JP2005276691A - 蛍光ランプ - Google Patents

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Abstract

【課題】 ガラスグローブ内面に白色顔料を塗布することなく従来よりも光出力を落とさずに効率の良い発光を可能とした蛍光ランプを提供する。
【解決手段】 発光管６をガラスグローブ１で密閉してなる蛍光ランプにおいて、発光管６は２５３．７ｎｍ又はそれ以上の波長を出力する紫外線出力ランプを使用し、ガラスグローブ１はその内面にハロリン酸カルシウム蛍光体及び３波長蛍光体で構成される蛍光体２を塗布し、この蛍光体２を発光管６から出力される紫外線で励起させて可視光を出力するようにしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光管をガラスグローブで密閉してなる蛍光ランプに関し、特に、発光管で発生する紫外線によってガラスグローブ内面に形成した蛍光体層を励起させて可視光を得る蛍光ランプに関する。
従来、一般的に用いられている蛍光ランプは、ガラス管の内面に蛍光体層を形成し、このガラス管内に水銀と希ガスを封入してガラス管内で放電を生じさせ、放電により発生する紫外線で蛍光体層を励起して可視光を得るようになっている。
このガラス管タイプの蛍光ランプの形状は、直管形や環形のものが一般的であるが、最近では、小型化や省電力化を図るために白熱電球用のソケットに直接ねじ込み可能な蛍光ランプが製品化されている。
このような従来の蛍光ランプは、発光管として、例えば、直管蛍光ランプを螺旋状に巻いたスパイラル管構造のもの、直管２本を平行させたツイン管構造のもの、直管をＵ字状に屈曲させたＵ字管構造のものなどが使用されている。そして、この発光管を点灯回路とともにガラスグローブ内に収納した構造の蛍光ランプが一般的な構造として製品化されている。そして、従来の蛍光ランプは、少なくともこの中の一つの形状を有する発光管を備えた構造となっている。
また、この従来の蛍光ランプは、発光管からの光出力を均一に拡散させるために、ガラスグローブの内面に白色顔料を塗布して光拡散層を形成したものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２６９８１３号公報
この白色顔料を内面に塗布したガラスグローブを用いた蛍光ランプにおいては、ランプ点灯時にガラスグローブに内蔵されている発光管から放出される微量な紫外線の影響を受ける。そのため白色顔料の光拡散層が経時変化による劣化を起こし、照度の低下や外観品質の低下を来たすという問題がある。
さらに、ランプの点灯時や消灯時に生じるガラスグローブ内と外気との温度差によって外気の水分がガラスグローブ内に浸入し、白色顔料を劣化させるという問題もある。
いずれにしても、白色顔料の存在は、光拡散を均一にするためにはなくてはならないものであるが、一方では光出力の妨げになっているのも事実である。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、白色顔料を使用せずに従来の蛍光ランプよりも光出力を落とすことなく効率の良い発光を可能とした蛍光ランプを提供することを目的とする。
本発明は、発光管をガラスグローブで密閉してなる蛍光ランプにおいて、前記発光管は２５３．７ｎｍ又はそれ以上の波長を出力する紫外線出力ランプを使用し、前記ガラスグローブはその内面にハロリン酸カルシウム蛍光体及び３波長蛍光体で構成される蛍光体を塗布し、この蛍光体を前記発光管から出力される紫外線で励起させて可視光を出力するようにしたものである。
また、本発明において、前記ガラスグローブ内面に塗布する蛍光体の構成は、ハロリン酸カルシウム蛍光体Ｃａ１０（ＰＯ４）３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎならびに希土類蛍光体で構成され、希土類蛍光体は赤がＹ２Ｏ３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、緑がＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、青がＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，（Ｍｎ）または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕである３波長蛍光体を少なくとも一つ以上使用して構成している。そして、前記ガラスグローブ内面に塗布するハロリン酸カルシウム蛍光体及び３波長蛍光体で構成される蛍光体の塗布重量は、１ｃｍ２当り２ｍｇ〜２０ｍｇとしている。
また、本発明において、前記発光管を構成するガラス管材料は石英ガラスを使用し、その発光管の形状は、スパイラル管、ツイン管、Ｕ字管などの少なくともこの中の一つの形状を有している。また、前記ガラスグローブ内は、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒなどの不活性ガスを封入するかあるいは真空状態としている。
本発明によれば、従来、光出力の妨げになっていたガラスグローブ内面への白色顔料の使用を止めて、代わりにガラスグローブ内面に紫外線励起によって可視光を発光する蛍光体を塗布している。また、従来は発光管が光出力を発生していたのに対し発光管を紫外線出力ランプに変更し、ガラスグローブの内面自体に蛍光体層を形成させ、この蛍光体層から光出力を発生させるようにしている。これにより、従来の蛍光ランプよりも光出力を落とすことなく効率の良い発光が可能となった。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の蛍光ランプの構造図である。また、図２はガラスグローブ内に収納されている発光管の構造を示す外観図で、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ構造例を示している。
図１に示すように、本発明の蛍光ランプは、ガラスグローブ１と、発光管６と、口金４と、カバー５とから構成されている。密閉構造のガラスグローブ１には不活性ガス３が封入され、発光管６はガラスグローブ１に包囲され、口金４を有するカバー５にはガラスグローブ１が取り付けられている。また、口金４はねじ込み式で一般的な白熱電球のソケットへの着脱が可能となっている。
この口金４を有するカバー５内には点灯回路（図示せず）が内蔵され、ガラスグローブ１で包囲される部分には紫外線を発生させる発光管６が設けられている。また、ガラスグローブ１の内面には、発光管６からの紫外線によって励起される蛍光体２が塗布されている。そして、この紫外線励起によって蛍光体２から可視光が発生する構造となっている。また、ガラスグローブ１内は紫外線の妨げにならないようにＮｅ、Ａｒ、Ｋｒなどの不活性ガス３を封入するかあるいは真空状態としている。これは、蛍光体層を保護するためであり、また、紫外線の吸収を抑えるためである。
発光管６は水銀蒸気圧放電ランプを使用し、その形状は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、従来の直管形の蛍光ランプを変形させた形状と同様の構造を有する。すなわち、直管を螺旋状に巻いたスパイラル型発光管６ａ、直管２本を平行させたツイン型発光管６ｂ、直管をＵ字状に屈曲させたＵ字型発光管６ｃなどがあり、少なくともこの中の一つを使用する。発光管の形状を従来と同様にした理由は、従来の蛍光ランプが可視光を有効に出力できる形状として既に実績があることから、紫外線発光管に用いても有効に機能すると判断したことによる。
また、発光管６に用いるガラス管材料としては、紫外線を有効に透過する材質すなわち石英ガラスが好ましい。また、発光管６は、２５３．７ｎｍ又はそれ以上の波長を出力する殺菌ランプの波長と同等かそれ以上の紫外線出力ランプを使用する。その理由は石英ガラスが２５３．７ｎｍ以下の短波長の紫外線を遮断することができる材料であり、かつ、短波長の紫外線では蛍光体から得られる可視光の光束が少ないためである。
次に、ガラスグローブ１の内面に塗布する蛍光体２は、紫外線による励起で可視光を出力する蛍光体によって形成される。その構成としては、ハロリン酸カルシウム蛍光体Ｃａ１０（ＰＯ４）３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎならびに希土類蛍光体である。希土類蛍光体は、赤がＹ２Ｏ３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、緑がＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、青がＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，（Ｍｎ）または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕの３波長蛍光体を少なくとも一つ以上使用して構成されている。
そして、このガラスグローブ１の内面に塗布する３波長蛍光体及びハロリン酸カルシウム蛍光体の塗布重量は１ｃｍ２当り２ｍｇ〜２０ｍｇとする。この範囲となるように蛍光体層を形成し、紫外線励起によって可視光を出力させることによって、従来の蛍光ランプよりも光出力を落とすことなく効率の良い発光が可能となる。
この蛍光体の塗布重量と可視光出力との関係は、下記の実験を行って得られたものである。まず、塗布重量を段階的に変えて塗布したガラスグローブを準備し、このガラスグローブをカバーに取り付けて紫外線発光管を内蔵させ、それぞれの塗布重量に対するガラスグローブからの紫外線励起による可視光の光束値（ｌｍ）を測定する。その結果、従来の蛍光ランプと同等もしくはそれ以上の光出力が安定して得られる塗布重量範囲を定め、あらかじめ算出してあるガラスグローブの内面積に基づいて単位面積当りの塗布重量を決定したものである。
上述した本発明に用いるガラスグローブの形状は、電球形はもちろん、円筒形、角筒形、卵形などでも良く、いずれのガラスグローブ形状でも同様の効果が得られる。
本発明によれば、発光管からの長波長の紫外線照射によってガラスグローブ内面の蛍光体層を励起させ、可視光を発生させている。可視光は透光性のガラスグローブから外部に均一に放射されるので、一般照明として利用することが可能である。
図１は本発明の蛍光ランプの構造図である。 図２は本発明の蛍光ランプに収納される発光管の構造を示す外観図で、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ構造例を示している。
符号の説明
１ ガラスグローブ
２ 蛍光体
３ 不活性ガス
４ 口金
５ カバー
６ 発光管
６ａ スパイラル型発光管
６ｂ ツイン型発光管
６ｃ Ｕ字型発光管

Claims (6)

  1. 発光管をガラスグローブで密閉してなる蛍光ランプにおいて、前記発光管は紫外線出力ランプを含み、前記ガラスグローブの内面にハロリン酸カルシウム蛍光体及び３波長蛍光体で構成される蛍光体が塗布されることを特徴とする蛍光ランプ。
  2. 前記ガラスグローブ内面に塗布する蛍光体は、赤がＹ２Ｏ３：Ｅｕまたは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、緑がＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、青がＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，（Ｍｎ）または（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕである蛍光体の一つ以上を含むことを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
  3. 前記蛍光体の塗布重量は、１ｃｍ２当り２ｍｇ〜２０ｍｇであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
  4. 前記発光管を構成するガラス管材料は、石英ガラスであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
  5. 前記発光管の形状は、スパイラル管、ツイン管、Ｕ字管のいずれかの形状を有することを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
  6. 前記ガラスグローブ内は、不活性ガスを封入するかあるいは真空状態とすることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
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