JP2638062B2 - ガス放電灯 - Google Patents
ガス放電灯Info
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- JP2638062B2 JP2638062B2 JP63101532A JP10153288A JP2638062B2 JP 2638062 B2 JP2638062 B2 JP 2638062B2 JP 63101532 A JP63101532 A JP 63101532A JP 10153288 A JP10153288 A JP 10153288A JP 2638062 B2 JP2638062 B2 JP 2638062B2
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- Japan
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- gas discharge
- lamp
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/30—Vessels; Containers
- H01J61/35—Vessels; Containers provided with coatings on the walls thereof; Selection of materials for the coatings
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Golf Clubs (AREA)
- Toys (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、金属蒸気封入型のガス放電灯に関する。例
えば、この放電灯は、円筒状のガラス管又は放電管より
成る蛍光灯で、その両端には電極が封着され、電極の間
に電気放電によつて陽光柱が発生され、該陽光柱の金属
蒸気イオンが励起され、紫外線が伝わる。放電管の内表
面には、管の内表面に塗布された蛍光又は発光塗料を通
過する紫外線に対する保護膜として障壁膜が塗布されて
いる。
えば、この放電灯は、円筒状のガラス管又は放電管より
成る蛍光灯で、その両端には電極が封着され、電極の間
に電気放電によつて陽光柱が発生され、該陽光柱の金属
蒸気イオンが励起され、紫外線が伝わる。放電管の内表
面には、管の内表面に塗布された蛍光又は発光塗料を通
過する紫外線に対する保護膜として障壁膜が塗布されて
いる。
よく知られていることだが、放電灯の使用し得る光の
量は、放電灯が使われていた時間、即ち点灯時間に関し
て進行的に減少する。この関係は、時に光束維持特性と
も呼ばれるものである。この点に関して行われた試験か
ら明白であるが、放電灯の明るさは、放電管のガラス表
面に塗られた物質の間で行われる相互作用の結果として
負の影響を受ける。これらの物質とは、発光性粉体、水
銀、電極材、及び管内雰囲気のガス状不純物、例えば、
ガス状窒素、一酸化炭素ガス、二酸化炭素、水蒸気、及
び炭化水素である。これらの相互作用は恐らく化学反応
となり、これら化学反応は、 −発光粉体の物理的効率を減殺し、 −放電管の可視光透過能力を弱め、 −放電管内の雰囲気を汚染し、かくして放電灯の光特性
及び使用しうる光の寿命に影響する。
量は、放電灯が使われていた時間、即ち点灯時間に関し
て進行的に減少する。この関係は、時に光束維持特性と
も呼ばれるものである。この点に関して行われた試験か
ら明白であるが、放電灯の明るさは、放電管のガラス表
面に塗られた物質の間で行われる相互作用の結果として
負の影響を受ける。これらの物質とは、発光性粉体、水
銀、電極材、及び管内雰囲気のガス状不純物、例えば、
ガス状窒素、一酸化炭素ガス、二酸化炭素、水蒸気、及
び炭化水素である。これらの相互作用は恐らく化学反応
となり、これら化学反応は、 −発光粉体の物理的効率を減殺し、 −放電管の可視光透過能力を弱め、 −放電管内の雰囲気を汚染し、かくして放電灯の光特性
及び使用しうる光の寿命に影響する。
放電管又はガラス管がソーダ ガラス製で水銀、蛍光
粉体、放射物質、希ガス充填材、及び色々なガス状汚染
物を含んでいる、例えば、蛍光ランプのような放電灯
は、化学的観点からすると高度に反応性の系を構成す
る。放電機構を通じて生まれた化学反応物はかくして多
くの異なつた化学プロセスに関与すると共に、これらプ
ロセスの変化速度及び平衡状態にしばしば影響を与え
る。近年行われた小口径の放電管への転換の結果とし
て、単位ガラス面積当たりの放電管の壁負荷が増大し
た。かくして、エネルギーの大きい紫外線（波長＝185
ナノメーター、nm）の発生比率が、励起光線（波長＝25
4nm）に対して増加した。UV−185nmが、このように、よ
り高密度で存在するということは、放電管の陽極と陰極
との間に広がる陽光柱によつて形成されるプラズマにお
ける高エレクトロン温度の結果であるが、その結果とし
て、エネルギーの大きい化学反応物がより大きな頻度で
発生することにもなる。
粉体、放射物質、希ガス充填材、及び色々なガス状汚染
物を含んでいる、例えば、蛍光ランプのような放電灯
は、化学的観点からすると高度に反応性の系を構成す
る。放電機構を通じて生まれた化学反応物はかくして多
くの異なつた化学プロセスに関与すると共に、これらプ
ロセスの変化速度及び平衡状態にしばしば影響を与え
る。近年行われた小口径の放電管への転換の結果とし
て、単位ガラス面積当たりの放電管の壁負荷が増大し
た。かくして、エネルギーの大きい紫外線（波長＝185
ナノメーター、nm）の発生比率が、励起光線（波長＝25
4nm）に対して増加した。UV−185nmが、このように、よ
り高密度で存在するということは、放電管の陽極と陰極
との間に広がる陽光柱によつて形成されるプラズマにお
ける高エレクトロン温度の結果であるが、その結果とし
て、エネルギーの大きい化学反応物がより大きな頻度で
発生することにもなる。
従つて、益々小口径の放電管又はガラス管を製造する
に当たつては、比較的高密度のUVの結果として化学的浸
食を受けると危惧され得る構成要素を如何に選択して、
ランプの構造とするかに益益要求が高まつている。この
ようなランプの場合、これら、即ち、水銀原子が、61P1
準位（6.7eV）に励起されると、発光粉体の結晶格子或
いは活性子中心が1.5ポーリング（Pauling）単位より大
きいエレクトロン陰性度を有しているカチオンを包含す
る時、これらの水銀原子はこの種の発光粉体にとつて脅
威となる。周知のように、励起された水銀原子は、式： Hg＊（ｇ）＋1/2O2（ｇ）→HgO（ｓ） に従つて既に室温でも酸素原子と反応する。
に当たつては、比較的高密度のUVの結果として化学的浸
食を受けると危惧され得る構成要素を如何に選択して、
ランプの構造とするかに益益要求が高まつている。この
ようなランプの場合、これら、即ち、水銀原子が、61P1
準位（6.7eV）に励起されると、発光粉体の結晶格子或
いは活性子中心が1.5ポーリング（Pauling）単位より大
きいエレクトロン陰性度を有しているカチオンを包含す
る時、これらの水銀原子はこの種の発光粉体にとつて脅
威となる。周知のように、励起された水銀原子は、式： Hg＊（ｇ）＋1/2O2（ｇ）→HgO（ｓ） に従つて既に室温でも酸素原子と反応する。
この時の反応生成物は酸化水銀であり、これは、着色
した光吸収被膜の形でランプ放電室の色々な部分に、特
に、陰極電荷担体（即ち、Hg+、Hg2 +、O--）が比較的高
度に存在するフアラデイー黒色空間まわりの領域にある
発光体層に凝縮する。
した光吸収被膜の形でランプ放電室の色々な部分に、特
に、陰極電荷担体（即ち、Hg+、Hg2 +、O--）が比較的高
度に存在するフアラデイー黒色空間まわりの領域にある
発光体層に凝縮する。
ランプの照度を下げるもう一つの要因は、紫外線照射
の相互作用及び水源原子と放電管のガラス表面に塗布さ
れた物質との反応である。周知のことであるが、ガラス
の種類が異なれば、エネルギーが高い放射線に対する感
度も異なる。この現象は、ソーラリゼーシヨン（solari
zation）と呼ばれ、ガラスに存在する原子種、特に酸化
物中の金属イオン間の光化学的励起レドツクス反応（エ
レクトロン移動）の効果である。これら光化学的プロセ
スには、しばしばガラスの色の変化（変色）が伴い、そ
の結果、可視光の透過性が減退するものである。また、
ある場合には、UV−照射のガラスとの相互作用のため
に、水銀が、他の光吸収化合物、例えばHgSを生成する
プロセスに二次的に関与するようになることもある。
の相互作用及び水源原子と放電管のガラス表面に塗布さ
れた物質との反応である。周知のことであるが、ガラス
の種類が異なれば、エネルギーが高い放射線に対する感
度も異なる。この現象は、ソーラリゼーシヨン（solari
zation）と呼ばれ、ガラスに存在する原子種、特に酸化
物中の金属イオン間の光化学的励起レドツクス反応（エ
レクトロン移動）の効果である。これら光化学的プロセ
スには、しばしばガラスの色の変化（変色）が伴い、そ
の結果、可視光の透過性が減退するものである。また、
ある場合には、UV−照射のガラスとの相互作用のため
に、水銀が、他の光吸収化合物、例えばHgSを生成する
プロセスに二次的に関与するようになることもある。
水銀放電ランプの開発の進歩が行われていた年代にあ
つては、多くの論文が発表され、ガラス放電管に含まれ
ているアマルガス生成原子と水銀との反応及びその反応
生成物の光吸収特性に関する諸問題が議論されてきた。
つては、多くの論文が発表され、ガラス放電管に含まれ
ているアマルガス生成原子と水銀との反応及びその反応
生成物の光吸収特性に関する諸問題が議論されてきた。
ランプの有効寿命の諸段階においてアマルガムが形成
される程度は、ランプ外管が製造されるガラスの組成、
及びガラスの表面状態に非常に影響される。発光粉体層
にある結合剤が約600℃で炉の中で焼成される時には、
既にランプの製造段階において、ガラスの内部からのア
ルカリ拡散によるアマルガム形成反応物でガラス表面が
活性化される。程度の差こそあれ着色されるアルカリア
マルガム、例えば、NanHgm（n,m＝１〜８）の形成は、
異常な光量損失の理由の一つと考えられている。
される程度は、ランプ外管が製造されるガラスの組成、
及びガラスの表面状態に非常に影響される。発光粉体層
にある結合剤が約600℃で炉の中で焼成される時には、
既にランプの製造段階において、ガラスの内部からのア
ルカリ拡散によるアマルガム形成反応物でガラス表面が
活性化される。程度の差こそあれ着色されるアルカリア
マルガム、例えば、NanHgm（n,m＝１〜８）の形成は、
異常な光量損失の理由の一つと考えられている。
光化学的反応（ソーラリゼーシヨン）及びアマルガム
生成の危険は、管口径の減少につれて（単位面積当たり
の壁負荷が高くなる）大きくなるので、最大限出来る限
り反応物を離しておくことが望ましい。最適の光放射の
ために用いられる発光粉体、例えば、三帯域型発光体
は、そのようなアマルガム形成に対しては、有効な障壁
膜に課せられた要求値を通常は満たさないのである。光
発生を最大にするに最も適当な粒子寸法分布は、２〜８
ミクロンなので、粉体層は比較的多孔質であり、そのた
め水銀蒸気に対しては貧弱な機械的障壁になるに過ぎな
い。これに加えて、UV−185nmは発光粉体の比較的粗い
粒子によつてはそれほど良くは反射されず、このエネル
ギーの高い放射線の吸収は低いので、実質的には通過し
てしまう。その結果、UV−185−放射線の大略50％がラ
ンプ管のガラス表面に達し、その表面で色々な化学ある
いは光化学プロセスを開始し得るようになる。
生成の危険は、管口径の減少につれて（単位面積当たり
の壁負荷が高くなる）大きくなるので、最大限出来る限
り反応物を離しておくことが望ましい。最適の光放射の
ために用いられる発光粉体、例えば、三帯域型発光体
は、そのようなアマルガム形成に対しては、有効な障壁
膜に課せられた要求値を通常は満たさないのである。光
発生を最大にするに最も適当な粒子寸法分布は、２〜８
ミクロンなので、粉体層は比較的多孔質であり、そのた
め水銀蒸気に対しては貧弱な機械的障壁になるに過ぎな
い。これに加えて、UV−185nmは発光粉体の比較的粗い
粒子によつてはそれほど良くは反射されず、このエネル
ギーの高い放射線の吸収は低いので、実質的には通過し
てしまう。その結果、UV−185−放射線の大略50％がラ
ンプ管のガラス表面に達し、その表面で色々な化学ある
いは光化学プロセスを開始し得るようになる。
放電管の効率、つまり、消費されたエネルギーに対す
る放射された光の量は、発光粉体被膜に極めて影響され
る。もし光を最大限効果的に発生しようとするならば、
発光粉体の結晶は所要の形状と寸法を有しなければなら
ない。この点について研究の示すところによれば、結晶
が小平板形状（５×20×２ミクロン）を有している時に
最良の結果が得られる。しかし、発光粉体被膜の効率
は、被膜の厚さに強く支配される。被膜があまりにも薄
い時には、UV−放射線の全てが可視光へ必ずしも転換さ
れるわけではない。一方、過度に厚い被膜の結晶はお互
いに「陰」になるようにしてしまう。理想的な厚さは、
前述の形状と寸法の結晶３〜４層に等しい厚さであると
考えられている。
る放射された光の量は、発光粉体被膜に極めて影響され
る。もし光を最大限効果的に発生しようとするならば、
発光粉体の結晶は所要の形状と寸法を有しなければなら
ない。この点について研究の示すところによれば、結晶
が小平板形状（５×20×２ミクロン）を有している時に
最良の結果が得られる。しかし、発光粉体被膜の効率
は、被膜の厚さに強く支配される。被膜があまりにも薄
い時には、UV−放射線の全てが可視光へ必ずしも転換さ
れるわけではない。一方、過度に厚い被膜の結晶はお互
いに「陰」になるようにしてしまう。理想的な厚さは、
前述の形状と寸法の結晶３〜４層に等しい厚さであると
考えられている。
所与の化学組成の発光粉体被膜を含有するガス放電ラ
ンプの照度は、ガラス管に存在する物質と発光被膜との
間に起こる反応によつて極めて激烈に損傷され得ること
も知られている。ガラス管つまり放電管と、化学的浸食
とUV−放射線に対して安定な発光粉体被膜との間に障壁
膜を設けると、これら光損傷性反応に対する良好な保護
を与えることになる。
ンプの照度は、ガラス管に存在する物質と発光被膜との
間に起こる反応によつて極めて激烈に損傷され得ること
も知られている。ガラス管つまり放電管と、化学的浸食
とUV−放射線に対して安定な発光粉体被膜との間に障壁
膜を設けると、これら光損傷性反応に対する良好な保護
を与えることになる。
このような障壁又は保護層で放電管を被覆する方法
は、東ドイツ特許第229 247号に記載されている。この
特許公告によれば、放電管又はガラス管の内表面は水性
懸濁媒体により二酸化シリコン（SiO2）層で被覆されて
いる。
は、東ドイツ特許第229 247号に記載されている。この
特許公告によれば、放電管又はガラス管の内表面は水性
懸濁媒体により二酸化シリコン（SiO2）層で被覆されて
いる。
スウエーデン特許第8405741−３号には、放電管が製
造工程中に繰り返し熱処理を受ける間に発光体成分が放
電管のガラス表面に進入し該管を脆くする危険を減少す
る障壁層についての教示がある。この障壁層は無色の金
属酸化物より成ると報告され、アルミナ、シリカ、及び
チタン酸化物がその例であると言われている。米国特許
第3,544,828号によれば、このような保護障壁膜はポリ
オルガノシロキサンより成り得る。
造工程中に繰り返し熱処理を受ける間に発光体成分が放
電管のガラス表面に進入し該管を脆くする危険を減少す
る障壁層についての教示がある。この障壁層は無色の金
属酸化物より成ると報告され、アルミナ、シリカ、及び
チタン酸化物がその例であると言われている。米国特許
第3,544,828号によれば、このような保護障壁膜はポリ
オルガノシロキサンより成り得る。
本発明の目的は、水銀放電ランプの場合、放電管のガ
ラスに存在しているアマルガム形成性アルカリ金属と水
銀との反応を効果的に防止する障壁層又は保護層を提供
することである。他の目的は、発光物質とガラス成分と
の間の光化学反応の発生を防止するような保護層を提供
することである。この保護層は、ランプの有効寿命の
間、光放射あるいは照度の減退を最小限にする。また、
この保護層は、特に、比較的狭い粒子寸法分布の発光粉
体被膜の場合に、紫外線を出来るだけ効果的に可視光線
に変換するのを助ける。この保護層はまた、ソーラリゼ
ーシヨンに至り得るような反応、即ち、可視光線のある
波長をそれ自体が吸収する着色生成物を生成するような
放電ガラス管表面のイオンの酸化又は還元反応を防止す
る事をも意図している。従つて、本発明を目的を合わせ
てみれば、本発明に従つて製造されるガス放電ランプ
は、従来的ガス放電ランプが被つたような光放射の減退
を被ることはないということも示唆される。これは、前
記の特許請求の範囲に示されている特性を有するガス放
電灯にして初めて達成されるのである。
ラスに存在しているアマルガム形成性アルカリ金属と水
銀との反応を効果的に防止する障壁層又は保護層を提供
することである。他の目的は、発光物質とガラス成分と
の間の光化学反応の発生を防止するような保護層を提供
することである。この保護層は、ランプの有効寿命の
間、光放射あるいは照度の減退を最小限にする。また、
この保護層は、特に、比較的狭い粒子寸法分布の発光粉
体被膜の場合に、紫外線を出来るだけ効果的に可視光線
に変換するのを助ける。この保護層はまた、ソーラリゼ
ーシヨンに至り得るような反応、即ち、可視光線のある
波長をそれ自体が吸収する着色生成物を生成するような
放電ガラス管表面のイオンの酸化又は還元反応を防止す
る事をも意図している。従つて、本発明を目的を合わせ
てみれば、本発明に従つて製造されるガス放電ランプ
は、従来的ガス放電ランプが被つたような光放射の減退
を被ることはないということも示唆される。これは、前
記の特許請求の範囲に示されている特性を有するガス放
電灯にして初めて達成されるのである。
本発明の放電管を装着したガス放電ランプに対して行
つた長期試験の示すところによれば、使用発光物質の経
時変化によつて惹起される、光放射つまり照度の低下は
想定より小さかつたのである。
つた長期試験の示すところによれば、使用発光物質の経
時変化によつて惹起される、光放射つまり照度の低下は
想定より小さかつたのである。
これは、管の放電室によつて形成される系の全反応性
が減少したからである。このお蔭で、保護層で反射され
る励起放射線が発光粉体層で多数回反射され得るように
なり、従つて紫外線放射を高度に利用することが可能に
なつたのである。
が減少したからである。このお蔭で、保護層で反射され
る励起放射線が発光粉体層で多数回反射され得るように
なり、従つて紫外線放射を高度に利用することが可能に
なつたのである。
ガス放電ランプからの最大光放射は、多くの相互に異
なつたパラメーターを満たすことによつてのみ達成され
得ることが知られている。そのようなパラメーターの一
つには、発光体粉体の粒子寸法、固定、表面重量などに
関する最適化がある。発光粉体層に発生する光の伝播を
説明するために、光学系モデルを用いて試験を行つた。
これらの試験が示すところによると、発生した光の僅か
35％が直ちに照射されるが、残りの65％は、放射される
まえに少なくとも一回はランプ内で反射されることが分
かつた。
なつたパラメーターを満たすことによつてのみ達成され
得ることが知られている。そのようなパラメーターの一
つには、発光体粉体の粒子寸法、固定、表面重量などに
関する最適化がある。発光粉体層に発生する光の伝播を
説明するために、光学系モデルを用いて試験を行つた。
これらの試験が示すところによると、発生した光の僅か
35％が直ちに照射されるが、残りの65％は、放射される
まえに少なくとも一回はランプ内で反射されることが分
かつた。
第１図は、光発生及び放電管（放電管の左半分は保護
層付であるが右半分は付いていない）における光伝播の
モデルを示すものである。この図においては、参考数字
１、２、３はそれぞれ、ガラス放電管、保護層、発光粉
体被膜を示す。Ｉと表示された矢印は、粉体被膜を貫通
した光を示し、Ｕと表示された矢印は、ランプから照射
する光を示し、そしてＲと表示された矢印は、反射され
た光を示す。
層付であるが右半分は付いていない）における光伝播の
モデルを示すものである。この図においては、参考数字
１、２、３はそれぞれ、ガラス放電管、保護層、発光粉
体被膜を示す。Ｉと表示された矢印は、粉体被膜を貫通
した光を示し、Ｕと表示された矢印は、ランプから照射
する光を示し、そしてＲと表示された矢印は、反射され
た光を示す。
第２図は、光の波長と再放射との間の関係、つまり、
反射の拡散粒子寸法への依存関係を示すグラフである。
表示の曲線はそれぞれ保護層の組成を示し、曲線ａは、 0.1BaSO4＋0.9SiO2、曲線ｂは、BaSO4なる組成を示すも
のである。
反射の拡散粒子寸法への依存関係を示すグラフである。
表示の曲線はそれぞれ保護層の組成を示し、曲線ａは、 0.1BaSO4＋0.9SiO2、曲線ｂは、BaSO4なる組成を示すも
のである。
第３図は、発光粉体質量（g/36W管）あるいは単位表
面積当たりの質量（mg/cm2）の関数として点灯時間ゼロ
時における光束値をパーセントで示す。硫酸バリウムあ
るいは硫酸バリウムと二酸化シリコン（曲線ｂ）よりな
る本発明の保護層を有する放電管に対する最大光束値
は、発光粉体の層重量が低いほうに移行していること
が、本図から読み取れるであろう。保護層を採用する
と、保護層の無い比較対照管（曲線ａ）の表面重量より
約10％小さい層重量にて、光束値（LO）を約2.0％増大
させることが可能である。
面積当たりの質量（mg/cm2）の関数として点灯時間ゼロ
時における光束値をパーセントで示す。硫酸バリウムあ
るいは硫酸バリウムと二酸化シリコン（曲線ｂ）よりな
る本発明の保護層を有する放電管に対する最大光束値
は、発光粉体の層重量が低いほうに移行していること
が、本図から読み取れるであろう。保護層を採用する
と、保護層の無い比較対照管（曲線ａ）の表面重量より
約10％小さい層重量にて、光束値（LO）を約2.0％増大
させることが可能である。
第４図は、保護層の無い36W−管（曲線ａ）と保護層
の有る36W−管（曲線ｂ）の照度減退を示す。各曲線
は、三十本程度の放電管の代表値であり、曲線は光発生
に対する保護層の効果を明白に示している。即ち、点灯
時間ゼロ時に於ける高いLO値とランプの実運転時に於け
る小さい照度減退とを示している。光束値における差
は、2000時間後に４％に達し、10000時間点灯時には８
％以上にも増加すると計算される。本発明の保護層を使
用することは、このような放電管の有効寿命期間を延長
する（経済的寿命＝27000時間）という観点から特に魅
力的である。
の有る36W−管（曲線ｂ）の照度減退を示す。各曲線
は、三十本程度の放電管の代表値であり、曲線は光発生
に対する保護層の効果を明白に示している。即ち、点灯
時間ゼロ時に於ける高いLO値とランプの実運転時に於け
る小さい照度減退とを示している。光束値における差
は、2000時間後に４％に達し、10000時間点灯時には８
％以上にも増加すると計算される。本発明の保護層を使
用することは、このような放電管の有効寿命期間を延長
する（経済的寿命＝27000時間）という観点から特に魅
力的である。
本発明に対する実験的支援は、長期の製造期間にわた
つて製造された数多くの放電ランプに基ずいている。各
試験系列において、保護層又は障壁膜塗布の放電管が、
保護層無の管と混入され、ランプ製造条件が可及的に均
一になるようにされた。
つて製造された数多くの放電ランプに基ずいている。各
試験系列において、保護層又は障壁膜塗布の放電管が、
保護層無の管と混入され、ランプ製造条件が可及的に均
一になるようにされた。
本発明によれば、保護層は、結晶性微粒硫酸バリウム
（粒径30〜220nm、好ましくは50〜150nm）又はこのよう
な硫酸バリウムと極微分散二酸化シリコン（粒径５〜30
nm、好ましくは10〜20nm）との混合物で、厚さ（質量／
単位表面積）が0.03〜0.50mg/cm2（好ましくは、0.06〜
0.20mg/cm2）のものより構成されている。
（粒径30〜220nm、好ましくは50〜150nm）又はこのよう
な硫酸バリウムと極微分散二酸化シリコン（粒径５〜30
nm、好ましくは10〜20nm）との混合物で、厚さ（質量／
単位表面積）が0.03〜0.50mg/cm2（好ましくは、0.06〜
0.20mg/cm2）のものより構成されている。
保護層は、良く分散された安定な硫酸バリウム水性懸
濁液又は （BaSO4）ｎ＋（SiO2）ｍ（ｎ＝0.1〜0.9;m＝１−ｎ）
の水性懸濁液で管の内表面を湿潤することによつて、放
電管のガラス表面に塗布される。この懸濁液は、顔料の
少なくとも95％がプライマリーグレインとして存在し、
懸濁液が長期間安定のままであること、つまり懸濁液の
再凝集性が低いことという特徴がある。該懸濁液は、最
初、保護顔料、APMA（＝アンモニウム ポリメチル ア
クリレート）のような結合剤、表面活性物質、及び脱イ
オンあるいは蒸留水含有の濃厚液の形で調製される。顔
料は、コロイド混合機で分散され、これに、例えばノニ
ルフエノール−エチレンオキサイド−濃厚液、好ましく
は商標エチラン−ツウ（ETHYLAN−TU）下に市販されて
いる濃厚液が加えられる。保護層懸濁液は、該濃厚液を
脱イオン水で希釈することによつて濃厚液から調製され
る。このあとでガラス表面から懸濁液を自然に流し落と
して、生ずる保護層を温度60℃にて高温空気で乾燥す
る。次に、発光粉体が塗布される。
濁液又は （BaSO4）ｎ＋（SiO2）ｍ（ｎ＝0.1〜0.9;m＝１−ｎ）
の水性懸濁液で管の内表面を湿潤することによつて、放
電管のガラス表面に塗布される。この懸濁液は、顔料の
少なくとも95％がプライマリーグレインとして存在し、
懸濁液が長期間安定のままであること、つまり懸濁液の
再凝集性が低いことという特徴がある。該懸濁液は、最
初、保護顔料、APMA（＝アンモニウム ポリメチル ア
クリレート）のような結合剤、表面活性物質、及び脱イ
オンあるいは蒸留水含有の濃厚液の形で調製される。顔
料は、コロイド混合機で分散され、これに、例えばノニ
ルフエノール−エチレンオキサイド−濃厚液、好ましく
は商標エチラン−ツウ（ETHYLAN−TU）下に市販されて
いる濃厚液が加えられる。保護層懸濁液は、該濃厚液を
脱イオン水で希釈することによつて濃厚液から調製され
る。このあとでガラス表面から懸濁液を自然に流し落と
して、生ずる保護層を温度60℃にて高温空気で乾燥す
る。次に、発光粉体が塗布される。
前述の懸濁液を簡単な塗布液で塗布することによつ
て、実質上細孔が無く放電管ガラス表面に良好に接着す
る密着性保護層が作られる。顔料、即ち、BaSO4あるい
はBaSO4とSiO2との混合物は、プライマリーグレイン又
は粒子の形で実質上固定される。層厚さ0.12mg/cm2、粒
子寸法50〜100nmの場合、粒子は30〜60層に分配され、
そして光学的光散乱中心1011〜1014個/cm2が得られる。
光散乱中心の最大の数（＞1013）は、層がモル組成（Ba
SO4）0.1＋（SiO2）0.9を有する時に存在する。
て、実質上細孔が無く放電管ガラス表面に良好に接着す
る密着性保護層が作られる。顔料、即ち、BaSO4あるい
はBaSO4とSiO2との混合物は、プライマリーグレイン又
は粒子の形で実質上固定される。層厚さ0.12mg/cm2、粒
子寸法50〜100nmの場合、粒子は30〜60層に分配され、
そして光学的光散乱中心1011〜1014個/cm2が得られる。
光散乱中心の最大の数（＞1013）は、層がモル組成（Ba
SO4）0.1＋（SiO2）0.9を有する時に存在する。
ランプの照度の減退に対する保護機能に加えて、本明
細書で提唱される保護層は、その組成及び寸法の効果の
結果として、光線発生に必要な紫外線放射の利用を強化
すると言う光学的効果をも有する。保護層の保護機能は
二つの範疇に分けられる。即ち、 1.Hg＊、Hg2の侵入を防止し、しかも紫外線放射が放電
管のガラス表面に達するのをある程度防御する機械的障
壁。
細書で提唱される保護層は、その組成及び寸法の効果の
結果として、光線発生に必要な紫外線放射の利用を強化
すると言う光学的効果をも有する。保護層の保護機能は
二つの範疇に分けられる。即ち、 1.Hg＊、Hg2の侵入を防止し、しかも紫外線放射が放電
管のガラス表面に達するのをある程度防御する機械的障
壁。
2.紫外線放射を再放射し、かくして放電管のガラス表面
に於ける光化学反応の発生を最小限に抑える光学的障
壁。
に於ける光化学反応の発生を最小限に抑える光学的障
壁。
保護層によつて短波長放射線が多く照射されるという
ことは、発光粉体層における多数回反射の結果として励
起放射線がより効果的に利用されるということを意味す
る。保護層の再放射特性は、粉体層への入射放射線の散
乱に対するラレイー（Raleigh）の式を用いて満足的に
表現することができる。
ことは、発光粉体層における多数回反射の結果として励
起放射線がより効果的に利用されるということを意味す
る。保護層の再放射特性は、粉体層への入射放射線の散
乱に対するラレイー（Raleigh）の式を用いて満足的に
表現することができる。
Ｉ＝散乱された放射線の強度 I0＝入射された放射線の強度 Ｖ＝粒子容積 λ＝入射された放射線の波長 再放射される放射線の百分率は、1/λ４に比例して、
つまり波長の四乗に反比例して変わる。従つて、再放射
は波長が短くなるほど強くなる。これは放射線バランス
に関しては有利であり、ガラス放電管に対して前述の保
護を付与することになり、更に励起放射線の一部が発光
物質へ反射され、この放射線が可視光へと転換され得る
結果となる。第２図は、異なつた波長の放射線を再放射
する保護層の能力を示すものである。ラレイーの式は、
粉体粒子の直径が放射線の波長より短い系に対して適用
し得る。この条件は、本明細書で提唱の緊密充填の保護
層においては満たされており、本保護層の粉体粒子大き
さ分布は、単位表面積当たり非常に大きな数の光散乱芯
を与えるようになつている。短波長の放射線の再放射
が、例えば、保護層によつて増幅されると、波長254nm
を有する主励起放射線に加えて185nm−放射線が可視光
に転換され得る時にはランプの光得率が改善され得る。
185nmと254nm放射線が発光体物質に吸着され得る程度
は、この物質の紫外線範囲に於ける再放射スペクトルに
支配される。
つまり波長の四乗に反比例して変わる。従つて、再放射
は波長が短くなるほど強くなる。これは放射線バランス
に関しては有利であり、ガラス放電管に対して前述の保
護を付与することになり、更に励起放射線の一部が発光
物質へ反射され、この放射線が可視光へと転換され得る
結果となる。第２図は、異なつた波長の放射線を再放射
する保護層の能力を示すものである。ラレイーの式は、
粉体粒子の直径が放射線の波長より短い系に対して適用
し得る。この条件は、本明細書で提唱の緊密充填の保護
層においては満たされており、本保護層の粉体粒子大き
さ分布は、単位表面積当たり非常に大きな数の光散乱芯
を与えるようになつている。短波長の放射線の再放射
が、例えば、保護層によつて増幅されると、波長254nm
を有する主励起放射線に加えて185nm−放射線が可視光
に転換され得る時にはランプの光得率が改善され得る。
185nmと254nm放射線が発光体物質に吸着され得る程度
は、この物質の紫外線範囲に於ける再放射スペクトルに
支配される。
色々な発光体物質の短波長紫外線光（＜200nm）にお
ける再放射特性及び励起特性に関する研究が現在発表さ
れているが、この発表によれば、185nm放射線はある種
の発光粉体の光発生に関与しているとのことである。一
例は、三帯域型発光粉体における緑−放射成分CAT（（C
e.Tb）MgAl11O19）であり、これは、185〜300nmの全紫
外線領域にわたる高度な吸収及び励起能を有する。例え
ば、36W放電管のUV−185nmの百分率は、紫外線放射の内
概略12％を占めるので、波長185nmと波長254nmの放射線
を効果的に再放射することによつて、ランプの光得率を
数％だけ増加することが可能となる。これは、主に、UV
−185nmに対する発光体物質の量子交換が、CAT及びある
種のハロゲン−燐化合物の場合のように、高い値である
場合に成り立つ。
ける再放射特性及び励起特性に関する研究が現在発表さ
れているが、この発表によれば、185nm放射線はある種
の発光粉体の光発生に関与しているとのことである。一
例は、三帯域型発光粉体における緑−放射成分CAT（（C
e.Tb）MgAl11O19）であり、これは、185〜300nmの全紫
外線領域にわたる高度な吸収及び励起能を有する。例え
ば、36W放電管のUV−185nmの百分率は、紫外線放射の内
概略12％を占めるので、波長185nmと波長254nmの放射線
を効果的に再放射することによつて、ランプの光得率を
数％だけ増加することが可能となる。これは、主に、UV
−185nmに対する発光体物質の量子交換が、CAT及びある
種のハロゲン−燐化合物の場合のように、高い値である
場合に成り立つ。
第１図は、光発生及び放電管（放電管の左半分は保護層
付であるが右半分は付いていない）における光伝播のモ
デルを示すものである。 第２図は、光の波長と再放射との間の関係を示すグラフ
である。 第３図は、発光粉体質量（g/36W管）あるいは単位表面
積当たりの質量（mg/cm2）の関数として点灯時間ゼロ時
における光束値をパーセントで示す。 第４図は、保護層の無い36W−管（曲線ａ）の保護層の
有る36W−管（曲線ｂ）の照度減退を示す。 第１図において、各符号は次の通りである。 １……ガラス放電管、２……保護層、３……発光粉体被
膜、Ｉ……粉体被膜を貫通した光、Ｕ……ランプから照
射する光、Ｒ……反射された光。
付であるが右半分は付いていない）における光伝播のモ
デルを示すものである。 第２図は、光の波長と再放射との間の関係を示すグラフ
である。 第３図は、発光粉体質量（g/36W管）あるいは単位表面
積当たりの質量（mg/cm2）の関数として点灯時間ゼロ時
における光束値をパーセントで示す。 第４図は、保護層の無い36W−管（曲線ａ）の保護層の
有る36W−管（曲線ｂ）の照度減退を示す。 第１図において、各符号は次の通りである。 １……ガラス放電管、２……保護層、３……発光粉体被
膜、Ｉ……粉体被膜を貫通した光、Ｕ……ランプから照
射する光、Ｒ……反射された光。
Claims (8)
- 【請求項１】ガラス管に収められ、二つの電極の間に延
びる放電室より成る金属蒸気封入型のガス放電灯であっ
て、しかも該放電室には希ガスが充填され、更にガラス
管の内表面には一帯域型あるいは多帯域型蛍光物質が被
覆されている金属蒸着封入型のガス放電灯において、硫
酸バリウム、又は硫酸バリウムと非晶質の極分散性二酸
化シリコンとの混合物より成る保護層がガラス壁と蛍光
物質との間に塗布されていることを特徴とする金属蒸気
封入型のガス放電灯。 - 【請求項２】硫酸バリウムが、結晶質で、30〜200nm好
ましくは50〜150nmなる粒径を有する、請求項１記載の
ガス放電灯。 - 【請求項３】二酸化シリコンが５〜30nm、好ましくは10
〜20nmなる粒径を有する、請求項１又は２記載のガス放
電灯。 - 【請求項４】保護層が、0.03〜0.50mg・cm-2、好ましく
は0.06〜0.20mg・cm-2なる厚さを有する、請求項１〜３
のいずれか１項に記載のガス放電灯。 - 【請求項５】保護層が、 （BaSO4）ｎ＋（SiO2）ｍ（式中、ｎ＝0.1〜0.9、ｍ＝
１−ｎ）より成る、請求項３又は４記載のガス放電灯。 - 【請求項６】保護層を形成する物質の95％超が、プライ
マリー グレインである、請求項１〜５のいずれか１項
に記載のガス放電灯。 - 【請求項７】放電灯の製造において、アンモニウムポリ
メチルアクリレートが、放電管のガラス壁に保護層を接
着する結合剤として使われる、請求項１〜６のいずれか
１項に記載のガス放電灯。 - 【請求項８】保護層に使われる結合剤は、硫酸バリウ
ム、又は硫酸バリウムと非晶質の極分散性二酸化シリコ
ンとの混合物の凝結を防止する物質である、請求項１〜
６のいずれか１項に記載のガス放電灯。
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| SE8701724-0 | 1987-04-27 | ||
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|---|---|
| JPS63281346A JPS63281346A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2638062B2 true JP2638062B2 (ja) | 1997-08-06 |
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| CN (1) | CN88102517A (ja) |
| AT (1) | ATE100968T1 (ja) |
| AU (1) | AU1359988A (ja) |
| DD (1) | DD270614A5 (ja) |
| DE (1) | DE3887372T2 (ja) |
| FI (1) | FI881739A (ja) |
| HU (1) | HU201176B (ja) |
| PL (1) | PL272030A1 (ja) |
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| US5319282A (en) * | 1991-12-30 | 1994-06-07 | Winsor Mark D | Planar fluorescent and electroluminescent lamp having one or more chambers |
| US5343116A (en) * | 1992-12-14 | 1994-08-30 | Winsor Mark D | Planar fluorescent lamp having a serpentine chamber and sidewall electrodes |
| US5479069A (en) * | 1994-02-18 | 1995-12-26 | Winsor Corporation | Planar fluorescent lamp with metal body and serpentine channel |
| KR960706187A (ko) * | 1994-08-25 | 1996-11-08 | 제이.지.에이. 롤페즈 | 저압 수은증기 방전램프(Low-pressure mercury vapour discharge lamp) |
| IL116092A (en) * | 1994-11-30 | 2000-06-29 | Honeywell Inc | Ultraviolet transparent binder for phosphor fluorescent light box |
| FR2736062B1 (fr) * | 1995-06-28 | 1997-09-19 | Rhone Poulenc Chimie | Utilisation comme luminophore dans les systemes a plasma d'un compose a base d'un phosphate de terre rare |
| US6069441A (en) * | 1996-10-31 | 2000-05-30 | Honeywell Inc. | Method for producing phospher binding materials |
| US5903096A (en) * | 1997-09-30 | 1999-05-11 | Winsor Corporation | Photoluminescent lamp with angled pins on internal channel walls |
| US5914560A (en) * | 1997-09-30 | 1999-06-22 | Winsor Corporation | Wide illumination range photoluminescent lamp |
| US6091192A (en) * | 1998-02-02 | 2000-07-18 | Winsor Corporation | Stress-relieved electroluminescent panel |
| US6127780A (en) * | 1998-02-02 | 2000-10-03 | Winsor Corporation | Wide illumination range photoluminescent lamp |
| US6100635A (en) * | 1998-02-02 | 2000-08-08 | Winsor Corporation | Small, high efficiency planar fluorescent lamp |
| US6075320A (en) * | 1998-02-02 | 2000-06-13 | Winsor Corporation | Wide illumination range fluorescent lamp |
| US6114809A (en) * | 1998-02-02 | 2000-09-05 | Winsor Corporation | Planar fluorescent lamp with starter and heater circuit |
| DE10058852A1 (de) * | 2000-11-27 | 2002-06-06 | Raylux Gmbh | Kompakte elektrodenlose Niederdruck-Gasentladungslampe mit erhöhter Lebensdauer |
| CN100401456C (zh) * | 2001-02-19 | 2008-07-09 | 松下照相·照明株式会社 | 放电管和使用放电管的闪光装置和照相机 |
| US6762556B2 (en) | 2001-02-27 | 2004-07-13 | Winsor Corporation | Open chamber photoluminescent lamp |
| DE10153259A1 (de) * | 2001-10-31 | 2003-05-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement |
| AU2002951256A0 (en) * | 2002-09-06 | 2002-09-19 | Poly Optics Australia Pty Ltd | Improvements in side-scattering light guides |
| EP1734563A3 (en) * | 2005-06-17 | 2009-08-12 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Fluorescent lamp comprising a protective film, and illuminating apparatus therewith |
| US7550910B2 (en) * | 2005-11-08 | 2009-06-23 | General Electric Company | Fluorescent lamp with barrier layer containing pigment particles |
| JP2009259529A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 蛍光ランプおよび照明器具 |
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| US2299720A (en) * | 1940-10-26 | 1942-10-20 | Sylvania Electric Prod | Luminescent coating for electric lamps |
| US2838707A (en) * | 1956-09-13 | 1958-06-10 | Duro Test Corp | Fluorescent lamp and method of making |
| US3541377A (en) * | 1968-11-18 | 1970-11-17 | Westinghouse Electric Corp | Fluorescent lamp having an envelope with a thin transparent buffer film bonded to its inner surface,and method of treating lamp envelopes to provide such a film |
| US3617357A (en) * | 1970-03-25 | 1971-11-02 | Westinghouse Electric Corp | Lamp envelope with a thin transparent buffer film on its inner surface |
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-
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- 1987-04-27 SE SE8701724A patent/SE458365B/sv not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-03-24 AU AU13599/88A patent/AU1359988A/en not_active Abandoned
- 1988-04-13 US US07/181,075 patent/US4916359A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-14 FI FI881739A patent/FI881739A/fi not_active Application Discontinuation
- 1988-04-15 DE DE3887372T patent/DE3887372T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-15 EP EP88850132A patent/EP0289474B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1988-04-26 JP JP63101532A patent/JP2638062B2/ja not_active Expired - Fee Related
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