JPS5952197B2 - 螢光ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は白色光を放射するために塗布した螢光体を有す
る低圧水銀蒸気放電の螢光ランプに関し、その相対的色
温度は水銀蒸気放電より発した紫外線放射で励起される
とＡＮＳＩ標準に規定されている冷白色だえんの色温度
より高くなる。

目下市 。販されているこの種のランプでは二種以上の
螢光体、その一つはアンチモンのみで活性化したフルク
州スケネクタデイ・りヴアー ・ロード１番 ９代 理 人 弁理士 若林 忠 ※オロ燐酸カルシウム（いわゆる゛ブルーハロ”ｂｌｕ
ｅｈａｌｏ）で、他のものは通常アンチモンとマンガン
とで共同活性化したハロ燐酸カルシウム又はストロンチ
ウムであつて、これらの螢燐光物を混合して所望の色温
度の色を白色ランプ全体に付与する。

更に詳細には現在好まれている型の螢光ランプの構造は
第二螢光体としてプルーハロと混合して、何れも広帯域
の可視光を放射をするマンガンとアンチモンで活性化し
たハロ燐酸カルシウムの二成分混合物を用いて公認され
たＡＮＳＩ色標準で規定された昼光色領域で一般の照明
を行なわんとするも ’のである。昼光色領域内の白色
光を発生するための螢光ランプにおいて公知のハロ燐灰
石螢光体を組合せたものは４０ＷＴ１２型のランプの場
合には約２６００ルーメンの発光効率を生ずる。冷白色
領域近辺の発光効率の改善は米国特許第４０７５５３２
号に記載されたような別個の螢燐光体の組合せで成功し
た。この中には短波長可視領域（青）にピークのある比
較的狭い放射帯域を有する第一螢光体と５７０−６００
×１０−９ｍ（黄）領域の可視スペクトル中にピークの
ある比較的広帯域放射を有する第二螢光体を用いる螢光
体の配合が記載されており、適当な割合で混合すると単
一の通常のハロ燐灰石螢燐光物の場合よりも、“冷白”
及び゛白”というようなＡＮＳＩ規定の各種標準白色が
優れた発光効率を示す。更に上記米国特許には、約４５
０×１０−９ｍの波長にピークのある所望の狭帯域青色
放射は青色螢光体成分に帰因するがこラすると電力消費
量が少なくて済み黄色領域に多量の電力を使用すること
ができこの種の螢光ランプの場合ではスペクトル出力分
布光度を全面的に高める。上記二つの螢光体系における
好ましい黄色螢光体成分は化学量論的に二価のマンガン
で活性化した弗化燐灰石カルシウム成分で、この成分は
上記活性化イオンに対して種種の割合に限定されている
アンチモンとともに共同活性化を行い、上記の全面的ス
ベクトル分布がうまく生じるためにはアンチモン放射を
消失させる。最後に前記二成分螢光体系は利用光度を増
進させる丈でなく、通常の冷白色螢光ランプに用いられ
る標準冷白色ハロー燐酸螢光体に比して良好な演色性を
呈すと云われている。昼光色照明に対する好みは冷白色
照明と比較すると温暖な気候の地域にみられる。

このように選ぶ根底は冷白色照明よりも青色発光の多い
昼光色照明の作る冷やかな外観であると思われる。従つ
て満足な演色性と、通常の螢光体混合物の場合よりも大
きな発光効率でこのような昼色光照明の得られる螢光物
質を提供することはこれらの点と地理的な問題とにとつ
て大きな利益である。ここに用いられる用語の゛昼色光
領域”は冷白色の色温度よりも高い色温度で通常の黒体
軌跡又はこの軌跡に近いＣ．Ｉ．Ｅ．色度座標を有する
白色ランプの放射を意味し、ＡＮＳＩ標準昼光色の範囲
を示すだえん形並びに“サイン白色”゛クロマ５０”゛
クロマ７５”のような標準となつていない色、更に之等
の色を示すだえん形の中にない白色に対する色度座標を
も含んでいる。望ましい螢光体は前記昼光色領域内の白
色のランプ放射をするが他の白色点の光も放射する。高
い色温度の白色領域における発光効率は上記の’プルー
ハロ”螢光体を狭い放射帯域を呈する青色螢光体で置代
え、且つ残りの通常の螢光体をアンチモンと適当な濃度
のマンガンで活性化したアンチモン、マンガン活性化ハ
ロ燐酸カルシウムで置き代えた青緑色の色相を有する第
二螢光体で置代えると増加し、前記通常の螢光体の色点
を通る混合線が得られることが分つた。

この第二螢光体は式 （式中のｗは約０．０−０．２の範囲、ｘは約０．０３
−０．２５の範囲、ｚは約０．０− ０．９の範囲、ｙ
は約０．０２−０．２の範囲にある。

）を有している。

ここに示す螢光体の分光出力分布は、演色指数が若干低
いがなお許容範囲にあり、感じのよい演色性を付与する
。

上記螢光体の組合せは昼色光螢光ランプに通常用いられ
る二成分螢光体系を変性したものを表わし、この変性螢
光体系ではマンガンとアンチモンの活性化の程度と白色
螢光体成分のハロゲン化物含量は可視スペクトルの昼色
光領域内の色相が青−緑色を示す適当な配合線を示すよ
うに調節されている。しかし後記するように本発明の二
成分螢光体系における青一緑色（変性白色）螢光体成分
は、通常昼色光領域にあるランプ放射色点が得られるよ
うに実質的にアンチモン放射を含んでいる。後記する詳
細な記載から、ランプ放射光の所望の白の色点は配合混
合物のこれら二つの螢光体成分重量比を変えて調節し得
ることが明らかである。前記ランプ放射の色度座標はＡ
ＮＳＩ標準規格の昼光色を示すだえん形の中にあるばか
りでなく、それに近接する白の色点群の中にもあつて、
一方では高い色温度の通常の螢光体配合物の出す同じ色
点では５−１０％又はそれ以上の発光効率の利得が得ら
れる。本発明の螢光体の組合せで有用な青色を放射する
螢光物質は少なくとも８０％の量子効率と共に約４５０
×１０−９ｍのビーク波長では、水銀放電からくる紫外
線放射で励起されると比較的狭い放射帯域を示す。

前記青色螢光体成分の重要な機能はランプ放射のＣ．Ｉ
．Ｅ．三色度座標を昼光色スペクトル領域中の所望色点
で黒体軌跡に近い点に引きよせることである。三刺激関
数Ｚのピークに近い狭い放射帯域は、ランプよりの可視
部放射の大部分を発光効率を高めるように長波長領域に
おくことができ前記機能を効果的に行なう。式ＳｒｌＯ
−２ＥＵ２（ＰＯ４）６Ｃ１２ ０．０２≦ｚ≦０．２ を有する化学量論的ストロンチウム、ユーロピウム、ク
ロロ燐灰石（ＳＥＣＡ）螢光体はこのような狭帯域青色
放射を行なうように選定されたもので、この螢光体はｘ
＝０．１５２，ｙ＝０．０２７の三色度座標を有する色
点を呈する。

又Ｂａ２−２ＥＵ２Ｍｇ２Ａ１２ｆ）３７（０．１≦ｚ
≦０．４）の化学式を有して、ＳＥＣＡ成分としてほぼ
同じ三色度座標を示す化学量論的にユウロピウムで活性
化したアルミン酸バリウム、マグネシウムを使用するこ
とができる。

前記したように本発明の改良ランプにおける大部分の紫
外線励起エネルギは広範囲の放射帯域を有する青一緑色
螢光体成分を励起するのに用いられる。

所望の広帯域の青一緑色放射を呈する有用な螢光体は、
通常の昼光色型螢光ランプに現在用いられている螢光体
配合物の１０％以内の量子効率を示すという特徴があり
、このホストマトリツクス内でアンチモンとマンガンの
両方の放射を示すアンチモンとマンガンで共同活性化さ
れたハロ燐酸塩螢光体の群から選ばれる。特に本発明の
二成分螢光体系における第二螢光体成分はマンガン放射
に帰せられる５５０−６００Ｘ１０−９ｍの領域内に主
たるピークがあり、アンチモン放射に帰せられる４５０
−５１０×１０−９ｍスペクトル領域に第二の広帯領主
ピークをもつ双峰放射を示す。かかる望ましい放射特性
を示す有用な螢光体の化学組成は、であって、式中のｗ
は約０．０−０．２の範囲に、ｘは約０．０３−０．２
５の範囲に、ｚは約０．０−０．０９の範囲に、ｙは約
０．０２−０．２の範囲にある。

この螢光物質の好ましい例は理論的最高の発光効率を出
すのはｚ＝０の値であるが、量子効率を改善するため、
または螢光体配合物を作る全費用を節約するためにはｚ
の零値は望むべくもない。第１図には本発明になる円形
断面の細長ソーダ石灰ガラス球２からなる代表的螢光ラ
ンプ１が図示される。このランプの放電部は両端にリー
ド線４，５で支持された電極３であつて、リード線は取
付ステム７の圧潰ガラス封止部６を通つてランプの両端
で固着された口金８の接点に到つている。封止ガラス管
の放電維持充填物は低圧のアルゴン又はアルゴンと他の
ガスとの混合物のような不活性ガスで、これに少量の水
銀を入れて、ランプの動作を低圧で行なう。ガラス管の
内面は本発明の螢光体の組合せからなる螢光被膜９が施
されていて、この被膜はガラス管のほぼ全長とその内周
壁全体に塗布されている。関連性のある螢光体について
実験的に測定したスペクトルを用いたコンピユータによ
る研究では、現在市販されている標準昼光色螢光ランプ
の仕様に等しい色点が得られるマンガン濃度を使用して
ＳＥＣＡ配合体と青一緑色カルシウムフノレオル燐灰石
とよりなる好ましい態様を等入力、等量子効率と想定し
てそのランプとルーメン出力基準で比較した。

新規の螢光体を有するランプは９％という優れた発光効
率で動作すると求められた。選定した特定の化学量論的
フルオロ燐灰石螢光体は上記の螢光体を組み合わせ且つ
該螢光体中のマンガンイオンのモル分率を変えて昼光色
領域でランプ放射の所望色点を得た場合には全発光出力
は約９９％となる。第２図には水銀放電により直接放射
される可視光線にブルーハロ放射１と白色ハロ燐酸カル
シウム放射２を加えたものが、昼色光螢光ランプの本発
明の例での放射スペクトルを生ずることを説明するよう
に、適当な相対量で夫々の螢光体配合成分のスペクトル
出力分布が示されている。

改良された配合体成分は、ＳＥＣＡ３と０．１５モル分
率のＭｎを含むフルオロ燐灰石カルシウム４であつて、
同一可視部の水銀放射が加わると同一色点を有するラン
プとなる。特に注意すべきことは作成した配合体１の青
色成分の巾が比較的広いことと指定配合体３の青色成分
の帯域巾が極めて狭いことである。指定配合体４の青一
緑色成分の平均波長が短いことは作製した配合体２の黄
色成分と比較するとこの二つの系に対し同じ色点を与え
るために必要である。配合混合物として本発明の螢光体
の組合せを使用する上記の型のランプ構造の放射特性に
ついて得られた改良を更に説明するため、各種の４０Ｗ
Ｔ１２型のランプが通常の昼色光螢光ランプと比較する
ために作られた。

本発明の螢光体配合体の代りに青−緑色螢光体と狭帯域
放射青色螢光体成分としてユーロピウム活性化クロロ燐
灰石（ＳＥＣＡ）螢光体との二元混合物を使用した以外
は試験用ランプは通常の方法で作製した。

二元混合物は次に示す表１に重量比で示してある。

前記試験用ランプにおける広帯域青一緑色放射螢光体成
分はアンチモンとマンガンで活性化したフルオロ燐灰石
螢光体からなつており、この螢光体は上記したように約
０．１０の一定量のアンチモン活性化モル分率と表１に
示すモル分率で変るマンガン活性化レベルを有するホス
トマトリツクス内でアンチモンとマンガンの両方の放射
を行う。

ＳＥＣＡ螢光体の重量割合も表１に示すように前記螢光
体中で、二価のユーロピユウムを活性化のために一定の
０．２モル分率で用いた特定混合物中において上記螢光
体の約３−１２重量％の範囲で変えた。ランプ発光色度
座標と共に上記試験用ランプで得られた通常の１００時
間ルーメン値も表１中に青一緑色螢光体のみを有するラ
ンプの色度座標と共に示す。上記表に示すランプの色点
とルーメン値は第３図でよく理解し得る。

この関係は試料Ａ−Ｃの全ランプの色点が可視スベクト
ルの昼光色領域にあつて試料Ｂの色点が標準の昼光色を
示すだえん内にあることを示す。測定した色点が一般的
に対応するので、試料Ｂのランプに対して上表に報じら
れたルーメン値の妥当な比較を、同サイズの通常の昼光
色螢光ランプで得られた２６００ルーメンでも行なうこ
とができる。この比較をすると本発明によれば１０％の
ルーメン利得が得られることが分る。残りの試料ランプ
に対する前記表に示すルーメン値は、同一色点で通常の
螢光体混合物と比較すると相当大きな改良を示している
。上記のように本発明ランプの構成による色度座標が第
３図に示されている。

これには色度図が図示され、周知のＣ．Ｉ．Ｅ．測定法
で得たＸ，Ｙ色度座標が本発明の螢光体の組合せで得ら
れた白色点を表わすのに適用されている。又この色度図
にはＡＮＳＩ標準による昼光色だえん、冷白色だえん並
びに昼光色領域内にある他の色だえんが示されている。
本発明の螢光体は組合せた中で青一緑色螢光体成分で得
られた色点はこの図に０．０３モル分率乃至０．２５モ
ル分率のマンガン活性体濃度については直線１０で図示
されている。本発明混合物の唯一の代表的ＳＥＣＡ螢光
体成分を塗布した４０ＷＴ１２ランプに対する色点もこ
の図に示され、図面から直線１２が上記色点から延びて
直線１０と交わることが図示されており、其処から特定
の二元螢光体混合体を用いるランプの色点が作られてい
る。この直線１０，１２の関係する意味はランプ試料Ｂ
の色点が昼光色だえん内の直線１２上にあつて、両直線
の交点はこの螢光体混合体の青−緑色螢光体成分のマン
ガン活性体の濃度で固定されるということが分れば理解
し得る。この螢光体混合体中の同じ螢光体構成物の相対
重量比を変えると別のランプ放射の色点が直線１２上に
ある昼光色領域内で得られる。上記の二元螢光体混合体
の青一緑色螢燐光物成分のマンガン活性体の濃度を調節
して直線１０，１２間の交点を変え、図示した以外の色
だえん内にあるかまたはこの色点に隣接する昼光色領域
内にある更に別の白色点を得ることも可能であることが
分る。上記の表に示されており、同じ色度図に示された
残りのランプの色点は同様の関係にあるので個々の螢光
体構成物並びに所望のランプ放射の色点を得るために用
いられるそれら構成物間の相対重量比を予め決めること
ができる。前記色度図から解るようにランプの全色点Ａ
−Ｃはそれぞれの色温度を約４５００のＫまたはそれ以
上に決定することができる黒体軌跡の近くにある。上記
の好ましい具体例から本発明の特定の二成分螢光体は昼
光色型螢光ランプに使用すると通常の螢光体の組合せよ
り優れた光力が得られることが明らかである。

然しランプ光の色点又は他の望ましいランプ動作特性を
調節するために例えば三価のユーロピウムで活性化した
酸化イツトリウムという第三の螢光体成分を加えて上記
の具体例を修正することができることも明白である。従
つて本発明は添付の特許請求の範囲だけに限定されるべ
きものとする。この発明は前記特許請求の範囲に記載さ
れた内容の外に下記の態様を含む。

（１）前記第一の螢光体は ＳｒｌＯ．−２ＥＵ２（ＰＯ４）６Ｃ１２で式中のｚが
約０．０２−０．２の範囲にある特許請求の範囲に記載
のランプ。

（２）前記第一と第二の螢光体の比率によつて昼光白色
が得られることを特徴とする特許請求の範囲に記載のラ
ンプ。

（３）混合螢光体は３−１２重量部の前記第一の螢光体
と９７−８８重量部の前記第二の螢光体とからなること
を特徴とする上記第２項記載のランプ（４）前記第一の
螢光体中のマンガンのモル分率を前記昼光白色が得られ
るように変更することを特徴とする上記第２項記載のラ
ンプ。

（５）前記第一の螢光体の構造は Ｂａ２−２ＥＵ２Ｍｇ２Ａ１２２０３７で、式中のｚは
約０．１−０．４の範囲にあり、前記第一の螢光体は約
４５０Ｘ１０−９ｍの波長にピーク放射を有することを
特徴とする特許請求の範囲に記載のランプ。

（６）前記第二の螢光体はマンガンの放射による５５０
−６００Ｘ１０−９ｍ領域に主たるピークがあり、且つ
アンチモン放射による４５０一５１０Ｘ１０−９ｍ領域
に第二の広い主ピークを有することを特徴とする特許請
求の範囲に記載のランプ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による螢光ランプの構造の一部を切り取
つた斜視図、第２図は現在昼光色螢光ランプに最も普通
に用いられる螢光体混合物の各成分の放射スペクトルと
４０ワツト螢光ランプで同じ色を発生する本発明記載の
螢光体混合物の各成分の放射スペクトルを示し、第３図
は黒体軌跡線並びに昼光白色領域に代表的白色だえんを
有する冷白色ＡＮＳＩだえんがあり更に本発明の動作原
理を示すＣ．Ｉ．Ｅ．（Ｘ，ｙ）色度図である。 １・・・・・・螢光ランプ、２・・・・・・外被、３・
・・・・・電極、４，５・・・・・・リード線、６・・
・・・・封止部、７・・・・・・ステム、８・・・・・
・口金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 螢光体を塗布した透光性外被と、該外被内に収容さ
   れイオン化して低圧水銀放電を発生し該放電により発光
   した放射の少なくとも一部を前記螢光体で白色の可視光
   に変換するための気体媒体を有する螢光ランプにおいて
   、前記螢光体が可視スペクトルの青色部に狭い発光スペ
   クトルを有する式Ｓｒ＿１＿０＿−＿ｚＥｕ＿ｚ（ＰＯ
   ＿４）＿６Ｃｌ＿２（０．０２≦ｚ≦０．２）または Ｂａ＿２＿−＿ｚＥｕ＿ｚＭｇ＿２Ａｌ＿２＿２＿３＿
   ７（０．１≦ｚ０．４）で表わされる第一の螢光体と、 可視スペクトルの青−緑色部に広い双峰発光スペクトル
   を有する式▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のｗは約０．０−０．２の範囲にあり、ｘは約０
   ．０３−０．２５の範囲にあり、ｚは約０．０−０．９
   の範囲にあり、ｙは約０．０２−０．２の範囲である。 ）で表わされる第二の螢光体との均一混合物からなり、
   該混合物が第一の螢光体を３〜１２重量％、第二の螢光
   体を９７〜８８重量％含有してなることを特徴とする螢
   光ランプ。