(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被膜形成後に形成された湾曲部を有する、円筒形のガラス・エンベロープ、
放電作成手段、
前記エンベロープ内に封入された、水銀および不活性ガスより成る放電維持充填物、並びに
前記エンベロープの内側に被覆された複数の希土類蛍光体層を有しており、
前記複数の希土類蛍光体層の各々は、希土類蛍光体粒子で構成されていて、１〜３粒子厚さを有し、前記蛍光体層の層数が２〜６層である、
低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項２】
前記複数の希土類蛍光体層の各々は、同じ希土類蛍光体組成物より成る請求項１記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項３】
前記複数の希土類蛍光体層の各々の被膜重量が、１〜２ｍｇ／ｃｍ2である請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項４】
前記ガラス・エンベロープの湾曲部は、内側の曲率半径が１５ｃｍ未満である請求項１乃至３のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項５】
前記希土類蛍光体粒子の中央粒度が１．５〜９ミクロンである請求項１乃至４のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項６】
前記複数の希土類蛍光体層の合計被膜厚が、４〜８粒子厚さである請求項１乃至５のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項７】
前記複数の希土類蛍光体層の合計被膜重量が、少なくとも２．６ｍｇ／ｃｍ2である請求項１乃至６のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項８】
真っ直ぐなガラス管を用意する工程と、
前記ガラス管の内側に複数の希土類蛍光体層を被覆する工程であって、
前記複数の希土類蛍光体層の各々は、希土類蛍光体粒子で構成されていて、１〜３粒子厚さを有し、前記蛍光体層の層数が２〜６層である、前記被覆する工程と、
前記被覆する工程に次いで、前記ガラス管を成形加工して湾曲部を有するガラス・エンベロープを形成する工程と、
前記湾曲部を有するガラス・エンベロープを低圧水銀蒸気放電灯に組み込む工程と、
を含む低圧水銀蒸気放電灯の製造方法。
【請求項９】
前記複数の希土類蛍光体層の各々は、同じ希土類蛍光体組成物より成る請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の希土類蛍光体層の各々の被膜重量が、１〜２ｍｇ／ｃｍ2である請求項８又は９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記湾曲部を有するガラス・エンベロープは、内側の曲率半径が１５ｃｍ未満の湾曲部を有している請求項８乃至１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
前記複数の希土類蛍光体層の各々は、希土類蛍光体粒子で構成されていて、所定の範囲内の被膜重量を有しており、前記所定の範囲の被膜重量は、前記希土類蛍光体粒子の中央粒度が４ミクロンで且つ粒子密度が５ｇ／ｃｍ3である場合、１〜２ｍｇ／ｃｍ2であり、また前記希土類蛍光体粒子の中央粒度が４ミクロン以外の他の中央粒度である場合、前記所定の範囲の被膜重量は、１〜２ｍｇ／ｃｍ2に、該他の中央粒度と４ミクロンとの比を乗算することにより求められたものであり、更に前記希土類蛍光体粒子の粒子密度が５ｇ／ｃｍ3以外の他の粒子密度である場合、前記所定の範囲の被膜重量は、１〜２ｍｇ／ｃｍ2に、該他の粒子密度と５ｇ／ｃｍ3との比を乗算することにより求められたものであり、また更に前記希土類蛍光体粒子が４ミクロン以外の他の中央粒度および５ｇ／ｃｍ3以外の他の粒子密度を持っている場合、前記所定の範囲の被膜重量が上記の両方の計算を行うことによって求められる請求項８乃至１１のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に蛍光灯に関するものであり、更に詳しくは複数の層から成る希土類蛍光体被膜を有する低圧水銀蒸気放電灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
低圧水銀蒸気放電灯に関しては、最終的なランプ構成において真っ直ぐな円筒形のガラス管および湾曲した又は真っ直ぐでないガラス管を使用することが知られている。真っ直ぐでないガラス管を使用する例としては、円筒形の真っ直ぐな管を曲げて作ったコンパクト蛍光灯がある。真っ直ぐでない管またはガラス・エンベロープを有する放電灯の場合、ガラス管を成形加工すなわち曲げる前あるいはその後に蛍光体被膜を設けることが出来る。成形加工を完了した後に管材の内面に蛍光体を懸濁液により被覆する場合、懸濁液が完全に排出されないことがある。形状によっては、蛍光体が排出の際に湾曲部の底に溜まる。回転や揺動またはその他の複雑な運動を用いて、或いは加圧空気用いて排出を行う場合でも、被膜が均一にならないことが多い。
【０００３】
この問題に対する１つの解決策は、最初に真っ直ぐな管に蛍光体被膜を設け、次いで管を最終的な形状に成形加工することである。しかし、この方法は比較的厚い単一の蛍光体層または蛍光体被膜で行われており（単一の層はアークによって発生される紫外線をほぼ全て吸収する厚さに設けられる）、この単一の蛍光体層は管を成形加工すなわちある曲率半径で曲げたときに曲げられる部分で剥がれ又は部分的にはげ落ちることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、密着性が良好であって、管の曲げられる即ち成形加工される部分で剥がれ又ははげ落ちることのない蛍光体被膜を提供する方策が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、真っ直ぐでないガラス・エンベロープ、放電作成手段、並びに前記エンベロープ内に封入された、水銀および不活性ガスより成る放電維持充填物を有している低圧水銀蒸気放電灯において、前記ガラス・エンベロープの内側に複数の希土類蛍光体層が被覆される。本発明ではまた低圧水銀蒸気放電灯の製造方法提供し、該方法は、真っ直ぐなガラス管を用意し、前記ガラス管の内側に複数の希土類蛍光体層を被覆し、次いで前記真っ直ぐなガラス管を成形加工して真っ直ぐでないガラス・エンベロープを形成し、次いで前記真っ直ぐでないガラス・エンベロープを低圧水銀蒸気放電灯に組み込む工程を含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本明細書において、ガラス・エンベロープ又はガラス管に関して用いる用語「成形加工（ｆｏｒｍｉｎｇ）」とは、ガラス管をその軟化点まで加熱して所望の形状に曲げ又は形成し直してから冷却することのように、曲げたり再形成することを意味する。また「被膜重量」とは、ランプ製造後に決定または計算される被膜の重量である。更に、「真っ直ぐでないガラス・エンベロープ」とは、これに限定されないが、Ｌ字形または（例えば，Ｕ字形に曲げられた３フィートのＴ８またはＴ１２ランプのような）Ｕ字形のガラス・エンベロープ又はガラス管、周知の円形のガラス・エンベロープ、コンパクト蛍光灯（特に、螺旋状コンパクト蛍光灯）のガラス・エンベロープ、および真っ直ぐな円筒形のガラス・エンベロープではないその他のガラス・エンベロープを含む。コンパクト蛍光灯は周知であり、例えば、米国特許第２，２７９，６３５号、同第３，７６４，８４４号、同第３，８９９，７１２号、同第４，５０３，３６０号、同第５，１２８，５９０号、同第５，２４３，２５６号、１９９５年３月３１日出願の米国特許出願第０８／４１４０７７号、並びに１９９１年１０月２日出願のドイツ国特許出願第ＤＥ４１３３０７７号を参照されたい。
【０００７】
図１は、低圧水銀蒸気放電灯すなわち蛍光灯１０の代表的なガラス・エンベロープまたはガラス管を示す。破断線は一部分が省略されていることを表す。本発明における真っ直ぐでない部分すなわち湾曲部は省略された部分の所にある。蛍光灯１０は光透過性のガラス管またはガラス・エンベロープ１２を有し、ガラス・エンベロープは円形断面または楕円形断面を有するのが好ましい。異なるエンベロープは異なる直径を有することが多い。コンパクト蛍光灯は典型的には１２ｍｍの外径を有し、他の普通のエンベロープは２５および３７ｍｍの直径を有する。ガラス管またはガラス・エンベロープの内面には、複数の希土類蛍光体層が設けられ、好ましくは２〜６層、より好ましくは２〜５層、より好ましくは２〜４層、より好ましくは２または３層設けられる。図１では、希土類蛍光体層１３、１４、１５、１６および１７が示されているが、それより多くても少なくてもよく、但し２層以上とする。公知のように、蛍光体層とガラス管の内面との間には、導電性被膜、プレコート、障壁層、紫外線反射層のような他の被膜を設けることができる。
【０００８】
蛍光灯は両端に取り付けられた口金２０によって密封されている（公知のような他の形式の口金も本発明の放電灯に用いることが出来る）。一対の相隔たる電極構造１８（これは「放電作成手段」を構成する）が口金にそれぞれ取り付けられている。水銀および不活性ガスより成る放電維持充填物２２がガラス・エンベロープ内に封入されている。不活性ガスは典型的には低圧のアルゴンあるいはアルゴンと他の貴ガスとの混合物であり、この不活性ガスは少量の水銀と組合わさって低蒸気圧の動作を生じる。
【０００９】
本発明は周知の様な電極付き蛍光灯に用いることができると共に、放電作成手段として高周波電磁エネルギを供給する構造を有する周知の無電極蛍光灯にも用いることができる。
希土類蛍光体層は希土類蛍光体系（これは典型的には複数の希土類蛍光体のブレンドである）を含有し、ハロリン酸塩蛍光体を含有しない。本発明の放電灯（蛍光灯）はハロリン酸塩蛍光体層を含まない。希土類蛍光体系は周知である。本明細書で用いる「希土類蛍光体系」には、（１）米国特許第５，４０５，７５２号、同第４，０８８，９２３号、同第４，３３，３３０号、同第４，８４７，５３３号、同第４，８０６，８２４号、同第３，９３７，９９８号ならびに同第４，４３１，９４１号に記載されている赤−青−緑色発光蛍光体ブレンドのような三蛍光体系（ｔｒｉｐｈｏｓｈｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ）、および（２）４種または５種の希土類蛍光体を持つ系のような他の数種の希土類蛍光体を持つ蛍光体ブレンドが含まれる。公知のどの希土類蛍光体系を用いてもよい。本発明における各々の希土類蛍光体層は当該分野で従来から知られている希土類蛍光体層であるが、各層は特に薄くされている。従来の希土類蛍光体層の場合のように、本発明の蛍光体層はアルミナ、ピロリン酸カルシウム、公知のある硼酸塩化合物のような非発光粒子を含有していない。
【００１０】
希土類蛍光体層は公知の態様で薄い被膜として、好ましくは真っ直ぐな円筒形の管材に設けられる。被覆手順において、典型的には希土類蛍光体粒子または粉末が重量でブレンドされる。この結果得られた粉末が、次いで、公知の分散剤と共に水のビヒクル（これは公知の他の添加物、例えばアルミナまたはピロリン酸カルシウムの微細な非発光粒子のような密着促進剤を含有していてよい）中に分散される。次いで、増粘剤、典型的にはポリエチレンオキシドが添加される。この懸濁液は、典型的には次いで、所望の厚さまたは被膜重量の被膜を作るのに適切なものになるまで脱イオン水で希釈される。こうして得られた懸濁液はガラス管の内側に被膜として適用され（好ましくは、垂直に保持した管の内部へ上から懸濁液を注ぐか又は該管の中へ下から懸濁液を圧入する）、次いで公知のように乾燥するまで強制空気によって加熱される。最初の薄い被膜または層が設けられた後、付加的な薄い被膜または層を同様なやり方で形成する。各々の被膜または層は次の被膜または層を設ける前に注意深く乾燥させる。各々の被膜または層は同じ蛍光体ブレンドまたは組成物より成り、従って、管に全ての薄い被膜を設けたとき、各々の被膜は同じ蛍光体ブレンドまたは組成物より成る。最後の被膜を設けた後、公知のように結合剤および他の有機成分の焼きだしを行う。その後、真っ直ぐな管をその軟化点まで加熱して、所望の形状に形成すること、例えば螺旋状コンパクト蛍光灯用のガラス・エンベロープを作ることができる。本発明を用いることにより、蛍光体被膜は成形加工の際に成形加工されまたは曲げられる部分がはげ落ちることはない。
【００１１】
各々の希土類蛍光体層は公知のように希土類蛍光体粒子で構成され、好ましくは希土類三蛍光体ブレンドが使用される。本発明で使用される希土類蛍光体粒子は、中央粒度または中央粒径が好ましくは１．５〜９ミクロン、より好ましくは３〜６ミクロン、より好ましくは約４ミクロンであり、また粒子密度が好ましくは４〜５．５ｇ／ｃｍ3 、より好ましくは５ｇ／ｃｍ3 である。ランプ製造後の各々の希土類蛍光体層の厚さは１〜３粒子厚さ（すなわち中央粒度の１〜３倍の厚さ）、より好ましくは１．５〜２．５粒子厚さ、より好ましくは約２粒子厚さである。この意味は次の通りである。例えば中央粒度が４ミクロンである場合に、蛍光体層の厚さが２粒子厚さであるということは、この蛍光体層がほぼ８ミクロンの厚さを持っていることを意味する。また、例えば中央粒度が５ミクロンである場合に、蛍光体層の厚さが３粒子厚さであるということは、この蛍光体層がほぼ１５ミクロンの厚さを持っていることを意味する。粒子が層を形成するとき、粒子同士は詰め込み可能な程度まで接触する。
【００１２】
中央粒度が４ミクロンで、粒子密度が５ｇ／ｃｍ3 である典型的な希土類三蛍光体ブレンドを使用して、２粒子厚さの層を形成した場合、ガラス・エンベロープ上の該層の被膜重量は（理論的気孔率を０．５とすると）約１．３ｍｇ／ｃｍ2 であり、（理論的気孔率を０．７とすると）約１．９ｍｇ／ｃｍ2 である。理論的気孔率は、接触する粒子間に空所または間隙があることを考慮している。中央粒度が４ミクロンで、粒子密度が５ｇ／ｃｍ3 である希土類三蛍光体ブレンドの場合、各層の被膜重量は１〜２ｍｇ／ｃｍ2 、より好ましくは１〜１．８ｍｇ／ｃｍ2 、より好ましくは１．１〜１．５ｍｇ／ｃｍ2 、より好ましくは１．２〜１．３ｍｇ／ｃｍ2 である。他の中央粒度の場合、各層の好ましい被膜重量は、上記の範囲に、該他の中央粒度と４ミクロンとの比を乗算することにより求めることができる。また他の粒子密度の場合、各層の好ましい被膜重量は、上記の範囲に、該他の粒子密度と５ｇ／ｃｍ3 との比を乗算することにより求めることができる。中央粒度と粒子密度の両方が異なる場合では、被膜重量の範囲は両方の計算を行うことによって求めることができる。
【００１３】
本発明では薄い蛍光体層は、全体の被膜厚さがアークによって発生された紫外光をほぼ全て吸収するのに充分な厚さになるまで積み重ねられる。この厚さは典型的には４〜８粒子厚さ、好ましくは約６粒子厚さである。希土類蛍光体層は、好ましくは２〜６層、より好ましくは２〜５層、より好ましくは２〜４層、より好ましくは２または３層設けられる。各々が約２粒子厚さである３層の希土類蛍光体層が設けられた場合、全体の被膜厚さは約６粒子厚さになる。全体の被膜厚さは、最も急激な湾曲部の外側で引き伸ばされた場合でも約４〜６粒子厚さに留まるようにすべきである。中央粒度が４ミクロンで、粒子密度が５ｇ／ｃｍ3 である希土類三蛍光体ブレンドを使用する場合、全体の被膜重量は好ましくは少なくとも２．６ｍｇ／ｃｍ2 、より好ましくは少なくとも３ｍｇ／ｃｍ2 、より好ましくは少なくとも３．５ｍｇ／ｃｍ2 である。他の中央粒度または粒子密度を使用する場合、全体の被膜重量はそれらに正比例する。中央粒度が４ミクロンで、粒子密度が５ｇ／ｃｍ3 である希土類三蛍光体ブレンドを使用する場合、各層の被膜重量が１．２〜１．３ｍｇ／ｃｍ2 である３層の蛍光体層を設けることは、全体の被膜重量が３．５〜３．９ｍｇ／ｃｍ2 になるので有効である。
【００１４】
本発明は、真っ直ぐな管を曲げて、内側の曲率半径が６５ｃｍ未満、より好ましくは３０ｃｍ未満、より好ましくは１５ｃｍ未満、より好ましくは７ｃｍ未満、より好ましくは３ｃｍ未満、より好ましくは１５ｍｍ未満、より好ましくは７ｍｍ未満、より好ましくは３ｍｍ未満、より好ましくは１．５ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満である湾曲部を作る場合における剥がれ又ははげ落ちを防止するのに特に有用である。
【００１５】
個々の蛍光体層は、その厚さが１〜２粒子厚さ又は１〜３粒子厚さである場合、曲げるのに充分な可撓性を有していると信じられる。４〜６粒子厚さの場合は、曲げるのには堅くなり過ぎる。曲げるときに、薄い蛍光体層の中の粒子が互いの周りを回転することができる。各々の蛍光体層の中の粒子はガラス管またはその下の蛍光体層の曲げに追従することができ、蛍光体層自身は別々に被覆されて乾燥されているので互いに分離していて、曲げ加工の際に互いに僅かに滑ることができ、従って剥がれ落ちることが避けられる。
【００１６】
本発明はコンパクト蛍光灯の製造、特に図２および図３に示されているような多量の成形加工を必要とする螺旋状コンパクト蛍光灯の製造に特に有用である。図２および図３において、螺旋状コンパクト蛍光灯３０は二重の螺旋状にコイル巻きしたランプ・エンベロープまたは管３２を有する。管の端部３２ａおよび３２ｂがハウジング部材３４の頂部３６に挿入されている。端部３２ａおよび３２ｂ内には電極３８が配置されており、電極はハウジング部材３４内に取り付けられた安定器４０に電気的に結合されている。
【００１７】
以下に示す実施例は本発明の種々の面を更に例示する。
【００１８】
【実施例】
複数の真っ直ぐな管を、中央粒度が４ミクロン且つ粒子密度が５ｇ／ｃｍ3 の希土類三蛍光体ブレンドで被覆した。次いで、これらの管を螺旋状コンパクト蛍光灯に成形加工した。被覆した薄い蛍光体層の被膜重量は１．５〜２．０ｍｇ／ｃｍ2 であった。２層、３層、４層およびそれ以上の層数の薄い蛍光体層を設けた管を成形加工したとき、螺旋状にコイル巻きしたランプの頂部の領域における曲率半径が１／８インチの湾曲部でさえも蛍光体被膜の剥がれは殆ど又は全く観察されなかった。これは、全体の蛍光体被膜重量が５〜６ｍｇ／ｃｍ2 である場合でも生じた。単一の蛍光体層を設けた場合、約２．６ｍｇ／ｃｍ2 の被膜重量でも管から被膜がかなりはげ落ちた。この単一層の場合、被膜重量を上記の値より高くすることは出来ない、というのは、そのように高くすると、管を曲げた領域におけるランプの大部分にわたって蛍光体のかなり大きな損失を生じるからである。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様を図示し説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内で種々の変更および変形をなし得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による低圧水銀蒸気放電灯のガラス・エンベロープを一部破断して示す部分断面正面図である。
【図２】本発明が適用される螺旋状コンパクト蛍光灯を示す部分破断正面図である。
【図３】図２の螺旋状コンパクト蛍光灯の上面図である。
【符号の説明】
１０    低圧水銀蒸気放電灯
１２    光透過性のガラス・エンベロープ
１３、１４、１５、１６、１７    希土類蛍光体層
１８    電極構造
２０    口金
２２    放電維持充填物
３０    螺旋状コンパクト蛍光灯
３２    ランプ・エンベロープ
３４    ハウジング部材
３８    電極
４０    安定器
【図１】
0003934736.tif 000002
【図２】
0003934736.tif 000003
【図３】
0003934736.tif 000004