专利名称：荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光灯结构，特别涉及一种对应同等灯特性形状能小型化的荧光灯结构。
背景技术：
作为现有的紧凑型荧光灯，已知具有如图10所示的发光管27的荧光灯。发光管27包括两根直管形的玻璃管32、33，它们的一端部被封闭，另一端部被对电极29、30进行支承的管座(stem)31密封，在玻璃管32、33的一端部通过跨接接合部34连接两管。在发光管27内穿过跨接接合部34形成一个放电空间。在玻璃管32、33的内表面涂有荧光体28。在发光管27内，封入水银和缓冲惰性气体。作为完整的灯管，在发光管27的管座31侧的端部装上树脂制成的底座35后，就构成了所谓的单底座的紧凑型荧光灯。
这种现有的紧凑型荧光灯，具有灯的形状小、效率高、寿命长等灯特性。
例如，电源电压200V用的主要品种36W型的图10所示的紧凑型荧光灯，相对于可得到大致同等光束的40W型直管荧光灯的灯长1198mm，灯管长度小型化大致缩短到1/3、即410mm。并且，具有光束2900lm、效率80.5lm/W、寿命时间9000小时的灯特性。关于灯管的外径，相对于40W型直管荧光灯的32mm，紧凑型荧光灯灯管细化到20mm。此外，关于相当于两电极间距离的放电路径长度，也从40W型直管荧光灯的大约1100mm缩短到大约730mm。在灯电流方面，紧凑型荧光灯和直管荧光灯都同为430mA。
此外，关于96W型的紧凑型荧光灯，相对于大致同等光束的110W型直管荧光灯的灯长2367mm，灯管长度小型化大约缩短到1/3、即860mm。并且，具有光束8600lm、效率89.6lm/W、寿命时间7500小时的灯特性。灯管的外径为22mm，灯电流为820mA。
这样的紧凑型荧光灯与现有的直管荧光灯相比实现了小型化，但与接近点光源的一般灯泡及高压放电灯相比，不得不说形状还是大。所以，如要实现紧凑型荧光灯的进一步的小型化，则可能设计配光控制容易、灯具效率高、形状更小的点灯灯具，就能实现进一步的节能化和照明设计水平的提高。但是，如上所述，对于具有在玻璃管内通过弯曲或接合加工形成连续放电路径的结构的现有紧凑型荧光灯，灯形状的进一步小型化存在限度。
另外，在开发上述现有紧凑型荧光灯之前，曾提出了多种发光管结构。
例如，图11所示是R.G.Young，et al“A compact partitionFluor escent lamp”，Lighting Design & Application，May(1980)，第38～42页公开的所谓内部分隔型灯的示意性发光管结构。该发光管36，在内表面涂有荧光体的直形玻璃管37的内部，以通过由绝缘物构成的壁材38形成连续放电路径的方式分成多个部分，在放电路径的端部分别设有一对电极39、40。由此可以使灯的形状小型化。
此外，图12所示是山根幹也等“具有两条放电路径的放电管的分流结构”，照学志.Vol.63-No.9(昭54)第19～25页公开的所谓多电弧方式灯的示意性发光管结构。该发光管41的内管玻璃44的一端部密封在外管玻璃球42一端部侧的玻璃管座43上，作为阴极工作的电极45密封在内管玻璃44内的玻璃管座43上，另一方面，作为阳极工作的两个电极46、47密封在外管玻璃球42一端部的周边。此灯使用直流点灯进行照明，一个阴极45与两个阳极46、47分别对应而产生两条放电电弧。
此外，图13A及B分别示出了日本特开平8-315772号公报所公开的两种多管型荧光灯的示意性发光管的构成。作为图13A的双管型的发光管48的结构，在外管49的必要部分涂敷荧光体，在底部设有两个外侧电极50，在外管49内设有具有紫外线透过性的透明内管51，在该透明内管51内的底部设有内侧电极52。此外，作为图13B的三管型发光管53的结构，在外管54的必要部分涂敷荧光体，在底部设有外侧电极55，在外管54内设有两个紫外线透过性的透明内管56、57，在其底部设有内侧电极58。
发明者研究了由这些提出的结构形成的多种紧凑型荧光灯，结果发现，作为制品很难达到实用化。例如，图11所示的荧光灯结构，不能稳定地防止使用绝缘物的壁材38分开的邻接的放电路径间的所谓放电干扰。此外，采用图12所示的灯结构，不易得到在特性方面的高效率，另外灯形状的小型化也有限度。采用图13A所示的灯结构，不但不易得到在特性方面的高效率，而且很难在外管49内安装材质与该外管49不同的紫外线透过性的内管51。此外，采用图13B所示的灯结构也同样，要在外管54内双重安装材质与该外管54不同的内管56、57就更难了。
所以，随着紧凑型荧光灯的进一步普及，今后主要的技术课题是在节能化和提高照明设计水平提高的基础上，重新寻找与现有技术相比灯形状可进一步小型化的灯结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种不降低灯性能且灯形状能进一步小型化、照明节能化、能提高照明设计水平的紧凑型荧光灯。
本发明的荧光灯，具有两根玻璃外管，内表面涂有荧光体，且一端部封闭，另一端部通过支承电极的管座分别密封；跨接接合部，在上述另一端部侧连接上述玻璃外管，从而在内部形成一个放电空间；及第1玻璃内管，表面涂有荧光体，并分别设在上述玻璃外管的内部。上述第1玻璃内管的一端部，开口并位于上述玻璃外管封闭的一端部侧，另一端部以上述电极位于第1玻璃内管的内部的方式被上述管座的前端部密封且封闭。
采用上述构成，则与现有的紧凑型荧光灯相比，能够进一步使灯的形状缩短且小型化，并能够得到灯性能比现有技术优良的荧光灯。
本发明其他构成的荧光灯，具有两根玻璃外管，内表面涂有荧光体，且一端部封闭，另一端部通过支承电极的管座分别密封；跨接接合部，在上述另一端部侧连接上述玻璃外管，从而在内部形成一个放电空间；第1玻璃内管，表面涂有荧光体，并分别设在上述玻璃外管的内部；及第2玻璃内管，表面涂有荧光体，以插入上述第1玻璃内管的方式，分别设在上述玻璃外管的内部。上述第1玻璃内管的一端部，开口并位于上述玻璃外管封闭的一端部侧，另一端部以上述电极位于第1玻璃内管的内部的方式被上述管座的前端部密封且封闭，上述第2玻璃内管的上述管座侧的端部开口。
采用该构成，则与上述结构相比，能够进一步使灯的形状缩短且小型化。
在该构成中，更好的是，在上述两根玻璃外管的被封闭的一端部的内部具有突出部，上述第2玻璃内管的一端部被上述突出部密封而被封闭。
在以上的构成中，更好的是，上述玻璃内管被设置成，相对于上述玻璃外管的中心轴，朝上述跨接接合部侧偏离中心。这样一来，就易于向与跨接接合部侧的狭小放电空间相反一侧的间隔大的空间放电。因此，与大致同轴状设置玻璃内管和玻璃外管的情况相比较，能够增加从发光管的外侧即玻璃外管的、除经由跨接接合部而相互面对的表面以外的部分放射的光的亮度，此外也能够防止放电损失。
图1是本发明第1实施方式的紧凑型荧光灯的发光管的剖面图。
图2是该发光管的局部欠缺的外观图。
图3是用于说明该发光管的玻璃内管及玻璃外管的位置关系的简要平面平视图。
图4是用于说明该发光管的制造过程的剖面图。
图5是用于说明该制造过程的剖面图。
图6是用于说明该制造过程的剖面图。
图7是用于说明该制造过程的剖面图。
图8是用于说明该制造过程的剖面图。
图9是本发明第2实施方式的紧凑型荧光灯的局部欠缺剖面图。
图10是表示现有的紧凑型荧光灯的局部欠缺剖面图。
图11是表示其他现有的荧光灯的剖面图。
图12是表示另一其他现有的荧光灯的正视图。
图13A是表示另一其他现有的荧光灯的概念图。
图13B是表示另一其他现有的荧光灯的概念图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的各实施方式。
(第1实施方式)图1、图2及图3示出了本发明第1实施方式的紧凑型荧光灯的发光管1。发光管1由一端部封闭的碱土类硅酸盐玻璃构成的两根直管形的玻璃外管6、7组成。通过对钨丝所构成的电极2、3进行支承的碱土硅酸盐玻璃制成的管座4、5，密封发光管1开口的另一端部。两根玻璃外管6、7，在管座4、5近处的表面，通过由跨接连接而形成的跨接接合部8进行连接，借助跨接接合部8在内部形成一个放电空间。4a、4b分别为管座4、5的排气管。
在玻璃外管6、7，分别配置碱土硅酸盐玻璃制成的直管形的第1玻璃内管9、10。玻璃内管9、10的一端部(图中上端)，保持开口状态不变，配置成与玻璃外管6、7的封闭一端部相对向。此外，玻璃内管9、10的另一端部(图中下端)按压密封在管座4、5的前端部。
如图3所示，相对于玻璃外管6、7的中心轴，该玻璃内管9、10被设置成朝跨接接合部8偏离中心。通过这样偏离中心的设置，就容易向与跨接接合部一侧狭窄的放电空间相反一侧的间隔大的空间传播放电。因此，与大致同轴状设置玻璃内管和玻璃外管时相比，能增加从发光管的外侧即玻璃外管、除经由跨接接合部而相对置的表面以外的部分放射的光的亮度，此外也能够防止放电损失。此外，图3只示出了玻璃内管9、10及玻璃外管6、7的位置关系，未示出电极及荧光体等。
如图1所示，在管座4、5上分别密封两根引线11、12。在上述两根引线11、12的前端部分别设置电极2、3。此外，引线11、12通过玻璃珠子13被固定。
在玻璃外管6、7的内表面和玻璃内管9、10的内外表面的主要部位，涂敷红色Y2O3:Eu、绿色LaPO4:Ce、Tb、蓝色BaMg2Al16O27:Eu三种混合稀土荧光体14。
在发光管1的内部，封入250～550Pa剩余的水银和以氩为主体的缓冲惰性气体，在电极2、3中充填电子放射物质。如图2所示，在管座4、5侧的玻璃外管6、7的端部装有树脂制的底座15，形成所谓的单底座型的荧光灯。
在本实施方式的紧凑型荧光灯中，具有经由跨接接合部8将玻璃外管6、7的内部空间连通的放电路径。因此，发光管1内的放电是经由电极2-玻璃内管9-玻璃外管6和玻璃内管9的间隙-跨接接合部8-玻璃外管7和玻璃内管10的间隙-电极3进行的。也就是说，本实施方式的紧凑型荧光灯与如图10所示的现有的紧凑型荧光灯相比，在同等灯长度的条件下，由于能够延长放电路径的长度，所以能够提高亮度。此外，在亮度与现有灯相同的情况下，能够使灯的长度大约缩短1/2，从而形状能够进一步缩小和小型化。
此外，在本实施方式中，在发光管1的玻璃外管6、7的封闭一端部16、17的附近，能够形成最冷点。此时，通过调整玻璃外管6、7的一端部16、17与玻璃内管9、10的一端部18、19的间隔Gt(mm)(参照图2)，能够将决定点灯时发光管1内水银蒸气压的最冷点的温度，控制在可得到最大光束的最佳温度范围(细管化的紧凑型荧光灯在50℃附近)。
发明者的研究结果表明，在将玻璃外管6、7的管外径设定为Do(mm)时，通过将间隔Gt(mm)设定在0.5Do≤Gt(mm)≤1.5Do的范围内，能够将最冷点的温度控制在最佳温度50℃附近。
如下所述制造本实施方式的发光管1。
首先，如图4所示，在通过玻璃珠子13被固定的各引线11、12之间分别设置电极2、3，引线11、12分别密封在管座4、5内。如图5所示，在内外表面涂有荧光体14的玻璃内管9、10的另一端部，分别按压密封上述管座4、5前端部。然后，如图6所示，管座4、5的喇叭形部被分别密封在一端部封闭且内表面涂有荧光体14的玻璃外管6、7的开口了的另一端部。然后，如图7所示，在管座4、5侧的端部，玻璃外管6、7通过跨接连接经由跨接接合部8而相互连接。并且，经由管座4、5的排气管4a、5a将发光管1内排成真空，随后在发光管1内封入水银及缓冲惰性气体，如图8所示，密封并切断排气管4a、5a。
此外，在图5～8中，为了说明灯的内部结构，未图示荧光体14。此外，在图1、2及图5中，为了便于理解，将玻璃外管6、7表示成不透明的样子，而实际上是透明的。
下面，就采用本发明的36W型荧光灯(以下称本发明制品)的性能测定结果进行说明。如下设定本发明制品中的发光管1的各部尺寸。玻璃外管6、7的管外径Do为20mm(管内径为18mm)、管长为240mm，玻璃内管9、10的管外径为12mm(管内径为10.4mm)、管长为200mm，间隔Gt为20mm。跨接接合部8与玻璃外管6、7的被底座封闭侧的另一端部之间的间隔Gb(参照图1)设定为20mm。作为缓冲惰性气体在发光管1内封入400Pa Ar。装有树脂底座15的灯的长度设定为250mm。采用该尺寸的发光管1的放电路径长约780mm。因此，如与图10所示的现有的紧凑型荧光灯中36W型灯的约730mm相比，按照与现有同等的尺寸，放电路径可增长大约50mm。
使用频率49kHz的专用电子稳压器对上述36W型的本发明制品进行水平点灯后，测定其灯性能。其结果，得到灯光束3100lm、效率86.1lm/W的比上述现有的紧凑型荧光灯优良的灯性能。此外，在寿命时间方面，可毫无问题地达到与现有的36W型同等的9000小时。
此时，灯电流相对于现有36W型的430mA约降低至2/3，为300mA。这主要是以下两条件所起的作用。
(a)如上所述，能够进一步延长发光管1的放电路径长度。
(b)由本实施方式的发光管结构面方面，必然进一步减少放电路径的实效截面积。
也就是说，利用条件(b)提高灯的阳极柱的电位梯度，利用条件(a)增大放电路径长度，两者相结合可增大灯电压。可以说，这样的灯电流降低能抑制由灯光束的灯电流所造成的饱和，有助于提高上述灯效率。
此外，在上述灯的稳定电灯时，特别是在玻璃外管6、7和玻璃内管9、10的间隙的圆周方向，也观测到形成了大致一样的放电等离子。
(第2实施方式)图9示出了本发明第2实施方式的紧凑型荧光灯的发光管20。该发光管20具有基本上与第1实施方式的发光管1相同的构成。不同之处在于，在发光管20中具有插入第1玻璃内管9、10的第2玻璃内管23、24，另外，连接玻璃外管6、7的跨接接合部21设在玻璃外管6、7的被封闭的一端部侧。此外，在图9中，为了便于理解，将玻璃外管6、7表示成不透明的样子，而实际上是透明的。
第2玻璃内管23、24，其开口的一端部被突出部25、26密封支承，该突出部25、26从玻璃外管6、7的被封闭的一端部向玻璃外管6、7内突出。第2玻璃内管23、24开口了的各自另一端部22，以开口状态设置在管座4、5附近。此外，在第2玻璃内管23、24内表面涂有荧光体(未图示)。与第1实施方式一样，在第1玻璃内管9、10的内外表面和玻璃外管的6、7的内面涂有荧光体层(未图示)。此外，与第1实施方式一样，第1玻璃外管9、10和第2玻璃内管23、24被配置成，其中心轴相对于玻璃外管6、7的中心轴朝跨接接合部21侧偏离中心。
在本实施方式的紧凑型荧光灯中，发光管20内的放电是通过电极2-第1玻璃内管9-第1玻璃内管9和第2玻璃内管23的间隙-第2玻璃内管9和玻璃外管6的间隙-跨接接合部21-玻璃外管7和第2玻璃内管24的间隙-第2玻璃内管24和第1玻璃内管10的间隙-第1玻璃内管10-电极3的路径进行的。即，采用此发光管结构的荧光灯与如图10所示的现有的紧凑型荧光灯相比，在同等灯长度的条件下，由于能够延长放电路径的长度，所以能够提高亮度。此外，在亮度与现有灯相同的情况下，能够使灯的长度大约缩短至1/3，且形状能够进一步缩短和小型化。
此外，与第1实施方式的发光管一样，发光管20内的最冷点能够形成在玻璃外管6、7的被封闭的一端部16、17内。
关于发光管20的制造，与第1实施方式不同的工序是，通过成为突出部25、26的管座，封闭玻璃外管6、7的原本开口的一端部。即，在成为突出部25、26的玻璃制成的管座的前端部，分别密封第2玻璃内管23、24，在玻璃外管6、7中插入玻璃内管23、24，以便在玻璃内管23、24内分别插入玻璃内管9、10。然后，将成为突出部25、26的管座的后端部的喇叭形部密封在玻璃外管6、7的一端部，由此封闭该开口的玻璃外管6、7的一端部。
制作采用本实施方式的96W型荧光灯(以下称本发明制品B)，并测定了灯性能。如下分别设定本发明制品B中的发光管20的各部尺寸，玻璃外管6、7的管外径Do为28mm(管内径为26mm)、管长为300mm，第2玻璃内管23、24的管外径Di为20mm(管内径为18mm)、管长为260mm，第1玻璃内管9、10的管外径Di为12mm(管内径为10.4mm)、管长为240mm。该尺寸的发光管41的放电路径长度约达到520mm。此外，作为缓冲气体在发光管内封入400Pa Ar。最后，装上与第1实施方式相同的树脂底座15的成品灯长度为300mm。
使用频率49kHz的专用电子稳压器对上述96W型的本发明制品B进行水平点灯后，测定灯性能，得到灯光束8800lm、效率91.71lm/W的作为紧凑型荧光灯优良的灯性能。此时的灯电流为560mA。此外，寿命时间也不缩短，能够毫无问题地达到与现有的96W型同等的7500小时。
如上所述，采用本发明的上述各实施方式的荧光灯，具有不逊色于现有紧凑型荧光灯的灯性能，而且能够实现紧凑型荧光灯形状的进一步缩短和小型化。
采用本发明，与现有的紧凑型荧光灯相比，灯的形状能够进一步缩短和小型化，而且灯性能优良，并可得到与现有同等的寿命时间。由此能够实现照明节能化和高水平照明设计的紧凑型荧光灯。
权利要求
1.一种荧光灯，其特征在于，具有两根玻璃外管，内表面涂有荧光体，且一端部封闭，另一端部通过支承电极的管座分别密封；跨接接合部，在上述另一端部侧连接上述玻璃外管，从而在内部形成一个放电空间；及第1玻璃内管，表面涂有荧光体，并分别设在上述玻璃外管的内部；上述第1玻璃内管的一端部，开口并位于上述玻璃外管封闭的一端部侧，另一端部以上述电极位于第1玻璃内管的内部的方式被上述管座的前端部密封且封闭。
2.一种荧光灯，其特征在于，具有两根玻璃外管，内表面涂有荧光体，且一端部封闭，另一端部通过支承电极的管座分别密封；跨接接合部，在上述另一端部侧连接上述玻璃外管，从而在内部形成一个放电空间；第1玻璃内管，表面涂有荧光体，并分别设在上述玻璃外管的内部；及第2玻璃内管，表面涂有荧光体，以插入上述第1玻璃内管的方式，分别设在上述玻璃外管的内部；上述第1玻璃内管的一端部，开口并位于上述玻璃外管封闭的一端部侧，另一端部以上述电极位于第1玻璃内管的内部的方式被上述管座的前端部密封且封闭，上述第2玻璃内管的上述管座侧的端部开口。
3.如权利要求2记载的荧光灯，其特征在于在上述两根玻璃外管的被封闭的一端部的内部具有突出部，上述第2玻璃内管的一端部被上述突出部密封而被封闭。
4.如权利要求1～3任何一项记载的荧光灯，其特征在于上述玻璃内管被设置成，相对于上述玻璃外管的中心轴，朝上述跨接接合部侧偏离中心。
全文摘要
一种荧光灯，具有两根玻璃外管，内表面涂有荧光体，且一端部封闭，另一端部由支承电极(13)的管座(4、5)密封；跨接接合部(8)，在上述另一端部侧连接上述玻璃外管(6、7)，从而在内部形成一个放电空间；及第1玻璃内管(9、10)，表面涂有荧光体，设在上述玻璃外管的内部；上述第1玻璃内管的一端部，开口并位于上述玻璃外管封闭的一端部侧，另一端部以上述电极位于第1玻璃内管的内部的方式被上述管座的前端部密封且封闭。
文档编号H01J61/72GK1483217SQ01821086
公开日2004年3月17日 申请日期2001年12月10日 优先权日2000年12月20日
发明者须藤正俊, 尾贺俊喜, 齐藤胜, 近藤利文, 喜, 文 申请人:松下电器产业株式会社