環形蛍光ランプ
【課題】本発明は、器具への適用率を維持しつつ省電力化をはかることができる蛍光ランプを提供することを目的とする。
【解決手段】環形の蛍光ランプは、ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する。発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、当該交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離とをｄ１，ｄ２としたとき、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある。
【解決手段】環形の蛍光ランプは、ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する。発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、当該交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離とをｄ１，ｄ２としたとき、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環形蛍光ランプについての省電力化に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般照明用光源として広く利用されているものとして種々の形状の蛍光ランプがある。環形の蛍光ランプは、内面に蛍光体層が形成された環形のガラス管と、このガラス管の端部（放電空間の端部相当する）に取着された電極とを備え、電極の装着等により密閉化されたガラス管には水銀や希ガス（例えば、アルゴンガスである。）が封入されている。
一方、近年の環境破壊等対策のため、蛍光ランプについても省電力化することは重要である。省電力化する技術としては、電流を流れ易くさせるクリプトンをアルゴンと混合させた混合ガスをガラス管に封入することでランプ電圧を低減させ、結果的に消費電力を低減させる技術（例えば特許文献１であり、この技術を背景技術１とする。）や、ランプの電極間距離を短くしてランプ電圧を低減させ、結果的に消費電力を低減させる技術（例えば特許文献２であり、この技術を背景技術２とする。）がある。
【特許文献１】特開昭５３−０８０７８２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記背景技術１のように、消費電力を低減させるためにアルゴンに少なくとも１５（％）以上のクリプトンを混合した混合ガスを封入する蛍光ランプが知られている。このような蛍光ランプでは、最近のインバータ式点灯回路との組み合わせにおいて、ランプ電圧の大幅な低下が生じ、このランプ電圧低下が原因で前記インバータ式点灯回路が誤動作を起こすことが分かってきた。つまり、蛍光ランプの一般的な使用温度は５（℃）〜４０（℃）であるが、省電力化を実現するためにクリプトンを１５（％）以上封入すると、５（℃）〜４０（℃）において誤動作を起こして点灯が不完全になることが分かった。
【０００４】
このような誤動作について検討したところ、回路自身の消費電力を低減するための機能を備えたインバータ式点灯回路において、誤動作を多く生じることが新たに分かった。
また、点灯回路の種類に限らず、クリプトンを体積比率で１５（％）以上入れると、このクリプトンは熱損失が少ないため、点灯時のランプ温度が低下して水銀蒸気圧が低くなり、ちらつき現象や光縞現象が発生するという問題がある。
【０００５】
一方、上記背景技術２のように、消費電力を低減させるためにランプの電極間距離を短くしてランプ電圧を低減させるという技術を環形の蛍光ランプに適用した場合、蛍光ランプの環径が小さくなり、器具への装着に不具合が生じたり、器具の取り替えが必要になったりする。
また、このような器具への装着に不具合を生じさせないために、蛍光ランプの環径を従来と同等にして電極間距離を短くする、すなわち、環円周上で電極間距離（放電路長）を短く（環形をするガラス管の管軸に沿う方向の距離である。）して省電力化を図った場合、環円周における非発光部分が増加してしまい、均一な発光が得られないという課題が生じることが分かった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、どのような器具、すなわち消費電力を低減させる機能を有する器具と組み合わせて使用しても誤動作を生じさせることがなく、また、器具への装着に不具合を生じさせることなく、均一な発光分布を得ることができるとともに、大幅に消費電力を低減することができる環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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する環形蛍光ランプにおいて、前記発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、前記ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離をｄ１，ｄ２としたとき、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る蛍光ランプは、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある。これにより、略均一とみなされる発光を得ることができることを実験により確認している。
しかも、混合ガスにおけるクリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある。これにより、当該環形蛍光ランプをどのような器具、すなわち消費電力を低減させる機能を有する器具と組み合わせて使用しても誤動作を生じさせることがなく、また、器具への装着に不具合を生じさせることなく、さらに、大幅に消費電力を低減することができることを実験により確認している。
【０００９】
また、前記ガラス管の内径が２３ｍｍ以上であり、前記直線距離ｄ１，ｄ２が、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲にあり、前記直線距離Ｄが、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。これにより、ランプ点灯時の口金の温度が過度に上昇するのを防ぐことができ、また、ガラス管の端部に電極を封着する際に、一般サイズのフィラメントコイルであれば当該サイズのフィラメントコイルをガラス管の内壁に接触させることなくガラス管に挿入することができる。そして、さらに、ガラス管の端部に排気管を容易に設けることができ、口金をねじった際の発光管への負荷を抑えることできる。
【００１０】
また、前記電極は、フィラメントコイルと、前記フィラメントコイルを支持する一対のリード線とを備え、前記発光管の内部にあるリード線の長さＬ１，Ｌ２が、８ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。これにより、ランプ点灯時にガラス管の温度上昇によりガラス管が割れるのを防ぐことができ、フィラメントコイルが不要に伸びたり、縮んだりすることを防ぐことができ、結果的に点灯時にフィラメントコイルが切断するのを抑制でき、しかも、フィラメントコイルを安定してガラス管に設置することができる。
【００１１】
また、前記フィラメントコイルは３重巻きコイルであることを特徴としている。これにより、従来の２重巻きコイルを利用したフィラメントコイルと同じ抵抗値で、全体の大きさを小さくでき、結果的に、フィラメントコイルをガラス管の端部の内部に挿入する際に、フィラメントコイルとガラス管の内面とが接触するのをさらに防止できる。
また、前記口金は、透光性材料により構成されていることを特徴としている。これにより、発光管の端部間の非発光部分が暗く見えるという不快感を低減することができる。
【００１２】
また、前記発光管は、前記ガラス管と、前記ガラス管の端部に封着されたマウントとを備え、前記マウントは、ガラス材料からなるステムと前記電極とを備え、前記ステムの鉛含有率が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴としている。上記構成により、点灯中におけるガラス管の中央部と端部との温度差が大きくなり、ガラス管の中央部に最冷点箇所を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一例である実施の形態に係る環形蛍光ランプについて、それぞれ図面を参照しながら説明する。
１．構成
図１は、本発明の実施の形態に係る環形蛍光ランプの外観図であり、図２は、実施の形態に係る環形蛍光ランプの口金を取り除き、電極周辺部分の様子が分かるようにガラス管を切り欠いた図である。
【００１４】
環形蛍光ランプ（以下、単に、「蛍光ランプ」又は「ランプ」ともいう。）１は、環形の発光管３と、当該発光管３の両端部３ａ，３ｂに跨って取り付けられた口金５とを備える。
発光管３は、図２に示すように、内面に蛍光体層７が形成された環形のガラス管９と、ガラス管９の端部９ａ，９ｂに封着されたマウント１１，１３とを備え、密閉状のガラス管９の内部にアルゴンとクリプトンとを含む混合ガスや水銀が封入され、略環形をした１本の放電路を有する放電空間１５が発光管３の内部に形成される。
【００１５】
ガラス管９は、種々のガラス材料から構成できるが、例えばソーダガラスを用いる場合は、ガラス管９から析出したナトリウムと放電空間１５に封入されている水銀との反応を防止する保護層が、ガラス管９の内面と蛍光体層７の間に形成されている。
各マウント１１，１３は、図２に示すように、ガラス材料から構成されたステム１７，１９と電極２１，２３とを備え、少なくとも一方のマウント（ここでは、マウント１３である。）は、上記ステム１９及び電極２３以外に、ガラス管９の内部を排気したり、水銀を封入したりする際に利用する排気管２５を備える。
【００１６】
電極２１，２３は、図２に示すように、コイル状部に電子放出物質が充填されているフィラメントコイル２７，２９と、このフィラメントコイル２７，２９の両端側を支持する１対のリード線３１，３３とを備え、一対のリード線３１，３３の所定部分がステム１７，１９に封着されている。なお、図２では、一対のリード線３１及び一対のリード線３３のうち、手前に位置する１本のリード線が見えている。
【００１７】
マウント１３の排気管２５は、その一端と他端とが連通する状態でステム１９に溶着されている。これにより、マウント１１，１３がガラス管９の端部９ａ，９ｂに封着された状態では、ガラス管９の内部と外部とが排気管２５を介して連通する状態となる。なお、排気管２５におけるガラス管９の外部に位置する端部は、水銀・混合ガスの封入後に、例えば、チップオフ封止されて、密閉状態の放電空間１５を有する発光管３が完成する。
【００１８】
口金５は、発光管３の端部３ａ，３ｂを収容する本体部３５と、当該本体部３５に設けられた２組の１対の口金ピン３７とを備える。本体部３５は、樹脂材料、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）材料により構成されている。なお、一対の口金ピン３７は、発光管３の各端部３ａ，３ｂから延出する一対のリード線３１，３３と電気的に接続されている。
２．実施例
本実施の形態に係る実施例の一例を説明する。
【００１９】
ガラス管９は、ソーダガラスで構成され、その横断面形状が円形状であり、その外径の半径ｒ１が１４．５（ｍｍ）、肉厚が１（ｍｍ）で、ガラス管９の管軸Ｚでの半径Ｒ１が９８（ｍｍ）の環形をしている。
マウント１１，１３のステム１７，１９は、鉛フリーガラスにより構成されている。フィラメントコイル２７，２９は、タングステン製の素線をコイル状にした１重巻きコイルを、さらにコイル状に巻回して２重巻きコイルを作成し、この２重巻きコイルを、さらにコイル状に巻回してなる３重巻きコイルをコイル状部に有する。これにより、従来の２重巻きコイルを利用したフィラメントコイルと同じ抵抗値で、全体の大きさを小さくでき、結果的に、フィラメントコイル２７，２９をガラス管９の端部９ａ，９ｂの内部に挿入する際に、フィラメントコイル２７，２９とガラス管９の内面とが接触するのを防止できる。
【００２０】
発光管３の端部３ａ，３ｂに対するフィラメントコイル２７，２９の位置は、発光管３の端の周縁のなす（周縁を含む）仮想平面と発光管３の端部３ａ，３ｂにおける管軸（Ｚ）との交点をＸ，Ｙとした場合に、この交点Ｘ，Ｙと、この交点Ｘ，Ｙの最寄のフィラメントコイル２７，２９の先端（例えば、交点Ｘの最寄のフィラメントコイルは、フィラメントコイル２７が該当する。）との距離（本発明の「前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離」に相当し、以下、「電極管端距離」とする。）ｄ１，ｄ２は４５（ｍｍ）であり、ステム１７，１９の先端と当該ステム１７，１９から延出するリード線３１，３３に支持されたフィラメントコイル２７，２９の先端との直線距離（本発明の「リード線の長さＬ１，Ｌ２」に相当し、以下、「リード長さＬ１，Ｌ２」とする。）Ｌ１，Ｌ２は２０（ｍｍ）である。
【００２１】
また、放電空間１５にある２つのフィラメントコイル２７，２９の間隔、所謂、電極間距離は５１２（ｍｍ）であり、ガラス管９の端間の距離、つまり、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離Ｄは２０（ｍｍ）である。
アルゴンとクリプトンとの混合ガスにおける体積比率は、室温状態で、アルゴンが９０（％）、クリプトンが１０（％）で、封入圧が２８０（Ｐａ）である。
【００２２】
口金５（正確には、本体部３５である。）は、透光性の高い材料（透光性材料）であるＰＣ（ポリカーボネート）材料から構成されている。これにより、発光管３の端部３ａ，３ｂ間の非発光部分が暗く見えるという不快感を低減することができる。なお、口金に厚さ１ｍｍの場合の可視光透過率が７０％以上である樹脂を用いることで上記不快感はより解消することができる。
３．電極位置及び混合ガスについて
発光管３の端部３ａ，３ｂに対するフィラメントコイル２７，２９の位置は、上記実施例に限定するものではなく、上記実施例を含む所定の関係を満たす範囲であれば良い。所定の関係とは、発光管３の端の周縁のなす仮想平面と発光管３の端部３ａ，３ｂにおける管軸（Ｚ）との交点Ｘ，Ｙとフィラメントコイル２７，２９の先端とのそれぞれの電極管端距離ｄ１，ｄ２と、交点Ｘ，Ｙ間の端部間の直線距離Ｄとにおいて、
１００（ｍｍ） ≦ ｄ１＋ｄ２＋Ｄ ≦ １５０（ｍｍ）
を満たす関係である（この範囲とする理由は後述する。）。
【００２３】
また、混合ガスのクリプトンの体積比率は、上記実施例に限定するものではなく、所定の範囲であれば良い。所定の範囲とは、クリプトンの体積比率が、５（％）以上１５（％）未満の範囲である（この範囲とする理由は後述する。）。
上記フィラメントコイル２７，２９の位置が上記所定の関係を満たす範囲にあり、混合ガスのクリプトンの体積比率が上記所定の範囲にある場合、消費電力の低減、発光分布の均一化、光縞、ちらつき、点灯回路の誤動作の防止等の効果を得ることができる。
（１）消費電力
図３は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、消費電力との関係を示す図であり、図４は、試験に供したランプの構成を示す図である。なお、図３中の「Ａｒ」は言うまでも無く「アルゴン」を示し、また、「Ｋｒ」は言うまでも無く「クリプトン」を示す。
【００２４】
図３は、同図に示す「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」や「Ａｒ：Ｋｒ」の値のランプを実際に製作し、周波数が４５（ｋＨｚ）のランプ電流を６００（ｍＡ）として、通電したときの消費電力を示す。
試験に供したランプの「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」は、「９０ｍｍ」、「１００ｍｍ」、［１５０ｍｍ」、「１６０ｍｍ」の４種類であり、それぞれのランプを構成１〜構成４とし、各構成の「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」は、図４に示す通りである。
【００２５】
なお、構成１の欄の「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」に対応するものが従来品であり、その仕様（構成１）を図４にて具体的に説明すると、「ｄ１」と「ｄ２」とが「３５ｍｍ」であり、「Ｄ」が「２０ｍｍ」である。
本発明では、省電力化の目標を、従来品に対して、つまり、図４の構成１（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が「９０ｍｍ」である。）であって「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」のランプに対して、３（％）以上の削減としている。換言すると、従来品のランプの消費電力に対して９７（％）未満を目標としている。
【００２６】
図３に示すように、クリプトンの体積比率が高くなるに従って、すべての構成において消費電力が低下していることが分かる。
省電力化の目標である３（％）を達成するランプ、つまり、消費電力が従来品（消費電力２８．５（Ｗ）である。）に対して９７（％）より小であるランプは、図中に示す太線よりもクリプトンの体積比率が高い場合である。
【００２７】
つまり、構成１の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が９０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が１５（％）以上で、同様に、構成２及び構成３の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）及び１５０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が５（％）以上であり、構成４の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１６０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が０（％）以上である。
【００２８】
この「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」とクリプトンの体積比率と消費電力との関係は、半径Ｒ１が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲である場合は略同等に成り立つ。
なお、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」と消費電力との関係においては、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が同じ(構成が同じ）であれば、放電空間内の電極間距離が等しくなり、「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」の値に関係なく、消費電力も略同じになる。
（２）インバータ式点灯回路の誤動作
図５は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、インバータ式点灯回路の誤動作により明暗の繰り返し（以下、単に「明暗の繰り返し」ともいう。）が発生する最高温度との関係を示す図である。
【００２９】
同図は、図４に示す「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の各構成であって、「Ａｒ：Ｋｒ」の値の異なるランプを実際に製作し、所定の雰囲気温度でランプを点灯させた際に、インバータ式点灯回路の誤動作によりランプ放電電流に変動が生じ、これによる明るさの変動を繰り返す（これが、上述の「明暗の繰り返し」である。）状態が発生するか否かを試験し、明暗の繰り返しが発生した温度の中で最も高い温度を示している。
【００３０】
なお、本試験に供したランプは、図３での試験に供したランプと同じ構成を有するもので、本試験においても、同図の構成１（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が「９０ｍｍ」である。）で、「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」のランプが従来品である。
また、試験に用いたインバータ式点灯回路は、チョークコイルと共振コンデンサとを備える、所謂、ＬＣ共振型のインバータ式点灯回路であり、回路自身の消費電力を低減するための機能を備えた点灯回路である。
【００３１】
本発明では、誤動作による明暗の繰り返しを生じる最高温度の目標として、ランプの実使用の条件を考慮して５（℃）までとしている。これは、ランプの通常の使用温度が、５（℃）〜４０（℃）の範囲であるからである。
誤動作を生じる温度と、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」との関係は、図５から、クリプトンの体積比率が同じであれば、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の値の影響は少なく、明暗の繰り返しを生じる温度も略同じになっていることが分かる。
【００３２】
具体的に説明すると、クリプトンの体積比率が１０（％）の場合、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が変化しても、最高温度が−２（℃）、−１（℃）とあまり変化しておらず、クリプトンの体積比率が１５（％）や２０（％）の場合も同様である。
また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が同じ場合は、図５から、クリプトンの体積比率が低くなるに従って、誤動作を生じる温度が下がる傾向にある。
【００３３】
クリプトンの体積比率が１５（％）の場合、構成１及び構成３において、最高温度が５（℃）となっており、また、クリプトンの体積比率が１０（％）の場合、構成１、構成２及び構成４において、最高温度が−２（℃）〜−１（℃）となっている。
このため、目標である５（℃）まで明暗の繰り返しを生じないのは、いずれの「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」においても、図中に示す太線よりもクリプトンの体積比率が高い場合で、クリプトンの体積比率が１５（％）より小さい値であって１５（％）に近い値である。つまり、クリプトンの体積比率が１５（％）より小さい（未満）場合は、５（℃）では誤動作による明暗の繰り返しが生じないこととなる。
【００３４】
さらに、クリプトンの体積比率が１０（％）以下の場合、０（℃）では誤動作による明暗の繰り返しが生じず、ランプ使用温度の最低温度である５（℃）では、誤動作を確実になくすことができると考えられる。
このクリプトンの体積比率とインバータ式点灯回路の誤動作との関係は、半径Ｒ１が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲である場合は略同等に成り立つが、半径Ｒ１が１８０ｍｍを超える範囲にある場合は発光管の電極間距離（放電路長）が大きくなり、クリプトンの体積比率の影響が大きくなるため、クリプトンの体積比率が１５（％）未満でも誤動作を生じる可能性がある。
（３）発光分布
まず、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」を１００（ｍｍ）として、「ｄ１＝ｄ２」として「ｄ１（ｄ２）」を変化させた場合のランプの発光特性について説明する。
【００３５】
図６は、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）であって、「ｄ１（ｄ２）」の異なるランプから出射された最高の光度を１００とした場合における所定角度の方向に出射された光度の比を示す図である。
図７は、図６の所定角度の方向に出射された光度の比を図示した発光分布図であり、（ａ）は全体の発光分布であり、（ｂ）は、（ａ）の図において０°±９０°の角度の範囲を拡大した図である。
【００３６】
発光特性に関する試験は、図６に示すランプを実際に製作し、当該ランプを点灯させて、所定角度の方向に出射された光度から算出した結果である。なお、図６及び図７に示すサンプル１の発光分布は従来品のランプである。また、サンプルに係るランプの口金は透光性の低い材料（ＰＢＴ）により構成されている。
発光特性の測定時のランプの姿勢は、ランプを平面視（ガラス管の管軸が存在する平面と直交し、ランプの中心Ｏを通る方向から見た場合であり、図１の状態である。）した状態であり、この状態で環平面外側へと出射された光、つまり、ランプの径方向であって外方へと出射された光を測定している。
【００３７】
測定位置である所定の角度とは、口金の中心軸（環上である。）の中点と、環形のランプの中心Ｏとを結ぶ線分上を「０°」として、中心Ｏの廻りを反時計方向に移動したときの角度である。測定箇所は、図６に示すように、上記の「０°」を基準にして、３０°の整数倍の角度の合計１２箇所である。
ここで、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）において、「ｄ１（ｄ２）」が４０（ｍｍ）のランプをサンプル２とし、「ｄ１（ｄ２）」が３５（ｍｍ）のランプをサンプル３とし、「ｄ１（ｄ２）」が２０（ｍｍ）のランプをサンプル４とする。
【００３８】
さらに、「ｄ１（ｄ２）」が４０（ｍｍ）のサンプル２において、「Ｌ１＝Ｌ２」が１０（ｍｍ）のものをサンプル２ａと、「Ｌ１＝Ｌ２」が１５（ｍｍ）のものをサンプル２ｂとそれぞれし、同様に、「ｄ１（ｄ２）」が３５（ｍｍ）のサンプル３において、「Ｌ１＝Ｌ２」が１０（ｍｍ）のものをサンプル３ａと、「Ｌ１＝Ｌ２」が１５（ｍｍ）のものをサンプル３ｂとそれぞれしている。
【００３９】
なお、サンプル２ａ，２ｂ及びサンプル３ａ，３ｂにおいて、「Ｌ１＝Ｌ２」を区別する必要がない場合は、単に、サンプル２及びサンプル３として説明する。また、すべてのサンプルの混合ガスにおけるクリプトンの体積比率は「０％」である。
サンプル１〜４までの全てのサンプルにおける環平面外側への発光分布の最大値に対する最小値の比は、図６及び図７に示すように、「０°」の位置が最小となる。さらに、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」を１００（ｍｍ）と一定にしたサンプル２、サンプル３、サンプル４では、「ｄ１（ｄ２）」が小さい程、つまり、「Ｄ」が大きい程、「０°」の光度が小さくなる傾向にある。
【００４０】
したがって、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」をパラメータとするランプにおける発光特性は、「ｄ１（ｄ２）」を最小として評価することで、この最小のランプで発光特性が所望の目標値を満たせば、最小である「ｄ１（ｄ２）」より大きな値の「ｄ１（ｄ２）」を有するランプは、発光特性についての目標値を達成することができることになる。
本発明では、環平面外側への発光分布の最大値に対する最小値の比が５０（％）以上を目標としている。これは、上記の最小値の比が５０（％）未満になると、発光分布のムラが大きく、人間にとって不快を感じるようになるからである。
【００４１】
図８は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、発光分布の最大値と最小値の比を示す図である。
図８より、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定であれば、混合ガスにおけるクリプトンの体積比率に関係なく、最大値に対する最小値の比が同じになることが分かる。また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が小さくなると、非発光部の領域が小さくなり、最大値に対する最小値の比が大きくなる傾向にあることが分かる。
【００４２】
そして、最大値に対する最小値の比が目標である５０（％）以上となるのは、クリプトンの体積比率に関係なく、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１５０（ｍｍ）以下であることも分かる（同図において太線で示している。）。
また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）以下になると最大値に対する最小値の比が６５（％）以上となり、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が９０（ｍｍ）以下になると最大値に対する最小値の比が７５（％）以上となる。
【００４３】
なお、従来のランプ（図６のサンプル１である。）では、図６に示すように、最大値に対する最小値の比が８０（％）である。
この「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」と発光分布特性との関係は、半径Ｒ１が９０（ｍｍ）以上１８０（ｍｍ）以下の範囲である場合は略同等に成り立つが、半径Ｒ１が９０（ｍｍ）を下回る範囲にある場合は発光管の電極間距離（放電路長）が小さくなり「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の影響が大きくなるため、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１５０（ｍｍ）以下でも最大値に対する最小値の比が目標である５０（％）を下回る可能性がある。
【００４４】
一方、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定の場合、例えば、図６に示すサンプル２、サンプル３、サンプル４の場合、「ｄ１（ｄ２）」が大きく、「Ｄ」が小さいほど好ましい。具体的には、サンプル２の「ｄ１（ｄ２）」が４０ｍｍ、「Ｄ」が２０（ｍｍ）であり、この場合、従来品であるサンプル１と同じような発光特性（図７参照。）を得ることができる。なお、「ｄ１（ｄ２）」が３５ｍｍ、「Ｄ」が３０ｍｍでも、図６及び図７に示すように、測定位置が３０（°）、３３０（°）における輝度低下をサンプル１に対して１割以内に抑えることができる。
【００４５】
これは、「Ｄ」が小さくなると発光しない箇所が小さくなるためであり、それに加えて、「ｄ１（ｄ２）」が大きくなるとフィラメントコイルが管軸Ｚの外方へより大きく偏位することになり、フィラメントコイル付近の放電によるガラス管の端部の発光量が増えるからである。
さらに、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定であって、「ｄ１（ｄ２）」、「Ｄ」が同じ場合、つまり、サンプル２ａとサンプル２ｂとの場合、サンプル３ａとサンプル３ｂとの場合、図７の（ｂ）に示すように、「Ｌ１＝Ｌ２」が大きい方（具体的は、１５（ｍｍ）である。）が「０°」付近（正確には、０°±６０°の範囲である。）の光度が高く、従来品のランプであるサンプル１の発光特性に近づく。これは、フィラメントコイル付近の放電に広がりが生じて、ガラス管の端部の発光量が増えるからである。
（４）点灯時のチラツキ持続時間
図９は、混合ガスの体積比率と、点灯時のチラツキ持続時間との関係を示す図である。
【００４６】
同図における試験では、図３及び図５に示す構成２（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）である。）であって、クリプトンの体積比率を、「０％」、「１０％」、「３０％」、「４０％」と変化させた４種類のランプを用いている。
なお、試験に供したランプは、銅鉄安定器（周波数６０Ｈｚ）を用いて点灯され、また、点灯時のランプの周囲温度は５（℃）である。
【００４７】
同図に示すように、混合ガスのクリプトンの体積比率が高くなるに従って、点灯時のチラツキ持続時間が長くなっている。この点灯時のチラツキ持続時間は短いほど良い。このチラツキ持続時間は、点灯時のランプの周囲温度の影響を受け易く、冬季・寒冷地等の使用を考慮してランプの周囲温度を５（℃）としている。このような条件では、チラツキの持続を使用者が不快と感じる時間は５分程度であり、使用者がチラツキを不快と感じないようさせるにはクリプトンの体積比率を３０（％）以下とするのが好ましい。
（５）点灯時の光縞の有無
図１０は、混合ガスの体積比率と、点灯時の光縞の有無との関係を示す図である。
【００４８】
同図における試験では、図３及び図５に示す構成２のランプを用い、その「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」は図４の通りである。なお、点灯時のランプの周囲温度は−１０（℃）で、ランプ電流は６００（ｍＡ）、周波数が４５（ｋＨｚ）である。
同図に示すように、混合ガスのクリプトンの体積比率が高くなるに従って、点灯時の光縞が発生しやすくなる傾向がある。この点灯時の光縞は発生しない方が良く、クリプトンの比率は１０（％）では発生せず、クリプトンの体積比率が２０（％）では発生している。従って、点灯時に光縞を発生させないようにするには、クリプトンの体積比率を２０（％）未満、あるいは、１５（％）以下で光縞の発生を抑制することができると考えられる。なお、クリプトンの体積比率が１０（％）以下になれば、光縞の発生をほとんど抑えることができる。
（６）電極位置と点灯時の口金温度
図１１は、電極位置と点灯時の口金温度との関係を示す図である。
【００４９】
電極位置（フィラメントコイル位置）と、点灯時の口金の温度との関係を試験した。
試験での口金の温度は、ＪＩＳ Ｃ ７６１８−１に準拠してランプを点灯させた際の口金の温度を示す。
ランプのフィラメントコイルは、エミッタが塗布されておらず、放電空間にはアルゴンとクリプトンとの混合ガスでなく、アルゴンのみが封入されている。口金の温度は、上記ランプの両電極を直列接続し、対応する試験用安定器を用いて、定格電圧の１．１倍を印加したときの測定結果である。なお、電極位置は、図２に示す、発光管の端（交点Ｘ，Ｙ）からフィラメントコイルの先端までの距離、つまり、電極管端距離ｄ１，ｄ２であり、以下、電極管端距離ｄ１として説明する。
【００５０】
同図に示すように、電極管端距離ｄ１が大きくなるに従って、点灯時の口金温度が低くなる。これは、電極管端距離ｄ１が大きくなるほど、電極（フィラメントコイル）が口金から離れるからである。
近年、口金の本体部には、樹脂材料が使用されていることから、口金温度が過度（例えば、１００℃であるが、樹脂材料によって耐熱性が異なるため一つの目安である。）に上昇するのは好ましくなく、電極管端距離ｄ１は、２０(ｍｍ)より大きい、あるいは、３０（ｍｍ）以上であれば口金が過度に温度上昇しないと考えられる。また、より安全性を高めるためには、３５（ｍｍ)以上が好ましい。
（７）電極位置と発光管温度
図１２は、電極位置と点灯時の発光管温度との関係を示す図である。
【００５１】
同図における試験では、封入ガスの構成比（アルゴンが体積比率において１００（％）である。）と、発光管の端部間距離Ｄとを一定にして、端部からのフィラメントコイルまでの電極管端距離ｄ１と、リード長さＬ１を変更させたサンプルを製作し、ランプ電流６００（ｍＡ）、周波数４５（ｋＨｚ）で点灯させて、発光管の中央部と端部との２箇所の温度を測定している。なお、図中の「温度差」は、端部を基準して中央部との温度差を示す。
【００５２】
同図に示すように、電極管端距離ｄ１及びリード長さＬ１との変化に関係なく、発光管の中央部の温度が４５（℃）で一定であるのに対し、発光管の端部の温度は、電極管端距離ｄ１が長くなるに従って低くなる傾向にある。
ここで、一般に１重の環形をした発光管のガラス管の内径が２３（ｍｍ）以上の蛍光ランプは、点灯時の最冷点箇所が発光管の中央部となるように設計されている。従って、点灯時の発光管の温度において、中央部の温度が端部の温度よりも高くなると、発光管の端部に最冷点箇所が形成され、発光管内の水銀蒸気圧が低下して、結果的に発光効率が低下してしまう。このことから、電極管端距離ｄ１が６０（ｍｍ）では、中央部の温度が端部の温度よりも高くなり、最冷点箇所が発光管の端部で形成されるため、電極管端距離ｄ１は５０（ｍｍ）以下が好ましい。
（８）点灯時のステムトップ部（頂部）
図１３は、リード長さと点灯時のステムトップ部温度との関係を示す図である。
【００５３】
同図における試験では、封入ガスの構成比（アルゴンが体積比率において１００（％）である。）、発光管の端部間距離Ｄ、電極管端距離ｄ１を一定にして、リード長さＬ１を変更させたランプを製作し、ランプ電流６００（ｍＡ）、周波数４５（ｋＨｚ）で点灯させ、点灯開始から所定時間（ここでは、「３Ｓ」、「１０Ｓ」、「６０Ｓ」、「３００Ｓ」である。）経過時のステムトップ部（ステムにおけるフィラメントコイル側に位置する端部）の温度を測定している。
【００５４】
同図に示すように、すべてのリード長さＬ１において、点灯開始から時間が経過するに従って、ステムトップ部の温度が上昇していることがわかる。
また、リード長さＬ１が大きくなると、フィラメントコイルとステムトップ部との距離が大きくなり、ステムトップ部の温度も低くなると共に、温度上昇の速度も遅くなる。
温度上昇の速度は、同図に示すように、すべてのリード長さＬ１において、０秒（図中の「０Ｓ」である。）から３秒（図中の「３Ｓ」である。）までが最も早く、リード長さＬ１が５（ｍｍ）の場合、０秒から３秒までの間の温度上昇の速度が１５（℃／Ｓｅｃ）となっている。また、リード長さＬ１が８（ｍｍ）の場合、温度上昇の速度が０秒から３秒までの間で８．３（℃／Ｓｅｃ）となる。
【００５５】
ガラス管（ステムトップ部）の温度上昇の最大の速度（温度勾配）が、１０（℃／Ｓｅｃ）以上になる（最大の速度を維持する必要はない。）と、ガラス管にひずみが残存している場合に、当該ガラス管に割れが発生する可能性が高くなる。
このため、リード長さＬ１が５（ｍｍ）の場合、温度上昇の速度が、上述したように、０秒から３秒までの間で１５（℃／Ｓｅｃ）となり、ガラス管に割れが発生するおそれがあり、リード長さＬ１は８（ｍｍ）以上が好ましい。
【００５６】
なお、リード長さＬ１は大きいほど、ステムトップ部の温度が低くなり、ガラス管の割れが発生し難くなるが、３０（ｍｍ）を超えると、フィラメントコイルを支持する一対のリード線同士の間隔のバラツキが大きくなり、フィラメントコイルが伸びた状態、あるいは縮んだ状態で支持されることになる。そして、このような状態で点灯するとフィラメントコイルが切断するという実施面での問題や、またフィラメントコイルを安定してガラス管内に設置することが困難となるという製造面での問題が生じる。
（９）ステムのガラス材料
図１４は、図１５で示したガラス材料を用いた場合の点灯時の発光管の温度を示す。
【００５７】
図１５は、鉛含有量とガラスの熱容量との関係を示す。
なお、本試験で使用したランプは、図１２の最上段に示すランプと、ガラス材料中の鉛の含有率が異なる以外、同じ構成であり、点灯条件も同じである。
図１４に示すように、鉛を２５（ｗｔ％）含有している従来ガラスの場合、点灯中のガラス管の中央部の温度が４５（℃）であるのに対し、端部の温度が５０（℃）であり、中央部と端部との温度差は５（℃）である。
【００５８】
一方、鉛が殆ど含まないとみなされる鉛の含有率が１０００（ｐｐｍ）以下のガラスの場合、点灯中のガラス管の中央部の温度が４５（℃）であるのに対し、端部の温度が５３（℃）であり、中央部と端部との温度差は８（℃）である。
このように、鉛の含有率が小さいほど、点灯中におけるガラス管の中央部と端部との温度差が大きくなり、ガラス管の中央部に最冷点箇所を確実に形成することができる。
４．その他
上記特性では、電極位置（フィラメントコイル位置）と各種のランプ特性との関係について説明したが、ガラス管の内径、環形を構成している環径、電極の大きさ、電極位置等について、製造時のマウントの取り扱い性との関係について説明する。
（１）コイルタッチ
発光管のガラス管の内径が２３（ｍｍ）以上であり、ガラス管の管軸での半径が９０（ｍｍ）以上であり、電極管端距離ｄ１，ｄ２が５０（ｍｍ）以下である場合、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）以下である一般的なサイズのフィラメントコイルが管平面に対して垂直に支持される一般的な構成において、フィラメントコイルがガラス管の内面に接触することはない。
【００５９】
発光管のガラス管の内径が２７（ｍｍ）、ガラス管の管軸での半径が９８（ｍｍ）の場合において、直径１６（ｍｍ）で高さを変化させた円柱が前記ガラス管の内面と接触するか否かについて検討した。
上記の円柱は、フィラメントコイルの全長を直径とし、電極先端（フィラメントコイル先端）とガラス管の端面との距離（つまり、電極管端距離ｄ１，ｄ２である。）を高さとしており、この円柱がガラス管の内面に接触するか否かで、フィラメントコイルが管平面に対していかなる方向に支持されている場合でも、ガラス管の内面に接触（この接触が、所謂、「コイルタッチ」である。）するか否かを判断している。
【００６０】
直径を１６（ｍｍ）とした場合、円柱の高さが５０（ｍｍ）以下であれば、当該円柱はガラス管の内面に接触することはない。すなわち、電極管端距離ｄ１，ｄ２が５０（ｍｍ）以下であれば、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）以下である一般的なサイズのフィラメントコイルが管平面に対していかなる方向に支持されている場合でも、ガラス管の内面に接触することはない。
【００６１】
しかしながら、一対のリード線同士の間隔のバラツキが大きくなり、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）より伸びた状態で支持された場合等を考慮して、円柱の高さは４５（ｍｍ）以下が好ましい。すなわち、電極管端距離ｄ１，ｄ２は４５（ｍｍ）以下が好ましい。
（２）排気管の配置
排気管の配置等を考慮すると、端部間距離Ｄは２０（ｍｍ）以上が好ましい。これは、端部間距離Ｄが２０（ｍｍ）未満になると、ガラス管の端部同士が近接することとなり、排気管の配置が困難であったり、排気管の一端を封止する際の作業空間を確保できなかったり等の問題が生じる。
【００６２】
また、端部間距離Ｄが６０（ｍｍ）を超えると、口金の管軸に沿う方向の寸法が長くなり、口金をねじった際の発光管への負荷が増加して破損等のおそれが生じる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、器具への適用率を維持しつつ省電力化をはかることができる蛍光ランプを提供するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態に係る環形の蛍光ランプの外観図である。
【図２】実施の形態に係る蛍光ランプの口金を取り除き、電極周辺部分の様子が分かるようにガラス管を切り欠いた図である。
【図３】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、消費電力との関係を示す図である。
【図４】試験に供したサンプルの構成を示す図である。
【図５】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、インバータ式点灯回路の誤動作により明暗の繰り返しが発生する最高温度との関係を示す図である。
【図６】「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）であって、「ｄ１」の異なるランプから出射された最高の光度を１００とした場合における所定角度の方向に出射された光度の比を示す図である。
【図７】図６の所定角度の方向に出射された光度の比を図示した発光分布図であり、（ａ）は全体の発光分布であり、（ｂ）は、（ａ）の図において０°±９０°の角度の範囲を拡大した図である。
【図８】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、発光分布の最大値と最小値の比を示す図である。
【図９】混合ガスの体積比率と、点灯時のチラツキ持続時間との関係を示す図である。
【図１０】混合ガスの体積比率と、点灯時の光縞の有無との関係を示す図である。
【図１１】電極位置と点灯時の口金温度との関係を示す図である。
【図１２】電極位置と点灯時の発光管温度との関係を示す図である。
【図１３】リード長さと点灯時のステムトップ部温度との関係を示す図である。
【図１４】図１５で示したガラス材料を用いた場合の点灯時の発光管の温度を示す。
【図１５】鉛含有量とガラスの熱容量との関係を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１ 蛍光ランプ
３ 発光管
５ 口金
９ ガラス管
１１，１３ マウント
１７，１９ ステム
２１，２３ 電極
２７，２９ フィラメントコイル
３１，３３ リード線
３５ 本体部
３７ 口金ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環形蛍光ランプについての省電力化に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般照明用光源として広く利用されているものとして種々の形状の蛍光ランプがある。環形の蛍光ランプは、内面に蛍光体層が形成された環形のガラス管と、このガラス管の端部（放電空間の端部相当する）に取着された電極とを備え、電極の装着等により密閉化されたガラス管には水銀や希ガス（例えば、アルゴンガスである。）が封入されている。
一方、近年の環境破壊等対策のため、蛍光ランプについても省電力化することは重要である。省電力化する技術としては、電流を流れ易くさせるクリプトンをアルゴンと混合させた混合ガスをガラス管に封入することでランプ電圧を低減させ、結果的に消費電力を低減させる技術（例えば特許文献１であり、この技術を背景技術１とする。）や、ランプの電極間距離を短くしてランプ電圧を低減させ、結果的に消費電力を低減させる技術（例えば特許文献２であり、この技術を背景技術２とする。）がある。
【特許文献１】特開昭５３−０８０７８２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記背景技術１のように、消費電力を低減させるためにアルゴンに少なくとも１５（％）以上のクリプトンを混合した混合ガスを封入する蛍光ランプが知られている。このような蛍光ランプでは、最近のインバータ式点灯回路との組み合わせにおいて、ランプ電圧の大幅な低下が生じ、このランプ電圧低下が原因で前記インバータ式点灯回路が誤動作を起こすことが分かってきた。つまり、蛍光ランプの一般的な使用温度は５（℃）〜４０（℃）であるが、省電力化を実現するためにクリプトンを１５（％）以上封入すると、５（℃）〜４０（℃）において誤動作を起こして点灯が不完全になることが分かった。
【０００４】
このような誤動作について検討したところ、回路自身の消費電力を低減するための機能を備えたインバータ式点灯回路において、誤動作を多く生じることが新たに分かった。
また、点灯回路の種類に限らず、クリプトンを体積比率で１５（％）以上入れると、このクリプトンは熱損失が少ないため、点灯時のランプ温度が低下して水銀蒸気圧が低くなり、ちらつき現象や光縞現象が発生するという問題がある。
【０００５】
一方、上記背景技術２のように、消費電力を低減させるためにランプの電極間距離を短くしてランプ電圧を低減させるという技術を環形の蛍光ランプに適用した場合、蛍光ランプの環径が小さくなり、器具への装着に不具合が生じたり、器具の取り替えが必要になったりする。
また、このような器具への装着に不具合を生じさせないために、蛍光ランプの環径を従来と同等にして電極間距離を短くする、すなわち、環円周上で電極間距離（放電路長）を短く（環形をするガラス管の管軸に沿う方向の距離である。）して省電力化を図った場合、環円周における非発光部分が増加してしまい、均一な発光が得られないという課題が生じることが分かった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、どのような器具、すなわち消費電力を低減させる機能を有する器具と組み合わせて使用しても誤動作を生じさせることがなく、また、器具への装着に不具合を生じさせることなく、均一な発光分布を得ることができるとともに、大幅に消費電力を低減することができる環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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する環形蛍光ランプにおいて、前記発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、前記ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離をｄ１，ｄ２としたとき、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る蛍光ランプは、ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある。これにより、略均一とみなされる発光を得ることができることを実験により確認している。
しかも、混合ガスにおけるクリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある。これにより、当該環形蛍光ランプをどのような器具、すなわち消費電力を低減させる機能を有する器具と組み合わせて使用しても誤動作を生じさせることがなく、また、器具への装着に不具合を生じさせることなく、さらに、大幅に消費電力を低減することができることを実験により確認している。
【０００９】
また、前記ガラス管の内径が２３ｍｍ以上であり、前記直線距離ｄ１，ｄ２が、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲にあり、前記直線距離Ｄが、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。これにより、ランプ点灯時の口金の温度が過度に上昇するのを防ぐことができ、また、ガラス管の端部に電極を封着する際に、一般サイズのフィラメントコイルであれば当該サイズのフィラメントコイルをガラス管の内壁に接触させることなくガラス管に挿入することができる。そして、さらに、ガラス管の端部に排気管を容易に設けることができ、口金をねじった際の発光管への負荷を抑えることできる。
【００１０】
また、前記電極は、フィラメントコイルと、前記フィラメントコイルを支持する一対のリード線とを備え、前記発光管の内部にあるリード線の長さＬ１，Ｌ２が、８ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴としている。これにより、ランプ点灯時にガラス管の温度上昇によりガラス管が割れるのを防ぐことができ、フィラメントコイルが不要に伸びたり、縮んだりすることを防ぐことができ、結果的に点灯時にフィラメントコイルが切断するのを抑制でき、しかも、フィラメントコイルを安定してガラス管に設置することができる。
【００１１】
また、前記フィラメントコイルは３重巻きコイルであることを特徴としている。これにより、従来の２重巻きコイルを利用したフィラメントコイルと同じ抵抗値で、全体の大きさを小さくでき、結果的に、フィラメントコイルをガラス管の端部の内部に挿入する際に、フィラメントコイルとガラス管の内面とが接触するのをさらに防止できる。
また、前記口金は、透光性材料により構成されていることを特徴としている。これにより、発光管の端部間の非発光部分が暗く見えるという不快感を低減することができる。
【００１２】
また、前記発光管は、前記ガラス管と、前記ガラス管の端部に封着されたマウントとを備え、前記マウントは、ガラス材料からなるステムと前記電極とを備え、前記ステムの鉛含有率が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴としている。上記構成により、点灯中におけるガラス管の中央部と端部との温度差が大きくなり、ガラス管の中央部に最冷点箇所を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一例である実施の形態に係る環形蛍光ランプについて、それぞれ図面を参照しながら説明する。
１．構成
図１は、本発明の実施の形態に係る環形蛍光ランプの外観図であり、図２は、実施の形態に係る環形蛍光ランプの口金を取り除き、電極周辺部分の様子が分かるようにガラス管を切り欠いた図である。
【００１４】
環形蛍光ランプ（以下、単に、「蛍光ランプ」又は「ランプ」ともいう。）１は、環形の発光管３と、当該発光管３の両端部３ａ，３ｂに跨って取り付けられた口金５とを備える。
発光管３は、図２に示すように、内面に蛍光体層７が形成された環形のガラス管９と、ガラス管９の端部９ａ，９ｂに封着されたマウント１１，１３とを備え、密閉状のガラス管９の内部にアルゴンとクリプトンとを含む混合ガスや水銀が封入され、略環形をした１本の放電路を有する放電空間１５が発光管３の内部に形成される。
【００１５】
ガラス管９は、種々のガラス材料から構成できるが、例えばソーダガラスを用いる場合は、ガラス管９から析出したナトリウムと放電空間１５に封入されている水銀との反応を防止する保護層が、ガラス管９の内面と蛍光体層７の間に形成されている。
各マウント１１，１３は、図２に示すように、ガラス材料から構成されたステム１７，１９と電極２１，２３とを備え、少なくとも一方のマウント（ここでは、マウント１３である。）は、上記ステム１９及び電極２３以外に、ガラス管９の内部を排気したり、水銀を封入したりする際に利用する排気管２５を備える。
【００１６】
電極２１，２３は、図２に示すように、コイル状部に電子放出物質が充填されているフィラメントコイル２７，２９と、このフィラメントコイル２７，２９の両端側を支持する１対のリード線３１，３３とを備え、一対のリード線３１，３３の所定部分がステム１７，１９に封着されている。なお、図２では、一対のリード線３１及び一対のリード線３３のうち、手前に位置する１本のリード線が見えている。
【００１７】
マウント１３の排気管２５は、その一端と他端とが連通する状態でステム１９に溶着されている。これにより、マウント１１，１３がガラス管９の端部９ａ，９ｂに封着された状態では、ガラス管９の内部と外部とが排気管２５を介して連通する状態となる。なお、排気管２５におけるガラス管９の外部に位置する端部は、水銀・混合ガスの封入後に、例えば、チップオフ封止されて、密閉状態の放電空間１５を有する発光管３が完成する。
【００１８】
口金５は、発光管３の端部３ａ，３ｂを収容する本体部３５と、当該本体部３５に設けられた２組の１対の口金ピン３７とを備える。本体部３５は、樹脂材料、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）材料により構成されている。なお、一対の口金ピン３７は、発光管３の各端部３ａ，３ｂから延出する一対のリード線３１，３３と電気的に接続されている。
２．実施例
本実施の形態に係る実施例の一例を説明する。
【００１９】
ガラス管９は、ソーダガラスで構成され、その横断面形状が円形状であり、その外径の半径ｒ１が１４．５（ｍｍ）、肉厚が１（ｍｍ）で、ガラス管９の管軸Ｚでの半径Ｒ１が９８（ｍｍ）の環形をしている。
マウント１１，１３のステム１７，１９は、鉛フリーガラスにより構成されている。フィラメントコイル２７，２９は、タングステン製の素線をコイル状にした１重巻きコイルを、さらにコイル状に巻回して２重巻きコイルを作成し、この２重巻きコイルを、さらにコイル状に巻回してなる３重巻きコイルをコイル状部に有する。これにより、従来の２重巻きコイルを利用したフィラメントコイルと同じ抵抗値で、全体の大きさを小さくでき、結果的に、フィラメントコイル２７，２９をガラス管９の端部９ａ，９ｂの内部に挿入する際に、フィラメントコイル２７，２９とガラス管９の内面とが接触するのを防止できる。
【００２０】
発光管３の端部３ａ，３ｂに対するフィラメントコイル２７，２９の位置は、発光管３の端の周縁のなす（周縁を含む）仮想平面と発光管３の端部３ａ，３ｂにおける管軸（Ｚ）との交点をＸ，Ｙとした場合に、この交点Ｘ，Ｙと、この交点Ｘ，Ｙの最寄のフィラメントコイル２７，２９の先端（例えば、交点Ｘの最寄のフィラメントコイルは、フィラメントコイル２７が該当する。）との距離（本発明の「前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離」に相当し、以下、「電極管端距離」とする。）ｄ１，ｄ２は４５（ｍｍ）であり、ステム１７，１９の先端と当該ステム１７，１９から延出するリード線３１，３３に支持されたフィラメントコイル２７，２９の先端との直線距離（本発明の「リード線の長さＬ１，Ｌ２」に相当し、以下、「リード長さＬ１，Ｌ２」とする。）Ｌ１，Ｌ２は２０（ｍｍ）である。
【００２１】
また、放電空間１５にある２つのフィラメントコイル２７，２９の間隔、所謂、電極間距離は５１２（ｍｍ）であり、ガラス管９の端間の距離、つまり、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離Ｄは２０（ｍｍ）である。
アルゴンとクリプトンとの混合ガスにおける体積比率は、室温状態で、アルゴンが９０（％）、クリプトンが１０（％）で、封入圧が２８０（Ｐａ）である。
【００２２】
口金５（正確には、本体部３５である。）は、透光性の高い材料（透光性材料）であるＰＣ（ポリカーボネート）材料から構成されている。これにより、発光管３の端部３ａ，３ｂ間の非発光部分が暗く見えるという不快感を低減することができる。なお、口金に厚さ１ｍｍの場合の可視光透過率が７０％以上である樹脂を用いることで上記不快感はより解消することができる。
３．電極位置及び混合ガスについて
発光管３の端部３ａ，３ｂに対するフィラメントコイル２７，２９の位置は、上記実施例に限定するものではなく、上記実施例を含む所定の関係を満たす範囲であれば良い。所定の関係とは、発光管３の端の周縁のなす仮想平面と発光管３の端部３ａ，３ｂにおける管軸（Ｚ）との交点Ｘ，Ｙとフィラメントコイル２７，２９の先端とのそれぞれの電極管端距離ｄ１，ｄ２と、交点Ｘ，Ｙ間の端部間の直線距離Ｄとにおいて、
１００（ｍｍ） ≦ ｄ１＋ｄ２＋Ｄ ≦ １５０（ｍｍ）
を満たす関係である（この範囲とする理由は後述する。）。
【００２３】
また、混合ガスのクリプトンの体積比率は、上記実施例に限定するものではなく、所定の範囲であれば良い。所定の範囲とは、クリプトンの体積比率が、５（％）以上１５（％）未満の範囲である（この範囲とする理由は後述する。）。
上記フィラメントコイル２７，２９の位置が上記所定の関係を満たす範囲にあり、混合ガスのクリプトンの体積比率が上記所定の範囲にある場合、消費電力の低減、発光分布の均一化、光縞、ちらつき、点灯回路の誤動作の防止等の効果を得ることができる。
（１）消費電力
図３は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、消費電力との関係を示す図であり、図４は、試験に供したランプの構成を示す図である。なお、図３中の「Ａｒ」は言うまでも無く「アルゴン」を示し、また、「Ｋｒ」は言うまでも無く「クリプトン」を示す。
【００２４】
図３は、同図に示す「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」や「Ａｒ：Ｋｒ」の値のランプを実際に製作し、周波数が４５（ｋＨｚ）のランプ電流を６００（ｍＡ）として、通電したときの消費電力を示す。
試験に供したランプの「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」は、「９０ｍｍ」、「１００ｍｍ」、［１５０ｍｍ」、「１６０ｍｍ」の４種類であり、それぞれのランプを構成１〜構成４とし、各構成の「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」は、図４に示す通りである。
【００２５】
なお、構成１の欄の「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」に対応するものが従来品であり、その仕様（構成１）を図４にて具体的に説明すると、「ｄ１」と「ｄ２」とが「３５ｍｍ」であり、「Ｄ」が「２０ｍｍ」である。
本発明では、省電力化の目標を、従来品に対して、つまり、図４の構成１（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が「９０ｍｍ」である。）であって「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」のランプに対して、３（％）以上の削減としている。換言すると、従来品のランプの消費電力に対して９７（％）未満を目標としている。
【００２６】
図３に示すように、クリプトンの体積比率が高くなるに従って、すべての構成において消費電力が低下していることが分かる。
省電力化の目標である３（％）を達成するランプ、つまり、消費電力が従来品（消費電力２８．５（Ｗ）である。）に対して９７（％）より小であるランプは、図中に示す太線よりもクリプトンの体積比率が高い場合である。
【００２７】
つまり、構成１の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が９０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が１５（％）以上で、同様に、構成２及び構成３の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）及び１５０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が５（％）以上であり、構成４の場合（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１６０（ｍｍ）の場合である。）、クリプトンの体積比率が０（％）以上である。
【００２８】
この「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」とクリプトンの体積比率と消費電力との関係は、半径Ｒ１が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲である場合は略同等に成り立つ。
なお、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」と消費電力との関係においては、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が同じ(構成が同じ）であれば、放電空間内の電極間距離が等しくなり、「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」の値に関係なく、消費電力も略同じになる。
（２）インバータ式点灯回路の誤動作
図５は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、インバータ式点灯回路の誤動作により明暗の繰り返し（以下、単に「明暗の繰り返し」ともいう。）が発生する最高温度との関係を示す図である。
【００２９】
同図は、図４に示す「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の各構成であって、「Ａｒ：Ｋｒ」の値の異なるランプを実際に製作し、所定の雰囲気温度でランプを点灯させた際に、インバータ式点灯回路の誤動作によりランプ放電電流に変動が生じ、これによる明るさの変動を繰り返す（これが、上述の「明暗の繰り返し」である。）状態が発生するか否かを試験し、明暗の繰り返しが発生した温度の中で最も高い温度を示している。
【００３０】
なお、本試験に供したランプは、図３での試験に供したランプと同じ構成を有するもので、本試験においても、同図の構成１（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が「９０ｍｍ」である。）で、「Ａｒ：Ｋｒ」が「１００：０」のランプが従来品である。
また、試験に用いたインバータ式点灯回路は、チョークコイルと共振コンデンサとを備える、所謂、ＬＣ共振型のインバータ式点灯回路であり、回路自身の消費電力を低減するための機能を備えた点灯回路である。
【００３１】
本発明では、誤動作による明暗の繰り返しを生じる最高温度の目標として、ランプの実使用の条件を考慮して５（℃）までとしている。これは、ランプの通常の使用温度が、５（℃）〜４０（℃）の範囲であるからである。
誤動作を生じる温度と、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」との関係は、図５から、クリプトンの体積比率が同じであれば、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の値の影響は少なく、明暗の繰り返しを生じる温度も略同じになっていることが分かる。
【００３２】
具体的に説明すると、クリプトンの体積比率が１０（％）の場合、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が変化しても、最高温度が−２（℃）、−１（℃）とあまり変化しておらず、クリプトンの体積比率が１５（％）や２０（％）の場合も同様である。
また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が同じ場合は、図５から、クリプトンの体積比率が低くなるに従って、誤動作を生じる温度が下がる傾向にある。
【００３３】
クリプトンの体積比率が１５（％）の場合、構成１及び構成３において、最高温度が５（℃）となっており、また、クリプトンの体積比率が１０（％）の場合、構成１、構成２及び構成４において、最高温度が−２（℃）〜−１（℃）となっている。
このため、目標である５（℃）まで明暗の繰り返しを生じないのは、いずれの「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」においても、図中に示す太線よりもクリプトンの体積比率が高い場合で、クリプトンの体積比率が１５（％）より小さい値であって１５（％）に近い値である。つまり、クリプトンの体積比率が１５（％）より小さい（未満）場合は、５（℃）では誤動作による明暗の繰り返しが生じないこととなる。
【００３４】
さらに、クリプトンの体積比率が１０（％）以下の場合、０（℃）では誤動作による明暗の繰り返しが生じず、ランプ使用温度の最低温度である５（℃）では、誤動作を確実になくすことができると考えられる。
このクリプトンの体積比率とインバータ式点灯回路の誤動作との関係は、半径Ｒ１が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲である場合は略同等に成り立つが、半径Ｒ１が１８０ｍｍを超える範囲にある場合は発光管の電極間距離（放電路長）が大きくなり、クリプトンの体積比率の影響が大きくなるため、クリプトンの体積比率が１５（％）未満でも誤動作を生じる可能性がある。
（３）発光分布
まず、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」を１００（ｍｍ）として、「ｄ１＝ｄ２」として「ｄ１（ｄ２）」を変化させた場合のランプの発光特性について説明する。
【００３５】
図６は、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）であって、「ｄ１（ｄ２）」の異なるランプから出射された最高の光度を１００とした場合における所定角度の方向に出射された光度の比を示す図である。
図７は、図６の所定角度の方向に出射された光度の比を図示した発光分布図であり、（ａ）は全体の発光分布であり、（ｂ）は、（ａ）の図において０°±９０°の角度の範囲を拡大した図である。
【００３６】
発光特性に関する試験は、図６に示すランプを実際に製作し、当該ランプを点灯させて、所定角度の方向に出射された光度から算出した結果である。なお、図６及び図７に示すサンプル１の発光分布は従来品のランプである。また、サンプルに係るランプの口金は透光性の低い材料（ＰＢＴ）により構成されている。
発光特性の測定時のランプの姿勢は、ランプを平面視（ガラス管の管軸が存在する平面と直交し、ランプの中心Ｏを通る方向から見た場合であり、図１の状態である。）した状態であり、この状態で環平面外側へと出射された光、つまり、ランプの径方向であって外方へと出射された光を測定している。
【００３７】
測定位置である所定の角度とは、口金の中心軸（環上である。）の中点と、環形のランプの中心Ｏとを結ぶ線分上を「０°」として、中心Ｏの廻りを反時計方向に移動したときの角度である。測定箇所は、図６に示すように、上記の「０°」を基準にして、３０°の整数倍の角度の合計１２箇所である。
ここで、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）において、「ｄ１（ｄ２）」が４０（ｍｍ）のランプをサンプル２とし、「ｄ１（ｄ２）」が３５（ｍｍ）のランプをサンプル３とし、「ｄ１（ｄ２）」が２０（ｍｍ）のランプをサンプル４とする。
【００３８】
さらに、「ｄ１（ｄ２）」が４０（ｍｍ）のサンプル２において、「Ｌ１＝Ｌ２」が１０（ｍｍ）のものをサンプル２ａと、「Ｌ１＝Ｌ２」が１５（ｍｍ）のものをサンプル２ｂとそれぞれし、同様に、「ｄ１（ｄ２）」が３５（ｍｍ）のサンプル３において、「Ｌ１＝Ｌ２」が１０（ｍｍ）のものをサンプル３ａと、「Ｌ１＝Ｌ２」が１５（ｍｍ）のものをサンプル３ｂとそれぞれしている。
【００３９】
なお、サンプル２ａ，２ｂ及びサンプル３ａ，３ｂにおいて、「Ｌ１＝Ｌ２」を区別する必要がない場合は、単に、サンプル２及びサンプル３として説明する。また、すべてのサンプルの混合ガスにおけるクリプトンの体積比率は「０％」である。
サンプル１〜４までの全てのサンプルにおける環平面外側への発光分布の最大値に対する最小値の比は、図６及び図７に示すように、「０°」の位置が最小となる。さらに、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」を１００（ｍｍ）と一定にしたサンプル２、サンプル３、サンプル４では、「ｄ１（ｄ２）」が小さい程、つまり、「Ｄ」が大きい程、「０°」の光度が小さくなる傾向にある。
【００４０】
したがって、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」をパラメータとするランプにおける発光特性は、「ｄ１（ｄ２）」を最小として評価することで、この最小のランプで発光特性が所望の目標値を満たせば、最小である「ｄ１（ｄ２）」より大きな値の「ｄ１（ｄ２）」を有するランプは、発光特性についての目標値を達成することができることになる。
本発明では、環平面外側への発光分布の最大値に対する最小値の比が５０（％）以上を目標としている。これは、上記の最小値の比が５０（％）未満になると、発光分布のムラが大きく、人間にとって不快を感じるようになるからである。
【００４１】
図８は、フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、発光分布の最大値と最小値の比を示す図である。
図８より、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定であれば、混合ガスにおけるクリプトンの体積比率に関係なく、最大値に対する最小値の比が同じになることが分かる。また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が小さくなると、非発光部の領域が小さくなり、最大値に対する最小値の比が大きくなる傾向にあることが分かる。
【００４２】
そして、最大値に対する最小値の比が目標である５０（％）以上となるのは、クリプトンの体積比率に関係なく、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１５０（ｍｍ）以下であることも分かる（同図において太線で示している。）。
また、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）以下になると最大値に対する最小値の比が６５（％）以上となり、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が９０（ｍｍ）以下になると最大値に対する最小値の比が７５（％）以上となる。
【００４３】
なお、従来のランプ（図６のサンプル１である。）では、図６に示すように、最大値に対する最小値の比が８０（％）である。
この「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」と発光分布特性との関係は、半径Ｒ１が９０（ｍｍ）以上１８０（ｍｍ）以下の範囲である場合は略同等に成り立つが、半径Ｒ１が９０（ｍｍ）を下回る範囲にある場合は発光管の電極間距離（放電路長）が小さくなり「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」の影響が大きくなるため、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１５０（ｍｍ）以下でも最大値に対する最小値の比が目標である５０（％）を下回る可能性がある。
【００４４】
一方、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定の場合、例えば、図６に示すサンプル２、サンプル３、サンプル４の場合、「ｄ１（ｄ２）」が大きく、「Ｄ」が小さいほど好ましい。具体的には、サンプル２の「ｄ１（ｄ２）」が４０ｍｍ、「Ｄ」が２０（ｍｍ）であり、この場合、従来品であるサンプル１と同じような発光特性（図７参照。）を得ることができる。なお、「ｄ１（ｄ２）」が３５ｍｍ、「Ｄ」が３０ｍｍでも、図６及び図７に示すように、測定位置が３０（°）、３３０（°）における輝度低下をサンプル１に対して１割以内に抑えることができる。
【００４５】
これは、「Ｄ」が小さくなると発光しない箇所が小さくなるためであり、それに加えて、「ｄ１（ｄ２）」が大きくなるとフィラメントコイルが管軸Ｚの外方へより大きく偏位することになり、フィラメントコイル付近の放電によるガラス管の端部の発光量が増えるからである。
さらに、「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が一定であって、「ｄ１（ｄ２）」、「Ｄ」が同じ場合、つまり、サンプル２ａとサンプル２ｂとの場合、サンプル３ａとサンプル３ｂとの場合、図７の（ｂ）に示すように、「Ｌ１＝Ｌ２」が大きい方（具体的は、１５（ｍｍ）である。）が「０°」付近（正確には、０°±６０°の範囲である。）の光度が高く、従来品のランプであるサンプル１の発光特性に近づく。これは、フィラメントコイル付近の放電に広がりが生じて、ガラス管の端部の発光量が増えるからである。
（４）点灯時のチラツキ持続時間
図９は、混合ガスの体積比率と、点灯時のチラツキ持続時間との関係を示す図である。
【００４６】
同図における試験では、図３及び図５に示す構成２（「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）である。）であって、クリプトンの体積比率を、「０％」、「１０％」、「３０％」、「４０％」と変化させた４種類のランプを用いている。
なお、試験に供したランプは、銅鉄安定器（周波数６０Ｈｚ）を用いて点灯され、また、点灯時のランプの周囲温度は５（℃）である。
【００４７】
同図に示すように、混合ガスのクリプトンの体積比率が高くなるに従って、点灯時のチラツキ持続時間が長くなっている。この点灯時のチラツキ持続時間は短いほど良い。このチラツキ持続時間は、点灯時のランプの周囲温度の影響を受け易く、冬季・寒冷地等の使用を考慮してランプの周囲温度を５（℃）としている。このような条件では、チラツキの持続を使用者が不快と感じる時間は５分程度であり、使用者がチラツキを不快と感じないようさせるにはクリプトンの体積比率を３０（％）以下とするのが好ましい。
（５）点灯時の光縞の有無
図１０は、混合ガスの体積比率と、点灯時の光縞の有無との関係を示す図である。
【００４８】
同図における試験では、図３及び図５に示す構成２のランプを用い、その「ｄ１」、「ｄ２」、「Ｄ」は図４の通りである。なお、点灯時のランプの周囲温度は−１０（℃）で、ランプ電流は６００（ｍＡ）、周波数が４５（ｋＨｚ）である。
同図に示すように、混合ガスのクリプトンの体積比率が高くなるに従って、点灯時の光縞が発生しやすくなる傾向がある。この点灯時の光縞は発生しない方が良く、クリプトンの比率は１０（％）では発生せず、クリプトンの体積比率が２０（％）では発生している。従って、点灯時に光縞を発生させないようにするには、クリプトンの体積比率を２０（％）未満、あるいは、１５（％）以下で光縞の発生を抑制することができると考えられる。なお、クリプトンの体積比率が１０（％）以下になれば、光縞の発生をほとんど抑えることができる。
（６）電極位置と点灯時の口金温度
図１１は、電極位置と点灯時の口金温度との関係を示す図である。
【００４９】
電極位置（フィラメントコイル位置）と、点灯時の口金の温度との関係を試験した。
試験での口金の温度は、ＪＩＳ Ｃ ７６１８−１に準拠してランプを点灯させた際の口金の温度を示す。
ランプのフィラメントコイルは、エミッタが塗布されておらず、放電空間にはアルゴンとクリプトンとの混合ガスでなく、アルゴンのみが封入されている。口金の温度は、上記ランプの両電極を直列接続し、対応する試験用安定器を用いて、定格電圧の１．１倍を印加したときの測定結果である。なお、電極位置は、図２に示す、発光管の端（交点Ｘ，Ｙ）からフィラメントコイルの先端までの距離、つまり、電極管端距離ｄ１，ｄ２であり、以下、電極管端距離ｄ１として説明する。
【００５０】
同図に示すように、電極管端距離ｄ１が大きくなるに従って、点灯時の口金温度が低くなる。これは、電極管端距離ｄ１が大きくなるほど、電極（フィラメントコイル）が口金から離れるからである。
近年、口金の本体部には、樹脂材料が使用されていることから、口金温度が過度（例えば、１００℃であるが、樹脂材料によって耐熱性が異なるため一つの目安である。）に上昇するのは好ましくなく、電極管端距離ｄ１は、２０(ｍｍ)より大きい、あるいは、３０（ｍｍ）以上であれば口金が過度に温度上昇しないと考えられる。また、より安全性を高めるためには、３５（ｍｍ)以上が好ましい。
（７）電極位置と発光管温度
図１２は、電極位置と点灯時の発光管温度との関係を示す図である。
【００５１】
同図における試験では、封入ガスの構成比（アルゴンが体積比率において１００（％）である。）と、発光管の端部間距離Ｄとを一定にして、端部からのフィラメントコイルまでの電極管端距離ｄ１と、リード長さＬ１を変更させたサンプルを製作し、ランプ電流６００（ｍＡ）、周波数４５（ｋＨｚ）で点灯させて、発光管の中央部と端部との２箇所の温度を測定している。なお、図中の「温度差」は、端部を基準して中央部との温度差を示す。
【００５２】
同図に示すように、電極管端距離ｄ１及びリード長さＬ１との変化に関係なく、発光管の中央部の温度が４５（℃）で一定であるのに対し、発光管の端部の温度は、電極管端距離ｄ１が長くなるに従って低くなる傾向にある。
ここで、一般に１重の環形をした発光管のガラス管の内径が２３（ｍｍ）以上の蛍光ランプは、点灯時の最冷点箇所が発光管の中央部となるように設計されている。従って、点灯時の発光管の温度において、中央部の温度が端部の温度よりも高くなると、発光管の端部に最冷点箇所が形成され、発光管内の水銀蒸気圧が低下して、結果的に発光効率が低下してしまう。このことから、電極管端距離ｄ１が６０（ｍｍ）では、中央部の温度が端部の温度よりも高くなり、最冷点箇所が発光管の端部で形成されるため、電極管端距離ｄ１は５０（ｍｍ）以下が好ましい。
（８）点灯時のステムトップ部（頂部）
図１３は、リード長さと点灯時のステムトップ部温度との関係を示す図である。
【００５３】
同図における試験では、封入ガスの構成比（アルゴンが体積比率において１００（％）である。）、発光管の端部間距離Ｄ、電極管端距離ｄ１を一定にして、リード長さＬ１を変更させたランプを製作し、ランプ電流６００（ｍＡ）、周波数４５（ｋＨｚ）で点灯させ、点灯開始から所定時間（ここでは、「３Ｓ」、「１０Ｓ」、「６０Ｓ」、「３００Ｓ」である。）経過時のステムトップ部（ステムにおけるフィラメントコイル側に位置する端部）の温度を測定している。
【００５４】
同図に示すように、すべてのリード長さＬ１において、点灯開始から時間が経過するに従って、ステムトップ部の温度が上昇していることがわかる。
また、リード長さＬ１が大きくなると、フィラメントコイルとステムトップ部との距離が大きくなり、ステムトップ部の温度も低くなると共に、温度上昇の速度も遅くなる。
温度上昇の速度は、同図に示すように、すべてのリード長さＬ１において、０秒（図中の「０Ｓ」である。）から３秒（図中の「３Ｓ」である。）までが最も早く、リード長さＬ１が５（ｍｍ）の場合、０秒から３秒までの間の温度上昇の速度が１５（℃／Ｓｅｃ）となっている。また、リード長さＬ１が８（ｍｍ）の場合、温度上昇の速度が０秒から３秒までの間で８．３（℃／Ｓｅｃ）となる。
【００５５】
ガラス管（ステムトップ部）の温度上昇の最大の速度（温度勾配）が、１０（℃／Ｓｅｃ）以上になる（最大の速度を維持する必要はない。）と、ガラス管にひずみが残存している場合に、当該ガラス管に割れが発生する可能性が高くなる。
このため、リード長さＬ１が５（ｍｍ）の場合、温度上昇の速度が、上述したように、０秒から３秒までの間で１５（℃／Ｓｅｃ）となり、ガラス管に割れが発生するおそれがあり、リード長さＬ１は８（ｍｍ）以上が好ましい。
【００５６】
なお、リード長さＬ１は大きいほど、ステムトップ部の温度が低くなり、ガラス管の割れが発生し難くなるが、３０（ｍｍ）を超えると、フィラメントコイルを支持する一対のリード線同士の間隔のバラツキが大きくなり、フィラメントコイルが伸びた状態、あるいは縮んだ状態で支持されることになる。そして、このような状態で点灯するとフィラメントコイルが切断するという実施面での問題や、またフィラメントコイルを安定してガラス管内に設置することが困難となるという製造面での問題が生じる。
（９）ステムのガラス材料
図１４は、図１５で示したガラス材料を用いた場合の点灯時の発光管の温度を示す。
【００５７】
図１５は、鉛含有量とガラスの熱容量との関係を示す。
なお、本試験で使用したランプは、図１２の最上段に示すランプと、ガラス材料中の鉛の含有率が異なる以外、同じ構成であり、点灯条件も同じである。
図１４に示すように、鉛を２５（ｗｔ％）含有している従来ガラスの場合、点灯中のガラス管の中央部の温度が４５（℃）であるのに対し、端部の温度が５０（℃）であり、中央部と端部との温度差は５（℃）である。
【００５８】
一方、鉛が殆ど含まないとみなされる鉛の含有率が１０００（ｐｐｍ）以下のガラスの場合、点灯中のガラス管の中央部の温度が４５（℃）であるのに対し、端部の温度が５３（℃）であり、中央部と端部との温度差は８（℃）である。
このように、鉛の含有率が小さいほど、点灯中におけるガラス管の中央部と端部との温度差が大きくなり、ガラス管の中央部に最冷点箇所を確実に形成することができる。
４．その他
上記特性では、電極位置（フィラメントコイル位置）と各種のランプ特性との関係について説明したが、ガラス管の内径、環形を構成している環径、電極の大きさ、電極位置等について、製造時のマウントの取り扱い性との関係について説明する。
（１）コイルタッチ
発光管のガラス管の内径が２３（ｍｍ）以上であり、ガラス管の管軸での半径が９０（ｍｍ）以上であり、電極管端距離ｄ１，ｄ２が５０（ｍｍ）以下である場合、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）以下である一般的なサイズのフィラメントコイルが管平面に対して垂直に支持される一般的な構成において、フィラメントコイルがガラス管の内面に接触することはない。
【００５９】
発光管のガラス管の内径が２７（ｍｍ）、ガラス管の管軸での半径が９８（ｍｍ）の場合において、直径１６（ｍｍ）で高さを変化させた円柱が前記ガラス管の内面と接触するか否かについて検討した。
上記の円柱は、フィラメントコイルの全長を直径とし、電極先端（フィラメントコイル先端）とガラス管の端面との距離（つまり、電極管端距離ｄ１，ｄ２である。）を高さとしており、この円柱がガラス管の内面に接触するか否かで、フィラメントコイルが管平面に対していかなる方向に支持されている場合でも、ガラス管の内面に接触（この接触が、所謂、「コイルタッチ」である。）するか否かを判断している。
【００６０】
直径を１６（ｍｍ）とした場合、円柱の高さが５０（ｍｍ）以下であれば、当該円柱はガラス管の内面に接触することはない。すなわち、電極管端距離ｄ１，ｄ２が５０（ｍｍ）以下であれば、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）以下である一般的なサイズのフィラメントコイルが管平面に対していかなる方向に支持されている場合でも、ガラス管の内面に接触することはない。
【００６１】
しかしながら、一対のリード線同士の間隔のバラツキが大きくなり、フィラメントコイルの全長が１６（ｍｍ）より伸びた状態で支持された場合等を考慮して、円柱の高さは４５（ｍｍ）以下が好ましい。すなわち、電極管端距離ｄ１，ｄ２は４５（ｍｍ）以下が好ましい。
（２）排気管の配置
排気管の配置等を考慮すると、端部間距離Ｄは２０（ｍｍ）以上が好ましい。これは、端部間距離Ｄが２０（ｍｍ）未満になると、ガラス管の端部同士が近接することとなり、排気管の配置が困難であったり、排気管の一端を封止する際の作業空間を確保できなかったり等の問題が生じる。
【００６２】
また、端部間距離Ｄが６０（ｍｍ）を超えると、口金の管軸に沿う方向の寸法が長くなり、口金をねじった際の発光管への負荷が増加して破損等のおそれが生じる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、器具への適用率を維持しつつ省電力化をはかることができる蛍光ランプを提供するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態に係る環形の蛍光ランプの外観図である。
【図２】実施の形態に係る蛍光ランプの口金を取り除き、電極周辺部分の様子が分かるようにガラス管を切り欠いた図である。
【図３】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、消費電力との関係を示す図である。
【図４】試験に供したサンプルの構成を示す図である。
【図５】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、インバータ式点灯回路の誤動作により明暗の繰り返しが発生する最高温度との関係を示す図である。
【図６】「ｄ１＋ｄ２＋Ｄ」が１００（ｍｍ）であって、「ｄ１」の異なるランプから出射された最高の光度を１００とした場合における所定角度の方向に出射された光度の比を示す図である。
【図７】図６の所定角度の方向に出射された光度の比を図示した発光分布図であり、（ａ）は全体の発光分布であり、（ｂ）は、（ａ）の図において０°±９０°の角度の範囲を拡大した図である。
【図８】フィラメントコイルの位置、混合ガスのクリプトンの体積比率と、発光分布の最大値と最小値の比を示す図である。
【図９】混合ガスの体積比率と、点灯時のチラツキ持続時間との関係を示す図である。
【図１０】混合ガスの体積比率と、点灯時の光縞の有無との関係を示す図である。
【図１１】電極位置と点灯時の口金温度との関係を示す図である。
【図１２】電極位置と点灯時の発光管温度との関係を示す図である。
【図１３】リード長さと点灯時のステムトップ部温度との関係を示す図である。
【図１４】図１５で示したガラス材料を用いた場合の点灯時の発光管の温度を示す。
【図１５】鉛含有量とガラスの熱容量との関係を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１ 蛍光ランプ
３ 発光管
５ 口金
９ ガラス管
１１，１３ マウント
１７，１９ ステム
２１，２３ 電極
２７，２９ フィラメントコイル
３１，３３ リード線
３５ 本体部
３７ 口金ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する環形蛍光ランプにおいて、
前記発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、
前記ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離をｄ１，ｄ２としたとき、
ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする環形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管の内径が２３ｍｍ以上であり、
前記直線距離ｄ１，ｄ２が、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲にあり、
前記直線距離Ｄが、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記電極は、フィラメントコイルと、前記フィラメントコイルを支持する一対のリード線とを備え、
前記発光管の内部にあるリード線の長さＬ１，Ｌ２が、８ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記フィラメントコイルは３重巻きコイルである
ことを特徴とする請求項３に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項５】
前記口金は、透光性材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記発光管は、前記ガラス管と、前記ガラス管の端部に封着されたマウントとを備え、
前記マウントは、ガラス材料からなるステムと前記電極とを備え、
前記ステムの鉛含有率が１０００ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項１】
ガラス管の管軸での半径が９０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲の環形をする発光管と、前記ガラス管の端部を連結する状態で前記発光管に取着された口金とを有する環形蛍光ランプにおいて、
前記発光管内には、アルゴンとクリプトンとからなり、且つ、クリプトンの体積比率が５％以上１５％未満の範囲にある混合ガスが封入されており、
前記ガラス管の各端の周縁のなす仮想平面と前記ガラス管の各端部の管軸との交点をＸ，Ｙとし、前記交点Ｘ，Ｙ間の直線距離をＤとし、前記各交点Ｘ，Ｙから前記発光管内の各電極端までの直線距離をｄ１，ｄ２としたとき、
ｄ１＋ｄ２＋Ｄが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする環形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管の内径が２３ｍｍ以上であり、
前記直線距離ｄ１，ｄ２が、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲にあり、
前記直線距離Ｄが、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記電極は、フィラメントコイルと、前記フィラメントコイルを支持する一対のリード線とを備え、
前記発光管の内部にあるリード線の長さＬ１，Ｌ２が、８ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記フィラメントコイルは３重巻きコイルである
ことを特徴とする請求項３に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項５】
前記口金は、透光性材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記発光管は、前記ガラス管と、前記ガラス管の端部に封着されたマウントとを備え、
前記マウントは、ガラス材料からなるステムと前記電極とを備え、
前記ステムの鉛含有率が１０００ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の環形蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１７０７２４（Ｐ２０１０−１７０７２４Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１３２（Ｐ２００９−１０１３２）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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