JP2003109541A - 紫外線蛍光ランプ - Google Patents

紫外線蛍光ランプ

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JP2003109541A
JP2003109541A JP2001337153A JP2001337153A JP2003109541A JP 2003109541 A JP2003109541 A JP 2003109541A JP 2001337153 A JP2001337153 A JP 2001337153A JP 2001337153 A JP2001337153 A JP 2001337153A JP 2003109541 A JP2003109541 A JP 2003109541A
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ultraviolet
wavelength
phosphor
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fluorescent lamp
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Akio Watanabe
昭男 渡邊
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Harison Toshiba Lighting Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】紫外線硬化形樹脂の内部への浸透性の高いUV
−A領域の光と紫外線硬化形樹脂の表面を硬化させる力
の強いUV−C領域の光を同時に発光できる紫外線蛍光
ランプを提供すること。 【解決手段】紫外線蛍光ランプ11の気密容器12の内
部には放電媒体である水銀および希ガスが封入され、気
密容器12の内部の両端部には電極13が設けられてい
る。気密容器12は、波長253.7nmの紫外線を透
過するソーダ石灰ガラスで形成され、その内面には、放
電媒体の低圧水銀蒸気放電によって放射される波長25
3.7nmの水銀輝線により励起される波長320nm
〜400nmの近紫外線を発生する蛍光体18がアパー
チャー部21が120度形成されるように塗布されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、紫外線硬化樹脂
の硬化用光源として使用する紫外線蛍光ランプに関す
る。
【0002】
【従来の技術】 例えば、紫外線硬化形マニキュアなど
の紫外線硬化形樹脂の乾燥には殺菌ランプを使用してい
る。殺菌ランプは、波長がUV−C領域の波長253.
7nmの紫外線(水銀輝線)を発光し、その殺菌線を紫
外線硬化形樹脂に照射することで、紫外線硬化形マニキ
ュアなどの紫外線硬化形樹脂を乾燥すなわち硬化させて
いる。 この場合、波長253.7nmの水銀輝線は紫
外線硬化形樹脂の膜厚が0、1mm以上になると、樹脂
自体の紫外線吸収作用により内部が所要に硬化されにく
くなる。一方、波長がUV−A領域の波長320nm〜
400nmの近紫外線を発生する近紫外線蛍光ランプを
用いた場合には、紫外線硬化形樹脂自体の近紫外線吸収
が少ないので、紫外線硬化形樹脂の内部まで近紫外線が
入り込んで紫外線硬化形樹脂の内部を硬化させることが
できる。 このように、近年紫外線硬化形樹脂を硬化さ
せるあたっては、波長が253.7nmの水銀輝線だけ
でなくUV−A領域の近紫外線も必要とされるようにな
ってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 ところが、殺菌ラン
プと近紫外線ランプとを併用した場合には、紫外線硬化
形樹脂の硬化は問題なく行なうことができるようになる
が、紫外線硬化装置が大形化してしまう。また、ランプ
および点灯装置を2セット用いる必要があることからコ
ストアップにもなる。本発明の目的は、紫外線硬化形樹
脂の内部への浸透性の高いUV−A領域の光と紫外線硬
化形樹脂の表面を硬化させる力の強いUV−C領域の光
を同時に発光できる紫外線蛍光ランプを提供することで
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】 請求項1の発明に係わ
る紫外線蛍光ランプは、不純物であるFe3O2、B2
O3がそれぞれ10ppm未満であるソーダ石灰ガラス
からなる気密容器と;前記気密容器の内部に封入された
水銀および希ガスを含む放電媒体と;前記気密容器の内
部に低圧水銀蒸気放電を生起するように気密容器の内部
に配設された一対の電極と;前記気密容器の内面に塗布
量が0.3〜6.0mg/cm2でかつアパーチャー部
が形成されるように塗布され、波長が320nm〜40
0nmの近紫外線を発光する蛍光体と;を備えたことを
特徴とする。 本発明および以下の発明において、特に
指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下によ
る。 気密容器は、波長253.7nmの紫外線を透過
するソーダ石灰ガラスで形成され、たとえば、SiO
2、Na2O、CaOを主成分とした組成を有し、Al
2O3、MgO、K2Oなどの副成分を含むことができ
る。Fe2O3やB2O3などの不純物成分は少ない程
良い。不純物であるFe3O2、B2O3はそれぞれ1
0ppm未満とする。これにより、波長253.7nm
の水銀輝線の透過率を60%以上に保つ。
【0005】放電媒体は、水銀および希ガスを含んでい
るものとする。水銀は純水銀の形で封入したり、アマル
ガムの形で封入したりすることができる。希ガスは、ネ
オン、アルゴン、キセノンおよびクリプトンなどの一種
を単独でまたは複数種を混合して用いることができる。
電極は、熱陰極および冷陰極のいずれでもよい。熱陰極
を用いるときには一対の導入線の内端間に継線してな
り、電子放射物質を塗布したフィラメント電極やセラミ
ックス状の電子放射物質を用いたセラミックス電極を用
いることができる。冷陰極を用いるときには、タングス
テン製の電極軸の先端部にタングステン製のコイルを1
重または2重に巻回し、電子放射物質を塗布したもの
や、ニッケル、タングステンなどの電子放射性金属の
棒、筒またはコイル体からなる構成、またはこれらに電
子放射物質を塗布したものなど既知の各種冷陰極を用い
ることができる。
【0006】蛍光体は、気密容器の内面にアパーチャー
部が形成されるように塗布量が0.3〜6.0mg/c
m2で塗布される。アパーチャー部の大きさは、用途に
応じて必要な紫外線量の比率に応じて決めればよい。ま
た、蛍光体は、放電媒体の低圧水銀蒸気放電によって放
射される波長253.7nmの水銀輝線によって励起さ
れ、そのときに波長が320nm〜400nmの近紫外
線を発生する材質で形成される。蛍光体の塗布量が0.
3mg/cm2未満である場合には、波長320nm〜
400nmの近紫外線のピーク強度が小さすぎ、また、
6.0mg/cm2以上である場合には水銀輝線のピー
ク強度が小さすぎるので、本発明では、蛍光体の塗布量
が0.3〜6.0mg/cm2とする。
【0007】本発明によれば、紫外線硬化形樹脂の内部
への浸透性の高いUV−A領域の光(近紫外線)と、紫
外線硬化形樹脂の表面を硬化させる力の強いUV−Cの
光(水銀輝線)とを1本のランプで同時に得ることがで
きる。したがって、紫外線硬化樹脂の硬化用光源として
適切な紫外線蛍光ランプを得ることができる。 また、
酸化チタンを使用した光触媒用の光源として用いること
も可能であり、蛍光体によるUV−A領域の光(近紫外
線)と253.7nmの水銀輝線とにより、光触媒効果
を促すことが可能である。
【0008】請求項2の発明に係わる紫外線蛍光ランプ
は、請求項1の発明において、前記蛍光体は、BaSi
2O5:Eu、(BaSrMg)3Si2O7:Eu、
SrB4O7:Eu、(CaZn)3(PO4)2:T
l、Ca3(PO4)2:Tl、YPO4:Ce、La
pO4:Ce、Ce(MgBa)Al11O19のうち
のいずれか一つまたはこれらの組み合わせとしたことを
特徴とする。 本発明は、気密容器の内面に塗布する蛍
光体として、波長が320nm〜400nmの近紫外線
を発生する材質の組成を特定したものである。 これら
の材質により、放電媒体の低圧水銀蒸気放電によって放
射される波長253.7nmの水銀輝線によって、波長
320nm〜400nmの近紫外線が発生し、紫外線硬
化形樹脂の内部への浸透性の高いUV−A領域の光(近
紫外線)を適正に確保する。 本発明によれば、近紫外
線の発生を確保できるので、紫外線硬化形樹脂の内部を
適正に硬化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を説
明する。図1は本発明の実施の形態に係わる紫外線蛍光
ランプの説明図であり、図1(a)は一部切り欠き斜視
図、図1(b)は断面図である。紫外線蛍光ランプ11
の気密容器12の内部には放電媒体である水銀および希
ガスが封入され、気密容器12の内部の両端部には電極
13が設けられている。電極13は口金部14で支持さ
れ電極13のフィラメント15はリード線16を介して
気密容器12の外側に設けられた口金ピン17に接続さ
れている。 気密容器12は、波長253.7nmの紫
外線を透過するソーダ石灰ガラスで形成され、その内面
には、放電媒体の低圧水銀蒸気放電によって放射される
波長253.7nmの水銀輝線により励起される波長3
20nm〜400nmの近紫外線を発生する蛍光体18
がアパーチャー部21が120度形成されるように塗布
されている。
【0010】図2は、ソーダ石灰ガラスの組成の説明図
であり、図2(a)は本発明の実施の形態におけるソー
ダ石灰ガラスの組成の説明図、図2(b)は一般的なソ
ーダ石灰ガラスの組成の説明図である。本発明の実施の
形態におけるソーダ石灰ガラスは、不純物であるFe3
O2、B2O3がそれぞれ10ppm未満であり、これ
により、波長がUV−C領域の紫外線を透過できるよう
にしたものである。
【0011】図3は、ソーダ石灰ガラスの透過率の特性
図であり、図3(a)は本発明の実施の形態におけるソ
ーダ石灰ガラスの透過率の特性図、図3(b)は一般的
なソーダ石灰ガラスの透過率の特性図である。図3に示
すように、本発明の実施の形態におけるソーダ石灰ガラ
スの透過率は、一般的なソーダ石灰ガラスの透過率に比
較し、波長253.7nmの水銀輝線を透過する。そし
て、その透過率は68%程度であり、これにより、紫外
線硬化形樹脂の表面を硬化させる力の強いUV−Cの光
(水銀輝線)を発光する。
【0012】図4は、ソーダ石灰ガラスの内面に蛍光体
18を塗布しない場合の紫外線蛍光ランプ11のスペク
トルの分布特性図であり、波長253.7nmの水銀輝
線のピーク強度が大きい特性となっている。 一方、ソ
ーダ石灰ガラスの内面に塗布される蛍光体18は、例え
ば、BaSi2O5:Eu、(BaSrMg)3Si2
O7:Eu、SrB4O7:Eu、(CaZn)3(P
O4)2:Tl、Ca3(PO4)2:Tl、YPO
4:Ce、LapO4:Ce、Ce(MgBa)Al1
1O19のうちのいずれか一つまたはこれらの組み合わ
せたものが使用される。これらの材質は、放電媒体の低
圧水銀蒸気放電によって放射される波長253.7nm
の水銀輝線により励起されて、UV−C領域の波長32
0nm〜400nmの近紫外線を発生する。
【0013】図5は、蛍光体18の発光スペクトルの分
布特性図であり、波長320nm〜400nmの近紫外
線のピーク強度が大きな特性となっている。 図6は、
気密容器12であるソーダ石灰ガラスの内面に適量の蛍
光体18を塗布した場合の発光スペクトルの分布特性図
であり、波長253.7nmの水銀輝線のピーク強度お
よび波長320nm〜400nmの近紫外線のピーク強
度ともに適正に発光している。 ここで、気密容器12
であるソーダ石灰ガラスの内面の蛍光体18の塗布量に
より、波長253.7nmの水銀輝線のピーク強度が変
化する。図7は、蛍光体18の塗布量が変化した場合の
波長253.7nmの水銀輝線のピーク強度の特性図で
ある。蛍光体18の塗布量が0の場合には、波長25
3.7nmの水銀輝線のピーク強度は最大となり、蛍光
体18が増加するにしたがって波長253.7nmの水
銀輝線のピーク強度は小さくなる。
【0014】図8は蛍光体18の塗布量が少ない場合の
発光スペクトルの特性図であり、図9は蛍光体18の塗
布量が多い場合の発光スペクトルの特性図である。蛍光
体18の塗布量は、紫外線蛍光ランプの使用目的に応じ
て適宜選択する。波長253.7nmの水銀輝線が強く
波長320nm〜400nmの近紫外線が弱い光源を必
要とする場合には、蛍光体18の塗布量を少な目にし、
逆に、波長253.7nmの水銀輝線が弱く波長320
nm〜400nmの近紫外線が強い光源を必要とする場
合には、蛍光体18の塗布量を多めにする。実用的に
は、蛍光体18の塗布量は0.3〜6.0mg/cm2
とする。
【0015】次に、実施例として、下記の熱陰極の紫外
線蛍光ランプを製作し、50Hzの安定化電源で点灯し
測定を行った。 (1)実施例1(a)ランプ構成 バルブ:殺菌灯用
ソーダ石灰バルブ(253.7nm透過率68%)
管径:15.5mm((肉厚0.7mm) アパーチャ
ー部角度:120度 管長:210、5mm ラン
プ電流:0、147A ランプ電力:6W 蛍光
体:SrB407:Eu(塗布量0.8mg/cm2)
結着剤:(Ca、Ba)O・B203、Ca2P2
O7の同時混合品を蛍光体に対して5%添加(b)結果
分光スペクトル分布は図6に示すとおりである。波長
253.7nmの水銀輝線と368nmにピークを持つ
蛍光体の発光が見られる。蛍光体18の塗布量を変えた
ときの分光スペクトル分布は、図8および図9に示すと
おり、蛍光体18の塗布量を変えることで、波長25
3.7nm水銀輝線と蛍光体18の発光の強度が変わっ
ていることが分かる。
【0016】
【発明の効果】 以上述べたように、請求項1の発明に
よれば、アパーチャー部を所望に設定することで、紫外
線硬化形樹脂の内部への浸透性の高いUV−A領域の光
と、紫外線硬化形樹脂の表面を硬化させる力の強いUV
−Cの光とを1本のランプで同時に得ることができる。
したがって、紫外線硬化樹脂の硬化用光源として適切な
紫外線蛍光ランプを得ることができる。
【0017】請求項2の発明によれば、波長253.7
nmの水銀輝線の透過率を60%以上に保持できるの
で、紫外線硬化形樹脂の表面を硬化させる力の強いUV
−Cの光(水銀輝線)を適正に確保できる。
【0018】請求項3の発明によれば、近紫外線の発生
を確保できるので、紫外線硬化形樹脂の内部を適正に硬
化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係わる紫外線蛍光ラン
プの説明図。
【図2】 ソーダ石灰ガラスの組成の説明図であり、図
2(a)は本発明の実施の形態におけるソーダ石灰ガラ
スの組成の説明図。
【図3】 ソーダ石灰ガラスの透過率の特性図であり、
図3(a)は本発明の実施の形態におけるソーダ石灰ガ
ラスの透過率の特性図、図3(b)は一般的なソーダ石
灰ガラスの透過率の特性図。
【図4】 ソーダ石灰ガラスの内面に蛍光体を塗布しな
い場合の紫外線蛍光ランプのスペクトルの分布特性図。
【図5】 蛍光体の発光スペクトルの分布特性図。
【図6】 気密容器であるソーダ石灰ガラスの内面に適
量の蛍光体を塗布した場合の発光スペクトルの分布特性
図。
【図7】 蛍光体の塗布量が変化した場合の波長25
3.7nmの水銀輝線のピーク強度の特性図。
【図8】 蛍光体の塗布量が少ない場合の発光スペクト
ルの特性図。
【図9】 蛍光体の塗布量が多い場合の発光スペクトル
の特性図。
【符号の説明】
11…紫外線蛍光ランプ、12…気密容器、13…電
極、14…口金部、15…フィラメント、16…リード
線、17…口金ピン、18…蛍光体、21…アパーチャ
ー部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 11/59 CPR C09K 11/59 CPR CPW CPW 11/63 11/63 11/71 11/71 11/80 11/80 11/81 11/81 Fターム(参考) 4H001 CA04 CA05 CA07 XA05 XA08 XA12 XA13 XA14 XA15 XA20 XA30 XA38 XA39 XA56 XA57 XA58 YA58 YA63 YA81 5C043 AA20 BB01 CC08 CD01 DD03 DD28 EB01 EB04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物であるFe3O2、B2O3がそ
    れぞれ10ppm未満であるソーダ石灰ガラスからなる
    気密容器と;前記気密容器の内部に封入された水銀およ
    び希ガスを含む放電媒体と;前記気密容器の内部に低圧
    水銀蒸気放電を生起するように気密容器の内部に配設さ
    れた一対の電極と;前記気密容器の内面に塗布量が0.
    3〜6.0mg/cm2でかつアパーチャー部が形成さ
    れるように塗布され、波長が320nm〜400nmの
    近紫外線を発光する蛍光体と;を備えたことを特徴とす
    る紫外線蛍光ランプ。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体は、BaSi2O5:Eu、
    (BaSrMg)3Si2O7:Eu、SrB4O7:
    Eu、(CaZn)3(PO4)2:Tl、Ca3(P
    O4)2:Tl、YPO4:Ce、LapO4:Ce、
    Ce(MgBa)Al11O19のうちのいずれか一つ
    またはこれらの組み合わせとしたことを特徴とする請求
    項1記載の紫外線蛍光ランプ。
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