JPH02223147A - 紫外線反射層を有する蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は蛍光ランプの改良にかかり、特に、蛍光体塗布
量を少なくして優れた発光特性にできる蛍光ランプに関
する。

【従来の技術】

蛍光ランプは、一定の範囲では、蛍光体の塗布量を多く
すると、光束が高くなる。しかしながら、蛍光体の塗布
量を多くすると、蛍光ランプの単価が高くなる。特に、
高価な蛍光体を塗布する蛍光ランプは、原料コストが高
騰する。 例えば、高演色型蛍光ランプは、ハロ蛍光体が塗布され
た従来の蛍光ランプに比較して、優れた演色性と、高い
光束とを実現できるが、これに使用される蛍光体は、ハ
ロ蛍光体に比較して数十倍も高価である。コストが著し
く高いことが、高演色性蛍光ランプの普及を阻害してい
る。 ／ また、特殊な用途、例えば、電子写真等の光源には、独
得の蛍光ランプが使用されている。これ等特別な蛍光ラ
ンプにも高価な蛍光体が使用されている。 従来より、この高価な蛍光ランプの価格を低下させる１
つの方法として、特開昭５３−８６７号公報に示される
技術が提案されている。この公報に示されている蛍光ラ
ンプは、発光層を２層に分けて塗布している。この蛍光
ランプは、安価なハロ蛍光体をガラス管の内面に塗布し
て第１層とし、その表面に、高価な高輝度蛍光体を塗布
している。 この構造によって、高価な蛍光体の使用量を低減させる
ことに成功している。また、この構造の蛍光ランプは、
ガラスバルブから遊離するナトリウムイオンを、第１層
として塗布されたハロ蛍光体に吸着させ、ナトリウムイ
オンと水銀との反応を防いで、蛍光ランプの劣化を防止
することにも成功している。 この構造の蛍光ランプは、高輝度蛍光体の塗布量を減少
できるが、ハロ蛍光体が発光して、発光色を変化させる
欠点がある。高輝度蛍光体層を通過した紫外線が、ハロ
蛍光体層を励起して発光させるからである。従って、こ
の構造の蛍光ランプは、ハロ蛍光体のみを塗布した蛍光
ランプよりも多少明るくなるが、ハロ蛍光体の発光によ
るランプスペクトルの変化で総合的な発光スペクトルが
変化する欠点がある。 第１図は、ハロ蛍光体層と三波長蛍光体層とが塗布され
た、高演色型蛍光ランプの光束と、平均演色評価数（以
下Ｒａという）を示すグラフである。ただし、このグラ
フは、 ■　第１層にハロ蛍光体２．０ｇを塗布し、■　第２層
に、三波長蛍光体として ａ、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）ｓ（ＰＯ２）３・０誌：Ｅｕ
を２５重量％、 ｂ、ＬａＰＯ４：　Ｃｅ、Ｔｂを４０重量％、Ｃ０Ｙ２
Ｏ３：　Ｅｕを３５重量％ 混合した三波長蛍光体を塗布している。 また、このグラフは、蛍光ランプ（ＦＬ４０ＳＳランプ
）に、前記の三波長蛍光体の塗布量を変化させて、光束
と平均演色評価数（Ｒａ）とを測定したものである。 このグラフから明かなように、三波長蛍光体の塗布量が
減少するに従って、光１ｂＲａ共に低下する。特にＲａ
の低下が著しい。これは、ハロ蛍光体に対する三波長蛍
光体の塗布量が減少するに従って、三波長蛍光体層の紫
外線の吸収率が低下し、三波長蛍光体層を透過した紫外
線が第１層のハロ蛍光体層を刺激して、発光させるから
である。 すなわち、この構造の高演色型蛍光ランプは、高演色性
、光束、蛍光体コストの全ての特性を同時に満足できず
、蛍光体コストを低減すると、光束と演色性とが低下す
る欠点がある。 このことは、三波長蛍光体を塗布した蛍光ランプに限ら
ず、高価な蛍光体層の表面に、ハロ蛍光体層を塗布した
蛍光ランプに付いても同様である。 例えば、Ｙ２Ｏ３：　Ｅｕ蛍光体層の表面に、ハロ蛍光
体層を塗布した蛍光ランプを製造しても、Ｙ２Ｏ３：Ｅ
ｕ蛍光体塗布量を少なくして安価にできるが、発光色が
変化し、また、光束も低下する欠点がある。

【本発明が解決しようとする課題】

本発明は、さらに、この欠点を解決することを目的に開
発されたもので、この発明の重要な目的は、原料コスト
を低減できるにもかかわらず、優れた特性に保持できる
紫外線反射層を有する蛍光ランプを提供するにある。

【課題を解決する為の手段】

本発明においては、上記目的を達成する為に、従来の蛍
光ランプとは全くことなる原理で蛍光ランプを実現して
いる。すなわち、それ自体が発光しない紫外線反射層を
使用して、優れた特性を実現している。 このことを実現するために、この発明の蛍光ランプは、
下記の構成を備えている。 （ａ）　　蛍光ランプは、非発光物質からなる紫外線反
射層と、該紫外線反射層の表面に塗布されている発光層
とを備えている。 （ｂ）　　発光層は紫外線で励起されて発光されるよう
に励起側に塗布されており、紫外線反射層は、発光層を
透過した紫外線を反射させて、紫外線で再び発光層が励
起されるように、ガラス面側に塗布されている。 （ｃ）　　紫外線反射層は、白色粉末が塗布されたもの
である。 （ｄ）　　紫外線反射層の白色粉末には、発光層を透過
した紫外線を効率良く反射するように、波長が２００ｎ
ｍ以上の紫外線の反射率が、ＭｇＯ拡散板の反射率を１
００％としたときに、８０％以上のものが使用されてい
る。例えば、白色粉末には、シリカ、アルミナ、硫酸バ
リウム、燐酸カルシウム等が、単独あるいは複数種混合
されたもので、紫外線反射率が８０％以上のものが使用
される。 ０　ざらに、紫外線反射層の白色粉末の平均粒径は、５
０ｒｒｉμ〜２μの範囲に調整される。粒径が５０ｍμ
未溝の白色粉末は、紫外線の波長に比較して粒径が小さ
いので、紫外線の反射効率が低下し、発光層を透過した
紫外線を反射できなくなる。 また、２ミクロンを越える白色粉末を使用すると、塗布
量が多くなってコストが高くなり、また、蛍光ランプの
光束を高くできない。 さらに好ましくは、白色粉末の平均粒子径は、１５０ｍ
μ〜１μの範囲に調整される。１５０ｍμ以上の白色粉
末は、分級が容易で作業性もよく、また、１μ以下の白
色粉末は、コストを安くしてこの発明の特長を実現でき
る。 ところで、従来より発光層とガラスバルブとの間に、保
護膜が塗布された蛍光ランプは開発されている。保護膜
は、ソーダガラス中に含まれるナトリウムイオンと水銀
との反応を防止して、蛍光ランプの劣化を防止する為の
ものである。保護膜が設けられた蛍光ランプは、発光層
で発光した光が、保護膜を透過して外部に照射される。 従って、保護膜には優れた光線透過率が要求される。保
護膜が光を吸収すると、蛍光ランプの光束が低下するか
らである。このため、保護膜には透明の膜が使用される
。透明膜には、３０ｍμ以下の極めて微細な粒子のアル
ミナ等が使用されている。透明の保護膜は、可視光線を
透過し、しかも、紫外線の反射率が低く、本発明の紫外
線反射層としては使用できない。 さらにまた、紫外線反射層の塗布量は、通常０゜０５〜
５　ｍｇ／ｃａ２に調整される。塗布量が、０．０５　
ｍｇ／ｃｍ２より少ないと、所定の光束の向上効果が実
現されない。また、５．　　Ｏｎａｇ／ｃｗｔ２を越え
て塗布しても光束は高くならず、コストアップとなる。 （ｅ）　　発光層には、例えば、下記の蛍光体が単独で
、あるいは複数種混合されて使用される。 （Ｓ　ｒ　＋　Ｃａｔ　　Ｂ　ａ、　Ｍ　ｇ　）　ｓ　
（Ｐ　０ａ）３　ＣＱ　’Ｅｕ蛍光体、 Ｂ　ａ　Ｍ　ｇ　２ＡＭ　＋６０２７　：　Ｅ　ｕ蛍光
体、ＬａＰＯ４：　Ｃｅ、Ｔｂ蛍光体、 ＭｇＡＱ＋＋Ｏ＋９：　Ｃｅ、Ｔｂ蛍光体、Ｙ２Ｓ　ｉ
　Ｏｓ：　Ｃｅ、　　Ｔ　ｂ、蛍光体Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ蛍
光体、 Ｙ　（ＰＶ）０４：　Ｅｕ蛍光体、 ３．５Ｍｇ０（Ｌ　０５ＭｇＦ２ＧｅＯ２：Ｍｎ蛍光体
等が使用される。

【作用］ 本発明の蛍光ランプに塗布されている紫外線反射層は、発光層を透過した紫外線を反射する。紫外線反射層で反射された紫外線は、再び発光層の蛍光体を励起して発光させる。特に、紫外線反射層で反射した紫外線は、発光層のガラス面側、言い替えると、発光層の外側表面を発光させるので、ここで発光された光は、発光層を透過することなく、外部に放射されて、高い光束を実現する。 すなわち、発光層は、両面から紫外線で励起されて効率良く発光される。 ところで、紫外線反射層は紫外線を反射させるためのものであるが、発光層から発光された光を多少減衰させる。紫外線反射層の光減衰量が高いと、例えこの層が紫外線を反射しても、蛍光ランプの光束を高くできない。 しかしながら、本発明者等が実際に試作して測定した結果では、紫外線反射層の光減衰量は、この層が紫外線を反射して、発光層の輝度を高くするよりも少なく、総合的には蛍光ランプの光束を高くすることに成功している。 しかも、発光層に比較して極めて安価な紫外線反射層でもって、発光層の紫外励起効率を向上して、光束を改善している。 また、紫外線反射層は、付随的な作用として、発光層を保護する。すなわち、紫外線反射層は、蛍光ランプにおけるソーダーガラス中のナトリウムイオンと水銀との反応を防ぎ、蛍光ランプの劣化を防止する役割を果たす。 【好ましい実施例】

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。 （実施例１） 第２図に示すように、高演色型蛍光ランプは、ＦＬ４０
ＳＳバルブ１の内面に、紫外線反射層２が塗布され、こ
の紫外線反射層の内面に発光層３が塗布されている。 紫外線反射層２には、白色粉末を塗布している。 第２図に示す高演色型蛍光ランプは、白色粉末に、平均
粒径（Ｆ、　　Ｓ、　Ｓ、　　Ｓ法で測定、以下同じ）
が０．　３ミクロンである「α−Ａ　Ｑ　２０３　Ｊを
使用している。白色粉末の塗布量は、１．０ｇ塗布とし
ている。 発光層３には、（Ｓ　ｒ、　Ｃａ、　　Ｂａ、　Ｍｇ）
　５（ＰＯ４）　３・ＣＱ：　Ｅｕ蛍光体を２ｇ塗布し
ている。 この蛍光ランプは、色温度がカラーポイントを示すｙ値
とｙ値とが、 Ｘ値＝０．　１６１、ｙ値＝０．１０８となった。 得られた高演色型蛍光ランプの測光結果を第１表に示す
。実施例で得られた高演色型蛍光ランプの優れた特性を
明確にするために、　（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂ　ａ、　Ｍｇ）
　ｓ　　（ＰＯ４）　３　・ＣＱ　：　Ｅ　ｕ蛍光体の
みを塗布した蛍光ランプの特性を比較例１〜３として示
している。 得られた蛍光ランプの特性を第１表に示す。この表に示
すように、実施例１の蛍光ランプは、光束が１２６８Ｌ
ｍと、蛍光体の塗布量が同じである比較例１に対して、
６６Ｌｍも高くなった。さらに、５００時閏点灯後の光
束維持率は、９６゜０％と、比較例よりも５．７％高く
なった。 （実施例２） 発光層の蛍光体に、ＬａＰＯ４：　Ｃｅ、Ｔｂを使第２
表 表 用する以外、実施例１と同様にして、蛍光ランプを製造
した。 この蛍光ランプは、色温度がカラーポイントを示すＸ値
とｙ値とが、 Ｘ値＝０．３２８、ｙ値＝０．５３３となった。 この蛍光ランプは、蛍光体の塗布量が５０％も多い、比
較例５よりも２６Ｌｍも優れた光束を示し、また、光束
維持率は、塗布量が２倍も多い比較例６よりも５．２％
も優れた特性を示した。 （実施例３） 発光層の蛍光体を、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕに変更する以外、実
施例１と同様にして、蛍光ランプを製造した。 この蛍光ランプは、色温度がカラーポイントを示すＸ値
とｙ値とが、 Ｘ値＝０．　５７８、ｙ値＝０．３２３となった。 この蛍光ランプは、蛍光体の塗布量が５０％も多い、比
較例８よりも３５Ｌｍも優れた光束を示し、また、光束
維持率は、塗布量が２倍も多い比較例８よりも３．５％
も優れた特性を示した。 （実施例４） 発光層に塗布する蛍光体を、下記の三波長蛍光体に変更
する以外、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。 三波長蛍光体には、 ■　（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）５　（ＰＯａ）＋・０
誌：Ｅｕ蛍光体を１０％、 ■　ＬａＰＯａ：　Ｃｅ、Ｔｂ蛍光体を３０％、■　Ｙ
２Ｏ３：Ｅｕ蛍光体を６０％混合したものを使用してい
る。 この蛍光ランプは、色温度が３０００にの蛍光ランプと
なった。 得られた高演色型蛍光ランプの測光結果は第２表に示さ
れている。この実施例で得られた高演色型蛍光ランプの
優れた特性を明確にするために、ハロ蛍光体と三波長蛍
光体とを２層に塗布した高演色型蛍光ランプの特性を比
較例１０として示している。 表に示すように、実施例４で得られた高演色型蛍光ラン
プは、光束が３６３７　Ｌｍと、比較例に対して、８７
Ｌｍも高く、さらに、Ｒａは８３゜８もあって、比較例
よりも２．３も改善された。 ざらに、５００時間点灯点灯光束維持率は、９５゜５％
と、比較例よりも１％高くなった。 （実施例５） 紫外線反射層として、平均粒径０．　６ミクロンのＣａ
Ｐ２０７を１．０ｇ塗布する以外、実施例４と同様にし
て高演色型蛍光ランプを製造した。得られた高演色型蛍
光ランプは、色温度が３０００にであるＦＬ４０ＳＳラ
ンプとなった。 （実施例６） 紫外線反射層として、平均粒子径０．　８ミクロンのＢ
ａ５Ｏａを２．４ｇ塗布する以外、実施例４と同様にし
てＦＬ４０ＳＳランプを得た。 （実施例７〜１３） 以下、紫外線反射層に塗布する白色粉末を変更し、また
、発光層の三波長蛍光体塗布量を変更する以外、実施例
４と同様にして、高演色型蛍光ランプを製造した。 実施例５〜１３で得られた高演色型蛍光ランプの光束、
Ｒａ、５００時閏点灯後の光束維持率を、第２表に示し
ている。 この表に示されるように、実施例５〜１３で得られた高
演色型蛍光ランプは、 ■　光束が、３４９０〜３７５０Ｌｍ、■　Ｒ’ａが、
８０．Ｊ３〜Ｂ５．８、■　光束維持率が、９４．４〜
９６．２と優れた特性を示した。 （実施例１４） 紫外線反射層に、平均粒径０．　３ミクロンのα−ＡＱ
２０３を使用し、塗布量を１．８ｇとする。 発光層には、三波長蛍光体を１ｇ塗布する。 三波長蛍光体には、 ■　（Ｓ　ｒ、　Ｃａ、　、Ｂ　ａ、　Ｍｇ）　ｓ　（
ＰＯ４）　３　・０誌：Ｅｕ蛍光体２５％、 ■　ＬａＰＯａ：　Ｃｅ、Ｔｂ蛍光体３０％、■　Ｙ２
Ｏ３：Ｅｕ蛍光体４５％とが混合されたものを使用する
。 得られた高演色型蛍光ランプは、色温度が、５０００に
となった。 （実施例１５および１６） 紫外線反射層の白色粉末の塗布量と、三波長蛍光体の塗
布量とを変更する以外、実施例１４と同様にして、高演
色型蛍光ランプを製造した。 実施例１４〜１６で得られた高演色型蛍光ランプの特性
を第２表に示している。この表に示されるように、これ
等の実施例で得られた高演色型蛍光ランプは、 ■　光束が、３５２４〜３６２９　Ｌ　ｍ。 ■　Ｒａが、８２．５〜Ｂ４．Ｏ。 ■　光束維持率が、９４，５〜９６，５と優れた特性を
示した。

【効果】

この発明の紫外線反射層を有する蛍光ランプは、第１表
および第２表から明かなように、単層の蛍光体を塗布し
た蛍光ランプ、および、ハロ蛍光体と三波長蛍光体とを
塗布した蛍光ランプよりも優れた特性を示している。 例えば、従来のハロ蛍光体と三波長蛍光体とを塗布した
高演色型蛍光ランプは、三波長蛍光体を透過した紫外線
でハロ蛍光体を励起している。これに対して、この発明
の高演色型蛍光ランプは、発光層を透過した紫外線を反
射させて、再び発光層を励起している。 三波長蛍光体を透過した紫外線が、ハロ蛍光体を直接刺
激して発光させる従来の蛍光ランプに比較すると、発光
層を透過した紫外線を反射させて発光層を再励起するこ
の発明の蛍光ランプは、光束が低下するようにも考えら
れる。紫外線の反射率が１００％を超えることが出来な
いので、発光層を透過した紫外線で直接発光層を励起す
るのが、励起エネルギーを強くできるからである。 しかしながら、実際には、三波長蛍光体の外側表面に塗
布されたハロ蛍光体は、塗布量に制限を受け、三波長蛍
光体を透過した紫外線を充分に吸収できる厚さには塗布
できない。ハロ蛍光体に、三波長蛍光体からの発光を透
過させる透光性が要求されるからである。ハロ蛍光体が
三波長蛍光体の発光を吸収すると、蛍光ランプのＲａが
著しく低下すると共に、全体の発光輝度も低下する。 この発明の測定データーは、紫外線反射層の紫外線反射
による発光が、ハロ蛍光体の直接励起よりも優れている
ことを実証している。 紫外線反射層が、紫外線を反射して発光層を励起すると
、蛍光ランプの光束が著しく改善できることを第３図と
、第２表の比較例１１とで説明する。 第３図は、ＭｇＯ拡散板の反射率を１００％として、粉
体の反射率を測定している。この図から明かなように、
ＴｉＯ２は、この発明の蛍光ランプに紫外線反射層とし
て使用されるＡＪ１２０３、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、ＢａＳＯ
４等に比較して、紫外線領域の反射率が極めて低い。 従って、ＴｉＯ２を紫外線反射層に塗布した蛍光ランプ
は、発光層を透過した紫外線の反射量が低い。比較例２
の蛍光ランプは、紫外線反射層にＴｌＯ２を塗布してい
る。この蛍光ランプは、紫外線反射層にＴｉＯ２を塗布
する以外、実施例１と同様の蛍光ランプである。比較例
２と実施例１の蛍光ランプとを比較すると、Ｒａはほと
んど変わらないが、光束が３６３７Ｌｍから３２４７Ｌ
ｍと、３９０Ｌｍも低下する。この光束の差は、紫外線
反射層が紫外線を反射して、発光層を再励起することに
よる効果である。 また、ハロ蛍光体と三波長蛍光体とを塗布した蛍光ラン
プの発光スペクトルは、ハロ蛍光体の発光スペクトルを
含む為に、純粋な三波長のスペクトルと比べるとＲａが
劣る。 しかしながら、この発明の高演色型蛍光ランプは、紫外
線反射層で反射された紫外線が、再び発光層を励起する
ので、発光層の発光スペクトルしかもたず、優れたＲａ
を実現する。 また、コスト的にも、紫外線反射層に使用される材料は
、発光層に使用される光体よりもはるかに廉価であり、
安価に製造できる。 発光層に、三波長蛍光体を使用した蛍光ランプと同様に
、発光層に単一の蛍光体を使用した蛍光ランプも、紫外
線反射層が発光層を透過した紫外線を反射して再励起す
ることによって、第１表に示すように、少量の蛍光体塗
布量で、優れた発光特性を実現する。 以上、この発明を低圧水［蒸気放電灯を例にと）で説明
したが、これに限るものではなく、高圧水銀蒸気放電灯
、その他の放電灯についても同様に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＦＬ４０ＳＳランプの三波長蛍光体塗布
量に対する光束及び平均演色評価数を表すグラフ、 第２図は高演色型蛍光ランプの断面図、第３図はＡｆ１
２０３、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、Ｂａ５Ｏｎ、ＴｉＯ２の紫外
線反射率を示すグラフである。 １・・・・・・ＦＬ４０ＳＳバルブ、 ２・・・・・・紫外線反射層、 ３・・・・・・発光層。 螢光体塗布量（ｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記の構成を有する紫外線反射層を有する蛍光ランプ。 （ａ）蛍光ランプは、非発光物質からなる紫外線反射層
   と、該紫外線反射層の表面に塗布されている発光層とを
   備えている。 （ｂ）発光層は紫外線励起側に、紫外線反射層はガラス
   面側に塗布されている。 （ｃ）紫外線反射層は、白色粉末が塗布されたものであ
   る。 （ｄ）紫外線反射層の白色粉末には、波長が２００ｎｍ
   以上の紫外線の反射率が、ＭｇＯ拡散板の反射率を１０
   ０％としたときに、８０％以上のものが使用されている
   。 （ｅ）白色粉末の平均粒子径が５０ｍμ〜２μである。