電球形蛍光ランプ

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【発明の名称】	電球形蛍光ランプ
【発明者】	【氏名】松井伸幸【氏名】中川博喜【氏名】田原哲哉
【要約】	【課題】安価で信頼性の高い電子形安定器を適用した電球形蛍光ランプを提供する。【解決手段】蛍光発光管２、蛍光発光管を点灯駆動する電子形安定器３、および電子形安定器に電源を供給する口金６が順に配設され、電子形安定器は、蛍光発光管と直列接続されたインダクタと共に共振回路を構成する、蛍光発光管と並列接続された少なくとも２つのキャパシタ１１、１２を備え、少なくとも２つのキャパシタは、プリント基板１７の口金側の面上に配置され、かつ少なくとも２つのキャパシタの本体部分が対向することなく、容量値が大きいほど本体部分が蛍光発光管から離間して段状配置される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】蛍光発光管、前記蛍光発光管を点灯駆動する電子形安定器、および前記電子形安定器に電源を供給する口金が順に配設された電球形蛍光ランプであって、前記電子形安定器は、前記蛍光発光管と直列接続されたインダクタと、前記インダクタと共に共振回路を構成する、前記蛍光発光管と並列接続された少なくとも２つのキャパシタとを備えたことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】前記少なくとも２つのキャパシタは、前記電子形安定器を構成するプリント基板の前記口金側の面上に配置され、かつ前記少なくとも２つのキャパシタの本体部分は対向することなく段状配置されることを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】前記少なくとも２つのキャパシタは、容量値が大きいほど本体部分が前記蛍光発光管から離間して段状配置されることを特徴とする請求項２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、蛍光ランプ、特に電球形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の省エネルギ時代を迎えて、特に蛍光ランプ、その中でも電球形蛍光ランプが、低効率の一般電球に対する代替用の低消費電力光源として、活発な開発と普及化が進められている。
【０００３】かかる電球形蛍光ランプの基本構成は、図４に示すように、両端部にコイル電極１９、２０が設けられたガラス管が一連の放電路をなすように曲げあるいは接合加工された蛍光発光管１８と、蛍光発光管１８を安定に点灯させる回路である電子形安定器２１とを組み合わせ、更に、電球口金２２を装着した一体構造からなっている。そして、通常、蛍光発光管１８は外管ガラスバルブ２３内に配置され、また電子形安定器２１は樹脂ケース２４内に配置されている。
【０００４】ところで、電球形蛍光ランプの従来開発では、重点課題として、ランプ効率及び寿命などの特性改善と、併せて一般電球代替用にランプの小形・軽量化が、一貫して取組まれてきた。この結果、図４にも示したように、現行の主力安定器としては高周波点灯の電子形安定器２１が、ランプ特性改善と小形・軽量化の両面で優れていることから電球形蛍光ランプに採用されている。
【０００５】そのような従来技術による電子形安定器２１の汎用の点灯回路は、図５に示すように、インバータ回路部２５と、蛍光発光管１８に直列接続されたインダクタ２６と、蛍光発光管１８に並列接続された１つのキャパシタ２７とから構成されている。更に、蛍光発光管１８に並列接続された正温度特性抵抗素子（ＰＴＣ）２８が殆どの回路で設けられている。
【０００６】次に、かかる従来の点灯回路によるランプの点灯動作について説明する。
（ａ）まず、電源２９を印加すると、コイル電極１９、２０にキャパシタ２７と正温度特性抵抗素子２８の両者を介して発光管始動に十分な予熱電流が流れる。
（ｂ）次いで、正温度特性抵抗素子２８の温度上昇でその抵抗値が高くなると、インダクタ２６とキャパシタ２７によるいわゆる共振電圧（ピーク値７００Ｖ～１０００Ｖ）が蛍光発光管１８に印加されて蛍光発光管１８が始動される。
（ｃ）その後は、蛍光発光管１８に規定のランプ電流が流れて、ランプの定常点灯へと移行する。なお、ランプ定常点灯においても、コイル電極１９、２０を介してキャパシタ２７には継続して電流が流れることになる。
【０００７】上記のように、蛍光発光管１８にキャパシタ２７が並列接続された従来の点灯回路は、比較的簡易な回路構成でありながら、ランプ始動時にコイル電極１９、２０を十分予熱しかつ規定の始動電圧を印加できることに特徴があり、安価で信頼性の高い回路といえる。
【０００８】なお、図４に示すように、電子形安定器２１の回路部品組立において、キャパシタ２７を含む主要部品は、プリント回路基板３０の口金２２側の面上に配置・装着されている。これにより、これら主要部品は、ランプ点灯時の熱源である蛍光発光管１８からプリント回路基板３０でいわゆる熱遮断されており、その温度上昇が抑えられることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】最近の電球形蛍光ランプにおける一つの動向として、一般電球６０Ｗ代替用の１３Ｗ低ワットタイプに加えて、一般電球１００Ｗ代替用の２０Ｗ以上、例えば２２Ｗ～２５Ｗ高ワットタイプの開発・展開が図られている。この高ワットタイプの開発でも、一般電球６０Wと１００Wの形状は同一であることから、一般電球代替用としてのランプ形状の小形化に引き続き取り組みがなされている。つまり、小形のランプ形状を可能なかぎり保ちながら、ランプの高ワット化が求められている。
【００１０】本発明者は、図４に示すような従来技術による特徴ある基本回路からなる電子形安定器２１を採用して、同様の小形で高ワットタイプの開発に取り組んだ。この結果、特に電子形安定器の回路部品の温度上昇が避けられず、これによる回路不良が発生してランプ短寿命に至ることがわかった。そして、短寿命ランプの解析から、回路不良は主に、図４の蛍光発光管１８に並列接続されたキャパシタ２７の温度上昇による破壊に起因することが判明した。
【００１１】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で信頼性の高い電子形安定器を適用した電球形蛍光ランプを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため、本発明に係る電球形蛍光ランプは、蛍光発光管、この蛍光発光管を点灯駆動する電子形安定器、およびこの電子形安定器に電源を供給する口金が順に配設された電球形蛍光ランプであって、電子形安定器は、蛍光発光管と直列接続されたインダクタと、このインダクタと共に共振回路を構成する、蛍光発光管と並列接続された少なくとも２つのキャパシタとを備えたことを特徴とする。
【００１３】この電球形蛍光ランプにおいて、少なくとも２つのキャパシタは、電子形安定器を構成するプリント基板の前記口金側の面上に配置され、かつ少なくとも２つのキャパシタの本体部分は対向することなく段状配置されることが好ましい。この場合、少なくとも２つのキャパシタは、容量値が大きいほど本体部分が蛍光発光管から離間して段状配置されることが好ましい。
【００１４】上記の構成によれば、少なくとも２つのキャパシタのランプ定常点灯時における表面温度が保証上限動作温度以下に抑えられ、よって少なくとも２つのキャパシタのランプ使用期間中における破壊現象が防止されて、安価で信頼性の高い電子形安定器を適用した電球形蛍光ランプを実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態による電球形蛍光ランプの蛍光発光管２を外管バルブ４と樹脂ケース５を取り外し上から見た場合の平面図（ａ）、および全体構造を部分的に破断して示す正面図（ｂ）である。なお、図１に示す電球形蛍光ランプは、ランプワット２０Ｗ以上、例えば２２Ｗ高ワットタイプのものである。
【００１７】図１において、電球形蛍光ランプ１は、蛍光発光管２と電子形安定器３が組み合わされて、それぞれ、ガラスあるいは樹脂からなる外管バルブ４と樹脂ケース５の内部に配置され、更に、口金６が樹脂ケース５の端部に装着された構成をとる。
【００１８】蛍光発光管２は、４本のＵ形ガラス管がいわゆるブリッジ接合により一連の放電路をなすように接続されたものからなり（図１（ａ）参照）、その両管端部には、タングステンからなるフィラメントコイル電極７、８が設けられており、その管内表面には、３波長発光形の希土類蛍光体が塗布され、その管内には、水銀と緩衝希ガスとして圧力３００Ｐａのアルゴンガスが封入されている。
【００１９】ここで、蛍光発光管２は小形の形状からなり、すなわちその寸法は、管外径が１０．８ｍｍ、電極管距離が４９０ｍｍ、発光管高さＨが７７ｍｍ、発光管幅Ｗが４１ｍｍである。
【００２０】また、電球形蛍光ランプ１の寸法も、外管バルブ４の外径Ф₀の上限値が６８ｍｍ、ランプ全長Ｌ₀の上限値が１４７ｍｍと、小形化されているのが特徴である（なお、一般電球１００Ｗでは、Ф₀が６０ｍｍ、Ｌ₀が１１０ｍｍである）。
【００２１】上記のようなランプ構成により、ランプ光束が１５２０ｌｍ（一般電球１００Ｗと同等）で、効率が６９ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性が得られた。
【００２２】図２は、本発明の一実施形態による電球形蛍光ランプ１における電子形安定器３の点灯回路の基本構成を示す回路図である。
【００２３】図２において、点灯回路は、基本的に、シリーズインバータ方式からなるインバータ回路部９と、インダクタ１０と、蛍光発光管２に並列接続された２つのキャパシタ１１、１２と、正温度特性抵抗素子（ＰＴＣ）１３とから構成されている。ここで、２つのキャパシタ１１、１２としては、特に耐圧・耐熱性に優れているポリエステルコンデンサを用いた。また、ランプ点灯周波数は７５ｋＨｚに設定した。
【００２４】なお、図２の点灯回路では、点線で示すように、ランプワットの低減のために、コイル電極７、８のそれぞれに並列接続された負温度特性抵抗素子（ＮＴＣ）１４、１５を付設してもよい。これにより、ランプ定常点灯時に２つのキャパシタ１１、１２を介して流れる電流は殆ど、コイル電極７、８ではなく、温度上昇で低抵抗となった負温度特性抵抗素子１４、１５を経て流れるので、コイル電極７、８に電流が流れるときの加熱電力損失が約０．８Ｗ削減できることになる。
【００２５】本実施形態における電子形安定器３の点灯回路の特徴は、図４の従来回路での１つのキャパシタ２７に対して、蛍光発光管２に２つのキャパシタ１１、１２が並列接続されている点にある。そして、本点灯回路によるランプの点灯動作は、図４の従来回路による点灯動作と基本的に同一である。但し、従来回路で１つのキャパシタ２７に流れる電流は、本実施形態における点灯回路では、２つのキャパシタ１１、１２にそれぞれ分流して流れることになる。
【００２６】以下では、上記の本実施形態における電子形安定器３の点灯回路の具体的構成について説明する。
【００２７】まず、キャパシタ１１、１２の値を、以下で説明する部品組立の仕方とも関連して、それぞれ３９００ｐＦ、２７００ｐＦに設定した。この場合、市場での実使用状態に十分対応できるよう、一般電球用灯具内での点灯及び商用電源１６の電圧１１０Ｖ（定格値１０％ｕｐ）の点灯条件によるエイジング試験での定常点灯時にキャパシタ１１、１２に流れる分流電流は、それぞれ２００ｍＡ、１３０ｍＡであった。
【００２８】次に、上記の具体的回路構成からなる電子形安定器３を組み込んだ２２Ｗ高ワットタイプの電球形蛍光ランプ１について、前記と同じ点灯条件においてエイジング試験を行なった。
【００２９】その結果、２つのキャパシタ１１、１２の破壊現象は発生せず、目標のランプ寿命時間６０００ｈｒｓが保証されることが確認された。
【００３０】また、エイジング試験における定常点灯時のキャパシタ１１、１２のそれぞれの表面温度は１１６℃、１２１℃であり、共に保証上限動作温度である１３０℃以下となることも確かめられた。
【００３１】更に、部品単体のキャパシタ１１、１２にそれぞれ、上記２００ｍＡ、１３０ｍＡの分流電流を流したときの自己温度上昇△Ｔｓは、それぞれ１３．９ｄｅｇ、１２．３ｄｅｇとなり、これも共に保証上限値１５ｄｅｇ以下となることがわかった。
【００３２】次に、比較のため、図４の従来回路と同様に、１つのキャパシタ２７からなる電子形安定器を組み込んで検討した。この場合、始動時での蛍光発光管２のコイル電極７、８に十分な予熱電流を供給しかつ規定の始動電圧（ピーク値約１０００Ｖ）を印加するために、１つのキャパシタ２７の容量値を６６００ｐＦに設定した。
【００３３】上記試作ランプについて、前記点灯条件によるエイジング試験を行ない、そのときのランプ寿命特性を調べた。この結果、目標の定格ランプ寿命時間６０００ｈｒｓに対してランプ不点現象がエイジング時間約１２００ｈｒｓから発生することがわかった。そして、かかる短寿命の不良ランプの解析から、キャパシタ２７が破壊して導通状態にあることが判明した。
【００３４】ここで、上記試作ランプのエイジング試験における定常点灯時のキャパシタ２７の表面温度Ｔｓを測定してみると、Ｔｓ値はその保証上限動作温度１３０℃を超えて、最高１３６℃にも達することがわかった。また、キャパシタ２７を部品単体で取り出して、ランプ定常点灯時のキャパシタ２７に流れるのと同じ電流値３３０ｍＡによるいわゆる自己温度上昇△Ｔｓ（同じ電流を流したときのキャパシタ２７の表面温度Ｔｓから、部品測定時の周囲温度Ｔａを差し引いた値）を測定したところ、△Ｔｓ値は保証上限値１５ｄｅｇを超えて、２４．７ｄｅｇに達することもわかった。
【００３５】このようにキャパシタ２７の破壊現象を防止できる最適な解決手段として、図２に示すように、基本的に２つのキャパシタ１１、１２からなる点灯回路を用いればよい、ということが確かめられた。これは、一見単純な手段といえるが、その単純さゆえに信頼性が高く、また適用も容易な手段である。
【００３６】更に、図３に示すように、電子形安定器３の部品組立において、２つのキャパシタ１１と１２をプリント回路基板１７の口金６側の面上に配置・装着する際に、両者の本体部分（リード部を除いた部分）が必ず部分的にも対向することなく、２段状に配置した。ここで、両者の本体部分が互いに対向し合い密に配置された場合、ランプ定常点灯時のそれぞれの表面温度がその保証上限温度を超えるときがあった。これに対して、上記の２段状の配置方式により、２つのキャパシタ１１、１２の表面温度を確実に保証上限動作温度である１３０℃以下に抑えることができた。
【００３７】また、上記の２段状の配置方式において、容量値が３９００pＦで分流電流の多いキャパシタ１１を、熱源となる蛍光発光管２から遠い２段目に配置し、他方、容量値が２７００ｐＦで分流電流の少ないキャパシタ１２を、熱源となる蛍光発光管２に近い一段目に配置した。これにより、ランプ定常点灯時の両者の表面温度を均一化することで、より確実に保証上限動作温度である１３０℃以下に抑えることができた。
【００３８】以上の部品組立における、２つのキャパシタ１１、１２の２段状組立配置方式は、本実施形態での点灯回路構成のもう一つの特徴である。
【００３９】なお、本実施形態では、従来例における１つのキャパシタ２７の代わりに、２つのキャパシタ１１、１２を用いたが、基本的には、複数の、例えば３つのキャパシタを用いた場合でも、同様の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、蛍光発光管に並列接続されるキャパシタのランプ使用期間中における破壊現象を防止することができ、安価で信頼性の高い電子形安定器を適用した電球形蛍光ランプを実現可能になるという格別の効果を奏する。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】	平成１２年８月２９日（２０００．８．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００９５５５５【弁理士】【氏名又は名称】池内寛幸（外５名）
【公開番号】	特開２００２－７５０１０（Ｐ２００２－７５０１０Ａ）
【公開日】	平成１４年３月１５日（２００２．３．１５）
【出願番号】	特願２０００－２５９４２０（Ｐ２０００－２５９４２０）