JPH06338287A - 蛍光ランプ、その製造法および照明器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水銀の定量封入ができるとともに、蛍光体の
黒化が生じにくく、かつ蛍光発光層を損傷しない蛍光ラ
ンプ、その製造法および照明器具を提供する。 【構成】 水銀を含む可電離性媒体を封入した透光性気
密容器１１内に水銀を放出した後は水銀を実質的に再吸
収しない水銀放出基体１４を透光性気密容器１１内に形
成した蛍光発光層１２上を移動可能に封入した蛍光ラン
プ、その製造法および蛍光ランプを装着した照明装置で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水銀を定量封入するの
に好適な蛍光ランプ、その製造法および照明装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプに水銀を封入する方法として
は、液状の水銀をランプに接続した細管から滴下するの
が最も一般的であるが、水銀を定量封入することが困難
である。これを改善するために、特公昭５８−１０８１
３号公報記載の方法がある。これは、単一の水銀秤量器
で所定量に秤量された水銀の表面を化学的に安定な粉末
で被覆した後に封入するようにしたものである。

【０００３】その他の手法として、水銀をアマルガムに
して封入することが例えば特公昭５４−１１８６７５号
公報に記載されている。このものは、第５図に示すよう
にインジウム等のアマルガム形成金属５１と水銀とが合
金を形成して固溶体のアマルガムとなり、このアマルガ
ムが光透性封体５２内で放電による発熱に晒されるとき
水銀蒸気を放出して水銀蒸気によるアーク放電が生起す
る。しかし、ある蒸気圧以上になろうとすると、過剰の
水銀蒸気がアマルガム形成金属と再び固溶体の合金を形
成するため、水銀蒸気圧が一定に保持される発明であ
る。さらに、上記公報のものは蛍光ランプを安価に提供
するためにアマルガム形成金属が、特別な保持構造に保
持されることなく、透性封体内において移動可能に配置
されている。

【０００４】また、特開平１−１６９８３８号公報に記
載されているものは、化学的に安定でかつ水銀と合金を
作る金属とで構成される粒を蛍光ランプ内に封入する構
成である。このものは水銀と合金を作る金属の種類から
すると、上記の従来技術と同様に合金はアマルガムとな
るものを対象にしていると考えられる。また、実施例の
記載および図面には、細管に縮径部を形成して合金が蛍
光ランプ内に落下しないようにしていることからも合金
はアマルガムであると推定できる。なぜなら、アマルガ
ムを直接蛍光ランプ内に移動可能に封入すると、蛍光発
光層の黒化の問題を惹起するからである。

【０００５】さらに、予め水銀をガラスカプセルに封入
してから、ランプ内に導入し、カプセルを破壊して水銀
を封入することも知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来技術におい
ては、水銀は環境保全のために必要最小限にすることが
好ましいので、放電に必要な封入量を理論計算して最小
限の封入量にしようとすると、水銀量は極めて少なくて
よいから、水銀が粉末中に潜ってしまったりして、全量
を封入することが困難である。

【０００７】第二の従来技術においては、放電灯の作動
中といえどもアマルガム形成金属はまだ相当量の水銀を
含んでいる。従って、光透性封体内の蛍光体とアマルガ
ム形成金属が常時接触していることになり、水銀と蛍光
体が反応して蛍光体の黒化を生じやすいという欠点があ
る。そのため、この従来技術においては、球状のアマル
ガム形成金属５１をさらにチタニア等からなる水銀蒸気
に対して多孔性で、可電離性媒体や他の蛍光灯内の部品
に対し化学的に不活性である材料からなる非被着被覆５
３を施している。従って、コスト高は免れないし、非被
着被覆５３による十分な効果も期待できない。

【０００８】また、第二の従来技術においては、アマル
ガムはその温度特性からどのようなランプにも利用でき
るものではない。

【０００９】さらに、第三の従来技術においては、細管
に縮径部を形成しなけれはならず、製造が面倒で高価と
なる。

【００１０】最後に第四の従来技術においては、ガラス
カプセルを気密容器内に固定する必要があり、技術的ま
たは経済的に問題がある。

【００１１】本発明は、このような従来技術をさらに改
善しようとするもので、少量であっても水銀の定量封入
が可能であるとともに、従来技術のような固定の問題が
なく、技術的に製造が容易で、または経済的であるとと
もに、適合範囲の広い蛍光ランプ、その製造法および照
明器具を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の蛍光ランプ
は、水銀を含む可電離性媒体を封入した透光性気密容器
と、この容器の内側に直接的または間接的に形成した蛍
光発光層と、透光性気密容器内部の可電離性媒体による
陽光柱放電を維持するための手段と、透光性気密容器内
の蛍光発光層上を移動可能に封入され、水銀を放出した
後は水銀を実質的に再吸収しない水銀放出基体と、を具
備している。実質的に水銀を再吸収しないとは、数％程
度の再吸収は許容するとの意味である。

【００１３】請求項２の蛍光ランプは、請求項１におい
て水銀放出基体が単一または複数個の粒子状をなしてい
る。粒子の形状としては球状、非球状のいずれでもよ
い。

【００１４】請求項３の蛍光ランプは、請求項１または
２おいて水銀放出基体が多孔質の粒子状をなしている。
水銀放出基体が複数個の場合、その大部分が気密容器内
を移動可能であれば、一部が容器内の一部に固着してい
てもさしつかえない。

【００１５】請求項４の蛍光ランプは、請求項２または
３において水銀放出基体の粒子サイズが１ｍｍ以下の場
合は嵩比重が６．８以下、粒子サイズが１．２ｍｍ以下
の場合は嵩比重が４．７以下、粒子サイズが１．５ｍｍ
以下の場合は嵩比重が１．２以下である。粒径と嵩比重
との関係は、蛍光発光層の損傷の有無および程度から実
験により上記の範囲を求めた。粒子サイズは球状、非球
状のいずれにおいても最大径を意味する。

【００１６】請求項５の蛍光ランプは、請求項３または
４において水銀放出基体は、水銀と実質的に非固溶相の
合金を形成する金属であって、かつ比較的低温で水銀を
放出する金属、またはガラスもしくはセラミックスのい
ずれかからなる。

【００１７】請求項６の蛍光ランプは、請求項２ないし
５のいずれか一において水銀放出基体が粒子サイズ０．
３ないし３ｍｍである。粒子サイズ０．３ｍｍ未満にな
ると、粒子の製造が困難になり、また粒径が３ｍｍを超
過すると、細管内に導入することが困難になる。最適範
囲は１ｍｍ前後（±２０％程度）である。粒子サイズは
球状、非球状のいずれにおいても最大径を意味する。

【００１８】請求項７の蛍光ランプの製造法は、透光性
気密容器の内側に直接的または間接的に蛍光発光層を形
成する工程と、透光性気密容器内部に電極を封着する工
程と、 水銀を放出した後は水銀を実質的に再吸収しな
い性質を有し、かつ予め水銀を含有させた水銀放出基体
を透光性気密容器内部に蛍光発光層上を移動可能に封入
する工程と、透光性気密容器内部に希ガスを封入する工
程と、透光性気密容器を加熱して水銀放出基体から水銀
を放出させる工程と、を具備している。

【００１９】請求項８の照明装置は、照明装置本体と、
この本体に装着した請求項１ないし６のいずれか一記載
の蛍光ランプと、電源と蛍光ランプとの間に電気的に介
在して蛍光ランプを安定に点灯する安定器とを具備して
いる。

【００２０】

【作用】請求項１の発明では、水銀放出基体は水銀を放
出した後実質的に水銀を再吸収しないので、水銀放出基
体が蛍光発光層と接触してもその蛍光体と反応して黒化
を招来することがない。また、水銀は水銀放出基体に予
め含有されて固形化されているので、定量封入しやす
い。水銀放出基体は蛍光発光層上を移動しても蛍光ラン
プとしての機能に対する本質的な悪影響はない。

【００２１】請求項２の発明では、水銀放出基体が単一
または複数個の粒子状をなすので、透光性気密容器内部
への導入は例えば製造過程において細管から容易に行う
ことが可能である。単一粒子であれば、製造が容易であ
る。また、複数個にすれば、透光性気密容器内部にあっ
ても外部から目だちにくいし、より一層蛍光発光層を損
傷しにくい。

【００２２】請求項３の発明では、水銀放出基体は多孔
質で、一般にその嵩比重が小さくなっているから、気密
容器内を自由に移動しても蛍光発光層を損傷しにくい。

【００２３】請求項４の発明では、水銀放出基体の粒子
サイズに応じてその嵩比重が小さくなっているから、気
密容器内を自由に移動してもその粒子サイズとの所定の
関係の範囲においては蛍光層を損傷することがない。

【００２４】請求項５の発明では、水銀放出基体の材質
としては特定性質の水銀合金、多孔質のガラスまたはセ
ラミックスから選択できることを明らかにした。

【００２５】請求項６の発明では、水銀放出基体の適当
な粒子サイズを明らかにした。

【００２６】請求項７の発明では、水銀を含む水銀放出
基体を管内に封入後容器を加熱して水銀を放出させるの
で、製造が容易である。

【００２７】請求項８の発明では、請求項１ないし６の
いずれか一記載の蛍光ランプを有するので、照明装置と
しても水銀粒子が直接蛍光発光層に接触することによる
黒化のおそれがなく、しかも水銀封入量が最少にして環
境保全上も極めて望ましい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし４を参照
して説明する。

【００２９】図１は、本発明の蛍光ランプの一例を示す
一部を破断し、かつ一部を拡大した断面により示す正面
図である。図において、１１は透光性気密容器で、主要
部が例えば細長いガラス管からなり、内部には水銀およ
びアルゴン等の希ガスを含む可電離性媒体が封入されて
いる。１２は透光性気密容器の内側例えば内面に形成し
た蛍光発光層である。１３は気密容器内部の陽光柱放電
を維持するための手段例えば電極である。この電極は気
密容器１１の外部に配設されていてもよい。また、電極
を使用しないで、高周波誘導コイルを使用する無電極式
方式であってもよい。

【００３０】１４は例えば複数個の水銀放出基体で、透
光性気密容器内の蛍光発光層１２上を移動可能に封入さ
れ、水銀を放出した後は水銀を実質的に再吸収しないも
のであり、多孔質のものであることを許容する。この水
銀放出基体は、粒子サイズが１ｍｍ以下の場合は嵩比重
が６．８以下、粒子サイズが１．２ｍｍ以下の場合は嵩
比重が４．７以下、粒子サイズが１．５ｍｍ以下の場合
は嵩比重が１．２以下とされる。粒子サイズ１ｍｍの場
合の水銀含有量は７ないし８ｍｇである。また、粒子サ
イズは０．３ないし３ｍｍの範囲で任意サイズのものが
使用される。

【００３１】また、水銀放出基体１４は、水銀と固溶体
の合金を実質的に形成しない金属例えば亜鉛Ｚｎが使用
される。この場合、水銀を放出した後は多孔質を呈する
が、放出の程度によっては内部中央部には若干の水銀が
含有された状態であってもよい。

【００３２】さらに、水銀放出基体としてはガラス、セ
ラミックスを多孔質にしたものであってもよい。このよ
うな材質を使用する場合は、予め減圧雰囲気中に水銀放
出基体を置いた後に水銀を強制的に吸蔵させることがで
きる。

【００３３】なお、１５はステム、１６は導電性被膜、
１７は口金、１８は口金ピンである。

【００３４】ラピッド形蛍光ランプの場合には、導電性
被膜１６が蛍光発光層１２と透光性気密容器１１との間
に形成されるが、スイッチスタート形蛍光ランプの場合
には導電性被膜１６がなくてもよい。

【００３５】蛍光発光層に使用する蛍光体としては、３
波長形の蛍光体や連続波長発光形のハロ燐酸蛍光体等任
意の各種蛍光体を用いることができる。

【００３６】希ガスとしては、アルゴンＡｒ、クリプト
ンＫｒ、キセノンＸｅ等を単独または混合して用いるこ
とができる。

【００３７】透光性気密容器１１は、図１の場合は直管
形の蛍光ランプであるが、環形蛍光ランプ、鞍形等に屈
曲したいわゆるコンパクト形蛍光ランプ等各種低圧水銀
蒸気蛍光ランプに適用できるが、本発明はこれらに限定
されるものではない。

【００３８】次に、第２図を参照しながら製造方法を説
明する。透光性気密容器１１の主要部をなすガラス管に
常法により導電性被膜１６および蛍光発光層１２を形成
し、管の両端に電極１３を有するステム１５を封着して
透光性気密容器１１を構成する。その後ガラス管を加熱
排気し、希ガスおよび水銀を含む任意個数の水銀放出基
体１４を示すガラス管の一端に接続された細管１９を経
由して封入する。ガラス管は上記加熱の余熱または別途
加熱により、水銀放出温度以上に加熱されて水銀を放出
する。放出された水銀は水銀放出基体に実質的に再度吸
着されることはない。希ガスは、水銀を水銀放出基体に
より封入し排気した後に封入してもよいし、気密容器１
１の一端から排気しながら他端から水銀を水銀放出基体
により封入してもよい。

【００３９】水銀放出基体として例えば亜鉛を使用する
場合、Ｚｎ−Ｈｇのそれぞれが例えば５０重量％の合金
として容器内に封入する。水銀放出前の合金の比重は
９．３であるが、水銀放出温度以上で容器を加熱する
と、水銀は放出され、嵩比重が４．７の多孔質の亜鉛が
容器内に移動可能な状態で残留する。同様にＺｎ１０
％、Ｈｇ９０％の合金では水銀放出前は比重が１２．４
であるが、放出後は１．２となる。

【００４０】表１は、水銀放出物質の粒子サイズと水銀
放出後の嵩比重との関係において、蛍光発光層の損傷の
有無および程度を振動および包装落下試験を行った結果
を示したものである。

【００４１】

【表１】 図３は他の実施例を示す。この実施例は水銀放出基体１
４を単一粒子にして封入したものである。通常粒子サイ
ズ３ｍｍ以内にすれば、細管を経由して容易に透光性気
密容器１１内に導入することができる。なお、図１と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４２】図４は本発明の蛍光ランプを用いた照明装
置の一例を示す概念図である。図に示した照明装置は照
明器具である。図において２０は照明器具本体で、ラン
プソケットや建物への取付け機構、電源接続機構等を具
備している。２１は安定器で、電源と蛍光ランプ２２と
の間に電気的に介在して蛍光ランプを安定に点灯するよ
うに作用する。図示しないが、照明装置としては、電球
形蛍光ランプ等であってもよい。

【００４３】

【効果】本発明は以上詳述したような構成および作用な
ので、以下の効果がある。

【００４４】請求項１ないし６の発明によれば、水銀の
定量封入が可能であるとともに、水銀放出基体は水銀放
出後実質的に水銀を再吸収しないので、従来技術のよう
に化学的に不活性な材料からなる非被着被覆を施すこと
なく、透光性気密容器内に蛍光発光層上を移動可能に封
入するだけでも蛍光発光層が黒化する虞がない蛍光ラン
プを提供できる。また、水銀放出基体のための特別の支
持構造を有さないので、ランプ構造が簡単であり、従っ
て蛍光ランプを安価に提供できる。しかも、水銀は水銀
放出基体に含有させた状態にして透光性気密容器内に封
入するので、製造時の定量管理が容易となる。

【００４５】特に請求項２の発明によれば、水銀放出基
体は粒子状であるため、蛍光発光層の損傷が発生しにく
い。

【００４６】特に請求項３および４の発明によれば、水
銀放出基体は多孔質であるから、嵩比重が小さくなるた
め、見かけ上軽量化され、より一層蛍光発光層を損傷し
にくい。

【００４７】特に請求項５の発明によれば、水銀放出基
体としては特定性質の合金、ガラス、セラミックスのい
ずれでもよいので、材料選択枝が多くなる。

【００４８】特に請求項６の発明によれば、粒径の小さ
な水銀放出基体を必要数使用することにより、より一層
蛍光発光層を損傷しにくく、かつ外観も良好となるとと
もに、粒径の大きな水銀放出基体を使用することによ
り、ランプ製造が容易となる。

【００４９】請求項７の発明によれば、水銀を定量封入
した蛍光ランプを容易に製造することができる。

【００５０】請求項８の発明によれば、請求項１ないし
６のいずれか一記載の蛍光ランプを有する照明装置であ
るから、請求項１ないし６の蛍光ランプの効果を有する
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】本発明の蛍光ランプの一実施例を示す一部を破
断し、かつ一部を拡大して示す正面図である。

【図２】本発明の蛍光ランプの製造工程の一例を示す図
である。

【図３】本発明の蛍光ランプの他の実施例を示す一部断
面図である。

【図４】本発明の照明器具の一例を示す概念図である。

【図５】従来の蛍光ランプを示す拡大一部断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 透光性気密容器 １２ 蛍光発光層 １３ 陽光柱放電を維持する手段 １４ 水銀放出基体 ２０ 照明器具本体 ２１ 安定器 ２２ 蛍光ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大浦 直也 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 白井 修 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水銀を含む可電離性媒体を封入した透光
   性気密容器と；この容器の内側に直接的または間接的に
   形成した蛍光発光層と；透光性気密容器内の可電離性媒
   体による陽光柱放電を維持するための手段と；透光性気
   密容器内の蛍光発光層上を移動可能に封入され、水銀を
   放出した後は水銀を実質的に再吸収しない水銀放出基体
   と：を具備したことを特徴とする蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 前記水銀放出基体は、単一または複数個
   の粒子状をなしていることを特徴とする請求項１記載の
   蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 前記水銀放出基体は、多孔質の粒子状を
   なしていることを特徴とする請求項１または２記載の蛍
   光ランプ。
4. 【請求項４】 前記水銀放出基体は、その粒子サイズが
   １ｍｍ以下の場合は嵩比重が６．８以下、粒子サイズが
   １．２ｍｍ以下の場合は嵩比重が４．７以下、粒子サイ
   ズが１．５ｍｍ以下の場合は嵩比重が１．２以下である
   ことを特徴とする請求項２または３記載の蛍光ランプ。
5. 【請求項５】 前記水銀放出基体は、水銀と実質的に非
   固溶体相の合金を形成する金属であって、かつ比較的低
   温で水銀を放出する金属、またはガラスもしくはセラミ
   ックスのいずれかからなることを特徴とする請求項３ま
   たは４記載の蛍光ランプ。
6. 【請求項６】 前記水銀放出基体は、その粒径が０．３
   ないし３ｍｍであることを特徴とする請求項２ないし５
   のいずれか一記載の蛍光ランプ。
7. 【請求項７】 透光性気密容器の内側に直接的または間
   接的に蛍光発光層を形成する工程と；透光性気密容器内
   部に電極を封着する工程と；水銀を放出した後は水銀を
   実質的に再吸収しない性質を有し、かつ予め水銀を含有
   させた水銀放出基体を透光性気密容器内部に蛍光発光層
   上を移動可能に封入する工程と；透光性気密容器内部に
   希ガスを封入する工程と；透光性気密容器を加熱して水
   銀放出基体から水銀を放出させる工程と；を具備したこ
   とを特徴とする蛍光ランプの製造法。
8. 【請求項８】 照明装置本体と、この本体に装着した請
   求項１ないし６のいずれか一記載の蛍光ランプと；電源
   と蛍光ランプとの間に電気的に介在して蛍光ランプを安
   定に点灯する安定器と；を具備したことを特徴とする照
   明装置。