(57)【要約】【課題】主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の蛍光ランプにおいて、始動直後に暗部が発生しないように光束立ち上がり特性を改善することを目的とする。【解決手段】この発明に係る光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプは、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の蛍光ランプにおいて、封入総水銀量と、補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、封入総水銀量＞補助アマルガム水銀捕獲容量、としたことを特徴とする。【選択図】        図５
2005209557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプにおいて、
封入総水銀量と、前記補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量
としたことを特徴とする光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記封入総水銀量と、前記補助アマルガムのインジュウム（Ｉｎ）量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする請求項１記載の光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプ。
【請求項３】
主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の光束立ち上がり特性改善形電球形蛍光ランプにおいて、
封入総水銀量と、前記補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量
としたことを特徴とする光束立ち上がり特性改善形電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記封入総水銀量と、前記補助アマルガムのＩｎ量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする請求項３記載の光束立ち上がり特性改善形電球形蛍光ランプ。
【請求項５】
主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の光束立ち上がり特性改善形コンパクト形蛍光ランプにおいて、
封入総水銀量と、前記補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量
としたことを特徴とする光束立ち上がり特性改善形コンパクト形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記封入総水銀量と、前記補助アマルガムのＩｎ量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする請求項５記載の光束立ち上がり特性改善形コンパクト形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、効率低下を抑制するために発光管内部に水銀合金（アマルガム）を封入した蛍光ランプに係わり、光束立ち上がり特性を改善した蛍光ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１９８０年に電球類似形状の電球形蛍光ランプが製品化されて以降、この電球形蛍光ランプの電球や一般蛍光ランプと比べて劣る光束立ち上がり特性の改善に関する研究が多々報告され、最近、光束立ち上がり特性を改善したランプの発売・発表が国内各社から相次いでいる。
【０００３】
１９９８年以降、電球形蛍光ランプの小形化が急速に進み、光束立ち上がりの問題を顕在化させた。発光管が細径化し、点灯直後に補助アマルガムから放出される水銀の実効的な管軸方向拡散速度が遅くなったことが、その要因として挙げられる。
【０００４】
発光管を樹脂ケースやグローブに収容したグローブ付きランプは、点灯中の発光管温度が一般の蛍光ランプより著しく上昇する。蛍光ランプの発生効率は、内部に封入された水銀の蒸気圧に依存するので、高温下では効率が低下し暗くなる。
【０００５】
安定点灯時の水銀蒸気圧を制御するために封入される主アマルガムは、純水銀よりも水銀蒸気圧を低く制御する作用を持つ。その蒸気圧特性は基体金属となるビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジュウム（Ｉｎ）等の組合せと、水銀（Ｈｇ）の含有比率により決定される。発光管温度に合わせて選択されたアマルガムを使用することで、高温下でも最大の効率を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、アマルガムは常温においても水銀蒸気圧を低く制御するので、ランプの消灯後、発光管の温度が低下すると管内の水銀蒸気圧は著しく低くなる。このため、再点灯の際は水銀が不足し、主アマルガムの温度が上昇して発光管内の水銀蒸気圧が上昇するまでは非常に暗い。
【０００７】
再点灯時の光束を補うために、始動後速やかに昇温する部位（電極近傍など）に補助アマルガムが設けられる。補助アマルガムは、常温において主アマルガムよりも水銀蒸気圧の低い材料が用いられ、消灯中に水銀を捕捉する。始動時は水銀を管内に供給し、安定点灯時は主アマルガムより大幅に高温となるので、実質的に管内の水銀蒸気圧を制御しない。
【０００８】
補助アマルガムとして通常使用されるのはＩｎアマルガムである。実際のランプにおいては、箔状もしくは網状のステンレス基材にＩｎをメッキしたものが使用される。当初のアマルガム方式ランプは発光管両端の電極部のみに配置されていたが、現在では放電路中央部にも設けられることが多い。
【０００９】
図９は従来のアマルガム封入ランプの光束立ち上がり特性を模式的に示した図である。補助アマルガムを使用しない場合の特性は、主アマルガム設置部分の温度上昇に対応し、安定光束の８０％を得るのに１０分以上要する。補助アマルガムを用いた場合は、点灯後１分以内に８０％の光束を得ることがわかる。
【００１０】
図９に示したように、補助アマルガムを用いた場合は、点灯後１分以内に８０％の光束が得られるが、実用上は十分とは言えない。例えば、トイレ等に使用する場合は、点灯直後から暗部がないことが望ましい。そこで、主アマルガムの水銀含有量を増加することや（但し、Ｉｎ量との相関には触れていない）、主アマルガムと補助アマルガムをそれぞれ２、３ヶ所に設けることで、光束立ち上がり特性が改善されるとの報告がある。
【００１１】
また、図１０に示す「ロングアマルガムチューブ方式」により、光束立ち上がり特性を改善したグローブ付ランプ（ＥＦＡ１５／１３）が、発表・発売されている。これは、発光管端部に封着された細管を口金付近まで伸ばすことで低温の最冷部を形成し、細管先端に水銀蒸気圧の高い主アマルガムを固着する方法であり、さらに、金（Ａｕ）を材料とする補助アマルガムを使用することにより、図１１に示すように従来のグローブ付ランプ（ＥＦＡ１２）と比べて光束立ち上がり特性を大幅に改善し、始動直後の明るさは安定時の３５％、２秒後で５０％を実現している（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】高原雄一郎  「電球形蛍光ランプの光束立ち上がり特性」  照明学会誌  ＶＯＬ．８７  ＮＯ．１２  ｐｐ．９７４−９７７  ２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、電球形蛍光ランプは１９８０年に発売されて以来、多くの研究・技術開発により光束立ち上がり特性改善が行われてきたが、図１０に示した「ロングアマルガムチューブ方式」のものでも、始動直後の明るさは安定時の３５％、２秒後で５０％であり、更なる改善ができれば望ましいことである。
【００１３】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、アマルガム方式の蛍光ランプにおいて、始動直後に暗部が発生しないように光束立ち上がり特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプは、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の蛍光ランプにおいて、封入総水銀量と、補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量
としたことを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプは、封入総水銀量と、補助アマルガムのインジュウム（Ｉｎ）量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る光束立ち上がり特性改善形電球形蛍光ランプは、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の電球形蛍光ランプにおいて、封入総水銀量と、補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガム水銀捕獲容量
としたことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る光束立ち上がり特性改善形電球形蛍光ランプは、封入総水銀量と、補助アマルガムのＩｎ量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る光束立ち上がり特性改善形コンパクト形蛍光ランプは、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式のコンパクト形蛍光ランプにおいて、封入総水銀量と、補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガム水銀捕獲容量
としたことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係る光束立ち上がり特性改善形コンパクト形蛍光ランプは、封入総水銀量と、補助アマルガムのＩｎ量との関係を、
封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９
としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る光束立ち上がり特性改善形蛍光ランプは、封入総水銀量と、補助アマルガムの水銀捕獲容量との関係を、
封入総水銀量＞補助アマルガム水銀捕獲容量
としたことにより、点灯直後の暗部の発生を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す図で、電球形蛍光ランプの構造図である。図に示すように、外形はＡ形、Ｇ形があり、それぞれに光色と入力電力の異なる機種がある。電球形蛍光ランプは、Ｕ字形の発光管を複数接合して発光部を小形化し、この発光管１をインバータ２で高周波点灯する。発光管１とインバータ２がハウジング部により一体化され、これをグローブ４とカバー３により囲い、口金５が取り付けられている。
【００２２】
図２は電球形蛍光ランプの発光管の展開図である。図において、発光管１は４本のＵ字管で構成され、発光管１の両端に電極８が設けられている。そして、発光部に主アマルガム６、補助アマルガム７を備えている。補助アマルガム７は電極８近傍に取り付けられ、放電路の中間部にも取り付けられている。
【００２３】
主アマルガム６と補助アマルガム７を用いたアマルガム方式の電球形蛍光ランプの光束立ち上がり特性は、図９に示すように、分単位での観察がなされているが、点灯直後の秒単位での光束立ち上がり特性を検討したものはない。
【００２４】
そこで、電球形蛍光ランプ（ＥＦＡ１５）について、点灯直後の秒単位での光束立ち上がり特性を検討した。図３は電球形蛍光ランプ（ＥＦＡ１５）の光束立ち上がり特性を示す図である。図において、Ｐｈａｓｅ１は点灯直後であり、５０％弱の明るさの例を示しているが、この点灯直後の明るさは、点灯時の発光管内の水銀蒸気圧により決定されている。
【００２５】
Ｐｈａｓｅ２（点灯直後から１秒強の間）は蛍光体層に水銀蒸気が吸着し、水銀蒸気圧が低下する期間である。ここで、蛍光体層内表面積と管内水銀原子数の比（同蒸気圧では管内容積と同意）は管内径が細くなるほど小さくなるので、管内径が細くなるとＰｈａｓｅ２の落ち込みが原理的に大きくなる。
【００２６】
Ｐｈａｓｅ３は、補助アマルガムからの水銀放出期で、電極近傍に設けられた補助アマルガムが輻射熱により加熱され、貯蔵した水銀を放出し、管内水銀蒸気圧を上昇させる。
【００２７】
従来、消灯中の管内水銀蒸気圧は、アマルガム方式に蛍光ランプでは、主アマルガムによって決定されると言われていた。
【００２８】
図４は、液状水銀、主アマルガム、補助アマルガムの飽和水銀蒸気圧と周囲温度の関係を示す図である。例えば、常温（２５℃）では、補助アマルガムの飽和水銀蒸気圧は１×１０−４（Ｔｏｒｒ）［Ａ点］、主アマルガムの飽和水銀蒸気圧は１×１０−３（Ｔｏｒｒ）［Ｂ点］、液状水銀の飽和水銀蒸気圧は６×１０−３（Ｔｏｒｒ）［Ｃ点］である。
【００２９】
今回、消灯中の管内水銀蒸気圧は、補助アマルガム、及び主アマルガムの水銀捕獲容量と封入水銀量の関係により、離散的に変化する（図４のＡ点→Ｂ点→Ｃ点と上昇する）という仮説を立てた。
【００３０】
図５は点灯直後の明るさに関する仮説を説明する図であり、以下の仮説を立てた。
（１）補助アマルガムの水銀捕獲容量＞封入総水銀量、の場合は、点灯前の管内水銀蒸気圧は補助アマルガムが規制する。
（２）補助アマルガムの水銀捕獲容量＜封入総水銀量、の場合は、点灯前の管内水銀蒸気圧は主アマルガムが規制する。
（３）封入総水銀量＞主アマルガムの水銀捕獲容量＋補助アマルガムの水銀捕獲容量、の場合は、点灯前の管内水銀蒸気圧は液状水銀が規制する。
この仮説が正しければ、（２）の補助アマルガムの水銀捕獲容量よりも封入総水銀量を多くすれば、点灯前の管内水銀蒸気圧は主アマルガムが規制し、主アマルガムの水銀蒸気圧は、図４に示したように、液状水銀の水銀蒸気圧に近いので、アマルガム方式の蛍光ランプの光束立ち上がり特性を改善することができる筈である。
【００３１】
そこで、上記仮説を検証するため、図６に示すようなＦＬＳ２０ＳＳ／１８（直管形蛍光ランプ）に補助アマルガムを片側に付けた実験用蛍光ランプを試作した。その実験用蛍光ランプについて、点灯直後、点灯２秒後の暗部の発生の有無を観察記録した。
【００３２】
その結果を、図７に示す。封入総水銀量を９．０［ｍｇ］と４．５［ｍｇ］、封入Ｉｎ量を８．８［ｍｇ］、４．４［ｍｇ］、２．２［ｍｇ］、１．１［ｍｇ］、無の組合せの１０種類の試料について、点灯直後、点灯２秒後の暗部の発生の有無を観察記録した。
（１）［封入総水銀量／封入Ｉｎ量］が、０．５１、１．０２、０．５１、２．００、２．０５のものは、点灯直後、点灯２秒後の暗部の発生が有り、点灯２秒後では反補助アマルガム側に暗部が発生した。
（２）［封入総水銀量／封入Ｉｎ量］が、４．０９、８．１８のものは、点灯直後、点灯２秒後の暗部の発生は無かった。
（３）補助アマルガムを使用しない従来例は、当然ではあるが点灯直後、点灯２秒後の暗部の発生は無かった。
【００３３】
上記のように、点灯直後の明るさに関する仮説が正しいことが立証された。点灯前に液状水銀が管内に存在するようにすれば、点灯直後の暗部の発生を無くすことができる。
【００３４】
上記検証は、ＦＬＳ２０ＳＳ／１８（直管形蛍光ランプ）に補助アマルガムを片側に付けた実験用蛍光ランプで行ったが、封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量、具体的には、封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９、とすれば、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式の蛍光ランプにおいて、点灯前の管内水銀蒸気圧は主アマルガムが規制し、主アマルガムの水銀蒸気圧は液状水銀の水銀蒸気圧に近いので、点灯直後の暗部の発生を無くすことができる。
【００３５】
実施の形態２．
図８は実施の形態２を示す図で、コンパクト形蛍光ランプを示す図である。上記実施の形態１では、電球形蛍光ランプの光束立ち上がり特性の改善について説明したが、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式のコンパクト形蛍光ランプについても、封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量、具体的には、封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９、とすれば、点灯直後の暗部の発生を無くすことができる。
【００３６】
実施の形態３．
また、直管形蛍光ランプにおいても、高温下で使用されるものでは、主アマルガムと補助アマルガムを用いたアマルガム方式を用いる。そのような直管形蛍光ランプにおいて、封入総水銀量＞補助アマルガムの水銀捕獲容量、具体的には、封入総水銀量／封入Ｉｎ量（重量比）≧４．０９、とすれば、点灯直後の暗部の発生を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１を示す図で、電球形蛍光ランプの構造図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、電球形蛍光ランプの発光管の展開図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、電球形蛍光ランプ（ＥＦＡ１５）の光束立ち上がり特性を示す図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、液状水銀、主アマルガム、補助アマルガムの飽和水銀蒸気圧と周囲温度の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、点灯直後の明るさに関する仮説を示す図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、ＦＬＳ２０ＳＳ／１８に補助アマルガムを片側に付けた試作品の部分断面図である。
【図７】実施の形態１を示す図で、ＦＬＳ２０ＳＳ／１８に補助アマルガムを片側に付けた試作品の試験結果を示す図である。
【図８】実施の形態２を示す図で、コンパクト形蛍光ランプを示す図である。
【図９】従来のアマルガム封入ランプの光束立ち上がり特性模式図である。
【図１０】従来のロングアマルガムチューブ方式の伝住形蛍光ランプである。
【図１１】従来のロングアマルガムチューブ方式の光束立ち上がり特性（ＥＦＡ１５／１３）を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  発光管、２  インバータ、３  カバー、４  グローブ、５  口金、６  主アマルガム、７  補助アマルガム、８  電極。
【図１】
2005209557.tif 000003
【図２】
2005209557.tif 000004
【図３】
2005209557.tif 000005
【図４】
2005209557.tif 000006
【図５】
2005209557.tif 000007
【図６】
2005209557.tif 000008
【図７】
2005209557.tif 000009
【図８】
2005209557.tif 000010
【図９】
2005209557.tif 000011
【図１０】
2005209557.tif 000012
【図１１】
2005209557.tif 000013