JP2003051284A

JP2003051284A - 蛍光ランプおよび照明器具

Info

Publication number: JP2003051284A
Application number: JP2001375164A
Authority: JP
Inventors: Miho Watanabe; 美保渡邊
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線反射膜や蛍光体膜に適用して発光特性
が向上できるとともに、亀裂や剥れ等の発生のない強固
な金属酸化物からなる被膜を有する蛍光ランプおよびこ
のランプを用いた照明器具を提供することを目的とす
る。【解決手段】ガラスバルブ１Ａと、このバルブ１Ａの
内部に封装された電極手段３，３と、上記バルブ１Ａ内
に封入された放電維持媒体と、上記バルブ１Ａの内面部
分に、１次粒子形状が球状ないしは略球状で粒径の中央
値が４０〜７５ｎｍの酸化イットリウムを主体とし、こ
れに酸化アルミニウムを混成して形成された金属酸化物
膜４と、この金属酸化物膜４上に重層形成された蛍光体
膜５とを備えている蛍光ランプＬ１およびこの蛍光ラン
プＬ１を用いた照明器具９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光体膜を形成す
るバルブの内面に、紫外線反射作用を有する金属酸化物
膜を設け、紫外線の反射や遮断および可視光の透過性を
向上した蛍光ランプおよびこのランプを用いた照明器具
に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、ガラス管からなるバル
ブの内面に蛍光体膜を形成し、このバルブ内に水銀とア
ルゴンガス等の希ガスからなる放電媒体を封入して構成
されている。そして、バルブ端部に設けた熱陰極や冷陰
極等の内部電極あるいはバルブ外に設けた外部電極によ
りバルブ内に放電を発生させ、この放電によりバルブ内
の水銀蒸気を電離および励起し紫外線を発生させて蛍光
体膜で可視光に変化し、この可視光をバルブを通じて外
部に放射するようにしている。

【０００３】この蛍光ランプは一般の白熱電球に比べて
発光効率に優れ低電力で使用できる光源として多用され
ているが、さらに効率の向上やバルブ外への有害な紫外
線の放射を防ぐ手段として、バルブ面に紫外線反射や可
視光透過率を高める金属酸化物膜を形成することが行わ
れている。

【０００４】これら被膜の形成材料としては、たとえば
特開平９−１６７５９５号公報や特開平１１−３１２４
９１号公報等に記載されているように酸化アルミニウム
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化けい素（ＳｉＯ₂ ）、酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）や酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）等の金属
酸化物粉末が用いられている。

【０００５】しかしながら、たとえば紫外線反射を目的
として形成した金属酸化物膜の粒子形状が球状をしてい
ても反射率は向上せず、光学的には目的の波長に対して
約λ／４（正確には１／（４ｎ）でｎ＝屈折率）の膜厚
あるいは粒子形状が必要である。

【０００６】この粒子形状を約λ／４に揃えたものを得
るのは経済的に困難であり、また、この場合は膜厚を非
常に薄くしなければならないが、薄膜とする場合は膜厚
の制御が難しいとともに耐ナトリウム（Ｎａ）性および
水銀の打込みが問題となる。

【０００７】また、膜厚を厚くして反射率を制御するた
め、被膜形成時に用いる結着剤等に含まれる溶剤の飛散
が十分に行われずにバルブ内に残存して不純ガスの発生
要因となるとともに可視光を散乱してしまい透過率が低
下して光束が下がるという問題がある。

【０００８】また、蛍光ランプにおいては上述した紫外
線反射の他、バルブの内面に直接に蛍光体膜を形成した
場合、水銀イオンが蛍光体膜を透過してバルブと直接に
接触し、バルブを構成するガラス材質のうちのナトリウ
ム（Ｎａ）と水銀とが反応してアマルガムを生成し、バ
ルブを変色して、ランプの点灯時間の経過とともに発光
効率が低下するという問題がある。

【０００９】そこで、このような現象を防ぐ手段とし
て、バルブの内面と蛍光体膜との間に上記の金属酸化物
あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化セリウム（Ｃｅ₂ Ｏ
₃ ）やピロリン酸カルシウム（Ｃａ₂ Ｐ₂Ｏ₇ ）等の金
属酸化物からなる保護膜を形成することにより、水銀が
バルブの内面に直接に接触するのを防ぎ、アマルガムの
生成や蛍光体膜の劣化を防止するようにしている。

【００１０】また、環形の蛍光ランプやＵ字形、Ｗ字
形、ダブルＵ字形のコンパクト形等の蛍光ランプは、製
造過程において内面に蛍光体膜を形成したガラスバルブ
を加熱し湾曲や折曲するが、軟化溶融したバルブのガラ
ス中に蛍光体粒子が入り込み蛍光体膜を破壊して発光特
性を低下したり、甚だしい場合には異物として入った蛍
光体粒子に起因するクラックをバルブに発生することが
ある。

【００１１】このため、通常はバルブ内面側に上記酸化
アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等の金属酸化物からなる保
護膜を形成した上に蛍光体膜を形成し、バルブを加熱溶
融させた際に蛍光体膜がバルブのガラス中に入り込まな
いよう、この保護膜により阻止するようにしている。

【００１２】さらに、ラピッドスタート形の蛍光ランプ
では、バルブの内面に設けた始動補助作用を有する酸化
スズ（ＳｎＯ₂ ）等の透明性導電膜上に蛍光体膜を形成
すると、バルブ内部の水銀粒子と透明性導電膜との間で
微小放電が起こり蛍光体膜を絶縁破壊して、この蛍光体
膜に黄変や黒化等の変色が生じる。そこで、上記透明性
導電膜と蛍光体膜との間に上記酸化アルミニウム（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）等の金属酸化物からなる保護膜を形成し、蛍光
体膜に変色が生じないようにしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように蛍光ラン
プのバルブ内面に金属酸化物からなる反射膜や保護膜を
形成することは公知のことであり、これに対応する手段
も種々提案されている。

【００１４】本発明は、上述した紫外線反射用の金属酸
化物からなる被膜の改善を主眼としているが、付随的に
は各種事情に対する保護膜としての作用効果も奏する。

【００１５】本発明は、紫外線反射膜や蛍光体膜に適用
して発光特性が向上できるとともに、亀裂や剥れ等の発
生のない強固な金属酸化物からなる被膜を有する蛍光ラ
ンプおよびこのランプを用いた照明器具を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記
載の蛍光ランプは、ガラスバルブと、このバルブの内部
に封装された電極手段と、上記バルブ内に封入された放
電維持媒体と、上記バルブの内面部分に、１次粒子形状
が球状ないしは略球状で粒径の中央値が４０〜７５ｎｍ
の酸化イットリウムを主体とし、これに酸化アルミニウ
ムを混成して形成された金属酸化物膜と、この金属酸化
物膜上に重層形成された蛍光体膜とを具備していること
を特徴とする。

【００１７】本発明の請求項１に記載の蛍光ランプは、
粒子の径や形状を規制した酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ
₃ ）を主体としこれに酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）
を混成して被膜を形成している。

【００１８】すなわち、上記酸化イットリウムおよび酸
化アルミニウムの１次粒子形状を球状ないしは略球状の
ものから選ぶ理由は、酸化イットリウムおよび酸化アル
ミニウムは、屈折率が低く透過率が高いことによる。ま
た、緻密な被膜が形成され膜強度が増すとともに水銀の
侵入を防止できる。また、これら材料は比較的容易に入
手可能である。また、酸化イットリウムは４００ｎｍ以
上に吸収がなく、水銀の吸着がしにくい性質を有する。

【００１９】また、従来使用されていた酸化けい素は水
分散した場合ｐＨが高く、他の反射率を向上するための
酸化物と混合し難いことによる。

【００２０】また、酸化イットリウムの１次粒子の粒径
の中央値が４０〜７５ｎｍのものを５０質量％以上含ま
せる理由は、粒径が７５ｎｍを超えるものが主である場
合には、反射率は増加するが、可視光（４００〜５５０
ｎｍ付近）も反射してしまう。また、４０ｎｍ未満の場
合は、λ／４ｎよりも小さくなり紫外線が透過してしま
うため、所望の反射率が得られなくなることによる。こ
の１次粒子の粒径の中央値は、実用的には４０〜６５ｎ
ｍ程度、好ましくは４５〜６５ｎｍ程度の粒径がよかっ
た。

【００２１】また、上記酸化アルミニウムの最大粒径が
１８０ｎｍ以下で、かつ、粒径が１０〜２０ｎｍのもの
を５０質量％以上含ませる理由は、粒径が２０ｎｍを超
えるものである場合には、少々ではあるが可視光を反射
してしまうとともに酸化イットリウムと混合した場合に
分散性が低下し、膜を形成した場合に可視光の透過率が
低下することと、１０ｎｍ未満の微粒子状のものは工業
的に入手困難であることによる。

【００２２】また、上記金属酸化物膜をバルブを環形、
Ｕ字形、Ｗ字形やダブルＵ字形等の湾曲や折曲するもの
に形成して保護膜としての作用を奏し、水銀や蛍光体が
ガラスに接触してバルブ強度を低下させたり、ガラス中
にめり込みバルブにクラックを生じること等を防ぐこと
ができる。

【００２３】さらに、ラピッドスタート形の蛍光ランプ
に適用して、バルブ内部の水銀粒子と透明性導電膜との
間で起こる微小放電による蛍光体膜の黄変や黒化等の変
色を防止できる。

【００２４】なお、本発明ならびに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。

【００２５】酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）および酸化
アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）からなる金属酸化物膜は、
蛍光ランプにおいて各種反射膜、遮蔽膜、透過膜等の光
学用や種々の保護用膜に適用できる。

【００２６】この酸化イットリウムおよび酸化アルミニ
ウムの１次粒子形状が球状ないしは略球状とは、短径／
長径が１／１〜１／１．５の比率の真球ないしは長円状
のものをいう。

【００２７】本発明でいう金属酸化物膜を形成する粉体
の１次粒子とは、ＶａｎｄｅｒＷａａｌｓ（ファン・
デル・ワールス）力等の物理的な力により凝集していな
い１っの粒子をいう。

【００２８】本発明に記載の、可視光または可視光領域
とは４００〜７８０ｎｍの波長を表し、紫外線または紫
外線領域とは２４０〜２７０ｎｍの波長を表す。

【００２９】本発明に記載の、透過率や反射率の測定
は、上記可視光領域および紫外線領域の範囲で、硫酸バ
リウム（ＢａＳＯ₄ ）を内側に塗布した積分球を用い測
定した値である。

【００３０】電極手段とは、蛍光ランプのバルブの内部
や外部に設けられた放電電極あるいは発光管をいう。

【００３１】放電維持媒体とは、水銀（Ｈｇ）（その封
入形態は液状、アマルガム（合金）状等）およびアルゴ
ン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等
の希ガスを用いることができ、これらがが単独または混
合して封入してある。

【００３２】本発明の請求項２に記載の蛍光ランプは、
ガラスバルブと、このバルブの内部に封装された電極手
段と、上記バルブ内に封入された放電維持媒体と、上記
バルブの内面部分に、それぞれの１次粒子形状が球状な
いしは略球状で、粒径の中央値が４０〜７５ｎｍの酸化
イットリウムを４０〜９０質量％および最大粒径が１８
０ｎｍ以下で、かつ、粒径の中央値が１０〜２０ｎｍの
酸化アルミニウムを１０〜６０質量％を混成して形成さ
れた金属酸化物膜と、この金属酸化物膜上に重層形成さ
れた蛍光体膜とを具備していることを特徴とする。

【００３３】本発明の請求項２に記載の蛍光ランプは、
金属酸化物膜の形成材料、粒形状、粒径や配合比等を選
ぶことにより、上記請求項１に記載したと同様の作用を
奏する可視光領域（４００〜７８０ｎｍ）での透過率お
よび紫外線領域（２４０〜２７０ｎｍ）での反射率を向
上できる。

【００３４】なお、この発明で粒径の中央値とは、規制
値範囲内の粒径の物質を５０質量％以上含有する値を意
味する。

【００３５】本発明の請求項３に記載の蛍光ランプは、
上記金属酸化物膜の膜厚が、０．３〜３．０μｍである
ことを特徴とする。

【００３６】金属酸化物膜の膜厚が、０．３μｍ未満で
あると薄過ぎて反射膜等の被膜としての作用をなさず、
また、逆に３．０μｍを超えると厚過ぎて亀裂や剥離の
虞がある。実用的には０．５〜２μｍ程度、好ましくは
０．５〜１．０μｍ程度の膜厚がよいが、さらに、反射
率を高めることにより発光特性の向上を重視すれば、厚
目の１．０〜３．０μｍがよかった。

【００３７】本発明の請求項４に記載の蛍光ランプは、
上記金属酸化物膜の被膜質量が、０．０５〜０．５ｍｇ
／ｃｍ² であることを特徴とする。

【００３８】金属酸化物膜の被膜質量が、０．０５ｍｇ
／ｃｍ² 未満であると膜厚が薄過ぎて反射膜等の被膜と
しての作用をなさず、また、逆に０．５ｍｇ／ｃｍ² を
超えると膜厚が厚過ぎて亀裂や剥離の虞がある。実用的
には０．１２〜０．４０ｍｇ／ｃｍ² 程度、好ましくは
０．１２〜０．３０ｍｇ／ｃｍ² 程度がよかった。

【００３９】本発明の請求項５に記載の蛍光ランプは、
上記金属酸化物膜の可視光領域４００〜７８０ｎｍにお
ける全透過率がバルブのガラスに対して９６〜１００％
で、かつ、紫外線領域２４０〜２７０ｎｍにおける反射
率が７〜５０％あることを特徴とする。

【００４０】可視光領域での全透過率がバルブのガラス
に対して９６〜１００％あれば、ガラスとほぼ同等で光
束の低下が抑制できる。また、紫外線領域での反射率が
７〜５０％であれば、再度蛍光体膜に戻す紫外線量も多
く、可視光への変換量も増えるとともにバルブ外への紫
外線の放射を低減できる。

【００４１】本発明の請求項６に記載の蛍光ランプは、
上記金属酸化物膜上に重層して形成された蛍光体膜が、
蛍光体粉末に酸化イットリウムまたは酸化アルミニウム
の少なくとも一種を主体とする結着剤を添加混合して成
膜されていることを特徴とする。

【００４２】上記請求項１および２に記載したと同様な
作用を奏し、特に金属酸化物膜上に重層して形成した蛍
光体膜の結着剤を金属酸化物膜と同質の酸化イットリウ
ムまたは酸化アルミニウムを存在させたので、上下層の
結合がよくなり蛍光体膜の被着力が増して強固となり被
膜の亀裂や剥離が防止される。

【００４３】本発明の請求項７に記載の照明器具は、器
具本体と、この器具本体に装着した請求項１ないし６い
ずれか一記載の蛍光ランプと、この蛍光ランプを点灯さ
せる点灯回路とを具備していることを特徴とする。

【００４４】照明器具は、上記請求項１ないし６に記載
の作用を有する蛍光ランプを装着したので、初期光束等
の発光効率および点灯経過時の光束維持率が優れた照明
を行うことができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図
１および図２を参照して説明する。図１は直管形蛍光ラ
ンプＬ１の一部を断面して示す正面図、図２は図１中の
ａ−ａ線に沿って切欠した部分を拡大して示す横断面図
である。

【００４６】図中１Ａはソーダライムガラスからなる直
状のバルブ、２はソーダライムガラスや鉛ガラスからな
るステム、２１、２１はこのステム２に設けられたリー
ド線、３はリード線２１、２１間に継線されたフィラメ
ントコイルからなる放電電極、１１はバルブ１Ａとステ
ム２との封止部である。また、４はバルブ１Ａの内面に
形成された後で詳述する酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）
と酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）とからなる金属酸化
物膜、５はこの保護膜４の表面上に重層形成された３波
長発光形の希土類蛍光体や連続波長発光形のハロリン酸
塩蛍光体で形成した蛍光体膜である。

【００４７】また、このバルブ１Ａ内には放電維持媒体
として水銀（Ｈｇ）およびアルゴン（Ａｒ）、クリプト
ン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスが単独または
混合して封入してある。また、バルブ１Ａの両端の封止
部１１、１１には口金６が取付けられる。

【００４８】この蛍光ランプＬ１の製造方法の一実施例
について説明する。まず、１次粒子形状が球状ないしは
略球状をなす粒径の中央値が４０〜６５ｎｍのものを５
０質量％以上含有する酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）微
粉末を純水またはイオン交換水に分散して１０％分散液
を作る。また、最大粒径が１８０ｎｍ以下で、かつ、粒
径の中央値が１０〜２０ｎｍのものを５０質量％以上含
有する酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）微粉末を同様に
純水またはイオン交換水に分散して１０％分散液を作
る。

【００４９】そして、上記酸化イットリウム分散液と、
上記酸化アルミニウム分散液とを８０質量％：２０質量
％の割合で混合して作った塗布溶液を用意する。そし
て、常法にしたがい直立させた直管状のバルブ１Ａの上
方端からこの塗布溶液を内部に流し込み、その内面に塗
布する。そして、この塗布膜を自然または強制的に乾燥
させて未焼成の金属酸化物塗布膜を形成する。

【００５０】つぎに、この未焼成の塗布膜上に別途に用
意した蛍光体分散液を塗布して蛍光体塗布膜を形成す
る。そして、このバルブ１Ａを加熱して未焼成の蛍光体
塗布膜を仮焼付けした後、バルブ１Ａ両端の封止予定部
の蛍光体塗布膜を封止の障害にならないように剥がして
おく。

【００５１】なお、このとき蛍光体塗布膜とともに封止
予定部の金属酸化物塗布膜が剥れるのは構わない。この
端部の蛍光体塗布膜の剥離が終了したらバルブ１Ａをベ
ーキング工程と呼ばれている約６００℃に昇温した加熱
炉中を通す。このベーキングにより塗布された金属酸化
物塗布膜中や蛍光体塗布膜中に含まれている水分やバイ
ンダー成分、その他不純物が焼成あるいは除去されて、
金属酸化物膜４および蛍光体膜５が形成される。

【００５２】たとえば上記金属酸化物塗布溶液の塗布量
を調整することにより、焼成後の金属酸化物膜４の単位
面積当りの被膜質量が約０．２２ｍｇ／ｃｍ² 、その膜
厚は約１．８μｍで形成されている。

【００５３】つぎに、このベーキングの終わった直管状
のバルブ１Ａの両端に電極３を設けてなるガラスステム
２、２を封止する。その後、バルブ１Ａを加熱しながら
ステム２の排気管（図示しない。）を介してバルブ１Ａ
内を排気し、つぎに、希ガスおよび水銀を排気管を通じ
封入し（なお、水銀はアマルガムとして予めステム２や
排気管に設けられていることもある。）排気管を封切す
る。そして、このバルブ１の両端封止部１１、１１に口
金６が取付けられてランプＬ１は完成する。

【００５４】この蛍光ランプＬ１を図示しないソケット
に装着して点灯回路を介し通電して点灯すると、放電に
より生起し放電空間中から発せられる水銀の輝線である
主に２５４ｎｍを蛍光体膜５が吸収・励起して可視光を
金属酸化物膜４およびバルブ１Ａのガラスを透過してバ
ルブ１Ａ外に放射する。

【００５５】このとき変換された可視光および吸収され
なかった紫外線は金属酸化物膜４に到達し、通常ではこ
の紫外線は可視光とともにバルブ１Ａを透過して損失と
なるが、このランプＬ１の場合は金属酸化物膜４が紫外
線を反射する反射膜として作用し、反射した紫外線を再
び蛍光体膜５に戻し吸収させ、可視光に変換してバルブ
１Ａ外に放射させることができる。

【００５６】なお、再び可視光に変換されず、バルブ１
Ａ内壁に向いこの金属酸化物膜４に達した紫外線が蛍光
体膜５に戻される、このサイクルは繰り返し行われる結
果、ついには可視光に変換されバルブ１Ａ外に放射され
るので光束を高めることができる。

【００５７】この蛍光ランプＬ１のバルブ１Ａの内表面
に形成された上記金属酸化物膜４は、１次形状が球状な
いしは略球状をなす酸化イットリウムおよび酸化酸化ア
ルミニウムからなり、これら材料が選ばれた理由は、屈
折率が低く透過率が高いことおよび緻密な被膜が形成さ
れ膜強度が増すとともに水銀の侵入を防止できる。ま
た、これら材料は比較的容易に入手可能である。また、
酸化イットリウムは４００ｎｍ以上に吸収がなく、水銀
の吸着がしにくい性質を有する。

【００５８】また、酸化イットリウムの１次粒子の粒径
の中央値が４０〜７５ｎｍのものを５０質量％以上含ま
せる理由は、粒径が７５ｎｍを超えるものが主である場
合には、反射率は増加するが、可視光（４００〜５５０
ｎｍ付近）も反射してしまう。また、４０ｎｍ未満の場
合は、λ／４ｎよりも小さくなり紫外線が透過してしま
うため、所望の反射率が得られなくなることによる。

【００５９】また、上記酸化アルミニウムの最大粒径が
１８０ｎｍ以下で、かつ、粒径の中央値が１０〜２０ｎ
ｍのものを５０質量％以上含ませる理由は、粒径が２０
ｎｍを超えるものである場合には、少々ではあるが可視
光を反射してしまうとともに酸化イットリウムと混合し
た場合に分散性が低下し、膜を形成した場合に可視光の
透過率が低下することと、１０ｎｍ未満の微粒子状のも
のは工業的に入手困難であることによる。

【００６０】そして、上記構成の蛍光ランプＬ１は、可
視光領域（４００〜７８０ｎｍ）での透過率がバルブ１
Ａを形成するガラスとほぼ同等で、紫外線領域（２４０
〜２７０ｎｍ）での反射率が６％以上のものを得ること
ができる。また、この金属酸化物膜４はガラス成分と水
銀との反応を防止する作用も有する。

【００６１】そして、上記酸化イットリウムおよび酸化
アルミニウムの各固形成分の混合比率（質量％）（総量
を１００％とした場合）を変化させていった場合の紫外
線（２５４ｎｍ）の反射率（％）と可視光（５５０ｎ
ｍ）の透過率（％）の関係は図３に示すグラフの通りで
あった。図３のグラフは横軸に両者の混合比率を、縦軸
の左方は紫外線（２５４ｎｍ）の反射率（％）を、縦軸
の右方は可視光（５５０ｎｍ）の透過率（％）を目盛っ
てある。そして、反射率（％）のデータは●印で、透過
率（％）のデータは○印でプロットしてある。

【００６２】この図３のグラフに示すように、酸化イッ
トリウム：酸化アルミニウムが１００質量％：０質量％
の場合は、紫外線領域（２５４ｎｍ）の反射率が３０％
を超え、また、可視光領域（５５０ｎｍ）での透過率が
ガラスの透過率に比べて１０％以上低下した。（このグ
ラフでは目盛り外であるので記していない。）また、酸
化イットリウム：酸化アルミニウムが０質量％：１００
質量％の場合は、可視光領域での透過率がガラスと同等
であったが、紫外線領域での反射が殆ど見られないこと
が分かった。

【００６３】そして、可視光領域（特に５５０ｎｍ）で
の透過率をガラスに近い９７．５％以上とし、かつ、紫
外線領域（特に２５４ｎｍ）での反射率が６％以上のも
のであることを勘案すると、酸化イットリウムが４０〜
９０質量％、酸化アルミニウムが１０〜６０質量％の範
囲であることが分かった。

【００６４】たとえば酸化イットリウム：酸化アルミニ
ウムが５０質量％：５０質量％の場合、可視光領域（５
５０ｎｍ）での透過率がガラスとほぼ同等の９９％以上
で、紫外線領域（２５４ｎｍ）での反射率は約９％であ
った。

【００６５】因みに、非球状の酸化アルミニウムを用い
膜厚を約０．５μｍで被膜を形成した場合、紫外線領域
（２５４ｎｍ）での反射率が低く、反射率を６％以上と
するには膜厚を０．８〜１．０μｍ程度と厚くしなけれ
ばならず、この厚膜とすると可視光領域（５５０ｎｍ）
での透過率がガラスに対し約７％低下する。この可視光
領域での透過率の低下は、バルブ内で発生する可視光が
バルブ外へ放射される光に対して関係があり、放射され
た光の全てに関係して光束の低下を来す。

【００６６】本発明は、このようにバルブ１Ａの内面と
蛍光体膜５との間に、粒形状、粒径や配合比率を規制し
た金属酸化物膜４を形成することにより、可視光領域で
の透過率をガラスとほぼ同等とし、紫外線領域での反射
率を１０％以上として紫外線を再反射させて蛍光体膜５
からの可視光を効率よく放射し、その結果、光束の向上
がはかれるとともにバルブ１Ａのガラス成分と水銀とが
反応することにより生じる変色を防止した紫外線反射兼
保護膜を有する蛍光ランプＬ１を提供できる。

【００６７】本発明者等が試作した、たとえば金属酸化
物膜４が上記酸化イットリウム：酸化アルミニウムを５
０質量％：５０質量％で形成した蛍光ランプＬ１は、上
記非球状の酸化アルミニウムを用い膜厚を約０．５μｍ
で被膜を形成した蛍光ランプに比べて約３％の光束の向
上がはかれるとともに点灯経過に伴う光束低下率を低減
できた。

【００６８】また、本発明は酸化イットリウムと酸化ア
ルミニウムとの混合材料で、上記実施の形態に記載され
た粒子の径および比率の範囲内で金属酸化物膜４を形成
した場合に、この被膜４の単位面積当りの質量または膜
厚を規制することにより光束の改善とコストの低減をは
かれることが分かった。

【００６９】すなわちバルブ１Ａの内表面に形成する金
属酸化物膜４を単位面積当りの質量を０．０５〜０．５
ｍｇ／ｃｍ² または膜厚さを０．３〜３．０μｍとす
る。

【００７０】この被膜質量が０．０５ｍｇ／ｃｍ² 未満
（膜厚が０．３μｍ未満）であると、膜厚が薄過ぎて反
射膜等の被膜としての作用をしない不具合があり、ま
た、被膜質量が０．５ｍｇ／ｃｍ² を超える（膜厚が
３．０μｍを超える）と、膜厚が厚過ぎて亀裂や剥離発
生の虞がある。

【００７１】たとえば外径が約２８ｍｍ、長さが約５６
０ｍｍのバルブ１Ａを用い、バルブ１Ａの内表面上に上
記組成の金属酸化物膜４およびこの金属酸化物膜４の表
面上に三波長発光形の希土類蛍光体からなる蛍光体膜５
を被膜質量（膜厚）を種々変えて形成し、バルブ１Ａの
内部に一対の電極３，３およびアルゴン等の希ガスと水
銀を封装して定格２０Ｗの蛍光ランプを製作し試料とし
た。

【００７２】この蛍光ランプの金属酸化物膜４の被膜質
量は約０．２０ｍｇ／ｃｍ² 、膜厚では約１．５μｍで
ある。また、比較用として金属酸化物膜を酸化アルミニ
ウム（γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）で、被膜質量が約０．１３ｍｇ
／ｃｍ² 、膜厚では約１．０μｍに形成してある。

【００７３】また、蛍光体膜５の被膜質量（膜厚）は約
２．１〜４．２ｍｇ／ｃｍ² （ランプ全体で約１ｇから
約２ｇ）、膜厚では約１．０〜２．５μｍに変化させ
た。

【００７４】図４はこの試料ランプの光束比を対比させ
たもので、横軸に蛍光体膜５の被膜質量（ｇ／１本のラ
ンプ）を、縦軸に光束比（％）をとり、光束１００％
（基準）はγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 層上に蛍光体を約１．８ｇ塗
布した（約３．８ｍｇ／ｃｍ²、膜厚で約２．０μｍ）
比較例のランプである。また、実線○印は本発明ラン
プ、点線×印は従来ランプを示す。

【００７５】図４から明らかなように、本発明に係わる
ランプは金属酸化物膜を酸化アルミニウム（γ−Ａｌ₂
Ｏ₃ ）で形成した従来ランプと蛍光体被膜の被膜質量
（膜厚）を同じとすれば光束が２〜３％程度向上でき
る。また、同じ光束を得るには蛍光体被膜の被膜質量を
３０％程度低減できる。

【００７６】なお、この実施の形態では、長さが約５６
０ｍｍのバルブを用いる定格２０Ｗの蛍光ランプについ
て説明したが、バルブ長さが約１１８０ｍｍの定格４０
Ｗの蛍光ランプや他の蛍光ランプについても同様な単位
面積当りの蛍光体膜の被膜質量および膜厚でほぼ同様な
結果が得られることを確認した。

【００７７】すなわち、本発明の蛍光ランプは、蛍光体
被膜の形成量を従来ランプと同量とすれば光束を高める
ことができ発光特性の向上がはかれ、また、光束を同等
とすれば蛍光体の使用量を低減してランプのコストダウ
ンに寄与することができ、特に三波長発光形の希土類蛍
光体を用いるランプ等の場合は顕著である。

【００７８】また、図５は本発明を環形蛍光ランプＬ２
に適用した第２の実施の形態を示し、図中図１および図
２と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略す
る。

【００７９】図中１Ｂはソーダライムガラスを曲成した
環形のバルブで、曲成した両端部にはステム２，２が封
止られている。また、図示していないがこのバルブ１Ｂ
の内面には上記第１の実施の形態と同様の金属酸化物膜
４と蛍光体膜５が形成され、バルブ１Ｂ内には水銀およ
び希ガスが封入してあり、また、バルブ１Ｂの両端の封
止部１１、１１間には橋絡して口金６が取付けられる。

【００８０】この環形の蛍光ランプＬ２の製造方法につ
いて説明する。この蛍光ランプＬ２の場合も上記第１の
実施の形態と同様の工程を経て、直管状のバルブに金属
酸化物膜４および蛍光体膜５が重層形成され、両端に電
極３を設けたステム２、２が封止られる。

【００８１】そして、この封止の終わったバルブは全体
を加熱して軟化し、一方の封止部１１を治具で掴んで円
形のドラムに巻き付けて環形に湾曲して成形される。な
お、このときバルブ１Ｂ内は加圧しておいて潰れないよ
うにする。

【００８２】その後、バルブ１Ｂ内を排気し、つぎに、
希ガスおよび水銀（アマルガムの場合は予め封入してあ
る。）を排気管を通じ封入して排気管を封切する。そし
て、このバルブ１Ｂの両端封止部１１、１１間に口金６
が取付けられてランプＬ２は完成する。

【００８３】このような環形の蛍光ランプＬ２は、上記
の封止工程および曲成（ベンディング）工程等バルブ１
Ｂが加熱され高温化する工程において、バルブ１Ｂの内
面に混成塗布されている酸化イットリウムおよび酸化ア
ルミニウムがバルブ１Ｂの軟化温度以上になると均一に
溶け合った固溶体となり、緻密な結晶構造を有する強固
な被着力を有する金属酸化物膜４が形成される。

【００８４】この緻密な結晶構造を有する金属酸化物膜
４は、紫外線を反射し、可視光の透過率が高く、高光束
で光束維持率の低下が少い等発光特性の向上ができると
ともに、膜厚を厚くしても被着力が強く金属酸化物膜４
やこの被膜４上に形成した蛍光体膜５に亀裂や剥離等を
生じることがない。

【００８５】また、図６は本発明をラピッドスタート形
の蛍光ランプＬ３に適用した第３の実施の形態を示す。
図６はバルブの横断面図で、内面に重層形成された各種
被膜を示し、図中図１、図２、図５と同一部分には同一
の符号を付してその説明は省略する。

【００８６】この第３の実施の形態の蛍光ランプＬ３
は、直管状のガラスバルブ１Ｃの両端に放電電極３を備
えたステム２、２が封止され、このバルブ１Ｃの内面に
は始動補助作用を有する酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）等からな
る透明導電膜７が、また、この導電膜７の上には上記実
施の形態と同様の構成の金属酸化物膜４からなる保護膜
と蛍光体膜５とが重層して形成してあり、その他の構成
は図１の実施の形態と同じであるのでその説明は省略す
る。

【００８７】また、このランプＬ３の製造はたとえば５
５０〜６００℃に昇温した直管状のガラス管バルブ１Ｃ
の開口部からジメチル錫ジクロライドに数％の塩化アン
チモンを混入した蒸気を吹き付け、これを熱分解させて
酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）からなる透明導電膜７を形成す
る。この透明導電膜７はバルブ１Ｃの中央部分が厚く端
部は薄いので剥がす必要はない。そして、この導電膜７
上には、上記実施の形態と同様に酸化イットリウムおよ
び酸化アルミニウムの金属酸化物膜からなる保護膜４と
蛍光体膜５とを重層して形成し、以後、上述したと同様
な工程を経てランプＬ３が得られる。

【００８８】このランプＬ３の場合も、上記第１、２の
実施の形態と同様な作用効果を奏し得ることができた。

【００８９】つぎに、本発明の第４の実施の形態につい
て説明する。本発明は蛍光ランプにおいて金属酸化物膜
４に重層して形成される蛍光体膜５の結着剤として、上
記金属酸化物膜４と同材料の酸化イットリウムおよび酸
化アルミニウムを用いる。

【００９０】すなわち、蛍光体粉末、結着剤として酸化
イットリウムおよび酸化アルミニウムや他の金属酸化物
との微粉末、水溶性バインダーや有機バインダー、溶剤
等を混合して蛍光体分散液を作る。そして、たとえば上
記第１の実施の形態に示される直管形蛍光ランプＬ１と
同様に、酸化イットリウムと酸化アルミニウムとからな
る金属酸化物膜４上に、この蛍光体分散液を塗布・乾燥
した後、焼成して蛍光体膜５を形成する。

【００９１】このような金属酸化物膜４および蛍光体膜
５を有する蛍光ランプは、両被膜４、５とも酸化イット
リウムと酸化アルミニウムとからなる緻密な結晶構造を
有しているので、光透過率が高く光束が向上できるとと
もにガラスとの反応が抑えられるため光束維持率の低下
も小さく優れた発光特性が得られるとともに、同質の材
料が混在しているため両被膜４、５に亀裂や剥離等の発
生がなく強固な被着力が得られる。

【００９２】また、図７は本発明の直管形蛍光ランプＬ
１を用いた照明器具９の実施の形態を示す斜視図であ
る。図中９１は基体で、器具９の建物等への取付具、電
源接続機構や安定器などの点灯回路９２が収納されてい
る。この基体９１の下方にはセード９３が設けられ、こ
の内部に取付けられたソケット９５，９５，…には２本
の直管形蛍光ランプＬ１，Ｌ１の口金６，６が装着され
ランプＬ１，Ｌ１が支持されている。また、図中９４は
反射板である。

【００９３】この蛍光ランプＬ１，Ｌ１は、電源接続機
構、安定器等の点灯回路９２、図示しないコードおよび
ソケット９５，９５を介し給電され安定した点灯ができ
る。

【００９４】そして、この照明器具９に装着された蛍光
ランプＬ１，Ｌ１は、初期光束および光束維持率の低下
が少ないので、高効率の照明を行うことができる。

【００９５】なお、本発明は上記実施の形態に限るもの
ではなく、実施の形態に記載した以外の蛍光ランプであ
っても適用ができる。

【００９６】

【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれ
ば、金属酸化物膜が反射膜として可視光領域での透過率
をガラスとほぼ同等とし、紫外線領域での反射率を６％
以上として紫外線を再反射させて蛍光体膜から可視光を
効率よく放射して光束の向上がはかれる。因みに、本発
明ランプは金属酸化物膜を酸化アルミニウムで形成した
ランプに比べて光束を２〜３％向上でき、また、従来ラ
ンプと同等の光束を得る場合には蛍光体の塗布量を３０
％程度低減できてコストダウンがはかれる等、種々の利
点を有する。

【００９７】また、この金属酸化物膜は、バルブのガラ
ス成分と水銀とが反応することにより生じる変色を防止
したり、バルブの屈曲時に生じる蛍光体のガラス中への
めり込みを防止する保護膜としての機能を有するなど、
高い発光特性および光束維持率を有するとともに生産性
にも優れた蛍光ランプを提供できる。

【００９８】また、請求項３および４に記載の発明によ
れば、被膜の厚さまたは被膜質量を規制することにより
上記請求項１に記載したと同様な効果を奏する他、反射
膜等の被膜として亀裂や剥離の虞のない蛍光ランプを提
供できる。

【００９９】また、請求項５に記載の発明によれば、金
属酸化物膜の可視光領域における全透過率および紫外線
領域における反射率を規制することにより、上記請求項
１および２に記載と同様の効果を奏する蛍光ランプを提
供できる。

【０１００】また、請求項６に記載の発明によれば、金
属酸化物膜の上層の蛍光体膜の亀裂や剥離等の発生がな
く、高い発光特性および光束維持率を有する蛍光ランプ
を提供できる。

【０１０１】さらに、請求項７に記載の発明によれば、
上記請求項１ないし６に記載の効果を奏する蛍光ランプ
を装着したので、初期光束が高いとともに点灯経過後の
光束低下が小さい、高い発光効率を維持した照明器具を
提供することができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の直管形蛍光ラン
プの一部を断面して示す正面図。

【図２】図１中のａ−ａ線に沿って切欠した部分を拡
大して示す横断面図。

【図３】酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）と酸化アルミ
ニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）との混合比率（％）と、紫外線の
反射率（％）および可視光の透過率（％）を対比させた
グラフ。

【図４】本発明に係わる蛍光ランプおよび従来の蛍光
ランプの、光束比率（％）と蛍光体の被膜質量（ｇ／１
本）とを対比させたグラフ。

【図５】本発明の第２の実施の形態の環形蛍光ランプ
を示す正面図。

【図６】本発明の第３の実施の形態のラピッドスター
ト形の直管形蛍光ランプのバルブの横断面図。

【図７】本発明第１の実施の形態の直管形蛍光ランプ
を用いた照明器具を示す斜視図。

【符号の説明】

Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：蛍光ランプ、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：ガ
ラスバルブ、１１：封止部、２：ステム、３：放電電
極、４：金属酸化物膜（紫外線反射膜）、５：蛍光体
膜、９：照明器具、９１：基体、９２：点灯回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスバルブと；このバルブの内部に封
装された電極手段と；上記バルブ内に封入された放電維
持媒体と；上記バルブの内面部分に、１次粒子形状が球
状ないしは略球状で粒径の中央値が４０〜７５ｎｍの酸
化イットリウムを主体とし、これに酸化アルミニウムを
混成して形成された金属酸化物膜と；この金属酸化物膜
上に重層形成された蛍光体膜と；を具備していることを
特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】ガラスバルブと；このバルブの内部に封
装された電極手段と；上記バルブ内に封入された放電維
持媒体と；上記バルブの内面部分に、それぞれの１次粒
子形状が球状ないしは略球状で、粒径の中央値が４０〜
７５ｎｍの酸化イットリウムを４０〜９０質量％および
最大粒径が１８０ｎｍ以下で、かつ、粒径の中央値が１
０〜２０ｎｍの酸化アルミニウムを１０〜６０質量％を
混成して形成された金属酸化物膜と；この金属酸化物膜
上に重層形成された蛍光体膜と；を具備していることを
特徴とする蛍光ランプ。
【請求項３】上記金属酸化物膜の膜厚が、０．３〜
３．０μｍ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】上記金属酸化物膜の被膜質量が、０．０
５〜０．５ｍｇ／ｃｍ ² であることを特徴とする請求項
１ないし３いずれか一記載の蛍光ランプ。
【請求項５】上記金属酸化物膜の可視光領域４００〜
７８０ｎｍにおける全透過率がバルブのガラスに対して
９６〜１００％で、かつ、紫外線領域２４０〜２７０ｎ
ｍにおける反射率が７〜５０％あることを特徴とする請
求項１ないし４いずれか一記載の蛍光ランプ。
【請求項６】上記金属酸化物膜上に重層して形成され
た蛍光体膜が、蛍光体粉末に酸化イットリウムまたは酸
化アルミニウムの少なくとも一種を主体とする結着剤を
添加混合して成膜されていることを特徴とする請求項１
ないし５いずれか一記載の蛍光ランプ。
【請求項７】器具本体と；この器具本体に装着した請
求項１ないし６いずれか一記載の蛍光ランプと；この蛍
光ランプを点灯させる点灯回路と；を具備していること
を特徴とする照明器具。