蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプ
【課題】バルブの内側面側に形成された蛍光体膜の膜厚を制御し、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプの製造方法を提供する。
【解決手段】内部が気密封止され、内部空間２ｂで放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部２ｄを備えたバルブ２ａと、該バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６とを有する蛍光ランプ１の製造方法であって、スラリー６ａをバルブ２ａの開口部２ｅから導入し、開口部２ｅからスラリー６ａの余剰分を排出することによりバルブ２ａの内側面２ｃにスラリー６ａを塗布する塗布工程と、バルブ２ａの開口部２ｅから縮径部２ｄに付着した未乾燥のスラリー６ａの膜厚を薄くする薄膜化工程と、バルブ２ａの内側面２ｃにおける前記未乾燥のスラリー６ａを乾燥させる乾燥工程と、乾燥させたスラリー６ａを焼付けして蛍光体膜６を形成する焼付け工程と、を有する。
【解決手段】内部が気密封止され、内部空間２ｂで放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部２ｄを備えたバルブ２ａと、該バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６とを有する蛍光ランプ１の製造方法であって、スラリー６ａをバルブ２ａの開口部２ｅから導入し、開口部２ｅからスラリー６ａの余剰分を排出することによりバルブ２ａの内側面２ｃにスラリー６ａを塗布する塗布工程と、バルブ２ａの開口部２ｅから縮径部２ｄに付着した未乾燥のスラリー６ａの膜厚を薄くする薄膜化工程と、バルブ２ａの内側面２ｃにおける前記未乾燥のスラリー６ａを乾燥させる乾燥工程と、乾燥させたスラリー６ａを焼付けして蛍光体膜６を形成する焼付け工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電によって発生する紫外線を蛍光体に照射することで可視光に変換する蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無電極放電ランプの一例として、図４に示すようにガラスなどの透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスおよび蒸気化しえる金属（例えば、水銀）が気密封入され、外形を電球形状にしたバルブ２ａと、バルブ２ａの内側に落ち窪んだ凹部４と、凹部４内に立設した管状部５と、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６とから構成したランプ部１０と、軟磁性材料からなるフェライトコア２２の外周に巻回されて凹部４内に収納される誘導コイル２３を備えたパワーカプラ部２０と、を有する蛍光ランプ１が提案されている。
【０００３】
この種の蛍光ランプ１では、誘導コイル２３に高周波電流を流すことによりバルブ２ａ内の内部空間２ｂに誘導電磁界を発生させ、その誘導電磁界でバルブ２ａ内に封入してある希ガスを放電させ、その放電による放電ガスの放電プラズマで水銀を励起する。励起された水銀は、励起状態から基底状態に戻るときに紫外線を発する。この紫外線がバルブ２ａの内側面２ｃに形成されている蛍光体膜６にあたり波長変換され、蛍光体膜６が可視光を発光する。
【０００４】
ところで、このような蛍光ランプ１の製造方法において、バルブ２ａに蛍光体膜６を形成させるには、通常、蛍光体、溶媒や結着剤などを混合した懸濁液(以下、スラリーという)をバルブ２ａの内側面２ｃに沿うように垂れ流して塗布する塗布工程、塗布工程後にバルブ２ａの内側面２ｃに塗布した前記スラリーに空気の吹き付け等によって前記スラリーを乾燥させる乾燥工程、乾燥した前記スラリーを焼付けして蛍光体膜６を形成する焼付け工程を順に行うことが考えられる。バルブ２ａの内側面２ｃに塗布された前記スラリーは、前記溶媒が乾燥するまでは流動性を有するため、前記スラリーの乾燥の過程で重力にしたがってバルブ２ａの内側面２ｃに沿って流れ、バルブ２ａの一部に、表面張力などにより流動滞留する。その結果、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布された前記スラリーを焼付けする焼付け工程後では、蛍光体膜６の膜厚に関して、バルブ２ａの内側面２ｃに前記スラリーが滞留して形成された部分の膜厚が、前記スラリーが滞留せずに形成された部分の膜厚よりも厚くなる傾向にある。
【０００５】
これに対し、直管形状の蛍光ランプの製造方法においても、図５に示す如くバルブ２ａ’の内側面２ｃにスラリー６ａ’を塗布する塗布工程、スラリー６ａ’の塗布工程後に直管形状のバルブ２ａ’の内部に空気を吹き付けスラリー６ａ’を乾燥する乾燥工程、スラリー６ａ’をバルブ２ａ’の内側面２ｃに焼付ける焼付け工程を用いることが知られている。この直管形状の蛍光ランプの製造方法では、直管形状のバルブ２ａ’の両端部で電極（図示していない）を気密封止するため、バルブ２ａ’の前記両端部を、内側面２ｃで乾燥させたスラリー６ａ’を溶解する溶剤３２を満たした液槽３１中に浸漬し、直管形状のバルブ２ａ’の前記両端部における乾燥させたスラリー６ａ’を除去する除去工程を行うことが開示されている（特許文献１を参照。）。
【０００６】
これによって、上述の特許文献１では、直管形状の蛍光ランプの前記両端部で電極を形成して気密封止するのに妨げとなる不要なスラリー６ａ’を除去できる旨が開示されている。なお、図５に示す直管形状の蛍光ランプの製造方法においては、乾燥したスラリー６ａ’が塗布された直管形状の蛍光ランプの前記両端部を液槽３１中に浸漬させ、液槽３１の外部に配置された超音波発振器５２に接続され液槽３１中に配置した超音波振動子５１からの振動により乾燥したスラリー６ａ’をバルブ２ａ’の内側面２ｃから剥離することも開示されている。しかしながら、上述の特許文献１の蛍光体ランプの製造方法では、蛍光ランプのバルブ２ａ’における内側面２ｃに形成されたスラリー６ａ’の膜厚を均一にする方法に関しては何ら開示がない。
【０００７】
また、図６に示す直管形状の蛍光ランプの製造方法においては、直管形状のバルブ２ａ’の長手方向を鉛直方向に保持しながら、スラリーをバルブ２ａ’の内側面に塗布する塗布工程、バルブ２ａ’内に鉛直方向の上端（図６中の上側）となる開口部（図示していない）からエアを吹き込んで前記スラリーを乾燥させる乾燥工程を行った後、バルブ２ａ’の端部に設けられた絞り加工された部位に滞留したスラリーをベルト６０などに押し付け除去することも知られている（特許文献２を参照）。上述の特許文献２で開示された蛍光ランプの製造方法では、前記端部が絞り加工されているバルブ２ａ’は、スラリーが溜まりやすく、溜まったまま乾燥させると他の部分より蛍光体膜の膜厚が厚くなる。蛍光体膜の膜厚が厚くなった部分は、バルブ２ａ’の内部に脱落し、蛍光ランプのバルブ２ａ’内に残ることで外観不良となることを防ぐことができることが開示されている。なお、図６中のベルト６０は、プーリ６１および３個のローラ６２によって移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１―１７３５３９号公報
【特許文献２】特開平１―１０９６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述の図４に示す無電極放電ランプたる蛍光ランプ１では、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６は、放電空間からの紫外線を受け励起されて蛍光を発する。この蛍光は、蛍光ランプ１の外側に蛍光体膜６を透過する光と、蛍光ランプ１のバルブ２ａの内部側へ放射される光と、に分けることができる。また、バルブ２ａの前記内部側へ放射される光は、バルブ２ａの内部で蛍光体膜６の表面などで反射し、一部が蛍光体膜６を透過してバルブ２ａの外部に放射される。そのため、蛍光ランプ１の前記内部側へ放射される光は、一定の光強度の紫外線に対して、蛍光体膜６の厚みが厚くなるにつれ強くなる傾向にある。紫外線は、蛍光体膜６の膜厚に対し、ランベルト・ベールの法則にしたがって吸収され、蛍光体膜６のある膜厚以上には到達しなくなる。そのため、蛍光体膜６の膜厚が十分に厚い場合は、蛍光ランプ１の内部への発光強度は飽和する。また、蛍光ランプ１の外側へ透過する光は、蛍光体膜６を透過して蛍光ランプ１の外部に放射される。そのため、蛍光体膜６は、蛍光体膜６の膜厚が増加するとともに、蛍光体膜６の透過側への発光強度が増加する傾向にある。しかしながら、蛍光体膜６は、特定の膜厚で発光強度が最大値となるものの、該特定の膜厚以上では蛍光体膜６での紫外線の吸収などにより発光強度が減少する傾向にある。
【００１０】
したがって、蛍光ランプ１からの光取り出し効率を高めるためには、最適となる一定の蛍光体膜６が存在する。しかしながら、蛍光ランプ１のバルブ２ａの内側面２ｃのうち、蛍光体膜６の膜厚が過剰に厚い領域では、当該領域の蛍光体膜６によって、発光した光やバルブ２ａの別の領域で蛍光体膜６が発光した光を、蛍光体膜６自体に吸収や反射などされ、バルブ２ａの外側に十分に光が透過されない。そのため、蛍光ランプ１は、当該領域における光利用効率の低下を生じ、全体としての光利用効率の低下を生ずる場合がある。
【００１１】
特に、図４の無電極放電ランプに示す蛍光体ランプ１のごとく、バルブ２ａの内径が開口部２ｅ側に向かって縮小する縮径部２ｄを備えたバルブ２ａの内側面２ｃヘ蛍光体膜６を形成する場合、バルブ２ａの縮径部２ｄにおける蛍光体膜６は、非常に顕著に厚膜化される傾向にある。そのため、より光取り出し効率の高い蛍光ランプ１が求められる現在においては、バルブ２ａの内側面２ｃに前記スラリーを単に塗布して蛍光体膜６を形成するだけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、バルブの内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスが気密封止され、内部空間で放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部を備えたバルブと、該バルブの内側面に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプの製造方法であって、前記バルブの気密封止に先立って、蛍光体、結着剤および該結着剤を溶解する溶媒との懸濁液であるスラリーを前記バルブの開口部から導入し、前記スラリーの余剰分を排出することにより前記バルブの前記内側面に前記スラリーを塗布する塗布工程と、前記バルブの前記内側面における前記開口部から前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、前記薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた前記スラリーを焼付けて前記蛍光体膜を形成する焼付け工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、バルブの内側面に塗布されたスラリーの膜厚を、前記バルブの内径が前記開口部に向かって縮小する前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くすることで、蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率を向上を図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記塗布工程後、前記薄膜化工程前に前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面に付着した未乾燥の前記スラリーを除いて前記バルブを乾燥させる部分乾燥工程を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記バルブの前記内側面における前記スラリーの乾燥を分けた部分乾燥工程を備えることで、前記スラリーの自重による塗布制御性をより向上させ、前記蛍光体膜の膜厚の均一性の向上を更に図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記薄膜化工程は、前記スラリーの前記溶媒と同じ溶媒を入れた液槽中に、前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面を含浸させることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、蛍光ランプの製造時に、前記蛍光体膜の化学的性質や前記バルブの機械的性質に影響を与えることを低減させつつ、前記蛍光体膜における膜厚の均一性を向上させ光利用効率を向上を図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された発明において、前記蛍光ランプの製造方法により形成された蛍光ランプであることを特徴とする。
【００２０】
これにより、バルブの内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明では、バルブの開口部からバルブの内径が前記開口部に向かって縮小する縮径部の内側面に付着した未乾燥のスラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、該薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、を有することによって、前記バルブの前記内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上させ、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の蛍光ランプに用いられるバルブにおける蛍光体膜の製造工程を示す説明図である。
【図２】同上の蛍光ランプのバルブにおける蛍光体膜の膜厚を示し、（ａ）は比較のために示したバルブの説明図、（ｂ）は本実施形態のバルブの説明図である。
【図３】同上の蛍光ランプと、比較のために示す蛍光ランプとにおける発光効率と蛍光体重量との相関図である。
【図４】実施形態１の蛍光ランプを示し、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は蛍光ランプを構成するためのバルブとなる部材の概略断面図である。
【図５】従来の蛍光ランプの製造方法における概略説明図を示す。
【図６】従来の他の蛍光ランプの製造方法における概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下、本実施形態の蛍光ランプについて図４（ａ），（ｂ）を参照して説明した後、蛍光ランプ１の製造工程について図１に基づいて説明する。
【００２４】
本実施形態の図４（ａ）に示す無電極放電ランプたる蛍光ランプ１は、透光性材料（ガラス等）によって形成したランプ部１０と、ランプ部１０の底部に取り付けた略円筒形の口金９と、高周波電流が通電されることによりバルブ２ａ内に誘導電磁界を発生させる誘導コイル２３を有し口金９を介してランプ部１０に結合されるパワーカプラ部２０と、を備えている。
【００２５】
ランプ部１０は、外形が全体として電球形状をしたバルブ２ａと、該バルブ２ａの内側に窪んだ凹部４と、該凹部４内の底面４ｂから該凹部４内に立設した管状部５とから構成し、内部には希ガス（アルゴンやクリプトン等）および蒸気化しえる金属（水銀）を封入している。また、バルブ２ａの内側面２ｃには、アルミナ等の金属酸化物からなる保護膜（図示せず）を形成し、該保護膜上には励起された水銀が放射する紫外線を可視光に変換するための蛍光体が結着剤とともに塗布された蛍光体膜６が形成されている。前記保護膜は、バルブ２ａのガラス成分が該バルブ２ａの内部へ溶出するのを防ぎ、ガラス成分と水銀の化学反応による光透過率の低下を防止するために好適に設けることができる。
【００２６】
バルブ２ａは、主となる発光部位で、球状の部分と円筒状の部分とが連続し縮径部２ｄを形成してある。また上述の円筒状部分の外周には、口金９を固定するための係止溝２ｇを形成してある。
【００２７】
凹部４は、バルブ２ａの上述の円筒状の部分の端からバルブ２ａの内側に落ち窪んだ円筒状に形成され、窪みの底で底面４ｂを形成してある。そのため、バルブ２ａの内径が縮小する縮径部２ｄの端部となる開口部２ｅは、円筒状の凹部４の端部となるフランジ部４ａと溶着し密封可能に形成されている（図４（ｂ）を参照）。ここで、図４（ａ）に示したランプ部１０のバルブ２ａと凹部４とは、元は別個の部材であり、バルブ２ａの内側面２ｃへのスラリー６ａの塗布は、バルブ２ａと凹部４を溶着してバルブ２ａの内部の気密封止に先立って実施される。溶着前のバルブ２ａの外観が図４（ｂ）に示している。
【００２８】
管状部５は、凹部４の円筒よりも細い円筒状に形成しており、軸方向の一端部を凹部４内の底面４ｂの中央部に立設し、その内部空間は、バルブ２ａの内側と凹部４の外側で囲んだ放電空間と連通してある。管状部５は、バルブ２ａ内を排気するための排気管を用いて形成したものであって、他端部が凹部４の外部に引き出され、ランプ部１０の内部を排気しアルゴンガスなどの希ガスを導入した後、管状部５の中央部内に、バルブ２ａの内部空間２ｂにおける水銀蒸気を供給し放電ガスの蒸気圧を制御するためのアマルガムが収納された容器７を保持棒１１と共に収め管状部５の前記他端部を封止してバルブ２ａを気密密封してある。そのため、凹部４の延伸する軸方向と垂直な断面では、凹部４の内部が管状部５との間で略ドーナツ状となる中空部３が形成される。
【００２９】
なお、管状部５の内周面には、アマルガムを収容した容器７を固定するための突起部５ｂが設けられている。突起部５ｂは気密封止されたバルブ２ａ内部の相対的に温度の高い位置に設けられている。ここで相対的に温度の高い位置としては、たとえば、後述の誘導コイル２３の内側でバルブ２ａ内の略中心部の位置とすることができる。
【００３０】
容器７は、内部が中空の円筒容器形状に形成した金属材料（例えば、ＦｅＮｉ合金）からなり、容器７の内部には、放電空間に水銀蒸気を供給する粒子状のアマルガムが収納されている（図示していない）。アマルガムは、例えばビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に３．５％の含有比率で水銀を含有したものであり、臨界温度は約８０℃である。この水銀を含有するアマルガムを使用することにより、水銀単体を使用した場合に比較して、広い温度範囲でバルブ２ａ内の水銀蒸気圧を略一定に保つことができる。また、容器７の長手方向の外周壁には水銀蒸気が出入り可能であるとともに、アマルガムの脱落を防止可能な孔を複数貫設してある。そして、図４（ａ）に示すごとく容器７は、誘導コイル２３が周囲に巻回された管状部５内にあるとともに、管状部５の内部で突起部５ｂと保持棒１１とで保持されている。
【００３１】
管状部５の前記一端部側に形成した突起部５ａは、図４（ａ）に示すごとくコ字状に形成した支持体８の一方が係止され、管状部５から放電空間に導出した支持体８の他方には仕事関数が小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）を塗布したフラグ８ａを固着してある。フラグ８ａに塗布された金属化合物は、無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の始動時における電子の数を増やす役割を担っている。
【００３２】
ランプ部１０を構成する口金９は、樹脂材等により両端が開口する円筒状に形成し、内周面には、内側に突出する係合突起９ａを設け、該係合突起９ａはバルブ２ａの係止溝２ｇに係止してある。
【００３３】
一方、上述のパワーカプラ部２０は、ＡｌやＣｕなどの熱伝導性材料により形成されランプ部１０の管状部５が挿入される円筒状の放熱パイプ２１と、放熱パイプ２１の軸方向の一端部側が挿着された円筒状のシリンダ２４と、放熱パイプ２１の他端部側で放熱パイプ２１に外装されたフェライトコア２２と、フェライトコア２２に巻回された誘導コイル２３とを備えている。このパワーカプラ部２０は、シリンダ２４の大部分、放熱パイプ２１の大部分、フェライトコア２２、誘導コイル２３がランプ部１０の凹部４内に収納され誘導コイル２３が管状部５の軸方向に沿って巻回されている。
【００３４】
したがって、パワーカプラ部２０の各部は、略円環状断面を有し、その外径は、それぞれ凹部４の中空部３の内径とほぼ等しく、かつ、それよりも若干小さくなるように設定されている。また、放熱シリンダ２１の内径は、管状部５の外径とほぼ等しく、かつ、それよりも若干大きくなるように設定されている。これにより、パワーカプラ部２０を凹部４の中空部３に嵌装することができる。
【００３５】
ここで、フェライトコア２２としては、例えば１５０〜２００℃程度の高温下でも飽和せず安定したインピーダンスを維持するように、キュリー温度が２５０℃以上、飽和磁束密度が０．５Ｔ以上のＭｎＺｎフェライトを好適に用いることができる。
【００３６】
誘導コイル２３に高周波電力を供給すると、誘導コイル２３から高周波電磁界が発生される。バルブ２ａの内部空間２ｂに充填された放電ガスは、高周波電磁界のエネルギーを受けて励起され、放電し、紫外線を放射する。放射された紫外線は、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６により可視光に変換される。なお、蛍光ランプ１の光取り出し効率向上を目的として、凹部４の円筒面４ｃにバルブ２ａの内側面２ｃと同様の蛍光体膜６を形成させてもよい。
【００３７】
以下、上述の本実施形態の無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の動作について詳述する。
【００３８】
無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の誘導コイル２３に電源（図示せず）から高周波電流を供給すると、誘導コイル２３は、誘導コイル２３の周囲でバルブ２ａ内に誘導電磁界を発生させる。この誘導電磁界でバルブ２ａ内の電子を加速し、電子はエネルギーを持った状態で、バルブ２ａ内に気密封止した希ガス原子や水銀原子に衝突する。電子が衝突した水銀原子は、電離したり、励起されたりする。水銀原子の電離によって生じた電子は、再び誘導電磁界により加速され、再び水銀原子に衝突する。そして、所定の数量以上の電子を生成したところで放電プラズマが持続する。一方、電子の衝突により励起した水銀原子は、紫外線を放射し、基底状態に戻る。水銀原子が放射した紫外線のうち、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６に到達したものは、蛍光体膜６の蛍光体により可視光に変換され外部に放射される。しかして、本実施形態の無電極放電ランプは、蛍光ランプ１として機能する。無電極放電ランプは、バルブ２ａの内部に電極を持たないため、電極切れによる不点灯がなく、一般的なバルブ２ａ内部に電極を備えた蛍光ランプに比べて、寿命が長いという特徴を有している。
【００３９】
また、このような形態の蛍光ランプ１の場合には、フェライトコア２２を組み合わせた誘導コイル２３を用い、高い結合効率を得ることができるため、比較的低い周波数でもプラズマを始動、維持することが可能となり、低コストかつ高効率にすることが可能となる。さらに、上述の蛍光ランプ１は、誘導コイル２３がバルブ２ａの内部に収納されることから、外観上も好ましいという利点がある。
【００４０】
次に、図４に示す本実施形態の蛍光ランプ１の製造方法について図１を用いて詳述する。
【００４１】
まず、バルブ２ａの気密封止に先立って、バルブ２ａの内側面２ｃに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体、演色性の高い白色光を得るために３波長域用の蛍光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ蛍光体、ＬａＰＯ４：Ｃｅ蛍光体やＢａＭｇＡｌ１６Ｏ２６：Ｅｕ蛍光体などの希土類蛍光体、結着剤（たとえば、ニトロセルロースやエチルセルロース）および該結着剤を溶解する溶媒（たとえば、酢酸ブチル）との懸濁液であるスラリー６ａを鉛直上向きに配置したバルブ２ａの開口部２ｅから適量導入した後、バルブ２ａの内側面２ｃの全域にスラリー６ａが塗布されるようにバルブ２を揺動させてスラリー６ａの液面を動かす。引き続いて、鉛直下向き配置したバルブ２ａの開口部２ｅからスラリー６ａの余剰分を排出することによりバルブ２ａの内側面２ｃにスラリー６ａを塗布する塗布工程を行う。この時点では、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布されたスラリー６ａは、まだ乾燥していない。
【００４２】
その後、図１（ａ）に示すバルブ２ａの開口部２ｅが鉛直下向きのままバルブ２ａを静置し、バルブ２ａの開口部２ｅからバルブ２ａの最も内径の広い内部までスラリー６ａを乾燥させる気体（たとえば、空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスなど）を導入するためのパイプ３０の先端部を挿入してパイプ３０と接続させた圧縮ボンベ（図示していない）から前記気体を図１（ａ）の矢印の向きに流入させる。これにより、スラリー６ａは、バルブ２ａの頂部２ｆ側からバルブ２ａの開口部２ｅ側に向かって順次乾燥し始める。スラリー６ａの乾燥した領域は、流動性がなくなるが、スラリー６ａが未乾燥のバルブ２ａの領域は、内側面２ｃに塗布された後も流動性を有する。そのため、スラリー６ａは、前記気体の流れやスラリー６ａの重力にしたがってバルブ２ａの開口部２ｅ側へ向かって垂れ落ちる。しかし、このようなスラリー６ａの一部は、バルブ２ａの開口部２ｅに到達してそこから排出されるものばかりではなく、バルブ２ａの縮径部２ｄに滞留し、縮径部２ｄのスラリー６ａの厚みが厚くなる傾向にある。
【００４３】
本実施形態においては、スラリー６ａの塗布工程後、バルブ２ａにおける縮径部２ｄから開口部２ｅの内側面２ｃに滞留して付着した領域（たとえば、図１（ａ）中の一点差線よりも下側）のスラリー６ａを乾燥させずに、バルブ２ａにおける縮径部２ｄから開口部２ｅの内側面２ｃに付着した未乾燥のスラリー６ａ以外の縮径部２ｄよりも頂上部２ｆ側のバルブ２ａの領域（たとえば、図１（ａ）中の一点差線よりも上側）が乾燥した時点で、スラリー６ａの乾燥を一旦停止する部分乾燥工程を行う（図１（ａ）を参照）。
【００４４】
次に、バルブ２ａをワイヤ３４を用いて吊るした後、ワイヤ３４によって図１（ｂ）の矢印の方向に移動可能に構成させる。スラリー６ａの溶媒と略同じ酢酸ブチルの溶剤３２を満たした液槽３１中に、バルブ２ａの開口部２ｅからバルブ２ａの縮径部２ｄまでを含浸させた後、バルブ２ａが再び引上げられることになる。バルブ２ａの液槽３１からの引上げによる内側面２ｃでの溶剤３２の液面の移動に伴って、縮径部２ｄに滞留していた余分なスラリー６ａが、酢酸ブチルによって洗い流され、縮径部２ｄから離脱する。
【００４５】
これにより、バルブ２ａの内側面２ｃにおける開口部２ｅから縮径部２ｄの内側面２ｃに付着した未乾燥のスラリー６ａの膜厚を薄くしてスラリー６ａの膜厚を均一化可能な薄膜化工程を行うことができる。バルブ２ａの縮径部２ｄにおけるスラリー６ａは、乾燥させておらず、当該スラリー６ａは流動性を有しているので、スラリー６ａが溶剤３２ヘの含浸によって、均一な膜厚形成に不要なスラリー６ａの厚みの一部を容易に除去することができる（図１（ｂ）を参照）。
【００４６】
なお、液槽３１の中央部に立設させたパイプ３３から上述と同様に適宜の前記気体を導入させることで、バルブ２ａの内側面２ｃにおける溶剤３２の液面の高さを調整したり、溶剤３２の液面の高さを揺動させることで、バルブ２ａの内側面２ｃから除去する不要なスラリー６ａの溶解を促進したり、スラリー６ａの膜厚を調整させることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、薄膜化工程を、スラリー６ａの溶媒と同じ溶剤３２を満たした液槽３１中に含浸させて行っているが、不要なスラリー６ａを吸引ノズル（図示していない）で吸引することや、バルブ２ａ内に溶剤３２を流し込んで、不要なスラリー６ａを洗浄させることで除去するとも可能である。
【００４８】
続いて、前記薄膜化工程後、バルブ２ａの内部に、パイプ３０を再度挿入する。バルブ２ａの内側面２ｃにパイプ３０から前記気体を流入し、バルブ２ａの内側面２ｃにおける前記未乾燥のスラリー６ａを乾燥させる乾燥工程を行う。これにより、バルブ２ａの内側面２ｃの全域の乾燥を完了することができる（図１（ｃ）を参照）。
【００４９】
続いて、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布され乾燥させたスラリー６ａを適宜の温度（たとえば、６６０℃）で焼付ける焼付け工程を行うことで、蛍光体膜６を形成することができる。なお、焼付け工程前後で乾燥させたスラリー６ａの膜厚には実質的に変化は生じない。その後、バルブ２ａの端部と管状部５を備えた凹部４のフランジ４ａとを溶着した後、管状部５を利用して内部に放電ガスとなる希ガスを導入し内部空間２ｂを気密封止することでランプ部１０を形成する。上述したようにランプ部１０とパワーカプラ部２０とを結合させることで蛍光ランプ１を製造させることができる。
【００５０】
なお、上記部分乾燥工程は、バルブ２ａの形状、バルブ２ａの大きさやスラリー６ａの粘度などにより、適宜に省略することも可能である。
【００５１】
さらに、薄膜化工程の終了直後では、液槽３１の酢酸ブチルたる溶剤３２中に含浸されたバルブ２ａの縮径部２ｄからバルブ２ａの開口部２ｅまでには余分な溶剤３２が不均一に残留している場合がある。この場合、溶剤３２が含有された液槽３１に含浸させて直ちに、バルブ２ａを乾燥させると、溶剤３２中に含浸されたバルブ２ａの領域ではスラリー６ａの塗布ムラとなる場合がある。そこで、上述の薄膜化工程の終了後に、バルブ２ａの開口部２ｅを鉛直下向きにして、余分な溶剤３２がバルブ２ａの開口部２ｅから排出されるまで所定時間（たとえば、数分間）だけ待機した後、上述の乾燥工程に移行すると、バルブ２ａの縮径部２ｄからバルブ２ａの開口部２ｅまでのスラリー６ａの塗布ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００５２】
こうして蛍光体膜６が形成されたバルブ２ａについて、図２に、バルブ２ａにおける本実施形態の蛍光体膜６の膜厚分布と、本実施形態と比較のため単にバルブ２ａにスラリー６ａを塗布させて焼き付けした蛍光体膜６の膜厚分布と、を比較して図示している。図２中、縦軸は、図２中の左側に示すバルブ２ａにおける測定位置を示し、バルブ２ａの頂部２ｆにおける内側面２ｃを０ｍｍとして頂部２ｆから開口部２ｅ側までの距離をＡ（０ｍｍ）からＨ（１５０ｍｍ）まで８箇所の測定位置として図示している。また、図２中、横軸は、各測定位置における蛍光体膜６の膜厚を示し、本実施形態に用いられるバルブ２ａでは３回（図２（ｂ）の異なる３種類の線分を参照）、本実施形態と比較のためのバルブ２ａでは６回（図２（ａ）の異なる６種類の線分を参照）それぞれ測定している。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、単にスラリー６ａを塗布して焼付けさせた比較例のバルブ２ａの内側面２ｃでは、バルブ２ａの縮径部２ｄにおける蛍光体膜６の膜厚の増加が顕著である。本実施形態と比較のためのバルブ２ａでは、それぞれ６回測定したバルブ２ａの上部（たとえば、測定位置Ａから測定位置Ｃ）における膜厚が約８〜１３μｍの範囲内であるのに対して、縮径部２ｄ（たとえば、測定位置Ｄから測定位置Ｈ）の蛍光体膜６の膜厚は、最大で３０μｍに達する。それに対して、本実施形態により塗布した蛍光体膜６の膜厚分布は、図２（ｂ）に示すように、それぞれ３回測定したバルブ２ａの全域（測定位置Ａから測定位置Ｈ）にわたって約１０〜１８μｍの範囲内にあり、蛍光体膜６を単に塗布させたものと比較して、均一性が大幅に向上していることがわかる。
【００５４】
図３に、本実施形態と比較のために形成させたバルブ２ａと、本実施形態に用いられるバルブ２ａとを適用した無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の光利用効率を示す。図３では、バルブ２ａへの蛍光体の重量と光利用効率の相関性を示し、蛍光体の重量における光利用効率が最大となる条件同士で、光利用効率の大小を比較している。本実施形態と比較に示す蛍光ランプは、図３中に黒丸と破線で示し重量４．５ｇ付近で、光利用効率が極大値を示す分布となっている。これに対して、本実施形態の蛍光ランプ１は、図３中に黒三角と一点鎖線で示し重量３．２ｇ付近で、光利用効率が極大値を示す分布となっている。本実施形態の蛍光ランプ１は、比較のために示す蛍光ランプの最大値と比べ、図３中ａで示された差分（約０．４ｌｍ／Ｗ）の光利用効率が向上しており、バルブ２ａに塗布された蛍光体膜６の膜厚の均一性向上による効率改善効果が認められる。
【００５５】
なお、本発明は、本実施形態で開示した無電極放電ランプたる蛍光ランプ１のみならず、透光性部材に蛍光体膜６を形成し、その発光を利用する蛍光ランプに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 蛍光ランプ
２ａ バルブ
２ｂ 内部空間
２ｃ 内側面
２ｄ 縮径部
２ｅ 開口部
６ 蛍光体膜
６ａ スラリー
３１ 液槽
３２ 溶媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電によって発生する紫外線を蛍光体に照射することで可視光に変換する蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無電極放電ランプの一例として、図４に示すようにガラスなどの透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスおよび蒸気化しえる金属（例えば、水銀）が気密封入され、外形を電球形状にしたバルブ２ａと、バルブ２ａの内側に落ち窪んだ凹部４と、凹部４内に立設した管状部５と、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６とから構成したランプ部１０と、軟磁性材料からなるフェライトコア２２の外周に巻回されて凹部４内に収納される誘導コイル２３を備えたパワーカプラ部２０と、を有する蛍光ランプ１が提案されている。
【０００３】
この種の蛍光ランプ１では、誘導コイル２３に高周波電流を流すことによりバルブ２ａ内の内部空間２ｂに誘導電磁界を発生させ、その誘導電磁界でバルブ２ａ内に封入してある希ガスを放電させ、その放電による放電ガスの放電プラズマで水銀を励起する。励起された水銀は、励起状態から基底状態に戻るときに紫外線を発する。この紫外線がバルブ２ａの内側面２ｃに形成されている蛍光体膜６にあたり波長変換され、蛍光体膜６が可視光を発光する。
【０００４】
ところで、このような蛍光ランプ１の製造方法において、バルブ２ａに蛍光体膜６を形成させるには、通常、蛍光体、溶媒や結着剤などを混合した懸濁液(以下、スラリーという)をバルブ２ａの内側面２ｃに沿うように垂れ流して塗布する塗布工程、塗布工程後にバルブ２ａの内側面２ｃに塗布した前記スラリーに空気の吹き付け等によって前記スラリーを乾燥させる乾燥工程、乾燥した前記スラリーを焼付けして蛍光体膜６を形成する焼付け工程を順に行うことが考えられる。バルブ２ａの内側面２ｃに塗布された前記スラリーは、前記溶媒が乾燥するまでは流動性を有するため、前記スラリーの乾燥の過程で重力にしたがってバルブ２ａの内側面２ｃに沿って流れ、バルブ２ａの一部に、表面張力などにより流動滞留する。その結果、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布された前記スラリーを焼付けする焼付け工程後では、蛍光体膜６の膜厚に関して、バルブ２ａの内側面２ｃに前記スラリーが滞留して形成された部分の膜厚が、前記スラリーが滞留せずに形成された部分の膜厚よりも厚くなる傾向にある。
【０００５】
これに対し、直管形状の蛍光ランプの製造方法においても、図５に示す如くバルブ２ａ’の内側面２ｃにスラリー６ａ’を塗布する塗布工程、スラリー６ａ’の塗布工程後に直管形状のバルブ２ａ’の内部に空気を吹き付けスラリー６ａ’を乾燥する乾燥工程、スラリー６ａ’をバルブ２ａ’の内側面２ｃに焼付ける焼付け工程を用いることが知られている。この直管形状の蛍光ランプの製造方法では、直管形状のバルブ２ａ’の両端部で電極（図示していない）を気密封止するため、バルブ２ａ’の前記両端部を、内側面２ｃで乾燥させたスラリー６ａ’を溶解する溶剤３２を満たした液槽３１中に浸漬し、直管形状のバルブ２ａ’の前記両端部における乾燥させたスラリー６ａ’を除去する除去工程を行うことが開示されている（特許文献１を参照。）。
【０００６】
これによって、上述の特許文献１では、直管形状の蛍光ランプの前記両端部で電極を形成して気密封止するのに妨げとなる不要なスラリー６ａ’を除去できる旨が開示されている。なお、図５に示す直管形状の蛍光ランプの製造方法においては、乾燥したスラリー６ａ’が塗布された直管形状の蛍光ランプの前記両端部を液槽３１中に浸漬させ、液槽３１の外部に配置された超音波発振器５２に接続され液槽３１中に配置した超音波振動子５１からの振動により乾燥したスラリー６ａ’をバルブ２ａ’の内側面２ｃから剥離することも開示されている。しかしながら、上述の特許文献１の蛍光体ランプの製造方法では、蛍光ランプのバルブ２ａ’における内側面２ｃに形成されたスラリー６ａ’の膜厚を均一にする方法に関しては何ら開示がない。
【０００７】
また、図６に示す直管形状の蛍光ランプの製造方法においては、直管形状のバルブ２ａ’の長手方向を鉛直方向に保持しながら、スラリーをバルブ２ａ’の内側面に塗布する塗布工程、バルブ２ａ’内に鉛直方向の上端（図６中の上側）となる開口部（図示していない）からエアを吹き込んで前記スラリーを乾燥させる乾燥工程を行った後、バルブ２ａ’の端部に設けられた絞り加工された部位に滞留したスラリーをベルト６０などに押し付け除去することも知られている（特許文献２を参照）。上述の特許文献２で開示された蛍光ランプの製造方法では、前記端部が絞り加工されているバルブ２ａ’は、スラリーが溜まりやすく、溜まったまま乾燥させると他の部分より蛍光体膜の膜厚が厚くなる。蛍光体膜の膜厚が厚くなった部分は、バルブ２ａ’の内部に脱落し、蛍光ランプのバルブ２ａ’内に残ることで外観不良となることを防ぐことができることが開示されている。なお、図６中のベルト６０は、プーリ６１および３個のローラ６２によって移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１―１７３５３９号公報
【特許文献２】特開平１―１０９６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述の図４に示す無電極放電ランプたる蛍光ランプ１では、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６は、放電空間からの紫外線を受け励起されて蛍光を発する。この蛍光は、蛍光ランプ１の外側に蛍光体膜６を透過する光と、蛍光ランプ１のバルブ２ａの内部側へ放射される光と、に分けることができる。また、バルブ２ａの前記内部側へ放射される光は、バルブ２ａの内部で蛍光体膜６の表面などで反射し、一部が蛍光体膜６を透過してバルブ２ａの外部に放射される。そのため、蛍光ランプ１の前記内部側へ放射される光は、一定の光強度の紫外線に対して、蛍光体膜６の厚みが厚くなるにつれ強くなる傾向にある。紫外線は、蛍光体膜６の膜厚に対し、ランベルト・ベールの法則にしたがって吸収され、蛍光体膜６のある膜厚以上には到達しなくなる。そのため、蛍光体膜６の膜厚が十分に厚い場合は、蛍光ランプ１の内部への発光強度は飽和する。また、蛍光ランプ１の外側へ透過する光は、蛍光体膜６を透過して蛍光ランプ１の外部に放射される。そのため、蛍光体膜６は、蛍光体膜６の膜厚が増加するとともに、蛍光体膜６の透過側への発光強度が増加する傾向にある。しかしながら、蛍光体膜６は、特定の膜厚で発光強度が最大値となるものの、該特定の膜厚以上では蛍光体膜６での紫外線の吸収などにより発光強度が減少する傾向にある。
【００１０】
したがって、蛍光ランプ１からの光取り出し効率を高めるためには、最適となる一定の蛍光体膜６が存在する。しかしながら、蛍光ランプ１のバルブ２ａの内側面２ｃのうち、蛍光体膜６の膜厚が過剰に厚い領域では、当該領域の蛍光体膜６によって、発光した光やバルブ２ａの別の領域で蛍光体膜６が発光した光を、蛍光体膜６自体に吸収や反射などされ、バルブ２ａの外側に十分に光が透過されない。そのため、蛍光ランプ１は、当該領域における光利用効率の低下を生じ、全体としての光利用効率の低下を生ずる場合がある。
【００１１】
特に、図４の無電極放電ランプに示す蛍光体ランプ１のごとく、バルブ２ａの内径が開口部２ｅ側に向かって縮小する縮径部２ｄを備えたバルブ２ａの内側面２ｃヘ蛍光体膜６を形成する場合、バルブ２ａの縮径部２ｄにおける蛍光体膜６は、非常に顕著に厚膜化される傾向にある。そのため、より光取り出し効率の高い蛍光ランプ１が求められる現在においては、バルブ２ａの内側面２ｃに前記スラリーを単に塗布して蛍光体膜６を形成するだけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、バルブの内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスが気密封止され、内部空間で放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部を備えたバルブと、該バルブの内側面に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプの製造方法であって、前記バルブの気密封止に先立って、蛍光体、結着剤および該結着剤を溶解する溶媒との懸濁液であるスラリーを前記バルブの開口部から導入し、前記スラリーの余剰分を排出することにより前記バルブの前記内側面に前記スラリーを塗布する塗布工程と、前記バルブの前記内側面における前記開口部から前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、前記薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた前記スラリーを焼付けて前記蛍光体膜を形成する焼付け工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、バルブの内側面に塗布されたスラリーの膜厚を、前記バルブの内径が前記開口部に向かって縮小する前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くすることで、蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率を向上を図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記塗布工程後、前記薄膜化工程前に前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面に付着した未乾燥の前記スラリーを除いて前記バルブを乾燥させる部分乾燥工程を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記バルブの前記内側面における前記スラリーの乾燥を分けた部分乾燥工程を備えることで、前記スラリーの自重による塗布制御性をより向上させ、前記蛍光体膜の膜厚の均一性の向上を更に図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記薄膜化工程は、前記スラリーの前記溶媒と同じ溶媒を入れた液槽中に、前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面を含浸させることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、蛍光ランプの製造時に、前記蛍光体膜の化学的性質や前記バルブの機械的性質に影響を与えることを低減させつつ、前記蛍光体膜における膜厚の均一性を向上させ光利用効率を向上を図ることができる蛍光ランプを製造することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された発明において、前記蛍光ランプの製造方法により形成された蛍光ランプであることを特徴とする。
【００２０】
これにより、バルブの内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上でき、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明では、バルブの開口部からバルブの内径が前記開口部に向かって縮小する縮径部の内側面に付着した未乾燥のスラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、該薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、を有することによって、前記バルブの前記内側面側に形成される蛍光体膜の膜厚の均一性を向上させ、より光利用効率の向上を図ることができる蛍光ランプの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の蛍光ランプに用いられるバルブにおける蛍光体膜の製造工程を示す説明図である。
【図２】同上の蛍光ランプのバルブにおける蛍光体膜の膜厚を示し、（ａ）は比較のために示したバルブの説明図、（ｂ）は本実施形態のバルブの説明図である。
【図３】同上の蛍光ランプと、比較のために示す蛍光ランプとにおける発光効率と蛍光体重量との相関図である。
【図４】実施形態１の蛍光ランプを示し、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は蛍光ランプを構成するためのバルブとなる部材の概略断面図である。
【図５】従来の蛍光ランプの製造方法における概略説明図を示す。
【図６】従来の他の蛍光ランプの製造方法における概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下、本実施形態の蛍光ランプについて図４（ａ），（ｂ）を参照して説明した後、蛍光ランプ１の製造工程について図１に基づいて説明する。
【００２４】
本実施形態の図４（ａ）に示す無電極放電ランプたる蛍光ランプ１は、透光性材料（ガラス等）によって形成したランプ部１０と、ランプ部１０の底部に取り付けた略円筒形の口金９と、高周波電流が通電されることによりバルブ２ａ内に誘導電磁界を発生させる誘導コイル２３を有し口金９を介してランプ部１０に結合されるパワーカプラ部２０と、を備えている。
【００２５】
ランプ部１０は、外形が全体として電球形状をしたバルブ２ａと、該バルブ２ａの内側に窪んだ凹部４と、該凹部４内の底面４ｂから該凹部４内に立設した管状部５とから構成し、内部には希ガス（アルゴンやクリプトン等）および蒸気化しえる金属（水銀）を封入している。また、バルブ２ａの内側面２ｃには、アルミナ等の金属酸化物からなる保護膜（図示せず）を形成し、該保護膜上には励起された水銀が放射する紫外線を可視光に変換するための蛍光体が結着剤とともに塗布された蛍光体膜６が形成されている。前記保護膜は、バルブ２ａのガラス成分が該バルブ２ａの内部へ溶出するのを防ぎ、ガラス成分と水銀の化学反応による光透過率の低下を防止するために好適に設けることができる。
【００２６】
バルブ２ａは、主となる発光部位で、球状の部分と円筒状の部分とが連続し縮径部２ｄを形成してある。また上述の円筒状部分の外周には、口金９を固定するための係止溝２ｇを形成してある。
【００２７】
凹部４は、バルブ２ａの上述の円筒状の部分の端からバルブ２ａの内側に落ち窪んだ円筒状に形成され、窪みの底で底面４ｂを形成してある。そのため、バルブ２ａの内径が縮小する縮径部２ｄの端部となる開口部２ｅは、円筒状の凹部４の端部となるフランジ部４ａと溶着し密封可能に形成されている（図４（ｂ）を参照）。ここで、図４（ａ）に示したランプ部１０のバルブ２ａと凹部４とは、元は別個の部材であり、バルブ２ａの内側面２ｃへのスラリー６ａの塗布は、バルブ２ａと凹部４を溶着してバルブ２ａの内部の気密封止に先立って実施される。溶着前のバルブ２ａの外観が図４（ｂ）に示している。
【００２８】
管状部５は、凹部４の円筒よりも細い円筒状に形成しており、軸方向の一端部を凹部４内の底面４ｂの中央部に立設し、その内部空間は、バルブ２ａの内側と凹部４の外側で囲んだ放電空間と連通してある。管状部５は、バルブ２ａ内を排気するための排気管を用いて形成したものであって、他端部が凹部４の外部に引き出され、ランプ部１０の内部を排気しアルゴンガスなどの希ガスを導入した後、管状部５の中央部内に、バルブ２ａの内部空間２ｂにおける水銀蒸気を供給し放電ガスの蒸気圧を制御するためのアマルガムが収納された容器７を保持棒１１と共に収め管状部５の前記他端部を封止してバルブ２ａを気密密封してある。そのため、凹部４の延伸する軸方向と垂直な断面では、凹部４の内部が管状部５との間で略ドーナツ状となる中空部３が形成される。
【００２９】
なお、管状部５の内周面には、アマルガムを収容した容器７を固定するための突起部５ｂが設けられている。突起部５ｂは気密封止されたバルブ２ａ内部の相対的に温度の高い位置に設けられている。ここで相対的に温度の高い位置としては、たとえば、後述の誘導コイル２３の内側でバルブ２ａ内の略中心部の位置とすることができる。
【００３０】
容器７は、内部が中空の円筒容器形状に形成した金属材料（例えば、ＦｅＮｉ合金）からなり、容器７の内部には、放電空間に水銀蒸気を供給する粒子状のアマルガムが収納されている（図示していない）。アマルガムは、例えばビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に３．５％の含有比率で水銀を含有したものであり、臨界温度は約８０℃である。この水銀を含有するアマルガムを使用することにより、水銀単体を使用した場合に比較して、広い温度範囲でバルブ２ａ内の水銀蒸気圧を略一定に保つことができる。また、容器７の長手方向の外周壁には水銀蒸気が出入り可能であるとともに、アマルガムの脱落を防止可能な孔を複数貫設してある。そして、図４（ａ）に示すごとく容器７は、誘導コイル２３が周囲に巻回された管状部５内にあるとともに、管状部５の内部で突起部５ｂと保持棒１１とで保持されている。
【００３１】
管状部５の前記一端部側に形成した突起部５ａは、図４（ａ）に示すごとくコ字状に形成した支持体８の一方が係止され、管状部５から放電空間に導出した支持体８の他方には仕事関数が小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）を塗布したフラグ８ａを固着してある。フラグ８ａに塗布された金属化合物は、無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の始動時における電子の数を増やす役割を担っている。
【００３２】
ランプ部１０を構成する口金９は、樹脂材等により両端が開口する円筒状に形成し、内周面には、内側に突出する係合突起９ａを設け、該係合突起９ａはバルブ２ａの係止溝２ｇに係止してある。
【００３３】
一方、上述のパワーカプラ部２０は、ＡｌやＣｕなどの熱伝導性材料により形成されランプ部１０の管状部５が挿入される円筒状の放熱パイプ２１と、放熱パイプ２１の軸方向の一端部側が挿着された円筒状のシリンダ２４と、放熱パイプ２１の他端部側で放熱パイプ２１に外装されたフェライトコア２２と、フェライトコア２２に巻回された誘導コイル２３とを備えている。このパワーカプラ部２０は、シリンダ２４の大部分、放熱パイプ２１の大部分、フェライトコア２２、誘導コイル２３がランプ部１０の凹部４内に収納され誘導コイル２３が管状部５の軸方向に沿って巻回されている。
【００３４】
したがって、パワーカプラ部２０の各部は、略円環状断面を有し、その外径は、それぞれ凹部４の中空部３の内径とほぼ等しく、かつ、それよりも若干小さくなるように設定されている。また、放熱シリンダ２１の内径は、管状部５の外径とほぼ等しく、かつ、それよりも若干大きくなるように設定されている。これにより、パワーカプラ部２０を凹部４の中空部３に嵌装することができる。
【００３５】
ここで、フェライトコア２２としては、例えば１５０〜２００℃程度の高温下でも飽和せず安定したインピーダンスを維持するように、キュリー温度が２５０℃以上、飽和磁束密度が０．５Ｔ以上のＭｎＺｎフェライトを好適に用いることができる。
【００３６】
誘導コイル２３に高周波電力を供給すると、誘導コイル２３から高周波電磁界が発生される。バルブ２ａの内部空間２ｂに充填された放電ガスは、高周波電磁界のエネルギーを受けて励起され、放電し、紫外線を放射する。放射された紫外線は、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６により可視光に変換される。なお、蛍光ランプ１の光取り出し効率向上を目的として、凹部４の円筒面４ｃにバルブ２ａの内側面２ｃと同様の蛍光体膜６を形成させてもよい。
【００３７】
以下、上述の本実施形態の無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の動作について詳述する。
【００３８】
無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の誘導コイル２３に電源（図示せず）から高周波電流を供給すると、誘導コイル２３は、誘導コイル２３の周囲でバルブ２ａ内に誘導電磁界を発生させる。この誘導電磁界でバルブ２ａ内の電子を加速し、電子はエネルギーを持った状態で、バルブ２ａ内に気密封止した希ガス原子や水銀原子に衝突する。電子が衝突した水銀原子は、電離したり、励起されたりする。水銀原子の電離によって生じた電子は、再び誘導電磁界により加速され、再び水銀原子に衝突する。そして、所定の数量以上の電子を生成したところで放電プラズマが持続する。一方、電子の衝突により励起した水銀原子は、紫外線を放射し、基底状態に戻る。水銀原子が放射した紫外線のうち、バルブ２ａの内側面２ｃに形成された蛍光体膜６に到達したものは、蛍光体膜６の蛍光体により可視光に変換され外部に放射される。しかして、本実施形態の無電極放電ランプは、蛍光ランプ１として機能する。無電極放電ランプは、バルブ２ａの内部に電極を持たないため、電極切れによる不点灯がなく、一般的なバルブ２ａ内部に電極を備えた蛍光ランプに比べて、寿命が長いという特徴を有している。
【００３９】
また、このような形態の蛍光ランプ１の場合には、フェライトコア２２を組み合わせた誘導コイル２３を用い、高い結合効率を得ることができるため、比較的低い周波数でもプラズマを始動、維持することが可能となり、低コストかつ高効率にすることが可能となる。さらに、上述の蛍光ランプ１は、誘導コイル２３がバルブ２ａの内部に収納されることから、外観上も好ましいという利点がある。
【００４０】
次に、図４に示す本実施形態の蛍光ランプ１の製造方法について図１を用いて詳述する。
【００４１】
まず、バルブ２ａの気密封止に先立って、バルブ２ａの内側面２ｃに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体、演色性の高い白色光を得るために３波長域用の蛍光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ蛍光体、ＬａＰＯ４：Ｃｅ蛍光体やＢａＭｇＡｌ１６Ｏ２６：Ｅｕ蛍光体などの希土類蛍光体、結着剤（たとえば、ニトロセルロースやエチルセルロース）および該結着剤を溶解する溶媒（たとえば、酢酸ブチル）との懸濁液であるスラリー６ａを鉛直上向きに配置したバルブ２ａの開口部２ｅから適量導入した後、バルブ２ａの内側面２ｃの全域にスラリー６ａが塗布されるようにバルブ２を揺動させてスラリー６ａの液面を動かす。引き続いて、鉛直下向き配置したバルブ２ａの開口部２ｅからスラリー６ａの余剰分を排出することによりバルブ２ａの内側面２ｃにスラリー６ａを塗布する塗布工程を行う。この時点では、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布されたスラリー６ａは、まだ乾燥していない。
【００４２】
その後、図１（ａ）に示すバルブ２ａの開口部２ｅが鉛直下向きのままバルブ２ａを静置し、バルブ２ａの開口部２ｅからバルブ２ａの最も内径の広い内部までスラリー６ａを乾燥させる気体（たとえば、空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスなど）を導入するためのパイプ３０の先端部を挿入してパイプ３０と接続させた圧縮ボンベ（図示していない）から前記気体を図１（ａ）の矢印の向きに流入させる。これにより、スラリー６ａは、バルブ２ａの頂部２ｆ側からバルブ２ａの開口部２ｅ側に向かって順次乾燥し始める。スラリー６ａの乾燥した領域は、流動性がなくなるが、スラリー６ａが未乾燥のバルブ２ａの領域は、内側面２ｃに塗布された後も流動性を有する。そのため、スラリー６ａは、前記気体の流れやスラリー６ａの重力にしたがってバルブ２ａの開口部２ｅ側へ向かって垂れ落ちる。しかし、このようなスラリー６ａの一部は、バルブ２ａの開口部２ｅに到達してそこから排出されるものばかりではなく、バルブ２ａの縮径部２ｄに滞留し、縮径部２ｄのスラリー６ａの厚みが厚くなる傾向にある。
【００４３】
本実施形態においては、スラリー６ａの塗布工程後、バルブ２ａにおける縮径部２ｄから開口部２ｅの内側面２ｃに滞留して付着した領域（たとえば、図１（ａ）中の一点差線よりも下側）のスラリー６ａを乾燥させずに、バルブ２ａにおける縮径部２ｄから開口部２ｅの内側面２ｃに付着した未乾燥のスラリー６ａ以外の縮径部２ｄよりも頂上部２ｆ側のバルブ２ａの領域（たとえば、図１（ａ）中の一点差線よりも上側）が乾燥した時点で、スラリー６ａの乾燥を一旦停止する部分乾燥工程を行う（図１（ａ）を参照）。
【００４４】
次に、バルブ２ａをワイヤ３４を用いて吊るした後、ワイヤ３４によって図１（ｂ）の矢印の方向に移動可能に構成させる。スラリー６ａの溶媒と略同じ酢酸ブチルの溶剤３２を満たした液槽３１中に、バルブ２ａの開口部２ｅからバルブ２ａの縮径部２ｄまでを含浸させた後、バルブ２ａが再び引上げられることになる。バルブ２ａの液槽３１からの引上げによる内側面２ｃでの溶剤３２の液面の移動に伴って、縮径部２ｄに滞留していた余分なスラリー６ａが、酢酸ブチルによって洗い流され、縮径部２ｄから離脱する。
【００４５】
これにより、バルブ２ａの内側面２ｃにおける開口部２ｅから縮径部２ｄの内側面２ｃに付着した未乾燥のスラリー６ａの膜厚を薄くしてスラリー６ａの膜厚を均一化可能な薄膜化工程を行うことができる。バルブ２ａの縮径部２ｄにおけるスラリー６ａは、乾燥させておらず、当該スラリー６ａは流動性を有しているので、スラリー６ａが溶剤３２ヘの含浸によって、均一な膜厚形成に不要なスラリー６ａの厚みの一部を容易に除去することができる（図１（ｂ）を参照）。
【００４６】
なお、液槽３１の中央部に立設させたパイプ３３から上述と同様に適宜の前記気体を導入させることで、バルブ２ａの内側面２ｃにおける溶剤３２の液面の高さを調整したり、溶剤３２の液面の高さを揺動させることで、バルブ２ａの内側面２ｃから除去する不要なスラリー６ａの溶解を促進したり、スラリー６ａの膜厚を調整させることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、薄膜化工程を、スラリー６ａの溶媒と同じ溶剤３２を満たした液槽３１中に含浸させて行っているが、不要なスラリー６ａを吸引ノズル（図示していない）で吸引することや、バルブ２ａ内に溶剤３２を流し込んで、不要なスラリー６ａを洗浄させることで除去するとも可能である。
【００４８】
続いて、前記薄膜化工程後、バルブ２ａの内部に、パイプ３０を再度挿入する。バルブ２ａの内側面２ｃにパイプ３０から前記気体を流入し、バルブ２ａの内側面２ｃにおける前記未乾燥のスラリー６ａを乾燥させる乾燥工程を行う。これにより、バルブ２ａの内側面２ｃの全域の乾燥を完了することができる（図１（ｃ）を参照）。
【００４９】
続いて、バルブ２ａの内側面２ｃに塗布され乾燥させたスラリー６ａを適宜の温度（たとえば、６６０℃）で焼付ける焼付け工程を行うことで、蛍光体膜６を形成することができる。なお、焼付け工程前後で乾燥させたスラリー６ａの膜厚には実質的に変化は生じない。その後、バルブ２ａの端部と管状部５を備えた凹部４のフランジ４ａとを溶着した後、管状部５を利用して内部に放電ガスとなる希ガスを導入し内部空間２ｂを気密封止することでランプ部１０を形成する。上述したようにランプ部１０とパワーカプラ部２０とを結合させることで蛍光ランプ１を製造させることができる。
【００５０】
なお、上記部分乾燥工程は、バルブ２ａの形状、バルブ２ａの大きさやスラリー６ａの粘度などにより、適宜に省略することも可能である。
【００５１】
さらに、薄膜化工程の終了直後では、液槽３１の酢酸ブチルたる溶剤３２中に含浸されたバルブ２ａの縮径部２ｄからバルブ２ａの開口部２ｅまでには余分な溶剤３２が不均一に残留している場合がある。この場合、溶剤３２が含有された液槽３１に含浸させて直ちに、バルブ２ａを乾燥させると、溶剤３２中に含浸されたバルブ２ａの領域ではスラリー６ａの塗布ムラとなる場合がある。そこで、上述の薄膜化工程の終了後に、バルブ２ａの開口部２ｅを鉛直下向きにして、余分な溶剤３２がバルブ２ａの開口部２ｅから排出されるまで所定時間（たとえば、数分間）だけ待機した後、上述の乾燥工程に移行すると、バルブ２ａの縮径部２ｄからバルブ２ａの開口部２ｅまでのスラリー６ａの塗布ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００５２】
こうして蛍光体膜６が形成されたバルブ２ａについて、図２に、バルブ２ａにおける本実施形態の蛍光体膜６の膜厚分布と、本実施形態と比較のため単にバルブ２ａにスラリー６ａを塗布させて焼き付けした蛍光体膜６の膜厚分布と、を比較して図示している。図２中、縦軸は、図２中の左側に示すバルブ２ａにおける測定位置を示し、バルブ２ａの頂部２ｆにおける内側面２ｃを０ｍｍとして頂部２ｆから開口部２ｅ側までの距離をＡ（０ｍｍ）からＨ（１５０ｍｍ）まで８箇所の測定位置として図示している。また、図２中、横軸は、各測定位置における蛍光体膜６の膜厚を示し、本実施形態に用いられるバルブ２ａでは３回（図２（ｂ）の異なる３種類の線分を参照）、本実施形態と比較のためのバルブ２ａでは６回（図２（ａ）の異なる６種類の線分を参照）それぞれ測定している。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、単にスラリー６ａを塗布して焼付けさせた比較例のバルブ２ａの内側面２ｃでは、バルブ２ａの縮径部２ｄにおける蛍光体膜６の膜厚の増加が顕著である。本実施形態と比較のためのバルブ２ａでは、それぞれ６回測定したバルブ２ａの上部（たとえば、測定位置Ａから測定位置Ｃ）における膜厚が約８〜１３μｍの範囲内であるのに対して、縮径部２ｄ（たとえば、測定位置Ｄから測定位置Ｈ）の蛍光体膜６の膜厚は、最大で３０μｍに達する。それに対して、本実施形態により塗布した蛍光体膜６の膜厚分布は、図２（ｂ）に示すように、それぞれ３回測定したバルブ２ａの全域（測定位置Ａから測定位置Ｈ）にわたって約１０〜１８μｍの範囲内にあり、蛍光体膜６を単に塗布させたものと比較して、均一性が大幅に向上していることがわかる。
【００５４】
図３に、本実施形態と比較のために形成させたバルブ２ａと、本実施形態に用いられるバルブ２ａとを適用した無電極放電ランプたる蛍光ランプ１の光利用効率を示す。図３では、バルブ２ａへの蛍光体の重量と光利用効率の相関性を示し、蛍光体の重量における光利用効率が最大となる条件同士で、光利用効率の大小を比較している。本実施形態と比較に示す蛍光ランプは、図３中に黒丸と破線で示し重量４．５ｇ付近で、光利用効率が極大値を示す分布となっている。これに対して、本実施形態の蛍光ランプ１は、図３中に黒三角と一点鎖線で示し重量３．２ｇ付近で、光利用効率が極大値を示す分布となっている。本実施形態の蛍光ランプ１は、比較のために示す蛍光ランプの最大値と比べ、図３中ａで示された差分（約０．４ｌｍ／Ｗ）の光利用効率が向上しており、バルブ２ａに塗布された蛍光体膜６の膜厚の均一性向上による効率改善効果が認められる。
【００５５】
なお、本発明は、本実施形態で開示した無電極放電ランプたる蛍光ランプ１のみならず、透光性部材に蛍光体膜６を形成し、その発光を利用する蛍光ランプに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 蛍光ランプ
２ａ バルブ
２ｂ 内部空間
２ｃ 内側面
２ｄ 縮径部
２ｅ 開口部
６ 蛍光体膜
６ａ スラリー
３１ 液槽
３２ 溶媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスが気密封止され、内部空間で放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部を備えたバルブと、該バルブの内側面に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプの製造方法であって、
前記バルブの気密封止に先立って、蛍光体、結着剤および該結着剤を溶解する溶媒との懸濁液であるスラリーを前記バルブの開口部から導入し、前記スラリーの余剰分を排出することにより前記バルブの前記内側面に前記スラリーを塗布する塗布工程と、
前記バルブの前記内側面における前記開口部から前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、
前記薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥させた前記スラリーを焼付けて前記蛍光体膜を形成する焼付け工程と、を有することを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【請求項２】
前記塗布工程後、前記薄膜化工程前に前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面に付着した未乾燥の前記スラリーを除いて前記バルブを乾燥させる部分乾燥工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項３】
前記薄膜化工程は、前記スラリーの前記溶媒と同じ溶媒を入れた液槽中に、前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面を含浸させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載された蛍光ランプの製造方法により形成された蛍光ランプ。
【請求項１】
透光性材料からなり内部に放電ガスとなる希ガスが気密封止され、内部空間で放電ガスを励起する放電空間が形成される内径が縮小する縮径部を備えたバルブと、該バルブの内側面に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプの製造方法であって、
前記バルブの気密封止に先立って、蛍光体、結着剤および該結着剤を溶解する溶媒との懸濁液であるスラリーを前記バルブの開口部から導入し、前記スラリーの余剰分を排出することにより前記バルブの前記内側面に前記スラリーを塗布する塗布工程と、
前記バルブの前記内側面における前記開口部から前記縮径部の前記内側面に付着した未乾燥の前記スラリーの膜厚を薄くする薄膜化工程と、
前記薄膜化工程後に前記バルブの前記内側面における前記未乾燥の前記スラリーを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥させた前記スラリーを焼付けて前記蛍光体膜を形成する焼付け工程と、を有することを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【請求項２】
前記塗布工程後、前記薄膜化工程前に前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面に付着した未乾燥の前記スラリーを除いて前記バルブを乾燥させる部分乾燥工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項３】
前記薄膜化工程は、前記スラリーの前記溶媒と同じ溶媒を入れた液槽中に、前記バルブにおける前記縮径部から前記開口部の内側面を含浸させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載された蛍光ランプの製造方法により形成された蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７０９５３（Ｐ２０１１−７０９５３Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１４８９（Ｐ２００９−２２１４８９）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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