(57)【要約】【課題】簡単な構成で管端部の黒化を抑制することができる蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】  内面に蛍光体が塗布されたガラスバルブ１０と；０．０１〜３．０vol％の酸素と残部が希ガスとからなり、前記ガラスバルブ１０内に２１０〜４００Paの圧力となるように封入された放電媒体と；酸化錫を主成分とし、前記ガラスバルブの内面側に形成された透明導電性膜１１と；前記ガラスバルブ１０内に封入された水銀と；前記ガラスバルブ１０内に放電を生起させるように配設された放電生起手段２０と；を具備していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体が塗布されたガラスバルブと；
０．０１〜３．０vol％の酸素と残部が希ガスとからなり、前記ガラスバルブ内に２１０〜４００Paの圧力となるように封入された放電媒体と；
酸化錫を主成分とし、前記ガラスバルブの内面側に形成された透明導電性膜と；
前記ガラスバルブ内に封入された水銀と；
前記ガラスバルブ内に放電を生起させるように配設された放電生起手段と；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光ランプと；
この蛍光ランプが取付けられた照明器具と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスバルブ内面に透明導電性膜を塗布した蛍光ランプ、およびこの蛍光ランプを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体膜とガラスバルブの間に酸化錫を主体とした透明導電性膜を形成したラピッドスタート形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
このラピッドスタート形蛍光ランプは、透明導電性膜が形成されていないスタータ式の一般形蛍光ランプに比べて始動性が改善されている。
【０００４】
しかし、ラピッドスタート形蛍光ランプは透明導電性膜に起因して電極近傍が黒く変色しやすいという問題がある。
【０００５】
この黒化の原因の一つとしては、交流電力でランプを点灯させているときに、極性の反転に伴って電極と透明導電性膜との間で微放電が生じ、透明導電性膜が変質すると考えられている。
【０００６】
また別の原因として、電極近傍の蛍光体膜の上に水銀が付着していると、この水銀が微放電の通路となり、このため水銀と接している蛍光体が微放電の高エネルギーにより破壊されたり、水銀と反応したり、さらにはこの水銀と透明導電性膜が反応したりして黒化が発生すると言われている。
これに対し透明導電性膜の管端部および管中央部の管軸方向の抵抗値および膜厚を規定することによって、この黒化を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３２０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術のように管軸方向の抵抗値を規定したとしても、ランプの点灯中に水銀イオンと酸化錫の酸素とが結合し、酸化錫から酸素が脱離することによって、透明導電性膜中にホールが形成されて抵抗値が変化してしまう。透明導電性膜にホールが形成されるとホール周囲の抵抗値が上昇し、微放電エネルギーが高まることによって透明導電性膜の黒化が促進される。
このように、上記従来技術のラピッドスタート形蛍光ランプでは、黒化現象を抑制する手段としては不十分であった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で管端部の黒化を抑制することができる蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明装置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】
【０００９】
請求項１記載の蛍光ランプは、内面に蛍光体が塗布されたガラスバルブと；０．０１〜３．０vol％の酸素と残部が希ガスとからなり、前記ガラスバルブ内に２１０〜４００Paの圧力となるように封入された放電媒体と；酸化錫を主成分とし、前記ガラスバルブの内面側に形成された透明導電性膜と；前記ガラスバルブ内に封入された水銀と；前記ガラスバルブ内に放電を生起させるように配設された放電生起手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１０】
ガラスバルブは、環形状、長尺状の直管でもよい。管長は、例えば５００ｍｍ以上、６００ｍｍ以上、８００ｍｍ以上、１０００ｍｍ以上などが許容される。なお、ここでいう管長とは、直管形蛍光ランプにおいてJIS C 7617-2で定義される一端の口金端面から他端の口金端面までの距離または屈曲形成前の直管状バルブの長さをいう。
【００１１】
透明導電性膜は、導電性を有しており、可視光を透過する被膜である。また、酸化錫を主体として構成され、添加剤、未分解の化合物がその他の構成物質として含まれる他、一部還元された金属あるいは不純物を適当に含有していてもよい。
【００１２】
なお、添加剤は導電性を付与するとともに透明導電性膜の抵抗値を調整するものであってもよい。
【００１３】
放電媒体の封入圧力は、室温（約２５℃）における圧力として定義したものである。
【００１４】
請求項２記載の照明装置は、請求項１に記載の蛍光ランプと；この蛍光ランプが取付けられた照明器具と；を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の蛍光ランプによれば、管端部の黒化を抑制する事ができる。  
請求項２記載の照明装置によれば、請求項１に記載の蛍光ランプの作用を有する照明装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、蛍光ランプの全体を示した一部切り欠き正面図である。
【００１８】
蛍光ランプ１は、長尺状のガラスバルブ１０を有し、ガラスバルブ１０の内面には透明導電性膜１１、保護膜１２、蛍光体膜１３が順次形成されている。ガラスバルブ１０の両端部は放電生起手段としての電極２０が封装されている。電極２０は、ステム２１、ステム２１から導出された図示しない一対のアウターウエルズ、このアウターウエルズに接続されてステム２１によって封着支持された一対のインナーウエルズ２３、２３およびこのインナーウエルズ２３、２３に支持されるフィラメント２４からなる。フィラメント２４には、酸化バリウム（BaO）等からなる熱電子放射性物質が担持されている。
【００１９】
また、このガラスバルブ１０の両端部には、アウターウエルズに接続された一対の接続ピン３０、３０を備えた口金３１が被着されている。
【００２０】
蛍光体層１３に使用する蛍光体は、紫外線を吸収して、可視光を発する物質であれば、どのようなものであってもよい。このような蛍光体としては、例えば、２価のユーロピウム付活アルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体、セリウム、テルビウム共付活リン酸ランタン蛍光体（LaPO4：Ce，Tb）、および３価のユーロピム付活酸化イットリウム蛍光体（Y2O3：Eu）のような３波長発光形の蛍光体、或いはハロリン酸塩蛍光体のような白色発光形の蛍光体を使用することができる。なお、蛍光体は、用途によって適宜選択して使用することができ、またアルミナ、シリカ、ボレートなどの結着剤を使用する事ができる。
【００２１】
保護膜１２としては金属酸化物微粒子から構成したものが好適であり、金属酸化物微粒子には、アルミナ（Al2O3）の他にシリカ（SiO2）や酸化チタン（TiO2）など周知のものを用いることが可能である。
【００２２】
透明導電性膜１１は、ガラスバルブ１０の両端から管壁に沿って形成されている。
【００２３】
放電媒体は、水銀、希ガス、酸素から構成されている。水銀は、アマルガム或いは液体水銀の形で封入することが可能である。アマルガムとしては、亜鉛（Zn）、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)などの中から選ばれた少なくとも１種の金属と水銀(Hg)との合金を用いることができる。
【００２４】
また、点灯直後に光束を速く安定させるために放電容器内に補助アマルガムを封入してもよい。この場合補助アマルガムは、放電電極に近接した位置に配設することが好ましい。
【００２５】
希ガスは、放電開始を容易にするために使用されるもので、一般的には放電容器を透過しなければ特に限定されないが、アルゴン（Ａｒ）を主体とするのが好ましいが、この他にネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）またはキセノン（Ｘｅ）を適宜混合してもよい。
【００２６】
なお、本実施形態では放電媒体として酸素を０．０１〜３．０vol％含んでおり、放電媒体が２８０〜３６０Paの圧力でガラスバルブに封入されている。
【００２７】
次に透明導電性膜１１の形成方法について説明する。
【００２８】
透明導電性膜１１は、有機錫、例えば（ＣＨ３）２ＳｎＣｌ２の溶液をバルブ１０の内側に塗布し、このガラスバルブ１０を加熱すると上記有機錫が化学反応することにより透明導電性膜１１が形成される。つまり、上記（ＣＨ３）２ＳｎＣｌ２は加熱によりＳｎと２ＣＨ３Ｃｌとに分解される。一方、ガラスバルブ１０を加熱すると、バルブ材料からＮa２Ｏが析出し、上記加熱によって生成されたＣｌと化学的に安定したＮａＣｌが生成される。このため、ＳｎとＯ２との反応が促されバルブ１０内面に導電性のＳｎＯ２被膜が形成される。
【００２９】
この反応は温度に依存しており温度が高いほど反応は促進される。このため、バルブ１０の加熱を制御することによってＳｎＯ２被膜の形成を制御することができる。例えば、端部側に比べて管中央部の温度を高くすることによって管中央部のＳｎＯ２被膜の量を多くすることができる。このように、温度を制御することによって導電膜の形成および導電膜の電気抵抗値を制御することができる。
【００３０】
図２は、本実施形態のガラスバルブ１０の各位置における透明導電性膜１１の抵抗値を示している。実線が本願発明に係る蛍光ランプ１の抵抗値を示している。ここで、透明導電性膜１１の抵抗値はガラスバルブ１０の軸方向の５０ｍｍ間の抵抗をマルチメータで測定した値である。
【００３１】
このように、管長Ｌの両端側の抵抗値を上げることによって始動性を良好にする事ができる。
【００３２】
一般形蛍光ランプでは点灯始動時に、フィラメントから対向するフィラメントへ向かって放電が発生する。一方、透明導電性膜１１が形成されているラピッドスタート式の蛍光ランプはフィラメントから管壁に向かって微放電が発生する。ラピッドスタート式の蛍光ランプは、この微放電のエネルギーが大きい程管端部に黒化が発生するものと考えられる。
【００３３】
ところで、ラピッドスタート形蛍光ランプは、点灯中に放電空間内に水銀イオンが発生し、この水銀イオンが透明導電性膜の主成分である酸化錫の酸素と結合する。
【００３４】
そして、水銀イオンは酸素と結合して酸化水銀を形成するとともに、酸化錫から脱離した酸素は、ランプを消灯しても水銀イオンによって還元された錫とは結合しなくなる。
【００３５】
つまり、ランプ点灯にともない酸化錫から酸素が脱離することによって酸素欠陥が形成されるが、この酸素欠陥はランプ点灯中常に増加することになる。
【００３６】
そして、酸化錫に形成された酸素欠陥の周囲は、抵抗が増加することになり透明導電性膜の抵抗値が全体として増加することになる。
【００３７】
このため、フィラメントから管壁に向かう微放電のエネルギーが大きくなり、黒化が発生しやすくなる。
【００３８】
さらに、本実施形態のように管端部に比べ管中央部に酸化錫を多く形成することによって、ガラスバルブの両端側に比べて中央側の抵抗値を下げて黒化を抑制したラピッドスタート形蛍光ランプの場合には、酸化錫の多い管中央部において水銀イオンが酸化錫の酸素と結合しやすくなり、管端部に比べて管中央部に形成した透明導電性膜の抵抗値が増加し易くなる。
【００３９】
つまり、一端側から他端側にかけて変化を付けていた透明導電性膜の抵抗値がランプ点灯に伴い平均化され、黒化を抑制する効果が低下していくことになる。
【００４０】
本願発明者は、このようにラピッドスタート形蛍光ランプが黒化するという課題に対して検討した結果、ガラスバルブに少量の酸素を封入することによって、黒化を大幅に抑制することができることを見出した。
【００４１】
そして、ガラスバルブに封入する酸素の封入量を検討した結果、０．０１〜３．０vol％の酸素と残部が水銀および希ガスとからなる放電媒体を２１０〜４００Paの圧力となるようにガラスバルブに封入すると黒化抑制の効果を得ることができることが明らかとなった。
【００４２】
以下の表１に酸素の封入量と黒化抑制の効果の関係を示す。なお、酸素の封入量とは放電媒体に対する酸素の体積比であり、放電媒体の封入圧は３２０Ｐａである。
【表１】
2009158242.tif 000003
【００４３】
蛍光ランプに封入する放電媒体の封入圧力は、２１０〜４００Paが最適であるが、好ましくは２８０〜３６０Ｐａが望ましい。封入圧力が４００Ｐａを超えると始動電圧が大きくなり始動性が悪くなり、２１０Ｐａ以下になるとフィラメントに塗布した電子放射性物質が蒸発し易くなり寿命が著しく低下する。
【００４４】
そして、放電媒体を３２０Ｐａで封入した蛍光ランプにおいて表１から明らかなように０．０１〜３．０vol％において黒化抑制に効果があり、０．０１vol％未満、および３．０vol％よりも大きい範囲では黒化抑制効果がなかった。
【００４５】
なお、本実験の結果は封入圧力２１０〜４００Paにおいて同様の結果となることが確かめられた。
【００４６】
黒化抑制効果は、酸素を封入していない以外は同条件のラピッドスタート形蛍光ランプを用い、６０００時間点灯後のランプの黒化状態を比較した。
【００４７】
比較は目視で行い、黒化の抑制が確認できるものは○、ほとんど変化しないものは△、黒化が同程度かまたは黒化が大きいものは×とした。
【００４８】
ガラスバルブに放電媒体の一部として酸素を封入することによって、黒化が抑制される詳しいメカニズムは不明であるが次のように考えることができる。
【００４９】
まず、封入された酸素（O2）は、放電のエネルギーによってオゾン(O3)となり、透明導電性膜の表面を覆う。そして、このオゾン (O3) は酸化錫に酸素欠陥が生じたときには錫と結合し酸化錫を形成するか、あるいは水銀イオンと反応し酸素欠陥の形成を抑制する。
【００５０】
このように、結果として封入した酸素が水銀イオンによる酸化錫の還元を抑制し、酸化錫の酸素欠陥を抑制することによって透明導電性膜の抵抗値の増加を抑制し黒化を抑制することができる。
【００５１】
そして、酸素の封入量が０．０１vol％以下になると必要な酸素量が不足し、黒化抑制効果がほとんどみられなくなると考えられる。
【００５２】
一方、酸素の封入量が３．０vol％よりも大きい範囲で黒化が大きくなった理由としては、ガラスバルブ内の過剰な酸素が水銀と結合し酸化水銀を形成したためと考えられる。
【００５３】
なお、上記実施形態では直管状のガラスバルブを用いた蛍光ランプについて説明したが、環形、Ｕ字形状、角形形状、コンパクト形の蛍光ランプにも適用することができる。
【００５４】
また、保護膜を形成しない構成のランプにも適用することができる。
【００５５】
図３は、本実施の形態に係る照明装置を示す正面図である。図に示す照明装置Dは天井直付け形の照明器具であって、図中D１は照明器具本体で、この
本体D１には天井面などの構造体への取付具（図示しない。）、電源接続機構や安定器D２などの点灯装置が収納され、この本体D１の下方には一対のランプソケットD３、D３が取付けられ、その間に蛍光ランプ１０が装着されている。この蛍光ランプ１０はソケットD３、D３に支持されているとともに、安定器D２およびソケットD３、D３を介して給電され、安定的に点灯される。
なお、本発明は上記の実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】蛍光ランプの全体を示した一部切り欠き正面図。
【図２】蛍光ランプの各位置とその位置における透明導電性膜の抵抗値との関係図。
【図３】本実施の形態に係る照明装置を示す正面図。
【符号の説明】
【００５７】
１    蛍光ランプ
１０  ガラスバルブ
１１  透明導電性膜
１３  蛍光体層
２０  電極
Ｄ    照明装置
Ｄ１  照明器具本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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