JP3319235B2 - 蛍光ランプの製造方法 - Google Patents

蛍光ランプの製造方法

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靖人 吉井
郁弘 奥野
洋 魚屋
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光ランプの製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の地球環境問題に対する関心の高ま
りとともに、廃棄された蛍光ランプからの水銀流出によ
る環境汚染や、製造現場の汚染等が問題となっており、
蛍光ランプに封入される水銀量を低減することが課題と
なっている。
【0003】蛍光ランプ内に水銀を封入する方法には従
来から、第1の方法として、液体水銀を排気管から蛍光
ランプ内にドロッパーで滴下する方法、第2の方法とし
て、あらかじめ液体水銀を封入した水銀封入カプセル
(ガラスカプセルまたは金属カプセル)を、蛍光ランプ
内の一方の電極近傍に取り付け、排気管を閉塞、すなわ
ちチップオフした後に水銀封入カプセルを開封して蛍光
ランプ内に水銀を放出させる方法が知られている。
【0004】しかしながら、第1の方法では、液体水銀
がドロッパーの通路や排気管等に溜まったりして、蛍光
ランプ間において水銀封入量にばらつきが生じたり、寿
命時間を確保するために平均水銀封入量を多くしなけれ
ばならないという問題があった。
【0005】また、第2の方法では、あらかじめ水銀封
入カプセルを直管状の蛍光ランプ内の一方の電極近傍に
取り付けておくために、蛍光ランプに曲管部を成形、例
えば環形蛍光ランプとして蛍光ランプを環形形状に成形
する際、蛍光ランプが高温度雰囲気となるので、その高
熱によって水銀封入カプセルが開封し、水銀が放出して
しまい、この水銀がその後の排気工程で排気されてしま
うという問題があった。
【0006】近年、このような問題を解決するために、
第3の方法として、亜鉛と水銀との合金粒を蛍光ランプ
内の蛍光体を塗布していない部分に溶融固着することが
提案されている(特開平6−338286号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した第3の方法で
は、亜鉛と水銀との合金粒を蛍光ランプ内に投入し排気
管をチップオフした後、ガラス管内壁の蛍光体を塗布し
ていない部分に合金粒を移動させ、加熱溶融して合金粒
をガラス管内壁に固着している。しかしながら、この固
着の際、固着面が形成される温度は水銀の沸騰温度以下
で、かつ、主として水銀の液相がガラス管内面と合金粒
の間を埋める温度以上にしなければならず、その加熱温
度の管理範囲が狭く温度制御が困難であることに加え
て、この第3の方法では合金粒をガラス管内壁に確実に
固着できない場合があることが分かった。
【0008】その原因を調べるために、合金粒とガラス
管とが固着している部分について走査型電子顕微鏡を用
いて特性X線解析を行ったところ、合金粒はガラス管内
壁に単に水銀の液相の表面張力によって付着しているに
過ぎないことが分かった。また、合金粒がガラス管内壁
に固着されなかったり、振動などで合金粒がガラス管内
壁から離脱してしまった蛍光ランプでは、合金粒がガラ
ス管内を自由に移動できるので、その移動によって蛍光
体膜に損傷を与えたり、蛍光体膜部分に移動している場
合には異物と誤認され、また振ると異音を生じたりする
ので使用者等が不良と間違うといった問題点もあった。
【0009】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、合金粒をガラス管内壁に強固に固着
することのでき、かつ、封入水銀量のばらつきおよび平
均封入量を低減でき、環境保護に寄与することのでき
光ランプの製造方法を提供することを目的とするもの
である。
【0010】
【0011】発明の蛍光ランプの製造方法は、内面に
蛍光体層を有するガラス管の両端部を、電極および排気
管を有するステムによって封止した後、一方の前記ステ
ムの排気管を閉塞し、かつ他方の前記ステムの排気管か
ら排気処理を行い、他方の前記ステムの排気管から水銀
を含有する合金および希ガスを封入し、他方の前記ステ
ムの排気管を閉塞し、前記ガラス管の端部に合金を位置
させるとともに前記ガラス管の端部と前記合金との接触
部分に高周波放電を印加して前記ガラス管内壁に前記合
金を固着した構成を有している。
【0012】
【作用】本発明によれば、合金とガラス管との接触部分
において、合金側にはガラスの拡散層が、ガラス管側に
は合金の拡散層がそれぞれ設けられているので、合金と
ガラス管との固着が極めて強固である。
【0013】また、合金とガラス管の接触部分に高周波
放電の高エネルギーを短時間に印加することで合金から
の水銀蒸気の発生を生じること無く各々の拡散層を形成
でき、合金をガラス管端部に強固に固着させ得るもので
ある。
【0014】
【実施例】図2は本発明の一実施例である蛍光ランプを
示す。
【0015】図2に示す環形蛍光ランプ5は、内面に蛍
光体層2を有するガラス管1と、このガラス管1の両端
を封止した電極4を有するガラスステム3とを備えてい
る。封止されたガラス管1内には、希ガスが封入され、
かつ水銀を含有する合金粒6が設けられている。水銀を
含有する合金粒6は、亜鉛−水銀合金粒であり、ガラス
管1の内壁端部7に固着されている。合金粒6とガラス
管1との接触部分においては、図1に示すように、合金
粒6にガラス管1のSi拡散層8が形成され、ガラス管
1に合金粒6の亜鉛−水銀拡散層9が形成されており、
これら拡散層8,9によってガラス管1と合金粒6とが
互いに強固に固着されている。この構成によれば、単に
水銀の液相の表面張力によって付着した従来の蛍光ラン
プとは異なり、ガラス管1と合金粒6とを互いに強固に
固着できるので合金粒6がガラス管1から離脱すること
がない。
【0016】次に、本発明の一実施例である定格電力3
0Wの環形蛍光ランプの製造方法について説明する。
【0017】内面に蛍光体層2を有する直管状ガラス管
の両端を、電極4を有するガラスステム3で封止し、一
方のガラスステム3の排気管5を閉塞した後、直管状ガ
ラス管を環形状に曲げ加工を施す。そして、他方のガラ
スステム3の排気管5から排気処理を行った後、他方の
ガラスステム3の排気管5から合金粒6および所定の圧
力のアルゴンガスを封入し、この排気管5の閉塞を行
う。合金粒6は、直径約1.5mmの略球状粒であり、
亜鉛と水銀の重量比率が50:50の亜鉛−水銀合金粒
である。
【0018】この排気工程の終了後、直ちに環形状のガ
ラス管の端部7に合金粒6を位置させる。排気工程終了
後には、ランプは垂直になっているので、ランプを周方
向に回転させることにより、合金粒6を容易に端部7に
移動させることができる。なお、排気工程の終了直後に
はガラス管の温度は約300℃に保たれている。この状
態で、図3に示すように、ガラス管の端部7に、端子1
0から高周波放電(約260kHz、4000V、5m
A、ガラス管1の端部7と端子10との距離は約2m
m)を印加させる。この高周波放電の印加によって、合
金粒6とガラス管1との接触部分において、合金粒6に
ガラス管1のSi拡散層8が形成され、ガラス管1に合
金粒6の亜鉛−水銀拡散層9が形成されることとなり、
これら拡散層8,9によってガラス管1と合金粒6とが
互いに強固に固着される。
【0019】このようにして製造した本実施例の環形蛍
光ランプについて、次のような落下試験を行い、合金粒
6の固着状態を調べた。ランプ個装20本を1ケースに
した集合品10ケースについて、高さ55cmから落下
させた結果、すべてのランプが固着状態を維持してお
り、合金粒6の離脱は発生しなかったことが確認でき
た。比較のため、従来のような加熱溶融によって合金粒
をガラス管に固着させた蛍光ランプについて固着状態を
調べたところ、25cmの高さから落下させた場合でも
固着を維持できないものが発生し、55cmからの落下
ではすべてのランプの合金粒がガラス管内壁から離脱し
てしまうことが確認された。
【0020】また、本実施例の蛍光ランプの亜鉛−水銀
合金粒6とガラス管1の端部7との接触部分を走査型電
子顕微鏡により特性X線解析を行った結果、図1に示す
ような、ガラス管1および亜鉛−水銀合金粒6の双方に
厚さ数ミクロンの拡散による合金の拡散層8,9の形成
が認められた。
【0021】以上のように、本発明の蛍光ランプは、ガ
ラス管1と合金粒6との接触部分に拡散層8,9が形成
されているので、合金粒6とガラス管1とを強固に固着
することができ、ガラス管1の内壁から合金粒6が離脱
することを防止することができる。
【0022】また、本発明の蛍光ランプの製造方法によ
れば、ガラス管1と合金粒6との接触部分に拡散層8,
9を容易に形成することができるとともに、この拡散層
8,9によってガラス管1内壁に合金粒6を強固に固着
することができる。したがって、ガラス管1の内壁から
合金粒6が離脱するのを防止することができる。
【0023】なお、本実施例では高周波放電を印加する
時のガラス管1の端部7の温度は約300℃であった
が、この温度が300℃よりも高い場合には高周波放電
を印加する時間を短く、この温度が300℃よりも低い
場合には高周波放電を印加する時間を長くするなど、適
宜調整すればよい。しかし、端部7の温度が水銀の沸点
である約400℃よりも高い場合には、亜鉛−水銀合金
粒6から水銀蒸気が吹き出して固着できない場合があ
り、逆に200℃よりも低いと高周波放電を印加する時
間が長くなりすぎるために実用的ではない。したがっ
て、高周波放電を印加する際のガラス管、特にその端部
7の温度としては、200〜400℃が好ましい。
【0024】本実施例では環形蛍光ランプについて説明
したが、原理的には直管形蛍光ランプやその他の形状の
蛍光ランプについても同様の効果を得ることができる。
【0025】水銀を含有する合金粒6、即ち亜鉛−水銀
合金粒は、ランプの種類に応じて水銀含有量、外径、封
入個数等を適宜選択することができる。
【0026】また、本発明の蛍光ランプの水銀封入量の
ばらつきを評価したところ、σ=0.24であった。従
来の液体水銀方式の場合がσ=1.04であるから、そ
の効果は格別のものがあることが確認できた。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光ラン
の製造方法は、ガラス管と合金粒との接触部分に拡散
層を容易に設けることができ、この拡散層によってガラ
ス管と合金粒とを相互に、かつ強固に固着することがで
き、ガラス管内壁から合金粒が離脱することを防止する
ことができる。したがって、合金粒の離脱によってガラ
ス管内でその合金粒が移動しランプの外観を損ったり異
音を発生したりすることがなく、さらに、封入水銀量な
らびにそのばらつきを小さくすることができる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である環形蛍光ランプの合金
とガラス管との固着部分の断面拡大図
【図2】同じく一部切欠正面図
【図3】同じくガラス管端部に高周波放電を印加する状
態を説明するための図
【符号の説明】
1 ガラス管 2 蛍光体層 3 ガラスステム 4 電極 5 環形蛍光ランプ 6 合金粒 7 ガラス管端部 8 Si拡散層 9 亜鉛−水銀拡散層 10 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥野 郁弘 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 魚屋 洋 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 川端 一郎 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−192689(JP,A) 特開 平6−283101(JP,A) 特開 平6−283102(JP,A) 特開 平6−260139(JP,A) 特開 平1−169838(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/395 H01J 61/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に蛍光体層を有するガラス管の両端
    部を、電極および排気管を有するステムによって封止し
    た後、一方の前記ステムの排気管を閉塞し、かつ他方の
    前記ステムの排気管から排気処理を行い、他方の前記ス
    テムの排気管から水銀を含有する合金および希ガスを封
    入し、他方の前記ステムの排気管を閉塞し、前記ガラス
    管の端部に合金を位置させるとともに前記ガラス管の端
    部と前記合金との接触部分に高周波放電を印加して前記
    ガラス管内壁に前記合金を固着したことを特徴とする蛍
    光ランプの製造方法。
  2. 【請求項2】 高周波放電を印加する際にガラス管の端
    部を加熱することを特徴とする請求項記載の蛍光ラン
    プの製造方法。
  3. 【請求項3】 高周波放電を印加する際のガラス管端部
    の温度が200℃〜400℃の範囲内であることを特徴
    とする請求項または請求項記載の蛍光ランプの製造
    方法。
  4. 【請求項4】 水銀を含有する合金が亜鉛水銀からなる
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の蛍光
    ランプの製造方法。
  5. 【請求項5】 蛍光ランプが環形蛍光ランプであること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の蛍光ラン
    プの製造方法。
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