JPS6123621B2 - - Google Patents

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JPS6123621B2
JPS6123621B2 JP51110256A JP11025676A JPS6123621B2 JP S6123621 B2 JPS6123621 B2 JP S6123621B2 JP 51110256 A JP51110256 A JP 51110256A JP 11025676 A JP11025676 A JP 11025676A JP S6123621 B2 JPS6123621 B2 JP S6123621B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
wavelength
light
color rendering
fluorescent lamp
Prior art date
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Expired
Application number
JP51110256A
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English (en)
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JPS5335279A (en
Inventor
Yoshiaki Watarai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、平均演色評価数が85〜95の高演色性
白色光を効率よく発生するけい光ランプに関する
ものである。 従来の一般照明用光源としての白色けい光ラン
プは、第1表に示されるように、効率本位型では
低演色性であり、演色性本位型では低効率である
という傾向をもち、利用面でも制約があつた。
【表】 このうち、従来の演色性本位型のけい光ランプ
は、その分光分布を可視波長域の全域にわたつて
完全放射体もしくは合成昼光の分光分布に沿わせ
るように多種類のけい光体を調合して、それをガ
ラスバルブの内壁面に塗布したものである。しか
し、このような方式のけい光ランプによれば、平
均演色評価数では90前後と高い値が得られる反
面、分光エネルギー分布に重点を置く結果、ラン
プ効率の犠性は避けられなかつた。 近年、演色性に関する研究が進み、高効率で平
均演色評数もかなり高い値を有するけい光ランプ
が開発された。すなわち、かかる高効率,高演色
性けい光ランプは、理論解析によつて、全可視域
中の3個所の波長域にラインスペクトル状の単色
発光を存在させ、その波長と強度との組合せによ
つて、第2表に示されるように、最高80〜83とい
う平均演色評価数の実現が可能であると見込ま
れ、実際のランプでも、第3表に示されるような
三種の狭帯域発光けい光体配合を用いて、従来の
効率本位型けい光ランプ(第1表参照)と同等の
効率で、平均演色評価数で最高85に達するものま
で得られている。
【表】
【表】 しかしながら、かかるランプにも、次のような
問題点がある。すなわち、第1に、上記3つのラ
イン状発光の組合せにもとずく方式によれば、平
均演色評価数が最高85付近に理論上の限界があつ
て、それ以上の値を実現し得ないのみならず、
個々の物体色ごとにみると特定の色相において大
きな色ずれを生じる。たとえば、CIE―JISの基
準方法で平均演色評価数を求める際に用いる試験
色No.1〜No.8についてみると、黄緑の色相を代表
する試験色No.3においてとりわけ著しい色ずれが
おこる。かかる色ずれの度合を詳しくみると、従
来の演色性本位型のけい光ランプの場合で平均演
色評価数が85のものであれば、試験色No.1〜No.8
に対する個々の演色評価数は概ね78〜91程度の範
囲にあつたのに対し、3つのライン状発光の組合
せランプでは、第4表に一例が示されているよう
に、各演色評価数が50〜98程度にまで広がり、と
くに色ずれの大きい色相域が出現することにな
る。
【表】 第2の問題は、同系統の色相の物体色について
も、その採度に応じて色ずれの現れ方が異なるこ
とである。前記第4表に明らかなように、たとえ
ば、赤および黄の色相を代表する中採度の試験色
No.1および同No.2では、それぞれに対応する個別
の演色評価数R1および同R2が97および94と色ず
れが極めて小さいのに、同じく赤および黄の色相
を代表し、特殊演色評価数を求めるのに用いる高
採度試験色No.9および同No.10にあつてはそれが33
および49と著しく大きな色ずれを起していること
がわかつた。 以上の数理的事実を反映し、ランプの実使用に
おいても、赤,黄,黄緑,赤紫などの色相をもつ
た現実の物体色に対して、それぞれに識別できる
ほどの顕著な色ずれを生じることが多数の観察例
において共通して見出され、全体として不正確な
色の見映え方を与えていることが明らかになつ
た。これらの問題点は、3つのライン状発光だけ
を用いて平均演色評価数を極大とするように最適
化したことの本質的帰結である。 本発明は、上述の3つのライン状発光による平
均演色評価数最適化のもたらす結果が実用的ラン
プの高演色化の要求を満たしていないことにかん
がみ、その解決策として、新たに可視光帯域にお
ける4個所の狭帯域発光の組合せによる高効率、
高演色性の白色けい光ランプを提供するものであ
る。すなわち、本発明のけい光ランプは、発光管
内に紫外線発生機構と紫外線励起により可視光域
の発光をなすけい光体層とを備えたけい光ランプ
において、上記けい光体層は (i) 励起時に主たる発光のピーク波長450nm〜
480nmの波長域にある青青色発光けい光体, (ii) 励起時に主たる発光のピーク波長510nm〜
545nmの波長域にある緑色発光けい光体, (iii) 励起時に主たる発光のピーク波長565nm〜
590nmの波長域にある黄色発光けい光体, (iv) 励起時に主たる発光のピーク波長610nm〜
645nmの波長域にある赤色発光けい光体 の混合物からなり、上記(i),(ii),(iii)および(iv)の

けい光体の上記各波長域に含まれる発光エネルギ
ーをそれぞれ、PB,PG,PYおよびPRとすると
き、 0.3≦P+P/P+P+P+P≦0.7 なる関係式を満足することを特徴とするものであ
る。 本発明の原理をなす知見は次のように集約され
る。 (A) 全可視波長中、ただ4個所の波長(域)にラ
インスペクトル状の単色発光が存在するだけ
で、その波長と強度との組合せによつて、理論
的には、第5表に示されるように、最高93〜95
という高い演色評価数が得られる。 (B) このとき、試験色No.1〜No.8に対する個々の
演色評価数は概ね85〜98の範囲にあり、とりわ
け、著大な色ずれが発生するような現象は起こ
らない。 (C) 4個所の波長(域)のライン状発光の組合せ
として得られる分光分布は、第6表に示される
ように、その放射の視感効率が、前述の従来の
効率本位型けい光ランプの場合の可視域発光に
対する放射の視感効率よりも、全般に高いレベ
ルにあり、高演色性であつて、かつ、本質的に
高効率源として実現される可能性を有する。
【表】
【表】 上述の知見には、また、従来の3つのライン状
発光を組合せて実現した高演色性けい光ランプに
くらべても、次のような特色をもつている。 すなわち、従来、3つのライン状発光成分を組
み合わせた高効率、高演色性ランプに関する多数
の報告例をみると、いずれも波長580nm付近の
黄色の発光をできるだけ含まないような分光分布
の光を得るようにしたことが共通点になつてい
る。一方、効率の高い白色光を得るためには、波
長域580nm付近の発光を含むことが重要な条件
であることは既に知られており、従来の効率本位
型けい光ランプはこの要件を満たすことにより、
演色性を犠牲にして、高い効率を得ているもので
ある。従つて、3つのライン状発光成分を組み合
わせて高演色性のけい光ランプを実現するために
は、波長580nm付近に発光の主ピークを有し、
発光効率の高いことが知られているアンチモンお
よびマンガン付活ハロりん酸カルシウムけい光体
や、3価ジスプロシウム付活バナジン酸イツトリ
ウムけい光体などの利用可能性が排除されてき
た。その帰結として、ランプ効率を上げるために
は、できるだけ狭帯域発光のけい光体を使用し、
発光エネルギーを3つの最重点波長域に集中させ
ることが重要となり、これが前述の平均演色評価
数の限界や個々の物体色の見え方の不整をもたら
す原因となつていたのである。 本発明は、4個所の狭帯域発光成分を組み合わ
せた高演色性のランプであるから、第5表にみら
れるように、波長580nm付近に主ピークを有す
る上記の高効率けい光体がちようど黄色発光成分
の最適材料として利用でき、加えて、かかるけい
光体において副成する波長480nm付近の第2ピ
ークも、そのまま、青色発光成分の全部または一
部として利用できる。 また、本発明のけい光ランプにおいては、可視
波長域内での発光成分が4個所になつた結果、
個々の発光成分がそのピーク波長において、第5
表の最適波長から多少はずれたり、または、その
半値幅において最適波長付近への集中性が不十分
であつても、それによつて、効率や演色性が大幅
に低減するようなことはほとんどない。 本発明のけい光ランプを実現する場合、けい光
体材料に物質上の制約があり、任意の特性のもの
が得られるわけではないので、その適切な材料選
択に制限があるのは否定できないが、可視光領域
中に4個所の発光成分を含ませることは、その材
料を選定する際の極めて有利な条件である。 本発明の実施には、第1図に示されるけい光ラ
ンプにおいて、その主要発光部分をなすところの
ガラスバルブ1の内壁面に付着させたけい光体粉
末混合塗布層2の組成にのみ注目すればよい。以
下に、実施例として色温度約5000〓,平均演色評
価数90以上の40ワツト級の白色けい光ランプを製
作したものについて述べ、また、他のけい光体の
利用可能性についても例示する。 まず、青色に発光するけい光体としては、全重
量の18%を占める2価ユーロピウム付活アルミン
酸バリウム・マグネシウムけい光体が用いられ
る。このけい光体は、また、2価ユーロピウム付
活クロロけい酸ストロンチウムけい光体もしくは
3価ツリウム付活バナジン酸イツトリウムけい光
体で、最大その全量までを置換することができ
る。 次に、緑色に発光するけい光体としては、全重
量の16%を占める2価マンガン付活オルトけい酸
亜鉛けい光体が使用できる。このけい光体は、ま
た、2価ユーロピウムおよび2価マンガン付活ア
ルミン酸バリウム・マグネシウムけい光体で、最
大その全量までを置換することができるが、その
際、2種の付活剤濃度の関係によつてきまる青色
発光副ピークの強度比に応じて、上記青色発光け
い光体の重量の一部が、本成分の重量の方に移さ
れる。さらに、このけい光体は、最大その全量ま
でを3価セリウムおよび3価テルビウム付活アル
ミン酸マグネシウムけい光体で置換することも可
能である。 ついで、黄色に発光するけい光体としては、全
重量の48%を占める3価ジスプロシウム付活バナ
ジン酸イツトリウムけい光体が用いられる。この
けい光体が用いられるとき、黄色の主発光ピーク
に伴つて共存する青色発光副ピークが青色発光成
分を補うから、その該当成分のけい光体は全重量
中の約4%に留めることができる。このけい光体
は、また、アンチモンおよびマンガン付活ハロり
ん酸カルシウムけい光体で最大その全量までを置
換することができるが、その際も、付活剤濃度の
関係によつてきまる青色発光副ピークの強度化に
応じて、上記青色発光けい光体の重量が調整され
ねばならない。 赤色に発光するけい光体としては、全重量の32
%を占める3価ユーロピウム付活パジン酸イツト
リウムけい光体が使用できる。このけい光体は、
また、3価ユーロピウム付活バナジン酸りん酸イ
ツトリウムけい光体もしくは3価ユーロピウム付
活酸化イツトリウムけい光体で最大その全量まで
を置換することができる。さらに、このけい光体
は、その一部をすず付活オルトりん酸ストロンチ
ウム・マグネシウムけい光体によつて置換するこ
とも可能である。 第2図は、上述の本発明実施例のうちの1つの
ランプの発光分光特性であり、このけい光ランプ
のけい光体層組成は、4重量%の2価ユーロピウ
ム付活アルミン酸バリウムマグネシウムけい光
体、16重量%の2価マンガン付活オルトけい光体
鉛けい光体、48重量%の3価ジスプロシウム付活
バナジン酸イツトリウムけい光体、および32重量
%の3価ユーロピウム付活バナジン酸イツトリウ
ムけい光体からなる混合体である。このけい光ラ
ンプは、40ワツトランプにおいて、全光束2800
m以上,平均演色評価数90以上の特性が実現され
た。 なお、本発明のけい光ランプは、けい光体の上
記各波長域に含まれる発光エネルギー比を 0.3≦P+P/P+P+P+P≦0.7 に限定したが、これは高効率特性を保障し、か
つ、色ずれを少くするために必要な条件である。
すなわち、上記発光エネルギー比を示す式の数値
が0.3未満では高効率ランプに望まれるような高
い効率、たとえば、40ワツト級で効率70m/W
以上という性能の達成に難があり、また演色性も
低下する。他方、上記式の数値が0.7をこえる
と、とくに試験色No.1,4,5,8および9など
赤および緑系統の物体色に対する色ずが増大する
結果、平均演色評価数および一部の特殊演色評価
数の低下をもたらし、高演色性ランプとしての特
性が損なわれることになる。 以上に例示した各けい光体の組合せを用いた40
ワツト級の試作けい光ランプは、色温度3300〜
6500〓の範囲において、いずれも、効率70〜82.5
m/W,および平均演色評価数85〜95を示し、
高効率、かつ、高演色の特性をそなえたものであ
つた。したがつて、本発明のけい光ランプは、一
般照明用白色光源として、実用性の大なるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例けい光ランプの一部破
断構成図、第2図は本発明の実施例けい光ランプ
の特性図である。 1……ガラスバルブ、2……けい光体層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発光管内に紫外線発生機構と紫外線励起によ
    り可視光域の発光をなすけい光体層とを備えたけ
    い光ランプにおいて、上記けい光体層は (i) 励起時に主たる発光のピーク波長450nm〜
    480nmの波長域にある青色発光けい光体, (ii) 励起時に主たる発光のピーク波長510nm〜
    545nmの波長域にある緑色発光けい光体, (iii) 励起時に主たる発光のピーク波長565nm〜
    590nmの波長域にある黄色発光けい光体, (iv) 励起時に主たる発光のピーク波長610nm〜
    645nmの波長域にある赤色発光けい光体 の混合物からなり、上記(i),(ii),(iii)および(iv)の

    けい光体の上記各波長域に含まれる発光エネルギ
    ーをそれぞれPB,PG,PYおよびPRとすると
    き、 0.3≦P+P/P+P+P+P≦0.7 なる関係式を満足することを特徴とするけい光ラ
    ンプ。
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JPS6024151B2 (ja) * 1976-03-24 1985-06-11 株式会社東芝 けい光灯

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