专利名称:单端荧光灯的制作方法
本发明所涉及的是内管分离形的单端荧光灯。装在电灯泡灯座上就可以亮的，具有灯泡管座的荧光灯，即所谓的单端荧光灯，最近得到了广泛应用。在这种单端荧光灯中，正如图1所示，在芯柱1上装有二个热阴极2，有两个弯曲的内管4和4′，它们的一端分别罩着二个热阴极，固定封接在芯柱1上，另一端在上述芯柱的近旁处开口，其内壁分别涂有荧光粉涂层3，荧光灯的外面是外管5，它内部装着上述内管4，4′，充有数乇(Toqr)的稀有气体和一定量的水银，并固定在上述芯柱1上。这种荧光灯，即所谓的内管分离形荧光灯(以下简称为单端荧光灯)。例如，正如专利昭54-44370号和专利昭58-103758号所记载的那样，已为大家所知晓。荧光灯的发光效率具有这样的特点，它在水银蒸汽压为最佳值时，具有极大值。但是，对于上述结构的单端荧光灯，放电空间和外管内的水银蒸汽压的最佳值是由外管的最冷点温度支配，这个最冷点的温度大约为40～50℃。对于上述那样的单端荧光灯，由于最冷点在外管中，发光部分的温度上升的容许范围大，在不降低效率的情况下，可以达到高的输出功率。但是，单端荧光灯的实际使用状态，例如，使用场所的温度和照明器具的有无等等会产生很大的影响，难以得到使光通量达最大的最冷点温度，上述单端荧光灯的优点不能充分有效的利用，人们希望能把这个缺点加以改进。
本发明的目的是获得在实际使用状态下具有接近于最大效率的内管分离形的单端荧光灯。
本发明为了达到上述目的，在单端荧光灯内，装有一个芯柱，芯柱上装有两个热阴极，有两个弯曲的内管，它们一端分别罩着上述的热阴极，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁开口，它们的内面分别涂有荧光粉涂层。有一个外管，它内部装着上述内管，充有稀有气体和水银，并封接在芯柱上，在这种单端荧光灯中，若以V(立方厘米)表示上述外管的内部容积，以WL(瓦)表示灯泡的功率，则上述外管的内部容积和灯泡的功率之间有以下关系时
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
上述单端荧光灯的发光效率接近于最大值。图1是表示单端荧光灯基本结构的部分剖面图。图2表示单端荧光灯的周围温度与灯泡发光效率之间关系。图3表示内管内径与最佳环境温度之间的关系。图4表示放大电长度与最佳环境温度之间的关系。图5表示电灯功率与最佳环境温度之间的关系。图6表示外管的内部容积与最佳环境温度之间的关系。图7表示灯泡功率与外管内部容积之间的关系。
利用图示来说明本发明的单端荧光灯的实施例。图2是表明单端荧光灯的环境温度与灯泡发光效率之间关系的曲线。图4是表明放电长度与最佳环境温度之间关系的曲线。图5是表明灯泡功率与最佳环境温度之间关系的曲线。图6是表明外管的内部容积与最佳环境温度之间关系的曲线。图7是表明灯泡功率与外管的内部容积之间关系的曲线。由于单端荧光灯的外管的最冷点温度影响效率，为了得到有最大效率的环境温度(以下称之为最佳环境温度)与实际使用状态下的环境温度一致的单端荧光灯，以内管内径，放电长度，外管的内部容积，灯泡的功率为参量，试制并测定了各种辐射热量与产生热量之间的关系发生变化的单端荧光灯。
图2是表明单端荧光灯的环境温度与发光效率之间关系之一例的图示，用于测定的单端荧光灯的外管内部容积为380立方厘米，内管内径12毫米，放电长度260毫米，灯泡功率15瓦，形状如上述图1所示。由图2可以看出，这个单端荧光灯的发光效率在环境温度16℃时有最大效率50lm/W。环境温度比16℃高时和低时发光效率均下降，也就是说，希望上述单端荧光灯在这种具有最大效率的最佳环境温度下使用。
为了使上述的最佳环境温度与实际使用状态一致，作了以下讨论。图3表示，改变内管内径时最佳环境温度的变化，用于测定的单端荧光灯的外
的内容积为500立方厘米，放电长度300毫米，灯泡功率15瓦。由图3可以看出，内管内径不影响最佳环境温度。图4表示改变放电长度时最佳环境温度的变化。用于测定用的单端荧光灯的外管内容积为500立方厘米，内管内径12毫米，灯泡功率15瓦，放电长度虽然由200毫米变化到400毫米，但可以看出，上述放电长度的变化并未引起最佳环境温度的变化。图5表示改变功率WL时，最佳环境温度的变化。用于测定的单端荧光灯的外管内部容积为400立方厘米，放电长度260毫米，内管内径12毫米，灯泡的功率WL从10瓦变化到20瓦，其结果正如图5所示，灯泡的功率WL越大，最佳环境温度则越低。这是因为灯泡的功率WL增加时，单端荧光灯的发热量增加，最冷点温度上升。另一方面，为了维持最冷点温度，必须要降低环境温度，提高放热效率。从而最佳环境温度要下降。图6表示改变外管的内部容积V时最佳环境温度的变化。用于测定的单端荧光灯的内管内径为12毫米，放电长度260毫米，灯泡功率15瓦。外管的内部容积从300立方厘米变化到500立方厘米，其结果正如图六所示的那样，随着外管内部容积的增大，从作为发热体的内管到外管的最冷点之间的距离增大了，热辐射下降，并且放电面积增加。因此，为了维持最冷点温度为最佳值，必须提高环境温度，以降低放热效果。由于这个缘故，最佳环境温度要上升。与此同时，最佳环境温度有慢慢达到饱和的趋势。这是因为环境温度上升到最佳的最冷点温度以上时，难以得到最大效率之故。由以上的各个结果可知，为了在发光效果达最大状态下使用，由图5和图6可知，灯泡的功率WL和外管的内部容积V有很大的影响，下面我们来求这二者之间的关系。
以上述的图5和图6的最佳环境温度为参量，来求灯泡功率W和外管内部容积V之间的关系，并将结果画于图7。在图7中，T1，T2，T3分别表示所设定的最佳环境温度，具有T1＞T2＞T3的关系，由图7可以看出，灯泡的功率WL和外管内容积V之间的关系近似的可以用V＝T(WL+2)来表示，这里的T是所设定的最佳环境温度(℃)。本发明的各种测定结果所得的最佳环境温度T的值在40≥T≥10(℃)之间。
对于一般的家庭使用状态下的环境温度，由于把单端荧光灯装在照明灯具上，综合考虑的温度上升由实验可以得到大约在10℃～40℃。
荧光灯的光通量值由日本工业规格(JIS)规定，它的测定是在环境温度为25℃±1℃的机条件下进行的，与目录等上面所表示的光通量之间的偏差在-10%之内。在上述的图2中，环境温度偏离最佳环境温度大约10℃时，发光效率就有-10%的变化。因此，考虑到实际的使用环境温度，在允许与上述的光通量测定条件有-10%的光通量偏差的情况下，由于设定的最佳环境温度T为25℃±10℃，即在15℃～35℃范围内，由上述的关系式V＝T(WL+2)知，在满足15(WL+2)≤V 35(WL+2)的范围内，存在着灯泡功率WL和外管内部容积V的值。这是为达到最大发光效率所必须的。也就是说，当使灯泡功率WL和外管内部容积V满足上述关系式时，使用状态下的亮度与目录上表示的亮度几乎一致，可以得到效率高的单端荧光灯。
环境温度在10℃～40℃范围内，大致确定无变化的情况下，照明灯具的有无及种类的不同引起的单端荧光灯环境温度的变化，除密封形照明灯具外，测定的结果为±5℃。因此，环境温度在上述范围内大致保持一定时，例如，在使用空调机的商店或办公室等处，当不装配密封形照明灯具时，若考虑到设定的环境温度下和照明灯具引起的单端荧光灯周围环境温度的变化为±5℃，则可选定灯泡功率WL和外管内部容积V，使之满足(T1-5)·(WL+2)≤V≤(T1+5)(WL+2)。这样，在上述设定的环境温度T1下，可以得到发光效率比最大效率不低于5%的单端荧光灯。此外，如上所述，由于目录上的光通量表示值是在25℃±1℃条件下的值，所以，由设定的环境温度T1与25℃的差，可以使效率在目录表示值以上的状态下使用，不会低于上述的表示值。
下面，就上述满足灯泡功率WL和外管内部容积V之间关系的单端荧光灯的实施例加以说明。本实施例具有图一所示的结构，在芯柱1上装有二个热阴极2，有二根弯曲的内管4和4′，内径为12毫米，它们的一端分别罩着上述的热阴极2，并封接在芯柱1上，另一端在上述的芯柱1的旁边开口，从一端的热阴极2到另一端的热阴极之间的放电长度为260毫米，在这种内管4，4′的里面分别涂有荧光粉层。有一个外管5，上装着上述内管4和4′，并且也封接在芯柱1上，在该外管内，至少充有氩、氖、氪等一种以上的稀有气体3～7乇(Torr)并封入水银10毫克。由上述方式构成的单端荧光灯的放电是由一端的热阴极开始，通过内管4，从内管4的开口径由外管5，进入内管4′的开口，再通过内管4′而到达另一端的热阴极，这时，放电空间中的水银原子与形成放电的稀有气体的离子和电子碰撞，使水银原子电离，水银离子在复合时，放出紫外线，使内管4和4′内面涂的荧光粉涂层3发光。因此，放电空间中的水银原子的量，即水银蒸汽压的大小对发光效率有很大的影响。在水银蒸汽压低的场合下，由于电离化了的水银不足，紫外线的辐射量少，发光效率要下降。如果水银蒸汽压太高，发生的紫外线会被没有电离化的水银原子吸收，不能有效的发光，效率也会下降。
第一表是为了把发光效率维持在高水平上，对于灯泡功率WL为10瓦，15瓦，17瓦和20瓦时，满足上述关系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
外管内部容积V为380立方厘米时的发光效率(lm/w)和最佳环境温度(℃)。表示在表一中。
第一表外管内容积V(cm3)灯泡功率WL(W)发光效率(lm/w)最佳环境温度(℃)380104830154517174315204020
第二表是灯泡功率WL一定，在满足上述灯泡功率WL和外管内部容积V之间的关系式的条件下，改变外管内部容积V的值时，发光效率(lm/w)和最佳环境温度(℃)之值。
第二表灯泡功率WL(W)外管内容积(cm3)发光效率(lm/w)最佳环境温度(℃)15380451842045235004530
由上述的第一表和第二表，就可以画出前面的第五图和图6，在上述第一表和第二表所示的无论哪一种情况下，这些单端荧光灯的发光效率总能达到最大效率或极其接近于最大效率。
如上所述，本发明的单端荧光灯有一个芯柱，在芯柱上有两个热阴极，有二个弯曲的内管2，它们的一端分别罩着上述的热阴极并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的旁边开口，内面分别涂着荧光粉涂层，还有一个外管，它的内部装着上述内管，充有稀有气体和水银，并且封接在芯柱上。在这样的单端荧光灯中，若以V(立方厘米)表示外管的内部容积，以WL(瓦)表示灯泡功率，只要使上述外管的内部容积和灯泡功率满足关系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
则在一般家庭所使用的环境温度15℃～35℃的范围内，发光效率接近最大值。灯泡形荧光灯的性能可以最大限度的发挥出来。
权利要求
单端荧光灯，具有一个芯柱，芯柱上有两个热阴极，具有二个弯曲的内管，它们的一端分别罩着上述的两个热阴极，并封接在芯柱上，另一端在上述的芯柱近旁开口，内部涂有荧光粉涂层，具有一个外管，它的内部充有稀有气体和水银，装着上述内管，并封接在芯柱上，其特征是，若以V(立方厘米)表示上述外管内部容积，以WL(瓦)表示灯泡功率，则上述外管内部容积和灯泡功率之间具有以下关系
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
专利摘要
本发明的单端荧光灯具有一个芯柱，芯柱上有两个热阴极，有两个内面分别涂有荧光粉涂层的弯曲内管，它们的一端分别罩着上述热阴极，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁开口，有一个外管，它的内部装着上述内管，充有稀有气体和水银，并封接在芯柱上，其特征是，在这样的单端荧光灯中，若以V(立方厘米)表示上述外管的内部容积，以W1(瓦)表示灯泡功率，则上述外管的内部容积和灯泡功率之间具有以下关系 15(W1+2)≤V≤35(W1+2)。
文档编号H01J61/00GK85103388SQ85103388
公开日1986年11月12日 申请日期1985年5月15日
发明者铃木笃, 鸟居一郎 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan