JP2009140754A

JP2009140754A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2009140754A
Application number: JP2007315825A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kurokawa; 弘史黒川; Tadashi Maruta; 忠丸田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: JP5029332B2

Abstract

【課題】相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプを提供することであり、特に、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の低色温度領域においてランプ光束が高く演色性の優れた蛍光ランプを提供する。
【解決手段】ガラス管内面に蛍光体層が形成され、且つ、発光色の色度座標がＩＥＣ規格におけるＦ２７００の領域である蛍光ランプにおいて、
（１）前記蛍光体層は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有し、
（２）前記緑色蛍光体は、その一部として緑色蛍光体Ａを含有し、
（３）前記緑色蛍光体Ａは、２価のユーロピウムと２価のマンガンで共付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体であって、発光スペクトルにおける４４５〜４５５ｎｍ波長域にある第１発光ピークの強度Ｐ１と５１０〜５２０ｎｍ波長域にある第２発光ピークの強度Ｐ２との比が、Ｐ２／Ｐ１≧１０であり、
（４）前記緑色蛍光体Ａの含有量は、全蛍光体量の０．１重量％以上３重量％以下である、蛍光ランプ。
【選択図】図２

Description

本発明は蛍光ランプに関し、特に相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプに関する。

蛍光ランプは電極を設けたガラス管内に希ガス及び水銀を封入し、放電による水銀の紫外線放射を利用して蛍光体が発光するものであり、直管形、環形、コンパクト形、液晶バックライト等がある。蛍光ランプには昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色等の各種の光源色のものがあるが、相関色温度が低い電球色等の蛍光ランプではランプ光束及び演色性が共に良好なものがなく改善が求められている。このような低色温度領域の蛍光ランプの特性改良については特開２００３−２９７２９０号公報などに開示されているが満足すべき特性は得られていない。
特開２００３−２９７２９０号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプを提供することである。

特に、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の低色温度領域の蛍光ランプには、従来から緑色蛍光体と赤色蛍光体を用いた二波長形蛍光ランプが使用されているが、演色性を改善するために三波長形蛍光ランプのように青緑色、深赤色などの蛍光体を加えると、ランプ光束の低下が大きく、色度も規格範囲外となってしまうため、演色性の改善が困難であった。本発明のさらなる目的は、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の低色温度領域においてランプ光束が高く演色性の優れた蛍光ランプを提供することである。

上記目的を達成するために本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、緑色蛍光体と赤色蛍光体を用いた二波長形蛍光ランプにおいて、緑色蛍光体の一部として特定の緑色蛍光体Ａを全蛍光体量の３重量％以下の範囲で含有させる場合には、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の蛍光ランプは、ガラス管内面に蛍光体層が形成され、且つ、発光色の色度座標がＩＥＣ規格におけるＦ２７００の領域である蛍光ランプにおいて、
（１）前記蛍光体層は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有し、
（２）前記緑色蛍光体は、その一部として緑色蛍光体Ａを含有し、
（３）前記緑色蛍光体Ａは、２価のユーロピウムと２価のマンガンで共付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体であって、発光スペクトルにおける４４５〜４５５ｎｍ波長域にある第１発光ピークの強度Ｐ１と５１０〜５２０ｎｍ波長域にある第２発光ピークの強度Ｐ２との比が、Ｐ２／Ｐ１≧１０であり、
（４）前記緑色蛍光体Ａの含有量は、全蛍光体量の０．１重量％以上３重量％以下である、
ことを特徴とする。

緑色蛍光体と赤色蛍光体を用いた二波長形蛍光ランプにおいて、緑色蛍光体の一部として特定の緑色蛍光体Ａを全蛍光体量の３重量％以下の範囲で含有させることによって、相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプを提供することができる。特に、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の低色温度領域においてランプ光束が高く演色性の優れた蛍光ランプを提供することができる。このような蛍光ランプは、例えば、屋内の家庭用一般照明、業務用一般照明、業務用展示用照明、屋外の各種照明として幅広く利用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光ランプを例示するものであって、本発明は蛍光ランプを以下のものに特定しない。

ここで、本発明の一実施の形態に係る蛍光ランプについて詳細に説明する。図１に、本発明の蛍光ランプの一例を示す。ガラス等から成る透光性気密容器１の内壁には蛍光体と結着剤から成る蛍光体層２が形成される。透光性気密容器１の内部にはアルゴン等の希ガス及び水銀蒸気から成る放電媒体３が封入され、透光性気密容器１の両端は一対の電極４によって封止される。両電極間に電圧をかけて放電媒体３に放電を起こさせ、その際励起された水銀から紫外線が放出され、該紫外線により蛍光体層２の蛍光体が励起されて発光する。

次に、本発明の蛍光ランプの製法について説明する。蛍光体として少なくとも緑色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体Ａを用い、次のように蛍光ランプを作製する。先ず、蛍光体とピロリン酸カルシウム、カルシウムバリウムボレート等の結着剤をニトロセルロース／酢酸ブチル溶液に添加し、これらを混合し懸濁させて蛍光体塗布懸濁液を調製する。得られた蛍光体塗布懸濁液をガラス管の内面に流し込み、その後これに温風を通じることで乾燥させ、ベーキング、排気、フィラメントの装着、口金の取り付けを行い、蛍光ランプを得る。

緑色蛍光体として、発光ピークが５２０〜５５０ｎｍ波長域にある、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体、テルビウム付活アルミン酸セリウムマグネシウム蛍光体、テルビウム・マンガン付活アルミン酸セリウムマグネシウム蛍光体などが使用できる。

赤色蛍光体として、発光ピークが６００〜６６０ｎｍ波長域にある、ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体、ユーロピウム付活バナジン酸イットリウム蛍光体、ユーロピウム付活リンバナジン酸イットリウム蛍光体などが使用できる。

緑色蛍光体Ａとして、発光スペクトルにおける４４５〜４５５ｎｍ波長域にある第１発光ピークの強度Ｐ１と５１０〜５２０ｎｍ波長域にある第２発光ピークの強度Ｐ２との比がＰ２／Ｐ１≧１０である、２価のユーロピウムと２価のマンガンで共付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体が使用できる。ここで、第１発光ピークは２価のユーロピウムによる発光の発光ピークであり、第２発光ピークは２価のマンガンによる発光の発光ピークである。Ｐ２／Ｐ１＜１０の場合は、５１０〜５２０ｎｍ波長域にある２価のマンガンによる発光強度が低下するため、緑色蛍光体Ａの発光色度が緑色から青緑色に変化してしまい、蛍光ランプの色度が規格範囲外となってしまう。なお、Ｐ１とＰ２との比はＰ２／Ｐ１≧１５が好ましく、Ｐ２／Ｐ１≧２０がより好ましい。この範囲においてランプ光束及び演色性がさらに良好な蛍光ランプが得られる。

緑色蛍光体Ａとして、下記の一般式で表されるアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体が使用できる。
ａ（Ｍ^１ _１−ｘＥｕ_ｘ）Ｏ・（Ｍ^２ _１−ｙＭｎ_ｙ）Ｏ・ｂＡｌ_２Ｏ_３
（但し、Ｍ^１はＢａ、Ｓｒ及びＣａから選択される少なくとも１種の元素、Ｍ^２はＭｇ及びＺｎから選択される少なくとも１種の元素、０．８≦ａ≦１．２、４．５≦ｂ≦５．５、０．０５≦ｘ≦０．２５、０．２≦ｙ≦０．５）
緑色蛍光体Ａとして、下記の一般式で表されるアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体がより好ましく、さらにランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプが得られる。なお、ｘの範囲は０．１≦ｘ≦０．２、ｙの範囲は０．３≦ｙ≦０．４がさらに好ましく、蛍光体の発光輝度が向上する。
（Ｂａ_１−ｘＥｕ_ｘ）Ｏ・（Ｍｇ_１−ｙＭｎ_ｙ）Ｏ・５Ａｌ_２Ｏ_３
（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５、０．２≦ｙ≦０．５）
次に、緑色蛍光体Ａの製造方法について説明する。蛍光体原料として、バリウム、ストロンチウム及びカルシウムから選択される少なくとも１種の元素の化合物と、マグネシウム及び亜鉛から選択される少なくとも１種の元素の化合物と、アルミニウム化合物と、ユウロピウム化合物と、マンガン化合物とを混合し、さらに必要に応じてフラックスを加えて混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をルツボに充填後、炉内に入れ、還元性雰囲気中１２００〜１６００℃で焼成する。冷却後、焼成品を湿式で分散処理した後、分離乾燥して緑色蛍光体Ａを得る。

ここで、バリウム、ストロンチウム及びカルシウムから選択される少なくとも１種の元素の化合物と、マグネシウム及び亜鉛から選択される少なくとも１種の元素の化合物と、アルミニウム化合物と、ユウロピウム化合物と、マンガン化合物については、酸化物又は熱分解により酸化物となる化合物が好ましく用いられる。例えば、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩、シュウ酸塩などの高温で分解し酸化物となる化合物が好ましい。また、蛍光体を構成する元素を全部又は一部含む共沈物やこれらを仮焼して得られる酸化物を用いることもできる。フラックスとしてはフッ化アルミニウムなどのフッ化物が好ましい。これらの原料をボールミル、Ｖ型混合機などで混合した後、アルミナ、石英、炭化珪素などのルツボに充填し、還元性雰囲気中、１２００〜１６００℃で２〜２０時間焼成する。焼成温度が１２００℃より低いと反応が進まず、１６００℃より高いと焼結が過剰に進んで分散処理が困難となる。

上記蛍光体を蛍光ランプに使用する場合、各蛍光体の割合（重量％）は、緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝０．１〜３：１５〜４０：６０〜８５が好ましく、緑色蛍光体Ａを全蛍光体量の０．１〜３重量％の範囲で含有させることによって、低色温度領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプが得られる。緑色蛍光体Ａの割合は３重量％より多くなると演色性は良いもののランプ光束が大幅に低下してしまう。なお、緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝０．３〜２：２０〜３０：７０〜８０がより好ましく、さらにランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプが得られる。

本発明の蛍光ランプは、ＣＩＥＮｏ．１３．２−１９７４で規定された平均演色評価数［Ｒａ］が８１以上、より好ましくは８２以上であって、従来の蛍光ランプに比べて演色性が高く、ランプ光束も従来の蛍光ランプと同等以上であり、本発明によってランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプが得られる。

本発明の蛍光ランプは、相関色温度が２６２６〜２８３５Ｋの範囲、より好ましくは２６２６〜２７５０Ｋの範囲であって、このような相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプが得られる。

本発明の蛍光ランプは、図２の色度図に楕円で示すように、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の色度範囲にあり、色度座標のｘが０．４５４≦ｘ≦０．４７１の範囲、ｙが０．４０８≦ｙ≦０．４３２の範囲である。

次に、本発明の蛍光ランプの特性について図を用いて説明する。図３に、実施例１において各蛍光体の混合割合を変化させて得られる蛍光ランプについて、ランプ光束（％）と緑色蛍光体Ａ量（重量％）との関係を示した。この図から、ランプ光束（％）が従来の蛍光ランプと同等以上（１００％以上）となるのは、緑色蛍光体Ａ量が３重量％以下の場合であることがわかる。

図４に、実施例１において各蛍光体の混合割合を変化させて得られる蛍光ランプについて、平均演色評価数［Ｒａ］と緑色蛍光体Ａ量（重量％）との関係を示した。この図から、Ｒａは緑色蛍光体Ａの割合が増加するとともに高くなって、３重量％付近で最大となり、それよりも多くなると徐々に低下することがわかる。また、Ｒａが従来の蛍光ランプ（Ｒａ＝８０）より高く、Ｒａが８１以上となるのは、緑色蛍光体Ａ量が０．１重量％以上の場合であって、０．３重量％以上ではさらにＲａが高く好ましいことがわかる。

従って、図３及び図４から、ランプ光束と平均演色評価数［Ｒａ］がともに高くなるのは、緑色蛍光体Ａ量が０．１〜３重量％の範囲であって、より好ましくは０．３〜２重量％の範囲であることがわかる。このように、緑色蛍光体の一部として特定の緑色蛍光体Ａを全蛍光体量の０．１重量％以上３重量％以下の範囲で含有させることによって、ランプ光束及び演色性がともに良好な蛍光ランプを得ることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明は実施例に限定されない。

実施例１
＜緑色蛍光体Ａ＞
原料としてＢａＣＯ_３：０．８５ｍｏｌ、Ｅｕ_２Ｏ_３：０．０７５ｍｏｌ、ＭｇＣＯ_３：０．７０ｍｏｌ、ＭｎＣＯ_３：０．３０ｍｏｌ、Ａｌ_２Ｏ_３：５．０ｍｏｌ、及びＡｌＦ_３：０．０３ｍｏｌをボールミルで混合し、この原料混合物をアルミナルツボに充填して還元雰囲気中（２％Ｈ_２／Ｎ_２）で１４００℃で６時間焼成した。ここで、ＡｌＦ_３はフラックスである。冷却後、水洗、分散処理を行い、篩を通した後、脱水乾燥して、一般式が（Ｂａ_０．８５Ｅｕ_０．１５）Ｏ・（Ｍｇ_０．７０Ｍｎ_０．３０）Ｏ・５Ａｌ_２Ｏ_３で表されるアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体を得た。この蛍光体は、２５４ｎｍ紫外線励起で緑色に発光し、発光スペクトルは４４９ｎｍと５１６ｎｍに発光ピークを有する。４４９ｎｍ発光ピーク強度をＰ１、５１６ｎｍ発光ピーク強度をＰ２としたとき、Ｐ１とＰ２との比は、Ｐ２／Ｐ１＝２５である。また、この蛍光体の発光色度は、ｘ＝０．１４２、ｙ＝０．６７７である。図５に、この蛍光体を２５４ｎｍ紫外線で励起したときの発光スペクトルを示す。
＜蛍光ランプ＞
次に、上記緑色蛍光体Ａと、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ緑色蛍光体と、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ赤色蛍光体を重量％で緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝０．３：２４．６：７５．１の割合で混合した。この混合蛍光体と結着剤をニトロセルロース／酢酸ブチル溶液に添加し、混合して蛍光体塗布スラリーを調製した。これを管径２６ｍｍ、長さ４００ｍｍのガラス管に流し込み、その内面に塗布し、温風を通じて乾燥し、５８０℃で１５分間塗布バルブをベーキングして、蛍光膜を形成した。その後、通常の方法に従い、排気、電極のマウント、口金の取り付けを行い、本発明の蛍光ランプを得た。この蛍光ランプの平均演色評価数［Ｒａ］は８１．８、相関色温度は２６５１Ｋ、発光色度はｘ＝０．４６８、ｙ＝０．４１９である。

実施例２
緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝１．５：２３．０：７５．５の割合で混合する以外は実施例１と同様にして蛍光ランプを作製した。

実施例３
緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝２．９：２１．０：７６．１の割合で混合する以外は実施例１と同様にして蛍光ランプを作製した。

比較例１
緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝０：２５．０：７５．０の割合で混合する以外は実施例１と同様にして蛍光ランプを作製した。

比較例２
緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝４．７：１８．７：７６．６の割合で混合する以外は実施例１と同様にして蛍光ランプを作製した。

比較例３
緑色蛍光体Ａ：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝７．３：１５．６：７７．１の割合で混合する以外は実施例１と同様にして蛍光ランプを作製した。

実施例１〜３で得られる蛍光ランプの発光色度は、図２の色度図に楕円で示すように、ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の色度範囲にあることがわかる。また、実施例１〜３及び比較例１〜３で得られる蛍光ランプについて、蛍光体の混合割合（重量％）を表１に、蛍光ランプの色度、光束、相関色温度、及び平均演色評価数［Ｒａ］の値を表２に、それぞれ示す。ここで、蛍光ランプの光束は、緑色蛍光体Ａを含まない比較例１の蛍光ランプ（従来品）の光束を１００％としたときの相対値である。これらの表から、本発明の実施例１〜３の蛍光ランプは、緑色蛍光体Ａを全蛍光体量の０．１重量％以上３重量％以下の範囲で含有しており、比較例１の蛍光ランプ（従来品）に比べて演色性が高く、ランプ光束も同等以上であることがわかる。

以上に述べたように、本発明によって、相関色温度が低い領域においてランプ光束及び演色性が良好な蛍光ランプを提供することができ、屋内の家庭用一般照明、業務用一般照明、業務用展示用照明、屋外の各種照明として幅広く利用することができる。

本発明の蛍光ランプの一例を示す図である。ＩＥＣ規格におけるＦ２７００の色度範囲を示す色度図である。ランプ光束と緑色蛍光体Ａ量との関係を示す図である。平均演色評価数［Ｒａ］と緑色蛍光体Ａ量との関係を示す図である。実施例で用いた緑色蛍光体Ａの発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１：透光性気密容器
２：蛍光体層
３：放電媒体
４：電極
５：口金

Claims

ガラス管内面に蛍光体層が形成され、且つ、発光色の色度座標がＩＥＣ規格におけるＦ２７００の領域である蛍光ランプにおいて、
（１）前記蛍光体層は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有し、
（２）前記緑色蛍光体は、その一部として緑色蛍光体Ａを含有し、
（３）前記緑色蛍光体Ａは、２価のユーロピウムと２価のマンガンで共付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体であって、発光スペクトルにおける４４５〜４５５ｎｍ波長域にある第１発光ピークの強度Ｐ１と５１０〜５２０ｎｍ波長域にある第２発光ピークの強度Ｐ２との比が、Ｐ２／Ｐ１≧１０であり、
（４）前記緑色蛍光体Ａの含有量は、全蛍光体量の０．１重量％以上３重量％以下である、
ことを特徴とする蛍光ランプ。