JP2006066078A

JP2006066078A - 蛍光ランプおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2006066078A
Application number: JP2004243606A
Authority: JP
Inventors: Koji Nomura; 幸二野村; Ken Maejima; 憲前島; Kenji Ishibashi; 健司石橋
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】簡素な構成で、点灯中の放電状態の安定性を向上し、ランプ性能の低下を抑制する。
【解決手段】水銀を含む可電離性媒体が封入されたガラス管５と、このガラス管５の内周面に形成された透明導電膜６と、この透明導電膜６に積層して形成された保護膜７と、この保護膜７に積層して形成された蛍光体発光層８とを備える。そして、蛍光体発光層８は、ガラス管５内の不純ガスを吸着するための酸化マグネシウムの粒子が、蛍光体に混合されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば希ガスおよび水銀が封入されたガラス管の内部に蛍光体発光層が設けられた蛍光ランプおよびその製造方法に関する。

従来、蛍光ランプの製造ラインでは、ガラス管の内周面に蛍光体発光層を形成する際に、蛍光体をガラス管に接着させるために、溶剤を使用して蛍光体を溶液化している。

この蛍光体溶液としては、ガラス管内の表面に安定的に接着するために、高分子材料やセルロース系のバインダー（結合剤）を使用している。このようなバインダーの材料は、蛍光ランプの点灯には必要がない物質であるため、製造過程の焼成工程で除去が行われている。このとき、この材料が完全に除去されずに、不純ガスが若干量だけ蛍光体や、この蛍光体をガラス管内に接着する材料に吸着されてしまい、ガラス管端部の黒化、放電異常による点灯時のちらつきの発生、光出力を低下させる等の悪影響を引き起こす。

また、蛍光ランプの製造ラインは、電極のフィラメントに塗布された熱電子放出物質を活性化させるための加熱工程を有しており、この加熱工程で、熱電子放出物質から発生した不純ガスが除去されている。しかしながら、加熱工程での活性化が不十分であった場合に、蛍光ランプの点灯中に熱電子放出物質の活性化が進行し、不純ガスを放出する。これらの不純ガスがランプ点灯の水銀飽和蒸気圧や電子の放電を妨げ、点灯時のちらつき等によってランプ性能を著しく損なう問題がある。

このようにガラス管内に残留する不純ガスの対策としては、不純ガスを吸着するためのゲッター材が封入された排気管および通気孔が電極近傍に配置された蛍光ランプの構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３１２３０号公報

ところで、蛍光ランプの製造ラインでは、生産性の向上を図るために、年々蛍光ランプの生産スピードが速くなっており、近年７０００〜８０００本／時間程度の生産スピードで生産が行われている。そのため、製造ラインでは、蛍光体の塗布に使用する溶剤、バインダーの焼成時間や、電極のフィラメントに塗布されている熱電子放出物質（エミッタ：炭酸塩類）の電気による加熱分解反応時間等が短縮される傾向にある。

このような傾向に伴って、バインダーや熱電子放出物質が本来十分に燃焼されることで不純ガスがほぼ完全に除去されていたものが、不純ガスが完全に除去されずにガラス管内に残留する比率が増加しており、残留した不純ガスによる影響で蛍光ランプの品質を著しく損なってしまう問題が生じている。

また、特許文献１に開示されている従来の蛍光ランプは、上述したように、ゲッター材が封入された排気管および通気孔が電極近傍に配置されて構成されているため、蛍光ランプの構造が複雑で、生産性が乏しく、製造コストがかさむという問題がある。

そこで、本発明は、簡素な構成で、点灯中の放電状態の安定性を向上し、ランプ性能の低下を抑制することができる蛍光ランプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る蛍光ランプは、水銀を含む可電離性媒体が封入されたガラス管と、このガラス管の内周面に形成された透明導電膜と、この透明導電膜に積層して形成された保護膜と、この保護膜に積層して形成された蛍光体発光層とを備える。そして、蛍光体発光層は、ガラス管内の不純ガスを吸着するための酸化マグネシウムの粒子が、蛍光体に混合されてなる。

以上のように構成した本発明に係る蛍光ランプによれば、蛍光ランプの製造過程でガラス管内に残留してしまった一酸化炭素や二酸化炭素等の不純ガスや、蛍光ランプの点灯中にガラス管内に発生した不純ガスが、蛍光体発光層に混合された酸化マグネシウムの粒子に吸着される。このため、ガラス管内の不純ガスが、蛍光体発光層の蛍光体に吸着されることが抑えられることで、点灯中のガラス管内での放電状態の安定性が確保され、点灯中のちらちきが抑制される。

また、本発明の蛍光ランプは、酸化マグネシウムの粒子が混合された蛍光体発光層を備えることで、蛍光ランプの構造を複雑化させることなく、酸化マグネシウムによってガラス管内の不純ガスを吸着することが可能になる。

また、本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、上述の本発明の蛍光ランプを製造するための製造方法であって、平均粒径が４μｍ〜６μｍかつ比表面積が１００ｍ²／ｇ〜１４０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムが、蛍光体に対して０．５重量％〜５重量％混合されてなる蛍光体溶液をガラス管内に塗布して塗布して焼成することで、蛍光体発光層を形成する。

上述したように本発明によれば、蛍光ランプの構成を複雑化させることなく、点灯中の放電状態の安定性を向上し、ランプ性能の低下を抑制することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、実施形態の蛍光ランプ１は、熱陰極蛍光ランプであって、可電離性媒体であるアルゴンガス等の希ガスおよび水銀が封入されたガラス管５と、このガラス管５の内周面に形成された透明導電膜６と、この透明導電膜６に積層して形成された保護膜７と、この保護膜７に積層して形成された蛍光体発光層８とを備える。

ガラス管５は、外径が１５ｍｍ〜３８ｍｍの直管状に形成されており、例えば室内照明等の一般的な照明用の蛍光灯に適用されている。ガラス管５には、長さ方向の両端に電極（不図示）がそれぞれ設けられている。電極は、フィラメントに熱電子放出物質が塗布されてなり、電圧が印加されて加熱されることで、電子を放出させる熱電子放射を行う。

透明導電膜６は、例えば酸化スズ等によって、ガラス管５の内周面に亘って形成されている。保護膜７は、例えばアルミナ等の超微粒子酸化物によって、透明電極膜６を覆うように積層されており、透明電極膜６が保護されている。

蛍光体発光層８は、平均粒径が４μｍ〜６μｍかつ比表面積（ＢＥＴ比表面積）が１００ｍ²／ｇ〜１４０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムが、蛍光体に対して０．５重量％〜５重量％の範囲内で混合されて構成されている。そして、この蛍光体発光層８は、蛍光体、酸化マグネシウムが溶剤に混合されてなる蛍光体溶液をガラス管５の保護膜７上に塗布して焼成することによって、単位面積当たりの重量が３ｍｇ／ｃｍ²〜５ｍｇ／ｃｍ²で形成されている。

蛍光体発光層８は、蛍光体に混合された酸化マグネシウムが、不純ガスである一酸化炭素や二酸化酸素の分解ガスを吸着する性質を有しているので、ガラス管５内に残留している不純ガス、および熱電子放出物質から発生した不純ガスが酸化マグネシウムに吸着されることで、蛍光ランプの点灯中の安定した放電状態が維持される。すなわち、蛍光体発光層８の酸化マグネシウムは、ゲッター材としての機能を奏している。

なお、酸化マグネシウムは、平均粒径が４μｍ未満および６μｍを超える場合、比表面積が小さくなり、不活性ガスの吸着量が少なくなる。すなわち、酸化マグネシウムは、平均粒径が４μｍ未満および６μｍを超える場合、および比表面積が１００ｍ²／ｇ未満および１４０ｍ²／ｇを超える場合、ガラス管５内の不活性ガスを吸着する効果が良好に得られないので好ましくない。

また、酸化マグネシウムは、蛍光体に対して０．５重量％未満の場合、吸着する効果が乏しく、５重量％を超える場合、蛍光ランプの明るさが低下する不都合がある。

蛍光体発光層８は、１ｃｍ²当たり３ｍｇ未満の場合、発光効率が低下し、蛍光ランプの特性である明るさが低下するおそれがあり、１ｃｍ²当たり５ｍｇを超える場合、光の透過率が低下し、蛍光ランプの明るさが低下する問題がある。

そして、蛍光体の構成としては、ハロリン酸カルシウム蛍光体Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₃ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎならびに希土類蛍光体で、赤色がＹ₂Ｏ₃：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ₂：Ｍｎ、緑色がＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、青色がＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，（Ｍｎ）または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕの各色の蛍光体を少なくとも１つ含有する材料からなる三波長蛍光体を使用する。

なお、本実施形態では、１層の蛍光体発光層を備える構成にされたが、２層の蛍光体発光層を備える構成にされてもよい。

以上のように構成された蛍光ランプ１では、蛍光ランプの製造過程でガラス管５内に残留してしまった不純ガスが、蛍光体発光層８の酸化マグネシウムによって吸着される。また、この蛍光ランプ１では、点灯中に電極の熱電子放出物質から発生した不純ガスも同様に、蛍光体発光層８の酸化マグネシウムによって吸着される。このため、ガラス管５内の不純ガスが蛍光体発光層８の蛍光体に吸着されることが抑えられ、ランプ性能の劣化を抑制することができる。

上述したように、蛍光ランプ１によれば、平均粒径が４μｍ〜６μｍかつ比表面積が１００ｍ²／ｇ〜１４０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムが、蛍光体に対して０．５重量％〜５重量％の範囲内で混合されてなる蛍光体発光層を備えることによって、酸化マグネシウムが、一酸化炭素や二酸化炭素である不純ガスを吸着する性質を有しているため、ガラス管５内に発生した不純ガスが吸着され、蛍光ランプの点灯中の安定した放電状態を維持することができる。したがって、蛍光ランプ１によれば、ガラス管端部の黒化の発生や、点灯中のちらつきを抑え、ランプ性能の劣化を抑制することができる。

また、蛍光ランプ１によれば、ガラス管５内の放電を妨げる不純ガスが吸着除去されるため、熱電子放出物質から発生した電子と、アルゴン原子や水銀原子との衝突が何の支障もなく良好に行われるので、規定の電圧よりも比較的低い電圧で速やかに蛍光ランプの点灯を行うことも可能になる。

上述した本実施形態の蛍光ランプを市販の直管ラピッドスタート型の蛍光ランプ（ＮＥＣライティング社製：ＦＬＲ４０ＳＷ／Ｍ）に適用した。この蛍光ランプは、ガラス管の外径３２．５ｍｍ、ガラス管の長さ１１９８ｍｍ、電力４０Ｗ、ランプ電流０．４２０Ａ、全光束３１５０Ｌｍに構成されている。

そして、蛍光体に対する酸化マグネシウムの混合量を１０重量％，５重量％，１重量％，０．５重量％、混合なしの各条件でそれぞれ混合された各蛍光体発光層を備える各蛍光ランプについて、ちらつき、始動電圧（Ｖ）、光束（Ｌｍ）の変化を比較した。比較した結果を表１に示す。

本実施例によれば、表１に示すように、酸化マグネシウムの粒子を蛍光体に対して１０重量％混合した場合、ちらつきが改善され、始動電圧が小さくなるが、一方で、光束が低下し、明るさが比較的大きく低下したので、好ましくない。また、酸化マグネシウムの混合量が５重量％〜０．５重量％の場合には、ちらつきが改善され、始動電圧が小さくなるとともに、光束が僅かに低下する程度に抑えられた。したがって、酸化マグネシウムは、蛍光体に対する混合量が５重量％〜０．５重量％の範囲内であることが好ましい。

なお、本発明に係る蛍光ランプは、ラピッドスタート型に限定されるものでなく、例えば高周波点灯専用型等の他の構造に適用されてもよいことは勿論である。

本実施形態の蛍光ランプを示す断面図である。

符号の説明

１蛍光ランプ
５ガラス管
６透明導電膜
７保護膜
８蛍光体発光層

Claims

水銀を含む可電離性媒体が封入されたガラス管と、該ガラス管の内周面に形成された透明導電膜と、該透明導電膜に積層して形成された保護膜と、該保護膜に積層して形成された蛍光体発光層とを備える蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体発光層は、前記ガラス管内の不純ガスを吸着するための酸化マグネシウムの粒子が、蛍光体に混合されてなることを特徴とする蛍光ランプ。
前記蛍光体発光層は、平均粒径が４μｍ〜６μｍかつ比表面積が１００ｍ²／ｇ〜１４０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムが、蛍光体に対して０．５重量％〜５重量％混合されてなる請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光体発光層は、単位面積当たりの重量が３ｍｇ／ｃｍ²〜５ｍｇ／ｃｍ²で形成されている請求項２に記載の蛍光ランプ。
熱電子放出物質が設けられた電極を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
前記ガラス管は、外径が１５ｍｍ〜３８ｍｍにされている請求項３に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光体は、三波長蛍光体である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
複数の前記蛍光体発光層を備える請求項１に記載の蛍光ランプ。
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の蛍光ランプの製造方法であって、
平均粒径が４μｍ〜６μｍかつ比表面積が１００ｍ²／ｇ〜１４０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムが、蛍光体に対して０．５重量％〜５重量％混合されてなる蛍光体溶液をガラス管内に塗布して焼成することで、蛍光体発光層を形成する蛍光ランプの製造方法。
前記ガラス管内に前記蛍光体発光層を単位面積当たりの重量が３ｍｇ／ｃｍ²〜５ｍｇ／ｃｍ²で形成する請求項８に記載の蛍光ランプの製造方法。