JP2003157804A

JP2003157804A - 紫外線発光形蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2003157804A
Application number: JP2001356624A
Authority: JP
Inventors: Eiji Suekuni; 栄治末国
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光体層から気密容器側へ発光する紫外線を有
効に利用してアパーチャの前方に高い照度を得ることが
可能であるとともに、構造が簡単、製造が容易で、しか
も、安価に得られる紫外線発光形蛍光ランプおよびこれ
を用いた照明装置を提供する。【解決手段】紫外線発光形蛍光ランプＦＬは、紫外線透
過性の気密容器１と、気密容器１の内面側にアパーチャ
３部分を除いて配設された長波長紫外線を発生する蛍光
体層４と；気密容器２の内部に封入された紫外線放射性
の放電媒体と、気密容器１の内部に放電を生起させる放
電生起手段５と、を具備し、反射層を備えていない。照
明装置ＩＤは、紫外線発光形蛍光ランプＦＬ、反射体Ｒ
および点灯回路を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線を発生する
紫外線発光形蛍光ランプおよびこれを用いた照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の紫外線発光形蛍光ランプ
の横断面図である。図において、１０１は紫外線透過性
ガラスバルブ、１０２は反射膜、１０３はアパーチャ、
１０４は保護膜、１０５は蛍光体層である。すなわち、
紫外線透過性ガラスバルブ１０１の内面にアパーチャ１
０３の部分を残して酸化チタン微粒子を主体とする反射
膜１０２が形成され、反射膜１０２およびアパーチャ１
０３の内面に全周にわたって保護膜１０４が形成され、
さらに保護膜１０４の内面に反射層膜１０２に重ねて蛍
光体層１０５を形成した構造を備えている。そして、紫
外線透過性ガラスバルブ１０１の内部に水銀および希ガ
スからなる放電媒体が封入されている。

【０００３】従来のこの種の蛍光ランプは、低圧水銀蒸
気放電により主として波長２５４ｎｍの紫外線が放射さ
れ、この紫外線が蛍光体層を照射することによって蛍光
体層１０５からたとえば波長３６５ｎｍの長波長の紫外
線が発生する。蛍光体層１０５から放電空間側へ発光し
た紫外線は、直接アパーチャ１０３から気密容器１０１
を通過して外部へ導出される。また、蛍光体層１０５か
ら反射膜１０２側へ発光した紫外線は、一部が反射膜１
０２で反射されて蛍光体層１０５に戻り、さらに蛍光体
層１０５を通過し、さらにアパーチャ１０３から気密容
器１０１を通過して外部へ導出される。したがって、ア
パーチャ１０３の前方に比較的高い照度が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のこの
種蛍光ランプにおいては、反射膜１０２が紫外線を吸収
するため、十分な反射作用が得られないことが分かっ
た。そのため、アパーチャの前方における照度が所望の
程度まで高くならないという問題がある。また、反射膜
の製造工程が必要になるとともに、蛍光体層を反射膜の
上に精度高く重ねて形成するのが困難で製造性が悪いと
いう問題もある。

【０００５】本発明は、蛍光体層から気密容器側へ発光
する紫外線を有効に利用してアパーチャの前方に高い照
度を得ることが可能であるとともに、構造が簡単、製造
が容易で、しかも、安価に得られる紫外線発光形蛍光ラ
ンプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の紫外線
発光形蛍光ランプは、紫外線透過性の気密容器と；気密
容器の内面側にアパーチャ部分を除いて配設された長波
長紫外線を発生する蛍光体層と；気密容器の内部に封入
された紫外線放射性の放電媒体と；気密容器の内部に放
電を生起させる放電生起手段と；を具備し、反射層を備
えていないことを特徴としている。

【０００７】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および技術的意味は次による。

【０００８】＜紫外線透過性の気密容器について＞紫外
線透過性の気密容器は、たとえば紫外線透過性のガラス
バルブの両端をたとえば端板などの封止部材を用いて封
止するか、または封止部材を用いないでピンチシールな
どによって直接封止することにより形成される。端板を
用いて封止する場合、端板の部分は、一般的にはステム
によって構成される。ステムを用いる場合、フレアステ
ム、ビードステム、ボタンステムなどの既知のステム構
造を採用することができる。紫外線透過性のガラスとし
ては、たとえば石英ガラス、二酸化鉄Ｆｅ_２Ｏ_３成分を
２０ｐｐｍ以下に規制したソーダライムガラスおよび酸
化バリウムＢａＯ成分を多く含むガラスなどのグループ
から選択して用いることができる。

【０００９】また、気密容器は、直管、湾曲管または屈
曲管の形状であることを許容する。さらに、気密容器
は、直管、湾曲管または屈曲管の複数個を接続管によっ
て１本の放電路が形成されるように連結してなる構造で
あることを許容する。なお、ガラスバルブの管径および
気密容器の管軸、換言すれば放電路に沿った長さは制限
されない。しかし、気密容器の管径は一般的には４０ｍ
ｍ以下、また管軸に沿った長さは５０００ｍｍ以下の範
囲で任意所望に設定することができる。

【００１０】＜蛍光体層について＞蛍光体層は、放電に
よって放電媒体から放射された短波長の紫外線の照射を
受けた際に励起されて長波長の紫外線を発生する。な
お、上記の「短波長」および「長波長」とは、ともに単
に相対的な関係において用いられている。蛍光体層に用
いる紫外線発光形の蛍光体を例示すれば、表１のとおり
である。

【００１１】

【表１】名称化学式例ピーク波長（ｎｍ）鉛付活ケイ酸バリウムＢａＳｉ_２Ｏ_５：Ｐｂ３５１鉛付活ケイ酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム（ＢａＳｒＭｇ）_３Ｓｉ_２Ｏ_７：Ｐｂ３７２ユーロピウム付活ホウ酸ストロンチウムＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕ３６８タリウム付活リン酸カルシウムＣａ_３（ＰＯ_４）_２：Ｔｌ３２６セリウム付活リン酸ランタンＬａＰＯ_４：Ｃｅ３１８また、蛍光体層は、アパーチャ部分を除いて気密容器の
内面側に配設されている。アパーチャは、所望の気密容
器の長手方向に沿って所望の開口角に形成することがで
きる。しかし、好ましくは開口角１８０°以下、より一
層好ましくは６０〜９０°の範囲で形成される。

【００１２】＜放電媒体について＞放電媒体は、低圧水
銀蒸気放電を行わせる場合には、水銀および希ガスを含
むものとする。なお、この場合には、後述する内部電極
形または無電極形の態様の放電生起手段を採用する。ま
た、低圧希ガス放電を行わせる場合には、希ガスたとえ
ばキセノンを適当圧力封入する。この場合には、後述す
る放電生起手段のいずれの態様をも採用することができ
る。

【００１３】低圧水銀上記放電を利用する場合、水銀
は、アーク放電を生起するために用いられ、液体水銀を
封入するか、または液体水銀にほぼ近い水銀蒸気圧特性
を示すアマルガム、たとえばＺｎ−ＨｇやＴｉ−Ｈｇ系
のアマルガムとして封入される。液体水銀を封入するに
は、液体水銀を滴下するか、カプセルに入れて封入後適
当な手段によってカプセルを破壊して水銀を取り出すこ
とができる。また、アマルガムとして封入するには、ペ
レット状に成形したり、適当な金属板を基体としてアマ
ルガムを担持させたりすることができる。すなわち、Ｚ
ｎ−Ｈｇ系アマルガムの場合には、ペレット状に成形し
て封入するのに適している。また、Ｔｉ−Ｈｇ系アマル
ガムの場合には、金属板に担持させるのに適している。
後者は、水銀放出合金ともいわれているが、封入後高周
波を印加することにより加熱して水銀を放出させる。

【００１４】希ガスは、低圧水銀蒸気放電の場合には、
始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。また、低圧希
ガス放電の場合には、始動ガスおよび主発光ガスとして
作用する。いずれの場合においても、アルゴンＡｒ、ク
リプトンＫｒ、ネオンＮｅなどを１００〜１４０００Ｐ
ａ程度気密容器内に封入される。なお、熱陰極形の場合
には、１００〜７００Ｐａ、冷陰極の場合には、５００
０〜１４０００Ｐａの範囲から選択するのがよい。ま
た、希ガスは、Ａｒ単体を封入してもよいし、またＡｒ
−Ｋｒ、Ｎｅ−Ａｒ−Ｋｒ、Ｎｅ−Ａｒなどの混合封入
でもよい。

【００１５】＜放電生起手段について＞放電生起手段
は、気密容器の内部に放電を生起させる手段であり、た
とえば内部電極形、内外電極形、外部電極形、無電極形
などの各種態様を採用することができる。

【００１６】内部電極形は、一対の電極を気密容器の内
部に放電を生起するように封装する構成である。電極
は、フィラメント電極、セラミックス電極または冷陰極
など既知の電極を用いることができる。フィラメント電
極は、タングステンの２重コイルまたは３重コイルに電
子放射性物質を塗布してなり、その両端を透光性放電容
器を気密に貫通する一対の内部導入線の先端部に継線し
た構造を備えている。セラミックス電極は、たとえば開
口部を備えた電気伝導性の容器内にアルカリ土類元素お
よび遷移金属元素の酸化物を主体とし、表面を遷移金属
元素の炭化物または窒化物で被覆した果粒状、スポンジ
状または塊状の複合セラミックスからなる熱電子放出物
質を収納させてなる構造を備えていて、１本の内部導入
線の先端に支持されている。

【００１７】内外電極形は、一対の電極の一方が内部電
極で、他方が外部電極からなり、気密容器の誘電体から
なる壁面を介して内外電極間に誘電体バリヤ放電を生じ
させる構成である。なお、内部電極としては、上記内外
電極形に用いるのと同様な構成のものを用いることがで
きる。また、外部電極は、気密容器の外面にほぼ接触し
て配設され、導電性金属たとえばアルミニウム、ニッケ
ル、銀または銅などの箔、コイル、メッシュまたはパン
チング板など、透光性金属酸化物膜たとえばＩＴＯ膜、
ネサ膜などの薄膜体、あるいは導電性金属たとえばＡ
ｇ、Ｃｕなどを主体とする焼成厚膜体などを用いること
ができる。

【００１８】外部電極形は、一対の電極がともに外部電
極からなり、気密容器の外面の周方向に離間し、かつ、
軸方向に沿って延在するように配設される。そして、気
密容器の誘電体からなる壁面を介して一対の外電極間に
誘電体バリヤ放電を生じさせる構成である。

【００１９】無電極形は、気密容器の外部に誘導コイル
を配設して、トランス結合により気密容器の内部の放電
媒体にリング状のアーク放電を誘起させたり、マグネト
ロンから導出した高周波電磁界を気密容器の内部に作用
させたりして、放電媒体の放電を生起させる構成であ
る。

【００２０】＜その他の構成について＞本発明の必須構
成要素ではないが、次の構成を付加することにより、紫
外線放射性蛍光ランプの性能が向上する。すなわち、保
護膜を気密容器と蛍光体層との間に保護膜を配設するこ
とができる。保護膜は、紫外線透過性が高くて、水銀な
どの打ち込みに対する障壁作用のある構成である。ま
た、保護膜は、膜が緻密なほど効果的であり、したがっ
て金属酸化物が溶融したように緊密に連続している膜や
粒径が非常に小さい微粒子が凝集している隙間が極めて
少ない膜が好適である。好適な金属酸化物としては、ア
ルミナＡｌ_２Ｏ_３、酸化イットリウムＹ_２Ｏ _３、シリカ
ＳｉＯ_２およびフッ化マグネシウムＭｇＦ_２からなるグ
ループの一種または複数種を主成分とすることができ
る。

【００２１】＜本発明の作用について＞放電生起手段の
作用下で気密容器内に封入された放電媒体が放電する
と、短波長の紫外線が放射され、この紫外線が気密容器
の内面側に配設されている蛍光体層を照射する。これに
より蛍光体が励起されて長波長の紫外線を発生する。蛍
光体層の内面側から発生した長波長の紫外線は、アパー
チャから外部に集中的に出射する。また、蛍光体層の気
密容器側から発生した紫外線は、直接気密容器を透過し
て外部へ放射される。その結果、蛍光ランプから発生す
る全光束が多くなる。そして、蛍光体層から直接気密容
器を透過して外部へ放射される光は、蛍光ランプの外部
に反射板などの制光手段を配設して所望方向へ反射させ
ることによって、アパーチャの前方の照度を高めること
が可能になる。

【００２２】請求項２の発明の照明装置は、反射体を備
えた照明装置本体と；照明装置本体の光反射体の前面側
に配設された請求項１記載の蛍光ランプと；蛍光ランプ
を点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴とし
ている。

【００２３】本発明において、「照明装置」とは、蛍光
ランプの長波長紫外線発光を何らかの目的で用いるあら
ゆる装置を含む広い概念である。照明装置の具体例を示
せば、光化学反応装置、紫外線照明器具、日焼け灯器
具、紅斑治療用紫外線照射器具および車載計器照明装
置、標示灯などである。なお、反射体は、長波長紫外線
を反射すれば、どのような構成であってもよい。点灯回
路は、照明装置本体に配設してもよいし、別置きにして
もよい。また、点灯回路は、放電生起手段の構成に対応
して、低周波または高周波の交流またはパルスで蛍光ラ
ンプを点灯するように構成することができる。さらに、
「照明装置本体」とは、照明装置から蛍光ランプおよび
点灯回路を除外した残余の部分をいう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００２５】図１および図２は、本発明の紫外線発光形
蛍光ランプおよび照明装置の第１の実施形態を示し、図
１は横断面図、図２は紫外線発光形蛍光ランプの要部縦
断面図である。各図において、ＦＬは紫外線発光形蛍光
ランプ、ＩＤは照明装置である。

【００２６】＜紫外線発光形蛍光ランプＦＬについて＞
紫外線発光形蛍光ランプＦＬは、気密容器１、保護膜
２、アパーチャ３、蛍光体層４、放電媒体、放電生起手
段５、導入線６を具備している。

【００２７】気密容器１は、二酸化鉄Ｆｅ_２Ｏ_３成分を
２０ｐｐｍ以下に規制したソーダライムガラスをドロー
イング成形法によって直管形ガラスバルブ１ａに成形
し、さらに直管形ガラスバルブ１ａの長手方向の両端に
フレアステム１ｂをガラス溶着により封止して形成さ
れ、内部に放電空間１ｃを有している。したがって、気
密容器１は紫外線透過性に構成されている。

【００２８】保護膜２は、αアルミナの超微粒子を直管
形ガラスバルブ１ａの内周面の全体にわたり膜状に付着
させて構成されている。

【００２９】アパーチャ３は、気密容器１の直管形ガラ
スバルブ１ａの保護膜２の内面において開口角９０°に
形成され、軸方向に延在している。

【００３０】蛍光体層４は、ユーロピウム付活ホウ酸ス
トロンチウムＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕからなり、アパーチャ
３の部分を除いて気密容器１の内面側において、保護膜
２の内面に形成されている。

【００３１】放電媒体は、水銀および希ガスからなり、
気密容器１の内部に封入されている。希ガスは、アルゴ
ンおよびネオンの混合ガスからなる。

【００３２】放電生起手段５は、図２に示すように、気
密容器１の長手方向の両端内部に封装された一対の内部
電極からなる。すなわち、内部電極の放電生起手段５
は、フレアステム１ｂに封着された一対の導入線６、６
の内端間にタングステン線のコイルフィラメント５ａを
継線し、コイルフィラメント５ａに電子放射性物質を付
着させることによって構成された熱電極形である。な
お、図中１ｂ１はフレアステム１ｂの排気チップオフ部
である。

【００３３】＜照明装置ＩＤについて＞照明装置ＩＤ
は、少なくとも紫外線発光形蛍光ランプＦＬ、反射体Ｒ
および点灯回路（図示しない。）を具備してなる。

【００３４】反射体Ｒは、電界研磨アルミニウム板など
の紫外線に対する反射率が比較的高い材料を所要の形状
に成形してなり、紫外線発光形蛍光ランプＦＬのアパー
チャ３の背面側に配設されている。

【００３５】点灯回路は、図示を省略しているが、高周
波インバータおよび限流インピーダンスを具備してな
り、紫外線発光形蛍光ランプＦＬの放電生起手段５であ
るところの一対の内部電極間に高周波交流電圧を限流イ
ンピーダンスを介して印加するように構成されている。

【００３６】図３は、本発明の照明装置の第１の実施形
態におけるアパーチャ開口角と相対照度の関係を示すグ
ラフである。すなわち、図は、アパーチャ開口角の異な
る紫外線発光形蛍光ランプＦＬを試作して、反射体Ｒと
の組み合わせにおける紫外線発光形蛍光ランプＦＬの前
方の照度分布を測定して得たデータを、比較例のそれと
ともにプロットしたものである。図中、曲線Ａは本発
明、曲線Ｂは比較例、をそれぞれ示す。なお、比較例
は、図５に示す従来の紫外線発光形蛍光ランプについて
同一条件で測定して得たデータに基づくものである。

【００３７】図から理解できるように、本発明によれ
ば、比較例より顕著に相対照度が大きくなる。

【００３８】図４は、本発明の紫外線発光形蛍光ランプ
の第２の実施形態を示す一部切欠縦断面図および横断面
図である。図において、図１と同一部分については同一
符号を付して説明は省略する。本実施形態は、放電生起
手段５が一対の外部電極からなるとともに、放電媒体が
希ガスからなる。

【００３９】すなわち、外部電極の放電生起手段５は、
アルミニウム箔板からなり、気密容器１の外面にアパー
チャ３を挟んで離間対向して貼着されている。

【００４０】放電媒体は、希ガスとしてキセノンを用い
ている。なお、気密容器１は、ガラスバルブ１ａの両端
がビードステム１ｂ´、１ｂ´により封止されている。

【００４１】そうして、放電生起手段５の一対の外部電
極間に、図示しない点灯回路から高周波パルス電圧を印
加すると、気密容器１の壁面を誘電体とする誘電体バリ
ヤ放電が気密容器１の内部に封入されているキセノンを
通じて発生し、キセノンの分子発光である波長１７２ｎ
ｍの紫外線が放射される。そして、紫外線が蛍光体層４
を照射するので、蛍光体が励起されて長波長の紫外線が
発光する。

【００４２】蛍光体層４の放電空間１ｃ側へ発光した長
波長紫外線は、アパーチャ３から外部へ集中して導出さ
れる。また、蛍光体層４の気密容器１側へ発光した長波
長紫外線は、その放射位置により気密容器１を透過して
そのまま外部へ導出される分と、放電生起手段５の外部
電極の内面に入射する分とに分かれる。前者の発光は、
これを図示しない反射体により所望方向へ反射制御する
ことができる。また、後者の発光は、外部電極の内面で
反射して、放電空間１ｃ側へ反射され、アパーチャ３か
ら外部へ導出される。

【００４３】したがって、本実施形態においても、第１
の実施形態と同様にアパーチャの前方における照度を高
めることができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、紫外線透過性
の気密容器と、気密容器の内面側にアパーチャ部分を除
いて配設された長波長紫外線を発生する蛍光体層と、紫
外線放射性の放電媒体と、気密容器の内部に放電を生起
させる放電生起手段とを具備し、反射膜を備えていない
ことにより、蛍光体層から気密容器側へ発光する紫外線
を有効に利用してアパーチャの前方に高い照度を得るこ
とが可能であるとともに、構造が簡単、製造が容易で、
しかも、安価に得られる紫外線発光形蛍光ランプ紫外線
発光形蛍光ランプを提供することができる。

【００４５】請求項２の発明によれば、光反射体を備え
た照明装置本体と、照明装置本体の光反射体の前面側に
配設された請求項１記載の蛍光ランプと、蛍光ランプを
点灯する点灯回路とを具備していることにより、請求項
１の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紫外線発光形蛍光ランプおよび照明装
置の第１の実施形態を示す横断面図

【図２】同じく紫外線発光形蛍光ランプの要部縦断面図

【図３】本発明の照明装置の第１の実施形態におけるア
パーチャ開口角と相対照度の関係を示すグラフ

【図４】本発明の紫外線発光形蛍光ランプの第２の実施
形態を示す一部切欠縦断面図および横断面図

【図５】従来の紫外線発光形蛍光ランプの横断面図

【符号の説明】

１…気密容器２…保護膜３…アパーチャ４…蛍光体層５…放電生起手段ＦＬ…紫外線発光形蛍光ランプＩＤ…照明装置Ｒ…反射体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線透過性の気密容器と；気密容器の内
面側にアパーチャ部分を除いて配設された長波長紫外線
を発生する蛍光体層と；気密容器の内部に封入された紫
外線放射性の放電媒体と；気密容器の内部に放電を生起
させる放電生起手段と；を具備し、反射膜を備えていな
いことを特徴とする紫外線発光形蛍光ランプ。
【請求項２】光反射体を備えた照明装置本体と；照明装
置本体の光反射体の前面側に配設された請求項１記載の
蛍光ランプと；蛍光ランプを点灯する点灯回路と；を具
備していることを特徴とする照明装置。