JP2009076421A - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な結晶構造の微粒子や極めて微小な粒子を使用しなくても、光反射膜での良好な光反射特性が期待でき、また光反射膜の剥がれが改善できる放電ランプ及びこの放電ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】気密封止されたガラスバルブ１と、このバルブ内に封入された放電媒体と、前記バルブ内に放電を生起させる放電電極２３と、バルブ内表面に被着されている保護膜３と、平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として、平均膜厚が１０〜４０μｍとなるように保護膜上に部分的に被着されている光反射膜４とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ガラスバルブに光反射膜が設けられた蛍光ランプ等の放電ランプ及びこの放電ランプを用いた照明装置に関する。

一般照明用の蛍光ランプ等の放電ランプにおいて、ガラスバルブの内表面の所定部分にピロリン酸ストロンチウム、ピロリン酸カルシウム、酸化チタンや酸化アルミニウム（アルミナ）などの平均粒径が０．５〜２μｍ程度の白色微粉末を所定箇所に塗布して光反射膜を形成させることにより、その光反射膜を形成していない開口部分からの光放射を高めて、例えば直下照度を向上させることが知られている。

このように、光反射膜が被着された例えば蛍光ランプを、光反射膜形成側を上にして天井取付器具に装着し点灯すれば、反射膜を形成していない下方の開口部側からの光が集中して照明器具下方に放射されるので、実用上の照度を高く明るくすることができる。

ここで、光反射膜での光反射は、主にその光反射膜を形成する微粒子表面の界面で起こるため、多くの反射光を得るためには、その微粒子の被着量を多くしたり、粒子径をさらに小さくするなどして全体としての界面の面積を増やすことが行われていた。

また、光反射膜を形成する微粒子の表面積を増大させるために、板状の結晶粒子を主体とした不定形の微粒子を堆積させる技術も開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２６８８２号公報

しかしながら、微粒子の被着量を増やした場合には、その光反射膜の膜厚の増大を招くことになり、その光反射膜と下地であるガラスバルブ表面又は保護膜から剥がれ易くなり、特に、これらの膜成形の後に、ガラスバルブを湾曲して形成する環形の蛍光ランプ、コンパクト形又は電球形の蛍光ランプなどにおいては、その剥がれが顕著となる不具合がある。

粒子径を小さくした場合には、単位体積あたりの粒子の表面積が増大する一方、表面積が増えることにより、その微粒子に吸着され、放電ランプに混入される大気中の不純ガス量が増加する結果、これが放電による熱により、やがてはランプ内に放出されて、放電ランプの所期の特性に大きな影響を与えてしまうという問題がある。

また、特許文献１に示されるように、板状の結晶粒子を主体とした不定形の微粒子を堆積させて形成される光反射膜は、このような剥がれ現象は改善されるものの、特殊な結晶構造の微粒子を使用する必要があるため、コストの高額化を招く支障がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、特殊な結晶構造の微粒子や極めて微小な粒子を使用しなくても、光反射膜での良好な光反射特性が期待でき、また光反射膜の剥がれが改善できる放電ランプ及びこの放電ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の放電ランプは、気密封止されたガラスバルブと、このバルブ内に封入された放電媒体と、前記バルブ内に放電を生起させる放電電極と、バルブ内表面に被着されている保護膜と、平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として、平均膜厚が１０〜４０μｍとなるように保護膜上に部分的に被着されている光反射膜とを具備していることを特徴とする。

本請求項及び以下記載の各発明において、放電ランプとは、放電媒体が放電することによって、光を放射するように作用するものをいい、例えば放電媒体として、キセノンやアルゴン等の希ガスが封入されたものや一般的な蛍光ランプのように放電媒体として水銀が封入されたもの等が相当する。

また、放電電極は、一対のフィラメント電極に代表されるように、ガラスバルブで包囲される放電空間の両端に内封されるものの他、ガラスバルブの外面に付設された外面型の放電電極も包含する。

保護膜は、放電媒体として水銀が封入されたときに生じる所謂水銀黒化といわれる現象など、主に、ガラスバルブに放電媒体が吸着又は反応等することを抑制する目的で被着されるものであり、例えば平均粒径が０．０１〜０．１μｍの酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム又は酸化イットリウム等の金属酸化物のうちから選ばれた少なくとも一種の微粒子材料を主体に用いることができる。

ここで、平均粒径は、種々の測定法により計測することができるが、現在、最も多用されているレーザー回折・散乱式の粒度分析計により測定された値、つまりレーザー回折・散乱法(マイクロトラック法ともいう)による計測値で定義する。

また、本請求項及び以下記載の各発明において光反射膜を平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として構成させた知見は次による。

すなわち、前述のピロリン酸ストロンチウム等の種々の微粒子について、同一条件下で光反射率を測定したところ、酸化アルミニウムの微粒子は、他に比較して可視光波長領域での光反射率が数パーセント優れた値を示すことを見出した。
さらに、平均粒径が種々異なる酸化アルミニウムを用いて、光反射膜を形成したところ、平均粒径が２〜６μｍの場合に、同一の反射光量を得るために必要な膜厚を最も薄くすることができることを見出したもので、この場合、１０〜４０μｍの膜厚において、良好な光反射特性と剥がれ現象の抑制が両立することを究明したものである。

請求項２記載の放電ランプは、気密封止されたガラスバルブと、上記バルブ内に封入された放電媒体と、この放電媒体を放電させる放電電極と、バルブ内表面に被着されている保護膜と、平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として、平均膜厚が１０〜４０μｍとなるように保護膜上に部分的に被着されている光反射膜と、保護膜及び光反射膜を覆うように被着されている蛍光体層とを具備していることを特徴とする。

請求項３記載の照明装置は、器具本体と、器具本体に着脱可能に取り付けられる請求項１又は２に記載の放電ランプと、放電ランプを付勢する点灯回路装置とを具備していることを特徴とする。

請求項１記載の放電ランプの発明によれば、光反射膜を平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体に１０〜４０μｍの膜厚で構成したため、特殊な結晶構造の微粒子や極めて微小な粒子を使用しなくても、光反射膜での良好な光反射特性と、光反射膜の剥がれの改善が期待できる。

請求項２記載の放電ランプの発明によれば、上記発明と同様に、光反射膜を平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体に１０〜４０μｍの膜厚で構成したため、特殊な結晶構造の微粒子や極めて微小な粒子を使用しなくても、蛍光体層で発光した光を光反射膜が良好に反射し、また、その剥がれの改善が期待できるようになる。

請求項３記載の照明装置の発明によれば、上記いずれかの放電ランプによる効果が発揮できる照明装置が提供可能となる。

以下、本発明の放電ランプの実施の形態としての蛍光ランプを図１ないし図３を参照して説明する。

図１は環形蛍光ランプＬ１の正面図、図２は図１中の矢視Ａ−Ａ線に沿って切断した端面を拡大して示す横断面図、図３は図１の環形蛍光ランプＬ１を点灯したときの等照度曲線図である。

なお、図中、各被膜などの膜厚や被着態様などは説明上のもので一部誇張して示してあり、他構成部材との寸法比率などは現実のものとは相違している。

図示の環形蛍光ランプＬ１において、１はソーダライムガラスや鉛ガラスなどの円筒形ガラス管を曲成した環形のガラスバルブ、２，２はマウント、１１，１１はバルブ１の端部に形成したマウント２との封止部で、バルブ１とマウント２、２とで気密容器を構成している。

マウント２は、フレヤ状をなすステムガラス管２１に一対のリード線２２と図示しない排気管とを圧潰封着しているとともに、このリード線２２間にタングステン素線を巻回したコイル状のフィラメントからなる放電電極２３が継線してある。なお、マウント２は、フレヤステムに限らずフレヤ無しステム、ボタンステムやビードステムなどを用いることもできる。

バルブ１内表面のほぼ全面に被着形成した保護膜３は、水銀や紫外線による黒化防止や蛍光体のガラス中へのめり込み防止のためのもので、平均粒径が０．０１〜０．１μｍの範囲、好ましくは０．０２〜０．０８μｍの酸化珪素の微粒子材料を主体として、膜厚が０．２〜５．０μｍ、好ましくは０．３〜０．７μｍとなるように形成したものである。

なお、保護膜の材料としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウムまたは酸化イットリウムなどの金属酸化物を用いることができるが、本発明による酸化アルミニウムを主体とした光反射膜との関係において、上記条件による酸化珪素を主体としたものが特性上、最も好適であることを確認している。

可視光を反射する光反射膜４は、保護膜３上に部分的に形成され、詳細には、環形バルブ１の管軸に直交する断面において、そのバルブ１の周方向の所定角度範囲に被着形成されているものである。

そして、この光反射膜４は、α型の結晶をなし平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムの微粒子を主体に、膜厚が１０〜４０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍとなるように形成している。

なお、この酸化アルミニウム微粒子は、発光分光分析法により検出できる程度に珪素５０ｐｐｍ、鉄２０ｐｐｍ、ナトリウムを１５ｐｐｍ以下の範囲で各々混入させている。

また、この光反射膜４を構成する酸化アルミナの微粒子材料に添加する結着剤として、例えばバリウム・カルシウムボレートを用いることができ、その場合、酸化アルミナ（１００質量％）に対し、３〜６質量％（好ましくは３．５〜５．５質量％）のバリウム・カルシウムボレートを添加することにより、光反射膜の被着強度を一層強固にすることができる。

また、光反射膜４の主体材料である酸化アルミニウム微粒子の表面にマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム又は亜鉛の酸化物の微粒子を、酸化アルミニウムに対して０．０１〜５．０質量％、好ましくは０．０２〜３．０質量％程度付着させ帯電傾向等を制御することによって、酸化アルミニウム微粒子が発光媒体である水銀と反応して生じる水銀化合物の形成を抑止することができ、これにより、酸化アルミニウム微粒子の変色や水銀の枯渇を抑制でき、さらに、紫外線照射による酸化アルミニウム微粒子のカラーセンターと称される着色を軽減することができるため好ましい。

次に、図中の５は、光反射膜が形成されていない部位、所謂、開口部（光反射膜非形成部）である。
蛍光体膜６は、光反射膜４及び光反射膜４が形成されていない保護膜３の双方を覆うように被着され、本実施形態における蛍光体膜６は、青色蛍光体としてのユーロピウム付活ハロリン酸バリウム・カルシウム・ストロンチウム、緑色蛍光体としてのセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸化イットリウムの三種蛍光体を混合した懸濁液を、光反射膜４上および開口部（光反射膜非形成部）５に塗布して形成したもので、その膜厚は約２０〜３０μｍとしている。

なお、本実施形態による蛍光体の他、既存の各種３波長発光形蛍光体やハロリン酸カルシウムなどの白色蛍光体等を利用することもできる。

また、保護膜３、光反射膜４及び蛍光体膜６は、各材料と、金属酸化物の微粒子系結着剤またはホウ酸やリン酸などの低融点化合物系結着剤と、ニトロセルロースなどの有機系溶剤あるいはメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリエチレンオキサイドなどの水溶性溶剤を混合した懸濁液を塗布することにより形成することができる。

そして、バルブ１内には液状や合金化した水銀およびアルゴンＡｒ、クリプトンＫｒやネオンＮｅなどの希ガスが単独または混合して２５０〜３６０Ｐａ（パスカル）封入されている。

また、図中７Ａはピン端子７５，…を備えたＧ１０ｑ形の口金で、曲成したバルブ１の両端封止部１１，１１を橋絡して固定されている。

このような構成の環形蛍光ランプＬ１は、光反射膜４形成側を上方にした水平状態で支持して、口金７Ａを点灯回路装置に接続して口金７Ａ、リード線２２、２２を介し電極２３、２３に通電して付勢すると、光反射膜４側の蛍光体膜６により発光した可視光も、光反射膜４により開口部５方向に反射されて、バルブ１軸と直交方向の横断面における配光は図３に示すような縦長楕円形の等照度分布Ｂを呈する。

そして、光反射膜４は、平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体とし、その膜厚を１０〜４０μｍの範囲としたため、次の表１に示すように、光反射特性を損なうことなく光反射膜の剥がれ現象や亀裂の発生が効果的に抑制されていることを確認した。

表１は、記載の条件下で光反射膜を形成した環形蛍光ランプ（光反射膜以外の態様は本実施形態と同一）を多数作成し、光反射膜の剥がれ現象と点灯後１００時間経過後の初期光束、直下照度について比較例２を１００としたときの相対値として測定した結果を示したものである。

次に、本発明の他の実施の形態について図４を用いて説明する。図中、図１，２と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

図４（ａ）は直管形蛍光ランプＬ２の正面図（主光放出部（開口部）側）、（ｂ）は側面図で、このランプＬ２の場合もバルブ１内表面に形成した各被膜の状態は図２と同構成で、上記蛍光ランプＬ１と同様の作用効果を奏する。

この直管形蛍光ランプＬ２の場合は２ピン端子７５，７５を有するＧ１３形などの口金７Ｂ，７Ｂがバルブ１の両端に接合されている。そして、この直管形蛍光ランプＬ２においては口金７Ｂ，７Ｂの一対の端子ピン７５，７５とほぼ並行してフィラメント２３の長手方向が張架された状態にあり、このフィラメント２３の長手方向と光反射膜４の形成面とを合わせておくことにより、一対の端子ピン７５，７５と光反射膜４の形成面とも合致し、ランプＬ２をソケットに取り付けするときに光反射膜４の形成側を容易に位置決めすることができる。

したがって、例えば天井面に取り付けられることが多い照明装置に使用されるとき、天井面側には光反射膜４の形成側を、下方側には光反射膜非形成側の開口部５側を位置させるようにランプＬ２を装着させれば、下方側に反射光を指向させることができるという効果を奏することができる。

次に、図５に本発明に係わる照明装置９の実施の形態を示す縦断面図を示す。

この照明装置９は、上部に天井面などへの図示しない取付具を備え、電源接続機構や安定器などのランプ点灯回路装置９２を収容した器具本体９１、この本体９１下方に設けた透光性合成樹脂やガラスで形成したカバー体９３、本体９１内に配設されたランプ支持部材９４およびソケット９５、支持部材９４により支持されるとともに口金７Ａにソケット９５が装着された上記図１に示された構成の環形蛍光ランプＬ１とにより構成されている。

蛍光ランプＬ１は光反射膜４形成側を上方にし、開口部５側を下方にしてソケット９４に装着されている。

そして、この照明装置９は、電源接続機構および点灯回路装置９２を介して蛍光ランプＬ１に給電され付勢されるとランプＬ１が点灯する。

この点灯したランプＬ１からは開口部５が指向している下方側に相対的に多量の光放射が行われる。また、上方側には光反射膜４を透過した例えば下方側に対して５％程度の光量で光が放射される。

したがって、ランプＬ１はバルブ１の下方の明るさを必要とする方向へは光量の多い照明を行うことができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではない。例えば、ガラスバルブは、横断面が真円形に限らず長円形や角形などの筒形をしたものあるいは平板形や偏平形などをしたものを用いた場合でも本発明を適用することができる。

また、そのランプの形状についても、環形、Ｕ字形や直管形の蛍光ランプに限らず、１本のガラスバルブをＵ字状に複数回曲成して鞍形状に屈曲したり、Ｕ字形状に曲成した複数本のバルブを連結して形成した発光管を用いる電球形ランプやコンパクト形ランプなどにおいても適用可能である。

また、放電ランプの用途としては、家庭、事務所、商店、工場などの一般照明用、ＯＡ機器用あるいは街路灯やトンネルなどの道路照明用など各種照明用として広く使用できる。

また、光反射膜、蛍光体膜や保護膜などの成膜順序やその組合せは、実施の形態に限らず、定格、品種、用途などに応じ適宜変えられ、また、光反射膜などの形成材料の種類、粒径や膜厚分布などは適用するランプの仕様に合わせ適宜選べることはいうまでもない。

本発明の環形蛍光ランプの実施の形態を示す正面図である。 図１中の矢視Ａ−Ａ線に沿ってバルブを切断した端面を拡大して示す横断面図である。 図１の蛍光ランプをバルブ軸と直交方向に切断した端面における等照度分布を示す説明図である。 本発明の直管形蛍光ランプの実施の形態を示し、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は側面図である。 本発明の照明器具の実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｌ１〜Ｌ８：蛍光ランプ（発光管）
１：ガラスバルブ
２３：放電電極
３：保護膜
４：光反射膜
５：開口部
６：蛍光体膜
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ：口金
９：照明装置

Claims (3)

1. 気密封止されたガラスバルブと；
   上記バルブ内に封入された放電媒体と；
   前記バルブ内に放電を生起させる放電電極と；
   バルブ内表面に被着されている保護膜と;
   平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として、平均膜厚が１０〜４０μｍとなるように保護膜上に部分的に被着されている光反射膜と；
   を具備していることを特徴とする放電ランプ。
2. 気密封止されたガラスバルブと；
   上記バルブ内に封入された放電媒体と；
   この放電媒体を放電させる放電電極と；
   バルブ内表面に被着されている保護膜と;
   平均粒径が２〜６μｍの酸化アルミニウムを主体として、平均膜厚が１０〜４０μｍとなるように保護膜上に部分的に被着されている光反射膜と；
   保護膜及び光反射膜を覆うように被着されている蛍光体層と；
   を具備していることを特徴とする放電ランプ。
3. 器具本体と；
   器具本体に着脱可能に取り付けられる請求項１又は２に記載の放電ランプと；
   放電ランプを付勢する点灯回路装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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