JP2001512625A - 数種類の発光物質を有する低圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、８０及び９０間の演色評価数Ra,8と、プランク曲線上又はその近辺の色点とを有する低圧水銀放電ランプであって、この低圧水銀放電ランプは、可視光を通すとともにHg及び一種類以上の不活性ガスを収容している気密のランプ容器を具え、このランプ容器には、主として５２０ｎｍ及び５６５ｎｍ間の波長の光を放出する第１発光物質と、主として５９０ｎｍ及び６３０ｎｍ間の波長の光を放出する第２発光物質とを含む発光スクリーンが設けられている当該低圧水銀放電ランプに関するものである。本発明によれば、前記発光スクリーンに更に、主として６１５ｎｍ及び７８０ｎｍ間の波長の光を放出する第３発光物質を設け、低圧水銀放電ランプの演色評価数R9を２０よりも大きくする。本発明によれば、演色性がユーザにとって極めて良好なものとみなされ、しかも発光効率が依然として比較的高いランプが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 数種類の発光物質を有する低圧放電ランプ 本発明は、８０及び９０間の演色評価数Ra,8と、プランク曲線上又はその近辺 の色点とを有する低圧水銀放電ランプであって、この低圧水銀放電ランプは、可 視光を通すとともにHg及び一種類以上の不活性ガスを収容している気密のランプ 容器を具えており、このランプ容器には、 ‐主として５２０ｎｍ及び５６５ｎｍ間の波長の光を放出する第１発光物質 と、 ‐主として５９０ｎｍ及び６３０ｎｍ間の波長の光を放出する第２発光物質 と を含む発光スクリーンが設けられている当該低圧水銀放電ランプに関するもので ある。 演色評価数Ra,8や、後に説明する演色評価数R9は、ＣＩＥ（国際照明委員会） の１９９５年の会議で用いられた論文“A user-oriented description of color rendition of lightsources”（J.T.C.vanKemenade氏著）で定義されている。 頭書に述べたような低圧水銀放電ランプ（以後単にランプとも称する）は米国特 許第4,176,294号及びオランダ国特許第164,697号明細書に開示されている。ラン プの点灯中、第１及び第２発光物質はそれぞれ、緑色光及び赤色光を放出し、放 電中に存在するHgはある量の青色光を直接発生させる。ランプの光束に対する緑 色、赤色及び青色の寄与の結果として、ランプが発生する光の色は白となる。Hg により直接発生される青色光の量は、色温度の高い白色光を発生させるにはあま りにも少なすぎる為、発光スクリーンは一般に、第１及び第２発光物質に加えて 、ランプの点灯中に青色光を放出する他の発光物質を有している。 可視光の色は、色度図における色点を決定する色座標（ｘ，ｙ）によって特徴 付られる(文献ＣＩＥ，Ｎｏ．１５(Ｅ-1.3.1)，１９７１参照)。一般的な照明の 目的のための低圧水銀放電ランプは、“白”であるとみなしうる光を放出する必 要がある。色度図では、白色光はプランク曲線上に位置する色点に見出される。 フルラジエータのラインとも称し、以後Ｐ曲線と称するこの曲線は、種々の温度 （いわゆる色温度）で完全黒体によって放出される光の色点を有する。特定の色 温度は、Ｐ曲線上の特定の点に関連するばかりではなく、光の色座標がこの点で Ｐ曲線と交差するライン上に位置するこの光にも関連する(前記の文献ＣＩＥ， Ｎｏ．１５参照)。この光がＰ曲線付近の色点を有する場合には、この光も前記 の特定の色温度を有する白色光とみなされる。本明細書及び請求の範囲において 、“Ｐ曲線付近の色点”とは、この色点から、これと同じ色温度を有するＰ曲線 上の色点までの距離が最大で２０ＭＰＣＤであることを意味するものである。こ のＭＰＣＤ（最小知覚可能色差）はクロミナンスの単位である(１９８０年１０ 月発行の文献“Optical Spectra”（J.J.Rennilson氏著）の第６３頁参照)。ラ ンプによって放出される光の色温度及び演色性に関する特性に関連して発光層が 満足すべき条件に加えて、この発光層は、低圧水銀放電中に発生される紫外線放 射による励起時に大きな光束をもたらすとともにこの大きな光束をランプの寿命 中維持する物質をも有する必要がある。 既知のランプは、良好な演色性（Ra,8＞８０）及び比較的高い発光効率（９０ ｌｍ／Ｗまで又はそれ以上）を有し、従って、一般的な照明目的に用いるのに極 めて適している。より良好な演色性（Ra,8＞９０）を有するランプは検査人にと ってより好ましいものであるが、演色性が極めて良好なこのようなランプには発 光効率が比較的低いという欠点があることを試験により確かめた。 本発明の目的は、ユーザにとって比較的良好であるとみなされる演色性を有す るとともに比較的高い発光効率を有する低圧水銀放電ランプを提供せんとするに ある。 この目的を達成するために、本発明によれば、頭書に記載した低圧水銀放電ラ ンプにおいて、前記発光スクリーンに更に、主として６１５ｎｍ及び７８０ｎｍ 間の波長の光を放出する第３発光物質が設けられ、低圧水銀放電ランプの演色評 価数R9が２０よりも大きいことを特徴とする。 驚いたことに、本発明による低圧水銀放電ランプの演色評価数Ra,8は９０より も低いが、演色評価数R9を２０よりもおおきくした場合、その演色性は、演色評 価数Ra,8を９０又はそれ以上としたランプの演色性に少なくとも等価であ ると、ランプの殆どのユーザはみなしている。しかし、本発明によるランプの発 光効率は比較的高い。 前述したように、放電中Hgにより少量の青色光が直接発生されるも、ランプに より発生される光の所望の色温度に依存して、発光スクリーンに更に、４３０ｎ ｍ及び４９０ｎｍの波長範囲で最大の光放出を行う第４発光物質を設けることが しばしば必要となる。 所望の色点では、必要に応じHgにより発生される青色光の一部を取除き、少量 の黄色光を加えるようにすることもできる。このことは、発光スクリーンが、セ リウムで活性化されたイットリウムアルミニウムガーネットをも含むようにする ことにより、比較的簡単に達成しうる。 前記第３発光物質の光放出が主として６１５ｎｍ及び７００ｎｍ間の波長範囲 で行われるようにした本発明による低圧水銀放電ランプに対し、良好な結果が得 られた。 前記第１発光物質が、テルビウムにより活性化したアルミン酸マグネシウムセ リウム（ＣＡＴ）と、ガドリニウムにより活性化し且つテルビウムにより活性化 した五硼酸マグネシウム（ＣＢＴ）と、セリウムにより活性化し且つテルビウム により活性化したリン酸ランタン（ＬＡＰ）とより成る群のうちの１つ以上の材 料を有するようにすることにより、優れた特性を有する低圧水銀放電ランプが得 られた。前記第２発光物質が、三価のユウロピウムにより活性化した酸化イット リウム（ＹＯＸ）を有するか、前記第３発光物質が、マンガンにより活性化し、 ガドリニウムにより活性化し且つテルビウムにより活性化した、セリウム及びマ グネシウムの五硼酸塩（ＣＢＴＭ）又はマンガンにより活性化したゲルマニウム 酸マグネシウムを有するようにした、本発明による低圧水銀放電ランプの場合に も優れた特性が得られた。前記第４発光物質が、二価のユウロピウムにより活性 化されたアルミン酸マグネシウムバリウム（ＢＡＭ）を有するようにした、本発 明による低圧水銀放電ランプに対しても好ましい結果が得られた。アルミン酸マ グネシウムバリウムをマンガンにより活性化した場合でも、比較的高い色温度を 有するこのようなランプに対して、比較的高い値のRa,8が達成される。 発光材料ＢＡＭ、ＣＡＴ、ＹＯＸ、ＣＢＴＭ及びＹＡＧ：Ｃｅを用いることに より、本発明の低圧水銀放電ランプを、これから発生される光の色温度が広い範 囲となるように製造しうるようになった。後に示す表１は、上述した発光材料の どれを、所望の色温度に応じてランプの発光スクリーンに用いたかを示す(用い た材料を○印で、用いていない材料を×印で示す)。所定の色温度では、６１５ ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲の発光光度を、２８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲 の発光光度に比べて高めることにより、R9の値を高めることができることを確か めた。表２〜６は、それぞれ２７００Ｋ、３０００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ 及び６５００Ｋの色温度に対する演色評価数R9と、６１５ｎｍ〜７８０ｎｍの波 長範囲の発光光度及び２８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲の発光光度間の比（％ ）との関係を示す。これらの表が示すように、ランプが発生する光の色温度にか かわらず、２０よりも高い演色評価数R9の値を選択することができる。表７は、 ２７００Ｋの色温度を有する本発明によるランプの、重量％で表した発光スクリ ーンの組成と演色評価数R9の値との関係を示している。 代表的な試験では、互いに同じ寸法の３つのディスプレイケースの各々に、第 １の個数のクロスであって各クロスが１色となっている当該クロスと、第２の個 数のクロスであって各クロスに複数の色のパターンが印刷されている当該クロス とを設けた。各ディスプレイケースには、このディスプレイケースの外側から直 接見ることのできないランプを設け、このランプにより１５０ルクスの照度で複 数のディフューザを介して前記クロスを拡散的に且つ均一に照明した。各ランプ は、約２７００Ｋの色温度を有する低圧水銀放電ランプとした。第１ランプＬ１ は、発光スクリーンが１９．５重量％のＣＡＴと、３７．２重量％のＹＯＸと、 ４３．３６重量％のＣＢＴＭとを含んだ本発明によるランプとした。第２ランプ Ｌ２は、演色性が極めて良好な（Ra,8＞９０）ランプとし、第３ランプＬ３は、 演色評価数Ra,8が８０及び９０間の範囲にある、本発明によらない標準の低圧水 銀放電ランプとした。これらのランプＬ１、Ｌ２及びＬ３の色点、演色評価数Ra ,8及び演色評価数R9を表８に示す。約４０人の検査人に、どのディスプレイケー スを好むかを示すことを要求したところ、５０％よりも多くの検査人が本発明に よるランプＬ１を設けたディスプレイケースを選択した。図１は、３つのランプ Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の各々に対し、このランプを設けたディスプレイケース を最良（Best）のディスプレイケース、二番目に良い（2^nd Best）ディスプレイ ケース及び最も悪い（Worst）ディスプレイケースとして何人の人が選択したか を示す。他の試験により、第３発光物質を設けたランプの演色評価数R9を２０よ りも大きくした場合のみ、検査人によるこのような評価が得られたことが分かっ た。更に、本発明によるランプは、演色評価数R9を大きくすれば平均して僅かに 高い評価を受けたことを確かめた。しかし、演色評価数R9を大きくすればするほ ど、ランプの発光効率が実際に低くなる。 表１：リンを種々の色温度に対して用いた 表２：色温度が２７００Ｋの場合の、R9と、全スペクトルに対する６ １５ｎｍからの光の強度比との関係 表３：色温度が３０００Ｋの場合の、R9と、全スペクトルに対する６ １５ｎｍからの光の強度比との関係 表４：色温度が４０００Ｋの場合の、R9と、全スペクトルに対する６１ ５ｎｍからの光の強度比との関係 表５：色温度が５０００Ｋの場合の、R9と、全スペクトルに対する６１ ５ｎｍからの光の強度比との関係 表６：色温度が６５００Ｋの場合の、R9と、全スペクトルに対する６１ ５ｎｍからの光の強度比との関係 ３０００Ｋ〜６５００Ｋの色温度のうち有効な例は存在しない。 表７：２７００Ｋの色温度における層の組成（重量％）の関数としての R9 表８：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．８０及び９０間の演色評価数Ra,8と、プランク曲線上又はその近辺の色点と を有する低圧水銀放電ランプであって、この低圧水銀放電ランプは、可視光を 通すとともにHg及び一種類以上の不活性ガスを収容している気密のランプ容器 を具えており、このランプ容器には、 ‐主として５２０ｎｍ及び５６５ｎｍ間の波長の光を放出する第１発光物質 と、 ‐主として５９０ｎｍ及び６３０ｎｍ間の波長の光を放出する第２発光物質 と を含む発光スクリーンが設けられている当該低圧水銀放電ランプにおいて、 前記発光スクリーンに更に、主として６１５ｎｍ及び７８０ｎｍ間の波長の 光を放出する第３発光物質が設けられ、低圧水銀放電ランプの演色評価数R9が ２０よりも大きいことを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ２．請求の範囲１に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前記発光スクリーンに 更に、４３０ｎｍ及び４９０ｎｍ間の波長範囲で最大の光放出を行う第４発光 物質が設けられていることを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ３．請求の範囲１又は２に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前記発光スクリ ーンが、セリウムで活性化されたイットリウムアルミニウムガーネットをも有 していることを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ４．請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前 記第３発光物質が、主として６１５ｎｍ及び７００ｎｍ間の波長範囲の光を放 出するようになっていることを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ５．請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前 記第１発光物質が、テルビウムにより活性化したアルミン酸マグネシウムセリ ウムと、ガドリニウムにより活性化し且つテルビウムにより活性化した五硼酸 マグネシウムと、セリウムにより活性化し且つテルビウムにより活性化したリ ン酸ランタン（ＬＡＰ）とより成る群のうちの１つ以上の材料を有することを 特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ６．請求の範囲１〜５のいずれか一項に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前 記第２発光物質が、三価のユウロピウムにより活性化した酸化イットリウム( ＹＯＸ)を有することを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ７．請求の範囲１〜６のいずれか一項に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前 記第３発光物質が、マンガンにより活性化し、ガドリニウムにより活性化し且 つテルビウムにより活性化した、セリウム及びマグネシウムの五硼酸塩（ＣＢ ＴＭ）及びマンガンにより活性化したゲルマニウム酸マグネシウムより成る群 のうちの１つ以上の材料を有することを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ８．請求の範囲１〜７のいずれか一項に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前 記第４発光物質が、二価のユウロピウムにより活性化されたアルミン酸マグネ シウムバリウムを有することを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 ９．請求の範囲８に記載の低圧水銀放電ランプにおいて、前記アルミン酸マグネ シウムバリウムはマンガンによっても活性化されていることを特徴とする低圧 水銀放電ランプ。