JPS6337184A - 螢光ランプ - Google Patents

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】 ［発明の産業上利用分野］ この発明は、蛍光ランプに係り、特に、人体に発ガン作
用等の悪書を与えるといわれる紅斑作用を生起させない
領域の近紫外線を放射する蛍光ランプに関するものであ
る。

［発明の従来技術及びその問題点］ 一般に、３５０ｎｍ付近の近紫外線を主成分として近紫
外線輻射する紫外線放射蛍光体を使用した蛍光ランプは
、ブラックライト蛍光ランプと呼ばれており、このブラ
ックライト蛍光ランプは、舞台照明、鉱物や宝石等の鑑
別照明、金属面の探傷照明、法医学用鑑識照明、計器類
の照明等の幅広い用途に用いられる光源である。このブ
ラックライト蛍光ランプに用いられる蛍光体としては鉛
付活ケイ酸バリウム蛍光体が知られている。

ところが、鉛付活ケイ酸バリウム蛍光体を用いた蛍光ラ
ンプは、光出力が弱く、また、この光出力の時間経過に
対する出力維持率が充分でないと言う問題がある。

これらの問題を解決するため、従来、フライングスポッ
ト用陰極線管に使用され、陰極線刺激で極めて短い残光
特性を有した、セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体を
蛍光ランプに用いることが提案されている。例えば、特
公昭５０−２３６７０号公報には、トリウムを導入する
ことによって発光強度を向上させたセリウム及びトリウ
ム付活燐酸イツトリウム蛍光体が提案され、また、特開
昭４９−９１０８４号公報には、イツトリウムを同じ三
価のアルミニウム及び／又はガリウムで置換することに
よって発光出力を向上させたセリウム及びトリウム付活
燐酸イツトリウム蛍光体が開示されている。

しかしながら、これらセリウム及びトリウム付活燐酸イ
ツトリウム蛍光体は、高価なトリウムを使用することに
より、極めて高価なものとなることや放射性同位元素で
あるトリウムを使用する等のため、実用的にはブラック
ライト蛍光ランプ等の蛍光ランプに用いられず、このた
め、セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体を使用した実
用的な蛍光ランプが所望されていた。

また、従来の鉛付活ケイ酸バリウム蛍光体は、２５３．
７ｎｍの紫外線励起の発光が３２０ｎｍ以下の波長にも
存在する発光スペクトルを有しており、このため、この
鉛付活ケイ酸バリウムをガラス管に塗布した蛍光ランプ
では、人体に対し紅斑作用のある３２０ｎｍ以下の波長
の紫外線が輻射され、過度の紅斑作用を伴うと人体に対
し有害であるという恐れがあり、この点からも、３２０
ｎｍ以下の短波長の紫外線を放射しない蛍光ランプの開
発が望まれていた。

［発明の目的］ この発明は、上述の事情に鑑みなされたものであって、
その目的とするところは、人体に対し有害である３２０
ｎｍ以下の短波長の紫外線を放射することなく、その発
光強度及び出力維持特性の優れた実用的な蛍光ランプを
提供することにある。

［発明の概要］ この発明の目的は、組成式がＹ＋−ｘｃｅｘＰＯａ　（
但し、Ｘが０．００３ないし０．０８の範囲の数値であ
る）で表される蛍光体を用いてなることを特長とする蛍
光ランプにより、解決される。

即ち、本発明者等は、まず、放射性同位元素であるトリ
ウムを使用することなく、安価なセリウム付活燐酸イツ
トリウム蛍光体を開発すべく種々の実験を繰り返した結
果、セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体が従来の鉛付
活ケイ酸バリウム蛍光体に比較して３５０ｎｍ付近を中
心とする発光強度の強いスペクトルを有しており、この
セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体は、予期せむこと
には、蛍光ランプに用いることができ、そして、この蛍
光ランプでは極めて発光強度及び出力維持特性が良好で
あることを見い出した。

次に、このセリウム付活燐酸バリウム蛍光体の発光スペ
クトルの形状を改良すべく種々のセリウムの付活量にて
実験した結果、セリウムの付活量を蛍光体１モルに対し
０．００３ないし０．０８モルにすることにより、予期
せむことには、このセリウム付活燐酸イツトリウム蛍光
体の２５３゜７ｎｍの紫外線励起の発光が３２０ｎｍ以
下でカットされ、このセリウム付活燐酸イツトリウム蛍
光体を使用した蛍光ランプでは、人体に対し紅斑作用の
あろ３２０ｎｍ以下の短波長の紫外線放射が極減ないし
皆無になる。

第１図及び第２図を参照しながら、本発明者等がセリウ
ムの含有量を選定した理由について述ベスー 第１図及び第２図には、セリウムの含有量を種々に変え
た蛍光体の粉体を、２５３．７ｎｍの紫外線で刺激した
スペクトルの測定結果が示されている。

第１図中には、比較の為、従来の鉛付活ケイ酸バリウム
蛍光体のスペクトルが曲線１で示されている。セリウム
の含有量を蛍光体１モルに対して、それぞれ、０．００
３．０．００Ｇ、０．０１２及び０．０２５モルとした
、本発明の蛍光ランプに使用のセリウム付活燐酸イツト
リウム蛍光体のスペクトルが曲線２．３、・１及び５て
示されている。

また、第２図中には、セリウムの含有量が蛍光体１モル
に対して、それぞれ、０．０２５．０゜０８．０．１．
０．２及び０．４モルであるセリウム付活燐酸イツトリ
ウム蛍光体のスペクトルが曲線５．６．７．８及び９て
示されている。

第１図中の曲線２て示されろように、セリウムの含付量
が０．００３のとき、波長３４０　ｎ　ｍと３５２ｎｍ
とをピークとするスペクトルであって、波長３５０　ｎ
　ｍ前後のピーク値が従来の鉛付活ケイ酸バリウムのピ
ーク値とほぼ同様となる。

曲線３　曲線３．４及び５で示されるように、セリウム
の含有量が０．００３より増加するにつれて、波長３４
０ｎｍ及び３５２ｎｍの双ピークが高くなり、波長３０
０ｎｍから４００ｎｍにわたる出力強度の積分値も、曲
線２て示された従来の鉛付活ケイ酸バリウムのスペクト
ルより大きな値となる。

好適なことには、スペクトルの形状が、３００ｎｍから
３２０ｎｍにかけてカットされたものになると共に、１
に来の鉛付活ケイ酸バリウム蛍光体のスペクトルが３０
０ｎｍから４２０ｎｍにかけた広範囲なものであるのに
対し、３２０　ｎ　ｒｎから３８０ｎｍにわたる狭いも
のである。

第２図中の曲線５．６．７．８及び９で示されるように
、セリウムの含有量がさらに増加するにつれて、波長３
４０ｎｍのピークか高くなり、一方、波長３５２のピー
クは低くなる。この場合、波長３００ｎｍから４００ｎ
ｍにわたる出力強度の積分値は従来の鉛付活ケイ酸バリ
ウムのスペクトルより大きな値である。

しかしながら、セリウムの含有量が多くなり過ぎると、
典型的には、セリウムの含有量が０．４モルである曲線
９において符号ａて示されるように、スペクトルは、３
１５ｎｍ付近をピークとして３００ｎｍから３２０ｎｍ
にかけて上昇した形状となる。また、セリウムの含有量
か０．０８モルを過ぎると、３１５ｎｍ付近のピーク値
は顕著に大きくなる。

従って、セリウムの含有量は、従来の鉛付活ケイ酸バリ
ウム蛍光体に対する光出力を考慮した場合、蛍光体１モ
ルに対し０．００３から０．２モルの範囲が好ましく、
３００ｎｍから３２０ｎｍにわたる紫外線をカットする
ことを考慮した場合、本発明の特許請求の範囲に記載し
たように、０゜００３から０．０８モルの範囲がより好
ましい。

［実施例コ 以下、この発明の好適な実施例について説明する。

蛍光ランプの製作を説明するに先立ち、まず、この発明
の蛍光ランプに使用するセリウム付活燐酸イツトリウム
蛍光体の製造方法について、セリウムの含有量が蛍光体
１モルに対し０．０２５モルである場合を例にして説明
する。

高純度のＹ２Ｏ３［１１００，８ｇ］及びＣｅ２（ＣＯ
３）３　［５７，５ｇ］を３０％ＨＣＩ［ｌ］に溶解す
る。そして、この溶液に５０％Ｈ３ＰＯ４溶液１９６０
　ｇを混合する。この混合ンαを攪拌しながら、除々に
１５％アンモニア水を添加してｐＨ４に調整し、イット
リウｌ、燐酸塩を沈澱さす。

この沈澱物をろ過水法乾燥させてから、アルミナルツボ
にて弱還元性雰囲気下に１２００°Ｃの温度で４時間焼
成する。

この焼成物を湿式ボールミルで粉砕した後、水洗乾燥し
、２００メツシユのフルイここでふるい分けする。これ
により、セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体が得られ
、Ｘ線回折測定の結果、この蛍光体の組成式が（Ｙｅ、
ｅ７ｓＣｅａ、５ｚ５Ｐ　０４）であり、又、結晶構造
がゼノタイムであった。

次に、このようにして製造された蛍光体を使用する蛍光
ランプの作製方法について説明する。

酢酸ブチル［９，９００ｇ］にニトロセルロース［１０
０ｇ］を溶解する。この溶液５００ｇを２１ビーカーに
採取し、本発明のＹ９．９７５ＣｅＴｌ、ｅ２５ＰＯ４
蛍光体（Ｆｉｓｈｅｒ　　５ｕｂ−３ｉｅｖｅ　　５ｉ
ｚｅｒ法による粒径５．３μ）５００ｇをよく攪を手し
て塗布を夜とする。

この塗布液を、立てられた管径３２ｍｍφ４０ワット用
のガラス管５本のそれぞれの上部から注入して内面に塗
布し、次に乾燥させろ。５本の塗膜の平均重量は５．３
ｇであり、可視光の平均透過率は４０．８％であった。

次に、これ等の塗布されたガラス管を６００度に加熱し
たＷ％炉中て１０分間ヘーキングしてニトロセルロース
を焼失させる。更に、各々のガラス管にフィラメントを
装着し排ス台に架けＡｒ、Ｈｇを注入しＦＬ４０Ｓ型の
蛍光ランプを造る。

これ等の蛍光ランプの１００．５００時間後における３
００〜４００ｎｍの出力エネルギーを測定し、それ等の
平均数値を第１表に示し、その発光スペクトル特性を第
３図の曲線Ａで示す。

Ｃｅ２（ＣＯ３）３の混合量、即ち、セリウムの混合量
を変更すること以外、前述の方法と同様にして、セリウ
ム付活燐酸イツトリウム蛍光体を製造し、これ等の蛍光
体を使用して、同様の方法で、前述以外の６種類の蛍光
体を用いてランプを各々５本造る。それ等のランプ出力
エネルギーを第１表に示す。

本発明蛍光ランプの比較用として、従来のＢａＳｉ２’
ｓ：Ｐｂ蛍光体（Ｆ、Ｓ、Ｓ、Ｓ法による粒径７．１μ
）を使用した蛍光ランプ５本を試作した。これ等の蛍光
ランプ出力エネルギーの平均数値を第１表に示し、その
発光スペクトル特性を第１表 第３図の曲線Ｂで示す。

第１表から明らかなように、セリウム含有量が０．００
３〜０．０８モルの間にある蛍光体を使用した本発明の
蛍光ランプ（Ｎｏ、２〜６）は、５００時間経過後の相
対エネルギーが、従来例（Ｎｏ、１）の５７％に比べて
、９３〜１０８％と約２５〜５０％も改善され、１００
時間経過後の相対エネルギーは、Ｎｏ、１を１００％と
して、最高で１６％も改善される。

以上の方法で製造された蛍光ランプは、いずれも塗膜の
可視光透過率は４０．８±１％である。

又、蛍光ランプの蛍光体の塗布量は、Ｎ０８２〜８によ
る蛍光体の場合は５．３±０．１ｇ／本であり、従来の
ＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂ蛍光体（Ｎｏ。

１）の場合は７．０±０．２ｇ／本である。ガラス管は
ソーダガラス管である。

第３図の曲線Ａに示すように、本発明の蛍光ランプは、
従来のＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂ蛍光体を使用したものに比
べて、２倍以上と著しく強い光出力を実現し、又、光出
力のスペクトルは、約３５０ｎｍｅ中心とした幅の狭い
バントスペクトルで、人体に、懇書を与える３２０ｎｒ
ｎ以下の短波長スペクトルがない。

なお、第３図に於て、約３６５　ｎ　ｍのピークは、蛍
光ランプ内に充填された水銀によろ゛輝線スペクトルで
ある。

３２０ｎｍ以下の短波長スペクトルが、蛍光ランプのガ
ラス管を透過するときに完全に遮断されるとすれば、蛍
光体がこの短波長のスペクトルを発光してもランプの出
力には現れない。しかしながら、第４図に示すように、
蛍光体ランプに使用されるガラス管は、３２０ｎｍで約
５０％と光線透過率が高く、３１０ｎｍでも約２５％も
光線を透過する。この為、蛍光体は、３２０　ｎ　ｍ以
下の短波長発光スペクトルを極力弱くしなければならな
い。第３図の曲線で示すように、従来の蛍光体は３２０
ｎｍ以下でも発光スペクトルを有し、更に３１０ｎｍ付
近で小さいピークがあり、人体に悪い紅斑作用を与える
。本発明の蛍光ランプは、第１図と第２図に示すように
、蛍光体自体の３２０ｎｍ以下の発光スペクトルが極め
て弱く、あるいはほとんど零である為、これがガラス管
を透過すると更に弱く減衰され、蛍光ランプの３２０ｎ
ｍ以下の光出力を極減てきる。

特に、好都合なことに、第２図の曲線６で示すように、
本発明の蛍光ランプはセリウム含有量が０．０８モルと
少ない場合、３００〜３１０ｎｍの間で、従来のＢａＳ
ｉ２Ｏ５：Ｐｂ蛍光体に近い発光スペクトルを有し、３
１０〜３２０ｎｍで発光スペクトルが著しく低下するが
、蛍光ランプのガラスの光線透過率は、３２Ｏｎｍ付近
から下で急激に減衰する為、実際の蛍光ランプとした場
合、３２０ｎｍ以下の発光スペクトルは従来品よりも著
しく減少できる。

なお、本発明の蛍光ランプは、蛍光体のイツトリウムの
一部を、例えばＡｇやＧａで置換することも可能である
のは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明の蛍光ランプに使用する
セリウム付活燐酸イツトリウム蛍光体の出カスベクトル
の強度分布をセリウムの含有量を変えて示すグラフであ
り、第３図は、この発明の蛍光ランプのスペクトルを示
すグラフであり、第４図はこの発明の蛍光ランプに用い
られるソーダカラスの光透過率を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　組成式がＹ＿１＿−＿ｘＣｅ＿ｘＰＯ＿４（但し、ｘ
   が０．００３ないし０．０８の範囲の数値である）で表
   される蛍光体を用いてなることを特徴とする蛍光ランプ
   。