JP2001283773A - 蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アマルガムを用いた蛍光ランプにおいて、補
助アマルガム材料の飛散に起因する補助アマルガムの経
時的な機能低下や蛍光ランプの着色を抑制する。 【解決手段】 放電用ガスが封入され、かつ内面に蛍光
膜８が形成されたガラスバルブ７を有する発光部９と、
ガラスバルブ７の両端に設けられ、電極１０を有するス
テム部（電極封止部）１１と、ステム部１１などに封入
された主アマルガム２０と、例えばステム部１１に配置
された、Ｖ字形状を有する補助アマルガム２１とを具備
する蛍光ランプ６である。補助アマルガム２１は、内角
が90度以内とされたＶ字形状の金属板と、この金属板の
内角側の表面のみに付着された、水銀を吸着する金属材
料とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主アマルガムと共
に補助アマルガムを用いた蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは一般照明をはじめとして、
最近ではＯＡ機器用光源、巨大画面用の画素光源などに
広範囲に利用されている。このような蛍光ランプは、内
壁面に蛍光膜が設けられたガラスバルブ内に放電用ガス
を封入し、この放電用ガス中で陽光柱放電を生じさせる
ように構成されている。そして、放電により生じた紫外
線で蛍光膜を励起することにより可視光を得ている。従
って、紫外線を生じさせる上で水銀は不可欠であり、蛍
光ランプ内に水銀を封入して用いている。

【０００３】また、最近では屈曲形の蛍光ランプが多用
されており、コンパクト形蛍光ランプや電球形蛍光ラン
プ装置として市販されている。この種の蛍光ランプは高
負荷で点灯されるようになっており、点灯中の発光部の
温度が高くなる傾向にある。このような高負荷形の蛍光
ランプに純水銀を使用すると過剰蒸発となり、水銀の紫
外線自己吸収が増大して発光効率が低くなる。そこで、
高負荷形蛍光ランプでは純水銀に代えて、水銀（Ｈｇ）
とビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）
錫（Ｓｎ）などとの合金、いわゆるアマルガムが用いら
れている。

【０００４】アマルガムは固体であることから取扱いや
すく、また発光管内に必要量の水銀を高精度に封入する
できるというような利点を有している。その上で、アマ
ルガムは純水銀と比較して動作温度が高くても、水銀蒸
気圧を低く抑えることができるため、高負荷形の蛍光ラ
ンプに多用されている。すなわち、高負荷点灯される蛍
光ランプに使用した場合、点灯中に発光部の温度が過度
に高くなっても、水銀の蒸気圧を光束に応じたレベルに
制御することができる。従って、高負荷形蛍光ランプの
発光効率を高めることが可能となる。

【０００５】ところで、アマルガムはランプ点灯中の水
銀蒸気圧を適切な範囲に制御するために、通常ステムな
どが配設される電極封止部に設けられたガラス細管内に
封入して用いられている。しかし、このような設置場所
は点灯直後の温度上昇が遅いために、水銀の放出が遅れ
て光束の立上り特性が劣るという問題がある。

【０００６】そこで、水銀を吸着する金属、例えばＩ
ｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎなどの金属を有する補助アマルガ
ムを電極近傍に配置することが行われている（例えば特
開平8-153489号公報参照）。すなわち、ランプ消灯時に
水銀を補助アマルガムに吸着させ、これをランプ点灯時
の電極からの熱で加熱して、始動時に素早く水銀を放出
させることによって、光束の立上り特性を向上させてい
る。

【０００７】従来の補助アマルガムとしては、ステンレ
スやＦｅ−Ｎｉ合金などからなる金属板の表面に、上記
したような金属をメッキなどの手段で付着させたものが
一般的である。このような板状の補助アマルガムは、電
極近傍のウエルズに半田付けすることにより使用されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の板状補助アマルガムでは、始動時のイオ
ン衝撃で補助アマルガム表面がスパッタされ、ＩｎやＢ
ｉなどの金属が飛散して管内壁に付着するという問題が
ある。ＩｎやＢｉなどの補助アマルガム材料が管内壁に
付着すると、蛍光ランプを黒褐色に着色させる原因とな
る。この着色現象は外観を損うだけでなく、可視光の透
過を阻害して光束の低下原因となる。

【０００９】さらに、ＩｎやＢｉなどの補助アマルガム
材料がスパッタされて飛散するということは、補助アマ
ルガムとしての機能が徐々に失われていくことを意味す
る。すなわち、従来の板状補助アマルガムを用いた蛍光
ランプでは、始動時の光束の立上り特性の向上効果が経
時的に失われ、徐々に光束の立上りが遅れるという問題
がある。

【００１０】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、補助アマルガムの経時的な機能低下を
防ぐと共に、補助アマルガム材料の飛散によるランプの
着色を抑制することを可能にした蛍光ランプを提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光ランプは、
請求項１に記載したように、放電用ガスが封入され、か
つ内面に蛍光膜が形成されたガラスバルブを有する発光
部と、前記ガラスバルブの両端に設けられ、電極を有す
る電極封止部と、前記発光部および電極封止部の少なく
とも一方に封入された主アマルガムと、前記発光部およ
び電極封止部の少なくとも一方に配置され、水銀を吸着
する金属材料を有する板状の補助アマルガムとを具備す
る蛍光ランプにおいて、前記板状の補助アマルガムはＶ
字形状を有することを特徴としている。

【００１２】上述したように、補助アマルガムの形状を
Ｖ字形状とすることによって、水銀を吸着する金属材料
（補助アマルガム材料）がたとえ始動時のイオン衝撃で
スパッタされたとしても、Ｖ字形状の対向する面に再付
着するため、補助アマルガム材料の減少による経時的な
機能低下、すなわち光束の立上り特性の劣化を抑制する
ことができる。このような効果をより確実に得る上で、
請求項２に記載したように、補助アマルガムは内角が90
度以内のＶ字形状とすることが好ましい。

【００１３】さらに、イオン衝撃でスパッタされた補助
アマルガム材料を、対向する面に再付着させて捕集して
いるため、管内壁に付着する補助アマルガム材料の量を
大幅に抑えることができる。これによって、蛍光ランプ
の着色に伴う外観不良や光束の低下などの発生を抑制す
ることが可能となる。このような効果をより確実に得る
上で、請求項３に記載したように、補助アマルガムはＶ
字形状の金属板の内角側表面のみに、補助アマルガム材
料（水銀を吸着する金属材料）を付着させることが好ま
しい。このような補助アマルガム材料としては、請求項
４に記載したように、例えばＢｉ、Ｓｎ、ＩｎおよびＰ
ｂから選ばれる少なくとも一種の金属が用いられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１５】図１は本発明の蛍光ランプを電球形蛍光ラ
ンプ装置に適用した一実施形態の全体構造を示す図、図
２はそれに用いた蛍光ランプの電極封止部としてのステ
ム部近傍を拡大して示す断面図である。図１において、
１は耐熱性合成樹脂からなるカバーであり、このカバー
１の一端部側にはＥ２６形のようなねじ込み形口金２が
かしめなどにより固定されている。なお、本発明におけ
る電極封止部には、ステムのような電極支持部材を用い
て封止するものの他に、ピンチシールにて封止するもの
も含まれる。

【００１６】上記したカバー１の他端部は、耐熱性合成
樹脂からなる円形皿形の仕切盤３により閉塞されてい
る。この仕切盤３には高周波点灯回路４が取付けられて
いる。さらに、仕切盤３にはランプ取付け孔を有するラ
ンプ取付け筒部５が一体に形成されている。ランプ取付
け筒部５は仕切盤３に 2個（図１は一方のランプ取付け
筒部５のみを示す）設けられており、これらランプ取付
け筒部５に蛍光ランプ６が取付けられている。

【００１７】この実施形態は、鞍形の蛍光ランプ６を用
いた構成について示している。鞍形蛍光ランプ６は、発
光管（ガラスバルブ）７の両端直線部が互いに接近して
並設され、これら直線部間がＵ字形に屈曲されていると
共に、この屈曲部を両端部と同一方向を向くように曲げ
成形することによって、発光管７全体を鞍形に屈曲形成
したものである。なお、電球形蛍光ランプ装置を構成す
る上で、蛍光ランプにＵ字形やＷ字形などを用いること
もできる。本発明はこれらの蛍光ランプについても同様
に適用可能である。

【００１８】上述したように、蛍光ランプ６は鞍形の発
光管（ガラスバルブ）７を有している。このガラスバル
ブ７の内面には図２に示すように蛍光膜８が被着形成さ
れており、これらによって発光部９が構成されている。
蛍光膜８を構成する蛍光体としては、例えば 430〜 460
nm付近の青色領域、 540〜 550nm付近の緑色領域、およ
び 610〜 620nm付近の赤色領域に主要な発光ピークを有
する三波長発光形蛍光体が用いられる。

【００１９】さらに、ガラスバルブ７の両端部には、後
に詳述する電極構体１０を有するステム部１１が封着さ
れている。そして、このようなガラスバルブ７内には放
電用ガス、すなわち所定量の水銀と所定圧のアルゴンな
どの希ガスが封入されており、これらによって蛍光ラン
プ６が構成されている。

【００２０】鞍形の蛍光ランプ６の両端部は、仕切盤３
に形成されたランプ取付け筒部５に差し込まれており、
さらにシリコーン樹脂などの熱硬化性接着剤１２により
仕切盤３に固定されている。また、蛍光ランプ６の中央
の屈曲部も熱硬化性接着剤１２により仕切盤３の下面に
接合されている。蛍光ランプ６は、さらに透明または光
拡散性の合成樹脂やガラスからなるカップ形のグローブ
１３により覆われている。グローブ１３の端部はカバー
１と仕切盤３との間に形成されたリング形状の隙間に差
し込まれており、さらに接着剤１４により固定されてい
る。

【００２１】次に、電極封止部としてのステム部１１の
近傍の構造について、図２を参照して詳述する。ステム
部１１は、ガラスバルブ７の端部を閉塞するフレアステ
ム１５を有している。フレアステム１５には、ニッケル
などからなる一対のウエルズ１６ａ、１６ｂが気密に貫
通されている。これらウエルズ１６ａ、１６ｂの内側端
部には、タングステンからなるコイルフィラメント１７
が架設されている。コイルフィラメント１７は二重コイ
ルまたは三重コイルからなり、その表面にはバリウム
（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｂ）、カルシウム（Ｃ
ａ）の酸化物などからなる電子放射物質が塗布されてい
る。

【００２２】フレアステム１５には、ランプ外側に向け
て細管１８が突設されている。この細管１８は連通孔１
９を介して発光管７の内部、すなわち放電空間と連通し
ている。細管１８は、ランプ製造時に排気管として使用
されたものを、排気終了時に封止切りして形成したもの
である。この細管１８内には、主アマルガム２０が封入
されている。

【００２３】主アマルガム２０は、ビスマス（Ｂｉ）、
インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）から
選ばれる少なくとも一種の金属（水銀吸着金属）と、水
銀（Ｈｇ）との合金からなり、球状などの固体形状を有
している。主アマルガム２０は細管１８内に固着されて
いる。主アマルガム２０としては、具体的にはＢｉ−Ｉ
ｎ−Ｈｇ合金やＩｎ−Ｈｇ合金などが用いられる。

【００２４】鞍形の蛍光ランプ６は、発光部が高密度に
形成されていると共に、高負荷点灯されるために、点灯
中の発光管温度が高くなる。そこで、水銀源として上述
した主アマルガム２０を用いている。主アマルガム２０
は点灯中所定の温度に達すると溶融して水銀蒸気を生じ
させる。この水銀蒸気は細管１８から連通孔１９を介し
て発光管７の内部、つまり放電空間に放出される。一
方、管内温度が低下した場合には、主アマルガム２０は
蒸発分のうち余剰の水銀を吸収して固化する。従って、
発光管７の温度に応じて水銀蒸気圧を自動的に制御する
作用を有する。

【００２５】上述した主アマルガムは、それ自体に含ま
れる水銀の蒸気を発光管７内に放出するものである。こ
の主アマルガム２０は発光管７内の水銀蒸気圧を制御す
る上で、発光管７の端部に設けた細管１８内に封入して
いる。細管位置は点灯直後の温度上昇が不十分であるた
めに、水銀の放出までに時間を要して光束の立上りが遅
れるという問題がある。そこで、一方のウエルズ１６ａ
のコイルフィラメント１７に近接した位置に、板状の補
助アマルガム２１が取付けられている。

【００２６】図３は補助アマルガム２１近傍を拡大して
示す側面図であり、図４はその上面図である。これらの
図に示すように、補助アマルガム２１は、ステンレス、
鉄−ニッケル合金、鉄にニッケルメッキを施した耐熱性
金属などからなる金属板２２と、この金属板２２の表面
に付着された水銀を吸着する金属材料（補助アマルガム
材料）２３とを有している。

【００２７】そして、上述した補助アマルガム２１は、
例えば金属板２２をＶ字形に折り曲げることにより形成
したＶ字形状を有している。補助アマルガム材料２３
は、Ｖ字形の金属板２２の内角側表面のみに付着されて
いる。このようなＶ字形状の補助アマルガム２１は、予
めＶ字状に折り曲げた金属板２２の内角側表面のみに補
助アマルガム材料２３を付着させてもよいし、また一方
の表面のみに補助アマルガム材料２３を付着させた金属
板２２をＶ字状に折り曲げて作製してもよい。さらに、
補助アマルガム材料２３を付着させた 2枚の金属板２２
をＶ字状に接合して用いることもできる。補助アマルガ
ム材料２３の付着は、メッキなどの各種公知の方法によ
り実施される。

【００２８】Ｖ字形状の補助アマルガム２１は、そのＶ
字の頂部２１ａをウエルズ１６ａに対して溶着や半田付
けなどの手段により接合することにより取付けられてい
る。図３および図４はＶ字形状の補助アマルガム２１を
発光管７の内壁面に対して水平に配置した状態を示して
いる。Ｖ字形状の補助アマルガム２１の配置方向（取付
け方向）は、図５に示すように、発光管７の内壁面に対
して垂直方向としてもよい。また、図６に示すように、
接合位置をＶ字形状の補助アマルガム２１の先端部とす
るなど、種々の形態で補助アマルガム２１を取付けるこ
とができる。

【００２９】補助アマルガム材料（水銀吸着金属）２３
として、例えばＢｉ、Ｓｎ、ＩｎおよびＰｂから選ばれ
る少なくとも一種の金属、もしくはこれらの合金などが
用いられる。このような補助アマルガム材料２３は、ラ
ンプ消灯時に最冷部の細管１８に凝集しようとする水銀
をその途中で捕獲するものであり、この捕獲した水銀を
ランプの始動時に電極構体１０からの熱を受けて素早く
蒸発させ、これにより始動時の光束の立上り特性を向上
させる機能を有するものである。

【００３０】ここで、補助アマルガム材料２３は始動時
のイオン衝撃でスパッタされるが、補助アマルガム材料
２３をＶ字形の金属板２２の内角側表面のみに、すなわ
ち互いに向合うＶ字の内面のみに付着させているため、
水銀吸着金属の飛翔方向にはＶ字の対向する面が存在し
ていることになる。従って、スパッタされて飛散した水
銀吸着金属は互いに対向面に再付着する。すなわち、始
動時のイオン衝撃でスパッタされた水銀吸着金属を、Ｖ
字状に対向する面で互いに捕集することができる。これ
によって、補助アマルガム材料２３が飛散して経時的に
減少することを大幅に抑制することが可能となる。

【００３１】上記したスパッタされた水銀吸着金属の再
付着、捕集効果を得る上で、Ｖ字形状の補助アマルガム
２１は内角を90度以内とすることが好ましい。Ｖ字形状
の内角が90度を超えると、スパッタされた水銀吸着金属
の捕集効率が低下してしまう。特に、Ｖ字形状の補助ア
マルガム２１の内角は10〜60度の範囲とすることが望ま
しい。すなわち、Ｖ字の内角が10度未満であると、補助
アマルガム材料２３による水銀の捕獲効率や放出効率が
低下してしまう。また、Ｖ字の内角が60度以内であると
き、特にスパッタされた水銀吸着金属の捕集効率が向上
する。

【００３２】さらに、イオン衝撃でスパッタされた補助
アマルガム材料２３を、Ｖ字形状に対向する面で互いに
捕集しているため、管内壁に付着する補助アマルガム材
料２３の量を大幅に抑えることができる。これによっ
て、発光管７の着色に伴う外観不良や光束の低下などの
発生を抑制することが可能となる。このような効果は補
助アマルガム材料２３をＶ字形状の金属板２２の内角側
表面のみに付着させていることにより有効に得られるも
のである。

【００３３】上述したように、Ｖ字形状の補助アマルガ
ム２１を有する蛍光ランプ６においては、始動時のイオ
ン衝撃で補助アマルガム材料（水銀吸着金属）２３がス
パッタされても、互いに向合うＶ字面に互いに再付着さ
せて捕集することができるため、補助アマルガム材料２
３の飛散による経時的な減量、ひいては補助アマルガム
２１の経時的な機能低下を大幅に抑制することができ
る。従って、補助アマルガム２１の機能、すなわち光束
の立上げ特性の改善効果を、長期間にわたって安定して
得ることが可能となる。また、管内壁に付着する補助ア
マルガム材料２３の量を大幅に抑えることができること
から、発光管７の着色に伴う外観不良や光束の低下など
の発生を抑制することが可能となる。

【００３４】上記実施形態では、補助アマルガム２１を
ステム部１１のウエルズ１６ａに取付けた例、すなわち
ステム部１１の電極構体１０の近傍に配置した例につい
て説明したが、補助アマルガム２１の配置位置はこれに
限定されるものではない。例えば、図７は複数のガラス
バルブ７ａ、７ｂ、７ｃを接続して構成した発光管７を
有する蛍光ランプ２４を示している。このような蛍光ラ
ンプ２４では、発光管７部分に補助アマルガム２１を配
置する場合があり、このような補助アマルガム２１に対
しても本発明は有効である。ただし、始動時のスパッタ
現象という点からは、特に電極構体１０の近傍位置に配
置される補助アマルガム２１に対して効果的である。

【００３５】また、上記実施形態では本発明を鞍形の蛍
光ランプを有する電球形蛍光ランプ装置に適用した場合
について説明したが、本発明はこれに限られるものでは
なく、電球形蛍光ランプ装置ではＵ字形やＷ字形などの
蛍光ランプに適用可能である。さらに、本発明は場合に
よって、通常の環形蛍光ランプや直管形蛍光ランプに適
用することもできる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光ラン
プによれば、補助アマルガム材料の飛散に起因する補助
アマルガム材料の経時的な機能低下、およびランプの着
色を大幅に抑制することができる。従って、補助アマル
ガムによる光束の立上げ特性の改善効果が長期間にわた
って安定して得られ、さらに発光管の着色に伴う外観不
良の発生などが抑制された蛍光ランプを提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の蛍光ランプを電球形蛍光ランプ装置
に適用した一実施形態の全体構造を示す図である。

【図２】 図１に示す電球形蛍光ランプ装置に用いた蛍
光ランプのステム部近傍を拡大して示す断面図である。

【図３】 図２に示す蛍光ランプの補助アマルガム近傍
をさらに拡大して示す側面図である。

【図４】 図３に示す補助アマルガム近傍の上面図であ
る。

【図５】 補助アマルガムの管内壁に対する取付け方向
（配置方向）の変形例を示す図である。

【図６】 補助アマルガムのウエルズに対する取付け位
置（接合位置）の変形例を示す図である。

【図７】 本発明の蛍光ランプの他の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

６……蛍光ランプ ７……ガラスバルブ（発光管） ８……蛍光膜 ９……発光部 １０……電極構体 １１……ステム部 ２０……主アマルガム ２１……Ｖ字形状を有する補助アマルガム ２２……Ｖ字形状の金属板 ２２……補助アマルガム材料（水銀吸着金属）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電用ガスが封入され、かつ内面に蛍光
   膜が形成されたガラスバルブを有する発光部と、前記ガ
   ラスバルブの両端に設けられ、電極を有する電極封止部
   と、前記発光部および電極封止部の少なくとも一方に封
   入された主アマルガムと、前記発光部および電極封止部
   の少なくとも一方に配置され、水銀を吸着する金属材料
   を有する板状の補助アマルガムとを具備する蛍光ランプ
   において、 前記板状の補助アマルガムはＶ字形状を有することを特
   徴とする蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 前記Ｖ字形状の補助アマルガムは、その
   内角が90度以内とされていることを特徴とする請求項１
   記載の蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 前記補助アマルガムは、Ｖ字形状の金属
   板と、前記金属板の内角側の表面のみに付着された前記
   水銀を吸着する金属材料とを有す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. 【請求項４】 前記水銀と吸着する金属材料は、Ｂｉ、
   Ｓｎ、ＩｎおよびＰｂから選ばれる少なくとも一種の金
   属からなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
   一項記載の蛍光ランプ。
5. 【請求項５】 前記補助アマルガムは、前記ステム部内
   の前記電極の近傍に配置されていることを特徴とする請
   求項１ないし４いずれか一項記載の蛍光ランプ。