JP2006086129A - 蛍光ランプおよび聡明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
点灯初期の光束立上がりを向上させた蛍光ランプ、電球形傾向ランプおよび照明装置の提供。
【解決手段】
蛍光ランプの発明は、純水銀に近い水銀蒸気圧を呈するアマルガムおよび希ガスを含む放電媒体が封入されたガラスバルブ４と；このガラスバルブ４内に放電を生起させる放電生起手段と；蛍光体粒子および結着剤を含んで成る蛍光体層10と；を具備する蛍光ランプにおいて、前記蛍光体層10の結着剤、すなわちアルミナ量の低減、アルミナとホウ酸などとの併用、ジルコニア、ジルコニアとホウ酸との併用、あるいは蛍光体層10を形成する蛍光体粒子10a 表面に負に帯電する金属酸化物または無機化合物10b を付着させたことを特徴とする。また、照明装置の発明は、上記のような蛍光ランプを対応する照明器具に装着したものである。
【選択図】図２

Description

本発明はアマルガムを封入した蛍光ランプおよび照明装置に関する。

蛍光ランプは、供給された電力を効率よく可視光放射に変換できることから、一般照明用をはじめ、OA機器用の光源、液晶ディスプレイのバックライトなど、広い分野で利用されている。また、近年、利用する機器類の小形化などに対応した光源のコンパクト化や高性能化が進められている。

そして、このような光源として蛍光ランプを利用するにあたっては、(1)光束維持率低下の防止・改善、(2)早期に黒化する現象の発生防止・改善、(3)点灯直後の光束立上がり特性の改善などが要求される。ところで、蛍光ランプにおいては、発光管を成すガラスバルブの内壁面（内面）に蛍光体層を形成するに当たり、一般的に、蛍光体に対し少なくとも 2重量％相当量のγ−アルミナを結着剤として添加含有させている。

一方、蛍光ランプの高負荷化に対応して、ガラスバルブ内の水銀蒸気圧を適度に制御するため、または、環境対策として水銀の使用量を低減するため、ビスマス−インジウム−水銀合金などのアマルガムをガラスバルブ内に封入することも知られている。すなわち、水銀蒸気圧を制御する場合には、高負荷点灯によってガラスバルブ内が高温となっても、アマルガムの水銀蒸気圧は低いので、効率のよい水銀蒸気圧に制御するものである。

このように、アマルガムを封入した蛍光ランプの場合は、点灯中、高温になっても効率のよい水銀蒸気圧に保つことができるが、点灯直後はバルブ内の温度がすぐには上昇しないので、アマルガムの特性によっては、低い状態となり、光束の立上がりが悪いという不都合がある。

また、水銀使用量を低減するために、亜鉛−水銀合金などの定量封入用のアマルガムを封入する場合、余剰水銀がバルブ内に存在しないので、消灯時に水銀が凝集される位置によっては、点灯直後に水銀蒸気圧が早期に拡散しないことがある。さらに、定量封入用のアマルガムはランプ製造後、長期間倉庫などに放置されたり、長期間に亘って消灯する環境で使用される場合には、消灯期間中、徐々に水銀を吸着するため、やはり、点灯直後の光束立上がりが悪いことがある。

この改善策として、(a)電極近傍に補助アマルガムを配設すること（特許文献１）や、(b)蛍光体層にアマルガムを混合することが提案されている（特許文献２）。
特開平5-3017号公報 特開平8-31374号公報

しかし、上記補助アマルガムを配設した(a)の場合、点灯開始後、ガラスバルブ端部に位置する電極によって加熱された補助アマルガムから放出された水銀が、ガラスバルブ内全体に拡散するまでに時間がかかる場合があり、十分な改善には至っていない。一方、蛍光体層にアマルガムを混合させた(b)の場合、アマルガムの選択によっては改善が認められると考えられる。しかし、非発光物質を蛍光体層に混合することになって、光束が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、点灯直後の光束立上がりを向上させる蛍光ランプ、電球形蛍光ランプおよび照明装置の提供を目的とする。

請求項１の発明は、純水銀より低い水銀蒸気圧を呈するアマルガムおよび希ガスを含む放電媒体が封入されたガラスバルブと；このガラスバルブ内に放電を生起させる放電発生手段と；蛍光体粒子およびこの蛍光体粒子に対して 0.5〜 1.5重量％相当量のアルミナを主体とする結着剤を含んで成るガラスバルブ内面に形成された蛍光体層と；を具備していることを特徴とする蛍光ランプである。

請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光ランプにおいて、結着剤中のアルミナは、表面積が BET値で 20 m²/g以上であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の蛍光ランプにおいて、結着剤中のアルミナはα−アルミナを主成分とし、その一次粒子径が50nm以下であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３いずれか一記載の蛍光ランプにおいて、結着剤はランタニアおよびホウ酸から選ばれた少なくとも１種を蛍光体粒子に対して0.1〜10.0重量％含有していることを特徴とする。

請求項１ないし請求項４の発明において、蛍光体層の結着剤となるアルミナは、蛍光体粒子に対して 0.5〜 1.5重量％の範囲内で選ばれる。その理由は、0.5重量％未満ではガラスバルブに対する結着力が不十分であり、また、1.5重量％を超えると立上がり特性が損なわれ易い傾向を呈するからである。

そして、これらの発明は、蛍光体層の結着剤として使用されているアルミナの量を一定の範囲内に制限すれば、ガラスバルブ面に対する蛍光体層の結着力を十分に果たすとともに、蛍光ランプの初期点灯において、良好な光束立ち上がり特性を呈することを見出し、この発明に至ったものである。

つまり、蛍光体層の結着剤に使用されるアルミナ量をある範囲内に抑さえたとき、アマルガムの水銀蒸気圧によって起きていた立上がり時の蛍光ランプの放電空間内における水銀の一時不足状態が解消されることが分かった。

すなわち、上記蛍光体層の結着剤として、蛍光体粒子に対して重量比で2％を超える量のγ−アルミナを使用した場合、アマルガムから放出された水銀がγ−アルミナに吸着されるため、放電空間に水銀蒸気が拡散するまでに時間がかかり、水銀の一時不足状態が生じると考えられる。γ−アルミナが何故水銀をよく吸着するかその理由は明確にわかっていないが、γ−アルミナには多量の水酸基（−0H基）を生成し易く、結果的に、蛍光ランプの形成後、その蛍光ランプのバルブ内に多量の水酸基が残留すると考えられ、この蛍光ランプの初期点灯において、放電で生成した水銀の正イオン（Hg⁺）が両極性拡散によって、蛍光ランプのバルブ壁に拡散したとき、前記水酸基に捕獲され、水銀の正イオンが水銀（Hg）に戻れないという現象が生じていると考えられる。

ここで、蛍光ランプの放電空間内における水銀の一時不足状態の解消には、蛍光体層の結着剤として機能するアルミナ粒子の表面積ないし吸着性（空隙率）も影響し、 BET値で 20m²/g（上限値は特に限定されないが、一般的には200 m²/g程度、好ましくは 50 m²/g）以上であると、前記光束立ち上がり特性の向上が、さらに助長される。

また、アルミナの結着力は、アルミナの一次粒子の粒径に左右され、好ましくは一次粒子の平均粒径を50nm以下、より好ましくは20nm以下とすればよいことが分かった。なお、アルミナは、γ−アルミナ、α−アルミナ、もしくはこれらの混合系のいずれでもよいが、α−アルミナを50％以上としたものが好ましい。

請求項５の発明は、純水銀より低い水銀蒸気圧を呈するアマルガムおよび希ガスを含む放電媒体が封入されたガラスバルブと；ガラスバルブ内に放電を生起させる放電発生手段と；蛍光体粒子およびこの蛍光体粒子に対して 0.5〜 3.0重量％のアルミナ、 0.1〜 5.0重量％のランタニアおよび／もしくは 0.1〜 5.0重量％のホウ酸を含有する結着剤を含んで成るガラスバルブ内面に形成された蛍光体層と；を具備していることを特徴とする蛍光ランプである。

請求項５の発明は、次のような知見に基づいてなされたものである。すなわち、蛍光体層の結着剤としてアルミナを使用する際、ランタン、ホウ素の少なくともいずれか一方の酸化物を所定の範囲内で併用すると、ガラスバルブ面に対する蛍光体層の結着力などが、さらに助長される一方、蛍光ランプの初期点灯において、良好な光束立ち上がり特性を呈することを見出し、この発明に至ったものである。

使用される蛍光体は、通常、蛍光ランプで使用されるものであるが、その蛍光体粒子もしくは蛍光体層の表面を、予め、処理しておくことが望ましい。すなわち、蛍光体に対し重量比で 0.1〜 3％相当量の結晶性の燐酸酸カルシウム、ランタニア、アルミナ、ジルコニアなどの微粒子で被覆する（まぶす）か、または重量比で 0.1〜 5％相当量の純度99.5％以ホウ酸で被覆する（まぶす）と、蛍光体層の表面における水銀の吸着が抑制され、光束立ちり特性などの改善が助長される。ここで、結晶性とは、Ｘ線回折にてピーク値が得られるものである。なお、これら蛍光体の表面処理に使用する結晶性の燐酸カルシウム、ランタニア、アルミナ、ジルコニア微粒子、または純度99.5％以ホウ酸は、蛍光体の結着剤として使用（併用）することもできる。

ガラスバルブは、蛍光ランプ（低圧水銀蒸気放電灯）の構成に使用されているガラス材で形成されたものであり、直管形、環状形、Ｕ字形、Ｗ形など周知の構成が適用可能である。

アマルガムは、純水銀よりも低い水銀蒸気圧を呈するもので、たとえばビスマス−錫−水銀（Bi-Sn-Hg）、ビスマス−インジウム−水銀（Bi-In-Hg）などの水銀蒸気圧制御用のもの、亜鉛−水銀(Zn-Hg) などの、いわゆる水銀の定量封入用のものである。

なお、少なくとも１個の屈曲部を有し、管内径が12mm以下、放電路長が 200mm以上の蛍光ランプの場合は、ガラスバルブ内に水銀蒸気が拡散し難いので、上記点灯初期における一時的な水銀不足の問題、換言すると、光束立上がり特性の問題が重視される。

ここで、蛍光ランプの初期点灯時（製造時）において、アマルガムは、ガラスバルブに設けられた細管内などに封入・配置している。この場合、純水銀より低い水銀蒸気圧を呈するアマルガムは、蛍光ランプバルブの放電空間以外の領域に配置されており、いわゆる放電空間（放電領域）に介在しない状態を採っている。しかし、アマルガムは、たとえばガラスバルブ内に移動可能なように封入され、放電空間に存在する形態であってもよい。

光束立上がり特性の問題は、たとえば消灯後 5分経過後の再点灯、あるいは３ケ月程度経過後（製造後倉庫に留め置き）の再点灯に区分される。そして、この区分において、消灯後短時間経過した時点では、補助アマルガムを用いると、光束立上がり特性の改善効果が得られるが、長期間留め置きした場合で、補助アマルガムを用いると光束立上がり特性は顕著に改善される。

すなわち、消灯直後では、点灯時ガラスバルブ内に拡散した水銀の多くが主アマルガムに吸収され、補助アマルガムはその吸収過程において、補足的に水銀を吸着するが、長期間留め置きした場合は、主アマルガムと補助アマルガムとの間で水銀蒸気圧の平衡化を経て、主アマルガムから水銀蒸気圧が低い特性を有する補助アマルガムへ水銀が移動するため、補助アマルガムによる水銀拡散効果が顕著に現れることになる。

蛍光ランプは、製造後、需要者に渡って使用されるまで、長期間に亘って消灯・溜め置きされるのが現状である。この溜め置き後の光束立上がり特性低下も本発明が解決する課題の一つであり、補助アマルガムと本発明に係る結着剤とを併用することで、立上がり特性の改善を図ることができる。

ガラスバルブ内の封入ガス中で、放電を生起させる放電生起手段は、一般的には、陽光柱放電路を形成するガラスバルブの両端部に対向して封装された一対の電極であるが、ガラスバルブ外に少なくとも一方の電極を配置した構造であってもよい。

さらに、要すればガラスバルブ内面に、紫外線によるガラスと水銀との反応に伴うガラスバルブの着色防止、光束維持率低下の防止、ガラスバルブの強度低下防止などのために、耐着色性保護層を蛍光体層の下地とし、厚さ0.05〜10μm 程度の保護層を介挿させてもよい。

アマルガムは25℃における水銀蒸気圧が 0.2Pa以下となる特性を有し、蛍光ランプは雰囲気温度25℃においてガラカバルブが 100℃以上の温度で点灯するものを使用できる。ここで、25℃における水銀蒸気圧とは、アマルガム温度が25℃のときの水銀蒸気圧を意味し、この水銀蒸気圧特性を示すアマルガムとしては、たとえばビスマス−鉛−水銀（Bi-Pb-Hg）、ビスマス−インジウム−水銀（Bi-In-Hg）などが挙げられる。また、ガラスバルブの温度は、雰囲気温度が25℃のときに、通常点灯させたガラスバルブの温度であり、グローブの有無を問わない。さらに、25℃における水銀蒸気圧が 0.1Pa以下となる特性を有するアマルガムが封入された蛍光ランプは、水銀蒸気圧がより低いため、水銀の一時不足状態が著しく、水銀拡散に時間がかかるため、立上がり特性が悪くなる傾向を呈するが、上記結着剤を使用することにより改善される。

また、ガラスバルブが 100℃以上の温度で点灯すると、蛍光体層も高温となるため立上がり時に吸着した水銀が点灯中に脱離され易く、消灯後はそのままアマルガムに吸収される量が多いため、蛍光体層に残存する水銀量が僅かになる。したがって、ガラスバルブが 100℃以上の温度で点灯した後に再点灯すると、水銀が僅かしか残存していない蛍光体層が再度多くの水銀を吸着しようとするので、水銀拡散に時間がかかることになるが、上記結着剤を使用することで改善される。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５いずれか一記載の蛍光ランプと；この蛍光ランプを保持する器具本体と；この器具本体内に収容された蛍光ランプを点灯する点灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装置である。

請求項６の発明において、照明器具は、上記請求項１ないし請求項５記載の蛍光ランプに対応したものであり、前記蛍光ランプの規格、形状、寸法、用途などに応じて、一般的に使用されている照明器具の中から選ぶことができる。

請求項１ないし請求項４の発明では、蛍光体層の結着剤となるα−、γ−アルミナ量が大幅に低減される。つまり、蛍光ランプの点灯初期における放電で生成する水銀の正イオンを捕獲するアルミナの水酸基量が大幅に低減されるため、水銀の一時不足現象が解消され、良好な立ち上がり特性を呈する。

請求項５の発明では、蛍光体層の結着剤としてアルミナ（α−、γ−アルミナ）の他、水酸基を生成しないランタニア、ホウ酸のうちの少なくとも１種を併用する。つまり、蛍光ランプの点灯初期における放電で生成する水銀の正イオンを捕獲する水酸基を有するアルミナ量が低減されるため、水銀の一時不足現象が解消され、良好な立ち上がり特性を呈する。

なお、上記請求項１ないし請求項５の各発明で、良好な立ち上がり特性を呈するのは、次のような理由によるとも考えられる。すなわち、蛍光体層の形成において使用する結着剤（たとえばα−アルミナ、ジルコニア）は、表面積(BET値）が、たとえば20 m²/g程度以上と大きく、表面の凹部や空隙部などに残留・付着しているため、再点灯時においては、水銀が容易に離脱して、良好な立ち上がり特性を呈すると考えることもできる。

請求項６の発明では、上記請求項１ないし請求項５の蛍光ランプを光源としたことにより、取扱易くて、高品質な室内照明、バックライト用光源を提供できる。

以下、図１ないし図８を参照して本発明の一実施形態を説明する。

第１の実施形態図１は、この実施形態に係る直管形蛍光ランプの要部構成を示す一部切り欠き断面図で、１は直管形のガラスバルブ、２は前記直管形のガラスバルブ１内面（内壁面）に設けられた蛍光体層、3a，3bは口金である。なお、この直管形のガラスバルブ１内には、希ガスが封入されるとともに、その両端側に図示を省略した一対の電極が前記口金3a，3bに電気的に接続して封装され、さらに、一端側の排気管内にBi-Sn-Hgアマルガムも封入されている。

ここで、ガラスバルブ１は管径16mm，管長 540mmのソーダライムガラス管である。また、蛍光体層２は、三波長発光形蛍光体粒子、この蛍光体粒子に対し結着剤として、平均一次粒径が40nmのγ−アルミナを 1重量％相当量、および水性バインダーを混合・調製した蛍光体混合液を塗布・焼き付けて形成したものである。ここで、γ−アルミナの代りに、γ−アルミナを少量含むα−アルミナを使用してもよい。

なお、三波長発光形蛍光体としては、たとえば青色蛍光体として（SrCaBa）₅（PO₄）₃Cl：EuまたはBaMg₂ Al₁₆O ₂₇：Eu，Mn、緑色蛍光体としてLaPO₄：Ce，Tb、赤色蛍光体として Y₂O₃：Euなどが挙げられるが、これらに限定されない。 上記蛍光ランプは、初期の点灯でも良好な光束立上がり特性を呈するだけでなく、たとえば消灯から２ケ月経過後においても、ほとんど光束立上がり特性の変化が認められなかった。なお、光束維持率および早期黒化防止の点でも、良好であった。

さらに、上記蛍光ランプの構成において、ガラスバルブ１を鞍形に曲成加工し、コンパクト化した蛍光ランプとした場合も同様の結果が認められた。

また、上記γ−アルミナ量を 2.5重量％相当量とした場合（曲線Ａ）と、γ−アルミナ量を 5.0重量％相当量とした場合（曲線Ｂ）のガラスバルブ管径28mm，管長 580mmの直管形蛍光ランプについて、再点灯時における点灯時間（秒）と相対光出力（％）との関係を試験・評価した結果を図２に示す。ここで、両蛍光ランプにおいて、蛍光体層に付着した水銀量 Mは、前者が 0.1μg/cm² 、後者が1μg/cm² であり、図２から分かるように、水銀の付着量が少ないほど、光束立上がり特性が向上している。

なお、単位蛍光体表面積当たり付着した水銀量 Mは、結着剤の種類、添加量を変えて蛍光体層を形成した蛍光ランプ（FL20SS）を１時間エージングした後、蛍光体を50mg採取し、 400℃で加熱して放出した水銀量を測定して得た値である。また、ガラスバルブ管径28mm，管長 580mmの直管形蛍光ランプについて、上記と同様の条件で、再点灯時における点灯時間（秒）と相対光出力（％）との関係を試験・評価した結果、単位蛍光体表面積当たり付着する水銀量 Mが 0.005μg/cm²〜0.01μg/cm²の範囲では、良好な光束立上がり特性が認められた。

さらに、上記構成において、蛍光体表面を重量比 2％の結晶性リン酸カルシウム微粒子、α−アルミナ微粒子でまぶした場合は、蛍光体層表面における水銀の付着量が低減し、光束立上がり特性がさらに向上する。

第２の実施形態前記図１の場合と同様の直管形蛍光ランプを構成した。すなわち、図１に示すように、直管形のガラスバルブ１、前記直管形のガラスバルブ１内面に設けられた蛍光体層２、口金3a，3bを有し、かつ直管形のガラスバルブ１内に、希ガスが封入されるとともに、その両端側に図示を省略した一対の電極が前記口金3a，3bに電気的に接続して封装され、さらに、一端側の排気管内にBi-Sn-Hgアマルガムも封入された構成と成っている。

ここで、ガラスバルブ１は管径16mm，管長 540mmのソーダライムガラス管である。また、蛍光体層２は、三波長発光形蛍光体粒子、この蛍光体粒子に対し結着剤として、重量比で 1％相当量のγ−アルミナ、 0.5％相当量のランタン、 1％相当量のホウ素、および水性バインダーを混合・調製した蛍光体混合液を塗布・焼き付けて形成したものである。なお、三波長発光形蛍光体としては、たとえば青色蛍光体として（SrCaBa）₅（PO₄）₃Cl：EuまたはBaMg₂ Al₁₆O ₂₇：Eu，Mn、緑色蛍光体としてLaPO₄：Ce，Tb、赤色蛍光体として Y₂O₃：Euなどが挙げられるが、これらに限定されない。

上記蛍光ランプは、初期の点灯でも良好な光束立上がり特性を呈するだけでなく、たとえば消灯から２ケ月経過後においても、ほとんど光束立上がり特性の変化が認められなかった。なお、光束維持率および早期黒化防止の点でも、良好であった。

上記蛍光ランプの構成において、結着剤成分であるγ−アルミナ（もしくはα−アルミナ）を 0.5〜 1.5重量％相当量、ランタニアを 0.1〜 5.0重量％相当量、ホウ酸を 0.1〜 5.0重量％相当量の範囲で変えても、また、上記範囲内で結着剤成分をγ−アルミナ（もしくはα−アルミナ）−ランタニア系、γ−アルミナ（もしくはα−アルミナ）−ホウ酸系とし、さらに、ガラス管を鞍型に曲成加工し、コンパクト化した蛍光ランプとした場合も同様の結果が認められた。

第３の実施形態図３は、この実施形態に係る電球形蛍光ランプの要部構成を示す一部切り欠き断面図である。図３において、４はＵ字形に曲成された３本のガラス管を繋なぎ合わせて一放電路化したガラスバルブで、このガラスバルブ４内面には蛍光体層が設けられている。ここで、蛍光体層は、３波長発光形の蛍光体および蛍光体に対して 2重量％の一次粒子径が10nm程度のジルコニア（実施例3a）、 1重量％の一次粒子径が10nm程度のジルコニアにH₂BO₃溶液を 3重量％添加したもの（実施例3b）、 2重量％の一次粒子径が10nm程度で、表面積が BET値 100 m²/g程度のジルコニアに H₂BO₃溶液を 3重量％添加したもの（実施例3c）の結着剤とで形成されている。

また、５は口金６を一端部に備え、前記曲成のガラスバルブ４を固定装着するホルダー（図示省略）が他端側に配置されたカバーである。さらに、７は前記カバー５の他端側に係合などにより装着され、曲成のガラスバルブ４を封有する光透過性のグローブ、８は前記ホルダーおよびカバー５で形成する空間ないに装着された点灯回路である。

なお、前記曲成されたガラスバルブ４内には、希ガスが封入されるとともに、その両端側に一対の電極が前記口金６に電気的に接続して封装されている。また、端側に配置された排気用細管4a内に所定量のBi-Sn-Hgアマルガムが封入され、さらに、前記電極近傍にインジウムメッキされた補助アマルガムを取着してある。

ここで、曲成されたガラスバルブ４は、管径10mm，管長 250mmの鉛ガラス管をＵ字形に曲げ、３本を断面三角形状に繋ぎ合わせたもので、ランプ電圧：200 mA、ランプ電流65 Vである。なお、この曲管形蛍光ランプは、雰囲気温度25℃で点灯すると、ガラスバルブの温度が 130℃となる。

上記構成の電球形蛍光ランプを、対応するインバーター点灯回路に装着し、インバーター点灯を行ったときの光束相対値をそれぞれ測定した結果、図４に示すような傾向が認められた。図４において曲線Ｃは実施例3a、曲線Ｄは実施例3b、曲線Ｅは実施例3c、曲線ａは比較例3a、曲線ｂは比較例3bの電球形蛍光ランプの場合をそれぞれ比較して示す。なお、比較例3aは、上記実施例3aの構成において、結着剤量をγ−アルミナとして 2重量％、比較例3bは、上記実施例3bの構成において、結着剤量をγ−アルミナとして 1重量％とした他は、同一条件で構成されたものである。

また、上記実施例3a，3b，3cの蛍光ランプは、いずれも初期の点灯でも良好な光束立上がり特性を呈するだけでなく、たとえば消灯から２ケ月経過後においても、ほとんど光束立上がり特性の変化が認められなかった。なお、光束維持率および早期黒化防止の点でも、良好であった。

なお、上記構成において、蛍光体層の結着剤として一次粒子径が10nm程度のジルコニアの一部をホウ酸に置換した場合、結着剤として一次粒子径が10nm程度もしくは表面積が BET値で 100 m²/gのジルコニアを使用した場合も、同様な結果が得られた。

また、この実施形態の変形として、蛍光体層の結着剤としてジルコニア 1.5重量％相当量を使用し、蛍光体層に付着した水銀量 Mが 0μg/cm²の場合（曲線Ｆ）と、蛍光体層の結着剤としてジルコニア 0.5重量％相当量を使用し、蛍光体層に付着した水銀量 Mが0.01μg/cm²の場合（曲線Ｇ）のガラスバルブ管径28mm，管長 580mmの直管形蛍光ランプについて、再点灯時における点灯時間（秒）と相対光出力（％）との関係を試験・評価した結果を図５に示す。図５から分かるように、水銀の付着量が少ないほど、光束立上がり特性が向上している。

なお、単位蛍光体表面積当たり付着する水銀量 Mは、同一の仕様・条件で製作し、かつ再点灯まで同じ条件で経過した直管形蛍光ランプを分解して確認した値である。

また、ガラスバルブ管径30mm，管長 580mmの直管形蛍光ランプについて、上記と同様の条件で、再点灯時における点灯時間（秒）と相対光出力（％）との関係を試験・評価した結果、単位蛍光体表面積当たり付着する水銀量 mhgが 0.005μg/cm²〜0.01μg/cm²の範囲では、良好な光束立上がり特性が認められた。

さらに、上記構成において、蛍光体表面を結晶性リン酸カルシウム微粒子、α−アルミナ微粒子、あるいは純度99.5％以上のホウ酸でまぶした場合は、蛍光体層表面における水銀の付着量が低減し、光束立上がり特性がさらに向上する。

第４の実施形態この実施形態に係る直管形蛍光ランプは、基本的に、上記図１に図示した場合と同様の構成なので図１を参照して、その要部構成を説明する。すなわち、直管形ガラスバルブ１、前記ガラスバルブ１内面に設けられた蛍光体層２、および口金3a，3bを備えた構成と成っている。なお、このガラスバルブ１内には、希ガスが封入されるとともに、その両端側に図示を省略した一対の電極が前記口金3a，3bに電気的に接続して封装され、さらに、一端側の排気管から定量封入用の亜鉛アマルガム（Zn-Hg）が、バルブ内を移動可能に封入されている。

ここで、ガラスバルブ１は管径16mm，管長 540mmのソーダライムガラス管である。また、蛍光体層２は、蛍光体粒子に対して重量比で 0.1〜 5％の純度99.5％以上のホウ酸を表面にまぶした三波長発光形蛍光体粒子、水性バインダーおよびγ−アルミナ結着剤を混合・調製した蛍光体混合液を塗布・焼き付けて形成したものである。なお、三波長発光形蛍光体としては、たとえば青色蛍光体として（SrCaBa）₅（PO₄）₃Cl：EuまたはBaMg₂ Al₁₆O ₂₇：Eu，Mn、緑色蛍光体としてLaPO₄：Ce，Tb、赤色蛍光体として Y₂O₃：Euなどがあげられるが、これらに限定されない。

上記蛍光ランプは、初期の点灯でも良好な光束立上がり特性を呈するだけでなく、たとえば消灯から２ケ月経過後においても、ほとんど光束立上がり特性の変化が認められなかった。なお、光束維持率および早期黒化防止の点でも、良好であった。

なお、上記蛍光ランプの構成において、蛍光体粒子の表面に高純度のホウ酸層をまぶす代りに、重量比で 0.1〜 3％の結晶性のランタニア、ホウ酸、燐酸カルシウムア、もしくはジルコニアなどの微粒子を使用した場合も、さらに、ガラスバルブ１を鞍型に曲成加工し、コンパクト化した蛍光ランプとした場合も同様の結果が認められた。

第５の実施形態この実施形態は、上記図３に図示した構成の電球形蛍光ランプに係るものである。すなわち、Ｕ字形に曲成された３本のガラス管を繋なぎ合わせて一放電路化したガラスバルブ４と、前記Ｗ字形に形成したガラスバルブ４内面に設けられた蛍光体層（図示省略）と、口金６を一端部に備え、前記曲成のガラスバルブ４を固定装着するホルダー（図示省略）が他端側に配置されたカバー５と、前記カバー５の他端側に係合などにより装着され、曲成のガラスバルブ４を覆う光透過性のグローブ７と、前記ホルダーおよびカバー５で形成する空間内に装着された点灯回路８とを有する構造となっている。

なお、前記曲成されたガラスバルブ４内には、希ガスが封入されるとともに、その両端側に一対の電極が前記口金６に電気的に接続して封装され、さらに、端側に配置された排気用細管4a内に所定量のBi-Sn-Hgアマルガムが封入されている。 ここで、曲成されたガラスバルブ４は、管径10mm，管長 120mmの鉛ガラス管をＵ字形に曲げ、３本を断面三角形状に繋ぎ合わせたものである。そして、ガラス管内壁面上には、図６に拡大して断面の一部を模式的に示すように、厚さ 1μm 程度のアルミナ層９が形成されている。このアルミナ層９は、紫外線によって水銀とガラスとの反応によるガラス管４の着色防止、光束維持率低下の防止、ガラス管４の強度低下を防止するための保護膜として機能する。

また、蛍光体層10は、蛍光体粒子10a に対して重量比で 0.1〜 3％相当量の結晶性のランタニア微粒子10b を表面にまぶした三波長発光形蛍光体粒子と、水性バインダーおよびγ−アルミナ結着剤10c とを混合・調製した蛍光体混合液を塗布・焼き付けて形成したものである。

上記蛍光ランプは、初期の点灯でも良好な光束立上がり特性を呈するだけでなく、たとえば消灯から２ケ月経過後においても、ほとんど光束立上がり特性の変化が認められなかった。すなわち、消灯後において、放電・発光に寄与した水銀は、結晶性のランタニア微粒子10b によって、蛍光層10へ吸着などが抑制されて、放電空間を成すガラス管４内に残留するため、その後の点灯時においても早い光束立上がりを呈するものと考えられる。

上記消灯滞留に伴うガラス管４内の水銀量が、点灯始動時の光束立上が特性を左右し、図７に示すように、実施例に係る蛍光ランプの場合、消灯滞留０の時点（曲線Ｇ）および消灯滞留１ケ月の時点（曲線Ｇ′）とも、光束80％に到達するまでの時間（立上がり）が30秒以下であった。これに対して、参考例に係る蛍光ランプの場合、消灯滞留０の時点（曲線ｄ）で光束80％に到達するまでの時間（立上がり）が30秒をやや上回り、消灯滞留１ケ月の時点（曲線ｄ′）では 2分以上に及んでいる。

そして、このような作用効果は、点灯始動時に発光管温度が直ちに上昇し、蛍光層10からの水銀放出効果の大きい径20mm以下で、管壁負荷が大きい蛍光ランプに有効である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえばガラスバルブの材質、形状、蛍光体の種類、蛍光ランプの仕様など、その用途などに応じて適宜選ぶことができる。

第１の実施形態に係る蛍光ランプの要部構成を示す一部切欠断面図。 第１の実施形態に係る蛍光ランプにおいて、単位蛍光体表面積当たり付着する水銀量、再点灯時間および相対光出力の関係を示す特性図。 第２の実施形態に係る蛍光ランプの要部構成を示す一部断面図。 第３の実施形態に係る蛍光ランプおよび比較例の蛍光ランプについて点灯立上がり特性を比較して示す特性図。 第３の実施形態に係る蛍光ランプにおいて、単位蛍光体表面積当たり付着する水銀量、再点灯時間および相対光出力の関係を示す特性図。 第４の実施形態に係る蛍光ランプのガラス管内壁面部を拡大して模式的に示す断面図。 第５の実施形態および参考例に係る蛍光ランプ光束立上がり特性例を比較して示す特性図。

符号の説明

１，４……ガラスバルブ
２，５……蛍光体層
3a，3b，６……口金
4a……排気用細管
4b……アルミナ層
７……グローブ
８……点灯回路
９……シリカ層
10……蛍光体層
10a ……蛍光体粒子
10b ……蛍光体粒子に付着された結晶性微粒子

Claims (6)

1. 純水銀より低い水銀蒸気圧を呈するアマルガムおよび希ガスを含む放電媒体が封入されたガラスバルブと；
   ガラスバルブ内に放電を生起させる放電発生手段と；
   蛍光体粒子およびこの蛍光体粒子に対して 0.5〜 1.5重量％相当量のアルミナを主体とする結着剤を含んで成るガラスバルブ内面に形成された蛍光体層と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 結着剤中のアルミナは、表面積が BET値で 20m²/g以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
3. 結着剤中のアルミナは、α−アルミナを主成分とし、その一次粒子径が50nm以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の蛍光ランプ。
4. 結着剤は、ランタニアおよびホウ酸から選ばれた少なくとも１種を蛍光体粒子に対して 0.1〜10.0重量％含有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一記載の蛍光ランプ。
5. 純水銀より低い水銀蒸気圧を呈するアマルガムおよび希ガスを含む放電媒体が封入されたガラスバルブと；
   ガラスバルブ内に放電を生起させる放電発生手段と；
   蛍光体粒子およびこの蛍光体粒子に対して 0.5〜 3.0重量％のアルミナ、0.1〜5.0重量％のランタニアおよび／もしくは 0.1〜 5.0重量％のホウ酸を含有する結着剤を含んで成るガラスバルブ内面に形成された蛍光体層と；
   を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
6. 請求項１ないし請求項５いずれか一記載の蛍光ランプと；
   この蛍光ランプを保持する器具本体と；
   この器具本体内に収容された蛍光ランプを点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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