JP4625115B2

JP4625115B2 - ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプ及び照明装置

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Publication number: JP4625115B2
Application number: JP2008176544A
Authority: JP
Inventors: 淳子戸田; 泰郎仁熊; 雅信伊藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: TW200927694A; CN101616877A; JP4724252B2; JP2010280561A; CN101616877B; JP2009137825A; US20100041540A1

Description

本発明は、ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプ及び照明装置に関する。

一般に、ガラスバルブやフレアステムなどのランプ用ガラス部品には、当該ガラス部品に電流が流れて照明装置の回路がショートしたり当該ガラス部品が異常発熱により溶けたりすることがないように、電気絶縁性の高いガラスが用いられる。
電気絶縁性の高いガラスとして、従来はＰｂＯ（酸化鉛）を多量に含有するいわゆる鉛ガラスが多用されていた。ところが、鉛ガラスは、有害物質である鉛成分を含有していることから近年公的規制の対象となったため、鉛ガラスと同程度の電気絶縁性を有するガラスとして、電気絶縁性を高める機能を有するＳｒＯ（酸化ストロンチウム）を多量に添加したガラスが数多く提案されている（特許文献１）。さらに、ＳｒＯを多量に添加すると結晶が生じてガラスが失透することが分かってきたため、ガラスの失透を抑えるためにＳｒＯの含有率を２．５ｗｔ％以下にしたガラスも提案されている（特許文献２）。
特開平６−２０６７３７号公報特開２００５−２１３１２９号公報

しかしながら、発明者が特許文献２のガラスを作製し実験調査したところ、特許文献２のガラスは照明用途に必要な諸特性を満足していないことが分かった。特に、失透性についてさらに改善する必要があることが分かった。
本発明は、上記の課題に鑑み、鉛成分を含有せず、照明用途に適した電気絶縁性を有し、かつ、失透がより起こりにくいランプ用ガラス組成物を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、そのようなガラス組成物を用いたランプ用ガラス部品、ランプ及び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、本発明に係るランプ用ガラス組成物は、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：６５〜７５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜５ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：５〜１２ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：３〜７ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：１２〜１８ｗｔ％、ＭｇＯ：３．３〜７ｗｔ％、ＣａＯ：４．１〜７ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜０．９ｗｔ％、ＢａＯ：７．１〜１２ｗｔ％を含有し、実質的にＰｂＯを含有しないことを特徴とする。なお、実質的にＰｂＯを含有しないとは、ＰｂＯを全く含有しない場合のみならず、不純物レベルでＰｂＯを含有する場合も含める意味である。

また、本発明に係るガラス組成物の一態様では、酸化物換算で、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜３ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：１〜３ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：７〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：３〜６ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：１３〜１７ｗｔ％、ＭｇＯ：３．３〜６ｗｔ％、ＣａＯ：４．１〜６ｗｔ％、ＢａＯ：７．１〜１０ｗｔ％を含有することを特徴とする。
なお、本願で記載した数値範囲は下限値及び上限値を含む。例えば、数値範囲が６５〜７５ｗｔ％である場合は、その数値範囲に６５ｗｔ％と７５ｗｔ％とが含まれる。

ＳｉＯ_２は、ガラスの網目構造を形成する主成分であって、その含有率は６５〜７５ｗｔ％の範囲内である。ＳｉＯ_２の含有率が６５ｗｔ％より低いと、ガラスの耐水性が悪くなり、当該含有率が７５ｗｔ％より高いと、ガラスの高温時の粘度が高くなって当該ガラスの加工性が著しく低下する。
Ａｌ_２Ｏ_３は、添加するとアルカリ溶出を抑制する成分であり、かつ、ガラスの網目構造を形成する成分であるため添加すると加工性が低下する成分でもある。その含有率は１〜５ｗｔ％の範囲内である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有率が１ｗｔ％よりも低いと、アルカリ溶出を抑制する効果が十分に発揮されず、当該含有率が５ｗｔ％より高いと、ガラスに脈理不良を生じたり、ガラスの高温時の粘度が高くなって当該ガラスの加工性が低下したりする。ガラスバルブ用のガラスとしては、１〜３ｗｔ％の範囲内が好ましい。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏはアルカリ金属酸化物であって、ガラス中のＳｉＯ_２の結合を切断して、当該ガラスの粘度を下げる成分である。また、膨張係数にも大きく影響する成分でもある。それぞれは多く添加するとアルカリ溶出量が多くなる傾向にあるが、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏが共存するもとでは、混合アルカリ効果と呼ばれる現象により、アルカリ溶出量が少なくなる。

Ｎａ_２Ｏは、ガラスの粘度を下げる効果が他の原料よりも大きく、かつ安価であるため、ガラスの加工性向上に有用である。Ｎａ_２Ｏの含有率は、５〜１２ｗｔ％の範囲内である。Ｎａ_２Ｏの含有率が５ｗｔ％よりも低いと、ガラスの粘度が高くなって加工性が低下する。一方、Ｎａ_２Ｏの含有率が１２ｗｔ％よりも高いと、ガラスの耐水性が悪くなり、アルカリ溶出量が多くなる。ガラスバルブ用のガラスとしては、７〜１０ｗｔ％の範囲内が好ましい。

Ｋ_２Ｏの含有率は、３〜７ｗｔ％の範囲内である。Ｋ_２Ｏの含有率が３ｗｔ％よりも低いと、前記混合アルカリ効果が得られずにアルカリ溶出量が多くなり、７ｗｔ％よりも高いと、ガラスの耐水性が悪くなり、アルカリ溶出量が多くなる。ガラスバルブ用のガラスとしては、３〜６ｗｔ％の範囲内が好ましい。
Ｌｉ_２Ｏの含有率は、０．５〜５ｗｔ％の範囲内である。Ｌｉ_２Ｏの含有率が０．５ｗｔ％よりも低いと、前記混合アルカリ効果が得られずにアルカリ溶出量が多くなり、５ｗｔ％よりも高いと、ガラスの耐水性が悪くなり、アルカリ溶出量が多くなるだけでなく、比較的高価な原料であることからコストが嵩む。ガラスバルブ用のガラスとしては、１〜３ｗｔ％の範囲内が好ましい。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏの総和は１２〜１８ｗｔ％の範囲内である。この範囲であると、加工性が確保される。１２ｗｔ％よりも低いと、ガラスの粘度が高くなって加工性が低下する。一方、１８ｗｔ％よりも高いと、ガラスの耐水性が悪くなり、アルカリ溶出量が多くなる。ガラスバルブ用のガラスとしては、１３〜１７ｗｔ％の範囲内が好ましい。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯはアルカリ土類金属酸化物であって、ガラスの電気絶縁性に影響を与える。その影響とは、第１に、アルカリ土類金属は原子半径が大きくなるほど物理的障害となり易く、電気伝導度を抑える。つまり、この観点からは、最も原子半径の大きいＢａが最も電気伝導度を抑える。第２に、アルカリ土類金属は原子半径が大きいほどその周辺のＳｉＯ_２骨格を切断・変形させ易く、それがアルカリ金属の通り道となるため電気伝導度は高まる。つまり、この観点からは、最も原子半径が大きいＢａが最も電気伝導度を高める。

ＭｇＯ及びＣａＯは、ガラスの電気絶縁性に影響を与える他に、ガラス中のＳｉＯ_２の結合を切断して当該ガラスの粘度を下げると共に、ガラスの耐水性を向上させる成分である。また、ＭｇＯ及びＣａＯは、ガラスの化学的耐久性や、失透性などの特性にも影響を及ぼす。それらの含有率は、ＭｇＯは２．１〜７ｗｔ％、ＣａＯは２〜７ｗｔ％の範囲内である。ＭｇＯの含有率が２．１ｗｔ％より低い場合や、ＣａＯの含有率が２ｗｔ％よりも低い場合は、それぞれガラスの化学的耐久性が悪くなる。一方、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率が７ｗｔ％よりも高いと、それぞれガラスの温度に対する粘度変化が激しくなり過ぎて加工時にガラスが早く冷め易くなるため、ガラスの加工性が低下し、ランプ製造の歩留まりが低下する。ガラスバルブ用のガラスとしては、それぞれ３〜６ｗｔ％の範囲内が好ましい。

ＳｒＯの含有率は、０〜０．９ｗｔ％の範囲内である。ＳｒＯの含有率が０．９ｗｔ％をよりも高いと、ガラス溶融時の失透性傾向が強まるためランプ用として適さない。なお、失透傾向が強まるためＳｒＯは極力添加しないほうが好ましい。
ＢａＯの含有率は、７．１〜１２ｗｔ％の範囲内である。上述したようにＢａＯはＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯとともにガラスの電気絶縁性に影響を与えるものであるが、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｒＯの含有率をガラスの化学的耐久性や失透性などの影響を鑑み一定以下に抑えており、これらの含有率との関係でＢａＯの含有率が７．１ｗｔ％よりも低いと、ガラスの電気絶縁性の確保が難しくなる。一方、その含有率が１２ｗｔ％よりも高いとガラス溶融時の失透性傾向が強まるためランプ用として適さない。ガラスバルブ用のガラスとしては、７．１〜１０ｗｔ％の範囲内が好ましい。

なお、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏはガラスの電気伝導度を高くする傾向にあり、それとは逆にＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯはガラスの電気絶縁性を確保することができ、それぞれの含有率の最適化により、所望とする電気絶縁性を得ることができる。
なお、ガラスに紫外線吸収機能を付加するために、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯやＳｎＯ_２などの紫外線吸収剤を、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明に係るガラス組成物の特性は損なわれない。また、清澄剤として、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳＯ_３、Ｃ、ＦやＣｌなどを、それぞれ１ｗｔ％を上限として加えても本発明に係るガラス組成物の特性は損なわれない。また、Ｆｅ_２Ｏ_３などに代表される不純物が０．５ｗｔ％まで混入しても本発明に係るガラス組成物の特性は損なわれない。

本発明に係るガラス組成物の一態様では、重量比で、０．７６≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦１．１９、の関係を満たすことを特徴とする。
アルカリ土類金属酸化物は前述したようにガラス中のＳｉＯ_２の結合を切断するが、このことでガラスの網目が広がることになる。これは移動度の高いアルカリ金属、特にナトリウムの移動する経路が広く確保されることにつながる。しかしながら、アルカリ土類金属として、ナトリウムと原子半径がほぼ等しいマグネシウムや、ナトリウムよりは原子半径が大きいがアルカリ土類金属の中では比較的原子半径の小さいカルシウムが添加された場合の網目構造の広がりは、それらよりも原子半径の大きいバリウムやストロンチウムが添加される場合の広がりと比べて小さい。そのため、アルカリ土類金属酸化物として、ＭｇＯやＣａＯの重量比が大きいほどガラスのアルカリ溶出を抑えることができるといえる。

一方、アルカリ土類金属は原子半径が大きいほど物理的障害となり易く電気伝導度を抑える。つまり、電気伝導度を抑える効果は、原子半径の大きいＳｒＯやＢａＯの方が大きいので、ＳｒＯとＢａＯの重量比が大きいほどアルカリ溶出を抑えることができるともいえる。
これらのバランスでアルカリ溶出の優れた範囲が決まることになる。そして、発明者は、０．７６≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦１．１９の範囲で十分な効果があることを見出した。

本発明に係るガラス組成物の一態様では、酸化物換算で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が１５．８ｗｔ％未満、かつ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの総和が１５．６ｗｔ％未満であって、重量比で、０．７６＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、の関係を満たすことを特徴とする。
アルカリ金属酸化物すなわちＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が多いと作業点温度が低下する傾向にある。アルカリ金属酸化物の総和が１５．８ｗｔ％以上の参考例４，５は作業点温度が１０００℃を下回った。

また、アルカリ金属酸化物の総和が１５．８ｗｔ％未満の場合でも、アルカリ土類金属酸化物の総量が多いと作業点温度が低下する傾向にある。アルカリ金属酸化物の総和が１５．８ｗｔ％未満であるがアルカリ土類金属酸化物の総和が１５．６以上の実施例１，２および参考例７，８は作業点温度が１０００℃を下回った。
さらに、アルカリ土類金属酸化物の中でも原子半径の大きいＳｒＯとＢａＯの重量比が大きいものは作業点温度が低下する傾向にある。重量比で、０．７６≧（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）の関係を満たす参考例６，９は作業点温度が１０００℃を下回った。

一方、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が１５．８ｗｔ％未満、かつ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの総和が１５．６ｗｔ％未満であって、０．７６＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、の関係を満たす参考例１〜３は、作業点温度が加工に適した１０００〜１０５０℃の範囲内に収まる。
本発明に係るガラス組成物の一態様では、軟化点温度が６５０〜７２０℃の範囲にあることを特徴とする。

本発明に係るガラス組成物の一態様では、３０〜３８０℃の膨張係数が９０〜１００×１０^−７Ｋ^−１であることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物で形成されたことを特徴とする。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を備えることを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、上記ランプを備えることを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、ＳｒＯの含有率が低く抑えられているためガラスが失透しにくい。また、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＢａＯが所定の含有率であるため照明用途に適した電気絶縁性が確保されている。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ランプ用ガラス組成物で形成されているため、ガラスが失透しにくいことから歩留まり良く製造でき、また、電気絶縁性が確保されていることからランプ用として好適である。

本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を備えているため、歩留まり良く製造できることから安価であり、光束維持率も良い。
本発明に係る照明装置は、上記ランプを備えているため、従来の照明装置よりも安価であり、また従来のランプと同程度の光束維持率を有する。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
［ガラス組成物］
まず、本実施の形態に係るガラス組成物について説明する。図１は、本実施の形態に係るガラス組成物の組成及び特性を示す図である。本実施の形態に係るガラス組成物は、図１に示す実施例１，２および参考例１〜９の組成を有する。

＜ガラス組成物の特性＞
各ガラス組成物の特性（アルカリ溶出量、膨張係数、軟化点温度、作業点温度、及び、失透性）は、それぞれ以下のような方法で評価した。
１．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、一般に、ＪＩＳに基づく化学分析用ガラス器具の試験方法（日本工業規格ＪＩＳＲ３５０２）が挙げられる。この方法を簡単に説明すると、まず、乳鉢などを用いてガラス試料を粉末状（粒径２５０〜４２０μｍ）に粉砕しガラス粉砕物を得て、次に、そのガラス粉砕物をエチルアルコールで洗浄して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で６０分間加熱して当該ガラス粉砕物からアルカリ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、エチルアルコールによる洗浄が不十分であると、ガラス粉砕物中にガラス微粉末が残留するため、当該ガラス微粉末の存在により蒸留水中のガラスの総表面積が大幅に増大して、正確な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、洗浄によりガラス微粉末を取り除く、中和滴定したりする等といった煩雑な作業が必要である。そのため、より高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法が望まれている。

そこで、発明者らは、ＪＩＳに基づく試験方法よりも高精度かつ簡便なアルカリ溶出量の測定方法を新たに確立した。本発明に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を蒸留水中に浸漬させてガラス試料から蒸留水中にアルカリを溶出させ、得られたアルカリ溶出液の導電率を測定して、その測定値からアルカリ溶出量を換算するものである。
図２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２を用いて本発明に係る測定方法の具体的な手順を説明する。

まず、ガラス試料をブロック状にカットし、温度を７５〜８５℃、湿度を８５〜９５％に保った恒温恒湿槽内で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時間にすることがより好ましい。
次に、図２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中に含湿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℃という比較的低温度の蒸留水２中でアルカリを溶出させるため、沸騰させた蒸留水中でアルカリ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４５００〜５５００ｍｍ²の範囲内に収まるように、
好ましくは約５０００ｍｍ²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試料３を８個浸漬させる。
その後、蒸留水２からガラス試料３を取り除きアルカリ溶出液を得る。そして、当該アルカリ溶出液を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）を用いて導電率を測定する。

図３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３に示すような相関関係にある。蛍光灯のガラスバルブには、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３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。したがって、導電率が５７μＳ／ｃｍ以下のガラスがガラスバルブ用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出量を間接的に示す数値であり、ランプ用として好適なガラスであるためには、２５℃において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、アマルガムの生成に起因する種々の問題が顕著になる。
本発明に係る測定方法は、ブロック状のガラス試料を用いるため、蒸留水に浸漬させるガラスの表面積の総和を制御し易い。したがって、ＪＩＳによる試験方法よりも高い精度でアルカリ溶出量を測定することができる。また、本発明に係る測定方法は導電率によってアルカリ溶出量を測定するため、アルカリ溶出量が多くなっても測定精度が落ちるようなことはない。

また、本発明に係る測定方法は、カットしたブロック状のガラス試料を蒸留水に浸漬させるため、ガラス試料を粉末状に粉砕したり、ガラス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、導電率測定機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。

２．膨張係数、軟化点温度及び作業点温度
膨張係数、軟化点温度及び作業点温度の測定は、次のような手順で作製したサンプルを用いて測定した。まず、ガラス原料としての化学試薬を所定の組成となるよう調合する。次に、調合物１００ｇを白金るつぼに入れ電気炉で１５００℃、３時間加熱し溶融させる。その後、ガラス化した溶融ガラスを金型に流し込んで成形し、さらに１２時間かけて徐々に冷却（アニール）して歪をとる。このようにして得られたガラス塊を切削機等で所定の形状に加工しサンプルとして用いた。

膨張係数は、熱機械分析装置（株式会社リガク製ＴＡＳ３００ＴＭＡ８１４０Ｃ）を用いて測定した。測定用サンプルとして、ガラスを直径５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状に加工し、当該サンプルの平均線膨張係数を、圧縮荷重法により３０〜３８０℃の温度範囲で測定した。
ガラスバルブにリード線を気密封着するためには、ガラスバルブとリード線の熱膨張係数が近似していることが好ましい。リード線の封止部分（外部リード線）に用いられるジュメット線は熱膨張係数が９４×１０^−７Ｋ^−１であるため、ガラスの膨張係数は９０〜１００×１０^−７Ｋ^−１の範囲であることが好ましい。

軟化点温度は、ガラスの粘度が１０^７．６５ｄＰａ・ｓになる温度であり、当該粘度でガラスは流動性を得る。軟化点温度は、ガラスバルブ用として６５０℃〜７２０℃の範囲内であることが好ましい。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ガラス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をより高温に加熱する必要が生じるため、燃焼能力の高い加工設備が必要となる。

作業点温度は、ガラスの粘度が１０^４ｄＰａ・ｓになる温度であり。当該温度以下でガラスを加工する。作業点温度は、ガラスバルブ用として１０００℃〜１０５０℃の範囲内であることが好ましい。作業温度が１０００℃より低いと、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）が狭くなるため加工性が悪くなる。一方、作業点温度が１０５０℃よりも高いと、ガラスが溶融する温度が高くなり過ぎるため加工性が悪くなり、また溶融工程のコストも高くなる。

３．失透性
溶融しガラス化させた際にガラスに結晶が生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った。
＜数値範囲の臨界的意義＞
本発明に係るガラス組成物は、図１における実施例１，２および参考例１〜９に示す組成に限定されないが、ランプ用としての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：６５〜７５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜５ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：５〜１２ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：３〜７ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：１２〜１８ｗｔ％、ＭｇＯ：２．１〜７ｗｔ％、ＣａＯ：２〜７ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜０．９ｗｔ％、ＢａＯ：７．１〜１２ｗｔ％を含有し、実質的にＰｂＯを含有しないことが好ましい。また、重量比で、０．７６≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦１．１９、の関係を満たすことがより好ましい。さらに、酸化物換算で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が１５．８ｗｔ％未満、かつ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの総和が１５．６ｗｔ％未満であって、重量比で、０．７６＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、の関係を満たすことがより好ましい。それらの理由を比較例と対比しながら以下に説明する。

図４は、比較例に係るガラス組成物の組成及び特性を示す図である。なお、比較例に係るガラス組成物の特性は、実施例および参考例に係るガラス組成物と同様の方法により測定した。
実施例１，２および参考例１〜９と比較例１とを比較すると、失透が抑えられるＳｒＯの含有率が分かる。ＳｒＯの含有率がいずれも０．９ｗｔ％以下である実施例１，２および参考例１〜９は、失透性の評価が○である。一方、ＳｒＯの含有率が０．９ｗｔ％を超えている（１．１ｗｔ％）比較例１は、失透性の評価が×である。このことから、失透を防止するためには、ＳｒＯの含有率を０．９ｗｔ％以下に限定しなければならないことが分かる。

実施例１，２および参考例１〜９と比較例２とを比較すると、照明用途に適した電気絶縁性を得るために必要な組成範囲が分かる。本発明に係るガラス組成物の組成範囲を満たさない比較例２は導電率が９７μＳ／ｃｍと高く、したがってアルカリ溶出量が多いことから、ガラス中でアルカリ金属イオンが移動しやすい電気絶縁性の低いガラスであることが分かる。このことから、本発明に係る組成範囲を満たさなければ、照明用途に適した電気絶縁性を得られないことが分かる。

実施例１および参考例１〜８と実施例２および参考例９とを比較すると、アルカリ土類金属酸化物の重量比がアルカリ溶出に及ぼす影響が分かる。重量比で、０．７６≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦１．１９、の関係を満たす実施例１および参考例１〜８は、導電率が５７μＳ／ｃｍ以下でありアルカリ溶出量が少ない。一方、前記重量比が１．１９を超える実施例２及び０．７６未満の参考例９は、いずれもアルカリ溶出量が５７μＳ／ｃｍよりも多い。このことから、アルカリ溶出量の少ないガラスを得るためには、前記重量比を０．７６〜１．１９の範囲内に収める必要があることが分かる。

参考例１〜３と実施例１，２および参考例４〜９とを比較すると、ＭｇＯ及びＣａＯ、並びに、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量が作業点温度に及ぼす影響が分かる。酸化物換算で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が１５．８ｗｔ％未満、かつ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの総和が１５．６ｗｔ％未満であって、重量比で、０．７６＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、の関係を満たす参考例１〜３は、作業点温度が１０００〜１０５０℃の範囲内であり加工性が良いことが分かる。一方、前記条件を満たさない実施例１，２および参考例４〜９は、作業点温度が１０００℃未満であり加工性がそれほど良くないことが分かる。

［ランプ及びランプ用ガラス部品］
次に、本実施の形態に係るランプ及びランプ用ガラス部品について説明する。
＜第１の実施形態＞
図５は、第１の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５に示すように、第１の実施形態に係るランプ１０は、環状型蛍光ランプ（ＦＣＬ３０ＥＣＷ／２８）であって、環状のガラスバルブ２０と、当該ガラスバルブ２０の両端部に封着されたステム３０，３０’と、それら両端部に跨って取り付けられた口金４０とを備える。

ガラスバルブ２０は、本実施の形態に係るランプ用ガラス部品の一例であって、本発明に係るガラス組成物で形成されている。当該ガラスバルブ２０には、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２１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６は、ガラスバルブに封着前のステムを説明するための図であって、図６（ａ）はステムを構成する各部材を示す図、図６（ｂ）はステムを示す断面図である。ステム３０は、図６（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’を組み立てたものであって、図６（ｂ）に示すように、電極３１と、当該電極３１が封着されたフレア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。

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（ガラスバルブ２０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。
フレア３２は、本実施の形態に係るランプ用ガラス部品の一例であって、本発明に係るガラス組成物で形成されている。当該フレア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’を加工して形成され、当該フレア管３２’のストレート部３７’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フレア３２のマウント部３７ａが形成される。フレア管３２’のストレート部３７’の残りの部分は、溶融・変形しないままフレア３２の筒状部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、その一部がガラスバルブ２０の端部に溶融接合される。なお、フレア３２のガラス組成は、ガラスバルブ２０や排気管３３のガラスと混ざり合わない筒状部３７ｂで特定できる。

排気管３３は、本実施の形態に係るランプ用ガラス部品の一例であり、本発明に係るガラス組成物で形成されている。当該排気管３３は、ガラス細管３３’を加工したものであって、ガスを排気しガラスバルブ２０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２１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。

口金４０は、ガラスバルブ２０の端部が収容される本体部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。
以上のような第１の実施形態に係るランプ１０は、加工性のよいガラスでガラスバルブ２０、フレア３２及び排気管３３が形成されているため製造歩留まりがよい。また、３０〜３８０℃の膨張係数が９０〜１００×１０^−７Ｋ^−１であるガラスでフレア３２が形成されているため、ステム３０にクラックが生じにくくランプ寿命が長い。

図７は、環状型蛍光ランプの光束維持率を示す図である。ランプ１０と同じ構造の環状型蛍光ランプを、図１に示す参考例１，２，４〜６および実施例１のガラス、図４に示す比較例１〜２のガラス、及び、比較例３のガラスとしての環状型蛍光ランプに従来から用いられている軟質ガラスを用いて作製し、各環状型蛍光ランプの光束維持率を評価した。
評価では、まず、各環状型蛍光ランプについてランプ点灯試験を行い一定時間毎の光束を測定し、その測定結果から１０００時間後および３０００時間後の光束維持率を、ランプ点灯時間１００時間の光束を１００％として算出した。なお、失透する比較例１のガラスについては、清浄な管ガラスが作製できないため環状型蛍光ランプを作製することができず、光束維持率の評価はできなかった。

図７に示す結果から、導電率の低いガラスで作製した環状型蛍光ランプは光束維持率が高いことが分かる。また、実施例および参考例のガラスを用いて作製した環状型蛍光ランプは、従来の軟質ガラス（比較例３）で作製した環状型蛍光ランプ以上の光束維持率を発揮していることが分かる。
＜第２の実施形態に係るランプ＞
図８は、第２の実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す一部破断平面図である。図８に示すように、第２の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ６０は、略円形横断面で直管状をしたガラスバルブ６１を有する。

ガラスバルブ６１は、ランプ用ガラス部品の一例であって、本発明に係るガラス組成物で形成されている。なお、ガラスバルブ６１のサイズは、長さ７２０ｍｍ、外径４．０ｍｍ、内径３．０ｍｍである。
ガラスバルブ６１の端部には、ビードガラス６２を介してリード線６３が封着されている。このリード線６３は、例えば、タングステンからなる内部リード線と、ニッケルからなる外部リード線とからなる継線であり、内部リード線の先端部には冷陰極型の電極６４が固着されている。

ビードガラス６２とガラスバルブ６１とは例えば融着されており、ビードガラス６２とリード線６３とは例えばフリットガラスによって固着されているため、ガラスバルブ６１の内部が気密状態に保たれている。なお、電極６４とリード線６３とは、例えば、レーザ溶接等を利用して固着されている。
電極６４は、有底筒状をしたいわゆるホロー型電極である。ホロー型の電極を採用することで、ランプ点灯時の放電によって生じる電極におけるスパッタリングを抑えている。

ガラスバルブ６１の内部には、水銀が、ガラスバルブ６１の容積に対して所定の比率、例えば、０．６ｍｇ／ｃｃで封入され、また、アルゴン、ネオン等の希ガスが所定の封入圧、例えば、６０Ｔｏｒｒで封入されている。希ガスは、アルゴンとネオンの混合ガス
が用いられ、これらの比率は、Ａｒが５％、Ｎｅが９５％である。
ガラスバルブ６１の内面には、保護層６５が形成されており、さらに、この保護層６５の表面（ガラスバルブの内面と反対側）に蛍光体層６６が形成されている。保護層６５は、例えば、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ６１内に封入されている水銀とガラスバルブ６１とが反応するのを抑制する機能を有している。ただし、ガラスバルブのアルカリ溶出が大幅に抑制されている場合、必ずしも保護層６５を形成する必要はない。

蛍光体層６６は、水銀から発せられた励起光を白色に変換する。ここでは、水銀からの光を、赤色の光に変換する赤色蛍光体粒子、青色の光に変換する青色蛍光体粒子、緑色の光に変換する緑色蛍光体粒子の３種類を含む。
これらの蛍光体粒子は、アルミナを含まない希土類のものが使用され、具体例として、赤色蛍光体粒子にはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋が、緑色蛍光体粒子にはＬａＰＯ_４：Ｔｂ^３＋が、青色蛍光体粒子には（ＳｒＣａＢａ）₁₁（ＰＯ４）₆Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋が、それぞれ使
用されている。

以上のような第２の実施形態に係る冷陰極蛍光ランプ６０は、加工性のよいガラスでガラスバルブ６１及びビードガラス６２が形成されているため製造歩留まりがよい。また、３０〜３８０℃の膨張係数が９０〜１００×１０^−７Ｋ^−１であるガラスで形成されているため、ビードガラス６２にクラック等が生じにくくランプ寿命が長い。
図９は、冷陰極蛍光ランプの光束維持率を示す図である。冷陰極蛍光ランプ６０と同じ構造の冷陰極蛍光ランプを、図１に示す参考例１，２，４〜６および実施例１のガラス、図４に示す比較例１〜２のガラス、及び、比較例４のガラスとしての冷陰極蛍光ランプに従来から用いられている硬質ガラスを用いて作製し、各冷陰極蛍光ランプの光束維持率を評価した。

評価では、まず、各冷陰極蛍光ランプについてランプ点灯試験を行い一定時間毎の光束を測定し、その測定結果から１００時間後および３０００時間後の光束維持率を、ランプ点灯時間０時間の光束を１００％として算出した。なお、失透する比較例１のガラスについては、清浄な管ガラスが作製できないため環状型蛍光ランプを作製することができず、光束維持率の評価はできなかった。

図９に示す結果から、導電率の低いガラスで作製した冷陰極蛍光ランプは光束維持率が高いことが分かる。また、実施例および参考例のガラスを用いて作製した冷陰極蛍光ランプは、従来の硬質ガラス（比較例４）で作製した冷陰極蛍光ランプと同等若しくはそれ以上の光束維持率を発揮していることが分かる。
＜変形例＞
以上、本発明に係るランプ及びランプ用ガラス部品を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係るランプ用ガラス部品およびランプは上記の実施の形態に限定されない。

例えば、本発明に係るランプ用ガラス部品は、ガラスバルブ、フレア、排気管及びビードガラスに限定されるものではなく、例えば水銀カプセルなどのランプ製造に用いるガラス製の部品全般が含まれる。なお、水銀カプセルとは、あらかじめ液体水銀をガラスカプセルに封入したものをいい、それをランプ内に設置し後に開封してランプ内に水銀を満たすものである。

また、本発明に係るランプは、環状型蛍光ランプ、冷陰極蛍光ランプ、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が含まれる。
［照明装置］
図１０は、本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る照明装置８０は、直下方式型のバックライトユニットであり、複数の冷陰極蛍光ランプ６０と、これらの冷陰極蛍光ランプ６０を収納する筐体８１と、この筐体８１の開口部を覆う前面パネル８２とを備える。

筐体８１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製であって、その内面８３に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。なお、筐体８１は、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウム等の金属材料により構成しても良い。
本実施の形態では、１４本の冷陰極蛍光ランプ６０が、その軸心が水平に延伸する状態で、筐体８１の短手方向に並列配置されている。なお、これらの冷陰極蛍光ランプ６０は、図外の駆動回路により点灯される。

筐体８１の開口部は、透光性の前面パネル８２で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。前面パネル８２は、拡散板８４、拡散シート８５およびレンズシート８６を積層してなる。
拡散板８４及び拡散シート８５は、冷陰極蛍光ランプ６０から発せられた光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート８６は、当該レンズシート８６の法線方向へ光を揃えるためのものであって、これらにより冷陰極蛍光ランプ６０から発せられた光が前面パネル８２の表面（発光面）の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。

以上、本発明に係る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、本発明に係る照明装置は上記の実施の形態に限定されない。例えば、本発明に係る照明装置は、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び画像読取用照明等のいかなる照明装置であってもよい。

本発明にかかるランプ用ガラス組成物は、照明用途に広く利用可能である。

本実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す図本願に係るアルカリ溶出量の測定方法を説明するための図ＪＩＳ規定のアルカリ溶出試験法により測定したアルカリ溶出量と、本願に係るアルカリ溶出試験法により測定した導電率との相関関係を示す図比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す図第１の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ガラスバルブに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環状型蛍光ランプの光束維持率を示す図第２の実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す一部破断平面図冷陰極蛍光ランプの光束維持率を示す図本実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図

２０，３２，３３，６１，６２ガラス部品
２０，６０ランプ
８０照明装置

Claims

酸化物換算で、
ＳｉＯ_２：６５〜７５ｗｔ％、
Ａｌ_２Ｏ_３：１〜５ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜５ｗｔ％、
Ｎａ_２Ｏ：５〜１２ｗｔ％、
Ｋ_２Ｏ：３〜７ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：１２〜１８ｗｔ％、
ＭｇＯ：３．３〜７ｗｔ％、
ＣａＯ：４．１〜７ｗｔ％、
ＳｒＯ：０〜０．９ｗｔ％、
ＢａＯ：７．１〜１２ｗｔ％を含有し、
実質的にＰｂＯを含有しないことを特徴とするランプ用ガラス組成物。
酸化物換算で、
Ａｌ_２Ｏ_３：１〜３ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ：１〜３ｗｔ％、
Ｎａ_２Ｏ：７〜１０ｗｔ％、
Ｋ_２Ｏ：３〜６ｗｔ％、
Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：１３〜１７ｗｔ％、
ＭｇＯ：３．３〜６ｗｔ％、
ＣａＯ：４．１〜６ｗｔ％、
ＢａＯ：７．１〜１０ｗｔ％
を含有することを特徴とする請求項１記載のランプ用ガラス組成物。
重量比で、
０．７６≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦１．１９
の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のランプ用ガラス組成物
酸化物換算で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和が１５．８ｗｔ％未満、かつ、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの総和が１５．６ｗｔ％未満であって、
重量比で、
０．７６＜（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物
軟化点温度が６５０〜７２０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
３０〜３８０℃の膨張係数が９０〜１００×１０^−７Ｋ^−１であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
請求項１から６いずれかに記載のガラス組成物を用いて形成されたことを特徴とするランプ用ガラス部品。
請求項７に記載のランプ用ガラス部品を備えることを特徴とするランプ。
請求項８に記載のランプを備えることを特徴とする照明装置。