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電球形蛍光ランプおよび照明装置 - 東芝ライテック株式会社
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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2007−242608(P2007−242608A)
公開日 平成19年9月20日(2007.9.20)
出願番号 特願2007−32521(P2007−32521)
出願日 平成19年2月13日(2007.2.13)
代理人 【識別番号】100142088
【弁理士】
【氏名又は名称】野木 新治
発明者 久保田 洋 / 白田 伸弥 / 小林 勝之 / 中島 啓道 / 中村 眞理 / 河野 仁志
要約 課題
点灯装置のスイッチ素子の過度な温度上昇を抑制できる電球形蛍光ランプ、およびこの電球形蛍光ランプを用いた照明装置を提供する。

解決手段
電球形蛍光ランプ11は、発光管14と;この発光管14を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部21を有する口金12が配設されたカバー13と:このカバー13に保持される回路基板58を有し、この回路基板58に実装されたスイッチ素子Q1、Q2が口金のシェル部21の内面に対向するように回路基板58の少なくとも一部がシェル部21の収容空間に配設されており、スイッチ素子Q1、Q2を含む回路基板58に実装された電子部品60によって発光管14を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置17と;を具備している。スイッチ素子Q1、Q2が放熱効果の高い金属製シェル部21の内面に対向しているので、このシェル部21を介してスイッチ素子Q1、Q2の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Q1、Q2の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。
特許請求の範囲
【請求項1】
発光管と;
この発光管を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部を有する口金が配設されたカバーと:
このカバー内に保持される回路基板を有し、この回路基板に実装されたスイッチ素子が前記口金のシェル部の内面に対向するように前記回路基板の少なくとも一部が前記シェル部の収容空間に口金の中心線に沿って配設されており、前記スイッチ素子を含む前記回路基板に実装された電子部品によって発光管を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置と;
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】
前記点灯装置は、直列接続された一対の電界効果形トランジスタが交互にオン・オフを繰り返してスイッチング動作するように構成されたハーフブリッジ形のインバータ回路を有しており、前記スイッチ素子は、前記一対の電界効果形トランジスタがワンパッケージ化された面実装部品であることを特徴とする請求項1記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項3】
前記スイッチ素子は、前記シェル部の内面と熱伝導部材で接続され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4】
前記シェル部の収容空間に配設された前記回路基板の少なくとも一部が口金の中心線から離間した位置に配置されており、前記スイッチ素子が前記シェル部の内面に近い方の一面側に実装されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項5】
照明器具本体と;
照明器具本体に取り付けられたソケットと;
ソケットに装着された請求項1ないし4のいずれか一記載の電球形蛍光ランプと;
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照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電球形蛍光ランプは、屈曲形のバルブを有する発光管、一端側に口金が取り付けられるとともに他端側に発光管を支持するカバー、このカバー内に収納される点灯装置、発光管を覆ってカバーの他端側に取り付けられるグローブなどを備えている。
【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ランプ長寸法および最大外径の寸法に小形化されてきているが、カバー高さがランプ長に占める割合やカバーの最大外径が大きかった。カバーの小形化を図るために、カバー内に収納する点灯装置の基板をランプ高さ方向に沿って縦形配置とし、この基板の口金側に口金の中心軸の位置に沿って挿入可能とする幅狭部を形成し、この基板の幅狭部およびこの幅狭部に実装される電子部品の一部を口金の内側に配置した電球形蛍光ランプの構成が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。
【特許文献1】特開2004−165053号公報(第4頁、図1−4、図10)
【特許文献2】特開2006−302862号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のように、カバー内に収納する点灯装置の基板を縦形配置とし、この基板の幅狭部および電子部品の一部を口金の内側に配置することにより、口金より外のカバーの部分における基板の大きさを小さくし、それによってカバーを小形化することが可能である。
【0005】
しかし、カバーの壁部の内側には十分な放熱空間が存在しないため、電子部品の温度が上昇しやすく、カバーの小形化に伴って電子部品の温度は著しく上昇する傾向にある。電子部品の中でも、特にスイッチ素子はランプ点灯中に自己発熱によって高温になりやすく、放熱不足によって過度に温度上昇するとスイッチ素子が破壊して点灯装置の動作が早期に停止してしまうという問題がある。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、点灯装置のスイッチ素子の過度な温度上昇を抑制できる電球形蛍光ランプ、およびこの電球形蛍光ランプを用いた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】
【0007】
本発明の電球形蛍光ランプは、発光管と;この発光管を保持するとともに、内部に収容空間を形成した金属製シェル部を有する口金が配設されたカバーと:このカバー内に保持される回路基板を有し、この回路基板に実装されたスイッチ素子が前記口金のシェル部の内面に対向するように前記回路基板の少なくとも一部が前記シェル部の収容空間に口金の中心線に沿って配設されており、前記スイッチ素子を含む前記回路基板に実装された電子部品によって発光管を点灯させる点灯回路が構成されている点灯装置と;を具備していることを特徴とする。
【0008】
スイッチ素子は、そのほとんどがシェル部の収容空間内に配置されるものである。また、スイッチ素子の放熱効果を高めるために、シェル部の内面とスイッチ素子との間には実質的に遮熱作用を奏する部材が介在しないように構成されている。したがって、スイッチ素子に対向するシェル部の内面にはシェル部を固定する円筒部等のカバーの一部が存在しないように構成する必要がある。しかし、シェル部の内面とスイッチ素子との間の遮熱が起きないのであれば、電子部品や発光管の一部がシェル部の内面とスイッチ素子との間に存在していてもよい。
【0009】
さらに、スイッチ素子は、その本体表面の大部分が口金のシェル部の内面に対向するような方向で回路基板に配設されているのが好ましい。スイッチ素子が複数実装されている場合には、少なくとも1つのスイッチ素子が口金シェル部の内面に対向するように配設されていればよい。
【0010】
金属製シェル部は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、その内側表面の温度も相対的に低くなる。このシェル部の内面にスイッチ素子を対向配置させておくことで、スイッチ素子から発生した熱が対流、放射または伝導などによってシェル部を介して放熱されやすくなるため、スイッチ素子の温度上昇が効果的に抑制される。
【0011】
また、本発明の他の形態は、前記点灯装置は、直列接続された一対の電界効果形トランジスタが交互にオン・オフを繰り返してスイッチング動作するように構成されたハーフブリッジ形のインバータ回路を有しており、前記スイッチ素子は、前記一対の電界効果形トランジスタがワンパッケージ化された面実装部品であることを特徴とする。
【0012】
ワンパッケージ化された電界効果形トランジスタは、高密度実装されたスイッチ素子であり、温度上昇の度合いも他の電子部品よりも大きいので、本発明によるスイッチ素子の放熱作用による温度抑制の効果が大きい。
【0013】
さらに、本発明の他の形態は、前記スイッチ素子は、前記シェル部の内面と熱伝導部材で接続されていることを特徴とする。
【0014】
熱伝導部材は、スイッチ素子およびシェル部の内面に接続される部材であることから、一定の電気絶縁性を有している。材質は特に限定されないが、経済性、製造容易性を考慮するとシリコーン樹脂が好適である。
【0015】
さらに、本発明の他の形態は、前記シェル部の収容空間に配設された前記回路基板の少なくとも一部が口金の中心線から離間した位置に配置されており、前記スイッチ素子が前記シェル部の内面に近い方の一面側に実装されていることを特徴とする。
【0016】
シェル部の収容空間に配設された回路基板が口金の中心線から離間するように配置することで、口金の中心線に近い回路基板面側には比較的広いスペースが形成されるので、寸法の大きい電子部品を実装することが可能となり、実装効率が向上する。この面とは反対側の一面側はスペース的には広くないが、スイッチ素子がシェル部の内面に近くなるため、この一面側に実装されたスイッチ素子の熱がシェル部に伝わりやすくなり、放熱効果を高くすることができる。さらに、スイッチ素子とシェル部内面との間に熱伝導部材を設ける場合には、少ないスペースに熱伝導部材が設けられるので、熱伝導部材の使用量を削減することができ、製品コストを抑えることが可能となる。
【0017】
本発明の照明装置は、照明器具本体と;照明器具本体に取り付けられたソケットと;ソケットに装着された上記本発明の電球形蛍光ランプと;を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の電球形蛍光ランプは、回路基板に実装されたスイッチ素子が放熱効果の高い金属製シェル部の内面に対向しているので、このシェル部を介してスイッチ素子の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明に係る電球形蛍光ランプ及び照明装置の一実施形態を図面を参照して説明する。各図において、同一の構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0020】
図1、図2は第1の実施形態に係る電球形蛍光ランプの断面図であり、図1においては1本のU字状ガラスバルブが縦断面となるように断面を得ており、図2においては3本のU字状ガラスバルブの各頂上部を結ぶ方向の縦断面図である。また、図3にグローブとホルダとを外した状態においてホルダ側からカバー内を見た上面図を示し、図4にホルダの斜視図を示す。図5に発光管と組合せたホルダの内側斜視図を示す。
【0021】
図1、図2における電球形蛍光ランプ11は、図の下側に口金12が位置するようにして描かれており、口金12の上端部にカバー13を備えている。カバー13の大径口側にはグローブ16が設けられており、グローブ16にはホルダ15に支持されている発光管14が内包されている。口金12とカバー13との内側には発光管14を点灯するための点灯装置17が収納されて設けられている。
【0022】
グローブ16は、開口部を一端側に有し、他端側の頂部が略半球形状部とされ、開口部から半球形状部までの間が略ストレートな円筒状に形成されている。
【0023】
口金12としては、エジソンタイプのE26などを用いることも、E17を用いることも可能である。口金12には、ネジ山を備える筒状の金属製シェル部21と、このシェル部21の一端側に周囲を絶縁部22にて囲繞されたアイレット23とが備えられている。シェル部21の他端側はカバー13の口金取り付部26を覆ってカバー13に取付けられ、カシメ止め或いは接着剤により固定されている。
【0024】
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より構成されている。カバー13の一端側には、口金12におけるシェル部21が取り付けられる円筒状の口金取り付部26が形成されている。この口金取り付部26は、シェル部21のネジ山が形成されている部分よりも他端側に位置するものであり、シェル部21のネジ山が形成されている部分の内側表面は、その内側に形成されている収容空間に露出している。カバー13の他端側には、開口側へ向かってテーパとなっている円環状のカバー部27が形成されている。更に、カバー13の内側には、ホルダ15を取り付けるためのホルダ取付部28が形成されている。
【0025】
発光管14は、バルブが屈曲されてU字状となった3本のU字状のバルブ31〜33が林立したように構成されている。これらU字状のバルブ31〜33は、連通管34によって順次に接続されて1本の連続した放電路35を有する。各連通管34は、バルブ31〜33において接続する管壁部を加熱溶融して吹き破り、これにより生じる開口をつなぎ合わせて構成されたものである。
【0026】
バルブ31〜33は、管径が3〜8mmのガラス製で、その断面が略円筒状である。バルブ31〜33は、U字状に湾曲する屈曲部と、この屈曲部に連続する互いに平行な一対の直管部を有している。中央に位置するU字状に屈曲したバルブ32の高さは、その両側のバルブ31、33の高さより高く構成されている。更に、バルブ31〜33においては、U字状に見える側面が互いに平行に隣接するように配置されている。
【0027】
発光管14の内面には、例えば3波長発光形の蛍光体が形成されており、発光管14の管内には、アルゴン(Ar)やクリプトン(Kr)などの希ガス、また水銀などを含むガスが封入されている。
【0028】
発光管14は、バルブ31、バルブ32、バルブ33が連結された放電路35を有している。放電路35の両端に位置するバルブ31とバルブ33におけるそれぞれの一端部には、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)に接続されている。
【0029】
バルブ31、33における電極が封装された各一端部と、中央のバルブ32の両端部とには、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称される円筒状の細管38が突設されて、バルブ間が連通されている。上記の細管38は、発光管14の製造過程において溶断により封止され、各細管38のうちの封止されていない一部を介して発光管14内が排気され、封入ガスが送り込ま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り封止がなされる。
【0030】
中央に位置するバルブ32における両端部の細管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共にバルブ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、錫及び水銀より構成されている合金であり、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、ビスマスと錫の他に、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ることもできる。また、バルブ31、33における電極のウエルズには、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、中央に位置するバルブ32の他端にも、上記バルブ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取り付けられて封入されている。
【0031】
発光管14にあっては、バルブ31〜33における一対の電極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。上記バルブ31〜33の管外径は、ランプ電圧の上昇を考慮して3〜8mmとされており、バルブ31〜33の集合である発光管14においては最大径b1が15〜30mm(好ましくは、20〜28mm)とされている。最大径b1としては細い方が良いが、製造技術などから上記の寸法とされる。
【0032】
図1〜図5に示されているように、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と、この基板部42の周縁部から一端側へ突出している円筒状の筒部43とを備えている。上記基板部42の中央部には、発光管14のバルブ31〜33の内側間に挿入可能に形成された突部44が形成されている。この突部44の周面は、各バルブ31〜33における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用の窪み部からなるバルブ取付部45が形成されている。これらの各バルブ取付部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。
【0033】
さらに、基板部42には、各バルブ31〜33の端面に対向して挿通孔47が形成されており、これらの各挿通孔47に各バルブ31〜33の端部から突出した各ワイヤ37や各細管38が挿通される。挿通孔47の径はバルブ31〜33の径より小さく、バルブ31〜33の端部が挿通孔47に入り込むことはない。
【0034】
そして、発光管14をホルダ15に組み合わせた後に、ホルダ15の内側から各取付孔46及び各挿通孔47を介し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工程が行われる。これによって、各バルブ31〜33の端部側であって発光管14の中心側に対応する内周面側及び各バルブ31〜33の端面が、ホルダ15に接着固定されることになる。
【0035】
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、筒部43の一端側に開口して形成されている。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。
【0036】
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を有し、外径が20〜35mmの開口部54を一端側に有し、他端側が半球形状部とされ、開口部から半球形状部までの間が円筒状に形成され、最大外径が30〜50mm(好ましくは、35〜40mm)とされている。開口部54の縁部55は、カバー13におけるカバー部27の内側に嵌合され、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。
【0037】
点灯装置17は、基板58を備えており、この基板58には点灯回路59を構成する複数の電子部品60が実装されている。基板58は、口金12のシェル部21の内側に形成された収容空間にそのほとんどが配置、挿入可能とする幅寸法を有すると共に、幅寸法に対して高さ寸法が長くされた矩形状をなしている。基板58の両側縁部は、ホルダ15における一対の基板取付溝49に差し込み係合されてホルダ15の中心軸方向に沿って縦形に配置されていると共に、ホルダ15の中心線から離間するようにホルダ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。即ち、口金12とカバー13とホルダ15とを組合せた状態において、基板58は、口金12の内側に対して、口金12の中心線方向に沿って縦形に配置され、かつ口金12の中心線から離間するように口金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。基板58は、ホルダ15の基板取付部50によって図1の横方向に対する位置が仮固定され、発光管14のワイヤ37と後述するラッピングピン61との接続によって、または口金12とホルダ15との間への挟み込みによって高さ方向の位置が位置決めされている。
【0038】
基板58の両面側に電子部品60が実装されるが、この電子部品のうち、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、平滑用コンデンサである電解コンデンサC2などの大形の電子部品60が、基板58における口金12との間隔が広い側の一面に実装される。また、基板58における基板58における口金12との間隔が狭い側の他面には、電子部品60のうち、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電子部品60が実装される。なお、トランジスタであるMOS形のNチャネル電界効果トランジスタQ1及びMOS形のPチャネル電界効果トランジスタQ2は面実装部品としてワンパッケージ化されたスイッチ素子であり、シェル部21のネジ山が形成されている部分の内側表面に対向している。すなわち、スイッチ素子Q1、Q2は、基板58のシェル部21の収容空間に配設された部分であり、かつシェル部21の内面に近い方の一面側に実装されている。なお、スイッチ素子Q1、Q2とシェル部21の内面との間には細管38が存在している。
【0039】
平滑用の電解コンデンサC2は、基板58における一面の幅方向中央域において基板58に対して垂直方向へ向けて実装されている。これによって、基板58の実装効率が向上し、基板58の小型化が可能となる。
【0040】
口金12に近接する基板58の幅方向縁部側に位置する電子部品60における例えばコンデンサC1は、基板58の幅方向中央部側へ向けて傾斜されている。これによって、コンデンサC1が口金12の内側に当接することなく挿入することができ、口金12の内側に点灯装置17を効率良く収納できる。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本のリード線で基板58に立つ状態に実装されるラジアル部品である。
【0041】
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における一対のワイヤ37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。また、基板58における口金12との間隔が狭い面側には、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とが効率良く配置される。
【0042】
そして、口金12における中心軸に対する基板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内面側に接近した場合には、基板58の幅が狭くなり、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。
【0043】
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の基板58や電子部品60を覆うように充填しても良い。
【0044】
次に、図6に点灯装置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が構成されている。この入力電源回路Eにおける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である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。
【0045】
インバータ主回路73においては、スイッチング素子である互いに相補形となるMOS形Nチャネルの電界効果トランジスタQ1及びMOS形Pチャネルの電界効果トランジスタQ2が直列に平滑用の電解コンデンサC2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とPチャネルの電界効果トランジスタQ2とは互いのソースが接続されている。
【0046】
電界効果トランジスタQ2のドレイン・ソース間には、共振インダクタのバラストチョークを構成する電流トランス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ている。この共振コンデンサC4には、発光管14である蛍光ランプFLにおける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同様のコンデンサ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。
【0047】
平滑用の電解コンデンサC2と電界効果トランジスタQ1のゲート及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。電界効果トランジスタQ1のゲート及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及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及びコンデンサC7の直列回路が接続されている。コンデンサC6とゲート制御手段を構成するゲート制御回路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のゲート及び電界効果トランジスタQ2のゲートにおける保護用のツェナーダイオードZD1及びツェナーダイオードZD2の直列回路が接続されている。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及びコンデンサ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。
【0048】
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及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。また、蛍光ランプFLの電極フィラメントコイルFLa、FLbのそれぞれの一端及び他端には、負温度特性抵抗素子(Negative Temperature Coefficient)NTC1、NTC2が接続されている。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、基板58のラッピングピン61に巻き付けて、発光管14に近付けるように接続配置しても良い。
【0049】
次に上記点灯装置17の動作を説明する。まず、電源が投入されると、商用交流電源eの電圧が全波整流器71で全波整流され、平滑用の電解コンデンサC2で平滑される。抵抗R1を介してNチャン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及びコンデンサ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。また、トランスCTの一次巻線L2のインダクタンス成分は、共振合成成分としてはほとんど無視できる程度の大きさである。そして、トランスCTの二次巻線L3に電圧が誘起され、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。
【0050】
次いで、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。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。
【0051】
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。
【0052】
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が行われる。
【0053】
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。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。
【0054】
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。
【0055】
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PTCI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。
【0056】
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、蛍光ランプFLの点滅寿命回数を向上できる。
【0057】
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。さらに、共振電流が大きくなるに従って、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。
【0058】
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。
【0059】
また、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、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、基板58を小形化できる。
【0060】
次に、電球形蛍光ランプの組み立てを説明する。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に基板58の両側縁部を差し込んで、ホルダ15の内側に基板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。次に、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のシェル部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。この構成により、口金12に近い部分から光が射出され、発光効率の向上を図ることができる。
【0061】
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。この場合、グローブ16の外径がJIS規格におけるA形の電球形蛍光ランプに比べて細径に構成されているため、反射体84の内径を小さくもでき、照明器具の小型化を達成でき、用途に合わせて種々のものを提供可能である。また、A形の電球形蛍光ランプを取り付けることができない狭小な部分へ本発明のランプを実装可能となる。
【0062】
このように構成された電球形蛍光ランプ11は、口金12の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された基板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、基板58の口金12との間隔が広い一面に電子部品60における大形の電子部品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。
【0063】
口金12に接近する基板58の幅方向縁部側に位置する電子部品60を、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。
【0064】
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、基板58の一面の幅方向中央域で基板58に対して垂直方向に向けて実装できるので、基板58の実装効率が向上し、基板58を小形化できる。
【0065】
口金12側である基板58の一端側から発光管14側である基板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、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、基板58を小形化できる。
【0066】
また、口金12の内側に挿入可能とする幅寸法に形成された基板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。
【0067】
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、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。
【0068】
本実施形態の電球形蛍光ランプ11によれば、回路基板58に実装されたスイッチ素子Q1、Q2が放熱効果の高い金属製シェル部21の内面に対向しているので、このシェル部21を介してスイッチ素子Q1、Q2の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Q1、Q2の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。すなわち、金属製のシェル部21は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、その内側表面の温度も他の部位に比べて相対的に低くなる。このシェル部21の内面にスイッチ素子Q1、Q2の外表面を対向配置させているので、スイッチ素子Q1、Q2の熱が対流または放射によってシェル部21を介して放熱され、スイッチ素子Q1、Q2の温度上昇が効果的に抑制される。なお、スイッチ素子Q1、Q2とシェル部21の内面との間には細管38が存在しているが、この細管38は容積が小さい部品であるので放熱効果が低下するように影響するものではない。なお、この細管38を短くしてもスイッチ素子Q1、Q2の温度は変化せず、放熱効果は変化しなかった。
【0069】
さらに、シェル部21の収容空間に配設された基板58が口金12の中心線から離間するように配置しているので、口金12の中心線に近い回路基板面側には比較的広いスペースが形成され、寸法の大きい電子部品60を実装することが可能となって実装効率が向上する。一方、この面とは反対側の一面側の収容空間は広くないが、スイッチ素子Q1,Q2がシェル部21の内面に近くなるため、このスイッチ素子Q1,Q2の熱がシェル部21に伝わりやすくなって放熱効果を高くすることができる。また、スイッチ素子Q1,Q2とシェル部21の内面との間に熱伝導部材70を設ける場合には、狭い収容空間に熱伝導部材70を設けるので、熱伝導部材70の使用量を削減することができ、製品コストを抑えることができる。
【0070】
また、電球形蛍光ランプ11は、管外径が3〜8mmのバルブ31〜33を有する発光管14の幅方向の最大幅b1を30mm以下に形成し、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の外部露出長(高さ寸法)h2の比率を0〜25%にて形成することができる。この比率が25%より大きくなると、発光管14から出た光が遮断され、また、電球形蛍光ランプ全体の高さ寸法が大きくなる。また、カバー13の最大外径b2を、口金12の外径寸法b3の1.1〜1.5倍に、またはグローブ16の最大外径b4の0.6〜1.0倍、グローブ16の開口部の外径寸法を20〜35mm(好ましくは、25〜30mm)に形成することができる。これにより、発光管から放射された熱がグローブ16の開口部54を介して点灯装置17側に伝熱しにくくなり、点灯装置17の温度上昇を抑えることができる。また、グローブ16の最大外形を所定値以下にすることで、白熱電球などに比べて細身の外観が得られる。なお、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の外部露出長(高さ寸法)h2の比率を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のシェル部21に嵌合する。
【0071】
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31〜33に対向するホルダ15のバルブ取付部45に、バルブ31〜33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31〜33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31〜33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。
【0072】
このように、電球形蛍光ランプ11は、白熱電球などと比べて細く小形であり、狭いスペースに適用可能でグローブ16の円筒部からの光照射を利用可能な配光特性が得られ、白熱電球などの一般照明用電球を使用することができなかった狭小な空間へランプを実装する照明器具ヘの適用率を向上できる。
【0073】
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。
【0074】
図8は第2の実施形態に係る電球形蛍光ランプの要部を示す断面図である。なお、図8において図1と同一の部分には同じ符号を付し、特に説明がない部分については図1と同一の構成を有している。
【0075】
第2の実施形態においては、回路基板58に実装されたスイッチ素子Q1、Q2と金属製シェル部21の内面とが熱伝導部材としてのシリコーン樹脂70によって接続されている。また、発光管14の細管38を短く構成し、細管38の先端が口金取付け部26の内側に配置されるようにしている。したがって、スイッチ素子Q1、Q2とシェル部21の内面との間には細管38が存在しないので、シリコーン樹脂70の塗布が容易になっている。
【0076】
本実施形態の電球形蛍光ランプ11によれば、スイッチ素子Q1、Q2の熱はシリコーン樹脂70によってシェル部21に伝導されるので、スイッチ素子Q1、Q2の発熱が良好に放熱され、スイッチ素子Q1、Q2の過度の温度上昇を抑制することが可能となる。すなわち、シリコーン樹脂70および金属製のシェル部21は、熱伝導性に優れており、放熱効果も高いので、スイッチ素子Q1、Q2の熱が対流または放射によってシェル部21を介して放熱され、スイッチ素子Q1、Q2の温度上昇が効果的に抑制される。また、シェル部21の内面にスイッチ素子Q1、Q2の外表面を対向配置させているので、両者の間隔は比較的小さく、シリコーン樹脂70の使用量を軽減することができ、製造も容易である。
【0077】
上記各実施形態において、発光管14のバルブ31〜33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。また、発光管14は螺旋状に屈曲形成されたものであってもよい。
【0078】
また、グローブ16を省略し、発光管14が露出するタイプにも構成でき、この場合にも、グローブ16を用いた電球形蛍光ランプと同様の効果を得ることができる。
【0079】
また、前記各実施の形態において、カバー13を省略し、点灯装置17を口金12に収納するとともに、グローブ16の開口部54の縁部55を口金12のシェル部21の内側に嵌合して接着剤などを用いて固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態を示す電球形蛍光ランプにおけるバルブの並 設方向から見た断面図。
【図2】同上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断面図。
【図3】同上電球形蛍光ランプのカバーおよびグローブを外してホルダ側から見た断面図。
【図4】同上電球形蛍光ランプのホルダの斜視図。
【図5】同上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】同上電球形蛍光ランプの点灯装置の回路図。
【図7】同上電球形蛍光ランプを用いた照明装置の概略図。
【図8】本発明に係る第2の実施の形態を示す電球形蛍光ランプの要部概略図。
【符号の説明】
【0081】
11…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、31,32,33,91…バルブ、40…電極側端部、45…バルブ取付部、81…照明装置、82…照明器具本体、83…ソケット。




 

 


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