JP3608706B2

JP3608706B2 - 蛍光ランプ、照明器具および蛍光ランプの製造方法

Info

Publication number: JP3608706B2
Application number: JP08210598A
Authority: JP
Inventors: 和久尾岸; 圭司畠山; 庄司直木; 仁志河野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11283563A

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は光触媒膜が外面に形成された蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプ外面に酸化チタン等の光触媒膜を形成した光触媒膜付蛍光ランプは、特許第２５４５７２７号公報に記載されているように蛍光ランプから発する光に含まれる近紫外線を受けた光触媒活性により、表面に付着した有機化合物を分解するため、点灯中にランプ表面に汚れが付着しにくく、また空気中の臭いのもとを分解するため消臭の効果がある。
【０００３】
蛍光ランプは、通常、蛍光ランプ外に紫外線が放射されるのを極力防止するように構成されているが、水銀の輝線である３６５ｎｍなどの近紫外線がわずかながら放射されている。
【０００４】
一般的に、蛍光ランプから放射される近紫外線は、放電路が形成される両電極間が放射量が多く、電極から口金側に近くなるにしたがい放射量が少なくなる。
【０００５】
光触媒膜はこの近紫外線が照射されることによって活性化され、酸化、分解力を示すようになるので、近紫外線の放射量が比較的少ないランプ部位に形成された光触媒膜は活性度が低くなる。
【０００６】
したがって、光触媒膜は紫外線放射量の少ないバルブ両端部まで形成する必要はなく、従来の光触媒膜付き蛍光ランプは、口金が配設されるバルブ端部から一定領域を残すように光触媒膜を形成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光触媒膜は可視光線を多少吸収するとともに、バルブとの屈折率差により光干渉作用を起こすため、蛍光ランプの点灯時における光触媒膜の外面と光触媒膜が形成されていないバルブ外面とでは外観上の輝度または光色に若干の差が生じる。
【０００８】
したがって、従来の光触媒膜付き蛍光ランプのように、バルブ端部から一定領域を残して光触媒膜を形成すると、バルブ端部に光触媒膜形成部と非形成部との境界がはっきりと現れてしまうことがあり、外観上好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、光触媒膜形成部の境界が現れることのない外観に優れた光触媒膜付きの蛍光ランプ、この蛍光ランプを使用した照明器具および蛍光ランプの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
請求項１の蛍光ランプは、内面に蛍光体層が形成され、両端に電極が封装された管状バルブと；このバルブ端部に取付けられた口金と；バルブ外面および口金の周側面に形成された光触媒膜と；を具備していることを特徴とする。
【００１１】
上記各請求項および以下の請求項において、特に限定していない限り用語の定義は以下の説明による。
【００１２】
バルブはソーダライムガラス、鉛ガラスなどが用いられるが透光性であればセラミックスなどであってもよい。
【００１３】
蛍光ランプは直管状の他、環形、屈曲形など、端部に口金が取り付けられるものが適用可能である。
【００１４】
電極は、熱陰極、冷陰極などであるが、放電を生起するものであれば、バルブ外面に取付けられる電界発生形電極や誘導コイルなどの外部電極であってもよい。
【００１５】
蛍光体は、３波長発光形蛍光体やカルシウムハロ燐酸塩蛍光体のような白色蛍光体であるが、近紫外線を発生する蛍光体であってもよい。
【００１６】
口金は、これら蛍光ランプの形態に対応して、適切な任意の構造が採られ、またその素材も、金属系やたとえばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などのプラスチック類やであってもよい。
【００１７】
光触媒膜は、酸化チタン（ＴｉＯ2）が光触媒効果、製造コストの観点から最適であるが、膜状に形成したときに透光性を有するものであれば、たとえばＷＯ3，ＬａＲｈＯ3．ＦｅＴｉＯ3，Ｆｅ2Ｏ3，ＣｄＦｅ2Ｏ4，ＳｒＴｉＯ3，ＣｄＳｅ,ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＲｕＯ2などの光触媒作用を有する化合物の微粒子、もしくは２種以上の微粒子混合系であってもよい。
【００１８】
光触媒膜は、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2などのバインダー成分で形成されるが、ＴｉＯ2のみを主成分として形成されていてもよい。光触媒膜の膜厚は、アルコレート膜形の場合は０．０ｌ〜１μｍ程度、微粒子膜形の場合は平均粒径０．００７〜０．０５μｍ程度の微粒子を素材とすることが好ましい。
【００１９】
請求項１の蛍光ランプによれば、外方に露出するバルブ外面全領域にわたって光触媒膜が形成されるので、非形成部との境界が現れることがなく、ランプ点灯時の外観が損なわれるおそれがない。
【００２０】
請求項２の照明器具は、器具本体と：前記器具本体に着脱自在に装着された請求項１記載の蛍光ランプと：を具備していることを特徴とする。
【００２１】
照明器具は、室内用の天井直付形または吊下げ形の器具や、屋外用の照明器具などが挙げられる。
【００２２】
請求項３の蛍光ランプの製造方法は、管状バルブの両端に口金が取り付けられた蛍光ランプの長手方向を鉛直に保持してことにより口金の周側面を含めて光触媒膜を形成することを特徴とする。
【００２３】
バルブに光触媒膜を形成してから口金を取付ける工程では、光触媒膜を塗布した後、膜が乾燥するまで口金を取付ける工程に移れず、製造が煩雑となることも考えられる。
【００２４】
請求項３の蛍光ランプの製造方法によれば、口金の周側面を含めて光触媒膜を形成するようにコーティング剤を蛍光ランプの上方より流して塗布するようにしたので、乾燥工程を製造の最終段階にすることができ、効率よく蛍光ランプを製造することができる。
【００２５】
請求項４は、請求項３の蛍光ランプの製造方法において、口金ピンに光触媒膜のコーティング剤が侵入しないように口金ピンの周囲に遮蔽体を取り付けてから光触媒膜を塗布したことを特徴とする。
【００２６】
請求項４は、請求項３の蛍光ランプの製造方法の作用に加え、容易な方法でバルブ外面および口金の周側面に光触媒膜を形成するとともに、口金ピンに光触媒膜が形成されることが防止され、口金ピンの電気接触および電気絶縁の信頼性を高めることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明に関連する他の発明の実施形態の蛍光ランプを模式的に示す一部切欠き断面図である。
【００２９】
蛍光ランプは、ＪＩＳ規格でＦＬ４０ＳＳと表示される定袷電力３７Ｗの低圧水銀蒸気放電ランプであり、１は直管形をなすバルブとしての発光管であって、この発光管１は、バルブ外径が２８ｍｍ、管長１１９８ｍｍ程度の大きさをなし、約３００ｎｍ以上の紫外線を透過するガラス、たとえばソーダライムガラスにて形成されている。そして、この発光管１の両端部はステム２，２により封止されており、これらステム２，２にはリード線３，３が気密に貫通されている。また、リード線３，３には、タングステンワイヤなどにより２重コイルに形成された電極手段としてのフィラメント電極４，４が取付けられており、図示しないエミッタが塗布されている。
【００３０】
さらに、発光管１の外方に露出する外面には光触媒膜６（図1においては破線で示す。）が形成されている。ここで、光触媒膜６は、たとえばＴｉＯ2（酸化チタン）で形成されており、主に平均粒径０．０５〜０．２μｍのアナターゼ形ＴｉＯ2微粒子をおよびＳｉＯ2微粒子（バインダー成分）で構成されている。
【００３１】
７は、発光管の内面に形成された蛍光体層であり、水銀から放射された紫外線により励起されて可視光に変換する。
【００３２】
蛍光体層７は、主に３波長発光形蛍光体を主体として構成されている。３波長発光形蛍光体としては、たとえば６１０ｎｍ付近にピーク波長を有する赤色蛍光体としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ、５４０ｎｍ付近にピーク波長を有する緑色蛍光体としてＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、４５０ｎｍ付近にピーク波長を有する青色蛍光体として（ＳｒＣａＢａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが用いられている。
【００３３】
さらに、発光管１内には所定量の水銀とアルゴンガスなどの不活性ガスが封入されており、さらに発光管１の端部には口金ピン８を突設させた口金９，９が被着されている。そして、口金ピン８はリード線３を介してフィラメント電極４，４に接続されている。
【００３４】
なお、蛍光体層７は、水銀から放射された紫外線により励起されて３００〜４００ｎｍの紫外線を発する紫外線発光蛍光体を３波長発光形蛍光体に混合して構成してもよい。紫外線発光蛍光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類金属硼酸塩、鉛付活珪酸塩、ユーロピウム付活アルカリ土類金属アルミン酸塩、またはこれらにハロゲンが添加された蛍光体の少なくとも１種類以上が用いられている。ユーロピウム付活アルカリ土額金属硼酸塩としては、たとえば３６８ｎｍにピーク波長をもつＳｒ2Ｂ2Ｏ7：Ｅ2+が有効であり、鉛付活珪酸塩としては３７０ｎｍにピ一ク波長をもつ（Ｂａ,Ｓｒ，Ｍｇ）3Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+や３５０ｎｍにピーク波長をもつＢａＳｉ2Ｏ5：Ｐｂ2+などが好適し、またユーロピウム付活アルカリ土類金属アルミン酸塩としては３５８〜３６０ｎｍにピーク波長をもつものなどが有効である。
【００３５】
図２は、上記他の発明の実施形態の蛍光ランプを模式的に示す一部切欠き断面図である。
【００３６】
本実施形態の蛍光ランプは、外方に露出する発光管１の外面に連続して口金９で覆われる発光管１の外面部位にも光触媒膜６が形成されている。なお、１０は口金９を発光管１の端部に被着する接着剤であり、フェノール樹脂溶液に石粉など添加配合して調製したセメントが使用されている。
【００３７】
次に、本実施形態の蛍光ランプの製造方法を説明する。
【００３８】
図３は、上記他の発明の蛍光ランプの外面に光触媒膜を塗布する工程を説明する概念図、図４は、同蛍光ランプの光触媒膜塗布後の口金被着工程を説明する一部拡大断面図である。
【００３９】
発光管１は、放電媒体が発光管１内に封止された後、口金９が取付けられる前に一方のアウターリード線１１がチャック１２に把持され、その長手方向が鉛直となるように保持される。この状態で、発光管１の上端部にノズル１３の先端を位置させ、ノズル１３の先端から光触媒膜コーティング剤を流出しながらノズル１２を発光管１の管軸を中心として回動させる。こうして、光触媒膜６が口金９で覆われる部位を含んだ発光管１の外面全体に塗布され、その後乾燥工程を経て膜形成が完了する。なお、このコーティング剤には、ＴｉＯ2微粒子およびＳｉＯ2微粒子を酢酸ブチルアルコール−ブチルアルコールの混合溶媒に分散させて調製した懸濁液が使用されている。このコーティング剤に使用されるバインダー成分はＳｉＯ2微粒子に限らず、種々のものが適用可能である。また、混合溶媒も周知のものを用いてもよい。
【００４０】
こうして、発光管１に光触媒膜６が形成された後、図４に示すように口金９が発光管１の端部に被着される。口金９は、その開口縁内部に接着剤１０が注入されており、発光管１の端部と光触媒膜６を介して被着されている。接着剤１０は、光触媒膜６に酸化、分解されないように有機系材料の混合量が少なく構成されている。
【００４１】
次に、本実施形態の蛍光ランプの作用について説明する。
【００４２】
蛍光ランプを点灯すると電極４，４問のアーク放電により水銀蒸気が水銀特有のｌ８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外線を放射し、この紫外線は蛍光体層７を励起する。この場合、蛍光体層７の３波長発光形蛍光体が３波長域にピーク波長を有する可視光を発する。そして、３波長発光形蛍光体によって発せられた可視光は発光管１の管壁を透過し、光触媒膜６を透過して外部に放射され、所定の可視光量が得られので、所定の明るさに照らすことができる。
【００４３】
一方、アーク放電によって水銀の輝線である３６５ｎｍなどの紫外線がわずかながら発光管１から放射されるので、この紫外線は発光管１の管壁を透過し、光触媒膜６に達する。光触媒膜６はこの紫外線を吸収し、光触媒膜６表面が光触媒活性を生起し、周囲環境を汚染している臭気や有機物などを、効率的に酸化、分解するように機能する。
【００４４】
たとえば、臭気（アセトアルデヒド濃度１３００ｐｐｍ）を有する密閉形の雰囲気下で、本実施形態の蛍光ランプを点灯して、点灯時間とアセトアルデヒド濃度の変化を測定したところ、１時間後３００ｐｐｍ、２４時間後５ｐｐｍ程度とすぐれた光触媒機能を呈することが確認された。
【００４５】
本実施形態の蛍光ランプによれば、照明用光源として所要の可視光を発するとともに、表面に塗布した光触媒膜６に対する紫外線発生源としても機能し、住宅やオフィスなどの居住空間の照明および空気浄化を単一の蛍光ランプで実現でき、快適な居住環境が得られる。また、蛍光ランプの外表面にほこりや、煙草のヤニ、油脂成分などが堆積しても、光触媒膜６の酸化分解作用によりこれら物質の付着を防止する。一方、蛍光ランプの規格表示などが鮮明に維持されるため、光触媒作用による光束低下の防止、蛍光ランプの拭き洗い掃除の不要化などと相俟ってメンテナンスも容易になる。
【００４６】
本実施形態の蛍光ランプによれば、外方に露出する発光管１の外面全領域にわたって光触媒膜６が形成されるので、光触媒膜非形成部との境界が現れることがなく、ランプ点灯時の外観が損なわれるおそれがない。
【００４７】
また、本実施形態の蛍光ランプ製造方法によれば、口金９が取付けられる前に光触媒膜６を発光管１の外面に形成するので、口金９の近傍に発生しやすい液溜りによる塗りむらが発生することがなく、発光管１の外面に均一に光触媒膜６が形成される。
【００４８】
また、光触媒膜６が、口金９が取付けられる前にコーティング剤を上方より流して塗布するので、容易な方法で発光管１の外面全領域にわたって均一な光触媒膜６が形成される。
【００４９】
次に、本発明の実施形態の蛍光ランプについて図５および図６を参照して説明する。
【００５０】
図５は本発明の実施形態の蛍光ランプの端部を示す一部拡大側面図、図６は同蛍光ランプの光触媒膜塗布時の口金状態を説明する一部拡大側面図である。なお、上記他の発明の実施形態と同一構成について説明を省略し、同一構成については同一符号を用いて説明する。
【００５１】
本実施形態の蛍光ランプは、光触媒膜６が発光管１の外面および口金９の周側面に形成されている点で第１実施形態と異なる。口金９は、アルミニウムなどの金属製で成形された中空部材であるため、口金９の表面は光触媒作用によってほとんど影響を受けない。なお、光触媒膜６は口金９が被着される発光管部位に形成されないので、口金被着用の接着剤を有機系材料の混合量が少ないものにする必要がなく、接着剤の使用できる範囲が広がるという利点がある。
【００５２】
次に、本実施形態の蛍光ランプ製造方法について説明する。
【００５３】
蛍光ランプは、放電媒体が発光管１内に封止されて口金９が発光管１の端部に被着された後、図３と同様に口金９がチャックに把持されて、発光管の長手方向が鉛直となるように保持される。その後は、第１実施形態の製造方法と同様にして光触媒膜６が形成される。
【００５４】
なお、コーティング剤を塗布する工程において、口金ピン８にコーティング剤が塗布されないようにする必要がある。したがって、コーティング剤を塗布する前に、図６に示すリング状の遮蔽体１４を口金ピン８の周囲に予め取付けておくことが望ましい。この遮蔽体１４によって、口金ピン８に光触媒膜が形成されることが防止され、口金ピン８の電気接触および電気絶縁の信頼性を高められる。
【００５５】
本実施形態の蛍光ランプによれば、外方に露出する発光管１の外面全領域にわたって光触媒膜６が形成されるので、光触媒膜非形成部との境界が現れることがなく、ランプ点灯時の外観が損なわれない。
【００５６】
なお、発光管１に光触媒膜６を形成してから口金９を取りつける工程では、光触媒膜６を塗布した後、光触媒膜６が乾燥するまで口金９を取付ける工程に移れず、製造が煩雑となることも考えられる。
【００５７】
本実施形態の蛍光ランプ製造方法によれば、口金９の周側面を含めて光触媒膜６を形成するようにコーティング剤を蛍光ランプの上方より流して塗布するようにしたので、乾燥工程を蛍光ランプの製造工程の最終段階にすることができ、効率よく蛍光ランプを製造することができる。
【００５８】
なお、上記各実施形態では直管形蛍光ランプについて説明したが、環形蛍光ランプや、発光管がＵ字状、ダブルＵ字状などの蛍光ランプであっても構わない。
【００５９】
また、照明を用途としない光源であれば、紫外線蛍光体のみで蛍光体層を形成した蛍光ランプや発光管内に蛍光体が形成されていない殺菌ランプのような低圧水銀蒸気放電灯に置き換えても上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、光触媒作用を奏する物質としては、ＴｉＯ2（酸化チタン）の他に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）ＣｅＯ2（酸化セリウム）、Ｔｂ2Ｏ3（酸化テルビウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｅｒ2Ｏ3（酸化エルビウム）、もしくはこれらの２種類以上の混合系、さらにはゼオライトなど混合した形態を採ってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の蛍光ランプによれば、外方に露出するバルブ外面全領域にわたって光触媒膜が形成されるので、非形成部との境界が現れることがなく、ランプ点灯時の外観が損なわれるおそれがない。
【００６２】
また、本発明の蛍光ランプの製造方法は、口金の周側面を含めて光触媒膜を形成するようにコーティング剤を蛍光ランプの上方より流して塗布すると、乾燥工程を製造の最終段階にすることができ、効率よく蛍光ランプを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する他の発明の実施形態の蛍光ランプを模式的に示す一部切欠き断面図。
【図２】同上蛍光ランプを模式的に示す一部切欠き断面図。
【図３】同上蛍光ランプの外面に光触媒膜を塗布する工程を説明する概念図。
【図４】同上蛍光ランプの光触媒膜塗布後の口金被着工程を説明する一部拡大断面図。
【図５】本発明の実施形態の蛍光ランプの端部を示す一部拡大側面図。
【図６】同上蛍光ランプの光触媒膜塗布時の口金状態を説明する一部拡大側面図。
【符号の説明】
１…バルブ、４…電極、９…口金、６…光触媒膜、７…蛍光体層。

Claims

内面に蛍光体層が形成され、両端に電極が封装された管状バルブと；
このバルブ端部に取付けられた口金と；
バルブ外面および口金の周側面に形成された光触媒膜と；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
器具本体と：
前記器具本体に着脱自在に装着された請求項１記載の蛍光ランプと：
を具備していることを特徴とする照明器具。
管状バルブの両端に口金が取り付けられた蛍光ランプの長手方向を鉛直に保持してコーティング剤を蛍光ランプの上方より流して塗布することにより口金の周側面を含めて光触媒膜を形成することを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
口金ピンに光触媒膜のコーティング剤が侵入しないように口金ピンの周囲に遮蔽体を取り付けてから光触媒膜を塗布したことを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプの製造方法。