JP2001345072A

JP2001345072A - 蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2001345072A
Application number: JP2000163258A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hatakeyama; 圭司畠山; Junya Tanaka; 順也田中
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ペレットをバルブ内で移動可能に封入しても蛍
光体層の剥がれやピンホールが発生しにくく、全光束の
減少が防止される蛍光ランプおよびこれを用いた照明装
置を提供する。【解決手段】蛍光ランプ１は、結着剤４が蛍光体に対し
て２〜１０質量％のボレートを主成分として蛍光体層３
中に分散され、アマルガムのペレット６，６が蛍光体層
３上を移動可能に封入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀をアマルガム
のペレットにして封入した蛍光ランプおよびこの蛍光ラ
ンプを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境対策上、蛍光ランプの封入水
銀量の削減に対する様々な対策として、例えば液体水銀
封入法、Ｔｉ_３Ｈｇ法、水銀カプセル法、ペレット法な
どが成されてきた。この内、ペレット法がコスト、製造
面で優位であり、広く用いられている。ペレット法は、
Ｚｎ−Ｈｇのようなアマルガムを適当な粒径のペレット
にして蛍光ランプに封入する方法であり、必要水銀量は
粒径の大小またはペレットの個数により確保している。
また、ペレット法は、その設備コストを抑制するため
に、ペレットをバルブに固着させず、ペレットがバルブ
内を移動可能となるように封入している。

【０００３】このような従来技術として、例えば特開平
１０−１９９４８６号公報には、蛍光体の質量に対して
０．０５〜２％の蛍光体層中に分散されたＢ_２Ｏ_３を有
する結着剤、粒径０．２〜２ｍｍのアマルガムのペレッ
トを有する蛍光ランプが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の蛍光ランプ
は、蛍光体層の膜剥がれ等が生じにくく、大概使用する
ことができるが、品種によっては、例えば輸送中の振動
等によるペレットの動きによって蛍光体層の剥がれやピ
ンホールが発生し、蛍光ランプの外観が阻害されるとい
う場合があった。この結果、蛍光ランプの品種が異なっ
ても、蛍光体層の剥がれやピンホールが発生しにくい、
さらなる向上が望まれていた。一般に、蛍光ランプは、
品種に関係なく十分な蛍光体層の強度が得られ、全光束
の減少が最小限であることが望まれている。

【０００５】本発明は、ペレットをバルブ内で移動可能
に封入しても蛍光体層の剥がれやピンホールが発生しに
くく、全光束の減少が防止される蛍光ランプおよびこれ
を用いた照明装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の蛍光ラ
ンプの発明は、水銀および希ガスからなる放電媒体が封
入された透光性のバルブと；バルブの内側に直接的また
は間接的に形成された蛍光体層と；蛍光体に対して２〜
１０質量％のボレートを主成分として蛍光体層中に分散
された結着剤と；バルブ内に放電を形成させる電極手段
と；バルブの内側に形成された蛍光体層上を移動可能に
封入されたアマルガムのペレットと：を具備しているこ
とを特徴とする。

【０００７】バルブは、ガラスの他、放電による温度上
昇下においても気密性と透光性を失わない材料から形成
される。ガラスは、通常、軟質ガラスが用いられるが、
硬質ガラスでもよい。バルブの形状は自由であるが、一
般照明用の蛍光ランプの場合、断面円形のガラス管を直
線状のもの、円環状、Ｕ字状などに湾曲したもの、鞍形
に湾曲したものなど種々の形状を採用することができ
る。

【０００８】蛍光体層は、バルブの内面に直接形成して
もよく、導電性被膜やアルミナなどの保護膜を介してバ
ルブの内面側に形成してもよい。使用する蛍光体は、ハ
ロリン酸カルシウム蛍光体、３波長発光形の希土類蛍光
体など任意所望の蛍光体を用いることができる。

【０００９】バルブの内面側に蛍光体層を形成する方法
としては、有機溶媒を用いる方法と、水溶性溶媒を用い
る方法とがあるが、本発明はいずれでもよい。しかし、
水溶性溶媒を用いて形成した蛍光体層は、アマルガムの
ペレットによる剥がれやピンホールといった外観不良が
発生しやすい。しかし、本発明においては水溶性溶媒を
用いて形成した蛍光ランプであっても外観不良が著しく
減少する。

【００１０】ボレートは、蛍光体層中に分散されて蛍光
体を結着させるが、本発明はこの結着剤の量に特徴があ
る。ボレートは、蛍光体層の量を質量比で１００％とし
た場合に２％を下回ると、結着作用が不足してペレット
による外観不良が発生しやすくなる。また、１０％を超
えると、発光量の減少が無視し得なくなる。すなわち、
２〜１０％の範囲においては、さらに好ましくは４〜１
０％の範囲においては、発光量の減少は許容範囲である
とともに、アマルガムのペレットによる外観不良を防止
することができる。ボレートは、例えばＢ_２Ｏ_３などを
主成分とするものである。

【００１１】蛍光体層中に分散している例えばＢ_２Ｏ_３
を主成分とするボレートを測定するには、蛍光ランプを
破壊して蛍光体を剥し、これを水に溶解する。そして、
原子吸光法によって測定する。すなわち、溶解し、気化
させてホウ素の特性吸収波長を有する光を照射してその
吸収率によってボレートの含有量を測定算出する。

【００１２】電極手段は、バルブ内に放電を形成させる
ものであればよく、例えばバルブ内の両端に封装された
フィラメント電極、バルブの外部に配設された電極、あ
るいは、電極を使用しないで、高周波誘導コイルを使用
する無電極方式であってもよい。

【００１３】本発明によれば、結着剤が蛍光体に対して
２〜１０質量％のボレートを主成分として蛍光体層中に
分散されているので、蛍光体の発光量が減少することな
く膜強度が強固となり、蛍光体層上を移動するアマルガ
ムのペレットによる蛍光体層の剥がれやピンホールが発
生しにくくなる。

【００１４】請求項２に記載の蛍光ランプの発明は、請
求項１記載の蛍光ランプにおいて、アマルガムのペレッ
トは、粒径が０．５〜１．３ｍｍであることを特徴とす
る。

【００１５】ペレットの粒径が０．５ｍｍを下回ると、
バルブ内に封入する粒数が多くなるとともに、ペレット
の封入装置への付着が生じやすくなる。また、ペレット
の粒径が１．３ｍｍを超えると、蛍光体層に対する衝撃
が大きくなり、蛍光体層に剥がれやピンホールが発生し
やすくなる。すなわち、アマルガムのペレットは、粒径
が０．５〜１．３ｍｍであれば、蛍光体層に上記の範囲
のボレートを含む結着剤を分散させることにより、全光
束を殆ど減少させることなく外観不良を防止することが
できる。また、ペレットが上記の粒径であれば、バルブ
内をペレットが自由に動いても音があまり気にならな
い。なお、アマルガムのペレットの粒径は、平均粒径で
ある。

【００１６】本発明でよれば、アマルガムのペレットの
粒径が０．５〜１．３ｍｍであるので、ペレットの質量
が比較的軽く、ペレットが蛍光体層上を移動しても蛍光
体層に対する衝撃が小さく、蛍光体層に剥がれやピンホ
ールが発生して外観不良となることが防止される。

【００１７】請求項３に記載の蛍光ランプの発明は、請
求項１または２記載の蛍光ランプにおいて、蛍光体の粒
径が５μｍ以上であることを特徴とする。

【００１８】蛍光体の粒径が５μｍ以上であると、蛍光
体層の構造が比較的粗になり、膜剥がれが生じやすい。
しかし、蛍光体に対して２〜１０質量％のボレートを主
成分とする結着剤が蛍光体層中に分散されているので、
蛍光体の粒径が５μ以上であっても、蛍光体の膜強度は
強固となる。粒径が５μｍ以上である蛍光体は、例えば
ハロリン酸塩蛍光体が挙げられる。

【００１９】本発明によれば、結着剤が蛍光体に対して
２〜１０質量％のボレートを主成分として蛍光体層中に
分散されているので、蛍光体層の膜強度が強固となり、
蛍光体層に剥がれやピンホールが発生しにくく、蛍光体
の粒径が５μｍ以上である蛍光体を任意所望に用いるこ
とができる。

【００２０】請求項４に記載の蛍光ランプの発明は、請
求項１ないし３のいずれか一記載の蛍光ランプにおい
て、結着剤はボレートとカルシウムパイロからなり、ボ
レートが７０〜９０％の質量を有することを特徴とす
る。

【００２１】カルシウムパイロは、粒子間結合を高める
ものである。

【００２２】ボレートは、例えば（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）
Ｏ・Ｂ_２Ｏ_７や（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・Ｂ _２Ｏ_７、カルシウム
パイロは、例えばＣａ_２Ｐ_２Ｏ_７である。

【００２３】カルシウムパイロに対するボレートの質量
は５０％以上が好ましい範囲である。しかし、結着剤の
塗布条件によっては、ボレートの質量が７０％を下回る
と、バルブとの結着作用が弱くなりやすく、蛍光体層が
剥がれやすくなる。また、ボレートの質量が９０％を上
回ると、蛍光体とバルブとの結着が密となり、蛍光体が
バルブ中のナトリウム（Ｎａ）拡散の影響を受けたり、
ボレートがバルブ中に入り込むため、全光束が低くなる
とともに、バルブの強度が低下する。したがって、結着
剤は、ボレートが７０〜９０％の質量を有するようにし
た。

【００２４】本発明によれば、結着剤はボレートとカル
シウムパイロからなり、ボレートが７０〜９０％の質量
を有するので、全光束が低下することなく、蛍光体層が
剥がれにくいものとなる。

【００２５】請求項５に記載の照明装置の発明は、請求
項１ないし４のいずれか一記載の蛍光ランプと；この蛍
光ランプを支持している照明装置本体と；電源と蛍光ラ
ンプとの間に電気的に介在し、蛍光ランプを点灯させる
点灯装置と；を具備していることを特徴とする。

【００２６】照明装置は、蛍光ランプの放射光を何らか
の照明に利用する装置であればよく、例えば、各種照明
器具、表示装置、ＯＡ機器などの読取装置などである。

【００２７】本発明によれば、蛍光体層に剥がれやピン
ホールが発生しにくい蛍光ランプを具備しているので、
品質および信頼性の向上した照明装置が提供される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００２９】まず、本発明の第１の実施形態について説
明する。

【００３０】図１は、本発明の第１の実施形態を示す一
部破断、一部拡大断面正面図である。図中、１は蛍光ラ
ンプ、２はバルブ、３は蛍光体層、４は結着剤、５は電
極手段、６はペレットである。

【００３１】蛍光ランプ１は、２０Ｗの直管形蛍光ラン
プである。バルブ２は、主要部が例えば細長い透光性の
ガラス管からなり、内部には水銀およびアルゴンなどの
希ガスからなる放電媒体が封入されている。蛍光体層３
は、バルブ２の内側に直接的に形成されている。そし
て、蛍光体層３を形成する蛍光体はハロリン酸カルシウ
ム蛍光体であり、その平均粒径は８μｍである。

【００３２】結着剤４は、ボレートとカルシウムパイロ
からなり、蛍光体層３中に分散されている。そして、ボ
レートの質量は、蛍光体の質量に対して２〜１０％とな
るようにして蛍光体層３中に添加されている。また、ボ
レートは、結着剤４の７０〜９０％の質量を有するよう
にしている。

【００３３】そして、バルブ２の両端には、電極手段と
しての一対のフィラメント電極５，５がステム７，７を
介して封装されている。また、バルブ２の両端には、接
続ピン８，８を備えた一対の口金９，９が取り付けられ
ており、接続ピン８，８は、インナーウェルズ１０，１
０を介してフィラメント電極５，５の両端にそれぞれ接
続されている。

【００３４】ペレット６，６は２個のＺｎ−Ｈｇ合金か
らなるアマルガムであり、バルブ２の内側に形成された
蛍光体層３上を移動可能に封入されている。このペレッ
ト６，６は、各々、粒径０．８ｍｍ、水銀質量は６ｍｇ
である。ペレット６，６は、バルブ２内に封入される
と、ペレット６，６の外面側にリッチに分布する部分か
ら水銀を放出し、点灯状態においては純水銀とほぼ同じ
水銀蒸気圧を生じる。水銀を放出した後はＺｎリッチの
多孔質構造体となるが、消灯して温度が室温まで低下す
ると、水銀が徐々に多孔質構造体に吸着され再びアマル
ガムを形成するが、その速度はかなり遅いものである。

【００３５】図２は、蛍光ランプ１の製造方法を説明す
る要部断面図である。バルブ２の主要部をなすガラス管
に常法により蛍光体層３を形成し、ガラス管の両端に電
極５を有するステム７を封着してバルブ２を構成する。
その後、ガラス管を加熱排気し、アルゴンなどの希ガス
およびアマルガムのペレット６，６をガラス管の一端に
接続された細管１１を経由して封入する。ガラス管は上
記加熱の余熱または別途加熱により、ペレット６，６を
水銀放出温度以上に加熱すると、ペレット６，６は水銀
を放出する。

【００３６】希ガスは、水銀をペレット６，６により封
入し排気した後に封入してもよいし、バルブ２の一端か
ら排気しながら他端からペレット６，６を封入してもよ
い。

【００３７】次に、上記実施形態の作用について述べ
る。

【００３８】表１は、簡易振動試験器で蛍光体層３上に
おいてペレット６，６を強制的に移動させた試験結果で
あり、蛍光体層３を形成する蛍光体に添加された結着剤
４のボレート量に対する蛍光ランプ１の全光束（ルーメ
ン）および膜剥がれの状態を示したものである。表中、
全光束は任意の位置における測定値である。また、膜剥
がれの×印はバルブ２に外観不良を生じさせる程度に膜
剥がれが発生した状態、Δ印は目視では認識できない程
度であり、品質上障害を生じさせない程度に膜剥がれが
発生した状態、〇印は膜剥がれが発生しなかった状態を
示す。

【表１】

【００３９】表１は、ボレート添加量が２％以上、好ま
しくは４％以上であれば、蛍光体層３の膜強度が強固と
なり、蛍光体層３上をペレット６，６が移動しても膜剥
がれが生じにくくなることを示している。また、ボレー
ト添加量が１０％を超えると、全光束が低下して光出力
が減少することを示している。すなわち、表１より、ボ
レート添加量が２〜１０％の範囲内では、蛍光ランプ１
からの全光束（光出力）がほぼ一定であり、蛍光体層３
の膜剥がれも品質上障害となる程度に生じないことが判
った。

【００４０】したがって、結着剤４のボレートを主成分
として蛍光体層３の蛍光体に対して２〜１０質量％有し
て蛍光体層３中に分散されることにより、蛍光体の発光
量が減少することなく、蛍光体層３上を移動するアマル
ガムのペレット６，６によって蛍光体層３に膜剥がれや
ピンホールが発生することを防止できる。

【００４１】また、表２は、結着剤４を構成するボレー
トおよびカルシウムパイロの質量比率に対する蛍光ラン
プ１の全光束（ルーメン）および蛍光体層３の膜剥がれ
の状態を示したものであり、簡易振動試験器で蛍光体層
３上においてペレット６，６を強制的に移動させた試験
結果である。表中の×印および〇印の状態は、表１に示
したとおりである。

【表２】

【００４２】表２は、ボレートとカルシウムパイロから
なる結着剤４において、ボレートの質量比率が７０〜９
０％の範囲内であれば、蛍光ランプ１からの全光束（光
出力）がほぼ一定であり、蛍光体層３の膜強度が強固と
なり、蛍光体層３上をペレット６，６が移動しても膜剥
がれが生じにくくなることを示している。

【００４３】したがって、ボレートが７０〜９０％の質
量を有するように結着剤４を構成することにより、蛍光
体層３上を移動するアマルガムのペレット６，６によっ
て蛍光体層３に膜剥がれやピンホールが発生することを
防止できる。

【００４４】表１および表２における試験結果は、蛍光
体層３を形成する蛍光体の平均粒径が８μｍのときのも
のである。通常、蛍光体の粒径が小さくなるほど、蛍光
体層３の膜強度は大きくなる傾向にある。そして、蛍光
体の粒径が５μｍ以上になると、蛍光体層３の構造が比
較的粗となり、蛍光体層３上を移動するアマルガムのペ
レット６，６によって、蛍光体層３に膜剥がれやピンホ
ールが発生しやすくなる。しかしながら、表１に示すよ
うに、結着剤４のボレートを蛍光体層３の蛍光体の質量
に対して２〜１０％有して蛍光体層３中に分散させるこ
と、また、表２に示すように、結着剤４をボレートが７
０〜９０％の質量を有するように構成することにより、
蛍光体層３の膜強度が強固となり、蛍光体層３上を移動
するアマルガムのペレット６，６によって蛍光体層３に
膜剥がれやピンホールが発生することを防止できる。し
たがって、粒径が５μｍ以上である任意所望の蛍光体、
例えばハロリン酸塩蛍光体を用いることができる。

【００４５】また、ペレット６，６は、その粒径が０．
８ｍｍである。その結果、ペレット６，６は、封入装置
への付着が生じにくく、封入装置よりバルブ２内に封入
しやすい。また、質量が大きいものではないので、蛍光
体層３上を移動するときに音があまり気にならないとと
もに蛍光体層３に対する衝撃が小さいものとなり、蛍光
体層３に剥がれやピンホールを発生させにくくする。す
なわち、バルブ２の外観不良を防止することができる。

【００４６】そして、ペレット６，６の粒径が０．５〜
１．３ｍｍの範囲内では、同様に、蛍光体層３に剥がれ
やピンホールが発生せず、バルブ２の外観不良を防止す
ることができた。

【００４７】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００４８】図３は、本発明の第２の実施形態を示す照
明装置の外観図である。

【００４９】図３に示す照明装置１２は、天井１３に直
付けされた照明器具であり、照明装置本体としての照明
器具本体１４、蛍光ランプ１５および点灯装置１６など
から構成されている。蛍光ランプ１５は、図１に示す構
成を有しており、照明器具本体１４に設けられたランプ
ソケット１７，１７に装着されている。すなわち、照明
器具本体１４は、蛍光ランプ１５を支持している。点灯
装置１６は照明器具本体１４内に収容され、図示しない
電源と蛍光ランプ１５との間に電気的に介在している。
そして、点灯装置１６は、蛍光ランプ１５を高周波で点
灯させる。照明器具本体１４は、天井１３に図示しない
ネジなどによって固定されている。

【００５０】点灯装置１６が給電されると、点灯装置１
６は高周波電力を出力して蛍光ランプ１５を点灯させ
る。

【００５１】照明器具１２は、蛍光体層３に剥がれやピ
ンホールが発生しにくい蛍光ランプ１を具備しているの
で、蛍光ランプ１の外観が損なわれず、高い品質および
信頼性を提供することができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、結着剤が蛍光
体に対して２〜１０質量％のボレートを主成分として蛍
光体層中に分散されているので、蛍光体の発光量が減少
することなく蛍光体層の膜強度が強固となり、蛍光体層
上を移動するアマルガムのペレットによる蛍光体層の剥
がれやピンホールの発生を防止することができる。

【００５３】請求項２の発明によれば、アマルガムのペ
レットの粒径が０．５〜１．３ｍｍであるので、ペレッ
トが蛍光体層上を移動しても蛍光体層に対する衝撃が小
さく、蛍光体層に剥がれやピンホールが発生して外観不
良となることを防止することができる。

【００５４】請求項３の発明によれば、蛍光体に対して
２〜１０質量％のボレートを主成分とする結着剤が蛍光
体層中に分散されているので、蛍光体層の膜強度が強固
となって蛍光体層に剥がれやピンホールが発生しにく
く、蛍光体の粒径が５μｍ以上である任意所望の蛍光体
を用いることができる。

【００５５】請求項４の発明によれば、結着剤はボレー
トとカルシウムパイロからなり、そのボレートが７０〜
９０％の質量を有するので、蛍光体層を剥がれにくくす
ることができる。

【００５６】請求項５の発明によれば、蛍光体層に剥が
れやピンホールが発生しにくい蛍光ランプを具備してい
るので、品質の向上した照明装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す蛍光ランプの一
部破断、一部拡大断面正面図。

【図２】同じく、蛍光ランプの製造方法を説明する要部
断面図。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す照明装置の外観
図。

【符号の説明】

１……蛍光ランプ２……バルブ３……蛍光体層４……結着剤５……電極手段としてのフィラメント電極６……ペレット１２…照明装置としての照明器具１４…照明装置本体としての照明器具本体１６…点灯装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水銀および希ガスからなる放電媒体が封
入された透光性のバルブと；バルブの内側に直接的また
は間接的に形成された蛍光体層と；蛍光体に対して２〜
１０質量％のボレートを主成分として蛍光体層中に分散
された結着剤と；バルブ内に放電を形成させる電極手段
と；バルブの内側に形成された蛍光体層上を移動可能に
封入されたアマルガムのペレットと：を具備しているこ
とを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】アマルガムのペレットは、粒径が０．５
〜１．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の蛍
光ランプ。
【請求項３】蛍光体の粒径が５μｍ以上であることを
特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプ。
【請求項４】結着剤はボレートとカルシウムパイロか
らなり、ボレートが７０〜９０％の質量を有することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の蛍光ラ
ンプ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一記載の蛍
光ランプと；この蛍光ランプを支持している照明装置本
体と；電源と蛍光ランプとの間に電気的に介在し、蛍光
ランプを点灯させる点灯装置と；を具備していることを
特徴とする照明装置。