JPH0118538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電球形の外囲器内に曲管形けい光ラン
プを収容し、白熱電球と交換して使用できるよう
にしたけい光ランプ装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

けい光ランプは一般の白熱電球に比べて低電力
で使用でき、しかも高効率であることから、最近
本出願人によつて既存の白熱電球用ソケツトにね
じ込んで使用できるけい光ランプ装置が実用化さ
れ、省電力光源として広く普及しつつある。この
けい光ランプ装置は口金を備えた電球形の外囲器
内に、曲管形けい光ランプおよびこのランプを始
動点灯させるための回路素子を収容した構造とな
つている。そして、この曲管形けい光ランプは、
外囲器内の限られた空間内での有効発光長を確保
するために、直管形バルブをその両端部間の中央
で略Ｕ字状に曲成するとともに、この曲成部と両
端部との間を上記Ｕ字形を含む平面と略直交する
方向に略Ｕ字状に曲成することにより、上記曲成
部と両端部とを互に隣接して同方向に位置させた
形状に曲成してあり、その全体形状が乗馬用の鞍
に似ていることから鞍形けい光ランプと称してい
る。

ところで、白熱電球との代替使用を目的とする
この種けい光ランプ装置は、40Wクラス以上の白
熱電球と同等の明るさを必要とする。一般にけい
光ランプの明るさを増すためにはバルブ管長を長
くすることが有効であることは知られている。す
なわちバルブ管長が長い程陽光柱が長くとれるの
で全光束が増大し、発光量の点で有利となる。し
かしながら、バルブ管長を増大すると、管径が同
一の場合にはバルブ管長が長い程始動電圧が高く
なる傾向を示す。従来においては、チヨークコイ
ル形の安定器を用いてけい光ランプを点灯させて
いたので、JISで規定されている94Vまでの電源
電圧の低下に対する始動保障を達成するために
は、けい光ランプの始動電圧を電源電圧に換算し
て94V以下に抑える必要がある。この場合、バル
ブ管長は外囲器の大きさによつておのずと最大値
が決まつてしまうので、バルブ管長を一定とした
場合に、その管径をバルブの曲げ加工が可能な範
囲内で最適値に設定すれば、始動電圧の上昇を抑
えられることになる。

しかして、一般にけい光ランプはバルブ内に始
動を容易に行なわせるための希ガスとしてアルゴ
ンを封入してあることは知られているが、このア
ルゴンの封入圧はランプ効率と始動性に大きな影
響を与える。したがつて、始動電圧の上昇を抑え
るためには単にバルブの管径や管長を規定すると
ともに、アルゴンガス圧も規定する必要がある。

ところで、この種のけい光ランプ装置では、け
い光ランプおよび点灯回路部品であるチヨークコ
イル形の安定器から発生する熱が外囲器内にこも
つてしまい、けい光ランプの発光効率が低下し、
また回路を含めた総合効率も同時に低下し、白熱
電球との代替使用という頭初の目的が達成できな
いという問題がある。このため従来は外囲器に通
気孔を設け、外囲器内外に空気の対流を生じさ
せ、外囲器内にこもる熱を器外に排出する手段が
講じられている。しかしながら、このように外囲
器に通気孔を設けると、外観上見苦しいばかりで
なくこの通気孔を介して外囲器内に異物が侵入
し、外囲器の汚れによる光透過量の低下がもたら
されるとともに、その他絶縁不良等種々の問題が
発生する虞れがある。そこで外囲器に通気孔を設
ける代りに、発熱源の一つである安定器を外囲器
の外に別設し、外囲器内にはけい光ランプと始動
装置のみを装着したけい光ランプ装置が開発され
ている。

しかしながらこの場合でも上記安定器が一体化
され、かつ外囲器に通気孔が設けられた装置に比
べると、外囲器内の温度は通気孔が無いことに起
因して略30℃程度上昇する傾向にある。したがつ
て、外囲器内に装着されるけい光ランプの管長、
管径および封入アルゴンガス圧を同一にしても、
けい光ランプ装置としての総合効率は低下してし
まうという問題が生じる。

しかして、上記安定器を別設した装置において
は、安定器を一体化して通気孔を設けない場合に
比べれば、外囲器内の温度上昇ははるかに小さい
ので、けい光ランプの管長、管径および封入アル
ゴンガス圧の設定によつては、総合効率を従来程
度まで高めることが可能であることが本発明者ら
の究明により見い出された。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的とするところは、始動電圧を電
源電圧に換算して94V以下に抑えることができ、
しかもランプの総合効率を高効率に維持すること
ができるけい光ランプ装置を提供しようとするも
のである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、封入アルゴンガス圧がラン
プ効率および始動性に大きな影響を及ぼすことに
着目し、この封入アルゴンガス圧をバルブ管径お
よび管長との関係において最適値に設定する、つ
まり具体的にはバルブ管長を420mm以下とすると
ともに、バルブ管径を14.5mm以上21.0mm以下と
し、さらにバルブ内の封入アルゴンガス圧を3.5
トール以上5.5トール以下と規定することにより、
上記目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す一実施例にもとづいて
説明する。

図中１は合成樹脂製のカバーであり、周面が回
転放物面状をなした略椀形に形成されている。カ
バー１の一端頂部には例えば白熱電球用のE26型
の如きねじ込み形の口金２が取着されているとと
もに、他端開口部には略球状のグローブ３が被冠
されている。グローブ３は乳白色もしくは無色透
明な透孔性合成樹指材料から構成され、このグロ
ーブ３の被冠によつて球状をなした外囲器４が形
成されている。そしてこの実施例の外囲器４は、
外径が110φ以下つまり換言すれば内容積が700cm³
以下に形成されており、形状寸法が110φ級のボ
ール形電球に近似されている。なお、この外囲器
４内は、外方とは区画独立された密閉空間をなし
ている。但し、ここで密閉空間とは外囲器４内外
に通気孔を介しての空気の対流に基く排熱作用が
生じていないことを意味し、圧力抜き程度の小孔
が存在しても本発明で述べるところの密閉空間を
構成するものとする。

このような外囲器４内には曲管形けい光ランプ
５が収容されている。この曲管形のけい光ランプ
５は、放電路を構成する直管形のバルブの両端部
６，６にフイラメントコイル７，８を封着し、こ
のバルブの両端部６，６間の中央に略Ｕ字状に曲
げられた中央曲成部９を形成するとともに、この
中央曲成部９と両端部６，６、との間に、上記Ｕ
字形を含む平面と略直交する方向に略Ｕ字状に曲
げられた一対の両端曲成部１０，１０を形成した
ものである。このため、上記バルブはその両端部
６，６と両端曲成部１０，１０、およびこの両端
曲成部１０，１０と中央曲成部９とを結ぶ四本の
直線部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、第１
図に示すように、略四角形の対角位置に互いに隣
隣接して並置されるとともに、これら隣り合う四
本の直管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの端
部が、両端曲成部１０，１０と中央曲成部９によ
つて接続された概略鞍形状に曲げられており、上
記両端部６，６と中央曲成部９とが互いに隣接し
て同方向に位置されている。そして上記バルブ内
には所定量の水銀および始動用希ガスとしてアル
ゴンが封入されており、このような曲管形けい光
ランプ５は、両端部６，６ならびに中央曲成部９
をカバー１側に向けた姿勢で固定されている。ま
たカバー１内には始動回路１１が収容されてい
る。始動回路１１は点灯管１２およびこの点灯管
１２に対して並列に接続されたコンデンサ１３と
から構成され、点灯管１２はフイラメントコイル
７，８に連なる一方のリード線１４ａ，１５ａ間
に接続されている。なお、フイラメントコイル７
に連なる他方のリード線１４ｂは口金２のアイレ
ツト端子１６に接続されているとともに、他のフ
イラメントコイル８に連なる他方のリード線１５
ｂは口金２の開口縁部に接続されている。

一方、このようなけい光ランプ装置は、その口
金２を白熱電球用のソケツト１７にねじ込むこと
によつて点灯使用されるが、このソケツト１７側
には安定器１８が設置されている。安定器１８は
電源１９に対して直列に接続されており、したが
つて口金２をソケツト１７にねじ込むと、曲管形
けい光ランプ５、安定器１８および電源１９とが
直列に接続されて第４図に示される如きチヨーク
コイル形の点灯回路が構成され、曲管形けい光ラ
ンプ５の点灯が可能となるものである。

ところで、上述の如き構成のけい光ランプ装置
にあつては、けい光ランプ５のバルブ管長を420
mm以下とするとともに、管径を14.5mm以上21.0mm
以下とし、さらにアルゴンの封入ガス圧を3.5ト
ール以上5.5トール以下に規定してある。以下こ
の理由について第５図ないし第９図を加えて説明
する。

一般にけい光ランプはバルブの管長が長くなる
程発光面積を広くとれるため、全光束が増大して
発光量の点で有利となる。しかしながら、上述し
た曲管形けい光ランプ５は外囲器４内に収容さ
れ、かつこの外囲器４は現行のボール形電球の最
大径110mm以内の大きさに制限したいという要求
がある。これはけい光ランプ装置をボール形電球
の代替用とする場合に、このけい光ランプ装置が
既存の電球用照明器具に適合できることを意図し
ている。したがつて、外囲器４の最大径を110mm
に設定すると、曲管形けい光ランプ５のバルブ管
長は最大でも420mmが限度となることが確認され
た。このように曲管形けい光ランプ５を限られた
スペース内に収容する場合には、スペース的な制
約からバルブ管長を長くする程管径を小さくする
必要がある。しかしながら、バルブ管長およびラ
ンプ電流を一定とした場合、バルブ管径を小さく
する程スタート電圧が上昇することが知られてい
るので、JISで規定されている94Vまでの電源電
圧の低下に対する始動を保障するためには、少な
くともランプ５のスタート電圧は電源電圧に換算
して94V以下に抑える必要がある。そこで、バル
ブの最大管長の上限を420mmと規定したとき、ス
タート電圧に対するバルブ管長と管径との関係を
実験的に求めたところ、第５図に示される結果が
得られた。この第５図から判るように管径を14.5
mm以上とすれば、管長420mm以下のバルブは全て
スタート電圧を94V以下に抑えることができる。
したがつてバルブ管径の下限は14.5mmとなる。

一方、バルブ管長の上限を420mmとして、バル
ブ管径を変化させた場合における全光束比を調べ
たところ、第６図に示される如き結果を得た。こ
の結果から、管径が21.0mmを上回ると全光束比が
急激に低下する傾向を示し、これは管径が大きく
なつた分だけ管長が短くなることに起因してい
る。また管径が21.0mmを上回ると、バルブの曲げ
加工が難かしくなることから、上記全光束比の低
下のことを加味すると、管径は21.0mmを超えない
ようにする必要が生じる。したがつて、バルブ管
径の上限は21.0mmとなる。このようにバルブ管長
を420mm以内とし、かつ管径を14.5mmないし21.0
mmに規定すると、ランプ入力は８〜15W程度とな
り、これは一般の白熱電球では30〜60W程度の明
るさに相当するので、一般照明用として充分な明
るさとなる。

ところで、バルブ内にはアルゴンが封入されて
いることは前述の通りであるが、この封入圧はラ
ンプの総合効率とランプの始動性に影響を与え
る。この観点から封入圧について考察してみる。

まず封入ガス圧がスタート電圧に及ぼす影響に
ついて検討を加える。すなわち、スタート電圧が
最も高くなる管径14.5mmのバルブにおいて、バル
ブ管長を300mm、350mm、420mmとしたとき、スタ
ート電圧に対する封入ガス圧との関係を実験的に
求めたところ、第７図に示される結果が得られ
る。この第７図から明らかなように5.5トール以
下とすれば、管長420mm以内のバルブは全てスタ
ート電圧を94V以下に抑えることができる。した
がつて封入ガス圧の上限は5.5トールとなる。

また第８図には管長420mmのバルブにおいて、
封入ガス圧を3.5トール、4.5トール、5.5トールと
した場合における管径と、100時間点灯後におけ
る光束低下率との関係を示す。この第８図から判
る通り、バルブ管径が小さくなる程光束低下率が
増大する。この場合、一般のけい光ランプの100
時間経過後の光束低下率は略７％以下であること
が知られているから、この低下率を７％以下に抑
えるためには、上記バルブ管径の下限が14.5mmに
規定されていることを加味すると、封入ガス圧は
少なくとも3.5トール以上に規制しなければなら
ないことが判る。したがつて封入ガス圧の下限は
3.5トールとなる。

次に安定器１８を含めた総合効率について検討
を加えた。総合効率は安定器１８を含む回路全体
のランプ装置への入力に対するけい光ランプ５の
全光束の割合で評価される。そこでランプ電流を
一定とし、かつバルブ管径を16.5mm一定として、
バルブ管長および封入ガス圧を変化させた場合の
総合効率を調べたところ、第９図に示される如き
結果を得た。この第９図から、総合効率は封入ガ
ス圧が3.5トールないし5.5トールの範囲内に最大
値が存在することが明らかとなる。なお、けい光
ランプの管径を変えても同様の結果が得られた。

さらに本発明は白熱電球の代替使用を考えてい
ることから、本発明に係るけい光ランプ装置の総
合効率を白熱電球の効率約12ｍ／Ｗと比較する
と、けい光ランプの管長が280mm以上あれば、ア
ルゴンガス圧が3.5Torrから5.5Torrの範囲にあ
るときにおいて、総合効率は白熱電球の約２倍以
上となる。第９図は管径16.5mmのときの実験値で
あるが、管径14.5mm以上21.0mm以下のときについ
ても白熱電球と比較して約２倍以上の効率が得ら
れる。

したがつて以上の説明から判るように、バルブ
管長を280mm以上420mm以下とするとともに、バル
ブ管径を14.5mm以上21.0mm以下とし、さらにアル
ゴンの封入圧を3.5トール以上5.5トール以下の範
囲内に規制すれば、スタート電圧を94V以下に抑
えつつ総合効率を高効率に維持することができ
る。したがつて、白熱電球との代替使用を目的と
するものにはきわめて好都合となる。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明は、安定器を別設し口金を
備えた外囲器内に曲管形けい光ランプを収容する
に当り、このけい光ランプの封入アルゴンガス圧
を、バルブ管径および管長との関係において最適
値に設定したので、スタート電圧を94V以下に確
実に抑えつつランプの総合効率を高効率に維持す
ることができる。したがつて一般照明用として充
分な明るさが得られ、白熱電球との代替使用を目
的とするものにはきわめて好都合となる等の優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は斜視
図、第２図および第３図は夫々異なる方向から見
た側面図、第４図は点灯回路図、第５図ないし第
９図は夫々特性図である。 ２……口金、４……外囲器、５……けい光ラン
プ、６，１０……曲成部（中央曲成部、両端曲成
部）、１８……安定器、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，
２０ｄ……直線部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 口金を備えた密閉形の外囲器内に、放電路を
   構成するバルブが、互いに隣接して並置された四
   本の直線部と、これら直線部の端部間を接続する
   三つのＵ字状の曲成部を有する形状に曲げられた
   けい光ランプを収容し、かつこのけい光ランプに
   接続される安定器は、上記外囲器の外方に別設し
   てなるけい光ランプ装置において、 上記けい光ランプはバルブ管長を420mm以下と
   するとともに、バルブ管径を14.5mm以上21.0mm以
   下とし、さらにバルブ内の封入アルゴンガス圧を
   3.5トール以上5.5トール以下としたことを特徴と
   するけい光ランプ装置。