JPH0790264A - 蛍光体およびそれを用いた蛍光ランプ - Google Patents

蛍光体およびそれを用いた蛍光ランプ

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JPH0790264A
JPH0790264A JP24105393A JP24105393A JPH0790264A JP H0790264 A JPH0790264 A JP H0790264A JP 24105393 A JP24105393 A JP 24105393A JP 24105393 A JP24105393 A JP 24105393A JP H0790264 A JPH0790264 A JP H0790264A
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JP
Japan
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phosphor
boron
fluorescent lamp
emission
light emitting
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JP24105393A
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Hirobumi Takemura
博文 竹村
Yoko Motojima
洋子 元島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高演色性を呈すると共に、高い発光効率を有
し、三波長域発光型蛍光ランプに適する赤色ないし深赤
色発光の蛍光体を提供する。 【構成】 (Gd1-x Eux 2 O 3 ( 0.005≦ x≦ 0.2)
で実質的な組成が表され、少量元素としてホウ素を 5〜
1000ppmの濃度範囲で含む蛍光体であって、その結晶構
造の主相が単斜晶系であり、かつ 254nmの水銀輝線で励
起したときの発光スペクトル分布における強度比が最も
大きい第1のピークが 620〜 626nmの範囲に存在する赤
色ないし深赤色発光の蛍光体である。または、(RE1-y
Pry 2 O3 (REは YおよびGdから選ばれる少なくとも
1種の元素、0.0001≦ y≦ 0.1)で実質的な組成が表さ
れ、少量元素としてホウ素を 5〜 1000ppmの濃度範囲で
含む赤色ないし深赤色発光の蛍光体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤色ないし深赤色発光
の蛍光体およびそれを用いた蛍光ランプに係わり、さら
に詳しくは発光効率が高く、かつ高演色性を呈する三波
長域発光型の蛍光ランプ用として好適な赤色ないし深赤
色発光の蛍光体、およびそれを用いた蛍光ランプに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般照明用の蛍光ランプとしては、近
年、いわゆる三波長域発光型の蛍光ランプが主流になっ
てきている。この種の蛍光ランプでは、比較的狭帯域の
発光スペクトル分布を有する青色発光、緑色発光および
赤色発光の 3種の蛍光体を任意の割合で混合し、この混
合蛍光体で所要の蛍光膜(蛍光体層)を形成した構成を
採っている。また最近では、さらに演色性を高めるため
に、青緑色発光蛍光体や深赤色発光蛍光体を混合した混
合蛍光体を用いた三波長域発光型蛍光ランプも出現して
いる。
【0003】ところで、上述したような三波長域発光型
蛍光ランプ用の赤色発光蛍光体としては、Eu付活酸化イ
ットリウム蛍光体((Y,Eu)2 O 3 )が、また深赤色発光
蛍光体としては、マンガン付活ゲルマン酸塩蛍光体(3.
5MgO・0.5MgF2 ・ GeO2 :Mn)が一般に用いられてい
る。
【0004】しかし、上述した赤色発光蛍光体および深
赤色発光蛍光体を用いた三波長域発光型蛍光ランプにお
いては、赤色成分の特殊演色評価数R9が20〜40程度であ
り、平均演色評価数Raや他の特殊演色評価数に比べて非
常に低いことが指摘されている。その原因は、赤色発光
蛍光体である(Y,Eu)2 O 3 の発光ピーク波長が 611nmで
あり、深赤色発光蛍光体である3.5MgO・0.5MgF2 ・ GeO
2 :Mnの発光ピーク波長が 658nmであるためであり、深
赤色発光蛍光体の発光ピーク波長が高すぎるために、視
認状の効果が十分に得られないためである。
【0005】これに対して、赤色成分の特殊演色評価数
R9の向上に最も有効な発光ピークは620〜 630nmである
ことが知られている。ここで、この波長域に発光ピーク
を有する蛍光体としては、Eu付活酸化ガドリニウム蛍光
体( (Gd,Eu)2 O 3 )およびPr付活希土類酸化物蛍光体
( (RE,Pr)2 O 3 :RE=Y,Gd)が知られている。例えば、
(Gd,Eu)2 O 3 蛍光体は、焼成温度により 2種類の結晶
構造をとり、1250℃以下では立方晶系となり、1250℃以
上では単斜晶系となる。 (Gd,Eu)2 O 3 の結晶構造が立
方晶系の場合、発光ピーク波長は 611nmであるが、単斜
晶系の場合には、発光ピーク波長が 623nmとなり、赤色
成分の特殊演色評価数R9の向上に有効な発光スペクトル
分布となる。また、 (RE,Pr)2 O 3 は発光ピーク波長が
630nmであり、同様に赤色成分の特殊演色評価数R9の向
上に有効な発光スペクトル分布を有している。
【0006】しかしながら、単斜晶系の (Gd,Eu)2 O 3
蛍光体は、発光効率が(Y,Eu)2 O 3の 20%程度と低く、
また (RE,Pr)2 O 3 蛍光体は発光効率が(Y,Eu)2 O 3
10%程度と低く、いずれも三波長域発光型蛍光ランプの
深赤色発光蛍光体として用いた場合には、明るさが大幅
に低下してしまうという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の三波長域発光型蛍光ランプは、赤色成分の特殊演色評
価数R9が低いという問題があり、また赤色成分の特殊演
色評価数R9の向上に好適な発光スペクトル分布を有する
(Gd,Eu)2 O 3 蛍光体や (RE,Pr)2 O 3 蛍光体は発光効
率が低く、これらの蛍光体を三波長域発光型蛍光ランプ
に用いた場合には、明るさが大幅に低下してしまうとい
う問題がある。
【0008】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、高演色性を呈すると共に、高い発光
効率を有し、三波長域発光型蛍光ランプに適する赤色な
いし深赤色発光の蛍光体、およびそのような蛍光体を用
いた蛍光ランプを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に関する第1の発
明の赤色ないし深赤色発光の蛍光体は、 一般式:(Gd1-x Eux 2 O 3 ……(1) (式中、 xは 0.005≦ x≦ 0.2を満足する数を示す)で
実質的な組成が表され、少量元素としてホウ素を 5〜 1
000ppmの濃度範囲で含む蛍光体であって、その結晶構造
の主相が単斜晶系であり、かつ 254nmの水銀輝線で励起
したときの発光スペクトル分布における強度比が最も大
きい第1のピークが 620〜 626nmの範囲に存在すること
を特徴としている。
【0010】また、第2の発明の赤色ないし深赤色発光
の蛍光体は、 一般式:(RE1-y Pry 2 O 3 ……(2) (式中、REは YおよびGdから選ばれる少なくとも 1種の
元素を、 yは0.0001≦ y≦ 0.1を満足する数を示す)で
実質的な組成が表され、少量元素としてホウ素を 5〜 1
000ppmの濃度範囲で含むことを特徴としている。
【0011】さらに、本発明の蛍光ランプは、ガラス管
内壁面に被着形成された蛍光体層を具備する蛍光ランプ
において、前記蛍光体層は上記第1の発明の蛍光体また
は第2の発明の蛍光体を少なくとも赤色ないし深赤色発
光成分として含有することを特徴としている。
【0012】第1の発明による蛍光体は、(Gd1-x E
ux 2 O 3 で実質的な組成が表され、結晶構造の主相
が単斜晶系であるEu付活酸化ガドリニウム蛍光体に、少
量元素としてホウ素を 5〜 1000ppmの濃度範囲で添加し
たものである。少量元素としてのホウ素は、上記単斜晶
系を主相とするEu付活酸化ガドリニウム蛍光体の発光効
率の向上に寄与する元素であり、その含有組成比が重要
となる。ホウ素の含有量が5ppm未満であると、発光効率
の向上効果を十分に得ることができず、また 1000ppm
を超えると、蛍光ランプに用いたときに早期黒化が発生
し、蛍光ランプの特性劣化要因となる。従って、ホウ素
の含有組成比は、(Gd1-x Eux 2 O 3 で実質的な組成
が表される蛍光体に対して 5〜 1000ppmの範囲とする。
より好ましいホウ素の含有組成比は20〜100ppmの範囲で
ある。
【0013】また、付活剤であるEuの組成も、蛍光体の
発光効率に大きく寄与し、上記 (1)式中の xの値が 0.0
05未満では十分な発光効率が得られず、また逆に 0.2を
超えると濃度消光により発光効率が低下してしまう。従
って、Euの組成は (1)式中のxの値として 0.005〜 0.2
の範囲とする。より好ましい xの値は0.01〜 0.1の範囲
である。
【0014】上記微量のホウ素を含むEu付活酸化ガドリ
ニウム蛍光体は、結晶構造が実質的に単斜晶系からなる
ものであるため、 254nmの水銀輝線で励起したときの発
光スペクトル分布において、強度比が最も大きい第1の
ピークが 620〜 623nmの範囲に存在し、赤色ないし深赤
色に発光する。上記蛍光体の結晶構造は、実質的に単斜
晶系からなるものであればよく、若干の立方晶系を含ん
でいてもよい。例えば、上記発光スペクトル分布におい
て、強度比が次に大きい第2のピークは 613〜616nmの
範囲に存在するものであってもよい。
【0015】第1の発明による赤色ないし深赤色発光の
蛍光体は、立方晶系の結晶構造をとりやすいため、製造
方法も重要である。特に、蛍光体合成時の焼成温度が重
要であり、1250℃以下では結晶構造は全て立方晶系とな
り、1250〜1300℃では立方晶系と単斜晶系とが共存す
る。よって、本発明においては1300℃以上の温度で焼成
するものとし、これにより実質的に単斜晶系のEu付活酸
化ガドリニウム蛍光体が得られる。
【0016】すなわち、まず上記 (1)式で表される蛍光
体の各出発原料をそれぞれ用意する。ここで、Gd源とし
てはその酸化物や、水酸化物、炭酸塩等の高温において
容易にGd酸化物となる化合物等を用い、またEu源として
は酸化物や炭酸塩等を用いる。また、ホウ素源として
は、ホウ酸やホウ酸バリウムのようなアルカリ土類金属
のホウ酸塩を用いる。
【0017】これらの出発原料を所定量秤量し、十分に
混合する。このとき、蛍光体合成反応の促進および蛍光
体の収率向上等の理由から、各混合量は必ずしも化学量
論組成とする必要はない。ちなみに、原料中の各元素の
組成比と合成後の蛍光体における各元素の組成比とは、
必ずしも一致するものではない。
【0018】次いで、上記原料混合物をるつぼ等の耐熱
容器に収容し、大気中にて上記したように1300℃以上の
温度で 2〜10時間程度焼成する。この焼成物を粉砕した
後、純水で十分に洗浄することにより、本発明の蛍光体
が得られる。
【0019】また、第2の発明による蛍光体は、(RE
1-y Pry 2 O 3 で実質的な組成が表されるPr付活希土
類酸化物蛍光体に、少量元素としてホウ素を 5〜 1000p
pmの濃度範囲で添加したものである。少量元素としての
ホウ素は、上記Pr付活希土類酸化物蛍光体の発光効率の
向上に寄与する元素であり、その含有組成比が重要とな
る。すなわち、ホウ素の含有量が5ppm未満であると、発
光効率の向上効果を十分に得ることができず、また1000
ppm を超えると、蛍光ランプに用いたときに早期黒化が
発生し、蛍光ランプの特性劣化要因となる。従って、ホ
ウ素の含有組成比は(RE1-y Pry 2 O 3 で実質的な組
成が表される蛍光体に対して 5〜 1000ppmの範囲とす
る。より好ましいホウ素の含有組成比は20〜100ppmの範
囲である。
【0020】また、付活剤であるPrの組成も、蛍光体の
発光効率に大きく寄与し、上記 (2)式中の yの値が0.00
01未満では十分な発光効率が得られず、また逆に 0.1を
超えると濃度消光により発光効率が低下してしまう。従
って、Prの組成は (2)式中のyの値として0.0001〜 0.1
の範囲とする。より好ましい yの値は 0.001〜0.05の範
囲である。
【0021】上記微量のホウ素を含むPr付活希土類酸化
物蛍光体は、 254nmの水銀輝線で励起したときの発光ス
ペクトル分布における発光ピークが 627〜 633nmの範囲
に存在し、赤色ないし深赤色に発光する。また、半値幅
は50nm程度で、比較的シャープな発光スペクトル分布形
状を有し、赤色成分の特殊演色評価数R9の向上に極めて
有効な発光スペクトル分布となる。
【0022】第2の発明による赤色ないし深赤色発光の
蛍光体は、例えば以下のようにして製造される。
【0023】すなわち、まず上記 (2)式で表される蛍光
体の各出発原料をそれぞれ用意する。ここで、 Y源やGd
源としてはその酸化物や、水酸化物、炭酸塩等の高温に
おいて容易に Y酸化物やGd酸化物となる化合物等を用
い、またPr源としては酸化物や炭酸塩等を用いる。ま
た、ホウ素源としては、ホウ酸やホウ酸バリウムのよう
なアルカリ土類金属のホウ酸塩を用いる。
【0024】これらの出発原料を所定量秤量し、十分に
混合する。このとき、蛍光体合成反応の促進および蛍光
体の収率向上等の理由から、各混合量は必ずしも化学量
論組成とする必要はない。ちなみに、原料中の各元素の
組成比と合成後の蛍光体における各元素の組成比とは、
必ずしも一致するものではない。
【0025】次いで、上記原料混合物をるつぼ等の耐熱
容器に収容し、還元性雰囲気(例えば窒素−水素混合ガ
ス)中で、1000〜1400℃の温度で 2〜10時間程度焼成す
る。あるいは、先に空気中または窒素中で焼成した後、
還元性雰囲気中で再焼成してもよい。この焼成物を粉砕
した後、純水で十分に洗浄することにより、本発明の蛍
光体が得られる。
【0026】本発明の蛍光ランプは、上記 (1)式で実質
的な組成が表され、かつ微量のホウ素を含有する単斜晶
系のEu付活酸化ガドリニウム蛍光体、あるいは (2)式で
実質的な組成が表され、かつ微量のホウ素を含有するPr
付活希土類酸化物蛍光体を、少なくとも赤色ないし深赤
色発光成分として含有する蛍光体層を有するものであ
る。また、三波長域発光型蛍光ランプに適用する際に
は、青色発光蛍光体および緑色発光蛍光体、また必要に
応じて赤色発光蛍光体として、各種の公知の蛍光体を使
用することができ、さらに演色性を高めるために、他の
発光成分として例えば青緑色発光蛍光体を加えることも
できる。
【0027】
【作用】本発明の赤色ないし深赤色発光の蛍光体は、高
演色性を発揮するのに好適な発光スペクトル分布を有
し、かつ第1の発明においては、付活剤であるEuの組成
比を最適化していると共に、少量のホウ素を含有させ、
また第2の発明においては、付活剤であるPrの組成比を
最適化していると共に、少量のホウ素を含有させている
ため、安定的に高い発光効率が得られる。このような赤
色ないし深赤色発光の蛍光体は、蛍光ランプの蛍光体層
とした場合も優れた発光効率および高演色性を呈し、特
に赤色成分の特殊演色評価数R9に対して大幅な改善効果
を示す。よって、高発光効率と高演色性を共に満足する
蛍光ランプが得られる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0029】実施例1 まず、蛍光体の各出発原料として、Gd2 O 3 を355.3gと
Eu2 O 3 を7.0g秤量し、硝酸に全量溶解した。これに純
水を加えて希釈し、この溶液にシュウ酸を加えると直ち
に沈殿を生成する。沈殿が生成しなくなるまでシュウ酸
を加えた後、この沈殿物を集めてアルミナるつぼに入
れ、大気中にて 800℃で焼成した。この焼成物を粉砕
し、篩別した後、組成分析を行ったところ、(Gd0.98Eu
0.022 O 3が生成されていることを確認した。
【0030】次に、上記(Gd0.98Eu0.022 O 3 にホウ
酸(H3 BO3 )を0.3g混合した後、この混合物をアルミナ
るつぼに入れて、大気中にて1400℃で焼成した。このよ
うにして得られた焼成物を粉砕し、純水でよく洗浄した
後、乾燥、篩別を行って、目的とする蛍光体を得た。
【0031】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Gd0.98Eu0.022 O3 (ホウ素含有量=80
ppm)で示される組成を有していることを確認した。ま
た、本発明との比較のために、ホウ酸混合前の(Gd0.98
Eu0.022 O 3 を、大気中にて1400℃で焼成し、同様に
処理した後、ホウ素の含有量を分析したところ、検出限
界の1ppm以下であった。
【0032】上記実施例によるホウ素含有(Gd0.98Eu
0.022 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発光
輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を10
0%とすると250%に達した。次に、上記実施例による蛍光
体の 254nmの水銀輝線励起による発光スペクトル分布を
測定した。得られた発光スペクトル分布を図1に示す。
発光強度の最も高い第1のピークの波長は 623nmであ
り、次に高い第2のピークの波長は 616nmであった。ホ
ウ素を含有させたことによる発光スペクトル分布の変化
は特に見られず、赤色成分の特殊演色評価数R9の向上に
好適な発光スペクトル分布を有していることを確認し
た。
【0033】また、上記実施例による蛍光体のX線回折
を行った。その測定結果を図2に示す。図2から明らか
なように、上記実施例による蛍光体の結晶構造は、典型
的な単斜晶系であることが分かる。また、比較のため
に、(Gd0.98Eu0.022 O 3 にホウ酸を0.3gを混合した
ものを大気中にて1200℃で焼成した後、同様に処理して
調製した蛍光体のX線回折を行った。その測定結果を図
3に示す。図3から明らかなように、1200℃で焼成した
蛍光体の結晶構造は立方晶系である。しかも、発光スペ
クトル分布は上記実施例とは異なり、発光強度の最も高
い第1のピークの波長は 611nmであった。
【0034】実施例2 蛍光体の各出発原料として、Gd2 O 3 を308.1gとEu2 O
3 を 52.8g秤量し、硝酸に全量溶解した。これに純水を
加えて希釈し、この溶液にシュウ酸を加えると直ちに沈
殿を生成する。沈殿が生成しなくなるまでシュウ酸を加
えた後、この沈殿物を集めてアルミナるつぼに入れ、大
気中にて 900℃で焼成した。この焼成物を粉砕し、篩別
した後、組成分析を行ったところ、(Gd0.85Eu0.152
O 3 が生成されていることを確認した。
【0035】次に、上記(Gd0.85Eu0.152 O 3 にホウ
酸バリウム(BaB4 O 7 )を 0.01g混合した後、この混合
物をアルミナるつぼに入れて、大気中にて1350℃で焼成
した。このようにして得られた焼成物を粉砕し、純水で
よく洗浄した後、乾燥、篩別を行って、目的とする蛍光
体を得た。
【0036】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Gd0.85Eu0.152 O3 (ホウ素含有量=10
ppm)で示される組成を有していることを確認した。ま
た、本発明との比較のために、ホウ酸バリウムを混合す
る前の(Gd0.85Eu0.152 O3 を、大気中にて1350℃で
焼成し、同様に処理した後、ホウ素の含有量を分析した
ところ、検出限界の1ppm以下であった。
【0037】上記実施例によるホウ素含有(Gd0.85Eu
0.152 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発光
輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を10
0%とすると210%に達した。また、上記実施例による蛍光
体の発光スペクトル分布は、実施例1と同様に、発光強
度の最も高い第1のピークの波長は 623nmで、次に高い
第2のピークの波長は 616nmであり、赤色成分の特殊演
色評価数R9の向上に好適な発光スペクトル分布を有して
いることを確認した。さらに、この実施例による蛍光体
のX線回折を行ったところ、実施例1と同様に、結晶構
造は単斜晶系であった。
【0038】実施例3 蛍光体の各出発原料として、Gd2 O 3 を326.3gとEu2 O
3 を 35.2g秤量し、硝酸に全量溶解した。これに純水を
加えて希釈し、この溶液にシュウ酸ジメチルを加えると
直ちに沈殿を生成する。沈殿が生成しなくなるまでシュ
ウ酸ジメチルを加えた後、この沈殿物を集めて石英るつ
ぼに入れ、大気中にて 700℃で焼成した。この焼成物を
粉砕し、篩別した後、組成分析を行ったところ、(Gd
0.90Eu0.102 O 3 が生成されていることを確認した。
【0039】次に、上記(Gd0.90Eu0.102 O 3 にホウ
酸バリウムを0.5g混合した後、この混合物を石英るつぼ
に入れて、大気中にて1450℃で焼成した。このようにし
て得られた焼成物を粉砕し、純水でよく洗浄した後、乾
燥、篩別を行って、目的とする蛍光体を得た。
【0040】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Gd0.90Eu0.102 O3 (ホウ素含有量=50
0ppm)で示される組成を有していることを確認した。ま
た、本発明との比較のために、ホウ酸バリウムを混合す
る前の(Gd0.90Eu0.102 O3 を、大気中にて1450℃で
焼成し、同様に処理した後、ホウ素の含有量を分析した
ところ、検出限界の1ppm以下であった。
【0041】上記実施例によるホウ素含有(Gd0.90Eu
0.102 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発光
輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を10
0%とすると260%に達した。また、上記実施例による蛍光
体の発光スペクトル分布は、実施例1と同様に、発光強
度の最も高い第1のピークの波長は 623nmで、次に高い
第2のピークの波長は 616nmであり、赤色成分の特殊演
色評価数R9の向上に好適な発光スペクトル分布を有して
いることを確認した。さらに、この実施例による蛍光体
のX線回折を行ったところ、実施例1と同様に、結晶構
造は単斜晶系であった。
【0042】実施例4 実施例2と同様の方法で、(Gd0.85Eu0.152 O 3 を調
製した。これにホウ酸バリウムを 0.005〜1.0gの範囲で
混合し、これらを大気中にて1400℃で焼成した後、同様
な処理を施して、それぞれホウ素含有Eu付活酸化ガドリ
ニウム蛍光体を得た。
【0043】これらのホウ素含有Eu付活酸化ガドリニウ
ム蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発光輝度(ホウ
素を含まないEu付活酸化ガドリニウム蛍光体の発光輝度
を100%とする)を測定した。その結果を蛍光体のホウ素
含有量との関係として図4に示す。図4から明らかなよ
うに、ホウ素を5ppm以上含有するEu付活酸化ガドリニウ
ム蛍光体の発光輝度は200%以上であり、実用的に三波長
域発光型蛍光ランプに用いるのに十分な発光効率を有し
ていることを確認した。また、 254nmの水銀輝線励起に
よる発光スペクトル分布は、いずれも実施例1と同様で
あった。
【0044】実施例5 実施例2と同様の方法で、(Gd0.85Eu0.152 O 3 を調
製した。これにホウ酸バリウムを 0.05g混合し、これを
大気中にて1000〜1500℃の温度範囲で焼成した後、同様
な処理を施して、それぞれホウ素含有Eu付活酸化ガドリ
ニウム蛍光体を得た。ホウ素の含有量は、焼成温度によ
り多少異なり、30〜 60ppmの範囲であった。
【0045】これらのホウ素含有Eu付活酸化ガドリニウ
ム蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発光スペクトル
分布を測定して、 623nmにおける発光ピークの高さを測
定(1300℃焼成による場合を 1とする)した。その値を
焼成温度との関係として図5に示す。図5から明らかな
ように、1300℃以上で焼成することによって、赤色成分
の特殊演色評価数R9の向上に好適な発光ピークを有する
ことが分かる。
【0046】実施例6 青色発光蛍光体として (Sr,Ca,Ba,Eu)10 (PO4 6 C
l2 、緑色発光蛍光体として(La,Ce,Tb)PO4 、赤色発光
蛍光体として(Y,Eu)2 O3 を用い、さらに深赤色発光蛍
光体として、前述した実施例1によるホウ素含有Eu付活
酸化ガドリニウム蛍光体を混合比率が全体の5%となるよ
うに混合して、三波長域発光型蛍光ランプ(直管型 20W
蛍光ランプFL20SS)を通常の方法により、相関色温度が
5000Kとなるように作製した。また、本発明との比較の
ために、深赤色発光蛍光体としてホウ素を含まないEu付
活酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ランプと、深赤
色発光蛍光体を用いない蛍光ランプを作製した。
【0047】これら実施例および比較例による蛍光ラン
プの赤色成分の特殊演色評価数R9を測定したところ、実
施例による蛍光ランプのR9の値は50であり、ホウ素を含
まないEu付活酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ラン
プのR9の値は35、深赤色発光蛍光体を用いない蛍光ラン
プのR9の値は30であった。また、初期全光束を深赤色発
光蛍光体を用いない蛍光ランプの値を 100として測定し
たところ、実施例による蛍光ランプは 100、ホウ素を含
まないEu付活酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ラン
プは80であった。このように、この実施例の三波長域発
光型蛍光ランプでは、初期全光束を低下させることな
く、特殊演色評価数R9を20ポイント向上させることがで
きた。
【0048】実施例7 青色発光蛍光体として 3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・ 8Al2 O 3
緑色発光蛍光体として(La,Ce,Tb)PO4 、赤色発光蛍光体
として(Y,Eu)2 O3 を用い、さらに深赤色発光蛍光体と
して、前述した実施例2によるホウ素含有Eu付活酸化ガ
ドリニウム蛍光体を混合比率が全体の3%となるように混
合して、三波長域発光型蛍光ランプ(環管型 30W蛍光ラ
ンプFCL30)を通常の方法により、相関色温度が 6500Kと
なるように作製した。また、本発明との比較のために、
深赤色発光蛍光体としてホウ素を含まないEu付活酸化ガ
ドリニウム蛍光体を用いた蛍光ランプと、深赤色発光蛍
光体を用いない蛍光ランプを作製した。
【0049】これら実施例および比較例による蛍光ラン
プの赤色成分の特殊演色評価数R9を測定したところ、実
施例による蛍光ランプのR9の値は45であり、ホウ素を含
まないEu付活酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ラン
プのR9の値は30、深赤色発光蛍光体を用いない蛍光ラン
プのR9の値は25であった。また、初期全光束を深赤色発
光蛍光体を用いない蛍光ランプの値を 100として測定し
たところ、実施例による蛍光ランプは 101、ホウ素を含
まないEu付活酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ラン
プは85であった。このように、この実施例の三波長域発
光型蛍光ランプでは、初期全光束を低下させることな
く、特殊演色評価数R9を20ポイント向上させることがで
きた。
【0050】実施例8 まず、蛍光体の各出発原料として、 Y2 O 3 を225.6gと
Pr6 O 11を 0.34g秤量し、硝酸に全量溶解した。これに
純水を加えて希釈し、この溶液にシュウ酸を加えると直
ちに沈殿を生成する。沈殿が生成しなくなるまでシュウ
酸を加えた後、この沈殿物を集めてアルミナるつぼに入
れ、大気中にて 800℃で焼成した。この焼成物を粉砕
し、篩別した後、組成分析を行ったところ、(Y0.999 Pr
0.001 2O3 が生成されていることを確認した。
【0051】次に、上記(Y0.999 Pr0.001 2 O 3 にホ
ウ酸を0.1g混合した後、この混合物をアルミナるつぼに
入れて、還元性雰囲気(99%N2 -1%H2 )中にて1400℃で
焼成した。このようにして得られた焼成物を粉砕し、純
水でよく洗浄した後、乾燥、篩別を行って、目的とする
蛍光体を得た。
【0052】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Y0.999 Pr0.001 2O3 (ホウ素含有量=5
0ppm)で示される組成を有していることを確認した。ま
た、本発明との比較のために、ホウ酸混合前の(Y0.999
Pr0.001 2 O 3 を、還元性雰囲気中にて1400℃で焼成
し、同様に処理した後、ホウ素の含有量を分析したとこ
ろ、検出限界の1ppm以下であった。
【0053】上記実施例によるホウ素含有(Y0.999 Pr
0.001 2 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発
光輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を
100%とすると550%に達した。なお、マンガン付活ゲルマ
ン酸塩蛍光体と比較すると 1.6倍の発光輝度となる。
【0054】次に、上記実施例による蛍光体の 254nmの
水銀輝線励起による発光スペクトル分布を測定した。得
られた発光スペクトル分布を図5に示す。発光強度の最
も高い第1のピークの波長は 630nmであり、半値幅が50
nm程度と比較的シャープな発光スペクトル分布形状を有
していた。ホウ素を含有させたことによる発光スペクト
ル分布の変化は特に見られず、赤色成分の特殊演色評価
数R9の向上に好適な発光スペクトル分布を有しているこ
とを確認した。
【0055】実施例9 蛍光体の各出発原料として、Gd2 O 3 を362.1gとPr6 O
11を 0.34g秤量し、硝酸に全量溶解した。これに純水を
加えて希釈し、この溶液にシュウ酸を加えると直ちに沈
殿を生成する。沈殿が生成しなくなるまでシュウ酸を加
えた後、この沈殿物を集めてアルミナるつぼに入れ、大
気中にて 800℃で焼成した。この焼成物を粉砕し、篩別
した後、組成分析を行ったところ、(Gd0.999 P
r0.001 2 O 3が生成されていることを確認した。
【0056】次に、上記(Gd0.999 Pr0.001 2 O 3
ホウ酸バリウムを0.5g混合した後、この混合物をアルミ
ナるつぼに入れて、還元性雰囲気(99%N2 -1%H2 )中に
て1200℃で焼成した。このようにして得られた焼成物を
粉砕し、純水でよく洗浄した後、乾燥、篩別を行って、
目的とする蛍光体を得た。
【0057】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Gd0.999 Pr0.001 2 O 3 (ホウ素含有
量=30ppm)で示される組成を有していることを確認し
た。また、本発明との比較のため、ホウ酸バリウムを混
合する前の(Gd0.999 Pr0.0012 O 3 を、還元性雰囲
気中にて1200℃で焼成し、同様に処理した後、ホウ素の
含有量を分析したところ、検出限界の1ppm以下であっ
た。
【0058】上記実施例によるホウ素含有(Gd0.999 Pr
0.001 2 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発
光輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を
100%とすると580%に達した。なお、マンガン付活ゲルマ
ン酸塩蛍光体と比較すると、1.7倍の発光輝度となる。
【0059】次に、上記実施例による蛍光体の 254nmの
水銀輝線励起による発光スペクトル分布を測定したとこ
ろ、実施例1と同様に、発光強度の最も高い第1のピー
クの波長は 630nmで、半値幅が50nm程度と比較的シャー
プな発光スペクトル分布形状を有しており、赤色成分の
特殊演色評価数R9の向上に好適な発光スペクトル分布を
有していることを確認した。なお、実施例1と実施例2
の発光スペクトル分布の形状はほとんど同一であった。
【0060】実施例10 蛍光体の各出発原料として、 Y2 O 3 を110.6gとGd2 O
3 を177.6gとPr6 O 11を6.8g秤量し、硝酸に全量溶解し
た。これに純水を加えて希釈し、この溶液にシュウ酸ジ
メチルを加えると直ちに沈殿を生成する。沈殿が生成し
なくなるまでシュウ酸ジメチルを加えた後、この沈殿物
を集めてアルミナるつぼに入れ、大気中にて 700℃で焼
成した。この焼成物を粉砕し、篩別した後、組成分析を
行ったところ、(Y0.49Gd0.49Pr0.022 O 3 が生成され
ていることを確認した。
【0061】次に、上記(Y0.49Gd0.49Pr0.022 O 3
ホウ酸バリウムを0.5g混合した後、この混合物を石英る
つぼに入れて、還元性雰囲気(99%N2 -1%H2 )中にて13
00℃で焼成した。このようにして得られた焼成物を粉砕
し、純水でよく洗浄した後、乾燥、篩別を行って、目的
とする蛍光体を得た。
【0062】このようにして得た蛍光体の組成分析を行
ったところ、(Y0.49Gd0.49Pr0.022 O 3 (ホウ素含有
量=500ppm)で示される組成を有していることを確認し
た。また、本発明との比較のため、ホウ酸バリウムを混
合する前の(Y0.49Gd0.49Pr0.022 O 3 を、還元性雰囲
気中にて1300℃で焼成し、同様に処理した後、ホウ素の
含有量を分析したところ、検出限界の1ppm以下であっ
た。
【0063】上記実施例によるホウ素含有(Y0.49Gd0.49
Pr0.022 O 3 蛍光体の 254nmの水銀輝線励起による発
光輝度を測定したところ、比較例の蛍光体の発光輝度を
100%とすると560%に達した。なお、マンガン付活ゲルマ
ン酸塩蛍光体と比較すると、1.6倍の発光輝度となる。
【0064】次に、上記実施例による蛍光体の 254nmの
水銀輝線励起による発光スペクトル分布を測定したとこ
ろ、実施例1、2と同様に、発光強度の最も高い第1の
ピークの波長は 630nmで、半値幅が50nm程度と比較的シ
ャープな発光スペクトル分布形状を有しており、赤色成
分の特殊演色評価数R9の向上に好適な発光スペクトル分
布を有していることを確認した。
【0065】実施例11 青色発光蛍光体として (Sr,Ca,Ba,Eu)10 (PO4 6 C
l2 、緑色発光蛍光体として(La,Ce,Tb)PO4 、赤色発光
蛍光体として(Y,Eu)2 O3 を用い、さらに深赤色発光蛍
光体として、前述した実施例8によるホウ素含有Pr付活
酸化イットリウム蛍光体を混合比率が全体の5%となるよ
うに混合して、三波長域発光型蛍光ランプ(直管型 20W
蛍光ランプFL20SS)を通常の方法により、相関色温度が
5000Kとなるように作製した。また、本発明との比較の
ために、深赤色発光蛍光体として従来のマンガン付活ゲ
ルマン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプと、深赤色発光蛍
光体を用いない蛍光ランプを作製した。
【0066】これら実施例および比較例による蛍光ラン
プの赤色成分の特殊演色評価数R9を測定したところ、実
施例による蛍光ランプのR9の値は50であり、マンガン付
活ゲルマン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプのR9の値は3
5、深赤色発光蛍光体を用いない蛍光ランプのR9の値は3
0であった。また、初期全光束を深赤色発光蛍光体を用
いない蛍光ランプの値を 100として測定したところ、実
施例による蛍光ランプは100、ホウ素を含まないEu付活
酸化ガドリニウム蛍光体を用いた蛍光ランプは80であっ
た。このように、この実施例の三波長域発光型蛍光ラン
プでは、初期全光束を低下させることなく、特殊演色評
価数R9を20ポイント向上させることができた。
【0067】実施例12 青色発光蛍光体として 3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・ 8Al2 O 3
緑色発光蛍光体として(La,Ce,Tb)PO4 、赤色発光蛍光体
として(Y,Eu)2 O3 を用い、さらに深赤色発光蛍光体と
して、前述した実施例9によるホウ素含有Pr付活酸化ガ
ドリニウム蛍光体を混合比率が全体の3%となるように混
合して、三波長域発光型蛍光ランプ(環管型 30W蛍光ラ
ンプFCL30)を通常の方法により、相関色温度が 6500Kと
なるように作製した。また、本発明との比較のために、
深赤色発光蛍光体として従来のマンガン付活ゲルマン酸
塩蛍光体を用いた蛍光ランプと、深赤色発光蛍光体を用
いない蛍光ランプを作製した。
【0068】これら実施例および比較例による蛍光ラン
プの赤色成分の特殊演色評価数R9を測定したところ、実
施例による蛍光ランプのR9の値は45であり、マンガン付
活ゲルマン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプのR9の値は3
0、深赤色発光蛍光体を用いない蛍光ランプのR9の値は2
5であった。また、初期全光束を深赤色発光蛍光体を用
いない蛍光ランプの値を 100として測定したところ、実
施例による蛍光ランプは101、マンガン付活ゲルマン酸
塩蛍光体を用いた蛍光ランプは85であった。このよう
に、この実施例の三波長域発光型蛍光ランプでは、初期
全光束を低下させることなく、特殊演色評価数R9を20ポ
イント向上させることができた。
【0069】実施例13〜19 上述した実施例8〜10と同様にして、表1に組成を示
すホウ素含有Pr付活希土類酸化物蛍光体をそれぞれ作製
した。これら各蛍光体の発光輝度を測定すると共に、実
施例11と同様に蛍光ランプを作製し、それらの初期全
光束と特殊演色評価数R9を測定した。それらの結果を併
せて表1に示す。
【0070】
【表1】
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定的に高い発光効率を有し、かつ高演色性を発揮する
のに最適な発光スペクトル分布を有する赤色ないし深赤
色発光の蛍光体を提供することができる。そして、この
蛍光体は、蛍光ランプの蛍光体層とした場合にも優れた
発光効率および高演色性を呈し、特に赤色成分の特殊演
色評価数R9に対して大幅な改善効果を示すことから、高
発光効率と高演色性を共に満足する蛍光ランプを提供す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例による蛍光体の発光スペク
トル分布を示す図である。
【図2】 本発明の一実施例による蛍光体のX線回折結
果を示す図である。
【図3】 比較例による蛍光体のX線回折結果を示す図
である。
【図4】 蛍光体中のホウ素含有量と発光輝度との関係
を示す特性図である。
【図5】 焼成温度と発光ピーク比との関係を示す特性
図である。
【図6】 本発明の他の実施例による蛍光体の発光スペ
クトル分布を示す図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式:(Gd1-x Eux 2 O 3 (式中、 xは 0.005≦ x≦ 0.2を満足する数を示す)で
    実質的な組成が表され、少量元素としてホウ素を 5〜 1
    000ppmの濃度範囲で含む蛍光体であって、その結晶構造
    の主相が単斜晶系であり、かつ 254nmの水銀輝線で励起
    したときの発光スペクトル分布における強度比が最も大
    きい第1のピークが 620〜 626nmの範囲に存在すること
    を特徴とする蛍光体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の蛍光体において、 前記ホウ素を20〜100ppmの濃度範囲で含むことを特徴と
    する蛍光体。
  3. 【請求項3】 一般式:(RE1-y Pry 2 O 3 (式中、REは YおよびGdから選ばれる少なくとも 1種の
    元素を、 yは0.0001≦ y≦ 0.1を満足する数を示す)で
    実質的な組成が表され、少量元素としてホウ素を 5〜 1
    000ppmの濃度範囲で含むことを特徴とする蛍光体。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の蛍光体において、 前記ホウ素を20〜100ppmの濃度範囲で含むことを特徴と
    する蛍光体。
  5. 【請求項5】 ガラス管内壁面に被着形成された蛍光体
    層を具備する蛍光ランプにおいて、 前記蛍光体層は、請求項1記載の蛍光体または請求項3
    記載の蛍光体を少なくとも赤色ないし深赤色発光成分と
    して含有することを特徴とする蛍光ランプ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022069584A1 (de) * 2020-10-01 2022-04-07 Fachhochschule Münster Material für gasentladungslampen

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WO2022069584A1 (de) * 2020-10-01 2022-04-07 Fachhochschule Münster Material für gasentladungslampen

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