JPH06208845A - 低圧水銀放電ランプ - Google Patents
低圧水銀放電ランプInfo
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- JPH06208845A JPH06208845A JP5238257A JP23825793A JPH06208845A JP H06208845 A JPH06208845 A JP H06208845A JP 5238257 A JP5238257 A JP 5238257A JP 23825793 A JP23825793 A JP 23825793A JP H06208845 A JPH06208845 A JP H06208845A
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- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ランプの発光効率がかなり増加し、大変良好
な演色は維持され、寿命中にランプがデグラデーション
するスピードがかなり小さい低圧水銀放電ランプを提供
する。 【構成】 演色が極めて優れ、完全放射体軌跡上あるい
は近傍にカラーポイント(xL , yL ) を有し、水銀と
希ガスとを含む、ガス漏れしない、放射線−透過エンベ
ロープを具え、発光層を具える低圧水銀放電ランプであ
って、この発光層が2価のユーロビウムで活性化され、
最大値が470 nmから500 nmの間で、半値幅が多くとも90
nmのエミッションパンドを有する第1の発光材料と、2
価のマンガンで活性化され、主に可視スペクトルの赤色
領域に少なくともエミッションバンドを有する第2の発
光材料とを含み、更に発光層が、最大値が430 nmから49
0 nmにあるバンドエミッションを有する第3の発光材料
と、主に520 nmと565 nmとの間で発光する第4の発光材
料と、主に590 nmと630 nmとの間で発光する第4の発光
材料とを含む。
な演色は維持され、寿命中にランプがデグラデーション
するスピードがかなり小さい低圧水銀放電ランプを提供
する。 【構成】 演色が極めて優れ、完全放射体軌跡上あるい
は近傍にカラーポイント(xL , yL ) を有し、水銀と
希ガスとを含む、ガス漏れしない、放射線−透過エンベ
ロープを具え、発光層を具える低圧水銀放電ランプであ
って、この発光層が2価のユーロビウムで活性化され、
最大値が470 nmから500 nmの間で、半値幅が多くとも90
nmのエミッションパンドを有する第1の発光材料と、2
価のマンガンで活性化され、主に可視スペクトルの赤色
領域に少なくともエミッションバンドを有する第2の発
光材料とを含み、更に発光層が、最大値が430 nmから49
0 nmにあるバンドエミッションを有する第3の発光材料
と、主に520 nmと565 nmとの間で発光する第4の発光材
料と、主に590 nmと630 nmとの間で発光する第4の発光
材料とを含む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、演色が極めて優れ、完
全放射体軌跡上あるいは近傍にカラーポジション
(XL ,YL )を有する低圧水銀放電ランプに関するも
のであり、この低圧水銀放電ランプは、水銀と希ガスを
含み、ガスを通さない放射線−透過エンベロープと、発
光層とを具えており、この発光層が、2価のユーロピウ
ムによって活性化された第1の発光材料であって、エミ
ッションバンドが、最大値が470nm と500nm との間で、
半値幅が最大90nmである第1の発光材料と、2価のマン
ガンによって活性化された第2の発光材料であって、主
に可視スペクトルの赤色領域に少なくともエミッション
バンドを有する第2の発光材料とを含むものである。
全放射体軌跡上あるいは近傍にカラーポジション
(XL ,YL )を有する低圧水銀放電ランプに関するも
のであり、この低圧水銀放電ランプは、水銀と希ガスを
含み、ガスを通さない放射線−透過エンベロープと、発
光層とを具えており、この発光層が、2価のユーロピウ
ムによって活性化された第1の発光材料であって、エミ
ッションバンドが、最大値が470nm と500nm との間で、
半値幅が最大90nmである第1の発光材料と、2価のマン
ガンによって活性化された第2の発光材料であって、主
に可視スペクトルの赤色領域に少なくともエミッション
バンドを有する第2の発光材料とを含むものである。
【0002】上述の「演色が極めて優れている」という
表現は、平均演色指数R(a,8)(国際照明委員会
(International Commission on Illumination) によっ
て規定されている8つのテストカラーの演色指数値:C
IE Publication No. 13.2 (TC−3.2), 1974参照) が
少なくとも90の値を有するという意味である。
表現は、平均演色指数R(a,8)(国際照明委員会
(International Commission on Illumination) によっ
て規定されている8つのテストカラーの演色指数値:C
IE Publication No. 13.2 (TC−3.2), 1974参照) が
少なくとも90の値を有するという意味である。
【0003】
【従来の技術】可視放射線の色は、色度図のカラーポイ
ントを決定する色座標(x,y)によって特徴付けられ
る。(CIE Publication No. 15 (E −1.3.1), 1971
参照)。一般的な照明に用いられる低圧水銀放電ランプ
(以下単にランプということもある)は、“白色(whit
e) ”と呼ぶことができる光を放射するものでなくては
ならない。白色放射線は、完全放射体軌跡上に位置する
カラーポイントにおける、色の三角形の中に見出され
る。このカーブは、以下カーブPと称するが、黒体ライ
ンとも呼ばれ、異なった温度(いわゆる色温度)におい
て、完全な黒体によって発せられる放射線のカラーポイ
ントを含むものである。ある色温度は、カーブP上の所
定のポイントに特定されるのみならず、このポイントに
おいてカーブPと交わる線上に位置する色座標を有する
放射線でも特定される。(上述のCIEPublication N
o. 15 参照) 。この放射線がカーブP近傍のカラーポイ
ントを有するものであれば、この放射線は、所定の色温
度を有する白色光として認識される。本明細書及び特許
請求の範囲においては、「カーブP近傍のカラーポイイ
ント」の表現は、このカラーポイントから、同じ色温度
を有するカーブP上のポイントまでの距離が多くとも20
MPCDであることを意味する。MPCD(最小可知覚
色差“minimum perceptible colour difference") は、
色差の単位である。(オプティカルスペクトラ、Optica
l Spectra by J.J. Rennion, October 1980,p.63 参
照)。このランプで放射される光の色温度に関する特性
と、演色とを考慮して発光層を課すべき要件とは別に、
発光層は、低温水銀放電において発生する紫外線によっ
て励起されて、高光束を生じ、ランプの寿命中を通じて
この高光束を維持する物質を含んでいることが要求され
る。
ントを決定する色座標(x,y)によって特徴付けられ
る。(CIE Publication No. 15 (E −1.3.1), 1971
参照)。一般的な照明に用いられる低圧水銀放電ランプ
(以下単にランプということもある)は、“白色(whit
e) ”と呼ぶことができる光を放射するものでなくては
ならない。白色放射線は、完全放射体軌跡上に位置する
カラーポイントにおける、色の三角形の中に見出され
る。このカーブは、以下カーブPと称するが、黒体ライ
ンとも呼ばれ、異なった温度(いわゆる色温度)におい
て、完全な黒体によって発せられる放射線のカラーポイ
ントを含むものである。ある色温度は、カーブP上の所
定のポイントに特定されるのみならず、このポイントに
おいてカーブPと交わる線上に位置する色座標を有する
放射線でも特定される。(上述のCIEPublication N
o. 15 参照) 。この放射線がカーブP近傍のカラーポイ
ントを有するものであれば、この放射線は、所定の色温
度を有する白色光として認識される。本明細書及び特許
請求の範囲においては、「カーブP近傍のカラーポイイ
ント」の表現は、このカラーポイントから、同じ色温度
を有するカーブP上のポイントまでの距離が多くとも20
MPCDであることを意味する。MPCD(最小可知覚
色差“minimum perceptible colour difference") は、
色差の単位である。(オプティカルスペクトラ、Optica
l Spectra by J.J. Rennion, October 1980,p.63 参
照)。このランプで放射される光の色温度に関する特性
と、演色とを考慮して発光層を課すべき要件とは別に、
発光層は、低温水銀放電において発生する紫外線によっ
て励起されて、高光束を生じ、ランプの寿命中を通じて
この高光束を維持する物質を含んでいることが要求され
る。
【0004】白色光を放射し、演色が極めて優れた低圧
水銀放電ランプは、ヨーロッパ特許EP−A−0114441
及びEP−A−0124175 から公知である。これらのラン
プで、所望のランプ特性を得るためには、発光層が更に
アンチモンあるいはアンチモンとマンガンによって活性
化されるがハロリン酸塩カルシウムを含んでいることが
必要である。実際には、低圧水銀放電ランプの比較的低
い発光効率と組合わせて、公知のランプでは、ランプで
放射される光の色及び演色に関する要件が実現され得る
だけであることがわかった。特に、ランプに比較的高い
ウォール負荷がある場合にいえる。なぜなら、高い負荷
がかかったランプでは、水銀放電において発生する大変
短い波長の紫外線(185nm) の有害な影響が重要な役割を
果たすためである。また、公知のランプの寿命中は、発
光層の比較的強いデグラデーションが生じる。
水銀放電ランプは、ヨーロッパ特許EP−A−0114441
及びEP−A−0124175 から公知である。これらのラン
プで、所望のランプ特性を得るためには、発光層が更に
アンチモンあるいはアンチモンとマンガンによって活性
化されるがハロリン酸塩カルシウムを含んでいることが
必要である。実際には、低圧水銀放電ランプの比較的低
い発光効率と組合わせて、公知のランプでは、ランプで
放射される光の色及び演色に関する要件が実現され得る
だけであることがわかった。特に、ランプに比較的高い
ウォール負荷がある場合にいえる。なぜなら、高い負荷
がかかったランプでは、水銀放電において発生する大変
短い波長の紫外線(185nm) の有害な影響が重要な役割を
果たすためである。また、公知のランプの寿命中は、発
光層の比較的強いデグラデーションが生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、とりわて、
放射光が白色であり、演色が極めて優れた低圧水銀放電
ランプを提供することを目的とするものであり、同時に
低圧水銀放電ランプの発光効率が比較的高く、低圧水銀
放電ランプの稼働寿命中はこの発光効率のデグラデーシ
ョンの割合が比較的小さな低圧水銀放電ランプを提供す
ることを目的とするものである。
放射光が白色であり、演色が極めて優れた低圧水銀放電
ランプを提供することを目的とするものであり、同時に
低圧水銀放電ランプの発光効率が比較的高く、低圧水銀
放電ランプの稼働寿命中はこの発光効率のデグラデーシ
ョンの割合が比較的小さな低圧水銀放電ランプを提供す
ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、冒頭に
記載したような低圧水銀放電ランプにおいて、この目的
を達成するために、発光層が、更に、最大値が430nm と
490nm の間にあるバンドエミッションを有する第3の発
光材料と、主に520nm と565nm の間で放出する第4の発
光材料と、主に590nm と630nm の間で放出する第5の発
光材料とを含むことを特徴とするものである。
記載したような低圧水銀放電ランプにおいて、この目的
を達成するために、発光層が、更に、最大値が430nm と
490nm の間にあるバンドエミッションを有する第3の発
光材料と、主に520nm と565nm の間で放出する第4の発
光材料と、主に590nm と630nm の間で放出する第5の発
光材料とを含むことを特徴とするものである。
【0007】本発明に係るランプは、そのランプで放射
される光のカラーポント、発光効率、及び発光層のデグ
ラデーションについて、負荷が高い場合も低い場合も、
好適な特性を有していることがわかった。本発明に係る
ランプの演色も極めて優れている。
される光のカラーポント、発光効率、及び発光層のデグ
ラデーションについて、負荷が高い場合も低い場合も、
好適な特性を有していることがわかった。本発明に係る
ランプの演色も極めて優れている。
【0008】公知の低圧水銀ランプに用いられている、
アンチモンとマンガンとで活性化されたハロリン酸塩カ
ルウシムは、ランプの稼働中にスペクトルの全可視範囲
に亘って、放出を示す。特に、このような特性を有する
ハロリン酸カルシウムは、演色が極めて優れたランプの
発光層に好適に用いられる。しかしながら、本発明に係
るランプにおいては、それぞれが主に可視スペクトルの
比較的小さな部分で放出を示す3つの発光物質混合物が
用いられており、演色が極めて優れた公知のランプの発
光層に比べて、発光層がこのように放出スペクトルの急
激な変化にさらされている低圧水銀放電ランプが、公知
のランプと同様に極めて優れた演色を有するということ
は驚くべきことである。
アンチモンとマンガンとで活性化されたハロリン酸塩カ
ルウシムは、ランプの稼働中にスペクトルの全可視範囲
に亘って、放出を示す。特に、このような特性を有する
ハロリン酸カルシウムは、演色が極めて優れたランプの
発光層に好適に用いられる。しかしながら、本発明に係
るランプにおいては、それぞれが主に可視スペクトルの
比較的小さな部分で放出を示す3つの発光物質混合物が
用いられており、演色が極めて優れた公知のランプの発
光層に比べて、発光層がこのように放出スペクトルの急
激な変化にさらされている低圧水銀放電ランプが、公知
のランプと同様に極めて優れた演色を有するということ
は驚くべきことである。
【0009】ランプの発光層に、それぞれが、主として
可視スペクトルの比較的小さい部分で放出する3つの発
光材料の混合物を使用すること自体は、例えば米国特許
第4,176,294 号及びオランダ国特許第164,697 号公報に
おいて知られている。しかしながら、これらの特許公報
に記載されている低圧水銀放電ランプの発光層は、単に
3つの発光材料を具えているだけであり、この様な低圧
水銀放電ランプでは演色が良好にならない。
可視スペクトルの比較的小さい部分で放出する3つの発
光材料の混合物を使用すること自体は、例えば米国特許
第4,176,294 号及びオランダ国特許第164,697 号公報に
おいて知られている。しかしながら、これらの特許公報
に記載されている低圧水銀放電ランプの発光層は、単に
3つの発光材料を具えているだけであり、この様な低圧
水銀放電ランプでは演色が良好にならない。
【0010】公知の低圧水銀放電ランプにおいてそうで
あるように、第1の発光材料が、2価のユーロピウムで
活性化されたアルミン酸ストロンチウム、2価のユーロ
ピウムによって活性化されたアルミン酸バリウム、2価
のユーロピウムによって活性化されたホウリン酸ストロ
ンチウムから成る群中の1または幾つかの物質を含む場
合に、本発明に係るランプにおいて大変好ましい結果が
得られる。上記の2価のユーロピウムで活性化されたア
ルミン酸ストロンチウム(以下SAEという)は、それ
自体が公知である発光材料であり、式Sr(1-p) Eup Alq
O (1 1/2q+1)で表される。ここでは25モル%までの以上
のストロンチウムをカルシウムで置き換えてもよく。ま
た、p は0.001 ≦p≦0.10、qは、2≦q≦5である。
発光アルミン酸塩SAEは、オランダ国特許出願NL−A
−8201943 公開公報により詳しく記載されているが、最
大で485 〜495nm のエミッションバンドを有しており、
半値幅は55から75nmである。2価のユーロピウムで活性
化された上記アルミン酸バリウム(以下BAEという)
は、式Ba(1-p) Eup Alq O (1/3q+1)で表わされる、それ
自体が公知である発光材料である。ここでは、25モル%
までのバリウムをストロンチウムで置き換えてもよい。
pは0.005 ≦p≦0.25、qは5≦q≦10である。発光材
料BAEは、オランダ国特許出願NL−A−8105739 号公
開公報により充分に記載されているが、最大で475 〜48
5nm のエミッションバンドを有し、半値幅は70〜90nmで
ある。上述の2価のユーロピウムで活性化されたホウリ
ン酸塩ストロンチウム(以下SBPという)は、式m
(Sr(1-x-y-p) Bax Cay Eup )0. (1−n)(P2O5),
n(B2O3) で表され、それ自体が公知の発光材料であ
る。ここで、xは、0≦x≦0.5 ,yは、0≦y≦0.2
,pは、0.001 ≦p≦0.15, mは、1.75≦m≦2.30,
及びnは、0.05≦n≦0.23である。発光材料SBPは、
ドイツ国特許出願DE−A−2848726 号公開公報に記載さ
れているが、最大で470 〜485nm のエミッションバンド
を有し、半値幅は80〜90nmである。
あるように、第1の発光材料が、2価のユーロピウムで
活性化されたアルミン酸ストロンチウム、2価のユーロ
ピウムによって活性化されたアルミン酸バリウム、2価
のユーロピウムによって活性化されたホウリン酸ストロ
ンチウムから成る群中の1または幾つかの物質を含む場
合に、本発明に係るランプにおいて大変好ましい結果が
得られる。上記の2価のユーロピウムで活性化されたア
ルミン酸ストロンチウム(以下SAEという)は、それ
自体が公知である発光材料であり、式Sr(1-p) Eup Alq
O (1 1/2q+1)で表される。ここでは25モル%までの以上
のストロンチウムをカルシウムで置き換えてもよく。ま
た、p は0.001 ≦p≦0.10、qは、2≦q≦5である。
発光アルミン酸塩SAEは、オランダ国特許出願NL−A
−8201943 公開公報により詳しく記載されているが、最
大で485 〜495nm のエミッションバンドを有しており、
半値幅は55から75nmである。2価のユーロピウムで活性
化された上記アルミン酸バリウム(以下BAEという)
は、式Ba(1-p) Eup Alq O (1/3q+1)で表わされる、それ
自体が公知である発光材料である。ここでは、25モル%
までのバリウムをストロンチウムで置き換えてもよい。
pは0.005 ≦p≦0.25、qは5≦q≦10である。発光材
料BAEは、オランダ国特許出願NL−A−8105739 号公
開公報により充分に記載されているが、最大で475 〜48
5nm のエミッションバンドを有し、半値幅は70〜90nmで
ある。上述の2価のユーロピウムで活性化されたホウリ
ン酸塩ストロンチウム(以下SBPという)は、式m
(Sr(1-x-y-p) Bax Cay Eup )0. (1−n)(P2O5),
n(B2O3) で表され、それ自体が公知の発光材料であ
る。ここで、xは、0≦x≦0.5 ,yは、0≦y≦0.2
,pは、0.001 ≦p≦0.15, mは、1.75≦m≦2.30,
及びnは、0.05≦n≦0.23である。発光材料SBPは、
ドイツ国特許出願DE−A−2848726 号公開公報に記載さ
れているが、最大で470 〜485nm のエミッションバンド
を有し、半値幅は80〜90nmである。
【0011】また、本発明に係る良好な特性をもったラ
ンプは、公知のランプでもそうであるように、第2の発
光材料が3価のセリウムと2価のマンガンによって活性
化された五ホウ酸塩を具えており、この五ホウ酸塩は、
赤色Mn2+を放出する。これらの五ホウ酸塩(以下CBM
という)はそれ自体が公知の発光材料であり(NL−A−
7905680 及びNL−A−8100346 号参照)、式(y,La,
Gd) (1-X) CeX (Mg, Zn, Cd)(1-p) Mnp B5O10 で規定さ
れる。ここで、20モル%までのボロンをアルミニウム及
び/又はガリウムで置き換えてもよい。ここで、xは、
0.01≦x≦1.0、pは、0.01≦p≦0.30である。ここで
は、ガドリニウムとマグネシウムを含む五ホウ酸塩が好
ましい。これらのホウ酸塩は、最大ではほぼ630nm 、半
値幅約80nmの比較的狭いバンドにおいて、低圧水銀放電
の短波長紫外線によって励起したMn2+によって大変有効
な放出を示す。
ンプは、公知のランプでもそうであるように、第2の発
光材料が3価のセリウムと2価のマンガンによって活性
化された五ホウ酸塩を具えており、この五ホウ酸塩は、
赤色Mn2+を放出する。これらの五ホウ酸塩(以下CBM
という)はそれ自体が公知の発光材料であり(NL−A−
7905680 及びNL−A−8100346 号参照)、式(y,La,
Gd) (1-X) CeX (Mg, Zn, Cd)(1-p) Mnp B5O10 で規定さ
れる。ここで、20モル%までのボロンをアルミニウム及
び/又はガリウムで置き換えてもよい。ここで、xは、
0.01≦x≦1.0、pは、0.01≦p≦0.30である。ここで
は、ガドリニウムとマグネシウムを含む五ホウ酸塩が好
ましい。これらのホウ酸塩は、最大ではほぼ630nm 、半
値幅約80nmの比較的狭いバンドにおいて、低圧水銀放電
の短波長紫外線によって励起したMn2+によって大変有効
な放出を示す。
【0012】本発明の低圧水銀放電ランプは、好ましく
は、第3の発光材料が、2価のユーロビウムによって活
性化されたアルミン酸バリウム−マグネシウム、及び2
価のユーロピウムによって活性化されたクロロリン酸ス
トロンチウムから成る群中の1あるいは幾つかの物質を
含むことが好ましい。上記2価のユーロピウムによって
活性化されたアルミン酸バリウム−マグネシウムは、以
下BAMというが、それ自体が公知の発光材料であり、
ベータアルミナの構造と同類の六方晶系の結晶構造を有
している。これらのアルミン酸は、式Ba(1-p) Eup , xM
gO. yAl2O3で表わすことができ、25モル%までのAl2O3
はGa2O3 及び/又はSc2O3 で置き換えてもよい。また、
ここでは、xは1≦x≦2,yは5≦y≦8、及びpは
0.01≦p≦0.50であり、これらのアルミン酸塩は非常に
有効である。また、最大で約450nm 、半値幅が約50nmの
エミッションバンドを示す。上述の2価のユーロピウム
によって活性化されたクロロリン酸ストロンチウム(以
下SCAPという)は、公知の発光材料であり(米国特
許第4,038,204 号明細書参照) 、鉱物性のリン灰石の結
晶構造を有すると共に、一般的に化学量論的なM10(PO4)
6X2 (Mはアルカリ土類、主としてSr;Xはハロゲン、
主として塩素)からやや離れた基本格子の組成を有す
る。SCAPは有効なバンドエミッションを有する(最
大約450nm 、半値幅約85nm)。
は、第3の発光材料が、2価のユーロビウムによって活
性化されたアルミン酸バリウム−マグネシウム、及び2
価のユーロピウムによって活性化されたクロロリン酸ス
トロンチウムから成る群中の1あるいは幾つかの物質を
含むことが好ましい。上記2価のユーロピウムによって
活性化されたアルミン酸バリウム−マグネシウムは、以
下BAMというが、それ自体が公知の発光材料であり、
ベータアルミナの構造と同類の六方晶系の結晶構造を有
している。これらのアルミン酸は、式Ba(1-p) Eup , xM
gO. yAl2O3で表わすことができ、25モル%までのAl2O3
はGa2O3 及び/又はSc2O3 で置き換えてもよい。また、
ここでは、xは1≦x≦2,yは5≦y≦8、及びpは
0.01≦p≦0.50であり、これらのアルミン酸塩は非常に
有効である。また、最大で約450nm 、半値幅が約50nmの
エミッションバンドを示す。上述の2価のユーロピウム
によって活性化されたクロロリン酸ストロンチウム(以
下SCAPという)は、公知の発光材料であり(米国特
許第4,038,204 号明細書参照) 、鉱物性のリン灰石の結
晶構造を有すると共に、一般的に化学量論的なM10(PO4)
6X2 (Mはアルカリ土類、主としてSr;Xはハロゲン、
主として塩素)からやや離れた基本格子の組成を有す
る。SCAPは有効なバンドエミッションを有する(最
大約450nm 、半値幅約85nm)。
【0013】第4の発光材料に使用されるべき好適な物
質は3価のテルビウムで活性化されたアルミン酸セリウ
ム−マグネシウムと、3価のセリウムと3価のテルビウ
ムで活性化された五ホウ酸セリウム−マグネシウムであ
る。上記3価のテルビウムで活性化されたアルミン酸セ
リウム−マグネシウム(以下CATという)は、NL−A
−7214862 号公報から公知であり、磁気亜鉛酸(magneto
plumbite) の結晶構造と同類の六方晶系の結晶構造を有
する。アルミン酸塩CATは、式(Ce(1-p-q)Lap Tbq )
2O3・xMgO・yAl2O3で規定され、ここでは25モル%まで
のAl2O3 をGa2O 3 及び/又はSc2O3 で置き換えてもよ
い。また、xは2≦x≦4,yは10≦y≦16、pは0≦
p≦0.50、qは0.01≦q≦0.60、及びp+qはp+q≦
0.90である。上記の3価のセリウムと3価のテルビウム
で活性化された五ホウ酸塩(以下CBTという)は、上
述のNL−A−7905680 及びNL−A−8100346 号から公知
であり、式(Y,La,Gd) (1=x-y) Cex Tb7(Mg, Zn, C
d)B5O10で表わすことができる。ここでは、20モル%ま
でのボロン(B) をAl及び/又はGaで置き換えるようにし
てもよい。また、ここで、xは、0.01≦x≦1−y,y
は0.01≦y≦0.75の範囲にある。ここでは、ガドリニウ
ムとマグネシウムを含む五ホウ酸塩が好ましい。発光材
料CAT及びCBTが、主として520 〜565nm の範囲に
おいて大変効果的な線放射をもたらす。
質は3価のテルビウムで活性化されたアルミン酸セリウ
ム−マグネシウムと、3価のセリウムと3価のテルビウ
ムで活性化された五ホウ酸セリウム−マグネシウムであ
る。上記3価のテルビウムで活性化されたアルミン酸セ
リウム−マグネシウム(以下CATという)は、NL−A
−7214862 号公報から公知であり、磁気亜鉛酸(magneto
plumbite) の結晶構造と同類の六方晶系の結晶構造を有
する。アルミン酸塩CATは、式(Ce(1-p-q)Lap Tbq )
2O3・xMgO・yAl2O3で規定され、ここでは25モル%まで
のAl2O3 をGa2O 3 及び/又はSc2O3 で置き換えてもよ
い。また、xは2≦x≦4,yは10≦y≦16、pは0≦
p≦0.50、qは0.01≦q≦0.60、及びp+qはp+q≦
0.90である。上記の3価のセリウムと3価のテルビウム
で活性化された五ホウ酸塩(以下CBTという)は、上
述のNL−A−7905680 及びNL−A−8100346 号から公知
であり、式(Y,La,Gd) (1=x-y) Cex Tb7(Mg, Zn, C
d)B5O10で表わすことができる。ここでは、20モル%ま
でのボロン(B) をAl及び/又はGaで置き換えるようにし
てもよい。また、ここで、xは、0.01≦x≦1−y,y
は0.01≦y≦0.75の範囲にある。ここでは、ガドリニウ
ムとマグネシウムを含む五ホウ酸塩が好ましい。発光材
料CAT及びCBTが、主として520 〜565nm の範囲に
おいて大変効果的な線放射をもたらす。
【0014】第4の発光材料を、3価のセリウムと、第
2の発光材料として使用できるとして上述した2価のマ
ンガンによって活性化された五ホウ酸塩から構成するこ
とも可能である。第2の発光材料では、この五ホウ酸塩
は3価のテルビウムによっても活性化されるため、第2
の発光材料は、第4の発光材料の少なくとも一部をなし
ている。第4の発光材料の機能が、第2の発光材料によ
って完全に満たされていることは有利である。なぜな
ら、発光層が、1つ少ない発光成分を含むためであり、
そのためランプの製造が簡単になるからである。2価の
マンガン及び3価のテルビウム同様に3価のセリウムに
よって活性化された五ホウ酸塩(以下CBTMという)
は、上記NL−A−7905680 及びNL−A−8200346 号とか
ら公知であり、式(Y,La, Gd)(1-x-y) Cex TbY (Mg,
Zn, Cd)(1-p) Mnp B5 O10で表すことができる。ここ
で、20モル%までのホウ素(B) をアルミニウム(Al)及び
/又はガリウム(Ga)で置き換えてもよい。ここで、x
は、0.01≦x≦1−y,0.01≦y≦0.75、及びpは、0.
01≦p≦0.30である。ガドリニウム(Gd)でマグネシウム
(Mg)を含む五ホウ酸塩が好ましい。
2の発光材料として使用できるとして上述した2価のマ
ンガンによって活性化された五ホウ酸塩から構成するこ
とも可能である。第2の発光材料では、この五ホウ酸塩
は3価のテルビウムによっても活性化されるため、第2
の発光材料は、第4の発光材料の少なくとも一部をなし
ている。第4の発光材料の機能が、第2の発光材料によ
って完全に満たされていることは有利である。なぜな
ら、発光層が、1つ少ない発光成分を含むためであり、
そのためランプの製造が簡単になるからである。2価の
マンガン及び3価のテルビウム同様に3価のセリウムに
よって活性化された五ホウ酸塩(以下CBTMという)
は、上記NL−A−7905680 及びNL−A−8200346 号とか
ら公知であり、式(Y,La, Gd)(1-x-y) Cex TbY (Mg,
Zn, Cd)(1-p) Mnp B5 O10で表すことができる。ここ
で、20モル%までのホウ素(B) をアルミニウム(Al)及び
/又はガリウム(Ga)で置き換えてもよい。ここで、x
は、0.01≦x≦1−y,0.01≦y≦0.75、及びpは、0.
01≦p≦0.30である。ガドリニウム(Gd)でマグネシウム
(Mg)を含む五ホウ酸塩が好ましい。
【0015】第5の発光材料を形成する好適な材料は、
3価のユーロピウムによって活性化された酸化イットリ
ウムである。この発光酸化物はそれ自体公知であり(以
下YOXという)、式Y(2-p) Eup O3で規定される。こ
こで、pは、0.01≦p≦0.20であり、主に590 〜630nm
の範囲で、たいへん有効な線放出を示す。
3価のユーロピウムによって活性化された酸化イットリ
ウムである。この発光酸化物はそれ自体公知であり(以
下YOXという)、式Y(2-p) Eup O3で規定される。こ
こで、pは、0.01≦p≦0.20であり、主に590 〜630nm
の範囲で、たいへん有効な線放出を示す。
【0016】低圧水素ランプによって放射される光の色
温度が比較的低いことを所望する場合は、発光層が、3
価のセリウムで活性化された蛍光イットリウム−アルミ
ニウムガーネットを含んでいることによってこれを実現
できる。このアルミン酸塩(以下YAGという)、式Y
3-x Cex Al5O12によって規定される。ここで、xは、0.
01≦x≦0.15である。イットリウム(Y) を、ガドリニウ
ム(Gd)、ランタン(La)、及びルテニウム(Lu)のような他
の希土酸化物で置き換えてもよく、アルミニウム(Al)の
一部を、例えば、ガリウム(Ga)及び/又はスカンジウム
(Sc)で置き換えるようにしてもよい。これらの発光ガー
ネット(例えば、アプライドフィジクスレターズ;App
l. Phys. Letters. 11. 53.、1967参照) は、短波長紫
外線のみならず、可視深青線をも吸収し、最大約560nm
の広いバンド(半値幅約110nm)で放出する。
温度が比較的低いことを所望する場合は、発光層が、3
価のセリウムで活性化された蛍光イットリウム−アルミ
ニウムガーネットを含んでいることによってこれを実現
できる。このアルミン酸塩(以下YAGという)、式Y
3-x Cex Al5O12によって規定される。ここで、xは、0.
01≦x≦0.15である。イットリウム(Y) を、ガドリニウ
ム(Gd)、ランタン(La)、及びルテニウム(Lu)のような他
の希土酸化物で置き換えてもよく、アルミニウム(Al)の
一部を、例えば、ガリウム(Ga)及び/又はスカンジウム
(Sc)で置き換えるようにしてもよい。これらの発光ガー
ネット(例えば、アプライドフィジクスレターズ;App
l. Phys. Letters. 11. 53.、1967参照) は、短波長紫
外線のみならず、可視深青線をも吸収し、最大約560nm
の広いバンド(半値幅約110nm)で放出する。
【0017】
【実施例】以下に、4つの表を用いて本発明をより詳細
に説明する。表I、II、III に示されている全結果は、
定格電力36Wの、TLD タイプの管状低圧水銀放電ランプ
(管長約120 cm、管径約2.5 cm、クリプトン及びアルゴ
ンガスを充填)に関するものである。表Iは、このラン
プによって放射される光の色温度Tc、演色指数Ra及び1
m/Wで100 時間作動させた後の発光効率η100 を、本
発明のランプの発光層の5つの異なる組成について示し
たものである。第1から第5まで(第5を含む)の発光
材料は、表I、II、III において、ローマ数字IからV
まで表示されている。使用されている第1の発光材料
は、2価のユロピュウムで活性化されたアルミン酸スト
ロンチウム(SAE)である。使用されている第2及び
第4の発光材料は、3価のセリウム、3価のテルビウム
及び2価のマンガンで活性化されたガドリニウム及びマ
グネシウムを含む5ホウ酸塩(CBTM)である。使用
されている第3の発光材料は、2価のユーロビウムで活
性されたアルミン酸バリウム−マンガン(BAM)であ
る。第4の発光材料は3価のユーロビウムで活性化され
た酸化イットリウム(YOX)である。5つの組成のう
ちの2つは、3価のセリウムで活性化されたイットリウ
ム−アルミニウムガーネット(YAG)を含んでいる。
これらの組成は重量パーセントで与えられている。ま
た、定格電力36Wの、TLDタイプの低圧水銀放電ラン
プにおいて、関連するCBTMのカラーポイントの座標
が、発光層の各組成について、CBTMの重量パーセン
トの下に表示されている。このカラーポイントは、CB
TMに存在するテルビウムとマンガンの量によって、比
較的広い範囲にわたって調整することができる。演色が
極めて優れた(Ra≧90) 本発明に斯かる低圧水銀放電ラ
ンプは、この低圧水銀放電ランプによって放射される光
の大変広い色温度範囲にわたって、比較的高い発光効率
を以て製造することができる。
に説明する。表I、II、III に示されている全結果は、
定格電力36Wの、TLD タイプの管状低圧水銀放電ランプ
(管長約120 cm、管径約2.5 cm、クリプトン及びアルゴ
ンガスを充填)に関するものである。表Iは、このラン
プによって放射される光の色温度Tc、演色指数Ra及び1
m/Wで100 時間作動させた後の発光効率η100 を、本
発明のランプの発光層の5つの異なる組成について示し
たものである。第1から第5まで(第5を含む)の発光
材料は、表I、II、III において、ローマ数字IからV
まで表示されている。使用されている第1の発光材料
は、2価のユロピュウムで活性化されたアルミン酸スト
ロンチウム(SAE)である。使用されている第2及び
第4の発光材料は、3価のセリウム、3価のテルビウム
及び2価のマンガンで活性化されたガドリニウム及びマ
グネシウムを含む5ホウ酸塩(CBTM)である。使用
されている第3の発光材料は、2価のユーロビウムで活
性されたアルミン酸バリウム−マンガン(BAM)であ
る。第4の発光材料は3価のユーロビウムで活性化され
た酸化イットリウム(YOX)である。5つの組成のう
ちの2つは、3価のセリウムで活性化されたイットリウ
ム−アルミニウムガーネット(YAG)を含んでいる。
これらの組成は重量パーセントで与えられている。ま
た、定格電力36Wの、TLDタイプの低圧水銀放電ラン
プにおいて、関連するCBTMのカラーポイントの座標
が、発光層の各組成について、CBTMの重量パーセン
トの下に表示されている。このカラーポイントは、CB
TMに存在するテルビウムとマンガンの量によって、比
較的広い範囲にわたって調整することができる。演色が
極めて優れた(Ra≧90) 本発明に斯かる低圧水銀放電ラ
ンプは、この低圧水銀放電ランプによって放射される光
の大変広い色温度範囲にわたって、比較的高い発光効率
を以て製造することができる。
【0018】表IIは、表Iと同様に、放電ランプによっ
て放射される光の色温度Tc、演色Ra、及び本発明のラン
プの発光層の5つの異なる組成に関する1m/Wにおけ
る発光効率η100 を示す。しかし、表IIに示されている
組成中、第1の発光材料は、2価のユーロピウムによっ
て活性化されたアルミン酸バリウム(BAE)を使用し
た。色温度Tcに依存する発光効率η100 と演色指数は、
表Iに示されている発光層の組成について見出されるも
のに対応していることは明らかである。
て放射される光の色温度Tc、演色Ra、及び本発明のラン
プの発光層の5つの異なる組成に関する1m/Wにおけ
る発光効率η100 を示す。しかし、表IIに示されている
組成中、第1の発光材料は、2価のユーロピウムによっ
て活性化されたアルミン酸バリウム(BAE)を使用し
た。色温度Tcに依存する発光効率η100 と演色指数は、
表Iに示されている発光層の組成について見出されるも
のに対応していることは明らかである。
【0019】表III では、本発明の低圧水銀放電ランプ
の、表Iに示されている発光層の組成とは異なる組成に
ついての色温度Tcの2つの値に関する演色指数Raと発光
効率η100 とを示す。ここでは発光材料の一つが選択的
な発光材料によって置き換えられている。表III の第1
列及び第2列には、第1の発光材料としてのSAEが2
価のユーロビウムによって活性化されたホウリン酸スト
ロンチウム(SPB)で置き換えられている。第3列及
び第4列では、第4の発光材料としてのCBTMが3価
のテルビウムによって活性化されたアルミン酸セリウム
−マグネシウム(CAT)で置き換えられている。この
ことは、第2の発光材料としてその層に存在する五ホウ
酸塩が、テルビウムによって活性化されずに、排他的に
マンガン及びセリウムによって活性化される(CBM)
ことを意味する。そこで、CBTMはCATとCBMの
混合物によって置き換えられる。第5及び第6コラムで
は、BAMは第5発光材料として2価のユーロビウムに
よって活性化されたクロロリン酸ストロンチチウム(S
CAP)によって置き換えられている。表III は、本発
明の低圧水銀放電ランプの発光層が広く異なる発光材料
から構成され得る事を示すものである。
の、表Iに示されている発光層の組成とは異なる組成に
ついての色温度Tcの2つの値に関する演色指数Raと発光
効率η100 とを示す。ここでは発光材料の一つが選択的
な発光材料によって置き換えられている。表III の第1
列及び第2列には、第1の発光材料としてのSAEが2
価のユーロビウムによって活性化されたホウリン酸スト
ロンチウム(SPB)で置き換えられている。第3列及
び第4列では、第4の発光材料としてのCBTMが3価
のテルビウムによって活性化されたアルミン酸セリウム
−マグネシウム(CAT)で置き換えられている。この
ことは、第2の発光材料としてその層に存在する五ホウ
酸塩が、テルビウムによって活性化されずに、排他的に
マンガン及びセリウムによって活性化される(CBM)
ことを意味する。そこで、CBTMはCATとCBMの
混合物によって置き換えられる。第5及び第6コラムで
は、BAMは第5発光材料として2価のユーロビウムに
よって活性化されたクロロリン酸ストロンチチウム(S
CAP)によって置き換えられている。表III は、本発
明の低圧水銀放電ランプの発光層が広く異なる発光材料
から構成され得る事を示すものである。
【0020】表IVは、2つのタイプの低圧水銀放電ラン
プについての、色温度Tc、100 時間動作させた後の発光
効率η100 、演色指数Ra、及び、2000時間後のランプの
発光効率( η2000) と100 時間後のランプの発光効率(
η100)との商( η2000/η100 )として表現されるラン
プの寿命中の発光層のデグラデーションを示す。これら
のランプの番号は、定格電力36Wの、TLDタイプの管
状低圧水銀放電ランプ(管長約120 cm;管径約2.5 cm;
クリプトン及びアルゴンガスを充填)に関するものであ
った。このランプのウォール負荷は、ランプの動作中、
すなわち、ランプのウォール負荷が比較的低いときで約
380 W/m2であった。更に、定格電力が同じで、やはり
低圧水銀放電ランプであるアルゴンからなるガスを充填
したPL−Lタイプのランプが使用された。PL−Lタ
イプのランプは、並列に配置され、ブリッジによって内
部が接続された2つの管状部分から構成された放電容器
を有している。管状部分の内径は約1.5 cmで、ランプの
動作中の放電コラムの全長約106 cmである。ウォール負
荷は動作中で約720 W/m2である。500 W/m2以上のウ
ォール負荷を有するランプはしばしば高負荷のものとし
て認識されるので、ここで使用されているPL−Lタイ
プのランプは高負荷ランプの一例である。表IVの第1列
は本発明のランプであって、ランプから放射される光の
色温度が約4000Kになるように発光層が構成されたTL
Dタイプのランプに関するものである。表IVの第2列
も、本発明に係るTLDタイプのランプに関するもので
ある。しかし、このランプの発光層の組成は、ランプで
放射される光の色温度が約5200Kになるものである。表
IVの第3列及び第4列もTLDタイプのランプに関する
ものであるが、これらのランプの発光層はハロリン酸カ
ルシウムを具えているため本発明に関するものではな
い。この第3及び第4のランプの発光層の組成は、ラン
プで放電される光の色温度が4000K及び5200Kであるも
のが選択された。表IVの残りの4つの列は、PL−Lタ
イプのランプに関するものである。第5及び第6列のラ
ンプは本発明に関するものである。しかし、第7及び第
8列のランプの発光層は、ハロリン酸塩カルシウムを具
えている。表IVの第5及び第7列のランプで放射される
光の色温度は約4000Kである。表IVの第6及び第8列の
ランプで放射される光の色温度は約5200Kである。両タ
イプの本発明のランプは、対応する発光層がハロリン酸
カルシウムを含むランプよりかなり高い発光効率を有し
ていることがわかる。また、特に(高負荷の)PL−L
タイプのランプについては、本発明のランプは、発光層
がハロリン酸カルシウムを含むランプより発光層のデク
ラデーションがより少ないことが明らかである。発光層
がハロリン酸カルシウムを含むPL−Lタイプのランプ
の発光効率は大変低いものである。大変低い発光効率と
発光層の急激なデクラデーションとの組み合わせは、演
色が極めて優れており、発光層がハロリン酸カルシウム
を含む高負荷のランプを製造することを、興味のないも
のにする。しかし、表IVのデータから、本発明に係る高
負荷のランプが高い発光効率と比較的小さいデグラデー
ションを有することが導かれる。
プについての、色温度Tc、100 時間動作させた後の発光
効率η100 、演色指数Ra、及び、2000時間後のランプの
発光効率( η2000) と100 時間後のランプの発光効率(
η100)との商( η2000/η100 )として表現されるラン
プの寿命中の発光層のデグラデーションを示す。これら
のランプの番号は、定格電力36Wの、TLDタイプの管
状低圧水銀放電ランプ(管長約120 cm;管径約2.5 cm;
クリプトン及びアルゴンガスを充填)に関するものであ
った。このランプのウォール負荷は、ランプの動作中、
すなわち、ランプのウォール負荷が比較的低いときで約
380 W/m2であった。更に、定格電力が同じで、やはり
低圧水銀放電ランプであるアルゴンからなるガスを充填
したPL−Lタイプのランプが使用された。PL−Lタ
イプのランプは、並列に配置され、ブリッジによって内
部が接続された2つの管状部分から構成された放電容器
を有している。管状部分の内径は約1.5 cmで、ランプの
動作中の放電コラムの全長約106 cmである。ウォール負
荷は動作中で約720 W/m2である。500 W/m2以上のウ
ォール負荷を有するランプはしばしば高負荷のものとし
て認識されるので、ここで使用されているPL−Lタイ
プのランプは高負荷ランプの一例である。表IVの第1列
は本発明のランプであって、ランプから放射される光の
色温度が約4000Kになるように発光層が構成されたTL
Dタイプのランプに関するものである。表IVの第2列
も、本発明に係るTLDタイプのランプに関するもので
ある。しかし、このランプの発光層の組成は、ランプで
放射される光の色温度が約5200Kになるものである。表
IVの第3列及び第4列もTLDタイプのランプに関する
ものであるが、これらのランプの発光層はハロリン酸カ
ルシウムを具えているため本発明に関するものではな
い。この第3及び第4のランプの発光層の組成は、ラン
プで放電される光の色温度が4000K及び5200Kであるも
のが選択された。表IVの残りの4つの列は、PL−Lタ
イプのランプに関するものである。第5及び第6列のラ
ンプは本発明に関するものである。しかし、第7及び第
8列のランプの発光層は、ハロリン酸塩カルシウムを具
えている。表IVの第5及び第7列のランプで放射される
光の色温度は約4000Kである。表IVの第6及び第8列の
ランプで放射される光の色温度は約5200Kである。両タ
イプの本発明のランプは、対応する発光層がハロリン酸
カルシウムを含むランプよりかなり高い発光効率を有し
ていることがわかる。また、特に(高負荷の)PL−L
タイプのランプについては、本発明のランプは、発光層
がハロリン酸カルシウムを含むランプより発光層のデク
ラデーションがより少ないことが明らかである。発光層
がハロリン酸カルシウムを含むPL−Lタイプのランプ
の発光効率は大変低いものである。大変低い発光効率と
発光層の急激なデクラデーションとの組み合わせは、演
色が極めて優れており、発光層がハロリン酸カルシウム
を含む高負荷のランプを製造することを、興味のないも
のにする。しかし、表IVのデータから、本発明に係る高
負荷のランプが高い発光効率と比較的小さいデグラデー
ションを有することが導かれる。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
フロントページの続き (72)発明者 コーネリア マリア ヨハンナ デ ビー オランダ国 ローゼンダール ツヴァンヘ フシュトラート 2
Claims (8)
- 【請求項1】 演色が極めて優れ、完全放射体軌跡上あ
るいは近傍にカラーポイント(xL ,yL )を有し、水
銀と希ガスとを含み、ガス洩れしない、放射線−透過エ
ンベロープを具えるとともに、発光層を具える低圧水銀
放電ランプであって、この発光層が2価のユーロピウム
で活性化され、最大値が470nm から500nm の間にあり、
半値幅が多くとも90nmのエミッションバンドを有する第
1の発光材料と、 2価のマンガンで活性化され、主に可視スペクトルの赤
色領域に少なくともエミッションバンドを有する第2の
発光材料とを具え、 更に、上記発光層が最大値が430nm から490nm にあるバ
ンドエミッションを有する第3 の発光材料と主に520nm
と565nm の間で放射する第4の発光材料と主に590nm と
630nm の間で放射する第5の発光材料とを具えることを
特徴とする低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の低圧水銀放電ランプに
おいて、前記第2の発光材料が、2価のユーロピウムで
活性化されたアルミン酸ストロンチウムと、2価のユー
ロピウムで活性化されたアルミン酸バリウムと、2価の
ユーロピウムで活性化されたホウリン酸ストロンチウム
から成る群中の1または幾つかの物質を含むことを特徴
とする低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の低圧水銀放電
ランプにおいて、前記第2の発光材料が、3価のセリウ
ムと2価のマンガンとで活性化されか五ホウ酸塩であっ
て、赤色Mn2+を放出する五ホウ酸塩を含むことを特徴と
する低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の低
圧水銀放電ランプにおいて、前記第3の発光材料が、2
価のユーロピウムで活性化されたがアルミン酸バリウム
−マンガンと2価のユーロピウムで活性化されたクロロ
リン酸ストロンチウムから成る群中の1または幾つかの
物質を含むことを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の低
圧放電ランプにおいて、前記第4の発光材料が、3価の
テルビウムで活性化されたアルミン酸セリウム−マンガ
ンと、2価のセリウムと3価のテルビウムで活性化され
た五ホウ酸塩から成る群中の1または幾つかの物質を含
むことを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の低
圧水銀放電ランプにおいて、前記第5の発光材料が、3
価のユーロウムで活性化された酸化イットリウムを含む
ことを特徴とする低圧水銀放電ランプ。 - 【請求項7】 請求項3に記載の低圧水銀放電ランプに
おいて、前記五ホウ酸塩が、3価のテルビウムで活性化
されたものであり、前記第4の発光材料の少なくとも一
部を構成するものであることを特徴とする低圧水銀放電
ランプ。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載の低圧
水銀放電ランプにおいて、前記発光材料が、さらに3価
のセリウムで活性化されたイットリウム−アルミニウム
ガーネットを含むことを特徴とする低圧水銀放電ラン
プ。
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