JP2008159398A

JP2008159398A - 蛍光ランプ用ステム、蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2008159398A
Application number: JP2006346713A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hitokuma; 泰郎仁熊; Masanobu Ito; 雅信伊藤; Junko Abe; 淳子阿部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-07-10
Also published as: CN101484971A; WO2008078596A1

Abstract

【課題】地球環境に優しくチップオフ歩留りの良い蛍光ランプ用ステムを提供する。
【解決手段】実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレア３２と、当該フレア３２に封着された電極３１と、前記フレア３２に封着され、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなる排気管３３とを備える蛍光ランプ用ステム３０とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気管を備える蛍光ランプ用ステム、当該蛍光ランプ用ステムがバルブの端部に封着された蛍光ランプ、および、当該蛍光ランプを備える照明装置に関する。

一般に、蛍光ランプ用ステムは、放電用の電極と、電極を保持するフレアと、フレアに取り付けられたガス排気用の排気管とを備え、前記フレアおよび排気管が、鉛ガラスと呼ばれる鉛を含有する軟質ガラスで形成されている。鉛ガラスは、膨張係数が電極のリード線と同程度であるためリード線の封止に適し、また電気抵抗が高いため封止部分で漏電が起こり難い。したがって、ステム用として好適である。

近年、地球環境保護の観点から、環境負荷物質である鉛を含有しないガラスを使用して蛍光ランプを製造する試みがなされている。例えば、特許文献１には、鉛を含有しないガラスを使用して作製されたステムが開示されている。当該ガラスでは、鉛の代わりにバリウムおよびストロンチウムが含有されており、これらによってガラスに所定の膨張係数や高い電気抵抗が付与されている。
特許３２９９６１５号公報

蛍光ランプを製造する工程の１つに、排気管の中間部を加熱により封止する所謂チップオフ工程がある。このチップオフ工程によってバルブの内部と外部とは完全に遮断され、バルブ内部が気密状態となる。
特許文献１のステムの場合、上記チップオフ工程における歩留り（以下、「チップオフ歩留り」）が、鉛ガラスで作製されたステムよりも悪くなるといった問題を有する。

本発明の目的は、地球環境に優しくチップオフ歩留りの良い蛍光ランプ用ステムを提供することにある。さらには、そのようなステムを備える地球環境に優しく生産性の高い蛍光ランプおよび照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプ用ステムは、実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレアと、当該フレアに封着された電極と、前記フレアに封着され、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなる排気管とを備えることを特徴とする。
本発明に係る蛍光ランプは、実質的に鉛を含有しないバルブを備え、前記バルブに上記蛍光ランプ用ステムが封着されていることを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、上記蛍光ランプを備えることを特徴とする。

本発明に係る蛍光ランプ用ステムは、フレア用および排気管用の軟質ガラスが環境負荷物質である鉛を含有していないため地球環境に優しい。
また、排気管用の軟質ガラスがストロンチウムおよびバリウムを含有していないため、チップオフ歩留りが良い。以下に、ストロンチウムおよびバリウムを含有していない軟質ガラスを使用するとチップオフ歩留りが良い理由を説明する。

チップオフ工程では、排気管の中間部を加熱により軟化・変形させて当該排気管を封止している。加熱する際、ガラスに与える熱量が過少であると、ガラスが十分に変形せずガラス管の開口を完全に塞ぐことができないため封止に失敗する。また、塞いだ部分の肉厚が薄過ぎて強度が不足し破損の原因となる。一方、ガラスに与える熱量が過大であると、ガラスが変形し過ぎて排気管に穴が開くため封止に失敗する。また、ガラスに歪が残留し易くランプ使用時の破損の原因となる。

したがって、チップオフ工程においては、加熱の際に適切な熱量をガラスに与えることが重要である。排気管が適切な熱量範囲の広いガラスで形成されているほどチップオフ歩留りが良いと言える。前記熱量範囲は、作業温度範囲（ガラスの軟化点から作業点までの温度範囲）の広いガラスほど広い。したがって、作業温度範囲の広いガラスで排気管を形成すれば、チップオフ歩留りを向上させることができる。

発明者は、特許文献１のステムのガラスの作業温度範囲が狭く、そのためチップオフ歩留りが悪いことを確認した。さらに、ガラスの作業温度範囲が狭い原因は、ストロンチウムおよびバリウムを含有しているからであることを突き止めた。ガラスがバリウムやストロンチウムを含有していると当該ガラスの作業点が下がるため、作業温度範囲が狭くなる。

さらに発明者は、ストロンチウムおよびバリウムを含有しないガラスを作製し、当該ガラスで排気管を形成することによりチップオフ歩留りを向上させることに成功した。ストロンチウムおよびバリウムは、上述した通りガラスに所定の膨張係数と高い電気抵抗とを付与するために添加されるが、それら特性はリード線が封止されるフレアにのみに必要な特性であって、排気管に必要な特性ではない。したがって、ストロンチウムおよびバリウムを含有しないガラスで排気管を形成しても、蛍光ランプの品質が低下することはない。

なお、軟質ガラスとは、一般的に蛍光ランプに使用されるガラスの総称であって、耐熱ガラスとして使用される硬質ガラスよりも膨張係数が高いガラスである。具体的には、３０〜３８０℃の膨張係数が８０×１０^−７／Ｋ以上のガラスを意味する。また、実質的に含有しないとは、意識的に含有させていないことを意味する。したがって、鉛を実質的に含有しない軟質ガラスには、不純物レベルで鉛を含有する軟質ガラスも含まれる。これは、ストロンチウムまたはバリウムについても同様である。

また、前記排気管の軟質ガラスが、軟化点が６９０℃以下であって、かつ、軟化点と作業点との温度差が３６０℃以上である場合は、前記軟質ガラスが排気管用として十分な作業温度範囲を有しており、よりチップオフ歩留りが良い。
なお、本願において、軟化点とはガラスの粘性度ηが、η＝１０^７．６ｄＰａ・ｓの時の温度であり、作業点とはガラスの粘性度ηが、η＝１０^４．０ｄＰａ・ｓの時の温度である。

また、前記排気管の軟質ガラスが、実質的に酸化物換算で、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％、を含有する場合、前記軟質ガラスは、チップオフ歩留り以外の特性についても蛍光ランプ用として好適である。

また、前記フレアの軟質ガラスが、実質的にストロンチウムおよびバリウムを含有しない場合は、前記フレアの軟質ガラスの作業温度範囲が広いため、バルブ封止工程における作業性が良い。
また、前記フレアの軟質ガラスが、３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋである場合、電極のリード線とフレアとの膨張係数の差が小さくなるため、前記リード線が封着されている部分にクラックが生じ難い。

本発明に係る蛍光ランプは、上記のような地球環境に優しくチップオフ歩留りの良い蛍光ランプ用ステムが実質的に鉛を含有しないバルブに封着されているため、地球環境に優しく生産性が高い。実際にこのような構成のステムを使用して、既存の工程および設備で蛍光ランプを製造したところ、そのチップオフ歩留りが大きく向上した。すなわち、本発明の蛍光ランプは、既存の工程・設備を大きく変更することなく、チップオフ歩留りを改善することができる。

本発明に係る照明装置は、上記蛍光ランプを備えているため、地球環境に優しく生産性が高い。

以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプ用ステム、蛍光ランプおよび照明装置について、図面に基づき説明する。
（１）蛍光ランプ用ステム、蛍光ランプおよび照明装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る蛍光ランプ用ステムを備える蛍光ランプを示す一部破断平面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る蛍光ランプ１は、環型蛍光ランプであって、環状のバルブ１０と、当該バルブ１０の両端部１１，１２にそれぞれ封着された本発明の一実施形態に係る蛍光ランプ用ステム２０，３０（以下、単に「ステム２０，３０」と称する）と、当該バルブ１０の両端部１１，１２に跨ってそれらを覆うように取り付けられた口金４０とを備える。

バルブ１０は、その内面に保護層（不図示）および蛍光体層（不図示）が順次積層されており、内部に水銀蒸気を供給するためのアマルガム粒５０と、希ガスの一例であるアルゴンガスとが封入されている。
図２は、本発明の一実施形態に係る蛍光ランプ用ステムを説明するための図であって、（ａ）はステムを構成する各部材を示す図、（ｂ）はステムを示す断面図である。ステム２０とステム３０とは略同じ構成であるため、それらの代表例としてステム３０について説明する。

図２（ｂ）に示すように、ステム３０は、電極３１と、当該電極３１が封着されたフレア３２と、当該フレア３２に融着された排気管３３とで構成される。ステム３０は、図２（ａ）に示すようなフィラメントコイル３４、一対のリード線３５，３６、フレア管３２’およびガラス細管３３’を組み立ててなる。
電極３１は、フィラメントコイル３４と一対のリード線３５，３６とからなり、当該フィラメントコイル３４は、前記一対のリード線３５，３６の一方（バルブ１０内に配置される方）の端部間に跨って、かしめ又は溶接等により取り付けられている。

図２（ｂ）に示すように、フレア３２は、リード線３５，３６が封着されたマウント部３７ａと、当該マウント部３７ａからフィラメントコイル３４と反対側に延出する筒状部３７ｂと、当該筒状部３７ｂから更にフィラメントコイル３４と反対側に延出する鍔部３８とからなる。
フレア３２は、フレア管３２’が加工されたものであって、フレア管３２’のストレート部３７’は、その一部が溶融し、ガラス細管３３’の一方の端部と合わさってマウント部３７ａを形成する。また、残りの部分は、溶融・変形しないまま筒状部３７ｂとなる。また、フレア管３２’のフレア部３８’は、そのままフレア３２の鍔部３８となる。鍔部３８は、バルブ封止工程において、その一部がバルブ１０の前駆体であるガラス管１０’の端部と溶融接合される。フレア３２のガラス組成は、他の部材のガラスと混ざり合わない筒状部３７ｂの組成で特定できる。

筒状部３７ｂは、その全体にわたって外径Ａおよび肉厚ｔがそれぞれ略均一である。筒状部３７ｂの外径Ａは、フレア管３２’のストレート部３７’の外径Ａ’と略同じであり、前記筒状部３７ｂの肉厚ｔは、フレア管３２’の肉厚ｔ’と略同じである。
排気管３３は、図２（ａ）に示すようなガラス細管３３’を加工したものであって、ガスを排気しバルブ１０内部を真空にするため、また内部に希ガスおよびアマルガム粒５０を投入するために使用される。ガラス細管３３’の一方の端部は、フレア３２のマウント部３７ａに融着されている。一方、他方の端部は、バルブ１０内にアルゴンガスを入れ、さらにアマルガム粒５０を投入したあと封止される。なお、一方のステム２０の排気管（不図示）は、ステム２０をバルブ１０に封着する前に予め先端を焼き切って封止しておく。

図１に示すように、口金４０は、本体部４１と当該本体部４１に設けられた複数の接続ピン４２とを備える。
本体部４１の両端部には、バルブ１０の端部１１，１２が収容されている。ステム３０（２０）はバルブ１０の端部１２（１１）に封着されているため、ステム３０（２０）のフレア３２は本体部４１の内部に位置する。

本体部４１は、透明であって、バルブ１０の端部１１，１２の全体が外側から見えるようになっている。そのため、端部１１，１２からも光を取り出すことができ、ランプ全体の点灯時の外観が好ましい円環状となっている。
一般に、鉛を含有するガラスは、加工するとガラス中の鉛が酸化物として析出し加工部分が黒くなってしまう。そのため、鉛を含有するガラスで形成したフレアは黒っぽい色になる。従来の蛍光ランプは、このようなフレアを使用していたために、当該フレアのあるバルブの端部を不透明な口金で覆い隠し、蛍光ランプの外観を良好に保っていた。しかし、端部を不透明な口金で覆い隠していたため、それら端部からの光束を取り出すことができず、環状型蛍光ランプの発光部分が好ましい円環状にならなかった。

本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、フレア３２に鉛を含有するガラスが使用されていないため、当該フレア３２が黒っぽい色になることがない。そのため、不透明な口金で端部１１，１２を覆い隠す必要がなく、バルブ端部収容部４２，４３を透明にすることができるため、発光部分を好ましい円環状とすることができる。
なお、本体部４１は、必ずしも透明である必要はなく不透明であっても良い。しかし、バルブ端部収容部４２，４３が透明或いは透光性を有していれば、上記した効果を得ることができる。このような構成は、特に、環状型蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプ等のように、バルブの端部同士が近い位置にある単口金タイプの蛍光ランプの場合に有効である。ただし、直管型蛍光ランプのようなバルブの両端部が互いに離れた位置にある両口金タイプの蛍光ランプであっても、より多くの光束を取り出すことができるという点において効果がある。

図３は、本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。図３に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００は、光源として上述した蛍光ランプ１を備えている。蛍光ランプ１は、装置本体１０１内に収容されており、当該装置本体１０１に取り付けられた点灯手段１０２により点灯させる。
（２）蛍光ランプの製造方法
蛍光ランプの製造方法を、図４〜７に基づいて説明する。

図４は、蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体層形成工程を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ成形工程を説明する図である。
まず、蛍光体層形成工程において、図４（ａ）に示すように、内面に保護膜が形成されたガラス管１０’内に３波長の蛍光体懸濁液６０を流し込み、前記ガラス管１０’の内面を前記蛍光体懸濁液６０で濡らす。次に、蛍光体懸濁液６０を乾燥させ、焼成炉で約１分間５５０〜６６０℃で焼成して蛍光体層を形成する。

次に、バルブ封止工程において、ガラス管１０’の両端部付近の蛍光体層を除去した後、図４（ｂ）に示すように、前記両端部にそれぞれステム２０，３０を挿入し、図４（ｃ）に示すような位置で封着する。
バルブ１０の端部１１，１２にステム２０，３０を封着する代表的な方法として、ドロップシール方式とバットシール方式について説明する。

図５は、ドロップシール方式を説明する図である。ドロップシール方式では、まず、図５（ａ）に示すようにガラス管１０’を縦向きに固定し、図５（ｂ）に示すように下側の開口部１１’から管内にステム３０を挿入する。次に、図５（ｃ）に示すように、複数のバーナー６１，６２で、ステム３０の鍔部３８とその鍔部３８付近のガラス管１０’とを加熱し、図５（ｄ）に示すように、鍔部３８とガラス管１０’とを融着する。なお、ガラス管１０’の余分な部分１４は、自重により落下して切り離される。

図６は、バットシール方式を説明する図である。バットシール方式では、まず、図６（ａ）に示すようにガラス管１０’を横向きに固定し、その端縁を複数のバーナー６３，６４で加熱して開口部１０’が狭くなるよう加工する。次に、図６（ｂ）に示すように狭くなった開口部１０’にステム３０を挿入し、図６（ｃ）に示すように、複数のバーナー６５，６６で、ステム３０の鍔部３８とその鍔部３８付近のガラス管１０’とを加熱し、図６（ｄ）に示すように、鍔部３８とガラス管１０’とを融着する。

図４に戻って、バルブ成形工程では、図４（ｄ）に示すように、ストレート形のガラス管１０’を、雰囲気が７００〜９００℃程度に制御された炉内に入れ、環状に曲げ加工する。
その後、排気工程において、未封止の排気管３３を介して、バルブ１０内部から不純ガスを排気し真空に近い状態にしたのちアルゴンガスを入れる。さらに、アマルガム封入工程において、排気管３３からバルブ内にアマルガム粒５０を投入する。

図７は、チップオフ工程を説明する図であって、（ａ）は排気管を封止する前の状態を示す図であり、（ｂ）は排気管を封止した後の状態を示す図である。
バルブ１０にアルゴンガスおよびアマルガム粒５０を入れたあと、図７（ａ）に示すように、排気管３３の一部を複数のバーナー６７，６８で加熱し、加熱部分のガラスを軟化させる。同時に、排気管３３を引き伸ばす方向へバルブ１０を移動させ排気管３３の加熱した部分を引き伸ばす。すると、加熱部分の軟化したガラスが負圧により排気管３３内に引き込まれて当該排気管３３の開口を塞ぐ。さらに加熱しながらバルブ１０を移動させ排気管３３を切り離す。これにより、図７（ｂ）に示すように、排気管３３が封止される。なお、排気管３３のガラスは、後述するように作業温度範囲が広いためバーナー６７，６８の加熱によりガラスに与える熱量が多少変動してもよい状態で封止することができる。

なお、本実施の形態に係る製造方法では、バルブ１０片側からのみ排気を行う方式を採用しており、一方のステム２０の排気管（不図示）は予め先端が焼き切られ封止されている。
最後に、バルブ１０の両端部１１，１２に口金４０が取り付けられ、蛍光ランプ１が完成する。

（３）排気管、フレアおよびバルブ用の軟質ガラス
排気管３３、フレア３２およびバルブ１０にはそれぞれ、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスが使用されている。当該軟質ガラスの組成は、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％であることが好ましい。以下にそれぞれの成分について詳細に説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を形成する成分であり、少なくなり過ぎると、ガラスの粘性が下がり加工性が悪くなり過ぎる。また、多くなり過ぎると、ガラスの粘性が硬くなり変形させ難くなる。ＳｉＯ_２の好ましい含有量は６０〜８０ｗｔ％である。
Ａｌ_２Ｏ_３は、化学耐久性を良くする成分であり、少なくなり過ぎると、その化学耐久性が悪くなり保存が利き難くなる。また、多くなり過ぎると、ガラスが不均質となり脈理が増加する。Ａｌ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０．５〜５ｗｔ％である。

Ｂ_２Ｏ_３は、任意成分であり、少量の添加で膨張係数を低下させ失透を減ずる効果がある。しかし、多く添加し過ぎると、作業点温度が下がり作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる。Ｂ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０〜５ｗｔ％である。
Ｎａ_２Ｏは、添加することで粘性を低下させる効果や膨張係数を増加させる効果があり、少なくなり過ぎると、その効果が得られなくなる。また、多くなり過ぎると、化学耐久性が悪くなり保存が利き難くなる。Ｎａ_２Ｏの好ましい含有量は３〜１７ｗｔ％である。

Ｋ_２Ｏは、添加することでＮａ_２Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加の影響度合いはＮａ_２Ｏより大きい。また、Ｎａ_２Ｏと共存させることにより、混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を高める効果も発揮する。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎると膨張係数が大きくなり過ぎる。Ｋ_２Ｏの好ましい含有量は１〜１２ｗｔ％である。

Ｌｉ_２Ｏは、添加することでＮａ_２ＯやＫ_２Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加はＮａ_２Ｏより小さい。また、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏと共存させることにより、さらなる混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を更に高める効果も発揮する。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが分相するおそれがある。Ｌｉ_２Ｏの好ましい含有量は０．５〜７ｗｔ％である。

ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯは、添加することで化学耐久性を高める効果がある。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが失透するおそれがある。ＭｇＯの好ましい含有量は０．５〜１０ｗｔ％であり、ＣａＯの好ましい含有量は０．５〜１０ｗｔ％であり、ＺｎＯの好ましい含有量は０〜１０ｗｔ％である。
ＺｒＯは、任意成分であり、添加することで硬度を高める効果がある。多くなり過ぎると、ガラスが結晶化するおそれがある。ＺｒＯの好ましい含有量は０〜５ｗｔ％である。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、各種原料の不純物として混入する物質であるが、原料精製によりその添加量を調整することができ、添加されることで紫外線を吸収することができる。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｆｅ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０．０１〜０．２ｗｔ％である。
Ｓｂ_２Ｏ_３は任意成分であり、ガラス溶融炉内で原料から発生するガスを効率よく清澄させる効果があるが、多くなり過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｓｂ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０〜１ｗｔ％である。

ＣｅＯ_２は任意成分であり、添加することで紫外線を吸収する効果があるが、多くなり過ぎると紫外線照射により着色する、いわゆるソラリゼーションが起こるおそれがある。ＣｅＯ_２の好ましい含有量は０〜１ｗｔ％である。
上記軟質ガラスは、所定の組成となるように調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、例えば１５００〜１６００℃で溶融させ、ガラス化させて製造する。得られた溶融ガラスをダンナー法等の管引き法によって管状に成形後、所定の形状に加工する。

上記軟質ガラスは、環境負荷物質である鉛を含有しないため、地球環境に優しい。また、ストロンチウムおよびバリウムを含有しないため、作業温度範囲が広い。
図８は、ガラスの作業温度範囲を示す図である。図８から明らかなように、本実施の形態係る軟質ガラスの作業温度範囲（３６０℃）は、鉛を含有する軟質ガラス（比較例２のガラス）の作業温度範囲（３６５℃）と比べても遜色がない。また、従来の鉛を含有しない軟質ガラス（比較例１のガラス）の作業温度範囲（３３０℃）よりも広い。

また、本実施の形態に係る軟質ガラスで形成された排気管３３を備えるステム３０と、比較例１の軟質ガラスで形成された排気管を備えるステムとを使用して、それぞれ既存の工程および設備で蛍光ランプを製造してみたところ、図８に示すように、本実施の形態に係る軟質ガラスで形成された排気管３３を備えるステム３０のチップオフ歩留りが９８％であるのに対し、比較例１の軟質ガラスで形成された排気管を備えるステムのチップオフ歩留りは６０％であった。この結果から明らかなように、本実施の形態に係るステム３０は、比較例１の軟質ガラスで形成された排気管を備えるステムよりもチップオフ歩留りが大きく向上している。

図９は、本発明に係る蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図である。フレア用の軟質ガラスがストロンチウムおよびバリウムを含有しない場合はバルブ封止工程における歩留りが良い。特に、図９に示すように、フレア３２の筒状部３７ｂの肉厚をｔｍｍ、外径をＡｍｍとしたとき、以下の式１および式２の関係を両方満たす場合に歩留りが良い。

０．５５≦ｔ≦０．９５・・・（式１）
２０ｔ−９≦Ａ≦２０ｔ−３・・・（式２）
式１および式２の関係の両方を満たす場合は、排気管封止工程における歩留りが９９％以上である。このように歩留りが高い理由を以下に説明する。
バルブ１０の端部１１，１２にステム３０が封着される構成の蛍光ランプ１は、一般的にバルブ１０の外径Ｂｍｍが、１５．５≦Ｂ≦３８である。

そのような状況において、０．５５＞ｔであると、筒状部３７ｂの肉厚ｔが薄いためステム３０（２０）の外径が小さくなり過ぎ、バルブ１０の外側から熱するバーナーの熱がフレア３２に十分伝わらず、封止が不十分になる。一方、ｔ＞０．９５であると、筒状部３７ｂの肉厚ｔが厚すぎて十分にフレア３２のガラスを溶融させることができず、封止が不十分となる。

次に、０．５５≦ｔ≦０．９５において、２０ｔ−９＞Ａを満たす場合、マウント部３７ａを形成するのに十分なガラス量となり、マウント部３７ａの形成が不可能になる。また、Ａ＞２０ｔ−３を満たすときは、ガラス量が多くなり過ぎるため、ステム２０，３０封着時に熱量が必要になり、バルブ１０に歪が広範囲に残って歩留りが悪くなる。
上記条件式を満たすことで、ドロップシール方式でステム２０，３０を封着する場合だけでなく、バットシール方式でステム２０，３０を封着する場合にも、歩留りが安定することがわかった。

バットシール方式では、生産速度が速い設備を使用するため、短時間でフレア３２のガラスを加熱する必要がある。しかし、ステム２０，３０を形成するガラスを、鉛を含有するガラスから鉛を含有しないガラスに置き換えると、ガラスを所望の粘性にするためによりも大きな熱量を加えなければならず、その結果、急加熱によりフレア３２に一時歪が入りそれが原因で割れ歩留りが悪くなる。それでも、フレア３２を上記条件式が満たされる寸法とすることで、一時歪の大きさを低減し、その結果として歩留りを改善することができる。

以上のように、フレア３２のガラスを鉛を含有するものから鉛を含有しないものに置き換えると共に、フレア３２を上記条件式が満たされる寸法とすることで、工法に変更を加えることなく歩留りを改善することができる。
さらに、０．２５Ｂ＞Ａであると、バルブ１０とフレア３２の筒状部３７ｂとの間が広くなり、鍔部３８をより広がった形状にしなければならないが、鍔部３８を広げ過ぎると加工時の加熱ムラから、鍔部３８が波打つなどの形状不良が発生し易くなるため好ましくない。また、Ａ＞０．７５Ｂであると、バルブ１０とフレア３２との間が狭くなり、ステム３０をバルブ１０へ挿入した時に、互いが接触して割れるなど不良が発生し易くなる。

なお、フレア３２は、以下の式３および式４の関係を両方満たすことが更に好ましい。
０．５５≦ｔ≦０．９・・・（式３）
２０ｔ−８≦Ａ≦２０ｔ−４・・・（式４）
式３および式４の関係の両方を満たす場合は、排気管封止工程における歩留りが９９．７％以上になる。

図１０は、比較例２の蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図である。図９と図１０とを比較すると分かるように、本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、封止歩留りが９９．７％以上の範囲（表中において「○」で示す範囲）が比較例の蛍光ランプと同等であり、封止歩留りが９９．０％以上の範囲（表中において「○」および「△」で示す範囲）が比較例の蛍光ランプよりも広い。したがって、本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、バルブ１０およびフレア３２に鉛を含有する軟質ガラスを使用していないにもかかわらず、鉛を含有する軟質ガラスを使用した従来の蛍光ランプよりも封止歩留りが良いと評価することができる。

なお、本実施の形態に係る蛍光ランプ１では、排気管３３、フレア３２およびバルブ１０のいずれの軟質ガラスにもストロンチウムおよびバリウムが含有されていないが、フレア３２およびバルブ１０の軟質ガラスには、ストロンチウムまたはバリウムのいずれか一方、或いは両方が含有されていても良い。
例えば、フレア３２やバルブ１０のガラス組成を、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１２ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％とすることが考えられる。

ＳｒＯとＢａＯは、原子半径が大きい元素の酸化物であることから、ＰｂＯの代わりの効果、すなわち電気抵抗率を高める効果がある。多くなり過ぎると、作業点が下がりすぎ作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる欠点がある。
ＳｒＯの好ましい含有量は０〜１０ｗｔ％であり、ＢａＯの好ましい含有量は０〜１２ｗｔ％である。フレア用の軟質ガラスに、ストロンチウムおよびバリウムが含有されていなければ作業温度範囲が広くなるため、バルブにステムを封着する工程における作業性がより向上する。

また、フレア用の軟質ガラスは、リード線３５，３６であるジュメット線を封止するガラスであることから、封止不良を低減させるために膨張係数を調整することがより好ましい。ここで、ジュメット線の膨張係数は３０〜３８０℃で９４×１０^−７／Ｋ、バルブ用の軟質ガラスの膨張係数が３０〜３８０℃で約１００×１０^−７／Ｋであることから、フレア用の軟質ガラスの膨張係数は３０〜３８０℃で９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋであることが好ましい。

以上、本発明に係る蛍光ランプおよび照明装置を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、実施の形態に係るステム２０，３０は、比較的内径の大きいバルブ１０に封着させるために裾の広がった形状のフレア３２を備えていたが、本発明はこの形態に限られるものではない。例えば、より内径の小さいバルブを封止する場合には、裾に広がりをもたない形状の一般にビーズと呼ばれている部材を備えた所謂ビードステムが用いられるが、このようなビードステムであっても排気管を備える構成であれば適用可能である。

本発明は、環状型蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプ、直管型蛍光ランプなど蛍光ランプ全般およびそれら蛍光ランプを備える照明装置に広く利用することができる。

本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプを示す一部破断平面図バルブに封着前のステムを説明するための図であって、（ａ）はステムを構成する各部材を示す図、（ｂ）はステムを示す断面図本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体層形成工程を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ成形工程を説明する図ドロップシール方式を説明する図バットシール方式を説明する図チップオフ工程を説明する図であって、（ａ）は排気管を封止する前の状態を示す図であり、（ｂ）は排気管を封止した後の状態を示す図ガラスの作業温度範囲を示す図本発明に係る蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図比較例２の蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図

符号の説明

１蛍光ランプ
１０バルブ
１１，１２端部
２０，３０蛍光ランプ用ステム
３１電極
３２フレア
３３排気管
１００照明装置

Claims

実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレアと、当該フレアに封着された電極と、前記フレアに封着され、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなる排気管とを備えることを特徴とする蛍光ランプ用ステム。
前記排気管の軟質ガラスは、軟化点が６９０℃以下であって、かつ、軟化点と作業点との温度差が３６０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ用ステム。
前記排気管の軟質ガラスは、実質的に酸化物換算で、
ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、
Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、
Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、
Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、
ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、
ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、
Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、
ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％、
を含有す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用ステム。
前記フレアの軟質ガラスは、実質的にストロンチウムおよびバリウムを含有しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光ランプ用ステム。
前記フレアの軟質ガラスは、３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光ランプ用ステム。
実質的に鉛を含有しないバルブを備え、前記バルブに請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光ランプ用ステムが封着されていることを特徴とする蛍光ランプ。
請求項６記載の蛍光ランプを備えることを特徴とする照明装置。