JPH0636348B2

JPH0636348B2 - 高演色型蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH0636348B2
Application number: JP1043814A
Authority: JP
Inventors: 清隆荒井; 啓史須本; 敬治一ノ宮
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH02223146A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は高演色型蛍光ランプに係り、特に高輝度かつ高
演色型の蛍光ランプに関する。

【従来の技術】

近年、高演色型蛍光ランプは、光の質の向上を求める消
費者の要求が高まるにつれ、その需要が増加しつつあ
る。それは、高演色型蛍光ランプが、従来のハロ蛍光体
を使用した蛍光ランプに比べて、高輝度、高演色性を示
すことが理由である。しかしながら、高演色型三波長ラ
ンプが、全ての一般照明ランプに変わって使用される程
は普及していない。その理由として、高演色型ランプ
が、ハロ蛍光体使用のランプに比べかなり高価であるこ
とが挙げられる。特に、高演色型三波長ランプに使用さ
れている蛍光体は希土類元素、あるいは希少元素からな
り、その価格はハロ蛍光体の約１０〜５０倍であること
から高演色型三波長ランプの価格を上昇させる大きな原
因となっている。そこで、従来より、この高価な高演色型三波長蛍光ラン
プの価格を低下させる１つの方法として、特開昭５３−
８６７号公報に示される技術が提案されている。この公
報に示されている蛍光ランプは、発光層を２層に分けて
塗布している。この蛍光ランプは、ハロ蛍光体をガラス
管の内面に塗布して第１層とし、その表面に三波長蛍光
体を塗布している。この構造によって、三波長蛍光体の
使用量を低減させることに成功している。また、この構
造の蛍光ランプは、ガラスバルブから遊離するナトリウ
ムイオンを第１層として塗布されたハロ蛍光体に吸着さ
せ、ナトリウムイオンと水銀との反応を防いで、蛍光ラ
ンプの劣化を防止することにも成功している。この構造の高演色型蛍光ランプは、三波長蛍光体の塗布
量を減少できるが、ハロ蛍光体が発光して、演色性が低
下する欠点がある。三波長蛍光体層を通過した紫外線
が、ハロ蛍光体層を励起して発光させるからである。従
って、この構造の蛍光ランプは、ハロ蛍光体のみを塗布
した蛍光ランプよりも多少明るくなるが、ハロ蛍光体の
発光によるランプスペクトルの変化で演色性が低下する
欠点がある。第１図は、ハロ蛍光体層と三波長蛍光体層とが塗布され
た、高演色型蛍光ランプの光束と、平均演色評価数（以
下Ｒａという）を示すグラフである。ただし、このグラ
フは、第１層にハロ蛍光体２．０ｇを塗布し、第２層に、三波長蛍光体としてａ．（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃・Ｃｌ：Ｅｕを
２５重量％、ｂ．ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂを４０重量％、ｃ．Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕを３５重量％混合した三波長蛍光体を塗布している。また、このグラフは、蛍光ランプ（ＦＬ４０ＳＳラン
プ）に、前記の三波長蛍光体の塗布量を変化させて、光
束と平均演色評価数とを測定したものである。このグラフから明かなように、三波長蛍光体の塗布量が
減少するに従って、光束、Ｒａ共に低下する。特にＲａ
の低下が著しい。これは、ハロ蛍光体に対する三波長蛍
光体の塗布量が減少するに従って、三波長蛍光体層の紫
外線の吸収率が低下し、三波長蛍光体層を透過した紫外
線が第１層のハロ蛍光体層を刺激して、発光させるから
である。すなわち、この構造の高演色型蛍光ランプは、高演色
性、光束、蛍光体コストの全ての特性を同時に満足でき
ず、蛍光体コストを低減すると、光束と演色性とが低下
する欠点がある。

【本発明が解決しようとする課題】

本発明は、さらに、この欠点を解決することを目的に開
発されたもので、この発明の重要な目的は、原料コスト
を低減できるにもかかわらず、光束と演色性とを改善で
きる高演色型蛍光ランプを提供するにある。

【課題を解決する為の手段】

本発明においては、上記目的を達成する為に、従来の蛍
光ランプとは全くことなる原理で高演色型蛍光ランプを
実現している。すなわち、それ自体が発光しない紫外線
反射層を使用して、優れた演色性と、高い光束とを実現
する。このことを実現するために、この発明の高演色型蛍光ラ
ンプは、下記の構成を備えている。この発明の高演色型
蛍光ランプは、ガラスバルブの全面から光を放出する。
高演色型蛍光ランプは、ガラスバルブ内面から順に、非
発光物質の白色粉末からなる紫外線反射層と、その紫外
線反射層の上に、発光色が異なる複数の蛍光体よりなる
発光層とを塗布している。発光層には、優れた演色性と高い光束とを実現するため
に、たとえば下記の蛍光体を使用する。（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃・Ｃｌ：Ｅｕ
蛍光体、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ蛍光体、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、蛍光体Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ蛍光体、Ｙ（ＰＶ）Ｏ₄：Ｅｕ蛍光体、３．５ＭｇＯ０．０５ＭｇＦ₂ＧｅＯ₂：Ｍｎ蛍光体等が
使用される。白色粉末は平均粒径を５０ｎｍ〜２μｍの範囲とする。
白色粉末の平均粒径が５０ｎｍ未満の白色粉末は、紫外
線の波長に比較して粒径が小さいので、紫外線の反射効
率が低下し、発光層を透過した紫外線を反射できなくな
る。平均粒径が２μをこえる白色粉末は塗布量が多くな
ってコストが高くなり、また、蛍光ランプの光束を高く
できない。白色粉末の平均粒径を、望ましくは１００ｎ
ｍ以上とすると、分散が容易で作業性も良く、１μ以下
であればコストを上げることなしに今回の発明の効果が
充分得られる。発光層とガラスバルブとの間に、保護膜を塗布した蛍光
ランプは開発されている。この蛍光ランプの保護膜は、
ソーダガラス中に含まれるナトリウムイオンと水銀との
反応を防止して、蛍光ランプの劣化を防止するためのも
のである。保護膜を設けた蛍光ランプは、発光層で発光
した光を、保護膜を透過させて外部に照射する。従っ
て、保護膜には優れた光線透過率が要求される。保護膜
が光を吸収すると、蛍光ランプの光束が低下するからで
ある。このため、保護膜には透明の膜を使用している。
保護膜を透明にするために、３０ｎｍ以下の極めて微細
な粒子のアルミナ等を使用している。透明の保護膜は可
視光線を透過し、紫外線の反射率が低く、本発明の紫外
線反射層としては使用できない。さらに、白色粉末は２００ｎｍ以上の波長における反射
率を、ＭｇＯの拡散板を１００％とした際に８０％以上
とする。この特性を満足する白色粉末として、たとえば
シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、燐酸カルシウム等
を、単独あるいは複数種混合したものがある。さらにまた、白色粉末はガラスバルブ内面に０．０５〜
５mg／cm²の塗布量で塗布される。塗布量が０．０５mg
／cm²より少ないと、所定の光束の向上効果が実現され
ない。また、５．０mg／cm²を越えて塗布しても光束は
高くならず、コストアップとなる。望ましくは、塗布量
の管理という点で考えると、０．１mg／cm²以上が好ま
しく、２．０mg／cm²以下の場合、コスト的にも問題は
ない。

【作用】

本発明の高演色型蛍光ランプは、蛍光層とガラスバルブ
との間に、発光層を透過した紫外線を反射する紫外線反
射層を設けている。紫外線反射層は、発光層を透過した
紫外線を反射させる。紫外線反射層で反射された紫外線
は、発光層を透過した後再び発光層を励起する。特に、
紫外線反射層で反射された紫外線は、発光層のガラス面
側、言い換えると、発光層の外側表面を発光させるの
で、ここで発光された光は、発光層を透過することなく
外部に放射されて、高い光束を実現する。すなわち、発
光層は、両面から紫外線で励起されて効率良く発光され
る。紫外線反射層は紫外線を反射させるためのものがある
が、発光層から発光された光を多少減衰させる。紫外線
反射層の光減衰量が高いと、例えこの層が紫外線を反射
しても、蛍光ランプの光束を高くできない。しかしながら、本発明者等が実際に試作して測定した結
果では、紫外線反射層の光減衰量は、この層が紫外線を
反射して、発光層の輝度を高くするよりも少なく、総合
的には蛍光ランプの光束を高くすることに成功してい
る。しかも、発光層に比較して極めて安価な紫外線反射層で
もって、発光層の紫外線励起効率を向上して、光束を改
善している。また、紫外線反射層は、付随的な作用として、発光層を
保護する。すなわち、紫外線反射層は、蛍光ランプにお
けるソーダーガラス中のナトリウムイオンと水銀との反
応を防ぎ、蛍光ランプの劣化を防止する役割を果たす。

【好ましい実施例】

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。（実施例１）第２図に示すように、高演色型蛍光ランプは、ＦＬ４０
ＳＳバルブ１の内面に、紫外線反射層２が塗布され、こ
の紫外線反射層の内面に発光層３が塗布されている。紫外線反射層２には、白色粉末を塗布している。第２図
に示す高演色型蛍光ランプは、白色粉末に、平均粒径
（Ｆ、Ｓ、Ｓ、Ｓ法で測定、以下同じ）が０．３μであ
る「α−Ａｌ₂Ｏ₃」を使用している。白色粉末の塗布量
は、１．０ｇ塗布としている。発光層３には、三波長蛍光体を２ｇ塗布している。三波
長蛍光体には、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃・Ｃｌ：Ｅ
ｕ蛍光体を１０％、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体を３０％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ蛍光体を６０％混合したものを使用して
いる。この蛍光ランプは、色温度が３０００Ｋの蛍光ランプと
なった。得られた高演色型蛍光ランプの測光結果を第１表に示
す。実施例で得られた高演色型蛍光ランプの優れた特性
を明確にするために、ハロ蛍光体と三波長蛍光体とを２
層に塗布した高演色型蛍光ランプの特性を比較例１とし
て示している。表に示すように、実施例１で得られた高演色型蛍光ラン
プは、光束が３６３７Ｌｍと、比較例に対して、８７Ｌ
ｍも高く、さらに、Ｒａは８３．８もあって、比較例よ
りも２．３も改善された。さらに、５００時間点灯後の
光束維持率は、９５．５％と、比較例よりも１％高くな
った。（実施例２）紫外線反射層として、平均粒径０．６μのＣａＰ₂Ｏ₇を
１．０ｇ塗布する以外、実施例１と同様にして高演色型
蛍光ランプを製造した。得られた高演色型蛍光ランプ
は、色温度が３０００ＫであるＦＬ４０ＳＳランプとなった。（実施例３）紫外線反射層として、平均粒径０．８μのＢａＳＯ₄を
２．４ｇ塗布する以外、実施例１と同様にしてＦＬ４０
ＳＳランプを得た。（実施例４〜１０）以下、紫外線反射層に塗布する白色粉末を変更し、ま
た、発光層の三波長蛍光体塗布量を変更する以外、実施
例１と同様にして、高演色型蛍光ランプを製造した。実施例２〜１０で得られた高演色型蛍光ランプの光束、
Ｒａ、５００時間点灯後の光束維持率を、第１表に示し
ている。この表に示されるように、実施例２〜１０で得られた高
演色型蛍光ランプは、光束が、３５４０〜３７５０Ｌｍ、Ｒａが、８２．６〜８５．８、光束維持率が、９４．４〜９６．２と優れた特性を示
した。（実施例１１）紫外線反射層に、平均粒径０．３μのα−Ａｌ₂Ｏ₃を使
用し、塗布量を１．８ｇとする。発光層には、三波長蛍光体を１ｇ塗布する。三波長蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃・Ｃｌ：Ｅ
ｕ蛍光体２５％、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体３０％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ蛍光体４５％とが混合されたものを使用
する。得られた高演色型蛍光ランプは、色温度が、５０００Ｋ
となった。（実施例１２および１３）紫外線反射層の白色粉末の塗布量と、三波長蛍光体の塗
布量とを変更する以外、実施例１１と同様にして、高演
色型蛍光ランプを製造した。実施例１１〜１３で得られた高演色型蛍光ランプの特性
を第１表に示している。この表に示されるように、これ
等の実施例で得られた高演色型蛍光ランプは、光束が、３５２４〜３６２９Ｌｍ、Ｒａが、８２．５〜８４．０、光束維持率が、９４．５〜９６．５と優れた特性を示
した。

【効果】

この発明の高演色型蛍光ランプは、第１表から明かなよ
うに、ハロ蛍光体と三波長蛍光体とを塗布した高演色型
蛍光ランプ（比較例１）よりも優れた特性を示してい
る。従来のハロ蛍光体と三波長蛍光体とを塗布した従来の高
演色型蛍光ランプは、三波長蛍光体を透過した紫外線で
ハロ蛍光体を励起している。これに対して、この発明の
高演色型蛍光ランプは、発光層を透過した紫外線を反射
させて、再び発光層を励起している。三波長蛍光体を透過した紫外線が、ハロ蛍光体を直接刺
激して発光させる従来の蛍光ランプに比較すると、発光
層を透過した紫外線を反射させて発光層を再励起するこ
の発明の蛍光ランプは、光束が低下するようにも考えら
れる。紫外線の反射率が１００％を超えることが出来な
いので、発光層を透過した紫外線で直接発光層を励起す
るのが、励起エネルギーを強くできるからである。しかしながら、実際には、三波長蛍光体の外側表面に塗
布されたハロ蛍光体は、塗布量に制限を受け、三波長蛍
光体を透過した紫外線を充分に吸収できる厚さには塗布
できない。ハロ蛍光体に、三波長蛍光体からの発光を透
過させる透光性が要求されるからである。ハロ蛍光体が
三波長蛍光体の発光を吸収すると、蛍光ランプのＲａが
著しく低下すると共に、全体の発光輝度も低下する。この発明の測定データーは、紫外線反射層の紫外線反射
による発光が、ハロ蛍光体の直接励起よりも優れている
ことを実証している。紫外線反射層が、紫外線を反射して発光層を励起する
と、蛍光ランプの光束が著しく改善できることを第３図
と、第１表の比較例２とで説明する。第３図は、ＭｇＯ拡散板の反射率を１００％として、粉
体の反射率を測定している。この図から明かなように、
ＴｉＯ₂は、この発明の蛍光ランプに紫外線反射層とし
て使用されるＡｌ₂Ｏ₃、Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇、ＢａＳＯ₄等に比
較して、紫外線領域の反射率が極めて低い。従って、ＴｉＯ₂を紫外線反射層に塗布した蛍光ランプ
は、発光層を透過した紫外線の反射量が低い。比較例２
の蛍光ランプは、紫外線反射層にＴｉＯ₂を塗布してい
る。この蛍光ランプは、紫外線反射層にＴｉＯ₂を塗布
する以外、実施例１と同様の蛍光ランプである。比較例
２と実施例１の蛍光ランプとを比較すると、Ｒａはほと
んど変わらないが、光束が３６３７Ｌｍから３２４７Ｌ
ｍと、３９０Ｌｍも低下する。この光束の差は、紫外線
反射層が紫外線を反射して、発光層を再励起することに
よる効果である。また、ハロ蛍光体と三波長蛍光体とを塗布した蛍光ラン
プの発光スペクトルは、ハロ蛍光体の発光スペクトルを
含む為に、純粋な三波長のスペクトルと比べるとＲａが
劣る。しかしながら、この発明の高演色型蛍光ランプは、紫外
線反射層で反射された紫外線が、再び発光層を励起する
ので、発光層の発光スペクトルしかもたず、優れたＲａ
を実現する。また、コスト的にも、紫外線反射層に使用される材料
は、発光層に使用される蛍光体よりもはるかに廉価であ
り、安価に製造できる。以上、この発明を低圧水銀蒸気放電灯を例にとって説明
したが、これに限るものではなく、高圧水銀蒸気放電
灯、その他の放電灯についても同様に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＦＬ４０ＳＳランプの三波長蛍光体塗布
量に対する光束及び平均演色評価数を表すグラフ、第２図は高演色型蛍光ランプの断面図、第３図はＡｌ₂Ｏ₃、Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇、ＢａＳＯ₄、ＴｉＯ₂
の紫外線反射率を示すグラフである。１……ＦＬ４０ＳＳバルブ、２……紫外線反射層、３……発光層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスバルブの全面から光を放出する高演
色型蛍光ランプにおいて、前記蛍光ランプはそのガラス
バルブ内面から順に、非発光物質の白色粉末からなる紫
外線反射層と、その紫外線反射層の上に、発光色が異な
る複数の蛍光体よりなる発光層とが塗布されており、前
記白色粉末の平均粒径が５０ｎｍ〜２μｍの範囲にあ
り、さらにその白色粉末は２００ｎｍ以上の波長におけ
る反射率がＭｇＯの拡散板を１００％とした際に８０％
以上の反射率を有しており、さらにまた前記白色物質は
ガラスバルブ内面に０．０５〜５mg／cm²の塗布量で塗
布されていることを特徴とする高演色型蛍光ランプ。