(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス外囲器（１２）と、放電を発生させる手段（１８）と、前記外囲器の内部に密封された水銀及び不活性ガスから成る放電維持充填物質（２２）と、前記ガラス外囲器の内面を被覆する蛍光体含有層（１４）とを具備し、前記蛍光体含有層（１４）における蛍光体の配合物は、６１０ｎｍから６４０ｎｍの最大放出帯域を有し且つ１０ｎｍから１００ｎｍの半値幅を有する第１の蛍光体を４０から８０重量％、６２０ｎｍから６６０ｎｍの最大放出帯域を有し且つ１ｎｍから３０ｎｍの半値幅を有する第２の蛍光体を０から２０重量％、４６０ｎｍから５１５ｎｍの最大放出帯域を有し且つ５０ｎｍから１２０ｎｍの半値幅を有する第３の蛍光体を８から５０重量％、５３０ｎｍから５６０ｎｍの最大放出帯域を有し且つ２ｎｍから１３０ｎｍの半値幅を有する第４の蛍光体を０から１０重量％含む、水銀蒸気放電ランプ（１０）であって、前記水銀蒸気放電ランプ（１０）が９７を超えるＲa値と、２７００Ｋから４２００Ｋの色温度を有する、水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項２】
前記第１の蛍光体は（Ｇｄ，Ｃｅ）ＭｇＢ5Ｏ10：Ｍｎ2+及び（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）3（ＰＯ4）2：Ｓｎ2+から成る群から選択される請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項３】
前記第２の蛍光体はＹ2Ｏ3Ｓ：Ｅｕ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+及び３（ＭｇＯ）．（ＧｅＯ2）．（ＭｇＦ2）：Ｍｎ2+から成る群から選択される請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
前記第３の蛍光体はＣａ5（ＰＯ4）3Ｆ：Ｓｂ3+及び（Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+から成る群から選択される請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項５】
前記第４の蛍光体はＺｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+、ＬａＰＯ4：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、（Ｇｄ，Ｃｅ）ＭｇＢ5Ｏ10：Ｔｂ3+及びＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+から成る群から選択される請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項６】
前記水銀蒸気放電ランプは、４００〜４５０ｎｍの範囲で発生される放射線の１から６０％を除去する効果を有する手段を更に具備する請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項７】
前記除去する手段は前記蛍光体含有層（１４）に加えられる（蛍光体の総重量に基づいて）０．２から３重量パーセントの顔料であり、前記顔料は４００ｎｍから４５０ｎｍの波長を有する放射線を吸収することができる請求項６記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項８】
前記除去する手段は、チタン酸ニッケル及びジルコン酸プラセオジムからなる顔料群から選択された顔料を利用する請求項６又は７記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項９】
前記第１の蛍光体は５０から８０重量％の量で存在し且つ（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）3（ＰＯ4）2：Ｓｎ2+であり、前記第２の蛍光体は２から８重量％の量で存在し且つ３（ＭｇＯ）．（ＧｅＯ2）．（ＭｇＦ2）：Ｍｎ2+であり、前記第３の蛍光体は８から２３重量％の量で存在し且つ（Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+である請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【請求項１０】
前記水銀蒸気放電ランプ（１０）は９８を超えるＲa値と、２７００Ｋから４２００Ｋの色温度を有する請求項１記載の水銀蒸気放電ランプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一般に、蛍光灯に関し、特に高演色性蛍光灯に関する。
【背景技術】
【０００２】  演色性は、所定の光源の下で色見本により反射される光を標準光源の下で同じ色見本により反射される光と比較して示す尺度である。演色性は、本明細書に参考として内容が取り入れられている「Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources, 2nd Edition」(International Commission on Illumination, Publication CIE No. 13.2（TC-3.2）（１９７４年刊）に開示されている通りに計算される。２つの光源の下で反射される光の値、彩度及び色相を測定して加算し、その和の平方根を求め、それに定数を乗算し、１００から減算する。この計算を１４種類の色標準について実行する。それら色標準それぞれの演色性をRiと表す。一般演色性指標Raは初めの８つの指標R1〜R8の平均として定義されている。定数は、標準暖色形白色蛍光管のRaが約５０となるように選択されている。尚、１００であるRaはカラーサンプルが白熱（黒体）灯又は自然の昼光のような標準光源の下にあるときと厳密に同じように見えるような光源に相当する。【０００３】  商業用又は住居用に使用される場合、非常に高い演色性が望まれることがある。その例としては、映画の製作現場、食料品店及び衣料品店、写真スタジオ、色の比較を行っている場所、博物館などがある。標準型の蛍光灯は拡散均一照明が可能である、効率が相対的に高い、及び熱の発生が少ないなどの数多くの利点を備えているが、その通常の演色性指標は５０〜８５であるために、これらの用途には不適切である場合が多い。【０００４】  上記の用途に対して、高い演色性を示すいくつかの蛍光体の配合物が開発されている。従来の蛍光灯で使用されていた３種類の蛍光体のシステムにおいては、蛍光体は、通常、赤色、青色、緑色の３つのピーク放出を発生するように選択されている。それら３つの放出の混合物が蛍光灯から放出されるほぼ白色の光を生み出していた。高演色性の蛍光体配合物を精製するために、蛍光体は可視スペクトルを「満たす」ように、すなわち、可視スペクトルのほぼ全ての波長で放出を発生させるように選択される。本明細書に参考として内容が取り入れられている米国特許第３，７７８，６６０号、第４，２９６，３５３号、第４，６０２，１８８号、第４，６４４，２２３号、第４，７０５，９８６号、第４，５２７，０８７号、第４，８９１，５５０号及び第５，３５０，９７１号は、全て、蛍光灯の演色特性を向上させるための様々な蛍光体の配合物を示唆している。【０００５】  詳細に言えば、Iwama他の米国特許第４，７０５，９８６号（「'９８６号特許」）は、５０００Kの相関色温度（CCT）で９８〜９９の演色性指標をもたらす蛍光体の配合物を開示している。しかし、'９８６号特許に開示されている配合物によってそのように高い指標を実現するためには、２つの別個の蛍光体層を利用する必要がある。【０００６】  Kamiya他の米国特許第３，７７８，６６０号（「'６６０号特許」）は、９７程度の高い演色性指標をもたらす蛍光体の配合物を開示しているが、９７を超える演色性を実現できていない。【０００７】  また、演色性指標R9により測定した場合、飽和赤色の高演色性を得ることは困難である。Taya他の米国特許第４，５２７，０８７号は、５２００K（CCT）で９９のRaの値を実現する蛍光体の配合物を開示している。しかし、この特許に開示されている配合物はR9について９７を超える値を実現できない。野菜の緑色、肉類の色調などの他のいくつかの色に関しても、通常、高演色性は実現されていない。【０００８】  更に、上記の特許は、CCTが５０００Kを超える場合にランプの高演色性を実現する蛍光体システムを開示している。北米及びヨーロッパにおいては、これより色温度の低いランプが好まれることが多い。最も好評である蛍光灯は冷色形白色（CCT＝４１００K）、白色（CCT＝３５００K）及び暖色形白色（CCT＝３０００K）である。基準光源が昼光ではなく、白熱放射灯である低い色温度で非常に高い演色性を実現することは更に困難である。【０００９】  最後に、市販の高演色性蛍光体配合物には５種類又は６種類、あるいは７種類以上の蛍光体を利用しているものもある。所望の色及びスペクトルに行き当たるためにそのように多数の蛍光体を配合することは難しく、ロットごとに蛍光体の特性が変わる場合もあるので、蛍光体の配合物を何度も繰り返し実行する必要がある。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  これまで蛍光灯で可能であったよりも高い演色性を実現することが必要である。本発明の蛍光灯は、全てのCIEミュート色及び全ての特殊色が白熱灯光源又は昼光光源の下で目に見えるのと実質的に区別がつかないほどの演色性をもってそれらの色を表す。本発明は、２７００K又は２９００Kから６５００K又は６６００Kの色温度で９８〜９９のRaを実現するようなランプを提供する。全ての特殊色演色性指標は９０を超え、特に、飽和赤色の演色性指標R9は９７を超える。
【００１１】  更に、配合物中の蛍光体の数を最小限に抑えて、すなわち、3から4種類の蛍光体でそのように非常に高い演色性指標の値を実現することが必要である。
【００１２】  また、４００nmから４５０nmの放射線を吸収するためのフィルタを使用し、それにより、４０５nm及び４３５nmにおける水銀線の強さを減少させることにより、高演色性を実現することが必要である。
【００１３】  更に、蛍光体を厳密な割合で配合し、均衡の保たれたスペクトルを精製することにより、所望の高演色性を実現することが必要である。各蛍光体の量は、演色性指標が最大になるように調整されるのが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  ガラス外囲器と、放電を発生させる手段と、外囲器の内部に密封された水銀及び不活性ガスから成る放電維持充填物質と、前記ガラス外囲器の内面を被覆する蛍光体含有層とを具備する水銀蒸気放電ランプが提供される。蛍光体含有層における蛍光体の配合物は、６１０nmから６４０nmの最大放出帯域を有し且つ１０nmから１００nmの半値幅を有する第１の蛍光体を４０から８０重量％、６２０nmから６６０nmの最大放出帯域を有し且つ１nmから３０nmの半値幅を有する第２の蛍光体を０から２０重量％、４６０nmから５１５nmの最大放出帯域を有し且つ５０nmから１２０nmの半値幅を有する第３の蛍光体を８から５０重量％、５３０nmから５６０nmの最大放出帯域を有し且つ２nmから１３０nmの半値幅を有する第４の蛍光体を０から１０重量％含む。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  特に指示又は明示されていない限り、ここで使用する用語「部」は重量部であり、パーセントは重量パーセントである。５〜２５などの好ましい範囲が示されている場合、それは少なくとも５であるのが好ましく、且つそれとは別個に独立して好ましくは２５以下であることを意味している。色温度はCCTである。
【００１６】  図１は、当該技術分野で一般に良く知られている代表的な低圧水銀蒸気放電蛍光灯１０を示す。蛍光灯１０は、横断面が円形である透明で、光を透過するガラス製の管、すなわち、外囲器１２を有する。ガラス外囲器の内面には、本発明による蛍光体含有層１４が設けられている。
【００１７】  蛍光灯はその両端部に装着された口金２０により密封されており、口金２０には一対の互いに離間して配置された電極構造１８（放電を発生させる手段である）がそれぞれ装着されている。ガラス管の内部には、水銀及び不活性ガスから成る放電維持充填物質２２が密封されている。不活性ガスは、通常、少量の水銀と組み合わされると、蛍光灯を低蒸気圧動作させる低圧のアルゴン、又はアルゴンとその他の希ガスとの混合物である。
【００１８】  本発明による高演色性蛍光体含有層１４は低圧水銀蒸気放電ランプで利用されるのが好ましい。蛍光体含有層は当該技術分野で知られているように電極を有する蛍光灯のみならず、当該技術分野で知られているように、放電を発生させる手段が高周波電磁エネルギー放射を発生させる構造であるような電極のない蛍光灯でも使用できる。
【００１９】  蛍光体含有層１４は単一の層であり、例えば、３種類から４種類の蛍光体の高演色性配合物である。また、蛍光体含有層１４は、４００nmから４５０nmの範囲で放出される放射線の１から６０％を除去するフィルタを含んでいるのが好ましい。
【００２０】  特定の蛍光体混合物は所望の色温度によって決まる。２７００Kから３２００K程度の相対的に低い色温度では、蛍光体混合物は一般的な広帯域赤色放出蛍光体と、一般的な広帯域青−緑色放出蛍光体と、白熱スペクトルのこの領域に適合するために暗赤色「スパイク」を発生させるための狭帯域赤色放出蛍光体とを含む。色温度が３２００Kから４２００Kに上昇すると、この混合物に挟帯域緑色放出蛍光体を添加しても良い。色温度が更に５０００Kを超えるほどに上昇した場合には、基準スペクトルは昼光スペクトルに変化し、暗赤色「スパイク」は不要になるので、狭帯域赤色放出蛍光体及び（おそらくは）緑色放出蛍光体を添加せず、その代わりに第２の広帯域青−緑色放出蛍光体を使用する。
【００２１】  使用する蛍光体それぞれの特定の量は色温度によって決まるのであるが、蛍光体含有層１４における蛍光体配合物の割合は、一般的に、４０〜５０〜６０〜７０〜７７〜７８〜８０％（CCTが減少するにつれて量は増加する）の広帯域赤色放出蛍光体、０〜１〜２〜４〜６〜８〜１０〜２０％の狭帯域赤色放出蛍光体、８〜１０〜１５〜２０〜２３〜２８〜３０〜４０〜５０％の広帯域青−緑色放出蛍光体、０〜１〜２〜５〜６〜８〜１０％の狭帯域緑色放出蛍光体である。蛍光体含有層１４は、４００nmから４５０nmの波長を有する放射線を吸収することができる（蛍光体の総重量に基づいて）０〜０．２〜０．５〜１〜２〜３重量％の顔料を更に含む。
【００２２】  適切な一般的な広帯域赤色放出蛍光体は、最大放出帯域が６１０nmから６４０nm、より好ましくは６２０nmから６３５nmである放出帯域を有し且つ１０nmから１００nm、より好ましくは２０nmから７０nm、一層好ましくは３０nmから６０nmの半値幅を有する蛍光体を含む。特定していえば、適切な一般的な広帯域赤色放出蛍光体は(Gd,Ce)MgB5O10:Mn2+を含むのが好ましく、(Sr,Mg,Ca)3(PO4)2:Sn2+を含むのがより好ましい。
【００２３】  適切な狭帯域赤色放出蛍光体は、最大放出帯域が６２０nmから６６０nm、より好ましくは６４０nmから６６０nmである放出帯域を有し且つ１nmから３０nm、より好ましくは５nmから２５nmの半値幅を有する蛍光体を含む。特定していえば、適切な狭帯域赤色放出蛍光体はY2O3S:Eu3+、より好ましくはYVO4:Eu3+、一層好ましくは3(MgO).(GeO2).(MgF2):Mn2+を含む。
【００２４】  適切な一般的な広帯域青−緑色放出蛍光体は、最大放出帯域が４６０nmから５１５nm、より好ましくは４７０nmから５１０nm、一層好ましくは４７０nmから５００nmである放出帯域を有し且つ５０nmから１２０nm、より好ましくは６０nmから１００nmの半値幅を有する蛍光体を含む。特定していえば、適切な一般的な広い帯域青−緑色放出蛍光体はCa5(PO4)3F:Sb3+、より好ましくは(Ba,Ca)5(PO4)3C1:Eu2+を含む。
【００２５】  適切な狭帯域緑色放出蛍光体は、最大放出帯域が５３０nmから５６０nm、より好ましくは５４０nmから５６０nmの放出帯域を有し且つ２nmから１３０nm、より好ましくは２nmから１００nmの半値幅を有する蛍光体を含む。特定していえば、適切な狭帯域緑色放出蛍光体はZn2SiO4:Mn2+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、(Gd,Ce)MgB5O10:Tb3+及びY3Al5O12:Ce3+を含む。
【００２６】  適切な顔料、すなわち、フィルタは、４００nmから４５０nmの範囲で発生される放射線を吸収することができる、当該技術分野で知られている顔料のいずれかを含む。そのような顔料としては、例えば、チタン酸ニッケル又はジルコン酸プラセオジムがある。顔料は４００nmから４５０nmの範囲で発生される放射線の１％から６０％、より好ましくは１０％から５０％、一層好ましくは２０％から４０％を除去するような効果を表す量で使用される。
【００２７】  ガラス管１２の外面をポリマー膜又はカバーで被覆することにより放射線を除去しても良いが、この方法はさほど好ましくない。膜は、４００nmから４５０nmの所望の範囲の放射線を吸収することができる顔料又は染料を含んでいても良い。例えば、ランプの外側に嵌め込まれ、ガラスが破損したときにその破片から保護するためのシールド又はカバーとしても機能するプラスチックスリーブの中に、顔料／フィルタ又はその他の適切な染料をフィルタとして組み込むことができる。そのようなカバーはランプを保護し、破片が飛び散らないように遮蔽し、且つ望ましくない紫外線放射を阻止するという利点を有する。そのような顔料又はフィルタは、４００〜４５０nmの範囲の放射線の２０〜６０％を吸収することが好ましいより低い色温度（２７００〜４２００K）の場合に重要性を増す。色温度が４２００Kを超えると、所望の９８を超えるRaを実現するために吸収すべき放射線は少なくなる（すなわち、０又は１又は３から２０％）。
【００２８】  本発明を採用することにより、２７００Kから２９００K、２９００Kから３２００K、３２００Kから４２００K、４２００Kから５０００K、５０００Kから６５００K又は６６００Kの色温度及びそれらの任意の組み合わせにおいて、９６を超える、より好ましくは９７を超える、一層好ましくは９８を超えるRa値をランプに与えることができる。Ra値は一般に９９以下である。
【００２９】  以下の例は本発明の様々な面を更に例示している。特に指示のない限り、全てのパーセンテージは重量パーセントである。
【００３０】
【表１】
0005247961.tif 000002
【００３１】  上記の例であげた蛍光体の組み合わせにより、平均演色性指標（Ra）について下記の演色性値が得られると共に、飽和赤色（R9）、飽和黄色（R10）、肉類色調（R13）及び野菜の緑色（R14）について次の演色性指標が得られる。
【００３２】
【表２】
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【００３３】  本発明の好ましい実施例を図示し且つ説明したが、ここで開示され且つ特許請求される本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を実施しうることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蛍光灯の部分断面概略図。
【符号の説明】  １０…低圧水銀蒸気放電蛍光灯、１２…ガラス外囲器、１４…蛍光体含有層、１８…電極構造、２０…口金、２２…放電維持充填物質
【図１】
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