JP2005339968A

JP2005339968A - 無電極蛍光ランプ及びこれを用いた照明装置

Info

Publication number: JP2005339968A
Application number: JP2004156662A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tokawa; 雅弘東川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】管壁負荷の高い無電極蛍光ランプにおいても、高い平均演色評価数を得ることのできる無電極蛍光ランプを提供すること。
【解決手段】透光性のバルブ内に放電ガスが封入されると共に内壁面に蛍光体層が形成された無電極蛍光ランプにおいて、蛍光体層は、略６１０ｎｍの発光ピークを有する第１の蛍光体と、略５４５ｎｍの発光ピークを有する第２の蛍光体と、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mnの組成から成る第３の蛍光体と、を含み、蛍光体層における第３の蛍光体の混合百分重量を８％以上１４．５％以下とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、無電極蛍光ランプ及びこれを用いた照明装置に関するものである。

１９９０年に実用化が達成された無電極蛍光ランプは、従来の蛍光ランプとは異なり、ランプ内部に消耗部材である電極を有さないため、長寿命が最大の特長である。そのため、これまでは、ランプ交換の困難な高層ビル外壁や橋梁のイルミネーション用途として、主に屋外照明分野で普及が図られてきた。しかし、近年の一層の省エネが叫ばれる中、住宅照明など、一般照明用途として屋内照明分野にも普及しつつある。

蛍光ランプ用蛍光体としては、ハロ燐酸カルシウム蛍光体と希土類３波長蛍光体がある。無電極蛍光ランプは、一般の蛍光ランプのように、電極を介して電力を供給するような制約がないため、比較的、高密度の電力を投入できるのも特長であるため、高管壁負荷で点灯されることが多い。このような用途では、ハロ燐酸カルシウム蛍光体は劣化が大きいため、希土類３波長蛍光体が用いられる。希土類３波長蛍光体を用いた従来例としては、例えば、特許文献１（特許第０２６９２４７０号）に示されるものがある。このものには、赤色蛍光体としてY₂O₃:Eu（略称YOX）、緑色蛍光体としてLaPO₄:Ce,Tb(略称LAP）または(CeTb)MgAl₁₁O₁₉（略称CAT）、さらに青色蛍光体としてBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu（略称BAM）または(SrCaBa)₅(PO₄)₃Cl:Eu（略称SCA）を用いたものが示されている。
特許第０２６９２４７０号

ところで、一般の蛍光ランプでは、希土類３波長蛍光体を用いた場合、演色性の指標である平均演色評価数（Ra）は８０以上と高い値が得られる。しかし、理由は今のところ明らかではないが、管壁負荷（ランプ入力電力をランプの発光面積（蛍光体被膜を形成した部分の面積）で除した値、すなわち単位発光面積当たりのランプ電力）の高い無電極蛍光ランプでは、上記従来例で示される蛍光体を用いた場合、平均演色評価数（Ra）は例えば７２〜７３程度の低い値しか得られない場合がある。すなわち、管壁負荷の高いランプほど、平均演色評価数を改善する余地がある。特に、屋外照明用途では演色性があまり重視されないが、住宅照明などの屋内照明用途では、この高演色性が一層重視される。

本発明は、このような課題を鑑みてなしたものであって、その目的とするところは、管壁負荷の高い無電極蛍光ランプにおいても、高い平均演色評価数を得ることのできる無電極蛍光ランプ及びこれを用いた照明装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、透光性のバルブ内に放電ガスが封入されると共に内壁面に蛍光体層が形成された無電極蛍光ランプにおいて、蛍光体層は、略６１０ｎｍの発光ピークを有する第１の蛍光体と、略５４５ｎｍの発光ピークを有する第２の蛍光体と、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mnの組成から成る第３の蛍光体と、を含み、蛍光体層における第３の蛍光体の混合百分重量を８％以上１４．５％以下としたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の無電極蛍光ランプを照明装置に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、バルブ内壁に設けた蛍光体層を、略６１０ｎｍの発光ピークを有する第１の蛍光体と、略５４５ｎｍの発光ピークを有する第２の蛍光体と、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mnの組成から成る第３の蛍光体と、で構成し、蛍光体層における第３の蛍光体の混合百分重量率を８％〜１４．５％としたことにより、略５１５ｎｍ付近のスペクトル強度が増加し、これにより、平均演色評価数(Ra)を向上させることができる。

本実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本実施形態の無電極蛍光ランプ及びカプラの断面図である。図２は、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（略称BAM:Mn）及びBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu（BAM）の発光スペクトルを示す図である。図３は、無電極蛍光ランプの発光スペクトルを示す図である。図４は、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）蛍光体の混合重量百分重量率に対する平均演色評価数（Ra）の変化を示す図である。

本実施形態の無電極蛍光ランプ１００は、図１に示すように内部に放電ガスが封入されると共に内壁面に蛍光体層６が形成されたバルブ１で形成されている。そしてバルブ１は、コア２に巻回されてバルブ１に高周波電磁界を発生させる誘導コイル３及びコア２が発生する熱を放熱する熱伝導体４を備えるカプラ５に装着されて照明装置を構成している。

具体的には、バルブ１は、例えばガラス材料等の透光性材料を略電球形状に加工したものであり、その内部にはアルゴンやクリプトンなどの希ガス及び水銀が封入されている。バルブ１の内壁面には水銀が放射する紫外線を可視光に変換する蛍光体層６及び蛍光体層６を保護する保護膜（図示しない）が形成されている。バルブ１の根元部分にはバルブ１の内部に向かって窪んだくぼみ部７が形成されており、くぼみ部７の底からはバルブの根元に向かって延びる排気管８が設けられている。また、バルブ１の下部にはバルブ１をカプラ５に固定するための口金９が取付られている。

ここで蛍光体層６は、第１の蛍光体として略６１０ｎｍの発光ピークを有する赤色蛍光体のY₂O₃:Eu（YOX）と、第２の蛍光体として略５４５ｎｍの発光ピークを有する緑色蛍光体のLaPO₄:Ce,Tb（LAP）と、さらに第３の蛍光体として青色蛍光体であるBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）と、で構成されている。すなわち、従来より用いられている青色蛍光体のBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu（BAM）に替えてBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）を用いているのである。図２は、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu (BAM)及びBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の蛍光体の発光スペクトルを示すもので、横軸は蛍光体の発光波長を、縦軸は発光強度（相対値）を表している。図２より、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）においては、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu (BAM)で見られた約４５０ｎｍの発光ピークに加えて、約５１５ｎｍの発光ピークを併せ持つことが分かる。なお、この蛍光体層６は、上記蛍光体を結着剤と共に、ニトロセルロースを溶解した酢酸ブチル溶液中に分散した懸濁液を作成し、バルブ１の内面に塗布後、乾燥、焼成して形成する。

以上に示した無電極蛍光ランプ１００は、図１に示すようにカプラ５に装着される。カプラ５は、無電極蛍光ランプ１００と点灯回路（図示しない）とを電気的に結合するもので、コア２に巻回されてバルブ１内に高周波電磁界を発生させる誘導コイル３及びコア２が発生する熱を放熱しつつ保持する熱伝導体４を備える。熱伝導体４は、アルミ等の良好な熱伝導率を有する金属を用いて略円筒形に形成され、その一端は安定性を高めるため、径方向に広がっている。熱伝導体４は、バルブ１のくぼみ部７内に挿入されており、その内部には排気管８が挿通している。熱伝導体４の側面には、誘導コイル３が発生する磁束を通すコア２が取付けられている。コア２は、高周波磁気特性の良好なMｎ−Znフェライト材料を略円筒状に加工したものである。コア２の外側面には、点灯回路（図示はしない）から高周波電流が通電されてバルブ内に高周波電磁界を発生させる誘導コイル３が絶縁層を介して巻回されている。

以上の構成において、誘導コイル３に１００ｋＨｚ〜ＭＨｚオーダの周波数の高周波電流を流すことによりコア２から磁束が発生すると、高周波電磁界が発生して無電極放電ランプ１００が点灯する。ここで、誘導コイル３の近傍は磁束密度が高くなるため、特に管壁負荷が高くなる。

無電極蛍光ランプ１００が点灯すると、図３に示す発光スペクトルが得られる。図３の横軸は無電極蛍光ランプ１００の発光波長を、縦軸は相対的な発光強度を示している。図３に示すように、発光波長５１５ｎｍ近傍では、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu(BAM）の発光スペクトルに比してBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の発光スペクトルの強度が大きくなっていることが分かる。また、図４は、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の混合重量百分率に対する平均演色評価数の変化例を示したものである。ここで、蛍光体層は、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）以外にY₂O₃:Eu（YOX）、LaPO₄:Ce,Tb（LAP）を含んでいる。ここで、Y₂O₃:Eu（YOX）の比率は５４．５％である。そして、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の比率を変える場合には、Y₂O₃:Eu（YOX）の比率を５４．５％で固定し、LaPO₄:Ce,Tb（LAP）の比率を変化させる。各蛍光体の比率が、Y₂O₃:Eu（YOX）：LaPO₄:Ce,Tb（LAP）：BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）＝５４．５：４１．０：４．５の場合には、平均演色評価数は７２.４と低いが、YOXの混合重量百分率（５４．５％）は変えずに、ＬＡＰの比率を減少させてBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の混合重量百分率を増加させると、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の増加に伴って、ほぼリニアに平均演色評価数(Ra)が向上することがわかる。BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の混合百分重量が８％未満では、従来から用いているBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu(BAM）を用いた場合の平均演色評価数(Ra)と同程度になるが、さらにBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の混合重量百分率を増加させると、平均演色評価数が向上し、その値が約１４．５％を超えると平均演色評価数(Ra)は飽和する。但し、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）の増加分の全部または一部相当分をY₂O₃:Eu (YOX)から減少させても、平均演色評価数(Ra)の向上は見られない。

以上に示したように、蛍光体層６に青色蛍光体として混合百分重量率の８％以上１４．５％以下のBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）を用いた為、略５１５ｎｍ付近（青緑色）の発光が増加し、これにより平均演色評価数を高めることができるのである。

本実施形態の無電極蛍光ランプ及びカプラの断面図である。 BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mn（BAM:Mn）及びBaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu（BAM）の発光スペクトルを示す図である。無電極蛍光ランプの発光スペクトルを示す図である BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mnの混合重量百分重量率に対する平均演色評価数(Ra)の変化を示す図である。

符号の説明

１バルブ
２コア
３誘導コイル
４熱伝導体
５カプラ
６蛍光体層
７くぼみ部
８排気管
９口金
１００無電極蛍光ランプ

Claims

透光性のバルブ内に放電ガスが封入されると共に内壁面に蛍光体層が形成された無電極蛍光ランプにおいて、蛍光体層は、略６１０ｎｍの発光ピークを有する第１の蛍光体と、略５４５ｎｍの発光ピークを有する第２の蛍光体と、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu,Mnの組成から成る第３の蛍光体と、を含み、蛍光体層における第３の蛍光体の混合百分重量を８％以上１４．５％以下としたことを特徴とする無電極蛍光ランプ。
請求項１記載の無電極蛍光ランプを具備する照明装置。