JP5243931B2 - 低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ - Google Patents

Description

この発明は、Ｕ管を用いた低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプに係わり、周囲温度が２５℃において、放電管内の最も温度の低い部分である最冷点の温度が自己発熱と周囲温度との相関において最適になるようにして、ランプの明るさを最大にした、水銀アマルガム規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプに関するものである。

従来のＵ管を用いた低圧放電灯は、例えば、図６及び図７の１回折り曲げられた低圧放電灯を示す図のように構成され、Ｕ管からなる発光管１は、２つの縦方向管区分２、３及び横方向管区分４を備える。発光管１のＵ字形屈曲部は、横方向管区分４の外側母線Ｍ_Ｑが直線であり、かつ両方の縦方向管区分２、３の外側母線Ｍ_Ｌに対してほぼ垂直に延びるように構成されている。縦方向管区分２、３の直径Ｄ_Ｌは１２ｍｍであり、横方向管区分４の直径Ｄ_Ｑはその中央で、Ｄ_Ｑ／Ｄ_Ｌは約１．２であるように選択されるが、直径Ｄ_Ｑが直径Ｄ_Ｌと同じか又はそれより大きければよい。更に、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の管移行部は、管屈曲部における直径Ｄ_ＬＱの直径Ｄ_Ｑに対する比が約１．２であるように延びている。直径Ｄ_ＬＱは直径Ｄ_Ｑより大きければよい。

図８は図６、７の１回折り曲げられた低圧放電灯の温度分布を示す図で、周囲温度約２５℃で測定したものである。図から、ランプ作動中の水銀蒸気圧を決定する冷たい個所は管屈曲部５及び６内に存在し、その温度はほぼ４０℃である。温度は電極のある密閉端部の方向に７０℃まで高まる。横方向管区分４の中央部は、冷たい個所とは異なり５℃高い４５℃である。

このように、外側の管屈曲部５、６における冷たい個所によりランプ作動中に最適な水銀蒸気圧が達成される（例えば、特許文献１参照）。
特公平２−５３９０６号公報 特開２００２−１５７０１号公報 特開２００２−２７０１３４号公報 実開平９−７０号公報

従来のＵ管を用いた低圧放電灯は、直径Ｄ_Ｑが直径Ｄ_Ｌと同じか又はそれより大きく、かつ、直径Ｄ_ＬＱは直径Ｄ_Ｑより大きくして、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の管移行部を外側に延ばすことにより、最冷点温度を下げるようにしているが、検証した結果では（詳しくは後述する）、最冷点温度がまだ５〜１０℃高すぎる。

これの改善策として、例えば横方向管区分４に山形の部分をランプ長さ方向に追加する手段があり、最冷点温度を下げる効果はあるが、全長が長くなるため、互換性がなく実用性に欠ける。

また、他の改善策として、横方向管区分４近傍の縦方向管区分２、３に、その直角方向に突出部を設けることでも最冷点温度を下げることができるが、例えば、３個のＵ管を用いたランプでは、互いの突出部が接触して割れることがあり、生産性が悪く、これも不可である。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、器具装着率を低下させず、製造不良率を上げず、最冷点温度を最適な温度に下げることができる低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプを提供することを目的とする。

この発明に係る低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプは、管外径１６ｍｍ以下、かつランプ電流２９０ｍＡ以上で、Ｕ管を使用したもので、各Ｕ管は互いに平行に接近した間隔で延びている２個の直線状の縦方向管区分と、それぞれの縦方向管区分を連結する１個の横方向管区分と、縦方向管区分と横方向管区分との間の移行部の管屈曲部とを有し、水銀蒸気圧規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプにおいて、縦方向管区分と前記横方向管区分との間の移行部の管屈曲部の外側母線Ｍ_ＬＱ側に、放電路になりにくい絞り部を設け、横方向管区分の中央部の管内径をＤ_Ｑ、管屈曲部における放電路に直交する断面の管内径（管屈曲部の内側母線から外側母線Ｍ_ＬＱ方向の管内距離）をＤ_ＬＱとしたとき、
Ｄ_ＬＱ＞Ｄ_Ｑ
を満たすことを特徴とする。

また、この発明に係る低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプは、管外径１６ｍｍ以下、かつランプ電流２９０ｍＡ以上で、Ｕ管を使用したもので、各Ｕ管は互いに平行に接近した間隔で延びている２個の直線状の縦方向管区分と、それぞれの縦方向管区分を連結する１個の横方向管区分と、縦方向管区分と横方向管区分との間の移行部の管屈曲部とを有し、水銀蒸気圧規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプにおいて、縦方向管区分と横方向管区分との間の移行部の管屈曲部の外側母線Ｍ_ＬＱ側に絞り部を設け、管内径をＤ_Ｌ、横方向管区分の中央部の管内径をＤ_Ｑ、管屈曲部における放電路に直交する断面の管内径（管屈曲部の内側母線から外側母線Ｍ_ＬＱ方向の管内距離）をＤ_ＬＱ、絞り部の幅をｗ、絞り部の長さ（Ｄ_ＬＱと同じ方向）をｈとしたとき、
Ｄ_ＬＱ＞Ｄ_Ｑ
０．１Ｄ_Ｌ≦ｗ≦０．２Ｄ_Ｌ
０．０３Ｄ_ＬＱ≦ｈ≦０．１０Ｄ_ＬＱ
を満たすことを特徴とする。

また、この発明に係る低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプは、管外径１２ｍｍの２Ｕ管で構成したことを特徴とする。

この発明に係る低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプは、上記のように構成することにより、器具装着率を低下させず、製造不良率を上げず、最冷点温度を最適な温度に下げることができる。

実施の形態１．
図１〜５は実施の形態１を示す図で、図１は低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプの構成を示す図、図２は従来のものと比較した低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ先端部付近の斜視図、図３は検証に用いた３Ｕ管蛍光ランプの１つのＵ管の部分断面図、図４は縦方向管区分と横方向管区分との間の管移行部における放電路に直交する断面の形状を示す図、図５は周囲温度と相対照度を従来のものと比較した図である。

実施の形態１における低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプは、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の管移行部を外側に延ばすこと共に、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の移行部の管屈曲部５、６の形状に特徴がある。この管屈曲部５、６に絞り部を設け、この絞り部が放電路になりにくいため、ここに最冷点が形成され、最冷点温度を顕著に下げることができるものである。

低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプの全体構成は、図１に示すように、従来のものと同様である。但し、発光管１は３個のＵ管を用い、それぞれのＵ管は２つの縦方向管区分２、３及び横方向管区分４を備える。Ｕ管の管外径は１２ｍｍである。

図２に示すように、本実施の形態の蛍光ランプは、同図に示す従来例と比べると解るように、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の移行部の管屈曲部５、６を外側に延ばすと共に、縦方向管区分２、３と横方向管区分４との間の移行部の管屈曲部５、６に絞り部７を設ける。絞り部７は、発光管１が点灯中に放電路になりにくく、液状水銀を溜めることができる形状であればよい。

次ぎに、実際に試作した、低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ（形名ＦＨＴ５７ＥＸ−Ｎ）の実施例の仕様について説明する。
図３、４に示すように、試作した３Ｕ管の蛍光ランプの各Ｕ管は、管外径が１２ｍｍ、管内径Ｄ_Ｌ＝９．４ｍｍ、横方向管区分４の中央部の管内径Ｄ_Ｑ＝１１．５ｍｍ、管屈曲部５、６における放電路に直交する断面の管内径（内側母線から外側母線Ｍ_ＬＱ方向の管内距離）Ｄ_ＬＱ＝１４．８５ｍｍ、絞り部７の幅ｗ＝１．９ｍｍ、絞り部７の長さ（Ｄ_ＬＱと同じ方向）ｈ＝０．４５ｍｍである。絞り部７は、管屈曲部５、６の外側母線Ｍ_ＬＱ側に設ける。

比較のため、管屈曲部５、６に絞り部７を設けないものも、合わせて試作した（従来例とする）。管屈曲部５、６に絞り部７がないこと以外は、実施例と同一仕様である。従って、
Ｄ_ＬＱ＝１４．８５ｍｍ＞Ｄ_Ｑ＝１１．５ｍｍ＞Ｄ_Ｌ＝９．４ｍｍ
であるから、背景技術で示した特許文献１の条件を満たすものである。

上記実施例及び従来例のランプの点灯試験を行った結果を図５に示す。
管外径１２ｍｍの３Ｕ管蛍光ランプでは、周囲温度２５℃において、最冷点温度が５２℃の時、相対照度は最も大きくなる。
従来例の３Ｕ管蛍光ランプでは、周囲温度２５℃において、最冷点温度が６０℃になり、相対照度は図５に示すようにピークからずれる。
それに対して、実施例の３Ｕ管蛍光ランプでは、周囲温度２５℃において、最冷点温度が５２℃になり、相対照度は図５に示すようにピークとほぼ一致する。
実施例と従来例とでは、相対照度がピークになる周囲温度に約８℃の差がある。これは、周囲温度２５℃における最冷点温度の差（６０−５２＝８℃）に相当する。

この検証から、実施例のように、管屈曲部５、６の外側母線Ｍ_ＬＱ側に絞り部７を設けることにより、最冷点温度が大幅に下がることが解る。

上記検証結果から、最冷点温度を下げるための条件をまとめると、
絞り部７の幅ｗ≦０．２Ｄ_Ｌ（実施例では、幅ｗ＝１．９ｍｍ、Ｄ_Ｌ＝９．４ｍｍであるから、ｗ＝０．２Ｄ_Ｌであり、絞り部７が放電路となりにくいためには、技術常識からｗ≦０．２Ｄ_Ｌとなる）。
但し、あまりも絞り部７のｗが小さいと、ガラスが薄くなり、強度面で支障が生じる。従って、下限があり、結局、
０．１Ｄ_Ｌ≦ｗ≦０．２Ｄ_Ｌ
が一つの条件である。

また、絞り部７の長さｈは、０．０３Ｄ_ＬＱ≦ｈ（実施例では、ｈ＝０．４５ｍｍ、Ｄ_ＬＱ＝１４．８５ｍｍであるから、０．０３Ｄ_ＬＱ＝ｈであり、絞り部７が最冷点となるためには、技術常識から０．０３Ｄ_ＬＱ≦ｈとなる）。
但し、あまりも絞り部７のｈが大きいと、ガラスが薄くなり、強度面で支障が生じる。従って、上限があり、結局、
０．０３Ｄ_ＬＱ≦ｈ≦０．１０Ｄ_ＬＱ
が他の一つの条件である。

また、管屈曲部５、６における放電路に直交する断面の管内径Ｄ_ＬＱと、管内径Ｄ_Ｑの関係は、
Ｄ_ＬＱ／Ｄ_Ｑ＞１．２（実施例では、Ｄ_ＬＱ＝１４．８５ｍｍ、Ｄ_Ｑ＝１１．５ｍｍであり、Ｄ_ＬＱ／Ｄ_Ｑ＝１．２９であり、Ｄ_ＬＱは長い方がよいことは明らかである）。従って、
Ｄ_ＬＱ／Ｄ_Ｑ＞１．２
はさらに他の一つの条件である。

横方向管区分４の中央部の管内径Ｄ_Ｑと、管内径Ｄ_Ｌとの関係については、実施例のように管屈曲部５、６の外側母線Ｍ_ＬＱ側に絞り部７を設ける場合は、Ｄ_Ｑ＜Ｄ_Ｌでも絞り部７により最冷点温度は下がると推測されるため、特に条件とはしない。

検証は、管外径１２ｍｍの３Ｕ管蛍光ランプで行ったが、周囲温度２５℃において、最適な最冷点温度が５０℃の管外径１６ｍｍの２Ｕ管蛍光ランプにおいても、上記の条件を満たせば、最冷点温度を最適に近い温度に下げることができる。従って、管外径１６ｍｍのものが、対象となる。

また、ランプ電流であるが、２９０ｍＡ未満では、ランプの発熱が小さいので、最冷点に関わる問題は発生しない。従って、ランプ電流２９０ｍＡ以上の蛍光ランプが対象となる。

また、対象とする片口金蛍光ランプは、水銀蒸気圧規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプである。

実施の形態１を示す図で、低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプの構成を示す図である。 実施の形態１を示す図で、従来のものと比較した低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ先端部付近の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、検証に用いた３Ｕ管蛍光ランプの１つのＵ管の部分断面図である。 実施の形態１を示す図で、縦方向管区分と横方向管区分との間の移行部の管区極部における放電路に直交する断面の形状を示す図である。 実施の形態１を示す図で、周囲温度と相対照度を従来のものと比較した図である。 従来の口金付き端部を有する低圧放電灯の図である。 従来の１回折り曲げられた放電管を備えた口金を付けていない低圧放電管の断面図である。 従来の低圧放電灯の温度分布を示す図である。

符号の説明

１ 発光管、２，３ 縦方向管区分、４ 横方向管区分、５，６ 管屈曲部、７ 絞り部。

Claims (2)

1. ランプ電流２９０ｍＡ以上で、水銀アマルガムによる水銀蒸気圧規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプにおいて、
   管外径１６ｍｍ以下のガラス製のＵ管であって、放電路となるパイプ状の縦方向管区分と、放電路となるパイプ状の横方向管区分と、前記縦方向管区分と前記横方向管区分とをつなぐパイプ状の管屈曲部とを有するＵ管を備え、
   縦方向管区分と、横方向管区分と、管屈曲部とは、一つのパイプ状の放電路を形成し、
   前記管屈曲部は、横方向管区分の両側であって管屈曲部の外側の一部に、こぶ状を呈する突状部分を有し、
   前記突状部分は、縦方向管区分のパイプ状の壁面を延長した曲面の内側にあり、かつ、横方向管区分のパイプ状の壁面を延長した曲面の内側にあることを特徴とする低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ。
2. ランプ電流２９０ｍＡ以上で、水銀アマルガムによる水銀蒸気圧規制を行わない低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプにおいて、
   管外径１６ｍｍ以下のガラス製のＵ管であって、放電路となるパイプ状の１対の縦方向管区分と、放電路となるパイプ状の横方向管区分と、前記１対の縦方向管区分と前記横方向管区分とをつなぐパイプ状の１対の管屈曲部とを有するＵ管を備え、
   前記１対の縦方向管区分の放電路に直交する断面が、円形または楕円形の環形状をしており、
   前記横方向管区分の放電路に直交する断面が、円形または楕円形の環形状をしており、
   前記１対の管屈曲部の放電路に直交する断面が、円形または楕円形の環形状をしており、
   前記１対の管屈曲部は、管内壁から管外壁に向かって形成された突部を有し、前記突部が形成された管屈曲部における放電路に直交する断面が、突部が形成された突状部分において前記円形または楕円形の環形状の一部が膨らんだ形状をしており、
   前記突状部分は、縦方向管区分のパイプ状の壁面を延長した曲面の内側にあり、かつ、横方向管区分のパイプ状の壁面を延長した曲面の内側にあることを特徴とする低圧水銀蒸気放電片口金蛍光ランプ。

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