JPS60148044A

JPS60148044A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JPS60148044A
Application number: JP358184A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Narita; 成田　一夫; Akira Taya; 田屋　明; Nobuyoshi Akiyama; 秋山　順悦; Hisami Shinra; 新羅　久美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1985-08-05
Also published as: JPH0517655B2

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】［発明の技術分野］本発明は、高演色蛍光ランプに関する。より詳しくは、
高演色性と高い発光効率を兼備した高演色蛍光ランプに
関する。

［発明の技術的背景とその問題点］光源が物体色をいかに忠実に再現し得るかを表わす尺度
として、所謂、平・均演色評価数Ｒａが用いられている
。この尺度で表わすと、アンチモンとマンガンで付活さ
れたへロリン酸カルシウム蛍光体を用いた一般照明用蛍
光ランプは、白色（色温度４２００″Ｋ）のものでＲａ
−８５であり、また、昼光色（色温度６５００″Ｋ）の
ものでＲａ＝７５程度となる。ところで、蛍光ランプの
演色性は、用いる蛍光体を改善することによって更に高
めることが可能である。

高演色性ランプは、その演色性の改善の程度に応シテ、
ＯＬ　（７５＜　Ｒａ　）　、　５ＯＬ（８５＜　Ｒａ
　）　、ＥＤＬ（Ｅ１５　＜　Ｒａ）型とＪＩＳ　２９
３０１テ区分されテいテ、コれまで種々の蛍光体の組合
せを用いたランプが知られている。

例えば、特開昭５４−１０２０７３号に開示された蛍光
ランプは４種の蛍光体の組合せによりＲａ＝Ｉ３９とな
る。また、昭和５７年照明学会全国大会予稿Ｎｏ、　１
８には、二種類の蛍光体の混合によって上記平均演色評
価数と同程度の高演色蛍光ランプが得られることが記載
されている。これらの蛍光ランプはいずれも蛍光ランプ
演色区分のＥｔｌＬ型に属するものである。しかしなが
ら、これらのランプの光束は色温度５０００”Ｋ　ｆ）
　４０Ｗ　５　ンプ（管径３２ｍｍ）　テ２４００１ｍ
程度（効率Ｈ１ｍ／１１）程度にすぎないものであった
。

また、特開昭５０−１８８８７号に比較的演色性が高く
、しかも高効率であ□る蛍光ランプとして、例えば、４
５０ｎｍ、５４５ｎｍおよび８１０ｎ＋ｓ付近に発光ピ
ークを有する三種の狭帯域発光蛍光体を組合せてなるラ
ンプ（所謂、三波長型蛍光ランプ）が開示されている。

三波長型ランプは断食光体の開発と蛍光体の改良により
、最近では色温度５０００＠にの４０Ｗランプで３８０
０１厘（効率ｓＯ１鳳／Ｉｆ）の光束が得られるように
なっている。

また、平均演色評価数はＲａ＝８４であり、ＤＩ′！ｉ
ｌに区分される。このランプは、ある程度の高演色性と
高い効率を兼備したものとして実用性が高い。

しかし、このランプにあっては、Ｒａをこれ以上高い値
に改善することが困難であった。また、発光が上述のよ
うに４５ｏｎ腸、５４５ｎ腸、８１０ｎｍを中心とした
領域に集中しているため、　Ｒａは比較的高いが、特殊
演色評価数の値の中にはかなり低いものがある。これは
三波長型ランプでは克服し得ない欠点′である。更にこ
の型のランプに使用される蛍光体は通常すべて希土類を
含むため蛍光体のコストは極めて高いものとなる。

このように、ＥＤＬ型の高演色蛍光ランプにあっては効
率が低く、ＯＬ型の高演色蛍光ランプにあってはＲａお
よび特殊演色評価数が低いため、上記問題を解決する蛍
光ランプとして、　ＥＤＬ型とＯＬ型の中間に位置する
ＳＤＬ型のランプが期待されている。この区分に属する
ランプの一例として、東芝レビュ、２８巻、１１１０頁
（１８７１年）に記載サレテいるものがある。これは、
４０ＷランプでＲａ＝１１２、全光束２４００１ｍ　（
効率８０ｍ１／Ｉｔ）の性能を有するものである。しか
し、このランプの効率は上記ＥＤＬ型と同程度にすぎな
かった。

そこで、実用的な高演色蛍光ランプとして、Ｒａが８８
よりやや小さな値であっても、発光効率が２４００１ｍ
／４０ｗ以上であり、また、発光効率が３８００１ｍ／
４０．１１１よりやや小さな値であっても、Ｒａが７５
以上となり、かつ特殊演色性に優れたランプが望まれて
いた。

［発明の目的］本発明は、Ｒａがほぼ８８に達するが効率の低いランプ
と、Ｒａが８４程度であるが高効率のランプの中間的な
性質を有し、且つ特殊演色性に優れたランプを提供する
ことを目的とする。

［発明の概要］本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、特定の５種類の蛍光体を組合せることにより、Ｒ
ａがほぼ８８に達するが効率の低いランプと、Ｒａは８
４程度であるが高効率のランプの中間的な性質のランプ
を、必要に応じて任意に作り得ることを見出し、本発明
を完成した。

すなわち、本発明の蛍光ランプは、一般式二Ｍ！、ＫＸ
　（ＰＯ４）３　：　ＥＬＬ”（り　（式中、Ｍは３．
０〜４．５グラム原子のＢａと０．５〜２．０グラム原
子のＣａと０．０１〜１．０グラム原子のＮｇとからな
る元素混合物を表わし、ＸはＦ、ｌｌ：ｌ、Ｂｒの単体
もしくは２種類以上の混合物を表わし、Ｘは０．０１＜
　ｘ≦０．２の範囲の数を表す）で示される二価のユー
ロピウムで付活されたアルカリ土類金属ハロリン酸塩か
らなる第１の蛍光体と；６２０〜６４０ｎ腸の波長範囲
に発光ピークを有し、且つ１２０〜１８０１層の半値巾
を有する第２の蛍光体と；二価のユーロピウムで付活さ
れ発光ピークが４４０ｎ層から４！＋５１１鵬の範囲内
にあって青色に″発光する第３の蛍光体と；三価のテル
ビウムで付活され黄緑色に発光する第４の蛍光体と；三
価のユーロピウムで付活された希土類酸化物より成り赤
色に発光する第５の蛍光体とを混合し、ガラス管内面に
被着された蛍光ランプに係るものである。

本発明において、第１の蛍光体はランプの分光エネルギ
ー分布中、青緑色光領域のエネルギーを与える成分であ
る。

第１の蛍光体の一般式において、指数Ｘは二価のユーロ
ピウムの濃度を表わし、Ｘが０．０１以下の場合には、
輝度が著しく低く、また０、２を超えても輝度の顕著な
向上がみられないので０．０１＜　ｘ≦０．２の範囲に
する０ＭのＢａ、Ｃａ、Ｍｇは各々Ｂａ＝３．０〜４．
５グラム原子、　Ｃａ＝　０．５〜２．０グラム原子、
Ｎｇ＝　０．０１−１．０グラム原子の関係を満たすよ
うに設定されるａ　Ｂａ＝３．０〜４．５グラム原子、
　Ｃａ＝０．５〜２．０グラム原子に設定するのは、青
緑色光領域の発光ピークを与えるためである。その際、
該蛍光体は、好ましくは、波長範囲４８０〜５００ｎ■
に発光ピークを有する。　Ｎｇは主として、蛍光体輝度
の増加、ランプベーキング時の蛍光体劣化の防止、　１
８５ｎｍ紫外線照射による劣化の防止のために含有せし
める。このためには、Ｎ、の含有量は０．０１〜１．０
グラム原子とし、□′好ましくは０．１５〜０．３０グ
ラム原子とする。ＸはＦ　、　ＣＩ、Ｂｒの担体もしく
はそれらの２種以上の混合物であり、より好ましくは、
ＣＩである。なお、この蛍光体は高い演色性を得るのに
障害となる　４ｔｌＳｎ層および４３８ｎｍのＨ，輝線
を吸収して、その強度を低下させるという好ましい作用
を有する。

第２の蛍光体は分光エネルギー分布中、橙色光領域のエ
ネルギーを与える成分で、　８２０〜１３４０ｎｍの波
長範囲にピークを有し、且つ　１２０〜１ＢＯｎ−の半
値１１１を有する周知の蛍光体であればいかなるもので
あってもよい、このような蛍光体としては、スズで付活
された正リン酸ストロンチウム・マグネシウム［（Ｓｒ
Ｎｇ）　ｓ　（ＰＯ４）　２　：５１１１が最も好適で
ある。

第３の蛍光体としては、発光ピークがそれぞれ４４ＯＮ
４５５　ｎｍ（７）領域にあるＢａＭｇ２　Ａｌｌ！０
２７　：　Ｅｕ”および同じ＜　ｌＥｕ２＋で付活され
たアルカリ土類ハロリン酸塩［例えば、Ｓｒ５　（Ｐ　
Ｏ４）　３Ｃｌ：Ｅｕ　”　。

（Ｓｒ、Ｃａ）　ｓ　（Ｐ　０４）３　Ｃ１：　Ｅｕ”
、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｈａ）　ｃ。

（Ｐ　０４）３　Ｃ１：　Ｅｕ”　、（Ｈａ、Ｃａ、Ｍ
ｇ）５　（Ｐ　０４）３　ＣＩ：Ｅｕ　２＋など］が適
し、ている。その理由は、それらが所望の波長領域にお
いて効率が高く、且つ半値巾の小さい発光を示すためで
ある。

三価のテルビウムで付活された第４の蛍光体としては、
　（Ｏｓ、Ｔｂ）ＭｇＡＩｕ　Ｏｙ　、　Ｙ　２　Ｓｉ
Ｏ５：Ｃｅ。

Ｔｂ、　ＬａＰＯ，：Ｃｅ、Ｔｂ　、　（Ｌａ、Ｃｅ、
Ｔｂ）　２０３　ｅ　Ｏ，２ＳｉＯ２・０．１３　Ｐ２
Ｏ５などが好適である。これらは、視覚度の高い５４５
ｎｍ付近に線状の発光を示す。

第５の蛍光体としては、Ｌａ２０ｓ　：Ｅｕ　（Ｌｎは
Ｙ、ＬａおよびＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの
元素を表わす）が適している。このうちＹ２０３　：Ｅ
ｕが最も普通に用いられる。

本発明の蛍光ランプは、これら第１、第２、第３、第４
および第５の蛍光体の混合物がガラス管内面に被着され
たものである。

本発明の蛍光ランプは、例えば、次の方法によって得る
ことができる。

まず、第１の蛍光体と第２の蛍光体とを、所定量配合し
、ボールミル等で十分混合することによって、要求され
る蛍光ランプの色温度もしくは色度点を有する蛍光体混
合物Ｉを調製する。第１の蛍光体と第２の蛍光体との混
合重量比は、通常３５：Ｅ１５〜５０：５０とする。こ
のような配合では色温度が５０００”Ｋ前後となる。

次に、この蛍光体混合物Ｉに、第３、第４および第５の
蛍光体を所定量配合し、十分混合する。

その際、第３、第４および第５の蛍光体相互の配合比は
第３、第４および第５の蛍光体からなる蛍光体混合物Ｉ
Ｉが、蛍光体混合物Ｉと同一の色温度もしくは色度点と
なるようにすることが好ましい０通常、１０〜２５重量
部の第３の蛍光体、４０〜５５重量部の第４の蛍光体お
よび２５〜４５重量部の第５の蛍光体からなる蛍光体混
合物■が蛍光体混合物Ｉに加えられる。

また、蛍光体混合物Ｉの全蛍光体混合物中における含有
量は５０重量％以上とすることが好ましい。蛍光体混合
物工の含有量が５０重量％未満では蛍光ランプのＲａが
低下してしまうからである。

次に、このようにして調製された蛍光体混合物を、例え
ば、公知のラッカーリング処理によって、ガラス管球に
恰布し、乾燥し、既知の方法に従って放電電極の取付け
、管内の排気、水銀粒とアルゴンガスの封入、口金の取
付けを行なって、本発明の蛍光ランプを得る。

本発明で用いる第１の蛍光体と第２の蛍光体の蛍光体混
合物Ｉのみを用いたランプでは、Ｒａ＝９９で光束が約
２４００１膳（５０００”Ｋ　、４０Ｗ　）の特性を示
す、また、第３、第４および第５の蛍光体の混合物ＩＩ
のみを用いたランプではＲａが８４前後で光束が３１０
０〜３８００１腸（５０００”Ｋ　、４０Ｗ　）の特性
を示す。

従って、蛍光体混合物工に、これと実質的に同一の色度
を与えるようにした蛍光体混合物ＩＩを加えるならば、
■とＨの混合比に応じて上述の二種類のランプの中間の
演色性と効率を備えたランプが得られることになる。こ
のようにして得られるランプは主として８０１区分に属
し、従来知られている同種のランプに比較してはるかに
高い効率を有する。

［発明の実施例〕以下、本発明の蛍光ランプを実施例によって詳説する。

１〜５　よび　ｌ〜２Ｂａ　＊　Ｃａ　＊　Ｍｇ　＊　Ｐ　＋　ＣＩおよびＥ
ｕノ化合物を所定量秤量した後、これら原料混合物を、
ポール・ミルにて２時間粉砕混合した。次いで篩別して
混合物を石英ルツボに収容し、大気中で８５０℃の温度
下にて３時間焼成し、得られた焼成物を冷却、粉砕、篩
別後、水素２％、窒素ｑ８％の混合物ガス中で、９５０
°Ｃの温度で１時間の二次焼成を行った。

この二次焼成物を冷却、粉砕、篩別、洗浄、濾過、乾燥
、篩別して、第１の蛍光体Ｂａ　Ｃａ　Ｎｇ　Ｃ１（ＰＯ４）３：Ｅｕ（０，１）
の粉末を得４．１　０．５　０．３た、この第１の蛍光体の色度、発光ビーク波長、半値巾
を第１表に１分光エネルギー分布を第１図に示す０図中
、曲線ａが第１の蛍光体の分光エネルギー分布曲線であ
る。

得られた第１の蛍光体に、第２の蛍光体（Ｓｒ、Ｎｇ）
　３　（Ｐ　０４）２　：　Ｓｎを混合して、ランプに
したときの色度座標がほぼ５０００”Ｋ、偏差十０．０
０３ｕｖ（ｘ＝０．３４５．ｙ＝０．３５１１）（７）
蛍光体混合物Ｉを得た。このとき第１の蛍光体と第２の
蛍光体の重量比はほぼ４０：８０であった。第２の蛍光
体の色度。

発光ピーク波長、半値巾を第１表に、分光エネルギー分
布を第１図に示す０図中、曲線すが第２の蛍光体の分光
エネルギー分布曲線である。

次に第３の蛍光体としてアルミン酸バリウムマグネシウ
ム　ＢａＭｇ２　Ａ１１ｇ　０２７　：Ｅｕ　、第４の
蛍光体として三価テルビウム付活ケイリン酸ランタン（
Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｂ）２　ｏ３１＋　０．２Ｓｉ０２　ｍ
　０．９Ｐ２０５　＋第５の蛍光体として三価ユーロピ
ウム付活酸化イツトリウムを選び、これら３種の蛍光体
を混合して、ランプにしたときの色度座標がほぼ５００
０”Ｋ　。

偏差＋〇、００５ｕｖ（ｘ−０，３４８，ｙ−０，３８
３）の混合物■を得た。これら第３、第４、第５の蛍光
体の色度、発光ピーク波長、半値巾を第１表に、分光エ
ネルギー分布を第２図に示す０図中、曲線ｃ、ｄ、ｅは
それぞれ第３、第４、第５の蛍光体の分光エネルギー分
布曲線である。またこのとき、混合物Ｈにおける蛍光体
３．４および５の重量比はほぼ２０：５０：３０である
。

次に、上記蛍光体混合物工と蛍光体混合物■とを種々の
割合で混合した混合物を管径３２謹鵬、管長１２００膳
票の直状ガラス管内面にニトロセルロースをバインダー
として塗布した後、通常の製法に従って、放電電極の取
付け、管内の真空排気、水銀粒とアルゴンガスの封入、
口金の取付けを行い、４０Ｗの本発明の実施例１〜５の
蛍光ランプを得た。

また、比較のため、蛍光体混合物Ｉまたは■だけを用い
、上記と同様の方法によって比較用蛍光ランプ（比較例
１および２）を得た。

次に、実施例１〜５と比較例１および２の蛍光ランプに
ついて、測光・測色試験を行った。この結果を第２表に
示す、また、本発明の蛍光ランプの分光エネルギー分布
の一例として、実施例２のランプの分光エネルギー分布
を第３図に示す、なお、図中には水銀の輝度を蛍光体の
連続スペクトルから分離して示しである。

第２表から明らかなように、蛍光体混合物ＩＩの混合比
が増加するに従ってＲａは低下するが、全光束は増加す
る０例えば、実施例２の蛍光ランプはＲａ＝９２であっ
てＳＤＬの区分に属し、その全光束は比較例１の蛍光ラ
ンプのものより２２％向上して２９３０１騰に達する。

また、比較例２のランプに比べ光束は低いが平均演色評
価数は高く、更に特殊演色評価数Ｒ９およびＩ？ｔｓが
いずれも良好な値を示している。

【発明の効果Ｊ以上の説明から明らかな通り、本発明の蛍光ランプは■
演色性が高く、シかも高効率であること、■特殊演色性
に優れること、■効率と演色性の組合せが広い範囲に亘
って任意に選べること、などの効果を有し、その工業的
価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の蛍光ランプに使用する
各成分蛍光体の発光の分光エネルギー分布の一例を示す
特性図である。これらの図中、ａ。ｂ、ｃ、ｄおよびｅはそれぞれ、第１、第２、第３、第
４および第５の蛍光体の分光エネルギー分布曲線である
。第３図は、本発明の蛍光ランプの分光エネルギー分布
の一例を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式：　Ｍ５４Ｘ　（Ｐ　０４）３　：　Ｅｕ
”（ｘ）　（式中、Ｍは３．０〜４．５グラム原子のＢ
ａと０．５〜２．０グラム原子のＣａと０．０１〜１．
０グラム原子のＭｇとからなる元素混合物を表わし、Ｘ
はＦ、ＣＩ、Ｂｒの単体もしくは２種類以上の混合物を
表わし、Ｘは０．０１＜　Ｘ≦０．２の範囲の数を表す
）で示される二価のユーロピウムで付活されたアルカリ
土類金属へロリン酸塩からなる第１の蛍光体と；６２０
〜Ｂ４ｏｎ鳳の波長範囲に発光ピークを有し、且つ１２
０〜１Ｂ０　ｎｍの半値巾を有する第２の蛍光体と；二
価のユーロピウムで付活され発光ピークが４４０ｎ層か
ら４５５ｎ＋ｗの範囲にある第３の蛍光体と；三価のテ
ルビウムで付活され黄緑色に発光する第４の蛍光体と；
一般式：　Ｌａ２０３　：　Ｅｕ　（ＬｎはＹ、Ｌａお
よびＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの元素を表す
）で表される第５の蛍光体とから成る混合物がガラス管
内面に被着されていることを特徴とする蛍光ランプ。（２）第１の蛍光体の発光ピークが４８０〜５００　ｎ
ｍの波長範囲にある特許請求の範囲第１項記載の蛍光ラ
ンプ。（３）　第３の蛍光体が二価ユーロピウム付活アルミン
酸バリウムマグネシウムまたは一般式二Ｍ＝、ｚ　Ｘ　
（Ｐ　Ｏ４）　３　：　Ｅｕ”　（り　（式中、ＭはＣ
ａ、Ｓｒ、Ｂａの担体もしくは二種以上の混合物、Ｘは
Ｆ。ＣＩ、Ｂｒの担体もしくはそれらの二種以上の混合物を
表わし、Ｘは０．０１＜　ｘ≦０．２の範囲の数を表わ
す）である特許請求の範囲第１項または第２項記載の蛍
光ランプ。（０第４の蛍光体が（Ｃｅ、Ｔｂ）ＭｇＡＩｕ　Ｏ１！
＋、　Ｙ　２ＦｉＯｒ、　：Ｃｅ、Ｔｂ、　ＬａＰ　Ｏ
４：Ｃｅ、Ｔｂまたは（Ｌａ、Ｃｅ。ｒｂ）　２０３　”　０．２５ｉ０２　”　０．９　Ｐ
２０５　（１）イずれかである特許請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載の蛍光ランプ。（５）第１の蛍光体と第２の蛍光体より成る蛍光体混合
物工の色温度と、第３の蛍光体、第４の蛍光体および第
５の蛍光体より成る蛍光体混合物Ｈの色温度とが実質的
に一致している特許請求の範囲第１項記載の蛍光ランプ
。（６）全蛍光体混合物中で蛍光体混合物工の含有量が５
０％以上である特許請求の範囲第１項記載の蛍光ランプ
。