JP2013100388A - 希土類元素の使用量の少ない蛍光ランプとそれに用いる蛍光体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の蛍光ランプと比較して、蛍光ランプの輝度としては十分に高い輝度であり、かつ希土類元素（レアアース）の使用量の少ない蛍光ランプを提供することを課題とする。
【解決手段】光透過性管状外囲器、該光透過性管状外囲器の内壁に配置される蛍光膜、並びに該光透過性管状外囲器に封入される水銀及び希ガス、を有し、該水銀の放電によって放射される波長１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外線により該蛍光膜を発光させることで、光透過性管状外囲器から光を出射する蛍光ランプであって、
前記蛍光膜は、蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られるＬａ_xＯ_yＳ：Ｔｂ蛍光体（ただし、１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）を含むことを特徴とする、蛍光ランプ。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプとそれに用いられる蛍光体に関し、より詳しくは、賦活剤として用いられる希土類の量を大きく削減できる蛍光ランプと、それに用いる蛍光体に関する。

蛍光ランプに用いられる蛍光体のうち、緑の蛍光体としては、一部の色再現範囲を広げたバックライト用ランプを除くと、ＬａＰＯ₄：（Ｃｅ），Ｔｂ（以後ＬＡＰ蛍光体とい
う）が主に使用されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、緑色蛍光体としてＬａＰＯ₄：Ｔｂ³⁺が用いられており、光束低下の少ない蛍光ランプ及びバックライト
装置を提供できるとされている。

また、緑色に発光する蛍光体としては、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂも知られている（特許文献２参照）。しかしながら、前述のＬＡＰ蛍光体に比べると輝度が大きく劣るため、特許文献２の［００１２］段落に記載されているように、Ｘ線増感紙等の、特殊な用途に使用される蛍光体のひとつとして知られているのみであった

特開２００７−０１８７３７号公報 特開平１１−３０５０００号公報

近年、希土類元素（レアアース）に関しては、その用途の広がり、産地の偏りなどから価格が高騰し、少しでもレアアースの使用量を減らすべく、検討がされている。
照明やＴＶのバックライト等に使用される蛍光体でもこの動きは盛んであり、特に賦活剤として使用されるテルビウム（Ｔｂ）とユーロピウム（Ｅｕ）においてその要求が高い。

その中でも特に、緑色蛍光体であるＬＡＰ蛍光体においてレアアース低減要求が高い。ＬＡＰ蛍光体は、蛍光ランプ用の蛍光体として、実質的に標準蛍光体として使用されているが、この蛍光体のＴｂの使用量は蛍光体１モル中に０．１−０．２モルであり、その使用量が非常に多いことが課題になっている。しかしながら、単純にＬＡＰ蛍光体においてＴｂ量を減らせば、輝度が低下するため、結局緑色蛍光体の使用量が増えることとなる。
本発明は、このような課題を解決するものであり、蛍光ランプの輝度としてＬＡＰ蛍光体を用いた蛍光ランプと実質同一で、かつ希土類元素（レアアース）の使用量の少ない蛍光ランプを提供することを課題とする。

そこで本発明者らは、蛍光体の輝度としてはＬＡＰ蛍光体に劣っていても、蛍光ランプの輝度としては実質ＬＡＰ蛍光体を用いた蛍光ランプと同等の輝度を得ることができる可能性がある蛍光体か否かの検討を、各種蛍光体に対して行った。そして本発明者らは、従来は輝度に劣るために、Ｘ線増感紙等の特殊な用途に使用される蛍光体のひとつであったＬａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂに着目した。その結果、この蛍光体を特定の製造方法で製造することにより得られた蛍光体を用いて蛍光ランプを製造することで、蛍光ランプの輝度としては実質同等で、かつＴｂ使用量を約半分にできることを見出した。加えて、ＴｂとＥｕの使用量の合計という観点から見ても、７割から８割程度に減らすことができることを見出し、
本発明に到達した。

すなわち本発明は、
（１）光透過性管状外囲器、該光透過性管状外囲器の内壁に配置される蛍光膜、並びに該光透過性管状外囲器に封入される水銀及び希ガス、を有し、該水銀の放電によって放射される波長１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外線により該蛍光膜を発光させることで、光透過性管状外囲器から光を出射する蛍光ランプであって、
前記蛍光膜は、蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られるＬａ_xＯ_yＳ：Ｔｂ蛍光体（ただし、１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）を含むことを特徴とする、蛍光ランプ。
（２）前記蛍光膜は、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕを更に含む（２）に記載の蛍光ランプ。
（３）前記蛍光ランプは、発色光のＣＩＥ表色系による発色色度のｘ値およびｙ値がそれぞれ０．２３≦ｘ≦０．４８および０．２４≦ｘ≦０．４３を満たす（１）または（２）に記載の蛍光ランプ。
（４）蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られるＬａ_xＯ_yＳ：Ｔｂ蛍光体（ただし、１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）。
（５）前記アルカリ金属炭酸塩は、炭酸カリウムまたは炭酸ナトリウムを少なくとも含む（４）に記載の蛍光体。
（６）原料としてさらにＬｉ含有化合物を含む（４）または（５）に記載の蛍光体。
（７）前記Ｌｉ含有化合物は、リン酸リチウムまたは炭酸リチウムである（６）に記載の蛍光体。
（８）前記原料中のイオウ源は、所望の蛍光体化学量論組成中のイオウ量の２倍以上である（４）〜（７）のいずれかに記載の蛍光体、である。

本発明により、希土類元素、特にＴｂ使用量の少ない蛍光ランプと、それに用いる蛍光体を提供することができる。

本発明の蛍光体（実施例１〜３）と、従来蛍光ランプ用に使用されたＬＡＰ蛍光体（比較例２）と、従来方法で製造したＬａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ蛍光体（比較例１）の励起スペクトルを比較した図である。 本発明の蛍光体（実施例１〜３）と従来蛍光ランプ用に使用されたＬＡＰ蛍光体（比較例２）と、従来方法で製造したＬａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ蛍光体（比較例１）の発光スペクトルを比較した図である。 （ａ）本発明の方法で製造した実施例１の蛍光体中のＴｂ量と、（ｂ）従来公知の方法で製造した比較例１の蛍光体中のＴｂ量の分布を示す図である。

本発明の蛍光ランプは、特定の蛍光体を使用したことにより希土類元素の使用量が少ないことを除くと、従来公知の蛍光ランプと同様の構成をとることができる。
すなわち、光透過性管状外囲器、該光透過性管状外囲器の内壁に配置される蛍光膜、並びに該光透過性管状外囲器に封入される水銀及び希ガス、を有し、該水銀の放電によって放射される波長１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外線により該蛍光膜を発光させることで、光透過性管状外囲器から光を出射する蛍光ランプである。

光透過性管状外囲器の材料としては、光を透過する材料からなる限り特段限定されず、各種透明樹脂、半透明樹脂、ガラスなどを用いることができる。特に紫外線を外部に放出
しないことからガラス製であることが好ましい。光を透過する材料は、光透過性管状外囲器の少なくとも一部に含むことでよいが、光透過性管状外囲器全体が光透過性材料からなることが好ましい。

光透過性管状外囲器の形状は管状であれば特段限定されず、直管状、それを変形あるいは複数の直管を接合したような形状、電球状など、蛍光ランプの外囲器として任意の形状を取ることができる。

光透過性管状外囲器の内壁には蛍光膜が配置されており、蛍光膜は、紫外線により励起され蛍光を発する蛍光体を含む。蛍光膜はどのような方法で外囲器の内壁に配置されてもよいが、一般には、有機系又は水系の溶媒中に必要に応じバインダーとなる物質と共に蛍光体を分散、混合してスラリーとし、該蛍光体を含むスラリーを外囲器の内壁に塗布し、乾燥して溶媒を除去し、必要に応じ加熱、燃焼させることによりバインダー物質を除去して蛍光膜を形成することができる。

蛍光膜の厚さは特に限定されないが、通常１０μｍ以上１００μｍ以下であり、蛍光膜に含まれる蛍光体の重量平均粒径の２〜５倍程度が好ましい。蛍光膜をこのような厚さとすることで、蛍光膜からの光取り出し効率を上げることができる。

蛍光膜中には、可視光と紫外線を反射する物質を含有させることもできる。このような物質を含有させると、蛍光体量を減らすことが可能になる場合がある。可視光と紫外線を反射する物質としてはＹ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＭｇＯなどがあげられる。
また、蛍光膜中に複数の蛍光体を用いる場合には、内壁への塗布方法によっては、蛍光体の形状や比重等の違いに起因する媒体中での挙動の差異により、異なる種類の蛍光体が分離し、同じ蛍光ランプ中で場所による色度点が異なってしまう問題を生じることがある。この場合にも、上述の可視光と紫外線を反射する物質を含有させることにより、その分離を軽減することができ、有用である。

また、蛍光膜と外囲器の内壁の間に、可視光を透過させる一方、紫外線は反射する物質を含む膜やフィルターを設けて、外囲器で吸収されてしまう紫外線を、蛍光膜に戻すことも好ましい。これにより、外部への可視光取り出し効率を上げることができる。

本発明の蛍光ランプは、光透過性管状外囲器内に水銀と希ガスを封入してなる。水銀の使用量は公知の蛍光ランプに用いられる水銀量から決定すればよく、蛍光ランプの大きさ、想定寿命等により任意に設定できる。
本発明の蛍光ランプに用いられる希ガスとしては特に限定されないが、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用すればよく、一般にはアルゴンである。

本発明の蛍光ランプは、更に電極（内部電極でも外部電極でもよい）を備え、封入された水銀と希ガス内に放電を起こさせ、水銀の放電によって放射される波長１８０〜３８０ｎｍの紫外線により蛍光膜に含まれる蛍光体を励起し発光させる。

本発明の蛍光ランプに備える蛍光膜は、蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源の他に、アルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られる一般式Ｌａ_xＯ_yＳ：Ｔｂで表される蛍光体（ただし１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）を含むものである。
本発明の蛍光ランプは、上記蛍光体を用いることで、Ｔｂ使用量の少ない蛍光ランプとすることができる。

一般式Ｌａ_xＯ_yＳ：Ｔｂで表される蛍光体（ただし１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦
２．２）は、既に知られているＬａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ蛍光体を含むものである（ｘ＝２、ｙ＝２）。しかしながら該蛍光体は、Ｘ線増感紙等の特殊な用途に使用される蛍光体であって、蛍光ランプには用いられていない。本発明者らは該蛍光体を、従来知られている製造方法とは異なった製造方法により製造し、蛍光ランプに用いることで、Ｔｂ使用量の少ない蛍光ランプを作製できることを見出した。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体は、蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を混合する工程、および前記混合工程で得られた混合物を焼成する工程、により製造されることを特徴とする。すなわち、蛍光体を構成する基本元素源の原料の他、アルカリ金属炭酸塩を用いることを特徴とするものである。原料に、アルカリ金属炭酸塩を加えることで、レアアースであるＴｂの使用量を抑えた場合でも、蛍光ランプとしては従来のものと同程度の輝度を確保することができる。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体の原料は、基本元素であるＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源を含むものである。
Ｌａ源としては、硝酸ランタン、硫酸ランタン、酸化ランタン、炭酸ランタン、燐酸ランタン等が挙げられ、これらから選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。取り扱いの容易さの観点より、特に好ましくは酸化ランタンである。
また、Ｔｂ源としては酸化テルビウム、硝酸テルビウム、塩化テルビウム、酢酸テルビウム、シュウ酸テルビウム、臭化テルビウム等が挙げられ、これらから選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。取り扱いの容易さの観点より、特に好ましくは酸化テルビウムである。
またイオウ源としては、Ｈ₂Ｓガスからの供給や、粉末イオウが挙げられるが、安全上
から粉末イオウが好ましい。

一般式中には酸素も含むが、酸素については、酸化ランタンおよび／または酸化テルビウムを原料として用いる場合には、これらの原料から供給されるため新たに添加は不要である。これらの原料を用いない場合には、別途酸素源を加える必要があり、酸素源としては最も簡単なのは、大気中の酸素を使用することであり、本発明の実施例１に開示されているように、空気中の酸素を取り込むために大気中で焼成する工程を取り入れることなどが挙げられる。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体には、これら蛍光体の基本組成を構成する元素のほかに、アルカリ金属炭酸塩を使用する。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウムが挙げられ、これらから選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。このうち特に好ましいのは炭酸カリウム又は炭酸ナトリウムであり、最も好ましくは炭酸カリウムである。

また、本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体の原料として、更にＬｉ含有化合物を含むことが好ましい。Ｌｉ含有化合物としては、特に限定されないが、好ましくはリン酸リチウムである。Ｌｉ含有化合物を加えることで、一次粒子が十分成長し、結晶間の欠陥が存在する場所が減ることとなり好ましい。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体は、Ｌａ源、Ｔｂ源、イオウ源、アルカリ金属炭酸塩を混合する工程を有するが、これらの原料のうち、Ｌａ源については、蛍光体として所望のモル数に合わせて混合すればよい。
賦活剤であるＴｂの濃度は、通常蛍光体１モルに対し０．０２モル以上、０．１モル以下であり、好ましくは０．０８モル以下であり、より好ましくは０．０６モル以下である。
アルカリ金属炭酸塩、およびＬｉ含有化合物の使用量は、それぞれアルカリ金属、Ｌｉ（リチウム）のモル数として、通常Ｌａ_xＯ_yＳ １モルに対し、それぞれ０．０５モル以上、２モル以下であり、好ましくは０．１０モル以上、１．５モル以下である。
蛍光体の粒径を特に大きくしたい場合には、Ｌｉ含有化合物を使用することが好ましい。

イオウ源に関しては、Ｈ₂Ｓのようなガスでの供給を行わない場合には、イオウとして
蛍光体中の構成元素として取り込まれる量すなわち化学量論組成（以下ストイキオ量という）以上で、ストイキオ量よりも多く混合することが好ましく、好ましくはストイキオ量の１．２倍以上、より好ましくは２倍以上である。一方上限は特に限定されないが、通常５倍以下が用いられる。

これらの原料の混合方法は特に限定されず、公知の各種の方法を使用することができる。具体的には、水溶液として混合し乾燥させる方法、袋中にて原料を混合した後、メッシュパスする方法、ボールミル等を用いて混合する方法などを使用することができる。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体は、上記原料を混合して得られた混合物を焼成することで得られる。焼成条件としては、還元性雰囲気下、１回焼成でもよいが、原料によっては、中間体を作るための１回目の焼成と、蛍光体とするための２回目焼成のように、それぞれの焼成に意味をもたせて２回以上に分けて行ってもよい。この焼成の意味としては、１回目の焼成では、粒径は小さいが結晶性のよい蛍光体粒子を作成し、２回目の焼成時に、成長助剤としてのフラックスを添加する等の工夫を行うこともできる。フラックスとしては、アルカリ金属炭酸塩やＬｉ含有化合物が挙げられる。
特に硫酸塩等を出発原料として使用する場合には、１次焼成により、より酸硫化物になり易い中間体を作成することが好ましい。

本発明の蛍光体を得るための焼成温度は、通常１０００〜１５００℃である。２回以上に分けて行う場合であれば、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓが生成する焼成の際の温度がこの範囲であることが好ましく、より好ましくは１０００以上、１３００℃以下、最も好ましくは、１１００℃以上、１３００℃以下である。１５００℃を超えると、凝集等が激しくなる可能性がある。また１０００℃以下であると、蛍光体粒子を生成させた後、１０００℃以上の温度で結晶性の向上のための焼成等を行うことが必要になり易い。

焼成を行う際の雰囲気は、酸化物にならないよう還元性雰囲気が好ましく、雰囲気の過半がイオウと窒素であることが好ましい。炉内全体を還元性にするのではなく、ルツボにふたをして、硫黄を添加する等の方法で、蛍光体焼成時の還元性を確保してもよい。
焼成時間は、蛍光体の量にもよるが、通常１時間以上、２４時間以下が適切である。

焼成の終わった蛍光体は、ルツボ内で余剰なイオウ等と一体となった塊となっているので、洗浄を行う。洗浄の方法は、公知の方法で行えばよく、酸洗浄、アルカリ洗浄等を行えばよい。十分な洗浄が行われたかどうかについては、洗浄時の電導度を測定することで、判断することができ、好ましくは５０μＳ／ｃｍ以下である。

その後、必要に応じ、任意の粒径、粒度分布とするため、粉砕、分級などの工程を行ってもよい。粉砕はボールミルを用いることが好ましい。また分級はメッシュパス、あるいは沈降速度の差を利用して行うことができる。このようにして本発明の蛍光ランプに用いられる蛍光体を得ることができる。

本発明の蛍光ランプに使用される蛍光体の大きさは、特に限定はされないが、他の蛍光体と同じ程度の粒径を持つことが好ましく、コールターカウンター法で測定した重量中心
粒径が、１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であり、また、蛍光膜の均一性を維持するためには１５μｍ以下が好ましく、より好ましくは１２μｍ以下である。
また、粒度分布のシャープさを表すＱＤ（Ｑｕａｒｔｉｌｅ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）値は、粒度分布の２５％径（Ｄ₂₅）と７５％径（Ｄ₇₅）を用いて下記数式（１）のように定義される。
ＱＤ＝（Ｄ₇₅−Ｄ₂₅）／（Ｄ₇₅＋Ｄ₂₅）・・・（１）
ＱＤ値の上限は、通常０．５以下であり、好ましくは０．４以下、特に好ましくは０．３以下である。適切なフラックスを使用することにより、この値は小さくすることができる。一方下限値は、特に制限されないが、実用上は０．１５以上であり、より好ましくは０．１７以上である。

本発明の蛍光ランプに使用される蛍光体は、希土類元素、特にＴｂの含有量が低減されている。蛍光体に含まれるＴｂの含有量は、蛍光体１モルに対して０．１モル以下であることが好ましく、０．０８モル以下であることがより好ましく、０．０６モル以下であることが更に好ましい。また、本発明の蛍光ランプに使用される蛍光体は、従来知られた方法で製造された蛍光体と比較して、その組成を比較した場合には従来蛍光体の範囲に含まれるものであるが、実際に蛍光体中に含まれる賦活剤の分布が大きく異なっており、蛍光体中における賦活剤の分散性が著しく向上している。したがって、本発明の蛍光ランプに使用される蛍光体は、特許文献２に開示された蛍光体とは異なる蛍光体であるといえる。

本発明の蛍光ランプは、上記説明した蛍光体に加え、赤色及び青色に発光する蛍光体を混合して使用することが好ましい。
赤色蛍光体としては、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕを用いることが好ましく、青色蛍光体としては、ＢＡＭ蛍光体、ＳＣＡ蛍光体等が好ましく用いられる。
これらの蛍光体は、必要に応じ任意の比率で混合される。

本発明の蛍光ランプは、特定の蛍光体を使用することにより、ランプとしての色座標、色温度にかかわらず、希土類の使用量を減らすことができるが、好ましくはＣＩＥ表色系において、０．２３≦ｘ≦０．４８、及び０．２４≦ｙ≦０．４３の範囲の光を出射する蛍光ランプである。また、色温度で表せば好ましくは２５００Ｋ以上、より好ましくは、４０００Ｋ以上の蛍光ランプに好適に使用できる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

〔比較例１〕
従来公知の方法により、（Ｌａ_0.95Ｔｂ_0.05）₂Ｏ₂Ｓ蛍光体を作成した。具体的には、蛍光体出発原料としてＬａ₂（ＳＯ₄）₃・９Ｈ₂Ｏ ７．９ｇとＴｂ₄Ｏ₇ ０．２ｇ（０．０５モル）（Ｔｂは原料全体に対し４．６重量％で後述する比較例２の標準蛍光体ＬＡＰの半分）とイオウ（Ｓ） ０．４ｇ（１モル）を秤量し、プラスチック袋に入れ、袋混合後、ナイロンメッシュＮＭＧ２３で篩い、再度プラスチック袋で混合した。こうして得た原料混合粉をアルミナルツボに充填し、蓋をして電気炉を用い１０５０℃にて７時間保持で１次焼成した。１次焼成によりＬａ₂Ｏ₂ＳＯ₄:Ｔｂ⁴⁺の前駆体を得た。この方法を選択した理由は、硫化のしやすさと、前駆体の時点から賦活剤を導入することにより、他の後からＴｂ酸化物を加えるより、均一なＴｂの分布が得られると考えられるからである。
得られたＬａ₂Ｏ₂ＳＯ₄:Ｔｂ⁴⁺前駆体を再度粉砕し、上述と同じ篩いを通してアルミナルツボに入れた。これを、Ａｒに５％Ｈ₂ガスを加えた混合ガスを５０ｍｌ／ｍｉｎの割
合で通気し、１０５０℃にて５時間保持で還元焼成して（Ｌａ_0.95Ｔｂ_0.05）₂Ｏ₂Ｓ蛍光体を得た。蛍光体におけるＴｂ含有量は蛍光体全体に対し４．６重量％であり、モル比に換算すると、蛍光体１モルに対し、Ｔｂは０．０５モルであった。また、蛍光体の重量中
心粒径ｄ５０は９．０μｍ、粒度分布のシャープさを表すＱＤ値は０．４０であった。

得られた蛍光体は純水に浸漬させ、水洗し、その後ＮＸＸ−１３ナイロンメッシュにて水篩いを実施し、電導度５０μＳ／ｃｍ以下になるまで十分に水洗して、蛍光体に付着している不要なアルカリ物等を除去した。その後脱水、乾燥、ＮＸＸ−２５ナイロンメッシュにて篩いを行うことにより比較例１の比較蛍光体１を得た。得られた蛍光体の特性を表１に示す。また発光スペクトルおよび励起スペクトルは図１及び図２に示す。また、蛍光体中の賦活剤Ｔｂの分布の様子を示すＥＰＭＡの結果を図３に示す。ＥＰＭＡは、加速電圧１５ｋＶ、ビーム径１μｍ、測定範囲は５１２μｍ×５１２μｍの範囲を、縦横２μｍおき、２５６×２５６点の測定を行った。

比較例１の比較蛍光体１は、比較例２の比較蛍光体２（以下、ＬＡＰ蛍光体ともいう。）の輝度を１００とした相対輝度が１７％とかなり暗い。この蛍光体を緑色蛍光体として使用し、通常蛍光灯に使用されるＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体を青色蛍光体、ＹＯＸ（Ｙ₂
Ｏ₃：Ｅｕ）蛍光体を赤色蛍光体として用い、色温度５０００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．３４５／
０．３５４）の昼白色とした蛍光ランプのシミュレーション結果を表２に示す。

この結果、後述する比較例２の、現在通常蛍光灯に使用されているＬＡＰ（ＬａＰＯ₄
：Ｃｅ，Ｔｂ）蛍光体を用いた場合の蛍光ランプ（相対光束１００％、演色性Ｒａ＝８８）に比べ、相対光束が４０％、演色性Ｒａが７５となり、蛍光ランプの発光特性としては不十分であった。希土類元素の使用量（Ｅｕ＋Ｔｂ）は後述する比較例２の蛍光体を使用した場合に比べ７割に抑えられたが、光束が前述の通り４０％と低いため、同じ光束を得
ようとすれば、より多くの希土類元素が必要となる。
すなわち従来公知の製造方法で作成された（Ｌａ_0.95Ｔｂ_0.05）₂Ｏ₂Ｓ蛍光体を用いても、希土類、特にＥｕとＴｂの使用量を減らすことはできなかった。

〔比較例２〕
従来公知の方法により、ＬａＰＯ₄:Ｃｅ,Ｔｂ蛍光体（ＬＡＰ蛍光体）を作成した。具
体的には、Ｌａ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂, Ｔｂ₄Ｏ₇、（ＮＨ₄）₂ＨＰＯ₄を混合した原料、もしくはＴｂ、Ｃｅを共沈して得られた（Ｃｅ,Ｔｂ,Ｌａ）ＰＯ₄生粉を、１０００〜１２００℃
で弱還元雰囲気にて焼成し、粉砕・分級を経て比較蛍光体２を得た。
比較蛍光体２は、蛍光体１モルに対し、Ｔｂは０．１４モルであった。また、蛍光体の重量中心粒径ｄ５０は４．２μｍ、粒度分布のシャープさを表すＱＤ値は０．３０であった。得られた蛍光体の特性を表１に示す。また発光スペクトルおよび励起スペクトルは図１及び図２に示す。
また、比較蛍光体２を使用した以外は比較例１と同様にした、蛍光ランプのシミュレーション結果を表２及び３に示し、色温度２７００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．４６０／０．４１０）の電球色とした蛍光ランプのシミュレーション結果を表４及び５に示す。比較蛍光体２を用いた場合を標準量とするため、光束、希土類使用量とも１００％とした。

〔実施例１〕
１次焼成時にフラックスとしてＫ₂ＣＯ₃ １．６ｇ（１モル）を追加添加した以外は、すべて比較例１と同様にして、実施例１の蛍光体１を作成した。蛍光体におけるＴｂ含有量は蛍光体全体に対し４．６重量％であり、モル比に換算すると、蛍光体１モルに対し、Ｔｂは０．０５モルであった。また、蛍光体の重量中心粒径ｄ５０は９．１μｍ、粒度分布のシャープさを表すＱＤ値は０．４３であった。得られた蛍光体の特性を表１に示す。また、発光スペクトルおよび励起スペクトルは図１及び図２に示す。また、蛍光体中の賦活剤Ｔｂの分布の様子を示すＥＰＭＡの結果を図３に示す。実施例１と比較例１の蛍光体中のＴｂの分布を比べると、本発明の蛍光体は、組成は同じでも、特定のフラックスを用いて製造するため、蛍光体中の賦活剤Ｔｂの均一性が大幅に向上していることがわかる、この賦活剤の分布の差が、輝度の著しい向上に寄与していると考えられる。

実施例１の蛍光体１は、相対輝度が比較例２のＬＡＰ蛍光体の６８％であり、比較例１の蛍光体１の相対輝度１７％に比べ大きく輝度を改良することができた。この蛍光体を緑色として使用する他は比較例１と同様にして行った、蛍光ランプでのシミュレーション結果を、表２、３、４および５に示す。色温度５０００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．３４５／０．３５４）の昼白色で、相対光束が７５％、演色性Ｒａが８２、色温度２７００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．４６０／０．４１０）の電球色で相対光束が７７％、演色性Ｒａが８５と改善された。
また希土類の使用量も減り、光束とあわせ考えると、希土類の使用量を減らすことができることは明らかである。
また、表３、５には、Ｒａに加えて各演色指数の結果も示す。

〔実施例２〕
蛍光体出発原料としてＬａ₂Ｏ₃ １４６．８ｇとＴｂ₄Ｏ₇ ８．９ｇ（０．０５モル）
（Ｔｂは全体に対し４．６重量％で比較例２の標準蛍光体ＬＡＰの半分）とイオウ（Ｓ
） ５０．９ｇ（３．３モル）及びフラックスとしてＬｉＰＯ₄ ２５．６ｇ（０．５モ
ル）、およびＮａ₂ＣＯ₃ ６７．９ｇ（１．３モル）を秤量し、プラスチック袋に入れ、袋混合後、ナイロンメッシュＮＭＧ２３で篩い、再度プラスチック袋で混合した。こうして得た原料混合粉をアルミナルツボに充填し、蓋をして電気炉を用い１２００℃にてＮ₂
通気し９０分間保持で焼成して（Ｌａ_0.95Ｔｂ_0.05）₂Ｏ₂Ｓ蛍光体を得た。蛍光体におけるＴｂ含有量は蛍光体全体に対し４．６重量％であり、モル比に換算すると、蛍光体１モルに対し、Ｔｂは０．０５モルであった。また、蛍光体の重量中心粒径ｄ５０は９．２μｍ、粒度分布のシャープさを表すＱＤ値は０．２６であった。

得られた焼成物を純水に浸漬し、浸漬した水のｐＨが１０以下になるまで十分水洗し、その後ＮＸＸ−１３ナイロンメッシュにて水篩いを実施し、希釈塩酸を加えてｐＨ＝３．１に調整して攪拌後、更に電導度５０μＳ／ｃｍ以下になるまで十分に水洗して蛍光体に付着している不要なアルカリ物等を除去した。その後脱水、乾燥、ＮＸＸ−２５ナイロンメッシュにて篩いを行うことにより実施例２の蛍光体２を得た。得られた蛍光体の特性を表１に示す。また発光スペクトルおよび励起スペクトルは図１および図２に示す。

得られた蛍光体２の相対輝度は、比較例２のＬＡＰ蛍光体の８２％であり、この蛍光体を緑色として使用したランプのシミュレーション結果は色温度５０００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．３４５／０．３５４）の昼白色で相対光束が９６％、演色性Ｒａが８５となり、また色温度２７００Ｋ（ｘ／ｙ＝０．４６０／０．４１０）の電球色では相対光束が９６％、演色性Ｒａが８７となり比較例２のＬＡＰ蛍光体に相対光束、演色性ともかなり近いものが得られた。
また蛍光体２のＴｂ量は、重量比で比較例２のＬＡＰ蛍光体の半分と、少ない量で同等の蛍光体特性が達成できた。またＥｕとＴｂの合計使用量でも、従来の蛍光体の組み合わせである比較例２に対して、明らかに希土類の使用量を減らすことができた。

〔実施例３〕
蛍光体出発原料としてＬａ₂Ｏ₃ １８４．２ｇとＴｂ₄Ｏ₇ １１．１ｇ（０．０５モル）（Ｔｂは全体に対し４．６重量％で比較例２の標準蛍光体ＬＡＰの半分）とイオウ（Ｓ） ４７．７ｇ（２．５モル）及びフラックスとしてＫ₂ＣＯ₃ ８．２ｇ（０．１モル）、Ｎａ₂ＣＯ₃ １５．８ｇ（０．２５モル）、Ｌｉ₂ＣＯ₃ ３３ｇ（０．７５モル）を秤量し、プラスチック袋に入れ、袋混合後、ナイロンメッシュＮＭＧ２３で篩い、再度プラスチック袋で混合した。こうして得た原料混合粉をアルミナルツボに充填し、蓋をして電気炉を用い１２００℃にてＮ₂通気し９０分間保持で焼成して（Ｌａ_0.95Ｔｂ_0.05）₂Ｏ₂
Ｓ蛍光体を得た。蛍光体におけるＴｂ含有量は蛍光体全体に対し４．６重量％であり、モル比に換算すると、蛍光体１モルに対し、Ｔｂは０．０５モルであった。また、蛍光体の重量中心粒径ｄ５０は１３．３μｍ、粒度分布のシャープさを表すＱＤ値は０．２６であった。

得られた焼成物は純水に浸漬させ、ｐＨ１０以下まで十分水洗し、その後ＮＸＸ−１３ナイロンメッシュにて水篩いを実施し、希釈塩酸を加えてｐＨ＝５．７に調整して攪拌後、更に電導度５０μＳ／ｃｍ以下になるまで十分に水洗して、蛍光体に付着している不要なアルカリ物を除去した。その後脱水、乾燥、ＮＸＸ−２５ナイロンメッシュにて篩いを行うことにより実施例３の蛍光体３を得た。得られた蛍光体の特性を表１に示す。また発光スペクトルおよび励起スペクトルは図１及び図２に示す。

得られた蛍光体３の相対輝度は、比較例２のＬＡＰ蛍光体の８５％であり、実施例２の蛍光体３とほぼ同等の特性が得られた。
また蛍光体３のＴｂ量は、重量比で比較例２のＬＡＰ蛍光体の半分と、少ない量で同等の蛍光体特性が達成できた。

本発明は蛍光ランプとそれに用いられる蛍光体に関し、特に詳しくは、希土類元素、特にＴｂとＥｕの使用量を減らすことのできる蛍光ランプとして利用することができる。

Claims (8)

1. 光透過性管状外囲器、該光透過性管状外囲器の内壁に配置される蛍光膜、並びに該光透過性管状外囲器に封入される水銀及び希ガス、を有し、該水銀の放電によって放射される波長１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外線により該蛍光膜を発光させることで、光透過性管状外囲器から光を出射する蛍光ランプであって、
   前記蛍光膜は、蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られるＬａ_xＯ_yＳ：Ｔｂ蛍光体（ただし、１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）を含むことを特徴とする、蛍光ランプ。
2. 前記蛍光膜は、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕを更に含む請求項１に記載の蛍光ランプ。
3. 前記蛍光ランプは、発色光のＣＩＥ表色系による発色色度のｘ値およびｙ値がそれぞれ０．２３≦ｘ≦０．４８および０．２４≦ｘ≦０．４３を満たす請求項１または２に記載の蛍光ランプ。
4. 蛍光体を構成する基本元素としてのＬａ源、Ｔｂ源、およびイオウ源、並びにアルカリ金属炭酸塩を原料として混合し、該混合物を焼成して得られるＬａ_xＯ_yＳ：Ｔｂ蛍光体（ただし、１．８≦ｘ≦２．２、１．８≦ｙ≦２．２）。
5. 前記アルカリ金属炭酸塩は、炭酸カリウムまたは炭酸ナトリウムを少なくとも含む請求項４に記載の蛍光体。
6. 原料としてさらにＬｉ含有化合物を含む請求項４または５に記載の蛍光体。
7. 前記Ｌｉ含有化合物は、リン酸リチウムまたは炭酸リチウムである請求項６に記載の蛍光体。
8. 前記原料中のイオウ源は、所望の蛍光体化学量論組成中のイオウ量の２倍以上である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の蛍光体。