JP2008123821A

JP2008123821A - 蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2008123821A
Application number: JP2006305913A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Ito; 雅信伊藤; Yasuo Hitokuma; 泰郎仁熊; Junko Abe; 淳子阿部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】地球環境に優しく製造歩留りの良い蛍光ランプを提供する。
【解決手段】実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなるバルブ１０と、前記バルブ１０の端部に封止され、実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレア３２と当該フレア３２にマウントされた電極３１とを有するステム３０（２０）とを備えた蛍光ランプ１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブの端部にステムが封着された蛍光ランプおよび当該蛍光ランプを備えた照明装置に関する。

近年、ランプの分野では、地球環境保護の観点から、環境負荷物質である鉛を含有しないガラスを用いて蛍光ランプを製造する試みがなされている。例えば、特許文献１に開示されている蛍光ランプでは、バルブと、ステムの構成部材であるフレアとが、それぞれ鉛を含有しないガラスで形成されている。
特許３２９９６１５号公報

しかしながら、特許文献１の蛍光ランプに用いられる鉛を含有しないガラスは、鉛を含有するガラスと比べて加工性が悪く、言い換えれば作業温度範囲（ガラスの軟化点から作業点までの温度範囲）が狭く、蛍光ランプの製造用として適しにくい。このような、作業温度範囲の狭いガラスを用いて蛍光ランプを製造すると、製造歩留りが悪くなる。
具体的には、作業温度範囲の狭いガラスを用いると、バルブの端部にステムを封着するバルブ封止工程の作業性が悪くなる。バルブ封止工程では、バルブの端部とステムのフレアとを加熱し融着させる際に、加熱量が少ないと十分にバルブとフレアとを融着させることができず封止不十分となり、また加熱量が多いとバルブやフレアが変形し過ぎてガラスに歪が生じるが、作業温度範囲が狭くなるほど前記熱量を厳しく管理しなければならず、作業性が悪くなる。

また、バルブを曲げたりブリッジ接続したりするバルブ成形工程においても、バルブへの加熱量を厳しく管理しなければならず作業性が悪くなる。
本発明の目的は、地球環境に優しく製造歩留りの良い蛍光ランプを提供することにある。さらには、その蛍光ランプを備えた地球環境に優しく生産性の高い照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなるバルブと、前記バルブの端部に封着され、実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレアと当該フレアにマウントされた電極とを有するステムとを備えることを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、上記いずれかの蛍光ランプを備えることを特徴とする。

本発明に係る蛍光ランプは、バルブ用およびフレア用の軟質ガラスに環境負荷物質である鉛が含有されていないため地球環境に優しい。加えて、バルブ用の軟質ガラスにはストロンチウムおよびバリウムも含有されておらず、従来の鉛を含有しない軟質ガラスよりも作業温度範囲が広く加工性が良いため、バルブ封止工程やバルブ成形工程における作業性が良い。したがって、蛍光ランプの製造歩留りが良い。

なお、本願において軟質ガラスとは、３０〜３８０℃の膨張係数が８０×１０^−７／Ｋ以上のガラスを意味する。また、鉛、ストロンチウムまたはバリウムを実質的に含有しないとは、意識的に含有させていないことを意味し、不純物レベルで鉛、ストロンチウムまたはバリウムを含有する軟質ガラスは、実質的にそれらを含有しない軟質ガラスに該当する。

また、前記バルブの軟質ガラスの軟化点が７００℃以下であって、かつ、軟化点と作業点との温度差が３５０℃以上である場合は、前記軟質ガラスが蛍光ランプ用として十分な加工性を有するため、よりバルブ封止工程やバルブ成形工程における作業性が良い。
なお、本願において、軟化点とはガラスの粘性度ηが、η＝１０^７．６５ｄＰａ・ｓの時の温度、作業点とはガラスの粘性度ηが、η＝１０^４．０ｄＰａ・ｓの時の温度である。

また、前記バルブの軟質ガラスが、実質的に酸化物換算で、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％を含有する場合は、前記軟質ガラスが蛍光ランプ用として加工性以外の特性についても良好であるため、より蛍光ランプの品質が高い。

また、前記フレアの軟質ガラスが、実質的に酸化物換算で、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１２ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％を含有する場合は、さらに蛍光ランプの品質が高い。

また、前記フレアの軟質ガラスが、実質的にストロンチウムおよびバリウムを含有しない場合は、前記フレアの軟質ガラスの加工性も良いため、バルブ封止工程における作業性が更に良い。
また、前記フレアの筒状部の肉厚をｔｍｍ、外径をＡｍｍとしたとき、以下の関係、
０．５５≦ｔ≦０．９５、かつ、２０ｔ−９≦Ａ≦２０ｔ−３
を満たす場合は、バルブ封止工程における歩留りが９９％以上である。

また、以下の関係、
ｔ≦０．９、かつ、２０ｔ−８≦Ａ≦２０ｔ−４
を満たす場合は、バルブ封止工程における歩留りが９９．７％以上である。
また、前記バルブの外径をＢｍｍとしたとき、以下の関係、
０．２５Ｂ≦Ａ≦０．７５Ｂ
を満たす場合は、一般的なサイズのバルブを備えた歩留りの良い蛍光ランプを得ることができる。

また、前記フレアの軟質ガラスの３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋである場合、電極のリード線とフレアとの膨張係数の差が小さくなるため、当該リード線が封止されている部分にクラックが生じ難い。
また、さらに口金を備え、前記口金が透明或いは透光性を有する場合は、バルブの端部が不透明な口金で覆われている従来の蛍光ランプよりも外観的にも好ましい蛍光ランプを得ることができる。

本発明に係る照明装置は、上記のような地球環境に優しく製造歩留りの良い蛍光ランプを備えているため、地球環境に優しく生産性が高い。

以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプおよび照明装置について、図面に基づき説明する。
（１）蛍光ランプおよび照明装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプを示す一部破断平面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、環型蛍光ランプであって、環状のバルブ１０と、当該バルブ１０の両端部１１，１２にそれぞれ封着されたステム２０，３０と、当該バルブ１０の両端部１１，１２に跨ってそれらを覆うように取り付けられた口金４０とを備える。

バルブ１０は、その内面に保護層（不図示）および蛍光体層（不図示）が順次積層されており、内部に水銀蒸気を供給するためのアマルガム粒５０と、希ガスの一例であるアルゴンガスとが封入されている。
図２は、バルブ封着前のステムを説明するための図であって、（ａ）はステムを構成する各部材を示す図、（ｂ）はステムを示す断面図である。ステム２０とステム３０とは略同じ構成であるため、それらの代表例としてステム３０について説明する。

図２（ｂ）に示すように、ステム３０は、電極３１と、当該電極３１がマウントされたフレア３２と、当該フレア３２に融着された排気管３３とで構成される。ステム３０は、図２（ａ）に示すようなフィラメントコイル３４、一対のリード線３５，３６、フレア管３２’およびガラス細管３３’を組み立ててなる。
電極３１は、フィラメントコイル３４と一対のリード線３５，３６とからなり、当該フィラメントコイル３４は、前記一対のリード線３５，３６の一方（バルブ１０内に配置される方）の端部間に跨って、かしめ又は溶接等により取り付けられている。

図２（ｂ）に示すように、フレア３２は、リード線３５，３６が封着されたマウント部３７ａと、当該マウント部３７ａからフィラメントコイル３４と反対側に延出する筒状部３７ｂと、当該筒状部３７ｂから更にフィラメントコイル３４と反対側に延出する鍔部３８とからなる。
フレア３２は、フレア管３２’が加工されたものであって、フレア管３２’のストレート部３７’は、その一部が溶融し、ガラス細管３３’の一方の端部と合わさってマウント部３７ａを形成する。また、残りの部分は、溶融・変形しないまま筒状部３７ｂとなる。また、フレア管３２’のフレア部３８’は、そのままフレア３２の鍔部３８となる。鍔部３８は、バルブ封止工程において、その一部がバルブ１０の前駆体であるガラス管１０’の端部と溶融接合される。フレア３２のガラス組成は、他の部材のガラスと混ざり合わない筒状部３７ｂの組成で特定できる。

筒状部３７ｂは、その全体にわたって外径Ａおよび肉厚ｔがそれぞれ略均一である。筒状部３７ｂの外径Ａは、フレア管３２’のストレート部３７’の外径Ａ’と略同じであり、前記筒状部３７ｂの肉厚ｔは、フレア管３２’の肉厚ｔ’と略同じである。
排気管３３は、図２（ａ）に示すようなガラス細管３３’を加工したものであって、ガスを排気しバルブ１０内部を真空にするため、また内部に希ガスおよびアマルガム粒５０を投入するために使用される。ガラス細管３３’の一方の端部は、フレア３２のマウント部３７ａに融着されている。一方、他方の端部は、バルブ１０内にアルゴンガスを入れ、さらにアマルガム粒５０を投入したあと封止される。なお、一方のステム２０の排気管（不図示）は、ステム２０をバルブ１０に封着する前に予め先端を焼き切って封止しておく。

図１に示すように、口金４０は、本体部４１と当該本体部４１に設けられた複数の接続ピン４２とを備える。
本体部４１の両端部には、バルブ１０の端部１１，１２が収容されている。ステム３０（２０）はバルブ１０の端部１２（１１）に封着されているため、ステム３０（２０）のフレア３２は本体部４１の内部に位置する。

本体部４１は、透明であって、バルブ１０の端部１１，１２の全体が外側から見えるようになっている。そのため、端部１１，１２からも光を取り出すことができ、ランプ全体の点灯時の外観が好ましい円環状となっている。
一般に、鉛を含有するガラスは、加工するとガラス中の鉛が酸化物として析出し加工部分が黒くなってしまう。そのため、鉛を含有するガラスで形成したフレアは黒っぽい色になる。従来の蛍光ランプは、このようなフレアを用いていたために、当該フレアのあるバルブの端部を不透明な口金で覆い隠し、蛍光ランプの外観を良好に保っていた。しかし、端部を不透明な口金で覆い隠していたため、それら端部からの光束を取り出すことができず、環状型蛍光ランプの発光部分が好ましい円環状にならなかった。

本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、フレア３２に鉛を含有するガラスが用いられていないため、当該フレア３２が黒っぽい色になることがない。そのため、不透明な口金で端部１１，１２を覆い隠す必要がなく、バルブ端部収容部４２，４３を透明にすることができるため、発光部分を好ましい円環状とすることができる。
なお、バルブ端部収容部４２，４３は、必ずしも透明である必要はなく、不透明であっても良い。しかし、バルブ端部収容部４２，４３が透明或いは透光性を有していれば、上記した効果を得ることができる。このような構成は、特に、環状型蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプ等のように、バルブの端部同士が近い位置にある単口金タイプの蛍光ランプの場合に有効である。ただし、直管型蛍光ランプのようなバルブの両端部が互いに離れた位置にある両口金タイプの蛍光ランプであっても、より多くの光束を取り出すことができるという点において効果がある。

図３は、本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。図３に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００は、光源として上述した蛍光ランプ１を備えている。蛍光ランプ１は、装置本体１０１内に収容されており、当該装置本体１０１に取り付けられた点灯手段１０２により点灯させる。
（２）蛍光ランプの製造方法
蛍光ランプの製造方法を、図４〜６に基づいて説明する。

図４は、蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体層形成工程を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ成形工程を説明する図である。
まず、蛍光体層形成工程において、図４（ａ）に示すように、内面に保護膜が形成されたガラス管１０’内に３波長の蛍光体懸濁液６０を流し込み、前記ガラス管１０’の内面を前記蛍光体懸濁液６０で濡らす。次に、蛍光体懸濁液６０を乾燥させ、焼成炉で約１分間５５０〜６６０℃で焼成して蛍光体層を形成する。

次に、バルブ封止工程において、ガラス管１０’の両端部付近の蛍光体層を除去した後、図４（ｂ）に示すように、前記両端部にそれぞれステム２０，３０を挿入し、図４（ｃ）に示すような位置で封着する。
バルブ１０の端部１１，１２にステム２０，３０を封着する代表的な方法として、ドロップシール方式とバットシール方式について説明する。

図５は、ドロップシール方式を説明する図である。ドロップシール方式では、まず、図５（ａ）に示すようにガラス管１０’を縦向きに固定し、図５（ｂ）に示すように下側の開口部１１’から管内にステム３０を挿入する。次に、図５（ｃ）に示すように、バーナー６１，６２で、ステム３０の鍔部３８とその鍔部３８付近のガラス管１０’とを加熱し、図５（ｄ）に示すように、鍔部３８とガラス管１０’とを融着する。なお、ガラス管１０’の余分な部分１４は、自重により落下して切り離される。

図６は、バットシール方式を説明する図である。バットシール方式では、まず、図６（ａ）に示すようにガラス管１０’を横向きに固定し、その端縁をバーナー６３，６４で加熱して開口部１０’が狭くなるよう加工する。次に、図６（ｂ）に示すように狭くなった開口部１０’にステム３０を挿入し、図６（ｃ）に示すように、バーナー６５，６６で、ステム３０の鍔部３８とその鍔部３８付近のガラス管１０’とを加熱し、図６（ｄ）に示すように、鍔部３８とガラス管１０’とを融着する。

図４に戻って、バルブ成形工程では、図４（ｄ）に示すように、ストレート形のガラス管１０’を、雰囲気が７００〜９００℃程度に制御された炉内に入れ、環状に曲げ加工する。
その後、排気工程において、未封止の排気管３３を介しバルブ１０内の不純ガスを排気する。次に、希ガス封入工程において、排気管３３を介してアルゴンガスをバルブ１０内に入れ、さらにアマルガム封入工程において、排気管３３からバルブ１０内にアマルガム粒５０を投入する。その後、排気管３３の先端部を焼き切って封止する。

なお、本実施の形態に係る製造方法では、バルブ１０片側からのみ排気を行う方式を採用しており、一方のステム２０の排気管（不図示）は予め先端が焼き切られ封止されている。
そして最後に、バルブ１０の両端部１１，１２に口金４０が取り付けられ、蛍光ランプ１が完成する。

（３）バルブ用およびステム用の軟質ガラス
バルブ用の軟質ガラスは、実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスである。当該軟質ガラスの組成は、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％であることが好ましい。以下にそれぞれの成分について詳細に説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を形成する成分であり、少なくなり過ぎると、ガラスの粘性が下がり加工性が悪くなり過ぎる。また、多くなり過ぎると、ガラスの粘性が硬くなり変形させ難くなる。ＳｉＯ_２の好ましい含有量は６０〜８０ｗｔ％である。
Ａｌ_２Ｏ_３は、化学耐久性を良くする成分であり、少なくなり過ぎると、その化学耐久性が悪くなり保存が利き難くなる。また、多くなり過ぎると、ガラスが不均質となり脈理が増加する。Ａｌ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０．５〜５ｗｔ％である。

Ｂ_２Ｏ_３は、任意成分であり、少量の添加で膨張係数を低下させ失透を減ずる効果がある。しかし、多く添加し過ぎると、作業点温度が下がり作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる。Ｂ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０〜５ｗｔ％である。
Ｎａ_２Ｏは、添加することで粘性を低下させる効果や膨張係数を増加させる効果があり、少なくなり過ぎると、その効果が得られなくなる。また、多くなり過ぎると、化学耐久性が悪くなり保存が利き難くなる。Ｎａ_２Ｏの好ましい含有量は３〜１７ｗｔ％である。

Ｋ_２Ｏは、添加することでＮａ_２Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加の影響度合いはＮａ_２Ｏより大きい。また、Ｎａ_２Ｏと共存させることにより、混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を高める効果も発揮する。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎると膨張係数が大きくなり過ぎる。Ｋ_２Ｏの好ましい含有量は１〜１２ｗｔ％である。

Ｌｉ_２Ｏは、添加することでＮａ_２ＯやＫ_２Ｏと同じような効果が得られるが、膨張係数の増加はＮａ_２Ｏより小さい。また、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏと共存させることにより、さらなる混合アルカリ効果を発揮し、電気抵抗率を更に高める効果も発揮する。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが分相するおそれがある。Ｌｉ_２Ｏの好ましい含有量は０〜７ｗｔ％である。

ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯは、添加することで化学耐久性を高める効果がある。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが失透するおそれがある。ＭｇＯの好ましい含有量は０．５〜１０ｗｔ％であり、ＣａＯの好ましい含有量は０．５〜１０ｗｔ％であり、ＺｎＯの好ましい含有量は０〜１０ｗｔ％である。
ＺｒＯは、任意成分であり、添加することで硬度を高める効果がある。多くなり過ぎると、ガラスが結晶化するおそれがある。ＺｒＯの好ましい含有量は０〜５ｗｔ％である。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、各種原料の不純物として混入する物質であるが、原料精製によりその添加量を調整することができ、添加することで紫外線を吸収することができる。少なくなり過ぎるとその効果が得られなくなり、多くなり過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｆｅ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０．０１〜０．２ｗｔ％である。
Ｓｂ_２Ｏ_３は任意成分であり、ガラス溶融炉内で原料から発生するガスを効率よく清澄させる効果があるが、多くなり過ぎるとガラスが着色するおそれがある。Ｓｂ_２Ｏ_３の好ましい含有量は０〜１ｗｔ％である。

ＣｅＯ_２は任意成分であり、添加することで紫外線を吸収する効果があるが、多くなり過ぎると紫外線照射により着色する、いわゆるソラリゼーションが起こるおそれがある。ＣｅＯ_２の好ましい含有量は０〜１ｗｔ％である。
バルブ用の軟質ガラスには、所定の組成となるように調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、例えば１５００〜１６００℃で溶融させ、ガラス化させて製造する。得られた溶融ガラスをダンナー法等の管引き法によって管状に成形後、所定の寸法に切断してバルブ用のガラス管とする。

バルブ用の軟質ガラスには、環境負荷物質である鉛が含有されていないため、当該軟質ガラスで作成されたバルブ１０を備える本実施の形態に係る蛍光ランプ１は地球環境に優しい。また、バルブ用の軟質ガラスは、ストロンチウムおよびバリウムも含有しないため、作業温度範囲が広い。
図７は、ガラスの作業温度範囲を示す図である。図７から明らかなように、本実施の形態係るバルブ用のガラスの作業温度範囲は、従来の鉛を含有しないガラス（比較例１のガラス）の作業温度範囲よりも広く、鉛を含有するガラス（比較例２のガラス）の作業温度範囲と比べても遜色がない。したがって、ステム２０，３０をバルブ１０の端部１１，１２に封着するバルブ封止工程や、ガラス管１０’を曲げ加工するバルブ成形工程において作業性が良く、蛍光ランプ１の製造歩留りが良い。

次に、フレア用のガラスについて説明する。フレア用のガラスは、実質的に鉛を含有しない。当該フレア用の軟質ガラスは、ストロンチウムおよびバリウムを含有する場合がある点においてバルブ用の軟質ガラスと相違するが、それ以外の成分については基本的に前記バルブ用の軟質ガラスと同様の構成を有する。
フレア用の軟質ガラスの組成は、ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：３〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１２ｗｔ％、ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％であることが好ましい。

図８は、フレア用のガラスの組成を示す図である。上記組成を満たしストロンチウムおよびバリウムを含有するガラスとしては、例えば図８に示すＮｏ．１およびＮｏ．２のガラスが挙げられる。
ＳｒＯとＢａＯは、原子半径が大きい元素の酸化物であることから、ＰｂＯの代わりの効果、すなわち電気抵抗率を高める効果がある。多くなり過ぎると、作業点が下がりすぎ作業温度範囲が狭くなり過ぎるため加工が困難になる欠点がある。

ＳｒＯの好ましい含有量は０〜１０ｗｔ％であり、ＢａＯの好ましい含有量は０〜１２ｗｔ％である。フレア用の軟質ガラスに、ストロンチウムおよびバリウムが含有されていなければ作業温度範囲が広くなるため、バルブにステムを封着する工程における作業性がより向上する。
Ｎａ_２Ｏの好ましい含有量は、バルブ用のガラスの場合３〜１７ｗｔ％であったが、フレア用のガラスの場合３〜１０ｗｔ％である。Ｎａ_２Ｏが１０ｗｔ％を超えるようなガラス、例えば図８におけるＮｏ．３またはＮｏ．４のようなガラスは、電気抵抗が低く過ぎてリード線３５，３６を封着するフレア用として好ましくない。したがって、Ｎｏ．１およびＮｏ．２のガラスのように混合アルカリ効果によりＮａ_２Ｏの含有量を１０ｗｔ％以下に抑えたガラスの方が好ましい。

ＳｒＯ、ＢａＯおよびＮａ_２Ｏ以外の成分については、フレア用の軟質ガラスと同様であるため説明を省略する。
フレア用の軟質ガラスは、リード線３５，３６であるジュメット線を封止するガラスであることから、封着不良を低減させるために膨張係数を調整することがより好ましい。ここで、ジュメット線の膨張係数は３０〜３８０℃で９４×１０^−７／Ｋ、バルブ用の軟質ガラスの膨張係数が３０〜３８０℃で約１００×１０^−７／Ｋであることから、フレア用の軟質ガラスの膨張係数は３０〜３８０℃で９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋであることが好ましい。

フレア用の軟質ガラスには、環境負荷物質である鉛が含有されていないため、当該軟質ガラスで作成されたフレア３２を有するステム２０，３０を備えた本実施の形態に係る蛍光ランプ１は地球環境に優しい。また、フレア用の軟質ガラスにストロンチウムおよびバリウムが含有されていない場合は、作業温度範囲が広いためバルブ封止工程における歩留りが良い。

図９は、本発明に係る蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図である。図９に示す結果から、フレア３２の寸法は、フレア３２の筒状部３７ｂの肉厚をｔｍｍ、外径をＡｍｍ、としたとき、以下の式１の関係と式２の関係の両方を満たすことが好ましい。
０．５５≦ｔ≦０．９５・・・（式１）
２０ｔ−９≦Ａ≦２０ｔ−３・・・（式２）
その理由を以下に説明する。

バルブ１０の端部１１，１２にステム３０が封着される構成の蛍光ランプ１は、一般的にバルブ１０の外径Ｂｍｍが、１５．５≦Ｂ≦３８である。
そのような状況において、０．５５＞ｔであると、筒状部３７ｂの肉厚ｔが薄いためステム３０（２０）の外径が小さくなり過ぎ、バルブ１０の外側から熱するバーナーの熱がフレア３２に十分伝わらず、封止が不十分になる。一方、ｔ＞０．９５であると、筒状部３７ｂの肉厚ｔが厚すぎて十分にフレア３２のガラスを溶融させることができず、封止が不十分となる。

次に、０．５５≦ｔ≦０．９５において、２０ｔ−９＞Ａを満たす場合、マウント部３７ａを形成するのに不十分なガラス量となり、マウント部３７ａの形成が不可能になる。また、Ａ＞２０ｔ−３を満たすときは、ガラス量が多くなり過ぎるため、ステム２０，３０封着時に熱量が必要になり、バルブ１０に歪が広範囲に残って歩留りが悪くなる。
上記条件式を満たすことで、ドロップシール方式でステム２０，３０を封着する場合だけでなく、バットシール方式でステム２０，３０を封着する場合にも、歩留りが安定することがわかった。

バットシール方式では、生産速度が速い設備を使用するため、短時間でフレア３２のガラスを加熱する必要がある。しかし、ステム２０，３０を形成するガラスを、鉛を含有するガラスから鉛を含有しないガラスに置き換えると、ガラスを所望の粘性にするためによりも大きな熱量を加えなければならず、その結果、急加熱によりフレア３２に一時歪が入りそれが原因で割れ歩留りが悪くなる。それでも、フレア３２を上記条件式が満たされる寸法とすることで、一時歪の大きさを低減し、その結果として歩留りを改善することができる。

以上のように、フレア３２のガラスを鉛を含有するものから鉛を含有しないものに置き換えると共に、フレア３２を上記条件式が満たされる寸法とすることで、工法に変更を加えることなく歩留りを改善することができる。
さらに、０．２５Ｂ＞Ａであると、バルブ１０とフレア３２の筒状部３７ｂとの間が広くなり、鍔部３８をより広がった形状にしなければならないが、鍔部３８を広げ過ぎると加工時の加熱ムラから、鍔部３８が波打つなどの形状不良が発生し易くなるため好ましくない。また、Ａ＞０．７５Ｂであると、バルブ１０とフレア３２との間が狭くなり、ステム３０をバルブ１０へ挿入した時に、互いが接触して割れるなど不良が発生し易くなる。

図１０は、比較例２の蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図である。図９と図１０とを比較すると分かるように、本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、封止歩留りが９９．７％以上の範囲（表中において「○」で示す範囲）が比較例の蛍光ランプと同等であり、封止歩留りが９９．０％以上の範囲（表中において「○」および「△」で示す範囲）が比較例の蛍光ランプよりも広い。したがって、本実施の形態に係る蛍光ランプ１は、バルブ１０およびフレア３２に鉛を含有するガラスを用いていないにもかかわらず、鉛を含有するガラスを用いた従来の蛍光ランプよりも封止歩留りが良いと評価することができる。

以上、本発明に係る蛍光ランプおよび照明装置を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。

本発明は、環状型蛍光ランプ、二重環状型蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重スクエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプ、直管型蛍光ランプなど蛍光ランプ全般およびそれら蛍光ランプを備えた照明装置に広く利用することができる。

本発明の一実施形態に係る環状型蛍光ランプを示す一部破断平面図バルブ封着前のステムを説明するための図であって、（ａ）はステムを構成する各部材を示す図、（ｂ）はステムを示す断面図本発明の一実施形態に係る照明装置を示す斜視図蛍光ランプの製造方法を説明する図であって、（ａ）は蛍光体層形成工程を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれバルブ封止工程を説明する図であり、（ｄ）はバルブ成形工程を説明する図ドロップシール方式を説明する図バットシール方式を説明する図ガラスの作業温度範囲を示す図フレア用のガラスの組成を示す図本発明に係る蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図比較例２の蛍光ランプの封止工程における歩留りを示す図

符号の説明

１蛍光ランプ
１０バルブ
１１，１２端部
２０，３０ステム
３１電極
３２フレア
３７ｂ筒状部
４０口金

Claims

実質的に鉛、ストロンチウムおよびバリウムを含有しない軟質ガラスからなるバルブと、
前記バルブの端部に封止され、実質的に鉛を含有しない軟質ガラスからなるフレアと当該フレアにマウントされた電極とを有するステムと
を備えることを特徴とする蛍光ランプ。
前記バルブの軟質ガラスは、軟化点が７００℃以下であって、かつ、軟化点と作業点との温度差が３５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
前記バルブの軟質ガラスは、実質的に酸化物換算で、
ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、
Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ：０〜７ｗｔ％、
Ｎａ_２Ｏ：３〜１７ｗｔ％、
Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、
ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、
ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、
Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、
ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％、
を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ランプ。
前記フレアの軟質ガラスは、実質的に酸化物換算で、
ＳｉＯ_２：６０〜８０ｗｔ％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜５ｗｔ％、
Ｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜７ｗｔ％、
Ｎａ_２Ｏ：３〜１０ｗｔ％、
Ｋ_２Ｏ：１〜１２ｗｔ％、
ＭｇＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＣａＯ：０．５〜１０ｗｔ％、
ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、
ＢａＯ：０〜１２ｗｔ％、
ＺｎＯ：０〜１０ｗｔ％、
ＺｒＯ：０〜５ｗｔ％、
Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、
Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１ｗｔ％、
ＣｅＯ_２：０〜１ｗｔ％、
を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光ランプ。
前記フレアの軟質ガラスは、実質的にストロンチウムおよびバリウムを含有しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光ランプ。
前記フレアの筒状部の肉厚をｔｍｍ、外径をＡｍｍとしたとき、以下の関係、
０．５５≦ｔ≦０．９５、かつ、２０ｔ−９≦Ａ≦２０ｔ−３
を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光ランプ。
以下の関係、
ｔ≦０．９、かつ、２０ｔ−８≦Ａ≦２０ｔ−４
を満たすことを特徴とする請求項６記載の蛍光ランプ。
前記バルブの外径をＢｍｍとしたとき、以下の関係、
０．２５Ｂ≦Ａ≦０．７５Ｂ
を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載の蛍光ランプ。
前記フレアの軟質ガラスは、３０〜３８０℃の膨張係数が９０×１０^−７〜１０４×１０^−７／Ｋであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蛍光ランプ。
さらに口金を備え、前記口金が透明或いは透光性を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の蛍光ランプ。
請求項１〜１０のいずれかに記載の蛍光ランプを備えることを特徴とする照明装置。