以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ラ� ��プ用ガラス管(以下単に「ガラス管」)、蛍� �ランプおよび照明装置について、図面に基� �き説明する。

 [ガラス管、蛍光ランプ及び照明装置の構成 ]
 <ガラス管>
 本発明に係るガラス管は、管本体と、当該� ��本体の少なくとも外周面に形成された被膜� ��からなる。

 管本体は、肉厚t[mm]及び外径φ[mm]が、t≦0 .7、又は、t/φ≦0.42、の関係を満たすことが� �ましい。特に、0.4≦t≦0.6、1≦φ≦10である� �とが好ましい。

 被膜の膜厚は5~100nmであることが好ましく 、5~50nmであることがより好ましい。図3は、� �膜の膜厚がガラス管のガラス強度及び白濁� �に及ぼす影響についての実験結果を示す図� �ある。図3に示すように、被膜の膜厚が5nm以� ��の場合(実施例14~20,23~25)はガラス強度に関し 「○」の評価であったが、5nm未満の場合(実� �例21,22)はガラス強度に関し「△」の評価で� �った。また、被膜の膜厚が50nm以下の場合は� ��ルブ封止工程等でガラス管を加熱した際に� ��熱部分に白濁が生じなかったが、50nmを超え る場合は加熱部分に白濁が生じた。なお、白 濁は酸化スズのコーティング粒子が加熱によ り粒成長したため生じたと考えられるが、こ のような白濁は蛍光ランプの外観不良を引き 起こし、さらに傷等の外観検査の妨げとなる ため好ましくない。

 被膜の膜厚が500nm以上になるとガラス管� �可視光の透過率が低下するため、当該ガラ� �管を用いて作製したバルブの透過率も低下� �る。このバルブを使用して蛍光ランプを作� �した場合、光の取り出し効率が低下し、ラ� �プの全光束が低下する。なお、被膜は管本� �の外周面だけでなく、内周面や端面にも形� �されていても構わない。また、被膜は外周� �の全域に亘って形成されている必要はなく� �バルブになったとき口金などで覆われる部� �には形成されていなくても構わない。

 管本体は、以下の組成のガラスにより形成� ��れていることが好ましい。酸化ケイ素(SiO ₂ ):60~75wt%、酸化アルミニウム(Al ₂ O ₃ ):0.5~5wt%、酸化ホウ素(B ₂ O ₃ ):0~5wt%、酸化リチウム(Li ₂ O):0.5~7wt%、酸化ナトリウム(Na ₂ O):3~17wt%、酸化カリウム(K ₂ O):1~12wt%、酸化マグネシウム(MgO):1~4wt%、酸化� �ルシウム(CaO):1~7.3wt%、酸化ストロンチウム(Sr O):0~8wt%、酸化バリウム(BaO):0~10wt%、酸化亜鉛(Z nO):0~10wt%、酸化ジルコニウム(ZrO):0~5wt%、酸化� ��(Fe ₂ O ₃ ):0.01~0.2wt%、酸化アンチモン(Sb ₂ O ₃ ):0~1wt%、酸化セリウム(CeO ₂ ):0~1wt%。

 SiO ₂ は、ガラスの骨格を形成する主成分であり、 少な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 の含有率の好ましい範囲は60~75wt%である。

 Al ₂ O ₃ は、化学耐久性を良くする成分であり、少な 過ぎるとその化学耐久性が悪くなる。また、 多過ぎるとガラスが不均質となり脈理が増加 する。Al ₂ O ₃ の含有率の好ましい範囲は0.5~5wt%である。

 B ₂ O 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 ₂ O ₃ の含有率の好ましい範囲は0~5wt%である。

 Na ₂ Oは、添加することで粘性を低下させる効果� �膨張係数を増加させる効果があり、少な過� �るとその効果が得られなくなる。また、多� �ぎると化学耐久性が悪くなる。Na ₂ Oの含有率の好ましい範囲は3~17wt%である。

 K ₂ Oは、添加することでNa ₂ Oと同じような効果が得られるが、膨張係数� �増加の影響度合いはNa ₂ Oより大きい。また、Na ₂ Oと共存させることにより、混合アルカリ効� �を発揮し、電気抵抗率を高める効果も発揮� �る。少な過ぎるとその効果が得られなくな� �、多過ぎると膨張係数が大きくなり過ぎる� �K ₂ Oの含有率の好ましい範囲は1~12wt%である。

 Li ₂ Oは、添加することでNa ₂ OやK ₂ Oと同じような効果が得られるが、膨張係数� �増加はNa ₂ Oより小さい。また、Na ₂ OやK ₂ Oと共存させることにより、さらなる混合ア� �カリ効果を発揮し、電気抵抗率を更に高め� �効果も発揮する。少な過ぎるとその効果が� �られなくなり、多過ぎるとガラスが分相す� �おそれがある。Li ₂ O含有率の好ましい範囲は0.5~7wt%である。

 MgO、CaOは、上記したアルカリ成分の溶出� ��抑える効果以外に、添加することで化学耐� ��性を高める効果がある。少な過ぎるとその� ��果が得られなくなり、多過ぎるとガラスが� ��透するおそれがある。MgOの含有率の好まし� ��範囲は1~4wt%であり、CaOの含有率の好ましい� ��囲は1~7.3wt%である。

 SrO、BaOおよびZnOは、上記したアルカリ成� ��の溶出を抑える効果以外に、ガラスの電気� ��抗率向上にも影響を与える物質であり、電� ��的絶縁性も与える。これらの含有率が10wt%� �り多いとガラスが失透し易くなる。好まし� �範囲は、SrOが0~8wt%、BaOが0~10wt%、ZnOが0~10wt%で あり、この範囲であれば、蛍光ランプ用とし てより好適なガラスを得ることができる。

 ZrOは、任意成分であり、添加することで� ��度を高める効果がある。多過ぎるとガラス� ��結晶化するおそれがある。ZrOの含有率の好� ��しい範囲は0~5wt%である。

 Fe ₂ O 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、添加されることで紫外線を吸 収することができる。少な過ぎるとその効果 が得られなくなり、多過ぎるとガラスが着色 するおそれがある。Fe ₂ O ₃ の含有率の好ましい範囲は0.01~0.2wt%である。

 Sb ₂ O 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、多過ぎるとガラスが着色するおそれ がある。Sb ₂ O ₃ の含有率の好ましい範囲は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 の含有率の好ましい範囲は0~1wt%である。

 <蛍光ランプ>
 図4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4� �示すように、本発明の一実施形態に係る環� �型蛍光ランプ(FCL30ECW/28)10は、環状のバルブ20 と、当該バルブ20の両端部に封着されたステ� ��30,31’と、それら両端部に跨って取り付け� �れた口金40とを備える。

 バルブ20は、本発明に係るガラス管を加� �したものであって、その内面に保護層(不図� ��)および蛍光体層(不図示)が順次積層されて� ��り、内部に水銀蒸気を供給するためのアマ� ��ガム粒21と、希ガスの一例であるアルゴン� �スとが封入されている。各ステム30,30’には 、フィラメントコイルと一対のリード線とか らなる電極31,31’がマウントされている。口� ��40は、バルブ20の端部が収容される本体部41� ��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。

 <照明装置>
 図5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5に示すように、本� �施の形態に係る照明装置100は、光源として� �述した蛍光ランプ10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� �装置本体101に取り付けられた点灯手段102に� �り点灯させる。

 [ガラス管及びランプの製造方法]
 <ガラス管の製造方法>
 まず、複数種類のガラス原料を上記組成の� ��囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原� ��混合物をガラス溶融窯に投入し、1500~1600℃� ��溶融させてガラス化しガラス状態のガラス� ��液を得る。その後、ガラス融液をダンナー� ��等の管引き法によって管状に成形し、所定� ��寸法に切断加工してガラス管を得る。

 被膜の形成は、有機金属を加熱し発生し� ��蒸気を、ドラフトチャンバー内で管引き中� ��ガラス管に対して吹付けて蒸着させること� ��より行う。例えば、有機金属を180℃で加熱� ��て1分間あたりに10g蒸気化させ、得られた蒸 気をガラス管に流速5L/minで1秒間吹付けて被� �を形成する。被膜の膜厚は、蒸気化温度、� �機金属の使用量、吹付け速度、吹付け時間� �を調節することによって制御可能である。� �お、有機金属を水や有機溶媒に溶解させた� �のをスプレーで吹き付ける方法や、溶解さ� �たものの中に管本体を浸漬させ塗布する方� �によって被膜を形成しても良い。

 被膜の形成に用いる有機金属として、例� ��ば、スズ、チタン、ジルコニウム又はケイ� ��を金属成分として含有する有機金属を用い� ��。具体的には、四塩化スズ・四塩化チタン� ��四塩化ジルコニウム・四塩化ケイ素、ジメ� ��ルジクロロスズ、ジメチルジクロロチタン� ��ジメチルジクロロジルコニウム、ジメチル� ��クロロケイ素、アセチルアセトンスズ、ア� ��チルアセトンチタン、アセチルアセトンジ� ��コニウム、アセチルアセトンケイ素などが� ��げられる。

 <ランプの製造方法>
 図6は、蛍光ランプの製造方法を説明する図 であって、(a)は蛍光体塗布工程を説明する図 であり、(b)はシンター工程を説明する図であ り、(c)はバルブ封止工程を説明する図であり 、(d)はバルブ曲げ工程を説明する図である。

 まず、蛍光体塗布工程において、図6(a)に 示すように、内面に保護膜が形成されたガラ ス管21内に3波長の蛍光体懸濁液50を流し込み� ��前記ガラス管21の内面を前記蛍光体懸濁液50 で濡らす。次に、ガラス管21内に温風(25~30℃) を吹き込んで蛍光体懸濁液50を乾燥させた後� ��図6(b)に示すように、雰囲気が550~660℃程度� �制御された炉内で約1分間焼成して蛍光体層� ��形成する。このようにシンター工程ではガ� ��ス管が加熱処理されるためアルカリ成分が� ��出し易い。

 次に、バルブ封止工程において、ガラス� ��21の両端部付近の蛍光体層を除去した後、� �6(c)に示すように、前記両端部にそれぞれス� ��ム30,30’を挿入し封着する。その後のバル� �曲げ工程ではストレート形のガラス管21を、 図6(d)に示すように、雰囲気が700~900℃程度に� ��御された炉内で環状に曲げ加工する。この� ��うにバルブ曲げ工程ではガラス管が加熱処� ��されるためアルカリ成分が溶出し易い。

 その後、排気工程において、未封止の排� ��管32を介して、バルブ20内部から不純ガスを 排気し、バルブ20内を真空に近い状態にした� ��ちアルゴンガスを入れる。さらに、アマル� ��ム封入工程において、排気管32からバルブ� �にアマルガム粒21を投入する。

 [評価方法]
 蛍光ランプ用ガラス管の評価は、以下のよ� ��な方法で行った。

 <被膜の膜厚>
 被膜の膜厚は、アメリカングラスリサーチ� ��製のホットエンドコーティングメーター(HOT  END COATING MEASUREMENT SYSTEM:HECM-S)を用いて測� �した。

 図7は、被膜の膜厚の測定方法を説明する ための図である。サンプルとして20cmにカッ� �したガラス管を用意し、図7(a)に示すように� ��そのガラス管の両端部付近及び中央部付近� ��3箇所それぞれにおいて、図7(b)に示すよう� �、周方向に等間隔を空けて(回転角約90°とな るように間隔を空けて)4点で測定し(合計12点) 、それら12点の測定値の平均をもって膜厚と� ��た。なお、各点への光の入射角度は45°とし た。

 ホットエンドコーティングメーターでは� ��膜厚が独自の単位であるctu(coating thickness u nits)によって表され、1ctuはSI単位で0.2~0.3nmで� ��る。本願では1ctu=0.25nmとして換算している� �

 <ガラス強度>
 まず、実験には、外径が4mm、内径が3mmであ� ��て、外周面に被膜が形成されたストレート� ��ガラス管を用いた。被膜は、ジメチルジク� ��ロスズの粉末を120℃で1分間加熱し、発生し た蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中の ガラス管に吹きつけることによって、酸化ス ズで構成される膜厚100nmのものを形成した。

 次に、被膜形成済みのガラス管を内径20mm の石英管の中に入れ、当該石英管を500℃の環 境下で5分間20rpmの回転速度で回転させ、ガラ ス管と石英管とを擦れ合わせることによって ガラス管の表面を加傷した。

 その後、オートグラフAG-IS(島津社製)を用 いて、加傷後のガラス管の曲げ強度を測定し た。曲げ強度の測定は、ガラス管を左右スパ ン40mmで固定し、当該ガラス管の中央部に荷� �速度1mm/minで荷重を負荷して、ガラス管が破� ��される時の値を得て行った。

 そして、加傷により曲げ強度が30%以上低� ��した場合は、ガラス強度が不十分であると� ��て「×」と評価し、30%未満しか低下しなか� �た場合は、ガラス強度が十分であるとして� �△」(曲げ強度が15%以上30%未満低下した場合) 、又は、「○」(曲げ強度が0%以上15%未満低下 した場合)と評価した。なお、曲げ強度が30%� �上低下した場合にガラス強度が不十分であ� �とする理由は、曲げ強度が30%以上低下する� �うなガラス管を用いて蛍光ランプを製造す� �と、工程での歩留まりが著しく低下するた� �である。

 <白濁>
 白濁の評価は目視により行い、白濁が目視� ��れなかった場合は「○」、白濁が目視され� ��場合は「×」と評価した。

 <軟化点温度および作業点温度>
 ガラスの軟化点温度および作業点温度を測� ��するために、次のような手順でサンプルを� ��製した。まず、ガラス原料を調合して得た� ��料混合物を白金るつぼに移し、その白金る� ��ぼを1500℃の電気炉内に3時間かけて溶融し� �ラス化させる。溶融後、金型に流し込み、� �が十分にとれる程度に12時間かけて徐々に冷 却(アニール)する。成型されたガラスの塊を� ��削機などを用いて、以下に説明する各測定� ��適したサンプル形状に成型加工して、それ� ��れの測定を実施した。

 軟化点温度は、ガラスの粘度が10 ^7.65 dPa・sになる温度であり、当該温度以上にな� �ばガラスは流動性を得る。軟化点温度は、� �光ランプ用としては650℃~720℃の範囲内であ� ��ことが好ましく、670~700℃の範囲内であるこ とがより好ましい。軟化点温度が650℃よりも 低いと、蛍光体の焼付け工程において、蛍光 体懸濁液のバインダーを揮発させるため加熱 した際にバルブがその熱で変形してしまう。 一方、軟化点温度が720℃よりも高いと、封止 加工する際にガラス管を高温にしなければな らず、溶融炉の燃焼能力を上げなければなら ない。

 作業点温度は、ガラスの粘度が10 ⁴ dPa・sになる温度であり。当該温度以下でガ� �スは加工される。作業点温度は、蛍光ラン� �用としては、960℃~1050℃の範囲内であること が好ましく、960~1000℃の範囲内であることが� ��り好ましい。作業温度が1000℃より低いと、 作業温度範囲が狭くなるため加工性が悪い。 一方、作業点温度が1050℃よりも高いと、ガ� �スが溶融する温度が高くなり過ぎるため加� �性が悪くなり、また溶融工程のコストも高� �なる。

 <アルカリ溶出量>
 アルカリ溶出量を測定する方法としては、� ��般に、JISに基づく化学分析用ガラス器具の� ��験方法(日本工業規格JIS R 3502)が挙げられ� �。この方法を簡単に説明すると、まず、乳� �などを用いてガラス試料を粉末状(粒径250~420 μm)に粉砕しガラス粉砕物を得て、次に、そ� �ガラス粉砕物をエチルアルコールで洗浄し� �ガラス粉砕物からガラス微粉末を取り除き� �次に、洗浄後のガラス粉砕物を沸騰水浴中� �60分間加熱して当該ガラス粉砕物からアルカ リ成分を溶出させてアルカリ溶出液を得る。 その後、そのアルカリ溶出液を硫酸で中和滴 定し、得られた滴定値からアルカリ溶出量を 換算する。

 このようなJISに基づく試験方法は、エチ� ��アルコールによる洗浄が不十分であると、� ��ラス粉砕物中にガラス微粉末が残留するた� ��、当該ガラス微粉末の存在により蒸留水中� ��ガラスの総表面積が大幅に増大して、正確� ��アルカリ溶出量が測定できない問題がある� ��また、ガラス試料を粉末状に粉砕する、洗� ��によりガラス微粉末を取り除く、中和滴定� ��たりする等といった煩雑な作業が必要であ� ��。そのため、より高精度かつ簡便なアルカ� ��溶出量の測定方法が望まれている。

 そこで、発明者らは、JISに基づく試験方� ��よりも高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の� ��定方法を新たに確立した。本発明に係る測� ��方法は、ブロック状のガラス試料を蒸留水� ��に浸漬させてガラス試料から蒸留水中にア� ��カリ成分を溶出させ、得られたアルカリ溶� ��液の導電率を測定して、その測定値からア� ��カリ溶出量を換算するものである。

 図8は、本発明に係るアルカリ溶出量の測 定方法を説明するための図である。図8を用� �て本発明に係る測定方法の具体的な手順を� �明する。

 まず、ガラス試料をブロック状にカット� ��、温度を75~85℃、湿度を85~95%に保った恒温� �湿槽内で45~50時間放置して含湿処理する。な お、測定精度を上げるためには、含浸処理に おける温度、湿度及び放置時間を前記各範囲 の中心付近の値である80℃、90%、48時間にす� �ことがより好ましい。

 次に、図8に示すように、水槽1内に70~80℃ の蒸留水2を100ml溜めて、当該蒸留水2中に含� �処理を終えたガラス試料3を1時間浸漬させる 。本発明に係る測定方法では、70~80℃という� ��較的低温度の蒸留水2中でアルカリ成分を溶 出させるため、沸騰させた蒸留水中でアルカ リ成分を強制的に溶出させるJISに基づく試験 方法よりも、より実際のガラスの使用形態に 即したアルカリ溶出量を測定することができ る。

 ガラス試料3は、表面積の総和が4500~5500mm ² の範囲内に収まるように、好ましくは約5000mm ² になるように調整し浸漬させる。例えば、約 15×15×2.5mmの直方体形状にカットしたガラス� �料3を8個浸漬させる。

 その後、蒸留水2からガラス試料3を取り� �きアルカリ溶出液を得る。そして、当該ア� �カリ溶出液を25℃に安定させ、市販のハンデ ィタイプのセンサー式液体浸漬形導電率測定 機4(商品名:ツインコンド B-173)を用いて導電� ��を測定する。

 図9は、JISに基づく試験方法により測定し たアルカリ溶出量と、本発明に係る試験方法 により測定した導電率との相関関係を示すグ ラフである。前記アルカリ溶出量と導電率と は、図9に示すような相関関係にある。蛍光� �のバルブには、アルカリ溶出量が270μg/g以下 のガラスが適していると考えられているが、 図9から分かるように、270μg/gのアルカリ溶出 量に対応する導電率は57μS/cmである。したが� ��て、導電率が57μS/cm以下のガラスがバルブ� �のガラスとして適しているといえる。

 すなわち、導電率はガラスのアルカリ溶� ��量を間接的に示す数値であり、蛍光ランプ� ��として好適なガラスであるためには、25℃� �おいて57μS/cm以下であることが好ましいとい える。導電率が57μ/cmより高いと、アマルガ� �の生成に起因する種々の問題が顕著になる� �

 上記測定方法は、ブロック状のガラス試� ��を用いるため、蒸留水に浸漬させるガラス� ��表面積の総和を制御し易い。したがって、J ISによる試験方法よりも高い精度でアルカリ� ��出量を測定することができる。また、本発� ��に係る測定方法は導電率によってアルカリ� ��出量を測定するため、アルカリ溶出量が多� ��なっても測定精度が落ちるようなことはな� ��。

 また、上記測定方法は、カットしたブロ� ��ク状のガラス試料を蒸留水に浸漬させるた� ��、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、ガラ� ��粉砕物を洗浄したりする作業が不要である� ��また、アルカリ溶出液の導電率の測定は、� ��電率測定機4の電極を当該アルカリ溶出液に 漬けるだけの簡単な操作で行うことができ、 煩雑な中和滴定作業が不要である。したがっ て、JISに基づく測定方法よりも操作が簡易で ある。

 <失透性>
 溶融しガラス化させた際にガラスに結晶が� ��じ失透するかどうかを目視で確認し、「○� ��失透しない、「×」失透するとの評価を行� �た。

 <正方晶系の結晶の比率>
 まず、実験には、外径が4mm、内径が3mmであ� ��て、外周面に被膜が形成されたストレート� ��ガラス管を用いた。被膜は、ジメチルジク� ��ロスズの粉末を120℃で1分間加熱し、発生し た蒸気をドラフトチャンバー内で管引き中の ガラス管に吹きつけて、膜厚が100nmとなるよ� ��に形成した。

 次に、ガラス管に形成されたままの状態� ��被膜をX線回折装置で観察し、その被膜を構 成する酸化物の結晶構造を確認した。

 [変形例]
 以上、本発明に係る蛍光ランプ及び蛍光ラ� ��プ用ガラス管を実施の形態に基づいて具体� ��に説明してきたが、本発明に係る蛍光ラン� ��用ガラス管、蛍光ランプおよび照明装置は� ��記の実施の形態に限定されない。

 本発明に係る蛍光ランプ用ガラス管は、� ��ルブを作製する用途以外に、フレア、排気� ��など、加工時に加熱処理しかつ薄肉化の要� ��があるものを作製する用途に適している。� ��た、管本体を構成するガラスは、軟質ガラ� ��であっても硬質ガラスであっても良いが、� ��ラス強度の低い軟質ガラスの場合は特に本� ��明の構成が有効である。

 本発明に係る蛍光ランプは上記の実施の� ��態に限定されず、直管型蛍光ランプ、環状� ��蛍光ランプ、冷陰極蛍光ランプ、二重環状� ��蛍光ランプ、スクエア型蛍光ランプ、二重� ��クエア型蛍光ランプ、ツイン蛍光ランプな� ��蛍光ランプ全般に広く利用できる。

 本発明に係る照明装置は上記の実施の形� ��に限定されない。例えば、室内用照明装置� ��屋外用照明装置、卓上用照明、携帯用照明� ��表示用光源、液晶画面のバックライトおよ� ��画像読取用照明等の照明装置に広く利用で� ��る。