WO2007007651A1

WO2007007651A1 - ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよびランプ用ガラス組成物の製造方法

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Publication number: WO2007007651A1
Application number: PCT/JP2006/313540
Authority: WO
Inventors: Ryousuke Sawa; Junko Abe; Tomoko Atagi; Masanobu Itou; Tomoko Akai; Masaru Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.; National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US20100216624A1; CN101223115A; US8067322B2; JP5062589B2; CN101223115B; JPWO2007007651A1

Abstract

　重量百分率で、SiO２：60～75 wt％、CeO２+Ce２O３：0.01～5.2 wt％、SnO＋SnO２：0.01～5.2 wt％、Al２O３：0.5～6 wt％、B２O３：0～5 wt％、Li２O＋Na２O＋K２O：13～20 wt％、MgO：0.5～5 wt％、CaO：1～10 wt％、SrO：0～10 wt％、BaO：0～10 wt％、ZnO：0～10 wt%、Fe２O３+FeO：0～0.2 wt％、TiO２：0～1 wt％からなるランプ用ガラス組成物とする。これにより、鉛およびアンチモンを含有せず、紫外線遮断能力が高く、かつ、ガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難いランプ用ガラス組成物とすることができる。

Description

明細書

ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよびランプ用ガラス組成物の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよびランプ用ガラス組成物の製造方法に関する。

背景技術

[0002] ランプの中でも一般に普及してヽる蛍光ランプは、水銀および希ガスが封入された発光管の内面に蛍光体層を備え、放電による水銀の励起放射によって発光管の内部で紫外線を発生させ、この紫外線で蛍光体を励起し、可視光を放射させてランプ光束を得るメカニズムを有する。従来、このような蛍光ランプ用のガラスとしては、酸ィ匕鉛を 4 28重量 wt%含有する鉛ガラスガラスが用いられてきた力現在では地球環境保護の観点から、酸ィ匕鉛を含有しないソ―ダライムガラスに切り替えられている。

[0003] ところで、紫外線が蛍光体層および発光管を透過しランプ外に漏洩すると、灯具等の榭脂製部材ゃ被照明物が当該紫外線を受けて褪色したり、それらの機械的強度が劣化したりする。このような褪色や機械的強度の劣化は、被照明物が衣料品や美術品である展示照明用の蛍光ランプで特に問題となる。ところが、従来の蛍光ランプ用のガラスでは、水銀の励起放射によって発生する紫外線 (特に 313 の紫外線)を十分に遮断することができな力つた。そのため、紫外線に弱い榭脂製部材が褪色 '劣化する不具合が生じ易かった。

[0004] これに対し、特許文献 1および 2には、ランプ用ガラスに CeOを含有させることによ

2

つて、当該ガラスの紫外線遮断能力を向上させることが開示されている。また、特許文献 1には、高い輝度性能を維持できる蛍光ランプを得るために、当該蛍光ランプの発光管に Sb 0を含有させたガラスを用いることが開示されている。

2 3

特許文献 1：特開 2002-137935号公報

特許文献 2：特許第 2532045号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、 CeOを含有したガラスは、ガラス作製時に着色 (以下、「初期着色」と称する

2

)したり、ソラリゼ—シヨン (以下、「紫外線による着色」と称する）を起したりする。その結果、発光管の可視域透過率が低下し、ランプ光束が低下する。

一方、 Sb 0の使用は、地球環境保護の観点力望ましくなぐまた Sb 0を含有す

2 3 2 3 るガラスは、 313nmの紫外線透過率が高い。さらに、ガラス中に CeOと Sb 0とが共存

2 2 3 すると、当該ガラスがより紫外線による着色を起こし易くなる。

[0006] 本発明の目的は、鉛およびアンチモンを含有せず、紫外線遮断能力が高ぐかつ、ガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難、ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品およびランプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、当該ランプ用ガラス組成物の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明者等は、 CeO含有ガラスが紫外線による着色を起す確率は、ガラス中の Ce

2

0濃度の増加とともに増大すると考え、種々検討を重ねた結果、ガラス中の CeOを C

2 2 e 0に還元する成分として SnOの共存が有効であることを見出した。また、本発明の

2 3

ガラス組成物は、波長 254nmの紫外線照射により白色発光を示すという、蛍光ランプ用ガラスとして好ましい特性を備えることをも見出したものである。

[0008] 即ち、本発明の蛍光ランプ用ガラス組成物は実質的に、酸化物換算で、 SiO _: 60〜

2

75wt%、 CeO +Ce O : 0.01〜5.2wt%、 SnO + SnO : 0.01〜5.2wt%、 Al O : 0.5〜6wt

2 2 3 2 2 3

%、 B O : 0〜5wt%、 Li O + Na O + K O : 13〜20wt%、 MgO : 0.5〜5wt%、 CaO : l〜

2 3 2 2 2

10wt%、 Sr〇：0〜10wt%、 Ba〇：0〜： I0wt%、 Zn〇：0〜： I0wt%、 Fe O +Fe〇：0〜0.2wt

2 3

%、TiO : 0〜lwt%力もなることを特徴とする。

2

[0009] 本発明に係るランプ用ガラス組成物の特定の局面では、 254nmの紫外線を照射すること〖こより白色に発光することを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記 CeO +Ce 0の

2 2 3 含有率が 0.08〜0.3wt%、前記 Fe O +FeOの含有率が 0.04〜0.1wt%であることを特

2 3

徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + SnOの含有率より低いことを特徴とする。

2

[0010] 本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、熱膨張係数（ α )

300/380 が 90 X 10— ⁷〜104 X 10— ⁷/Κの範囲であることを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなることを特徴とする。本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を有することを特徴とする。本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、実質的に、酸化物換算で、 SiO : 60〜75wt%、 CeO +Ce O : 0.01〜5.2wt%、 SnO + SnO : 0.01〜5.2wt%、 Al O : 0.

2 2 2 3 2 2 3

5〜6wt%、 B O : 0〜5wt%、 Li O+Na O + K O : 13〜20wt%、 MgO : 0.5〜5wt%、 C

2 3 2 2 2

aO : l〜10wt%、 SrO : 0〜10wt%、 BaO : 0〜10wt%、 ZnO : 0〜10wt%、 Fe O +FeO : 0

2 3

〜0.2wt%、 TiO : 0〜lwt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程

2

を含み、前記溶融工程において、溶融状態のガラス組成物を還元性にすることを特徴とする。

発明の効果

[0011] 本発明に係るランプ用ガラス組成物は、酸化物換算で CeO +Ce O力 0.01〜5.2wt

2 2 3

%、 SnO+SnOが 0.01〜5.2wt%含有されているため、紫外線を十分に遮断することが

2

でき、かつ、ガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難い。つまり、 CeO +

2

Ce〇を 0.01wt%以上含有させることにより紫外線透過を抑制し、 SnO+SnOを O.Olwt

2 3 2

%以上含有させることによりガラスの初期着色および紫外線による着色を抑制している。したがって、本発明に係るランプ用ガラス組成物を用いれば、高光束で光束維持率の高、ランプを作製することができる。

[0012] 発明者等は、種々検討を重ねた結果、 CeOの添カ卩に伴うガラス成分中の Ce⁴⁺量の

2

増加が、ガラスの着色の原因であることを突き止め、 SnOがガラス成分中に存在すれば前記 Ce⁴⁺量を減少させることができ、ガラスの着色が起こり難いことを見出した。なお、 CeOによる着色を抑制することができるのは、 Sn成分として SnOがガラス中に存

2

在する場合に限られ、 Snや SnOがガラス成分中に存在してもこの効果を得ることはで

2

きない。これは、 SnOが存在すると Ce³⁺の量が増加し、 Ce⁴⁺の量が減少する力である。言い換えると、 Ce³⁺から Ce⁴⁺への価数変化が抑制され、 Ce⁴⁺から Ce³⁺への価数変化が促進されるからである。 [0013] 近年、省エネ'省資源光源に対する要請が高まる中で、蛍光ランプの高効率化'小形ィ匕を目的とした発光管の細管化が進み、細管を屈曲させ或いは繋ぐ等してなる複雑な形状を有する発光管を備えた所謂コンパクト形蛍光ランプが開発されているが、このようなコンパクト形蛍光ランプは、発光管力も紫外線が漏洩し易いため、特に、本発明に係るガラス組成物が有用である。また、ソーダライムガラスは、一般に、鉛ガラスよりも紫外線が漏洩し易いため、本発明に係るガラス組成物が有用である。

[0014] 本発明に係るランプ用ガラス組成物は、 254nmの紫外線照射により白色に発光するため、これを用いてランプを作製すると、より光束の高いランプを得ることができる。本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記 CeO +Ce Oの含有率を 0.08〜0.3wt

2 2 3

%、前記 Fe 0 +FeOの含有率を 0.04〜0.1wt%とし、かつ、ガラス中における全鉄ィ

2 3

オンに対する三価の鉄イオンの割合： (三価の鉄イオン) Z (全鉄イオン)が 0.5未満とした場合、よりガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難ぐかつ、可視域の透過率が高いガラスを比較的安価に得ることができる。以下にその詳細な理由を説明する。

[0015] Fe 0は、ソーダライムガラスの一般的な原料の一つであるけい砂に不純物として多

2 3

く含まれている。また、けい砂以外にも Fe 0を含有するガラス原料は存在する。した

2 3

がって、 Fe 0を全く含有しないソーダライムガラスを作製することは難しい。すなわち

2 3

、 Fe 0を含有しないソーダガラスを作製するためには、特別に精製したけい砂等を

2 3

使用しなければならないが、これでは原料コストが高くなる。

[0016] Fe 0は、ガラス中では、波長 1100 nmの赤外波長域に吸収を有する二価の鉄ィォ

2 3

ン (Fe²⁺)、若しくは波長 380應を中心とした紫外波長域に吸収を有する三価の鉄ィオン (Fe³⁺)の状態で存在する。そのうち、二価の鉄イオンは、可視光の吸収が僅かであるため、ガラスが着色する原因となることは殆どないが、三価の鉄イオンは、短波長の可視光を吸収するため、ガラスが薄い緑色に着色する原因となる。

[0017] 発明者は、 CeO +Ce Oの含有率が 0.08〜0.3wt%、 Fe O +FeOの含有率が 0.04〜

2 2 3 2 3

0.1 ％の条件下において、ガラス中の全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合を 0.5未満にすれば、 Fe 0に起因するガラスの初期着色を抑制可能であることを見出

2 3

した。これにより、ガラスに初期着色を抑えながら Fe 0の添加量を増加させることが可能になった。したがって、 CeOだけでは紫外線遮断効果を十分に得ることが難し

2

い場合であっても、 Fe 0によって紫外線遮断効果を補うことができる。

2 3

[0018] ここで、三価の鉄イオンと CeOとの紫外波長域の光吸収特性を比較してみると、波

2

長 313應の水銀輝線を吸収させる目的では、短波長可視光の吸収を伴わない CeO

2 の方が有利である。しかしながら、 CeOは、紫外線によるガラスの着色を引き起こす

2

ため、十分に添加することができない場合がある。このような場合は特に、酸化鉄で紫外線遮断効果を補うことが有効である。

[0019] さらに、 CeOに代えて Fe 0を添加することで、紫外線遮蔽効果を確保しながら原

2 2 3

料コストを低く抑えることが可能である。 Fe 0は、 CeOよりも安価だ力もである。

2 3 2

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + S

2 2 3

ηθの含有率より低い場合、より Ce³⁺の量が増加し Ce⁴⁺の量が減少し易くなるため、よ

2

り確実に紫外線によるガラスの着色を抑えることができる。

[0020] 本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数（ α )が 90 X 10— ⁷〜104 X 10

30/380

の場合、当該ランプ用ガラス組成物力もなるステムを用いてランプを作製すると、ステムの熱膨張係数と電極リード線の熱膨張係数とが近似するため、ランプの気密性が高くなり、当該ランプが不点となり難い。

本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなるため、紫外線遮断能力が高ぐまた、着色が少ない。

[0021] 本発明に係るランプは、着色が少なぐかつ、ランプの放電によって発生する 254nm の紫外線により白色に発光を示す上記ランプ用ガラス部品を有するため、ランプ光束が高い。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にするため、上記発光特性を有するガラス組成物の初期着色および紫外線による着色を、より効果的に抑制することができる。

[0022] さらに、本発明に係るランプ用ガラス糸且成物、ランプ用ガラス部品およびランプは、従来のソ―ダライムガラスの特性を改善するために使用されることがある、鉛、 Sb 0

2 3 等の環境負荷物質を含有して、な、ため、地球環境保護の社会ニーズにも応えることがでさる。図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の一実施形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す図

[図 2]比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す図

[図 3]本発明の一実施形態に係るガラス組成物および比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す図

[図 4]本発明の第 1の実施形態に係る蛍光ランプの要部構成を示す概略図

[図 5]本発明の第 2の実施形態に係る蛍光ランプの要部構成を示す概略図

[図 6]本発明の第 3の実施形態に係る蛍光ランプの要部構成を示す概略図

[図 7]本発明の一実施形態に係るガラス組成物の発光スペクトルを示す図

[図 8]本発明の一実施形態に係るガラス組成物および比較例に係るガラス組成物の分光透過率を示す図

[図 9]本発明の一実施形態に係るガラス組成物および比較例に係るガラス組成物の分光透過率を示す図

符号の説明

[0024] 1, 22, 31 発光管 (ガラス部品）

32 ステム (ガラス部品）

10, 20, 30 ランプ

発明を実施するための最良の形態

[0025] 本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよびランプ用ガラス組成物の製造方法を、図面に基づいて説明する。

(ランプ用ガラス組成物の説明）

実施の形態に係るガラス組成物の組成は、酸化物換算で、図 1における実施例 1〜 17および図 3における実施例 31〜34に示すとおりである。なお、本発明に係るガラス組成物（以下、単に「ガラス」と称する）の組成は、実施例 1〜17および実施例 31〜34 に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラスとしての特性を保っためには、実質的に、酸化物換算で、 SiO : 60〜75wt%、 CeO +Ce O : 0.01〜5.2wt%、 SnO + SnO

2 2 2 3 2

: 0.01〜5.2wt%、 Al O : 0.5〜6wt%、 B O : 0〜5wt%、 Li O+Na O + K O : 13〜20w

2 3 2 3 2 2 2 t%、 MgO : 0.5〜5wt%、 CaO : l〜10wt%、 SrO : 0〜10wt%、 BaO : 0〜10wt%、 ZnO : 0〜10wt%、 Fe O +FeO : 0〜0.2wt%、 TiO : 0〜lwt%であることが好ましい。

2 3 2

[0026] 本発明に係るランプ用ガラス糸且成物の各成分を上記のように限定した理由は、以下のとおりである。

SiOは、ガラス骨格を形成する成分であって、 60wt%より少ないと熱膨張係数が高

2

くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、 75wt%より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。

[0027] CeOは、紫外線透過率を低下させる目的で添加される力、 CeOとして投入された

2 2

原料の一部は、ガラス製造時の溶融において Ce 0となることが考えられるので、出

2 3

来上がったガラスに含有される成分としては CeO +Ce 0で表現することが適切であ

2 2 3

る。即ち、本発明のガラスにおける Ce〇 +Ce 0成分が 0.01wt%より少ないとその効

2 2 3

果は得られず、 5.2wt%より多いとガラスの着色が起こり、所望のランプ光束を有する蛍光ランプを作製することが出来なくなる。

[0028] SnOは、 Ceの価数変化を促進する目的で添加される力前記 CeOと同様に SnOと

2

して投入された原料の一部は、ガラス製造時の溶融において SnOとなることが考えら

2

れるので、出来上がったガラスに含有される成分としては SnO + SnOで表現すること

2

が適切である。即ち、 SnO + SnO力 .01wt%より少ないとその効果は得られず、 5.2wt

2

%よりも多いとガラスの機械的強度が低下し、ガラス管引き工程において歩留りが低下するなどの問題がある。

[0029] また、 SnOは、 CeOに対して、少なくとも等モル以上含有させることが望ましい。

2

本発明の蛍光ランプ用ガラス組成物にぉヽては、 Sn成分として SnOを原料として選択することが良いが、前述のように SnOのみを原料として製造した場合においても、ガラス中には SnOと SnOとが共存状態で存在するため、原料として部分的に SnOを使

2 2 用することちでさる。

[0030] ここで、 SnOと SnOの共存の条件は、 0.01≤Sn²⁺/(Sn²⁺+Sn⁴⁺)≤ 1.0である。即ち、 Sn

2

+Z(Sn²⁺+Sn⁴⁺)力 1.0の時、全ての Sn成分が SnOとして存在するので、最も効率よく紫外線による着色を抑制できる。また、 Sn²⁺/(S_n ²⁺+Sn⁴⁺)が 0.01未満であると、紫外線による着色を抑制するために必要な SnOがガラス中に存在してヽな、ため、紫外線による着色が起こり、ガラスが着色する。 [0031] Al Oは、ガラスの耐候性および耐失透性を向上させる成分である力 0.5wt%より

2 3

少ないと、これらの作用が得られに《なる。一方、 6wt%より多いとガラスの溶融性が悪化する。好ましい範囲は 0.5〜5 wt%である。

B 0は、ガラスの強度および耐久性を向上させ、失透傾向を減少させることができ

2 3

るため、 5wt%以下の割合で含まれていることが好ましい。ただし、 5wt%より多くなると熱膨張係数が小さくなり過ぎる。

[0032] Li 0、 Na Oおよび K Οのアルカリ金属酸化物は、ガラスの粘性を低下させ、溶融カロ

2 2 2

ェ性を向上させる機能を有している。これらの含有率が 13wt%より少ないと、この作用が不十分となる。一方、 20wt%より多くなると、ガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また、ガラス力もアルカリ成分が溶出し易くなり、当該アルカリ成分が蛍光体や水銀と反応して蛍光ランプの光束を低下させるため、蛍光ランプ用としては不適当となる。

[0033] MgOおよび CaOのアルカリ土類金属酸ィ匕物は、化学的耐久性を向上させる機能を有する力 MgOが 0.5wt%より少ないか CaOが lwt%より少ないとその効果が期待できない。一方、 MgO力 wt%より多いか、 CaOが 10wt%よりも多いと、ガラスを失透させる傾向が強くなる。

SrOおよび BaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ力卩ェ性を向上させ、かつ、ガラスの電気抵抗率向上にも影響を与える物質であり、電気絶縁性も与える。ともに 10wt%より多くなると失透し易くなる。好ましい範囲は SrOが 0〜8 wt% 、 BaOが 0〜10 wt%である。

[0034] ZnOは、ガラスの熱膨張率を低下させ、化学的耐久性を増大させる目的で添加される。また、粘性変化を穏やかにさせる効果も有する。 ZnO力 Sl0wt%より多くなると熱膨張係数が小さくなり過ぎる。

Fe 0は、紫外線吸収効果が得られる成分であるが、 Fe 0として投入された原料

2 3 2 3

の一部は、ガラス製造時の溶融において FeOとなることが考えられるので、出来上がつたガラスに含有される成分としては Fe 0 +FeOで表現することが適切である。

2 3

[0035] Fe 0 +FeOが 0.2wt%より多くなると可視域の透過率を低下させるため、蛍光ランプ

2 3

の光束が低下するので好ましくない。 0.04〜0.1wt%の範囲とすれば、よりガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難いガラスを比較的安価に得ることができる

。より好ましい範囲は 0.04 0.07wt%である。

さらに、ガラス中における全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合: (三価の鉄ィオン) Z (全鉄イオン)が 0.5未満であることが好ま U、。三価の鉄イオンの割合が 0.5以上であると、波長 380 を中心とした波長域に吸収をもち、その吸収の裾は短波長可視光にまで達して、ガラスを緑色に着色させ、高いランプ光束を得られないため、 0.5 未満であることが望ましい。

[0036] TiOは、紫外線による着色を抑制する成分である力ガラスの可視域の透過率を低

2

下させる成分でもあるため、その含有率は 1 ％以下に制限される。

その他、原料に不純物として含まれる成分は 0.01 wt%以下に制限されることが好ましい。

さらに、本発明のガラス組成物において、 SiO CeO +Ce O SnO+SnOおよび Li

2 2 2 3 2 2

O+Na O+K O以外の必須成分として含有される Al 0 MgOおよび CaOの含有率を、

2 2 2 3

それぞれ特許請求の範囲に記載したように限定することにより、蛍光ランプ用ガラスとしての要求性能を満足するものとなり、本発明のガラス組成物を蛍光ランプの発光管として使用した場合、ガラスの化学的耐久性が十分に保たれるため、ランプ寿命経過中におけるガラスの着色や劣化もなぐ良好なランプ性能を維持することができるものである。

[0037] (ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明）

本発明のガラス組成物の製造方法を説明する。まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るガラスの範囲内で調合する。次に、調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、 1500 1600°Cで溶融させてガラス化し、ガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管を得る。さらに、当該ガラス管を熱加工してランプ用ガラス部品としての発光管或いはステムを作製し、それら発光管およびステムを用いて各種ランプを作製する。

[0038] ガラス原料の一つとして添加する SnOは、還元剤としての役割を果たすため、前記ガラス融液は還元性になる。なお、 SnOは、本発明に係る組成の範囲内で添加しなければならないが、 Sn原料の一部が SnOであっても良い。

2

還元性のガラス融液中では Ce⁴⁺が Ce³⁺に価数変化するため、 Ce⁴⁺の量が減少し、 C e³⁺の量が増加する。また、酸ィ匕鉄力イオン価数の低い状態に保たれる。

[0039] なお、ガラス融液を還元性にする方法は、還元剤である SnOをガラス原料として添加する方法に限定されず、例えば、カーボンなど SnO以外の還元剤を使用しても良い。また、清澄剤であるぼう硝 (Na SO · 10Η 0)も、 SnO程の効果はないものの還元剤

2 4 2

として使用することができる。

(ランプの説明）

本発明に係るランプの第 1の実施形態として、 27Wのコンパクト形蛍光ランプ (FPL2 7EX-N)について、図面に基づき説明する。図 4は、本発明の第 1の実施形態に係る 27Wのコンパクト形蛍光ランプ（FPL27EX-N)の要部構成を示す一部破断平面図である。

[0040] コンパクト形蛍光ランプ 10は、 2本の直線状ガラス管 1の一端部同士をブリッジ 2で接続してなる略コ字形の放電路を有する発光管 3を備えている。発光管 3の両端部には、それぞれ電極 4が配置されているとともに、それら両端部を覆うようにして口金 5が取り付けられている。発光管 3の内面には、 3波長形蛍光体 (例えば、 Y 0： Eu³⁺、 LaPO：

2 3 4

Ce，Tb、BaMgAl 0 ： Eu，Mn)力なる蛍光体層 6等が形成され、発光管 3の内部には

10 17

所定量の水銀 (不図示）およびアルゴン等の希ガス (不図示）が封入されている。

[0041] 次に、本発明に係るランプの第 2の実施形態として、 32Wのコンパクト形蛍光ランプ

(FHT32EX-N)について、図面に基づき説明する。図 5は、本発明の第 2の実施形態に係る 32Wのコンパクト形蛍光ランプ（FHT32EX-N)の要部構成を示す正面図であるコンパクト形蛍光ランプ 20は、多数管形 (FHT)のコンパクト形蛍光ランプであって、ブリッジ接合により一体化された 6本のガラス管 21からなる発光管 22と、当該発光管 2 2に取り付けられた口金 23とを備えている。発光管 22の内面には、三波長域発光の蛍光体 (色温度 5000K)層が形成されており、また、当該発光管 22の内部には、水銀および希ガスが封入されて、る。

[0042] さらに、本発明に係るランプの第 3の実施形態として、直管形蛍光ランプについて、図面に基づき説明する。図 6は、本発明の第 3の実施形態に係る直管形蛍光ランプの要部構成を示す断面図である。

直管形蛍光ランプ 30は、発光管 31の両端にステム 32が気密に封着されており、各ステム 32にはそれぞれリド線 33が気密に封止されて、る。これら両端部のリド線 3 3の間には、それぞれ電子放射性物質が塗布されたフィラメント電極 34が取り付けられている。また、発光管 31の両端部には、口金 35が固定されており、これらの口金 35 には、リード線 33と電気的に接触した口金ピン 36が取り付けられている。発光管 31には、その内面に蛍光体層 37が形成され、さらに所定量の水銀とアルゴン等の希ガスとが封入されている。

[0043] (実験の説明）

まず、図 1および図 2に示す各組成のガラスを作製し、その特性を評価した。図 1は、本発明の実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す。また、図 2は、比較例のガラス組成物の組成および特性を示す。

図 1に示す実施例 1〜 17は本発明に係るガラス、図 2に示す比較例 18〜21および 2 3〜26は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足していないガラスである。また、図 2 に示す比較例 22は、 250°Cにおける電気体積抵抗率 pが 10⁸⁵ Ω 'cm以上である巿販のガラス（日本電気硝子株式会社製 PS94)、比較例 27は、従来のランプ用ソ―ダライムガラスである。

[0044] 評価用のガラスは、図ほたは図 2に記載の組成となるようにガラス原料を調合し、これを白金坩堝に入れて電気炉中で加熱溶融させて作製し、その後ブロック状またはプレート状に成型したものをァニールして得た。

熱膨張係数（ α )は、ブロック状のガラスを直径 4mm、高さ 12mmの円柱状に加

30/380

ェしたものを試料とし、熱機械分析装置 (株式会社リガク製 Thermo plus TMA8310) を用いて、 30〜380°Cの温度範囲で測定した。図 1に示すように、実施例 1〜17の熱膨張係数は、 90 10^_7〜104 10^_77：«：の範囲内でぁり、ランプ用として適した熱膨張係数を有する。

[0045] 軟化点は、 JIS R3103-1「ガラスの軟ィ匕点試験方法」に準拠して測定した。軟ィ匕点は、ガラスの加工性の目安となるもので、環形や U字形等の複雑な形状のランプを作製する際には、軟化点が低い、即ち、加工性の良いガラスが好適である。

250°Cの電気体積抵抗率は、デジタル絶縁計 (東亜電波工業株式会社製 DMS-81 03)を用いて測定した。

[0046] 具体的には、ブロック状のガラスを直径 25mm、高さ 4mmの円柱状に加工後、銀ぺストで片面に直径 10mmの電極面を、他面には直径 10mm以上の電極面を形成したものを試料とし、当該試料全体を炉の中に入れ、 250°Cに保った状態でそれぞれの電極面にリ一ド線を導入して電気体積抵抗率 pを測定した。

313nmの紫外線透過率は、肉厚が 2mmのプレート状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計を用いて測定した。実施例 1〜17は、 CeO +Ce Oおよび S

2 2 3 nO+SnOの含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、比較例 22

2

および 27と比較して紫外線透過率力 1/2以下であり、紫外線遮断能力が高い。

[0047] 比較例 18および 23は、 CeO +Ce Oの含有率が 0.01wt%未満であるため紫外線遮断

2 2 3

能力が不十分であった。それに対して、実施例 1〜17は、 CeO +Ce Oが 0.01 ％以

2 2 3

上含有されているため紫外線遮断能力が十分に高力つた。

紫外線による着色および紫外線透過による榭脂製部材の褪色 ·劣化は、各ガラスを用いて 32Wのコンパクト形蛍光ランプ（FHT32EX- N)および 27Wのコンパクト开蛍光ランプ (FPL27EX-N)を作製し、評価した。具体的には、実施例 1〜8および比較例 18 〜22は、本発明のガラス組成物において 250°Cにおける電気体積抵抗率 p力 ^0⁸⁵ Ω •cm以上であるガラスを用い、 32Wのコンパクト形蛍光ランプ（FHT32EX- N)を試作' 評価した。また、実施例 9〜17と比較例 23〜27は、本発明のガラス組成物において 25 0°Cにおける電気体積抵抗率 p力^ 0⁸⁵ Ω 'cm未満であるガラスを用い、 27Wのコンパタト形蛍光ランプ（FPL27EX- N)を試作 ·評価した。

[0048] なお、榭脂製部材の褪色 *劣化の評価においては、褪色 *劣化が認められなかった場合を「〇」、問題にならない程度に僅かに認められた場合を「△」、問題になる程度に認められた場合を「X」とした。また、ガラスの初期着色および紫外線による着色の評価においては、着色が認められな力た場合を「〇」、着色が認められた場合を「 X」とした。

実施例 1〜17は、ガラスの初期着色も無ぐ 2000時間点灯後も紫外線によるガラスの着色および榭脂製部材の褪色 '劣化が認められな力つた。比較例 21および 26は、 CeOと SnOとが共存しており紫外線遮断能力は十分に高かったが、その含有率が

2 2

本発明の組成範囲を超えているため初期着色および紫外線によるガラスの着色が認められた。比較例 19、 20、 24および 25は、 CeO +Ce 0力 0.01wt%以上含有されてい

2 2 3

るため紫外線遮断能力が十分に高力た力 SnOが含有されていないため、紫外線によるガラスの着色が認められた。

[0049] 比較例 22および 27は、ガラスの着色は認められなかったものの、紫外線透過率が大きぐ榭脂製部材の褪色'劣化が認められた。

ランプ光束および光束維持率は、各ランプの 100時間点灯後および 2000時間点灯後の光束を測定し、求めた。実施例 1〜8では、 100時間点灯後および 2000時間点灯後のランプ光束が比較例 22と同等以上であった。また、実施例 9〜17の 100時間点灯後および 2000時間点灯後のランプ光束も、比較例 27と同等以上であった。一方、比較例 18〜20は、 100時間点灯後および 2000時間点灯後のランプ光束が比較例 22よりも低ぐランプ性能が低下していた。比較例 21は、 SnO+SnOの含有による白色発光

2

の寄与により 100時間点灯後のランプ光束が比較例 22よりも高かったが、紫外線による着色により 2000時間点灯後の光束が大きく低下した。また、比較例 23〜26は、 100 時間点灯後および 2000時間点灯後のランプ光束が比較例 27よりも低ぐランプ性能が低下していた。比較例 26は、 SnO+SnOの含有による白色発光の寄与により 100時

2

間点灯後のランプ光束が比較例 27よりも高力つたが、紫外線による着色により 2000時間点灯後の光束が大きく低下した。なお、実施例 1〜8および 9〜17において、 SnO+S ηθの含有率の増加に伴って白色発光の寄与によるランプ光束の向上が確認された

2

[0050] 光束維持率について、実施例 1〜8は、ガラスの着色が無いため、 2000時間点灯後の光束維持率が比較例 22と同等であった。また、実施例 9〜17も、ガラスの着色が無いため、 2000時間点灯後の光束維持率が比較例 27と同等であった。一方、比較例 1 9〜21は、ガラスが着色しているため、 2000時間点灯後の光束維持率が比較例 22よりも低ぐランプ性能が低下していた。また、比較例 24〜26も、ガラスが着色しているため、 2000時間点灯後の光束維持率が比較例 27よりも低ぐランプ性能が低下していた。

[0051] なお、いずれのランプにも封着不良などの不具合は確認されな力つた。

図 7は、本発明のガラスの発光特性を示す。発光特性は、肉厚が 2mmのプレート状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計により 254nmの紫外線を照射したときの発光スペクトルを測定して評価した。

次に、図 3に示す各組成のガラスを作製し、ガラスの特性を評価した。

[0052] 図 3に示す実施例 31〜34は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足してヽるガラス、比較例 35〜37は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足していないガラス、比較例 38は、従来のソ―ダライムガラスである。各ガラスは、図 3に示すように、 30〜380°C の熱膨張係数が 94 X 10^_7ZK〜104 X 10^_7ZKの範囲内であり、蛍光ランプ用発光管として利用できるガラスである。

[0053] 各ガラスについて、肉厚力 ^mmのプレート状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、上記分光光度計を用いて波長 200〜1200nmにおける透過率を測定した。その結果を図 8および図 9に示す。

実施例 31〜34は、 CeO +Ce Oおよび Fe O + FeOの含有率が本発明に係るガラス

2 2 3 2 3

の組成範囲を満足しているため、図 8に示すように、従来のソ―ダライムガラス (比較例 38)よりも紫外線透過率が低力た。また、全鉄イオンに対する三価の鉄イオン (Fe 3⁺)の割合が 0.5未満に保たれているため、図 9に示すように、従来のソーダライムガラスよりも 380〜550nmの可視光透過率が高かった。

[0054] 一方、比較例 35は、 CeO +Ce Oおよび Fe O + FeOの含有率が本発明に係るガラ

2 2 3 2 3

スの組成範囲を満足しているため、従来のソ一ダライムガラスよりも紫外線透過率が低かった。しかし、全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合が 0.5以上であるため、 380〜550nmの可視光透過率が従来のソーダライムガラスとほぼ同程度であった。比較例 36は、 CeO +Ce Oおよび Fe O + FeOの含有率が少ないため、従来のソー

2 2 3 2 3

ダライムガラスよりも紫外線透過率が高かった。しカゝも、全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合が 0.5以上であるため、 380〜550nmの可視光透過率が従来のソーダラィムガラスとほぼ同程度であった。

[0055] 比較例 37は、 CeO +Ce Oおよび Fe O + FeOの含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、従来のソーダライムガラスよりも紫外線透過率が低かつた。また、全鉄イオンに対する三価の鉄イオン (Fe³⁺)の割合が 0.5未満に保たれているため、従来のソーダライムガラスよりも 380〜550nmの可視光透過率が高力つた。さらに、各ガラスの紫外線による着色の程度を上述した方法により評価した。また、各ガラスを用いて 32Wのコンパクト形蛍光ランプ (FHT32EX-N)を作製し、榭脂製部材の褪色'劣化、ランプ光束および光束維持率を上述した方法により評価した。

[0056] 実施例 31〜33は、ガラスの紫外線による着色、および、榭脂製部材の褪色'劣化が認められず、また、 100時間点灯後のランプ光束 (以下、「初期光束」と称する)も光束維持率も高かった。

実施例 34は、紫外線による着色が認められな力つた。しかし、 CeO +Ce Oの含有

2 2 3 率が 0.05wt%、 Fe 0 + FeOの含有率が 0.04wt%であり、本発明に係るガラスの糸且成

2 3

範囲を満足しているもののやや少なめであるため、榭脂製部材の褪色 ·劣化が問題にならない程度で僅かに認められた。

[0057] 比較例 35は、紫外線による着色、および、榭脂製部材の褪色 '劣化が認められなかつた。しかし、ガラスの可視光透過率が低いため、初期光束が従来のソーダライムガラス (比較例 38)よりも低力つた。

比較例 36は、紫外線による着色が認められな力つた。しかし、紫外線透過率が高いため榭脂製部材の褪色 '劣化が僅かに認められた。また、ガラスの可視光透過率が低いため、初期光束が従来のソーダライムガラスよりも低かった。

[0058] 比較例 37は、榭脂製部材の褪色'劣化が認められず、また、初期光束が従来のソーダライムガラスと同等であった。し力し、 CeO +Ce Oの含有率に対して SnO + SnO

2 2 3 2 の含有率が極端に低いため、紫外線による着色が認められた。但し、比較例 37は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足しており、他の還元剤との併用により紫外線による着色を抑えることが可能である。本実験ではそのような還元剤を使用しておらず、紫外線による着色が起こったため、比較例として取り扱った。

産業上の利用可能性

[0059] 本発明のランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品およびランプはコンパクト形蛍光ランプ、環形蛍光ランプおよび直管形蛍光ランプ等の蛍光ランプや、蛍光ランプ以外の水銀蒸気放電ランプ等、ランプ全般に広く利用できる。

また、本発明のランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品およびランプは実質的に、鉛、 Sb 0等の環境負荷物質を含有していないため、地球環境保護の社会-—

2 3

ズにも応えるものとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 実質的に、酸化物換算で、

SiO :60〜75wt%、

2

CeO +Ce O :0.01〜5.2wt%、

2 2 3

SnO + SnO :0.01〜5.2wt%、

2

Al O :0.5〜6wt%、

2 3

B O :0〜5wt%、

2 3

Li O+Na O + K O:13〜20wt%、

2 2 2

MgO:0.5〜5wt%、

CaO:l〜10wt%、

SrO:0〜10wt%、

BaO:0〜10wt%、

ZnO:0〜10wt%

Fe O +FeO:0〜0.2wt%、

2 3

TiO :0〜lwt%

2

力もなることを特徴とするランプ用ガラス組成物。

[2] 254nmの紫外線を照射することにより、白色に発光することを特徴とする請求項 1記載のランプ用ガラス糸且成物。

[3] 前記 CeO +Ce Oの含有率が 0.08〜0.3wt%、

2 2 3

前記 Fe O +FeOの含有率が 0.04〜0.1wt%であることを特徴とする請求項 1記載のラ

2 3

ンプ用ガラス組成物。

[4] 前記 CeO +Ce Oの含有率が 0.08〜0.3wt%、

2 2 3

前記 Fe O +FeOの含有率が 0.04〜0.1wt%であることを特徴とする請求項 2記載のラ

2 3

ンプ用ガラス組成物。

[5] 前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + SnOの含有率より低いことを特徴とする請

2 2 3 2

求項 1記載のランプ用ガラス組成物。

[6] 前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + SnOの含有率より低いことを特徴とする請

2 2 3 2

求項 2記載のランプ用ガラス組成物。

[7] 前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + SnOの含有率より低いことを特徴とする請

2 2 3 2

求項 3記載のランプ用ガラス組成物。

[8] 前記 CeO +Ce Oの含有率が前記 SnO + SnOの含有率より低いことを特徴とする請

2 2 3 2

求項 4記載のランプ用ガラス組成物。

[9] 30°C〜380°Cまでの熱膨張係数が 90X 10一⁷〜 104X 10^_7/Kであることを特徴とする請求項 1記載のランプ用ガラス組成物。

[10] 請求項 1記載のガラス組成物からなることを特徴とするランプ用ガラス部品。

[11] 請求項 10に記載のランプ用ガラス部品を有することを特徴とするランプ。

[12] 実質的に、酸化物換算で、 SiO :60〜75wt%、 CeO +Ce O :0.01〜5.2wt%、 SnO +

2 2 2 3

SnO :0.01〜5.2wt%、 Al O :0.5〜6wt%、 B O :0〜5wt%、 Li O+Na O + K 0:13

2 2 3 2 3 2 2 2

〜20wt%、 MgO:0.5〜5wt%、 CaO:l〜10wt%、 SrO:0〜10wt%、 BaO:0〜10wt%、 ZnO:0〜10wt%、 Fe O +FeO:0〜0.2wt%、 TiO :0〜lwt%となるように調合されたガ

2 3 2

ラス原料を溶融させる溶融工程を含み、前記溶融工程において、溶融状態のガラス組成物を還元性にすることを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。