JP3438898B2 - コンパクトな省エネルギーランプ - Google Patents
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Description
に良好な色表示特性を有するコンパクトな省エネルギー
ランプに関する。用途分野には光および照明の分野の水
銀蒸気低圧放電ランプが包含される。
当に励起したガスに放電した際に照明の目的の可視光線
を発生させる。
れそして水銀および貴ガスが充填され、そして内壁に約
6.71eVおよび4.88eVのエネルギーで短い波長の水銀共鳴
輻射線を可視光線に変換する発光体層が塗布されている
ガラス管より成るコンパクトな水銀蒸気低圧ランプが特
に普及している。
の寿命を有しており、出力、種類および色温度次第で約
250Lm(ルーメン)〜4300Lmの間の光束を有している。
る省エネルギーランプは青色の水銀共鳴輻射線、および
光吸収率及び光束にとって特に重要な緑成分の他に赤色
成分としての発光体のEu−活性化酸化イットリウム(YO
X)を含有しており)ならびに比較的高い色温度のラン
プでは広いバンドの追加的な褐色成分として発光物質の
Eu−活性化アルミナート、例えばBAMおよび/またはSAE
を含有している。
三帯域発光体ランプ(Dreibandenleuchtstofflampen)
において緑成分として,約541〜543nmの極大波長を有す
る典型的なテルビウム−発光をベースとする細い狭い帯
状に発光する化合物を使用するのが特に有利である。か
ゝる化合物には、最も重要な代表例としての発光物のセ
リウム−マグネシウム−アルミナート:Tb(CAT)(オー
ストリア特許第351635号明細書)、ランタン燐酸塩:Ce,
Tb(LAP)(ドイツ特許第3326921号明細書および米国特
許第4,891,550号明細書)並びにランタン燐酸塩−珪酸
塩:Ce,Tb(LAPS)(ドイツ特許第3248809号明細書)お
よびY2SiO5:Ce,Tb(ヨーロッパ特許第37688号明細書)
がある。これらの全ての発光体は高い温度安定性および
光収率(Leichtausbeute)に特徴がある。これらの化合
物の欠点は、1300〜1600℃の製造温度を必要とすること
に起因して、コストが高い点である。更に発光体の安定
性は特に発光体ランプの発光の際の放電に対して小さ過
ぎ、それによって発光体の寿命は約8000時間に制限され
ている。
ネシウム−五硼酸塩:Ce,Tb(CBT)の発光体を使用する
発光ランプがヨーロッパ特許第23068号明細書に記載さ
れている。この発光体は匹敵する良好な発光特性の他に
発光体CATまたはLAPに比較して高い安定性を有してい
る。色々な発光体ランプメーカーのカタログから、以下
の表に示した様なコンパクトな省エネルギーランプが公
知である: 伝統的な発光体によりRa(8)=80〜82の色表示値に
おいて色々な光色が実現される。記載されている寿命は
一般に約8000時間である。
場合には保護層によって可使時間の延長が達成できるこ
とは公知である。それのための公知の方法はガス状化合
物を分解することによってまたは保護剤を含有する懸濁
液で洗うことによってガラス管を被覆するものである。
発光体を含有する層は一般に保護層の上に設けられる。
しかしながらドイツ特許第3322390号明細書には、ラン
プ管に塗布された発光体層を逆にアルミニウム保護層が
覆う方法も開示されている。この保護層はこの場合には
発光体含有層と同様に通例の方法で水溶性懸濁液を用い
て塗布される。イオン交換体によってガラス表面を処理
しそして保護層で封じる方法はドイツ特許第3023397号
明細書に開示されている。別の例としては米国特許第49
23425号明細書および同第4,344,016号明細書に、保護層
が発光体含有懸濁液に添加される有機マグネシウム化合
物の加水分解によって設けられたランプが開示されてい
る。ドイツ特許第3322390号明細書では、ナノメータの
オーダーの希土類酸化物層が相応する有機金属溶液でラ
ンプ管を洗浄し次いで焼結工程によって製造されてい
る。
プの色表示はRa(8)値82を超えないかまたはほんの僅
かしか超えておらず、それ故に色表示段階I Bに分類さ
れる。
ると色表示段階I Aの水銀蒸気低圧放電ランプが公知で
ある。この場合、E(UV)>500W/m2の比較的大きい壁
負荷(Wandbelastung)でランプが一緒に封じられてい
る。色点(x,y)は完全放射体軌跡(Planckschen Kurv
e)の上または近くにあり、蛍光効率は比較的に高い。
しかしながらこれは約25〜30%であるかまたはそれ以上
で、匹敵するスタンダードコンパクトランプの効率より
下にある。ヨーロッパ特許出願公開(A2)第550937号明
細書で使用される発光体層は三種の発光体を含有してい
る。その第一は二価のユーロピウムで活性化された青色
発生蛍光体である。第二の発光体は二価のマンガンで活
性化されそして赤色スペクトル範囲に少なくとも1つの
発光帯を有する。第三の発光体は黄色のスペクトル範囲
に主発光域を有し、二価のユーロピウムで活性化された
(ストロンチウム、バリウム、カルシウム)−オルト珪
酸塩である。
る水銀低圧放電ランプには、非常に良好な色表示を同時
に僅かのランプ老化を伴いながら維持するために、5種
の発光性物質が発光体として使用されている。ただし、
かゝるデ−ルックス(De−Luxe)ランプの光束低下はス
タンダードコンパクトランプに比らべて30%以上であ
る。
用品質を改善し、高い初期光束および改善された色表示
性を長い寿命のもとで達成することである。
が充填され、かつ内壁に珪素および/またはアルミニウ
ムおよび/または硼素を含む中間層を介して蛍光層が設
けられている放電管並びに放電を維持する手段より成
り、蛍光層に関しての上記管(Saele)から取り出され
る出力の出力密度が好ましくは500W/m2よりも大きくそ
してUV−線が主として3.5eVより大きいエネルギーを有
している、2300K〜6500Kの非常に近似した色温度を有す
るコンパクトな省エネルギーランプにおいて、蛍光層が
少なくとも2種類の発光体を含有しており、本発明によ
ると、その中の一方がセリウムおよびテルビウムで活性
化された組成式 (Y,La)1-x-y-zCexGdyTbz(Mg,Zn,Cd)1-pMnpB5-q-s(Al,Ga,In)q(X)sO10 [式中、XはSi,Ge,P,Zr,V,Nb,Ta,Wまたは複数の左記の
元素の合計であり、そして更に P=0およびz≠0, 0.01≦x≦1−y−z 0≦y≦0.98 y+z≦0.99 0.01≦z≦0.75 0≦q≦1.0 0<s≦1.0 である。] で表される緑色発生ガドリニウム−マグネシウム−硼酸
塩−珪酸塩(BSCT)から製造されておりそしてもう一つ
が好ましくは式 Y2-xEuxO3 (式中、0.01<x<0.2である。) で表され、酸化イットリウム:Eu3+より成る赤色スペク
トル範囲で発光する発光体(YOX)であることによって
解決される。
ンパクトランプについての若干の実施例を誤差内楕円の
内のハイ−スタンダード−コンパクトランプの実施態様
で示す。
のコンパクトランプの平均値を基準として百分率で示し
てある。少なくとも2種類の発光体よりなる蛍光層を持
つこのコンパクトな省エネルギーランプは色表示および
高い光束の様なその品質パラメータにおいて、二価のユ
ウロピウムで活性化された下記組成式で表される第三の
発光体SAPE 4(Sr,Ba)(1-a)O・(7−x−y−z)Al2O3・xB2O3・yP2O5・zSiO2:aEu2+ [式中、0.0001<a<0.8 0.001<x,y,z<0.1 である。] または二価のユウロピウムで活性化された、第三の発光
体(BSOSE)または(SBOSE)としての下記組成式のBSOS
E: (2−x−y)BaO・x(Sr,Ca)O・(1−a−b −c)SiO2・aP2O5・bAl2O3・cB2O3:yEu2+ [式中、0.4<x<1.6 0.005<y<0.5 0.001<a,b,c<0.1 である。] か下記組成式のSBOSE: (2−x−y)SrO・x(Ba,Ca)O・(1−a−b −c)SiO2・aP2O5・bAl2O3・cB2O3:yEu2+ [式中、0.11<x<0.4 0.005<y<0.5 0.0001<a,b,c<0.3 である。] を本発明に従って使用することによって改善することが
できる。
の場合にはハイ−スタンダード−コンパクトランプ(品
質レベル)は本発明に従って別の追加的第三のまたは第
四の発光体として二価のユウロピウムで活性化された式
Ba1-xEuxMgAl10O17で表されるバリウム−マグネシウム
−アルミナート(BAM)を使用する。この場合、xは0.0
2<x<0.2である。
束は、類似の色温度のスタンダードコンパクトランプを
基準として百分率で示してある。本発明に従って第四ま
たは第五の発光体として追加的な広い帯域で発光する赤
色成分の形でマンガンで活性化された以下の組成 (Y,La)1-x-yCexGdy(Mg,Zn,Cd)1-pMnpB5-q-s(Al,Ga,In)q(X)sO10 [式中、XはSi,Ge,P,Zrであり、そして更に P≠0, 0.01≦x≦1−y 0 ≦y≦0.99 0.01≦p≦0.3 0 ≦q≦1.0 0 <s≦1.0 である。] の硼酸塩−珪酸塩(BSCM)を使用し、その際にガドリウ
ムの一部をテルビウムに交換してもよくそしてそれによ
ってマグネシウム発光の他に542nmに発光極大を有する
特徴的なテルビウム発光が生じる場合には、表3に示し
た例から判る通り、Ra(8)−値が90以上の色表示段階
I AのスーパーC−コンパクトランプが得られる: 相対光束は、類似の色温度のスタンダードコンパクト
ランプを基準として百分率で示してある。表3から硼酸
塩−珪酸塩をベースとする本発明の発光体を使用した場
合に慣用のスタンダードコンパクトランプの光損失が慣
用のスタンダードコンパクトランプに比較する慣用のデ
−ルックスランプの光損失に比べて明らかに僅かである
ことが判る。
において発光体の使用可能な混合比の例を表4に示す。
この場合、表4に挙げた例の混合比は幾つかの条件のも
とでのみ確実に有効であることを考慮するべきである。
必要とされる混合比はランプの出力、発光体の光学的性
質および粒度分布、懸濁物の調製および層厚によっても
決められるので、個々の場合に必要とされる発光体混合
物は個々に決めなければならず、これは経験的であるか
または数学的なモデル比によって、しかしコンパクトな
ランプ中で使用される発光体で達成できるパラメータは
変化しない。
に良好な反射性の放射線−および放電安定性の材料より
成る薄い保護層および/または、発光体層の内側に保護
層を設けることができることに特徴がある。
系バインダー、例えばヒドロキシエチルセルロースまた
はポリオキシ(Polyox)と溶剤とより成る粘性媒体に発
光体または発光体混合物を分散させることによって行な
う。発光体懸濁液をガラス管に塗り広げて均一なフィル
ムとし、これを熱の供給および空気の導入下に溶剤、一
般に水の蒸発によって乾燥する。バインダーの有機成分
は焼成工程で、発光体を塗布したガラス管を空気または
酸素の供給下に最高660℃に短時間加熱することによっ
て除く。
って改善することができる。更に懸濁物は、層の接着性
を向上させる添加物、例えば硼酸塩または燐酸塩あるい
は個々の発光体の安定性を改善する添加物並びにpH値を
調整する物質を添加してもよい。大きい比表面積の物質
を混入することによって層の密度を高めることができる
し、発光体の使用量を減らすことができる。
ラスと発光体層との間に該発光体層の内側に保護層を塗
布し、それによって多かれ少なかれ完全に覆うことによ
っても達成することができる。
つの方法はそれぞれに生ずる層を乾燥および焼成処理し
ながら懸濁液を互いに相前後して複数回塗布することに
よって、第二の方法ではそれぞれの個々の層のための二
種類の有機バインダーを色々に組み合わせそして共通の
焼成工程によっておよび第三の方法ではランプ管中に導
入される揮発性化合物を分離しそして分解することによ
って製造できる。
使用してコンパクトな省エネルギーランプを製造する実
施例を以下に示す。
製造する。この場合には、100gの発光体混合物を33mLの
脱イオン水、0.5mLのDispex、80mLの5%濃度ポリオキ
シ(Polyox)、2.5mLのArkopalおよび35mLの10%濃度Al
on−C溶液に分散させる。モノエタノールアミンを添加
することによって9.5のpHに調整する。ランプの焼成を
空気流中での乾燥後に550℃で行なう。1.5dPasの懸濁物
粘度では約4.5mg・cm-2の焼成処理ランプ付着量が得ら
れる。
プのために、100gの発光体混合物を70mLの脱イオン水、
0.5mLのDispex、80mLの5%濃度ポリオキシおよび2.5mL
のArkopalに分散させる。このランプを空気流中で550℃
で焼成処理する。
な省エネルギーランプを製造する。この場合には、100g
の発光体混合物を70mLの脱イオン水、0.5mLのDispex、8
0mLの5%濃度ポリオキシおよび2.5mLのArkopalに分散
させる。硼酸の添加によって9.5のpHに調整する。1.5dP
asの懸濁液粘度では約5mg・cm-2の焼成処理ランプ付着
量が達成される。空気流中での乾燥後の焼成処理を550
℃で行なう。
る保護層と一緒にランプ管に塗布する。この保護層は0.
4mg・cm-2の付着量を有している。
に、発光体層の表面に塗布されている酸化アルミニウム
の浸透性層を設ける。この保護層は窒素および酸素より
なるキャリヤーガスを約160℃でアルミニウム−イソプ
ロポキシドに導入しそして次に500℃に加熱されたラン
プ管中にその負荷キャリヤーガスを導入する際にアルミ
ニウムイソプロポキシド蒸気を熱分解することによって
製造される。
Claims (7)
- 【請求項1】真空気密に製造された、水銀および希ガス
が充填され、かつ内壁に蛍光層が設けられている放電管
並びに放電を維持するための手段で構成されており、上
記管から取り出される出力の出力密度が蛍光層に関し
て、好ましくは500W/m2よりも大きくそしてUV−線が主
として3.5eVより大きいエネルギーを有している、高い
光束および長い寿命並びに2300K〜6500Kの間の最も近似
した色温度を有するコンパクトな省エネルギーランプに
おいて、蛍光層が少なくとも2種類の発光体を含有して
おり、その中の一つがセリウムおよびテルビウムで活性
化された組成式 (Y,La)1-x-y-zCexGdyTbz(Mg,Zn,Cd)1-pMnpB5-q-s(Al,Ga,In)q(X)sO10 [式中、XはSi,Ge,P,Zr,V,Nb,Ta,Wまたは複数の左記の
元素の合計であり、そして更に P=0およびz≠0, 0.01≦x≦1−y−z 0≦y≦0.98 y+z≦0.99 0.01≦z≦0.75 0≦q≦1.0 0<s≦1.0 である。] で表される緑色発生ガドリニウム−マグネシウム−硼酸
塩−珪酸塩(BSCT)から製造されておりそして発光体混
合物中の2つ目として式 Y2-xEuxO3 (式中、0.01<x<0.2である。) で表される、赤色スペクトル範囲で発光する発光体(YO
X)、酸化イットリウム:Eu3+が入っていることを特徴と
する、上記のコンパクトな省エネルギーランプ。 - 【請求項2】色表現を改善するために発光体層が、二価
のユウロピウムで活性化された下記組成式で表される第
三の発光体SAPE 4(Sr,Ba)(1-a)O・(7−x−y−z)Al2O3・xB2O3・yP2O5・zSiO2:aEu2+ [式中、0.0001<a<0.8 0.001<x,y,z<0.1 である。] または二価のユウロピウムで活性化された、第三の発光
体BSOSEまたはSBOSEとして下記組成式のBSOSE: (2−x−y)BaO・x(Sr,Ca)O・(1−a−b −c)SiO2・aP2O5・bAl2O3・cB2O3:yEu2+ [式中、0.4<x<1.6 0.005<y<0.5 0.001<a,b,c<0.1 である。] および下記組成式のSBOSE: (2−x−y)SrO・x(Ba,Ca)O・(1−a−b −c)SiO2・aP2O5・bAl2O3・cB2O3:yEu2+ [式中、0.11<x<0.4 0.005<y<0.5 0.0001<a,b,c<0.3 である。] を含有する請求項1に記載のコンパクトな省エネルギー
ランプ。 - 【請求項3】色表示を向上させるために、発光体層が追
加的な第三のまたは第四の発光体として二価のユウロピ
ウムで活性化された式 Ba1-xEuxMgAl10O17 [式中、xは0.02<x<0.2である。] で表されるバリウム−マグネシウム−アルミナート(BA
M)を含有する請求項1または2に記載のコンパクトな
省エネルギーランプ。 - 【請求項4】色表示を向上させるために、第四または第
五の発光体としておよび追加的な広い帯域で発光する赤
色成分としてマンガンで活性化された以下の組成 (Y,La)1-x-yCexGdy(Mg,Zn,Cd)1-pMnpB5-q-s(Al,Ga,In)q(X)sO10 [式中、XはSi,Ge,P,Zrであり、そして更に P≠0, 0.01≦x≦1−y 0≦y≦0.99 0.01≦p≦0.3 0≦q≦1.0 0<s≦1.0 である。] の硼酸塩−珪酸塩(BSCM)を使用し、その際にガドリウ
ムの一部をテルビウムに交換してもよくそしてそれによ
ってマグネシウム発光の他に542nmに発光極大を有する
特徴的なテルビウム発光が生じる請求項1〜3のいずれ
か一つに記載のコンパクトな省エネルギーランプ。 - 【請求項5】寿命を向上させるために、ガラスと発光体
層との間に珪素および/または硼素および/またはアル
ミニウムを含有する保護層が設けられている請求項1〜
4のいずれか一つに記載のコンパクトな省エネルギーラ
ンプ。 - 【請求項6】酸化アルミニウムおよび/または二酸化珪
素より成る保護層が単独でまたは請求項5の保護層に加
えて発光体層の内側に設けられている請求項1〜5のい
ずれか一つに記載のコンパクトな省エネルギーランプ。 - 【請求項7】保護層を湿式法によってあるいは熱分解法
によって管表面に設ける、請求項1〜6のいずれか一つ
に記載のコンパクトな省エネルギーランプ。
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