JP2006221984A - 蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 管端色度差の小さい蛍光ランプを安価に製造することのできる蛍光ランプの製造方法を提供することを主たる目的とする。また、本発明の他の目的は、管端色度差の小さい蛍光ランプを提供する。
【解決手段】 複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法において、前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に、沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする
【選択図】 図2
【解決手段】 複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法において、前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に、沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする
【選択図】 図2
Description
本発明は、蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関し、特には複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層を備えた蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関する。
希土類含有赤色蛍光体粒子、希土類含有緑色蛍光体粒子および希土類含有青色蛍光体粒子からなる蛍光体層を備えた3波長蛍光ランプ(以下、単に蛍光ランプ)は、演色性が良く、任意に色度を調整することができるため、一般に広く利用されている。このような蛍光ランプの蛍光体層は、3色の蛍光体粒子を所定の混合比で懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持したガラス管の内面に塗布し、その後乾燥させて形成されている。
ところが、蛍光体粒子は色ごとに比重が異なるため、懸濁液の乾燥中に比重の大きい蛍光体粒子がガラス管の下端側に偏って、蛍光体粒子の混合比がガラス管の上端側と下端側とで異なってしまう。そのため、出来上がった蛍光ランプに管端色度差が生じる。
近年需要の増加している冷陰極蛍光ランプの場合は、発光管が細くて長いため懸濁液の乾燥により時間がかかる。したがって、蛍光体粒子の混合比にもより差異が生じ易く、管端色度差が問題になり易い。特に、液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプの場合は、管端色度差が液晶の画面の色合いもに大きな影響を及ぼすため、問題がより深刻である。
近年需要の増加している冷陰極蛍光ランプの場合は、発光管が細くて長いため懸濁液の乾燥により時間がかかる。したがって、蛍光体粒子の混合比にもより差異が生じ易く、管端色度差が問題になり易い。特に、液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプの場合は、管端色度差が液晶の画面の色合いもに大きな影響を及ぼすため、問題がより深刻である。
そこで、特許文献1には、懸濁液を二度に分けて塗布する製造方法が開示されている。この製造方法では、一度目の塗布完了後、ガラス管を上下に反転させて二度目の塗布を行うため、一度目の塗布で生じる管端色度差と二度目の塗布で生じる管端色度差とが平均化されて、最終製品の管端色度差が小さくなる。
また、特許文献2には、比重の小さい蛍光体粒子については粒径の大きなものを使用し、比重の大きい蛍光体粒子との重量差を縮め、乾燥の際に生じる蛍光体粒子の混合比の偏りを少なくすることによって、管端色度差を小さくする製造方法が開示されている。
特開平4−280031号公報
特開2004−186090号公報
また、特許文献2には、比重の小さい蛍光体粒子については粒径の大きなものを使用し、比重の大きい蛍光体粒子との重量差を縮め、乾燥の際に生じる蛍光体粒子の混合比の偏りを少なくすることによって、管端色度差を小さくする製造方法が開示されている。
しかし、特許文献1の製造方法は、塗布と乾燥が二度繰り返されるため、作業時間が長く製造コストが高い。かといって、一度目の塗布の後の乾燥を省略すれば、二度目の塗布の際に塗布ムラが生じる。
一方、特許文献2の方法は、蛍光体粒子の輝度に影響を及ぼさない範囲で蛍光体粒子の粒径を大きくしなければならず、管端色度差の改善が十分に図れないため実用的でない。
一方、特許文献2の方法は、蛍光体粒子の輝度に影響を及ぼさない範囲で蛍光体粒子の粒径を大きくしなければならず、管端色度差の改善が十分に図れないため実用的でない。
本発明は、上記した課題に鑑み、管端色度差の小さい蛍光ランプを安価に製造することのできる蛍光ランプの製造方法を提供することを主たる目的とする。また、本発明の他の目的は、管端色度差の小さい蛍光ランプを提供することにある。
本発明者らは、鋭意研究の結果、懸濁液の乾燥の際に生じる蛍光体粒子の混合比の差異は、単に蛍光体粒子の比重差や、比重差に起因する流動性の差によってのみ生じるのではなく、蛍光体粒子の沈降速度の差が大きく影響していることをつきとめた。
さらに、従来の蛍光体粒子は、表面が比較的平滑であるため、沈降時に蛍光体粒子の表面近くを流れる懸濁液は層流が支配的であるが、蛍光体粒子の表面に微粒子を付着させて乱流を発生させれば、蛍光体粒子の受ける圧力抵抗が小さくなって、前記蛍光体粒子の沈降速度が速くなることをつきとめた。
さらに、従来の蛍光体粒子は、表面が比較的平滑であるため、沈降時に蛍光体粒子の表面近くを流れる懸濁液は層流が支配的であるが、蛍光体粒子の表面に微粒子を付着させて乱流を発生させれば、蛍光体粒子の受ける圧力抵抗が小さくなって、前記蛍光体粒子の沈降速度が速くなることをつきとめた。
そこで、上記目的を達成するため、請求項1記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法であって、前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする。
また、請求項2記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1記載の蛍光ランプの製造方法において、前記沈降速度が最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、沈降速度が最も速い種類の蛍光体粒子の沈降速度に対して80%以上にすることを特徴とする。
請求項3記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1または2記載の蛍光ランプの製造方法において、前記微粒子を蛍光体粒子に対して1.2〜3.0wt%付着させることを特徴とする。
請求項3記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1または2記載の蛍光ランプの製造方法において、前記微粒子を蛍光体粒子に対して1.2〜3.0wt%付着させることを特徴とする。
請求項4記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1から3のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法において、前記微粒子は、平均粒径が30〜200nmであることを特徴とする。
請求項5記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1から4のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法であって、前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする。
請求項5記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1から4のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法であって、前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする。
請求項6記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項1から5のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法であって、前記ガラス管の内面に前記複数種類の蛍光体粒子が2〜5g/cm2付着するように前記懸濁液を塗布することを特徴とする。
請求項7記載の本発明に係る蛍光ランプは、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備え、前記複数種類の蛍光体粒子のうちの最も比重の小さい蛍光体粒子の表面に、微粒子が20〜70個/μm2付着していることを特徴とする。
請求項7記載の本発明に係る蛍光ランプは、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備え、前記複数種類の蛍光体粒子のうちの最も比重の小さい蛍光体粒子の表面に、微粒子が20〜70個/μm2付着していることを特徴とする。
請求項8記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7に記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、前記最も比重の小さい蛍光体粒子に対して1.2〜3.0wt%付着していることを特徴とする。
請求項9記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7または8記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、平均粒径が30〜200nmであることを特徴とする。
請求項9記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7または8記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、平均粒径が30〜200nmであることを特徴とする。
請求項10記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7〜9のいずれかに記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする。
請求項11記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7〜10のいずれかに記載の蛍光ランプであって、前記ガラス管の内面には、前記複数種類の蛍光体粒子が2〜5g/cm2付着していることを特徴とする。
請求項11記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項7〜10のいずれかに記載の蛍光ランプであって、前記ガラス管の内面には、前記複数種類の蛍光体粒子が2〜5g/cm2付着していることを特徴とする。
本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、他の種類の蛍光体粒子の沈降速度に近づけることができ、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差を縮めることができる。そのため、略鉛直状態に保持された直管状のガラス管の内面に塗布した懸濁液を乾燥させる際に、前記ガラス管の上端側と下端側とに蛍光体粒子の混合比の差異が生じ難い。したがって、製品としての品質が十分に担保された管端色度差の少ない蛍光ランプを二度塗りすることなく製造することができ、二度塗りが必要な従来の製造方法と比較して、蛍光ランプの製造コストが安価である。
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプおよび蛍光ランプ製造方法について説明する。
(蛍光ランプの構成)
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプを、液晶バックライトに用いられる3波長形の冷陰極蛍光ランプを例にして図面を参照しながら説明する。
(蛍光ランプの構成)
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプを、液晶バックライトに用いられる3波長形の冷陰極蛍光ランプを例にして図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプの構成を示す概略図である。図1に示す冷陰極蛍光ランプ1(以下、単に蛍光ランプ1)の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準じている。
蛍光ランプ1の発光管2は、ホウケイ酸ガラス(SiO2−B2O3−Al2O3−K2O−TiO2)によって形成されており、内径は約2mm、肉厚は約0.5mm、全長は約700mmである。
蛍光ランプ1の発光管2は、ホウケイ酸ガラス(SiO2−B2O3−Al2O3−K2O−TiO2)によって形成されており、内径は約2mm、肉厚は約0.5mm、全長は約700mmである。
発光管2は、両端部がそれぞれビーズガラス3によって気密封止されている。また、発光管2の両端部には、タングステン・ニッケル継線からなる直径約0.8mmのリード線4が、ビーズガラス3を貫通するようにして、当該リード線4のタングステン線部分でそれぞれ気密封止されている。さらに、当該リード線4には、発光管2の管内に配置される側の端部に、それぞれニッケルあるいはニオブからなるカップ状の電極5が取り付けられている。
発光管2の内面には、蛍光体層6が形成されている。蛍光体層6についての詳細は後述する。また、発光管2の管内には、約3mgの水銀と、約8kPaのネオン・アルゴン混合ガス(95%Ne−5%Ar)が封入されている。
以上、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプを具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプは、上記の実施の形態に限定されない。
以上、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプを具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプは、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、上記の実施の形態では、液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプの場合について説明したが、蛍光ランプは、低圧水銀ランプのような熱陰極蛍光ランプや、無電極蛍光ランプ、外部電極蛍光ランプ等であっても良い。本発明は、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備えた蛍光ランプに広く適用することができる。
また、発光管2の形状は、直管状に限定されず、U字状や環状であっても良い。本発明は、懸濁液を塗布する際に、ガラス管の形状が直管状であれば適用可能であり、懸濁液塗布後にガラス管がU字状や環状に曲げ加工されても構わない。
また、発光管2のサイズは、上記サイズに限定されないが、内径が1〜30mm、管長が300〜2500mmである場合に、より本発明が有効である。特に、内径が3mm以下である細い発光管や、管長が500mm以上である長い発光管は、管端色度差が生じ易いため本発明が有効である。
また、発光管2のサイズは、上記サイズに限定されないが、内径が1〜30mm、管長が300〜2500mmである場合に、より本発明が有効である。特に、内径が3mm以下である細い発光管や、管長が500mm以上である長い発光管は、管端色度差が生じ易いため本発明が有効である。
また、発光管2は、ホウケイ酸ガラスで形成されたものに限定されず、蛍光ランプの種類に応じて、ソーダガラスや石英ガラス等で形成されたものを使用すれば良い。さらに、発光管2の内面には、蛍光体層6の他に保護膜等が形成されていても良い。
(蛍光体層の構成)
図2は、蛍光体層の構成を示す模式図である。図2に示すように、蛍光体層6は、希土類含有赤色蛍光体粒子11(以下、赤色蛍光体11)、希土類含有緑色蛍光体粒子12(以下、緑色蛍光体12)、希土類含有青色蛍光体粒子13(以下、青色蛍光体13)、および結着剤14からなる。
(蛍光体層の構成)
図2は、蛍光体層の構成を示す模式図である。図2に示すように、蛍光体層6は、希土類含有赤色蛍光体粒子11(以下、赤色蛍光体11)、希土類含有緑色蛍光体粒子12(以下、緑色蛍光体12)、希土類含有青色蛍光体粒子13(以下、青色蛍光体13)、および結着剤14からなる。
蛍光体11,12,13は、発光管2の内面に3.5g/cm2付着している。なお、蛍光体11,12,13の付着量は、上記に限定されないが、2〜5g/cm2の範囲で付着していることが好ましい。前記付着量が2g/cm2よりも少なくなると、蛍光ランプ1の輝度が低くなり過ぎ、また前記付着量が5g/cm2を超えると、蛍光ランプ1の輝度が低くなり過ぎるばかりでなく、管端色度差も大きくなる。
赤色蛍光体11は、ユーロピウム付活酸化イットリウム(Y2O3:Eu3+)からなり、平均粒径が約6.3μm、比重が約5.1である。なお、赤色蛍光体11の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が5〜7μm、比重が4.5〜5.5の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
緑色蛍光体12は、セリウム・テルビウム共付活リン酸ランタン(LaPO4:Ce3+、Tb3+)からなり、平均粒径が約5.2μm、比重が約4.8である。なお、緑色蛍光体12の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が4〜6μm、比重が4.5〜5.5の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
緑色蛍光体12は、セリウム・テルビウム共付活リン酸ランタン(LaPO4:Ce3+、Tb3+)からなり、平均粒径が約5.2μm、比重が約4.8である。なお、緑色蛍光体12の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が4〜6μm、比重が4.5〜5.5の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
青色蛍光体13は、ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム(BaMg2Al16O27:Eu2+)からなり、平均粒径が約5.1μm、比重が約3.8である。なお、青色蛍光体13の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が4〜6μm、比重が3.4〜4.4の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
図2において二点鎖線で囲んだ領域に示すように、各青色蛍光体13の表面には、微粒子15が付着している。図3は、表面に微粒子が付着した青色蛍光体粒子を示す電子顕微鏡写真である。図3において、大型でブロック形状の粒子が青色蛍光体13であり、前記青色蛍光体13の表面に白っぽく写る小径の粒子が微粒子15である。このように微粒子15が付着していると、青色蛍光体13の沈降速度が速くなる。
図2において二点鎖線で囲んだ領域に示すように、各青色蛍光体13の表面には、微粒子15が付着している。図3は、表面に微粒子が付着した青色蛍光体粒子を示す電子顕微鏡写真である。図3において、大型でブロック形状の粒子が青色蛍光体13であり、前記青色蛍光体13の表面に白っぽく写る小径の粒子が微粒子15である。このように微粒子15が付着していると、青色蛍光体13の沈降速度が速くなる。
微粒子15は、具体的には、平均粒径が約100nmの酸化イットリウム(Y2O3)であって、青色蛍光体13に対して約1.5wt%付着している。また、微粒子15は、青色蛍光体13の表面に20〜70個/μm2付着している。このように微粒子15が付着しているため、青色蛍光体13は、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12と略同等の沈降速度を有する。
微粒子15は、青色蛍光体13の表面にのみ付着させている。しかし、蛍光体層6は、赤色蛍光体11、緑色蛍光体12および青色蛍光体13が混在した状態であるため、赤色蛍光体11や緑色蛍光体12の表面にも微粒子15が付着していることもあり得る。
なお、微粒子15は、酸化イットリウムに限定されず、例えば、イットリウム(Y)、ランタン(La)、アルミニウム(Al)およびケイ素(Si)を主原料とした酸化物若しくはリン酸化合物等、若しくはそれらの組み合わせであっても良い。但し、酸化イットリウム、酸化ランタン(La2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)および酸化ケイ素(SiO2)は、青色蛍光体13の発光に必要な紫外線を吸収し難く、また、前記青色蛍光体13から発せられる可視光線を吸収し難いため、蛍光ランプの輝度が低下せず好適である。
なお、微粒子15は、酸化イットリウムに限定されず、例えば、イットリウム(Y)、ランタン(La)、アルミニウム(Al)およびケイ素(Si)を主原料とした酸化物若しくはリン酸化合物等、若しくはそれらの組み合わせであっても良い。但し、酸化イットリウム、酸化ランタン(La2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)および酸化ケイ素(SiO2)は、青色蛍光体13の発光に必要な紫外線を吸収し難く、また、前記青色蛍光体13から発せられる可視光線を吸収し難いため、蛍光ランプの輝度が低下せず好適である。
また、微粒子15の平均粒径は、上記に限定されないが、30〜200nmの範囲であることが好ましい。平均粒径が30nmよりも小さいと、微粒子15に不純ガスが吸着し易くなり蛍光ランプの輝度が低下する。一方、平均粒径が200nmよりも大きいと、微粒子15の可視光線吸収量が大きくなり過ぎて、蛍光ランプの輝度が低下する。特に、平均粒径が30nm以上100nm未満の範囲であれば、好ましい輝度を得ることができる。
また、微粒子15の付着量は、上記に限定されないが、青色蛍光体13に対して1.2〜3.0wt%が好適である。付着量が1.2wt%よりも少ないと、後述するように青色蛍光体13の沈降速度を十分に速めることができず、管端色度差の改善効果に乏しい。一方、付着量が3wt%よりも多いと、可視光線の透過率が低下して蛍光ランプの輝度が低下する。
以上、本発明の一実施形態にかかる蛍光ランプの蛍光体層6を具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプの蛍光体層6は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、蛍光体層6は、上記のように赤色蛍光体11、緑色蛍光体12および青色蛍光体13からなる3波長型のものに限定されず、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層であれば良い。したがって、2色の蛍光体粒子や4色以上の蛍光体粒子を組み合わせた蛍光体層であっても良く、また、使用する蛍光体粒子の色も、赤色、緑色および青色に限定されない。
例えば、蛍光体層6は、上記のように赤色蛍光体11、緑色蛍光体12および青色蛍光体13からなる3波長型のものに限定されず、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層であれば良い。したがって、2色の蛍光体粒子や4色以上の蛍光体粒子を組み合わせた蛍光体層であっても良く、また、使用する蛍光体粒子の色も、赤色、緑色および青色に限定されない。
どの様に蛍光体粒子を組み合わせる場合であっても、微粒子15は、少なくとも沈降速度の最も遅い蛍光体粒子に付着させることが重要である。これにより、最も遅い蛍光体粒子の沈降速度を、他の蛍光体粒子の沈降速度に近づけることができるため、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差が縮まり、蛍光ランプの管端色度差を小さくすることができる。
微粒子15は、沈降速度が最も遅い蛍光体粒子以外にも付着させることが可能である。例えば、管端色度差を最小限にしたい場合、沈降速度が最も速い蛍光体粒子以外の蛍光体粒子全てにそれぞれ微粒子15を付着させ、それら蛍光体粒子の沈降速度を前記最も速い蛍光体粒子の沈降速度と同等にし、各種蛍光体粒子全ての沈降速度を略均一にすることが考えられる。
微粒子15は、沈降速度が最も遅い蛍光体粒子以外にも付着させることが可能である。例えば、管端色度差を最小限にしたい場合、沈降速度が最も速い蛍光体粒子以外の蛍光体粒子全てにそれぞれ微粒子15を付着させ、それら蛍光体粒子の沈降速度を前記最も速い蛍光体粒子の沈降速度と同等にし、各種蛍光体粒子全ての沈降速度を略均一にすることが考えられる。
なお、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差を縮める他の方法として、沈降速度の最も速い蛍光体粒子の沈降速度を遅くすることも考えられる。蛍光体粒子の沈降速度を遅くするためには、前記蛍光体粒子が沈降時に懸濁液から受ける圧力抵抗を大きくすればよく、そのための処理を前記蛍光体粒子の表面に施せばよい。
青色蛍光体13の表面には、発光管2内に封入された水銀が付着し易いが、微粒子15は、前記水銀が前記前記青色蛍光体13に付着するのを防止する効果を有するため、水銀消費による蛍光ランプ1の光束維持率低下を防止することもできる。
青色蛍光体13の表面には、発光管2内に封入された水銀が付着し易いが、微粒子15は、前記水銀が前記前記青色蛍光体13に付着するのを防止する効果を有するため、水銀消費による蛍光ランプ1の光束維持率低下を防止することもできる。
さらに、蛍光ランプ1が、外部電極蛍光ランプである場合、発光管2の内面における外部電極に対応する位置に青色蛍光体13が残留していると、前記青色蛍光体13に水銀が付着し、前記水銀に電界が集中して前記発光管2にピンホールが発生する弊害がある。しかし、青色蛍光体13の表面に微粒子15を付着していれば、前記青色蛍光体13に水銀が付着し難くなり、外部電極に対応する位置に青色蛍光体13が残留していても、ピンホールが発生し難い。
(蛍光ランプの製造方法)
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプの製造方法は、発光管2となるガラス管の内面に蛍光体層6を形成する工程に特徴を有し、他の工程は従来技術に準ずるものであるため、蛍光体層6を形成する工程のみを詳細に説明し、他の工程についてはその説明を省略するか簡略するにとどめる。
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプの製造方法は、発光管2となるガラス管の内面に蛍光体層6を形成する工程に特徴を有し、他の工程は従来技術に準ずるものであるため、蛍光体層6を形成する工程のみを詳細に説明し、他の工程についてはその説明を省略するか簡略するにとどめる。
蛍光体層6を形成する工程は、懸濁液を作製する懸濁液作製工程と、ガラス管の内面に前記懸濁液を塗布し乾燥させる塗布・乾燥工程とで構成される。
1.懸濁液作製工程
青色蛍光体13は、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12と比べて沈降速度が遅い。そこで、青色蛍光体13の沈降速度を、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12の沈降速度に近づけるため、前記青色蛍光体13の表面に微粒子15を付着させる。
1.懸濁液作製工程
青色蛍光体13は、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12と比べて沈降速度が遅い。そこで、青色蛍光体13の沈降速度を、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12の沈降速度に近づけるため、前記青色蛍光体13の表面に微粒子15を付着させる。
まず、酸化ブチルや水等の溶媒に、微粒子15および分散剤を加えて攪拌し、前記微粒子15を均一に分散させる。さらに、前記溶媒に、青色蛍光体13を加えて攪拌し、前記青色蛍光体13と微粒子とを混合する。その後、混合液を加熱して溶媒蒸発させ、さらに約500℃で10分間加熱して分散剤を分解除去する。なお、加熱は、青色蛍光体13が劣化しない温度でなければならない。以上により、青色蛍光体13の表面に微粒子15を強固に付着させることができる。
次に、酢酸ブチルに、赤色蛍光体11、緑色蛍光体12、微粒子15を付着させた青色蛍光体13、増粘剤および結着剤を加えて、プラネタリーミキサーで攪拌・混合し懸濁液を作製する。なお、懸濁液用の溶媒は、酢酸ブチルに限定されず、例えば水等であってもよい。
2.塗布・乾燥工程
図4は、懸濁液の塗布・乾燥工程を説明するための図である。
2.塗布・乾燥工程
図4は、懸濁液の塗布・乾燥工程を説明するための図である。
まず、図4(a)に示すように、ガラス管100を、その一方の開口部が上側、他方の開口部が下側となるように、把持部材200によって略鉛直状態に保持する。次に、真空ポンプ(不図示)およびコンプレッサ(不図示)に接続された吸排管300のアタッチメント301に、ガラス管100の上端部101を当接させる。さらに、懸濁液400を貯留した液浴500を上昇させて、ガラス管100の下側部102を前記懸濁液400に浸漬させる。この状態で、真空ポンプを駆動させて、アタッチメント301の貫通孔302からガラス管100内のエアを吸引し、懸濁液400を吸い上げる。
なお、アタッチメント301は、前記アタッチメント301の貫通孔302を形成する筒体303と、前記筒体303に外嵌された弾性体304とからなる。弾性体304は、例えばシリコンゴムのような弾性を有する素材で形成されており、ガラス管100の上端部101を当接させた際の衝撃を和らげ前記ガラス管100の損傷を防ぐ役割、および、前記ガラス管とアタッチメント301とを密着させる役割を有する。一方、筒体303は、例えばステンレスのような硬質の素材で形成されているため、アタッチメント301にガラス管100の上端部101を当接させても貫通孔302が潰れるようなことがない。なお、筒体303の上端側には、弾性体304が上方にずれ動くのを規制するための鍔部305が設けられている。
次に、図4(b)に示すように、ガラス管100を懸濁液回収用のトレー600上に移動させる。そして、真空ポンプによる吸引状態を開放するとともに、コンプレッサを駆動させてアタッチメント301の貫通孔302からガラス管100内に乾燥エアを吹き込む。これにより、ガラス管100内の懸濁液400がトレー600内に排出され、ガラス管100の内面の所定の範囲103に懸濁液400が塗布される。
さらに、乾燥エアを吹き込み続けることによって、ガラス管100の内面に塗布された懸濁液400を乾燥させることができる。なお、乾燥中のガラス管周りの雰囲気温度は、例えば35℃に保たれ、乾燥エアは、例えば所定温度の空気であり、アタッチメント301から吹き込む量は、例えば200ml/minである。
その後、ガラス管100の内面に付着した蛍光体を約650℃で焼成する。そして、ガラス管100の両端部101,102に電極5が取り付けられたリード線4を封着し、内部にネオン・アルゴン混合ガスと水銀を封入し、蛍光ランプを完成させる。なお、蛍光体の焼成温度は、500〜700℃の範囲が好ましく、これ以上温度を上げると蛍光体が破壊され得る。
その後、ガラス管100の内面に付着した蛍光体を約650℃で焼成する。そして、ガラス管100の両端部101,102に電極5が取り付けられたリード線4を封着し、内部にネオン・アルゴン混合ガスと水銀を封入し、蛍光ランプを完成させる。なお、蛍光体の焼成温度は、500〜700℃の範囲が好ましく、これ以上温度を上げると蛍光体が破壊され得る。
懸濁液400の塗布は、次に説明する方法で行うこともできる。図5は、懸濁液塗布工程を説明するための図である。
まず、図5(a)に示すように、ガラス管100を、その一方の開口部が上側、他方の開口部が下側となるように、把持部材200によって略鉛直状態に保持する。次に、懸濁液貯留槽(不図示)に接続された吸排管700のアタッチメント701に、ガラス管100の上端部101を当接させる。そして、懸濁液貯留槽から吸排管700へ懸濁液400を送液し、その懸濁液400をアタッチメント701の貫通孔702からガラス管100内に流し込む。
まず、図5(a)に示すように、ガラス管100を、その一方の開口部が上側、他方の開口部が下側となるように、把持部材200によって略鉛直状態に保持する。次に、懸濁液貯留槽(不図示)に接続された吸排管700のアタッチメント701に、ガラス管100の上端部101を当接させる。そして、懸濁液貯留槽から吸排管700へ懸濁液400を送液し、その懸濁液400をアタッチメント701の貫通孔702からガラス管100内に流し込む。
ガラス管100内に給送された懸濁液400は、図5(b)に示すように、前記ガラス管100の内部を通って下端部102側から排出され、回収槽800で回収される。その後、ガラス管100内に、気体流入パイプ(不図示)から乾燥エアを吹き込んで、前記ガラス管100の内面の所定の範囲103に塗布された懸濁液400を乾燥させる。
なお、アタッチメント701も、上述したアタッチメント301と同様に、、鍔部705が設けられた筒体703と、前記筒体703に外嵌された弾性体704とからなる。筒体703および弾性体704の構成および機能は、筒体303および弾性体304と同様である。
なお、アタッチメント701も、上述したアタッチメント301と同様に、、鍔部705が設けられた筒体703と、前記筒体703に外嵌された弾性体704とからなる。筒体703および弾性体704の構成および機能は、筒体303および弾性体304と同様である。
(実験)
蛍光体粒子の溶媒中における沈降速度の測定方法を説明する。
図6は、沈降速度の測定方法を説明するための図である。まず、酢酸ブチル30gおよび蛍光体粒子10gを沈降管900に加えて均一に懸濁する。次に、沈降管900を静置し、懸濁液400が、蛍光体粒子が殆ど含まれない上澄層401と、蛍光体粒子が懸濁する懸濁層402と分離するの観察する。この際、上澄層401の上面の高さT1と、懸濁層402の上面の高さT2とを経時的に計測する。
蛍光体粒子の溶媒中における沈降速度の測定方法を説明する。
図6は、沈降速度の測定方法を説明するための図である。まず、酢酸ブチル30gおよび蛍光体粒子10gを沈降管900に加えて均一に懸濁する。次に、沈降管900を静置し、懸濁液400が、蛍光体粒子が殆ど含まれない上澄層401と、蛍光体粒子が懸濁する懸濁層402と分離するの観察する。この際、上澄層401の上面の高さT1と、懸濁層402の上面の高さT2とを経時的に計測する。
図7は、蛍光体粒子の沈降速度を示す図である。図7に示すように、青色蛍光体13は、赤色蛍光体11および緑色蛍光体12に比べて、懸濁層402の上面が下方に移動する速度が遅い、すなわち前記青色蛍光体13の沈降速度が遅い。
本実験では、高さT1および高さT2を、1分おきに5分後まで測定したが、3分後以降は、赤色蛍光体11や緑色蛍光体12のグラフの傾きが穏やかになっていることからわかるように、蛍光体11,12,13は、それぞれ一定の時間が経過すると殆ど沈降しなくなる。
本実験では、高さT1および高さT2を、1分おきに5分後まで測定したが、3分後以降は、赤色蛍光体11や緑色蛍光体12のグラフの傾きが穏やかになっていることからわかるように、蛍光体11,12,13は、それぞれ一定の時間が経過すると殆ど沈降しなくなる。
したがって、沈降速度を評価は、グラフの傾きが緩やかになる前に行わなければならない。種々検討の末、実際にガラス管100に塗布した懸濁液400を乾燥させるときの沈降速度と相関の高いのは、1分後の沈降速度であることがわかった。
次に、青色蛍光体13の表面に種々の量の微粒子15を付着させて、沈降速度がどの様に改善されるかを評価した。
次に、青色蛍光体13の表面に種々の量の微粒子15を付着させて、沈降速度がどの様に改善されるかを評価した。
図8は、微粒子付着青色蛍光体の沈降速度を示す図である。実験では、微粒子15を青色蛍光体13に対して、0.5wt%、1.0wt%、1.2wt%、1.5wt%および3.0wt%付着させた。図8に示すように、付着量が0.5wt%では、青色蛍光体13の沈降速度はほとんど変わらなかった。しかし、付着量が1.2wt%以上になると、青色蛍光体13の沈降速度が赤色蛍光体11および緑色蛍光体12の沈降速度に近づいた。そして、付着量が1.5wt%になると赤色蛍光体および緑色蛍光体と略同じ沈降速度になった。
次に、管端色度差の感じられない蛍光ランプ1を得るためには、沈降速度の最も遅い青色蛍光体13をの沈降速度を、沈降速度の最も速い緑色蛍光体粒子12の沈降速度に対してどの程度にすべきか検討した。
赤色蛍光体11、緑色蛍光体12および微粒子15が付着した青色蛍光体13からなる蛍光体層6が形成された管長約700mmの冷陰極蛍光ランプを、微粒子15の付着量を変えて種々作製し、それら冷陰極蛍光ランプを管電流6mAで点灯させて、それぞれの管端色度差を測定した。
赤色蛍光体11、緑色蛍光体12および微粒子15が付着した青色蛍光体13からなる蛍光体層6が形成された管長約700mmの冷陰極蛍光ランプを、微粒子15の付着量を変えて種々作製し、それら冷陰極蛍光ランプを管電流6mAで点灯させて、それぞれの管端色度差を測定した。
管端色度差の測定は、色彩輝度計(TOPCOM製SR−3)を用いて行った。まず、冷陰極蛍光ランプの一端部を起点として、他端部側に15mm、182.5mm、350mm、517.5mmおよび685mm離れた5箇所について、それぞれ色度を測定した。次に、それら5箇所のうちの色度の差の大きい2箇所についてx値の差Δx、y値の差Δyを算出し、その算出結果を式(1)にあてはめて算出した。
管端色度差=(Δx2+Δy2)0.5 ・・・(1)
なお、管端色度差は、0.003以下であれば肉眼で判別することができなかった。
青色蛍光体13の緑色蛍光体12に対する沈降速度比は、上記沈降速度の測定方法により、青色蛍光体13および緑色蛍光体12の1分後における高さT2をそれぞれ計測し、緑色蛍光体12の高さT2に対する青色蛍光体13の高さT2の比率を沈降速度比として算出した。
なお、管端色度差は、0.003以下であれば肉眼で判別することができなかった。
青色蛍光体13の緑色蛍光体12に対する沈降速度比は、上記沈降速度の測定方法により、青色蛍光体13および緑色蛍光体12の1分後における高さT2をそれぞれ計測し、緑色蛍光体12の高さT2に対する青色蛍光体13の高さT2の比率を沈降速度比として算出した。
図9は、緑色蛍光体に対する青色蛍光体の沈降速度比を示す図である。図9に示すように、管端色度差を0.003以下にするためには、沈降速度比を80%以上することが好ましいとわかった。
比較例として、微粒子15を付着させていない青色蛍光体13を用いた同タイプの冷陰極蛍光ランプを作製し、管端色度差を評価したところ、その値は0.010であり、本発明の冷陰極蛍光ランプよりも色度差が大きいことが確認された。
比較例として、微粒子15を付着させていない青色蛍光体13を用いた同タイプの冷陰極蛍光ランプを作製し、管端色度差を評価したところ、その値は0.010であり、本発明の冷陰極蛍光ランプよりも色度差が大きいことが確認された。
さらに、冷陰極蛍光ランプだけでなく、例えば内径30mm、肉厚1mm、管長2400mmであってソーダガラスからなる発光管を備えた蛍光ランプ等の種々の蛍光ランプを作製し、同様の実験を行ったところ、図9に示す結果と略同様の結果を得た。
大画面液晶テレビの液晶バックライトに用いられるような管径の小さい冷陰極蛍光ランプや、店舗の天井などに配置されるランプ長の長い蛍光ランプは、管端色度差が生じ易いため、本発明に係る蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプが有効である。
1 蛍光ランプ
2 発光管
11,12,13 蛍光体粒子
15 微粒子
100 ガラス管
400 懸濁液
2 発光管
11,12,13 蛍光体粒子
15 微粒子
100 ガラス管
400 懸濁液
Claims (11)
- 複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法であって、
前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に、前記蛍光体粒子の沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする蛍光ランプの製造方法。 - 前記沈降速度が最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、沈降速度が最も速い種類の蛍光体粒子の沈降速度に対して80%以上にすることを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプの製造方法。
- 前記微粒子を蛍光体粒子に対して1.2〜3.0wt%付着させることを特徴とする請求項1または2に記載の蛍光ランプの製造方法。
- 前記微粒子は、平均粒径が30〜200nmであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
- 前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
- 前記ガラス管の内面に前記複数種類の蛍光体粒子が2〜5g/cm2付着するように前記懸濁液を塗布することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
- 複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備え、前記複数種類の蛍光体粒子のうちの最も比重の小さい蛍光体粒子の表面に、微粒子が20〜70個/μm2付着していることを特徴とする蛍光ランプ。
- 前記微粒子は、前記最も比重の小さい蛍光体粒子に対して1.2〜3.0wt%付着していることを特徴とする請求項7記載の蛍光ランプ。
- 前記微粒子は、平均粒径が30〜200nmであることを特徴とする請求項7または8に記載の蛍光ランプ。
- 前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の蛍光ランプ。
- 前記ガラス管の内面には、前記複数種類の蛍光体粒子が2〜5g/cm2付着していることを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の蛍光ランプ。
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JP2005034895A JP2006221984A (ja) | 2005-02-10 | 2005-02-10 | 蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプ |
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---|---|---|---|---|
WO2008093768A1 (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Panasonic Corporation | 蛍光ランプ、並びに蛍光ランプを用いた発光装置及び表示装置 |
JP2009087627A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Nec Lighting Ltd | 蛍光ランプ及び照明器具 |
JP2009295469A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Ushio Inc | エキシマランプ |
JP2010027452A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Panasonic Corp | 蛍光ランプ |
JP2010198768A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Nichia Corp | 蛍光ランプ及び蛍光ランプの製造方法 |
-
2005
- 2005-02-10 JP JP2005034895A patent/JP2006221984A/ja active Pending
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