JP3343363B2 - 管 球 - Google Patents

管 球

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JP3343363B2
JP3343363B2 JP19146991A JP19146991A JP3343363B2 JP 3343363 B2 JP3343363 B2 JP 3343363B2 JP 19146991 A JP19146991 A JP 19146991A JP 19146991 A JP19146991 A JP 19146991A JP 3343363 B2 JP3343363 B2 JP 3343363B2
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暢宏 田村
秀徳 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、けい光ランプや白熱電
球などの管球において、バルブ内の不純物の浄化対策技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、ラピッドスタ−ト形けい光ランプ
のけい光体として、3波長発光形けい光体が使用されて
いる。ラピッドスタ−ト形けい光ランプは、発光管バル
ブの内面に透明性導電被膜(EC膜=ネサ膜)を形成
し、このEC膜の内面にけい光体被膜を形成して構成さ
れており、上記ネサ膜が管壁抵抗を減じる役割を果たす
ので始動が容易であるという特質をもっている。そして
けい光体として3波長発光形けい光体を用いると、高輝
度および高演色性を得ることができる利点がある。しか
しながら、この種のラピッドスタ−ト形けい光ランプに
おいては、ランプの点灯開始電圧Vs が高くなるものが
みられる。
【0003】点灯開始電圧が高くなる原因は種々挙げら
れるが、その1つにバルブ内の不純ガスが影響すること
が考えられる。通常けい光ランプは、バルブ内に炭酸ガ
スCOや一酸化炭素CO2 および水分H2 Oなどの不純
物が存在すると点灯開始電圧Vs が高くなることが判っ
ている。
【0004】このため、ランプを製造する工程でバルブ
内に不純ガスが残らないように種々の対策がなされてお
り、バルブ壁やマウント構成部材を加熱したり、ガス置
換などの方法でこれらバルブ壁やマウント構成部材に付
着、吸着されていた不純物を放出させたり、けい光体に
不純物が付着、吸着されることがないように注意してい
る。しかしながら、これらの対策は万全とはいえず、点
灯中にバルブ壁やマウント構成部材などから不純物が叩
き出される場合があり、さらには電極に塗布したバリウ
ムBaなどの電子放射物質(エミッタ−)を加熱して活
性化した場合にこのエミッタ−からCOやCO2 および
2 Oが放出される場合がある。したがって、バルブ内
にCOやCO2 が放出されるのを完全に避けるのは不可
能である。
【0005】一方、白熱電球、例えば交通信号灯に用い
る電球などの場合、排気状態の微妙な変化により寿命特
性が大幅に低下するランプがみられる。白熱電球の場合
は、バルブ内に水分H2 Oが残留していると、フィラン
メントがウオータサイクルを起こして早期断線を招く不
具合がある。このようなウオータサイクルを防止するた
めゲッターなどを用いているが、水分の吸着性能が充分
でなく、また高価であるなどの不具合がある。
【0006】なお、白熱電球の場合、酸素や窒素あるい
はCOやCO2 が残留していても、その残留量が少なけ
ればたいして影響が少ないが、水分H2 Oの残留は僅か
でも避けたい要求がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、けい光ラン
プおよび白熱電球のいづれの管球であっても、バルブ内
に不純物が残留していると、始動電圧の上昇や寿命特性
の低下などの不具合があり、このような不純物の残留を
解消したいという要求がある。
【0008】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、バルブ内にCOや
CO2 およびH2 Oなどの不純物が残留しないようにし
た管球を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の管球は、
バルブのほぼ全内表面に、粒子径が44〜74μmの還
元鉄粉に対する帯電傾向が+3.0μC/g以上であっ
て、比表面積が100m 2 /g以上の超微粒子からなる
粉体を付設したことを特徴とする。請求項2記載の管球
は、請求項1記載の粉体は、バルブのほぼ全内表面に形
成されたけい光体被膜のけい光体粉末表面に付着されて
いることを特徴とする。請求項3記載の管球は、請求項
1あるいは2記載の粉体は、20重量%の水溶液におけ
るpHが9以上であることを特徴とする。請求項4記載
の管球は、請求項1ないし3いずれか一記載の粉体は、
Mg、Ca、Sr、Ba、Znのうち少なくとも一種の
酸化物からなることを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1記載の管球によれば、粒子径が44〜
74μmの還元鉄粉に対する帯電傾向が+3.0μC/
g以上であって、比表面積が100m 2 /g以上の超微
粒子からなる粉体はバルブ内の不純物を吸着し、バルブ
内にCOやCO2 およびH2 Oなどを残留させなくす
る。このため、白熱電球の場合は寿命特性が向上する。
また、請求項2記載のようにバルブのほぼ全内表面にけ
い光体被膜が形成された管球がけい光ランプの場合は始
動電圧を下げることができ、
【0011】請求項3記載の管球によれば、20重量%
の水溶液におけるpHが9以上となる粉体がバルブ内の
不純物を吸着し、バルブ内にCOやCO2 およびH2
などを残留させなくする。この場合も、けい光ランプに
適用すれば始動電圧を下げることができ、また白熱電球
に用いると寿命特性が向上する。また、請求項4記載の
管球によれば、粉体はMg、Ca、Sr、Ba、Znの
うち少なくとも一種の酸化物からなるものであるので、
請求項1で規定する帯電傾向を容易に得ることができ
る。
【0012】
【実施例】以下本発明について、図1ないし図4にもと
づき第1の実施例を説明する。
【0013】図面は直管形ラピッドスタート形けい光ラ
ンプを示し、1はガラスバルブである。バルブ1の両端
はフレアステム2、2により気密に閉塞されており、こ
れらステム2、2にはそれぞれ一対のリード線3…が気
密に貫通されている。
【0014】両ステム2、2の各リード線3、3間には
タングステン等からなる熱陰極、すなわちフィラメント
4、4が掛け渡されている。なお、フィラメント4、4
には図示しないが酸化バリウムなどの電子放射物質が塗
布されている。
【0015】上記バルブ1の内面には、酸化錫などのよ
うな透明性導電膜(EC膜=ネサ膜)5が形成されてお
り、この透明性導電膜5の表面にはけい光体被膜6が形
成されている。このけい光体被膜6は3波長発光けい光
体を用いており、具体的には、Y2 3 :Eu(赤
色)、(Re,Tb,Ce)・(P,Si)O4 (緑
色)(但しReは希土類元素)およびBaMg2 Al11
27:Eu(青色)の各けい光体粉末を混合して構成さ
れている。
【0016】上記けい光体には、比表面積が100m2
/g以上の金属酸化物の超微粒子が付着されている。す
なわち、図1の(B)図に示すように、けい光体粉末1
0の表面には、例えばMgOなどの金属酸化物の粉末2
0が付着されており、この粉体20は、比表面積が10
0m2 /g以上とされており、これにより金属酸化物の
粉末20は帯電傾向が+3.0μC/g以上の粉体、ま
たは20重量%の水溶液におけるpHが9以上(アルカ
リ性)とされている。
【0017】なお、図2に示すように、金属酸化物の帯
電傾向は種類により正に帯電する性質および負に帯電す
る性質をもっており、MgOは正に帯電されるが、Si
2は負に帯電される傾向がある。そして、Mgに代わ
って、Ca、Sr、Ba、Znの各酸化物の中から選ば
れた少なくとも1種の金属酸化物は、帯電傾向が正の性
質がある。また、SiO2 に代わって、Sn、Ti、G
e、Ta、Nb、V、Moの各酸化物の中から選ばれた
少なくとも一種は、帯電傾向が負の性質をもつ。
【0018】本実施例の場合は、帯電傾向がプラスの性
質をもち、しかも粒子径が44〜74μmの還元鉄粉に
対する帯電傾向が+3.0μC/g以上の粉体20を用
いている。
【0019】このような粉体20は、20重量%の水溶
液に溶かした場合のpHが9以上(アルカリ性)となる
性質を有している。なお、pHが7以上でアルカリ性、
pHが7未満で酸性とされている。なお、バルブ1内に
は、所定量の水銀と、アルゴン等の希ガスが封入されて
いる。
【0020】このような構成のけい光ランプは、バルブ
1の内面に形成したけい光体被膜6のけい光体10に、
粒子径が44〜74μmの還元鉄粉に対する帯電傾向が
+3.0μC/g以上の電荷を帯びた粉体20、例えば
MgOを付着させている。MgOはCOやCO2 および
2 Oを吸着する性質が強いが540℃で解離する性質
があり、けい光体に混ぜた場合吸着されているCOやC
2 およびH2 Oは、けい光体被膜のベ−キング工程で
放出されてバルブ1内はクリーンになり、その後の封止
工程後に、主としてMgO粉体20がバルブ1内に残留
しているCOやCO2 およびH2 Oの不純物を吸着して
ゲッター機能を奏する。これは、MgOに吸着された−
OH基とCO2 が反応して、表面でMg(OH)やMg
CO3 の化合物が生成されるためと推測される。このた
め、バルブ1内に不純物が浮遊した状態で残らないか
ら、始動電圧Vsを引き下げることができ、始動が容易
になる。
【0021】図3には40Wのラピッドスタ−ト形けい
光ランプについて、MgOの粉末を用いて帯電傾向と始
動電圧Vsとの関係を測定した結果を示す。この測定結
果から、粒子径が44〜74μmの還元鉄粉に対する帯
電傾向が+3.0μC/g以上の電荷を帯びた粉体20
を用いると、始動電圧Vsを低くすることができ、始動
が容易になることが判明した。
【0022】また、図4には同じく40Wのラピッドス
タ−ト形けい光ランプについて、MgOの粉末を用いて
pH値と始動電圧Vsとの関係を測定した結果を示す。
この測定結果から、pHが9以上の粉体20を用いた場
合に、始動電圧Vsを低くすることができ、始動が容易
になることが判明した。
【0023】なお、比表面積は100m2 /g以上とさ
れており、これ以上であれば表面積が大きいので不純物
の吸着が良好になり、これ未満の場合は充分な効果を期
待することができない。次に、図5ないし図8に示す第
2の実施例について説明する。
【0024】第2の実施例は白熱電球、例えば交通信号
灯用の電球を示し、30はR形のバルブである。バルブ
30の一端首部はステム31で閉塞されており、このス
テム31には一対のリード線32、32が気密に貫通さ
れている。これらリード線32、32の内端部には、フ
ィラメント33が掛け渡されており、このフィラメント
33は、中央部がアンカーワイヤ34により支持されて
いる。バルブ30の首部には口金35が被着されてい
る。
【0025】バルブ30の内面には白色の光拡散膜36
が形成されており、この光拡散膜36はバルブ30の内
面にシリカSiO2 の粉末37を静電塗装などの手段で
付着させることにより形成されている。
【0026】そして、本実施例の場合、光拡散膜36に
は、図5の(B)図に示すように、シリカ粉末37に加
えて、例えばMgOなどの金属酸化物の粉末40が1重
量%の割合で混在されており、この粉体40は、比表面
積が100m2 /g以上とされており、これにより金属
酸化物の粉末40は帯電傾向が+3.0μC/g以上の
粉体、またはpHが9以上(アルカリ性)とされてい
る。
【0027】このような構成の白熱電球の場合、バルブ
30の内面に形成した光拡散膜36のシリカ粉末中に、
粒子径が44〜74μmの還元鉄粉に対する帯電傾向が
+3.0μC/g以上の電荷を帯びたMgO粉末を付着
させたので、このMgO粉体40がバルブ1内に残留し
ている不純物、特にH2 Oを吸着してゲッター機能を奏
する。このため、バルブ1内にH2 Oが残留しないか
ら、ウオータサイクルを発生差せず、フィラメントが長
寿命になる。
【0028】図6は60Wの白熱電球に適用した場合
の、MgO粉体40の比表面積とランプ寿命との関係を
測定したものである。この測定結果より、粉体40の比
表面積は100m2 /g以上でないと効果が低いことが
判った。これは表面積は小さいと、不純物との接触面積
が小さいので、吸着性能が低くなるものと考えられる。
よってMgO粉体40の比表面積は100m2 /g以上
を必要とする。
【0029】図7は、シリカ粉末中に混入された金属酸
化物の帯電傾向とランプ寿命との関係を測定した結果を
示す。金属酸化物の帯電傾向は図2に示す通りであり、
Mg、Ca、Sr、Ba、Znの各酸化物は帯電傾向が
正の性質があり、逆に、Si、Sn、Ti、Ge、T
a、Nb、V、Moの各酸化物は、帯電傾向が負の性質
をもつ。
【0030】このような各酸化物を選んで、帯電傾向と
ランプ寿命との関係を測定すると図7に示す通り、帯電
傾向は−3.0μC/g以下か、または+3.0μC/
g以上に電荷を帯びている方が良いことが判った。つま
り、帯電傾向が−3.0μC/gを越えかつ+3.0μ
C/g未満の場合は、帯電傾向が中性であるため水分H
2 Oを取り込む力が弱く、したがってバルブ内に不純物
が残留すると考えられる。
【0031】これに対し、還元鉄粉に対する帯電傾向が
−3.0μC/g以下の場合、または+3.0μC/g
以上の場合は、帯電傾向が偏るので電荷による水分H2
Oを吸着する性能が高くなり、バルブ内にH2 Oを残留
させないから寿命が延びるものと考えられる。また、図
8は金属酸化物のpH値とランプ寿命との関係を測定し
た結果を示す。
【0032】pH値の異なる金属酸化物を選んで、pH
値とランプ寿命との関係を測定すると、pH値が5以下
(酸性)か、または9以上(アルカリ性)である方が良
い結果を得られることが判った。pH値が5以下、また
は9以上であると、酸性およびアルカリ性がともに強い
ので水分H2 Oを吸着する力が強く、したがってバルブ
内にH2 Oを残留させないようになり、このため寿命が
延びるものと考えられる。
【0033】以上の説明から理解できる通り、けい光ラ
ンプおよび白熱電球に共通していえることは、バルブ内
に、比表面積が100m2 /g以上の粉体であり、この
粉体は粒子径が44〜74μmの還元鉄粉に対する帯電
傾向が+3.0μC/g以上であり、または20重量%
の水溶液におけるpH値が9以上(アルカリ性)であれ
ば、バルブ内の不純物を吸着するゲッター作用を奏し、
けい光ランプに対しては始動特性の改善に有効であり、
白熱電球の場合は寿命特性の改善に有効となる。
【0034】また、上記の範囲に加えて、帯電傾向が−
3.0μC/g以下、または20重量%の水溶液におけ
るpH値が5以下(酸性)の場合でも、バルブ内の水分
を吸着するゲッター作用を奏し、白熱電球において寿命
特性の改善に有効となる。なお、本発明は上記の実施例
に制約されるものではない。
【0035】すなわち、本発明のけい光ランプは、ラピ
ッドスタート形けい光ランプに限らず、通常のけい光ラ
ンプであってもよく、ランプ形状も直管形、環形、コン
パクト屈曲形など種々の形状の場合に実施可能である。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明の1番目によ
れば、帯電傾向が+3.0μC/g以上の粉体がバルブ
内のCOやCO2 およびH2 Oなどを吸着して残留させ
なくするから、けい光ランプの場合は始動電圧を下げる
ことができ、また白熱電球の場合は寿命特性が向上す
る。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示し、(A)図はラピ
ッドスタ−ト形けい光ランプの断面図、(B)図はけい
光体にMgO粉末を付着させた状態を示す模式図。
【図2】金属酸化物粉末の帯電傾向を示す図。
【図3】金属酸化物粉末の帯電傾向とけい光ランプの始
動電圧の関係を示す特性図。
【図4】金属酸化物粉末のpH値とけい光ランプの始動
電圧の関係を示す特性図。
【図5】本発明の第2の実施例を示し、(A)図は白熱
電球の断面図、(B)図は拡散膜にMgO粉末を混入さ
せた状態を示す模式図。
【図6】金属酸化物粉末の比表面積とランプ寿命との関
係を示す特性図。
【図7】金属酸化物粉末の帯電傾向とランプ寿命との関
係を示す特性図。
【図8】金属酸化物粉末のpH値とランプ寿命との関係
を示す特性図。
【符号の説明】
1…バルブ、2…ステム、3…リード線、4…電極、5
…ネサ膜、6…けい光体被膜、10…けい光体、20…
MgO粉末、30…バルブ、33…フィラメント、36
…光拡散膜、27…シリカ粉末、40…MgO粉末。
フロントページの続き (72)発明者 玉谷 正昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−138852(JP,A) 特開 平1−14862(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/26 H01J 61/35 H01K 1/32 H01K 1/54

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブのほぼ全内表面に、粒子径が44
    〜74μmの還元鉄粉に対する帯電傾向が+3.0μC
    /g以上であって、比表面積が100m 2 /g以上の超
    微粒子からなる粉体を付設したことを特徴とする管球。
  2. 【請求項2】 上記粉体は、バルブのほぼ全内表面に形
    成されたけい光体被膜のけい光体粉末表面に付着されて
    いることを特徴とする請求項1記載の管球。
  3. 【請求項3】 上記粉体は、20重量%の水溶液におけ
    るpHが9以上であることを特徴とする請求1または2
    記載の管球。
  4. 【請求項4】 上記粉体は、Mg、Ca、Sr、Ba、
    Znのうち少なくとも一種の酸化物からなることを特徴
    とする請求項1ないし3いずれか一記載の管球。
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