JP4271405B2

JP4271405B2 - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP4271405B2
Application number: JP2002079043A
Authority: JP
Inventors: 俊喜尾賀; 紀幸内田; 信之椿原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: JP2002289142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アマルガムを用いて放電管内の水銀蒸気圧を調整した蛍光ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプは、ガラス管内壁に形成された蛍光体層を管内に発生した紫外線によって刺激し、得られる蛍光を光源として利用したものである。紫外線としては、水銀の共鳴線が広く利用されている。通常、蛍光ランプのガラス管内には純水銀が封入されている。このような蛍光ランプは、ランプ最冷部の温度が約４０℃であり、ランプ周囲の温度が約２５℃であるときに、ガラス管内の水銀蒸気圧が好適な値となり最大の発光効率が得られる。しかし、Ｕ字形などの屈曲した形状のガラス管で構成したり、複数のガラス管を連結して構成したコンパクト蛍光ランプにおいては、ランプの周囲温度が上昇し易いため、ランプ温度が高温になる傾向がある。
【０００３】
そこで、蛍光ランプが高温になった場合でもガラス管内の水銀蒸気圧が適正な範囲に調整されるように、蛍光ランプの最冷部に相当する部分に水銀アマルガム粒を配置する方法が提案されている。水銀アマルガム粒は、通常、放電管であるガラス管と連通するように設けられたガラス細管内に配置される。この場合、ガラス細管には、水銀アマルガム粒の位置を規制し、水銀アマルガム粒の放電管内への移動を防止する手段が設けられている。このような手段を設けた蛍光ランプの構造としては、例えば、図７に示すように、蛍光体層１１が形成されたガラス管１０の端部に、ガラス細管１４を貫通させた封止部１２が形成されており、このガラス細管１４の封止部１２から外部に突出した部分に、絞り部１５を形成した構造（実公平２−１６５１３号公報）が提案されている。図７に示す蛍光ランプにおいては、ガラス細管１４の封止された端部と絞り部１５との間に、水銀アマルガム粒１３が保持される。また、別の構造としては、ガラス管の封止部にガラス細管を貫通させ、このガラス細管内に、アマルガム粒の移動を抑制する阻止部材を挿入した構造が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電球形などのコンパクト蛍光ランプにおいては、更なる小形化の要望に伴って、放電管として細いガラス管が使用されるようになり、水銀アマルガム粒を収容するガラス細管についても、更に細く、短いものが使用される傾向にある。
【０００５】
図７に示すような従来の構造では、短いガラス細管を使用する場合、ガラス細管１４の封止部１２から突出した部分も短くなるため、水銀アマルガム粒１３を収容する部分を十分に確保しながら絞り部１５を形成することが困難であった。また、細いガラス細管を使用する場合は、絞り部１５を形成する際に、ガラス細管１４が押し潰されるおそれがあった。
【０００６】
また、ガラス細管内に阻止部材を挿入する構造では、蛍光ランプの製造においてガラス細管を排気管として使用する場合、阻止部材が円滑な排気を阻害するため、排気不良の蛍光ランプが発生するおそれがあった。
【０００７】
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あり、水銀アマルガム粒を収容する部分を十分に確保しながら、水銀アマルガム粒のガラス管内への移動を確実に抑制できる蛍光ランプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の蛍光ランプは、内面に蛍光体層を備えたガラス管と、前記ガラス管の端部に形成された封止部と、前記ガラス管の内部と連通し且つ外部と隔絶した内部空間を有するガラス細管と、前記ガラス細管内に収容された水銀アマルガム粒とを含み、前記ガラス細管が、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも小さい内径、および、０．５〜１５ｍｍの長さを有し、且つ、その内面が平坦である筒状の小径部と、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも大きい内径を有する大径部とを有しており、前記大径部を前記小径部よりも前記ガラス管の外部側に配置させ、前記大径部の少なくとも一部と前記小径部とを前記封止部内に配置させているとともに、前記小径部と前記大径部との境界を封止部内に配置させて、前記ガラス管に融着されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成の蛍光ランプにおいては、水銀アマルガム粒の移動を抑制する部分が封止部内に形成されるため、ガラス細管の封止部から突出した部分の長短に関わらず、水銀アマルガム粒を収容する部分の容積を十分に確保しながら水銀アマルガム粒の移動を抑制することが可能である。また、ガラス細管の内部には、阻止部材に相当するような部材、すなわち水銀アマルガム粒以外の部材が存在しないため、ガラス細管を排気管として用いる場合でも、十分な排気効率を確保することができる。
【００１０】
また、前記蛍光ランプにおいては、前記大径部の少なくとも一部が、前記封止部内に配置されている。そのため、ガラス細管の封止部から突出した部分が短い場合であっても、水銀アマルガム粒を収容する部分の容積を十分に確保することが容易である。
【００１１】
上記本発明の蛍光ランプは、例えば、次のような製造方法により製造できる。この製造方法は、互いに直径の異なる大径部および小径部を有する成形棒をガラス細管に挿入する工程と、ガラス管の内壁に蛍光体層を形成する工程と、前記ガラス管の開口端に、前記成形棒の前記大径部が前記小径部よりも前記ガラス管の外部側に位置するように、前記ガラス細管を配置する工程と、前記ガラス管の前記開口端を封止した後、前記ガラス細管から前記成形棒を抜き取る工程と、前記ガラス細管内に水銀アマルガム粒を配置する工程と、前記ガラス細管の前記ガラス管の外部側にある開口端を封止する工程とを含み、前記ガラス管の開口端を封止する工程において、前記ガラス細管の少なくとも前記小径部が挿入された部分を前記ガラス管に融着させるとともに、前記ガラス細管の内径を、前記大径部が挿入された部分においては、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも大きく保ちながら、前記小径部が挿入され且つ前記ガラス管に融着される部分においては、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも小さく縮小させることを特徴とする。
【００１２】
なお、「互いに直径の異なる大径部および小径部を備える」とは、成形棒が互いに直径の異なる二つの部分を備えており、その二つの部分のうち直径が大きい方を大径部、直径が小さい方を小径部とすることを意味する。
【００１３】
このような製造方法によれば、水銀アマルガム粒の移動を抑制する部分を、ガラス管の封着と同時に形成することができ、なおかつ、その形成位置は封止部内に設定される。また、ガラス細管は、封止工程を経ても、成形棒の大径部が挿入された部分の内径は水銀アマルガム粒よりも大きくなるため、水銀アマルガム粒を収容する部分を確保が容易である。従って、ガラス細管の成形工程を別に設けることなく、本発明の蛍光ランプを製造することが可能となる。また、ガラス細管の特定部分の内径を縮小する工程において、ガラス細管には成形棒が挿入されているため、ガラス細管の内径が必要以上に縮小することを回避できる。よって、ガラス細管を排気管として用いても、十分な排気効率を確保することができる。
【００１４】
前記製造方法においては、前記ガラス細管に水銀アマルガム粒を配置する工程の前に、前記ガラス細管を排気管として用いて前記ガラス管内を排気することが好ましい。排気管として、ガラス細管以外の別の部材を使用する場合、ガラス細管に水銀アマルガム粒を投入してから排気が終了するまでの間、水銀アマルガム粒からの水銀放出を防止するために、ガラス管およびガラス細管を冷却する必要がある。しかし、この好ましい例によれば、ガラス細管を排気管として使用し、ガラス管内を排気した後に水銀アマルガム粒を投入するため、前述のような冷却操作が不要である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蛍光ランプの一例を示す断面図である。この蛍光ランプにおいては、放電管として、３本のＵ字形モールドバルブ１を内部空間が連通するように接続したガラス管が用いられており、その内面には蛍光体層２が形成されている。各Ｕ字形モールドバルブ１は封止部によって封止されており、内部には所定量の不活性ガス（例えば、アルゴンなど）が封入されている。少なくとも１つ、好ましくは全てのＵ字形モールドバルブ１には、水銀アマルガム粒７を収容したガラス細管８が設けられている。また、両端に配置されたＵ字形モールドバルブ１は、各々、フィラメント電極３、リード線４およびガラスビーズ５で構成された電極体を備えている。
【００１６】
図２は、図１の蛍光ランプを構成するＵ字形モールドバルブのうち、端部に配置されるものの構造を示したものである。
【００１７】
Ｕ字形モールドバルブ１は、両端を封止部によって封止されている。一方の封止部には、２本のリード線４が貫通している。２本のリード線４間にはフィラメント電極３が架設されており、このフィラメント電極３はＵ字形モールドバルブ１内に配置されている。なお、リード線４間の間隔は、ガラスビーズ５によって規制されている。他方の封止部６には、水銀アマルガム粒７を収容したガラス細管８が設けられている。
【００１８】
図３は、封止部６周辺の構造を示したものである。封止部６には、ガラス細管８が貫通している。ガラス細管８は、一端が開口し、他端が閉塞したガラス管であり、閉塞端を含む部分がＵ字形モールドバルブ１の外部に突出し、開口端がＵ字形モールドバルブ１の内部に配置されるように設けられている。
【００１９】
また、ガラス細管８は、互いに内径の異なる小径部８ａおよび大径部８ｂが接合した形状を有しており、大径部８ｂ内に水銀アマルガム粒７が収容されている。すなわち、大径部８ｂが、水銀アマルガム粒７を収容する収容部を構成し、小径部８ａが、大径部（収容部）８ｂとＵ字形モールドバルブ１の内部空間とを連通させるための貫通孔を構成している。
【００２０】
大径部８ｂは、その少なくとも一部が、封止部６からＵ字形モールドバルブ１の外部に突出するように設けられる。大径部８ｂの内径は、水銀アマルガム粒７を収容できるように、少なくとも一部において水銀アマルガム粒７の粒径よりも大きく設定されている。
【００２１】
小径部８ａは、Ｕ字形モールドバルブ１の内部空間と、大径部８ｂの内部空間とを連通させるための通路となる部分である。小径部８ａは、大径部８ｂよりもＵ字形モールドバルブ１の内部側に位置し、少なくともその一部が封止部６内に位置している。小径部８ａの内径は、水銀アマルガム粒７の通過を阻止できるように、少なくとも一部において水銀アマルガム粒７の粒径よりも小さく設定されている。
【００２２】
小径部８ａと大径部８ｂとの境界部分においては、図３に示すように、内径が段階的に変化しており、段差が形成されている。また、この境界部分においては、内径が連続的に変化して、傾斜が形成されていてもよい。
【００２３】
小径部８ａおよび大径部８ｂの内径は、前述したように、内部に収容される水銀アマルガム粒７の粒径に応じて設定される。以下に、具体的な寸法の一例を挙げる。水銀アマルガム粒７の粒径は、例えば２〜２．５ｍｍ、好ましくは２．２ｍｍである。小径部８ａの内径は、例えば０．５〜２ｍｍ、好ましくは１．２ｍｍである。また、大径部８ｂの内径は、例えば３．０〜３．５ｍｍ、好ましくは３．１ｍｍ程度である。
【００２４】
大径部８ｂの長さは、水銀アマルガム粒７の粒径よりも大きければ特に限定されるものではなく、例えば３〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、更に好ましくは４ｍｍ程度である。本実施形態においては、この大径部８ｂの長さが、ガラス細管８の封止部６から突出した部分の長さに相当する。
【００２５】
また、小径部８ａの長さは、ガラス細管の全長に応じて適宜決定されるが、例えば３〜１５ｍｍ、好ましくは４〜１３ｍｍ、更に好ましくは４〜１０ｍｍ、最も好ましくは６ｍｍ程度である。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る蛍光ランプの一例を示す部分断面図である。この形態は、特に、短いガラス細管を使用する場合に好適である。なお、図４および図３において、互いに対応する部材には、同一番号を付している。
【００２７】
第２の実施形態においては、小径部８ａおよび大径部８ｂを有するガラス細管８が封止部６に設けられており、小径部８ａと大径部８ｂの一部とが、封止部６内に位置している。すなわち、第２の実施形態に係る蛍光ランプにおいては、水銀アマルガム粒７を収容する収容部を構成する大径部８ｂが、その一部を封止部６内に埋設された状態で設けられている。
【００２８】
本実施形態においては、大径部８ｂの一部が封止部６内に埋設されるため、小径部８ａの長さが第１の実施形態に比べて短くなる。この小径部８ａの長さは、例えば０．５〜８ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍ、更に好ましくは１〜３ｍｍである。なお、小径部８ａの内径については、第１の実施形態と同様に設定することができる。
【００２９】
また、大径部８ｂの一部が封止部６内に埋設されるため、大径部８ｂの封止部６から突出した部分の長さが、第１の実施形態に比べて短くなる。大径部８ｂの封止部６から突出した部分（すなわち、封止部６内に埋設されていない部分）の長さは、例えば２〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍ、更に好ましくは２〜５ｍｍである。
【００３０】
なお、大径部８ｂの全長は、水銀アマルガム粒７の粒径よりも大きければ特に限定されるものではなく、第１の実施形態と同様に設定することができる。また、大径部８ｂの内径についても、第１の実施形態と同様に設定することができる。
【００３１】
この第２の実施形態によれば、大径部８ｂの一部を封止部６内に配置させることにより、水銀アマルガム粒を収容する部分の容積を更に十分に確保することができる。また、第１の実施形態に比べて小径部８ａが短くなるため、製造時にガラス細管８を排気管として使用した場合であっても、良好な排気効率を実現できる。
【００３２】
次に、本発明に係る蛍光ランプの製造方法の一例について説明する。図５は、図１に示した蛍光ランプの製造方法の一例を示す工程図である。
【００３３】
まず、直管状のガラス管を成形ブロックによりＵ字形に成形し、Ｕ字形モールドバルブ１を作製する（図５（ａ））。次に、Ｕ字形モールドバルブ１の内面に蛍光体層２を形成した後（図５（ｂ））、Ｕ字形モールドバルブ１の両端の蛍光体層２を除去する（図５（ｃ））。
【００３４】
その一方で、２本のリード線４の一端部間にフィラメント電極３を架設し、リード線４同士の間隔を規制するようにガラスビーズ５を配置して、電極体を作製する。
【００３５】
続いて、Ｕ字形モールドバルブ１の一端を、電極体を挿入した状態で封止する。更に、Ｕ字形モールドバルブ１の他端を、ガラス細管８を挿入した状態で封止し、封止部６を形成する（図５（ｄ））。これらの封止は、Ｕ字形モールドバルブ１の端部を軟化するまで加熱した後、ピンチャーで挟持することにより実施される。
【００３６】
続いて、図１に示した構造に対応するように、Ｕ字形モールドバルブ１を、別に用意した２本のＵ字形モールドバルブと接続し、一体化する。更に、ガラス細管８を排気管として用いて、Ｕ字形モールドバルブ１内を排気した後、フィラメント電極３の活性化、放電空間内への不活性ガスの注入、ガラス細管８への水銀アマルガム粒７の挿入、ガラス細管８の封止を順に実施し、本発明に係る蛍光ランプを得る（図５（ｅ））。
【００３７】
次に、図６を参照しながら、図５（ｃ）から図５（ｅ）に至る工程について更に詳しく説明する。なお、図６は、図３に示した部分に対応している。
【００３８】
まず、ガラス細管８に成形棒９を挿入する。ガラス細管８は、実質的に一様であって、後にガラス細管８に収容される水銀アマルガム粒の粒径よりも大きい内径を有する、直管状のガラス管である。また、成形棒９は、水銀アマルガム粒の粒径よりも小さい直径を有する小径部と、水銀アマルガム粒の粒径よりも大きい直径を有する大径部とを備えた棒である。成形棒９としては、例えば、タングステン、ステンレス鋼または真鍮など、ガラスに対して離型性を有する金属を使用することができる。また、成形棒９は、例えば、鋳型を用いて形成することができる。
【００３９】
Ｕ字形モールドバルブ１の開口端に、成形棒９が挿入されたガラス細管８を配置する（図６（ａ））。このとき、ガラス細管８は、挿入されている成形棒９の小径部が、大径部よりもＵ字形モールドバルブ１の内部側となるように配置される。
【００４０】
続いて、ガラス細管８が配置されたＵ字形モールドバルブ１の開口端を加熱し、ピンチャーで封止する（図６（ｂ））。加熱温度は、Ｕ字形モールドバルブ１およびガラス細管８の軟化点（例えば、６６５℃）以上であればよく、例えば９００〜１２５０℃、好ましくは１０００〜１２００℃である。
【００４１】
この工程により、Ｕ字形モールドバルブ１の端部に、ガラス細管８が貫通した封止部６が形成される。また、同時に、ガラス細管８の封止部６を貫通している部分の内面が、段付き成形棒９を象った形状に成形される。換言すれば、ガラス細管８に、後に収容される水銀アマルガム粒の粒径よりも小さい内径を有する小径部８ａが形成され、これよりもＵ字形モールドバルブ１の外部側に位置する部分に、水銀アマルガム粒７の粒径よりも大きい内径を有する大径部８ｂが形成される。
【００４２】
その後、ガラス細管８から成形棒９が抜き取られ（図６（ｃ））、Ｕ字形モールドバルブ１の内部と外部とをガラス細管８を介して連通させる。
【００４３】
続いて、Ｕ字形モールドバルブ１を、別に用意した２本のＵ字形モールドバルブと接続した後、ガラス細管８を排気管として用いて、Ｕ字形モールドバルブ１内を排気する。フィラメント電極３の活性化、Ｕ字形モールドバルブ１内への不活性ガスの注入を行った後、ガラス細管８内に水銀アマルガム粒７を挿入する。その後、ガラス細管８の端部を封止し、蛍光ランプを得る（図６（ｄ））。
【００４４】
なお、以上の説明においては、放電管として、複数のＵ字形モールドバルブを一体化させたガラス管を使用したコンパクト蛍光ランプを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、直管形蛍光ランプ、ダブルＵ字形蛍光ランプなど、あらゆる形状の蛍光ランプに適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の蛍光ランプによれば、内面に蛍光体層を備えたガラス管と、前記ガラス管の端部に形成された封止部と、前記ガラス管の内部と連通し且つ外部と隔絶した内部空間を有するガラス細管と、前記ガラス細管内に収容された水銀アマルガム粒とを含み、前記ガラス細管が、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも小さい内径、および、０．５〜１５ｍｍの長さを有し、且つ、その内面が平坦である筒状の小径部と、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも大きい内径を有する大径部とを有しており、前記大径部を前記小径部よりも前記ガラス管の外部側に配置させ、前記大径部の少なくとも一部と前記小径部とを前記封止部内に配置させているとともに、前記小径部と前記大径部との境界を封止部内に配置させて、前記ガラス管に融着されているため、水銀アマルガム粒が収容される部分の容積を十分に確保しながら、水銀アマルガム粒のガラス管内への移動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光ランプの一部切失正面図。
【図２】図１の蛍光ランプの一部を拡大した一部切失正面図。
【図３】図１の蛍光ランプの水銀アマルガム粒が収容される部分の構造を示す拡大正面断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る蛍光ランプの、水銀アマルガム粒が収容される部分の構造を示す拡大正面断面図。
【図５】本発明に係る蛍光ランプの製造方法を説明するための図。
【図６】図５（ｃ）から図５（ｅ）に至る工程を、蛍光ランプの水銀アマルガム粒が収容される部分の周辺について説明するための図。
【図７】従来の蛍光ランプの水銀アマルガム粒が収容される部分の構造を示す拡大正面断面図。
【符号の説明】
１、１０Ｕ字形モールドバルブ
２、１１蛍光体層
３フィラメント電極
４リード線
５ガラスビーズ
６、１２封止部
７、１３水銀アマルガム粒
８、１４ガラス細管
９金属棒
１５絞り部

Claims

内面に蛍光体層を備えたガラス管と、前記ガラス管の端部に形成された封止部と、前記ガラス管の内部と連通し且つ外部と隔絶した内部空間を有するガラス細管と、前記ガラス細管内に収容された水銀アマルガム粒とを含み、
前記ガラス細管が、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも小さい内径、および、０．５〜１５ｍｍの長さを有し、且つ、その内面が平坦である筒状の小径部と、前記水銀アマルガム粒の粒径よりも大きい内径を有する大径部とを有しており、前記大径部を前記小径部よりも前記ガラス管の外部側に配置させ、前記大径部の少なくとも一部と前記小径部とを前記封止部内に配置させているとともに、前記小径部と前記大径部との境界を封止部内に配置させて、前記ガラス管に融着されていることを特徴とする蛍光ランプ。
前記ガラス細管の、前記封止部から前記ガラス管の外部に突出した部分の長さが、２〜１５ｍｍである請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記大径部の内径が、３〜３．５ｍｍである請求項１または２に記載の蛍光ランプ
前記小径部の内径が、０．５〜２ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光ランプ
前記ガラス細管の前記小径部の開口端が、前記ガラス管の内部に配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光ランプ。