の外部へと放出され、点灯回路530の温度上昇を抑制できる。
なお、変形例1におけるランプ500の場合も、ケース540とホルダ520との重なり部分に対する固着部の比率は、上記実施の形態の「4.(2)ケース、グローブ及びホルダの結合について」の欄で説明した比率よりも、グローブがない分小さくできると考えられる。
(1)発光管の形状について
実施の形態における発光管110の形状は二重螺旋形状(スパイラルタイプ)であったが、この形状に限定するものではない。例えば、「U」字状に湾曲するガラス管を複数本(例えば、3本や4本)連結した形状(3Uタイプや4Uタイプ)、1本のガラス管を湾曲させたU字状をさらに屈曲させた、所謂、「くら形」にした形状、さらに、直管状のガラス管を複数本(例えば、2、4本)連結させた形状でも良く、1本のガラス管の所定位置から一端に亘る部分が仮想軸の廻りを旋回する一重螺旋形状であっても良い。
実施の形態では、発光管110は、フィラメントコイル131の位置が、略ホルダ220内であって、側面視したときに、ホルダ220の端壁220bと重なる状態でホルダ220に保持されている。
また、変形例1では、発光管510は、フィラメントコイル531の全体がホルダ520内に位置する状態(フィラメントコイル531の位置がホルダ520の端壁とケース540とで囲まれた側にある状態)でホルダ520に保持されている。この場合、フィラメントコイル531の位置が実施の形態におけるフィラメントコイル131の位置よりも基板により近づく状態となる。
本発明は、例えば、ランプの小型化を図るために、フィラメントコイルと点灯回路との間隔が狭まり、点灯回路の温度が上昇してしまう場合に、点灯回路の温度上昇を抑制できる。
図7は、フィラメントコイルと端壁の表面との位置関係を示す図である。
本変形例2におけるランプ600は、図7に示すように、実施の形態と略同じ構造をしているが、発光管605が、第1の実施の形態におけるスパイラルタイプではなく、「U」字形状のガラス管を3本結合した3Uタイプである点、そして、この電極の構成部品であるフィラメントコイル631の位置が、ホルダ610の内部に位置せず、ホルダ610の端壁612から離れている。つまり、フィラメントコイル631の位置が、ホルダ610の端壁612とグローブ640とに囲まれた側にある。
110 発光管
115 発光管本体
220 ホルダ
220a 筒状部
220b 端壁
250 ケース
300 点灯回路
400 ホルダ
Claims (7)
- 筒状部とこの筒状部の一端に設けられた端壁とを有するホルダの前記筒状部がケースの開口部に挿入された状態で、前記ケースの内周面と前記ホルダの筒状部の外周面との隙間に設けられた固着剤によって前記ケースと前記ホルダとが固着されており、さらに前記ホルダの端壁に発光管が設けられていると共に、前記ホルダと前記ケースとで囲まれる内部空間に、前記発光管を点灯させるための点灯回路が組み込まれている低圧水銀放電ランプであって、前記隙間に設けられた前記固着剤は、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分を除いた箇所に設けられていることを特徴とする低圧水銀放電ランプ。
- 筒状部とこの筒状部の一端に設けられた端壁とを有し且つ前記端壁に発光管を装着するホルダの前記筒状部がケースの開口部に挿入されていると共に、前記ケースの内周面と前記ホルダの筒状部の外周面との隙間に、前記発光管を覆うグローブの開口側の端部が挿入された状態で、前記隙間に設けられた固着剤によって前記ケースと前記ホルダと前記グローブとが固着されており、前記ホルダと前記ケースとで囲まれる内部空間に、前記発光管を点灯させるための点灯回路が組み込まれている低圧水銀放電ランプであって、前記隙間に設けられた前記固着剤は、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分を除いた箇所に設けられていることを特徴とする低圧水銀放電ランプ。
- 前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分は、前記発光管の端部に設けられた電極のフィラメントコイルの近傍部分であることを特徴とする請求項1又は2に記載の低圧水銀放電ランプ。
- 前記ホルダの端壁は、前記発光管の端部を前記ホルダ内部に挿入させるための挿入口を備え、前記発光管は、前記フィラメントコイルの位置が前記ホルダ内部に位置するまで前記発光管の端部が前記挿入口から挿入された状態で前記ホルダに設けられていることを特徴とする請求項3に記載の低圧水銀放電ランプ。
- 前記グローブは、前記隙間に挿入されている部分が、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる前記ホルダの部分に接触しないように、前記ケース及び/又は前記ホルダに固着されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載の低圧水銀放電ランプ。
- 前記隙間に設けられた前記固着剤は、前記筒状のホルダの外周面に沿って周方向に間隔をおいて配されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の低圧水銀放電ランプ。
- 前記グローブの開口側に端部を前記ケースの開口に挿入して形成される前記グローブと前記ケースとが重なる重なり部分の面積をS1とし、前記グローブの前記重なり部分において、前記発光管の点灯に起因する熱によって最も高温に熱せられる部分を含む領域であって前記固着剤で固着されていない領域の面積をSaとしたとき、前記領域の面積Saは、
S1/12 ≦ Sa ≦ S1/4
を満たすことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の低圧水銀放電ランプ。
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