JPH07116431B2 - 発光組成物 - Google Patents

発光組成物

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JPH07116431B2
JPH07116431B2 JP15175587A JP15175587A JPH07116431B2 JP H07116431 B2 JPH07116431 B2 JP H07116431B2 JP 15175587 A JP15175587 A JP 15175587A JP 15175587 A JP15175587 A JP 15175587A JP H07116431 B2 JPH07116431 B2 JP H07116431B2
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正彦 吉野
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は発光組成物に関する。更に詳しくは、特定の付
活剤を含むアルカリ土類金属の硫酸塩蛍光体と、これを
除く蛍光体(A)とから成る発光組成物であり、極めて
高い輝度を維持し、かつ安価である発光組成物に関す
る。
(従来の技術) 蛍光体は、通常、目に見えない励起エネルギーを可視光
に変換すると言う特殊な性能を有するため、単なる化学
材料に比べると高価なものである。
特に近年になると、様々な特性を満足するためにその原
料に希土類元素や貴金属元素が多量に使用されるに到っ
ている。よって、その使用において価格に起因した様々
な制約が生まれ、常に最適な蛍光体がその目的のために
必ずしも使用出来ないと言う問題が生じている。よって
この様な蛍光体の価格低減化が強く望まれている。
一方、このための技術で、本発明に近い技術としては、
例えば英国特許第603326号公報に、蛍光ランプに於て、
支持体と蛍光体との間に紫外線反射率の良好な物質の層
を介在させることによって蛍光物質の使用量を低減でき
ると記載されている。又、この技術の改良として、特開
昭50-150287号公報には、硫酸バリウム、焦性燐酸カル
シウム、酸化マグネシウムなど紫外線吸収の小さい白色
物質と蛍光体を混合した混合物から成る膜をガラス管側
に設け、その上に紫光体のみから成る膜を積層し、且つ
上記混合物から成る膜はガラス管側に向って、該白色物
質の蛍光体に対する比率を大きくした構成を有する気体
放電灯が開示されている。又、関連技術として特開昭57
-128452号公報が知られている。同様に、その他として
蛍光体と白色顔料を、各々の特殊用途(X線像変換スク
リーン等)に応じて単純に混合した混合物が、特公昭55
-33560号公報、特公昭56-5478号公報、特開昭55-146447
号公報等に開示されている。
又、例えば特公昭54-37069号公報、特公昭57-50832号公
報に開示されている如くアルカリ土類金属の硫酸塩系蛍
光体(即ちアルカリ土類金属の硫酸塩を母体とする蛍光
体)も知られている。これらの蛍光体は、鉛や、2価の
ユーロピウムを付活剤として含み、励起エネルギーに対
し紫外もしくは青色の発光を示す。
上述の蛍光体と白色物質の混合物は、発光輝度の低下が
実用レベルから考えると著しく大きく、この低下をより
小さくしたり、別の効果を生むためには、上記各公報に
開示される如く特殊な層構成を形成する等、複雑な手段
が求められ、又その使用量も数重量%以下と制限された
ものが多い。
以上述べた如く、従来のいずれの技術も、発光物質の輝
度をほとんど低下させず、且つこれら発光物質の価格低
減を大幅に出来るものは全く無く、よってこのような蛍
光物質の出現が強く求められていた。
本発明者は上記目的を達成するために、低価格の非発光
材料と高価な蛍光体の組合せについて種種研究を行なっ
た結果、蛍光体とアルカリ土類金属の硫酸塩を混合して
焼成すると、上記目的の発光物質が得られる事を見出し
て、先に特願昭61-296671号及び特願昭61-296672号によ
り、蛍光体とアルカリ土類金属の硫酸塩が融着してなる
粒子を含む新規な発光組成物及びその製法を提示した。
この様々な発光組成物は、常に更なる輝度の向上や、様
々な応用に耐えうる特性の変化が求められる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、該新規な発光組成物の輝度を向上させ
たり、種々の新規な特性を付加した発光組成物を提供す
ることにある。
本発明者は上記目的を達成するために特願昭61-296671
号に開示した上記発光組成物について研究を重ねた結
果、該アルカリ土類金属の硫酸塩に特定の元素を含有せ
しめることによって、該目的が達成されることを見出し
て本発明に至ったものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、希土類元素、鉛およびマンガンの少なくとも
一種を付活剤として含むアルカリ土類金属の硫酸塩蛍光
体と、これを除く蛍光体(A)とが融着してなる粒子を
含む発光組成物に関する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の発光組成物は、例えば蛍光体(A)又は該蛍光
体原料と希土類元素、鉛およびマンガンの少なくとも一
種を付活剤として含むアルカリ土類金属の硫酸塩蛍光体
の両者が共存する状態でこれを焼成することによって得
られる。
本発明の発光組成物は、一例として以下のようにして製
造される。まず蛍光体(A)と該アルカリ土類金属の硫
酸塩蛍光体を充分混合し、次いでこの混合物を550℃〜1
600℃の範囲のいずれかの温度で焼成する。
本発明に使用される蛍光体(A)は、従来公知の蛍光体
等の何れをも使用し得るが、焼成雰囲気等の点から、酸
化物、酸硫化物、バナジン酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ア
ルミン酸塩、ホウ酸塩等の酸素を母体元素に含む酸化物
系蛍光体が主に使用される。即ち、酸素雰囲気、中性雰
囲気および弱還元雰囲気で焼成される蛍光体に適してい
る。又、実用性の点から更に言及すると、材料費低減効
果の点から、希土類元素及び貴金属元素の少なくとも1
種を含有する蛍光体に適用され、特にこれらの元素を多
量に含む蛍光体ほど、この効果は大きい。例えば多量に
使用されているランプ用の蛍光体の中で、最も高価で、
且つ酸化物蛍光体であるユーロピウムを付活剤として含
む希土類酸化物蛍光体(組成式Ln2O3:Eu蛍光体、但しLn
はY、Gd,La,Luの少なくとも1種)に本発明を適用する
と、その効果は極めて大きい。又、本発明で言うアルカ
リ土類金属の硫酸塩蛍光体とは、母体にバリウム(B
a)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、マグ
ネシウム(Mg)の少なくとも1つの元素の硫酸塩を含む
ものであり、その代表例としては、硫酸バリウム(BaSO
4)、硫酸ストロンチウム(SrSO4)、硫酸カルシウム
(CaSO4)等があり、付活剤としては原子番号57〜62(L
a〜Sm)のセリウム族と21(Sc),39(Y)、63〜71(Eu
〜Lu)を合わせたイットリウム族、鉛(Pb)およびマン
ガン(Mn)の少なくとも一種が選ばれる元素を、焼成等
により前記母体に付活せしめたものである。
これら両者の蛍光体の混合は、乳鉢やミル等によって充
分おこなうが、乾式・湿式いずれでも良い。
これら混合物は耐熱容器に入れ、上記温度で焼成される
が、この焼成は、蛍光体(A)とアルカリ土類金属の硫
酸塩蛍光体の各々の融点以下の温度で通常おこなわれ、
この時の焼成時間は数十分乃至数時間の範囲である。こ
の焼成時の雰囲気は、通常使用される蛍光体が製造され
る時の焼成雰囲気が使用されるもの、その中でもアルカ
リ土類金属の硫酸塩蛍光体が変化を生じにくい条件が求
められる。上記焼成温度は、通常450℃〜1600℃好まし
くは800℃〜1550℃の範囲が使用される。
尚、本発明で言う融着とは上記温度で焼成した時に蛍光
体(A)と硫酸塩蛍光体の少なくとも一部が焼結した状
態を言い、両者が完全に固溶体となった状態は除く、こ
の状態はX線回折で確認される。
又、上記両者の蛍光体又は蛍光体(A)の原料と該硫酸
塩蛍光体を混合する時に、融剤を適宜に添加される事が
推奨される。特にアルカリ土類金属のハロゲン化物(MX
2:M=Ba,Ca,Sr,Mg,X=F,Cl,Br,I)およびリン、ホウ素
の少なくとも一方を含む化合物の1つを添加することが
推奨される。この様な融剤を含むことにより、良好な輝
度や良好な粒状性を有する発光組成物が得られる。
以上本発明の発光組成物の製法について述べたが、これ
以外にも、蛍光体(A)と該硫酸塩蛍光体の付活剤が共
通の場合は、両者の蛍光体の原料を適宜に混合もしくは
共沈し焼成することによっても得られる。
この様にして得られた本発明の発光組成物は、本発明者
が先に提案した蛍光体とアルカリ土類金属の硫酸塩が融
着した発光組成物に比べ様々な変化に豊んだ特性を示
す。特に代表的なものは輝度が向上する。この様な効果
を示す好ましい代表的なものにユーロピウム、サマリウ
ム、プラセオジム、鉛、マンガンの少なくとも一種の元
素を付活剤とする硫酸塩蛍光体を含む発光組成物であ
る。その中でもユーロピウムと鉛が最適である。その理
由について全て解明されていないが、上記特定の付活剤
を含む硫酸塩蛍光体は、紫外線(253.7nm)や電子線の
励起で紫外部の発光を示すため、蛍光体(A)が先に提
案した発光組成物に比べ更に輝度が向上するものと推測
される。
本発明の発光組成物は紫外線により、特願昭61-296671
号で提案した蛍光体(A)とアルカリ土類金属の硫酸塩
の融着した発光組成物と比べ、更に数%高い輝度を示
し、よって、この発光組成物を用い、従来法に従って造
られた蛍光ランプも極めて有用なものであった。特に本
発明の発光組成物が、高輝度で且つ、希土類元素や貴金
属元素を含む蛍光体の価格を著しく低減出来るため、こ
の様な蛍光体を多量に使用する高演色性蛍光ランプに実
用する事が推奨される。
即ち蛍光ランプの蛍光膜が、430nm〜475nmの範囲に発光
のピーク波長を有する青色発光物質、520nm〜560nmの範
囲に発光のピーク波長を有する緑色発光物質及び595nm
〜630nmの範囲に発光のピーク波長を有する赤色発光物
質を含み、上記発光物質の少なくとも1種が本発明の発
光組成物からなるものである。上記青色発光物質に含ま
れる蛍光体としては、2価のユーロピウム付活クロロ硼
酸カルシウム系蛍光体(例Ca2B5O9Cl:Eu2+)、2価の
ユーロピウム付活アルカリ土類金属アルミン酸塩系蛍光
体(例BaMg2Al16O27:Eu2+)、2価のユーロピウム付活
アルカリ土類金属ハロリン酸塩蛍光体〔例aM3 II(PO4)2
・bMIICl2:Eu2+(但しMII=Ca,Sr,Ba,1≦a/b≦
3)〕、上記緑色発光物質に含まれる蛍光体としては、
セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン系蛍光体(例
LaPO4:Ce,Tb)、セリウム・テルビウム付活アルカリ土
類金属硼酸塩系蛍光体〔例nMIIO・B2O3:Ce,Tb(但しMII
=Mg,Zn,0<n≦2)、GdMgB5O10:Ce,Tb〕、テルビウム
付活アルカリ土類金属セリウム・アルミン酸塩蛍光体
〔例(Ce,Tb)MIIAl11O19(但し、MII=Mg,Zn)〕セリ
ウム・テルビウム付活希土類珪酸塩蛍光体〔例LnSiO5:C
e,Tb(但し、Ln=Y,Gd,La)〕、上記赤色発光物質に含
まれる蛍光体としてはユーロピウム付活希土類酸化物系
蛍光体〔例Ln2O3:Eu(Ln=Y,Gd,La)〕がそれぞれ代表
的なものとして推奨される。更に演色性のために480nm
〜500nmの範囲に発光のピーク波長を有する青緑色発光
物質を加えても良い。この青緑色発光物質に含まれる蛍
光体としては、2価のユーロピウム付活ストロンチウム
アルミネート蛍光体〔例4SrO・nAl2O3:Eu2+(但し5≦
n≦8)、2価のユーロピウム付活アルカリ土類金属ボ
ロフォスフェート蛍光体〔例mMIIO・(1−n)P2O5・n
B2O3:Eu2+(但しMII=Ca,Sr,Ba,1.75≦m≦2.30、0.05
≦n≦0.23)〕が代表的なものとして推奨される。
上記蛍光体(A)の少なくとも1種とアルカリ土類金属
の硫酸塩蛍光体が融着した本発明の発光組成物を用いる
と上記蛍光体(A)の使用量を大幅に低減出来る。この
目的からも本発明の発光組成物は、上記蛍光体として希
土類元素を母体構成元素として含むか、又は付活剤とし
て多量の希土類元素を含む酸化物系蛍光体を選択する事
が推奨される。即ち、この様な蛍光体とは、ユーロピウ
ム付活希土類酸化物系蛍光体やセリウム・テルビウム付
活希土類珪酸塩系蛍光体等である。
又、本発明の発光組成物の驚くべき点は、融着した蛍光
体(A)の輝度を向上させるばかりではなく、本発明の
発光組成物と機械的に混合された融着されていない他の
蛍光体にも、発光効率の向上をもたらすことである。例
えば、本発明発光組成物である(LnEu)2O3蛍光体とBaS
O4:Eu蛍光体の融着体と、上記緑色発光蛍光体および上
記青色発光蛍光体を混合して得られた蛍光膜を有する高
演色性蛍光ランプは、上記BaSO4を含まない従来の高演
色性蛍光ランプと同一の発光色を得るに、(LnEu)2O3
光体の使用量が減るばかりではなく、他の緑色発光蛍光
体および青色発光蛍光体の使用量も同時に減らす事が出
来る。この一例は実施例によって示す。この事から、本
発明の発光組成物を用いた高演色性蛍光ランプには、ア
ルカリ土類金属の硫酸塩と最も安定して又はより容易に
本発明の発光組成物を造り得る蛍光体を適宜に選ぶこと
が推奨される。この様な蛍光体の代表は赤色発光を示す
ユーロピウム付活希土類酸化物系蛍光体である。よって
以下に示す実施例は、この蛍光体を用いた本発明の発光
組成物を中心に示すが、本発明は何等これに限定される
ものではない。
以下、いくつかの代表的実施例を挙げて本発明を更に詳
しく説明する。
実施例1 試薬特級 BaSO4 100重量部 〃〃 (NH4)2HPO4 1重量部 99.99% Eu2O3 0.05重量部 を充分混合した後1100℃で1.5hr加熱する。更にホール
ミルや乳鉢によって、粉砕して300メッシュの篩を通過
して得られる。
BaSO4:Eu(P)蛍光体30重量部に対しY2O3:Eu蛍光体70
重量部を加え充分混合した後にルソボに充填して空気中
で1050℃で4hr焼成した後、洗浄転燥300メッシュ篩によ
って仕上げられた。この組成物を(1)とする。次に予
備焼成をしない特級試薬BaSO4と蛍光体を直接同条件で
焼成処理したものを(2)とし、更に蛍光体単独を
(3)としてそれぞれを253.7nm励起光下で発光特性を
測定したところ発光色については(1)(2)(3)共
等しくx/y=0.648/0.347輝度は(3)を100%とした時
(1)が106%、(2)が104%であった。
実施例2 試薬特級 SrSO4 100重量部 4N Eu2O3 0.1重量部 試薬特級 BaCl22H2O 2重量部 〃 B2O3 0.2重量部 を充分混合して1100℃で1.5hr加熱する。更にボールミ
ル等で粉砕して30メッシュ篩を通過して得られるSrSO4:
Eu(Ba,B)蛍光体50重量部に対し(Y.Eu)2O3共沈酸化物5
0重量部を加え焼成温度を1400℃とする以外は実施例1
と同じ条件で焼成処理をして本発明の発光組成物(4)
を得たこのものの輝度は107%であった。
実施例3 試薬特級 CaSO4 50重量部 〃 BaSO4 50重量部 〃 PbCl2 0.1重量部 〃 BaCl2・2H2O 1重量部 を充分混合して1100℃で1.5hr加熱した。更にボールミ
ルで粉砕して300メッシュ篩を通過して得られた(Ca,B
a)SO4:Pb(Ba)蛍光体30重量部と、YVO4:Eu70重量部、
B2O30.1重量部を加えて850℃1.5hr焼成して発光組成物
(5)を得た。これに対しPb,Baを含まない特級試薬CaS
O4,BaSO4及びYVO4:Eu蛍光体を上記と同条件で混合焼成
したものを発光組成物(6)とし(6)の輝度を100%
として(5)を測定比較したところ103%であった。
実施例4 試薬特級 BaSO4 100重量部 〃 BaCl22H2O 1重量部 〃 H3BO3 0.1重量部 〃 Eu2O3 0.05重量部 蛍光体 Y2SiO5:Cl1Tb 70重量部 を前例と同様にして1200℃4hr焼成及び処理し得られた
組成物30重量部と蛍光体、Y2SiO5:Cl,Tb70重量部を前例
のように焼成し処理した発光組成物(6)、Eu2O3を含
まない事以外これと全く同じ条件にして作成した発光組
成物(7)の紫外線輝度を100%とした時本発明発光組
成物の輝度は102%であり発光色に差は見られなかっ
た。
〔発明の効果〕
本発明の発光組成物は、安価で且つ高輝度である。この
ため、蛍光ランプ等に特に適したものである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類元素、鉛およびマンガンの少なくと
    も一種を付活剤として含むアルカリ土類金属の硫酸塩蛍
    光体とこれを除く蛍光体(A)とが融着してなる粒子を
    含む発光組成物。
  2. 【請求項2】上記アルカリ土類金属が、バリウム、カル
    シウム、ストロンチウム、マグネシウムの少なくとも一
    種であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
    載の発光組成物。
  3. 【請求項3】上記硫酸塩蛍光体が、励起エネルギーに対
    し、紫外部の発光を示すことを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項又は第(2)項記載の発光組成物。
  4. 【請求項4】上記付活剤として含む希土類元素が、ユー
    ロピウム、サマリウム、プラセオジムの少なくとも1種
    である特許請求の範囲第(1)項記載の発光組成物。
  5. 【請求項5】上記硫酸塩蛍光体の含有量が、1重量%〜
    90重量%の範囲である特許請求の範囲第(1)項乃至第
    (4)項のうちの1に記載の発光組成物。
  6. 【請求項6】上記蛍光体(A)が希土類元素及び貴金属
    元素の少なくとも1種を含有する特許請求の範囲第
    (1)項乃至第(5)項のうちの1に記載の発光組成
    物。
  7. 【請求項7】上記蛍光体(A)が酸化物系蛍光体である
    特許請求の範囲第(1)項乃至第(6)項のうちの1に
    記載の発光組成物。
  8. 【請求項8】上記蛍光体(A)がユーロピウムを付活剤
    として含む希土類酸化物蛍光体である特許請求の範囲第
    (7)項記載の発光組成物。
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