CN101964297A - 紫外线放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外线放电灯，在100％母材质中含有10％以上氧化钠的钠石灰玻璃制的透明玻璃发光管(11)，对于紫外线放电灯所需的320～340nm波长获得80％以上的透过率。发光管(11)例如管径D为38mm，管长L为2367mm，发光管(11)内配置有相对的一对电极(121、122)，并封入氩气等稀有气体和一定量的水银。而且，将变换水银光谱253.7nm、在300～340nm之间具有变换效率的峰值的荧光体的量设为N(mg)，要涂布的内表面积设为S(cm2)时，以N/S满足2＜(N/S)＜7的条件，在所述发光管内壁上涂布荧光体。

Description

紫外线放电灯
相关申请的交互引用
本申请基于2009年7月23日申请的日本申请特愿2009-171809、2009年7月23日申请的日本申请特愿2009-171810、以及2010年5月18日申请的日本申请特愿2010-114013的优先权的利益。由此主张该优先权的利益。前述日本申请的所有内容作为参照文献合并于此。
技术领域
本发明涉及一种进行紫外线放射从而进行高分子材料的聚合或硬化的、例如在液晶面板制造工序中所使用的紫外线放电灯。
背景技术
以往的紫外线荧光灯将含有水银和稀有气体的放电介质封入由钠石灰玻璃构成的发光管内部，并在发光管内部设置有一对电极以产生低压水银蒸汽放电。进一步地，通过在发光管的内表面，涂敷有使得波长320～400nm的近紫外线发光的Ce(MeBa)Al11O19，YPO4:Ce，LaPO4:Ce等荧光体中至少一个或者其组合，可使得一根灯管同时获得在紫外线硬化形树脂内部的浸透性高的UV-A区域的光和使紫外线硬化形树脂表面硬化能力较强的UV-C区域的光(例如日本特开2002-358926号公报，下面称为专利文献1)。
发明内容
采用上述专利文献1的技术，存在着以下问题：由于随着历时变化水银渗透到发光管中，从而灯管透射率降低并产生长度方向的照度分布的差异，或者由于点亮的荧光体的水银附着而导致变换效率降低，从而无法维持规定的紫外线强度。
本发明的目的在于提供一种使得灯的轴方向的照度差减少并谋求改善灯的照度的维持率的紫外线放电灯。
为了解决上述课题，本发明的紫外线放电灯，其特征在于，具有：由钠石灰玻璃形成的发光管、被封入所述发光管主体内的启动用惰性气体以及水银、和相对设置在所述发光管内的一对放电电极，将变换水银光谱253.7nm、在300～340nm之间具有变换效率的峰值的荧光体的量设为N(mg)，要涂布的内表面积为S(cm2)时，以N/S满足2＜(N/S)＜7的条件，在所述发光管内壁上涂布有荧光体。
附图说明
图1是显示用来说明本发明的紫外线放电灯的第一实施形态的欠缺一部分的构成图。
图2是对一般的钠玻璃的紫外线透射率进行说明用的说明图。
图3是说明本发明所使用的荧光体所发出的波长的说明图。
图4是说明本发明所使用的荧光体的发光分布的说明图。
图5是说明荧光体的量与紫外线照度的关系的说明图。
图6是用来说明本发明的紫外线放电灯的第二实施形态的、放大显示出主要部分的截面图。
图7是说明本发明第二实施形态的效果的说明图。
图8是用来说明本发明的第三实施形态的、对没有添加镧的以往的灯长度方向的相对于时间经过的照度分布进行说明的说明图。
图9是用来说明本发明的第三实施形态的、对添加有镧的本发明的灯长度方向的相对于时间经过的照度分布进行说明的说明图。
图10是说明镧的添加量与照度的可靠性的关系的说明图。
图11是用来说明本发明的紫外线放电灯的第四实施形态的、放大显示出主要部分的截面图。
图12是说明本发明第四实施形态的效果的说明图。
符号说明
11发光管
121、122电极
131导线
14钨丝
15封装部
161、162灯头
171、172针状接点
18、181荧光体
61保护膜。
具体实施方式
下面参照附图对实施本发明的形态进行详细说明。
图1是用于说明本发明的紫外线放电灯的第一实施形态的图，图1中，以局部切除的状态显示作为紫外线放电灯的一例的热阴极低压水银灯的一部分构成。
在图1中，11是对于340nm波长能够获得80％以上透射率、含有10％以上的Na2O(氧化钠)的廉价的钠石灰玻璃制的透明发光管。使用钠石灰玻璃的发光管的透射率如图2所示，对于340nm的波长可获得80％以上的透射率。
发光管11例如其管径D为38mm，管长L为2367mm，两端具有电极121、122。电极121通过导电性的导线131支承线圈状的钨丝14的两端。导线131贯通玻璃压制封装部15。电极122也具有与电极121相同的构成。电极121侧的导线131和电极122侧的导线与分别位于灯头161、162上的针状接点171、172连接，所述灯头161、162分别固定在灯的相对的两端部上。
进一步的，发光管11中以1～10Torr左右的低压力封入氩气(Ar)等稀有气体和一定量的水银。
图3示出涂布于发光管11的内侧表面的各种荧光体中例如日亚化学工业(株)生产的NP-806、NP-805、NP-807的相对于波长的亮度。在此，作为在300～340nm的波长间具有变换效率的峰值的荧光体18，NP-806比较合适。该NP-806以LaPO4(磷酸镧):Ce(铈)作为其组分。
如果从上述那样构成的热阴极低压水银灯的电极121、122提供电力，如图4所示，可确保在300～340nm的波长间具有峰值的分光分布的特性。
图5示出荧光体18采用NP-806时荧光体量(mg/cm2)与相对紫外线照度(％)的关系。即，在荧光体18的荧光体量以单位内表面积3.9mg/cm2涂布于发光管11的内表面全部区域的情况下，紫外线照度最高。相对紫外线照度变高的话，处理效率(时间或反应性)变高而具有效果。
其结果，通过找出最合适的条件来规定荧光体18的变换效率和紫外线的透射率，可以进一步改善轴方向的分布。
在此，将变换水银光谱253.7nm、在300～340nm之间具有变换效率的峰值的荧光体的量设为N(mg)，要涂布的内表面积设为S(cm2)时，在规定值满足2＜(N/S)＜7的条件下，将荧光体18涂布在发光管11的内壁。
N/S的值小于2的情况下，透射率上升，但由于荧光体量少，因此发光效率降低，并且水银对于发光管的吸附增加，紫外线维持率下降。相反，N/S值大于7时，被变换的紫外线被荧光体吸收，从灯的外表面放出的紫外线量减少。将NP-806用作为荧光体18时，涂布量的最佳值为3.9mg/cm2。
虽然荧光体18的涂布量变薄使得左右照度的差消失，但是会导致变换效率降低、或者荧光体产生灯管劣化。如该实施形态那样，通过以满足了2＜(N/S)＜7的关系的荧光体量来进行涂布，可以抑制荧光体18的劣化，并减少轴方向的照度差。在此，N/S的值的条件为2.4＜(N/S)＜5.7时，相对紫外线照度为95％，因此正好合适。
图6、图7是说明本发明的紫外线放电灯的第二实施形态的图。图6是放大显示出主要部分的截面图。图7是用来说明图6的效果的说明图。
在该实施形态中，如图6所示，在发光管11和荧光体18之间介有保护膜61，该保护膜61通过例如涂布氧化铝(Al2O3)的手段而构成，在截面上，处于发光管11、荧光体18、和保护膜61被积层的状态。
保护膜61可以抑制水银进入到发光管11内，从而可以抑制发光管11的透射率降低。因此，可以抑制照度的维持率随着时间流逝而降低。
在该实施形态中，通过以满足2＜(N/S)＜7的关系的荧光体量来进行涂布，可以在抑制荧光体18的劣化的同时减少轴方向的照度差，并能够改善照度维持率。
进一步地，通过保护膜61的作用，可以抑制水银进入发光管11，谋求照度维持率的改善。关于这一点，如图7所示那样，可以确认到有保护膜61的能在经过1200个小时后维持90％的照度。
在该实施形态中，能够减少轴方向的照度差，并能够通过设置保护膜来谋求照度维持率的改善。
图8、图9是说明本发明的紫外线放电灯的第三实施形态的图。图8是说明以往的每单位面积的照度分布的说明图，图9是说明本实施形态中每单位面积的照度分布的说明图。
该实施形态中，图1所说明的紫外线放电灯的荧光体18采用的是按荧光体重量比的0.5％添加了镧(La)的荧光体181。由于镧抑制了水银的吸附，因此添加了镧的荧光体181具有抑制荧光体181劣化的作用。
另外，作为镧的添加量，较理想的是超过0％而在2％以下，如果超过2％，变换效率、透射率反而会下降，从而引起紫外线输出的降低。
即，没有添加镧的以往的荧光体其灯轴方向上的每单位面积的照度，呈图8所示那样的分布。又，添加有镧的本发明的荧光体其灯轴方向上的每单位面积的照度，呈图9所示那样的分布。
在没添加镧的情况下，如图8所示，发现亮灯时间从48小时到100小时照度降低。又，在添加了镧的情况下，如图9所示，即使亮灯时间经过了100小时，也能得到与亮灯时间为与24小时的情形同等的照度。
在此，参照图10，对镧的添加量和照度的可靠性的关系进行说明。
即，将没有添加镧的初期的照度设为100％时，可以看见发光光谱，并且经过2000个小时后的照度维持率为85.7％。添加了0.5％的镧时的初期的照度为99％，发光光谱与没有添加镧的情形没有变化，经过2000个小时后的照度维持率为91.8％。同样，添加了2.0％的镧时的经过2000个小时后的照度维持率为90.8％。
又，添加了3.0％的镧时的初期的照度为78％，虽然发光光谱与添加有镧的情形没有变化，但是经过2000个小时后的照度维持率为88.2％。
由此可知，即使经过2000个小时后照度的维持率仍在90％以上的镧的量过多难以维持照度，因此可以以超过0％且在2.0％以下的比例来实现。
在该实施形态中，按照不含有荧光体重量比的0％且在荧光体重量比的2％以下的范围在荧光体中添加镧，由此跨越较长的时间得到充分的照度能够得以实现。
图11、图12是说明本发明的紫外线放电灯的第四实施形态的图。图11是放大显示出主要部分的截面图。图12是用来说明图11的效果的说明图。
该实施形态，除了如在荧光体中添加了镧的上述第三实施形态那样之外，还如图11所示，在发光管11和荧光体181之间介有保护膜61，该保护膜61通过例如涂布氧化铝(Al2O3)而形成，其构成为在截面上看为发光管11、荧光体181、和保护膜61积层。
保护膜61可以抑制水银进入到发光管11内，从而可以抑制发光管11的透射率降低。因此，可以抑制照度的维持率随着老化而降低。
图12示出灯的长度方向上的照度随着老化而变化，即便经过100个小时之后，每单位面积的照度仍然与经过24小时的情形相同，没有发生变化，这表示出保护膜61对照度维持率的改善。
在该实施形态中，由于添加了镧，因此能够在抑制荧光体劣化的同时减少轴方向的照度差。进一步地，由于保护膜的作用，可以抑制水银进入发光管，可以谋求照度维持率的改善。
另外，本发明并不限于上述实施形态。由于可使用一般的紫外发光型热阴极灯来制作，因此本发明的紫外线放电灯的发光长度也可超过下一代液晶基板等大尺寸的面板照射所需的2500mm。
又，发光管例举了钠石灰玻璃，但是只要对于340nm附近的波长可以得到80％的透射率，可以使用硬质玻璃或者半硬质玻璃。在使用钠石灰玻璃和硬质玻璃的情况下，硬质玻璃的短波长的透射率较好，因此可以得到高的照度。
采用上述本发明的实施形态，可以通过规定荧光体量来减少灯的轴方向的照度差，并且、可以谋求灯照度的维持率的改善。

Claims (4)

1.一种紫外线放电灯，其特征在于，具有：
对于340nm附近的波长能得到80％透射率的玻璃制的发光管；
被封入所述发光管主体内的启动用惰性气体以及水银；和
相对设置在所述发光管内的一对放电电极，
将变换水银光谱253.7nm、在300～340nm之间具有变换效率的峰值的荧光体的量设为N(mg)，要涂布的内表面积设为S(cm2)时，以N/S满足2＜(N/S)＜7的条件，在所述发光管内壁上涂布有荧光体。
2.如权利要求1所述的紫外线放电灯，其特征在于，相对于该荧光体重量，以2％以下且比0％多的重量比在所述荧光体中添加有镧(La)粉末。
3.如权利要求1所述的紫外线放电灯，其特征在于，所述发光管在100％母材质中含有10％以上的氧化钠。
4.如权利要求1-3中任一项所述的紫外线放电灯，其特征在于，在所述荧光体和所述发光管之间形成有由氧化铝(Al2O3)构成的保护膜。
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