JP2004063403A - 無電極放電ランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】管球内で発生するプラズマの影響により発光色が乱れるのを補正して、所望の発色温度が得られる無電極放電ランプを提供する。
【解決手段】赤色(R)蛍光体にユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色(G)蛍光体にセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色(B)蛍光体にユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートをそれぞれ使用し、電球色を得るためにRGB各蛍光体重量比を63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0とし、昼光色を得るためにRGB各蛍光体重量比を31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17とする。また上記蛍光体の膜厚範囲を15μm以上20μm以下とし、管球10の最冷点温度範囲は43.3(±2.4)℃とする。
【選択図】 図1
【解決手段】赤色(R)蛍光体にユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色(G)蛍光体にセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色(B)蛍光体にユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートをそれぞれ使用し、電球色を得るためにRGB各蛍光体重量比を63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0とし、昼光色を得るためにRGB各蛍光体重量比を31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17とする。また上記蛍光体の膜厚範囲を15μm以上20μm以下とし、管球10の最冷点温度範囲は43.3(±2.4)℃とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプに関し、特に所望の発光色を得るための改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
管球(バルブ)内に封入された放電ガスを電磁誘導により励起してプラズマを発生し、プラズマの紫外線で管球内面に塗布された蛍光体から可視光を得て発光駆動する無電極放電ランプは、放電灯に比べて高いエネルギー効率を有し、数万時間におよぶ連続駆動耐久性を発揮するなど優れた性能を持ち、近年注目を集めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら無電極放電ランプは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいるため、蛍光体の発光とプラズマ自身の発光が混ざり合う性質がみられる。これにより発光色が乱れてしまう問題があった。これは、所望の色温度を得るために是非とも解決すべき課題である。
【0004】
本願発明はこのような課題に対してなされたものであって、管球内で発生するプラズマの影響により発光色が乱れるのを補正して、所望の発色温度が得られる無電極放電ランプを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度2800(±150)Kの電球色を発色するものとした。
【0006】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度6500(±300)Kの昼光色を発色するものとした。
【0007】
このように各色蛍光体の重量比を厳密に設定することにより、プラズマ本来の青色成分による発光色と蛍光体からの可視光との混合色が所望の色温度となり、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプを提供することができる。
なお各色蛍光体としては、赤色蛍光体にはユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色蛍光体にはセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色蛍光体には、ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートを選ぶことができる。
【0008】
このような本発明の無電極ランプの発色は、管球の最冷点温度範囲が43.3(±2.4)℃のときに特に良好に得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1>
1.無電極放電ランプの構成
まず、実施の形態1の無電極放電ランプ1の基本的な構成について、図1のランプ部分断面図に従って説明する。当図1では回路駆動部40および口金60は便宜上カットしていない。なお、以下に挙げる無電極放電ランプの規格および構成サイズは一例であって、本発明はこれに限定するものではない。
【0010】
本無電極放電ランプ1は定格出力12Wのものであり、内部に細管部10aを有するガラス製密閉バルブである管球10と、前記管球10の細管部10aに挿設される電磁誘導部20と、電磁誘導部20のコイル22に電流を供給する駆動回路部40と、当該駆動回路部40を外部より保護して管球10側と接着されるケース部50、および駆動回路部40に電力供給するための口金60とからなる。
【0011】
電磁誘導部20は、下部に円盤状の鍔21aのついた円筒形ボビン21に円筒形フェライトコア23(例えばMn−Zn系フェライト材)が挿設され、ボビン21の外周面に沿ってコイル22が配設された構成を有する。コイル巻線には、いわゆるリッツ線を用いることができる。コイルの接続リード22a、22b(22bは不図示)はコイル22表面を被覆する絶縁層24の表面を這い、鍔21aおよびホルダー30を介して駆動回路部40へ接続されている。
【0012】
絶縁層24は駆動開始時におけるコイル22とリード22a、22bとの絶縁破壊を防止するためのものであり、例えば厚さ50μmの絶縁テープをコイル22表面に巻いて形成される。
駆動回路部40は、高周波回路、電源回路等を備えており、外部より供給される50Hzまたは60Hzの交流電流を電磁誘導部20へ送り、高周波交流電流を発生させる。駆動回路40部に電力供給するための電力供給線41a、41bはそれぞれケース50下部に設けられたエジソン(E)型口金60とその端子61に接続される。
【0013】
ホルダー30の鍔21aは管球10と接着部材70により互いに接着固定される。またフェライトコア23は中央部に筒部を持つホルダー30によりボビン21と駆動回路部40との間で固定される。ケース50はこれら駆動回路部40、ホルダー30、電磁誘導部20をそれぞれ外部から保護し固定するために、前記接着部材70によって管球10下部の接着部10cと固定されている。
【0014】
管球10は、例えば全長75mm、最大径65mmのサイズを持つPS型管球であり、ガラス材料からなる複数の部材を射出成形したのち互いに溶着して形成されたものであって、内部に水銀と希ガス(例えば体積比が同順に80:20のアルゴンおよびクリプトン)からなる放電ガスが封入されている。外観側に位置する管球10の内面にはRGB各色の蛍光体を配合してなる蛍光体膜11が、管球10の最大径部分での平均厚みが15μm以上20μm以下の範囲になるように形成されている。
【0015】
このような構成の無電極放電ランプ1によれば、口金60および電極端子61に電力供給を行うと、駆動回路部40部を介して電磁誘導部20において例えば430kHz程度の高周波電流が発生する。これにより管球10内部ではコイル22の周囲に沿って交流磁場が形成され、発生する磁界によって水銀原子と電子との衝突が起こる。この衝突に起因して放出された紫外線が、管球10内面の蛍光体膜11を励起し、可視光に変換され、発色をなす。
【0016】
2.本実施の形態1の特徴と効果
無電極放電ランプは、管球内に封入された放電ガスを電磁誘導で励起してプラズマを発生し、このプラズマの紫外線でバルブ内面の蛍光体膜を励起して可視光を得ている。この無電極放電ランプの発色は、一般的には蛍光体膜の組成、すなわち赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の重量比によって設定されている。
【0017】
しかしながら一般的な無電極放電ランプでは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいる(具体的には青色発光波長の350nm付近まで及んでいる)ため、これによって青みがかったプラズマ自身の発光と、蛍光体の発光とが混ざり合い、互いに干渉した発色になってしまう。これにより本来は蛍光体の可視光だけで発色すべき発光色が乱れ、所望の色温度を得るために大きな障害となっていた。
【0018】
これに対し、本願発明者らが鋭意検討した結果、RGB各色の蛍光体重量比を厳密かつ高度に規定することにより、管球内で発生するプラズマの発光波長の影響で発光色が乱れるのを回避して、プラズマの発光波長に応じた色補正を行い、特に電球色および昼光色の発色が良好な無電極放電ランプを実現することに成功した。
【0019】
具体的な蛍光体材料としては、ここでは以下のものを使用している。
赤色(R)蛍光体;ユーロピウム付活酸化イットリウム
緑色(G)蛍光体;セリウム、テルビウム付活リン酸ランタン
青色(B)蛍光体;ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネート
各蛍光体の平均粒径は、R:4μm、G:5μm、B:8μm程度が適当である。
【0020】
2−1.本実施の形態1の電球色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態1の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図2は本実施の形態1における電球色の蛍光体の特性を示すJIS規格(JIS Z 8701)に基づいたxy色度座標図である。図中、縦軸方向のx、yは色度、横軸方向は管球10の最冷点温度範囲または各蛍光体の添加量範囲を示す。
【0021】
図2(a)では、RGB各色蛍光体の重量比を同順に68.5:31.5:0に固定した場合のxy座標色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が電球色として好適な範囲を示している。当図のように、管球10の最冷点温度範囲が40.9℃以上45.7℃以下のときが、電球色としての好適な発色を得ることができる。また最適の最冷点温度は、当図から43.3℃であることが分かる。なお、管球10の最冷点温度は、この場合管球10の上方先端部で測定している。
【0022】
図2(b)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体重量比R/Bを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して29.0〜34.0の重量比が適当であると考えられる。
次に図2(c)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体重量比G/Bを一定に保った状態で赤色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して63.0〜74.0の重量比が適当であると考えられる。
【0023】
次に図2(d)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体R/G比を一定に保った状態で蛍光体Bの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、蛍光体Bの添加量としては他色の蛍光体に対して0〜1.0の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態1の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0として配合するのが望ましい。これにより本実施の形態1の無電極放電ランプでは、駆動時において2800(±150)Kの電球色を良好に発色することが可能となる。
【0024】
2−2.本実施の形態1の昼光色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態1の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図3は本実施の形態1における電球色の蛍光体の特性を示すJIS規格(JIS Z 8701)に基づいたxy座標色度座標図である。
【0025】
図3(a)では、RGB各色蛍光体の重量比を同順に33.68:33.75:32.57に固定した場合のxy色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が昼光色として好適な範囲を示している。なお昼光色の場合においても、上記電極色の場合と同様に、当図のように管球10の最冷点温度範囲が40.9℃以上45.7℃以下のときが昼光色として好適な発色を得ることができる。最適の最冷点温度は、当図から43.3℃であることが分かる。なお管球10の最冷点温度は、この場合も管球10の上方先端部で測定した値としている。
【0026】
図3(b)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比R/Bを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して31.05〜36.45の重量比が適当であると考えられる。
次に図3(c)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比G/Bを一定に保った状態で蛍光体Rの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して31.08〜36.28の重量比が適当であると考えられる。
【0027】
次に図3(d)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比R/Gを一定に保った状態で青色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、青色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して29.97〜35.17の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態1の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17として配合する。これにより本実施の形態1の無電極放電ランプ1では、駆動時に6500(±300)Kの昼光色を良好に発色することが可能となる。
【0028】
2−3.蛍光体の膜厚について
図4は、本実施の形態1の電球色の無電極ランプについて、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。実験条件では最冷点温度を43.3℃で一定とし、RGB各色蛍光体の重量比を68.5:31.5:0で一定とした。そして光束積分球を用いて最も安定した電球色が得られる全光束(lumen)を測定し(このときの蛍光体膜厚は17.5μmであった)、これを基準100%として、蛍光体膜厚が15〜20μmの範囲における全光束の変化を調べたものである。このときの蛍光体膜厚は管球10の最大径部分における数値を記載している。
【0029】
当図から明らかなように、蛍光体膜厚が17.5μmのときを基準として、15〜20μmの範囲の蛍光体膜厚であれば、全光束比率φの変化が95%〜102%の間に収まり、ほぼ望ましい電球色が得られる。蛍光体膜厚が15μmより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が20μmより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。以上のように、蛍光体膜厚が15〜20μmの範囲以外になると、発色が悪くなるので望ましくない。
【0030】
一方、図5は、本実施の形態1の昼光色の無電極放電ランプ1について、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。この実験条件においても最冷点温度を43.3℃で一定とし、RGB各色蛍光体の重量比を33.68:33.75:32.57で一定として、上記図4と同様に全光束比率φと蛍光体膜厚との関係について示している。
昼光色の無電極放電ランプ1においても、蛍光体膜厚が17.5μmのときが昼光色としての発色も安定する。このときの全光束を100%とすると、昼光色の蛍光体の膜厚も上記電球色の場合と同様に15〜20μmの範囲において全光束比率φが95%〜102%の範囲に収まるので、これが蛍光体膜厚として望ましい範囲であることがわかる。そしてこの色の場合も、蛍光体膜厚が15μmより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が20μmより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。
3.その他の事項
本発明の無電極放電ランプ1の管球10の形状は図1に示す、いわゆる電球型形状に限定するものではなく、これ以外の形状であってもよい。
【0031】
また、各蛍光体の種類も上記蛍光物質に限定せず、これ以外のものであってもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲(特に管球の最大径部分での膜厚範囲)が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度2800(±150)Kの電球色を発色するものとした。
【0033】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲(特に管球の最大径部分での膜厚範囲)が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度6500(±300)Kの昼光色を発色するものとした。
【0034】
本発明ではこのように、各色蛍光体の重量比を厳密に設定することによって、プラズマ本来の青色成分による発光色の乱れを回避して、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】無電極放電ランプの構成を示す部分断面図である。
【図2】本実施の形態1の蛍光体(電球色)の特性を示す図である。
【図3】本実施の形態1の蛍光体(昼光色)の特性を示す図である。
【図4】本実施の形態1の蛍光体(電球色)の膜厚特性を示す図である。
【図5】本実施の形態1の蛍光体(昼光色)の膜厚特性を示す図である。
【符号の説明】
1 無電極放電ランプ
10 管球(バルブ)
11 蛍光体膜
20 電磁誘導部
30 ホルダー
40 駆動回路部
50 ケース
60 口金
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプに関し、特に所望の発光色を得るための改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
管球(バルブ)内に封入された放電ガスを電磁誘導により励起してプラズマを発生し、プラズマの紫外線で管球内面に塗布された蛍光体から可視光を得て発光駆動する無電極放電ランプは、放電灯に比べて高いエネルギー効率を有し、数万時間におよぶ連続駆動耐久性を発揮するなど優れた性能を持ち、近年注目を集めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら無電極放電ランプは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいるため、蛍光体の発光とプラズマ自身の発光が混ざり合う性質がみられる。これにより発光色が乱れてしまう問題があった。これは、所望の色温度を得るために是非とも解決すべき課題である。
【0004】
本願発明はこのような課題に対してなされたものであって、管球内で発生するプラズマの影響により発光色が乱れるのを補正して、所望の発色温度が得られる無電極放電ランプを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度2800(±150)Kの電球色を発色するものとした。
【0006】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度6500(±300)Kの昼光色を発色するものとした。
【0007】
このように各色蛍光体の重量比を厳密に設定することにより、プラズマ本来の青色成分による発光色と蛍光体からの可視光との混合色が所望の色温度となり、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプを提供することができる。
なお各色蛍光体としては、赤色蛍光体にはユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色蛍光体にはセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色蛍光体には、ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートを選ぶことができる。
【0008】
このような本発明の無電極ランプの発色は、管球の最冷点温度範囲が43.3(±2.4)℃のときに特に良好に得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1>
1.無電極放電ランプの構成
まず、実施の形態1の無電極放電ランプ1の基本的な構成について、図1のランプ部分断面図に従って説明する。当図1では回路駆動部40および口金60は便宜上カットしていない。なお、以下に挙げる無電極放電ランプの規格および構成サイズは一例であって、本発明はこれに限定するものではない。
【0010】
本無電極放電ランプ1は定格出力12Wのものであり、内部に細管部10aを有するガラス製密閉バルブである管球10と、前記管球10の細管部10aに挿設される電磁誘導部20と、電磁誘導部20のコイル22に電流を供給する駆動回路部40と、当該駆動回路部40を外部より保護して管球10側と接着されるケース部50、および駆動回路部40に電力供給するための口金60とからなる。
【0011】
電磁誘導部20は、下部に円盤状の鍔21aのついた円筒形ボビン21に円筒形フェライトコア23(例えばMn−Zn系フェライト材)が挿設され、ボビン21の外周面に沿ってコイル22が配設された構成を有する。コイル巻線には、いわゆるリッツ線を用いることができる。コイルの接続リード22a、22b(22bは不図示)はコイル22表面を被覆する絶縁層24の表面を這い、鍔21aおよびホルダー30を介して駆動回路部40へ接続されている。
【0012】
絶縁層24は駆動開始時におけるコイル22とリード22a、22bとの絶縁破壊を防止するためのものであり、例えば厚さ50μmの絶縁テープをコイル22表面に巻いて形成される。
駆動回路部40は、高周波回路、電源回路等を備えており、外部より供給される50Hzまたは60Hzの交流電流を電磁誘導部20へ送り、高周波交流電流を発生させる。駆動回路40部に電力供給するための電力供給線41a、41bはそれぞれケース50下部に設けられたエジソン(E)型口金60とその端子61に接続される。
【0013】
ホルダー30の鍔21aは管球10と接着部材70により互いに接着固定される。またフェライトコア23は中央部に筒部を持つホルダー30によりボビン21と駆動回路部40との間で固定される。ケース50はこれら駆動回路部40、ホルダー30、電磁誘導部20をそれぞれ外部から保護し固定するために、前記接着部材70によって管球10下部の接着部10cと固定されている。
【0014】
管球10は、例えば全長75mm、最大径65mmのサイズを持つPS型管球であり、ガラス材料からなる複数の部材を射出成形したのち互いに溶着して形成されたものであって、内部に水銀と希ガス(例えば体積比が同順に80:20のアルゴンおよびクリプトン)からなる放電ガスが封入されている。外観側に位置する管球10の内面にはRGB各色の蛍光体を配合してなる蛍光体膜11が、管球10の最大径部分での平均厚みが15μm以上20μm以下の範囲になるように形成されている。
【0015】
このような構成の無電極放電ランプ1によれば、口金60および電極端子61に電力供給を行うと、駆動回路部40部を介して電磁誘導部20において例えば430kHz程度の高周波電流が発生する。これにより管球10内部ではコイル22の周囲に沿って交流磁場が形成され、発生する磁界によって水銀原子と電子との衝突が起こる。この衝突に起因して放出された紫外線が、管球10内面の蛍光体膜11を励起し、可視光に変換され、発色をなす。
【0016】
2.本実施の形態1の特徴と効果
無電極放電ランプは、管球内に封入された放電ガスを電磁誘導で励起してプラズマを発生し、このプラズマの紫外線でバルブ内面の蛍光体膜を励起して可視光を得ている。この無電極放電ランプの発色は、一般的には蛍光体膜の組成、すなわち赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の重量比によって設定されている。
【0017】
しかしながら一般的な無電極放電ランプでは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいる(具体的には青色発光波長の350nm付近まで及んでいる)ため、これによって青みがかったプラズマ自身の発光と、蛍光体の発光とが混ざり合い、互いに干渉した発色になってしまう。これにより本来は蛍光体の可視光だけで発色すべき発光色が乱れ、所望の色温度を得るために大きな障害となっていた。
【0018】
これに対し、本願発明者らが鋭意検討した結果、RGB各色の蛍光体重量比を厳密かつ高度に規定することにより、管球内で発生するプラズマの発光波長の影響で発光色が乱れるのを回避して、プラズマの発光波長に応じた色補正を行い、特に電球色および昼光色の発色が良好な無電極放電ランプを実現することに成功した。
【0019】
具体的な蛍光体材料としては、ここでは以下のものを使用している。
赤色(R)蛍光体;ユーロピウム付活酸化イットリウム
緑色(G)蛍光体;セリウム、テルビウム付活リン酸ランタン
青色(B)蛍光体;ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネート
各蛍光体の平均粒径は、R:4μm、G:5μm、B:8μm程度が適当である。
【0020】
2−1.本実施の形態1の電球色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態1の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図2は本実施の形態1における電球色の蛍光体の特性を示すJIS規格(JIS Z 8701)に基づいたxy色度座標図である。図中、縦軸方向のx、yは色度、横軸方向は管球10の最冷点温度範囲または各蛍光体の添加量範囲を示す。
【0021】
図2(a)では、RGB各色蛍光体の重量比を同順に68.5:31.5:0に固定した場合のxy座標色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が電球色として好適な範囲を示している。当図のように、管球10の最冷点温度範囲が40.9℃以上45.7℃以下のときが、電球色としての好適な発色を得ることができる。また最適の最冷点温度は、当図から43.3℃であることが分かる。なお、管球10の最冷点温度は、この場合管球10の上方先端部で測定している。
【0022】
図2(b)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体重量比R/Bを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して29.0〜34.0の重量比が適当であると考えられる。
次に図2(c)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体重量比G/Bを一定に保った状態で赤色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して63.0〜74.0の重量比が適当であると考えられる。
【0023】
次に図2(d)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃で一定にし、蛍光体R/G比を一定に保った状態で蛍光体Bの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、蛍光体Bの添加量としては他色の蛍光体に対して0〜1.0の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態1の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0として配合するのが望ましい。これにより本実施の形態1の無電極放電ランプでは、駆動時において2800(±150)Kの電球色を良好に発色することが可能となる。
【0024】
2−2.本実施の形態1の昼光色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態1の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図3は本実施の形態1における電球色の蛍光体の特性を示すJIS規格(JIS Z 8701)に基づいたxy座標色度座標図である。
【0025】
図3(a)では、RGB各色蛍光体の重量比を同順に33.68:33.75:32.57に固定した場合のxy色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が昼光色として好適な範囲を示している。なお昼光色の場合においても、上記電極色の場合と同様に、当図のように管球10の最冷点温度範囲が40.9℃以上45.7℃以下のときが昼光色として好適な発色を得ることができる。最適の最冷点温度は、当図から43.3℃であることが分かる。なお管球10の最冷点温度は、この場合も管球10の上方先端部で測定した値としている。
【0026】
図3(b)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比R/Bを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して31.05〜36.45の重量比が適当であると考えられる。
次に図3(c)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比G/Bを一定に保った状態で蛍光体Rの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して31.08〜36.28の重量比が適当であると考えられる。
【0027】
次に図3(d)では、管球10の最冷点温度を最適温度の43.3℃に一定にし、蛍光体重量比R/Gを一定に保った状態で青色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、青色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して29.97〜35.17の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態1の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17として配合する。これにより本実施の形態1の無電極放電ランプ1では、駆動時に6500(±300)Kの昼光色を良好に発色することが可能となる。
【0028】
2−3.蛍光体の膜厚について
図4は、本実施の形態1の電球色の無電極ランプについて、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。実験条件では最冷点温度を43.3℃で一定とし、RGB各色蛍光体の重量比を68.5:31.5:0で一定とした。そして光束積分球を用いて最も安定した電球色が得られる全光束(lumen)を測定し(このときの蛍光体膜厚は17.5μmであった)、これを基準100%として、蛍光体膜厚が15〜20μmの範囲における全光束の変化を調べたものである。このときの蛍光体膜厚は管球10の最大径部分における数値を記載している。
【0029】
当図から明らかなように、蛍光体膜厚が17.5μmのときを基準として、15〜20μmの範囲の蛍光体膜厚であれば、全光束比率φの変化が95%〜102%の間に収まり、ほぼ望ましい電球色が得られる。蛍光体膜厚が15μmより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が20μmより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。以上のように、蛍光体膜厚が15〜20μmの範囲以外になると、発色が悪くなるので望ましくない。
【0030】
一方、図5は、本実施の形態1の昼光色の無電極放電ランプ1について、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。この実験条件においても最冷点温度を43.3℃で一定とし、RGB各色蛍光体の重量比を33.68:33.75:32.57で一定として、上記図4と同様に全光束比率φと蛍光体膜厚との関係について示している。
昼光色の無電極放電ランプ1においても、蛍光体膜厚が17.5μmのときが昼光色としての発色も安定する。このときの全光束を100%とすると、昼光色の蛍光体の膜厚も上記電球色の場合と同様に15〜20μmの範囲において全光束比率φが95%〜102%の範囲に収まるので、これが蛍光体膜厚として望ましい範囲であることがわかる。そしてこの色の場合も、蛍光体膜厚が15μmより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が20μmより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。
3.その他の事項
本発明の無電極放電ランプ1の管球10の形状は図1に示す、いわゆる電球型形状に限定するものではなく、これ以外の形状であってもよい。
【0031】
また、各蛍光体の種類も上記蛍光物質に限定せず、これ以外のものであってもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲(特に管球の最大径部分での膜厚範囲)が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度2800(±150)Kの電球色を発色するものとした。
【0033】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲(特に管球の最大径部分での膜厚範囲)が15μm以上20μm以下であり、駆動時に色温度6500(±300)Kの昼光色を発色するものとした。
【0034】
本発明ではこのように、各色蛍光体の重量比を厳密に設定することによって、プラズマ本来の青色成分による発光色の乱れを回避して、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】無電極放電ランプの構成を示す部分断面図である。
【図2】本実施の形態1の蛍光体(電球色)の特性を示す図である。
【図3】本実施の形態1の蛍光体(昼光色)の特性を示す図である。
【図4】本実施の形態1の蛍光体(電球色)の膜厚特性を示す図である。
【図5】本実施の形態1の蛍光体(昼光色)の膜厚特性を示す図である。
【符号の説明】
1 無電極放電ランプ
10 管球(バルブ)
11 蛍光体膜
20 電磁誘導部
30 ホルダー
40 駆動回路部
50 ケース
60 口金
Claims (6)
- 内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、
前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に63.0〜74.0:29.0〜34.0:0〜1.0、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、
駆動時に色温度2800(±150)Kの電球色を発色することを特徴とする無電極放電ランプ。 - 内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、
前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に31.08〜36.28:31.05〜36.45:29.97〜35.17、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が15μm以上20μm以下であり、
駆動時に色温度6500(±300)Kの昼光色を発色することを特徴とする無電極放電ランプ。 - 前記赤色蛍光体は、ユーロピウム付活酸化イットリウムであることを特徴とする請求項1または2に記載の無電極放電ランプ。
- 前記緑色蛍光体は、セリウム、テルビウム付活リン酸ランタンであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
- 前記青色蛍光体は、ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
- 前記管球の最冷点温度範囲は43.3(±2.4)℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
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