JPH0719577B2 - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JPH0719577B2
JPH0719577B2 JP7745687A JP7745687A JPH0719577B2 JP H0719577 B2 JPH0719577 B2 JP H0719577B2 JP 7745687 A JP7745687 A JP 7745687A JP 7745687 A JP7745687 A JP 7745687A JP H0719577 B2 JPH0719577 B2 JP H0719577B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は蛍光ランプに関し、更に詳しくは褪色防止形高
演色蛍光ランプの改良に係る。
(従来の技術) 一般の蛍光ランプは、可視波長域から313nm及び365nmの
水銀輝線発光を含む400nm以下の短波長域にまで発光を
有している。このような400nm以下の発光エネルギーは
各種の物体色を褪色させることが知られている。このた
め、美術館や博物館などで色彩を重要視する物体色の展
示等の照明には、短波長側の発光エネルギーを遮断した
褪色防止蛍光ランプが使用されている。
この褪色防止形蛍光ランプは、ガラス管内面に可視光線
を透過又は反射し、紫外線を吸収する褪色防止層を被着
し、更に該褪色防止層上に可視域波長範囲で発光する蛍
光体層を被着させた構造を有している。そして、蛍光体
層から放射される紫外線を褪色防止層で吸収することに
より、物体色の褪色を防止している。
ところで、従来、こうした褪色防止形で演色AAA形を示
す蛍光ランプとしては特開昭54-102071号公報に記載さ
れているものが知られている。
しかしながら、この蛍光ランプの蛍光体層に使用されて
いるマンガン付活ケイ酸亜鉛蛍光体(ZnSiO4:Mn)は、
蛍光ランプを長時間点灯したときの劣化が大きいため、
点灯中にランプ光色が変化したり、ランプ光束も低下す
る等の問題があった。
一方、近年は美術館や博物館などの照明光源も展示物や
展示内容によっては蛍光ランプの光色を電球に近づけて
照明効果を高める傾向がある。例えば、油絵などの洋
画、日本画には相関色温度が約5000Kのランプが用いら
れるが、浮世絵、掛軸などには相関色温度が約3000Kの
ランプが要求されるようになってきている。
ところが、前記特開昭54-102071号公報の蛍光ランプで
は、後者の相関色温度3000Kが得られない。
また、その他の公知の褪色防止形蛍光ランプでも、演色
AAA形を示し、しかも電球色を示すものは知られておら
ず、関係方面より電球と同程度の高演色ランプの開発が
要望されていた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、蛍光ランプの利点である長寿命、高効率を維持しな
がら、電球と同じ照明効果が得られる低色温度(電球
色)を示す高演色の褪色防止形蛍光ランプを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 本発明の蛍光ランプは、ガラス管と、該ガラス管内面に
被着され、可視光線を透過又は反射し紫外線を吸収する
褪色防止層と、該褪色防止層上に被着され、可視域で発
光する蛍光体層とを有する蛍光ランプにおいて、前記蛍
光体層が、 一般式、 M5-xX(PO4)3:Eux (ただし、Mは2.5〜4.0グラム原子のBa、0.5〜2.0グラ
ム原子のCa及び0.01〜1.0グラム原子のMgからなり、X
はF,Cl,Brから選択される少なくとも1種、0.01<x≦
0.25)にて表わされ、450〜500nmの波長範囲に発光ピー
クを有する2価のユーロピウムで付活されたアルカリ土
類金属ハロリン酸塩蛍光体からなる第1の蛍光体と、 620〜640nmの波長範囲に発光ピークを有し、かつ120〜1
50nmの半値幅を有するスズ付活正リン酸ストロンチウム
・マグネシウム蛍光体からなる第2の蛍光体と、 650〜660nmの波長範囲に発光ピークを有するマンガン付
活フロロゲルマニウム酸マグネシウム蛍光体からなる第
3の蛍光体と、 610〜630nmの波長範囲に発光ピークを有し、かつ50nm以
下の半値幅を有する狭帯域の希土類蛍光体からなる第4
の蛍光体とを混合した蛍光体からなり、さらに、前記褪
色防止層に被着される物質として、白色顔料と黄色顔料
の混合物を用いたことを特徴とするものである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明において、蛍光体層を構成する第1の光体、すな
わち2価のユーロピウム付活アルカリ土類金属ハロリン
酸塩蛍光体は、450〜500nmの波長範囲に発光ピークを有
するものである。この第1の蛍光体は、Baを主成分と
し、Caの量を変化させることにより発光のピーク波長を
変化させることができ、Mg及びEuの量を変化させること
により蛍光体の温度特性及び輝度の向上を図ることがで
きる。以下、第1の蛍光体の各元素の作用及び含有量の
限定理由を説明する。
Caは約1.0グラム原子にすると第1の蛍光体の発光のピ
ーク波長が約500nmと最大になるが、Caが0.5グラム原子
未満又は2.0グラム原子を超えると、蛍光体色度のy値
が急激に低下して所定のランプ色度が得られない。
Mgは上述したように温度特性及び輝度の向上に大きく寄
与するものであるが、0.01グラム原子未満又は1.0グラ
ム原子を超えると、この効果が顕著でなくなる。
Euも輝度向上に大きく寄与するものであるが、0.01グラ
ム原子未満の場合には得られる蛍光体の輝度が著しく低
下し、一方0.25グラム原子を超えると価格が高価になる
だけで輝度の大幅な向上はみられない。更に好ましいEu
の含有量の範囲は、0.05<x0.20である。
上記の第1の蛍光体は次のようにして容易に製造するこ
とができる。まず、Ba,Ca,Mg,F,Cl,Br,P及びEu源となる
各々の酸化物、リン酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩等の
化合物を所定量秤量した後、例えばボールミルにてこれ
らの原料を十分に粉砕・混合する。次に、得られた混合
物をアルミナ製又は石英製のルツボに収容し、大気中で
800〜1200℃の温度下にて1〜5時間焼成する。この
後、焼成物を冷却、粉砕、選別、洗浄、ろ過、乾燥及び
選別を行なうことにより第1の蛍光体を容易に製造する
ことができる。
また、コンピュータシミュレーションの結果、上記第1
の蛍光体に、第2の蛍光体としてスズ付活正リン酸スト
ロンチウム・マグネシウム蛍光体、第3の蛍光体として
マンガン付活フロロゲルマニウム酸マグネシウム蛍光体
及び第4の蛍光体として、発光ピークが611nmの三価の
ユーロピウム付活酸化イットリウム,発光ピークが619n
mの三価のユーロピウム付活バナジン酸イットリウム,
リンバナジン酸イットリウム及び発光ピークが625nmの
三価のユーロピウム付活イットリウムオキシサルファイ
ドのいずれかを混合すれば得られる蛍光ランプの演色性
を向上できることが判明した。
第2の蛍光体であるスズ付活正リン酸ストロンチウム・
マグネシウム蛍光体は、620〜640nmの波長範囲に発光ピ
ークを有し、120〜150nmの半値幅を有するものである。
第3の蛍光体であるマンガン付活フロロゲルマニウム酸
マグネシウムは、650〜660nmの波長範囲に発光ピークを
有するものであり、特に赤色(R9)の演色評価数の改善に
効果がある。
第4の蛍光体である狭帯域の希土類蛍光体は第3の蛍光
体と同様に赤色(R9)の演色評価数の改善に効果がある
が、その発光効率は第3の蛍光体の約2〜4倍程度も高
効率である。
従って、実際のランプにおいては、非常に高い演色性を
得る場合には、第3の蛍光体の配合比率を増加し、高効
率を得る場合には、第4の蛍光体の配合比率を増加する
などの方法がとられる。
なお、これら、第1〜第4の蛍光体の配合比率は、第1
の蛍光体10〜30%,第2の蛍光体54〜85%,第3の蛍光
体3〜15%,第4の蛍光体1〜12%であることが望まし
い。
ここで、第1の蛍光体の配合比率が10%未満ではJIS Z9
112-1983の電球色区分の2600Kより色温度が低くなり、
一方30%を超えると逆に色温度が3150Kより高くなるた
め適当でない。また、第2の蛍光体も同様に配合比率54
%未満では色濃度が高くなり、一方85%を超えると色温
度が低くなり、いずれも上記の色温度範囲外となり、所
定の特性を有する蛍光ランプが得られない。更に、第3
の蛍光体の配合比率が3%未満では赤色の演色評価数を
改善する効果が少なく80以上のR9が得られず、一方15%
を超えるとランプ価格が高価になるばかりでなく全体に
対する赤色成分量が多すぎて同じく80以上のR9が得られ
ず、ランプ効率も大幅に低下する。また、第4の蛍光体
の配合比率が1%未満では効率改善への効果が少なく、
一方、12%以上では高効率ランプが得られるが、第3の
蛍光体の配合比率が大幅に減少し、80以上のR9が得られ
ない。
次に本発明に用いる褪色防止層に被着される物質につい
て述べる。従来の褪色防止形蛍光ランプに用いられてい
る物質は、例えば特開昭54-102071号にみられるように
酸化チタンなどの白色顔料だけ用いる方法であった。
しかし、本発明のランプに、この従来技術をそのまま応
用した場合、演色性は良好ながら、紫外線(300〜400n
m)が微量検出された。この量は、物体色への褪色の点
では無視できる値であるが、完全に除去する為には、新
たな物質が必要になり、その検討を行った。
従来、黄色顔料としては、黄鉛、カドミウムイエローな
どが使用されていたが、鉛及びその化合物、カドミウム
及びその化合物などが近年、有害物質として指定され、
その使用も制限されていることから、本発明者等は、こ
れらに代って安心して使用できる、安全なTiO2-NiO-Sb2
O5系のルチル構造をもつ、黄色顔料を使用することで、
前述の目的を達成することができた。
これは、ルチル型酸化チタンの結晶格子中にアンチモン
及びニッケル原子を熱拡散させて黄色に発色させた固溶
体で、堅牢度が高く、耐熱性,耐薬品性に優れており、
従来の酸化チタンと全く同様な方法で蛍光ランプに被着
することができる。
この黄色顔料は約490nm以下の短波長発光を完全に吸収
するため、本発明のランプには単独では使用できない
が、本発明のランプが目的とする紫外線を完全に除去
し、高演色も同時に得るためには白色顔料に適量混合す
ればよく、その混合比率は1〜15%であることが望まし
い。
ここで、黄色顔料の混合比率が1%未満では、紫外線を
完全に除去する効果が小さく、ごく微量検出される。一
方、15(%)以上では、青色域の吸収が大きくなり、ラ
ンプ光色が黄緑色すぎるばかりでなく、演色性も悪くな
り好ましくない。
また白色顔料としてはTiO2等のルチル型等のものを用い
ると良い。
このような本発明の蛍光ランプによれば、蛍光ランプの
利点である長寿命、高効率を維持しながら、電球と同じ
照明効果を得ることができる。また、物体色の褪色の原
因となる紫外線を発光することも全くない。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る褪色防止形蛍光ランプを第1図を参
照して説明する。第1図において、管径32.5mmのガラス
管1の内面には、第2図に示す分光透過率を有する白色
顔料1及び黄色顔料2の混合物からなる褪色防止層2が
被着されている。また、この褪色防止層2上には、蛍光
体層3が被着されている。更に、ガラス管1の両端部に
は、放電電極4,5が設けられている。
次に、下記第1表に示すNo.1〜3(第1の蛍光体)、N
o.4(第2の蛍光体)及びNo.5(第3の蛍光体)及びNo.
6〜9(第4の蛍光体)の蛍光体を用い、以下のような
条件で実際に実施例1〜5の蛍光ランプを製造した。上
記No.1〜9の蛍光体の分光分布を第3図,第4図に示
す。なお、第3図,第4図中の番号はそれぞれの蛍光体
のNo.に対応する。また、これら実施例1〜5の蛍光ラ
ンプの製造条件の一部を下記第2表に示す。
実施例1 まず、白色顔料(酸化チタン)と黄色顔料を95:5の比率
で混合し、その混合液をガラス管内面に0.35mg/cm2の割
合で塗布被着した後、所定温度でベーキングして褪色防
止層を形成した。次に、第1表のNo.1,4,5及び9の蛍光
体を第5図に示すように色温度3000K、偏差±0となる
ような比率(第2表に表示)で混合し、この混合物を褪
色防止層上に塗布被着して蛍光体層を形成した。更に、
通常の方法にしたがって放電電極4,5を形成し、40ワッ
ト形の蛍光ランプ(La)を試作した。
実施例2 まず、白色顔料(酸化チタン)と黄色顔料を95:5のの比
率で混合し、その混合液をガラス管内面に0.35mg/cm2の
割合で塗布被着した後、所定温度でベーキングして褪色
防止層を形成した。次に、第1表のNo.1,4,5及び6の蛍
光体を第5図に示すように色温度3000K、偏差±0uvとな
るような比率(第2表に表示)で混合し、この混合物を
褪色防止層上に塗布被着して蛍光体層を形成した。以
下、実施例1と同様にして40ワット形の蛍光ランプ(L
b)を試作した。
実施例3 まず、白色顔料(酸化チタン)と黄色顔料を96:4のの比
率で混合し、その混合液をガラス管内面に0.35mg/cm2の
割合で塗布被着した後、所定温度でベーキングして褪色
防止層を形成した。次に、第1表のNo.1,4,5及び9の蛍
光体を第5図に示すように色温度2800K、偏差0.002uv
となるような比率(第2表に表示)で混合し、この混合
物を褪色防止層上に塗布被着して蛍光体層を形成した。
以下、実施例1と同様にして40ワット形の蛍光ランプ
(Lc)を試作した。
実施例4 まず、白色顔料(酸化チタン)と黄色顔料を85:15のの
比率で混合し、その混合液をガラス管内面に0.45mg/cm2
の割合で塗布被着した後、所定温度でベーキングして褪
色防止層を形成した。次に、第1表のNo.2,4,5及び7の
蛍光体を第5図に示すように色温度2600K、偏差0.005uv
となるような比率(第2表に表示)で混合し、この混合
物を褪色防止層上に塗布被着して蛍光体層を形成した。
以下、実施例1と同様にして40ワット形の蛍光ランプ
(Ld)を試作した。
実施例5 まず、白色顔料(酸化チタン)と黄色顔料を99:1のの比
率で混合し、その混合液をガラス管内面に0.40mg/cm2の
割合で塗布被着した後、所定温度でベーキングして褪色
防止層を形成した。次に、第1表のNo.3,4,5及び8の蛍
光体を第5図に示すように色温度3150K、偏差0.003uv
となるような比率(第2表に表示)で混合し、この混合
物を褪色防止層上に塗布被着して蛍光体層を形成した。
以下、実施例1と同様にして40ワット形の蛍光ランプ
(Le)を試作した。
これら実施例1〜5の蛍光ランプ及び40ワット形の普通
形電球(比較例、Lf)のランプ特性を第2表に示す。な
お、第2表にはJIS Z9112-1983の規格を併記する。ま
た、第6図,第7図にこれらのランプの分光分布を示
す。
第2表から明らかなように、実施例1〜5の蛍光ランプ
は、JIS Z9112-1983に定められた演色性区分で演色AAA
形、光源色区分で電球色の各演色評価数を大幅に上回る
数値を示している。また、実施例1〜5の蛍光ランプ
は、最も基本的な光源である普通形電球(比較例)と比
べて演色評価数はほぼ同等であり、しかも全光束及び寿
命はそれぞれ約4倍となっている。更に、第6図から明
らかなように普通形電球(Lf)では褪色の原因となる紫
外線の発光が認められるのに対し、実施例1〜5の蛍光
ランプ(La,Lb,Lc,Ld,Le)では紫外線は全く検出されな
い。
〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば、長寿命、高効率を
維持しながら、電球と同じ照明効果を得ることができ、
しかも製造面でも有利な褪色防止形の蛍光ランプを提供
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る蛍光ランプの断面図、第2図は本
発明の蛍光ランプに用いる褪色防止層用顔料の相対分光
透過率を示す曲線図、第3図及び第4図は本発明の実施
例1〜5の蛍光ランプに用いられた蛍光体の分光分布
図、第5図は本発明の実施例1〜5の蛍光ランプの光色
を示す色度図、第6図及び第7図は本発明の実施例1〜
5の蛍光ランプ及び普通形電球の分光分布図である。 1……ガラス管、2……褪色防止層、3……蛍光体層、
4,5……放電電極。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス管と、該ガラス管内面に被着され、
    可視光線を透過又は反射し紫外線を吸収する褪色防止層
    と、該褪色防止層上に被着され、可視域で発光する蛍光
    体層とを有する蛍光ランプにおいて、前記蛍光体層が、 一般式、 M5-xX(PO4)3:Eux (ただし、Mは2.5〜4.0グラム原子のBa、0.5〜2.0グラ
    ム原子のCa及び0.01〜1.0グラム原子のMgからなり、X
    はF,Cl,Brから選択される少なくとも1種、0.01<x≦
    0.25)にて表わされ、450〜500nmの波長範囲に発光ピー
    クを有する2価のユーロピウムで付活されたアルカリ土
    類金属ハロリン酸塩蛍光体からなる第1の蛍光体と、 620〜640nmの波長範囲に発光ピークを有し、かつ120〜1
    50nmの半値幅を有するスズ付活正リン酸ストロンチウム
    ・マグネシウム蛍光体からなる第2の蛍光体と、 650〜660nmの波長範囲に発光ピークを有するマンガン付
    活フロロゲルマニウム酸マグネシウム蛍光体からなる第
    3の蛍光体と、 610〜630nmの波長範囲に発光ピークを有し、かつ50nm以
    下の半値幅を有する狭帯域の希土類蛍光体からなる第4
    の蛍光体とを混合した蛍光体からなり、さらに、前記褪
    色防止層に被着される物質として、白色顔料と黄色顔料
    の混合物を用いたことを特徴とする蛍光ランプ。
  2. 【請求項2】第4の蛍光体が、発光ピークが611nmの三
    価のユーロピウム付活酸化イットリウム,発光ピークが
    619nmの三価のユーロピウム付活バナジン酸イットリウ
    ム,リンバナジン酸イットリウム及び発光ピークが625n
    mの三価のユーロピウム付活イットリウムオキシサルフ
    ァイドのいずれか少なくとも一種であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の蛍光ランプ。
  3. 【請求項3】黄色顔料にはTiO2-NiO-Sb2O5系のルチル構
    造をもつ物質を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の蛍光ランプ。
  4. 【請求項4】演色評価数が、JIS Z9112-1983に定められ
    た演色性区分で演色AAA形を示し、光源色区分で電球色
    に属することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    蛍光ランプ。
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