KR100355182B1 - 형광램프 및 전구형 형광램프 - Google Patents

Abstract

점등초기의 광속기동을 향상시킨 형광램프 및 전구형 형광램프를 제공한다.

형광램프의 발명은, 순수한 수은에 가까운 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여 방전매체가 봉입된 유리벌브(4)와; 이 유리벌브(4) 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과; 형광체입자 및 결착제를 포함하여 이루어진 형광체층을 구비한 형광램프에 있어서, 상기 형광체층의 결착제, 즉 알루미나량의 저감, 알루미나와 붕산 등과의 병용, 지르코니아, 지르코니아와 붕산과의 병용, 혹은 형광체층을 형성한 형광체입자(10a) 표면에 음극으로 대전하는 금속산화물 또는 무기화합물(10b)을 부착시킨 것을 특징으로 한다.

Description

형광램프 및 전구형 형광램프{Fluorescent lamp compact self ballasted fluorescent lamp}

본 발명은 아말감을 봉입한 형광램프 및 전구형 형광램프에 관한 것이다.

형광램프는, 공급된 전력을 효율좋게 가시광 방사로 변환시킬 수 있으므로, 일반 조명용을 비롯하여, OA기기용의 광원, 액정 디스플레이의 백라이트 등, 넓은 분야에서 이용되고 있다. 또한 최근에 이르러 이용하는 기기류의 소형화 등에 대응한 광원의 컴팩트화나 고성능화가 진행되고 있다.

그리고, 이러한 광원으로 형광램프를 이용함에 있어서는, ① 광속유지율 저하의 방지ㆍ개선, ② 조기에 흑화(黑化)하는 현상의 발생방지ㆍ개선, ③ 점등직후의 광속 기동특성의 개선 등이 요구된다. 그런데 형광램프에 있어서는, 발광관을 이루는 유리벌브의 내벽면(내면)에 형광체층을 형성할 때에, 일반적으로 형광체에 대하여 적어도 2중량% 상당량의-알루미나를 결착제로서 첨가하여 함유시키고 있다.

한편, 형광램프의 고부하화에 대응하여, 유리벌브 내부의 수은증기압을 적당하게 제어하기 위해, 또는 환경대책으로서 수은의 사용량을 저감시키기 위하여, 비스무드-인듐-수은합금 등의 아말감을 유리벌브 내부에 봉입하는 것도 알려져 있다. 즉 수은증기압을 제어하는 경우에는, 고부하점등에 의해 유리벌브 내부가 고온으로 되어도, 아말감의 수은증기압이 낮으므로, 효율적인 수은증기압으로 제어하는 것이다.

이와 같이, 아말감을 봉입한 형광램프의 경우는, 점등중에 고온으로 되어도 효율이 좋은 수은증기압으로 유지할 수 있으나, 점등직후에는 벌브 내부의 온도가 즉시 상승하지 않기 때문에, 아말감의 특성에 따라서는 낮은 상태로 되어, 광속의 기동이 나빠진다는 문제가 있다.

또한, 수은사용량을 저감시키기 위해서, 아연-수은합금 등의 정량봉입용의 아말감을 봉입하는 경우, 잉여수은이 벌브 내에 존재하지 않으므로, 소등시에 수은이 응집되는 위치에 따라서는, 점등직후에 수은증기압이 신속하게 확산되지 않는 경우가 있다. 또한 정량봉입용의 아말감은 램프제조후, 장기간 창고 등에 방치되어 있거나, 장기간에 걸쳐 소등하는 환경에서 사용되는 경우에는, 소등기간중에 서서히 수은을 흡착하기 때문에, 역시 점등직후의 광속기동이 나쁜 경우가 있다.

이 개선책으로서, (a) 전극근방에 보조아말감을 배설하는 것(일본국 특개평 5-3017호 공보)이나, (b) 형광체층에 아말감을 혼합하는 것이 제안되어 있다(일본국 특개평 8-31374호 공보).

그러나, 상기 보조아말감을 배설한 (a)의 경우, 점등개시후, 유리벌브의 끝단부에 위치하는 전극에 의해 가열된 보조아말감으로부터 방출된 수은이, 유리벌브 내부의 전체로 확산할 때까지 시간이 걸리는 경우가 있어, 충분한 개선에는 이르고 있지 못하다. 한편 형광체층에 아말감을 혼합시킨 (b)의 경우, 아말감의 선택에 의해서는 개선이 인정된다고 생각된다. 그러나 비발광물질을 형광체층에 혼합하게 되어, 광속이 떨어진다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 점등직후의 광속기동을 향상시키는 형광램프 및 전구형 형광램프의 제공을 목적으로 한다.

도 1은, 제 1 실시형태에 관한 형광램프의 주요부 구성을 나타낸 일부 절결단면도,

도 2는, 제 1 실시형태에 관한 형광램프에 있어서, 단위형광체 표면적당 부착되는 수은량, 재점등시간 및 상대 광출력의 관계를 나타낸 특성도,

도 3은, 제 2 실시형태에 관한 형광램프의 주요부 구성을 나타낸 일부 단면도,

도 4는, 제 3 실시형태에 관한 형광램프 및 비교예의 형광램프에 대하여 광속기동특성을 비교하여 나타낸 특성도,

도 5는, 제 3 실시형태에 관한 형광램프에 있어서, 단위형광체 표면적당 부착되는 수은량, 재점등시간 및 상대 광출력의 관계를 나타낸 특성도,

도 6은, 제 4 실시형태에 관한 형광램프의 유리벌브 내벽면부를 확대하여 모식적으로 나타낸 단면도,

도 7은, 제 5 실시형태 및 참고예에 관한 형광램프 광속기동특성을 비교하여나타낸 특성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,4 : 유리벌브 2 : 형광체층

3a,3b,6 : 꼭지쇠 4a : 배기용 세관

5 : 커버 7 : 글로브

8 : 점등회로 9 : 알루미나층

10a : 형광체입자

1Ob : 형광체입자에 부착된 결정성 미립자

청구항 1의 발명은, 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함한 방전매체가 봉입된 유리벌브와; 이 유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과; 형광체입자 및 이 형광체입자에 대하여 0.5∼1.5중량% 상당량의 알루미나를 주체로 하는 결착제를 포함하여 이루어지는 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프이다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 형광램프에 있어서, 결착제중의 알루미나는 표면적이 BET값으로 20∼200m²/g인 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 형광램프에 있어서, 결착제중의 알루미나는-알루미나 또는-알루미나인 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1에 기재된 형광램프에 있어서, 결착제는 란타니아 및 붕산에서 선택된 적어도 1종을 형광체입자에 대하여 0.1∼10.0중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 4에 기재된 발명에 있어서, 형광체층의 결착제로 이루어진 알루미나는, 형광체입자에 대하여 0.5∼1.5중량%의 범위내에서 선택된다. 그 이유는 0.5중량% 미만에서는 유리벌브에 대한 결착력이 불충분하며, 또한 1.5중량%을 넘으면 기동의 특성이 손상되기 쉬운 경향을 나타내기 때문이다.

그리고, 이들 발명은, 형광체층의 결착제로서 사용되고 있는 알루미나의 양을 일정한 범위내로 제한하면, 유리벌브면에 대한 형광체층의 결착력을 충분히 유지함과 동시에, 형광램프의 초기점등에 있어서, 양호한 광속 기동특성을 나타낸다는 것을 발견하고, 본 발명에 이른 것이다.

다시말해서, 형광체층의 결착제에 사용되는 알루미나량을 어느 범위내로 억제하였을 때, 아말감의 수은증기압에 의해서 일어나고 있는 기동시의 형광램프의 방전공간 내에서의 수은의 일시 부족상태가 해소되는 것을 알았다.

즉, 상기 형광체층의 결착제로서, 형광체입자에 대하여 중량비로 2%를 넘는 양의-알루미나를 사용한 경우, 아말감으로부터 방출된 수은이-알루미나에 흡착되기 때문에, 방전공간에 수은증기가 확산할 때까지 시간이 걸리고, 수은의 일시 부족상태가 생긴다고 생각된다.-알루미나가 왜 수은을 잘 흡착하는지 그 이유는 명확히 알 수 없으나,-알루미나에는 다량의 수산기(-OH기)를 생성하기 쉽고, 결과적으로 형광램프의 형성후, 그 형광램프의 벌브 내에 다량의 수산기가 잔류한다고 생각되며, 이 형광램프의 초기점등에 있어서, 방전으로 생성된 수은의 정이온 (Hg⁺)이 양 극성확산에 의해 형광램프의 벌브벽으로 확산하였을 때, 상기 수산기에 포획되어, 수은의 정이온이 수은(Hg)으로 되돌아가지 않는다는 현상이 생기는 것으로 여겨진다.

여기에서, 형광램프의 방전공간 내에 있어서의 수은의 일시 부족상태의 해소에는, 형광체층의 결착제로서 기능하는 알루미나입자의 표면적 내지 흡착성(공극율)도 영향이 있으며, BET값으로 20m²/g(상한값은 한정되지 않으나, 일반적으로는 200m²/g 정도, 바람직하게는 50m²/g) 이상이면, 상기 광속기동특성의 향상을 더욱 돕는다.

또한, 알루미나의 결착력은, 알루미나의 1차입자의 입자지름에 좌우되며, 바람직하게는 1차입자의 평균입자지름을 50nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하로 하면 된다는 것을 알 수 있었다. 그리고 알루미나는-알루미나,-알루미나, 혹은 이들 혼합계의 어느 것이나 좋은데,-알루미나를 50% 이상으로 한 것이 바람직하다.

청구항 5의 발명은, 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여 방전매체가 봉입된 유리벌브와; 유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과; 형광체입자 및 이 형광체입자에 대해서 0.5∼3.0중량%인 알루미나, 0.1∼5.0중량%의 란타니아 및/또는 0.1∼5.0중량%의 붕산을 함유하는 결착제를 포함하여 이루어지는 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프이다.

청구항 5의 발명은, 다음과 같은 지식에 기초하여 이루어진 것이다. 즉 형광체층의 결착제로서 알루미나를 사용할 때, 란타니아, 붕소의 적어도 어느 한쪽의 산화물을 소정의 범위 내에서 병용하면, 유리벌브 면에 대한 형광체층의 결착력 등을 더욱 돕는 한편, 형광램프의 초기점등에 있어서, 양호한 광속기동특성을 나타낸다는 것을 발견하고, 본 발명에 이른 것이다.

청구항 6의 발명은, 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여 방전매체가 봉입된 유리벌브와; 유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과; 형광체입자 및 지르코니아를 함유하는 결착제를 포함하여 이루어진 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프이다.

청구항 7의 발명은, 청구항 6에 기재된 형광램프에 있어서, 지르코니아의 함유량이 형광체입자에 대하여 0.2∼2.0중량%인 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 발명은, 청구항 6에 기재된 형광램프에 있어서, 결착제가 지르코니아 및 붕산의 혼합계인 것을 특징으로 한다.

그리고, 이들 발명은, 다음과 같은 지식에 따라 이루어진 것이다. 즉 형광체층의 결착제로서 지르코니아를 사용한 경우, 유리벌브면에 대한 형광체층의 결착력을 충분히 유지함과 동시에, 형광램프의 초기점등에 있어서, 양호한 광속기동특성을 나타낸다는 것을 발견하고, 본 발명에 이른 것이다.

여기에서, 형광체층에 결착제로서 포함되는 지르코니아는, 수산기의 양이 적기 때문에, 수은이 흡착하기 어렵고, 아말감의 수은증기특성에 의해 일어나고 있는 기동시의 형광램프의 방전공간 내에서의 수은의 일시 부족상태도 용이하게 해소된다고 생각된다. 또 상기 수은의 일시 부족상태가 쉽게 해소된다는 것은, 지르코니아 입자의 표면적 내지 흡착성(공극율)도 영향을 주어, 상기 광속기동특성의 향상을 더욱 돕는 것이라 할 수 있다.

청구항 6 내지 8의 발명에 있어서, 형광체층의 결착제로 되는 지르코니아는, 형광체입자에 대하여, 일반적으로 1차입자의 평균입자지름이 50nm 정도 이하, 혹은 표면적이 BET값으로 20m²/g 이상이고, 또한 O.1∼1O.O중량% 정도, 바람직하게는 5중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.2∼2중량% 범위내에서 선택된다. 또 결착제량이 10.0중량%를 넘으면, 지르코니아 등의 비발광성 성분이 영향을 주어 발광성이 손상되기 쉽다.

또한, 결착제는 지르코니아 단독으로도 좋지만, 붕산과 병용(혼합계)하면, 형광체층의 결착력 및 기동특성의 개선향상에 유리하다. 여기서 병용하는 붕산량은, 형광체입자에 대하여 0.5중량% 이하, 바람직하게는 0.3중량% 이하이고, 그 양은 지르코니아의 양보다 적게 선택된다. 또 붕산의 병용에 있어서는, 형광체 도료 중에 H₃B0₃용액으로 첨가 배합하는 것이 바람직하고, 또한 칼슘산화물을 병용하여도 좋다.

상기 청구항 1 내지 8의 발명에 있어서, 사용되는 형광체는 통상 형광램프로 사용되는 것이지만, 그 형광체입자 또는 형광체층의 표면을, 미리 처리해 놓는 것이 바람직하다. 즉 형광체에 대하여 중량비로 0.1∼3% 상당량의 결정성 인산칼슘, 란타니아, 알루미나, 지르코니아 등의 미립자로 피복하(묻히)거나, 또는 중량비로 0.1∼5% 상당량의 순도 99.5% 이상의 붕산으로 피복하(묻히)면, 형광체층의 표면에서의 수은의 흡착이 억제되어, 광속기동특성 등의 개선을 돕는다. 여기서 결정성이란 X선 회절로써 피크값이 얻어지는 것이다.

또, 이들 형광체층의 표면처리에 사용하는 결정성의 인산칼슘, 란타니아, 알루미나, 지르코니아 미립자, 또는 순도 99.5% 이상의 붕산은, 형광체층의 결착제로서 사용(병용)할 수도 있다.

청구항 1 또는 청구항 6의 발명에 있어서, 유리벌브는 형광램프(저압 수은증기 방전등)의 구성에 사용되고 있는 유리재로 형성된 것이며, 직선관형, 고리형, U자형, W형 등 주지의 구성이 적용가능하다. 아말감은 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 것이므로, 예를들어 비스무드-주석-수은(Bi-Sn-Hg), 비스무드-인듐-수은(Bi-In-Hg) 등의 수은증기압 제어용인 것이나 아연-수은(Zn-Hg) 등의, 소위 수은의 정량봉입용인 것이다.

또한, 적어도 1개의 굴곡부를 가지며, 관내지름이 12mm 이하, 방전로 길이가 200mm 이상의 형광램프인 경우는, 유리벌브 내부로 수은증기가 확산하기 어렵기 때문에, 상기 점등초기에서의 일시적인 수은부족의 문제, 바꾸어 말하면 광속기동특성의 문제가 중요시된다.

여기서, 형광램프의 초기 점등시(제조시)에 있어서, 아말감은 유리벌브에 설치된 가는관 내부 등에 봉입ㆍ배치하고 있다. 이 경우 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감은, 형광램프 벌브의 방전공간이외의 영역에 배치되어 있고, 소위 방전공간(방전영역)에 개재하지 않은 상태를 채용하고 있다. 그러나 아말감은, 예를들어 유리벌브 내부로 이동가능하도록 봉입되어, 방전공간에 존재하는 형태이어도 좋다.

광속기동특성의 문제는, 예컨대 소등후 5분 경과후의 재점등, 혹은 3개월 정도 경과후(제조후 창고에 보관)의 재점등으로 구분된다. 그리고 이 구분에 있어서, 소등후 단시간 경과한 시점에서 보조아말감을 사용하면, 광속기동특성의 개선효과를 얻을 수 있으나, 장기간 저장되었던 경우에 보조아말감을 사용하면 광속기동특성은 현저히 개선된다.

즉, 소등직후에서는, 점등시 유리벌브 내부로 확산한 수은의 대부분이 주아말감에 흡수되고, 보조아말감은 그 흡수과정에서, 보충적으로 수은을 흡착하거나, 장기간 저장해 둔 경우는, 주아말감과 보조아말감의 사이에서 수은증기압의 평형화를 거쳐, 주아말감으로부터 수은증기압이 낮은 특성을 갖는 보조아말감으로 수은이 이동하기 때문에, 보조아말감에 의한 수은확산효과가 현저히 나타나게 된다.

형광램프는, 제조후에 수요자에게 이르러 사용될 때까지, 장기간에 걸쳐서 소등ㆍ저장해 두는 것이 일반적이다. 이 저장해 둔 후의 광속기동특성 저하도 본 발명이 해결하는 과제의 하나이며, 보조아말감과 본 발명에 관한 결착제를 병용하는 것으로써, 기동특성의 개선을 도모할 수 있다.

청구항 1∼8의 발명에 있어서, 유리벌브 내부의 봉입가스중에서, 방전을 생성시키는 방전발생수단은, 일반적으로는 양광주(陽光柱) 방전로를 형성하는 유리벌브의 양단부에 대향하여 봉입된 한쌍의 전극이지만, 유리벌브 밖에 적어도 한쪽의 전극을 배치한 구조이어도 좋다.

또한, 필요하면 유리벌브 내면에, 자외선에 의한 유리와 수은의 반응에 따른 유리벌브의 착색방지, 광속유지율 저하의 방지, 유리벌브의 강도저하방지 등을 위하여, 내착색성 보호층을 형광체층의 기초로 하고, 두께 0.05∼10㎛ 정도의 보호층을 개재하여도 좋다.

청구항 11의 발명은, 청구항 1 또는 6에 기재된 형광램프와; 이 형광램프를 유지하는 꼭지쇠를 구비한 커버체와; 이 커버체 내에 수용된 형광램프를 점등하는 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전구형 형광램프이다.

청구항 11에 기재된 전구형 형광램프에 있어서, 아말감은 25℃에서의 수은증기압이 0.2Pa 이하로 되는 특성을 가지며, 형광램프는 분위기온도 25℃에서 유리벌브가 100℃ 이상의 온도에서 점등하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 25℃에서의 수은증기압이란, 아말감온도가 25℃일 때의 수은증기압을 의미하여, 이 수은증기압 특성을 나타내는 아말감으로서는, 예를들어 비스무드-납-수은(Bi-Pb-Hg), 비스마스-인듐-수은(Bi-In-Hg) 등을 들 수 있다. 또한 유리벌브의 온도는 분위기온도가 25℃일 때에, 통상 점등시킨 유리벌브의 온도이며, 글로브의 유무에 상관없다. 또한 25℃에서의 수은증기압이 O.1Pa 이하로 되는 특성을 갖는 아말감이 봉입된 형광램프는, 수은증기압이 보다 낮기 때문에, 수은의 일시 부족상태가 현저하고, 수은확산에 시간이 걸리기 때문에, 기동특성이 나쁘게 되는 경향을 나타내지만, 상기 결착제를 사용함에 따라 개선된다.

또한, 유리벌브가 100℃ 이상의 온도에서 점등하면, 형광체층도 고온으로 되기 때문에 기동시에 흡착한 수은이 점등 중에 떨어지기 쉽고, 소등후에는 그대로 아말감에 흡수되는 양이 많기 때문에, 형광체층에 잔존하는 수은량은 아주 소량이다. 따라서 유리벌브가 100℃ 이상의 온도에서 점등한 후에 재점등하면, 수은이 아주 조금밖에 잔존하지 않는 형광체층이 다시 많은 수은을 흡착하려고 하기 때문에, 수은확산에 시간이 걸리게 되는데, 상기 결착제를 사용하는 것으로 개선된다.

상기 청구항 1 내지 청구항 11에 기재된 형광램프가 부착되는 조명기구는, 상기 형광램프의 규격, 형상, 치수, 용도 등에 따라서, 일반적으로 사용되고 있는 조명기구 내에서 선택할 수 있다.

청구항 1 내지 청구항 4의 발명에서, 형광체층의 결착제가 되는-,-알루미나량이 대폭 저감된다. 즉 형광램프의 점등초기에서의 방전으로 생성되는 수은의 정이온을 포획하는 알루미나의 수산기량이 대폭 저감되기 때문에, 수은의 일시 부족현상이 해소되어 양호한 기동특성을 나타낸다.

청구항 5의 발명에서는, 형광체층의 결착제로서 알루미나(-,-알루미나) 이외에, 수산기를 생성하지 않은 란타니아, 붕산중의 적어도 1종을 병용한다. 즉 형광램프의 점등초기에서의 방전으로 생성되는 수은의 정이온을 포획하는 수산기를 갖는 알루미나량이 저감되기 때문에, 수은의 일시 부족현상이 해소되어 양호한 기동특성을 나타낸다.

청구항 6 내지 청구항 8의 발명에서는, 형광체층의 결착제로서 지르코니아 또는 지르코니아와 붕산의 혼합계를 사용한다. 즉 수산기량이 적은 지르코니아계를 형광체층의 결착제로 하고 있으므로, 형광램프의 점등초기에서의 방전으로 생성되는 수은의 정이온 포획이 저감ㆍ회피되고, 수은의 일시 부족현상이 용이하게 해소되기 때문에, 보다 양호한 기동특성을 나타낸다고 생각된다.

또, 상기 청구항 1 내지 청구항 8의 각 발명에서, 양호한 기동특성을 나타내는 것은, 다음과 같은 이유에 의한 것이라고도 생각된다. 즉 형광체층의 형성에 있어서 사용하는 결착제(예를들어-알루미나, 지르코니아)는, 표면적(BET값)이 예컨대 20m²/g정도 이상으로 크고, 표면의 오목부나 공극부 등에 잔류ㆍ부착되어 있기 때문에, 재점등시에 있어서는, 수은이 용이하게 이탈하여, 양호한 기동특성을 나타낸다고 생각할 수 있다.

청구항 11의 발명에서는, 유리벌브의 굴곡화에 의해, 입체적이고 보다 조밀한 광원, 혹은 평면적으로 거의 똑같은 조명이 가능한 광원이 제공된다.

(실시형태)

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

제 1 실시형태

도 1은, 이 실시형태에 관한 직선관형 형광램프의 주요부 구성을 나타낸 일부 절결 단면도로서, (1)은 직선관형의 유리벌브, (2)는 상기 직선관형의 유리벌브 (1) 내면(내벽면)에 형성된 형광체층, (3a,3b)는 꼭지쇠이다. 또 이 직선관형의 유리벌브(1) 내부에는, 희가스가 봉입됨과 동시에, 그 양끝단쪽에 도시하지 않은 한쌍의 전극이 상기 꼭지쇠(3a,3b)에 전기적으로 접속하여 봉입되고, 또한 한끝단쪽의 배기관 내에 Bi-Sn-Hg 아말감도 봉입되어 있다.

여기에서, 유리벌브(1)는 관지름 16mm, 관길이 540mm인 소다라임 유리관이다. 또한 형광체층(2)은 삼파장발광형 형광체입자, 이 형광체입자에 대하여 결착제로서, 평균 1차 입자지름이 40nm인-알루미나를 1중량% 상당량 및 수성바인더를 혼합ㆍ조제한 형광체 혼합액을 도포ㆍ용착하여 형성한 것이다. 여기서-알루미나 대신에,-알루미나를 소량 포함하는-알루미나를 사용하여도 좋다.

또, 삼파장발광형 형광체로서는, 예컨대 청색 형광체로서 (SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl :Eu 또는 BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu, Mn, 녹색 형광체로서 LaPO₄:Ce, Tb, 적색 형광체로서 Y₂0₃: Eu 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 상기 형광램프는 초기의 점등에서도 양호한 광속기동특성을 나타낼 뿐만 아니라, 예를들어 소등에서 2개월 경과후에 있어서도, 거의 광속기동특성의 변화가 인정되지 않았다. 또 광속유지율 및 조기 흑화방지의 점에서도 양호했다.

또한, 상기 형광램프의 구성에 있어서, 유리벌브(1)를 안장형으로 구부려 가공하여, 컴팩트화한 형광램프로 한 경우도 같은 결과가 인정되었다.

또한, 상기-알루미나량을 2.5중량% 상당량으로 한 경우(곡선A)와,-알루미나량을 5.0중량% 상당량으로 한 경우(곡선B)의 유리벌브 관지름 28mm, 관길이 580mm인 직선관형 형광램프에 대하여, 재점등시에 있어서의 점등시간(초)과 상대 광출력(%)과의 관계를 시험ㆍ평가한 결과를 도 2에 나타낸다. 여기에서 양 형광램프에 있어서, 형광체층에 부착된 수은량 M은, 전자가 0.1㎍/cm², 후자가 1㎍/cm²이며, 도 2에서 알 수 있듯이, 수은의 부착량이 적을수록 광속기동특성이 향상하고 있다.

또, 단위형광체 표면적당 부착된 수은량 M은, 결착제의 종류, 첨가량을 바꿔서 형광체층을 형성한 형광램프(FL20SS)를 1시간 에이징한 후에, 형광체를 50mg 채취하고, 400℃에서 가열하여 방출된 수은량을 측정하여 얻은 값이다.

또한, 유리벌브 관지름 28mm, 관길이 580mm인 직선관형 형광램프에 대하여,상기와 같은 조건으로, 재점등시에 있어서의 점등시간(초)과 상대 광출력(%)과의 관계를 시험ㆍ평가한 결과, 단위형광체 표면적당 부착되는 수은량 M이 0.005㎍/cm²∼0.01㎍/cm²의 범위에서는, 양호한 광속기동특성이 인지되었다.

또한, 상기 구성에 있어서, 형광체 표면을 중량비 2%의 결정성 인산칼슘 미립자,-알루미나 미립자로 묻힌 경우에는, 형광체층 표면에서의 수은의 부착량이 떨어져, 광속기동특성이 더욱 향상된다.

제 2 실시형태

상기 도 1의 경우와 마찬가지로 직선관형 형광램프를 구성하였다. 즉 도 1에 나타낸 바와 같이, 직선관형의 유리벌브(1), 이 직선관형의 유리벌브(1) 내면에 형성된 형광체층(2), 꼭지쇠(3a,3b)를 가지며, 또한 직선관형의 유리벌브(1) 내부에, 희가스가 봉입됨과 동시에, 그 양끝단쪽에 도시하지 않은 한쌍의 전극이 상기 꼭지쇠(3a,3b)에 전기적으로 접속하여 봉입되고, 또한 한끝단쪽의 배기관 내에 Bi-Sn-Hg 아말감도 봉입된 구성으로 이루어져 있다.

여기에서, 유리벌브(1)는 관지름 16mm, 관길이 540mm인 소다라임 유리관이다. 또한 형광체층(2)은 삼파장발광형 형광체입자, 이 형광체입자에 대하여 결착제로서, 중량비가 1% 상당량의-알루미나, 0.5% 상당량의 란타니아, 1% 상당량의 붕소 및 수성바인더를 혼합ㆍ조제한 형광체 혼합액을 도포ㆍ용착하여 형성한 것이다. 또 삼파장발광형 형광체로서는, 예를들어 청색 형광체로서 (SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl:Eu 또는 BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu, Mn, 녹색 형광체로서 LaPO₄:Ce, Tb, 적색 형광체로서 Y₂0₃: Eu 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.

상기 형광램프는, 초기의 점등에서도 양호한 광속기동특성을 나타낼 뿐만 아니라, 예를들어 소등에서 2개월 경과후에 있어서도, 거의 광속기동특성의 변화가 인지되지 않았다. 또 광속유지율 및 조기 흑화방지의 점에서도 양호했다.

상기 형광램프의 구성에 있어서, 결착제 성분인-알루미나(또는-알루미나)를 0.5∼1.5중량% 상당량, 란타니아를 0.1∼5.0중량% 상당량, 붕산을 0.1∼5.0중량% 상당량의 범위로 바꾸어도, 또한 상기 범위내에서 결착제 성분을-알루미나(또는-알루미나)-란타니아계,-알루미나(또는-알루미나)-붕산계로 하고, 또한 유리벌브를 안장형으로 구부려 가공하여, 컴팩트화한 형광램프로 한 경우도 같은 결과가 인지되었다.

제 3 실시형태

도 3은, 이 실시형태에 관한 전구형 형광램프의 주요부 구성을 나타낸 일부 절개 단면도이다. 도 3에 있어서, (4)는 U자형으로 구부린 3개의 유리관을 연결하여 하나의 방전로로 한 유리벌브로서, 이 유리벌브(4) 내면에는 형광체층이 형성되어 있다. 여기에서 형광체층은 삼파장발광형의 형광체 및 형광체에 대하여 2중량%의 1차 입자지름이 10nm정도인 지르코니아(실시예 3a), 1중량%의 1차 입자지름이 10nm정도인 지르코니아에 H₂BO₃용액을 3중량% 첨가한 것(실시예 3b), 2중량%의 1차 입자지름이 10nm정도이고, 표면적이 BET값 100m²/g 정도인 지르코니아에 H₂B0₃용액을3중량% 첨가한 것(실시예 3c)의 결착제로 형성되어 있다.

또한, (5)는 꼭지쇠(6)를 한끝단부에 구비하여, 상기 구부러진 유리벌브(4)를 고정하여 장착하는 홀더(도시생략)가 다른 끝단쪽에 배치된 커버이다. 또한 (7)은 상기 커버(5)의 다른 끝단쪽에 걸어맞춤 등에 의해 장착되고, 구부러진 유리벌브(4)를 봉입하여 가지는 투과성의 글로브, (8)은 상기 홀더 및 커버(5)로 형성하는 공간내에 장착된 점등회로이다.

그리고, 상기 구부러진 유리벌브(4) 내부에는, 희가스가 봉입됨과 동시에, 그 양끝단쪽에 한쌍의 전극이 상기 꼭지쇠(6)에 전기적으로 접속하여 봉입되어 있다. 또한 끝단쪽에 배치된 배기용 세관(4a)의 내부에 소정량의 Bi-Sn-Hg 아말감이 봉입되고, 또 상기 전극근방에 인듐 도금된 보조아말감이 부착되어 있다.

여기에서, 구부러진 유리벌브(4)는, 관지름 10mm, 관길이 250mm인 납유리관을 U자형으로 구부려, 3개를 단면이 삼각형상으로 되도록 서로 연결한 것으로서, 램프전압 200mA, 램프전류 65V이다. 또 이 곡선관형 형광램프는, 분위기온도 25℃에서 점등하면, 유리벌브의 온도가 130℃로 된다.

상기 구성의 전구형 형광램프를, 대응하는 인버터 점등회로에 장착하여, 인버터점등을 행하였을 때의 광속 상대값을 각각 측정한 결과, 도 4에 나타낸 바와 같은 경향이 인지되었다. 도 4에 있어서 곡선 C는 실시예 3a, 곡선 D는 실시예 3b, 곡선 E는 실시예 3c, 곡선 a는 비교예 3a, 곡선 b는 비교예 3b의 전구형 형광램프인 경우를 비교하여 나타낸다. 또 비교예 3a는 상기 실시예 3a의 구성에 있어서, 결착제량을-알루미나로서 2중량%, 비교예 3b는 상기 실시예 3b의 구성에 있어서, 결착제량을-알루미나로서 1중량%로 한 것 이외에는, 동일 조건으로 구성된 것이다.

또한, 상기 실시예 3a, 3b, 3c의 형광램프는, 어느 것이나 초기의 점등에서도 양호한 광속기동특성을 나타낼 뿐만 아니라, 예를들어 소등에서 2개월 경과후에 있어서도, 거의 광속기동특성의 변화가 인지되지 않았다. 또 광속유지율 및 조기 흑화방지의 점에서도 양호했다.

그리고, 상기 구성에 있어서, 형광체층의 결착제로서 1차 입자지름이 10nm 정도인 지르코니아의 일부를 붕산으로 치환한 경우, 결착제로서 1차 입자지름이 10nm정도 혹은 표면적이 BET값으로 100m²/g인 지르코니아를 사용한 경우에도, 같은 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 이 실시형태의 변형으로서, 형광체층의 결착제로서 지르코니아 1.5중량% 상당량을 사용하여, 형광체층에 부착된 수은량 M이 0㎍/cm²인 경우(곡선F)와, 형광체층의 결착제로서 지르코니아 0.5중량% 상당량을 사용하여, 형광체층에 부착된 수은량 M이 0.01㎍/cm²인 경우(곡선G)의 유리벌브 관지름 28mm, 관길이 580mm인 직선관형 형광램프에 대하여, 재점등시에 있어서의 점등시간(초)과 상대 광출력(%)과의 관계를 시험ㆍ평가한 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에서 알 수 있듯이, 수은의 부착량이 적을수록 광속기동특성이 향상하고 있다.

또한, 단위형광체 표면적당 부착되는 수은량 M은, 동일한 수단ㆍ조건으로 제작하고, 또한 재점등까지 같은 조건에서 경과한 직선관형 형광램프를 분해하여 확인한 값이다.

또한, 유리벌브 관지름 30mm, 관길이 580mm인 직선관형 형광램프에 대하여, 상기와 같은 조건으로, 재점등시에 있어서의 점등시간(초)와 상대 광출력(%)과의 관계를 시험ㆍ평가한 결과, 단위형광체 표면적당 부착되는 수은량 mhg이 0.005 ㎍/cm²∼0.01㎍/cm²의 범위에서는, 양호한 광속기동특성이 인지되었다.

또한, 상기 구성에 있어서, 형광체 표면을 결정성 인산칼슘 미립자,-알루미나 미립자, 혹은 순도 99.5% 이상의 붕산으로 묻힌 경우에는, 형광체층 표면에서의 수은의 부착량이 떨어져, 광속기동특성이 더욱 향상한다.

제 4 실시형태

이 실시형태에 관한 직선관형 형광램프는, 기본적으로 상기 도 1에 도시한 경우와 같은 구성이므로, 도 1를 참조하여 그 주요부 구성을 설명한다. 즉 직선관형 유리벌브(1), 이 유리벌브(1) 내면에 형성된 형광체층(2) 및 꼭지쇠(3a,3b)를 구비한 구성으로 이루어져 있다. 그리고 이 유리벌브(1) 내부에는, 희가스가 봉입됨과 동시에, 그 양끝단쪽에 도시하지 않은 한쌍의 전극이 상기 꼭지쇠(3a,3b)에 전기적으로 접속하여 봉입되고, 또 한끝단쪽의 배기관으로부터 정량봉입용의 아연 아말감(Zn-Hg)이, 벌브 내부를 이동가능하도록 봉입되어 있다.

여기에서, 유리벌브(1)는 관지름 16mm, 관길이 540mm인 소다라임 유리관이다. 또한 형광체층(2)은 형광체입자에 대하여 중량비로서 0.1∼5%의 순도 99.5%이상의 붕산을 표면에 묻힌 삼파장발광형 형광체입자, 수성바인더 및-알루미나 결착제를 혼합ㆍ조제한 형광체 혼합액을 도포ㆍ용착하여 형성한 것이다. 그리고 삼파장발광형 형광체로서는, 예를들어 청색 형광체로서 (SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl:Eu 또는 BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu, Mn, 녹색 형광체로서 LaPO₄:Ce, Tb, 적색 형광체로서 Y₂0₃:Eu 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.

상기 형광램프는, 초기의 점등에서도 양호한 광속기동특성을 나타낼 뿐만 아니라, 예컨대 소등에서 2개월 경과후에 있어서도, 거의 광속기동특성의 변화가 인지되지 않았다. 그리고 광속유지율 및 조기 흑화방지의 점에서도 양호하였다.

그리고, 상기 형광램프의 구성에 있어서, 형광체입자의 표면에 고순도의 붕산층을 묻히는 대신에, 중량비로서 0.1∼3%인 결정성의 란타니아, 붕산, 인산칼슘, 혹은 지르코니아 등의 미립자를 사용한 경우도, 또한 유리벌브(1)를 안장형으로 구부려 가공하여, 컴팩트화한 형광램프로 한 경우도 같은 결과가 인지되었다.

제 5 실시형태

이 실시형태는, 상기 도 3에 도시한 구성의 전구형 형광램프에 관한 것이다. 즉 U자형으로 구부려서 만든 3개의 유리관을 서로 연결하여 하나의 방전로로 한 유리벌브(4)와, 상기 W자형으로 형성된 유리벌브(4) 내면에 형성된 형광체층(도시생략)과, 꼭지쇠(6)를 한끝단부에 구비하고, 상기 구부러진 유리벌브(4)를 고정 장착하는 홀더(도시생략)가 다른 끝단쪽에 배치된 커버(5)와, 상기 커버(5)의 다른 끝단쪽에 걸어맞춤 등에 의해 장착되고, 구부러진 유리벌브(4)를 덮는 광투과성의 글로브(7)와, 상기 홀더 및 커버(5)로서 형성되는 공간 내에 장착된 점등회로(8)를갖는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 구부러진 유리벌브(4) 내부에는, 희가스가 봉입됨과 동시에, 그 양끝단쪽에 한쌍의 전극이 상기 꼭지쇠(6)에 전기적으로 접속하여 봉입되고, 또한 끝단쪽에 배치된 배기용 세관(4b) 내에 소정량의 Bi-Sn-Hg 아말감이 봉입되어 있다. 여기에서 구부러진 유리벌브(4)는 관지름 10mm, 관길이 120mm인 납유리관을 U자형으로 구부려서 3개의 단면이 삼각형상으로 되도록 연속하여 이은 것이다. 그리고 유리벌브 내벽면상에는, 도 6에서 확대하여 단면의 일부를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 두께 1㎛정도의 알루미나층(9)이 형성되어 있다. 이 알루미나층(9)은 자외선에 의해 수은과 유리의 반응에 의한 유리벌브(4)의 착색방지, 광속유지율 저하의 방지, 유리벌브(4)의 강도저하를 방지하기 위한 보호막으로서 기능한다.

또한, 형광체층은, 형광체입자(10a)에 대하여 중량비로 0.1∼3% 상당량의 결정성의 란타니아 미립자(10b)를 표면에 묻힌 삼파장발광형 형광체입자와, 수성바인더 및-알루미나 결착제(10c)를 혼합ㆍ조제한 형광체 혼합액을 도포ㆍ용착하여 형성한 것이다.

상기 형광램프는, 초기의 점등에서도 양호한 광속기동특성을 나타낼 뿐만 아니라, 예를들어 소등에서 2개월 경과후에 있어서도, 거의 광속기동특성의 변화가 인지되지 않았다. 즉 소등후에 있어서, 방전ㆍ발광에 기여한 수은은, 결정성의 란타니아 미립자(10b)에 의해, 형광체층으로 흡착 등이 억제되고, 방전공간을 이루는 유리벌브(4) 내에 잔류하기 때문에, 그 후의 점등시에 있어서도 빠른 광속기동을 나타내는 것으로 생각된다.

상기 소등체류에 따른 유리벌브(4) 내부의 수은량이, 점등 시동시의 광속기동특성을 좌우하고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예에 관한 형광램프의 경우, 소등체류 0의 시점(곡선 G) 및 소등체류 1개월의 시점(곡선 G')도, 광속 80%에 도달하기까지의 시간(기동)이 30초 이하였다. 이에 대하여 참고예에 관한 형광램프의 경우, 소등체류 0의 시점(곡선 d)에서 광속 80%에 도달하기까지의 시간(기동)이 30초를 약간 상회하고, 소등체류 1개월의 시점(곡선 d')에서는 2분 이상 걸리고 있다.

그리고, 이러한 작용효과는, 점등 시동시에 발광관 온도가 즉시 상승하여, 형광체층으로부터의 수은방출효과가 큰 지름 20mm 이하이고, 관벽 부하가 큰 형광램프에 유효하다.

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지의 변형을 채용할 수 있다. 예를들어 유리벌브의 재질, 형상, 형광체의 종류, 형광램프의 수단 등, 그 용도 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

청구항 1 내지 청구항 4의 발명에 의하면, 양호한 기동특성을 나타내는 형광램프를 제공할 수 있다.

청구항 5의 발명에 의하면, 양호한 기동특성을 나타내는 형광램프를 제공할 수 있다.

청구항 6 내지 청구항 8의 발명에 의하면, 수산기량이 적은 지르코니아계를 형광체층의 결착제로 하기 때문에, 형광램프의 점등초기에서의 수은의 일시 부족현상이 해소되므로, 양호한 기동특성을 나타낸다.

또한, 유리벌브의 굴곡화에 의해, 입체적이고 보다 조밀한 광원, 혹은 평면적으로 거의 똑같은 조명을 할 수 있는 광원이 제공된다.

청구항 11의 발명에 의하면, 전구형화되어 있기 때문에, 백열전구로 대체한 작은 전력형의 광원이 제공된다.

Claims (12)

1. 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여 방전매체가 봉입된 유리벌브와;

   유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과;

   형광체입자 및 이 형광체입자에 대하여 0.5∼1.5중량% 상당량의 알루미나를 주체로 하는 결착제를 포함하여 이루어지는 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
2. 제 1 항에 있어서, 결착제중의 알루미나는 표면적이 BET값으로 20∼200m²/g 인 것을 특징으로 하는 형광램프.
3. 제 1 항에 있어서, 결착제중의 알루미나는-알루미나 또는-알루미나인 것을 특징으로 하는 형광램프.
4. 제 1 항에 있어서, 결착제는, 란타니아 및 붕산에서 선택된 적어도 1종을 형광체입자에 대하여 0.1∼10.0중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
5. 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여방전매체가 봉입된 유리벌브와;

   유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과;

   형광체입자 및 이 형광체입자에 대하여 0.5∼3.0중량%의 알루미나, 0.1∼5.0중량%의 란타니아 및/또는 0.1∼5.0중량%의 붕산을 함유하는 결착제를 포함하여 이루어지는 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
6. 순수한 수은보다 낮은 수은증기압을 나타내는 아말감 및 희가스를 포함하여 방전매체가 봉입된 유리벌브와;

   유리벌브 내부에 방전을 생성시키는 방전발생수단과;

   형광체입자 및 지르코니아를 함유하는 결착제를 포함하여 이루어지는 유리벌브 내면에 형성된 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
7. 제 6 항에 있어서, 지르코니아의 함유량이 형광체입자에 대하여 0.2∼2.0중량%인 것을 특징으로 하는 형광램프.
8. 제 6 항에 있어서, 결착제가 지르코니아 및 붕산의 혼합계인 것을 특징으로 하는 형광램프.
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 1 또는 6에 기재된 형광램프와;

    이 형광램프를 유지하는 꼭지쇠를 구비한 커버체와;

    이 커버체 내에 수용된 형광램프를 점등하는 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전구형 형광램프.
12. 삭제