JP2013030386A - Fluorescent lamp and luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a fluorescent lamp and a lighting device using the fluorescent lamp.
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）。 In recent years, fluorescent lamps with high efficiency and high luminous flux maintenance factor have been developed. One factor that determines the efficiency and luminous flux maintenance factor of the fluorescent lamp is the binder that forms the phosphor layer together with the phosphor particles (see, for example, Patent Document 1).
蛍光ランプにおいては、管内に水銀ペレットを封入することが多く、輸送時などにおいて水銀ペレットにより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。 In a fluorescent lamp, a mercury pellet is often enclosed in a tube, and a borate binder is generally used to prevent the phosphor from being peeled off by the mercury pellet during transportation. This borate-based binder is melted at the time of firing the glass bulb coated with the phosphor layer, whereby the phosphor layer is firmly bonded to the inner surface of the glass. The fluorescent lamp obtained in this way is advantageous in that the film strength of the phosphor is strong and appearance defects such as peeling can be prevented. However, borates can cause various disadvantages. For example, the sodium component in the glass becomes a passage for moving to the phosphor layer, and when it melts and covers the phosphor surface, it easily adsorbs mercury and its compounds. As a result, the initial luminous flux and the luminous flux maintenance factor are reduced.
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。 If the addition amount of the borate binder is reduced, the problem due to borate can be reduced, but in this case, the film strength of the phosphor is lowered. During the manufacturing process and transportation, the mercury-filled pellets enclosed in the lamp move in the arc tube, causing the phosphor to peel off.
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。 Note that as a means for improving the total luminous flux of the fluorescent lamp, it is possible to use phosphor particles having good crystallinity. As the crystal grows, the particle size of the phosphor particles increases, and the surface area decreases. In order to secure the same total luminous flux as that of the phosphor particles having a small particle diameter, the amount of the phosphor particles having a large particle diameter must be increased. However, when the adhesion amount is increased, the strength of the phosphor film is lowered, and peeling or the like frequently occurs.
上述したように、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。 As described above, in the fluorescent lamp, it is difficult to increase the efficiency and the luminous flux maintenance factor while ensuring the film strength of the phosphor layer, and it is also possible to achieve both the initial luminous flux and the luminous flux maintenance factor at a high level. Not.
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蛍光ランプおよびこの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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a fluorescent lamp having high efficiency and luminous flux maintenance factor, and reduced peeling of phosphor particles, and an illumination device using the fluorescent lamp. Objective.
本発明の蛍光ランプは、内部に放電媒体が封入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０．１〜０．７％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。 The fluorescent lamp of the present invention includes a glass bulb in which a discharge medium is enclosed; phosphor particles having an average particle diameter of 3.4 to 6.0 μm on the inner surface of the glass bulb, and a weight of the phosphor particles of 1. The binder particles are formed of 1 to 2.5% binder particles, and the binder particles include alumina particles having a primary particle diameter of 5 to 15 nm. The weight of the alumina particles is 0.1 to 0.1% of the weight of the phosphor particles. A phosphor layer that is 0.7%; and a pair of electrode means disposed on the glass bulb.
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。 The pair of electrode means may be a hot cathode type electrode using a filament coil or a cold cathode type electrode. In short, any electrode may be used as long as it causes electric discharge in the glass bulb. For example, an external electrode may be used.
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。 When it is necessary to turn on the lamp at a high output, it is preferable to use a triple coil for the hot cathode type electrode. The electrode means is supported by a lead wire, and the wire is sealed and supported by a flare stem, a button stem, a bead stem, a pinch seal portion, or the like. A thin tube for exhaust or mercury alloy storage may be attached to the stem or the like.
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。 The present invention is not limited to a general fluorescent lamp, and is also applicable to a rapid start type fluorescent lamp in which a transparent conductor film is provided on the inner surface of the bulb and a protective film and a phosphor layer are formed on the surface of the conductor film on the airtight space it can.
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。 The glass bulb is made of soft glass such as soda lime glass or lead glass, and the thickness of the bulb is preferably about 0.8 to 1.3 mm, but is not limited thereto.
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。 The tube outer diameter of the glass bulb can be in the range of 15-18 mm.
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、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。 It is known that fluorescent lamps generally improve lamp efficiency if the tube diameter is reduced. In order to improve the lamp efficiency of the conventional fluorescent lamp by 10% or more, it has been confirmed by experiments that the outer diameter of the tube needs to be reduced to 65% or less. That is, in a glass bulb having a thickness of about 1 mm, the outer diameter of the tube may be 18 mm or less. Further, according to this size, it has been visually confirmed that thinning as a fluorescent lamp can be sufficiently satisfied.
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。 If the outer diameter of the tube is less than 15 mm, even if the lamp efficiency is numerically satisfied, the light output equivalent to that of a conventional fluorescent lamp cannot be obtained, which is not practical.
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。 The rare gas sealed in the bulb as a discharge medium includes argon, neon, krypton, and the like.
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。 As the phosphor constituting the phosphor layer on the inner surface of the bulb, known phosphors such as a three-wavelength emission phosphor and a halophosphate phosphor can be used. Considering the luminous efficiency, it is preferable to use a wavelength-emitting phosphor.
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。 As the phosphor of the three-wavelength emission type, BaMg2Al16O27: Eu2 + as a blue phosphor having an emission peak wavelength near 450 nm, (La, Ce, Tb) PO4, 610 nm as a green phosphor having an emission peak wavelength near 540 nm. Y2O3: Eu3 + or the like is applicable as a red phosphor having an emission peak wavelength in the vicinity, but is not limited thereto.
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。
However, the average particle diameter of the phosphor particles used in the present invention is specified to be 3.4 to 6.0 μm. When the average particle diameter of the phosphor particles is less than 3.4 μm, the total luminous flux of the fluorescent lamp cannot be increased, and when it exceeds 6.0 μm, the film strength of the phosphor is lowered. The average particle diameter of the phosphor particles is preferably in the range of 4.4 to 5.5 μm. In addition, the average particle diameter of the phosphor particles is Fisher Sub Sieve.
It can obtain | require by Sizer (FSSS method) etc.
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０．１〜０．７％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。 In addition to such phosphor particles, 1.1 to 2.5% binder particles by weight of the phosphor particles are contained in the phosphor layer. The binder particles include alumina particles having a primary particle diameter of 5 to 15 nm, and the weight of the alumina particles is defined as 0.1 to 0.7% of the weight of the phosphor particles. When the weight of the binder particles is less than 1.1% of the weight of the phosphor particles, the film strength of the phosphor layer cannot be ensured. On the other hand, when the weight exceeds 2.5%, the phosphor slurry Thus, the phosphor layer cannot be formed.
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、０．７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０．４〜０．５重量％の範囲がより好ましい。 When the primary particle diameter of the alumina particles exceeds 15 nm, the film strength of the phosphor layer is lowered and peeling occurs. On the other hand, alumina particles having a primary particle size of less than 5 nm are difficult to handle. The primary particle size of the alumina particles can be determined from an SEM photograph or the like. When the alumina particles are less than 0.1% by weight, the film strength of the phosphor layer is reduced and peeling occurs, and when it exceeds 0.7% by weight, the phosphor slurry gels to form a phosphor layer. I can't. The amount of alumina particles added is more preferably in the range of 0.4 to 0.5% by weight of the phosphor particles.
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蛍光ランプが点灯される。 Amalgam may be enclosed in the valve. The amalgam is accommodated in a stem sealed at the end of the glass bulb or a thin tube disposed in the stem. The amalgam is fixed or stored in any of these positions by means of melting, mechanical holding or the like. Moreover, the amalgam may be accommodated so as to be movable in the valve. When the amalgam is disposed in the glass bulb, the fluorescent lamp is lit in an optimum state even when the ambient temperature is relatively high.
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。 Amalgam is selected from bismuth (Bi), indium (In), lead (Pb), tin (Sn), zinc (Zn), cadmium (Cd), silver (Ag), etc., which are materials that form an alloy with mercury. An alloy of at least one selected from mercury. For example, bismuth-indium-mercury, bismuth-indium-lead-mercury, and bismuth-tin-mercury are applicable. In addition, amalgam such as zinc-mercury may be similarly encapsulated for the purpose of quantitative encapsulation of mercury without aiming at mercury vapor pressure control. The amalgam may have any shape such as a pellet shape, a column shape, or a plate shape.
また、本発明の蛍光ランプは、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。
In the fluorescent lamp of the present invention, the specific surface area (BET value) of the particles forming the phosphor layer is 0.6 to 0.9 m <2> / g, and the adhesion amount of the particles is 3.5 to 4. 5 mg / cm @ 2. When the specific surface area is less than 0.6
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。 If the amount of particles forming the phosphor layer is in the range of 3.5 to 4.5 mg / cm <2>, a fluorescent lamp with a high level of both the initial luminous flux and the luminous flux maintenance factor can be obtained. The adhesion amount of the particles is more preferably in the range of 3.5 to 4.2 mg / cm2. The adhesion amount of the particles in the phosphor layer can be obtained, for example, by the following method. First, a phosphor layer on the inner surface of a glass bulb whose weight has been measured in advance is applied. The weight is measured after volatilizing the solvent by heating and drying, and the weight of the glass bulb is subtracted from this weight to obtain the amount of adhesion.
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０．５〜１．０％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０．６〜０．８重量％の範囲内であることがより好ましい。 The balance of the binder particles in the phosphor layer is preferably barium / calcium / borate particles. If the weight of the barium / calcium / borate particles is 0.5 to 1.0% of the weight of the phosphor particles, sufficient film strength can be secured, and the initial luminous flux and luminous flux maintenance factor may be impaired. Nor. The addition amount of barium / calcium / borate particles is more preferably in the range of 0.6 to 0.8% by weight of the phosphor particles.
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。 Similar effects can be expected when the barium / calcium / borate particles are changed to boric acid particles or lanthanum borate particles.
本発明の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。 The phosphor layer in the fluorescent lamp of the present invention can be formed using a phosphor slurry in which phosphor particles and binder particles as described above are dispersed in an organic solvent. As the organic solvent, for example, butyl acetate or the like can be used. The phosphor slurry is applied to the inner surface of the glass bulb, dried and fired to form a phosphor layer.
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。 An illuminating device of the present invention includes the fluorescent lamp of the present invention, an illuminating device main body to which the fluorescent lamp is attached, and a lighting device for lighting the fluorescent lamp.
請求項１に係る発明の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。 According to the fluorescent lamp of the invention according to claim 1, in addition to the use of the phosphor particles having a large particle size, the composition of the binder particles containing fine alumina particles is optimized, so that high efficiency and In addition to having a luminous flux maintenance factor, there is an effect that peeling of the phosphor particles is reduced.
請求項２に係る発明の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。 According to the fluorescent lamp of the second aspect of the invention, the specific surface area and the adhesion amount of the particles constituting the phosphor layer are regulated within a predetermined range, thereby reducing the luminous flux maintenance factor while ensuring high film strength. In addition, there is an effect that the luminous flux maintenance factor can be increased together with the initial luminous flux.
請求項３に係る発明の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。 According to the fluorescent lamp of the invention of claim 3, by forming the remainder of the binder particles with a predetermined amount of barium / calcium / borate particles, the film strength of the phosphor is further enhanced, and the appearance such as peeling There is an effect that defects can be prevented more reliably.
請求項４に係る発明の照明装置によれば、上記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。 According to the illuminating device of the invention which concerns on Claim 4, there exists an effect that the illuminating device which has an effect | action of the said fluorescent lamp can be provided.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a front view of a fluorescent lamp, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the bulb axis of FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
図１ないし３において、１は蛍光ランプでありガラスバルブ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に口金６が配設されている。
1 to 3, reference numeral 1 denotes a fluorescent lamp having a
口金６には、電極に電気的に接続された口金ピン７が突設されている。
A
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からバルブ軸にそって直線状に延在している。 Of the pair of filament electrodes, one filament electrode 5 extends linearly from the glass bulb end 2a along the bulb axis.
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。
The pair of filament electrodes 5 and 5 ′ are connected to lead wires 9 and 9 ′ that are sealed and supported by the flare stems 8 and 8 ′, respectively. The flare stems 8, 8 ′ are sealed at both ends 2 a, 2 a of the
本実施形態の蛍光ランプ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。
The fluorescent lamp 1 of this embodiment can be formed with a tube outer diameter d of 15 to 18 mm, a wall thickness of 0.7 to 1.3 mm, and a wall thickness ratio on the outer peripheral side of 0.8 or more. The
次に、本発明の作用について説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
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。 Various phosphor slurries were prepared using phosphor particles having different average particle diameters in order to obtain an appropriate range of the average particle diameter of the phosphor particles capable of increasing the film strength of the phosphor layer together with the total luminous flux of the fluorescent lamp.
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。 First, 40 liters of a butyl acetate solution containing 1.4% by weight of nitrocellulose was prepared. Alumina particles (primary particle size 10 nm) were dispersed in butyl acetate to prepare a 10 wt% colloidal solution. 1 liter of colloidal solution was added to the butyl acetate solution and stirred. Furthermore, 20 kg of three-wavelength phosphor particles having an average particle size of 3.4 μm were added and stirred. The average particle diameter of the phosphor particles was confirmed by the FSSS method.
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。 On the other hand, barium / calcium / borate was dispersed in butyl acetate to prepare 1 liter of a 20 wt% solid solution, and this was added to the phosphor-alumina mixture. After sufficiently stirring, phosphor slurry No. 1 was obtained.
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、排気、および口金取り付けを行なって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。 This phosphor slurry was flow-coated on the inner surface of a glass tube having a tube diameter of 16.5 mm, and dried and fired by a conventional method to form a phosphor layer. Further, the fluorescent lamp was completed by sealing, exhausting, and attaching a base by a conventional method. The obtained fluorescent lamp was designated as Sample No. It was set to 1.
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。
No. The phosphor layer of 1 fluorescent lamp contains alumina particles and barium / calcium / borate particles as binder particles. The weight of the alumina particles in the phosphor layer is 0.5% of the weight of the phosphor particles, and the weight of the barium / calcium borate particles is 1.0% of the weight of the phosphor particles. A phosphor layer is formed by such binder particles and phosphor particles. It was confirmed by weight measurement that the adhesion amount of the particles constituting the phosphor layer was about 3.5 mg /
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。 Further, in the same manner as described above except that the average particle diameter of the phosphor particles was changed, 2 to 7 phosphor slurries were prepared, and No. 2 to 7 fluorescent lamps were produced. The average particle diameter of the phosphor particles was 4.0 μm, 4.4 μm, 4.6 μm, 5.5 μm, 6.0 μm, and 6.0 μm. In order to improve efficiency and brightness, the average particle size of the phosphor particles used here was 3.4 μm or more.
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。 The total luminous flux of the obtained fluorescent lamp was obtained and No. The relative value was calculated with the total luminous flux value of one sample as 100. The results are summarized in Table 1 below together with the peeling of the phosphor. In addition, peeling of the phosphor was observed visually after the vibration test.
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。 As shown in Table 1 above, when the average particle diameter of the phosphor particles is as large as 7 μm, the film strength becomes insufficient and the phosphor is peeled off. In addition, the amount of phosphor coating necessary to obtain the desired total luminous flux increases, leading to an increase in cost.
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。 Table 1 shows that when the average particle diameter of the phosphor particles is 3.4 μm or more and 6.0 μm or less, a sufficient total luminous flux can be obtained and the occurrence of peeling can be avoided. In particular, when the average particle size of the phosphor particles is 4.4 μm or more and 5.5 μm or less, it has been confirmed that the total luminous flux and the film strength are within a more preferable range.
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。
○：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
Next, the above-mentioned No. Based on the composition of phosphor slurry No. 4, various phosphor slurries were prepared by changing the binder particles. Table 2 below shows changes in the binder particles such as the alumina particle diameter and the amount added. The same slurry as above was applied to the inner surface of the glass tube using each slurry. 8 to 23 fluorescent lamps were produced. The initial luminous flux was obtained for the obtained fluorescent lamp, and No. The relative value was calculated with the initial luminous flux value of 8 samples as 100. The results are summarized in Table 2 below together with the peeling of the phosphor. In addition, peeling of the phosphor was observed in the same manner as described above, and evaluated according to the following criteria.
○: No peeling Δ: Peeling less than 1 mm occurs ×: Peeling greater than 1 mm occurs
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。 As shown in Table 2 above, if the primary particle size of the alumina particles is 15 nm or less, both the initial luminous flux and the film strength can be achieved. As already explained, alumina particles having a primary particle size of less than 5 nm are difficult to handle and are not used here.
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。 From the above results, it was confirmed that by using binder particles containing alumina particles having a primary particle diameter of 5 to 15 nm, peeling of the phosphor layer can be prevented and the initial luminous flux can be increased. Using these alumina particles as part of the binder particles, the optimum composition of the binder particles was investigated.
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。
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
Various phosphor slurries were prepared by changing the addition amount of alumina particles and borate particles, and applied to the inner surface of the glass tube as described above to produce a fluorescent lamp. Using alumina particles having a primary particle size of 10 nm, the addition amount was changed between 0.0 to 1.2% by weight, and the addition amount of borate particles was changed between 0.0 to 2.0% by weight. . Here, phosphor particles having an average particle diameter of 4.6 μm were used. The phosphors in the obtained fluorescent lamp were observed for peeling and evaluated according to the following criteria. The results are summarized in Table 3 below.
A: No peeling B: Phosphor slurry gelled C: Peeling less than 1 mm occurred D: Peeling greater than 1 mm occurred
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。 As shown in Table 3 above, when there are too many borate particles, the phosphor slurry gels and a phosphor layer cannot be formed by coating. On the other hand, when there are too few borate particles, the function as a binder becomes insufficient and peeling occurs in the phosphor layer. Table 3 shows that there is an optimum range for the composition of the binder in order to prevent the gelation of the slurry and to prevent the phosphor from peeling off.
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０．１〜０．７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０．５〜１．０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。 Based on these results, the addition amount of alumina particles is defined as 0.1 to 0.7% by weight with respect to the phosphor particles, and the addition amount of borate particles is 0.5 to 1.0 with respect to the phosphor particles. It was specified in wt%. However, the total amount of the binder particles combined with the alumina particles and the borate particles is defined as 1.1 to 2.5% by weight of the phosphor particles. Considering the compatibility between the film strength and the luminous flux, the addition amount of the entire binder particles is preferably in the range of 0.8 to 1.2% by weight of the phosphor particles.
アルミナ粒子およびボレート粒子の添加量とＦＨＦ３２ＥＸＤを高出力点灯した際の全光束との関係を調査したところ、アルミナ粒子の添加量が０．１〜０．７重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．５〜１．０重量％の場合には、４７００ｌｍ以上の全光束が得られる。アルミナ粒子の添加量が０．４〜０．５重量％であって、ボレート粒子の添加量が０．６〜０．８重量％の場合には、全光束はさらに高められ、４７４０ｌｍを超える結果となった。 When the relationship between the addition amount of alumina particles and borate particles and the total luminous flux when the FHF32EXD was turned on at high output was investigated, the addition amount of alumina particles was 0.1 to 0.7% by weight, and the addition of borate particles When the amount is 0.5 to 1.0% by weight, a total luminous flux of 4700 lm or more is obtained. When the addition amount of alumina particles is 0.4 to 0.5% by weight and the addition amount of borate particles is 0.6 to 0.8% by weight, the total luminous flux is further increased, resulting in exceeding 4740 lm. It became.
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。 The initial luminous flux was examined for some of the fluorescent lamps obtained above, and the relative values are summarized in Table 4 below together with the alumina addition amount and the borate addition amount.
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。 Judging from the results shown in Table 3, when the alumina particles and the borate particles are contained at an appropriate blending ratio and an appropriate amount of binder is formed, the phosphor film strength is high. It can be seen from Table 4 above that the initial luminous flux can be secured.
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確認をした。 Furthermore, film peeling and luminous flux maintenance factor at 2000 h lighting were examined. With respect to film peeling, the same results as those shown in Table 3 above were obtained. The luminous flux maintenance factor was confirmed.
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計測によりわかった。 Judging from the results shown in Table 3, when the alumina particles and the borate particles are contained at an appropriate blending ratio and an appropriate amount of binder is formed, the phosphor film strength is high. Measurements have shown that the luminous flux maintenance factor can be secured.
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。 Next, the influence of the adhesion amount (coating amount) of the particles constituting the phosphor layer was examined. The aforementioned No. Three types of fluorescent lamps were prepared by applying the phosphor slurry of No. 1 to the inner surface of the glass tube with various coating amounts. Furthermore, the above-mentioned No. Using the phosphor slurry of No. 4, it was applied to the inner surface of the glass tube in various application amounts to produce five types of fluorescent lamps.
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５にまとめる。 For the obtained fluorescent lamp, the initial luminous flux and luminous flux maintenance factor were examined, and the relative values were calculated. The results are summarized in Table 5 below together with the average particle diameter of the phosphor particles and the phosphor layer coating amount.
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。 If the adhesion amount is in the range of 3.5 to 4.5 mg / cm <2>, an initial luminous flux of 102% or more can be obtained. At this time, the luminous flux maintenance factor is also increased to 92% or more. Therefore, the adhesion amount is preferably in the range of 3.5 to 4.5 mg / cm <2>, and more preferably in the range of 3.5 to 4.2 mg / cm <2>.
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。
The specific surface area (BET value) of the particles constituting the phosphor layer was determined. As a result, when it is less than 0.6
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。 By defining the specific surface area of the particles forming the phosphor layer to be 0.6 to 0.9 m <2> / g, the introduction of impure gas into the tube was reduced, and the decrease in the luminous flux maintenance factor was suppressed.
図５に図１の蛍光ランプ１を備えた照明器具Ｌを例示する。この照明器具Ｌは、例えば建物の天井等に直付け設置される器具本体１１を備えている。器具本体１１には、電子式の安定器１１ａや電源接続用の図示しない電源端子台等が内蔵されている。更に、器具本体１１の反射面をなした下面の長手方向両端部にランプソケット１１ｂが取付けられていて、これらランプソケット１１ｂ間に蛍光ランプ１が取外し可能に支持されている。この照明器具１１では、電源端子台、安定器１１ａ、及びランプソケット１１ｂを介して蛍光ランプ１に給電することができ、それにより、蛍光ランプ１を点灯させることができる。
FIG. 5 illustrates a lighting fixture L including the fluorescent lamp 1 of FIG. The lighting fixture L includes a fixture body 11 that is installed directly on the ceiling of a building, for example. The appliance main body 11 incorporates an
１…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…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。
1 ... fluorescent lamp;
2 ... Glass bulb;
3 ... Protective film;
4 ... phosphor layer
5 ... Electrode means;
6 ... The base;
7: Cap pin;
8, 8 '... flare stem; 9.9' ... lead wire; 10 ... fluorescent lamp; 11 ... instrument body; 13 ... storage part 14 ... lighting device; 15 ... shade;
Claims (4)
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０．１〜０．７％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蛍光ランプ。 A glass bulb with a discharge medium enclosed therein and formed in an annular shape;
The inner surface of the glass bulb is formed of phosphor particles having an average particle diameter of 3.4 to 6.0 μm and binder particles of 1.1 to 2.5% of the weight of the phosphor particles, and the binder The particles comprise alumina particles having a primary particle size of 5-15 nm, the weight of the alumina particles being 0.1-0.7% of the weight of the phosphor particles;
A pair of electrode means disposed on the glass bulb;
A fluorescent lamp characterized by comprising:
この蛍光ランプが取付けられた照明装置本体と；
前記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。 A fluorescent lamp according to any one of claims 1 to 3;
A lighting device body to which the fluorescent lamp is attached;
A lighting device for lighting the fluorescent lamp;
An illumination device comprising:
Priority Applications (1)
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