JPS59121766A - 螢光ランプ - Google Patents

螢光ランプ

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Publication number
JPS59121766A
JPS59121766A JP22780382A JP22780382A JPS59121766A JP S59121766 A JPS59121766 A JP S59121766A JP 22780382 A JP22780382 A JP 22780382A JP 22780382 A JP22780382 A JP 22780382A JP S59121766 A JPS59121766 A JP S59121766A
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JP
Japan
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phosphor
mixture
fluorescent lamp
lamp
gram atoms
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Application number
JP22780382A
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English (en)
Inventor
Kazuo Narita
成田 一夫
Akira Taya
田屋 明
Nobuyoshi Akiyama
秋山 順悦
Hisami Shinra
新羅 久美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/38Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/42Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • H01J61/44Devices characterised by the luminescent material

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高演色螢光ランプに関する。より詳しくは、高
演色性と高い発光効率を兼備した高演色螢光ラングに関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
光源が物体色をいかに忠実に再現し得るかを表わす尺度
として、所謂、平均演色評価数Raが用いられている。
この尺度で表わすと、アンチモンとマンガンで付活され
たー・ロリン酸カルシウム螢光体を用いた一般照明用の
螢光ランプは、白色(色温度4200°K)のものでR
a=65であシ、また、昼光色(色温度6500°K)
のものでRa=75程度となる。ととろで、螢光ランプ
の演色性は、用いる螢光体を改善することによって更に
高めることが可能である。
高演色性ランプは、その演色性の改善の程度に応じて、
DL (75≦Ra)、5DL(85≦Ra ) 。
EDL (95≦Ra )型とJISZ9301”71
’区分されて居り、これまで種々の螢光体の組合せを用
いたラングが知られている。
例えば、特開昭54−102073号に開示された螢光
ランプは4種の螢光体の組合せにょシRa =99とな
る。また、昭和57年照明学会全国大会予稿A16には
、二種類の螢光体の混合によって上記平均演色評価数と
同程度の高演色螢光ラングが得られることが記載されて
いる。これらの螢光ランlはいずれも螢光ラング演色区
分のEDL型に属するものである。しかしながら、これ
らのラングの光束は40Wランノ(管径32■)で24
001m程度(効率601m/W )程度にすぎないも
のであった。
また、特開昭50−61887に比較的演色性が高く、
シかも高効率である螢光ラングとして、例えば、450
nnz545nmおよび610 nm付近に発光ピーク
を有する三種の狭帯域発光螢光体を組合せてなるランプ
(所謂、三波長型螢光ランフ°)が開示されている。と
のラングの光束は40Wランプで33601m (効率
841m/W )に達する。
また平均演色評価数はRa = 84であり、DL型に
区分される。このランプは、ある程度の高演色性と高い
効率を兼備したものとして実用性が高い。
しかし、このランプにあっては、Raをこれ以上高い値
に改善することが困難であった。また、発光が上述のよ
うに450nm、545nm、610nmを中心とした
領域に集中しているために、Raは比較的高いが、特殊
演色評・価数の値の中にはがなり低いものがある。これ
は三波長型ラングでは克服し得ない欠点である。更にこ
の型ランプに使用される螢光体は通常すべて希土類を含
むため螢光体のコストは極めて高いものとなる。
このように、EDL型の高演色螢光ランプにあっては効
率が低く、DL型の高演色螢光ランプにあってはRaお
よび特殊演色評価数が低いため、上記問題を解決する螢
光ランプとして、EDL型とDL型の中間に位置するS
DL型のラングが期待されている。
この区分に属するランプの一例として、東芝レビュー2
6巻1110頁(1971年)に記載されているものが
ある。これは、40WランノでRa=92、全光束24
00 trn (効率601m /W )の性能を有す
るものである。しかし、とのラングの効率は上記EDL
型と同程度にすぎず、また6種類の螢光体を混合しなけ
ればならないため、ランプの色温度を設計基準に合せる
ことが極めて困難であった。更には、成分螢光体の比重
に差があるため、螢光体をラングに塗布するにあたって
管の両端で色ずれが起りやすいという欠点を有していた
そこで、実用的な高演色螢光ランプとして、Raが99
よりやや小さ々値であっても、発光効率が2400tm
/40W以上であり、また、発光効率が3360 Am
 / 40 Wよりやや小さな値であっても、Raが7
5以上となり、かつ特殊演色性に優れ、しかも色温度の
調節が容易であシ、色ずれの起らず、かつ螢光体が安価
であるランデが望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明はRaがほぼ99に達するが効率の低いランデと
、Raが84程度であるが高効率のランプの中間的な性
質を有し、かつ特殊演色性に優れ、しかも、色温度の残
節が容易であり、色ずれの起らないランプを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、特定の3〜4神類の螢光体を組み合せることによ
り、Raがほぼ99に達するが効率の低いランプと、R
aは84程度であるが高効率のランデの中間的な性質の
ランプを、必をに応じて任意に作り州ることを見い出し
、本発明を完成した。
ず力わち、本発明の螢光ランデ■は一般式M5−XX 
(PO4)3: Eu”(x) (式中、Mは3.0〜
4.5グラム原子のB&と0.5〜2.0グラム原子の
Caと0.01〜1.0グラム原子のMgとからなる元
素混合物を表わし、XはF 、 CL 、 Brの単体
もしくは2種以上の混合物を表わし、Xは0.01(x
<0.2の範囲の数を表わす。)で示される二価のユー
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1の螢光体と、620〜640 nmの波長範
囲に発光ピークを有し、且つ120〜160nmの半値
巾を有する第2の螢光体と、アンチモンおよびマンガン
で付活されたハロリン酸カルシウムからなる第3の螢光
体とからなる混合物がガラス管内面に被着されているこ
とを特徴とする。
本発明において、第1の螢光体はランプの分光エネルギ
ー分布中、青緑色光領域のエネルギーを与える成分であ
る。
第1の螢光体の一般式において、指数Iは2価のユーロ
ピウムの濃度を表わし、Xが0.01以下の場合には、
輝度が著しく低く、また0、2を超えても輝度の顕著々
向上がみられないので0.01<X≦0.2の範囲にす
る。MのBa 、 Ca + Mgは各々Ba = 3
.0〜4.5グラム原子、Cm = 0.5〜2.0グ
ラム原子、Mg=0.01〜1.0グラム原子の関係を
満たすように設定される。Ba=3.0〜4.5グラム
原子、Ca = 0.5〜20グラム原子に設定するの
は、青緑色光領域の発光ピークを与えるためである。
その際、該螢光体は、好ましくは、波長範囲480〜5
00 nmに発光ピークを有する。Mgは主として、螢
光体輝度の増加、ランプベーキング時の螢光体劣化の防
止、185nm紫外線照射による劣化の防止のために含
有せしめる。このためには、Mgの含有量は0.01〜
1.0グラム原子とし、好ましくは0.15〜0.30
グラム原子とする。XはF 、 C1。
Brの単体もしくは2種以上の混合物であり、より好ま
しくは、Ctである。
第2の螢光体は分光エネルギー分布中、橙色光領域のエ
ネルギーを与える成分で、620−640nmの波長範
囲にピークを有し、かつ120〜160nmの半値巾を
有する周知の螢光体であればいか々るものであってもよ
い。このような螢光体としては、スズで付活された正リ
ン酸ストロンチウム・マグネシウム[(SrMg)、(
PO4)2: Sn 、:]が最も好適である。
第3の螢光体は分光エネルギー分布中、黄色光領域のエ
ネルギーを寿える成分で、アンチモンおよびマンガンで
付活されたノ・ロリン酸カルシウム〔CIL5(PO4
)5・Ca(Fe2):SblMn〕螢光体を用いるこ
とができる。
第1の螢光体と第2の螢光体との混合重量比は、通常3
5:65〜50 : 50とする。第3の螢光体の色温
度は上記組成範囲のSb 、 Mn等を含有せしめるこ
とによって、そのsbおよびMnバンドの強度比、Mn
バンドのピーク位置を調節し、混合物Aの色温度と実質
的に同一にするのが好ましい。
また、第3の螢光体の全螢光体混合物中における含有量
は、10〜35重it%とするのが好ましい。
第3の螢光体の含有量が10重量%未満では螢光ランプ
の効率が不足し、また35重量%を超えるとRaが低く
々りすぎるからである。
本発明の螢光ランプ■は、これら第1、第2および第3
の螢光体の混合物がガラス管内面に被着されたものであ
る。
更に、本発明によれば螢光ランプ■のRaを改善した螢
光ランプ■が提供される。螢光ランプ■には、上記第1
1第2訃よび第3の螢光体に加えて、更に三価・・つユ
ーロピウムで伺活された酸化イツトリウムからなる第4
の螢光体が用いられる。
すなわち、本発明の螢光ランプ■は、一般式M5−.X
 (PO4)3: Eu2+(x) (式中、Mは3.
0〜4.5グラム原子のBaと0.5〜2.0グラム原
子のCaと0.01〜1.0グラム原子のMgとからな
る元素混合物を表わし、XはF 、 CL 、 Brの
単体もしくは2種以上の混合物を表わし、Xは0.01
 < x り0.2の範囲の数を表わす。)で示される
二価のユーロピウムで付活されたアルカリ土類金属・・
ロリン酸塩からなる第1の螢光体と、620〜640 
nmの波長範囲に発光ピークを有し、且つ120〜16
0nmの半値巾を有する第2の螢光体と、アンチモンお
よびマンガンで付活されたハロリン酸カルシウムからな
る第3の螢光体と、三価のユーロピウムで付活された酸
化イツ) IJウムからなる第4の螢光体とからなる混
合物がガラス管内面に被着されていることを特徴とする
第4の螢光体は、発光効率を低下させることなく、螢光
ランflのRaを改善するだめの成分である。
第3の螢光体と第4の螢光体との混合重量比は通常97
:3〜85:15である。この第3と第4の螢光体混合
物(以下、混合物Bという。)の色温度は、上記第3と
第4の螢光体の混合比および第3の螢光体におけるsb
とMnバンドの強度比、Mnバンドのピーク位置を適宜
調節することによって、第1の螢光体と第2の螢光体の
混合物(以下、混合物Aという。)の色温度と実質的に
同一にするのが好ましい。
また、混合物Bの全螢光体混合物中における含有量は1
0〜35重量俤とするのが好ましい。混合物Bの含有量
が10Zft%未満では螢光ランプの効率が不足し、ま
た35重M′俤を超えるとRaが低下してしまうからで
ある。
本発明の螢光ランプは、例えば、次の方法によって得る
ことができる。
まず、第1の螢光体を次のようにして調製する。
Ba r Ca e Mg e P + F r CI
−lBrおよびEu源となり得る各々の酸化物、燐酸塩
、炭酸塩、アンモニウム塩などの化合物を所定量秤量し
た後、例えば、ボール・ミルでこれらの原料混合物を充
分に粉砕混合する。しかる後に得られた混合物をアル4
す製または石英製のルツぜに収容し、大気中において8
00℃〜1200℃の温度下にて1〜5時間焼成する。
得られた焼成物を冷却、粉砕、篩別し、例えば、水素と
窒素の混合ガスによる弱還元性雰囲気中において800
〜1200℃の温度で二次焼成する。この焼成物を冷却
、粉砕、篩別、洗浄、濾過、乾燥、篩別すると第1の螢
光体粉末が得られる。
次に、この第1の螢光体粉末と周知の第2の螢光体粉末
とを、所定量配合し、ボールミル等で十分混合すること
によって、要求される螢光ランプの色度点と同一の色度
点を有する混合物Aを調製する。
この混合物AK% 混合物Aと同一の色度点を有する周
知の第3の螢光体粉末を所定量配合混合し、得られた螢
光体混合粉末を周知の方法でガラス管内表面に塗布すれ
ば、本発明の螢光ランプIが得られる。
また、上記混合物Aに、あらかじめ混合物Aと同一の色
度点となるように調製された第3の螢光体粉末と第4の
螢光体粉末との混合物Bを所定量配合混合して、得られ
た螢光体混合物をガラス管内表面に塗布すれば、本発明
の螢光ランプ■が得られる。
このように、本発明の螢光ランflにあっては、混合物
Aに対する第3の螢光体、すなわちハロリン酸カルシウ
ムの添加量を、また、本発明の螢光ランプ■にあっては
、混合物Aに対する混合物Bの添加量を調節することに
よって、RILがはホ99に達するが効率の低いランプ
と、Raが84程度であるが高効率のランプとの中間的
な性質の高演色螢光ランプとなる。また、本発明の螢光
ランプは、従来の三波長型螢光ランプに比べ特殊演色性
にも優れる。また、従来の6種の螢光体の組合せからな
るSDL型高型合演色螢光ランプべ、本発明の螢光ラン
プは、3〜4種の螢光体の混合物を用いるので色温度の
調節が容易である。しかも、これら成分螢光体間の比重
差が従来のSDL型高型合演色螢光体べ小さいため、色
ズレも小さい。更には、本発明に係る螢光体の糾合せで
は、安価カアンチモンリマンガン付活ハロリン酸カルシ
ウム螢光体をかなシ多量に含むので、螢光ランプが廉価
となる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の螢光ランプを実施例によって詳説する。
Ba 、 Ca t Mg * P r CLおよびE
uの化合物を所定量秤量した後、これら原料混合、物を
 、Hp−ル・ミルにて2時間粉砕混合した。次いで篩
別して混合物を石英製ルツデに収容し、大気中で950
℃の温度下にて3時間焼成し、得られた焼成物を冷却、
粉砕、篩別後、水素2チ、窒素98チの混合ガス中で、
950℃の温度で1時間の二次焼成を行った。
この二次焼成物を冷却、粉砕、篩別、洗浄、濾過、乾燥
、篩別して、第1の螢光体 Ba 4.、c a O,5Mg o、s et (p
o 4 ) s : E u (o−1)の粉末を得た
。この第1の螢光体の色度、発光ピーク波長、半値巾を
第1表に、分光エネルギー分布を第1図に示す。
図中、面線aが第1の螢光体の分光エネルギー分布曲線
である。
得られた第1の螢光体に、Mg表に示した螢光体混合比
率となるべく、まず、第2の螢光体(Sr 、Mg )
、(po4)2:Snを混合して、色度座標がは)Y5
000°に1偏差+〇、003uv(x==0.345
* y=0.356)の螢光体混合知人を得、更に、こ
れと同一の色度座標を有する第3の螢光体(1)ca5
(po4)3(F、cz) : Sb、Mnを混合し螢
光体混合物を得た。
これら第2および第3の螢光体(りの色度、発光ピーク
波長、半値巾を第1の螢光体と共に第1表に、分光エネ
ルギー分布を第1図に示す。図中曲#b1曲線Cはそれ
ぞれ、第2および第3の螢光体の分光エネルギー分布曲
線である。
次に上記螢光体混合物を管径32W1管長1200mの
直状ガラス管内面にニトロセルロースをバインダーとし
て塗布した後、通常の製法に従って、放電電極の取付け
、管内の真空排気、水銀粒とアルゴンガスの封入、口金
の取付を行い、40Wの本発明の実施例1〜6の螢光ラ
ンプIを得た。
まだ、比較のため、第1と第2の螢光体成分を重量比4
0:60で混合した螢光体混合物を用い、上記と同様の
方法によって比較用螢光ランプ(比較何重)を得た。
次に、実施例1〜6と比較例1の螢光ランft1cつい
て、測光、測色試験を行った。この結果を第2表に示す
。また、本発明の螢光ランプIの分光エネルギー分布の
一例として、実施例2のランプの分光エネルギー分布を
第2図に示す。なお、図中には、水銀の輝度を螢光体の
連続スペクトルから分離して示しである。
第2表から明らかな通り、第3の螢光体、すなわちハロ
リン酸カルシウム螢光体の混合比が増加するに従って、
Raは低下するが、全光束は増加する。例えば実施例2
の螢光ランプはRa=93であってSDLの区分に属し
、その効率は比較例1の螢光ランプのものより約5チ向
上する。また、この螢光ランプの全螢光体混合物中、安
価なハロリン酸カルシウム螢光体が全体の15チを占め
るので、螢光体の価格は低下する。
実施例1〜6で用いた第1の螢光体 Ba、1Ca6.5Mgo、3Ct(PO4)、 : 
Eu (0,1)と第2の螢光体(Sr + Mg )
5 (PO4)2 ’ Snを重量比2:3に混合し、
色度座標がはIY 5000°に1偏差+0.003 
uυ(x=0.345 、 y=0.356 )の混合
物Aを得た。
一方、第3の螢光体(n) Ca5(PO4)3(F、
 Ct) :SJMnと第4の螢光体Y2O3: Ku
とを重量比9:1に混合して、上記混合物Aと同一の色
度座標を有する混0鵠 合物Bを調製した。
この混合物Bと混合物Aとを、第3表に示す重量比率で
配合混合することにより、実施例7〜11の螢光体混合
物を得た。
用いた第3の螢光体(II)および第4の螢光体の色度
、発光ピーク波長、を第1表に、分光エネルギー分布を
、第1の螢光体および第2の螢光体の発光ピーク曲線と
共に第2図に示す。図中、曲線a。
b、c’、dは−1−11ぞれ、第1、第2、第3およ
び第4の螢光体の分光エネルギー分布曲線を表わす。
次に、上記混合物AとBの螢光体混合物を、実施例1〜
5と同様の方法によって、がラス管内面に塗布した稜、
放電’III極の数句け、管内の真空排気、水銀粒とア
ルゴンがスの封入、口金の取付を行って、40Wの本発
明の実施例7〜11の螢光ランデ■を得た。
また、比較のため、混合物Aのみからなる螢光体混合物
を用い、上記と同様の方法によって比較例2の螢光ラン
プを作成した。
次に、実施例7〜11、比較例2の螢光ランプについて
、測光、測色試験を行った。この結果を第3表に示す。
また、本発明の螢光ランプ■の分光エネルギー分布の一
例として、実施例9のランデの分光エネルギー分布を第
4図に示す。なお、図中には、水銀の輝度を螢光体の連
続スペクトルから分離して示しである。
第3表から明らかな通り、混合物Aに対する混合物Bの
混合比が増加するに従って、Raけ低下するが、全光束
は増加する。例えば、実施例10の螢光ランプはRa=
94であってSDLの区分に属する。また、その全光束
は25811mであって、引例2のラングよりも約7チ
大きい。また、実施例10の螢光ランデ■と第2表の実
施例4の螢光ランデ■を比較すると、その全光束ははげ
同程度の値であるがRaが実施例4より大きい。更に、
この螢光ランプの全螢光体混合物中、安価なアンチモン
螢光体が全体の22.5 %を占めることになり、螢光
体コストの低下にも役立つ。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな通シ、本発明の螢光うングは、
■演色性が高く、シかも比較的高効率であること、■特
殊演色性に優れること、■従来のSDL型高演色螢光ラ
ンうン比べ色温度の調節が容易であること、■従来のS
DL型高波高演色螢光ランプべて色ズレが少ないこと、
()安価なアンチモン・マンガン付活ハロリン酸カルシ
ウム螢光体を比較的多量に含むので廉価となること、(
Φ更に、三価のユーロピウム付活酸化イツトリウム螢光
体を含むランプにあっては、発光効率を低下させること
なく、Raを改善することができること、などの効果を
奏し、その工業的価値は極めて人である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の螢光ランプIに使用する各成分螢光体
の発光の分光エネルギー分布の一例を示す特性図である
。第2図は本発明の螢光ランプ■の分光エネルギー分布
の一例を示す特性図である。 第3図は本発明の螢光ランデ■に使用する各成分螢光体
の発光の分光エネルギー分布の一例を示す特性図である
。第4図は本発明の螢光ラング■の分光エネルギー分布
の一例を示す特性図である。 碗

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式M5.−xX(PO4)3:Eu2+(x
    )(式中、Mは3.0〜4.5グラム原子のBaと0.
    5〜2.0グラム原子のCILと0.01〜1.0グラ
    ム原子のMgとからなる元素混合物を表わし、XはF 
    、 CL 、 Brの単体もしくは2種以上の混合物を
    表わし、Xは0.01<xり0.2の範囲の数を表わす
    。)で示される二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1の螢光体と、62
    0〜640nmの波長範囲に発光ピークを有し、且つ1
    20〜160nmの半値巾を有する第2の螢光体と、ア
    ンチモンおよびマンガンで付活されたハロリン酸カルシ
    ウムからなる第3の螢光体とからなる混合物がガラス管
    内面に被着されていることを特徴とする螢光ランフ°。
  2. (2)第1の螢光体の発光ピークが480〜500nm
    の波長範囲にある特許請求の範囲第1項記載の螢光ラン
    フ。
  3. (3)  第1の螢光体と第2の螢光体との混合物の発
    光の色温度と、第3の螢光体の発光の色温度とが実質的
    に一致している特許請求の範囲第1項記載の螢光ランプ
  4. (4)全螢光体混合物中、第3の螢光体の含有量が10
    〜35重量%である特許請求の範囲第1項記載の螢光ラ
    ンプ。
  5. (5)一般式M5−. X (PO4)3: Eu”(
    x) (式中、Mは3、0〜4.5グラム原子のBaと
    0.5〜2.0グラム原子のCaと0.01〜1.0グ
    ラム原子のMgとからなる元素混合物を表わし、XはF
     、 CL 、 Brの単体もしくは2種以上の混合物
    を表わし、Xは0.01(x <、 0.2の範囲の数
    を表わす。)で示される二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1の螢光体
    と、620〜640 nmの波長範囲に発光ピークを有
    し、且つ120〜160 nmの半値巾を有する第2の
    螢光体と、アンチモンおよびマンガンで付活されたハロ
    リン酸カルシウムからなる第3の螢光体と、三価のユー
    ロピウムで付活された酸化イツトリウムからなる第4の
    螢光体とからなる混合物がガラス管内面に被着されてい
    ることを特徴とする螢光ランプ。
  6. (6)  第1の螢光体の発光ピークが480〜500
    nmの波長範囲にある特許請求の範囲第5項i14載の
    螢光ランプ。
  7. (7)  第1の螢光体と第2の螢光体との混合物の発
    光の色温度と、第3の螢光体と第4の螢光体との混合物
    の発光の色温度とが実質的に一致している特許請求の範
    囲第5項記載の螢光ランプ。
  8. (8)全螢光体混合物中、第3の螢光体と第4の螢光体
    との和の含有量が10〜35重1it%である特許請求
    の範囲第5項記載の螢光ランプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663563A (en) * 1985-08-30 1987-05-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Halophosphate phosphor and fluorescent lamp using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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