JPS62265385A - 多層螢光体被膜を用いた螢光ランプ - Google Patents

多層螢光体被膜を用いた螢光ランプ

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JPS62265385A
JPS62265385A JP7986287A JP7986287A JPS62265385A JP S62265385 A JPS62265385 A JP S62265385A JP 7986287 A JP7986287 A JP 7986287A JP 7986287 A JP7986287 A JP 7986287A JP S62265385 A JPS62265385 A JP S62265385A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 開運出願の説明 。
本願と同日に提出されかつ本発明の場合と同じ譲受人に
譲渡された米国特許出願第 8+’t、0g2号明細書
中には、低減された蛍光体原価の下で蛍光ランプ用とし
て適格な演色性と共に効率の良い光出力を生み出すよう
に改質されたへロリン酸カルシウム蛍光体が開示されて
いる。更に詳しく述べれば、かかる改質蛍光体を用いた
蛍光ランプは低減された被膜重量の下でもランプの性能
特性を実質的に低下させることなしに白色照明を可能に
する。本発明は上記のものと同じ蛍光体を他の蛍光体と
併用した場合における改良に関するものであるから、上
記の特許出願明細書が引用によって本明細書中に併合さ
れることは言うまでもない。
発明の背景 本発明は、別種の蛍光体から成る二層蛍光体被膜を使用
することによって良好な演色性と共に効率の良い光出力
を生み出すような蛍光ランプに間するものである。更に
詳しく言えば本発明は、総合蛍光体被膜重量を低減させ
る手段として改質されたハロリン酸カルシウム蛍光体の
基層を原著に少ない乾燥重量の下でガラス表面上に付着
させて成ることを特徴とする、上記のごとき所望の結果
を与える二層蛍光体被膜付きの蛍光ランプに関する。
現在、蛍光ランプにおいて良好な演色性と共に効率の良
い白色照明を達成するためには、それぞれに赤色、青色
または緑色発光を生じるような3種の狭帯域発光蛍光体
の様々な混合物を上層とする二層蛍光体被膜が使用され
ている。たとえば、米国特許第4088923号明細書
中には、二層蛍光体被膜付き蛍光ランプの上層として使
用される三元蛍光体混合物が開示されている。このよう
な三元蛍光体混合物の上層を従来のハロリン酸カルシウ
ム蛍光体の基層上に配置することにより、狭帯域発光蛍
光体の混合物から成る単一層を用いた場合よりも安い原
価で効率の良い白色照明を得ることができる。このよう
にして使用するのに適した狭帯域発光蛍光体の実例は、
米国特許第3937998号明細書中に見出される。こ
の場合、青色発光蛍光体は約430nmから、約490
 inまでの波長範囲内の発光帯域を示し、赤色発光蛍
光体は約590nmから約63On+aまでの波長範囲
内の発光帯域を示し、かつ緑色発光蛍光体は約52On
IIから約565 amまでの波長範囲内の発光帯域を
示す。このような種類の蛍光ランプ用二層蛍光体被膜は
また、米国特許第4431941号明細書中にも開示さ
れている。この場合には、同様な三元蛍光体混合物から
成る上層を低減された被膜重量の下で使用することによ
り、ランプの総合製造原価がなお一層低減されている。
とは言え、このような二層蛍光体被膜においては、使用
される冷白色形ハロリン酸カルシウム蛍光体の基層は4
.4■g/cm2  の被膜重量を有することが報告さ
れている。
蛍光ランプにおける蛍光体の総合原価は今なおかなり高
いから、二層蛍光体被膜中に必要とされる蛍光体の総量
を更に減少させることは望ましいわけである。本願と同
日に提出された上記の米国特許出願明細書中に開示され
ている通り、改質されたハロリン酸カルシウム蛍光体の
単一層成膜に関しては、乾燥被膜重量を約1.7〜約4
.0 mg/cm2の範囲にまで低減させることが現在
では可能である。上記の改質によれば、ハロリン酸カル
シウム蛍光体の単一層を用いた蛍光ランプの光出力およ
び演色性が本質的に維持されるとは言え、従来の二層蛍
光体被膜を用いた蛍光ランプにおいて現在達成されてい
る68以上の高いCRI値を得るこびCRI値を犠牲に
することなしに二層蛍光体被膜の総合重量を一層低減さ
せることは今なお望ましいのである。
発明の要約 本発明に従えば、低減された総合蛍光体被膜重量の下で
白色照明をもたらす蛍光ランプ用の被膜として役立つ改
良された二層蛍光体被膜が提供される。更に詳しく述べ
れば、両端に電極を具備したガラス管、前記ガラス管内
に存在して紫外線を発生する水銀および不活性ガス封入
物、並びに前記紫外線の実質的な部分を白色の2可視光
線に変換する蛍光体被膜から成る蛍光ランプにおいて、
前記被膜がガラス内面上に付着した第1の蛍光体層およ
び前記第1の蛍光体層上に付着した第2の蛍光体層から
成る二層被膜であり、前記第2の蛍光体層は狭帯域発光
蛍光体の混合物から成るのに対し、前記第1の蛍光体層
は一般式 %式% (式中、aは0.1〜0.2の概略範囲内にあり、Wは
0〜0.2の概略範囲内にあり、Xは0.15〜0゜5
の概略範囲内にあり、またyは0.03〜0.3の概略
範囲内にある)で表わされる蛍光体から成りかつ平均粒
径で表わして約4〜約8ミクロンの粒度範囲を有する蛍
光体粒子を前記粒度範囲内において約1.3〜約3.5
 mg/cm2の範囲内の乾燥被膜重量で付着させたも
のから成る結果、実質的に低減された総合蛍光体被膜重
量の下で効率の良い光出力を与えることを特徴とする蛍
光ランプが提供されるのである。本発明の改質されたへ
ロリン酸カルシウム蛍光体中における全金属イオン含量
は、蛍光体の合成時に二次的な希釈相または有害相が生
成されるのを避けるため、少なくとも9.97に等しく
なるように維持することが望ましい、更にまた、本発明
の改良された二層蛍光体被膜は、後記に詳述される低圧
形蛍光ランプにおいて使用した場合に入射紫外線のほと
んど全部を可視光線に変換する。
本発明に基づく低圧形蛍光ランプの代表例は、狭帯域発
光蛍光体の混合物から成る上層被膜を約0.45〜約1
.8 mg/cm2の範囲内の乾燥被膜重量で使用した
ものである。このように比較的薄い上層被膜は、二層蛍
光体被膜付きの蛍光ランプにおいて少なくとも68のC
RI値を維持するために主として役立つ。後記に一層詳
しく規定される好適な三元蛍光体混合物を用いた本発明
の蛍光ランプにおいて上記の最小CRI値を得るために
は、0、45〜0.78 a+g/cm2の概略範囲内
の上層被膜重量が必要とされる。かかる好適な三元蛍光
体混合物を1.13〜1.78 mg/cm2の概略範
囲内の上層被膜重量で使用した場合には、78以上のC
RI値を達成することができる。な、お、0.15〜0
.20の概略範囲内のマンガン含量および0.1〜0゜
2の概略範囲内のアンチモン含量を有するような改質さ
れたへロリン酸カルシウム蛍光体を使用すれば、三色表
色系で表わしておよそX = 0.376およびY =
 0.387の色度座標を示す典型的な冷白色の蛍光ラ
ンプを上記に規定された総合蛍光体被膜重量の下で製造
することができる。また、0゜23〜0.28の概略範
囲内のマンガン含量および0.1〜0.2の概略範囲内
のアンチモン含量を有するような改質されたへロリン酸
カルシウム蛍光体を使用すれば、三色表色系で表わして
およそX=0.413およびY=0.393の色度座標
を示す典型的な白色の蛍光ランプを上記の総合蛍光体被
膜重量の下で製造することができる。更にまた、0゜3
5〜0.40の概略範囲内のマンガン含量および0.1
〜0.2の概略範囲内のアンチモン含量を有するような
改質されたへロリン酸カルシウム蛍光体を使用すれば、
三色表色系で表わしておよそX=0、440およびY=
0.403の色度座標を示す温白色の蛍光ランプをほぼ
同じ総合蛍光体被膜重量の下で製造することができる。
本発明の好適な低圧形蛍光ランプにおいては、比較的安
価な狭帯°域発光蛍光体が使用される。詳しく述べれば
、米国特許第4423349号明細三元蛍光体混合物中
において通例使用されるテルビウム−セリウム活性化ア
ルミン酸マグネシウム蛍光体成分の安価な代用品として
役立つ。同様に、上記の三元蛍光体混合物中における狭
帯域青色発光蛍光体成分として、ユウロピウム活性化ア
ルミン酸マグネシウムバリウム蛍光体の代りに安価なユ
ウロピウム活性化ストロンチウムクロロアパタイト蛍光
体を使用することもできる。なお、白色照明をもたらす
蛍光ランプの蛍光体被膜中において上記のごとき狭帯域
青色発光蛍光体の両者と共に使用し得るこの種の代用蛍
光体は、米国特許第4075532号明細書中に詳細に
開示されている。代表的な40ワツト形のT−12蛍光
ランプにおいては、青色発光蛍光体成分、とじて約5(
重量)%のユウロピウム活性化クロロリン酸ストロンチ
ウムカルシウムバリウムを、緑色発光蛍光像光蛍光体成
分として約67.5(重量)%の従来のユウロピウム活
性化酸化イツトリウム蛍光体からまた、13(重量)%
の青色発光蛍光体成分、36.5(重量)%の緑色発光
蛍光体成分、および50.5(重量)%の赤色発光蛍光
体成分から成る重量比率を持った上記の好適な三元蛍光
体混合物を上層として使用すれば、冷白色(4100°
K)の色度点を示す蛍光ランプを得ることもできる。更
にまた、8(重量)%の青色発光蛍光体成分、27.5
(重量)%の緑色発光蛍光体成分、および64.5(重
量)%の赤色発光蛍光体成分を含有するように調整され
た重量比率を有する好適な三元蛍光体混合物を使用すれ
ば、白色(3500’K)の色度点を示す蛍光ランプを
得ることもできる。意外なことには、かかる好適な三元
蛍光体混合物を用いると、従来の三元蛍光体混合物を用
いた二層蛍光体被膜の場合よりも大きい光出力が得られ
るのである。
好適な実施の態様の説明 第1図を見ると、円形の横断面を有するソーダ石灰ケイ
酸塩ガラス製の細長いガラス管2を含む代表的な蛍光ラ
ンプ1が示されている。かかる蛍光ランプ内における低
圧水銀放電手段として、ガラス管2の両端には通常の電
極構造物3が具備されている。電極構造物3に接続され
た導入線4および5はガラスステム7のつまみシール部
6を貫通し、そして密封ガラス管の両端に固定された口
金8の電気接点に達している。密封ガラス管内に存在す
る放電持続用の封入物は、低圧の不活性ガス(たとえば
、アルゴンまたはアルゴンと他の希ガスとの混合物)と
、低圧方式のランプ動作をもたらすような少量の水銀と
から成っている。ガラス管の内面には蛍光体基層9が付
着しているが、これは所望の色度点における白色照明を
もたらすような上記の改質されたへロリン酸カルシウム
蛍光体から成っている。かかる蛍光体基層9の表面上に
は、三元蛍光体混合物から成る上層10が配置されてい
る。なお、蛍光体被膜全体の原価を低減させるための追
加手段として、上記のごとき好適な蛍光体成分を使用す
ることができる。上記のごときタイプの蛍光ランプはま
た、ガラス表面上に付着した光学的に透明な酸化スズ導
電層を始動補助体として具備することもできる。
上記のごとき二層蛍光体被膜は、懸濁液からの沈着や静
電塗装をはじめとする各種の公知方法によって形成する
ことができる。たとえば、へロリン酸カルシウム蛍光体
の基層は、各種の有機結合剤やその他の密着性向上剤を
含有する通常の水性懸濁液からガラス表面上に沈着させ
ることができる。かかる目的用の典型的な被覆液として
は、650tt’の1(重X)%ポリアクリル酸結合剤
、78 yteの5(重量)%ポリビニルメチルエーテ
ルー無水マレイン酸共重合体結合剤、6dのモノエタノ
ールアミンpH調節剤、24dの水酸化アンモニウムp
H調節剤、12Wtlの非イオン界面活性剤、および3
6t/の5(重量)%硝酸バリウム溶液(追加の密着性
向上剤)の中に1313gのハロリン酸カルシウム蛍光
体固体を懸濁したものが挙げられる。かかる水性懸濁液
は上記のごとき被膜重量の下で塗布され、次いで常法に
従って乾燥される。その後、乾燥した蛍光体基層上に上
層用三元蛍光体混合物の適当な懸濁液をやはり常法に従
って塗布すればよい、たとえば、0.5(重量)%のニ
トロセルロース結合剤を含有する1500dの酢酸ブチ
ル溶媒中に1o00gの典型的な冷白色三元蛍光体混合
物を懸濁することによって適当な上層用被覆液が得られ
る。かかる上層を乾燥した後、得られた二層蛍光体被膜
付きの蛍光ランプには空気中において約600℃で約0
.5分間にわたる熱処理が施される。
本発明の改良された安価な二層蛍光体被膜付き蛍光ラン
プを一層詳しく説明するための実施例として、公知の4
0712形構造および40ワツトの公称定格を持った若
干の蛍光う、ンプを作製し、そして0.19モルのマン
ガン含量および0.06モルのアンチモン含量を有する
冷白色ハロリン酸カルシウム蛍光体の単一層のみを有す
る同じタイプの蛍光ランプと比較しながら試験した。こ
のような二層蛍光体被膜付きの蛍光ランプにおいて得ら
れたルーメン値を下記第1表中に示す。
第−U 実施例 総合被膜重量 上層被膜重量 ルーメン−jL
ユ…−−jL匡…−01胛り間11    3.39 
   0.59   33982    2.69  
  0.59   33503    2.76   
 0.66   33734    2.31    
0.60   32435    2.0     0
.60   3236上記の試験結果かられかる通り、
本発明に基づくいずれの低減された被膜重量の下でも、
従来のハて遥かに高いルーメン値が得られたく第2図参
照)。
更にまた、上記のごとくに総合被膜重量の小さい二層蛍
光体被膜を用いれば、前記に引用された同時係属中の米
国特許出願明細書中に記載のごとくにへロリン酸カルシ
ウム蛍光体を改質することのみによって得られるルーメ
ン値よりも一層高いルーメン値が得られるばかりでなく
、70という高いCRI値もまた得られるのである。
第2図には、少ない総合被膜重量を有する本発明の二層
蛍光体被膜およびそれと同等な被膜重量を有する従来の
へロリン酸カルシウム蛍光体の間において、上記のごと
き構造の蛍光ランプにおける100時間後の光出力性能
を比較した結果を表わすグラフが示されている。かかる
グラフ中の曲線12かられかる通り、蛍光体19モル当
90.06モルのアンチモン含量および10〜12ミク
ロンの粒径を有する従来の蛍光体被膜は、約3.5mg
/cm2以下の被膜重量の下では光出力の急激な低下を
示す、他方、上記実施例1〜5に記載された被膜重量の
蛍光体を用いて得られた光出力は同じグラフ上に曲線1
1として示されているが、この場合には同じ総合被膜重
量の下でも実質的に大きい光出力が維持されるのである
以上、本発明の改良された二層蛍光体被膜、蛍光ランプ
、および改良された二層蛍光体被膜の製造方法に関して
特定の実施例を示したが、本発明の精神および範囲から
逸脱することなく更に様々な変更を加え得ることは上記
の説明がら自明であろう、たとえ−ば、上記の通り、本
発明の二層蛍光体被膜中の上層として従来の三元蛍光体
混合物を使用することが可能である。また、前記に引用
された同時係属中の米国特許出願明細書中に記載のごと
き改質されたへロリン酸カルシウム蛍光体の組成中にお
いて二価金属イオンの部分的な置換を行うことも可能で
ある。要するに、本発明の範囲は前記特許請求の範囲の
みによって規定°されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく二層蛍光体被膜を用いた低圧水
銀放電形の蛍光ランプの部゛分切欠き斜視図、そして第
2図は第1図に示された構造を有する蛍光ランプにおけ
る2種の蛍光体被膜の光出力性能を示すグラフである。 図中、1は蛍光ランプ、2はガラス管、3は電極構造物
、4および5は導入線、7はガラスステム、8は口金、
9は蛍光体基層、そし、て1oは三元蛍光体混合物の上
層を表わす。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.両端に電極を具備したガラス管、前記ガラス管内に
    存在して紫外線を発生する水銀および不活性ガス封入物
    、並びに前記紫外線の実質的な部分を白色の可視光線に
    変換する蛍光体被膜から成る蛍光ランプにおいて、前記
    被膜がガラス内面上に付着した第1の蛍光体層および前
    記第1の蛍光体層上に付着した第2の蛍光体層から成る
    二層被膜であり、前記第2の蛍光体層は狭帯域発光蛍光
    体の混合物から成るのに対し、前記第1の蛍光体層は一
    般式 Ca_1_0_−_a−_w_−_xCd_wMn_x
    Sb_a(PO_4)_6F_2_−_a_−_yCl
    _yO_a(式中、aは0.1〜0.2の概略範囲内に
    あり、wは0〜0.2の概略範囲内にあり、xは0.1
    5〜0.5の概略範囲内にあり、またyは0.03〜0
    .3の概略範囲内にある)で表わされる蛍光体から成り
    かつ平均粒径で表わして約4〜約8ミクロンの粒度範囲
    を有する蛍光体粒子を前記粒度範囲内において約1.3
    〜約3.5mg/cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付
    着させたものから成る結果、実質的に低減された総合蛍
    光体被膜重量の下で効率の良い光出力を与えろことを特
    徴とする蛍光ランプ。
  2. 2.前記第2の蛍光体層が約0.45〜約1.8mg/
    cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している特許請
    求の範囲第1項記載の蛍光ランプ。
  3. 3.前記第2の蛍光体層が約0.45〜約0.78mg
    /cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している結果
    、少なくとも68のCRI値を示す特許請求の範囲第2
    項記載の蛍光ランプ。
  4. 4.前記第2の蛍光体層が約1.13〜約1.78mg
    /cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している結果
    、少なくとも78のCRI値を示す特許請求の範囲第2
    項記載の蛍光ランプ。
  5. 5.xが0.15〜0.20の概略範囲内にあり、かつ
    aが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより、三
    色表色系においておよそX=0.376およびY=0.
    387の色度座標を有する冷白色の色度点を示す特許請
    求の範囲第1項記載の蛍光ランプ。
  6.  6.xが0.23〜0.28の概略範囲内にあり、か
    つaが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより、
    三色表色系においておよそX=0.413およびY=0
    .393の色度座標を有する白色の色度点を示す特許請
    求の範囲第1項記載の蛍光ランプ。
  7.  7.xが0.35〜0.40の概略範囲内にあり、か
    つaが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより、
    三色表色系においておよそX=0.440およびY=0
    .403の色度座標を有する温白色の色度点を示す特許
    請求の範囲第1項記載の蛍光ランプ。
  8.  8.両端に電極を具備した直管形のガラス管、低圧放
    電によって紫外線を発生する水銀および不活性ガス封入
    物、並びに前記ガラス管の内面上に付着して入射紫外線
    のほとんど全部を白色の可視光線に変換する蛍光体被膜
    から成る蛍光ランプにおいて、前記被膜がガラス内面上
    に付着した第1の蛍光体層および前記第1の蛍光体層上
    に付着した第2の蛍光体層から成る二層被膜であり、前
    記第2の蛍光体層は前記第1の蛍光体層が示すものとほ
    ぼ同じ白色の色度点を与えるような比率で混合された狭
    帯域発光蛍光体の混合物から成るのに対し、前記第1の
    蛍光体層は一般式 Ca_1_0_−_a_−_w_−_xCd_wMn_
    xSb_a(PO_4)_6F_2_−_a_−_yC
    l_yO_a(式中、aは0.1〜0.2の概略範囲内
    にあり、wは0〜0.2の概略範囲内にあり、xは0.
    15〜0.5の概略範囲内にあり、またyは0.03〜
    0.3の概略範囲内にある)で表わされる蛍光体から成
    りかつ平均粒径で表わして約4〜約8ミクロンの粒度範
    囲を有する蛍光体粒子を前記粒度範囲内において約1.
    3〜約3.5mg/cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で
    付着させたものから成る結果、実質的に低減された総合
    蛍光体被膜重量の下で効率の良い光出力を与えかつ少な
    くとも68のCRI値を示すことを特徴とする蛍光ラン
    プ。
  9.  9.前記第2の蛍光体層が約0.45〜約1.8mg
    cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している特許請
    求の範囲第8項記載の蛍光ランプ。
  10.  10.前記第2の蛍光体層が約0.45〜約0.78
    mg/cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している
    特許請求の範囲第9項記載の蛍光ランプ。
  11.  11.前記第2の蛍光体層が約1.13〜約1.78
    mg/cm^2の範囲内の乾燥被膜重量で付着している
    結果、少なくとも78のCRI値を示す特許請求の範囲
    第9項記載の蛍光ランプ。
  12.  12.xが0.15〜0.20の概略範囲内にあり、
    かつaが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより
    、三色表色系においておよそX=0.376およびY=
    0.387の色度座標を有する冷白色の色度点を示す特
    許請求の範囲第8項記載の蛍光ランプ。
  13.  13.xが0.23〜0.28の概略範囲内にあり、
    かつaが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより
    、三色表色系においておよそX=0.413およびY=
    0.393の色度座標を有する白色の色度点を示す特許
    請求の範囲第8項記載の蛍光ランプ。
  14.  14.xが0.35〜0.40の概略範囲内にあり、
    かつaが0.1〜0.2の概略範囲内にあることにより
    、三色表色系においておよそX=0.440およびY=
    0.403の色度座標を有する温白色の色度点を示す特
    許請求の範囲第8項記載の蛍光ランプ。
  15.  15.個々の前記蛍光体粒子が凝集した微小な結晶を
    実質的に含まない単結晶から主として成る特許請求の範
    囲第8項記載の蛍光ランプ。
  16.  16.前記第1の蛍光体が二次的な希釈相または有害
    相を実質的に含まない本質的に単一相の物質である特許
    請求の範囲第8項記載の蛍光ランプ。
JP7986287A 1986-04-04 1987-04-02 多層螢光体被膜を用いた螢光ランプ Granted JPS62265385A (ja)

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