実施の形態1.
 図1乃至6は実施の形態1を示す図で、図1はコ ンパクト形蛍光ランプ1の全体構成を示す図(( a)は平面図、(b)は正面図)、図2は口金ケース� �面図、図3はU字管2の部分縦断面図、図4はU字 管2のU字管頂部2aの断面図、図5は形状の異な� ��U字管20とU字管21とを組み合わせる第1の変形 例を示す図、図6は形状の異なるU字管20とU字� ��22とを組み合わせる第2の変形例を示す図で� ��る。

 図1に示すように、コンパクト形蛍光ラン プ1は、四つのU字管2(ガラスバルブ)を、端部� ��側壁同士(接合部2a)で互いに溶融接合し、8� �のガラスバルブにより内部に全体として1本� ��蛇行形の放電路を形成した発光管5と、この 発光管5が接着等により固定される平坦部3bと この平坦部3bに連なる横断面が八角形状の側� ��3aとを有する口金ケース3と、この口金ケー� ��3に嵌合し、発光管5からのリード線に電気� �に接続される口金ピン4aを有する口金4とを� �える。

 放電路の両端部となる二つのU字管2には� �図示はしないが、フィラメントが設けられ� �。フィラメントには、電子放射物質が塗布� �れる。二つのフィラメント間に放電路が形� �される。

 尚、口金ケース3の材質は、PET(ポリエチ� �ンテレフタレート)、LCP(液晶ポリマー)、PBT(� ��リブチレンテレフタレート)等である。

 図2に示すように、口金ケース3は、側壁3a の一方の端部に連なる平坦部3bに8本柱の発光 管5を接着等により固定するための8個の開口� ��3cが設けられている。

 側壁3aの他方の端部は開口しており、こ� �に口金ピン4aを有する口金4が嵌合する。

 ここでは、8本柱のコンパクト形蛍光ラン プ1を用いて説明するが、10本柱、12本柱等の8 本柱以上のものにも本発明は適用される。

 図1のコンパクト形蛍光ランプ1は、アマ� �ガムを使用しないタイプのもので、液水銀� �発光管内に導入する。これは、アマルガム� �使用するものについては、空調や外気の影� �で、ランプの温度が上がらなくなり、アマ� �ガムを用いた場合の最適値よりかなり低い� �態にとどまってしまうことがある(過冷却と� ��ぶ)。また、アマルガムでの最適値が高いた め、点灯後、その最適温度に達するまでの時 間がかかり、光束の立上りが遅いという課題 がある。これらの課題を解決するためである 。

 液水銀を発光管内に導入する方法としては� ��下記のものがあり、少なくとも動作中に水� ��が独立して動作するものを指す。
(1)高純度の液体水銀をそのまま入れる方法。
(2)Hg(水銀)をTiZnあるいはFe中に含浸させた形� �封入し、点灯や加熱によりHgがTiZnあるいはFe の構体と独立して動作させるようにした方式 。
本実施の形態では、(2)の方式を採用している 。

 アマルガムを用いた方式は、水銀蒸気圧� ��アマルガムの温度の他に、アマルガムを構� ��する元素の比率を調整することによっても� ��えることができる。さらにアマルガムはチ� ��プ管に固定したり、フィラメントを支える� ��ード線に固定したりすることによって、位� ��も固定することができる。このことを「水� ��蒸気圧規制をおこなっている」という。こ� ��に対して、液水銀を導入した場合、点灯中� ��で残っている水銀の温度のみで水銀蒸気圧� ��決まり、かつ、液水銀は動くため、最も温� ��の低い位置に自由に動き、位置を固定する� ��とができない。これを「水銀蒸気圧規制を� ��こなわない」という。

 発光管5を構成する四つのU字管2は、同一� ��状である。U字管2の管外径は10~15mm、コンパ� ��ト形蛍光ランプ1の長さL(口金ピン4aの根元� �発光管5の先端との距離(図1参照))は150~210mmで あるが、180mmを一例とする。

 コンパクト形蛍光ランプ1の長さLは、長� �と縦型の天井埋め込み形のダウンライトで� �天井裏と干渉する恐れがある。従って、210mm を上限とする。また、短いと発光効率が小さ くなる。従って、150mmを下限とする。

 U字管2の管外径は、細いと効率が小さく� �り、放電電圧が高くなりすぎて、インバー� �の設計に制限が大きくなる。従って、10mmを� ��限とする。また、太いと、発光管5の径方向 のサイズが大きくなり、器具の設計が難しく なる。電流も大きくなりすぎて、インバータ のコストに課題が出てくる。従って、15mmを� �限とする。

 既に述べたように、70Wの6本柱コンパクト 形蛍光ランプの長さは220mmであるから、約40mm 短縮される。

 発光管5が8本柱になることにより、同一� �ット数の6本柱のものよりも発光管5の温度が 上がる。一例では、その差は約5K(ケルビン)� �ある。

 8本柱にすると6本柱より発光管5の温度が� ��くなる上に、液水銀を使用するので、U字管 2の形状が6本柱(U字管2頂部断面が円形)のまま では、水銀蒸気圧を適正値に制御する最冷点 が形成されず、所望の光束が得られない。

 そこで、U字管2の頂部に最冷点が形成さ� �るような、U字管2の頂部の形状を検討する。 U字管2の頂部も放電路の一部となる。放電路� ��温度は、放電路とならない部分より温度が� ��くなる。そこで、例えば、図4に示すように 、U字管頂部2aの断面形状を、U字管2の股部近� ��に幅広部2bがあり、幅広部2bからU字管頂部2a の先端部に向って先細りの形状にする。即ち 、先端になるほど細くなり、U字管2の股部近� ��が太くなるようにする。これにより、U字管 2の股部近傍の幅広部2bが放電路となる。先端 付近は、放電路とならないので、股部近傍の 幅広部2bより温度は低くなる。

 具体的な数値で、U字管頂部2aの形状を示す� ��図3に示すように、U字管頂部2aの管軸方向内 寸法L1は、
 11≦L1≦17(単位は[mm])       (1)
とする。

 また、図4に示すように、U字管2の股部近傍� ��幅広部2bとU字管頂部2aの先端部との管軸方� �の寸法をL2とすると、
 L1-7≦L2≦L1-2(単位は[mm])   (2)
を満たすようにする。

 尚、図4に示すように、U字管2の股部近傍の� ��広部2bとU字管2の股部との管軸方向の寸法を L3とすると、
 2≦L3≦7(単位は[mm])         (3)
となる。

 U字管頂部2aを、上記のような形状とする� ��とにより、U字管2の股部近傍の幅広部2b付近 が放電路となる。U字管頂部2aの先端部は、放 電路とならないので、U字管2の股部近傍の幅� ��部2bより温度は低くなり、ここに最冷点が� �成される。周囲温度25℃における、点灯時の 最適な最冷点温度は50℃であるが、U字管頂部 2aを、上記のような形状とすることにより、U 字管頂部2a先端部をその温度に制御すること� ��できる。

 8本柱のコンパクト形蛍光ランプ1は、4個� ��U字管2を備える。全てのU字管2を、(1)~(3)式� �満たす形状にしてもよいが、一部のU字管2を (1)~(3)式を満たす形状にしてもよい。1本また� ��2本のU字管2を(1)~(3)式を満たし、他のU字管2� ��その頂部の管軸方向内寸法L1が短いものに� �る方が、効率については良くなる。以下、� �の変形例を説明する。

 図5に示す第1の変形例は、頂部が(1)~(3)式� ��満たす形状のU字管20と、頂部の管軸方向内� ��法L1がU字管20よりも短いU字管21とを組み合� �せるものである。U字管20とU字管21は、管軸� �向の長さは同じである。4個のU字管の中の少 なくとも1個をU字管20とし、他をU字管21とす� �ばよい。4個のU字管の中の2個をU字管20とす� �場合は、U字管20が対向するように配置する� �が好ましい。コンパクト形蛍光ランプ1を水� ��に使用する場合にこの形状が適する。最冷� ��の温度が、コンパクト形蛍光ランプ1の取り 付け方による変化が少ないからである。

 ここで、U字管頂部2aの管軸方向内寸法L1が� �いU字管20と、短いU字管21との組み合わせ方� �、放電長と効率がどのように変化するか、� �例を示す。
(1)U字管20は、L1=14mm、L2=8mmである。
(2)U字管21は、L1=9mm、L2=4mmである。

(1)U字管20が1個、U字管21が3個で構成されるコ� ��パクト形蛍光ランプ1は、U字管20が4個で構� �されるコンパクト形蛍光ランプ1よりも、放� ��長が24mmより長くなり、発光効率が2%上がっ� ��。
(2)U字管20が2個、U字管21が2個で構成されるコ� ��パクト形蛍光ランプ1は、U字管20が4個で構� �されるコンパクト形蛍光ランプ1よりも、放� ��長が16mmより長くなり、発光効率が1.5%上が� �た。
尚、U字管20が3個、U字管21が1個で構成される� ��ンパクト形蛍光ランプ1は、上記(1)、(2)より も、更に放電長及び発光効率は小さくなるこ とは明らかである。

 上記のように、U字管20を1個使用し、他の 3個はU字管21を使用するコンパクト形蛍光ラ� �プ1が、特性上は最も好ましいと言える。

 図6に示す変形例も、頂部が(1)~(3)式を満� �す形状のU字管20と、頂部の管軸方向内寸法L1 がU字管20よりも短いU字管22とを組み合わせる ものである。図5と異なるのは、U字管20とU字� ��22は、管軸方向の長さが異なり、U字管20の� �部の位置が略同一である点である。図6の場� ��も、4個のU字管の中の少なくとも1個をU字管 20とし、他をU字管22とすればよい。また、4個 のU字管の中の2個をU字管20とする場合は、U字 管20が対向するように配置するのが好ましい� ��コンパクト形蛍光ランプ1を水平に使用する 場合にこの形状が適する。最冷点の温度が、 コンパクト形蛍光ランプ1の取り付け方によ� �変化しないからである。

 実施の形態2.
 図7は実施の形態2を示す図で、コンパクト� �蛍光ランプ1の口金ベースライン付近を示す� ��である。

 発光管5が8本柱になることにより、同一� �ット数の6本柱のものよりも発光管5の温度が 上がる。従って、口金4の温度も上がる。口� �ケース3の材質はPET等であるから、口金4の温 度が高くなると劣化する恐れがある。そこで 、本実施の形態では、口金4の温度を下げる� �とを検討する。

 口金4の温度に関係する部分は、フィラメ ント6(図7)と、U字管2同士の接合部2c(図7)であ� ��。放電の始点となるフィラメント6と、放電 路となるU字管2同士の接合部2cは共に高温に� �る。口金4の温度を下げるには、フィラメン� ��6とU字管2同士の接合部2cを口金4から離すこ� ��が有効となる。しかし、余り離すと、全体� ��放電路の長さが短くなるため効率が低下す� ��こと、また最冷点がU字管頂部2aから口金4側 に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくなる 恐れがあるのでおのずと限界がある。なお、 最冷点をこの口金側ではなく、先端側に設け た第1の理由は、先端側の方が、温度が下が� �やすく、先端側に最冷点をもっていった方� �全体として、放電路の長くすることができ� �ことによる。第2の理由は、照明器具に装着� ��た場合に、口金側の方が温度の変化が大き� ��、照明器具の違いや雰囲気の違いにより、� ��束などが大きく変化するが、このような変� ��を小さくするためである。

 図7に示すように、フィラメント6と口金ベ� �スラインとの距離をLf、接合部2cと口金ベー� ��ラインとの距離をLaとすると、口金4の温度� ��下げ、且つ放電路の長さが短くならず、ま� ��最冷点がU字管頂部2aから口金4側に変わり、 且つ最冷点温度が最適でなくなる恐れがない Lf、Laは、
 11≦Lf≦17(単位は[mm])       (4)
 Lf-19≦La≦Lf-13(単位は[mm]) (5)となる。

 フィラメント6と、U字管2同士の接合部2c� �位置を、(4)、(5)式を満たすようにすれば、� �金4の温度が下がり、且つ放電路の長さが短� ��ならず、また最冷点がU字管頂部2aから口金4 側に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくな る恐れもない。

 この実施の形態2においては、先端側を実 施の形態1と同様としている。この先端側を� �施の形態1と同様にすることによって、実施� ��形態2の条件で、確実に最冷点が先端側に設 けられ、かつ、先端側の最冷点温度が最適な 条件になり、また、放電路の長さが十分に長 くなる。しかしながら、先端部分を実施の形 態1とことなるような適切な条件を作り上げ� �ことができれば、口金側に関する実施の形� �2の条件を満たすことは効果がある。

 次いで、本発明の実施の形態3について説 明する。

 実施の形態3.
 図8乃至10は実施の形態3を示す図で、図8は� �ンパクト形蛍光ランプ101の全体構成を示す� �、図9は口金ケース103の平面図、図10はU字管1 02の部分縦断面図である。

 図8に示すように、コンパクト形蛍光ラン プ101は、四つのU字管102(ガラスバルブ)を、端 部の側壁同士(接合部102a)で互いに溶融接合し 、8本のガラスバルブにより内部に全体とし� �1本の蛇行形の放電路を形成した発光管105と� ��この発光管105が接着等により固定される平� ��部103bとこの平坦部103bに連なる横断面が八� �形状の側壁103aとを有する口金ケース103と、� ��の口金ケース103に嵌合し、発光管105からの� ��ード線に電気的に接続される口金ピン104aを 有する口金104とを備える。

 放電路の両端部となる二つのU字管102には 、図示はしないが、フィラメントが設けられ る。フィラメントには、電子放射物質が塗布 される。二つのフィラメント間に放電路が形 成される。

 尚、口金ケース103の材質は、PET(ポリエチ レンテレフタレート)、LCP(液晶ポリマー)、PBT (ポリブチレンテレフタレート)等である。

 図9に示すように、口金ケース103は、側壁 103aの一方の端部に連なる平坦部103bに8本柱の 発光管105を接着等により固定するための8個� �開口部103cが設けられている。

 側壁103aの他方の端部は開口しており、こ こに口金ピン104aを有する口金104が嵌合する� �

 ここでは、8本柱のコンパクト形蛍光ラン プ101を用いて説明するが、10本柱、12本柱等� �8本柱以上のものにも本発明は適用される。

 図8のコンパクト形蛍光ランプ101は、アマ ルガムを使用しないタイプのもので、液水銀 を発光管105内に導入する。アマルガムを使用 するものについては、空調や外気の影響で、 ランプの温度が上がらなくなり、アマルガム を用いた場合の最適値よりかなり低い状態に とどまってしまうことがある(過冷却と呼ぶ)� ��また、アマルガムでの最適値が高いため、� ��灯後、その最適温度に達するまでの時間が� ��かり、光束の立上りが遅いという課題があ� ��。これらの課題を解決するためである。

 液水銀を発光管内に導入する方法としては� ��下記のものがあり、少なくとも動作中に水� ��が独立して動作するものを指す。
(1)高純度の液体水銀をそのまま入れる方法。
(2)Hg(水銀)をTiZnあるいはFe中に含浸させた形� �封入し、点灯や加熱によりHgがTiZnあるいはFe の構体と独立して動作させるようにした方式 。
本実施の形態では、(2)の方式を採用している 。

 アマルガムを用いた方式は、水銀蒸気圧� ��アマルガムの温度の他に、アマルガムを構� ��する元素の比率を調整することによっても� ��えることができる。さらにアマルガムはチ� ��プ管に固定したり、フィラメントを支える� ��ード線に固定したりすることによって、位� ��も固定することができる。このことを「水� ��蒸気圧規制をおこなっている」という。こ� ��に対して、液水銀を導入した場合、点灯中� ��で残っている水銀の温度のみで水銀蒸気圧� ��決まり、かつ、液水銀は動くため、最も温� ��の低い位置に自由に動き、位置を固定する� ��とができない。これを「水銀蒸気圧規制を� ��こなわない」という。

 発光管105を構成する四つのU字管102は、同 一形状である。U字管102の管外径は10~15mm、長� ��(U字の高さ)は150~210mmであるが、180mmを一例� �する。

 コンパクト形蛍光ランプ101の長さLは、長 いと縦型の天井埋め込み形のダウンライトで は天井裏と干渉する恐れがある。従って、210 mmを上限とする。また、短いと発光効率が小� ��くなる。従って、150mmを下限とする。

 U字管102の管外径は、細いと効率が小さく なり、放電電圧が高くなりすぎるため、イン バータを設計する際の制限が大きくなる。従 って、U字管102の管外径は、10mmを下限とする� ��また、U字管102の管外径が太いと、発光管105 の径方向のサイズが大きくなり、器具の設計 が難しくなる。電流も大きくなりすぎるため 、インバータのコストに課題が出てくる。従 って、U字管102の管外径は、15mmを上限とする� ��

 既に述べたように、従来の70Wの6本柱コン パクト形蛍光ランプの長さは220mmである。本� ��施の形態の発光管105を構成する四つのU字管 102の長さは180mmであるため、比較すると約40mm 短縮される。

 発光管105が8本柱になることにより、同一 ワット数の6本柱のものよりも発光管105の温� �が上がる。一例では、その差は約5K(ケルビ� �)である。発光管105の温度が上がると、水銀� ��蒸気圧を制御する最冷点の温度も上がるた� ��、全光束が低くなる。この最冷部の温度を� ��げるためにこの実施の形態の一例では、ガ� ��ス管の頂部の断面を楔状にして、放電路か� ��最冷部をできるだけはなすようにしている� ��さらに照明器具に入れた場合には、それか� ��さらに、温度上昇する。この温度上昇は、� ��明器具の種類や設計により異なるので、一� ��的に温度上昇が小さいランプが要求される� ��とになる。

 本実施の形態では、8本柱のコンパクト形 蛍光ランプ101を器具内に入れた場合の温度上 昇に伴う全光束の低下を抑制する方法として 、U字管102のバルブ間の距離及びU字管102間の� ��離に着目する。

 図10に示すように、U字管102のバルブ間の� ��離をLb、U字管102間の距離をLcとする。

 1.5≦Lb≦3(単位は[mm])   (11)
 1.5≦Lc≦3(単位は[mm])   (12)
とすることにより、照明器具内に入れた場合 でも、バルブの間をとおる対流が活発で、温 度上昇が大きくならず、効率低下が少ない。 さらに、このバルブの間隔が大きいために内 側に向かって発光した光も外側に通過しやす くなり、効率が上がることになる。Lb、Lcが1. 5mm未満では光がバルブの間から抜けにくく全 光束が低くなるとともに、対流がほとんど起 こらなくなって、器具内に入れたときに温度 が上昇しにくくなる効果がみられなくなる。 また、Lb、Lcが3mmを超えると、ランプサイズ� �大きくなると共に、U字管102間の接合部の加� ��が難しくなる。

 以上のように、本実施の形態によれば、発� ��管105が8本柱になり、さらに液水銀を用いる 方式をとった場合について、照明器具内に設 置した場合に、温度上昇により、効率が低下 するという課題を、以下のようにして解決す る。即ち、U字管102のバルブ間の距離Lb、U字� �102間の距離Lcを、
 1.5≦Lb≦3(単位は[mm])   (11)
 1.5≦Lc≦3(単位は[mm])   (12)
とすることにより、高い発光光束が得られる 。

 実施の形態4.
 図11は実施の形態4を示す図で、口金ケース1 03の平面図である。

 実施の形態3のように、U字管102のバルブ� �の距離Lb、U字管102間の距離Lcを従来より大き くすると、発光管105が大きくなる。例えば、 6本柱のコンパクト形蛍光ランプ101を使用し� �いた照明装置に、実施の形態3のような8本柱 のコンパクト形蛍光ランプ101を使用すると照 明装置の笠部とコンパクト形蛍光ランプ101と の間の隙間が狭くなり、笠部内の対流が悪化 してコンパクト形蛍光ランプ101の温度が上が り、全光束が低くなるという課題がある。

 そこで、本実施の形態では、口金104の径� ��向寸法を小さくして、照明装置の笠部とコ� ��パクト形蛍光ランプ101との間の隙間を大き� ��して、笠部内の対流を改善することを検討� ��る。

 図11は口金ケース103の平面図であるが、� �金ケース103の外形は八角形である。そして� �八角形の各頂点に対向して開口部103cが設け� ��れる。なお、この八角形は、頂点部分の角� ��とり丸みをつけてある。外接する円を想定� ��ると、その円と接する部分を頂点、隣り合� ��た頂点を結ぶ部分を辺と定義する。このお� ��おのの辺がこの外接する円と明確に離れて� ��側にあるような、概略八角形であれば八角� ��とみなす。先ず、記号の定義を行う。

 d:バルブの直径
 D:口金ケース103の外接円の直径
 s:口金ケース103の八角形の頂点と開口部103c� ��の間の距離
 p:口金ケース103の外接円と八角形の一辺の� �点との距離

 sとpは、次式を満たすようにする。
 3≦s≦6(単位は[mm])   (13)
 1≦p(単位は[mm])     (14)

 発光管105の大きさは、バルブの直径d、U� �管102のバルブ間の距離Lb、U字管102間の距離Lc により決るので、口金ケース103の八角形の頂 点と開口部103cとの間の距離s、口金ケース103� ��外接円と八角形の一辺の中点との距離pを(13 )、(14)式のようにすることにより、口金ケー� ��103の直径を小さくすることができる。

 このように構成することにより、口金104� ��径方向寸法を小さくして、照明装置の笠部� ��コンパクト形蛍光ランプ101との間の隙間を� ��きくして、笠部内の対流を改善することが� ��き、コンパクト形蛍光ランプ101の温度上昇� ��抑制し、全光束を高くすることができる。� ��常、バルブが2本から6本程度の場合、口金� �ースの形状は円柱ではなく、そのバルブの� �びに合わせた多角形柱にする。この理由は� �その方が、口金ケースの材料を削減でき、� �量やコストの面で有利なばかりではなく、� �た目にもスマートに見えて、デザイン的に� �好ましいことによる。8本柱を越えると、口� ��を多角形柱にしても材料の削減効果が小さ� ��上にほとんどスマートに見えるというほど� ��さくならない。逆に円柱にした方が、材料� ��注入型の作成などが簡単になったり、不良� ��減るという利点があり、さらに、なめらか� ��丸みでデザイン的にも優れているという見� ��もある。このため、円柱形の口金を検討し� ��いた。一方、照明器具の口金近傍の軸に垂� ��な面での断面はランプの口金に合わせて多� ��形にする必要はほとんどなく、実際、ほと� ��どの場合、円である。この実施の形態にお� ��ては、この照明器具の円形の断面形状に対� ��して、ランプの口金ケースと照明器具の断� ��の隙間に着目して、口金ケースの断面形状� ��多角形とすることによって、間隙を大きく� ��て、対流を増加させるというものである。

 以上のように、本実施の形態によれば、� ��金ケース103の八角形の頂点と開口部103cとの 間の距離sを、3≦s≦6(単位は[mm])、口金ケー� �103の外接円と八角形の一辺の中点との距離p� ��、1≦p(単位は[mm])とすることにより、口金10 4の径方向寸法が小さくなり、照明装置の笠� �とコンパクト形蛍光ランプ101との間の隙間� �大きくして、笠部内の対流を改善すること� �でき、コンパクト形蛍光ランプ101の温度上� �を抑制し、全光束を高くすることができる� �

 尚、口金ケース103の外形は、八角形のも� ��を示したが、任意の多角形でよい。