JPH08166321A

JPH08166321A - 蛍光ランプの非破壊検査装置

Info

Publication number: JPH08166321A
Application number: JP31192094A
Authority: JP
Inventors: Shuji Tamaru; 修治田丸; Yasuto Yoshii; 靖人吉井; Minoru Tachiki; 実立木
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1996-06-25
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3252629B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蛍光ランプの良否を正確に能率良く判定する
ことのできる蛍光ランプの非破壊検査装置を得る。【構成】蛍光ランプ２に高周波電力を加え、グロー放
電を放射させ、この放射された光が到達する位置に、４
３６ｎｍまたは５４６ｎｍの水銀輝線発光の波長と一致
させた干渉フィルタ４を設け、干渉フィルタ４を透過し
た光が到達する位置に受光素子５を設け、干渉フィルタ
４で反射された光が到達する位置に、受光素子６を設
け、受光素子５の出力値Ｂ₁および受光素子６の出力値
Ａを測定し、出力値Ａと出力値Ｂ₁との比Ｒ₁を所定値Ｓ
と比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蛍光ランプの良否を非
破壊で簡便に判定する蛍光ランプ非破壊検査装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプの製造工程において、バルブ
の脱ガス加熱処理、電極コイルに塗布した熱電子放射物
質の活性化処理、排気処理等の処理が不十分であると、
蛍光ランプ内に不純ガスが残存することがあり、また封
止不良等により空気が侵入することがある。このような
不良蛍光ランプは、正常な動作や性能を発揮できず始動
不良、発光不良、早期黒化や短寿命等の不具合を引き起
こす。

【０００３】一般に、このような不良蛍光ランプを発見
し除去するための方法として、蛍光ランプに高周波電力
を加えて蛍光ランプ内にグロー放電を起こさせ、蛍光ラ
ンプから放射されるこのグロー放電の光の強さやその光
色を、良品と目視によって比較してその良否を判定する
方法が多く用いられている。あるいは、ランプの始動電
圧や一定のランプ電流を流したときのランプ電圧を測定
して蛍光ランプの良否を判定する方法もある。

【０００４】また、他の方法としては、３００ｎｍ〜４
００ｎｍの領域または５５０ｎｍ以上の可視光領域のう
ちいずれかの波長域の発光強度と、波長４０５ｎｍ、４
３６ｎｍまたは５４６ｎｍのいずれか一つの水銀輝線を
含む狭い帯域の発光強度との強度比を所定値と比較し良
否を判定する方法（特公昭６３−３２２１３号公報）
や、波長４０５ｎｍまたは４３６ｎｍの水銀輝線を含む
狭い帯域の発光強度と、４６０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長
の発光強度との強度比を求め、所定値と比較し良否を判
定する方法（特公平３−２３０４５３号公報）が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よる良否判定は、個人差があるためばらつきが大きく、
安定性に欠ける。また、ランプの始動電圧やランプ電圧
を測定して良否を判定する方法は、判定の精度は高い
が、測定に時間がかかるためオンラインでの工程検査に
は適さないという問題があった。

【０００６】また、特定の波長域の発光強度を比較する
前記２つの方法は、生産工程中に、空気を主体とする不
純ガスが残存または侵入している蛍光ランプに高周波電
力を加えグロー放電させた場合、水銀輝線の発光スペク
トル特に、４０５ｎｍ、４３６ｎｍまたは５４６ｎｍ等
の波長の発光強度が、２５４ｎｍの共鳴線の発光強度に
比して弱くなる現象に着目し、主として２５４ｎｍの共
鳴線により励起される蛍光体の発光と、４０５ｎｍ，４
３６ｎｍ，５４６ｎｍの水銀輝線の発光強度を測定し、
その比を所定値と比較する理にかなった判定方法といえ
る。

【０００７】しかし、これらの方法を用いて蛍光ランプ
の良否判定を行なう場合、水銀輝線の発光強度と、蛍光
体の発光強度を測定する２つの受光部を独立して設ける
ため、蛍光ランプからの光を両受光部に均等に入射させ
る必要がある。しかしながら、蛍光ランプに対する２つ
の受光部の位置関係が異なるため、製造行程中で移動し
ている蛍光ランプを測定するとき、２つの受光部に入射
する光のバランスが変動し、判定誤差を生じる要因とな
っていた。

【０００８】また、水銀輝線の測定には、一般に狭帯域
のバンドパス型干渉フィルタを用いて水銀輝線近傍の波
長の光のみを選択透過させて受光素子に入射させている
が、測定値に含まれる蛍光体発光成分を少なくするため
には、できる限り帯域の狭い特性をもつ干渉フィルタを
使う必要がある。

【０００９】ところが、そのような帯域の狭い干渉フィ
ルタでは、透過波長が水銀輝線の波長とわずかに異なっ
ても、水銀輝線成分が減少しかえって蛍光体発光成分の
割合が増加してしまい、判定誤差の要因となるという問
題があった。そのため、厳密に透過波長が水銀輝線波長
と一致した干渉フィルタを必要であるが、このような干
渉フィルタは、製作が困難でかつ高価であるという問題
があった。

【００１０】さらに、前記の４３６ｎｍと５４６ｎｍの
水銀輝線波長域の測定値には水銀輝線のみでなく蛍光体
の発光も含まれるため、水銀輝線と蛍光体の発光強度比
の変化が小さく、不良ランプの検出精度が悪いという問
題があった。

【００１１】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、蛍光ランプの良否を正確に能率良く
判定することのできる蛍光ランプの非破壊検査装置を提
供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光ランプ非破
壊検査装置は、蛍光ランプに高周波電力を加え、前記蛍
光ランプ内に発生させたグロー放電により放射された光
が到達する位置に、４３６ｎｍまたは５４６ｎｍの水銀
輝線発光の波長と一致させた干渉フィルタを設け、前記
干渉フィルタを透過した光が到達する位置に第１の受光
素子を設け、前記干渉フィルタで反射された光が到達す
る位置に第２の受光素子を設け、前記第１の受光素子の
出力値Ｂ₁、および、前記第２の受光素子の出力値Ａを
それぞれ測定し、前記出力値Ａと前記出力値Ｂ₁との比
Ｒ₁を所定値Ｓと比較することにより、前記蛍光ランプ
の良否を判定する構成を有している。

【００１３】

【作用】蛍光ランプから放射された光は、干渉フィルタ
に到達し、水銀輝線波長近傍の狭い波長帯域の光のみが
干渉フィルタで選択透過され、それ以外の光（広い波長
範囲に連続分布している蛍光体発光）は干渉フィルタで
反射されるため、第１の受光素子に入射する光のほとん
どは水銀輝線発光、また、第２の受光素子に入射する光
のほとんどは蛍光体発光による光となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１５】図１に示す本発明の一実施例の蛍光ランプ
非破壊検査装置は、高周波発生装置１によって発生した
高周波電力を、蛍光ランプ２のほぼ中央部に約５０ｍｍ
の間隔を開けて近接させた２つの電極により加え、蛍光
ランプ２内にグロー放電を発生させ、この発生させたグ
ロー放電により放射された光のうち、４３６ｎｍの水銀
輝線発光と、その近傍波長の蛍光体発光との光強度比を
測定している。

【００１６】測定部３には、蛍光ランプ２からの光が到
達する位置に、１枚のバンドパス型干渉フィルタ４を設
けている。

【００１７】干渉フィルタ４は入射角により光の透過波
長がシフトする特性があるが、この干渉フィルタ４は、
入射角１０゜において透過波長が４３６ｎｍとなるよう
に設定し、光軸に対して１０゜傾斜させて保持されてい
る。

【００１８】干渉フィルタ４を透過した光が到達する位
置には第１の受光素子５を設け、また干渉フィルタ４で
正反射された光が到達する位置（光軸に対し２０゜の方
向）には第２の受光素子６を設けている。

【００１９】受光素子５および受光素子６はそれぞれ増
幅器７ａ，７ｂに接続されており、さらに増幅器７ａ，
７ｂは演算回路８に接続されている。

【００２０】増幅器７ａは受光素子５から出力された電
流値を増幅し演算回路８に電圧値Ｂ ₁を出力する。ま
た、増幅器７ｂは受光素子６から出力された電流値を増
幅し演算回路８に電圧値Ａを出力する。

【００２１】演算回路８は、この演算回路８に入力され
た電圧値Ａおよび電圧値Ｂ₁の両者の比（Ａ／Ｂ₁）を演
算して得られた比Ｒ₁（以下、電圧値Ｒ₁という）を演算
回路８に接続された比較回路９に出力する。

【００２２】比較回路９は、あらかじめ設定した所定値
Ｓ（以下、電圧値Ｓという）と演算回路８で得た電圧値
Ｒ₁とを比較し、電圧値Ｒ₁が電圧値Ｓよりも大きい場
合、不良信号を比較回路９に接続された自動排出装置１
０に出力する。自動排出装置１０はその不良信号を受け
ることによって不良ランプを排出する。

【００２３】図２は蛍光ランプに不純ガス（空気）をそ
れぞれ混入させた４条件の試作蛍光ランプのグロー放電
による放射光の分光分布特性を示している。比較のた
め、４８０ｎｍ（蛍光体発光）の値を１とした相対値で
示し、大部分において４本の曲線は重なっているが、水
銀輝線強度に差が認められ、曲線１６は良品を示し、曲
線１７，１８，１９はそれぞれ不純ガス混入率０．２
％、０．５％、１．０％の４３６ｎｍ水銀輝線のピーク
値を示している。

【００２４】図２から明らかなように、不純ガス混入率
が増加するのに伴って、４３６ｎｍの水銀輝線の発光ス
ペクトルが低下していることがわかる。これは、蛍光ラ
ンプ内に不純ガスが存在すると、水銀輝線の発光強度が
低下するが、特に４０５ｎｍ，４３６ｎｍ，５４６ｎｍ
の水銀輝線の発光強度が２５４ｎｍの共鳴線の発光強度
と比べ低下することが顕著に現れるという現象があり、
蛍光体は主として２５４ｎｍの共鳴線により励起されて
発光するため、４０５ｎｍ，４３６ｎｍ，５４６ｎｍの
水銀輝線と蛍光体の発光強度比が変化するものである。
これは従来より知られている現象で、十分な相関性が確
認されている。

【００２５】図３は干渉フィルタ４の分光透過率と分光
反射率の一例を示す図である（実施例では反射率の帯域
幅のもう少し狭いものを使用したが、透過と反射の背反
する特性がわかりやすい帯域幅の広いものの例を示
す）。

【００２６】図３において、曲線１１は分光透過率を示
し、水銀輝線波長の４３６ｎｍをピークとする半値幅約
４ｎｍの狭帯域透過特性を有している。曲線１２は分光
反射率を示し、４３６ｎｍ近傍は分光透過率（曲線１
１）と背反し、急峻な反射率のギャップを有している。

【００２７】約４００ｎｍ以下の波長、および、５００
ｎｍ以上の波長で反射率が低下しているのは、干渉フィ
ルタ４には高次の透過波長帯域をカットするための吸収
フィルタが一体に貼り合わされており、その特性による
ものである（蛍光ランプからの光は吸収フィルタ側から
入射させている）。したがって、分光反射率の帯域幅は
この吸収フィルタを選択することにより任意に変更で
き、さらに狭くすると反射光に含まれる４３６ｎｍ以外
（４０５ｎｍ，５４６ｎｍ）の水銀輝線成分がより少な
くなり、不純ガスの判別能力がより高くなる。

【００２８】本発明の一実施例である蛍光ランプ非破壊
検査装置は検査工程において、蛍光ランプ２が自動的に
搬送されてきて、所定の位置にさしかかったときに測定
を開始する。

【００２９】高周波発生装置によって蛍光ランプ２から
放射された光は、干渉フィルタ４に到達し、この到達し
た光のうち、４３６ｎｍの水銀輝線成分と、干渉フィル
タの半値幅４ｎｍの波長帯域の蛍光体発光成分を含む光
のみが選択透過されて受光素子５に入射する。そして、
それ以外の蛍光体発光は反射されて受光素子６に入射す
る。その結果、受光素子５に入射する光のほとんどは水
銀輝線発光、受光素子６に入射する光のほとんどは蛍光
体発光による光となる。

【００３０】このように蛍光ランプからの光を単一の干
渉フィルタ４によって選択し、受光素子５と受光素子６
にそれぞれ振り分けているので、検査行程において蛍光
ランプ２が移動中に測定しているにもかかわらず受光素
子５と受光素子６に入射する光量のバランスは一定に保
たれ、したがって、受光素子６から出力された電圧値Ａ
と受光素子５から出力された電圧値Ｂ₁の比Ｒ₁は、常に
安定して正確に測定することができる。また、干渉フィ
ルタ１枚と受光素子２個のシンプルな構成の測定部３
（受光部）は、小形で、信頼性も高く、製作費も安価で
あった。

【００３１】上記実施例では、測定開始から判定結果出
力までの動作を０．１秒以内で完了することができ、従
来の目視判定や、ランプ電圧検査に比べ短時間で、蛍光
灯の良否を非破壊で簡便に正確に能率良く行うことがで
きることを確認できた。

【００３２】また、上記実施例では、４３６ｎｍの水銀
輝線を用いた場合について説明したが、５４６ｎｍの水
銀輝線を用いても上記と同様の効果を得ることができ
る。

【００３３】次に、精度をさらに改善した本発明の別の
実施例である蛍光ランプの非破壊検査装置を図面を用い
て説明する。

【００３４】図４に示す本発明の別の実施例である蛍光
ランプの非破壊検査装置は、第２の演算回路１３（具体
的には、ポテンショメータにより電圧値Ａを分圧し、電
圧値Ｂ₁にオフセットを与えるだけの簡単なもの）が上
記一実施例の増幅器７ａ，７ｂと第１の演算回路８との
間に設けられている他は上記一実施例と同様の構成を有
している。

【００３５】以下、その動作について説明する。受光素
子５から出力された電流は増幅器７ａで増幅され電圧値
Ｂ₁を出力する。増幅器７ａから出力された電圧値Ｂ
₁は、演算回路１３に入力される。また、受光素子６か
ら出力された電流は増幅器７ｂで増幅され電圧値Ａを出
力する。増幅器７ｂから出力された電圧値Ａは、演算回
路１３および演算回路８に出力される。

【００３６】演算回路１３では、入力された電圧値Ａに
一定の係数ｋを乗じた値を測定値Ｂ ₁から減じている。
これは、電圧値Ｂ₁に含まれる蛍光体発光成分を除去す
るためである。

【００３７】つまり、蛍光体発光は、蛍光体の種類によ
り固有の分光分布を持つので、電圧値Ａに一定の係数ｋ
（精密分光測定結果との比較で求めた係数値）を乗ずる
ことにより、電圧値Ｂ₁に含まれる蛍光体発光成分を推
定することができる。

【００３８】演算回路１３で電圧値Ｂ₁−電圧値Ａ×係
数ｋの演算をすることにより、電圧値Ｂ₁に含まれる蛍
光体発光成分を除去でき、したがって、この演算回路１
３から出力される電圧値Ｂ₂は水銀輝線成分のみとなる
ので、水銀輝線と蛍光体との発光強度の変化の判別能力
を高め、蛍光ランプの良否をより正確に判定できる。

【００３９】電圧値Ａおよび演算回路１３で得られた電
圧値Ｂ₂は、それぞれ演算回路８に入力され両者の比
（Ｂ₂／Ａ）を演算し電圧値Ｒ₂を比較回路９に出力す
る。比較回路９は、入力された電圧値Ｒ₂をあらかじめ
設定されている電圧値Ｓと比較し、電圧値Ｒ₂が電圧値
Ｓよりも大きい場合、不良信号を自動排出装置１０に出
力する。自動排出装置１０は不良信号を受けることによ
って、その不良蛍光ランプを排出する。

【００４０】電圧値Ｂ₁に含まれる蛍光体発光成分をで
きるだけ少なくするため、従来は、干渉フィルタの半値
幅を２ｎｍ程度に設定していた。一方、本発明にかかる
上記各実施例では、約４ｎｍと少し広めに設定してあ
る。これによって、水銀輝線成分のみの電圧値Ｂ₂を分
離して求めることができ、干渉フィルタの透過波長帯域
を極度に狭くして蛍光体発光成分を少なくする必要がな
いので、半値幅を広めにした結果、入射角による透過波
長シフトが測定結果に及ぼす影響が少なく、より安定し
た測定ができるようになった。さらには、干渉フィルタ
の製作も容易なことから、より安価な検査装置を得るこ
とができる。

【００４１】以上のように、本発明の一実施例の蛍光ラ
ンプ非破壊検査装置は、干渉フィルタを透過する透過光
と干渉フィルタ４で反射される反射光とが背反する特性
を利用し、蛍光ランプ２からの光が到達する位置に、光
の透過波長を水銀輝線波長と一致させた１枚のバンドパ
ス型干渉フィルタ４を設け、この干渉フィルタ４を透過
した光を受光素子５、反射光を受光素子６で受け、受光
素子５から出力される電圧値Ｂ₁と受光素子２から出力
される電圧値Ａとの比を求め、この比Ｒ₁を所定値Ｓと
比較し蛍光ランプの良否を判定しているので、蛍光ラン
プ２から放射され、干渉フィルタ４に入射した光は、水
銀輝線波長近傍の光のみが選択透過され、それ以外の光
は反射されるため、受光素子５に入射する光のほとんど
は水銀輝線発光、受光素子６に入射する光のほとんどは
蛍光体発光による光となるとともに、単一の干渉フィル
タ４によって入射した光を受光素子５と受光素子６に振
り分けているので、蛍光ランプとの位置関係で受光素子
５と受光素子６に入射する光量のバランスが変化するこ
とがないため、比Ｒ₁は常に安定に得ることができ蛍光
ランプの良否を正確に判定できるものである。また、判
定結果を瞬時に得ることができ、自動排出装置等との連
動も容易なことから、製造行程への導入も容易に行うこ
とができる。

【００４２】また、本発明の別の実施例である蛍光ラン
プ非破壊検査装置は、電圧値Ａに一定の係数ｋを乗じ
て、電圧値Ｂ₁に含まれる蛍光体発光成分を推定し、そ
して、電圧値Ａに一定の係数ｋを乗じて得た値を電圧値
Ｂ₁から減ずることにより、水銀輝線成分のみの値Ｂ
₂（電圧値Ｂ₂）を求め、さらに、この電圧値Ｂ₂と電圧
値Ａ（蛍光体発光成分Ａ）との比Ｒ₂を求め、この比Ｒ₂
を所定値Ｓと比較しているので、蛍光ランプの良否判定
能力をより高くでき、正確に良否判定することができる
とともに、干渉フィルタの透過波長帯域幅を広めに設定
でき、入射角による透過波長シフトが測定結果に及ぼす
影響が少なく、より安定した測定を行うことができる。
さらには、干渉フィルタの製作も容易なことと、干渉フ
ィルタの使用枚数も１枚でよいことから、装置をより安
価にできる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光ラン
プの非破壊検査装置は、蛍光ランプとの位置関係で第１
の受光素子と第２の受光素子に入射する光量のバランス
が変化することがないため、比Ｒ₁は常に安定に得るこ
とができ蛍光ランプの良否を正確に判定できる。また、
判定結果を瞬時に得ることができ、自動排出装置等との
連動も容易なことから、製造行程への導入も容易に行う
ことができる。さらに、判別能力が高く、蛍光ランプの
良否をより正確に判定できるとともに、干渉フィルタの
透過波長帯域幅を広めに設定でき、入射角による透過波
長シフトが測定結果に及ぼす影響が少ないので、より安
定した測定ができる。さらには、干渉フィルタの製作も
容易なことと、使用する枚数も１枚でよいことから、装
置をより安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である蛍光ランプ非破壊検査
装置のブロック図

【図２】不純ガス混入蛍光ランプのグロー放電による放
射光の分光分布特性図

【図３】干渉フィルタの分光透過率と分光反射率を示す
図

【図４】本発明の別の実施例である蛍光ランプ非破壊検
査装置のブロック図

【符号の説明】

１高周波発生装置２蛍光ランプ４干渉フィルタ５，６受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光ランプに高周波電力を加え、前記蛍
光ランプ内に発生させたグロー放電により放射された光
が到達する位置に、４３６ｎｍまたは５４６ｎｍの水銀
輝線発光の波長と一致させた干渉フィルタを設け、前記
干渉フィルタを透過した光が到達する位置に第１の受光
素子を設け、前記干渉フィルタで反射された光が到達す
る位置に第２の受光素子を設け、前記第１の受光素子の
出力値Ｂ ₁、および、前記第２の受光素子の出力値Ａを
それぞれ測定し、前記出力値Ａと前記出力値Ｂ₁との比
Ｒ₁を所定値Ｓと比較することにより、前記蛍光ランプ
の良否を判定することを特徴とする蛍光ランプ非破壊検
査装置。
【請求項２】次式（Ｂ₁−Ａ×ｋ）／Ａ（ただし、
ｋは係数）で得られた値をＲ₂とし、比Ｒ₁と所定値Ｓと
を比較する代わりに、前記Ｒ₂と前記所定値Ｓとを比較
することを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ非破壊
検査装置。