JP3915508B2 - コンパクト形蛍光ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンパクト形蛍光ランプ用蛍光体及びそれを用いたコンパクト形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクト形蛍光ランプは、電球を置き換える目的で開発され、光色が電球（色温度２８００〜２９００Ｋ）に近いランプとして、広く普及している。このコンパクト形蛍光ランプには、高負荷条件下で劣化の少ない３波長形蛍光体が用いられているが、従来、波長２５４ｎｍ紫外放射により励起され高効率に発光する一般的な蛍光ランプ用蛍光体が用いられていた。一方、コンパクト形蛍光ランプの管径は２１ｍｍ以下であって、最も一般的な４０Ｗ形直管蛍光ランプの管径が２７〜３８ｍｍであるのに対し、非常に小さい。管径が小さくなると、波長２５４ｎｍ紫外放射の割合が減少し、波長１８５ｎｍ紫外放射の割合が増加することが知られているが、この１８５ｎｍ紫外放射はエネルギーが高く、コンパクト形蛍光ランプのランプ光束に影響するため、このような紫外放射に適した蛍光体の開発が望まれていた。
【０００３】
このようなコンパクト形蛍光ランプに用いられる赤色発光蛍光体として、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ蛍光体が広く使用されているが、コンパクト形蛍光ランプに用いた場合、ランプ光束が十分でなく、改善が強く望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は上述した問題を解決することを目的とし、ランプ光束を改善できるコンパクト形蛍光ランプ用蛍光体及びそれを用いたコンパクト形蛍光ランプを提供することを目的としている。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
本発明者等は上述した問題を解決するために鋭意検討した結果、一般式が（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｇｄ_ａＥｕ_ｂ）_２Ｏ_３（但し、ａは０．２０≦ａ≦０．５２、ｂは０．０２≦ｂ≦０．０７の範囲である。）で表される赤色発光蛍光体により、ランプ光束が改善されたコンパクト形蛍光ランプが得られることを新たに見いだし本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明のコンパクト形蛍光ランプは、管径が２１ｍｍ以下で、且つ管径負荷が５００Ｗ／ｍ^２以上のコンパクト形蛍光ランプであって、一般式が（Ｙ _{１−ａ−ｂ} Ｇｄ _ａ Ｅｕ _ｂ ） _２ Ｏ _３ （但し、ａは０．２０≦ａ≦０．５２、ｂは０．０２≦ｂ≦０．０７の範囲である。）で表され、平均粒径が３．０〜６．０μｍの範囲である蛍光体を具備することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ蛍光体のイットリウムの一部をガドリニウムで置換することで、発光強度の高い赤色発光蛍光体を得ることができる。本発明の蛍光体中のＧｄ濃度ａについては、蛍光体１モルに対し、０．２０モル以上、０．５２モル以下の範囲に調整する。より好ましくは０．３０モル以上、０．５２モル以下の範囲であり、さらに好ましくは０．４０モル以上、０．５０モル以下の範囲である。０．２０モルより少なくても、０．５２モルより多くても蛍光体の発光強度は低下し、ランプ光束は低下するからである。
【００１１】
図１に、一般式（Ｙ_{０．９６５−ａ}Ｇｄ_ａＥｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される本発明のユーロピウム付活希土類酸化物蛍光体を用いて、コンパクト形蛍光ランプとＦＬ４０ＳＳ蛍光ランプを作製し、ランプ光束（相対値）と蛍光体中のＧｄ濃度ａとの関係を示した。ここで、コンパクト形蛍光ランプの管径は２０ｍｍ、管径負荷は８３３Ｗ／ｍ^２であり、ＦＬ４０ＳＳ蛍光ランプの管径は２７．５ｍｍ、管径負荷は３８７Ｗ／ｍ^２である。また、ランプ光束（相対値）は、蛍光体中のＧｄ濃度ａ＝０、すなわち（Ｙ_{０．９６５}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３蛍光体のランプ光束の値を１００％としたときの相対値（％）である。この図から明らかなように、従来のＦＬ４０ＳＳ蛍光ランプでは、Ｇｄの濃度が増すと、ランプ光束はａ＝０．２付近でわずかに高くなり、それよりも多いと低下するのに対し、コンパクト形蛍光ランプでは、０．２０≦ａ≦０．５２の範囲でランプ光束が非常に高くなることがわかる。特に、０．３０≦ａ≦０．５２の範囲で高く、０．４０≦ａ≦０．５０の範囲でさらに高くなっていることがわかる。
【００１２】
このように、従来のＦＬ４０ＳＳ蛍光ランプに比べ、管径が２１ｍｍ以下と小さいコンパクト形蛍光ランプでは、波長２５４ｎｍ紫外放射の割合が減少し、エネルギーの高い波長１８５ｎｍ紫外放射の割合が増加するために、ランプ光束に対するＧｄ濃度ａの影響が非常に異なっており、Ｇｄ濃度ａを０．２０≦ａ≦０．５２の範囲にすることで、このような紫外放射に適した蛍光体を得ることができる。
【００１３】
蛍光体中のＥｕの濃度ｂについては、蛍光体１モルに対し、０．０２モル以上、０．０７モル以下の範囲に調整する。より好ましくは０．０３モル以上、０．０６モル以下の範囲であり、さらに好ましくは０．０３モル以上、０．０４モル以下の範囲である。０．０２モルより少ないと光吸収が悪くなり、その結果蛍光体の発光強度は低下し、ランプ光束も低下するからであり、逆に０．０７モルよりも多くなると、濃度消光を起こし、蛍光体の発光強度及びランプ光束が低下するからである。
【００１４】
また、蛍光体の平均粒径は３．０〜６．０μｍの範囲が好ましい。より好ましくは３．０〜５．０μｍの範囲であり、さらに好ましくは３．０〜４．０μｍの範囲である。３．０μｍ未満の場合、蛍光体の輝度は低く、ランプ光束は低下するからであり、また、蛍光体粒子の分散性が悪く、塗布特性が悪化するからである。逆に、６．０μｍを越えると、通常の塗布重量（３〜５ｍｇ／ｃｍ²）ではランプ光束が低下し、ランプ光束を上げるためには塗布重量を増加する必要があり、コスト面で厳しくなるからである。ここで平均粒径は、空気透過法により比表面積を測定し、一次粒子の粒径の平均値を求めたものであり、フィッシャーサブシーブサイザー（F.S.S.S.)を用いて測定した値である。
【００１５】
本発明のコンパクト形蛍光ランプ用蛍光体は次のようにして得られる。先ず、原料として、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ユーロピウム又は熱処理して容易にこれらの酸化物を生成する化合物を用いる。或いは、これらを塩酸、硝酸等の酸に溶解した後、シュウ酸を加えてシュウ酸塩を沈殿させ、仮焼して得られる酸化物を用いる。このような原料を所定量混合した原料混合物、又はこれにフラックスとしてホウ酸、塩化バリウム等を適量混合した原料混合物を空気中で１３００〜１４００℃の温度で焼成した後、粉砕、洗浄、乾燥して本発明の蛍光体を得る。
【００１６】
また、本発明のコンパクト形蛍光ランプは次のようにして作製される。上記方法で得られた蛍光体を、管径が２１ｍｍ以下の透光性ガラス管の内壁面に塗布し、乾燥後、焼成する。管端に電極を取り付け、管内に水銀及び希ガスを封入して、管径負荷が５００Ｗ／ｍ^２以上の本発明のコンパクト形蛍光ランプを得る。
【００１７】
【実施例】
［実施例１］
酸化イットリウム１００．７ｇ、酸化ガドリニウム１８８．１ｇ、及び酸化ユーロピウム１２．３２ｇを塩酸溶液に溶解し、８０℃とする。これにシュウ酸溶液を８０℃に加熱したものを投入する。得られたシュウ酸塩沈殿物を７００℃、２時間加熱分解して酸化物を得た。この酸化物をさらに１３５０℃、５時間焼成することにより、組成式が（Ｙ_{０．４４６}Ｇｄ_{０．５１９}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される、平均粒径が３．６μｍの蛍光体を得た。
【００１８】
ニトロセルロース／酢酸ブチル溶液に、この蛍光体と、微粒子アルミナを結着剤として蛍光体に対し１ｗｔ％を加え、十分に懸濁させる。得られた懸濁液を外径２０ｍｍφ、長さ３３ｃｍのガラス管に塗布し、乾燥して蛍光層を形成する。この状態で、蛍光体の塗布量は１．５ｇであった。次に、５８０℃の電気炉で１５分間ベーキングし、電極を装着した後、排気等の通常の工程を経て、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒの混合ガス２Ｔｏｒｒ及び、水銀２０ｍｇを封じ込み、口金を取り付けて、本発明のコンパクト形蛍光ランプを作製した。
【００１９】
このコンパクト形蛍光ランプを、管電流０．５３Ａ，管電圧５５．６Ｖ，管電力２４．０Ｗの条件で作動させた。この状態で本発明のコンパクト形蛍光ランプの管壁負荷は計算により８３３Ｗ／ｍ^２であった。得られたコンパクト形蛍光ランプを積分球と分光光度計を用いて測定したところ、ランプ色度は、ｘ＝０．５５３，ｙ＝０．３３３（ＣＩＥ色度座標）であり、ランプ光束は１１３３ルーメンであった。なお、比較例１で得られたコンパクト形蛍光ランプのランプ光束を１００％としたときのランプ光束（相対値）は１０１．１％であった。光束維持率は、点灯初期（０時間）のランプ光束を１００％として、１００時間点灯後のランプ光束を相対値％で示したものであり、９８．０％であった。
【００２０】
［実施例２］
酸化イットリウム１０５．５ｇ、酸化ガドリニウム１８０．５ｇを使用する以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．４６７}Ｇｄ_{０．４９８}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２１】
［実施例３］
酸化イットリウム１１０．４ｇ、酸化ガドリニウム１７２．６ｇを使用する以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．４８９}Ｇｄ_{０．４７６}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２２】
［実施例４］
酸化イットリウム１４７．７ｇ、酸化ガドリニウム１１２．７ｇを使用する以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．６５４}Ｇｄ_{０．３１１}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２３】
［実施例５］
酸化イットリウム１７１．０ｇ、酸化ガドリニウム７５．４ｇを使用する以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．７５７}Ｇｄ_{０．２０８}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２４】
［比較例１］
酸化ガドリニウムを使用しない以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．９６５}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２５】
［比較例２］
酸化イットリウム９８．２ｇ、酸化ガドリニウム１９２．１ｇを使用する以外は、実施例１と同様にして組成式が（Ｙ_{０．４３５}Ｇｄ_{０．５３０}Ｅｕ_{０．０３５}）_２Ｏ_３で表される蛍光体及びコンパクト形蛍光ランプを得た。
【００２６】
表１に、実施例１〜５及び比較例１、２で得られた蛍光体の平均粒径と、コンパクト形蛍光ランプのランプ光束（相対値）、ランプ色度及び１００時間後の光束維持率をまとめて比較する。この表からも、０．２０≦ａ≦０．５２の範囲でランプ光束が非常に高いことがわかる。ランプ色度については、Ｇｄ濃度が増すとｘ値、ｙ値はともに小さくなる。また、光束維持率については、実施例１〜５及び比較例１、２のいずれもほぼ同等の値であり、Ｇｄ濃度の影響はないことがわかる。
【００２７】
【表１】

【００２８】
比較のために、実施例１〜５及び比較例１、２で得られた蛍光体について、従来のＦＬ４０ＳＳ蛍光ランプを作製し、ランプ光束（相対値）、ランプ色度及び１００時間後の光束維持率を測定したところ、ランプ光束（相対値）は図１に示す結果となり、ランプ色度及び１００時間後の光束維持率は表１のコンパクト形蛍光ランプの値とほぼ同等の結果であった。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたように、陽光柱放電により消費される電力が蛍光層の単位面積あたり５００Ｗ／ｍ^２以上であり、管径が２１ｍｍ以下であるコンパクト形蛍光ランプにおいて、一般式が（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｇｄ_ａＥｕ_ｂ）_２Ｏ_３（但し、ａは０．２０≦ａ≦０．５２、ｂは０．０２≦ｂ≦０．０７の範囲である。）で表される赤色発光蛍光体を蛍光層に用いることにより、ランプ光束が改善されたコンパクト形蛍光ランプを得ることができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンパクト形蛍光ランプのランプ光束（相対値）と蛍光体中のＧｄ濃度ａとの関係を示すグラフ図

Claims (1)

1. 管径が２１ｍｍ以下で、且つ管径負荷が５００Ｗ／ｍ^２以上のコンパクト形蛍光ランプであって、一般式が（Ｙ _{１−ａ−ｂ} Ｇｄ _ａ Ｅｕ _ｂ ） _２ Ｏ _３ （但し、ａは０．２０≦ａ≦０．５２、ｂは０．０２≦ｂ≦０．０７の範囲である。）で表され、平均粒径が３．０〜６．０μｍの範囲である蛍光体を具備することを特徴とするコンパクト形蛍光ランプ。

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