JP2008210633A

JP2008210633A - 蛍光ランプ及びこれを用いた黄色光源装置

Info

Publication number: JP2008210633A
Application number: JP2007045628A
Authority: JP
Inventors: Koji Nomura; 幸二野村; Kenji Ishibashi; 健司石橋
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】顔料層等を設けずに単純な構造により黄色光を発光することができ、黄色光の発光を必要とする光源装置、例えば、果樹園に飛来する害虫を忌避するための害虫忌避灯や、半導体製造工場のフォトリソグラフィ−工程の作業室の照明灯、植物の成長を促進させる植物栽培用光源等に好適な蛍光ランプを提供する。特に、１種のＹＡＧ蛍光体を用いることにより黄色光を発光することができ、これにより色ズレを生じさせず、高強度な発光を得ることができる蛍光ランプを提供する。
【解決手段】放電により紫外線を発生する水銀を含むガスを封入した透光性容器と、該透光性容器の内壁面に設けられた蛍光体層とを有する蛍光ランプにおいて、蛍光体層が、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体を含有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＹＡＧ蛍光体を用い黄色光を発光する蛍光ランプや黄色光源装置に関する。

従来から、果樹園において、夜間飛来して果実を害する夜蛾等の害虫の飛来を忌避するために、５００ｎｍから７００ｎｍ等の波長域の光を放射する黄色蛍光ランプを組み込んだ害虫忌避灯が使用されている。また、半導体製造工場において、フォトリソグラフィー工程を行う作業室の照明用等に黄色を発光する蛍光ランプ等が使用されている。この種の蛍光ランプとしては、黄色光の発光を得るために、図４に示すように、異なる領域の波長光をそれぞれ発光する蛍光体、色温度が２３００ＫのＣａ₁₀（ＰＯ₄）₆ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ（アンチモン、マンガン付活ハロ燐酸カルシウム蛍光体）を含有する蛍光体層３１をガラス管３２内に設け、この蛍光体層から発光される蛍光を、蛍光体層とガラス管の間に設けられる、イエローチタン等の顔料層３３を透過させ、黄色光を発光させるものが知られている。また、このような顔料層を設けずに黄色光を発光させ得る蛍光ランプとしては、５８６ｎｍ付近に発光ピーク波長を有するアンチモン及びマンガン付活ハロリン酸カルシウム蛍光体と、６１１ｎｍ付近に発光ピーク波長を有するユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体との混合体等を使用した害虫類の防除用蛍光ランプ（特許文献１）等が報告されている。

一方、青色発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いた照明装置において、ＬＥＤからの青色により励起され緑黄色光や橙赤色光の蛍光を発光させ演色効果を図るため、ＹＡＧ蛍光体を用いることが知られており、このＹＡＧ蛍光体を使用した放電ランプ（特許文献２）が報告されている。この放電ランプは、蛍光体成分としてＹＡＧ蛍光体を用いることにより、蛍光体成分の損傷による色位置のずれや励起における量子効率の改善を図ったものであるが、ＶＵＶ領域（２００ｎｍ以下）の電磁波によりＵＶＡ領域の電磁波を発生する成分を含む第１の蛍光体層と、ＵＶＡ領域の電磁波により励起され可視領域の電磁波を発生する成分を含む第２の蛍光体層を含むものである。

また、ＹＡＧ蛍光体を含む蛍光体混合物を用いた蛍光表示管や蛍光ランプ等の照明装置等（特許文献３）が報告されているが、この蛍光体混合物も、色ズレを抑制し演色性と発光強度の向上を図ったものであり、特定の蛍光体を組み合わせて発光強度の高い白色光を得るものである。

更に、ＹＡＧ蛍光体を含有する蛍光体用いた蛍光高圧水銀灯（特許文献４）が報告されているが、この蛍高圧水銀灯においては青色域の水銀輝線出力を抑制し演色性を改善するためにＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅが用いられているものの、３６５ｎｍ励起により黄緑色発光を得るものである。

また、ＹＡＧ蛍光体を用いた低圧水銀蒸気放電灯（特許文献５）が報告されているが、ここで用いられるＹＡＧ蛍光体は発光ピーク波長が近赤外線領域にある蛍光体である。

これらの蛍光ランプ等はいずれも、蛍光体としてＹＡＧ蛍光体を含むものであるが、各種の蛍光体を混合して用いており、ＹＡＧ蛍光体を含有する蛍光体層により純黄色光の発光を得られるものは知られていない。
特開平１−１８７７５７号公報特開２００４−３６３１０２特開２００６−２４１２４９特開昭６１−６８８５４号公報特開平９−１９９０８６号公報

本発明の課題は、顔料層等を設けずに単純な構造により黄色光を発光することができ、黄色光の発光を必要とする光源装置、例えば、果樹園に飛来する害虫を忌避するための害虫忌避灯や、半導体製造工場のフォリソグラフィー工程の作業室における照明灯、植物の成長を促進させる植物栽培用光源等に好適な蛍光ランプを提供することにある。特に、１種のＹＡＧ蛍光体を用いることにより黄色光を発光することができ、これにより色ズレを生じさせず、高強度な発光を得ることができる蛍光ランプを提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究の結果、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線によりＹＡＧ蛍光体が黄色光を発光することに着目し、蛍光ランプにおいて、放電電子を受けた水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により、顔料層等を設けずにＹＡＧ蛍光体からの黄色光の発光が可能であることの知見を得た。更に、ＹＡＧ蛍光体としてセリウムで賦活されたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂のみを用いることにより、１種の蛍光体で黄色光を発光することができ、これにより色ズレが生じることがなく、高強度な発光を得ることができることの知見を得た。かかる知見に基づき本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、放電により紫外線を発生する水銀を含むガスを封入した透光性容器と、該透光性容器の内壁面に設けられた蛍光体層とを有する蛍光ランプにおいて、蛍光体層が、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍ波長光により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体を含有することを特徴とする蛍光ランプに関する。

また、本発明は、上記蛍光ランプを用いることを特徴とする黄色光源装置に関する。

本発明の蛍光ランプは、顔料層等を設けずに単純な構造により黄色光を発光することができ、黄色光の発光を必要とする光源装置、例えば、果樹園に飛来する害虫を忌避するための害虫忌避灯や、半導体製造工場のフォリソグラフィー工程の作業室における照明灯、植物の成長を促進させる植物栽培用光源等に好適に用いることができる。特に、１種のＹＡＧ蛍光体を用いることにより１種の蛍光体により黄色光を発光することができ、これにより色ズレを生じさせず、高強度な発光を得ることができる。

本発明の蛍光ランプは、放電により紫外線を発生する水銀を含むガスを気密に封入した透光性容器と、該透光性容器の内壁面に設けられた蛍光体層とを有する蛍光ランプにおいて、蛍光体層が、水銀から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体を含有することを特徴とする。

本発明の蛍光ランプに用いる透光性容器としては、ガラス製など、可視光を透過する材質のものであればいずれのものであってもよい。その形状としては直管型、湾曲型、環形、バルブ型等いずれであってもよい。

透光性容器内には放電により紫外線を発生する水銀が封入され、さらに、アルゴンやネオン等の希ガスが封入される。透光性容器内で発生された放電電子が水銀原子に衝突し、２５３．７ｎｍを含む紫外線を発生する。封入する水銀の蒸気圧としては、蛍光ランプの点灯時において、例えば、１〜１０Ｐａ等を挙げることができる。

透光性容器内に放電を発生させる手段としては、バリウム、カルシウム、イットリウム等の酸化物等のエミッタ物質を塗布したタングステンコイル等からなる電極等を挙げることができる。この電極に外部からの電荷が印加されると、エミッタ物質から電子が放出される。

このような透光性容器の内壁に設けられる蛍光体層は、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体を含有する。ＹＡＧ蛍光体は、熱に対して劣化が少なく、また、水銀の吸着が少ないため、蛍光ランプの始動時において水銀蒸気圧が高い状況が継続する場合があるが、そのような場合においても蛍光体が吸着する水銀による透明性容器の劣化を抑制することができる。ＹＡＧ蛍光体として、セリウムで賦活されたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）が好ましい。Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅを用いることにより、図１に示すように、水銀から放射される２５３．７ｎｍ紫外線により、５８０〜５９５ｎｍの純黄色の発光を得ることができる。このため、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅのみを蛍光体として用いることにより、蛍光ランプにおいて色ズレ等を生じさせずに発光強度を高めることができ、黄色光を必要とする光源装置等の蛍光ランプに好適なものとなる。また、蛍光体層は、このような水銀から放射される２５３．７ｎｍ紫外線により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体に加え、水銀から放射される２５３．７ｎｍ紫外線に励起されることにより、近赤外線から赤、青、黄緑、緑等の可視光を発光するＹＡＧ蛍光体や、ＹＡＧ蛍光体以外の蛍光体を含むものとして、演色性に優れた白色光を得る一般的な照明用蛍光ランプ用とすることも可能である。

このような蛍光体層は、１ｃｍ²当たり６ｍｇ〜１０ｍｇのＹＡＧ蛍光体を含有するように設けることが、好ましい。蛍光体層におけるＹＡＧ蛍光体の含有量が１ｃｍ²当たり６ｍｇ以上であれば、１０ｍｇ水銀から発生する３６０ｎｍ付近の紫外線の漏洩を抑制することができ、１０ｍｇ以下であれば蛍光体層による可視光の透過率の低下を抑制することができる。蛍光体層の厚さとしては、５０μｍ〜６０μｍ程度を挙げることができる。

本発明の蛍光ランプは、蛍光体層と透明性容器との間、又は、透明性容器内の放電空間側に３６０ｎｍ付近の紫外線の漏洩を抑制するため、若しくは、水銀等による透明性容器の劣化を抑制するため保護層を設けてもよい。保護層としては、例えば、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化セりウム等の金属酸化物等を用いて形成することができる。保護層の厚さとしては、１〜４μｍ程度を挙げることができる。

この種の蛍光ランプを駆動させる点灯回路としては、蛍光ランプと別途に設けた点灯回路により電極を予熱し高圧パルスを発生するスターター式点灯回路を用いることができるが、蛍光ランプと一体化して設けた、電極予熱回路と昇圧回路とを有する安定器を備えたラピッドスタート式点灯回路、更に高周波変換回路を備えたインバータ式点灯回路を用いることもできる。点灯回路を一体化して設ける場合、透明性容器を湾曲若しくは屈曲し、その周囲を更にグローブで覆い、点灯回路に接続された口金を有する電球型としても、透明性容器が外部に露出した構造としてもよい。

このような蛍光ランプを製造する方法としては、特に限定されるものではなく、上記ＹＡＧ蛍光体を溶媒に分散させた分散液を調製し、これを所定の形状のガラス製等の透明性容器の内壁面に所定の厚さに浸漬、スプレー等の方法により塗工する。その後、透明性容器の端部に電極を設けると共に、電極に接続される外部リード等を有する口金で封止して製造することができる。

本発明の蛍光ランプは、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線によりＹＡＧ蛍光体が黄色光発光するものであり、赤、青等の可視光を発生するＹＡＧ蛍光体等と共に用いて白色光を得るものとすることもできるが、黄色光を発生するＹＡＧ蛍光体のみ、より好ましくは、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅのみを用いたものとし、黄色光源装置に好適に適用することができる。黄色光源装置としては、害虫忌避灯や、植物栽培用光源、半導体製造工場の照明灯等に好適に適用することができる。

以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されない。

本発明の蛍光ランプを直管型蛍光ランプに適用した一例を、図面を参照して説明する。図２の構成図に示す直管型蛍光ランプは、透明性容器を構成する管内径が１５〜３８ｍｍの直管状のガラス管１２とこの両端をそれぞれ閉塞するステム１１を有する。ステム１１には１対のリード線１４が設けられ、このリード線間に、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム等の電子放出物質のエミッタが塗布されたタングステンフィラメントにより形成され、熱陰極として機能する電極１５が設けられる。各リード線は、ガラス管を気密に保持する口金１６に突出して設けられる端子１６に接続され、リード線を介して外部電力が電極１５に印加されるようになっている。このようなガラス管１２の内壁面には蛍光体層１８が設けられ、気密に保持される内部には水銀が、点灯時における蒸気圧が１〜１０Ｐａとなるように封入されると共に、アルゴン等の希ガスが、３Ｔｏｒｒ等として封入されている。

上記ガラス管の内壁面に設けられる蛍光体層１８は、図３に示すように、ガラス管内壁に、例えば、厚さ５０〜６０μｍで設けられる。蛍光体層には、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂の：Ｃｅのみが含有され、１ｃｍ²当たり６ｍｇ〜１０ｍｇとして設けられる。蛍光体層に含有する蛍光体が上記範囲であるため、水銀から放射される３６０ｎｍの波長光は蛍光体層により遮断されガラス管外への漏洩が抑制される。

尚、上記ガラス管には保護層を設けていないが、カラス管内壁面と蛍光体層との間に、酸化イットリウム、又は酸化アルミニウム等の保護層を設け、水銀から放射される３６０ｎｍの波長光がガラス管外部への漏洩を抑制するようにしてもよい。保護層の厚さとしては、具体的に、１〜４μｍを挙げることができる。

このような直管型蛍光ランプの作動を説明する。端子１７、リード線を介して電極（陰極）に電流を流して予熱すると、高温になったエミッタから電子が放出される。放出された電子は電極（陽極）に引かれて移動し、放電が始まる。放電電子が水銀原子と衝突すると、水銀原子から２５３．７ｎｍの紫外線が放出される。この紫外線を蛍光体層のＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂の：Ｃｅ蛍光体が吸収し、５８０〜５９５ｎｍの黄色光を発光する。このとき、水銀から放射される３６０ｎｍ近傍の紫外線は蛍光体層によりガラス管外への放出が抑制される。

本発明の蛍光ランプに用いる蛍光体の分光強度を示す図である。本発明の蛍光ランプの一例の直管型蛍光ランプを示す概略構成図である。図２に示す直管型蛍光ランプを示す断面図である。従来の蛍光ランプを示す断面図である。

符号の説明

１２ガラス管（透明性容器）
１８蛍光体層

Claims

放電により紫外線を発生する水銀を含むガスを封入した透光性容器と、該透光性容器の内壁面に設けられた蛍光体層とを有する蛍光ランプにおいて、蛍光体層が、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体を含有することを特徴とする蛍光ランプ。
ＹＡＧ蛍光体が、セリウムで賦活されたＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂のみからなることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
蛍光体層が、１ｃｍ²当たり６ｍｇ〜１０ｍｇのＹＡＧ蛍光体を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光ランプ。
請求項１から３のいずれかの蛍光ランプを用いることを特徴とする黄色光源装置。