JP5274947B2

JP5274947B2 - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP5274947B2
Application number: JP2008237243A
Authority: JP
Inventors: 昌広石塚; 三郎梅田; 靖仁細川; 謙福田
Original assignee: Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: JP2010073378A

Description

この発明は、青色の蛍光ランプに関する。

英国・スコットランドグラスゴー市内で青色街灯を設置したところ、犯罪が激減したという報道がきっかけとなり、国内各地に青色防犯灯が設置されるようになった。

その際、以下の効果から犯罪の抑止が期待されるとされている。
（１）青色は、人間の副交感神経に作用することによる鎮静効果と、普遍的嗜好性から心理的に冷静にさせる効果がある。
（２）青色は、赤色やオレンジ色に比べて、プルキンエ現象で見通しがよい。そのため、犯罪者等において、人目を避けたいとする心理が働く。

例えば、２００６年頃から、奈良県、静岡県、広島県、青森県、沖縄県等において、青色防犯灯の試行がなされている。

各地に設置された青色防犯灯は、大部分がＦＬ２０であり、路面平均照度は１ｌｘ前後で、防犯照明の推奨照度の３ｌｘには程遠い。住宅地でのアンケー集計結果では、雰囲気は以前より好き、今後安心して通行できるので青色光の街路照明を継続して欲しい、反面、通りの明るさは以前よりも暗くなり、服装などの色も以前より分かりにくく、以前よりさみしくなったなどの結果である。

尚、従来の青色蛍光ランプとしては、下記のような青色〜青緑色蛍光体のいずれか一つあるいは複数の混合品を用いたものが製品化されている。
（ａ）ユーロピウム付活リン酸ストロンチウム（Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕピーク波長４２１ｎｍ）；
（ｂ）スズ付活リン酸ストロンチウム（Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎピーク波長４６０ｎｍ）；
（ｃ）タングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ_４ピーク波長４１３ｎｍ）；
（ｄ）鉛付活タングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ_４：Ｐｂピーク波長４３８ｎｍ）
（ｅ）ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕピーク波長４５０ｎｍ）
（ｆ）ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）
（ｇ）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム（Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４４７ｎｍ）
（ｈ）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウム（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４５３ｎｍ）
特開２００８−１３５３８１号公報

図６は、従来の蛍光ランプの特性を示す図である。図中、ＦＬ２０ＳＢ、ＦＬ２０ＳＳＥＢ／１８は青色蛍光ランプ、ＦＬ２０ＳＳＷ／１８は一般照明に広く用いられる白色蛍光ランプ、ＦＬ２０ＳＳＥＸ−Ｎ／１８は一般照明に広く用いられる３波長形蛍光ランプである。青色蛍光ランプは、白色蛍光ランプ及び３波長形蛍光ランプに比べて、全光束が半分程度である。

このように、青色蛍光ランプを、例えば防犯灯のような用途で使用する場合、従来のものでは一般照明用白色蛍光ランプに比べて明るさが半分程度となり、必要な照度を得られないという課題がある。

また、単色光の下では演色性が悪く、照明された物体の色を識別しにくい課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、青色の蛍光ランプでありながら明るさを向上した蛍光ランプを提供することを目的とする。

この発明に係る蛍光ランプは、ガラスバルブの内面に複数の蛍光体を含む蛍光体層を形成し、前記蛍光体層は、
波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体を２５〜９０ｗｔ％、
波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体を１０〜６０ｗｔ％、
波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体を０〜１５ｗｔ％
含むとともに、
青色蛍光体の組み合わせに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を配合し、前記青色蛍光体に対して、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を０ｗｔ％より多く４０ｗｔ％以下含み、
ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度ｙが、０．１４８≦ｙ≦０．３５０の範囲にあり、色度ｘが、（ｙ＋０．２３）／２．４≦ｘ≦（ｙ＋０．３１）／２．１の範囲にあることを特徴とする。

この発明に係る蛍光ランプ、ガラスバルブの内面に複数の蛍光体を含む蛍光体層を形成し、前記蛍光体層は、
波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体を２５〜９０ｗｔ％、
波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体を１０〜６０ｗｔ％、
波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体を０〜１５ｗｔ％
含むとともに、
青色蛍光体の組み合わせに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を配合し、前記青色蛍光体に対して、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を０ｗｔ％より多く４０ｗｔ％以下含み、
ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度座標が（ｘ＝０．２４２，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．３１４，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．２１８，ｙ＝０．１４８），（ｘ＝０．１５８，ｙ＝０．１４８）の各点で囲まれた範囲にあることを特徴とする。

この発明に係る蛍光ランプは、前記蛍光体層の、波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体がユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウムのうち少なくとも一つ、波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン又はテルビウム付活アルミン酸セリウムマグネシウムのうち少なくとも一つ、波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体が、ユーロピウム付活酸化イットリウム又はユーロピウム付活酸化ガドリニウムのうち少なくとも一つであることを特徴とする。

この発明に係る蛍光ランプは、青色の蛍光ランプでありながら明るさを向上した蛍光ランプが得られる。

実施の形態１．
本実施の形態は、明るさを向上すると共に演色性も改善した蛍光ランプを提供することを目的とし、青色蛍光体の組み合わせ（ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウムのうち少なくとも一つ）に、ハロ燐酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ、またはＣａ_１０（ＰＯ_４）_６ＦＣｌ：Ｓｂ）、緑色蛍光体（例えばセリウム・テルビウム付活リン酸ランタンＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ）、赤色蛍光体（例えばユーロピウム付活酸化イットリウムＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ）を混合した蛍光ランプを作製した。

明るさと色調を検討するため、
（１）ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕピーク波長４５０ｎｍ）；
（２）ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）；
（３）セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂピーク波長５４４ｎｍ）；
（４）ユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕピーク波長６１１ｎｍ）。
の４種組み合わせで量を変化させたときの、明るさと色度の評価を行った。

図１は、緑色蛍光体の配合比を０％〜８０％、赤色蛍光体の混合比を０％〜１５％まで変化させた場合の、光源色の色度変化を示したものである。緑色蛍光体の混合比が多くなるほど、光源色は青〜青緑〜緑と変化する。緑味が極端に強くならない色度範囲はｙ値が０．３５０以下であった。このとき赤色蛍光体の混合比を０〜１５％まで変化させた場合、青〜青白色へと変化するが、黒体軌跡に近似した白色光とは明確に区別できる青色光が得られることもわかった。

図２は、緑色蛍光体の配合比を０％〜８０％、赤色蛍光体の混合比を０％〜１５％まで変化させた場合の、青色蛍光体のみの明るさを１００としたときの相対光束を示したものである。緑色蛍光体の混合比が多くなるほど明るさは増加する。また、同時に赤色蛍光体の混合比を０〜１５％まで変化させた場合、混合比の増加につれて明るさも向上することがわかったが、前記の色調変化を考慮すると、緑色蛍光体の配合比は１０％〜６０％、赤色蛍光体の配合比は１５％以下の範囲にあることが望ましい。

また、青色蛍光体の組み合わせに、例えばハロ燐酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ）を配合することによっても同様に明るさの改善が可能であるが、ハロ燐酸カルシウム蛍光体のような広帯域発光蛍光体の配合比が増加すると光源色が白色に近づいてしまう。また、他の狭帯域発光蛍光体に比べると発光効率が劣り、明るさはあまり改善できないため、ハロ燐酸カルシウム蛍光体の混合比は４０％以下が望ましいことがわかった。

前記実施の形態のほか、青色蛍光体の組み合わせとしてユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム（Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ）や、ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウム（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ）ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ）、ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ）の混合比を変えながら、緑色蛍光体としてセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ）、赤色蛍光体として（ユーロピウム付活酸化イットリウムＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ）を組み合わせて量を変化させたとき、ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度ｘ、ｙが、０．１４８≦ｙ≦０．３５０の範囲においてｙ＝ａｘ＋ｂの関係式で表されるとき、ａが２．１〜２．４、ｂが−０．３１〜−０．２３である。

上式の色度範囲にあり、かつ、青色光のとして視覚的に認識できる範囲は、ｙ値が０．１４８〜０．３５０であるから、これらの値より、図５に示すように、ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度座標が（ｘ＝０．２４２，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．３１４，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．２１８，ｙ＝０．１４８），（ｘ＝０．１５８，ｙ＝０．１４８）の各点で囲まれた範囲（好ましい範囲）にあれば明るさが改善できることがわかった。

以下に示す実施例１〜５のガラス管を用いて、直管２０形青色蛍光ランプ４を作製した。図３に示すように、直管２０形青色蛍光ランプ４は、ガラスバルブ１の内面に蛍光体２が焼成され、両端部に口金３を有する公知の構成である。

実施例１は、以下の組み合わせで混合蛍光体スラリーを内面に塗布したガラス管を焼成した。
（１）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム（Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４４７ｎｍ）；
（２）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウム（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４５３ｎｍ）；
（３）セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂピーク波長５４４ｎｍ）：
（４）ユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕピーク波長６１１ｎｍ）。

そして、上記焼成したガラス管を用いて、公知の方法で直管２０形青色蛍光ランプを製作したところ、図４に示すように、ＣＩＥ色度がｘ＝０．２１９、ｙ＝０．２６１のとき、全光束１１２０ルーメンが得られた。

実施例２〜３は、以下の組み合わせで混合蛍光体スラリーを内面に塗布したガラス管を焼成した。
（１）ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）；
（２）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム（Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４４７ｎｍ）；
（３）ユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウム（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕピーク波長４５３ｎｍ）；
（４）セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂピーク波長５４４ｎｍ）；
（５）ユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕピーク波長６１１ｎｍ）。

そして、上記焼成したガラス管を用いて、公知の方法で直管２０形青色蛍光ランプを製作したところ、図４に示すように、ＣＩＥ色度がｘ＝０．２００、ｙ＝０．２２２のとき、全光束９８０ルーメン、ｘ＝０．２１２、ｙ＝０．２２７のとき、全光束１０００ルーメンが得られた。

実施例４は、以下の組み合わせで混合蛍光体スラリーを内面に塗布したガラス管を焼成した。
（１）ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）；
（２）ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕピーク波長４５０ｎｍ）；
（３）セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂピーク波長５４４ｎｍ）。

そして、上記焼成したガラス管を用いて、公知の方法で直管２０形青色蛍光ランプを製作したところ、図４に示すように、ＣＩＥ色度がｘ＝０．１９０、ｙ＝０．２０５のとき、全光束９５０ルーメンが得られた。

実施例５は、以下の組み合わせで混合蛍光体スラリーを内面に塗布したガラス管を焼成した。
（１）ユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）；
（２）ハロリン酸カルシウム蛍光体（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ広帯域発光）。

そして、上記焼成したガラス管を用いて、公知の方法で直管２０形青色蛍光ランプを製作したところ、図４に示すように、ＣＩＥ色度がｘ＝０．１８６、ｙ＝０．１９９のとき、全光束８３０ルーメンが得られた。

図４に示すように、実施例１〜５のいずれにおいても、青色蛍光ランプでありながら、全光束が従来の青色蛍光ランプに比較して大幅に改善されている。

以上のように、本実施の形態の蛍光ランプは、青色のみに比べて全光束を格段に改善できる。

尚、実施例１〜５に用いた各色の蛍光体は、上記以外にも使用可能な材料の組合せがあり、それらをまとめると以下のようになる。

蛍光体層の、波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体は、ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウムのうち少なくとも一つであればよい。

また、波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体は、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン又はテルビウム付活アルミン酸セリウムマグネシウムのうち少なくとも一つであればよい。

また、波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体が、ユーロピウム付活酸化イットリウム又はユーロピウム付活酸化ガドリニウムのうち少なくとも一つであればよい。

実施の形態１を示す図で、緑色蛍光体の配合比を０％〜８０％、赤色蛍光体の混合比を０％〜１５％まで変化させた場合の、光源色の色度変化を示した図。実施の形態１を示す図で、緑色蛍光体の配合比を０％〜８０％、赤色蛍光体の混合比を０％〜１５％まで変化させた場合の、青色蛍光体のみの明るさを１００としたときの相対光束を示す図。実施例１乃至５の直管２０形青色蛍光ランプ４を一部を破断して内部を示す正面図。実施例１乃至５と従来品１，２とのランプ特性を比較した図。実施例１乃至５の結果を、ｘｙ色度座標上にプロットした図。従来の蛍光ランプの特性を示す図。

符号の説明

１ガラスバルブ、２蛍光体、３口金、４直管２０形青色蛍光ランプ。

Claims

ガラスバルブの内面に複数の蛍光体を含む蛍光体層を形成し、前記蛍光体層は、
波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体を２５〜９０ｗｔ％、
波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体を１０〜６０ｗｔ％、
波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体を０〜１５ｗｔ％
含むとともに、
青色蛍光体の組み合わせに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を配合し、前記青色蛍光体に対して、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を０ｗｔ％より多く４０ｗｔ％以下含み、
ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度ｙが、０．１４８≦ｙ≦０．３５０の範囲にあり、色度ｘが、（ｙ＋０．２３）／２．４≦ｘ≦（ｙ＋０．３１）／２．１の範囲にあることを特徴とする蛍光ランプ。
ガラスバルブの内面に複数の蛍光体を含む蛍光体層を形成し、前記蛍光体層は、
波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体を２５〜９０ｗｔ％、
波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体を１０〜６０ｗｔ％、
波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体を０〜１５ｗｔ％
含むとともに、
青色蛍光体の組み合わせに、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を配合し、前記青色蛍光体に対して、ハロ燐酸カルシウム蛍光体を０ｗｔ％より多く４０ｗｔ％以下含み、
ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１（標準）表色系における色度座標が（ｘ＝０．２４２，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．３１４，ｙ＝０．３５０），（ｘ＝０．２１８，ｙ＝０．１４８），（ｘ＝０．１５８，ｙ＝０．１４８）の各点で囲まれた範囲にあることを特徴とする蛍光ランプ。
前記蛍光体層の、波長約４５０ｎｍに発光ピークを有する青色蛍光体がユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム・マンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウム又はユーロピウム付活クロロリン酸ストロンチウムカルシウムバリウムのうち少なくとも一つ、波長約５４０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン又はテルビウム付活アルミン酸セリウムマグネシウムのうち少なくとも一つ、波長約６１０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体が、ユーロピウム付活酸化イットリウム又はユーロピウム付活酸化ガドリニウムのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蛍光ランプ。
前記蛍光ランプは、青色蛍光ランプであり、ランプ電力が１８Ｗであり、全光束が８３０ｌｍ〜１１２０ｌｍであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の蛍光ランプ。