JPH04274155A - 照明装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は照明装置に関し、特に蛍
光照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明装置はある他の型式のスペクトル特
性を有する光を与えるために光源によって発生された光
を瀘波または変換する部品である。蛍光照明装置の場合
には、光源は蛍光であり、一般に白色光がそれから与え
られる。

【０００３】蛍光灯は広範囲の形状およびサイズのもの
があり、またさらに色品質の低いものあるいは高いもの
がある。高色品質ランプは種々の用途で用いられており
、特に発光される光の色温度が予め定義された範囲内に
維持されなければならない場合に有用である。

【０００４】高色品質付与を実現するために、常に蛍光
灯は希土類を含有した蛍光体を具備している。これらの
蛍光体は通常の、すなわち低色品質付与ランプに使用さ
れている標準の「ハロフォスフェ−ト」（ｈａｌｏｐｈ
ｏｓｐｈａｓｔｅ）蛍光体のコストの何倍も高いコスト
である。従って、高色品質ランプのコストは通常のラン
プのコストよりはるかに高く、このコスト高は希土類を
含有した蛍光体のコストが高いことにまったく基因する
。

【０００５】米国特許第４４６９９８０号に記載されて
いるように、蛍光体材料が外側プラスチックシェル内に
埋設または溶解された蛍光灯を提供することが従来提案
されている。その米国特許第４４６９９８０号に記載さ
れたランプでは、紫外線放電を発生するために中心放電
管が設けられている。そのように発生される紫外線放電
は蛍光体によって吸収され、そして可視光として再放射
される。米国特許第４４６９９８０号のランプにおける
蛍光体は紫外線によって励起されるから、それらの蛍光
体が支持されているプラスチック材料は必然的にかなり
高いレベルの紫外線に露呈されるので、可視光を発生す
るために用いられている場合には、それによってプラス
チック材料と有機蛍光染料との両方が劣化することが知
られている。米国特許第４４６９９８０号に記載された
ランプの重要な局面は、紫外線放電に基因するプラスチ
ックシェルの光分解を軽減するために特定の波長の紫外
線を発生することである。 放電管内に蒸発可能な材料のペレットが入れられるが、
それは銅ハロゲン化物であることが好ましい。なぜなら
、それは３２７．４および３２４．７ナノメ−タの近紫
外線波長の強烈で効率的な出力を発生するからである。

【０００６】しかし、このようなハロゲン化物材料は、
放電を発生するために必要とされる蒸気圧のために、典
型的には６００℃の高い温度で動作しなければならない
。 さらに、蛍光灯のような受入れ可能な商業用の用途では
、放出される放射線の波長が約４２０ナノメ−トルより
大きくなければならないと考えられているから、プラス
チックシェルと染料の光分解の発生が継続する。さらに
、放電を発生するために必要とされる高い動作温度によ
りプラスチックは劣化または溶融されるので、従来の蛍
光灯のまわりのスリ−ブとしてプラスチックシェルを用
いることができない。

【本発明が解決しようとする課題】

【０００７】本発明は高い光色品質付与能力と高い光出
力効率を有する改良された型式の蛍光照明装置を提供し
ようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【０００８】従って、４２０ナノメ−トルより大きい波
長を有する放射線を生ずるために蛍光体物質を励起する
ための励起手段を含んだガラスハウジング部材と、その
ガラスハウジングを少なくとも部分的に包囲しており、
前記蛍光体物質によって発生された放射線により励起さ
れた場合に可視光を発生する少なくとも１つの蛍光染料
を含んだプラスチック材料を具備した他の部材を具備す
る照明装置が提供される。

【０００９】好ましくは、蛍光体材料によって発生され
る放射線は青色光を含んでおり、そしてプラスチック材
料はそれぞれ赤、黄および緑色光を発生する３種の蛍光
染料を含有している。

【００１０】ガラスハウジング部材はチュ−ブを具備し
、他の部材はそのチュ−ブによって支持されたプラスチ
ックスリ−ブを具備しているのが有利である。

【００１１】前記他の部材は複数の凹部を有する外表面
と、それらの凹部と実質的に心合した複数の凸部を有す
る内表面を具備している。

【００１２】前記他の部材は実質的に均一な厚さを有し
、そして前記凹部は前記他の部材の厚さの少なくとも１
０倍の曲率半径を有している。

【００１３】

【実施例】第１図を参照すると、管状蛍光灯２のような
照明装置が内表面に蛍光体物質６を被覆されたガラスハ
ウジング４を具備している。このガラスハウジング４は
空洞８を画成しており、その空洞８には適当な電源に接
続された電極１０によって励起された場合に放電を支持
し得る水銀蒸気（図示せず）が入っている。図示された
実施例では、その放電は紫外線を放出させる。蛍光体物
質６はその紫外線を吸収しかつ４２０ナノメ−トルより
大きい波長を有する放射線を放出するようになされてい
るが、その理由については後述するところから明らかと
なるであろう。

【００１４】スリ−ブまたは他のハウジング部材１２は
ハウジング４を少なくとも部分的に包囲するようになさ
れており、このハウジング部材１２は少なくとも１つの
蛍光染料を含有したプラスチック材料を含んでいる。図
示の実施例では、蛍光体物質６は青色光を発光するよう
になされており、そしてスリ−ブ１２はそれぞれ赤色、
黄色および緑色の光を発光する３つの有機蛍光染料を含
んでいる。図示されたスリ−ブは単一の層構造よりなる
が、積層構造を用いてもよく、その場合、積層の各層は
該当する色の光を発光する有機染料を有している。プラ
スチックスリ−ブ１２に含有された蛍光染料の色組成は
希土類を含有した蛍光体のそれより優れていることが示
された。従って、そのような希土類蛍光体に代えて蛍光
性プラスチックスリ−ブ１２を用いることによって高色
品質蛍光灯のコストを大幅に削減することができる。

【００１５】プラスチックスリ−ブ１２の蛍光染料を「
ポンプ」（ｐｕｍｐ）するために青色光発光蛍光体を用
いることによって、スリ−ブはランプ２内からの紫外線
に露呈されることがないので、プラスチック材料とそれ
に含有された蛍光染料の両方の光分解が最少限に抑えら
れる。さらに、蛍光性プラスチック、特に可視スペクト
ルの長い波長端部における光を発光するものはハウジン
グ４で発生されるような水銀蒸気放電によって放出され
る紫外線光によっては十分に励起されない。従って、蛍
光性プラスチック材料を「ポンプ」するために青色光を
用いることは照明装置の効率を増大させる。さらに、蛍
光性プラスチックスリ−ブ１２はハウジング４内の真空
に露呈されないので、蛍光性プラスチックは照明装置の
内部の汚染の原因となり得る化学種を長期間にわたって
釈放しない。その照明装置の内部の汚染は照明装置の効
率を著しく低下させ、究極的には照明装置を動作しない
ようにすることにない得る。

【００１６】蛍光性プラスチックでは、それによって発
生される光の８０％までが、それを釈放する対策がとら
れないかぎり、全反射によって通常その中にトラッピン
グ（ｔｒａｐｐｅｄ）されることになる。光トラッピン
グ（ｌｉｇｈｔ　ｔｒａｐｐｉｎｇ）は蛍光灯に通常含
まれている粉体蛍光体の型式と類似さいた型式の微細な
（例えば数ｍｍ）粉体に蛍光性プラスチックを粉砕する
ことによって防止できるが、蛍光性プラスチックを粉砕
することは材料の延性のために非常に困難でありかつ工
程が非常に高価となる。あらういは、蛍光性プラスチッ
クに散乱中心を混入させてもよい。この手法は効果てき
であるが、光の５０％が散乱によってランプ内に戻され
、そしてその大部分が吸収されてしまうから、効率は良
くない。

【００１７】本発明では、プラスチックスリ−ブ１２は
それの内表面１４および外表面１６を適当にテクスチャ
−化（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）されており、従って、図２お
よび３から判るように、蛍光性プラスチック内にトラッ
プされた光はすべて所要の方向に「逃げる」（ｅｓｃａ
ｐｅ）ことができる。

【００１８】スリ−ブ１２はそれの外表面１６上に多数
の凹部１８を具備しており、これらの凹部１８は内表面
１４上に設けられた凸部１８と実質的に心合している。

【００１９】図３に示されているこのデザインの光学的
モデルは、蛍光性プラスチック内にトラップされた光は
すべてスリ−ブの特徴部分のチップ部から出て所定の方
向（すなわち光源から離れる方向）に伝播するが、トラ
ップされずにガラスチュ−ブの方向に最初に放出された
光（放出される光全体の１０％）だけは光源から離れる
方向に向きを変えられることはない。

【００２０】このデザインは、トラップされたひかりを
スリ−ブ１２の表面の配向における急激な変化部分に方
向づけるために蛍光性プラスチックの光導波特性を利用
する。トラップされた全反射とならない角度でその表面
に入射するのでその光はスリ−ブから逃げることができ
る。これらの表面はすべて、光が光源から離れるように
放出されるような態様で配向されるようになされ得る。 各特徴部分の曲率半径（ｒ）がスリ−ブの厚さ（ｔ）に
比較して相対的に大きい（例えばｒ　＝１０ｔ）ければ
、トラップされた光は、表面配向のこのような急激な変
化に遭遇するまではスリ−ブから外に「漏洩」（ｌｅａ
ｋ）してはならない。従って、蛍光性プラスチックスリ
−ブ発生される光のうちそのスリ−ブ内にトラップされ
る８０％が所定の方向に向けられることになる。さらに
、トラップされない光の半分（すなわち発生された光の
１０％）も所定の方向に逃げるので、全部で９０％が逃
げることになる。残りの１０％はランプの方に戻されて
、そこでそのランプの壁を構成しているガラスおよび蛍
光体によって反射される。 これの一部分（約半分、すなわち発生された光の５％）
がスリ−ブに再入し、そしてそこで所定の方向に放出さ
れ得るので、スリ−ブから所定の方向に出ていく光の量
はスリ−ブ内で発生される光の９５％となる。

【００２１】必要とされるテクスチャ化の性質に応じて
、チュ−ブはシ−ト材を押出し成型、プレス成型あるい
は真空成型し、それに続いて圧延してチュ−ブとするか
あるいは射出成型を行うことを含む種々の方法で作成さ
れ得る。

【００２２】ランプ２は、チュ−ブの内側に通常被覆さ
れる青色、緑色および赤色光発光蛍光体の混合物を単一
の（安価な）青色光発光蛍光体（例えばＳｒ２Ｐ２Ｏ７
：Ｓｎ）で置換することを除き従来の方法で標準サイズ
（例えば長さ１８００ｍｍ×直径２６ｍｍ）でガラスを
ベ−スとした高色品質蛍光灯を作成することによって製
造されうる。緑色、黄色および暗赤色光を発光する蛍光
染料を含んだ適当に設計された蛍光性プラスチックスリ
−ブがガラスチュ−ブ上に配置される。このスリ−ブは
図２に示されているように表面テクスチャを有している
。

【００２３】ランプが適当な電源に接続されると、紫外
線光が発生され、それがチュ−ブ４の蛍光体ライニング
６からの青色光の発光を生じさせる。チュ−ブ４から逃
げる光のうちのある程度は変化しないで蛍光性プラスチ
ックスリ−ブ１２を通過し、残部は吸収され、そしてス
リ−ブに含まれた種々の緑色、黄色および暗赤色発光蛍
光染料の特性波長で再放出される。このようにして青色
、緑色、黄色および暗赤色光が、それらを結合して白色
光とするスリ−ブから出る。蛍光性プラスチックスリ−
ブの組成を変更するだけで他の発光色が得られることは
明らかであろう。

【００２４】従って、本発明は安価な青色光発光蛍光体
を含んだガラスをベ−スとする蛍光性照明装置光源を蛍
光性プラスチックでスリ−ブ化することによって既存の
蛍光灯技術と蛍光性プラスチックのコスト利益を開発す
る。その蛍光性プラスチックスリ−ブは適当にテクスチ
ャ化され、蛍光性プラスチック内にトラップされた光は
すべて所定の方向に逃げる。

【００２５】上記の概念は前述の問題を下記の方法で克
服する。

【００２６】１．青色光は蛍光性プラスチックをそれに
破損を生ずることなしに効率的に励起する。従って、水
銀放電から紫外線光を吸収しかつそれを青色光として再
放出する蛍光体を使用することにより蛍光性プラスチッ
クに対する効果的な励起用光源を提供する。さらに、蛍
光体による紫外線の吸収によりその紫外線が蛍光性プラ
スチックを破損するのを防止し、かつその蛍光体によっ
て紫外線が吸収されない場合でも、ランプエンベロ−プ
の壁を形成するガラスによってその紫外線が蛍光性プラ
スチックに到達するのが防止される。

【００２７】２．ランプエンベロ−プの脱気された領域
の外側に蛍光性スリ−ブを配置することによって、蛍光
性プラスチックによって釈放された化学種がランプの内
部を汚染することがない。

【００２８】３．散乱中心を組込むのではなくてスリ−
ブを適当にテクスチャ化することによって光の抽出が得
られる。その結果、散乱中心を用いて得られるちょうど
５０％ではなくて、トラップされた光すべてが抽出され
そして所定の方向に放出される。

【００２９】本発明はまた、蛍光性プラスチックの組成
を変更するだけで、異なる色温度と色相を呈するが同じ
基本（すなわち青色発光）光源に基づいたある範囲の照
明装置を作製できるようにする。これによってストック
コントロ−ルが単純化されるとともに、ガラスをベ−ス
としたチュ−ブを一種類だけ製造し貯蔵するだけでよい
から規模の上での経済性が得られる。

【００３０】さらに、蛍光性プラスチックスリ−ブを用
いることによって、特定のランプ部品の使用を禁止する
法律によって製造が影響されていた照明装置に対する他
の製造ル−トを提供する。例えば、赤色発光照明装置は
一般に、水銀蒸気放電からの望ましくない青色および緑
色の発光を吸収するためにガラスエンベロ−プの外側に
カドミウムを含有したフィルタを具備している。カドミ
ウムの使用は現在では禁止されているから、赤色発光蛍
光性プラスチックスリ−ブの使用のような他の製造ル−
トによらなければならない。

【００３１】本発明を特定の実施例について説明したが
、本発明の範囲内で修正がなされ得ることを認識すべき
である。例えば、スリ−ブは積層構造よりなるものであ
ってもよく、必ずしもハウジング４を包囲する必要はな
い。従って、スリ−ブはそれぞれ蛍光体被覆によって放
出された放射線により幾つかの色が同時に発生され得る
ようにする該当する染料を含んだ多数のセグメントより
なるものであり得る。さらに、蛍光体被覆は所望の波長
範囲内の可視バイオレット放射線のような他の色を発生
するようになされうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明器具の概略図である。

【図２】図１の照明器具光源に使用するための蛍光性プ
ラスチックスリ−ブの部分的な概略断面図である。

【図３】図２のスリ−ブの光学モデルを示し、スリ−ブ
に入射する光のデトラッピングを示している。

【符号の説明】

２：　　蛍光灯 ４：　　ガラスハウジング ６：　　蛍光体物質 ８：　　空洞 １０：　　電極 １２：　　スリ−ブ １４：　　内表面 １６：　　外表面 １８：　　凹部 ２０：　　凸部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　４２０ナノメ−トルより大きい波長を
   有する放射線を生ずるために蛍光体物質を励起するため
   の励起手段を含んだガラスハウジング部材と、そのガラ
   スハウジングを少なくとも部分的に包囲しており、前記
   蛍光体物質によって発生された放射線により励起された
   場合に可視光を発生する少なくとも１つの蛍光染料を含
   んだプラスチック材料を具備した他の部材を具備する照
   明装置。
2. 【請求項２】　　前記蛍光物質によって発生される放射
   線が青色光を含んでおり、かつ前記プラスチック材料が
   それぞれ赤色、黄色および緑色光を発生する３つの蛍光
   染料を含んでいる請求項１の照明装置。
3. 【請求項３】　　前記ガラスハウジング部材がチュ−ブ
   よりなり、そして前記他の部材がそのチュ−ブによって
   支持されたプラスチックスリ−ブよりなる請求項１の照
   明装置。
4. 【請求項４】　　前記ガラスハウジング部材がチュ−ブ
   よりなり、そして前記他の部材がそのチュ−ブによって
   支持されたプラスチックスリ−ブよりなる請求項２の照
   明装置。
5. 【請求項５】　　前記励起手段がガス放電よりなる請求
   項１の照明装置。
6. 【請求項６】　　前記他の部材が複数の凹部を有する外
   表面と、その外表面上の凹部と実質的に心合した複数の
   凸部を有する内表面を具備する請求項１の照明装置。
7. 【請求項７】　　前記他の部材が複数の凹部を有する外
   表面と、その外表面上の凹部と実質的に心合した複数の
   凸部を有する内表面を具備する請求項２の照明装置。
8. 【請求項８】　　前記他の部材が複数の凹部を有する外
   表面と、その外表面上の凹部と実質的に心合した複数の
   凸部を有する内表面を具備する請求項３の照明装置。
9. 【請求項９】　　前記他の部材が実質的に均一な厚さを
   有し、かつ前記凹部が前記他の部材の厚さの少なくとも
   １０倍の曲率半径を有する請求項６の照明装置。
10. 【請求項１０】　　前記他の部材が実質的に均一な厚さ
    を有し、かつ前記凹部が前記他の部材の厚さの少なくと
    も１０倍の曲率半径を有する請求項７の照明装置。