(57)【要約】【課題】蛍光体膜の落下を防ぎ、さらに、輝度を向上させる蛍光ランプ及び蛍光ランプの製造方法を提供する。【解決手段】蛍光ランプ１１１は、ガラス管バルブ１０１と、ガラス管バルブの内側に形成された大粒子蛍光体１０７ａを主成分とする第一蛍光体層１０７と、第一蛍光体層１０７上に大粒子蛍光体１０７ａより中心粒径が小さな小粒子蛍光体１０８ａを主成分とする第二蛍光体層１０８と、ガラス管バルブ１０１の内部に封入された放電ガス１４０と、ガラス管バルブ１０１内に設けられた一対の電極１０５と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管バルブと、
前記ガラス管バルブの内側に形成された大粒子蛍光体を主成分とする第一蛍光体層と、
前記第一蛍光体層上に形成された、前記大粒子蛍光体より中心粒径が小さな小粒子蛍光体を主成分とする第二蛍光体層と、
前記ガラス管バルブの内部に封入された放電媒体と、
前記ガラス管バルブ内に設けられた一対の電極と、
を備えたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管バルブの内側に保護膜層をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記大粒子蛍光体の中心粒径と前記小粒子蛍光体の中心粒径の比は、１．５：１〜１０：１であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記大粒子蛍光体の中心粒径が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
中空のガラス管バルブを準備する工程と、
大粒子蛍光体を含む第一蛍光体層分散液を準備する工程と、
前記大粒子蛍光体より中心粒径が小さな小粒子蛍光体を含む第二蛍光体層分散液を準備する工程と、
前記ガラス管バルブの内面に前記第一蛍光体層分散液を塗布し乾燥させ、第一蛍光体層を形成する工程と、
前記第一蛍光体層の上に前記第二蛍光体層分散液を塗布し乾燥させ、第二蛍光体層を形成する工程と、
前記大粒子蛍光体と前記小粒子蛍光体を焼成する工程と、
前記ガラス管バルブ内に水銀及び希ガスを封入し、ガラス管の端部を封止する工程と、
を含む蛍光ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ及び蛍光ランプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプの輝度を向上させる技術として、ランプ１本当たりの蛍光体の使用量を増加させることが知られている。
【０００３】
また、蛍光ランプの全長にわたって輝度を均一にするために、ガラス管の両端に、蛍光体の付着量を増加させ、蛍光層を厚くすることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８２５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、蛍光体の付着量を増加させると、蛍光ランプの輝度を向上させることができる。しかしながら、蛍光体の付着量を増加させると蛍光体膜が落下しやすく、特に中心粒径が大きな蛍光体で蛍光体膜を形成するとガラス管との接地面積が小さくなり落下しやすかった。
【０００６】
一方、中心粒径が小さな蛍光体を前記の場合と同じ膜厚になるようガラス管に付着させると、蛍光体同士の結合が強く、ガラス管との接地面積も大きくなるので落下しにくくなる。しかし、蛍光体の量が増えるので、蛍光体薄膜内部での光散乱により、輝度が向上しなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、蛍光体膜の落下を防ぐとともに、輝度を向上させる蛍光ランプ及び蛍光ランプの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１の観点に係る蛍光ランプは、
ガラス管バルブと、
前記ガラス管バルブの内側に形成された大粒子蛍光体を主成分とする第一蛍光体層と、
前記第一蛍光体層上に形成された、前記大粒子蛍光体より中心粒径が小さな小粒子蛍光体を主成分とする第二蛍光体層と、
前記ガラス管バルブの内部に封入された放電媒体と、
前記ガラス管バルブ内に設けられた一対の電極と、
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第２の観点に係る蛍光ランプの製造方法は、
中空のガラス管バルブを準備する工程と、
大粒子蛍光体を含む第一蛍光体層分散液を準備する工程と、
前記大粒子蛍光体より中心粒径が小さな小粒子蛍光体を含む第二蛍光体層分散液を準備する工程と、
前記ガラス管バルブの内面に前記第一蛍光体層分散液を塗布し乾燥させ、第一蛍光体層を形成する工程と、
前記第一蛍光体層の上に前記第二蛍光体層分散液を塗布し乾燥させ、第二蛍光体層を形成する工程と、
前記大粒子蛍光体と前記小粒子蛍光体を焼成する工程と、
前記ガラス管バルブ内に水銀及び希ガスを封入し、ガラス管の端部を封止する工程と
を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この特徴によれば、蛍光ランプの輝度を向上させ、さらに、蛍光体膜の落下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、第１の実施形態にかかる蛍光ランプの長手方向断面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線での断面図である。
【図２】第１の実施形態にかかる蛍光ランプのガラス管バルブの内側に形成された蛍光体層の断面を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は、第２の実施形態にかかる蛍光ランプの長手方向断面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ線での断面図である。
【図４】第２の実施形態にかかる蛍光ランプのガラス管バルブの内側に形成された蛍光体層の断面を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプを図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
第１の実施形態に係る蛍光ランプ１１１は、熱陰極蛍光ランプである。図１（ａ）に示すように、蛍光ランプ１１１は、ガラス管バルブ１０１と、電極１０５と、第一蛍光体層１０７と、第二蛍光体層１０８と、放電ガス１４０を有する。
【００１４】
ガラス管バルブ１０１は直管形であり、図１（ｂ）に示すように、ガラス管バルブ１０１の断面は円形である。また、ガラス管バルブ１０１は、例えば外形２４．５ｍｍ、内径２２．５ｍｍ、全長２２５ｍｍに形成されている。
【００１５】
図２に示すように、蛍光体層は、大粒子蛍光体１０７ａを主成分とする第一蛍光体層１０７と、小粒子蛍光体１０８ａを主成分とする第二蛍光体層１０８とで構成されている。第一蛍光体層１０７はガラス管バルブ１０１の上（内面）に形成され、第二蛍光体層１０８は第一蛍光体層１０７の上（内面）に形成されている。そして、第一蛍光体層１０７と第二蛍光体層１０８は、ガラス管バルブ１０１と同心円状に形成されている。
【００１６】
第一蛍光体層１０７に含有されている大粒子蛍光体１０７ａは中心粒径が７．５μｍ以上であり、好ましくは１０〜５０μｍである。ここで、粒径とは、例えば、沈降法によるストークス相当径で表したもの、顕微鏡法による円相当径で表したもの及び光散乱法による球相当径で表したものをいう。また、中心粒径とは、例えば、粉体の粒子径分布（粒子群を構成する粒子の粒子径に対する分布）において、ある粒子径より大きい質量の総和が、全粉体のそれの５０％を占めるときの粒子径をいう。尚、この定義および用語は、いずれも当業者において周知であり、例えば、ＪＩＳＺ８９０１「試験用粉体及び試験用粒子」等諸文献に記載されている。
【００１７】
第一蛍光体層１０７を形成するための分散液は、樹脂中に大粒子蛍光体１０７ａが分散されている。樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース樹脂（メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロース）などを挙げることができる。また、大粒子蛍光体１０７ａを樹脂中に分散させる場合、大粒子蛍光体１０７ａと樹脂との合計に対する大粒子蛍光体１０７ａの重量割合は、８０〜９９．９９重量％、好ましくは９０重量％以上である。
【００１８】
第二蛍光体層１０８に含有されている小粒子蛍光体１０８ａは中心粒径が約５μｍである。第二蛍光体層１０８を形成する分散液は、樹脂中に小粒子蛍光体１０８ａが分散されている。また、小粒子蛍光体１０８ａを樹脂中に分散させる場合、小粒子蛍光体１０８ａと樹脂との合計に対する小粒子蛍光体１０８ａの重量割合は、８０〜９９．９９重量％、好ましくは９０重量％以上である。
【００１９】
尚、本実施形態において、大粒子蛍光体１０７ａの中心粒径と小粒子蛍光体１０８ａの中心粒径の比は、略２：１としたが、もちろんこれに限られるものではなく、１．５：１〜１０：１であればよい。
【００２０】
第一蛍光体層１０７及び第二蛍光体層１０８は、放電ガス１４０内の水銀から照射される紫外線を可視光に変換する。第一蛍光体層１０７は、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体のうちのいずれか１種類または２種類以上の蛍光体を含有して構成されている。また、第二蛍光体層１０８は、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体を含有する三波長発光型蛍光体である。例えば、赤色発光蛍光体はＹ２Ｏ３：Ｅｕ、緑色発光蛍光体はＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、青色発光蛍光体はＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕから、それぞれ形成される。上記のとおり、第一蛍光体層１０７は、中心粒径が１０〜５０μｍの大粒子蛍光体１０７ａを主成分としており、第二蛍光体層１０８は、中心粒径が約５μｍの小粒子蛍光体１０８ａを主成分としている。
【００２１】
第一蛍光体層１０７は、主成分が大粒子蛍光体１０７ａで構成されている。そのため、第一蛍光体層１０７は、蛍光体の粒子量が少ないので、ガラス管バルブ１０１との接地面積が小さく、剥がれやすい。一方、第二蛍光体層１０８は、主成分が小粒子蛍光体１０８ａで構成されている。そのため、第二蛍光体層１０８は、蛍光体の粒子量が多いので、粒子同士の結合が強く、緻密な膜を形成している。
【００２２】
放電ガス１４０は、ガラス管バルブ１０１の中空部に充填され、所定量の水銀蒸気と希ガスから構成される。水銀蒸気は、第一蛍光体層１０７及び第二蛍光体層１０８を励起する紫外線を得るためのものである。希ガスはガラス管バルブ１０１の内部の圧力を所定の減圧雰囲気に調整するためのものであり、アルゴンとネオンとの混合ガスである。アルゴンとネオンの比率は、例えば、Ａｒが５重量％、Ｎｅが９５重量％である。
【００２３】
電極１０５は、ガラス管バルブ１０１の両端部に配置されている。各電極１０５の先端は、フィラメント１０６を備えている。電極１０５はフィラメント１０６に通電する。フィラメント１０６には、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどからなる電子放射性物質が塗布されており、通電により発熱し、ガラス管バルブ１０１内に放電を発生させるための熱電子を放出する。
【００２４】
ガラス管バルブ１０１内の電極１０５に電圧が印加されると、ガラス管バルブ１０１内に封入された放電ガス１４０を介して両電極１０５間に放電が生じる。そしてその放電に伴って、放電ガス１４０内の水銀が、励起放射により、紫外線（主波長２５４ｎｍ）を放射する。発生した紫外線は、周囲の第一蛍光体層１０７及び第二蛍光体層１０８に照射され、第一蛍光体層１０７及び第二蛍光体層１０８内の蛍光体粒子が励起され、可視光（波長４００ｎｍ程度以上）が発生する。この可視光が、外部に放射されることにより、蛍光ランプ１１１の美しい発光光束となる。
【００２５】
このように、本実施形態では、大粒子蛍光体１０７ａを主成分とする第一蛍光体層１０７の上（内側）に、小粒子蛍光体１０８ａを主成分とする第二蛍光体層１０８を形成した。このため、ガラスとの接地面積が小さいためガラスから剥がれやすい大粒子蛍光体１０７ａを、第二蛍光体層１０８が保持する役割をするため、蛍光体が落下することがなく、蛍光ランプとしての機能を長時間維持することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、第一蛍光体層１０７は、大粒子蛍光体１０７ａを主成分としている。このため、中心粒径が小さな蛍光体を主成分とする蛍光体膜では、蛍光体層内部での光散乱により輝度を向上できなかった。一方、本実施形態では、同じ膜厚で蛍光体層を形成しても蛍光体の粒子量を減少させることができるので、光散乱を小さくすることができ、輝度を向上させることができる。
【００２７】
（第１の実施の形態に係る蛍光ランプの製造方法）
次に、上記構成を有する蛍光ランプの製造方法を説明する。
【００２８】
まず、中空のガラス管を所定の長さに切断し、切断したガラス管の内面を純水等で洗浄し、ガラス管の内面を清浄する。
【００２９】
次に、第一蛍光体層１０７を形成するための、赤色発光蛍光体Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、緑色発光蛍光体ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、及び青色発光蛍光体ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕの粒子が分散媒に分散された分散液（第一蛍光体層分散液）を調整する。
【００３０】
同様にして、第二蛍光体層１０８を形成するための、赤色発光蛍光体Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、緑色発光蛍光体ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、及び青色発光蛍光体ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕの粒子が分散媒に分散された分散液（第二蛍光体層分散液）を調整する。
【００３１】
なお、分散液にはバインダー成分が含有されていてもよい。バインダー成分は、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂（メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロースなど）、ＰＶＰ（ポリビニルアルコール）、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、などを挙げることができる。
【００３２】
バインダー成分は、蛍光ランプの製品中に残存すると不純物となり、製品としての寿命（耐久性）や輝度（明るさ）、反射防止効果などに不具合をもたらす可能性もあるので、後に説明する焼成段階で揮散させ実質的に残らないようにする。
【００３３】
そして、ガラス管バルブ１０１の内面に、まず、第一蛍光体層分散液を塗布して乾燥させ、次に、第二蛍光体層分散液を塗布して乾燥させる。そして焼成する。塗布方法としては噴霧法、ディップ法、吸い上げ法、液をガラス管バルブ内に流す方法等を使用することができる。なお、塗布方法としては、静電塗装法、あるいは金属アルコキシドを有機溶媒に溶解した液を用いるゾルゲル法を用いることも可能である。
【００３４】
尚、上記のいずれの塗布方法を用いた場合であっても、ガラス管バルブの全体における層の厚さを均等にするため、処理時間の管理、分散液の量の管理等を行う。
【００３５】
続いて、ガラス管内部に電極を設け、ガラス管内部に水銀及び希ガスを封入し、ガラス管の端部を封止する。
【００３６】
これにより、ガラス管バルブ１０１の内面に第一蛍光体層１０７が形成され、さらにその上に第二蛍光体層１０８が重層された、第１の実施の形態に係る蛍光ランプ１１１を得ることができる。
【００３７】
以下、本実施形態における実験結果を説明する。
【００３８】
表１に示す中心粒径の三波長発光型蛍光体を含有させた第一蛍光体層分散液と第二蛍光体層分散液を作成した。ガラス管バルブの内面に第一蛍光体層を形成し、その上に第二蛍光体層を重層することにより、蛍光体層を有するガラス管バルブ（サンプルＡ〜Ｅ）を得た。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
密着性は、サンプルＡ〜Ｅの外側から所定の衝撃を与えることにより、ガラス管バルブへの蛍光体の密着性を調べた。蛍光体が剥がれない場合は○、剥がれた場合を×とした。
【００４１】
明るさは、蛍光ランプに一般に広く使用されている中心粒径が約５μｍの三波長蛍光体を含有した一層の蛍光ランプの明るさを１００％とした場合、サンプルＡ〜Ｅのガラス管バルブを用いて作成した蛍光ランプの明るさが、９８〜１０２％の場合は○、１０２％より高い場合は◎、９８％より低い場合は×とした。
【００４２】
サンプルＡ〜Ｃは、密着性及び明るさ共に適していた。しかし、サンプルＤ及びＥは密着性が不適であった。そのため、明るさを評価することができなかった。
【００４３】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては、ガラス管バルブ１０１の上（内面）に第一蛍光体層１０７塗布して、ガラス管バルブ１０１と第一蛍光体層１０７とを密接に配置したが、ガラス管バルブ１０１の上（内面）に保護膜層１０２を塗布して、ガラス管バルブ１０１と保護膜層１０２とを密接に配置し、その保護膜層１０２の上（内面）に第一蛍光体層１０７と第二蛍光体層１０８を配置することも可能である。
【００４４】
この構成を熱陰極蛍光ランプに適用した構成例を図３（ａ）、（ｂ）、図４に示す。この蛍光ランプ１１１は、図３（ｂ）に示すように、断面が円形のガラス管バルブ１０１の内面に、順次に保護膜層１０２、ついで第一蛍光体層１０７、ついで第二蛍光体層１０８が形成され、各層はガラス管バルブ１０１と同心円状に形成されている。
【００４５】
保護膜層１０２は、蛍光ランプのガラス管バルブ１０１とランプ内に封入した水銀とが反応することにより生じた化合物が、ガラス管バルブ表面に付着することを抑制する。また、蛍光ランプの内部で発生する紫外線によってガラスが劣化し変色することを抑制する。
【００４６】
保護膜層１０２には、微粒子酸化物が含有されている。微粒子酸化物は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やイットリア（Ｙ２Ｏ３）等の酸化物を使用できる。保護膜層１０２の厚さは特に限定されないが、厚いと透過率を下げるので３μｍ以下であることが望ましい。
【００４７】
このような構成の蛍光ランプ１１１は、例えば、以下の工程で製造可能である。
【００４８】
まず保護膜層１０２を形成することになるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物の粒子が分散媒に分散された分散液（保護膜層分散液）を調整する。また、第１の実施の形態と同様の第一蛍光体層分散液と第二蛍光体層分散液を調整する。
【００４９】
そして、第１の実施の形態と同様の手順で準備したガラス管の内面に、まず、保護膜層分散液を塗布して乾燥させる。次に、上記第一蛍光体層分散液を塗布して乾燥させ、次に、上記第二蛍光体層分散液を塗布して乾燥させる。そして焼成する。
【００５０】
続いて、ガラス管内部に電極を設け、ガラス管内部に水銀及び希ガスを封入し、ガラス管の端部を封止する。
【００５１】
これにより、ガラス管バルブ１０１の上（内面）に保護膜層１０２が形成され、さらにその上（内面）に第一蛍光体層１０７が形成され、さらにその上（内面）に第二蛍光体層１０８が重層された、第２の実施の形態に係る蛍光ランプ１１１を得ることができる。
【００５２】
本実施形態では、保護膜層１０２をガラス管バルブ１０１の上（内面）に密接して配置したため、ガラス管バルブ１０１と水銀とが反応することにより生じた化合物が、ガラス管バルブ表面に付着することを抑制し、また、蛍光ランプの内部で発生する紫外線によってガラスが劣化し変色することを抑制する。したがって、透明なガラス管バルブ１０１が着色することがないため、前記第１の実施の形態より一層蛍光ランプの輝度を向上させることができる。
【００５３】
（その他の実施形態）
上述の実施の形態に限定されず、例えば、赤色発光蛍光体には、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ及びＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等を用いることができる。また、青色蛍光発光体は、ＺｎＳ：Ａｇ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等を用いることができる。さらに、緑色発光蛍光体には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（ＭｇＣａＳｒＢａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｔｂ、ＬａＰＯ４：Ｔｂ及び（Ｃｅ，Ｇｄ）ＭｇＢ５Ｏ１０：Ｔｂ等を用いることができる。
【００５４】
また、上記実施形態で示した、形状、サイズに限定されず、ガラス管の他の形状としてＵ字形状、Ｗ字形状、環形状等に屈曲してあってもよく、ガラス管のサイズは所望の寸法でよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、保護膜層１０２を、ガラス管バルブ１０１の上（内面）に密接して配置したが、それに限定されるものではない。ランプ内に封入した水銀が、ガラス管バルブと反応しないように気密性を保てば、保護膜層１０２を第二蛍光体層１０８の上（内面）に配置してもよい。
【００５６】
上記実施形態では、蛍光ランプ１１１を熱陰極蛍光ランプに適用した例を示したが、本願発明は、これに限定されず、冷陰極蛍光ランプや外部電極型蛍光ランプにも適用可能である。
【００５７】
上記実施形態では、第一蛍光体層１０７は、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体のうちのいずれか１種類または２種類以上の蛍光体を含有して構成したが、それに限定されるものではない。白色発光蛍光体のみを含有して構成してもよく、あるいは、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体及び白色発光蛍光体のうちから２種類以上の蛍光体を含有して構成してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０１  ガラス管バルブ
１０２  保護膜層
１０５  電極
１０６  フィラメント
１０７  第一蛍光体層
１０７ａ  大粒子蛍光体
１０８  第二蛍光体層
１０８ａ  小粒子蛍光体
１１１  蛍光ランプ
１４０  放電ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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