(57)【要約】【課題】本発明は、２層目の蛍光体塗料に１層目の蛍光体が混入せず、製造ラインの金属製の配管等を腐食することなく、蛍光体同士の結着力が強い蛍光ランプを提供することを目的とする。【解決手段】放電管とこの放電管の管端部に設けられた一対の電極と上記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体と口金を有している蛍光ランプにおいて、前記放電管に隣接して形成される補助発光層として予め指定した色温度のハロりん酸塩蛍光体層を形成し、前記補助発光層に隣接して形成される主発光層として３波長形蛍光体層を具備し、前記補助発光層に酸化ケイ素を具備した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管とこの放電管の管端部に設けられた一対の電極と上記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体と口金を有している蛍光ランプにおいて、
前記放電管に隣接して形成される補助発光層として予め指定した色温度のハロりん酸塩蛍光体層を形成し、前記補助発光層に隣接して形成される主発光層として３波長形蛍光体層を具備し、前記補助発光層に酸化ケイ素を具備したことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記補助発光層のハロりん酸塩蛍光体層は、３波長形蛍光体層の色温度が５,０００Ｋ以上８,０００Ｋ未満である時は、昼光色を用い、２,５００Ｋ以上４,９９９Ｋ未満である場合は、白色を用いる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】
前記補助発光層は、ポリエチレンオキサイドやポリビニルアルコールなど水性バインダーに中心径１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の酸化ケイ素を蛍光体に対して５ｗｔ％以上１５ｗｔ％未満含有させ分散した塗料を用いて形成し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４】
前記補助発光層は１０μｍ以上３０μｍ未満の膜厚とし、主発光層である３波長形蛍光体層は、１０μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記補助発光層は、前記酸化ケイ素の他に０.５ｗｔ％以上５ｗｔ％未満の酸化アルミを添加したことを特徴とする請求項３に記載の蛍光ランプ。
【請求項６】
前記補助発光層と３波長形蛍光体層の中間層に酸化物を用いた保護膜を具備したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の蛍光ランプ。
【請求項７】
蛍光ランプに塗布される全蛍光体塗布量のうち、三波長形蛍光体の塗布量の０.７倍以上１.６倍未満のハロりん酸蛍光体が塗布されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、通常ガラス管内面に予め混合した１層の蛍光体層を形成するのが、一般的であった。
【０００３】
近年、希土類蛍光体の価格高騰や使用料低減を目的として、１層目に安価なハロりん酸蛍光体層を形成し、２層目に希土類蛍光体を含んだ層を形成したランプが考えられている。
【０００４】
〔特許文献１〕によると、水性バインダーとしてポリエチレンオキサイドを使用し、蛍光体を分散した水性塗料として蛍光ランプのバルブに塗布、乾燥後蛍光体塗布膜を１００℃以上に加熱し、バインダーの１部を熱分解させ、水に不溶な蛍光体膜として、再度二層目の蛍光体塗料を塗布する方法が考えられている。
【０００５】
このような問題を解決する手段として、〔特許文献２〕のようにヒドロキシエチルセルローズの水溶液にグリオキサール及び過酸化水素水加えることで、水に不溶な１層目の塗布膜を形成でき、さらに焼成による有機物分解が可能となる方法が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−１１８５号公報
【特許文献２】特開平５−４７３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法では、１層目塗布乾燥後蛍光体膜全体を１００℃以上に加熱する工程が必要であり、全体を十分に加熱してバインダーの一部を熱分解させておかないと、二層目塗布時に１層目が溶解し、１層目の蛍光体膜が流れ、蛍光ランプの外観不良になる他、２層目の蛍光体塗料に１層目の蛍光体が混入する恐れがある。
【０００８】
特許文献２の方法のように１層目を水に不溶な蛍光体層に形成するためヒドロキシエチルセルローズの水溶液にグリオキサールを添加する方法があるが、グリオキサールは水に溶解すると強酸性となり、蛍光体の発光効率を下げる他、製造ラインの金属性の配管等を腐食する恐れがあった。
【０００９】
さらに、１層目の蛍光体層のバインダー成分は焼成により分解し蛍光体のみが残るため、蛍光体同士の結着力が弱く、ランプに衝撃を与えると蛍光体膜が剥離する恐れがある。
【００１０】
本発明は、２層目の蛍光体塗料に１層目の蛍光体が混入せず、製造ラインの金属製の配管等を腐食することなく、蛍光体同士の結着力が強い蛍光ランプ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】
【００１１】
本発明は、放電管とこの放電管の管端部に設けられた一対の電極と上記放電管内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒体と口金を有している蛍光ランプにおいて、前記放電管に隣接して形成される補助発光層として予め指定した色温度のハロりん酸塩蛍光体層を形成し、前記補助発光層に隣接して形成される主発光層として３波長形蛍光体層を具備し、前記補助発光層に酸化ケイ素を具備した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２層目の蛍光体塗料に１層目の蛍光体が混入せず、製造ラインの金属製の配管等を腐食することなく、蛍光体同士の結着力が強い蛍光ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例の１層目断面を示す。
【図２】本発明の２層構造を示す。
【図３】図１の概略図を示す。
【図４】蛍光ランプの全体図を示す。
【図５】図４の管端部断面図を示す。
【図６】三波長蛍光体（ＥＸ）３０％削減ランプの１層目にハロを塗布した時の相対光束値のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る蛍光ランプの実施例について図、表を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図４に、蛍光ランプの外観図として直管蛍光ランプの構造図を示す。
【００１６】
本体のほとんどを占めるのがガラス製封止容器１１である。このガラス製封止容器１１内には、希ガスなどの不活性ガス数百Ｐａ及び水銀が封入されており、両端の口金２に付いた口金ピン３を通して、リード線１６乃至電極１１２へ電気を通電すると、両端の電極１１２間に放電が起こり、電流が流れる。この放電により水銀が励起され紫外線を放射する。ガラス製封止容器１１はガラス管１８（１）を有している。本実施例において、ガラス管１８（１）は中央部から端部にかけて管径が略同じものとする。ガラス製封止容器内面に形成させた蛍光体層４はこの紫外線を励起源として、近紫外光乃至可視光を発光する。１９（２）は保護膜である。
【００１７】
図５は、口金２を取り付ける前の図４のランプについて、２つの蛍光体層をもつ蛍光ランプの断面図を示す。図４は図５の管端部１１４付近の拡大図である。図５、図４は封止容器内を減圧に保ったまま、排気管１１を溶着により封じ切った直後の状態に相当する。
図５、図４で示されるように、ガラス管１８（１）の両管端部１１４はガラス管１８（１）の中央部に比べ管径が小さくなる部分を有している。これは管端部１１４において口金２が装着しやすくなるようにするためである。１３はガラス管１８（１）の中央部からガラス管１８（１）の管端部１１４にかけてガラス管径が小さくなりはじめる部分である。
１５はガラス管径が小さくなりはじめる部分１３から管端部１１４までの範囲である。蛍光体層４は、ガラス製封止容器の内側に形成されている。本実施形態において、蛍光体層４は、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）１１０（３）と第２の蛍光体層（主発光層）１１６（４）とで形成されている。ガラス管１８（１）の中央部内側において、ガラス管１８（１）に近接する側から内側に向かって順に第１の蛍光体層（補助蛍光体層）１１０（３）、第２の蛍光体層（主発光層）１１６（４）と呼ぶこととする。
【００１８】
図４に示すように、ガラス製封止容器１１側に隣接する第１の蛍光体層（補助蛍光体層）１１０（３）は、一方の小さくなり始める部分１３から他方の小さくなり始める部分１３までは形成されているが、ガラス管１８（１）の中央部からガラス管１８（１）の管端部１１４にかけてガラス管径が小さくなりはじめる部分１３から管端部１１４までの範囲１５には形成されていない。範囲１５には第１の蛍光体層（補助蛍光体層）１１０（３）を形成しないという構成をとることにより、当該箇所の蛍光体層剥がれが発生しなくなり、外観を損ねることが避けられる。ここでガラス管１８（１）側に隣接する第１の蛍光体層（補助蛍光体層）１１０（３）に用いる蛍光体としては、例えば３Ｃａ3(ＰＯ4)2・Ｃａ(Ｆ，Ｃｌ)2：Ｓｂ，Ｍｎ蛍光体などのハロりん酸カルシウム蛍光体を含む蛍光体または混合蛍光体が用いられる。一方、放電空間側に形成される蛍光体層に用いる蛍光体（本実施形態においては第２の蛍光体層１１６（４））としては、例えばＹ2Ｏ3：Ｅｕ蛍光体、ＬａＰＯ4：Ｔｂ，Ｃｅ蛍光体、ＣｅＭｇ2Ａｌ10Ｏ19：Ｔｂ蛍光体、(Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ)10(ＰＯ4)6Ｃｌ2：Ｅｕ蛍光体、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ蛍光体、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体などの希土類元素を含む蛍光体から選ばれる少なくとも１種または複数種の蛍光体を含む蛍光体または混合蛍光体が用いられる。
【００１９】
公知として、図２のガラス管１近傍の保護膜層２の上面の第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３には一般にハロりん酸蛍光体の昼光色（６,５００Ｋ付近）を塗布することが知られているが、第２の蛍光体層（主発光層）４の三波長形蛍光体の光源色が２,５００Ｋ以上４,９９９Ｋ未満の場合、第２の蛍光体層（主発光層）１１６（４）の膜厚が薄いと、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３にまでランプ内で発生する紫外線が到達し、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３が発光し、第２の蛍光体層（主発光層）４の光源色と混色した可視光がランプより放射されるため、第２の蛍光体層（主発光層）４のみの光源色を得られ難くなる。
【００２０】
そのため、第２の蛍光体層（主発光層）４の三波長形蛍光体の光源色が２,５００Ｋ以上４,９９９Ｋ未満である場合は、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸蛍光体は白色（４,２００Ｋ付近）または温白色（５,０００Ｋ付近）を選定するのが好ましい。
【００２１】
実際に第２の蛍光体層（主発光層）４のみの蛍光体混合にて予め色温度３,０００Ｋに近い色度ｘ＝０.４３５±０.００２ｙ＝０.４０２±０.００２に色を合わせた塗料を用いて、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３の光源色を変更し、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３，第２の蛍光体層（主発光層）４の塗布量を同一条件として、２層塗布を行ったランプの色度を測定した時の結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
以上のように第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸蛍光体は白色が最も、ランプから放射される光源色への影響が少なく第２の蛍光体層（主発光層）４の光源色に近いものが放射され、次に温白色が好ましい結果となった。
【実施例２】
【００２４】
実施例１に係るに本発明を説明する。
【００２５】
蛍光ランプの主発光を担う二層目の中心粒径３μｍ〜７μｍの三波長形蛍光体層と比較し、予め指定した色温度の第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３の補助発光を担う中心径６μｍ〜９μｍハロりん酸塩蛍光体をポリエチレンオキサイド，カルボキシルメチルセルロース，ポリビニルアルコール等の水性バインダー成分のみを用い分散させガラス管内面に塗布乾燥した断面層を図１に示す。
【００２６】
実施例１において、図１の第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸塩蛍光体は三波長形蛍光体の中心径と比べて、中心径が大きいためガラス面及びハロりん酸塩蛍光体同志の接触部が少ないため、空隙部分が多い。そのため、ランプ内に封入した水銀がハロりん酸塩蛍光体層中に浸透することで、ランプ外観に水銀シミを発生させる。また、空隙部分が多いため、ランプに衝撃を与えると、蛍光体層全体がガラス管より剥離する恐れがある。ここでのガラス管からの蛍光体剥離とは、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸塩蛍光体層の内に亀裂が入り、２層目と共に剥離する場合と、ガラス管または保護膜層から第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３が剥離することをいう。
【００２７】
そのため、第２の蛍光体層（主発光層）４の三波長形蛍光体層は元より第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸塩蛍光体層も強固にする必要がある。そのため、結着材５として第２の蛍光体層（主発光層）４の三波長形蛍光体層の中心径より小さい酸化ケイ素の粒子を結着材バインダーに分散させ塗布液として用いている。
【００２８】
また、結着材５として、他に三酸化アンチモン，酸化亜鉛，酸化ニオブ，酸化アルミナ等の酸化物の少なくとも１種類を混合したものを用いても良い。これにより図１のように蛍光体の結着材となり、第２の蛍光体層（主発光層）４の膜面形成時、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３の崩壊を防ぐことが可能となる他、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のハロりん酸塩蛍光体層の空隙部分が少なくなることで水銀がガラス管内表面部分に浸透することを防ぐことが可能となる。
【実施例３】
【００２９】
実施例２では、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３、第２の蛍光体層（主発光層）４共に水性バインダーを用いるため、第２の蛍光体層（主発光層）４塗布時に第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３にバインダー成分が残っていると、第２の蛍光体層（主発光層）４の塗布液により第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３のバインダー成分が溶解することで蛍光体層が崩壊する恐れがある。
【００３０】
この崩壊を抑制するため、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３塗布乾燥後、１００℃〜８００℃にて１度焼成を行い、バインダー成分を蒸散させる工程が必要であった。
【００３１】
そこで、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３に中心粒径１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の酸化ケイ素または酸化ニオブの粒子をハロりん酸蛍光体に対して５重量％以上１５重量％未満添加することで、１層目の蛍光体層の塗布後は１５０℃以下の温風乾燥のみとすることで第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３を耐水化することができる。表２に酸化ケイ素の添加量を変化させたときに二層目塗布時に第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３が流れ落ちるかを調べた検討を行った結果を示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
この結果から第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３に酸化ケイ素を蛍光体に対して５重量％以上添加することで、第２の蛍光体層（主発光層）４の塗布を、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３を崩壊させることなく第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３乾燥後に続けて塗布することが可能となる。
【００３４】
また、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３塗布乾燥時、ガラス管上部から温風乾燥を行うと、蛍光体自重により下部層が上部層の膜厚より厚くなる傾向にあるため、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３の塗布乾燥後にガラス管の蛍光体塗料塗布方向を上下反転する工程を入れ、第２の蛍光体層（主発光層）４を塗布することが好ましい。
【００３５】
２層目光源色に予め指定した光源色のハロりん酸蛍光体の水性バインダーに添加剤としてγアルミナを蛍光体重量に対し０％以上１５％未満を添加した塗料に、１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の酸化ケイ素を蛍光体含有量の５重量％以上含有することで第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３を耐水化することができ、乾燥工程後再度２層目の三波長形蛍光体の水性塗料の塗布乾燥工程を経て、焼成を行うことができるようになる。
【実施例４】
【００３６】
実施例３において、ランプ製造上、ガラス管の管端部分に電極を設けるために、予め電極を設けたガラス部品（マウント）とランプの管端部分のガラスと溶着させるため、故意にバルブの管端の一部の蛍光体層を剥離させることが必要となる。しかし、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３にポリビニルアルコール等の水性バインダーを用いると、耐水化することは可能であるが、蛍光体膜の強度も上がるため、故意に剥離することが困難となる。そこで表３のように水性バインダーとしてポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を用いた場合、中心粒径１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の酸化ケイ素を蛍光体重量に対して５重量％添加した時に、γアルミナを０重量％超え１５重量％未満添加することで、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３に耐水化の効果を持ちながら、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３中の蛍光体層の微粒子成分等の凝集による膜面の外観不良を発生させることなく、ブラシによる摩擦力程度で蛍光体除去が可能な蛍光体層を形成できる。
【００３７】
以上のように管端部に設けられた１対の電極とガラス部材をバルブと溶着させる部分に蛍光体が残存しているとガラス同志の溶着ができず、スローリーク等ランプ不点灯の原因となる管端部の蛍光体を排除できる。
【００３８】
【表３】
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【実施例５】
【００３９】
実施例２において、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３を耐水化することが可能となるが、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３に用いる塗料のバインダーとしてポリビニルアルコールを用いて、第２の蛍光体層（主発光層）４に用いる塗料のバインダーとしてポリエチレンオキサイドを用いる場合、バインダー成分の違いにより、２層目塗布液が弾かれ膜面不良を起こす可能性がある。そのため、第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３とガラス管の中間層に設けた保護膜層と同じ酸化アルミナ，酸化チタン，酸化セリウム等の酸化物を含んだ塗布液を塗布乾燥することで２層目の塗料を塗布することが可能となる。
【００４０】
また、保護膜を１層設けることで、さらに第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３内への水銀の侵入を抑制でき、ランプの光束維持率向上に繋がる。
【実施例６】
【００４１】
三波長形蛍光体塗布量を規定の塗布量としたときの光束相対値を１００％とした時、単に三波長形蛍光体塗布量を３０％削減した１層のみの三波長形ランプの相対光束値が図６のように蛍光体塗布量１００％のランプに対し９２％であった。
【００４２】
しかし、三波長形蛍光体を３０％削減したランプの第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３として、安価なハロりん酸蛍光体を用いて実施例４のＰＥＯとγアルミナを添加した塗料を用いて、上記三波長蛍光体塗布量の０.７倍〜１.６倍の塗布量で、補助発光層の中央膜厚１０μｍ〜２０μｍに形成したランプの光束値を測定すると、単に三波長形蛍光体を３０％削減したランプに対し、ハロ蛍光体を三波長と同等の量第１の蛍光体層（補助蛍光体層）３に形成することで、光束値を６％ほど上昇させることができる。
【００４３】
蛍光ランプのガラスバルブ内面に水性塗料を用いて、それぞれ異なる２層の蛍光体層を形成する方法に関する。
【符号の説明】
【００４４】
１，１８  ガラス管
２，１９  保護膜層
３，１１０  第１の蛍光体層（補助蛍光体層）
４，１１６  第２の蛍光体層（主発光層）
５  結着材
【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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【図６】
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