電球形蛍光ランプおよび照明器具。
【課題】 蛍光発光管の寿命末期時において、早期にインバータ回路の動作を停止させる。
【解決手段】蛍光発光管１４の電極側端面のほぼ全体を覆うように基板１５ａを基体１１ｂ内に取り付け、蛍光発光管１４を作動させる高周波を生成して蛍光発光管１４の寿命末期時における蛍光発光管１４の電極の温度上昇により破壊される位置にインバータ回路１５のスイッチ素子ＳN、ＳPを配設する。蛍光発光管１４が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管１４に印加される点灯電圧が増大し、共振コンデンサC6が微放電してスイッチ素子ＳNまたはＳPのゲート部を破壊し、これにより、インバータ回路１５の動作が停止され、蛍光発光管１４の寿命末期時における熱的な不具合の発生が防止される。
【解決手段】蛍光発光管１４の電極側端面のほぼ全体を覆うように基板１５ａを基体１１ｂ内に取り付け、蛍光発光管１４を作動させる高周波を生成して蛍光発光管１４の寿命末期時における蛍光発光管１４の電極の温度上昇により破壊される位置にインバータ回路１５のスイッチ素子ＳN、ＳPを配設する。蛍光発光管１４が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管１４に印加される点灯電圧が増大し、共振コンデンサC6が微放電してスイッチ素子ＳNまたはＳPのゲート部を破壊し、これにより、インバータ回路１５の動作が停止され、蛍光発光管１４の寿命末期時における熱的な不具合の発生が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電球形蛍光ランプ及びこの電球形蛍光ランプを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光発光管とそのインバータ回路とを電球形の外囲器に収納した電球形蛍光ランプが知られている。このような電球形蛍光ランプは、白熱ランプ用のソケットに直接捩じ込まれるＥ形口金を有し、商用電源からの交流電力をスイッチング手段によって高周波電力に変換して蛍光発光管に供給する負荷回路を有するインバータ回路を外囲器内に備えている。
【０００３】
蛍光発光管は、フィラメント断線等によって寿命を迎えると、インバータ回路が定格の始動電圧を印加しても放電を開始し難くなり、不点状態のままインバータ回路が発振を継続する場合がある。この場合、インバータ回路は過度に発熱するおそれがあるため、速やかに発振を停止させる必要がある。また、寿命末期等の異常状態の蛍光発光管は、ランプ電圧が増大し、電極近傍が過度に温度上昇して、外囲器が熱破損するおそれがある。したがって、蛍光発光間が寿命末期になった場合にも、インバータ回路の動作を早期に停止させる必要がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、インバータ回路のスイッチ素子が寿命末期時に自己破壊され、蛍光発光管に対する給電が停止される電球形蛍光ランプが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また蛍光発光管の寿命末期時に、電極の温度上昇に伴うスイッチ素子の温度上昇およびスイッチ素子にかかる過電流によるスイッチ素子の温度上昇によってスイッチ素子を熱破壊する方法が知られている。（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１８９２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−８２３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例特許文献１の電球形蛍光ランプは、スイッチ素子に印加される電圧の上昇によって素子を破壊してインバータ回路の動作を停止するものであり、スイッチ素子の耐熱性、耐電圧性などの諸特性にばらつきがあると、寿命末期を迎えてからしばらく自己破壊に至らないことも考えられる。また、特許文献２の電球形蛍光ランプは、スイッチ素子を熱破壊する場合、破壊されるまでに時間を要する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、蛍光発光管の寿命末期において、早期にインバータ回路の動作を停止することが可能な電球形蛍光ランプ及びこの電球形蛍光ランプを用いた照明器具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】
【０００８】
口金を備えた基体とこの基体に取付けられた蛍光発光間と前記基体内に配置され、スイッチング手段、このスイッチング手段の動作によって出力された高周波電力を前記蛍光発光管が点灯可能なように供給する負荷回路および前記蛍光発光管の異常点灯時に、前記負荷回路の充電部から前記スイッチング手段のスイッチ素子へ微放電を発生させて前記スイッチ素子を破壊するように構成された回路破壊手段を有するインバータ回路とを具備していることを特徴とする。
【０００９】
本発明および以下の請求項記載の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的意味は次による。
【００１０】
「微放電が発生するように構成され」とは、負荷回路が蛍光発光管に供給する２次電圧が蛍光発光管の異常によって上昇したときに充電部とスイッチング手段のスイッチ素子との間に、微放電が発生するような距離に充電部とスイッチング手段のスイッチ素子とを配設した物理的関係を意味する。なお、充電部およびスイッチ素子に微放電が発生する部位には被膜などの絶縁物は塗布されていない。また、充電部およびスイッチ素子は、それぞれ接続されたパターンなどの同電位の部分までを含む。
【００１１】
「スイッチ素子」とは、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタなどオン、オフ動作をしてインバータ回路を構成するものであればよく、スイッチ素子の個数は問わない。
【００１２】
「蛍光発光管」とは、いわゆる蛍光ランプであり、その形状は特に限定されない。もっとも、Ｕ字形状やその連続形状等とすることで、明るさを確保しながらコンパクトな形状とすることができる。この蛍光発光管は、エミッタの消耗などにより寿命末期となった場合、蛍光発光管に印加される電圧が増大し、電極の発熱量が増大する。さらに、このような状態の蛍光発光管は、放電を生起させるための始動電圧が上昇し、いわゆる始動不良の状態になる。この場合負荷回路は、蛍光発光管を点灯させるために定格始動電圧よりも大きな電圧を印加するように動作する。このため、インバータ回路の回路部品に流れる電流が増大し、過電流によって自己発熱する。また、電極としてフィラメントを用いるとともに、フィラメントを熱陰極始動・熱陰極点灯させるような場合に、フィラメントを始動時に加熱する方法には、始動時に少なくとも一方のフィラメントを介して放電ランプと並列的に共振用コンデンサを接続する方法、フィラメント加熱用トランスを用いてフィラメントを加熱する方法などが考えられる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、スイッチング手段のスイッチ素子は電界効果形トランジスタであり、このトランジスタのゲート端子に接続されたパターンと負荷回路の充電部との空間の最小離間寸法が０．７〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍになるように形成されていることを特徴とする。寿命末期のランプ始動時または点灯時には、高電位側に接続される部位とスイッチ素子のゲート部に接続される部位との間に高電圧が発生し、微放電することによってスイッチ素子のゲート部を破壊する。
【００１４】
「充電部を有する素子」とは、インダクタンスコイルや共振コンデンサなど、発光管内の放電を生起させるために、その両端間に高電圧が発生する素子のことである。
【００１５】
蛍光発光管が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管に印加される点灯電圧が上昇し、共振コンデンサの端子間には高電圧が発生する。このとき共振コンデンサの高電圧側とスイッチ素子のゲート部が近接していると、回路破壊手段によって微放電が発生してスイッチ素子のゲート部が破壊される。これにより、インバータ回路の動作が停止され、蛍光発光管の寿命末期時における熱的な不具合が防止される。従って、本発明によると回路破壊手段によって、蛍光発光管の寿命末期時に充電部からの微放電によってスイッチ素子が破壊するように構成されているので、発熱が起こる前に確実にインバータ回路の動作を停止させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプにおいて、前記基体には前記蛍光発光管を覆う透光性グローブが取付けられていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、「透光性グローブ」とは、例えば、ガラス又は透光性樹脂により形成されるが、その材料はこれに限るものではない。その形状は、白熱ランプの形状に相似させるため、球形状にすることを許容する。
【００１８】
従って、電球形蛍光ランプを透光性グローブで覆うことにより、電球形蛍光ランプの外観性、商品性などが向上する。
【００１９】
請求項４記載の照明器具の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプと；この電球形蛍光ランプを収容している器具本体と；を具備することを特徴とする。
【００２０】
従って、蛍光発光管が寿命末期になると電球形蛍光ランプが消灯する照明器具を提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明の電球形蛍光ランプによれば、蛍光発光管の寿命末期時に充電部を有する素子の端子とスイッチング手段のスイッチ素子の端子との間に微放電が発生し、スイッチ素子が破壊する回路破壊手段を設けたので、蛍光発光管の寿命末期時にはスイッチ素子の破壊を速やかに行わせることができ、蛍光発光管の寿命末期時における熱的な不具合、例えば、蛍光発光管の熱変形や熱破壊、蛍光発光管の発煙、蛍光発光管から水銀蒸気が飛び出し、樹脂部品の溶け出し、蛍光発光管の発火などを防止して安全性を向上させることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明の電球形蛍光ランプによれば、回路基板上に形成したパターン間の距離によって、異常状態のときに微放電を発生しやすくして、回路を確実に破壊することができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプにおいて、蛍光発光管を透光性グローブで覆うことにより、電球形蛍光ランプの外観性、商品性などを向上させることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明の照明器具によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプとこの電球形蛍光ランプを収容している器具本体とを具備するので、蛍光発光管が寿命末期になると消灯する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態の電球形蛍光ランプが備えるインバータ回路の回路図である。図２は本実施の形態の電球形蛍光ランプの正面図、図３はその横断平面図、図４は分解斜視図である。
【００２７】
図１において、１は交流電源、２は過電流ヒューズ、３は雑音防止回路、４は整流化直流電源、ＳNはスイッチ素子であるＮチャンネル形ＦＥＴ、ＳPはスイッチ素子であるＰチャンネル形ＦＥＴ、ＧCはゲート回路、ＳTは始動回路、ＰTはゲート保護手段、ＬＣは負荷回路である。
【００２８】
交流電源１は、商用１００Ｖ交流電源である。
【００２９】
過電流ヒューズ２は、たとえば配線基板に一体に形成したパターンヒューズからなり、過電流が流れた際に溶断して回路が焼損しないように保護する。
【００３０】
雑音防止回路３は、交流電源１と整流化直流電源３との間に直列に介在するインダクタンスＬ１と、インダクタンスＬ１の交流電源１側において交流電源１に並列的に接続してインダクタンスＬ１とともに逆Ｌ形回路を構成するコンデンサＣ１とからなり、高周波インバータの動作に伴って発生する高周波雑音を電源側に流出しないように除去する。
【００３１】
整流化直流電源４は、ブリッジ形全波整流回路４ａおよび平滑化回路４ｂからなる。
【００３２】
ブリッジ形全波整流回路４ａは、交流入力端が雑音防止回路３を介して交流電源１に接続し、直流出力端が平滑化回路４ｂに接続している。
【００３３】
平滑化回路４ｂは、直列抵抗Ｒ１および平滑電解コンデンサＣ２からなる。
【００３４】
直列抵抗Ｒ１は、抵抗値が数オーム以下で、平滑電解コンデンサＣ２に充電電流が流入する際の電流波形を緩やかにして高調波を低減させる作用を行う。
【００３５】
Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNは、そのドレインが平滑電解コンデンサＣ２の正極に接続している。
【００３６】
一方、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPは、そのソースがＮチャンネル形ＦＥＴＳNのソースに接続し、ドレインが平滑電解コンデンサＣ２の負極に接続している。
【００３７】
ゲート回路ＧCは、帰還手段ｓ、直列共振回路ＳRおよびゲート電圧出力手段ＯGからなる。
【００３８】
帰還手段ｓは、後述する限流インダクタンスＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。
【００３９】
直列共振回路ＳRは、インダクタンスＬ３およびコンデンサＣ３の直列回路からなり、その両端は帰還手段ｓの両端に接続している。
【００４０】
ゲート電圧出力手段ＯGは、直列共振回路ＳRのコンデンサＣ３の両端に現れる共振電圧を、コンデンサＣ４を介して取り出すように構成されている。そして、コンデンサＣ４の一端は、コンデンサＣ３とインダクタンスＬ３との接続点に接続し、コンデンサＣ４の他端はＮチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPのそれぞれのゲートに接続している。
【００４１】
さらに、コンデンサＣ３の他端が各ＦＥＴのソースに接続している。このようにして、コンデンサＣ３の両端間に現れた共振電圧は、ゲート電圧出力手段ＯGを介して各ＦＥＴのゲート、ソース間に印加される。
【００４２】
始動回路ＳTは、抵抗Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ならびにコンデンサC３およびC4からなる。
【００４３】
抵抗Ｒ２は、その一端が平滑電解コンデンサＣ２の正極に接続し、他端がＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲートに接続しているとともに、抵抗Ｒ３の一端およびゲート回路ＧCのゲート電圧出力手段ＯGのゲート側の出力端すなわちコンデンサＣ４の他端に接続している。
【００４４】
抵抗Ｒ３の他端は、直列共振回路ＬＣのインダクタンスＬ３および帰還手段ｓの接続点に接続している。
【００４５】
抵抗Ｒ４は、その一端が各ＦＥＴＳN、ＳPの接続点すなわちそれぞれのソースおよびゲート電圧出力手段ＯGのソース側の出力端に接続し、他端が平滑電解コンデンサＣ２の負極に接続している。
【００４６】
ゲート保護手段ＰTは、一対のツエナーダイオードを逆極性に直列接続してゲート電圧出力手段ＯGに接続している。
【００４７】
負荷回路ＬＣは、負荷である放電ランプＤＬ、限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６からなる。
【００４８】
放電ランプＤＬは、蛍光発光管を用いている。放電ランプＤＬの一方の電極は結合コンデンサＣ５の一端に接続し、他端はＰチャンネル形ＦＥＴＳPのドレインに接続している。
【００４９】
また、他方の電極と並列にフィラメント加熱巻線ｗｈが接続されている。
【００５０】
フィラメント加熱巻線ｗｈは、限流インダクタンスＬ２に磁気結合して、放電ランプＤＬの他方の電極のフィラメントを加熱する。なお、フィラメント加熱巻線ｗｈに代えて共振用コンデンサＣ６の図において下側の端子を放電ランプＤＬの図において下側のフィラメントの非電源側端子に接続してもよい。この場合には、上記フィラメントは共振コンデンサＣ６を流れる電流によって加熱される。
【００５１】
限流インダクタンスＬ２は、その一端が各ＦＥＴＳN、ＳPのソースに接続し、他端は結合コンデンサＣ５の他端に接続している。
【００５２】
共振コンデンサＣ６は、放電ランプＤＬと並列に接続している。
【００５３】
そうして、負荷回路ＬＣは、限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６からなる直列共振回路を形成する。
【００５４】
さらに、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのソース・ドレイン間にコンデンサＣ７が接続され、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのスイッチング期間中の負荷を軽減する。
【００５５】
図２ないし図４において、１１は外囲器、１２は口金、１３は隔壁、１４は蛍光発光管、１５はインバータ回路である。この電球形蛍光ランプは、口金１２を含む高さが約１１０〜１２５ｍｍとなるように構成されている。
【００５６】
外囲器１１は、透光性グローブ１１ａおよび基体である遮光性基体１１ｂからなる。
【００５７】
透光性グローブ１１ａは最大外径６０ｍｍのガラス製であり、内面に光拡散性被膜を形成した有底筒状をなしている。
【００５８】
遮光性基体１１ｂは、合成樹脂からなるカップ状をなし、基部に口金１２を装着し、開放端に透光性グローブ１１ａを固着している。
【００５９】
透光性グローブ１１ａは、シリコーン接着剤を用いて遮光性基体１１ｂの開放端に接着されている。
【００６０】
隔壁１３は、白色系の合成樹脂を成形してなり、外囲器１１の基体１１ｂの開放端に透光性グローブ１１ａと一緒にシリコーン接着剤により固定されている。そうして、隔壁１３は、外囲器１１の内部を発光室Ａと回路収納室Ｂとに区分している。また、隔壁１３に
【００６１】
は、蛍光発光管支持孔１３ａが形成されている。
【００６２】
蛍光発光管１４は、バルブ１４ａ、図示しない電極（フィラメント）、蛍光体層および放電媒体を含んで構成されている。
【００６３】
バルブ１４ａは、外径１０ｍｍ、肉厚約０．８ｍｍ、長さ１２０ｍｍの細長いガラス管を中央でＵ字状に折曲したもの３つ連結したような形状に形成されている。蛍光発光管１４の高さは約５５ｍｍ、放電路長は約２５０ｍｍである。
【００６４】
蛍光発光管１４の電極は、熱陰極形で、バルブ１４ａの両端にその一対が封装されている。蛍光発光管１４は、ランプ電力が７〜１５Ｗで点灯したときに全光束が７００ｌｍ以上、ランプ効率が６０ｌｍ／Ｗとなるように構成されている。本実施形態においては、電
【００６５】
球形蛍光ランプの入力定格電力は１４Ｗであり、蛍光発光管１４には１２．５Ｗの電力（ランプ電流２３５ｍＡ、ランプ電圧５４Ｖ）が加わり、全光束８１０ｌｍで点灯する。
【００６６】
蛍光体層は、バルブ１４ａの内面側に形成されている。
【００６７】
放電媒体は、水銀およびアルゴンなどの４００Ｐａの希ガスからなり、バルブ１４ａ内を排気してからバルブ１４ａ内に封入されている。
【００６８】
そうして、蛍光発光管１４は、その両端部を発光室Ａ側から隔壁１３の蛍光発光管挿入孔１３ａに挿入してシリコーン接着剤により隔壁１３に固定して支持されて外囲器１１の発光室Ａに配置されている。
【００６９】
また、蛍光発光管１４の中間部は、図示しないシリコーン接着剤充填孔から充填されたシリコーン接着剤により隔壁１３に固着されている。
【００７０】
インバータ回路１５は、基板である配線基板１５ａおよび配線基板１５ａに実装された回路部品１５ｂからなり、隔壁１３に装着されて外囲器１１の回路収納室Ｂに配置されている。
【００７１】
そうして、口金１２は、インバータ回路１５の入力端に接続し、インバータ回路１５の出力端は蛍光発光管１４の両電極に接続している。
【００７２】
次に、本実施の形態における回路動作について説明する。
【００７３】
交流電源１を投入すると、整流化直流電源４により平滑化された直流電圧が平滑電解コンデンサＣ２の両端に現れる。そして、直列接続されたＮチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPの両ドレイン間に直流電圧が印加される。しかし、両ＦＥＴＳN、ＳPに対してゲート電圧が印加されていないので、両ＦＥＴＳN、ＳPはオフ状態のままである。
【００７４】
直流電圧は、同時に始動回路ＳTにも印加されるので、抵抗Ｒ３の両端には主として抵抗Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各抵抗値の案分比に応じた電圧が現れる。そして、抵抗Ｒ３の端子電圧は、各ＦＥＴのゲート・ソース間に正の電圧として印加される。その結果、Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNはスレッシュホールド電圧を超えるように設定されているため、オンする。これに対して、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのゲート・ソース間に印加される電圧は、所要のゲート電圧とは逆極性であるため、オフ状態のままである。
【００７５】
Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNがオンすると、整流化直流電源４からＮチャンネル形ＦＥＴＳNのドレイン・ソースを介して負荷回路ＬＣすなわち限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６を直列に介して電流が流れる。負荷回路ＬＣの限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６の直列共振回路が共振して共振コンデンサＣ６の端子電圧が高くなる。
【００７６】
一方、限流インダクタンスＬ２に電流が流れたことにより、磁気結合している帰還手段ｓおよびフィラメント加熱巻線ｗｈに電圧が誘起される。
【００７７】
上記の電流により帰還手段ｓに誘起される電圧によりその直列共振回路ＳRが直列共振を開始する。この直列共振によりコンデンサＣ３には昇圧された負電圧が発生するので、ゲート保護手段ＰTにより一定電圧に規制され、ゲート保護手段ＰTを介してＰチャンネル形ＦＥＴＳPおよびＮチャンネル形ＦＥＴＳNのそれぞれのゲート・ソース間に印加される。これにより、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのゲートはスレッシュホールド電圧を超えるため、オンする。これに対して、今までオンしていたＮチャンネル形ＦＥＴＳNは、逆極性になり所定のゲート電圧がなくなるため、オフする。
【００７８】
Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオンすると、負荷回路ＬＣの限流インダクタンスＬ２に蓄積されている電磁エネルギーおよびコンデンサＣ６の充電電荷が放出されてＰチャンネル形ＦＥＴＳPのソース・ドレインおよび負荷回路ＬＣの閉回路内をＮチャンネル形ＦＥＴＳNがオンしたときとは逆方向に電流が流れる。
【００７９】
他方、フィラメント加熱巻線ｗｈには、限流インダクタンスＬ２に交互方向の電流が流れるのに伴って交流電圧が誘起され、放電ランプＤＬである蛍光発光管１４の一方の電極を加熱するので、蛍光発光管１４内に電子放射が行われる。
【００８０】
蛍光発光管１４には、上記電子放射と一緒に共振コンデンサＣ６の両端に現れる高い共振電圧（２次電圧）が印加されるため、やがて始動し、点灯する。
【００８１】
Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオンした際に流れる電流により、帰還手段ｓに始動回路ＳTを通じて流れた電流と同一極性の電流が流れるため、再びＮチャンネル形ＦＥＴＳNがオンし、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオフする。以後各ＦＥＴＳN、ＳPが交互にオン、オフ
【００８２】
して蛍光発光管１４が高周波点灯する。ここに、Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳP等は、スイッチング手段である相補型スイッチ回路を構成する。
【００８３】
相補型スイッチ回路は、Ｎチャンネル形ＦＥＴとＰチャンネル形ＦＥＴとを交互に高速スイッチングする回路である。つまり、相補型スイッチ回路は、高周波を発生する。この場合の高周波というのは、例えば、１kHz以上の周波数を意味する。そして、このような回路には、例えば、Ｎチャンネル形ＦＥＴおよびＰチャンネル形ＦＥＴに対して共通にそれぞれの所要のゲート電圧を供給するような回路、すなわち、Ｎチャンネル形ＦＥＴに対しては正電圧を印加してオンさせ、Ｐチャンネル形ＦＥＴに対しては負電圧を印加してオンさせるような回路が組み合わされる。
【００８４】
ここで、蛍光発光管１４は寿命末期時になると定格の点灯電圧を印加しても点灯し難くなり、蛍光発光管１４に印加される始動電圧が増大する。ここで、共振コンデンサC６の端子とＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部とを、定格の始動電圧よりも高電圧がかかったときに微放電が起こるような位置関係に配設しておけば、この微放電によってＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNが破壊される。例えば寿末時には共振コンデンサC6の両端間の電圧は約１kＶ以上まで上昇するのに対し、FETゲート部の耐電圧は約３０Vであるから、微放電が起これば確実にFETゲート部を破壊することができる。これにより、インバータ回路１５の動作が停止され、蛍光発光管１４の寿命末期時における熱的な不具合が防止される。
【００８５】
また、蛍光発光管１４が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管１４に印加される点灯電圧が増大して、共振コンデンサC６の両端間の電圧も上昇する。このような場合も、本構成によって回路を破壊するように形成することができる。
【００８６】
さらに、上記各請求項において、電球形蛍光ランプは寿命末期時に確実にインバータ回路を停止すると便宜上説明しているが、寿命末期以外の異常点灯状態など、ランプ電圧が通常点灯時よりも上昇する状態があれば、同様に動作させることが可能である。
【００８７】
図５は、本実施の形態における回路基板を示す一部拡大図である。
【００８８】
回路基板１５a上に共振コンデンサC６の端子と接続されたパターン２０aおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部と接続されたパターン２０bが配設されている。パターン２０a、２０bの中間部には、対向するように突起状の部位が形成されている。この突起形状によって先端に電界が集中するので、微放電が発生しやすくなる。この先端間の離間寸法ｄは１．０〜２．０ｍｍに設定している。さらに、この突起部位には、微放電箇所をさらに限定できるように絶縁被膜などが形成されていないことが好ましい。本構成によると、パターン２０a、２０bの一部を所定距離に設定するだけで、比較的容易に精度よく微放電箇所を形成することができる。
【００８９】
図６は、ランプの両端間にかかる２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係を示した図である。
【００９０】
本発明者らは、２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係をグラフにすると、図に示すようにｄ0-P＝１．１６V0-P−１．３０となることを発見した。つまり、このグラフは離間寸法ｄを決めると一意的に微放電に必要な２次電圧が決まることを示している。
【００９１】
例えば、本実施の形態では、始動時の蛍光発光管１４がアーク放電に転移するまでインバータ回路１５が蛍光発光管１４に付与し続ける２次電圧、つまり、共振コンデンサＣ６の両端に現れる高い共振電圧によって、蛍光発光管１４がアーク放電に転移すべき規定時間よりも長く、かつ、寿命末期時の蛍光発光管１４が破損するであろう時間よりも短い所定時間内に、インバータ回路１５の一部であるＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部は共振コンデンサC６の端子からの微放電により破壊される。この場合、離間寸法ｄを０．７〜２．０ｍｍに限定することによって、微放電が起こる２次電圧を設定することができるので、上記の条件を満たすように回路破壊を確実に発生させることができる。つまり、本実施の形態によれば、蛍光発光管１４が寿命末期となった場合、離間寸法ｄを０．７ｍｍ以上としたので蛍光発光管１４が定格の始動電圧でアーク放電に転移する場合は、端子間での微放電は発生せずに蛍光発光管１４を点灯させることができる。その一方、離間寸法ｄを２．０ｍｍ以内としたので、寿命末期時の蛍光発光管１４が破損するであろう時間よりも短い所定時間内にインバータ回路１５を破壊することができるので、蛍光発光管１４の破損を確実に防止することができる。これにより、蛍光発光管１４の熱変形や熱破壊により、蛍光発光管１４が発煙したり、蛍光発光管１４から水銀蒸気が飛び出したり、遮光性基体１１ｂ等の樹脂部品が溶け出したり、場合によっては蛍光発光管１４が発火したりするという危険を未然に防止して安全性を向上させることができる。
【００９２】
また、図６の関係を用いて始動電圧やインバータ回路の最大出力に合わせ、適宜離間寸法ｄを設定することで、電球形蛍光ランプだけでなく、高圧放電ランプなどの回路にも適用することができる。
【００９３】
図７は、照明装置の一部を断面にして示す正面図である。この照明装置は、上述した各実施の形態の電球形蛍光ランプを器具本体１７内に下向きに収容したものである。
【００９４】
この電球形蛍光ランプで用いられている蛍光発光管１４が寿命末期になると消灯するので、直ちに電球形蛍光ランプ交換を喚起できる照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態である電球形蛍光ランプを示す回路図である。
【図２】図１の電球形蛍光ランプを示す正面図である。
【図３】同じく図１の横断平面図である。
【図４】同じく図１の分解斜視図である。
【図５】本実施の形態における回路基板を示す一部拡大図である。
【図６】ランプの両端間にかかる２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の照明器具の一部を断面にして示す正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ｂ： 基体
１１ａ： 透光性グローブ
１４ ： 蛍光発光管
１５ ： インバータ回路
１７ ： 器具本体
ＳN、ＳP：（スイッチング手段）スイッチ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電球形蛍光ランプ及びこの電球形蛍光ランプを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光発光管とそのインバータ回路とを電球形の外囲器に収納した電球形蛍光ランプが知られている。このような電球形蛍光ランプは、白熱ランプ用のソケットに直接捩じ込まれるＥ形口金を有し、商用電源からの交流電力をスイッチング手段によって高周波電力に変換して蛍光発光管に供給する負荷回路を有するインバータ回路を外囲器内に備えている。
【０００３】
蛍光発光管は、フィラメント断線等によって寿命を迎えると、インバータ回路が定格の始動電圧を印加しても放電を開始し難くなり、不点状態のままインバータ回路が発振を継続する場合がある。この場合、インバータ回路は過度に発熱するおそれがあるため、速やかに発振を停止させる必要がある。また、寿命末期等の異常状態の蛍光発光管は、ランプ電圧が増大し、電極近傍が過度に温度上昇して、外囲器が熱破損するおそれがある。したがって、蛍光発光間が寿命末期になった場合にも、インバータ回路の動作を早期に停止させる必要がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、インバータ回路のスイッチ素子が寿命末期時に自己破壊され、蛍光発光管に対する給電が停止される電球形蛍光ランプが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また蛍光発光管の寿命末期時に、電極の温度上昇に伴うスイッチ素子の温度上昇およびスイッチ素子にかかる過電流によるスイッチ素子の温度上昇によってスイッチ素子を熱破壊する方法が知られている。（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１８９２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−８２３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例特許文献１の電球形蛍光ランプは、スイッチ素子に印加される電圧の上昇によって素子を破壊してインバータ回路の動作を停止するものであり、スイッチ素子の耐熱性、耐電圧性などの諸特性にばらつきがあると、寿命末期を迎えてからしばらく自己破壊に至らないことも考えられる。また、特許文献２の電球形蛍光ランプは、スイッチ素子を熱破壊する場合、破壊されるまでに時間を要する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、蛍光発光管の寿命末期において、早期にインバータ回路の動作を停止することが可能な電球形蛍光ランプ及びこの電球形蛍光ランプを用いた照明器具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】
【０００８】
口金を備えた基体とこの基体に取付けられた蛍光発光間と前記基体内に配置され、スイッチング手段、このスイッチング手段の動作によって出力された高周波電力を前記蛍光発光管が点灯可能なように供給する負荷回路および前記蛍光発光管の異常点灯時に、前記負荷回路の充電部から前記スイッチング手段のスイッチ素子へ微放電を発生させて前記スイッチ素子を破壊するように構成された回路破壊手段を有するインバータ回路とを具備していることを特徴とする。
【０００９】
本発明および以下の請求項記載の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的意味は次による。
【００１０】
「微放電が発生するように構成され」とは、負荷回路が蛍光発光管に供給する２次電圧が蛍光発光管の異常によって上昇したときに充電部とスイッチング手段のスイッチ素子との間に、微放電が発生するような距離に充電部とスイッチング手段のスイッチ素子とを配設した物理的関係を意味する。なお、充電部およびスイッチ素子に微放電が発生する部位には被膜などの絶縁物は塗布されていない。また、充電部およびスイッチ素子は、それぞれ接続されたパターンなどの同電位の部分までを含む。
【００１１】
「スイッチ素子」とは、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタなどオン、オフ動作をしてインバータ回路を構成するものであればよく、スイッチ素子の個数は問わない。
【００１２】
「蛍光発光管」とは、いわゆる蛍光ランプであり、その形状は特に限定されない。もっとも、Ｕ字形状やその連続形状等とすることで、明るさを確保しながらコンパクトな形状とすることができる。この蛍光発光管は、エミッタの消耗などにより寿命末期となった場合、蛍光発光管に印加される電圧が増大し、電極の発熱量が増大する。さらに、このような状態の蛍光発光管は、放電を生起させるための始動電圧が上昇し、いわゆる始動不良の状態になる。この場合負荷回路は、蛍光発光管を点灯させるために定格始動電圧よりも大きな電圧を印加するように動作する。このため、インバータ回路の回路部品に流れる電流が増大し、過電流によって自己発熱する。また、電極としてフィラメントを用いるとともに、フィラメントを熱陰極始動・熱陰極点灯させるような場合に、フィラメントを始動時に加熱する方法には、始動時に少なくとも一方のフィラメントを介して放電ランプと並列的に共振用コンデンサを接続する方法、フィラメント加熱用トランスを用いてフィラメントを加熱する方法などが考えられる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、スイッチング手段のスイッチ素子は電界効果形トランジスタであり、このトランジスタのゲート端子に接続されたパターンと負荷回路の充電部との空間の最小離間寸法が０．７〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍになるように形成されていることを特徴とする。寿命末期のランプ始動時または点灯時には、高電位側に接続される部位とスイッチ素子のゲート部に接続される部位との間に高電圧が発生し、微放電することによってスイッチ素子のゲート部を破壊する。
【００１４】
「充電部を有する素子」とは、インダクタンスコイルや共振コンデンサなど、発光管内の放電を生起させるために、その両端間に高電圧が発生する素子のことである。
【００１５】
蛍光発光管が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管に印加される点灯電圧が上昇し、共振コンデンサの端子間には高電圧が発生する。このとき共振コンデンサの高電圧側とスイッチ素子のゲート部が近接していると、回路破壊手段によって微放電が発生してスイッチ素子のゲート部が破壊される。これにより、インバータ回路の動作が停止され、蛍光発光管の寿命末期時における熱的な不具合が防止される。従って、本発明によると回路破壊手段によって、蛍光発光管の寿命末期時に充電部からの微放電によってスイッチ素子が破壊するように構成されているので、発熱が起こる前に確実にインバータ回路の動作を停止させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプにおいて、前記基体には前記蛍光発光管を覆う透光性グローブが取付けられていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、「透光性グローブ」とは、例えば、ガラス又は透光性樹脂により形成されるが、その材料はこれに限るものではない。その形状は、白熱ランプの形状に相似させるため、球形状にすることを許容する。
【００１８】
従って、電球形蛍光ランプを透光性グローブで覆うことにより、電球形蛍光ランプの外観性、商品性などが向上する。
【００１９】
請求項４記載の照明器具の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプと；この電球形蛍光ランプを収容している器具本体と；を具備することを特徴とする。
【００２０】
従って、蛍光発光管が寿命末期になると電球形蛍光ランプが消灯する照明器具を提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明の電球形蛍光ランプによれば、蛍光発光管の寿命末期時に充電部を有する素子の端子とスイッチング手段のスイッチ素子の端子との間に微放電が発生し、スイッチ素子が破壊する回路破壊手段を設けたので、蛍光発光管の寿命末期時にはスイッチ素子の破壊を速やかに行わせることができ、蛍光発光管の寿命末期時における熱的な不具合、例えば、蛍光発光管の熱変形や熱破壊、蛍光発光管の発煙、蛍光発光管から水銀蒸気が飛び出し、樹脂部品の溶け出し、蛍光発光管の発火などを防止して安全性を向上させることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明の電球形蛍光ランプによれば、回路基板上に形成したパターン間の距離によって、異常状態のときに微放電を発生しやすくして、回路を確実に破壊することができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプにおいて、蛍光発光管を透光性グローブで覆うことにより、電球形蛍光ランプの外観性、商品性などを向上させることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明の照明器具によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプとこの電球形蛍光ランプを収容している器具本体とを具備するので、蛍光発光管が寿命末期になると消灯する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態の電球形蛍光ランプが備えるインバータ回路の回路図である。図２は本実施の形態の電球形蛍光ランプの正面図、図３はその横断平面図、図４は分解斜視図である。
【００２７】
図１において、１は交流電源、２は過電流ヒューズ、３は雑音防止回路、４は整流化直流電源、ＳNはスイッチ素子であるＮチャンネル形ＦＥＴ、ＳPはスイッチ素子であるＰチャンネル形ＦＥＴ、ＧCはゲート回路、ＳTは始動回路、ＰTはゲート保護手段、ＬＣは負荷回路である。
【００２８】
交流電源１は、商用１００Ｖ交流電源である。
【００２９】
過電流ヒューズ２は、たとえば配線基板に一体に形成したパターンヒューズからなり、過電流が流れた際に溶断して回路が焼損しないように保護する。
【００３０】
雑音防止回路３は、交流電源１と整流化直流電源３との間に直列に介在するインダクタンスＬ１と、インダクタンスＬ１の交流電源１側において交流電源１に並列的に接続してインダクタンスＬ１とともに逆Ｌ形回路を構成するコンデンサＣ１とからなり、高周波インバータの動作に伴って発生する高周波雑音を電源側に流出しないように除去する。
【００３１】
整流化直流電源４は、ブリッジ形全波整流回路４ａおよび平滑化回路４ｂからなる。
【００３２】
ブリッジ形全波整流回路４ａは、交流入力端が雑音防止回路３を介して交流電源１に接続し、直流出力端が平滑化回路４ｂに接続している。
【００３３】
平滑化回路４ｂは、直列抵抗Ｒ１および平滑電解コンデンサＣ２からなる。
【００３４】
直列抵抗Ｒ１は、抵抗値が数オーム以下で、平滑電解コンデンサＣ２に充電電流が流入する際の電流波形を緩やかにして高調波を低減させる作用を行う。
【００３５】
Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNは、そのドレインが平滑電解コンデンサＣ２の正極に接続している。
【００３６】
一方、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPは、そのソースがＮチャンネル形ＦＥＴＳNのソースに接続し、ドレインが平滑電解コンデンサＣ２の負極に接続している。
【００３７】
ゲート回路ＧCは、帰還手段ｓ、直列共振回路ＳRおよびゲート電圧出力手段ＯGからなる。
【００３８】
帰還手段ｓは、後述する限流インダクタンスＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。
【００３９】
直列共振回路ＳRは、インダクタンスＬ３およびコンデンサＣ３の直列回路からなり、その両端は帰還手段ｓの両端に接続している。
【００４０】
ゲート電圧出力手段ＯGは、直列共振回路ＳRのコンデンサＣ３の両端に現れる共振電圧を、コンデンサＣ４を介して取り出すように構成されている。そして、コンデンサＣ４の一端は、コンデンサＣ３とインダクタンスＬ３との接続点に接続し、コンデンサＣ４の他端はＮチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPのそれぞれのゲートに接続している。
【００４１】
さらに、コンデンサＣ３の他端が各ＦＥＴのソースに接続している。このようにして、コンデンサＣ３の両端間に現れた共振電圧は、ゲート電圧出力手段ＯGを介して各ＦＥＴのゲート、ソース間に印加される。
【００４２】
始動回路ＳTは、抵抗Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ならびにコンデンサC３およびC4からなる。
【００４３】
抵抗Ｒ２は、その一端が平滑電解コンデンサＣ２の正極に接続し、他端がＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲートに接続しているとともに、抵抗Ｒ３の一端およびゲート回路ＧCのゲート電圧出力手段ＯGのゲート側の出力端すなわちコンデンサＣ４の他端に接続している。
【００４４】
抵抗Ｒ３の他端は、直列共振回路ＬＣのインダクタンスＬ３および帰還手段ｓの接続点に接続している。
【００４５】
抵抗Ｒ４は、その一端が各ＦＥＴＳN、ＳPの接続点すなわちそれぞれのソースおよびゲート電圧出力手段ＯGのソース側の出力端に接続し、他端が平滑電解コンデンサＣ２の負極に接続している。
【００４６】
ゲート保護手段ＰTは、一対のツエナーダイオードを逆極性に直列接続してゲート電圧出力手段ＯGに接続している。
【００４７】
負荷回路ＬＣは、負荷である放電ランプＤＬ、限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６からなる。
【００４８】
放電ランプＤＬは、蛍光発光管を用いている。放電ランプＤＬの一方の電極は結合コンデンサＣ５の一端に接続し、他端はＰチャンネル形ＦＥＴＳPのドレインに接続している。
【００４９】
また、他方の電極と並列にフィラメント加熱巻線ｗｈが接続されている。
【００５０】
フィラメント加熱巻線ｗｈは、限流インダクタンスＬ２に磁気結合して、放電ランプＤＬの他方の電極のフィラメントを加熱する。なお、フィラメント加熱巻線ｗｈに代えて共振用コンデンサＣ６の図において下側の端子を放電ランプＤＬの図において下側のフィラメントの非電源側端子に接続してもよい。この場合には、上記フィラメントは共振コンデンサＣ６を流れる電流によって加熱される。
【００５１】
限流インダクタンスＬ２は、その一端が各ＦＥＴＳN、ＳPのソースに接続し、他端は結合コンデンサＣ５の他端に接続している。
【００５２】
共振コンデンサＣ６は、放電ランプＤＬと並列に接続している。
【００５３】
そうして、負荷回路ＬＣは、限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６からなる直列共振回路を形成する。
【００５４】
さらに、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのソース・ドレイン間にコンデンサＣ７が接続され、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのスイッチング期間中の負荷を軽減する。
【００５５】
図２ないし図４において、１１は外囲器、１２は口金、１３は隔壁、１４は蛍光発光管、１５はインバータ回路である。この電球形蛍光ランプは、口金１２を含む高さが約１１０〜１２５ｍｍとなるように構成されている。
【００５６】
外囲器１１は、透光性グローブ１１ａおよび基体である遮光性基体１１ｂからなる。
【００５７】
透光性グローブ１１ａは最大外径６０ｍｍのガラス製であり、内面に光拡散性被膜を形成した有底筒状をなしている。
【００５８】
遮光性基体１１ｂは、合成樹脂からなるカップ状をなし、基部に口金１２を装着し、開放端に透光性グローブ１１ａを固着している。
【００５９】
透光性グローブ１１ａは、シリコーン接着剤を用いて遮光性基体１１ｂの開放端に接着されている。
【００６０】
隔壁１３は、白色系の合成樹脂を成形してなり、外囲器１１の基体１１ｂの開放端に透光性グローブ１１ａと一緒にシリコーン接着剤により固定されている。そうして、隔壁１３は、外囲器１１の内部を発光室Ａと回路収納室Ｂとに区分している。また、隔壁１３に
【００６１】
は、蛍光発光管支持孔１３ａが形成されている。
【００６２】
蛍光発光管１４は、バルブ１４ａ、図示しない電極（フィラメント）、蛍光体層および放電媒体を含んで構成されている。
【００６３】
バルブ１４ａは、外径１０ｍｍ、肉厚約０．８ｍｍ、長さ１２０ｍｍの細長いガラス管を中央でＵ字状に折曲したもの３つ連結したような形状に形成されている。蛍光発光管１４の高さは約５５ｍｍ、放電路長は約２５０ｍｍである。
【００６４】
蛍光発光管１４の電極は、熱陰極形で、バルブ１４ａの両端にその一対が封装されている。蛍光発光管１４は、ランプ電力が７〜１５Ｗで点灯したときに全光束が７００ｌｍ以上、ランプ効率が６０ｌｍ／Ｗとなるように構成されている。本実施形態においては、電
【００６５】
球形蛍光ランプの入力定格電力は１４Ｗであり、蛍光発光管１４には１２．５Ｗの電力（ランプ電流２３５ｍＡ、ランプ電圧５４Ｖ）が加わり、全光束８１０ｌｍで点灯する。
【００６６】
蛍光体層は、バルブ１４ａの内面側に形成されている。
【００６７】
放電媒体は、水銀およびアルゴンなどの４００Ｐａの希ガスからなり、バルブ１４ａ内を排気してからバルブ１４ａ内に封入されている。
【００６８】
そうして、蛍光発光管１４は、その両端部を発光室Ａ側から隔壁１３の蛍光発光管挿入孔１３ａに挿入してシリコーン接着剤により隔壁１３に固定して支持されて外囲器１１の発光室Ａに配置されている。
【００６９】
また、蛍光発光管１４の中間部は、図示しないシリコーン接着剤充填孔から充填されたシリコーン接着剤により隔壁１３に固着されている。
【００７０】
インバータ回路１５は、基板である配線基板１５ａおよび配線基板１５ａに実装された回路部品１５ｂからなり、隔壁１３に装着されて外囲器１１の回路収納室Ｂに配置されている。
【００７１】
そうして、口金１２は、インバータ回路１５の入力端に接続し、インバータ回路１５の出力端は蛍光発光管１４の両電極に接続している。
【００７２】
次に、本実施の形態における回路動作について説明する。
【００７３】
交流電源１を投入すると、整流化直流電源４により平滑化された直流電圧が平滑電解コンデンサＣ２の両端に現れる。そして、直列接続されたＮチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPの両ドレイン間に直流電圧が印加される。しかし、両ＦＥＴＳN、ＳPに対してゲート電圧が印加されていないので、両ＦＥＴＳN、ＳPはオフ状態のままである。
【００７４】
直流電圧は、同時に始動回路ＳTにも印加されるので、抵抗Ｒ３の両端には主として抵抗Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各抵抗値の案分比に応じた電圧が現れる。そして、抵抗Ｒ３の端子電圧は、各ＦＥＴのゲート・ソース間に正の電圧として印加される。その結果、Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNはスレッシュホールド電圧を超えるように設定されているため、オンする。これに対して、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのゲート・ソース間に印加される電圧は、所要のゲート電圧とは逆極性であるため、オフ状態のままである。
【００７５】
Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNがオンすると、整流化直流電源４からＮチャンネル形ＦＥＴＳNのドレイン・ソースを介して負荷回路ＬＣすなわち限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６を直列に介して電流が流れる。負荷回路ＬＣの限流インダクタンスＬ２、結合コンデンサＣ５および共振コンデンサＣ６の直列共振回路が共振して共振コンデンサＣ６の端子電圧が高くなる。
【００７６】
一方、限流インダクタンスＬ２に電流が流れたことにより、磁気結合している帰還手段ｓおよびフィラメント加熱巻線ｗｈに電圧が誘起される。
【００７７】
上記の電流により帰還手段ｓに誘起される電圧によりその直列共振回路ＳRが直列共振を開始する。この直列共振によりコンデンサＣ３には昇圧された負電圧が発生するので、ゲート保護手段ＰTにより一定電圧に規制され、ゲート保護手段ＰTを介してＰチャンネル形ＦＥＴＳPおよびＮチャンネル形ＦＥＴＳNのそれぞれのゲート・ソース間に印加される。これにより、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPのゲートはスレッシュホールド電圧を超えるため、オンする。これに対して、今までオンしていたＮチャンネル形ＦＥＴＳNは、逆極性になり所定のゲート電圧がなくなるため、オフする。
【００７８】
Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオンすると、負荷回路ＬＣの限流インダクタンスＬ２に蓄積されている電磁エネルギーおよびコンデンサＣ６の充電電荷が放出されてＰチャンネル形ＦＥＴＳPのソース・ドレインおよび負荷回路ＬＣの閉回路内をＮチャンネル形ＦＥＴＳNがオンしたときとは逆方向に電流が流れる。
【００７９】
他方、フィラメント加熱巻線ｗｈには、限流インダクタンスＬ２に交互方向の電流が流れるのに伴って交流電圧が誘起され、放電ランプＤＬである蛍光発光管１４の一方の電極を加熱するので、蛍光発光管１４内に電子放射が行われる。
【００８０】
蛍光発光管１４には、上記電子放射と一緒に共振コンデンサＣ６の両端に現れる高い共振電圧（２次電圧）が印加されるため、やがて始動し、点灯する。
【００８１】
Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオンした際に流れる電流により、帰還手段ｓに始動回路ＳTを通じて流れた電流と同一極性の電流が流れるため、再びＮチャンネル形ＦＥＴＳNがオンし、Ｐチャンネル形ＦＥＴＳPがオフする。以後各ＦＥＴＳN、ＳPが交互にオン、オフ
【００８２】
して蛍光発光管１４が高周波点灯する。ここに、Ｎチャンネル形ＦＥＴＳNおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳP等は、スイッチング手段である相補型スイッチ回路を構成する。
【００８３】
相補型スイッチ回路は、Ｎチャンネル形ＦＥＴとＰチャンネル形ＦＥＴとを交互に高速スイッチングする回路である。つまり、相補型スイッチ回路は、高周波を発生する。この場合の高周波というのは、例えば、１kHz以上の周波数を意味する。そして、このような回路には、例えば、Ｎチャンネル形ＦＥＴおよびＰチャンネル形ＦＥＴに対して共通にそれぞれの所要のゲート電圧を供給するような回路、すなわち、Ｎチャンネル形ＦＥＴに対しては正電圧を印加してオンさせ、Ｐチャンネル形ＦＥＴに対しては負電圧を印加してオンさせるような回路が組み合わされる。
【００８４】
ここで、蛍光発光管１４は寿命末期時になると定格の点灯電圧を印加しても点灯し難くなり、蛍光発光管１４に印加される始動電圧が増大する。ここで、共振コンデンサC６の端子とＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部とを、定格の始動電圧よりも高電圧がかかったときに微放電が起こるような位置関係に配設しておけば、この微放電によってＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNが破壊される。例えば寿末時には共振コンデンサC6の両端間の電圧は約１kＶ以上まで上昇するのに対し、FETゲート部の耐電圧は約３０Vであるから、微放電が起これば確実にFETゲート部を破壊することができる。これにより、インバータ回路１５の動作が停止され、蛍光発光管１４の寿命末期時における熱的な不具合が防止される。
【００８５】
また、蛍光発光管１４が寿命末期となって半波放電などを生起した場合、蛍光発光管１４に印加される点灯電圧が増大して、共振コンデンサC６の両端間の電圧も上昇する。このような場合も、本構成によって回路を破壊するように形成することができる。
【００８６】
さらに、上記各請求項において、電球形蛍光ランプは寿命末期時に確実にインバータ回路を停止すると便宜上説明しているが、寿命末期以外の異常点灯状態など、ランプ電圧が通常点灯時よりも上昇する状態があれば、同様に動作させることが可能である。
【００８７】
図５は、本実施の形態における回路基板を示す一部拡大図である。
【００８８】
回路基板１５a上に共振コンデンサC６の端子と接続されたパターン２０aおよびＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部と接続されたパターン２０bが配設されている。パターン２０a、２０bの中間部には、対向するように突起状の部位が形成されている。この突起形状によって先端に電界が集中するので、微放電が発生しやすくなる。この先端間の離間寸法ｄは１．０〜２．０ｍｍに設定している。さらに、この突起部位には、微放電箇所をさらに限定できるように絶縁被膜などが形成されていないことが好ましい。本構成によると、パターン２０a、２０bの一部を所定距離に設定するだけで、比較的容易に精度よく微放電箇所を形成することができる。
【００８９】
図６は、ランプの両端間にかかる２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係を示した図である。
【００９０】
本発明者らは、２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係をグラフにすると、図に示すようにｄ0-P＝１．１６V0-P−１．３０となることを発見した。つまり、このグラフは離間寸法ｄを決めると一意的に微放電に必要な２次電圧が決まることを示している。
【００９１】
例えば、本実施の形態では、始動時の蛍光発光管１４がアーク放電に転移するまでインバータ回路１５が蛍光発光管１４に付与し続ける２次電圧、つまり、共振コンデンサＣ６の両端に現れる高い共振電圧によって、蛍光発光管１４がアーク放電に転移すべき規定時間よりも長く、かつ、寿命末期時の蛍光発光管１４が破損するであろう時間よりも短い所定時間内に、インバータ回路１５の一部であるＰチャンネル形ＦＥＴＳPまたはＮチャンネル形ＦＥＴＳNのゲート部は共振コンデンサC６の端子からの微放電により破壊される。この場合、離間寸法ｄを０．７〜２．０ｍｍに限定することによって、微放電が起こる２次電圧を設定することができるので、上記の条件を満たすように回路破壊を確実に発生させることができる。つまり、本実施の形態によれば、蛍光発光管１４が寿命末期となった場合、離間寸法ｄを０．７ｍｍ以上としたので蛍光発光管１４が定格の始動電圧でアーク放電に転移する場合は、端子間での微放電は発生せずに蛍光発光管１４を点灯させることができる。その一方、離間寸法ｄを２．０ｍｍ以内としたので、寿命末期時の蛍光発光管１４が破損するであろう時間よりも短い所定時間内にインバータ回路１５を破壊することができるので、蛍光発光管１４の破損を確実に防止することができる。これにより、蛍光発光管１４の熱変形や熱破壊により、蛍光発光管１４が発煙したり、蛍光発光管１４から水銀蒸気が飛び出したり、遮光性基体１１ｂ等の樹脂部品が溶け出したり、場合によっては蛍光発光管１４が発火したりするという危険を未然に防止して安全性を向上させることができる。
【００９２】
また、図６の関係を用いて始動電圧やインバータ回路の最大出力に合わせ、適宜離間寸法ｄを設定することで、電球形蛍光ランプだけでなく、高圧放電ランプなどの回路にも適用することができる。
【００９３】
図７は、照明装置の一部を断面にして示す正面図である。この照明装置は、上述した各実施の形態の電球形蛍光ランプを器具本体１７内に下向きに収容したものである。
【００９４】
この電球形蛍光ランプで用いられている蛍光発光管１４が寿命末期になると消灯するので、直ちに電球形蛍光ランプ交換を喚起できる照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態である電球形蛍光ランプを示す回路図である。
【図２】図１の電球形蛍光ランプを示す正面図である。
【図３】同じく図１の横断平面図である。
【図４】同じく図１の分解斜視図である。
【図５】本実施の形態における回路基板を示す一部拡大図である。
【図６】ランプの両端間にかかる２次電圧V0-Pと微放電が起こり始める離間寸法ｄ0-Pとの関係を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の照明器具の一部を断面にして示す正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ｂ： 基体
１１ａ： 透光性グローブ
１４ ： 蛍光発光管
１５ ： インバータ回路
１７ ： 器具本体
ＳN、ＳP：（スイッチング手段）スイッチ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口金を備えた基体と；
この基体に取付けられた蛍光発光管と；
前記基体内に配置され、スイッチング手段、このスイッチング手段の動作によって出力された高周波電力を前記蛍光発光管が点灯可能なように供給する負荷回路および前記蛍光発光管の異常点灯時に、前記負荷回路の充電部から前記スイッチング手段のスイッチ素子へ微放電を発生させて前記スイッチ素子を破壊するように構成された回路破壊手段を有するインバータ回路と；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
スイッチング手段のスイッチ素子は電界効果形トランジスタであり、このトランジスタのゲート端子に接続されたパターンと負荷回路の充電部との空間の最小離間寸法が０．７ 〜３．０ｍｍになるように形成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。
【請求項３】
前記基体には前記蛍光発光間を覆う透光性グローブが取付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプと；
この電球形蛍光ランプを収容している器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
口金を備えた基体と；
この基体に取付けられた蛍光発光管と；
前記基体内に配置され、スイッチング手段、このスイッチング手段の動作によって出力された高周波電力を前記蛍光発光管が点灯可能なように供給する負荷回路および前記蛍光発光管の異常点灯時に、前記負荷回路の充電部から前記スイッチング手段のスイッチ素子へ微放電を発生させて前記スイッチ素子を破壊するように構成された回路破壊手段を有するインバータ回路と；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
スイッチング手段のスイッチ素子は電界効果形トランジスタであり、このトランジスタのゲート端子に接続されたパターンと負荷回路の充電部との空間の最小離間寸法が０．７ 〜３．０ｍｍになるように形成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。
【請求項３】
前記基体には前記蛍光発光間を覆う透光性グローブが取付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の電球形蛍光ランプと；
この電球形蛍光ランプを収容している器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【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２００７−１７９８４８（Ｐ２００７−１７９８４８Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７６４１６（Ｐ２００５−３７６４１６）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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