JP3452861B2 - 蛍光ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来の直管蛍光ランプ、丸型管蛍
光ランプのほかに、省スペース、高輝度照明用のコンパ
クト型蛍光ランプが市場に出ている。このコンパクト型
蛍光ランプは、発光管の空間に占める体積を極力少なく
するために、直線状硝子管をベンデイング加工やブリッ
ジ接合によって屈曲加工している。特に、従来の丸型管
蛍光ランプの約２倍近い長さの発光管長を有する重環形
蛍光ランプは、従来の丸型管蛍光ランプよりも効率が向
上し、発光管の占める単位体積当りの発光輝度が高く、
将来主流の一つとなる蛍光ランプである。

【０００３】また、家庭用点灯器具として、近年は蛍光
ランプ自体を被覆し、外部から見えない密閉式の器具が
主流となりつつある。特に、重環形蛍光ランプは、この
密閉式点灯器具内専用の蛍光ランプである。

【０００４】前記蛍光ランプのガラス組成物として、特
開平９−１２３３２号公報が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガラス組成物を用いた重環形蛍光ランプは、発光管の容
積が小さくなった分、従来の丸型管蛍光ランプより、管
壁に対する消費電力の負荷（「管壁負荷」と称する）
が、数倍高くなっている。そのため、硝子のソラリゼー
ションの加速が早く、水銀の付着も加速されており、ラ
ンプの寿命や、光束維持率の低下が早いという課題があ
った。また、直線状硝子管をベンデイング加工またはブ
リッジ加工により屈曲する発光管とすることも、ランプ
の光束および光束維持率の低化を加速する原因の一つで
ある。したがって、ベンデイング加工やブリッジ加工を
有する二重環形蛍光ランプは、同じ管壁負荷を有する他
の蛍光ランプと比較して、光束維持率の低下が著しい。
また、近年の密閉式の点灯器具中は、ランプの点灯中、
器具内の温度が、４０℃〜８０℃と高く、ランプの光束
維持率の低下が加速されるという課題があった。

【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するため
になされたもので、２重環形蛍光ランプに代表される管
壁負荷の高い蛍光ランプ、具体的には0.07W/cm²以上0.1
3W/cm²未満の蛍光ランプの光束維持率を大幅に改善し、
かつ鉛を含まず軽量化できる蛍光ランプを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本願発明の蛍光ランプは、内面に蛍光体層を被着し
た硝子管内に、水銀および希ガスが封入されているとと
もに、管壁負荷が、0.07W/cm²以上0.13W/cm²未満であっ
て、かつ前記硝子管は下記の組成からなり、ベンディン
グ加工またはブリッジ加工されていることを特徴とする
蛍光ランプ。

【０００８】５７≦ＳｉＯ₂ ≦７８ ０＜ＢａＯ ≦６ ２≦ＳｒＯ ≦１０ ０≦ＣａＯ ≦６ ０≦ＭｇＯ ≦６ ４≦Ｎａ₂Ｏ ≦１１ ２≦Ｋ₂Ｏ ≦１１ ０≦Ｌｉ₂Ｏ ≦４ ０．５≦Ｂ₂Ｏ₃ ≦３ ０≦Ｐ₂Ｏ₅ ≦３ １≦Ａｌ₂Ｏ₃ ≦６ ０≦Ｓｂ₂Ｏ₃ ≦１．５ ０≦Ｆｅ₂Ｏ₃ ≦０．５ ０≦ＳＯ₃ ≦０．５ ０＜ＣｅＯ₂ ≦２ （ただし、単位はいずれも重量％を示す。） 前記蛍光ランプにおいては、発光管が、環径の異なる複
数の環形硝子管が略同心円状に設けられ、かつ前記複数
本の環形硝子管が連結されることによって内部に一本の
放電路が形成された重環形発光管であることが好まし
い。

【０００９】前記構成により、比較的高い管壁負荷の蛍
光ランプの光束維持率の低下を防ぐことができる。ま
た、二重管形蛍光ランプの光束維持率の低下を格段に防
止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の適用される蛍光ランプ
は、管壁負荷が、0.07W/cm²以上0.13W/cm²未満のもので
ある。管壁負荷が0.07W/cm²未満の蛍光ランプでは、本
発明の効果が認められない。管壁負荷が、0.13W/cm²を
越えると、管壁が黒ずみ、光束維持率は低下してしま
う。

【００１１】本発明の発光管硝子の組成は、Ｎａ₂Ｏ添
加量が、重量％（以下においても単に％は重量％を意味
する。）で４％以上１１％以下である。Ｎａ₂Ｏの添加
量が１１％を超えると、加工性は良いが、光束維持率の
低下が激しくなる。重量比４％未満では硝子の加工温度
が高くなり、従来使用してきたソーダ石灰硝子よりも粘
度が上昇するため管球用硝子として不適当となる。

【００１２】また、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏは、Ｎａ₂Ｏととも
に、硝子の粘性低下により加工温度を低下する効果を有
する。また、アルカリ金属効果によって、ナトリウムイ
オンの表面への溶出を防ぐ効果があるため、Ｋ₂Ｏ、Ｌ
ｉ₂Ｏを、Ｎａ₂Ｏと混合し、硝子加工性を従来使用のソ
ーダ石灰硝子と同等にすることが可能である。しかし、
前記Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏを多くすると、硝子の耐水性および
強度が低下するため好ましくない。

【００１３】また、Ｋ₂Ｏは、２％以上１１％以下添加
することが好ましく、２％未満では、アルカリ混合効果
が得られず、１１％を超えると失透の原因になる。

【００１４】また、本発明でＬｉ₂Ｏは重量比４％以下
添加することにより、硝子の線膨張係数を調整すること
ができる。しかし、４％を超えると、線膨張係数が高く
なりすぎ、管球用硝子として不適当となる。

【００１５】さらに、ソーダ石灰硝子並みの物理特性を
保持するために、ＢａＯ、ＳｒＯを添加している。上記
ＢａＯ、ＳｒＯは、硝子中で比較的大きな二価のイオン
となり、小さいナトリウムイオンの移動拡散を防ぐ。し
かし、多量に添加すると、双方とも、結晶化し、失透の
原因となる。そのため、適した添加量は各１０％程度ま
でである。

【００１６】また、Ｂ₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅の添加は、このＢａ
Ｏ、ＳｒＯの存在による硝子の失透を防ぐことができる
ものである。なお、Ｂ₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅は、硝子の網目構造
を構成する材料であり、少量添加することにより、硝子
強度の増加と加工温度の低減が可能となる。また、耐水
性を向上することができるため、ランプの耐久性の向上
に効果がある。また、ナトリウムイオンの拡散の防止に
も効果がある。

【００１７】前記のように、ＢａＯ，ＳｒＯは、Ｂ
₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅とともに硝子組成に添加することが有効で
ある。しかし、Ｂ₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅は、添加量を増やすと分
層する特性があるため、多量に使用することは避ける必
要があり、ＢａＯは、０％を超え６％以下、ＳｒＯは２
％以上１０％以下、それに対するＢ₂Ｏ₃は、０．５％以
上３％以下、Ｐ₂Ｏ₅は、３％以下の範囲で添加すること
が好ましい。特にＢａＯとＳｒＯの添加量の合計が重量
比１１％以下にすることが好ましく、ＢａＯとＳｒＯと
の重量比に対して、Ｂ₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅は、１／２以下にな
るように添加することが好ましい。

【００１８】ＣａＯ、ＭｇＯは、添加することにより管
球硝子としての加工性と適度な強度を附与する。また、
硝子の失透を予防するため、また、安価であるため、他
の金属の代わりに加えてもよい。ＣａＯは６％以下、Ｍ
ｇＯは６％以下が適している。ＣａＯおよびＭｇＯをそ
れぞれ６％を超えて添加すると、失透を抑制する効果が
消失する。

【００１９】また、Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃を少量添加する
と、消泡作用によって硝子の透過率が高くなるため、蛍
光ランプの光束を向上することができる。また、前記Ｓ
ｂ₂Ｏ₃とＦｅ₂Ｏ₃は、0.07W/cm²以上の管壁負荷の高い
蛍光ランプに対して、光束維持率の改善効果が高い。こ
れらの材料は、添加量に依存して光束維持率の改善効果
があるが、添加量とともに着色しやすくなるため、硝子
の着色の起こらない程度であることが好ましい。そのた
め、Ｓｂ₂Ｏ₃は１．５％以下、Ｆｅ₂Ｏ₃は０．５％以下
の範囲で添加することが好ましい。Ｓｂ₂Ｏ₃が１．５
％、Ｆｅ₂Ｏ₃が０．５％を超えると蛍光ランプの光束を
低下する原因となる。

【００２０】また、ＣｅＯ₂が、特に、ベンディング加
工、ブリッジ加工を有する蛍光ランプに対して、光束維
持率の改善効果が高い。ＣｅＯ₂は２．０％以下の範囲
で添加することが好ましい。２％を超えると、硝子のソ
ラリゼーションが発生しやすくなる。

【００２１】また、清澄剤としてＳＯ₃を添加すること
により、上記Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃による着色を防ぐため
好ましい。なお、ＳＯ₃は０．５％以下添加することが
好ましい。

【００２２】また、前記ＣｅＯ₂の他、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂
等は、蛍光ランプ外部への紫外線の漏洩を防止するため
数％添加してもよい。

【００２３】ＳｉＯ₂ は、ガラス構成物質として重要な
物質であるが、５０％以下であると各添加物の再結晶化
による失透、強度低下を引き起こす。そのため、５７％
以上７８％以下の範囲が最も適している。

【００２４】Ａｌ₂Ｏ₃は、硝子の失透を防ぎ、耐水性を
増加する効果がある。そのため１％以上６％以下を添加
することが好ましく、１％未満では、失透防止および耐
水性を付加することができず、６％を超えると硝子生成
温度および硝子加工温度が上昇するため好ましくない。

【００２５】このように、上記硝子組成の硝子管を使用
することにより、管壁負荷が0.07W/cm²以上0.13W/cm²未
満の蛍光ランプの光束維持率の低下を防止することがで
きる。

【００２６】さらに、硝子管内面と蛍光体層との間に、
硝子の保護膜を設け、本発明の組成の硝子管と組み合わ
せて使用することが好ましい。保護膜の具体的な材料と
しては、アルミニウム、シリコン、イットリウム、セリ
ウム、チタン、ゲルマニウム、亜鉛、マグネシウム等の
酸化物がある。特に、アルミニウム、セリウム、チタ
ン、亜鉛の酸化物粉体を用いることにより、ランプ外へ
紫外線が漏洩することを防止し、硝子管の着色を防ぐこ
とができる。

【００２７】本発明の蛍光ランプは、ベンディング加工
およびブリッジ加工により硝子管の肉厚が薄くなる。そ
のため、前記保護膜を設けるだけでなく、ＣｅＯ₂ を硝
子組成中に添加することで、紫外線の漏洩を防ぐことが
できる。

【００２８】

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。以下の実施例における各特性の測定方法は下
記のとおりである。 (1) 線膨脹係数(×10^-7/℃)：ＪＩＳ Ｒ３１０２に基
づく。 (2) 軟化温度（℃）：ＪＩＳ Ｒ３１０４に基づく。 (3) 作業温度（℃）：ガラスの粘性が約１０⁴ になった
時の温度。 (4) 光線透過率（％）：ＪＩＳ Ｒ３１０６に基づく。 (5) アルカリ溶出量(mg)：ＪＩＳ Ｒ３５０２に基づ
く。

【００２９】（実施例１）表１に示す硝子管組成と物理
特性の蛍光ランプを用いて下記の実験を行った。

【００３０】

【表１】 定格電力１００Ｗの二重環形蛍光ランプは、図１に示す
ように、環径が異なる２つの環形硝子管１ａ，１ｂが略
同心円状に設けられ、かつ内部に一つの放電路が形成さ
れた発光管１を備え、管壁負荷が0.08W/cm²である環形
硝子管１ａ，１ｂは、外径が２０ｍｍ（内径１７ｍｍ）
であり、ブリッジ部２によって連結されている。

【００３１】発光管１の両端部は、電極（図示せず）を
有するステム（図示せず）によって封着されている。電
極間距離は２２００ｍｍである。

【００３２】発光管１の内面には、保護膜（図示せず）
を介して蛍光体層（図示せず）が形成されている。ま
た、発光管内には、水銀と希ガスとがそれぞれ所定量封
入されている。３は口金である。

【００３３】表１に示す硝子組成３種類を用い、外径約
２０ｍｍの硝子管をａ、ｂの２種類用意し、ａは二重環
の内側硝子管、ｂは二重環の外側硝子管とした。各種硝
子管ａ、ｂそれぞれの内面にアルミナ保護膜を塗布し、
さらに蛍光体を塗布しその後、焼成し、片方端部に電極
を含むステムを封着し、対の端部に電極のないステムを
各々封着し、環状にベンディング加工した。曲率の異な
る硝子管ａとｂを、電極のあるステム同士、および電極
のないステム同士を互いに同心円中心に並べ、電極のな
い側のａとｂの端部から２０ｍｍ付近を加熱し、接着し
てブリッジ構造を設けた。

【００３４】作製した前記二重環形蛍光ランプの特性
を、従来品と比較した。その結果を図２に示す。初期の
光束は、本発明品と従来品２は、ほぼ同程度であった。
消費電力は、１００Ｗで、本発明品、従来品１及び従来
品２は、全て同じであった。ただし従来品１は、光束が
本発明品、従来品２と比較して約５％低下した。

【００３５】ライフ特性を測定したところ、光束維持率
を比較すると図２の結果となった。Ａは、従来品２の光
束維持率の経時変化、Ｂは、本発明品の光束維持率の経
時変化を示す。なお、従来品１は、光束の低下が確認さ
れたため、ライフ試験からは除外した。結果は、２００
０時間の点灯の後の光束維持率を比較すると、従来品２
が８７％であったのに対し、本発明品は、８９％であっ
た。さらに７０００時間においてその差は大きくなり、
従来品２が７１％であったのに対し、本発明品は７７％
であり、６％以上光束維持率が改善された。

【００３６】また、二重環形蛍光ランプのほか、管壁負
荷が０．１２W/cm²であるブリッジを有する屈曲形蛍光
ランプ（構成を図３に示す）でも同様に、従来の構成に
比べて本発明の構成で、２０００時間のライフ試験後、
光束維持率が約４％向上し、７０００時間のライフ試験
において１０％の光束維持率の改善が可能となった。

【００３７】図３は屈曲形蛍光ランプの一例であり、定
格電力１３Ｗの屈曲形蛍光ランプは２本の直状の硝子管
４ａ，４ｂがブリッジ部５によって連結された発光管４
と、この発光管４の一端部に設けられた口金６とを備
え、管壁負荷が０．１２W/cm²である。硝子管４ａ，４
ｂは、外径が１５ｍｍ（内径１２．６ｍｍ）である。

【００３８】発光管４の両端部は、電極（図示せず）を
有するステム（図示せず）によって封着されている。電
極間距離は２４０ｍｍである。

【００３９】発光管４の内面には、保護膜（図示せず）
を介して蛍光体層（図示せず）が形成されている。ま
た、発光管内には、水銀と希ガスとがそれぞれ所定量封
入されている。

【００４０】以上の実験により、本発明の蛍光ランプの
構成において、光学特性および電気特性を全く変化する
ことなく、光束維持率を改善することが可能となった。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、０．０７W/cm
²以上０．１３W/cm²未満の蛍光ランプの光束維持率を大
幅に改善できる。

【００４２】また本発明は、硝子管の材料組成を変える
ことにより、従来、鉛を多く含んでおり重量が重たいの
に比し、本発明の硝子管は鉛が含まれず軽量化できる。

【００４３】また、光束維持率が改善されることによ
り、蛍光ランプの寿命が長くなることも可能である。

【００４４】さらに、本発明の硝子材料及び保護膜材料
と組み合わせることにより、ランプ外への紫外線の漏洩
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である２重環形蛍光ランプ
の全体構造を示す図

【図２】本発明の一実施形態である２重環形蛍光ランプ
の光束維持率の経時変化を示す図

【図３】本発明の一実施形態である屈曲形蛍光ランプの
全体構造を示す図

【符号の説明】

１ 発光管 １ａ，１ｂ 環形硝子管 ２ ブリッジ部 ３ 口金 ４ 発光管 ４ａ，４ｂ 硝子管 ５ ブリッジ部 ６ 口金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明星 稔 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９−245740（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−224649（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−152340（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−12332（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/30 C03C 3/091 C03C 3/095 C03C 3/097 H01J 61/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面に蛍光体層を被着した硝子管内に、
   水銀および希ガスが封入されているとともに、管壁負荷
   が、0.07W/cm²以上0.13W/cm²未満であって、かつ前記硝
   子管は下記の組成からなり、ベンディング加工またはブ
   リッジ加工されていることを特徴とする蛍光ランプ。 ５７≦ＳｉＯ₂ ≦７８ ０＜ＢａＯ ≦６ ２≦ＳｒＯ ≦１０ ０≦ＣａＯ ≦６ ０≦ＭｇＯ ≦６ ４≦Ｎａ₂Ｏ ≦１１ ２≦Ｋ₂Ｏ ≦１１ ０≦Ｌｉ₂Ｏ ≦４ ０．５≦Ｂ₂Ｏ₃ ≦３ ０≦Ｐ₂Ｏ₅ ≦３ １≦Ａｌ₂Ｏ₃ ≦６ ０≦Ｓｂ₂Ｏ₃ ≦１．５ ０≦Ｆｅ₂Ｏ₃ ≦０．５ ０≦ＳＯ₃ ≦０．５ ０＜ＣｅＯ₂ ≦２ （ただし、単位はいずれも重量％を示す。）
2. 【請求項２】 発光管が、環径の異なる複数の環形硝子
   管が略同心円状に設けられ、かつ前記複数本の環形硝子
   管が連結されることによって内部に一本の放電路が形成
   された重環形発光管である請求項１に記載の蛍光ラン
   プ。