KR970001511B1 - 형광램프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광램프

제1도는 254nm의 자외선으로 여기(勵起)했을때의 형광막의 발광 스펙트럼이고 (곡선 (1)이 본 발명의 형광막).

제2도는 형광램프의 점등시간과 광속 유지율과의 관계를 도시한 도면(곡선 (a)이 본 발명의 형광램프의 경우를 표시함).

본 발명은 형광램프에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 2가의 유로품을 주부활제로 하는 클로로 붕산염계 형광체를 청색 발광성분으로 하는 고휘도인 형광램프이고, 특히 고연색성 형광램프에 있어서 백색광속 및 광속유지율을 향상할 수 있는 형광램프에 관한 것이다.

형광램프는 그 가공기술의 발달에 의하여 보다 더욱 조명광원의 용도가 늘어, 특히 근년 고연색성 형광램프의 출현에 의해, 종래의 백색발광 할로인산염 형광체 이외의 여러가지의 특징적 형광체가, 다량으로 사용되기에 이르렀다.

이와같은 고연색 형광램프의 형광막은, 청색, 녹색 및 적색발광형광체를 혼합한 발광조성물로부터 이루어지는 것이다.

또 근년, 청록색 발광형광체를 제4의 혼합물로서 혼합함으로써 색 온도를 더욱 향상시킨 형광막을 구비한 고연색 형광램프도 등장하고 있다.

이와 같은 발광조성물이 고연색 형광램프의 형광막으로서 사용되는 이유는, 청색, 녹색, 적색발광형광체 더욱이는 청록색 발광형광체를 혼합함으로써, 시감효율을 내리는 일없이 연색 평가수를 높일 수 있기 때문이다.

고연색 형광램프의 형광막으로서 사용되는, 청, 녹, 적 또한 청록색 발광형광체에는 하기의 제특성이 요구된다.

1)청색발광형광체에 대하여는 400 내지 460nm, 바람직하기는 450nm 부근에, 녹색발광형광체에 대하여는 510 내지 560nm 바람직하기는 540nm 부근에, 적색발광형광체에 대하여는 600 내지 640nm 바람직하기는 610nm 부근에, 각각 주발광 파장을 가지고 있을 것.

또한 청록색 발광형광체에 대하여는 460 내지 490nm 바람직하기는 480nm 부근에 주발광 파장을 가질 것.

2) 발광휘도가 높을 것.

3) 발광휘도가 경시적으로 저하하기 어려울 것, 즉, 열화가 적을 것.

현재 실용되고 있는 고연색 형광램프의 형광막에는 이하의 형광체가 사용되고 있다.

즉, 청색발광형광체로서 2가의 유로퓸으로 부활된 바륨, 마그네슘 알루미늄산염 형광체(이하 BAM :

형광체라 약칭한다) 및 알칼리토류 할로인산염 형광체가 사용되고 있다.

녹색 발광형광체로서, 세륨, 데르붐으로 부활된 인산 란탄형광체 및 마그네슘으로 알루미늄산염 형광체가 사용되고 있다.

적색 발강형광체로서 3가의 유로퓸으로 부활된 산화이트륨 형광체가 사용되고 있다.

청록색 발광형광체로서는 2가의 유로퓸으로 부활된 알칼리토류 알루미늄산염 형광체, 알칼리토류 할로인산염계 형광체, 알칼리류 붕인산염계 형광체가 사용되고 있다.

이들의 형광체중 청색발광형광체 및 녹색발광형광체는 적색발광형광체에 비하여 열화특성이 나쁘고, 형광램프의 경시적인 색엇갈림을 야기하기 때믄에 특성의 향상이 요망되고 있다.

특히 형광램프의 청색발광성분은, 그 열화특성이 가장 큰 문제이었다.

또, 종래 자외선 여기의 청색발광형광체로서 2가의 유로퓸 부활클로로 붕산염 형광체[Ca₂B₅O₉Cl :

, Ba₂B₅O₉Cl :

]가 알려져 있다.

그러나 이 형광체는, CIE 표색계 색도좌표에 있어서의 y값이 낮고, 휘도가 낮는 등의 문제가 있고, 고연색성 형광램프에 실용되고 있지 않다.

또 GTE사의 논문[Journal of Inorganic Nuclear Chemistry (1970) vol. 32p 1089∼1095]에 상기 2종의 클로로 붕산염을 고용시킨 형광체도 표시되어 있으나, 이것도 전혀 실용되고 있지 않았다.

본 발명자들은, 양호한 청색발광성분을 가지는 형광램프를 얻기 위하여, 여러가지 연구를 거듭하였다.

그 결과, 특정된 2가의 유로퓸을 주부활제로 하는 클로로 붕산염계 형광체를, 형광막에 포함한 형광램프에 의해, 높은 발광휘도와 높은 광속 유지율이 얻어지는 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다.

본 발명은, 청색계 발광성분으로서, 기본 조성식이

(단 e, f 및 g는, 각각 0≤e≤0.7, 0.001≤f≤0.5, 0≤g≤0.1 또한 e+g≠0인 조건을 채우는 수이다.)로 표시되는 2가의 유로품의 주부활제로 하는 클로로 붕산염계 형광체를 포함한 형광막을 관내벽에 형성하여 이루어지는 형광램프에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

상기 클로로 붕산염 형광체는, 상기 조성식을 만족하도록 조정된 칼슘화합물(칼슘의 산화물, 질산염, 탄산염등), 바륨화합물(바륨의 산화물, 질산염, 탄산염등), 염화물(염화칼슘, 염화바륨), 붕소화합물(산화붕소, 붕산), 유로퓸 화합물(유로퓸의 산화물, 질산염, 염화물등) 및 리튬화합물(리튬의 인산염, 황산염, 할로겐화물, 붕산염, 탄산염등) 을 함유한 형광체 원료를, 고환원성 분위기중(고농도의 탄소를 함유한 가스의 분위기)에서 800 내지 1100℃로 소성하고, 통상의 세정, 건조, 체등의 각 공정을 거쳐 제조된다.

상기 클로로 붕산염 형광체를 주지의 방법에 의해 형광체 슬러리로 하고, 유리관 내면에 도포하여 제조된 본 발명의 형광램프는, 양호한 청색발광과 극히 양호한 광속유지율을 가진다.

제1도는 형광램프에 사용시키는 청색 발광형광체이고, 본 발명의 것과 종래의 것을, 각각 자외선으로 여기할때의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.

제1도의 곡선(1)은 본 발명에 사용되는 (Ca_0.95, Ba_0.05)₂B₅O₉Cl :

_0.063, Li_0.0025형광체, 곡선 (2)은 종래 주지이지만 실용에 제공하지 않은 Ca₂B₅O₉Cl :

_0.0063형광체(이하 CCB형광체라 약칭한다), 곡선(3)은 현재 가장 성능이 좋고 또한 실용되고 있는 BAM :

형광체이다.

제1도에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 사용되는 상기 형광체는, BAM :형광체와 대단히 가까운 발광색 스펙트럼을 가지지만, BAM :

형광체 보다도 발광스펙트럼의 폭이 좁다.

또 각각의 형광체의 발광휘도 및 발광색은 본 발명에 사용되는 상기 곡선(1)의 형광체가 휘도 153%, (x,y)=(0.144, 0.075), 종래의 상기 곡선 (2) 의 발광체가 휘도 100%, (x,y)=(0.146, 0.047), 종래의 상기 3의 형광체가 휘도 152%(x,y)=(0.144, 0.074)이다.

이들의 것에서도 명백한 바와같이, 본 발명에 사용되는 형광체는, 발광색의 점에서 종래부터 실용되고 있는 BAM :

형광체에 유사하고, 발광휘도는 더욱 높다.

또, 종래부터 달려져 있는 CCB 형광체는, 다른 2개의 형광체에 비하여 휘도가 대폭으로 낮다.

제2도는, 상기 3종형광체만을 각각 형광막으로 40W 순간점등 형광등의 광속열화특성을 도시한 도면이다. 제2도 곡선(a)은, 제1도의 곡선(1)으로 해서 발광스펙트럼을 도시한 형광체를 사용한 본 발명의 형광램프, 곡선(b)은, 제1도의 곡선(2)에 도시한 형광체를 사용한 종래주지의 형광램프, 곡선(c)은, 제1도의 곡선(3)에 도시한 종래부터 실용되고 있는 형광램프의 광속열화특성을 도시한다.

또, 제2도는 형광램프의 광속열화특성을 도시할때에, 당업자가 통상 채용하는 수법인 점등시간이 100시간을 경과한 시점에서의 광속치를, 100%로 하여 각 값을 플로트하고 있다.

제2도에서도 명백한 바와같이, 본 발병의 형광램프는, 종래 실용되고 있는 BAM :

형광체를 사용한 형광램프에 비교하여, 초기 광속열화특성 및 그후의 광속 유지율도 극히 좋은 것이 명백하다.

또 종래 알려져 있던 CCB 형광체를 사용한 형광램프와 비교하여도, 초기 광속열화특성은 극히 좋다.

이상 기술한 바와같이, 본 발명의 형광램프는, 양호한 발광색과 휘도특성을 가지는 형광체를 청색계 발광성분으로서 포함하는 형광막을 관내벽에 형성하여 이루어지고 양호한 초기 광속열화특성과 장시간에 걸치는 극히 높은 광속유지율을 나타낸다.

이와같은 극히 양호한 효과를 표시하는 것은, 종래 사용되지 않았던 클로로붕산염계 형광체중에서도, 먼저 그 기본조성식을 표시한 특정의 형광체를 사용하는데 의한다. 특히 발광색의 점에서는, 상기 조정식(Ca_1-e, Ba_e)과 같이, 칼슘의 일부를 바륨으로 치환된 점에 그 효과의 현저함이 나타난다.

이 점에서 e값은, 0e≤0.7이 사용되고, 바람직하기는 0e≤0.5 더욱 바람직하기는 0.025≤e≤0.32인 것이 적당하다.

또 이와같은 e값을 특정하고, 상술의 방법으로 제조된 형광체의 발광색은, CIE 표색계 색도좌표의 y값이 종래에 없던 높은 값을 나타낸다.

즉 0e≤0.5의 범위에서 y값이 0.06 이상, 0.025≤e≤0.32이고 0.065 이상이다.

한편 휘도등의 점에서는 리튬을 함유시킴으로써 그 효과는 커진다.

이 점에서 g값은 0g≤0.1이 선택되고, 바람직하기는 0g≤0.05이고 특히 바람직하기는 0.001≤g≤0.03이다.

특히 상기 칼슘의 일부를 바륨으로 치환하였을 때는 리튬의 함유량이 증가하는 본 발명의 형광램프에 있어서는, 특히 사용되는 형광체의 상기 조성중에서, 칼슘의 일부를 바륨으로 치환하고, 리튬을 함유시킨 경우에 극히 양호한 효과를 나타낸다.

또 본 발명에 있어서, 상기 형광체의 조성식을 기본 조성식으로 하는 것은, 상기 형광체의 효과를 손상하지 않는 범위에서, 또는 더욱 성능을 부여하든지, 효과를 높이기 위해, 이 형광체중의 2가 금속원소를 다른 2가 금속원소(예컨대, Sr, Mg, Zn, Be, Sn, Pb등)에서 그 익부를 치환하든지, 염소의 일부를 브롬등의 다른 할로겐으로 치환하든지, 또는 붕소의 일부를 다른 3가의 원소(예컨대, Al, Ga, In, Tl등)로 치환할 수가 있는 것을 의미하고, 또한 이 형광체는 상기 기본조성을 손상하지않은 범위에서 다른 회토류 원소등을 부활제또는 공부활제로서 미량 함유시킨 것이라도 좋다는 것을 의미한다.

상술의 본 발명의 헝광램프는, 고연색성 형광램프로서 실용되는 것이 바람직하다. 이와같은 형광램프는, 상기 특정의 클로로 붕산염계 헝광체를 청색발광성분의 모두로 하는가, 또는 400-460nm에 주발광 파장을 가지는 청색발광형광체를, 상기 클로로 붕산염계 형광체의 50중량% 미만 치환할 수가 있다.

이와같은 청색발광형광체로서는, 2가의 유로품을 주부활제로한 알칼리토류 알루미늄염 형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 할로인산염계형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 붕인산염계 형광체 및 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 규산염계 형광체중 적여도 1종이 추장된다.

고연색성 형광램프로서, 상기 400∼460nm에 주발광 파장을 가지는 청색발광형광체 5∼35중량%와, 그밖에 460∼490nm로 주발광파장을 가지는 청록색발광형광체 0∼35중량%, 500∼560nm로 주발광파장을 가지는 녹색발광형광체 30∼65중량%, 600∼640nm로 주발광 파장을 가지는 적색발광형광체 15∼45중량%를 형광막에 함유시키는 것에 의해, 본 발명의 고연색성 형광램프가 얻어진다. 예컨대, 상기 청록색 발광형광체, 녹색발광형광체 및 적색발광형광체로서는 어느것도 상기 주지의 형광체의 어느것도 사용할 수 있으나, 특히 녹색발광형광체로서도 세륨과 데르붐을 주부활제로한 인산 란탄계 형광체 또는 이 형광체를 주요부로 하는 형광체, 적색발광 형광체로서, 3가의 유로퓸을 주부활제로한 회토류 산화물 형광체 또는 이 형광체를 주요부로 하는 형광체를 사용하는 것이 추장된다. 또한, 상기 형광체의 적어도 1종에 알칼리토류의 황산염 또는 알칼리토류의 알루미늄 산염을, 융착(고용체에 모두가 되지 않는 범위에서) 또는 혼합하면 원가를 현저하게 싸게 할 수 있어 바람직하다.

또, 본 발명의 고연색성 형광램프는, 상기 신규인 형광체 혼합물을 형광막으로 하는 이외는, 종래의 것과 같이 하여 제조된다.

다음에 실시예 의해 본 발명을 설명한다.

실시예 1

탄산칼슘(CaCO₃), 염화칼슘(CaCl₂·2H₂O), 산화붕소(B₂O₃), 산화유로퓸(Eu₂O₃), 인산리튬(Li₃PO₄)을 형광체 윈료로서, 물을 매체로 하여 페이스트로서 충분히 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 140℃, 6시간 건조하고, 150메시로 체로 쳤다. 체분류한 원료의 2/3를 도가니에 충전하고, 그위에 석영 크로스로 덮은 카아본의 보따리를 얹어 놓고, 또한 그위에 남은 원료의 1/3을 충전하고, 또한 그위에 석영크로스로 덮은 카아본의 보따리를 얹어 놓고, 덮개를 하였다. 도가니와 덮개의 사이는, 물유리로 봉착하였다. 이 도가니를 900℃의 온도로 2시간 소성하였다. 소성후, 소성물을 분쇄하고, 온수로 수회 세정하고, 건조후, 체로 쳤다. 이와같이 하여 얻은 형광체는, 조성식이 (Ca_0.95, Ba_0.05)₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.063, Li_0.0025인 것이 분석결과 알았다.

상기 형광체 15중량%와 Y₂O₃: Eu 형광체 40중량% 및 LaPO₄: Ce, Tb 형광체 45중량%로 이루는 혼합물을 형광막으로 하는 40W 순간점등 형광등을 통상의 방법으로 제조하였다. 이 본 발명의 형광램프의 평균연색평가수는 84, 발광효율은 72ℓm/W이었다.

상기 클로로붕산염 형광체에 대신하여, Ca₂B₅O₉Cl:Eu²⁺ _0.0063형광체를 사용하여, 같이 제조된 형광램프(평균연색평가수 80, 발광효율 70lm/W)와 비교하여, 본 발명의 형광램프는 양호한 성능을 나타냈다. 또 본 발명의 형광램프는 장시간 점등후의 광속유지율도 좁고, 또한 색엇갈림도 적었다.

실시예 2

실시예 1과 같이 하여 만들어진 (Ca_0.7, Ba_0.3)₂B₅O₉Cl:Eu²⁺ _0.06Li_0.01형광체 10중량%, 2(Sr, Ba, Eu²⁺)0·0.84P₂O₅·0.16B₂O₃형광체 15중량%, Y₂O₃: Eu 형광체 30중량%, LaPO₄: Ce, Tb 형광체 45중량%로부터 이루어지는 혼합물을 형광막으로 하는 40W 순간점등 형광등을 통상의 방법으로 제조하였다. 이 본 발명의 형광램프의 평균연색평가수는 87, 발광 효율은 65lm/w이었다.

상기 클로로붕산염 형광체에 대신하여, Ca₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.06형광체를 사용하여, 같이 제조된 형광램프(평균연색평가수 85, 발광효율 64lm/W)와 비교하여, 본 발명의 형광램프는 양호한 성능을 나타냈다. 또 본 발명의 형광램프는 장시간 점등후의 광속유지율도 높고, 또한 색엇갈림도 적었다.

실시예 3

실시예 1과 같이 하여 만들어진 (Ca_0.85, Ba_0.15)₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.10Li_0.01형광체 20중량%, Y₂O₃: Eu 형광체 40중량%(Ce, Tb) MgAl₁₁O₁₉형광체 40중량%부터 이루어지는 혼합물을 형광막으로 하는 40W 순간점등 형광등을 통상의 방법으로 제조하였다. 본 발명의 형광램프의 평균 연색평가수는 83, 발광효율은 70lm/w이었다.

상기 클로로 붕산염 형광체에 대산하여, Ca₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.10형광체를 사용하여, 같이 제조된 형광램프(평균연색평가수 82, 발광효율 69lm/W)와 비교하여, 본발명의 형광램프는 양호한 성능을 나타냈다. 또 본 발명의 형광램프는 장시간 점등후의 광속유지율도 높고, 또한 색엇갈림도 적었다.

실시예 4

실시예 1과 같이 하여 만들어진 (Ca_0.9, Ba_0.1)₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.10형광체 20중량%, LaPO₄: Ce, Tb 45중량%, Y₂O₃: Eu 형광체 35중량%로부터 이루어지는 혼합물을 형광막으로 하는 40W 순간점등을 통상의 방법으로 제조하였다. 이 본 발명의 형광램프의 평균 연색평가수는 82, 발광효율은 70lm/w이었다.

상기 클로로 붕산염 형광체에 대산하여, Ca₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _0.10형광체를 사용하여, 같이 제조된 형광램프(평균연색평가수 80, 발광효율 70lm/W)와 비교하여, 본 발명의 형광램프는 양호한 성능을 나타냈다. 또 본 발명의 형광램프는 장시간 점등후의 광속유지율도 높고, 또한 색엇갈림도 적었다.

본발명의 형광램프는 고휘도이고, 양호한 청색발광성분을 포함하고, 특히 고연색성형광램프에 있어서, 백색광속 및 광속유지율등이 향상된 것이고 유용하다.

Claims (11)

1. 청색계발광성분으로서, 기본조성식이 (Ca_1-e, Ba_e)₂B₅O₉Cl : Eu²⁺ _f, Li_g(단, e, f 및 g는, 각각 0≤e≤0.7, 0.001≤f≤0.5, 0≤g≤0.1 또한 e+g≠0인 조건을 채우는 수이다.)로 표시되는 2가의 유로퓸을 주부활제로하는 클로로붕산염계 형광체를 포함한 형광막을 관내벽에 형성하여 이루어지는 형광램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 청색계 발광성분이, 400 내지 460nm로 주발광 파장을 가지는 청색발광형광체로부터 이루어지고, 또한 상기 클로로붕산염계 형광체의 함유량이, 상기 청색계발광성분중의 50중량% 이상인 것을 특징으로 하는 형광램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 형광막이, 400 내지 460nm로 주발광 파장을 가지는 청색발광형광체 5 내지 35중량%, 460 내지 490nm로 주발광파장을 가지는 청록색발광형광체 0 내지 35중량%, 500 내지 560nm로 주발광파장을 가지는 녹색발광형광체 30 내지 65중량%, 600 내지 640nm로 주발광파장을 가지는 적색발광형광체 15 내지 45중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 형광램프.
4. 제2항에 있어서, 상기 청색발광형광체가 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 알루미늄산염 형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 할로인산염계 형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 붕인산염계 형광체 및 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 규산염 형광체로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 형광체인 것을 특징으로 하는 형광램프.
5. 제3항에 있어서, 상기 청록색발광형광체가, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 알루미늄산염 형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 할고인산염계 형광체, 2가의 유로퓸을 주부활제로한 알칼리토류 붕인산염계 형광체, 및 2가의 유로퓸과 망간을 주부활제로한 알칼리토류 알루미늄산염 형광체로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 형광체인 것을 특징으로 하는 형광램프.
6. 제3항에 있어서, 상기 녹색발광형광체가, 세륨과 데르븜을 주부활제로한 인산란탄계 형광체, 세륨과 데르븜을 주부활제로한 알칼리토류 붕산염계 형광체, 세륨과 데르븜을 주부활제로한 알칼리토류 알루미늄산염 형광체 및 세륨과 데르븜을 주부활제로한 희토류 규산염 형광체로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 형광체인 것을 특징으로 하는 형광램프.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 형광체가, 3가의 유로퓸을 주부활제로한 희토류산화물 형광체, 3가의 유로퓸을 주부활제로한 희토류산황화물 형광체, 3가의 유로퓸을 주부활제로한 희토류바나딘산염 형광체 및 3가의 유로퓸을 주부활제로한 희토류인 바나딘산염 형광체로부터 이루어니는 군에서 선택되는 적어도 1종의 형광체인 것을 특징으로 하는 형광램프.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 클로로붕산염계 형광체의 e값이 0e≤0.5의 범위에 있고, 또한 그 발광색의 CIE 표색계 색도좌표의 y값이 0.06 이상인 것을 특징으로 하는 형광램프.
9. 제8항에 있어서, 상기의 e값이 0025≤e≤0.32의 범위에 있고, 또한 상기 y값이 0.065 이상인 것을 특징으로 하는 형광램프.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 g값이 0g≤0.05인 것을 특징으로 하는 형광램프.
11. 제10항에 있어서, 상기 g값이 0.001g≤0.03인 것을 특징으로 하는 형광램프.

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