JP2012119259A - 蛍光ランプおよび蛍光ランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緻密な成膜の保護層を形成することで点灯特性を向上させ、かつ、外観不良発生の低減が可能な蛍光ランプおよび蛍光ランプの製造方法を提供する。
【解決手段】蛍光ランプ１は、ガラス管１０と、透明導電膜１１と、保護層１２と、蛍光体層１３を備える。透明導電膜１１は、ガラス管１０の内面に成膜される。保護層１２は、透明導電膜１１の上に粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）で形成される。蛍光体層１３は、保護層１２の上に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプおよび蛍光ランプの製造方法に関する。

ビル・百貨店・駅・学校・会社・コンビニなどの公共施設の多くは、点灯が１ないし２秒と、ほぼ即時であるラピッドスタート形蛍光ランプを用いている。

透明導電性膜を有さないスタータ式の蛍光ランプと比較してラピッドスタート形蛍光ランプは起動性（始動性）が改善されているが、透明導電性膜に起因して黒化しやすいため、その対策がなされている。

例えば特許文献１には、ガラス管内面に導電被膜、アルミナ被膜、蛍光体膜を順次形成したラピッドスタート形の蛍光ランプが記載されており、ガラス管中央部分の導電被膜の抵抗値を０．０５〜０．３５ｋΩ／ｃｍ、アルミナ被膜のアルミナ被着量を０．０５〜０．１２ｍｇ／ｃｍ^２としている。

また特許文献２には、ガラスバルブの内面に、ガラスバルブ管長の４〜３０％の未塗布部を有する透明導電性膜と、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどの金属酸化物を用いた保護膜と、蛍光体膜を備えるラピッドスタート形蛍光ランプが記載されている。

特開昭６０−１２７６５２号公報 特開２００８−２１８１０２号公報

関連する技術におけるラピッドスタート形蛍光ランプは、両端に電圧を印加すると同時にガラス管内面に酸化スズ膜（透明導電性膜）を導体としてフィラメントを予熱しながら、電子放出状態が活発化してガス内の抵抗が管壁抵抗よりも低くなったときに放電しランプが点灯する。

しかしながらこの導体として作用する酸化スズ膜と水銀が導通すると化学反応とともに水銀化合物を生成して黒化が発生する。これを防止するため、内面導体と水銀の接触を避ける必要があり、蛍光体との間に比較的安定な酸化物による保護膜を形成させている。特許文献１および特許文献２において、保護膜としてアルミナが用いられている。

けれども、保護膜に使用する材料は一般的に超微粒子のものが多く、また、溶液にした際に超微粒子が凝集するため保護膜に凹凸ができる。このとき超微粒子は凝集し集合体となり、超微粒子よりも大きな２次粒子を形成する。その結果、２次粒子の影響で保護層に隙間ができ、水銀が入り込んでしまい内面導体と接触しやすくなり、保護膜を形成するにもかかわらず、不具合が発生するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、緻密な成膜の保護層を形成することで点灯特性を向上させ、かつ、外観不良発生の低減が可能な蛍光ランプおよび蛍光ランプの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点にかかる蛍光ランプは、
ガラス管と、
前記ガラス管の内面に成膜された透明導電膜と、
前記透明導電膜の上に粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３で形成された保護層と、
前記保護層の上に成膜された蛍光体層と、
を備えることを特徴とする。

本発明の第２の観点にかかる蛍光ランプの製造方法は、
ガラス管の内面に、透明導電膜を成膜する工程と、
粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３を、ｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０となるように分散剤を混合した溶液に混合し、アルミナ分散液を作成する工程と、
前記透明導電膜の上に、前記アルミナ分散液を塗布し、保護層を成膜する工程と、
前記保護層の上に、蛍光体層を成膜する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、緻密な成膜の保護層を形成することで点灯特性を向上させ、かつ、外観不良の発生を低減させることができる。

本発明に係る蛍光ランプの概略断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る蛍光ランプの概略断面図である。蛍光ランプ１は、ガラス管１０と、透明導電膜１１と、保護層１２と、蛍光体層１３を備える。蛍光ランプ１に用いるガラス管１０の径は、例えば、３２ｍｍないし３８ｍｍのものを用いる。

透明導電膜１１は、ガラス管１０の内面に成膜される。透明導電膜１１は、酸化錫（ＳｎＯ_２）を用いる。

保護層１２は、透明導電膜１１の上に、粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウムまたはアルミナ。以下、アルミナと記載する）で形成される。また、保護層１２は、１ｃｍ^２あたり０．０４ｍｇ以上０．１ｍｇ以下で形成される。

蛍光体層１３は、保護層１２の上に、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体で形成される。蛍光体層１３は、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ以上５ｍｇ以下で形成される。

希土類蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎである赤色蛍光体、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂである緑色蛍光体、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕである青色蛍光体のうち少なくとも１つを含む。

ラピッドスタート形蛍光ランプは、両端に電圧を印加すると同時にガラス管内面に酸化錫膜（透明導電膜）を導体としてフィラメントを予熱しながら、電子放出状態が活発化して、ガス内の抵抗が管壁抵抗よりも低くなったときに放電しランプが点灯する。

本発明に係る蛍光ランプ１は、酸化錫（ＳｎＯ_２）による透明導電膜１１を補助するようにアルミナからなる膜、すなわち保護層１２を備えている。このとき保護層１２に用いるアルミナを、粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍの大きさの微粒子を用いることで、実着量を少なくし、かつ、均一な厚みの緻密な成膜を形成することができる。

この成膜した保護層１２により透明導電膜１１の機能を補助し、導体抵抗の変化を低減させ、管壁抵抗の最適値をほぼ一定に保つことができる。さらに、保護層１２は凹凸がない間隙のない成膜であるので、水銀と透明導電膜１１とは接触するおそれがなく、保護層１２の効果を向上させることができる。

その結果、ランプ管内に封入されるガス圧の変動や混合ガスにおいての混合率を変化させた場合においても抵抗値が安定し、フィラメント間の抵抗値も安定し、ランプ始動特性が向上する。また、保護層１２を備えることで、始動電圧を低くでき放電開始を容易とするため、速やかにランプ点灯が可能となる。さらに、水銀による黒化現象を抑制し、外観不良の発生を低減させることができる。

蛍光ランプ１の製造方法は、まず、ガラス管１０内面に、化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて酸化錫（ＳｎＯ_２）を結晶成膜させて透明導電膜１１を成膜させる。

次に、ｐＨがｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０となるように調整して分散剤を投入した溶液に、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を分散させ、アルミナ分散液を作成する。分散させるアルミナは、粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇのものを用いる。そのアルミナ分散液を透明導電膜１１の上に塗布したもの（塗膜）を、ランプ生産工程にて焼成して保護層１２を形成させる。

アルミナ分散液を作成する際に、溶液をｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０となるように調整することで、アルミナ同士が凝集するのを防ぎ、２次粒子の発生を防止することができる。２次粒子が発生するのを防止することで、保護膜１２を形成したときに凹凸となるのを防ぎ、より緻密な成膜形成を可能とする。

そして、保護層１２の上に、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体からなる蛍光体を塗布し焼成して蛍光体層１３を形成させる。

保護層１２のアルミナ分散液の塗膜と、蛍光体層１３の蛍光体の塗布は、連続して行うことができ、後の工程のランプ生産工程にて、同時に焼成することができる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、緻密な成膜の保護層を形成することで点灯特性を向上させ、かつ、外観不良発生の低減することができる。

保護膜の層形成の際に、粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍの大きさのアルミナを、ｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０の溶液に分散させ用いることで、アルミナ同士が凝集するのを防ぎ、均一な厚みの緻密な成膜を形成することができる。

この成膜した保護膜により透明導電膜の機能を補助し、導体抵抗の変化を低減させ、管壁抵抗の最適値をほぼ一定に保つことができる。さらに、保護膜は緻密であり、水銀と透明導電膜との接触を防止でき、保護層の効果を向上させることができる。

その結果、ランプ管内に封入されるガス圧の変動や混合ガスにおいての混合率を変化させた場合においても抵抗値が安定し、フィラメント間の抵抗値も安定し、ランプ始動特性が向上する。また、始動電圧を低くでき放電開始を容易とするため、速やかにランプ点灯が可能となる。さらに、水銀による黒化現象を抑制し、外観不良の発生を低減させることができる。

その他、蛍光体層に用いる希土類蛍光体について、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の選択により単色蛍光ランプもしくは白色蛍光ランプのどちらの場合にも本発明を用いることができる。

蛍光ランプの形状は、直管形や環形など、任意に設定できる。本発明を用いた蛍光ランプは、照明器具に使用するだけでなく、液晶モニタおよびディスプレイなどのバックライト光源として用いてもよい。また、蛍光体塗布構造は、一層だけでなく、二層であってもよい。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
ガラス管と、
前記ガラス管の内面に成膜された透明導電膜と、
前記透明導電膜の上に粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３で形成された保護層と、
前記保護層の上に成膜された蛍光体層と、
を備えることを特徴とする蛍光ランプ。

（付記２）
前記蛍光体層は、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ以上５ｍｇ以下で形成されることを特徴とする付記１に記載の蛍光ランプ。

（付記３）
前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体で形成され、
前記希土類蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎである赤色蛍光体、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂである緑色蛍光体、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕである青色蛍光体のうち少なくとも１つを含む
ことを特徴とする付記１または２に記載の蛍光ランプ。

（付記４）
前記透明導電膜は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）であることを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の蛍光ランプ。

（付記５）
ガラス管の内面に、透明導電膜を成膜する工程と、
粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３を、ｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０となるように分散剤を混合した溶液に混合し、アルミナ分散液を作成する工程と、
前記透明導電膜の上に、前記アルミナ分散液を塗布し、保護層を成膜する工程と、
前記保護層の上に、蛍光体層を成膜する工程と、
を備えることを特徴とする蛍光ランプの製造方法。

（付記６）
前記蛍光体層は、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ以上５ｍｇ以下で成膜することを特徴とする付記５に記載の蛍光ランプの製造方法。

（付記７）
前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体で形成され、
前記希土類蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎである赤色蛍光体、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂである緑色蛍光体、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕである青色蛍光体のうち少なくとも１つを含む
ことを特徴とする付記５または６に記載の蛍光ランプの製造方法。

（付記８）
前記透明導電膜は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）であることを特徴とする付記５ないし７のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。

１ 蛍光ランプ
１０ ガラス管
１１ 透明導電膜
１２ 補助保護層
１３ 蛍光体層

Claims (8)

1. ガラス管と、
   前記ガラス管の内面に成膜された透明導電膜と、
   前記透明導電膜の上に粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３で形成された保護層と、
   前記保護層の上に成膜された蛍光体層と、
   を備えることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 前記蛍光体層は、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ以上５ｍｇ以下で形成されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
3. 前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体で形成され、
   前記希土類蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎである赤色蛍光体、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂである緑色蛍光体、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕである青色蛍光体のうち少なくとも１つを含む
   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。
4. 前記透明導電膜は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
5. ガラス管の内面に、透明導電膜を成膜する工程と、
   粒子径が０．０１５μｍないし０．０３５μｍ、かつ、比表面積が４０ｍ^２／ｇないし５０ｍ^２／ｇ、であるＡｌ_２Ｏ_３を、ｐＨ９．０ないしｐＨ１０．０となるように分散剤を混合した溶液に混合し、アルミナ分散液を作成する工程と、
   前記透明導電膜の上に、前記アルミナ分散液を塗布し、保護層を成膜する工程と、
   前記保護層の上に、蛍光体層を成膜する工程と、
   を備えることを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
6. 前記蛍光体層は、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ以上５ｍｇ以下で成膜することを特徴とする請求項５に記載の蛍光ランプの製造方法。
7. 前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）および希土類蛍光体で形成され、
   前記希土類蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎである赤色蛍光体、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂである緑色蛍光体、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕである青色蛍光体のうち少なくとも１つを含む
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の蛍光ランプの製造方法。
8. 前記透明導電膜は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の蛍光ランプの製造方法。

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