JPH10255722A - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JPH10255722A
JPH10255722A JP5892197A JP5892197A JPH10255722A JP H10255722 A JPH10255722 A JP H10255722A JP 5892197 A JP5892197 A JP 5892197A JP 5892197 A JP5892197 A JP 5892197A JP H10255722 A JPH10255722 A JP H10255722A
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誠 猪野原
Kenjiro Hashimoto
健次郎 橋本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高彩度形の高圧ナトリウムランプ光下での色
の見え方とほぼ同等で、ランプ効率の高い高彩度形の高
圧ナトリウムランプ代替用の蛍光ランプを提供する。 【解決手段】 目立ち指数Mの値が160以上175以
下であり、光色の相関色温度が2700K以上3150
K以下であり、その光色の色度点はCIE 1960
uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差が−0.00
5以上+0.005以下の色度範囲に存在する蛍光ラン
プ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ナトリウムラ
ンプを代替する蛍光ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】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。この放
電ランプのうち、高輝度放電ランプは、大形でランプ効
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場所の照明、すなわち、屋外
照明や工場照明として広く使用されている。さらに、最
近では、高輝度放電ランプは、ランプ効率が高く演色性
がよく、さらに小型化されてきたことにより、屋内照明
としても様々に使用されるようになってきた。
【0003】ランプ効率が高く、演色性がよい高輝度放
電ランプのうち、そのランプの光色が電球色領域に入る
ランプとして、高彩度形の高圧ナトリウムランプがあ
る。このランプは、点灯中のナトリウム蒸気圧を一段と
高めることにより、白熱電球に似た暖かみのある光色を
もち、一般の白熱電球よりも鮮やかに演色し、ランプ効
率は約3倍、寿命は約3〜9倍と経済性に優れたランプ
であった。そのため、特に、経済性と見え方を重要視す
る商業施設を主体とした照明に適していた。
【0004】一方、放電ランプのうち、蛍光ランプは、
他のランプに比べて手軽で、ランプ効率が高く、演色性
にも優れ、寿命が長く、光色も豊富であるため、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、高効率で高演色である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、明るさを損なわずに演色性を高めた蛍
光ランプである。この3種類の波長域のエネルギーを変
化させて色々な光色の3波長域発光形蛍光ランプが作成
される。
【0005】特に屋外の昼光と類似した光色である昼光
色や昼白色の3波長域発光形蛍光ランプは生き生きとし
た活気のある作業のしやすい雰囲気を演出するため、屋
内照明に多く使用されている。これに対して、数年前よ
り、ゆとりがあり暖かみのある雰囲気を演出する光色の
電球色も重要視されはじめ、屋内照明に電球色の3波長
域発光形蛍光ランプも使用されつつある。この電球色の
光色を有する3波長域発光形蛍光ランプは、白熱電球と
類似した光色であり、白熱電球に比べて高効率で経済的
であることから白熱電球の代替としても期待されてい
る。
【0006】しかしながら、電球色の光色を有する3波
長域発光形蛍光ランプを、高彩度形の高圧ナトリウムラ
ンプの代替として考えられることはなかった。
【0007】その理由として、蛍光ランプの特徴から主
に次の3つが考えられる。第1に電球色の光色を有する
3波長域発光形蛍光ランプは高彩度形の高圧ナトリウム
ランプに比べて、特に赤色系の物体色の見え方が悪い。
それゆえ、3波長域発光形電球色蛍光ランプは、高彩度
形の高圧ナトリウムランプによる色の見え方から得られ
る華やかな雰囲気とは明らかに劣るという問題点があっ
た。
【0008】第2に高彩度形の高圧ナトリウムランプの
演色特性を定量的に評価する方法がなかったという問題
点があった。第3に点光源とした高輝度発光形の蛍光ラ
ンプが存在しなかった。しかしながら、最近では輝度が
高く、小型化されたコンパクト形蛍光ランプが開発され
てきている。そのため、第3の問題は解決されつつあ
る。
【0009】したがって、第2であげた高彩度形の高圧
ナトリウムランプの演色特性を定量的に評価する方法が
あれば、なんらかの手段を用いて第1の問題も解決する
ことができる。さらに、蛍光ランプは、蛍光体の発光効
率が高く、寿命も長く、点灯に用いる安定器も安価で手
軽であり、さらに蛍光体の混ぜ合わせる比率を変えるの
みで光色も自由に設定できる等、高圧ナトリウムランプ
にない、多くのメリットを有することが期待できる。
【0010】さて、第2の問題点であったランプの演色
性に関しては、現在、光源の演色性を定量的に評価する
方法として、「色の見え方の忠実性の評価方法」があ
る。これは、対象とするランプが基準光に比べ、どの程
度忠実に色を再現しているかを定量的に評価する方法
で、現在JIS Z 8726「光源の演色性評価方法」で規定さ
れてあり、平均演色評価数Raの数値で表わされている。
現在、蛍光ランプの開発もこの平均演色評価数Raの向上
と明るさ効率の向上を目標に開発されている。
【0011】一方、色の見え方の忠実性の評価の他に
「色の見え方の好ましさの評価方法」について、最近研
究が進められている。この方法は、対象とするランプが
基準光と比較すると色ずれを起こしているが、その色ず
れが好ましい方向へのずれか、好ましくない方向へのず
れかを定量的に評価する方法である。この色の見え方の
好ましさの評価は、光源の重要な演色特性の一つである
が、現在までまだ標準化された方法は定められておら
ず、今後の研究課題であった。
【0012】そこで、この色の見えの好ましさの評価方
法に関して、光源の演色性に基づく目立ち感(目立ち効
果)に着目し、目立ち感の概念から発展させた目立ち指
数により物体色を鮮やかにみせる度合を評価できること
を長年の研究成果に基づいて明らかにした(例えば、
「カラー リサーチ アンド アプリケーション 第1
9巻第3号」(橋本ら:Visual Clarity and Feeling o
f Contrast, Color Research and Application, 19, 3,
June, (1994))、橋本ら:目立ち感に基づく光源の演
色性評価方法,照明学会誌,79,11,(1995)、特開平6ー1
80248号公報(特願平4ー333919号)。
【0013】その結果に基づき、我々は、特願平8ー2
08644号で出願した通り、光源の目立ち効果に対し
て重要な視対象物である生花や木の葉の緑などの物体色
を一般照明環境下で美しく好ましく見せることを目的と
した蛍光ランプを作成した。
【0014】この目立ち指数を用いることにより、第2
の問題点であった高彩度形の高圧ナトリウムランプの演
色特性を定量化することが可能となった。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】さて、高彩度形の高圧
ナトリウムランプの物体色の色の見え方から得られる華
やかな雰囲気を演出する蛍光ランプを開発するために
は、光源の目立ち効果に関して、更に、高彩度形の高圧
ナトリウムランプが使用される店舗照明に関して、重要
な対象物である食品や生花や木の葉の緑を高彩度形の高
圧ナトリウムランプの見え方とほぼ同等の色彩特性を有
すれば、華やかな雰囲気を演出するために重要な物体色
だけを効果的に鮮やかに見せることができるため、華や
かな雰囲気を演出することができる。
【0016】しかしながら、色の見え方が鮮やかに見せ
ることのみを目的としてランプを開発するとランプ効率
が低下するという問題がある。
【0017】したがって、光源の目立ち効果に関して重
要な対象物である食品や生花や木の葉の緑を高彩度形の
高圧ナトリウムランプ光下での色の見え方とほぼ同等の
色彩特性の範囲を決定することが最も重要な問題点とな
る。
【0018】本発明は上記の課題を解決するために、独
自に開発した目立ち指数Mに基づいて、ランプの効率が
高く、上述した第1の問題点であった高彩度形の高圧ナ
トリウムランプとほぼ同等の色彩特性を有する蛍光ラン
プを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の蛍光ランプは、
目立ち指数Mの値が160以上175以下であり、その
光色の相関色温度が2700K以上3150K以下であ
り、その光色の色度点はCIE 1960 uv 色度
図上で黒体軌跡からの色度偏差が−0.005以上+
0.005以下の色度範囲に存在することにより上記目
的を達成する。
【0020】前記蛍光ランプは、ピーク波長が400n
m以上460nm以下である青色蛍光体、ピーク波長が
500nm以上550nm以下である緑色蛍光体、ピー
ク波長が600nm以上620nm以下である赤色蛍光
体、および、ピーク波長が625nm以上670nm以
下である深赤色蛍光体で構成されてもよい。
【0021】前記青色蛍光体はピーク波長が400nm
以上460nm以下である2価ユーロピウム付活青色蛍
光体であり、前記緑色蛍光体はピーク波長が500nm
以上550nm以下であるテルビウム付活緑色蛍光体、
またはテルビウム・セリウム付活緑色蛍光体であり、前
記赤色蛍光体はピーク波長が600nm以上620nm
以下である3価ユーロピウム付活赤色蛍光体であり、前
記深赤色蛍光体はピーク波長が625nm以上670n
m以下であるマンガン付活深赤色蛍光体であってもよ
い。
【0022】前記蛍光ランプに占める前記蛍光体の重量
%において、前記青色蛍光体」は0%以上5%以下であ
り、前記緑色蛍光体は15%以上25%以下であり、前
記赤色蛍光体は10%以上30%以下であり、前記深赤
色蛍光体は50%以上70%以下であってもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】まず、はじめに、目立ち指数Mに
ついての概略を説明する。各照明ランプ下で照明された
色彩対象物の目立ち感の程度は、図2に示すように、表
色系として納谷らの非線形色知覚モデルのブライトネス
(B)、カラフルネス(Mr-g,My-b)(例えば、「カ
ラー リサーチ アンド アプリケーション 第20巻
第3号」(納谷ら,Color Research and Application,2
0, 3, (1995)))で表わされた4色試験色の色域面積の
大きさで表わされる。(表1)に4色試験色の分光放射
輝度率を示す。
【0024】
【表1】
【0025】なお、特に、目立ち感に寄与の大きい試験
色は赤色であることから、赤色試験色を基準として、赤
色、青色、緑色試験色で囲まれた面積と赤色、黄色、緑
色試験色で囲まれた面積の総和を4色試験色の色域面積
として定義した。この4色試験色の色域面積をもとに目
立ち指数Mは(1)式で示される。(1)式のG(S,1
000(lx))は試料光源Sおよび照度1000(l
x)のもとでの4色試験色の色域面積を示し、G(D6
5,1000(lx))は基準光源D65および基準照
度1000(lx)のもとでの4色試験色の色域面積を
示した。
【0026】 M=[G(S,1000(lx)/G(D65,1000(lx))]1.6×100 (1) すなわち、任意の照明ランプ光S下での4色試験色の色
域面積が、標準の光D65光下での色域面積と同等の面
積を示したとき、すなわち、標準の光D65光と同等の
目立ち感が得られたときそのランプの目立ち指数M=1
00と規準化した。この目立ち指数Mが高くなるほど、
生花や木の葉の緑などの物体色を目立たせることができ
る。
【0027】さて、上述した通り、本発明においては、
光源の目立ち効果に関して重要な対象物である食品や生
花や木の葉の緑を高彩度形の高圧ナトリウムランプとほ
ぼ同等の色彩特性の範囲を決定することが最も重要な問
題点となる。
【0028】そこで、目立ち指数Mを変化させた数種類
の40W直管形蛍光ランプを作成して高彩度形の高圧ナ
トリウムランプとほぼ同等の色彩特性の範囲(を決定す
るための評価実験を行った。
【0029】実験に用いた蛍光ランプは、緑色系蛍光体
にLaPO4:Ce3+,Tb3+(表2ではLAPで示す)、青色系蛍光
体にSr10(PO4)6Cl2:Eu2+(表2ではSCAで示す)と赤色系
蛍光体にY2O3:Eu3+(表2ではYOXで示す)と3.5MgO・0.5Mg
F2・GeO2:Mn4+(表2ではMFGで示す)を用い、緑色系、青
色系、赤色系の3色の蛍光体を混ぜ合わせることにより
作製した。
【0030】高彩度形の高圧ナトリウムランプと比較す
るため、比較する高彩度形の高圧ナトリウムランプの色
温度と同等の相関色温度である2800K付近の蛍光ラ
ンプを作製した。
【0031】観測実験は、蛍光ランプ用として、奥行き
170cm、横150cm、高さ180cmの大きさ
で、天井面に各蛍光ランプを取り付けた観測ブースを用
い、また、高彩度形の高圧ナトリウムランプ用として、
奥行き120cm、横150cm、高さ210cmの大
きさで、天井面に高彩度形の高圧ナトリウムランプを取
り付けた観測ブースを用いた。
【0032】両ブースとも、壁面はN8.5、床面はN5、机
はN7であり、机の上に、光源の目立ち効果に関して重要
な対象物である、トマト、レモン、みかん、ピーマンな
どの食品と深紅のバラ、赤色、ピンク色、白色のカーネ
ーション、黄色の小菊、青紫色、赤紫色のスターチス、
紫色やピンク色に縁どられた白色のトルコ桔梗など種々
の色とりどりの生花や草木、その他として、グラス、石
膏、手鏡、小畳、新聞紙、雑誌、15種類の色票を置い
た。
【0033】実験は、蛍光ランプの見え方と高彩度形の
高圧ナトリウムランプの見え方を交互に比較しながら観
測ブース内の色の見え方についての評価を行った。蛍光
ランプの評価は、高彩度形の高圧ナトリウムランプの代
替として、高彩度形の高圧ナトリウムランプの色の見え
方に対してほぼ同等に美しく鮮やかに見え、また、高彩
度形の高圧ナトリウムランプの色の見え方に対して鮮や
かに見えすぎないかどうかについての評価基準で行なっ
た。(表2)に評価実験に用いた試作ランプとその評価
結果を記す。
【0034】
【表2】
【0035】(表2)には、順に、試作ランプの試作番
号と蛍光体の種類と重量比、相関色温度、黒体軌跡から
の色度偏差(ただし、プラスは黒体軌跡から左上側への
色度偏差、マイナスは黒体軌跡から右下側への色度偏差
を示す、以下Δu,v)、目立ち指数M、観測評価結果を示
した。
【0036】(表2)の評価の欄における○印は、高彩
度形の高圧ナトリウムランプの色の見え方に対してほぼ
同等に美しく鮮やかに見え、また、高彩度形の高圧ナト
リウムランプの色の見え方に対して鮮やかに見えすぎな
いという評価結果であったことを示す。
【0037】(表2)から明らかなように、目立ち指数
Mの値が高彩度形の高圧ナトリウムランプの目立ち指数
Mとほぼ同等の160以上175以下において、高彩度
形の高圧ナトリウムランプとほぼ同等の色彩特性を有す
ることが明らかになった。つぎに、本発明の一実施例と
して作製した蛍光ランプの相対分光分布を示す。
【0038】(蛍光ランプの第1の実態の形態)まず、
はじめに、4つの蛍光体で構成された40W直管形で相
関色温度が2800Kの蛍光ランプの一例を示す。図1
はSr10(PO4)6Cl2:Eu2+とLaPO4:Ce3+,Tb3 +とY2O3:Eu3+
3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+の4つの蛍光体を重量%で順
に約1:21:23:55の割合で混合した蛍光ランプの
分光分布であり、(表2)のNo.4の蛍光ランプである。
図1の蛍光ランプの目立ち指数Mは160で、ランプ効
率は約57lm/Wである。光色の色度点はCIE 1960 uv 色
度図上で黒体軌跡からの色度偏差が0.0017であ
る。
【0039】例えば、拡散形・直管形・140Wの高彩
度形の高圧ナトリウムランプの目立ち指数Mは164あ
りランプ効率は約38lm/Wである。
【0040】したがって、図1の蛍光ランプは上述の高
彩度形の高圧ナトリウムランプに比べ、約1.5倍のラ
ンプ効率で、かつ、目立ち指数Mが高彩度形の高圧ナト
リウムランプの目立ち指数とほぼ同等であることから高
彩度形の高圧ナトリウムランプ下での色の見え方とほぼ
同等に生花や木の葉の緑が鮮やかできれいに見える蛍光
ランプを提供できる。
【0041】なお、厳密に言えば、蛍光ランプの目立ち
指数の値は高彩度形の高圧ナトリウムランプの目立ち指
数の164以上が望ましいが、目立ち指数が164前後
の色彩特性の範囲は非常に鮮やかに華やかに見せる範囲
であるため、目立ち指数が多少低くても観測評価として
は十分に満足できた。したがって、目立ち指数の最低の
限界値を160とした。
【0042】(蛍光ランプの第2の実態の形態)次に4
つの蛍光体で構成された相関色温度が2800Kの蛍光
ランプの一例を示す。図3はSr10(PO4)6Cl2:Eu2+とLaPO
4:Ce3+,Tb3+とY2O3:Eu3+と3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+の
4つの蛍光体を重量%で順に約1:21:15:63の割
合で混合した蛍光ランプの分光分布であり、(表2)のN
o.3の蛍光ランプである。図3の蛍光ランプの目立ち指
数Mは175で、ランプ効率は約50lm/Wである。光色
の色度点はCIE 1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度
偏差が0.0009である。上述した通り、拡散形・直
管形・140Wの高彩度形の高圧ナトリウムランプの目
立ち指数Mは164ありランプ効率は約38lm/Wであ
る。
【0043】したがって、図3の蛍光ランプは約1.3
倍の効率で、かつ、目立ち指数Mが高彩度形の高圧ナト
リウムランプの目立ち指数よりも高いことから高彩度形
の高圧ナトリウムランプ光下での色の見え方よりも特に
生花や木の葉の緑が鮮やかできれいに見える蛍光ランプ
を提供できる。
【0044】上記図1、図3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成
できることは言うまでもない。
【0045】一例として、400nmから460nmの蛍光体はSr
2P2O7:Eu2+、Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6C
l2:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2・nB2O3:Eu2+やBaMg2Al16O
27:Eu2 +、500nmから550nmの蛍光体は、LaPO4:Ce3+,T
b3+、La2O3・0.2SiO2・0.9P2O5:Ce3+,Tb3+、CeMgAl11O19:
Tb3+やGdMgB5O10:Ce3+,Tb3+、600nmから620nmの蛍光体
はY2O3:Eu3+、625nmから670nmの蛍光体は、Y2O3:Eu3+
GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+,Mn2+やGdMgB5O10:Ce3+,Mn2+、Mg6
As2O11:Mn4+や3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+などがあげら
れる。
【0046】更に、400nm以上460nm以下の青色蛍光体、
500nm以上550nm以下の緑色蛍光体、600nm以上620nm以下
の赤色蛍光体、625nm以上670nm以下の深赤色蛍光体以外
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、高彩度形の高圧ナトリウムランプとほ
ぼ同等の色彩特性を有する蛍光ランプを作成することが
できることは言うまでもない。
【0047】また、本実施例では、40W直管で作成し
た蛍光ランプを示したが、ワットが異なっても、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。
【0048】なお、蛍光ランプの光色の色度点を、CIE
1960 uv 色度図上で黒体軌跡の色度点からの色度偏差Δ
u,vが0に近いほど、白熱電球の光色に近づく。但し、
蛍光ランプの場合、製造工程での蛍光ランプの光色のば
らつきがあるため、色度偏差Δu,vが0と比較して許容
できる範囲である-0.005以上+0.005以下に存在させるこ
とにより、高彩度形の高圧ナトリウムランプの光色に類
似した光色となる。
【0049】図4に示すように、色度偏差Δu,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、CIE 1960uv色度図上での色度点Sと交点Pと
の距離SPで定義する。
【0050】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(Δu,v>
0)、右下側(赤がかった光色側)にある場合に色度偏
差は負(Δu,v<0)とした。
【0051】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高彩度形
の高圧ナトリウムランプ光下での色の見え方とほぼ同等
で、高彩度形の高圧ナトリウムランプに比べてランプ効
率の高い蛍光ランプを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の蛍光ランプの相対
分光分布図
【図2】本発明の基本概念となる目立ち指数Mを示す線
【図3】本発明の第2の実施の形態の蛍光ランプの相対
分光分布図
【図4】色度偏差SPを示す線図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ランプの目立ち指数Mの値が160以上1
    75以下であり、ランプの光色の相関色温度が2700
    K以上3150K以下であり、その光色の色度点はCIE
    1960 uv 色度図上で黒体軌跡からの色度偏差が−0.0
    05以上+0.005以下の色度範囲に存在する蛍光ラ
    ンプ。
  2. 【請求項2】ピーク波長が400nm以上460nm以
    下である青色蛍光体、ピーク波長が500nm以上55
    0nm以下である緑色蛍光体、ピーク波長が600nm
    以上620nm以下である赤色蛍光体、および、ピーク
    波長が625nm以上670nm以下である深赤色蛍光
    体で構成された請求項1記載の蛍光ランプ。
  3. 【請求項3】青色蛍光体はピーク波長が400nm以上
    460nm以下である2価ユーロピウム付活青色蛍光体
    であり、緑色蛍光体はピーク波長が500nm以上55
    0nm以下であるテルビウム付活緑色蛍光体またはテル
    ビウム・セリウム付活緑色蛍光体であり、赤色蛍光体は
    ピーク波長が600nm以上620nm以下である3価
    ユーロピウム付活赤色蛍光体であり、深赤色蛍光体はピ
    ーク波長が625nm以上670nm以下であるマンガ
    ン付活深赤色蛍光体である請求項2記載の蛍光ランプ。
  4. 【請求項4】蛍光体の重量%において、青色蛍光体は0
    %以上5%以下であり、緑色蛍光体は15%以上25%
    以下であり、赤色蛍光体は10%以上30%以下であ
    り、深赤色蛍光体は50%以上70%以下である請求項
    2または3記載の蛍光ランプ。
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