JP3497597B2 - UV fluorescent lamp - Google Patents

UV fluorescent lamp

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JP3497597B2
JP3497597B2 JP05510395A JP5510395A JP3497597B2 JP 3497597 B2 JP3497597 B2 JP 3497597B2 JP 05510395 A JP05510395 A JP 05510395A JP 5510395 A JP5510395 A JP 5510395A JP 3497597 B2 JP3497597 B2 JP 3497597B2
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誠 池谷
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株式会社エレバム
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、紫外線を放射するため
の紫外線蛍光ランプにおける紫外線発光効率と立ち上が
り特性の改善に関する。 【0002】 【従来の技術】紫外線蛍光ランプは300nm〜400
nmのような近紫外の発光波長を持つ蛍光ランプであ
り、紫外線に反応する物質の鑑別や検査などに用いるこ
とができる。このような紫外線蛍光ランプについて記載
された文献の例としては1986年11月20日社団法
人電気学会発行の「電気学会大学講座照明工学」第85
頁がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明者は紫外線発光
を利用した読みとり装置に適用するために、紫外線出力
効率が高く且つ周囲温度が低温であってもその出力立ち
上がり特性の良好な、比較的小型の紫外線蛍光ランプに
ついて検討した。蛍光体の励起源として水銀を使用しな
い、所謂希ガス放電ランプ、例えば147nm近辺の発
光波長を蛍光体励起源として利用するキセノン蛍光ラン
プは、紫外線発光蛍光体であるSrB47:EuやBa
Si25:Pbなどは励起波長が230〜260nm近
辺にあるため(当該蛍光体の発光波長は大凡300〜4
00nm)、定常放電時若しくは放電が飽和したとき
に、そのような紫外線読み取り装置のための実用的な紫
外線出力効率を得ることができない。 【0004】キセノンガスを使用した希ガス蛍光管で
は、封入圧を8〜40KPaの範囲で試作したが、管壁
の紫外線出力が飽和出力時で0.12mW/cm2しか
得ることが出来なかった。これは読み取り光源に最低限
必要な出力である0.7mW/cm2のおよそ1/6で
あり、実用にはならない。 【0005】そこで紫外線発光効率を向上させる為に、
蛍光体の励起源として水銀を封入する事とした。水銀を
封入すれば、放電によって発生する253.7nmの紫
外線によって上記蛍光体を効率的に励起でき、それによ
って波長が大凡300〜400nmの紫外線の発光効率
を増すことができる。 【0006】しかしながら、水銀を封入した場合には管
内の蒸気圧が温度依存性を有し、立ち上がり特性に無視
し得ない劣化を生じることが明らかである。これは、ラ
ンプ内の水銀蒸気圧が0℃のような低温雰囲気中におい
ては著しく下がり、放電開始時の水銀の励起発光確率が
小さく、従って蛍光体による紫外線出力も小さくなるか
らである。放電による発熱で徐々に水銀蒸気圧が高くな
ると共に紫外線出力も上昇するが、周囲温度が0℃の様
に低い場合には熱平衡状態になる迄にかなりの時間を要
する為である。即ち、所要の立ち上がり特性を得ること
ができない。このため放電開始時におけるバルブ内部の
温度上昇を促進できるようにすることの必要性が見出さ
れた。このとき、バッテリー駆動されるような比較的小
型の読み取り装置においては、紫外線蛍光ランプの外部
または内部にヒーターを設置して加熱し、立ち上がり特
性を改善しようとしても、その電力供給能力の点で自ず
と限界がある。また、管電力の小さな小型の紫外線蛍光
ランプでは発熱量も少ないこともあって、放電ランプそ
れ自体の構造において対策を講じなければ必要充分な立
ち上がり特性を得ることができないことが明らかにされ
た。 【0007】本発明の目的は、希ガスと共に水銀蒸気を
容器に封入した紫外線放電ランプの低温時における立ち
上がり特性を改善することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明者は紫外線発光を
利用した比較的小型の読みとり装置に適用され、バッテ
リー駆動点灯される紫外線蛍光ランプとして、その小型
化の要請により外径が4.8mm以下、全長が50mm
以下で、放電電力が2W以下の紫外線放電ランプについ
て鋭意検討した結果、紫外線蛍光ランプの放射する紫外
線にて可視光発光するインク等の発光をフォトトランジ
スタ等の受光素子で読み取り可能とする為には、照射す
る紫外線蛍光ランプの出力が管壁で概ね0.7mW/c
2以上必要であり、また放電開始後5秒以内に0.7
mW/cm2以上の紫外線出力が得られれば実用上何等
支障無いことが判明した。即ち、放電開始時における紫
外線発光の立ち上がり特性が、0℃において少なくとも
0.14mW/cm2/sec有することによって、紫
外線発光を利用した比較的小型の読み取り装置に最適な
紫外線発光源としての能力を得ることが出来る。 【0009】上記立ち上がり特性を満足するために、本
発明者は読み取り光源用の紫外線放電ランプを多数試作
して夫々の特性を後述する各種実験にて得た結果、封入
ガス圧と立ち上がり特性に密接な関係のあることを見出
した。それによれば、0℃のような低温時の立ち上がり
特性の点において、封入ガス圧には最適値が存在する。
封入ガス圧が最適値よりも低くなる程に、放電管のイン
ピーダンスが低下し放電による発熱が減少して水銀の蒸
発が促進されず、それによって安定放電に至る過渡期の
紫外線発光効率が下がっていくと考えられる。封入ガス
圧が最適値よりも高くなると、封入気体の熱抵抗が大き
くなり(封入気体の分子量が多くなり)放電管が熱飽和
に至る迄の時間が増加する事となる。従って、水銀の蒸
発が促進されず、過渡期の紫外線出力が低下する事とな
る。実験によれば、0℃における放電開始時の紫外線発
光の立ち上がり特性として0.14mW/cm2/se
c以上を得るための、水銀蒸気と希ガスの封入ガス圧は
6〜13kPaの範囲を要することが見出された。 【0010】さらに上記実験の結果、紫外線蛍光ランプ
を構成する容器の肉厚と立ち上がり特性との間にも密接
な関係のあることが見出された。即ち、容器の内径が同
じでその肉厚を変化させた場合、点灯開始数分後の出力
安定状態ではその紫外線出力に実質的な差はないが、点
灯開始から数十秒以内の過渡期においては、肉厚の相違
によってもたらされる容器の熱容量の差によって立ち上
がり特性に顕著な差が生じた。これは、単位時間当たり
の発熱量は、紫外線蛍光ランプの内径、封入ガス圧、及
び放電電流などによって決定され、点灯開始後に周囲温
度と熱平衡状態に到達したときにその紫外線出力は安定
するので、容器の肉厚如何によらず容器の内径が同じで
あれば安定時の紫外線出力は同一となるはずである。し
かしながら、熱平衡状態に達するまでの間は、容器の肉
厚が厚く熱容量が大きい容器を同じ温度にするのに必要
な熱量は多く必要になる。単位時間当たりの発熱量が同
じであれば、容器の肉厚が薄い程同一の温度に達するま
での時間は短くて済む。実験によれば、0℃における放
電開始時の紫外線発光の立ち上がり特性として0.14
mW/cm2/sec以上を得るための、容器の内径
(φ)と容器の肉厚(t)の関係は、t(φ+t)≦
1.11を満足させることが必要であることが解った。
例えばこの関係に従えば、容器の内径が2mmのとき、
その肉厚は0.45mmとされるべきである。 【0011】 【作用】上記した手段によれば、放電開始時の紫外線発
光の立ち上がり特性を0℃において少なくとも0.14
mW/cm2/secとするために、水銀蒸気と希ガス
の封入ガス圧を6〜13kPaの範囲とし、また、容器
の内径(φ)と容器の肉厚(t)の関係をt(φ+t)
≦1.11とすることによって、従来の水銀非封入型の
所謂希ガス蛍光ランプに比べて紫外線発光効率を向上さ
せることができると共に低温時における立ち上がり特性
も良好なものとすることができ、それら手段は封入ガス
圧や容器の肉厚といった蛍光ランプそれ自体に必須の構
成に着目するものであって、点灯時に過負荷を与えるこ
とを要さず、また、特別な回路手段や部材を蛍光ランプ
に外付けすることを要しないから、紫外線発光を利用し
た比較的小型の読み取り装置に適用されバッテリー駆動
にて点灯される紫外線蛍光ランプに最適である。 【0012】 【実施例】図1には本発明の一実施例に係る紫外線蛍光
ランプが示される。本実施例の紫外線蛍光ランプは、紫
外線発光を利用した比較的小型の読み取り装置に適用さ
れ、バッテリー駆動にて点灯されるものであり、その小
型化の要請により外径が4.8mm以下、全長が50m
m以下の、内面に蛍光体4を有する円筒形のガラス製容
器1に、希ガスと共に水銀蒸気が封入され、容器1の両
端に外部から導入された夫々のリード線2の先端部に放
電電極3が設けられて、放電電力が2W以下とされて構
成される。希ガスはキセノン、ネオン、アルゴンなどの
単体ガス、又はそれらの混合ガスとされる。蛍光体はS
rB47:EuやBaSi25:Pbなどとされる。本
実施例の紫外線蛍光ランプが所謂ブラックライト蛍光ラ
ンプとされる場合、容器は可視光遮断の紫外線透過ガラ
スにされる。本実施例の紫外線蛍光ランプはその構造か
ら明らかなように非予熱形式の冷陰極放電ランプとされ
る。放電電極は容器の外部に配置する事も可能である。 【0013】本実施例の紫外線蛍光ランプの一つの代表
的な仕様を挙れば以下の通りである。 管外径:φ2.9(mm) 管内径:φ2.0(m
m) 管長:22mm 蛍光体:SrB47:Eu 封入ガス:ネオンガス10KPa及び水銀蒸気 管電流:7mArms 管電圧:180Vrms
管電力:1.3W 紫外線出力:雰囲気温度0℃にて放電開始5秒後に管壁
で0.8mW/cm2 【0014】紫外線蛍光ランプに水銀蒸気を封入する
と、放電によって発生する水銀スペクトル中の253.
7nmの紫外線によって上記蛍光体が励起され、希ガス
だけでの放電に比べて蛍光体の励起が活発になり、それ
によって波長が大凡300〜400nmの紫外線の発光
効率を増すことができる。このとき、低温時の立ち上が
り特性が、0℃において点灯開始5秒以内に紫外線の管
壁出力が0.7mW/cm2以上を満足するようになっ
ている。換言すれば、放電開始時における紫外線発光の
立ち上がり特性は、0℃において少なくとも0.14m
W/cm2/secを満足する。そのような立ち上がり
特性を満足するために、水銀蒸気と希ガスの封入ガス圧
は6〜13kPaとされる。さらに、容器の内径(φ)
と容器の肉厚(t)の関係は、t(φ+t)≦1.11
とされる。 【0015】図2は水銀蒸気と希ガスの封入ガス圧の最
適範囲を得るために行った各種実験結果から得られた傾
向を示すものである。実験に用いた紫外線蛍光ランプ
は、外径2.5mm(肉厚0.39mm)〜4.8mm
(肉厚0.8mm)、全長25mm〜50mm、消費電
力0.5W〜2Wとされる。夫々の封入ガスはネオンガ
スと微量の水銀蒸気であり、0℃の雰囲気にて、夫々の
紫外線放電ランプにつき放電開始から安定放電に至るま
での単位面積における単位時間当たりの紫外線出力(m
W)を得たものである。これによって、前記立ち上がり
特性を満足するための封入ガス圧は6〜13kPaの範
囲であることを得た。 【0016】図3は容器の内径に対する肉厚の最適範囲
を得るために行った各種実験結果から得られた傾向を示
すものである。実験に用いた紫外線蛍光ランプは、内径
2mm、全長25mm、消費電力0.6Wで、容器の肉
厚を0.2mm〜0.7mmの範囲で各種変化させたも
のとされる。夫々の封入ガスはネオンガスと微量の水銀
蒸気であり、10kPaとされ、0℃の雰囲気にて、夫
々の紫外線放電ランプにつき放電開始から安定放電に至
るまでの単位面積における単位時間当たりの紫外線出力
(mW)を得たものである。これによって、前記立ち上
がり特性を満足するための肉厚は0.45mm以下であ
ることを得た。さらに容器の内径を3mmに変更して同
様の実験を行った場合、内径が増した分だけ単位時間当
たりの紫外線出力が全体的に低下し、それによって所期
の立ち上がり特性を得るには肉厚は図3よりも薄くされ
なければならないと言う傾向を得た。これらの実験結果
を考慮し、図3の結果を代表値とし、容器の内径と肉厚
との間で満足すべき関係は、上記のt(φ+t)≦1.
11であることを導き出した。これは以下の理由によ
る。すなわち、単位時間当たりの発熱量は、紫外線傾向
ランプの内径、封入ガス圧、及び放電電流などによって
決定され、点灯開始後に周囲温度と熱平衡状態に到達し
たときにその紫外線出力は安定するので、容器の肉厚如
何によらず容器の内径が同じであれば安定時の紫外線出
力は同一となるはずである。一方、熱平衡状態に達する
までの間は、容器の肉厚が厚く熱容量が大きい容器を同
じ温度にするのに必要な熱量は多く必要になる。単位時
間当たりの発熱量が同じであれば、容器の肉厚が薄い程
同一の温度に達するまでの時間は短くて済む。さらに内
径が大きければ単位面積における単位時間当たりの紫外
線発光量は減るのでその分だけ肉厚を薄くすることが必
要になる。これを踏まえ、容器の横断面の面積は、内径
2mm、肉厚0.45mmの容器の断面積以下であるこ
とが望ましいと結論付けて上記関係を導いた。 【0017】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、
上記実施例では容器の肉厚と封入ガス圧とを共に最適範
囲として構成したが、何れか一方のみを最適範囲として
所期の低温時における立ち上がり特性を実現させること
が可能である。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、放電開始時の紫外線発
光の立ち上がり特性を0℃において少なくとも0.14
mW/cm2/secとし、また、そのために水銀蒸気
と希ガスの封入ガス圧を6〜13kPaの範囲とし、更
に、容器の内径(φ)と容器の肉厚(t)の関係をt
(φ+t)≦1.11とすることによって、従来の水銀
非封入型の所謂希ガス蛍光ランプに比べて紫外線発光効
率を向上させることができると共に低温時における立ち
上がり特性も良好なものとすることができる。さらにそ
れら手段は封入ガス圧や容器の肉厚という蛍光ランプそ
れ自体に必須の構成に着目するものであって、点灯時に
過負荷を与えることを要さず、また、特別な回路手段や
部材を蛍光ランプに外付けすることを要しないから、紫
外線発光を利用した比較的小型の読み取り装置に適用さ
れバッテリー駆動にて点灯されるものに最適な紫外線蛍
光ランプとすることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet fluorescent lamp for emitting ultraviolet light, and to an improvement in ultraviolet light emission efficiency and start-up characteristics. [0002] Ultraviolet fluorescent lamps have a wavelength of 300 nm to 400 nm.
It is a fluorescent lamp having a near-ultraviolet emission wavelength such as nm, and can be used for identification and inspection of substances that react to ultraviolet light. An example of a document describing such an ultraviolet fluorescent lamp is “Lighting Engineering of the Institute of Electrical Engineers of Japan,” No. 85, published by the Institute of Electrical Engineers of Japan on November 20, 1986.
There is a page. [0003] The present inventor has applied the present invention to a reading apparatus utilizing ultraviolet light emission, and therefore has a high ultraviolet output efficiency and a good output rising characteristic even at a low ambient temperature. A comparatively small ultraviolet fluorescent lamp was studied. A so-called rare gas discharge lamp that does not use mercury as a phosphor excitation source, for example, a xenon fluorescent lamp that uses an emission wavelength near 147 nm as a phosphor excitation source, is a UV-emitting phosphor SrB 4 O 7 : Eu or Ba.
Since the excitation wavelength of Si 2 O 5 : Pb or the like is around 230 to 260 nm (the emission wavelength of the phosphor is approximately 300 to 4 nm).
00 nm), at the time of steady discharge or when the discharge is saturated, practical UV output efficiency for such an UV reader cannot be obtained. A rare gas fluorescent tube using xenon gas was prototyped with a filling pressure of 8 to 40 KPa. However, when the ultraviolet output of the tube wall was a saturated output, only 0.12 mW / cm 2 could be obtained. . This is about 1/6 of 0.7 mW / cm 2 which is the minimum output required for the reading light source, and is not practical. Therefore, in order to improve the ultraviolet light emission efficiency,
Mercury was sealed as an excitation source of the phosphor. When the mercury is sealed, the phosphor can be efficiently excited by ultraviolet rays of 253.7 nm generated by electric discharge, thereby increasing the luminous efficiency of ultraviolet rays having a wavelength of about 300 to 400 nm. However, it is clear that when mercury is enclosed, the vapor pressure in the tube has a temperature dependency, and the rise characteristics are not negligibly deteriorated. This is because the mercury vapor pressure in the lamp is remarkably reduced in a low-temperature atmosphere such as 0 ° C., and the probability of excitation and emission of mercury at the start of discharge is small. Although the mercury vapor pressure gradually increases due to the heat generated by the discharge, the ultraviolet output also increases. However, when the ambient temperature is as low as 0 ° C., it takes a considerable amount of time to reach a thermal equilibrium state. That is, the required rise characteristics cannot be obtained. Therefore, it has been found that it is necessary to promote the temperature rise inside the bulb at the start of discharge. At this time, in the case of a relatively small reading device that is driven by a battery, a heater is installed outside or inside the ultraviolet fluorescent lamp to heat it, and even if it is intended to improve the start-up characteristics, it naturally has a power supply capability. There is a limit. Further, it has been clarified that a small enough amount of heat is not generated by a small ultraviolet fluorescent lamp having a small tube power, so that a necessary and sufficient start-up characteristic cannot be obtained unless measures are taken in the structure of the discharge lamp itself. An object of the present invention is to improve the rising characteristics of an ultraviolet discharge lamp in which mercury vapor is sealed in a container together with a rare gas at a low temperature. SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has applied the present invention to a relatively small-sized reading apparatus utilizing ultraviolet light emission. 4.8mm or less, total length 50mm
In the following, as a result of intensive studies on an ultraviolet discharge lamp having a discharge power of 2 W or less, in order to make it possible to read light such as ink that emits visible light with ultraviolet light emitted from an ultraviolet fluorescent lamp with a light receiving element such as a phototransistor, The output of the irradiating ultraviolet fluorescent lamp is approximately 0.7 mW / c at the tube wall.
m 2 or more, and 0.7
It has been found that there is no practical problem if an ultraviolet output of mW / cm 2 or more is obtained. That is, since the rising characteristic of the ultraviolet light emission at the start of discharge has at least 0.14 mW / cm 2 / sec at 0 ° C., the ability as an ultraviolet light emission source optimal for a relatively small reader using ultraviolet light emission can be obtained. Can be obtained. In order to satisfy the above rising characteristics, the present inventor has made a number of prototypes of an ultraviolet discharge lamp for a reading light source and obtained the characteristics of each in various experiments which will be described later. I found a relationship. According to this, there is an optimum value for the sealed gas pressure in terms of the rising characteristics at a low temperature such as 0 ° C.
As the filling gas pressure becomes lower than the optimum value, the impedance of the discharge tube decreases, the heat generated by the discharge decreases, and the evaporation of mercury is not promoted. It is thought to go. When the filling gas pressure is higher than the optimum value, the thermal resistance of the filling gas increases (the molecular weight of the filling gas increases), and the time until the discharge tube reaches thermal saturation increases. Therefore, the evaporation of mercury is not promoted, and the ultraviolet output in the transition period is reduced. According to the experiment, the rising characteristic of ultraviolet light emission at the start of discharge at 0 ° C. was 0.14 mW / cm 2 / sec.
It has been found that the charged gas pressure of the mercury vapor and the rare gas needs to be in the range of 6 to 13 kPa to obtain c or more. Further, as a result of the above experiment, it has been found that there is also a close relationship between the thickness of the container constituting the ultraviolet fluorescent lamp and the rising characteristics. In other words, when the inner diameter of the container is the same and the wall thickness is changed, there is no substantial difference in the ultraviolet output in the output stable state several minutes after the start of lighting, but in the transition period within several tens of seconds from the start of lighting. In the case of, there was a remarkable difference in the rising characteristics due to the difference in heat capacity of the container caused by the difference in wall thickness. This is because the calorific value per unit time is determined by the inner diameter of the ultraviolet fluorescent lamp, the sealed gas pressure, the discharge current, and the like, and the ultraviolet output is stabilized when it reaches a thermal equilibrium with the ambient temperature after the start of lighting, Irrespective of the thickness of the container, if the inner diameter of the container is the same, the ultraviolet output at the time of stability should be the same. However, until the thermal equilibrium state is reached, a large amount of heat is required to bring the container having a large thickness and a large heat capacity to the same temperature. If the calorific value per unit time is the same, the time required to reach the same temperature is shorter as the thickness of the container is smaller. According to the experiment, the rising characteristic of ultraviolet light emission at the start of discharge at 0 ° C. was 0.14.
The relation between the inner diameter (φ) of the container and the thickness (t) of the container for obtaining mW / cm 2 / sec or more is t (φ + t) ≦
It was found that it was necessary to satisfy 1.11.
For example, according to this relationship, when the inner diameter of the container is 2 mm,
Its wall thickness should be 0.45 mm. According to the above-mentioned means, the rising characteristic of ultraviolet light emission at the start of discharge is at least 0.14 at 0.degree.
In order to obtain mW / cm 2 / sec, the gas pressure of the mercury vapor and the rare gas is set in the range of 6 to 13 kPa, and the relationship between the inner diameter (φ) of the container and the thickness (t) of the container is represented by t (φ + t). )
By setting ≦ 1.11, it is possible to improve the ultraviolet light emission efficiency as compared with the conventional mercury non-encapsulated so-called rare gas fluorescent lamp, and also to improve the rising characteristics at low temperatures. The means focuses on the essential components of the fluorescent lamp itself, such as the sealed gas pressure and the wall thickness of the container, and does not require overloading at the time of lighting. Since it does not need to be externally mounted, it is suitable for an ultraviolet fluorescent lamp which is applied to a relatively small reader utilizing ultraviolet light emission and which is turned on by battery driving. FIG. 1 shows an ultraviolet fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention. The ultraviolet fluorescent lamp according to the present embodiment is applied to a relatively small reader using ultraviolet light emission, and is lit by driving a battery. Is 50m
m and mercury vapor are sealed together with a rare gas in a cylindrical glass container 1 having a phosphor 4 on the inner surface, and a discharge electrode is provided at the tip of each lead wire 2 introduced from both ends of the container 1 from outside. 3 is provided, and the discharge power is set to 2 W or less. The rare gas is a simple gas such as xenon, neon, or argon, or a mixed gas thereof. The phosphor is S
rB 4 O 7 : Eu or BaSi 2 O 5 : Pb. When the ultraviolet fluorescent lamp according to the present embodiment is a so-called black light fluorescent lamp, the container is made of an ultraviolet transmitting glass that blocks visible light. The ultraviolet fluorescent lamp of this embodiment is a non-preheating type cold cathode discharge lamp as is apparent from the structure thereof. The discharge electrode can be arranged outside the container. One typical specification of the ultraviolet fluorescent lamp of this embodiment is as follows. Pipe outer diameter: φ2.9 (mm) Pipe inner diameter: φ2.0 (m
m) Tube length: 22 mm Phosphor: SrB 4 O 7 : Eu Filling gas: Neon gas 10 KPa and mercury vapor tube current: 7 mArms Tube voltage: 180 Vrms
Tube power: 1.3 W UV output: 0.8 mW / cm 2 at the tube wall 5 seconds after the start of discharge at an ambient temperature of 0 ° C. When mercury vapor is sealed in an ultraviolet fluorescent lamp, the mercury spectrum generated by the discharge 253.
The phosphor is excited by the ultraviolet ray of 7 nm, and the excitation of the phosphor becomes more active than the discharge of the rare gas alone, whereby the luminous efficiency of the ultraviolet ray having a wavelength of about 300 to 400 nm can be increased. At this time, the rising characteristics at a low temperature are such that the tube wall output of ultraviolet light satisfies 0.7 mW / cm 2 or more within 5 seconds from the start of lighting at 0 ° C. In other words, the rising characteristic of the ultraviolet light emission at the start of the discharge is at least 0.14 m at 0 ° C.
W / cm 2 / sec is satisfied. In order to satisfy such a rising characteristic, the filling gas pressure of the mercury vapor and the rare gas is set to 6 to 13 kPa. Furthermore, the inner diameter of the container (φ)
And the thickness (t) of the container is t (φ + t) ≦ 1.11
It is said. FIG. 2 shows the tendency obtained from the results of various experiments conducted to obtain the optimum range of the gas pressure of the mercury vapor and the rare gas. The ultraviolet fluorescent lamp used in the experiment has an outer diameter of 2.5 mm (thickness 0.39 mm) to 4.8 mm.
(Wall thickness 0.8 mm), total length 25 mm to 50 mm, and power consumption 0.5 W to 2 W. Each of the charged gases is a neon gas and a trace amount of mercury vapor. In an atmosphere of 0 ° C., the ultraviolet output per unit time (m) in a unit area from the start of discharge to the stable discharge of each ultraviolet discharge lamp.
W). As a result, the sealed gas pressure for satisfying the rising characteristics was in the range of 6 to 13 kPa. FIG. 3 shows the tendency obtained from the results of various experiments conducted to obtain the optimum range of the wall thickness with respect to the inner diameter of the container. The ultraviolet fluorescent lamp used in the experiment has an inner diameter of 2 mm, a total length of 25 mm, a power consumption of 0.6 W, and various thicknesses of the container in the range of 0.2 mm to 0.7 mm. Each sealed gas is a neon gas and a trace amount of mercury vapor, which is set to 10 kPa, and in an atmosphere of 0 ° C., an ultraviolet output per unit time in a unit area from discharge start to stable discharge for each ultraviolet discharge lamp ( mW). As a result, it was found that the thickness for satisfying the rising characteristics was 0.45 mm or less. Further, when the same experiment was performed by changing the inner diameter of the container to 3 mm, the ultraviolet output per unit time was reduced as a whole by the increase in the inner diameter. Has a tendency to be made thinner than in FIG. Taking these experimental results into consideration, the results shown in FIG. 3 are used as representative values, and the satisfactory relationship between the inner diameter and the wall thickness of the container is defined as t (φ + t) ≦ 1.
It was derived that it was 11. This is for the following reason. That is, the calorific value per unit time is determined by the inner diameter of the UV-prone lamp, the sealed gas pressure, the discharge current, and the like, and the UV output becomes stable when the temperature reaches the thermal equilibrium with the ambient temperature after the start of lighting. Irrespective of the wall thickness, if the inner diameter of the container is the same, the ultraviolet output at the time of stability should be the same. On the other hand, until the thermal equilibrium state is reached, a large amount of heat is required to bring the container having a large thickness and a large heat capacity to the same temperature. If the calorific value per unit time is the same, the time required to reach the same temperature is shorter as the thickness of the container is smaller. Further, if the inside diameter is large, the amount of ultraviolet light emission per unit time per unit area decreases, so that it is necessary to reduce the thickness accordingly. Based on this, it was concluded that the cross-sectional area of the container was desirably not more than the cross-sectional area of the container having an inner diameter of 2 mm and a wall thickness of 0.45 mm, and derived the above relationship. Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof. No. For example,
In the above embodiment, both the thickness of the container and the pressure of the filled gas are set as the optimum ranges. However, it is possible to realize the desired start-up characteristics at a low temperature by setting only one of the ranges as the optimum range. According to the present invention, the rising characteristic of ultraviolet light emission at the start of discharge is at least 0.14 at 0 ° C.
mW / cm 2 / sec. For this purpose, the gas pressure of the mercury vapor and the rare gas is set in the range of 6 to 13 kPa, and the relationship between the inner diameter (φ) of the container and the thickness (t) of the container is t.
By setting (φ + t) ≦ 1.11, it is possible to improve the ultraviolet light emission efficiency as compared with the conventional mercury non-encapsulated so-called noble gas fluorescent lamp and to improve the startup characteristics at low temperatures. it can. Furthermore, these means focus on the essential components of the fluorescent lamp itself, such as the sealed gas pressure and the wall thickness of the container, and do not require an overload at the time of lighting, and require special circuit means and members. Since there is no need to externally attach the fluorescent lamp to the fluorescent lamp, the present invention can be applied to a relatively small reader using ultraviolet light emission and can be an ultraviolet fluorescent lamp most suitable for being driven by a battery.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例に係る紫外線蛍光ランプの縦
断面図である。 【図2】水銀蒸気と希ガスの封入ガス圧の最適範囲を得
るために行った各種実験結から得られた傾向を示す説明
図である。 【図3】容器の内径に対する肉厚の最適範囲を得るため
に行った各種実験結から得られた傾向を示す説明図であ
る。 【符号の説明】 1 容器 2 リード線 3 放電電極 4 蛍光体
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an ultraviolet fluorescent lamp according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a tendency obtained from various experimental results performed to obtain an optimum range of gas pressures of mercury vapor and a rare gas. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a tendency obtained from various experimental results performed to obtain an optimum range of a thickness with respect to an inner diameter of a container. [Description of Signs] 1 container 2 lead wire 3 discharge electrode 4 phosphor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 紫外線読取り装置に適用される紫外線蛍
光ランプであって、外径が4.8mm以下、全長が50
mm以下の、内面に蛍光体を有する容器に、希ガスと共
に水銀蒸気が封入され、容器の内部又は外部に一対の放
電電極を有し、放電電力が2W以下で、放電開始時にお
ける紫外線発光の立ち上がり特性が、0℃において少な
くとも0.14mW/cm/secとされるものであ
って、水銀蒸気と共に希ガスが6〜13kPa封入さ
れ、且つ、容器の内径(φ)と容器の肉厚(t)が、t
(φ+t)≦1.11の関係を有して成る紫外線蛍光ラ
ンプ。
(57) [Claims] (1) An ultraviolet fluorescent lamp applied to an ultraviolet reader.
A light lamp having an outer diameter of 4.8 mm or less and a total length of 50
mm or less, a mercury vapor is sealed together with a rare gas in a container having a phosphor on the inner surface, and a pair of discharge electrodes is provided inside or outside the container. The discharge power is 2 W or less. The rising characteristic is at least 0.14 mW / cm 2 / sec at 0 ° C., 6 to 13 kPa of rare gas is enclosed together with mercury vapor, and the inner diameter (φ) of the container and the thickness of the container ( t) is t
An ultraviolet fluorescent lamp having a relationship of (φ + t) ≦ 1.11 .
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