JP2011204408A - 蛍光ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記発光管の内表面であって光取出領域以外の領域にシリカ粒子を主成分とする紫外線反射層を形成し、この紫外線反射層の内側であって当該発光管の全周に石英ガラスよりも軟化点が低い物質からなるガラス層を形成し、このガラス層の内側に蛍光体層を形成するとともに、前記紫外線反射層の厚さを30〜500μmとしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
しかし、従来の紫外線放射型の蛍光ランプの発光管には、一般に、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ珪酸ガラス等のいわゆる硬質ガラスが使われていたが、これら硬質ガラスは紫外線を吸収してしまうため紫外線放射型のランプには望ましくない。
ところで、蛍光ランプの製造工程では、発光管を構成するガラス材料を軟化点付近まで昇温させ、その状態において蛍光体を付着させなければならない。石英ガラスの軟化点温度は1600℃近傍と高温であるため、このような高温まで石英ガラスを加熱させて蛍光体を付着させようとすると、蛍光体自体がその高温によって劣化してしまうという問題があった。
一方で、蛍光体が劣化しないような温度、例えば900℃以下で発光管を加熱することも考えられるが、その場合には、石英ガラスが十分に軟化せず、蛍光体の石英ガラスへの付着が弱くなり、ランプ点灯中に蛍光体が剥がれてしまうという問題が発生してくる。
さらに、石英ガラスと蛍光体が良好に付着できたとしても、ランプの点灯・消灯時に、該ランプの外表面と放電空間内の温度差が大きいと、同様に、蛍光体が剥離することがあり、結果として放射光量を低下させてしまうという不具合がある。特に、液晶パネルの製造工程に用いられる蛍光ランプでは、液晶パネルの温度上昇を抑制するために強い冷却が行われるので、ランプ内外での温度差が大きくなり、上記蛍光体の剥離という不具合は深刻なものとなっている。
また、該ガラス層が軟化することで、石英ガラス表面と強固に固着させることができる。
そして、シリカ粒子を主成分とする紫外線反射層の厚さを30〜500μmとすることにより、該紫外線反射層に保温機能を持たせることができ、ランプ外部が冷却されて、発光管内と温度差ができたとしても、発光管内表面の蛍光体層が大きく温度変化することがないので、該蛍光体層が剥離するようなことがない。
図において、蛍光ランプ1は、全体が扁平形状の石英ガラスからなる発光管2を有する。該発光管2の寸法は例えば、14mm×42mm×650mm、厚さ2mmである。
前記発光管2の上下外表面には対向する一対の外部電極3,3が設けられている。
発光管2から紫外光を取り出す光出射領域2aを除いた発光管2の内表面に紫外線反射層4が設けられている。換言すれば、発光管2の内表面の軸方向に沿う一部の領域を除いて紫外線反射層4が形成され、この紫外線反射層4が形成されていない領域が光出射領域2aを構成する。
そして、前記紫外線反射層4の内側には、前記光出射領域2aも含めて発光管2の内表面全周に亘って、石英ガラスよりも軟化点が低い物質からなるガラス層5が形成されている。
更に、該ガラス層5の内側に蛍光体層6が形成されている。
また、蛍光体層6を構成する蛍光体は、例えば、ユーロピウム付活ホウ酸ストロンチウム(Sr−B−O:Eu)、セリウム付活アルミン酸マグネシウムランタン(La−Mg−Al:Ce(LAMと称する))、ガドリウム、プラセオジム付活リン酸ランタン(La−P−O:Gd,Pr)などが使われる。これらの蛍光体は、いずれも波長250nm未満の領域の紫外光を吸収して、300〜400nmの波長帯の紫外線に変換する。
そしてシリカ粒子の粒子径範囲は、例えば、0.1〜2μm、中心粒径(数平均粒子径のピーク値)は0.3μmである。
この粒子径や中心粒径は、紫外線反射を効果的に得るために選択され、粒子径は0.01〜10μm、中心粒径は0.1〜3μmの範囲から選択されることが好ましい。
ガラス層:厚さ10μm
蛍光体層の厚さ:15μm
実験方法について説明する。不図示の冷却管(外径85mm、厚さ3mmの石英ガラス管)の内部に蛍光ランプ1を光出射部2aが下向きとなるように(実際の照射装置と同じく下向きに照射するため)設置し、冷却管内部に5m3/minの空気を流してランプを空冷する。ランプを15分点灯させ、5分消灯する動作を100回繰り返した後、剥離して光出射部に落下した蛍光体層6の有無を確認した。なお、ランプ入力は、350Wである。
×:ランプ軸方向全体において蛍光体層の剥離あり
△:実用上問題ない程度の剥離あり
○:蛍光体層の剥離は全くなし
この実験結果より、紫外線反射層4の厚さを30μm以上にすることで蛍光体層6の剥がれを抑制できることが確認された。
この効果は、次のように推察される。紫外線反射層4は主成分としてシリカ粒子を堆積させて形成しているので、その内部に多数の空隙が存在する。この空隙の断熱作用により該紫外線反射層4は保温性能を持つ。つまり、紫外線反射層4を所定厚さ以上に設けたことで、ランプが強く冷却された場合でも、その保温効果によって、ガラス層5や蛍光体層6まで冷却されることがなく、ランプ内部の高温状態との温度差が生じず、加えて、ランプの消灯時における急激な温度低下も抑制されたことで、前記ガラス層5の剥離がなくなり、従って蛍光体層6の剥離もなくなる。
また、紫外線反射層4の厚さを増すことで、保温効果は向上する。ただ、紫外線反射層4は数100μm程度の厚さで形成可能ではあるが、紫外線反射層4自体が剥離することなく形成するには500μm以下であることが好ましい。以上の結果、紫外線反射層4の厚さが30〜500μm、望ましくは、60〜500μmにおいて蛍光体層の剥離を良好に防止できる。
2 発光管
3 電極
4 紫外線反射層
5 ガラス層
6 蛍光体層
Claims (2)
- 石英ガラス製の発光管を有し、紫外線を放射する蛍光ランプにおいて、
前記発光管の内表面であって光出射領域以外の領域にシリカ粒子を主成分とする紫外線反射層を形成し、該紫外線反射層の内側であって当該発光管の全周に石英ガラスよりも軟化点が低い物質からなるガラス層を形成し、該ガラス層の内側に蛍光体層を形成してなり、
前記紫外線反射層の厚さが30〜500μmであることを特徴とする蛍光ランプ。 - 前記蛍光ランプは、波長300nm〜400nmの紫外線を主に放射するものであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光ランプ。
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