WO1998040908A1 - Lampe fluorescente - Google Patents

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WO1998040908A1
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fluorescent lamp
phosphor
color
green
light
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PCT/JP1998/000942
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Inventor
Kenjiro Hashimoto
Tadashi Yano
Masanori Shimizu
Syouetsu Sakamoto
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/38—Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/42—Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • H01J61/44—Devices characterised by the luminescent material

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent lamp having a low color rendering property but a high lamp efficiency.
  • Discharge lamps utilizing the discharge phenomenon in the arc tube include a high-intensity discharge lamp and a fluorescent lamp.
  • High-intensity discharge lamps are lamps that are highly economical because of their high lamp efficiency, high brightness, and long life. For this reason, high-intensity discharge lamps are widely used for outdoor lighting and the like that require large brightness in large-scale spaces.
  • the lamp with the highest lamp efficiency is the low-pressure sodium lamp. Therefore, low-pressure sodium lamps are used for lighting where economics are important, especially in tunnels.
  • the low-pressure sodium lamp is a lamp that utilizes discharge in sodium vapor, and emits orange yellow light near 59 O nm. Therefore, objects illuminated by low-pressure sodium lamps can hardly distinguish colors.
  • the low-pressure sodium lamp emits monochromatic light, it is difficult to distinguish whether the lane on the road surface is white or yellow even in a tunnel, making it difficult to determine whether or not the lane change is possible. There was a problem that some objects seemed achromatic and uncomfortable.
  • fluorescent lamps have many advantages compared to other lamps, such as easy lighting, excellent color rendering, long life, and abundant light colors. It is widely used in a wide range of fields.
  • three-band emission fluorescent lamps have been widely used recently.
  • This three-band fluorescent lamp emits light in three wavelengths: blue at about 450 nm, green at about 540 nm, and red at about 610 nm. It is a fluorescent lamp having a high color rendering property.
  • the three narrow-band phosphors used in the three-band fluorescent lamps have been continually improved. Therefore, this phosphor has excellent characteristics such as higher quantum efficiency than other phosphors.
  • an object of the present invention is to provide a fluorescent lamp which is equal to or higher than the efficiency of a low-pressure sodium lamp, and is capable of discriminating the minimum number of colors.
  • the present invention according to claim 1 provides a green phosphor having an emission peak wavelength power of S530 nm to 560 nm, and 60 Onn!
  • a fluorescent lamp which mainly emits light by using a red phosphor having a wavelength of from 630 nm to 630 nm, wherein the color rendering index No. for calculating a special color rendering index specified in the International Commission on Illumination CIE Publication No. 13.3 under the fluorescent lamp light is used.
  • a fluorescent lamp characterized in that the four test colors of 9, 9, No. 10, No. ll, and No. 12 can be perceived as red, yellow, green, and blue-violet, respectively. It is.
  • the present invention according to claim 2, wherein the correlated color temperature of the fluorescent lamp is 3200 K: to 450 K, and the chromaticity point of the light color is a blackbody locus on a CIE 1960 uv chromaticity diagram.
  • the chromaticity deviation from is from 0.015 to 0.045.
  • the green phosphor is a rare earth phosphor activated by terbium or terobium 'cerium' or terbium 'gadolinium' cerium, and the red phosphor is europium.
  • the fluorescent lamp according to claim 2 wherein the fluorescent lamp is an activated rare earth phosphor.
  • the present invention according to claim 4 is the fluorescent lamp according to claim 3, wherein a weight percentage of the green phosphor and the red phosphor in the phosphor is 70:30 to 50:50.
  • the present invention according to claim 5 is the fluorescent lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the use of the fluorescent lamp is for external lighting.
  • the present invention according to claim 6 is the fluorescent lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the use of the fluorescent lamp is for road lighting and tunnel lighting.
  • FIG. 1 is a relative spectral distribution diagram of a fluorescent lamp according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method for evaluating color characteristics according to the present invention.
  • FIG. 3 is a division diagram of the Munsell hue, which is a basic concept of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the chromaticity deviation SP. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • mercury emits a bright line due to electrons discharged into the tube, and a phosphor excited by the bright line emits light.
  • the light emitted from the fluorescent lamp is a mixture of the light emitted by the phosphor and the light of the visible mercury emission line.
  • the visible mercury emission line mainly emits light in the short wavelength region of 405 mn, 436 mn, etc., and the visible mercury emission dose contained in the fluorescent lamp is said to be about 5 lra / W.
  • fluorescent lamps inherently have some blue emission.
  • blue light emission improves color rendering with a small amount
  • blue phosphor light emission efficiency is not as good as green and red phosphor light emission efficiency
  • danger indications use red text or pictures. Therefore, it is desirable not to use blue phosphors.
  • the red phosphor is 600 ⁇ ! Centered on a wavelength of about 610nm, where humans can feel the color efficiently and efficiently, as demonstrated by a three-band fluorescent lamp.
  • a phosphor with good luminous efficiency having a luminescence peak at ⁇ 630 ⁇ .
  • the green phosphor and the red phosphor must be adjusted. There is a problem of how to set the ratio.
  • the color calculation method for finding the optimum blending ratio was determined as follows. In other words, at least the basic color can be almost perceived as the original color of the object. D For the color perception, the color adaptation state of the human eye is improved. In addition, the original color of the object must be the color under standard light that you often see everyday. In addition, we consider that hue is the most important factor in color perception of objects.
  • test colors No. 9, No. 10, No. 11, and No. 12 of the test colors for special color rendering evaluation of CIE Publication No. 13.3 of the International Commission on Illumination were used as basic colors. .
  • test colors are four high-saturation test colors selected to evaluate the color rendering properties of light sources both in Japan and worldwide.
  • Table 1 shows the spectral radiance factors of the four test colors.
  • the Munsell color system is a display system proposed by the US painter A. H. Munsel, which classifies colors into three attributes: Munsell hue, Munsell brightness, and Munsell saturation.
  • the Munsell hue consists of five basic hues R, Y, G, B, and P, plus YR, GY, BG, PB, and RP. Divide the adjacent hues into 10 equal parts, and graduate the total of 100 types with psychologically equal hues.
  • a 40 ⁇ 1: tube single-color fluorescent lamp was fabricated to obtain the spectral distribution of the lamp that was the basis for the color calculation.
  • Green monochromatic fluorescent lamps are proven three-wave length region emitting fluorescent lamp LaPO Ce 3 +,.
  • Red monochromatic fluorescent lamp proven equally three band fluorescent lamp Y 2 0 3: using the phosphor represented by the Eu 3 + formula.
  • the luminous flux ratio of both fluorescent lamps was changed by light mixing calculation to calculate the spectral distribution of various mixed light.
  • the spectral distribution of the illumination light, the spectral radiance factor of the four test colors, the CIE 2 ° field of view, etc. Enter the color function.
  • Standard light C light is used as the reference light, the illuminance of each illumination light and the reference light is set to 10001x, and the reflectance of the background is set to 20%. The color corresponding to the light is determined by the xyY value.
  • the hues of the 4 test colors are referred to as red in the Munsell hue, R in the Munsell hue, yellow in the Munsell hue, and G in the Munsell hue. It is located almost in the center of the green region, which is to be referred to, and the blue-violet region, which is called PB in Munsell hue.
  • the range in which the test color of No. 9 of the CIE Publication No. 13.3, which can be almost perceived as red is 9RP to R to 1YR in Munsell hue.
  • the range that can be almost perceived as yellow is 9YR to Y to 1GY in the Munsell hue
  • the range in which the test color of No. 11 can be almost perceived as green is 9GY to G to 1BG in the Munsell hue
  • the test of No. 12 The range in which the color can be almost perceived as bluish purple is the Munsell hue 9B ⁇ PB ⁇ : LP.
  • each test color Under each illumination, if the Munsell hue of each test color obtained based on the calculation steps of (1) to) is within the above-mentioned range, each test color is almost changed to red, yellow, green, and blue-violet. You should be able to perceive.
  • the Munsell hue value of each test color under each illumination light calculated in (Table 2) is shown in FIG.
  • the black squares in Figure 3 are the four test colors under standard light C light, that is, the color of the color chart itself.
  • the reference black circle
  • ⁇ open circle
  • the illuminating light that renders the No. 9 test color almost in the red area called R in the Mansenore hue has a luminous flux ratio of about 8: 2 to 2: 8.
  • the illumination light that renders the test color of No. 10 almost in the yellow region called Y in the Munsell hue has a luminous flux ratio of about 8: 2 to 0:10 for the monochromatic green fluorescent lamp and the monochromatic red fluorescent lamp.
  • the illumination light that renders the test color of No. 11 almost in the green area called G in the Munsell hue has a luminous flux ratio of about 10: 0 to 6: 4 between the green monochromatic fluorescent lamp and the red monochromatic fluorescent lamp.
  • the illumination light that renders the test color of No. 12 almost in the blue-violet region called PB in the Munsell hue has a luminous flux ratio of about 10: 0 to 0:10 between the green monochromatic fluorescent lamp and the red monochromatic fluorescent lamp. You.
  • the illuminating light in which the test color of No. 11 almost renders in the green region called G in Munsell hue and the test color of No. 12 almost in the blue-purple region called PB in Munsell hue, is a monochromatic green fluorescent lamp. And the luminous flux ratio of the red monochromatic fluorescent lamp is about 8: 2 to 6: 4.
  • Table 3 shows characteristics of various illumination lights calculated by changing the luminous flux ratio of both fluorescent lamps by the light mixing calculation.
  • Characteristics of illumination light [Table 3] Luminous flux ratio Correlation Lamp efficiency Illumination light uV
  • Illumination light with a luminous flux ratio of 8: 2 between a green monochromatic fluorescent lamp and a red monochromatic fluorescent lamp has a correlated color temperature of 4175 °, ⁇ of +0.0356, and a lamp efficiency of about 120 lm / W.
  • Illumination light with a luminous flux ratio of 7: 3 between a green monochromatic fluorescent lamp and a red monochromatic fluorescent lamp has a correlated color temperature of 3466 K, an Auv of +0.0189, and a lamp efficiency of about 110 lm / W .
  • Illumination light with a luminous flux ratio of 6: 4 between a green monochromatic fluorescent lamp and a red monochromatic fluorescent lamp has a correlated color temperature of 2852 2, ⁇ of +0.061, and a lamp efficiency of about 100 lm / W. It is. Therefore, the lamp efficiency of illumination light with a luminous flux ratio of 6: 4 between a green monochromatic fluorescent lamp and a red monochromatic fluorescent lamp is approximately 9 O lm / W, which is the current 40 W straight tube three-wavelength fluorescent lamp. Does not have a particularly significant advantage.
  • the lamp efficiency is highest when the monochromatic green fluorescent lamp has the largest light amount among these illumination lights, and the luminous flux ratio of the light emitted from the monochromatic green fluorescent lamp and the monochromatic red fluorescent lamp is about 8: 2.
  • a fluorescent lamp having a minimum color rendering property can be manufactured.
  • the correlated color temperature of the illumination light of the present invention was determined as follows.
  • the remarkable effect of the present invention is that the luminous flux ratio between the green monochromatic fluorescent lamp and the red monochromatic fluorescent lamp is in the range of about 8: 2 to about 7: 3, but also in the surrounding range of 9: 1 to 6: 4. There is an equivalent effect.
  • the present invention was obtained by rounding the numerical value of 0 45 to the narrower side.
  • the correlated color temperature of the illumination light of the present invention that is, the fluorescent lamp is about 3200 K to 450 OK
  • the chromaticity point of the light color is the blackbody locus on the CIE 1960 uv chromaticity diagram. Is from 0.015 to 0.045.
  • LaPC Ce 3 +, Tb 3 + and Y 2 0 3: Eu 3 + phosphors about in weight% 6 having the formula: is a spectral distribution of a fluorescent lamp in a mixing ratio of 4.
  • This fluorescent lamp was manufactured so that the luminous flux ratio of the green monochromatic fluorescent lamp of No. 3 and the monochromatic red fluorescent lamp of Table 3 (Table 3) was almost equivalent to the spectral distribution of illumination light of about 8: 2.
  • the lamp efficiency is about 120 lra / W.
  • the fluorescent lamp of the present invention was installed on the ceiling surface, measuring 170 cm in depth, 150 cm in width, and 180 cra in height.
  • the wall of the observation booth is N8.5, the floor is N5, and the desk is N7.On the desk, the test colors for special color rendering evaluation No.9 and No. Red, yellow, green and blue-violet color charts according to 10, No. 11, No. 12 were placed. Prior to the observation, chromatic adaptation was performed for 5 minutes.
  • the color chart according to No. 9 of the CIE Publication No. 13.3 can be almost perceived as red, and the color chart according to No. 10 can be almost perceived as yellow.
  • the color chart conforming to No. 12 can be almost perceived as green, and the color chart according to No. 12 can be almost perceived as bluish purple, confirming that it has the minimum color rendering properties.
  • the characteristics of a fluorescent lamp having the minimum color rendering properties can be applied to a fluorescent lamp actually manufactured by this calculation method.
  • FIG. 1 As shown in FIG. 1 described above, an example of the embodiment is shown, but it goes without saying that it can be manufactured by various combinations of phosphors.
  • LaP0 4 Ce 3+ , Tb 3 + , La 2 O 3 ⁇ 0.2 Si 0 2 ⁇ 0.9 P 2 0: Ce 3+ , Tb 3 + , CeMgAl i i0i 9 : Tb 3+ and GdMgBsC. : Ce 3+, Tb 3 +, (La, Ce, Tb) 2 0 3 '0.2SiO, represented by the chemical formula such as -0.9P 2 0s.
  • the said red phosphor 630nm emission peak wavelength from 600 nm there is a rare earth phosphor activated with europium, Y 2 0 3: Eu 3+ , (Y, Gd) 2 0 3: Eu 3+, Y 2 0 3 : represented by a chemical formula such as Pr 3+ .
  • the present invention can be achieved by satisfying claim 1. It goes without saying that a fluorescent lamp having substantially the same characteristics as the fluorescent lamp of the present invention can be manufactured.
  • the weight% of the mixture of the green phosphor and the red phosphor is determined by the luminous efficiency of each phosphor, the particle size, weight, surface shape of each phosphor, and the medium in which the phosphor is dissolved when producing a fluorescent lamp. It changes under various conditions such as temperature, temperature and drying conditions.
  • the luminous flux ratios of the monochromatic green fluorescent lamps and the monochromatic red fluorescent lamps Nos. 3 and 4 in Table 3 are approximately
  • the weight percentage ratio of the green phosphor to the red phosphor which is almost equal to the characteristic of the illumination light of 8: 2 to about 7: 3, is 70:30 to 50:50.
  • the fluorescent lamp made with a 40 W straight tube is shown.
  • the fluorescent lamp of the present invention can be made regardless of the lamp output (W) or the shape of the fluorescent lamp. Needless to say.
  • the fluorescent lamp of the present invention having the highest lamp efficiency can be manufactured.
  • the fluorescent lamp of the present invention has a minimum color rendering property and is a high-efficiency fluorescent lamp, it has many advantages such as easy lighting and low cost compared to a high-intensity discharge lamp. Have.
  • the chromaticity deviation A u, v is the chromaticity point of the light color of the light source as S (u, v).
  • P uo, vo
  • the chromaticity point S is on the upper left side (greenish light side) of the blackbody locus
  • the chromaticity deviation is positive ( ⁇ ⁇ , ⁇ > 0) and the lower right side (reddish light side).
  • the chromaticity deviation was negative (u, ⁇ ⁇ 0).

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
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Description

明 細
蛍光ランプ 技術分野
本発明は、 演色性が低いがランプ効率の高い蛍光ランプに関する。 背景技術
発光管内の放電現象を利用した放電ランプには、 高輝度放電ランプと蛍光ラン プがある。 高輝度放電ランプは、 ランプ効率が高く明るく、 寿命も長いため経済 性に優れたランプである。 そのため、 高輝度放電ランプは、 大規模空間の大きな 明るさが求められる屋外照明などに広く使用されている。
この高輝度放電ランプのうち、 最もランプ効率の高いランプが低圧ナトリウム ランプである。 したがって、 低圧ナトリウムランプは、 経済性が重視される場所、 特に、 トンネル内の照明に使用されている。 しかしながら、 低圧ナトリウムラン プは、 ナトリゥム蒸気中の放電を利用したランプであり、 5 9 O nm付近のオレン ジイェローの単色光を発光する。 そのため、 低圧ナトリウムランプで照明された 物体は、 ほとんど色の識別はできない。
このように、 低圧ナトリウムランプは、 単色光を発光するため、 トンネル内に おいても、 路面にかかれた車線の色が白色か黄色かを識別しにくく、 車線変更の 可否がわかりにくいとか、 ほとんどの物体が無彩色に見えて違和感を感じる等の 問題点があった。
一方、 放電ランプのうち、 蛍光ランプは、 他のランプにくらべて、 簡単に点灯 ができる、 演色性に優れる、 寿命が長い、 光色が豊富である等の多くのメリット を有するため、 広い分野で大量に使用されている。
この蛍光ランプのうち、 最近では、 特に、 3波長域発光形蛍光ランプが広く使 用されている。 この 3波長域発光形蛍光ランプは、 人間の眼が色をよく感じる約 450nmの青 、 約 540nmの緑、 約 610nmの赤の 3波長域に光を集中させて発光させる ため、 明るさを損なわずに高演色性を有する蛍光ランプである。 このように、 3波長域発光形蛍光ランプが広く使用されるに従い、 3波長域発 光形蛍光ランプに使用されている 3つの狭帯域発光形蛍光体は、 改良に改良が重 ねられた。 そのため、 この蛍光体は他の蛍光体に比べて、 量子効率が高い等の優 れた特性をもつ。 3色の狭帯域発光形蛍光体のうち、 特に、 P( :Ce3 +, Tb3 +の化 学式で表される緑色蛍光体を用いた緑色単色蛍光ランプのランプ効率は高周波点 灯で約 140 lm/Wとなり、 照明器具の点灯回路効率を含んだ総合効率は約 130 lm/W となる。 これは現在の蛍光ラ ンプの中で最も総合効率の高い蛍光ランプである。 このように蛍光ランプでも高効率なものを実現できる可能性が出てきた。 発明の開示
そこで、 本発明は、 低圧ナトリウムランプの効率と同等又はそれ以上で、 且つ 最低限度の色識別可能な蛍光ランプを提供することを目的とする。
請求項 1の本発明は、 発光ピーク波長力 S530nm〜560nmにある緑色蛍光体と、 60 Onn！〜 630nmにある赤色蛍光体とによって主たる発光を得る蛍光ランプであって、 前記蛍光ランプ光下で国際照明委員会出版物 C I E Publication No. 13. 3 に規定 されている特殊演色評価数計算用 No. 9、 No. 10、 No. ll、No. 12の 4試験色のマンセ ル色相が、 それぞれ、 赤、 黄、 緑、 青紫に知覚できることを特徴とした蛍光ラン プである。
請求項 2の本発明は、 前記蛍光ランプの相関色温度は 3 2 0 0 K：〜 4 5 0 0 K であり、 その光色の色度点は C I E 1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差 が 0. 015〜0. 045であることを特徴とした請求項 1記載の蛍光ランプである。
請求項 3の本発明は、 前記緑色蛍光体とは、 テルビウム、 または、 テノレビゥム 'セリウム、 または、 テルビウム 'ガドリニウム 'セリウムを、 付活した希土類 蛍光体であり、 前記赤色蛍光体とは、 ユーロピウムを付活した希土類蛍光体であ る請求項 2記載の蛍光ランプである。
請求項 4の本発明は、 前記蛍光体に占める前記緑色蛍光体と前記赤色蛍光体と の重量％比が、 70： 30〜50： 50である請求項 3記載の蛍光ランプであるである。 請求項 5の本発明は、 前記蛍光ランプの用途が 外照明用であることを特徴と した請求項 1から 4のいずれかに記載の蛍光ランプである。
請求項 6の本発明は、 前記蛍光ランプの用途が道路照明用及びトンネル照明用 であることを特徴とした請求項 1から 4のいずれかに記載の蛍光ランプである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施例の蛍光ランプの相対分光分布図である。
図 2は、 本発明の色彩特性の評価方法図である。
図 3は、 本発明の基本概念となるマンセル色相の分割図である。
図 4は、 色度偏差 SPを示す図である。 発明を実施するための最良の形態
まず、 はじめに、 総合効率が高く、 かつ、 演色性が低い、 例えば最低限度の演 色性を有する蛍光ランプを開発するための考え方を説明する。
蛍光ランプの総合効率を高くする、 すなわち、 ランプ効率を高くするためには、 発光効率が高い蛍光体を使用することが有効である。
したがって、 前述した通り、 現在最も効率が高く 3波長域発光形蛍光ランプで 使用されている LaP04 : Ce3+，Tb3+等の化学式で表される緑色蛍光体を少なくとも使 用することが有効である。
次に、 効果的に最低限度の演色性を有するためには、 さらに他のどの蛍光体を どの程度も一縷かが問題である。
そもそも蛍光ランプは、 管内に放電された電子によって水銀が輝線を発し、 そ の輝線によつて励起された蛍光体が発光する。
したがって、 蛍光ランプから発光される光は、 蛍光体が発光した光と可視水銀 輝線の光の混光である。 可視水銀輝線は、 特に、 405mn, 436mn等の短波長域での 発光が多く、 蛍光ランプに含まれる可視水銀輝線量は約 5 lra/Wと言われている。
したがって、 蛍光ランプは元来幾分かの青色発光を持つ。 さらに、 青色発光は 少量で演色性を向上すること、 青色蛍光体の発光効率は緑色、 赤色蛍光体の発光 効率に対して良くないこと、 そして、 危険を示す表示には赤色系の文字や絵が使 用されていること等から、 青色蛍光体を使用しないことが望ましい。
以上のことから、 赤色蛍光体と、 緑色蛍光体とを調合する事が望ましいことが わかる。
なお、 赤色蛍光体は、 3波長域発光形蛍光ランプで実証されているように、 人 間が効率よく色をよく感じる約 610nmの波長を中心にして、 600ηπ！〜 630ηπιに発光 ピークをもつ発光効率の良い蛍光体がよレ、。
さらに、 その最低限度の演色性を有するためには緑色蛍光体と赤色蛍光体の調 合比率をどのようにしたらいいかという問題がある。
その最適な調合比率を求めるための色彩計算方法は次のようにして決定した。 すなわち、 少なくとも基本的な色に関しては、 物体の本来の色としてほぼ知覚 できることである D その色知覚については人間の目の色順応状態をこうりよする こと。 また、 物体の本来の色とは日常よく見ている標準光下での色であること。 さらに、 物体の色知覚では色相が最も重要であること等を考慮した。
以上の点から、 基本的な色として、 国際照明委員会出版物 C I E Publication No. 13. 3の特殊演色評価用試験色の No. 9, No. 10， No. 11， No. 12を使用した。
これらの試験色は、 日本国内において、 さらには、 世界各国においても、 光源 の演色性を評価するために選定された高彩度の 4試験色である。 4試験色の分光 放射輝度率を（表 1 )に示す。
C I E 13. 2-1974 の No. 9〜No. 12の 4試験色の分光放射輝度率
Figure imgf000008_0001
ひ 600/86dfALCW 8060^/86 OAV また、 上述した色順応状態の予測には、 C I E 109-1994の C I E色順応式を用 い、 上述した標準光には標準の光 Cを用いた。 また上述した物体の色知覚に用い る色相にはマンセル表色系のマンセル色相を使用した。
ここで、 マンセル表色系、 及び、 マンセル色相について簡単に説明する。
マンセル表色系とは、 米国の画家 A. H. Munsel lが提唱し、 色をマンセル色相、 マ ンセル明度、 マンセル彩度の 3属性に分類して配列した表示系である。
このうち、 マンセル色相は、 R, Y, G, B, Pの 5つの基本色相のそれぞれの間に YR, GY, BG, PB, RPを 加えた 10色相を等間隔に環形に並べ、 さらにそれぞれ隣あった色 相の間を 10等分して、 心理的に等しい色相の差をもった合計 100種類を目盛りをも D
まず、 色彩計算に先立って、 その色彩計算のベースとなるランプの分光分布を えるために、 40^1：管の単色蛍光ランプを作製した。 緑色単色 蛍光ランプは 3波 長域発光形蛍光ランプで実績のある LaPO Ce3 +，. Tb3 +の化学式 で表される蛍光体 を用いた。 赤色単色蛍光ランプも同様に 3波長域発光形蛍光ランプで実績のある Y203 :Eu3 +の化学式で表される蛍光体を用いた。
次に、 この緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの分光分布と全光束を測 定した。
この分光分布を基にして、 混光計算により両蛍光ランプの光束比率を変化させて、 種々の混光照明光の分光分布を算出した。
この算出され各照明光の分光分布を用いて、 前記色彩計算の一例であるところ の図 2に示した計算方法によって、 最低限度の演色性を有する蛍光ランプの特性 を検討した。
まず、 照明光の分光分布と、 4試験色の分光放射輝度率と、 C I E 2 ° 視野等 色関数とを入力する。
(1)そして、 上述したようにして算出された各照明光の分光分布と、 （表 1 )に示 された国際照明委員会出版物 C I E Publication No. 13. 3の 4試験色の分光放射 輝度率と、 C I E2度視野等色関数とから C I E XYZの 3刺激値を算出する。
(2)標準の光 C光を基準光とし、 各照明光、 基準光の照度をそれぞれの 10001x、 背景の反射率を 2 0 %とした、 標準条件で、 C I E色順応式を用いて、 C光の対 応色を xyY値で求める。
(3)次に、 標準の光 C光下での xyY値をマンセル値 (HV/C)に変換する。
なお、 各照明光下での 4試験色のマンセル値 (HV/C)を各試験色ごとに （表 2 ) に示す。
Figure imgf000011_0001
0^ (表 2 )に示す通り、 標準の光の下では、 国際照明委員会出版物 C I E Publica tion No. 13. 3の 4試験 色のうち、 No. 9の試験色のマンセル色相は 5. 0R、 黄色のマ ンセル色相は 5. 2Y、 緑色のマンセル色相は 4. 8G、 青色のマンセル色相は 3. 3PBであ る。
したがって、 標準光の下では、 4試験色の色相は、 マンセル色相の 10色相の うち、 マンセル色相で Rと称させる赤色領域、 マンセル色相で Yと称させる黄色領 域、 マンセル色相で Gと称させる緑色領域、 マンセル色相で PBと称させる青紫色領 域のほぼ中央部 に 位笸する。
さらに、 標準光下では、 C I E 1976 AEab* - 1. 2の色差でほとんどの人が色 弁別できず、 AEab* = 2. 5の色差でたいていの人が色弁別できる。
したがって、 マンセル色相の色 弁別は約 1単位強 （more about one unit (H= △ 1. 0 )とみなすことができる。
したがって、 国際照明委員会出版物 C I E Publication No. 13. 3の No. 9の試験 色を赤色とほぼ知覚できる範囲は、 マンセ ル色相で 9RP〜R〜1YRであり、 No. 10の 試験色を黄色とほぼ知覚できる範囲は、 マンセル色相で 9YR〜Y〜1GYであり、 No. 11の試験色を緑色とほぼ知覚できる範囲は、 マンセル色相で 9GY〜G〜1BGであり、 No. 12の試験色を青紫色とほぼ知覚できる範囲は、 マンセル色相で 9B〜PB〜： LPであ る。
各照明下で、 上記（1)〜 ）の計算ステップに基づいて得られた各試験色のマン セル色相が上述した範囲内にあれば、 各試験色を、 赤、 黄、緑、 青紫にほぼ知覚で きるはずである。
次に、 （表 2 )で算出された各照明光下での各試験色のマンセル色相値を図 3に 表示した。 図 3の黒四角は標準の光 C光下での 4試験色、 すなわち色票自体の色、 參 （黒丸） は、 上述した 4試験色を本来の色としてほぼ知覚できるマンセル色相 の領域に入る各試験色の計算値、 〇 （白丸） は誊以外の各照明光下での各試験色 の計算値を示す。
図 3からわかるように、 No.9の試験色を、 マンセノレ色相で Rと称される赤色領 域にほぼ演色する照明光は、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比 が約 8:2から 2:8である。 No.10の試験色を、 マンセル色相で Yと称される黄色領域 に ほぼ演色する照明光は、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 約 8:2から 0:10である。
No.11の試験色を、 マンセル色相で Gと称される緑色領域にほぼ演色する照明光 は、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が約 10:0から 6:4である。
No.12の試験色を、 マンセル色相で PBと称される青紫色領域にほぼ演色する照明 光は、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が約 10:0から 0:10であ る。
したがって、 No.9の試験色が、 マンセル色相で Rと称される赤色領域にほぼ演 色し、 No.10の試験色がマンセル色相で Yと称される黄色領域にほぼ演色し、 No. 11の試験色がマンセル色相で Gと称される緑色領域にほぼ演色し、 No.12の試験色 がマンセル色相で PBと称される青紫色領域にほぼ演色 する照明光は、 緑色単色 蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が約 8:2から 6:4である。
尚、 本計算では、 発光ピーク波長が 530rnn〜560nmにある緑色蛍光体の代表とし て LaP04： Ce3+, Tb 3+の化学式で表される蛍光体を用い、 発光ピーク波長が 600ηπ！〜 630nmにある赤色蛍光体の代表として Y203 :Eu3+の化学式で表される蛍光体を使用 した単色蛍光ランプの分光分布を用いたが、 本計算結果は、 そんそもそのような 波長を有する両単色蛍光ランプを混光した照明光を用いて行った照明光の特性に 対する一般的な計算結果を示すので、 したがって、 上記以外の蛍光体を使用して も有効である。 すなわち、 発光ピーク波長が 530nm〜560nraにある緑色蛍光体と、 600ηπ！〜 630nmにある赤色蛍光体で主たる発光を得る蛍光ランプである。 ここで、 （表 3)に、 上記混光計算により両蛍光ランプの光束比率を変化させて 算出した種々の照明光の特性を示す。 （表 3) に順に照明光の番号、 光束比、 相 関色温度、 光色の色度点と C I E 1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差 (以下 Διινと記す）、 予測されるランプ効率を記す。 照明光の特性 【表 3】 光束比 相関 ランプ効率 照明光 厶 u V
緑 (G)，赤 ） 色温度 ( 1 m/W)
Νο.1 G:R = Ί0:0 5726 0.076 130
No.2 G： R = 9： 1 4933 0.0554 Ί 25
No.3 G:R = 8： 2 41 75 0.0356 Ί 19
No. G:R = 7： 3 3466 0.019 1 1
No.5 G:R = 6 4 2852 0.0061 108
No.6 G:R = 5' 5 2366 -0.0031 103
No.7 G:R =4 :6 2000 -0.0091 97
No.8 G:R=3 :7 1725 -0.013 Ί 92
No.9 G:R = 2 :8 15Ί 2 一 0.0 Ί 56 86
No.1〇 G:R = 1 :9 1341 -0.0172 81
No.11 G:R =〇 :10 小 -**个 氺氺 * 75 この （表 3 ) を用いて、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 8 ： 2から 6 ： 4の各照明光についての、 各照明光の相関色温度と、 その光色の 色度点の C 1 E 1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差（Auv) 、 及び、 ラ ンプ効率の内容を詳細に調べた。
緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 8 ： 2の照明光は、 相関 色温度が 4 1 7 5 Κ、 Δυνが + 0. 0356、 ランプ効率が約 1 2 0 lm/Wである。 緑色 単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 7 ： 3の照明光は、 相関色温が は 3 4 6 6 K、 Auvが +0. 0189、 ランプ効率が約 1 1 0 lm/Wである。
また、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 6 ： 4の照明光は、 相関色温度が 2 8 5 2 Κ、 Διινが +0. 061、 ランプ効率が約 1 0 0 lm/Wである。 よって緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 6 ： 4の照明光の ランプ効率は、 現行の 4 0 W直管の 3波長域発光形蛍光ランプが持つランプ効率 約 9 O lm/Wに対して特に大きな優位性はみられない。
したがって、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が約 8 ： 2か ら約 7 ： 3の照明光のときにランプ効率が高く、 かつ、 最低限度の演色性を有す る蛍光ランプを作製することができる。
特に、 これらの照明光の中で、 緑色単色蛍光ランプの光量が最も多い、 緑色 単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプから発せられる光の光束比が約 8 ： 2の場 合に最もランプ効率が高く、 最低限度の演色性を有する蛍光ランプを作製するこ とができる。
以上から、 （表 3 )を参照し、 かつ、 蛍光体の種類によって照明光の特性が幾分 かの幅を持つことを考慮して、 本発明の照明光の相関色温度、 及び、 Auvの領域 を次のように決定した。 本発明の顕著な効果は、 緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が 約 8 ： 2から約 7 ： 3の範囲にあるが、 その周囲の 9 ： 1から 6 ： 4の範囲にも それに準ずる効果が存在する。
そこで、 光束比 7 ： 3と 6 ： 4の中間の相関色温度 3 1 5 0 Kと黒体軌跡から の色度偏差 0 . 0 1 3と、 光束比 9 ： 1と 8 ： 2の中間の相関色温度 4 5 5 0 K と黒体軌跡からの色度偏差 0。 0 4 5の数値を範囲が狭い側に丸めたものを本発 明とした。
すなわち、 本発明の照明光、 すなわち、 蛍光ランプの相関色温度は約 3 2 0 0 K〜4 5 0 O Kであり、 その光色の色度点は C I E 1960 uv 色度図上で黒体軌跡 からの色度偏差は 0. 015〜0. 045となる。
なお、 この範囲は前記図 3の範囲において、 2と 3の間と、 4と 5の間に挟ま れる色相に相当し、 前述のごとくマンセル色相の色弁別域は約 1単位 (ΔΗ= 1 - 0 ) にそうとうすることから、 上記範囲においてランプ種類と蛍光体の種類の製 造上の幅を考慮しながら、 本発明の効果を実現できる。
(蛍光ランプの第 1の実態の形態）
以上の色彩計算による検討をふまえて、 本発明の一実施例として作製した 4 0 W直管蛍光ランプの分光分布を示す。
図 1は LaPC : Ce3 +, Tb3 +と Y203 :Eu3 +の化学式で表される蛍光体を重量％で約 6 ： 4の割合で混合した蛍光ランプの分光分布である。
本蛍光ランプは、 （表 3 )の No. 3の緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの 光束比が約 8 ： 2の照明光の分光分布とほぼ同等となるように作製した。
ランプ効率は約 1 2 0 lra/Wである。
つぎに、 本発明の蛍光ランプが最低限の演色性を有しているかを確認するため に観測実験を行った。
観測実験には、 奥行き 170cm、 横 150cm、 高さ 180craの大き さで、 天井面に本発 明の蛍光ランプを設置した。
観測ブースの壁面は N8.5、 床面は N5、 机は N7であり、 机の上に、 国際照明委員 会出版物 C I E Publication No.13.3の特殊演色評価用試験色の No.9, No.10, No. 11, No.12に準ずる赤色、 黄色、 緑色 、 青紫色色票を置いた。 なお、 観測に先だつ て、 5分間の色順応を行つた。
観測の結果、 国際照明委員会出版物 C I E Publication No.13.3の No.9に準じ た 色票は赤色とほぼ知覚でき、 No.10に準じた色票は黄色とほぼ知覚でき、 No.1 1に準じた色票は緑色とほぼ知覚でき、 No.12に準じた色票は青紫色とほぼ知覚で き、 最低限度の演色性を有していることを確認した。
さらに、 上述した最低限度の演色性を有する蛍光ランプの特性の定量化方法の 有用性を再度確認するために、 図 1に示す分光分布から上述した色彩計算に従つ て国際照明委員会出版物 C I E Publication No.13.3の No.9〜No.12の 4試験色の マンセル値 (HV/C)を算出した。 計算された結果を（表 4) に示す。
本発明の一実施例の蛍光ランプの色彩特性
【表 4】 試験色 マンセル色相 マンセル明度 マンセル彩度
H V C
N 0.9 9.8R P 3.8 1 2
N 0.10 0.1 G Y 8.3 8.8
N 0.11 8.8G 5 5.8
N 0.12 6.9 P B 2.4 1 1 .2 (表 2) で示す緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比が約 8 ： 2 である No. 3の照明光下での各試験色のマンセル値 (HV/C)を計算した結果と（表 4) に示す作製した蛍光ランプ光下での各試験色のマンセル値 (HV/C)を計算した結果 はほぼ一致していた。
したがって、 本計算方法によって最低限度の演色性を有する蛍光ランプの特性 を実際に作製した蛍光ランプにおいても適用できる。
上記の図 1に示す通り、 実施例の一例を示したが、 この他にも色々な蛍光体の 組み合せで作製できることは言うまでもない。
一例として、 発光ピーク波長力 530ηπιから 560nmの緑色蛍光体とは、 テルビウム、 または、 テルビウム 'セリ ウム、 または、 テルビウム . ガドリニウム 'セリ ウム を付活した希土類蛍光体があり、 LaP04:Ce3+,Tb3 +、 La203 ·0.2Si02 ·0.9P20:Ce3+, Tb3 +、 CeMgAl i i0i 9 :Tb3+や GdMgBsC 。： Ce3+, Tb3 +、 (La, Ce, Tb) 203 '0.2SiO,-0.9P2 0s等の化学式で表される。
発光ピーク波長が 600nmから 630nmの前記赤色蛍光 体とは、 ユーロピウムを付活 した希土類蛍光体があり、 Y203:Eu3+、 （Y,Gd) 203:Eu3+、 Y203:Pr3+ 等の化学式で 表される。
さらに、 発光ピーク波長が 530nmから 560ηπιの緑色蛍光体と発光ピーク波長が 60 Onmから 630nmの赤色蛍光体以外にピーク波長をもつ微少の蛍光体を添加させても 請求項 1を満足すれば、 本発明の蛍光ランプとほぼ同等の特性を有する蛍光ラン プを作製できることは言うまでもない。
なお、 緑色蛍光体と赤色蛍光体を混合する重量％は、 各蛍光体の発光効率、 各 蛍光体の粒径、 重量、 表面形状、 さらには、 蛍光ランプを作製するときに蛍光体 を溶かす媒体、 温度、 乾燥条件等いろいろな条件で変化する。 3波長域発光形蛍光ランプに一般に使用されている緑色蛍光体と赤色蛍光体に 対しては、 （表 3 )の No. 3、4の緑色単色蛍光ランプと赤色単色蛍光ランプの光束比 が約 8 ： 2〜約 7 ： 3の照明光の特性とほぼ同等となる緑色蛍光体と赤色蛍光体 との重量％比は70: 30〜50 : 50でぁる。
また、 本実施例では、 4 0 W直管で作成した蛍光ランプを示したが、 ランプ出 力 （W) が異なっても、 蛍光ランプの形状が異なっても本発明の蛍光ランプは作 成できることは言うまでもない。
なお、 高周波点灯用で 3 2 Wの直管形にすると ランプ効率の最も高い本発明の 蛍光ランプを作製できる。
本発明の蛍光ランプは、 最低限度の演色性を有し、 高効率な蛍光ランプである ため、 点灯がしやすいと力、 高輝度放電ランプに比べて安価である等の多くのメ リッ トち有する。
したがって、 現在高輝度放電ランプが使用されている比較的経済性を重視する 屋外照明用、 特に、 道路照明用、 及び、 トンネル照明用には適している。
また、 さほど厳密な色の見えは必要とされないが、 省エネや経済効率が優先さ れる交通照明、 街路照明、 保安灯、 残置灯、 自動化工場の工場照明、 人通りが少 ない場の公共照明などの分野にも適用できる。
尚、 図 4に示すように、 色度偏差 A u，vとは、 光源の光色の色度点を S (u, v)、 この色度点 Sから黒体軌跡におろした垂線と黒体軌跡との交点を P (uo, vo)とす るとき、 C I E 1960uv色度図上での色度点 Sと交点 Pとの距離 S Pで定義する。 但し、 色度点 Sが黒体軌跡より左上側 （緑がかった光色側） にある場合に色度 偏差は正 （Δ υ, ν〉0 ) 、 右下側 （赤がかった光色側） にある場合に色度偏差は 負 （厶 u, ν< 0 ) とした。 産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、 最低限度の演色性を有し、 高効率な蛍光ランプ を実現できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 発光ピーク波長力 530ηπ！〜 560nmにある緑色蛍光体と、 600nm~630nmにある 赤色蛍光体とによって主たる発光を得る蛍光ランプであって、 前記蛍光ランプ光 下で国際照明委員会出版物 C I E Publication No. 13. 3 に規定されている特殊演 色評価数計算用 No. 9、 No. 10、 No. ll、No. 12の 4試験色のマンセル色相が、 それぞ れ、 赤、 黄、 緑、 青紫に知覚できることを特徴とした蛍光ランプ。
2 . 前記蛍光ランプの相関色温度は 3 2 0 0 K：〜 4 5 0 0 Kであり、 その光色 の色度点は C I E 1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差が 0. 015〜0. 045で あることを特徴とした請求項 1記载の蛍光ランプ。
3 . 前記緑色蛍光体とは、 テルビウム、 または、 テルビウム .セリウム、 また は、 テルビウム 'ガドリニウム 'セリウムを、 付活した希土類蛍光体であり、 前 記赤色蛍光体とは、 ユーロピウムを付活した希土類蛍光体である請求項 2記載の 蛍光ランプ。
4 . 前記蛍光体に占める前記緑色蛍光体と前記赤色蛍光体との重量％比が、 70 : 30〜50： 50である請求項 3記載の蛍光ランプ。
5 . 前記蛍光ランプの用途が屋外照明用であることを特徴とした請求項 1から 4のいずれかに記載の蛍光ランプ。
6 . 前記蛍光ランプの用途が道路照明用及びトンネル照明用であることを特徴 とした請求項 1から 4のいずれかに記載の蛍光ランプ。
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