(57)【要約】【課題】蛍光体量を規定することでランプの軸方向の照度差の減少を図る。【解決手段】母材質の１００％中に１０％以上の酸化ナトリウムが含有されたソーダライムガラス製の透明ガラス発光管１１は、紫外線放電ランプが必要とする３２０〜３４０ｎｍの波長で８０％以上の透過率を得る。発光管１１は、例えば管径Ｄが３８ｍｍ、管長Ｌが２３６７ｍｍであり、発光管１１内には対向した一対の電極１２１，１２２を配置するとともに、アルゴンガス等の希ガスと一定量の水銀が封入されている。そして、発光管１１の内壁に、水銀スペクトルである２５３．７ｎｍを変換し、３００〜３４０ｎｍの間に変換効率のピークを持つ蛍光体量をＮ（ｍｇ）とし、塗布する内表面積をＳ（ｃｍ２）としたときに、Ｎ／Ｓが、２＜（Ｎ／Ｓ）＜７での条件で塗布した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３４０ｎｍ付近の波長で８０％の透過率が得られるガラス製の発光管と、
前記発光管本体内に封入された始動用不活性ガスおよび水銀と、
前記発光管内に対向して設けられた一対の放電電極と、を備え、
前記発光管内壁に、水銀スペクトルである２５３．７ｎｍを変換し、３００〜３４０ｎｍの間に変換効率のピークを持つ蛍光体の量をＮ（ｍｇ）とし、塗布する内表面積をＳ（ｃｍ２）としたときに、Ｎ／Ｓが、２＜（Ｎ／Ｓ）＜７の条件で塗布したことを特徴とする紫外線放電ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体には、該蛍光体重量に対して２％以下で０％より多い重量比でランタン（Ｌａ）粉末を添加したことを特徴する請求項１記載の紫外線放電ランプ。
【請求項３】
前記発光管は、母材質の１００％中に１０％以上の酸化ナトリウムが含有されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線放電ランプ。
【請求項４】
前記蛍光体と前記発光管の間に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から構成される保護膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、紫外線の放射を行い高分子素材の重合や硬化を行う、例えば液晶パネル製造工程で用いられる紫外線放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の紫外線蛍光ランプは、ソーダライムガラスからなる発光管の内部に水銀および希ガスを含む放電媒体を封入し、発光管内部に低圧水銀蒸気放電を生起させるように一対の電極を配置している。さらに、発光管の内面には波長が３２０〜４００ｎｍの近紫外線を発光するＣｅ（ＭｅＢａ）Ａｌ１１Ｏ１９、ＹＰＯ４：Ｃｅ、ＬａＰＯ４：Ｃｅ等の蛍光体を少なくもと一つまたは組合せることで、紫外線硬化形樹脂の内部に浸透性の高いＵＶ−Ａ領域の光と紫外線硬化形樹脂の表面を硬化させる力の強いＵＶ−Ｃの光を１本のランプで同時に得ることができる。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５８９２６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、経時変化とともに水銀が発光管に打ち込まれることによるバルブ透過率を低下させ長手方向の照度分布の差が発生したり、点灯中の蛍光体の水銀吸着によって変換効率が低下して、所定の紫外線強度を維持することができない、という問題点があった。
【０００５】
この発明の目的は、ランプの軸方向の照度差を減少させるとともにランプ照度の維持率の改善を図るようにした紫外線放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線放電ランプでは、ソーダライムガラスで形成された発光管と、前記発光管本体内に封入された始動用不活性ガスおよび水銀と、前記発光管内に対向して設けられた一対の放電電極と、を備え、前記発光管内壁に、水銀スペクトルである２５３．７ｎｍを変換し、３００〜３４０ｎｍの間に変換効率のピークを持つ蛍光体の量をＮ（ｍｇ）とし、塗布する内表面積をＳ（ｃｍ２）としたときに、Ｎ／Ｓが、２＜（Ｎ／Ｓ）＜７の条件で塗布したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、蛍光体量を規定したことでランプの軸方向の照度差の減少させるとともに、ランプ照度の維持率の改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の紫外線放電ランプに関する第１の実施形態について説明するための一部を切り欠いて示した構成図である。
【図２】一般のソーダガラスにおける紫外線透過率について説明するための説明図である。
【図３】この発明に用いられる蛍光体が発する波長について説明するための説明図である。
【図４】この発明に用いる蛍光体の発光分布について説明するための説明図である。
【図５】蛍光体量と紫外線照度の関係について説明するための説明図である。
【図６】この発明の紫外線放電ランプに関する第２実施形態について説明するための要部のみを切り欠き拡大して示した断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態の効果について説明するための説明図である。
【図８】この発明の第３の実施形態を説明のための、ランタンが添加されない従来のランプ長手方向の時間経過に対する照度分布について説明するための説明図である。
【図９】この発明の第３の実施形態を説明するためのランタンが添加されたこの発明のランプ長手方向の時間経過に対する照度分布について説明するための説明図である。
【図１０】ランタンの添加量と照度の信頼性の関係について説明するための説明図である。
【図１１】この発明の紫外線放電ランプに関する第４の実施形態について説明するための要部のみを切り欠き拡大して示した断面図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態の効果について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、この発明の紫外線放電ランプに関する第１の実施形態について説明するためのもので、図１では紫外線放電ランプの一例として熱陰極低圧水銀ランプの構成図の一部を切り欠いて示している。
【００１１】
図１において、１１は、３４０ｎｍ波長で８０％以上の透過率が得られるＮａ２Ｏ（酸化ナトリウム）が１０％以上含まれる廉価なソーダライムガラス製の透明な発光管である。ソーダライムガラスを用いた場合の発光管の透過率は、図２に示すように、３４０ｎｍの波長で８０％以上の透過率を得ることができる。
【００１２】
発光管１１は、例えば管径Ｄが３８ｍｍ、管長Ｌが２３６７ｍｍであり、両端には、電極１２１，１２２を有している。電極１２１は、導電性のリード線１３１でコイル状のタングステンフィラメント１４の両端が支持される。リード線１３１は、ガラスプレス封止部１５を貫通させている。電極１２２も電極１２１と同様の構成となっている。電極１２１側のリード線１３１と電極１２２側のリード線は、ランプの対向する両端部に固着されたそれぞれの口金１６１，１６２にあるピン状接点１７１，１７２に接続される。
【００１３】
さらに、発光管１１には１〜１０Ｔｏｒｒ程度の低圧力でアルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスと一定量の水銀が封入されている。
【００１４】
図３は、発光管１１の内側の表面に塗布する種々ある蛍光体のうち、例えば日亜化学工業（株）製のＮＰ−８０６、ＮＰ−８０５、ＮＰ−８０７の波長に対する輝度を表している。ここでは、３００〜３４０ｎｍの波長の間に、変換効率のピークを有する蛍光体１８としては、ＮＰ−８０６が適している。このＮＰ−８０６は、ＬａＰＯ４（リン酸ランタン）：Ｃｅ（セリウム）を組成としたものである。
【００１５】
このように構成された熱陰極低圧水銀ランプの電極１２１，１２２から電力が供給されると、図４に示す３００〜３４０ｎｍの波長の間にピークを有する分光分布の特性を確保することが可能となる。
【００１６】
なお、添加量としては、０％を含まない２％以下が望ましく、２％を超えると逆に変換効率や透過率が低下し、紫外線出力の低下を引き起こすことになる。
【００１７】
図５は、蛍光体１８にＮＰ−８０６を用い、蛍光体量（ｍｇ／ｃｍ２）あたりの相対紫外線照度（％）について示したものである。すなわち、蛍光体１８の蛍光体量は、単位内表面積３．９ｍｇ／ｃｍ２で発光管１１の内表面全域に塗布した場合に紫外線照度が最も高くなる。
【００１８】
この結果、蛍光体１８の変換効率と紫外線の透過率とを最適な条件を見出して規定することにより、さらに軸方向の分布も改善できた。
【００１９】
ここでは、発光管１１の内壁に、水銀スペクトルである２５３．７ｎｍを変換し、３００〜３４０ｎｍの間に変換効率のピークを持つ蛍光体量をＮ（ｍｇ）とし、塗布する内表面積をＳ（ｃｍ２）としたときに、規定値を２＜（Ｎ／Ｓ）＜７での条件で蛍光体１８を塗布した。
【００２０】
Ｎ／Ｓの値が２より少ない場合は、透過率は上がるが、蛍光体量が少ないため発光効率が落ちるとともに、発光管への水銀の吸着が増し、紫外線維持率が下がる。逆に、Ｎ／Ｓの値が７より多くなると、変換された紫外線が蛍光体により吸収され、ランプ外面から放出される紫外線量が減る。ＮＰ−８０６を蛍光体１８として用いた場合における塗布量の最適値は、３．９ｍｇ／ｃｍ２程度である。
【００２１】
蛍光体１８の塗布量は薄くするほど左右差はなくなるものの、変換効率の低下や蛍光体それにバルブ劣化が生じる。この実施形態のように、２＜（Ｎ／Ｓ）＜７の関係を満足させた蛍光体量で塗布することにより、蛍光体１８の劣化を抑制しながら軸方向の照度差を減少させることができる。
【００２２】
図６、図７は、この発明の紫外線放電ランプに関する第２の実施形態について説明するための、図６は要部のみを切り欠き拡大して示した断面図、図７は図６の効果について説明するための説明図である。
【００２３】
この実施形態は、図６に示すように発光管１１と蛍光体１８との間にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を、例えば塗布による手段で構成した保護膜６１を介在させ、断面上発光管１１、蛍光体１８、保護膜６１が積層された状態となっている。
【００２４】
保護膜６１は、水銀の発光管１１が打ち込まれることを抑制させることができ、発光管１１の透過率低下を抑制させることができる。このため、経年変化に伴う照度の維持率低下を抑えることができる。
【００２５】
この実施形態では、２＜（Ｎ／Ｓ）＜７の関係を満足させた蛍光体量で塗布することにより、蛍光体１８の劣化を抑制しながら軸方向の照度差を減少させるとともに、照度維持率の改善が可能となる。
【００２６】
さらに、保護膜６１の作用により、発光管１１に水銀が打ち込まれることを抑制でき、照度維持率の改善を図ることができる。この点は図７に示すように、保護膜６１ありの方が１２００時間経過後においても、９０％の照度を維持することができることを確認している。
【００２７】
この実施形態では、軸方向の照度差を減少させるとともに、保護膜を設けたことにより、照度維持率の改善を図ることが可能となる。
【００２８】
図８、図９は、この発明の第３の実施形態について説明するための、図８は従来の単位面積あたりの照度分布について説明するための説明図、図９はこの実施形態における単位面積あたりの照度分布について説明するための説明図である。
【００２９】
この実施形態は、図１で説明した紫外線放電ランプの蛍光体１８に、ランタン（Ｌａ）を蛍光体重量比の０．５％を添加させた蛍光体１８１を用いたものである。ランタンが添加された蛍光体１８１は、ランタンが水銀の吸着を抑制させ、蛍光体１８１の劣化を抑制させる作用が働く。
【００３０】
なお、ランタンの添加量としては、０％を含まない２％以下が望ましく、２％を超えると逆に変換効率や透過率が低下し、紫外線出力の低下を引き起こすことになる。
【００３１】
すなわち、ランタンが添加されない従来の蛍光体のランプ軸方向における単位面積あたりの照度は、図８に示すような分布となる。また、ランタンが添加されたこの発明の蛍光体のランプ軸方向における単位面積あたりの照度は、図９に示すような分布となる。
【００３２】
ランタンが添加されない場合は、図８に示すように、点灯時間が４８時間から１００時間にかけて照度の低下が見られる。また、ランタンが添加された場合は、図９に示すように、点灯時間が１００時間を経過しても点灯時間が２４時間と同等の照度が得られている。
【００３３】
ここで、図１０を参照し、ランタンの添加量と照度の信頼性の関係について説明する。
【００３４】
すなわち、ランタンが添加されない初期の照度を１００％とした場合は、発光スペクトルが見られるとともに、２０００時間経過後の照度維持率は８５．７％であった。ランタンが０．５％添加されたときの初期の照度は９９％で、発光スペクトルはランタンが添加されない場合と変わらず、２０００時間経過後の照度維持率は９１．８％であった。同様に、ランタンが２．０％添加されたときの２０００時間経過後の照度維持率は９０．８％であった。
【００３５】
また、ランタンが３．０％添加されたときの初期の照度は７８％で、発光スペクトルはランタンが添加された場合と変わらないものの、２０００時間経過後の照度維持率は８８．２％であった。
【００３６】
このようなことから、２０００時間経過後においても照度の維持率が９０％以上を呈するランタンの量は、多すぎても照度維持が難しく、０％を含まない２．０％以下で実現できることがわかった。
【００３７】
この実施形態では、蛍光体にランタンを、蛍光体重量比の０％を含まない２％以下の範囲で添加させることにより、長時間に渡って十分な照度を得ることが実現可能となる。
【００３８】
図１１、図１２は、この発明の紫外線放電ランプに関する第４の実施形態について説明するための、図１１は要部のみを切り欠き拡大して示した断面図、図１２は図１１の効果について説明するための説明図である。
【００３９】
この実施形態は、蛍光体にランタンが添加された上記の第３の実施形態に加えて、図１１に示すように発光管１１と蛍光体１８１との間に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を例えば塗布による手段で形成した保護膜６１を介在させ、断面上に発光管１１、蛍光体１８１、保護膜６１を積層させるように構成したものである。
【００４０】
保護膜６１は、水銀の発光管１１が打ち込まれることを抑制させ、発光管１１の透過率低下を抑制させることができる。このため、経年変化に伴う照度の維持率低下を抑えることができる。
【００４１】
図１２は、ランプの長手方向における経時変化に伴う照度の変化について示すもので、１００時間経過後においても２４時間経過と同等の単位面積あたりの照度に変化はなく、保護膜６１による照度の維持率の改善を表している。
【００４２】
この実施形態では、ランタンの添加により蛍光体の劣化を抑制しながら軸方向の照度差を減少させることができる。さらに、保護膜の作用により、発光管に水銀が打ち込まれることを抑制でき、照度維持率の改善を図ることができる。
【００４３】
なお、この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば一般の紫外発光型熱陰極ランプを用いた製作が可能であることから、同ランプの発光長を次世代液晶基板などの大型サイズのパネル照射に必要な２５００ｍｍ超えるランプへの適用も可能である。
【００４４】
また、発光管は、ソーダライムガラスを例に挙げたが、３４０ｎｍ付近の波長で８０％の透過率が得られればよく、硬質ガラスまたは半硬質ガラスを使用しても構わない。ソーダライムガラスと硬質ガラスの場合、硬質ガラスの方が短波長の透過率がよいことから、高い照度を得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１  発光管
１２１，１２２  電極１２１，１２２
１３１  リード線
１４  タングステンフィラメント
１５  封止部
１６１，１６２  口金
１７１，１７２  ピン状接点
１８，１８１  蛍光体
６１  保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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