JPH0742455B2

JPH0742455B2 - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH0742455B2
Application number: JP62022397A
Authority: JP
Inventors: 順悦秋山; 圭司畠山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPS63191885A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は螢光ランプに関し、更に詳しくは、螢光性試料
を含む表面色の色比較用光源に用いて有用な螢光ランプ
で、特に、紫外波長域にまで自然昼光に近似した光を発
光する螢光ランプに関する。

（従来の技術）表面色を比較するための標準照明装置用の光源には、そ
の発光の分光分布が国際照明委員会（CIE）で規定するD
₅₅,D₆₅,D₇₅という標準の光のそれに近似していて、種々
の表面色に対する効果が標準の光と同等であることを必
要とする。

特に、螢光性試料を含む表面色も比較評価する標準照明
装置用の光源には、その発光の分光分布が可視波長域ば
かりではなく、紫外波長域に至るまで標準の光と近似し
ていことを必要とする。

この分光分布及び表面色に対する効果の近似の程度は、
可視波長域では、CIEが規定する演色評価数（平均演色
評価数:Raのほかに各種の特殊演色評価数がある）及び
可視条件等色指数（可視メタメリズム：以下、MIvisと
いう）によって定量的に表示することができる。

また、紫外波長域では螢光条件等色指数（紫外メタメリ
ズム：以下MIuvという）で定量的に表示することができ
る（CIE出版物No.51（1981）及びJISZ8720−1983参
照）。そして、そこでは、それぞれはBCクラス以下（CI
ELAB色差でそれぞれ0.5以下、1.0以下）であることが望
ましい旨勧告されている。

ところで、従来の標準照明装置用の光源としては、例え
ば電球とフィルターを組み合わせたもの、キセノンラン
プとフィルターを組み合わせたものなどが用いられてい
る。これら光源の近似の程度は、上記した出版物によれ
ば、電球でMIvisが0.1〜1.0、MIuvが1.0〜3.0、キセノ
ンランプではMIvisが0.15〜0.50,MIuvが0.2〜2.0程度の
値である。

しかしながら、これら光源には以下のような問題があ
る。すなわち、まず電球の場合、そのMIuv値からも明ら
かなように、紫外波長域にまで発光を標準の光の分光分
布に近似させることは非常に困難である。また、キセノ
ンランプの場合、点灯電源や装置規模が大型になり、そ
のために全体のコストが非常に上昇するということに加
えて、両者ともに、フィルターを使用することから照射
面積が狭く、照射面の照度ムラが大きいなどの欠点を有
している。

一方、これらの問題点を改善したものとして、特開昭60
−1748号がある。これは、螢光体の二層塗布方式を利用
してBCクラスが得られるもので、電球、キセノンランプ
に比べて、安価で保守も容易であり、また照射面積も広
いという利点は有しているものの、以下のような改善す
べき点がある。すなわち、このランプは第１層目に紫外
波長域に発光する螢光体を塗布し、第２層目として、可
視波長域に発光する螢光体を塗布するものであるが、こ
こで、第２層目に使用される青緑色螢光体は紫外部を含
む短波長域での吸収作用が強く、その塗布膜厚のわずか
な違いで第１層目の螢光体への励起強度が大きく変化
し、その結果として、紫外波長域での発光量が増減する
ことから、MIuvも大きく変化するという欠点を有してい
る。また、二層塗布方式のため、ランプ形状が大きくな
ると（例えば４ワット形など）、螢光ランプの中心に対
して、両端では、光色のズレが発生することが多く、20
ワット形の大きさが限界であった。さらには二層塗布方
式のために単層式に比べて、全光束が低くなるという欠
点も有している。

（発明が解決しようとする問題点）このように、キセノンランプや電球の欠点を大幅に改良
した前述の螢光ランプにも、二層塗布方式を採用してい
るために、ランプ形状の大型化に伴い、螢光ランプの両
端での光色のズレが大きくなることや、単層式に比べ
て、全光束が低いという問題点があった。

本発明の目的は、上記した問題点を解消し、螢光体の単
層式でBCクラスの特性を維持しながら、高効率でかつラ
ンプ形状の大型化が可能な色比較用の螢光ランプを提供
することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明の螢光ランプは、発光スペクトルのピーク波長が
350〜380nmで半値幅が50〜90nmである第１の螢光体と、
一般式M_5-X・Ｘ（PO₄）₃:Eu_X（ただし、Ｍは2.5〜4.0グ
ラム原子のBa,0.5〜2.0グラム原子のCa及び0.01〜1.0グ
ラム原子のMgからなり、ＸはF,Cl,Brから選択される少
なくとも１種、0.01＜ｘ≦0.25）にて表わされ、470〜5
00nmの波長範囲に発光ピークを有する２価のユーロピウ
ムで付活されたアルカリ土類金属ハロゲン酸塩からなる
第２の螢光体と620〜640nmの波長範囲に発光ピークを有
し、かつ120〜150nmの半値幅を有するスズ付活正リン酸
ストロンチウム・マグネシウムからなる第３の螢光体
に、アンチモン付活ハロリン酸カルシウム螢光体とタン
グステン酸マグネシウム螢光体のいずれかを第４の螢光
体として、混合したことを特徴とするものである。

以下において、本発明を更に詳しく説明する。

本発明に示される螢光ランプにおいて、最適な混合螢光
体は以下の通りである。

第１の螢光体としては、発光ピークが375nmの鉛付活ケ
イ酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム螢光体ま
たは、発光ピークが365nmの鉛付活ケイ酸バリウム・ス
トロンチウム螢光体を、第２の螢光体としては、470〜5
00nmの波長範囲に発光ピークを有する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螢光体を、第３の
螢光体としては、発光ピークが625nmのスズ付活正リン
酸ストロンチウム・マグネシウム螢光体を第４の螢光体
としては、発光ピークがそれぞれ480nmのアンチモン付
活ハロリン酸カルシウム螢光体または、タングステン酸
マグネシウム螢光体のいずれかを用いるものである。

なお、第２の螢光体は後述するように、発光のピーク波
長が広範囲に変化するという特徴を有していることか
ら、前記４種螢光体の混合のみで、相関色温度の異なる
螢光ランプが容易に得られるという利点がある。

この第２の螢光体は、Baを主成分とし、Caの量を変化さ
せることにより発光のピーク波長を変化させることがで
き、Mg及びEuの量を変化させることにより螢光体の温度
特性及び輝度の向上を図ることができる。以下、第２の
螢光体の各元素の作用及び含有量の限定理由を説明す
る。

Caは約1.0グラム原子にすると第２の螢光体の発光のピ
ーク波長が約500nmと最大になるが、Caが0.5グラム原子
未満又は2.0グラム原子を超えると、螢光体色度のｙ値
が急激に低下して所定のランプ色度が得られない。

Mgは上述したように温度特性及び輝度の向上に大きく寄
与するものであるが、0.01グラム原子未満又は1.0グラ
ム原子を超えると、この効果が顕著でなくなる。

Euも輝度向上に大きく寄与するものであるが、0.01グラ
ム原子未満の場合には得られる螢光体の輝度が著しく低
下し、一方0.25グラム原子を超えると価格が高価なるだ
けで輝度の大幅な向上はみられない。更に好ましいEuの
含有量の範囲は、0.05＜ｘ＜0.20である。

上記の第２の螢光体は次のようにして容易に製造するこ
とができる。まず、Ba,Ca,Mg,F,Cl,Br,P及びＥ源となる
各々の酸化物、リン酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩等の
化合物を所定量秤量した後、例えばボールミルにてこれ
らの原料を十分に粉砕・混合する。次に、得られた混合
物をアルミナ製又は石英製のルツボに収容し、大気中で
800〜1200℃の温度下にて１〜５時間焼成する。この
後、焼成物を冷却、粉砕、選別、洗浄、ろ過、乾燥及び
選別を行なうことにより第２の螢光体を容易に製造する
ことができる。

また、本発明のランプに第４の螢光体を追加混合する理
由は以下による。前述の特開昭60−1748は第1,第2,第３
の３種螢光体を二層塗布方式にして使用するものである
が、本発明のランプのように、単層式を目的に３種類を
混合した場合には、第２の螢光体の短波長域での吸収作
用が強く、特に第１の螢光体の発光量が大幅に低下し、
所望のMIuvを得る場合にはその配合比率を大幅に増加す
る必要があり、その結果として、全光束が大幅に低下す
るということがわかった。

本発明者等はその改善のために種々、実験した結果、第
２の螢光体とほぼ同じ発光ピーク波長を有し、しかも半
値幅が第２の螢光体よりも大きいために、第２の螢光体
の配合比率を減少させて、その吸収作用を緩和させるこ
とにより第１の螢光体の配合比率が少なくても所望の発
光量が得られ、MIuvも良好で、さらには、可視部への影
響も少なくて、MIvisや演色評価数の低下も最小限に抑
えられるものとして、コンピュータシミュレーションに
より選択したものである。

なお、第１〜第４の螢光体の好ましい配合比率は使用螢
光体の粒径にもよるが、第１の螢光体は10〜38％、第２
の螢光体は17〜43％、第３の螢光体は18〜58％、第４の
螢光体は１〜15％の範囲である。

ここで、各螢光体の混合比率を上記範囲に限定した理由
は以下による。第１の螢光体が10％以下の場合には紫波
長域での発光が少な過ぎて、MIuvが1.0以上になり、ま
た、38％以上の場合には逆に紫外波長域での発光が多過
ぎてMIuvが1.0以上になり、いずれも目的のランプが得
られない。また、第２の螢光体が17％以下の場合には色
温度が低くなり過ぎると同時に、MIvisが0.5以上にな
り、さらには演色評価数も大幅に低下する。また、43％
以上の場合には、MIvis、演色評価数は良好な値を維持
するものの、逆に色温度が高くなり過ぎると同時に、前
述のように、短波長域での吸収作用が非常に強くなり、
全光束の向上に寄与しない第１の螢光体の配合比率が増
加して、大幅な全光束の低下を招くので目的のランプが
得られない。また、第３の螢光体が18％以下の場合には
ランプの光色が青味がかり、また58％以上の場合には、
逆にランプの光色がピンクがかり、色比較用の光源とし
ては好ましくない。また、第４の螢光体が１％以下の場
合には第２の螢光体の配合比率が多過ぎて、吸収作用が
強くなり、全光束の低下が大きくなる。また、15％以上
の場合には第２の螢光体の配合量が少な過ぎて、MIvis
が0.5以上になり、さらには、演色評価数も大幅に低下
するなど、いずれの場合も、本発明の目的であるランプ
は得られない。

以上の結果をもとに前記螢光体を混合して得られた本発
明のランプを実施例をもとに詳細に説明する。

（実施例）実施例１第２図に示す螢光ランプにおいて、第１表の記号Ａ、記
号Ｃ、記号Ｆ及び信号Ｇの４種螢光体を相関色温度6500
K,偏差0.003uvになるような比率で混合し、その混合物
をガラス管内面に塗布被着せしめ、通常の製造法に従っ
て40ワット形（FL40S）の螢光ランプを試作した。その
結果を第２表に示す。

また、分光分布を第１図（ａ）に示す。

実施例２第１表の記号Ｂ、記号Ｃ、記号Ｆ及び信号Ｇの４種螢光
体を相関色温度6500K、偏差0.003uvになるような比率で
混合し、実施例１と同様な手順で螢光ランプを試作し
た。その結果を第２表に併記する。また、分光分布を第
１図（ｂ）に示す。

実施例３第１表の記号Ａ、記号Ｃ、記号Ｆ及び信号Ｈの４種螢光
体を相関色温度6500K、偏差0.003uvになるような比率で
混合し、実施例１と同様な手順で螢光ランプを試作し
た。その結果を第２表に併記する。また、分光分布を第
１図（ｂ）に示す。

実施例４第１表の記号Ａ、記号Ｄ、記号Ｆ及び記号Ｇの４種螢光
体を相関色温度5500K、偏差0.003uvになるように比率で
混合し、実施例１と同様な手順で蛍光ランプを試作し
た。その結果を第２表に併記する。また、分光分布を第
１図（ａ）に示す。

実施例５第１表の記号Ａ、記号Ｅ、記号Ｆ及び記号Ｇの４種螢光
体を相関色温度7500K、偏差0.003nvになるように比率で
混合し、実施例１と同様な手順で螢光ランプを試作し
た。その結果を第２表に併記する。また、分光分布を第
１図（ａ）に示す。

実施例６第１表の記号Ａ、記号Ｃ、記号Ｆ及び記号Ｇの４種螢光
体を相関色温度6500K、偏差0.003uvになるような比率で
混合し、実施例１と同様な手順で螢光ランプを試作し
た。その結果を第２表に併記する。また分光分布を第１
図（ｂ）に示す。

比較例１第１表の記号Ａの螢光体を第１層目に、記号Ｃ及び記号
Ｆの混合螢光体を第２層目に塗布した特開昭60−1748に
開示されている。いわゆる二層塗布方式の螢光ランプ
（20ワット形）の特性を第２表に併記する。また、分光
分布を第１図（ｃ）に示す。

比較例２従来から使用されている螢光ランプ（British Lighting
Industris社製、5fL,65ワット、Artificial Daylight
Fluorescent tube）の特性を第２表に併記する。また、
分光分布を第１図（ｃ）に示す。

ここで、第１表中の記号Ａ〜記号Ｈの螢光体の発光スペ
クトルは第３図に示す。

なお、図中の記号Ａ〜記号Ｈは第１表と対応している。
また、本実施例及び比較例の分光分布を示す第１図
（ａ）〜（ｃ）中の記号La〜記号Lhはそれぞれ第２表の
実施例及び比較例のランプ記号に対応している。

第２表から明らかなように、実施例１〜６の本発明の螢
光ランプは、Ra,MIvis,MIuvとも、比較例に示す二層塗
布方式のランプとほぼ同等の特性を有していることが確
認された。

また、二層塗布方式に比べて、螢光体の塗布工程を始め
とする製造工程の簡略化が可能になり、工程管理が容易
になると共に、製品の特性のバラツキも少なくなり、歩
留りも向上した。さらに、40ワット形の大きな形状のラ
ンプでも両端の光色のズレは非常に少なく、従来は不可
能であった実験室等の天井などにも使用できるなど、色
比較用光源として非常に有利である。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明の螢光ランプはMIvis,MI
uvは0.4程度であり、かつ、Raは約97という高性能な色
合せ特性と高演色性を有している。また、従来の電球や
キセノンランプにフィルターを組み合わせたものや、二
層塗布方式の螢光ランプに比べても安価でしかも容易に
製造することできる。さらには、第２の螢光体の発光ピ
ーク波長の変化で種々の色温度のCIE昼光が同様に得ら
れるので有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ランプの分光エネルギー
分布を示す特性図、第２図は本発明の螢光ランプの断面
図、第３図（ａ），（ｂ）は螢光体の発光スペクトル分
布を示す特性図、第４図は本発明の実施例の螢光ランプ
の光色を示す色度図。 11……ガラス管、12……螢光体混合物、 13,14……放電電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 61/44 Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】350〜380nmの波長範囲に発光スペクトルの
ピークを有し、かつ50〜90nmの半値幅を有する鉛付活ケ
イ酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウムまたは鉛
付活ケイ酸バリウム・ストロンチウムからなる第１の螢
光体と；一般式、M_5-X・Ｘ（PO₄）₃:Eu_X（ただし、Ｍは
2.5〜4.0グラム原子のBa、0.5〜2.0グラム原子のCa及び
0.01〜1.0グラム原子のMgからなり、ＸはＦ、Cl、Brか
ら選択される少なくとも１種、0.01＜ｘ≦0.25）にて表
わされ、470〜500nmの波長範囲に発光ピークを有する２
価のユーロピウムで付活されたアルカリ土類金属ハロリ
ン酸塩からなる第２の螢光体と;620〜640nmの波長範囲
に発光ピークを有し、かつ120〜150nmの半値幅を有する
スズ付活正リン酸ストロンチウム・マグネシウムからな
る第３の螢光体に、アンチモン付活ハロリン酸カルシウ
ム螢光体とタングステン酸マグネシウム螢光体の少なく
とも一種を第４の螢光体として混合した螢光体層を塗布
したことを特徴とする螢光ランプ。