(57)【要約】【課題】  高効率で、かつ、演色性を向上させた高管壁負荷の３波長発光形蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた薄形化に対応できる照明器具を提供することを目的とする。【解決手段】  両端部内に電極５，５が封装されたガラス管バルブ１と、このガラス管バルブ１の内壁面に青色蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17を主体とした３波長発光形の蛍光体で形成された蛍光体被膜８と、ガラス管バルブ１内に封入された水銀および希ガスとを具備しており、管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上で点灯したときにバルブ１表面の温度が４０〜５５℃となる最冷部が形成されているとともに発光スペクトルの５１５ｎｍ／４５５ｎｍの比率が０．４５〜０．５５である蛍光ランプＬおよびこの蛍光ランプＬを装着した照明器具Ｄである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部内に電極が封装されたガラス管バルブと、このガラス管バルブの内壁面に青色蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17を主体とした３波長発光形の蛍光体で形成された蛍光体被膜と、ガラス管バルブ内に封入された水銀および希ガスとを具備しており、管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上で点灯したときにバルブ表面の温度が３５〜５５℃となる最冷部が形成されているとともに発光スペクトルの５１５ｎｍ／４５５ｎｍの比率が０．４５〜０．５５であることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
ガラス管バルブの両端部に設けられた電極の高さが異なり、電極の高さが大きい方のバルブ端部に上記最冷部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
器具本体と；
器具本体に配設された請求項１または２記載の蛍光ランプと；
蛍光ランプへ電力を供給する高周波点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、演色性を向上させた３波長発光形蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、ガラス管からなるバルブの内面に蛍光体被膜を形成し、このバルブ内に水銀とアルゴンガスなどの希ガスを封入して構成されている。
【０００３】
そして、家庭や店舗などで用いられている一般照明用の蛍光ランプは、通常ガラス管バルブの外径が約２９ｍｍ程度のものが広く普及しているが、光出力の改良やランプ点灯回路の改善などにより、外径が約１６〜１７ｍｍのバルブを用いた細径状の蛍光ランプが開発されている。（たとえば特許文献１参照）
この細径化された蛍光ランプを使用した照明器具は薄形がはかれ小形軽量化が可能になるなどの利点を有している。
【０００４】
また、この細径化された蛍光ランプは、３波長発光形の蛍光体を使用するとともに点灯方式も専用の電子安定器と組み合わて高周波点灯することにより、ランプ効率を向上させている。
【０００５】
一方、蛍光ランプの演色性を改善するためにユーロピウム・マンガン共付活バリウム・マグネシウム・アルミン酸塩蛍光体を青色発光蛍光体として用いた３波長発光形蛍光ランプが知られている。（たとえば特許文献２参照）
【特許文献１】特許第３０５５７６９号
【特許文献２】特許第３２４５８８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記細径化された蛍光ランプは、ガラス管バルブを細径化することでバルブの単位内表面積当りの入力電力で表される管壁負荷（Ｗ／ｃｍ2 ）が高くなり、バルブ温度が高くなることによって水銀蒸気圧が上昇して、発光効率が低下することがある。また、水銀蒸気圧の上昇により可視光領域内の水銀輝線の発光強度が高くなることによって所望の演色性が得られないことがあった。
【０００７】
本発明は、高効率で、かつ、演色性を向上させた高管壁負荷の３波長発光形蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた薄形化に対応できる照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の蛍光ランプは、両端部内に電極が封装されたガラス管バルブと、このガラス管バルブの内壁面に青色蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17を主体とした３波長発光形の蛍光体で形成された蛍光体被膜と、ガラス管バルブ内に封入された水銀および希ガスとを具備しており、管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上で点灯したときにバルブ表面の温度が３５〜５５℃となる最冷部が形成されているとともに発光スペクトルの５１５ｎｍ／４５５ｎｍの比率が０．４５〜０．５５であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の蛍光ランプは、管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上のガラス管バルブを細径化した高負荷ランプである。この管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上になると、バルブ中央部の温度が水銀蒸気圧が最適となる温度を超えて上昇し、発光効率が低下するとともに演色性を低下させる波長４３６ｎｍの水銀輝線の発光強度が大きくなる。
【００１０】
また、発光スペクトルのうち５１５ｎｍと４５５ｎｍの波長は、本発明に最適な青色蛍光体である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17のＥｕ、Ｍｎの発光であり、これらのピーク波長の強度比を所定範囲に調整することで演色性の評価指数である平均演色評価数Ｒａを９０以上にすることが可能であるが、波長４３６ｎｍの水銀輝線の強度が大きくなると、Ｒａを９０にすることは困難である。
【００１１】
すなわち、波長４３６ｎｍの水銀輝線は青色成分の光であり、４５５ｎｍおよび５１５ｎｍを発光ピークとする発光と混合された青色光のうち上記水銀輝線に基づく光の比率が大きくなって演色性が低下してしまう。
【００１２】
本発明者は、高負荷ランプを高効率で点灯し、かつ、演色性も改善する策について種々検討したところ、管壁負荷が０．０６Ｗ／ｃｍ2 以上で点灯される蛍光ランプのバルブ表面の温度が３５〜５５℃（好ましくは４０〜５０℃）となる最冷部を形成することで、波長４３６ｎｍの水銀輝線の発光強度を低くするとともに、青色蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17を使用し、その発光スペクトルのピーク波長の強度比が所定範囲内となるように設定することによって、高効率で、かつ、演色性の高い蛍光ランプを実現することが可能であることを見出だした。
【００１３】
発光スペクトルの５１５ｎｍ／４５５ｎｍの比率を０．４５〜０．５５としたのは、この比率が０．４５未満であると４５５ｎｍの強度が大きく、演色性の評価指標である平均演色評価数Ｒａを９０以上とすることが困難になるためであり、また、比率が０．５５を超えると５１５ｎｍの強度が大きくなり過ぎてランプ効率が低下するためである。
【００１４】
そして、本発明は３波長発光形の青色蛍光体が、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17を主体としたものからなり、２５３．７ｎｍで励起したときの発光色度（ｘ，ｙ）座標のｙ値が０．１６０〜０．１８０の範囲にある。
【００１５】
また、この青色蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17の他、この蛍光体よりｙ値が高いＭｎ比率をアップしたものとｙ値が低い（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ10Ｏ17、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ10Ｏ17や（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）5 （ＰＯ4 ）3 Ｃｌあるいは青・緑色蛍光体の（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｅｕ）5 （ＰＯ4 ）3 Ｃｌなどの蛍光体を混合使用しても差し支えない。
【００１６】
また、本発明の蛍光ランプは、ランプ電流が３００〜６００ｍＡのランプに適用できる。ランプ電流が３００ｍＡ未満であると、最冷部温度が３５℃以下となり発光効率が著しく低下する。また、６００ｍＡを超えると、最冷部温度が最適とされる５５℃を超えて波長４３６ｎｍの水銀輝線の発光強度が大きくなり、演色性の低下を招ことがある。したがって、ランプの最冷部温度は、周囲温度２５℃で点灯したときの最冷部におけるバルブ外表面の温度が３５〜５５℃となるよう設計されるのが望ましい。
【００１７】
なお、この最冷部を形成する手段としては、バルブ内に非放電空間領域を大きく形成して最冷部を当該領域のバルブ部位に形成したり、封着部よりバルブ外に突出した排気管先端部位に最冷部を形成してもよい。排気管部をバルブ外に突出した場合であっても、口金内に収容して保護することにより折損など不慮の事態を回避できる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の蛍光ランプは、ガラス管バルブの両端部に設けられた電極の高さが異なり、電極の高さが大きい方のバルブ端部に上記最冷部が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
一方のマウントの高さを変えることにより、電極との離間距離が大きい側のバルブ端部（封着部）に最冷部を形成した高管壁負荷の蛍光ランプであっても、水銀蒸気圧の抑制がはかれ、水銀輝線である波長４３６ｎｍの強度を低下させることができる。
【００２０】
なお、マウントの高さが低過ぎると電極部の熱が影響して最冷部としての作用を奏さないことがある。また、円環形バルブの場合、マウントの高さが高過ぎると電極部が湾曲しているバルブ壁に近接したり当接して、蛍光体被膜に熱変色や欠損などの損傷を生じさせることがあるので注意を要する。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の照明器具は、器具本体と、器具本体に配設された請求項１または２記載の蛍光ランプと、蛍光ランプへ電力を供給する高周波点灯回路とを具備していることを特徴としている。
【００２２】
上記請求項１または２に記載の蛍光ランプは、ガラス管バルブが細径化された高管壁負荷形のランプであり、器具の高さを薄く小形化できる。また、照明器具は器具本体に１本の蛍光ランプを取付けたものに限らず、複数の蛍光ランプが取り付けられたものであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、３波長発光形の特定の青色蛍光体を用いることにより、発光効率および演色性（平均演色評価数＝Ｒａ）を従来ランプよりも高められた、高効率および高演色性を両立して達成した蛍光ランプを提供できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、一方のマウントの高さを変えバルブ端部（封着部）に最冷部を形成して水銀の蒸気圧制御を行うことにより、容易に最冷部を確保することができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、上記請求項１または２に記載の効果を奏する蛍光ランプを備えているので、高い発光特性を呈し明るさ感が向上するとともに薄形化の実現がはかれた照明器具を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の蛍光ランプの実施の形態を図１および図２を参照して説明する。図１はたとえば定格ランプ電力が２７／３８Ｗの環形蛍光ランプＬの平面図、図２は図１のランプＬの要部（ガラス管バルブの端部近傍）を破断して示す断面平面図である。
【００２７】
図中１はソーダライムガラス管からなる環形のバルブを模式的に示す概念図であり、寸法関係は実際のものと多少異なる。このバルブ１は外径が約１６ｍｍ、肉厚が約１．１ｍｍ、環形の外径（差渡し）が約２９９ｍｍ、内径（差渡し）が約２６６ｍｍである。
【００２８】
３Ｌ，３Ｓはこのバルブ１の端部に封着された鉛ガラス管製の封着部を除いた中間部の外径が約８ｍｍ、肉厚が約１．０ｍｍのフレアステムで、両者の融合部には封着部２が形成されている。このステム３Ｌ，３Ｓには一対のリード線４，４およびソーダライムガラス管製の外径が約５．５ｍｍ、肉厚が約０．９ｍｍの排気管６が貫通封着され、この排気管６は封着部２からバルブ１外に約５ｍｍ突出した箇所で溶封されている。また、リード線４，４の先端部間にはコイル状フィラメントからなる放電用の電極５が継線してあり、リード線４，４の他端はバルブ１外へと導出されている。
【００２９】
そして、バルブ１端部に封着された上記ステム３Ｌ，３Ｓはその高さ寸法が異なる。すなわち、たとえば図２中、右方のステム３Ｌは、ステム管３１の高さＳｈ（封着部からステム管３１の頂部までの高さ。）が約３０ｍｍ、マウントハイトＭｈ（封着部からコイル状フィラメントからなる電極５までの高さ。）が約４０ｍｍである。また、図左方のステム３Ｓは、ステム管３１の高さＳｈが約１７ｍｍ、マウントハイトＭｈが約２７ｍｍで、このステム３Ｓは従来品と同等寸度のものである。
【００３０】
また、このバルブ１の内面にはたとえばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）微粒子からなる保護膜７と、この保護膜７上の３波長形の希土類蛍光体からなる蛍光体被膜８が形成されている。また、このバルブ１内には放電維持媒体として水銀およびアルゴンＡｒガスが約３００Ｐａ封入されている。
【００３１】
上記３波長発光形の蛍光体被膜８は、青色蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17が約４０質量％と、緑色蛍光体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ4 が約２５質量％と、赤色蛍光体としてＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕが約３５質量％との混合蛍光体を、ポリエチレンオキサイドＰＥＯに懸濁した溶液を塗布、乾燥させた後、焼成することにより形成される。
【００３２】
なお、本実施の形態の青色蛍光体は、発光スペクトルのうち５１５ｎｍの発光ピーク強度Ｐ1 と４５５ｎｍの発光ピーク強度Ｐ2 とのピーク比（Ｐ1 ／Ｐ2 ）が０．５０となるように付活剤であるＥｕおよびＭｇの含有率などが調整されている。
【００３３】
また、バルブ１両端の封着部３，３間には、橋絡して口金９が取付けられている。この口金９には、電極に電気的に接続された４本の端子ピンが内側に傾いて突設されている。
【００３４】
そして、上記蛍光ランプＬを高周波点灯回路を介し定格で点灯すると、両電極５，５間の放電により発光が継続され、放電熱により温度が上昇する。この点灯により最も昇温するのは、コイル状フィラメントからなる電極５である。また、最も温度上昇の低い部位、すなわち最冷部は、両電極５，５から離れたバルブ１の中央部ではなく、バルブ１端部のステム３Ｌ，３Ｓとの封着部、それも図２中の左方ステム３Ｓ側ではないステム管３１の高さＳｈが大きく電極５との離間距離を長くしてある右方ステム３Ｌ側の封着部２の端部近傍に形成される。
【００３５】
そして、この環形蛍光ランプＬは、バルブ１のガラス管径を細径化したためバルブ１壁の温度上昇を招いても、バルブ１の中央部ではなく、バルブ１径とは関係ないバルブ１端部の封着部２近傍に最冷部を形成するようにしたので、何等支障ない水銀蒸気圧の制御が行なわれる結果、点灯を継続しても光出力の低下がなく発光効率を向上することができる。
【００３６】
なお、本発明者等の実験によればガラス管バルブ１の外径を１４〜１８ｍｍ（肉厚が０．８〜１．３ｍｍ）と細径化した環形蛍光ランプＬにおいて、高い側のマウントハイトＭｈを３０〜５０ｍｍ、ステム管３１の高さＳｈを２０〜４０ｍｍとすることによって上述した効果を呈することか確認できた。
【００３７】
そして、このときの発光特性は、電力が約３８Ｗ、効率が約８５ｌｍ／Ｗ、色温度が約６７００Ｋ、平均演色評価数（Ｒａ）が約９１、色度偏差が約＋０．００１０で、発光効率や演色性などを高めることができた。
【００３８】
このランプＬは、片側のマウントハイトＭｈを高くして最冷部がバルブ１端部内に在るように水銀蒸気圧をコントロールし、２５４ｎｍの水銀共鳴線の輻射効率を高め、すなわち発光効率の向上がはかれ、また、演色性を低下させる４３６ｎｍの水銀輝線の相対的高さを抑えてＲａ９０以上の高い演色性を実現することができた。
【００３９】
図３はこのランプＬおよび比較用ランプの発光スペクトル分布図である。図３のグラフにおいて横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対発光強度を示す。なお、図中、実線はこのランプＬ、また、点線は比較用ランプの発光スペクトルである。この比較用のランプの構成は、左右のステム（図１の３Ｌ，３Ｓに相当）共、ステム管の高さ（図１のＳｈに相当）が約１７ｍｍ、マウントハイト（図１のＭｈに相当）が約２７ｍｍで、このステム以外の蛍光体やその他部材などは上記実施の形態のランプと同じとしたものである。
【００４０】
この比較用の蛍光ランプは、発光色温度を上記実施の形態のランプと同様に約６７００Ｋとしたものであるが、最冷部温度が５５℃を超えてしまうので、波長４３６ｎｍの水銀輝線が相対的に強く、青色発光に寄与する割合が高くなっている。
【００４１】
比較用の蛍光ランプには、上記実施の形態と同様のピーク比（Ｐ1 ／Ｐ2 ＝５０）となる青色蛍光体および緑・赤色蛍光体が使用されているが、発光色温度が約６７００Ｋとなるように蛍光体が調整されており、また、波長４３６ｎｍの水銀輝線が相対的に強いので平均演色評価数（Ｒａ）は約８９．５、色度偏差が約＋０．００１０、発光効率は上記実施の形態のランプの約９５％（周囲温度２５℃）であった。（なお、ランプを器具内で点灯させた雰囲気温度が上昇した場合には、この差がさらに大きくなることが推測できる。）
図４は図１の環形蛍光ランプＬを点灯する本発明の照明器具Ｄの実施の形態を示す一部断面正面図である。図中、Ｄ１は外観が円形や四角形でかつ薄形に形成された照明器具本体をなす筐体で、筐体内外に建物などへの取付具、電源接続機構やインバータ点灯回路からなる高周波点灯回路Ｄ２などが設けられ、この本体Ｄ１の下方にはランプホルダＤ３，Ｄ３に支持された環形蛍光ランプＬが取付けられている。なお、Ｄ４はランプＬの口金９の端子ピン（図示しない。）に接続したソケット、Ｄ５は本体Ｄ１の開口部に取着された光拡散板などからなる制光体である。
【００４２】
そして、上記環形蛍光ランプＬは、この照明器具ＤのランプホルダＤ３，Ｄ３に装着支持させるとともにソケットＤ４を口金９の端子ピン（図示しない。）に差込み接続し、電源接続機構や高周波点灯回路Ｄ２を介し給電して点灯させることができ、このランプＬは上述した作用効果を呈する。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に示す蛍光ランプに限定されるものではない。たとえば上記バルブを形成するガラス管は、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラスや石英ガラスなどの硬質ガラスを用いることができる。
【００４４】
また、管外径は特に限定されないが１４〜４０ｍｍ程度のものに適用できる。なお、ガラス管バルブを曲成加工するとき、若干管外径が小さくなって部分的に上記範囲から外れることが考えられるが、本発明の場合、その大部分が上記範囲内であればよい。
【００４５】
ランプを形成するバルブの形状は、直管形、円環形、Ｕ字形や鞍形などの屈曲形あるいは複数本の直管状バルブを継いだものであって、端部の封着部はフレアステム、ボタンステムやビードステムなどを用いバルブを縮径や圧潰することにより閉塞して形成されている。
【００４６】
また、放電用の電極は、タングステン細線からなるコイル状フィラメントにエミッタ物質（熱電子放射性物質）が塗布された熱陰極形の電極が適用可能であるが、板状、筒状や棒状などの冷陰極形の電極であってもよい。なお、ランプを高出力点灯させる場合には、熱陰極形の電極にトリプルコイルを用いることが好ましい。
【００４７】
また、バルブ内に封入される放電媒体としての水銀の形態は、液状水銀、アマルガム（合金）や板状体に水銀合金を形成したＧＥＭＥＤＩＳ（商品名）などが使用できる。また、希ガスとしては、アルゴンＡｒ、ネオンＮｅやクリプトンＫｒなどが単独または混合して、ランプ特性に合わせ、混合比や封入圧を適宜決め封入されている。また、バルブ端部に設けられる口金やホルダの有無は問わない。
【００４８】
さらに、本発明は一般形の蛍光ランプに限らず、電球形やコンパクト形のランプあるいはガラスバルブ面と蛍光体被膜との間にアルミナなどの保護膜や透明導電膜を形成したりあるいは反射被膜を併設した他の種類の蛍光ランプであってもよい。
【００４９】
そして、本発明を適用することにより、発光効率を従来ランプに比べて約５％高められる他、色温度を４８００〜９０００Ｋ、平均演色評価数（Ｒａ）を９０以上、色度偏差を−０．００３０〜＋０．００３０とすることができ、高効率および高演色性を両立して達成した蛍光ランプを得ることができる。
【００５０】
さらにまた、照明器具は図４に示すものに限らず、天井直付形、天井吊下形または壁面取付形などであってもよく、グローブ、セード、反射かさなどの制光体を備えたものであってもあるいは蛍光ランプが露出したものであってもよい。また、蛍光ランプの種類、形状や本数などに応じその形状、形態や構造などは変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態を示す環形蛍光ランプの平面図である。
【図２】図１の蛍光ランプの要部（ガラスバルブの端部近傍）を破断して示す断面正面図である。
【図３】図１および比較用の蛍光ランプの発光スペクトル分布図（グラフ）である。
【図４】本発明の実施の形態を示す照明器具の断面正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｌ：環形蛍光ランプ、  １：ガラス管バルブ、  ２：封着部、  ３Ｌ，３Ｓ：ステム、  Ｓｈ：ステム管の高さ、  Ｍｈ：マウントハイト、  ４：リード線、  ５：放電電極（コイル状フィラメント）、  ８：蛍光体被膜、  Ｄ：照明器具、  Ｄ１：照明器具本体、  Ｄ２：高周波点灯回路、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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