JP3827417B2

JP3827417B2 - 反射層を有する蛍光ランプ

Info

Publication number: JP3827417B2
Application number: JP22184397A
Authority: JP
Inventors: ジョン・ベネット・ジャンスマ; トーマス・フレデリック・ソウルス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: EP0825635A3; EP0825635A2; CN1176484A; DE69712281D1; DE69712281T2; EP0825635B1; US5726528A; JPH10199483A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に蛍光ランプに関するものであり、更に詳しくは改良された反射層を有する蛍光ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射形蛍光ランプには、無電極反射形蛍光ランプやビーム指向性蛍光ランプなど、種々の形式のものがある。反射形蛍光ランプでは、導電性被膜やプレコートを予め被覆していてもよいが、ガラス表面の内側の一部に微粉末反射被膜が設けられる。次いで、この反射被膜はルミネッセンス性蛍光体被膜で被覆される。反射被膜は、蛍光体被膜が発生する可視光を反射して、蛍光体層を通してランプの内側へ戻す作用をなす。光は、ランプの反射層が被覆されていない区域からしか外に出ることができない。したがって、反射形蛍光ランプは発生した光を効率よく送り出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、蛍光ランプに通常用いられている反射被膜は、微粉チタニアの比較的厚い層である。このチタニア被膜は可視光を非常に効果的に散乱または反射する。しかし、蛍光ランプ内の放電からの紫外線は、チタニア被膜上の蛍光体被膜に吸収されず、チタニア被膜に吸収されて失われる。このことは、蛍光体の層を厚くすることにより回避できるが、厚い蛍光体層は高価になる。チタニア粉末被膜の代わりにある種のアルミナ粉末被膜を用いることも提案されている。アルミナ粉末被膜は、可視光と紫外線両方を反射する点で、チタニア粉末被膜より有利である。しかし、従来提案されているアルミナ粉末被膜には、反射率が不十分であるなどのいくつかの欠点がある。
【０００４】
したがって、可視光および紫外線を効率よくかつ効果的に反射して蛍光体層を通してランプの内部に戻し、こうして紫外線を蛍光体被膜により可視光に変換すると共に、可視光をランプから所望の方向に送り出すことのできる反射形蛍光ランプ用反射層が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属および不活性ガスを封入した密封光透過性エンベロープと、放電発生手段と、前記エンベロープの内面の一部に隣接した反射層と、前記反射層に隣接した蛍光体層とを備える蛍光ランプを提供する。前記反射層は前記エンベロープと前記蛍光体層との間に位置する。前記反射層の被覆量は５ｍｇ／ｃｍ² 以上である。前記反射層はγアルミナとαアルミナとの配合物を含み、該アルミナ配合物は７〜８０重量％のγアルミナと２０〜９３重量％のαアルミナとからなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の代表的な例として無電極蛍光ランプを８で示す。無電極蛍光ランプは当業界で周知である。ランプ８は、たとえばソーダ石灰珪酸塩ガラスのような密封光透過性エンベロープまたはガラス質エンベロープ１０を含み、エンベロープ１０は気密に密封され、金属蒸気または金属（たとえば水銀）および不活性ガス（たとえばアルゴン）を封入している。エンベロープ１０は、電気励起コイル２４を収容する外部室１２を有する形状となっている。コイル２４はコイル・ターン２４Ａで示してあるが、その断面の寸法を誇張してある。コイル２４は円筒形で、その中空内部にエンベロープ１０のステム１８が貫通している。コイル２４は導線３０（一部のみ図示）により電源回路または安定器回路２８に電気接続されている。安定器回路２８は、単にブロックとして線図的に表示してある。安定器回路２８は、ねじ込み口金３２を介して電源手段から交流電力を受け取るように接続される。したがって、ランプは放電発生手段を有している。ランプが電極付き蛍光ランプである場合には、放電発生手段として、当業界でよく知られているように１対の離間した電極とその関連要素とが設けられる。
【０００７】
外部室１２はエンベロープ１０の中央カラム１４を画定する。中央カラム１４は外壁１６を有し、ステム１８がカラム１４の頂部から垂下している。プラスチック製スカート３４は、ガラスエンベロープ１０を保護するとともにエンベロープを所定の位置に保持する役目を果たす。ガラスエンベロープ１０は、楕円部分１１、中央カラム１４およびステム１８を有する。ガラスエンベロープ１０には、内側導電被膜、外側導電被膜、および当業界で周知の他の同様の被膜またはプレコートを設けることができる。
【０００８】
図１に示すように、本発明の反射被膜または反射層２０は、中央カラム１４の外壁１６に隣接して、ステム１８内にわずかに入りこみ、そしてエンベロープ１０の楕円形状部分１１の下半部の内面に隣接して楕円形状部分のもっとも幅広い部分まで設けられている。当業界でよく知られている通りの蛍光体被膜または蛍光体層２２が、反射層２０の上に設けられる共に、楕円形状部分１１の上半部の内面に隣接して設けられている。なお、反射層２０はエンベロープ１０の楕円形状部分１１の上半部を被覆せず、したがって可視光が該上半部から外に出る。無電極蛍光ランプの全体の構成および動作は、当業界で周知であり、たとえば米国特許第５，４１２，２８０号および同第５，４６１，２８４号明細書に記載されている。本発明の反射層は、電極付き蛍光ランプおよび無電極蛍光ランプいずれにも使用することができ、たとえば、１対の離間した電極を有する低圧水銀蒸気放電ランプ、光ビーム指向性ランプ、スリット付きの電極付き蛍光管、米国特許第４，９２４，１４１号に開示された蛍光ランプなどの反射形蛍光ランプに使用することができる。
【０００９】
蛍光体層２２は希土類蛍光体層、たとえば希土類三蛍光体層とするのが好ましいが、当業界で知られた他の蛍光体層としてもよい。多重蛍光体層を設けてもよい。
本発明の反射層２０は、紫外光を反射して蛍光体層に戻し、そこで紫外光を有効に利用し、こうして蛍光体利用効率を向上し、可視光をより効率よく生成する利点を有する。反射層は可視光も反射してランプ内に戻し、かくして可視光はランプから所望の方向に出てゆく。
【００１０】
反射層２０は、γアルミナ粒子とαアルミナ粒子との配合物であるか、このアルミナ配合物を含有する。γアルミナ粒子は、表面積が好ましくは３０〜１４０ｍ² ／ｇ、より好ましくは、５０〜１２０ｍ² ／ｇ、さらに好ましくは８０〜１００ｍ² ／ｇ、特に９０〜１００ｍ² ／ｇであり、粒度（粒子径）が好ましくは１０〜５００ｎｍ、より好ましくは３０〜２００ｎｍ、特に５０〜１００ｎｍである。αアルミナ粒子は、表面積が好ましくは０．５〜１５ｍ² ／ｇ、より好ましくは、３〜８ｍ² ／ｇ、さらに好ましくは４〜６ｍ² ／ｇ、特に約５ｍ² ／ｇであり、粒度（粒子径）が好ましくは５０〜５０００ｎｍ、より好ましくは１００〜２０００ｎｍ、さらに好ましくは５００〜１０００ｎｍ、特に約７００ｎｍである。
【００１１】
反射層２０におけるアルミナ粒子配合物は、７〜８０重量％、好ましくは１０〜６５重量％、より好ましくは２０〜５０重量％、さらに好ましくは３０〜４０重量％、特に約３５重量％のγアルミナと、２０〜９３重量％、好ましくは３５〜９０重量％、より好ましくは５０〜８０重量％、さらに好ましくは６０〜７０重量％、特に約６５重量％のαアルミナとからなる。好ましい配合物としては、４０％のγアルミナと６０％のαアルミナとの配合物、および３０％のγアルミナと７０％のαアルミナとの配合物が挙げられる。
【００１２】
反射層２０をランプに設けるには次のようにする。γアルミナ粒子とαアルミナ粒子を適当な重量比で配合する。これらのアルミナ粒子は、実質的に純粋であるか、光吸収性不純物を含まないか、僅少量の光吸収性不純物しか含まない高純度のものである必要がある。次に、アルミナを水媒体中に分散剤（たとえばアンモニウムポリアクリレート）および当業界で知られた他の添加剤と共に分散させる。次いで、この懸濁液を所望の表面（たとえば図１に示す通りの表面）に塗布し、加熱して被膜を形成する。このような被膜形成工程は当業界で周知である。加熱段階で、非アルミナ成分はとばされ、アルミナだけが後に残る。反射層２０を塗布する際、反射層中のアルミナの重量（すなわち「被覆量」）が５ｍｇ／ｃｍ² 以上、好ましくは５．５〜１０ｍｇ／ｃｍ² 、より好ましくは６〜８ｍｇ／ｃｍ² 、特に約７ｍｇ／ｃｍ² となるようにする。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。特記しない限り、％はすべて重量パーセントである。
実施例１
図１に示したものと同様な構成の無電極蛍光ランプを用いて試験した。光束（ルーメン）を１００時間で測定した（ｎ＝４）。チタニアの反射層（８ｍｇ／ｃｍ² ）を持つランプでは、測定した光束は１０６８ルーメンであった。６０％のαアルミナと４０％のγアルミナとの配合物よりなる反射層（被覆量８ｍｇ／ｃｍ² ）を持つ本発明のランプでは、測定した光束は１１２５ルーメンであり、驚異的な５．３％の向上を示した。
【００１４】
実施例２
アルミナ被膜を平坦なガラススライド上に被覆し、ＳＰＥＸ二重格子走査分光光度計を用いて、２５４ｎｍ紫外光の拡散反射率を測定した。種々の被覆量でのサンプルＡおよびＢの反射率を表１に示す。被覆量はｍｇ／ｃｍ² 単位で表示する。反射率（％）は２５４ｎｍでの硫酸バリウム標準に対する値である。サンプルＡは９９％αアルミナ（表面積４〜６ｍ² ／ｇ）である。サンプルＢは６０％αアルミナ（表面積４〜６ｍ² ／ｇ）と４０％γアルミナ（表面積９０〜１００ｍ² ／ｇ）との配合物である。
【００１５】
【表１】

図１に示すような無電極反射形蛍光ランプの反射層などの反射層にとって、９９％の拡散反射率の値は好ましいものである。表１から明らかなように、本発明の反射層はより一層大きい反射率を有する。このことは、驚くべきことであり、予期できないことであった。
【００１６】
以上本発明の好適な実施例を説明し図示したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や配置替えが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による無電極蛍光ランプの縦断面図である。
【符号の説明】
８蛍光ランプ
１０エンベロープ
１１楕円形状部分
１４中央カラム
１６外壁
１８ステム
２０反射層
２２蛍光体層

Claims

金属および不活性ガスを封入した密封光透過性エンベロープと、放電発生手段と、前記エンベロープの内面の一部に隣接した反射層と、前記反射層に隣接した蛍光体層とを備える蛍光ランプにおいて、
前記反射層が前記エンベロープと前記蛍光体層との間に位置し、前記反射層の被覆量が５ｍｇ／ｃｍ² 以上であり、前記反射層がγアルミナとαアルミナとの配合物を含み、該アルミナ配合物が７〜８０重量％のγアルミナと２０〜９３重量％のαアルミナとからなることを特徴とする蛍光ランプ。
前記アルミナ配合物が２０〜５０重量％のγアルミナと５０〜８０重量％のαアルミナとからなる請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記アルミナ配合物が３０〜４０重量％のγアルミナと６０〜７０重量％のαアルミナとからなる請求項２に記載の蛍光ランプ。
前記反射層の被覆量が６〜８ｍｇ／ｃｍ² である請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光ランプが無電極蛍光ランプである請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光体層が希土類蛍光体層である請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記γアルミナの表面積が８０〜１００ｍ² ／ｇであり、αアルミナの表面積が４〜６ｍ² ／ｇである請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記ランプが１対の離間した電極を有する低圧水銀蒸気放電ランプである請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記反射層が実質的にγアルミナとαアルミナとの配合物であり、該アルミナ配合物が１０〜６５重量％のγアルミナと３５〜９０重量％のαアルミナとからなる請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記エンベロープが、下半部およびと上半部を持つ楕円形状部分と、外壁を持つ中央カラムと、ステムとで構成されており、前記反射層が少なくとも（ａ）前記中央カラムの外壁および（ｂ）前記楕円形状部分の下半部に隣接して配置されており、前記蛍光体層が前記反射層の上に配置されていると共に前記楕円形状部分の上半部に隣接して配置されている請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記アルミナ配合物が３０〜４０重量％のγアルミナと６０〜７０重量％のαアルミナとからなり、前記反射層の被覆量が６〜８ｍｇ／ｃｍ² であり、前記反射層が実質的に前記アルミナ配合物からなる請求項１０に記載の蛍光ランプ。