蛍光ランプ
【課題】従来の蛍光ランプと最大外径を変えることなく、放電路を長くすることで、ランプの全光束及び発光効率を改善し、最冷点温度を低下させた蛍光ランプを提供する。
【解決手段】環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管に設けた電極側の環形発光管端部を包囲する形で一つの口金を備え、前記放電路は異なる環形の発光管をブリッジ接合により連結することで長くし、ランプ電流の最適範囲で点灯させることにより、全光束及び発光効率を向上し、最冷点温度を低下させた蛍光ランプとする。
【解決手段】環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管に設けた電極側の環形発光管端部を包囲する形で一つの口金を備え、前記放電路は異なる環形の発光管をブリッジ接合により連結することで長くし、ランプ電流の最適範囲で点灯させることにより、全光束及び発光効率を向上し、最冷点温度を低下させた蛍光ランプとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３本以上の環形発光管を略同一平面内に略同心円状に設けた蛍光ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環形蛍光ランプの１種として、図５に示すような放電路が二重環形状になる発光管５１ａ，発光管５１ｂを備えた蛍光ランプ５０が公知である（特許文献１）。図５の蛍光ランプは、いわゆる二重環形蛍光ランプであって、発光管５１ａと発光管５１ｂがブリッジ接合部５２で連結され、発光管５１ａの管端部にある電極（図示せず）から発光管５１ｂの管端部にある電極（図示せず）で一つの放電路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７７６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の蛍光ランプではより全光束を大きくし、発光効率のよいランプを作成しようとした際に満足できなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明は、ランプの全光束が大きく、発光効率が高い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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る蛍光ランプは、環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管の管端部を包囲する形で一つの口金を備えた構成を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、環形発光管のブリッジ接合部の近傍に最冷点が設けられている構成を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記環形発光管の管壁同士の隙間Ｓが複数設けられ、隙間Ｓは略均一である構成を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記環形発光管の管壁同士の隙間Ｓが略均一であり、それぞれ少なくとも１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されている構成を有する。
【００１０】
請求項５に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記最外輪の環形発光管の最大外径が４０８mmを超えない構成を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項２に記載の蛍光ランプにおいて、前記放電路が２５００mmより長く、ランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲で点灯することで前記最冷点の温度を低くする構成を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蛍光ランプは、環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成されているため、従来の二重環形蛍光ランプに比べ、ランプの最大外径を大きくすることなく、環形発光管を内側に設けていくことで、発光管の放電路を長くし、放電路が長くなったため、発光面積が増えることにより、全光束を大きく、発光効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の蛍光ランプにおいて、環形発光管のブリッジ接合部近傍の管端部に最冷点が設けられている場合は、最冷点が放電路から離れているため、温度を下げることが可能であり、２個以上のブリッジ接合部とそれぞれ近傍の管端部の位置関係で、最冷点を任意の管端部に設けることが可能となる。したがって、ランプを密閉形器具内に装着した場合の周囲温度が高くなる雰囲気においても、任意に設けた最冷点の温度を器具に装着した状態で下げることができる。そのため、従来では最冷点の温度が高い状態で使用し全光束が最大値を超える発光効率の悪くなる状態となる場合があったが、本発明の蛍光ランプでは全光束が最大値に近づき、器具内での発光効率が高い状態で点灯させることが可能となる。
【００１４】
本発明の蛍光ランプにおいて、３本以上の環形発光管を同一平面内に設け、管壁同士の隙間を環形発光管と同一平面内に２箇所以上設けている場合は、２箇所以上の隙間を略均一にすれば、蛍光ランプとして発光する部分である発光管と発光しない部分である隙間による発光の明暗差が目立たなくなり、全体の発光が均一になるため、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が少なくなり、カバー部材での光の反射，吸収を抑え、比較的高い照度を得る照明器具を設計することができる。
【００１５】
本発明の蛍光ランプにおいて、管壁同士のそれぞれの隙間の１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されている場合は、接着剤等とブリッジ接合部の合わせて２箇所以上で管壁同士が固着され、蛍光ランプの口金を器具のソケットに差し込む際に力加減を間違えても、発光管が折れてしまう恐れを低減することができる。
【００１６】
本発明の蛍光ランプにおいて、最外輪の環形発光管の外径が蛍光ランプの最大外径となり、３本以上の複数の環形蛍光管を最大外径４０８mm以下の内側に並べていくことで、従来の器具と同等の大きさで装着できる蛍光ランプを作成することが可能となる。
【００１７】
本発明の蛍光ランプにおいて、前記放電路を２５００mmより長くし、かつランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲で蛍光ランプを点灯させることで、発光効率を低下させることなく、環形発光管のブリッジ接合部近傍の管端部に設けられた最冷点の温度を下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプを示す正面図。
【図２】本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプを示す正面図。
【図３】本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図。
【図４】本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図。
【図５】従来の例を示す蛍光ランプの正面図。
【図６】本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプのランプ電流と発光効率の関係を示す図。
【図７】本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る蛍光ランプ１０を示す図である。本発明の第一の実施の形態に係る蛍光ランプ１０は、主にリビングやダイニングルーム等に好適な家庭用照明器具に用いられる蛍光ランプであって、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が略均一になるよう略同一平面内に略同心円状に並べられ、前記環形発光管１１ａ，１１ｂを連結するブリッジ接合部１２ａ、前記環形発光管１１ｂ，１１ｃを連結するブリッジ接合部１２ｂ、前記環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管端部を包囲する形の口金１３、前記環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管壁同士を固着する接着剤１４を備えている。蛍光ランプ１０の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは３本の環形発光管を連結し、一つの放電路を形成しているため、２本の環形発光管で一つの放電路を形成している蛍光ランプに比べ、同じ最大外径で蛍光ランプを作成した場合、発光管１０ａの内側に発光管１０ｂや１０ｃが形成されていることにより、２本の環形発光管よりも放電路を長くすることができる。したがって、発光管の放電路が長くなり発光面積が増えたことで、全光束を大きく、発光効率を向上させたランプを作成することができる。同じ消費電力であれば、発光面積を増やすことで、結果、全光束が大きくなって、発光効率があがる。
【００２１】
接着剤１４は、例えば長さ３０mm，幅６mmで管壁同士を固着している。接着剤１４には、例えばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂あるいはセメント等が用いられる。
【００２２】
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る蛍光ランプを示す図である。本発明の第二の実施の形態に係る蛍光ランプ２０は、主にリビングやダイニングルーム等に好適な家庭用照明器具に用いられる蛍光ランプであって、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を略均一に略同一平面内に略同心円状に並べられ、前記環形発光管２１ａ，２１ｂを連結するブリッジ接合部２２ａ、前記環形発光管２１ｂ，２１ｃを連結するブリッジ接合部２２ｂ、前記環形発光管２１ｃ，２１ｄを連結するブリッジ接合部２２ｃ、前記環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管端部を包囲する形の口金２３、前記環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管壁同士を固着する接着剤２４を備えている。
【００２３】
接着剤２４は、例えば長さ３０mm，幅６mmで管壁同士を固着している。接着剤２４には、例えばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂あるいはセメント等が用いられる。
【００２４】
図３は、本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図である。発光管３１は、口金１３，接着剤１４を取り付ける前の状態を示す断面図である。発光管３１は、環形発光管１１ａの一方の管端部に配置された電極３５ａと環形蛍光管１１ｃの一方の管端部に配置された電極３５ｂで形成される一つの放電路が３本の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの環中央を中心として、略同一平面内に略同心円状に並べられた形状を有している。また、発光管３１の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2は略均一である。
【００２５】
発光管３１は、例えば７２Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管１１ａの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管１１ｂの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、環形発光管１１ｃの環外径は２６２mm、環内径は２２２mm、ブリッジ接合部１２ａ，１２ｂの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が３.０mm、電極３５ａと電極３５ｂで形成される一つの放電路の距離が２５７０mmである。蛍光管３１は、例えば、鉛フリーガラス（軟化点６６５℃の軟質ガラス）で形成されている。なお、最外輪の環形発光管１１ａの環外径３５４mmが発光管３１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ１０の大きさは３５４mmとなる。
【００２６】
発光管３１の内面には、酸化セリウム（ＣｅＯ2）からなる保護膜層（図示せず），赤色蛍光体（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ），緑色蛍光体（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ）及び青色蛍光体（(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)5(ＰＯ4)3Ｃｌ：Ｅｕ）からなる希土類蛍光体によって蛍光体膜層（図示せず）が形成されている。
【００２７】
発光管３１の内部には、水銀（図示せず）が約１５mg封入されているとともに、緩衝ガスとしてのアルゴンが約３００Ｐａとなるように封入されている。封入する水銀は、水銀単体の他に亜鉛水銀，錫水銀等の水銀合金であっても良く、また緩衝ガスはアルゴン単体の他にネオン，クリプトン，キセノンの混合ガスでも良い。
【００２８】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同一平面内に並べるためには、３本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。加えて、隙間Ｓ1，Ｓ2が狭い場合は、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００２９】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2が１５.０mmを超えると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管３１から得られる照度が低くなる。
【００３０】
ブリッジ接合部１２ａの管軸中心位置は、発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部１２ｂの管軸中心位置は、発光管１１ｂのブリッジ接合部１２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部が発光管３１の最冷点となる。
【００３１】
電極３５ａ，３５ｂはタングステン製フィラメントと一対の給電のためのリード線とを備え、発光管１１ａ及び発光管１１ｃの管端部で気密封着されている。
【００３２】
図６は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプのランプ電流と発光効率の関係を示す図であり、発光管３１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示す。発光管３１の発光効率は、従来の二重環形の定格ランプ電流に対する発光効率の相対値である。本実施例においては発光効率（相対値）が１０３以上であれば発光効率がよいと判断しているため、発光管３１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適であると判断する。ランプ電流が１５０ｍＡより小さい場合は、発光管３１内の放電で流れる電子が少ないため、電子と水銀原子との衝突が減少し、水銀原子から発生する紫外線が減少する。紫外線の発生が減ることにより、蛍光体膜層で紫外線を可視光に変換する量が減り、発光効率が低下する恐れがある。ランプ電流が３２０ｍＡを超えると、発光管３１内の放電で流れる電子は多くなるため、電子と水銀原子との衝突が増加し、水銀原子から発生する紫外線が増加する恐れがある。また、ランプ電流が大きくなると発光管３１の管壁温度が上昇し、蛍光体膜層の温度が上昇する。蛍光体膜層の発光効率（紫外線を可視光に変換する変換効率）には温度依存性があるため、蛍光体膜層の温度上昇で発光効率が低下する。したがって、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることで発光効率の高い発光管３１を作成することができると判断する。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した発光管３１は、放電路の距離が２５７０mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、５３〜９０Ｗとなる。ただし、従来よりも効率が上がるということを考えると、発光効率が１００よりも大きければ良い場合もある。その場合は、ランプ電流の範囲は図６から明らかなように４５０ｍＡ以下とすれば良い。また、発光効率の最大範囲だけで考えると２２０〜２３０ｍＡで蛍光ランプを作成することが良い。
【００３３】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図であり、発光管３１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管３１の大きさ（放電路の長さ）に対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管３１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管３１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００３４】
本実施の形態に係る蛍光ランプ１０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ１０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ１０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、７２Ｗの蛍光ランプ１０では、ランプ電流２２０ｍＡ，ランプ電圧３３１Ｖ，全光束６４２０ｌｍ，ランプ効率８９.２ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３１℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約９℃低くなった。
【００３５】
したがって、前記蛍光ランプ１０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は７４８０ｌｍとなる。
【００３６】
前記発光管３１の変態例として、発光管３１が例えば９０Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管１１ａの環外径は４００mm、環内径は３６０mm、環形発光管１１ｂの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管１１ｃの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、ブリッジ接合部１２ａ，１２ｂの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が３.０mm、電極３５ａと電極３５ｂで形成される一つの放電路の距離が３０００mmである。最外輪の環形発光管１１ａの環外径４００mmが発光管３１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ１０の大きさは４００mmとなる。
【００３７】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同一平面内に並べるためには、３本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。また、隙間Ｓ1，Ｓ2が狭い場合は、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００３８】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2が１５.０mmを超えると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管３１から得られる照度が低くなる。
【００３９】
ブリッジ接合部１２ａの管軸中心位置は、発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部１２ｂの管軸中心位置は、発光管１１ｂのブリッジ接合部１２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部が発光管３１の最冷点となる。
【００４０】
図６の本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図は、前記発光管３１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示しており、前記発光管３１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適である。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した前記発光管３１は、放電路の距離が３０００mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、６３〜１０６Ｗとなる。
【００４１】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示しており、前記発光管３１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管３１の大きさに対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管３１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管３１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００４２】
本実施の形態に係る蛍光ランプ１０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ１０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ１０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、９０Ｗの蛍光ランプ１０では、ランプ電流２４０ｍＡ，ランプ電圧３７８Ｖ，全光束８１２０ｌｍ，ランプ効率９０.２ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３１℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約９℃低くなった。
【００４３】
したがって、前記蛍光ランプ１０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は９４６０ｌｍとなる。
【００４４】
図４は、本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図である。発光管４１は、口金２３，接着剤２４を取り付ける前の状態を示す断面図である。発光管４１は、環形発光管２１ａの一方の管端部に配置された電極４５ａと環形蛍光管２１ｄの一方の管端部に配置された電極４５ｂで形成される一つの放電路が４本の環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの環中央を中心として、略同一平面内に略同心円状に並べられた形状を有している。また、発光管４１の環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は略均一である。
【００４５】
発光管４１は、例えば１３０Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管２１ａの環外径は４００mm、環内径は３６０mm、環形発光管２１ｂの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管２１ｃの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、環形発光管２１ｄの環外径は２６２mm、環内径は２２２mm、ブリッジ接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が３.０mm、電極４５ａと電極４５ｂで形成される一つの放電路の距離が３７２０mmである。蛍光管４１は、例えば、鉛フリーガラス（軟化点６６５℃の軟質ガラス）で形成されている。なお、最外輪の環形発光管２１ａの環外径４００mmが発光管４１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ２０の大きさは４００mmとなる。
【００４６】
発光管４１の内面には、酸化セリウム（ＣｅＯ2）からなる保護膜層（図示せず），赤色蛍光体（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ），緑色蛍光体（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ）及び青色蛍光体（(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)5(ＰＯ4)3Ｃｌ：Ｅｕ）からなる希土類蛍光体によって蛍光体膜層（図示せず）が形成されている。
【００４７】
発光管４１の内部には、水銀（図示せず）が約１５mg封入されているとともに、緩衝ガスとしてのアルゴンが約３００Ｐａとなるように封入されている。封入する水銀は、水銀単体の他に亜鉛水銀，錫水銀等の水銀合金であっても良く、また緩衝ガスはアルゴン単体の他にネオン，クリプトン，キセノンの混合ガスでも良い。
【００４８】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを同一平面内に並べるためには、４本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。また、隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が狭い場合は、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００４９】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が１５.０mmを超えると、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管４１から得られる照度が低くなる。
【００５０】
ブリッジ接合部２２ａの管軸中心位置は、発光管２１ａの電極４５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部２２ｂの管軸中心位置は、発光管２１ｂのブリッジ接合部２２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にあり、ブリッジ接合部２２ｃの管軸中心位置は、発光管２１ｃのブリッジ接合部２２ｂの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管２１ａの電極４５ａ側ではない管端部が発光管４１の最冷点となる。
【００５１】
電極４５ａ，４５ｂはタングステン製フィラメントと一対の給電のためのリード線とを備え、発光管２１ａ及び発光管２１ｄの管端部で気密封着されている。
【００５２】
図６の本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図は、発光管４１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示しており、発光管４１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適である。ランプ電流が１５０ｍＡより小さい場合は、発光管４１内の放電で流れる電子が少ないため、電子と水銀原子との衝突が減少し、水銀原子から発生する紫外線が減少する。紫外線の発生が減ることにより、蛍光体膜層で紫外線を可視光に変換する量が減り、発光効率が低下する。ランプ電流が３２０ｍＡを超えると、発光管４１内の放電で流れる電子は多くなるため、電子と水銀原子との衝突が増加し、水銀原子から発生する紫外線が増加する。しかし、ランプ電流が大きくなると発光管４１の管壁温度が上昇し、蛍光体膜層の温度が上昇する。蛍光体膜層の発光効率（紫外線を可視光に変換する変換効率）には温度依存性があるため、蛍光体膜層の温度上昇で発光効率が低下する。したがって、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることで発光効率の高い発光管４１を作成することができる。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した発光管４１は、放電路の距離が３７２０mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、８４〜１３８Ｗとなる。
【００５３】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示しており、前記発光管４１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管４１の大きさに対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管４１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管４１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００５４】
本実施の形態に係る蛍光ランプ２０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ２０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ２０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、１３０Ｗの蛍光ランプ２０では、ランプ電流２９０ｍＡ，ランプ電圧４５５Ｖ，全光束１１７６０ｌｍ，ランプ効率９０.５ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３２℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約８℃低くなった。
【００５５】
したがって、前記蛍光ランプ２０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は１３７２０ｌｍとなる。
【００５６】
以上説明したように、本発明は環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成することで放電路を長くし、ランプの全光束及び発光効率を向上し、最冷点温度を低下させたランプを得ることができる。
【００５７】
以上に説明した数値は上記に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、蛍光ランプにおいて利用される特許である。
【符号の説明】
【００５９】
１０，２０，５０ 蛍光ランプ
１１，２１，３１，４１，５１ 発光管
１２，２２，５２ ブリッジ接合部
１３，２３，５３ 口金
１４，２４，５４ 接着剤
３５，４５ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は３本以上の環形発光管を略同一平面内に略同心円状に設けた蛍光ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環形蛍光ランプの１種として、図５に示すような放電路が二重環形状になる発光管５１ａ，発光管５１ｂを備えた蛍光ランプ５０が公知である（特許文献１）。図５の蛍光ランプは、いわゆる二重環形蛍光ランプであって、発光管５１ａと発光管５１ｂがブリッジ接合部５２で連結され、発光管５１ａの管端部にある電極（図示せず）から発光管５１ｂの管端部にある電極（図示せず）で一つの放電路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７７６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の蛍光ランプではより全光束を大きくし、発光効率のよいランプを作成しようとした際に満足できなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明は、ランプの全光束が大きく、発光効率が高い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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る蛍光ランプは、環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管の管端部を包囲する形で一つの口金を備えた構成を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、環形発光管のブリッジ接合部の近傍に最冷点が設けられている構成を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記環形発光管の管壁同士の隙間Ｓが複数設けられ、隙間Ｓは略均一である構成を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記環形発光管の管壁同士の隙間Ｓが略均一であり、それぞれ少なくとも１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されている構成を有する。
【００１０】
請求項５に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項１に記載の蛍光ランプにおいて、前記最外輪の環形発光管の最大外径が４０８mmを超えない構成を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項２に記載の蛍光ランプにおいて、前記放電路が２５００mmより長く、ランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲で点灯することで前記最冷点の温度を低くする構成を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蛍光ランプは、環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成されているため、従来の二重環形蛍光ランプに比べ、ランプの最大外径を大きくすることなく、環形発光管を内側に設けていくことで、発光管の放電路を長くし、放電路が長くなったため、発光面積が増えることにより、全光束を大きく、発光効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の蛍光ランプにおいて、環形発光管のブリッジ接合部近傍の管端部に最冷点が設けられている場合は、最冷点が放電路から離れているため、温度を下げることが可能であり、２個以上のブリッジ接合部とそれぞれ近傍の管端部の位置関係で、最冷点を任意の管端部に設けることが可能となる。したがって、ランプを密閉形器具内に装着した場合の周囲温度が高くなる雰囲気においても、任意に設けた最冷点の温度を器具に装着した状態で下げることができる。そのため、従来では最冷点の温度が高い状態で使用し全光束が最大値を超える発光効率の悪くなる状態となる場合があったが、本発明の蛍光ランプでは全光束が最大値に近づき、器具内での発光効率が高い状態で点灯させることが可能となる。
【００１４】
本発明の蛍光ランプにおいて、３本以上の環形発光管を同一平面内に設け、管壁同士の隙間を環形発光管と同一平面内に２箇所以上設けている場合は、２箇所以上の隙間を略均一にすれば、蛍光ランプとして発光する部分である発光管と発光しない部分である隙間による発光の明暗差が目立たなくなり、全体の発光が均一になるため、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が少なくなり、カバー部材での光の反射，吸収を抑え、比較的高い照度を得る照明器具を設計することができる。
【００１５】
本発明の蛍光ランプにおいて、管壁同士のそれぞれの隙間の１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されている場合は、接着剤等とブリッジ接合部の合わせて２箇所以上で管壁同士が固着され、蛍光ランプの口金を器具のソケットに差し込む際に力加減を間違えても、発光管が折れてしまう恐れを低減することができる。
【００１６】
本発明の蛍光ランプにおいて、最外輪の環形発光管の外径が蛍光ランプの最大外径となり、３本以上の複数の環形蛍光管を最大外径４０８mm以下の内側に並べていくことで、従来の器具と同等の大きさで装着できる蛍光ランプを作成することが可能となる。
【００１７】
本発明の蛍光ランプにおいて、前記放電路を２５００mmより長くし、かつランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲で蛍光ランプを点灯させることで、発光効率を低下させることなく、環形発光管のブリッジ接合部近傍の管端部に設けられた最冷点の温度を下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプを示す正面図。
【図２】本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプを示す正面図。
【図３】本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図。
【図４】本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図。
【図５】従来の例を示す蛍光ランプの正面図。
【図６】本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプのランプ電流と発光効率の関係を示す図。
【図７】本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る蛍光ランプ１０を示す図である。本発明の第一の実施の形態に係る蛍光ランプ１０は、主にリビングやダイニングルーム等に好適な家庭用照明器具に用いられる蛍光ランプであって、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が略均一になるよう略同一平面内に略同心円状に並べられ、前記環形発光管１１ａ，１１ｂを連結するブリッジ接合部１２ａ、前記環形発光管１１ｂ，１１ｃを連結するブリッジ接合部１２ｂ、前記環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管端部を包囲する形の口金１３、前記環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管壁同士を固着する接着剤１４を備えている。蛍光ランプ１０の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは３本の環形発光管を連結し、一つの放電路を形成しているため、２本の環形発光管で一つの放電路を形成している蛍光ランプに比べ、同じ最大外径で蛍光ランプを作成した場合、発光管１０ａの内側に発光管１０ｂや１０ｃが形成されていることにより、２本の環形発光管よりも放電路を長くすることができる。したがって、発光管の放電路が長くなり発光面積が増えたことで、全光束を大きく、発光効率を向上させたランプを作成することができる。同じ消費電力であれば、発光面積を増やすことで、結果、全光束が大きくなって、発光効率があがる。
【００２１】
接着剤１４は、例えば長さ３０mm，幅６mmで管壁同士を固着している。接着剤１４には、例えばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂あるいはセメント等が用いられる。
【００２２】
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る蛍光ランプを示す図である。本発明の第二の実施の形態に係る蛍光ランプ２０は、主にリビングやダイニングルーム等に好適な家庭用照明器具に用いられる蛍光ランプであって、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を略均一に略同一平面内に略同心円状に並べられ、前記環形発光管２１ａ，２１ｂを連結するブリッジ接合部２２ａ、前記環形発光管２１ｂ，２１ｃを連結するブリッジ接合部２２ｂ、前記環形発光管２１ｃ，２１ｄを連結するブリッジ接合部２２ｃ、前記環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管端部を包囲する形の口金２３、前記環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管壁同士を固着する接着剤２４を備えている。
【００２３】
接着剤２４は、例えば長さ３０mm，幅６mmで管壁同士を固着している。接着剤２４には、例えばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂あるいはセメント等が用いられる。
【００２４】
図３は、本発明の第一の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図である。発光管３１は、口金１３，接着剤１４を取り付ける前の状態を示す断面図である。発光管３１は、環形発光管１１ａの一方の管端部に配置された電極３５ａと環形蛍光管１１ｃの一方の管端部に配置された電極３５ｂで形成される一つの放電路が３本の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの環中央を中心として、略同一平面内に略同心円状に並べられた形状を有している。また、発光管３１の環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2は略均一である。
【００２５】
発光管３１は、例えば７２Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管１１ａの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管１１ｂの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、環形発光管１１ｃの環外径は２６２mm、環内径は２２２mm、ブリッジ接合部１２ａ，１２ｂの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が３.０mm、電極３５ａと電極３５ｂで形成される一つの放電路の距離が２５７０mmである。蛍光管３１は、例えば、鉛フリーガラス（軟化点６６５℃の軟質ガラス）で形成されている。なお、最外輪の環形発光管１１ａの環外径３５４mmが発光管３１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ１０の大きさは３５４mmとなる。
【００２６】
発光管３１の内面には、酸化セリウム（ＣｅＯ2）からなる保護膜層（図示せず），赤色蛍光体（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ），緑色蛍光体（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ）及び青色蛍光体（(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)5(ＰＯ4)3Ｃｌ：Ｅｕ）からなる希土類蛍光体によって蛍光体膜層（図示せず）が形成されている。
【００２７】
発光管３１の内部には、水銀（図示せず）が約１５mg封入されているとともに、緩衝ガスとしてのアルゴンが約３００Ｐａとなるように封入されている。封入する水銀は、水銀単体の他に亜鉛水銀，錫水銀等の水銀合金であっても良く、また緩衝ガスはアルゴン単体の他にネオン，クリプトン，キセノンの混合ガスでも良い。
【００２８】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同一平面内に並べるためには、３本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。加えて、隙間Ｓ1，Ｓ2が狭い場合は、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００２９】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2が１５.０mmを超えると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管３１から得られる照度が低くなる。
【００３０】
ブリッジ接合部１２ａの管軸中心位置は、発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部１２ｂの管軸中心位置は、発光管１１ｂのブリッジ接合部１２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部が発光管３１の最冷点となる。
【００３１】
電極３５ａ，３５ｂはタングステン製フィラメントと一対の給電のためのリード線とを備え、発光管１１ａ及び発光管１１ｃの管端部で気密封着されている。
【００３２】
図６は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプのランプ電流と発光効率の関係を示す図であり、発光管３１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示す。発光管３１の発光効率は、従来の二重環形の定格ランプ電流に対する発光効率の相対値である。本実施例においては発光効率（相対値）が１０３以上であれば発光効率がよいと判断しているため、発光管３１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適であると判断する。ランプ電流が１５０ｍＡより小さい場合は、発光管３１内の放電で流れる電子が少ないため、電子と水銀原子との衝突が減少し、水銀原子から発生する紫外線が減少する。紫外線の発生が減ることにより、蛍光体膜層で紫外線を可視光に変換する量が減り、発光効率が低下する恐れがある。ランプ電流が３２０ｍＡを超えると、発光管３１内の放電で流れる電子は多くなるため、電子と水銀原子との衝突が増加し、水銀原子から発生する紫外線が増加する恐れがある。また、ランプ電流が大きくなると発光管３１の管壁温度が上昇し、蛍光体膜層の温度が上昇する。蛍光体膜層の発光効率（紫外線を可視光に変換する変換効率）には温度依存性があるため、蛍光体膜層の温度上昇で発光効率が低下する。したがって、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることで発光効率の高い発光管３１を作成することができると判断する。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した発光管３１は、放電路の距離が２５７０mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、５３〜９０Ｗとなる。ただし、従来よりも効率が上がるということを考えると、発光効率が１００よりも大きければ良い場合もある。その場合は、ランプ電流の範囲は図６から明らかなように４５０ｍＡ以下とすれば良い。また、発光効率の最大範囲だけで考えると２２０〜２３０ｍＡで蛍光ランプを作成することが良い。
【００３３】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図であり、発光管３１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管３１の大きさ（放電路の長さ）に対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管３１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管３１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００３４】
本実施の形態に係る蛍光ランプ１０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ１０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ１０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、７２Ｗの蛍光ランプ１０では、ランプ電流２２０ｍＡ，ランプ電圧３３１Ｖ，全光束６４２０ｌｍ，ランプ効率８９.２ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３１℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約９℃低くなった。
【００３５】
したがって、前記蛍光ランプ１０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は７４８０ｌｍとなる。
【００３６】
前記発光管３１の変態例として、発光管３１が例えば９０Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管１１ａの環外径は４００mm、環内径は３６０mm、環形発光管１１ｂの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管１１ｃの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、ブリッジ接合部１２ａ，１２ｂの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2が３.０mm、電極３５ａと電極３５ｂで形成される一つの放電路の距離が３０００mmである。最外輪の環形発光管１１ａの環外径４００mmが発光管３１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ１０の大きさは４００mmとなる。
【００３７】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃを同一平面内に並べるためには、３本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。また、隙間Ｓ1，Ｓ2が狭い場合は、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００３８】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2が１５.０mmを超えると、発光管１１ａ，１１ｂ，１１ｃがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管３１から得られる照度が低くなる。
【００３９】
ブリッジ接合部１２ａの管軸中心位置は、発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部１２ｂの管軸中心位置は、発光管１１ｂのブリッジ接合部１２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管１１ａの電極３５ａ側ではない管端部が発光管３１の最冷点となる。
【００４０】
図６の本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図は、前記発光管３１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示しており、前記発光管３１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適である。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した前記発光管３１は、放電路の距離が３０００mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、６３〜１０６Ｗとなる。
【００４１】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示しており、前記発光管３１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管３１の大きさに対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管３１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管３１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００４２】
本実施の形態に係る蛍光ランプ１０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ１０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ１０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、９０Ｗの蛍光ランプ１０では、ランプ電流２４０ｍＡ，ランプ電圧３７８Ｖ，全光束８１２０ｌｍ，ランプ効率９０.２ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３１℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約９℃低くなった。
【００４３】
したがって、前記蛍光ランプ１０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は９４６０ｌｍとなる。
【００４４】
図４は、本発明の第二の実施の形態である蛍光ランプの発光管を示す正面断面図である。発光管４１は、口金２３，接着剤２４を取り付ける前の状態を示す断面図である。発光管４１は、環形発光管２１ａの一方の管端部に配置された電極４５ａと環形蛍光管２１ｄの一方の管端部に配置された電極４５ｂで形成される一つの放電路が４本の環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの環中央を中心として、略同一平面内に略同心円状に並べられた形状を有している。また、発光管４１の環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は略均一である。
【００４５】
発光管４１は、例えば１３０Ｗの蛍光ランプの場合、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの管外径が２０.０mm、管内径が１７.６mmであり、環形発光管２１ａの環外径は４００mm、環内径は３６０mm、環形発光管２１ｂの環外径は３５４mm、環内径は３１４mm、環形発光管２１ｃの環外径は３０８mm、環内径は２６８mm、環形発光管２１ｄの環外径は２６２mm、環内径は２２２mm、ブリッジ接合部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの外径が９.０mm、内径が６.０mmであり、環形発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの管壁同士の隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が３.０mm、電極４５ａと電極４５ｂで形成される一つの放電路の距離が３７２０mmである。蛍光管４１は、例えば、鉛フリーガラス（軟化点６６５℃の軟質ガラス）で形成されている。なお、最外輪の環形発光管２１ａの環外径４００mmが発光管４１の最大外径であり、したがって蛍光ランプ２０の大きさは４００mmとなる。
【００４６】
発光管４１の内面には、酸化セリウム（ＣｅＯ2）からなる保護膜層（図示せず），赤色蛍光体（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ），緑色蛍光体（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ）及び青色蛍光体（(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)5(ＰＯ4)3Ｃｌ：Ｅｕ）からなる希土類蛍光体によって蛍光体膜層（図示せず）が形成されている。
【００４７】
発光管４１の内部には、水銀（図示せず）が約１５mg封入されているとともに、緩衝ガスとしてのアルゴンが約３００Ｐａとなるように封入されている。封入する水銀は、水銀単体の他に亜鉛水銀，錫水銀等の水銀合金であっても良く、また緩衝ガスはアルゴン単体の他にネオン，クリプトン，キセノンの混合ガスでも良い。
【００４８】
また前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は平均的に３.０〜１５.０mmの範囲とする必要がある。前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を３.０mmよりも狭く設計すると、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを同一平面内に並べるためには、４本とも真円環状に精度よく加工しなければならず、製造費が著しく高くなる。また、隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が狭い場合は、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから放射される赤外線で、互いに管壁温度が上昇し、特に密閉形器具に装着した場合、最冷点温度の上昇による発光効率の低下が顕著になる。
【００４９】
前記隙間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が１５.０mmを超えると、発光管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ独立して存在するように見え、均一な発光が得られず、密閉形器具に装着した場合に器具のカバー部材で光を拡散する必要性が多くなり、カバー部材での光の反射，吸収が増え、前記発光管４１から得られる照度が低くなる。
【００５０】
ブリッジ接合部２２ａの管軸中心位置は、発光管２１ａの電極４５ａ側ではない管端部から３０mmの位置にあり、ブリッジ接合部２２ｂの管軸中心位置は、発光管２１ｂのブリッジ接合部２２ａの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にあり、ブリッジ接合部２２ｃの管軸中心位置は、発光管２１ｃのブリッジ接合部２２ｂの近傍ではない他方の管端部から２５mmの位置にある。発光管２１ａの電極４５ａ側ではない管端部が発光管４１の最冷点となる。
【００５１】
電極４５ａ，４５ｂはタングステン製フィラメントと一対の給電のためのリード線とを備え、発光管２１ａ及び発光管２１ｄの管端部で気密封着されている。
【００５２】
図６の本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示す図は、発光管４１のランプ電流（放電電流）と発光効率の関係を示しており、発光管４１の発光効率を高くするためには、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることが好適である。ランプ電流が１５０ｍＡより小さい場合は、発光管４１内の放電で流れる電子が少ないため、電子と水銀原子との衝突が減少し、水銀原子から発生する紫外線が減少する。紫外線の発生が減ることにより、蛍光体膜層で紫外線を可視光に変換する量が減り、発光効率が低下する。ランプ電流が３２０ｍＡを超えると、発光管４１内の放電で流れる電子は多くなるため、電子と水銀原子との衝突が増加し、水銀原子から発生する紫外線が増加する。しかし、ランプ電流が大きくなると発光管４１の管壁温度が上昇し、蛍光体膜層の温度が上昇する。蛍光体膜層の発光効率（紫外線を可視光に変換する変換効率）には温度依存性があるため、蛍光体膜層の温度上昇で発光効率が低下する。したがって、ランプ電流を１５０〜３２０ｍＡの範囲にすることで発光効率の高い発光管４１を作成することができる。なお、前記ランプ電流の範囲で作成した発光管４１は、放電路の距離が３７２０mmであるため、ランプ電力の最適範囲は、８４〜１３８Ｗとなる。
【００５３】
図７は、本発明の第一の実施の形態と第二の実施の形態である蛍光ランプの最冷点と全光束の関係を示しており、前記発光管４１の最冷点温度と全光束の関係を示す。ランプ電力が前記範囲である場合は、発光管４１の大きさに対し、発光管への管入力が低くなるため、発光管４１の管壁温度が低くなり、最冷点の温度も低くなる。器具に装着した場合に全光束を大きくするためには、最冷点を４５〜５５℃の範囲にすることが好適である。密閉形器具に装着した場合、器具内の温度は常温に比べ、著しく上昇し、最冷点は前記範囲内になる可能性が高く、発光管４１は実使用状態で全光束が大きくなる。
【００５４】
本実施の形態に係る蛍光ランプ２０を用いて、諸特性について評価した。実験は、蛍光ランプ２０を高周波点灯形蛍光ランプ専用の点灯装置で点灯させ、前記蛍光ランプ２０の諸特性を測定した。光源色を昼光色とし、１３０Ｗの蛍光ランプ２０では、ランプ電流２９０ｍＡ，ランプ電圧４５５Ｖ，全光束１１７６０ｌｍ，ランプ効率９０.５ｌｍ／Ｗという優れたランプ特性を示した。また、周囲温度２５℃の雰囲気での最冷点は３２℃となり、図５に示す従来の蛍光ランプ５０よりも約８℃低くなった。
【００５５】
したがって、前記蛍光ランプ２０を密閉形器具に装着し、器具内での最冷点温度が約５０℃であった場合、器具内での全光束は１３７２０ｌｍとなる。
【００５６】
以上説明したように、本発明は環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成することで放電路を長くし、ランプの全光束及び発光効率を向上し、最冷点温度を低下させたランプを得ることができる。
【００５７】
以上に説明した数値は上記に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、蛍光ランプにおいて利用される特許である。
【符号の説明】
【００５９】
１０，２０，５０ 蛍光ランプ
１１，２１，３１，４１，５１ 発光管
１２，２２，５２ ブリッジ接合部
１３，２３，５３ 口金
１４，２４，５４ 接着剤
３５，４５ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合部により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管の管端部を包囲する形で一つの口金を備えたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
二つ以上の複数のブリッジ接合部が設けられ、ブリッジ接合部近傍の発光管の管端部に最冷点が位置することを特徴とする請求項１の記載された蛍光ランプ。
【請求項３】
前記環形発光管の管壁同士の間に二つ以上の複数の隙間Ｓが設けられ、隙間Ｓは略均一であること特徴とする請求項１に記載された蛍光ランプ。
【請求項４】
前記隙間Ｓは、それぞれ少なくとも１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記最外輪の環形発光管の最大外径は４０８mmを超えないことを特徴とする請求項１に記載された蛍光ランプ。
【請求項６】
前記放電路が２５００mmより長く、かつランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載された蛍光ランプ。
【請求項１】
環径が異なる３本以上の環形発光管が略同一平面内に略同心円状に設けられ、前記環形発光管の端部をブリッジ接合部により順次連結していき、最外輪の環形発光管と最内輪の環形発光管の端部にそれぞれ設けた電極で一つの放電路が形成され、前記環形発光管の管端部を包囲する形で一つの口金を備えたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
二つ以上の複数のブリッジ接合部が設けられ、ブリッジ接合部近傍の発光管の管端部に最冷点が位置することを特徴とする請求項１の記載された蛍光ランプ。
【請求項３】
前記環形発光管の管壁同士の間に二つ以上の複数の隙間Ｓが設けられ、隙間Ｓは略均一であること特徴とする請求項１に記載された蛍光ランプ。
【請求項４】
前記隙間Ｓは、それぞれ少なくとも１箇所以上において、接着剤等により管壁同士が固着されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記最外輪の環形発光管の最大外径は４０８mmを超えないことを特徴とする請求項１に記載された蛍光ランプ。
【請求項６】
前記放電路が２５００mmより長く、かつランプ電流は１５０〜３２０ｍＡの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載された蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４３２９（Ｐ２０１３−４３２９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４７６４（Ｐ２０１１−１３４７６４）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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