JPS6352737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は湾曲形蛍光ランプに係り、特に湾曲形
蛍光ランプの透光性気密容器のソーダライムガラ
スまたは酸化鉛の含有量の少ないガラスで構成
し、しかも、光出力の働程特性の低下のない湾曲
形蛍光ランプの改良に関する。 湾曲形螢光ランプ、たとえば環形の螢光ランプ
の製造は、一般に直管のガラスの透光性気密容器
の内壁に螢光体を被着させ、その両端部に電子放
射性物質を被着させた電極を保持するステムを封
止し、これを炉などで高温に加熱して軟化させ、
ドラムに捲回して環形に成形し、容器内を排気し
て不活性ガスと水銀とを導入して排気管を封緘す
るのであるが、この気密容器を形成するガラス
は、環形成形の容易さから、酸化鉛PbOを24ない
し29重量％含有する軟化温度の低い、通常鉛ガラ
スと呼ばれるガラスが使用されていた。この鉛ガ
ラスは、高価な原料である酸化鉛PbOを多量に含
有しているから、ガラスの価格が高くなり、その
ため環形螢光ランプなどの湾曲形螢光ランプの製
造原価を高くするばかりでなく、公害の要因であ
る鉛を含有しているので廃棄ランプの処理などに
問題があるという欠点を有していた。 このような欠点を解決するために、近時、直管
形螢光ランプの気密容器に使用されているソーダ
ライムガラスを環形螢光ランプの気密容器に使用
することが計画され、試験されたが、軟化温度が
高いために環形成形時の加工温度が高くなり、加
工時に螢光体が半溶融して気密容器を構成するガ
ラス管内壁に溶着し、冷却後、気密容器を亀裂さ
せたり、気密容器の強度を低下させるという問題
を発生したり、気密容器を亀裂させなくても、螢
光体の発光を低下させるという問題があつた。そ
うして、この問題を解決するために、環形成形の
際にソーダライムガラスより加工性を容易にする
ガラスとして酸化鉛PbOを12重量％以下含有する
低鉛ガラス環形螢光ランプの気密容器を形成する
ガラスとして本発明者らによつて提案された。こ
の酸化鉛を12重量％以下含有するガラスＡおよび
Ｂの酸化物組成と線熱膨脹係数および軟化温度と
を、従来環形螢光ランプの気密容器に用いられて
いる鉛ガラスと、従来直管形螢光ランプの気密容
器に用いられているソーダライムガラスとともに
下記の表１に示す。

【表】 上記表１に示すガラスＡおよびＢを使用した気
密容器の環形螢光ランプは、ソーダライムガラス
を使用した気密容器の環形螢光ランプより初光束
が向上し、従来の鉛ガラスを使用したものと同等
の初特性を得ることができたが、1000時間点灯後
の光束維持率すなわち、働程特性は、ソーダライ
ムガラスを使用したものと同様に、鉛ガラスを使
用したものに比べて低下しており、しかも、気密
容器の強度もソーダライムガラスを使用したもの
と同様に弱く、改良効果が得られていないことが
判つた。 本発明は、上記したソーダライムガラスまたは
低鉛ガラスを気密容器の材料として使用する環形
螢光ランプなどの湾曲形螢光ランプの初特性なら
びに働程特性が従来の鉛ガラスを使用した湾曲形
螢光ランプより低下する欠点を改良するためにな
されたもので、従来の湾曲形螢光ランプと同等ま
たはより優れた初特性と働程とを有し、材料価格
が安価で、公害のない湾曲形螢光ランプを提供す
ることを目的とする。 以下に本発明の完成した経緯と、本発明の構成
の詳細について述べる。 本発明者らは、前記したソーダライムガラスな
らびに低鉛ガラスであるガラスＡおよびＢを使用
した湾曲形螢光ランプの初特性と働程特性との低
下する原因について多くの試行錯誤を繰返した。
ソーダライムガラスの軟化温度は、前記した表１
のように697℃であり、低鉛ガラスであるガラス
ＡおよびＢはそれぞれ664℃，680℃であつて従来
の鉛ガラスの軟化温度617℃より相当高い。また、
ソーダライムガラスの酸化ナトリウムNa₂Oの量
は15.5重量％であり、低鉛ガラスであるガラスＡ
およびＢの酸化ナトリウムNa₂Oの量は、それぞ
れ14重量％，15.3重量％であつて、従来の鉛ガラ
スの酸化ナトリウムNa₂Oの量4.55重量％より相
当多い。螢光ランプの気密容器を湾曲形に成形す
る際には、気密容器は、その材料であるガラスの
軟化温度以上に加熱させなければならないから、
ソーダライムガラスを使用した気密容器の場合、
その湾曲形成形時の高温加工によつて初特性が低
下し、気密容器の強度も低下したと考えられる。
上記したソーダライムガラスより軟化温度が低
く、したがつて、加工温度が低い低鉛ガラスであ
るガラスＡおよびＢを使用した気密容器の湾曲形
螢光ランプでは、従来の鉛ガラスの湾曲形螢光ラ
ンプと同等の初特性を得ることができ、初特性に
おいて改良効果が明らかに認められたことからこ
の理論が正しいと考えられる。しかしながら、上
記低鉛ガラスの使用によつても、1000時間点灯後
の光束維持率の低下ならびに気密容器の強度の低
下は改良されていない。この原因として考えられ
ることは、ソーダライムガラスや低鉛ガラスが湾
曲形成形の際に高温にさらされることによつて、
従来の鉛ガラスよりはるかに多くの含有されてい
るナトリウムNaが螢光体の中へ拡散していき、
螢光体の発光効率を低下させ、また、螢光ランプ
中に存在する水銀とナトリウムアマルガムを作
り、螢光ランプの働程特性を低下させることが考
えられる。さらに、気密容器を形成するガラスが
軟化した際に、螢光体粒子は部分的にガラスへめ
り込むのであるが、そのめり込みの程度が大きい
と螢光ランプの働程特性を低下させると思われ
る。上記したソーダライムガラスおよび酸化鉛を
12重量％以下含有するガラスＡおよびＢを気密容
器に使用した場合、気密容器内面と上記気密容器
内面に被着させる螢光体とを結着させるために螢
光体に混入する結着剤として、従来使用されてい
たほう酸バリウム・カルシウムからなる結着を使
用して試験したところ、従来の鉛ガラスを気密容
器に使用した環形螢光ランプに比べて初光束なら
びに働程特性が表２に示すように低下することが
判つた。

【表】 上記表中初特性とはJISC7601の規定による100
時間点灯後の光束値を示し、ランプはすべて環形
螢光ランプ100V、30Wで、それぞれ50個ずつの
平均値である。 本発明者らはこの結果について種々の考察を行
なつた結果、上記した初光束と働程特性との低下
は従来使用されていたほう酸バリウム・カルシウ
ムからなる結着剤が原因であるとの決論に達し
た。 以下にこの決論に達した理由について詳述す
る。気密容器を構成するガラスについて比較して
みると、ガラスＡおよびＢには、ソーダライムガ
ラスと同等の14ないし15.5重量％の酸化ナトリウ
ムNa₂Oが含有されており、従来の鉛ガラスの酸
化ナトリウムNa₂Oの含有量4.55重量％よりいち
じるしく多い。しかも、ソーダライムガラスおよ
びガラスＡ，Ｂは軟化温度が従来の鉛ガラスより
47ないし80℃高いから、加工温度もこれと同等程
度以上に高くしなければ加工できない、したがつ
て、ソーダライムガラスおよびガラスＡ，Ｂから
なる気密容器の環形加工時の高温加熱の際に、ナ
トリウムNaが螢光体層へ拡散していくと考えら
れる。螢光体層へ拡散したナトリウムNaは、気
密容器の環形加工時の温度では螢光体と反応する
とは考えられないから、前記した従来の結着剤が
ナトリウムNaを螢光体組識内にとりこませる中
間的な役割をしていると考えられる。この推測を
確認するために、前記したほう酸バリウム・カル
シウムからなる結着剤イと、ほう酸カルシウムか
らなる結着剤ロと、りん酸カルシウムからなる結
着剤ハとについて、螢光体懸濁液に対する混合比
率（重量比）を変えて螢光体に混合し、ガラスＡ
で形成した気密容器内壁に塗布し、環形螢光ラン
プ100V、30Wをそれぞれ50個ずつ製作し、全光
束と螢光体膜の強度について試験した。螢光体膜
の強度試験は気密容器内壁に螢光体を塗布し、焼
成した後、螢光体被膜面に10mmの距離から
300Torrの空気を吹きつけた時、発生した螢光体
の剥離面積の最大直径を測定し、比較のために従
来の鉛ガラスの気密容器に結着剤イとハを重量比
で２：１の割合で混合した結着剤を使用したもの
の上記最大直径との比率の逆数の％を螢光体膜の
強度とした。したがつて、螢光体膜の強度が100
％より高いものは従来品より良い螢光体膜強度を
有していることになる。その結果の平均値を第１
図および第２図に示してある。第１図および第２
図から明らかなとおり、ほう酸カルシウムからな
る結着剤ロを使用した環形螢光ランプ100V、
30Wは、ほう酸バリウム・カルシウムからなる結
着剤イならびにりん酸カルシウムからなる結着剤
ハを使用した環形螢光ランプより全光束がきわめ
て高い価を示しており、しかも螢光体の膜の強度
においても結着剤ロは結着剤イとほぼ同等で結着
剤ハより一段と高い強度を示した。また、結着剤
ロの混入比率は結着剤の螢光体懸濁液に対する重
量比で0.2ないし2.0重量％のときに全光束および
螢光体膜の強度比ともに結着剤イおよびハに比較
して一段とすぐれており、従来品と同等またはそ
れ以上の値を示すことが判つた。そうして、螢光
体懸濁液の重量を100としたときに結着剤の重量
比が２より大きいと、第１図から明らかなよう
に、全光束が低下する傾向があり、また、結着剤
の重量比が0.2より小さいと、結着効果が認めら
れず螢光体が気密容器内壁から剥離するので好ま
しくない。 以上の結果から、ほう酸バリウム・カルシウム
からなる結着剤イとりん酸カルシウムからなる結
着剤ハは前記したとおり、ソーダライムガラスお
よびガラスＡ、ガラスＢからなる気密容器の環形
加工時の高温加熱の際に気密容器の材質である上
記ガラスのナトリウムNaを螢光体層へ拡散させ
る中間的役割をしているものと思われる。上記結
着剤イ，ロおよびハについて示差熱分析計によつ
てそれぞれの最高吸熱温度、すなわち融点の測定
を行なつたところ下記表３の結果を得た。

【表】 上記表３の結果から明らかなように、結着剤イ
の融点は、気密容器を形成するソーダライムガラ
スおよびガラスＡ、ガラスＢの軟化温度より44な
いし77℃低く、したがつて、ガラスが軟化する前
に結着剤イは溶融し、溶融した結着剤イにその後
に軟化したガラスからナトリウムNaが拡散して
上記溶融した結着剤イに溶けこんで結着剤イの中
に残つたナトリウムNaが螢光体組織内にとりこ
まれて螢光体の輝度を低下させたものと思われ
る。また、結着剤ハは融点がいちじるしく高いた
めに、ガラスが軟化する際に溶融せず、したがつ
て結着効果がないものと考えられる。 このようにして本発明のほう酸カルシウムから
なる結着剤を使用した螢光体膜を具備する湾曲形
螢光ランプが完成したのである。本発明は、ソー
ダライムガラスまたは酸化鉛PbOを12重量％以下
含有する低鉛ガラスからなる透光性気密容器の内
面に螢光体の重量を100としたときに0.2ないし
2.0重量％のほう酸カルシウムからなる結着剤を
混合した螢光体懸濁液を塗布し、これを乾燥して
焼成した後螢光ランプとしたときに、螢光体は
2.9ないし3.9mg／cm²被着されているのが好まし
い。第３図は環形螢光ランプの気密容器内面の螢
光体被着量を変えて初光束の変化ａと、環形螢光
ランプを100時記点灯した後の気密容器内表面に
黒化が発生する率ｂとを記録した曲線図であつ
て、同図ａから明らかなように気密容器内表面積
１cm²当りの螢光体の被着量が2.9mg／cm²より少な
い量であると、初光束の低下が著しく、従来の鉛
ガラスの環形螢光ランプの初光束より低くなるの
で不可であり、上記被着量が3.9mg／cm²より多い
と100時間点灯後の気密容器内表面に黒化が発生
するおそれがあるので好ましくない。また上記と
ほぼ同様の結果が、酸化カルシウムCaOと無水ほ
う酸B₂O₃とのモル比を変えても得られた。 つぎに環形螢光ランプの気密容器の強度に対す
る影響を試験した。試験の方法は白色環形螢光ラ
ンプ100V30Wの排気管側の気密容器端部から100
mm付近に直径10mmで3.5ｇの重量の鋼球を高さを
変えて落下し、気密容器の破壊強度と螢光体の剥
離について試験する方法により、酸化カルシウム
CaOと無水ほう酸B₂O₃とのモル比を0.28から1.82
まで変化させて試験した。その結果を下記表４に
示す。

【表】 表４の結果から、従来の鉛ガラスの気密容器の
強度の下限である50ｇcm以上の値を示すものは、
上表試験番号No.３ないし10であつて試験番号No.１
ないし２は気密容器の強度が弱い。また、試験番
号No.９と10とは気密容器の強度は強いが、上記の
強度試験の鋼球の衝撃により螢光体の剥離が生じ
た。この結果から酸化カルシウムと無水ほう酸と
のモル比は0.50ないし1.50すなわち１／２ないし
３／２であることが好ましい。このことは酸化カ
ルシウムと無水ほう酸とからなる結着剤による螢
光体のガラスへのめり込みが酸化カルシウムと無
水ほう酸とのモル比に影響があるということであ
る。前記した酸化バリウムを有する従来の結着剤
イは、ソーダライムガラスや低鉛ガラスの気密容
器に使用すると、加熱加工の後にガラス表面に螢
光体のめり込みの痕跡が認められ気密容器の強度
を低下していたものと思われる。 以上詳述したように本発明はソーダライムガラ
スまたは酸化鉛PbOを12重量％以下含有する低鉛
ガラスからなる透光性気密容器を使用する湾曲形
螢光ランプとその製造方法であつて、透光性気密
容器の湾曲加工工程において、従来の鉛ガラスを
使用したものよりも加工温度が高くなつても、光
出力が低下することがなく、しかも、気密容器の
強度が強くしたがつて従来の湾曲形螢光ランプと
同等の特性、寿命を有するものが安価な材料費で
しかも公害対策を必要とせずに製作できるという
優れた効果を有している。なお、本発明は実施例
として100V30W環形螢光ランプで説明したが、
これに限るものではなく、高温の加熱加工をする
Ｕ字形その他の湾曲形螢光ランプに適用して効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ結着剤にイ，ロ，ハ
の三種を使用して混入比を変えて製作した環形螢
光ランプの全光束と螢光体膜強度比の関係図、第
３図は環形螢光ランプの気密容器内面の螢光体被
着量を変えて初光束の変化ａと環形螢光ランプを
100時間点灯した後の気密容器内表面に黒化の発
生する率ｂとを記録した曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性気密容器の内面に蛍光体被膜を有し、
   上記透光性気密容器は軟化温度が640ないし720℃
   で線熱膨脹係数が92ないし105×^-7cm／cm／℃で
   あるソーダライムガラスまたは酸化鉛PbOを12重
   量％以下含有する低鉛ガラスからなつており、上
   記蛍光体被膜は、重量比で蛍光体100に対して0.2
   ないし2.0％であつて、酸化カルシウムの無水ほ
   う酸に対するモル比が0.5ないし1.5のほう酸カル
   シウムを含有する蛍光体を2.9ないし3.9mg／cm²被
   着してなることを特徴とする湾曲形蛍光ランプ。