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発明の名称 電球形蛍光ランプおよび照明装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−227261(P2007−227261A)
公開日 平成19年9月6日(2007.9.6)
出願番号 特願2006−49125(P2006−49125)
出願日 平成18年2月24日(2006.2.24)
代理人 【識別番号】100078765
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久
発明者 白田 伸弥 / 久保田 洋 / 小林 勝之 / 中村 眞理 / 河野 仁志
要約 課題
点灯装置の回路素子の昇温を抑制して信頼性を向上させることができる電球形蛍光ランプおよび照明装置を提供する。

解決手段
口金12を有するカバー13と;このカバーに取り付けられる一対の電極36,36が封装された発光管14と;カバー内に収容され、耐熱性または温度裕度が相対的に低い低耐熱性電子部品60baが他の回路素子よりも発光管の一対の電極36,36から遠くなる側の面に実装された両面基板58を有する点灯装置17と;を具備している。
特許請求の範囲
【請求項1】
口金を有するカバーと;
このカバーに取り付けられる一対の電極が封装された発光管と;
カバー内に収容され、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が他の回路素子よりも発光管の一対の電極から遠くなる側の面に実装された両面基板を有する点灯装置と;
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】
両面基板は、少なくともその一部が口金内に収容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】
耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子は、発光管を駆動するインバータ回路に含まれる複数のスイッチング素子を1個のパッケージ内に収容した主スイッチング素子であることを特徴とする請求項1または2記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項4】
耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が実装される両面基板と、これ以外の回路素子が実装される基板の複数枚を、口金の軸方向に沿って並設していることを特徴とする請求項1または2記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと;
電球形蛍光ランプが取り付けられる器具本体と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電球形蛍光ランプおよびこの電球形蛍光ランプを具備した照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の電球形蛍光ランプおよび照明装置としては、屈曲形のバルブを有する発光管、一端で口金を取り付け他端側で蛍光ランプを支持するカバー、このカバー内に収容される点灯装置、および発光管を被覆してカバーの他端側に取り付けられるグローブ等を具備している(例えば特許文献1,2,3参照)。
【0003】
近年、このような電球形蛍光ランプは、JISに定義されている一般照明用電球に近い寸法に小形化されており、カバー内に収容されている点灯装置も小形化が図られている。
【特許文献1】特開2002−8403号公報
【特許文献2】特開2005−340100号公報
【特許文献3】実開平2−29106号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このような従来の電球形蛍光ランプでは、小形のカバー内の狭隘な空間に配設される回路基板が片面に複数の回路素子を実装する片面実装基板であるので、回路基板の小形化が容易ではない。また、回路素子の実装密度が高じて回路素子の発熱の放熱性が低下するという課題がある。
【0005】
さらに、近年では、回路素子自体の小形化も図られており、例えば発光管の定格ランプ電力が60Wの場合、この発光管を駆動するインバータ回路に含まれる2個のスイッチング素子を1個のパッケージ内に収容するSOP8サイズ以下のチップ部品(面実装部品)が提案されている。
【0006】
しかし、このような回路素子は、パッケージの小形化に伴なう表面積の縮小により熱容量が減少し、昇温し易くなるので、回路素子ひいては点灯装置の信頼性が低下するという新たな課題が発生する。
【0007】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、点灯装置の回路素子の放熱性を向上させて昇温を抑制し信頼性を向上させることができる電球形蛍光ランプおよび照明装置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】
請求項1記載の電球形蛍光ランプは、口金を有するカバーと;このカバーに取り付けられる一対の電極が封装された発光管と;カバー内に収容され、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が他の回路素子よりも発光管の一対の電極から遠くなる側の面に実装された両面基板を有する点灯装置と;を具備していることを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の電球形蛍光ランプは、両面基板は、少なくともその一部が口金内に収容されていることを特徴とする。
【0010】
請求項3記載の電球形蛍光ランプは、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子は、発光管を駆動するインバータ回路に含まれる複数のスイッチング素子を1個のパッケージ内に収容した主スイッチング素子であることを特徴とする。
【0011】
請求項4記載の電球形蛍光ランプは、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が実装される両面基板と、これ以外の回路素子が実装される基板の複数枚を、口金の軸方向に沿って並設していることを特徴とする。
【0012】
請求項5記載の照明装置は、請求項1ないし4のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと;電球形蛍光ランプが取り付けられる器具本体と;を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に係る電球形蛍光ランプによれば、点灯装置の回路素子のうち、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子を、耐熱性または温度裕度が相対的に高い回路素子よりも、主たる発熱源である発光管の電極から遠くなる側の面にて両面基板に実装したので、この電極から遠い分、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が電極により加熱されることを抑制することができる。このために、これら回路素子ひいては点灯装置の信頼性を向上させることができる。また、点灯装置の回路基板が両面基板であるので、その両面に回路素子を実装することができる。このために、片面基板よりも回路素子の実装密度を低減することができるので、これら回路素子の昇温をさらに抑制することができる。
【0014】
請求項2に係る電球形蛍光ランプによれば、両面基板の少なくとも一部を口金内に延在させることにより、両面基板が口金を介して放熱され易くなる。このために、回路素子の実装密度を高めても、回路素子の昇温を抑制することができる。
【0015】
請求項3に係る電球形蛍光ランプによれば、耐熱性または温度裕度が相対的に低い回路素子が主スイッチング素子であるので、これら主スイッチング素子の昇温を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【0016】
請求項4に係る電球形蛍光ランプによれば、耐熱性の低いまたは温度裕度の低い回路素子が実装される両面基板と、これ以外の回路素子が実装される基板とを、口金の軸方向に並設することにより、これら基板を分離させているので、両者の一方の回路基板から他方の回路基板へ熱伝導される熱量を抑制することができる。
【0017】
このために、耐熱性の低いまたは温度裕度の低い回路素子の昇温をさらに抑制し、信頼性を向上させることができる。
【0018】
請求項5に係る照明装置によれば、請求項1ないし4のいずれか一記載の電球形蛍光ランプを具備しているので、これら電球形蛍光ランプの作用効果を有する照明装置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】
【0019】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0020】
図1ないし図9に第1の実施の形態を示し、図1は電球形蛍光ランプにおけるバルブの並設方向から見た縦断面図、図2は電球形蛍光ランプにおけるバルブの並設方向に対して交差する方向から見た縦断面図、図3は電球形蛍光ランプのカバーおよびグローブを外して口金側から見た断面図、図4は電球形蛍光ランプのホルダの斜視図、図5は電球形蛍光ランプの発光管と組み合わせたホルダの内側の斜視図、図6は電球形蛍光ランプの点灯装置の回路図である。
【0021】
図1および図2に示すように電球形蛍光ランプ11は、高さ方向(管軸方向)の一端に口金12を有するカバー13、このカバー13の他端側に支持された発光管14、この発光管14の一端側を支持してカバー13に取り付けられたホルダ15、発光管14を覆うとともに一端側でホルダ15の周囲も覆ってカバー13に取り付けられたグローブ16、口金12およびカバー13の内側に収納された点灯装置17を備えている。そして、定格電力が例えば40Wタイプ、60Wタイプ、100Wタイプの白熱電球などの一般照明用電球に近い外観に形成されている。この一般照明用電球とは、JIS C 7501に定義されている。
【0022】
口金12は、エジソンタイプのE26形などで、ねじ山を備えた筒状のシェル21、このシェル21の一端側の頂部に絶縁部22を介して設けられたアイレット23を備えている。シェル21の他端側をカバー13の一端部に被せて接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【0023】
カバー13は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)などの耐熱性合成樹脂にて形成され、一端側には口金12のシェル21が取り付けられる円筒状の口金取付部26が形成され、他端側には拡開した円環状のカバー部27が形成され、内側にはホルダ15を取り付けるホルダ取付部28が形成されている。
【0024】
発光管14は、少なくとも3本のU字形屈曲バルブであるバルブ31,32,33を有し、これらバルブ31,32,33が連通管34で順次接続されて1本の連続した放電路35が形成されている。各連通管34は、バルブ31,32,33の接続する端部近傍を加熱溶融した後、吹き破ることによって形成された開口同士をつなぎ合わせて形成されている。
【0025】
バルブ31,32,33は、管外径が3〜8mmのガラス製の断面略円筒状の管体が、中間部で湾曲されて頂部を有する略U字状に形成されている。すなわち、バルブ31,32,33は、湾曲する屈曲部とこの屈曲部に連続する互いに平行な一対の直管部とを備えている。
【0026】
図2に示すようにバルブ31〜33の並設方向中央のバルブ32の高さが、両側のバルブ31,33の高さより高い関係を有している。そして、バルブ31,32,33は、そのU字形をなす面が互いに平行に対向するように並設されている。
【0027】
発光管14の内面には例えば3波長形の蛍光体が形成され、発光管14の内部にはアルゴン(Ar)やクリプトン(Kr)などの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封入されている。
【0028】
放電路35の両端に位置する両側のバルブ31,33の各一端部にはステムシールまたはピンチシールによって一対の電極36が封装されている。各電極36は、フィラメントコイルを有し、このフィラメントコイルが一対の線状のウエルズに支持されている。各ウエルズは、例えば、両側のバルブ31,33の一端部に封装されたジュメット線を介して両側のバルブ31,33の一端部から外部に導出されて点灯装置17に接続される一対のワイヤ37(図5参照)に接続されている。
【0029】
両側のバルブ31,33の電極36が封装された各一端部、および中央のバルブ32の両端部には、ステムシールまたはピンチシールによって封装されて排気管とも呼ばれる円筒状の細管38が連通状態に突設されている。これら各細管38は、発光管14の製造過程で溶断によって順次封止され、各細管38のうちの封止されていない一部を通じて発光管14内の排気がなされるとともに、封入ガスが封入されて置換された後に、その各細管38のうちの封止されていない一部を溶断することによって封止される。
【0030】
中央のバルブ32の両端部の細管38のうち、一方の細管38は、先端部が口金12の内側まで延設されるように長く形成されているとともにバルブ32の直管部と平行な直線状に形成され、その先端部には封止する際にアマルガムとしての主アマルガム39が封入されている。この主アマルガム39は、ビスマス、錫および水銀にて構成される合金であり、略球形状に形成され、発光管14内の水銀蒸気圧を適正な範囲に制御する作用を有している。なお、主アマルガム39としては、ビスマス、錫の他に、インジウム、鉛などを組み合わせた合金によって形成したものを用いてもよい。また、両端のバルブ31,33の電極36のウエルズには、水銀吸着放出作用を有する補助アマルガムが取り付けられて封入されている。さらに、中央のバルブ32の他端にも両端のバルブ31,33に設けられた補助アマルガムと同様の補助アマルガムが封入されている。
【0031】
発光管14は、バルブ31,32,33の一対の電極36が封装された一対の電極側端部40が高さ方向の一端側に位置している。バルブ31,32,33の管外径が3〜8mm、高さ方向に対して交差する幅方向の最大幅b1が30mm以下に形成されている。
【0032】
また、図1ないし図5に示すように、ホルダ15は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)などの耐熱性合成樹脂材料にて形成され、円板状の基板部42、この基板部42の周縁部から一端側に突出する円筒状の筒部43を備えている。
【0033】
基板部42の中央部には発光管14のバルブ31,32,33の内側間に挿入可能とする突部44が突出形成され、この突部44の周面には各バルブ31,32,33の各端部側であって発光管14の中心側に対向する周面部が嵌合するバルブ取付部としての円弧状の窪み部45が形成され、これら各窪み部45にはホルダ15の内側に連通する取付孔46が形成されている。
【0034】
基板部42には各バルブ31,32,33の端面に対向して各挿通孔47が形成され、これら各挿通孔47に各バルブ31,32,33の端部から突出する各ワイヤ37や各細管38が挿通される。挿通孔47の径はバルブ31,32,33の径より小さく、バルブ31,32,33の端部は挿通孔47に入り込まない。
【0035】
そして、発光管14をホルダ15に組み合わせた後、ホルダ15の内側から各取付孔46および各挿通孔47を通じて例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤を注入することにより、各バルブ31,32,33の端部側であって発光管14の中心側に対向する内周面側および各バルブ31,32,33の端面がホルダ15に接着固定されている。
【0036】
筒部43の一端部には、カバー13のホルダ取付部28に取り付けられる爪部48が形成されている。筒部43の内側には、ホルダ15の中心線からオフセットした位置で互いに対向する一対の基板取付溝49を有する一対の基板取付部50が形成されている。基板取付溝49は、ホルダ15の中心線と平行に形成されていて筒部43の一端部側に開口形成されている。また、筒部43には、一対の基板取付部50がオフセットして形成された側に対して反対側に、一対の切欠部51が形成されている。
【0037】
また、グローブ16は、透明または光拡散性を有するガラスや合成樹脂などの材質により、白熱電球などの一般照明用電球のガラス球の形状に近い滑らかな曲面状に形成されている。グローブ16の一端部に開口部54が形成され、この開口部54の縁部55がカバー13のカバー部27の内側に嵌合されて例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により接着固定されている。
【0038】
また、点灯装置17は、表裏両面にはんだ層が形成された両面基板58を備え、この両面基板58に点灯回路59を構成する回路素子の複数の電子部品60が実装されている。両面基板58は、口金12の内側に挿入可能とする幅寸法で、幅寸法に対して高さ寸法が長い矩形状に形成されており、この両面基板58の両側縁部がホルダ15の一対の基板取付溝49に差し込み係合されてホルダ15の中心軸の方向に沿って縦形(垂直)に配置されるとともに、ホルダ15の中心線に対してオフセットした位置に配置されている。すなわち、口金12とカバー13とホルダ15とを組み合わせた状態において、両面基板58は、口金12の内側に対して、その口金12の中心線の方向に沿って縦形に配置されるとともに、口金12の中心線に対してオフセットした位置に配置されている。両面基板58は、ホルダ15の基板取付部50によって高さ方向と交差する方向の位置が仮固定され、発光管14のワイヤ37とラッピングピン61との接続によって、または口金12とホルダ15との間での挟み込みによって高さ方向の位置が位置決め保持されている。
【0039】
両面基板58の両面側に電子部品60が回路素子として実装されるが、両面基板58の口金12との間隔が広い空間側の一面58aには、電子部品60のうちの限流インダクタとしてのバラストチョークなどのトランスCT、コンデンサC1、平滑用コンデンサとしての電解コンデンサC2などの外形寸法が大きいリード部品60aが実装されている。
【0040】
また、両面基板58の口金12との間隔が狭い空間側の他面58bは、その裏面58aよりも発光管14の一対の電極36から遠い側に位置し、この他面58bには、電子部品60のうちの高さの低いトランジスタ、チップ形のコンデンサや整流素子などの面実装タイプの面実装(チップ)部品60bが実装されている。
【0041】
そして、この面実装タイプの電子部品60bとしては、耐熱性が相対的に低い、または温度裕度が相対的に低い低耐熱性電子部品60baと、これらよりも耐熱性または温度裕度が相対的に高い高耐熱性電子部品60bbとがあり、前者の低耐熱性電子部品60baについては、両面基板58の他面58bの口金12側の端部に実装している。
【0042】
すなわち、両面基板58の他面58bは、発光管14の発熱源である一対の電極36,36から熱的に近い側にある一面58aの裏面であり、その一面58aよりも一対の電極36,36に対向する割合が少なく、熱的な影響を受ける距離が遠い位置にある。すなわち、両面基板58は、その縁辺部が発光管14のバルブ31,32,33の各端面に対向するように配置されるが、この両面基板58の縁辺部で仕切られる境界領域において、電極36,36が封装されたバルブ端部の端面が多く配置された領域に向いている側の面が電極36,36に近い側の基板面となる。本実施形態の場合には、図3に示すように両面基板58が一方の電極36のほぼ中間部を二分するように仕切っているので、両面基板58の一面58a側の領域には、電極36が封装されたバルブ端面が約1.5本分、他面58b側の領域には約0.5本分となるので、他面58bが電極36から遠い側の面となる。また、この両面基板58の他面58b側においても、口金12側端部は、その反対側のホルダー15側よりも一対の電極36から遠い位置にある。したがって、低耐熱性電子部品60baは一対の電極8から最も加熱されにくい位置に実装されている。
【0043】
この低耐熱性電子部品60baとしては、例えばSOP8サイズ以下の電子部品60bがある。これは図6で示す点灯回路17のインバータ回路の主スイッチング(SW)素子として使用されるMOS形のNチャンネルの電界効果トランジスタQ1と、MOS形のPチャンネルの電界効果トランジスタQ2とを、1個のパッケージ内に収容してSOP8サイズ以下の面実装形半導体電子部品60bに形成されたものである。
【0044】
また、他の低耐熱性電子部品60baとしては、面実装形のチップコンデンサ等があり、これらの耐熱温度は、発光管14の定格ランプ電力が例えば60Wの場合、チップコンデンサが125℃以下、半導体電子部品60bが150℃以下である。
【0045】
平滑用の電解コンデンサC2は、両面基板58の一面の幅方向中央域で両面基板58に対して垂直方向に向けて実装されている。これにより、両面基板58の実装効率が向上し、両面基板58の小形化が可能となる。なお、相対的に耐熱性が高い面実装部品60bbは両面基板58の一面58aに面実装されている。
【0046】
口金12に接近する両面基板58の幅方向縁部側に位置する電子部品60として例えばコンデンサC1は、両面基板58の幅方向中央部側に向けて傾斜されている。これにより、コンデンサC1が口金12の内側に当たることなく挿入でき、口金12の内側に点灯装置17を効率よく収納できる。コンデンサC1などの傾斜させる電子部品60は、ディスクリート部品であって、2本のリード線で両面基板58に立つ状態に実装されるラジアル部品である。
【0047】
両面基板58には、発光管14側である他端側に、発光管14の各電極36の一対のワイヤをそれぞれ巻き付けて接続する4本のラッピングピン61が突設されている。
【0048】
また、両面基板58の口金12との間隔が狭い面側との間には、主アマルガム39を封入した細管38が配置されている。これにより、口金12の内側に点灯装置17と細管38とが効率よく配置される。
【0049】
そして、口金12の中心軸に対する両面基板58のオフセット量は、口金12の内径の3/4の位置までの範囲が好ましい。このオフセット量が3/4の位置よりも口金12の内面側に接近した場合には、両面基板58の幅が狭くなり、両面基板58の実装面積が小さくなって電子部品60の実装効率が低下するので好ましくない。
【0050】
また、口金12の内側には例えば熱伝導性シリコーン樹脂などの熱伝導性部材が注入され、この熱伝導性部材によって少なくとも発熱量の大きいトランスCTなどの電子部品60と口金12側とが熱的に接続されている。熱伝導性部材は、口金12の内側全体に点灯装置17の両面基板58や電子部品60を覆うように充填してもよい。
【0051】
また、図6は点灯装置17の回路図を示す。商用交流電源eにヒューズF1を介してフィルタを構成するコンデンサC1が接続され、このコンデンサC1にはフィルタを構成するインダクタL1を介して全波整流器71の入力端子が接続されている。また、この全波整流器71の出力端子には平滑用の電解コンデンサC2が接続されて入力電源回路Eを構成し、この入力電源回路Eの平滑用の電解コンデンサC2には高周波を発生する交流電源としてのハーフブリッジ形のインバータ回路72のインバータ主回路73が接続されている。
【0052】
そして、このインバータ主回路73は、平滑用の電解コンデンサC2に対して並列に、スイッチング素子である互いに相補形となるMOS形のNチャネルのトランジスタとしての電界効果トランジスタQ1およびMOS形のPチャネルのトランジスタとしての電界効果トランジスタQ2が直列に接続されている。Nチャネルの電界効果トランジスタQ1およびPチャネルの電界効果トランジスタQ2は互いのソースが接続されている。
【0053】
電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には、共振インダクタとしてのバラストチョークを構成するトランスCTの一次巻線L2、直流カット用のコンデンサC3、共振コンデンサC4の直列回路が接続され、この共振コンデンサC4には発光管14としての蛍光ランプFLの両端のフィラメントとしての電極フィラメントコイルFLa,FLbの一端がそれぞれ接続され、一方の電極フィラメントコイルFLaの他端と他方の電極フィラメントコイルFLbとの他端間には共振コンデンサC4とともに共振に寄与する始動用のコンデンサC5が接続されている。なお、電極フィラメントコイルFLa,FLbにはエミッタが塗布されている。また、共振コンデンサC4に対して並列に正温度特性抵抗素子(Positive Temperature Coefficient)PTC1が接続されている。
【0054】
そして、平滑用の電解コンデンサC2と電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トランジスタQ2のゲートとの間には、起動回路75を構成する起動用の抵抗R1が接続されている。これら電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トランジスタQ2のゲートと電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のソースとの間には、コンデンサC6およびコンデンサC7の直列回路が接続されている。
【0055】
これらコンデンサC6およびゲート制御手段としてのゲート制御回路76のコンデンサC7の直列回路に対して並列に電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2のゲート保護のためのツェナダイオードZD1およびツェナダイオードZD2の直列回路が接続されている。
【0056】
また、トランスCTの一次巻線L2には、二次巻線L3が磁気的に結合して設けられ、この二次巻線L3は一端がコンデンサC6およびコンデンサC7の接続点に接続されたインダクタL4の他端と放電用抵抗R2との接続点に接続されている。また、コンデンサC6は起動回路75のトリガ素子を構成するものでもあり、このコンデンサC6とインダクタL4との直列回路に対して並列に、起動回路75の放電用抵抗R2が接続されている。
【0057】
さらに、電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には、起動回路75の抵抗R3およびスイッチング改善用のコンデンサC8の並列回路が接続されている。
【0058】
また、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa,FLbのそれぞれの一端および他端間に負温度特性抵抗素子(Negative Temperature Coefficient)NTC1,NTC2が接続されている。
【0059】
なお、正温度特性抵抗素子PTC1や負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2などは、両面基板58のラッピングピン61に巻き付け、発光管14に近づけるように接続配置してもよい。
【0060】
次に、点灯装置17の動作について説明する。
【0061】
まず、電源が投入されると、商用交流電源eの電圧を全波整流器71で全波整流し、平滑用の電解コンデンサC2で平滑する。
【0062】
また、抵抗R1を介してNチャネルの電界効果トランジスタQ1のゲートに電圧が印加され、電界効果トランジスタQ1がオンする。電界効果トランジスタQ1のオンにより、トランスCTの一次巻線L2、コンデンサC3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の閉路に電圧が印加され、トランスCTの一次巻線L2、コンデンサC3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5は共振する。このとき、正温度特性抵抗素子PTC1のインピーダンス成分も共振合成成分の一部に含まれている。
【0063】
また、トランスCTの一次巻線L2のインダクタンス成分の共振波形に応じた電圧がトランスCTの二次巻線L3に誘起され、ゲート制御回路76のコンデンサC7とインダクタL4とのLC直列回路が固有共振して略一定の周波数で電界効果トランジスタQ1をオンさせ、電界効果トランジスタQ2をオフさせる電圧を発生する。
【0064】
ついで、トランスCTの一次巻線L2、コンデンサC3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の共振電圧が反転すると二次巻線L3には前回と逆の電圧が発生し、ゲート制御回路76は電界効果トランジスタQ1をオフさせ、電界効果トランジスタQ2をオンさせる電圧を発生する。
【0065】
さらに、トランスCTの一次巻線L2、コンデンサC3、共振コンデンサC4およびコンデンサC5の共振電圧が反転すると、電界効果トランジスタQ1がオンするとともに、電界効果トランジスタQ2がオフする。以後、同様に、電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2が交互にオン、オフして、共振電圧が発生し、共振電流が流れる。
【0066】
この共振電流が流れ出した状態では、正温度特性抵抗素子PTC1は温度が低いため抵抗値が、たとえば3kΩ〜5kΩ程度と低く正温度特性抵抗素子PTC1に流れる電流が大きい。このときの共振コンデンサC4の両端間に発生する共振電圧は低くなる。
【0067】
正温度特性抵抗素子PTC1に電流が流れることによりジュール熱が発生し、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が上昇して正温度特性抵抗素子PTC1に流れる電流が減少すると、共振合成成分が変化するので、共振コンデンサC4に流れる電流が増加するように共振動作も変化し、共振電圧が徐々に高くなるようにソフトスタート動作を行う。
【0068】
なお、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa,FLbを介して、共振コンデンサの一部であるコンデンサC5にも共振電流の一部が流れるため、電極フィラメントコイルFLa,FLbは共振電圧が上昇するまで十分な時間をかけて直接予熱される。
【0069】
また、共振コンデンサC4とは別個に共振用のコンデンサC5を設けることにより、共振のための容量を分割することになり、コンデンサC5の容量を電極フィラメントコイルFLa,FLbの予熱および蛍光ランプFLの点灯時に流れる電流を適切にした値にすることが可能となり、効率良く電極フィラメントコイルFLa,FLbを予熱できるとともに、蛍光ランプFLの点灯後にコンデンサC5に流れる電流を小さくできるため、点灯後の効率の低下も防止できる。
【0070】
さらに、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が増加して共振成分の変化により共振電流が増加するとともに、バラストチョークを構成するトランスCTの一次巻線L2が飽和し、ランプ始動に必要な電圧まで電圧が上昇すると、蛍光ランプFLは放電を開始し、始動、点灯する。
【0071】
蛍光ランプFLが点灯した後は、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値が数10kΩ程度に蛍光ランプFLの等価抵抗値が正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値より十分に小さいため、共振電圧が低下して、蛍光ランプFLが点灯維持される。また、このように、正温度特性抵抗素子PTC1をコンデンサC5ではなく、共振コンデンサC4に対して並列に接続することにより、電極フィラメントコイルFLa,FLbに流れる電流を小さくできるため、その分電力損失を抑制できる。
【0072】
このように、正温度特性抵抗素子PTC1の抵抗値の変化により、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa,FLbの予熱を適性にできるため、エミッタが不所望に飛散(スパッタ)することを防止できるため、蛍光ランプFLの点滅寿命回数を向上できる。
【0073】
また、蛍光ランプFLが始動する以前の負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2の温度が低い状態では、負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2の抵抗値が高いため、共振電流の一部は蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa,FLbに流れ、電極フィラメントコイルFLa,FLbを適切に予熱する。
【0074】
さらに、共振電流が大きくなるに従い、負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2にも若干流れていた共振電流の一部によって負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2がジュール熱により発熱し、さらに、蛍光ランプFLからの熱影響を受けながら温度上昇して負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2の抵抗値が低下する。これにより、電極フィラメントコイルFLa,FLbに流れていた電流が次第に負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2に流れるようになる。
【0075】
さらに、蛍光ランプFLが点灯した後に負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2の温度が高くなって、抵抗値が限りなく低下すると、共振電流のほとんどは負温度特性抵抗素子NTC1,NTC2に流れ、電極フィラメントコイルFLa,FLbにはほとんど流れなくなるため、電極フィラメントコイルFLa,FLbによる電力損失を限りなく低下できる。
【0076】
また、両面基板58には、口金12側である一端側から発光管14側である他端側にかけて、口金12に接続された入力電源回路E、入力電源回路Eに接続されたインバータ回路72、発光管14に接続されたインバータ回路72の出力部が順に形成されている。これにより、両面基板58に形成する配線パターンが入力側から出力側にかけて一方向に順序よく配設され、両面基板58を小形化できる。
【0077】
次に、電球形蛍光ランプ11を組み立てるには、発光管14の一端側とホルダ15とを組み合わせ、ホルダ15の内側から各取付孔46および挿通孔47を通じて接着剤を注入し、発光管14の一端側とホルダ15とを接着固定する。続いて、ホルダ15の一対の基板取付溝49に両面基板58の両側縁部を差し込んで、ホルダ15の内側に両面基板58を挿入し、ホルダ15の内側に引き出されている発光管14の各ワイヤ37を両面基板58の各ラッピングピン61に巻き付けて接続する(この巻き付け状態の図示は省略している)。続いて、ホルダ15とカバー13とを組み合わせて結合する。続いて、両面基板58の入力部側から予め接続されている図示しない電線を口金12のシェル21およびアイレット23に接続し、カバー13に口金12を嵌合してかしめや接着によって固定する。続いて、口金12を下側、発光管14を上方に向けた状態で、ホルダ15の切欠部51を通じて口金12の内側に熱伝導性部材を注入することにより、少なくともホルダ15の切欠部51側に対向して位置するトランスCTなどの電子部品60と口金12およびカバー13側との間に熱伝導性部材を充填するか、口金12の内側全体に熱伝導性部材を充填する。続いて、発光管14にグローブ16を被せ、グローブ16をカバー13に接着剤によって固定する。
【0078】
そして、図7に示すように、例えばダウンライトである照明装置81は、照明器具本体82を有し、この照明器具本体82内にソケット83および反射体84が取り付けられ、ソケット83には電球形蛍光ランプ11が装着される。
【0079】
この電球形蛍光ランプ11では、口金12の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された両面基板58を、口金12の中心線の方向に沿って縦形に配置するとともに口金12の中心線に対してオフセットした位置に配置したことにより、両面基板58の口金12との間隔が広い一面に電子部品60のうちの大形の電子部品60を配置できるので、口金12の内側に点灯装置17を効率よく収納でき、それにより、カバー13を小形化できる。
【0080】
口金12に接近する両面基板58の幅方向縁部側に位置する電子部品60を、両面基板58の幅方向中央部側に向けて傾斜させたので、その電子部品60が口金12の内側に当たることなく挿入でき、口金12の内側に点灯装置17を効率よく収納できる。
【0081】
両面基板58に実装する電子部品60のうち比較的高さが高い平滑用の電解コンデンサC2を、両面基板58の一面の幅方向中央域で両面基板58に対して垂直方向に向けて実装できるので、両面基板58の実装効率が向上し、両面基板58を小形化できる。
【0082】
口金12側である両面基板58の一端側から発光管14側である両面基板58の他端側にかけて、入力電源回路E、インバータ回路72、インバータ回路72の出力部を順に形成したので、両面基板58に形成する配線パターンを入力側から出力側にかけて一方向に順序よく配設でき、両面基板58を小形化できる。
【0083】
口金12の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された両面基板58を口金12の中心線の方向に沿って縦形に配置することにより、発光管14の細管38の主アマルガム39が封入された先端部を口金12の内側で両面基板58との間に配置でき、主アマルガム39への点灯中の発光管14からの熱影響を低減しながら、口金12の内側に点灯装置17と細管38とを効率よく配置でき、それにより、カバー13を小形化できる。
【0084】
両面基板58を口金12の中心線に対してオフセットした位置に配置し、細管38を両面基板58の口金12との間隔が狭い面側との間に配置したので、両面基板58の口金12との間隔が広い面側に大形の電子部品60を配置でき、口金12の内側に点灯装置17と細管38とを効率よく配置できる。
【0085】
そして、両面基板58は、発光管14の発熱源である電極36の反対側の裏面(他面)58bであって、電極36に対して管軸方向反対側である口金12側の端部にて耐熱性の低いまたは熱余裕の低い低耐熱性電子部品60baを実装して、電極36と低耐熱性電子部品60baとの間隔を増大させているので、狭隘なホルダ15と口金12内においても低耐熱性電子部品60baが電極36により加熱されて昇温するのを抑制することができる。このために、低耐熱性電子部品60baの信頼性を向上させることができ、ひいては点灯装置17の信頼性を向上させることとができる。
【0086】
さらに、点灯装置17の回路基板が両面基板58であるので、その両面に電子部品60を実装することができる。このために、回路素子の実装密度を低減することができるので、これら回路素子の昇温をさらに抑制することができる。また、両面基板58の少なくとも一部が口金12内に延在するので、その分、両面基板58の大形化を図ることができる。このために、回路素子の実装密度をさらに低減することができるので、回路素子の昇温をさらに抑制することができる。
【0087】
また、口金12の内側に熱伝導性部材を注入し、この熱伝導性部材によって少なくとも発熱量の大きいトランスCTなどの電子部品60と口金12側とを熱的に接続するので、電子部品60の熱を効率よく放熱できる。
【0088】
そして、このような構成の電球形蛍光ランプ11は、図1に示すように、管外径が3〜8mm、好ましくは6〜7mmのバルブ31,32,33を有する発光管14の幅方向の最大幅b1を30mm以下、例えば20〜35mmに形成し、口金12を除いたランプ長寸法h1に対して口金12から露出するカバー13の寸法h2の比率を0〜25%、カバー13の最大外径b2を口金12の外径寸法b3の1.0〜1.5倍またはグローブ16の最大外径b4の0.48〜0.73倍、グローブ16の口金12側の外径寸法(b2と同じ)を40mm以下、例えば30〜35mmに形成することができる。
【0089】
これにより、白熱電球などの一般照明用電球と略同じ外観が得られる。例えば、本実施の形態の場合、口金12を含めた全体の高さ寸法は105〜115mmであり、60W形の白熱電球サイズと同等である。なお、バルブ31,32,33の管外径が3mmより小さいと、始動電圧が上昇するとともに発光効率が低下し、バルブ31,32,33の製作も困難になり、一方、8mmより大きいと、カバー13の最大外径を小さくすることが困難となる。
【0090】
また、発光管14の最大幅が30mmより大きいと、カバー13の最大外径を小さくすることが困難となる。口金12を除いたランプ長寸法h1は80〜90mmであり、この寸法h1に対して口金12から露出するカバー13の寸法h2の比率が0%とは、電球形蛍光ランプ11を幅方向から見て、カバー13が口金12から全く露出していない状態をいい、この場合、グローブ16の開口部54の縁部55が口金12のシェル21に嵌合され、一方、25%より大きいと、一般照明用電球に近い外観と配光特性が得られにくくなる。
【0091】
本実施の形態の場合、h2は6〜11mm、最適は約8mmであり、グローブ16の保持と機械的強度とを確保している。また、カバー13の最大外径b2が口金12の外径寸法b3の1.0倍またはグローブ16の最大外径b4の0.48倍より小さいと、発光管14の一端側の支持や点灯装置17の収納が困難になり、一方、口金12の外径寸法の1.5倍またはグローブ16の最大外径の0.73倍より大きいと、一般照明用電球に近い外観と配光特性が得られにくくなる。なお、グローブ16の最大外径b4は50〜60mm、最適には約55mmであり、口金12の外径b3は26〜28mmである。
【0092】
また、ホルダ15の最大外径b5は、発光管14を支持するホルダ15の他端側の端部15aに対向するグローブ16の部分における内径寸法b6の70〜90%の比率に形成するのが好ましい。例えば、ホルダ15の他端側の端部15aに対向するグローブ16の部分における外径が38〜42mm程度であって内径b6は肉厚分を引いた36〜40mm程度である場合に、ホルダ15の最大外径b5は30〜35mm程度とすれば、ホルダ15の周囲とグローブ16の内面との間に2.5〜3mm程度の間隙が形成される。
【0093】
この間隙により、ホルダ15の周囲に対向するグローブ16の部分にも発光管14からの光が到達し易く、そのグローブ16の部分が光って暗部となるのを防止できる。なお、その比率が70%より小さいと、ホルダ15を細くする場合には製造がしにくくなり、グローブ16を広くする場合には一般照明用電球に近い外観が得られにくくなり、一方、90%より大きいと、隙間が小さくなり、ホルダ15の周囲に対向するグローブ16の部分に発光管14からの光が到達しにくく、そのグローブ16の部分が暗部となって目立ち易くなる。グローブ16のホルダ15の周囲に対向する部分の形状はその外径寸法が変化することのない略円筒形状とすることが外観上好ましいが、隙間を大きくするために若干上方に向かうに従い若干径大化するような盃状の回転体形状をなしてもよい。
【0094】
さらに、電球形蛍光ランプ11は、発光管14の中心側からバルブ31,32,33に対向するホルダ15の窪み部45に、バルブ31,32,33の一端側の内周面側を接着剤で固定しているので、バルブ31,32,33の一端側の外周面側がホルダ15で遮られることがなく、バルブ31,32,33の一端側の外周面側から出る光を利用でき、発光効率を向上できる。
【0095】
図8は本発明の第2の実施形態に係る電球形蛍光ランプ11Aの概略要部底面図である。なお、この図8は両面基板58の一面58aに面実装形の高耐熱性電子部品60bbを実装し、その他面に面実装形の低耐熱性電子部品60baを実装する点を強調するために、それらの数やリード部品60aの実装については図示省略している。この電球形蛍光ランプ11Aは、3本のU字状屈曲バルブ31´,32´,33´を、ほぼ正三角の各辺に沿うように配置し、2つの連結部c,cにより一体に連結して1本の発光管14´に構成し、一対の電極36´,36´をそれぞれ封装した2つの電極封止端面が両面基板58の一面58a側の空間に集中し、その他面58b側の空間に電極端面を配置させないように構成した点に特徴がある。これ以外の構成は上記第1の実施形態とほぼ同様である。
【0096】
したがって、この電球形蛍光ランプ11Aによれば、両面基板58の一面58a側空間には、2本分の電極封止端面が位置するので、この一面58aには、耐熱性または温度裕度が低耐熱性電子部品60baよりも高い面実装形の高耐熱性電子部品60bbが実装される。
【0097】
そして、両面基板58の他面58bは、一対の電極36,36から遠い側の面に相当し、これら電極36,36の発熱の熱的影響を受けにくい面であるので、この他面58bには低耐熱性電子部品6baが実装される。このために、低耐熱性電子部品60baの昇温を抑制することができる。
【0098】
なお、発光管14,14´のバルブ31,32,33と、31´,32´,33´の数は、3本に限られず、2本でも、あるいは4本以上を並設して放電路長をより長くすることもできる。
【0099】
図9(A),(B),(C)は本発明の第3の実施形態に係る点灯装置17A,17B,17Cの各拡大模式図である。
【0100】
図9(A)で示す点灯装置17Aは、上記両面基板58の外に、縦形の第2の垂直基板58oを設けた点に特徴がある。
【0101】
第2の垂直基板58oは、両面基板または片面基板よりなり、上記両面基板58に対して所要の間隙を置いてほぼ平行に並設されている。第2の垂直基板58oの一面または両面に、面実装のチップ部品やディスクリート部品が電子部品60として実装される。
【0102】
この点灯装置17Aによれば、点灯回路基板を2枚具備しているので、1枚の場合よりも電子部品60の実装面積を増大させることができる。このために、電子部品60の実装密度を低減することができるので、これら電子部品60の放熱性を向上させることができる。さらに、1枚当りの回路基板は、1枚のみの回路基板よりも小形化することができるので、両面基板58と第2の垂直基板58oとを共に、狭隘な口金12内に収容することができる。
【0103】
図9(B)で示す点灯装置17Bは、専らディスクリート部品60dを実装する縦形のディスクリート用基板58pと専ら面実装部品60eを実装する縦形のチップ用基板58qとを、所要の間隙を置いて並設した点に特徴がある。面実装部品60eとしては上記低耐熱性電子部品60baを含めてもよい。
【0104】
この点灯装置17Bによっても、上記点灯装置17Aと同様に回路基板を複数具備しているので、電子部品60の実装面積の増大を図ることができ、放熱性を向上させることができる。
【0105】
また、ディスクリート用基板58pとチップ用基板58qとに区分し、一方の回路基板に、ディスクリート部品と面実装部品(チップ部品)とを混在させないので、例えばディスクリート部品60dはフローはんだ処理により実装し、面実装部品(チップ部品)60eはリフローはんだ処理により実装する等、実装工程を並行に進行させることができる。このために、電子部品60の実装作業の効率を向上させることができる。
【0106】
図9(C)で示す点灯装置17Cは、図9(B)で示すチップ用基板58pを両面基板58rに形成した点に特徴がある。
【0107】
この点灯装置17Cによれば、チップ用基板58rを両面基板に形成したので、面実装部品60eの実装数を増加させることができる。このために、面実装部品60eよりも比較的大形化し易いディスクリート部品60dを小形化が容易な面実装部品60eに構成することにより、点灯装置17Cのさらなる小形化を図ることができる。
【0108】
図10は本発明の第4実施形態に係る電球形蛍光ランプ11Bの一部切欠縦断面図である。この電球形蛍光ランプ11Aは両面基板58として、横形基板58sを使用し、発光管14の電極36に対向する図中上面58tの裏面58u側に上記低耐熱性電子部品60baを配設した点に特徴がある。
【0109】
この電球形蛍光ランプ11Bによっても、上記実施形態と同様に低耐熱性部品60baを発光管14の電極36から遠い位置に配設しているので、この低耐熱性電子部品60baの昇温を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【0110】
なお、図11に示すように上記点灯装置17,17A〜17Cの点灯回路基板58,58o,58p,58q,58rのいずれかには、低耐熱性電子部品60ba等の面実装部品60eを実装する実装下面において、回路パターン58vを形成してもよい。これらの回路基板58,58o〜58rのいずれかによれば、従来、デッドスペースであった実装部品60eの下面に、回路パターン58,58o〜58rを形成するので、回路パターン58vの形成面積を増大させ、または、回路パターン58vの形成密度を高めて回路基板58v,58o〜58rの小形化を図ることができる。
【0111】
また、図12に示すように、上記低耐熱性電子部品60ba等の面実装部品60eのSOP8以下のサイズのパッケージPaに、銅やその合金等熱伝導性の良好な金属製放熱板90を設けてもよい。金属製放熱板90は例えば平面コ字状に形成されて、偏平角筒状のパッケージPaの複数本の片側リード端子60ea,60ea,…の反対側側面と、この側面と直交する方向の2端面の少なくとも一部と、その底面60ebの少なくとも一部を主に被覆するように配設されている。
【0112】
このパッケージPaによれば、放熱板90によりパッケージPaの放熱性を向上させることができるので、パッケージPa内の半導体素子の放熱性を向上させることができる。
【0113】
さらに、図13に示すように放熱板90は図中左右2枚90a,90bに分割してもよい。すなわち、上記低耐熱性電子部品60baのように点灯回路用インバータ回路の2個の主スイッチング素子Q1,Q2を例えばSOP8サイズ以下の偏平角筒状のパッケージPb内に収容する場合、これら両スイッチ素子Q1,Q2同士を電気的に絶縁し、各放熱板90a,90bを各スイッチ素子Q1,Q2の入出力端子としてそれぞれ共用するように形成してもよい。
【0114】
これによっても各スイッチング素子Q1,Q2の発熱を各放熱板90a,90bにより放熱することができるので、パッケージPbの放熱性を向上させることができる。
【0115】
なお、このパッケージPbでは、2枚の放熱板90a,90bをパッケージPbの同一側面側に設けた場合について説明したが、これら放熱板90a,90bをパッケージPbの異なる側面側にそれぞれ設けてもよく、放熱板90a,90bの取付位置は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0116】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す電球形蛍光ランプにおけるバルブの並設方向から見た縦断面図。
【図2】図1で示す電球形蛍光ランプにおけるバルブの並設方向に対して交差する方向から見た縦断面図。
【図3】図1,図2で示す電球形蛍光ランプのカバーおよびグローブを外して口金側から見た断面図。
【図4】図1等で示す電球形蛍光ランプのホルダの斜視図。
【図5】図1等で示す電球形蛍光ランプの発光管と組み合わせたホルダの内側の斜視図。
【図6】図1等で示す電球形蛍光ランプの点灯装置の回路図。
【図7】図1等で示す電球形蛍光ランプを用いた照明装置の概略図。
【図8】本発明の第2の実施形態に係る電球形蛍光ランプの概略要部底面図。
【図9】(A)は本発明の第3実施形態に係る電球形蛍光ランプの点灯装置の要部拡大図、(B)は同点灯装置の他の変形例の要部拡大図、(C)は同点灯装置のさらに他の要部拡大図。
【図10】本発明の第4の実施形態に係る電球形蛍光ランプの縦断面図。
【図11】本発明の各実施形態に係る低耐熱性電子部品と基板の取付状態の一例を示す斜視図。
【図12】本発明の各実施形態に係る半導体電子部品の一例の斜視図。
【図13】同他の電子部品の一例を示す平面図。
【符号の説明】
【0117】
11,11A…電球形蛍光ランプ、12…口金、13…カバー、14…発光管、15…ホルダ、16…グローブ、17…点灯装置、31,32,33…バルブ、36…電極、40…電極側端部、58o〜58r…両面基板、58a,58t…基板の一面、58b,58u…基板の他面、58p…リード部品用基板、58q…チップ用基板、58v…回路パターン、60…電子部品、60a…リード部品、60b,60e…面実装(チップ)部品、60ba…低耐熱性電子部品、60bb…高耐熱性電子部品、Pa,Pb…半導体電子部品用パッケージ、81…照明装置、82…照明器具本体、83…ソケット。




 

 


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