JP3518057B2 - 蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents
蛍光ランプおよび照明装置Info
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Description
護膜と蛍光体膜とを重層して形成した蛍光ランプに関す
る。
形成されたガラスバルブの両端にタングステン線を二重
または三重に巻回したフィラメントコイルからなる電極
が設けられているとともに、このバルブ内には放電を容
易にするためのアルゴンガスなどの不活性ガスと適量の
水銀が封入されている。そして、この蛍光ランプは電極
に電流を流してバルブ内に放電を生起させ、紫外線を発
生してバルブ内面に塗布されている蛍光体膜を励起し、
蛍光体の種類によって白色、昼光色、青色、桃色などの
所望の光をランプから放射するようになっている。
資源の観点から高出力化がすすめられた結果、管壁負荷
が大きくなり、そのため蛍光ランプの寿命中に早期に黒
化が発生し光束の低下が大きくなるという問題がある。
との間に金属酸化物からなる保護膜を設け、水銀や紫外
線の浸透に起因する黒化の発生を防止して、光束の低下
を抑制することが知られている。
形などに曲成した蛍光ランプでは、バルブ曲成時に蛍光
体膜がガラス中にめり込み発光特性の低下を起こすの
で、やはりガラスバルブと蛍光体膜との間にアルミナ
(Al2 O3 )などの金属酸化物からなる保護膜を設け
ることが行われている。
層目に、蛍光体膜を第二層目に重層して形成するが、こ
れら被膜の形成に際しては塗布液を用い、この塗布液は
従来は有機系のものが主流であったが、経済性および作
業環境の点から水溶性のものが多く使用されるようにな
った。
質塗布液と第二層目水溶性蛍光体塗布液の結着剤物質
は、これを水分散させたときのpH値が約5で、水中凝
集の起こる等電点pH値が約8.5の微粒子アルミナを
用いていた。
質塗布液を塗布、乾燥して保護膜形成後に、第二層目水
溶性蛍光体塗布液を塗布したときに下層の保護膜が溶け
出し、この溶け出しによる塗りむらや微小ぶつの発生が
あり、ランプ点灯時にバルブ表面に明るさの異なるむら
部分が見えて外観を損なうということがあった。これ
は、図4(a)に模型的に示すように、保護膜6が溶け
出して膜厚が不均一となるとともに溶出したアルミナ
(Al2 O3 )が小さなぶつとなって残り、また、蛍光
体膜7は蛍光体粉末7a、7a、…間に結着剤微粒子7
b、7b、…が緻密に充填された状態となるが、全体と
しては薄膜部分が生じるなどして不均一の膜厚となって
形成される。
インダーにたとえばPEO(ポリエチレンオキサイド)
のようなpH値6以下の酸性の水中では粘性を保てない
材料を用いた場合、第一層目の保護膜が溶け出して、第
二層目との界面でバインダーの粘性が失われるpH値5
程度となるため、その部分の蛍光体膜が薄くなり塗りむ
ら発生の原因となっている。
第二層目水溶性蛍光体塗布液をたとえばアンモニアなど
でpH9〜10程度のアルカリ処理をしようとすると、
等電点作用によりアンモニアと結着剤であるアルミナ
(Al2 O3 )同志が凝集してしまい結着力が低下して
被膜剥がれの原因となっていた。この場合は、図4
(b)に模型的に示すように、保護膜6はほぼ均一の膜
厚で形成されたが、蛍光体膜7中のアルミナ(Al2 O
3 )微粒子7b、7b、…に凝集(片)7c、7c、…
が起こり、蛍光体膜7の状態はやや粗で剥離の発生があ
った。
水溶性の保護膜物質塗布液および蛍光体塗布液では、上
層液による下層の溶け出しがあり、一様厚さの被膜が形
成できなかったり剥離するなどの問題があった。
護膜物質塗布液および蛍光体塗布液を用いても、塗りむ
らなどによる膜厚さのばらつきや剥離のない均一の被膜
を備えた蛍光ランプを提供することを目的とする。
の蛍光ランプは、ガラスバルブと、このバルブに設けら
れた少なくとも一対の電極と、上記バルブ内に封入され
た放電媒体と、金属酸化物微粒子を分散させた水溶性保
護膜塗布液を塗布して上記バルブの内側に形成された金
属酸化物微粒子からなる保護膜と、等電点pH値が上記
水溶性保護膜塗布液の等電点pH値とは異なる金属酸化
物微粒子が結着剤として添加され、塗布時に上記保護膜
の金属酸化物が溶け出さないように水分散時のpH値が
調整された水溶性蛍光体膜塗布液を塗布して上記保護膜
上に重層して形成された蛍光体膜とを具備していること
を特徴としている。
請求項1において蛍光体膜を形成する水溶性蛍光体膜塗
布溶液中の結着剤物質のpH値が、保護膜を形成する金
属酸化物微粒子の水分散時のpH値より高値であること
を特徴としている。
請求項1において蛍光体膜を形成する水溶性蛍光体膜塗
布溶液中の結着剤物質の等電点pH値が、保護膜を形成
する金属酸化物微粒子の水分散時の等電点pH値より高
値であることを特徴としている。
請求項1ないし請求項3において保護膜物質がアルミナ
(Al2 O3 )、酸化チタン(TiO2 )、酸化亜鉛
(ZnO)から選ばれたうちの少なくとも一種であるこ
とを特徴としている。
請求項1ないし請求項4において結着剤物質が酸化カル
シウム(CaO)、アルミナ(Al2 O3 )、酸化チタ
ン(TiO2 )、酸化けい素(SiO2 )から選ばれた
うちの少なくとも一種であることを特徴としている。
明装置本体と、この本体に設置された請求項1ないし請
求項5のいずれか一記載の蛍光ランプとを具備している
ことを特徴としてる。
護膜形成物質の等電点すなわち水分散時の粒子間の斥力
が弱くなり凝集し易くなるpH値に応じて水溶性蛍光体
液のpH値を調整したので、上層液の下層への等電点凝
集作用により、下層保護膜の溶け出しを防ぎ、全体的に
も部分的にも薄膜となることが防止でき、小片ぶつの発
生もない。
したことにより、下層の溶け出しを防止しつつ、たとえ
ば上層の蛍光体液のpH値をアルカリ性にしたとき、そ
のpH値が結着剤の等電点と異なるように結着剤物質や
保護膜形成物質の選定をすることにより、結着剤物質の
凝集による結着力の低下を防止し、保護膜上に強固な蛍
光体膜を形成することができる。
紫外線の浸透に起因する黒化の発生を防止したり、ガラ
スバルブを環形、U字形、W字形などに曲成する蛍光ラ
ンプでは、バルブ曲成時に蛍光体膜がガラス中にめり込
み、バルブ強度を低下することが防止できる。
ランプを装着して上記請求項1ないし請求項5のいずれ
か一記載の発明と同様の作用を奏する。
照して説明する。図1は本発明に係る直管形蛍光ランプ
の一端側を示す一部切欠正面図、図2は要部であるバル
ブと被膜部分を拡大して模型的に示す説明図である。
ラスバルブ2の両端(他端も同じであるので他方は図示
していない。)には一対のリード線3、3間に電極4を
構成するフィラメントコイルを備えたステム5が封止さ
れている。
護膜6およびこの保護膜6上に重層して二層目に蛍光体
膜7が形成されている。この一層目の保護膜6はたとえ
ばアルミナ(Al2 O3 )膜からなり、また、二層目の
蛍光体膜7はたとえば三波長発光形の希土類蛍光体粉末
7a、7a、…と酸化カルシウム(CaO)の微粒子7
b、7b、…との混合体とからなる。
どの不活性ガスと水銀とからなる放電媒体が封入され、
端部の封止部11には口金8が接合されているととも
に、この口金8にはリード線3、3(図示しない。)が
電気的に接続されている。
形成はつぎのようにして行われる。保護膜6はたとえば
粒径が0.01〜1μmの微粒子状のアルミナ(Al2
O3)を水に分散してpH値が約5、水分散時の水中凝
集が起こる等電点pH値で8〜9の水溶性の保護膜塗布
(懸濁)液を作り、直管形バルブを垂直に支持させた状
態で、上方の開口部から上記の保護膜塗布液を流し込み
内面に塗布する。そして、乾燥したのち加熱炉などで焼
成して第一層目の保護膜6を形成する。
たPEOバインダー、三波長発光形の希土類蛍光体粉末
および粒径が0.01〜1μmの微粒子状の酸化カルシ
ウム(CaO)を水に分散してpH値が約12の分散液
を混合してpH値が約9の水溶性の蛍光体膜塗布(懸
濁)液を作り、上記と同様に垂直に支持したバルブの開
口部からこの蛍光体膜塗布液を流し込み第一層目の上に
塗布する。そして、乾燥したのち加熱炉などで焼成して
第二層目の蛍光体膜7を形成する。
を形成したバルブ2は、通常の端部へのステム5の封止
工程、バルブ2内の排気と水銀、不活性ガスの封入工
程、排気管の封切工程、口金付け工程などを経て完成す
る。
トに装着して電源を投入し点灯すると、点灯回路の作動
によって蛍光ランプ1の両電極4、4間で放電し、ラン
プ1は発光し所定の照明が行われる。
液のpH値を選ぶことにより、すなわち、第一層目の保
護膜6のpH値より第二層目の蛍光体膜7のpH値を高
くアルカリ化することにより、第一層目の保護膜6の溶
け出しもなく、小片ぶつの発生もない。これは、図2
(a)に模型的に示すように、保護膜6は溶け出しもな
くほぼ均一の膜厚で形成され、また、蛍光体膜7は蛍光
体粉末7a、7a、…間に結着剤微粒子7b、7b、…
が緻密に充填した状態でほぼ均一の膜厚で形成される。
着剤のアルカリpHと第一層目の保護膜6の酸性pHと
で中和されるため、第一層目の保護膜6と第二層目の蛍
光体膜7との界面でのPEOバインダーの粘性低下は起
こらず全体的にも部分的にも薄膜となることが防止で
き、所望膜厚が得られる。
粒子間の隙間がなくなり、緻密な被膜が形成され、発光
効率(全光束)の低下を招くといった問題もなくなる。
で酸性となるアルミナ(Al2 O3)、第二層目の蛍光
体膜7にアルカリとなる結着剤物質に酸化カルシウム
(CaO)を用いたが、第二層目の結着剤物質としては
酸化カルシウム(CaO)とアルミナ(Al2 O3 )と
の混合物であってもよい。この場合は、図2(b)に模
型的に示すように、保護膜6に微小の溶け出しが見られ
るほか、蛍光体膜7中のアルミナ(Al2 O3 )微粒子
7b、7b、…に若干の凝集(片)7c、…が起こり、
蛍光体膜7の状態はやや粗であるがほぼ均一の膜厚で形
成され、実用上問題はなかった。
(CaO)に限らず、水酸化カルシウム(Ca(OH)
2 )の水溶性飽和溶液(pH値12)(成膜後は酸化カ
ルシウムとなる。)や酸化チタン(TiO2 )(pH値
7〜8、等電点pH値5〜7)、酸化けい素(Si
O2 )(pH値7〜8、等電点pH値5〜7)など他の
物質について、水分散時にアルカリ物質となるもので試
験したが問題は認められなかった。
ン(TiO2 )、第二層目に酸性となるアルミナ(Al
2 O3 )との組み合わせであってもよい。ただし、この
場合バインダーの粘性低下を引き起こさないようなバイ
ンダーの選定が必要である。また、上記保護膜と結着剤
形成物質とは、たとえばアルミナ(Al2 O3 )とアル
ミナ(Al2 O3 )など全く同一物質で構成されたもの
ではなく、一部に同一の物質を含有させ、たとえば、保
護膜としてアルミナ(Al2 O3 )を結着剤物質として
は酸化カルシウム(CaO)にアルミナ(Al2 O3 )
を添加させたものなどであればよい。
ルシウム(CaO)からなる結着剤物質を混ぜ蛍光体膜
懸濁(塗布)液としたが、蛍光体物質の表面に結着剤物
質を被覆層として形成してもよい。
質塗布液を用意して保護膜を形成する。蛍光体膜は、水
に溶かしたPEOバインダー、粒径が0.01〜0.0
2μmの微粒子状のアルミナ(Al2 O3 )と酸化カル
シウム(CaO)との混合物からなる結着剤物質を表面
に付着した蛍光体物質を用意し、pH値が約9の蛍光体
膜懸濁(塗布)液を作り、上述したと同様にバルブに塗
布、焼成して蛍光体膜を形成し、バルブの封止、排気、
……など所定の工程を経て蛍光ランプを製作する。
結着剤物質からなる被覆層は、上記の懸濁液による付着
や、結着剤物質をアルコキシド化して塗布し焼成して形
成する被覆層であってもよい。
に第一層目の保護膜の溶け出しもなく、小片ぶつの発生
もなかった。
場合でも、蛍光体膜結着剤のアルカリpHと第一層目の
保護膜の酸性pHとで中和されるため、第一層目の保護
膜6と第二層目の蛍光体膜7との界面でのPEOバイン
ダーの粒性低下は起こらず全体的にも部分的にも薄膜と
なることが防止でき、所望膜厚が得られる。
加だと結着剤のアルミナ(Al2 O3 )同志の凝集によ
り結着力の低下があったが、このような手段であると蛍
光体と結着剤のアルミナ(Al2 O3 )との凝集により
結着力が向上し剥離を防止することができる。
(TiO2 )や酸化亜鉛(ZnO)で形成したものは紫
外線の吸収作用を有し、光束の低下が少ない。この場
合、たとえば第一層目の保護膜を酸化チタン(Ti
O2 )や酸化亜鉛(ZnO)の粉末とAPMA(アクリ
ルポリメチルアセテート)バインダーとを懸濁した保護
膜物質塗布液より形成して成膜し、また、第二層目の蛍
光体膜を三波長形の希土類蛍光体とPEO(ポリエチレ
ンオキサイド)バインダーとを懸濁した蛍光体膜塗布液
より形成して成膜できる。
も、第二層目のPEOバインダーが下層の第一層目のA
PMAバインダーで成膜した保護膜を溶け出さず、酸化
チタン(TiO2 )や酸化亜鉛(ZnO)が蛍光体膜中
に拡散することがないので光束の低下のない発光特性の
向上した蛍光ランプが得られる。
長形の希土類蛍光体を用いたもので説明したが、蛍光体
は三波長形のものに限らずたとえばハロリン酸カルシウ
ム蛍光体であってもよい。
蛍光体を100gと、バインダーとしてPEO粉末を純
水に0.6%濃度で溶かし界面活性剤を適量添加したも
のを120gと、結着剤としてアルミナ(Al2 O3 )
を蛍光体に対し2重量%添加したものとをよく混合して
蛍光体膜懸濁(塗布)液を作った。このときこの蛍光体
膜懸濁(塗布)液のpH値は約5.9であった。そし
て、この蛍光体膜懸濁(塗布)液のpH値の調整は、ア
ンモニアの水溶液を適宜添加することにより調整でき
た。
H値を6、7、8、9、10に調整して、調整直後と1
週間後にバルブに塗布しその塗布膜外観および被膜強度
を調べた。その塗布膜外観については、調整直後にpH
値10のものに肌粗が発生、また、上記第一層目の保護
膜を酸化チタン(TiO2 )や酸化亜鉛(ZnO)で形
成したものは紫外線の吸収作用を有し、光束の低下が少
ない。この場合、たとえば第一層目の保護膜を酸化チタ
ン(TiO2 )や酸化亜鉛(ZnO)の粉末とAPMA
(アクリルポリメチルアセテート)バインダーとを懸濁
した保護膜物質塗布液より形成して成膜し、また、第二
層目の蛍光体膜を三波長形の希土類蛍光体とPEO(ポ
リエチレンオキサイド)バインダーとを懸濁した蛍光体
膜塗布液より形成して成膜できる。
も、第二層目のPEOバインダーが下層の第一層目のA
PMAバインダーで成膜した保護膜を溶け出させず、酸
化チタン(TiO2 )や酸化亜鉛(ZnO)が蛍光体膜
中に拡散することがないので光束の低下のない発光特性
の向上した蛍光ランプが得られる。
長形の希土類蛍光体を用いたもので説明したが、蛍光体
は三波長形のものに限らずたとえばハロリン酸カルシウ
ム蛍光体であってもよい。
蛍光体を100gと、バインダーとしてPEO粉末を純
水に0.6%濃度で溶かし界面活性剤を適量添加したも
のを120gと、結着剤としてアルミナ(Al2 O3 )
を蛍光体に対し2重量%添加したものとをよく混合して
蛍光体膜懸濁(塗布)液を作った。このときこの蛍光体
膜懸濁(塗布)液のpH値は約5.9であった。そし
て、この蛍光体膜懸濁(塗布)液のpH値の調整は、ア
ンモニアの水溶液を適宜添加することにより調整でき
た。
H値を6、7、8、9、10に調整して、調整直後と1
週間後にバルブに塗布しその塗布膜外観および被膜強度
を調べた。その塗布膜外観については、調整直後にpH
値10のものに肌粗が発生、また、1週間後にpH値
9、10のものに肌粗が発生した。また、被膜強度につ
いては、調整直後はpH値6〜10のもの全部がよかっ
たが、1週間後にpH値9、10のもの少々の剥がれが
発生し、総括的にはpH値6〜8の範囲内ならば塗布膜
外観および被膜強度に問題ないことが確認できた。
プを用いた照明装置の一例を示す説明図である。図に示
す照明装置は照明器具であって、図中D1は照明器具本
体で、この本体D1には建物などへの取付具(図示しな
い。)、電源接続機構や安定器D2などの点灯装置が収
納され、この本体D1の下方にはランプソケットD3、
D3が取付けられその間に蛍光ランプ1が装着されてい
る。この蛍光ランプ1はソケットD3、D3に支持され
ているとともに、電源接続機構、安定器D2およびソケ
ットD3、D3を介して給電され安定的に点灯できる。
のではない。たとえば、蛍光ランプは直管形に限らず、
環形、U字形、W字形や直管を複数本接続した屈曲形の
ものあるいは板状形のランプにも適用できるものであ
る。また、本発明は一般の蛍光ランプに限らず、バルブ
内面に透明導電体膜を設けこの導電体膜の上に保護膜お
よび蛍光体膜を形成したラピッドスタート形の蛍光ラン
プにも、もちろん適用でき被膜の黒化防止に効果を奏す
る。
記載のものに限らない。そして、一種でなくこれらから
選ばれた少なくとも一種を含む、複種物質を混合して用
いてもよい。また、蛍光体膜を形成する結着剤の物質は
上記実施例記載のもののほか酸化チタン(TiO2 )や
酸化けい素(SiO2 )などであってもよく、そして、
一種でなくこれらから選ばれた少なくとも一種を含む、
複種物質を混合して用いてもよい。
を用いた熱陰極形の電極を備えたものについて述べた
が、冷陰極形の電極であっても、内部電極でなく外部電
極であっても差支えない。
層の保護膜のpH値に応じて上層の蛍光体膜のpH値を
調整することにより、上層による下層の保護膜の溶け出
しもなく、全体的にも部分的にも薄膜となることが防止
され緻密な状態でほぼ均一の所望膜厚の被膜が形成で
き、また、小片ぶつの発生もなく、明るさにもむらのな
い発光特性的にも外観的にも優れた蛍光ランプを提供で
きる。
る黒化の発生が防止され、また、ガラスバルブを曲成す
る蛍光ランプでは、バルブ曲成時に蛍光体膜がガラス中
にめり込むことが防止できるので、光束維持率および外
観的にも優れた蛍光ランプを提供できる。
防いで光束の低下が少なく、かつ、蛍光体を強固に塗布
被着することができる。
1ないし請求項5のランプを、特性および外観を損なう
ことのない点灯がはかれる照明器具などの照明装置を提
供することができる。
一部切欠正面図である。
るバルブと被膜部分を拡大して模型的に示す説明図であ
る。
示す説明図である。
ブと被膜部分を拡大して模型的に示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ガラスバルブと; このバルブに設けられた少なくとも一対の電極と; 上記バルブ内に封入された放電媒体と; 金属酸化物微粒子を分散させた水溶性保護膜塗布液を塗
布して上記バルブの内側に形成された金属酸化物微粒子
からなる保護膜と;等電点 pH値が上記水溶性保護膜塗布液の等電点pH値
とは異なる金属酸化物微粒子が結着剤として添加され、
塗布時に上記保護膜の金属酸化物が溶け出さないように
水分散時のpH値が調整された水溶性蛍光体膜塗布液を
塗布して上記保護膜上に重層して形成された蛍光体膜
と; を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。 - 【請求項2】 蛍光体膜を形成する水溶性蛍光体膜塗布
溶液中の結着剤物質のpH値は、保護膜を形成する金属
酸化物微粒子の水分散時のpH値より高値であることを
特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。 - 【請求項3】 蛍光体膜を形成する水溶性蛍光体膜塗布
溶液中の結着剤物質の等電点pH値は、保護膜を形成す
る金属酸化物微粒子の水分散時の等電点pH値より高値
であることを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。 - 【請求項4】 保護膜物質が、アルミナ(Al
2 O 3 )、酸化チタン(TiO 2 )、酸化亜鉛(Zn
O)から選ばれたうちの少なくとも一種であることを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一記載の蛍
光ランプ。 - 【請求項5】 結着剤物質が酸化カルシウム(Ca
O)、アルミナ(Al 2 O 3 )、酸化チタン(Ti
O 2 )、酸化けい素(SiO 2 )から選ばれたうちの少
なくとも一種であることを特徴とする請求項1ないし請
求項4のいずれか一記載の蛍光ランプ。 - 【請求項6】 照明装置本体と; この本体に設置された請求項1ないし請求項5のいずれ
か一記載の蛍光ランプと; を具備していることを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13320595A JP3518057B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-05-31 | 蛍光ランプおよび照明装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-76148 | 1995-03-31 | ||
JP7614895 | 1995-03-31 | ||
JP13320595A JP3518057B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-05-31 | 蛍光ランプおよび照明装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08329893A JPH08329893A (ja) | 1996-12-13 |
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ID=26417300
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-05-31 JP JP13320595A patent/JP3518057B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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