JP2002075275A - 低圧水銀蒸気放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であ
るとともに、明るさの立ち上りを向上した低圧水銀蒸気
放電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】ＳｉＯ_２、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属を主成分とし、いずれも重量％でＭｇＯが０．５
〜５％、ＳｒＯが０．５〜１０％、ＢａＯが０．５〜７
％で、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ
≦ＳｒＯの組成を備え、実質的に鉛成分を含まないガラ
スからなり、両端に一対の電極２を封装し、内部にアマ
ルガムによって供給される水銀蒸気および希ガスを含む
放電媒体を封入した透光性放電容器１ａを具備してい
る。また、Ｆｅ_２Ｏ_３が０〜０．０３％であると、短波
長側の可視光透過率が大きくなり、全光束が向上する。
ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２を１．０％以下含有すれば、耐ソラ
リゼーション性、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂの外部への透過に
よる悪影響を抑制する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アマルガムを備え
た低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、近年環境問題から小形化
が進展している。特に電球形蛍光ランプおよびコンパク
ト形蛍光ランプにおいては、その傾向が顕著である。し
かし、小形化しても全光束は低下させていないため、そ
の分管壁負荷がますます高くなってきている。

【０００３】管壁負荷が大きくなると、点灯中のランプ
温度が上昇する。そこで、水銀蒸気圧が高くなり過ぎて
発光効率が低下するのを回避するために、アマルガムの
形で水銀蒸気を封入することにより、水銀の最適蒸気圧
を呈する温度がランプ温度に接近するように高く設定し
たり、透光性放電容器の一部に最冷部を形成したりする
ことにより、周囲温度が上昇しても水銀蒸気圧が最適範
囲に接近するように配慮したりしている。

【０００４】一方、電球形蛍光ランプおよびコンパクト
形蛍光ランプなどのコンパクトな蛍光ランプにおいて
は、その透光性放電容器に加工が容易な鉛ガラスが従来
から用いられてきた。鉛ガラスは、ＰｂＯを多量に含有
し、鉛原料の飛散およびガラス溶解時ないし成形、加工
時における鉛成分の揮散による環境汚染などを防止する
ために、多大の作業環境整備費用を要し、また原料費も
嵩むという問題がある。また、鉛の有害性は、上記の問
題に加えて、廃棄の際の土壌汚染、リサイクル時のガラ
ス材料不統一、有害物混入によるリサイクル性低下およ
び環境ホルモン候補物質といった問題も提起している。

【０００５】そこで、近時環境保護の観点から、環境負
荷物質削減への取り組みが急務とされ、蛍光ランプに用
いられている鉛ガラスを無鉛ガラスに変更する必要性が
高くなっている。

【０００６】鉛を含まない軟質ガラスは、従来から既に
いくつか提案されている。たとえば、特開平６−２０６
７３７号公報には、有害なＰｂＯ、Ｆ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ａ
ｓ_２Ｏ_３を含まないガラス組成物が記載されている。特
開平９−１２３３２号公報には、ダンナー法によりステ
ム用ガラスを成形する場合に、ＰｂＯを含まないととも
に、失透の原因になりやすいＢａＯを削減したガラス組
成物が記載されている。特開平６−９２６７７号公報に
は、ＰｂＯを含まないとともに、ＴｉＯ_２およびＣｅＯ
_２により耐ソーラリゼーション性を改善し、またＦｅ_２
Ｏ_３により紫外線吸収性を改善したガラス組成物が記載
されている。特開平１１−２２４６４９号公報には、ガ
ラスによる水銀の消費量を低減して水銀封入量を削減す
るためのガラス組成物が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術の
ガラスを用いてアマルガムを備えた蛍光ランプを製作し
ても、良好な点灯時の明るさの立ち上りを得ることは困
難である。すなわち、蛍光ランプなどの低圧水銀蒸気放
電ランプは、その透光性放電容器内に水銀を封入してい
るために、点灯時の明るさの立ち上りは、透光性放電容
器内の水銀蒸気の拡散速度により左右される。明るさの
立ち上りの１秒以内の極初期においては、点灯前の透光
性放電容器内の飽和水銀蒸気圧により左右されるが、そ
れ以降は透光性放電容器内の最冷部に吸着されていた水
銀の脱離・拡散速度に依存する。純水銀（液体水銀）を
封入した一般の蛍光ランプの場合は、消灯時の水銀蒸気
圧が比較的高く、したがって明るさの立ち上りもその飽
和蒸気圧によってかなりの部分を依存しており、最冷部
に吸着されていた水銀の脱離・拡散による明るさの立ち
上りに対する寄与分は小さい。

【０００８】これに対して、アマルガムを備えてアマル
ガムにより透光性放電容器内の水銀蒸気圧を制御してい
る低圧水銀蒸気放電ランプは、一般に消灯時の水銀蒸気
圧が比較的低く、その飽和蒸気圧による明るさの立ち上
りに対する寄与率が小さい。したがって、明るさの立ち
上りの大部分は、透光性放電容器内の最冷部に吸着され
ていた脱離・吸着に左右されることになる。

【０００９】本発明者らは、水銀の脱離・拡散速度が透
光性放電容器のガラス組成に左右されることを発見し
た。特にガラスの組成中、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＭｇＯ
の組成比が脱離・拡散速度に大きく影響することを見出
した。一般に、水銀原子の吸着・脱離は水銀原子と接触
する物質との間で発生する静電吸引力で説明される。こ
の両者の静電吸引力が大きいと、水銀は脱離しにくく、
いつまでも接触界面に吸着したままとなる。また、反対
に静電吸引力が小さいと、水銀は接触界面から容易に脱
離する。

【００１０】そこで、本発明者らは、水銀の吸着、脱離
が低圧水銀蒸気放電ランプの明るさの立ち上りに影響す
るメカニズムとして一つのモデルを仮定した。すなわ
ち、このモデルは、明るさの立ち上りが良好になるため
には、水銀とこれに接触する物質との間に適度な静電吸
引力が必要である、という内容である。さらに、詳述す
れば、両者の静電吸引力が大きすぎる場合、いつまでも
水銀は接触界面に取り込まれたままで放電空間へ拡散さ
れないで明るさの立ち上りは悪くなる。反対に、両者の
静電吸引力が小さすぎる場合、透光性放電容器の殆どの
水銀は、消灯中にアマルガムに移動する。そうすれば、
明るさの立ち上りは、アマルガムという一点に集中した
水銀からの補給に依存することになる。この状態におい
ては、前述したように明るさの立ち上りが悪い。これに
対して、両者の静電吸引力が適度な場合、透光性放電容
器の各所に水銀が吸着されており、低圧水銀蒸気放電ラ
ンプを点灯すると、トラップされていた各所から水銀が
脱離し、明るさの立ち上りに参加してそれを良好にす
る。

【００１１】上述のモデルにおいて、本発明者は、水銀
をトラップする物質としてガラスに注目した。蛍光ラン
プの場合、ガラスからなる透光性放電容器の内面は殆ど
保護膜や蛍光体層で覆われているが、封止端部や放電路
の屈曲部に形成される接合部などにおいては、ガラスが
放電空間に露出している。これらのガラスの露出部が蛍
光ランプの消灯中に水銀を吸着して、点灯と同時に露出
部から水銀が脱離し、透光性放電容器内に拡散すれば、
放電に参加して明るさの立ち上りに寄与し得ると想定し
た。

【００１２】以上説明したモデルおよび想定に基づいて
実験の結果、これらが確認され、本発明をなすに至っ
た。

【００１３】本発明は、透光性放電容器のガラスを改良
して、無鉛であるとともに、明るさの立ち上りを向上し
た低圧水銀蒸気放電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。

【００１４】また、本発明は、透光性放電容器のガラス
を改良して、無鉛であるとともに、光束を向上した低圧
水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供
することを他の目的とする。

【００１５】さらに、本発明は、透光性放電容器のガラ
スを改良して、無鉛であるとともに、紫外線透過を抑制
した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装
置を提供することを他の目的とする。

【００１６】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の蛍光ラ
ンプは、重量％でＳｉＯ_２ ６０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３
１〜５％、Ｌｉ_２Ｏ １〜５％、Ｎａ_２Ｏ ５〜１０
％、Ｋ_２Ｏ １〜１０％、ＣａＯ ０．５〜５％、Ｍｇ
Ｏ ０．５〜５％、ＳｒＯ ０．５〜１０％、ＢａＯ
０．５〜７％を含み、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつ
ＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた実質的に鉛を含
有しないガラスからなる透光性放電容器と；透光性放電
容器の両端に封装された一対の電極と；透光性放電容器
の内部に封入された水銀蒸気および希ガスを含む放電媒
体と；透光性放電容器内に導入されて放電媒体の水銀蒸
気を供給するアマルガムと；を具備していることを特徴
としている。

【００１７】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１８】＜低圧水銀蒸気放電ランプについて＞低圧
水銀蒸気放電ランプは、低圧水銀蒸気放電を行う放電ラ
ンプである。そして、低圧水銀蒸気放電によって主とし
て波長２５４ｎｍの紫外線が放電空間から放射されるの
で、この紫外線をそのまま透光性放電容器の外部へ導出
して利用するように構成してもよいし、また紫外線を蛍
光体層に照射して、これを励起することにより、さらに
波長の長い紫外線、可視光または赤外線に波長変換して
利用することができる。

【００１９】そうして、前者には殺菌ランプがある。ま
た、後者のうち波長の相対的に長い紫外線を得るものに
はブラックライトおよびケミカルランプ、可視光を得る
ものには一般に称されるところの蛍光ランプ、さらに赤
外線を得るものには赤外線蛍光ランプなどがある。

【００２０】したがって、本発明において、「低圧水銀
蒸気放電ランプ」とは、上記の各ランプを包含する概念
であることを意味する。

【００２１】＜透光性放電容器について＞透光性放電容
器は、バルブの両端をたとえば端板などを用いて封止す
るか、または用いないで直接封止することにより形成さ
れる。端板を用いて封止する場合、端板の部分は、一般
的にはステムによって構成される。ステムを用いる場
合、フレアステム、ビードステムおよびボタンステムな
どの既知のステム構造を採用することができる。また、
直接封止する場合は、ピンチシールなどを採用すること
ができる。

【００２２】（ガラス組成について）透光性放電容器の
ガラス組成は、上記の構成を備えた実質的に鉛を含有し
ない軟質ガラスからなる。以下、各成分について以下説
明する。なお、成分比率の「％」は、いずれも重量％を
意味する。

【００２３】ＳｉＯ_２は、ガラス形成の主成分であり、
６０未満では化学的、物理的にガラスの強度が低下する
ので、不可である。また、７５％を超えると、軟化温度
が高くなるので、不可である。

【００２４】Ａｌ_２Ｏ_３は、化学的耐久性を付与する
が、１％未満であると、十分な化学的耐久性が得られな
いので、不可である。また、５％を超えると、高温で粘
度が高くなりすぎるので、不可である。

【００２５】Ｌｉ_２Ｏは、溶融温度を低下するとともに
加工性が良好になるが、１％未満では十分な効果が得ら
れないので、不可である。また、５％を超えると、熱膨
張係数が小さくなりすぎるので、不可である。

【００２６】Ｎａ_２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用
があり、溶融、成形および加工温度を下げることができ
るが、５％未満では十分な効果が得られないので、不可
である。また、１０％を超えると、ガラスの粘度が低く
なるとともに、熱膨張係数が大きくなりすぎるので、不
可である。

【００２７】Ｋ_２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用が
あり、溶融、成形および加工温度を下げるとともに、ガ
ラスに光沢を与えることができるが、１未満では十分な
効果が得られないので、不可である。また、１０％を超
えると、ガラスの粘度が低くなりすぎるので、不可であ
る。

【００２８】ＣａＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加
工時の温度では粘度が高め、さらに固まる速度を速める
が、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不
可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる
傾向が強くなるので、不可である。

【００２９】ＭｇＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加
工時の固まる速度を速め、かつ熱膨張係数を小さくする
が、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不
可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる
傾向があるので、不可である。

【００３０】ＳｒＯは、ガラスの硬度および化学的耐久
性を向上させるが、０．５％未満では十分な効果が得ら
れないので、不可である。また、１０％を超えると、ガ
ラスを失透させる傾向が増すので、不可である。

【００３１】ＢａＯは、アルカリ成分の含有量を少なく
してもガラスの粘性を下げるが、０．５％未満では十分
な効果が得られないので、不可である。また、７％を超
えると、泡切れが悪くなり作業温度範囲も狭くなるの
で、不可である。

【００３２】上記の範囲に加えて、ＳｒＯ／ＢａＯ≧
１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの条件を満足す
る場合に、透光性放電容器が電気陰性度が適当であるた
めに、適度な水銀吸着性を示す。

【００３３】なお、本発明において、「実質的に鉛を含
有しない」とは、鉛成分を全く含有していない場合およ
び鉛成分を不純物成分程度に含んでいる場合を含む意味
である。また、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏのアル
カリ金属酸化物Ｒ_２Ｏの合計よりＣａＯ、ＭｇＯ、Ｓｒ
ＯおよびＢａＯのアルカリ土類酸化物ＲＯの合計を多く
することにより、水銀がガラスとアマルガムを形成する
ことによる水銀の消費が抑制されるとともに、ガラスに
よる蛍光体のダメージが抑制されて、光束維持率が向上
する。

【００３４】（形状および大きさについて）透光性放電
容器は、直管形、環形、Ｕ字状、半円状、Ｕ字状部分を
２〜４個直列に接続するとともに適当な配置にした形状
など種々の形状であることを許容する。たとえば、高周
波点灯専用形蛍光ランプの場合、直管形、円環形および
２重円環形などの形状をなしている透光性放電容器を用
いることができる。また、コンパクト形蛍光ランプの場
合、Ｕ（またはＨ）字状、Ｍ（またはＷ）字状、ダブル
Ｕ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状などの形状
をなしている透光性放電容器を用いることができる。透
光性放電容器がＵ字状をなしている場合、一つの屈曲部
（または連結部）と、その両側に２つの直線状部分とが
形成される。要するに、単一のＵ字状の単位バルブによ
り形成される。また、Ｍ（またはＷ）字状をなしている
場合、二つまたは三つの屈曲部（または連結部）と、４
つの直線状部分とが形成される。なお、上記で屈曲部が
二つの態様は、三つの屈曲部（または連結部）のうち一
つが連結管により構成される場合である。要するに、二
つのＵ（またはＨ）字状の単位バルブを同一平面上で横
に並べて直列に接続して形成される。さらに、トリプル
Ｕ字状の場合、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブ
を仮想円に沿って等配してほぼ三角形をなすように配置
した形状や、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブを
前後に重ねて配置した形状などをいう。さらにまた、カ
ルテットＵ字状の場合、４個のＵ（またはＨ）字状の単
位バルブ仮想円に沿って等配したり、前後に重ねて配置
したりした形状をいう。一方、電球形蛍光ランプの場
合、ダブルＵ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状
などの形状をなしている透光性放電容器を用いることが
できる。

【００３５】また、バルブの管径および透光性放電容器
の管軸、換言すれば放電路に沿った長さは制限されな
い。しかし、一般的には透光性放電容器の管径は４０ｍ
ｍ以下、また管軸に沿った長さは２４００ｍｍ以下であ
る。一般に、水銀蒸気を供給するためにアマルガムを備
えた低圧水銀蒸気放電ランプは、管壁負荷が相対的に大
きな場合に見られる。たとえば、高周波点灯専用形蛍光
ランプの場合、管径１５〜２５．５ｍｍ、管軸に沿った
長さ５００〜２４００ｍｍである。また、コンパクト形
蛍光ランプの場合、管径２５ｍｍ以下、たとえば１２〜
２４ｍｍ、管軸に沿った長さ２４００ｍｍ以下、たとえ
ば２００〜２３００ｍｍである。さらにまた、電球形蛍
光ランプの場合、管径１３ｍｍ以下、たとえば８〜１３
ｍｍ、管軸に沿った長さ５００ｍｍ以下、たとえば４０
０〜５００ｍｍである。また、液晶バックライトや車載
用など従来主として冷陰極が用いられている蛍光ランプ
の場合には、主として管径１０ｍｍ以下で１ｍｍ程度ま
での透光性放電容器が用いられる。

【００３６】（窓部について）「窓部」とは、透光性放
電容器のガラスが放電空間に露出した部分をいう。窓部
は、透光性放電容器内の適所に形成される。たとえば、
保護膜およびまたは蛍光体層を配設しない殺菌ランプの
ような低圧水銀蒸気放電ランプの場合は、透光性放電容
器の全内面がガラスの露出部になる。また、保護膜およ
びまたは蛍光体層を配設する場合であったとしても、封
止部近傍や、Ｕ（またはＨ）字状のガラス管の複数を連
結管で接続して１本の細長くて屈曲した透光性放電容器
においては連結管とＵ字状のガラス管との接続部近傍に
は、ガラス溶着を確実に行うために、保護膜や蛍光体層
を予め除去すれば、当該部分ではガラスが露出した部位
が形成され、これが窓部として作用する。しかし、要す
れば、上記以外の個所に各別に窓部を形成してもよい。

【００３７】＜電極について＞電極は、透光性放電容器
内部の両端近傍に配設されて透光性放電容器とともに、
放電路を形成する。

【００３８】また、電極は、フィラメント電極、セラミ
ックス電極などを用いることができる。

【００３９】さらに、電極を透光性放電容器の両端に封
装するには、フレアステム、ピンチシールステム、ボタ
ンステムなど適当な手段を用いることができる。なお、
排気、放電媒体の封入のためにステムに細管を接続した
ものを用いることができる。

【００４０】＜放電媒体について＞放電媒体は、希ガス
および水銀蒸気を含んで構成されている。

【００４１】希ガスは、蛍光ランプの放電開始を容易に
するために用いられ、アルゴン、クリプトンなどを数百
ないし１ｋＰａ程度透光性放電容器内に封入される。

【００４２】水銀蒸気は、後述するアマルガムから供給
される。

【００４３】＜アマルガムについて＞アマルガムは、放
電媒体の水銀蒸気の供給源として備えられている。アマ
ルガムには、最適水銀蒸気圧の温度が高温タイプと純水
銀（液体水銀）に近い低温タイプとがあるが、そのいず
れであってもよい。高温タイプとしては、たとえばＢｉ
−Ｉｎ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇなどの組成のも
のを使用することができる。この場合、明るさの立ち上
がりを良好にするために、４．５重量％以上の水銀を含
むものを用いることができる。低温タイプとしては、た
とえばＢｉ−Ｓｕ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｈｇなどを用い
ることができる。また、アマルガムを用いる場合、アマ
ルガムを直接透光性放電容器の内部に封入してもよい
し、細管内に留置して水銀蒸気圧のみが透光性放電容器
内に作用するようにしてもよい。さらに、上記のアマル
ガムを主アマルガムとし、これに加えてインジウムなど
の透光性放電容器内の水銀蒸気を吸着してアマルガムを
容易に形成する金属からなる補助アマルガムを用いて始
動時の水銀蒸気圧の立ち上がりを早めるように構成する
ことができる。なお。補助アマルガムは、電極の近傍や
放電路の中間部に配設することができる。

【００４４】＜その他の構成について＞ １ 蛍光体層について 透光性放電容器の内面側に所望により蛍光体層を配設す
ることができる。

【００４５】蛍光体層は、透光性放電容器の内面に直接
接触して形成してもよいし、アルミナなどの保護膜およ
びまたは酸化チタンなどの反射膜を介して間接的に形成
してもよい。

【００４６】２ 保護膜について 透光性放電容器の内面に所望により保護膜を配設するこ
とができる。

【００４７】＜本発明の作用について＞本発明において
は、透光性放電容器を前記所定の組成からなる軟質ガラ
スを用いて構成していることにより、ガラスが適当な帯
電傾向（電気陰性度）となって、ガラスが放電空間に露
出している窓部に適度の水銀吸着性が付与される。その
ため、低圧水銀蒸気放電ランプの消灯中に透光性放電容
器の窓部に水銀が吸着される。なお、透光性放電容器の
窓部は、封止部やたとえば２つのＵ字状のガラス管と連
結管との接続部などに形成される部分を利用することが
できるので、各別な構造を必要としないし、透光性放電
容器の長手方向に適当に分散させることができる。

【００４８】そうして、低圧水銀蒸気放電ランプが点灯
すると、透光性放電容器の窓部に吸着されていた水銀が
一斉に脱離して透光性放電容器の内部へ拡散する。この
ため、点灯の極初期すなわち約１０秒以内の明るさの立
ち上りが速くなる。

【００４９】また、本発明において用いるガラスは、鉛
成分を実質的に含有していないので、環境保護上問題が
ない。

【００５０】請求項２の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
透光性放電容器の内面に形成された保護膜と；保護膜の
内面側に形成された蛍光体層と；保護膜および蛍光体層
が部分的に欠如し透光性放電容器のガラスが放電空間に
露出して形成された窓部と；を具備していることを特徴
としている。

【００５１】＜保護膜について＞保護膜としては、Ａｌ
２Ｏ３の微粒子を主体とする膜構成を用いることができ
る。結晶構造は、β形およびα形のいずれでもよい。

【００５２】＜蛍光体層について＞蛍光体層は、保護膜
を介して透光性放電容器の内面側に間接的に形成する。

【００５３】使用する蛍光体は、照明目的に応じて任意
所望に選択することができる。たとえば、一般照明用途
に対しては、３波長発光形の蛍光体やハロリン酸塩蛍光
体などの白色発光形の蛍光体を用いることができる。さ
らに、用途によっては紫外線発光形の蛍光体などを用い
ることもできる。

【００５４】＜窓部について＞窓部は、蛍光体層および
保護膜が除去されて、透光性放電容器のガラスが直接放
電空間内に露出している部分である。また、窓部は、透
光性放電容器の封止部近傍、連結管の接続部近傍および
これらの部位以外の個所に格別に形成した部位のいずれ
であってもよい。

【００５５】＜本発明の作用について＞本発明は、構成
要素として保護膜および蛍光体層を具備しているが、作
用は、請求項１におけるのと同様である。

【００５６】請求項３の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプに
おいて、重量％でＦｅ_２Ｏ_３が０〜０．０３％であるこ
とを特徴としている。

【００５７】本発明は、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量を規制して
光束を増加した構成を規定している。

【００５８】すなわち、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量を上記のよ
うに０にするか、または少なく規制すると、ガラスの波
長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が顕著に高くなるのに
伴なって、主に可視光の短波長側の透過率が向上する。
このため、全光束が増加する。なお、本発明において、
「可視光」とは、波長３８０〜７８０ｎｍの光をいう。
また、波長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が高くなる
と、耐ソラリゼーション性および外部へのＵＶ−Ａおよ
びＵＶ−Ｂの透過による悪影響が懸念されるが、この点
については、たとえばＣｅＯ_２やＴｉＯ_２などを添加す
ることにより、抑制することが可能である。

【００５９】しかし、Ｆｅ_２Ｏ_３が０．０３％を超える
と、可視光の透過率の向上が得られないので、可視光の
増加に対しては不可である。

【００６０】そうして、本発明によれば、短波長側の可
視光透過率が大きくなることで、寿命初期の安定時の全
光束が向上する。

【００６１】請求項４の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、重量％でＴｉＯ_２およびＣｅＯ_２
の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有している
ことを特徴としている。

【００６２】本発明は、耐ソラリゼーション性およびＵ
Ｖ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過による悪影響を抑
制するための構成を規定している。

【００６３】すなわち、ＴｉＯ_２およびＣｅＯ_２の少な
くともいずれか一種の含有量を上記のように規制する
と、波長３００ｎｍ付近のガラスの紫外線透過がカット
される。なお、ＴｉＯ_２およびＣｅＯ_２の合計または両
者のいずれか一方が１％以下であればよい。これによ
り、耐ソラリゼーション性の低下が抑制される。また、
ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過が著しく低減す
る。これにより、人体への影響がなくなるとともに、低
圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成樹脂製部品
や製品の劣化を防止することができる。

【００６４】請求項５の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし４のい
ずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；を具備して
いることを特徴としている。

【００６５】本発明において、「照明装置」とは、放電
ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念で
あり、たとえば照明器具、標識灯、液晶などのバックラ
イト装置およびこれを組み込んだパーソナルコンピュー
タ、テレビジョン受像機、ＧＰＳ機器などの各種情報機
器、ならびに画像読取装置およびこれを組み込んだ複写
機、ファクシミリ、スキャナなどのＯＡ機器などを含
む。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００６７】図１は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第１の実施形態としての電球形蛍光ランプを示す正面
図である。

【００６８】図２は、同じく蛍光ランプを展開状態にし
て示す拡大正面図である。

【００６９】図３は、同じく蛍光ランプの底面図であ
る。

【００７０】各図において、１は蛍光ランプ、２は点灯
回路手段、３はカバー、４はキャップ、５は口金であ
る。

【００７１】＜蛍光ランプ１について＞蛍光ランプ１
は、後述する無鉛の軟質ガラスからなり、透光性放電容
器１ａ、電極１ｂ、保護膜（図示を省略している。）、
蛍光体層１ｃ、主アマルガム１ｄ、補助アマルガム１
ｅ、１ｆおよび複数の窓部１ｇを備えている。

【００７２】透光性放電容器１ａは、３本の外径１０ｍ
ｍのＵ字状ガラス管１ａ１を２つの連結管１ａ２によっ
て連結して屈曲した１本の放電路を形成しているととも
に、図３に示すように、各Ｕ字状ガラス管１ａ１が仮想
円周上に等配されて、正三角形の各辺に位置するように
配置され、全体としてコンパクトな形に形成されてい
る。なお、ガラスの組成については後述する。また、各
Ｕ字状ガラス管１ａ１は、その両端にピンチシール部１
ａ３が形成されているとともに、それぞれ１個の細管１
ａ４が一つのピンチシール部１ａ３から外部へ突出して
いる。ピンチシール部１ａ３の形成に際して、Ｕ字状ガ
ラス管１ａ１の内面に予め形成した後述する保護膜およ
び蛍光体層１ｃのうちピンチシールの予定部およびその
近傍の部分を剥離させてガラス加工を容易にしている。
細管１ａ４は、透光性放電容器１ａの内部に連通してい
るが、便宜上中央の細管のみを内部が透視可能に図示し
ている。細管１ａ４は、透光性放電容器１の内部を排気
したり、主アマルガム１ｄの収納や希ガスを封入したり
する際に利用される。連結管１ａ２は、吹き破り法によ
って形成され、当該部分は保護膜および蛍光体層１ｃが
吹き破りの際に剥離している。

【００７３】電極１ｂは、フィラメント電極によって構
成されている。そして、電極１ｂは、タングステン線か
らなるトリプルコイル構造に形成され、３次コイルにア
ルカリ土類金属からなる電子放射性物質が塗布されてい
る。

【００７４】保護膜は、α形Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子からな
る薄い膜からなる。

【００７５】蛍光体層１ｃは、３波長発光形蛍光体から
なり、保護膜の上すなわち内面側に形成されている。

【００７６】主アマルガム１ｄは、透光性放電容器１ａ
の細管１ａ４内に収納されている。また、主アマルガム
１ｄは、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇからなり、粒径約２．０ｍｍ
の粒子１個を細管１ａ４内に留置されるように透光性放
電容器１ａ内に封入されている。

【００７７】補助アマルガム１ｅは、Ｉｎからなり、ス
テンレス基板に鍍金され、ステンレス基板を電極１ｂを
支持する内部導入線に溶接されている。補助アマルガム
１ｆは、１ｅと基本的に同様な構成であるが、透光性放
電容器１ａの中間位置においてＵ字状ガラス管１ａ１の
ピンチシール部１ａ３を貫通した導入線に溶接されて支
持されている。

【００７８】複数の窓部１ｇは、ピンチシール部１ａ３
近傍および連結管１ａ２近傍に形成されている。そし
て、窓部１ｇにおいては、ガラスが直接放電空間内に露
出している。

【００７９】＜点灯回路手段２について＞点灯回路手段
２は、その回路構成の詳細については省略するが、ハー
フブリッジ形インバータを主体として構成されていて、
蛍光ランプ１を付勢して点灯させるもので、後述するカ
バー３内に収納されている。そして、高周波出力端は、
後述するように蛍光ランプ１に所要に接続されている。
また、点灯回路手段２は、配線基板およびこれに実装さ
れた回路部品からなる。そして、主な回路部品は、図１
において配線基板の下面に実装されている。一方、回路
部品は、カバー３の内部の空洞が略逆切頭円錐状をなし
ているので、それに合わせて輪郭が背の高いコンデンサ
などの回路部品を頂点とする概ね逆円錐状になるように
配線基板に実装されている。また、一対のスイッチング
手段は、ＤＩＰ端子を備えたドレイン露出モールドパッ
ケージ形ＭＯＳＦＥＴからなる。

【００８０】＜カバー３について＞カバー３は、白色の
遮光性の耐熱性合成樹脂を成形してカップ状の筒体に構
成されている。そして、基端３ａが細く絞られ、先端３
ｂが開口し、内部が回路部品を収納する空洞を形成して
いる。

【００８１】＜口金４について＞口金４は、Ｅ２６形ね
じ口金からなり、カバー３の基端３ａにポンチによる加
締めによって装着されている。なお、点灯回路手段２の
入力端は口金４のセンターコンタクトと、口金シェルと
に接続されている。

【００８２】＜キャップ５について＞キャップ５は、蛍
光ランプ１および配線基板２ａを支持しているととも
に、カバー３の先端の開口を閉塞している。

【００８３】＜透光性放電容器１のガラス組成について
＞透光性放電容器１のガラス組成（実施例１）は、次ぎ
のとおりである。 ＳｉＯ_２ ６９％ Ａｌ_２Ｏ_３ ２．０％ Ｌｉ_２Ｏ １．５％ Ｎａ_２Ｏ ７．５％ Ｋ_２Ｏ ４．７％ ＣａＯ ３．５８％ ＭｇＯ ２．２％ ＳｒＯ ５．８％ ＢａＯ ３．０％ ＳｒＯ／ＢａＯ≒１．９３ （ＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯ≒０．９０ 次に、第１の実施形態におけるガラス組成の評価結果を
比較例のそれとともに表１に示す。

【００８４】すなわち、上記実施例１を含む請求項１に
示す本発明の範囲（Ｎｏ．１）に対して、ＢａＯ、Ｓｒ
Ｏ／ＢａＯおよびＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯを異ならせ
た比較例（Ｎｏ．２〜１２）を試作して、実施例ともに
明るさの立ち上りを評価した結果を表１に示している。
なお、評価試験は、１時間点灯してから、常温中一昼夜
以上消灯状態で放置した後の蛍光ランプについて、点灯
後１０秒までの明るさの立ち上りを評価した。評価基準
は、鉛ガラス製の透光性放電容器に比較した立ち上りの
程度を評価して以下のとおりとした。 ◎：４０％以上明るい。 ○：２０％以上明るい。 △：５％以上明るい。 ▲：同等の明るさである。

【００８５】

【表１】 Ｎｏ． BaO(重量％) SrO/BaO (MgO+BaO)/SrO 評価 １ ０．５〜７ １．５以上 １以下 ◎ ２ ０．５未満 １．５以上 １以下 △ ３ ７超 １．５以上 １以下 △ ４ ０．５〜７ １．５未満 １以下 ○ ５ ０．５〜７ １．５未満 １超 ○ ６ ０．５〜７ １．５以上 １超 ○ ７ ０．５未満 １．５未満 １以下 △ ８ ０．５未満 １．５未満 １超 ▲ ９ ７超 １．５以上 １超 △ １０ ７超 １．５未満 １超 ▲ １１ ７超 １．５未満 １以下 △ １２ ０．５未満 １．５以上 １超 △ 表１から明らかなように、本発明によれば、透光性放電
容器を構成するガラスは、鉛成分を実質的に含有しない
ので、環境問題を解決するとともに、ＢａＯ、ＳｒＯお
よびＭｇＯの組成および組成比を所定範囲にすることに
より、明るさの立ち上りが比較例に比較して著しく向上
する。

【００８６】次に、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの
第２の実施形態について説明する。本実施形態は、請求
項２に示す発明を内容とする。そして、表２に示すよう
に、発明の範囲内でＦｅ_２Ｏ_３の含有量の異なる実施例
２ないし実施例４および従来のバリウムシリケートガラ
スおよび鉛ガラスを用いた比較例１３および比較例１４
をそれぞれ試作して、寿命初期の全光束を測定した。な
お、％は組成成分量を重量％で示し、また参考に熱膨張
係数α（１０^−７／℃）および作業温度Ｔｓ（℃）も示
している。さらに、相対全光束は、比較例１４を１００
％としている。

【００８７】

【表２】 成分 実施例２ 実施例３ 実施例４ 比較例１３ 比較例１４ ＳｉＯ_２ ６９％ ６９％ ７０％ ７０％ ５６％ Ａｌ_２Ｏ_３ ２．０％ ２．０％ １．９％ １．９％ １．２％ Ｌｉ_２Ｏ １．５％ １．５％ １．４％ １．４％ − Ｎａ_２Ｏ ７．８％ ７．８％ ６．４％ ６．４％ ５．１％ Ｋ_２Ｏ ４．７％ ４．７％ ８．１％ ８．１％ ７．７％ ＣａＯ ３．８％ ３．８％ １．９％ １．９％ ０．１％ ＭｇＯ ２．２％ ２．２％ １．０％ １．０％ − ＳｒＯ ５．８％ ５．８％ ５．４％ ５．４％ − ＢａＯ ３．０％ ３．０％ １．５％ １．５％ − Ｆｅ_２Ｏ_３ ０．０３％ ０．０2％ ０．０３％ ０．０４％ − ＰｂＯ − − − − ２９％ α ９５ ９５ ９４ ９４ ９２ Ｔｓ ６７６ ６７５ ６７６ ６７５ ６２０ 相対全光束 １０２ １０３ １０１ １００ １００ 表２から明らかなように、本実施形態においては、Ｆｅ
_２Ｏ_３の組成比を所定範囲にすることにより、相対全光
束が比較例に比較して向上する。なお、図示していない
が、第１の実施形態の作用効果も有する。

【００８８】図４は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第２の実施形態における他の実施例の分光透過率特性
を比較例のそれとともに説明するグラフである。図にお
いて、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、
それぞれ示す。図中、曲線Ａは実施例５線Ｂは比較例１
５、曲線Ｃは比較例１６、をそれぞれ示す。そして、Ｆ
ｅ_２Ｏ_３が重量％で、実施例５は０．０２３％、比較例
１５は０．０４６％、比較例１６は０．０５９％であ
る。

【００８９】図から明らかなように、本実施形態におい
ては、透過率の立ち上り部が波長３００ｎｍより短波長
側に位置する。また、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の
透過率が相対的に若干高くなっている。これに対して、
比較例１５、１６においては、透過率の立ち上り部が波
長３００ｎｍ近傍にあるとともに、波長３８０〜４００
ｎｍの範囲の透過率が相対的に若干低くなっている。こ
のため、本実施形態においては、比較例に比較して、波
長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が高くなり、これ
が全光束増加をもたらす。

【００９０】図５は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第３の実施形態における実施例の分光透過率特性を比
較例のそれとともに示すグラフである。本実施形態は、
実施例の構成に加えてＣｅＯ_２を重量％で１％以下含ん
でいる。図中、曲線Ｄは実施例６、曲線Ｅは実施例７、
曲線Ｆは比較例１７、をそれぞれ示す。そして、ＣｅＯ
が重量％で、実施例６は０．５％、実施例７は１．０％
をそれぞれ含有し、比較例１７は０％で含有していな
い。

【００９１】図から理解できるように、本実施形態にお
いては、紫外線の透過量を制御することができる。

【００９２】図６は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第４の実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示
す一部切欠一部断面正面図である。

【００９３】図において、１１は透光性放電容器、１
２、１２は一対の電極、１３Ａ、１３Ｂは細管、１４は
蛍光体層、１５はアマルガム、１６は口金、１７はスペ
ーサである。

【００９４】透光性放電容器１１は、第１の実施形態と
同じ組成のガラスからなり、管径１７．５ｍｍ、長さ１
１００ｍｍの軟質ガラス管からなる一対の直線部１１
ａ、１１ａ、連通部１１ｂおよびフレアステム１１ｃを
備えている。一対の直線部１１ａ、１１ａは、互いに接
近して平行に配置され、それぞれ一端が気密に閉塞され
ている。連通部１１ｂは、直線部１１ａの一端から他端
側へ若干後退した位置に吹き破り法によって形成されて
Ｈ字状をなして配設されている。フレアステム１１ｃ
は、一対の直線部１１ａ、１１ａの他端に封止され、一
対の導入線１１ｃ１および後述する細管１３Ａ、１３Ｂ
を備えている。そして、フレアステム１１こよびその近
傍に窓部１１ｄが形成されている。

【００９５】一対の電極１２、１２は、フレアステム１
１ｃの一対の内部導入線１１ｃ１間に継線されている。

【００９６】細管１３Ａ、１３Ｂは、ともにフレアステ
ム１１ｃに透光性放電容器１１内に連通しながら一体に
形成され、外方へ突出した先端が封止されている。透光
性放電容器１１の一端に配設される細管１３Ａは、さら
に中間にネック部１３Ａ１を備えている。なお、透光性
放電容器１１の他端に配設される細管１３Ｂにはネック
部を備えていない。

【００９７】蛍光体層１４は、３波長発光形の蛍光体か
らなり、透光性放電容器１１の一対の直線部１１ａの内
面に形成されている。

【００９８】アマルガム１５は、ビスマス（Ｂｉ）−ス
ズ（Ｓｎ）−水銀（Ｈｇ）からなり、細管１３Ａ内に封
入されている。

【００９９】口金１６は、透光性放電容器１１の両端部
を抱持するように透光性放電容器１１に装着されてい
る。なお、１６ａは口金ピンである。

【０１００】スペーサ１７は、透光性放電容器１１の一
対の直線部１１ａ、１１ａ間に挿入されて直線部１１ａ
の振動や衝撃による破損を防止している。

【０１０１】図７は、本発明の照明装置の一実施形態と
してのコンパクト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示
す断面図である。

【０１０２】図において、２１は照明装置本体、２２は
コンパクト形蛍光ランプである。

【０１０３】照明装置本体２１は、基体２１ａ、反射板
２１ｂおよび点灯装置２１ｃを備えている。基体２１ａ
は、断面切頭円錐形で、下面周縁に枠縁２１ａ１が形成
されている。そして、枠縁２１ａ１を天井の開口に下面
から当接した状態で天井に埋設される。反射板２１ｂ
は、断面Ｖ字状をなしていて、基体２１ａ内を２分する
ように配置されている。点灯装置２１ｃは、反射板２１
ｂの内部に配設されている。そうして、照明装置本体２
１の内部には、基体２１ａおよび反射板２１ｂにより２
列の細長い凹窪部２１ｄが平行に形成されている。な
お、図示していないが、凹窪部２１ｄの長手方向の一端
部にランプソケットが配設されている。

【０１０４】コンパクト形蛍光ランプ２２は、図６に示
す構造を備えていて、その一対が照明装置本体２１内の
凹窪部２１ｄ内においてランプソケットに装着されてい
る。

【０１０５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ＳｉＯ_２、ア
ルカリ金属およびアルカリ土類金属を主成分とし、いず
れも重量％でＭｇＯが０．５〜５％、ＳｒＯが０．５〜
１０％、ＢａＯが０．５〜７％で、ＳｒＯ／ＢａＯ≧
１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた
実質的に鉛を含有しないガラスからなり、両端に一対の
電極を封装し、内部にアマルガムによって供給される水
銀蒸気および希ガスを含む放電媒体を封入した透光性放
電容器を具備していることにより、消灯時に水銀が透光
性放電容器のガラスに吸着し、点灯時に脱離して、放電
空間に拡散するので、点灯直後の極初期の明るさの立ち
上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供すること
ができる。

【０１０６】請求項２の発明によれば、加えて透光性放
電容器の内面に保護膜と、その内面側の蛍光体層と、保
護膜および蛍光体層が部分的に欠如して透光性放電容器
のガラスが放電空間露出に露出して形成された窓部とを
具備していることにより、蛍光ランプであっても、消灯
時に水銀が透光性放電容器の窓部に吸着し、点灯時に脱
離して、放電空間に拡散するので、点灯直後の極初期の
明るさの立ち上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを
提供することができる。

【０１０７】請求項３の発明によれば、加えて重量％で
Ｆｅ_２Ｏ_３が０〜０．０３％であることにより、短波長
側の可視光透過率が大きくなり、寿命初期の安定時の全
光束が向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供すること
ができる。

【０１０８】請求項４の発明によれば、加えて重量％で
ＴｉＯ_２およびＣｅＯ_２の少なくともいずれか一種を
１．０％以下含有していることにより、波長３００ｎｍ
付近の紫外線透過がカットされて、耐ソラリゼーション
性の低下が抑制されるとともに、ＵＶ−ＡおよびＵＶ−
Ｂの外部への透過が著しく低減して、人体への影響がな
く、かつ低圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成
樹脂製部品や製品の劣化を防止した低圧水銀蒸気放電ラ
ンプを提供することができる。

【０１０９】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４の効果を有する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】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１の実施
形態としての電球形蛍光ランプを示す正面図

【図２】同じく蛍光ランプを展開状態にして示す拡大正
面図

【図３】同じく蛍光ランプの底面図

【図４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施
形態における実施例の率特性を比較例のそれとともに説
明するグラフ

【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施
形態における実施例の分光透過率特性を比較例のそれと
ともに示すグラフ

【図６】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施
形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示す一部切欠一
部断面正面図

【図７】本発明の照明装置の一実施形態としてのコンパ
クト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示す断面図

【符号の説明】

１…蛍光ランプ １ａ…透光性放電容器 １ａ１…Ｕ字状ガラス管 １ａ２…連結管 １ａ３…ピンチシール部 １ａ４…細管 １ｂ…電極 １ｃ…蛍光体層 １ｄ…主アマルガム １ｅ…補助アマルガム １ｇ…補助アマルガム １ｈ…窓部

フロントページの続き (72)発明者 田村 暢宏 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式会社内 Ｆターム(参考） 5C043 AA20 CC09 CD10 DD01 DD28 EA16 EB15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、ＳｉＯ_２ ６０〜７５％、Ａｌ
   _２Ｏ_３ １〜５％、Ｌｉ_２Ｏ １〜５％、Ｎａ_２Ｏ ５
   〜１０％、Ｋ_２Ｏ １〜１０％、ＣａＯ ０．５〜５
   ％、ＭｇＯ ０．５〜５％、ＳｒＯ ０．５〜１０％、
   ＢａＯ ０．５〜７％、を含み、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．
   ５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯ、の組成を備えた実
   質的に鉛を含有しないガラスからなる透光性放電容器
   と；透光性放電容器の両端に封装された一対の電極と；
   透光性放電容器の内部に封入された水銀蒸気および希ガ
   スを含む放電媒体と；透光性放電容器内に導入されて放
   電媒体の水銀蒸気を供給するアマルガムと；を具備して
   いることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
2. 【請求項２】透光性放電容器の内面に形成された保護膜
   と；保護膜の内面側に形成された蛍光体層と；保護膜お
   よび蛍光体層が部分的に欠如し透光性放電容器のガラス
   が放電空間に露出して形成された窓部と；を具備してい
   ることを特徴とする請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ラ
   ンプ。
3. 【請求項３】重量％でＦｅ_２Ｏ_３が０〜０．０３％であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の低圧水銀蒸
   気放電ランプ。
4. 【請求項４】重量％でＴｉＯ_２およびＣｅＯ_２の少なく
   ともいずれか一種を１．０％以下含有していることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀
   蒸気放電ランプ。
5. 【請求項５】照明装置本体と；照明装置本体に配設され
   た請求項１ないし４のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放
   電ランプと；を具備していることを特徴とする照明装
   置。