JPH0388260A - 無電極抵圧水銀蒸気放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気密法により密封されかつ水銀と希ガスとを
含む放電容器を備えた無電極低圧水銀蒸気放電ランプで
あって、該放電容器が放射伝導エンベロープとキャビテ
ィとを有し、該キャビティは磁性材料のコアと該コアの
周囲に巻回され高周波電源ユニットに接続されたワイヤ
とを収納し、該エンベロープには第１層発光層が、また
該キャビティには第２発光層が設けられており、２種ま
たはそれ以上のけい光材料が存在する無電極低圧水銀蒸
気放電ランプに関するものである。

上記種類のランプは、米国特許第４２９８８２８号明細
書により既知である。

無電極低圧水銀蒸気放電ランプの動作中、巻回ワイヤに
接続された高周波電源ユニットは磁性材料のコアに高周
波磁界を生ぜしめ、コアとともにこの周囲に巻回された
ワイヤは放電容器のキャビティの内側であって、実際の
放電空間の外側に存在する。磁界は、放電容器の内部に
電界を誘導するので、この容器内において放電が維持さ
れる。

従って、２５４ｎｍの波長を有する相対的に大部分と、
１８５ｎｍの波長を有する僅かな部分との短波長の紫外
線が発生する（水銀の共鳴線）。この紫外線は放電容器
の内壁上に設けられた発光層により、より大きな波長、
特には可視光に変換される。

発せられた放射線のスペクトルは、発光層に存する発光
材料に依存する。

既知の無電極放電ランプにおける発光層はエンベロープ
の壁を覆っているだけでなく、キャビティの壁土まで延
在しているので、キャビティ上の発光材料もまた短波長
の紫外線の可視光への変換に寄与しており、このことは
放電灯の発光効率全体に対し好ましいことである。

さらに、参照した米国特許第４２９８８２８号明細書に
は、例えば標準ハロリン酸塩を発光層用発光材料として
用いることができ、あるいは希土類により活性化される
３種類のリン酸塩の混合物を米国特許第３９３７９９８
号明細書に記載されているように用いることができるこ
とが述べられている。

発光層が幅広い発光帯を有するノ＼ロリン酸塩、例えば
アンチモンおよびマンガンにより活性化されるハロリン
酸カルシウムからなる一般照明用の既知の低圧水銀蒸気
放電ランプは、実質的に白色光を発する。しかし、かか
るランプは、適度な一般的演色性（演色評価数Ｒ（ａ、
　　８）　５０〜６０）を有する。

上述の米国特許第３９３７９９８号明細書により既知で
ある一般照明用の低圧水銀蒸気放電ランプは、主に３種
類の比較的狭いスペクトル領域において発光を示す。こ
のことは、これらランプがスリーバンドけい光ランプ（
ｔｈｒｅｅ−ｂａｎｄ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌａ
ｍｐ）とも呼ばれる所以である。かかるランプの利点は
、良好なる演色性（少なくとも８０の演色評価数Ｒ（ａ
、８））と高い発光効率（９０１ｍ／Ｗ以上の値まで）
との双方を有することである。

これは、これらランプの発光が３種類の比較的狭いスペ
クトル帯に集中するために可能となる。このため、これ
らランプは、主に５９０〜６３０ｎｍの波長領域におい
て発光する赤色発光材料と、主に５２０〜５６５ｎｍの
波長領域において発光する緑色発光材料と、主に４３０
〜４９０ｎｍの波長領域において発光する青色発光材料
とを含んでいる。これらランプは、ある色温度、すなわ
ちプランキアン軌跡（Ｐｌａｎｃｋｉａｎ　ｆｏｃｕｓ
）上またはその近傍に存する発光放射の色点（色度座標
のＣＩＥ色度図におけるＸ、　Ｙ）の白色光を発する。

スリーバンドけい光ランプにより発せられる光の所望色
温度は、ランプの総見光に対する３種のスペクトル領域
の相対的寄与の適当なる設定により得られる。

２種もしくはそれ以上の発光材料を設けた既知の無電極
低圧水銀蒸気放電ランプにおいては、エンベロープ上の
第１発光層とキャビティ上の第２発光層とは同一である
。すなわち、これらはともに同じ発光材料を含んでいる
。

（発明が解決しようとする課題） この既知のランプにおける問題点はルーメン保持特性（
ｌｕｍｅｎ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）、すなわちラン
プの全寿命を通してランプにより発せられる全光束の保
持特性にある。既知のランプにより発せられる光束はラ
ンプの寿命中に比較的大きく低減し、こ、れは、使用す
る発光材料に左右され、またランプにより発せられる放
射の色点の、等しく不所望なシフトを伴い得ることが分
かった。

本発明の目的は、上述の欠点を少なくとも実質的に取り
除いた優れた無電極低圧水銀蒸気放電ランプを提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、明細書前文で述べた種類の無電極低
圧水銀蒸気放電ランプが、最も大きな劣化度（ｄｅｐｒ
ｅｃｉａｔｉｏｎ）を有する発光材料は第１発光層にの
み存在することを特徴とするものである。

ここでいう「劣化度」の概念の定義は、発光材料が管の
内壁上に発光層の形態で塗布されている通常の標準低圧
水銀蒸気放電ランプ（ランプ容器が密閉された直線型の
管として構成されており、その内部の管両端において電
極が配置されている）を基本とするものである。例えば
、標準ランプとして、３６ＷＴＬ″Ｄ”ランプ（管の長
さ１２０ｃｍ　；内径２４ｍｍ）を選択することができ
る。

発光材料の劣化度は、ランプの１００時間点灯後にこの
発光材料により示される光束の、５００００００時間点
灯後る低下率（％）を意味するものとして理解される。

各発光材料はそれ独自の劣化度曲線（ランプの点灯時間
の数値の関数としての光束（％））を有する。より高い
管壁負荷を有する標準ランプを選択する場合（管壁負荷
は、管壁表面積に対する放電柱（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　
ｃｏｌｕｍｎ）において消失される電力の比とし定義さ
れる）、劣化過程はより迅速に起こるが、各発光材料は
なおそれ独自の特徴的な劣化度曲線を示す。

劣化の主な原因は、発光材料が放電による励起水銀原子
および水銀イオンとの衝突下に置かれ、その結果、水銀
が化学的に発光材料と反応し、かつ／または発光材料の
上に堆積するという事情によると考えられる。

本発明は、周囲にワイヤが巻回されている磁性材料のコ
アがキャビティの内部に存在し、外部に実際の放電空間
がある特別な放電容器の形態を有する無電極低圧水銀蒸
気放電ランプにおいて、キャビテイ壁近傍における水銀
放電の強度がエンベロープ壁近傍のそれよりも大きいと
いう認識に基づくものである。その結果、キャビティ壁
土の第２発光層はエンベロープ壁上の第１発光層よりも
多数の水銀粒子との衝突下に置かれるので第２発光層の
発光材料は第１発光層のそれよりも一層迅速に劣化する
ことになる。

本発明においては、存在する発光材料中、最も劣化度の
大きい材料はエンベロープ壁土の第１発光層にのみ存在
するという事実のため、ランプのルーメン保持特性が改
善され、ランプによって発せられる放射の色点がランプ
寿命中に僅かしかシフトしないということが達成される
。

主に５９０〜６３０ｎｍの波長領域において発光する赤
色発光材料と、主に５２０〜５６５ｎｍの波長領域にお
いて発光する緑色発光材料と、主に４３０〜４９０ｎｍ
の波長領域において発光する青色発光材料とを設けた本
発明の無電極低圧水銀蒸気放電ランプの好適例は、該青
色発光材料が第１発光層にのみ存在することを特徴とす
るものである。

既知の適当なるけい光材料のうち、青色発光材料は最も
大きな劣化度を示し、従って黄色方向への色点シフトも
起こることが分かった。

本発明の無電極低圧水銀蒸気放電ランプの他の好適例は
、第１発光層が３価のユーロピウムにより活性化される
発光希土類金属酸化物と、３価のテルビウムにより活性
化される発光材料と、２価のユーロピウムにより活性化
される発光材料との混合物を有し、また第２発光層が３
価のユーロピウムにより活性化される発光希土類金属酸
化物と、３価のテルビウムにより活性化される発光材料
との混合物を有することを特徴とする。

２価のユーロピウムにより活性化される発光材料は、通
常比較的大きな劣化度を示す。

本発明の無電極低圧水銀蒸気放電ランプの他の好適例は
、第１発光層が３価のユーロピウムにより活性化される
酸化イツトリウムと、３価のテルビウムにより活性化さ
れるアルミン酸マグネシウム−セリウムと、２価のユー
ロピウムにより活性化されるアルミン酸マグネシウム−
バリウムとの混合物を有し、また第２発光層が３価のユ
ーロピウムにより活性化される酸化イツトリウムと、３
価のテルビウムにより活性化されるアルミン酸マグネシ
ウム−セリウムとの混合物を有することを特徴とする。

上述の発光材料は、それ自体は既知である。

このようにして、良好なる一般的演色性、高発光効率、
良好なるルーメン保持特性並びにランプ寿命中における
発光放射の色点の小さなシフトを示す興味深い無電極ス
リーバンドけい光ランプが得られる。

（実施例） 次に、本発明の無電極低圧水銀蒸気放電ランプを図面を
参照して実施例により、より詳細に説明する。

第１図は、気密法で密封されたガラス放電容器ｌを有し
、この中に水銀と希ガスが封入されている無電極低圧水
銀蒸気放電ランプを、図式的に（一部所面図で、一部正
面図）かつ正確な比ではい状態で示している。放電容器
ｌはエンベロープ２とキャビティ３とを有する。キャビ
ティ３は、磁性材料（フェライト）の棒状コア４と、該
コアの周囲に巻回されかつ給電ワイヤ７及び８を介して
高周波電源ユニットに接続されたワイヤ５とを収納する
。例えば、オランダ国特許出願第８００４１７５号明細
書に記載されているような電気回路を含む電源ユニット
６は、合成材料のハウジング９の内部に配置され、この
ハウジングは一方の端部で放電容器ｌに取り付けられ、
もう一方の端部は、電源ユニット６に電気的に接続され
ているエジソン（Ｅｄｉｓｏｎ）ランプキャップｌＯを
備えている。

第１発光層１１は、放電容器ｌの内側であってエンベロ
ープ２の壁土に設け、第２発光層１２はキャビティ３の
壁土に設ける。エンベロープ２及びキャビティ３を共に
気密に密封する前に、２つの発光層を、例えば、使用す
る発光材料を含有する懸濁液で、通常法にて塗布する。

所要に応じて、エンベロープ２に、第１発光層１１を塗
布する前に、例えば一部反射層を設ける。また、第２発
光層１２を実現する前に、例えば、キャビティ３の壁土
に反射層を塗布することもできる。

エンベロープ２上の第１発光層ｌｌは、３種類の発光材
料：赤色発光する、３価のユーロピウムにより活性化さ
れる酸化イツトリウム（Ｙ、０．　：Ｅｕ”）緑色発光
する、３価のテルビウムで活性化されるアルミン酸マグ
ネシウム−セリウム（ＣｅＭｇＡｉ’　＋＋Ｏｕ：　Ｔ
ｂ”）及び青色発光する、２価のユーロピウムにより活
性化されるアルミン酸マグネシウム−バリウム（ＢｂＭ
ｇＡｊ’　１００１７　　：　Ｅｕ”）の混合物を含む
。

キャビティ３上の第２発光層は、２種類の発光材料：赤
色発光する、３価のユーロピウムにより活性化される酸
化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２：　Ｅｕ”）及び緑色発光す
る、３価のテルビウムで活性化されるアルミン酸マグネ
シウム−セリウム（ＣｅＭｇＡｆ　１＋Ｏｕ：　Ｔｂ”
）の混合物を含む。従って、青色発光する、２価のユー
ロピウムにより活性化されるアルミン酸マグネシウム−
バリウムは、エンベロープ２上の第１発光層１１にのみ
存在する。この材料は、上述の３種類の発光材料の内最
も大きな劣化度を有する。

ランプ動作中、電源ユニット６に接続された巻回ワイヤ
５により磁性材料のコア４に高周波磁界が発生する。磁
界により放電容器ｌにおいて誘導される電界は、水銀放
電を放電容器内において維持することを確実ならしめ、
これにより紫外線を生ぜしめる。この紫外線は発光層１
１における３種類の発光材料と、発光層１２における２
種類の発光材料とにより大部分が可視光線に変換される
。

水銀放電はコア４から離れているエンベロープ２の近傍
よりも、コア４に近接するキャビティ３の近傍の方が強
度が高いので、発光層１２の発光材料は発光層１１のそ
れよりも、より速く劣化する。しかし、相対的に最も劣
化度の大きい青色発光スる、２価のユーロピウムにより
活性化されるアルミン酸マグネシウム−バリウムは、水
銀放電により強く影響されることのないエンベロープ２
上の第１発光層１１にのみ存在するので、全体としてラ
ンプは優れたルーメン保持特性を有し、またランプの寿
命中、ランプにより発せられる放射の黄色方向への色点
のシフトはより小さい。実験中、水銀の分量は別として
、アルゴンを３３Ｐａの充填圧で含有する４種の電球直
径１１０ｍｍの無電極低圧水銀蒸気放電ランプを製造し
た。これた放電ランプにより消費される電力は７０Ｗで
あった。

２種の放電ランプについては、エンベロープ２上の第１
発光層とキャビティ３上の第２発光層との双方が６．３
重量％のＢａＭｇＡｊ’　１００１７　　：　Ｅｕ”、
３４．３重量％のＣｅＭｇＡ　ｌ　ｒ　＋Ｏ＋　ｅ　　
：　Ｔｂ’＋及び５９．４重量％のＹ、Ｏ，：　Ｅｕ”
＋の混合物からなる。エンベロープ２上の粉末層の重量
は３．３ｍｇ／ｃｍ２であり、キャビティ上のそれは３
．１２ｍｇ／ｃｍ”である。両ランプとも１００時間点
灯後に色度座標Ｘ−Ｆ０．４１０及びｙ＝０゜３８０を
有する色点を有した。

他の２種のランプにおいては、エンベロープ２上の第１
発光層は上記２種のランプにおける混合物と同様の混合
物からなる。この層の粉末層重量は３．３ｍｇ／ｃｍ”
である。しかし、キャビティ３上の第２発光層１２は２
３重量％のＣｅＭｇＡｆ　１１０＋９　　：Ｔｂ３＋及
び７７重量％のＹｌ！０３：　Ｅｕ’＋の混合物からな
る（従って、ＢａＭｇＡｊ７　Ａ　１００１７　　：　
Ｅｕ２＋はない）。

この層の粉末層は１０．３ｍｇ／ｃｍ２である。これら
２種のランプは１００時間点灯後に色度座標ｘ＝０．４
１７及びｙ＝ｏ、３ｓａの色点を有した。

１００〜２０００時間の点灯時間の間に、キャビティ３
にＢａＭｇＡｆ　＋ｏＯ＋ｙ　　：　Ｅｕ２＋を有する
ランプは、キャビティ３にこの発光材料を有していない
ランプに比しｙ−座標方向（すなわち、Ｃ，１，Ｅ、カ
ラートライアングル（ｃｏｌｏｕｒ　ｔｒｉａｎｇｌｅ
）における黄色／緑色方向）に色点の大きなシフトΔｙ
＝ｏ、ｏｏ２が起こり、この違いは動作時間が長くなれ
ばなるほどより一層大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一例無電極水銀蒸気放電ランプの一
部を切り欠いた正面図である。 ｌ・・・放電容器　　　　　２・・・エンベロープ３・
・・キャビティ　　　　４・・・コア５・・・ワイヤ　
　　　　　６・・・電源ユニット７．８・・・給電ワイ
ヤ　　９・・・ハウジングｌＯ・・・エジソンランプキ
ャプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気密法により密封されかつ水銀と希ガスとを含む放
   電容器を備えた無電極低圧水銀蒸気放電ランプであって
   、該放電容器が放射伝導エンベロープとキャビティとを
   有し、該キャビティは磁性材料のコアと該コアの周囲に
   巻回され高周波電源ユニットに接続されたワイヤとを収
   納し、該エンベロープには第１層発光層が、また該キャ
   ビティには第２発光層が設けられており、２種またはそ
   れ以上のけい光材料が存在する無電極低圧水銀蒸気放電
   ランプにおいて、 最も大きな劣化度を有する発光材料は第１発光層にのみ
   存在することを特徴とする無電極低圧水銀蒸気放電ラン
   プ。 ２、主に５９０〜６３０ｎｍの波長領域において発光す
   る赤色発光材料と、主に５２０〜５６５ｎｍの波長領域
   において発光する緑色発光材料と、主に４３０〜４９０
   ｎｍの波長領域において発光する青色発光材料とを設け
   た請求項１記載の無電極低圧水銀蒸気放電ランプにおい
   て、 該青色発光材料が第１発光層にのみ存在することを特徴
   とする無電極低圧水銀蒸気放電ランプ。 ３、第１発光層が３価のユーロピウムにより活性化され
   る希土類金属酸化物と、３価のテルビウムにより活性化
   される発光材料と、２価のユーロピウムにより活性化さ
   れる発光材料との混合物を有し、第２発光層が３価のユ
   ーロピウムにより活性化される発光希土類金属酸化物と
   、３価のテルビウムにより活性化される発光材料との混
   合物を有することを特徴とする請求項２記載の無電極低
   圧水銀蒸気放電ランプ。 ４、第１発光層が３価のユーロピウムにより活性化され
   る酸化イットリウムと、３価のテルビウムにより活性化
   されるアルミン酸マグネシウム−セリウムと、２価のユ
   ーロピウムにより活性化されるアルミン酸マグネシウム
   −バリウムとの混合物を有し、第２発光層が３価のユー
   ロピウムにより活性化される酸化イットリウムと、３価
   のテルビウムにより活性化されるアルミン酸マグネシウ
   ム−セリウムとの混合物を有することを特徴とする請求
   項３記載の無電極低圧水銀蒸気放電ランプ。