JP2001297731A - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JP2001297731A
JP2001297731A JP2000109369A JP2000109369A JP2001297731A JP 2001297731 A JP2001297731 A JP 2001297731A JP 2000109369 A JP2000109369 A JP 2000109369A JP 2000109369 A JP2000109369 A JP 2000109369A JP 2001297731 A JP2001297731 A JP 2001297731A
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JP
Japan
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lamp
fluorescent lamp
arc tube
mercury
amalgam
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Application number
JP2000109369A
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English (en)
Inventor
Akiko Nakanishi
暁子 中西
Shiro Iida
史朗 飯田
Toyoichi Amano
豊一 天野
Takashi Ueda
隆 上田
Yuji Yagi
裕司 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ点灯直後の光束立上り特性を一層向上
することができ、一般照明用として適用できる優れた光
束立上り特性を得る。 【解決手段】 発光管1は4本のU形ガラス管2,3,
4,5が一連の放電路をなすように接続され、管端部に
は一対の電極タングステンコイル6,7が配置されてい
る。発光管1の管内表面には希土類蛍光体12が塗布さ
れ、この希土類蛍光体12には、金属酸化物24とし
て、添加量0.3〜3.0wt%の範囲で変えた酸化マ
グネシウムMgO,酸化錫SnO,酸化鉛PbOあるい
は酸化インジウムIn23が混合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年の省エネルギー時代を迎えて、特に
蛍光ランプの中でも電球形蛍光ランプは、低効率の従来
白熱電球の代替用省エネ光源として、活発な開発と普及
化が進められている。
【0003】従来の蛍光ランプとして、電球形蛍光ラン
プの発光管構成は、例えば図4に示すように、3本のU
形ガラス管25,26,27がいわゆるブリッジ接合部
によって一連の放電路をなすように接続・一体化され
た、発光管28が知られている。このような電球形蛍光
ランプに関しては、ランプ定常点灯時の発光管の高温状
態での管内水銀蒸気圧の過度な上昇によるランプ効率の
低下を抑制するために、水銀をアマルガム(以下、主ア
マルガムと呼称)として封入して管内水銀蒸気圧を効率
面から最適な範囲に制御している。しかるに、一方でか
かる主アマルガムを封入した電球形蛍光ランプでは、ラ
ンプ消灯時に発光管内の水銀は主アマルガムに吸着され
ており、その水銀蒸気圧は金属単体の水銀に比べて低
く、従ってランプ点灯直後の光束立上りが極めて遅くな
る、という特有の問題が発生する。これは、従来白熱電
球の瞬時の光束立上りと対比したとき、電球形蛍光ラン
プに関して解決すべき課題である。
【0004】従来、電球形蛍光ランプの光束立上り特性
を改善するために、例えば図5に示す3U形発光管29
では、2つの主アマルガム30,31とともにいわゆる
3つの補助アマルガム32,33,34を電極コイル近
傍および放電路中に配置する方法が、現時点において最
も有効な手段として採用されている。
【0005】この機能は、ランプ消灯時に補助アマルガ
ムに吸着された水銀を、ランプ点灯直後の高温の電極コ
イルからの熱輻射や放電路のランプ電流加熱によって急
激に蒸発・拡散させて、ランプ光束をより早く立上げる
ものである。実際には、点灯直後の光束立上りをより高
めるために、主アマルガムおよび補助アマルガムの構成
や配置について種々の方法が提案・採用されている。
【0006】例えば、図5の発光管構成からなり発光管
寸法が管外径10.8mmおよび電極間距離が280m
mの13Wタイプの電球形蛍光ランプ(白熱電球60W
代替用)に関して、試みに補助アマルガム32,33,
34を設けず主アマルガム30,31を配置したランプ
の点灯直後3secの光束値は、定常点灯時の6%と極
めて低いレベルであった。これに対して、図5の主アマ
ルガム30,31と補助アマルガム32,33,34を
ともに配置したランプの点灯直後3secの光束値は、
定常点灯時の23%という一般照明用として適用できる
レベルまで改善されている。
【0007】なお、特開平8−31374号公報には光
束立上り特性改善のために、特定の発光管位置に配置し
た補助アマルガムに代って、発光管内壁に塗布された蛍
光体層にアマルガムを混合させて水銀を捕捉し、ランプ
始動後の放電による発光管の管壁温度上昇で捕捉された
前記水銀を蒸発・拡散させる方法が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】近年、従来白熱電球6
0W代替用に加えて100W代替用の22W高ワットタ
イプの開発・展開が図られている。
【0009】高ワットタイプの開発では、特に白熱電球
代替用としての小形化とランプ効率改善の2つが具体的
目標として取り組まれている。ところが、2つの目標を
ともに達成するには、発光管の電極間距離の延長と発光
管構造の複雑化が避けられない。例えば、図5の従来3
U形発光管による小形・高効率の高ワットタイプの開発
は不可能であり、これに代わって電極間距離がより長く
かつ構造が複雑な4U形発光管などの採用が図られてい
る。そして、かかる4U形発光管では、従来技術による
有効な手段であった補助アマルガムを配置しても蒸発し
た水銀の拡散がより遅くなり、従って点灯直後の光束立
上り特性の改善は不十分であった。また、従来技術によ
る蛍光体層にアマルガムを混合させる方法も、本発明者
の検討によれば、水銀とアマルガムを作るインジウムな
どの金属との結合が強すぎて、捕捉された水銀が放電に
よる発光管の管壁温度上昇では速やかに蒸発されず、効
果が十分でないことがわかった。
【0010】このように、光束立上り特性の問題は、従
来技術による方法ではいずれも十分な改善効果が得られ
ず、依然として未解決のまま残されている。この問題の
解決は、高ワットタイプの電球形蛍光ランプの開発にお
ける課題といえる。
【0011】本発明は、主アマルガムが配置された蛍光
ランプに関して、ランプ点灯直後の光束立上がり特性を
一層向上することができ、一般照明用として適用できる
優れた光束立上り特性を有する小形・高効率の蛍光ラン
プを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
蛍光ランプは、発光管の管内にアマルガムが配置された
蛍光ランプに関して、前記発光管の内表面に塗布された
蛍光体に、水銀と結着しかつ前記水銀とはアマルガム形
成物質よりも弱く結合する結着物質を添加した構成を有
する。
【0013】これにより、ランプ消灯放置時に前記蛍光
体に捕捉・結着される水銀量が増加し、また、かかる水
銀がランプ点灯直後の放電による管壁温度上昇で発光管
全域に亘って速やかに蒸発・拡散され、よってランプ点
灯直後の光束立上り特性が向上し、目的とする優れた光
束立上り特性を有した小形・高効率の蛍光ランプが得ら
れる。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項2または請
求項3記載の蛍光ランプにおいて、前記金属酸化物を有
機金属化合物の形で添加した構成を有する。
【0015】これにより、金属酸化物の蛍光体への均一
な分散が得られ、ランプ点灯直後の光束立上り特性の向
上を、ランプ間においてばらつきなく、確実に達成する
ことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
1、図2を用いて説明する。
【0017】図1および図2は、本発明の実施の形態で
ある従来白熱電球100W代替用の22Wタイプの電球
形蛍光ランプの発光管構造図およびランプ構成図を示
す。
【0018】発光管1は4本のU形ガラス管2,3,
4,5がブリッジ接合により一連の放電路をなすように
接続されたものから構成されている。発光管1の管端部
には一対の電極タングステンコイル6,7がそれぞれリ
ード線8,9,10,11により保持されて配置されて
おり、リード線8,9,10,11は発光管1の管端部
ガラスに気密封止されている。
【0019】発光管1の主要な管内表面には希土類蛍光
体12が塗布され、管内には始動補助用としてアルゴン
300Paが封入されている。この場合、希土類蛍光体
12としては赤,緑,青発光の3種類のY23:Eu、
LaPO4:Ce,TbおよびBaMg2Al1627:E
u,Mn蛍光体を混合したものを用いて、また、蛍光体
溶液には結着剤として酢酸ランタンおよび酸化アルミニ
ウムの混合物を添加した。更に、発光管1の管内には、
(i)In−Pb−Snからなる2つの主アマルガム1
3,14が、それぞれU形ガラス管2,5の管端部細管
内に配置され、(ii)併せてInメッキされたステンレ
スメッシュからなる4つの補助アマルガム15,16,
17,18が、それぞれ電極タングステンコイル6,7
の近傍およびU形発光管3,4の管端部放電路に配置さ
れている。
【0020】発光管1の具体的寸法は、管外径10.8
mm、電極間距離490mm、発光管高さ77mmおよ
び発光管幅41mmである。完成された22W電球形蛍
光ランプ19は、図2に示すように、発光管1およびこ
の発光管1を点灯するための電子点灯回路20が組合わ
されて外管ガラスバルブ21および樹脂ケース22の内
に配置され、更に口金23が装着されて構成されてい
る。
【0021】ランプ19は、寸法が前記外管ガラスバル
ブ21の最大外径65mm、ランプ全長141mmとい
う小形形状が特長であり、またランプ光束1520lm
および効率69lm/Wという優れた特性が得られてい
る。
【0022】次に、ランプ19の光束立上り特性を測定
した。測定は、前もって15hrsエイジング点灯後6
hrs消灯放置(常温中)したランプについて行った。
その結果、従来技術による有効な手段であった4つの補
助アマルガム15,16,17,18を配置したにもか
かわらず、ランプ19の点灯直後3secの光束値は定
常点灯時の15%と極めて低く、このような特性は一般
照明用としては不十分であることが判明した。
【0023】次いで、従来技術の補助アマルガム以外の
ランプ光束立上り特性を改善できる新しい方法を探索し
た。そのなかで、特にランプ消灯中に発光管内の水銀を
捕捉・結着して、点灯直後に速やかに蒸発・放出させる
機能を持つ結着物質を蛍光体に添加・混合する方法につ
いてより詳しく検討した。
【0024】発明者は、上記機能を持つ結着物質として
従来技術で提案されたアマルガムに代って金属酸化物に
ついて調べた。前記のように、アマルガムにより捕捉さ
れた水銀はアマルガム形成物質と強く結合しているの
で、ランプ点灯直後の放電による管壁温度上昇では速や
かに蒸発しない。従って、水銀を捕捉・結着する結着物
質としては、基本的にアマルガム形成物質よりも結合の
弱いものが本発明に適用できるものであり、発明者はそ
のひとつに金属酸化物を選んだ。
【0025】具体的には、金属酸化物24として、添加
量0.3〜3.0wt%の範囲で変えた酸化マグネシウ
ムMgO,酸化錫SnO,酸化鉛PbOあるいは酸化イ
ンジウムIn23を希土類蛍光体12にそれぞれ混合し
た。この場合、特にMgO、SnOおよびIn23は、
蛍光体12への均一な分散を行いランプ間にばらつきの
ない光束立上り特性を得るために、金属有機化合物であ
る酢酸マグネシウム、酢酸錫および酢酸インジュウムの
形で蛍光体溶液に添加混合した。
【0026】検討では、金属酸化物24を添加・混合し
た希土類蛍光体12を塗布した試験ランプ19を準備し
て、その光束立上り特性を上記同一点灯条件にて測定し
た。更に、エイジング点灯100hrs後6hrs消灯
放置した試験ランプ19について希土類蛍光体12と結
着している水銀を定量分析した。なお、比較のために、
金属酸化物24を添加していないランプ19についても
水銀定量分析を行った。次の結果が得られた。
【0027】(1)図3に示すように、本発明による金
属酸化物24を添加した全ての試験ランプ19におい
て、ランプ点灯直後の光束立上り特性が向上することが
明らかとなった。特に、金属酸化物24のMgOあるい
はSnOをそれぞれ添加した試験ランプ19では、点灯
直後3secの光束値は定常点灯時の23%に達してお
り、顕著に向上が図られている。また、MgO,SnO
を有機金属化合物として添加したことにより、ランプ間
におけるばらつきの小さい光束立上り特性が得られた。
【0028】(2)表1に示すように、本発明による金
属酸化物24を添加した全ての試験ランプ19におい
て、ランプ消灯放置後の希土類蛍光体12と結着してい
る水銀量が増加していることが確認された。
【0029】
【表1】
【0030】このようなことから、上項(1)の試験ラ
ンプ19の光束立上り特性が向上したのは、ランプ消灯
放置時に前記金属酸化物24の添加により希土類蛍光体
12に捕捉・結着される水銀量が増加し、また、かかる
水銀は、金属酸化物24と弱く結合しているので、ラン
プ点灯直後の放電による発光管の管壁温度上昇で速やか
に蒸発・拡散する、という現象に起因するといえる。
【0031】従来技術の補助アマルガムを用いたランプ
(従来品)では、補助アマルガムは発光管端部に配置さ
れており、従ってランプ点灯直後に吸着された水銀が蒸
発してから発光管全域に拡散するまでに特定の時間を要
する。これに対して、本発明による結着物質がもつ機能
の特長は、結着物質がほぼ発光管内表面の全域に亘る蛍
光体に添加されているので、点灯直後に蛍光体から蒸発
した水銀は発光管全域に亘って速やかに拡散されること
である。
【0032】なお、金属酸化物24の添加によるランプ
効率および寿命特性への影響は、これらの添加量が少な
いためほとんどなかった。
【0033】以上のように、主アマルガムが配置された
蛍光ランプに関して、特に発光管内表面に塗布された蛍
光体に水銀と結着する物質としてアマルガム形成物質よ
りも結合の弱い金属酸化物を添加・混合することによ
り、ランプ消灯放置時に蛍光体に捕捉・結着された水銀
量が、ランプ点灯後速やかに蒸発して光束立上り特性が
向上し、優れた光束立上り特性を有する小形・高効率の
電球形蛍光ランプが得られる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、主アマルガムを配置し
た蛍光ランプに関して、特にランプ消灯放置時に発光管
内表面に塗布された蛍光体に水銀と結着する結着物質と
してアマルガム形成物質よりも結合の弱い金属酸化物な
どを添加・混合することにより、ランプ消灯放置時に前
記蛍光体に捕捉・結着される水銀量が増加し、また、か
かる水銀がランプ点灯直後の放電による管壁温度上昇で
発光管全域に亘って速やかに蒸発・拡散され、よってラ
ンプ点灯直後の光束立上り特性が向上し、優れた光束立
上り特性を有する小形・高効率の蛍光ランプが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である蛍光ランプの発光管
の構造図
【図2】本発明の実施の形態である電球形蛍光ランプの
構成図
【図3】本発明の実施の形態である蛍光ランプと従来品
との光束立上り特性の比較図
【図4】従来の電球形蛍光ランプの構成図
【図5】従来技術による補助アマルガムを用いた蛍光ラ
ンプの発光管の構造図
【符号の説明】
1 発光管 6,7 電極タングステンコイル 12 蛍光体 13,14 主アマルガム 15,16,17,18 補助アマルガム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 豊一 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 上田 隆 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 八木 裕司 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5C043 AA20 CC09 CD10 DD28 EB01 EB08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管の管内にアマルガムが配置された
    蛍光ランプに関して、前記発光管の内表面に塗布された
    蛍光体に、水銀と結着しかつ前記水銀とはアマルガム形
    成物質よりも弱く結合する結着物質を添加したことを特
    徴とする蛍光ランプ。
  2. 【請求項2】 前記結着物質は金属酸化物であることを
    特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
  3. 【請求項3】 前記金属酸化物は、酸化マグネシウム、
    酸化錫、酸化鉛あるいは酸化インジウムであることを特
    徴とする請求項2記載の蛍光ランプ。
  4. 【請求項4】 前記金属酸化物を有機金属化合物の形で
    添加したことを特徴とする請求項2または請求項3記載
    の蛍光ランプ。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか記載の前
    記蛍光ランプと、前記蛍光ランプを点灯するための点灯
    回路とを備えたことを特徴とする蛍光ランプ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476553B1 (en) * 1999-07-14 2002-11-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flourescent discharge tube with amalgam positioning requirements and bulb-shaped fluorescent lamp using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476553B1 (en) * 1999-07-14 2002-11-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flourescent discharge tube with amalgam positioning requirements and bulb-shaped fluorescent lamp using the same

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