KR100469767B1 - 형광 램프 및 조명장치 - Google Patents

Abstract

3파장발광형 형광체의 사용량을 저감하고, 또한, 필요한 전체 광속을 갖는 형광램프 및 이를 이용한 조명장치를 제공한다.

형광램프는, 유리벌브(1a)로 이루어지는 투광성 방전용기(1)와, 입자형상이 막대형상이형(異形)을 한 피로인산 스트론튬(Sr₂P₂O₇)을 포함하는 평균입자지름 1.0㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자 및 3파장발광형 형광체입자의 혼합체를 주구성요소로서 형성되어, 투광성 방전용기(1)의 내면측의 거의 전체에 걸쳐 배설된 막두께 3∼25㎛의 비발광물질막(2)과, 3파장발광형 형광체입자를 주체로 하여 구성되고, 비발광물질막(2)의 내면측의 거의 전체에 걸쳐 배설된 막두께 30㎛ 이하의 형광체층(3)과, 투광성 방전용기(1)의 내부에 방전을 일으키도록 배설된 한 쌍의 전극(4, 4)과, 투광성 방전용기(1)의 내부에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다.

Description

형광 램프 및 조명장치{Florescent lamp and lighing apparatus}

본 발명은, 개량된 형광체층을 구비한 형광램프 및 형광램프를 사용한 조명장치에 관한 것이다.

희토류 형광체는, 할로인산칼슘 형광체에 비하여 현저하게 고가이기 때문에, 그 사용량을 감소시키고자 하는 시도가 종래부터 이루어지고 있다. 예를 들면, 일본국 특개소 64-6355호 공보에는, 자외로부터 적외까지의 파장범위에 있어서 분광반사율의 평균치가 산화마그네슘의 연착막(煙着膜)의 분광반사율곡선을 각 파장마다 100%로 하였을 때 그의 90% 이상인 무기질 백색분말물질 및 형광체를 포함하고 있고, 해당 무기질백색분말물질에 티타늄, 셀륨, 카드뮴, 세슘, 안티몬, 칼륨, 스칸듐, 지르코늄, 게르마늄, 알루미늄, 루테튬, 란탄, 가드리늄, 테르븀, 붕소 및 규소로 이루어지는 군중에서 선택된 적어도 1종의 도프제를 5중량% 이하의 비율로 도핑시킨 발광조성물을 이용하여 형광램프의 형광체층을 형성하는 것이 기재되어 있다.(종래기술 1)

종래기술 1에 의하면, 소정의 도프제를 도핑한 무기백색분말을 형광체에 배합한 것에 의해, 램프특성의 시간경과적 저하를 초래하지 않고 고가인 희토류 형광체의 사용량을 감소시킬 수 있는 내용이 기재되어 있다.

또한, 일본 특공평 2-43303호 공보에는, 형광체입자에, 가시부 및 자외부의 파장영역에서의 반사율이 크고, 평균입자지름 2㎛ 이상 약10㎛ 이하에서 해당 형광체입자와 같은 정도의 평균입자지름을 갖는 백색분말상태 무기물질의 적어도 1종을 상기 형광체입자 총중량의 10%를 넘어 230%까지의 비율로 배합한 발광조성물 및 이 조성물에 의해 형성되어 있는 수은증기 방전등이 기재되어 있다.(종래기술2)

종래기술 2에 의하면, 종래기술 1에 비교하여 대폭으로 백색분말상태 무기물질의 양을 늘리더라도 광도의 저하를 적게 할 수 있다고 기재되어 있다. 즉, 종래기술 2는, 백색분말상태 무기물질을 오로지 형광체의 증량제(增量劑)로서 이용하고 있는 점에 특징이 있다. 그 때문에, 백색분말상태 무기물질은, "화학적으로 안정성이 높은, 정확하게 말하면 형광램프가 제작되는 과정의 조건에 대하여 변화를 받기 어려운 독을 가지지 않는 물질로서 예를들면 마그네시아, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등의 비교적 가벼운 금속원소의 산화물 혹은 이들의 복합산화물 및 마그네슘, 알루미늄, 칼슘, 티타늄, 아연, 스트론튬, 지르코늄, 카드뮴, 주석, 바륨 등의 인산염, 규산염, 황산염 등을 포함하는 산소산염, 복합산소산염 등과 같이 난용성, 내열성, 내기후성에 뛰어나고 또한 감압중에서 자외선조사에 대해서도 안정성을 갖고, 또한 190nm 부근으로부터 700nm 부근의 범위에 걸쳐서 분광반사율의 평균값이 산화마그네슘의 연착율(煙着率)의 분광반사율곡선을 각 파장마다 100%로 하였을 때 90% 이상을 갖는 무기물질인 것이 바람직하다."라고 일반적인 조건을 기재하고 있다. 또한, "대표적인 무기물질은 알칼리 토류금속(바람직하게는 칼슘)의 피로인산염, 올트인산염, 또는 그들의 혼합물이다." 로 하고 있다. 그리고, 실시예에 있어서는, 백색분말상태 무기물질로서 오로지「피로인산 칼슘」을 사용하고 있다.

본 발명자들이 종래기술 2에 기초하여 형광램프의 광출력을 특성에 관해서 검증한 바, 백색분말상태 무기물질이더라도, 재료에 따라서 자외선 반사특성이 낮은 것이 있어, 이 무기물질을 형광체층에 혼합하더라도 충분한 광출력을 얻을 수 없는 경우가 있었다. 한편, 희토류 형광체는, 일반적으로 적색발광 형광체, 녹색발광 형광체 및 청색발광 형광체를 혼합하여 3파장발광형 형광체로서 사용된다. 그러나, 각 발광색의 각각의 형광체는, 그 화학조성이 다른 점에 대응하여, 비중 및 입자형상이 다르기 때문에, 각 형광체입자를 길다란 자형상의 유리벌브내에 균일혼합비율로 형성하는 것은 곤란하다.

또한, 형광체층을 형성하기 위해서는, 일반적으로 결착제 및 바인더를 용매에 첨가한 형광체 현탁액을 조정하여, 이것을 유리벌브의 내부에 아래로 흐르게 하고, 형광체를 그 내면에 부착시켜, 더욱 유리벌브를 소성한다. 그렇게 하여, 용매가 휘발하고, 바인더가 연소하여, 형광체입자가 결착제에 의해서 결착되어, 형광체층이 유리벌브의 내면측에 형성된다.

종래기술 1 및 2에 있어서는, 3파장 발광형 형광체의 형광체 현탁액을 유리벌브의 내부로 아래로 흐르게 하면, 현탁액의 유입측과 유출측에서 형광체층의 발광의 색도에 변화(이하, 이것을 "관끝단 색차"라고 칭한다.)가 생기기 쉽다. 즉, 2종류 이상의 형광체를 혼합하여 형광체층을 형성하는 경우, 형광체의 조합에 따라서는, 관끝단 색차가 현저히 나타난다고 하는 문제가 있다. 예를 들면, 청색발광 형광체로서 BAM이라 통칭되는 유로피움, 망간부(付) 활(活)바륨·마그네슘·알루미늄형광체를 사용하는 것에 의해, 높은 전체 광속을 얻을 수 있는 것이 알려지고 있음에도 불구하고, 관끝단 색차가 한층 현저하게 되기 때문에, 종래는 사용하는 것이 곤란하였다. 또한, 3파장발광형 형광체에 자머네이트 형광체를 가하여 혼합하는 경우에 있어서도 관끝단 색차를 생기게 하기 쉽다.

본 발명자는, 형광체에 혼합하는 무기물질에 관해서 검토하고 있는 중에서, 무기물질의 차이에 의해서 자외선반사율에 차가 있고, 또는 관끝단 색차에 차가 생기는 것을 알게 되었다. 이 발견에 따라서 더욱 조사한 결과, 무기물질의 입자형상이 막대형상 이형(異形)을 한 피로인산 스토론튬 Sr₂P₂O₇을 사용하는 것에 의해, 광출력특성이 높은 레벨로 안정하고, 또는 관끝단 색차를 효과적으로 억제할 수 있는 것을 발견하였다.

도 1은, 본 발명의 형광 램프의 1실시형태를 나타내는 일부 절결정면도이고,

도 2는, 동 확대요부 측면단면도이고,

도 3은, 본 발명의 형광램프의 제1의 실시형태에서 사용하는 고반사율의 비발광물질입자인 피로인산 스트론튬을 5000배로 확대하여 나타내는 주사형 전자현미경사진이고,

도 4는, 본 발명의 형광램프의 제1의 실시형태에서의 피로인산 스트론튬로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 관끝단색차의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이고,

도 5는, 동 피로인산 스트론튬로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 전체광속의 관계를 비교예의 그것과 동시에 나타내는 그래프이고,

도 6은, 동 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 평균 연색평가수 Ra의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이고,

도 7은, 본 발명의 형광램프의 제1의 실시형태에 있어서의 실시예 2 및 또한 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량을 변화한 각 변경예의 광속유지특성을 비교예2의 그것과 함께 나타내는 그래프이고,

도 8은, 본 발명의 본 발명의 조명장치의 1실시형태로서의 천정직접부착형형광등기구를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 투광성 방전용기 1a : 벌브

1b : 플레어스템 1b1 : 배기관

1b2 : 플레어 2 : 형광체층

3 : 전극 4 : 내부도입선

5 : 외부도입선 12 : 형광램프

21 : 조명장치 본체 21a : 램프소켓

23 : 방전램프 점등장치

본 발명은, 상기 발견에 따라서 이루어진 것으로, 광출력특성이 높은 레벨로 안정하고, 또는 관끝단 색차를 효과적으로 저감함과 함께, 3파장발광형 형광체의 사용량을 저감하면서 원하는 전체 광속을 갖는 형광램프 및 이것을 사용한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 실시형태의 형광램프는, 유리벌브로 이루어지는 투광성 방전용기와; 입자형상이 막대형상 이형을 한 피로인산 스트론튬(Sr₂P₂O₇)을 포함하는 평균입자지름 1.0㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자 및 3파장 발광형 형광체입자의 혼합체를 주구성요소로서 이루지고 투광성 방전용기의 내면측에 배설된 형광체층과; 투광성 방전용기의 내부에 방전을 일으키도록 배설된 한 쌍의 전극과; 투광성 방전용기의 내부에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특히 지정하지 않는 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 다음에 의한다.

본 발명에 의해 제조되는 형광램프는, 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 내면측에 형성된 형광체층, 투광성 방전용기의 양끝단에 봉해 장착된 한 쌍의 전극 및 투광성 방전용기의 내부에 봉해 넣어진 방전매체를 적어도 구비하고 있다. 또한, 필요에 따라서 꼭지쇠등을 구비하는 것이 허용된다. 이하, 본 발명에 의해 제조되는 형광 램프에 관해서 구성요소마다 설명한다.

<투광성 방전용기에 대해서>

투광성 방전용기는, 유리벌브의 양끝단을 예를 들면 끝단판 등의 밀봉부재를 사용하여 밀봉하거나, 또는 사용하지 않고 핀치시일 등에 의해서 직접 밀봉함으로써 형성된다. 끝단판을 사용하여 밀봉하는 경우, 끝단판의 부분은, 일반적으로는 스템에 의해서 구성된다. 스템을 사용하는 경우, 플레어스템, 비드스템, 버튼스템 등의 공지의 스템구조를 채용할 수가 있다.

유리벌브는, 직관, 만곡관 또는 굴곡관의 형상인 것을 허용한다. 또한, 유리벌브는, 직관, 만곡관 또는 굴곡관의 여러 개를 접속관에 의해서 1개의 방전로가 형성되도록 연결하여 이루어지는 구조인 것을 허용한다.

또한, 유리벌브의 관지름 및 투광성 방전용기의 관축, 바꾸어 말하면 방전로에 따른 길이는 제한되지 않는다. 그러나, 일반적으로는 투광성 방전용기의 관지름은 40mm 이하, 또한 관축에 따른 길이는 2400mm 이하이다. 비교적 관벽부하가 작은 일반조명용의 형광램프의 경우, 관지름 25∼38mm 이고, 관축에 따른 길이 300∼2400mm 이다. 또한, 고주파점등전용형 형광램프의 경우, 관지름 15∼25.5mm, 관축에 따른 길이 500∼2400mm 이다. 또한, 컴팩트형 형광램프의 경우, 관지름 25mm이하, 예를 들면 12∼22mm, 관축에 따른 길이 2400mm 이하, 예를 들면 200∼2300mm 이다. 또한, 전구형 형광램프의 경우, 관지름 13mm 이하, 예를 들면 8∼12mm, 관축에 따른 길이 500mm 이하, 예를 들면 400∼500mm 이다.

다음에, 투광성 방전용기의 유리벌브의 재질은, 기밀성, 가공성 및 내화성(耐火性)을 구비하고 있으면 특히 제한되지 않지만, 일반적으로는 이 종류의 형광램프에 사용되고 있는 연질유리가 바람직하다. 연질 유리에는, 납유리, 소다라임유리 및 바륨실리케이트유리 등이 있지만, 그 어느 쪽이라도 좋다. 환경대응으로서는, 소다라임유리나 바륨실리케이트유리가 바람직하다. 그러나, 가공성 등의 점에서, 소다라임유리와 납유리를 병용할 수가 있다. 예를 들면, 가장 유리의 사용량이 많은 벌브의 부분을 소다라임유리로 형성하고, 스템의 부분을 납유리로 형성할 수가 있다.

또한, 필요하면, 경질유리, 반경질유리, 석영유리 등 연질유리이외의 유리를 유리벌브로서 사용할 수 있다. 또한, 나트륨 등의 알칼리성분의 함유율이 낮은 소위 무연(無鉛)유리를 사용하여 알칼리성분의 석출에 의한 형광체의 열화를 억제할 수도 있다.

다음에, 투광성 방전용기의 형상에 관해서 설명한다. 투광성 방전용기는, 직관형 및 고리형의 어느 쪽이더라도 좋다. 또한, 필요하면, U자형상, 반원형상, U자형상 부분을 2∼4개 직렬로 접속함과 동시에 적당한 배치로 한 형상 등 여러 가지의 형상인 것을 허용한다.

<형광체층에 관해서>

본 발명의 형광램프는, 고반사율의 비발광 물질입자와, 3파장 발광형 형광체입자와의 혼합체를 주구성요소로 하여 형광체층이 구성되어 있다.

(비발광 물질입자)

비발광 물질입자는, 입자형상이 막대형상 이형(異形)을 한 피로인산 스토론튬(Sr₂P₂O₇)을 필수성분으로서 포함하고, 또한, 고반사율의 파장 200∼800 nm의 범위에서의 각 파장의 반사율이 황산바륨의 그것보다 큰 물질, 예를 들면 상기 피로인산 스트론튬의 외에 예를 들면 산화알루미늄(Al₂O₃), 피로인산칼슘(Ca₂P₂O₇) 등으로 이루어지는 입자이다. 또, "입자형상이 막대형상 이형(異形)을 하였다" 라는 뜻은, 피로인산 스트론튬의 입자의 대부분이 막대형상을 하고 있고, 막대의 부분이 거의 직선형상이거나, 중간이 구부러진 부메랑 형상(구부러진 못형상), V자형상, 가지가 나뉜 형상 등의 형상으로 되어 있기도 하여, 구체(球體)에 비교하여 분명한 이형을 하고 있는 것을 의미한다. 입자형상이 이러한 이형을 한 피로인산 스트론튬 Sr₂P₂O₇을 얻기 위해서는, 그 재료를 1000°이상의 고온으로 소성하여, 높은 순도의 결정을 정제하여 제조된 것을 사용하면 효과적이다. 그렇게 하면, 피로인산 스트론튬이 높은 순도로 되어 자외선 반사율이 지극히 높고, 자기(自己)광흡수도 거의 일어나지 않는 결정체가 된다. 이러한 결정체의 입자형상은, 막대형상 이형이 되기 쉽기 때문에, 사용재료 선정의 목표가 된다.

입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬이 고반사율의 비발광물질입자 전체 중에 차지하는 비율은, 비교적 광범위하게 허용되고, 일반적으로는 10질량% 이상, 적합하게는 30질량% 이상, 최적으로는 50∼100질량% 함유시킬 수 있다. 또한, 형광체층에 함유되는 고반사율의 비발광물질입자의 첨가비율은, 일반적으로는 1∼70질량%, 바람직하게는 10∼60질량% 이다. 또한, 고반사율의 비발광물질입자의 평균입자지름은, 입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬을 포함해서 평균입자지름 1㎛ 이상, 바람직하게는 3∼10㎛ 이다. 그러나, 평균입자지름 10∼20nm의 초미립자형상을 한 고반사율의 비발광물질입자, 예를 들면 초미립자 형상의 감마알루미나 등을 형광체층중에 1∼2 질량% 첨가할 수가 있다. 이 경우, 초미립자형상의 고반사율의 비발광물질입자는, 결착제로서 형광체층의 입자사이나 유리벽과의 결착력 향상에 기여한다.

또한, 형광체층은, 투광성 방전용기의 내면측에 형성된다. 또, "내면측" 이란, 투광성 방전용기의 내면에 직접 접촉하여 형성하고 있는 형태 및 평균입자지름 O.01∼0.02㎛의 초미립자형상의 감마알루미나 등이 5㎛ 이하의 막두께로 이루어지는 보호막 또는 산화티타늄 등의 반사막을 통해 간접으로 형성하고 있는 형태와 모양의 어느 쪽이더라도 좋다고 하는 의미이다.

3파장 발광형 형광체입자는, 적색발광 형광체, 녹색발광 형광체 및 청색발광 형광체의 각각의 형광체입자를 혼합하여 백색발광을 생기게 하도록 구성된다. 적색발광형광체로서는, 예를 들면 유로피움부(付) 활(活)산화 이트륨형광체(통칭 "YOX") 등을 사용할 수 있다. 녹색발광형광체로서는, 예를 들면 셀륨, 테르븀부 활인산란탄이나 테르븀부 활셀륨·테르븀·마그네슘·알루미늄형광체(통칭 "CAT") 등을 사용할 수 있다. 청색발광 형광체로서는, 예를 들면 유로피움부 활스트론튬 인산염형광체, 유로피움부 활스트론튬·바륨·칼슘인산염 형광체(통칭 "아파타이트") 및 유로피움부 활바륨·마그네슘·알루미늄형광체(통칭 "BAM") 등을 사용할 수 있다. 또한, 3파장발광형 형광체입자는, 평균입자지름이 2∼10㎛, 바람직하게는 5㎛ ±2㎛, 최적으로는 5㎛ ±1㎛ 이다. 또, 본 발명에 있어서, 형광체 및 상술한 비발광물질입자의 평균입자지름은, 코울터 멀티사이저(Coulter Multisizer)에의한 것으로 한다.

상기 각 3파장발광형 형광체의 화학식의 일례를 나타내면, 이하와 같다.

1. 적색발광 형광체

(1)유로피움부(付) 활(活)산화이트륨형광체

Y₂O₃: Eu

2. 녹색발광 형광체

(1) 셀륨, 테르븀부 활인산란탄

LaPO₄: Ce, Tb

(2) 테르븀부 활셀륨·테르븀·마그네슘·알루미늄 형광체

(CeTb)MgAl₁₁O₁₉: Tb

3. 청색발광 형광체

(1) 유로피움부 활스트론튬 인산염 형광체

Sr₅(PO₄)₃Cl : Eu

(2) 유로피움부 활스트론튬·바륨·칼슘인산염 형광체

(SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl : EU

3) 유로피움, 망간부 활바륨·마그네슘·알루미늄 형광체

BaMg₂Al₁₆O₂₇: Eu, Mn

<한 쌍의 전극에 관해서>

한 쌍의 전극은, 투광성 방전용기의 내부에 방전을 일으키도록 배설된다. 예를 들면, 투광성 방전용기내의 양끝단측에 봉해져서, 그들의 사이에서 저압수은증기방전을 일으킨다. 또한, 전극은, 필라멘트전극, 세라믹전극, 냉음극 등 이미 알고 있는 전극을 사용할 수 있다.

필라멘트전극은, 텅스텐의 2중코일 또는 3중코일에 전자방사물질을 도포하여 이루어지고, 그 양끝단을 투광성 방전용기를 기체밀폐적으로 관통하는 한 쌍의 내부도입선의 앞끝단부에 선을 이은 구조를 구비하고 있다.

세라믹전극은, 예를 들면 개구부를 구비한 전기전도성의 용기내에 알칼리 토류원소 및 천이금속원소의 산화물을 주체로 하고, 표면을 천이금속원소의 탄화물 또는 질화물로 피복한 과립형상, 스폰지형상 또는 괴(塊)형상의 복합 세라믹으로 이루어지는 열전자방출물질을 수납시켜 이루어지는 구조를 구비하고 있고, 1개의 내부도입선의 앞끝단에 지지되어 있다.

<방전매체에 관해서>

방전매체는, 저압수은증기방전을 행하게 하기 위해서는, 수은 및 희가스를 포함하는 것으로 한다.

수은은, 액체수은을 봉입하거나, 또는 액체수은에 거의 가까운 수은증기압특성을 나타내는 아말감, 예를 들면 Zn-Hg나 Ti-Hg계의 아말감으로서 봉입된다. 액체수은을 봉입하기 위해서는, 액체수은을 방울져 떨어뜨리거나, 캡슐에 넣어 봉입 후 적당한 수단에 의해서 캡슐을 파괴하여 수은을 취출할 수 있다. 또한, 아말감으로서 봉입하기 위해서는, 펠트형상으로 성형하거나, 적당한 금속판을 기체로 하여 아말감을 지니게 하거나 할 수 있다. 즉, Zn-Hg계 아말감의 경우에는, 펠트형상으로 성형하여 봉입하는 데 적합하다. 또한, Ti-Hg계 아말감의 경우에는, 금속판에 지니게 하는데 적합하다. 후자는, 수은방출합금이라고도 일컬어지고 있지만, 봉입 후 고주파를 인가하는 것에 의해 가열하여 수은을 방출시킨다.

다음에, 희가스는, 형광램프의 방전개시를 용이하게 하기 위해서 또한 완충가스로서 사용되고, 아르곤 Ar, 크립톤 Kr, 네온 Ne 등을 200∼400 Pa 정도의 투광성 방전용기내에 봉입한다. 또한, 희가스는, Ar 단체를 봉입하더라도 좋고, 또한 Ar-Kr, Ne-Ar-Kr, Ne-Ar 등의 혼합봉입이더라도 좋다.

<본 발명의 작용에 관해서>

본 발명에 있어서는, 형광체층중에 입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬을 포함하고 있는 고반사율의 비발광 물질입자가 첨가되어 있는 것에 의해, 형광체입자에 입사하지 않고 고반사율의 비발광 물질입자에 입사한 자외선이 반사하여 형광체입자에 입사하는 확률이 높아진다. 이 때문에, 형광체의 사용량을 저감하더라도, 형광체입자로부터 방사하는 가시광이 증가하여, 형광램프의 전체 광속을 높은 값으로 유지할 수가 있다. 예를 들면, 고반사율의 비발광 물질입자를 형광체층중에 50질량%의 비율로 첨가한 경우이더라도, 형광체 100%일 때에 비교하여 95% 정도의 전체 광속을 얻는 것이 가능하게 된다. 고반사율의 비발광 물질입자는, 3파장발광형 형광체에 비교하여 매우 저가이므로, 3파장발광형 형광체의 사용량이 감소하는 것에 의해, 전체 광속을 거의 동등하게 유지하면서, 형광램프의 비용을 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 입자형상이 막대 형상이형을 한 피로인산 스트론튬을 포함하고 있는 고반사율의 비발광물질입자를 형광체층중에 혼합한 것에 의해, 비발광물질의 자외선반사율이 현저히 높아져서, 광출력이 향상하고, 그 광출력특성도 편차가 거의 발생하지 않고 안정하다. 또한, 그 메카니즘은 분명하지는 않지만, 관끝단 색차가 저감한다. 피로인산 스트론튬의 입자형상이 막대형상이형을 하고 있는 것이 효과적으로 작용하고 있는 것은 아니라고 추측된다. 따라서, 청색발광 형광체로서 발광량이 많은 BAM을 사용하거나, 진한 적색발광의 자머네이트 형광체를 사용하거나 하여도, 관끝단 색차는 분명히 억제되고, 그 발광색을 눈으로 보고 비교한 경우에, 그 차가 거의 확인할 수 없는 정도의 허용범위내가 된다. 또, 관끝단 색차의 저감작용은, 고반사율의 비발광물질입자의 일부에 입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬의 입자가 포함되고 있으면 발현하고, 고반사율의 비발광물질입자 전체의 10 질량% 정도 이상 포함되어 있으면, 충분한 효과를 생기게 한다.

본 발명의 제 2 의 실시형태에 따른 형광램프는, 유리벌브로 이루어지는 투광성 방전용기와; 1000℃ 이상의 온도에서 소성하여 얻은 피로인산 스트론튬 (Sr₂P₂O₇) 을 포함하는 평균입자지름 1.0㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자 및 3파장발광형 형광체입자의 혼합체를 주구성요소로 하여 이루어져 투광성 방전용기의 내면측에 배설된 형광체층과; 투광성 방전용기의 내부에 방전을 일으키도록 배설된 한 쌍의 전극과; 투광성 방전용기의 내부에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을특징으로 한다.

본 발명은, 형광체층중에 혼합된 고반사율의 비발광물질입자중의 피로인산 스트론튬으로서 100O℃ 이상의 온도에서 소성하여 얻은 것을 사용하는 구성을 규정하고 있다. 즉, 상기의 구성으로 하는 것에 의해, 피로인산 스트론튬의 결정이 고순도가 되어, 자외선반사율이 지극히 높고, 자기(自己)광흡수도 거의 일어나지 않는다. 그 결과, 제 1 의 실시형태에서 기술한 바와 같이, 광출력특성이 안정한 형광램프를 얻을 수 있다.

제 3 의 실시형태의 형광램프는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 기재된 형광램프에 있어서, 고반사율의 비발광물질입자는, 형광체층의 1∼70 질량% 인 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 고반사율의 비발광물질입자의 바람직한 첨가율범위를 규정하고 있다. 즉, 고반사율의 비발광물질입자를 형광체층의 70 질량% 첨가하더라도, 형광체 100%일 때에 비교하여 90% 정도의 전체 광속을 얻는 것이 가능하게 된다.

제 4 실시형태의 형광램프는, 제 1 내지 제 3 실시형태중 어느 한 실시형태에 기재된 형광램프에 있어서, 3파장발광형 형광체입자는, 청색발광형광체가 유로피움부 활바륨·마그네슘·알루미늄 형광체(BAM)를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 형광체층의 3파장발광형 형광체입자 중, 청색발광 형광체로서 발광효율이 높은 형광체를 사용한 바람직한 구성을 규정하고 있다. 즉, BAM은, 발광효율이 높은 청색발광 형광체로서 알려져 있다. 그러나, 종래, 이 형광체를 사용하면, 관끝단 색차가 현저히 나타난다고 하는 문제가 있었다. 본 발명에 있어서는, 고반사율의 비발광물질입자의 적어도 일부에 입자형상이 막대형상이형을 하거나, 100O℃ 이상에서 소성한 피로인산 스트론튬의 입자를 사용하고 있는 것에 의해, 관끝단 색차가 저감하기 때문에, 관끝단 색차의 문제를 실용상 해소하는 것이 가능하게 되었다.

그와 같이 하여, 본 발명에 있어서는, 형광램프의 전체 광속이 향상한다. 예를 들면, 청색발광형광체로서 아파타이트 100%에 의해 구성된 형광체층을 구비한 형광램프의 전체 광속에 비교하여, 고반사율의 비발광물질입자를 50% 포함하는 동일 막두께의 형광체층을 구비한 본 발명의 형광램프인 경우, 형광체입자의 사용량이 50%로 저감하고 있음에도 불구하고, 100% 이상의 전체 광속을 얻을 수 있다.

제 5 실시형태의 형광램프는, 제 1 내지 제 4 실시형태중 어느 한 실시형태에 기재된 형광램프에 있어서, 3파장발광형 형광체입자는, 자머네이트 형광체를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 형광체층이 관끝단 색차를 발생하기 쉬운 자머네이트 형광체를 포함하고 있지만, 고반사율의 비발광물질입자의 적어도 일부에 입자형상이 막대형상이형을 하거나, 100O℃ 이상에서 소성한 피로인산 스트론튬의 입자를 사용하고 있는 것에 의해, 관끝단 색차가 저감하기 때문에, 관끝단 색차의 문제를 실용상 해소하는 것이 가능하게 되었다. 더구나, 진한 적색발광이 증가하기 때문에, 연색성(演色性)이 향상한다.

제 6 실시형태의 조명장치는, 조명장치 본체와; 조명장치본체에 지지된 제 1내지 제 5 실시형태중 어느 한 실시형태에 기재된 형광램프와; 형광램프에 파워를 인가하는 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, "조명장치" 란, 형광램프의 발광을 무엇인가의 목적으로 사용하는 모든 장치를 포함하는 넓은 개념이다. 조명장치를 예시하면, 조명기구, 직하식 백라이트장치, 표시장치 및 신호등장치 등이다. 또, 조명기구는, 가정용의 조명기구에 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 점포용 조명기구, 사무실용 조명기구, 옥외용 조명기구 등에도 적당하다. 또한, "조명장치본체" 란, 조명장치로부터 형광램프 및 점등회로를 제외한 나머지의 부분을 말한다.

점등회로는, 형광램프를 소정조건으로 점등하는 수단이고, 조명장치본체에 배설할 수가 있다. 그러나, 필요하면, 점등장치본체로부터 이간되어, 예를 들면 천장 뒤 등에 배치할 수도 있다. 또한, 점등회로는, 코일 및 코어를 주체로 하는 자기누출트랜스나 쵸크코일, 고주파인버터를 주체로 하는 전자화 점등회로 등을 사용할 수 있다.

그렇게 하여, 본 발명의 조명장치는, 제 1 내지 제 5 실시형태의 작용, 효과를 나타낸다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 형광램프의 제 1의 실시형태를 나타내고, 도 1은 일부 절결정면도, 도 2는 확대요부 측면단면도이다. 본 실시형태는, 청구항 1 내지 6의 발명에 대응한다. 각 도면에 있어서, (1)은 투광성 방전용기, (2)는 형광체층, (3)은 전극, (4)는 내부도입선, (5)는 외부도입선, (6)은 꼭지쇠이다. 본 실시형태의 형광램프는, 직관형 형광램프이다. 투광성 방전용기(1)는, 벌브(1a), 한 쌍의 플레어스템(1b)으로 이루어져, 양끝단의 밀봉부를 형성하고 있다. 벌브(1a)는, 소다라임유리로 이루어진다. 플레어스템(1b)은, 배기관(1b1) 및 플레어(1b2)를 구비하고, 한 쌍의 내부도입선(4)및 외부도입선(5)을 봉하고 있다. 배기관(1b1)은, 기단이 칩오프 되어있음과 동시에, 앞끝단이 투광성 방전용기(1)내로 연이어 통하고 있다. 플레어(1b2)는, 벌브(1a)의 양 끝단에 밀봉되어 기체밀폐인 투광성 방전용기(1)를 형성한다. 내부도입선(4)및 외부도입선(5)은, 플레어스템 (1b)의 내부에서 쥬메트선을 통해 접속하여, 플레어스템에 대하여 기체밀폐성을 유지하고 있다. 도 2에 나타내는 배기관(1b1)은, 투광성 방전용기(1)의 배기, 봉입 후에 밀봉된다. 형광체층(2)은, 고반사율의 비발광물질입자 및 3파장발광형 형광체입자로 이루어져, 투광성 방전용기(1)의 내면에 배설되어 있다. 고반사율의 비발광물질입자는, 그 입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬을 사용하고 구성되어 있다. 피로인산 스트론튬의 입자형상은, 도 3의 사진에 나타내는 바와 같고, 막대형상이형(육각판 형상)을 하고 있는 것을 알 수 있다. 도 3은, 본 발명의 형광램프의 제 1의 실시형태에 있어서 사용하는 고반사율의 비발광물질입자인 피로인산 스트론튬을 5000배로 확대하여 나타내는 주사형 전자현미경사진이다. 전극(3)은, 2중 코일형의 텅스텐선 필라멘트에 전자방사성물질을 도포하여 형성되어 있고, 한 쌍의 내부도입선(4)의 앞끝단부에 선이 이어져 있다. 꼭지쇠(6)는, 알루미늄제의 캡형상 성형품으로 한 쌍의 꼭지쇠(6a, 6a)를 구비하고, 투광성 방전용기(1)의 양끝단에 그 한 쌍이 장착되어 있다. 방전매체는, 액체수은 및 아르곤 Ar을 330 Pa의 압력으로 투광성 방전용기(1)내에 봉입하고 있다.

실시예 1

FL20SS/18형이고, 투광성 방전용기(1)의 관지름 28mm, 관길이 580mm, 전체 길이 595.5mm 이하이다.

형광체층; 막두께 20㎛

(1) 3파장발광형 형광체입자; 평균입자지름 5㎛

적색발광 형광체; Y₂O₃: Eu

녹색발광 형광체; LaPO₄: Ce, Tb

청색발광 형광체; BaMg₂Al₁₆O₂₇: Eu, Mn

(2) 비발광물질입자; 평균입자지름 3㎛

(3) 형광체층(2)의 각 성분의 구성비는, 질량%으로 이하와 같다.

3파장발광형 형광체입자 : 비발광물질입자= 50 : 50

실시예 2

청색발광 형광체; (SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl : Eu

그 밖의 구성은, 실시예 1과 동일하다.

상기 실시예 1 및 실시예 2에 덧붙여 비발광물질입자를 10%, 30% 및 70% 포함하는 것 이외는 실시예 1 및 실시예 2와 같은 각 변경예와, 비발광물질입자를 포함하지 않은 것 이외는 실시예 1 및 실시예 2와 같은 비교예 1및 비교예 2의 형광램프를 각각 제작하여, 관끝단 색차, 전체광속 및 평균 연색(演色)평가수 Ra를 측정한 결과에 따라서 작성한 그래프를 도 4 내지 도 6에 나타낸다. 또, 각 도면에 있어서, 가로축은 비발광물질입자의 첨가량(질량%)이다. 또한, 곡선(A)은 실시예 1, 각 변경예 및 비교예 1의 각각에 있어, 각 데이터의 사이를 연결한 곡선, 곡선(B)은 실시예 2, 각 변경예 및 비교예 2의 데이터를 연결한 곡선을 각각 나타낸다.

도 4는, 본 발명의 형광램프의 제1의 실시형태에 있어서의 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 관끝단 색차의 관계를 비교예의 그와 함께 나타내는 그래프이다. 또, 세로축은 관끝단 색차(%)를 나타낸다.

도 5는, 동 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 전체 광속의 관계를 비교예의 그것과 동시에 나타내는 그래프이다. 또, 세로축은 전체 광속(상대값)을 나타낸다.

도 6은, 동 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량과 평균 연색평가수(演色評價數) Ra의 관계를 비교예의 그것과 동시에 나타내는 그래프이다. 또, 세로축은 평균 연색평가수 Ra를 나타낸다.

(형광램프의 성능에 관해서)

① 관끝단 색차; 실시예 1 및 실시예 2 및 각 변경예는, 그 어느 것도 비교예 1 및 비교예 2에 비교하여 관끝단 색차가 현저히 감소하고 있는 것이 인정되었다.

② 전체 광속; 실시예 1 및 실시예 2 및 각 변경예는, 그 어느 것도 비교예1 및 비교예 2에 비교하여 전체 광속은 저하하고 있지만, 그 저하의 비율이 적다. 즉, 실시예 1은 약 8%, 실시예 2는 7% 이다. 그러나, 실시예 1의 경우, 비교예 2에 비교하면, 거의 동등 이상인 것은 주목할 가치가 있다.

또한, 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량이 많아짐에 따라서 전체 광속의 감소의 정도가 커진다. 그러나, 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량이 70%의 경우이더라도, 비교예 1 및 비교예 2에 비교하여 90%를 유지할 수가 있다.

③ 평균 연색평가수; 실시예 1 및 실시예 2 및 각 변경예는, 그 어느 것도 비교예 1 및 비교예 2와 거의 차가 없다. 이것으로부터, 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량이 변화하더라도 평균 연색평가수에 대한 영향은 거의 없다는 것을 알 수 있다.

도 7은, 본 발명의 형광램프의 제 1의 실시형태에 있어서의 실시예 2 및 또한 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량을 변화한 각 변경예의 광속유지특성을 비교예 2의 그것과 함께 나타내는 그래프이다. 또, 도면에 있어서, 가로축은 점등시간(h)을, 세로축은 전체광속(상대값)을, 각각 나타낸다. 또한, 곡선 C 는 실시예 2, 곡선 D는 피로인산 스트론튬으로 이루어지는 비발광물질입자의 첨가량이 10% 인 변경예, 곡선 E는 동 30% 인 변경예, 곡선 F는 비교예 2의 각 형광램프를 나타낸다.

도면으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 점등초기의 광속저하가 다소 현저하지만, 대강에 있어서 어느 쪽의 형광 램프도 거의 같은 경향의 광속유지특성을나타낸다.

실시예 3

FL40S·F형이고, 투광성 방전용기(1)의 관지름 28mm, 관길이 1198mm 이다.

형광체층; 막두께 20㎛

(1) 3파장발광형 형광체입자; 평균입자지름 4㎛

적색발광형 형광체; Y₂O₃: Eu

진한 적색발광형 형광체; 3.5MgO·0.5 MgF₂·GeO₂: Mn

녹색발광형 형광체; LaPO₄: Ce, Tb

청색발광형 형광체; (SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl : Eu

(2) 비발광물질입자; 평균입자지름 3㎛

(3) 형광체층(2)의 3파장발광형 형광체입자 및 비발광물질입자의 배합비는 질량%으로 이하와 같다.

3파장발광형 형광체입자 : 비발광물질입자= 70 : 30

램프특성; 전체광속 2630 lm, 평균 연색평가수(演色評價數) 88

다음에, 본 실시예, 3파장발광형 형광체입자 및 비발광물질입자의 배합비를 변경한 변경예 1∼4 및 3파장발광형 형광체만으로 이루어져, 막두께 20㎛의 형광체층을 구비하고 있는 것 이외는 본 실시예와 동일사양의 형광램프로 이루어지는 비교예의 전체광속 및 관끝단 색차를 표 1에 나타낸다.

표 1

자료	비발광성물질입자의배합비(%)	전체광속(lm)	관끝단 색차
변경예 1	10	2670	0.0038
변경예 2	30	2630	0.0027
실시예	50	2570	0.0020
변경예 3	60	2500	0.0018
변경예 4	70	2410	0.0015
비교예	-	2680	0.0053

도 8은, 본 발명의 조명장치의 1실시형태로서의 천장직접부착형 형광등기구를 나타내는 사시도이다. 도면에 있어서, (21)은 조명장치본체, (22)는 형광램프, (23)은 방전램프점등장치이다.

조명장치본체(21)는, 내부에 방전램프점등장치(23)를 내장하고, 램프 소켓 (21a) 등을 구비하고 있다.

형광램프(12)는, 방전램프점등장치의 일부를 구성하고 있지만, 램프 소켓(21a)에 장착되는 것에 의해, 조명장치본체(21)에 지지되어 있다.

방전램프점등장치(23)는, 그 회로부분이 조명장치본체(21)내에 배설되어 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의하면, 투광성 방전용기와, 3파장발광형 형광체입자 및 입자형상이 막대형상이형을 한 피로인산 스트론튬을 포함하는 평균입자지름 1㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자의 혼합체를 주된 구성요소로서 이루어져 투광성 방전용기의 내면측에 배설된 형광체층과, 한 쌍의 전극과, 투광성 방전용기의 내부에 봉입된 이온화매체를 구비하고 있는 것에 의해, 고가인 3파장발광형광체의 사용량을 저감할 수 있고, 더구나, 전체광속의 저하가 적고, 광출력특성이 안정함과 동시에, 형광체층의 관끝단 색차가 저감하는 형광램프를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 투광성 방전용기와, 3파장발광형 형광체입자 및 1000℃ 이상에서 소성하여 얻은 피로인산 스트론튬을 포함하는 평균입자지름 1.O㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자의 혼합체를 주구성요소로서 이루어져 투광성 방전용기의 내면측에 배설된 형광체층과, 한 쌍의 전극과, 투광성 방전용기의 내부에 봉입된 이온화매체를 구비하고 있는 것에 의해, 형광체층의 관끝단 색차가 저감함과 동시에, 고가인 3파장발광형광체의 사용량을 저감할 수 있고, 더구나, 전체광속의 저하가 적은 형광램프를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제 3 실시형태에 의하면, 덧붙여 고반사율의 비발광물질입자가 형광체층의 1∼70질량% 인 것에 의해, 형광체만의 형광체층인 경우의 9O% 이상의 전체광속을 갖는 형광램프를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제 4 실시형태에 의하면, 덧붙여 3파장발광형 형광체입자의 청색발광형광체가 유로피움부 활바륨·마그네슘·알루미늄형광체(BAM)를 포함하고 있는 것에 의해, 전체광속이 높음과 동시에, 관끝단 색차를 현저히 저감한 형광 램프를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제 5 실시형태에 의하면, 덧붙여 3파장발광형 형광체입자가 자머네이트 형광체를 포함하고 있는 것에 의해, 진한 적색발광이 가해져 높은 연색성을 가짐과 동시에, 관끝단 색차를 현저히 저감한 형광램프를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제 6 실시형태에 의하면, 조명장치본체와, 조명장치본체에 지지된제 1 내지 5 실시형태중 어느 하나에 기재된 형광램프와, 형광램프를 힘을 가하는 점등장치를 구비하고 있는 것에 의해, 제 1 내지 제 5 실시형태의 효과를 갖는 조명장치를 제공할 수가 있다.

Claims (6)

1. 유리벌브로 이루어지는 투광성 방전용기와;

   1,000℃ 이상의 온도에서 소성하여, 입자형상이 막대형상 이형(異形)을 한 피로인산 스트론튬(Sr₂P₂O₇)을 포함하는 평균입자지름 1.0㎛ 이상의 고반사율의 비발광물질입자 및 3파장발광형 형광체입자의 혼합체를 주된 구성요소로 하여 이루어지고 투광성 방전용기의 내면측에 배설된 형광체층과;

   투광성 방전용기의 내부에 방전을 일으키도록 배설된 한 쌍의 전극과;

   투광성 방전용기의 내부에 봉해넣은 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 고반사율의 비발광물질입자는, 형광체층의 1∼70질량% 인 것을 특징으로 하는 형광램프.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 3파장발광형 형광체입자는, 청색발광 형광체가 유로피움부(付) 활(活)바륨·마그네슘·알루미늄 형광체(BAM) 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 3파장발광형 형광체입자는, 자머네이트 형광체를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
6. 조명장치본체에 지지된 청구항 1 또는 3 중의 어느 한항에 기재된 형광램프와;

   형광램프에 전원을 인가하는 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.