JPH0676801A - 可変色けい光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】同一ランプで点灯中に発光色を変更可能な可変
色けい光ランプ装置を提供する。 【構成】電極４を設けたバルブ１の内面にけい光体被膜
を設け、このバルブ内に、封入した水銀から放射される
１８５nmおよび２５４nmの紫外線により上記けい光体を
励起して発光させるようにしたけい光ランプを有し、上
記けい光体被膜は、１８５nmの波長の光により励起され
て発光するけい光体６と、２５４nmの波長の光により励
起されて発光するけい光体６とから形成し、このランプ
に、点灯中に１８５nmと２５４nmの発光強度比を変更す
ることができる手段２０を設けた。 【作用】点灯中に水銀から放射される１８５nmと２５４
nmの発光強度の比を変更すれば、これら紫外線により励
起される各けい光体から発する可視光が変わり、よって
ランプ全体から放出される光の色が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、点灯中にランプから放
射される光の色を変更できるようにしたけい光ランプ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般照明用のけい光ランプは、バルブの
両端に熱陰極を封装し、このバルブの内面にけい光体被
膜を形成し、かつこのバルブ内に水銀および希ガスを封
入して構成されており、点灯中に水銀原子が電離および
励起されることにより１８５nmおよび２５４nmの紫外線
を発し、この紫外線によりけい光体を励起して可視光を
発するようになっている。

【０００３】しかしながら、従来のけい光ランプは、内
面に形成されるけい光体の種類を変更することにより発
光色を変化させることはできるが、完成したランプの点
灯中に、発光色を変えることはできない。

【０００４】しかしながら、例えば、点灯中のランプを
必要に応じて発光色を変えられるようにすれば、照明環
境を自由に選択変更することができ、雰囲気を変えるこ
とができる。例えば、夏のシーズンにはランプから放出
される光を冷涼感の強い青味がかった色にし、逆に冬季
シーズンにはランプから放出される光を温暖感の強い赤
味がかった色にすれば、季節に応じた照明雰囲気を変え
ることができる。このような要請を満足するためには従
来の場合、異なるけい光体を塗布したランプを交換する
必要があるが、このような交換作業は面倒である。

【０００５】このようなことから、近時、特開平３−２
１４５９６号に記載されたたような、可変色けい光ラン
プが提案されている。このものは、バルブ内にネオンガ
スと水銀を封入し、ネオン固有の赤色系発光色と、水銀
の青色系発光およびこの水銀から放射される紫外線によ
りけい光体を励起してこのけい光体から発する他の可視
光を使い分けるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の可変色けい光ランプは、ネオンガスと水銀を
封入し、電流波形を制御することにより励起レベルの高
いネオン、および励起レベルの高いネオンをそれぞれ励
起させて発光させるものであるから、励起レベルの高い
ネオンを発光させる場合に高いエネルギー準位までネオ
ン原子を励起する必要があり、これはグロー放電の雰囲
気で使用する必要がある。

【０００７】ところが、このようなグロー放電によりネ
オンを発光させると、輝度がきわめて低く、一般照明と
して使用されているけい光ランプの輝度に比べて１桁以
下となり、一般照明用けい光ランプに適用するには不向
きである。

【０００８】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、上記従来の可変色
けい光ランプとは異なる手段により、一般照明用けい光
ランプとして充分に実用可能であり、同一ランプで発光
色が選択変更可能となる可変色けい光ランプ装置を提供
しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極を設けた
バルブの内面にけい光体被膜を設け、このバルブ内に水
銀および希ガスを封入し、点灯中に水銀から放射される
１８５nmおよび２５４nmの紫外線により上記けい光体を
励起して発光させるようにしたけい光ランプ、およびこ
のランプを点灯させる手段を有し、上記けい光体被膜
は、主として１８５nmの波長の光により励起されて発光
するけい光体と、主として２５４nmの波長の光により励
起されて上記けい光体の発光色と異なる光色を発するけ
い光体とを塗布して形成し、このランプに、点灯中に水
銀から放射される１８５nmと２５４nmの発光強度比を変
更することができる手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、点灯中に水銀から放射される
１８５nmと２５４nmの発光強度の比を変更すると、これ
ら紫外線により励起される各けい光体から発する可視光
が変わり、よってランプ全体から放出される光の色が変
化するようになる。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。

【００１２】図１は直管形けい光ランプを示し、１はガ
ラスバルブである。このバルブ１の両端にはそれぞれフ
レアステム２、２が気密に封着されており、これらステ
ム２、２にはそれぞれ一対のリード線３…が気密に貫通
されている。

【００１３】これら各ステム２、２の各リード線３、３
間には、タングステン等からなる熱陰極、すなわちフィ
ラメント４、４が掛け渡されている。フィラメント４、
４には図示しないがＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯなどの電子
放射物質が塗布されている。

【００１４】上記バルブ１の内面には、けい光体被膜が
形成されている。本実施例ではけい光体被膜が２層形成
されており、そのうちの一方のけい光体層５は、主とし
て２５４nmの紫外線またはその近傍の紫外線により励起
されるけい光体からなり、例えばハロりん酸カルシウム
けい光体（組成は Ｃａ₅ （ＰＯ₄ ）・（Ｆ、Ｃｌ）：
Ｓｂ、Ｍｎ）が用いられている。このけい光体は、色温
度が２８５０Ｋであり、白熱電球の光に似た、比較的赤
みがかった可視光を発する。

【００１５】また、他のけい光体層６は、主として１８
５nmの紫外線またはその近傍の紫外線により励起される
けい光体からなり、例えばアルミン酸けい光体（組成は
ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉；Ｅｕ、またはＢａＭｇ2 Ａｌ
₁₆Ｏ₂₇；Ｅｕ）が用いられる。このけい光体は、色度が
（０．１５、０．７５）で、比較的緑色味かかった可視
光を発する。

【００１６】また、バルブ１内には、所定量の水銀とア
ルゴン等の希ガスが封入されている。水銀は水銀とイン
ジウムＩｎとの合金、つまりアマルガムの形態で封入し
てもよい。

【００１７】このようなけい光ランプは、始動回路１
０、および１８５nmと２５４nmの発光強度比を変更する
ことができる手段としてのパルス点灯回路２０に接続し
て点灯される。パルス点灯回路２０はデューティ比τ／
ｆを可変できるものであり、このような可変式パルス点
灯回路２０により発光色を制御することができるように
なっている。つまり、例えば、周波数を１ｋＭｚとし、
パルス周期をｆとしてデューティタイムτを有するオン
・オフのデューティ比τ／ｆを０．０５〜１．０に変化
させることができるようになっている。なお、電極４、
４は上記デューティタイムτ中に温度が８５０°Ｋを保
つように予熱されている。

【００１８】このような構成においては、ランプが点灯
すると、水銀が蒸発され、陽光柱で水銀原子が電離およ
び励起されることにより１８５nmおよび２５４nmの紫外
線を発する。この紫外線はけい光体被膜５、６を励起し
て可視光を発し、この可視光がバルブ１を透過して外部
に放出される。

【００１９】ところで、上記パルス点灯回路２０から供
給されるパルスにおけるデューティ比τ／ｆを変化させ
ると、図２に示す通り、色温度が変化する。この理由は
以下の通りである。

【００２０】すなわち、通常のけい光ランプの場合は、
水銀から放出される発光スペクトルの内で最も強度の強
い２５４nmの紫外線を利用するように配慮されており、
これはランプに印加するパルスのデューティ比τ／ｆを
１に近づける程２５４nmの発光強度が強くなる。このた
め、デューティ比τ／ｆを１に近づけて２５４nmの紫外
線強度を強くすると、一方のけい光体層５を構成してい
るハロりん酸カルシウムけい光体（組成は Ｃａ₅ （Ｐ
Ｏ₄ ）・（Ｆ、Ｃｌ）：Ｓｂ、Ｍｎ）が強く励起される
ようなり、よって色温度が２８５０Ｋ程度の比較的赤み
がかった可視光を発するようになる。

【００２１】これに対し、ランプに印加するパルスのデ
ューティ比τ／ｆを次第に小さくしてゆくと、１８５nm
の発光強度が強くなる。これは、放電中の電子速度が上
昇することが原因と考えられる。このため、１８５nmの
紫外線強度が相対的に強くなり、よって他方のけい光体
層６を構成しているアルミン酸けい光体（組成は Ｂａ
Ａｌ₁₂Ｏ₁₉；Ｅｕ、またはＢａＭｇ2 Ａｌ₁₆Ｏ₂₇；Ｅ
ｕ）が強く励起されるようになり、色温度が３１００〜
３２００Ｋ程度の可視光を発するようになる。

【００２２】もちろん、デューティ比τ／ｆが１から
０．２に変化する途中のデューティ比τ／ｆの場合は、
２５４nmの発光強度と１８５nmの発光強度に応じて各け
い光体被膜５、６が可視光を発し、これら可視光の強度
に応じた混合割合で混合色の光を発する。

【００２３】よって、上記けい光ランプは、１本のラン
プでありながら、印加パルスのデューティ比τ／ｆを制
御することにより、ランプから出る発光色を変えること
ができる。しかも、本ランプは、輝度が高く、一般照明
にも充分適用可能である。

【００２４】なお、上記実施例の場合、水銀から放出さ
れる１８５nmと２５４nmの発光強度比を変更する手段と
して可変式パルス点灯回路２０を用いるようにしたが、
本発明はこれに限らない。

【００２５】すなわち、１８５nmと２５４nmの紫外線発
光強度の比を変更する手段は、例えばバルブ１の管壁温
度を変化させるようにしてもよい。つまり、図３から理
解できる通り、管壁温度を変化させた場合、色温度が変
化する。

【００２６】つまり、管壁温度を４０℃前後にして使用
する場合は２５４nmの紫外線強度が相対的に強くなり、
一方のけい光体層５を構成しているハロりん酸カルシウ
ムけい光体（組成は Ｃａ₅ （ＰＯ₄ ）・（Ｆ、Ｃ
ｌ）：Ｓｂ、Ｍｎ）が強く励起されるようなるため色温
度が２８５０Ｋ程度の比較的赤みがかった可視光を発す
るようになる。そして、管壁温度を４０℃から次第に高
くすると、１８５nmの紫外線強度が相対的に強くなり、
他方のけい光体層６を構成しているアルミン酸けい光体
（組成は ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉；Ｅｕ、またはＢａＭｇ2 Ａ
ｌ₁₆Ｏ₂₇；Ｅｕ）が強く励起されるようになり、色温度
が高くなる。これは以下の説明により理解することがで
きる。

【００２７】つまり、図４は管壁温度と２５４nmの紫外
線強度および１８５nmの紫外線強度の変化を測定した特
性図であり、この図から２５４nmの紫外線強度は管壁温
度を４０℃前後にした場合に最も強くなることが判る。

【００２８】このため、通常のけい光ランプは、水銀原
子から発せられるスペクトルのうちで最も強い２５４nm
の紫外線を利用することによって効率の向上をねらって
おり、そのためには２５４nmの紫外線強度が最も強くな
る温度、つまり管壁温度を４０℃前後に維持することに
留意しているものである。これに対し、図４から判るよ
うに、１８５nmの紫外線は管壁温度が変化してもあまり
変化しない。

【００２９】したがって、図３のように、管壁温度を４
０℃前後に調整すると、２５４nmの紫外線強度が相対的
に高くなり、一方のけい光体層５から発せられる色温度
が２８５０Ｋ前後の比較的赤みがかった可視光が割合と
して強く出るようになる。また、管壁温度が４０℃より
高くなると、２５４nmの紫外線強度が相対的に低くな
り、割合として１８５nmの紫外線強度が強くなるから、
他方のけい光体層６から発せられる緑色味がかった可視
光が相対的に強くなる。よって、管壁温度を変化させる
ことにより、発光色を変えることができる。

【００３０】そして、管壁温度を変えるには、例えばラ
ンプ入力をＰ（ワット）を変えて管壁負荷を制御する等
の手段が実施可能であり、また外部から送風して管壁温
度を変えるなどのような機械的手段であっても可能であ
る。

【００３１】なお、異なる種類のけい光体は、それぞれ
を別のけい光体層として積層することに限らず、異なる
けい光体粉末を混合して１層のけい光体被膜を作るよう
にしてもよい。この場合、異なるけい光体粉末の混合割
合を変えてもよい。さらにまた、けい光体の種類は、上
記したハロりん酸カルシウムけい光体やアルミン酸けい
光体に限らず、その他の種々のけい光体が実施可能であ
る。さらに、ランプは直管形けい光ランプに限らず、環
形、Ｕ字形などのような屈曲形けい光ランプであっても
よい。そしてまた、電極は熱陰極に限らず、冷陰極であ
ってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、点
灯中に水銀から放射される１８５nmと２５４nmの発光強
度の比を変更することにより、これら紫外線によって励
起される各けい光体から発する可視光の量を変えること
ができ、１本のランプでありながらランプ全体から放出
される光色を変化できるようになる。しかも、この場
合、けい光体からでる可視光の割合を変えるものである
ため、輝度の低下がなく、一般照明として実用可能な輝
度レベルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す直管形けい光ランプの
点灯装置を示す断面図。

【図２】デューティ比と発光色の色温度との関係を示す
図。

【図３】管壁温度と発光色の色温度との関係を示す図。

【図４】管壁温度と２５４nmおよび１８５nmの紫外線強
度の関係を示す図。

【符号の説明】

１…バルブ ２…ステム ３
…リード線 ４…電極 ５、６…けい光体被膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を設けたバルブの内面にけい光体被
   膜を設け、このバルブ内に水銀および希ガスを封入し、
   点灯中に水銀から放射される１８５nmおよび２５４nmの
   紫外線により上記けい光体を励起して発光させるように
   したけい光ランプと、このランプを点灯させる手段とを
   有するけい光ランプ装置であり、 上記けい光体被膜は、主として１８５nmの波長の光によ
   り励起されて発光するけい光体と、主として２５４nmの
   波長の光により励起されて上記けい光体の発光色と異な
   る光色を発するけい光体とを塗布して形成し、 このランプに、点灯中に水銀から放射される１８５nmと
   ２５４nmの紫外線の強度比を変える手段を設けたことを
   特徴とする可変色けい光ランプ装置。
2. 【請求項２】 上記１８５nmと２５４nmの紫外線の強度
   比を変更する手段は、上記ランプをパルス点灯し、ラン
   プに印加するパルスのデューティ比を変えるようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変色けい光ランプ
   装置。
3. 【請求項３】 上記１８５nmと２５４nmの紫外線の強度
   比を変更する手段は、上記バルブの温度を変える手段で
   あることを特徴とする請求項１に記載の可変色けい光ラ
   ンプ装置。
4. 【請求項４】 上記１８５nmと２５４nmの紫外線の強度
   比を変更する手段は、上記ランプに入力する電力を変え
   て管壁負荷を変更し、これによりバルブの温度を変える
   手段であることを特徴とする請求項３に記載の可変色け
   い光ランプ装置。