JP5522729B2

JP5522729B2 - ガラス管、蛍光ランプ、ガラス管の製造方法、及び蛍光ランプの製造方法

Info

Publication number: JP5522729B2
Application number: JP2010145127A
Authority: JP
Inventors: 健司石橋
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: JP2012009334A

Description

本発明は、ガラス管、蛍光ランプ、ガラス管の製造方法、及び蛍光ランプの製造方法に関する。

蛍光ランプに用いられるガラス管は、製造工程における搬送、保管、輸送中にガラス管同士が接触したり、また他の部材と接触したりすることで外周面に傷が付くことがある。このため、ガラス管の外周面は、コーティング層で覆われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−００１１７９号公報

しかしながら、特許文献１に係る蛍光ランプにおいては、コーティング層は、ガラス管の外周面にのみ形成されており、内周面には形成されていない。そのため、蛍光ランプの製造工程等において、ガラス管の内周面に傷が付くおそれがある。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、内周面に傷がつきにくいガラス管、及びそれを用いた蛍光ランプ等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点のガラス管は、
蛍光ランプのガラス管であって、
ガラス管本体と、
前記ガラス管本体の内周面に形成され、ポリエチレンワックスからなる第１コーティング層と、
前記第１コーティング層上に形成され、前記ガラス管本体の内部から外部への紫外線の放出を抑制する保護膜層と、
前記保護膜層上に形成され、可視光線を発生する蛍光体層と、
を有する。

本発明の第２の観点の蛍光ランプは、
上記のガラス管と、
前記ガラス管の両端に取り付けられ、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部と、
前記ガラス管の内部に封入され、紫外線を発生させる放電ガスと、
を有する。

本発明の第３の観点のガラス管の製造方法は、
ガラス管のガラス管本体を洗浄し、乾燥する工程と、
前記ガラス管本体の内周面に、ポリエチレンワックスを含有する分散液を塗布して、第１コーティング層を形成する工程と、
前記第１コーティング層上に、微粒子酸化物を含有する分散液を塗布して、保護膜層を形成する工程と、
前記保護膜層上に、蛍光体を含有する分散液を塗布して、蛍光体層を形成する工程と、
を含む。

本発明の第４の観点の蛍光ランプの製造方法は、
上記のガラス管の製造方法により製造されたガラス管の両端に、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部を取り付ける工程と、
前記ガラス管の内部に、紫外線を発生させる放電ガスを封入する工程と、
を含む。

本発明によれば、ガラス管は、内周面に第１コーティング層を有している。そのため、ガラス管本体の内周面に、傷がつきにくくなる。

本発明の実施形態に係る蛍光ランプの正面図である。ガラス管の断面図である。照明装置の回路図である。本発明の変形例に係る蛍光ランプのガラス管の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る蛍光ランプ１０の正面図である。図１に示されるように、蛍光ランプ１０は、ガラス管２０と、商用の電源系統に接続するための支持部３０と、を有している。

図２に示されるように、ガラス管２０は、ガラス管本体２０ａと、ガラス管本体２０ａの内周面に積層された固体滑剤層２１と、保護膜層２２と、蛍光体層２３と、を有している。ガラス管本体２０ａは、例えば、軟質ガラスからなる。また、ガラス管本体２０ａの形状は、直管形状である。ガラス管本体２０ａの外径は、例えば、１５ｍｍ〜３８ｍｍであり、ガラス管本体２０ａの厚みは、例えば、１ｍｍである。

固体滑剤層２１は、ガラス管本体２０ａの内周面に形成される。固体滑剤層２１は、固体滑剤が塗布されることにより形成される。固体滑剤の素材は、例えば、ポリエチレンワックスである。

保護膜層２２は、固体滑剤層２１上に形成される。保護膜層２２の素材は、例えば、アルミナ等の微粒子酸化物である。保護膜層２２の重量は、例えば、１ｃｍ^２あたり０．０１ｍｇ〜０．０６ｍｇである。また、保護膜層２２の厚みは、例えば、１．０μｍ〜３．０μｍである。

蛍光体層２３は、保護膜層２２上に形成される。また、蛍光体層２３の重量は、例えば、１ｃｍ^２あたり３ｍｇ〜７ｍｇである。蛍光体層２３は、その厚みが３μｍよりも薄い場合には十分に発光できなくなり、その厚みが５０μｍよりも厚い場合には剥がれやすくなる。そのため、蛍光体層２３の厚みは、例えば、３μｍ〜５０μｍであり、より好ましい厚みは、５μｍ〜３０μｍである。

蛍光体層２３が含有する蛍光体は、例えば、三波長域蛍光体であり、赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体とを有する。蛍光体層２３を形成する蛍光体のうちの赤色発光蛍光体の含有割合は、３５ｗｔ％である。そして、緑色発光蛍光体の含有割合は、４１ｗｔ％であり、青色発光蛍光体の含有割合は、２４ｗｔ％である。

赤色発光蛍光体の素材は、例えば、ユーロピウムを付活剤とする酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）である。ユーロピウム付活酸化イットリウムは、６１０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する。ユーロピウムの濃度は、１０ｗｔ％である。赤色発光蛍光体の平均粒径は、４μｍよりも小さいと蛍光体の発光強度が小さくなり、６μｍよりも大きいと蛍光体層２３の厚みが増加することにより透過率が下がる。そのため、赤色発光蛍光体の平均粒径は、４〜６μｍであることが好ましい。

緑色発光蛍光体の素材は、例えば、セリウム及びテルビウムを付活剤とする燐酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ）である。セリウム、テルビウム付活燐酸ランタンは、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する。緑色発光蛍光体のセリウム及びテルビウムの濃度は３０ｗｔ％である。また、テルビウムの含有割合は、セリウムの含有割合の１．２倍である。緑色発光蛍光体の平均粒径は、４〜６μｍであることが好ましい。

青色発光蛍光体の素材は、ユーロピウムを付活剤とするアルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ）である。ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウムは、４５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する。ユーロピウムの濃度は、８〜１０ｗｔ％である。青色発光蛍光体の平均粒径は、６〜７μｍであることが好ましい。

支持部３０は、ガラス管２０の両端に取り付けられている。支持部３０は、電極３１と口金とを有している。そして、電極３１は、エミッターが塗布されたコイル状のフィラメント３２を有している。エミッターの素材としては、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ等が用いられる。

ガラス管２０の内部には、放電ガスが封入されている。放電ガスは、例えば、水銀蒸気と希ガスを含んで構成されている。水銀蒸気は、蛍光体層２３の蛍光体を発光させる紫外線を得るためのものである。希ガスは、蛍光ランプ１０の内部の圧力を所定の圧力に調整するためのものであり、アルゴンとネオンとの混合ガスである。アルゴンとネオンの比率は、例えば、アルゴンが５ｗｔ％、ネオンが９５ｗｔ％である。

上述した蛍光ランプ１０は、図３を参照するとわかるように、例えば、照明装置４０に取り付けられる。照明設備４０は、支持部３０が接続されるソケット４１と、電子安定器４２と、点灯管４３と、を有している。照明設備４０は、スイッチＳＷを介して、商用の交流電源である電気系統５０に接続されている。

電子安定器４２は、蛍光ランプ１０が点灯するのに適した温度にするために、電極３１に予熱電圧を供給する。

点灯管４３は、固定された電極と、熱を加えると変形するバイメタル電極を有している。また、点灯管４３は、蛍光ランプ１０に並列に接続されている。

上述した状態で、スイッチＳＷが投入されると、電極３１が電源系統５０に電気的に接続される。このとき、蛍光ランプ１０の電極３１間では放電されず、点灯管４３の電極間の方で放電する。そうすると、放電により熱が発生し、加熱されたバイメタル電極が変形し、点灯管４３内の電極同士が接触する。

点灯管４３内の電極同士が接触すると、点灯管４３内の接点は閉となるため、フィラメント３２のエミッターが予熱される。そうすると、この熱によりガラス管２０内の水銀蒸気の温度が上がり、蛍光ランプ１０の電極３１が放電されやすくなる。一方、点灯管４３では放電されなくなり、点灯管４３が冷やされ、加熱されていたバイメタル電極が冷却されて元の形に戻り、点灯管４３の二つの電極が互いに離れる。

点灯管４３内の電極同士が離れると、点灯管４３内の接点は開となるため、電子安定器４２内を貫く磁束が大きく変化し、高電圧が発生する。この高電圧により、予熱されたフィラメント３２のエミッターに高電圧が印加され、放電が始まって蛍光ランプ１０の電極３１間に電流が流れ始める。そして、放電による電子と水銀原子の衝突によって生じる紫外線が、蛍光体層２３が含有する蛍光体に当たって可視光線を発生する。これにより、蛍光ランプ１０は点灯する。

上述した蛍光ランプ１０は、以下のように製造される。先ず、予め整形されたガラス管本体２０ａを、純水、イオン交換水、又は市水等で洗浄し、乾燥させる。次に、固体滑剤を含有する分散液をスプレーすることにより、ガラス管本体２０ａの内周面に、分散液を塗布する。そして、ガラス管本体２０ａを焼成することにより、分散液を乾燥させる。なお、自然乾燥により、分散液を乾燥させてもよい。これにより、固体滑剤層２１を形成する。

次に、形成された固体滑剤層２１上に、超微粒子酸化物を含有する分散液をスプレーすることにより、分散液を塗布する。そして、分散液を乾燥させる。これにより、保護膜層２２を形成する。次に、形成された保護膜層２２上に、蛍光体を含有する分散液をスプレーすることにより、分散液を塗布する。そして、分散液を乾燥させる。これにより、蛍光体層２３を形成する。以上により、ガラス管２０の製造が完了する。

次に、ガラス管２０内に、放電ガスを封入する。そして、放電ガスが封入されたガラス管２０に、支持部３０を取り付けて封止する。以上により、蛍光ランプ１０の製造が完了する。

以上、説明したように、本実施形態に係る蛍光ランプ１０のガラス管２０は、内周面に固体滑剤層２１を有している。このため、蛍光ランプ１０は、製造工程中等に、ガラス管本体２０ａの内周面に、傷がつきにくくなる。また、ガラス管本体２０ａに傷がつきにくくなるため、傷を起点とする割れが生じにくくなり、ガラス管２０の強度が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、固体滑剤層２１は、ガラス管本体２０ａの内周面にのみ形成されている。これに限らず、図４に示されるように、ガラス管本体２０ａの外周面に、固体滑剤層２４を形成してもよい。これにより、ガラス管本体２０ａの内周面及び外周面の両面ともに、傷がつくことを防ぐことができる。なお、この場合、固体滑剤層２４は、固体滑剤層２１と同時に形成するようにしてもよいし、別々に形成してもよい。

また、上記実施形態では、蛍光ランプ１０は、直管形状の蛍光ランプであるが、これに限らず、環形状の蛍光ランプや電球形状の蛍光ランプでもよい。

また、上記実施形態では、保護膜層２２の素材はアルミナであるが、これに限らず、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化ランタン、酸化マグネシウム等でもよい。

また、上記実施形態では、蛍光ランプ１０は、保護膜層２２を有するが、これに限らず、保護膜層２２をなくすことも可能である。

また、上記実施形態では、蛍光体層２３の蛍光体は、三波長域蛍光体であるが、これに限らず、ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）等でもよい。

また、上記実施形態では、赤色発光蛍光体の素材は、ユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）であるが、これに限らず、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ_２：Ｍｎであってもよい。または、両方を含んだ素材であってもよい。

また、青色発光蛍光体は、ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ）であるが、これに限らず、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕであってもよい。または、両方を含んだ素材であってもよい。

また、上記実施形態では、固体滑剤層２１、保護膜層２２、蛍光体層２３を形成する際に、固体滑剤、超微粒子酸化物、蛍光体を含有する分散液をスプレーしているが、これに限らず、分散液を染み込ませたものを用いて、塗布してもよい。また、ガラス管２０を分散液に浸漬させてもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）蛍光ランプのガラス管であって、ガラス管本体と、前記ガラス管本体の内周面に形成される第１コーティング層と、前記第１コーティング層上に形成され、前記ガラス管本体の内部から外部への紫外線の放出を抑制する保護膜層と、前記保護膜層上に形成され、可視光線を発生する蛍光体層と、を有するガラス管。

（付記２）前記第１コーティング層は、ポリエチレンワックスからなる付記１に記載のガラス管。

（付記３）前記ガラス管本体の外周面に形成される第２コーティング層をさらに有する付記１又は２に記載のガラス管。

（付記４）前記第２コーティング層は、ポリエチレンワックスからなる付記３に記載のガラス管。

（付記５）前記蛍光体層は、赤色発光蛍光体と、緑色発光蛍光体と、青色発光蛍光体と、を有する三波長域蛍光体からなる付記１乃至４のいずれか一つに記載のガラス管。

（付記６）前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウムからなる付記１乃至４のいずれか一つに記載のガラス管。

（付記７）付記１乃至６のいずれか一つに記載のガラス管と、前記ガラス管の両端に取り付けられ、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部と、前記ガラス管の内部に封入され、紫外線を発生させる放電ガスと、を有する蛍光ランプ。

（付記８）ガラス管のガラス管本体を洗浄し、乾燥する工程と、前記ガラス管本体の内周面に、ポリエチレンワックスを含有する分散液を塗布して、第１コーティング層を形成する工程と、前記第１コーティング層上に、微粒子酸化物を含有する分散液を塗布して、保護膜層を形成する工程と、前記保護膜層上に、蛍光体を含有する分散液を塗布して、蛍光体層を形成する工程と、を含むガラス管の製造方法。

（付記９）前記ガラス管本体の外周面に、ポリエチレンワックスを含有する分散液を塗布して、第２コーティング層を形成する工程を、さらに含む付記８に記載のガラス管の製造方法。

（付記１０）付記８又は９に記載されたガラス管の製造方法により製造されたガラス管の両端に、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部を取り付ける工程と、前記ガラス管の内部に、紫外線を発生させる放電ガスを封入する工程と、を含む蛍光ランプの製造方法。

１０蛍光ランプ
２０ガラス管
２０ａガラス管本体
２１固体滑剤層
２２保護膜層
２３蛍光体層
２４固体滑剤層
３０支持部
３１電極
３２フィラメント
４０照明装置
４１ソケット
４２電子安定器
４３点灯管
５０電源系統
ＳＷスイッチ

Claims

蛍光ランプのガラス管であって、
ガラス管本体と、
前記ガラス管本体の内周面に形成され、ポリエチレンワックスからなる第１コーティング層と、
前記第１コーティング層上に形成され、前記ガラス管本体の内部から外部への紫外線の放出を抑制する保護膜層と、
前記保護膜層上に形成され、可視光線を発生する蛍光体層と、
を有するガラス管。
前記ガラス管本体の外周面に形成される第２コーティング層をさらに有する請求項１に記載のガラス管。
前記第２コーティング層は、ポリエチレンワックスからなる請求項２に記載のガラス管。
前記蛍光体層は、赤色発光蛍光体と、緑色発光蛍光体と、青色発光蛍光体と、を有する三波長域蛍光体からなる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガラス管。
前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウムからなる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガラス管。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガラス管と、
前記ガラス管の両端に取り付けられ、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部と、
前記ガラス管の内部に封入され、紫外線を発生させる放電ガスと、
を有する蛍光ランプ。
ガラス管のガラス管本体を洗浄し、乾燥する工程と、
前記ガラス管本体の内周面に、ポリエチレンワックスを含有する分散液を塗布して、第１コーティング層を形成する工程と、
前記第１コーティング層上に、微粒子酸化物を含有する分散液を塗布して、保護膜層を形成する工程と、
前記保護膜層上に、蛍光体を含有する分散液を塗布して、蛍光体層を形成する工程と、
を含むガラス管の製造方法。
前記ガラス管本体の外周面に、ポリエチレンワックスを含有する分散液を塗布して、第２コーティング層を形成する工程を、
さらに含む請求項７に記載のガラス管の製造方法。
請求項７又は８に記載されたガラス管の製造方法により製造されたガラス管の両端に、電圧が印加されることにより放電するフィラメントを備える支持部を取り付ける工程と、
前記ガラス管の内部に、紫外線を発生させる放電ガスを封入する工程と、
を含む蛍光ランプの製造方法。