专利名称：荧光灯、灯泡形荧光灯以及照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光灯、灯泡形荧光灯以及照明器具。
背景技术：
通常将荧光薄膜喷镀粘附在荧光灯具有的发光管内侧上。然而，由于冲击等原因，该荧光薄膜容易从发光管上剥落。为了抑制这样的麻烦，向荧光薄膜中添加微量(相对于荧光物质重量的数wt％左右)的、而BET比表面积为2-20[m2/g]的α-氧化铝作为粘合剂(例如，参见专利文献1)。
此外，还已知将长径a和短径b的管径为0.5≤b/a≤1.0的α-氧化铝用作该金属氧化物微粒(例如，参见专利文献2)。
除此之外，还已知向荧光薄膜中添加比α-氧化铝粒径更小，BET比表面积更大的γ-氧化铝(例如，デグツサC(商品名，デグツサ社(the DegussaCompany)生产))作为粘合剂而形成的荧光灯。
专利文献1专利公开平7-320693号公报(段落0007-0034，图1-图4)专利文献2专利公开平2000-340181号公报然而，由于上述的デグツサC的粒径比α-氧化铝的粒径小，因此，比α-氧化铝的分子间力大，在发光管的内侧和荧光薄膜之间的接触强度较大。因此，若使用デグッサC作为粘合剂，与使用α-氧化铝作为粘合剂的情况相比，抑制荧光薄膜从发光管上剥离的效果较好。
然而，另一方面，使用デグツサC作为粘合剂的荧光灯，其问题是灯起动初期的光束较小，难以得到良好的光束增加特性。可以认为这是由于デグツサC在其表面上具有很多空穴，在其表面上易于物理吸附分子。也就是说，灯起动之后，发光管内存在的水银蒸汽通过放电产生的能量沿管壁方向扩散时，水银蒸汽被荧光薄膜中的デグツサC物理吸附，最终的水银量减少。此外，一直以来都知道使用表面上易于物理吸附分子的デグツサC作为粘合剂的荧光灯，在其制备工序中，容易使发光管的排气状态发生恶化。发光管排气状态的恶化，是使光束增加延迟的主要原因，因此，这种荧光灯不是优选的。
另一方面，α-氧化铝的粒径比デグッサC大，且BET比表面积值较小。因此，与使用デグツサC作为粘合剂的荧光灯相比，使用α-氧化铝作为粘合剂的荧光灯可以得到良好的光束增加的特性。
然而，另一方面，添加α-氧化铝的荧光薄膜存在该薄膜强度较低的问题。也就是说，由于通过粘合剂微粒的分子间力，提高荧光体微粒间的粘合，从而提高荧光薄膜的强度。但是，粒径大的α-氧化铝，难以进入荧光体微粒间，很难向荧光薄膜提供良好的薄膜强度。此外，粘合剂微粒粒径大到易于吸收水银发出的紫外线和荧光体微粒发出的可见光线。因此，使用α-氧化铝作为粘合剂时，还存在荧光灯的全部光束降低的问题。
现有技术的专利文献2中，记载了使用氧化铝粘合剂的技术方案，记载着该情况下该氧化铝微粒的长径a与短径b的比a/b为0.5-1.0的范围。然而，从其中记载的适合的氧化铝α-氧化铝晶体结构可得知，其专门解释了以防止荧光薄膜的剥落为目的的原因。与之相比，本申请的发明与现有技术不同之处在于防止荧光薄膜剥落的同时，完全满足稳定照明时的高的全部光束和灯起动之后的高的初期光束。
发明内容
本发明是鉴于上述的事实而形成的，其目的在于提供一种荧光灯，灯泡形荧光灯以及照明器具，在具有加入粘合剂的荧光薄膜的荧光灯中，完全满足稳定开灯时的高的全部光束、灯起动之后的高的初期光束、足够的环绕强度。
方案1中所述发明的荧光灯，其特征在于，设置在具有透光性的发光管的内侧上的荧光薄膜中，含有由γ-氧化铝、二氧化铈、二氧化硅、氧化锆以及三氧化二钇中至少一种组成的金属氧化物的微粒，该金属氧化物微粒的形状实质上是正球状。
方案2中所述发明的荧光灯，其特征在于，如果上述金属氧化物微粒的投影图象的面积记作S1，其投影图象的外接圆的面积记作S2，则S1/S2为0.7-1.0。
在本发明以及以下各发明中，如果没有特别的限定，术语的定义以及技术上的意思如下所述。
具有透光性的发光管，例如，可以由玻璃或者能够形成透光性气密容器的陶瓷等材料而构成。发光管除用直管单元、环状管单元或弯曲管单元构成外，还可以使用如下等公知的结构用连通管将多个弯曲管的末端相连，通过这样，并设在内部以形成至少1个放电回路。
当发光管具有弯曲管时，该弯曲管可以通过对直管状的玻璃灯泡的接近中央部位进行加热熔化，使其弯曲，或者，可以通过对玻璃灯泡进行模成形，并将该弯曲管弯曲成U字状形成。其中，所谓弯曲成U字状的弯曲管，意味着形成弯曲管而使得将放电回路折叠而折回放电，而且不限于将弯管部分形成弯曲状或圆弧状，还包括将弯管部分形成角状和尖锐状的管。总之，意味着为了使放电回路弯曲而将直管部分的一端部连接起来而形成灯泡。此外，弯曲管还可以是通过将实质实质平行的2根直管部分的一端部吹破等而形成的连通管连接得到的管和形成灯泡状的管。
向发光管内部装入放电介质。作为放电介质，可以使用氩、氖、氪、氙等惰性气体和水银等。作为在发光管内的放电介质(装入的气体)中引起放电的放电引发方法，一般使用在形成有放电回路的发光管的两端面对面地封装一对电极的方法，也可以将在发光管的外部设置的至少一个电极作为放电引发方法。
此外，为了抑制伴随着由紫外线促进的发光管和水银的反应而引起的发光管的着色、抑制光束维持率的降低、抑制发光管的强度的降低等，可以在发光管内侧上含有作为荧光薄膜衬底的保护层。
由于荧光薄膜中含有金属氧化物(向荧光体中添加)，因此，该氧化物适合用作粘合剂。相对于荧光体，优选添加0.5重量％-5重量％的金属氧化物。其理由是，当金属氧化物不足0.5重量％时，，粘合力可能不足，如果超过5重量％，会呈现出全部光束降低以及易于损害光束增加特性的倾向。
本发明的金属氧化物微粒，其形状为正球状。图4是将本发明中使用的金属氧化物的形状与以往的金属氧化物的形状比较的模式图。图4(C)为本发明的金属氧化物微粒的形状，(A)为以往的微粒(デグツサC等)形状，(B)为具有中间形状的金属氧化物微粒。(A)为其一次微粒的微粒表面上有多个坑洼处和细孔。为此，该微粒易于凝聚，并在表面上形成具有坑洼处和小孔的二次微粒。图4(C)为表面上实质实质没有坑洼处和小孔的晋级的金属氧化物微粒。
在诸如TEM(透射式电子显微镜)的高倍率显微镜下观察本发明的金属氧化物，其70％以上为如(C)那样的正球状，其余为图(B)那样的形状和之外的部分地如(A)那样的微粒共存。此外，当金属氧化物的微粒的二维投影像的面积为S1，上述像的外接圆的面积为S2时，优选形成满足0.7≤S1/S2≤1.0的关系式的形状。也就是说，金属氧化物优选其微粒的表面具有较少的坑洼处和小孔，且接近于正球状的。金属氧化物的表面具有较少坑洼处和小孔的优点在于，可以相对于其粒径而减少表面积。总之，即使将其粒径减少到比用作以往粘合剂的デグツサC稍微小一些，也可将其BET比表面积抑制到比上述デグツサC的一半或更低。因此，将该金属氧化物用作粘合剂，可抑制荧光薄膜从发光管上的剥落以及全部光束的降低，同时可以提高在开灯之后光束的增加。
另外，作为本发明的荧光薄膜中含有的正球状的金属氧化物，包括氧化铝(氧化铝，Al2O3)、氧化硅(氧化硅，SiO2)、氧化硒(氧化硒，CeO2)、氧化锆(氧化锆，ZrO2)以及氧化钇(氧化钇，Y2O3)中的至少一种。氧化铝、氧化硅、氧化硒、氧化锆和氧化钇对水银原子放出的紫外线和构成荧光薄膜的荧光体发出的可见光的波长几乎没有吸收(即，是无色的)。因此，如果在荧光薄膜中含有氧化铝、氧化硅、氧化硒、氧化锆和氧化钇，可以抑制荧光薄膜从发光管上剥离，同时不仅可以得到良好的光束增加的特性，而且还具有很难降低荧光灯的全部光束的效果。此外，还可以使正球状的金属氧化物含有氧化铝以及氧化硅、氧化硒、氧化锆和氧化钇中的至少一种。
如果正球状的金属氧化物中含有氧化铝，其晶体结构优选为γ型。具体而言，氧化铝在其全部结晶中，50％以上可以是γ结晶，优选可以其中80％以上是γ结晶。γ-氧化铝的粒径通常比α-氧化铝的粒径小。总之，由于γ-氧化铝比α-氧化铝的分子间力大，因此，可以提高发光管内侧和荧光薄膜之间的接触强度(荧光薄膜的强度)。此外，由于γ-氧化铝对紫外线非常稳定，因此，很难降低荧光灯的全部光束，并且，具有可以提高光束维持率的效果。此外，由于γ-氧化铝具有很难出现颜色中心的性质，因此，可以抑制开灯时的染色。
根据方案1以及2中所述的发明的荧光灯，通过使适合地起到粘合剂作用的金属氧化物的微粒形状成为球形，可抑制BET比表面积的增大，同时可以较小地设定粒径。因此，可抑制荧光薄膜从发光管上的剥离，并且可以得到良好的光束增加的特性。
作为正球状的金属氧化物，优选使用通过如下过程形成的氧化物将气状或液状的金属在含有氧气的气态氛围中利用氧化的方法而形成的氧化物。
作为将气状或液状的金属在含有氧气的气态氛围中氧化的方法，例如存在下列方法通过将熔融的金属在含有氧气的气态氛围中进行喷淋，使雾状的熔融金属氧化的方法(金属熔融法)和向金属施加热能而形成金属原子的蒸汽，将该金属原子的蒸汽与含氧的气体接触而进行氧化，同时将生成的金属氧化物进行瞬间冷却的方法(物理气相合成法)等，但不限于上述这些方法。
通过将氯化铝投入火焰中或在溶液中使之进行硝酸沉淀，从而形成微粒状的氧化铝。然而，这样形成的氧化铝粒径容易变大(BET比表面积变大)，同时促进结晶化而易于形成α-氧化铝。此外，通过将氯化铝投入火焰中或者在溶液中使之进行硝酸沉淀的方法，是可以形成γ-氧化铝的，但是没有改变自然空穴多的缺点，因此BET比表面积增大。
与此相对，在气相中使金属铝氧化而得到的氧化铝的微粒形状为球状，而且，可以得到自然空穴较少的氧化铝。总之，如果使用气相法，例如可以得到比α-氧化铝粒径小、且比デグツサC自然空穴少的正球状的氧化铝。此外硅、硒和钇同样可以形成这样的氧化物，因此，可以制成正球状的金属氧化物。
这样，通过气相法，可以得到粒径小，且BET比表面积小的正球状微粒。因此，通过在荧光薄膜中含有由气相法形成的金属氧化物，可以良好地提高发光管内侧和荧光薄膜之间的接触强度(荧光薄膜强度)。
优选使金属氧化物的BET比表面积值S为30[m2/g]以上-100[m2/g]以下。如果金属氧化物的BET比表面积值S不足20[m2/g]，可能会使荧光薄膜和发光管之间的粘合力不足，如果金属氧化物的BET比表面积值S超过100[m2/g]，开灯之后的发光管内水银的扩散速度变得迟缓，荧光灯的制备步骤中排气状态发生恶化，因此，呈现出易于使光束降低以及易于损害光束增加的特性的倾向。
此外，金属氧化物的BET比表面积值S是指全部金属氧化物的BET比表面积值，而不是指金属氧化物中所含的每个化合物的BET比表面积值。也就是说，例如，当金属氧化物含有氧化铝和氧化硅，BET比表面积值S为包括氧化铝和氧化硅的全部金属氧化物的BET比表面积值，而不是氧化铝和氧化硅那样地各个的化合物的BET比表面积值。
此外，金属氧化物的BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M优选为200[m2/mol]以上-12000[m2/mol]以下。最优选为4000[m2/mol]以上-8000[m2/mol]以下。若金属氧化物的BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M不足2000[m2/mol]，可能会使荧光薄膜和发光管之间的粘合力不足，若金属氧化物的BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M超过12000[m2/mol]，会呈现出易于损害光束增加特性的倾向。
此外，金属氧化物的BET比表面积值S是指全部金属氧化物的BET比表面积值，而不是指金属氧化物中所含的各种化合物的BET比表面积值。也就是说，例如，当金属氧化物含有氧化铝和氧化硅，BET比表面积值S为包括氧化铝和氧化硅的全部金属氧化物的BET比表面积值，而不是氧化铝和氧化硅那样地各个的化合物的BET比表面积值。
另外，金属氧化物的分子量M是指全部金属氧化物的分子量，而不是指金属氧化物中含有的各个化合物的分子量。此外，金属氧化物的BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M是指全部金属氧化物的BET比表面积值与全部金属氧化物的分子量M。
优选使金属氧化物平均粒径d为5[nm]以上-100[nm]以下。
此外，优选使含有金属氧化物的荧光薄膜的BET比表面积值S0为0.5[m2/g]以上-3.5[m2/g]以下。这是由于，若荧光薄膜的BET比表面积值S0不足0.5[m2/g]，可能会使荧光薄膜和发光管之间的粘合力不足，若荧光薄膜的BET比表面积值S0超过3.5[m2/g]，会呈现出易于损害光束的增加特性的倾向。
作为含有荧光薄膜的荧光体，例如可以列举稀土类金属氧化物荧光体、卤代磷酸盐荧光体等，但不仅局限于此。然而，为提高发光效率，优选使用在荧光薄膜中混合发出红、蓝、绿各种颜色的光的荧光体的三波长发光形荧光体。
此外，荧光薄膜的BET比表面积值S0是指含有金属氧化物和荧光体的全部荧光薄膜的BET比表面积值。在荧光薄膜含有保护层那样的情况下，将含有该保护层的全部荧光薄膜的BET比表面积值记作S0。
方案6所述发明的灯泡形荧光灯，其特征在于在方案1所述的荧光灯中，，在该荧光灯中设置主汞齐。
该主汞齐是为了在稳定照明时控制适宜的水银蒸汽压的物质。也就是说，本发明中，通过设置了主汞齐而在荧光灯内装入水银。作为主汞齐，最好是具有可以在稳定照明时将水银蒸汽压控制在适宜的值的特性的物质。主汞齐的水银蒸汽压特性是由形成汞齐的金属的组成和水银的含量决定，例如，作为形成汞齐的金属，可以列举铋(Bi)、铅(Pb)以及锡(Sn)。作为主汞齐，除此之外，例如，可列举铋(Bi)-锡(Sn)-水银(Hg)合金、铋(Bi)-锡(Sn)-铅(Pb)-水银(Hg)合金、锌(Zn)-水银(Hg)合金等，但不仅局限于上述这些合金。
如上所述，主汞齐是在稳定照明时，控制适宜的水银蒸汽压的物质。因此，为改善光束增加的特征，优选稳定照明时主汞齐的温度较低的方法。
也就是说，灯泡形荧光灯中，迄今为止，作为主汞齐，即使是高温化(大约90℃-130℃)，也可以使用将发光管的水银蒸汽压控制在最适值1Pa左右的汞齐。然而，由于这样的汞齐具有水银蒸汽压比纯水银低一个数量级的特性，在周围温度为约25℃的氛围下关灯，将荧光灯静置，直到发光管内的温度和外部氛围的温度达到平衡状态后的照明瞬间的水银蒸汽压为0.1Pa左右，通过自身发热直至达到高温氛围，存在光束较低的问题。为解决该问题，可以降低稳定照明时的主汞齐的温度，这样一来，无需利用主汞齐过低地控制水银蒸汽压，由于可以提高照明瞬间的水银蒸汽压，因此可以改善光束的增加。
根据方案6中所述发明的荧光灯，通过并用如上所述配置的主汞齐与球状的金属氧化物，可尝试进一步改善光束增加的特性。
此外，在实现方案6所述的发明的荧光灯时，，如方案7所述的发明的荧光灯那样，优选在发光管内设置将金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、铅(Pb)、锌(Zn)、铋(Bi)、镍(Ni)、铝(Al)或者锡(Sn)作为主要成分而形成的汞齐。
通过在开始照明之后易于加热的部位配置汞齐，可以迅速地提高开始照明之后的水银蒸汽压。易于加热的部位，例如是电极附近和放电密度高的部位。也就是说，配置在发光管内，实质上控制稳定时的水银蒸汽压的汞齐(所谓的主汞齐)并不包含在使开始照明之后的水银蒸汽压迅速上升的汞齐(所谓的辅助汞齐)中。
作为使开始照明之后的水银蒸汽压迅速上升的汞齐(所谓的辅助汞齐)，例如，如果使用钇这样对水银的吸附力高的汞齐，关灯过程中易于使水银蒸汽压下降，难以对开始照明后的荧光灯内的水银蒸汽压进行补充。与此相对，将金、银、钯、铂、铅、锌、铋、镍、铝或者锡作为主要成分而形成的辅助汞齐，与钇等相比，水银的吸附力较低。因此，如果使用将金、银、钯、铂、铅、锌、铋、镍、铝或者锡作为主要成分而形成的辅助汞齐，可以对开始照明之后的荧光灯内的水银蒸汽压进行有效地补充，并可以改善光束增加的特性。
在此，所谓将金、银、钯、铂、铅、锌、铋、镍、铝或者锡作为主要成分，是指总地含有90％以上的金、银、钯、铂、铅、锌、铋、镍、铝或者锡，并意味着允许存在杂质是理所当然的，以及还包括混入不足大约10％的其它金属和非金属的合金。
根据方案7所述发明的灯泡形的荧光灯，通过并用上述的主汞齐和上述的辅助汞齐以及正球状的金属氧化物，可以尝试进一步改善光束增加的特性。
方案8所述的灯泡形荧光灯，其特征在于，具有方案1-7中任一项所述的荧光灯，具有衬底以及在该衬底上安装的电子部件、且使上述荧光灯点亮的点灯装置，在其一端上具有灯头、同时在另一侧具有保持上述荧光灯的保持部、并容纳上述点灯装置的罩体。
根据方案8所述的灯泡形荧光灯，通过具有方案1-7中任一项所述的荧光灯，荧光膜难以从荧光灯上剥离，并且可以得到照明之后的光束增加特性良好的灯泡形荧光灯。并且，灯泡形的荧光灯比白炽灯泡消耗的电力少，通过替换白炽灯泡而采用照明器具等，可以尝试节能。
在实现方案9中所述的灯泡形的荧光灯时，如方案8中所述发明的灯泡形荧光灯那样，优选在荧光灯的发光管的一端部，面向灯头、并设置延伸至罩体内的灯头处空间的空的突出部，并在该突出部中设置主汞齐。
本发明者们发现照明器具的主要部件集中的空间的温度为大约100℃或更高，与其主要部件相比，灯头侧空间的温度较低，大约为40-50℃。因此，按照本发明，通过在荧光灯的发光管的一端部，面向灯头、并设置延伸至罩体内的灯头处空间的空的突出部，并在该突出部分中设置主汞齐，可以改善光束的增加特性。
突出部分优选是比发光管的一端部的外径更细的中空的细管。此外，优选突出部分在其中间部位设置弯曲部分，并形成自弯曲部分的末端部分，而使之比发光管侧的根部更接近通过灯头的轴线。通过这样，为了使突出部分和覆盖体不相接，可以将末端侧部分放置在上述的轴线旁，同时将该末端侧部分延伸至灯头处，，从而可以抑制荧光灯的大型化，同时确保与主汞齐的基底之间的间距。
方案10中所述发明的照明器具，其特征在于，拥有方案1-7中任一项所述的荧光灯和装有该荧光灯的器具主体。
作为器具主体，可以根据荧光灯的规格、形状、尺寸、用途等，从通常使用的器具主体中选择。作为器具主体，例如，也可以使用下置灯(downlight)等的嵌入器具和直付器具等器具主体。此外，作为器具主体，还可以使用预设的照明器具的器具主体。
方案11所述发明的照明器具，其特征在于，具有方案8所述的灯泡形荧光灯和装有该灯泡形荧光灯的器具主体。
方案12所述发明的照明器具，其特征在于，拥有方案9所述的灯泡形荧光灯和装有该灯泡形荧光灯的器具主体。
根据方案10-12所述的发明的照明器具，可以抑制荧光薄膜从发光管上剥离，并且可以得到照明之后的光束增加特性良好的高质量的照明器具。
根据方案1-7中任一项所述的发明，可以抑制荧光薄膜从发光管上的剥离以及全光束的降低，并且，可以得到具有良好的光束增加特性的荧光灯。
根据方案8以及9中所述的发明，可以抑制荧光薄膜从发光管上的剥离以及全光束的降低，并且，可以得到具有良好的光束增加特性的灯泡形荧光灯。
根据方案10-12中所述的发明，可以抑制荧光薄膜从发光管上的剥离以及全光束的降低，并且，可以得到照明之后的光束增加性能良好的高质量的照明器具。
图1是将本发明第一实施例中涉及的灯泡形荧光灯部分切开而进行表示的侧视图。
图2是说明具有图1的灯泡形荧光灯的荧光灯的发光管构造的展开图。
图3是表示将具有图1的灯泡形荧光灯的荧光灯的发光管内侧扩大后的侧视图。
图4是金属氧化物形状的模型示意说明图。
图5是从照明后经过的时间(秒)与相对光束的关系示意曲线。
图6是BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M和照明30秒后的相对光束的关系示意曲线。
图7是BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M和膜强度的关系示意曲线。
图8是将本发明第二实施例中涉及的直管形荧光灯部分切开而进行表示的侧视图。
图9是表示具有图1的灯泡形荧光灯的照明器具部分剖面示意图。
具体实施例方式
以下，参照适用于灯泡形荧光灯20的图1-图3，对本发明的第1个实施例进行说明。
如图1所示，灯泡形荧光灯20拥有三联的U形荧光灯30和、具有基底50以及电子部件51的点灯装置31和、具有灯头60以及作为保持部的夹持器61的罩体32和、灯泡33。按照与额定功率相当于40W的白炽灯泡等的一般照明用灯泡的规格尺寸相近的外形，形成由罩体32和灯泡33构成的外壳34。也就是说，包括灯头60的高度H1为110-125[mm]左右，直径，即灯泡33的外径D1为50-60[mm]左右，罩体32的外径为40[mm]左右。此外，所谓一般照明用灯泡，是按照JISC7501而标准化的灯泡。
荧光灯30拥有透光性的发光管40、以及设置在发光管40内侧的荧光薄膜13等。如图2所示，发光管40具有外形实质实质相同的多个，例如3个弯曲管41a，41b，41c。通过将这些弯曲管41a，41b，41c设置在指定的位置，并通过连通管42依次进行连接，从而形成1个放电回路。3个弯曲管41a、41b、41c分别具有彼此之间实质实质平行的一对直管部分43以及连接该直管部分43的两个末端的曲管部分44，并被形成U字状。配置该弯曲管41a，41b，41c，使各个直管部分43位于圆周上，并将上述三个弯曲管形成3个曲管部分围成三角形的三联U形。而且，也可以使用4个弯曲管而形成曲管部分围成四边形的四联U形。
每个弯曲管41a，41b，41c是利用管外径为约11[mm]，管内径为约9.4[mm]，壁厚为约0.8[mm]的无铅玻璃灯泡，将长度110-130[mm]的直管的中间部位平滑地弯曲而形成的弯曲管。将直管的中间部分加热弯并使之弯曲后，将弯曲管41a，41b，41c的弯曲部位放入成形模具，通过对其内部进行加压而将曲管部分44成形为所希望的形状。通过该成形模具的形状，可以任意地对曲管部44的形状进行成形。
并且，优选弯曲管41a，41b，41c的管外径为9.0-13[mm]，壁厚为0.5-1.5[mm]，此外，优选使发光管40的放电路长度为250-500[mm]，优选使灯的输入功率为8-25[W]。弯曲管41a，41b，41c由于在制备步骤中加热和闪光的温度差而容易发生变形，连通管42的机械强度变弱的情况在很大程度上依赖于使用的玻璃管的管外径和壁厚的关系。若管外径小于9.0[mm]或壁厚小于0.5[mm]，基于弯曲管41a，41b，41c变形以外的因素，发光管40易于发生破损，因此不是优选的。此外，若管外径超过13[mm]或壁厚超过1.5[mm]，连通管42的机械强度可以某种程度的得到确保。作为使用管外径为9.0-13[mm]，壁厚为0.5-1.5[mm]的玻璃管的发光管40，通过将其设计成发电路长度为250[mm]-500[mm]，灯的输入功率为8-25[W]，可以构成与白炽灯泡形状接近的灯泡形的荧光灯3010。
利用挤压密封将弯曲管41a，41b，41c一端密封，同时，利用挤压密封等将另一端封闭，并使管外径为2-5[mm]，管内径为1.2-4.2[mm]的中空的细管45a-45c从发光管40的末端突出。设置在中间的弯曲管41b的细管45b是虚设的，设置在一侧的弯曲管41c的细管45c是用于进行发光管40的排气的。此外，作为配置在另一侧的弯曲管41a中设置的突出部分的细管45c，在其中间部分具有弯曲部分46a，向着灯头12一直延伸到罩体32内的灯头12的空间。因此，自弯曲部分46a的末端部分46b，被设置在比发光管40侧的根部更接近通过灯头60的中心C的轴线L的位置上。在细管45c中，在灯泡形荧光灯20处于装配好的状态下，在衬底50的上述灯头60的侧面之间5[mm]-50[mm]的位置上装入主汞齐71。作为主汞齐71，例如可以使用由50-60重量％的铋(Bi)、35-50重量％的锡(Sn)组成的合金板中含有12-25重量％的水银的合金。
位于发光管两侧的弯曲管41a，41b的连通管42对面的末端上，作为电极的灯丝线圈47被一对焊接头48支持，在这样的状态下，密封该末端。在两侧的弯曲管41a，21c的端部中，通过未使用衬纸进行封闭的挤压密封等密封的杜美丝(没有图示)，将一对焊接头48连接于从发光管导出的导线49。并且，将从发光管导出的2对，即4根导线49与在点灯装置31电连接。
在弯曲管41a，41b，41c中，设置辅助汞齐72。设置于中间的弯曲管41b的辅助汞齐72被安装在通过挤压密封而被密封的焊接头中，并被设置在放电回路的中间位置。设置于一端的弯曲管41a的辅助汞齐72被安装在一对焊接头48中的其中一个上。设置于另一端的弯曲管41c中的辅助汞齐还被安装在一对焊接头48中的另一个上。作为辅助汞齐72，使用在不锈钢板上镀上以金为主要成分的金属而得到的合金。
在该实施例中，弯曲管41a，41b，41c的高度H为50-60[mm]，放电路长为200-350[mm]，弯曲管41a，41b，41c的平行方向的最大幅度为32-43[mm]，按照上述尺寸而形成发光管40。此外，向发光管40中，以400-800[Pa]的封入压力装入封入气体比率在99％以上的氩气。
如图3模拟地所示，荧光薄膜13含有三波长发光形的荧光体14和具有粘合剂功能的微粒形状为球状的金属氧化物15(以下称之为球状金属氧化物)。作为三波长发光形的荧光体14的红色发光荧光体，可以列举在610[nm]附近有峰波长的铕激活的氧化钇荧光体(Y2O3:Eu)等。作为蓝色发光荧光体，可以列举在450[nm]附近有峰波长的铕激活的偏铝酸钡·镁发光体(BaMg2Al16O27:Eu)等。作为绿色发光体，可以列举在540[nm]附近有峰波长的硒·铽激活的磷酸铼(LaPO4:Ce，Tb)等。此外，三波长发光形的荧光体中，除上述发出红、绿、蓝的各种颜色的发光体外，还可以混入发出其它颜色的荧光体并调制成发出所期望的颜色。
作为正球状金属氧化物15，如表1所示，例如可以使用BET比表面积为55，45，80[m2/g]，BET比表面积值S与分子量M的乘积S×M为5608，4588，8157[m2/mol]，平均粒径r为30[nm]，其结晶结构的80％是γ-氧化铝的正球状的氧化铝(以下称之为正球状氧化铝)(与后述试样A，F，G对应)。而且，作为正球状金属氧化物15，除此之外，例如可以使用BET比表面积为35[m2/g]，BET比表面积值S与分子量M的乘积S×M为7903[m2/mol]，平均粒径r为30[nm]的正球状氧化钇(以下称之为正球状氧化钇)(与后述试样H对应)、BET比表面积为60[m2/g]，BET比表面积值S与分子量M的乘积S×M为9858[m2/mol]的正球状氧化锆(以下称之为正球状氧化锆)(与后述试样J对应)等。
此外，BET比表面积值是通过利用氮分子的吸收法测定的。此外，平均粒径，例如由通过动态分散法测得的粒度分布而求得。粒度分布例如可以通过“动态分散式粒径分布测定装置，LB-550(堀场制作所产)”而测定。
正球状金属氧化物15是使用如下方法形成的氧化物通过将熔融金属喷淋至含氧的气相中，使金属在气相中氧化的金属熔融法。荧光膜13通过如下步骤形成相对于荧光体14，添加2重量％的球状金属氧化物，与水性粘合剂混合，调制，以得到荧光体14混合液，将该混合液进行涂布、喷镀，从而在发光管的内侧形成荧光膜13。
以下，将灯头60作为上侧，将灯泡33作为下侧而进行说明。
罩体32具有罩体主体62。罩体主体62是利用聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等耐热性合成树脂等形成的，如图1所示，罩体主体62朝着下方而形成张大的近圆筒状。覆盖主体62的内部成为容纳点灯装置31的空间。在覆盖主体62的上端覆盖E26型等灯头60覆盖，并通过粘合剂或填料等固定灯头60。此外，灯头60不需要直接装入覆盖主体62，还可以是间接地装入的灯头和罩体主体62的一部分构成灯头60。
在罩体主体62的下端，设置保持发光管40的夹持器61。夹持器61既是发光管的固定部件，也是照明器具的固定部件。该夹持器61具有可以插入发光管40末端的发光管插入部位61a，发光管40被该夹持器61保持。此外，夹持器通过吻合工具(没有图示)将照明器具的衬底50安装在该夹持器61上。将该夹持器61装入罩体主体62中，并使该夹持器覆盖罩体主体62的下侧开口。通过这样，点灯装置31被容纳在罩体主体62中。此外，优选将罩体主体62与夹持器61形成不同的形状，也可以形成一体的结构。
如图1所示，点灯装置31具有被设置成实质垂直于通过灯头60的中心C1的轴线L的衬底50以及在该衬底50上安装的多个电子部件51，构成用于高频率照明的反相电路(高频率照明电路)。为了使得电子部件51的大部分设置在灯头60侧，安装衬底50并将该点灯装置31容纳在罩体32中。该点灯装置31与灯头60以及荧光灯30电连接，通过灯头60向其提供电源，通过这样而工作，向电极中输入高频电流，从而点亮荧光灯30。点灯装置31是一般具有滤光用的电解电容器，但不限制于此。
衬底50为接近圆板状，将其形成直径为发光管40的最大宽度的1.2倍以下(最大宽度尺寸)。在衬底50的灯头60侧的一个面上，安装由滤光用的电解电容器、电感器、变压器、电阻和薄膜电容等构成的大部分电子部件。在衬底50的发光管40的另一面上，安装电场效应晶体管(FET)和整流二极管(REC)、芯片电阻等。
灯泡33是透明的或者是具有光扩散性的乳白色，且具有透明性利用玻璃或者合成树脂等，将该灯泡33形成与通常照明灯泡的玻璃球实质相同形状的光滑的曲面状。该灯泡33装有荧光灯32，而且，使开口部分嵌入到罩体32的下端，在这样的状态下，将灯泡33安装在该罩体32的下端。此外，通过放入扩散膜等别的部件，灯泡33可以提高亮度的均匀性。
此外，将点灯装置31形成能使用7-15W的灯电功率而使发光管40点亮的装置，而配置。本实施例的灯泡形荧光灯20输入功率为13[W]，向发光管40施加12[W]的高频，灯的电流为300[mA]，灯的电压是80[V]。
对作为用于表1的试样A，B，F，G，H，I，J的粘合剂的金属氧化物和含有这些金属氧化物的荧光薄膜的膜强度之间的关系进行测定和评价。除此之外，作为比较例，对作为用于以下的试样S、D、E、K、I、L、M粘合剂的金属氧化物和含有这些金属氧化物的荧光薄膜的膜强度之间的关系进行测定和评价。
试样A，F，G是使用上述的正球状的氧化铝作为荧光薄膜的粘合剂的本实施例的灯泡形荧光灯，试样B是使用上述的正球状的氧化钇作为荧光薄膜的粘合剂的本实施例的灯泡形荧光灯，试样H是使用上述的正球状的氧化硅作为荧光薄膜的粘合剂的本实施例的灯泡形荧光灯，试样I是使用上述的正球状的氧化硒作为荧光薄膜的粘合剂的本实施例的灯泡形荧光灯，试样J是使用上述的正球状的氧化锆作为荧光薄膜的粘合剂的本实施例的灯泡形荧光灯。
比较例的试样C是使用γ-氧化铝(针状、片状、角状等的混合物)作为荧光薄膜的粘合剂的以往的灯泡形荧光灯，比较例的试样D是使用α-氧化铝(针状、片状、角状等的混合物)作为荧光薄膜的粘合剂的以往的灯泡形荧光灯，试样E是使用与试样D平均粒径不同(平均粒径为300nm)的α-氧化铝(针状、片状、角状等的混合体)作为荧光薄膜的粘合剂的以往的灯泡形荧光灯。比较例的试样K是使用正球状的二氧化钛作为荧光薄膜的粘合剂的灯泡形荧光灯。比较例的试样L是使用正球状的氧化锌作为荧光薄膜的粘合剂的灯泡形荧光灯。比较例的试样M是使用BET比表面积为220[m2/g]，BET比表面积值S与分子量M的乘积S×M为27108[m2/mol]的氧化钇作为荧光薄膜的粘合剂的灯泡形荧光灯。
荧光薄膜的膜强度的测定按照如下进行。首先，准备直径1.2[mm]，长100[mm]的高炭钢丝(所谓的琴钢线)。将高炭钢丝的一端固定，同时使高炭钢丝弯曲，从而将另一端置于60[mm]的高度，，在这样的状态下，准备一种将高炭钢丝抛向荧光灯的表面的工具。在高炭钢丝另一端的下方放置荧光灯，将高炭钢丝的另一端抛向荧光灯的表面，通过这样产生的冲击来判断荧光薄膜是否从发光管上剥离。结果如下表1中所示。
此外，○表示在整个表面上的荧光薄膜没有脱落，×表示荧光薄膜脱落。此外，△表示荧光薄膜的一部分脱落。
表1
表2
如表1中所示，在试样A，B，C，F，G，H，I，J，K，M中，使高炭钢丝弯曲，从而使高炭钢丝的另一端置于60[mm]的高度，钢丝，在这样的状态下，在将高炭钢丝抛向荧光灯的表面的冲击的作用下，荧光薄膜没有发生脱落，在作为比较例的试样D，E中，由于受到上述的冲击，发现荧光薄膜产生了脱落。这样，如果使用正球状的氧化铝、氧化钇、氧化硅、氧化硒、氧化锆、二氧化钛作为粘合剂，可以提高荧光体的膜强度，并可以使荧光体良好地固定在发光管的内部。与之相对，在使用不是正球状的α-氧化铝的试样D，E中，荧光薄膜产生了剥离。这种状态汇总地示于图7。
此外，针对使用试样A，B，C，F，G，H，I，J，K，M的例子，对将经过预设的时间后的光束作为100％时的光束(相对光束)随时间的变化进行测定和评价。
图5表示的是照明开始后的时间[秒]和将达到稳定的时间后的光束作为100％时的相对光束之间的关系。如图5中所示，球度低、且BET值大的试样C与球度高、且BET值小的试样A相比，其光束增长特性明显较差。此外，试样A与BET值相同、且粒径大、球度低的试样D，E相比，具有更好的光束增加特性。此外，粒径小、且正球形的试样K易于吸收紫外线，存在相对光束和绝对光束较低的倾向。这样，如果将正球状的氧化铝和氧化钇用作粘合剂，可得到良好的光束增加特性。
此外，使用试样A-试样M，对BET比表面积值和分子量M的积给予相对光束的影响进行实验和评价。在表2中，通过BET比表面积值和分子量M的积S×M与30秒后相对光束之间的关系来表示试验结果。此外，该结果在图6中示出。
如表1，表2和图6所示，使用微粒形状为针状、片状、角状灯等的混合物的氧化铝(γ-氧化铝、α-氧化铝)作为粘合剂的荧光灯(试样C、D、E)中，S×M的值越大，按照其比例，光束增加的特性就越低。与之相对，使用正球状的氧化铝和正球状的氧化钇(试样D和试样E)作为粘合剂的荧光灯(试样A以及B)，尽管其BET比表面积S×M的值并不比α-氧化铝(试样D和试样E)小，但可以得到与使用α-氧化铝作为粘合剂的荧光灯同样良好的光束增加特性。
由以上的测定结果可以知道，使用微粒形状为针状、片状、角状灯等的混合物的γ-氧化铝作为粘合剂的以往的荧光灯，可以稍微控制荧光薄膜从发光管上的剥离，但是，灯起动初期的光束不够良好。此外，使用微粒形状为针状、片状、角状灯等的混合物的α-氧化铝作为粘合剂的以往的荧光灯，具有良好的光束增加特征，但无法使荧光薄膜具有良好的膜强度，荧光体极易从发光管上剥离。
与之相对，使用本实施例的正球状氧化铝和正球状氧化钇这样的正球状金属氧化物作为粘合剂的荧光灯，与使用上述的γ-氧化铝作为粘合剂的以往的荧光灯相比，抑制荧光薄膜从发光管上剥离的能力较高，并且，与使用上述α-氧化铝作为粘合剂的以往的荧光灯相比，具有同样良好的光束增加的特性。
此外，使用试样A-试样M，对照明3小时后的全光束与照明100小时后的全光束进行测定和评价。结果如表2中所示。
如表2中所示，粒形大的试样D与试样E，其3小时后的全光束、100小时后的全光束、将3小时的光束作为100％时的100小时后的光束维持率，都比其它的试样低。此外，正球状、且粒径比较小的试样A和试样B的光束维持率优于不是正球状、且粒径小的试样C。
这样，粒径小的试样A与试样B不仅光束增加特性优异，而且还可以维持长时间良好的光束。此外，利用本实施例的荧光灯30与使用该荧光灯30的灯泡形荧光灯20，可以抑制荧光薄膜13从发光管40上的剥离以及全光束的降低，并且可以得到良好的光束增加的特性。
另外，在本实施例中，在荧光灯30的发光管40的末端，设置一个朝向灯头60侧、且延伸至罩体32内的灯头60的空间的细管45，并且在该细管45c内的衬底50的灯头60的侧面之间5[mm]以上-50[mm]以下的位置之间设置主汞齐71，因此，可以降低稳定照明时的主汞齐71的温度。因此，可以改善光束增加的特性。
此外，本实施例中，发光管40内，设置对水银吸附率低的以金为主要成分的辅助汞齐72，使可以进一步改善开始光束的特征。
以下，参照适用于直管形荧光灯10的图8，对本发明的第2个实施例进行说明。
本实施例的荧光灯10拥有透光性的直管形发光管11、在该发光管两端设置的一对灯头12以及在发光管11内侧设置的荧光薄膜13等。发光管11内封有稀有气体，并且在两端设置有一对电极(没有图示)。一对电极分别与灯头12电连接，从而将其密封。在发光11的两个末端设置一对排气管(没有图示)，在一对排气管中的其中一个排气管内，密封有Bi-Sn-Hg汞齐(没有图示)。
发光管11是管径16[mm]，管长540[mm]的碱石灰玻璃灯泡。荧光薄膜13含有三波长发光形的荧光体14和具有粘合剂功能的球状氧化铝。此外，由于荧光薄膜13与第1实施例一样，省去重复的说明。
如本实施例那样，虽然也是直管形荧光电灯10，通过在荧光薄膜中含有具有粘合剂功能的球状氧化铝，可以得到与第1实施例同样的效果。
灯泡形荧光灯20与直管形荧光灯20均可适用于照明器具。
图9例示具有第1实施例的灯泡形荧光灯20的照明器具1。该照明器具1为埋入天花板X的下置灯(downlight)，将荧光灯30放置于装在器具主体2中的灯座3内。
若在通常照明用灯泡的照明器具中使用按上述规定的灯泡形荧光灯20，由于荧光灯30的光强分布与通常照明用灯泡的光强分布近似，因此，完全能确保对于器具主体中设置的灯座3附近的反射镜的光照射量，并可以得到按照反射镜的光学设计的仪器特征。并且，由于荧光灯30的光强分布与一般照明用灯泡的光强分布近似，即使是象灯泡支架那样灯座的内部光源的影像映射在布制等的光扩散性罩体上的照明器具，也没有不适感，而可以使用。
本发明不仅限定于上述实施例，在不偏离发明的目的的范围内，可以选择各种变换。例如，可以根据其用途，对发光管40的材料，形状，荧光灯30的式样进行适宜地选择。此外，上述实施例中，对装有灯泡形荧光灯的照明器具1进行了说明，根据装入的荧光灯的形状，照明器具1可选择适宜的器具主体2，通过这样可以以各种方式进行实施。
符号说明1…照明器具、2…器具主体、10，30…荧光灯、20…灯泡形荧光灯、11，40…荧光管、13…荧光薄膜、14…荧光体、15…金属氧化物、31…点灯装置、32…罩体、60…灯头、61…保持部(夹持器)、71…主汞齐、72…辅助汞齐
权利要求
1.一种荧光灯，其特征在于，设置于具有透光性的发光管内侧的荧光薄膜中，含有由γ一氧化铝、二氧化铈、二氧化硅、氧化锆和三氧化二钇中至少一种组成的金属氧化物的微粒，该金属氧化物微粒的形状实质上是正球状。
2.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，若上述金属氧化物微粒的投影图象的面积为S1、该投影图象的外接圆的面积为S2，则S1/S2为0.7-1.0。
3.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述金属氧化物的BET比表面积值S与金属氧化物的分子量M的乘积S×M为2000-12000[m2/mol]。
4.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述金属氧化物是在含氧的气态氛围中氧化气态或者液态的金属而得到的。
5.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述荧光薄膜的BET比表面积值为0.5-3.5[m2/g]。
6.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述荧光灯的发光管内设置有主汞齐。
7.如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述发光管内，设置有以金、银、钯、铂、铅、锌、铋、镍、铝或者锡作为主要成分而形成的辅助汞齐。
8.一种灯泡形荧光灯，其特征在于，具有权利要求1-7中任一项所述的荧光灯，具有衬底以及在该衬底上安装的电子部件、且使上述荧光灯点亮的点灯装置，以及在一端侧上具有灯头、并且在另一端侧具有保持上述荧光灯的保持部、且容纳上述点灯装置的罩体。
9.如权利要求8所述的灯泡形荧光灯，其特征在于，在上述荧光灯的发光管的端部，面向上述灯头侧设置延伸至上述罩体内的上述灯头侧空间的中空的突出部，并在该突出部内设置上述主汞齐。
10.一种照明器具，其特征在于，具有权利要求1-7中任一项所述的荧光灯和装有该荧光灯的器具主体。
11.一种照明器具，其特征在于，具有权利要求8所述的灯泡形荧光灯和装有该灯泡形荧光灯的器具主体。
12.一种照明器具，其特征在于，具有权利要求9所述的灯泡形荧光灯和装有该灯泡形荧光灯的器具主体。
全文摘要
本发明提供一种可以抑制荧光薄膜从发光管上的玻璃以及全光束的降低，并且可以得到良好的光束增加特性的荧光灯。具有透光性的发光管(40)和设置在该发光管(40)内侧的荧光薄膜(13)。在荧光薄膜(13)中含有微粒形状是球状的金属氧化物(15)。球状的金属氧化物(15)适用作粘合剂，因此，可以抑制荧光薄膜(13)从发光管(40)上的剥离。并且，球状的金属氧化物(15)的表面物理吸附力不强，因此可以获得良好光束增长特性。
文档编号H01J61/44GK1607635SQ20041009519
公开日2005年4月20日 申请日期2004年9月24日 优先权日2003年9月25日
发明者中村光纪, 田村畅宏, 泉昌裕, 池田敏幸, 高原雄一郎, 渡边美保 申请人:东芝照明技术株式会社