JP2773475B2 - 蛍光ランプ用蛍光体 - Google Patents

蛍光ランプ用蛍光体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蛍光ランプ用蛍光体に係
り、詳しくは光束維持率、及び始動特性に優れた蛍光ラ
ンプを提供することができる表面処理された蛍光体に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、蛍光ランプを長時間点灯させる
とランプ光束が低下することが知られている。光束低下
の原因は未だ十分明らかにはされていないが、その要因
として、 ガラスバルブのNaと水銀の反応による、ガラスバ
ルブの変色。 水銀の蛍光体への吸着による発光効率の低下。 185nmの水銀線による蛍光体の色中心の生成。 等、水銀と蛍光体、または水銀とガラスバルブとの反応
によるものがほとんどであると考えられている。
【0003】また、特にラピッドスタート型蛍光ランプ
においては、始動補助としてネサ膜と呼ばれる導電性金
属酸化物よりなる透明導電膜が設けられており、このネ
サ膜を設けることにより発光開始電圧が下がり、スイッ
チを入れてからランプが点灯するまでの時間を短縮する
ことができることが知られている。このラピッドスター
ト型蛍光ランプにおいても、通常の蛍光ランプと同様に
光束低下が発生するが、そのほかに蛍光体を介して水銀
とネサ膜との間に微放電が起こり蛍光体の絶縁破壊が生
じる。この現象の生じる原因もよく解明されていない
が、通常絶縁破壊の生じる位置は通常蛍光ランプの両口
金部から蛍光ランプ全体の長さに対し10〜20%長さ
の位置に多く発生し、この位置は蛍光ランプ点灯中、管
壁では最も冷たい部分に相当し、この部分に、封入され
た過剰の水銀が凝集し、蛍光体表面に水銀が付着しやす
くなるためであると考えられている。
【0004】この問題を解決するために従来数々の方法
が成されている。代表的な方法として例えば、アルミ
ナ、酸化マグネシウム等の保護膜をガラスバルブ内面に
設けて水銀の吸着、ネサ膜との放電を防止する方法、ガ
ラスバルブに金属酸化物を含有させてガラスバルブへの
水銀の吸着を防ぐ方法、または蛍光体にアルミナ、酸化
マグネシウム等の白色物質を混合する方法が知られてお
り、また特開昭61−23678号公報においては蛍光
体表面に連続したアルミナ被膜を設ける方法も開示され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、蛍光ラ
ンプにおいて、光束低下を防止するために行われてきた
手段は、そのほとんどはガラスバルブに対し、何らかの
保護膜を設けたり、また蛍光体に白色物資を混合したり
する方法がほとんどであった。したがって本発明はこの
ような事情を鑑みてなされたもので、その目的とすると
ころは、光束維持率に優れ、また始動特性にも優れた蛍
光ランプを提供するため、その蛍光ランプに使用する蛍
光体の表面を改良することによって、それらの目的を達
成しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は蛍光体の帯
電性に着目し、それを改良することにより本発明を成す
にいたった。即ち、蛍光ランプ放電中において電離した
水銀は+に帯電している。これに対し、例えば−に帯電
しやすい蛍光体を塗布すると、蛍光体には水銀が吸着し
やすくなる。しかし、蛍光体表面を+に帯電しやすい物
質で被覆すると水銀は吸着しにくくなるはずである。し
たがって本発明は+に帯電しやすい物質に着目し、その
なかでも蛍光ランプ用蛍光体に最も適した物質として水
酸化マグネシウムを選択することによって、ランプ用蛍
光体の表面を改良し、蛍光体の帯電性を変えてしまい、
蛍光体に水銀が吸着しにくくなることを見いだした。
【0007】水酸化マグネシウムの帯電性は、例えば、
コロイド滴定法を用いて測定することができる。コロイ
ド滴定法とは簡単に述べると、水中に存在するコロイド
粒子の電荷の符号の決定法で、その方法は、100ml
の蒸留水に5mlの10-3グリコールキトサン(正に帯
電したコロイド)溶液を加え、3滴の0.1%トルイジ
ンブルー水溶液(青色に着色した液体)を添加し、10
-3Nのポリビニル硫酸カリウム(負に帯電したコロイ
ド)で滴定する。滴定の終了は緋色の呈色の出現を伴
う。消費された滴定液の体積V0を記録し、次にこの条
件で100mlの被検水(水酸化マグネシウムコロイド
溶液)を滴定し、その際Vaが消費されたとすると、水
中に存在するコロイドが正の電荷を持つならばVa>V0
に、負の電荷を持つならばVa<V0となる。その他、帯
電性はブローオフ法を用いて測定してもよい。
【0008】本発明の蛍光体は蛍光ランプ用蛍光体であ
って、この蛍光体粒子表面に水酸化マグネシウムを付着
させたことを特徴とするものである。
【0009】以下本発明の蛍光体を得る方法について詳
しく述べる。まずイオン交換水中に焼成の終了した蛍光
ランプ用蛍光体を入れ、十分懸濁させる。この懸濁液を
撹拌しながら、マグネシウムイオンを含む水溶液を添加
した後、水酸化アルカリ水溶液を滴下してpHを10〜
12に調整する。pHをアルカリ側に調整することによ
って、懸濁液中で析出する水酸化マグネシウムは蛍光体
に付着する。水酸化マグネシウムが蛍光体に付着した
後、撹拌を止め静置する。蛍光体が沈降するのを待っ
て、上澄液を放流し、再び純水を加えて撹拌することに
より蛍光体を水洗する。この操作を2〜3回繰り返す。
その後、蛍光体を分離して、100〜200℃で乾燥す
ることにより本発明の蛍光体を得る。
【0010】本発明に使用する蛍光体は、ランプ用蛍光
体であれば全て使用できる。例えばアンチモン付活ハロ
リン酸カルシウム蛍光体に代表されるハロリン酸塩蛍光
体、2価のユーロピウム付活ピロリン酸ストロンチウム
に代表されるリン酸塩蛍光体、マンガン付活ケイ酸亜鉛
蛍光体に代表される珪酸塩蛍光体、タングステン酸カル
シウムに代表されるタングステン酸塩蛍光体、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蛍光体に
代表されるアルミン酸塩蛍光体、3価のユーロピウム付
活酸化イットリウム蛍光体に代表される希土類蛍光体等
を挙げることができる。
【0011】添加するマグネシウムイオンを含む水溶液
は、水溶性マグネシウム化合物が使用でき、例えばMg
Cl2、MgF2等のハロゲン化マグネシウム、Mg(N
32、MgSO4等の水溶液が使用できる。pHを調
整する水酸化アルカリとしては例えばアンモニア水、N
aOH、KOH等が使用できる。但し、アンモニア水を
用いる場合、アンモニア水中または懸濁液中に他のNH
4塩が多量に存在しないようにしなければならない。な
ぜなら、 Mg2++2OH-+2NH4 +=Mg(OH)2+2NH4 + の反応は可逆であり、NH4塩が多量に存在するとNH4
OHの電離が抑制され、懸濁液中のOH-を減じ溶解度
積を越えない。したがってNH4塩が多量に存在すると
過量のアンモニア水を添加しても水酸化マグネシウムの
沈澱が生成せず、また生成したMg(OH)2が溶解す
るからである。従って多量の水酸化マグネシウムを蛍光
体に付着させる場合に、添加した水溶性Mg化合物と、
アンモニア水とでNH4塩が生じ、Mg(OH)2を溶解
する恐れがあるために注意を要する。
【0012】乾燥温度は350℃以下であれば、特に規
定するものではなく、蛍光体に付着した水酸化マグネシ
ウムは酸化マグネシウムにかわることはない。実用的に
は200℃以下が好ましい。
【0013】また本発明の蛍光体を用いて蛍光ランプを
製造する際、有機、無機バインダーと蛍光体とが混合さ
れた蛍光体スラリーをガラスバルブに塗布、乾燥した
後、有機物を除去して蛍光面を形成するため、ガラスバ
ルブを500℃以上の温度で数分間焼き付ける工程があ
る。この工程において、本発明の蛍光体に付着した水酸
化マグネシウムは一部、酸化マグネシウムにかわるが、
特に蛍光ランプの特性に対し悪影響を及ぼすものではな
い。
【0014】水酸化マグネシウムの付着量はその中に含
まれるMgの量に換算して、通常、蛍光体に対し5.0
重量%以下の範囲に調整する。水酸化マグネシウムを付
着するに従い、蛍光ランプの光束維持率は向上するが、
5重量%以上付着させると蛍光体が塗布スラリー中で凝
集してしまい均一な蛍光面が得られなくなる傾向にあ
り、また蛍光ランプの光束維持、またラピッドスタート
型蛍光ランプにおいては、始動電圧の向上が望めなくな
る傾向にある。
【0015】
【作用】本発明の蛍光体はその蛍光体粒子表面に+に帯
電しやすい水酸化マグネシウムが付着しているため、水
銀が吸着しにくくなる。
【0016】さらに予想もしなかったことには、ラピッ
ドスタート型蛍光ランプにおいては、発光開始電圧が下
がるという始動特性の向上がみられる。これは水酸化マ
グネシウムが蛍光体に被覆、または付着していることに
より蛍光膜が+に帯電しており、+に帯電することによ
って逆に電子を引きつけやすくなるため始動特性が向上
すると考えられる。
【0017】
【実施例】以下実施例で本発明の蛍光体を詳説する。
【0018】[実施例1]イオン交換水(以下、水とい
う。)100mlを入れたビーカーにアンチモン、マン
ガン付活ハロリン酸カルシウム蛍光体100gを添加
し、よくかき混ぜて蛍光体を懸濁させた。その懸濁液に
Mg換算含量1%Mg(NO32水溶液50mlを添加
した。添加後、懸濁液を撹拌しながら1%KOH水溶液
を滴下し、pHを10.6に調整して水酸化マグネシウ
ムを析出させた。pHを10.6に保ったまま、30分
間撹拌を続け、析出する水酸化マグネシウムを蛍光体に
均一に付着させた。その後撹拌を止め、蛍光体が沈降す
るのを待って上澄液を捨て、再び水を加え蛍光体を水洗
した。2〜3回蛍光体を水洗した後、懸濁液を濾紙を敷
いたヌッチェに移し、吸引濾過して蛍光体を分離した。
分離した蛍光体を150℃で3時間乾燥し、250メッ
シュの篩を通すことによって本発明のランプ用蛍光体を
得た。
【0019】このようにして得た蛍光体30gと、1%
ニトロセルロース-酢酸ブチル溶液30gと、結着剤と
してCBBP(ほう酸カルシウムバリウムとリン酸カル
シウムとの混合物)0.5gとを混合して蛍光体塗布ス
ラリーを形成した。
【0020】この塗布スラリーを常法に従って、ITO
透明導電膜の施されたFL40Sバルブに塗布した後、
乾燥して、600℃で5分間焼成し、ラピッドスタート
型蛍光ランプを作成した。
【0021】[実施例2]水酸化マグネシウムの付着量
を蛍光体に対し0.001重量%(但しMg換算)とす
るほかは実施例1と同様にしてラピッドスタート型蛍光
ランプを得た。
【0022】[実施例3]水酸化マグネシウムの付着量
を蛍光体に対し0.01重量%(但しMg換算)とする
ほかは実施例1と同様にしてラピッドスタート型蛍光ラ
ンプを得た。
【0023】[実施例4]水酸化マグネシウムの付着量
を蛍光体に対し0.1重量%(但しMg換算)とするほ
かは実施例1と同様にしてラピッドスタート型蛍光ラン
プを得た。
【0024】[実施例5]水酸化マグネシウムの付着量
を蛍光体に対し1.0重量%(但しMg換算)とするほ
かは実施例1と同様にしてラピッドスタート型蛍光ラン
プを得た。
【0025】[実施例6]水酸化マグネシウムの付着量
を蛍光体に対し5.0重量%(但しMg換算)とするほ
かは実施例1と同様にしてラピッドスタート型蛍光ラン
プを得た。
【0026】(比較例1)蛍光体に水酸化マグネシウム
を付着させないほかは、実施例1と同様にしてラピッド
スタート型蛍光ランプを得た。
【0027】(比較例2)実施例1と同一の蛍光体30
gに平均粒径0.5μm以下の微粒子酸化マグネシウム
(MgO)粉末0.15gを混合し、同様にして蛍光体
塗布スラリーを形成して、ラピッドスタート型蛍光ラン
プを得た。
【0028】[実施例7]青色発光蛍光体としてユーロ
ピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム蛍光体を2
1.5%と、緑色発光蛍光体としてセリウム、テルビウ
ム付活リン酸ランタン蛍光体を35.4%と、赤色発光
蛍光体としてユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体
を43.1%とを混合した蛍光体組成物を懸濁液とし、
その懸濁液にMg換算含量1%MgCl2水溶液50m
lを添加し、さらにその懸濁液を撹拌しながら17%N
4OHを滴下し、pHを11.0に調整して水酸化マ
グネシウムを析出させる他は実施例1と同様にして本発
明のランプ用蛍光体組成物を得た。この蛍光体組成物を
実施例1と同様にして蛍光体塗布スラリーを形成し、ラ
ピッドスタート型蛍光ランプを得た。
【0029】(比較例3)実施例6で使用した蛍光体組
成物に水酸化マグネシウムを付着させないほかは、実施
例6と同様にしてラピッドスタート型蛍光ランプを得
た。
【0030】(比較例4)実施例6で使用した蛍光体組
成物30gに平均粒径0.5μm以下の微粒子酸化マグ
ネシウム(MgO)粉末0.3gを混合し、同様にして
蛍光体塗布スラリーを形成して、ラピッドスタート型蛍
光ランプを得た。
【0031】[実施例8]実施例6で得た本発明の蛍光
体組成物を用いた塗布スラリーをITO透明導電膜が形
成されていない通常のガラスバルブに塗布し、実施例6
と同様にして蛍光ランプを得た。
【0032】以上のようにして得た蛍光ランプを点灯さ
せ、点灯に要した始動電圧(Vs)と、0時間および1
000時間点灯後のランプ光束を測定し光束維持率を調
べた。それらの結果は表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】表1に示すように本発明の蛍光体を使用し
たラピッドスタート型蛍光ランプは、光束維持率に優
れ、また発光開始電圧を下げることができる。また従来
のラピッドスタート型蛍光ランプに見られたような蛍光
膜の絶縁破壊は全く生じなかった。さらに、従来の蛍光
体と酸化マグネシウム粉末とを混合した組成物を蛍光膜
とする蛍光ランプよりも優れた特性を有する蛍光ランプ
を提供することができる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の蛍光体は粒
子表面に水酸化マグネシウムを付着させたことにより、
蛍光体の帯電性が改良でき水銀を吸着させにくくするこ
とができるため、蛍光ランプの光束維持率が向上する。
特に、本発明の蛍光体をラピッドスタート型蛍光ランプ
に適用した場合には、発光開始電圧を下げることができ
始動特性が向上する。
【0036】さらに本発明の蛍光体を使用することによ
り、従来のように蛍光ランプに保護膜を設ける必要もな
く、また白色酸化物を混合する必要もなくなるために生
産性が格段に向上する。
【0037】

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛍光ランプ用蛍光体であって、この蛍光
    体粒子表面に水酸化マグネシウムを付着させたことを特
    徴とする蛍光ランプ用蛍光体。
  2. 【請求項2】前記水酸化マグネシウムの量がその中に含
    まれるMgの量に換算して、蛍光体に対し5.0重量%
    以下であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光ラン
    プ用蛍光体。
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JPWO2007074935A1 (ja) * 2005-12-27 2009-06-04 化成オプトニクス株式会社 冷陰極蛍光ランプ用青色発光アルカリ土類クロロ燐酸塩蛍光体、冷陰極蛍光ランプ、及びカラー液晶表示装置。
WO2021015261A1 (ja) * 2019-07-22 2021-01-28 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 蛍光部材およびその製造方法、並びに発光装置

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