JPH0992211A

JPH0992211A - 蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH0992211A
Application number: JP25071895A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honda; 久司本田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】働程中における導電膜の抵抗値低下を抑制する
ことにより、導電膜や蛍光体膜の黒化や黄変現象を改善
した蛍光ランプを提供する。【構成】離間対向して一対の電極を封入した透光性気密
容器の内面に透明性導電膜を形成し、導電膜の内面に光
触媒活性を示す半導体を主成分とする保護膜を形成し、
その上に蛍光体膜を形成する。放電により発生した紫外
線の一部が保護膜に入射すると、半導体が活性化して光
触媒として作用し、導電膜を酸化しようとする。導電膜
は働程中に還元して抵抗値が低下しようとするが、保護
膜により酸化されるので、抵抗値は低下しない。また、
導電膜中の未分解物質が光触媒作用により分解される。
このため、導電膜や蛍光体膜の黒化や黄変が発生しにく
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気密容器の内面に導
電膜を有する蛍光ランプおよび照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラピッドスタート形蛍光ランプは、点灯
管が不要であって、さらに即時に点灯できるため、事務
所等の屋内照明や屋外照明に広く普及している。この蛍
光ランプはバルブの内面に透明性の導電膜を有するもの
が主流となっている。

【０００３】ラピッドスタート形蛍光ランプの始動性
は、導電膜の抵抗値に大きく影響され、抵抗値が小さい
ほどランプの始動電圧が低くなるため、始動性が向上す
る。また、透明性の導電膜には一般に酸化スズを主体と
する導電膜が用いられ、この場合その抵抗値はアンチモ
ン等のドーパントの添加量により制御される。

【０００４】ところが、この種のランプにおいては、導
電膜の抵抗値を小さくしすぎると、特にバルブ端部にお
いて、放電のプラズマと導電膜との間の電位差が大きく
なる。このため、蛍光体膜を誘電体として導電膜と放電
のプラズマとの間に形成される静電容量が絶縁破壊を起
こして、微放電を生じ、その結果バルブに黒斑点現象を
生じて外観を甚だ阻害するばかりか、光出力も低下す
る。

【０００５】上記の問題に対しては、従来から種々改善
や改良が提案されている。例えば米国特許第３，６２
４，４４４号明細書には、周期律の第４および５族の第
２グループの元素好ましくはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂお
よびＴａの酸化物からなり、膜厚０．０２〜１μｍの透
光性保護膜を導電膜と蛍光体層との間に形成すること
（従来技術１）が提案されている。この場合、保護膜は
導電膜と蛍光体膜との間を絶縁し、誘電体層を形成する
ことによって保護機能を発揮する。従来技術１により、
ある程度の改善が可能になったが、必ずしも満足できな
い。

【０００６】そこで、特開平６−３３８２９２号公報に
は、保護膜を酸化亜鉛を含む紫外線吸収機能を有する微
粒子金属酸化物によって形成すること（従来技術２）が
提案されている。この従来技術２は、従来技術１の場
合、蛍光体膜を通過した一部の紫外線が導電膜に入射す
ることによって、導電膜が徐々に還元されて膜の抵抗値
が低下する、そうなると保護膜を設けたにもかかわらず
微放電しやすくなり、黒化や黄斑が生じることの知見に
基づいて完成されたものである。そして、保護膜で紫外
線の透過を阻止しようと企図している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術２は従来技術
１の欠点を克服したものであり、一定の効果を奏するの
で、十分評価することができる。しかし、完全に黒化や
黄斑現象を除去するまでには至っていない。

【０００８】また、導電膜は、スプレー法、ＣＶＤ法等
により形成するが、バルブの端部において結晶化が不完
全である場合には、導電膜材料が蛍光体や水銀等と反応
するために、導電膜や蛍光体層が変色することがある。

【０００９】本発明は、従来技術とは全く異なる理論に
基づくもので、働程中における導電膜の抵抗値低下や導
電膜の未分解材料の残存によって生じる導電膜や蛍光体
膜の黒化や黄斑現象を改善した蛍光ランプを提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の蛍光ラ
ンプは、透光性の気密容器と；気密容器内に離間対向し
て封装された一対の電極と；気密容器内に封入された水
銀および希ガスを含む放電媒体と；気密容器の内面に形
成された透明性の導電膜と；導電膜の内面に形成された
光触媒活性を示す半導体を主成分とする保護膜と；保護
膜の内面に形成された蛍光体膜と；を具備していること
を特徴としている。

【００１１】本請求項および以下の請求項において、透
光性の気密容器は、蛍光体膜が放射する可視光を透過し
得て、かつ内部に放電を周囲の雰囲気から隔離して包囲
できる容器であればよく、材質、形状および寸法は限定
されない。一般的には対環境、経済性および加工性等の
理由からソーダライムガラスがしようされることが多
い。また、気密容器の形状派一般照明用であれば、細長
い管状をなすものが使用されることが多い。

【００１２】電極は、通常熱陰極が使用されるが、本発
明は冷陰極等何でもよい。

【００１３】放電媒体のうち水銀は、純水銀、アマルガ
ムいずれの形態で封入してもよい。封入の方法および使
用量は常法に従えばよい。希ガスは、通常主としてアル
ゴンを使用するが、ネオン、クリプトンおよびキセノン
のいずれか一種およびこれら任意の複数種を混合して使
用することができる。希ガスの封入圧力は既知の範囲を
適用することができる。

【００１４】透明性の導電膜は、蛍光体が放射した可視
光を気密容器の外部に導出するのに支障ない程度に着色
されたものであってもよい。酸化スズに適量のアンチモ
ンを添加したものが好適であるが、本発明はこれに限定
されるものではない。

【００１５】光触媒とは、触媒が光吸収により電子と正
孔を生成すること、その電子と正孔が電荷分離をして表
面に移動すること、電子と正孔の捕捉により表面活性種
が生成すること、およびこの活性種により反応が誘起さ
れて中間生成物を経て最終の生成物を与える二次的過程
があること、の各機能を示す物質をいう。光触媒活性を
示す半導体とは、光触媒に利用できるエネルギーのバン
ドギャップを有している半導体を意味し、具体的にはＳ
ｎＯ2、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＴｉＯ2（アナターゼ
形）、ＳｒＴｉＯ2、ＳｉＣ、ＣｄＳ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓＰ、ＣｄＳｅおよびＧａＡｓの単体または
混合体をいう。ここで、光触媒活性を有する半導体が主
成分とは、当該半導体を５０重量％以上含むことを意味
する。

【００１６】蛍光体膜は、既知の各種蛍光体を使用し得
るものであり、例えば一般照明用の蛍光ランプに対して
はハロリン酸蛍光体、３波長希土類蛍光体等を使用する
ことができる。その他蛍光ランプの用途やグレードに応
じて任意の蛍光体を使用することができるのはいうまで
もない。

【００１７】次に作用を説明する。本発明の蛍光ランプ
を点灯すると、水銀の低圧蒸気放電により、紫外線が発
生する。紫外線は蛍光体を励起するので、蛍光体は可視
光を放射する。蛍光体によっては可視光の他に、あるい
は主として近紫外線を放射する。そして、水銀蒸気放電
により発生した紫外線および蛍光体から放射された近紫
外線（以下、単に紫外線と総称する。）の一部は蛍光体
層を通過して保護膜に入射する。紫外線は光触媒活性を
示す半導体のバンドギャップより大きなエネルギーなの
で、この紫外線照射により、保護膜中の半導体内に電子
と正孔が生じ、この正孔は半導体の表面に移動する。表
面に移動した正孔は、バンドギャップ分のエネルギーに
相当する電子を引き抜く力すなわち酸化力を有してお
り、保護膜の表面に接する透明性の導電膜を酸化するよ
うに作用する。このため、保護膜を通過した一部の紫外
線によって導電膜を還元しようとする作用が相殺され、
還元を阻止するものと考えられる。また、保護膜が紫外
線を良好に阻止するので、導電膜に到達する紫外線その
ものも少ない。従って、導電膜の抵抗値が働程中に低下
するのが抑制される。

【００１８】以上のメカニズムは必ずしも明確ではない
が、本発明の蛍光ランプによれば、導電膜の抵抗値低下
が明らかに少なく、黒化や黄変も少ないことは反復再現
される。

【００１９】さらに、導電膜中に未分解物質が残存して
いる場合、半導体の光触媒作用によりこれらの物質も分
解される。このため、導電膜や蛍光体膜の黒化や黄変現
象も少ない。

【００２０】請求項２記載の発明の蛍光ランプは、細長
い透光性の気密容器と；気密容器内に離間対向して封装
された一対の電極と；気密容器内に封入された水銀およ
び希ガスを含む放電媒体と；金属酸化物を主体として上
記容器の内面に形成され、バルブ１０ｃｍ当たりの抵抗
値が気密容器の両端領域において２０〜１０００ＫΩ、
中間領域における同様の抵抗値が２〜５０ＫΩの透明性
の導電膜と；導電膜の内面に形成された光触媒活性を示
す半導体を主成分とする保護膜と；保護膜の内面に形成
された蛍光体膜と；を具備していることを特徴とする。

【００２１】細長い透光性の気密容器とは、一般に管状
をなすことを許容するが、直線状のみならず、環状、Ｕ
字状、鞍状、ダブルＵ字状等形状は全く任意である。

【００２２】導電膜の抵抗値は、アンチモン等のドーパ
ントの添加量、導電膜の膜厚等を制御することにより、
密容器の長手方向において上記のように分布させること
ができる。

【００２３】上記の構成により、気密容器の両端領域の
抵抗値を中間領域のそれより高くしたことにより、両端
領域に生じやすい黒化の発生が防止されるから、これと
請求項１の作用とが相まって、働程中の導電膜および蛍
光体膜の黒化および黄斑は一層少ない。

【００２４】請求項３の発明の蛍光ランプは、両端を封
止したガラス管からなる透光性の気密容器と；気密容器
内に離間対向して封装された熱陰極形の一対の電極と；
上記容器内に封入された水銀および希ガスを含む放電媒
体と；上記容器の内面に形成された透明性の導電膜と；
導電膜の内面に形成されたアナターゼ形結晶の酸化チタ
ンを主体とした光触媒活性を示す半導体を主成分とする
保護膜と；保護膜の内面に形成された蛍光体膜と；を具
備していることを特徴とする。

【００２５】気密容器を構成するガラスとしては、例え
ばソーダライムガラス、鉛ガラスおよび微結晶性ガラス
等を使用することができる。保護層には５０％までなら
ルチル形結晶のＴｉＯ2を含んでいてもよい。

【００２６】上記の構成により、アナターゼ形結晶のＴ
ｉＯ2は、均質な材料の入手が工業的規模で容易であ
り、また光触媒作用も良好であるため、良好な効果を得
ることができる。また、アナターゼ形結晶のＴｉＯ2は
光の屈折率が小さいので、光の反射が少なく、従って保
護膜として使用したときの光の損失が少ない。

【００２７】請求項４の発明の蛍光ランプは、請求項１
ないし３のいずれか一記載の蛍光ランプにおいて、保護
膜は膜厚が５０〜５０００ｎｍであることを特徴とす
る。

【００２８】上記膜厚が５０ｎｍ未満であると、光照射
によって生じた電子と正孔が再結合しやすいため、触媒
活性化作用が少ないので、望ましくない。反対に、５０
００ｎｍを越えると、正孔の移動が困難となるため、同
様に光触媒活性化作用が少ないばかりでなく、ランプの
外観が阻害されるとともに、光束低下をきたすので、望
ましくない。従って、保護膜の膜厚は本発明の成立する
一般的な範囲を示している。

【００２９】請求項５の発明の蛍光ランプは、請求項１
ないし３のいずれか一記載において、保護膜の膜厚が５
０〜２０００ｎｍであることを特徴とする。

【００３０】保護膜の膜厚が２０００ｎｍ以下であれ
ば、良好な光触媒活性化作用を奏するので、上記範囲は
本発明の好ましい範囲である。

【００３１】請求項６の発明の蛍光ランプは、請求項１
ないし３のいずれか一記載において、保護膜の膜厚が１
００〜１０００ｎｍであることを特徴とする。

【００３２】上記膜厚は、本発明の最適範囲を示す。

【００３３】請求項７の発明の蛍光ランプは、請求項３
記載において、アナターゼ形結晶の酸化チタンの平均粒
径が０．５〜１００ｎｍであることを特徴とする。

【００３４】平均粒径が０．５ｎｍ未満であると、粒子
サイズ効果により粒子が２次粒子を形成するために分散
性が低下するので、望ましくない。また、１００ｎｍを
越えると、光励起により生じた正孔の酸化チタン結晶内
での再結合率が増加するたに、望ましくない。従って、
上記範囲は本発明の成立する一般的な範囲を示す。

【００３５】請求項８の発明の蛍光ランプは、請求項３
記載において、酸化チタンの平均粒径が１０〜５０ｎｍ
であることを特徴とする。

【００３６】上記粒径範囲においては好ましい光触媒活
性化作用を奏するので、本発明の好ましい範囲を示す。

【００３７】請求項９の発明の蛍光ランプは、透光性の
気密容器と；気密容器内に離間対向して封装された一対
の電極と；気密容器内に封入された水銀および希ガスを
含む放電媒体と；気密容器の内面に形成された透明性の
導電膜と；導電膜の内面に形成された平均粒径が１０〜
５０ｎｍのアナターゼ形結晶の酸化チタンを主成分とし
た光触媒活性を示す半導体を主成分とする膜厚が５０〜
２０００ｎｍの保護膜と；保護膜の内面に形成された蛍
光体膜と；を具備していることを特徴とする。

【００３８】上記の構成においてはより効果的な蛍光ラ
ンプをより経済的に得ることができる。

【００３９】請求項１０の発明の照明装置は、請求項１
ないし９のいずれか一記載の蛍光ランプと；蛍光ランプ
を安定に点灯する点灯装置と；蛍光ランプおよび点灯装
置を収納する照明装置本体と；を具備していることを特
徴とする。

【００４０】

【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。

【００４１】図１は本発明の蛍光ランプの正面図、図２
は図１の部分［２］の拡大断面図である。これらの図に
おいて、１は透光性の気密容器で、例えば両端を後述の
フレアステムによって封止したソーダライムガラス製の
細長い直管形をなすガラス管１ａを主体としている。
２、２は一対の電極で、コイルフィラメントにエミッタ
（図示しない。）を塗布した熱陰極形のものからなり、
気密容器１内に離間対向して配設されている。３は透明
性の導電膜で、気密容器１の内面に形成されている。４
は光触媒活性を示す半導体を主成分とする保護膜で、導
電膜３の内面に形成されている。５は蛍光体膜で、保護
膜４の内面に形成されている。

【００４２】なお、図１において、６、６はガラス管１
ａの両端に封着された一対の鉛ガラス製のフレアステム
で、気密容器１の一部を構成しているとともに、電極
２、２を気密に気密容器１内に封装するのに貢献してい
る。７、７は一対の口金で、それぞれ電極２の両端に電
気接続された一対の接続ピン８を備え、気密容器１の両
端に装着されている。

【００４３】前記透明性の導電膜３は、酸化スズにドー
パントとして微量のアンチモンを添加してなる。この導
電膜３は、例えば（ＣＨ3）2ＳｎＣｌ2を加熱状態のガ
ラス管内に噴霧して分解せさることにより形成すること
ができる。しかし、一部未分解のＳｎＣｌ4が若干量残
存することがある。このようにＳｎＣｌ4が管内に残存
すると、水銀と反応してＨｇＣｌとなり、管壁に付着し
て黒化となる。

【００４４】保護膜４としては、例えば所定の平均粒径
のアナターゼ形結晶のＴｉＯ2粉末をスラリーに溶かし
込み導電膜３を形成した気密容器１内に流して塗布す
る。なお、保護膜４は、他にＴｉＯ2のアルコレート液
にガラス管を浸漬し、次いで焼成して形成する方法やＣ
ＶＤ法による方法等によっても形成することができる。

【００４５】蛍光体膜５は、既知の各種蛍光体を使用し
得るものであり、例えば一般照明用の蛍光ランプに対し
てはハロリン酸蛍光体、３波長希土類蛍光体等を使用す
ることができるのはいうまでもない。

【００４６】保護膜４は、例えば平均粒径１００ｎｍの
アナターゼ形結晶のＴｉＯ2を膜厚７００ｎｍに形成さ
れている。

【００４７】

【実施例】

実施例１（ＦＬＲ４０Ｓ・ＷＭ／３６形蛍光ランプ）透光性気密容器：ガラス管はソーダライムガラス、ステ
ムは鉛ガラス放電媒体：アルゴン、水銀ｍｇ透明性導電膜：ＳｎＯ2、ドーパントはアンチモン保護膜：アナターゼ形ＴｉＯ2、平均粒径１０ｎｍ、膜
厚１０００ｎｍ蛍光体膜：ハロリン酸カルシウム実施例２（ＦＬＲ４０Ｓ・ＷＭ／３６形蛍光ランプ）保護層：アナターゼ形ＴｉＯ2５０％、平均粒径１０ｎ
ｍ、ルチル形ＴｉＯ2５０％、平均粒径１００ｎｍ、膜
厚１０００ｎｍその他の仕様は実施例１と同じ。

【００４８】比較例１（ＦＬＲ４０Ｓ・ＷＭ／３６形蛍
光ランプ）保護層：ルチル形ＴｉＯ2、平均粒径１００ｎｍ、膜厚
１０００ｎｍその他の仕様は実施例１と同じ。

【００４９】比較例２（ＦＬＲ４０Ｓ・Ｗ／形蛍光ラン
プ）保護層：γ−Ａｌ2Ｏ3、膜厚２０００ｎｍその他の仕様は実施例１と同じ。

【００５０】測定結果測定条件：周囲温度２５゜Ｃ、無風状態、連続点灯

【表１】図３は本発明の照明装置の一実施態様を示す正面図であ
る。図において、９は本発明の蛍光ランプ、１０は照明
装置本体で、蛍光ランプ９を支持する一対のソケット１
１、１１を装着しており、内部に点灯装置１２を収納し
ている。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、光触媒活性を
示す半導体を主成分とする保護膜により、透明性の導電
膜の抵抗値低下が抑制されるとともに、導電膜中の未分
解物質が分解されるため、導電膜や蛍光体膜の黒化や黄
変の発生しにくい蛍光ランプを得ることができる。ま
た、本発明によって始動性が問題になるようなこともな
い。

【００５２】請求項２の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、導電膜の抵抗値分布によっても黒化や黄変現
象が低減するので、より一層良好な蛍光ランプを得るこ
とができる。

【００５３】請求項３の発明によれば、上記に加えて、
さらに工業的規模で、かつ比較的経済的に光触媒活性を
示す半導体を得ることができる。

【００５４】請求項４および７の発明によれば、それぞ
れの数値範囲内において、黒化や黄変現象低減の少なく
とも一般的な効果が得られる。

【００５５】請求項５および８の発明によれば、それぞ
れの数値範囲内において、黒化や黄変現象減少の望まし
い効果が得られる。

【００５６】請求項６の発明によれば、その数値範囲内
において、最適な効果が得られる。

【００５７】請求項９の発明によれば、より効果的な蛍
光ランプをより経済的に得ることができる。

【００５８】請求項１０の発明によれば、黒化や黄変現
象か改善された蛍光ランプを備えた照明装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプの正面図

【図２】図１の部分［２］の拡大断面図

【図３】本発明の照明装置の正面図

【符号の説明】

１：透光性の気密容器２：電極３：透明性の導電膜４：保護膜５：蛍光体膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の気密容器と；気密容器内に離間対
向して封装された一対の電極と；気密容器内に封入され
た水銀および希ガスを含む放電媒体と；気密容器の内面
に形成された透明性の導電膜と；導電膜の内面に形成さ
れた光触媒活性を示す半導体を主成分とする保護膜と；
保護膜の内面に形成された蛍光体膜と；を具備している
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】細長い透光性の気密容器と；気密容器内に
離間対向して封装された一対の電極と；気密容器内に封
入された水銀および希ガスを含む放電媒体と；金属酸化
物を主体として気密容器の内面に形成され、気密容器１
０ｃｍ当たりの抵抗値が気密容器の両端領域において２
０〜１０００ＫΩ、中間領域における同様の抵抗値が２
〜５０ＫΩの透明性の導電膜と；導電膜の内面に形成さ
れた光触媒活性を示す半導体を主成分とする保護膜と；
保護膜の内面に形成された蛍光体膜と；を具備している
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項３】両端を封止したガラス管からなる透光性の
気密容器と；気密容器内に離間対向して封装された熱陰
極形の一対の電極と；気密容器内に封入された水銀およ
び希ガスを含む放電媒体と；気密容器の内面に形成され
た透明性の導電膜と；導電膜の内面に形成されたアナタ
ーゼ形結晶の酸化チタンを主体とした光触媒活性を示す
半導体を主成分とする保護膜と；保護膜の内面に形成さ
れた蛍光体膜と；を具備していることを特徴とする蛍光
ランプ。
【請求項４】保護膜は膜厚が５０〜５０００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の
蛍光ランプ。
【請求項５】保護膜は膜厚が５０〜２０００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の
蛍光ランプ。
【請求項６】保護膜は膜厚が１００〜１０００ｎｍであ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載
の蛍光ランプ。
【請求項７】酸化チタンは平均粒径が０．５〜１００ｎ
ｍであることを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプ。
【請求項８】酸化チタンは平均粒径が１０〜５０ｎｍで
あることを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプ。
【請求項９】透光性の気密容器と；気密容器内に離間対
向して封装された一対の電極と；気密容器内に封入され
た水銀および希ガスを含む放電媒体と；気密容器の内面
に形成された透明性の導電膜と；導電膜の内面に形成さ
れた平均粒径が１０〜５０ｎｍのアナターゼ形結晶の酸
化チタンを主成分とした光触媒活性を示す半導体を主成
分とする膜厚が５０〜２０００ｎｍの保護膜と；保護膜
の内面に形成された蛍光体膜と；を具備していることを
特徴とする蛍光ランプ。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれか一記載の蛍
光ランプと；蛍光ランプを安定に点灯する点灯装置と；
蛍光ランプおよび点灯装置を収納する照明装置本体と；
を具備していることを特徴とする照明装置。