JPH06251751A

JPH06251751A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH06251751A
Application number: JP5951893A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okada; 浩一岡田
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-09
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP3430545B2

Abstract

(57)【要約】【目的】熱放射への損失を少なくして発光効率の優れ
た蛍光ランプを提供する。【構成】少なくとも内部に発光層を塗布してなる硝子
管を有した蛍光ランプにおいて、蛍光層が、硝子管内部
に隣接し体色を白色とする熱蛍光性蛍光体小粒子からな
る第１蛍光層と、この第１蛍光層上に積層された紫外線
励起発光蛍光体大粒子からなる第２蛍光層とから形成さ
れるか、又は、体色を白色とする熱蛍光性蛍光体小粒子
と紫外線励起発光蛍光体大粒子とを混合することにより
形成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光効率を改良した蛍
光ランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蛍光ランプは、電気的エネルギ
の入力を１００％とすると、硝子管内部に封止された水
銀による紫外線変換で約６０％であり、さらに、硝子管
内に塗布された蛍光体層での蛍光体により可視光に変換
される割合は２０％を占め、水銀による直接可視光２％
を加えて２２％前後であり、一方、水銀による紫外線変
換の６０％のうち可視光変換２０％を除く約４０％は熱
放射への損失であると言われている。換言すれば、入力
１００％のうち残りの７８％が、電極損失、陽極光柱に
よる損失等の熱伝導及び対流４２％と、熱放射３６％で
あると言われている。

【０００３】ところで、現在、蛍光ランプは狭帯域三波
長形蛍光体を用いて発光輝度と物の見え方（演色性）と
の向上を成し遂げたが、近年、環境対策として、蛍光ラ
ンプ内に封入される水銀を減らし、環境汚染となる水銀
以外の種々な封入ガスが検討され、さらに、省エネルギ
の点から、高効率の蛍光ランプが望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、熱放射への損失を少なくして発光効率の優れた蛍光
ランプを提供することにある。

【０００５】

【発明を解決するための手段】本発明者は、蛍光ランプ
における熱放射への損失を発光層での発光に変換できな
いかと鋭意工夫した結果、新たに熱蛍光性蛍光体に着目
し、この熱蛍光性蛍光体からなる発光層の一層として硝
子管内部に形成するか、或いは熱蛍光性蛍光体を従来の
紫外線励起発光蛍光体に混合することにより、従来、熱
放射として損失であったエネルギを可視光の成分に変換
することを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】即ち、本発明の第１発明による蛍光ランプ
は、少なくとも内部に発光層を塗布してなる硝子管を有
した蛍光ランプにおいて、蛍光層が、硝子管内部に隣接
し体色を白色とする熱蛍光性蛍光体小粒子からなる第１
蛍光層と、この第１蛍光層上に積層された紫外線励起発
光蛍光体大粒子からなる第２蛍光層とから形成されてな
ることを特徴とし、好適には、第１蛍光層の熱蛍光性蛍
光体小粒子の平均粒径が第２蛍光層の紫外線励起発光蛍
光体粒子の平均粒径の１／２０〜１／２であり、また、
第１蛍光層の熱蛍光性蛍光体小粒子がアルカリ土類金属
の硫酸塩系蛍光体からなっている。

【０００７】又、本発明の第２発明による蛍光ランプ
は、少なくとも内部に発光層を塗布してなる硝子管を有
した蛍光ランプにおいて、蛍光層が、体色を白色とする
熱蛍光性蛍光体小粒子と紫外線励起発光蛍光体大粒子と
を混合することにより形成されたものであることを特徴
とし、好適には、熱蛍光性蛍光体小粒子の平均粒径が第
２蛍光層の紫外線励起発光蛍光体粒子の平均粒径の１／
２０〜１／２であり、また、熱蛍光性蛍光体がアルカリ
土類金属の硫酸塩系蛍光体からなっている。

【０００８】ここで、熱蛍光性蛍光体は、本来、紫外
線、Ｘ線、γ線等の刺激によりトラップを有する蛍光体
が、刺激を停止した後に、温度が上昇すると、トラップ
に捕らえられていた電子や正孔が解放され、これによ
り、発光するものである。熱蛍光性蛍光体としては、放
射線の線量測定用の熱蛍光性蛍光体、例えば、フッ化カ
ルシウム、硫酸カルシウム及びフッ化リチウムと、これ
らを母体としマグネシウムを付活させたものと、ホウ酸
リチウム、酸化ベリリウム、ケイ酸マグネシウム、酸化
マグネシウムと酸化アルミニウムとの複合酸化物等が挙
げることができ、発光量の点からも考慮し、本発明の場
合、現段階では、具体的なメカニズムが解明されていな
いが、熱蛍光性蛍光体の体色が白色であって、可視光領
域及び近紫外線領域で略反射するもの、アルカリ土類金
属の硫酸塩系蛍光体、例えば、ＣａＳＯ4 ：Ｄｙ等が好
ましい。一方、紫外線励起発光蛍光体としては、ハロリ
ン酸カルシウム蛍光体、三波長用混合蛍光体、例えば、
青色発光成分として２価のユーロピウム付活ハロリン酸
カルシウム・ストロンチウム・バリウム蛍光体、緑色発
光成分としてセリウム及びテルビウム付活正リン酸ラン
タン蛍光体及び赤色発光成分として３価のユーロピウム
付活酸化イットリウム蛍光体を用いたもの等、どのよう
な蛍光ランプ用蛍光体であってもよい。

【０００９】また、熱蛍光性蛍光体小粒子の平均粒径が
第２蛍光層の紫外線励起発光蛍光体粒子の平均粒径の１
／２０〜１／２であるのは、熱蛍光性蛍光体小粒子の平
均粒径が２０分の１より小さいと、微粒子が多くなり、
紫外線励起発光蛍光体大粒子からの可視光を透過させな
い割合が増え、蛍光ランプの発光効率が全体として落ち
ることにより、好ましくなく、また、熱蛍光性蛍光体小
粒子の平均粒径が２分の１より大きいと、紫外線励起発
光蛍光体大粒子を含む蛍光層全体が粗となり、熱蛍光性
蛍光体による発光を均一に期待できない。

【００１０】

【作用】従来の蛍光ランプは、紫外線領域の水銀線（主
として１８５ｎｍ、２５４ｎｍ）により広帯域発光のハ
ロリン酸塩蛍光体、狭帯域発光の三波長用蛍光体等の紫
外線励起発光蛍光体を励起発光し、これら蛍光体におい
て安定な準位に戻る時に可視光の放出を利用するもので
ある。又、従来の蛍光ランプでは、硝子管内にアルミナ
保護膜を形成し、そのアルミナ保護膜上に紫外線励起発
光蛍光体の蛍光層を塗布した場合の如く、硝子管からの
ナトリウム等の汚染を防止し、且つ蛍光層を透過した紫
外線領域の水銀線を反射させて発光に利用するものもあ
る。

【００１１】本発明の第１発明による蛍光ランプでは、
第１蛍光層を透過してきた紫外線領域の水銀線を第２蛍
光層の熱蛍光性蛍光体が吸収し、熱蛍光性蛍光体結晶中
の電子及び／又は正孔を励起発光し、電子は格子欠陥等
に捕獲され準安定状態になる。このような状態にある熱
蛍光性蛍光体が硝子管内の熱放射によって安定な状態に
戻る際に、可視光を発生させる。

【００１２】蛍光ランプ中には、励起源としても紫外線
領域の水銀線と、励起されたトラップから解放する熱放
射が常にあり、これにより、熱蛍光性蛍光体は紫外線吸
収、トラップ、熱発光のサイクルを繰り返し、常時発光
する。

【００１３】また、熱蛍光性蛍光体の体色が白色である
ので、可視光を反射させると共に、吸収できない一部の
紫外線を反射することにより、第１蛍光層に戻る紫外線
の確立が高くなり、いわゆる反射保護膜としての機能も
合わせ持っている。

【００１４】これらを図１を参照しながら、説明する。
図１には、硝子管２内に積層されて熱蛍光性蛍光体小粒
子からなる第１蛍光層４と、紫外線励起発光蛍光体大粒
子からなる第２蛍光層６とを有する蛍光層の模式図が示
されている。符号ａで示される第２蛍光層６を透過した
水銀線による紫外線は第１蛍光層４の熱蛍光性蛍光体小
粒子に吸収され、その後、熱により、熱蛍光性蛍光体小
粒子からの可視光Ａとして外部に出る。また、熱蛍光性
蛍光体小粒子に吸収されない一部の紫外線ｂは熱蛍光性
蛍光体小粒子の表面で反射されて第２蛍光層６の紫外線
励起発光蛍光体大粒子を励起し、その後、可視光Ｂとし
て外部に出る。勿論、第２蛍光層６の紫外線励起発光蛍
光体大粒子から出た可視光Ｃは第１蛍光層４の熱蛍光性
蛍光体小粒子に反射されるか通過することにより外部に
出る。

【００１５】本発明の第２発明による蛍光ランプでは、
蛍光層が紫外線励起発光蛍光体大粒子と熱蛍光性蛍光体
小粒子とを混合されてなるので、第１発明による蛍光ラ
ンプと同様に、励起源としても紫外線領域の水銀線と、
励起されたトラップから解放する熱放射が常にあり、こ
れにより、熱蛍光性蛍光体は紫外線吸収、トラップ、熱
発光のサイクルを繰り返し、常時発光する。

【００１６】蛍光ランプの発光効率を顕著に高めること
ができ、蛍光ランプの出力で約３〜５％も驚異的に高め
ることができ、しかも、演色性を落とすことなく、光束
維持率においても優れている。そして、重要なことに
は、同一発光効率で蛍光ランプを製作する場合、本発明
において紫外線での励起確立を多くできるため、環境問
題として硝子管内部に封止された水銀量を減じることも
可能である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１８】（実施例１）図２に示されるように、蛍光
ランプは、４０ＷＳＳ蛍光ランプ用硝子管２内に、熱蛍
光性蛍光体小粒子を塗布した第１蛍光層４と、この第１
蛍光層４上に紫外線励起発光蛍光体大粒子を塗布した第
２蛍光層６とからなる蛍光層を有している。

【００１９】このように構成された蛍光ランプの具体的
な製作方法について詳述すると、まず、４０ＷＳＳ蛍光
ランプ用硝子管に水性バインダで熱蛍光性蛍光体として
平均粒径を０．２μとするＣａＳＯ4 ：Ｄｙを塗布し
た。塗布量は、０．５ｇ／ｃｍ2 とした。次に、三波長
形蛍光ランプ用混合蛍光体［平均粒径を５．２μとする
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）5 （ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、平均
粒径を４．０μとするＬａＰＯ4 ：Ｃｅ，Ｔｂ及び、平
均粒径を３．３μとするＹ2Ｏ3：Ｅｕであって混合平均
粒径を３．８μとするもの］を２．５ｇ／ｃｍ2 塗布
し、その後、常法に従い、真空排気、水銀を含む希ガス
の封入、端部成形、電極端子を作成して口金を付けた。

【００２０】比較として、第１蛍光層４を形成しないこ
と以外、上述と同様な従来の三波長形蛍光ランプを作製
した。

【００２１】本実施例と従来の蛍光ランプとの特性を比
較すると、色度点において、従来のランプがｘ＝０．３
３７、ｙ＝０．３３８であってのに対し、本実施例の蛍
光ランプでは、ｘ＝０．３３６、ｙ＝０．３３７とほぼ
同一であり、また、演色評価においては、Ｒａ＝８８と
同一であったが、光束においては、従来の蛍光ランプが
３４００ルーメンであるのに対し、本実施例の蛍光ラン
プでは、３５２０ルーメンと著しく向上した。さらに、
１００時間に対する２０００時間の光束維持率において
は、従来の蛍光ランプが９２．０％であるのに対し、本
実施例では、９２．５％と向上した。

【００２２】（実施例２）次に、図３に示される第２発
明に基づく実施例について説明する。

【００２３】図３に示されるように、本蛍光ランプは、
４０ＷＳＳ蛍光ランプ用硝子管２内に塗布された蛍光層
８を有しており、この蛍光層８は、平均粒径を６．５μ
とし紫外線励起でピーク波長を３９２ｎｍとする２価の
ユーロピウム付活ピロリン酸マグネシウム蛍光体８０ｇ
に、平均粒径を３．０μとし発光ピークを３９０ｎｍと
するＢａＳＯ4 ：Ｅｕを２０ｇ混合して塗布することに
より形成されている。

【００２４】比較として、塗布時にＢａＳＯ4 ：Ｅｕを
混合しないこと以外、同様な従来の三波長形蛍光ランプ
を作製した。

【００２５】本実施例と従来の蛍光ランプとの特性を比
較すると、初期出力において、従来のランプを１００％
基準として、本実施例の蛍光ランプは、１０５％と著し
く向上した。また、１００時間に対する２０００時間の
光束維持率においては、従来の蛍光ランプが８５．１％
であるのに対し、本実施例では、８７．３％と向上し
た。

【００２６】上述の実施例では、水銀の封入量を従来通
りとしたが、光束を一定にする場合、水銀の封入量を減
じることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蛍
光層に熱蛍光性蛍光体からなる層を形成するか蛍光層に
熱蛍光性蛍光体を混合するかのいずれかにより、熱放射
への損失を少なくして発光効率の優れた蛍光ランプを得
ることができ、このことは、省エネルギの点から極めて
優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による蛍光ランプを一部断面
にして示す模式図である。

【図２】本発明の一実施例による蛍光ランプを示す断面
図である。

【図３】本発明の他の実施例による蛍光ランプを示す断
面図である。

【符号の説明】

２硝子管４第１蛍光層（熱蛍光性蛍光体小粒子）６第２蛍光層（紫外線励起発光蛍光体大粒子）８蛍光層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】このように構成された蛍光ランプの具体的
な製作方法について詳述すると、まず、４０ＷＳＳ蛍光
ランプ用硝子管に水性バインダで熱蛍光性蛍光体として
平均粒径を０．２μとするＣａＳＯ4 ：Ｄｙを塗布し
た。塗布量は、０．５ｍｇ／ｃｍ2 とした。次に、三波
長形蛍光ランプ用混合蛍光体［平均粒径を５．２μとす
る（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）5 （ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、平
均粒径を４．０μとするＬａＰＯ4 ：Ｃｅ，Ｔｂ及び、
平均粒径を３．３μとするＹ2Ｏ3：Ｅｕであって混合平
均粒径を３．８μとするもの］を２．５ｍｇ／ｃｍ2 塗
布し、その後、常法に従い、真空排気、水銀を含む希ガ
スの封入、端部成形、電極端子を作成して口金を付け
た。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】図３に示されるように、本蛍光ランプは、
４０ＷＳＳ蛍光ランプ用硝子管２内に塗布された蛍光層
８を有しており、この蛍光層８は、平均粒径を６．５μ
とし紫外線励起でピーク波長を３９２ｎｍとする２価の
ユーロピウム付活ピロリン酸マグネシウムストロンチウ
ム蛍光体８０ｇに、平均粒径を３．０μとし発光ピーク
を３９０ｎｍとするＢａＳＯ4 ：Ｅｕを２０ｇ混合して
塗布することにより形成されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】比較として、塗布時にＢａＳＯ4 ：Ｅｕを
混合しないこと以外、同様な従来の複写機用蛍光ランプ
を作製した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも内部に発光層を塗布してなる
硝子管を有した蛍光ランプにおいて、前記蛍光層が、硝子管内部に隣接し体色を白色とする熱
蛍光性蛍光体小粒子からなる第１蛍光層と、この第１蛍
光層上に積層された紫外線励起発光蛍光体大粒子からな
る第２蛍光層とから形成されてなることを特徴とする蛍
光ランプ。
【請求項２】前記第１蛍光層の熱蛍光性蛍光体小粒子
の平均粒径が第２蛍光層の紫外線励起発光蛍光体粒子の
平均粒径の１／２０〜１／２であることを特徴とする請
求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】前記第１蛍光層の熱蛍光性蛍光体小粒子
がアルカリ土類金属の硫酸塩系蛍光体からなっているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】少なくとも内部に発光層を塗布してなる
硝子管を有した蛍光ランプにおいて、前記蛍光層が、体色を白色とする熱蛍光性蛍光体小粒子
と紫外線励起発光蛍光体大粒子とを混合することにより
形成されたものであることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項５】前記熱蛍光性蛍光体小粒子の平均粒径が
第２蛍光層の紫外線励起発光蛍光体粒子の平均粒径の１
／２０〜１／２であることを特徴とする請求項４に記載
の蛍光ランプ。
【請求項６】前記熱蛍光性蛍光体がアルカリ土類金属
の硫酸塩系蛍光体からなっていることを特徴とする請求
項１又は２に記載の蛍光ランプ。