JP2009040614A - ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ加工性に優れ、アルカリ溶出量の少ないランプ用ガラス組成物を提供する。
【解決手段】ランプ用ガラス組成物を、酸化物換算で、ＳｉＯ₂：６０〜７２ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．１〜５ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ：１０〜１８ｗｔ％、Ｋ₂Ｏ：１〜１０ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ：１５〜２３ｗｔ％、ＭｇＯ：４．１〜７ｗｔ％、ＣａＯ：２〜５．５ｗｔ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ：８〜１２ｗｔ％を含有し、実質的にＢ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯを含有しない組成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよび照明装置に関する。

一般に、冷陰極蛍光ランプには、熱的・機械的な強度が高いホウケイ酸系の硬質ガラスが使用されている。しかしながら、当該硬質ガラスは、Ｂ₂Ｏ₃（酸化ホウ素）の含有率が高いため高価であり、また軟化点・作業点が高いため加工性が悪い。
一方、安価で加工性の良いガラスとして、ＰｂＯ（酸化鉛）を含有する鉛ガラスが従来から知られている。しかしながら、鉛ガラスは公的規制の対象となり近年使用が控えられている。

そこで、ＰｂＯを含有しない軟質ガラスを冷陰極蛍光ランプに使用することが検討されている。当該軟質ガラスは、Ｂ₂Ｏ₃の含有率が低いため硬質ガラスよりも安価である。また、アルカリ金属酸化物の含有率が多いため加工性にも優れている。しかしながら、ガラスバルブからアルカリ金属が溶出し、そのアルカリ金属がガラスバルブ内のＨｇと反応してアマルガムを生成し、そのアマルガムがガラスバルブの内壁面に付着することでランプの光束維持率が低下するといった欠点がある。

以上のような事情を鑑み、特許文献１および２には、ＳｒＯやＢａＯを多量に含有させることでアルカリ溶出を抑えた軟質ガラスが開示されている。
特開平９−１２３３２号公報 特開２００３−４０６４３号公報

しかしながら、ＳｒＯやＢａＯは溶融炉の炉壁を浸食するため、ＳｒＯやＢａＯを多量に含有するガラスの製造は、溶融炉のメンテナンス費用などが嵩みコスト高である。また、ＳｒＯやＢａＯは同じアルカリ土類金属酸化物であるＭｇＯやＣａＯと比べて原料コストが高い。したがって、特許文献１および２の軟質ガラスは、Ｂ₂Ｏ₃の含有率が低いにも拘らず高価である。

本発明は、上記の課題に鑑み、安価かつ加工性に優れ、アルカリ溶出量の少ないランプ用ガラス組成物を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、そのようなガラス組成物を用いたランプ用ガラス部品、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、本発明に係るランプ用ガラス組成物は、酸化物換算で、ＳｉＯ₂：６０〜７２ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．１〜５ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ：１０〜１８ｗｔ％、Ｋ₂Ｏ：１〜１０ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ：１５〜２３ｗｔ％、ＭｇＯ：４．１〜７ｗｔ％、ＣａＯ：２〜５．５ｗｔ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ：８〜１２ｗｔ％を含有し、実質的にＢ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯを含有しないことを特徴とする。

ＳｉＯ₂は、ガラスの網目構造を形成するガラス主成分であって、ＳｉＯ₂の含有率は６０〜７２ｗｔ％の範囲である。ＳｉＯ₂の含有率が６０ｗｔ％より低くなると、ガラスの耐水性が悪くなる。７２ｗｔ％より高くなると、ガラスの高温時の粘度が高くなって当該ガラスの加工性が著しく低くなる。
Ａｌ₂Ｏ₃は、アルカリ溶出を抑える成分である。また、ガラスの網目構造を形成するため加工性を低下させる成分でもある。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率は３．１〜５ｗｔ％の範囲である。この範囲であれば、アルカリ金属酸化物の含有率が後述する範囲であってもアルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができる。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が３．１ｗｔ％より低くなると、アルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができなくなる。５ｗｔ％より高くなると、ガラスに脈理不良が生じたりガラスの高温時の粘度が高くなったりして当該ガラスの加工性が悪くなる。

Ｎａ₂ＯやＫ₂Ｏは、アルカリ金属酸化物であって、ガラス中のＳｉＯ₂の結合を切断して当該ガラスの粘度を下げる成分である。また、膨張係数にも大きく影響する成分でもある。Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏの含有率が高くなるとアルカリ溶出量が増加する傾向にあるが、Ｎａ₂ＯとＫ₂Ｏとが共存する場合は、混合アルカリ効果と呼ばれる現象によりアルカリ溶出を抑えやすくなる。

Ｎａ₂Ｏは、粘度を下げる効果が他の原料よりも大きく、かつ安価であるため、ガラスの加工性の向上に有用である。Ｎａ₂Ｏの含有率は、１０〜１８ｗｔ％の範囲である。Ｎａ₂Ｏの含有率が１０ｗｔ％よりも低くなると、ガラスの粘度が高くなって加工性が悪くなる。１８ｗｔ％よりも高くなると、ガラスの耐水性が悪くなってアルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができなくなる。

Ｋ₂Ｏの含有率は、１〜１０ｗｔ％の範囲である。Ｋ₂Ｏの含有率が１ｗｔ％よりも低くなると、混合アルカリ効果が得られないためアルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができなくなる。１０ｗｔ％よりも高くなると、ガラスの耐水性が悪くなってアルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができなくなる。
Ｎａ₂ＯとＫ₂Ｏの含有率の合計は、１５〜２３ｗｔ％の範囲である。この範囲であれば、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が前述した範囲であっても加工性を確保することができる。含有率の合計が１５ｗｔ％よりも低くなると、ガラスの粘度が高くなって加工性が悪くなる。２３ｗｔ％よりも高くなると、ガラスの耐水性が悪くなってアルカリ溶出量を目的の範囲に抑えることができなくなる。

なお、アルカリ金属酸化物としてＬｉＯ₂を含有していても良いが、ＬｉＯ₂は比較的高価な原料であるため、含有しない方が安価なガラスを得る上で有利である。
ＭｇＯおよびＣａＯは、アルカリ土類金属酸化物であって、ガラス中のＳｉＯ₂の結合を切断して当該ガラスの粘度を下げると共に、ガラスの耐水性を向上させる成分である。また、ＭｇＯおよびＣａＯは、ガラスの化学的耐久性や、失透性、結晶性などの特性にも影響を及ぼす。ＭｇＯの含有率は４．１〜７ｗｔ％、ＣａＯの含有率は２〜５．５ｗｔ％、ＭｇＯとＣａＯの含有率の合計は８〜１２ｗｔ％の範囲である。それら含有率が下限値よりも低いと、ガラスの化学的耐久性が悪くなる。一方、それら含有率が上限値よりも高いと、ガラスの温度に対する粘度変化が激しくなりすぎて加工時にガラスが冷めやすくなるため、ガラスの加工性が悪くなってランプ製造の歩留まりが低下する。

また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、前記ＭｇＯおよびＣａＯが、重量比で、ＭｇＯ／ＣａＯ≧１、の関係を満たすことを特徴とする。
アルカリ土類金属酸化物はガラス中のＳｉＯ₂の結合を切断する成分であるため、その含有率が高くなるとガラスの網目構造の網目が広がってアルカリ金属（特に、移動度の高いナトリウム）が移動しやすくなる。それでも、ナトリウムと原子半径がほぼ等しいマグネシウムであれば、ナトリウムよりも原子半径が大きいカルシウム等と比較して網目が広がりにくい。したがって、ＭｇＯとＣａＯとは同じアルカリ土類金属酸化物であっても、ＭｇＯの割合が高いほどアルカリ溶出を抑えることができる。

また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、酸化物換算で、ＺｎＯを０．１〜５ｗｔ％含有すること特徴とする。
ＺｎＯの含有率が０．１〜５ｗｔ％の範囲であれば、より耐水性を向上させることができる。即ちアルカリ溶出を抑えることができる。ＺｎＯの含有率が０．１ｗｔ％よりも低くなると、その効果を発揮しなくなる。５ｗｔ％よりも高くなると、ガラスが結晶化しやすくなるため当該ガラスが失透するおそれがある。

なお、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯの含有率の合計が８〜１２ｗｔ％の範囲であれば、ガラスの耐水性がより向上する。含有率の合計が下限値よりも低くなると、ガラスの化学的耐久性が悪くなる。一方、含有率の合計が上限値よりも高くなると、ガラスの温度に対する粘度変化が激しくなりすぎて加工時にガラスが早く冷めやすくなるため、ガラスの加工性が低下してランプ製造の歩留まりが低下する。

また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、酸化物換算で、ＺｒＯ₂を０．１〜５ｗｔ％含有すること特徴とする。
ＺｒＯ₂の含有率が０．１〜５ｗｔ％の範囲であれば、より耐水性を向上させることができる。即ちアルカリ溶出量を抑えることができる。ＺｒＯ₂の含有率が０．１ｗｔ％より低くなると、その効果を発揮しなくなる。５ｗｔ％よりも高くなるとガラスが結晶化しやすくなるため失透するおそれがある。

なお、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂の含有率の合計が６０〜７２ｗｔ％の範囲であれば、ガラスの加工性がより向上する。含有率の合計が下限値よりも低くなると、ガラスの耐水性が悪くなる。一方、含有率の合計が上限値よりも高くなると、ガラスの高温時の粘度が高くなって当該ガラスの加工性が著しく悪くなる。
なお、ガラス組成物に紫外線吸収機能を付加するために、ＣｅＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯやＳｎＯ₂などを、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明の効果は損なわれない。また、清澄剤として、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＳＯ₃、Ｃ、ＦやＣｌなどを、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明の効果は損なわれない。さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃などに代表される不純物は、０．５ｗｔ％まで混入しても本発明の効果は損なわれない。

また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、軟化点温度が６５０℃〜７２０℃の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^-7〜１００×１０^-7／Ｋであることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物で形成されたことを特徴とする。

本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を備えることを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、上記ランプを備えることを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、高価な原料であるＢ₂Ｏ₃、ＳｒＯおよびＢａＯを含有しないため安価である。また、Ｎａ₂Ｏの含有率が高いため加工性が良い。Ｎａ₂Ｏの含有率が高くなるとアルカリ溶出量は多くなるのが通常であるが、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率を所定の範囲にすることによって、適度な加工性を有し、かつ、アルカリ溶出量が従来と同程度にまで抑えられたガラス組成物を得ることができる。

本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ランプ用ガラス組成物で形成されているためアルカリ溶出が起こりにくく、ランプ用の部品として好適である。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を備えているため、硬質ガラスで作製された従来のランプよりも安価であり、また従来のランプと同程度の光束維持率を有する。

本発明に係る照明装置は、上記ランプを備えているため、従来の照明装置よりも安価であり、また従来のランプと同程度の光束維持率を有する。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
［ガラス組成物］
図１は、本実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す図である。本実施の形態に係るガラス組成物の組成は、図１における実施例１〜１４に示すとおりである。
＜特性の測定＞
各ガラス組成物の特性（アルカリ溶出量、膨張係数、軟化点温度および作業点温度）は、それぞれ以下のような方法で測定した。

１．アルカリ溶出量の測定
一般に、ガラスのアルカリ溶出量を測定する方法としては、ＪＩＳに基づく化学分析用ガラス器具の試験方法（日本工業規格ＪＩＳ Ｒ−３５０２）が挙げられる。
このＪＩＳに基づく試験方法を簡単に説明すると、まず、ガラス試料を、乳鉢などを用いて粉末状（粒径２５０〜４２０μｍ）に粉砕し、当該ガラス粉砕物をエチルアルコールで洗浄して、当該ガラス粉砕物からガラス微粉末を取り除く。次に、洗浄後のガラス粉砕物を沸騰水浴中で６０分間加熱し、当該ガラス粉砕物のアルカリを溶出させてアルカリ溶出液を得る。そして、当該アルカリ溶出液を硫酸で中和滴定し、得られた滴定値から換算してアルカリ溶出量を導き出す。

しかしながら、ＪＩＳに基づく試験方法は、エチルアルコールによる洗浄が不十分であると、前記ガラス粉砕物中に前記ガラス微粉末が残留するため、当該微粉末の存在により蒸留水中のガラスの総表面積が大幅に増大して、正確なアルカリ溶出量を測定することができない。また、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、洗浄してガラス微粉末を取り除いたり、中和滴定したりするなど煩雑な作業が必要である。そのため、より高精度で簡便なアルカリ溶出量の測定方法が望まれている。

そこで、本願では、ＪＩＳに基づく試験方法よりも高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法を採用している。本願に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を蒸留水中に浸漬させ、当該ガラス試料から当該溶媒中にアルカリを溶出させてアルカリ溶出液を得た後、当該アルカリ溶出液の導電率を測定して、その測定値から換算しアルカリの量を導き出すことを特徴とする。

本願に係る測定方法の具体的な手順を以下に説明する。図２は、本願に係るアルカリ溶出量の測定方法を説明するための図である。
まず、ガラス試料をブロック状にカットし、温度を７５〜８５℃、湿度を８５〜９５％に保った恒温恒湿槽内に４５〜５０時間放置して含湿処理する。なお、測定精度を上げるためには、含浸処理における温度、湿度および放置時間は、前記各範囲の中心付近の値である８０℃、９０％、４８時間であることがより望ましい。

次に、図２に示すように、水槽１１内に７０〜８０℃の蒸留水１２を１００ｍｌ溜めて、当該蒸留水１２中に含湿処理を終えたガラス試料１３を１時間浸漬させる。本願に係る測定方法では、７０〜８０℃という比較的低温度の蒸留水１２中でアルカリを溶出させるため、沸騰させた蒸留水中でアルカリを強制的に溶出させるＪＩＳに基づく試験方法よりも、より実際のガラスの使用形態に即したアルカリ溶出量を測定することができる。

ガラス試料１３は、表面積の総和が４５００〜５５００ｍｍ²の範囲に収まるように、好ましくは約５０００ｍｍ²になるように調整し浸漬させる。例えば、約１５×１５×２．５ｍｍの直方体形状にカットしたガラス試料１３を８個浸漬させる。
その後、蒸留水１２からガラス試料１３を取り除きアルカリ溶出液を得る。そして、当該アルカリ溶出液を２５℃に安定させ、市販のハンディタイプのセンサー式液体浸漬形導電率測定機１４（商品名：ツインコンド Ｂ−１７３）を用いて導電率を測定する。

図３は、ＪＩＳ規定のアルカリ溶出試験法により測定したアルカリ溶出量と、本願に係るアルカリ溶出試験法により測定した導電率との相関関係を示すグラフである。前記アルカリ溶出量と導電率とは、図３に示すような相関関係にある。冷陰極蛍光灯の発光管には、アルカリ溶出量が２７０μｇ／ｇ以下のガラスが特に適していると考えられているが、図３に示す相関関係から導き出すと、２７０μｇ／ｇのアルカリ溶出量に対応する導電率は５７μＳ／ｃｍであった。したがって、導電率が５７μＳ／ｃｍ以下のガラスがランプ用として適しているといえる。

すなわち、導電率はガラスのアルカリ溶出量を間接的に示す数値であり、ランプ用として好適なガラスであるためには、２５℃において５７μＳ／ｃｍ以下であることが望ましい。導電率が５７μＳ／ｃｍより高いと、アマルガムの生成に起因する種々の問題が顕著になる。なお、導電率５７μＳ／ｃｍをＪＩＳに基づく試験方法で測定するアルカリ溶出量に換算すると、２７０μｇ／ｇである。

本願に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を用いるため、蒸留水に浸漬させるガラスの表面積の総和を制御しやすい。したがって、ＪＩＳによる試験方法よりも高い精度でアルカリ溶出量を測定することができる。また、本願の測定方法は導電率によってアルカリ溶出量を測定するため、アルカリ溶出量が多くなっても測定精度が低下するようなことはない。

また、本願に係る測定方法は、カットしたブロック状のガラス試料を蒸留水に浸漬させるため、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、ガラス粉砕物を洗浄したりする作業が不要である。また、アルカリ溶出液の導電率の測定は、導電率測定機１４の電極を当該アルカリ溶出液に漬けるだけの簡単な操作で行うことができ、煩雑な中和滴定作業が不要である。したがって、ＪＩＳに基づく測定方法よりも操作が簡易である。

２．膨張係数、軟化点温度および作業点温度の測定
膨張係数、軟化点温度および作業点温度を測定するために、次のような手順でサンプルを作製した。まず、図１に記載のガラス組成となるように化学試薬を１００ｇ調合する。その調合済みガラス原料を白金るつぼに移し、その白金るつぼを１５００℃の電気炉内に３時間かけて溶融しガラス化させる。溶融後、金型に流し込み、歪が十分にとれる程度に１２時間かけて徐々に冷却（アニール）する。成型されたガラスの塊を切削機などを用いて、以下に説明する各測定に適したサンプル形状に成型加工して、それぞれの測定を実施した。

膨張係数は、３０℃〜３８０℃の範囲で１０℃／分の昇温速度で加熱したときの膨張係数である。電極部分との封着加工の際に、留意すべき物性である。ジュメット線の膨張係数は９４×１０^-7／Ｋをもつことから、ガラスの膨張係数は９０×１０^-7〜１００×１０^-7／Ｋの範囲であることが望ましい。
膨張係数は、熱機械分析装置（株式会社リガク製 ＴＡＳ３００ ＴＭＡ８１４０Ｃ）を用いて測定した。測定用試料として、ガラスを直径５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状に成形し、当該測定用試料の平均線膨張係数を、熱機械分析装置にて、圧縮荷重法（ＪＩＳ Ｒ ３１０２）により、３０〜３８０℃の温度範囲において測定した。

軟化点温度は、ガラスの粘度が１０^7.65ｄＰａ・ｓになる温度であり、当該粘度でガラスは流動性を得る。軟化点温度は、ガラスが発光管用としては、６５０℃〜７２０℃の範囲であることが望ましい。軟化点温度が６５０℃よりも低いと、蛍光体の焼付け工程において、蛍光体懸濁液のバインダーを揮発させるため加熱した際にガラスバルブがその熱で変形してしまう。一方、軟化点温度が７２０℃よりも高いと、封止加工する際にガラス管を高温にしなければならず、加工設備の燃焼能力を上げなければならないなどの問題がある。

作業点温度は、ガラスの粘度が１０⁴ｄＰａ・ｓになる温度であり。当該温度以下でガラスを加工する。作業点温度は、発光管用としては、１０００℃〜１０５０℃の範囲であることが望ましい。作業温度が１０００℃より低いと、作業温度範囲が狭くなるため加工性が悪い。一方、作業点温度が１０５０℃よりも高いと、ガラスが溶融する温度が高くなりすぎるため加工性が悪くなり、また溶融工程のコストも高くなる。

＜数値範囲の臨界的意義＞
本発明に係るガラス組成物の組成は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１４に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラスとしての特性を良好に保つためには、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ₂：６０〜７２ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．１〜５ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ：１０〜１８ｗｔ％、Ｋ₂Ｏ：１〜１０ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ：１５〜２３ｗｔ％、ＭｇＯ：４．１〜７ｗｔ％、ＣａＯ：２〜５．５ｗｔ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ：８〜１２ｗｔ％を含有し、実質的にＢ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯを含有しないことが望ましい。また、前記ＭｇＯおよびＣａＯが、重量比で、ＭｇＯ／ＣａＯ≧１、の関係を満たすこと、酸化物換算で、ＺｎＯを０．１〜５ｗｔ％含有すること、酸化物換算で、ＺｒＯ₂を０．１〜５ｗｔ％含有することがより望ましい。それらの理由を比較例と対比しながら以下に説明する。

図４は、比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す図である。なお、比較例に係るガラス組成物の特性は、実施例に係るガラス組成物と同様の方法により測定した。
実施例１、２および比較例１、２から、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率とアルカリ溶出量との関係がわかる。比較例１は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が３．１ｗｔ％未満（２．８ｗｔ％）であるため、アルカリ溶出量が５８μＳ／ｃｍと許容範囲を超えている。実施例１は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が３．１ｗｔ％以上（３．１ｗｔ％）であるため、アルカリ溶出量が４２μＳ／ｃｍと低く抑えられている。実施例２も、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が５ｗｔ％以下（５ｗｔ％）であるため、アルカリ溶出量が３３μＳ／ｃｍと低く抑えられている。比較例２は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が５ｗｔ％以上（５．２ｗｔ％）であるため、アルカリ溶出量は３２μＳ／ｃｍと低く抑えられているものの、作業点温度が１０８２℃と高くなりすぎて加工性が悪い。

実施例３〜５および実施例１４から、ＭｇＯおよびＣａＯの重量比とアルカリ溶出量との関係がわかる。実施例１４は、ＭｇＯ／ＣａＯが０．９３であり重量比が１未満であることから、アルカリ溶出量は許容範囲ぎりぎりの５７μＳ／ｃｍである。一方、実施例３〜５は、ＭｇＯ／ＣａＯが１以上（それぞれ１．００、１．３５、２．０４）であるためアルカリ溶出量がより好ましい範囲である５０μＳ／ｃｍ以下に抑えられている。実施例３〜５のアルカリ溶出量は、具体的には、それぞれ５０μＳ／ｃｍ、４８μＳ／ｃｍ、４６μＳ／ｃｍであり、重量比が大きいほどアルカリ溶出量を抑えられることがわかった。

実施例６〜９および比較例３から、ＺｎＯの含有率と導電率との関係がわかる。実施例６はＺｎＯを含有していない。実施例７はＺｎＯを含有しているが、その含有率が０．１ｗｔ％未満（０．０５ｗｔ％）であるため、導電率はＺｎＯを含有していない実施例６と同じ４０μＳ／ｃｍであり、ＺｎＯによる効果は少ない。実施例８のようにＺｎＯの含有率を０．１ｗｔ％にすれば導電率は３５μＳ／ｃｍとなり、実施例６と比較して導電率が５μＳ／ｃｍ低い。さらにＺｎＯの含有率を上げると、実施例９のように導電率は２１μＳ／ｃｍまで低下する。比較例３のようにＺｎＯの含有率が５．０ｗｔ％よりも高くなると（５．１ｗｔ％）、溶融直後のガラスが白く濁るという結晶化現象がみられた。ガラスが結晶化すると、透明性を損なうだけでなく、ガラス溶融炉からの管引き歩留まりに悪影響を及ぼすことから好ましくない。

実施例１０〜１３および比較例４から、ＺｒＯ₂の含有率と導電率との関係がわかる。実施例１０はＺｒＯ₂を含有していない。実施例１１はＺｒＯ₂を含有しているが、その含有率が０．１ｗｔ％未満（０．０５ｗｔ％）であるため、導電率はＺｒＯ₂を含有していない実施例１０と同じ４５μＳ／ｃｍであり、ＺｒＯ₂による効果は少ない。実施例１２のようにＺｒＯ₂の含有率を０．１ｗｔ％にすれば導電率は３９μＳ／ｃｍとなり、実施例１０と比較して導電率が６μＳ／ｃｍ低い。さらにＺｒＯ₂の含有率を上げると、実施例１３のように導電率は２３μＳ／ｃｍまで低下する。比較例４のようにＺｒＯ₂の含有率が５．０ｗｔ％よりも高くなると（５．１ｗｔ％）、溶融直後のガラスが白く濁るという結晶化現象がみられた。ガラスが結晶化すると、透明性を損なうだけでなく、ガラス溶融炉からの管引き歩留まりに悪影響を及ぼすことから好ましくない。

なお、ガラス組成物に紫外線吸収機能を付加するために、ＣｅＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯやＳｎＯ₂など、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明での効果は損なわない。また、清澄剤として、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＳＯ₃、Ｃ、ＦやＣｌなど、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明での効果は損なわない。また、Ｆｅ₂Ｏ₃に代表される不純物は、０．５ｗｔ％まで混入しても本発明での効果は損なわない。

［ランプ用ガラス部品およびランプ］
＜第１の実施形態に係るランプ＞
図５は、第１の実施形態に係る冷陰極型蛍光ランプの概略構成を示す一部破断平面図である。 図５に示すように、第１の実施の形態に係る冷陰極型蛍光ランプ２０は、略円形横断面で直管状をしたガラスバルブ２１を有する。

ランプ用ガラス部品の一例としてのガラスバルブ２１は、例えば、ホウケイ酸ガラスからなる。なお、ガラスバルブ２１のサイズは、長さ７２０ｍｍ、外径４．０ｍｍ、内径３．０ｍｍである。
ガラスバルブ２１の端部には、ビードガラス２２を介してリード線２３が封着されている。このリード線２３は、例えば、タングステンからなる内部リード線と、ニッケルからなる外部リード線とからなる継線であり、内部リード線の先端部には冷陰極型の電極２４が固着されている。

なお、ガラスバルブ２１とビードガラス２２とを例えば融着し、ビードガラス２２とリード線２３とを例えばフリットガラスによって固着して、ガラスバルブ２１の内部を気密状としている。また、リード線２３と電極２４とは例えばレーザ溶接等を利用して固着されている。
電極２４は、有底筒状をしたいわゆるホロー型電極である。ホロー型の電極を採用することにより、ランプ点灯時の放電で生じるスパッタリングを抑えている。

ガラスバルブ２１の内部には、水銀がガラスバルブ２１の容積に対して所定の比率で、例えば０．６（ｍｇ／ｃｃ）で封入されており、また、アルゴン、ネオン等の希ガスが所定の封入圧で、例えば６０（Ｔｏｒｒ）で封入されている。 なお、ここでは、希ガスは、アルゴンとネオンの混合ガスが用いられ、これらの比率は、Ａｒが５％、Ｎｅが９５％である。

ガラスバルブ２１の内面には、保護層２５が形成されており、さらに、この保護層２５の表面（ガラスバルブの内面と反対側）に蛍光体層２６が形成されている。保護層２５は、例えば、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ３０内に封入されている水銀とガラスバルブ２１とが反応するのを抑制する機能を有している。ただし、ガラスバルブのアルカリ溶出量が大幅に抑えられている場合、必ずしも保護層２５を形成する必要はない。
蛍光体層２６は、水銀から発せられた励起光を白色（本発明の「所定の色」に相当する。）に変換する。ここでは、水銀からの光を、赤色の光に変換する赤色蛍光体粒子、青色の光に変換する青色蛍光体粒子、緑色の光に変換する緑色蛍光体粒子の３種類を含む。 これらの蛍光体粒子は、アルミナを含まない希土類のものが使用され、具体例として、赤色蛍光体粒子にはＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺が、緑色蛍光体粒子にはＬａＰＯ₄：Ｔｂ³⁺が、青色蛍光体粒子には（ＳｒＣａＢａ）₁₁（ＰＯ４）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺が、それぞれ使用されている。

上記のような冷陰極蛍光ランプ２０を図１に示す実施例１〜１４および図４に示す比較例１〜４のガラス組成物を用いて作製した。また、比較例５として、従来から用いられている硬質ガラスで冷陰極蛍光ランプを作製した。そして、各冷陰極蛍光ランプの光束維持率を評価した。
図６は、第１の実施形態に係る冷陰極型蛍光ランプの光束維持率を示す表である。光束維持率は、ランプ点灯試験を行って一定時間毎に光束を測定し、ランプ点灯０時間のときの光束を１００％とした場合における１００時間後および３０００時間後の光束維持率を算出して得た。なお、ガラスが結晶化する比較例３および比較例４のガラスについては、結晶化によって清浄なガラス管が作製できないためランプを作製することができず、光束維持率を評価することができなかった。

図６および図１、図４からわかるように、光束維持率とアルカリ溶出量（導電率の値）とは高い相関関係を有する。また、実施例に係るガラス組成物を用いて作製した冷陰極蛍光ランプ（実施例１〜１４）は、硬質ガラスで作製された従来の冷陰極蛍光ランプ（比較例５）と比較して遜色のない光束維持率を有する。
＜第２の実施形態に係るランプ＞
図７は、第２の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である。図７に示すように、第２の実施形態に係る環状型蛍光ランプ（ＦＣＬ３０ＥＣＷ／２８）３０は、環状のガラスバルブ３１と、当該ガラスバルブ３１の両端部に封着されたステム３２と、それら両端部に跨って取り付けられた口金３３とを備える。

ランプ用ガラス部品の一例としてのガラスバルブ３１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３４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。各ステム３２には、フィラメントコイルと一対のリード線とからなる電極３５がマウントされている。口金３３は、ガラスバルブ３１の端部が収容される本体部３６と当該本体部３６に設けられた複数の接続ピン３７とを備える。

上記のような環状型蛍光ランプ３０を図１に示す実施例１〜１４および図４に示す比較例１〜４のガラス組成物を用いて作製した。また、比較例６として、従来から用いられている軟質ガラスで一般蛍光ランプを作製した。そして、各一般蛍光ランプの光束維持率を評価した。
図８は、第２の実施形態に係る環状型蛍光ランプの光束維持率を示す表である。光束維持率は、ランプ点灯試験を行って一定時間毎に光束を測定し、ランプ点灯１００時間のときの光束を１００％とした場合における１０００時間後および３０００時間後の光束維持率を算出して得た。なお、ガラスが結晶化する比較例３および比較例４のガラスについては、結晶化によって清浄なガラス管が作製できないためランプを作製することができず、光束維持率を評価することができなかった。

図８および図１、図４からわかるように、光束維持率とアルカリ溶出量（導電率の値）とは高い相関関係を有する。また、実施例のガラス組成物を用いて作製した冷陰極蛍光ランプ（実施例１〜１４）は、軟質ガラスで作製された従来の一般蛍光ランプ（比較例６）よりも光束維持率が高い。
＜変形例＞
以上、本発明に係るランプ用ガラス部品およびランプを実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係るランプ用ガラス部品およびランプは上記の実施の形態に限定されない。

例えば、本発明に係るランプ用ガラス部品は、ガラスバルブに限定されるものではなく、ガラスバルブの前駆体であるガラス管、ビードガラス、或いはステム等のようなランプ製造に用いるガラス製の部品全般が含まれる。
また、本発明に係るランプは、冷陰極蛍光ランプ、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が含まれる。

［照明装置］
図９は、本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。図９に示すように、本実施の形態に係る照明装置４０は、直下方式型のバックライトユニットであり、複数の冷陰極型蛍光ランプ２０と、これらの冷陰極型蛍光ランプ２０を収納する筐体４１と、この筐体４１の開口部を覆う前面パネル４２とを備える。

筐体４１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製であって、その内面４３に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。なお、筐体４１は、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウム等の金属材料により構成しても良い。
本実施の形態では、１４本の冷陰極型蛍光ランプ２０が、その軸心が水平に延伸する状態で、筐体４１の短手方向に並列配置されている。なお、これらの冷陰極型蛍光ランプ２０は、図外の駆動回路により点灯される。

筐体４１の開口部は、透光性の前面パネル４２で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。前面パネル４２は、拡散板４３、拡散シート４４およびレンズシート４５を積層してなる。
拡散板４３及び拡散シート４４は、冷陰極型蛍光ランプ２０から発せられた光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート４５は、当該シート４５の法線方向へ光を揃えるためのものであって、これらにより冷陰極型蛍光ランプ２０から発せられた光が前面パネル４２の表面（発光面）の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。

以上、本発明に係る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、本発明に係る照明装置は上記の実施の形態に限定されない。例えば、本発明に係る照明装置は、室内用照明装置、屋外用照明装置、卓上用照明、携帯用照明、表示用光源、液晶画面のバックライトおよび画像読取用照明等のいかなる照明装置であってもよい。

本発明にかかる照明用ガラス組成物は、硬質ガラスと比較して安価で、かつ、同等の光束維持率特性を有する冷陰極蛍光ランプや一般照明用蛍光ランプのガラス材料として有用である。

本実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す図である。 本願に係るアルカリ溶出量の測定方法を説明するための図である。 ＪＩＳ規定のアルカリ溶出試験法により測定したアルカリ溶出量と、本願に係るアルカリ溶出試験法により測定した導電率との相関関係を示すグラフである。 比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す図である。 第１の実施形態に係る冷陰極型蛍光ランプの概略構成を示す一部破断平面図である。 第１の実施形態に係る冷陰極型蛍光ランプの光束維持率を示す表である。 第２の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である。 第２の実施形態に係る環状型蛍光ランプの光束維持率を示す表である。 本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

２１，３１ ガラス部品
２０，３０ ランプ
４０ 照明装置

Claims (9)

1. 酸化物換算で、
   ＳｉＯ₂：６０〜７２ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．１〜５ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ：１０〜１８ｗｔ％、Ｋ₂Ｏ：１〜１０ｗｔ％、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ：１５〜２３ｗｔ％、ＭｇＯ：４．１〜７ｗｔ％、ＣａＯ：２〜５．５ｗｔ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ：８〜１２ｗｔ％を含有し、
   実質的にＢ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯを含有しないことを特徴とするランプ用ガラス組成物。
2. 前記ＭｇＯおよびＣａＯが、重量比で、ＭｇＯ／ＣａＯ≧１、の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のランプ用ガラス組成物。
3. 酸化物換算で、ＺｎＯを０．１〜５ｗｔ％含有すること特徴とする請求項１または２に記載のランプ用ガラス組成物。
4. 酸化物換算で、ＺｒＯ₂を０．１〜５ｗｔ％含有すること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
5. 軟化点温度が６５０℃〜７２０℃の範囲にあ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ランプ用ガラス組成物。
6. ３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^-7〜１００×１０^-7／Ｋであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のガラス組成物で形成されたことを特徴とするランプ用ガラス部品。
8. 請求項７に記載のランプ用ガラス部品を備えることを特徴とするランプ。
9. 請求項８に記載のランプを備えることを特徴とする照明装置。

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