JPS6362065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は曲管形蛍光ランプに係り、特に光出力
ならびに透光性気密容器の強度を向上した曲管形
蛍光ランプの構造の改良に関する。 曲管形蛍光ランプ、たとえば環形の蛍光ランプ
の製造は、一般に直管のガラスの透光性気密容器
の内壁にバリウム、カルシウムのようなアルカリ
土類金属のほう酸塩などの結着剤を蛍光体重量の
１ないし３重量％添加した蛍光体を被着させ、そ
の両端部に電子放射性物質を被着された電極を保
持するステムの電極構体を封止し、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22ないし29重量％程度含有す
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、そのため環形蛍光ラン
プなどの曲管形蛍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
形蛍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蛍光ランプのような曲管形蛍
光ランプの気密容器に使用することが計画され試
験されているが、鉛ガラスの気密容器の曲管形蛍
光ランプに比べて初光束やその働程などの光出力
の低下が大きく、しかも曲管に成形したのちのガ
ラスの透光性気密容器の強度が低下するという致
命的な欠点があつた。 本発明は上記した従来の欠点に鑑みてなされた
もので、鉛ガラスのような高価で公害問題を発生
するおそれのない安価なソーダライムガラスから
なる透光性気密容器を使用し、しかも初光束の低
下がなく、光束働程ならびに透光性気密容器の強
度が従来の鉛ガラスのものと同等またはより優れ
ている改良された曲管形蛍光ランプを提供するこ
とを目的とする。 以下に本発明の詳細について述べる。 第１表は前記した従来の曲管形蛍光ランプ、た
とえば環形蛍光ランプの透光性気密容器であるガ
ラスバルブを構成していた鉛ガラスと直管形蛍光
ランプのガラスバルブを構成しているソーダライ
ムガラスとのそれぞれの一例の酸化物組成と物理
特性を示す表である。

【表】

【表】 上記第１表に示すソーダライムガラスのガラス
バルブを使用した白色環形蛍光ランプ、たとえば
100V30WFCL−30Wは鉛ガラスのガラスバルブ
を使用した同種ランプに比べて初光束が４％、
1000時間点灯後の光束が5.6％低下し、ガラスバ
ルブの強度は45％も低下するのである。上記光出
力の低下はガラスバルブが高温度にさらされるこ
とによつて、第１表から明らかなとおりガラスバ
ルブを構成するソーダライムガラスに含有されて
いる鉛ガラスの３倍以上の量のナトリウムNaが
たとえばアンチモン、マンガンふ活ハロりん酸カ
ルシウム蛍光体などの蛍光体中に拡散し上記蛍光
体の発光効率を低下させ、また上記ナトリウム
Naが蛍光ランプ内に存在する水銀Hgと反応して
ナトリウムアマルガムを作り光出力の働程を低下
させるものと思われ、さらに本発明者らは上記ソ
ーダライムガラスの温度を上昇するとソーダライ
ムガラスのナトリウムのガラスバルブ表面への析
出が増加することを確認した。つぎにガラスバル
ブの強度が低下する要因について考察すると、ガ
ラスバルブを環形に成形する際にガラスバルブの
肉厚の不均一が発生する。ガラスバルブの肉厚が
薄い部分では、たとえばガラスバルブの曲折加工
時などにガラスの表面に小さい疵などができる
と、ガラスバルブの強度がいちじるしく低下す
る。従来の鉛ガラスのガラスバルブに比してソー
ダライムガラスのガラスバルブは軟化温度が約80
℃近く高く、しかも軟化温度の差以上に温度を高
くしないと、たとえば曲率の小さい100V30W以
下の環形蛍光ランプの環形の成形の場合は特に加
工が困難であるという問題があり、加工温度を高
くしなければならない。加工温度を軟化温度の差
以上に高くするとガラスの軟化度が増加するから
ソーダライムガラスのガラスバルブの場合には蛍
光体のガラスバルブ表層への部分的なめり込みが
大きくなり、前記したガラス表面の小さい疵を発
生させることになりガラスバルブの強度の低下が
一段と大きくなるものと思われる。 したがつて、上記したソーダライムガラスのナ
トリウムNaの蛍光体への拡散と、ソーダライム
ガラス表層への蛍光体の部分的なめり込みとを併
せて防止するためには、ソーダライムガラスのガ
ラスバルブの表面に障壁となるような熱安定性の
よい被膜を形成させればよいのではないかと本発
明者らは考え、各種の上記被膜材料となるものに
ついて試験を繰返した。その結果を下記第２表に
示す。第２表に示す試験値は白色環形蛍光ランプ
100V30W FCL−30Wについてガラスバルブに各
種被膜材料の被膜を１cm²当り2.3×10^-2mg量被着
させ、結着剤を蛍光体の重量の１ないし３重量％
添加したアンチモン、マンガンふ活ハロりん酸カ
ルシウム蛍光体を使用して各試験番号毎に100個
の環形蛍光ランプを製造し試験した結果の平均値
であつて、併せて被膜を有しない従来の鉛ガラス
およびソーダライムガラスのガラスバルブを使用
したものについての試験結果をも示した。

【表】 上記第２表中、比初光束は鉛ガラスバルブを使
用したものの初光束を100としたときの比率
（％）、1000時間点灯後の光束維持率は1000時間点
灯後の光束の初光束に対する比率（％）、ガラス
バルブの比強度は鉛ガラスバルブを使用したもの
のガラスバルブ強度を100としたときの比率（％）
を示してある。なお、ガラスバルブの強度の試験
は直径9.5mm、重量3.5ｇの鋼球を20mmづつ高さを
変化させて環形蛍光ランプに落下させ破壊の生じ
たときの高さのエネルギー（ｇcm）を測定して試
験した。 上記第２表の結果から、金属りん酸塩、特にカ
ルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカ
リ土類金属りん酸塩の被膜を有するソーダライム
ガラスバルブの環形蛍光ランプが、初光束、働程
ならびにガラスバルブ強度のすべてにおいて、上
記被膜を有しないソーダライムガラスバルブはも
ち論、鉛ガラスバルブよりもすぐれた結果を示
し、試験番号No.１ないしNo.３のような金属酸化物
を被膜材料とするものはいずれも被膜を有しない
ソーダライムガラスバルブのものと比べて改良効
果が現れていないことが明らかである。このこと
は、上記金属りん酸塩がガラスバルブと蛍光体と
の間を完全に隔離してソーダライムガラスのナト
リウムが蛍光体中に拡散することがなくなり、し
たがつて、上記ナトリウムによる蛍光体の発光効
率の低下ならびにナトリウムアヤルガムの生成に
よる光出力の働程の低下がともに防止できたもの
と思われる。また、金属りん酸塩の被膜は金属り
ん酸塩が微粉末で、しかも層状に被着することが
できるので、比較的粒径の大きい蛍光体のように
ソーダライムガラスへのめり込みがなく、しかも
蛍光体のソーダライムガラスへのめり込みを完全
に防止するからガラスバルブの表面に疵を発生さ
せることがなく、したがつて、ガラスバルブの強
度がいちじるしく向上したものと思われる。そう
して、他の二酸化チタンTiO₂、酸化アルミニウ
ムAl₂O₃、二酸化けい素SiO₂などの被膜は金属り
ん酸塩の被膜のような上記した効果を有していな
いものと思われる。また、ガラスバルブを構成す
るソーダライムガラスの軟化温度が680℃より低
い場合にはガラスバルブの環形成形時の温度が低
いので金属りん酸塩の被膜のガラスバルブへの被
着が十分でなく、金属りん酸塩の被膜の剥離が発
生しやすくなるおそれがあり、また軟化温度が
720℃より高い場合には環形蛍光ランプの製造作
業性が悪くなり量産に適しなくなるおそれがあ
る。 上記ソーダライムガラスは前掲した第１表に示
す組成のガラスに限らず酸化鉛PbOを３重量％以
下含有するものにおいても前記した金属りん酸塩
被膜を被着させることによつて同等の効果を得る
ことができるのである。 つぎに本発明者らは上記第２表において初光
束、光束維持率ならびにガラスバルブの強度にお
いて、すぐれた効果を示したカルシウムのりん酸
塩の被膜の被着量について試験した。すなわち、
焦性りん酸カルシウムCa₂P₂O₇のガラスバルブの
内面１cm²当りの被着量を0.1×10^-2mgから5.5×
10^-2mgまで変化させて白色環形蛍光ランプ
100V30W FCL−30Wを製造したところ、被着量
が4.7×10^-2mg／cm²より大きいときには、ガラス
バルブから蛍光体被膜が剥離するものが発生し
た。また、被着量が0.2×10^-2mg／cm²より小さい
と光出力が低下し、ガラスバルブ強度が向上しな
いことが判つた。このことは被膜が薄いためにソ
ーダライムガラスのナトリウムの蛍光体への拡散
が十分に防止できず、さらに蛍光体のガラスバル
ブへのめり込みの防止も十分でなかつたものと思
われる。また、正りん酸カルシウムCa₃（PO₄）₂の
場合には上記被膜の被着量の限界は0.5×10^-2な
いし1.2×10^-2mg／cm²であり、被膜の被着量の管
理を十分に行なわなければならない。前記した試
験においてはカルシウムのりん酸塩の被膜の材料
として、焦性りん酸カルシウムCa₂P₂O₇または正
りん酸カルシウムCa₃（PO₄）₂について述べたが本
発明者らの実験によれば上記の他CaHPO₄，Ca
（H₂PO₄）₂，Ca（PO₃）₂においても焦性または正り
ん酸カルシウムと同等の効果を認めることができ
た。 さらにまた、本発明者らはカルシウム以外の金
属のりん酸塩についても試験を行ない、上記0.2
×10^-2ないし、4.7×10^-2mg／cm²の被着量の範囲
で従来の鉛ガラスと同等またはそれ以上の初光
束、光束維持率ならびにバルブ強度を示す曲管形
蛍光ランプが得られることを確認した。 本発明者らは近時高演色性と高光効率とを得る
ために使用されている青色、緑色、赤色の３原色
の狭帯域発光をする蛍光体を混合してなる３種混
合蛍光体、たとえば青色発光蛍光体としてユーロ
ピウムふ活ストロンチウム、カルシウム、クロロ
アパタイト蛍光体〔3Sr₃（PO₄）₂CaCl₂／Eu〕、緑
色発光蛍光体としてセリウム、テルビウムふ活イ
ツトリウム、シリケート蛍光体（Y₂SiO₅／Ce，
Tb）、赤色発光蛍光体としてユーロピウムふ活イ
ツトリウム、オキサイド蛍光体（Y₂O₃／Eu）の
３種混合蛍光体の被膜および上記３種混合蛍光体
の被膜とアンチモン、マンガンふ活ハロりん酸カ
ルシウム蛍光体の被膜とを重合してなる蛍光体の
被膜を有する環形蛍光ランプについてガラスバル
ブの内面、すなわち蛍光体被膜とガラスバルブと
の間に金属りん酸塩の被膜を被着させて光出力と
ガラスバルブの強度について試験した結果、前記
したアンチモン、マンガンふ活ハロりん酸カルシ
ウム蛍光体のみを使用したものと全く同様に光出
力ならびに働程が良好でガラスバルブの強度が強
いすぐれた効果が得られた。また、本発明に使用
される被膜材料の金属りん酸塩にたとえばTiO₂，
SiO₂やAl₂O₃などの金属酸化物を混合しても本発
明の効果は金属りん酸塩のみの被膜と同様に発揮
されることを本発明者らは実験により確認した。 さらに、前記試験においては金属りん酸塩の粒
径は平均粒径0.1μ以下のものを使用したが平均粒
径が0.5μ以下であれば本発明の効果を呈すること
ができる。 本発明は以上述べたように環形蛍光ランプにお
いてすぐれた効果を示すとともに、他のＵ字形、
Ｗ字形などの加熱加工の工程を有する曲管形蛍光
ランプにおいても環形蛍光ランプと同様の効果を
示すものであることはいうまでもない。 以上詳述したように、本発明は内面に蛍光体被
膜を具備し曲折された透光性気密容器と、上記気
密容器の端部に封着され電子放射性物質を被着さ
れた電極構体と、気密容器内部に封入された易放
電気体とを有するものにおいて、上記透光性気密
容器はソーダライムガラスからなつており、上記
透光性気密容器の内面に金属りん酸塩の被膜が被
着され、その上に蛍光体の被膜が被着されている
ことを特徴とする曲管形蛍光ランプであつて、従
来の鉛ガラスの透光性気密容器を使用する曲管形
蛍光ランプのように価格が高く公害の要因となる
ことのないソーダライムガラスの透光性気密容器
を使用し、しかも従来の鉛ガラスの曲管形蛍光ラ
ンプと同等またはすぐれた初光束、光束維持率等
の光出力を有し、さらにガラスバルブ強度も一段
とすぐれた曲管形蛍光ランプを提供できるという
効果を有しているのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内面に蛍光体被膜を具備し曲折された透光性
   気密容器と、上記気密容器の端部に封着された電
   子放射性物質を被着された電極構体と、気密容器
   内部に封入された易放電気体とを有するものにお
   いて、上記透光性気密容器はソーダライムガラス
   からなつており、上記透光性気密容器の内面に金
   属りん酸塩の被膜が被着され、その上に蛍光体の
   被膜が被着されていることを特徴とする曲管形蛍
   光ランプ。 ２ 透光性気密容器内面に被着された金属りん酸
   塩の被膜はアルカリ土類金属のりん酸塩の被膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の曲管形蛍光ランプ。 ３ 透光性気密容器内面に被着された金属りん酸
   塩の被膜はりん酸カルシウムの被膜であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の曲管形蛍
   光ランプ。 ４ 透光性気密容器内面に１cm²当ち0.2×10^-2な
   いし4.7×10^-2mg量の金属りん酸塩の被膜が被着
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の曲管形蛍光ラ
   ンプ。