JP2005531115A - 低圧水銀蛍光ランプ - Google Patents
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Abstract
低水銀消費電気ランプは、蛍光材料の層を具え、前記層が、（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有する。
Description
本発明は、低圧水銀蛍光ランプに関する。
蛍光ランプとして更に一般的に知られている低圧水銀ランプは、点灯中にガス放電を維持するために水銀及び希ガスの充填物を含むランプ容器を有する。ガス放電によって放出された放射は、大抵がスペクトルの紫外（ＵＶ）領域にあり、小部分のみが可視スペクトルに存在する。ランプ容器の内面は、しばしば蛍光体の混合である発光コーティングを有し、それは、紫外照射によって当てられたときに可視光を放出する。
電気の消費量の減少により蛍光ランプの使用が増大している。電気消費を更に減少するために、ランプへのエネルギー入力に関連する有効な光出力の量であるｌｍ／Ｗ（ＬＰＷ）の輝度効率と称される蛍光ランプの効率を増大する駆動が存在する。
したがって、更に有効かつ更に長寿命の蛍光ランプが所望される。しかしながら、２００００時間以上の所望の長いランプ寿命に適合するために多量の水銀がランプに導入される。このことは、ガラス容器や、蛍光体コーティングや、電極のような互いに相違するランプの構成要素がランプ中の水銀を使い切るので必要である。このように水銀の使用が増大するのは、望ましくなく、かつ、環境に有害である。したがって、ランプ寿命を減少することなく水銀消費を減少する駆動が存在する。
水銀消費量を減少するのに成功したランプの一例は、アルトエコノワット(Alto Econowatt)蛍光ランプである。これらランプは、約１２〜１６ミクロンの平均粒径を有する大きな粒子のクールホワイトハロリン酸(cool-white halophosphate)蛍光体を使用し、危険のない消費に対するＴＣＬＰ要求に適合するよう他のランプに比べて少ない水銀が添加される。これらランプの効率を増大し続けるとともに定格寿命に適合するために、ランプ及びその構成要素が低水銀消費量を有することが必要になる。
同様に、デイライト／デイライトデラックス(Daylight/Daylight Deluxe)カラーの蛍光ランプは、２成分混合物の一部として大きい粒子のブルーハローハロリン酸(blue halo halophosphate)蛍光体を使用し、それは、他の成分として標準的なホワイト蛍光体又はウォームホワイト(warm-white)蛍光体を用いる。これらランプは、危険のない消費に対するＴＣＬＰ要求に適合するよう他のランプに比べて少ない水銀が添加される。
ＴＣＬＰ基準をパスする水銀が減少した蛍光ランプが必要とされ続けている。
本発明の目的は、水銀消費が減少した蛍光ランプを提供することである。
本発明は、内面を有する容器及び少なくとも一つの電極、好適には、管状容器の両端に配置された二つの電極を有する電気ランプを提供することによって上記及び他の目的を達成する。電極は、水銀及び電荷保持ガス(charge sustain gas)が充填された容器に紫外放射を発生するために電力の変換を行う。好適には、容器の内面には、紫外放射が反射して容器に戻るように酸化アルミニウム層のような酸化金属層が予め被覆される。
蛍光層は、紫外放射を可視光に変換するために酸化アルミニウム層上に形成される。Ｆ４０Ｔ１２エコノワット(Econowatt)蛍光ランプの蛍光層を、好適には、マグネシウム及びアンチモンによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含むクールホワイト蛍光体とする。同様に、従来のデイライト蛍光ランプの蛍光層は、アンチモニ及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモニによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体混合物を含む。
大きな粒径の蛍光体を、エコノワット(Econowatt)において約８〜約１２ミクロンの粒径の範囲内の平均粒径を有する同一の蛍光体に置換するとともに、デイライト／デイライトデラックス(Daylight/Daylight Deluxe)において約６．６〜約１０ミクロンの粒径の範囲内の平均粒径を有する同一の蛍光体に置換した結果、大きな粒子の蛍光体で製造した同一のランプに比べて水銀消費が減少することを発見した。このような水銀消費の減少は、ランプ点灯中にランプの構成要素に結びつく水銀の量によって決定され、したがって、もはやランプの点灯に利用できない。本発明の結果、エコノワット又はデイライト／デイライトデラックスランプに添加すべき水銀の量を減少することができ、そのようなランプは、更に環境的に良好になるとともに、ＴＣＬＰ基準を満足する。
そのような観察の正確な理由がはっきり知られておらず、ある特定の理論によって規定されることを所望しないが、更に小さい粒径のために、本発明による小さい粒子の蛍光体が、ランプの蛍光コーティングの分子のパッキングを更に良好に行うともに、ガラス中の水銀損失を減少する向上した障壁を提供するガラスの良好な遮蔽を更に良好に行うことが考えられる。
本発明のランプにおいて、水銀元素の最初の量は、以下のように説明される量で規定される。
（Ａ）約１０００時間のランプ点灯後、十分な量の水素元素が、カラム放電をサポートするよう利用でき、
（Ｂ）（１）ランプが、３．１ｃｍ2以上の粉末材料の表面領域／ｇを有し又は粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満の粒径を有する微粒子に粉砕され、（２）粉砕された材料には、約４．９のＰＨを有するとともに粉末の２０倍の重さの酢酸ナトリウムバッファ溶液が加えられた後、ＴＣＬＰテストをパスする。説明したような蛍光ランプの小粒子の蛍光体の使用の結果、ＴＣＬＰ基準に適合する寿命のランプは、現在市販されているランプより著しく低いレベルの最初の量を選択することによって達成される。
（Ａ）約１０００時間のランプ点灯後、十分な量の水素元素が、カラム放電をサポートするよう利用でき、
（Ｂ）（１）ランプが、３．１ｃｍ2以上の粉末材料の表面領域／ｇを有し又は粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満の粒径を有する微粒子に粉砕され、（２）粉砕された材料には、約４．９のＰＨを有するとともに粉末の２０倍の重さの酢酸ナトリウムバッファ溶液が加えられた後、ＴＣＬＰテストをパスする。説明したような蛍光ランプの小粒子の蛍光体の使用の結果、ＴＣＬＰ基準に適合する寿命のランプは、現在市販されているランプより著しく低いレベルの最初の量を選択することによって達成される。
これは、実際的な利点である。その理由は、ランプ中の水銀消費量を実際に減少することによってＴＣＬＰテストをパスするからである。
したがって、好適例の本発明は、
内面を有するランプ容器と、
前記ランプ容器内で紫外放射を発生する手段と、
蛍光材料の層とを具え、前記層が、
（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、
（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする電気ランプを含む。
内面を有するランプ容器と、
前記ランプ容器内で紫外放射を発生する手段と、
蛍光材料の層とを具え、前記層が、
（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、
（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする電気ランプを含む。
図面は、線形的であり、寸法通りでない。
本発明を、以下の特定の実施の形態の詳細を参照することによって更によく理解される。
図１を参照すると、細長いランプ容器すなわち電球３を有する低圧水銀蛍光ランプ１が示されている。電球は、通常のソーダ石灰ガラス製である。ランプは、マウントステム１０のガラスプレスシール１１を通じて延在する導電突出部７及び９に支持された導線タングステンフィラメント６を有する各端部に電極装着構造５を有する。マウントステムを、通常の鉛を含むガラス製とする。ステム１０は、容器を気密封止する。リード線７，９は、ランプの互いに逆の端部に固定された各口金のピン形状のコンタクト部に接続される。
本発明を、以下の特定の実施の形態の詳細を参照することによって更によく理解される。
図１を参照すると、細長いランプ容器すなわち電球３を有する低圧水銀蛍光ランプ１が示されている。電球は、通常のソーダ石灰ガラス製である。ランプは、マウントステム１０のガラスプレスシール１１を通じて延在する導電突出部７及び９に支持された導線タングステンフィラメント６を有する各端部に電極装着構造５を有する。マウントステムを、通常の鉛を含むガラス製とする。ステム１０は、容器を気密封止する。リード線７，９は、ランプの互いに逆の端部に固定された各口金のピン形状のコンタクト部に接続される。
選択的には、外側容器３の内面１５に水銀保護層すなわちアンダーコート１６を設ける。この層１６を、容器のガラスとの反応によって生じる水銀の減少速度を減少するよう設けることができる。層１６を、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム及び希土類からなる群から形成した酸化物とすることができる。ここで用いられているような「希土類」は、スカンジウム元素、イットリウム元素、ランタン元素及びランタニド元素を意味する。両方のコーティングは、電球内壁の周辺全体で電球の全長に亘って延在する。ステム１０は、上記コーティングのいずれも有しない。蛍光コーティング１７は、オーバーコートそう１６の上に配置される。
放電を保持する充填物(discharge-sustaining filling)は、ランプ点灯中にアーク放電を保持するような水銀量と組み合わせた低圧で、アルゴンのような希ガス又はアルゴンと他の期待との混合物を含む。
特定の実施の形態によれば、図示したランプをＦ４０Ｔ１２ＥＣＯＮＯＷＴＴランプとする。
例１
２群のＦ４０Ｔ１２ＥＣＯＮＯＷＴＴランプを、用いられるクールホワイト蛍光体(cool white phosphor)の粉末重量及び平均粒径のみが互いに相違するように構成した。ランプには、４．４ｍｇの水銀の充填物を設けた。１０００時間の点灯後、結びつけられた水銀(bound mercury)の全体量を決定した。水銀消費テストの結果を、以下の表IIに示す。
２群のＦ４０Ｔ１２ＥＣＯＮＯＷＴＴランプを、用いられるクールホワイト蛍光体(cool white phosphor)の粉末重量及び平均粒径のみが互いに相違するように構成した。ランプには、４．４ｍｇの水銀の充填物を設けた。１０００時間の点灯後、結びつけられた水銀(bound mercury)の全体量を決定した。水銀消費テストの結果を、以下の表IIに示す。
表Ｉは、従来の蛍光体及び本発明の蛍光体の粒径分布を示す。
２群のＤＡＹＬＩＧＨＴランプを、用いられるＤＡＹＬＩＧＨＴ／ＤＡＹＬＩＧＨＴ ＤＥＬＵＸＥ蛍光体のブルーハロー成分(blue halo component)の粉末重量及び平均粒径のみが互いに相違するように構成した。ランプに４．４ｍｇの水銀の充填物を設けた。１０００時間の点灯後、結びつけられた水銀(bound mercury)の全体量を決定した。本発明の蛍光体から構成されたランプに対する水銀消費テストの結果は、表IIで既に与えられた結果に匹敵し及びほぼ等しい。
表IIIは、従来の蛍光体及び本発明の蛍光体の粒径分布を示す。
さらに、ランプは、ＴＣＬＰテストをパスし、危険がないと考えられ、埋め立てて配置することができる。
ここで開示した例は、本発明の好適な実施の形態にしかすぎないので、本発明の範囲及び主要部を逸脱することなく他の特別な形態で本発明を実施できることが理解される。
Claims (7)
- 内面を有するランプ容器と、
前記ランプ容器内で紫外放射を発生する手段と、
蛍光材料の層とを具え、前記層が、
（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、
（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする電気ランプ。 - 内面を有するランプ容器と、
前記ランプ容器内で紫外放射を発生する手段と、
蛍光材料の層とを具え、前記層が、
（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、
（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする低水銀消費電気ランプ。 - 前記蛍光体を、アンチモン及びマグネシウムによって活性化され、約８〜約１２ミクロンの平均粒径ｆを有するハロリン酸カルシウムを含むクールホワイト蛍光体としたことをことを特徴とする請求項１記載のランプ。
- 前記蛍光体を、アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とし、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする請求項１記載のランプ。
- 低水銀消費の水銀蛍光ランプであって、
ａ．互いに対向する封止端部及び管状内面を有し、前記封止端間で所定の量の放電空間を包囲する管状の光透過ランプ容器と、
ｂ．水銀及び希ガスの充填物と、
ｃ．前記ランプ容器の各封止端にそれぞれ配置された一対の放電電極と、
ｄ．前記放電電極を前記ランプ容器の外側の電源に接続して、ランプ点灯中に前記放電電極間にガス放電を維持し、前記ガス放電によって紫外放射を放出する手段と、
ｅ．前記ランプ容器の前記内面に隣接して配置され、γアルミナを含む第１の光透過及び紫外照射反射層と、
ｆ．蛍光材料の層とを具え、前記層が、
（ａ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化されるハロリン酸カルシウムを含み、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するクールホワイト蛍光体と、
（ｂ）アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とからなる群から選択した蛍光体を含み、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする低水銀消費電気ランプ。 - 前記蛍光体を、アンチモン及びマグネシウムによって活性化され、約８〜約１２ミクロンの平均粒径を有するハロリン酸カルシウムを含むクールホワイト蛍光体としたことをことを特徴とする請求項５記載のランプ。
- 前記蛍光体を、アンチモン及びマグネシウムによって活性化される約５０％のホワイトハロリン酸カルシウム及びアンチモンによって活性化される約５０％のブルーハローハロリン酸カルシウムの二つの蛍光体の混合とし、前記ブルーハローの蛍光体が、約６．６〜約１０ミクロンの平均粒径を有することを特徴とする請求項５記載のランプ。
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