JP3343364B2 - 低圧水銀蒸気放電ランプ - Google Patents

低圧水銀蒸気放電ランプ

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JP3343364B2 JP19208591A JP19208591A JP3343364B2 JP 3343364 B2 JP3343364 B2 JP 3343364B2 JP 19208591 A JP19208591 A JP 19208591A JP 19208591 A JP19208591 A JP 19208591A JP 3343364 B2 JP3343364 B2 JP 3343364B2
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正昭 玉谷
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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、3波長発光形けい光体
を用いた低圧水銀蒸気放電ランプに係り、特にその始動
特性の改善手段に関する。
【0002】
【従来の技術】低圧水銀蒸気放電ランプ、すなわちけい
光ランプは、一般照明をはじめとして、各種OA機器、
巨大画面の画素光源、液晶ディスプレイのバックライ
ト、電球代替用コンパクト形ランプ等に使用されてお
り、白熱電球に比べて発光効率が高いため省電力形光源
として多用されている。
【0003】このような低圧水銀蒸気放電ランプは、ガ
ラスチューブからなるバルブの内面にけい光体被膜を設
け、かつバルブ内に水銀および1種または2種以上の希
ガスを含む混合ガスが充填され、この混合ガス中で陽光
柱放電を生じるように構成されている。
【0004】上記放電は、通常、2つの電極を経て電極
エネルギ−を混合ガスに供給することによって保たれ
る。この放電によって、主に紫外線が発生し、その大半
は185nmと254nmの波長を有しており、この紫外線
は、バルブの内面に形成されたけい光体被膜によって長
い波長の放射に変換される。この波長はけい光体の種類
に依存し、近紫外〜可視〜近赤外線までのものが得られ
ている。また、上記バルブは、直管型のものに限らず、
円形状、U形状、鞍形等とすることができ、最近では小
型化が進み、形状も複雑なものが多くなってきている
【0005】ところで、近時、新しい色覚理論にもとづ
く高効率で高演色性のけい光ランプが研究され、いわゆ
る3波長領域に発光ピークを有する3波長発光形けい光
ランプが商品化され、すでに広く普及しつつある。特
に、最近では即時始動形、すなわちラピッドスタート形
けい光ランプへの適用が検討されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような3
波長発光形けい光体を用いたけい光ランプで、けい光体
の種類によってランプの点灯開始電圧Vs が高くなるも
のがみられる。
【0007】点灯開始電圧が高くなる原因は不明である
が、従来からよく知られているハロりん酸カルシウムけ
い光体(組成が3Ca3 (PO42 ・Ca(F、C
l)2:Sb、Mn)を用いたけい光ランプに比べて上
記3波長発光形けい光体を用いたけい光ランプは、始動
電圧が7〜10%も上昇し、場合によっては低温始動時
に定格電圧を上回る不具合がある。
【0008】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、3波長発光形けい
光体を用いたランプにおいて放電開始電圧Vsを低くす
ることができる低圧水銀蒸気放電ランプを提供しようと
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、バルブの内面
に3波長以上の領域に発光ピークを有する3波長発光形
希土類けい光体からなる被膜を形成し、このバルブ内に
水銀および希ガスを封入した低圧水銀蒸気放電ランプに
おいて、上記3波長発光形希土類けい光体は、表面に単
純金属酸化物のMO膜(但し、MはMg,Ca,Sr,
Ba,Zrの中から選ばれた一種)を形成して粒子径4
4〜74μmの還元鉄粉との接触時にけい光体1g当り
の帯電電荷量が、赤色系けい光体および青色系けい光体
では0マイクロク−ロン以上、緑色系けい光体では+
1.5マイクロク−ロン以上としたことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明者等は、けい光体と始動特性との関係に
ついて、調査、実験および解析したところ、けい光体の
帯電傾向が始動電圧Vs に密接に影響することを尽きと
めた。
【0011】すなわち、3波長発光形けい光体として
は、最も一般に使用されているのが希土類けい光体であ
り、代表例として、赤色系けい光体はY2 3 :Eu、
青色系けい光体はBaMg2 Al1627:Eu、緑色系
けい光体は(Re,Tb,Ce)・(P,Si)O
4 (但しReは希土類元素)が用いられている。
【0012】これらけい光体について帯電傾向を調べ
た。帯電傾向は通常知られているように、粒子径44〜
74μmの還元鉄粉との接触時にけい光体1g当りの帯
電電荷量で示される。なお、湿度条件は20〜40%で
ある。
【0013】後述する表1に示すように、従来の赤色系
けい光体Y2 O3 :Euは、帯電電荷量が−0.05μ
Cであり、これを単独で用いた場合の40Wラピッドス
タート形けい光ランプの始動電圧Vsは197Vであ
る。また、青色系けい光体BaMg2 Al1627:Eu
は、帯電電荷量が−0.3μCであり、これを単独で用
いた場合の40Wラピッドスタート形ランプの始動電圧
Vsは206Vである。さらに緑色系けい光体(Re,
Tb,Ce)・(P,Si)O4 は、帯電電荷量が+
1.1μCであり、これを単独で用いた場合の40Wラ
ピッドスタート形ランプの始動電圧Vsは230Vであ
る。
【0014】これらのけい光体は帯電傾向を正の方向に
制御すれば、始動電圧Vsを引き下げるに有効であるこ
とが判明した。この理由は明解ではないが、バルブ内に
残留する炭酸ガスCOや一酸化炭素CO2 などの不純物
は、プラスの方向に帯電されたけい光体に吸着されるた
めと推測される。
【0015】本発明者らは、上記の各けい光体に金属酸
化物粉末を付着させて帯電傾向を変化させ、これらのけ
い光体についてそれぞれ始動電圧Vsを測定した。この
結果を下記表1に示す。
【0016】
【表1】 また、上記表1に示された各けい光体の帯電傾向と、ラ
ンプ始動電圧との関係を図2に示す。
【0017】上記表1に示された測定デ−タから明らか
なように、各けい光体の帯電傾向と始動電圧Vsは密接
な相関関係をもっていることが判り、けい光体の帯電傾
向を正の方向に制御すると始動電圧を低下させることが
できることが判明した。
【0018】そして、赤色系けい光体Y2 3 :Euと
青色系けい光体BaMg2 Al1627:Euは、共に帯
電電荷量を0μC以上にすれば始動電圧を引き下げるこ
とができ、また緑色系けい光体(Re,Tb,Ce)・
(P,Si)O4 の場合は帯電電荷量を+1.5μC以
上にすれば始動電圧を引き下げるのに有効であることも
つきとめた。
【0019】さらに表1から、帯電傾向を正の方向に制
御するには、金属酸化物粉末としてMgOを用いると有
効であり、SiO2 では帯電傾向が逆に負の方向に変化
することが判った。
【0020】そして、赤色系けい光体Y2 3 :Euの
場合は、MgOをけい光体に対して0.2重量%で付着
させると、従来のMgOを付着させない場合に比べてラ
ンプの始動電圧Vsを6V程度引き下げることができ、
かつMgOをけい光体に対して0.5重量%で付着させ
ると始動電圧Vsを7V程度引き下げることができる。
【0021】また、青色系けい光体BaMg2 Al16
27:Euの場合は、MgOをけい光体に対して0.2重
量%で付着させると、従来のMgOを付着させない場合
に比べてランプの始動電圧Vsを13V程度引き下げる
ことができ、かつMgOをけい光体に対して0.5重量
%で付着させると始動電圧Vsを15V程度引き下げる
ことができる。
【0022】さらに、緑色系けい光体(Re,Tb,C
e)・(P,Si)O4 の場合は、MgOをけい光体に
対して0.2重量%で付着させると、従来のMgOを付
着させない場合に比べてランプの始動電圧Vsを20V
程度引き下げることができ、かつMgOをけい光体に対
して0.5重量%で付着させると始動電圧Vsを24V
程度引き下げることができる。なお、酸化物としては、
MgOに代わって、CaO,SrO,BaO,ZnOの
中から選ばれた少なくとも一種を使用しても同様な効果
が得られる。
【0023】そして、これら酸化物は、けい光体に対し
て0.01〜3.0重量%の範囲で付着させれば有効で
ある。つまり、けい光体における帯電傾向の制御は金属
酸化物の量が非常に重要な因子となっており、付着量が
3.0重量%より多くなると、各けい光体の発光出力が
著しく低下する。一方、付着量が0.01重量%よりす
くなくなると、金属酸化物を付着させる効果、つまり帯
電傾向の制御が顕著でなくなり、始動電圧Vsの改善が
なされなくなる。
【0024】
【実施例】以下本発明について、図1に示す一実施例に
もとづき説明する。
【0025】図面は直管形ラピッドスタート形けい光ラ
ンプを示し、1はガラスバルブである。バルブ1の両端
はフレアステム2、2により気密に閉塞されており、こ
れらステム2、2にはそれぞれ一対のリード線3…が気
密に貫通されている。
【0026】両ステム2、2の各リード線3、3間には
タングステン等からなる熱陰極、すなわちフィラメント
4、4が掛け渡されている。なお、フィラメント4、4
には図示しないが酸化バリウムなどの電子放射物質が塗
布されている。
【0027】上記バルブ1の内面には、酸化錫などのよ
うな透明性導電膜(EC膜=ネサ膜)5が形成されてお
り、この透明性導電膜5の表面にはけい光体被膜6が形
成されている。このけい光体被膜6は3波長発光形希土
類けい光体を用いており、赤色系けい光体にはY
2 3 :Eu(赤色)、青色系けい光体にはBaMg2
Al1627:Eu、および緑色けい光体には(Re,T
b,Ce)・(P,Si)O4 が用いられ、これら3種
のけい光体粉末を混合して構成されている。これらけい
光体は、図1の(B)図に示すように、けい光体粉末1
0の表面にMgO粉末を付着させることにより帯電傾向
を正方向に変化させてある。
【0028】つまり、上記赤色系けい光体Y2 3 :E
uと青色系けい光体BaMg2 Al1627:Euは、M
gOをけい光体に対して0.2重量%で付着させること
により帯電電荷量が0μC以上に制御されており、また
緑色系けい光体(Re,Tb,Ce)・(P,Si)O
4 は、MgOをけい光体に対して0.2重量%で付着さ
せることにより帯電電荷量が+1.5μC以上に制御さ
れている。なお、バルブ1内には、所定量の水銀と、ア
ルゴン等の希ガスが封入されている。このような構成の
けい光ランプは、始動電圧Vsが、従来のランプに比べ
て12〜16V程度低下させることができた。これは、
けい光体の帯電電荷量を正の方向に制御してあるので、
バルブ内のCOやCO2 あるいはH2 Oなどの不純物を
吸着すると推測される。一方、上記実施例の場合の帯電
傾向を帯電序列で表すと、下記表2のようになる。ま
た、一般的な粉体の帯電傾向について、図3に示す。
【0029】
【表2】
【0030】上記表2より、赤色系けい光体Y2 3
Euと青色系けい光体BaMg2 Al1627:Euは、
MgOをけい光体に対して0.2重量%で付着させるこ
とにより、帯電序列がプラス側に移行し、従来の帯電序
列が図3に示すNiOよりプラス側であり、しかしEu
2 3 よりもマイナス側であったのが、Eu2 3 より
もプラス側に移行していることが判る。
【0031】また、緑色系けい光体(Re,Tb,C
e)・(P,Si)O4 は、MgOをけい光体に対して
0.2重量%で付着させることにより、帯電序列がプラ
ス側に移行し、従来の帯電序列がPtよりプラス側であ
り、しかしTaよりもマイナス側であったのが、Cuよ
りもプラス側でNiよりマイナス側に移行していること
が判る。なお、本発明の3波長発光形けい光体は、上記
実施例に示したけい光体には限らない。すなわち、赤色
系けい光体としては、Y(P,V)O4 :Eu、Y2
4 S:Euであってもよい。また、青色系けい光体とし
ては、Sr10(PO4 6 Cl2 :Eu、
【0032】(Sr,Ca)10(PO4 6 Cl2 :E
u、または(Sr,Ca、Ba、)10(PO4 3
l:Eu、もしくは(Ba、Ca、Mg)10(PO4
6 Cl2 :Euなどのような2価のユーロピウム付活青
色けい光体であってもよい。さらに、緑色形けい光体
は、下記(1)式ないし(3)式の一般式で表される希
土類けい光体であってもよい。 一般式:(RE1-a-b Tba Ceb 2 3 ・eAl2 3 ・ fSiO2 ・gP2 5 …(1) (但し、式中、REはY、LaおよびGdから選ばれた
少なくとも1種の元素を示し、また、a、b、c、d、
e、f、gは、a>0、b>0、 0.1≦a+b≦
0.7、e≧0、f≧0、g>0、 0.8≦e+f+
g≦1.30を満足する数である。) 一般式:(RE1-a-b Tba Ceb 2 3 ・hSiO2 ・ iP2 5 ・jB2 3 …(2) (但し、式中、REはY、LaおよびGdから選ばれた
少なくとも1種の元素を示し、また、a、bおよびh、
i、jは、a>0、b>0、 0.1≦a+b≦0.
7、h≧0、i>0、5.0×10-6≦j≦6.0×1
-3、0.8≦h+i+j≦1.30を満足する数であ
る。) 一般式:(RE1-k-m Tbk Cem 2 3 ・nMO・ p(Al1-q q 2 3 …(3)
【0033】(但し、式中、REはY、LaおよびGd
から選ばれた少なくとも1種の元素を、MはMg、C
a、Sr、BaおよびZrから選ばれた少なくとも1種
の元素を示し、また、k、mおよびn、p、qは、0<
k+m<1.0、 0.5<n<4.0、 2.0<p
<14.0、0<q<1.0×10-4 を満足する数で
ある。)
【0034】そしてまた、本発明は3波長発光形けい光
体に加えてさらに、例えば3.5MgO、0.5MgF
2 、GeO2 :Mn(深赤)および3(Ba、Mg、M
n、Eu)O・8Al2 3 (青緑)などを混合した5
波長発光形けい光に適用してもよい。
【0035】さらに、本発明はラピッドスタート形けい
光ランプに適用すれば、一層始動電圧を引き下げるのに
有効であるが、ラピッドスタ−ト形けい光ランプ以外の
通常にけい光ランプであってもよく、また直管形、環
形、コンパクト屈曲形などのランプに適用可能である。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、3
波長発光形けい光体の帯電傾向が正の方向に制御されて
いるので、始動電圧Vs を引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、(A)図はラピッド
スタ−ト形けい光ランプの断面図、(B)図はけい光体
粉末の表面にMgO粉末を付着した状態を示す模式図。
【図2】けい光体の帯電傾向とランプ始動電圧との関係
を示す図。
【図3】金属イオンの電気陰性度と帯電量との関係を示
す図。
【符号の説明】
1…バルブ、2…ステム、3…リード線、4…電極、5
…ネサ膜、6…けい光体被膜 10…けい光体、20…
MgO粉末。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 暢宏 東京都港区三田一丁目4番28号 東芝ラ イテック株式会社内 (72)発明者 玉谷 正昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 寺島 賢二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平1−266188(JP,A) 実開 昭57−128768(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/42 H01J 61/35 H01J 61/54

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブの内面に3波長以上の領域に発光
    ピークを有する3波長発光形希土類けい光体からなる被
    膜を形成し、このバルブ内に水銀および希ガスを封入し
    た低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、 上記3波長発光形希土類けい光体は、表面に単純金属酸
    化物のMO膜(但し、MはMg,Ca,Sr,Ba,Z
    rの中から選ばれた一種)を形成して粒子径44〜74
    μmの還元鉄粉との接触時にけい光体1g当りの帯電電
    荷量が、 赤色系けい光体および青色系けい光体では0マイクロク
    −ロン以上、 緑色系けい光体では+1.5マイクロク−ロン以上とし
    たことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
  2. 【請求項2】 バルブの内面に3波長以上の領域に発光
    ピークを有する3波長発光形希土類けい光体からなる被
    膜を形成し、このバルブ内に水銀および希ガスを封入し
    た低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、 上記3波長発光形希土類けい光体は、表面に単純金属酸
    化物のMO膜(但し、MはMg,Ca,Sr,Ba,Z
    rの中から選ばれた一種)が形成されているとともに、 赤色系けい光体および青色系けい光体では、帯電序列が
    Eu23 よりもプラス側に位置しており、 緑色系けい光体は、Cuよりもプラス側に位置している
    としたことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
  3. 【請求項3】 上記3波長発光形希土類けい光体の表面
    に被覆されるMO膜は、けい光体に対して0.01〜
    3.0重量%の範囲で付着させたことを特徴とする請求
    項1に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
  4. 【請求項4】 上記ランプは、バルブの内面または外面
    に、始動補助のための導電被膜を形成してなるラピッド
    スタ−ト形けい光ランプであることを特徴とする請求項
    1に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
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