JP3956004B2 - 電球形蛍光ランプおよび照明器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電球形蛍光ランプおよび電球形蛍光ランプを具備した照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電球形蛍光ランプは、発光管の管径が細く、また、発光管を屈曲形にして比較的狭い外囲器内に収納されている。このため、管壁負荷が高く、また、放熱が不十分となって発光管の温度が上昇する。このような温度的に厳しい条件の下で、発光管に封入されている水銀の水銀蒸気圧を適正に制御するために、例えば特公平３−３４１８７号公報に記載されているように、補助アマルガムを発光管端部の電極近傍に設置するとともに、主アマルガムを発光管端部から突出された排気細管内に収容した構造が一般的に用いられている。また、補助アマルガムを用いていない電球形蛍光ランプとして、特開平８−３１３７４号公報（従来技術）に記載のものがある。この従来技術の電球形蛍光ランプは、蛍光体層にアマルガム粒を混合させることによって消灯中にアマルガムに水銀を吸着させ、再点灯時に、このアマルガムから水銀を放出させて光束立ち上がりを向上させたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の電球形蛍光ランプは、蛍光体層に非発光物質であるアマルガムが混合されているので、蛍光体層から放射される可視光が減少し、光束が低下してしまうという欠点がある。また、蛍光体層にアマルガム粒を混合させるので、蛍光体層が水銀との反応によって劣化するおそれがあり、実用化にあたっては種々の課題を有するものである。
【０００４】
本発明は、点灯方向によらず、蛍光ランプの発光効率（ｌｍ／Ｗ）を低下させることなく、光束の立ち上がりが早く、かつ、安定したランプ特性が得られる電球形蛍光ランプおよびこの電球形蛍光ランプを具備した照明器具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電球形蛍光ランプの発明は、内部に不活性ガスが封入され、両端部に電極が封装された屈曲形蛍光ランプと；一端に口金が取着され、他端に屈曲形蛍光ランプが取着されたカバーと；カバーの内部に収容されて屈曲形蛍光ランプを付勢させる点灯装置と；屈曲形蛍光ランプの一端内部に配設された第１のアマルガムと；屈曲形蛍光ランプの内部で移動可能に封入された粒状であって第１のアマルガムよりも水銀吸着力の大きい第２のアマルガムと；を具備していることを特徴とする。
【０００６】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り用語の定義および技術的意味は次のとおりとする。
【０００７】
不活性ガスは、少なくともアルゴンガスを含むものの他、クリプトン、ネオン等を含む希ガスを混合したものでもよい。
【０００８】
点灯装置は、蛍光ランプを付勢するものであれば、鉄心およびコイルから構成された安定器やインバータ点灯装置などのいずれであってもよい。
【０００９】
口金を介して点灯装置が給電されると、点灯装置は屈曲形蛍光ランプを始動させる。始動時、屈曲形蛍光ランプの一端内部に形成された第１のアマルガムは、電極に近いので加熱されて水銀を放出する。放出された水銀は、屈曲形蛍光ランプ内の全域に拡散される。また、始動直後の一定時間、熱電子の衝突による熱で蛍光ランプの発光部が発熱する結果、蛍光ランプの内部に封入された第２のアマルガムも水銀を放出する。その結果、蛍光ランプの発光部は直ちに水銀蒸気で満たされる。その後、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つようにする。
【００１０】
始動時、第１のアマルガムおよび第２のアマルガムより水銀が放出され、その水銀は蛍光ランプの全域に拡散されるので、蛍光ランプの水銀蒸気圧の立ち上がりが早く、付随して、光束の立ち上がりが早い。また、立ち上がり後、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性を安定的に得ることができる。最大の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を得るとともにランプ特性を安定させるには、発光部内の水銀蒸気圧を常時一定に保つ必要があるが、第２のアマルガムがその役割を果たすものである。
【００１１】
電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、粒状の第２のアマルガムは蛍光ランプの内部を移動し、内部の最下部に停留される。最下部は最冷部となっており、また、第２のアマルガムは第１のアマルガムよりも水銀蒸気圧が低く、水銀吸着力が高いので、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つようにする。
【００１２】
電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、第２のアマルガムは蛍光ランプ内の最冷部に移動するので、発光部内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、所望のランプ特性を得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、第１のアマルガムは、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムであることを特徴とする。
【００１４】
第１のアマルガムは、蛍光ランプの発光部に水銀を供給する役割があるので、水銀量をある程度（例えば、１５ｗｔ％）確保している。
【００１５】
ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムは、低い加熱温度でも多量に水銀を放出する。すなわち、水銀蒸気圧の高いアマルガムである。
【００１６】
ビスマス、錫および水銀で構成された第１のアマルガムは、電極による加熱により直ちに多量の水銀を放出するので、蛍光ランプの光束の立ち上がりが早い。
【００１７】
請求項３に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１または請求項２記載の電球形蛍光ランプにおいて、第２のアマルガムは、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムであることを特徴とする。
【００１８】
ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムは、請求項２記載の第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さく、例えば、４ｗｔ％である。
【００１９】
ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムは、第１のアマルガムよりも同一温度における水銀の放出量が少ないので蛍光ランプの発光部での水銀蒸気圧が低く、かつ、水銀吸着力が大きい。
【００２０】
ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムである第２のアマルガムは、第１のアマルガムよりも水銀吸着力が大きいので、蛍光ランプの発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールしやすい。その結果、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２１】
請求項４に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の電球形蛍光ランプにおいて、屈曲形蛍光ランプは、グローブで覆われていることを特徴とする。
【００２２】
屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われることにより、電球形蛍光ランプの意匠性は向上するが、蛍光ランプの温度は大きく上昇する。
【００２３】
請求項１ないし３の電球形蛍光ランプにおいては、蛍光ランプの温度が上昇すると、蛍光ランプの一端内部に配設された第１のアマルガムよりの水銀の放出および拡散は早くなり、光束の立ち上がりは早くなるが、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールし難い。しかし、第２のアマルガムは、蛍光ランプの温度が上昇しても第２のアマルガムに対する水銀蒸気圧はほぼ一定あるいは小さな上昇である。そして、第２のアマルガムは、第１のアマルガムより発光部内に温度上昇に伴って増加して拡散されてきた水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つ。その結果、屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプにおいても、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２４】
請求項４の電球形蛍光ランプにおいては、蛍光ランプの温度が上昇すると、蛍光ランプの内部に封入された第１のアマルガムよりの水銀の放出および拡散は早くなり、光束の立ち上がりは早くなるとともに、蛍光ランプの一端内部に配設された第２のアマルガムが発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つ。その結果、屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプにおいても、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２５】
請求項５に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと；電球形蛍光ランプを配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２６】
照明器具は、所望のランプ特性が得られた電球形蛍光ランプを具備しているので、信頼性が高く、安定して使用できる。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図である。
【００２９】
図１に示す電球形蛍光ランプ２０は、屈曲形蛍光ランプ２１、口金２２、カバー２３および点灯装置２４などから構成されている。屈曲形蛍光ランプ２１は、Ｕ字形に屈曲された発光部２５を形成して、内部に不活性ガスとしてのアルゴンガスを封入し、両端部２６ａ，２６ｂには図示しない電極が封装されている。そして、発光部２５には図示しない蛍光体膜が塗布されており、一端部２６ａに形成されている排気細管２７には、ビスマス、錫および水銀で構成されている第１のアマルガム２８が配設されており、発光部２５には、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成されている粒状の第２のアマルガム２９が封入されている。第２のアマルガム２９は、第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力が大きく、第１のアマルガム２８は水銀蒸気圧が高いものである。第２のアマルガム２９は、排気細管２７より屈曲形蛍光ランプ２１内の発光部２５内に封入される。排気細管２７から発光部２５内を排気したとき、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成されている第２のアマルガム２９は、水銀が放出されて、ビスマス、鉛、インジウムのアマルガムとなるが、屈曲形蛍光ランプ２１の点灯後、再び、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成される第２のアマルガム２９となる。第１のアマルガム２８は、不活性ガスを発光部２５内に封入した後、排気細管２７内に封入され、その後、排気細管２７を封止することによって、排気細管２７内に配設されるものである。なお、不活性ガスは、アルゴンガスの他、アルゴンガスとネオン、クリプトンなどの不活性ガスを混合したものでもよい。
【００３０】
カバー２３の一端２３ａにねじ込み形の口金２２が取着され、その他端２３ｂに屈曲形蛍光ランプ２１が樹脂等を用いて取着されている。カバー２３の内部には点灯装置としてのインバータ点灯装置２４が収容されており、インバータ点灯装置２４は、口金２２および屈曲形蛍光ランプ２１と電気的に図示しないリード線で接続されている。口金２２を介してインバータ点灯装置２４が給電されると、インバータ点灯装置２４は高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ２１を付勢させる。なお、点灯装置は、鉄心およびコイルで構成された安定器であってもよい。また、口金は差し込み形であってもよい。
【００３１】
口金２２を介してインバータ点灯装置２４が給電（１００Ｖ）されると、インバータ点灯装置２４は駆動して高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ２１に印加される。すると、屈曲形蛍光ランプ２１の電極が発熱して熱電子を放出し、発光部２５に放電が形成され、屈曲形蛍光ランプ２１は始動、点灯する。そして、電極が発する熱によって、排気細管２７内に配設されている第１のアマルガム２８は加熱され、水銀を放出する。放出された水銀は発光部２５内に拡散されていく。また、始動直後は、発光部２５の最冷部が不安定であり、第２のアマルガム２９も水銀を放出するので、時間の経過とともに発光部２５内の水銀の蒸気圧が高まっていく。そして、発光部２５内に水銀蒸気が充満されると、第２のアマルガム２９は水銀を吸収して発光部２５内の水銀蒸気圧を一定に保つ。第２のアマルガム２９は発光部２５内の最冷部に停留されているので、水銀蒸気圧のコントロール作用を備えるものである。放電によって水銀から放射された紫外線が発光部２５内の蛍光体膜に照射されて、屈曲形蛍光ランプ２１から可視光が放射される。可視光の光束は、発光部２５内の水銀蒸気圧の上昇とともに立ち上がり、水銀蒸気圧が安定すると光束も安定する。水銀蒸気圧が安定すると、ランプ電流、ランプ電圧、ランプ電力のランプ特性も安定する。定格のランプ特性が得られる水銀蒸気圧となるように、第１のアマルガムおよび第２のアマルガム等が構成されている。
【００３２】
図２に、図１に示す電球形蛍光ランプ２０の立ち上がり特性を示す。なお、屈曲形蛍光ランプ２１は、電力１３Ｗで、管外径φ１２．５ｍｍ、発光部２５の全長７２．５ｍｍである。また、第１のアマルガム２８は、ビスマス（４８．５％）、錫（３６．５％）および水銀（１５％）からなるアマルガム（以下、Ａｍ１と略する。）であり、第２のアマルガム２９は、ビスマス（５２．６％）、鉛（４０．５％）、インジウム（２．９％）および水銀（４％）からなるアマルガム（以下、Ａｍ２と略する。）である。なお、括弧内は、屈曲形蛍光ランプ２１への封入時の組成比率を示し、屈曲形蛍光ランプ２１が点灯、消灯されると、アマルガムに含まれる水銀量が異なるので、その組成比率は異なるものである。また、電球形蛍光ランプ２０は、下向き（口金２２が上向き）点灯した。図中、（Ａ）は、図１に示す本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０の始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。なお、光束の立ち上がりは、安定時の光束を１００％としてその相対光束で示している。（Ｂ）は、従来の電球形蛍光ランプの始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。従来の電球形蛍光ランプは、図１に示す電球形蛍光ランプ２０において、第２のアマルガム２９が屈曲形蛍光ランプ２１に封入されていないものであり、第１のアマルガム２８（Ａｍ１）のみが排気細管２７に配設されているものである。（Ｃ）は、従来の電球形蛍光ランプにおいて、第１のアマルガム２８をアマルガム（Ａｍ２）とした電球形蛍光ランプの始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０から放射される光束（Ａ）は、始動後、１分で安定状態（１００％）の８０％まで立ち上がり、２分でほぼ安定状態まで立ち上がり、その後は安定的に維持された。従来の電球形蛍光ランプの光束（Ｂ）が約１分で安定状態まで立ち上がっていることからすると、立ち上がり時間は遅くなっている。これは、始動直後は、発光部２５内の水銀蒸気圧が低く、第１のアマルガム２８から発光部２５内に水銀が拡散されることに加え、第２のアマルガム２９からも水銀が放出、拡散されるが、水銀蒸気圧が発光部２５内で高まってくると、第２のアマルガム２９が水銀を吸収するので発光部２５内の水銀蒸気圧がその分低くなって光束が低下することを示している。しかし、電球形蛍光ランプ２０の光束は、始動後、１分で安定状態の８０％まで立ち上がっているので、一般的に言えば、立ち上がりは早いと言える。また、電球形蛍光ランプ２０は、安定時、光束が安定し、図示しないが、ランプ特性もほぼ定格値を保った。これは、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力にコントロールされていることを示す。下向き点灯されている屈曲形蛍光ランプ２１の最下部２６ｃは電極やインバータ点灯装置２４の熱源に遠く、しかも最下に位置しているので、最冷部を形成している。この最下部２６Ｃに第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きい粒状の第２のアマルガム２９が移動して停留しているので、発光部２５内の水銀蒸気は主に第２のアマルガム２９に吸収されて、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、定格のランプ特性が得られるものである。
【００３３】
さらに、電球形蛍光ランプ２０および従来の電球形蛍光ランプの発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。定格電源電圧１００Ｖで２時間、下向き点灯した後、屈曲形蛍光ランプ２１の全光束を測定した。その結果、電球形蛍光ランプ２０は、ランプ電力１３．５Ｗで、全光束７１５ｌｍ、発光効率５３ｌｍ／Ｗとなり、従来の電球形蛍光ランプのランプ電力１３Ｗ、全光束６５０ｌｍ、発光効率５０ｌｍ／Ｗの発光特性と比較して、発光効率が６％向上した。従来の電球形蛍光ランプの発光効率が低いのは、発光部２５内の水銀蒸気圧が所定の蒸気圧より高いことを示している。なお、光束（Ｃ）の電球形蛍光ランプの発光効率は、５４ｌｍ／Ｗと高いが、図２に示すように、立ち上がり特性は非常に劣るものであった。
【００３４】
上述のように、本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０は、従来の電球形蛍光ランプに比べ、立ち上がり特性は劣るが、発光効率が向上し、定格のランプ特性が得られるとともにランプ特性が安定しているものである。
【００３５】
上述の光束の立ち上がり特性、光束の安定性および発光効率（ｌｍ／Ｗ）などは、電球形蛍光ランプ２０を横向き点灯、上向き（口金２２が下向き）点灯時もほぼ同様であった。第２のアマルガム２９は、屈曲形蛍光ランプ２１内で移動可能に粒状に形成されているので、電球形蛍光ランプ２０を横向きにした時は屈曲形蛍光ランプ２１の最下部２６ｄまたは２６ｅ（図１参照）に、上向きにした時は最下部２６ａまたは２６ｂ（図１参照）に重力等の作用で移動し停留する。電球形蛍光ランプ２０の点灯時、横向きの最下部２６ｄまたは２６ｅに、上向きの最下部２６ａまたは２６ｂに最冷部が形成されるので、発光部２５内の水銀蒸気は排気細管２７内に配設されている第１のアマルガム２８より水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９に主に吸収されて、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、所望のランプ特性が得られるとともにランプ特性が安定する。
【００３６】
また、第２のアマルガム２９として、ビスマス（６６ｗｔ％）、インジウム（３２ｗｔ％）、水銀（２ｗｔ％）からなるアマルガム、ビスマス（６５ｗｔ％）、インジウム（３１ｗｔ％）、水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガム、ビスマス（５５ｗｔ％）、錫（４１ｗｔ％）、水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガムおよびビスマス（４９ｗｔ％）、鉛（３７ｗｔ％）、インジウム（１０ｗｔ％）水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガムなど、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成される各種組成比率のアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さい各種組成比率のアマルガムを用いても、上述と同様に、電球形蛍光ランプ２０の点灯方向に影響されずに従来の電球形蛍光ランプと比べて、所望のランプ特性が得られ、ランプ特性が安定して発光効率（ｌｍ／Ｗ）が向上した電球形蛍光ランプ２０が得られた。
【００３７】
本実施の形態は、屈曲形蛍光ランプ２１の一端部２６ａに形成された排気細管２７内に第１のアマルガム２８を配設するとともに屈曲形蛍光ランプ２１内に第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９を封入するものである。そして、屈曲形蛍光ランプ２１の始動時に、第１のアマルガム２８より発光部２５内に水銀を放出、拡散させるとともに第２のアマルガム２９も水銀を放出させて、水銀蒸気圧の立ち上がり、すなわち、光束の立ち上がりを早くするものであり、光束の立ち上がり後、第２のアマルガム２９は発光部２５内の水銀を吸収して発光部２５内の水銀蒸気圧を所望の水銀蒸気圧に保ち、所望のランプ特性、すなわち、定格のランプ特性を得るものである。したがって、第１のアマルガム２８は、電極などによる加熱で水銀を発光部２５内に放出する水銀蒸気圧の高いアマルガムであればよく、第２のアマルガム２９は、屈曲形蛍光ランプ２１の始動時に水銀を放出して、水銀蒸気が発光部２５内に充満した後は水銀を吸収するアマルガムで、かつ、第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きいアマルガムであればよいものである。
【００３８】
図１に示す電球形蛍光ランプ２０は、粒状の第２のアマルガム２９を屈曲形蛍光ランプ２１内に封入しているので、始動時に第１のアマルガム２８に加え第２のアマルガム２９からも水銀が放出され、従来の電球形蛍光ランプに比べると劣るが、それでも光束の立ち上がりが早い。また、第２のアマルガム２９は、光束が立ち上がった後は発光部２５内の水銀を吸着して発光部２５内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性が得られ、かつ、ランプ特性が安定するという効果をもたらす。また、発光効率（ｌｍ／Ｗ）は従来の電球形蛍光ランプよりも向上する。さらに、電球形蛍光ランプ２０は、従来技術の電球形蛍光ランプのように、光束の立ち上がりを早くするために、蛍光体層１０に水銀８と融和しやすいアマルガム１２を混合したり、蛍光体層１３上にアマルガム層１４を形成するものではないので、従来技術の電球形蛍光ランプ１と比べ安価であるという利点がある。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプについて述べる。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
図３に示す電球形蛍光ランプ３０は、屈曲形蛍光ランプ３１、口金３２、カバー３３、点灯装置３４およびグローブ３５などから構成されている。屈曲形蛍光ランプ３１は、鞍形に屈曲された発光部３６を形成して、一端部３６ａに形成されている排気細管３７には第１のアマルガム２８が配設され、発光部３６には粒状の第２のアマルガム２９が封入されている。屈曲形蛍光ランプ３１は２３Ｗ、２５Ｗなどのランプ特性を有するものである。カバー３３の一端３３ａにねじ込み形の口金３２が取着され、その他端３３ｂに屈曲形蛍光ランプ３１が樹脂等を用いて取着されている。屈曲形蛍光ランプ３１は、カバー３３の他端３３ｂに取り付けられた透光性のグローブ３５で覆われている。カバー３３の内部には点灯装置としてのインバータ点灯装置３４が収容されており、インバータ点灯装置３４は、口金３２および屈曲形蛍光ランプ３１と電気的に図示しないリード線で接続されている。口金３２を介してインバータ点灯装置３４が給電されると、インバータ点灯装置３４は高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ３１を付勢させる。なお、カバー３３、グローブ３５には通気用の穴を形成してもよい。
【００４２】
電球形蛍光ランプ３０の屈曲形蛍光ランプ３１は、グローブ３５で覆われているので、発光部３６内の最冷部の温度が上昇しやすい。しかし、電球形蛍光ランプ３０は、図１に示す電球形蛍光ランプ２０と同様な作用で、第２のアマルガム２９が発光部３６内の過剰な水銀蒸気を吸収して、発光部３６内の水銀蒸気圧を定格のランプ特性が得られる所望の圧力に保つ。図４に、発光部３６内に封入されたアマルガムにおいて、アマルガム温度に対する水銀蒸気圧の特性を示す。図中、（１）は水銀、（２）は第１のアマルガム２８、（３）は第２のアマルガム２９に対する特性である。水銀は、アマルガム温度に対して直線的に水銀蒸気圧が上昇する。第１のアマルガム２８は、水銀と同様に水銀蒸気圧が上昇するが、アマルガム温度が高くなると緩やかな上昇となる。第２のアマルガム２９は、アマルガム温度が低い（例えば、５０℃以下）範囲では、水銀と同様に直線的に水銀蒸気圧が上昇するが、ある温度範囲（例えば、５０〜６０℃）において、ほぼ一定の水銀蒸気圧となり、さらにアマルガム温度が上昇すると水銀蒸気圧が緩やかに上昇するものである。ほぼ一定の水銀蒸気圧となるアマルガム温度の温度範囲は、第２のアマルガム２９を構成する組成および組成比率によって異なるものである。屈曲形蛍光ランプ３１において、粒状の第２のアマルガム２９は発光部３６の最下部３６ｂに移動して停留し、最下部３６ｂは最冷部に形成される。屈曲形蛍光ランプ３１がグローブ３５で覆われ、最下部３６ｂの温度が上昇して最冷部温度が上昇しても、最冷部温度が、水銀蒸気圧がほぼ一定となるアマルガムの温度範囲（例えば、５０〜６０℃）になるようにしている。したがって、屈曲形蛍光ランプ３１の温度が上昇しても、第２のアマルガム２９は発光部３６内の水銀蒸気を吸収して、発光部３６内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つように作用する。
【００４３】
図３に示す電球形蛍光ランプ３０において、光束の立ち上がり特性および発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。その結果、光束の立ち上がりは、図２の（Ａ）に示す図１の電球形蛍光ランプ２０とほぼ同一の立ち上がり特性であり、発光効率は５４ｌｍ／Ｗであった。また、点灯方向に関係なく、所望のランプ特性が安定して得られた。
【００４４】
なお、上記実施形態の電球形蛍光ランプが小形化、高負荷点灯化によって管壁負荷（Ｗ／ｍ ２ ）が上昇し、高温状態で点灯される場合には、第１および第２のアマルガム２８，２９の配設関係をそれぞれ逆に構成すればよい。
【００４５】
すなわち、管壁負荷条件での高温点灯では、最冷部が放電空間から離間した箇所に形成されるため、この領域に水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９を配設し、第１のアマルガム２８を屈曲形蛍光ランプ２１，３１の内部に配設することで、最冷部温度で第２のアマルガム２９が水銀蒸気圧を制御して効率よく点灯することができるとともに、点灯直後に第１のアマルガム２８に吸着していた水銀を放出することにより始動立上りを改善することができる。
【００４６】
この変形例では、第１のアマルガム２８は、定量封入用として用いられる亜鉛アマルガム（Ｚｎ−Ｈｇ）をペレット状にして屈曲形蛍光ランプ２１，３１の内部に移動可能な状態で封入している。第２のアマルガムは、ビスマス−インジウム−水銀（Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇ）やビスマス−インジウム−錫−水銀（Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇ）などが用いられ、排気細管２７に配設される。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具について述べる。
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図である。
【００４９】
図５に示す照明器具４０は、門柱灯であり、図１に示す電球形蛍光ランプ２０が上向きにされて照明器具本体４１に配設されている。電球形蛍光ランプ２０が照明器具本体４１内に密閉されて収容されていても、屈曲形蛍光ランプ２１内の第２のアマルガム２９が、発光部２５内の水銀蒸気を吸収して、発光部２５内を所望の水銀蒸気圧に保つので、所望のランプ特性が得られる。
【００５０】
電球形蛍光ランプ２０の始動後、直ちに明るくなり、明るさが安定している信頼性の向上した照明器具４０が提供できる。
【００５１】
次に、本発明の第４の実施の形態を示す照明器具について述べる。
【００５２】
図６は、本発明の第４の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図である。
【００５３】
図６に示す照明器具５０は、天井等に埋設されるダウンライトあり、図３に示す電球形蛍光ランプ３０が下向きにされて照明器具本体５１に配設されている。電球形蛍光ランプ３０の始動後、直ちに明るくなり、明るさが安定している信頼性の向上した照明器具５０が提供できる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、始動時、第１のアマルガムおよび第２のアマルガムより水銀が放出されて、蛍光ランプの全域に拡散されるので、蛍光ランプの光束の立ち上がりが早い。また、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性を安定的に得ることができる。そして、電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、第２のアマルガムは最冷部に移動するので、発光部内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、所望のランプ特性を得ることができる。請求項２の発明によれば、ビスマス、錫および水銀で構成される第１のアマルガムは、電極による加熱により直ちに多量の水銀を放出するので、光束の立ち上がりが早い。請求項３の発明によれば、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムである第２のアマルガムは、第１のアマルガムよりも水銀吸着力が大きいので、蛍光ランプの発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールしやすく、その結果、所望のランプ特性を得ることができる。
【００５５】
請求項４の発明によれば、光束の立ち上がりが早く、所望のランプ特性を得ることができる蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプを提供できる。請求項５の発明によれば、所望のランプ特性が得られた電球形蛍光ランプを具備しているので、信頼性が高く、安定して使用できる照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの立ち上がり特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図。
【図４】アマルガム温度に対する水銀蒸気圧の特性を示す説明図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図。
【符号の説明】
２０，３０ 電球形蛍光ランプ
２１，３１ 屈曲形蛍光ランプ
２２，３２ 口金
２３，３３ カバー
２４，３４ 点灯装置
２８
第１のアマルガム
２９
第２のアマルガム
３５
グローブ
４０，５０ 照明器具
４１，５１ 照明器具本体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電球形蛍光ランプおよび電球形蛍光ランプを具備した照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電球形蛍光ランプは、発光管の管径が細く、また、発光管を屈曲形にして比較的狭い外囲器内に収納されている。このため、管壁負荷が高く、また、放熱が不十分となって発光管の温度が上昇する。このような温度的に厳しい条件の下で、発光管に封入されている水銀の水銀蒸気圧を適正に制御するために、例えば特公平３−３４１８７号公報に記載されているように、補助アマルガムを発光管端部の電極近傍に設置するとともに、主アマルガムを発光管端部から突出された排気細管内に収容した構造が一般的に用いられている。また、補助アマルガムを用いていない電球形蛍光ランプとして、特開平８−３１３７４号公報（従来技術）に記載のものがある。この従来技術の電球形蛍光ランプは、蛍光体層にアマルガム粒を混合させることによって消灯中にアマルガムに水銀を吸着させ、再点灯時に、このアマルガムから水銀を放出させて光束立ち上がりを向上させたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の電球形蛍光ランプは、蛍光体層に非発光物質であるアマルガムが混合されているので、蛍光体層から放射される可視光が減少し、光束が低下してしまうという欠点がある。また、蛍光体層にアマルガム粒を混合させるので、蛍光体層が水銀との反応によって劣化するおそれがあり、実用化にあたっては種々の課題を有するものである。
【０００４】
本発明は、点灯方向によらず、蛍光ランプの発光効率（ｌｍ／Ｗ）を低下させることなく、光束の立ち上がりが早く、かつ、安定したランプ特性が得られる電球形蛍光ランプおよびこの電球形蛍光ランプを具備した照明器具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電球形蛍光ランプの発明は、内部に不活性ガスが封入され、両端部に電極が封装された屈曲形蛍光ランプと；一端に口金が取着され、他端に屈曲形蛍光ランプが取着されたカバーと；カバーの内部に収容されて屈曲形蛍光ランプを付勢させる点灯装置と；屈曲形蛍光ランプの一端内部に配設された第１のアマルガムと；屈曲形蛍光ランプの内部で移動可能に封入された粒状であって第１のアマルガムよりも水銀吸着力の大きい第２のアマルガムと；を具備していることを特徴とする。
【０００６】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り用語の定義および技術的意味は次のとおりとする。
【０００７】
不活性ガスは、少なくともアルゴンガスを含むものの他、クリプトン、ネオン等を含む希ガスを混合したものでもよい。
【０００８】
点灯装置は、蛍光ランプを付勢するものであれば、鉄心およびコイルから構成された安定器やインバータ点灯装置などのいずれであってもよい。
【０００９】
口金を介して点灯装置が給電されると、点灯装置は屈曲形蛍光ランプを始動させる。始動時、屈曲形蛍光ランプの一端内部に形成された第１のアマルガムは、電極に近いので加熱されて水銀を放出する。放出された水銀は、屈曲形蛍光ランプ内の全域に拡散される。また、始動直後の一定時間、熱電子の衝突による熱で蛍光ランプの発光部が発熱する結果、蛍光ランプの内部に封入された第２のアマルガムも水銀を放出する。その結果、蛍光ランプの発光部は直ちに水銀蒸気で満たされる。その後、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つようにする。
【００１０】
始動時、第１のアマルガムおよび第２のアマルガムより水銀が放出され、その水銀は蛍光ランプの全域に拡散されるので、蛍光ランプの水銀蒸気圧の立ち上がりが早く、付随して、光束の立ち上がりが早い。また、立ち上がり後、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性を安定的に得ることができる。最大の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を得るとともにランプ特性を安定させるには、発光部内の水銀蒸気圧を常時一定に保つ必要があるが、第２のアマルガムがその役割を果たすものである。
【００１１】
電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、粒状の第２のアマルガムは蛍光ランプの内部を移動し、内部の最下部に停留される。最下部は最冷部となっており、また、第２のアマルガムは第１のアマルガムよりも水銀蒸気圧が低く、水銀吸着力が高いので、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つようにする。
【００１２】
電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、第２のアマルガムは蛍光ランプ内の最冷部に移動するので、発光部内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、所望のランプ特性を得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、第１のアマルガムは、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムであることを特徴とする。
【００１４】
第１のアマルガムは、蛍光ランプの発光部に水銀を供給する役割があるので、水銀量をある程度（例えば、１５ｗｔ％）確保している。
【００１５】
ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムは、低い加熱温度でも多量に水銀を放出する。すなわち、水銀蒸気圧の高いアマルガムである。
【００１６】
ビスマス、錫および水銀で構成された第１のアマルガムは、電極による加熱により直ちに多量の水銀を放出するので、蛍光ランプの光束の立ち上がりが早い。
【００１７】
請求項３に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１または請求項２記載の電球形蛍光ランプにおいて、第２のアマルガムは、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムであることを特徴とする。
【００１８】
ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムは、請求項２記載の第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さく、例えば、４ｗｔ％である。
【００１９】
ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムは、第１のアマルガムよりも同一温度における水銀の放出量が少ないので蛍光ランプの発光部での水銀蒸気圧が低く、かつ、水銀吸着力が大きい。
【００２０】
ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムである第２のアマルガムは、第１のアマルガムよりも水銀吸着力が大きいので、蛍光ランプの発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールしやすい。その結果、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２１】
請求項４に記載の電球形蛍光ランプの発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の電球形蛍光ランプにおいて、屈曲形蛍光ランプは、グローブで覆われていることを特徴とする。
【００２２】
屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われることにより、電球形蛍光ランプの意匠性は向上するが、蛍光ランプの温度は大きく上昇する。
【００２３】
請求項１ないし３の電球形蛍光ランプにおいては、蛍光ランプの温度が上昇すると、蛍光ランプの一端内部に配設された第１のアマルガムよりの水銀の放出および拡散は早くなり、光束の立ち上がりは早くなるが、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールし難い。しかし、第２のアマルガムは、蛍光ランプの温度が上昇しても第２のアマルガムに対する水銀蒸気圧はほぼ一定あるいは小さな上昇である。そして、第２のアマルガムは、第１のアマルガムより発光部内に温度上昇に伴って増加して拡散されてきた水銀蒸気を吸収して、発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つ。その結果、屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプにおいても、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２４】
請求項４の電球形蛍光ランプにおいては、蛍光ランプの温度が上昇すると、蛍光ランプの内部に封入された第１のアマルガムよりの水銀の放出および拡散は早くなり、光束の立ち上がりは早くなるとともに、蛍光ランプの一端内部に配設された第２のアマルガムが発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つ。その結果、屈曲形蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプにおいても、所望のランプ特性を得ることができる。
【００２５】
請求項５に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと；電球形蛍光ランプを配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２６】
照明器具は、所望のランプ特性が得られた電球形蛍光ランプを具備しているので、信頼性が高く、安定して使用できる。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図である。
【００２９】
図１に示す電球形蛍光ランプ２０は、屈曲形蛍光ランプ２１、口金２２、カバー２３および点灯装置２４などから構成されている。屈曲形蛍光ランプ２１は、Ｕ字形に屈曲された発光部２５を形成して、内部に不活性ガスとしてのアルゴンガスを封入し、両端部２６ａ，２６ｂには図示しない電極が封装されている。そして、発光部２５には図示しない蛍光体膜が塗布されており、一端部２６ａに形成されている排気細管２７には、ビスマス、錫および水銀で構成されている第１のアマルガム２８が配設されており、発光部２５には、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成されている粒状の第２のアマルガム２９が封入されている。第２のアマルガム２９は、第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力が大きく、第１のアマルガム２８は水銀蒸気圧が高いものである。第２のアマルガム２９は、排気細管２７より屈曲形蛍光ランプ２１内の発光部２５内に封入される。排気細管２７から発光部２５内を排気したとき、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成されている第２のアマルガム２９は、水銀が放出されて、ビスマス、鉛、インジウムのアマルガムとなるが、屈曲形蛍光ランプ２１の点灯後、再び、ビスマス、鉛、インジウムおよび水銀で構成される第２のアマルガム２９となる。第１のアマルガム２８は、不活性ガスを発光部２５内に封入した後、排気細管２７内に封入され、その後、排気細管２７を封止することによって、排気細管２７内に配設されるものである。なお、不活性ガスは、アルゴンガスの他、アルゴンガスとネオン、クリプトンなどの不活性ガスを混合したものでもよい。
【００３０】
カバー２３の一端２３ａにねじ込み形の口金２２が取着され、その他端２３ｂに屈曲形蛍光ランプ２１が樹脂等を用いて取着されている。カバー２３の内部には点灯装置としてのインバータ点灯装置２４が収容されており、インバータ点灯装置２４は、口金２２および屈曲形蛍光ランプ２１と電気的に図示しないリード線で接続されている。口金２２を介してインバータ点灯装置２４が給電されると、インバータ点灯装置２４は高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ２１を付勢させる。なお、点灯装置は、鉄心およびコイルで構成された安定器であってもよい。また、口金は差し込み形であってもよい。
【００３１】
口金２２を介してインバータ点灯装置２４が給電（１００Ｖ）されると、インバータ点灯装置２４は駆動して高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ２１に印加される。すると、屈曲形蛍光ランプ２１の電極が発熱して熱電子を放出し、発光部２５に放電が形成され、屈曲形蛍光ランプ２１は始動、点灯する。そして、電極が発する熱によって、排気細管２７内に配設されている第１のアマルガム２８は加熱され、水銀を放出する。放出された水銀は発光部２５内に拡散されていく。また、始動直後は、発光部２５の最冷部が不安定であり、第２のアマルガム２９も水銀を放出するので、時間の経過とともに発光部２５内の水銀の蒸気圧が高まっていく。そして、発光部２５内に水銀蒸気が充満されると、第２のアマルガム２９は水銀を吸収して発光部２５内の水銀蒸気圧を一定に保つ。第２のアマルガム２９は発光部２５内の最冷部に停留されているので、水銀蒸気圧のコントロール作用を備えるものである。放電によって水銀から放射された紫外線が発光部２５内の蛍光体膜に照射されて、屈曲形蛍光ランプ２１から可視光が放射される。可視光の光束は、発光部２５内の水銀蒸気圧の上昇とともに立ち上がり、水銀蒸気圧が安定すると光束も安定する。水銀蒸気圧が安定すると、ランプ電流、ランプ電圧、ランプ電力のランプ特性も安定する。定格のランプ特性が得られる水銀蒸気圧となるように、第１のアマルガムおよび第２のアマルガム等が構成されている。
【００３２】
図２に、図１に示す電球形蛍光ランプ２０の立ち上がり特性を示す。なお、屈曲形蛍光ランプ２１は、電力１３Ｗで、管外径φ１２．５ｍｍ、発光部２５の全長７２．５ｍｍである。また、第１のアマルガム２８は、ビスマス（４８．５％）、錫（３６．５％）および水銀（１５％）からなるアマルガム（以下、Ａｍ１と略する。）であり、第２のアマルガム２９は、ビスマス（５２．６％）、鉛（４０．５％）、インジウム（２．９％）および水銀（４％）からなるアマルガム（以下、Ａｍ２と略する。）である。なお、括弧内は、屈曲形蛍光ランプ２１への封入時の組成比率を示し、屈曲形蛍光ランプ２１が点灯、消灯されると、アマルガムに含まれる水銀量が異なるので、その組成比率は異なるものである。また、電球形蛍光ランプ２０は、下向き（口金２２が上向き）点灯した。図中、（Ａ）は、図１に示す本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０の始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。なお、光束の立ち上がりは、安定時の光束を１００％としてその相対光束で示している。（Ｂ）は、従来の電球形蛍光ランプの始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。従来の電球形蛍光ランプは、図１に示す電球形蛍光ランプ２０において、第２のアマルガム２９が屈曲形蛍光ランプ２１に封入されていないものであり、第１のアマルガム２８（Ａｍ１）のみが排気細管２７に配設されているものである。（Ｃ）は、従来の電球形蛍光ランプにおいて、第１のアマルガム２８をアマルガム（Ａｍ２）とした電球形蛍光ランプの始動後の点灯時間に対する光束の立ち上がりを示す。本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０から放射される光束（Ａ）は、始動後、１分で安定状態（１００％）の８０％まで立ち上がり、２分でほぼ安定状態まで立ち上がり、その後は安定的に維持された。従来の電球形蛍光ランプの光束（Ｂ）が約１分で安定状態まで立ち上がっていることからすると、立ち上がり時間は遅くなっている。これは、始動直後は、発光部２５内の水銀蒸気圧が低く、第１のアマルガム２８から発光部２５内に水銀が拡散されることに加え、第２のアマルガム２９からも水銀が放出、拡散されるが、水銀蒸気圧が発光部２５内で高まってくると、第２のアマルガム２９が水銀を吸収するので発光部２５内の水銀蒸気圧がその分低くなって光束が低下することを示している。しかし、電球形蛍光ランプ２０の光束は、始動後、１分で安定状態の８０％まで立ち上がっているので、一般的に言えば、立ち上がりは早いと言える。また、電球形蛍光ランプ２０は、安定時、光束が安定し、図示しないが、ランプ特性もほぼ定格値を保った。これは、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力にコントロールされていることを示す。下向き点灯されている屈曲形蛍光ランプ２１の最下部２６ｃは電極やインバータ点灯装置２４の熱源に遠く、しかも最下に位置しているので、最冷部を形成している。この最下部２６Ｃに第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きい粒状の第２のアマルガム２９が移動して停留しているので、発光部２５内の水銀蒸気は主に第２のアマルガム２９に吸収されて、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、定格のランプ特性が得られるものである。
【００３３】
さらに、電球形蛍光ランプ２０および従来の電球形蛍光ランプの発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。定格電源電圧１００Ｖで２時間、下向き点灯した後、屈曲形蛍光ランプ２１の全光束を測定した。その結果、電球形蛍光ランプ２０は、ランプ電力１３．５Ｗで、全光束７１５ｌｍ、発光効率５３ｌｍ／Ｗとなり、従来の電球形蛍光ランプのランプ電力１３Ｗ、全光束６５０ｌｍ、発光効率５０ｌｍ／Ｗの発光特性と比較して、発光効率が６％向上した。従来の電球形蛍光ランプの発光効率が低いのは、発光部２５内の水銀蒸気圧が所定の蒸気圧より高いことを示している。なお、光束（Ｃ）の電球形蛍光ランプの発光効率は、５４ｌｍ／Ｗと高いが、図２に示すように、立ち上がり特性は非常に劣るものであった。
【００３４】
上述のように、本実施の形態の電球形蛍光ランプ２０は、従来の電球形蛍光ランプに比べ、立ち上がり特性は劣るが、発光効率が向上し、定格のランプ特性が得られるとともにランプ特性が安定しているものである。
【００３５】
上述の光束の立ち上がり特性、光束の安定性および発光効率（ｌｍ／Ｗ）などは、電球形蛍光ランプ２０を横向き点灯、上向き（口金２２が下向き）点灯時もほぼ同様であった。第２のアマルガム２９は、屈曲形蛍光ランプ２１内で移動可能に粒状に形成されているので、電球形蛍光ランプ２０を横向きにした時は屈曲形蛍光ランプ２１の最下部２６ｄまたは２６ｅ（図１参照）に、上向きにした時は最下部２６ａまたは２６ｂ（図１参照）に重力等の作用で移動し停留する。電球形蛍光ランプ２０の点灯時、横向きの最下部２６ｄまたは２６ｅに、上向きの最下部２６ａまたは２６ｂに最冷部が形成されるので、発光部２５内の水銀蒸気は排気細管２７内に配設されている第１のアマルガム２８より水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９に主に吸収されて、発光部２５内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、所望のランプ特性が得られるとともにランプ特性が安定する。
【００３６】
また、第２のアマルガム２９として、ビスマス（６６ｗｔ％）、インジウム（３２ｗｔ％）、水銀（２ｗｔ％）からなるアマルガム、ビスマス（６５ｗｔ％）、インジウム（３１ｗｔ％）、水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガム、ビスマス（５５ｗｔ％）、錫（４１ｗｔ％）、水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガムおよびビスマス（４９ｗｔ％）、鉛（３７ｗｔ％）、インジウム（１０ｗｔ％）水銀（４ｗｔ％）からなるアマルガムなど、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成される各種組成比率のアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さい各種組成比率のアマルガムを用いても、上述と同様に、電球形蛍光ランプ２０の点灯方向に影響されずに従来の電球形蛍光ランプと比べて、所望のランプ特性が得られ、ランプ特性が安定して発光効率（ｌｍ／Ｗ）が向上した電球形蛍光ランプ２０が得られた。
【００３７】
本実施の形態は、屈曲形蛍光ランプ２１の一端部２６ａに形成された排気細管２７内に第１のアマルガム２８を配設するとともに屈曲形蛍光ランプ２１内に第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９を封入するものである。そして、屈曲形蛍光ランプ２１の始動時に、第１のアマルガム２８より発光部２５内に水銀を放出、拡散させるとともに第２のアマルガム２９も水銀を放出させて、水銀蒸気圧の立ち上がり、すなわち、光束の立ち上がりを早くするものであり、光束の立ち上がり後、第２のアマルガム２９は発光部２５内の水銀を吸収して発光部２５内の水銀蒸気圧を所望の水銀蒸気圧に保ち、所望のランプ特性、すなわち、定格のランプ特性を得るものである。したがって、第１のアマルガム２８は、電極などによる加熱で水銀を発光部２５内に放出する水銀蒸気圧の高いアマルガムであればよく、第２のアマルガム２９は、屈曲形蛍光ランプ２１の始動時に水銀を放出して、水銀蒸気が発光部２５内に充満した後は水銀を吸収するアマルガムで、かつ、第１のアマルガム２８よりも水銀吸着力の大きいアマルガムであればよいものである。
【００３８】
図１に示す電球形蛍光ランプ２０は、粒状の第２のアマルガム２９を屈曲形蛍光ランプ２１内に封入しているので、始動時に第１のアマルガム２８に加え第２のアマルガム２９からも水銀が放出され、従来の電球形蛍光ランプに比べると劣るが、それでも光束の立ち上がりが早い。また、第２のアマルガム２９は、光束が立ち上がった後は発光部２５内の水銀を吸着して発光部２５内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性が得られ、かつ、ランプ特性が安定するという効果をもたらす。また、発光効率（ｌｍ／Ｗ）は従来の電球形蛍光ランプよりも向上する。さらに、電球形蛍光ランプ２０は、従来技術の電球形蛍光ランプのように、光束の立ち上がりを早くするために、蛍光体層１０に水銀８と融和しやすいアマルガム１２を混合したり、蛍光体層１３上にアマルガム層１４を形成するものではないので、従来技術の電球形蛍光ランプ１と比べ安価であるという利点がある。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプについて述べる。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
図３に示す電球形蛍光ランプ３０は、屈曲形蛍光ランプ３１、口金３２、カバー３３、点灯装置３４およびグローブ３５などから構成されている。屈曲形蛍光ランプ３１は、鞍形に屈曲された発光部３６を形成して、一端部３６ａに形成されている排気細管３７には第１のアマルガム２８が配設され、発光部３６には粒状の第２のアマルガム２９が封入されている。屈曲形蛍光ランプ３１は２３Ｗ、２５Ｗなどのランプ特性を有するものである。カバー３３の一端３３ａにねじ込み形の口金３２が取着され、その他端３３ｂに屈曲形蛍光ランプ３１が樹脂等を用いて取着されている。屈曲形蛍光ランプ３１は、カバー３３の他端３３ｂに取り付けられた透光性のグローブ３５で覆われている。カバー３３の内部には点灯装置としてのインバータ点灯装置３４が収容されており、インバータ点灯装置３４は、口金３２および屈曲形蛍光ランプ３１と電気的に図示しないリード線で接続されている。口金３２を介してインバータ点灯装置３４が給電されると、インバータ点灯装置３４は高周波電圧を出力して屈曲形蛍光ランプ３１を付勢させる。なお、カバー３３、グローブ３５には通気用の穴を形成してもよい。
【００４２】
電球形蛍光ランプ３０の屈曲形蛍光ランプ３１は、グローブ３５で覆われているので、発光部３６内の最冷部の温度が上昇しやすい。しかし、電球形蛍光ランプ３０は、図１に示す電球形蛍光ランプ２０と同様な作用で、第２のアマルガム２９が発光部３６内の過剰な水銀蒸気を吸収して、発光部３６内の水銀蒸気圧を定格のランプ特性が得られる所望の圧力に保つ。図４に、発光部３６内に封入されたアマルガムにおいて、アマルガム温度に対する水銀蒸気圧の特性を示す。図中、（１）は水銀、（２）は第１のアマルガム２８、（３）は第２のアマルガム２９に対する特性である。水銀は、アマルガム温度に対して直線的に水銀蒸気圧が上昇する。第１のアマルガム２８は、水銀と同様に水銀蒸気圧が上昇するが、アマルガム温度が高くなると緩やかな上昇となる。第２のアマルガム２９は、アマルガム温度が低い（例えば、５０℃以下）範囲では、水銀と同様に直線的に水銀蒸気圧が上昇するが、ある温度範囲（例えば、５０〜６０℃）において、ほぼ一定の水銀蒸気圧となり、さらにアマルガム温度が上昇すると水銀蒸気圧が緩やかに上昇するものである。ほぼ一定の水銀蒸気圧となるアマルガム温度の温度範囲は、第２のアマルガム２９を構成する組成および組成比率によって異なるものである。屈曲形蛍光ランプ３１において、粒状の第２のアマルガム２９は発光部３６の最下部３６ｂに移動して停留し、最下部３６ｂは最冷部に形成される。屈曲形蛍光ランプ３１がグローブ３５で覆われ、最下部３６ｂの温度が上昇して最冷部温度が上昇しても、最冷部温度が、水銀蒸気圧がほぼ一定となるアマルガムの温度範囲（例えば、５０〜６０℃）になるようにしている。したがって、屈曲形蛍光ランプ３１の温度が上昇しても、第２のアマルガム２９は発光部３６内の水銀蒸気を吸収して、発光部３６内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つように作用する。
【００４３】
図３に示す電球形蛍光ランプ３０において、光束の立ち上がり特性および発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。その結果、光束の立ち上がりは、図２の（Ａ）に示す図１の電球形蛍光ランプ２０とほぼ同一の立ち上がり特性であり、発光効率は５４ｌｍ／Ｗであった。また、点灯方向に関係なく、所望のランプ特性が安定して得られた。
【００４４】
なお、上記実施形態の電球形蛍光ランプが小形化、高負荷点灯化によって管壁負荷（Ｗ／ｍ ２ ）が上昇し、高温状態で点灯される場合には、第１および第２のアマルガム２８，２９の配設関係をそれぞれ逆に構成すればよい。
【００４５】
すなわち、管壁負荷条件での高温点灯では、最冷部が放電空間から離間した箇所に形成されるため、この領域に水銀吸着力の大きい第２のアマルガム２９を配設し、第１のアマルガム２８を屈曲形蛍光ランプ２１，３１の内部に配設することで、最冷部温度で第２のアマルガム２９が水銀蒸気圧を制御して効率よく点灯することができるとともに、点灯直後に第１のアマルガム２８に吸着していた水銀を放出することにより始動立上りを改善することができる。
【００４６】
この変形例では、第１のアマルガム２８は、定量封入用として用いられる亜鉛アマルガム（Ｚｎ−Ｈｇ）をペレット状にして屈曲形蛍光ランプ２１，３１の内部に移動可能な状態で封入している。第２のアマルガムは、ビスマス−インジウム−水銀（Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇ）やビスマス−インジウム−錫−水銀（Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇ）などが用いられ、排気細管２７に配設される。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具について述べる。
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図である。
【００４９】
図５に示す照明器具４０は、門柱灯であり、図１に示す電球形蛍光ランプ２０が上向きにされて照明器具本体４１に配設されている。電球形蛍光ランプ２０が照明器具本体４１内に密閉されて収容されていても、屈曲形蛍光ランプ２１内の第２のアマルガム２９が、発光部２５内の水銀蒸気を吸収して、発光部２５内を所望の水銀蒸気圧に保つので、所望のランプ特性が得られる。
【００５０】
電球形蛍光ランプ２０の始動後、直ちに明るくなり、明るさが安定している信頼性の向上した照明器具４０が提供できる。
【００５１】
次に、本発明の第４の実施の形態を示す照明器具について述べる。
【００５２】
図６は、本発明の第４の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図である。
【００５３】
図６に示す照明器具５０は、天井等に埋設されるダウンライトあり、図３に示す電球形蛍光ランプ３０が下向きにされて照明器具本体５１に配設されている。電球形蛍光ランプ３０の始動後、直ちに明るくなり、明るさが安定している信頼性の向上した照明器具５０が提供できる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、始動時、第１のアマルガムおよび第２のアマルガムより水銀が放出されて、蛍光ランプの全域に拡散されるので、蛍光ランプの光束の立ち上がりが早い。また、第２のアマルガムは発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力に保つので、所望のランプ特性を安定的に得ることができる。そして、電球形蛍光ランプの点灯方向に応じて、第２のアマルガムは最冷部に移動するので、発光部内の水銀蒸気圧が所望の圧力に保たれ、その結果、所望のランプ特性を得ることができる。請求項２の発明によれば、ビスマス、錫および水銀で構成される第１のアマルガムは、電極による加熱により直ちに多量の水銀を放出するので、光束の立ち上がりが早い。請求項３の発明によれば、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムである第２のアマルガムは、第１のアマルガムよりも水銀吸着力が大きいので、蛍光ランプの発光部内の水銀蒸気圧を所望の圧力にコントロールしやすく、その結果、所望のランプ特性を得ることができる。
【００５５】
請求項４の発明によれば、光束の立ち上がりが早く、所望のランプ特性を得ることができる蛍光ランプがグローブで覆われた電球形蛍光ランプを提供できる。請求項５の発明によれば、所望のランプ特性が得られた電球形蛍光ランプを具備しているので、信頼性が高く、安定して使用できる照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの立ち上がり特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部切り欠き断面図。
【図４】アマルガム温度に対する水銀蒸気圧の特性を示す説明図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す照明器具の一部切り欠き断面図。
【符号の説明】
２０，３０ 電球形蛍光ランプ
２１，３１ 屈曲形蛍光ランプ
２２，３２ 口金
２３，３３ カバー
２４，３４ 点灯装置
２８
第１のアマルガム
２９
第２のアマルガム
３５
グローブ
４０，５０ 照明器具
４１，５１ 照明器具本体
Claims (5)
- 内部に不活性ガスが封入され、両端部に電極が封装された屈曲形蛍光ランプと；
一端に口金が取着され、他端に屈曲形蛍光ランプが取着されたカバーと；
カバーの内部に収容されて屈曲形蛍光ランプを付勢させる点灯装置と；
屈曲形蛍光ランプの一端内部に配設された第１のアマルガムと；
屈曲形蛍光ランプの内部で移動可能に封入された粒状であって第１のアマルガムよりも水銀吸着力の大きい第２のアマルガムと；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。 - 第１のアマルガムは、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムであることを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
- 第２のアマルガムは、ビスマスもしくはビスマス−錫を含みさらに鉛およびインジウムの少なくとも一方を含んで構成されるアマルガム、または、ビスマス、錫および水銀で構成されるアマルガムで、かつ、第１のアマルガムよりも水銀の重量比が小さいアマルガムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電球形蛍光ランプ。
- 屈曲形蛍光ランプは、グローブで覆われていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の電球形蛍光ランプ。
- 請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと；
電球形蛍光ランプを配設している照明器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
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