JPH0785842A - ラピッドスタート形けい光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】黒化や黄斑現象の発生を防止して寿命特性が向
上するラピッドスタ−ト形けい光ランプを提供する。 【構成】バルブ１の内面に透明導電被膜３を形成すると
ともに、この導電被膜の内面にけい光体被膜２を形成し
たラピッドスタート形けい光ランプにおいて、上記けい
光体被膜は２層構造とし、表層側の第２のけい光体層２
２は導電被膜側の第１のけい光体層２１に比べて、接触
帯電傾向を相対的にプラス側にしたことを特徴とする。 【作用】第２のけい光体層は水銀イオンを静電気的に反
発して電荷の蓄積量を低減し、第１のけい光体層は絶縁
耐圧が高いから絶縁破壊を防止し、全体として水銀粒と
導電被膜の間の電位差を小さくするとともに絶縁耐圧を
高くして微放電の発生を防止し、黒化や黄斑現象の発生
を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスバルブの内側と
けい光体被膜との間に透明導電被膜（ネサ膜）を形成し
てなるラピッドスタート（瞬時点灯）形けい光ランプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にラピッドスタート形けい光ランプ
は、始動性を向上させるためにガラスバルブの内面に、
例えば酸化錫（ＳｎＯ₂ ）からなる膜を還元して導電性
をもたせた透明な導電被膜（ネサ膜）を形成し、この透
明な導電被膜の内面側（放電空間側）にけい光体被膜を
形成してある。上記導電被膜は導体の役割をなし、陰極
サイクル時に電極に塗布されたエミッタから放出される
電子がこの近くのバルブ壁の導電被膜に伝播し、他方の
電極の近傍に導かれ、バルブの管壁抵抗を低くするよう
になり、よってランプの始動を容易にし、始動電圧を低
くすることができるものである。

【０００３】しかしながら、従来のラピッドスタート形
けい光ランプにおいては、長時間の使用に伴ってバルブ
端部の内側に茶褐色に変色した部分が見られ、よく観察
すると過剰の水銀が砂を撒いたように付着し、いわゆる
砂撒き現象（黄斑現象）となっており、これが外観を損
なう原因となり、かつ光束の低下を招く原因となってい
る。

【０００４】この原因は、放電空間内の水銀粒と、導電
被膜との間で微放電が発生することによる。すなわち、
ランプの点灯中は、けい光体被膜の内面側に水銀粒Ｈｇ
が付着しており、この水銀粒は放電電位に相当する電位
（Ｈｇ⁺）に保たれているのに対し、導電被膜は中位の
電位状態を保っており、よってこれら水銀粒と導電被膜
の間に電位差が発生し、これらの間に絶縁物質としての
けい光体被膜が存在し、このけい光体被膜が上記電位差
によって絶縁破壊した場合に、放電空間と導電被膜との
間に微放電が起こり、この放電の熱によりけい光体被膜
が溶解したり、飛散する。つまり、けい光体被膜はコン
デンサの作用をなしていると考えられ、その電荷の蓄積
量が多い程絶縁破壊した場合の放電エネルギーが大きい
から、水銀が酸化（ＨｇＯ）したり、導電被膜やけい光
体が変色したり（導電被膜の黒化）して茶褐色の斑点模
様が発生するものと考えられる。このような黒化や黄斑
現象は、電位差の大きな電極近傍のバルブの端部で多く
発生することが確認されており、よって上記の推測が裏
付けられる。したがって、上記黒化や黄斑現象を防止す
るには水銀粒と導電被膜との間で微放電を発生させな
い、または抑制するようにすればよいと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、水銀粒
と導電被膜との間で微放電を発生させないために、電荷
の蓄積量を低減して水銀粒と導電被膜の間の電位差を小
さくすること；および、けい光体の絶縁抵抗を高くし、
絶縁破壊を防止または抑制すること；について検討およ
び研究を進めてきた。

【０００６】そして、電荷の蓄積量を低減するには、け
い光体被膜の内面に水銀イオンＨｇ⁺を付着させないよ
うにすればよく、このためにはけい光体として接触帯電
傾向がプラス側にあるけい光体を用いれば、静電気的に
水銀イオンＨｇ⁺をけい光体から反発させるので水銀イ
オンＨｇ⁺がけい光体被膜に付着する量を少なくするこ
とができることに着目した。

【０００７】しかし、接触帯電傾向がプラス側にあるけ
い光体は一般に、絶縁耐圧が低くなる性質があることが
判った。すなわち、接触帯電傾向がプラス側にあるけい
光体を用いると、電荷の蓄積量が低減して水銀粒と導電
被膜の間の電位差を小さくできるが、この反面、けい光
体の絶縁抵抗が低くなり、絶縁破壊を発生し易くなる。
また、逆に、絶縁耐圧が高いけい光体を用いると、接触
帯電傾向はマイナス側に偏り、電荷の蓄積量が増して水
銀粒と導電被膜の間の電位差が大きくなり、絶縁破壊し
た場合の放電エネルギーが大きくなる。

【０００８】したがって、けい光体被膜を１層構造とし
た場合は、水銀イオンＨｇ⁺の付着量を少なくし、しか
も性質をもつけい光体被膜を得ることができず、黒化や
黄斑現象が発生し易い不具合がある。

【０００９】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、黒化や黄斑現象の
発生を防止または抑制して寿命特性が向上するラピッド
スタ−ト形けい光ランプを提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、バルブの内面に透明導電被膜
を形成するとともに、この導電被膜の内面にけい光体被
膜を形成したラピッドスタート形けい光ランプにおい
て、上記けい光体被膜は２層構造とし、表層側の第２の
けい光体層は導電被膜側の第１のけい光体層に比べて、
接触帯電傾向を相対的にプラス側にしたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項２の発明は、バルブの内面に透明導
電被膜を形成するとともに、この導電被膜の内面にけい
光体被膜を形成したラピッドスタート形けい光ランプに
おいて、上記けい光体被膜は２層構造とし、表層側の第
２のけい光体層は導電被膜側の第１のけい光体層に比べ
て、電気抵抗値の小さなけい光体により形成したことを
特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、上記第１のけい光体層
をハロりん酸カルシムけい光体により形成し、第２のけ
い光体層を３波長発光形けい光体により形成したことを
特徴とする。

【００１３】

【作用】先に述べた通り、けい光体においては一般に、
接触帯電傾向がプラス側にあるけい光体は絶縁耐圧が低
くなる性質があり、逆に接触帯電傾向がマイナス側にあ
るけい光体は絶縁耐圧が高くなる性質がある。本発明
は、これらの特性の利点をそれぞれ有効に活用したもの
であり、請求項１ないし３に記載された発明はいずれ
も、放電空間側に位置する第２のけい光体層は接触帯電
傾向が相対的にプラス側のけい光体であるから、プラズ
マ中の水銀イオンＨｇ⁺を静電気的に反発して電荷の蓄
積量を低減し、水銀粒と導電被膜の間の電位差を小さく
することができるとともに、導電被膜側の第１のけい光
体層は絶縁耐圧が高いけい光体であるから絶縁破壊を防
止または抑制することができる。よって、電荷の蓄積量
を低減ししかも絶縁耐圧の高いけい光体被膜を形成する
ことができ、微放電の発生を防止し、黒化や黄斑現象の
発生を低減することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図１は直管形ラピッドスタ−ト形け
い光ランプを示すもので、図中１はソーダライムガラス
からなるバルブである。バルブ１の内面には後述するけ
い光体被膜２が形成されている。また、このけい光体被
膜２とバルブ１の内面との間には酸化錫（ＳｎＯ₂ ）な
どからなる透明導電被膜（＝ネサ膜）３が形成されてい
る。

【００１５】バルブ１の端部はステム５、５により閉塞
されており、これらステム５、５には電極４、４が取着
されている。また、バルブ１の端部の外側には、口金
６、６が被着されている。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。

【００１６】上記けい光体被膜２は、図１の（Ｂ）に示
す通り、２層構造をなしている。すなわち、けい光体被
膜２は導電被膜３側の第１のけい光体層２１と、表層側
（放電空間側）の第２のけい光体層２２を積層して構成
されており、表層側の第２のけい光体層２２は、導電被
膜側の第１のけい光体層２１に比べて、金属に対する接
触帯電傾向が相対的にプラス側のけい光体を用いてい
る。言い換えれば、表層側の第２のけい光体層２２は、
導電被膜側の第１のけい光体層２１に比べて、抵抗値が
相対的に小さなけい光体により形成してある。

【００１７】具体例を説明すれば、第１のけい光体層２
１は例えばハロりん酸カルシウムけい光体（組成Ｃａ5
（ＰＯ₄ ）・（ＦＣｌ）：Ｓｂ、Ｍｎ）により形成して
あり、第２のけい光体層２２は３波長発光形けい光体、
例えば希土類けい光体を用いており、赤色系けい光体と
してＹ₂ Ｏ₃ ：Ｅｕ（ＹＯ系）、青色系けい光体にはＢ
ａＭｇＯ₂ Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ（ＢＡＭ系）、および緑色
けい光体には（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ₄
（ＬＡＰ系）が用いられ、これら３種のけい光体粉末を
混合して構成されている。

【００１８】ところで、一般に使われている多くのけい
光体は、図２に示す通り、接触帯電傾向がプラス側にあ
るけい光体の場合、粒径が小さく、絶縁耐圧が低くな
り、逆に接触帯電傾向がマイナス側にあるけい光体は、
粒径が大きく、絶縁耐圧が高くなる傾向がある。

【００１９】例えば、上記ハロりん酸カルシウムけい光
体２１と、３波長発光形けい光体２２との接触帯電傾向
を図示すると、図３に通り、ハロりん酸カルシウムけい
光体２１は３波長発光形けい光体２２に比べて接触帯電
傾向はマイナス側にある。

【００２０】そして、図４にはけい光体の接触帯電傾向
と、水銀Ｈｇの付着量との関係を測定した結果を示して
ある。図４より、接触帯電傾向がプラス側にあるけい光
体ほど水銀の付着量が少なくなることが判り、これは接
触帯電傾向がプラス側にあるけい光体は水銀イオンＨｇ
⁺を静電気的に反発するから、付着量が少なくなるため
である。このため接触帯電傾向がプラス側にあるけい光
体は電荷の蓄積量が少なくなる。

【００２１】また、ハロりん酸カルシウムけい光体２１
は３波長発光形けい光体２２に比べて粒径が大きく、ハ
ロりん酸カルシウムけい光体２１の平均粒径が約７．４
μｍ程度であるのに対し、３波長発光形けい光体２２の
平均粒径は約４．０μｍ程度である（当社の使用品）。

【００２２】さらに、ハロりん酸カルシウムけい光体２
１は３波長発光形けい光体２２に比べて電気抵抗が大き
く、よって絶縁耐圧が高い。絶縁耐圧について調べた結
果を図５に示す。図５の例は、（Ａ）図に示すように、
真空容器３０内に、ガラス３１の表面にけい光体被膜３
２を形成した試験試料を収容し、上記けい光体被膜３２
に水銀３３を接触させ、上記ガラス３１と水銀３３とを
電源３４に接続して印加電圧を変化させることにより、
けい光体被膜の絶縁破壊具合を測定したものである。図
５の（Ｂ）図に、印加電圧と絶縁破壊までの時間との関
係を示し、ハロりん酸カルシウムけい光体と３波長発光
形けい光体とについて、それぞれ測定した結果のデータ
を示す。なお、けい光体被膜３２は膜厚を３０μｍ一定
とし、ハロりん酸カルシウムけい光体２１の平均粒径は
約７．４μｍ程度であり、３波長発光形けい光体２２の
平均粒径は約４．０μｍ程度である。図５の実験結果よ
り、ハロりん酸カルシウムけい光体は３波長発光形けい
光体に比べて絶縁耐圧が高いことが確認される。

【００２３】これらのことから、接触帯電傾向がプラス
側にあるけい光体は、粒径が小さく、絶縁耐圧は低く、
逆に接触帯電傾向がマイナス側にあるけい光体は、粒径
が大きく、絶縁耐圧が高くなる傾向をもっていることが
判る。

【００２４】本実施例の場合、けい光体被膜２を２層構
造とし、表層側の第２のけい光体層２２は導電被膜側の
第１のけい光体層２１に比べて、金属に対する接触帯電
傾向が相対的にプラス側のけい光体を用いており、した
がって比較的粒径の小さなけい光体粉末を用いており、
よって抵抗値の相対的に小さなけい光体を使用してお
り、具体的には３波長発光形けい光体を用いている。

【００２５】このため、図５から判る通り、けい光体の
表面に付着する水銀量が少なくなり、電荷の蓄積量が少
なくなるから水銀粒と導電被膜３の間の電位差を小さく
することができる。

【００２６】しかし、これだけではけい光体被膜の絶縁
耐圧が低いので、容易に絶縁破壊を生じ、微放電が発生
し易い。そこで、導電被膜側の第１のけい光体層２１
は、接触帯電傾向が相対的にマイナス側となるけい光体
を用い、したがって比較的粒径の大きなけい光体粉末を
用いており、抵抗値が相対的に大きなけい光体を使用し
ている。具体的に第１のけい光体層２１はハロりん酸カ
ルシウムけい光体を使用しており、したがってこのけい
光体は、絶縁耐圧が高いから、絶縁破壊を生じ難い。

【００２７】このことから、第２のけい光体層２２によ
り、電荷の蓄積量を少なくして水銀粒と導電被膜３の間
の電位差を小さくし、かつ第１のけい光体層２１によっ
て絶縁耐圧を高くし、絶縁破壊を生じ難くし、全体とし
て微放電の発生を防止することができる。この結果、黒
化や黄斑現象の発生を低減することができ、光束維持率
を高くすることができる。また、仮に、微放電が発生し
たとしても、内側の第２のけい光体層２２に絶縁破壊が
生じる傾向が強く、この場合はけい光体の粒径が小さい
ので１個１個の黒化が小さく、かつ外側に第１のけい光
体層２１が存在するので、目立たなくなるという利点も
ある。

【００２８】また、上記実施例の場合、表層側の第２の
けい光体層２２は３波長発光形けい光体を用いるととも
に、導電被膜側の第１のけい光体層２１は、ハロりん酸
カルシウムけい光体を使用しているから、水銀原子から
放出される紫外線は主として放電空間側の３波長発光形
けい光体によって３波長の可視光に変換される。そし
て、この３波長の可視光線はハロりん酸カルシウムけい
光体を透過して、つまりハロりん酸カルシウムけい光体
で光色が変化することなく外部に放出されるようにな
る。したがって、導電被膜側に、ハロりん酸カルシウム
けい光体からなる第１のけい光体層２１を形成しても、
３波長発光形けい光体の可視光変換性能を低下させるよ
うな不具合は生じない。むしろ、導電被膜側に、ハロり
ん酸カルシウムけい光体からなる第１のけい光体層２１
を形成すれば、３波長発光形けい光体で変換し切れずの
外に透過しようとする紫外線をハロりん酸カルシウムけ
い光体で可視光に変換するから、光量が増し、輝度が高
くなる利点もある。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に示すように、
ハロりん酸カルシウムけい光体と３波長発光形けい光体
とからなる積層構造に限らず、要するに表層側の第２の
けい光体層２２と導電被膜側の第１のけい光体層２１は
接触帯電傾向に差があればよい。また、本発明は直管形
のラピッドスタート形けい光ランプに限らず、環形のラ
ピッドスタート形けい光ランプであっても実施可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
層側の第２のけい光体層により電荷の蓄積量を少なくし
て水銀粒と導電被膜の間の電位差を小さくし、かつ導電
被膜側の第１のけい光体層によって絶縁耐圧を高くし、
絶縁破壊を生じ難くするから、全体として微放電の発生
を防止することができる。このため、黒化や黄斑現象の
発生を低減することができ、光束維持率を高くすること
ができ、寿命特性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のラピッドスタ−ト形けい光
ランプを示し、（Ａ）図はランプ全体の構成図、（Ｂ）
図は（Ａ）図のＢ部分を拡大して断面した図。

【図２】けい光体の特性の傾向を示した図。

【図３】ハロりん酸けい光体および３波長発光けい光体
の接触帯電傾向を示す図。

【図４】けい光体の接触帯電傾向と水銀付着量との関係
を示す図。

【図５】けい光体の絶縁耐圧を測定した結果を示すもの
で、（Ａ）図は実験装置の概略的構成図、（Ｂ）図は印
加電圧と、ハロりん酸けい光体および３波長発光けい光
体のそれぞれ絶縁破壊までの時間との関係を示す特性
図。

【符号の説明】

１…バルブ ２…けい光体被膜 ３…導
電被膜 ４…電極 ２１…導電被膜側の第１のけい光体層（ハロりん酸けい
光体） ２２…表層側の第２のけい光体層（３波長発光けい光
体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブの内面に透明導電被膜を形成する
   とともに、この導電被膜の内面にけい光体被膜を形成し
   たラピッドスタート形けい光ランプにおいて、 上記けい光体被膜は２層構造とし、導電被膜側の第１の
   けい光体層に比べて表層側の第２のけい光体層は、接触
   帯電傾向が相対的にプラス側のけい光体により形成した
   ことを特徴とするラピッドスタート形けい光ランプ。
2. 【請求項２】 バルブの内面に透明導電被膜を形成する
   とともに、この導電被膜の内面にけい光体被膜を形成し
   たラピッドスタート形けい光ランプにおいて、 上記けい光体被膜は２層構造とし、導電被膜側の第１の
   けい光体層に比べて表層側の第２のけい光体層を、電気
   抵抗値が小さなけい光体により形成したことを特徴とす
   るラピッドスタート形けい光ランプ。
3. 【請求項３】 上記第１のけい光体層はハロりん酸カル
   シムけい光体により形成し、第２のけい光体層は３波長
   発光形けい光体により形成したことを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載のラピッドスタート形けい光ラ
   ンプ。