(57)【要約】【課題】廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体およびハロ燐酸カルシウム蛍光体を含む混合蛍光体を再利用した蛍光ランプを提供する。【解決手段】蛍光ランプ、廃蛍光ランプの分別方法および蛍光ランプの製造方法において、ガラス管内面３に、廃蛍光ランプの蛍光体を含む蛍光体膜４を備えている蛍光ランプ１であって、蛍光体膜４は廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成重量比率で３０重量％以下にしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管内面に、廃蛍光ランプの蛍光体を含む蛍光体膜を備えている蛍光ランプであって、前記蛍光体膜は３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にしたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
ガラス管内面に、廃蛍光ランプの蛍光体を含む蛍光体膜を備えている蛍光ランプであって、前記蛍光体膜は廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にしたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項３】
廃蛍光ランプに用いられている蛍光体の種類を分別する分別方法であって、紫外線光源から波長３６５ｎｍ以下の紫外線を前記廃蛍光ランプの蛍光体膜に照射して蛍光体を励起し、前記蛍光体からの発光スペクトルの分光分布を測定して、その波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％以下である前記廃蛍光ランプの蛍光体を分別することを特徴とする廃蛍光ランプの分別方法。
【請求項４】
廃蛍光ランプに用いられている蛍光体の種類を分別する分別工程を備えた蛍光ランプの製造方法であって、前記分別工程は紫外線光源から波長３６５ｎｍ以下の紫外線を廃蛍光ランプの蛍光体膜に照射して蛍光体を励起し、前記蛍光体からの発光スペクトルの分光分布を測定して、その波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％以下である前記廃蛍光ランプの蛍光体を分別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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ、廃蛍光ランプの分別方法および蛍光ランプの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、使用済みの蛍光ランプは、全国で年間４億５千万本と言われ環境問題の観点から廃蛍光ランプの蛍光体を回収して再利用することが検討されている。また、蛍光ランプ製造時に不良と判別された蛍光ランプの蛍光体も再利用することも検討されている。以下、これらの蛍光ランプを「廃蛍光ランプ」という。
【０００３】
廃蛍光ランプで回収される主な蛍光体としては、赤・緑・青発光の３種蛍光体を混合した高価な３波長形希土類蛍光体や、安価なハロ燐酸カルシウム蛍光体や、ハロ燐酸カルシウム蛍光体と３波長形希土類蛍光体とを混合した混合蛍光体等の種類の異なるものがある。
【０００４】
特に使用済みの蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体は、同じ条件で使用された使用済みの蛍光ランプの３波長形希土類蛍光体と比較して発光光束の低下が著しく大きい。このため、これらの蛍光体を回収して再利用すると光束ばらつきが大きく蛍光ランプの品質低下を招くおそれがある。
【０００５】
したがって、廃蛍光ランプから蛍光体を再利用するにあたっては、まず、ガラスバルブの内面から蛍光膜を剥がし取ると共に、蛍光体の上記種類ごとに分離・回収し、次にこの分離された蛍光体を再び新しい蛍光ランプのガラス発光管の内面に成膜して使用することで再利用することが試みられている（特許文献１）。
【特許文献１】特表平１１−５１３１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記再利用する方法において、廃蛍光ランプに用いられた３波長形希土類蛍光体については発光光束の低下が小さく、一定の水準を満たすため再利用することができるが、単独で用いられていた使用済みの蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体については発光光束の低下が大きいため再利用が難しい。また廃蛍光ランプの混合蛍光体については、ハロ燐酸カルシウム蛍光体と３波長形希土類蛍光体とを分別することが難しく、或いは３波長形希土類蛍光体に対してハロ燐酸カルシウム蛍光体の混合量を正確に測定することが難しい。このように、ハロ燐酸カルシウム蛍光体或いは上記混合蛍光体は蛍光ランプの蛍光体として再利用することが困難であるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、回収された複数種の廃蛍光ランプの中から再利用に必要な条件を満たす蛍光体を用いた廃蛍光ランプを容易に抽出することのできる廃蛍光ランプの分別方法、この抽出された廃蛍光ランプの蛍光体を再利用して所定の基準を満たすことができる蛍光ランプ、およびこの再生された蛍光ランプの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１記載の蛍光ランプは、ガラス管内面に、廃蛍光ランプの蛍光体を含む蛍光体膜を備えている蛍光ランプであって、前記蛍光体膜は３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載の蛍光ランプは、ガラス管内面に、廃蛍光ランプの蛍光体を含む蛍光体膜を備えている蛍光ランプであって、前記蛍光体膜は廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３記載の廃蛍光ランプの分別方法は、廃蛍光ランプに用いられている蛍光体の種類を分別する分別方法であって、紫外線光源から波長３６５ｎｍ以下の紫外線を前記廃蛍光ランプの蛍光体膜に照射して蛍光体を励起し、前記蛍光体からの発光スペクトルの分光分布を測定して、その波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％以下である前記廃蛍光ランプの蛍光体を分別することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４記載の蛍光ランプの製造方法は、廃蛍光ランプの蛍光体の種類を分別する分別工程を備えた蛍光ランプの再生方法であって、前記分別工程は紫外線光源から波長３６５ｎｍ以下の紫外線を廃蛍光ランプの蛍光体膜に照射して蛍光体を励起し、前記蛍光体からの発光スペクトルの分光分布を測定して、その波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％以下である前記廃蛍光ランプの蛍光体を分別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の構成により、定格寿命が１００００時間以上においてランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上等の基準を満足し、グリーン購入法に適合する蛍光ランプを得ることができる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の構成により、廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を再利用できるので、蛍光体の再生利用率がさらに高くなる。
【００１４】
本発明の請求項３記載の構成により、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にした廃蛍光ランプを選択することができ、その選択された廃蛍光ランプの蛍光体をそのまま再利用できる。
【００１５】
本発明の請求項４記載の構成により、定格寿命が１００００時間以上においてランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上等の基準を満足し、グリーン購入法に適合する蛍光ランプを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態である直管形蛍光ランプ１は、管径３２．５ｍｍ、２８ｍｍまたは２５．５ｍｍのガラス管２の内面３に、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を含む蛍光体膜４が形成されている。ガラス管２の端部は、ステム５，６により閉塞されており、ステム５，６には口金ピン７，８が設けられている。ガラス管２内にはアルゴン等の希ガスと封入量３ｍｇ〜１０ｍｇの水銀が封入されている。蛍光体膜４は廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を３０重量％以下含有したものである。具体的には、３波長希土類蛍光体は、平均粒径が５μｍで例えば、（Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+の青色蛍光体、LaPO4:Tb3+,Ce3+の緑色蛍光体およびY2O3:Eu3+の赤色蛍光体で３種類の蛍光体を混合して構成されている。また、ハロ燐酸カルシウム蛍光体は、平均粒径が９μｍの例えば、3Ca3(PO4)2・Ca(F,Cl)2:Sb3+,Mn3+（Sb3+,Mn3+が付活されていることを意味する）で構成されている。
【００１８】
本発明の第１の実施形態によれば、蛍光体膜４が廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下にしたことで、廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体およびハロ燐酸カルシウム蛍光体を再利用でき、かつ、定格寿命が１００００時間以上において、ランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上の基準を満足し、グリーン購入法に適合する蛍光ランプを得ることができた。
【００１９】
なお、本発明の第１の実施形態は、蛍光体膜４の主成分を廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体としたものであるが、代わりとして蛍光体膜４の主成分を新しい３波長希土類蛍光体としてもよい。この実施形態によれば、上記第１の実施形態のものより、特に発光光束が大きくなりランプ効率が向上する。
【００２０】
また、上記「廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を主成分とし」の主成分とは、廃蛍光ランプのハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％であった場合、廃蛍光ランプの３波長希土類蛍光体を組成比率で７０重量％程度の成分をいう。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施の形態における蛍光ランプの製造方法について説明する。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施形態における廃蛍光ランプの回収から蛍光ランプの再生工程を示す工程図である。
【００２３】
まず、廃蛍光ランプ回収工程１００により、再生しようとする廃蛍光ランプ１０１，１０２，１０３を回収する。ここで、回収した廃蛍光ランプには、赤・緑・青発光の３種蛍光体を混合した高価な３波長形希土類蛍光体１０４を有する廃蛍光ランプ１０１と、安価なハロ燐酸カルシウム蛍光体１０５を有する廃蛍光ランプ１０２と、ハロ燐酸カルシウム蛍光体と３波長形希土類蛍光体とを混合した混合蛍光体１０６を有する廃蛍光ランプ１０３と想定することができる。
【００２４】
次に、廃蛍光ランプ分別工程２００により、回収した廃蛍光ランプ１０１，１０２，１０３の蛍光体１０４，１０５，１０６の種類に応じて分別する。つまり、廃蛍光ランプ１０１，１０２，１０３の両端５ｃｍ部分を切断し、図３に示すようにガラス管１０１ａ，１０２ａ，１０３ａの内部へ紫外線ランプ１０７を挿入し、このランプ１０７から波長３６５ｎｍ以下の紫外線を照射してガラス管１０１ａ，１０２ａ，１０３ａの蛍光体１０４，１０５，１０６を励起し、ガラス管１０１ａ，１０２ａ，１０３ａの外側から蛍光体１０４，１０５，１０６の発光スペクトルを分光測定器１０８により測定する。そして、図４に示すように、波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の４％未満のものを検出することで、３波長形希土類蛍光体１０４を有するガラス管１０１ａをグループ１に分別し、また、波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％を超えるものを検出することで、ハロ燐酸カルシウム蛍光体１０５を有するガラス管１０２ａおよび３波長希土類蛍光体を主成分としハロ燐酸カルシウム蛍光体１０６を組成比率で３０重量％を超える蛍光体を有するガラス管１０３ａをグループ２に分別し、さらに、波長５６０〜５８０ｎｍの発光スペクトルが波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％以下（最大ピーク値の４％〜１０％以下）のものを検出することで、３波長希土類蛍光体を主成分としハロ燐酸カルシウム蛍光体１０６を組成比率で３０重量％以下にした蛍光体を有するガラス管１０３ｂをグループ３に分別する。このような方法により、廃蛍光ランプの自動分別を行うことができる。
【００２５】
なお、ハロ燐酸カルシウム蛍光体と３波長形希土類蛍光体とを混合した混合蛍光体１０６において、３波長形希土類蛍光体に対してハロ燐酸カルシウム蛍光体の混合量を正確に測定するため、発明者らは図４に示す波長５６０〜５８０ｎｍの分光分布に注目した。つまり、波長５６０〜５８０ｎｍにおいて、３波長形希土類蛍光体では発光スペクトルのピークがなく、それに対しハロ燐酸カルシウム蛍光体では発光スペクトルのピークの高い部分があり、この部分の分光分布の高さでハロ燐酸カルシウム蛍光体の混合量を正確に測定できることを見出している。例えば、ハロ燐酸カルシウム蛍光体が組成比率で３０重量％のとき、波長３８０〜７８０ｎｍの発光スペクトルにおける最大ピーク値の１０％となる。
【００２６】
次に、蛍光体回収工程３００により、グループ１〜３に分別したそれぞれのガラス管１１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０３ｂの一方から高圧エアーを吹き込み（図示せず）、ガラス管１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０３ｂの内面から蛍光膜を剥がし取ると共に、その蛍光体をグループ１〜３のそれぞれに対応すべく、ガラス管１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０３ｂの他方から吸引して回収する。なお、グループ１〜３に分別回収された蛍光体を蛍光体１０４Ｇ、蛍光体１０５Ｇ、蛍光体１０６Ｇとする。
【００２７】
次に、蛍光体再生工程４００により、グループ１〜３に分別回収された蛍光体１０４Ｇ，１０５Ｇ，１０６Ｇは、水銀を含んでいるため、４００℃〜６００℃の窒素雰囲気中で加熱を行い水銀を蒸発除去する。この段階の蛍光体１０４Ｇ，１０５Ｇ，１０６Ｇは、凝集した粗大粒子を含んでいる場合があるため、ボールミルなどを用いて分散処理を行う。なお、上記窒素雰囲気中の加熱温度は、６００℃を超えると蛍光体が熱劣化してランプ効率の低下を招くおそれがあり、一方、４００℃未満であると水銀の除去効率が低下する。また、上述したような蛍光体回収工程３００および蛍光体再生工程４００を経て得られた蛍光体（以下、「再生蛍光体」という）は、つまり、グループ１の再生蛍光体１０４Ｇが３波長形希土類蛍光体であり、グループ２の再生蛍光体１０５Ｇがハロ燐酸カルシウム蛍光体および３波長希土類蛍光体を主成分としハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％超えるものであり、グループ３の再生蛍光体１０６Ｇが３波長希土類蛍光体を主成分としハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成比率で３０重量％以下のものである。
【００２８】
次に、蛍光ランプ再生工程５００により、例えば、管径３２．５ｍｍ、水銀封入量５ｍｇの４０Ｗ形の直管形蛍光ランプ（省エネタイプでランプ定格電力が３６Ｗのもの）を作製した。以下にその内容を説明する。
【００２９】
まず、３波長形希土類蛍光体の新しい蛍光体１０４またはグループ１の再生蛍光体１０４Ｇを主成分としグループ２の再生蛍光体１０５Ｇを組成比率で３０重量％以下にしたもの、或いはグループ３の再生蛍光体１０６Ｇのものを水、バインダー（ポリエチレンオキサイド）の溶媒に分散させ、蛍光体同士を強固に接着させるための結着剤（γアルミナ）、ガラス管との濡れ性を上げるための界面活性剤、泡を除去するための消泡剤を添加して蛍光体懸濁液を作る。続いて、蛍光体懸濁液をガラス管内面に蛍光体付着量が平均３．６ｍｇ／ｃｍ2になるように比重、粘度調整を行い塗布、乾燥を行った。蛍光体を塗布したガラス管を約６００℃で２分間焼成を行い、両端に電極を付け、ガラス管内部を真空にした後、約３００Ｐａのアルゴンをガラス管内部へ封入し、両端に口金を付けて蛍光ランプを製作した。
【００３０】
具体的には、３波長形希土類蛍光体の新しい蛍光体１０４を主成分としグループ２の再生蛍光体１０５Ｇを組成比率で３０重量％にした蛍光ランプでは、定格寿命が１２０００時間において、発光光束が３１０５（ｌｍ）、ランプ効率が８４．３（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが８０であり、３波長形希土類蛍光体の新しい蛍光体１０４を主成分としグループ２の再生蛍光体１０５Ｇの組成比率で２５重量％になるように混合した蛍光ランプでは、定格寿命が１２０００時間において、発光光束が３１５３（ｌｍ）、ランプ効率が８５．２（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが８１であった。それに対し、３波長形希土類蛍光体の新しい蛍光体１０４を主成分とし、グループ２の再生蛍光体１０５Ｇを、本発明の範囲外である組成比率で３５重量％にした蛍光ランプでは、定格寿命が１００００時間において、発光光束が３０５５（ｌｍ）、ランプ効率が８３．０（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが７９であった。
【００３１】
また、グループ１の再生蛍光体１０４Ｇを主成分としグループ２の再生蛍光体１０５Ｇを組成比率３０重量％にした蛍光ランプでは、定格寿命が１２０００時間において、発光光束が２９４４（ｌｍ）、ランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが８０であり、グループ１の再生蛍光体１０４Ｇを主成分としグループ２の再生蛍光体１０５Ｇを組成比率で２５重量％にした蛍光ランプでは、定格寿命が１２０００時間において、発光光束が２９８１（ｌｍ）、ランプ効率が８１（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが８１であった。それに対し、グループ１の再生蛍光体１０４Ｇを主成分とし、グループ２の再生蛍光体１０５Ｇを、本発明の範囲外である組成比率で３５重量％にした蛍光ランプでは、定格寿命が１００００時間において、発光光束が２９０７（ｌｍ）、ランプ効率が７９．０（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが７９となった。
【００３２】
さらに、グループ３の再生蛍光体１０６Ｇの蛍光ランプでは、定格寿命が１２０００時間において、発光光束が３０１０（ｌｍ）、ランプ効率が８１．４（ｌｍ／Ｗ）、平均演色性評価数Ｒａが８１であった。
【００３３】
したがって、本発明の上述した第１の実施形態における蛍光ランプの再生方法である蛍光体回収工程３００および蛍光ランプ再生工程５００によれば、定格寿命が１００００時間以上において、ランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上のグリーン購入法に適合する蛍光ランプを得ることができ、しかも、廃蛍光ランプからほぼ１００％に近い蛍光体を回収することができ、よって蛍光体の再利用率を大幅に高めることができる。
【００３４】
なお、本発明の上記した蛍光ランプの再生方法では、管径３２．５ｍｍ、水銀封入量５ｍｇの４０Ｗ形の直管形蛍光ランプを作製したものであるが、代わりとして、管径２８ｍｍ、水銀封入量５ｍｇの４０Ｗ形の直管形蛍光ランプおよび管径２５．５ｍｍ、水銀封入量５ｍｇの３２Ｗ形の直管形蛍光ランプを製作したがいずれのものも定格寿命が１００００時間以上において、ランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上のグリーン購入法に適合した蛍光ランプを得ることができた。また、上記直管形蛍光ランプは、水銀封入量５ｍｇで作製したものであるが、代わりとして、水銀封入量３ｍｇ、１０ｍｇとした直管形蛍光ランプを作製しても定格寿命が１００００時間以上において、ランプ効率が８０（ｌｍ／Ｗ）以上、平均演色性評価数Ｒａが８０以上のグリーン購入法に適合した蛍光ランプを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る蛍光ランプ及び蛍光ランプの再生方法は、グリーン購入法に適合する蛍光ランプを得ることができ、蛍光体を用いている、プラズマディスプレー、ブラウン管等の技術分野にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態である蛍光ランプの一部を破断して示した正面図
【図２】本発明の第１の実施形態における廃蛍光ランプの製造方法であって、蛍光ランプの回収から蛍光ランプの再生工程を示す工程図
【図３】本発明の第１の実施形態における廃蛍光ランプ分別工程で使用する分光測定器を示す図
【図４】３波長形希土類蛍光体、ハロ燐酸カルシウム蛍光体、及び、３波長希土類蛍光体を主成分としハロ燐酸カルシウム蛍光体を組成重量比率で３０重量％以下にした混合蛍光体を用いた蛍光ランプの発光スペクトルを示す図
【符号の説明】
【００３７】
１  蛍光ランプ
３  ガラス管内面
４  蛍光体膜
【図１】
2005203214.tif 000003
【図２】
2005203214.tif 000004
【図３】
2005203214.tif 000005
【図４】
2005203214.tif 000006