WO2003083896A1

WO2003083896A1 - Lampe fluorescente compacte a regulation automatique par ballast, lampe fluorescente et tube en verre helicoidal

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Publication number: WO2003083896A1
Application number: PCT/JP2003/003563
Authority: WO
Inventors: Tatsuhiro Yabuki; Noriyuki Uchida; Shiro Iida; Kenji Nakano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2003-10-09
Also published as: CN101104545A; JPWO2003083896A1; CN100355009C; US7132799B2; AU2003221046A1; US20050104522A1; CN1643644A

Description

明細書電球形光ランフ (compact sel f ballasted fluorescent l mp)、蛍光ランプ（fluorescent lamp)及び螺旋形ガラス管（helical glas s tube) の製造方法技術分野

本願発明は、電球形蛍光ランプ、蛍光ランプ及び螺旋形ガラス管の製造方法に関し、特に、電球形蛍光ランプにおける輝度むら（une venne s s of luminance) の改善に関する。背景技術

省エネルギー時代を迎えて、照明分野においても一般電球（electric lamp)を代替する省エネ光源として電球形蛍光ランプの普及が進められている。斯かる電球形蛍光ランプには、外管バルブ（g lobe) を有するものと外管バルブを有さないものとの 2つのタイプがある。外管バルブ付き夕ィプは、例えば、従来の電球と類似したいわゆるナス形（medium) の外管バルブ等を備えており、装飾性に優れている。

また、斯かる電球形蛍光ランプが備える発光管（glas s tube) には、例えば、螺旋形や U字形のものがあり、 U字管については 3本構成のものや 4本構成のものがある。また、螺旋形発光管は、外管バルブ内の限られたスペースにおいて、より長い放電路（arc length) を確保して、高い発光効率を実現できることから注目を集めている。

このように、電球形蛍光ランプにおいては、さまざまな形状の発光管が用いられるため、輝度むらを生ずることがある。斯かる輝度むらを解消するために、従来、外管バルブ付きタイプにおいては、外管バルブの内壁に形成される拡散膜（di f fuser) の膜厚を大きくして、発光管からの放射光をこの拡散膜にて拡散させることによつて輝度むらを低減している。

しかしながら、拡散膜を濃くすると、電球形蛍光ランプが発する光量

(quantity of light) 力不可避的に減衰して、発光効率 (luminous ef ficacy) が低下するという問題がある。このため、例えば、せっかく発光効率が高いはずの螺旋形発光管を採用しても、輝度むらを解消するということだけのために、期待された程の発光効率が達成されないといった結果となる。

本願発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであって、螺旋形に湾曲形成された発光管を備えた電球形蛍光ランプであって、高い発光効率を維持しながら輝度むらを解消することができる電球形蛍光ランプ、並びにその製造方法を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであって、前記発光管の螺旋ピッチ P gに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔 D gの比 D g Z P gが 0 . 8以上であることをを特徴とする。

また、前記外管バルブは、光拡散性を有することを特徴とするので、外管バルブの拡散透過率（di f fuse transmittance) を従来ランプと同程度としても、外管バルブ中央部の輝度むらを目視確認できない程度にまで改善できる。従って、一般電球の代替用として装飾性に優れた普及性ある電球形蛍光ランプを得ることができる。

また、前記外管バルブの拡散透過率が 9 5 %以上であることを特徴とする。こうすることによって、従来ランプと同程度のランプ効率 luminaire e f ficiencyノを達成す oこと力 (きる。

また、前記比 D g Z P gが 0 . 9以上であり、かつ、前記外管バルブの拡散透過率が 9 8 %以上であることを特徴とする。こうすることによつて、外管バルブ中央部の輝度むらを解消しつつ、従来ランプよりも高いランプ効率を達成することができる。

また、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、前記発光管の管内径が 5. 0以上、 9. 0 mm以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されていることを特徴とする。こうすることによって、ランプ始動時の光束立ち上がり特性（luminous flux rising characteristic)を一般の蛍光ランプとほぼ同程度とすることができ o

このとき、前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含むとするのが好ましい。また、前記熱伝導性媒体はシリコーンであるとすれば更に好適、あ。

また、前記外管バルブの最大外径が略 6 0 mmであるか、または 6 0 mm以下であることを特徴とする。こうすることによって、既設の一般電球用灯具 (lampholder) への適合率 (compatibility) を約 8 0 % にまで向上させることができるので、一般電球との間で高い互換性を実現することができる。

また、本願発明に係る蛍光ランプは、螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した蛍光ランプであって、前記発光管の螺旋ピッチ P gに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔 D gの比 D g Z P gが 0. 8以上であることを特徴とする。

また、この場合において、更に、前記外管バルブは、光拡散性を有することを特徴とするので、輝度むらを改善して、装飾性に優れた蛍光ランプを得ることができる。

また、前記外管バルブの拡散透過率が 9 5 %以上であることを特徴とする。こうすることによって、従来ランプと同程度のランプ効率を達成することができる。また、前記比 DgZPgが 0. 9以上であり、かつ、前記外管バルブの拡散透過率が 98%以上であることを特徴とする。こうすることによつて、外管バルブ中央部の輝度むらを解消しつつ、高いランプ効率を達成することができる。

また、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、前記発光管の管内径が 5. 0以上、 9. Omm以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されていることを特徴とする。こうすることによって、ランプ始動時の光束立ち上がり特性を一般の蛍光ランプとほぼ同程度とすることができる。

この場合において、前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含むとするのが好ましい。また、前記熱伝導性媒体はシリコーンであるとすれば更に好適である。

また、前記外管バルブの最大外径が略 60mmであるか、または 60 mm以下であることを特徴とする。こうすることによって、既設の一般電球用灯具への適合率を約 80%にまで向上させることができるので、一般電球との間で高い互換性を実現することができる。

本願発明に係る螺旋形ガラス管の製造方法は、軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが 12mm以下であり、管外径 <> oに対する螺旋外周径 Φ tの比 Φ t 0が 3. 5以上、 4. 5以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、前記ガラス部材の軟化点温度よりも 50°Cから 150°Cだけ高い成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含むことを特徴とする。

或いは、軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが 12mm以下であり、管外径 oに対する螺旋外周径 (Dtの比 ΦΐΖ^ οが 3. 5以上、 4. 5以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であつて、ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、 7 2 0 °Cから 8 2 0 °Cの範囲内にある成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含むことを特徴とする。こうすることによって、螺旋形のガラス管を仕上がり精度よく成型加工することができる。

なお、上記製造方法にて加工される前のガラス管の形状は直管 (linear) であるのが好ましい。このようにすれば、軟化させた後に容易に成形治具に巻き付けることができる。

また、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、本願発明に係る螺旋形ガラス管の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管を含む発光管を備えることを特徴とする。このようにすれば高い仕上がり精度を有するガラス管を電球形蛍光ランプに適用して、輝度むらを解消し、優れた装飾性を有する電球形蛍光ランプを得ることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本願発明の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの全体構成を示すと共に、当該電球形蛍光ランプを構成する外管バルブの一部を切り欠いて当該電球形蛍光ランプの内部を示す正面図である。

図 2は、発光管 1 0 4の全体構成、並びに、当該発光管 1 0 4の一部を切り欠いてその内部を示す正面図である。

図 3は、評価の対象とした電球形蛍光ランプの仕様を記載した表であ。

図 4は、図 3のような仕様の電球形蛍光ランプについて、実験により確認された性能を記載した表である。

図 5は、評価式（estimator) D g / P gの値と輝度比率（luminance ratio) L m i n / L m a xとの関係を、外管バルブの拡散透過率てが 9 5 %である場合と 9 8 %である場合とについて示すグラフである。図 6は、螺旋形のガラス管の製作工程を、段階を追って示す図である。図 7は、不適切な成型加工温度（forming temperature) 下で加工された為にィビッとなったガラス管の概観と断面を示す図である。

図 8は、変形例に係る電球形蛍光ランプの寸法等を示すものである。図 9は、典型的な蛍光ランプの構成を示す外観図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本願発明に係る電球形蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

[ 1 ] 本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構成

本実施の形態に係る電球形蛍光ランプは、 6 0 Wの白熱電球 (incandescent lamp) を代替する 1 1 W品種の電球形蛍光ランプである。図 1は、本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの全体構造を示す正面図であって、外管バルブの一部が切り欠かれている。図 1に示すように、電球形蛍光ランプ 1は、外管バルブ 1 0 5、樹脂ケース（resin case) 1 0 3及び E形口金（base) 1 0 1を備えており、その全長、すなわち、口金 1 0 1の先端から外管バルブ 1 0 5の先端部 1 0 7に至るランプ長 L oは 7 5 mmである。

樹脂ケース 1 0 3は合成樹脂製であり、中空となっている。樹脂ケ一ス 1 ◦ 3の内部には、シリーズインバー夕方式による回路効率 ( circuit e fficiency ) 9 1 %の電子安定器 ( electronic ballast) や点灯回路 (electronic starter) 等の電気回路 1 0 2 が格納されている。なお、図 1においては、当該電気回路 1 0 2の配線等は図示を省略している。電気回路 1 0 2は平板なホルダの一方の主面に搭載されている。当該ホルダは、電気回路 1 0 2を搭載した主面を前記口金 1 0 1側に向けた状態で、樹脂ケース 1 0 3の内壁に対してその周縁部を接着剤ゃネジ等によって固定されている。

外管バルブ 1 0 5はナス形あるいは A形と通称される形状を備え、一般電球と同じように装飾性に優れたガラス素材からなっている。また、外管バルブ 1 0 5の内表面には、炭酸カルシウム（ calcium carbonate)を主成分とする粉体からなる拡散膜 1 0 8が形成されている。この拡散膜 1 ◦ 8により外管バルブ 1 0 5を通過する光が拡散される割合は、拡散透過率 rに換算すると 9 8 %である。

外管バルブ 1 0 5の最大外径 Φ οは略 6 0 mmであり、一般電球の最大外径と同等となっている。なお、外管バルブ 1 0 5の最大外径 Φ οは 6 0 mmより小さいとしても良い。外管バルブ 1 0 5は、その開口部周辺を樹脂ケース 1 0 3内に挿入された状態で接着剤等により固着されている。この外管バルブ 1 0 5と樹脂ケース 1 0 3とは外囲器を構成している。

当該外囲器の内部には、螺旋状に成型加工された発光管 1 0 4が格納されている。樹脂ケース 1 0 3の口金 1 ◦ 1 とは反対側にはソケット (receptacle) を有するホルダが設けられており、このホルダのソケッ卜に発光管 1 0 4が装着されている。発光管 1 0 4は、当該ソケットを介して電力の供給を受けると共に、機械的に支持されている。発光管 1 0 4は、前記ソケットに対して、不図示の電力供給端子により固定されている。

図 2は、発光管 1 0 4の一部を切り欠いた構造を示す正面図である。発光管 1 0 4を構成するガラス管 2 0 4は、両端間の略中央の折り返し部 2 0 7で折り返されており、その両側の部分が互いに撚り合わされるように、旋回軸（pivot) A を中心として旋回することによって、 2重螺旋構造を作りながら、前記折り返し部 2 0 7から両端部へと向かっている。

このとき、ガラス管 2 0 4の中心線が、水平方向（旋回軸 Aに対して直交する方向）に対してなす角度（以下、「螺旋角度（helix angle) ] という。） αは、概ね一定である。このようにすれば、 U字形の発光管との比較において、発光管内を通過して、電極間を結ぶ経路の経路長を長くすることができ、全体として発光管の小型化を図ることができる。なお、ガラス管 2 0 4は、鉛を含まない軟質ガラス（soft glass) である、ストロンチウム · ノリウムシリケイトガラス（barium strontium silicate glas s ) 力、らなっており、その軟ィ匕点、 (softening point) は 6 8 2 °Cである。ここで、発光管 1 0 4の主要部の管内径 (tube inside diameter) <z¾ iは 5 . 0 mm以上、 9 . 0 mm以下の範囲は値をとる。この範囲は、下記の熱伝導性媒体（heat conductive medium) 1 0 6との関係で決定される。また、ガラス管 2 0 4の内面に蛍光物質（phosphor ) が塗布されており、蛍光膜 (fluorescent layer) 2 0 8カ形成されてヽる。

ガラス管 2 0 4の両端部には、タングステン製のコイル電極 2 0 3、 2 0 9が封装されている。コイル電極 2◦ 3には一対のリード線 2 0 2 a、 2 0 2 bが接続されることによって、また、コイル電極 2 0 9には一対のリード線 2 0 1 a、 2 0 1 bが接続されることによって、それぞれ支持されている。リ一ド線 2 0 1 a、 2◦ 1 bと、リード線 2 0 2 a , 2 0 2 bとは、それぞれビーズガラス（beads glass) により仮止めされた後、ガラス管 2 0 4内に挿入された状態で封着されている。いわゆる、ビーズマウント方式である。

この封着により気密に封止されているガラス管 2 0 4内部には、水銀 2 0 6カ単体形態 (chemical element) で約 5 m g封入されており、発光管 1 0 4の点灯時における、ガラス管 2 0 4内の水銀蒸気圧が、水銀単体の蒸気圧（vapor pres sure) 値を呈するようになつている。

なお、単体形態の水銀に代えて、点灯時の水銀蒸気圧が単体形態の水銀に近い値となる形態の水銀を封入するとしても良い。このような形態の水銀としては、例えば、亜鉛水銀（zinc amalgam) ゃスズ水銀（tin amalgam) がある。ガラス管 2 0 4の内部には、水銀 2 0 6と併せて、アルゴン ·ネオンガス（argon neon gas) 2 0 5が 4 O O P aだけ封入されている。当該アルゴン ' ネオンガス 2 0 5は緩衝ガス（buf fer gas) として機能する。

また、ガラス管 2 0 4の内面には、希土類（rare-earth) の蛍光体が塗布されている。この蛍光体は、ユーロピウム付活酸化イットリウム

^europium activated yttrium oxide ( Y₂〇₃ : Eu )ノ、セリウム ' テノレピウム付活リン酸ランタン (cerium and terbium activated lanthanum phosphate ( LaP0₄ : Ce , Tb ) ) 及びユーロピウム · マンガン付活アルミン酸ノリウム · マグネシウム（ europium and manganese activated barium magnesium aluminate

( BaMg₂Al₁₆0₂₇ : Eu , Mn ) ) を混合したものである。ユーロピウム付活酸化ィットリゥムは、水銀が放つ紫外線を受けて赤色発光し、また、セリゥム ·テルビウム付活リン酸ランタンは緑色発光を、ユーロピウム 'マンガン付活アルミン酸バリゥム · マグネシウムは青色発光をする。

さて、このような発光管 1 0 4のコイル電極 2 0 3、 2 0 9から最も離れた箇所であり、それ故に最も温度が低い箇所（以下、「最冷点個所 (coldest point)」という。）である先端部 1 0 7は、図 1に示すように、熱伝導性媒体 1 0 6を介して外管バルブ 1 0 5の先端部 1 0 7と結合されている。ここで、熱伝導性媒体 1 0 6は、透明なシリコーン (silicone) 力、らなつ Cいる。

なお、熱伝導性媒体という意味では、シリコーン以外にも、金属、合成樹脂（synthetic resin)、ゴム等が候補としてあげられるが、照明機具本来の目的に鑑みれば、当然光透過性に優れたものが望ましい。また、優れた耐熱性（heat resistance) を併有するという点において、透明なシリコン樹脂（silicon resin) を用いるのが好適である。

このような構成によって、点灯後、発光管 1 0 4が発熱すると、その熱は前記熱伝導性媒体 1 0 6を経由して外管バルブ 1 0 5に伝導し、外気中に放熱される。したがって、発光管 1 0 4の温度、特に発光管 1 0 4の先端部 1 0 7の温度上昇を抑制することができる。

発光管 1 0 4の点灯時に、発光管 1 0 4内に存する水銀 2 0 6が呈する蒸気圧は当該最冷点箇所の温度に依存し、最冷点箇所の温度（以下、「最冷ノ温度 (coldest point temperature)」と^ヽう。) を下るほど発光管 104内の水銀蒸気圧が低下する。この点に着目して、上記のように熱伝導性媒体 106を配設して放熱路を設ければ、最冷点温度を調節することにより、望ましい蒸気圧を実現することができる。

本実施の形態においては、発光管 104の先端部 107と外管バルブ 105の先端部 1 07の間の距離（いわゆる結合距離（bonding gap)) dgは 2mmである。また、発光管 1◦ 4の先端部 107が熱伝導性媒体 106に埋入している深さ（埋没距離（buried depth)) d sは 2 mmである。このようにすれば、発光管 104の管内径 ø iを適切な大きさに調節することによって、前記最冷点温度が、最大ランプ効率を与える温度範囲内（60°C〜65°C) となり、良好な光束立ち上がり特性と高いランプ効率が達成される。

前述のように、外管バルブ 105はナス形をしており、図 1に示すように、中央部に膨らみをもっている。ガラス管 204の当該中央部に外囲された部分における、ガラス管 204の螺旋ピッチ（helical pitch) P gは 1 0mmである。また、ガラス管 204の螺旋外周径（helix diameter) 0>1:は36111111でぁる。ガラス管 204の螺旋外周と外管バルブ 1 05の間の最大間隔（maximum gap) D gは、外管バルブ 1 05の最大外周径 Φοとガラス管 204の螺旋外周径 Φ tとから次式により求められる。

Dg= (Φο-Ot) /2

この式に従えば、本実施の形態における前記最大間隔 Dgは 12 mmであ。

なお、本明細書において、ガラス管 204の螺旋ピッチ Pgとは、ガラス管 204の中心線が螺旋曲線をなしているところ、螺旋軸方向に隣り合う中心線どうしの距離をいう。

この螺旋ピッチ P gを計測するにはいくつかの方法がある。例えば、螺旋ピッチ Pgは、図 2に示すように、螺旋軸方向に隣り合うガラス管 204の外周面上の点であって、ガラス管 204の螺旋外周を含む円筒面に接する点どうしの距離に概ね一致する。

このため、螺旋軸に略平行な定規をガラス管 204に沿わせて、隣り合うガラス管の当該定規に接する点の間の距離を計測するとしても良い _c また、ガラス管 204の螺旋軸方向の上端どうしゃ下端どうしを、例えば、ノギス（vernier caliper) を用いて、計測することによって、得ることができる。

さて、一般に、ガラス管 204の外径が同じであれば、その螺旋ピッチ Pgが大きいほど、隣り合う管どうしの隙間が大きくなり、点灯時に発光管 1 04を旋回軸 Aに直交する方向から見た場合の輝度むらが大きくなる。また、前記最大間隔 Dgが大きいほど、発光管 1 04からの放射光が外管バルブ 1 05に到達するまでの間に、より混合されるので、輝度むらが抑えられる。

従って、電球形蛍光ランプの輝度むらは、評価式 DgZPgの値が大きいほど小さくなると言える。後述する実験により、外管バルブ 1 05 の拡散透過率てが 98%の場合には、評価式 DgZPgの値は◦. 9以上であるのが望ましい。本実施の形態に係る電球形蛍光ランプ 1においては、前述のように外管バルブ 1 05の拡散透過率 rが 98%であり、また、評価式 DgZPgの値は、

Dg/Pg= (Φο-Φ t) /2/Pg

= (60-36) /2/\ 0

= 1. 2

であり、 0. 9以上という範囲に入っているので、輝度むらが十分に抑制されていると言える。

[ 2 ] 実験結果

上述のように、電球形蛍光ランプの輝度むら、特に、図 1における中央部に相当する部分の輝度むらは、評価式 DgZP gの値の大小に依存して変化する。

したがって、当該評価式 DgZP gの値がどの範囲にあれば、輝度むらを低減して望ましい電球形蛍光ランプを得ることができるのかを明らかにすることは、より良い電球形蛍光ランプの形状を設計するための指針を得る上で有効であると考えられる。

[2- 1] 従来の電球形蛍光ランプの評価（その 1)

従来の電球形蛍光ランプについて、輝度むらに関する問題点を明らかにすべく評価実験を行なった。図 3は、評価の対象とした電球形蛍光ランプの仕様を記載した表である。また、図 4は、図 3のような仕様の電球形蛍光ランプについて、実験により確認された性能を記載した表であなお、光束立ち上がり特性については、電球形ではない従来の蛍光灯 (fluorescent lamp luminaire) と同程度であることカ確認された。

輝度むらを目視確認したところ、外管バルブの表面のうち、図 1に示されるような中央部において最も顕著に認められた。この輝度むらは、 U字形の発光管を 3本または 4本備えた既存の蛍光灯との比較においても程度が甚だしく、装飾性の点で好ましくないレベルにある。

本評価実験に係る電球形蛍光ランプについて、外管バルブの中央部において最も輝度が高い箇所における輝度（以下、「輝度最大値（maximum luminance)」という。） Lmaxと、同じく外管バルブの中央部において最も輝度が低い箇所における輝度（以下、「輝度最小値（minimum luminance：)」という。）とを測定し、輝度最大値 L m a Xに対する輝度最小値 Lm i nの比率 Lm i n/Lma xを求めたところ、 Ό. 7であつた

白熱電球など、蛍光ランプではない一般電球は一様な輝度分布を呈し、輝度比率 Lm i nZLma Xが 1であることを考慮すれば、この評価結果はあまり良いものとは言えない。

[2-2] 従来の電球形蛍光ランプの評価実験（その 2)

次に、上記従来の電球形蛍光ランプと同じ仕様の電球形蛍光ランプについて、外管バルブの拡散膜を調節して拡散透過率てを 92%として評価実験を行なったところ、輝度比 Lm i nZLmaxの値が 0. 90に改善されることが確認された。

しかしながら、当該蛍光ランプのランプ効率は 70. 31 lmZWであり、拡散透過率てが 95%である蛍光ランプと比較して約 3%低い。すなわち、輝度むらは抑えられたが、消費電力の割に暗いランプとなるため、拡散透過率てを下げて輝度むらを改善するのは好ましくない結果を招くことが確認された。

[2-3] 輝度むらと評価式 D gZP gとの関係

一般に、ガラス管の外径が同じならば、その螺旋ピッチ Pgが大きいほど、隣り合う管どうしの隙間が大きくなり、図 1に示したような中央部における輝度むらが大きくなる。また、発光管と外管バルブとの最大間隔 Dgが大きいほど放射光がよく混合されるので、輝度むらが抑えられる。

そこで、螺旋ピッチ Pgに対する最大間隔 Dgの比 DgZPgについて、最大間隔 Dgをいずれも同一とする一方、螺旋ピッチ Pgを色々に変化させた電球形蛍光ランプを作成して、輝度を測定し、輝度比率 Lm i n Lmaxを算出した。

図 5は、上記のような実験により得られた評価式 DgZPgの値と輝度比率 Lmi nZLmaxとの関係を、外管バルブの拡散透過率 rが 9 5%であると場合と 98%である場合とについて示すグラフである。なお、目視評価によれば、輝度比率 Lm i nZLma Xが 0. 9以上であれば、輝度むらはほとんど認識されず、高い装飾性を実現することができる。

さて、図 5に示すように、外管バルブの拡散透過率てが 95%の場合でも、 98%の場合でも、評価式 D gZP gの値が大きくなるにつれて、輝度比率 Lm i n/Lma xが大きくなる。

輝度比率 Lm i nZLma xの増大の仕方は、評価式 DgZPgの値が大きくなるにつれて徐々に緩やかになり、最終的に輝度むらがまったくない状態を表す値 1. 0に漸近する。

また、図 5から分かるように、外管バルブの拡散透過率てが 95%の場合、評価式 Dg/Pgの値が 0. 8を越えると、輝度比率 Lmi nZ Lmaxの値が 0. 9を越えるので、目視評価によって確認されたような望ましい装飾性を達成することができる。

このように評価式 DgZPgの値が 0. 8を越える場合、ランプ効率は 72. 31mZW程度となり、外管バルブの拡散透過率てを 95%とした従来の電球形蛍光ランプと同等となる。

なお、当該従来の電球形蛍光ランプにおいては、評価式 DgZPgの値は 0. 33であるので、図 5のグラフからも十分な輝度を達成することができないものであることが分かる。

同様に、図 5のグラフより、外管バルブの拡散透過率 rが 98%の場合には、評価式 DgZP gの値が◦. 9を越えると輝度比率 Lm i nZ Lmaxの値が 0. 9を越えることが分かる。また、この場合には、前述した外管バルブの拡散透過率 rを 95%とした従来の電球形蛍光ランプと比較して、約 3%高いランプ効率を実現することができる。

以上をまとめると、外管バルブの拡散透過率てが 98%の場合には、評価式 DgZP gの値が 0. 9以上であるのが好ましく、また、外管バルブの拡散透過率が 95%の場合には、評価式 DgZP gの値が 0. 8以上であるのが好適であることが結論される。

[3] ガラス管 204を製作する際の留意点

上述のように、本願発明に係る電球形蛍光ランプは評価式 DgZPg の値が所定値以上であることを特徴としており、外管バルブを一般電球と同程度の大きさとし乍ら、斯かる条件を満足させるためにガラス管の螺旋外周と外観バルブ最大外周との間の間隔 D gを大きくするためには、ガラス管の螺旋外周径 Φ tを小さくしなければならない。

ところが、ガラス管の螺旋外周径 Φ tを小さくしょうとすると次のような問題が発生する。

図 6は、螺旋形のガラス管の製作工程を、段階を追って示す図である。螺旋形のガラス管を製作するにあたっては、先ず、直管ガラス（linear glas s tube) 3 0 1を用意し、加熱炉 (glass furnace) 3 0 2を用いて当該ガラス管（glass tube) 3 0 1を 7 0 0 °C弱に加熱することによって軟化させる（図 6 ( i ) )。

なお、この加熱炉 3 0 2は電気炉（electric furnace) でも良いし、カス炉 (gas furnace) で良い。

次に、軟化させたガラス管 3 0 1の中央部辺りを 2重の螺旋階段のようなスロープを備えた成形治具（forming j ig) 3 0 5の頂部に載置した後、当該成形治具（j ig) 3 0 5を回転させることにより、軟化したガラス管 3 0 1を当該成形治具 3◦ 5に巻き付ける。

そして、成形治具 3 0 5に巻き付けたままの状態で、ガラス管 3 0 1 を室温中に放置して冷却、再固化させた後、前記成形治具 3 0 5を先程とは逆向きに回転させて、螺旋形となったガラス管 3 0 1を取り外す（図 6 ( i i i ) )。

なお、前記成形治具 3 0 5の材質は高炭素鋼（high carbon steel) であり、高温のガラス管 3 0 1が巻き付けられたり、或いは、室温で冷却されたりしても膨張、収縮し難いようになっている。

図 6 ( i i ) は、ガラス管 3 0 1を前記成形治具 3 0 5に巻き付けた状態を当該成形治具 3 0 5の回転軸方向から見た様子を示している。斯かる製作工程にて螺旋外周径 Φ tの小さいガラス管を製作しようとすると、前記成形治具 3 0 5の外周径を小さくしなければならない。

しかしながら、成形治具 3 0 5の外周径を小さくすると、成形治具 3 0 5にガラス管 3 0 1を巻き付けた際にガラス管 3 0 1の螺旋外周側の伸展量が過大となる。

このため、巻き付けたガラス管 3 0 1が成形治具 3 0 5から解け易くなるという問題がある。また、成形治具 3 0 5からガラス管 3 0 1が解けないように力を加えると、加えた力の大きさによってはガラス管 30 1が細長く伸びてしまうという問題もある。

更に、ガラス管 301が細長く伸びてしまわないように力を加減したとしても、冷却後の形状がイビッになってしまう。図 7は、このようにしてィビッになったガラス管 301の形状を例示する図である。

図 7に示すように、ガラス管 301の断面を見ると、環内周側は成形治具により正しく円弧を描いているが、螺旋外周側は円弧状に膨らんでいるべきであるところ、ひしゃげたように平らになっていることが分か o

このように、ガラス管 301カ設計寸法 (designed dimension) とおりに完成しているかについて、すなわちガラス管 301の仕上がり精度（finished dimension) について、ガラス管 301の管内径 ø iを 5. 0mm以上、 9. 0 mm以下の範囲内で変化させると共に、この変化に合わせてガラス管 301の管外径^ oを 6.2mm以上、 10. 8mm以下の範囲内で、また、ガラス管 301の肉厚を 0. 8mm以上、 0. 9mm以下の範囲内で変化させて、ガラス管 301の仕上がり精度を調査した。このとき、前記の評価式 DgZPgの値は 0. 8以上となるよつにした。

この調査の結果、ガラス管 301の仕上がり精度は、ガラス管 301 の管外径 00、螺旋外周径 Φ t及び螺旋ピッチ P gの 3つのパラメ一夕に依存し、管外径 0oが大きいほど、また、螺旋外周径 Φ1:や螺旋ピッチ P gが小さいほど仕上がり精度が悪化することが判明した。

すなわち、ガラス管 301の螺旋外周部分が伸展される度合いが大きいほどガラス管 301の仕上がり精度が悪化する。

しかしながら、ガラス管 301の螺旋ピッチ Pgを 1 2 mm以下とし、螺旋外周径 Φ tに対する管外径 (> 0の比率 Φ tZ00を 3.5以上、 4. 5以下の範囲内とした場合、加熱炉 302からガラス管 301を取り出した際のガラス管 301の温度（以下、「成型加工温度」という。）をガラス管 301に用いられているガラス材の軟化点温度より少なくとも 5 0°C以上高く、また、当該軟化点温度よりも 150°Cを超えて高くならない範囲内であれば、仕上がり精度を良好に保つことができることが判明した。

例えば、ガラス管 301に用いられているガラス材が鉛入りガラス (leadglass (曰本電気硝子株式会社 (Nippon Electric Glass Co . , Ltd.) 製、型番 L一 29F)) であれば、軟化点温度が 615°Cであるので、成型加工温度を 665°C以上、 765°C以下の範囲とすれば良好な仕上がり精度を達成することができる。

また、いわゆる鉛レスガラス（leadless glass (日本電気硝子株式会社製、型番？3— 94)) を用いる場合には、軟化点温度が 682°Cなので、成型加工温度を 732°C以上、 832°C以下の範囲内とすれば良い。

まこ、フィリップス社 (Royal Philips Electronics of the Netherlands) 製、型番 P 360のガラス材を用いる場合であれば、軟化点温度が 675°Cなので、成型加工温度を 725°C以上、 825 °C 以下の範囲内とすれば良好な仕上がり精度を実現することができる。従って、上述したストロンチウム ·バリウムシリケィト以外のガラス材として、ソ一ダライムガラス（soda- lime glass) やバリウムシリケイトガラス (barium silicate glass) 等に代表される軟質ガラスをガラス材として用いても良い。

斯かるガラス材を用いた場合であっても、ガラス管 301の成型加工温度を当該ガラス材の軟化点温度よりも 50°C以上、 150°C以下だけ高いような温度範囲内とすれば、良好な仕上がり精度を得ることができる。

なお、ガラス管 301の成型加工温度をそのガラス部材の軟化点温度, よりも 150°C以上高くすると、ガラス管 301が軟化しすぎてそもそも加工することができない。以上をまとめると、製作すべきガラス管の形状が、螺旋ピッチ Pgが 12 mm以下、螺旋外周径 Φ tに対する管外径 ø oの比率 Φ tZ00が 3. 5以上、 4. 5以下の範囲内であるならば、成型加工温度をそのガラス材の軟化点温度よりも 50°C以上、 150以下だけ高い温度範囲とすれば、仕上がり精度よく成型加工することができる。

以上、本願発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本願発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。

[ 4 ] 変形例

(1) 上記実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構成に代えて、次のような構成としても本願発明の効果を得ることができる。図 8は、上記実施の形態の変形例に係る電球形蛍光ランプの寸法等を示すものであるなお、ガラス管のガラス材はストロンチウム ·バリゥムシリケィトである。上記のような加工条件によっても、設計寸法精度を満足する電球形蛍光ランプが得られる。

また、当該電球形蛍光ランプの輝度比率 Lm i nZLma Xは◦. 9 3であり、輝度むらはまったく視認できない程度まで抑制されている。ランプ効率は従来品より約 4%改善されており、 75. 21 mZWである。また、定格寿命時間についても 6, 000時間以上の寿命特性も保証できることも確かめられた。

更に、ガラス管の管内径 ø iが 5. Omm以上、 9. Omm以下の範囲内にあるので、上記実施の形態におけるように熱伝導性媒体を適用すれば、ランプ始動時の光束立ち上がり特性をほぼ一般蛍光ランプと同等のレベルとすることができる。

すなわち、室温でのランプ始動直後の光束値（luminous flux) として、低くても定常点灯時の光束値の 70%以上のレベルが達成される。外囲器の寸法も一般電球以下となっているので、一般電球用灯具への適合率が 80%以上という高いレベルとなっている。 ( 2 ) 上記実施の形態においては、専ら 6 0 Wの一般電球を代替することを目的とした 1 1 W品種の場合について説明したが、これ以外にも 4 0 Wや 1 0 0 Wの一般電球を代替することを目的とした他のヮット品種においても、本願発明を適用してその効果を得ることができる。

( 3 ) 上記実施の形態においては、専ら外管バルブの内面に拡散膜を形成することによって光拡散性を与える場合について説明したが、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、前記拡散膜は外管バルブの外面に形成されるとしても良い。また、フロスト加工された（frosted ) 外管バルブや乳白色の (translucent) 樹脂材料からなる外管バルブを用いるとしても本願発明の効果を得ることができる。

( 4 ) 上記実施の形態においては、専ら本発明を電球形蛍光ランプを適用する場合について説明したが、これに代えて、外管バルブを備えた蛍光ランプに本発明を適用するとしても良い。

ここで、蛍光ランプとは、発光管（蛍光管)、ベース及び電力供給端子を主たる構成要素とするランプであって、上記実施の形態におけるのと同様に、前記外管バルブは発光管を外套する。

当該蛍光ランプの電力供給端子は、ピン形状であっても良いし、口金形状であっても良い。何れにせよ、外部から電力の供給を受けることさえできれば、形状は限定されない。

図 9は、典型的な蛍光ランプの構成を示す外観図である。図 9に示されるように、蛍光ランプ 4は、電力供給端子 4 O l a , 4 0 1 b , ベ一ス 4 0 2、および螺旋状に成型加工された発光管 4 0 3を備えている。図 9には、電力供給端子 4 0 1 a、 4 0 1 bがピン形状である場合について示されている。また、外管バルブはベース 4 0 2に支持、固定される。

また、ここでいう蛍光ランプは、電子安定器や点灯回路といった電子回路を含まないものをいうこととする。このような電子回路は、照明装置の中で、比較的高価であり、また、寿命が長い。このような理由から、電子回路を灯具側に配設し、比較的寿命が短い蛍光ランプのみを交換部品とした照明装置に対する市場の要求が存在している。

このような照明装置についても、外管バルブを蛍光ランプと一体として、本発明を適用すれば、市場の要求に応えつつ、上記と同様の効果を得ることができる。

[ 5 ] 本願発明の効果

以上説明したように、本願発明に係る電球形蛍光ランプは、評価式 D g " P gの値が所定値以上となるような形状を有しているので、輝度むらを抑制して優れた装飾性を実現することができる。

また、斯かる電球形蛍光ランプを構成するガラス管の製作にあたっては、成型加工温度を、ガラス管を構成するガラス材の軟化点温度よりも

5 0 °C以上、 1 5 0 °C以下だけ高い温度範囲内とするので、設計寸法に適合した仕上がり精度の良好な電球形蛍光ランプを実現することができる。産業上の利用可能性

本願発明は、電球形蛍光ランプ、蛍光ランプ及び螺旋形ガラス管の製造方法に関し、特に、電球形蛍光ランプにおける輝度むらを改善する場合に利用することができる。

Claims

請求の範囲

1. 螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであって、

前記発光管の螺旋ピッチ Pgに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔 Dgの比 DgZP gが 0. 8以上である

ことを特徴とする電球形蛍光ランプ。

2. 前記外管バルブは、光拡散性を有する

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電球形蛍光ランプ。

3. 前記外管バルブの拡散透過率が 95%以上である

ことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電球形蛍光ランプ。

4. 前記比 DgZPgが 0. 9以上であり、かつ、

前記外管バルブの拡散透過率が 98%以上である

5. 水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、

前記発光管の管内径が 5. 0以上、 9. 0 mm以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されている

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項のいずれかに記載の電球形蛍光ランプ。

6. 前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含むことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電球形蛍光ランプ。

7. 前記熱伝導性媒体はシリコーンである

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電球形蛍光ランプ。

8. 前記外管バルブの最大外径が略 6 Ommであるか、または 60m m以下である

9. 螺旋形に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した蛍光ランプであって、

前記発光管の螺旋ピッチ P gに対する、前記外管バルブの最大外径を有した周部と発光管の螺旋外周との間隔 Dgの比 DgZP gが◦. 8以上である

ことを特徴とする蛍光ランプ。

10. 前記外管バルブは、光拡散性を有する

ことを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の蛍光ランプ。

1 1. 前記外管バルブの拡散透過率が 95%以上である

ことを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の蛍光ランプ。

12. 前記比 DgZPgが 0. 9以上であり、かつ、

前記外管バルブの拡散透過率が 98%以上である

ことを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の蛍光ランプ。

13. 水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で前記発光管内部に封入されており、

前記発光管の管内径が 5. 0以上、 9. O mm以下の範囲内にあり、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されている

ことを特徴とする請求の範囲第 9項から第 1 2項のいずれかに記載の蛍光ランプ。

1 4. 前記発光管の一部は発光管の最冷点個所を含む

ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の蛍光ランプ。

1 5 . 前記熱伝導性媒体はシリコーンである

ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の蛍光ランプ。

1 6. 前記外管バルブの最大外径が略 6 0 mmであるか、または 6 0 mm以下である

1 7. 軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが 1 2 mm以下であり、管外径 ø 0に対する螺旋外周径 Φ tの比 Φ t oが 3. 5以上、 4.

5以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であって、

ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、

前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、前記ガラス部材の軟化点温度よりも 5 0 °Cから 1 5 0 °Cだけ高い成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含む

ことを特徴とする螺旋形ガラス管の製造方法。

1 8. 軟質ガラス部材からなり、螺旋ピッチが 1 2 mm以下であり、管外径 0oに対する螺旋外周径 (Dtの比 (DtZ0oが 3. 5以上、 4. 5以下の範囲内である螺旋形ガラス管の製造方法であつて、

ガラス管を加熱して軟化させる加熱工程と、

前記加熱工程にて軟化された前記ガラス管を、 720°Cから 820°C の範囲内にある成型加工温度にて、螺旋形の成形治具に巻き付ける成形工程とを含む

ことを特徴とする螺旋形ガラス管の製造方法。

1 9. 請求の範囲第 1 7項または第 18項に記載の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管からなる発光管を備える

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 8項のいずれかに記載の電球形蛍光ランプ。

20. 請求の範囲第 1 7項または第 18項に記載の製造方法にて製造された螺旋形ガラス管からなる発光管を備える

ことを特徴とする請求の範囲第 9項から第 16項のいずれかに記載の蛍光ランプ。