JP4126527B2

JP4126527B2 - 電球形蛍光ランプ

Info

Publication number: JP4126527B2
Application number: JP2001396789A
Authority: JP
Inventors: 丈夫安田; 雅宏戸田; 晋一郎松本; 啓之松永
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003151307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱的対策を図った電球形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電球形蛍光ランプは、例えば、特開２０００−２１２０７号公報に記載されているように、複数本の略Ｕ字形の管体を順次接続して屈曲形の放電路を有するバルブを形成するとともにこのバルブの両端に電極を封装した発光管を備え、この発光管の各管体の端部を樹脂製の仕切板に挿入して支持するとともに発光管に接続される点灯回路を搭載した回路基板を仕切板に保持し、この仕切板に保持した回路基板を口金を有する樹脂製のカバー内に収容して仕切板をカバーに取り付けている。
【０００３】
このような電球形蛍光ランプでは、定格電力６０Ｗ相当の白熱電球などの規格寸法に近似する大きさに小形化されているものもあるが、さらなる小形化が進むにつれて、発光管のバルブの細径化により局所的に発熱量が増大し、寿命末期時の電極の温度上昇による仕切板やカバーなどの樹脂部分の溶融や劣化などに影響を及ぼしたり、カバーの放熱面積が減少するとともにカバー内の空間が小さくなってカバー内の温度が上昇し、カバー内に収容される点灯回路に熱的影響を及ぼすことが懸念される。
【０００４】
また、樹脂製の仕切板は、発光管から熱や紫外線の影響を受ける環境下におかれるため、樹脂が劣化し、茶褐色に変色して光反射率が低下したり、樹脂の分解によって発生する劣化物がガス状に放出されてグローブを備える場合にはグローブに劣化物が付着して光透過率が低下し、光束が低下することが懸念される。さらに、樹脂製の仕切板は、難燃性を確保するために、例えば臭素系の難燃剤が含まれている場合があるが、この難燃剤の添加量が多いと発光管からの熱や紫外線の影響によって難燃剤からガス成分が多く放出され、このガス成分が点灯回路に影響を及ぼし、電球形蛍光ランプの寿命を短くしてしまうことが懸念される。例えば、電解コンデンサなどは、電解コンデンサの安全弁からガス成分が侵入した場合、腐食して破損してしまい、早期に点灯回路の駆動が停止してしまう。
【０００５】
また、例えば、実公昭６３−１４３２２号公報に記載されているように、金属製の仕切板を用い、この金属製の仕切板によって発光管の熱を外部へ効率よく放熱することにより、発光管内の水銀蒸気圧の過度な上昇を防止した蛍光ランプ装置がある。
【０００６】
この蛍光ランプ装置では、樹脂製の仕切板と異なり、絶縁上および構造上、金属製の仕切板には回路基板を保持できないため、仕切板と回路基板とを一体的にカバーに組み立てることはできず、回路基板をカバー内に仕切板と絶縁される位置に取り付けた後に、仕切板を取り付けてねじ止めする必要があり、回路基板および仕切板をカバーにそれぞれ個別に組み立てる必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、電球形蛍光ランプのさらなる小形化に伴い、発光管のバルブの細径化により発熱量が増大し、寿命末期時の電極の温度上昇による仕切板やカバーなどの樹脂部分の溶融や劣化などに影響を及ぼしたり、カバーの放熱面積が減少し、カバー内の空間が小さくなってカバー内が温度上昇し、カバー内に収容される点灯回路に熱的影響を及ぼす問題がある。
【０００８】
また、樹脂製の仕切板では、発光管から熱や紫外線の影響を受ける環境下におかれるため、樹脂が劣化し、茶褐色に変色して光反射率が低下したり、ガス状に放出された劣化物の付着によってグローブの光透過率が低下するなど、光束が低下する問題があり、さらに、樹脂製の仕切板に難燃剤が多く含まれている場合には、発光管からの熱や紫外線の影響によって難燃剤から放出されるガス成分が点灯回路に影響を及ぼす問題がある。
【０００９】
また、金属製の仕切板を用いることで発光管の放熱性を向上できるが、金属製の仕切板には回路基板を保持できないため、回路基板および仕切板をカバーにそれぞれ個別に組み立てる必要があり、組立性が損なわれる問題がある。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、組立性がよく、樹脂部分や点灯回路などへの熱的影響を低減できるとともに、仕切板が樹脂製の場合のような光束低下や点灯回路への影響を防止できる電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電球形蛍光ランプは、発光管と；発光管を点灯させる点灯回路と；周縁部に接続面が設けられ発光管側に配置される金属製の仕切板と非発光管側に配置される樹脂製の保持部とが一体形成され、仕切板に挿通した発光管を支持するとともに保持部に点灯回路の少なくとも一部を保持した仕切体と；仕切体が取り付けられ仕切体の保持部に保持された点灯回路を収容したカバーと；カバーの外面に設けられ仕切体をカバーに取り付けたときに仕切板の接続面と接触する接続面が設けられた金属製の放熱部と；カバーに取り付けられた口金と；を具備しているものである。
【００１２】
そして、この構成では、発光管側に配置される金属製の仕切板と非発光管側に配置される樹脂製の保持部とを一体形成した仕切体を用いるため、この仕切体の仕切板側に発光管を、保持部側に点灯回路をそれぞれ一体に取り付けてカバーに組み立てられる。しかも、発光管側に配置される金属製の仕切板によって発光管の温度上昇による樹脂部分や点灯回路などへの熱的影響が低減されるとともに、熱伝導率の高い金属製の仕切板からカバー側に効率よく熱が伝達されて、仕切体から点灯回路へ伝わる熱が抑制され、点灯回路の温度上昇が低減される。さらに、仕切板が金属製であるため、樹脂の場合のような発光管からの熱や紫外線による劣化の影響がなく、光束低下や点灯回路への影響が防止される。
【００１３】
さらに、カバーの外面に仕切板と接続される金属製の放熱部を設けたため、仕切板から放熱部に伝わってくる熱の放熱性が向上する。
【００１４】
請求項２記載の電球形蛍光ランプは、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、放熱部の表面に塗装および表面処理加工のいずれか一方が施されているものである。
【００１５】
そして、この構成では、放熱部の表面に塗装および表面処理加工のいずれか一方を施したため、放熱部からの熱放射性が向上する。
【００１６】
請求項３記載の電球形蛍光ランプは、請求項１または２記載の電球形蛍光ランプにおいて、カバーの内面に熱吸収層が形成されているものである。
【００１７】
そして、この構成では、カバーの内面に熱吸収層を形成したため、カバー内の熱が効率よく吸収されてカバーから外部へ放熱され、カバー内の温度上昇が低減される。
【００１８】
請求項４記載の電球形蛍光ランプは、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプにおいて、カバーには発光管を覆う透光性のグローブが取り付けられており、このグローブおよび口金を除いたカバーが外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上である。
【００１９】
そして、この構成では、グローブおよび口金を除いたカバーが外方に露出している表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上とするため、電球形蛍光ランプを小形化できるとともに、小形化しても発光管からの樹脂部分や点灯回路への影響が低減される。
【００２０】
請求項５記載の電球形蛍光ランプは、請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプにおいて、発光管の容積に対する発光管の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上である。
【００２１】
そして、この構成では、発光管の容積に対する発光管の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上とするため、電球形蛍光ランプが小形化されるとともに、小形化しても発光管からの樹脂部分や点灯回路への影響が低減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１ないし図８に第１の実施の形態を示し、図１は電球形蛍光ランプの断面図であり、図２は電球形蛍光ランプのグローブを透過した状態の正面図であり、図３は電球形蛍光ランプの発光管の展開図であり、図４は電球形蛍光ランプの回路基板の平面図であり、図５は電球形蛍光ランプの熱の流れを示す模式図であり、図６は電球形蛍光ランプの仕切体をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の樹脂のみで形成した実験例Ａと仕切体に金属製の仕切板を一体形成した実験例Ｂとについて、電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の点灯回路の平均温度を測定した実験結果を示すグラフであり、図７は電球形蛍光ランプのカバーの内面に熱吸収層を形成しない場合の熱放射率を０．０８、カバーの内面に熱吸収層を形成した場合の熱放射率を０．８として、カバーの下部側および上部側における熱流量を計算した計算結果を示すグラフであり、図８は電球形蛍光ランプのカバーの内面に熱吸収層を形成しない実験例Ｃと熱吸収層を形成した実験例Ｄとに関し、(a)に電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の主アマルガムの部分の温度を測定した実験結果を示すグラフ、(b)に電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の点灯回路の回路部品の１つであるコンデンサの部分の温度を測定した実験結果を示すグラフである。
【００２４】
図１および図２において、11は電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプ11は、カバー12、口金13およびグローブ14を有する外囲器、仕切体15に取り付けられて外囲器内に収容される発光管16および点灯回路17を有する蛍光ランプ装置を備えている。そして、外囲器は、例えば、ミニクリプトンタイプの電球の規格寸法に近似する外形で、口金13からグローブ14までの高さ方向の寸法が約８１ｍｍ程度、グローブ14の最大直径部分に対応した幅方向の寸法が約４５ｍｍ程度に形成されている。そして、以下、カバー12の一端側つまり口金13側を上側、他端側つまりグローブ14および発光管16側を下側として説明する。
【００２５】
そして、カバー12は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの白色の耐熱性合成樹脂などにて、発光管16側の下方に拡開する略円筒状に形成されている。
【００２６】
カバー12の発光管16側の外周面には金属製の放熱部21が一体成形によって形成されている。この放熱部21は、カバー12の材質に比べて熱伝導率の高い例えばアルミニウムなどの金属材料にて環状に形成されており、発光管16側の端部はカバー12より突出されて略４５°の傾斜状に面取りされた接続面22が形成されている。
【００２７】
放熱部21の表面には、材質がアルミニウムの場合に熱放射率が０．１以下と低いことから、熱放射率の向上を目的として、アルミニウムに比べて熱放射率が高い白色アクリル塗料が塗装されたり、白色アルマイト処理などの表面処理加工が施されて、熱放射層23が形成されている。
【００２８】
カバー12の内面には、例えばラッカー系の黒色系などの熱吸収塗料を塗布して熱吸収層24が形成されている。熱吸収層24の熱放射率は０．８以上である。
【００２９】
また、口金13は、エジソンタイプのＥ１７型などで、点灯回路17との配線後にカバー12の上端部に被せられ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【００３０】
また、グローブ14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、ミニクリプトンタイプの電球のガラス球の形状に近似した略球形に形成されているとともに、一部に開口部が形成され、この開口部の縁部がカバー12に嵌合されて接着剤により接着されている。なお、このグローブ14は、拡散膜などの別部材を組み合わせて輝度の均一性を向上することもでき、あるいはグローブ14自体を省略することもできる。
【００３１】
また、仕切体15は、カバー12の下端の開口部に取り付けられるもので、発光管16側に配置される金属製の仕切板26と、発光管16側に対して反対側つまり非発光管側に配置される樹脂製の保持部27とが一体形成されている。
【００３２】
仕切板26は、カバー12の材質に比べて熱伝導率の高い例えばアルミニウムなどの金属材料にて０．３〜２ｍｍの板厚の円板状に形成されている。仕切板26の内側には発光管16が挿通される複数の取付孔28（図１１参照）が形成され、仕切板26の周縁部には保持部27より外径側に突出して略４５°の傾斜状に面取りされた接続面29が形成されている。この接続面29は、仕切体15をカバー12に取り付けた状態で、放熱部21の接続面22と互いに面接触して接続されるもので、直接接して溶接により固定されるか、熱伝導率が１〜１０Ｗ／ｍＫ（ワット・パー・メートル・ケルビン）程度のシリコーン樹脂などによって接着固定される。仕切板26の板厚は０．３ｍｍより薄いと強度が低く、２ｍｍを超えると包装状態での落下試験で発光管16やカバー12に損傷を与える。
【００３３】
保持部27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材料にて仕切板26と一体成形によって形成されており、発光管16を保持する発光管保持部30、および点灯回路17を保持する点灯回路保持部31が形成されている。発光管保持部30には、発光管16が挿通される複数の取付孔32が形成されており、これら取付孔32に発光管16が挿通された状態で例えばシリコーン樹脂などの接着剤33で固定される。点灯回路保持部31は、発光管保持部30の周縁部位置から突設されて点灯回路17を保持する複数の回路基板保持爪34を有している。
【００３４】
また、発光管16は、図１ないし図３に示すように、ガラス製のバルブ37を有し、このバルブ37の内面に例えば３波長形蛍光体が形成され、バルブ37の内部にアルゴンなどの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封入され、バルブ37の両端に一対の電極38が例えばピンチシールによって封装されている。
【００３５】
バルブ37は、本実施の形態では３本の管体39を有し、これら管体39は、例えば、管外径が５〜１０ｍｍで本実施の形態では約６．５ｍｍ程度、管内径が５ｍｍ以上で本実施の形態では約５．２ｍｍ程度のガラス製の断面略円筒状の管が、中間部で湾曲されて頂部を有する略Ｕ字状に形成されている。すなわち、各管体39は、湾曲する屈曲部40と、この屈曲部40に連続する互いに平行な一対の直管部41とを備えており、略Ｕ字状の状態で屈曲部40と端部との高さ方向の管長が最大で約３５ｍｍ程度に形成されている。なお、高さ方向の管長は、中央の管体39が両側の管体39より少しだけ長く形成されている。
【００３６】
各管体39の隣接する端部近傍同士が連通管42で順次接続されて放電路長が１２０〜２００ｍｍの１本の連続した放電路43が形成されている。連通管42は、各管体39の接続する端部を加熱溶融した後、吹き破ることによって形成された開口同士をつなぎ合わせて形成されている。そして、各管体39の直管部41が、電球形蛍光ランプ11の中心軸を中心とする同一円周上に等間隔で位置され、すなわち、各管体39の直管部41が断面六角形の各頂点に対応して配置されている。
【００３７】
各管体39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止されているとともに、他端部には排気管とも呼ばれる円筒状の細管44がそれぞれ連通状態に突設されている。この実施の形態では、バルブ37の両端の管体39の細管44は電極38が封装される端部とは反対側つまり非電極側の端部に突設されている。これら各細管44は、バルブ37の製造過程で溶断によって順次封止され、各細管44のうちの封止されていない一部を通じてバルブ37内の排気がなされるとともに、封入ガスが封入されて置換された後に、その各細管44のうちの封止されていない一部を溶断することによって封止される。
【００３８】
各電極38は、フィラメントコイル45を有し、このフィラメントコイル45が一対（２本）の線状のウエルズ46に支持されている。各ウエルズ46は、例えば、両端の管体39の端部にピンチシールなどによって封着されたジュメット線を介して、両端の管体39の端部の外部に導出されて点灯回路17に接続されるワイヤ47に接続されている。
【００３９】
一端の管体39の細管44には、その細管44を封止する際に主アマルガム48が封入されている。この主アマルガム48は、ビスマス、インジウムおよび水銀にて構成される合金であり、略球形状に形成され、バルブ37内の水銀蒸気圧を適正な範囲に制御する作用を有している。なお、主アマルガム48としては、ビスマス、インジウムの他に、スズ、鉛などを組み合わせた合金によって形成したものを用いてもよい。また、両端の各管体39の電極38の一方のウエルズ46には、主アマルガム48と同様の水銀蒸気圧特性を有する補助アマルガム49が取り付けられている。
【００４０】
そして、バルブ37の各管体39の端部が仕切体15の仕切板26の取付孔28および保持部27の取付孔32に挿入されるとともに、保持部28の内側から例えばシリコーン樹脂などの接着剤が充填されることにより、各管体39の端部と仕切体15とが互いに固定される。
【００４１】
また、点灯回路17は、図１に示すように、仕切体15に保持されてカバー12内に配置される略円板状の回路基板51を備え、回路基板51の口金13側の一面、あるいは口金13側と発光管16側との両面に、複数の電気部品52が実装されて、発光管16を高周波点灯させる高周波点灯回路であるインバータ回路が構成されている。
【００４２】
回路基板51の両面に電気部品を実装する場合、口金13側には、比較的熱に弱くつまり比較的耐熱性が低い、大形の電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどの電気部品52が配置されるとともに、発光管16側には、比較的熱に強くつまり比較的耐熱性が高く、高さ寸法の小さい整流素子やダイオードブリッジなどのＲＥＣ、トランジスタ、抵抗などのチップ部品であるチップ状の電気部品52が配置される。
【００４３】
回路基板51には、図４に示すように、発光管16の各細管44が挿通される複数の通孔53が形成され、回路基板51の上面側でこれら通孔53のうち主アマルガム48を収容した細管44が挿通される通孔53の側部に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などの複数のスイッチング素子54が配置されている。すなわち、細管44内の主アマルガム48と複数のスイッチング素子54とが接近して配置されるため、電球形蛍光ランプ11の始動時において、回路部品のなかで比較的早く発熱しやすいスイッチング素子54の熱で主アマルガム48が素早く暖められ、発光管16内の水銀蒸気圧が素早く増加し、光束の立ちあがり特性を改善できる。
【００４４】
そして、このように構成された電球形蛍光ランプ11は、入力電力定格１０Ｗで、３波長発光形蛍光体の使用により、４８０lmの全光束が得られる。このとき、電球形蛍光ランプ11のグローブ14および口金13を除いたカバー12が外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上であるとともに、発光管16の容積に対する発光管16の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上である。なお、発光管16の管壁負荷は０．１Ｗ／ｃｍ²以上となるが、このように管壁負荷が高い発光管16は点灯中かなりの高温となり、ＵＶ出力も強くなるため、仕切体15に及ぼす熱的影響または紫外線照射による影響は大きいものとなる。
【００４５】
また、図５には、電球形蛍光ランプ11の熱の流れを模式的に示す。
【００４６】
発光管16で発生する熱は、グローブ14内の空気の対流および放射によりグローブ14に伝わる経路と、仕切体15に伝わる経路と、発光管16のワイヤ47を通じて回路基板51に伝わる経路とがある。
【００４７】
点灯回路17への熱の流入は、発光管16のワイヤ47を通じて回路基板51に伝わる熱と、仕切体15から伝わる熱とがある。
【００４８】
点灯回路17へ流入した熱と点灯回路17が自己発熱した熱は、カバー12内の空気の対流および放射によりカバー12に伝わる経路と、口金13を通じて照明器具に伝わる経路がある。
【００４９】
カバー12への熱の流入は、グローブ14から伝わる熱と、仕切体15、回路基板51および口金13から空気の対流により伝わる熱と、仕切体15から伝わる熱と、点灯回路17からの放射により伝わる熱とがある。
【００５０】
そして、点灯回路17の温度上昇を抑制するには、仕切体15から伝わる熱量を低減することが重要となる。
【００５１】
図６には、電球形蛍光ランプ11を点灯させた状態で入力電力を変化させた場合の点灯回路17の平均温度を測定した実験結果を示す。実験は、仕切体15をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の樹脂のみで形成した実験例Ａと、仕切体15にアルミニウムの金属の仕切板26を一体形成した実験例Ｂとで、電源電圧を変動させて入力電力を変化させる。周囲温度は２５℃で、温度測定は２つのスイッチング素子、バラスト、ＲＥＣ、予熱コンデンサ、ＤＣカットコンデンサ、ゲート共振インダクタ、平滑用電解コンデンサの８箇所を測定した単純平均値とする。ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫ、アルミニウムの熱伝導率は２９８Ｗ／ｍＫである。
【００５２】
実験の結果、仕切体15に金属製の仕切板26を一体形成した実験例Ｂは、金属製の仕切板26を使用しない樹脂のみの実験例Ａに比べて、平均温度が５℃程度低減した。
【００５３】
これは、金属製の仕切板26を用いた場合、仕切板26の熱伝導率が高いので、図５に示したように、仕切板26からカバー12に伝わる熱量が増加し、これにより、仕切板26から点灯回路17へ伝わる熱量が減少し、点灯回路17の過度の温度上昇を低減できる。言い換えれば、仕切板26により発光管16の熱を遮断し、点灯回路17の過度の温度上昇を低減できる。
【００５４】
さらに、カバー12側に仕切板26に接触する金属製の放熱部21を設けることにより、仕切板26から放熱部21に伝わってくる熱を外部へ効率よく逃がすことができる。放熱部21からは、外気との対流によって奪われる熱と、熱放射によって奪われる熱とがある。
【００５５】
電球形蛍光ランプ11では、カバー12の温度が８０℃近くまで上昇するので、放熱部21からの熱放射は有効であるが、アルミニウムのような金属の熱放射率は０．１以下と低く、放熱部21の金属面が露出したままでは十分な熱放射が得られない。そこで、放熱部21の表面に、アルミニウムに比べて熱放射率が高い白色アクリル塗料を塗装したり、白色アルマイト処理などの表面処理加工を施して、熱放射層23を形成することにより、熱放射性を向上できる。しかも、放熱部21を白色にすることにより、照明器具内で電球形蛍光ランプ11を点灯した場合に、光の反射率が高く、器具効率を向上できるとともに、外観的にも向上できる。
【００５６】
樹脂製のカバー12の発光管16側の一部にのみ放熱部21を設けることにより、仕切板26から伝わる熱を放熱部21の部分で効率よく放熱させ、放熱部21から樹脂製のカバー12の部分へ伝わる熱を少なくし、カバー12の温度を低くしてカバー12内の熱がカバー12を通じて外部へ逃げやすくでき、点灯回路17の温度上昇を低減できる。
【００５７】
このように、電球形蛍光ランプ11によれば、発光管16側に配置される金属製の仕切板26と発光管16側に対して反対側の非発光管側に配置される樹脂製の保持部27とを一体形成した仕切体15を用いるため、この仕切体15の仕切板26側に発光管16を、保持部27側に点灯回路17をそれぞれ一体に取り付けてカバー12に組み立てることができる。
【００５８】
しかも、発光管16側に配置される金属製の仕切板26によって、寿命末期時の電極38の温度上昇による仕切体15の保持部27やカバー12などの樹脂部分の溶融や劣化などを防止するなど、発光管16の温度上昇による樹脂部分や点灯回路17などへの熱的影響を低減できる。さらに、熱伝導率の高い金属製の仕切板26からカバー12側に効率よく熱を伝達でき、仕切体15から点灯回路17へ伝わる熱を抑制し、点灯回路17の点灯特性に影響する過度の温度上昇を低減できる。
【００５９】
さらに、仕切板26が金属製であるため、樹脂の場合のような発光管16からの熱や紫外線による劣化の影響がなく、光束低下や点灯回路17への影響を防止できる。すなわち、樹脂の場合のように、仕切板26が茶褐色に変色して光反射率が低下したり樹脂の劣化物がグローブ14に付着して光透過率が低下することによる光束低下や、樹脂に含まれる難燃剤から放出されるガス成分による点灯回路17の電気部品への影響に関して、確実に防止できる。
【００６０】
したがって、電球形蛍光ランプ11のグローブ14および口金13を除いたカバー12が外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上とするとともに、発光管16の容積に対する発光管16の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上とする発光管16を用いることにより、電球形蛍光ランプ11を小形化でき、そのうえで発光管16からの樹脂部分や点灯回路17への影響を低減できる。
【００６１】
また、カバー12の内部は密閉された空間であるため、このカバー12内に収容される点灯回路17が過度に温度上昇して点灯特性に影響したり、カバー12内に位置される発光管16の主アマルガム48が過度に温度上昇して水銀蒸気圧を適正に保てなくなるなどの影響が生じる。そこで、カバー12内の温度低減のために、カバー12の内面に例えばラッカー系の黒色の塗料を塗布して熱吸収層24を形成している。熱吸収層24の熱放射率は０．８以上である。
【００６２】
図５に示したように、カバー12には、仕切体15および点灯回路17からの放射によって伝わる熱、および仕切体15および点灯回路17からカバー12内の空気の対流で伝わる熱がある。
【００６３】
図７には、カバー12の内面に熱吸収層24を形成していない場合の熱放射率を０．０８、カバー12の内面に熱吸収層24を形成した場合の熱放射率を０．８として、カバー12の下部側および上部側における熱流量を計算した計算結果を示す。熱放射率を上げることにより、カバー12の熱流量が、下部側で０．９６−０．７６＝０．２Ｗ、上部側で０．８４−０．７５＝０．０９Ｗ増加した。このカバー12の熱流量の増加に伴い、点灯回路17の平均気温が例えば１１１．５℃であった場合に、１０５．４℃に低減される計算結果が得られた。
【００６４】
図８(a)には、カバー12の内面に熱吸収層24を形成しない実験例Ｃと、カバー12の内面に熱吸収層24を形成した実験例Ｄとで、電球形蛍光ランプ11への入力電力を変化させた場合の主アマルガム48の部分の温度を測定した実験結果を示す。また、図８(b)には、カバー12の内面に熱吸収層24を形成しない実験例Ｃと、カバー12の内面に熱吸収層24を形成した実験例Ｄとで、電球形蛍光ランプ11への入力電力を変化させた場合の点灯回路17の回路部品の１つであるコンデンサの部分の温度を測定した実験結果を示す。
【００６５】
実験の結果、カバー12の内面に熱吸収層24を形成した実験例Ｄは、カバー12の内面に熱吸収層24を形成しない実験例Ｃに比べて、温度が低減した。
【００６６】
これは、カバー12の内面に熱吸収層24を形成した場合、図５に示したように、カバー12内の空気の対流でカバー12に伝わる熱が、黒色塗料を塗布した熱吸収層24の熱吸収作用によって効率よくカバー12側に吸収され、カバー12を通じて外気に放熱されるためである。これにより、カバー12内の過度の温度上昇を低減でき、点灯回路17や主アマルガム48の過度に温度上昇を低減でき、点灯回路17を保護し、水銀蒸気圧を適正に保つことができる。
【００６７】
次に、図９ないし図１１に第２の実施の形態を示し、図９は電球形蛍光ランプの断面図、図１０は電球形蛍光ランプの仕切体の拡大断面図、図１１は電球形蛍光ランプの仕切体の底面図である。なお、前記第１の実施の形態と同一構成については同一符号を用いてその説明を省略する。
【００６８】
仕切体15は、発光管16に対向する面の少なくとも中央部に配設された金属製の仕切板26と、仕切板26の周囲に配置されて点灯回路17を保持する樹脂製の保持部27とが、例えばインサート成形またはスナップショットにて組み合わせて一体化形成されている。なお、この金属製の仕切板26は発光管16を支持する部材を兼用してもよく、発光管16の支持はもっぱら樹脂製の保持部27にしてもよい。
【００６９】
仕切板26は、カバー12の材質に比べて熱伝導率の高い例えばアルミニウムなどの金属材料にて０．３〜２ｍｍの板厚の円板状に形成されており、仕切板26の内側には発光管16の各管体39の対の各直管部41が挿通される略くの字状の対の取付孔28が形成されている。これら対の取付孔32に発光管16の各管体39の対の各直管部41が挿通された状態で、仕切板26の上面側と発光管16との間に例えばシリコーン樹脂などの接着剤33が充填されて固定されている。仕切板26の板厚は０．３ｍｍより薄いと強度が低く、２ｍｍを超えると包装状態での落下試験で発光管16やカバー12に損傷を与える。
【００７０】
保持部27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材料にて形成されており、仕切板26の周囲に配置される環状の仕切板保持環61を有し、この仕切板保持環61の内周に仕切板26の周縁部が密着嵌合している嵌合溝62が形成されている。仕切板保持環61の上端には仕切板保持環61の外周面から突出してカバー12に取り付けられる環状のカバー取付部63が形成され、このカバー取付部63の外周にカバー12の内面から突設される図示しない係止突部に係止する係止溝64が形成されている。仕切板保持環61の上端でカバー取付部63の内周部には点灯回路17の回路基板51を保持する複数の回路基板保持爪65が形成されている。
【００７１】
また、発光管16は、中央の管体39の高さＨ1が３５〜４０ｍｍ、両側の管体39の高さＨ2が３５〜４０ｍｍ、かつＨ1＞Ｈ2の関係を有している。中央の管体39の高さＨ1および両側の管体39の高さＨ2は、バルブ封止端部から屈曲部40の頂部までの長さを意味する。
【００７２】
管外径ｄが５〜１０ｍｍである３本の管体39をそのＵ字形の面が互いに対向するように並設して接続された発光管16は、中央の管体39のバルブ並設方向と交差する方向の幅寸法ａが３０〜３５ｍｍであり、発光管17のバルブ並設方向の幅寸法をｂ、両側の管体39のバルブ並設方向と交差する方向の幅寸法をｃとしたとき、０．９ａ≧ｂ≧０．７５ａ０．９ａ≧ｃ≧０．７５ａとなる関係を有している。
【００７３】
例えば、中央の管体39の幅寸法ａは約３２ｍｍ程度、両側の管体39の幅寸法ｃは約２６ｍｍ程度、発光管16の幅寸法ｂは約２６ｍｍ程度に形成されている。これら幅寸法に対応して、中央の管体39の屈曲部40と各直管部41の端部との高さ方向の管長は約３７ｍｍ程度、両側の管体39の屈曲部40と各直線部41の端部との高さ方向の管長は約３４ｍｍ程度に形成されている。
【００７４】
ｂが０．９ａを超えると、発光管16の対角線方向の幅が大きくなり、小形化に適さない。ｂが０．７５ａ未満だと、発光管16の回転方向の配光が不均一になるため好ましくない。ｃが０．９ａを超えると、発光管16の対角線方向の幅が大きくなり、小形化に適さない。ｃが０．７５ａ未満だと、発光管16の放電路長が短くなり、ランプ効率が低下してしまう。
【００７５】
このように、発光管16のバルブ並設方向の幅寸法ｂの規定により、各管体39が接近し、さらに、これら各管体39の接近により、発光管16の寸法制約のなかで、両側の管体39の幅寸法ｃを長くして放電路長を確保できるとともに、グローブ14との距離が大きくなってその分だけ管体39の高さ方向も大きくして放電路長を長くでき、したがって、発光管16の寸法制約のなかで、小形化を図りつつ、発光管16の放電路長を確保し、発光効率を向上できる。
【００７６】
また、発光管16は、中央の管体39の高さＨ1が３５〜４０ｍｍ、両側の管体39の高さＨ2が３５〜４０ｍｍ、かつＨ1＞Ｈ2であるとともに、放電路長が１２０〜２００ｍｍであり、ランプ電力７〜１２Ｗで点灯したときの全光束が４５０ｌｍ以上、ランプ効率が４５ｌｍ／Ｗ以上となるように構成されている。このとき、電球形蛍光ランプ11のグローブ14および口金13を除いたカバー12が外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上であるとともに、発光管16の容積に対する発光管16の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上である。この発光管16を用いた電球形蛍光ランプ11は、小形白熱電球と同等の光出力で、略同サイズの光源とすることができる。
【００７７】
放電路長は、小形白熱電球と略同等の光出力とするためには１２０ｍｍ以上必要であることが実験により確認された。すなわち、放電路長が１２０ｍｍ未満であると、所望の光出力が得られず、また、発光に寄与しない電極損失部分の放電路長に占める割合が大きくなるため、所望のランプ効率が得られない。したがって、放電路長は１２０ｍｍ以上必要である。しかし、放電路長が２００ｍｍを超えると、ランプ始動電圧が過度に高くなり、小形白熱電球と略同等の外形寸法内に収容される小形インバータ回路では十分な始動電圧を発生させるのが困難なことから、放電路長は１２０〜２００ｍｍとしている。
【００７８】
小形白熱電球と略同等の外形寸法内に発光管16を収めるためには、発光菅16は、最大幅を４５ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下にしなければならず、高さも４０ｍｍ以下に制約される。この条件下で放電路長が１２０〜２００ｍｍとなる発光管16を得るために管径の異なる種々のバルブで点灯試験を行ったところ、管外径５〜１０ｍｍおよび高さ３５〜４０ｍｍの範囲内の中央の管体39を組み合わせて発光管16を構成すれば、十分な光出力とランプ効率が得られることが実験により確認された。
【００７９】
発光管16は、放電路長を１２０ｍｍ以上にするために管外径を１０ｍｍ以下に制限しているが、管外径を１０ｍｍ以下にすることでランプ電流を極力抑えてランプ電圧を高くし、点灯回路効率を高くすることが可能となった。すなわち、ランプ電流が多いほど点灯回路17における熱損失が多くなり、この傾向は消費電力が小さいほど顕著に表れるため、ランプ電力が１２Ｗ以下の発光管では放電路長を１２０〜２００ｍｍとし、管外径を１０ｍｍ以下にすることが望ましい。また、管外径を５ｍｍ未満とすると、始動電圧が上昇するとともにランプ効率が低下し、また発光管16の製造上も煩雑となってしまう。
【００８０】
したがって、中央の管体39は、管外径５〜１０ｍｍ、最大高さが３５〜４０ｍｍの範囲内である。製造工程や発光管効率を考慮すると、中央の管体39の最大高さは３０〜５５ｍｍとすることが好ましい場合もあるが、製造工程や発光管効率に影響しなければ、高さを３５〜４０ｍｍの範囲内とすることが望ましい。
【００８１】
中央の管体39の高さＨ1が４０ｍｍを超えると、小形白熱電球と同等の寸法を実現するのが困難であり、３５ｍｍ未満では、所望の放電路長を確保することが困難となる。
【００８２】
両側の管体39の高さＨ2が３６ｍｍを超えると、中央の管体39の屈曲部40の形状と相似した隣接する屈曲部頂部間の段差が実現できず、発光管16の回転対称性が損なわれ、３０ｍｍ未満では、所望の放電路長を確保することが困難となる。
【００８３】
そして、このように構成された電球形蛍光ランプ11によれば、発光管16に対向する面の少なくとも中央部に配設された金属製の仕切板26、およびこの仕切板26の周囲に配置される樹脂製の保持部27とを有する仕切体15を用いるため、この仕切体15の仕切板26に発光管16を、保持部27に点灯回路17をそれぞれ一体に取り付けて保持部27を介してカバー12に容易に組み立てることができる。
【００８４】
しかも、発光管16に対向する金属製の仕切板26によって発光管16の温度上昇による樹脂部分や点灯回路17などへの熱的影響を低減できるとともに、熱伝導率の高い金属製の仕切板26からカバー12側に効率よく熱を伝達でき、仕切体15から点灯回路17へ伝わる熱を抑制し、点灯回路17の温度上昇を低減できる。特に、仕切板26の取付孔28に挿通させた発光管16の端部をシリコーン樹脂などの接着剤33で仕切板26に接着固定しているため、発光管16の熱を接着剤33を通じて金属製の仕切板26に効率よく伝達でき、点灯回路17への熱的影響を低減できる。
【００８５】
さらに、仕切板26が金属製であるため、樹脂の場合のような発光管16からの熱や紫外線による劣化の影響がなく、光束低下や点灯回路17への影響を防止できる。すなわち、樹脂の場合のように、仕切板26が茶褐色に変色して光反射率が低下したり樹脂の劣化物がグローブ14に付着して光透過率が低下することによる光束低下や、樹脂に含まれる難燃剤から放出されるガス成分による点灯回路17の電気部品への影響に関して、確実に防止できる。
【００８６】
したがって、電球形蛍光ランプ11のグローブ14および口金13を除いたカバー12が外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上とするとともに、発光管16の容積に対する発光管16の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上として、電球形蛍光ランプ11を小形化でき、そのうえで発光管16からの樹脂部分や点灯回路17への影響を低減できる。
【００８７】
次に、図１２に第３の実施の形態を示し、図１２は電球形蛍光ランプの一部の断面図である。なお、前記各実施の形態と同一構成については同一符号を用いてその説明を省略する。
【００８８】
カバー12が例えばアルミニウムなどの金属材料によって形成される。カバー12の外面には、熱放射率が高い白色アクリル塗料を塗装したり、白色アルマイト処理などの表面処理加工を施して、熱放射層を形成してもよい。
【００８９】
カバー12の内側には、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの絶縁性を有する耐熱性合成樹脂材料で形成した絶縁体71が一体的に組み込まれている。この絶縁体71には、カバー12の上端から突出して口金13が取り付けられる口金取付部72、カバー12の内面に接触配置されるカバー部73、およびこのカバー部73の下端から突出されて回路基板51を保持する複数のホルダ部74が一体に形成されている。なお、絶縁体71は、金属製のカバー12に一体成形することでも形成できる。
【００９０】
絶縁体71が組み込まれたカバー12に、発光管16および点灯回路17が保持された仕切体15を組み付ける。これにより、点灯回路17の回路基板51が絶縁体71のホルダ部74に係合して保持され、回路基板51上の電気部品52がカバー部73の内側に絶縁状態に配置される。回路基板51は、仕切体15および絶縁体71の両方に保持され、カバー12内での位置が安定する。
【００９１】
そして、電球形蛍光ランプ11の点灯時において、発光管16から発生した熱は、仕切体15に伝わり、この仕切体15から金属製のカバー12に伝わり、この金属製のカバー12から放熱される。金属製のカバー12は、仕切体15から伝わってくる熱を外気との対流によって外部へ効率よく逃がすことができるため、仕切体15から点灯回路17へ伝わる熱量が減少し、カバー12内の過度の温度上昇を抑制し、点灯回路17の過度の温度上昇を低減できる。
【００９２】
なお、仕切体15は金属製の仕切板26のみで構成しても、前記実施の形態と同様の作用効果を奏する。この場合、仕切板26に別の保持部材を用いて点灯回路17を保持したり、仕切板26をカバー12に直接または別の取付部材を用いて取り付けるようにすればよい。
【００９３】
また、グローブ14を備えない品種の電球形蛍光ランプにも適用でき、同様の作用効果が得られる。
【００９４】
また、発光管16のバルブ37の管体39は、３本に限らず、４本以上でもよく、同様の作用効果が得られる。
【００９５】
【発明の効果】
請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、発光管側に配置される金属製の仕切板と非発光管側に配置される樹脂製の保持部とを一体形成した仕切体を用いるため、この仕切体の仕切板側に発光管を、保持部側に点灯回路をそれぞれ一体に取り付けてカバーに組み立てることができ、しかも、発光管側に配置される金属製の仕切板によって発光管の温度上昇による樹脂部分や点灯回路などへの熱的影響を低減できるとともに、熱伝導率の高い金属製の仕切板からカバー側に効率よく熱を伝達でき、仕切体から点灯回路へ伝わる熱を抑制し、点灯回路の温度上昇を低減できる。さらに、仕切板が金属製であるため、樹脂の場合のような発光管からの熱や紫外線による劣化の影響がなく、光束低下や点灯回路への影響を防止できる。さらに、カバーの外面に仕切板と接続される金属製の放熱部を設けたため、仕切板から放熱部に伝わってくる熱の放熱性を向上できる。
【００９６】
請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１記載の電球形蛍光ランプの効果に加えて、放熱部の表面に塗装および表面処理加工のいずれか一方を施したため、放熱部からの熱放射性を向上できる。
【００９７】
請求項３記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１または２記載の電球形蛍光ランプの効果に加えて、カバーの内面に熱吸収層を形成したため、カバー内の熱を効率よく吸収してカバーから外部へ放熱でき、カバー内の温度上昇を低減できる。
【００９８】
請求項４記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプの効果に加えて、グローブおよび口金を除いたカバーが外方に露出している表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上とするため、電球形蛍光ランプを小形化できるとともに、小形化しても発光管からの樹脂部分や点灯回路への影響を低減できる。
【００９９】
請求項５記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプの効果に加えて、発光管の容積に対する発光管の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上とするため、電球形蛍光ランプを小形化できるとともに、小形化しても発光管からの樹脂部分や点灯回路への影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す電球形蛍光ランプの断面図である。
【図２】同上電球形蛍光ランプのグローブを透過した状態の正面図である。
【図３】同上電球形蛍光ランプの発光管の展開図である。
【図４】同上電球形蛍光ランプの回路基板の平面図である。
【図５】同上電球形蛍光ランプの熱の流れを示す模式図である。
【図６】同上電球形蛍光ランプの仕切体をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の樹脂のみで形成した実験例Ａと仕切体に金属製の仕切板を一体形成した実験例Ｂとについて、電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の点灯回路の平均温度を測定した実験結果を示すグラフである。
【図７】同上電球形蛍光ランプのカバーの内面に熱吸収層を形成しない場合の熱放射率を０．０８、カバーの内面に熱吸収層を形成した場合の熱放射率を０．８として、カバーの下部側および上部側における熱流量を計算した計算結果を示すグラフである。
【図８】同上電球形蛍光ランプのカバーの内面に熱吸収層を形成しない実験例Ｃと熱吸収層を形成した実験例Ｄとに関し、(a)に電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の主アマルガムの部分の温度を測定した実験結果を示すグラフ、(b)に電球形蛍光ランプへの入力電力を変化させた場合の点灯回路の回路部品の１つであるコンデンサの部分の温度を測定した実験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの断面図である。
【図１０】同上電球形蛍光ランプの仕切体の拡大断面図である。
【図１１】同上電球形蛍光ランプの仕切体の底面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの一部の断面図である。
【符号の説明】
11 電球形蛍光ランプ
12 カバー
13 口金
15 仕切体
16 発光管
17 点灯回路
21 放熱部
24 熱吸収層
26 仕切板
27 保持部

Claims

発光管と；
発光管を点灯させる点灯回路と；
周縁部に接続面が設けられ発光管側に配置される金属製の仕切板と非発光管側に配置される樹脂製の保持部とが一体形成され、仕切板に挿通した発光管を支持するとともに保持部に点灯回路の少なくとも一部を保持した仕切体と；
仕切体が取り付けられ仕切体の保持部に保持された点灯回路を収容したカバーと；
カバーの外面に設けられ仕切体をカバーに取り付けたときに仕切板の接続面と接触する接続面が設けられた金属製の放熱部と；
カバーに取り付けられた口金と；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
放熱部の表面に塗装および表面処理加工のいずれか一方が施されている
ことを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
カバーの内面に熱吸収層が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電球形蛍光ランプ。
カバーには発光管を覆う透光性のグローブが取り付けられており、このグローブおよび口金を除いたカバーが外方に露出する表面積に対する入力電力の割合は７００Ｗ／ｍ²以上である
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプ。
発光管の容積に対する発光管の入力電力の割合は３００ｋＷ／ｍ³以上である
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の電球形蛍光ランプ。