JP2000100384A

JP2000100384A - 蛍光ランプ及び光源装置

Info

Publication number: JP2000100384A
Application number: JP10272348A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Watanabe; 和彦渡辺; Kenji Kono; 謙司河野; Masahiro Tokawa; 雅弘東川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光束劣化防止効果及び消費水銀量の低減効果を
十分に引き出す。【解決手段】蛍光ランプは、透光性気密容器１の内面に
設けた蛍光体被膜３中に保護材８を設け、蛍光体被膜３
の気密空間２側の表面に表面保護層９を設けてある。保
護材８及び表面保護層９は、蛍光体粒子以外の物質であ
って、互いに出発材料が同じであり且つ最終生成物の化
学組成が異なる金属酸化物により形成される。したがっ
て、金属酸化物が水銀の吸着あるいは光束劣化の原因と
なる種々のダメージを抑制するバリア機能を発揮し、全
体として、点灯時間経過に伴う透光性気密容器１内での
水銀消費や光束劣化が抑制される消費水銀量の低減効果
並びに光束劣化防止効果を十分に引き出すことが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電媒体が封入さ
れた透光性気密容器内に蛍光体被膜が形成され、放電媒
体の放電により発せられる紫外線を、蛍光体被膜によっ
て可視光に変換する蛍光ランプおよびこれを用いた光源
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、今日広く普及している重
要な光源のひとつである。蛍光ランプは、一般に、透光
性気密容器内に封入された水銀を放電により励起させて
発生させた紫外線を、透光性気密容器の内面に塗布した
蛍光体によって可視光に変換して放射するものである。

【０００３】ところで、近年、地球環境問題に対する意
識がこれまで以上に高揚してきており、蛍光ランプに使
用されている水銀廃棄物も環境汚染源の一つとして一層
強く認識されつつある。このような状況下で蛍光ランプ
における様様な取り組みが活発化してきており、例え
ば、蛍光ランプの使用水銀量の低減化、水銀の不使用化
への多くの検討がなされている。

【０００４】まず水銀の不使用化については、水銀に代
わる無害な紫外線放射源として、例えばキセノン放電か
らの紫外線（主波長１４７ｎｍ）を利用した希ガス蛍光
ランプがある。この希ガス蛍光ランプは、水銀を利用し
た従来の蛍光ランプに比べて、周囲温度の変化による光
束変動がないこと、あるいは始動後の光束立ち上がり特
性が良いなどの優れた特長を有し、既にＯＡ機器用など
の一部用途で実用化されているものの、効率的には水銀
を使用した蛍光ランプに比べて遙かに劣り、一般照明な
どの分野での代替化は困難なのが現状である。

【０００５】このため、現状では、使用水銀量の低減化
が現実的な対応策となっている。その具体策としては、
ランプ１本当たりの封入水銀量の低減化（必要最低限
の量への適正化）、ランプ寿命の改善に伴うランプの
廃棄頻度減少による長期的視野での水銀使用量の低減化
などがあげられる。

【０００６】まず、について説明する。透光性気密容
器内に封入された水銀は、点灯時間の経過に伴い、透光
性気密容器を構成するガラスバルブの内面や蛍光体によ
って徐々に消費される。すなわち、水銀はこれらの部位
に吸着された後、ガラスや蛍光体中の成分や、透光性気
密容器内の残留不純ガスなどとの反応により、種々の化
合物として堆積し、放電には寄与できなくなり無効化し
ていく。このため、ランプ寿命（定格寿命）以前に水銀
が枯渇するのを回避するために、過剰の水銀が封入され
ている。したがって、封入水銀量を減らすためには、透
光性気密容器内での水銀消費量の低減、すなわち、無効
水銀の生成を低減させる必要がある。

【０００７】次に上述のについて説明する。蛍光ラン
プの寿命決定因子は一般に、１）電極基材の断線あるい
は電極基材に塗布された熱電子放射物質（エミッタ）の
消耗などに起因するいわゆる不点寿命、および、２）ガ
ラスバルブや蛍光体表面の変色や黒化、あるいは蛍光体
そのものの経時劣化による発光効率の低下などに起因す
るいわゆる光束寿命の２つに大別される。すなわち、蛍
光ランプの寿命は一般に、電極切れによる不点寿命と光
束劣化による光束寿命との何れか短い方で規定されてい
る。

【０００８】これらのうち、２）に関しては、水銀と蛍
光体成分やガラス中のアルカリ成分あるいは透光性気密
容器内の残留不純物との反応による化合物の生成・堆
積、また水銀や希ガスなどのイオンボンバードによる蛍
光体の劣化、さらには紫外線による蛍光体の劣化などが
考えられている。これらの対策として、蛍光体の改善や
ガラス内面に設ける透明保護膜の開発などが行われてい
る。しかしながら、電極（フィラメント）を透光性気密
容器内に有する一般の蛍光ランプでは、本質的に上記
１）の改善には限界があり、寿命改善上の足枷となって
いる。

【０００９】このような観点から、近年では透光性気密
容器内に電極を有さない無電極蛍光ランプが特に脚光を
浴び、既に一部で実用化されている。この種の無電極蛍
光ランプは、上述の透光性気密容器内に電極を有した蛍
光ランプ（無電極蛍光ランプと区別するために、以下で
は有電極蛍光ランプと称す）と同様に透光性気密容器内
に水銀および希ガスが封入されているが、透光性気密容
器内には電極を有さず、透光性気密容器の外部に配設さ
れたエネルギ供給手段によって封入ガスを励起させるこ
とにより、気密空間内で放電を生起し、これにより放射
される紫外線で透光性気密容器の内面に形成された蛍光
膜を励起することにより可視光を得るものである。この
種の無電極蛍光ランプは透光性気密容器内に電極を有さ
ないことにより、上述の不点寿命は存在せず、実質上、
光束寿命によって寿命が決定されるので、原理的に有電
極蛍光ランプよりも長寿命が期待できる。したがって、
この種の無電極蛍光ランプでは、有電極蛍光ランプより
も光束維持率の改善が重要となる。

【００１０】以上述べたように、蛍光ランプ（有電極蛍
光ランプおよび無電極蛍光ランプの両方を含む）や蛍光
ランプを用いた光源装置などの分野における今後の重要
課題としては、透光性気密容器内での水銀消費量の低減
化、光束維持率の改善の２つが挙げられるが、上述の説
明でも察せられるように、これら２つの課題は互いに極
めて密接な関係にあるものと考えられる。

【００１１】このような課題に対する解決策としては種
々のものが提案されているが、その一つとして、蛍光体
被膜における気密空間側の表面に金属酸化物の表面保護
層を設けることにより、透光性気密容器に封入された放
電媒体としての水銀やアルゴンなどのイオンによるイオ
ン衝撃から蛍光体被膜を保護するとともに水銀消費量を
抑制して、蛍光ランプの光束劣化特性を改善することが
提案されている（特開平７−２３０７８８号公報等参
照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この蛍光ランプでは表
面保護層が蛍光体被膜の表面を覆っているが、表面保護
層に欠損が生じると蛍光体被膜が劣化しやすくなる。そ
こで、表面保護層に欠損が生じた場合でも蛍光体被膜の
劣化を抑制するために、表面保護層に加えて蛍光体被膜
中にも保護材を介在させることが考えられる。しかしな
がら、本発明者らは、表面保護層と保護材との性状や化
学組成が同じものであると、光束劣化防止効果及び消費
水銀量の低減効果を十分に引き出せないという知見を得
た。

【００１３】すなわち、透光性気密容器内での水銀消費
は蛍光体被膜中の膜厚方向のすべての領域で均一に起こ
るものではなく、また光束劣化にも種々の要因があり蛍
光体被膜中のすべての領域で均一に起こるものではない
という仮説に基づき、化学組成の異なる金属酸化物や性
状の異なる金属酸化物を種々の部位に適用したところ、
適用する部位が異なると性状や化学組成の相違によって
効果に相違が生じるという結果を得た。

【００１４】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、光束劣化防止効果及び消費水銀量の
低減効果を十分に引き出すことのできる蛍光ランプ及び
光源装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも水銀を含む放電媒体を内部に封入した透光性気密
容器を備え、前記透光性気密容器の内面に蛍光体被膜を
形成するとともに、前記蛍光体被膜中に蛍光体粒子以外
の物質で形成される保護材を介在させ、且つ前記蛍光体
被膜の気密空間側の表面に蛍光体粒子以外の物質で形成
される表面保護層を設けて成り、前記保護材と前記表面
保護層とは、出発材料が互いに異なり且つ最終生成物の
化学組成が同じである金属酸化物により形成されている
ものである。この構成によれば、蛍光体被膜における保
護材となる金属酸化物と、蛍光体被膜における気密空間
側の表面を覆う表面保護層となる金属酸化物とが、水銀
の吸着あるいは光束劣化の原因となる種々のダメージを
抑制するバリア機能を発揮し、全体として、点灯時間経
過に伴う透光性気密容器内での水銀消費や光束劣化が抑
制される消費水銀量の低減効果並びに光束劣化防止効果
を十分に引き出すことが可能となる。

【００１６】請求項２の発明は、少なくとも水銀を含む
放電媒体を内部に封入した透光性気密容器を備え、前記
透光性気密容器の内面に蛍光体被膜を形成するととも
に、前記蛍光体被膜中に蛍光体粒子以外の物質で形成さ
れる保護材を介在させ、且つ前記蛍光体被膜の気密空間
側の表面に蛍光体粒子以外の物質で形成される表面保護
層を設けて成り、前記保護材と前記表面保護層とは、出
発材料及び最終生成物の化学組成が互いに異なる金属酸
化物により形成されているものである。この構成によれ
ば、蛍光体被膜における保護材となる金属酸化物と、蛍
光体被膜における気密空間側の表面を覆う表面保護層と
なる金属酸化物とが、水銀の吸着あるいは光束劣化の原
因となる種々のダメージを抑制するバリア機能を発揮
し、全体として、点灯時間経過に伴う透光性気密容器内
での水銀消費や光束劣化が抑制される消費水銀量の低減
効果並びに光束劣化防止効果を十分に引き出すことが可
能となる。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記出発材料を、金属酸化物の微粒
子と金属化合物のゾルとの何れかとしたものであり、請
求項１、請求項２の発明と同様の効果を奏する。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記透光性気密容器の内面と前記蛍
光体被膜との間に蛍光体粒子以外の金属酸化物で形成さ
れる管壁保護層を設けたものである。この構成によれ
ば、蛍光体被膜と透光性気密容器の内面との間にも管壁
保護層が形成されることによって、請求項１、請求項２
に比較して消費水銀量の低減効果並びに光束劣化防止効
果をさらに向上させることが期待できる。

【００１９】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層を出発材料が金属酸化物の微粒子と
金属化合物のゾルとの何れかとしたものである。この構
成によれば、請求項４の発明と同様の効果が得られる。

【００２０】請求項６の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層における最終生成物の化学組成を前
記表面保護層と前記保護材との少なくとも一方と同じに
したものである。この構成によれば、請求項４の発明と
同様の効果が得られる。

【００２１】請求項７の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層における最終生成物の化学組成を前
記表面保護層および前記保護材とは異ならせたものであ
る。この構成によれば、請求項４の発明と同様の効果が
得られる。

【００２２】請求項８の発明は、請求項１〜請求項７の
何れかに記載の蛍光ランプと、前記透光性気密容器の内
部あるいは外部の何れか一方に配設されて前記放電媒体
にエネルギを供給するエネルギ供給手段と、該エネルギ
供給手段を介して前記蛍光ランプを点灯させる点灯装置
とを備えるものである。この構成によれば、消費水銀量
の低減効果並びに光束劣化防止効果を十分に引き出すこ
とが可能な光源装置を実現することができる。

【００２３】ところで、本発明者らは、上記課題の解決
策を抽出するにあたって種々の実験検討を行った。より
具体的に説明すると、蛍光体被膜は通常は数十μｍの膜
厚を有するので、その膜厚方向での各部位に着目し、水
銀の付着や水銀・希ガスなどのイオンによる蛍光体に対
するイオンボンバード、あるいは紫外線による蛍光体の
劣化などはそれらの供給源である放電プラズマ側（すな
わち、蛍光体被膜表面）で最も起こりやすく、逆にガラ
スバルブに含まれるアルカリ成分と水銀との反応は蛍光
体被膜とガラスバルブ内面との境界付近で最も起こりや
すいと考えた。この仮説に立てば、保護層に適用する金
属酸化物としては、蛍光体被膜中の膜厚方向の部位によ
って異なる効果を示すと予想されるから、これを検証す
るため、各種金属酸化物の蛍光体被膜中の適用部位毎の
比較を行った。その結果、各種金属酸化物の適用部位毎
での明らかな効果差が見い出された。そこで、本発明者
らは、この結果に基づき、種々の金属酸化物が適用部位
の違いによって同様の効果を有さない点に着目して本発
明を行った。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本実施形態
では、蛍光ランプＬａは、図２に示すような無電極蛍光
ランプであって、ガラスからなる球状の透光性気密容器
１内部の気密空間２には、水銀蒸気および希ガスからな
る放電媒体が封入されている。透光性気密容器１の内面
には蛍光体被膜３が形成されている。透光性気密容器１
の外部には透光性気密容器１に近接して誘導コイル５が
巻回されている。ここに、誘導コイル５が放電媒体にエ
ネルギを供給するエネルギ供給手段を構成している。こ
の蛍光ランプＬａは、誘導コイル５が蛍光ランプＬａを
点灯させる点灯装置２０を介して電源６に接続されてい
る。ここに、蛍光ランプＬａ、誘導コイル５並びに点灯
装置２０で光源装置を構成している。

【００２５】この光源装置では、点灯装置２０によって
誘導コイル５に高周波電流を流すことにより、誘導コイ
ル５の周囲に高周波電磁界を発生させ、透光性気密容器
１内の放電媒体が励起されて、発光するようになってい
る。なお、本実施形態では、エネルギ供給手段として誘
導コイル５を用いているが、誘導コイル５の代わりに導
電体箔を近接させたのものであってもよい。

【００２６】ところで本実施形態は、図１に示すよう
に、蛍光体被膜３中に蛍光体粒子以外の金属酸化物で形
成される保護材８を介在させるとともに、蛍光体被膜３
の放電プラズマが形成される気密空間２側の表面に蛍光
体粒子以外の金属酸化物で形成される表面保護層９を形
成したものである。保護材８と表面保護層９とを形成す
る金属酸化物は、出発材料が同じであり且つ最終生成物
の化学組成が異なる金属酸化物としている。

【００２７】ここで、蛍光ランプの製造工程において、
蛍光体被膜３を形成するプロセスについて説明すると、
通常は、製品としての蛍光体粉末を、水あるいは有機溶
剤に適当なバインダなどの添加物とともに懸濁させ、こ
れを塗布液（蛍光体スラリー）として透光性気密容器１
を構成するガラスバルブの内面へ流入または噴霧した
後、乾燥、焼成工程を経て形成する。したがって、最終
的なランプ完成品での蛍光体被膜３中に、蛍光体粒子７
以外の金属酸化物を導入する手段（導入プロセス）とし
ては、以下のイ），ロ）の２つの方法がある。

【００２８】イ）既存の金属酸化物微粒子を用いる方法この場合、蛍光体粉末の粒子表面にあらかじめ金属酸化
物微粒子を被着処理した後、これを水や有機溶剤中に懸
濁させた蛍光体スラリー（塗布液）として塗布する方
法、あるいは蛍光体スラリー作製時に、蛍光体粉末と金
属酸化物微粒子とを同時に分散、懸濁させる方法の２通
りがある。

【００２９】ロ）ゾルゲル法を利用する方法最終的に形成したい金属酸化物を構成する金属元素の無
機塩の溶液、あるいは最終的に形成したい金属酸化物の
金属元素の有機化合物（金属アルコキシド）などの溶液
（ゾル）を用い、あらかじめこのゾル中に蛍光体粒子を
分散させた後、乾燥・焼成工程での加水分解反応によっ
て、蛍光体粒子表面に所望の金属酸化物被膜を形成し、
この蛍光体を蛍光体スラリーにしたり、通常の方法によ
って透光性気密容器１を構成するガラスバルブの内面上
に蛍光体被膜を形成し、その蛍光体被膜の上から上記ゾ
ルを浸透させた後、同様の加熱処理による加水分解反応
によって、蛍光体被膜中に所望の金属酸化物を形成した
りする方法がある。

【００３０】したがって、保護材８と表面保護層９とを
構成する金属酸化物の出発材料とは、上記イ）及びロ）
で説明したような既に金属酸化物としての組成を有する
微粒子材料、あるいは元々が酸化物ではない金属化合物
のゾルの何れかを意味している。また、蛍光体被膜７中
に蛍光体粒子以外の金属酸化物から構成される保護材８
を介在させる態様としては、当該金属酸化物が蛍光体粒
子の表面に直接被覆された状態で存在する場合、あるい
は蛍光体粒子間の空隙に存在する場合の少なくとも何れ
かの態様を含む。

【００３１】而して、本実施形態では、保護材８並びに
表面保護層９を、互いに出発材料が同じであり且つ最終
生成物の化学組成が異なる金属酸化物から構成したこと
により、保護材８及び表面保護層９を形成する金属酸化
物が、水銀の吸着あるいは光束劣化の原因となる種々の
ダメージを抑制するバリア機能を発揮し、全体として、
点灯時間経過に伴う透光性気密容器１内での水銀消費や
光束劣化が抑制される消費水銀量の低減効果並びに光束
劣化防止効果を十分に引き出すことが可能となる。

【００３２】（第２の実施の形態）本実施形態の基本構
成は実施形態１とほぼ同じであって、保護材８及び表面
保護層９を形成する金属酸化物を、出発材料が互いに異
なると共に最終生成物の化学組成が互いに異なる金属酸
化物から構成している。具体的には、保護材８を構成す
る金属酸化物として１次粒子径が１μｍ以下の金属酸化
物微粒子をそのまま用いるとともに、表面保護層９を構
成する金属酸化物を、金属元素を含有したゾルゲル法を
用いて最終的に当該金属酸化物の連続体としている点に
特徴がある。ここに、「連続体」とは、あくまでも微粒
子系の出発材料を用いた場合の集合体や被覆層のように
微粒子間に空隙を有するものに比べて、ゾルゲル系出発
材料によって形成された比較的緻密な集合体や被覆層を
意味する。

【００３３】而して本実施形態においても第１の実施の
形態と同様に、保護材８及び表面保護層９を形成する金
属酸化物が、水銀の吸着あるいは光束劣化の原因となる
種々のダメージを抑制するバリア機能を発揮し、全体と
して、点灯時間経過に伴う透光性気密容器１内での水銀
消費や光束劣化が抑制される消費水銀量の低減効果並び
に光束劣化防止効果を十分に引き出すことが可能とな
る。

【００３４】なお、本実施形態では保護材８を金属酸化
物微粒子で形成するとともに表面保護層９を金属酸化物
連続体で形成するようにしているが、これとは逆に保護
材８を金属酸化物連続体で形成するとともに表面保護層
９を金属酸化物微粒子で形成するようにしてもよく、こ
の場合にも同様の効果を奏する。

【００３５】（第３の実施の形態）本実施形態は、従来
の技術として既に述べたような蛍光体粒子に対する水銀
の吸着や種々のダメージをより一層確実に防御する観点
から、図３に示すように第１の実施の形態の構成に加え
て蛍光体被膜７における透光性気密容器１の内面との間
に蛍光体粒子以外の金属酸化物よりなる管壁保護層１０
を設けたものである。管壁保護層１０を構成する金属酸
化物は、最終生成物の化学組成が保護材８と表面保護層
９との少なくとも一方を形成する金属酸化物と同じであ
る蛍光体粒子以外の金属酸化物である。

【００３６】而して本実施形態においても第１の実施の
形態と同様に、保護材８、表面保護層９、並びに管壁保
護層１０を構成する金属酸化物が、水銀の吸着あるいは
光束劣化の原因となる種々のダメージを抑制するバリア
機能を発揮し、全体として、点灯時間経過に伴う透光性
気密容器１内での水銀消費や光束劣化が抑制される消費
水銀量の低減効果並びに光束劣化防止効果を十分に引き
出すことが可能となる。

【００３７】（第４の実施の形態）本実施形態は基本的
な構成を第３の実施の形態と共通にしており、管壁保護
層１０を構成する金属酸化物が、保護材８及び表面保護
層９を形成する各金属酸化物と最終生成物の化学組成が
異なる蛍光体粒子以外の金属酸化物であり、例えば保護
材８と表面保護層９と管壁保護層１０とのうちの１つ乃
至２つが金属酸化物微粒子で構成されるとともに、残り
がゾルゲル法により形成される金属酸化物連続体からな
り且つその化学組成が互いに異なるもので構成されてい
る。

【００３８】而して本実施形態においても第３の実施の
形態と同様に、保護材８と表面保護層９と管壁保護層１
０とを構成する金属酸化物が、水銀の吸着あるいは光束
劣化の原因となる種々のダメージを抑制するバリア機能
を発揮し、全体として、点灯時間経過に伴う透光性気密
容器１内での水銀消費や光束劣化が抑制される消費水銀
量の低減効果並びに光束劣化防止効果を十分に引き出す
ことが可能となる。

【００３９】ところで、上述した各実施の形態では、蛍
光ランプＬａとして無電極蛍光ランプについて説明した
が、蛍光ランプＬａは図４に示すような直管形の有電極
蛍光ランプであってもよい。この蛍光ランプＬａもガラ
スからなる透光性気密容器１内部の気密空間２には、水
銀蒸気および希ガスからなる放電媒体が封入されてい
る。また、透光性気密容器１の両端部の内部にはそれぞ
れエネルギ供給手段たる電極４（熱陰極型、冷陰極型の
どちらでもよい）が配設されており、各電極４が点灯装
置２０を介して電源６に接続される。この場合にも、蛍
光ランプＬａと点灯装置２０とで光源装置を構成してい
る。また、図４に示す有電極蛍光ランプＬａの透光性気
密容器１の形状は直管形となっているが、透光性気密容
器１は直管形に限定されるものではなく、例えば環形あ
るいは屈曲形であってもよいことは勿論である。

【００４０】

【実施例】（実施例１〜３）請求項１〜３の発明に対応
する第１及び第２の実施の形態にて説明した蛍光ランプ
Ｌａにおいて、保護材８及び表面保護層９を構成する蛍
光体粒子以外の金属酸化物を下記表１乃至表３に示すよ
うに種々変化させて作成し点灯実験を行った結果、保護
材８及び表面保護層９を何れも同一の金属酸化物微粒子
にて構成した従来例に比べて水銀消費量が低減されると
ともに光束維持率が改善された。ここに、表１乃至表３
に示す実施例１〜３と従来例１〜３とは全て無電極蛍光
ランプであって、蛍光体粒子７としては、蛍光体として
代表的な希土類蛍光体であるＹ ₂Ｏ₃：Ｅｕ（３価ユー
ロピウム付活酸化イットリウム）を用いている。また、
点灯実験は、点灯時の管壁負荷（ランプ入力を、発光面
積すなわち蛍光体被膜の塗布面積で除した値）を約１５
０ｍＷ／ｃｍ²に設定して行った。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】表１乃至表３には、保護材８を構成する金属酸化物の種
類を表１の上段の欄内上部に記載し、表面保護層９を構
成する金属酸化物の種類を表１の下段の欄内の上部に記
載してある。なお、表１及び表２は、点灯時間の経過に
伴う光束維持率改善の観点からの好ましい実施例１及び
実施例２をそれぞれ従来例１及び従来例２と比較して示
してあり、表３は、水銀消費量の観点から好ましい実施
例３を従来例３と比較して示してある。

【００４４】さらに、表１について説明すると、表１の
上段の欄内の下部には、同じ欄内に記載されている金属
酸化物で保護材８を構成したサンプルの光束寿命につい
て、従来例１の金属酸化物で保護材８を構成したサンプ
ルの光束寿命に対する相対値（％）を記載してある。ま
た、表１の下段の欄内の下部には、同じ欄内に記載され
ている金属酸化物で表面保護層９を構成したサンプルの
光束寿命について、従来例１の金属酸化物で表面保護層
９を構成したサンプルの光束寿命に対する相対値（％）
を記載してある。ここに、光束寿命は、光束維持率の尺
度となるものであって、点灯時間を１００時間としたと
きの光束値を１００％とした場合に、光束値が７０％に
低下するまでの時間をその光束寿命として測定してい
る。而して、表１の数値（％）は、その数値が大きいほ
ど光束寿命が長く有利であることを意味する。

【００４５】実施例１に対する従来例１は保護材８及び
表面保護層９を構成する金属酸化物として、何れもＳｉ
Ｏ₂（シリカ）の微粒子を適用したものである。

【００４６】これに対して実施例１は、表１に示すよう
に、保護材８と表面保護層９とを構成する金属酸化物
を、出発材料が異なり、最終生成物の化学組成が同じで
ある金属酸化物を組み合わせて用いたものである。而し
て、実施例１では保護材８にＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）の
連続膜を用い、表面保護層９にＡｌ₂Ｏ₃の微粒子を用
いたものであって、表１に示すように保護材８及び表面
保護層９にＳｉＯ₂の微粒子を用いた従来例１と比較し
て全体として光束寿命の改善が期待できる。

【００４７】また実施例２では、表２に示すように、保
護材８と表面保護層９とを構成する金属酸化物を、出発
材料が異なり、最終生成物の化学組成も異なる金属酸化
物を組み合わせて用いたものである。而して、実施例２
では保護材８にＡｌ₂Ｏ₃の微粒子を用い、表面保護層
９にＹ₂Ｏ₃（イットリア）の連続膜を用いたものであ
って、表２に示すように、保護材８及び表面保護層９に
Ａｌ₂Ｏ₃の連続体を用いた従来例２全体として光束寿
命の改善が期待できる。

【００４８】実施例３は、表３に示すように、保護材８
と表面保護層９とを構成する金属酸化物を、出発材料が
異なり、最終生成物の化学組成も異なる金属酸化物を組
み合わせて用いたものである。而して、実施例３では保
護材８にＡｌ₂Ｏ₃の微粒子を用い、表面保護層９にＹ
₂Ｏ₃の連続膜を用いることにより、表３に示すよう
に、保護材８及び表面保護層９としてＳｉＯ₂の微粒子
を用いた従来例３に比較して、全体として消費水銀量の
低減効果が期待できる。

【００４９】これらの結果から、保護材８と表面保護層
９とを同じ性状で且つ同じ化学組成の金属酸化物で構成
する従来例１〜３に比較して、実施例１〜３のように保
護材８と表面保護層９とを構成する金属酸化物に、化学
組成が互いに異なる金属酸化物やゾルゲル法により形成
される金属酸化物連続体で化学組成が互いに異なるもの
を用いるというように、適所に適材を使用することで、
光束劣化防止効果及び消費水銀量の低減効果を十分に引
き出すことができた。

【００５０】（実施例４〜１１）請求項４乃至７の発明
に対応する第３及び第４の実施の形態にて説明した蛍光
ランプＬａにおいて、保護材８及び表面保護層９に加え
て管壁保護層１０を構成する蛍光体粒子以外の金属酸化
物を下記表４及び表５に示すように種々変化させて作成
し点灯実験を行った結果、保護材８、表面保護層９、管
壁保護層１０を何れも同一の金属酸化物微粒子にて構成
した従来例４〜５に比べて光束維持率が改善されるとと
もに水銀消費量が低減された。ここに、表４及び表５に
示す実施例４〜１１と従来例４〜５とは全て無電極蛍光
ランプであって、蛍光体粒子７としては、蛍光体として
代表的な希土類蛍光体であるＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ（３価ユー
ロピウム不活酸化イットリウム）を用いている。また、
点灯実験は、点灯時の管壁負荷（ランプ入力を、発光面
積すなわち蛍光体被膜の塗布面積で除した値）を約１５
０ｍＷ／ｃｍ²に設定して行った。

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】なお、表４及び表５の見方は表１乃至表３と共通であっ
て、各欄の上部に材料となる金属酸化物の種類を記載す
るとともに、各欄の下部には表４では光束維持率、表５
で水銀消費量のそれぞれ相対値（％）を記載してある。
なお、表４は、点灯時間の経過に伴う光束維持率改善の
観点からの好ましい実施例４〜７を従来例４と比較して
示してあり、表５は、水銀消費量の観点から好ましい実
施例８〜１１を従来例５と比較して示してある。

【００５３】従来例４は保護材８、表面保護層９、管壁
保護層１０を構成する金属酸化物として、何れもＹ₂Ｏ
₃（イットリア）の微粒子を適用したものである。

【００５４】これに対して実施例４〜６は、保護材８と
表面保護層９と管壁保護層１０とを構成する金属酸化物
を、出発材料が異なり且つ最終的な化学組成が同じであ
る金属酸化物を組み合わせて用いたものである。また、
実施例７は、表面保護層９と管壁保護層１０との出発材
料が同じで保護材８の出発材料と異なり、且つ管壁保護
層１０として保護材８及び表面保護層９とは最終生成物
の化学組成が異なる金属酸化物を用いたものである。何
れの場合にも従来例４に比較して、表４に示すように全
体として光束寿命の改善が期待できる。

【００５５】一方、表５に示すように実施例８は、表面
保護層９と管壁保護層１０とを構成する金属酸化物を、
出発材料が同一で且つ最終生成物の化学組成が異なる金
属酸化物を組み合わせて用いたものであり、保護材８は
管壁保護層１０とは出発材料が異なり、最終生成物の化
学組成が同じになる組み合わせとしている。実施例９及
び実施例１０は、保護材８と表面保護層９と管壁保護層
１０との何れか１つの出発材料が異なり、最終生成物の
化学組成を同じにしている。実施例１１は、保護材８と
管壁保護層１０との出発材料及び最終生成物の化学組成
が同じであり、且つ表面保護層９については他とは出発
材料及び最終生成物の化学組成を異ならせている。何れ
の場合にも従来例５に比較して、表５に示すように水銀
消費量の改善効果が期待できる。

【００５６】これらの結果から、保護材８、表面保護層
９、管壁保護層１０を同じ性状で且つ同じ組成の金属酸
化物で構成する従来例４乃至従来例５に比較して、実施
例４〜１１のように保護材８、表面保護層９、管壁保護
層１０を構成する金属酸化物に、化学組成が互いに異な
る金属酸化物やゾルゲル法により形成される金属酸化物
連続体で化学組成が互いに異なるものを用いるというよ
うに、適所に適材を使用することで、光束劣化防止効果
及び消費水銀量の低減効果を十分に引き出すことができ
た。

【００５７】なお、上述の実施例１〜１１では無電極蛍
光ランプに適用した場合を例示したが、有電極蛍光ラン
プ（熱陰極型、冷陰極型を問わない）に対して適用して
も良いのは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明は、少なくとも水銀を含
む放電媒体を内部に封入した透光性気密容器を備え、前
記透光性気密容器の内面に蛍光体被膜を形成するととも
に、前記蛍光体被膜中に蛍光体粒子以外の物質で形成さ
れる保護材を介在させ、且つ前記蛍光体被膜の気密空間
側の表面に蛍光体粒子以外の物質で形成される表面保護
層を設けて成り、前記保護材と前記表面保護層とは、出
発材料が互いに異なり且つ最終生成物の化学組成が同じ
である金属酸化物により形成されているものであり、蛍
光体被膜における保護材となる金属酸化物と、蛍光体被
膜における気密空間側の表面を覆う表面保護層となる金
属酸化物とが、水銀の吸着あるいは光束劣化の原因とな
る種々のダメージを抑制するバリア機能を発揮し、全体
として、点灯時間経過に伴う透光性気密容器内での水銀
消費や光束劣化が抑制される消費水銀量の低減効果並び
に光束劣化防止効果を十分に引き出すことが可能となる
という効果がある。

【００５９】請求項２の発明は、少なくとも水銀を含む
放電媒体を内部に封入した透光性気密容器を備え、前記
透光性気密容器の内面に蛍光体被膜を形成するととも
に、前記蛍光体被膜中に蛍光体粒子以外の物質で形成さ
れる保護材を介在させ、且つ前記蛍光体被膜の気密空間
側の表面に蛍光体粒子以外の物質で形成される表面保護
層を設けて成り、前記保護材と前記表面保護層とは、出
発材料及び最終生成物の化学組成が互いに異なる金属酸
化物により形成されているものであり、蛍光体被膜にお
ける保護材となる金属酸化物と、蛍光体被膜における気
密空間側の表面を覆う表面保護層となる金属酸化物と
が、水銀の吸着あるいは光束劣化の原因となる種々のダ
メージを抑制するバリア機能を発揮し、全体として、点
灯時間経過に伴う透光性気密容器内での水銀消費や光束
劣化が抑制される消費水銀量の低減効果並びに光束劣化
防止効果を十分に引き出すことが可能となるという効果
がある。

【００６０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記出発材料を、金属酸化物の微粒
子と金属化合物のゾルとの何れかとしたものであり、請
求項１、請求項２の発明と同様の効果を奏する。

【００６１】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記透光性気密容器の内面と前記蛍
光体被膜との間に蛍光体粒子以外の金属酸化物で形成さ
れる管壁保護層を設けたものであり、蛍光体被膜と透光
性気密容器の内面との間にも管壁保護層が形成されるこ
とによって、請求項１、請求項２に比較して消費水銀量
の低減効果並びに光束劣化防止効果をさらに向上させる
ことが期待できる。

【００６２】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層を出発材料が金属酸化物の微粒子と
金属化合物のゾルとの何れかとしたものであり、請求項
４の発明と同様の効果が得られる。

【００６３】請求項６の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層における最終生成物の化学組成を前
記表面保護層と前記保護材との少なくとも一方と同じに
したものであり、請求項４の発明と同様の効果が得られ
る。

【００６４】請求項７の発明は、請求項４の発明におい
て、前記管壁保護層における最終生成物の化学組成を前
記表面保護層および前記保護材とは異ならせたものであ
り、請求項４の発明と同様の効果が得られる。

【００６５】請求項８の発明は、請求項１〜請求項７の
何れかに記載の蛍光ランプと、前記透光性気密容器の内
部あるいは外部の何れか一方に配設されて前記放電媒体
にエネルギを供給するエネルギ供給手段と、該エネルギ
供給手段を介して前記蛍光ランプを点灯させる点灯装置
とを備えるものであり、消費水銀量の低減効果並びに光
束劣化防止効果を十分に引き出すことが可能な光源装置
を実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態の要部説明
図である。

【図２】同上を用いた光源装置の概略構成図である。

【図３】本発明の第３及び第４の実施の形態の要部説明
図である。

【図４】本発明の他の光源装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１透光性気密容器２気密空間３蛍光体被膜７蛍光体粒子８保護材９表面保護層１０管壁保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東川雅弘大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5C039 NN04 5C043 AA03 AA20 CC09 CD19 DD36 EA16 EB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも水銀を含む放電媒体を内部に
封入した透光性気密容器を備え、前記透光性気密容器の
内面に蛍光体被膜を形成するとともに、前記蛍光体被膜
中に蛍光体粒子以外の物質で形成される保護材を介在さ
せ、且つ前記蛍光体被膜の気密空間側の表面に蛍光体粒
子以外の物質で形成される表面保護層を設けて成り、前
記保護材と前記表面保護層とは、出発材料が互いに異な
り且つ最終生成物の化学組成が同じである金属酸化物に
より形成されていることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】少なくとも水銀を含む放電媒体を内部に
封入した透光性気密容器を備え、前記透光性気密容器の
内面に蛍光体被膜を形成するとともに、前記蛍光体被膜
中に蛍光体粒子以外の物質で形成される保護材を介在さ
せ、且つ前記蛍光体被膜の気密空間側の表面に蛍光体粒
子以外の物質で形成される表面保護層を設けて成り、前
記保護材と前記表面保護層とは、出発材料及び最終生成
物の化学組成が互いに異なる金属酸化物により形成され
ていることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項３】前記出発材料は、金属酸化物の微粒子と
金属化合物のゾルとの何れかであることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の蛍光ランプ。
【請求項４】前記透光性気密容器の内面と前記蛍光体
被膜との間に蛍光体粒子以外の金属酸化物で形成される
管壁保護層を設けたことを特徴とする請求項１または請
求項２記載の蛍光ランプ。
【請求項５】前記管壁保護層は出発材料が金属酸化物
の微粒子と金属化合物のゾルとの何れかであることを特
徴とする請求項４記載の蛍光ランプ。
【請求項６】前記管壁保護層は最終生成物の化学組成
が前記表面保護層と前記保護材との少なくとも一方と同
じであることを特徴とする請求項４記載の蛍光ランプ。
【請求項７】前記管壁保護層は最終生成物の化学組成
が前記表面保護層および前記保護材とは異なることを特
徴とする請求項４記載の傾向ランプ。
【請求項８】請求項１〜請求項７の何れかに記載の蛍
光ランプと、前記透光性気密容器の内部あるいは外部の
何れか一方に配設されて前記放電媒体にエネルギを供給
するエネルギ供給手段と、該エネルギ供給手段を介して
前記蛍光ランプを点灯させる点灯装置とを備えることを
特徴とする光源装置。