JP4530170B2 - 電球形蛍光ランプおよび照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを点灯させるインバータ回路を有する電球形蛍光ランプ、および照明器具に関する。

従来、Ｎ形の電界効果形トランジスタおよびＰ形の電界効果形トランジスタを直列に接続した相補形のハーフブリッジ形のインバータ回路が知られている。そして、このインバータ回路のＮ形およびＰ形の電界効果形トランジスタは、それぞれのソースが互いに接続されており、それぞれのゲートが互いに接続されている。さらに、これらＮ形およびＰ形の電界効果形トランジスタのドレインは直流電源の正極および負極にそれぞれ接続されている。

そして、この種のインバータ回路としては、Ｎ形およびＰ形の電界効果形トランジスタそれぞれが、各端子を露出させた状態で、同一パッケージ内に収容されてスイッチング用素子として形成されている。また、このスイッチング用素子は、回路基板上に直立して実装されており、この回路基板上に実装された部品により形成されたゲート制御回路に各Ｎ形およびＰ形の電界効果形トランジスタそれぞれのゲートが接続されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１８８５０号公報

電球形蛍光ランプは、さらなる小形化が要求されていることから、インバータ回路の寸法をより小さくする必要があり、そのためにはスイッチング用素子を一層小形化しなければならない。

しかしながら、特許文献１に記載のように、Ｎ形およびＰ形の電界効果形トランジスタのそれぞれを単に同一のパッケージ内に収容させて構成したスイッチング用素子を回路基板上に直立して実装した構成では、素子の取付強度を確保するのに素子のリード端子をある程度太くする必要があるため素子の小形化には限界があった。また、特許文献１にはスイッチング素子を面実装タイプにすることについて開示されているが、素子を小形化するための具体的な手段については開示がなく、電球形蛍光ランプ用インバータ回路に適用したときの性能については検討されていなかった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、実装効率を向上した電球形蛍光ランプ、および照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の電球形蛍光ランプは、ランプ電力が７〜１５Ｗで点灯される蛍光ランプと、蛍光ランプを駆動するインバータスイッチである一対の電界効果形トランジスタを同一パッケージ内に収納したワンパッケージスイッチ、コンデンサおよびインダクタを有して共振電圧を発生する点灯回路とを備えた電球形蛍光ランプにおいて、ワンパッケージスイッチは、縦および横の寸法がそれぞれ６ｍｍ以下、厚さ寸法が２ｍｍ以下の略矩形状の面実装部品として形成され、蛍光ランプの異常放電時にドレイン電流が増大して発熱し、自己破壊するものである。

請求項２記載の照明器具は、器具本体と、この器具本体に装着される請求項１記載の電球形蛍光ランプとを具備したものである。

請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、点灯回路の小形化が可能となるとともに、蛍光ランプの寿命末期時における異常点灯によりワンパッケージスイッチが速やかに温度上昇して早期に自己破壊するので、異常点灯が長期間継続することを防止できる。

請求項２記載の照明器具によれば、電球形蛍光ランプを使用可能な照明器具を増加できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図５に第１の実施の形態を示し、図１は電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた側面図であり、図２は電球形蛍光ランプの口金部の分解側面図であり、図３は電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの平面図であり、図４は電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの側面図であり、図５は電球形蛍光ランプの回路図である。

そして、図１および図２に示すように、１は電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ１は、口金２を有するカバー３と、このカバー３に収納された点灯装置としての点灯回路４と、透光性を有するグローブ５と、このグローブ５に収納された蛍光ランプ６とを備えている。口金２、カバー３およびグローブ５から構成される外囲器は、定格電力６０Ｗ相当または１００Ｗ相当の白熱電球などの一般照明用電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。なお、一般照明用電球とはＪＩＳ Ｃ ７５０１に定義されているものである。

カバー３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６に向かって拡開する略円筒状に形成されている。カバー３には、エジソンタイプのＥ２６形などの口金２が被せられて、接着剤またはかしめなどにより固定されている。

グローブ５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、一般照明用電球のガラス球と略同一形状の滑らかな曲面状に形成されている。また、このグローブ５の開口部の縁部には、カバー３の開口部の内側に嵌合する嵌合縁部が形成されている。なお、このグローブ５は、拡散膜などの別部材を組み合わせ、輝度の均一性を向上させることもできる。

点灯回路４は、蛍光ランプ６の長手方向と直交する面に対して平行に設置される略円板状の回路基板11を備えている。この回路基板11の非蛍光ランプ６側つまり口金２側の第１面12とこの第１面12に対して反対である蛍光ランプ６側の第２面13との両面に点灯回路４を構成する電子部品14が配置されている。

蛍光ランプ６は、ガラス製のバルブ体21を有し、このバルブ体21の内面には、例えば３波長発光形の蛍光体層が形成され、また、バルブ体21の内部には、アルゴンなどの希ガスや水銀などを含む放電ガスが封入されている。さらに、バルブ体21の両端には、電極22，22（図５に示す）が封装されている。

バルブ体21は、３本の屈曲したバルブ23a，23b，23cを有している。これらバルブ23a，23b，23cは、ガラス製の断面略円筒状であって中間部で滑らかに湾曲された屈曲部を有する略Ｕ字状に形成されている。また、中間のバルブ23bの両端と、両端の各バルブ23a，23cの一端とが図示しない連結管を介して接続され、１本の連続した放電路を構成するバルブ体21が形成されている。

バルブ体21が電球形蛍光ランプ１に組み込まれた状態では、各バルブ23a，23b，23cの屈曲部は、電球形蛍光ランプ１のランプ長手方向の中心軸を中心とする所定の円周上に等間隔で位置されている。そして、これら各バルブ23a，23b，23cは、断面三角形の各辺に対応して配置されている。

また、蛍光ランプ６は、蛍光ランプ固定部材であるとともに点灯回路固定部材であるホルダ31に取り付けられている。このホルダ31はカバー３に固定されている。そして、このホルダ31は、円板状をなす基板部32を備えており、この基板部32に形成された図示しない複数の取付孔に各バルブ23a，23b，23cの端部を挿入したうえで例えば図示しないシリコーン樹脂などの接着剤にて接着などして、バルブ体21がホルダ31に固定されている。

そして、このホルダ31をカバー３の内側に嵌合し、さらに、このホルダ31とカバー３との間にグローブ５の嵌合縁部を嵌合した状態で、これらホルダ31とカバー３との間に接着剤を充填することにより、これらホルダ31とカバー３とが互いに固定されている。また、このホルダ31の上側には、円筒状などをなす取付片部33が突設されている。この取付片部33には、嵌合あるいは接着などされて点灯回路４の回路基板11が取り付けられている。

ここで、点灯回路４は、図５に示すように、商用交流電源ｅにヒューズF1を介してフィルタを構成するコンデンサC1が接続されている。このコンデンサC1には、全波整流器41の入力端子が接続されている。また、この全波整流器41の出力端子には、フィルタを構成するインダクタL1を介して平滑用のコンデンサとしての電解コンデンサC2が接続されて入力電源回路Ｅが構成されている。この入力電源回路Ｅの電解コンデンサC2には、高周波を発生するハーフブリッジ形のインバータ回路42の高周波電圧を発生させるためのスイッチングを行うインバータ主回路43が接続されている。なお、入力電源回路Ｅの電解コンデンサC2を含む電子部品14の多くは、回路基板11の第１面12に取り付けられている。

インバータ主回路43は、電解コンデンサC2に対して並列に、インバータスイッチである互いに相補形に構成された一対のＭＯＳ形のＮチャネルのトランジスタとしての電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）Q1と、ＭＯＳ形のＰチャネルのトランジスタとしての電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）Q2とが互いに直列な関係で接続されている。ここで、これら電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2のそれぞれは、ドレインソース間電圧（Ｖ_ＤＳ）が２００Ｖ以上で、ドレイン電流（Ｉ_Ｄ）が０．５Ａ以上の特性を有するように構成されている。

そして、これら電界効果形トランジスタQ1およびQ2は、図３ないし図５に示すように、半導体チップ状態の電界効果形トランジスタQ1およびQ2が樹脂やガラスなどからなる同一の絶縁性モールド材料によって同時にモールドされることにより、同一パッケージ44内に内蔵されて収容されたスイッチング用素子である。このように、電界効果形トランジスタ毎に個別にモールドされたスイッチ素子を一対集合させ、さらにモールドして同一パッケージ化したものではなく、完全なモールドが行われる前の半導体チップ状態の一対の電界効果形トランジスタQ1およびQ2を同一のモールド材料で同時にモールドしたスイッチング用素子をワンパッケージスイッチ45と定義する。このワンパッケージスイッチ45は、ワンパッケージダブル電界効果形トランジスタ素子としてのパワーパッケージ素子である。なお、ワンパッケージスイッチ45との端子は６ピン端子または４ピン端子であってもよい。

また、ワンパッケージスイッチ45は、面実装部品であり、図１および図２に示すように、回路基板11の第２面13に面実装されている。そして、このワンパッケージスイッチ45のパッケージ44は、略矩形平板状に形成されている。具体的に、このワンパッケージスイッチ45は、ワンパッケージサイズ、すなわち長さ寸法が６ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ程度で、幅寸法が６ｍｍ以下、より好ましくは４．５ｍｍ程度で、厚さ寸法が２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ程度である。

ここで、ワンパッケージスイッチ45は、図３ないし図５に示すように、電界効果形トランジスタQ1のドレインがＮチャネルの一対のドレイン端子D(N)として、パッケージ44の一側縁に並列されて突出して露出されている。また、この電界効果形トランジスタQ1のゲートおよびソースのそれぞれは、Ｎチャネルのゲート端子G(N)およびソース端子S(N)としてパッケージ44の他側縁から並列に突出して露出されている。

同様に、電界効果形トランジスタQ2のドレインがＰチャネルの一対のドレイン端子D(P)として、パッケージ44の一側縁に並列されて突出して露出されている。これらドレイン端子D(P)は、電界効果形トランジスタQ1の各ドレイン端子D(N)と同様に等間隔に並べられた状態で設けられている。さらに、この電界効果形トランジスタQ2のゲートおよびソースのそれぞれは、Ｐチャネルのゲート端子G(P)およびソース端子S(P)として、パッケージ44の他側縁から並列に突出して露出されている。そして、これらゲート端子G(P)およびソース端子S(P)もまた、ゲート端子G(N)およびソース端子S(N)と同様に等間隔に並べられた状態で設けられている。

また、これらドレイン端子D(N)，D(P)、ゲート端子G(N)，G(P)およびソース端子S(N)，S(P)それぞれの基端部は、図４に示すように、パッケージ44の両側縁の厚さ方向における中間部から、このパッケージ44の両側縁に対して垂直に、このパッケージ44の表面および裏面に沿って突出している。また、これらドレイン端子D(N)，D(P)、ゲート端子G(N)，G(P)およびソース端子S(N)，S(P)それぞれの中間部は、パッケージ44の表面側から裏面側に向けて、このパッケージ44の表面および裏面に対して垂直に突出されている。

さらに、これらドレイン端子D(N)，D(P)、ゲート端子G(N)，G(P)およびソース端子S(N)，S(P)それぞれの先端部は、パッケージ44の裏面に沿って、このパッケージ44の裏面と略面一になるように構成されており、このパッケージ44の両側縁に対して垂直に突出されている。すなわち、これらドレイン端子D(N)，D(P)、ゲート端子G(N)，G(P)およびソース端子S(N)，S(P)それぞれの先端部は、ワンパッケージスイッチ45の裏面側を回路基板11の第２面13に近接させて面実装させた際に、この回路基板11の第２面13に形成された回路パターンのランド部にそれぞれが接続されるように構成されている。

また、図５に示すように、ワンパッケージスイッチ45のパッケージ44内における、電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2のそれぞれには、寄生ダイオードで構成されるダイオードD1，D2が存在している。

さらに、ワンパッケージスイッチ45のパッケージ44内における、電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2それぞれのソースとゲートとの間には、これら電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2を保護するツェナダイオードZD1，ZD2がそれぞれ接続されている。

そして、電界効果形トランジスタQ2のドレインとソースとの間には、帰還用のトランスの一次巻線L2、限流用のインダクタとしてのバラストチョークL3および直流カット用のコンデンサC3、および蛍光ランプ６の両端の電極22，22のフィラメントコイルを介して接続された共振用のコンデンサC4からなる直列回路が接続されている。コンデンサC4は、一方の電極22のフィラメントコイルの他端と他方の電極22のフィラメントコイルの他端との間の非インバータ主回路43側に接続されているので、予熱用および始動用のコンデンサC4として作用する。

また、電解コンデンサC2と電界効果形トランジスタQ1およびQ2のゲート端子G(N)，G(P)の間には、起動回路46を構成する起動用の抵抗R1が接続されている。すなわち、電界効果形トランジスタQ1のドレインD(N)とゲート端子G(N)，G(P)との間に、起動用の抵抗R1が接続されていることになる。

なお、起動回路46は抵抗R1，R2，R4、コンデンサC6，C7の充電ループを含んで構成されているものであるが、充電ループの一部に共振用のコンデンサC4を含む負荷回路を利用したものとしてもよい。

そして、これら電界効果形トランジスタQ1およびQ2のゲート端子G(N)，G(P)と、電界効果形トランジスタQ1およびQ2のソース端子S(N)，S(P)との間には、コンデンサC6およびゲート制御回路47のコンデンサC7の直列回路が接続されている。これらコンデンサC6およびC7の直列回路に対して並列に電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2のゲート保護のためのツェナダイオードZD3およびZD4の直列回路が接続されている。

なお、ゲート制御回路47はトランスの一次巻線L2、二次巻線L4、コンデンサC6，C7、ツェナーダイオードZD3，ZD4を含んでなる自励発振形のドライブ回路であるが、他励式のドライブ回路を用いてもよい。

また、トランスの一次巻線L2には、二次巻線L4が磁気的に結合して設けられている。この二次巻線L4はインダクタンス素子としても機能するものであり、コンデンサC6およびコンデンサC7の接続点に接続されている。そして、コンデンサC6に対して並列に、起動回路46の抵抗R2が接続されている。

さらに、電界効果形トランジスタQ2のドレインとソースとの間には、起動回路46の抵抗R4およびスイッチング改善用のコンデンサC8の直列回路が接続されている。また、電界効果形トランジスタQ1のソース端子S(N)および電界効果形トランジスタQ2のソース端子S(P)のそれぞれは、抵抗R4とコンデンサC8の接続点に接続されている。

なお、インバータ主回路43は、互いに直列的に接続されたスイッチング素子を２対以上有する例えばフルブリッジ形のものでもよい。さらに、蛍光ランプ６は、両方の電極22，22のフィラメントコイルが予熱される形式のものでも、両方の電極22，22のフィラメントコイルが予熱されない形式のものでもよい。

また、回路基板11の第１面12には、点灯回路４の電解コンデンサC2、バラストチョークL3などを含む電子部品14の大部分が実装されている。なお、バラストチョークL3は回路基板11の略中央部に配設されていて、電解コンデンサC2がその上に配置されている。電解コンデンサC2の一対のリード線は、バラストチョークL3のボビンケースの端部に形成された図示しないリード線挿通孔を通って回路基板11に接続されており、この一対のリード線は上記リード線挿通孔に挿入可能な形状とするために折曲によりフォーミングされている。このように比較的大きい部品であるバラストチョークL3と電解コンデンサC2とを回路基板11の略中央部に高さ方向に互いに重なるように配置することで、回路基板11の幅方向寸法を小さくすることができ、点灯回路４をより小形化することができる。回路基板11の第２面13には、ワンパッケージスイッチ45のほか、ダイオードやチップ抵抗などの比較的耐熱温度が高い小形電子素子が実装されている。

そして、点灯回路４に商用交流電源ｅから電力が投入されると、商用交流電源ｅの電圧を全波整流器41で全波整流し、電解コンデンサC2で平滑される。

電解コンデンサC2の両端電圧の上昇により、起動回路46の抵抗R1，R4などを介してコンデンサC6，C7が充電されてＮチャンネルの電界効果形トランジスタQ1のゲートに電圧が印加され、電界効果形トランジスタQ1がオンする。電界効果形トランジスタQ1のオンにより一次巻線L2、バラストチョークL3、コンデンサC3およびC4の閉路に電流が流れ、主としてバラストチョークL3およびコンデンサC4による直列共振作用により共振電圧が生じる。

そして、一次巻線L2の帰還電流が二次巻線L4に発生して電圧が誘起され、ゲート制御回路47のコンデンサC6およびコンデンサC7などが固有共振して電界効果形トランジスタQ1をオンさせ、電界効果形トランジスタQ2をオフさせる電圧を発生する。

次いで、一次巻線L2、コンデンサC3、バラストチョークL3およびコンデンサC4の回路での共振電圧が反転すると二次巻線L4には前回と逆の電圧が発生し、ゲート制御回路47は電界効果形トランジスタQ1をオフさせ、電界効果形トランジスタQ2をオンさせる電圧を発生させて、自励発振が開始される。

さらに、一次巻線L2、コンデンサC3、バラストチョークL3およびコンデンサC4の回路での共振電圧が反転すると、電界効果形トランジスタQ1がオンするとともに、電界効果形トランジスタQ2がオフする。

以後、同様に、電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2が交互にオン、オフして、共振電圧が発生し、コンデンサC4に並列接続された蛍光ランプ６は電極22，22のフィラメントコイルが予熱されつつ始動電圧が印加されて、始動、点灯する。

また、ツェナダイオードZD1，ZD2，ZD3，ZD4により、電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2のゲート電圧を一定化するとともに、ゲートを過大な電圧から保護している。

この結果、ＮチャネルおよびＰチャネルの電界効果形トランジスタQ1，Q2を用い、かつ、Ｎチャネルの電界効果形トランジスタQ1を高電位側に接続したので、１つのゲート制御回路47によりＮチャネルおよびＰチャネルの電界効果形トランジスタQ1，Q2が制御される。

上記実施の形態によれば、ワンパッケージスイッチ45は、縦および横の寸法がそれぞれ６ｍｍ以下の略矩形状の面実装部品であり、両側からそれぞれ端子が導出されているとともに、この端子によって回路基板11に面実装されるものである。ワンパッケージスイッチ45の縦および横の寸法をそれぞれ６ｍｍ以下に小形化することによって、回路基板11における実装面積が少なくなり、その分回路基板11の配線パターンを印刷したり、第１面側の部品をチップ化したものに置き換えて第２面側に実装させることなどにより実装効率を向上でき、回路基板11を小形化することが可能となる。

したがって、ワンパッケージスイッチ45による回路基板11への実装効率を向上できるとともに、回路の引き回しを簡素化でき、特に、回路基板11の小形化が求められる電球形蛍光ランプ１に適している。すなわち、電界効果形トランジスタQ1，Q2の実装効率が向上することにより、これら電界効果形トランジスタQ1，Q2を備えたインバータ回路42を小形化できる。よって、このインバータ回路42が実装される回路基板11の小形化を図ることができるので、この回路基板11を備えた電球形蛍光ランプ１をより小形化できる。

また、ワンパッケージスイッチ45が半導体チップ状態の電界効果形トランジスタQ1およびQ2を同一の絶縁性モールド材料によって同時にモールドされた素子であり、その縦および横の寸法がそれぞれ６ｍｍ以下であるので、電界効果形トランジスタQ1およびQ2がスイッチング動作中に相互に発熱の影響を受けやすく、また容積が小さいことから温度上昇しやすい。寿命末期時などの異常放電が生起されるとランプ電流が上昇してドレイン電流も大きくなり、電界効果形トランジスタQ1およびQ2の少なくとも一方が過剰に発熱するが、上述のとおりワンパッケージスイッチ45は互いの発熱量の上昇の影響を受けやすいので、異常放電による過剰な自己発熱により速やかに温度上昇して早期に自己破壊し、スイッチング動作を停止する。このようにワンパッケージスイッチ45は寿命末期時などに異常放電を長期間継続することを防止する安全性を備えたものであり、異常放電による発熱などの不具合を抑制できる。

また、電界効果形トランジスタQ1，Q2は、相補形であり、ドライブ回路、ゲート回路を簡素化でき、自励発振回路に応用することも可能となり、インバータ回路42をより小形化できる。

また、各電界効果形トランジスタQ1，Q2のドレインソース間電圧を２００Ｖ以上とするとともに、これら電界効果形トランジスタQ1，Q2のドレイン電流を０．５Ａ以上（使用形態によっては１．０Ａ以上）としたことにより、白熱電球に置き換え可能な光出力で蛍光ランプ６を駆動するインバータ回路42を構成できる。

なお、ワンパッケージスイッチ45の温度上昇を防止するため、ガラスウールなどの断熱材などを回路基板11とホルダ31との間に取り付けることもできる。この場合、蛍光ランプ６から発生した熱が断熱材により断熱されて、この熱が回路基板11へと伝わりにくくなるから、この回路基板11に実装されたワンパッケージスイッチ45の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できる。

また、上記回路基板11は片面実装タイプのものを示したので、ワンパッケージスイッチ45は回路基板11の第２面13に面実装されているが、回路基板11を両面実装タイプにすることでワンパッケージスイッチ45を第１面12に面実装することが可能となり、この場合には、蛍光ランプ６の熱影響をさらに抑制できる。

なお、ゲート制御回路47を共用して簡素化する必要がない場合には、ワンパッケージスイッチ45の電界効果形トランジスタQ1およびQ2は必ずしも相補形で構成する必要がなく、例えば電界効果形トランジスタQ1およびQ2をいずれもＮチャンネル形のＦＥＴで構成してもよい。

次に、図６ないし図１２に電球形蛍光ランプの第２の実施の形態を示し、図６は電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた側面図であり、図７は電球形蛍光ランプのグローブを外した斜視図であり、図８は電球形蛍光ランプのグローブを外した底面図であり、図９は電球形蛍光ランプの回路基板の第１面を示す平面図であり、図１０は電球形蛍光ランプの回路基板の第２面を示す底面図であり、図１１は電球形蛍光ランプの蛍光ランプの展開図であり、図１２は電球形蛍光ランプを用いた照明器具の側面図である。なお、図１ないし図５に示した電球形蛍光ランプ１と基本的な構成は同じである。

電球形蛍光ランプ１は、定格電力６０Ｗ相当のＪＩＳ Ｃ ７５０１に定義された一般照明用電球の外観形状に類似する外形で、口金２からグローブ５の頂部までの高さ方向の寸法Ｈが１００〜１１５ｍｍであって、本実施の形態では約１０９ｍｍ程度、カバー３の最大外径は３５〜４５ｍｍ程度、グローブ５の最大外径は５５〜６５ｍｍ程度に形成されている。

蛍光ランプ６は、ガラス製の屈曲したバルブ体21を有し、バルブ体21の内面には、例えば３波長発光形の蛍光体層が形成され、アルゴンなどの希ガスが封入されている。本実施の形態では、封入ガス比率が９９％以上のアルゴンガスが封入圧力３００〜８００Ｐａで封入されている。

バルブ体21は、例えば管外径７〜９ｍｍの直管形バルブの中間部をＵ字状に屈曲させることにより一対の直線部51および屈曲部52を形成した４本のバルブ53a，53b，53c，53dを有している。本実施の形態では、各バルブ53a，53b，53c，53dは、管外径が約８．５ｍｍ程度、管内径が６．５ｍｍ程度の断面略円筒状バルブによりＵ字状に形成されている。

４本のバルブ53a，53b，53c，53dは、そのＵ字状をなす面が互いに平行に対向するとともに、ランプ長手方向の中心軸を中心とする円周上に各バルブ端部が並設した状態で、連結管54a，54b，54cにより連結されている。両端に位置するバルブ53a，53dと連結管54a，54cとにより連結された中間に位置する２本のバルブ53b，53cは、図８に示すように、バルブＵ字面の延長方向つまり屈曲部52の端面方向からみて２ｍｍ程度の隙間を有するよう連結管54bにより連結されている。また、中間バルブ53b，53cと電極22，22が封装された両端に位置するバルブ53a，53dは、図８に示すように、バルブＵ字面の延長方向つまり屈曲部52の端面方向から見て隙間なく重なり合うよう配置されている。すなわち、各バルブ53a，53b，53c，53dの一対の直線部51がランプ長手方向の中心軸を中心とする略同一円周上に配置可能なように一対の直線部51の間隔および屈曲部52の曲率を規制して形成されている。さらに、それぞれのバルブ53a，53b，53c，53dを連結する連結管54a，54b，54cは、蛍光ランプ６の長手方向の中心軸を中心とする円周上に配置されたバルブ53a，53b，53c，53dにより形成される仮想円の近接接線と略平行となるように形成されている。

両端のバルブ53a，53dの各一端には、一対の電極22，22が封装されている。各電極22，22は、フィラメントコイル57を有し、このフィラメントコイル57が一対の線状のウエルズ58に支持され、封着部に設けられたジュメット線に接続されたリード線59によって外部に導出されて点灯回路４に接続されている。

そして、蛍光ランプ６は、中央のバルブ53b，53cの高さH1が５５〜６５ｍｍ、両端のバルブ53a，53dの高さH2が４５〜５５ｍｍ、かつ略H1＞H2の関係を有して構成されている。本実施の形態では、H1が５５ｍｍ、H2が５０ｍｍに形成されている。さらに、４本のバルブ53a，53b，53c，53dが連結管54a，54b，54cで順次接続され、放電路長が３４０〜４００ｍｍの１本の連続した放電路が形成されている。

４本のバルブ53a，53b，53c，53dのうち、電極22，22が封装されない中間のバルブ53bの少なくとも１つの端部には、管外径３．０〜５．０ｍｍ、管内径１．５〜３．５ｍｍのガラス製バルブにて構成されるロングチップ方式の細管62が封着されている。この細管62は、先端に主アマルガム63を封入する水銀封入用であるとともに、排気管としても使用される。この細管62は、図１１に示すように、その先端がカバー３内の口金２側に位置するように、バルブ53bの端部からの突出長L1は２５〜５０ｍｍの長さとするのが好ましく、本実施の形態では直線長さでの突出長L1は約４５ｍｍとされている。細管62は、図６に示すように、カバー３の内壁に当接しないように先端がやや内側に位置するように２箇所で屈曲された屈曲形状を有しており、その屈曲状態でのバルブ53bの端部から細管62の先端までの突出長L2は約４０ｍｍとされている。

細管62の先端に封入される主アマルガム63は、ビスマス（Ｂｉ）が５０〜６５質量％、錫（Ｓｎ）が３５〜５０質量％からなる合金を基体とし、この合金に対して水銀を１２〜２５質量％含有させたものである。

中間のバルブ53b，53cの両端部および両端のバルブ53a，53dの電極22，22近傍のウエルズ58には補助アマルガム64がそれぞれ設けられている。中間のバルブ53b，53cに設けられた補助アマルガム64は、ステムシール、ピンチシールなどによりバルブ53b，53cの両端部に封着されたウエルズ65に取り付けられており、放電路の中間位置に配設されている。補助アマルガム64は、縦２ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ４０μｍのステンレスの基板に金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）を約３ｍｇメッキした形成されたものである。

また、蛍光ランプ６を保持するホルダ31には、蛍光ランプ６が挿通される図示しない複数の取付孔が形成され、これら取付孔に蛍光ランプ６のバルブ53a，53b，53c，53dの各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で固定されている。ホルダ31の非蛍光ランプ６側には回路基板11が配置されている。

また、回路基板11は、略円板状で、バルブ体21の最大幅の１．２倍以下、好ましくは１．０倍以下の直径（略円板形状ではない形状、例えば多角形の場合には最大幅寸法で定義される）に形成されている。この直径（最大幅寸法）は、白熱電球と同等の寸法、外観形状を達成するために、２０〜３０ｍｍとするのが好ましいが、本実施の形態ではワンパッケージスイッチ45を使用することにより、上記直径（最大幅寸法）の範囲内とすることが可能である。この回路基板11には、細管62の位置に対応して細管62が挿通される直径約６ｍｍの貫通孔68が形成されており、この貫通孔68を介して細管62の先端が口金２側まで延在されている。細管62の先端に封入された主アマルガム63は回路基板11の第１面12からの距離が約４０ｍｍになるように離間されている。

回路基板11の口金２側である第１面12側には、平滑用の電解コンデンサC2や、インダクタL1、バラストチョークL3、トランスの一次巻線L2および二次巻線L4、抵抗や共振用のコンデンサC3，C4などの電子部品14の大部分が実装されている。回路基板11の蛍光ランプ６側である第２面13には、ワンパッケージスイッチ45が面実装されるほか、全波整流器41の整流ダイオード（ＲＥＣ）やチップ抵抗などの比較的耐熱温度が高い小形電子素子が実装されている。電解コンデンサC2は、インダクタL1、バラストチョークL3、トランスの一次巻線L2および二次巻線L4、抵抗、共振用のコンデンサC3，C4などの発熱量が比較的多い電子部品14よりもその先端部が口金２側に突出している。また、回路基板11の第１面12側には、各電極22，22の各リード線59をそれぞれ絡めて接続する一対のラッピングピン66が突設されている。

また、図９および図１０に示すように、ワンパッケージスイッチ45は、点灯時に比較的高温となる蛍光ランプ６の電極22，22およびラッピングピン66から離間した位置でかつ貫通孔68の近傍の回路基板11の第２面13に面実装されている。また、このワンパッケージスイッチ45が面実装されている領域に対応する第１面12側の領域には発熱部品などを含めて電子部品14が実装されていない。

このように構成された電球形蛍光ランプ１は、入力電力定格１３Ｗ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。

そして、点灯回路４は、７〜１５Ｗのランプ電力により電流密度（断面積当たりの電流）が３〜５ｍＡ／ｍｍ^２で点灯させるように構成されている。本実施の形態の電球形蛍光ランプ１は、入力電力定格１２Ｗで、蛍光ランプ６には、１０．５Ｗの電力が高周波で加わり、ランプ電流は１９０ｍＡ、ランプ電圧は５８Ｖとなり、蛍光ランプ６からの光出力により全光束が約８１０ｌｍとなっている。

ところで、点灯回路４の近傍は、主発熱要素である蛍光ランプ６の近傍に位置するために温度が高くなる。これは熱が口金２方向および外径方向へと拡散すること、および点灯回路４のうち主たる発熱部品であるバラストチョークL3やワンパッケージスイッチ45の近傍には高温の空間ができることを意味している。このような高温領域に実装された部品群よりも口金２側のカバー３内の空間は比較的温度が低く、この口金２側の空間に細管62により主アマルガム63を位置させることによって、主アマルガム63の温度を低下させることができる。主アマルガム63に近接する電解コンデンサC2はほとんど発熱しない部品であり、また口金２近傍の内部空間の温度は５０〜６０°程度である。ちなみに、主アマルガム63が封入された細管62の突出長が約１０ｍｍの細管を備えた短細管方式の主アマルガム63の温度を測定したところ約９０℃であった。そのため、主アマルガム63を口金２側に配置させたロングチップ方式では、主アマルガム63の温度を約３０〜４０℃低減する効果がある。

したがって、ロングチップ方式のバルブ体21を備えた電球形蛍光ランプ１は、点灯中の主アマルガム63の温度を低下させることが可能であるため、水銀蒸気圧が高い主アマルガム63を使用でき、かつ補助アマルガム64から適量の水銀が放出されるので、細管62の長さが大きいことによる始動直後の水銀不足現象が起こることがなく、光束が早期に立ち上り、点灯開始から５秒経過時点で安定点灯時の約５０％の光出力が得られ、約２５秒経過時点で同約８５％の光出力が得られることが確認された。

このように規定された電球形蛍光ランプ１を、図１２に示すように、一般照明用電球の照明器具71に用いた場合、電球形蛍光ランプ１の配光が一般照明用電球の配光に近似することで、照明器具71内に配設されたソケット72近傍の反射体73への光照射量が十分に確保され、反射体73の光学設計どおりの器具特性を得ることができる。しかも、例えば電球スタンドのように、内部光源のイメージが布製などの光拡散性カバーに映し出される照明器具の場合であっても、電球形蛍光ランプ１の配光が一般照明用電球の配光に近似することで、違和感なく使用できる。

なお、電球形蛍光ランプに使用される蛍光ランプは上記のようにＵ字形のバルブを連結したものには限られず、例えばバルブを螺旋状（スパイラル形状）に曲成した屈曲バルブを有する蛍光ランプであってもよく、また、無電極タイプの蛍光ランプであってもよい。

そして、この実施の形態の電球形蛍光ランプ１においても、図１ないし図５に示した電球形蛍光ランプ１と同じ作用効果が得られる。すなわち、ワンパッケージスイッチ45は、縦および横の寸法がそれぞれ６ｍｍ以下の略矩形状の面実装部品であり、両側からそれぞれ端子が導出されているとともに、この端子によって回路基板11に面実装されるものである。そのため、ワンパッケージスイッチ45は、回路基板11における実装面積が少なくなり、実装効率を向上できる。また、ワンパッケージスイッチ45の縦および横の寸法をそれぞれ６ｍｍ以下に小形化することによって寿命末期時などに早期に自己破壊してインバータ回路42の動作を停止するので、安全性の高い点灯回路にすることができる。

また、ワンパッケージスイッチ45は、蛍光ランプ６の電極22，22から離間した位置の回路基板11の第２面13に面実装されており、電極22，22の熱影響を受けにくくできる。しかも、ワンパッケージスイッチ45は、回路基板11の貫通孔68の近傍に実装されているため、ワンパッケージスイッチ45の熱を放熱効率が比較的高い口金２の空間へ貫通孔68を介して対流したり、貫通孔68近傍の比較的温度が低い部材に伝導することなどによって効率よく放熱することができる。

さらに、回路基板11の第２面13に面実装されたワンパッケージスイッチ45は、ワンパッケージスイッチ45が面実装されている領域に対応する第１面12側の領域には電子部品14が実装されていないため、第１面12からの放熱を良好にできる。しかも、回路基板11の第２面13に面実装されたワンパッケージスイッチ45は、ワンパッケージスイッチ45が面実装されている領域に対応する第１面12側の領域には発熱部品が実装されていないものであり、発熱部品の熱影響を受けにくくできる。

また、ワンパッケージスイッチ45が面実装されている領域に対応する第１面12側の領域には電子部品14が配置されていないので、回路の製造ロット番号などを例えばレーザー捺印によって表示できる。

また、上述した各実施の形態の電球形蛍光ランプ１において、図１３に示すように、ワンパッケージスイッチ45の複数の端子のうち一対のドレイン端子D(N)、一対のドレイン端子D(P)をそれぞれ接続する回路基板11のランド81，82を共通に形成してもよい。ランド81，82を共通にすることにより、はんだ付けによる強度を向上できるとともに、ランド81，82の面積が大きくなり、また、はんだ量も多くなることによりランド81，82からの放熱性を向上できる。

また、図１４に示すように、回路基板11のワンパッケージスイッチ45の面実装される領域に孔部85を形成し、この孔部85を通じてワンパッケージスイッチ45に接する例えばシリコーン樹脂などの充填材（接着剤）86を充填することにより、この充填材86を通じてワンパッケージスイッチ45の放熱性を向上させることができる。

また、図１５に示すように、回路基板11を、ホルダ31に装着され、蛍光ランプ６の長手方向に直交する面を有する回路基板11aと、この回路基板11aに直交する面を有し、端部で電気的および機械的に回路基板11aに接続された口金２側の空間に配設される回路基板11bとに分けて構成し、ワンパッケージスイッチ45を回路基板11bに実装してもよい。この場合、ワンパッケージスイッチ45とカバー３の内面とを近接させるとともに、両者の隙間にシリコーン樹脂などの充填材86を充填することにより、カバー３の外表面の放熱効果を利用してワンパッケージスイッチ45を効率よく放熱することが可能となる。なお、回路基板11bにはワンパッケージスイッチ45の他に耐熱性の低い他の部品を実装させて蛍光ランプ６の熱影響を軽減させるようにしてもよい。

また、Ｐ形の電界効果形トランジスタQ2のオン抵抗は、Ｎ形の電界効果形トランジスタQ1のオン抵抗より高い電気的特性を有している。そこで、図１６に示す回路基板11は、ワンパッケージスイッチ45を、オン抵抗が高いＰ形の電界効果形トランジスタQ2が回路基板11の周縁側に向く方向で面実装している。これは、回路基板11の表面付近の温度分布がランプ点灯中には放熱作用を行うカバー３に向かうに従い低くなる傾向を示すことから、オン抵抗が高く、より発熱しやすいＰ形の電界効果形トランジスタQ2がカバー３に近い回路基板11の周縁側に向くように配置されたものである。これにより、Ｐ形の電界効果形トランジスタQ2の放熱性を向上させ、熱影響によって早期に破壊することを抑制できる。

また、図１７に示すように、口金２の基端側の開口を塞ぐように回路基板11を配設し、点灯回路４の電子部品14の大部分を口金２内に収納するようにすれば、ワンパッケージスイッチ45から回路基板11に伝わった熱を口金２から効率よく放熱できる。

この場合、図１８に示すように、ワンパッケージスイッチ45を回路基板11の第１面12側に配置し、口金２内に収納することにより、ワンパッケージスイッチ45を蛍光ランプ６の熱影響がないようにしてさらに効率よく放熱できる。回路基板11の第１面12側に配置するワンパッケージスイッチ45は、第１面12に面実装しても、第１面12に対して直立させて配置してもよい。ワンパッケージスイッチ45を第１面12に面実装すれば、ワンパッケージスイッチ45に対する蛍光ランプ６の熱影響を抑制することができる。

本発明の電球形蛍光ランプは、ワンパッケージスイッチにより点灯回路および回路基板の小形化が可能になり、したがって、電球形蛍光ランプの小形化が可能になり、一般照明用電球を使用する照明器具に広く適用できる。

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を切り欠いた側面図である。 電球形蛍光ランプの口金部の分解側面図である。 電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの平面図である。 電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの側面図である。 電球形蛍光ランプの回路図である。 第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた側面図である。 電球形蛍光ランプのグローブを外した斜視図である。 電球形蛍光ランプのグローブを外した底面図である。 電球形蛍光ランプの回路基板の第１面を示す平面図である。 電球形蛍光ランプの回路基板の第２面を示す底面図である。 電球形蛍光ランプの蛍光ランプの展開図である。 電球形蛍光ランプを用いた照明器具の側面図である。 第３の実施の形態において電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの接続構造を示す平面図である。 第４の実施の形態において電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの実装構造を示す断面図である。 第５の実施の形態において電球形蛍光ランプのワンパッケージスイッチの実装構造を示す断面図である。 第６の実施の形態において電球形蛍光ランプの回路基板の第２面を示す底面図である。 第７の実施の形態において電球形蛍光ランプの口金部分を示す断面図である。 第８の実施の形態において電球形蛍光ランプの口金部分を示す断面図である。

１ 電球形蛍光ランプ
４ 点灯回路
６ 蛍光ランプ
45 ワンパッケージスイッチ
71 照明器具
C4 コンデンサ
L3 インダクタとしてのバラストチョーク
Q1，Q2 電界効果形トランジスタ

Claims (2)

1. ランプ電力が７〜１５Ｗで点灯される蛍光ランプと、蛍光ランプを駆動するインバータスイッチである一対の電界効果形トランジスタを同一パッケージ内に収納したワンパッケージスイッチ、コンデンサおよびインダクタを有して共振電圧を発生する点灯回路とを備えた電球形蛍光ランプにおいて、
   ワンパッケージスイッチは、縦および横の寸法がそれぞれ６ｍｍ以下、厚さ寸法が２ｍｍ以下の略矩形状の面実装部品として形成され、蛍光ランプの異常放電時にドレイン電流が増大して発熱し、自己破壊するものである
   ことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
2. 器具本体と、
   この器具本体に装着される請求項１記載の電球形蛍光ランプと
   を具備したことを特徴とする照明器具。

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