(57)【要約】【課題】管球内で発生するプラズマの影響により発光色が乱れるのを補正して、所望の発色温度が得られる無電極放電ランプを提供する。【解決手段】赤色（Ｒ）蛍光体にユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色（Ｇ）蛍光体にセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色（Ｂ）蛍光体にユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートをそれぞれ使用し、電球色を得るためにＲＧＢ各蛍光体重量比を６３．０〜７４．０：２９．０〜３４．０：０〜１．０とし、昼光色を得るためにＲＧＢ各蛍光体重量比を３１．０８〜３６．２８：３１．０５〜３６．４５：２９．９７〜３５．１７とする。また上記蛍光体の膜厚範囲を１５μｍ以上２０μｍ以下とし、管球１０の最冷点温度範囲は４３．３（±２．４）℃とする。【選択図】　図１
2004063403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、
前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に６３．０〜７４．０：２９．０〜３４．０：０〜１．０、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、
駆動時に色温度２８００（±１５０）Ｋの電球色を発色することを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、
前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に３１．０８〜３６．２８：３１．０５〜３６．４５：２９．９７〜３５．１７、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、
駆動時に色温度６５００（±３００）Ｋの昼光色を発色することを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記赤色蛍光体は、ユーロピウム付活酸化イットリウムであることを特徴とする請求項１または２に記載の無電極放電ランプ。
【請求項４】
前記緑色蛍光体は、セリウム、テルビウム付活リン酸ランタンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
前記青色蛍光体は、ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【請求項６】
前記管球の最冷点温度範囲は４３．３（±２．４）℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプに関し、特に所望の発光色を得るための改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管球（バルブ）内に封入された放電ガスを電磁誘導により励起してプラズマを発生し、プラズマの紫外線で管球内面に塗布された蛍光体から可視光を得て発光駆動する無電極放電ランプは、放電灯に比べて高いエネルギー効率を有し、数万時間におよぶ連続駆動耐久性を発揮するなど優れた性能を持ち、近年注目を集めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら無電極放電ランプは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいるため、蛍光体の発光とプラズマ自身の発光が混ざり合う性質がみられる。これにより発光色が乱れてしまう問題があった。これは、所望の色温度を得るために是非とも解決すべき課題である。
【０００４】
本願発明はこのような課題に対してなされたものであって、管球内で発生するプラズマの影響により発光色が乱れるのを補正して、所望の発色温度が得られる無電極放電ランプを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に６３．０〜７４．０：２９．０〜３４．０：０〜１．０、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、駆動時に色温度２８００（±１５０）Ｋの電球色を発色するものとした。
【０００６】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に３１．０８〜３６．２８：３１．０５〜３６．４５：２９．９７〜３５．１７、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、駆動時に色温度６５００（±３００）Ｋの昼光色を発色するものとした。
【０００７】
このように各色蛍光体の重量比を厳密に設定することにより、プラズマ本来の青色成分による発光色と蛍光体からの可視光との混合色が所望の色温度となり、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプを提供することができる。
なお各色蛍光体としては、赤色蛍光体にはユーロピウム付活酸化イットリウム、緑色蛍光体にはセリウム、テルビウム付活リン酸ランタン、青色蛍光体には、ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネートを選ぶことができる。
【０００８】
このような本発明の無電極ランプの発色は、管球の最冷点温度範囲が４３．３（±２．４）℃のときに特に良好に得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
１．無電極放電ランプの構成
まず、実施の形態１の無電極放電ランプ１の基本的な構成について、図１のランプ部分断面図に従って説明する。当図１では回路駆動部４０および口金６０は便宜上カットしていない。なお、以下に挙げる無電極放電ランプの規格および構成サイズは一例であって、本発明はこれに限定するものではない。
【００１０】
本無電極放電ランプ１は定格出力１２Ｗのものであり、内部に細管部１０ａを有するガラス製密閉バルブである管球１０と、前記管球１０の細管部１０ａに挿設される電磁誘導部２０と、電磁誘導部２０のコイル２２に電流を供給する駆動回路部４０と、当該駆動回路部４０を外部より保護して管球１０側と接着されるケース部５０、および駆動回路部４０に電力供給するための口金６０とからなる。
【００１１】
電磁誘導部２０は、下部に円盤状の鍔２１ａのついた円筒形ボビン２１に円筒形フェライトコア２３（例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライト材）が挿設され、ボビン２１の外周面に沿ってコイル２２が配設された構成を有する。コイル巻線には、いわゆるリッツ線を用いることができる。コイルの接続リード２２ａ、２２ｂ（２２ｂは不図示）はコイル２２表面を被覆する絶縁層２４の表面を這い、鍔２１ａおよびホルダー３０を介して駆動回路部４０へ接続されている。
【００１２】
絶縁層２４は駆動開始時におけるコイル２２とリード２２ａ、２２ｂとの絶縁破壊を防止するためのものであり、例えば厚さ５０μｍの絶縁テープをコイル２２表面に巻いて形成される。
駆動回路部４０は、高周波回路、電源回路等を備えており、外部より供給される５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電流を電磁誘導部２０へ送り、高周波交流電流を発生させる。駆動回路４０部に電力供給するための電力供給線４１ａ、４１ｂはそれぞれケース５０下部に設けられたエジソン（Ｅ）型口金６０とその端子６１に接続される。
【００１３】
ホルダー３０の鍔２１ａは管球１０と接着部材７０により互いに接着固定される。またフェライトコア２３は中央部に筒部を持つホルダー３０によりボビン２１と駆動回路部４０との間で固定される。ケース５０はこれら駆動回路部４０、ホルダー３０、電磁誘導部２０をそれぞれ外部から保護し固定するために、前記接着部材７０によって管球１０下部の接着部１０ｃと固定されている。
【００１４】
管球１０は、例えば全長７５ｍｍ、最大径６５ｍｍのサイズを持つＰＳ型管球であり、ガラス材料からなる複数の部材を射出成形したのち互いに溶着して形成されたものであって、内部に水銀と希ガス（例えば体積比が同順に８０：２０のアルゴンおよびクリプトン）からなる放電ガスが封入されている。外観側に位置する管球１０の内面にはＲＧＢ各色の蛍光体を配合してなる蛍光体膜１１が、管球１０の最大径部分での平均厚みが１５μｍ以上２０μｍ以下の範囲になるように形成されている。
【００１５】
このような構成の無電極放電ランプ１によれば、口金６０および電極端子６１に電力供給を行うと、駆動回路部４０部を介して電磁誘導部２０において例えば４３０ｋＨｚ程度の高周波電流が発生する。これにより管球１０内部ではコイル２２の周囲に沿って交流磁場が形成され、発生する磁界によって水銀原子と電子との衝突が起こる。この衝突に起因して放出された紫外線が、管球１０内面の蛍光体膜１１を励起し、可視光に変換され、発色をなす。
【００１６】
２．本実施の形態１の特徴と効果
無電極放電ランプは、管球内に封入された放電ガスを電磁誘導で励起してプラズマを発生し、このプラズマの紫外線でバルブ内面の蛍光体膜を励起して可視光を得ている。この無電極放電ランプの発色は、一般的には蛍光体膜の組成、すなわち赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の重量比によって設定されている。
【００１７】
しかしながら一般的な無電極放電ランプでは、管球内で発生するプラズマ自身の発光波長が若干可視光側に及んでいる（具体的には青色発光波長の３５０ｎｍ付近まで及んでいる）ため、これによって青みがかったプラズマ自身の発光と、蛍光体の発光とが混ざり合い、互いに干渉した発色になってしまう。これにより本来は蛍光体の可視光だけで発色すべき発光色が乱れ、所望の色温度を得るために大きな障害となっていた。
【００１８】
これに対し、本願発明者らが鋭意検討した結果、ＲＧＢ各色の蛍光体重量比を厳密かつ高度に規定することにより、管球内で発生するプラズマの発光波長の影響で発光色が乱れるのを回避して、プラズマの発光波長に応じた色補正を行い、特に電球色および昼光色の発色が良好な無電極放電ランプを実現することに成功した。
【００１９】
具体的な蛍光体材料としては、ここでは以下のものを使用している。
赤色（Ｒ）蛍光体；ユーロピウム付活酸化イットリウム
緑色（Ｇ）蛍光体；セリウム、テルビウム付活リン酸ランタン
青色（Ｂ）蛍光体；ユーロピウム付活バリウム・マグネシウム・アルミネート
各蛍光体の平均粒径は、Ｒ：４μｍ、Ｇ：５μｍ、Ｂ：８μｍ程度が適当である。
【００２０】
２−１．本実施の形態１の電球色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態１の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図２は本実施の形態１における電球色の蛍光体の特性を示すＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｚ　８７０１）に基づいたｘｙ色度座標図である。図中、縦軸方向のｘ、ｙは色度、横軸方向は管球１０の最冷点温度範囲または各蛍光体の添加量範囲を示す。
【００２１】
図２（ａ）では、ＲＧＢ各色蛍光体の重量比を同順に６８．５：３１．５：０に固定した場合のｘｙ座標色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が電球色として好適な範囲を示している。当図のように、管球１０の最冷点温度範囲が４０．９℃以上４５．７℃以下のときが、電球色としての好適な発色を得ることができる。また最適の最冷点温度は、当図から４３．３℃であることが分かる。なお、管球１０の最冷点温度は、この場合管球１０の上方先端部で測定している。
【００２２】
図２（ｂ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃で一定にし、蛍光体重量比Ｒ／Ｂを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して２９．０〜３４．０の重量比が適当であると考えられる。
次に図２（ｃ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃で一定にし、蛍光体重量比Ｇ／Ｂを一定に保った状態で赤色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して６３．０〜７４．０の重量比が適当であると考えられる。
【００２３】
次に図２（ｄ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃で一定にし、蛍光体Ｒ／Ｇ比を一定に保った状態で蛍光体Ｂの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、蛍光体Ｂの添加量としては他色の蛍光体に対して０〜１．０の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態１の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に６３．０〜７４．０：２９．０〜３４．０：０〜１．０として配合するのが望ましい。これにより本実施の形態１の無電極放電ランプでは、駆動時において２８００（±１５０）Ｋの電球色を良好に発色することが可能となる。
【００２４】
２−２．本実施の形態１の昼光色の無電極放電ランプについて
ここでは本実施の形態１の無電極放電ランプにおける電球色タイプについて説明する。
図３は本実施の形態１における電球色の蛍光体の特性を示すＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｚ　８７０１）に基づいたｘｙ座標色度座標図である。
【００２５】
図３（ａ）では、ＲＧＢ各色蛍光体の重量比を同順に３３．６８：３３．７５：３２．５７に固定した場合のｘｙ色度座標図を示している。当該色度座標図で点線で囲まれた範囲が昼光色として好適な範囲を示している。なお昼光色の場合においても、上記電極色の場合と同様に、当図のように管球１０の最冷点温度範囲が４０．９℃以上４５．７℃以下のときが昼光色として好適な発色を得ることができる。最適の最冷点温度は、当図から４３．３℃であることが分かる。なお管球１０の最冷点温度は、この場合も管球１０の上方先端部で測定した値としている。
【００２６】
図３（ｂ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃に一定にし、蛍光体重量比Ｒ／Ｂを一定に保った状態で緑色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、緑色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して３１．０５〜３６．４５の重量比が適当であると考えられる。
次に図３（ｃ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃に一定にし、蛍光体重量比Ｇ／Ｂを一定に保った状態で蛍光体Ｒの添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、赤色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して３１．０８〜３６．２８の重量比が適当であると考えられる。
【００２７】
次に図３（ｄ）では、管球１０の最冷点温度を最適温度の４３．３℃に一定にし、蛍光体重量比Ｒ／Ｇを一定に保った状態で青色蛍光体の添加量を変化させたときの色度座標図を示している。当図から、青色蛍光体の添加量としては他色の蛍光体に対して２９．９７〜３５．１７の重量比が適当であると考えられる。
以上のデータをまとめると、本実施の形態１の電球色タイプにおける無電極放電ランプに用いる前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各重量比を、同順に３１．０８〜３６．２８：３１．０５〜３６．４５：２９．９７〜３５．１７として配合する。これにより本実施の形態１の無電極放電ランプ１では、駆動時に６５００（±３００）Ｋの昼光色を良好に発色することが可能となる。
【００２８】
２−３．蛍光体の膜厚について
図４は、本実施の形態１の電球色の無電極ランプについて、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。実験条件では最冷点温度を４３．３℃で一定とし、ＲＧＢ各色蛍光体の重量比を６８．５：３１．５：０で一定とした。そして光束積分球を用いて最も安定した電球色が得られる全光束（ｌｕｍｅｎ）を測定し（このときの蛍光体膜厚は１７．５μｍであった）、これを基準１００％として、蛍光体膜厚が１５〜２０μｍの範囲における全光束の変化を調べたものである。このときの蛍光体膜厚は管球１０の最大径部分における数値を記載している。
【００２９】
当図から明らかなように、蛍光体膜厚が１７．５μｍのときを基準として、１５〜２０μｍの範囲の蛍光体膜厚であれば、全光束比率φの変化が９５％〜１０２％の間に収まり、ほぼ望ましい電球色が得られる。蛍光体膜厚が１５μｍより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が２０μｍより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。以上のように、蛍光体膜厚が１５〜２０μｍの範囲以外になると、発色が悪くなるので望ましくない。
【００３０】
一方、図５は、本実施の形態１の昼光色の無電極放電ランプ１について、蛍光体の膜厚が発色に及ぼす影響を示す図である。この実験条件においても最冷点温度を４３．３℃で一定とし、ＲＧＢ各色蛍光体の重量比を３３．６８：３３．７５：３２．５７で一定として、上記図４と同様に全光束比率φと蛍光体膜厚との関係について示している。
昼光色の無電極放電ランプ１においても、蛍光体膜厚が１７．５μｍのときが昼光色としての発色も安定する。このときの全光束を１００％とすると、昼光色の蛍光体の膜厚も上記電球色の場合と同様に１５〜２０μｍの範囲において全光束比率φが９５％〜１０２％の範囲に収まるので、これが蛍光体膜厚として望ましい範囲であることがわかる。そしてこの色の場合も、蛍光体膜厚が１５μｍより薄くなると、プラズマの青色が蛍光体膜の発色と混合し、青みがかった発色になるので望ましくない。また蛍光体膜厚が２０μｍより大きくなると、発光が暗くなり全光束が低下し過ぎ、この場合も望ましくない。
３．その他の事項
本発明の無電極放電ランプ１の管球１０の形状は図１に示す、いわゆる電球型形状に限定するものではなく、これ以外の形状であってもよい。
【００３１】
また、各蛍光体の種類も上記蛍光物質に限定せず、これ以外のものであってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように本発明は、内面に蛍光体膜が形成された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に６３．０〜７４．０：２９．０〜３４．０：０〜１．０、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲（特に管球の最大径部分での膜厚範囲）が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、駆動時に色温度２８００（±１５０）Ｋの電球色を発色するものとした。
【００３３】
また本発明は、内面に蛍光体膜が塗布された管球に放電ガスが封入され、当該管球に近接配置された電磁誘導手段により放電ガスを励起して発光駆動する無電極放電ランプであって、前記蛍光体膜における赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体の各蛍光体の重量比が、同順に３１．０８〜３６．２８：３１．０５〜３６．４５：２９．９７〜３５．１７、かつ当該蛍光体膜の膜厚範囲（特に管球の最大径部分での膜厚範囲）が１５μｍ以上２０μｍ以下であり、駆動時に色温度６５００（±３００）Ｋの昼光色を発色するものとした。
【００３４】
本発明ではこのように、各色蛍光体の重量比を厳密に設定することによって、プラズマ本来の青色成分による発光色の乱れを回避して、良好に電球色または昼光色の発色が得られる無電極ランプが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】無電極放電ランプの構成を示す部分断面図である。
【図２】本実施の形態１の蛍光体（電球色）の特性を示す図である。
【図３】本実施の形態１の蛍光体（昼光色）の特性を示す図である。
【図４】本実施の形態１の蛍光体（電球色）の膜厚特性を示す図である。
【図５】本実施の形態１の蛍光体（昼光色）の膜厚特性を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　無電極放電ランプ
１０　　管球（バルブ）
１１　　蛍光体膜
２０　　電磁誘導部
３０　　ホルダー
４０　　駆動回路部
５０　　ケース
６０　　口金
【図１】
2004063403.tif 000003
【図２】
2004063403.tif 000004
【図３】
2004063403.tif 000005
【図４】
2004063403.tif 000006
【図５】
2004063403.tif 000007