JP3690816B2 - 低圧水銀放電ランプを選択する為の方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、内表面で発光層を支持する放電管を各々有する放電ランプを選択する方法であって、発光層がランプ容器の内側で発生した紫外線放射により励起され、発光層により放射された光の放出スペクトルに応じて放電ランプを選択する放電ランプの選択方法に関するものである。又本発明は、内表面で発光層を支持する放電管を各々有する放電ランプを選択する装置であって、放電管の内側で紫外線放射を発生し、選択すべき各放電管の発光層を励起させる励起源が設けられ、選択すべき低圧水銀放電管から放射した光を検出する検出手段が設けられている放電ランプを選択する装置に関するものでもある。
明細書前文に記載の方法は、独国特許発明明細書第３９１１３９５Ｃ１号から知られている。このような方法は、低圧水銀放電ランプを再利用する処理の一部分をしばしば構成する。このような処理は、低圧水銀放電ランプ（以下「ランプ」という）の発光層がランプ容器から除去され、多数の別の処理工程による再利用に好適となるように或いは化学産業の基礎材料として作用するように収集される。しかしながら、大幅に相違する発光材料の混合体が、低圧水銀放電ランプの発光層に使用されている。大幅に異なる組成の発光層の混合体は再利用には好適ではない。更に、これらの材料を再利用に好適とする別の処理工程は、各発光層の組成毎に同じではない。発光層の材料が種々のタイプの低圧放電ランプから発生し異なる製造業により生産される場合には、これらの理由により再利用の為に発光層材料を一緒にすることは時には不可能である。しかしながら、個々の発光層の組成を別々に再利用することは、著しく複雑な再利用処理になってしまう。これは、発光層材料の収集において、制限された数のグループに分離することが達成されることが所望な理由であり、各グループは自身別個の処理工程により再利用に対して準備することができる。これに対して、あるグループの材料の再利用により生産された再利用される混合物の組成が、例えば一個又は数個の発光物質の添加を介して簡単に種々のタイプの低圧水銀放電ランプに使用することが好適になるようにすることが必要である。低圧水銀放電ランプの発光層の各組成が別個の各放出スペクトルに対応するという事実により、低圧水銀放電ランプの放出スペクトルの測定を介してこの組成を識別することが可能である。これに必要な発光層の励起は、例えば低圧水銀放電ランプを点孤することにより実現される。又外部の電界により低圧水銀放電ランプのプラズマ内に局部的に放電を誘導することにより発光層を励起させることもできる。例えばランプがリークし易くガス充填剤組成がこれにより変化し、その結果このガス充填中で放電がもはや生じない場合には、放電管を一端で開放した後にＵＶ源をランプ容器内に導入し、このようにして励起を実現できる。原則的に放出スペクトルから低圧水銀放電ランプの発光層の組成を得ることは可能である。
本発明の目的は放電ランプ、更に特には低圧水銀放電ランプを選択する方法及び装置を提供することにあり、これにより、比較的簡単な選択基準に基づいてこれらランプの発光層を比較的少数のグループに細分化することができ、その結果少なくとも発光材料の主要材料が効果的に再利用できる。
本発明によれば、この目的を達成する為に、明細書前文に記載の方法は、この放電ランプの選択が、発光層が所定の発光材料を含むか否かを放出スペクトルの前もって規定した領域から結論付ける少なくとも１個の工程を具えることを特徴とする。
同様に、本発明によれば、明細書前文に記載の装置は、この検出手段が、発光層が所定の発光材料を具えるか否かを放出スペクトルの予め規定された領域から結論付ける手段を有することを特徴とする。
１個又は数個の所定の発光物質が発光層に存在するか否かを確認することにより、発光層の組成に応じて選択すべきランプの発光層を２個又はそれ以上のグループに細分類できることが判明した。発光層材料をこれらのグループに細分類することにより、比較的簡単に発光材料の主要材料を再利用することができることが判明した。
発光層が放出スペクトルの予め規定された領域で放出された放射の強度の比から所定の発光物質を有するか否かを比較的簡単に得ることが多くの場合に可能であることが判明した。
発光層が３価のユーロピウムにより活性化された酸化イットリウム、ガドリニウム及びテルビウムにより活性化されたセリウム−マグネシウム五ほう酸塩、及びハロフォスフェイトの１個又は数個の発光層を含むか否かを放出スペクトルにより決定する場合には、著しく異なる組成の発光層により選択すべき一群のランプにより、良好な結果が得られた。
選択すべき低圧水銀放電ランプの主要な部分は、いわゆる３本の発光線を有する形式である。これは、発光層が可視スペクトルの比較的狭い範囲に主として放出を各々有する主に３個の発光物質を含むことを意味する。通常は、このような低圧水銀放電ランプの発光層は、赤色の発光材料、青色の発光材料及び緑色の発光材料を含む。３価のユーロピウムにより活性化された酸化イットリウム（以下ＹＯＸと記す）は、実際にはいつも赤色の発光材料として使用されている。この発光層内のＹＯＸが存在すると、ランプが３本の発光線を有する形式の低圧水銀放電ランプであることを強く示している。
３本の発光線を有する形式の低圧水銀放電ランプに使用する緑色の発光材料を時にはガドリニウム及びテルビウム（以下ＣＢＴと記す）により活性化されたセリウム−マグネシウム五ほう酸塩とする。ＹＯＸが発光層内に存在する場合には、発光層がＣＢＴを含むか否かが確認される。この場合には、低圧水銀放電ランプの発光層は、少なくともＹＯＸとＣＢＴとの両方を含む第１の発光性の副層を含む。しかしながら、このようなランプのうち、ハロフォスフェイトを有する第２の発光性の副層を有するものは、極僅かである。発光層がハロフォスフェイトを含むか否かということを確認することにより、ＹＯＸ及びＣＢＴを含む発光層を２つのグループに分離することができる。第１のグループは、ハロフォスフェイトを含まない発光層により形成され、第２のグループはハロフォスフェイトを含む発光層により形成される。ＹＯＸだけでなくハロフォスフェイトをも含む発光層は、第３のグループに属する。この第３のグループに属する発光層は、通常はハロフォスフェイトだけを含む。ＹＯＸは含むがＣＢＴは含まない発光層は、第４のグループを形成する。この第４のグループは、緑色の発光層がＣＢＴとは異なる３本の発光線を有する形式の発光層を主に含む。最初の４つのグループの内の１つにも属さない全ての発光層は、残りのグループ即ち第５のグループに属する。同様に５つのグループに細分化することにより、３つの選択基準が上述の１つとは異なるオーダで適用されることが達成される。これら５つのグループの内最初の４つのグループい属するランプの発光層材料を個々に再利用することにより、比較的簡単且つ著しく効果的に再利用工程ができることが判明した。第５のグループは再利用されず、化学的な廃棄物を構成する。
選択工程が、低圧水銀放電ランプの発光層が緑色の発光材料を含むか否かを放出スペクトルから得る工程を含むという利点が判明した。選択すべきランプの起源に依存して、これらランプの発光層はＹＯＸを含むが、それにもかかわらずランプが３本の発光線を有する形式でない。このようなランプの発光層は、例えば、ＹＯＸとハロフォスフェイトとの混合物を含むことができる。ＹＯＸを含むランプの発光層が又緑色の発光材料を含むか否かを確認することにより、このような発光層を正しく３本の発光線を有する形式である発光層と区別することができ、その結果これらの発光層が、第５のグループに収集することができる。発光層が緑色の発光材料を含むか否かの選択基準が適用されない場合には、このような発光層は第４のグループに収集される。比較的多い少量の選択すべきランプは、第４のグループの再利用された発光層材料の質が別の選択基準により改良された発光層にＹＯＸとハロフォスフェイトとの混合物を含むことがこれらの場合に判明した。又、原則として発光層が青色の発光物資を含むか否かを放射スペクトルから得ること及びランプが３個のバンドタイプであるか否かを放射スペクトルから結論付けることができる。しかしながら、この基準は、実際には信頼的なものではない。この理由は、発光層が青色の発光性物質を含まない３本の発光線を有する形式のバンドタイプのランプが存在するからである。他方においては、緑色の発光性物質が３個のバンドタイプの全ランプの発光層に存在する。
又、択すべきランプの起源に依存して、選択処理が、低圧水銀放電ランプの発光層がマグネシウムゲルマネイトを含むか否かを放出スペクトルから導出する工程を含むという利点が判明した。マグネシウムゲルマネイトは、時にはＹＯＸは含むがＣＢＴは含まない発光層の部分を形成する。マグネシウムゲルマネイトが、第４のグループの再利用された発光層材料の質に悪影響を与えることが判明した。マグネシウムゲルマネイトの検出により、マグネシウムゲルマネイトを含む発光層を第４のグループの代わりに第５のグループに割り当てることができる。
選択処理が、低圧水銀放電ランプにより放出された光が白いか否かを放出スペクトルにより導出する工程を含む場合には、残りのグループで通常の照明目的に設計されていないランプの発光層を収集することができる。従って、少なくとも最初の４つのグループの部分の発光層の組成はそれほど広くは分散しない。この理由は、最初の４つのグループの発光層は、励起により白光を生じる発光層の混合物を全て含むからである。再利用工程の歩留りの質は、これにより、又選択すべきランプの起源に依存して改良される。
選択工程が低圧水銀放電ランプにより放出された光の全量を測定する工程を含む場合には、プラズマの組成が変化するのでこのプラズマの放電がもはや達成されないリークしているランプを検出することができる。このようなランプの発光層はランプ容器の壁を介して長波長のＵＶ放射により少なくとも部分的に活性化させることができる。これにより例えば２価のユーロピウムを含む青色の発光性の物質が発光層内に存在するか否かを論証することができる。この場合には、恐らくランプは３本の発光線を有する形式であり、発光層は第４のグループ、そうでない場合には第５のグループに収集することができる。又、上述のように、ランプ容器を一端で開放した後にＵＶ源をランプ容器に導入することによりこのようなランプの発光層を励起させることができる。
本発明による装置の実施例と本発明による方法の実施例を図面により説明する。
図１は、本発明の装置の実施例の図であり、
図２は、本発明による方法を表したフローチャートであり、
図３は、本発明による別の方法を表したフローチャートである。
図１において、Ｌａは選択すべき低圧水銀放電ランプであり、このランプはガラスのランプ容器と発光層とを具える。Ａはランプの中心付近に配置されるアンテナである。このアンテナＡを高周波電気信号を発生する為のジェネレータＨＦＧに結合する。ＰＣはこの装置により行われる選択処理を制御する為のコンピュータである。コンピュータＰＣの第１出力を本発明の目的を達成する為にジェネレータＨＦＧの入力に結合する。又コンピュータＰＣを単数或いは複数の波長範囲内でランプＬａにより放射された光の強度を測定する為の解析ユニットＯＭＡにも結合する。これを達成する為に、解析ユニットＯＭＡの入力を光学ファイバｆを介してランプＬａ付近に配置されたセンサＳＥに接続する。更にコンピュータＰＣをランプＬａを操作する為の手段ＬＨに結合する。この手段ＬＨを本発明の目的を達成する為にランプＬａに結合する。この結合は図１の破線により示す。
図１に示した装置の動作は以下の通りである。
ジェネレータＨＦＧは、前記装置の動作中に高周波電気信号を発生する。この高周波電気信号は、アンテナＡによりランプのプラズマに放電を引き起こす。この放電は、ランプＬａの発光層を局部的に励起させるので、この発光層は光を放出する。センサＳＥにより受光し、解析ユニットＯＭＡによって、光ファイバｆを介して受光された光の強度を多数の波長域の光毎に測定する。コンピュータＰＣにより、ランプの発光層が特には種々の波長範囲内の強度の比からＹＯＸ、ＣＢＴ及び／又はハロフォスフェイト（halophosphate）を含むか否かを決定し、従ってランプの発光層が５つのグループのいずれかのグループに属するかを決定する。次に、図１に示さない手段により端部をランプから除去し、手段ＬＨによりこのランプを図１に示していない５個のブローイングステーションのうちの１個のステーションに移送する。５個のブローイングステーションは、ランプの発光層が選択処理により細分される５個のグループに対応する。各ブローイングステーションにおいて、発光層は圧縮空気によりランプ容器から除去され、コンテナ内に蓄積される。
或いは又、先ず少なくともランプの一端を除去し、発光層を活性化させるようにランプ容器内にＵＶ源を導入することもできる。
図２に示した本発明による方法を表すフローチャートは、選択処理中の第１工程では、放出スペクトルから発光層がＹＯＸを有するか否かが結論付けられるということを示している。これは、例えば６１０．９ｎｍ乃至６１２．１ｎｍの波長範囲で及び６０５．２ｎｍ乃至６０６．４ｎｍの波長範囲で放出された放射の強度の比により結論付けることができる。６１０．９ｎｍ乃至６１２．１ｎｍの波長範囲の放射強度が、６０５．２ｎｍ乃至６０６．４ｎｍの波長範囲の放射強度よりも相当に大きい場合には、ＹＯＸが発光層内に存在すると結論付けることができる。又６１０．９ｎｍ乃至６１２．１ｎｍの波長範囲内の強度を確認の為に４３５ｎｍＨｇの強度と比較する。これは、６１０．９ｎｍ乃至６１２．１ｎｍの波長範囲での放射が全てノイズで構成されるのではないことを確かめるように作用する。
発光層がＹＯＸを含む場合には、発光層が、放出強度が４８６．０乃至４８８．７ｎｍの波長範囲で急激に降下し、同時に４８８．７乃至４９０．５ｎｍの波長範囲で急激に上昇するかを測定することにより、ＣＢＴを含むことが確かめられる。この急激な降下及び上昇が得られない場合には、発光層がＣＢＴを含まず、第４のグループに属する。発光層がＹＯＸ及びＣＢＴを含む場合には、５６４．０ｎｍ乃至５７１．０ｎｍの波長範囲で放出された光の強度を測定し、次に４３５ｎｍの水銀線と比較する測定により発光層がハロフォスフェイトを含むことが確かめられる。前者の波長範囲の強度が後者の波長範囲の強度よりも高い場合には、発光層がハロフォスフェイトを含み、第２のグループに属するという結論に達する。ハロフォスフェイトが含まれない場合には、ランプの発光層が第１のグループに属するという結論に達する。発光層がＹＯＸを含まないことが判明した場合には、５６４．０ｎｍ乃至５７１．０ｎｍ及び６２２．０ｎｍ乃至６２９ｎｍの波長範囲で放出される光の強度を測定することにより、発光層がハロフォスフェイトを含むか否かが決定される。前者の波長範囲での強度が後者の波長範囲での強度より大きい場合には、発光層がハロフォスフェイトを含むという結論に達する。５６４．０ｎｍ乃至５７１ｎｍの波長範囲で放出される光の強度を、この波長範囲で放出される強度が全てノイズだけにより発生するのではないということを確かめるために再び４３５ｎｍＨｇ線と比較する。発光層がハロフォスフェイトを含む場合には、この発光層が第３のグループに属するという結論に達する。発光層がハロフォスフェイトを含まない場合には、発光層が第５のグループに属するという結論に達する。
図３に示した本発明による方法のフローチャートは、多くの更なる段階を加えた図２に示した方法の全工程を有する選択処理に関するものである。この選択処理は、選択処理の第１工程において、ランプが実際に光を放出し、可視スペクトルの光の全強度が測定されたか否かを測定し、この強度が基準値よりも大きいか否かを決定する。例えば、ランプはリークする場合があるので、充填剤の組成は、放電が生じない程度に変化させる。ランプが光を放出しないことが判明した場合には、発光層をランプ容器の壁を介して長波長のＵＶ放射により励起させる。これは図１に示さないことにより行う。ほぼ５ｎｍの幅を有するフィルタを具えるｐ−ｉ−ｎダイオード検出器により４３８ｎｍである量の放出が測定される場合には、発光層が２価のユーロピウムにより活性化された青く発光する材料を含み、この発光層が第４のグループに属するという結論に達する。発光層が２価のユーロピウムにより活性化される青く発光する材料を含まない場合には、発光層が第５のグループに属するという結論に達する。変形例として、光放出をさせないでランプ容器の端部を除去し、ＵＶ源をランプ容器に導入し、発光層を（局部的に）励起させ、リークしないランプに対するのと同様な方法で選択を行う。
ランプが十分な量の光を放出する場合には、放出スペクトルが４３５ｎｍ水銀線を含むかどうかということを確認する。このことが確認されない場合には、ランプの発光層が最初の４つのグループの内の１つには決して属さず、従って発光層が第５のグループに属するということが結論付けられる。放射スペクトルが４３５ｎｍ水銀線を含む場合には、ランプがバックライトブルーランプであるかどうかということが確認される。バックライトブルーランプは衣類のような物により可視光として反射される紫外線を放出する。このようなランプを例えばディスコ（disco）等に使用する。３６３ｎｍ乃至３７３ｎｍの波長範囲内の強度と４３５ｎｍの水銀線の強度との間の比が基準値よりも高い場合には、ランプがバットライトブルーランプであることが結論付けられる。その場合の発光層は第５のグループに属する。実際には、バックライトブルーランプには、しばしば可視光を反射する層を設ける。選択されたランプのランプ容器をガラスの再利用の為に収集する場合には、他のランプ容器からコーティングを有するこのようなランプ容器を分離することがしばしば所望である。これは図３の番号６により指示される。ランプがバックライトブルーランプでない場合には、ランプが白色（ファンシーカラー）とは異なる色の可視光を放出するかどうかが確認される。ランプにより放出される全可視スペクトルに亘る光の強度と４３５ｎｍ水銀線の強度との間の比が基準値以上の場合には、このランプは白色（ファンシーカラー）ランプでないと結論付けられる。多くの白色ではないランプは、可視スペクトルの一部分と４３５ｎｍ水銀線とを吸収する吸収層を有する。この結果、４３５ｎｍＨｇ線の強度に対するランプによって放射された全可視スペクトルに亘る光の強度の比は、白色光を放出する通常のランプから得られる値よりも高い値を有する。ランプが白色光を放射する通常のランプであることが判明した場合には、発光層が図２により上述したような方法でＹＯＸを含むか否かということが確認される。発光層がＹＯＸを含む場合には、ランプは恐らく、しかし絶対的な確信が有るわけではないが、３本の発光線を有する形式のランプである。次に４３５ｎｍＨｇ線の強度に対して４８４．０ｎｍ乃至４９１．０ｎｍの波長範囲内の放射強度の比が、基準値よりも大きいかどうかを決定し、ランプが３本の発光線を有する形式のランプであるかどうかを確認する。この場合には、ランプの発光層が緑色の発光材料を含み、従ってランプは３本の発光線を有する形式である。ランプの発光層が緑色の発光材料を含む場合には、発光層が第５のグループに属するという結論に達する。
図２に示した全選択工程とは異なる図３に示したフローチャートの最終選択工程は、発光層がＣＢＴを含まない場合にマグネシウムゲルマネイト（magunesiumgermanate）を含むかどうかを決定することである。これを確かめるために、６５７ｎｍの放射と６７５ｎｍの放射との間で強度差が決定される。４３５ｎｍ水銀線の強度に対するこの差の比が基準値よりも大きい場合には、ランプの発光層はマグネシウムゲルマネーテを含み、第５のグループに属するという結論に達する。発光層がマグネシウムゲルマネーテを含まない場合には、発光層は第４のグループに属するという結論に達する。最初の４つのグループの発光層材料は、例えば真空での加熱を介して先ず水銀を取り去る。このハロフォスフェイトを選択的な分解を介して第２のグループの発光材料から除去することができる。ハロフォスフェイトを除去した後に第２グループの発光層と同様に、第１のグループ及び第４のグループの発光層は、３本の発光線を有する形式のランプの発光層として再度使用することができる。ランプの所望なカラーポイントは赤、青及び／又は緑の発光材料の混合を介して調整することができる。ＣＢＴが著しく効率的な緑色の発光材料であるので、発光層が第１或いは第２のグループからリサイクルされた材料を含むランプは、発光材料が第４のグループからのリサイクルされた材料を含むランプと比較して比較的高い発光効率を有する。第３のグループに選択されたハロフォスファラスは、例えば肥料産業のような化学産業の良好な基礎材料を形成する。
従って、比較的簡単な選択基準により、廃棄された低圧水銀放電ランプの発光層が制限された数のグループ（この実施例中の５）に細分化されることが達成される。これら５つのグループの最初の４つのグループの発光材料は、有効に再度使用することができる。ただ５番目のグループだけが化学的廃棄物を構成する。

Claims (14)

1. 内表面で発光層を支持する放電管を各々有する放電ランプを選択する方法であって、発光層がランプ容器の内側で発生した紫外線放射により励起され、発光層により放射された光の放出スペクトルに応じて放電ランプを選択するに際し、この放電ランプの選択が、発光層が所定の発光材料を含むか否かを放出スペクトルの前もって規定した領域から結論付ける少なくとも１個の工程を具えることを特徴とする放電ランプの選択方法。
2. 前記発光層が所定の発光材料を有するか否かを放出スペクトルの前もって規定した領域の放出放射の強度比から結論付けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記放電ランプを低圧水銀放電ランプとし、発光層が、３価のユーロピウムにより活性化された酸化イットリウム、ガドリニウム及びテルニウムにより活性化されたセリウム−マグネシウム五ほう酸塩、及びハロフォスフェイトの１個又は複数個の発光材料を含むか否かを放出スペクトルから結論付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記選択処理が、低圧水銀放電ランプの発光層が緑色の発光材料を含むかどうかを放出スペクトルから結論付ける工程を具えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。
5. 前記選択処理が、低圧水銀放電ランプの発光層がマグネシウムゲルマネイトを含むかどうかを放出スペクトルから結論付ける工程を具えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記選択工程が低圧水銀放電ランプにより放出される光が白色か否かを放出スペクトルにより結論付ける工程を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記選択処理が、低圧水銀放電ランプにより放出される光の総量を測定する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至６の単数或いは複数の請求項のうちのいずれか１項に記載の方法。
8. 内表面で発光層を支持する放電管が各々設けられている放電ランプを選択する装置であって、前記放電管の内側で紫外線放射を発生し、選択すべき各放電管の発光層を励起させる励起源が設けられ、選択すべき低圧水銀放電管から放射した光を検出する検出手段が設けられている放電ランプを選択する装置において、前記検出手段が、発光層が所定の発光材料を含むか否かを放出スペクトルの予め規定された領域から結論付ける手段を有することを特徴とする装置。
9. 前記検出手段が、発光層が一定の発光材料を有するか否かを放出スペクトルの予め規定された領域の放出放射の強度比から結論付ける手段を具えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記低圧水銀放電ランプの発光層が３価のユーロピウムにより活性化された酸化イットリウムを含むかどうかを放出スペクトルから結論付ける手段と、低圧水銀放電ランプの発光層がガドリニウム及びテルビウムにより活性化されたセリウム−マグネシウム五ほう酸塩を含むか否かを放出スペクトルから結論付ける手段と、低圧水銀放電ランプの発光層がハロフォスフェイトを含むか否かを放出スペクトルから結論付ける手段との単数或いは複数の手段を具える低圧水銀放電ランプの選択に関する請求項７或いは８に記載の装置。
11. 前記装置が、低圧水銀放電ランプの発光層が緑色の光を放出する発光材料を含むか否かを放出スペクトルから結論付ける手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０の内の単数或いは複数の請求項のうちのいずれか１項に記載の装置。
12. 前記装置が、低圧水銀放電ランプの発光層がマグネシウムゲルマネイトを含むか否かを放出スペクトルから結論付ける手段を具えることを特徴とする請求項１乃至１１の単数或いは複数のの内の請求項に記載の装置。
13. 前記装置が、低圧水銀放電ランプにより放出された光が白か否かを放出スペクトルにより結論付ける手段を具えることを特徴とする請求項１乃至１２の内の単数或いは複数の請求項のうちのいずれか１項に記載の装置。
14. 前記装置が低圧水銀放電ランプにより放出される光の総量を測定する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の内の単数或いは複数の請求項のうちのいずれか１項に記載の装置。

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