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【発明の名称】 電球形蛍光ランプ
【発明者】 【氏名】西尾 清志

【氏名】柴原 雄右

【要約】 【課題】青、赤、緑の各色に部分的に発光する発光管を備えた電球形蛍光ランプを提供する。

【解決手段】電球形蛍光ランプ10は、赤、青、緑の各色に発光する3種類のU字状屈曲形バルブ31R,31G,31Bを並設して構成された発光管18と;発光管18が取り付けられるとともに口金12を有するカバー14と;このカバー14内に収容された点灯回路16と;を具備している。U字状屈曲形バルブ31R,31G,31Bに赤、青、緑の各色に発光する蛍光体をバルブ毎に塗布形成し、各色に発光する少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブ31R,31G,31Bを並接して発光管18を形成することができるので、蛍光体を部分毎に塗り分けする必要が無く、製造が容易であり、装飾効果の高い電球形蛍光ランプ10を提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】赤、青、緑の各色に発光する3種類のU字状屈曲形バルブを並設して構成された発光管と;発光管が取り付けられるとともに口金を有するカバーと;このカバー内に収容された点灯回路と;を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項2】 発光管を覆うグローブがカバーに取付けられていることを特徴とする請求項1記載の電球形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる色に発光する複数のU字状屈曲形バルブを並設して構成された発光管を備えた電球形蛍光ランプに関する。
【従来の技術】従来、例えば、一般照明用電球のソケットに装着可能な口金を有するカバーを備え、このカバーの内側に点灯回路を収納するとともに、発光管を屈曲などしてグローブに収納した電球形蛍光ランプが知られている。
【0002】近年、点灯回路の電子回路化、発光管である蛍光ランプの加工技術、材質改良などによって小形化、高効率化が進み、例えば特開2000−21351号公報に開示されている電球形蛍光ランプが開発、実施されている。この電球形蛍光ランプは、白熱電球60W相当サイズでありながら、光出力が同等であり、かつ高効率、長寿命という特徴を有するものである。
【発明が解決しようとする課題】上記従来の一般照明用の電球形蛍光ランプは、発光色が昼光色、昼白色、電球色などに種別されている。すなわち、ユーザーは、室内の雰囲気に合わせて電球形蛍光ランプの発光色を選択することで、所望の照明効果を実現している。
【0003】電球形蛍光ランプの発光色には、上記以外にも赤、青、緑の各色に発光するものが用意されており、植物鑑賞用などの演出照明に用いられている。
【0004】一方、装飾効果を高めるために、赤、青、緑の各色が一つの発光管で部分的に発光する電球形蛍光ランプのニーズがあったが、1本の発光管で青、赤、緑の各色に発光する蛍光体を別々に塗り分けることは煩雑であり、製品化には至っていなかった。
【0005】本発明は、このような点に鑑みなされたもので、青、赤、緑の各色に部分的に発光する発光管を備えた電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】請求項1の電球形蛍光ランプは、赤、青、緑の各色に発光する3種類のU字状屈曲形バルブを並設して構成された発光管と;発光管が取り付けられるとともに口金を有するカバーと;このカバー内に収容された点灯回路と;を具備していることを特徴とする。
【0006】本請求項および以下の請求項において、用語の定義は以下の説明のとおりである。
【0007】発光管は、複数のU字状屈曲形バルブを連通するように並設することで内部に少なくとも一本の放電路が形成されたものであり、発光管の端部にはこの放電路に放電を生起させる電極が封着されているものである。
【0008】U字状屈曲形バルブは、鉛ガラス、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラスなどのガラス製が製造上好ましいが、透光性であればセラミックスなど他の材料であってもよい。特に、環境への影響を考慮すると無鉛ガラスによって形成するのが最適である。
【0009】U字状屈曲形バルブは、バルブの中間が放電路を屈曲させるように形成されていればよく、屈曲部が曲成されて成形されているものの他、直角状にモールド成形されたものであってもよく、H字状であってもよい。H字状とは、吹き破りによる連結管を介して繋がれた形状を意味する。
【0010】U字状屈曲形バルブの内面には直接または間接的に蛍光体層が被着されており、内部にアルゴン、ネオン、クリプトンなどの不活性ガスおよび水銀等の放電媒体が封入されている。
【0011】U字状屈曲形バルブは、赤色、青色、緑色の各色に発光する少なくとも3種類が連通管などによって内部が連通された構造で並設されたものである。U字状屈曲形バルブの内面に被着される蛍光体としては、希土類金属酸化物蛍光体が挙げられるが、これに限らない。
【0012】赤色発光蛍光体としては、610nm付近にピーク波長を有するユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体(Y23:Eu3+)等が挙げられる。
【0013】青色発光蛍光体としては、450nm付近にピーク波長を有するユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体(BaMg2Al1627:Eu2+)等が挙げられる。
【0014】緑色発光蛍光体としては、540nm付近にピーク波長を有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体((La,Ce,Tb)PO4)等が挙げられる。
【0015】なお、これら蛍光体は、他の色に発光する蛍光体を混合して所望の色度に発光するように調製してもよい。
【0016】発光管は、このU字状に屈曲された複数本の管状バルブが1本の放電路が連通するように少なくとも3本でつなぎ形成したものである。しがって、3本のU字状屈曲形バルブをバルブの直線部が円周上に位置するように配設して3つの屈曲部が三角形状をなすトリプルU形等、いろいろな形状を備えた発光管であることを許容する。また、赤、青、緑の各色に発光する3種類のU字状屈曲形バルブを備えていれば、各色のいずれかまたは白色などの他の色に発光するU字状屈曲形バルブを追加して並設しても構わない。
【0017】トリプルU形の発光管の場合、2本のU字状バルブの一端に電極を封装し、他端側を電極が封装されない中間バルブの端部とつなぎ形成することで3本の管状バルブのうちの両側のU字状バルブの各一端に封装された電極間で放電を生起されることとなる。U字状バルブに細管がピンチシール封着される箇所は電極が封装される端部またはつなぎ形成される端部のいずれでも構わない。
【0018】電極はフィラメントからなる熱陰極、電子放射物質が坦持されたセラミック電極、ニッケルなどから形成された冷陰極などが挙げられる。なお、管状バルブは、水銀を封入しない希ガス放電を利用したものや電極を外部に有するものであってもよい。
【0019】発光管には、水銀が封入されているが、アマルガムとして封入するのが好ましい。アマルガムは、高温でも効率的な点灯を行うために封入される純水銀よりも蒸気圧が高い特性を有するものの他、水銀をバルブ内に定量的に封入するためのものどちらでも構わない。特にランプ点灯時には発光管が高温となることから、この点灯温度に見合った蒸気圧特性を有するアマルガムを選定すべきである。蒸気圧特性を考慮したアマルガムの例としては、ビスマス(Bi)−インジウム(In)−水銀(Hg)、ビスマス(Bi)−錫(Sn)−鉛(Pb)水銀(Hg)、ビスマス(Bi)−インジウム(In)−鉛(Pb)−水銀(Hg)などが挙げられるがこれに限らない。定量封入用のアマルガムとしては、亜鉛(Zn)−水銀(Hg)などが挙げられるがこれに限らない。また、アマルガムではないが、水銀をセラミックスなどの物質に坦持させたペレット状のものを細管内に保持させても構わない。
【0020】カバーは、蛍光ランプを直接的または間接的に支持するものである。間接的に支持する手段としては、カバーの口金が取付けられた方向と逆の部位に発光管の両端部が挿入可能な形状を有するホルダを取付けるのが好ましい。カバーは、発光管が取り付けらるとともに口金を備えている。
【0021】口金は、E形と称されるねじ込みタイプが通常使用されるが、これに限定されない。また、口金は、カバーに直接装着される必要はなく、間接的にケースに装着されるものやカバーの一部が口金を構成するものであってもよい。
【0022】点灯回路はカバー内に収容されるものであり、インバータタイプが好ましいが、本発明の性質上これに限定されない。点灯回路は、カバーに対して直接的または間接的に取付けられて収納されている。
【0023】請求項1の電球形蛍光ランプによれば、U字状屈曲形バルブに赤、青、緑の各色に発光する蛍光体をバルブ毎に塗布形成して各色に発光する少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブを用意し、この少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブを並接して発光管を形成することができるので、蛍光体を部分毎に塗り分けする必要が無く、製造が容易であり、装飾効果の高い電球形蛍光ランプを提供することができる。
【0024】請求項2は、請求項1記載の電球形蛍光ランプにおいて、発光管を覆うグローブがカバーに取付けられていることを特徴とする。
【0025】カバーには、蛍光ランプを覆うグローブが取付けられている。このグローブは光透過性を有していれば、光拡散性、透明性のいずれであってもよく、模様または着色が施してあるものでもよい。グローブの材質はガラス、プラスチックのいずれでもよい。
【0026】グローブの形状は任意であるが、一般に普及している球類似のいわゆるG形と称される形状、先端球形で円筒状のいわゆるT形と称される形状等を採用することができる。
【0027】請求項2の電球形蛍光ランプによれば、請求項1の電球形蛍光ランプの装飾効果を一層高めることができる。
【発明の実施の形態】以下、本発明の蛍光ランプおよび蛍光ランプ装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0028】図1は電球形蛍光ランプのグローブを透視した側面図、図2は電球形蛍光ランプのグローブを透視した底面図、図3は発光管の製造方法を(a) 〜(d) の順に説明する説明図、図4は図3に続いて発光管の製造方法を(a)(b)の順に説明する説明図である。
【0029】図1および図2において、10は蛍光ランプ装置としての電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ10は、口金12を有するカバー14と、このカバー14に収納された点灯回路16と、透光性を有するグローブ17と、このグローブ17に収納された蛍光ランプとしての発光管18とを備えている。そして、グローブ17とカバー14とから構成される外囲器は、定格電力60W形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。すなわち、口金12を含む高さH1 は110〜125mm程度、直径すなわちグローブ17の外形D1 が50〜60mm程度、カバー14の外形D2 が40mm程度に形成されている。なお、一般照明用電球とはJIS C 7501に定義されるものである。そして、以下、口金12側を上側、グローブ17側を下側として説明する。
【0030】そして、カバー14は、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形成されたカバー本体21を備えている。そして、このカバー本体21は、下方に拡開する略円筒状をなし、上端部に、E26形などの口金12が被せられ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【0031】また、グローブ17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、定格電力60W形相当の一般照明用電球のガラス球とほぼ同一形状の滑らかな曲面状に形成されているとともに、開口部の縁部には、カバー14の下端の開口部の内側に嵌合する嵌合縁部17a が形成されている。なお、このグローブ17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することもできる。
【0032】また、点灯回路16は、水平状、すなわち発光管18の長手方向と垂直に配置される円板状の回路基板24を備え、この回路基板24の両面すなわち口金12側である上面および発光管18側である下面に、複数の部品(電気部品)25,26が実装されて、高周波点灯を行なうインバータ回路(高周波点灯回路)が構成されている。
【0033】回路基板24は、略円板状で、発光管18の最大幅D3 の1.2倍以下の直径(最大幅寸法)に形成されている。
【0034】複数の部品25,26のうち、回路基板24の上面には、比較的耐熱性の弱い電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどの部品25が実装され、回路基板24の下面には、比較的耐熱性が強いとともに厚さ寸法が小さいチップ状のREC(rectifier、整流素子、ダイオードブリッジ)、トランジスタ、抵抗などのパッケージの厚さ寸法が2〜3mm程度に形成されている部品26が実装されている。
【0035】そして、点灯回路16は、7〜15Wのランプ電力により発光管18内の電流密度(断面積当たりの電流)が3〜5 mA/mm2で点灯させるように構成されている。
【0036】また、発光管18は、略同形状であって、赤、青、緑の各色に発光する3種類のU字状屈曲形のバルブ31R,31G,31B を所定の位置に配置し、連通管32で順次接続して、1本の放電路が形成されている。
【0037】各バルブ31R,31G,31Bは、管外径が8〜11mm、管内径が6〜9mm、肉厚が0.7〜1.0mmのガラス製の円筒状の管体であり、110〜130mm程度の直管状のバルブ31を中間部で滑らかに湾曲させ頂部Pを備えた略U字状に形成されている。すなわち、各バルブ31R,31G,31Bは、滑らかに反転する屈曲部31a と、この屈曲部31a に連続する互いに平行な一対の直線部31b とを備えている。そして、発光管18は、バルブの高さH2 が50〜60mm、放電路長が200〜300mm、バルブ並設方向の最大幅D3 が32〜43mmに形成されている。発光管18のバルブ31の内面にはU字状に屈曲された後に蛍光体が形成されているとともに、バルブ31内には封入ガスのうちの99%以上のアルゴンガス(Ar)が封入圧力400〜800Paで封入されている。
【0038】そして、発光管18の製造方法を図3および図4において説明すると、まず、図3(a) に示すように、110〜130mm程度の直管状のバルブ31を中間部でU字状に屈曲させる。次に、図3(b) に示すように、3つの各バルブ31の内面に赤色発光蛍光体、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体を別々に塗布形成し、赤色発光U字状屈曲形バルブ31R、緑色発光U字状屈曲形バルブ31G、青色発光U字状屈曲形バルブ31Bの三種類のバルブを用意する。
【0039】次に、図3(c) に示すように、各バルブ31の端部(ネック部)の蛍光体を除去するとともに、各バルブ31R,31G,31Bの連通管32の位置に対応して孔明けし、次に、図3(d)に示すように、両端のバルブ31に電極としてのフィラメントコイル44を有する電極ユニットおよび細管41を有する細管ユニットをそれぞれマウントし、中間のバルブ31Gの一端に細管ユニットをマウントするとともに他端を封止する。次に、図4(a) に示すように、一端と中間のバルブ31R,31G同士を連通管32を介してつなぎ合わせるとともに、一端のバルブ31Rの細管41を封止し、次に、図4(b) に示すように、他端と中間のバルブ31G,31B同士を連通管32を介してつなぎ合わせるとともに、他端のバルブ31Bの細管41を封止する。最後に、中間のバルブ31Gの細管41を通じて排気を行なってアルゴンガスと置換し、中間のバルブ31Gの細管41を封止する。
【0040】この発光管18は、蛍光ランプ固定部材でありまた点灯回路固定部材である支持部材としての仕切板33に取り付けられ、この仕切板33がカバー14に固定されている。また、仕切板33には点灯回路16の回路基板24が嵌合手段(図示しない)により取り付けられている。
【0041】また、このように電球形蛍光ランプ10が組み付けられた状態で、発光管18は、グローブ17内の所定の位置に収納されている。すなわち、この状態で、各バルブ31 R,31G,31Bの頂部Pは、この電球形蛍光ランプ10の上下方向を長手方向とする中心軸を中心とする1つの円周上に等間隔で位置し、また、各バルブ31 R,31G,31Bの各直線部31b も、ランプの中心軸を中心とする所定の円周上に略等間隔で位置するようになっている。つまり、発光管18の3つのバルブ31の直線部31bの管軸が正六角形の頂点Pにほぼ位置するようにしている。
【0042】バルブ31の直線部31b の間隔w1 と隣接するバルブ31の間隔w2 とがほぼ等しく、この間隔w(w1 ,w2)が1〜5mmの範囲内に規定されている。なお、間隔w(w1 ,w2 )が1〜5mmの範囲内であるが、2〜3mmが製造上好ましく、また、5mmを越えると小形化に寄与しないこともある。
【0043】なお、管内径の下限を6mmとしたのは、6mm以下では始動電圧が高くなり、実用的ではないためである。
【0044】さらに、肉厚1.1mm以上では、U字状に屈曲した屈曲部31a の内側にガラスの肉溜まりが発生し、屈曲部31a の内側からクラックが発生し易いが、肉厚を0.7〜1.0mmにすることで、屈曲部31a の内側にガラスの肉溜まりが発生するのを抑制できる。また、グローブ17と発光管18の頂部Pとの最小間隙をA1 、グローブ17の最大外径部と発光管18との最小間隙をA2 、グローブ17の端部と発光管18との最小間隙をA3 としたとき、A2 >A1 ≧A3 の関係に規定されている。A1 は2〜8mm程度、A2 は3〜13mm程度、A3 は2〜8mm程度である。
【0045】A2 >A1 ≧A3 の場合の配光は、例えばA2 =A3 の場合の配光に比べて、口金12方向の配光が増加し、一般照明用電球の配光に近似する。すなわち、A2がA3 より大きいので、グローブ17の側面から口金12方向に拡散する光が多くなり、口金12方向の配光照度が大きくなる。しかも、A1 をA2 >A1 ≧A3 の関係、つまり2mm>A1 >8mmの関係とすることで、発光管18の頂部P方向への配光を強くできる。したがって、電球形蛍光ランプ10のA2 >A1 ≧A3 の関係を規定することにより、一般照明用電球に近似した配光特性の最適条件を規定できる。
【0046】このように規定された電球形蛍光ランプ10を、一般照明用電球の照明器具に用いた場合、電球形蛍光ランプ10の配光が一般照明用電球の配光に近似することで、照明器具内に配設されたソケット近傍の反射体への光照射量が十分に確保され、反射体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、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であっても、電球形蛍光ランプ10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。
【0047】各バルブ31R,31G,31Bは、マウントを用いたラインシール、あるいはマウントを用いないピンチシールなどにより、一端部が封着されているとともに、他端部には排気管とも呼ばれる細管41が溶着され、排気を行ない、あるいは必要に応じてアマルガムを備えるようになっている。
【0048】また、各バルブ31R,31G,31Bは、マウントを用いたラインシール、あるいはマウントを用いないピンチシールなどにより、一端部が封着されているとともに、他端部には排気管とも呼ばれる細管41が溶着され、排気を行ない、あるいは必要に応じてアマルガムを備えるようになっている。
【0049】発光管18の両端部に位置する各バルブ31 R,31Bの端部には、マウントを用いたラインシールなどにより、電極としてのフィラメントコイル44が、一対のウエルズ(導入線)に支持されて配置されている。そして、各ウエルズは、バルブ31R,31Bの端部のガラスに封着されたジュメット線を介して、バルブ31 R,31Bの外部に導出されたランプ側ワイヤーに接続されている。そして、発光管18から導出された2対すなわち4本のランプ側ワイヤーは、点灯回路16に電気的に接続されている。
【0050】そして、発光管18には、封入ガス比率が99%以上のアルゴンガスが封入圧力400〜800Paで封入されて、点灯回路16により両端のフィラメントコイル44に印加される7〜15Wのランプ電力によって電流密度が3〜5 mA/mm2の放電が生起される。
【0051】発光管18内に封入される封入ガスとしてアルゴンガスは100%に近い方が電極ロスを少なくできる。すなわち、図6に示すように、アルゴンガスが100%の場合には、アルゴンガスが50%、ネオンガス(Ne)が50%の混合ガスの場合に比べて、相対効率を高くできる。
【0052】さらに、バルブ31内に封入されるアルゴンガスの封入圧力は高い方が始動電圧を高くできる。しかし、アルゴンガスの封入圧力が400Pa以下では、電極寿命が短寿命となるともに、電極ロスが増加し、発光効率が低下し、一方、アルゴンガスの封入圧力が800Pa以上では、始動電圧が高くなるものの発光効率が低下する。
【0053】このように構成された電球形蛍光ランプ10は、入力電力定格14Wで、発光管18には、12.5Wの電力の高周波で加わり、ランプ電流は280mA、ランプ電圧は65Vとなり、各バルブ31R,31G,31Bから3色の光がそれぞれ出力されることにより全光束が約810lmとなっている。
【0054】そして、本実施の形態によれば、U字状屈曲形バルブ31に赤、青、緑の各色に発光する蛍光体をバルブ毎に塗布形成し、各色に発光する少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブ31R,31G,31Bを用意し、これらを並接して発光管18を形成したので、赤、青、緑の各色が部分的に発光するように1本のバルブに蛍光体を部分毎に塗り分ける場合に比べて製造が容易であり、装飾効果の高い電球形蛍光ランプを提供することができる。
【0055】また、本実施形態の電球形蛍光ランプ10は、3種類のU字状屈曲形バルブ31R,31G,31Bが赤、青、緑の各色に発光するが、被照明体は原理的に白色に照明されるため白色光スペクトルの説明用教材としても適用可能である。
【0056】さらに、バルブ31R,31G,31Bが一定の大きさを有していることから、バルブ31R,31G,31Bに近接した被照明体の影には赤、青、緑のトーンが微妙にことなる輪郭が表れ、装飾効果をより高めることが可能である。
【0057】さらにまた、定格電力60W形相当の一般照明用電球に近似する外形を実現できるため、一般照明用電球を用いる照明器具に装飾性を高めた光源を装着することが可能になり、汎用性を向上できるとともに、装着時の違和感もなくなり、外観を向上できる。
【0058】なお、上記の各実施の形態では、乳白色などのグローブ17を設けたが、透明(クリアタイプ)のグローブを設けてもよい。
【0059】また、上記の各実施の形態では、U字状のバルブ31 R,31G,31Bを3本接続して発光管18を構成したが、発光管18の形状はこれに限らず、例えばU字状あるいはH字状のバルブを2本、3本、あるいは4本など並列させて、すなわち長手方向に沿って4軸、6軸、あるいは8軸の放電路を形成し、ランプ長の短縮を図ることもできる。
【0060】図5は、本発明の第2の実施形態の電球形蛍光ランプを示す正面図である。第2の実施形態の電球形蛍光ランプ10は、第1の実施形態におけるグローブ17がカバー17に固着されていないものであり、発光管18が外部へ直接露出するものである。このため、仕切板33にグローブ固着用の嵌合溝が設けられていない。これらの点を除いて第1の実施形態と構成は略同様であるため、本実施形態の詳細な説明は省略する。
【発明の効果】請求項1の電球形蛍光ランプによれば、U字状屈曲形バルブに赤、青、緑の各色に発光する蛍光体をバルブ毎に塗布形成して各色に発光する少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブを用意し、この少なくとも3種類のU字状屈曲形バルブを並接して発光管を形成することができるので、蛍光体を部分毎に塗り分けする必要が無く、製造が容易であり、装飾効果の高い電球形蛍光ランプを提供することができる。
【0061】請求項2の電球形蛍光ランプによれば、請求項1の電球形蛍光ランプの装飾効果を一層高めることができる。
【出願人】 【識別番号】000003757
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
【出願日】 平成12年6月27日(2000.6.27)
【代理人】 【識別番号】100101834
【弁理士】
【氏名又は名称】和泉 順一
【公開番号】 特開2002−8402(P2002−8402A)
【公開日】 平成14年1月11日(2002.1.11)
【出願番号】 特願2000−192196(P2000−192196)