JP4178439B2

JP4178439B2 - 環形蛍光ランプの製造方法

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Publication number: JP4178439B2
Application number: JP2001383347A
Authority: JP
Inventors: 滋大澤; 豊桐生
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2002237275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小径管の環形蛍光ランプの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプは、近年環境問題から小形化による省資源化、高効率化による全光束アップや省エネルギー化および長寿命化が進展している。環形蛍光ランプにおいては、透光性放電容器を小径管にして、これに対応している。
【０００３】
また、環形蛍光ランプを小径管にすることにより、照明器具の大幅な薄形化およびこれによる快適な空間作り、ならびに包装資材および物流費の削減が可能になる。
【０００４】
しかし、小径管にして、しかも全光束を増大ないし維持しているため、その分管壁負荷がますます高くなってきている。
【０００５】
管壁負荷が大きくなると、点灯中のランプ温度が上昇する。
【０００６】
また、上述したように小径管の環形蛍光ランプを光源に採用することで照明器具を大幅に薄形にできるが、この種の蛍光ランプは輝度が高いため、乳白の光拡散形のセードで蛍光ランプを覆う構造が多い。したがって、照明器具内空間が狭くなるため、点灯中のランプ温度が一層高くなる傾向にある。
【０００７】
蛍光ランプの点灯中の温度が高くなると、水銀蒸気圧が最適値から外れてしまうために、発光効率が低下するという問題がある。この問題は、純粋な水銀の形で封入しても、アマルガムの形で封入しても、最適温度が異なるものの、本質的に変わらない。
【０００８】
ところで、蛍光ランプ内の水銀蒸気圧は、最冷部の温度によって規制されることが知られている。すなわち、最冷部以外の部分の温度が高くても、最冷部の温度に対応する水銀蒸気圧になる。このことから、放電空間の一部に最冷部を人為的に形成して、最冷部の温度が最適値になるように構成することが従来から行われている。
【０００９】
小径管を用いる蛍光ランプにおいて、一方の電極のマウント高さを他方のそれより大きくすることにより、一方の電極を支持するステムが備えている細管に最冷部を形成する発明が特開平１１−３６８２号公報に記載されている。この発明によれば、特別な部品を用いることなく、狭い照明器具内空間で点灯させる場合であっても、適切な温度になる最冷部を形成することができ、そのため発光効率が向上する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、一般に環形蛍光ランプは、細長い透光性放電容器の両端に一対の電極を封装した後に全体を加熱して軟化状態にしてから、一端を固定し、他端を回転ドラムにチャックして、回転ドラムを回転しながら固定側へ移動させることによって、透光性放電容器が回転ドラムに巻き付けられて環形に湾曲されている。したがって、透光性放電容器の湾曲によって電極が透光性放電容器の内壁に近接ないし接触しやすくなる。このため、蛍光体層に傷が生じたり、蛍光体が電極からの高温に曝されて変色したりする不具合が発生する。
【００１１】
本発明者らの実験によると、透光性放電容器の巻き上げ側となる端部側の電極のマウント高さを大きくした場合に、上述した不具合が特に発生しやすいことが分かった。これは巻き上げ時に電極の位置がずれやすいためであることも分かった。
【００１２】
本発明は、製造時に蛍光体層が傷付いたり、蛍光体が変色するような不具合が生じにくい環形蛍光ランプの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の環形蛍光ランプの製造方法は管外径１４〜１８ｍｍの細長い透光性放電容器の内側に蛍光体層を形成する第１工程と；前記透光性放電容器の一端側にマウント高さが３０〜５０ｍｍの第１の電極を封装するとともに、前記透光性放電容器の他端側に第１の電極よりもマウント高さが小さい第２の電極を封装する第２の工程と；前記第２の工程後、前記透光性放電容器の前記一端側を固定側とし、前記他端側を巻き上げ側として回転ドラムに巻き付けてほぼ環状に湾曲する第３の工程と；ほぼ環状に形成された前記透光性放電容器内を排気するとともに、水銀および希ガスを含むイオン化媒体を封入する第４の工程と；を具備していることを特徴とする環形蛍光ランプの製造方法。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１５】
透光性放電容器は、管外径１４〜１８ｍｍの小径管の細長い部分と、小径管の両端を閉塞している端板の部分とで構成されている。端板の部分は、一般的にはステムによって構成される。ステムを用いる場合、フレアステム、ビードステム、ボタンステム、ピンチシールステムなどの既知のステム構造を採用することができる。
【００１６】
本発明において、透光性放電容器の管径（すなわち管外径）を１４〜１８ｍｍに規定している理由は、次のとおりである。すなわち、管外径を１８ｍｍ以下にすれば、従来から多用されている管外径２９ｍｍの環形蛍光ランプより発光効率を１０％以上向上でき、しかも環の外径を従来の環形蛍光ランプとほぼ同等で薄い環形蛍光ランプを得ることができるからである。また、管外径が１４ｍｍ未満であると、ランプ電圧が高くなりすぎるとともに、所要のランプ電力を得にくくなるからである。
【００１７】
次に、透光性放電容器の材質は、気密性、加工性および耐火性を備えていれば特に制限されないが、一般的にこの種蛍光ランプに用いられている軟質ガラスが好適である。しかし、要すれば硬質ガラス、半硬質ガラス、石英ガラスなど軟質ガラス以外のガラスを用いることができる。さらに、ガラス以外のたとえば透光性の多結晶または単結晶のセラミックスを用いて透光性放電容器を構成することを除外するものではない。
【００１８】
また、「ほぼ環状に湾曲された」とは、完全な環形および環の一部が欠如した形状を含み、さらに環は円環であることが好ましいが、必ずしも円環でなければならないものではなく、楕円形状やその他変形した環状であることを許容する。
【００１９】
さらに、環の一部が欠如した環状である場合に、その欠如部に合成樹脂製の口金を装着することができる。しかし、要すれば口金を用いないで直接導入線に点灯装置を接続するような構成にしてもよい。
【００２０】
さらにまた、透光性放電容器の環外径は、特に制限されないが、好ましくは２１０〜３９２ｍｍである。
【００２１】
透光性放電容器を環状に湾曲するには、既述のように従来慣用されているように、巻き上げドラムを用いることができる。すなわち、透光性放電容器の一端を固定し、他端を巻き上げドラムに巻き付けて環状に曲成させる。
【００２２】
蛍光体層は、透光性放電容器の内面側に形成されるが、これは透光性放電容器の内面に接触して形成してもよいし、アルミナなどの保護膜およびまたは酸化チタンなどの反射膜を介して形成してもよいという意味である。
【００２３】
また、使用する蛍光体は、照明目的に応じて任意所望に選択することができる。たとえば、一般照明用途に対しては、３波長発光形の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体などの白色発光形の蛍光体を用いることができる。また、用途によっては紫外線発光形の蛍光体などを蛍光体の全部または一部に用いることもできる。
【００２４】
電極は、透光性放電容器内の両端側にその一対を封装して、それらの間で低圧水銀蒸気放電を生起させるのであるが、本発明においては電極のマウント高さが互いに異なるよう規定しているのが特徴である。
【００２５】
また、電極は、フィラメント電極、セラミックス電極など既知の電極を用いることができる。フィラメント電極は、タングステンの２重コイルまたは３重コイルに電子放射物質を塗布してなり、その両端を透光性放電容器を気密に貫通する一対の導入線の先端部に継線した構造を備えている。セラミックス電極は、たとえば開口部を備えた電気伝導性の容器内にアルカリ土類元素および遷移金属元素の酸化物を主体とし、表面を遷移金属元素の端か物または窒化物で被覆した果粒状、スポンジ状または塊状の複合セラミックスからなる熱電子放出物質を収納させてなる構造を備えていて、１本の導入線の先端に支持されている。
【００２６】
本発明において、電極の「マウント高さ」とは、電極がフィラメント電極からなる場合には、電極の中心軸から透光性放電容器の対向する端部の外面までの距離をいう。また、電極がセラミックス電極からなる場合には、熱電子放出物質の表面から透光性放電容器の対向する端部の外面までの距離をいう。
【００２７】
電極のマウント高さは、所定の相対的な高さを備えていれば、どのような構造でもよいが、相対的に大きくするにはたとえば透光性放電容器内の導入線の長さを大きくするか、導入線を気密に貫通させて支持するステムの透光性放電容器内に突出する高さを大きくすることによって行うことができる。もちろん、要すれば両者を組み合わせることもできる。
【００２８】
電極のマウント高さは、第１の電極側が３０〜５０ｍｍである。また、第２の電極側のマウント高さの好適範囲は２０〜３０ｍｍである。
【００２９】
イオン化媒体は、水銀および希ガスを含んでいるものとする。
【００３０】
水銀は、低圧水銀蒸気放電を行わせるためのイオン化媒体である。そして、水銀は、ペレット状のアマルガムや純粋水銀の形で封入することができる。
【００３１】
希ガスは、蛍光ランプの放電開始を容易にするため、および緩衝ガスとして用いられ、アルゴン、クリプトンなどを数百ないし１０００Ｐａ程度透光性放電容器内に封入される。
【００３２】
本発明の製造方法により製造された環形蛍光ランプは、これを各種の照明装置に用いることができる。なお、「照明装置」とは、環形蛍光ランプの発光をなんらかの目的でもちいるあらゆる装置を含む広い概念である。照明装置を例示すれば、照明器具、直下式バックライト装置、表示装置および信号装置などである。
【００３３】
また、照明器具は、家庭用の照明器具に好適であるが、これに限定されるものではなく、店舗用照明器具、オフィス用照明器具、屋外用照明器具などにも適応する。
【００３４】
本発明においては、マウント高さが３０〜５０ｍｍの第１の電極を封装した透光性放電容器を固定側とし、第１の電極よりもマウント高さの小さい第２の電極を封装した側を巻き上げ側としてほぼ環状に湾曲するので、巻き上げ側の電極は、マウント高さが第１の電極よりも小さいから、透光性放電容器の巻き上げ時に電極位置が多少ずれても不所望に電極が透光性放電容器の内面に近接したり接触するようなことを防止することができる。
【００３５】
このため、従来問題であった蛍光体層の損傷や電極の熱による蛍光体の変色などの不具合発生が著しく低減する。
【００３６】
そうして、本発明においては、表１に示す諸特性を備えた環形蛍光ランプを得ることができる。
【表１】

【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本発明の蛍光ランプの第１の実施形態を示す正面図である。
【００３９】
図２は、同じく要部拡大一部断面正面図である。
【００４０】
各図において、１は透光性放電容器、２は蛍光体層、３Ａ、３Ｂは細管、４Ａは第１の電極、４Ｂは第２の電極、５は口金である。
【００４１】
透光性放電容器１は、管外径１６．５ｍｍ、環外径３７３ｍｍ、環内径３４０ｍｍのほぼ環形をなす軟質ガラス管１ａの両端に一対のステム１ｂＡ、１ｂＢを封着し、さらに両端部に環状凹溝１ｃを形成することによって構成されている。
【００４２】
一対のステム１ｂＡ、１ｂＢは、フレアステムからなり、ステム用ガラス管の一端にピンチシール部１ｂ１、他端にフレア部１ｂ２を形成している。ピンチシール部１ｂ１には一対の導入線１ｂ３が気密に貫通している。
【００４３】
また、各ステム１ｂＡ、１ｂＢは、それぞれ後述する細管３Ａまたは３Ｂを備えている。
【００４４】
ところで、ステム１ｂＡのステム高さＨｓは、２７ｍｍである。
【００４５】
これに対して、ステム１ｂＢのステム高さＨｓは、１２ｍｍである。
【００４６】
そうして、ステム１ｂＡ、細管３Ａおよび第１の電極４Ａは、マウントＭ１を構成している。また、ステム１ｂＢ、細管３Ｂおよび第２の電極４Ｂは、同様にマウントＭ２を構成している。
【００４７】
蛍光体層２は、３波長発光形蛍光体を主成分としていて、透光性放電容器１の内面に形成された図示しない薄い保護膜を介してその上に形成されている。なお、保護膜はアルミナを主成分としている。
【００４８】
細管３Ａ、３Ｂは、いずれも基端がフレア部１ｂ２の奥のピンチシール部１ｂ２の近傍部分に開口を形成して溶着され、先端が気密なチップオフ部３Ａ１、３Ｂ１を形成してステム１ｂＡ、１ｂＢから外部に突出している。そして、細管３Ａ、３Ｂは、ともに開口を介して透光性放電容器１内に連通している。
【００４９】
しかし、細管３Ａは、透光性放電容器１の一端に配設され、その先端のチップオフ部３Ａ１が細管内に凹入している。これは透光性放電容器１内を排気し、イオン化媒体を封入した後にチップオフしているからである。
【００５０】
これに対して、細管３Ｂは、透光性放電容器１の他端に配設され、その先端のチップオフ部３Ｂ１が突出している。これは透光性放電容器１内を排気する以前に予め内外に気圧差のない状態でチップオフしているからである。なお、チップオフ部３Ａ１と３Ｂ１との形状は、相対的な差であるにすぎず、実際は多様な形状をしている。
【００５１】
透光性放電容器１の内部には、細管３Ａから排気し、水銀および希ガスとしてアルゴンからなるイオン化媒体を封入している。
【００５２】
第１および第２の電極４Ａ、４Ｂは、いずれもフィラメント電極からなり、その両端がステム１ｂＡ、１ｂＢの一対の導入線１ｂ３の先端間に継線されている。
【００５３】
ところで、第１の電極４Ａは、透光性放電容器１の一端側に封装されている。そして、マウント高さＨｍが３７ｍｍになっている。
【００５４】
これに対して、第２の電極４Ｂは、透光性放電容器１の他端側に封装されている。そして、マウント高さＨｍが２２ｍｍになっている。
【００５５】
口金５は、透光性放電容器１の環の欠如部に装着され、各電極４Ａ、４Ｂを支持する導入線を接続した口金ピン５ａを備えている。
【００５６】
次に、透光性放電容器１を環状に湾曲してワイヤバルブを製作するまでの主な製造工程について図３を参照して説明する。
【００５７】
図３は、本発明の環形蛍光ランプの第１の実施形態における製造工程を概念的に示す工程図である。
【００５８】
図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。（ａ）は軟質ガラス管１ａを示す。
【００５９】
（ｂ）は蛍光体層形成工程を示す。蛍光体塗布液を軟質ガラス管１ａに上から流下して蛍光体を軟質ガラス管１ａの内面側に付着させる。なお、蛍光体層２を形成する前に予め保護膜を軟質ガラス管１ａの内面に形成しておく。
【００６０】
次工程に移る前に軟質ガラス管１ａの両端部の封着予定部近傍の蛍光体層２および保護膜を除去する。その後、ベーキング工程で脱ガスを行う。すなわち、軟質ガラス管１ａを約６００℃に加熱する。これにより、ガラスに付着していた水分および蛍光体などから発生するバインダーの分解ガスなどの不純ガスが除去すされて蛍光体層が形成される。
【００６１】
（ｃ）は、マウント封着工程を示す。軟質ガラス管１ａの上端に封着される上側のマウントＭ１は、細管３Ａが長く形成されていて、排気およびイオン化媒体の封入が容易に行えるように配慮されている。下側のマウントＭ２は、予め細管３Ｂがチップオフされている。
【００６２】
各マウントＭ１、Ｍ２のフレアと軟質ガラス管１ａとを加熱軟化させて溶着し、さらに封着端部を金型で成形して端部に環状凹溝１ｃを形成して、排気、封入前の段階の透光性放電容器１を製作する。なお、環状凹溝１ｃを成形するときには、透光性放電容器１内を加圧して潰れないようにする。
【００６３】
（ｄ）は、環状に湾曲させる前の透光性放電容器を示す。（ｅ）は、ベンディング工程を示す。透光性放電容器１の全体を加熱して軟化させて上端をチャックして固定し、下端を回転ドラム（図示しない。）にチャックして、回転ドラムを回転させながら巻き上げていくと、透光性放電容器１が環状に成形されて、図示のように環状の透光性放電容器１を得ることができる。
【００６４】
その後、透光性放電容器１を加熱しながら排気した後に、希ガスおよび水銀を細管３Ａを経由して封入し、細管の途中を加熱してチップオフする。
【００６５】
（ｆ）は、以上の各工程により完成した口金装着前のワイヤランプを示す。
【００６６】
図４は、本発明の環形蛍光ランプの第２の実施形態を示す要部拡大一部断面正面図である。
【００６７】
図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６８】
本実施形態は、透光性放電容器１の他端に細管がない点で異なる。すなわち、透光性放電容器１には排気、封入側の一端に細管があれば、他端側での排気、封入は必要がないので、他端に細管は不要である。
【００６９】
図５は、本発明の照明装置の一実施形態としてのシーリングライトを示す概念的断面図である。図において、１１はシャーシ、１２は反射板、１３Ａ、１３Ｂは環形蛍光ランプ、１４はセード、１５は高周波点灯装置、１６は引掛シーリングアダプタである。
【００７０】
シャーシ１１は、金属板をプレス成形して形成され、中央に貫通孔が形成され、周縁に起立縁１１ａが形成されている。
【００７１】
反射板１２は、白色合成樹脂を成形して形成され、シャーシ１１の下面に配設されている。
【００７２】
環形蛍光ランプ１３Ａは、図１に示すのと同一仕様すなわち管径１６．５ｍｍ、環外径３７３ｍｍ、環内径３４０ｍｍ、定格ランプ電力３４Ｗ／４８Ｗである。
【００７３】
環形蛍光ランプ１３Ｂは、管外径１６．５ｍｍ、環外径２２５ｍｍ、環内径１９２ｍｍ、定格ランプ電力２０Ｗ／２８Ｗである。
【００７４】
環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂは、図示しない単一のランプホルダーによって一体的に反射板の所定の場所に着脱されるとともに、同時に高周波点灯装置１５に対する所要の接続が行われるように構成されている。
【００７５】
セード１４は、乳白アクリル樹脂などを薄いドーム状に成形して、シャーシ１１、反射板１２および環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂなどを覆い、開口縁１４ａがシャーシ１１の起立縁１１ａの内側に嵌合した状態で着脱可能に固定されている。
【００７６】
高周波点灯装置１５は、環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂを付勢して点灯するもので、高周波インバータを主体として構成されていて、シャーシ１１と反射板１２との間に形成された空間内に配設されている。
【００７７】
引掛シーリングアダプタ１６は、交流電源を天井から受電してシーリングライトに電気エネルギーを供給するとともに、シーリングライトを天井に取り付けるために機能する。そして、引掛シーリングキャップ機構１６ａと、図示を省略しているが、電気コネクタおよび引掛爪とを備えている。
【００７８】
引掛シーリングキャップ機構１６ａは、天井に配設された埋込形または露出形の引掛シーリングボディ（図示しない。）に着脱自在に引掛係止することにより、引掛シーリングボディに電気的および機械的に接続される。
【００７９】
電気コネクタは、引掛シーリングキャップ機構に絶縁電線を介して接続していて、反射板１２に配設されている受電プラグに接続することにより、シーリングライトへの給電路が形成される。
【００８０】
引掛爪は、引掛シーリングアダプタ１６の側面から進退自在に突出していて、反射板１２の中央に形成された円筒孔１２ａの側面に開口する係止孔に係止する。
【００８１】
そうして、シーリングライトを天井に取り付けるには、以下の手順による。
【００８２】
第１ステップ：天井の引掛シーリングボディに引掛シーリングアダプタ１６を引っ掛けて装着する。
第２ステップ：シャーシ１１および反射板１２の組立体を持ち上げて、円筒孔１２ａを引掛シーリングアダプタ１６に嵌合してから、天井に向かって押し付ける。なお、環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂおよびセード１４は取り外しておく。すると、引掛シーリングアダプタ１６の引掛爪が円筒孔１２ａの側面に摺接しながら円筒孔１２ａが上昇していき、やがて引掛爪が係止孔に合致すると、引掛爪が引掛シーリングアダプタ１６の内部に配設したばねによって押し出されて係止孔に係止する。この状態でシャーシ１１および反射板１２の組立体が引掛シーリングアダプタ１６および引掛シーリングボディを介して天井に固定される。第３ステップ：電気コネクタを反射板１２の受電プラグに接続する。第４ステップ：環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂをランプホルダーを反射板１２の所定の位置に係止することによって、環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂの装着と、電気接続とをワンタッチで行う。第５ステップ：最後に、セード１４の開口縁１４ａをシャーシ１１の起立縁１１ａの内側に嵌合してから、セード１４を回動することにより、シャーシ１１に配設した引掛爪に固定すると、セード１４が装着されて、シーリングライトの取付が完了する。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、巻き上げ時に電極のずれを生じても、他端側の第２の電極はマウント高さが第１の電極よりも小さいため、透光性放電容器の内面に接触したり、近接しにくいので、蛍光体層が傷ついたり、電極からの熱によって蛍光体が変色するような不具合の発生が生じにくい環形蛍光ランプの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の環形蛍光ランプの第１の実施形態を示す正面図
【図２】同じく要部拡大一部断面正面図
【図３】本発明の環形蛍光ランプの第１の実施形態における製造工程を概念的に示す工程図
【図４】本発明の環形蛍光ランプの第２の実施形態を示す要部拡大一部断面正面図
【図５】本発明の照明装置の一実施形態を示す概念的断面図
【符号の説明】
１…透光性放電容器、１ａ…軟質ガラス管、１ｂＡ…ステム、１ｂＢ…ステム、１ｂ１…ピンチシール部、１ｂ２…フレア部、１ｂ３…導入線、１ｂ１…ピンチシール部、１ｂ１…ピンチシール部、２…蛍光体層、３Ａ…細管、３Ａ１…チップオフ部、３Ｂ…細管、３Ｂ１…チップオフ部、４Ａ…第１の電極、４Ｂ…第２の電極、Ｍ１…マウント、Ｍ２…マウント、５…口金。

Claims

管外径１４〜１８ｍｍの細長い透光性放電容器の内側に蛍光体層を形成する第１工程と；
前記透光性放電容器の一端側にマウント高さが３０〜５０ｍｍの第１の電極を封装するとともに、前記透光性放電容器の他端側に第１の電極よりもマウント高さが小さい第２の電極を封装する第２の工程と；
前記第２の工程後、前記透光性放電容器の前記一端側を固定側とし、前記他端側を巻き上げ側として回転ドラムに巻き付けてほぼ環状に湾曲する第３の工程と；
ほぼ環状に形成された前記透光性放電容器内を排気するとともに、水銀および希ガスを含むイオン化媒体を封入する第４の工程と；
を具備していることを特徴とする環形蛍光ランプの製造方法。