JP2005251718A - 蛍光ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑制する能力を具備する環形蛍光ランプおよび照明器具を提供する。
【解決手段】 環形蛍光ランプ１は、環形放電管（ガラス管）４と、環形放電管の内面に設けられた紫外線抑止層２と、紫外線抑止層の上に設けられた蛍光体層３とを備える。この紫外線抑止層２は、波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する機能を有する。紫外線抑止層２は、酸化チタン、三酸化アンチモン、酸化亜鉛および酸化鉄の少なくとも１つを含むことができ、さらに酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の少なくとも１つを含むことができる。紫外線抑止層２の膜厚は０．１５〜１．２５μｍとされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般照明用蛍光ランプおよび照明器具に係り、特に蛍光ランプより放射される紫外線による器具や家具等の退色及び劣化を低減し、また、４００ｎｍ以下の光に視感度を持つ昆虫類の誘引を低減する環形蛍光ランプおよび照明器具に関するものである。

従来の直管形の無紫外線蛍光ランプとしては、蛍光体層とガラス管との間に酸化チタン、酸化セリウム等の紫外線を吸収し可視光を反射する物質を蛍光体の質量の０．０８〜０．２倍塗布したものや、ガラス管外表面に紫外線吸収剤を添加したポリエチレンテレフタレートの熱収縮チューブを装着した蛍光ランプが開発され用いられている。

特許文献１には、この種の蛍光ランプが開示されている。この蛍光ランプは、両端に電極が封装され、内部に水銀と希ガスが封入された発光管と、この発光管の内面に形成されたボディカラーを有する蛍光体被膜と、上記発光管の内面と蛍光体被膜との間に形成され、酸化チタンが４０重量％以上を占め、その他酸化亜鉛もしくは酸化セリウムのうちの少なくともいずれか一方が混合され、膜厚が１．５μｍ以上で３．０μｍ以下の紫外線抑止膜とを具備したものである。紫外線抑止膜として酸化チタンに、酸化亜鉛もしくは酸化セリウムの少なくともいずれかを混合した被膜を用いる場合、蛍光体被膜としてボディカラーを有する蛍光体を用いたので、ＴｉＯ_２／ＺｎＯからなる紫外線抑止膜で紫外線を遮断し切れなくても、ボディカラーを有する蛍光体が紫外線を吸収して、性能の低下を補うことができるというものである。
特開平８−１０２２９５号公報

特許文献２に記載の蛍光ランプは、３波長域発光形の蛍光体と、この蛍光体を内面に被着した管体と、波長４１０ｎｍ以下の光の透過を抑制するフィルタとを具備したものである。これは３波長域発光形の蛍光体を有しており演色性に優れるとともに、波長４１０ｎｍ以下の光の透過をフィルタで抑制するため、３００ｎｍないし４００ｎｍの光に視感波長域を有する昆虫に対して誘引することなく防虫効果を有するというものである。
特開平１０−２１７１４号公報

従来の直管形蛍光ランプに酸化チタンを塗布する技術では、ランプから放射される紫外線を抑制するために酸化チタン膜を蛍光体質量の０．０８〜０．２倍塗布乾燥し、一度焼成させた後に蛍光体を塗布する必要がある。環形蛍光ランプでは酸化チタン膜が厚いため、管曲げの工程でガラス管の加工が難しく、蛍光体層が剥離する可能性がある。又、酸化チタン層が厚い為ランプ製造工程において不純ガスがランプ外に充分排気できない恐れがあった。他に蛍光ランプから放射される紫外線を抑制する手段として、ガラス管外表面に紫外線吸収剤を添加したポリエチレンテレフタレートの熱収縮チューブを装着する方法もある。この方法は、直管形蛍光ランプに装着するのは容易ではあるが、環形蛍光ランプではチューブ装着、収縮等の加工が困難で外観も良くなかった。

従って本発明の目的は、上記問題点を解決し、波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑制する能力を具備する環形蛍光ランプおよび照明器具を提供することにある。

上記目的は、環形放電管と、前記放電管の内面に設けられた蛍光体層と、前記放電管の管端部に設けられた一対の電極と、前記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体とを有する環形蛍光ランプであって、前記放電管の内面と蛍光体層の間に波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する紫外線抑止層が設けられ、前記紫外線抑止層の膜厚が０．１５〜１．２５μｍである環形蛍光ランプにより、達成される。

ここで、前記紫外線抑止層は、酸化チタン、三酸化アンチモン、酸化亜鉛および酸化鉄の少なくとも１つを含むことができる。前記紫外線抑止層は、さらに酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の少なくとも１つを含むことができる。

また、本発明に係る環形蛍光ランプの製造方法は、環形蛍光ランプ用のガラス管の内面に波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する紫外線抑止層を膜厚が０．１５〜１．２５μｍとなるように形成する工程と、その後、焼成工程を行うことなく、前記紫外線抑止層上に蛍光体層を形成する工程と、前記ガラス管を環形に形成する管曲げ工程とを含むものである。前記紫外線抑止層および蛍光体層を形成するための各塗布液が予め作成され、前記各塗布液はそれぞれ水性のバインダを含むことが好ましい。前記紫外線抑止層を形成するための塗布液が予め作成され、前記塗布液は酸化アルミニウム１質量％に対し酸化チタン１．５質量％〜１５質量％を含有することが好ましい。前記紫外線抑止層を形成する物質の粒径は０．０３〜０．３μｍであることが好ましい。
さらに、本発明に係る照明器具は、前記環形蛍光ランプと、前記環形蛍光ランプを点灯する点灯回路とを備えたものである。

本発明では、環形蛍光ランプに用いられるガラス管に蛍光体を塗布する前に、粒径が０．０３〜０．３μｍの酸化チタンの他に三酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の酸化物の少なくとも１種類を混合した水性の塗布液をガラス管内塗布物質総質量の１質量％〜４質量％に相当する量をガラス管内面に塗布乾燥する。その後に、塗布乾燥したものの焼成を行わずに蛍光体を含む水性の塗布液を塗布し、乾燥することにより、公知の方法で環形蛍光ランプを製造することができ、４００ｎｍ以下の光の透過を抑制した環形蛍光ランプを提供できる。

本発明は、環形形状放電管とこの放電管の管端部に設けられた一対の電極と上記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体と口金を有している環形蛍光ランプにおいて、上記放電管と放電管内に塗布された蛍光体層の間に波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する層を具備するものである。前記波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する層は、前記放電管内の蛍光体を含む塗布物質総質量の１質量％〜４質量％である。前記波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する層は、酸化チタンの他に三酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の酸化物の少なくとも１種類が混合されている。前記波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する層を構成する酸化物の粒径は０．０３〜０．３μｍである。前記４００ｎｍ以下の光の透過を抑制する層を形成後、焼成工程を実施せずに蛍光体層を形成し製造する。前記４００ｎｍ以下の光の透過を抑制する層を形成するための塗布液と蛍光体層を形成するための塗布液は水性のバインダを用いる。照明器具に具備された前記環形蛍光ランプにより、照明器具への波長４００ｎｍ以下の光に視感度を持つ昆虫類の侵入及び飛来と家具等の退色及び劣化を抑える。前記環形蛍光ランプと、照明器具内に波長４００ｎｍ以下の光に視感度を持つ昆虫類の侵入を困難にする機能を有した照明器具との組み合わせにより、虫除け効果及びメンテナンスをさらに簡略化できる。

本発明によれば、直管形蛍光ランプのように酸化チタン膜を厚く形成しないため、通常の環形蛍光ランプの管曲げ工程を変更する事なく環形蛍光ランプを製作することができる。更に酸化チタン塗布後の焼成を必要としないため、製造工程の簡略化および省エネルギー化を達成することができる。

一般に環形蛍光ランプより放射される紫外線は色素の退色を促進する要因と言われている。又、蛾などの昆虫は紫外領域に視感度のピークを有する為、紫外線を放射する光源に誘引される傾向がある。その上、近年密閉構造に近いシーリング器具が普及しているが、セード内に紫外領域に視感度のピークを有する昆虫が入り込み外観上見苦しい状況が発生している。
本発明に係る環形蛍光ランプによれば、一般の環形蛍光ランプと比較して紫外線量が低減している為、家庭での使用では、器具のセードの黄化防止、家具等の退色の低減が可能となる。又、昆虫の光源への誘引及びセード内に入り込む昆虫を低減する等、上記状況を解決することが出来る。

本発明に係る環形蛍光ランプおよび照明器具の実施例を添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は本発明に係る環形蛍光ランプおよび照明器具の一実施例を示す図であり、（ａ）は照明器具の側面図、（ｂ）は環形蛍光ランプの平面図、（ｃ）は環形蛍光ランプの一部断面斜視図である。本実施例においては、天井直付けの照明器具を例にとって説明するが、これに限定されることはなく、吊下げ式照明器具やその他の照明器具でも適用可能である。照明器具１０は、図１（ａ）に示すように、環形蛍光ランプ１と、器具本体１１と、環形蛍光ランプを点灯するための点灯回路１２とを有する。環形蛍光ランプ１は例えば３０Ｗ形であるが、これに限定されない。環形蛍光ランプ１は複数の取付部材１３により器具本体１１に取り付けられ、樹脂製の透光性カバー１４で覆われる。環形蛍光ランプ１は、図１（ｂ）に示すように、水銀および希ガスを含む放電媒体が封入された環形放電管（ガラス管）４と、環形放電管４の管端部（両端）を包囲する口金１５と、口金に設けられた複数の口金ピン１６とを有する。口金ピン１６は点灯回路１２と接続されるが、内部では環形放電管４の管端部に設けられた図示しない一対の電極にそれぞれ接続されている。

本実施例では、環形蛍光ランプ１は、図１（ｃ）に示すように、環形放電管（ガラス管）４と、環形放電管の内面に設けられた紫外線抑止層２と、紫外線抑止層の上に設けられた蛍光体層３とを備える。すなわち紫外線抑止層２は、環形放電管４の内面と蛍光体層３との間に設けられる。この紫外線抑止層２は、波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する機能を有する。紫外線抑止層２は、酸化チタン、三酸化アンチモン、酸化亜鉛および酸化鉄の少なくとも１つを含むことができ、さらに酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の少なくとも１つを含むことができる。

紫外線抑止層２の膜厚は非常に薄く０．１５〜１．２５μｍとされる。紫外線抑止層２の膜厚をこのように薄くしたのは、紫外線抑止層を具備しない蛍光ランプに比べて光束の低下を例えば２〜３％程度として実用上の支障をなくし、かつ４００ｎｍ以下の光の抑止を完全ではないが例えば８０％程度として家具等の退色および昆虫誘引の低減効果を得ることができるからである。しかも、膜厚が薄いので焼成工程を経ることなく今までどおりの製造工程を用いることができるという利点がある。これに対して、紫外線抑止層２の膜厚が０．１５μｍに満たないと、波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する機能を発揮することができず、例えば照明器具のセードの黄化防止、家具等の退色の低減効果が得られなくなるほか、昆虫の光源への誘引及びセード内に入り込む昆虫を低減する効果も得られなくなる。一方、その膜厚が１．２５μｍを超えると、紫外線抑止層２上に設けられた蛍光体層３にひび割れや剥離等が生じ層面が悪化する。

次に、本実施例に係る環形蛍光ランプ１の製造方法を説明する。まず、カルボキシメチルセルロースをバインダとして含む水溶液に粒径が０．０３〜０．３μｍの酸化チタンの他に三酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の酸化物の少なくとも１種類をボールミルにより充分分散させた酸化チタン塗布液を作成する。また、ポリエチレンオキサイドをバインダとして含む水溶液に蛍光体と結着剤をボールミルにより分散させた蛍光体塗布液を作成する。

酸化チタン塗布液を３０Ｗ環形蛍光ランプ用のガラス管４の内面に塗布、乾燥したときに、酸化チタンを主成分とする紫外線抑止層２の膜厚が０．１５〜１．２５μｍ（または質量が約０．０４ｇ〜０．０６ｇ）となるように調整する。また、蛍光体塗布液は蛍光体を主成分とする蛍光体層３の質量が１．９〜２．０ｇとなるように調整する。

調整した酸化チタン塗布液を３０Ｗ環形蛍光ランプのガラス管４の内面に塗布、乾燥を行い、紫外線抑止層２を形成する。その後、焼成工程を行うことなく、調整した蛍光体塗布液を塗布、乾燥を行い、蛍光体層３を形成する。その後は酸化チタン未塗布の環形蛍光ランプ製球と同様の工程（管曲げ工程を含む）で製球を行う。本発明によれば、紫外線抑止層２の膜厚が０．１５〜１．２５μｍと薄く、蛍光体層３の剥離等が生じにくいので、管曲げ工程ではガラス管軟化温度をあげること無く今までどおりの工程で環形蛍光ランプを製球することが出来る。

図２は、酸化チタンを塗布した蛍光ランプと未塗布の蛍光ランプの４００ｎｍ以下の光に関する発光強度の一例を示すグラフである。本図において、発光強度５は、酸化チタン未塗布の三波長形蛍光ランプの３００ｎｍ〜４００ｎｍの分光分布を示し、発光強度６は、実施例１の三波長形蛍光ランプの３００ｎｍ〜４００ｎｍの分光分布を示す。視感度７は昆虫の視感度曲線である。

酸化チタン未塗布の蛍光ランプを比較例１とすると、実施例１の蛍光ランプの光束は比較例１と比べて２〜３％低下したが、実使用上支障のない明るさである。また、実施例１の蛍光ランプから照射される波長４００ｎｍ以下の光の発光強度６と、比較例１の蛍光ランプから照射される４００ｎｍ以下の光の発光強度５と比較すると、実施例１においては３００ｎｍから４００ｎｍの紫外線総量の約８０％をカットすることができる。したがって、実施例１では紫外線総量が抑止されているため、器具や家具等の退色及び劣化を低減することが出来る。その上、実施例１の蛍光ランプでは、４００ｎｍ以下の光に視感度７を持つ昆虫類の誘引の割合を比較例１の蛍光ランプと比較すると０．４〜０．５倍に低減することが出来た。

また、この蛍光ランプを波長４００ｎｍ以下の光に視感度を持つ昆虫類の侵入を困難にした照明器具に用いることで、昆虫類の照明器具への侵入および飛来を大幅に抑えることが可能である。

紫外線抑止層２を形成する物質の粒径は０．０３〜０．３μｍとすることが好ましい。酸化チタンの粒径が０．３μｍより大きいのものを用いる他は実施例１と同様の操作により製造した環形蛍光ランプでは、蛍光体塗料を塗布する際に、形成された紫外線抑止層２が流れ落ち、蛍光ランプ膜面が悪化し、紫外線抑止効果が認められなかった。また、酸化チタンの粒径が０．０３μｍより小さいものを用いる他は実施例１と同様の操作により製造した環形蛍光ランプでは、全光束の低下はなく、蛍光ランプ膜面も良好であるが、蛍光体のガラス管内壁への付着力が低下し、蛍光ランプへ僅かに衝撃を与えるだけで、蛍光体層３が脱落してしまう。また、紫外線抑止効果も認められなかった。

酸化チタンを主成分とする紫外線抑止層２の質量は約０．０４ｇ〜０．０６ｇとなるように調整される。酸化チタンを主成分とする紫外線抑止層２の質量が０．０６ｇを超えて例えば０．０８ｇとなるように調整した以外は実施例１と同様の操作により製造した環形蛍光ランプでは全光束の低下が１０％程度となるため、効率の面で実用的ではない。酸化チタンを主成分とする紫外線抑止層２の質量が０．０４ｇに満たない例えば０．０２ｇとなるように調整した以外は実施例１と同様の操作により製造した環形蛍光ランプでは紫外線抑止効果も認められなかった。

実施例１における酸化チタン塗布液のバインダをポリエチレンオキサイドとし、それ以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果は、実施例１に示した結果と同じ効果が得られた。

ところで、実施例１において、超微粒の酸化チタンを水溶液中に分散させる場合、表面処理を施した粉体を充分分散させる為、分散剤を用い長時間のボールミルで懸濁液を作るのが一般的である。粉体への表面処理剤や分散剤は、疎水基をもつものや、有機性のものが一般的である。この方法で作ったチタン懸濁液を塗布乾燥後、その上に水性の蛍光体塗料を塗布すると疎水基や有機物の影響により、水性の蛍光体塗料が撥水され均一に膜面に塗布できない問題がある。

そこで、５質量％の酸化アルミニウムを含有した懸濁液中に、粒径が０．０３μｍ〜０．３μｍの粉体の酸化チタンを酸化アルミニウム１質量％に対し３質量％添加し、ボールミルすることで、水性の蛍光体塗料を撥水せずに塗布することが可能な塗布液を製作することができる。その塗布液を塗布した蛍光ランプはランプから照射される３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線総量の約８０％をカットできる能力を持つ。また、酸化チタンと酸化アルミニウムの均一な保護膜が形成され蛍光ランプの長時間点灯における全光束の低下を抑えることができる。

紫外線抑止層を形成するための塗布液は、酸化アルミニウム１質量％に対し酸化チタン１．５質量％〜１５質量％を含有することが好ましい。酸化チタンの添加量が酸化アルミニウム１質量％に対し、１５質量％を超えると、水性の蛍光体塗料が撥水し、蛍光体膜面が悪化する。また、酸化チタンの添加量が１．５質量％を下回ると紫外線カット率が５０％を下回るからである。

本発明は一般照明用蛍光ランプおよび照明器具に関するものであり、産業上の利用可能性を有している。

本発明に係る環形蛍光ランプおよび照明器具の一実施例を示す図であり、（ａ）は照明器具の側面図、（ｂ）は環形蛍光ランプの平面図、（ｃ）は環形蛍光ランプの一部断面斜視図である。 酸化チタンを塗布した蛍光ランプと未塗布の蛍光ランプの４００ｎｍ以下の光に関する発光強度の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 環形蛍光ランプ
２ 紫外線抑止層
３ 蛍光体層
４ 環形放電管（ガラス管）
５ 酸化チタン未塗布の三波長形蛍光ランプの３００ｎｍ〜４００ｎｍの分光分布
６ 実施例１の三波長形蛍光ランプの３００ｎｍ〜４００ｎｍの分光分布
７ 昆虫の視感度曲線
１０ 照明器具
１１ 器具本体
１２ 点灯回路
１３ 取付部材
１４ 透光性カバー

Claims (8)

1. 環形放電管と、前記放電管の内面に設けられた蛍光体層と、前記放電管の管端部に設けられた一対の電極と、前記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体とを有する環形蛍光ランプであって、前記放電管の内面と蛍光体層の間に波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する紫外線抑止層が設けられ、前記紫外線抑止層の膜厚が０．１５〜１．２５μｍであることを特徴とする環形蛍光ランプ。
2. 前記紫外線抑止層が、酸化チタン、三酸化アンチモン、酸化亜鉛および酸化鉄の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の環形蛍光ランプ。
3. 前記紫外線抑止層が、さらに酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載の環形蛍光ランプ。
4. 環形蛍光ランプ用のガラス管の内面に波長４００ｎｍ以下の光の透過を抑止する紫外線抑止層を膜厚が０．１５〜１．２５μｍとなるように形成する工程と、その後、焼成工程を行うことなく、前記紫外線抑止層上に蛍光体層を形成する工程と、前記ガラス管を環形に形成する管曲げ工程とを含むことを特徴とする環形蛍光ランプの製造方法。
5. 前記紫外線抑止層および蛍光体層を形成するための各塗布液が予め作成され、前記各塗布液がそれぞれ水性のバインダを含むことを特徴とする請求項４記載の環形蛍光ランプの製造方法。
6. 前記紫外線抑止層を形成するための塗布液が予め作成され、前記塗布液が酸化アルミニウム１質量％に対し酸化チタン１．５質量％〜１５質量％を含有することを特徴とする請求項４記載の環形蛍光ランプの製造方法。
7. 前記紫外線抑止層を形成する物質の粒径が０．０３〜０．３μｍであることを特徴とする請求項４記載の環形蛍光ランプの製造方法。
8. 請求項１〜３のいずれかに記載の環形蛍光ランプと、前記環形蛍光ランプを点灯する点灯回路とを備えたことを特徴とする照明器具。

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