JP2004335130A - 蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

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Motokazu Okada
素和 岡田
Toshiyuki Nakamura
俊之 中村
Taeko Fukamachi
妙子 深町
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Abstract

【課題】光束立上り特性が良好でかつ、点灯方向が変化した場合でも、確実に最冷部を形成可能で、鉛直面における光束を低減させることなく、配光特性を改善する蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明器具を提供する。
【解決手段】各端部が同方向である直線部および屈曲部を有する複数本の屈曲型バルブを1本の放電路が形成されるように直線部のバルブ端部近傍同士を連結管で連結した発光管において、直線部のうち少なくとも一つには、カバー部に最冷部が形成されるよう非放電空間を大きく形成する。
【選択図】図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の屈曲バルブを連結してなる蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に蛍光ランプは、水銀蒸気圧との関係から、最冷部温度が40℃から60℃のときに発光効率が最大となる特性を有している。そして、点灯による温度上昇分を差し引いた25℃近辺が周囲温度としては、最適となる。しかし、放電路を折り曲げたり、複数の屈曲バルブを連結するなどして構成された管壁負荷が大きい蛍光ランプなどは点灯中にランプが高温になりやすい。
【0003】
このため、発光管の細管内に水銀蒸気圧制御用のアマルガムを配置することによって、点灯中の水銀蒸気圧を適正な範囲内に制御している。
【0004】
しかしながら、このようにアマルガムを使用した蛍光ランプは、点灯開始から所定の光束が出力されるまでの時間が長く、いわゆる光束立上り特性が悪いという欠点がある。これは、点灯開始直後の発光管が室温程度の低温状態に近い期間は、管内の水銀蒸気圧がアマルガムに制御されてなかなか上昇しないためである。これは、点灯開始から数秒から数十秒かけて発光管の温度が上昇するに従って水銀蒸気圧が上昇し、徐々に明るくなる。
【0005】
この光束立上り特性を改善する方法として、水銀蒸気圧を制御するアマルガムを使用することなく、発光管の一部に最冷部を設けることが知られている。
【0006】
その一つは、ランプの両側に封装された一対の電極のうち、一方に比べ他方側の電極は、バルブ端部からフィラメント電極までの距離を大きく離間させ、他方のバルブ端部に最冷部を形成する方法(例えば、特許文献1)である。その他には、一端側に電極が封装された一対の直管バルブの他端側すなわち、バルブ先端に大きな非放電空間を形成することによって最冷部を設ける方法(例えば、特許文献2)が知られている。このように、最冷部を積極的に形成することで、水銀蒸気圧が純水銀のそれに近い水銀媒体の封入が可能となり、光束立上り特性が改善される。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−173537号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2001−167734号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1のように、バルブ端部からフィラメント電極までの距離を大きくしてバルブ端部に最冷部を形成した蛍光ランプであっても、バルブ端部側を上側にして点灯すると、点灯とともに蛍光ランプの温度が上昇する。したがって、フィラメント電極の上側に位置する最冷部予定空間も、点灯とともに温度上昇する電極の熱影響を受けて温度上昇するため、最冷部を確保することが困難となり、点灯が不安定となるおそれがある。
【0010】
次に、特許文献2の蛍光ランプは、バルブ端部側を上側にして点灯しても、下側に位置した最冷部は、点灯中高温となる発光管および電極の熱影響を受けずに、管内の蒸気圧を制御しているので、安定点灯する。バルブ端部側を下側にして点灯しても、最冷部はフィラメント電極と大きく隔てているので、比較的最冷部を確保しやすい。しかし、バルブ端部側を上側にして点灯した場合、最冷部すなわち、非放電空間が下側に位置しているため、鉛直面における光束が低下するという問題が生じる。
【0011】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光束立上り特性が良好でかつ、点灯方向が変化した場合であっても、確実に最冷部を形成可能で、鉛直面における光束を低減させることなく、配光特性を改善する蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明器具を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の蛍光ランプは、各端部が同方向である直線部および屈曲部を有する複数本の屈曲形バルブを1本の放電路が形成されるように直線部のバルブ端部近傍同士を連結管により連結し、バルブ端部が同方向となるように形成された発光管と;発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と;一端側に発光管のバルブ端部側が取り付けられ、他端側にソケットへの電気接続部を有するカバー体と;を具備しており、連結管で連結された直線部のうちの少なくとも一には、カバー体側に最冷部が形成されるよう非放電空間を大きく形成していることを特徴とするものである。
【0013】
連結管で連結された直線部のうち少なくとも一に最冷部を形成しているとは、最冷部を積極的に形成するようにバルブ端部から連結管までの非放電空間を他の非放電空間よりも大きく形成していることを意味する。
【0014】
このような構成により、点灯中高温となるような蛍光ランプを、口金上側および下側点灯しても、点灯中の鉛直下面における配光特性を大きく低減することを抑制できる。さらに、点灯中の熱影響を比較的受けにくいすなわち、点灯中高温となる電極端部を除くカバー体側に位置する少なくとも一のバルブ端部の非放電空間を大きく形成することにより、最冷部を確実に形成することが可能となるので、点灯中の管内の蒸気圧を制御するアマルガムを使用することがなくなり、光束立上がり特性が改善される。ここでいう光束立上りとは、点灯開始後一旦光束が上昇するものの、その後の温度上昇に伴い水銀蒸気圧も上昇しつづけ、光束が低下するという一時的な光束の上昇を意味せず、短時間に安定的な光束の立上りを示すものをいう。
【0015】
なお、カバー体側に位置するバルブ端部から連結管までの間に最冷部を積極的に形成するのに好適な構造としては、例えば、2本の直管バルブをH字状に形成した2本のH字状屈曲バルブを連結した発光管を円周方向に並設した蛍光ランプであれば、4本の直管バルブの電極が封装されていない直管バルブ同士を連結させる際に、バルブ端部からバルブ屈曲側すなわち先端方向に寄せて連結部を形成することで、非放電空間を大きくでき、積極的に最冷部を形成できる。また、4本のU字状屈曲バルブを連結し、屈曲バルブの屈曲部を同方向に配置した蛍光ランプであれば、電極が封装されたバルブに挟まれた2本のバルブを連結する連結管を他の連結管よりも先端屈曲部寄りに形成することで、積極的に最冷部を形成することが可能となり、鉛直下方向における光束を低下することを抑制できる。すなわち、カバー体側に位置するバルブ端部のうち少なくとも一の連結管を屈曲側に寄せて非放電空間を大きく形成することで、最冷部により最適に水銀蒸気圧を制御することが可能となり、安定時のランプ効率および鉛直面の配光特性が良好となる。
【0016】
なお、カバー体側に位置するバルブ端部の少なくとも一の連結管を屈曲側に寄せて非放電空間を大きく形成することで、確実に最冷部を形成することができる。しかし、非放電空間が大きくなるにしたがい、点灯中のランプ外観を阻害するとともに、同時に光束が減少するおそれがあるため、バルブ端部からの離間距離は、バルブ形状、ランプ入力電力などにより十分検討する必要がある。
【0017】
発光管は、管内に形成された蛍光体膜が放射する紫外線または発光管内に形成された蛍光体膜が照射する可視光を透過可能であれば、材質、形状および寸法は限定されない。一般的には対環境、経済性及び加工性などの理由からソーダライムガラスが使用されることが多い。
【0018】
発光管を構成する屈曲バルブの屈曲部は、H字状、U字状、コ字状などに形成されており、複数個の屈曲バルブの屈曲部を同方向に配置しても、円周上に屈曲部を等配するなどしてもバルブの配置や形状、構造などは特に限定されない。また、屈曲部のバルブ断面形状は、円径、楕円径、涙滴形、三角形など、任意の形状でよい。
【0019】
電極は、通常フィラメントコイルを備えた熱陰極が使用されるが、本発明は冷陰極、電子放射物質を有するセラミック電極などでも構わない。
【0020】
本発明請求項1記載の蛍光ランプによれば、連結管で連結された直線部のうちの少なくとも一の連結管を形成する際、カバー体側バルブ端部と連結管を離間し、非放電空間を大きく形成しているので、点灯方向に限定されることなく確実に最冷部を形成することができる。したがって、点灯中最冷部により水銀蒸気圧を最適に制御することが可能となり、安定時のランプ効率および鉛直下面の配光特性が良好となる。
【0021】
請求項2記載の蛍光ランプは、請求項1記載の蛍光ランプの発光管の放電路長が400mm以上であり、ランプ電力は30W以上であることを特徴とする。
【0022】
放電路長が400mm以下である蛍光ランプは、点灯中のランプの温度はそれほど上昇することが少なく、比較的蒸気圧の高い水銀媒体の封入が可能であるため、積極的に最冷部を形成する必要はない。一方、放電路長が極端に大きくなりすぎると始動電圧を高める必要がある。始動電圧を高めるとともに点灯中のランプは高温となるため、最冷部を形成することが困難となるなどの問題がある。さらには、放電路長が400mm以上になると、水銀の拡散不足による点灯初期の光束立上り特性が悪化するおそれがあるため、放電路長は600〜800mmの範囲であることが好ましい。
【0023】
ランプ電力が30W以上であると、例えば、全光束2000lm以上の高出力タイプの蛍光ランプを構成可能である。しかし、ランプ電力が120Wを超えると、蛍光ランプからの熱量が大きくなり、非放電空間を十分確保し、最冷部を形成したとしても、点灯中の温度上昇を抑制できなくなるおそれがある。したがって、蛍光ランプの電力は、30〜120Wとする必要がある。
【0024】
例えば、電力30Wで、一般の100W白熱電球に相当する2100lmの全光束が得られ、電力50Wで、同じく150W白熱電球に相当する2500ルーメンの全光束が得られる。
【0025】
請求項2記載の蛍光ランプによれば、請求項1に記載の作用に加え、比較的放電路長が長く、ランプ入力電力が30〜120Wであるランプであっても、十分非放電空間を確保しているので、蛍光ランプからの光量が多く、始動電圧の過度な上昇を伴わずに、出力光を増加させることが可能となる。
【0026】
請求項3記載の蛍光ランプは、請求項1または2記載の蛍光ランプの複数の連結管のうちカバー側に位置する少なくとも一の連結管から発光管のカバー側端部までの距離をH(mm)としたとき、ランプ電力が30〜80Wである場合、ランプ電力×0.7≦H≦ランプ電力×0.8であり、ランプ電力が80Wを超える場合、ランプ電力×0.4≦H≦ランプ電力×0.7であることを特徴とするものである。
【0027】
発明者らは実験により、カバー体側に位置するバルブ端部から連結管までの距離を上述のようにランプ電力との関係式により求めることで、バルブ径が細く比較的管壁負荷の高い蛍光ランプや、入力電力が大きく点灯中比較的高温となるようなランプであっても、最冷部の温度を適切に保つことが可能となる。
【0028】
請求項3記載の蛍光ランプは、請求項1または2記載の作用に加え、必要以上に非放電空間を大きく形成することを抑制できるとともに、確実に最冷部を形成できることができる。
【0029】
請求項4記載の電球形蛍光ランプは、カバー体の電気接続部がねじ込み式の口金である請求項1ないし3いずれか一記載の蛍光ランプと;蛍光ランプを点灯させる点灯回路を構成する複数の電子部品および、この電子部品が両面に実装された回路基板を有し、カバー体内に収容された点灯装置と;を具備していることを特徴とするものである。
【0030】
請求項4記載の電球形蛍光ランプによれば、請求項1ないし3いずれか一記載の発明の作用を有する蛍光ランプを備えた電球形蛍光ランプを提供することができる。
【0031】
請求項5記載の照明器具は、請求項1ないし4いずれか一記載の電球形蛍光ランプと;この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と;を具備しているものである。
【0032】
請求項5記載の照明器具によれば、請求項1ないし4いずれか一記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0034】
図1は、本発明の実施の形態における定格電力42Wのコンパクト形蛍光ランプL1を示す正面図、図2は図1のコンパクト蛍光ランプのL1上面図、図3は、図1のコンパクト蛍光ランプL1の発光管10展開図である。
【0035】
図1に示すコンパクト形蛍光ランプL1は、ガラス製の発光管10と、この発光管10の端部に設けられた樹脂製の口金20とを備えている。
【0036】
発光管10は、管外径12.3mmの2本の直管バルブ端部の先端近傍をH字状に繋ぎ合わせて屈曲バルブ11,12,13,14端部近傍を連結管15,16,17により4本連結させ、1本の屈曲した放電路が形成されている。なお、4つのH字形の屈曲バルブ11,12,13,14を連結管15,16,17により連結された発光管11,12,13,14のうち、電極を有さない中間に位置する屈曲バルブ12,13同士を連結する連結管16は、これを除く連結管15,17よりもバルブ端部11b,12b,13b,14bから先端屈曲部11a,12a,13,14a寄りに距離が大きくなるよう形成されている。すなわち、この中間に位置する屈曲バルブ12,13を互いに連結している連結管16近傍に積極的に最冷部を形成することで、発光管10内の水銀蒸気圧を制御する。
【0037】
発光管10の両端部には、フィラメントコイルからなる電極30が形成されている。また、発光管10の内面には、図示しない保護膜と蛍光体が塗布されているとともに、内部には、後述する水銀媒体と希ガスなどが所定量封入されている。なお、水銀媒体としての後述するアマルガム40は、発光管10内と連通するよう少なくとも一のバルブ端部13bに封着された細管18内に封入されている。
【0038】
アマルガム40は、アマルガム40温度が25℃の時に0.6Paの水銀蒸気圧を有するBi−Sn−Hgからなり、バルブ端部13bに封着された細管18内に封入されている。なお、本実施の形態において水銀媒体としてBi−Sn−Hgからなるアマルガム40を使用しているが、最冷部温度、入力電力などにより点灯中の管内の蒸気圧を最適に制御可能であれば、特に限定されない。
【0039】
電極30および細管18が封着されたバルブ端部11b,13b,14b側を図示しないシリコーン樹脂などによりカバー体20に接着することでコンパクト形蛍光ランプL1が組み立てられる。
【0040】
本実施形態のコンパクト形蛍光ランプL1のランプ電圧は200V、発光管10からの光出力は全光束約2400lmとなっている。
【0041】
本実施の形態において、カバー体20側に形成された少なくとも一の連結管16に積極的に最冷部を形成することにより、水銀蒸気圧の高いアマルガム40の使用が可能となり、常温時においても発光管10内の水銀蒸気圧を比較的高くでき、光束立ち上がり特性を向上することができる。
【0042】
次に、定格点灯の80%の全光束に達するまでの立ち上がり特性、周囲温度と相対光束比の関係、鉛直下方向の配光特性を本実施形態および比較例を比較点灯させた。なお、測定の条件は100V商用交流電源による点灯、周囲温度を25℃とした。
【0043】
比較例1は、本実施の形態と同様の8本の直管バルブを連結させたものであり、バルブ先端屈曲側に最冷部を形成したもの、比較例2は、一対の電極のうち、一方の電極を封装した端部に最冷部を形成したものである。なお、比較例1および2内に封入したアマルガムは、本実施の形態と同様のものを封入している。
【0044】
まず、光束立上り特性を測定した。点灯後80%の全光束に達するまでの立上り特性は、口金上側点灯、口金下側点灯においても、本実施の形態、比較例1および2とも良好であった。これは、それぞれのランプにおいて、積極的に最冷部を形成しているため、比較的蒸気圧の高いアマルガムの封入が可能となり、消灯中の管内の水銀蒸気圧が高い状態に保たれているからと思われる。
【0045】
次に周囲温度と相対光束比の関係および、配光特性を比較した。口金上側点灯においては、本実施の形態および比較例1の電球形蛍光ランプは、周囲温度20℃〜40℃で最大光束を得ることができるのに対し、比較例2は、周囲温度20℃〜25℃において相対光束が最大となり、周囲温度25℃を超えると光束は急激に低下した。
【0046】
口金下側点灯においては、本実施の形態および比較例2の電球形蛍光ランプは、周囲温度15〜20℃において相対光束が最大となるのに対し、比較例1は、周囲温度25〜30℃において最大光束となる。これは、口金を上側に点灯時には、点灯とともに高温となる蛍光ランプの熱が口金側に対流しながら上昇するため、最冷部形成個所が点灯中上側に位置した部分に最冷部が位置してしまうとその熱影響を受け最冷部が不安定となり光束が低下する結果となる。
【0047】
配光特性は、口金下側点灯の場合、本実施の形態および比較例ともに大きな差異は見られないが、口金上側点灯における配光特性は、最冷部が発光管先端部に形成された比較例1の中心部分の特性が悪い結果となった。
【0048】
以上のように本実施の形態において、口金上側および下側点灯させた場合においても、ランプ入力電力に対して少なくとも一の連結管16を先端屈曲部12a,13a寄りに離間する寸法を規制しているので、安定点灯時高温となるような高出力のランプであっても、電極30から最も離間した連結管16に確実に最冷部を形成可能となる。したがって、水銀蒸気圧の比較的高いアマルガムの封入が可能になるので光束立上り特性が良好であり、点灯方向を変化させても点灯が安定する。さらに、口金上側点灯においても、配光特性も良好である。
【0049】
図4は、本発明第2の実施の形態をとしての電球形蛍光ランプL2を示す正面図、図5は図4の電球形蛍光ランプL2の上面図、図6は図4の電球形蛍光ランプL2の発光管10展開図である。
【0050】
図において図1ないし図3と同一部分については同一符号を付して説明する。
【0051】
電球形蛍光ランプL2は、1本の放電路を有する発光管10と、発光管10を点灯させるための図示しない点灯装置を収納し、一端に口金50が装着されたカバー体20より構成されている。なお、口金50側を上側、他端側つまり発光管10側を下側として説明する。
【0052】
カバー体20は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)などの白色の耐熱性合成樹脂などにて、発光管10側の下方に拡開する略円筒状に形成されている。
【0053】
また、口金50は、エジソンタイプのE26型で、点灯回路との配線後にカバー体20の上端部に被せられ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【0054】
また、仕切体21は、カバー体20の下端の開口部に取り付けられるもので、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円板状に形成されている。仕切体21には、発光管10が挿通される図示しない複数の取付孔が形成され、これら取付孔に発光管10を構成する屈曲バルブ11,12,13,14の端部11b,12b,13b,14bが挿通された状態で例えばシリコーン樹脂などの接着剤で固定される。
【0055】
また、この屈曲バルブ11,12,13,14の内面に例えば3波長形の蛍光体が形成され、屈曲バルブ11,12,13,14の内部にアルゴンなどの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封入され、発光管10の両端に一対の電極30がピンチシールによって封装されている。なお、4本のバルブは、略円板上の仕切体21上にU字形屈曲バルブ11,12,13,14がその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接続されている。
【0056】
各U字形屈曲バルブ11,12,13,14は、湾曲する屈曲部11a,12a,13a,14aと、この屈曲部11a,12a,13a,14aに連続する互いに平行な一対の直管部とを備えている。中央に位置する2本の屈曲バルブ12,13の高さH1は30〜40mm、両側の屈曲バルブ11,14の高さH2は10〜15mm、かつH1>H2の関係を有している。中央の屈曲バルブ12,13の高さH1および両端の屈曲バルブ12,13の高さH2は、バルブ封止端部から屈曲部の頂部までの長さを意味する。
【0057】
なお、電極30から最も離間したバルブ端部12b,13bを連結する連結管16は、バルブ端部から先端屈曲部に向けて30mm、この連結管16を除く連結管15,17はバルブ端部から10mm程度離間している。
【0058】
このように構成された電球形蛍光ランプL2は、放電路長が380〜400mmであり、ランプ電力30〜40Wで点灯したときの全光束が2500lm以上となるように構成されている。この発光管10を用いた電球形蛍光ランプは、コンパクトな外観であるとともに、放電路長を比較的に長く確保でき、さらに高出力でありながら、光束立上り特性が良く、鉛直方向の相対光束を改善することができる。
【0059】
図7は、本発明の照明器具の一実施形態を示す側面断面図である。
図においてL2は電球形蛍光ランプである。50は埋め込み形照明器具本体であり、器具本体50は基体51とソケット52と反射板53から構成されている。
【0060】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、連結管で連結された直線部のうちの少なくとも一の連結管を形成する際、カバー体側バルブ端部と連結管を離間し、非放電空間を大きく形成しているので、点灯方向に限定されることなく確実に最冷部を形成することができる。したがって、点灯中最冷部により水銀蒸気圧を最適に制御することが可能となり、安定時のランプ効率および鉛直下面の配光特性が良好となる。
【0061】
請求項2記載の発明によれば、請求項1に記載の作用に加え、比較的放電路長が長く、ランプ入力電力が30〜120Wであるランプであっても、十分非放電空間を確保しているので、蛍光ランプからの光量が多く、始動電圧の過度な上昇を伴わずに、出力光を増加させることが可能となる。
【0062】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または2記載の作用に加え、必要以上に非放電空間を大きく形成することを抑制できるとともに、確実に最冷部を形成できることができる。
【0063】
請求項4記載の発明によれば、請求項1ないし3いずれか一記載の発明の作用を有する蛍光ランプを備えた電球形蛍光ランプを提供することができる。
【0064】
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし4いずれか一記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一の実施形態であるコンパクト形蛍光ランプの正面図。
【図2】図1のコンパクト蛍光ランプの上面図。
【図3】図1のコンパクト蛍光ランプの発光管展開図。
【図4】本発明第二の実施形態である電球形蛍光ランプの正面図。
【図5】図4の電球形蛍光ランプの上面図。
【図6】図4の電球形蛍光ランプの発光管展開図。
【図7】本発明の照明器具の一実施形態を示す側面一部断面図。
【符号の説明】
10…発光管、16…連結管、20…口金、18…細管、30…電極、
40…アマルガム

Claims (5)

  1. 各端部が同方向である直線部および屈曲部を有する複数本の屈曲形バルブを1本の放電路が形成されるように直線部のバルブ端部近傍同士を連結管により連結し、バルブ端部が同方向となるように形成された発光管と;
    発光管内に放電を生起可能なように設けられた電極手段と;
    一端側に発光管のバルブ端部側が取り付けられ、他端側にはソケットへの電気接続部を有するカバー体と;
    を具備しており、連結管で連結された直線部のうちの少なくとも一には、カバー側に最冷部が形成されるよう非放電空間を大きく形成していることを特徴とする蛍光ランプ。
  2. 前記発光管の放電路長が400mm以上であり、ランプ電力は30W以上であることを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
  3. 連結管のうちカバー側に位置する少なくとも一の連結管から発光管のカバー側端部までの距離(mm)をHとしたとき、ランプ電力が30〜80Wであれば、
    ランプ電力×0.7≦H≦ランプ電力×0.8
    80W以上であれば
    ランプ電力×0.4≦H≦ランプ電力×0.7
    であることを特徴とする請求項1または2記載の蛍光ランプ。
  4. カバー体の電気接続部がねじ込み式の口金である請求項1ないし3いずれか一記載の蛍光ランプと;
    蛍光ランプを点灯させる点灯回路を構成する複数の電子部品および、この電子部品が両面に実装された回路基板を有し、カバー体内に収容された点灯装置と;
    を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
  5. 請求項1ないし4いずれか一記載の蛍光ランプまたは電球形蛍光ランプと;
    このランプが装着された器具本体と;
    を具備していることを特徴とする照明器具。
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