JP3566439B2 - 低圧水銀蒸気放電灯およびこれを用いた照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外線領域に発光ピークをもつ蛍光ランプなどに代表される低圧水銀蒸気放電灯およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍなどのような近赤外線領域に発光強度を有する蛍光ランプは、植物栽培用光源やＯＣＲ読取り用光源などに使用されている。従来の蛍光ランプは、上記近赤外線領域の発光強度を高めるため特開昭５２−８９２８１号公報などに記載されているように、鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）が使用されていた。Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は、７４０ｎｍに発光ピーク波長を有し、近赤外線領域の発光強度を増すのに有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は、近赤外線領域の発光強度がさ程大きくないことが判ってきたばかりでなく、水銀と結合し易い性質があるため光束維持率が良くないという問題がある。特にこの種のＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は放電空間の水銀蒸気を吸着する作用が強く、このＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に吸着された水銀は紫外線の蛍光体に到達するのを阻害して可視光発光性能を低下させ、また可視光の透過を妨害するようになる。このため、点灯時間の経過に伴い光束維持率が低下する。
【０００４】
特に、電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプは、管径が１０ｍｍ〜１７ｍｍ程度の細いガラス管を屈曲形状に成形して高密度化し、小形で高い光束を出すようになっており、一般の蛍光ランプに比べて単位長さ当りの入力電力を高くしている。このため、蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなるとともに、蛍光体の光束維持率に影響を与える１８５ｎｍに代表される真空紫外線の照射密度が増える。この結果、Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体を用いた電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプは、Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に対する水銀の吸着量が増し、光束維持率が低下し、電極や回路部品の寿命が末期になる前にランプ交換を余儀無くされるなど、電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプの利点である長寿命ランプという長所が生かされないという不具合が生じる。
【０００５】
さらにまた、ランプを始動したとき水銀蒸気圧が高く、起動から特性が安定するまでに数十分から数時間を要するような蛍光ランプの場合は、水銀蒸気圧が高い状態のときに蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなることから、蛍光体の劣化やガラスの黒化および蛍光体への水銀付着による光束維持率の低下を生じ易いという問題もある。
【０００６】
したがって本発明の目的とするところは、近赤外線領域の発光強度が高く、しかも水銀の吸着が少なくて光束維持率を改善できる低圧蒸気放電灯およびこれを用いた照明装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の低圧水銀蒸気放電灯は、内部で放電が発生されるとともに水銀および希ガスが封入された透光性気密容器の内面に、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を含む蛍光体層を具備していることを特徴とする。
【０００８】
ここで、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体というのは、ＹＡＧ（イットリウムアルミナガーネット）構造をもち、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体をいい（以下、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体という）、具体的には、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどが用いられる。
【０００９】
蛍光体層は、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を単独に用いた場合でも、または他の蛍光体と併用してもよい。
また、低圧水銀蒸気放電灯とは、蛍光ランプで代表されるが、内部に放電を発生させる手段は透光性気密容器の内部に封装されていても、または外部に設けられていてもよい。そして、電極は熱陰極であっても冷陰極であってもよい。透光性気密容器は通常ガラス管にて形成される。このガラス管内には、水銀の外に希ガスが封入される。
【００１０】
本発明者等は、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体を種々調べた結果、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体は、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）に比べて、近赤外線の発光強度が高いばかりでなく、水銀の付着が少なく、光束維持率に優れていることを見出だした。したがって、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体をガラス管の内面に塗布して蛍光体被膜を形成したランプは、従来に比べて近赤外線の発光強度が高くなり、しかも光束維持率に優れたランプとなる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電灯において、ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を主体とするものであることを特徴とする。
【００１２】
ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体のなかでも、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は特に近赤外線の発光強度が高く、かつ光束維持率に優れている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電灯において、蛍光体層として、上記ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体と、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体とを含んでいることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の低圧水銀蒸気放電灯によれば、ランプを点灯すると近赤外線領域の発光ばかりでなく同時に可視光の発光も得られるから、照明用光源として用いることができるとともに、その他植物栽培用光源を始めとする広い分野への使用が可能になる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体は、３波長域発光形蛍光体であることを特徴とする。
【００１６】
３波長域発光形蛍光体は、赤、青、緑の各波長域にピーク波長を有する３種類の蛍光体を混合したものであり、例えば赤色系蛍光体には３価のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体Ｙ２ Ｏ３ ：Ｅｕ３＋、青色系蛍光体には２価のユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４ ）６ Ｃｌ２ ：Ｅｕ２＋または２価のユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体ＢａＭｇ２ Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、および緑色蛍光体としてはセリウムＣｅを含有するテルビウムＴｂ付活けい・りん酸塩蛍光体（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４ などを用いることができるが、３波長域発光形であれば他の蛍光体と組み合わせであってもよい。
【００１７】
可視光を発する蛍光体が３波長域発光形蛍光体であれば、近赤外線領域の発光に加えて、赤、緑、青の可視領域の発光が得られるので、発光効率が向上するとともに、適用範囲が一層広くなる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、蛍光体層は、気密容器の壁面側から順に、上記ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を主体とする層および上記可視光発光蛍光体を主体とする層によって形成されていることを特徴とする。
【００１９】
通常、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体と可視光発光蛍光体を併用する場合、可視光の発光強度を高くする要求が多い。請求項５の低圧水銀蒸気放電灯によれば、放電空間の水銀から放射された紫外線は放電空間側に位置する可視光発光蛍光体を励起して可視光を発光させ、この可視光発光蛍光体を透過した紫外線がＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を励起して近赤外線を発光するようになる。紫外線は放電空間側に位置する可視光発光蛍光体を照射する割合が多いから、積層構造が逆の場合に比べて可視光の発光量が多くなる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、気密容器の内面と蛍光体層の間に、金属酸化物からなる保護層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
一般に単位長さ当りの入力電力が大きなランプや、周囲の温度が高い雰囲気で点灯されるランプの場合、放電空間側から蛍光体層を透過して水銀の打ち込みが生じたり、紫外線が蛍光体層を透過してガラスを照射し、このためガラスからアルカリ成分が析出して蛍光体と反応し蛍光体の輝度劣化やガラスの黒化、水銀の消耗が多くなるといった現象が生じ、光束維持率の低下を招く。これに対して請求項６の低圧水銀蒸気放電灯によれば、気密容器の内面と蛍光体層との間に金属酸化物からなる保護層を設けたので、この保護膜が蛍光体層を透過した水銀の打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止し、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化、水銀の消耗を抑えることができる。この結果光束維持率を高めることができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６記載の低圧水銀蒸気放電灯において、保護層がＡｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする。
【００２３】
Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ などの金属酸化物は、水銀や紫外線の透過を阻止し、しかも可視光を透過する作用に優れており、よって保護膜として好適する。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいづれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、気密容器内に水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムが収容されていることを特徴とする。
【００２５】
水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムを用いた低圧水銀蒸気放電灯は、安定点灯に至るとアマルガムが放電空間内の水銀蒸気圧を最適圧力に規制する作用を奏するが、始動時には水銀蒸気圧の高い状態を発生することがあり、この状態が数十分ないし数時間続くことがある。このように水銀蒸気圧の高い状態が長い時間続くと、蛍光体やガラスに対する水銀イオンの打ち込みが多くなり、蛍光体の劣化やガラスの着色（黒化）が早期に進む傾向にある。このような状況で使用される蛍光体として、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いると水銀を吸着し易いことから蛍光体の劣化が進み、光束維持率の低下が大きい。これに対し、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体であれば、上記Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に比べて水銀を吸着し難いことから蛍光体の劣化が少なくなり、光束維持率が優れることになる。
【００２６】
請求項９の発明の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯と点灯回路とが一体化されており、この点灯回路に接続された口金を有して電球形蛍光ランプを構成していることを特徴とする。
【００２７】
この場合、点灯回路は電子安定器およびチョークコイル安定器を含み、高周波点灯式であってもよい。低圧水銀蒸気放電灯の気密容器はグローブで覆う構造または外部に露出した構造であってもよい。
【００２８】
電球形蛍光ランプは、ガラス管を屈曲形状にして高密度化を図り、小形で高い光束を出すようになっており、一般の蛍光ランプに比べて単位長さ当りの入力電力を高くしているため、蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなる。この結果、従来のＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体を用いた電球形蛍光ランプでは水銀の付着量が増すことから光束維持率が低下し、電極や回路部品が寿命となる前に交換を余儀無くされる。これに対し、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を用いると、水銀の付着が少ないので、光束維持率が改善される。
【００２９】
請求項１０の発明の照明装置は、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯を光源として用いたことを特徴とする。
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯の利点を生かしたＯＡ機器を提供できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図１ないし図７に示す第１の実施の形態について説明する。
図１は電球形蛍光ランプの構造を示す図、図２は発光管の内面に形成された蛍光体被膜の構成図、図３はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）の発光スペクトルを示す特性図、図４はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体との発光強度を示す分光エネルギー分布を示す特性図、図５は光束維持率を示す特性図、図６は発光管内の水銀消耗量を示す図、図７は始動時の管内水銀蒸気圧の変化を示す特性図である。
【００３１】
図１において符号１は透光性気密容器に相当する発光管であり、外径１２ｍｍの直管ガラス管を鞍形に屈曲成形して構成されている。発光管１の端部はステム２により気密に封止されており、このステム２には熱陰極からなる電極３が取着されている。電極３はタングステンコイルフィラメントにて形成されており、ステム２を貫通して導かれた一対のリード線４，４に支持されている。電極３には、図示しないＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどからなる電子放射性物質（エミッタ）が塗布されている。
【００３２】
上記ステム２には細管５が突設されており、この細管５は放電空間に連通している。細管５には水銀とビスマスＢｉおよびインジウムＩｎ等からなる主アマルガム６が収容されているとともに、上記一方のリード線４には電極３に近接した位置に、水銀とインジウムＩｎ等からなる補助アマルガム７が取付けられている。
【００３３】
発光管１の内面には、図２に示すように蛍光体層が形成されている。この蛍光体については後で説明する。発光管１の内部には、所定圧、例えば３Ｔｏｒｒ程度のアルゴンなどからなる希ガスが封入されている。
【００３４】
発光管１は接着剤１１を介して仕切板１０に固定されている。この仕切板１０は合成樹脂製カバー１２の一端に取付けられている。カバー１２の一端は上記仕切板１０にて閉塞されており、他端にＥ２６などのような捩込み形口金１３が取付けられている。そして、カバー１２内には、配線基板１４に実装された高周波点灯形電子回路装置１５が収容されている。前記発光管１はこの高周波点灯形電子点灯回路装置１５に電気的に接続されており、かつこの高周波点灯形電子点灯回路装置１５は捩込み形口金１３に電気的に接続されている。したがって、発光管１は高周波点灯されるようになっている。
なお、発光管１は、仕切板１０に固定した透光性のグローブ１６にて覆われている。
【００３５】
上記発光管１の内面に形成された蛍光体層について、図２にもとづき説明する。発光管を構成するガラス管１の内面には、蛍光体層２０が形成されている。蛍光体層２０は、少なくともＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を有している。ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体というのは、既に説明した通り、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有し、かつ発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの近赤外線領域にある蛍光体を指しており、具体的には、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどの少なくとも１種が用いられる。
【００３６】
本実施例の場合、近赤外線の発光強度が高く、かつ光束維持率に優れたクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）が用いられている。このようなクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体は単独で用いてもよいが、可視光を発する可視光発光蛍光体と併用して用いられている。可視光発光蛍光体は、ハロりん酸カルシウム蛍光体｛３Ｃａ３ （ＰＯ４ ）２ ・ＣａＸ２ ；Ｓｂ，Ｍｎ（ＸはＦ，Ｃｌ）｝であってもよいが、本例では３波長域発光形希土類蛍光体を用いている。３波長域発光形希土類蛍光体は、例えば赤色系蛍光体には３価のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体Ｙ２ Ｏ３ ：Ｅｕ３＋、青色系蛍光体には２価のユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４ ）６ Ｃｌ２ ：Ｅｕ２＋または２価のユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体ＢａＭｇ２ Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、および緑色蛍光体としてはセリウムＣｅを含有するテルビウムＴｂ付活けい・りん酸塩蛍光体（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４ などが用いられている。
【００３７】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と可視光発光蛍光体とを併用して用いる場合、両者を混合して単一層の被膜を形成してもよいが、別々の被膜を形成して積層構造にするのがよい。
【００３８】
図２に示す蛍光体層２０は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１と、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体の層２２を積層して構成してある。この場合、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１をガラス管１側に設け、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２を放電空間側に設けてある。なお、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体および３波長発光形希土類蛍光体は平均粒径が１．０μｍ以下で０．１μｍ以上の粉末であってよく、またクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１の膜厚ｔ１ 、および３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２の膜厚ｔ２ はそれぞれ同等膜厚であってよく、これら膜厚ｔ１ およびｔ２ は１０μｍ〜３０μｍの範囲がよい。
【００３９】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１の膜厚ｔ１ を１０μｍ〜３０μｍにすれば、近赤外線の発光量を多くすることができる。膜厚が１０μｍ未満であると近赤外線発光量が少なくなり、また膜厚が３０μｍを越えると蛍光体層の自己吸収により同じく近赤外線の発光量が低下する。
【００４０】
また、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２の膜厚ｔ２ も１０μｍ〜３０μｍにすれば、可視光の発光量を多くすることができる。膜厚が１０μｍ未満であると可視光の発光量が少なくなり、また膜厚が３０μｍを越えると蛍光体層の自己吸収により同じく可視光の発光量が低下する。
【００４１】
さらに、上記蛍光体層２０とガラス管１との間には、金属酸化物からなる保護層３０が形成されている。この保護層３０は、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種から構成されており、膜厚ｔ３ は０．１μｍ〜５μｍの範囲がよい。
【００４２】
このような構成の電球形蛍光ランプについて作用を説明する。
入力電力を１５Ｗ、ランプ電流を２００ｍＡ（管壁負荷１１０ｍＷ／ｃｍ２ ）としてこのランプを点灯すると、水銀から発せられる紫外線が蛍光体層２０を照射し、蛍光体層２０は可視光および近赤外線を発する。すなわち、蛍光体層２０は、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体の層２２と、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１を積層して構成してあるから、３波長域発光形希土類蛍光体が可視光を発し、かつクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体が７２０ｎｍに発光ピークをもつ近赤外線を発する。このため通常の一般照明に供される３波長発光による可視光に加えて、７２０ｎｍ付近の近赤外線が強化された発光を奏するようになる。この結果、植物栽培用光源やＯＣＲ読取り用光源などに用いて有効になる。
【００４３】
特に、本実施例は電球形蛍光ランプであるから、植物栽培用光源として既存の植物栽培施設の捩込み形ソケットに他の光源と併用して取付けて使用することができる。また、白熱電球に置き換えて用いれば大きな節電効果が得られる。
【００４４】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、Ｃｒの濃度に応じて発光スペクトルの形、すなわちピーク波長や、長波長または短波長側への裾の引き方が変わるが、その一例を図３に示す。すなわち、この場合、７２０ｎｍに発光ピークを有する。
【００４５】
そして、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）と比べた場合、図４に示すように、近赤外線の発光強度がほぼ２．５倍の強さをもっている。図４は、発光管の内面に、可視光蛍光体を用いずに近赤外線蛍光体層のみを形成した場合の分光エネルギー分布特性を示したものであり、６００ｎｍ以下の発光は水銀の発光スペクトルである。図４から判る通り、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）はほぼ７４０ｎｍに発光ピーク波長を有するが相対発光エネルギーが低く、これに対しクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、７２０ｎｍに発光ピークを有し、相対発光エネルギーはＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅに比べて約２．５倍である。
【００４６】
このことから、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた方が、近赤外線の発光強度が高くなる。
【００４７】
また、図５は図１に示す電球形蛍光ランプについて光束維持率を測定した特性図であり、実線がクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた場合、破線が従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いた場合を示す。この図から、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた方が光束維持率が格段に優れていることが判る。
【００４８】
その理由は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体は、この蛍光体に対する水銀の付着作用が少なく、よって紫外線および可視光の遮断作用が少なくなるためである。水銀の消耗量については、図６に示す示す実験結果から明らかである。
【００４９】
このようなことから本実施例の電球形蛍光ランプは、近赤外線の発光強度が高く、しかも光束維持率が向上する。
上記のような電球形蛍光ランプの場合、管壁負荷が相対的に高い状態で点灯され、発光管温度も高くなる。このため水銀蒸気圧も相対的に高くなり、放電空間から管壁に向けて水銀の打ち込みも激しくなる心配がある。
【００５０】
これに対し、本例では近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線発光用蛍光体に水銀が付着する割合が少なく、よって近赤外線発光用蛍光体が劣化する割合が少ない。しかも、発光管１の内面とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１の間に金属酸化物からなる保護層３０を設けてあるから、この保護膜３０が蛍光体層２２および２１を透過した水銀のガラスへの打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層２２および２１を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止する。このため、水銀の消耗が抑えられ、ガラスからアルカリ成分が析出するのが防止され、よってアルカリ成分による蛍光体の劣化やガラスの黒化を防止することができる。このことからも、光束維持率を高めることができる。
【００５１】
上記保護層３０は、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種からなり、これら酸化物は可視光の透過に優れ、水銀および紫外線の透過を阻止する作用に優れており、よって保護膜として好適する。
【００５２】
さらに、上記電球形蛍光ランプは、管壁負荷が高い状態で点灯され、発光管温度が高くなるため、アマルガム６、７を用いて管内の水銀蒸気圧を最適レベルに維持するようにしている。この場合、ランプの始動性を向上させるために、電極３の近傍に補助アマルガム７を用いるなどの工夫をしているが、このようにすると起動直後に補助アマルガム７から多量の水銀が放出されるから、管内の水銀蒸気圧は図７に示すように高くなる。この水銀蒸気は点灯時間の経過に伴い温度の低い部分に設置された主アマルガム６に凝集されるようになり、余剰の水銀は主アマルガム６に捕獲される。このように、始動から水銀蒸気圧が安定するまでに数十分から数時間を要することがあり、このような動作特性の蛍光ランプでは、始動から水銀蒸気圧が安定するまで水銀蒸気圧が高い状態が続き、このとき放電空間から管壁に向けて水銀の打ち込みも激しくなる心配がある。
【００５３】
しかし、本実施例では、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線発光用蛍光体に水銀が付着する割合が少なく、よって近赤外線発光用蛍光体が劣化する割合が少なくなる。また、発光管１の内面とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１の間に金属酸化物からなる保護層３０を設けてあるから、この保護膜３０が蛍光体層２２および２１を透過した水銀のガラスへの打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層２２および２１を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止する。このため、水銀の消耗を抑えることができ、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化を防止することができる。このことからも、光束維持率を高めることができる。
【００５４】
上記実施例は、発光管１をグローブ１６で覆った電球形蛍光ランプの場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図８に示す第２の実施の形態のように、発光管１が外部に露出した構造の電球形蛍光ランプであっても実施可能である。なお、この場合の発光管１は、２本のＵ字形ガラス管を互の端部同士で接合して１本の連続した放電空間を構成したものである。また、図８の図面では、図１と同様の部材は同一番号を付して説明を省略する。
【００５５】
また、本発明は直管形蛍光ランプに実施してもよい。図９は本発明の第３の実施の形態に係る熱陰極形直管形状の蛍光ランプを示し、この蛍光ランプ５０は、ガラスからなる発光管５１の端部をステム５２，５２により閉塞してあり、これらステム５２，５２には内部リード線５３…を介してタングステンフィラメントからなる熱陰極の電極５４，５４が取着されている。電極５４，５４には、図示しないＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどからなる電子放射性物質（エミッタ）が塗布されている。
【００５６】
発光管５１の端部には口金５５，５５が被着されており、これら口金５５，５５には上記内部リード線５３…に接続された口金ピン５６…が突設されている。発光管５１の内面には、金属酸化物からなる保護膜５７が形成されており、この内側に近赤外線発光用蛍光体層５８が形成されているとともに、さらにこの内側に可視光発光蛍光体層５９が積層して構成されている。
【００５７】
保護層５７は、先の実施例と同様に、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種から構成されている。また、近赤外線発光用蛍光体層５８はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）にて形成されており、さらに可視光発光蛍光体層５９は３波長域発光形蛍光体にて形成されている。発光管５１の内部には、所定量の水銀と、アルゴンなどの希ガスが封入されている。
【００５８】
このような構成の蛍光ランプであっても、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線の発光強度が高くなり、かつ水銀の付着割合が少ないから水銀の消耗も少なくなり、光束維持率を高めることができる。
【００５９】
上記直管形蛍光ランプ５０は、ＯＡ機器の光源としても使用可能であり、例えば示す画像、文字またはバーコード読取り用装置に適用することができる。すなわち、図１０は画像読取り装置を示し、同図で５０は図９に示した構造の蛍光ランプであり、６１は反射体である。反射体６１は、例えばアルミプレートをプレス加工して形成したもので、断面が楕円の一部形状、すなわちほぼＵ字形に近似しており、蛍光ランプ５０のバルブ軸に沿う長尺な形状をなしており、全体がほぼ樋形状をなしている。蛍光ランプ５０は、この反射体６１のほぼ焦点位置に配置され、ランプ５０から放出された光は反射体６１により反射され、原稿載置ガラス板６２の一定位置に集光されるようになっている。原稿載置ガラス板６２には読取り原稿６３が載置され、この原稿６３の下面は上記集光により照射される。そして、この反射光が下部に設けられた光学結像レンズ系６４を通じて光電変換素子６５に結像されるようになっている。よって、蛍光ランプ５０から照射された光により原稿６３に記載された画像が上記光学結像レンズ系６４を介して光電変換素子６５に読取られる。
【００６０】
なお、蛍光ランプ５０、反射体６１、光学結像レンズ系６４および光電変換素子６５はフレーム６６により一体化されており、この一体化されたユニットは原稿載置ガラス板６２と相対的に水平に移動するようになっており、よって読取り原稿６３の画像を走査する。
なお、蛍光ランプは熱陰極に限らず、冷陰極形蛍光ランプにも適用可能である。
【００６１】
前記各実施例では、発光管の内面に保護膜とこの内側に近赤外線発光用蛍光体層、さらにこの内側に可視光発光蛍光体層を積層して構成した構造について説明したが、保護層は必ずしもなくてもよい。また、蛍光体層は、近赤外線発光用蛍光体層とこの放電空間側に可視光発光蛍光体層を積層した構造に限らず、図１１の（Ａ）図に示すように、ガラス管１の内面に３波長発光形蛍光体層２２を設けるとともにこの内側（放電空間側）にクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体層２１を設けてもよい。但し、可視光を多量に放射したいランプは、図２に示す通り、ガラス管１の内面にクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体層２１を設け、この内側（放電空間側）に３波長域発光形蛍光体層２２を設けるのがよい。
【００６２】
また、蛍光体層は、図１１の（Ｂ）図に示す通り、３波長域発光形蛍光体とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体とを混合し、単一の層を形成してもよい。
【００６３】
さらにまた、蛍光体層は、図１１の（Ｃ）図に示す通り、３波長域発光形蛍光体を用いずに、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体のみで形成してもよく、この場合の分光エネルギー分布が図４に示されているものである。
【００６４】
そしてまた、本発明の近赤外線発光形蛍光体は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）に限らず、既に説明したように、ＹＡＧ（イットリウムアルミナガーネット）構造をもち、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体であればよく、その他の蛍光体としては、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどの少なくとも１種を用いてもよい。
【００６５】
図１２にはＹ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ蛍光体の発光スペクトルを示し、図１３にはＹ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示し、さらに図１４にはＧｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示し、さらにまた図１５にはＧｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す。これら蛍光体の発光スペクトルは、付活剤の濃度でピーク波長が長波長や短波長側に若干ずれたり、ピーク波形の裾が縮拡するが、ここでは代表的な例を示した。
これら蛍光体は、いずれもＹＡＧ構造をもち発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にあることが判る。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１の発明によれば、近赤外線発光蛍光体として発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にあるＹＡＧ構造をもつ蛍光体を用いたから、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いた場合に比べて近赤外線の発光強度が高くなるとともに、水銀の付着が少なくて光束維持率が向上する。
【００６７】
請求項２の発明によれば、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有し発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体として、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いたので、特に近赤外線の発光強度が高くなり、しかも光束維持率に優れている。
【００６８】
請求項３の発明によれば、蛍光体層として、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体と、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体とを併用したから、近赤外線領域の発光と同時に可視光の発光も得られるようになり、照明用光源を始めとして、その他植物栽培用光源など、広い分野への使用が可能になる。
【００６９】
請求項４の発明によれば、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体として３波長域発光形蛍光体を用いたから、近赤外線領域の発光に加えて、赤、緑、青の可視領域の発光が得られ、よって発光効率が向上し、ランプの適用範囲が一層広くなる。
【００７０】
請求項５の発明によれば、気密容器の壁面側から順に、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体の層および上記可視光発光蛍光体からなる層を形成したから、積層構造が逆の場合に比べて可視光の発光量が多くなる。
【００７１】
請求項６の発明によれば、気密容器の内面と蛍光体被膜との間に、金属酸化物からなる保護層を設けたから、例えば単位長さ当りの入力電力の大きなランプや、周囲の温度が高い雰囲気で点灯されるランプの場合に、上記保護膜が蛍光体層を透過した水銀の打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止し、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化、水銀の消耗を抑えることができる。この結果光束維持率を高めることができる。
【００７２】
請求項７の発明によれば、保護層はＡｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種の金属酸化物で構成されるから、水銀や紫外線の透過を阻止し、しかも可視光を透過する作用に優れている。
【００７３】
請求項８の発明によれば、気密容器内に水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムを収容したランプであっても、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を用いたから蛍光体の劣化が少なく、光束維持率に優れるようになる。
【００７４】
請求項９の発明によれば、請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載された低圧水銀蒸気放電灯を電球形蛍光ランプに適用したから、従来の電球形蛍光ランプに比べて光束維持率が改善される。
【００７５】
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯を照明装置の光源として用いたので、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載のランプの利点を生かした照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構造を示す図。
【図２】同実施例の発光管の内面に形成された蛍光体被膜の構成図。
【図３】クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）の発光スペクトルを示す特性図。
【図４】クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体との発光強度を示す分光エネルギー分布を示す特性図。
【図５】光束維持率を示す特性図。
【図６】発光管内の水銀消耗量を示す図。
【図７】始動時の管内水銀蒸気圧の変化を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示し、発光管露出形の電球形蛍光ランプの構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示し、（Ａ）図は直管形蛍光ランプの構成を示す図、（Ｂ）図は（Ａ）図中Ｂ部の拡大した断面図。
【図１０】同実施例の蛍光ランプを画像読取り装置の光源として用いた例を示す構成図。
【図１１】（Ａ）ないし（Ｃ）図は、それぞれ異なる蛍光体層の構成図。
【図１２】Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１３】Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１４】Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１５】Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【符号の説明】
１…発光管
２…ステム
３…電極
４…リード線
５…細管
６…主アマルガム
７…補助アマルガム
１０…仕切板
１２…カバー
１３…捩込み形口金
１５…高周波点灯形電子回路装置
１６…グローブ
２０…蛍光体層
２１…クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）層２２…３波長発光形希土類蛍光体層
３０…金属酸化物からなる保護層
５０…熱陰極形直管形状の蛍光ランプ
５１…発光管
５４…熱陰極形電極
５７…保護膜
５８…近赤外線発光用蛍光体層
５９…可視光発光蛍光体層
６１…画像読取り装置の反射体
６２…原稿載置ガラス板
６３…読取り原稿
６４…光学結像レンズ系
６５…光電変換素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外線領域に発光ピークをもつ蛍光ランプなどに代表される低圧水銀蒸気放電灯およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍなどのような近赤外線領域に発光強度を有する蛍光ランプは、植物栽培用光源やＯＣＲ読取り用光源などに使用されている。従来の蛍光ランプは、上記近赤外線領域の発光強度を高めるため特開昭５２−８９２８１号公報などに記載されているように、鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）が使用されていた。Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は、７４０ｎｍに発光ピーク波長を有し、近赤外線領域の発光強度を増すのに有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は、近赤外線領域の発光強度がさ程大きくないことが判ってきたばかりでなく、水銀と結合し易い性質があるため光束維持率が良くないという問題がある。特にこの種のＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体は放電空間の水銀蒸気を吸着する作用が強く、このＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に吸着された水銀は紫外線の蛍光体に到達するのを阻害して可視光発光性能を低下させ、また可視光の透過を妨害するようになる。このため、点灯時間の経過に伴い光束維持率が低下する。
【０００４】
特に、電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプは、管径が１０ｍｍ〜１７ｍｍ程度の細いガラス管を屈曲形状に成形して高密度化し、小形で高い光束を出すようになっており、一般の蛍光ランプに比べて単位長さ当りの入力電力を高くしている。このため、蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなるとともに、蛍光体の光束維持率に影響を与える１８５ｎｍに代表される真空紫外線の照射密度が増える。この結果、Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体を用いた電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプは、Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に対する水銀の吸着量が増し、光束維持率が低下し、電極や回路部品の寿命が末期になる前にランプ交換を余儀無くされるなど、電球形蛍光ランプやコンパクト形蛍光ランプの利点である長寿命ランプという長所が生かされないという不具合が生じる。
【０００５】
さらにまた、ランプを始動したとき水銀蒸気圧が高く、起動から特性が安定するまでに数十分から数時間を要するような蛍光ランプの場合は、水銀蒸気圧が高い状態のときに蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなることから、蛍光体の劣化やガラスの黒化および蛍光体への水銀付着による光束維持率の低下を生じ易いという問題もある。
【０００６】
したがって本発明の目的とするところは、近赤外線領域の発光強度が高く、しかも水銀の吸着が少なくて光束維持率を改善できる低圧蒸気放電灯およびこれを用いた照明装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の低圧水銀蒸気放電灯は、内部で放電が発生されるとともに水銀および希ガスが封入された透光性気密容器の内面に、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を含む蛍光体層を具備していることを特徴とする。
【０００８】
ここで、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体というのは、ＹＡＧ（イットリウムアルミナガーネット）構造をもち、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体をいい（以下、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体という）、具体的には、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどが用いられる。
【０００９】
蛍光体層は、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を単独に用いた場合でも、または他の蛍光体と併用してもよい。
また、低圧水銀蒸気放電灯とは、蛍光ランプで代表されるが、内部に放電を発生させる手段は透光性気密容器の内部に封装されていても、または外部に設けられていてもよい。そして、電極は熱陰極であっても冷陰極であってもよい。透光性気密容器は通常ガラス管にて形成される。このガラス管内には、水銀の外に希ガスが封入される。
【００１０】
本発明者等は、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体を種々調べた結果、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体は、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）に比べて、近赤外線の発光強度が高いばかりでなく、水銀の付着が少なく、光束維持率に優れていることを見出だした。したがって、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体をガラス管の内面に塗布して蛍光体被膜を形成したランプは、従来に比べて近赤外線の発光強度が高くなり、しかも光束維持率に優れたランプとなる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電灯において、ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を主体とするものであることを特徴とする。
【００１２】
ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体のなかでも、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は特に近赤外線の発光強度が高く、かつ光束維持率に優れている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電灯において、蛍光体層として、上記ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体と、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体とを含んでいることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の低圧水銀蒸気放電灯によれば、ランプを点灯すると近赤外線領域の発光ばかりでなく同時に可視光の発光も得られるから、照明用光源として用いることができるとともに、その他植物栽培用光源を始めとする広い分野への使用が可能になる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体は、３波長域発光形蛍光体であることを特徴とする。
【００１６】
３波長域発光形蛍光体は、赤、青、緑の各波長域にピーク波長を有する３種類の蛍光体を混合したものであり、例えば赤色系蛍光体には３価のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体Ｙ２ Ｏ３ ：Ｅｕ３＋、青色系蛍光体には２価のユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４ ）６ Ｃｌ２ ：Ｅｕ２＋または２価のユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体ＢａＭｇ２ Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、および緑色蛍光体としてはセリウムＣｅを含有するテルビウムＴｂ付活けい・りん酸塩蛍光体（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４ などを用いることができるが、３波長域発光形であれば他の蛍光体と組み合わせであってもよい。
【００１７】
可視光を発する蛍光体が３波長域発光形蛍光体であれば、近赤外線領域の発光に加えて、赤、緑、青の可視領域の発光が得られるので、発光効率が向上するとともに、適用範囲が一層広くなる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、蛍光体層は、気密容器の壁面側から順に、上記ＹＡＧ構造を有して発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を主体とする層および上記可視光発光蛍光体を主体とする層によって形成されていることを特徴とする。
【００１９】
通常、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体と可視光発光蛍光体を併用する場合、可視光の発光強度を高くする要求が多い。請求項５の低圧水銀蒸気放電灯によれば、放電空間の水銀から放射された紫外線は放電空間側に位置する可視光発光蛍光体を励起して可視光を発光させ、この可視光発光蛍光体を透過した紫外線がＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を励起して近赤外線を発光するようになる。紫外線は放電空間側に位置する可視光発光蛍光体を照射する割合が多いから、積層構造が逆の場合に比べて可視光の発光量が多くなる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、気密容器の内面と蛍光体層の間に、金属酸化物からなる保護層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
一般に単位長さ当りの入力電力が大きなランプや、周囲の温度が高い雰囲気で点灯されるランプの場合、放電空間側から蛍光体層を透過して水銀の打ち込みが生じたり、紫外線が蛍光体層を透過してガラスを照射し、このためガラスからアルカリ成分が析出して蛍光体と反応し蛍光体の輝度劣化やガラスの黒化、水銀の消耗が多くなるといった現象が生じ、光束維持率の低下を招く。これに対して請求項６の低圧水銀蒸気放電灯によれば、気密容器の内面と蛍光体層との間に金属酸化物からなる保護層を設けたので、この保護膜が蛍光体層を透過した水銀の打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止し、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化、水銀の消耗を抑えることができる。この結果光束維持率を高めることができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６記載の低圧水銀蒸気放電灯において、保護層がＡｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする。
【００２３】
Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ などの金属酸化物は、水銀や紫外線の透過を阻止し、しかも可視光を透過する作用に優れており、よって保護膜として好適する。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいづれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、気密容器内に水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムが収容されていることを特徴とする。
【００２５】
水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムを用いた低圧水銀蒸気放電灯は、安定点灯に至るとアマルガムが放電空間内の水銀蒸気圧を最適圧力に規制する作用を奏するが、始動時には水銀蒸気圧の高い状態を発生することがあり、この状態が数十分ないし数時間続くことがある。このように水銀蒸気圧の高い状態が長い時間続くと、蛍光体やガラスに対する水銀イオンの打ち込みが多くなり、蛍光体の劣化やガラスの着色（黒化）が早期に進む傾向にある。このような状況で使用される蛍光体として、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いると水銀を吸着し易いことから蛍光体の劣化が進み、光束維持率の低下が大きい。これに対し、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体であれば、上記Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体に比べて水銀を吸着し難いことから蛍光体の劣化が少なくなり、光束維持率が優れることになる。
【００２６】
請求項９の発明の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯と点灯回路とが一体化されており、この点灯回路に接続された口金を有して電球形蛍光ランプを構成していることを特徴とする。
【００２７】
この場合、点灯回路は電子安定器およびチョークコイル安定器を含み、高周波点灯式であってもよい。低圧水銀蒸気放電灯の気密容器はグローブで覆う構造または外部に露出した構造であってもよい。
【００２８】
電球形蛍光ランプは、ガラス管を屈曲形状にして高密度化を図り、小形で高い光束を出すようになっており、一般の蛍光ランプに比べて単位長さ当りの入力電力を高くしているため、蛍光体の単位面積当りの水銀打ち込み量が多くなる。この結果、従来のＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ蛍光体を用いた電球形蛍光ランプでは水銀の付着量が増すことから光束維持率が低下し、電極や回路部品が寿命となる前に交換を余儀無くされる。これに対し、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を用いると、水銀の付着が少ないので、光束維持率が改善される。
【００２９】
請求項１０の発明の照明装置は、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯を光源として用いたことを特徴とする。
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯の利点を生かしたＯＡ機器を提供できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図１ないし図７に示す第１の実施の形態について説明する。
図１は電球形蛍光ランプの構造を示す図、図２は発光管の内面に形成された蛍光体被膜の構成図、図３はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）の発光スペクトルを示す特性図、図４はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体との発光強度を示す分光エネルギー分布を示す特性図、図５は光束維持率を示す特性図、図６は発光管内の水銀消耗量を示す図、図７は始動時の管内水銀蒸気圧の変化を示す特性図である。
【００３１】
図１において符号１は透光性気密容器に相当する発光管であり、外径１２ｍｍの直管ガラス管を鞍形に屈曲成形して構成されている。発光管１の端部はステム２により気密に封止されており、このステム２には熱陰極からなる電極３が取着されている。電極３はタングステンコイルフィラメントにて形成されており、ステム２を貫通して導かれた一対のリード線４，４に支持されている。電極３には、図示しないＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどからなる電子放射性物質（エミッタ）が塗布されている。
【００３２】
上記ステム２には細管５が突設されており、この細管５は放電空間に連通している。細管５には水銀とビスマスＢｉおよびインジウムＩｎ等からなる主アマルガム６が収容されているとともに、上記一方のリード線４には電極３に近接した位置に、水銀とインジウムＩｎ等からなる補助アマルガム７が取付けられている。
【００３３】
発光管１の内面には、図２に示すように蛍光体層が形成されている。この蛍光体については後で説明する。発光管１の内部には、所定圧、例えば３Ｔｏｒｒ程度のアルゴンなどからなる希ガスが封入されている。
【００３４】
発光管１は接着剤１１を介して仕切板１０に固定されている。この仕切板１０は合成樹脂製カバー１２の一端に取付けられている。カバー１２の一端は上記仕切板１０にて閉塞されており、他端にＥ２６などのような捩込み形口金１３が取付けられている。そして、カバー１２内には、配線基板１４に実装された高周波点灯形電子回路装置１５が収容されている。前記発光管１はこの高周波点灯形電子点灯回路装置１５に電気的に接続されており、かつこの高周波点灯形電子点灯回路装置１５は捩込み形口金１３に電気的に接続されている。したがって、発光管１は高周波点灯されるようになっている。
なお、発光管１は、仕切板１０に固定した透光性のグローブ１６にて覆われている。
【００３５】
上記発光管１の内面に形成された蛍光体層について、図２にもとづき説明する。発光管を構成するガラス管１の内面には、蛍光体層２０が形成されている。蛍光体層２０は、少なくともＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を有している。ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体というのは、既に説明した通り、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有し、かつ発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの近赤外線領域にある蛍光体を指しており、具体的には、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどの少なくとも１種が用いられる。
【００３６】
本実施例の場合、近赤外線の発光強度が高く、かつ光束維持率に優れたクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）が用いられている。このようなクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体は単独で用いてもよいが、可視光を発する可視光発光蛍光体と併用して用いられている。可視光発光蛍光体は、ハロりん酸カルシウム蛍光体｛３Ｃａ３ （ＰＯ４ ）２ ・ＣａＸ２ ；Ｓｂ，Ｍｎ（ＸはＦ，Ｃｌ）｝であってもよいが、本例では３波長域発光形希土類蛍光体を用いている。３波長域発光形希土類蛍光体は、例えば赤色系蛍光体には３価のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体Ｙ２ Ｏ３ ：Ｅｕ３＋、青色系蛍光体には２価のユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４ ）６ Ｃｌ２ ：Ｅｕ２＋または２価のユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体ＢａＭｇ２ Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、および緑色蛍光体としてはセリウムＣｅを含有するテルビウムＴｂ付活けい・りん酸塩蛍光体（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４ などが用いられている。
【００３７】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と可視光発光蛍光体とを併用して用いる場合、両者を混合して単一層の被膜を形成してもよいが、別々の被膜を形成して積層構造にするのがよい。
【００３８】
図２に示す蛍光体層２０は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１と、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体の層２２を積層して構成してある。この場合、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１をガラス管１側に設け、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２を放電空間側に設けてある。なお、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体および３波長発光形希土類蛍光体は平均粒径が１．０μｍ以下で０．１μｍ以上の粉末であってよく、またクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１の膜厚ｔ１ 、および３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２の膜厚ｔ２ はそれぞれ同等膜厚であってよく、これら膜厚ｔ１ およびｔ２ は１０μｍ〜３０μｍの範囲がよい。
【００３９】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体層２１の膜厚ｔ１ を１０μｍ〜３０μｍにすれば、近赤外線の発光量を多くすることができる。膜厚が１０μｍ未満であると近赤外線発光量が少なくなり、また膜厚が３０μｍを越えると蛍光体層の自己吸収により同じく近赤外線の発光量が低下する。
【００４０】
また、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体層２２の膜厚ｔ２ も１０μｍ〜３０μｍにすれば、可視光の発光量を多くすることができる。膜厚が１０μｍ未満であると可視光の発光量が少なくなり、また膜厚が３０μｍを越えると蛍光体層の自己吸収により同じく可視光の発光量が低下する。
【００４１】
さらに、上記蛍光体層２０とガラス管１との間には、金属酸化物からなる保護層３０が形成されている。この保護層３０は、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種から構成されており、膜厚ｔ３ は０．１μｍ〜５μｍの範囲がよい。
【００４２】
このような構成の電球形蛍光ランプについて作用を説明する。
入力電力を１５Ｗ、ランプ電流を２００ｍＡ（管壁負荷１１０ｍＷ／ｃｍ２ ）としてこのランプを点灯すると、水銀から発せられる紫外線が蛍光体層２０を照射し、蛍光体層２０は可視光および近赤外線を発する。すなわち、蛍光体層２０は、３波長域発光形希土類蛍光体からなる可視光蛍光体の層２２と、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１を積層して構成してあるから、３波長域発光形希土類蛍光体が可視光を発し、かつクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体が７２０ｎｍに発光ピークをもつ近赤外線を発する。このため通常の一般照明に供される３波長発光による可視光に加えて、７２０ｎｍ付近の近赤外線が強化された発光を奏するようになる。この結果、植物栽培用光源やＯＣＲ読取り用光源などに用いて有効になる。
【００４３】
特に、本実施例は電球形蛍光ランプであるから、植物栽培用光源として既存の植物栽培施設の捩込み形ソケットに他の光源と併用して取付けて使用することができる。また、白熱電球に置き換えて用いれば大きな節電効果が得られる。
【００４４】
クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、Ｃｒの濃度に応じて発光スペクトルの形、すなわちピーク波長や、長波長または短波長側への裾の引き方が変わるが、その一例を図３に示す。すなわち、この場合、７２０ｎｍに発光ピークを有する。
【００４５】
そして、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）と比べた場合、図４に示すように、近赤外線の発光強度がほぼ２．５倍の強さをもっている。図４は、発光管の内面に、可視光蛍光体を用いずに近赤外線蛍光体層のみを形成した場合の分光エネルギー分布特性を示したものであり、６００ｎｍ以下の発光は水銀の発光スペクトルである。図４から判る通り、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）はほぼ７４０ｎｍに発光ピーク波長を有するが相対発光エネルギーが低く、これに対しクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）は、７２０ｎｍに発光ピークを有し、相対発光エネルギーはＬｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅに比べて約２．５倍である。
【００４６】
このことから、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた方が、近赤外線の発光強度が高くなる。
【００４７】
また、図５は図１に示す電球形蛍光ランプについて光束維持率を測定した特性図であり、実線がクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた場合、破線が従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いた場合を示す。この図から、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いた方が光束維持率が格段に優れていることが判る。
【００４８】
その理由は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体は、この蛍光体に対する水銀の付着作用が少なく、よって紫外線および可視光の遮断作用が少なくなるためである。水銀の消耗量については、図６に示す示す実験結果から明らかである。
【００４９】
このようなことから本実施例の電球形蛍光ランプは、近赤外線の発光強度が高く、しかも光束維持率が向上する。
上記のような電球形蛍光ランプの場合、管壁負荷が相対的に高い状態で点灯され、発光管温度も高くなる。このため水銀蒸気圧も相対的に高くなり、放電空間から管壁に向けて水銀の打ち込みも激しくなる心配がある。
【００５０】
これに対し、本例では近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線発光用蛍光体に水銀が付着する割合が少なく、よって近赤外線発光用蛍光体が劣化する割合が少ない。しかも、発光管１の内面とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１の間に金属酸化物からなる保護層３０を設けてあるから、この保護膜３０が蛍光体層２２および２１を透過した水銀のガラスへの打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層２２および２１を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止する。このため、水銀の消耗が抑えられ、ガラスからアルカリ成分が析出するのが防止され、よってアルカリ成分による蛍光体の劣化やガラスの黒化を防止することができる。このことからも、光束維持率を高めることができる。
【００５１】
上記保護層３０は、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種からなり、これら酸化物は可視光の透過に優れ、水銀および紫外線の透過を阻止する作用に優れており、よって保護膜として好適する。
【００５２】
さらに、上記電球形蛍光ランプは、管壁負荷が高い状態で点灯され、発光管温度が高くなるため、アマルガム６、７を用いて管内の水銀蒸気圧を最適レベルに維持するようにしている。この場合、ランプの始動性を向上させるために、電極３の近傍に補助アマルガム７を用いるなどの工夫をしているが、このようにすると起動直後に補助アマルガム７から多量の水銀が放出されるから、管内の水銀蒸気圧は図７に示すように高くなる。この水銀蒸気は点灯時間の経過に伴い温度の低い部分に設置された主アマルガム６に凝集されるようになり、余剰の水銀は主アマルガム６に捕獲される。このように、始動から水銀蒸気圧が安定するまでに数十分から数時間を要することがあり、このような動作特性の蛍光ランプでは、始動から水銀蒸気圧が安定するまで水銀蒸気圧が高い状態が続き、このとき放電空間から管壁に向けて水銀の打ち込みも激しくなる心配がある。
【００５３】
しかし、本実施例では、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線発光用蛍光体に水銀が付着する割合が少なく、よって近赤外線発光用蛍光体が劣化する割合が少なくなる。また、発光管１の内面とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体からなる層２１の間に金属酸化物からなる保護層３０を設けてあるから、この保護膜３０が蛍光体層２２および２１を透過した水銀のガラスへの打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層２２および２１を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止する。このため、水銀の消耗を抑えることができ、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化を防止することができる。このことからも、光束維持率を高めることができる。
【００５４】
上記実施例は、発光管１をグローブ１６で覆った電球形蛍光ランプの場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図８に示す第２の実施の形態のように、発光管１が外部に露出した構造の電球形蛍光ランプであっても実施可能である。なお、この場合の発光管１は、２本のＵ字形ガラス管を互の端部同士で接合して１本の連続した放電空間を構成したものである。また、図８の図面では、図１と同様の部材は同一番号を付して説明を省略する。
【００５５】
また、本発明は直管形蛍光ランプに実施してもよい。図９は本発明の第３の実施の形態に係る熱陰極形直管形状の蛍光ランプを示し、この蛍光ランプ５０は、ガラスからなる発光管５１の端部をステム５２，５２により閉塞してあり、これらステム５２，５２には内部リード線５３…を介してタングステンフィラメントからなる熱陰極の電極５４，５４が取着されている。電極５４，５４には、図示しないＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどからなる電子放射性物質（エミッタ）が塗布されている。
【００５６】
発光管５１の端部には口金５５，５５が被着されており、これら口金５５，５５には上記内部リード線５３…に接続された口金ピン５６…が突設されている。発光管５１の内面には、金属酸化物からなる保護膜５７が形成されており、この内側に近赤外線発光用蛍光体層５８が形成されているとともに、さらにこの内側に可視光発光蛍光体層５９が積層して構成されている。
【００５７】
保護層５７は、先の実施例と同様に、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種から構成されている。また、近赤外線発光用蛍光体層５８はクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）にて形成されており、さらに可視光発光蛍光体層５９は３波長域発光形蛍光体にて形成されている。発光管５１の内部には、所定量の水銀と、アルゴンなどの希ガスが封入されている。
【００５８】
このような構成の蛍光ランプであっても、近赤外線発光用蛍光体としてクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いてあるから近赤外線の発光強度が高くなり、かつ水銀の付着割合が少ないから水銀の消耗も少なくなり、光束維持率を高めることができる。
【００５９】
上記直管形蛍光ランプ５０は、ＯＡ機器の光源としても使用可能であり、例えば示す画像、文字またはバーコード読取り用装置に適用することができる。すなわち、図１０は画像読取り装置を示し、同図で５０は図９に示した構造の蛍光ランプであり、６１は反射体である。反射体６１は、例えばアルミプレートをプレス加工して形成したもので、断面が楕円の一部形状、すなわちほぼＵ字形に近似しており、蛍光ランプ５０のバルブ軸に沿う長尺な形状をなしており、全体がほぼ樋形状をなしている。蛍光ランプ５０は、この反射体６１のほぼ焦点位置に配置され、ランプ５０から放出された光は反射体６１により反射され、原稿載置ガラス板６２の一定位置に集光されるようになっている。原稿載置ガラス板６２には読取り原稿６３が載置され、この原稿６３の下面は上記集光により照射される。そして、この反射光が下部に設けられた光学結像レンズ系６４を通じて光電変換素子６５に結像されるようになっている。よって、蛍光ランプ５０から照射された光により原稿６３に記載された画像が上記光学結像レンズ系６４を介して光電変換素子６５に読取られる。
【００６０】
なお、蛍光ランプ５０、反射体６１、光学結像レンズ系６４および光電変換素子６５はフレーム６６により一体化されており、この一体化されたユニットは原稿載置ガラス板６２と相対的に水平に移動するようになっており、よって読取り原稿６３の画像を走査する。
なお、蛍光ランプは熱陰極に限らず、冷陰極形蛍光ランプにも適用可能である。
【００６１】
前記各実施例では、発光管の内面に保護膜とこの内側に近赤外線発光用蛍光体層、さらにこの内側に可視光発光蛍光体層を積層して構成した構造について説明したが、保護層は必ずしもなくてもよい。また、蛍光体層は、近赤外線発光用蛍光体層とこの放電空間側に可視光発光蛍光体層を積層した構造に限らず、図１１の（Ａ）図に示すように、ガラス管１の内面に３波長発光形蛍光体層２２を設けるとともにこの内側（放電空間側）にクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体層２１を設けてもよい。但し、可視光を多量に放射したいランプは、図２に示す通り、ガラス管１の内面にクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体層２１を設け、この内側（放電空間側）に３波長域発光形蛍光体層２２を設けるのがよい。
【００６２】
また、蛍光体層は、図１１の（Ｂ）図に示す通り、３波長域発光形蛍光体とクロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体とを混合し、単一の層を形成してもよい。
【００６３】
さらにまた、蛍光体層は、図１１の（Ｃ）図に示す通り、３波長域発光形蛍光体を用いずに、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）等からなる近赤外線発光用蛍光体のみで形成してもよく、この場合の分光エネルギー分布が図４に示されているものである。
【００６４】
そしてまた、本発明の近赤外線発光形蛍光体は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）に限らず、既に説明したように、ＹＡＧ（イットリウムアルミナガーネット）構造をもち、発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にある蛍光体であればよく、その他の蛍光体としては、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ、Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ，Ｅｕ、Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ Ａｌ２ Ｇａ３ Ｏ１２；Ｃｒ、Ｙ３ ＡｌＧａ４ Ｏ１２；Ｃｒなどの少なくとも１種を用いてもよい。
【００６５】
図１２にはＹ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ蛍光体の発光スペクトルを示し、図１３にはＹ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示し、さらに図１４にはＧｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示し、さらにまた図１５にはＧｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す。これら蛍光体の発光スペクトルは、付活剤の濃度でピーク波長が長波長や短波長側に若干ずれたり、ピーク波形の裾が縮拡するが、ここでは代表的な例を示した。
これら蛍光体は、いずれもＹＡＧ構造をもち発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にあることが判る。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１の発明によれば、近赤外線発光蛍光体として発光ピーク波長が６５０ｎｍ〜８００ｎｍの付近にあるＹＡＧ構造をもつ蛍光体を用いたから、従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体（Ｌｉ ＡｌＯ２ ；Ｆｅ）を用いた場合に比べて近赤外線の発光強度が高くなるとともに、水銀の付着が少なくて光束維持率が向上する。
【００６７】
請求項２の発明によれば、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有し発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体として、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）を用いたので、特に近赤外線の発光強度が高くなり、しかも光束維持率に優れている。
【００６８】
請求項３の発明によれば、蛍光体層として、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体と、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体とを併用したから、近赤外線領域の発光と同時に可視光の発光も得られるようになり、照明用光源を始めとして、その他植物栽培用光源など、広い分野への使用が可能になる。
【００６９】
請求項４の発明によれば、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体として３波長域発光形蛍光体を用いたから、近赤外線領域の発光に加えて、赤、緑、青の可視領域の発光が得られ、よって発光効率が向上し、ランプの適用範囲が一層広くなる。
【００７０】
請求項５の発明によれば、気密容器の壁面側から順に、上記ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体の層および上記可視光発光蛍光体からなる層を形成したから、積層構造が逆の場合に比べて可視光の発光量が多くなる。
【００７１】
請求項６の発明によれば、気密容器の内面と蛍光体被膜との間に、金属酸化物からなる保護層を設けたから、例えば単位長さ当りの入力電力の大きなランプや、周囲の温度が高い雰囲気で点灯されるランプの場合に、上記保護膜が蛍光体層を透過した水銀の打ち込みを阻止し、かつ蛍光体層を透過した紫外線がガラスに到達するのを抑止し、ガラスからアルカリ成分が析出するのを防止し、よって蛍光体の劣化やガラスの黒化、水銀の消耗を抑えることができる。この結果光束維持率を高めることができる。
【００７２】
請求項７の発明によれば、保護層はＡｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種の金属酸化物で構成されるから、水銀や紫外線の透過を阻止し、しかも可視光を透過する作用に優れている。
【００７３】
請求項８の発明によれば、気密容器内に水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムを収容したランプであっても、ＹＡＧ構造を有する近赤外線発光蛍光体を用いたから蛍光体の劣化が少なく、光束維持率に優れるようになる。
【００７４】
請求項９の発明によれば、請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載された低圧水銀蒸気放電灯を電球形蛍光ランプに適用したから、従来の電球形蛍光ランプに比べて光束維持率が改善される。
【００７５】
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯を照明装置の光源として用いたので、請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載のランプの利点を生かした照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電球形蛍光ランプの構造を示す図。
【図２】同実施例の発光管の内面に形成された蛍光体被膜の構成図。
【図３】クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）の発光スペクトルを示す特性図。
【図４】クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体と従来の鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体との発光強度を示す分光エネルギー分布を示す特性図。
【図５】光束維持率を示す特性図。
【図６】発光管内の水銀消耗量を示す図。
【図７】始動時の管内水銀蒸気圧の変化を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示し、発光管露出形の電球形蛍光ランプの構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示し、（Ａ）図は直管形蛍光ランプの構成を示す図、（Ｂ）図は（Ａ）図中Ｂ部の拡大した断面図。
【図１０】同実施例の蛍光ランプを画像読取り装置の光源として用いた例を示す構成図。
【図１１】（Ａ）ないし（Ｃ）図は、それぞれ異なる蛍光体層の構成図。
【図１２】Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｅｕ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１３】Ｙ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１４】Ｇｄ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【図１５】Ｇｄ３ Ｇａ５ Ｏ１２；Ｃｒ蛍光体の発光スペクトルを示す特性図。
【符号の説明】
１…発光管
２…ステム
３…電極
４…リード線
５…細管
６…主アマルガム
７…補助アマルガム
１０…仕切板
１２…カバー
１３…捩込み形口金
１５…高周波点灯形電子回路装置
１６…グローブ
２０…蛍光体層
２１…クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２；Ｃｒ）層２２…３波長発光形希土類蛍光体層
３０…金属酸化物からなる保護層
５０…熱陰極形直管形状の蛍光ランプ
５１…発光管
５４…熱陰極形電極
５７…保護膜
５８…近赤外線発光用蛍光体層
５９…可視光発光蛍光体層
６１…画像読取り装置の反射体
６２…原稿載置ガラス板
６３…読取り原稿
６４…光学結像レンズ系
６５…光電変換素子
Claims (10)
- 内部で放電が発生されるとともに水銀および希ガスが封入された透光性気密容器と；
上記気密容器の内面に設けられ、クロムおよびユーロピウムの少なくとも１つで付活されたＹＡＧ構造を有し、発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を含む蛍光体層と；
を具備していることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項１に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、上記ＹＡＧ構造を有し発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体は、クロム付活アルミン酸イットリウム蛍光体を主体とするものであることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
- 請求項１または請求項２に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
蛍光体層は、上記ＹＡＧ構造を有し発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体と、発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体とを含んでいることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項３に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
発光ピーク波長が可視光領域にある蛍光体は、３波長域発光形蛍光体であることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項３または請求項４に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
蛍光体層は、気密容器の壁面側から順に、上記ＹＡＧ構造を有し発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体を主体とする層および上記可視光発光蛍光体を主体とする層によって形成されていることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項１ないし請求項５のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
気密容器の内面と蛍光体層の間に金属酸化物からなる保護層を設けたことを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項６に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
保護層は、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｉＯ２ 、ＺｎＯ、ＣｅＯ２ 、Ｙ２ Ｏ３ のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項１ないし請求項７のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯において、
気密容器内には、水銀蒸気圧制御手段としてアマルガムが収容されていることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。 - 請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯と点灯回路とが一体化されており、点灯回路が接続された口金を有して電球形蛍光ランプを構成していることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
- 請求項１ないし請求項９のいずれか一に記載の低圧水銀蒸気放電灯を光源として用いたことを特徴とする照明装置。
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