JPH0146990B2

JPH0146990B2 -

Info

Publication number: JPH0146990B2
Application number: JP55090067A
Authority: JP
Inventors: Reenderuto Koniinendeiiku Uiremu; Kurisuchiaan Peterusu Roberuto; Yohanesu Marii Uiremusen Petorusu
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1989-10-12
Also published as: NL184712B; DE3024476A1; NL7905161A; DE3024476C2; GB2054951B; US4354139A; NL184712C; ES492984A0; IT1131551B; SE441319B; FR2461355B1; ES8102415A1; IT8023143A0; GB2054951A; FI802083A; CA1155900A; HU180150B; SE8004812L; BE884113A; AU530480B2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、選択的透過率を持つたガラスから作
られた放電管を有し、該管がその内側を発光層で
被覆された放射目的のための低圧水銀蒸気放電灯
に関するものである。

305〜320nmの波長範囲の放射が、例えば乾癬
（psoriasis）およびその他の皮膚病の処置におい
て好適な治療効果があることは既知である〔アフ
イニダード（Afinidad）におけるエツチ・トロ
ンニール等による論文、1977年５月第285−290頁
を見よ〕。上述の波長範囲において選択的に放射
させようとした冒頭の段落に定義された型の放電
灯は、公衆審査のため公開されたドイツ特許出願
第2707894号に開示されている。この既知の放電
灯には発光性のセリウムで活性化されたアルミン
酸ストロンチウムから成る発光層を設ける。特開
昭49−77893号（特願昭48−122941号、オランダ
特許出願第7214862号）および特開昭51−115682
号（特願昭50−17526号、オランダ特許出願第
7401935号）の公報にさらに記載されているこの
発光材料は、約310nmにおいて最大値を持つた比
較的幅の広い放射帯域（バンド）（半値幅約
45nm）を有するため、この材料によつて放射さ
れる約半分の放射は、紅斑（紅疹）（erythema）
範囲（290〜315nm）のUVB部分に配置される。
最大の紅斑感度（約297nm）において、この材料
の強度は、310nmにおける絶頂値のなお約75％で
ある。一般に、光線療法に対してほんの極微の紅
斑放射線量は許容できるので、この既知の放電灯
にフイルタが用いられる。この理由のため、この
発光層を有する放電管は選択的透過率を有するガ
ラスから作られる。特に、このガラスは、約
295nmにおいて吸収端を持たなければならない。
すなわち295nmより下では略々透過がない。

この既知の放電灯には、この発光材料によつて
放出される放射の60％よりも多くのものがこの放
電管壁によつて吸収されるので、放射効率が非常
に低いという重大な欠点がある。さらにこの放電
灯によつて放出される放射の選択性があまり高く
ないのは明らかである。すなわち、UV（250〜
400nm）において放出される全放射の各ワツトに
対して、この放電灯が、307.5〜317.5nmの範囲に
おいて有用な放射のほんの0.14ワツトを生ずるに
すぎないことが明らかになつた。従つて、長い照
射時間が必要であり、これは、すべての欠点を伴
なう。この既知の放電灯の別の欠点は、又その貧
弱な選択性のために、この放電灯によつて放出さ
れる紅斑放射が理論的には可能である最小量を可
成り越えているということである。すなわち、
307.5〜317.5nmの範囲の紅斑感度曲線（国際照明
委員会によつて定義されるように）がなお20％か
ら略々０％に並ぶ値を有するので、この波長範囲
の放射は又紅斑活性を示す。例えば、等エネルギ
ースペクトルを有する放射は、この範囲におい
て、ワツト当り約0.08紅斑ワツト（erythema
watt）を有する。それはそのとき、得ることが
できる最低量である。しかしながら、既知の放電
灯は、有用な放射のワツト当り約0.17紅斑ワツト
放射するように見える。与えられた一定の許容し
うる紅斑負荷に対し、これは、処置当りの有用な
放射線量の制限を意味し、従つて、必要とする処
置の回数の増加を意味する。

本発明の目的は、高い放射効率および高度に改
良された選択性を有する放射目的のための放電灯
を提供することである。

本発明によれば、選択的の透過率を持つたガラ
スから作られた放電管を有し、この管がその内側
を発光層で被覆された放射目的のための低圧水銀
蒸気放電灯は、発光層が312nmにおいてガドリニ
ウムの特徴ある線放射を示す発光材料を含むこ
と、および放電管が、68〜83モル％のSiO₂，2.5
〜3.0モル％のB₂O₃，16〜20モル％の少なくとも
アルカリ土金属酸化物、０〜2.0モル％のAl₂O₃、
およびさらに、少量の少なくとも１種の酸化物
TiO₂，CeO₂，CuO，Fe₂O₃およびV₂O₅から成り
260〜280nm間に位置を定めた吸収端を有するガ
ラスから作られ、312nmにおいて少なくとも80％
の透過率を有することを特徴とする。

さらに、放電管のガラスが、75.5±２モル％の
SiO₂，2.8±0.1モル％のB₂O₃，10.2±0.3モル％の
Na₂O，7.7±0.3モル％のK₂O，3.0±0.1モル％の
BaO，1.0±0.03モル％のAl₂O₃、さらに、その
上、500〜2000wt.ppmのTiO₂を含むと好ましい。

本発明は、用いられるべき発光材料を非常にき
びしい要求が課せられるときはじめてやつと高い
放射効率および高い選択性が得られるという事実
の認識にその基礎を置く。254nm放射による励起
についての高効率に加えて、この発光材料は305
〜320nmの範囲に略々完全に集中する放射を持た
なければならず、この発光材料によつて放出され
る略々すべての放射がそのときすなち有用な放射
であり、フイルターが、そのとき必要でない紅斑
放射を制限するため約295nm（それ故望まれる放
射の範囲の下限に比較的近い）において吸収端を
有する。ガドリニウム放射を有する材料がこれら
の条件を完全に満足させることが明らかになつ
た。Gd−イオンが特徴ある放射スペクトルを有
する。すなわち、このスペクトルは、発光イオン
が組み入れられる宿主格子にはほんの少ししか依
存しない。このGd−放射は、約312nmにおいて
最大値を持つ非常に狭い帯域（バンド）（実際に
は幾つかの極く接近した放射ライン）から成る。
この放射帯域の半値幅はほんの２〜4nmにすぎな
い。さらにGd−発光は違つた宿主格子において
非常に効率よく生ずるように見える。

紅斑放射に対する吸収フイルタは、本発明によ
る放電灯においては不必要であるけれども、放電
管はしかもなお選択的透過を持たなければならな
い。特に、この放電管のガラスは、260〜280nm
に位置を定める吸収端を持たなければならない。
これは、260〜280nmの範囲の波長におけるこの
ガラスの透過率曲線が10％の値に到達し、さらに
その波長の下方の低い値に到達する。これは、
260nmより下では放射は略々透過しないというこ
とを保証する。さらに、このガラス管は312nmに
おいて少なくとも80％の透過率を持たなければな
らない。前記の透過の性質は、185nmおよび主に
254nmにおいて放電灯に生ずる水銀共振放射が放
電灯の外側に通過しないようにするため必要であ
る。312nmにおいて少なくとも80％の透過率があ
るという要求は、透過率曲線が十分に急勾配に変
化すること、および大部分のGd−放射が透過す
ることを保証する。

本発明による放電灯を用いて、20％よりも多く
ないものとして高い放射効率を得ることは可能で
あり、この放電灯に対するガラスの最適の選択に
おいて、この発光材料によつて放出されるなおは
るかに少ない量の放射がこの放電管壁によつて吸
収される。これは、放射の60％より多くが吸収さ
れる既知の放電灯と比較して可成りの改良であ
る。本発明による放電灯のさらに可成りの利点
は、その優れた選択性である。UV（250〜
400nm）においてワツト当りの有用な放射
（307.5〜317.5nm）のうちのほんの0.14ワツトの
既知の放電灯の放出された放射の代わりに、有用
な放射のこの部分は、本発明による放電灯におい
て係数が５〜６高い、すなわちワツト当り0.70〜
0.80ワツトである。この放電灯の非常に良好な選
択性は、選択されたガラスに依存して、有用な放
射のワツト当りほんの0.10〜0.13紅斑ワツトにす
ぎないように見え、その値が理論的に可能な最小
量に非常に接近する、紅斑放射の部分（割当）が
低いことからも明らかである。

好適である、本発明による放電灯の実施例は、
発光層が、GdおよびBiによつて活性化されかつ
0.15ｘ，0.001ｙ0.05、およびｘ＋ｙ１の
場合に、式La_1-p-yGd_xBi_yB₃O₆によつて定義され
る硼酸塩を含むことを特徴とする。特願昭52−
81530号（特開昭53−33986号）公報に記載された
（オランダ特許出願第7607724号にさらに記載さ
れ、公衆審査のため公開された）これらの硼酸塩
は、特徴のあるGd−放射を非常に効率よく放出
する。約254nmの波長を有する水銀共振放射によ
る励起に際し、これらの材料を用いて70〜75％の
量子効率を得ることができる。

本発明による放電灯の第２の有利な実施例は、
発光層が、GdおよびPbによつて活性化されかつ
六方晶系磁鉛鉱〔マグネツトプランバイト：２
（Pb，Mn）O₀・3Fe₂O₃〕構造を有する三元アル
ミン酸塩を含み、このアルミン酸塩が、組成
ABCを有し、ここでＡは、25〜99モル％の１／
2Gd₂O₃，１〜35モル％のPbOおよび、可及的に、
１／2La₂O₃を表わし、ここでＢは、Al₂O₃、
Sc₂O₃によつて置換された20モル％より多くない
Al₂O₃を表わし、さらにここでＣは、MgOおよ
び／又はZnO，MgOおよび／又はZnOといつし
よに当量のSiO₂によつて可及的に置換された10
モル％までのAl₂O₃，SrOおよび／又はCaOによ
つて可及的に置換された70モル％までのＡ、およ
び、同時に、１／2Al₂O₃によつて可及的に置換
された当量のＣを表わし、さらにここで成分Ａ，
ＢおよびＣは、〔Ａ〕0.02，0.55〔Ｂ〕＜0.95
および〔Ｃ〕１／２〔Ａ〕なる条件を満足させ
ることを特徴とする。これらの発光性アルミン酸
塩は、特願昭54−149648号（オランダ特許出願第
7811436号）にさらに記載されていて、高い量子
効率を有するようにみられる。式Gd₀.₉₀Pb₀.
₁₅MgAl₁₁O₁₉および式Gd₀.₈₈Pb₀.₁₈ZnAl₁₁O₁₉によ
つて定義される材料は、例えば、50〜55％の量子
効率（254nm−励起）を有する。

本発明による放電灯の別の好適の実施例は、発
光層が、0.01ｐ0.50および0.05ｑ2.0の場
合に、式（Sr，Ca）_3-pPb_p（Ｙ，La）_2-qGd_qSi₆O₁₈
によつて定義され、GdおよびPbによつて活性化
されたSrおよび／又はCaと、Ｙおよび／又はLa
との珪酸塩を含むことを特徴とする。254nm−励
起において、これらの珪酸塩は、約60％のGd発
光に対する量子効率を有する。

本発明による放電灯の放電管用のガラスとし
て、石英ガラス又は主にSiO₂から成るガラスが
用いられ、その他の元素の少量の添加によつて
260〜280nmの範囲に対して吸収端が変えられた
ものと考えられる。

しかしながら、本発明による低圧水銀蒸気放灯
に対して好適なものとして、その放電管のガラス
は、 68〜83モル％のSiO₂、 2.5〜3.0モル％のB₂O₃、 16〜20モル％の少なくともアルカリ金属酸化
物、 2.6〜3.3モル％の少なくともアルカリ土金属酸
化物、０〜20モル％のAl₂O₃₀ ０〜2.0モル％のAl₂O₃、およびさらに、少量の少なくとも１種の酸化物
TiO₂，CeO₂，CuO，Fe₂O₃およびV₂O₅を含むた
め、このガラスの吸収端が260nmと280nmとの間
に位置を定める。基本組成がここではモル％にて
与えられかつ化学的に純粋な材料を用いなければ
ならないこれらのガラスは、例えば210nmにおい
て非常に短波の吸収端を有するため、これらのガ
ラスは比較的短かい波長まで紫外線を通過させ
る。そのような基本組成に対して極く微量の１種
又は２種以上の酸化物TiO₂，CeO₂，CuO，
Fe₂O₃およびV₂O₅を添加することによつて、そ
のガラスの吸収端を比較的広い範囲の間に調節す
ることができる。上の酸化物の使用量が多くなる
のに従つて、その吸収端が長い波長において見ら
れるだろう。本発明による放電管用にしようとす
るこれらのガラスは、一般に100〜2500wt・ppm
の前記の酸化物を含む。これらのガラスには、十
分に険しく変化する透過曲線を有するため大部分
の望ましい有用な放射が透過されるという別の利
点がある。さらに、これらのガラスは、低圧水銀
蒸気放電灯用の放電管に製造するのに好適の性質
を有する。

本発明による低圧水銀蒸気放電灯の放電管用に
特に有利なガラス組成は、 75.5±２モル％のSiO₂、 2.8±0.1モル％のB₂O₃、 10.2±0.3モル％のNa₂O、 7.7±0.3モル％のK₂O、 3.0±0.1モル％のBaO、 1.0±0.03モル％のAl₂O₃、および、その上、 500〜2000wt・ppmのTiO₂から成る。

本発明による放電灯の実施例を図面と多くの測
定値とにつきさらに説明する。

第１図に示す放電灯は、ガラスの放電管１を有
し、この管１は長さが約120cmであり、外径が約
38mmである。この管１の壁の厚さは約0.75mmであ
る。この管のガラスは次の組成を有する。すなわ
ち、 SiO₂ 75.46モル％（68.4重量％）、 B₂O₃ 2.76モル％（2.9重量％）、 Na₂O 10.17モル％（10.9重量％）、 K₂O 7.68モル％（10.9重量％）、 BaO 2.94モル％（6.8重量％）、 Al₂O₃ 0.97モル％（1.5重量％）、 TiO₂ 900wt.ppm. このガラスは、約265nmの波長において10％の
透過率を有する。波長312nmにおいてこの管の透
過率は85〜90％である。この放電灯の各端部には
１個づつの電極２および３が設けられ、作動中こ
れらの電極間に放電が起る。この放電灯は、起動
ガスとして希ガスの混合物と、少量の水銀とを含
む。この放電管１の内側は、特色あるGdの
312nm放射線を放射する発光材料から成る発光層
４で被覆される。この発光層４は、例えば発光材
料を含む懸濁液によつて、この管１に通例の方法
で塗布することができる。この放電灯は作動中
40Wの電力を消費する。

例１：第１図に示す型の多数の放電灯が、一般式La₀.
₄₈₇Gd₀.₅Bi₀.₀₁₃B₃O₆によつて定義される発光性硼
酸塩の層で被覆された。100時間作動させた後、
これらの放電灯が、全スペクトル（250〜400nm）
にわたつて合計5.603Wになる放射線量を放射し
たことが明らかになつた。307.5〜317.5nmの範囲
における有用な放射線量が、4.460Wであること
が明らかになつた。すなわち、放射する全体の放
射線の約80％が有用な放射線である。第２図は、
この放電灯によつて放射される放射線のスペクト
ルエネルギー分布をグラフで示す。nmを単位と
して示す波長λを横軸にとり、放射する放射エネ
ルギーＥを、5nmの波長間隔当りのＷにて縦軸上
にプロツトした。

例２：第１図に関して記載される構造を有するが、長
さが150cmであり、かつ80Wの電力を消費するこ
とを意図した放電灯が、例１で用いられたものと
同じ発光材料から成る発光層によつて被覆され
た。100時間作動させた後、これらの放電灯につ
いて11.2Wの（250〜400nm）にわたつて放射さ
れた全放射線量が測定された。8.0W（71.5％）が
307.5〜317.5nmの範囲において放射されたことが
明らかになつた。この放電灯によつて放射された
健康線（erythema radiation）放射量が、0.92健
康線ワツト（erythema watt）、すなわち、有用
な放射線全量のほんの約11.5％であることが明ら
かになつた。比較のため、上述の放電灯に等しい
構造を有するが、約300nmにおいて吸収端を有し
かつ発光性のセリウムで活性化したアルミン酸ス
トロンチウムを含むガラスから作つた既知の放電
灯は、全体（250〜400nm）で5.9Wの放射線（す
なわち、この発光材料で発生する放射のうちほん
の約33％にすぎない）を放射する。しかしなが
ら、この放射線量のほんの約0.83W（すなわち約
14％）が307.5〜317.5nmの範囲に位置する。その
上、既知の放電灯によつて放射される健康線放射
線量が有用な放射線量（すなわち約0.14健康線
（erythema）ワツト）の16.7％であることが明ら
かになつた。

本発明による放電灯が用いられると、その故、
有用な放射線と同じ放射線量に対し放射時間を10
係数短かく選ぶことが可能である一方、健康線量
（the erythema dose）が約35％の程度まで減ら
される。

例３：第１図に示すこの種の多数の放電灯が、式Sr₂.
₉Pb₀.₁LaGdSi₆O₁₈によつて定義される発光性珪
酸塩から成る発光層によつて被覆された。100時
間作動させた後、（250〜400nm）のスペクトルの
全紫外部にわたつて放射された4.96Wの放射線量
がこれらの放電灯について測定された。その
3.95Wが307.5〜317.5nmの範囲において放射され
た。これらの放電灯に対して、放射された放射線
のスペクトルエネルギー分布が例１に記載された
放電灯のものと略々等しいことが明らかになつ
た。

以上要するに本発明においては、放射目的の低
圧水銀蒸気放電灯は、選択的透過率を持つたガラ
スから作られた放電管を有し、その放電管は、内
側が発光層で被覆される。この層が、312nmにお
いて特徴あるガドリウムの線放射（ラインエミツ
シヨン）を有する発光材料を含む。この放電管
が、260nmと280nmとの間に位置を定めた吸収端
を有するガラスから作られ、この放電管は312nm
において少なくとも80％の透過率を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放電灯の断面略図、第２
図はそのような放電灯の放射する放射線のスペク
トルエネルギー分布をグラフによつて示す。１……放電管、２，３……電極、４……発光
層。

Claims

【特許請求の範囲】１選択的透過率を持つたガラスから作られた放
電管を有し、該放電管がその内側を発光層で被覆
された放射目的のための低圧水銀蒸気放電灯にお
いて、発光層が、312nmにおいてガドリニウムの特徴
ある線放射を有する発光材料を含むこと、および
放電管が、68〜83モル％のSio₂，2.5〜3.0モル％
のB₂O₃，16〜20モル％の少なくともアルカリ金
属酸化物、2.6〜3.3モル％の少なくともアルカリ
土金属酸化物、０〜2.0モル％のAl₂O₃、およびさ
らに、少量の少なくとも１種の酸化物TiO₂，
CeO₂，CuO，Fe₂O₃およびV₂O₅から成り260〜
280nm間に位置を定めた吸収端を有するガラスか
ら作られ、312nmにおいて少なくとも80％の透過
率を有することを特徴とする低圧水銀蒸気放電
灯。２放電管のガラスが、75.5±２モル％のSiO₂，
2.8±0.1モル％のB₂O₃，10.2±0.3モル％のNa₂O，
7.7±0.3モル％のK₂O，3.0±0.1モル％のBaO，
1.0±0.03モル％のAl₂O₃、さらに、その上、500
〜2000wt.ppmのTiO₂から成ることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の低圧水銀蒸気放電
灯。３発光層が、GdおよびBiによつて活性化され
た硼酸塩を含み、この硼酸塩が0.15ｘ，0.0001
ｙとした場合に、式La_1-x-yGd_xBi_yB₃O₆によつ
て定義されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項又は第２項いずれか一方の記載の低圧水銀蒸
気放電灯。４発光層が、GdおよびPbによつて活性化され
かつ六方晶系の磁鉛鉱構造を有する三元アルミン
酸塩を含み、このアルミン酸塩が組成ABCを有
し、ここでＡは、25〜99モル％の１／2Gd₂O₃，
１〜35モル％のPbOおよび１／2La₂O₃を表わし、
ここでＢは、Al₂O₃，Sc₂O₃によつて置換された
20モル％よりも多くないAl₂O₃を表わし、さらに
ここでＣは、MgOおよび／又はZnO，MgOおよ
び／又はZnOといつしよに当量のSiO₂によつて
置換された10モル％までのAl₂O₃，SrOおよび／
又はCaOによつて置換された70モル％までのＡ、
さらに、同時に、１／2Al₂O₃によつて置換され
た当量のＣを表わし、成分Ａ，ＢおよびＣが、
〔Ａ〕0.02，0.55〔Ｂ〕0.95および〔Ｃ〕
１／２〔Ａ〕なる条件を満足させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項いずれか一
方の記載の低圧水銀蒸気放電灯。５発光層が、0.01ｐ0.50および0.05ｑ
2.0の場合に、式（Sr，Ca）_3-pPb_p（Ｙ，La）_2-q
Gd_qSi₆O₁₈によつて定義され、GdおよびPbによ
つて活性化されたSrおよび／又はCaと、Ｙおよ
び／又はLaとの珪酸塩を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項いずれか一方の
記載の低圧水銀蒸気放電灯。