JP2000340111A - 蛍光ランプの製造方法び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス管内面に蛍光体を塗布形成した後ガラ
ス管を焼成するに際して、焼成炉内温度を下げることが
でき、焼成時間の短縮化と設備の小型化を可能にする蛍
光ランプの製造方法及び製造装置を提供する。 【解決手段】 ガラス管11の目標昇温温度と略同一温度
のガス12をガラス管11内に送風しながら焼成を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光ランプの製造方
法及び製造装置に関する。特に、目標とするガラス管温
度と略等しい温度のガスをガラス管内に送風しながら蛍
光体を焼成する蛍光ランプの製造方法及び製造装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、ガラス管の洗浄、保護膜
塗布、蛍光体塗布、焼成、封止、排気、ベーシング、エ
ージングという工程を経て製造される。

【０００３】蛍光体塗布工程では、ガラス管を垂直にし
て上方から蛍光体サスペンジョンを流し込み、その後、
70℃の温風で乾燥させて蛍光体サスペンジョンをガラス
管の内壁に付着させる。蛍光体サスペンジョンは、蛍光
体、結着剤、純水、有機物バインダー、界面活性剤、消
泡剤、及びアンモニアが混合されている。蛍光ランプと
しては蛍光体及び結着剤以外は必要ではない。有機物バ
インダーは塗布時に蛍光体サスペンジョンをガラス管内
壁に付着させるために、界面活性剤は未塗布箇所の発生
を防ぐために、消泡剤は泡不良を防ぐために、アンモニ
アは蛍光体の沈殿を防ぐために、それぞれ混合してい
る。従って、塗布後にこれら不要な有機物バインダー、
界面活性剤、消泡剤、及びアンモニアを分解除去する必
要がある。このために、次工程の蛍光体焼成を行う。

【０００４】従来の蛍光ランプの蛍光体焼成工程に使用
される焼成装置を図１１を用いて説明する。図示したよ
うに、焼成炉１００の中をガラス管１０１が自転しなが
ら移動方向１０５の方向に移動している。その途中で有
機物の燃焼を助けるために空気１０２をガラス管内に吹
き込む。１０３は空気の吹き込み方向を所定方向に揃え
るためにガラス管１０１の管軸方向と略平行に設置され
た遮蔽板（又は吹き込みパイプ）である。空気をガラス
管内に吹き込まないと酸欠状態になり、バインダーが分
解されずにカーボンがガラス管内に残り着色してしま
う。焼成時の炉内雰囲気温度は約８００℃、ガラス管の
炉内保持温度は約６４０℃、送風する空気は炉熱により
約３００℃まで加熱されてガラス管内に吹き込まれる。
ガラス管を６４０℃にまで昇温させるための時間は７０
秒であり、保持時間は９０秒である。炉内で徐冷し、焼
成炉から出るときのガラス管の温度は約３００℃であ
る。ガラス管内に空気を送風するのは炉内の前半部分で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の焼成装置では、
ガラス管内に送り込む空気は炉熱により加熱されるだけ
なので約３００℃であり、ガラス管温度６４０℃よりも
非常に低い温度になっている。ガラス管温度より低い温
度の空気を吹き込むためにガラス管の温度が下がり、ガ
ラス管を所定の温度に昇温するために、より高い炉内雰
囲気温度と長時間の加熱が必要である。従って、従来の
方法では必要以上のエネルギーを使用しており、省エネ
の観点から改善すべきである。また、長時間加熱が必要
なために工程速度を速くすることができず、生産性の点
で問題があった。あるいは、ガラス管の移動距離を長く
する必要があり、設備が大型化し、低コスト化を阻害し
ていた。

【０００６】本発明は、上記の従来の問題を解決し、炉
内雰囲気温度を下げることができ、その結果エネルギー
コストを低下でき、また、焼成時間の短縮化と設備の小
型化を可能にする蛍光ランプの製造方法及び製造装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を目的を達成
するために、本発明は以下の構成とする。

【０００８】本発明の蛍光ランプの製造方法は、ガラス
管内面に形成した蛍光体を焼成する際に、目標とするガ
ラス管温度と略等しい温度のガスを前記ガラス管内に送
風することを特徴とする。また、本発明の蛍光ランプの
製造装置は、ガラス管内面に形成された蛍光体を焼成す
るための焼成炉と、目標とするガラス管温度と略等しい
温度のガスを前記ガラス管内に送風する送風装置とを有
することを特徴とする。かかる構成によれば、ガラス管
を所定の温度に瞬時に昇温可能であり、オーバーシュー
トなしで温度を維持できる。よって炉内雰囲気温度を８
００℃から７５０℃へ下げられ５０℃の省エネ効果があ
る。また、昇温速度が速いので昇温時間を７０秒から５
０秒に短縮でき、炉長を短くすることが可能である。

【０００９】上記において、前記焼成時の雰囲気ガス及
び前記ガラス管内に送風するガスが、酸素或いは亜硫酸
ガスを含むことが好ましい。酸素はバインダーの分解を
助成し、亜硫酸ガスはガラス管の強度、蛍光体のガラス
管への接着強度を強くする。亜硫酸ガスを含むことによ
って蛍光体の接着強度を保持しながらガラス管の焼成温
度を低下させることができる。よってさらに以下の効果
が得られる。ネサ膜を成膜したガラス管を焼成する際、
ガラス管温度をネサ膜の成膜温度６００℃以下にすると
蛍光体焼成時のネサ膜のガス吸着による抵抗値上昇を抑
制でき、蛍光ランプの点灯始動不良を減少させることが
できる。また、ガラス管温度を５５０℃以下にすると、
三波長蛍光体の場合、各色成分の輝度の低下を防止でき
る。また、５５０℃以上で焼成したときに起こるガラス
管の変形が防げ、ガラス管の変形を抑制するために必要
なガラス管の回転機構が不要となる。

【００１０】上記の製造方法において、前記ガラス管内
にガスを送風する側とは反対側から前記ガラス管内のガ
スを排気することが好ましい。また、上記の製造装置に
おいて、前記ガラス管内のガスを排気する排気管が、前
記ガラス管の前記送風装置とは反対側の端部に設置され
ていることが好ましい。かかる構成によれば、ガラス管
内でバインダーの分解時に発生した二酸化炭素などの排
ガスを確実に管外に排気することができる。

【００１１】上記の製造方法において、前記ガラス管内
に送風するガスを吹き出す吹き出し部を前記ガラス管内
に導入し、前記吹き出し部を前記ガラス管内で管軸方向
に移動させながらガスを吹き出すことが好ましい。ま
た、上記の製造装置において、前記送風装置は、前記ガ
ラス管内に前記ガスを吹き出す吹き出し部を有し、前記
吹き出し部は前記ガラス管内で管軸方向に移動可能であ
ることが好ましい。かかる構成によれば、ガラス管内部
から加熱することで効率よくかつ瞬時にガラス管の温度
を昇温させることができる。また、吹き出し部を管軸方
向に移動させることで長手方向に均一に昇温させること
ができる。

【００１２】上記の方法において、前記ガラス管内に送
風するガスを、前記蛍光体が形成されたガラス管内面に
対して略垂直方向に吹き出すことが好ましい。また、上
記の製造装置において、前記送風装置は、前記蛍光体が
形成されたガラス管内面に対して略垂直方向に前記ガス
を吹き出す吹き出し部を有することが好ましい。かかる
構成によれば、直接熱風を蛍光体に吹き付けることで効
率よく焼成することができる。

【００１３】上記の製造方法において、前記ガラス管内
に送風するガスを吹き出す吹き出し部を、前記ガラス管
内に管軸方向に複数設けることが好ましい。また、上記
の製造装置において、前記送風装置は、前記ガスを吹き
出す吹き出し部を前記ガラス管内に管軸方向に複数個有
することが好ましい。かかる構成によれば、複数の吹き
出し口から同時にガスを吹き付けることで効率的にガラ
ス管を昇温ができる。また、ガラス管を長手方向に均一
に昇温させることができる。

【００１４】上記の製造方法において、前記ガラス管を
回転させながら焼成することが好ましい。また、上記の
製造装置において、焼成中に前記ガラス管を回転させる
回転装置を有することが好ましい。かかる構成によれ
ば、ガラス管の円周方向での温度を均一化することがで
きる。また、ガラス管の反りを減らし真円度を高めるこ
とができる。

【００１５】上記の製造方法において、前記ガラス管内
に送風するガスを、前記ガラス管の円周方向に長く形成
された吹き出し部から吹き出すことが好ましい。また、
上記の製造装置において、前記送風装置は、前記ガラス
管の円周方向に長く形成された、前記ガスを吹き出すた
めの吹き出し部を有することが好ましい。かかる構成に
よれば、ガスをガラス管の円周方向に略均一に吹き付け
ることができるので、ガラス管の円周方向の温度を均一
化できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００１７】（実施の形態１）第１の実施の形態につい
て図１を用いて説明する。

【００１８】蛍光体サスペンジョンが内面に塗布された
ガラス管１１を焼成するために、ガラス管１１を蛍光体
焼成炉１０の中に入れる。このときガラス管１１の内部
に空気を吹き込まないと酸欠が起こり、バインダーを分
解することが出来ない。

【００１９】従来の方法では、吹き込まれた空気は炉の
雰囲気温度のみで加熱される。よってガラス管の温度が
６４０℃とすると、ガラス管に吹き込まれる直前の空気
の温度は約３００℃で、ガラス管の温度に比べると非常
に低い温度であり、ガラス管が冷却されてしまう。

【００２０】そこで本発明では吹き込むガス１２の温度
を目標とするガラス管温度（焼成温度）と略等しくす
る。この方法では、ガス１２の吹き込みによって温度の
変化がほとんどないので、ガラス管１１の内部を所定の
温度に瞬時に昇温可能であり、オーバーシュートなしで
温度を維持できる。よって雰囲気温度を現行８００℃か
ら７５０℃に下げられ、更に昇温時間も現行の７０秒か
ら５０秒に短縮でき省エネ効果があり、炉長も短縮でき
る。

【００２１】なお、図１において、２０はガス１２をガ
ラス管１１内に確実に吹き込むことができるようにガラ
ス管１２と略平行に設置された送風管である。

【００２２】（実施の形態２）第２の実施の形態につい
て図２、図３、図４を用いて説明する。

【００２３】ガラス管内に蛍光体を接着させる際に接着
強度が強いことが重要である。接着強度は蛍光体を高温
で焼成することによって強くすることが可能である。し
かしながら、省エネの観点から、また、蛍光体の劣化を
避けるという観点からも焼成温度は低い方がよい。そこ
で蛍光体焼成の際にガラス管内部に亜硫酸ガスを吹き込
むと、焼成温度を高くしなくても接着強度を強くするこ
とができる。

【００２４】図２は、焼成持の雰囲気ガスに含有される
亜硫酸濃度と焼成温度をそれぞれ変化させて得られた蛍
光体膜の剥離の発生状況を調べた結果を示している。図
示したように、焼成温度が高いほど、また、亜硫酸ガス
濃度が高いほど、剥離は発生しにくく、斜線で示した
「剥離なし領域」が存在する。図２より、ある焼成温度
を選択すれば、その温度における蛍光体膜が剥離しない
亜硫酸ガス濃度を決定することができる。

【００２５】亜硫酸ガスは酸素と混合して吹き込むのが
好ましい。これにより、バインダーの分解と共に接着強
度も強くすることができる。そして、焼成温度を下げる
ことが可能になる。

【００２６】焼成温度を下げると次に示す長所がある。

【００２７】ガラス管表面にネサ膜を成膜しているラッ
ピドスタート型蛍光ランプではネサ膜の抵抗値変化が問
題である。ネサ膜はガスセンサーとして利用されてお
り、粒界にガスが吸着すると抵抗値が増加し、脱離する
と抵抗値が減少するという性質を持っている。

【００２８】図３に、ネサ膜の全抵抗値の変化の様子を
示す。ネサ膜は現行の焼成温度６４０℃では酸化が起こ
り抵抗値が上昇する。その後、ネサ膜の抵抗値は、排気
工程、エージング工程、及び点灯中において、ガスが脱
離する事により徐々に低下し、点灯後数百時間でネサ膜
を成膜したときの初期の抵抗値の値に戻る。

【００２９】ネサ膜の抵抗値が高いと始動電圧が高くな
り、低いとＢＳＰ（Ｂｌａｃｋ Ｓｐｏｔ Ｐａｔｃ
ｈ）が発生する。始動不良を防ぐためにネサ膜抵抗値を
低くすると、点灯中に抵抗値が減少し、ＢＳＰが発生す
る。

【００３０】ガラス管の焼成温度を６００℃以下にする
とネサ膜の酸化が起こらず、抵抗値上昇を抑制すること
ができ、蛍光ランプの点灯始動不良を防止できる。

【００３１】また、蛍光体は酸素雰囲気で焼成すると酸
化によって劣化し、輝度が低下する。図４は、焼成温度
による、蛍光体の赤・緑・青の各色成分の相対輝度の変
化の様子を示した図である。図４から明らかなように、
三波長蛍光体の場合、特に青色蛍光体が５５０℃以上の
焼成温度で劣化する。ガラス管を５５０℃以下で焼成す
ると青色蛍光体の劣化が防げ、全光束の高い蛍光ランプ
となる。これにより、蛍光体の塗布量を減少させること
ができる。よって、蛍光ランプの品質向上が可能であ
る。

【００３２】また、高温で焼成したときに発生するガラ
ス管の変形を防止でき、品質が安定化するとともに、ガ
ラス管の変形を抑制するためのガラス管の回転装置が不
要となり、装置の簡略化、低コスト化が可能になる。

【００３３】（実施の形態３）第３の実施の形態につい
て図５を用いて説明する。

【００３４】蛍光体焼成の際、バインダーの一部が燃焼
し、ガラス管１１内に二酸化炭素が残ると、その後の燃
焼を妨げる。そこで、本実施の形態ではガラス管内にガ
スを送風する側とは反対側のガラス管端部に、ガラス管
１１内の排ガスを排気する排気管３０を配置する。これ
により、ガラス管内で発生した二酸化炭素などの排ガス
３１を確実に管外に排気することができる。

【００３５】排気管３０は排気ポンプ（図示せず）に接
続して強制排気することが好ましく、これにより排ガス
の確実な排気が可能になる。

【００３６】（実施の形態４）第４の実施の形態につい
て図６を用いて説明する。

【００３７】本実施の形態では、高温ガス１２の送風管
２１をガラス管１１内に導入し、高温ガスをガラス管１
１内で吹き出す。また、同時に送風管２１をガラス管１
１内で、ガラス管軸方向（矢印２１ａ方向）に移動す
る。

【００３８】本実施の形態によれば、送風管の高温ガス
の吹き出し部をガラス管内に設け、しかもこれをガラス
管内で移動（好ましくは往復移動）させるので、ガラス
管を内部からも加熱することができる。よって、効率よ
くかつ瞬時にガラス管の温度を昇温させることができ
る。また、送風管を管軸方向に移動させることにより、
管軸方向の温度分布を均一化させることもできる。

【００３９】（実施の形態５）第５の実施の形態につい
て図７を用いて説明する。

【００４０】本実施の形態では、実施の形態４の送風管
２１に代えて、送風管の外周面に高温ガスの吹き出し口
を設けた送風管２２を使用する。

【００４１】ガラス管１１の端部から高温ガスを吹き込
むと蛍光体膜に対して高温ガスが平行に流れるので昇温
効果が少ない。本実施の形態のように、高温ガスの吹き
出し口をガラス管１１の内部であって、蛍光体膜に対し
て高温ガスが略垂直に当たるような位置に配置すること
によって昇温効果がより一層向上する。

【００４２】なお、このとき、送風管２２をガラス管１
１内で、ガラス管軸方向（矢印２２ａ方向）に移動する
のが好ましい。

【００４３】（実施の形態６）第６の実施の形態につい
て図８を用いて説明する。

【００４４】本実施の形態では、実施の形態５の送風管
２２に代えて、送風管の外周面に高温ガスの吹き出し口
を長手方向に複数個設けた送風管２３を使用する。

【００４５】高温ガス吹き出し口が複数存在すると、複
数の吹き出し口から同時に高温ガスを吹き付けることが
可能であり、より効率的に略均一にガラス管１１の昇温
ができる。

【００４６】なお、実施の形態５と同様に、送風管２３
をガラス管１１内で、ガラス管軸方向に移動させてもよ
い。これにより、ガラス管の長手方向の温度分布をより
均一化することができる。

【００４７】（実施の形態７）第７の実施の形態につい
て図９を用いて説明する。

【００４８】本実施の形態では、ガラス管１１を回転さ
せながら高温ガス１２を吹き込む。２４は高温ガスの送
風管であり、高温ガスの吹き込み方法は、上記の実施の
形態１、３〜６のいずれであってもよい。

【００４９】ガラス管１１が回転していると、円周方向
での温度分布を均一化することができ、また、ガラス管
１１の反りを減らすことができる。

【００５０】（実施の形態８）第８の実施の形態につい
て図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）は本実施の形
態の送風管の斜視図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＩ
−Ｉ線での矢印方向に見たときの断面図である。

【００５１】本実施の形態の送風管２５は、外周面に高
温ガスの吹き出し口２５ａを有する。吹き出し口２５ａ
は、開口の長軸方向が円周方向に略一致する長穴状に形
成されている。さらに、このような長穴状の吹き出し口
２５ａを、円周方向に複数個（図１０の例では４個）設
けてある。このような送風管２５を用いることにより、
高温ガスを円周方向に略均一に吹き出すことができるの
で、ガラス管の円周方向の温度分布を均一化することが
できる。

【００５２】なお、送風管２５は、実施の形態５で説明
したように、ガラス管内に挿入して、ガラス管軸方向に
移動させるのが好ましい。これにより、ガラス管の長手
方向の温度分布を均一化することができる。

【００５３】また、実施の形態６で説明したように、吹
き出し口を長手方向に複数個配置してもよい。

【００５４】上記の実施の形態３〜８の方法により、燃
焼効率が良くなり、焼成時間の短縮が図れる。現行の焼
成時間は９０秒であるが、６０秒に短縮することが可能
である。実施の形態１で説明した昇温時間の２０秒短縮
と併せて合計５０秒の短縮が可能である。この短縮によ
って炉長も現行炉の３／４に縮小できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、蛍光体焼成炉の雰
囲気温度と略同じ温度のガスをガラス管内に送風するこ
とにより、ガラス管を所定の温度に瞬時に昇温可能であ
り、オーバーシュートなしで温度を維持できる。よって
雰囲気温度を下げることや、炉長を短くすることが可能
であり、省エネ、生産性向上、装置の小型化に効果があ
る。また、送風ガス成分の選択によっては蛍光ランプの
品質向上も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る焼成装置の概略
を示した正面図

【図２】 亜硫酸ガス濃度及び焼成温度による蛍光体膜
の剥離の発生状況を示した図

【図３】 ネサ膜の全抵抗値の変化を示した図

【図４】 焼成温度と蛍光体の輝度変化との関係を示し
た図

【図５】 本発明の実施の形態３に係る焼成装置の概略
を示した正面図

【図６】 本発明の実施の形態４に係る高温ガスの吹き
込み方法を示した断面図

【図７】 本発明の実施の形態５に係る高温ガスの吹き
込み方法を示した断面図

【図８】 本発明の実施の形態６に係る高温ガスの吹き
込み方法を示した断面図

【図９】 本発明の実施の形態７に係る焼成方法を示し
た断面図

【図１０】 本発明の実施の形態８に係る送風管を示し
た図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ
線での矢印方向に見たときの断面図

【図１１】 従来の蛍光体焼成装置の概略を示した斜視
図

【符号の説明】 １０ 焼成炉 １１ ガラス管 １２ 高温ガス ２０、２１，２２，２３，２４，２５ 送風管 ３０ 排気管 ３１ 排気ガス １００ 焼成炉 １０１ ガラス管 １０２ 空気 １０３ 遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 秀男 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 山口 義夫 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 本田 孝二 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス管内面に形成した蛍光体を焼成す
   る際に、目標とするガラス管温度と略等しい温度のガス
   を前記ガラス管内に送風することを特徴とする蛍光ラン
   プの製造方法。
2. 【請求項２】 前記焼成時の雰囲気ガス及び前記ガラス
   管内に送風するガスが、酸素或いは亜硫酸ガスを含む請
   求項１に記載の蛍光ランプの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ガラス管内にガスを送風する側とは
   反対側から前記ガラス管内のガスを排気する請求項１又
   は２に記載の蛍光ランプの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ガラス管内に送風するガスを吹き出
   す吹き出し部を前記ガラス管内に導入し、前記吹き出し
   部を前記ガラス管内で管軸方向に移動させながらガスを
   吹き出す請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光ランプの
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記ガラス管内に送風するガスを、前記
   蛍光体が形成されたガラス管内面に対して略垂直方向に
   吹き出す請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光ランプの
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記ガラス管内に送風するガスを吹き出
   す吹き出し部を、前記ガラス管内に管軸方向に複数設け
   る請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記ガラス管を回転させながら焼成する
   請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記ガラス管内に送風するガスを、前記
   ガラス管の円周方向に長く形成された吹き出し部から吹
   き出す請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光ランプの製
   造方法。
9. 【請求項９】 ガラス管内面に形成された蛍光体を焼成
   するための焼成炉と、目標とするガラス管温度と略等し
   い温度のガスを前記ガラス管内に送風する送風装置とを
   有することを特徴とする蛍光ランプの製造装置。
10. 【請求項１０】 前記焼成時の雰囲気ガス及び前記ガラ
    ス管内に送風するガスが、酸素或いは亜硫酸ガスを含む
    請求項９に記載の蛍光ランプの製造装置。
11. 【請求項１１】 前記ガラス管内のガスを排気する排気
    管が、前記ガラス管の前記送風装置とは反対側の端部に
    設置されている請求項９又は１０に記載の蛍光ランプの
    製造装置。
12. 【請求項１２】 前記送風装置は、前記ガラス管内に前
    記ガスを吹き出す吹き出し部を有し、前記吹き出し部は
    前記ガラス管内で管軸方向に移動可能である請求項９〜
    １１のいずれかに記載の蛍光ランプの製造装置。
13. 【請求項１３】 前記送風装置は、前記蛍光体が形成さ
    れたガラス管内面に対して略垂直方向に前記ガスを吹き
    出す吹き出し部を有する請求項９〜１２のいずれかに記
    載の蛍光ランプの製造装置。
14. 【請求項１４】 前記送風装置は、前記ガスを吹き出す
    吹き出し部を前記ガラス管内に管軸方向に複数個有する
    請求項９〜１３のいずれかに記載の蛍光ランプの製造装
    置。
15. 【請求項１５】 焼成中に前記ガラス管を回転させる回
    転装置を有する請求項９〜１４のいずれかに記載の蛍光
    ランプの製造装置。
16. 【請求項１６】 前記送風装置は、前記ガラス管の円周
    方向に長く形成された、前記ガスを吹き出すための吹き
    出し部を有する請求項９〜１５のいずれかに記載の蛍光
    ランプの製造装置。