JP5443492B2 - コンパクト蛍光ランプ用蛍光体ブレンド及びこれを含有するランプ - Google Patents

Description

関連出願に対する関係
本出願は、２００８年９月１５日出願日の一部継続国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２００８／７６４０５であり、２００７年９月１４日に出願された米国予備出願６０／９７２，５４３の利益を主張する。

コンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）は、住宅用照明用途において次第に広く受け入れられるようになってきている。ＣＦＬは従来の白熱ランプ（白熱灯）よりエネルギー効率がよく、世界規模でのエネルギー消費にとってこれは重要なことである。特に、ランプによって発生する光は、全光束又はランプルーメンに関して規定される。ランプへの入力電力に対する発生光は、一般的にルーメン／ワット（ＬＰＷ）で数量化される。従来の白熱ランプは１５〜３０ＬＰＷの範囲で働くのに対して、ＣＦＬは一般的には５０〜９０ＬＰＷの範囲で働く。従って、ＣＦＬランプは二分の一から三分の一の電力消費で同等の光出力が可能である。

エネルギー節約におけるこの有意の利点にも拘らず、ＣＦＬがさらに広く受け入れられるようになるのには依然として障壁が存在する。これらの障壁の１つは、かなりの割合の人々がＣＦＬによって発生する光の質に満足していないということである。光の質の１つの尺度は演色指数（ＣＲＩ）であり、これは光源が対象物の色調を色ずれ無しに照らす能力の尺度である。ＣＦＬランプは典型的には８０より大きいＣＲＩを有し、これはＨＩＤ及び直線型蛍光ランプ等の他の人工光源については高いと見なされる。これらの高いＣＲＩにも拘らず、ＣＦＬランプの色の質は一般的に不充分又は受け入れがたいものとされている。従って、ＣＦＬランプがもっと広く受け入れられるようにもっと「心地よい」光を見出すことが有利であろう。

本発明の要約：
本発明の目的は、従来技術の問題を解決することである。

本発明の別の目的は、コンパクト蛍光ランプに使用する蛍光体(Phosphor)ブレンドを提供することである。

本発明の更なる目的は、観察者の大部分がより心地よい光を発生するコンパクト蛍光ランプを提供することである。

本発明の１つの目的に従えば、緑色発光Ｔｂ³⁺蛍光体、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ；Ｍｎ⁴⁺蛍光体、及び任意でＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を含む蛍光体ブレンドであって、１〜２０重量％のＳｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体を含有し且つ５〜３０重量％のＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を含有するコンパクト蛍光ランプ用蛍光体ブレンドが提供される。好ましくは、蛍光体ブレンドは、同様に４０〜７０重量％のＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、２０〜５０重量％の緑色発光Ｔｂ³⁺蛍光体、及び０〜１０重量％のＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を含む。好ましくは緑色発光Ｔｂ³⁺蛍光体は、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺蛍光体及びＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体から選ばれる。

別の実施形態において、前記蛍光体ブレンドは、２０〜３０重量％の、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺蛍光体及びＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体から選ばれる少なくとも１の蛍光体、４０〜７０重量％のＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、１〜５重量％のＳｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、１０〜３０重量％のＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体、及び０〜２重量％のＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を含む。

更に別の実施形態において、前記蛍光体ブレンドは、約２７重量％のＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺蛍光体、約５４重量％のＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、約５重量％のＳｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、約１５重量％のＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ；Ｍｎ⁴⁺蛍光体、及び約０．１重量％未満のＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を含む。

更に別の実施形態において、前記緑色発光蛍光体はＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体であり、前記ブレンドは５０〜６０重量％のＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、２５〜３５重量％のＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体、３〜８重量％のＳｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、及び５〜１５重量％のＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を含む。

図１は、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺（ＬＡＰ）蛍光体を用いて作られたＣＦＬランプのスペクトルパワー分布図である。

図２は、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体（ＹＯＥ）を用いて作られたＣＦＬランプのスペクトルパワー分布図である。

図３は、ＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体（ＢＡＭ）を用いて作られたＣＦＬランプのスペクトルパワー分布図である。

図４は、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体を用いて作られたＣＦＬランプのスペクトルパワー分布図である。

図５は、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を用いて作られたＣＦＬランプのスペクトルパワー分布図である。

図６は、標準ＣＦＬランプ及び本発明の強化ＣＦＬランプのｘ、ｙ色座標をプロットしたグラフである。

図７は、コンパクト蛍光ランプの説明図である。

本発明の詳細な説明
本発明並びに本発明の他の及びさらなる目的、利点及び能力をよりよく理解するために、以下の開示及び添付した特許請求の範囲を、上記の図面と関連づけて参照する。

より「心地よい」質の光を発生させるためにＣＦＬランプに用いることができる蛍光体ブレンドを特定するために、人間による標本調査を行った。この調査を行うために、濃青色から濃赤色までの発光範囲の個々のタイプの蛍光体を用いて、様々なＣＦＬランプを構成した。個々のタイプの蛍光体を含有する試験ランプを表１に示し、それらのスペクトルパワー分布を図１〜５に示す。ＬＡＰ蛍光体は、本発明において、例えばＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺（ＣＡＴ）等の緑色Ｔｂ³⁺発光を示す他の蛍光体によって置換可能な緑色発光Ｔｂ³⁺蛍光体である。

調光安定器(dimming ballasts)を用いて、これらのランプからの光と、基本的な(primary)２７００Ｋ白色ＣＦＬランプからの光とを様々な割合で混合した。次いでこの混合照明下で多くの色つき材料を検査した。色つき材料は、パステル色から純色までにわたるものだった。最初のグループの観察者では、「心地よい」又は「好ましい」という返答を観察者から引き出す２つのタイプの蛍光体を選び出すことができた。色つき材料は総じて、ブレンドされた光源下においてより一層「鮮明」に見えた。

このサンプル調査（投票）結果を利用し、標準２７００Ｋ相関色温度（ＣＣＴ）に近い白色光を発生させるために、調光された光源による初期スクリーニング（選別）において導き出された割合に従ってブレンドされた個々のタイプの蛍光体を用いて、２６ＷのＣＦＬランプを製造した。２７００Ｋはこのブレンドについての目標色温度として選択したが、他の色温度、例えば３０００Ｋ、３５００Ｋ、４１００Ｋ及び５０００Ｋについても同様の効果が期待される。強化ＣＦＬ蛍光体ブレンドの組成を表２に示す。

強化ＣＦＬランプの色の測定基準を、表３及び図６において標準ＣＦＬランプと比較する。

これらのランプを用いて、（１）色彩豊かな衣服を着せたマネキン人形、（２）黒っぽい衣服を着せたマネキン人形、（３）木製家具、（４）額に入れられた絵、（５）果実及び野菜、（６）切り花、又は（７）中間色の壁及び窓縁：から成る２つの別個のしかし同じ外見の観察対象に照明を当てた。これらの観察対象は、家庭で見られる代表的な物として選んだ。

試験では、既知の調査対照例として白熱灯照明を含ませた。調査手順は、年齢、性別、人種を代表する３５人の観察者のグループに、観察対象の照明を変更した時に、２つの観察対象の外観の好みを答えさせるものだった。異なった調査についての条件を表４に示す。

観察者は、年齢及び性別が無作為なサンプルとなるように選んだ（表５）。いずれの観察者も、色覚異常はなかった。調査結果を表６に示す。

調査１は対照用調査であり、両方の部屋に同じランプを用いた。表７に示した反応変数を割り当てた。

好ましいものがなければ調査の平均値は０になる。観察対象Ａが好ましければ平均値はプラスになる。次いで平均が０となる蓋然性（表８においてＰ（０））を発見するためにスチューデントＴ検定を計算する。調査２、５及び６は、０とは有意に異なることが示される。これらの場合の平均はすべてプラスであり、強化ＣＦＬランプの方が好みであることを示している。

また、対照試験、即ち調査１、との平均の差を決定するために、ペアードｔ検定も計算した。調査結果が対照試験のものとは異なるものとなる蓋然性は、下記表９においてＰ（０）に見出される。調査２及び５は０とは有意に異なる。これらの場合の平均差は共にプラスであり、強化ＣＦＬの方が好ましいことを示している。

図７に、コンパクト蛍光ランプを示す。このランプは、螺旋形状の管状封体部２の内側表面上に本発明の蛍光体ブレンドを含有する蛍光体コーティングを有するものである。封体部２にはさらに、少量の水銀及び低圧水銀ガス放電を発生させるための一対の電極が入れられる。封体部２は、ランプを作動させるための内蔵式(self−contained)安定器５の上に乗せられ、従来のねじ込み口金７を有する。

２７００ＫＣＦＬ用の別のブレンドを表１０及び１１に示す。

以上、本発明の好ましい実施形態であると現時点で考えられるものを示して説明してきたが、当業者にとって特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更及び改良を加えることができることは明らかである。

２・・・管状封体部
５・・・内蔵式安定器
７・・・ねじ込み式口金

Claims (12)

1. ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ；Ｍｎ⁴⁺蛍光体、及び任意でＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を含む蛍光体ブレンドであって、該Ｙ ₂ Ｏ ₃ ：Ｅｕ ³⁺ 蛍光体を４０〜７０重量％、該ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ ³⁺ 蛍光体を２０〜５０重量％、該Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体を１〜２０重量％、該Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を５〜３０重量％及びＢａＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₇ ：Ｅｕ ²⁺ 蛍光体を０〜１０重量％含有するコンパクト蛍光ランプ用蛍光体ブレンド。
2. ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体２０〜３０重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体４０〜７０重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体１〜５重量％、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１０〜３０重量％、及びＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体０〜２重量％を含むコンパクト蛍光ランプ用蛍光体ブレンド。
3. 前記蛍光体ブレンドは、ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体２７重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５４重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体５重量％、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１５重量％、及びＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体０．１重量％未満を含む請求項２の蛍光体ブレンド。
4. 前記蛍光体ブレンドは、ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体２６．８重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５４．０重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体４．７重量％、及びＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１４．５重量％を含む請求項３の蛍光体ブレンド。
5. ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体、及び任意でＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体のブレンドを含む蛍光体コーティングを有するコンパクト蛍光ランプであって、該ブレンドは、該Ｙ ₂ Ｏ ₃ ：Ｅｕ ³⁺ 蛍光体を４０〜７０重量％、該ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ ³⁺ 蛍光体を２０〜５０重量％、該Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体を１〜２０重量％、該Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を５〜３０重量％及びＢａＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₇ ：Ｅｕ ²⁺ 蛍光体を０〜１０重量％含むコンパクト蛍光ランプ。
6. 前記ランプは、相関色温度２７００Ｋを有する光を発生する請求項５のコンパクト蛍光ランプ。
7. 前記ブレンドは、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体２０〜３０重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体４０〜７０重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体１〜５重量％、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１０〜３０重量％、及びＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体０〜２重量％を含む請求項５のコンパクト蛍光ランプ。
8. 前記ブレンドは、ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体２７重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５４重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体５重量％、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１５重量％、及びＢａＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺蛍光体０．１重量％未満を含む請求項７のコンパクト蛍光ランプ。
9. 前記ブレンドは、ＣｅＭｇＡｌ ₁₁ Ｏ ₁₉ ：Ｔｂ³⁺蛍光体２６．８重量％、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５４．０重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体４．７重量％、及びＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体１４．５重量％を含む請求項８のコンパクト蛍光ランプ。
10. 前記ランプは、相関色温度２７００Ｋを有する光を発生する請求項９のコンパクト蛍光ランプ。
11. 前記ブレンドは、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５０〜６０重量％、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体２５〜３５重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体３〜８重量％、及びＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体５〜１５重量％を含む請求項５のコンパクト蛍光ランプ。
12. 前記ブレンドは、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺蛍光体５０〜６０重量％、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺蛍光体２５〜３５重量％、Ｓｒ₆ＢＰ₅Ｏ₂₀：Ｅｕ²⁺蛍光体３〜８重量％、及びＭｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体５〜１５重量％を含む請求項１の蛍光体ブレンド。

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