環形蛍光ランプおよび照明装置
【課題】高い効率および光束維持率を有するとともに、蛍光体粒子の剥がれが低減された環形蛍光ランプおよびこの環形蛍光ランプを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブ（２）と；このガラスバルブの内面に形成された蛍光体層（４）と；前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段（５，５’）とを具備する。蛍光体層は、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％であることを特徴とする。
【解決手段】内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブ（２）と；このガラスバルブの内面に形成された蛍光体層（４）と；前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段（５，５’）とを具備する。蛍光体層は、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環形蛍光ランプおよびこの環形蛍光ランプを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率、高光束維持率の蛍光ランプの開発が進んでいる。蛍光ランプの効率、光束維持率を決定する一つの要因となるのは、蛍光体粒子とともに蛍光体層を構成する結着剤である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
環形蛍光ランプにおいては、曲げ加工時に蛍光体が剥離するのを防ぐために、ボレート系の結着剤が一般的に用いられている。このボレート系の結着剤は、蛍光体層を塗布したガラスバルブの焼成加工時に溶融し、それによって蛍光体層がガラス内面に強固に結びつけられる。こうして得られる蛍光ランプにおいては、蛍光体の膜強度が強く、剥がれなどの外観不良を防止できる点では有利である。しかしながら、ボレートは種々の不都合を引き起こすおそれがある。例えば、ガラス中のナトリウム成分が蛍光体層に移動する通路となり、溶けて蛍光体表面を覆った際には、水銀やその化合物と吸着しやすくなる。その結果、初光束および光束維持率を低下させる原因となっている。
【０００４】
ボレート系結着剤の添加量を減少させれば、ボレートに起因した問題は低減できるものの、この場合には、蛍光体の膜強度が低下する。製造工程や輸送時には、ランプ内に封入された水銀封入用のペレットが発光管内を移動することによって、蛍光体の剥がれが発生してしまう。
【０００５】
なお、蛍光ランプの全光束の向上を図るための手段として、結晶性の良好な蛍光体粒子を用いることが挙げられる。結晶成長にともなって、蛍光体粒子の粒径は増大するので、表面積が減少する。粒径の小さな蛍光体粒子の場合と同等の全光束を確保するためには、大粒径の蛍光体粒子は付着量を増やさなければならない。しかしながら、付着量を増やすと蛍光体膜強度が低下して、剥がれなどが多発してしまう。環形蛍光ランプの場合、これは特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４３８７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、環形蛍光ランプにおいては、蛍光体層の膜強度を確保しつつ、効率および光束維持率を高めることは困難であり、初光束および光束維持率を高いレベルで両立することも達成されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い効率および光束維持率を有するとともに、蛍光体粒子の剥がれが低減された環形蛍光ランプおよびこの環形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】
本発明の環形蛍光ランプは、内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブと；このガラスバルブの内面に、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％である蛍光体層と；前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段と；を具備することを特徴とする。
【００１０】
一対の電極手段は、フィラメントコイルを用いた熱陰極形の電極であってもよいし、冷陰極形の電極であってもよい。要するにガラスバルブ内に放電を生起させるものであればよいので、例えば外部電極であっても差し支えない。
【００１１】
なお、ランプを高出力点灯させる必要がある場合には、熱陰極形の電極にトリプルコイルを用いることが好ましい。電極手段は、リードワイヤによって支持され、このワイヤはフレアステム、ボタンステム、ビードステム、ピンチシール部などによって封装支持される。このステムなどには、排気用または水銀合金収納用の細管が取付けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明は一般の蛍光ランプに限らず、バルブ内面に透明導電体膜を設けこの導電体膜の気密空間側表面に保護膜および蛍光体層を形成したラピッドスタート形の蛍光ランプにも適用できる。
【００１３】
ガラスバルブは、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスで形成され、バルブの肉厚は０．８〜１．３ｍｍ程度が望ましいがこれに限定されない。
【００１４】
ガラスバルブの管外径は、１５〜１８ｍｍの範囲内とすることができる。なお、ガラスバルブを曲成加工するとき、若干管外径が小さくなって部分的に上記範囲から外れることが考えられるが、管外径の大部分が上記範囲内であれば問題はない。
【００１５】
蛍光ランプは一般的にその管径を小さくすればランプ効率が向上することが知られている。従来の環形蛍光ランプのランプ効率を１０％以上向上させるためには、管外径を６５％以下に小さくする必要があることが実験によって確かめられた。すなわち、肉厚が約１ｍｍ程度のガラスバルブでは、管外径が１８ｍｍ以下であればよい。また、この大きさによれば、環形蛍光ランプとしての薄形化も十分満足できることが視覚的に確かめられている。
【００１６】
管外径を１５ｍｍ未満とすると、ランプ効率は数値的に満足できても、従来の環形蛍光ランプと同等の光出力が得られないので実用的ではない。しかも、ガラスバルブを環状に曲成加工することが極めて困難になる。
【００１７】
放電媒体としてバルブ内に封入される希ガスには、アルゴン、ネオンまたはクリプトンなどが含まれる。
【００１８】
バルブ内面の蛍光体層を構成する蛍光体としては、３波長発光形蛍光体およびハロ燐酸塩蛍光体など周知の蛍光体を用いることができる。発光効率を考慮すると、波長発光形蛍光体の使用が好ましい。
【００１９】
３波長発光形の蛍光体としては、４５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する青系蛍光体としてＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する緑系蛍光体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ4、６１０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する赤系蛍光体としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ3+などが適用可能であるが、これらに限定されない。
【００２０】
ただし、本発明において用いられる蛍光体粒子の平均粒径は、３．４〜６．０μｍに規定される。蛍光体粒子の平均粒径が３．４μｍ未満の場合には、蛍光ランプの全光束を高めることができず、６．０μｍを超えると、蛍光体の膜強度が低下する。蛍光体粒子の平均粒径は、４．４〜５．５μｍの範囲内とすることが好ましい。なお、蛍光体粒子の平均粒径は、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ（ＦＳＳＳ法）等により求めることができる。
【００２１】
こうした蛍光体粒子に加えて、蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％結着剤粒子が蛍光体層に含有される。結着剤粒子は、一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％に規定される。結着剤粒子の重量が蛍光体粒子の重量の１．１％未満の場合には、蛍光体層の膜強度を確保することができず、一方、２．５％を超えると、蛍光体スラリーのゲル化が生じて蛍光体層を形成することができない。
【００２２】
アルミナ粒子の一次粒径が１５ｎｍを超えると、蛍光体層の膜強度が低下して剥がれが生じる。一方、一次粒径が５ｎｍ未満のアルミナ粒子は、取り扱いが困難である。アルミナ粒子の一次粒径は、ＳＥＭ写真等から求めることができる。アルミナ粒子が０．１重量％未満の場合には、蛍光体層の膜強度が低下して剥がれが生じ、１．０重量％を超えると蛍光体スラリーがゲル化して、蛍光体層を形成することができない。アルミナ粒子の添加量は、蛍光体粒子の０．４〜０．６重量％の範囲がより好ましい。
【００２３】
バルブ内にはアマルガムが封入されていてもよい。アマルガムは、ガラスバルブの端部に封着されたステムまたはこのステムに配設された細管内などに収容される。アマルガムは溶融、機械的保持などの手段によってこれらいずれかの位置に固定または収納される。また、アマルガムはバルブ内を移動可能に収容されていてもよい。ガラスバルブ内にアマルガムを配設すると、周囲温度が比較的高くなっても最適な状態で環形蛍光ランプが点灯される。
【００２４】
アマルガムは、水銀と合金を作る物質であるビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）等の中から選ばれた少なくとも１種と水銀との合金である。例えば、ビスマス−インジウム−水銀、ビスマス−インジウム−鉛−水銀、およびビスマス−錫−水銀などが適用可能である。また、水銀蒸気圧制御を目的とせず、水銀の定量封入のために亜鉛−水銀などのアマルガムを同様に封入してもよい。アマルガムはペレット状、柱状、板状など、いずれの形状であってもよい。
【００２５】
また、本発明の環形蛍光ランプは、蛍光体層を形成している粒子の比表面積（ＢＥＴ値）が０．６〜０．９ｍ2／ｇであり、前記粒子の付着量は３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2であることを特徴とする。比表面積が０．６ｍ2／ｇ未満の場合には、蛍光体の膜強度を確保することができず、一方、０．９ｍ2／ｇを超えると、光出力が所望の値に達するのに時間を要することになる。
【００２６】
蛍光体層を形成する粒子の付着量が３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であれば、初光束および光束維持率のいずれもが高いレベルの蛍光ランプを得ることができる。粒子の付着量は、３．５〜４．２ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であることがより好ましい。蛍光体層における粒子の付着量は、例えば次の手法により求めることができる。まず、予め重量が測定されたガラスバルブの内面の蛍光体層を塗布する。加熱乾燥により溶媒を揮発させた後に重量を測定し、この重量からガラスバルブの重量を差し引くことによって、付着量が得られる。
【００２７】
蛍光体層における結着剤粒子の残部は、バリウム・カルシウム・ボレート粒子であることが好ましい。このバリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．７〜１．５％であれば、十分な膜強度を確保することができ、初光束や光束維持率が損なわれることもない。バリウム・カルシウム・ボレート粒子の添加量は、蛍光体粒子の０．８〜１．２重量％の範囲内であることがより好ましい。
【００２８】
なお、バリウム・カルシウム・ボレート粒子をホウ酸粒子またはランタンボレート粒子に変更した場合も、同様の効果が予測される。
【００２９】
本発明の環形蛍光ランプにおける蛍光体層は、上述したような蛍光体粒子および結着剤粒子を有機溶媒に分散させた蛍光体スラリーを用いて形成することができる。有機溶媒としては、例えば、酢酸ブチル等を用いることができる。蛍光体スラリーをガラスバルブの内面に塗布し、乾燥および焼成して、蛍光体層が形成される。
【００３０】
本発明の照明装置は、上記本発明の蛍光ランプと、この蛍光ランプが取付けられた照明装置本体と蛍光ランプを点灯させる点灯装置とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に係る発明の環形蛍光ランプによれば、大粒径の蛍光体粒子を用いたことに加えて、微細なアルミナ粒子を含む結着剤粒子の組成を最適化したことによって、高い効率および光束維持率を有するとともに、蛍光体粒子の剥がれが低減された、という効果がある。
【００３２】
請求項２に係る発明の環形蛍光ランプによれば、蛍光体層を構成する粒子の比表面積および付着量を所定の範囲内に規定したことによって、高い膜強度を確保しつつ光束維持率の低下を抑制でき、しかも、初光束とともに光束維持率を高めることができる、という効果がある。
【００３３】
請求項３に係る発明の環形蛍光ランプによれば、結着剤粒子の残部を所定量のバリウム・カルシウム・ボレート粒子で構成したことによって、蛍光体の膜強度がよりいっそう高められ、剥がれなどの外観不良をより確実に防止できる、という効果がある。
【００３４】
請求項４に係る発明の照明装置によれば、上記環形蛍光ランプの作用を有する照明装置を提供できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による実施形態の環形蛍光ランプの正面図。
【図２】図１の環形蛍光ランプの断面図。
【図３】図１の環形蛍光ランプの要部の断面図。
【図４】結着剤含有量と全光束との関係を示した等高線プロット。
【図５】蛍光体塗布量と初期光束との関係を示した図。
【図６】蛍光体塗布量と光束維持率との関係を示した図。
【図７】本発明による実施形態の照明装置を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は環形蛍光ランプの正面図、図２は図１のバルブ軸に対して直交する面で切断したときの断面図、図３は図１の要部拡大断面図である。
【００３８】
図１ないし３において、１は環形蛍光ランプであり、環状のガラスバルブ２を有し、このガラスバルブ２内には希ガスおよび水銀からなる放電媒体が封入される。ガラスバルブ２の内壁面には、３波長発光形の蛍光体を含む蛍光体層４が形成される。蛍光体層４の膜厚は、通常、２３〜３０μｍ程度である。蛍光体層４とガラスバルブ２の内壁面との間には、必要に応じて保護膜３を配置してもよい。ガラスバルブ２の両端２ａ，２ａには、一対の電極手段としてのフィラメント電極５、５'が配設され、ガラスバルブ２の両端２ａ，２ａ間に跨って口金６が配設されている。
【００３９】
口金６には、電極に電気的に接続された４本の口金ピン７が、ランプ中心側に傾いて突設されている。口金ピン７は、４本で矩形をなすように口金６に配設されている。
【００４０】
一対のフィラメント電極のうち、一方のフィラメント電極５は、ガラスバルブ端部２ａから距離Ｈ１の位置に配設されるようにフレアステム８がバルブ軸にそって直線状に延在している。
【００４１】
一対のフィラメント電極５，５'は、フレアステム８，８'にそれぞれ一対が封着支持されたリード線９，９'に継線されている。このフレアステム８，８'がガラスバルブ２の両端２ａ，２ａにそれぞれ封着されることで一対のフィラメント電極５，５'がガラスバルブ２内に封着される。
【００４２】
他方のフィラメント電極５'は、ガラスバルブ端部２ａからの距離Ｈ２がＨ１よりも小さい位置に配設されている。なお、フレアステム８，８'には細管８ａ，８ａ'が配設されており、フレアステム８に配設された細管８ａを通じてガラスバルブ内が排気され、水銀および希ガスが封入される。
【００４３】
このように、一方のフィラメント電極３の距離Ｈ１に対し、他方のフィラメント電極５’の距離Ｈ２をこれよりも短くすることで、一方のフィラメント電極５側のガラスバルブ端部２ａ近傍に所望温度の最冷部が形成されるため、高い周囲温度領域においても効率よく点灯することが可能となる。
【００４４】
本実施形態の環形蛍光ランプ１は、管外径ｄが１５〜１８ｍｍ、肉厚が０．７〜１．３ｍｍ、外周側の肉厚比が０．８以上で形成することができる。また、ガラスバルブ２は、例えば、熱膨張係数αが９０〜１００のソーダライムガラス製である。
【００４５】
次に、本発明の作用について説明する。
【００４６】
蛍光ランプの全光束とともに蛍光体層の膜強度を高め得る蛍光体粒子の平均粒径の適正範囲を求めるために、平均粒径の異なる蛍光体粒子を用いて種々の蛍光体スラリーを調製した。
【００４７】
まず、１．４重量％のニトロセルロースを含有する酢酸ブチル溶液を、４０リットル調製した。アルミナ粒子（一次粒径１０ｎｍ）を酢酸ブチルに分散させて、１０重量％のコロイド溶液を調製した。１リットルのコロイド溶液を、前述の酢酸ブチル溶液に加えて攪拌した。さらに、平均粒径３．４μｍの三波長形蛍光体粒子２０ｋｇを加えて撹拌した。なお、蛍光体粒子の平均粒径は、ＦＳＳＳ法により確認した。
【００４８】
一方、バリウム・カルシウム・ボレートを酢酸ブチルに分散させて、固形分２０重量％の溶液を１リットル調製し、これを前述の蛍光体−アルミナ混合液に加えた。十分に攪拌して、蛍光体スラリーＮｏ．１を得た。
【００４９】
この蛍光体スラリーを、管径１６．５ｍｍのガラス管内面にフローコートし、常法により乾燥および焼成を行なって、蛍光体層を形成した。さらに、常法により封止、曲げ加工、排気、および口金取り付けを行なって環形蛍光ランプが完成した。得られた蛍光ランプをサンプルＮｏ．１とした。
【００５０】
Ｎｏ．１の蛍光ランプの蛍光体層は、結着剤粒子としてアルミナ粒子およびバリウム・カルシウム・ボレート粒子を含有している。蛍光体層におけるアルミナ粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．５％の重量であり、バリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の１．０％である。こうした結着剤粒子と蛍光体粒子とによって、蛍光体層が形成されている。蛍光体層を構成する粒子の付着量は、３．５ｍｇ／ｃｍ2程度であることが、重量測定により確認された。
【００５１】
さらに、蛍光体粒子の平均粒径を変更した以外は上述と同様にして、Ｎｏ．２〜７の蛍光体スラリーを調製し、それぞれを用いてＮｏ．２〜７の蛍光ランプを作製した。蛍光体粒子の平均粒径は、４．０μｍ、４．４μｍ、４．６μｍ、５．５μｍ、６．０μｍ、および６．０μｍとした。効率や明るさの向上を図るため、ここで用いる蛍光体粒子の平均粒径は３．４μｍ以上とした。
【００５２】
得られた蛍光ランプについて全光束を求め、Ｎｏ．１のサンプルの全光束値を１００として相対値を算出した。その結果を、蛍光体の剥がれとともに下記表１にまとめる。なお、蛍光体の剥がれは振動試験後の目視により観察した。
【表１】
【００５３】
上記表１に示されるように、蛍光体粒子の平均粒径が７μｍと大きい場合には、膜強度が不十分となって蛍光体の剥がれが生じる。しかも、所望の全光束を得るのに必要な蛍光体塗布量が増加するので、コストアップにもつながる。
【００５４】
蛍光体粒子の平均粒径が３．４μｍ以上６．０μｍ以下であれば、十分な全光束が得られるとともに剥がれの発生も回避できることが、表１の結果に示されている。特に、蛍光体粒子の平均粒径が４．４μｍ以上５．５μｍ以下の場合には、全光束および膜強度がより好ましい範囲内となることが確認された。
【００５５】
次に、前述のＮｏ．４の蛍光体スラリーの組成を基本として、結着剤粒子を変更して種々の蛍光体スラリーを調製した。アルミナ粒径や添加量など、結着剤粒子における変更箇所を下記表２に示す。それぞれのスラリーを用いて前述と同様のガラス管内面に塗布し、Ｎｏ．８〜２３の蛍光ランプを作製した。得られた蛍光ランプについて初光束を求め、Ｎｏ．８のサンプルの初光束値を１００として相対値を算出した。その結果を、蛍光体の剥がれとともに下記表２にまとめる。なお、蛍光体の剥がれは前述と同様に観察し、次の基準で評価した。
【００５６】
○：剥がれなし
△：１ｍｍ未満の剥がれが発生
×：１ｍｍ以上の剥がれが発生
【表２】
【００５７】
上記表２に示されるように、アルミナ粒子の一次粒径は、１５ｎｍ以下であれば初光束と膜強度とを両立することができる。すでに説明したように、一次粒径が５ｎｍ未満のアルミナ粒子は取り扱いが困難であることから、ここでは使用しない。
【００５８】
以上の結果から、一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子が含まれる結着剤粒子を用いることによって、蛍光体層の剥がれが防止できるとともに初光束も高められることが確認された。こうしたアルミナ粒子を結着剤粒子の一部として用いて、結着剤粒子の最適な組成を調べた。
【００５９】
アルミナ粒子およびボレート粒子の添加量を変更して、種々の蛍光体スラリーを調製し、前述と同様のガラス管内面に塗布して蛍光ランプを作製した。一次粒径１０ｎｍのアルミナ粒子を用いて、その添加量は０．０〜１．２重量％の間で変更し、ボレート粒子の添加量は０．０〜２．０重量％の間で変更した。ここでは、平均粒径４．６μｍの蛍光体粒子を用いた。得られた蛍光ランプにおける蛍光体の剥がれを観察し、以下の基準で評価した。その結果を下記表３にまとめる。
【００６０】
Ａ：剥がれなし
Ｂ：蛍光体スラリーがゲル化
Ｃ：１ｍｍ未満の剥がれが発生
Ｄ：１ｍｍ以上の剥がれが発生
【表３】
【００６１】
上記表３に示されるように、ボレート粒子が多すぎる場合には、蛍光体スラリーがゲル化して、塗布により蛍光体層を形成することができない。一方、ボレート粒子が少なすぎる場合には、結着剤としての機能が不十分となって蛍光体層に剥がれが発生する。スラリーのゲル化を引き起こさず、しかも蛍光体の剥がれを防止するためには、結着剤の組成には最適な範囲が存在することが、上記表３に示されている。
【００６２】
こうした結果に基づいて、アルミナ粒子の添加量は蛍光体粒子に対して０．１〜１．０重量％に規定し、ボレート粒子の添加量は蛍光体粒子に対して０．７〜１．５重量％に規定した。ただし、アルミナ粒子とボレート粒子とを合わせた結着剤粒子全体の添加量は、蛍光体粒子の１．１〜２．５重量％に規定される。膜強度と光束との両立を考慮すると、結着剤粒子全体の添加量は、蛍光体粒子の０．８〜１．２重量％の範囲が好ましい。
【００６３】
図４には、アルミナ粒子およびボレート粒子の添加量とＦＨＣ２７ＥＤを高出力点灯した際の全光束との関係を表わす等高線プロットを示す。アルミナ粒子の添加量が０．１〜１．０重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．７〜１．５重量％の場合には、３４４０ｌｍ以上の全光束が得られる。アルミナ粒子の添加量が０．４〜０．６重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．８〜１．２重量％の場合には、全光束はさらに高められ、３４８０ｌｍを超えることが図４に示されている。
【００６４】
上で得られた蛍光ランプのいくつかについて初光束を調べ、その相対値を、アルミナ添加量およびボレート添加量とともに、下記表４にまとめる。
【表４】
【００６５】
表３に示された結果と合わせて判断すると、適切な配合比でアルミナ粒子とボレート粒子とが含有され、適切な量の結着剤が構成された場合には、蛍光体の膜強度と高い初光束を確保できることが上記表４からわかる。
【００６６】
さらに、２０００ｈ点灯時の膜剥がれおよび光束維持率を調べた。膜剥がれについては、上記表３に示されたものと全く同じ結果が得られた。光束維持率については、相対値を下記表５にまとめる。
【表５】
【００６７】
表３に示された結果と合わせて判断すると、適切な配合比でアルミナ粒子とボレート粒子とが含有され、適切な量の結着剤が構成された場合には、蛍光体の膜強度と高い光束維持率を確保できることが上記表５からわかる。
【００６８】
次に、蛍光体層を構成する粒子の付着量（塗布量）の影響を調べた。前述のＮｏ．１の蛍光体スラリーを用い、種々の塗布量でガラス管内面に塗布して３種類の蛍光ランプを作製した。さらに、前述のＮｏ．４の蛍光体スラリーを用い、種々の塗布量でガラス管内面に塗布して５種類の蛍光ランプを作製した。
【００６９】
得られた蛍光ランプについて、初光束および光束維持率を調べ、相対値を算出した。その結果を、蛍光体粒子の平均粒径および蛍光体層塗布量とともに下記表６にまとめる。蛍光体層塗布量と初光束との関係を、図５のグラフに示し、蛍光体層塗布量と２０００ｈ光束維持率との関係を図６のグラフに示す。
【表６】
【００７０】
付着量が３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であれば、１０２％以上の初光束を得ることができる。このとき、光束維持率も、９２％以上に高められる。したがって、付着量は、３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であることが好ましく、３．５〜４．２ｍｇ／ｃｍ2の範囲内がより好ましい。
【００７１】
蛍光体層を構成する粒子の比表面積（ＢＥＴ値）を求めた。その結果、０．６ｍ2／ｇ未満の場合には、蛍光体の膜強度が弱く、製造中に剥がれが生じたり、輸送時に蛍光ランプ内に封入した水銀封入用のペレットが管内を移動して剥がれが引き起こされた。一方、０．９ｍ2／ｇを超えると、長期間消灯後に使用した場合、電極などに吸着された水銀蒸気が管内に拡散する際に、蛍光体層に吸着される割合が大きくなる。その結果、光出力が所望の値に達するのに時間がかかる。
【００７２】
蛍光体層を形成する粒子の比表面積を０．６〜０．９ｍ2／ｇと規定することによって、不純ガスの管内への持ち込みが低減され、光束維持率の低下が抑制された。
【００７３】
図７は、天井直付形の照明器具Ｌを示す断面図である。１１は器具本体で、この器具本体１１は、外観が円形でかつ薄形に形成されている。器具本体１１の中央には内部に収納空間を有する収納部１３が形成され、この収納部１３内にインバータ点灯回路からなる高周波点灯装置１４が配設されている。収納部１３の周囲には、環形蛍光ランプ１，１０が同心円状に配設されている。なお、器具本体１１には、２本の各環形蛍光ランプ１，１０の給電、保持を行なう図示しないソケットホルダが配設されている。
【００７４】
器具本体１１は、天井面などに設置されている引掛シーリング等に接続されるアダプタ（図示しない）を介して、器具本体１１が天井面などに支持されるとともに、器具本体１１側と引掛シーリング側とが電気的に接続される。
【００７５】
また、器具本体１１には、器具本体１１の下方および側方を覆ってセード１５が取着される。このセード１５は、透光性を有する乳白色材にて、下方へ大きな円弧面でなだらかに突出する薄形状に形成されており、周縁部には器具本体１１に取付けられる図示しない取付部が形成されている。環形蛍光ランプ１，１０の点灯時には、環形蛍光ランプ１，１０から発せられた光がセード１５を透光して照明される。
【符号の説明】
【００７６】
１…環形蛍光ランプ； ２…ガラスバルブ； ３…保護膜； ４…蛍光体層
５…電極手段； ６…口金； ７…口金ピン； ８，８’…フレアステム
９．９’…リード線； １０…環形蛍光ランプ； １１…器具本体； １３…収納部
１４…点灯装置； １５…セード； Ｌ…照明装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環形蛍光ランプおよびこの環形蛍光ランプを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率、高光束維持率の蛍光ランプの開発が進んでいる。蛍光ランプの効率、光束維持率を決定する一つの要因となるのは、蛍光体粒子とともに蛍光体層を構成する結着剤である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
環形蛍光ランプにおいては、曲げ加工時に蛍光体が剥離するのを防ぐために、ボレート系の結着剤が一般的に用いられている。このボレート系の結着剤は、蛍光体層を塗布したガラスバルブの焼成加工時に溶融し、それによって蛍光体層がガラス内面に強固に結びつけられる。こうして得られる蛍光ランプにおいては、蛍光体の膜強度が強く、剥がれなどの外観不良を防止できる点では有利である。しかしながら、ボレートは種々の不都合を引き起こすおそれがある。例えば、ガラス中のナトリウム成分が蛍光体層に移動する通路となり、溶けて蛍光体表面を覆った際には、水銀やその化合物と吸着しやすくなる。その結果、初光束および光束維持率を低下させる原因となっている。
【０００４】
ボレート系結着剤の添加量を減少させれば、ボレートに起因した問題は低減できるものの、この場合には、蛍光体の膜強度が低下する。製造工程や輸送時には、ランプ内に封入された水銀封入用のペレットが発光管内を移動することによって、蛍光体の剥がれが発生してしまう。
【０００５】
なお、蛍光ランプの全光束の向上を図るための手段として、結晶性の良好な蛍光体粒子を用いることが挙げられる。結晶成長にともなって、蛍光体粒子の粒径は増大するので、表面積が減少する。粒径の小さな蛍光体粒子の場合と同等の全光束を確保するためには、大粒径の蛍光体粒子は付着量を増やさなければならない。しかしながら、付着量を増やすと蛍光体膜強度が低下して、剥がれなどが多発してしまう。環形蛍光ランプの場合、これは特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４３８７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、環形蛍光ランプにおいては、蛍光体層の膜強度を確保しつつ、効率および光束維持率を高めることは困難であり、初光束および光束維持率を高いレベルで両立することも達成されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い効率および光束維持率を有するとともに、蛍光体粒子の剥がれが低減された環形蛍光ランプおよびこの環形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】
本発明の環形蛍光ランプは、内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブと；このガラスバルブの内面に、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％である蛍光体層と；前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段と；を具備することを特徴とする。
【００１０】
一対の電極手段は、フィラメントコイルを用いた熱陰極形の電極であってもよいし、冷陰極形の電極であってもよい。要するにガラスバルブ内に放電を生起させるものであればよいので、例えば外部電極であっても差し支えない。
【００１１】
なお、ランプを高出力点灯させる必要がある場合には、熱陰極形の電極にトリプルコイルを用いることが好ましい。電極手段は、リードワイヤによって支持され、このワイヤはフレアステム、ボタンステム、ビードステム、ピンチシール部などによって封装支持される。このステムなどには、排気用または水銀合金収納用の細管が取付けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明は一般の蛍光ランプに限らず、バルブ内面に透明導電体膜を設けこの導電体膜の気密空間側表面に保護膜および蛍光体層を形成したラピッドスタート形の蛍光ランプにも適用できる。
【００１３】
ガラスバルブは、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスで形成され、バルブの肉厚は０．８〜１．３ｍｍ程度が望ましいがこれに限定されない。
【００１４】
ガラスバルブの管外径は、１５〜１８ｍｍの範囲内とすることができる。なお、ガラスバルブを曲成加工するとき、若干管外径が小さくなって部分的に上記範囲から外れることが考えられるが、管外径の大部分が上記範囲内であれば問題はない。
【００１５】
蛍光ランプは一般的にその管径を小さくすればランプ効率が向上することが知られている。従来の環形蛍光ランプのランプ効率を１０％以上向上させるためには、管外径を６５％以下に小さくする必要があることが実験によって確かめられた。すなわち、肉厚が約１ｍｍ程度のガラスバルブでは、管外径が１８ｍｍ以下であればよい。また、この大きさによれば、環形蛍光ランプとしての薄形化も十分満足できることが視覚的に確かめられている。
【００１６】
管外径を１５ｍｍ未満とすると、ランプ効率は数値的に満足できても、従来の環形蛍光ランプと同等の光出力が得られないので実用的ではない。しかも、ガラスバルブを環状に曲成加工することが極めて困難になる。
【００１７】
放電媒体としてバルブ内に封入される希ガスには、アルゴン、ネオンまたはクリプトンなどが含まれる。
【００１８】
バルブ内面の蛍光体層を構成する蛍光体としては、３波長発光形蛍光体およびハロ燐酸塩蛍光体など周知の蛍光体を用いることができる。発光効率を考慮すると、波長発光形蛍光体の使用が好ましい。
【００１９】
３波長発光形の蛍光体としては、４５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する青系蛍光体としてＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する緑系蛍光体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ4、６１０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する赤系蛍光体としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ3+などが適用可能であるが、これらに限定されない。
【００２０】
ただし、本発明において用いられる蛍光体粒子の平均粒径は、３．４〜６．０μｍに規定される。蛍光体粒子の平均粒径が３．４μｍ未満の場合には、蛍光ランプの全光束を高めることができず、６．０μｍを超えると、蛍光体の膜強度が低下する。蛍光体粒子の平均粒径は、４．４〜５．５μｍの範囲内とすることが好ましい。なお、蛍光体粒子の平均粒径は、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ（ＦＳＳＳ法）等により求めることができる。
【００２１】
こうした蛍光体粒子に加えて、蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％結着剤粒子が蛍光体層に含有される。結着剤粒子は、一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％に規定される。結着剤粒子の重量が蛍光体粒子の重量の１．１％未満の場合には、蛍光体層の膜強度を確保することができず、一方、２．５％を超えると、蛍光体スラリーのゲル化が生じて蛍光体層を形成することができない。
【００２２】
アルミナ粒子の一次粒径が１５ｎｍを超えると、蛍光体層の膜強度が低下して剥がれが生じる。一方、一次粒径が５ｎｍ未満のアルミナ粒子は、取り扱いが困難である。アルミナ粒子の一次粒径は、ＳＥＭ写真等から求めることができる。アルミナ粒子が０．１重量％未満の場合には、蛍光体層の膜強度が低下して剥がれが生じ、１．０重量％を超えると蛍光体スラリーがゲル化して、蛍光体層を形成することができない。アルミナ粒子の添加量は、蛍光体粒子の０．４〜０．６重量％の範囲がより好ましい。
【００２３】
バルブ内にはアマルガムが封入されていてもよい。アマルガムは、ガラスバルブの端部に封着されたステムまたはこのステムに配設された細管内などに収容される。アマルガムは溶融、機械的保持などの手段によってこれらいずれかの位置に固定または収納される。また、アマルガムはバルブ内を移動可能に収容されていてもよい。ガラスバルブ内にアマルガムを配設すると、周囲温度が比較的高くなっても最適な状態で環形蛍光ランプが点灯される。
【００２４】
アマルガムは、水銀と合金を作る物質であるビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）等の中から選ばれた少なくとも１種と水銀との合金である。例えば、ビスマス−インジウム−水銀、ビスマス−インジウム−鉛−水銀、およびビスマス−錫−水銀などが適用可能である。また、水銀蒸気圧制御を目的とせず、水銀の定量封入のために亜鉛−水銀などのアマルガムを同様に封入してもよい。アマルガムはペレット状、柱状、板状など、いずれの形状であってもよい。
【００２５】
また、本発明の環形蛍光ランプは、蛍光体層を形成している粒子の比表面積（ＢＥＴ値）が０．６〜０．９ｍ2／ｇであり、前記粒子の付着量は３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2であることを特徴とする。比表面積が０．６ｍ2／ｇ未満の場合には、蛍光体の膜強度を確保することができず、一方、０．９ｍ2／ｇを超えると、光出力が所望の値に達するのに時間を要することになる。
【００２６】
蛍光体層を形成する粒子の付着量が３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であれば、初光束および光束維持率のいずれもが高いレベルの蛍光ランプを得ることができる。粒子の付着量は、３．５〜４．２ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であることがより好ましい。蛍光体層における粒子の付着量は、例えば次の手法により求めることができる。まず、予め重量が測定されたガラスバルブの内面の蛍光体層を塗布する。加熱乾燥により溶媒を揮発させた後に重量を測定し、この重量からガラスバルブの重量を差し引くことによって、付着量が得られる。
【００２７】
蛍光体層における結着剤粒子の残部は、バリウム・カルシウム・ボレート粒子であることが好ましい。このバリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．７〜１．５％であれば、十分な膜強度を確保することができ、初光束や光束維持率が損なわれることもない。バリウム・カルシウム・ボレート粒子の添加量は、蛍光体粒子の０．８〜１．２重量％の範囲内であることがより好ましい。
【００２８】
なお、バリウム・カルシウム・ボレート粒子をホウ酸粒子またはランタンボレート粒子に変更した場合も、同様の効果が予測される。
【００２９】
本発明の環形蛍光ランプにおける蛍光体層は、上述したような蛍光体粒子および結着剤粒子を有機溶媒に分散させた蛍光体スラリーを用いて形成することができる。有機溶媒としては、例えば、酢酸ブチル等を用いることができる。蛍光体スラリーをガラスバルブの内面に塗布し、乾燥および焼成して、蛍光体層が形成される。
【００３０】
本発明の照明装置は、上記本発明の蛍光ランプと、この蛍光ランプが取付けられた照明装置本体と蛍光ランプを点灯させる点灯装置とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に係る発明の環形蛍光ランプによれば、大粒径の蛍光体粒子を用いたことに加えて、微細なアルミナ粒子を含む結着剤粒子の組成を最適化したことによって、高い効率および光束維持率を有するとともに、蛍光体粒子の剥がれが低減された、という効果がある。
【００３２】
請求項２に係る発明の環形蛍光ランプによれば、蛍光体層を構成する粒子の比表面積および付着量を所定の範囲内に規定したことによって、高い膜強度を確保しつつ光束維持率の低下を抑制でき、しかも、初光束とともに光束維持率を高めることができる、という効果がある。
【００３３】
請求項３に係る発明の環形蛍光ランプによれば、結着剤粒子の残部を所定量のバリウム・カルシウム・ボレート粒子で構成したことによって、蛍光体の膜強度がよりいっそう高められ、剥がれなどの外観不良をより確実に防止できる、という効果がある。
【００３４】
請求項４に係る発明の照明装置によれば、上記環形蛍光ランプの作用を有する照明装置を提供できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による実施形態の環形蛍光ランプの正面図。
【図２】図１の環形蛍光ランプの断面図。
【図３】図１の環形蛍光ランプの要部の断面図。
【図４】結着剤含有量と全光束との関係を示した等高線プロット。
【図５】蛍光体塗布量と初期光束との関係を示した図。
【図６】蛍光体塗布量と光束維持率との関係を示した図。
【図７】本発明による実施形態の照明装置を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は環形蛍光ランプの正面図、図２は図１のバルブ軸に対して直交する面で切断したときの断面図、図３は図１の要部拡大断面図である。
【００３８】
図１ないし３において、１は環形蛍光ランプであり、環状のガラスバルブ２を有し、このガラスバルブ２内には希ガスおよび水銀からなる放電媒体が封入される。ガラスバルブ２の内壁面には、３波長発光形の蛍光体を含む蛍光体層４が形成される。蛍光体層４の膜厚は、通常、２３〜３０μｍ程度である。蛍光体層４とガラスバルブ２の内壁面との間には、必要に応じて保護膜３を配置してもよい。ガラスバルブ２の両端２ａ，２ａには、一対の電極手段としてのフィラメント電極５、５'が配設され、ガラスバルブ２の両端２ａ，２ａ間に跨って口金６が配設されている。
【００３９】
口金６には、電極に電気的に接続された４本の口金ピン７が、ランプ中心側に傾いて突設されている。口金ピン７は、４本で矩形をなすように口金６に配設されている。
【００４０】
一対のフィラメント電極のうち、一方のフィラメント電極５は、ガラスバルブ端部２ａから距離Ｈ１の位置に配設されるようにフレアステム８がバルブ軸にそって直線状に延在している。
【００４１】
一対のフィラメント電極５，５'は、フレアステム８，８'にそれぞれ一対が封着支持されたリード線９，９'に継線されている。このフレアステム８，８'がガラスバルブ２の両端２ａ，２ａにそれぞれ封着されることで一対のフィラメント電極５，５'がガラスバルブ２内に封着される。
【００４２】
他方のフィラメント電極５'は、ガラスバルブ端部２ａからの距離Ｈ２がＨ１よりも小さい位置に配設されている。なお、フレアステム８，８'には細管８ａ，８ａ'が配設されており、フレアステム８に配設された細管８ａを通じてガラスバルブ内が排気され、水銀および希ガスが封入される。
【００４３】
このように、一方のフィラメント電極３の距離Ｈ１に対し、他方のフィラメント電極５’の距離Ｈ２をこれよりも短くすることで、一方のフィラメント電極５側のガラスバルブ端部２ａ近傍に所望温度の最冷部が形成されるため、高い周囲温度領域においても効率よく点灯することが可能となる。
【００４４】
本実施形態の環形蛍光ランプ１は、管外径ｄが１５〜１８ｍｍ、肉厚が０．７〜１．３ｍｍ、外周側の肉厚比が０．８以上で形成することができる。また、ガラスバルブ２は、例えば、熱膨張係数αが９０〜１００のソーダライムガラス製である。
【００４５】
次に、本発明の作用について説明する。
【００４６】
蛍光ランプの全光束とともに蛍光体層の膜強度を高め得る蛍光体粒子の平均粒径の適正範囲を求めるために、平均粒径の異なる蛍光体粒子を用いて種々の蛍光体スラリーを調製した。
【００４７】
まず、１．４重量％のニトロセルロースを含有する酢酸ブチル溶液を、４０リットル調製した。アルミナ粒子（一次粒径１０ｎｍ）を酢酸ブチルに分散させて、１０重量％のコロイド溶液を調製した。１リットルのコロイド溶液を、前述の酢酸ブチル溶液に加えて攪拌した。さらに、平均粒径３．４μｍの三波長形蛍光体粒子２０ｋｇを加えて撹拌した。なお、蛍光体粒子の平均粒径は、ＦＳＳＳ法により確認した。
【００４８】
一方、バリウム・カルシウム・ボレートを酢酸ブチルに分散させて、固形分２０重量％の溶液を１リットル調製し、これを前述の蛍光体−アルミナ混合液に加えた。十分に攪拌して、蛍光体スラリーＮｏ．１を得た。
【００４９】
この蛍光体スラリーを、管径１６．５ｍｍのガラス管内面にフローコートし、常法により乾燥および焼成を行なって、蛍光体層を形成した。さらに、常法により封止、曲げ加工、排気、および口金取り付けを行なって環形蛍光ランプが完成した。得られた蛍光ランプをサンプルＮｏ．１とした。
【００５０】
Ｎｏ．１の蛍光ランプの蛍光体層は、結着剤粒子としてアルミナ粒子およびバリウム・カルシウム・ボレート粒子を含有している。蛍光体層におけるアルミナ粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の０．５％の重量であり、バリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、蛍光体粒子の重量の１．０％である。こうした結着剤粒子と蛍光体粒子とによって、蛍光体層が形成されている。蛍光体層を構成する粒子の付着量は、３．５ｍｇ／ｃｍ2程度であることが、重量測定により確認された。
【００５１】
さらに、蛍光体粒子の平均粒径を変更した以外は上述と同様にして、Ｎｏ．２〜７の蛍光体スラリーを調製し、それぞれを用いてＮｏ．２〜７の蛍光ランプを作製した。蛍光体粒子の平均粒径は、４．０μｍ、４．４μｍ、４．６μｍ、５．５μｍ、６．０μｍ、および６．０μｍとした。効率や明るさの向上を図るため、ここで用いる蛍光体粒子の平均粒径は３．４μｍ以上とした。
【００５２】
得られた蛍光ランプについて全光束を求め、Ｎｏ．１のサンプルの全光束値を１００として相対値を算出した。その結果を、蛍光体の剥がれとともに下記表１にまとめる。なお、蛍光体の剥がれは振動試験後の目視により観察した。
【表１】
【００５３】
上記表１に示されるように、蛍光体粒子の平均粒径が７μｍと大きい場合には、膜強度が不十分となって蛍光体の剥がれが生じる。しかも、所望の全光束を得るのに必要な蛍光体塗布量が増加するので、コストアップにもつながる。
【００５４】
蛍光体粒子の平均粒径が３．４μｍ以上６．０μｍ以下であれば、十分な全光束が得られるとともに剥がれの発生も回避できることが、表１の結果に示されている。特に、蛍光体粒子の平均粒径が４．４μｍ以上５．５μｍ以下の場合には、全光束および膜強度がより好ましい範囲内となることが確認された。
【００５５】
次に、前述のＮｏ．４の蛍光体スラリーの組成を基本として、結着剤粒子を変更して種々の蛍光体スラリーを調製した。アルミナ粒径や添加量など、結着剤粒子における変更箇所を下記表２に示す。それぞれのスラリーを用いて前述と同様のガラス管内面に塗布し、Ｎｏ．８〜２３の蛍光ランプを作製した。得られた蛍光ランプについて初光束を求め、Ｎｏ．８のサンプルの初光束値を１００として相対値を算出した。その結果を、蛍光体の剥がれとともに下記表２にまとめる。なお、蛍光体の剥がれは前述と同様に観察し、次の基準で評価した。
【００５６】
○：剥がれなし
△：１ｍｍ未満の剥がれが発生
×：１ｍｍ以上の剥がれが発生
【表２】
【００５７】
上記表２に示されるように、アルミナ粒子の一次粒径は、１５ｎｍ以下であれば初光束と膜強度とを両立することができる。すでに説明したように、一次粒径が５ｎｍ未満のアルミナ粒子は取り扱いが困難であることから、ここでは使用しない。
【００５８】
以上の結果から、一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子が含まれる結着剤粒子を用いることによって、蛍光体層の剥がれが防止できるとともに初光束も高められることが確認された。こうしたアルミナ粒子を結着剤粒子の一部として用いて、結着剤粒子の最適な組成を調べた。
【００５９】
アルミナ粒子およびボレート粒子の添加量を変更して、種々の蛍光体スラリーを調製し、前述と同様のガラス管内面に塗布して蛍光ランプを作製した。一次粒径１０ｎｍのアルミナ粒子を用いて、その添加量は０．０〜１．２重量％の間で変更し、ボレート粒子の添加量は０．０〜２．０重量％の間で変更した。ここでは、平均粒径４．６μｍの蛍光体粒子を用いた。得られた蛍光ランプにおける蛍光体の剥がれを観察し、以下の基準で評価した。その結果を下記表３にまとめる。
【００６０】
Ａ：剥がれなし
Ｂ：蛍光体スラリーがゲル化
Ｃ：１ｍｍ未満の剥がれが発生
Ｄ：１ｍｍ以上の剥がれが発生
【表３】
【００６１】
上記表３に示されるように、ボレート粒子が多すぎる場合には、蛍光体スラリーがゲル化して、塗布により蛍光体層を形成することができない。一方、ボレート粒子が少なすぎる場合には、結着剤としての機能が不十分となって蛍光体層に剥がれが発生する。スラリーのゲル化を引き起こさず、しかも蛍光体の剥がれを防止するためには、結着剤の組成には最適な範囲が存在することが、上記表３に示されている。
【００６２】
こうした結果に基づいて、アルミナ粒子の添加量は蛍光体粒子に対して０．１〜１．０重量％に規定し、ボレート粒子の添加量は蛍光体粒子に対して０．７〜１．５重量％に規定した。ただし、アルミナ粒子とボレート粒子とを合わせた結着剤粒子全体の添加量は、蛍光体粒子の１．１〜２．５重量％に規定される。膜強度と光束との両立を考慮すると、結着剤粒子全体の添加量は、蛍光体粒子の０．８〜１．２重量％の範囲が好ましい。
【００６３】
図４には、アルミナ粒子およびボレート粒子の添加量とＦＨＣ２７ＥＤを高出力点灯した際の全光束との関係を表わす等高線プロットを示す。アルミナ粒子の添加量が０．１〜１．０重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．７〜１．５重量％の場合には、３４４０ｌｍ以上の全光束が得られる。アルミナ粒子の添加量が０．４〜０．６重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．８〜１．２重量％の場合には、全光束はさらに高められ、３４８０ｌｍを超えることが図４に示されている。
【００６４】
上で得られた蛍光ランプのいくつかについて初光束を調べ、その相対値を、アルミナ添加量およびボレート添加量とともに、下記表４にまとめる。
【表４】
【００６５】
表３に示された結果と合わせて判断すると、適切な配合比でアルミナ粒子とボレート粒子とが含有され、適切な量の結着剤が構成された場合には、蛍光体の膜強度と高い初光束を確保できることが上記表４からわかる。
【００６６】
さらに、２０００ｈ点灯時の膜剥がれおよび光束維持率を調べた。膜剥がれについては、上記表３に示されたものと全く同じ結果が得られた。光束維持率については、相対値を下記表５にまとめる。
【表５】
【００６７】
表３に示された結果と合わせて判断すると、適切な配合比でアルミナ粒子とボレート粒子とが含有され、適切な量の結着剤が構成された場合には、蛍光体の膜強度と高い光束維持率を確保できることが上記表５からわかる。
【００６８】
次に、蛍光体層を構成する粒子の付着量（塗布量）の影響を調べた。前述のＮｏ．１の蛍光体スラリーを用い、種々の塗布量でガラス管内面に塗布して３種類の蛍光ランプを作製した。さらに、前述のＮｏ．４の蛍光体スラリーを用い、種々の塗布量でガラス管内面に塗布して５種類の蛍光ランプを作製した。
【００６９】
得られた蛍光ランプについて、初光束および光束維持率を調べ、相対値を算出した。その結果を、蛍光体粒子の平均粒径および蛍光体層塗布量とともに下記表６にまとめる。蛍光体層塗布量と初光束との関係を、図５のグラフに示し、蛍光体層塗布量と２０００ｈ光束維持率との関係を図６のグラフに示す。
【表６】
【００７０】
付着量が３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であれば、１０２％以上の初光束を得ることができる。このとき、光束維持率も、９２％以上に高められる。したがって、付着量は、３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2の範囲内であることが好ましく、３．５〜４．２ｍｇ／ｃｍ2の範囲内がより好ましい。
【００７１】
蛍光体層を構成する粒子の比表面積（ＢＥＴ値）を求めた。その結果、０．６ｍ2／ｇ未満の場合には、蛍光体の膜強度が弱く、製造中に剥がれが生じたり、輸送時に蛍光ランプ内に封入した水銀封入用のペレットが管内を移動して剥がれが引き起こされた。一方、０．９ｍ2／ｇを超えると、長期間消灯後に使用した場合、電極などに吸着された水銀蒸気が管内に拡散する際に、蛍光体層に吸着される割合が大きくなる。その結果、光出力が所望の値に達するのに時間がかかる。
【００７２】
蛍光体層を形成する粒子の比表面積を０．６〜０．９ｍ2／ｇと規定することによって、不純ガスの管内への持ち込みが低減され、光束維持率の低下が抑制された。
【００７３】
図７は、天井直付形の照明器具Ｌを示す断面図である。１１は器具本体で、この器具本体１１は、外観が円形でかつ薄形に形成されている。器具本体１１の中央には内部に収納空間を有する収納部１３が形成され、この収納部１３内にインバータ点灯回路からなる高周波点灯装置１４が配設されている。収納部１３の周囲には、環形蛍光ランプ１，１０が同心円状に配設されている。なお、器具本体１１には、２本の各環形蛍光ランプ１，１０の給電、保持を行なう図示しないソケットホルダが配設されている。
【００７４】
器具本体１１は、天井面などに設置されている引掛シーリング等に接続されるアダプタ（図示しない）を介して、器具本体１１が天井面などに支持されるとともに、器具本体１１側と引掛シーリング側とが電気的に接続される。
【００７５】
また、器具本体１１には、器具本体１１の下方および側方を覆ってセード１５が取着される。このセード１５は、透光性を有する乳白色材にて、下方へ大きな円弧面でなだらかに突出する薄形状に形成されており、周縁部には器具本体１１に取付けられる図示しない取付部が形成されている。環形蛍光ランプ１，１０の点灯時には、環形蛍光ランプ１，１０から発せられた光がセード１５を透光して照明される。
【符号の説明】
【００７６】
１…環形蛍光ランプ； ２…ガラスバルブ； ３…保護膜； ４…蛍光体層
５…電極手段； ６…口金； ７…口金ピン； ８，８’…フレアステム
９．９’…リード線； １０…環形蛍光ランプ； １１…器具本体； １３…収納部
１４…点灯装置； １５…セード； Ｌ…照明装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブと；
このガラスバルブの内面に、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％である蛍光体層と；
前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段と；
を具備することを特徴とする環形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体層を形成する粒子の比表面積は、０．６〜０．９ｍ2／ｇであり、前記粒子の付着量は３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項１に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記結着剤粒子は、バリウム・カルシウム・ボレート粒子を含み、このバリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、前記蛍光体粒子の重量の０．７〜１．５％であることを特徴とする請求項１または２に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に一記載の環形蛍光ランプと；
この蛍光ランプが取付けられた照明装置本体と；
前記環形蛍光ランプを点灯させる点灯装置と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
内部に放電媒体が封入され、環状に形成されたガラスバルブと；
このガラスバルブの内面に、平均粒径３．４〜６．０μｍの蛍光体粒子および前記蛍光体粒子の重量の１．１〜２．５％の結着剤粒子から形成され、前記結着剤粒子は一次粒径５〜１５ｎｍのアルミナ粒子を含み、このアルミナ粒子の重量は前記蛍光体粒子の重量の０．１〜１．０％である蛍光体層と；
前記ガラスバルブに配設された一対の電極手段と；
を具備することを特徴とする環形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体層を形成する粒子の比表面積は、０．６〜０．９ｍ2／ｇであり、前記粒子の付着量は３．５〜４．５ｍｇ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項１に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記結着剤粒子は、バリウム・カルシウム・ボレート粒子を含み、このバリウム・カルシウム・ボレート粒子の重量は、前記蛍光体粒子の重量の０．７〜１．５％であることを特徴とする請求項１または２に記載の環形蛍光ランプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に一記載の環形蛍光ランプと；
この蛍光ランプが取付けられた照明装置本体と；
前記環形蛍光ランプを点灯させる点灯装置と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５４９５９（Ｐ２０１１−１５４９５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９８７（Ｐ２０１０−１６９８７）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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