发光管、电灯座荧光灯、以及电灯泡形荧光灯.pdf

本发明的发光管(1)，由旋绕为双层螺旋状、整体呈筒状的外观的玻璃管(2)、设置在玻璃管的两端的灯丝线圈(5、6)、涂敷在玻璃管的内面上的荧光体(10)、和封入在玻璃管中的水银及氩气构成。在双层螺旋部分中相邻的玻璃管彼此的间隙(Gd)相对于玻璃管的外径(Dao)的比率(Gd/Dao)在0.2～0.6的范围内，玻璃管的外径(Dao)在5.0～9.0mm的范围内。通过使用该发光管，能够改善电灯泡形荧光灯的发光效率。

1、  一种发光管，具有围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、并且其外观形状为大致筒状的弯曲玻璃管，其特征在于，
将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。

2、  如权利要求1所述的发光管，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。

3、  一种单灯座荧光灯，具备将弯曲玻璃管围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、将外观形状形成为大致筒状的发光管、和保持上述发光管并具有灯座的外壳，其特征在于，
将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。

4、  如权利要求3所述的单灯座荧光灯，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。

5、  一种电灯泡形荧光灯，具备将弯曲玻璃管围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、将外观形状形成为大致筒状的发光管、和保持上述发光管且具有灯座、并且内置电子稳定器的外壳，其特征在于，
将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。

6、  如权利要求5所述的电灯泡形荧光灯，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。

发光管、单灯座荧光灯、以及电灯泡形荧光灯
技术领域
本发明涉及具有旋绕为螺旋状、并且其外观形状为大致筒状的弯曲玻璃管的发光管。此外，本发明涉及使用这样的发光管的、代替一般电灯泡的电灯泡形荧光灯。
背景技术
迎来了节能时代，在照明领域中也作为代替低效率的一般电灯泡的节能光源，推进了荧光灯的普及。
例如，电灯泡形荧光灯在茄形外管灯泡内保持有发光管，在其中具备用来将发光管点亮的电子稳定器、和收纳该电子稳定器并且安装与一般电灯泡相同的E型灯座的外壳。
以往的荧光灯的技术开发首先追求向与一般电灯泡同等的形状的小形化和灯效率的改善。近年来，特别采用了由将玻璃管从其中央折回而以旋绕轴为中心旋绕为螺旋状、外观形状形成为筒状的弯曲玻璃管构成的发光管，显著地实现了灯的小形化和效率改善。(例如参照专利文献1)。
在图5所示的、灯输入12W的以往灯120的发光管101的典型的结构中，首先，双层螺旋形弯曲玻璃管102的管外径Dao是9.0mm，以及管内径Dai是7.4mm，电极间距离Le设定为400mm。
此外，以螺旋状卷绕在旋绕轴的周围的弯曲玻璃管102的、弯曲玻璃管102的径向的玻璃管彼此的间隙Gd是1.0mm，并且相对于管外径Dao的比率Gd/Dao设定为0.11，卷数N是约4.5周，环外径Da设定为36.5mm，管全长La设定为65mm。
另外，管外径Dao是指弯曲玻璃管102的直径，环外径Da是指从旋绕轴的延伸方向观察发光管101整体时的直径。
根据上述结构，作为一般电灯泡60W代替用而商品化的灯输入12W的电灯泡形荧光灯120的茄形外管灯泡122的外径(D0)是55mm，灯全长(L0)是110mm，小形化到了与一般电灯泡实质同等的大小。并且，通过灯输入12W能够得到初期光束810lm及效率η67.5lm/W的良好的特性(另外，60W的一般电灯泡的外围尺寸是D060mm及L0110mm，特性是810lm及η13.5lm/W)。
专利文献1：特开2003-263972号公报
发明内容
如在以往技术(专利文献1)中公开那样，带有外管灯泡的12W电灯泡形荧光灯120特别除了小形、高效率的特长以外，灯启动之后的光束值也与以往汞齐封入灯相比上升、改善了，正作为一般电灯泡60W代替用而普及。
但是，最近向节能的努力正在深入，从市场上要求荧光灯的进一步的效率改善。
本发明是鉴于以上的状况而做出的，目的是改善使用将弯曲玻璃旋绕为螺旋状而将外观形状形成为大致筒状的发光管的荧光灯的灯效率。
为了解决上述问题，本发明的技术方案1所述的发光管，具有围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、并且其外观形状为大致筒状的弯曲玻璃管，其特征在于，将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。
这里，所谓的螺旋状，包括单层螺旋及双层螺旋等的各种漩涡形状，所谓的筒状，包括椭圆形、三角形、四边形等的多边形状。
此外，这里，所谓的外观形状为大致圆筒状，表示在从螺旋轴的延伸方向观察时使弯曲玻璃管在大致相同的轨道上旋绕而形成。
此外，本发明的技术方案2所述的发光管，在技术方案1所述的发光管中，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。
进而，为了解决上述问题，本发明的技术方案3所述的单灯座荧光灯，具备将弯曲玻璃管围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、将外观形状形成为大致筒状的发光管、和保持上述发光管并具有灯座的外壳，其特征在于，将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。
此外，本发明的技术方案4所述的单灯座荧光灯，在技术方案3所述的单灯座荧光灯中，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。
进而，为了解决上述问题，本发明的技术方案5所述的电灯泡形荧光灯，具备将弯曲玻璃管围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、将外观形状形成为大致筒状的发光管、和保持上述发光管且具有灯座、并且内置电子稳定器的外壳，其特征在于，将上述弯曲玻璃管中的、管外径方向相邻的玻璃管彼此的最短距离的间隙相对于该管外径的比率设定在0.2～0.6的范围内，并且将管外径设定在5.0～9.0mm的范围内。
此外，本发明的技术方案6所述的电灯泡形荧光灯，在技术方案5所述的电灯泡形荧光灯中，其特征在于，分别将上述弯曲玻璃管的管内径设定在4.0～7.0mm的范围内，并且将上述发光管的管壁负荷设定在0.07～0.10W/cm²的范围内。
如果将技术方案1所述的发光管用在荧光灯中，则能够抑制发光管的大形化，并且与上述以往灯中的例如比率Gd/Dao为0.11时相比能够将灯效率η改善约1～5％，作为一般电灯泡代替用的节能光源能够得到更高效率的荧光灯。
此外，如果将技术方案2所述的发光管用在荧光灯中，则特别与上述以往灯中的例如管内径Dai为7.4mm、管壁负荷we为约0.12W/cm²时相比能够将灯效率改善约7～25％。
技术方案3所述的单灯座荧光灯能够抑制发光管的大形化，并且与上述以往灯中的例如比率Gd/Dao为0.11时相比能够将灯效率η改善约1～5％，作为一般电灯泡代替用的节能光源能够得到更高效率的单灯座荧光灯。
此外，技术方案4所述的单灯座荧光灯特别与上述以往灯中的例如管内径Dai为7.4mm、管壁负荷we为约0.12W/cm²时相比能够将灯效率改善约7～25％。
此外，技术方案5所述的电灯泡形荧光灯能够抑制发光管的大形化，将外观形状保持为与一般电灯泡60W大致同等的小形，并且与上述以往灯中的例如比率Gd/Dao为0.11时相比能够将灯效率η改善约1～5％，作为一般电灯泡代替用的节能光源成为更高效率的电灯泡形荧光灯。
此外，技术方案6所述的电灯泡形荧光灯特别与上述以往灯中的例如管内径Dai为7.4mm、管壁负荷we为约0.12W/cm²时相比能够将灯效率改善约7～25％。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的电灯泡形荧光灯20的结构的正视图。
图2是表示电灯泡形荧光灯20的发光管1的结构的正视图。
图3是表示发光管1的比率Gd/Dao与灯效率η的关系的曲线图。
图4是表示发光管1的管内径Dai及管壁负荷we与灯效率的关系的曲线图。
图5是表示以往的电灯泡形荧光灯的结构的正视图。
附图标记说明
1 发光管
2 弯曲玻璃管
5、6 灯丝线圈电极
7、8 电极导线
9 排气管
10 荧光体
20 电灯泡形荧光灯
21 保持树脂部件
22 外管灯泡
23 电子稳定器
24 外壳
25 灯座
26 热传导性媒体
27 扩散膜
具体实施方式
以下，基于图1～图4说明本发明的实施方式。
<1.结构>
图1及图2分别表示作为本发明的实施方式的例如一般电灯泡60W代替用、带有外管灯泡类型的电灯泡形荧光灯及其发光管的结构。
发光管1由外观形状被成形加工为大致圆筒状的双层螺旋形状的弯曲玻璃管2构成。
在弯曲玻璃管2的两管端部3、4上，设置有所谓多层卷形(例如4层卷)的钨制灯丝线圈电极5、6。
在各管端部3、4中气密封装着分别通过玻璃珠装配方式保持灯丝线圈电极5、6的一对电极导线7a-7b、8a-8b。
这里，在灯丝线圈电极5、6中分别填充有以BaO-CaO-SrO为主成分的电子放射物质，此外，在一个管端部3中，与灯丝线圈电极6一起封装有排气管9。
并且，在发光管1的主要的内表面上涂敷有荧光体10，在管内封入有水银Hg约5mg、和作为缓冲气体而封入有氩气约500Pa。
在这样的结构中，使上述发光管1特别是其前端部3隆起，进而在这里形成凸部14，在该凸部14的前端内部设有最冷点部位。并且，通过该最冷点部位的温度，明确地规定灯点亮时的发光管1内的水银蒸气压。
此外，作为荧光体10，例如使用稀土类，使用混合了3种红、绿及蓝发光的Y₂O₃:Eu、LaPO₄:Ce、Tb及BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu、Mn荧光体的物质。除此以外，也可以作为缓冲气体而封入由氩、氖、氪等构成的混合稀有气体。
作为本实施方式的电灯泡形荧光灯20(以下称作灯20)在上述发光管1被保持树脂部件21保持的状态下配置在由玻璃构成的茄形的外管灯泡22内，并且在点灯用的由所谓串联变换器方式构成的变换效率90％的电子稳定器23组装在保持树脂部件21中的状态下内置在树脂制的外壳24中。并且，在外壳24的端部上安装有灯座25。
在此情况下，特别是发光管1的包括凸部14的前端部13通过由硅树脂构成的热传导性媒体26结合在外管灯泡22的前端内面上。由此，形成在发光管1的凸部14上的最冷点部位的温度被控制在能够得到最高区域的灯效率η的最适合范围内。
此外，在外管灯泡22的内表面上，涂敷有例如以碳酸钙为主成分的透过率约97％的扩散膜27。
除此以外，为了维持作为一般电灯泡60W代替用的特长，将灯20的外观形状及尺寸保持为与一般电灯泡60W(图中Do：60mm，图中Lo：110mm)大致同等的外观形状及尺寸。
另外，以下所谓的管外径Dao是指弯曲玻璃管2的直径，环外径Da是指从旋绕轴的延伸方向观察发光管1整体时的直径。
<2.验证>
这里，发明者对于上述一般电灯泡60W代替用的灯20，探索、研究了在将外观形状保持为与一般电灯泡60W大致同等的同时、能够实现灯效率η的进一步的改善的手段。
具体而言，以将灯效率与上述以往灯120(图5)的以往值(67.5lm/W)相比改善1％以上为目标。
这里，设为1％以上，是因为考虑到在将发光管1实际作为产品制造时有各产品的特性的不均匀带来的误差。
结果，作为本实施方式的灯20的结构方面的特征，发现以下两个条件对于灯效率η的增大是有效的手段。
即，首先，条件(1)是将形成发光管1的双层螺旋形状的弯曲玻璃管2的、沿管外径Dao方向产生的管(2a～2e)彼此的间隙Gd相对于该外径Dao的比率Gd/Dao设定在0.2～0.6的范围内。
条件(2)是进一步在条件(1)的发光管1中、分别将双层螺旋形状的弯曲玻璃管的管内径Dai设定在4.0～7.0mm的范围内、并将管壁负荷we(用将管输入通过对应于电极间距离Le的管内表面积πDai·Le除的值定义)设定在0.10W/cm²以下的范围内。
以下，对设定灯20中的上述条件(1)及(2)的理由、和由此得到的效果依次进行说明。
(关于条件(1))
首先，本发明者调查灯20的效率η与上述比率Gd/Dao的关系。在此情况下，试制由下述发光管1构成的灯20，测量将它们用灯输入10W点亮时的灯效率η，所述发光管1分别固定地将弯曲玻璃管2的管外径Dao保持为9.0mm、将管内径Dai保持为7.4mm、将电极间距离Le保持为400mm、并将以螺旋形状卷绕玻璃管的卷数N保持为约4.5周、将环外径Da保持为36.5mm，另一方面改变上述间隙Gd即比率Gd/Dao。
结果，如图3所示，特别是灯效率η首先在上述比率Gd/Dao为0.2～0.4的范围中较陡峭地增大，接着在0.4以上的范围中较平缓地上升，并且在比0.6大的范围内呈现饱和倾向。
这里，可以确认，在比率Gd/Dao为0.2左右的地方，灯效率与上述以往灯120的以往值(67.5lm/W)相比上升了约1％。
因而，比率Gd/Dao设定在0.2以上的范围是适当的。
此外，这里，灯效率η的增大，是因为从弯曲玻璃2向内侧中空区域先放射的发光成分由于比率Gd/Dao的上升而高效率地通过间隙Gd向发光管1的外部释放。
另一方面，比率Gd/Dao变得比0.6大几乎不能改善灯效率η，并且弯曲玻璃管2的管全长La相应地更加增大，最终灯全长Lo也变得更大，所以并不优选。
因而，比率Gd/Dao从抑制发光管1的大形化的方面来看，设定在0.6以下的范围是适当的。
结果，上述比率Gd/Dao相对于上述以往灯120中的0.11设定在0.2～0.6的较大的范围内。并且，由此作为本实施方式的灯20的灯效率η与上述以往灯120中的比率Gd/Dao0.11相比能够实现约1～5％的改善。
此外，这里，如果将弯曲玻璃管2的管外径Dao设定在5.0～9.0mm的范围内，则能够抑制弯曲玻璃管2的上述比率Gd/Dao的增大带来的发光管1的大形化，能够将灯20的外观形状保持为与一般电灯泡60W(外管灯泡的外径Do是60mm、灯全长Lo是110mm)大致同等的小形。
另外，这里将管外径Dao设定得比5.0mm小，因为形成发光管1的弯曲玻璃管2的成形加工很困难、长寿命的小形电极的设计也很困难、弯曲玻璃管2的强度变得不够等的理由，所以是很困难。
(关于条件(2))
本发明者还试制了由基于上述条件(1)将比率Gd/Dao提高到0.4而保持为一定值、另一方面改变管内径Dai及管壁负荷we的发光管1构成的灯20，调查其灯效率η与管内径Dai及管壁负荷we的关系。
将上述以往的灯120的比率Gd/Dao提高到0.4的结构的灯效率是70.5lm/W。
结果发现，如图4所示，通过分别将弯曲玻璃管2的管内径Dai设定在4.0～7.0mm的范围内、并且将管壁负荷we设定在0.10W/cm²以下的范围内，与将上述以往的灯120的比率Gd/Dao提高到0.4时的灯效率(70.5lm/W)相比能够将灯效率改善7～25％。
结果，管内径Dai及管壁负荷we相对于上述以往灯120中的7.4mm及0.12W/cm²设定在4.0～7.0mm及0.10W/cm²以上的较小的范围内。由此，作为本实施方式的灯20的效率η与上述以往灯120中的比率Gd/Dao为0.11时相比能够实现约8～31％的改善。
<3.试制品>
最后，为了再次确认本发明的效果，试制了具有上述本实施方式的结构的灯20，测量其各特性。在此情况下，首先，将灯输入设定为10W，这里，电子稳定器23的电路效率是90％，因而向发光管1的管输入被设定为9W。
接着，发光管1的形状尺寸分别将主要部的管外径Dao设定为7.5mm，将管内径Dai设定为6.5mm，以及将电极间距离Le设定为480mm，由此，发光管10的管壁负荷we被设定为约0.09W/cm²。此外，分别将双层螺旋形状的弯曲玻璃管2的间隙Gd设定为3.0mm、将比率Gd/Dao设定为0.4、将管卷层数N设定为约5.3周、将环外径Da设定为36.5mm并将管全长La设定为60～75mm(例如约66mm)。并且，灯外观形状将外管灯泡122的外径Do设定为55mm，将灯全长Lo设定为110mm。
另外，这里所谓的主要部，是发光管1的旋绕部分，是指除了端部附近及折回部分以外的部分。
上述灯20在灯输入10W下能够得到光束为820lm、效率为82.0lm/W的良好的灯特性，能够再次确认本发明的效果(其中，上述特性值都是灯20灯的平均值)。
通过该结构，作为一般电灯泡60W的代替用的节能光源，能够得到更高效率的电灯泡形荧光灯。
<4.补充>
以上，基于实施方式对有关本发明的发光管、和电灯泡形荧光灯进行了说明，但并不限于实施方式所示的结构，可以如以下所示那样进行各种变形。
(关于荧光灯)
(1)在上述实施方式中，对于一般电灯泡60W代替用的电灯泡形荧光灯进行了说明，但并不限于此，本发明也可以应用在例如40W及100W的一般电灯泡代替用电灯泡形荧光灯中。此时，当然根据作为代替对象的一般电灯泡的光束而电极间距离不同。
(2)在上述实施方式中，对于电灯泡形荧光灯进行了说明，但并不限于此，本发明也可以应用到将卷绕为螺旋状的弯曲玻璃管用于发光管、没有内置点灯用的电子稳定器的单灯座的荧光灯、所谓的紧凑型荧光灯中。
(3)在上述实施方式中表示的外管灯泡是所谓的A形，但并不限于此，本发明也可以应用到T形、G形的形状的外管灯泡中。进而，本发明也可以应用到没有外管灯泡的D形的电灯泡形荧光灯、及没有外管灯泡的紧凑型荧光灯中。
(关于发光管)
(1)在上述实施方式中，对于卷绕为双层螺旋形状的发光管进行了说明，但并不限于此，例如也可以是单层螺旋形状。
(2)在上述实施方式中，对于弯曲玻璃管的外观形状是圆筒状的结构进行了说明，但并不限于此，例如从旋绕轴的延伸方向观察发光管时的形状也可以是椭圆形、三角形、四边形等的多边形状。
工业实用性
本发明能够广泛地应用到使用发光管的荧光灯中，所述发光管具有围绕旋绕轴旋绕为螺旋状、并且其外观形状为大致筒状的弯曲玻璃管，在提高灯效率的方面是有用的技术。