(57)【要約】【課題】本発明は、発光に寄与しない無効水銀の発生を抑える蛍光ランプの提供を目的とする。【解決手段】ガラス管と、該ガラス管の両端部に電極を有し、前記ガラス管内面に蛍光体層を設ける蛍光ランプにおいて、前記蛍光体層は前記ガラス管側の第１層目蛍光体層と放電空間側の第２層目蛍光体層とからなり、第１層目蛍光体層にはハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした蛍光体層を設け、第２層目蛍光体層には希土類付活蛍光体を主成分とした蛍光体層が設けられ、前記ガラス管の一端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の他端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚よりも厚く、前記ガラス管の他端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の一端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚よりも厚くする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管と、該ガラス管の両端部に電極を有し、前記ガラス管内面に蛍光体層を設ける蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体層は前記ガラス管側の第１層目蛍光体層と放電空間側の第２層目蛍光体層とからなり、
第１層目蛍光体層にはハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした蛍光体層を設け、第２層目蛍光体層には希土類付活蛍光体を主成分とした蛍光体層が設けられ、
前記ガラス管の一端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の他端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚よりも厚く、
前記ガラス管の他端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の一端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚よりも厚くすることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
ガラス管と、該ガラス管の両端部に電極を有し、前記ガラス管の内面には金属酸化物でコーティングされた保護膜を有し、保護膜の上には第１層目蛍光体層としてハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした蛍光体層を設け、第１層目蛍光体層の上には第２層目蛍光体層として希土類付活蛍光体を主成分とした蛍光体層が設けられ、第１層目蛍光体層の膜厚分布と第２層目の蛍光体層の膜厚分布が逆転している蛍光ランプ。
【請求項３】
前記ガラス管の一端側における第１層目蛍光体層の膜厚が１３μｍ以上２１μｍ未満、第２層目蛍光体層の膜厚が９μｍ以上１５μｍ未満であり、かつ前記ガラス管の他端側における第１層目蛍光体層の膜厚が１６μｍ以上３０μｍ未満、第２層目蛍光体層の膜厚が７μｍ以上１７μｍ未満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】
第２層目蛍光体層に添加する結着剤量が第１層目蛍光体層に添加する結着剤量の１／２倍以上１倍未満の請求項３に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
封入水銀として水銀合金を封入した請求項１乃至４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】
蛍光ランプは透光性外被として筒状のガラス管を用いており、一般的にガラス管の内面には紫外線により励起され、可視光に変換する蛍光体層が具備されている。その蛍光体層は構造的に１層或いは複数の蛍光体層で構成されており、例えば〔特許文献１〕によるとガラス管の内面に塗布された第１層目の蛍光体層に紫外線反射性物質を混合することにより、紫外線を有効に利用できるようになり、第１層目の蛍光体層の上に塗布する第２層目の蛍光体層の蛍光体使用量を低減することができることが記載されている。
【０００３】
また、〔特許文献２〕では第１層目と第２層目の蛍光体層を構成しているそれぞれの蛍光体の組成が異なっており、且つ、劣化特性が優れている希土類付活蛍光体を放電側の第２層側に設け、劣化特性が劣っている蛍光体をガラス管側の第１層側に設けることで、光束維持率を低下させずに安価な蛍光ランプを提供できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１０５３５４号公報
【特許文献２】特開平８−１２９９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光ランプには紫外線発光源として必要な水銀が封入されているが、環境意識が高まるなか、封入水銀量を低減する必要がある。しかしながら、封入された水銀は蛍光ランプを長時間使用するにしたがって、ガラス管内に拡散し、蛍光体層を潜り抜け、ガラス管の組成の一つであるナトリウム成分と反応し、発光に寄与しない水銀（無効水銀）となってしまう。発光に寄与しない水銀が増えていくとガラス管内に蒸気として存在する水銀量が枯渇し、不点灯となってしまう恐れがある。
【０００６】
このような水銀の消耗量を抑えるために、ガラス管と水銀を隔離するために、酸化アルミニウムのような微粒の金属酸化物をガラス管内面に保護膜として塗布することが有効である。また、蛍光体層を厚くしても有効である。しかしながら、蛍光体層が１層で構成されている場合、ガラス管と水銀を隔離するためには保護膜層を厚くする必要があるが、保護膜層の上に設けた蛍光体層が剥離する恐れが生じる。また、保護膜層を厚くする代わりに、蛍光体層を厚く設けることでも水銀を遮蔽することは可能であるが、蛍光体使用量が増加するため、高コストとなる恐れがある。蛍光体層を２層に構成することにより、第１層目と第２層目を合わせた蛍光体層の膜厚は厚くなり、ガラス管と水銀の遮蔽効果は出てくるが、膜厚が厚くなるに従い、全光束が低下してくる恐れがある。
【０００７】
また、封入水銀量を低減するためには水銀合金の粒をガラス管内に封入する技術があるが、水銀合金の粒はラクビーボール状に変形していたり、角張っていたりして、完全な球状ではない。水銀合金はガラス管に封入されると蛍光体層上を自由に移動できるため、水銀合金の形状が角張った形状であれば、水銀合金が蛍光体層上を移動する度に蛍光体を剥がしてしまい、外観上好ましくない状態となってしまう。蛍光体の剥がれを防止するために、微粒子の金属酸化物を蛍光体層に混合し、膜密度を上げることで蛍光体層を強固なものになる。また、低融点ガラスなどの物質を蛍光体層に混合し、粒子同士を接着するなどの技術がある。それらの添加剤の混合量を増加させることにより、蛍光体の剥がれは少なくなるが、何れの添加剤も非発光物質であるため、それらの添加剤の量が増加するに従って、ランプ全光束は低下していく恐れがある。
【０００８】
本発明は、発光に寄与しない無効水銀の発生を抑える蛍光ランプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、封入水銀量を低減し、尚且つ安価なコストで製造できる蛍光ランプとして、ガラス管内面に平均粒径が約１０μｍ程度のハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした第１層目の蛍光体層を設け、その上に平均粒径が約５μｍの希土類付活蛍光体を主成分とした第２層目の蛍光体を設ける。第１層目の蛍光体層の膜厚分布はガラス管の一端から徐々に他端へ向けて厚くなるように塗布し、第２層目の蛍光体層の膜厚は第１層目の膜厚分布と逆転した分布を取る。
【発明の効果】
【００１０】
ガラス管と、該ガラス管の両端部に電極を有し、前記ガラス管内面に蛍光体層を設ける蛍光ランプにおいて、前記蛍光体層は前記ガラス管側の第１層目蛍光体層と放電空間側の第２層目蛍光体層とからなり、第１層目蛍光体層にはハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした蛍光体層を設け、第２層目蛍光体層には希土類付活蛍光体を主成分とした蛍光体層が設けられ、前記ガラス管の一端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の他端側における前記第１層目蛍光体層の膜厚よりも厚く、前記ガラス管の他端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚が、前記ガラス管の一端側における前記第２層目蛍光体層の膜厚よりも厚くすることにより発光に寄与しない無効水銀の発生を抑える蛍光ランプを提供することができる。
【００１１】
また、ガラス管と、該ガラス管の両端部に電極を有し、前記ガラス管の内面には金属酸化物でコーティングされた保護膜を有し、保護膜の上には第１層目蛍光体層としてハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした蛍光体層を設け、第１層目蛍光体層の上には第２層目蛍光体層として希土類付活蛍光体を主成分とした蛍光体層が設けられ、第１層目蛍光体層の膜厚分布と第２層目の蛍光体層の膜厚分布が逆転していることにより発光に寄与しない無効水銀の発生を抑える蛍光ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蛍光ランプ１の全体図。
【図２】蛍光ランプ１の両端部拡大断面図。
【図３】蛍光体層膜厚分布グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して詳細を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の蛍光ランプ１の外観を示している。蛍光ランプ１は、両端に口金を有した直管形の蛍光ランプである。一方の口金側をＡ側、他方の口金側をＢ側としている。図２は蛍光ランプ１の両端部を拡大した拡大断面図である。図３は蛍光体膜厚分布を示したグラフである。蛍光ランプ１は外被としてガラス管２が用いられている。ガラス管２の内側には酸化アルミニウムが保護膜３として設けられている。保護膜３の材料として酸化アルミニウムの他に酸化チタンや酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ケイ素などを保護膜３として用いてもよい。保護膜３の内側には、ハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とする第１層目蛍光体層４が形成されている。第１層目蛍光体層４の内側には希土類付活蛍光体を主成分とする第２層目蛍光体層５が形成されている。また、ガラス管２の両端には電極が設けられており、ガラス管２の内部にはアルゴンガスと水銀が封入されている。
【００１５】
第１層目蛍光体層４の成形は、ハロリン酸カルシウム蛍光体を懸濁させたポリエチレンオキサイド水溶液に結着剤として酸化ホウ素を蛍光体１００ｇに対して０.１ｇ以上５ｇ未満、望ましくは０.２ｇ以上２ｇ未満添加し、乾燥後の蛍光体層の単位面積当たりの重量が１.４ｇ／cm2以上２.８ｇ／cm2未満となるように濃度調整を行ったものを第１層目用蛍光塗料として調整する。その後、第１層目用蛍光塗料をガラス管２の端部Ａ側から流し込み、端部Ａ側を上部として垂直に立てた状態でガラス管２上部から約８０℃の熱風を吹き込んで乾燥させる。乾燥時の熱風量はガラス管２上部の第１層目蛍光体層４の膜厚が１３μｍ以上２１μｍ未満、ガラス管２下部の膜厚が１６μｍ以上３０μｍ未満となるように調整する。
【００１６】
第２層目蛍光体層５の成形は、ユーロピウム付活イットリウム酸化物蛍光体、テルビウム・セリウム共付活ランタンリン酸塩蛍光体、ユーロピウム付活バリウムアルミン酸塩蛍光体に代表される希土類付活蛍光体を所望の光源色となる比率で、ポリエチレンオキサイド水溶液に懸濁させる。結着剤として酸化ホウ素を混合蛍光体１００ｇに対して０.０５ｇ以上２.５ｇ未満、望ましくは０.１ｇ以上１ｇ未満添加し、乾燥後の蛍光体層の単位面積当たりの重量が１.４ｇ／cm2以上２.５ｇ／cm2未満となるよう濃度調整を行い、第２層目用蛍光塗料として調整する。その後、第２層目用蛍光塗料をガラス管２の端部Ｂ側から流し込み、端部Ｂ側を上部として垂直に立てた状態でガラス管２上部から約８０℃の熱風を吹き込んで乾燥させる。即ち、第２層目用蛍光塗料は、第１層目蛍光体を成形する際に第１層目用蛍光塗料を流し込んだ端部と逆の端部から流し込み乾燥させる。乾燥時の熱風量はガラス管２上部の第２層目蛍光体層５の膜厚が７μｍ以上１７μｍ未満、ガラス管２下部の膜厚が９μｍ以上１５μｍ未満、且つ、第１層目蛍光体層４と第２層目蛍光体層５を合わせた膜厚はＡ側で２２μｍ以上３６μｍ未満、Ｂ側で２３μｍ以上４７μｍ未満となるように調整する。
【００１７】
成形した蛍光体層は２層構造となっており、第１層目はハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とし、第２層目は希土類付活蛍光体を主成分としたものとなっている。また、Ａ側とＢ側の第１層目蛍光体層４と第２層目蛍光体層５の膜厚比率はＡ側からＢ側に行くに従って、第１層目の膜厚比率が高くなっている構成となっており、空隙の大小による水銀の遮蔽を膜厚でカバーする構成となっている。
【００１８】
第１層目蛍光体層４の膜厚分布と第２層目蛍光体層５の膜厚分布を逆転した分布とすることで、下記効果を奏することができる。粒径が大きいハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とした第１層目蛍光体層４の空隙と粒径が小さな希土類付活蛍光体を主成分とする第２層目蛍光体層５の空隙を比較すると、粒径が大きなハロリン酸カルシウム蛍光体で構成されている第１層目の空隙が大きい。従って、空隙が大きいと水銀の遮蔽効果が十分ではないため、第１層目の膜厚が薄いほうに空隙の小さな希土類付活蛍光体を主成分とする第２層目の膜厚が厚くなるような膜厚分布を取ることで、水銀の遮蔽効果を高める。一方、第１層目の膜厚が厚いほうは、空隙は大きいが膜厚が厚い分、空隙の小さな第２層目の膜厚を薄くすることができる。また、第１層目と第２層目を合わせた膜厚分布は第１層目の膜厚分布に相対的に似通った分布を取ることで、第２層目の蛍光体使用量を低減することができる。
【００１９】
また、第１層目の蛍光体は発光へ寄与する割合が低いため、非発光物質の添加量を増加させても、ランプ全光束への影響が少ない。従って、第１層目の蛍光体層の添加剤量を第２層目の蛍光体層に混合する量よりも多くすることで膜剥がれを防止することができる。
【００２０】
図３に記載の通り、第１層目蛍光体層と第２層目蛍光体層を合わせた厚さはＡ側とＢ側とで略同一である。封入水銀量を低減するために水銀合金を封入した蛍光ランプでは、発光に寄与しない無効水銀の発生を抑えることが必要であり、蛍光体層を２層構造とすることにより、ガラス管と水銀との遮蔽を十分に取ることができ、水銀枯渇による不点灯を防止できる。さらに、蛍光体層を２層構造にすることにより、水銀合金が蛍光体層上を移動しても、蛍光体剥がれを抑制することができる。
【００２１】
以上のように蛍光体層を成形した後、公知の方法で焼成、電極封止を行う。引き続き、ガラス管２内の排気を行い、所定量のアルゴンガスと水銀合金をガラス管２内に導入後、封止して気密を保ち、口金を装着することで、発光に寄与しない無効水銀の発生を抑えた蛍光ランプ１を製作することができる。
【００２２】
また、第１層目の結着剤添加量は第２層目より多いため、水銀合金がガラス管２内で移動することによる蛍光体剥がれを抑えることができる。第１層目、第２層目の結着剤量がそれぞれ０.１ｇ、０.０５ｇを下回った場合は、蛍光体の膜剥がれが発生し、結着剤量がそれぞれ５ｇ、２.５ｇ以上或いは、第２層目の結着剤量が第１層目の結着剤量を上回るとランプ点灯中に早期黒化が発生する。
【実施例２】
【００２３】
第１層目蛍光体層４の成形は、ハロリン酸カルシウム蛍光体を懸濁させたポリエチレンオキサイド水溶液に結着剤として酸化アルミニウムを蛍光体１００ｇに対して２ｇ以上２０ｇ未満、望ましくは５ｇ以上１０ｇ未満添加し、乾燥後の蛍光体層の単位面積当たりの重量が１.４ｇ／cm2以上２.８ｇ／cm2未満となるように濃度調整を行ったものを第１層目用蛍光塗料として調整した後、第１層目用蛍光塗料をガラス管２の端部Ａ側から流し込み、端部Ａ側を上部として垂直に立てた状態でガラス管２上部から約８０℃の熱風を吹き込んで乾燥させる。乾燥時の熱風量はガラス管２上部の第１層目蛍光体層４の膜厚が１３μｍ以上２１μｍ未満、ガラス管２下部の膜厚が１６μｍ以上３０μｍ未満となるように調整する。
【００２４】
第２層目蛍光体層５の成形は、ユーロピウム付活イットリウム酸化物蛍光体、テルビウム・セリウム共付活ランタンリン酸塩蛍光体、ユーロピウム付活バリウムアルミン酸塩蛍光体に代表される希土類付活蛍光体を所望の光源色となる比率で、ポリエチレンオキサイド水溶液に懸濁させる。結着剤として酸化アルミニウムを混合蛍光体１００ｇに対して１ｇ以上１０ｇ未満、望ましくは２ｇ以上５ｇ未満添加し、乾燥後の蛍光体層の単位面積当たりの重量が１.４ｇ／cm2以上２.５ｇ／cm2未満となるよう濃度調整を行い、第２層目用蛍光塗料として調整した後、第２層目用蛍光塗料をガラス管２の端部Ｂ側から流し込み、端部Ｂ側を上部として垂直に立てた状態でガラス管２上部から約８０℃の熱風を吹き込んで乾燥させる。即ち、第２層目用蛍光塗料は、第１層目蛍光体を成形する際に第１層目用蛍光塗料を流し込んだ端部と逆の端部から流し込み乾燥させる。乾燥時の熱風量はガラス管２上部の第２層目蛍光体層５の膜厚が７μｍ以上１７μｍ未満、ガラス管２下部の膜厚が９μｍ以上１５μｍ未満、且つ、第１層目蛍光体層４と第２層目蛍光体層５を合わせた膜厚はＡ側で２２μｍ以上３６μｍ未満、Ｂ側で２３μｍ以上４７μｍ未満となるように調整する。
【００２５】
成形した蛍光体層は２層構造となっており、第１層目はハロリン酸カルシウム蛍光体を主成分とし、第２層目は希土類付活蛍光体を主成分としたものとなっている。また、Ａ側とＢ側の第１層目蛍光体層４と第２層目蛍光体層５の膜厚比率はＡ側からＢ側に行くに従って、第１層目の膜厚比率が高くなっている構成となっており、空隙の大小による水銀の遮蔽を膜厚でカバーする構成となっている。
【００２６】
以上のように蛍光体層を成形した後、公知の方法で焼成、電極封止を行う。引き続き、ガラス管２内の排気を行い、所定量のアルゴンガスと水銀合金をガラス管２内に導入後、封止して気密を保ち、口金を装着することで、発光に寄与しない無効水銀の発生を抑えた蛍光ランプ１を製作することができる。
【００２７】
また、第１層目の結着剤添加量は第２層目より多いため、水銀合金がガラス管２内で移動することによる蛍光体剥がれを抑えることができる。第１層目、第２層目の結着剤量がそれぞれ２ｇ、１ｇを下回った場合は、蛍光体の膜剥がれが発生し、結着剤量がそれぞれ２０ｇ、１０ｇ以上或いは、第２層目の結着剤量が第１層目の結着剤量を上回るとランプ光束が低下する。
【００２８】
本発明は、環境対応のため封入水銀量を低減するために必要な無効水銀の発生を抑え、且つ、低コストで製造できる蛍光ランプに関するものである。
【符号の説明】
【００２９】
１  蛍光ランプ
２  ガラス管
３  保護膜
４  第１層目蛍光体層
５  第２層目蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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