JP2006108049A

JP2006108049A - Ｕｖランプ

Info

Publication number: JP2006108049A
Application number: JP2004296735A
Authority: JP
Inventors: Koichi Katase; 幸一片瀬; Katsushi Seki; 勝志関
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】大型化することなく、励起コイルにおける絶縁劣化を抑制できるＵＶランプを提供する。
【解決手段】ＵＶランプ１は、外管１２と内管１４とからなり、前記外管１２と内管１４との間に放電空間１６を有する放電管１０と、前記内管１４内に収納された励起コイル２０とを備え、外部に紫外線を放射するランプであって、前記内管１４を構成するガラスは、前記外管１２を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＶランプに関し、特に電極を有しない無電極のＵＶランプに関する。

無電極放電ランプは、例えば希ガスと発光物質としての水銀等が封入され、内面に蛍光体層を有するソーダガラス製の放電管と、この放電管の近傍に配された励起コイルとを有している。
励起コイルに交流電流を供給すると当該励起コイルは誘導磁界を発生させ、これにより水銀が励起して紫外線を放射し、この紫外線は蛍光体層において波長変換され、可視光が放電管外部に放射される。

このような無電極放電ランプは電極を有さないので、有電極のランプのような電極に塗布する電子放射物質の消耗等に起因する光束の低下が起こらず、数万時間といった長時間のランプ寿命が実現されている。
無電極のＵＶランプは、内面に蛍光体層を有さない放電管を用い、かつ放電管の材料として紫外線透過性の良いガラスを用いる点以外は上記無電極放電ランプと基本的には同様の構成をしたランプであり、上記無電極放電ランプと同様に長寿命が実現できると期待されている。
特開２００２−３７３６１９号公報特開２００２−３１９３７３号公報

しかしながら本願発明者らの鋭意検討によると、無電極のＵＶランプにおいては、放電管から放射される紫外線により励起コイルの巻線に被覆された絶縁樹脂が比較的短時間（例えば、数百時間）に劣化し、巻線間で絶縁破壊が生じる場合があることがわかった。このような絶縁破壊が生じると、ランプが不点になる可能性がある。
ここで、上記巻線に被覆する絶縁樹脂をより厚くすれば、上記絶縁破壊の発生までに至る時間をある程度引き延ばすことは可能ではあるが、ランプの大型化につながるため好ましくない。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、大型化することなく励起コイルの巻線の絶縁劣化が抑制されるＵＶランプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るＵＶランプは、外管と内管とからなり、前記外管と内管との間に放電空間を有する放電管と、前記内管内に収納された励起コイルとを備え、外部に紫外線を放射するＵＶランプであって、前記内管を構成するガラスは、前記外管を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低いことを特徴とする。

本発明に係るＵＶランプによれば、内管を構成するガラスは、外管を構成するガラスに比べて紫外線の透過率が低いので、外管外に紫外線を放射しつつ、内管内に収納された励起コイルが紫外線に曝されることを防止し、大型化することなく励起コイルでの絶縁劣化の抑制が可能となる。
また、前記放電管内には、ＵＶ発生物質としての水銀が封入されており、前記内管を構成するガラスは、前記外管を構成するガラスに比べて、前記水銀が励起により発生させる紫外線の波長帯域の透過率が低いことを特徴としている。

この構成により、水銀が励起により発生させる紫外線を外管外に放射しつつ、内管内に収納された励起コイルを保護することができる。
さらに、前記外管と内管とは、共に石英ガラスを主成分とする材料であることを特徴としている。
特に紫外線の透過性に優れた石英ガラスを外管の材料として用いることにより、外管外に紫外線を効率よく放射することができる。また、内管も石英ガラス製であるから、外管と内管の熱膨張係数は略等しくすることができ、両管の接合部分等でクラックが生じるようなこともない。

また、前記放電管の内面に、蛍光体層が形成されていないことを特徴としている。
また、前記内管内に収納され、前記励起コイルの巻回部を被覆する樹脂製の被覆部材を備え、前記被覆部材は、前記外管を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低いことを特徴としている。
この構成により、より確実に内管内に収納された励起コイルが紫外線に曝されることを防止することができる。

さらに、また、前記放電管と共に、当該放電管を放電させるための点灯回路を備えていることを特徴とする。

（ＵＶランプ）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１はＵＶランプの概略構成を示す一部断面図である。
ＵＶランプ１は放電管１０、放電管１０の凹入部に収納された励起コイル２０、ケース３０、口金４０を有している。

放電管１０は外管１２と放電管１０の凹入部となる内管１４とから構成される。
放電管１０内には、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）、及びキセノン（Ｘｅ）等の希ガスの単体もしくは混合ガス（常温における封入圧は１Ｐａ〜５００Ｐａの範囲内である。この封入圧は投入電力によって異なり、例えば２０Ｗであれば５０Ｐａ〜１００Ｐａである。）と、ＵＶ発生物質としての水銀１８が封入されている。なお、上記ＵＶ発生物質としては、亜鉛に水銀を含浸させたものや、水銀アマルガムを封入しても構わない。

外管１２は一端が開口しており、この開口と反対側の頂部には突起部１２ａを有している。突起部１２ａは、放電管内の気体の排気と、希ガス等の封入の際に利用された後に封止されて形成されたものである。
内管１４は、一端が閉塞し他端が開口した筒部１４ａと、筒部１４ａの開口から筒部１４ａの径方向に延びる延在部１４ｂとを有しており、筒部１４ａ内には励起コイル２０が収納されている。

放電管１０は、内管１４を外管１２内に位置した状態で、内管１４の延在部１４ｂの外周縁部と外管１２の開口内周縁部とを接合して封着した構成をしており、この外管１２と内管１４との間に放電空間１６を有している。
外管１２と内管１４は、共に石英ガラス製であり、外管１２は内管１４に比べて、紫外線透過率が高い材質である。この外管１２の石英ガラスとしては、例えばPhilips社製ＰＨ３７０やＧＥ社製の型番ＧＥ２１４や型番０２１Ａｌを用いることができる。もしくは、オゾンフリータイプ（２５３．７ｎｍの紫外線はよく透過させるが、これより低い波長は透過させにくいタイプのガラス）として、酸化チタンなどがドープされた石英ガラス、例えば、ＧＥ社製ＧＥ２１９、Philips社製ＰＨ３０３等も用いることができる。

これに対して、内管１４の石英ガラスは、例えば鉄、チタン、セリウム等の酸化金属がドープされており、ＵＶ−Ｃ（１００〜２８０ｎｍ）紫外線を吸収する材質である。紫外線の透過率が低い材質であるとも言い得る。
この内管１４のガラスとしては、例えばＧＥ社製のＧＥ２５４やPhilips社製ＰＨ３６１を用いることができる。このように外管と内管の紫外線透過性を異ならせた理由については後に詳述する。

励起コイル２０は、磁気コア２２とこの磁気コア２２に巻きつけられた巻線２４とから構成され、上記放電空間１６内に封入された水銀１８を励起させるものである。巻線２４はリッツ線と称されるより線（例えば線径０．０８ｍｍ、１９〜３５芯）が用いられており、このリッツ線の表面は高い絶縁耐圧を有するフッ素樹脂等によって被覆されている。
ケース３０内には点灯回路３２が配置されている。点灯回路３２は、励起コイル２０と電気的に接続されており、励起コイル２０に交流電流を供給する。ケース３０の材料としては、例えばＰＢＴ樹脂やテフロン（登録商標）樹脂、セラミックス等を用いることができる。

ケース３０の開口には、加熱して硬化された樹脂１７によって放電管１０が固定されている。この樹脂１７としては、樹脂の中でも紫外線に曝されても劣化しにくいシリコーン樹脂を用いることができる。
また、ケース３０の放電管１０と反対側の端部には口金４０（例えばＥ２６形、Ｅ１７形）が取り付けられており、点灯回路３２と口金４０とが電気的に接続されている。ＵＶランプ１は、放電管１０と点灯回路３２を一体化した構造の電球形のＵＶランプである。

口金４０を介して点灯回路３２に電力が供給されると、点灯回路３２は励起コイル２０に高周波の交流電流を供給して、励起コイル２０から磁界が発生する。この磁界は誘導磁界を発生させて、放電空間１６内の電子が水銀に衝突して水銀が励起し、励起した水銀が基底状態に戻るときに紫外線（特に２５３．７ｎｍ）を発生させる。
本実施の形態に係るＵＶランプ１は、内管１４を構成するガラスは外管１２を構成するガラスより紫外線透過率が低いので、外管１２から外部に紫外線を照射してＵＶランプとしての機能を果たしつつ、内管１４内に収納された励起コイル２０の巻線２４が紫外線に暴露されて絶縁劣化することを防止できる。巻線２４に被覆する絶縁樹脂も従来と同程度にすることができるので、ＵＶランプ１が大型化するようなこともない。

また、点灯回路３２も、基台２６とケース３０の間を通過した紫外線や基台２６を透過した紫外線に曝されることによって劣化する可能性がある。内管１４の延在部１４ｂは、放電空間１６と点灯回路３２の間に介在するように配されているので、点灯回路３２に直接紫外線が当たることもなく上記点灯回路３２の劣化も防止することができる。
また、外管１２と内管１４とは共に石英ガラス製であるから、熱膨張係数は略等しく、熱膨張係数の差に起因するクラックが発生することもない。例えば、外管１２にＧＥ２１４を用い、内管１４にＧＥ２５４を用いた場合には、熱膨張係数はそれぞれ５．５×１０^-7と６．７×１０^-7とクラックが発生しない程度に略等しい値となる。
（変形例）
以上、本実施の形態について説明してきたが、本発明は上記した形態に限定されないことは勿論であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更できるものである。

特に、励起コイル２０が紫外線に曝されることをより確実に防止するために、次のような変形例を採用しても構わない。
図２は、当該変形例に係るＵＶランプ２の概略構成を示す一部断面図である。ＵＶランプ２は、基本的には実施の形態に係るＵＶランプ１と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

同図に示すように、本変形例に係るＵＶランプ２においては、有底筒状の被覆部材５０が励起コイル２０を被覆しており、励起コイル２０と内管１４の筒部１４ａの間にはＵＶ遮光層が形成されている。
この被覆部材５０は、例えばシリコン樹脂製、またはテフロン（登録商標）樹脂製であり、外管１２に比べて紫外線の透過率が低い。本変形例では、放電空間１６で発生した紫外線は、内管１４によって遮断されることに加えて、被覆部材５０によっても遮断されることになるので、励起コイル２０のＵＶ暴露量をさらに低減することができる。

被覆部材５０は励起コイル２０を内管１４内に挿入する前に、チューブ状の樹脂を励起コイルに被覆させることにより形成させることができる。あるいは、内管１４の筒部１４ａ内に熱硬化性樹脂を注入し、当該熱硬化性樹脂を熱して所定の形状に硬化させることよって形成させてもよい。
励起コイル２０の巻線２４間での絶縁破壊をより確実に防止するためには、被覆部材５０は、巻線２４の巻き始めから巻き終わりの部分である巻回部２４ａを覆う位置に固定させることが好ましい。

なお、被覆部材５０の肉厚は、例えば１ｍｍ以下であり、励起コイル２０と筒部１４ａの間のわずかな隙間を利用するので、特にＵＶランプ２の大きさに影響はない。また、この隙間を被覆部材５０により埋めることで、励起コイル２０のぐらつきを防止することも可能である。
（その他）
（１）上述の実施の形態においては、外管１２・内管１４共に石英ガラスを使用した場合について説明したが、内管１４のガラス材料の紫外線の透過率が外管１２より低ければよく、石英ガラス以外のガラス材料を用いてもよい。なお、外管１２の紫外線透過率は、ＵＶランプ１としての機能を果たす程度の透過性を有することが必要である。また、外管１２と内管１４の熱膨張係数を略等しくするには両者のガラス材料を同種にすることが好ましい。

上記ガラス材料の一例としては、ホウケイ酸ガラスを挙げることができる。この場合、外管１２の材料としては、紫外線透過性の良いホウケイ酸ガラスであるコーニング社製のパイレックス（登録商標）を用いることができる。また、内管１４の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、ホウ酸（Ｂ₂Ｏ₃）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の組成比率を所定の値に設定されて紫外線透過性が低く抑えられたホウケイ酸ガラスを用いればよい。

（２）上述の実施の形態においては、内管１４としてＵＶ−Ｃ（１００〜２８０ｎｍ）の透過率が低い材質の石英ガラスを使用した場合について説明したが、励起コイル２０が紫外線に曝されなくすれば足りるのであるから、水銀が励起により発生させる紫外線（２５３．７ｎｍ等）の波長帯域のみ透過率の低いガラスを用いるとしてもよい。
（３）上記実施の形態においては、放電管１０内面には蛍光体を塗布していないが、放電管１０内面に蛍光体を塗布して、水銀が発生させる紫外線（２５３．７ｎｍ）をＵＶ−Ｂ（２８０〜３１５ｎｍ）やＵＶ−Ａ（３１５ｎｍ〜４００ｎｍ）に変換する構成としてもよい。ＵＶ−Ａを放射するＵＶランプは、例えば紙幣や宝石の鑑識用に用いることができる。

（４）上記実施の形態においては特に詳しく述べなかったが、励起コイル２０が紫外線に曝されることをより確実に防止するために、内管１４に紫外線透過率の低いガラス材料を用いることに加えて、さらにその内面（放電空間１６側の面）または外面に紫外線の反射膜をコーティングしても良い。
特に、上記紫外線反射膜を内管１４の外面にコーティングすることが好ましい。外面ならば、内管１４と外管１２とを接合した後に、塗布することができ、製造工程を簡略に済ませることが可能だからである。

上記反射膜の材料としては、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム等を用いることができる。
（５）上記実施の形態においては、放電管１０はそれぞれ一端が開口した外管１２と内管１４とを封着した構成をしていたが、放電管の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、外管と内管とが二重管構造をしている放電管を備えたＵＶランプにも適用できる。すなわち、筒状の外管と、この外管の同軸に位置する筒状の内管とを有し、上記外管と内管とを接合して両者の間に放電空間が形成された放電管と、上記内管内に配置された励起コイルとを備えたＵＶランプにも本発明を適用することができる。

すなわち、外管と内管の間に放電空間が形成され、内管内に励起コイルが配置されたＵＶランプ一般に適用することができる。このようなＵＶランプにおいては、内管を構成するガラスが、外管を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低ければ、外管外に紫外線を放射しつつ、内管内の励起コイルが紫外線に曝されることを防止できるからである。

本発明に係るＵＶランプは、小型でしかも励起コイルでの絶縁劣化の抑制が可能なので、ＵＶ照射装置等に適用することができる。

実施の形態に係るＵＶランプの概略構成を示す一部断面図である。変形例に係るＵＶランプの概略構成を示す一部断面図である。

符号の説明

１ＵＶランプ
１０放電管
１２外管
１４内管
１４ａ筒部
１４ｂ延在部
１６放電空間
１８水銀
２０励起コイル
２４巻線
２４ａ巻回部
３２点灯回路
５０被覆部材

Claims

外管と内管とからなり、前記外管と内管との間に放電空間を有する放電管と、
前記内管内に収納された励起コイルとを備え、
外部に紫外線を放射するＵＶランプであって、
前記内管を構成するガラスは、前記外管を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低いことを特徴とするＵＶランプ。
前記放電管内には、ＵＶ発生物質としての水銀が封入されており、
前記内管を構成するガラスは、前記外管を構成するガラスに比べて、前記水銀が励起により発生させる紫外線の波長帯域の透過率が低いことを特徴とする請求項１に記載のＵＶランプ。
前記外管と内管とは、
共に石英ガラスを主成分とする材料であることを特徴とする請求項１または２に記載のＵＶランプ。
前記放電管の内面に、蛍光体層が形成されていないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＵＶランプ。
前記内管内に収納され、かつ前記励起コイルの巻回部を被覆する樹脂製の被覆部材を備え、
前記被覆部材は、前記外管を構成するガラスに比べて、紫外線の透過率が低いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＵＶランプ。
前記放電管と共に、当該放電管を放電させるための点灯回路を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＵＶランプ。