JP3747754B2 - 低圧水銀蒸気放電ランプおよび照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アマルガムを備えた低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプは、近年環境問題から小形化が進展している。特に電球形蛍光ランプおよびコンパクト形蛍光ランプにおいては、その傾向が顕著である。しかし、小形化しても全光束は低下させていないため、その分管壁負荷がますます高くなってきている。
【０００３】
管壁負荷が大きくなると、点灯中のランプ温度が上昇する。そこで、水銀蒸気圧が高くなり過ぎて発光効率が低下するのを回避するために、アマルガムの形で水銀蒸気を封入することにより、水銀の最適蒸気圧を呈する温度がランプ温度に接近するように高く設定したり、透光性放電容器の一部に最冷部を形成したりすることにより、周囲温度が上昇しても水銀蒸気圧が最適範囲に接近するように配慮したりしている。
【０００４】
一方、電球形蛍光ランプおよびコンパクト形蛍光ランプなどのコンパクトな蛍光ランプにおいては、その透光性放電容器に加工が容易な鉛ガラスが従来から用いられてきた。鉛ガラスは、ＰｂＯを多量に含有し、鉛原料の飛散およびガラス溶解時ないし成形、加工時における鉛成分の揮散による環境汚染などを防止するために、多大の作業環境整備費用を要し、また原料費も嵩むという問題がある。また、鉛の有害性は、上記の問題に加えて、廃棄の際の土壌汚染、リサイクル時のガラス材料不統一、有害物混入によるリサイクル性低下および環境ホルモン候補物質といった問題も提起している。
【０００５】
そこで、近時環境保護の観点から、環境負荷物質削減への取り組みが急務とされ、蛍光ランプに用いられている鉛ガラスを無鉛ガラスに変更する必要性が高くなっている。
【０００６】
鉛を含まない軟質ガラスは、従来から既にいくつか提案されている。たとえば、特開平６−２０６７３７号公報には、有害なＰｂＯ、Ｆ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３を含まないガラス組成物が記載されている。特開平９−１２３３２号公報には、ダンナー法によりステム用ガラスを成形する場合に、ＰｂＯを含まないとともに、失透の原因になりやすいＢａＯを削減したガラス組成物が記載されている。特開平６−９２６７７号公報には、ＰｂＯを含まないとともに、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２により耐ソーラリゼーション性を改善し、またＦｅ２Ｏ３により紫外線吸収性を改善したガラス組成物が記載されている。特開平１１−２２４６４９号公報には、ガラスによる水銀の消費量を低減して水銀封入量を削減するためのガラス組成物が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術のガラスを用いてアマルガムを備えた蛍光ランプを製作しても、良好な点灯時の明るさの立ち上りを得ることは困難である。すなわち、蛍光ランプなどの低圧水銀蒸気放電ランプは、その透光性放電容器内に水銀を封入しているために、点灯時の明るさの立ち上りは、透光性放電容器内の水銀蒸気の拡散速度により左右される。明るさの立ち上りの１秒以内の極初期においては、点灯前の透光性放電容器内の飽和水銀蒸気圧により左右されるが、それ以降は透光性放電容器内の最冷部に吸着されていた水銀の脱離・拡散速度に依存する。純水銀（液体水銀）を封入した一般の蛍光ランプの場合は、消灯時の水銀蒸気圧が比較的高く、したがって明るさの立ち上りもその飽和蒸気圧によってかなりの部分を依存しており、最冷部に吸着されていた水銀の脱離・拡散による明るさの立ち上りに対する寄与分は小さい。
【０００８】
これに対して、アマルガムを備えてアマルガムにより透光性放電容器内の水銀蒸気圧を制御している低圧水銀蒸気放電ランプは、一般に消灯時の水銀蒸気圧が比較的低く、その飽和蒸気圧による明るさの立ち上りに対する寄与率が小さい。したがって、明るさの立ち上りの大部分は、透光性放電容器内の最冷部に吸着されていた脱離・吸着に左右されることになる。
【０００９】
本発明者らは、水銀の脱離・拡散速度が透光性放電容器のガラス組成に左右されることを発見した。特にガラスの組成中、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＭｇＯの組成比が脱離・拡散速度に大きく影響することを見出した。一般に、水銀原子の吸着・脱離は水銀原子と接触する物質との間で発生する静電吸引力で説明される。この両者の静電吸引力が大きいと、水銀は脱離しにくく、いつまでも接触界面に吸着したままとなる。また、反対に静電吸引力が小さいと、水銀は接触界面から容易に脱離する。
【００１０】
そこで、本発明者らは、水銀の吸着、脱離が低圧水銀蒸気放電ランプの明るさの立ち上りに影響するメカニズムとして一つのモデルを仮定した。すなわち、このモデルは、明るさの立ち上りが良好になるためには、水銀とこれに接触する物質との間に適度な静電吸引力が必要である、という内容である。さらに、詳述すれば、両者の静電吸引力が大きすぎる場合、いつまでも水銀は接触界面に取り込まれたままで放電空間へ拡散されないで明るさの立ち上りは悪くなる。反対に、両者の静電吸引力が小さすぎる場合、透光性放電容器の殆どの水銀は、消灯中にアマルガムに移動する。そうすれば、明るさの立ち上りは、アマルガムという一点に集中した水銀からの補給に依存することになる。この状態においては、前述したように明るさの立ち上りが悪い。これに対して、両者の静電吸引力が適度な場合、透光性放電容器の各所に水銀が吸着されており、低圧水銀蒸気放電ランプを点灯すると、トラップされていた各所から水銀が脱離し、明るさの立ち上りに参加してそれを良好にする。
【００１１】
上述のモデルにおいて、本発明者は、水銀をトラップする物質としてガラスに注目した。蛍光ランプの場合、ガラスからなる透光性放電容器の内面は殆ど保護膜や蛍光体層で覆われているが、封止端部や放電路の屈曲部に形成される接合部などにおいては、ガラスが放電空間に露出している。これらのガラスの露出部が蛍光ランプの消灯中に水銀を吸着して、点灯と同時に露出部から水銀が脱離し、透光性放電容器内に拡散すれば、放電に参加して明るさの立ち上りに寄与し得ると想定した。
【００１２】
以上説明したモデルおよび想定に基づいて実験の結果、これらが確認され、本発明をなすに至った。
【００１３】
本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、明るさの立ち上りを向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、光束を向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。
【００１５】
さらに、本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、紫外線透過を抑制した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。
【００１６】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の蛍光ランプは、重量％でＳｉＯ２ ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ １〜５％、Ｌｉ２Ｏ １〜５％、Ｎａ２Ｏ ５〜１０％、Ｋ２Ｏ １〜１０％、ＣａＯ ０．５〜５％、ＭｇＯ ０．５〜５％、ＳｒＯ ０．５〜１０％、ＢａＯ ０．５〜７％を含み、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた実質的に鉛を含有しないガラスからなる透光性放電容器と；透光性放電容器の両端に封装された一対の電極と；透光性放電容器の内部に封入された水銀蒸気および希ガスを含む放電媒体と；透光性放電容器内に導入されて放電媒体の水銀蒸気を供給するアマルガムと；を具備していることを特徴としている。
【００１７】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１８】
＜低圧水銀蒸気放電ランプについて＞
低圧水銀蒸気放電ランプは、低圧水銀蒸気放電を行う放電ランプである。そして、低圧水銀蒸気放電によって主として波長２５４ｎｍの紫外線が放電空間から放射されるので、この紫外線をそのまま透光性放電容器の外部へ導出して利用するように構成してもよいし、また紫外線を蛍光体層に照射して、これを励起することにより、さらに波長の長い紫外線、可視光または赤外線に波長変換して利用することができる。
【００１９】
そうして、前者には殺菌ランプがある。また、後者のうち波長の相対的に長い紫外線を得るものにはブラックライトおよびケミカルランプ、可視光を得るものには一般に称されるところの蛍光ランプ、さらに赤外線を得るものには赤外線蛍光ランプなどがある。
【００２０】
したがって、本発明において、「低圧水銀蒸気放電ランプ」とは、上記の各ランプを包含する概念であることを意味する。
【００２１】
＜透光性放電容器について＞
透光性放電容器は、バルブの両端をたとえば端板などを用いて封止するか、または用いないで直接封止することにより形成される。端板を用いて封止する場合、端板の部分は、一般的にはステムによって構成される。ステムを用いる場合、フレアステム、ビードステムおよびボタンステムなどの既知のステム構造を採用することができる。また、直接封止する場合は、ピンチシールなどを採用することができる。
【００２２】
（ガラス組成について）
透光性放電容器のガラス組成は、上記の構成を備えた実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなる。以下、各成分について以下説明する。なお、成分比率の「％」は、いずれも重量％を意味する。
【００２３】
ＳｉＯ２は、ガラス形成の主成分であり、６０未満では化学的、物理的にガラスの強度が低下するので、不可である。また、７５％を超えると、軟化温度が高くなるので、不可である。
【００２４】
Ａｌ２Ｏ３は、化学的耐久性を付与するが、１％未満であると、十分な化学的耐久性が得られないので、不可である。また、５％を超えると、高温で粘度が高くなりすぎるので、不可である。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏは、溶融温度を低下するとともに加工性が良好になるが、１％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、熱膨張係数が小さくなりすぎるので、不可である。
【００２６】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用があり、溶融、成形および加工温度を下げることができるが、５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスの粘度が低くなるとともに、熱膨張係数が大きくなりすぎるので、不可である。
【００２７】
Ｋ２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用があり、溶融、成形および加工温度を下げるとともに、ガラスに光沢を与えることができるが、１未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスの粘度が低くなりすぎるので、不可である。
【００２８】
ＣａＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加工時の温度では粘度が高め、さらに固まる速度を速めるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる傾向が強くなるので、不可である。
【００２９】
ＭｇＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加工時の固まる速度を速め、かつ熱膨張係数を小さくするが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる傾向があるので、不可である。
【００３０】
ＳｒＯは、ガラスの硬度および化学的耐久性を向上させるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスを失透させる傾向が増すので、不可である。
【００３１】
ＢａＯは、アルカリ成分の含有量を少なくしてもガラスの粘性を下げるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、７％を超えると、泡切れが悪くなり作業温度範囲も狭くなるので、不可である。
【００３２】
上記の範囲に加えて、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの条件を満足する場合に、透光性放電容器が電気陰性度が適当であるために、適度な水銀吸着性を示す。
【００３３】
なお、本発明において、「実質的に鉛を含有しない」とは、鉛成分を全く含有していない場合および鉛成分を不純物成分程度に含んでいる場合を含む意味である。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの合計よりＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのアルカリ土類酸化物ＲＯの合計を多くすることにより、水銀がガラスとアマルガムを形成することによる水銀の消費が抑制されるとともに、ガラスによる蛍光体のダメージが抑制されて、光束維持率が向上する。
【００３４】
（形状および大きさについて）
透光性放電容器は、直管形、環形、Ｕ字状、半円状、Ｕ字状部分を２〜４個直列に接続するとともに適当な配置にした形状など種々の形状であることを許容する。たとえば、高周波点灯専用形蛍光ランプの場合、直管形、円環形および２重円環形などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。また、コンパクト形蛍光ランプの場合、Ｕ（またはＨ）字状、Ｍ（またはＷ）字状、ダブルＵ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。透光性放電容器がＵ字状をなしている場合、一つの屈曲部（または連結部）と、その両側に２つの直線状部分とが形成される。要するに、単一のＵ字状の単位バルブにより形成される。また、Ｍ（またはＷ）字状をなしている場合、二つまたは三つの屈曲部（または連結部）と、４つの直線状部分とが形成される。なお、上記で屈曲部が二つの態様は、三つの屈曲部（または連結部）のうち一つが連結管により構成される場合である。要するに、二つのＵ（またはＨ）字状の単位バルブを同一平面上で横に並べて直列に接続して形成される。さらに、トリプルＵ字状の場合、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブを仮想円に沿って等配してほぼ三角形をなすように配置した形状や、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブを前後に重ねて配置した形状などをいう。さらにまた、カルテットＵ字状の場合、４個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブ仮想円に沿って等配したり、前後に重ねて配置したりした形状をいう。一方、電球形蛍光ランプの場合、ダブルＵ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。
【００３５】
また、バルブの管径および透光性放電容器の管軸、換言すれば放電路に沿った長さは制限されない。しかし、一般的には透光性放電容器の管径は４０ｍｍ以下、また管軸に沿った長さは２４００ｍｍ以下である。一般に、水銀蒸気を供給するためにアマルガムを備えた低圧水銀蒸気放電ランプは、管壁負荷が相対的に大きな場合に見られる。たとえば、高周波点灯専用形蛍光ランプの場合、管径１５〜２５．５ｍｍ、管軸に沿った長さ５００〜２４００ｍｍである。また、コンパクト形蛍光ランプの場合、管径２５ｍｍ以下、たとえば１２〜２４ｍｍ、管軸に沿った長さ２４００ｍｍ以下、たとえば２００〜２３００ｍｍである。
さらにまた、電球形蛍光ランプの場合、管径１３ｍｍ以下、たとえば８〜１３ｍｍ、管軸に沿った長さ５００ｍｍ以下、たとえば４００〜５００ｍｍである。また、液晶バックライトや車載用など従来主として冷陰極が用いられている蛍光ランプの場合には、主として管径１０ｍｍ以下で１ｍｍ程度までの透光性放電容器が用いられる。
【００３６】
（窓部について）
「窓部」とは、透光性放電容器のガラスが放電空間に露出した部分をいう。窓部は、透光性放電容器内の適所に形成される。たとえば、保護膜およびまたは蛍光体層を配設しない殺菌ランプのような低圧水銀蒸気放電ランプの場合は、透光性放電容器の全内面がガラスの露出部になる。また、保護膜およびまたは蛍光体層を配設する場合であったとしても、封止部近傍や、Ｕ（またはＨ）字状のガラス管の複数を連結管で接続して１本の細長くて屈曲した透光性放電容器においては連結管とＵ字状のガラス管との接続部近傍には、ガラス溶着を確実に行うために、保護膜や蛍光体層を予め除去すれば、当該部分ではガラスが露出した部位が形成され、これが窓部として作用する。しかし、要すれば、上記以外の個所に各別に窓部を形成してもよい。
【００３７】
＜電極について＞
電極は、透光性放電容器内部の両端近傍に配設されて透光性放電容器とともに、放電路を形成する。
【００３８】
また、電極は、フィラメント電極、セラミックス電極などを用いることができる。
【００３９】
さらに、電極を透光性放電容器の両端に封装するには、フレアステム、ピンチシールステム、ボタンステムなど適当な手段を用いることができる。なお、排気、放電媒体の封入のためにステムに細管を接続したものを用いることができる。
【００４０】
＜放電媒体について＞
放電媒体は、希ガスおよび水銀蒸気を含んで構成されている。
【００４１】
希ガスは、蛍光ランプの放電開始を容易にするために用いられ、アルゴン、クリプトンなどを数百ないし１ｋＰａ程度透光性放電容器内に封入される。
【００４２】
水銀蒸気は、後述するアマルガムから供給される。
【００４３】
＜アマルガムについて＞
アマルガムは、放電媒体の水銀蒸気の供給源として備えられている。アマルガムには、最適水銀蒸気圧の温度が高温タイプと純水銀（液体水銀）に近い低温タイプとがあるが、そのいずれであってもよい。高温タイプとしては、たとえばＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇなどの組成のものを使用することができる。この場合、明るさの立ち上がりを良好にするために、４．５重量％以上の水銀を含むものを用いることができる。低温タイプとしては、たとえばＢｉ−Ｓｕ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｈｇなどを用いることができる。また、アマルガムを用いる場合、アマルガムを直接透光性放電容器の内部に封入してもよいし、細管内に留置して水銀蒸気圧のみが透光性放電容器内に作用するようにしてもよい。さらに、上記のアマルガムを主アマルガムとし、これに加えてインジウムなどの透光性放電容器内の水銀蒸気を吸着してアマルガムを容易に形成する金属からなる補助アマルガムを用いて始動時の水銀蒸気圧の立ち上がりを早めるように構成することができる。なお。補助アマルガムは、電極の近傍や放電路の中間部に配設することができる。
【００４４】
＜その他の構成について＞
１ 蛍光体層について
透光性放電容器の内面側に所望により蛍光体層を配設することができる。
【００４５】
蛍光体層は、透光性放電容器の内面に直接接触して形成してもよいし、アルミナなどの保護膜およびまたは酸化チタンなどの反射膜を介して間接的に形成してもよい。
【００４６】
２ 保護膜について
透光性放電容器の内面に所望により保護膜を配設することができる。
【００４７】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、透光性放電容器を前記所定の組成からなる軟質ガラスを用いて構成していることにより、ガラスが適当な帯電傾向（電気陰性度）となって、ガラスが放電空間に露出している窓部に適度の水銀吸着性が付与される。そのため、低圧水銀蒸気放電ランプの消灯中に透光性放電容器の窓部に水銀が吸着される。なお、透光性放電容器の窓部は、封止部やたとえば２つのＵ字状のガラス管と連結管との接続部などに形成される部分を利用することができるので、各別な構造を必要としないし、透光性放電容器の長手方向に適当に分散させることができる。
【００４８】
そうして、低圧水銀蒸気放電ランプが点灯すると、透光性放電容器の窓部に吸着されていた水銀が一斉に脱離して透光性放電容器の内部へ拡散する。このため、点灯の極初期すなわち約１０秒以内の明るさの立ち上りが速くなる。
【００４９】
また、本発明において用いるガラスは、鉛成分を実質的に含有していないので、環境保護上問題がない。
【００５０】
請求項２の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、透光性放電容器の内面に形成された保護膜と；保護膜の内面側に形成された蛍光体層と；保護膜および蛍光体層が部分的に欠如し透光性放電容器のガラスが放電空間に露出して形成された窓部と；を具備していることを特徴としている。
【００５１】
＜保護膜について＞
保護膜としては、Ａｌ２Ｏ３の微粒子を主体とする膜構成を用いることができる。結晶構造は、β形およびα形のいずれでもよい。
【００５２】
＜蛍光体層について＞
蛍光体層は、保護膜を介して透光性放電容器の内面側に間接的に形成する。
【００５３】
使用する蛍光体は、照明目的に応じて任意所望に選択することができる。たとえば、一般照明用途に対しては、３波長発光形の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体などの白色発光形の蛍光体を用いることができる。さらに、用途によっては紫外線発光形の蛍光体などを用いることもできる。
【００５４】
＜窓部について＞
窓部は、蛍光体層および保護膜が除去されて、透光性放電容器のガラスが直接放電空間内に露出している部分である。また、窓部は、透光性放電容器の封止部近傍、連結管の接続部近傍およびこれらの部位以外の個所に格別に形成した部位のいずれであってもよい。
【００５５】
＜本発明の作用について＞
本発明は、構成要素として保護膜および蛍光体層を具備しているが、作用は、請求項１におけるのと同様である。
【００５６】
請求項３の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、重量％でＦｅ２Ｏ３が０〜０．０３％であることを特徴としている。
【００５７】
本発明は、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を規制して光束を増加した構成を規定している。
【００５８】
すなわち、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を上記のように０にするか、または少なく規制すると、ガラスの波長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が顕著に高くなるのに伴なって、主に可視光の短波長側の透過率が向上する。このため、全光束が増加する。なお、本発明において、「可視光」とは、波長３８０〜７８０ｎｍの光をいう。また、波長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が高くなると、耐ソラリゼーション性および外部へのＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの透過による悪影響が懸念されるが、この点については、たとえばＣｅＯ２やＴｉＯ２などを添加することにより、抑制することが可能である。
【００５９】
しかし、Ｆｅ２Ｏ３が０．０３％を超えると、可視光の透過率の向上が得られないので、可視光の増加に対しては不可である。
【００６０】
そうして、本発明によれば、短波長側の可視光透過率が大きくなることで、寿命初期の安定時の全光束が向上する。
【００６１】
請求項４の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、重量％でＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有していることを特徴としている。
【００６２】
本発明は、耐ソラリゼーション性およびＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過による悪影響を抑制するための構成を規定している。
【００６３】
すなわち、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種の含有量を上記のように規制すると、波長３００ｎｍ付近のガラスの紫外線透過がカットされる。なお、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２の合計または両者のいずれか一方が１％以下であればよい。これにより、耐ソラリゼーション性の低下が抑制される。また、ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過が著しく低減する。これにより、人体への影響がなくなるとともに、低圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成樹脂製部品や製品の劣化を防止することができる。
【００６４】
請求項５の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし４のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；を具備していることを特徴としている。
【００６５】
本発明において、「照明装置」とは、放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念であり、たとえば照明器具、標識灯、液晶などのバックライト装置およびこれを組み込んだパーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機、ＧＰＳ機器などの各種情報機器、ならびに画像読取装置およびこれを組み込んだ複写機、ファクシミリ、スキャナなどのＯＡ機器などを含む。
【００６６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６７】
図１は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１の実施形態としての電球形蛍光ランプを示す正面図である。
【００６８】
図２は、同じく蛍光ランプを展開状態にして示す拡大正面図である。
【００６９】
図３は、同じく蛍光ランプの底面図である。
【００７０】
各図において、１は蛍光ランプ、２は点灯回路手段、３はカバー、４はキャップ、５は口金である。
【００７１】
＜蛍光ランプ１について＞
蛍光ランプ１は、後述する無鉛の軟質ガラスからなり、透光性放電容器１ａ、電極１ｂ、保護膜（図示を省略している。）、蛍光体層１ｃ、主アマルガム１ｄ、補助アマルガム１ｅ、１ｆおよび複数の窓部１ｇを備えている。
【００７２】
透光性放電容器１ａは、３本の外径１０ｍｍのＵ字状ガラス管１ａ１を２つの連結管１ａ２によって連結して屈曲した１本の放電路を形成しているとともに、図３に示すように、各Ｕ字状ガラス管１ａ１が仮想円周上に等配されて、正三角形の各辺に位置するように配置され、全体としてコンパクトな形に形成されている。なお、ガラスの組成については後述する。また、各Ｕ字状ガラス管１ａ１は、その両端にピンチシール部１ａ３が形成されているとともに、それぞれ１個の細管１ａ４が一つのピンチシール部１ａ３から外部へ突出している。ピンチシール部１ａ３の形成に際して、Ｕ字状ガラス管１ａ１の内面に予め形成した後述する保護膜および蛍光体層１ｃのうちピンチシールの予定部およびその近傍の部分を剥離させてガラス加工を容易にしている。
細管１ａ４は、透光性放電容器１ａの内部に連通しているが、便宜上中央の細管のみを内部が透視可能に図示している。細管１ａ４は、透光性放電容器１の内部を排気したり、主アマルガム１ｄの収納や希ガスを封入したりする際に利用される。連結管１ａ２は、吹き破り法によって形成され、当該部分は保護膜および蛍光体層１ｃが吹き破りの際に剥離している。
【００７３】
電極１ｂは、フィラメント電極によって構成されている。そして、電極１ｂは、タングステン線からなるトリプルコイル構造に形成され、３次コイルにアルカリ土類金属からなる電子放射性物質が塗布されている。
【００７４】
保護膜は、α形Ａｌ２Ｏ３の微粒子からなる薄い膜からなる。
【００７５】
蛍光体層１ｃは、３波長発光形蛍光体からなり、保護膜の上すなわち内面側に形成されている。
【００７６】
主アマルガム１ｄは、透光性放電容器１ａの細管１ａ４内に収納されている。また、主アマルガム１ｄは、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇからなり、粒径約２．０ｍｍの粒子１個を細管１ａ４内に留置されるように透光性放電容器１ａ内に封入されている。
【００７７】
補助アマルガム１ｅは、Ｉｎからなり、ステンレス基板に鍍金され、ステンレス基板を電極１ｂを支持する内部導入線に溶接されている。補助アマルガム１ｆは、１ｅと基本的に同様な構成であるが、透光性放電容器１ａの中間位置においてＵ字状ガラス管１ａ１のピンチシール部１ａ３を貫通した導入線に溶接されて支持されている。
【００７８】
複数の窓部１ｇは、ピンチシール部１ａ３近傍および連結管１ａ２近傍に形成されている。そして、窓部１ｇにおいては、ガラスが直接放電空間内に露出している。
【００７９】
＜点灯回路手段２について＞
点灯回路手段２は、その回路構成の詳細については省略するが、ハーフブリッジ形インバータを主体として構成されていて、蛍光ランプ１を付勢して点灯させるもので、後述するカバー３内に収納されている。そして、高周波出力端は、後述するように蛍光ランプ１に所要に接続されている。また、点灯回路手段２は、配線基板およびこれに実装された回路部品からなる。そして、主な回路部品は、図１において配線基板の下面に実装されている。一方、回路部品は、カバー３の内部の空洞が略逆切頭円錐状をなしているので、それに合わせて輪郭が背の高いコンデンサなどの回路部品を頂点とする概ね逆円錐状になるように配線基板に実装されている。また、一対のスイッチング手段は、ＤＩＰ端子を備えたドレイン露出モールドパッケージ形ＭＯＳＦＥＴからなる。
【００８０】
＜カバー３について＞
カバー３は、白色の遮光性の耐熱性合成樹脂を成形してカップ状の筒体に構成されている。そして、基端３ａが細く絞られ、先端３ｂが開口し、内部が回路部品を収納する空洞を形成している。
【００８１】
＜口金４について＞
口金４は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、カバー３の基端３ａにポンチによる加締めによって装着されている。なお、点灯回路手段２の入力端は口金４のセンターコンタクトと、口金シェルとに接続されている。
【００８２】
＜キャップ５について＞
キャップ５は、蛍光ランプ１および配線基板２ａを支持しているとともに、カバー３の先端の開口を閉塞している。
【００８３】
＜透光性放電容器１のガラス組成について＞
透光性放電容器１のガラス組成（実施例１）は、次ぎのとおりである。
ＳｉＯ２ ６９％
Ａｌ２Ｏ３ ２．０％
Ｌｉ２Ｏ １．５％
Ｎａ２Ｏ ７．５％
Ｋ２Ｏ ４．７％
ＣａＯ ３．５８％
ＭｇＯ ２．２％
ＳｒＯ ５．８％
ＢａＯ ３．０％
ＳｒＯ／ＢａＯ≒１．９３
（ＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯ≒０．９０
次に、第１の実施形態におけるガラス組成の評価結果を比較例のそれとともに表１に示す。
【００８４】
すなわち、上記実施例１を含む請求項１に示す本発明の範囲（Ｎｏ．１）に対して、ＢａＯ、ＳｒＯ／ＢａＯおよびＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯを異ならせた比較例（Ｎｏ．２〜１２）を試作して、実施例ともに明るさの立ち上りを評価した結果を表１に示している。なお、評価試験は、１時間点灯してから、常温中一昼夜以上消灯状態で放置した後の蛍光ランプについて、点灯後１０秒までの明るさの立ち上りを評価した。評価基準は、鉛ガラス製の透光性放電容器に比較した立ち上りの程度を評価して以下のとおりとした。
◎：４０％以上明るい。
○：２０％以上明るい。
△：５％以上明るい。
▲：同等の明るさである。
【００８５】
【表１】
Ｎｏ． BaO(重量％) SrO/BaO (MgO+BaO)/SrO 評価
１ ０．５〜７ １．５以上 １以下 ◎
２ ０．５未満 １．５以上 １以下 △
３ ７超 １．５以上 １以下 △
４ ０．５〜７ １．５未満 １以下 ○
５ ０．５〜７ １．５未満 １超 ○
６ ０．５〜７ １．５以上 １超 ○
７ ０．５未満 １．５未満 １以下 △
８ ０．５未満 １．５未満 １超 ▲
９ ７超 １．５以上 １超 △
１０ ７超 １．５未満 １超 ▲
１１ ７超 １．５未満 １以下 △
１２ ０．５未満 １．５以上 １超 △
表１から明らかなように、本発明によれば、透光性放電容器を構成するガラスは、鉛成分を実質的に含有しないので、環境問題を解決するとともに、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＭｇＯの組成および組成比を所定範囲にすることにより、明るさの立ち上りが比較例に比較して著しく向上する。
【００８６】
次に、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態について説明する。本実施形態は、請求項２に示す発明を内容とする。そして、表２に示すように、発明の範囲内でＦｅ２Ｏ３の含有量の異なる実施例２ないし実施例４および従来のバリウムシリケートガラスおよび鉛ガラスを用いた比較例１３および比較例１４をそれぞれ試作して、寿命初期の全光束を測定した。なお、％は組成成分量を重量％で示し、また参考に熱膨張係数α（１０−７／℃）および作業温度Ｔｓ（℃）も示している。さらに、相対全光束は、比較例１４を１００％としている。
【００８７】
【表２】
成分 実施例２ 実施例３ 実施例４ 比較例１３ 比較例１４
ＳｉＯ２ ６９％ ６９％ ７０％ ７０％ ５６％
Ａｌ２Ｏ３ ２．０％ ２．０％ １．９％ １．９％ １．２％
Ｌｉ２Ｏ １．５％ １．５％ １．４％ １．４％ −
Ｎａ２Ｏ ７．８％ ７．８％ ６．４％ ６．４％ ５．１％
Ｋ２Ｏ ４．７％ ４．７％ ８．１％ ８．１％ ７．７％
ＣａＯ ３．８％ ３．８％ １．９％ １．９％ ０．１％
ＭｇＯ ２．２％ ２．２％ １．０％ １．０％ −
ＳｒＯ ５．８％ ５．８％ ５．４％ ５．４％ −
ＢａＯ ３．０％ ３．０％ １．５％ １．５％ −
Ｆｅ２Ｏ３ ０．０３％ ０．０2％ ０．０３％ ０．０４％ −
ＰｂＯ − − − − ２９％
α ９５ ９５ ９４ ９４ ９２
Ｔｓ ６７６ ６７５ ６７６ ６７５ ６２０
相対全光束 １０２ １０３ １０１ １００ １００
表２から明らかなように、本実施形態においては、Ｆｅ２Ｏ３の組成比を所定範囲にすることにより、相対全光束が比較例に比較して向上する。なお、図示していないが、第１の実施形態の作用効果も有する。
【００８８】
図４は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態における他の実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに説明するグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。図中、曲線Ａは実施例５線Ｂは比較例１５、曲線Ｃは比較例１６、をそれぞれ示す。そして、Ｆｅ２Ｏ３が重量％で、実施例５は０．０２３％、比較例１５は０．０４６％、比較例１６は０．０５９％である。
【００８９】
図から明らかなように、本実施形態においては、透過率の立ち上り部が波長３００ｎｍより短波長側に位置する。また、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が相対的に若干高くなっている。これに対して、比較例１５、１６においては、透過率の立ち上り部が波長３００ｎｍ近傍にあるとともに、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が相対的に若干低くなっている。このため、本実施形態においては、比較例に比較して、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が高くなり、これが全光束増加をもたらす。
【００９０】
図５は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施形態における実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフである。本実施形態は、実施例の構成に加えてＣｅＯ２を重量％で１％以下含んでいる。図中、曲線Ｄは実施例６、曲線Ｅは実施例７、曲線Ｆは比較例１７、をそれぞれ示す。そして、ＣｅＯが重量％で、実施例６は０．５％、実施例７は１．０％をそれぞれ含有し、比較例１７は０％で含有していない。
【００９１】
図から理解できるように、本実施形態においては、紫外線の透過量を制御することができる。
【００９２】
図６は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示す一部切欠一部断面正面図である。
【００９３】
図において、１１は透光性放電容器、１２、１２は一対の電極、１３Ａ、１３Ｂは細管、１４は蛍光体層、１５はアマルガム、１６は口金、１７はスペーサである。
【００９４】
透光性放電容器１１は、第１の実施形態と同じ組成のガラスからなり、管径１７．５ｍｍ、長さ１１００ｍｍの軟質ガラス管からなる一対の直線部１１ａ、１１ａ、連通部１１ｂおよびフレアステム１１ｃを備えている。一対の直線部１１ａ、１１ａは、互いに接近して平行に配置され、それぞれ一端が気密に閉塞されている。連通部１１ｂは、直線部１１ａの一端から他端側へ若干後退した位置に吹き破り法によって形成されてＨ字状をなして配設されている。フレアステム１１ｃは、一対の直線部１１ａ、１１ａの他端に封止され、一対の導入線１１ｃ１および後述する細管１３Ａ、１３Ｂを備えている。そして、フレアステム１１こよびその近傍に窓部１１ｄが形成されている。
【００９５】
一対の電極１２、１２は、フレアステム１１ｃの一対の内部導入線１１ｃ１間に継線されている。
【００９６】
細管１３Ａ、１３Ｂは、ともにフレアステム１１ｃに透光性放電容器１１内に連通しながら一体に形成され、外方へ突出した先端が封止されている。透光性放電容器１１の一端に配設される細管１３Ａは、さらに中間にネック部１３Ａ１を備えている。なお、透光性放電容器１１の他端に配設される細管１３Ｂにはネック部を備えていない。
【００９７】
蛍光体層１４は、３波長発光形の蛍光体からなり、透光性放電容器１１の一対の直線部１１ａの内面に形成されている。
【００９８】
アマルガム１５は、ビスマス（Ｂｉ）−スズ（Ｓｎ）−水銀（Ｈｇ）からなり、細管１３Ａ内に封入されている。
【００９９】
口金１６は、透光性放電容器１１の両端部を抱持するように透光性放電容器１１に装着されている。なお、１６ａは口金ピンである。
【０１００】
スペーサ１７は、透光性放電容器１１の一対の直線部１１ａ、１１ａ間に挿入されて直線部１１ａの振動や衝撃による破損を防止している。
【０１０１】
図７は、本発明の照明装置の一実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示す断面図である。
【０１０２】
図において、２１は照明装置本体、２２はコンパクト形蛍光ランプである。
【０１０３】
照明装置本体２１は、基体２１ａ、反射板２１ｂおよび点灯装置２１ｃを備えている。基体２１ａは、断面切頭円錐形で、下面周縁に枠縁２１ａ１が形成されている。そして、枠縁２１ａ１を天井の開口に下面から当接した状態で天井に埋設される。反射板２１ｂは、断面Ｖ字状をなしていて、基体２１ａ内を２分するように配置されている。点灯装置２１ｃは、反射板２１ｂの内部に配設されている。そうして、照明装置本体２１の内部には、基体２１ａおよび反射板２１ｂにより２列の細長い凹窪部２１ｄが平行に形成されている。なお、図示していないが、凹窪部２１ｄの長手方向の一端部にランプソケットが配設されている。
【０１０４】
コンパクト形蛍光ランプ２２は、図６に示す構造を備えていて、その一対が照明装置本体２１内の凹窪部２１ｄ内においてランプソケットに装着されている。
【０１０５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ＳｉＯ２、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を主成分とし、いずれも重量％でＭｇＯが０．５〜５％、ＳｒＯが０．５〜１０％、ＢａＯが０．５〜７％で、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた実質的に鉛を含有しないガラスからなり、両端に一対の電極を封装し、内部にアマルガムによって供給される水銀蒸気および希ガスを含む放電媒体を封入した透光性放電容器を具備していることにより、消灯時に水銀が透光性放電容器のガラスに吸着し、点灯時に脱離して、放電空間に拡散するので、点灯直後の極初期の明るさの立ち上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０６】
請求項２の発明によれば、加えて透光性放電容器の内面に保護膜と、その内面側の蛍光体層と、保護膜および蛍光体層が部分的に欠如して透光性放電容器のガラスが放電空間露出に露出して形成された窓部とを具備していることにより、蛍光ランプであっても、消灯時に水銀が透光性放電容器の窓部に吸着し、点灯時に脱離して、放電空間に拡散するので、点灯直後の極初期の明るさの立ち上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０７】
請求項３の発明によれば、加えて重量％でＦｅ２Ｏ３が０〜０．０３％であることにより、短波長側の可視光透過率が大きくなり、寿命初期の安定時の全光束が向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０８】
請求項４の発明によれば、加えて重量％でＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有していることにより、波長３００ｎｍ付近の紫外線透過がカットされて、耐ソラリゼーション性の低下が抑制されるとともに、ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過が著しく低減して、人体への影響がなく、かつ低圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成樹脂製部品や製品の劣化を防止した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０９】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１の実施形態としての電球形蛍光ランプを示す正面図
【図２】同じく蛍光ランプを展開状態にして示す拡大正面図
【図３】同じく蛍光ランプの底面図
【図４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態における実施例の率特性を比較例のそれとともに説明するグラフ
【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施形態における実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフ
【図６】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示す一部切欠一部断面正面図
【図７】本発明の照明装置の一実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示す断面図
【符号の説明】
１…蛍光ランプ
１ａ…透光性放電容器
１ａ１…Ｕ字状ガラス管
１ａ２…連結管
１ａ３…ピンチシール部
１ａ４…細管
１ｂ…電極
１ｃ…蛍光体層
１ｄ…主アマルガム
１ｅ…補助アマルガム
１ｇ…補助アマルガム
１ｈ…窓部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アマルガムを備えた低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプは、近年環境問題から小形化が進展している。特に電球形蛍光ランプおよびコンパクト形蛍光ランプにおいては、その傾向が顕著である。しかし、小形化しても全光束は低下させていないため、その分管壁負荷がますます高くなってきている。
【０００３】
管壁負荷が大きくなると、点灯中のランプ温度が上昇する。そこで、水銀蒸気圧が高くなり過ぎて発光効率が低下するのを回避するために、アマルガムの形で水銀蒸気を封入することにより、水銀の最適蒸気圧を呈する温度がランプ温度に接近するように高く設定したり、透光性放電容器の一部に最冷部を形成したりすることにより、周囲温度が上昇しても水銀蒸気圧が最適範囲に接近するように配慮したりしている。
【０００４】
一方、電球形蛍光ランプおよびコンパクト形蛍光ランプなどのコンパクトな蛍光ランプにおいては、その透光性放電容器に加工が容易な鉛ガラスが従来から用いられてきた。鉛ガラスは、ＰｂＯを多量に含有し、鉛原料の飛散およびガラス溶解時ないし成形、加工時における鉛成分の揮散による環境汚染などを防止するために、多大の作業環境整備費用を要し、また原料費も嵩むという問題がある。また、鉛の有害性は、上記の問題に加えて、廃棄の際の土壌汚染、リサイクル時のガラス材料不統一、有害物混入によるリサイクル性低下および環境ホルモン候補物質といった問題も提起している。
【０００５】
そこで、近時環境保護の観点から、環境負荷物質削減への取り組みが急務とされ、蛍光ランプに用いられている鉛ガラスを無鉛ガラスに変更する必要性が高くなっている。
【０００６】
鉛を含まない軟質ガラスは、従来から既にいくつか提案されている。たとえば、特開平６−２０６７３７号公報には、有害なＰｂＯ、Ｆ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３を含まないガラス組成物が記載されている。特開平９−１２３３２号公報には、ダンナー法によりステム用ガラスを成形する場合に、ＰｂＯを含まないとともに、失透の原因になりやすいＢａＯを削減したガラス組成物が記載されている。特開平６−９２６７７号公報には、ＰｂＯを含まないとともに、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２により耐ソーラリゼーション性を改善し、またＦｅ２Ｏ３により紫外線吸収性を改善したガラス組成物が記載されている。特開平１１−２２４６４９号公報には、ガラスによる水銀の消費量を低減して水銀封入量を削減するためのガラス組成物が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術のガラスを用いてアマルガムを備えた蛍光ランプを製作しても、良好な点灯時の明るさの立ち上りを得ることは困難である。すなわち、蛍光ランプなどの低圧水銀蒸気放電ランプは、その透光性放電容器内に水銀を封入しているために、点灯時の明るさの立ち上りは、透光性放電容器内の水銀蒸気の拡散速度により左右される。明るさの立ち上りの１秒以内の極初期においては、点灯前の透光性放電容器内の飽和水銀蒸気圧により左右されるが、それ以降は透光性放電容器内の最冷部に吸着されていた水銀の脱離・拡散速度に依存する。純水銀（液体水銀）を封入した一般の蛍光ランプの場合は、消灯時の水銀蒸気圧が比較的高く、したがって明るさの立ち上りもその飽和蒸気圧によってかなりの部分を依存しており、最冷部に吸着されていた水銀の脱離・拡散による明るさの立ち上りに対する寄与分は小さい。
【０００８】
これに対して、アマルガムを備えてアマルガムにより透光性放電容器内の水銀蒸気圧を制御している低圧水銀蒸気放電ランプは、一般に消灯時の水銀蒸気圧が比較的低く、その飽和蒸気圧による明るさの立ち上りに対する寄与率が小さい。したがって、明るさの立ち上りの大部分は、透光性放電容器内の最冷部に吸着されていた脱離・吸着に左右されることになる。
【０００９】
本発明者らは、水銀の脱離・拡散速度が透光性放電容器のガラス組成に左右されることを発見した。特にガラスの組成中、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＭｇＯの組成比が脱離・拡散速度に大きく影響することを見出した。一般に、水銀原子の吸着・脱離は水銀原子と接触する物質との間で発生する静電吸引力で説明される。この両者の静電吸引力が大きいと、水銀は脱離しにくく、いつまでも接触界面に吸着したままとなる。また、反対に静電吸引力が小さいと、水銀は接触界面から容易に脱離する。
【００１０】
そこで、本発明者らは、水銀の吸着、脱離が低圧水銀蒸気放電ランプの明るさの立ち上りに影響するメカニズムとして一つのモデルを仮定した。すなわち、このモデルは、明るさの立ち上りが良好になるためには、水銀とこれに接触する物質との間に適度な静電吸引力が必要である、という内容である。さらに、詳述すれば、両者の静電吸引力が大きすぎる場合、いつまでも水銀は接触界面に取り込まれたままで放電空間へ拡散されないで明るさの立ち上りは悪くなる。反対に、両者の静電吸引力が小さすぎる場合、透光性放電容器の殆どの水銀は、消灯中にアマルガムに移動する。そうすれば、明るさの立ち上りは、アマルガムという一点に集中した水銀からの補給に依存することになる。この状態においては、前述したように明るさの立ち上りが悪い。これに対して、両者の静電吸引力が適度な場合、透光性放電容器の各所に水銀が吸着されており、低圧水銀蒸気放電ランプを点灯すると、トラップされていた各所から水銀が脱離し、明るさの立ち上りに参加してそれを良好にする。
【００１１】
上述のモデルにおいて、本発明者は、水銀をトラップする物質としてガラスに注目した。蛍光ランプの場合、ガラスからなる透光性放電容器の内面は殆ど保護膜や蛍光体層で覆われているが、封止端部や放電路の屈曲部に形成される接合部などにおいては、ガラスが放電空間に露出している。これらのガラスの露出部が蛍光ランプの消灯中に水銀を吸着して、点灯と同時に露出部から水銀が脱離し、透光性放電容器内に拡散すれば、放電に参加して明るさの立ち上りに寄与し得ると想定した。
【００１２】
以上説明したモデルおよび想定に基づいて実験の結果、これらが確認され、本発明をなすに至った。
【００１３】
本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、明るさの立ち上りを向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、光束を向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。
【００１５】
さらに、本発明は、透光性放電容器のガラスを改良して、無鉛であるとともに、紫外線透過を抑制した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。
【００１６】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の蛍光ランプは、重量％でＳｉＯ２ ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ １〜５％、Ｌｉ２Ｏ １〜５％、Ｎａ２Ｏ ５〜１０％、Ｋ２Ｏ １〜１０％、ＣａＯ ０．５〜５％、ＭｇＯ ０．５〜５％、ＳｒＯ ０．５〜１０％、ＢａＯ ０．５〜７％を含み、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた実質的に鉛を含有しないガラスからなる透光性放電容器と；透光性放電容器の両端に封装された一対の電極と；透光性放電容器の内部に封入された水銀蒸気および希ガスを含む放電媒体と；透光性放電容器内に導入されて放電媒体の水銀蒸気を供給するアマルガムと；を具備していることを特徴としている。
【００１７】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１８】
＜低圧水銀蒸気放電ランプについて＞
低圧水銀蒸気放電ランプは、低圧水銀蒸気放電を行う放電ランプである。そして、低圧水銀蒸気放電によって主として波長２５４ｎｍの紫外線が放電空間から放射されるので、この紫外線をそのまま透光性放電容器の外部へ導出して利用するように構成してもよいし、また紫外線を蛍光体層に照射して、これを励起することにより、さらに波長の長い紫外線、可視光または赤外線に波長変換して利用することができる。
【００１９】
そうして、前者には殺菌ランプがある。また、後者のうち波長の相対的に長い紫外線を得るものにはブラックライトおよびケミカルランプ、可視光を得るものには一般に称されるところの蛍光ランプ、さらに赤外線を得るものには赤外線蛍光ランプなどがある。
【００２０】
したがって、本発明において、「低圧水銀蒸気放電ランプ」とは、上記の各ランプを包含する概念であることを意味する。
【００２１】
＜透光性放電容器について＞
透光性放電容器は、バルブの両端をたとえば端板などを用いて封止するか、または用いないで直接封止することにより形成される。端板を用いて封止する場合、端板の部分は、一般的にはステムによって構成される。ステムを用いる場合、フレアステム、ビードステムおよびボタンステムなどの既知のステム構造を採用することができる。また、直接封止する場合は、ピンチシールなどを採用することができる。
【００２２】
（ガラス組成について）
透光性放電容器のガラス組成は、上記の構成を備えた実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなる。以下、各成分について以下説明する。なお、成分比率の「％」は、いずれも重量％を意味する。
【００２３】
ＳｉＯ２は、ガラス形成の主成分であり、６０未満では化学的、物理的にガラスの強度が低下するので、不可である。また、７５％を超えると、軟化温度が高くなるので、不可である。
【００２４】
Ａｌ２Ｏ３は、化学的耐久性を付与するが、１％未満であると、十分な化学的耐久性が得られないので、不可である。また、５％を超えると、高温で粘度が高くなりすぎるので、不可である。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏは、溶融温度を低下するとともに加工性が良好になるが、１％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、熱膨張係数が小さくなりすぎるので、不可である。
【００２６】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用があり、溶融、成形および加工温度を下げることができるが、５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスの粘度が低くなるとともに、熱膨張係数が大きくなりすぎるので、不可である。
【００２７】
Ｋ２Ｏは、ガラスの粘度を低くする作用があり、溶融、成形および加工温度を下げるとともに、ガラスに光沢を与えることができるが、１未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスの粘度が低くなりすぎるので、不可である。
【００２８】
ＣａＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加工時の温度では粘度が高め、さらに固まる速度を速めるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる傾向が強くなるので、不可である。
【００２９】
ＭｇＯは、ガラスの溶融中粘度を下げ、加工時の固まる速度を速め、かつ熱膨張係数を小さくするが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、５％を超えると、ガラスを失透させる傾向があるので、不可である。
【００３０】
ＳｒＯは、ガラスの硬度および化学的耐久性を向上させるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、１０％を超えると、ガラスを失透させる傾向が増すので、不可である。
【００３１】
ＢａＯは、アルカリ成分の含有量を少なくしてもガラスの粘性を下げるが、０．５％未満では十分な効果が得られないので、不可である。また、７％を超えると、泡切れが悪くなり作業温度範囲も狭くなるので、不可である。
【００３２】
上記の範囲に加えて、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの条件を満足する場合に、透光性放電容器が電気陰性度が適当であるために、適度な水銀吸着性を示す。
【００３３】
なお、本発明において、「実質的に鉛を含有しない」とは、鉛成分を全く含有していない場合および鉛成分を不純物成分程度に含んでいる場合を含む意味である。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのアルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの合計よりＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのアルカリ土類酸化物ＲＯの合計を多くすることにより、水銀がガラスとアマルガムを形成することによる水銀の消費が抑制されるとともに、ガラスによる蛍光体のダメージが抑制されて、光束維持率が向上する。
【００３４】
（形状および大きさについて）
透光性放電容器は、直管形、環形、Ｕ字状、半円状、Ｕ字状部分を２〜４個直列に接続するとともに適当な配置にした形状など種々の形状であることを許容する。たとえば、高周波点灯専用形蛍光ランプの場合、直管形、円環形および２重円環形などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。また、コンパクト形蛍光ランプの場合、Ｕ（またはＨ）字状、Ｍ（またはＷ）字状、ダブルＵ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。透光性放電容器がＵ字状をなしている場合、一つの屈曲部（または連結部）と、その両側に２つの直線状部分とが形成される。要するに、単一のＵ字状の単位バルブにより形成される。また、Ｍ（またはＷ）字状をなしている場合、二つまたは三つの屈曲部（または連結部）と、４つの直線状部分とが形成される。なお、上記で屈曲部が二つの態様は、三つの屈曲部（または連結部）のうち一つが連結管により構成される場合である。要するに、二つのＵ（またはＨ）字状の単位バルブを同一平面上で横に並べて直列に接続して形成される。さらに、トリプルＵ字状の場合、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブを仮想円に沿って等配してほぼ三角形をなすように配置した形状や、３個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブを前後に重ねて配置した形状などをいう。さらにまた、カルテットＵ字状の場合、４個のＵ（またはＨ）字状の単位バルブ仮想円に沿って等配したり、前後に重ねて配置したりした形状をいう。一方、電球形蛍光ランプの場合、ダブルＵ字状、トリプルＵ字状、カルテットＵ字状などの形状をなしている透光性放電容器を用いることができる。
【００３５】
また、バルブの管径および透光性放電容器の管軸、換言すれば放電路に沿った長さは制限されない。しかし、一般的には透光性放電容器の管径は４０ｍｍ以下、また管軸に沿った長さは２４００ｍｍ以下である。一般に、水銀蒸気を供給するためにアマルガムを備えた低圧水銀蒸気放電ランプは、管壁負荷が相対的に大きな場合に見られる。たとえば、高周波点灯専用形蛍光ランプの場合、管径１５〜２５．５ｍｍ、管軸に沿った長さ５００〜２４００ｍｍである。また、コンパクト形蛍光ランプの場合、管径２５ｍｍ以下、たとえば１２〜２４ｍｍ、管軸に沿った長さ２４００ｍｍ以下、たとえば２００〜２３００ｍｍである。
さらにまた、電球形蛍光ランプの場合、管径１３ｍｍ以下、たとえば８〜１３ｍｍ、管軸に沿った長さ５００ｍｍ以下、たとえば４００〜５００ｍｍである。また、液晶バックライトや車載用など従来主として冷陰極が用いられている蛍光ランプの場合には、主として管径１０ｍｍ以下で１ｍｍ程度までの透光性放電容器が用いられる。
【００３６】
（窓部について）
「窓部」とは、透光性放電容器のガラスが放電空間に露出した部分をいう。窓部は、透光性放電容器内の適所に形成される。たとえば、保護膜およびまたは蛍光体層を配設しない殺菌ランプのような低圧水銀蒸気放電ランプの場合は、透光性放電容器の全内面がガラスの露出部になる。また、保護膜およびまたは蛍光体層を配設する場合であったとしても、封止部近傍や、Ｕ（またはＨ）字状のガラス管の複数を連結管で接続して１本の細長くて屈曲した透光性放電容器においては連結管とＵ字状のガラス管との接続部近傍には、ガラス溶着を確実に行うために、保護膜や蛍光体層を予め除去すれば、当該部分ではガラスが露出した部位が形成され、これが窓部として作用する。しかし、要すれば、上記以外の個所に各別に窓部を形成してもよい。
【００３７】
＜電極について＞
電極は、透光性放電容器内部の両端近傍に配設されて透光性放電容器とともに、放電路を形成する。
【００３８】
また、電極は、フィラメント電極、セラミックス電極などを用いることができる。
【００３９】
さらに、電極を透光性放電容器の両端に封装するには、フレアステム、ピンチシールステム、ボタンステムなど適当な手段を用いることができる。なお、排気、放電媒体の封入のためにステムに細管を接続したものを用いることができる。
【００４０】
＜放電媒体について＞
放電媒体は、希ガスおよび水銀蒸気を含んで構成されている。
【００４１】
希ガスは、蛍光ランプの放電開始を容易にするために用いられ、アルゴン、クリプトンなどを数百ないし１ｋＰａ程度透光性放電容器内に封入される。
【００４２】
水銀蒸気は、後述するアマルガムから供給される。
【００４３】
＜アマルガムについて＞
アマルガムは、放電媒体の水銀蒸気の供給源として備えられている。アマルガムには、最適水銀蒸気圧の温度が高温タイプと純水銀（液体水銀）に近い低温タイプとがあるが、そのいずれであってもよい。高温タイプとしては、たとえばＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇなどの組成のものを使用することができる。この場合、明るさの立ち上がりを良好にするために、４．５重量％以上の水銀を含むものを用いることができる。低温タイプとしては、たとえばＢｉ−Ｓｕ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｈｇなどを用いることができる。また、アマルガムを用いる場合、アマルガムを直接透光性放電容器の内部に封入してもよいし、細管内に留置して水銀蒸気圧のみが透光性放電容器内に作用するようにしてもよい。さらに、上記のアマルガムを主アマルガムとし、これに加えてインジウムなどの透光性放電容器内の水銀蒸気を吸着してアマルガムを容易に形成する金属からなる補助アマルガムを用いて始動時の水銀蒸気圧の立ち上がりを早めるように構成することができる。なお。補助アマルガムは、電極の近傍や放電路の中間部に配設することができる。
【００４４】
＜その他の構成について＞
１ 蛍光体層について
透光性放電容器の内面側に所望により蛍光体層を配設することができる。
【００４５】
蛍光体層は、透光性放電容器の内面に直接接触して形成してもよいし、アルミナなどの保護膜およびまたは酸化チタンなどの反射膜を介して間接的に形成してもよい。
【００４６】
２ 保護膜について
透光性放電容器の内面に所望により保護膜を配設することができる。
【００４７】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、透光性放電容器を前記所定の組成からなる軟質ガラスを用いて構成していることにより、ガラスが適当な帯電傾向（電気陰性度）となって、ガラスが放電空間に露出している窓部に適度の水銀吸着性が付与される。そのため、低圧水銀蒸気放電ランプの消灯中に透光性放電容器の窓部に水銀が吸着される。なお、透光性放電容器の窓部は、封止部やたとえば２つのＵ字状のガラス管と連結管との接続部などに形成される部分を利用することができるので、各別な構造を必要としないし、透光性放電容器の長手方向に適当に分散させることができる。
【００４８】
そうして、低圧水銀蒸気放電ランプが点灯すると、透光性放電容器の窓部に吸着されていた水銀が一斉に脱離して透光性放電容器の内部へ拡散する。このため、点灯の極初期すなわち約１０秒以内の明るさの立ち上りが速くなる。
【００４９】
また、本発明において用いるガラスは、鉛成分を実質的に含有していないので、環境保護上問題がない。
【００５０】
請求項２の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、透光性放電容器の内面に形成された保護膜と；保護膜の内面側に形成された蛍光体層と；保護膜および蛍光体層が部分的に欠如し透光性放電容器のガラスが放電空間に露出して形成された窓部と；を具備していることを特徴としている。
【００５１】
＜保護膜について＞
保護膜としては、Ａｌ２Ｏ３の微粒子を主体とする膜構成を用いることができる。結晶構造は、β形およびα形のいずれでもよい。
【００５２】
＜蛍光体層について＞
蛍光体層は、保護膜を介して透光性放電容器の内面側に間接的に形成する。
【００５３】
使用する蛍光体は、照明目的に応じて任意所望に選択することができる。たとえば、一般照明用途に対しては、３波長発光形の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体などの白色発光形の蛍光体を用いることができる。さらに、用途によっては紫外線発光形の蛍光体などを用いることもできる。
【００５４】
＜窓部について＞
窓部は、蛍光体層および保護膜が除去されて、透光性放電容器のガラスが直接放電空間内に露出している部分である。また、窓部は、透光性放電容器の封止部近傍、連結管の接続部近傍およびこれらの部位以外の個所に格別に形成した部位のいずれであってもよい。
【００５５】
＜本発明の作用について＞
本発明は、構成要素として保護膜および蛍光体層を具備しているが、作用は、請求項１におけるのと同様である。
【００５６】
請求項３の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、重量％でＦｅ２Ｏ３が０〜０．０３％であることを特徴としている。
【００５７】
本発明は、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を規制して光束を増加した構成を規定している。
【００５８】
すなわち、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を上記のように０にするか、または少なく規制すると、ガラスの波長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が顕著に高くなるのに伴なって、主に可視光の短波長側の透過率が向上する。このため、全光束が増加する。なお、本発明において、「可視光」とは、波長３８０〜７８０ｎｍの光をいう。また、波長３００ｎｍ付近の紫外線透過率が高くなると、耐ソラリゼーション性および外部へのＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの透過による悪影響が懸念されるが、この点については、たとえばＣｅＯ２やＴｉＯ２などを添加することにより、抑制することが可能である。
【００５９】
しかし、Ｆｅ２Ｏ３が０．０３％を超えると、可視光の透過率の向上が得られないので、可視光の増加に対しては不可である。
【００６０】
そうして、本発明によれば、短波長側の可視光透過率が大きくなることで、寿命初期の安定時の全光束が向上する。
【００６１】
請求項４の発明の低圧水銀蒸気放電ランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、重量％でＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有していることを特徴としている。
【００６２】
本発明は、耐ソラリゼーション性およびＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過による悪影響を抑制するための構成を規定している。
【００６３】
すなわち、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種の含有量を上記のように規制すると、波長３００ｎｍ付近のガラスの紫外線透過がカットされる。なお、ＴｉＯ２およびＣｅＯ２の合計または両者のいずれか一方が１％以下であればよい。これにより、耐ソラリゼーション性の低下が抑制される。また、ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過が著しく低減する。これにより、人体への影響がなくなるとともに、低圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成樹脂製部品や製品の劣化を防止することができる。
【００６４】
請求項５の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし４のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；を具備していることを特徴としている。
【００６５】
本発明において、「照明装置」とは、放電ランプの発光を利用するあらゆる装置を含む広い概念であり、たとえば照明器具、標識灯、液晶などのバックライト装置およびこれを組み込んだパーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機、ＧＰＳ機器などの各種情報機器、ならびに画像読取装置およびこれを組み込んだ複写機、ファクシミリ、スキャナなどのＯＡ機器などを含む。
【００６６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６７】
図１は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１の実施形態としての電球形蛍光ランプを示す正面図である。
【００６８】
図２は、同じく蛍光ランプを展開状態にして示す拡大正面図である。
【００６９】
図３は、同じく蛍光ランプの底面図である。
【００７０】
各図において、１は蛍光ランプ、２は点灯回路手段、３はカバー、４はキャップ、５は口金である。
【００７１】
＜蛍光ランプ１について＞
蛍光ランプ１は、後述する無鉛の軟質ガラスからなり、透光性放電容器１ａ、電極１ｂ、保護膜（図示を省略している。）、蛍光体層１ｃ、主アマルガム１ｄ、補助アマルガム１ｅ、１ｆおよび複数の窓部１ｇを備えている。
【００７２】
透光性放電容器１ａは、３本の外径１０ｍｍのＵ字状ガラス管１ａ１を２つの連結管１ａ２によって連結して屈曲した１本の放電路を形成しているとともに、図３に示すように、各Ｕ字状ガラス管１ａ１が仮想円周上に等配されて、正三角形の各辺に位置するように配置され、全体としてコンパクトな形に形成されている。なお、ガラスの組成については後述する。また、各Ｕ字状ガラス管１ａ１は、その両端にピンチシール部１ａ３が形成されているとともに、それぞれ１個の細管１ａ４が一つのピンチシール部１ａ３から外部へ突出している。ピンチシール部１ａ３の形成に際して、Ｕ字状ガラス管１ａ１の内面に予め形成した後述する保護膜および蛍光体層１ｃのうちピンチシールの予定部およびその近傍の部分を剥離させてガラス加工を容易にしている。
細管１ａ４は、透光性放電容器１ａの内部に連通しているが、便宜上中央の細管のみを内部が透視可能に図示している。細管１ａ４は、透光性放電容器１の内部を排気したり、主アマルガム１ｄの収納や希ガスを封入したりする際に利用される。連結管１ａ２は、吹き破り法によって形成され、当該部分は保護膜および蛍光体層１ｃが吹き破りの際に剥離している。
【００７３】
電極１ｂは、フィラメント電極によって構成されている。そして、電極１ｂは、タングステン線からなるトリプルコイル構造に形成され、３次コイルにアルカリ土類金属からなる電子放射性物質が塗布されている。
【００７４】
保護膜は、α形Ａｌ２Ｏ３の微粒子からなる薄い膜からなる。
【００７５】
蛍光体層１ｃは、３波長発光形蛍光体からなり、保護膜の上すなわち内面側に形成されている。
【００７６】
主アマルガム１ｄは、透光性放電容器１ａの細管１ａ４内に収納されている。また、主アマルガム１ｄは、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇからなり、粒径約２．０ｍｍの粒子１個を細管１ａ４内に留置されるように透光性放電容器１ａ内に封入されている。
【００７７】
補助アマルガム１ｅは、Ｉｎからなり、ステンレス基板に鍍金され、ステンレス基板を電極１ｂを支持する内部導入線に溶接されている。補助アマルガム１ｆは、１ｅと基本的に同様な構成であるが、透光性放電容器１ａの中間位置においてＵ字状ガラス管１ａ１のピンチシール部１ａ３を貫通した導入線に溶接されて支持されている。
【００７８】
複数の窓部１ｇは、ピンチシール部１ａ３近傍および連結管１ａ２近傍に形成されている。そして、窓部１ｇにおいては、ガラスが直接放電空間内に露出している。
【００７９】
＜点灯回路手段２について＞
点灯回路手段２は、その回路構成の詳細については省略するが、ハーフブリッジ形インバータを主体として構成されていて、蛍光ランプ１を付勢して点灯させるもので、後述するカバー３内に収納されている。そして、高周波出力端は、後述するように蛍光ランプ１に所要に接続されている。また、点灯回路手段２は、配線基板およびこれに実装された回路部品からなる。そして、主な回路部品は、図１において配線基板の下面に実装されている。一方、回路部品は、カバー３の内部の空洞が略逆切頭円錐状をなしているので、それに合わせて輪郭が背の高いコンデンサなどの回路部品を頂点とする概ね逆円錐状になるように配線基板に実装されている。また、一対のスイッチング手段は、ＤＩＰ端子を備えたドレイン露出モールドパッケージ形ＭＯＳＦＥＴからなる。
【００８０】
＜カバー３について＞
カバー３は、白色の遮光性の耐熱性合成樹脂を成形してカップ状の筒体に構成されている。そして、基端３ａが細く絞られ、先端３ｂが開口し、内部が回路部品を収納する空洞を形成している。
【００８１】
＜口金４について＞
口金４は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、カバー３の基端３ａにポンチによる加締めによって装着されている。なお、点灯回路手段２の入力端は口金４のセンターコンタクトと、口金シェルとに接続されている。
【００８２】
＜キャップ５について＞
キャップ５は、蛍光ランプ１および配線基板２ａを支持しているとともに、カバー３の先端の開口を閉塞している。
【００８３】
＜透光性放電容器１のガラス組成について＞
透光性放電容器１のガラス組成（実施例１）は、次ぎのとおりである。
ＳｉＯ２ ６９％
Ａｌ２Ｏ３ ２．０％
Ｌｉ２Ｏ １．５％
Ｎａ２Ｏ ７．５％
Ｋ２Ｏ ４．７％
ＣａＯ ３．５８％
ＭｇＯ ２．２％
ＳｒＯ ５．８％
ＢａＯ ３．０％
ＳｒＯ／ＢａＯ≒１．９３
（ＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯ≒０．９０
次に、第１の実施形態におけるガラス組成の評価結果を比較例のそれとともに表１に示す。
【００８４】
すなわち、上記実施例１を含む請求項１に示す本発明の範囲（Ｎｏ．１）に対して、ＢａＯ、ＳｒＯ／ＢａＯおよびＭｇＯ＋ＢａＯ）／ＳｒＯを異ならせた比較例（Ｎｏ．２〜１２）を試作して、実施例ともに明るさの立ち上りを評価した結果を表１に示している。なお、評価試験は、１時間点灯してから、常温中一昼夜以上消灯状態で放置した後の蛍光ランプについて、点灯後１０秒までの明るさの立ち上りを評価した。評価基準は、鉛ガラス製の透光性放電容器に比較した立ち上りの程度を評価して以下のとおりとした。
◎：４０％以上明るい。
○：２０％以上明るい。
△：５％以上明るい。
▲：同等の明るさである。
【００８５】
【表１】
Ｎｏ． BaO(重量％) SrO/BaO (MgO+BaO)/SrO 評価
１ ０．５〜７ １．５以上 １以下 ◎
２ ０．５未満 １．５以上 １以下 △
３ ７超 １．５以上 １以下 △
４ ０．５〜７ １．５未満 １以下 ○
５ ０．５〜７ １．５未満 １超 ○
６ ０．５〜７ １．５以上 １超 ○
７ ０．５未満 １．５未満 １以下 △
８ ０．５未満 １．５未満 １超 ▲
９ ７超 １．５以上 １超 △
１０ ７超 １．５未満 １超 ▲
１１ ７超 １．５未満 １以下 △
１２ ０．５未満 １．５以上 １超 △
表１から明らかなように、本発明によれば、透光性放電容器を構成するガラスは、鉛成分を実質的に含有しないので、環境問題を解決するとともに、ＢａＯ、ＳｒＯおよびＭｇＯの組成および組成比を所定範囲にすることにより、明るさの立ち上りが比較例に比較して著しく向上する。
【００８６】
次に、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態について説明する。本実施形態は、請求項２に示す発明を内容とする。そして、表２に示すように、発明の範囲内でＦｅ２Ｏ３の含有量の異なる実施例２ないし実施例４および従来のバリウムシリケートガラスおよび鉛ガラスを用いた比較例１３および比較例１４をそれぞれ試作して、寿命初期の全光束を測定した。なお、％は組成成分量を重量％で示し、また参考に熱膨張係数α（１０−７／℃）および作業温度Ｔｓ（℃）も示している。さらに、相対全光束は、比較例１４を１００％としている。
【００８７】
【表２】
成分 実施例２ 実施例３ 実施例４ 比較例１３ 比較例１４
ＳｉＯ２ ６９％ ６９％ ７０％ ７０％ ５６％
Ａｌ２Ｏ３ ２．０％ ２．０％ １．９％ １．９％ １．２％
Ｌｉ２Ｏ １．５％ １．５％ １．４％ １．４％ −
Ｎａ２Ｏ ７．８％ ７．８％ ６．４％ ６．４％ ５．１％
Ｋ２Ｏ ４．７％ ４．７％ ８．１％ ８．１％ ７．７％
ＣａＯ ３．８％ ３．８％ １．９％ １．９％ ０．１％
ＭｇＯ ２．２％ ２．２％ １．０％ １．０％ −
ＳｒＯ ５．８％ ５．８％ ５．４％ ５．４％ −
ＢａＯ ３．０％ ３．０％ １．５％ １．５％ −
Ｆｅ２Ｏ３ ０．０３％ ０．０2％ ０．０３％ ０．０４％ −
ＰｂＯ − − − − ２９％
α ９５ ９５ ９４ ９４ ９２
Ｔｓ ６７６ ６７５ ６７６ ６７５ ６２０
相対全光束 １０２ １０３ １０１ １００ １００
表２から明らかなように、本実施形態においては、Ｆｅ２Ｏ３の組成比を所定範囲にすることにより、相対全光束が比較例に比較して向上する。なお、図示していないが、第１の実施形態の作用効果も有する。
【００８８】
図４は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態における他の実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに説明するグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。図中、曲線Ａは実施例５線Ｂは比較例１５、曲線Ｃは比較例１６、をそれぞれ示す。そして、Ｆｅ２Ｏ３が重量％で、実施例５は０．０２３％、比較例１５は０．０４６％、比較例１６は０．０５９％である。
【００８９】
図から明らかなように、本実施形態においては、透過率の立ち上り部が波長３００ｎｍより短波長側に位置する。また、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が相対的に若干高くなっている。これに対して、比較例１５、１６においては、透過率の立ち上り部が波長３００ｎｍ近傍にあるとともに、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が相対的に若干低くなっている。このため、本実施形態においては、比較例に比較して、波長３８０〜４００ｎｍの範囲の透過率が高くなり、これが全光束増加をもたらす。
【００９０】
図５は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施形態における実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフである。本実施形態は、実施例の構成に加えてＣｅＯ２を重量％で１％以下含んでいる。図中、曲線Ｄは実施例６、曲線Ｅは実施例７、曲線Ｆは比較例１７、をそれぞれ示す。そして、ＣｅＯが重量％で、実施例６は０．５％、実施例７は１．０％をそれぞれ含有し、比較例１７は０％で含有していない。
【００９１】
図から理解できるように、本実施形態においては、紫外線の透過量を制御することができる。
【００９２】
図６は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示す一部切欠一部断面正面図である。
【００９３】
図において、１１は透光性放電容器、１２、１２は一対の電極、１３Ａ、１３Ｂは細管、１４は蛍光体層、１５はアマルガム、１６は口金、１７はスペーサである。
【００９４】
透光性放電容器１１は、第１の実施形態と同じ組成のガラスからなり、管径１７．５ｍｍ、長さ１１００ｍｍの軟質ガラス管からなる一対の直線部１１ａ、１１ａ、連通部１１ｂおよびフレアステム１１ｃを備えている。一対の直線部１１ａ、１１ａは、互いに接近して平行に配置され、それぞれ一端が気密に閉塞されている。連通部１１ｂは、直線部１１ａの一端から他端側へ若干後退した位置に吹き破り法によって形成されてＨ字状をなして配設されている。フレアステム１１ｃは、一対の直線部１１ａ、１１ａの他端に封止され、一対の導入線１１ｃ１および後述する細管１３Ａ、１３Ｂを備えている。そして、フレアステム１１こよびその近傍に窓部１１ｄが形成されている。
【００９５】
一対の電極１２、１２は、フレアステム１１ｃの一対の内部導入線１１ｃ１間に継線されている。
【００９６】
細管１３Ａ、１３Ｂは、ともにフレアステム１１ｃに透光性放電容器１１内に連通しながら一体に形成され、外方へ突出した先端が封止されている。透光性放電容器１１の一端に配設される細管１３Ａは、さらに中間にネック部１３Ａ１を備えている。なお、透光性放電容器１１の他端に配設される細管１３Ｂにはネック部を備えていない。
【００９７】
蛍光体層１４は、３波長発光形の蛍光体からなり、透光性放電容器１１の一対の直線部１１ａの内面に形成されている。
【００９８】
アマルガム１５は、ビスマス（Ｂｉ）−スズ（Ｓｎ）−水銀（Ｈｇ）からなり、細管１３Ａ内に封入されている。
【００９９】
口金１６は、透光性放電容器１１の両端部を抱持するように透光性放電容器１１に装着されている。なお、１６ａは口金ピンである。
【０１００】
スペーサ１７は、透光性放電容器１１の一対の直線部１１ａ、１１ａ間に挿入されて直線部１１ａの振動や衝撃による破損を防止している。
【０１０１】
図７は、本発明の照明装置の一実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示す断面図である。
【０１０２】
図において、２１は照明装置本体、２２はコンパクト形蛍光ランプである。
【０１０３】
照明装置本体２１は、基体２１ａ、反射板２１ｂおよび点灯装置２１ｃを備えている。基体２１ａは、断面切頭円錐形で、下面周縁に枠縁２１ａ１が形成されている。そして、枠縁２１ａ１を天井の開口に下面から当接した状態で天井に埋設される。反射板２１ｂは、断面Ｖ字状をなしていて、基体２１ａ内を２分するように配置されている。点灯装置２１ｃは、反射板２１ｂの内部に配設されている。そうして、照明装置本体２１の内部には、基体２１ａおよび反射板２１ｂにより２列の細長い凹窪部２１ｄが平行に形成されている。なお、図示していないが、凹窪部２１ｄの長手方向の一端部にランプソケットが配設されている。
【０１０４】
コンパクト形蛍光ランプ２２は、図６に示す構造を備えていて、その一対が照明装置本体２１内の凹窪部２１ｄ内においてランプソケットに装着されている。
【０１０５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ＳｉＯ２、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を主成分とし、いずれも重量％でＭｇＯが０．５〜５％、ＳｒＯが０．５〜１０％、ＢａＯが０．５〜７％で、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯの組成を備えた実質的に鉛を含有しないガラスからなり、両端に一対の電極を封装し、内部にアマルガムによって供給される水銀蒸気および希ガスを含む放電媒体を封入した透光性放電容器を具備していることにより、消灯時に水銀が透光性放電容器のガラスに吸着し、点灯時に脱離して、放電空間に拡散するので、点灯直後の極初期の明るさの立ち上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０６】
請求項２の発明によれば、加えて透光性放電容器の内面に保護膜と、その内面側の蛍光体層と、保護膜および蛍光体層が部分的に欠如して透光性放電容器のガラスが放電空間露出に露出して形成された窓部とを具備していることにより、蛍光ランプであっても、消灯時に水銀が透光性放電容器の窓部に吸着し、点灯時に脱離して、放電空間に拡散するので、点灯直後の極初期の明るさの立ち上りが向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０７】
請求項３の発明によれば、加えて重量％でＦｅ２Ｏ３が０〜０．０３％であることにより、短波長側の可視光透過率が大きくなり、寿命初期の安定時の全光束が向上した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０８】
請求項４の発明によれば、加えて重量％でＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有していることにより、波長３００ｎｍ付近の紫外線透過がカットされて、耐ソラリゼーション性の低下が抑制されるとともに、ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂの外部への透過が著しく低減して、人体への影響がなく、かつ低圧水銀蒸気放電ランプの口金など付近の合成樹脂製部品や製品の劣化を防止した低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。
【０１０９】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１の実施形態としての電球形蛍光ランプを示す正面図
【図２】同じく蛍光ランプを展開状態にして示す拡大正面図
【図３】同じく蛍光ランプの底面図
【図４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施形態における実施例の率特性を比較例のそれとともに説明するグラフ
【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施形態における実施例の分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフ
【図６】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを示す一部切欠一部断面正面図
【図７】本発明の照明装置の一実施形態としてのコンパクト形蛍光ランプを用いた天井埋込灯を示す断面図
【符号の説明】
１…蛍光ランプ
１ａ…透光性放電容器
１ａ１…Ｕ字状ガラス管
１ａ２…連結管
１ａ３…ピンチシール部
１ａ４…細管
１ｂ…電極
１ｃ…蛍光体層
１ｄ…主アマルガム
１ｅ…補助アマルガム
１ｇ…補助アマルガム
１ｈ…窓部
Claims (5)
- 重量％で、ＳｉＯ２ ６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ １〜５％、Ｌｉ２Ｏ １〜５％、Ｎａ２Ｏ ５〜１０％、Ｋ２Ｏ １〜１０％、ＣａＯ ０．５〜５％、ＭｇＯ ０．５〜５％、ＳｒＯ ０．５〜１０％、ＢａＯ ０．５〜７％、を含み、ＳｒＯ／ＢａＯ≧１．５で、かつＭｇＯ＋ＢａＯ≦ＳｒＯ、の組成を備えた実質的に鉛を含有しないガラスからなる透光性放電容器と；
透光性放電容器の両端に封装された一対の電極と；
透光性放電容器の内部に封入された水銀蒸気および希ガスを含む放電媒体と；
透光性放電容器内に導入されて放電媒体の水銀蒸気を供給するアマルガムと；
を具備していることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。 - 透光性放電容器の内面に形成された保護膜と；
保護膜の内面側に形成された蛍光体層と；
保護膜および蛍光体層が部分的に欠如し透光性放電容器のガラスが放電空間に露出して形成された窓部と；
を具備していることを特徴とする請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。 - 重量％でＦｅ２Ｏ３が０〜０．０３％であることを特徴とする請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
- 重量％でＴｉＯ２およびＣｅＯ２の少なくともいずれか一種を１．０％以下含有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
- 照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１ないし４のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；
を具備していることを特徴とする照明装置。
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