(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ管内面に透明導電性被膜を形成し、上記透明導電性被膜上にアルミナ保護膜を形成する蛍光ランプにおいて、上記透明導電性被膜は、ランプ管端より１０ｃｍの部位とランプ管端より２０ｃｍの部位の間にかかる透明導電性被膜の抵抗値をランプ完成時から点灯時間２０００時間に至るまでの間に２．９ｋΩ以上、４．９ｋΩ以下に保つことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
上記アルミナ保護膜のランプ管内部の単位面積あたりの付着量が、
３．０×１０-3ｍｇ／ｃｍ2 〜１．８×１０-2ｍｇ／ｃｍ2
であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
ランプ管内面に透明導電性被膜を形成し、上記透明導電性被膜上にアルミナ保護膜を形成する蛍光ランプにおいて、上記アルミナ保護膜のランプ管内部の単位面積あたりの付着量が、
３．０×１０-3ｍｇ／ｃｍ2 〜６．０×１０-3ｍｇ／ｃｍ2 
であることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項４】
ランプ管内面に透明導電性被膜を形成する蛍光ランプの製造方法において、上記透明導電性被膜を形成する時のランプ管の加熱温度をＴｅｃとし、ランプ製造工程中でこのランプ管が大気中で加熱される最高温度をＴｍａｘとする時、
Ｔｅｃ≧Ｔｍａｘ
としたことを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【請求項５】
ランプ管内面に透明導電性被膜を形成し、上記透明導電性被膜状にアルミナ保護膜を形成しする蛍光ランプの製造方法において、上記アルミナ保護膜は、水酸化酢酸アルミニウムＡｌ（ＯＨ）m ・（ＣＨ3 ＣＯ2 ）n （ただし、０≦ｍ≦３、０≦ｎ≦３）を含む懸濁液を上記透明導電性皮膜上に塗布した後、大気中で加熱して形成することを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラピッドスタート蛍光ランプの点灯中に発生する黒色斑点の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のラピッドスタート形蛍光ランプを示す図である。
１はガラス管（単に、バルブ又はランプ管ともいう）、２は透明導電性被膜、３はアルミナ保護膜、４は蛍光体、５はフレア、６はフレア封止部、７は金属製口金シェル、８はピン、９は絶縁板、１０はリード線、１１はフィラメント（電極）、１２は金属板、１３は水銀である。
【０００３】
ラピッドスタート形蛍光ランプは、始動補助のためランプ管内面に透明導電性膜（以下、ＥＣ膜）を設け、電極予熱回路をもった安定器を使用して、比較的低い回路電圧で即時点灯できるように設計されているランプである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このランプは、点灯中に電極とＥＣ膜の間で発生する微小放電による絶縁破壊によって形成された蛍光膜の穴において、水銀と透明導電性膜との反応により電極近傍に黒色の斑点（以下水銀汚れ）を発生し、ランプ外観を著しく見苦しくするという問題点を有していた。かかる問題点を解決するため、電極近傍において、ＥＣ膜をできる限り薄くし、微小放電を抑制すると言う案がなされていたが、ＥＣ膜を薄くすることは、ランプの始動性を悪化させ、従って、始動性の確保と水銀汚れ抑制を両立させるためには、ＥＣ膜の厚さのコントロールを極めて狭い範囲で行わなければならず、内部にＥＣ膜を形成するガラス管の生産性を著しく低いものにしていた。
【０００５】
一方、水銀汚れを抑制するもう一つの方法として、アルミナ保護膜の厚みを厚くすることや蛍光膜に微粒子酸化アルミニウム等の微粒子結着剤を多量に投入し、蛍光膜を硬く緻密にすることにより蛍光膜の絶縁破壊を起こりにくくする方法が検討されたが、蛍光体によりその効果は大きく異なり、三波長蛍光体を使用する蛍光膜においては、ほとんど効果が見られなかった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、蛍光ランプの生産性を損なうことなく、かつ、効果的に水銀汚れを抑制したラピッドスタート形蛍光ランプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ガラス管内面に透明導電性被膜を形成し、前記導電性被膜上に微粒子アルミナ保護膜を形成し、更に、前記微粒子アルミナ保護膜状に蛍光体膜を形成してなるラピッドスタート形蛍光ランプにおいて、ランプ管端より１０ｃｍの部位とランプ管端より２０ｃｍの部位の間にかかる透明導電性被膜の抵抗値が、ランプ完成時から点灯時間２０００ｈｒ（時間）に至るまでの間、２．９ｋΩ以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、前記透明伝導性被膜形成時のバルブ温度をＴｅｃとし、ランプ製造工程中でこのバルブが大気中で加熱される最高温度をＴｍａｘとした時、
Ｔｅｃ≧Ｔｍａｘ
となるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、微粒子アルミナ保護膜を、水酸化酢酸アルミニウムＡｌ（ＯＨ）m ・（ＣＨ3 ＣＯ2 ）n （ただし、０≦ｍ≦３、０≦ｎ≦３）を含む懸濁液を透明導電性被膜上に塗布した後、大気中で加熱酸化して形成することを特徴とする。
【００１０】
前記アルミナ保護膜の蛍光ランプバルブ内部の単位面積当たりの付着量が、
３．０×１０−３ｍｇ／ｃｍ２  〜１．８×１０−２ｍｇ／ｃｍ２  
であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
水銀汚れは、ランプの点灯により発生する現象であり、その発生率は時間とともに増大する。本発明者らは、ランプ管（バルブともいう）端部の水銀汚れの発生がランプ管端より１０ｃｍの部位と管端より２０ｃｍの部位の間のＥＣ膜の抵抗値（Ｒ１０−２０  ）が、２．９キロオーム（ｋΩ）以上であれば、２０００時間（ｈｒ）の点灯時間においても発生しないことを見出した（図１）。
【００１２】
図１の横軸は、ランプ管端１０ｃｍ〜２０ｃｍの透明導電性被膜の抵抗Ｒ１０−２０  を示す。また、図１の縦軸は、水銀汚れ発生率を示す。図１に示すように、例えば、５００時間点灯後のランプにおいて、抵抗値が１．０ｋΩの場合には、７０％前後の水銀汚れ発生率を示しているが、抵抗値が２ｋΩの場合には、水銀汚れ発生率が２０％以下であることを示している。抵抗値が２．９ｋΩの場合には、２０００時間まで点灯した場合でも、水銀汚れ発生率がほぼ０％である。
【００１３】
また、このＥＣ膜の抵抗値はランプ点灯中に下降し、ランプ完成時にＥＣ膜の抵抗値を２．９ｋΩ以上にしたとしても、点灯中の抵抗値の減少により水銀汚れが発生することを見出した（図２）。
図２の横軸は、点灯時間を示している。図２の左側の縦軸は、抵抗値Ｒ１０−２０  を示す。図２の右側縦軸は、水銀汚れ発生率を示す。抵抗値Ｒ１０−２０  は、当初２．９ｋΩであるが、急激に低下し、点灯時間５００時間を過ぎると、ほぼ半分の１．５ｋΩ程度に低下してしまう。
一方、水銀汚れ発生率は、点灯後急激に上昇し、点灯時間が２０００時間を経過することにより、ほぼ１００％の発生率を示している。点灯中に抵抗値が減少するという現象はＥＣ膜の形成物質である酸化スズ（ＳｎＯ２  ）膜半導体がランプ点灯中に還元され、酸素欠陥が増加したことによるものと考えられる。
【００１４】
従って、ランプ完成時だけでなく、ランプ完成時から、点灯後２０００時間に至るまでの間、ランプ管端１０ｃｍ〜２０ｃｍの間のＥＣ膜の抵抗値Ｒ１０−２０  を２．９ｋΩ以上に保つことにより、水銀汚れ発生の無いラピッドスタート形蛍光ランプを提供することができる。
このランプ管端部１０ｃｍ〜２０ｃｍの間のＥＣ膜抵抗値は２．９ｋΩ以上で、高ければ高い程水銀汚れの発生は少なくなるが、抵抗値をあまり高くするとラピッドスタート蛍光ランプの始動を補助する目的であるＥＣ膜の効果が少なくなりランプの始動性が悪化するため、４．９ｋΩ以下であることが望ましい。
【００１５】
更に、前記に示した水銀汚れ発生の無いラピッドスタート形蛍光ランプを実現するため、ＥＣ膜の点灯中の抵抗値の低下をいかにして抑制するかという視点に立ち、鋭意研究の結果、ＥＣ膜の抵抗値は、ランプ製造工程中でバルブが大気中で加工される工程（以下、バルブ焼付工程）で、膜の酸化により一旦上昇することは周知の事実であるが、その後、ランプの点灯により抵抗値は低下し、最終的にはバルブ焼付工程前のもとの抵抗値のレベルに収束することを見出した。また、ＥＣ膜上に形成されるアルミナ保護膜の存在により抵抗値の低下が加速されることが判明した。これらのメカニズムについては詳細は不明であるが、バルブ焼付工程で酸化されたＥＣ膜の酸化スズ半導体が、ランプ点灯中に還元作用が働き、酸素欠陥が増大して、抵抗値が低下していることは明らかである。太陽電池などの分野では、半導体膜に電界がかかると抵抗値が低下する現象は良く知られている。
【００１６】
前記の事実から、ＥＣ膜のランプ点灯中の抵抗値の低下を抑制する方法として、
（１）ランプ製造工程におけるバルブ焼付工程における最高温度（Ｔｍａｘ）をＥＣ膜形成時のバルブ温度（Ｔｅｃ）以下とする。すなわち、Ｔｅｃ≧Ｔｍａｘとする。
（２）微粒子アルミナを、従来から使用しているγ―アルミナの懸濁液にかえて、湿式法で合成された酸化アルミニウム水和物Ａｌ２  Ｏ３  ・ｌＨ２  Ｏ（ただし、０＜ｌ≦３）と、水酸化酢酸アルミニウムＡｌ（ＯＨ）ｍ  ・（ＣＨ３  ＣＯ２  ）ｎ  （ただし、０≦ｍ≦３、０≦ｎ≦３）とのうち少なくとも１つを含む懸濁液とする。
の２方法を見出した。
【００１７】
方法（１）は、バルブ焼付工程中のバルブ焼付の温度を下げ、バルブ焼付によるＥＣ膜酸化によるＥＣ膜抵抗値の上昇を防止することにより、ＥＣ膜形成直後の抵抗値とほぼ同じレベルであるランプ点灯中により収束した抵抗値と、バルブ焼付後の抵抗値との差を減少させるものであり、ＴｍａｘをＴｅｃ以下にした時に、バルブ焼付によるＥＣ膜抵抗値の上昇の抑制効果が極めて大きいことが判明した。
【００１８】
方法（２）は、ＥＣ膜の抵抗値の低下を加速するアルミナ保護膜の付着量を減少させ、かつ、焼付工程におけるＥＣ膜の抵抗値の上昇を抑制するものであり、従来のγ―アルミナにおいては、ＥＣ膜の抵抗値の低下を加速させないレベルまで、γ―アルミナの付着量を減少させると、蛍光ランプの光束維持率が悪化するのに対し、前記アルミナ保護膜を使用した場合、ＥＣ膜の抵抗値の低下を加速させない少ない付着量においても、充分な光束維持率が保たれ、かつ、バルブ焼付工程におけるＥＣ膜抵抗値の上昇を抑制する効果があることが判明した。特に、アルミナ保護膜の蛍光ランプバルブ内部の単位面積当たりの付着量が、
３．０×１０−３ｍｇ／ｃｍ２  〜１．８×１０−２ｍｇ／ｃｍ２  
である場合に、充分な光束維持率が保たれ、かつ、バルブ焼付工程におけるＥＣ膜抵抗値の上昇を抑制する効果があることが判明した。
【００１９】
実施例．
ＦＬＲ４ＯＳ・ＥＸ−Ｎ／Ｍにおいて、上記方法（１）を用いてランプを試作した。
図３は、バルブ焼付工程における最高温度をＥＣ膜形成時のバルブ温度と等しくした場合、及びバルブ焼付工程における最高温度をＥＣ膜形成時のバルブ温度よりも１０℃低くした場合、及び２０℃低くした場合を示している。また、比較例として、バルブ焼付工程における最高温度をＥＣ膜形成時のバルブ温度よりも１０℃高くした場合、及び２０℃高くした場合を示している。
実施例１〜９に示す場合は、ＥＣ膜形成後の抵抗値とバルブ焼付工程後の抵抗値には、大差がないが、比較例１〜６の場合には、抵抗値が大きくなっていることを示している。また、点灯２０００時間後の抵抗値は、実施例及び比較例いずれの場合においても、ＥＣ膜形成後の抵抗値とほぼ等しくなっている。実施例において、バルブ焼付後のＥＣ膜抵抗値とＥＣ膜形成後のＥＣ膜抵抗値の差が比較例のそれに比べ小さい理由は、バルブ焼付時の温度がＥＣ膜形成時の温度より高くなると、ＥＣ膜の酸化がより著しくなり、ＥＣ膜の抵抗値が大幅に増大するためである。
次に、実施例、比較例いずれの場合も、点灯２０００時間後のＥＣ膜抵抗値が２．９ｋΩ以上の場合、水銀汚れの発生は見られない。
一方、バルブ焼付工程後のＥＣ膜抵抗値、すなわち、ランプ完成時のＥＣ膜抵抗値が４．９ｋΩを越えると、ラピッドスタート形蛍光ランプの現在の始動電圧の一般的な実力値である１６０〜１７０Ｖの数値を上回り、ランプの商品性を著しく損なう。従って、ランプ完成時のＥＣ膜抵抗値を、始動電圧が上昇してしまわない範囲に低く保ち、かつ、点灯によるＥＣ膜抵抗値の低下が起きても水銀汚れが発生しない範囲に保つには、実施例に示すように、バルブ焼付工程時の温度をＥＣ膜形成時の温度より低く保つ必要がある。比較例に示したように、バルブ焼付工程時の温度がＥＣ膜形成時の温度より高い場合であって、バルブ焼付工程後のＥＣ膜抵抗値、すなわち、ランプ完成時のＥＣ膜抵抗値をランプの始動電圧が上昇してしまわない範囲に保とうとする場合には、ＥＣ膜形成後のＥＣ膜抵抗値をより低くしなければならなくなり、結果として、点灯中のＥＣ膜抵抗値の低下が著しくなり、水銀汚れを発生させる。逆に、点灯中のＥＣ膜抵抗値を水銀汚れを発生させないレベルに保とうとする場合には、バルブ焼付工程後のＥＣ膜抵抗値を高くしなければならず、始動電圧が高くなり、実用に適さない。
以上の結果として、ランプ完成時から点灯時間２０００時間までの間にＥＣ膜抵抗値を２．９ｋΩ以上、４．９ｋΩ以下に保てばよいことになる。
【００２０】
次に、ＦＬＲ４０Ｓ・ＥＸ−Ｎ／Ｍにおいて、上記方法（２）を用いてランプを試作した実施例について示す。
図４の実施例１０，１１より保護膜の単位面積当たりの付着量が１．５×１０−３ｍｇ以下の場合は、ランプの点灯２０００ｈｒ後の光束維持率（点灯２０００ｈｒ後の光束と点灯１０００ｈｒ後の光束の比）が低下し、実施例１６，１７の保護膜の単位面積当たりの付着量が２．４×１０−２ｍｇ以上の場合は、点灯によるＥＣ膜抵抗値の低下が著しくなる。従って、実施例１２〜１５に示すように、光束維持率が低下せず、かつ、点灯によるＥＣ膜抵抗値の低下がほとんど見られない付着量３．０×１０−３ｍｇ〜１．８×１０−２ｍｇの場合が好適である。
一方、γ−アルミナを用いた比較例においては、好適な光束維持率を保つには、保護膜の付着量を１．０×１０−１ｍｇ以上にしなければならないが、その１．０×１０−１ｍｇ以上の範囲においても、また、それ以下の５．０×１０−２ｍｇ又は２．５×１０−２ｍｇにおいても、点灯によるＥＣ膜抵抗値の低下が大きく、水銀汚れの発生が著しくなる。
【００２１】
この発明の特徴は、透明導電性被膜の抵抗値を所定の値以上に保ち続ける点である。従来、透明導電性被膜の抵抗値が水銀汚れに関係していると考えられたことがないのに対し、本願発明は透明導電性被膜の抵抗値が所定の値（２．９ｋΩ）以上であれば、水銀汚れの発生がなくなるということを見いだした点が大きな特徴である。しかも、その抵抗値がランプ製造直後だけではなく、ランプ点灯後においても、その所定の値以上を保ち続けるという点が、更に大きな特徴である。その所定の値以上の抵抗値を保ち続けることにより、ランプには水銀汚れが発生しない。この発明は、従来、透明導電性被膜の抵抗値をどのようにするかということが全く論じられていないのに対し、抵抗値を所定の値以上に保ち続けることにより水銀汚れを防止することができるということに基づいたものであり、従来の技術から容易に考えられたものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、透明導電性被膜を形成する蛍光ランプにおいて、水銀汚れが抑制できるという効果を奏することができる。
【００２３】
また、この発明によれば、バルブ焼付工程での温度を透明導電性被膜を形成するときの温度よりも下げることにより、透明導電性被膜の抵抗値を所定の値以上に容易にコントロールすることができる。
【００２４】
また、この発明によれば、アルミナ保護膜の付着量を減少させることにより、透明導電性膜の抵抗値を一定以上に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透明導電性被膜の抵抗値と水銀汚れ発生率の関係を示す図。
【図２】点灯時間と透明導電性被膜抵抗値と水銀汚れ発生率の関係を示す図。
【図３】この発明の方法（１）の実施例と比較例を示す図。
【図４】この発明の方法（２）の実施例と比較例を示す図。
【図５】ラピッドスタート型蛍光ランプを示す図。
【符号の説明】
１  ガラスバルブ、２  透明導電導性被膜（ＥＣ膜）、３  アルミナ被膜、４蛍光体、５  フレア、６  フレア封止剤、７  金属製口金シェア、８  ピン、９  絶縁板、１０  リード線、１１  フィラメント、１２  金属板、１３  水銀。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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