電球形蛍光ランプ及び発光管の製造方法。
【課題】ランプ効率を現行品以上に向上させると共に、ランプ始動時の立上り特性を一般蛍光ランプと同レベルに改善できる電球形蛍光ランプを提供する。
【解決手段】電球形蛍光ランプ１は、外管バルブ６内に湾曲するガラス管９からなる発光管２が内包されている。この発光管９はその両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回しながら折り返し部に向かう第１の旋回部と、折り返し部から第１の旋回部の旋回軸廻りに旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をし、ガラス管9の内部に、アマルガム形態を略除いて水銀が単体形態で封入されていると共に、ガラス管９の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が７．４ｍｍである。また、ガラス管９の折り返し部は、熱伝導性媒体１５により外管バルブ６に結合されている。
【解決手段】電球形蛍光ランプ１は、外管バルブ６内に湾曲するガラス管９からなる発光管２が内包されている。この発光管９はその両端間の略中央に折り返し部を有すると共に、一方の端部から旋回しながら折り返し部に向かう第１の旋回部と、折り返し部から第１の旋回部の旋回軸廻りに旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をし、ガラス管9の内部に、アマルガム形態を略除いて水銀が単体形態で封入されていると共に、ガラス管９の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が７．４ｍｍである。また、ガラス管９の折り返し部は、熱伝導性媒体１５により外管バルブ６に結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲する発光管を備えた電球形蛍光ランプ及び発光管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー時代を迎え、白熱電球を代替する光源として、ランプ効率が高くしかも長寿命な電球形蛍光ランプが注目されている。この電球形蛍光ランプ（以下、単に「ランプ」という。）は、湾曲状の発光管を備え、この発光管を覆う外管バルブありのものと、なしのものとの意匠性の異なる２タイプがある。以下、外管バルブありのランプをバルブ有りタイプ、また外管バルブなしのランプをバルブ無しタイプという。
【０００３】
この２タイプの違いは、単に外管バルブの有無だけでなく、バルブ有りタイプは、発光管内部に水銀、ビスマスＢｉ、インジュウムＩｎ、錫Ｓｎ等が含んだ合金形態、所謂主アマルガム形態で封入され、一方、バルブ無しタイプは、発光管内に、主アマルガム形態を取らずに水銀が単体形態で封入されている。当初、バルブ有りタイプも、発光管内に水銀単体が封入されていた。しかし、このタイプのランプを点灯すると、発光管が外管バルブに覆われている関係上、この外管バルブ内に熱がこもるため、発光管の温度が過度に上昇し、これに伴って、発光管内の水銀蒸気圧が上昇して、ランプ効率が著しく低下するという問題があった。なお、バルブ無しタイプでは、点灯中における発光管の温度上昇が小さく、ランプ効率の低下も少ないため、現在も発光管内に水銀単体が封入されている。
【０００４】
上記問題に対して、発光管内の水銀蒸気圧の上昇を抑制する技術が、特公平０３−２２０１６、特公平０３−２２０１７、特公平０３−２４０１８及び特公平０３−２４０１９の各号公報に記載のように多く提案された。しかしながら、これらの技術で効果が得られるのは、白熱電球４０Ｗを代替する９Ｗ品種のような少電力型のランプであり、白熱電球６０Ｗ及び１００Ｗを代替する１２Ｗ及び２２Ｗ品種になると、点灯中の発光管の温度上昇が大きく、水銀蒸気圧の上昇を効果的に抑制することができなかった。
【０００５】
このような背景から、白熱電球６０Ｗ及び１００Ｗ代替の１２Ｗ及び２２Ｗ品種にも対応できる技術として、発光管内に封入する水銀を単体形態で封入するのをやめ、現行品で使用されている主アマルガム形態で封入する技術が検討され、その結果として、ランプに使用する主アマルガムが、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎであれば、ランプ効率の低下を防げることを見出した。なお、この主アマルガム形態を用いる技術は、現在のほとんどのバルブ有りタイプについて導入され主流となっている。
【０００６】
その結果、白熱電球６０Ｗ品種を代替する３本Ｕ形および４本Ｕ形発光管を使用した１２Ｗ品種では、そのランプ効率が６８ｌｍ／Ｗのレベルが実現されるようになった。
【特許文献１】特公平０３−２２０１６号公報
【特許文献２】特公平０３−２２０１７号公報
【特許文献３】特公平０３−２４０１８号公報
【特許文献４】特公平０３−２４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにさまざまな技術により、ランプ効率の改善に大きな進展が見られた。しかしながら、ランプ効率の低下抑制用に主アマルガム形態を発光管内に封入したため、ランプ始動時の光束立上りが遅いという問題がある。これは、ランプ消灯時に水銀が主アマルガムに吸着されてしまい、ランプ始動時の水銀蒸気圧が一般蛍光ランプ、つまり水銀単体を使用したランプに比べて低いため、始動時の光束が少なくなるためである。
【０００８】
本発明は、上記にような問題点を鑑みてなされたものであって、ランプ効率を現行品以上に向上させると共に、ランプ始動時の立上り特性を一般蛍光ランプと同レベルに改善できる電球形蛍光ランプ及びよりランプ効率を向上させることができる発光管の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る電球形蛍光ランプは、外管バルブ内に湾曲した発光管が内包され、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されてなる電球形蛍光ランプであって、前記発光管内部に、水銀が、略、単体形態及び水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気圧特性を有するアマルガム形態のうち、少なくとも１形態で封入されていると共に、前記発光管を形成するガラス管の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であることを特徴としている。特に、前記水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気特性を有するアマルガム形態は、ＺｎＨｇ、ＦｅＨｇ、ＢｉＨｇ、ＢｉＳｎＨｇ、ＳｎＨｇの内、１以上含む形態であることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、発光管内に水銀が単体形態で封入されているため、一般蛍光ランプと同等の立上り特性を得ることができる。しかも、ガラス管の横断面の内径を５ｍｍ以上９ｍｍ以下にしているので、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くでき、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなり、現行品以上のランプ効率を得ることができる。
【００１１】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、３７０）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（５．０、６９０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球６０Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球６０Ｗ品種と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１２】
さらに、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、７００）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（５．０、９３０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球１００Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球１００Ｗ品種代替としての現行の２２Ｗ品種よりも小さくできる。
【００１３】
しかも、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、８００）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（５．０、１０００）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球１００Ｗ代替の高光束形２３Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１４】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、２７０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（５．０、５９０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１５】
しかも、前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに前記熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴としている。この構成では、ランプ点灯中における発光管の最冷点箇所が折り返し部周辺になり、この部分の熱を熱伝導性媒体を介して外管バルブに伝えることができ、最冷点箇所の温度を効果的に低下させることできる。
【００１６】
螺旋状に湾曲するガラス管を有する発光管を備え、前記ガラス管の横断面の内周が非円形状をしていることを特徴としている。特に前記ガラス管は旋回軸廻りに旋回され、前記ガラス管の横断面の内周において、前記旋回軸と略直交する方向の第１の径が、前記旋回軸と略平行な方向の第２の径より小であることを特徴としている。
具体的には、前記ガラス管の横断面形状が略楕円であることを特徴とし、又は、前記ガラス管の横断面形状が「く」の字形状をしていることを特徴としている。この構成によると、第１の径が第２の径より小さく、例えば、ガラス管の横断面における内周の形状が第２の径と同寸法の直径を有する円形状に比べて、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くできると共に、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。従って、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなりランプ効率を向上させることができる。しかも、第１の径の内周が旋回軸と略直交する方向なので、ガラス管の横断面における旋回軸側の内周が、前記円形状における旋回軸側の内周よりも旋回軸から離れた位置にあり、前記円形状のものに比べて電極間距離を長くすることができ、ランプ効率を向上させることできる。
【００１７】
また、前記第１の径をＤ１（ｍｍ）、前記第２の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、Ｄ２の値が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、且つＤ１の値が３ｍｍ以上Ｄ２未満であることを特徴としている。この構成にすれば、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くでき、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中に発光管の温度が上昇しても、ランプ効率の低下を抑制することができる。また、第２の径を利用すると電極の設置が容易にできる。
【００１８】
さらに前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、８５５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球６０Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球６０Ｗ品種と同等の大きさにできる。
【００１９】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球１００Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球１００Ｗ品種代替としての現行の２２Ｗ品種よりも小さくできる。
【００２０】
さらに、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球１００Ｗ代替の高光束形２３Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００２１】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００２２】
しかも、前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をしていることを特徴としている。この構成によると、外管バルブ内の限られた空間を有効に利用でき、例えば、発光管が３本Ｕ形状をしたものより、電極間距離を長くすることができる。
【００２３】
また、前記発光管の内部に、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で封入されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管内にアマルガム形態が封入されたものより、ランプ始動時の立上り特性を向上させることができる。さらに、前記発光管を内包する外管バルブを備え、前記ガラス管は、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管の折り返し部の熱を熱伝導性媒体を介して外管バルブに伝えることができ、発光管の温度を効果的に低下させることができる。
【００２４】
しかも、前記ガラス管は、前記電極を封装する部分が円形断面をしていることを特徴としている。この構成によれば、ガラス管の中央部の形状に拘わらず、電極のガラス管内への挿入及び封装を容易にできる。また、前記熱伝導性媒体により結合されている前記ガラス管の折り返し部と前記外管バルブとの間隔が６．０ｍｍ以下であることを特徴としている。この構成によれば、発光管の折り返し部の熱を外管バルブに効果的に伝えることができる。
【００２５】
さらに、前記熱伝導性媒体として、金属、ゴム、樹脂のいずれかを用いたことを特徴としている。特に前記熱伝導性媒体として、透過性のシリコン樹脂を用いたことを特徴としているので、ランプの外観を損なうことなく、発光管の温度を低下させることができる。しかも、前記発光管における前記熱伝導性媒体と結合する部分に、前記熱伝導性媒体との結合面積を拡張させる拡張部が形成されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管の温度をさらに１〜２℃下げることができ、ランプ点灯中のランプ効率を向上させることができる。
【００２６】
また、前記ガラス管は、前記折り返し部と、この折り返し部につながる第１及び第２の旋回部との隙間が、ガラス管の折り返し部の外径より小であることを特徴としている。この構成によれば、発光管から旋回軸方向の電極側と反対側への発光分布が均一なものとなる。また、軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、前記溝部の横断面形状が非円弧状であることを特徴とし、特に、前記溝部の横断面形状が、旋回軸方向と略平行な方向が長径となる楕円形の一部と略一致していることを特徴とし、前記溝部の横断面形状が、「く」の字形であることを特徴としている。このような方法で製造することで、螺旋形状の発光管を形成するガラス管の横断面の内周を非円形状、特に楕円形状「く」の字形状に容易にできる。
【００２７】
さらに、前記溝部は、前記成形冶具の頂部から基部に向かう２重螺旋状になっており、前記頂部に前記ガラス管の略中央部を位置決めした状態で、前記成形冶具にガラス管を巻き付けて２重螺旋状の発光管を得ることを特徴としているので、２重螺旋形状の発光管を容易に形成できる。また、前記ガラス管を前記成形冶具に巻き付ける際に、ガラス管内に圧力流体を封入することを特徴としている。このため、軟化状態のガラス管の潰れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、外管バルブ内に湾曲した発光管が内包され、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されてなる電球形蛍光ランプであって、前記発光管内部に、水銀が、略、単体形態及び水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気圧特性を有するアマルガム形態のうち、少なくとも１形態で封入されていると共に、前記発光管を形成するガラス管の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。この構成では、発光管内に水銀が単体形態で封入されているため、一般蛍光ランプと同等の立上り特性を得ることができる。しかも、ガラス管の横断面の内径を５ｍｍ以上９ｍｍ以下にしているので、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなり、現行品以上のランプ効率を得ることができる。
【００２９】
また、軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、前記溝部の横断面形状が非円弧状である。このような方法で製造することで、螺旋形状の発光管を形成するガラス管の横断面形状を非円形状に容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る電球形蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
１．電球形蛍光ランプの構成について１）全体構成について図１は本発明に係る電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構造を示す正面図である。この電球形蛍光ランプ１（以下、単に「ランプ１」という。）は、白熱電球６０Ｗの代替用である１１Ｗ品種である。ランプ１は、同図に示すように、螺旋状に湾曲する発光管２と、この発光管２を点灯させるための点灯回路３と、点灯回路３を収納し且つ口金５を有するケース４と、発光管２を覆う外管バルブ６とを備えている。
【００３１】
図２の（ａ）は、発光管２の一部を切り欠いた構造を示す正面図であり、（ｂ）は発光管を下方から見た下面図である。発光管２は、ケース４の開口から下方（口金５と反対側）に延伸しており、発光管２を形成するガラス管９は、その両端がケース４側に位置するように、両端間の略中央の折り返し部１０で折り返されている。
ガラス管９は、旋回軸Ａを中心とした軸廻り（以下、単に「旋回軸Ａ廻り」という。）を旋回しながら一方の端部から旋回軸Ａ廻りに旋回しながら下方の折り返し部１０に向かう第１の旋回部１１ａと、折り返し部１０から旋回軸Ａ廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部１１ｂとを有する２重螺旋形状をしている。第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂは、両者をあわせて旋回軸Ａを略５周旋回している。
【００３２】
なお、上記のように、旋回軸Ａ廻りを旋回している状態を、その周回数を用いて、例えば、「５周巻き」という。また、ガラス管９は、水平方向（旋回軸Ａに対して直交する方向）に対して所定角度（この角度を、以下「螺旋角度」という。）傾斜しながら、旋回軸Ａ廻りを旋回している。ここで、発光管２の形状として螺旋形状を選択した理由は、現行のＵ形状より、発光管２の電極間距離、つまり放電路長を長くすることができ、全体として発光管２の小形化が図れるからである。
【００３３】
ガラス管９の両端部には、電極７、８が封装されている。この電極７、８には、タングステン製のコイル電極が用いられており、この電極７、８は、ビーズガラスにより仮止めされた状態でガラス管９内に挿入され、電極７、８用のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂがガラス管９に封着されている。このためガラス管９内は気密状に封止されることになる。
【００３４】
この気密封止されたガラス管９内には、水銀が単体形態で約５ｍｇ封入され、また緩衝ガスとしてアルゴン・ネオンガスが封入されている。なお、ガラス管９の内面には、希土類の蛍光体が塗布されている。ここで使用されている蛍光体は、赤、緑、青発光の３種類のＹ2Ｏ3：Ｅｕ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ2Ｔｂ及びＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体を混合したものである。
【００３５】
ここで、ガラス管９内に封入された水銀は、発光管２の点灯動作時における水銀蒸気圧が略水銀単体の蒸気圧値を呈するような形態で存在することが基本である。従って、発光管２の製造工程において封入する水銀は単体形態でも良くまた、点灯動作時の水銀蒸気圧が水銀単体に近い値を呈する、例えば、亜鉛水銀などの形態でも良い。
発光管２は、その電極７、８側の端部がホルダー１２の下面に固定され、またこのホルダー１２の裏面には、図１に示すように、発光管２を点灯させるための電気部品１３が装着されている。なお、これらの電気部品１３により発光管２を点灯させるための点灯回路３が構成されている。ケース４は、合成樹脂製であって、図１に示すように、下拡がりの筒状をしている。ケース４内には、点灯回路３側が奥側となるようにホルダー１２が開口部から挿入され、ホルダー１２の周縁部がケース４の内壁に接着剤、ねじ等の適宜装着手段により装着されている。ケース４の上部、つまり開口部と反対側には、Ｅ２６用の口金５が装着されている。なお、図１では、発光管２と点灯回路３との電気的接続及び口金５と点灯回路３との電気的接続の図示は省略している。
【００３６】
外管バルブ６は、発光管２を覆うためのもので、その開口部がケース４の開口部の内側に挿入され、外管バルブ６の開口側の端部がケース４の開口部の内側に、接着剤、ねじ等の適宜装着手段により固着されている。そしてこの外管バルブ６とケース４とで外囲器が構成される。以下、ランプ１の外観の外径、つまり外管バルブ６の外径をランプ径φとし、ランプ１の全長、つまりケース４の口金５を含めた外囲器の全長をランプ長Ｌとする。本実施の形態における外管バルブ６は、ガラス製であって、その形状がなす状、所謂Ａ型をしている。
【００３７】
外管バルブ６の内壁の下端部及び発光管２の下端部は、熱伝導性媒体１５により熱的に結合されている。このため、ランプ１を点灯したときに、発光管２の温度が上昇しても、その熱が熱伝導性媒体１５を介して外管バルブ６へと伝わり、発光管２の温度、特に発光管２の下端部の温度上昇を抑制することができる。ここで、発光管２の下端部の温度上昇を抑制する理由は、発光管２の最も温度の低い箇所（以下、「最冷点箇所」という。）の温度を下げれば、発光管２内の水銀蒸気圧が効果的に下がるためであり、本実施の形態のような螺旋状の発光管２の場合には、電極７、８から最も離れた箇所、つまり発光管２の下端部が、最冷点箇所になるためである。なお、この最冷点箇所は、ガラス管９の折り返し部１０でもある。
【００３８】
熱伝導性媒体１５には、例えば、金属、合成樹脂、ゴム等を使用することができる。但し、発光管２から発せられた光は、熱伝導性媒体１５を介して外管バルブ６から外部、特に下方に放射されるため、熱伝導性媒体１５は、当然光透過性に優れたものが良い。さらに、発光管２の温度上昇を考慮すると、耐熱性に優れたものが良く、これらを満足する具体的材料として、透明のシリコン樹脂がある。
【００３９】
２）具体的構成について本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管２を形成するガラス管９は、図１及び図２に示すように、その管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍである。発光管２は、その電極間距離が３４０ｍｍで、ガラス管２が旋回軸Ａ廻りを略５周旋回する螺旋形状に形成されている。また、発光管２の外観の外径φｈが３６ｍｍで、長さＬｈが６４ｍｍになっている。
【００４０】
ガラス管９の折り返し部１０と、この折り返し部１０で折り返された最下位に位置する第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂとの間の隙間Ｓは、図２の（ｂ）に示すように、ガラス管９の管外径φｏが９．０ｍｍであることから、４．５ｍｍとなる。このことから、発光しない部分（隙間部分）の面積が、発光管２の下面図において、発光する部分（両旋回部１１ａ、１１ｂと折り返し部１０）の面積に対してその割合が小さくなり、発光分布が略均一となると共に、発光管２の下端部からの、所謂直下照度が増大できる。
【００４１】
外管バルブ６は、外径φが５５ｍｍ及び長さＬｂが５８ｍｍであり、その内部に上記の発光管２が納まるようになっている。なお、発光管２の長さＬｈ（６４ｍｍ）が、外管バルブ６の長さＬｂ（５８ｍｍ）より長くなっている（図１参照）のは、発光管２を取り付けたホルダー１２がケース４内に挿入された状態でケース４に装着されているからである。
【００４２】
ランプ１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、一般の白熱電球６０Ｗ品種のランプ径が６０ｍｍ、ランプ長が１１０ｍｍに対して、ランプ径が５ｍｍ小さくなり、ランプ長が同等となっており、白熱電球６０Ｗ品種より小形化されている。次に、上記構成のランプ１における性能について説明する。
ランプ入力１１Ｗでランプ１を、口金５を上にした状態で点灯（以下、単に「口金上点灯」という。）したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来の一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７５ｍＡにおいて光束７９０ｌｍを得、ランプ効率として目標の７０ｌｍ／Ｗ以上である７１.９ｌｍ／Ｗが得られた。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
【００４３】
３）発光管の製造方法についてここで発光管２の製造方法を説明する。図３及び図４は、２重螺旋状の発光管を成形冶具を用いて製造する製造工程を説明する図であり、図３は成形冶具を正面から見た図であり、図４は成形冶具を上方から見た図である。まず、図３の（ａ）、図４の（ａ）に示すように、成形用の成形冶具２０を用意する。この成形冶具２０は、図３の（ａ）に示すように、円柱形状をしており、その外周には螺旋状の溝部２５を有している。この溝部２５は、成形冶具２０の頂部から付け根部（成形冶具２０の下端部）に向かう２重螺旋状をしている。
【００４４】
成形冶具２０の一端（上端）である頂部２１には、発光管２の折り返し部１６を形成するための返し部２２と、巻き付け時にガラス管成形冶具２０から外れるのを防止するための押さえ部２３とが、成形冶具２０の頂部の中心（成形冶具の軸心を通る点）に対して対称な位置に配されている（図４の（ａ）参照）。なお、図３の（ａ）、図４の（ａ）に示す２５ａは、溝部２５の底面（螺旋形状の発光管の内周となる）を示しており、この底部２５の螺旋方向の頂部２１側の終端が返し部２２になっている。
【００４５】
一方、成形冶具２０の他端（下端）は、成形冶具２０を駆動装置に装着するための装着部２４となっている。なお、駆動装置は、成形冶具２０をその軸心廻りに回転しながら軸心方向に移動させる機能を有している。次に、横断面が円形状をした直管状のガラス管３０を用意し、このガラス管９全体を加熱して軟化させる。この軟化したガラス管３０の略中央部を、図３の（ｂ）、図４の（ｂ）に示すように、成形冶具２０の頂部２１の返し部２２間にセットする。そして、図３の（ｃ）、図４の（ｃ）に示すように、ガラス管３０の両端を把持した状態で、成形冶具２０を軸心廻りのＢ方向に回転させると共にＸ方向に移動させることにより、軟化したガラス管９を螺旋状の溝部２５に沿って成形冶具２０に巻き付ける。なお、成形冶具２０が１回転する間にＸ方向に移動する移動量は、成形冶具２０上の溝部２５の螺旋形状の１ピッチと一致するように制御されている。
【００４６】
この際に、巻き付けられたガラス管３０の横断面が円形状となるように、溝部２５の横断面形状が円弧状をしている。またガラス管３０の巻き付け中は、圧力制御された窒素等のガスがガラス管３０内に吹き込まれる。なお、ガスの吹き込みは、ガラス管３０を成形冶具２０の溝部２５に沿って巻き付けた後に行っても良い。また、本実施の形態では、ガラス管３０内に、窒素等の気体を吹き込んでいるが、気体の代わりに液体、例えば、水、酢酸ブチル等を吹き込んでも良い。
【００４７】
そして巻き付けが完了してガラス管３０の温度が下がると、巻き付け時の回転と反対方向（反Ｂ方向）に成形冶具２０を回転させて、成形冶具２０からガラス管３０を外す。従って、成形冶具２０を図３の反Ｂ方向に回転させると、成形冶具２０から容易にガラス管３０を取り外せることができる。
２．検討内容本発明者は、バルブ有りタイプのランプ１の検討にあたり、以下の４つを具体的目標とした。
【００４８】
ａ）ランプ始動時の光束立上り特性を従来の一般蛍光ランプと同等のレベル（具体的には、室温２５℃で、点灯してから３秒後（以下、「点灯直後」ともいう。）の光束値が定常点灯時の６０％にする。
ｂ）ランプ１の外観寸法を白熱電球、特に６０Ｗ品種の大きさ、つまりランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍの大きと同等以下まで小形化する。
【００４９】
ｃ）ランプ効率を現行品のランプの６８ｌｍ／Ｗより高い、７０ｌｍ／Ｗ以上とする。
ｄ）ランプ寿命を、日本電球工業会規格ＪＥＬ２０１規格で定められた６０００時間以上とする。
本発明者は、上記の目標を達成すべく検討を進める際に、現行品で使用されている主アマルガム形態を発光管２内に封入するのではなく、水銀を単体形態で封入して、ランプ点灯中におけるランプ効率の低下を抑制できる手段を探索した。
【００５０】
１）管内径についてまず、点灯中におけるランプ効率の低下の原因は、発光管の温度上昇により発光管内の水銀蒸気圧が上昇すると、放電空間内の水銀原子が増加し、ある水銀原子から放出された紫外放射が、他の水銀原子に吸収されるからだといわれている。このため、本発明者は、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁（内周）に至るまでの光路を短くすれば、紫外放射が他の水銀原子に吸収される割合が少なくなる、つまり、発光管２を形成するガラス管９の管内径φｉを小さくすれば、ランプ効率の低下を抑制できると考えた。
【００５１】
そこで、発光管２に用いるガラス管９の管内径φｉを５〜１２ｍｍの範囲で変えたときに、その管内径φｉにおける最大ランプ効率を与える水銀蒸気圧を特定するための実験を行なった。具体的には、ガラス管９の管内径φｉを５から１２ｍｍまで１ｍｍずつ大きくしたランプをそれぞれ製作し、これらのランプについて実験を行った。ここで、管内径φｉの範囲として５〜１２ｍｍを選定したのは、管内径φｉが５ｍｍより小だと発光管２内への電極７、８の設置が難しく、一方管内径φｉが１２ｍｍより大だと発光管２が大きくなり、ランプ１の小形化が難しくなるからである。
【００５２】
また、上記の管内径φｉに対応する電極間距離Ｌｅは、発光管２の管壁負荷ｗｅが従来品からのデータにより０．１３W／ｃｍ2になるように決定されている。この理由は、管壁負荷ｗｅの値が０．１３W／ｃｍ2であれば、ランプ１の寿命が略６０００時間を保証できることを、本発明者が行ったランプ寿命特性に関する検討結果から得られているからである。この管壁負荷ｗｅは、発光管入力値を発光管２の内周面の表面積π×φｉ×Ｌeで除した値である。ここで、発光管入力値は、ランプ入力値（１１Ｗ）に点灯回路３の回路効率（０．９１）を乗じて算出される。
【００５３】
実験では、バルブ無しタイプのランプを温度制御可能な恒温槽内に設置して、発光管内の水銀蒸気圧を変化させた。具体的には、発光管内の水銀蒸気圧を変化させるために恒温槽内の温度を変化させ、発光管が最大の光束を発光する温度（以下、「最大発光温度Ｔ」という。）を測定した。なお、発光管が最大の光束を発する水銀蒸気圧を最適水銀蒸気圧ともいう。
【００５４】
この結果を図５に示す。同図に示すように、管内径φｉが小さくなるに従って最大発光温度Ｔが上昇している。特に、管内径φｉを５ｍｍまで小さくすると、最大発光温度Ｔが６５℃まで高くなることがわかった。このことより、発光管２の温度が最も低い最冷点箇所の温度（以下、単に「最冷点温度」という。）、つまり発光管２の下端部の温度が、仮に上記の最大発光温度と略等しくなれば、ランプ点灯中におけるランプ効率の低下はなくなることになる。ここで、最冷点温度と最大発光温度とを比較しているのは、最大の光束を発する水銀蒸気圧となる温度が最大発光温度であり、また水銀蒸気圧を決定する温度は発光管２の最冷点温度だからである。
【００５５】
２）発光管の温度について本発明者は、次いでランプ点灯中における発光管２の最冷点温度を低下させる手段を探索した。なぜなら、上述のように、ランプ点灯中の発光管２の最冷点温度が６５℃以下にできれば、発光管２の管内径φｉを小さくすることで、ランプ点灯中のランプ効率の低下を抑制できるからである。
ここで、予備検討として、ガラス管９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが３４０ｍｍの発光管２を用いて、白熱電球６０Ｗ品種の大きさ（ランプ径φ：６０ｍｍ、ランプ長Ｌ：１１０ｍｍ）とほぼ同等の大きさに試作したランプ１をランプ入力１１Ｗで点灯させて、発光管２と外管バルブ６の温度測定を行なった。なお、点灯の条件は口金上点灯である。また、外管バルブ６の形状は白熱電球６０Ｗと同様なＡ型を使用した。
【００５６】
この測定結果は、発光管２では、その下端部の温度が約７５℃と最も低く、発光管２の下端部に最冷点箇所が形成されることが確認できた。このことから、発光管２の最冷点温度を１０℃以上下げることができれば、ランプ点灯中の発光管２の最冷点温度と、最大光束を発する最大発光温度Ｔとを略一致させることができる。一方、発光管２の最冷点箇所に対向する外管バルブ６の下端部の温度は約５０℃であり、両者間の温度差が約２５℃であった。
【００５７】
そこで、本発明者は、点灯中の発光管２の熱を、発光管２を覆う外管バルブ６に伝えることができれば、発光管２の温度が下がると考え、図１にも示したように、熱伝導体媒体を用いて、発光管２の最冷点箇所１６と、この最冷点箇所１６に対向する外管バルブ６とを熱的に結合するという手段を選択し、その有効な適用方法を検討した。
熱伝導性媒体１５には、上述したように、耐熱性及び光透過性に優れた材料を探索し、透明なシリコン樹脂を選択した。またこのシリコン樹脂を用いることにより透明ゆえにランプ１の美観も損なうことがなく、また点灯後にシリコン樹脂が影として外管バルブ６に現出することもない。発光管２の下端部と外管バルブ６の内壁の下端部との距離ｄ（図１参照）を２ｍｍと設定し、発光管２の下端部を約２ｍｍだけシリコン樹脂に埋没させている。ここで、上記測定に用いたランプ１において、発光管２の下端部と外管バルブ６の内壁の下端部との距離ｄを６.０ｍｍより長く設定すると、最冷点温度の低下割合が減少することがわかった。従って、上記距離ｄは６.０ｍｍ以下の範囲に規定されるべきである。
【００５８】
発光管２の下端部と、外管バルブ６との距離ｄは、熱伝導性を考慮すると、互に密着させて、発光管２の下端部から外管バルブ６に熱が直接伝わるように構成するのが良い。しかしながら、発光管２及び外管バルブ６は互いにガラス製であるため、ランプ１の搬送時、或いはランプ１の点灯具への装着時等に、衝撃負荷のような何らかの負荷がランプ１に作用した際に、損傷する可能性がある。従って、発光管２と外管バルブ６との間に、若干の間隙があるほうが好ましい。なお、この間隙にシリコン樹脂を充填しているため、ランプ１に上記のような負荷が作用しても、その負荷をシリコン樹脂である程度吸収することもできる。
【００５９】
上記構成のランプ１を点灯させて、発光管２の下端部にある最冷点温度の温度測定を行った。その測定結果は、最冷点温度は６３℃となり、予備検討で行ったシリコン樹脂を利用していないもの（最冷点温度：７５℃）に対して約１２℃低下し得ることがわかった。このことから、発光管２の下端部と外管バルブ６の下端部とをシリコン樹脂で結合することで、発光管２の下端部にある最冷点温度を６０〜６５℃の範囲にすることができ、この６０〜６５℃の範囲で発光管２の発光する光束が最大となる管内径φｉは５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲となる。
【００６０】
３）小形化及びランプ効率について上記のような管内径の細い発光管２とシリコン樹脂を用いたランプ１において、白熱電球６０Ｗ品種と同等の大きさ、ランプ効率７０ｌｍ／Ｗ以上及びランプ寿命６０００時間以上を保証する、という残された目標を達成するための検討を行った。その検討結果を図６に示し、発光管２の管内径φｉと電極間距離Ｌｅとが、図６に示す斜線部内であれば、上記目標を達成できるランプ１を得ることができる。以下、図６の説明及び上記目標を達成できる理由について説明する。
【００６１】
ａ）ランプ形状の小形化について図６における線１は、白熱電球６０Ｗの大きさに対応する外管バルブ６内に納まりうる範囲内で、各管内径における最大の電極間距離を結んだラインである。すなわち、ランプ１形状の小形化のためには、電極間距離Ｌｅを短縮して発光管２を小形化する必要があり、白熱電球と同等の大きさに対応する外管バルブ６（外径φ５５ｍｍ、長さＬｂ５８ｍｍ）内に収まり得る発光管２の最大の長さを算出して、その最大の電極間距離Ｌｅを求めている。なお、線１上の値は電極間距離Ｌｅの上限値となる。
【００６２】
ｂ）ランプ寿命について図６における線２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる各管内径における電極間距離Ｌｅを結んだラインである。ランプ寿命が６０００時間以上になるよう保証するには、本発明者のランプ寿命特性に関する検討により、発光管２の管壁負荷ｗｅの値が０．１６Ｗ／ｃｍ2以下に規定すれば良いことが得られている。
ｃ）ランプ効率について図６における線３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。このライン上の電極間距離Ｌｅは、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる値を実験により求めた。具体的には、ガラス管９の管内径φｉが５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲で発光管２を作製し、この発光管２の電極間距離Ｌｅを種々換えて実際に点灯させて、その光束を測定し、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを求めている。
【００６３】
４）まとめ以上の検討から、本実施の形態であるランプ１の構成をまとめると、発光管２には、アマルガム形態を取らずに水銀が単体形態として封入され、発光管２を構成するガラス管９の管内径φｉが５.０ｍｍ〜９.０ｍｍの範囲に規定され、発光管２１の下端部と、外管バルブ６の内壁の下端部とがシリコン樹脂により熱伝導可能に結合されている。
このように、発光管２内に水銀が単体で封入されているので、一般の蛍光ランプ１と同等の光束立上り特性を得ることができる。また、管内径φｉを５．０〜９．０ｍｍの範囲にすることで、最大の光束を発する温度を６０〜６５℃の範囲にできるため、ランプ点灯中に発光管２の温度が上昇しても、最大の光束を発する温度との温度差が小さくなり、ランプ効率の低下を抑制することができる。また、管内径φｉを小さくすることで、電極間距離Ｌｅを長くでき、ランプ効率を向上させることができる。さらに、シリコン樹脂を用いて発光管２と外管バルブ６とを結合することにより、ランプ点灯中に発光管２から発生する熱を外管バルブ６に伝えることができ、発光管２の温度を下げることができる。
【００６４】
特に、白熱電球６０Ｗ代替として、発光管２の電極間距離Ｌｅを、図６の斜線表示の範囲内に規定することにより、ランプ１は、従来の白熱電球６０Ｗと同等或いはそれより小さくなり、さらにランプ効率が７０ｌｍ／Ｗ以上で、ランプ寿命が６０００時間以上を達成できる。
（第２の実施の形態）上記第１の実施の形態では、本発明を白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種に適用させた例を示したが、本実施の形態では、白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に適用させたものである。本実施の形態におけるランプと、第１の実施の形態におけるランプ１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に２００番台を、例えばランプの符号を２０１のように使用する。このため、構成に符号が付されているが、図示されていない（例えばランプ２０１、外管バルブ２０６）場合がある。
【００６５】
ここで、本実施の形態におけるランプ２０１が代替目標とする白熱電球１００Ｗの基本構成について説明する。一般の白熱電球１００Ｗ品は、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍである。またこの白熱電球１００Ｗの代替品である現行の２２Ｗ品種用のランプは、ランプ径φが６５ｍｍ、ランプ長Ｌが１４０ｍｍの大きさで、白熱電球１００Ｗに対して、ランプ径φで５ｍｍ、ランプ長Ｌで３０ｍｍほど大きい。なお、現行の２２Ｗ品種用のランプは、その光束が１５２０ｌｍで、ランプ効率が６９．１ｌｍ／Ｗである。
１．構成
図７は、本実施の形態を示す発光管の全体を示す正面図である。本実施の形態におけるランプ２０１の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、白熱電球１００Ｗ代替であるため、ランプ入力が１１Ｗから２１Ｗに増大すると共に、１００Ｗ品種と略同等の光束を得るために、発光管２０２の電極間距離を長くしている。このため、発光管２０２の螺旋形状が、図７に示すように、第１の実施形態の略５周巻きから略７周巻きに変更されている。
【００６６】
なお、本実施の形態においても、ガラス管２０９の管内径φｉは、第１の実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲で規定されている。ここで、本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管２０２は、ガラス管２０９の管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍで、電極間距離Ｌｅは６４０ｍｍである。そして、ガラス管２０９は略７周巻きの螺旋形状に形成され、発光管２０９の大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが８５ｍｍになっている。一方外管バルブ２０６は、外径φが６０ｍｍ、長さＬｂが８０ｍｍである。
【００６７】
ランプ２０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１２８ｍｍであり、現行の２２Ｗ品種用のランプ（ランプ径φ：６５ｍｍ、ランプ長Ｌ：１４０ｍｍ）に対して、ランプ径φが５ｍｍ、ランプ長Ｌが１２ｍｍ小さくなり、現行品より小形化されている。次に、上記構成のランプ２０１における性能について説明する。
まず、ランプ入力２１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約１００ｍＡにおいて光束１５２０ｌｍを得、ランプ効率が目標の７０ｌｍ／Ｗ以上である７２．４ｌｍ／Ｗとなった。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、現行の２２Ｗ品種用のランプより小形化することを目標とし、ランプ外径φを現行品の６５ｍｍより小さい６０〜６５ｍｍに、ランプ長Ｌを現行の２２Ｗ品種の１４０ｍｍより短い１２０〜１３５ｍｍにした。またランプ効率の目標は、第１の実施の形態と同様に、現行の２２Ｗ品種用のランプ（６９ｌｍ／Ｗ）以上の７０ｌｍ／Ｗとした。なお、ランプ寿命については、第１の実施の形態と同様に、６０００時間以上としている。
【００６８】
そこで、第１の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管２０９の管内径φ及び発光管２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ２０１の試作及び測定を行なった。その検討結果を図８に示し、発光管２０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図８に示す斜線部内にあれば、上記目標を達成するランプ２０１を得ることができる。以下、図８について説明する。
【００６９】
１）ランプの小形化について図８における線２１は、白熱電球１００Ｗの大きさに対応する外管バルブ２０６内に納まりうる範囲内で、各管内径における最大の電極間距離を結んだラインである。この電極間距離Ｌｅは、第１の実施の形態と同様に計算等により求められており、具体的には、白熱電球１００Ｗと同等の大きさとなる外管バルブ２０６（外径６０ｍｍ、長さ８０ｍｍ）内に収まり得る発光管２０２の最大長さから電極間距離Ｌｅを求めている。なお、線２１上の値は電極間距離Ｌｅの上限値となる。
【００７０】
２）ランプ寿命について図８における線２２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。ランプ寿命が６０００時間以上になるよう保証するには、第１の実施の形態と同様に、発光管２０２の管壁負荷ｗｅの値が０．１６Ｗ／ｃｍ2以下に規定すれば良く、この管壁負荷ｗｅから電極間距離Ｌｅが算出されている。
３）ランプ効率について図８における線２３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。この電極間距離Ｌｅは、第１の実施の形態と同様に、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになるように実験により求められている。
（第３の実施の形態）
上記第２の実施の形態では、本発明を光束１５００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に適用した例を示したが、本実施の形態では、本発明を光束１７００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗ代替の所謂高光束形２３Ｗ品種に適用したものである。
【００７１】
なお、本実施の形態では、現行の白熱電球１００Ｗ代替２２Ｗ品種用のランプを「現行のランプ」ともいう。また、本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に３００番台を、例えばランプの符号を３０１のように使用するが、これらは図示されていない。
本実施の形態において代替目標とする光束１７００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗのランプ形状及び寸法そのものは、上記光束１５００ｌｍクラスのランプと同じ、すなわち、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍである。
１．構成本実施の形態におけるランプ３０１の基本構成は、上記第２の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、高光束１７００ｌｍ対応であるため、ランプ入力が２１Ｗから２３Ｗに増大すると共に、発光管３０２の電極間距離Ｌｅをより長くしていることである。なお、本実施の形態でも、ガラス管９の管内径φｉは、上記実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲に規定されている。
【００７２】
ここで、本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管３０２は、ガラス管３０９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが６８０ｍｍである。そして、ガラス管３０９は略８周巻きの螺旋形状に形成され、発光管３０２の大きさは、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが９５ｍｍである。一方、外管バルブ３０６は、外径φが６０ｍｍ、長さＬｂが９０ｍｍである（図１及び図２参照）。
【００７３】
ランプ３０１の全体の大きさは、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１３８ｍｍであり、現行のランプ（ランプ径φ６５ｍｍ、ランプ長Ｌ１４０ｍｍ、光束１５２０ｌｍ）と比較して、光束が２００ｌｍ上がるにも拘わらず、長さＬは略同じであり、ランプ径φで５ｍｍの小形化が達成されている。次に上記構成のランプ３０１における性能について説明する。
【００７４】
まず、ランプ入力２３Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性は、従来一般蛍光ランプと同等のレベルまで改善され、また光束１７２０ｌｍが得られて、目標とするランプ効率７４．８ｌｍ／Ｗが達成された。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、現行のランプに比べて、特にランプ外径φを現行の６５ｍｍより小さい６０〜６５ｍｍに小形化することを目標とした。また、ランプ効率及び寿命時間の目標は、第２の実施の形態である１５００ｌｍクラスの２１Ｗ品種ランプ２０１と同様に、それぞれ７０ｌｍ／Ｗ以上及び６０００時間以上とした。
【００７５】
第２の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率の改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管３０９の管内径φｉと発光管２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ３０１の試作及びその測定を行った。その検討結果を図９に示す。ここで、発光管３０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図９に示す斜線内にあれば、上記目標を達成するランプ３０１を得ることができる。
【００７６】
以下図９について説明する。
１）ランプ小形化について図９における線３１は、ランプ３０１の形状として大きくてもそのランプ径φが白熱電球１００Ｗと略同等で、かつ長さＬが現行の２２Ｗ品種用と略同等となるように各管内径φｉにおける最大の電極間距離Ｌｅを結んだラインである。具体的には、各管径φｉにおける電極間距離Ｌｅは、外径φが略６０ｍｍ及び長さＬｂが略９０ｍｍの外管バルブ３０６内に収まり得る発光管３０２の最大長さから求めている。
【００７７】
２）ランプ寿命について図９における線３２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。これは、第１及び第２の実施の形態と同様に、発光管３０２の管壁負荷ｗｅが０．１６Ｗ／ｃｍ2に相当する電極間距離Ｌｅとして算出されたものである。
３）ランプ効率について図９における線３３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインであり、これは実験により求められている。
（第４の実施の形態）
上記第１の実施の形態では本発明を白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種に、第２の実施の形態では本発明を白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に、第３の実施の形態では本発明を白熱電球１００Ｗ代替の２３Ｗ品種にそれぞれ適用した例を示したが、本実施の形態では、光束５００ｌｍクラスの白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用したものである。
【００７８】
なお、本実施の形態では、現行の白熱電球４０Ｗ代替８Ｗ品種用のランプを「現行のランプ」ともいう。本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１、３０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に４００番台を、例えばランプの符号を４０１のように使用するが、これらは図示されていない。
本実施の形態において代替目標とする白熱電球４０Ｗのランプ形状寸法は、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが９８ｍｍであり、また光束は４８５ｌｍである。なお、この４０Ｗ白熱電球は、前記６０Ｗ及び１００Ｗ白熱電球と共に市場において主力品種として広く使用されている。また、現行の白熱電球４０Ｗ代替の８Ｗ品種における外管バルブ付き電球形蛍光ランプの形状は、ランプ径φが略６０ｍｍでランプ長Ｌが略１２２ｍｍである。そしてランプ性能は、光束が５００ｌｍでランプ効率が６２．５ｌｍ／Ｗである。
１．構成
本実施の形態におけるランプ４０１の基本構成は、上記第１〜第３の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、光束が５００ｌｍ対応であるため、ランプ入力が７Ｗに低減されると共に、発光管４０２の電極間距離Ｌｅも短縮されていることである。なお、本実施の形態でも、ガラス管４０９の管内径φｉは、上記第１の実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲に規定されている。
【００７９】
ここで、本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管４０２は、ガラス管４０９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが２５０ｍｍである。そして、ガラス管４０９は略３．５周巻きの螺旋形状に形成され、発光管４０９の大きさは、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが５２ｍｍである。一方、外管バルブ４０６は、外径φが５５ｍｍ、長さＬｂが４６ｍｍである(図１及び図２参照)。
【００８０】
ランプ４０１の全体の大きさは、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが９８ｍｍであり、現行のランプ（ランプ径φ６０ｍｍ、ランプ長Ｌ１２２ｍｍ）に比べて大幅に小形化されており、更に、白熱電球４０Ｗの形状（ランプ径φ５５ｍｍ、ランプ長Ｌ９８ｍｍ）と同等の大きさが達成されている。次に上記構成のランプ４０１における性能について説明する。
【００８１】
まず、ランプ入力７Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性は、従来一般蛍光ランプと同等のレベルまで改善され、また光束が５１０ｌｍとなり、またランプ効率が７２．９ｌｍ／Ｗとなり、目標とするランプ効率が得られた。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、まずランプサイズを白熱電球４０Ｗと略同等の形状まで小形化することを目標とした。また、ランプ効率及び寿命時間の目標は、前記第１〜第３の実施の形態で説明した各品種ランプ１、２０１、３０１と同様に、それぞれ７０ｌｍ／Ｗ以上及び６０００時間以上とした。
【００８２】
第１〜第３の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率の改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管４０９の管内径φｉ及び発光管４０２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ４０１の試作及びその測定を行った。その検討結果を図１０に示す。ここで、発光管４０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図１０に示す斜線内にあれば、上記目標を達成するランプ４０１を得ることができる。
【００８３】
以下図１０について説明する。
１）ランプ小形化について図１０における線４１は、ランプ４０１の形状が白熱電球４０Ｗと略同等になるように各管径φｉにおける最大の電極間距離Ｌｅを結んだラインである。具体的には、各管径φｉにおける電極間距離Ｌｅは、外径φが略５５ｍｍ及び長さＬｂが略４６ｍｍの外管バルブ４０６内に収まり得る発光管４０２の最大長さから求めている。
【００８４】
２）ランプ寿命について図１０における線４２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。これは、第１〜第３の実施の形態と同様に、発光管４０２の管壁負荷ｗｅが０．１６Ｗ／ｃｍ2に相当する電極間距離Ｌｅとして算出されたものである。
３）ランプ効率について図１０における線４３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインであり、これは実験により求められている。
（第５の実施の形態）
上記の第１〜第４の実施の形態では、２重螺旋形状のガラス管からなる発光管２、２０２、３０２、４０２を適用したが、その他の３本Ｕ形及び４本Ｕ形発光管を用いたランプについても検討した。なお、本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１、３０１、４０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に５００番台を、例えばランプの符号を５０１のように使用する。
【００８５】
この結果、３本Ｕ形及び４本Ｕ形発光管を用いたランプ５０１の基本構成として、上記２重螺旋形状の発光管によるランプ１、２０１、３０１、４０１と同様に、（ａ）発光管５０２内部に水銀を略単体形態で封入し、発光管５０２の管内径φｉを５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲に規定し、（ｂ）上記３本あるいは４本の少なくとも１本のＵ形ガラス管５０９の最冷点箇所５１６と、この最冷点箇所５１６に対峙する外管バルブ５０６の部位とをシリコン樹脂５１５等の熱伝導性媒体により熱的に結合して、この結合されたＵ形ガラス管の一部に形成される最冷点箇所を冷却することにより、基本的にランプ始動時の立ち上がり特性は、一般蛍光体と同等のレベルまで改善でき、併せて上記２重螺旋形状の発光管２、２０２によるランプ１、２０１と略同等のランプ効率が達成できることが明らかになった。
【００８６】
図１１は、第５の実施の形態である白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種用で例えば、４本Ｕ形発光管５０２を備えたランプ５０１の全体構成を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＸＸ線における断面平面図である。なお、（ａ）におけるＸＸ線は、外管バルブ５０６における最大の外径となる本実施の形態であるランプ５０１の特徴は、３本或いは４本のＵ形ガラス管５０９が一連の放電路をなすようにいわゆるブリッジ接合された発光管５０２から構成されていることである。そして、図１１では、４本のＵ形ガラス管５０９で最冷点箇所５１６の形成されるＵ形湾曲部とこれに対峙する外管バルブ５０６の下端部とが、シリコン樹脂５１５の熱伝導性媒体により熱的に結合されている。その他のランプ５０１の構成は、２重螺旋形状の発光管２を用いたランプ１に準じて構成されている。
【００８７】
ここで、特に発光管５０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅは、図６の斜線の範囲内において設定されており、これにより２重螺旋形状の発光管２を用いたときと同様に、ランプ効率７０ｌｍ／Ｗ及びランプ寿命６０００ｈｒｓを呈するランプが具現化できる。本実施の形態におけるランプの具体構成を説明する。
発光管５０２は、４本のＵ形ガラス管５０９からなり、その管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍ、電極管距離Ｌｅが３４０ｍｍに設定されている。また、Ｕ形ガラス管５０９の幅ｂは２０ｍｍである（図１１（ｂ）参照）。また、発光管５０２の外観の外径φｈが４６ｍｍ、長さＬｈが６０ｍｍになっている。外管バルブ５０６は、外径φが６０ｍｍ及び長さＬｂが５８ｍｍである。そして、最終のランプ５０１の全体の大きさとして、ランプ径φが６０ｍｍ及びランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、これは白熱電球６０Ｗと略同等である。
【００８８】
なお、発光管５０２を４本Ｕ形でなく３本Ｕ形ガラス管５０９で構成しても良い。但し、この場合は発光管５０２の長さＬｈが６０ｍｍから７３ｍｍと長くなり、よってランプ長Ｌが１１０ｍｍから１２３ｍｍへと長くなるのは避けられなかった。上記ランプ５０１は、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性が一般蛍光ランプと略同等のレベルまで改善され、また光束７８０ｌｍ及びランプ効率７０．９ｌｍ／Ｗという優れた特性が得られた。併せて、ランプ寿命６０００ｈｒｓ以上であることも確かめられた。
【００８９】
なお、白熱電球１００Ｗ代替で光束１５００ｌｍクラスの２１Ｗ品種用のランプ５０１ａ（白熱電球６０Ｗ代替と区別するために、上記のランプ５０１にａを追加した符号を使用する。）についても図１１と同様の基本構成からなる４本Ｕ形発光管５０２ａを装備し、発光管５０２ａの管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅを図８の斜線の範囲内において設定することにより、２重螺旋形状の発光管５０２ａを用いたときと同様の光束立ち上がり特性の改善とランプ効率７０ｌｍ／Ｗ以上の特性を呈するランプ５０１ａが具現化できた。
【００９０】
但し４本Ｕ形発光管５０２ａを用いる限り、ランプ５０１ａの全体形状が２重螺旋形状の発光管２０２を用いたときに比べて大きくなるのは裂けられなかった。例えば、発光管５０２ａの管内径φｉを７．４ｍｍ、管外径φｏを９．０ｍｍ及び電極間距離Ｌｅを６４０ｍｍにそれぞれ設定したとき、発光管５０２ａの外管の外径φｈが４６ｍｍ及び長さＬｈが９５ｍｍになり、このときの外管バルブ５０６ａは、外径φｂが６５ｍｍ及び長さＬｂが９０ｍｍとなった。
【００９１】
また、最終のランプ５０６ａの全体形状は、ランプ径φが６５ｍｍ及びランプ長Ｌが１４０ｍｍと大きくなった。ここで、大きくなったランプ長Ｌを前記２重螺旋形状の発光管１０２を用いたランプ２０１と同様の１２８ｍｍまで短縮するには、例えば５本Ｕ形の発光管を用いれば良い。
（第６の実施の形態）
上記の各実施の形態では、ランプ効率の目標を７０ｌｍ／Ｗ以上としたが、本発明者は、ランプの大きさを変えずにランプ効率をさらに向上させる技術の検討を行った。本実施の形態におけるランプと、第１の実施の形態におけるランプ１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に６００番台を、例えばランプの符号を６０１のように使用する。
【００９２】
図１２は、第６の実施の形態における白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種用のランプの全体構成を示す図である。本実施の形態におけるランプ６０１の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、構成が異なるのは、第１の実施の形態では、発光管２を形成するガラス管９の横断面が円形状であるのに対し、本実施の形態では、ガラス管６０９の横断面が楕円形状をしている点である。
１．ランプの構成及び特性
ａ）電極間距離が３４０ｍｍのタイプ本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管６０２を形成するガラス管６０９は、その内周面が、管短内径Ｄ１が５.４ｍｍ、管長内径Ｄ２が７．４ｍｍで、外周面が、管短外径が７．０ｍｍ、管長外径が９．０ｍｍの楕円形状をしている。また発光管６０２内の電極間距離Ｌｅは３４０＋βｍｍである。
【００９３】
上記のβは、旋回軸Ａ廻りを旋回するガラス管６０９の位置で変化する。例えば、断面形状が楕円形状のガラス管と、円形状のガラス管９との最外周の位置が同じであれば、βは最大（３０ｍｍ程度）となり、逆に断面形状が楕円形状のガラス管と、円形状のガラス管との最内周の位置が同じであれば、βは最小（略０ｍｍ）となる。
なお、Ｄ２は７．４ｍｍであり、第１及び第２の実施の形態における管内径φｉに等しい。また、発光管６０２は、第１の実施の形態と同様に、略５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６４ｍｍになっている。外管バルブ６０６の大きさは、外径φが５５ｍｍ、長さＬｂが５８ｍｍで、その内部に上記の発光管６０２が納まるようになっている。
【００９４】
ランプ６０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して、その長径が若干小さくなっている。一方、発光管６０２の下端部に形成される最冷点個所６１６と外管バルブ６０６の内周の下端部とを、透明なシリコン樹脂６１５を介して結合している。なお、発光管６０２の下端部と外管バルブ６０６内周の下端部との距離ｄは２ｍｍで、発光管６０２の下端部が、シリコン樹脂６１５により約２ｍｍ程度埋没している。
【００９５】
次に、上記構成のランプ６０１における性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７０ｍＡにおいて光束８２０ｌｍを得、目標の７０ｌｍ／Ｗを大きく超える７４．６ｌｍ／Ｗのランプ効率が得られた。
このランプ効率は、第１の実施の形態におけるランプ１のランプ効率に対して、約４％改善されている。このように、発光管６０２の断面形状を楕円状にすることにより、第１の実施の形態と同じ発光管２の長さであるにもかかわらず、ランプ効率を向上させることができる。これは、単位長当たりの発光管入力と内周面の表面積が同一の発光管２においては、楕円断面では円形断面に比べて光路が短縮されるため、それだけ最大の光束を発する温度が一層高温側へ移行できる。これにより、外管バルブ６０６内に装備されたときの発光管６０２内の水銀蒸気圧が上昇して生じるランプ効率の低下をより抑制でき、それだけランプ効率が一層改善されることになる。つまり、バルブ有りタイプのランプ６０１においては、基本的に楕円断面をなす発光管６０２を用いることはランプ効率改善のうえからも有利といえる。
【００９６】
ｂ）電極間距離が３６５ｍｍのタイプ本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管６０２を形成するガラス管６０９は、その内周面が、管短内径Ｄ１が５.４ｍｍ、管長内径Ｄ２が７．４ｍｍで、外周面が、管短外径が７．０ｍｍ、管長外径が９．０ｍｍの楕円形状をしている。また発光管６０２内の電極間距離Ｌｅは略３６５ｍｍである。発光管６０２は、第１の実施の形態と同様に、略５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６４ｍｍになっている。
【００９７】
ランプ６０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１００ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して小さくなっている。次に、上記構成のランプにおける性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約６５ｍＡにおいて光束８１０ｌｍを得、７４．６ｌｍ／Ｗのランプ効率が得られた。
【００９８】
これに対して、第１の実施の形態における、発光管２を構成するガラス管９の横断面の形状が内径７．４ｍｍ、外径９．０ｍｍの円形状をし、電極間距離が３４０ｍｍであるランプ１を、ランプ電流を７５ｍＡで口金上点灯した結果、光束が７９０ｌｍで、ランプ効率が７１．９ｌｍ／Ｗであった。上記のようにガラス管６０９の横断面形状を楕円形状にすることで、その楕円形状の管長内径と同じ寸法を管内径とした円形状のものより、入力電流を約１０ｍＡ低減でき、しかも光束を２０ｌｍ増加させることができ、ランプ効率を２．７ｌｍ／Ｗ増加できることが分かった。
【００９９】
２．発光管の製造方法ガラス管６０９の横断面が楕円形状の発光管２の製造方法について説明する。本実施の形態における楕円断面をなす発光管６０２は、上記の各実施の形態における円形断面をなす発光管２と同様に、円形断面の直管状のガラス管６３０（図省略）を使用し製作される。つまり、本発光管６０２の製造工程も、ガラス管６３０全体を加熱炉で軟化させ、この軟化したガラス管６３０を成形治具６２０に螺旋状に巻付けて加工するのである。
【０１００】
上記の第１の実施の形態において説明した円断面の発光管２の製作と異なるのは、成形加工中にガラス管６３１中に吹き込む窒素などのガスの制御圧力を、ガラス管６３１が楕円断面をなすように低減させる点と、図１３に示すように、成冶具６２０の溝部６２５における横断面の形状を楕円弧状にしている点である。なお、溝部６２５の横断面形状と一致する形状は、成形冶具６２０の軸方向と略平行、具体的には軸方向に対して螺旋角度分傾斜した方向が長軸となる楕円形状である。
【０１０１】
このため軟化したガラス管６３１が、成形加工中に吹き込まれるガスにより成形冶具６２０に押圧され、楕円断面の発光管６０２を容易に得ることができる。ここで、成形後のガラス管６３１の両端部は、成形前のガラス管６３０の円形断面を残している。このため、管短内径Ｄ１が５．０ｍｍ以下であっても、端部の管長内径Ｄ２は５．０ｍｍ以上となるので、電極の設置ができる。
３．検討内容
本発明者は、白熱電球を代替する省エネルギーの光源として、電球形蛍光ランプをより普及させるためには、バルブ有りタイプ及びバルブ無しタイプに関係なく、また発光管内に水銀が、主アマルガム形態で或いは単体形態で封入されたものに関係なく、さらにランプ効率を向上させる方法を検討した。
【０１０２】
１）楕円形状本発明者は、まず最大発光温度を高めるためにガラス管９の内径を小さくすることを検討した。第１の実施の形態では、管内径φｉを５ｍｍより小さくすると、ガラス管９内に電極７、８を設置できないという問題があった。しかしながら、ガラス管の横断面を楕円形状、具体的には楕円の管長内径Ｄ２を５ｍｍ以上にすれば、管短内径Ｄ１を５ｍｍ以下にしても、管長内径Ｄ２を利用して電極を挿入できると考えた。
【０１０３】
また、ガラス管６０９の横断面の内周を楕円形状、特に、その管短内径Ｄ１の方向が、水平方向（ガラス管９の旋回軸Ａに直交する方向）対して螺旋角度α傾斜した方向Ｂ（図１４参照）と略一致するような形状にすると、この楕円形状の管長内径Ｄ２と同じ管内径の円形状に対して、電極間における最短距離（電極間距離）を長くすることができる。
ここで、ガラス管９の横断面を楕円形状にすると電極間距離が長くなることを図１４で説明する。まず図１４は、ガラス管９の所定位置と、この位置から半周旋回した位置とを切断した図を示している。ガラス管６０９の横断面において、管短内径Ｄ１が方向Ｂと一致する楕円形状を実線で示し、この楕円の管長内径Ｄ２と同じ長さの管内径を有する円を仮想線（第１の実施の形態における発光管２に対応している。）で示している。なお、両者のガラス管９、６０９は、各中心が一致する場合を示している。
【０１０４】
発光管２、６０２内の電極間距離は、一般に発光管２、６０２内の両電極を結ぶ最短距離で得られるため、横断面の内周が楕円形状の場合において最短距離となる螺旋形状の軌道は、径がＬ１となる円周となり、また内周が円形状の場合において最短距離となる螺旋形状の軌道は、径がＬ２となる円周となる。このように、直径と長径とが同じ寸法である円形状及び楕円形状を比較すると、円形状よりも楕円形状の方が、電極間距離が長くなる。しかも、発光管２、６０２は、ガラス管９、６０９を旋回軸Ａ廻りに複数回旋回させて形成されているため、発光管２、６０２の全長では、その電極間距離の差が特に大きくなり、ランプ効率の向上が図れると考えた。
【０１０５】
また、楕円形状の発光管６０２において外側（旋回軸Ａと反対側）に位置する外周面が、円形状における外側（旋回軸Ａと反対側）の外周面より旋回軸Ａに近い位置にあり、発光管６０２の全体形状の外径を発光管２よりも小さくできる効果もあると考えた。以上のようにガラス管６０９の横断面の形状を、その管短内径Ｄ１の方向を方向Ｂに一致させた楕円形状にすることにより、長径と同じ直径の円形状に比べて、水銀原子から放射された紫外放射が管壁に至るまでの光路を全体として短くでき、しかも電極間距離を長くできるため、ランプ効率が向上すると考えたのである。
【０１０６】
そこで、発明者は、ガラス管６０９の横断面を楕円形状として、その管短内径Ｄ１と管長内径Ｄ２との比を変えてランプ効率を測定した。その結果を、管短内径Ｄ１／管長内径Ｄ２の比率（以下、「比率Ｄ１／Ｄ２」という。）と、ランプ効率の改善割合との関係として図１５に示す。この結果より、比率Ｄ１／Ｄ２が小さくなるに従って、ランプ効率の改善割合が大きくなることがわかった。
【０１０７】
なお、上記試験に用いたガラス管６０９は、電極間距離が４００ｍｍ、管長内径Ｄ２を８．０ｍｍと一定にし、管短内径を７．４ｍｍ、６．７ｍｍ、６．１ｍｍ、５．３ｍｍ、４．５ｍｍ、３．６ｍｍの６種類用いた。また点灯条件は、口金上点灯で、ランプ電流を９０ｍＡとした。特に、ガラス管６０９の横断面の形状を楕円形状にして、その管短内径Ｄ１の方向を方向Ｂに略一致させて、管短内径Ｄ１と管長内径Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）を、０．８５以下にするとランプ効率が、横断面の形状が管内径Ｄ２の円形状に比較して２％以上ランプ効率が向上することを見出した。なお、ランプ効率において２％向上すると、消費者にもその光束の違いが分かり、商品に特徴を持たせることができる。
【０１０８】
２）発光管の寸法と電極間距離について上記楕円断面をなす発光管６０２の具体構成の設定について説明する。まず発光管６０２を形成するガラス管６０９の内周の寸法は、管長内径Ｄ２の値が５ｍｍ以上で９ｍｍ以下が良い。これは、第１の実施の形態におけるガラス管９の管内径φｉが５ｍｍ以上９ｍｍ以下に設定する理由と同様である。また管短内径Ｄ１の値は３ｍｍ以上管長内径Ｄ２未満が良い。これは、管短内径Ｄ１が３ｍｍより小さくなると電極の設定が困難になり、またＤ２未満としたのは、ガラス管６０９の横断面の内周を略楕円形状にするためである。なお、電極は、図２に示すように扁平な形状をしており、この電極を収納するスペースとして、平面視で５ｍｍ×３ｍｍ程度必要である。
【０１０９】
次に発光管の寸法と電極間距離の設定方法について説明する。まず、螺旋状の発光管６０２に用いる直管状のガラス管６３０の内径を決定しておく。そして、発光管６０２の電極管距離Ｌｅの設定は、上記第１の実施の形態における円形断面からなる発光管２に関して図６に規定された範囲を利用すれば良い。すなわち、同図で表示されている発光管２の管内径φｉを本発光管６０２の管短内径Ｄ１として算出した値を用いて、電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。
【０１１０】
なお、図６には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、（３．０、１１６０）と（５．０、６９０）とを結ぶ線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、１１６０）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１１】
４．ガラス管の端部について上記の各実施の形態では、ガラス管の両端部、つまり発光管のケース側の端部は、螺旋状の発光管の旋回軸Ａと略平行な方向（ホルダーの主面に対して垂直な方向）に延びる直線状に形成されているが、ガラス管の両端部が、ホルダーに近づくに従って旋回軸に近づくように傾斜状にしても良い。このように傾斜状にすることで、発光管の旋回軸方向の寸法を、上記の実施の形態での発光管２に比べて小さくすることができる。
【０１１２】
５．その他上記の第６の実施の形態におけるランプ６０１は、白熱電球６０Ｗ代替としての１１Ｗ品の発光管に、その横断面が楕円とした例を示しているが、ランプ入力の異なる品種にも本発明は適用できる。
ａ）白熱電球１００Ｗ代替用２１Ｗ品種（符号にａを追加して付している）この場合も、発光管６０２ａの寸法の設定を行う際にも、上記の方法に準じて、図８を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ａを形成するガラス管６０９ａの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図８には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線２１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線２２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１３】
ｂ）白熱電球１００代替高光束形２３Ｗ品種（符号にｂを追加して付している）この場合も、発光管６０２ｂの寸法の設定を行う際にも、上記で説明した同様の方法に準じて、図９を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ｂを形成するガラス管６０９ｂの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図９には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線３１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線３２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１４】
ｃ）白熱電球４０Ｗ代替用７Ｗ品種（符号にｃを追加して付している）この場合も、発光管６０２ｃの寸法の設定を行う際にも、上記で説明した同様の方法に準じて、図１０を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ｃを形成するガラス管６０９ｃの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図１０には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線４１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線４２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
（変形例）以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
１．発光管の外観形状について
第１〜第５及び第６の実施の形態では、発光管は、ガラス管を円周状に巻きつけた螺旋形状、つまり発光管を平面視したときの形状が円形をしているが、例えば、平面視の発光管の形状が略楕円状になるように、ガラス管を楕円形状に巻き付けた形状にしても良い。但し、このようにするには成形冶具を割型にするなどの工夫が必要となる。さらには、発光管の螺旋形状は、その旋回軸が口金の中心軸（上下方向）と同じ方向になっているが、例えば、口金の中心軸と直交する方向でも良い。
２．発光管の管形状について
上記の第６の実施の形態では、ガラス管の横断面の内周面が非円形状、特に、ガラス管が旋回する旋回軸と略直交する方向の第１の径が、旋回軸と略平行な方向における第２の径より小であるような形状として、楕円形状を例示したが、第１の径が第２の径より小で、第２の径と第１の径との比率が０．８５以下であれば他の形状でも良い。
【０１１５】
例えば、図１６の（ａ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の旋回軸側（以下、「発光管の内側」といい、図１６では右側になる。）に位置する内周が、Ｄ１１の２倍の短径となる楕円形状をし、また、発光管９０２の旋回軸と反対側（以下、「発光管の外側」といい、図１６では左側になる。）に位置する内周が、Ｄ１２の２倍の短径となる楕円形状をした、つまり長径となる線分に対して発光管９０２の内側と外側との両側で形状が異なっていても良い。さらに、ガラス管９０９の横断面において長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円状に構成しても良い。
【０１１６】
このような場合においても、短径Ｄ１（Ｄ１＝Ｄ１１＋Ｄ１２）が長径Ｄ２より小さくなり、ガラス管９０９の横断面がＤ２を内径とした円形状のものより、水銀原子から放出された紫外放射が管壁までに至る光路が短くなり、断面の発光管９０２内の最適水銀蒸気圧を高めることができる。特に、Ｄ１１がＤ１２より小さい形状では、短径がＤ１２の２倍の楕円形状に比べて、発光管９０２の内側となる内周が発光管９０２の旋回軸から離れるため、電極間距離をより長くすることができる。
【０１１７】
なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ａ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を楕円弧状の一部と一致する形状に形成することで、ガラス管９３１の横断面を上記のような形状に容易に成形できる。また、図１６の（ｂ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２になる線分に対して発光管９０２の内側に位置する内周が、発光管９０２の内側へと三角形状に張り出すような形状でも良い。さらに、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円形状に構成しても良い。
【０１１８】
なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ｂ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を三角状に張り出す形状にすることで、ガラス管９３１の横断面の一部が、上記のような、三角状に張り出す形状に容易に成形できる。なお、上記の図１６の（ａ）及び（ｂ）の形状は、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０９の外側に位置する内周が楕円形状になっており、本発明での略楕円形状には、このような形状も楕円形に含まれるものとする。
【０１１９】
逆に、図１６の（ｃ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２になる線分に対して発光管９０２の内側に位置する内周が、発光管９０２の外側に凹むような、「く」の字形状でも良い。さらに、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円状に構成しても良い。ここで、上記のガラス管９０９の横断面形状が「く」の字状をした発光管９０２を備えたランプの具体的構成とそのランプ性能について説明する。本発光管９０２は、ガラス管９０９の横断面形状が「く」の字状になっており、その管短内径Ｄ１が４．０ｍｍ、管内外径Ｄ２が７．４ｍｍで、電極間距離が３８０ｍｍとなっている。発光管９０２は、上記の第６の実施の形態と同様に、５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６０ｍｍになっている。
【０１２０】
ランプは、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１００ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して小さくなっている。次に、上記構成のランプにおける性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７１ｍＡにおいて光束８３０ｌｍを得、７５．５ｌｍ／Ｗの高いランプ効率が得られた。
【０１２１】
このランプ効率は、上記第６の実施形態における１．ｂ）で説明した、ガラス管の横断面が楕円状のものを使用したランプよりも、２．６％改善されている。なお、本ランプにおいても、上記の各実施におけるランプと同様に、６０００時間以上のランプ寿命を有していることを確認している。なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ｃ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を「く」の字形状にすることで、ガラス管９３１の横断面が、「く」の字形状に容易に成形できる。
【０１２２】
第６の実施の形態及び図１６で示した各ガラス管６０９、９０９の横断面における第１の径Ｄ１の方向は、水平方向に対して旋回角度傾斜した方向と一致しているが、本発明では、このような場合も旋回軸に略直交する方向に含まれるものとしている。また、上記の実施の形態及び変形例では、ガラス管６０９、９０９の内周と外周の形状を略同一にしているが、例えば、内周の形状が楕円形状で、外周の形状が円形状のように内外周の形状を同一にしなくても良い。
３．水銀の封入形態について
上記各実施の形態では、基本的に水銀が発光管内に主アマルガムでなく単体の形態で封入され存在しているが、この場合電極近傍などに従来技術による小形の補助アマルガム、例えばインジウムInメッキされたステンレスメッシュ等が付設されても良い。つまり、小形補助アマルガムであれば、封入水銀の一部がこれに吸着されるだけであり、発光管内には十分な水銀が単体と存在しているので、光束立上り特性が悪くなることはない。
【０１２３】
また、上記の各実施の形態は、水銀を単体形態で発光管内に封入しているが、ランプ効率が、水銀を単体形態で封入したものに対して、さほど悪くならない範囲内であれば、水銀に主アマルガムを若干付加して使用しても良い。なお、ここでの主アマルガムは、Ｉｎ、Ｐｂを主成分とする主アマルガム、具体的には、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎ等である。
【０１２４】
さらに、水銀は単体形態で封入されているが、例えば、水銀単体での水銀蒸気圧特性と略同等な特性を有するものであればアマルガム形態をとっても良い。このようなものとしては、Ｉｎ、Ｐｂを主成分としないアマルガム形態、具体的には、ＺｎＨｇ、ＦｅＨｇ、ＢｉＨｇ、ＢｉＳｎＨｇ、ＳｎＨｇ等があり、これらの内の１つを使用しても良いし、或いはこれらを複数使用横しても良い。この場合においても、ランプ効率が、水銀を単体形態で封入したものに対して、さほど悪くならない範囲内であれば、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎ等の他のアマルガムを使用しても良い。
４．熱伝導性媒体について
上記各実施の形態では、発光管の下端部と外管バルブの内壁の下端部とを、シリコン樹脂により結合しているが、ランプ点灯中の発光管の熱を外管バルブ側に伝えることができれば良い。つまり、熱的に結合されておれば良い。例えば、シリコン樹脂と発光管の下端部とは結合されていなくても当接しておれば良く、また、消灯時は、シリコン樹脂と発光管とは接触しておらず、ランプ点灯後にシリコン樹脂が膨張して発光管に密着するようにしても良い。但し、シリコン樹脂と発光管、或いはシリコン樹脂と外管バルブとが結合されていない場合は、結合したものに比べて、発光管の温度低下の割合が小さくなるが、発光管の温度を低下させるという効果はある程度得ることはできる。
【０１２５】
また、発光管の熱を外管バルブに効率的に伝えるには、発光管から熱伝導性媒体への伝熱量を増やせば良く、発光管と熱伝導性媒体との結合面積を増加させる拡張部を発光管に設けても良い。具体的には、この拡張部は、図１８に示すように、発光管の下端部の一部を外管バルブ側に凸状に膨らませた凸部１８、或いは図１９に示すように、発光管の下端部に位置するガラス管の径が太い大径部１９等により構成されている。なお、図１８及び図１９は、凸部１８及び大径部１９は、第１の実施の形態におけるランプ１に適用させた例を示している。
【０１２６】
なお、これらの拡張部を設けることにより、発光管の最冷点温度Ｔはさらに１〜２℃低下されて、それだけランプ効率が一層改善されることも確かめられた。この拡張部は、ガラス管の対応する部分を加熱して軟化させて、ガラス管内に圧力制御されたガスを注入することで容易に成形できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明に係る電球形蛍光ランプ及び発光管の製造方法は、ランプ効率を現行品以上に向上させるのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた構成を示す正面図であり、（ｂ）は、発光管の下面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付ける工程を説明するための正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付ける工程を説明するための平面図である。
【図５】発光管が最大の光束を発する温度と管内径との関係を示す図である。
【図６】白熱電球６０Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す発光管の正面図である。
【図８】白熱電球１００Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図９】白熱電球１００Ｗ代替用高光束形２３Ｗ品種として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図１０】白熱電球４０Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態における発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付けた状態を示す縦断面図である。
【図１４】ガラス管の横断面形状が楕円形状と円形状における電極間距離の違いを説明するための図である。
【図１５】横断面形状が楕円形状にガラス管において、管短内径と管長内径との比率と、ランプ効率の改善割合との関係を示す図である。
【図１６】発光管を形成するガラス管の横断面の形状の変形例を示す図である。
【図１７】変形例の発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付けた状態を示す縦断面図である。
【図１８】発光管の電極側と反対側の端部に拡張部を設けた例を示す図である。
【図１９】発光管の電極側と反対側の端部に拡張部を設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１、５０１、６０１ ランプ
２、２０２、５０２、６０２、９０２ 発光管
４ ケース
５ 口金
６、５０６、６０６ 外管バルブ
７、８ 電極
９、２０９、５０９、６０９ ガラス管
１０、２１０ 折り返し部
１５、５１５、６１５ シリコン樹脂
１６、５１６、６１６ 最冷点箇所
２０、９２０ 成形冶具
３０ ガラス管
Ａ 旋回軸
φｉ ガラス管の内径
Ｌｅ 電極間距
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲する発光管を備えた電球形蛍光ランプ及び発光管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー時代を迎え、白熱電球を代替する光源として、ランプ効率が高くしかも長寿命な電球形蛍光ランプが注目されている。この電球形蛍光ランプ（以下、単に「ランプ」という。）は、湾曲状の発光管を備え、この発光管を覆う外管バルブありのものと、なしのものとの意匠性の異なる２タイプがある。以下、外管バルブありのランプをバルブ有りタイプ、また外管バルブなしのランプをバルブ無しタイプという。
【０００３】
この２タイプの違いは、単に外管バルブの有無だけでなく、バルブ有りタイプは、発光管内部に水銀、ビスマスＢｉ、インジュウムＩｎ、錫Ｓｎ等が含んだ合金形態、所謂主アマルガム形態で封入され、一方、バルブ無しタイプは、発光管内に、主アマルガム形態を取らずに水銀が単体形態で封入されている。当初、バルブ有りタイプも、発光管内に水銀単体が封入されていた。しかし、このタイプのランプを点灯すると、発光管が外管バルブに覆われている関係上、この外管バルブ内に熱がこもるため、発光管の温度が過度に上昇し、これに伴って、発光管内の水銀蒸気圧が上昇して、ランプ効率が著しく低下するという問題があった。なお、バルブ無しタイプでは、点灯中における発光管の温度上昇が小さく、ランプ効率の低下も少ないため、現在も発光管内に水銀単体が封入されている。
【０００４】
上記問題に対して、発光管内の水銀蒸気圧の上昇を抑制する技術が、特公平０３−２２０１６、特公平０３−２２０１７、特公平０３−２４０１８及び特公平０３−２４０１９の各号公報に記載のように多く提案された。しかしながら、これらの技術で効果が得られるのは、白熱電球４０Ｗを代替する９Ｗ品種のような少電力型のランプであり、白熱電球６０Ｗ及び１００Ｗを代替する１２Ｗ及び２２Ｗ品種になると、点灯中の発光管の温度上昇が大きく、水銀蒸気圧の上昇を効果的に抑制することができなかった。
【０００５】
このような背景から、白熱電球６０Ｗ及び１００Ｗ代替の１２Ｗ及び２２Ｗ品種にも対応できる技術として、発光管内に封入する水銀を単体形態で封入するのをやめ、現行品で使用されている主アマルガム形態で封入する技術が検討され、その結果として、ランプに使用する主アマルガムが、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎであれば、ランプ効率の低下を防げることを見出した。なお、この主アマルガム形態を用いる技術は、現在のほとんどのバルブ有りタイプについて導入され主流となっている。
【０００６】
その結果、白熱電球６０Ｗ品種を代替する３本Ｕ形および４本Ｕ形発光管を使用した１２Ｗ品種では、そのランプ効率が６８ｌｍ／Ｗのレベルが実現されるようになった。
【特許文献１】特公平０３−２２０１６号公報
【特許文献２】特公平０３−２２０１７号公報
【特許文献３】特公平０３−２４０１８号公報
【特許文献４】特公平０３−２４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにさまざまな技術により、ランプ効率の改善に大きな進展が見られた。しかしながら、ランプ効率の低下抑制用に主アマルガム形態を発光管内に封入したため、ランプ始動時の光束立上りが遅いという問題がある。これは、ランプ消灯時に水銀が主アマルガムに吸着されてしまい、ランプ始動時の水銀蒸気圧が一般蛍光ランプ、つまり水銀単体を使用したランプに比べて低いため、始動時の光束が少なくなるためである。
【０００８】
本発明は、上記にような問題点を鑑みてなされたものであって、ランプ効率を現行品以上に向上させると共に、ランプ始動時の立上り特性を一般蛍光ランプと同レベルに改善できる電球形蛍光ランプ及びよりランプ効率を向上させることができる発光管の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る電球形蛍光ランプは、外管バルブ内に湾曲した発光管が内包され、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されてなる電球形蛍光ランプであって、前記発光管内部に、水銀が、略、単体形態及び水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気圧特性を有するアマルガム形態のうち、少なくとも１形態で封入されていると共に、前記発光管を形成するガラス管の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であることを特徴としている。特に、前記水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気特性を有するアマルガム形態は、ＺｎＨｇ、ＦｅＨｇ、ＢｉＨｇ、ＢｉＳｎＨｇ、ＳｎＨｇの内、１以上含む形態であることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、発光管内に水銀が単体形態で封入されているため、一般蛍光ランプと同等の立上り特性を得ることができる。しかも、ガラス管の横断面の内径を５ｍｍ以上９ｍｍ以下にしているので、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くでき、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなり、現行品以上のランプ効率を得ることができる。
【００１１】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、３７０）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（５．０、６９０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球６０Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球６０Ｗ品種と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１２】
さらに、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、７００）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（５．０、９３０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球１００Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球１００Ｗ品種代替としての現行の２２Ｗ品種よりも小さくできる。
【００１３】
しかも、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、８００）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（５．０、１０００）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球１００Ｗ代替の高光束形２３Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１４】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記ガラス管の内径をφｉ（ｍｍ）、前記発光管内の電極間距離Ｌｅ（ｍｍ）とし、それぞれを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で表すときに、前記（φｉ、Ｌｅ）が、点（５．０、２７０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（５．０、５９０）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００１５】
しかも、前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状に形成され、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに前記熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴としている。この構成では、ランプ点灯中における発光管の最冷点箇所が折り返し部周辺になり、この部分の熱を熱伝導性媒体を介して外管バルブに伝えることができ、最冷点箇所の温度を効果的に低下させることできる。
【００１６】
螺旋状に湾曲するガラス管を有する発光管を備え、前記ガラス管の横断面の内周が非円形状をしていることを特徴としている。特に前記ガラス管は旋回軸廻りに旋回され、前記ガラス管の横断面の内周において、前記旋回軸と略直交する方向の第１の径が、前記旋回軸と略平行な方向の第２の径より小であることを特徴としている。
具体的には、前記ガラス管の横断面形状が略楕円であることを特徴とし、又は、前記ガラス管の横断面形状が「く」の字形状をしていることを特徴としている。この構成によると、第１の径が第２の径より小さく、例えば、ガラス管の横断面における内周の形状が第２の径と同寸法の直径を有する円形状に比べて、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くできると共に、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。従って、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなりランプ効率を向上させることができる。しかも、第１の径の内周が旋回軸と略直交する方向なので、ガラス管の横断面における旋回軸側の内周が、前記円形状における旋回軸側の内周よりも旋回軸から離れた位置にあり、前記円形状のものに比べて電極間距離を長くすることができ、ランプ効率を向上させることできる。
【００１７】
また、前記第１の径をＤ１（ｍｍ）、前記第２の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、Ｄ２の値が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、且つＤ１の値が３ｍｍ以上Ｄ２未満であることを特徴としている。この構成にすれば、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁に至るまでの光路を短くでき、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中に発光管の温度が上昇しても、ランプ効率の低下を抑制することができる。また、第２の径を利用すると電極の設置が容易にできる。
【００１８】
さらに前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、８５５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球６０Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球６０Ｗ品種と同等の大きさにできる。
【００１９】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴としている。この構成を白熱電球１００Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを白熱電球１００Ｗ品種代替としての現行の２２Ｗ品種よりも小さくできる。
【００２０】
さらに、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球１００Ｗ代替の高光束形２３Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００２１】
また、前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする。この構成を白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用すると、ランプ効率を現行品以上にできると共に、ランプ寿命を６０００時間保証でき、しかもランプの大きさを従来品と同等もしくはそれ以下の大きさにできる。
【００２２】
しかも、前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をしていることを特徴としている。この構成によると、外管バルブ内の限られた空間を有効に利用でき、例えば、発光管が３本Ｕ形状をしたものより、電極間距離を長くすることができる。
【００２３】
また、前記発光管の内部に、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で封入されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管内にアマルガム形態が封入されたものより、ランプ始動時の立上り特性を向上させることができる。さらに、前記発光管を内包する外管バルブを備え、前記ガラス管は、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管の折り返し部の熱を熱伝導性媒体を介して外管バルブに伝えることができ、発光管の温度を効果的に低下させることができる。
【００２４】
しかも、前記ガラス管は、前記電極を封装する部分が円形断面をしていることを特徴としている。この構成によれば、ガラス管の中央部の形状に拘わらず、電極のガラス管内への挿入及び封装を容易にできる。また、前記熱伝導性媒体により結合されている前記ガラス管の折り返し部と前記外管バルブとの間隔が６．０ｍｍ以下であることを特徴としている。この構成によれば、発光管の折り返し部の熱を外管バルブに効果的に伝えることができる。
【００２５】
さらに、前記熱伝導性媒体として、金属、ゴム、樹脂のいずれかを用いたことを特徴としている。特に前記熱伝導性媒体として、透過性のシリコン樹脂を用いたことを特徴としているので、ランプの外観を損なうことなく、発光管の温度を低下させることができる。しかも、前記発光管における前記熱伝導性媒体と結合する部分に、前記熱伝導性媒体との結合面積を拡張させる拡張部が形成されていることを特徴としている。この構成によれば、発光管の温度をさらに１〜２℃下げることができ、ランプ点灯中のランプ効率を向上させることができる。
【００２６】
また、前記ガラス管は、前記折り返し部と、この折り返し部につながる第１及び第２の旋回部との隙間が、ガラス管の折り返し部の外径より小であることを特徴としている。この構成によれば、発光管から旋回軸方向の電極側と反対側への発光分布が均一なものとなる。また、軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、前記溝部の横断面形状が非円弧状であることを特徴とし、特に、前記溝部の横断面形状が、旋回軸方向と略平行な方向が長径となる楕円形の一部と略一致していることを特徴とし、前記溝部の横断面形状が、「く」の字形であることを特徴としている。このような方法で製造することで、螺旋形状の発光管を形成するガラス管の横断面の内周を非円形状、特に楕円形状「く」の字形状に容易にできる。
【００２７】
さらに、前記溝部は、前記成形冶具の頂部から基部に向かう２重螺旋状になっており、前記頂部に前記ガラス管の略中央部を位置決めした状態で、前記成形冶具にガラス管を巻き付けて２重螺旋状の発光管を得ることを特徴としているので、２重螺旋形状の発光管を容易に形成できる。また、前記ガラス管を前記成形冶具に巻き付ける際に、ガラス管内に圧力流体を封入することを特徴としている。このため、軟化状態のガラス管の潰れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、外管バルブ内に湾曲した発光管が内包され、前記発光管の一部が熱伝導性媒体を介して前記外管バルブに熱的に結合されてなる電球形蛍光ランプであって、前記発光管内部に、水銀が、略、単体形態及び水銀単体の点灯中の水銀蒸気圧特性と略同等な水銀蒸気圧特性を有するアマルガム形態のうち、少なくとも１形態で封入されていると共に、前記発光管を形成するガラス管の横断面形状が略円形であり、かつ、その内径が５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。この構成では、発光管内に水銀が単体形態で封入されているため、一般蛍光ランプと同等の立上り特性を得ることができる。しかも、ガラス管の横断面の内径を５ｍｍ以上９ｍｍ以下にしているので、発光管から発する光束が最大となる温度を上昇させることできる。このため、ランプ点灯中の発光管の温度との差が小さくなり、現行品以上のランプ効率を得ることができる。
【００２９】
また、軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、前記溝部の横断面形状が非円弧状である。このような方法で製造することで、螺旋形状の発光管を形成するガラス管の横断面形状を非円形状に容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る電球形蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
１．電球形蛍光ランプの構成について１）全体構成について図１は本発明に係る電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構造を示す正面図である。この電球形蛍光ランプ１（以下、単に「ランプ１」という。）は、白熱電球６０Ｗの代替用である１１Ｗ品種である。ランプ１は、同図に示すように、螺旋状に湾曲する発光管２と、この発光管２を点灯させるための点灯回路３と、点灯回路３を収納し且つ口金５を有するケース４と、発光管２を覆う外管バルブ６とを備えている。
【００３１】
図２の（ａ）は、発光管２の一部を切り欠いた構造を示す正面図であり、（ｂ）は発光管を下方から見た下面図である。発光管２は、ケース４の開口から下方（口金５と反対側）に延伸しており、発光管２を形成するガラス管９は、その両端がケース４側に位置するように、両端間の略中央の折り返し部１０で折り返されている。
ガラス管９は、旋回軸Ａを中心とした軸廻り（以下、単に「旋回軸Ａ廻り」という。）を旋回しながら一方の端部から旋回軸Ａ廻りに旋回しながら下方の折り返し部１０に向かう第１の旋回部１１ａと、折り返し部１０から旋回軸Ａ廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部１１ｂとを有する２重螺旋形状をしている。第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂは、両者をあわせて旋回軸Ａを略５周旋回している。
【００３２】
なお、上記のように、旋回軸Ａ廻りを旋回している状態を、その周回数を用いて、例えば、「５周巻き」という。また、ガラス管９は、水平方向（旋回軸Ａに対して直交する方向）に対して所定角度（この角度を、以下「螺旋角度」という。）傾斜しながら、旋回軸Ａ廻りを旋回している。ここで、発光管２の形状として螺旋形状を選択した理由は、現行のＵ形状より、発光管２の電極間距離、つまり放電路長を長くすることができ、全体として発光管２の小形化が図れるからである。
【００３３】
ガラス管９の両端部には、電極７、８が封装されている。この電極７、８には、タングステン製のコイル電極が用いられており、この電極７、８は、ビーズガラスにより仮止めされた状態でガラス管９内に挿入され、電極７、８用のリード線７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂがガラス管９に封着されている。このためガラス管９内は気密状に封止されることになる。
【００３４】
この気密封止されたガラス管９内には、水銀が単体形態で約５ｍｇ封入され、また緩衝ガスとしてアルゴン・ネオンガスが封入されている。なお、ガラス管９の内面には、希土類の蛍光体が塗布されている。ここで使用されている蛍光体は、赤、緑、青発光の３種類のＹ2Ｏ3：Ｅｕ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ2Ｔｂ及びＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体を混合したものである。
【００３５】
ここで、ガラス管９内に封入された水銀は、発光管２の点灯動作時における水銀蒸気圧が略水銀単体の蒸気圧値を呈するような形態で存在することが基本である。従って、発光管２の製造工程において封入する水銀は単体形態でも良くまた、点灯動作時の水銀蒸気圧が水銀単体に近い値を呈する、例えば、亜鉛水銀などの形態でも良い。
発光管２は、その電極７、８側の端部がホルダー１２の下面に固定され、またこのホルダー１２の裏面には、図１に示すように、発光管２を点灯させるための電気部品１３が装着されている。なお、これらの電気部品１３により発光管２を点灯させるための点灯回路３が構成されている。ケース４は、合成樹脂製であって、図１に示すように、下拡がりの筒状をしている。ケース４内には、点灯回路３側が奥側となるようにホルダー１２が開口部から挿入され、ホルダー１２の周縁部がケース４の内壁に接着剤、ねじ等の適宜装着手段により装着されている。ケース４の上部、つまり開口部と反対側には、Ｅ２６用の口金５が装着されている。なお、図１では、発光管２と点灯回路３との電気的接続及び口金５と点灯回路３との電気的接続の図示は省略している。
【００３６】
外管バルブ６は、発光管２を覆うためのもので、その開口部がケース４の開口部の内側に挿入され、外管バルブ６の開口側の端部がケース４の開口部の内側に、接着剤、ねじ等の適宜装着手段により固着されている。そしてこの外管バルブ６とケース４とで外囲器が構成される。以下、ランプ１の外観の外径、つまり外管バルブ６の外径をランプ径φとし、ランプ１の全長、つまりケース４の口金５を含めた外囲器の全長をランプ長Ｌとする。本実施の形態における外管バルブ６は、ガラス製であって、その形状がなす状、所謂Ａ型をしている。
【００３７】
外管バルブ６の内壁の下端部及び発光管２の下端部は、熱伝導性媒体１５により熱的に結合されている。このため、ランプ１を点灯したときに、発光管２の温度が上昇しても、その熱が熱伝導性媒体１５を介して外管バルブ６へと伝わり、発光管２の温度、特に発光管２の下端部の温度上昇を抑制することができる。ここで、発光管２の下端部の温度上昇を抑制する理由は、発光管２の最も温度の低い箇所（以下、「最冷点箇所」という。）の温度を下げれば、発光管２内の水銀蒸気圧が効果的に下がるためであり、本実施の形態のような螺旋状の発光管２の場合には、電極７、８から最も離れた箇所、つまり発光管２の下端部が、最冷点箇所になるためである。なお、この最冷点箇所は、ガラス管９の折り返し部１０でもある。
【００３８】
熱伝導性媒体１５には、例えば、金属、合成樹脂、ゴム等を使用することができる。但し、発光管２から発せられた光は、熱伝導性媒体１５を介して外管バルブ６から外部、特に下方に放射されるため、熱伝導性媒体１５は、当然光透過性に優れたものが良い。さらに、発光管２の温度上昇を考慮すると、耐熱性に優れたものが良く、これらを満足する具体的材料として、透明のシリコン樹脂がある。
【００３９】
２）具体的構成について本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管２を形成するガラス管９は、図１及び図２に示すように、その管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍである。発光管２は、その電極間距離が３４０ｍｍで、ガラス管２が旋回軸Ａ廻りを略５周旋回する螺旋形状に形成されている。また、発光管２の外観の外径φｈが３６ｍｍで、長さＬｈが６４ｍｍになっている。
【００４０】
ガラス管９の折り返し部１０と、この折り返し部１０で折り返された最下位に位置する第１及び第２の旋回部１１ａ、１１ｂとの間の隙間Ｓは、図２の（ｂ）に示すように、ガラス管９の管外径φｏが９．０ｍｍであることから、４．５ｍｍとなる。このことから、発光しない部分（隙間部分）の面積が、発光管２の下面図において、発光する部分（両旋回部１１ａ、１１ｂと折り返し部１０）の面積に対してその割合が小さくなり、発光分布が略均一となると共に、発光管２の下端部からの、所謂直下照度が増大できる。
【００４１】
外管バルブ６は、外径φが５５ｍｍ及び長さＬｂが５８ｍｍであり、その内部に上記の発光管２が納まるようになっている。なお、発光管２の長さＬｈ（６４ｍｍ）が、外管バルブ６の長さＬｂ（５８ｍｍ）より長くなっている（図１参照）のは、発光管２を取り付けたホルダー１２がケース４内に挿入された状態でケース４に装着されているからである。
【００４２】
ランプ１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、一般の白熱電球６０Ｗ品種のランプ径が６０ｍｍ、ランプ長が１１０ｍｍに対して、ランプ径が５ｍｍ小さくなり、ランプ長が同等となっており、白熱電球６０Ｗ品種より小形化されている。次に、上記構成のランプ１における性能について説明する。
ランプ入力１１Ｗでランプ１を、口金５を上にした状態で点灯（以下、単に「口金上点灯」という。）したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来の一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７５ｍＡにおいて光束７９０ｌｍを得、ランプ効率として目標の７０ｌｍ／Ｗ以上である７１.９ｌｍ／Ｗが得られた。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
【００４３】
３）発光管の製造方法についてここで発光管２の製造方法を説明する。図３及び図４は、２重螺旋状の発光管を成形冶具を用いて製造する製造工程を説明する図であり、図３は成形冶具を正面から見た図であり、図４は成形冶具を上方から見た図である。まず、図３の（ａ）、図４の（ａ）に示すように、成形用の成形冶具２０を用意する。この成形冶具２０は、図３の（ａ）に示すように、円柱形状をしており、その外周には螺旋状の溝部２５を有している。この溝部２５は、成形冶具２０の頂部から付け根部（成形冶具２０の下端部）に向かう２重螺旋状をしている。
【００４４】
成形冶具２０の一端（上端）である頂部２１には、発光管２の折り返し部１６を形成するための返し部２２と、巻き付け時にガラス管成形冶具２０から外れるのを防止するための押さえ部２３とが、成形冶具２０の頂部の中心（成形冶具の軸心を通る点）に対して対称な位置に配されている（図４の（ａ）参照）。なお、図３の（ａ）、図４の（ａ）に示す２５ａは、溝部２５の底面（螺旋形状の発光管の内周となる）を示しており、この底部２５の螺旋方向の頂部２１側の終端が返し部２２になっている。
【００４５】
一方、成形冶具２０の他端（下端）は、成形冶具２０を駆動装置に装着するための装着部２４となっている。なお、駆動装置は、成形冶具２０をその軸心廻りに回転しながら軸心方向に移動させる機能を有している。次に、横断面が円形状をした直管状のガラス管３０を用意し、このガラス管９全体を加熱して軟化させる。この軟化したガラス管３０の略中央部を、図３の（ｂ）、図４の（ｂ）に示すように、成形冶具２０の頂部２１の返し部２２間にセットする。そして、図３の（ｃ）、図４の（ｃ）に示すように、ガラス管３０の両端を把持した状態で、成形冶具２０を軸心廻りのＢ方向に回転させると共にＸ方向に移動させることにより、軟化したガラス管９を螺旋状の溝部２５に沿って成形冶具２０に巻き付ける。なお、成形冶具２０が１回転する間にＸ方向に移動する移動量は、成形冶具２０上の溝部２５の螺旋形状の１ピッチと一致するように制御されている。
【００４６】
この際に、巻き付けられたガラス管３０の横断面が円形状となるように、溝部２５の横断面形状が円弧状をしている。またガラス管３０の巻き付け中は、圧力制御された窒素等のガスがガラス管３０内に吹き込まれる。なお、ガスの吹き込みは、ガラス管３０を成形冶具２０の溝部２５に沿って巻き付けた後に行っても良い。また、本実施の形態では、ガラス管３０内に、窒素等の気体を吹き込んでいるが、気体の代わりに液体、例えば、水、酢酸ブチル等を吹き込んでも良い。
【００４７】
そして巻き付けが完了してガラス管３０の温度が下がると、巻き付け時の回転と反対方向（反Ｂ方向）に成形冶具２０を回転させて、成形冶具２０からガラス管３０を外す。従って、成形冶具２０を図３の反Ｂ方向に回転させると、成形冶具２０から容易にガラス管３０を取り外せることができる。
２．検討内容本発明者は、バルブ有りタイプのランプ１の検討にあたり、以下の４つを具体的目標とした。
【００４８】
ａ）ランプ始動時の光束立上り特性を従来の一般蛍光ランプと同等のレベル（具体的には、室温２５℃で、点灯してから３秒後（以下、「点灯直後」ともいう。）の光束値が定常点灯時の６０％にする。
ｂ）ランプ１の外観寸法を白熱電球、特に６０Ｗ品種の大きさ、つまりランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍの大きと同等以下まで小形化する。
【００４９】
ｃ）ランプ効率を現行品のランプの６８ｌｍ／Ｗより高い、７０ｌｍ／Ｗ以上とする。
ｄ）ランプ寿命を、日本電球工業会規格ＪＥＬ２０１規格で定められた６０００時間以上とする。
本発明者は、上記の目標を達成すべく検討を進める際に、現行品で使用されている主アマルガム形態を発光管２内に封入するのではなく、水銀を単体形態で封入して、ランプ点灯中におけるランプ効率の低下を抑制できる手段を探索した。
【００５０】
１）管内径についてまず、点灯中におけるランプ効率の低下の原因は、発光管の温度上昇により発光管内の水銀蒸気圧が上昇すると、放電空間内の水銀原子が増加し、ある水銀原子から放出された紫外放射が、他の水銀原子に吸収されるからだといわれている。このため、本発明者は、水銀原子から放出された紫外放射が発光管の管壁（内周）に至るまでの光路を短くすれば、紫外放射が他の水銀原子に吸収される割合が少なくなる、つまり、発光管２を形成するガラス管９の管内径φｉを小さくすれば、ランプ効率の低下を抑制できると考えた。
【００５１】
そこで、発光管２に用いるガラス管９の管内径φｉを５〜１２ｍｍの範囲で変えたときに、その管内径φｉにおける最大ランプ効率を与える水銀蒸気圧を特定するための実験を行なった。具体的には、ガラス管９の管内径φｉを５から１２ｍｍまで１ｍｍずつ大きくしたランプをそれぞれ製作し、これらのランプについて実験を行った。ここで、管内径φｉの範囲として５〜１２ｍｍを選定したのは、管内径φｉが５ｍｍより小だと発光管２内への電極７、８の設置が難しく、一方管内径φｉが１２ｍｍより大だと発光管２が大きくなり、ランプ１の小形化が難しくなるからである。
【００５２】
また、上記の管内径φｉに対応する電極間距離Ｌｅは、発光管２の管壁負荷ｗｅが従来品からのデータにより０．１３W／ｃｍ2になるように決定されている。この理由は、管壁負荷ｗｅの値が０．１３W／ｃｍ2であれば、ランプ１の寿命が略６０００時間を保証できることを、本発明者が行ったランプ寿命特性に関する検討結果から得られているからである。この管壁負荷ｗｅは、発光管入力値を発光管２の内周面の表面積π×φｉ×Ｌeで除した値である。ここで、発光管入力値は、ランプ入力値（１１Ｗ）に点灯回路３の回路効率（０．９１）を乗じて算出される。
【００５３】
実験では、バルブ無しタイプのランプを温度制御可能な恒温槽内に設置して、発光管内の水銀蒸気圧を変化させた。具体的には、発光管内の水銀蒸気圧を変化させるために恒温槽内の温度を変化させ、発光管が最大の光束を発光する温度（以下、「最大発光温度Ｔ」という。）を測定した。なお、発光管が最大の光束を発する水銀蒸気圧を最適水銀蒸気圧ともいう。
【００５４】
この結果を図５に示す。同図に示すように、管内径φｉが小さくなるに従って最大発光温度Ｔが上昇している。特に、管内径φｉを５ｍｍまで小さくすると、最大発光温度Ｔが６５℃まで高くなることがわかった。このことより、発光管２の温度が最も低い最冷点箇所の温度（以下、単に「最冷点温度」という。）、つまり発光管２の下端部の温度が、仮に上記の最大発光温度と略等しくなれば、ランプ点灯中におけるランプ効率の低下はなくなることになる。ここで、最冷点温度と最大発光温度とを比較しているのは、最大の光束を発する水銀蒸気圧となる温度が最大発光温度であり、また水銀蒸気圧を決定する温度は発光管２の最冷点温度だからである。
【００５５】
２）発光管の温度について本発明者は、次いでランプ点灯中における発光管２の最冷点温度を低下させる手段を探索した。なぜなら、上述のように、ランプ点灯中の発光管２の最冷点温度が６５℃以下にできれば、発光管２の管内径φｉを小さくすることで、ランプ点灯中のランプ効率の低下を抑制できるからである。
ここで、予備検討として、ガラス管９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが３４０ｍｍの発光管２を用いて、白熱電球６０Ｗ品種の大きさ（ランプ径φ：６０ｍｍ、ランプ長Ｌ：１１０ｍｍ）とほぼ同等の大きさに試作したランプ１をランプ入力１１Ｗで点灯させて、発光管２と外管バルブ６の温度測定を行なった。なお、点灯の条件は口金上点灯である。また、外管バルブ６の形状は白熱電球６０Ｗと同様なＡ型を使用した。
【００５６】
この測定結果は、発光管２では、その下端部の温度が約７５℃と最も低く、発光管２の下端部に最冷点箇所が形成されることが確認できた。このことから、発光管２の最冷点温度を１０℃以上下げることができれば、ランプ点灯中の発光管２の最冷点温度と、最大光束を発する最大発光温度Ｔとを略一致させることができる。一方、発光管２の最冷点箇所に対向する外管バルブ６の下端部の温度は約５０℃であり、両者間の温度差が約２５℃であった。
【００５７】
そこで、本発明者は、点灯中の発光管２の熱を、発光管２を覆う外管バルブ６に伝えることができれば、発光管２の温度が下がると考え、図１にも示したように、熱伝導体媒体を用いて、発光管２の最冷点箇所１６と、この最冷点箇所１６に対向する外管バルブ６とを熱的に結合するという手段を選択し、その有効な適用方法を検討した。
熱伝導性媒体１５には、上述したように、耐熱性及び光透過性に優れた材料を探索し、透明なシリコン樹脂を選択した。またこのシリコン樹脂を用いることにより透明ゆえにランプ１の美観も損なうことがなく、また点灯後にシリコン樹脂が影として外管バルブ６に現出することもない。発光管２の下端部と外管バルブ６の内壁の下端部との距離ｄ（図１参照）を２ｍｍと設定し、発光管２の下端部を約２ｍｍだけシリコン樹脂に埋没させている。ここで、上記測定に用いたランプ１において、発光管２の下端部と外管バルブ６の内壁の下端部との距離ｄを６.０ｍｍより長く設定すると、最冷点温度の低下割合が減少することがわかった。従って、上記距離ｄは６.０ｍｍ以下の範囲に規定されるべきである。
【００５８】
発光管２の下端部と、外管バルブ６との距離ｄは、熱伝導性を考慮すると、互に密着させて、発光管２の下端部から外管バルブ６に熱が直接伝わるように構成するのが良い。しかしながら、発光管２及び外管バルブ６は互いにガラス製であるため、ランプ１の搬送時、或いはランプ１の点灯具への装着時等に、衝撃負荷のような何らかの負荷がランプ１に作用した際に、損傷する可能性がある。従って、発光管２と外管バルブ６との間に、若干の間隙があるほうが好ましい。なお、この間隙にシリコン樹脂を充填しているため、ランプ１に上記のような負荷が作用しても、その負荷をシリコン樹脂である程度吸収することもできる。
【００５９】
上記構成のランプ１を点灯させて、発光管２の下端部にある最冷点温度の温度測定を行った。その測定結果は、最冷点温度は６３℃となり、予備検討で行ったシリコン樹脂を利用していないもの（最冷点温度：７５℃）に対して約１２℃低下し得ることがわかった。このことから、発光管２の下端部と外管バルブ６の下端部とをシリコン樹脂で結合することで、発光管２の下端部にある最冷点温度を６０〜６５℃の範囲にすることができ、この６０〜６５℃の範囲で発光管２の発光する光束が最大となる管内径φｉは５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲となる。
【００６０】
３）小形化及びランプ効率について上記のような管内径の細い発光管２とシリコン樹脂を用いたランプ１において、白熱電球６０Ｗ品種と同等の大きさ、ランプ効率７０ｌｍ／Ｗ以上及びランプ寿命６０００時間以上を保証する、という残された目標を達成するための検討を行った。その検討結果を図６に示し、発光管２の管内径φｉと電極間距離Ｌｅとが、図６に示す斜線部内であれば、上記目標を達成できるランプ１を得ることができる。以下、図６の説明及び上記目標を達成できる理由について説明する。
【００６１】
ａ）ランプ形状の小形化について図６における線１は、白熱電球６０Ｗの大きさに対応する外管バルブ６内に納まりうる範囲内で、各管内径における最大の電極間距離を結んだラインである。すなわち、ランプ１形状の小形化のためには、電極間距離Ｌｅを短縮して発光管２を小形化する必要があり、白熱電球と同等の大きさに対応する外管バルブ６（外径φ５５ｍｍ、長さＬｂ５８ｍｍ）内に収まり得る発光管２の最大の長さを算出して、その最大の電極間距離Ｌｅを求めている。なお、線１上の値は電極間距離Ｌｅの上限値となる。
【００６２】
ｂ）ランプ寿命について図６における線２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる各管内径における電極間距離Ｌｅを結んだラインである。ランプ寿命が６０００時間以上になるよう保証するには、本発明者のランプ寿命特性に関する検討により、発光管２の管壁負荷ｗｅの値が０．１６Ｗ／ｃｍ2以下に規定すれば良いことが得られている。
ｃ）ランプ効率について図６における線３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。このライン上の電極間距離Ｌｅは、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる値を実験により求めた。具体的には、ガラス管９の管内径φｉが５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲で発光管２を作製し、この発光管２の電極間距離Ｌｅを種々換えて実際に点灯させて、その光束を測定し、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを求めている。
【００６３】
４）まとめ以上の検討から、本実施の形態であるランプ１の構成をまとめると、発光管２には、アマルガム形態を取らずに水銀が単体形態として封入され、発光管２を構成するガラス管９の管内径φｉが５.０ｍｍ〜９.０ｍｍの範囲に規定され、発光管２１の下端部と、外管バルブ６の内壁の下端部とがシリコン樹脂により熱伝導可能に結合されている。
このように、発光管２内に水銀が単体で封入されているので、一般の蛍光ランプ１と同等の光束立上り特性を得ることができる。また、管内径φｉを５．０〜９．０ｍｍの範囲にすることで、最大の光束を発する温度を６０〜６５℃の範囲にできるため、ランプ点灯中に発光管２の温度が上昇しても、最大の光束を発する温度との温度差が小さくなり、ランプ効率の低下を抑制することができる。また、管内径φｉを小さくすることで、電極間距離Ｌｅを長くでき、ランプ効率を向上させることができる。さらに、シリコン樹脂を用いて発光管２と外管バルブ６とを結合することにより、ランプ点灯中に発光管２から発生する熱を外管バルブ６に伝えることができ、発光管２の温度を下げることができる。
【００６４】
特に、白熱電球６０Ｗ代替として、発光管２の電極間距離Ｌｅを、図６の斜線表示の範囲内に規定することにより、ランプ１は、従来の白熱電球６０Ｗと同等或いはそれより小さくなり、さらにランプ効率が７０ｌｍ／Ｗ以上で、ランプ寿命が６０００時間以上を達成できる。
（第２の実施の形態）上記第１の実施の形態では、本発明を白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種に適用させた例を示したが、本実施の形態では、白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に適用させたものである。本実施の形態におけるランプと、第１の実施の形態におけるランプ１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に２００番台を、例えばランプの符号を２０１のように使用する。このため、構成に符号が付されているが、図示されていない（例えばランプ２０１、外管バルブ２０６）場合がある。
【００６５】
ここで、本実施の形態におけるランプ２０１が代替目標とする白熱電球１００Ｗの基本構成について説明する。一般の白熱電球１００Ｗ品は、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍである。またこの白熱電球１００Ｗの代替品である現行の２２Ｗ品種用のランプは、ランプ径φが６５ｍｍ、ランプ長Ｌが１４０ｍｍの大きさで、白熱電球１００Ｗに対して、ランプ径φで５ｍｍ、ランプ長Ｌで３０ｍｍほど大きい。なお、現行の２２Ｗ品種用のランプは、その光束が１５２０ｌｍで、ランプ効率が６９．１ｌｍ／Ｗである。
１．構成
図７は、本実施の形態を示す発光管の全体を示す正面図である。本実施の形態におけるランプ２０１の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、白熱電球１００Ｗ代替であるため、ランプ入力が１１Ｗから２１Ｗに増大すると共に、１００Ｗ品種と略同等の光束を得るために、発光管２０２の電極間距離を長くしている。このため、発光管２０２の螺旋形状が、図７に示すように、第１の実施形態の略５周巻きから略７周巻きに変更されている。
【００６６】
なお、本実施の形態においても、ガラス管２０９の管内径φｉは、第１の実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲で規定されている。ここで、本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管２０２は、ガラス管２０９の管内径φｉが７.４ｍｍ、管外径φｏが９.０ｍｍで、電極間距離Ｌｅは６４０ｍｍである。そして、ガラス管２０９は略７周巻きの螺旋形状に形成され、発光管２０９の大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが８５ｍｍになっている。一方外管バルブ２０６は、外径φが６０ｍｍ、長さＬｂが８０ｍｍである。
【００６７】
ランプ２０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１２８ｍｍであり、現行の２２Ｗ品種用のランプ（ランプ径φ：６５ｍｍ、ランプ長Ｌ：１４０ｍｍ）に対して、ランプ径φが５ｍｍ、ランプ長Ｌが１２ｍｍ小さくなり、現行品より小形化されている。次に、上記構成のランプ２０１における性能について説明する。
まず、ランプ入力２１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約１００ｍＡにおいて光束１５２０ｌｍを得、ランプ効率が目標の７０ｌｍ／Ｗ以上である７２．４ｌｍ／Ｗとなった。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、現行の２２Ｗ品種用のランプより小形化することを目標とし、ランプ外径φを現行品の６５ｍｍより小さい６０〜６５ｍｍに、ランプ長Ｌを現行の２２Ｗ品種の１４０ｍｍより短い１２０〜１３５ｍｍにした。またランプ効率の目標は、第１の実施の形態と同様に、現行の２２Ｗ品種用のランプ（６９ｌｍ／Ｗ）以上の７０ｌｍ／Ｗとした。なお、ランプ寿命については、第１の実施の形態と同様に、６０００時間以上としている。
【００６８】
そこで、第１の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管２０９の管内径φ及び発光管２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ２０１の試作及び測定を行なった。その検討結果を図８に示し、発光管２０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図８に示す斜線部内にあれば、上記目標を達成するランプ２０１を得ることができる。以下、図８について説明する。
【００６９】
１）ランプの小形化について図８における線２１は、白熱電球１００Ｗの大きさに対応する外管バルブ２０６内に納まりうる範囲内で、各管内径における最大の電極間距離を結んだラインである。この電極間距離Ｌｅは、第１の実施の形態と同様に計算等により求められており、具体的には、白熱電球１００Ｗと同等の大きさとなる外管バルブ２０６（外径６０ｍｍ、長さ８０ｍｍ）内に収まり得る発光管２０２の最大長さから電極間距離Ｌｅを求めている。なお、線２１上の値は電極間距離Ｌｅの上限値となる。
【００７０】
２）ランプ寿命について図８における線２２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。ランプ寿命が６０００時間以上になるよう保証するには、第１の実施の形態と同様に、発光管２０２の管壁負荷ｗｅの値が０．１６Ｗ／ｃｍ2以下に規定すれば良く、この管壁負荷ｗｅから電極間距離Ｌｅが算出されている。
３）ランプ効率について図８における線２３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。この電極間距離Ｌｅは、第１の実施の形態と同様に、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになるように実験により求められている。
（第３の実施の形態）
上記第２の実施の形態では、本発明を光束１５００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に適用した例を示したが、本実施の形態では、本発明を光束１７００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗ代替の所謂高光束形２３Ｗ品種に適用したものである。
【００７１】
なお、本実施の形態では、現行の白熱電球１００Ｗ代替２２Ｗ品種用のランプを「現行のランプ」ともいう。また、本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に３００番台を、例えばランプの符号を３０１のように使用するが、これらは図示されていない。
本実施の形態において代替目標とする光束１７００ｌｍクラスの白熱電球１００Ｗのランプ形状及び寸法そのものは、上記光束１５００ｌｍクラスのランプと同じ、すなわち、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍである。
１．構成本実施の形態におけるランプ３０１の基本構成は、上記第２の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、高光束１７００ｌｍ対応であるため、ランプ入力が２１Ｗから２３Ｗに増大すると共に、発光管３０２の電極間距離Ｌｅをより長くしていることである。なお、本実施の形態でも、ガラス管９の管内径φｉは、上記実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲に規定されている。
【００７２】
ここで、本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管３０２は、ガラス管３０９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが６８０ｍｍである。そして、ガラス管３０９は略８周巻きの螺旋形状に形成され、発光管３０２の大きさは、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが９５ｍｍである。一方、外管バルブ３０６は、外径φが６０ｍｍ、長さＬｂが９０ｍｍである（図１及び図２参照）。
【００７３】
ランプ３０１の全体の大きさは、ランプ径φが６０ｍｍ、ランプ長Ｌが１３８ｍｍであり、現行のランプ（ランプ径φ６５ｍｍ、ランプ長Ｌ１４０ｍｍ、光束１５２０ｌｍ）と比較して、光束が２００ｌｍ上がるにも拘わらず、長さＬは略同じであり、ランプ径φで５ｍｍの小形化が達成されている。次に上記構成のランプ３０１における性能について説明する。
【００７４】
まず、ランプ入力２３Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性は、従来一般蛍光ランプと同等のレベルまで改善され、また光束１７２０ｌｍが得られて、目標とするランプ効率７４．８ｌｍ／Ｗが達成された。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、現行のランプに比べて、特にランプ外径φを現行の６５ｍｍより小さい６０〜６５ｍｍに小形化することを目標とした。また、ランプ効率及び寿命時間の目標は、第２の実施の形態である１５００ｌｍクラスの２１Ｗ品種ランプ２０１と同様に、それぞれ７０ｌｍ／Ｗ以上及び６０００時間以上とした。
【００７５】
第２の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率の改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管３０９の管内径φｉと発光管２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ３０１の試作及びその測定を行った。その検討結果を図９に示す。ここで、発光管３０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図９に示す斜線内にあれば、上記目標を達成するランプ３０１を得ることができる。
【００７６】
以下図９について説明する。
１）ランプ小形化について図９における線３１は、ランプ３０１の形状として大きくてもそのランプ径φが白熱電球１００Ｗと略同等で、かつ長さＬが現行の２２Ｗ品種用と略同等となるように各管内径φｉにおける最大の電極間距離Ｌｅを結んだラインである。具体的には、各管径φｉにおける電極間距離Ｌｅは、外径φが略６０ｍｍ及び長さＬｂが略９０ｍｍの外管バルブ３０６内に収まり得る発光管３０２の最大長さから求めている。
【００７７】
２）ランプ寿命について図９における線３２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。これは、第１及び第２の実施の形態と同様に、発光管３０２の管壁負荷ｗｅが０．１６Ｗ／ｃｍ2に相当する電極間距離Ｌｅとして算出されたものである。
３）ランプ効率について図９における線３３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインであり、これは実験により求められている。
（第４の実施の形態）
上記第１の実施の形態では本発明を白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種に、第２の実施の形態では本発明を白熱電球１００Ｗ代替の２１Ｗ品種に、第３の実施の形態では本発明を白熱電球１００Ｗ代替の２３Ｗ品種にそれぞれ適用した例を示したが、本実施の形態では、光束５００ｌｍクラスの白熱電球４０Ｗ代替の７Ｗ品種に適用したものである。
【００７８】
なお、本実施の形態では、現行の白熱電球４０Ｗ代替８Ｗ品種用のランプを「現行のランプ」ともいう。本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１、３０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に４００番台を、例えばランプの符号を４０１のように使用するが、これらは図示されていない。
本実施の形態において代替目標とする白熱電球４０Ｗのランプ形状寸法は、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが９８ｍｍであり、また光束は４８５ｌｍである。なお、この４０Ｗ白熱電球は、前記６０Ｗ及び１００Ｗ白熱電球と共に市場において主力品種として広く使用されている。また、現行の白熱電球４０Ｗ代替の８Ｗ品種における外管バルブ付き電球形蛍光ランプの形状は、ランプ径φが略６０ｍｍでランプ長Ｌが略１２２ｍｍである。そしてランプ性能は、光束が５００ｌｍでランプ効率が６２．５ｌｍ／Ｗである。
１．構成
本実施の形態におけるランプ４０１の基本構成は、上記第１〜第３の実施の形態と同様であり、構成が異なる点は、光束が５００ｌｍ対応であるため、ランプ入力が７Ｗに低減されると共に、発光管４０２の電極間距離Ｌｅも短縮されていることである。なお、本実施の形態でも、ガラス管４０９の管内径φｉは、上記第１の実施の形態と同様の理由により、５．０ｍｍ以上９．０ｍｍ以下の範囲に規定されている。
【００７９】
ここで、本実施の形態での具体的構成を説明する。発光管４０２は、ガラス管４０９の管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍで、電極間距離Ｌｅが２５０ｍｍである。そして、ガラス管４０９は略３．５周巻きの螺旋形状に形成され、発光管４０９の大きさは、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが５２ｍｍである。一方、外管バルブ４０６は、外径φが５５ｍｍ、長さＬｂが４６ｍｍである(図１及び図２参照)。
【００８０】
ランプ４０１の全体の大きさは、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが９８ｍｍであり、現行のランプ（ランプ径φ６０ｍｍ、ランプ長Ｌ１２２ｍｍ）に比べて大幅に小形化されており、更に、白熱電球４０Ｗの形状（ランプ径φ５５ｍｍ、ランプ長Ｌ９８ｍｍ）と同等の大きさが達成されている。次に上記構成のランプ４０１における性能について説明する。
【００８１】
まず、ランプ入力７Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性は、従来一般蛍光ランプと同等のレベルまで改善され、また光束が５１０ｌｍとなり、またランプ効率が７２．９ｌｍ／Ｗとなり、目標とするランプ効率が得られた。同時に、ランプ寿命が６０００時間以上であることも確かめられた。
２．検討内容
本実施の形態では、まずランプサイズを白熱電球４０Ｗと略同等の形状まで小形化することを目標とした。また、ランプ効率及び寿命時間の目標は、前記第１〜第３の実施の形態で説明した各品種ランプ１、２０１、３０１と同様に、それぞれ７０ｌｍ／Ｗ以上及び６０００時間以上とした。
【００８２】
第１〜第３の実施の形態と同様に、上記目標のランプの小形化、ランプ効率の改善及びランプ寿命保証の全てを満たせるガラス管４０９の管内径φｉ及び発光管４０２の電極間距離Ｌｅを特定するために、ランプ４０１の試作及びその測定を行った。その検討結果を図１０に示す。ここで、発光管４０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅとの関係が、図１０に示す斜線内にあれば、上記目標を達成するランプ４０１を得ることができる。
【００８３】
以下図１０について説明する。
１）ランプ小形化について図１０における線４１は、ランプ４０１の形状が白熱電球４０Ｗと略同等になるように各管径φｉにおける最大の電極間距離Ｌｅを結んだラインである。具体的には、各管径φｉにおける電極間距離Ｌｅは、外径φが略５５ｍｍ及び長さＬｂが略４６ｍｍの外管バルブ４０６内に収まり得る発光管４０２の最大長さから求めている。
【００８４】
２）ランプ寿命について図１０における線４２は、ランプ寿命が６０００時間以上になる電極間距離Ｌｅを結んだラインである。これは、第１〜第３の実施の形態と同様に、発光管４０２の管壁負荷ｗｅが０．１６Ｗ／ｃｍ2に相当する電極間距離Ｌｅとして算出されたものである。
３）ランプ効率について図１０における線４３は、ランプ効率が７０ｌｍ／Ｗになる電極間距離Ｌｅを結んだラインであり、これは実験により求められている。
（第５の実施の形態）
上記の第１〜第４の実施の形態では、２重螺旋形状のガラス管からなる発光管２、２０２、３０２、４０２を適用したが、その他の３本Ｕ形及び４本Ｕ形発光管を用いたランプについても検討した。なお、本実施の形態におけるランプと、上記の実施の形態におけるランプ１、２０１、３０１、４０１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に５００番台を、例えばランプの符号を５０１のように使用する。
【００８５】
この結果、３本Ｕ形及び４本Ｕ形発光管を用いたランプ５０１の基本構成として、上記２重螺旋形状の発光管によるランプ１、２０１、３０１、４０１と同様に、（ａ）発光管５０２内部に水銀を略単体形態で封入し、発光管５０２の管内径φｉを５．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲に規定し、（ｂ）上記３本あるいは４本の少なくとも１本のＵ形ガラス管５０９の最冷点箇所５１６と、この最冷点箇所５１６に対峙する外管バルブ５０６の部位とをシリコン樹脂５１５等の熱伝導性媒体により熱的に結合して、この結合されたＵ形ガラス管の一部に形成される最冷点箇所を冷却することにより、基本的にランプ始動時の立ち上がり特性は、一般蛍光体と同等のレベルまで改善でき、併せて上記２重螺旋形状の発光管２、２０２によるランプ１、２０１と略同等のランプ効率が達成できることが明らかになった。
【００８６】
図１１は、第５の実施の形態である白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種用で例えば、４本Ｕ形発光管５０２を備えたランプ５０１の全体構成を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＸＸ線における断面平面図である。なお、（ａ）におけるＸＸ線は、外管バルブ５０６における最大の外径となる本実施の形態であるランプ５０１の特徴は、３本或いは４本のＵ形ガラス管５０９が一連の放電路をなすようにいわゆるブリッジ接合された発光管５０２から構成されていることである。そして、図１１では、４本のＵ形ガラス管５０９で最冷点箇所５１６の形成されるＵ形湾曲部とこれに対峙する外管バルブ５０６の下端部とが、シリコン樹脂５１５の熱伝導性媒体により熱的に結合されている。その他のランプ５０１の構成は、２重螺旋形状の発光管２を用いたランプ１に準じて構成されている。
【００８７】
ここで、特に発光管５０２の管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅは、図６の斜線の範囲内において設定されており、これにより２重螺旋形状の発光管２を用いたときと同様に、ランプ効率７０ｌｍ／Ｗ及びランプ寿命６０００ｈｒｓを呈するランプが具現化できる。本実施の形態におけるランプの具体構成を説明する。
発光管５０２は、４本のＵ形ガラス管５０９からなり、その管内径φｉが７．４ｍｍ、管外径φｏが９．０ｍｍ、電極管距離Ｌｅが３４０ｍｍに設定されている。また、Ｕ形ガラス管５０９の幅ｂは２０ｍｍである（図１１（ｂ）参照）。また、発光管５０２の外観の外径φｈが４６ｍｍ、長さＬｈが６０ｍｍになっている。外管バルブ５０６は、外径φが６０ｍｍ及び長さＬｂが５８ｍｍである。そして、最終のランプ５０１の全体の大きさとして、ランプ径φが６０ｍｍ及びランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、これは白熱電球６０Ｗと略同等である。
【００８８】
なお、発光管５０２を４本Ｕ形でなく３本Ｕ形ガラス管５０９で構成しても良い。但し、この場合は発光管５０２の長さＬｈが６０ｍｍから７３ｍｍと長くなり、よってランプ長Ｌが１１０ｍｍから１２３ｍｍへと長くなるのは避けられなかった。上記ランプ５０１は、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立ち上がり特性が一般蛍光ランプと略同等のレベルまで改善され、また光束７８０ｌｍ及びランプ効率７０．９ｌｍ／Ｗという優れた特性が得られた。併せて、ランプ寿命６０００ｈｒｓ以上であることも確かめられた。
【００８９】
なお、白熱電球１００Ｗ代替で光束１５００ｌｍクラスの２１Ｗ品種用のランプ５０１ａ（白熱電球６０Ｗ代替と区別するために、上記のランプ５０１にａを追加した符号を使用する。）についても図１１と同様の基本構成からなる４本Ｕ形発光管５０２ａを装備し、発光管５０２ａの管内径φｉ及び電極間距離Ｌｅを図８の斜線の範囲内において設定することにより、２重螺旋形状の発光管５０２ａを用いたときと同様の光束立ち上がり特性の改善とランプ効率７０ｌｍ／Ｗ以上の特性を呈するランプ５０１ａが具現化できた。
【００９０】
但し４本Ｕ形発光管５０２ａを用いる限り、ランプ５０１ａの全体形状が２重螺旋形状の発光管２０２を用いたときに比べて大きくなるのは裂けられなかった。例えば、発光管５０２ａの管内径φｉを７．４ｍｍ、管外径φｏを９．０ｍｍ及び電極間距離Ｌｅを６４０ｍｍにそれぞれ設定したとき、発光管５０２ａの外管の外径φｈが４６ｍｍ及び長さＬｈが９５ｍｍになり、このときの外管バルブ５０６ａは、外径φｂが６５ｍｍ及び長さＬｂが９０ｍｍとなった。
【００９１】
また、最終のランプ５０６ａの全体形状は、ランプ径φが６５ｍｍ及びランプ長Ｌが１４０ｍｍと大きくなった。ここで、大きくなったランプ長Ｌを前記２重螺旋形状の発光管１０２を用いたランプ２０１と同様の１２８ｍｍまで短縮するには、例えば５本Ｕ形の発光管を用いれば良い。
（第６の実施の形態）
上記の各実施の形態では、ランプ効率の目標を７０ｌｍ／Ｗ以上としたが、本発明者は、ランプの大きさを変えずにランプ効率をさらに向上させる技術の検討を行った。本実施の形態におけるランプと、第１の実施の形態におけるランプ１とを区別するために、本実施の形態における各構成の符号に６００番台を、例えばランプの符号を６０１のように使用する。
【００９２】
図１２は、第６の実施の形態における白熱電球６０Ｗ代替の１１Ｗ品種用のランプの全体構成を示す図である。本実施の形態におけるランプ６０１の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、構成が異なるのは、第１の実施の形態では、発光管２を形成するガラス管９の横断面が円形状であるのに対し、本実施の形態では、ガラス管６０９の横断面が楕円形状をしている点である。
１．ランプの構成及び特性
ａ）電極間距離が３４０ｍｍのタイプ本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管６０２を形成するガラス管６０９は、その内周面が、管短内径Ｄ１が５.４ｍｍ、管長内径Ｄ２が７．４ｍｍで、外周面が、管短外径が７．０ｍｍ、管長外径が９．０ｍｍの楕円形状をしている。また発光管６０２内の電極間距離Ｌｅは３４０＋βｍｍである。
【００９３】
上記のβは、旋回軸Ａ廻りを旋回するガラス管６０９の位置で変化する。例えば、断面形状が楕円形状のガラス管と、円形状のガラス管９との最外周の位置が同じであれば、βは最大（３０ｍｍ程度）となり、逆に断面形状が楕円形状のガラス管と、円形状のガラス管との最内周の位置が同じであれば、βは最小（略０ｍｍ）となる。
なお、Ｄ２は７．４ｍｍであり、第１及び第２の実施の形態における管内径φｉに等しい。また、発光管６０２は、第１の実施の形態と同様に、略５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６４ｍｍになっている。外管バルブ６０６の大きさは、外径φが５５ｍｍ、長さＬｂが５８ｍｍで、その内部に上記の発光管６０２が納まるようになっている。
【００９４】
ランプ６０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１１０ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して、その長径が若干小さくなっている。一方、発光管６０２の下端部に形成される最冷点個所６１６と外管バルブ６０６の内周の下端部とを、透明なシリコン樹脂６１５を介して結合している。なお、発光管６０２の下端部と外管バルブ６０６内周の下端部との距離ｄは２ｍｍで、発光管６０２の下端部が、シリコン樹脂６１５により約２ｍｍ程度埋没している。
【００９５】
次に、上記構成のランプ６０１における性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７０ｍＡにおいて光束８２０ｌｍを得、目標の７０ｌｍ／Ｗを大きく超える７４．６ｌｍ／Ｗのランプ効率が得られた。
このランプ効率は、第１の実施の形態におけるランプ１のランプ効率に対して、約４％改善されている。このように、発光管６０２の断面形状を楕円状にすることにより、第１の実施の形態と同じ発光管２の長さであるにもかかわらず、ランプ効率を向上させることができる。これは、単位長当たりの発光管入力と内周面の表面積が同一の発光管２においては、楕円断面では円形断面に比べて光路が短縮されるため、それだけ最大の光束を発する温度が一層高温側へ移行できる。これにより、外管バルブ６０６内に装備されたときの発光管６０２内の水銀蒸気圧が上昇して生じるランプ効率の低下をより抑制でき、それだけランプ効率が一層改善されることになる。つまり、バルブ有りタイプのランプ６０１においては、基本的に楕円断面をなす発光管６０２を用いることはランプ効率改善のうえからも有利といえる。
【００９６】
ｂ）電極間距離が３６５ｍｍのタイプ本実施の形態における具体的構成を説明する。発光管６０２を形成するガラス管６０９は、その内周面が、管短内径Ｄ１が５.４ｍｍ、管長内径Ｄ２が７．４ｍｍで、外周面が、管短外径が７．０ｍｍ、管長外径が９．０ｍｍの楕円形状をしている。また発光管６０２内の電極間距離Ｌｅは略３６５ｍｍである。発光管６０２は、第１の実施の形態と同様に、略５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６４ｍｍになっている。
【００９７】
ランプ６０１は、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１００ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して小さくなっている。次に、上記構成のランプにおける性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約６５ｍＡにおいて光束８１０ｌｍを得、７４．６ｌｍ／Ｗのランプ効率が得られた。
【００９８】
これに対して、第１の実施の形態における、発光管２を構成するガラス管９の横断面の形状が内径７．４ｍｍ、外径９．０ｍｍの円形状をし、電極間距離が３４０ｍｍであるランプ１を、ランプ電流を７５ｍＡで口金上点灯した結果、光束が７９０ｌｍで、ランプ効率が７１．９ｌｍ／Ｗであった。上記のようにガラス管６０９の横断面形状を楕円形状にすることで、その楕円形状の管長内径と同じ寸法を管内径とした円形状のものより、入力電流を約１０ｍＡ低減でき、しかも光束を２０ｌｍ増加させることができ、ランプ効率を２．７ｌｍ／Ｗ増加できることが分かった。
【００９９】
２．発光管の製造方法ガラス管６０９の横断面が楕円形状の発光管２の製造方法について説明する。本実施の形態における楕円断面をなす発光管６０２は、上記の各実施の形態における円形断面をなす発光管２と同様に、円形断面の直管状のガラス管６３０（図省略）を使用し製作される。つまり、本発光管６０２の製造工程も、ガラス管６３０全体を加熱炉で軟化させ、この軟化したガラス管６３０を成形治具６２０に螺旋状に巻付けて加工するのである。
【０１００】
上記の第１の実施の形態において説明した円断面の発光管２の製作と異なるのは、成形加工中にガラス管６３１中に吹き込む窒素などのガスの制御圧力を、ガラス管６３１が楕円断面をなすように低減させる点と、図１３に示すように、成冶具６２０の溝部６２５における横断面の形状を楕円弧状にしている点である。なお、溝部６２５の横断面形状と一致する形状は、成形冶具６２０の軸方向と略平行、具体的には軸方向に対して螺旋角度分傾斜した方向が長軸となる楕円形状である。
【０１０１】
このため軟化したガラス管６３１が、成形加工中に吹き込まれるガスにより成形冶具６２０に押圧され、楕円断面の発光管６０２を容易に得ることができる。ここで、成形後のガラス管６３１の両端部は、成形前のガラス管６３０の円形断面を残している。このため、管短内径Ｄ１が５．０ｍｍ以下であっても、端部の管長内径Ｄ２は５．０ｍｍ以上となるので、電極の設置ができる。
３．検討内容
本発明者は、白熱電球を代替する省エネルギーの光源として、電球形蛍光ランプをより普及させるためには、バルブ有りタイプ及びバルブ無しタイプに関係なく、また発光管内に水銀が、主アマルガム形態で或いは単体形態で封入されたものに関係なく、さらにランプ効率を向上させる方法を検討した。
【０１０２】
１）楕円形状本発明者は、まず最大発光温度を高めるためにガラス管９の内径を小さくすることを検討した。第１の実施の形態では、管内径φｉを５ｍｍより小さくすると、ガラス管９内に電極７、８を設置できないという問題があった。しかしながら、ガラス管の横断面を楕円形状、具体的には楕円の管長内径Ｄ２を５ｍｍ以上にすれば、管短内径Ｄ１を５ｍｍ以下にしても、管長内径Ｄ２を利用して電極を挿入できると考えた。
【０１０３】
また、ガラス管６０９の横断面の内周を楕円形状、特に、その管短内径Ｄ１の方向が、水平方向（ガラス管９の旋回軸Ａに直交する方向）対して螺旋角度α傾斜した方向Ｂ（図１４参照）と略一致するような形状にすると、この楕円形状の管長内径Ｄ２と同じ管内径の円形状に対して、電極間における最短距離（電極間距離）を長くすることができる。
ここで、ガラス管９の横断面を楕円形状にすると電極間距離が長くなることを図１４で説明する。まず図１４は、ガラス管９の所定位置と、この位置から半周旋回した位置とを切断した図を示している。ガラス管６０９の横断面において、管短内径Ｄ１が方向Ｂと一致する楕円形状を実線で示し、この楕円の管長内径Ｄ２と同じ長さの管内径を有する円を仮想線（第１の実施の形態における発光管２に対応している。）で示している。なお、両者のガラス管９、６０９は、各中心が一致する場合を示している。
【０１０４】
発光管２、６０２内の電極間距離は、一般に発光管２、６０２内の両電極を結ぶ最短距離で得られるため、横断面の内周が楕円形状の場合において最短距離となる螺旋形状の軌道は、径がＬ１となる円周となり、また内周が円形状の場合において最短距離となる螺旋形状の軌道は、径がＬ２となる円周となる。このように、直径と長径とが同じ寸法である円形状及び楕円形状を比較すると、円形状よりも楕円形状の方が、電極間距離が長くなる。しかも、発光管２、６０２は、ガラス管９、６０９を旋回軸Ａ廻りに複数回旋回させて形成されているため、発光管２、６０２の全長では、その電極間距離の差が特に大きくなり、ランプ効率の向上が図れると考えた。
【０１０５】
また、楕円形状の発光管６０２において外側（旋回軸Ａと反対側）に位置する外周面が、円形状における外側（旋回軸Ａと反対側）の外周面より旋回軸Ａに近い位置にあり、発光管６０２の全体形状の外径を発光管２よりも小さくできる効果もあると考えた。以上のようにガラス管６０９の横断面の形状を、その管短内径Ｄ１の方向を方向Ｂに一致させた楕円形状にすることにより、長径と同じ直径の円形状に比べて、水銀原子から放射された紫外放射が管壁に至るまでの光路を全体として短くでき、しかも電極間距離を長くできるため、ランプ効率が向上すると考えたのである。
【０１０６】
そこで、発明者は、ガラス管６０９の横断面を楕円形状として、その管短内径Ｄ１と管長内径Ｄ２との比を変えてランプ効率を測定した。その結果を、管短内径Ｄ１／管長内径Ｄ２の比率（以下、「比率Ｄ１／Ｄ２」という。）と、ランプ効率の改善割合との関係として図１５に示す。この結果より、比率Ｄ１／Ｄ２が小さくなるに従って、ランプ効率の改善割合が大きくなることがわかった。
【０１０７】
なお、上記試験に用いたガラス管６０９は、電極間距離が４００ｍｍ、管長内径Ｄ２を８．０ｍｍと一定にし、管短内径を７．４ｍｍ、６．７ｍｍ、６．１ｍｍ、５．３ｍｍ、４．５ｍｍ、３．６ｍｍの６種類用いた。また点灯条件は、口金上点灯で、ランプ電流を９０ｍＡとした。特に、ガラス管６０９の横断面の形状を楕円形状にして、その管短内径Ｄ１の方向を方向Ｂに略一致させて、管短内径Ｄ１と管長内径Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）を、０．８５以下にするとランプ効率が、横断面の形状が管内径Ｄ２の円形状に比較して２％以上ランプ効率が向上することを見出した。なお、ランプ効率において２％向上すると、消費者にもその光束の違いが分かり、商品に特徴を持たせることができる。
【０１０８】
２）発光管の寸法と電極間距離について上記楕円断面をなす発光管６０２の具体構成の設定について説明する。まず発光管６０２を形成するガラス管６０９の内周の寸法は、管長内径Ｄ２の値が５ｍｍ以上で９ｍｍ以下が良い。これは、第１の実施の形態におけるガラス管９の管内径φｉが５ｍｍ以上９ｍｍ以下に設定する理由と同様である。また管短内径Ｄ１の値は３ｍｍ以上管長内径Ｄ２未満が良い。これは、管短内径Ｄ１が３ｍｍより小さくなると電極の設定が困難になり、またＤ２未満としたのは、ガラス管６０９の横断面の内周を略楕円形状にするためである。なお、電極は、図２に示すように扁平な形状をしており、この電極を収納するスペースとして、平面視で５ｍｍ×３ｍｍ程度必要である。
【０１０９】
次に発光管の寸法と電極間距離の設定方法について説明する。まず、螺旋状の発光管６０２に用いる直管状のガラス管６３０の内径を決定しておく。そして、発光管６０２の電極管距離Ｌｅの設定は、上記第１の実施の形態における円形断面からなる発光管２に関して図６に規定された範囲を利用すれば良い。すなわち、同図で表示されている発光管２の管内径φｉを本発光管６０２の管短内径Ｄ１として算出した値を用いて、電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。
【０１１０】
なお、図６には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、（３．０、１１６０）と（５．０、６９０）とを結ぶ線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、１１６０）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１１】
４．ガラス管の端部について上記の各実施の形態では、ガラス管の両端部、つまり発光管のケース側の端部は、螺旋状の発光管の旋回軸Ａと略平行な方向（ホルダーの主面に対して垂直な方向）に延びる直線状に形成されているが、ガラス管の両端部が、ホルダーに近づくに従って旋回軸に近づくように傾斜状にしても良い。このように傾斜状にすることで、発光管の旋回軸方向の寸法を、上記の実施の形態での発光管２に比べて小さくすることができる。
【０１１２】
５．その他上記の第６の実施の形態におけるランプ６０１は、白熱電球６０Ｗ代替としての１１Ｗ品の発光管に、その横断面が楕円とした例を示しているが、ランプ入力の異なる品種にも本発明は適用できる。
ａ）白熱電球１００Ｗ代替用２１Ｗ品種（符号にａを追加して付している）この場合も、発光管６０２ａの寸法の設定を行う際にも、上記の方法に準じて、図８を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ａを形成するガラス管６０９ａの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図８には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線２１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線２２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１３】
ｂ）白熱電球１００代替高光束形２３Ｗ品種（符号にｂを追加して付している）この場合も、発光管６０２ｂの寸法の設定を行う際にも、上記で説明した同様の方法に準じて、図９を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ｂを形成するガラス管６０９ｂの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図９には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線３１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線３２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
【０１１４】
ｃ）白熱電球４０Ｗ代替用７Ｗ品種（符号にｃを追加して付している）この場合も、発光管６０２ｃの寸法の設定を行う際にも、上記で説明した同様の方法に準じて、図１０を利用して設定すれば良い。つまり、発光管６０２ｃを形成するガラス管６０９ｃの管短内径Ｄ１を規定して、Ｄ１の値から電極間距離Ｌｅを決定すれば良い。なお、図１０には、管内径φｉが５ｍｍ以下について電極間距離Ｌｅの範囲が示されていないが、管内径φｉが３ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲における電極間距離Ｌｅの上限は、管内径φｉと電極間距離Ｌｅとを直交座標（φｉ、Ｌｅ）で示すと、線４１を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以下であり、電極間距離Ｌｅの下限は、線４２を管内径φｉが３．０ｍｍとなるまで延長させた線分以上であれば良い。つまり、（φｉ、Ｌｅ）は、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されておれば良い。
（変形例）以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
１．発光管の外観形状について
第１〜第５及び第６の実施の形態では、発光管は、ガラス管を円周状に巻きつけた螺旋形状、つまり発光管を平面視したときの形状が円形をしているが、例えば、平面視の発光管の形状が略楕円状になるように、ガラス管を楕円形状に巻き付けた形状にしても良い。但し、このようにするには成形冶具を割型にするなどの工夫が必要となる。さらには、発光管の螺旋形状は、その旋回軸が口金の中心軸（上下方向）と同じ方向になっているが、例えば、口金の中心軸と直交する方向でも良い。
２．発光管の管形状について
上記の第６の実施の形態では、ガラス管の横断面の内周面が非円形状、特に、ガラス管が旋回する旋回軸と略直交する方向の第１の径が、旋回軸と略平行な方向における第２の径より小であるような形状として、楕円形状を例示したが、第１の径が第２の径より小で、第２の径と第１の径との比率が０．８５以下であれば他の形状でも良い。
【０１１５】
例えば、図１６の（ａ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の旋回軸側（以下、「発光管の内側」といい、図１６では右側になる。）に位置する内周が、Ｄ１１の２倍の短径となる楕円形状をし、また、発光管９０２の旋回軸と反対側（以下、「発光管の外側」といい、図１６では左側になる。）に位置する内周が、Ｄ１２の２倍の短径となる楕円形状をした、つまり長径となる線分に対して発光管９０２の内側と外側との両側で形状が異なっていても良い。さらに、ガラス管９０９の横断面において長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円状に構成しても良い。
【０１１６】
このような場合においても、短径Ｄ１（Ｄ１＝Ｄ１１＋Ｄ１２）が長径Ｄ２より小さくなり、ガラス管９０９の横断面がＤ２を内径とした円形状のものより、水銀原子から放出された紫外放射が管壁までに至る光路が短くなり、断面の発光管９０２内の最適水銀蒸気圧を高めることができる。特に、Ｄ１１がＤ１２より小さい形状では、短径がＤ１２の２倍の楕円形状に比べて、発光管９０２の内側となる内周が発光管９０２の旋回軸から離れるため、電極間距離をより長くすることができる。
【０１１７】
なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ａ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を楕円弧状の一部と一致する形状に形成することで、ガラス管９３１の横断面を上記のような形状に容易に成形できる。また、図１６の（ｂ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２になる線分に対して発光管９０２の内側に位置する内周が、発光管９０２の内側へと三角形状に張り出すような形状でも良い。さらに、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円形状に構成しても良い。
【０１１８】
なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ｂ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を三角状に張り出す形状にすることで、ガラス管９３１の横断面の一部が、上記のような、三角状に張り出す形状に容易に成形できる。なお、上記の図１６の（ａ）及び（ｂ）の形状は、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０９の外側に位置する内周が楕円形状になっており、本発明での略楕円形状には、このような形状も楕円形に含まれるものとする。
【０１１９】
逆に、図１６の（ｃ）に示すような、ガラス管９０９の横断面において、長径Ｄ２になる線分に対して発光管９０２の内側に位置する内周が、発光管９０２の外側に凹むような、「く」の字形状でも良い。さらに、長径Ｄ２となる線分に対して発光管９０２の外側の内周を直径Ｄ２の半円状に構成しても良い。ここで、上記のガラス管９０９の横断面形状が「く」の字状をした発光管９０２を備えたランプの具体的構成とそのランプ性能について説明する。本発光管９０２は、ガラス管９０９の横断面形状が「く」の字状になっており、その管短内径Ｄ１が４．０ｍｍ、管内外径Ｄ２が７．４ｍｍで、電極間距離が３８０ｍｍとなっている。発光管９０２は、上記の第６の実施の形態と同様に、５周巻きの螺旋形状に形成され、その大きさが、直径φｈが３６ｍｍ、長さＬｈが６０ｍｍになっている。
【０１２０】
ランプは、全体の大きさとして、ランプ径φが５５ｍｍ、ランプ長Ｌが１００ｍｍであり、白熱電球６０Ｗ品種（ランプ径φ＝６０ｍｍ、ランプ長Ｌ＝１１０ｍｍ）に対して小さくなっている。次に、上記構成のランプにおける性能について説明する。まず、ランプ入力１１Ｗで口金上点灯したとき、ランプ始動時での光束立上り特性が、従来一般蛍光ランプと同等の特性を示し、また、ランプ電流約７１ｍＡにおいて光束８３０ｌｍを得、７５．５ｌｍ／Ｗの高いランプ効率が得られた。
【０１２１】
このランプ効率は、上記第６の実施形態における１．ｂ）で説明した、ガラス管の横断面が楕円状のものを使用したランプよりも、２．６％改善されている。なお、本ランプにおいても、上記の各実施におけるランプと同様に、６０００時間以上のランプ寿命を有していることを確認している。なお、このような形状した場合であっても、図１７の（ｃ）に示すような、溝部９２５の横断面形状を「く」の字形状にすることで、ガラス管９３１の横断面が、「く」の字形状に容易に成形できる。
【０１２２】
第６の実施の形態及び図１６で示した各ガラス管６０９、９０９の横断面における第１の径Ｄ１の方向は、水平方向に対して旋回角度傾斜した方向と一致しているが、本発明では、このような場合も旋回軸に略直交する方向に含まれるものとしている。また、上記の実施の形態及び変形例では、ガラス管６０９、９０９の内周と外周の形状を略同一にしているが、例えば、内周の形状が楕円形状で、外周の形状が円形状のように内外周の形状を同一にしなくても良い。
３．水銀の封入形態について
上記各実施の形態では、基本的に水銀が発光管内に主アマルガムでなく単体の形態で封入され存在しているが、この場合電極近傍などに従来技術による小形の補助アマルガム、例えばインジウムInメッキされたステンレスメッシュ等が付設されても良い。つまり、小形補助アマルガムであれば、封入水銀の一部がこれに吸着されるだけであり、発光管内には十分な水銀が単体と存在しているので、光束立上り特性が悪くなることはない。
【０１２３】
また、上記の各実施の形態は、水銀を単体形態で発光管内に封入しているが、ランプ効率が、水銀を単体形態で封入したものに対して、さほど悪くならない範囲内であれば、水銀に主アマルガムを若干付加して使用しても良い。なお、ここでの主アマルガムは、Ｉｎ、Ｐｂを主成分とする主アマルガム、具体的には、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎ等である。
【０１２４】
さらに、水銀は単体形態で封入されているが、例えば、水銀単体での水銀蒸気圧特性と略同等な特性を有するものであればアマルガム形態をとっても良い。このようなものとしては、Ｉｎ、Ｐｂを主成分としないアマルガム形態、具体的には、ＺｎＨｇ、ＦｅＨｇ、ＢｉＨｇ、ＢｉＳｎＨｇ、ＳｎＨｇ等があり、これらの内の１つを使用しても良いし、或いはこれらを複数使用横しても良い。この場合においても、ランプ効率が、水銀を単体形態で封入したものに対して、さほど悪くならない範囲内であれば、ＢｉＩｎ、ＢｉＰｂＳｎ、ＩｎＰｂ、ＢｉＩｎ、ＩｎＰｂＳｎ等の他のアマルガムを使用しても良い。
４．熱伝導性媒体について
上記各実施の形態では、発光管の下端部と外管バルブの内壁の下端部とを、シリコン樹脂により結合しているが、ランプ点灯中の発光管の熱を外管バルブ側に伝えることができれば良い。つまり、熱的に結合されておれば良い。例えば、シリコン樹脂と発光管の下端部とは結合されていなくても当接しておれば良く、また、消灯時は、シリコン樹脂と発光管とは接触しておらず、ランプ点灯後にシリコン樹脂が膨張して発光管に密着するようにしても良い。但し、シリコン樹脂と発光管、或いはシリコン樹脂と外管バルブとが結合されていない場合は、結合したものに比べて、発光管の温度低下の割合が小さくなるが、発光管の温度を低下させるという効果はある程度得ることはできる。
【０１２５】
また、発光管の熱を外管バルブに効率的に伝えるには、発光管から熱伝導性媒体への伝熱量を増やせば良く、発光管と熱伝導性媒体との結合面積を増加させる拡張部を発光管に設けても良い。具体的には、この拡張部は、図１８に示すように、発光管の下端部の一部を外管バルブ側に凸状に膨らませた凸部１８、或いは図１９に示すように、発光管の下端部に位置するガラス管の径が太い大径部１９等により構成されている。なお、図１８及び図１９は、凸部１８及び大径部１９は、第１の実施の形態におけるランプ１に適用させた例を示している。
【０１２６】
なお、これらの拡張部を設けることにより、発光管の最冷点温度Ｔはさらに１〜２℃低下されて、それだけランプ効率が一層改善されることも確かめられた。この拡張部は、ガラス管の対応する部分を加熱して軟化させて、ガラス管内に圧力制御されたガスを注入することで容易に成形できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明に係る電球形蛍光ランプ及び発光管の製造方法は、ランプ効率を現行品以上に向上させるのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における発光管の一部を切り欠いた構成を示す正面図であり、（ｂ）は、発光管の下面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付ける工程を説明するための正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付ける工程を説明するための平面図である。
【図５】発光管が最大の光束を発する温度と管内径との関係を示す図である。
【図６】白熱電球６０Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す発光管の正面図である。
【図８】白熱電球１００Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図９】白熱電球１００Ｗ代替用高光束形２３Ｗ品種として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図１０】白熱電球４０Ｗ代替用として、発光管の管内径と発光管の電極間距離との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態における電球形蛍光ランプの一部を切り欠いた全体構成を示す正面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態における発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付けた状態を示す縦断面図である。
【図１４】ガラス管の横断面形状が楕円形状と円形状における電極間距離の違いを説明するための図である。
【図１５】横断面形状が楕円形状にガラス管において、管短内径と管長内径との比率と、ランプ効率の改善割合との関係を示す図である。
【図１６】発光管を形成するガラス管の横断面の形状の変形例を示す図である。
【図１７】変形例の発光管を成形するためにガラス管を成形冶具に巻き付けた状態を示す縦断面図である。
【図１８】発光管の電極側と反対側の端部に拡張部を設けた例を示す図である。
【図１９】発光管の電極側と反対側の端部に拡張部を設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１、５０１、６０１ ランプ
２、２０２、５０２、６０２、９０２ 発光管
４ ケース
５ 口金
６、５０６、６０６ 外管バルブ
７、８ 電極
９、２０９、５０９、６０９ ガラス管
１０、２１０ 折り返し部
１５、５１５、６１５ シリコン樹脂
１６、５１６、６１６ 最冷点箇所
２０、９２０ 成形冶具
３０ ガラス管
Ａ 旋回軸
φｉ ガラス管の内径
Ｌｅ 電極間距
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に湾曲するガラス管を有する発光管を備え、前記ガラス管の横断面の内周が非円形状をしていることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管は旋回軸廻りに旋回され、前記ガラス管の横断面の内周において、前記旋回軸と略直交する方向の第１の径が、前記旋回軸と略平行な方向の第２の径より小であることを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記ガラス管の横断面形状が略楕円であることを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ガラス管の横断面形状が「く」の字形状をしていることを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項５】
前記第１の径をＤ１（ｍｍ）、前記第２の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、Ｄ２の値が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、且つＤ１の値が３ｍｍ以上Ｄ２未満であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、８５５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項７】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項８】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項９】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記ガラス管は、前記電極を封装する部分が円形断面をしていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記発光管の内部に、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で封入されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記発光管を内包する外管バルブを備え、
前記ガラス管は、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴とする請求項１０に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記熱伝導性媒体により結合されている前記ガラス管の折り返し部と前記外管バルブとの間隔が６．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１５】
前記熱伝導性媒体として、金属、ゴム、樹脂のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１６】
前記熱伝導性媒体として、透過性のシリコン樹脂を用いたことを特徴とする請求項１５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１７】
前記発光管における前記熱伝導性媒体と結合する部分に、前記熱伝導性媒体との結合面積を拡張させる拡張部が形成されていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１８】
前記ガラス管は、前記折り返し部と、この折り返し部につながる第１及び第２の旋回部との隙間が、ガラス管の折り返し部の外径より小であることを特徴とする請求項１０、１３、１４のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１９】
軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、
前記溝部の横断面形状が非円弧状であることを特徴とする発光管の製造方法。
【請求項２０】
前記溝部の横断面形状が、旋回軸方向と略平行な方向が長径となる楕円形の一部と略一致していることを特徴とする請求項１９に記載の発光管の製造方法。
【請求項２１】
前記溝部の横断面形状が、「く」の字形であることを特徴とする請求項１９に記載の発光管の製造方法。
【請求項２２】
前記溝部は、前記成形冶具の頂部から基部に向かう２重螺旋状になっており、
前記頂部に前記ガラス管の略中央部を位置決めした状態で、前記成形冶具にガラス管を巻き付けて２重螺旋状の発光管を得ることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の発光管の製造方法。
【請求項２３】
前記ガラス管を前記成形冶具に巻き付ける際に、ガラス管内に圧力流体を封入することを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の発光管の製造方法。
【請求項１】
螺旋状に湾曲するガラス管を有する発光管を備え、前記ガラス管の横断面の内周が非円形状をしていることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管は旋回軸廻りに旋回され、前記ガラス管の横断面の内周において、前記旋回軸と略直交する方向の第１の径が、前記旋回軸と略平行な方向の第２の径より小であることを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記ガラス管の横断面形状が略楕円であることを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ガラス管の横断面形状が「く」の字形状をしていることを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項５】
前記第１の径をＤ１（ｍｍ）、前記第２の径をＤ２（ｍｍ）としたとき、Ｄ２の値が５ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、且つＤ１の値が３ｍｍ以上Ｄ２未満であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、４４５）、点（７．４、２７５）、点（９．０、２９０）、点（９．０、３６０）及び点（３．０、８５５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項７】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、８４０）、点（７．４、５３０）、点（９．０、５６０）、点（９．０、６２０）及び点（３．０、１０８５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項８】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、９７５）、点（７．４、５７０）、点（９．０、６００）、点（９．０、６７０）及び点（３．０、１１６５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項９】
前記発光管は、前記ガラス管の両端部に電極を備え、
前記発光管内の電極間距離をＬｅ（ｍｍ）とし、前記Ｄ１と前記Ｌｅとを直交座標（Ｄ１、Ｌｅ）で表すときに、前記（Ｄ１、Ｌｅ）が、点（３．０、３３０）、点（７．４、２００）、点（９．０、２３０）、点（９．０、３２０）及び点（３．０、７２５）の各点により囲まれた範囲内に規定されていることを特徴とする請求項５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記ガラス管は、前記ガラス管の両端間の略中央に折り返し部を有し、前記ガラス管は、一方の端部から旋回軸廻りを旋回しながら前記折り返し部に向かう第１の旋回部と、前記折り返し部から前記第１の旋回部の旋回軸廻りを旋回しながら他方の端部に向かう第２の旋回部とを有する２重螺旋形状をしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記ガラス管は、前記電極を封装する部分が円形断面をしていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記発光管の内部に、水銀がアマルガム形態をとらずに略単体形態で封入されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記発光管を内包する外管バルブを備え、
前記ガラス管は、前記折り返し部周辺が前記外管バルブに熱伝導性媒体を介して結合されていることを特徴とする請求項１０に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記熱伝導性媒体により結合されている前記ガラス管の折り返し部と前記外管バルブとの間隔が６．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１５】
前記熱伝導性媒体として、金属、ゴム、樹脂のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１６】
前記熱伝導性媒体として、透過性のシリコン樹脂を用いたことを特徴とする請求項１５に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１７】
前記発光管における前記熱伝導性媒体と結合する部分に、前記熱伝導性媒体との結合面積を拡張させる拡張部が形成されていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１８】
前記ガラス管は、前記折り返し部と、この折り返し部につながる第１及び第２の旋回部との隙間が、ガラス管の折り返し部の外径より小であることを特徴とする請求項１０、１３、１４のいずれか１項に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項１９】
軟化状態のガラス管を、成形冶具の外周面に形成されている螺旋状の溝部に沿って巻き付けて螺旋状の発光管を製造する方法であって、
前記溝部の横断面形状が非円弧状であることを特徴とする発光管の製造方法。
【請求項２０】
前記溝部の横断面形状が、旋回軸方向と略平行な方向が長径となる楕円形の一部と略一致していることを特徴とする請求項１９に記載の発光管の製造方法。
【請求項２１】
前記溝部の横断面形状が、「く」の字形であることを特徴とする請求項１９に記載の発光管の製造方法。
【請求項２２】
前記溝部は、前記成形冶具の頂部から基部に向かう２重螺旋状になっており、
前記頂部に前記ガラス管の略中央部を位置決めした状態で、前記成形冶具にガラス管を巻き付けて２重螺旋状の発光管を得ることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の発光管の製造方法。
【請求項２３】
前記ガラス管を前記成形冶具に巻き付ける際に、ガラス管内に圧力流体を封入することを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の発光管の製造方法。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−１４７１９８（Ｐ２００８−１４７１９８Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５３２１（Ｐ２００８−１５３２１）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【分割の表示】特願２００２−９６６１５（Ｐ２００２−９６６１５）の分割
【原出願日】平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【分割の表示】特願２００２−９６６１５（Ｐ２００２−９６６１５）の分割
【原出願日】平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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