JPH09283085A - 蛍光ランプ及びその廃棄処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２種以上の希土類蛍光粉体を含む白色光放射
蛍光層から希土類元素を少ない工程数で分離精製できる
蛍光ランプを提供する。 【解決手段】 筒状ガラスバルブの内壁に、Ｅｕ付活酸
化イットリウム（赤）とＥｕ付活アルミン酸ストロンチ
ウム（緑）とＥｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウム
（青）を４：４：２の重量比で混合した水性サスペンジ
ョンを塗工し、熱処理して３波長型の白色光放射蛍光層
を形成した後、一対の電極フィラメント（電極部）を設
け、水銀とＡｒガスを封入して蛍光ランプを構成する。
蛍光ランプの廃棄に当たり、白色光放射蛍光層から蛍光
粉体を回収し、この蛍光粉体から硫酸により希土類金属
化合物を溶出させて取り出した後、ＹとＥｕをシュウ酸
塩として回収し、さらに塩酸に溶解した後、金属錯体化
しイオン交換法によりＹとＥｕを分離精製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明に用いる蛍光ラ
ンプ及びその廃棄処理方法に関し、特に複数の希土類蛍
光粉体を含む蛍光体層が形成された蛍光ランプ及びその
廃棄処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは内側に蛍光体膜（層）を形
成したガラス管内に水銀とアルゴンガスとが封入されて
なるもので、簡単な構造で効率が良く明るい蛍光発光が
得られるという特徴を持っている。一般に蛍光ランプに
は低圧水銀蒸気を用いた低圧水銀放電ランプと、高圧水
銀蒸気を用いた高圧水銀放電ランプとがある。高圧水銀
放電ランプは、可視光〜紫外線を発生するガラス管（内
管）が高温度になることから、このガラス管（内管）の
外に更にガラス管（外管）を設けた二重管構造からなる
ものであり、その外管の内壁の一部に蛍光体膜を形成し
たものもある。

【０００３】低圧水銀放電ランプでは水銀蒸気からの紫
外線のほとんどを蛍光体層によって可視光に変換するの
に対し、高圧水銀放電ランプでは水銀蒸気から発光した
可視光線が直接光源となり、蛍光体層による蛍光（蛍光
体層で変換されて得られる可視光線）は補助的に使用さ
れるという差異がある。

【０００４】近年、一般照明用の白色光放射蛍光層を有
する蛍光ランプでは、演色性の改善等のために、赤、
緑、青にそれぞれ発光ピークをもつ３種類の蛍光体を混
合した、所謂、３波長型の蛍光体層によって白色光放射
蛍光層を構成した蛍光ランプが一般的になってきてお
り、特に、前記３種類の蛍光体として希土類蛍光粉体、
すなわち、希土類元素を含有する蛍光粉体を用いた明る
くて省エネルギーの蛍光ランプが多く用いられている。
かかる希土類蛍光粉体を用いた３波長型の蛍光体層とし
ては、Ｅｕ付活酸化イットリウム、ＣｅＭｎ付活ホウ酸
ガドリニウムマグネシウムなどの赤色蛍光粉体と、Ｔｂ
付活アルミン酸セリウムマグネシウム、ＣｅＴｂ付活燐
酸ランタン、ＣｅＴｂ付活ケイ酸イットリウム、ＣｅＴ
ｂ付活ホウ酸ガドリニウムマグネシウム、Ｍｎ付活ケイ
酸亜鉛などの緑色蛍光粉体と、Ｅｕ付活アルミン酸バリ
ウムマグネシウム、Ｅｕ付活ハロリン酸バリウムカルシ
ウムマグネシウムなどの青色蛍光粉体とを混合したもの
が一般的である。なお、希土類とは一般的には原子番号
が５７〜７１までのランタニド元素と、これらに諸物性
が類似するＳｃとＹを加えたものであるが、通常、蛍光
体にはＳｃは使用されない。従って、ここでいう希土類
蛍光粉体とは少なくとも１種のランタニド元素を含む蛍
光粉体、またはＹと少なくとも１種のランタニド元素と
を含む蛍光粉体である。

【０００５】ところで、前記の希土類蛍光粉体を用いた
３波長型の蛍光体層を設けた蛍光ランプに代表されるよ
うに、近年、蛍光ランプの白色光放射蛍光層にはＹ，Ｅ
ｕ，Ｃｅ，Ｔｂ、Ｇｄ，Ｌａなど多種の希土類元素が含
まれるようになってきており、希土類元素が高価で埋蔵
量が少ないことから、蛍光層から希土類元素を分離回収
して再利用することが望まれている。一般に希土類元素
含有物からの希土類元素の分離は難しいものである。希
土類元素の分離精製法としては、従来から(1)分別法、
(2)イオン交換クロマトグラフィー法、(3) 溶媒抽出法
の３種類の方法が活用されている。(1) の分別法は、蛍
光体を硝酸、塩酸等に溶解して希土類元素を分離した
後、希土類元素をシュウ酸塩の沈澱物として水から分離
するもので、かかる過程を経て不純物レベルが数ｐｐｍ
以下になるまで精製される。(2) のイオン交換クロマト
グラフィー法は、希土類元素をクエン酸やＥＤＴＡ（エ
チレンジアミンテトラ酢酸）などの錯体形成剤を用いて
多段のカラムにより多くの工数をかけて高純度に分離す
る方法である。(3) の溶媒抽出法は種々の抽出剤を用い
て多数回の抽出工程により希土類元素を分離精製してい
く方法であり、前記のイオン交換クロマトグラフィー法
より材料費が安価である。以上のうち、高純度精製が可
能なのは(2)と(3)の方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、近年、
蛍光ランプの蛍光層から希土類元素を分離回収して再利
用することが望まれているが、前記いずれの分離精製方
法を用いても、前記蛍光ランプの複数の希土類蛍光体を
含む白色光放射蛍光体層から希土類元素を各元素毎に分
離し、再利用できる程度まで精製（高純度化）するため
には、きわめて多くの工数を必要とするため、経済的に
成り立たないという問題点があった。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あり、白色光放射蛍光層から希土類元素を少ない工程数
で簡単に分離精製できる蛍光ランプ及びその廃棄処理方
法を提供すること目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の蛍光ランプは、ガラス管の内壁面に２種以
上の希土類蛍光粉体を含む白色光放射蛍光層が形成され
た蛍光ランプにおいて、前記２種以上の希土類蛍光粉体
のそれぞれがランタニド元素としてＥｕのみを含むもの
であることを特徴とする。ここでの白色光とは、色温度
２５００〜７０００Ｋの光であり、電球色（３０００
Ｋ）、白色（４２００Ｋ）、昼白色（５０００Ｋ）、昼
光色（６５００Ｋ）の光を含んでいる。

【０００９】前記構成により白色光放射蛍光層から希土
類元素を簡単に分離回収して精製できる理由は以下のと
おりである。すなわち、従来の蛍光ランプでは、白色光
放射蛍光層には、前記希土類蛍光粉体を用いた３波長型
の希土類蛍光体層のように、Ｅｕ（ユーロピウム），Ｃ
ｅ（セリウム），Ｔｂ（テルビウム），Ｇｄ（ガドリニ
ウム），及びＬａ（ランタン）等から選ばれる２種以上
のランタニド元素が含まれているため、白色光放射蛍光
層からの希土類元素の分離と精製を２種以上のランタニ
ド元素に対して、またはＹと２種以上のランタニド元素
に対して行わなけらばならなかったのに対し、本発明の
蛍光ランプでは、白色光放射蛍光層に含まれるランタニ
ド元素がＥｕのみであるので、白色光放射蛍光層からの
希土類金属の分離と精製はＥｕに対して、またはＹとＥ
ｕに対して行うだけでよい。従って、Ｅｕと希土類元素
以外の元素間の分離は容易であり、また、一般にＹとラ
ンタニド元素間の分離はランタニド元素同士の分離（例
えばＥｕとＴｂの分離）に比べて容易に行うことができ
るので、本発明の蛍光ランプでは従来の蛍光ランプの白
色光放射蛍光層（希土類元素として２種以上のランタニ
ド元素を含む蛍光層、または希土類元素としてＹと２種
以上のランタニド元素を含む蛍光層）から希土類元素
（ランタニド元素）を各元素毎に分離精製する場合に比
べて格段に少ない工程数で分離精製することができ、少
ないコストで高純度の希土類元素（Ｅｕ、またはＥｕと
Ｙ）の精製物を得ることができる。そして、このように
して得られた高純度の希土類元素（Ｅｕ、またはＥｕと
Ｙ）の精製物は蛍光ランプ等の材料として再利用でき
る。なお、ＥｕとＹを完全に分離できなくても、これら
は赤色蛍光体であるＥｕ付活酸化イットリウムの成分で
あるので、ＥｕとＹを含む不完全な精製物から赤色蛍光
体であるＥｕ付活酸化イットリウムを容易に再生でき
る。

【００１０】前記本発明の蛍光ランプにおいては、白色
光放射蛍光層が、少なくとも酸化イットリウムを含む母
材にＥｕで付活した赤色蛍光粉体と、Ｅｕ付活アルミン
酸ストロンチウムまたはＭｎ付活ケイ酸亜鉛からなる緑
色蛍光粉体と、Ｅｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウ
ムまたはＥｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウムスト
ロンチウムまたはＥｕ付活ハロリン酸バリウムカルシウ
ムマグネシウムからなる青色蛍光粉体とを混合してなる
３波長型蛍光体層であるのが好ましい。このような構成
にしたことにより、演色性に優れた蛍光ランプを得るこ
とができる。

【００１１】また前記本発明の蛍光ランプにおいては、
白色光放射蛍光層が、少なくとも酸化イットリウムを含
む母材にＥｕで付活した赤色蛍光粉体と、ＥｕＭｎ付活
アルミン酸バリウムマグネシウムまたはＥｕＭｎ付活ア
ルミン酸バリウムマグネシウムストロンチウムからなる
青緑色蛍光粉体とを混合してなる蛍光体層であるのが好
ましい。このような構成にしたことにより、二種の蛍光
体の混合物で蛍光体層が構成されるので、蛍光体層の塗
布時に組成の均一性が向上し、ランプ全体における発光
ムラが軽減する。

【００１２】更に本発明の蛍光ランプの廃棄処理方法
は、ガラス管の内壁面にそれぞれがランタニド元素とし
てＥｕのみを含む２種以上の希土類蛍光粉体を含む白色
光放射蛍光層が形成された蛍光ランプの廃棄時、前記白
色光放射蛍光層を前記ガラス管内のガラス及び電極部材
から物理的に分離して蛍光粉体を回収し、前記蛍光粉体
からＥｕを分離精製する、または前記蛍光粉体からＥｕ
とＹをそれぞれ分離精製するようにしたものである。こ
のような構成にしたことにより、蛍光ランプの廃棄時に
簡単にＥｕ、またはＥｕとＹを回収でき、これらを例え
ば蛍光ランプ等の原料として再利用することが可能にな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の蛍光ランプは、ランタニ
ド元素としてＥｕのみを含む希土類蛍光粉体を２種以上
混合し、またはこれら２種以上の希土類蛍光粉体と１種
または２種以上の希土類元素を含まない蛍光粉体とを混
合して、電球色、白色、昼白色、及び昼光色のいずれか
の白色光を発光する白色光放射蛍光層を構成し、かかる
白色光放射蛍光層をガラス管の内壁面に形成したもので
ある。

【００１４】前記ランタニド元素としてＥｕのみを含む
希土類蛍光粉体の具体例としては、例えば前記従来技術
で例示した赤色蛍光粉体であるＥｕ付活酸化イットリウ
ムや、青色蛍光粉体であるＥｕ付活アルミン酸バリウム
マグネシウム及びＥｕ付活ハロリン酸バリウムカルシウ
ムマグネシウムの他に、緑色蛍光粉体であるＥｕ付活ア
ルミン酸ストロンチウムや青緑色蛍光粉体であるＥｕＭ
ｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウム等を挙げること
ができる。また、赤色蛍光粉体としては、前記の酸化イ
ットリウムのみを母材にしたＥｕ付活酸化イットリウム
の他に、酸化イットリウムとともに酸化燐と酸化バナジ
ウムを一緒に含有させて母材を形成し、これにＥｕを付
活させて発光スペクトルと輝度をＥｕ付活酸化イットリ
ウムのそれから若干変更させたもの（Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ：
Ｅｕ）も有用である。また、青色蛍光粉体としては前記
のＥｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウムにＳｒを加
えて発光スペクトルと輝度をＥｕ付活アルミン酸バリウ
ムマグネシウムから若干変更させたＥｕ付活アルミン酸
バリウムマグネシウムストロンチウムも有用であり、青
緑色蛍光粉体としては、前記のＥｕＭｎ付活アルミン酸
バリウムマグネシウムにさらにＳｒを加えて発光スペク
トルと輝度をＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシ
ウムから若干変更させたＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウ
ムマグネシウムストロンチウムも有用である。また、一
般にＥｕ²⁺付活蛍光体は母材に用いる化合物によって様
々なスペクトルの蛍光体を作ることができ、例えば（Ｓ
ｒ，Ｅｕ）ＭｇＰ₂Ｏ₇；３９０ｎｍ、（Ｂａ，Ｅｕ）Ａ
ｌ₁₂Ｏ₁₉；４４０ｎｍ、（Ｓｒ，Ｅｕ）₃ＭｇＳｉ
₂Ｏ₈；３６０ｎｍ、（Ｂａ，Ｅｕ）₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇；５
００ｎｍ、（Ｓｒ，Ｅｕ）₂ＳｉＯ₄；５５０ｎｍなどの
Ｅｕを含む希土類蛍光粉体も有用である。

【００１５】前記の必要に応じて用いられる１種または
２種以上の希土類元素を含まない蛍光粉体は特に限定さ
れるものではなく、この分野で使用されているそれ自体
公知の蛍光粉体から、その発光スペクトルと輝度等の発
光特性が所望とする白色光を得るに相応しいものを選択
して使用される。

【００１６】一般に白色光放射蛍光層を３波長型の蛍光
体層、すなわち、赤色蛍光粉体と緑色蛍光粉体と青色蛍
光粉体とを混合した３原色発光の蛍光体層にすると、演
色性に優れた蛍光ランプが得られるが、本発明において
も白色光放射蛍光層を３波長型の蛍光体層にするのが好
ましい。この場合の具体例としては、Ｅｕ付活酸化イッ
トリウム等の少なくとも酸化イットリウムを含む母材に
Ｅｕが付活した赤色蛍光粉体と、Ｅｕ付活アルミン酸ス
トロンチウムまたはＭｎ付活ケイ酸亜鉛からなる緑色蛍
光粉体と、Ｅｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウムま
たはＥｕ付活アルミン酸バリウムマグネシウムストロン
チウムまたはＥｕ付活ハロリン酸バリウムカルシウムマ
グネシウムからなる青色蛍光粉体との混合物層が挙げら
れる。また、Ｅｕ付活酸化イットリウム等の少なくとも
酸化イットリウムを含む母材にＥｕが付活した赤色蛍光
粉体と、ＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウム
またはＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウムス
トロンチウムからなる青緑色蛍光粉体とを混合した場合
は、これら２種の蛍光粉体で３波長に近い蛍光体層を形
成できる。この場合、３種の蛍光粉体を混合する場合に
比して、蛍光体層の組成の均一性が向上し、ランプ全体
における発光ムラが軽減する。

【００１７】以上の構成からなる本発明の蛍光ランプで
は、その廃棄に当たり、白色光放射蛍光層中の蛍光粉体
が回収され、この蛍光粉体から希土類元素が分離精製し
て回収されるが、かかる希土類元素の分離精製法として
は、前記従来から行われている(1) 分別法、 (2)イオン
交換クロマトグラフィー法、(3) 溶媒抽出法等が用いら
れる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
がこれらの実施例によって限定されるものではない。

【００１９】（実施例１）ソーダガラスよりなる管径２
８ｍｍ、長さ１．２ｍの筒状ガラスバルブの内壁に、Ｅ
ｕ付活酸化イットリウム（赤色蛍光粉体）とＥｕ付活ア
ルミン酸ストロンチウム（緑色蛍光粉体）とＥｕ付活ア
ルミン酸バリウムマグネシウム（青色蛍光粉体）とを
４：４：２の重量比で混合して得られた水性サスペンジ
ョンを塗工し、熱処理（約７００℃でシンタリング）し
て３波長型の白色光放射蛍光層を形成した。次に、ガラ
スバルブ内に一対の電極フィラメントを設けた後、水銀
とＡｒガスを封入して蛍光ランプを構成した。

【００２０】このようにして得られた蛍光ランプを制御
回路に連結して蛍光灯器具を組み上げ、点灯して白色光
を得た。この蛍光ランプを廃棄するに当たり、蛍光ラン
プのガラスバルブをリークさせた後、前記白色光放射蛍
光層を電極部（一対の電極フィラメント）やガラスから
物理的に分離して蛍光粉体を回収した。回収した蛍光粉
体から硫酸により希土類金属化合物を溶出させて取り出
した後、ＹとＥｕをシュウ酸塩として回収した。これら
をさらに塩酸に溶解した後、金属錯体化してイオン交換
クロマトグラフィー法によりＹとＥｕとに分離精製し
た。この希土類元素を用いてＥｕ付活酸化イットリウム
赤色蛍光体を再生した。そして、このＥｕ付活酸化イッ
トリウム赤色蛍光体を用いて再度前記と同様にして３波
長型の白色光放射蛍光層を有する蛍光ランプを作成し、
前記と同様にしてランプを点灯させたところ、その発光
特性は前記のそれと殆ど変わらなかった。

【００２１】（実施例２）実施例１と同様にしてソーダ
ガラスからなる管径２８ｍｍ、長さ１．２ｍの筒状ガラ
スバルブに内壁にＥｕ付活酸化イットリウム（赤色蛍光
粉体）とＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウム
（青緑色蛍光粉体）とを７：３の重量比で混合して得ら
れた水性サスペンジョンを塗工し、熱処理（約７００℃
でシンタリング）して３波長型の白色光放射蛍光層を形
成した。次に、ガラスバルブ内に一対の電極フィラメン
トを設けた後、水銀とＡｒガスを封入して蛍光ランプを
構成した。

【００２２】このようにして得られた蛍光ランプを制御
回路に連結して蛍光灯器具を組み上げ、点灯して白色光
を得た。この蛍光ランプを廃棄するに当たり、蛍光ラン
プのガラスバルブをリークさせた後、前記白色光放射蛍
光層を電極部（一対の電極フィラメント）やガラスから
物理的に分離して蛍光粉体を回収した。回収した蛍光粉
体を硫酸に溶解した後、ＹとＥｕをシュウ酸塩として回
収した。これをさらに塩酸に溶解した後、金属錯体化し
イオン交換クロマトグラフィー法によりＹとＥｕを分離
精製した。この希土類元素を用いてＥｕ付活酸化イット
リウム赤色蛍光体を再生した。そして、このＥｕ付活酸
化イットリウム赤色蛍光体を用いて再度前記と同様にし
て３波長型の白色光放射蛍光層を有する蛍光ランプを作
成し、前記と同様にしてランプを点灯させたところ、そ
の発光特性は前記のそれと殆ど変わらなかった。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、蛍光ラ
ンプの白色光放射蛍光層から希土類元素を少ない工程数
で容易に分離精製することができ、少ないコストで高純
度の希土類元素（Ｅｕ、またはＥｕとＹ）の精製物を得
ることができる。従って、蛍光ランプの廃棄時に簡単に
希土類元素（Ｅｕ、またはＥｕとＹ）を回収でき、これ
らを例えば蛍光ランプ等の原料として再利用することが
可能になる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス管の内壁面に２種以上の希土類蛍
   光粉体を含む白色光放射蛍光層が形成された蛍光ランプ
   において、前記２種以上の希土類蛍光粉体のそれぞれが
   ランタニド元素としてＥｕのみを含むものであることを
   特徴とする蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 白色光放射蛍光層が、少なくとも酸化イ
   ットリウムを含む母材にＥｕで付活した赤色蛍光粉体
   と、Ｅｕ付活アルミン酸ストロンチウムまたはＭｎ付活
   ケイ酸亜鉛からなる緑色蛍光粉体と、Ｅｕ付活アルミン
   酸バリウムマグネシウムまたはＥｕ付活アルミン酸バリ
   ウムマグネシウムストロンチウムまたはＥｕ付活ハロリ
   ン酸バリウムカルシウムマグネシウムからなる青色蛍光
   粉体とを混合してなる３波長型蛍光体層である請求項１
   に記載の蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 白色光放射蛍光層が、少なくとも酸化イ
   ットリウムを含む母材にＥｕで付活した赤色蛍光粉体
   と、ＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウムまた
   はＥｕＭｎ付活アルミン酸バリウムマグネシウムストロ
   ンチウムからなる青緑色蛍光粉体とを混合してなる蛍光
   体層である請求項１に記載の蛍光ランプ。
4. 【請求項４】 ガラス管の内壁面にそれぞれがランタニ
   ド元素としてＥｕのみを含む２種以上の希土類蛍光粉体
   を含む白色光放射蛍光層が形成された蛍光ランプの廃棄
   時、前記白色光放射蛍光層を前記ガラス管内のガラス及
   び電極部材から物理的に分離して蛍光粉体を回収し、前
   記蛍光粉体からＥｕを分離精製する、または前記蛍光粉
   体からＥｕとＹをそれぞれ分離精製する蛍光ランプの廃
   棄処理方法。