(57)【要約】【課題】波長３００ｎｍ以下に強い発光を持ち、かつ高い紫外線維持率を持つ高圧水銀ランプを提供する。【解決手段】本発明の高圧水銀ランプは、発光管１の石英ガラスの含有ＯＨ基量が５ｐｐｍ以下で、外径寸法が２３ｍｍで内径が２０ｍｍの細長い円筒状で、長さが１０００ｍｍであり、発光管１の封止部６が内部にモリブデン箔６ａが埋設され、発光管１の内部がアルゴン希ガス５と水銀４とが封入されている。水銀封入量は、点灯中の電位傾度が１４Ｖ／ｃｍに相当する量である。また、電極２，２は、タングステンからなり、放電しやすいようにトリウムが塗布されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内に一対の電極が対向配置され、該発光管に少なくとも水銀と希ガスとが封入された高圧水銀ランプにおいて、
前記高圧水銀ランプの印加電圧を前記電極間距離で割った電位傾度が１２Ｖ／ｃｍ以上２０Ｖ／ｃｍ以下であり、前記発光管の内径が１５〜４０ｍｍの石英ガラスであり、該石英ガラスに含まれるＯＨ基が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項２】
前記発光管の内面に直径２００ｎｍ以下の金属酸化物を塗布したことを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【請求項３】
前記発光管の両端部にゲッタを取り付けたことを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【請求項４】
前記発光管の非発光部にバリウムが蒸着されていることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【請求項５】
前記発光管の電極に酸化バリウムが塗布されていることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【請求項６】
前記発光管にゲッタが封入されていることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【請求項７】
前記発光管にヨウ化水銀を封入し、該ヨウ化水銀量が前記発光管の単位容積あたり０．１ｍｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電ランプ等の高圧水銀ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧水銀ランプは、印加電圧を電極間距離で割った電位傾度が１１Ｖ／ｃｍ以下であり、点灯中の水銀蒸気圧が１気圧以下であった。点灯気圧が低いため爆発する心配は無いが、波長３００ｎｍ以下の発光効率が低かった。主発光領域は、波長３００〜４００ｎｍになり、発光管材料にＯＨ基含有量の多い石英ガラスを使用しても維持率に影響が少なかった。これは、点灯中にＯＨ基が抜けてもＯＨ基欠陥による発光管の透過率低下は波長３００ｎｍ以下に現れるためと考えられる。そのため、従来の高圧水銀ランプはＯＨ基が波長３００〜５００ｐｐｍ含まれる安価な石英が使用されてきた。
【０００３】
しかしながら、波長３００ｎｍ以下の発光を必要とする場合、従来の高圧水銀ランプでは、発光効率が低く、波長３００ｎｍ以下の発光管の透過率低下も現れる。
【０００４】
なお、ＯＨ基含有量に関する関連特許もあり、水銀＋亜鉛を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、希ガスと水銀とが放電容器内に封入されてなる希ガス閃光放電ランプで、水銀の封入量が０．０１〜４ｍｇ／ｃｃのものが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５６−２６３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−６８０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、上記特許文献１及び２の高圧水銀ランプは、波長３００ｎｍ以下の発光効率が低く、発光管の透過率低下、すなわち紫外線維持率が悪いという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、波長３００ｎｍ以下に強い発光を持ち、かつ高い紫外線維持率を持つ高圧水銀ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の高圧水銀ランプは、発光管に一対の電極が設けられ、当該発光管に少なくとも水銀と希ガスとが封入された高圧水銀ランプにおいて、当該高圧水銀ランプの印加電圧を前記電極間距離で割った電位傾度が１２Ｖ／ｃｍ以上２０Ｖ／ｃｍ以下であり、前記発光管の内径が１５〜４０ｍｍの石英ガラスであり、当該石英ガラスに含まれるＯＨ基が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高圧水銀ランプは、波長３００ｎｍ以下に強い発光を持ち、かつ高い紫外線維持率を持つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明に係る高圧水銀ランプの概略構成を示すものである。この高圧水銀ランプは、発光管１、電極２，２、リード線３，３、水銀４、及びアルゴン（Ａｒ）希ガス５とから構成されている。すなわち、本発明の発光管１は、内部に放電媒体としての水銀４とアルゴン希ガス５とが封入されて気密性を備えている。さらに、発光管１は、放電によって発生した放射のうち、ある波長域の波長を透過する電気絶縁体の石英ガラスにて形成されている。また、発光管１は、その内外に一対の電極２を配設している。
【００１２】
次に、第１実施例について説明する。
【００１３】
第１実施例の発光管１は、石英ガラスの含有ＯＨ基量が５ｐｐｍ以下で、外径寸法が２３ｍｍで内径が２０ｍｍの細長い円筒状で、長さが１０００ｍｍである。発光管１の封止部６には、内部にモリブデン箔６ａが埋設されている。発光管１の内部は、アルゴン希ガス５と水銀４とが封入されている。水銀封入量は、点灯中の電位傾度（印加電圧を電極間距離で割った値）が１４Ｖ／ｃｍに相当する量である。また、電極２，２は、タングステンからなり、放電しやすいようにトリウムが塗布されている。
【００１４】
図２は、上述したように構成した本実施例の高圧水銀ランプの特性を示すものである。横軸には波長（ｎｍ）、縦軸には相対強度（％）を示している。本実施例の高圧水銀ランプは、図２の実線で示すように３００ｎｍ以下の紫外線を強く発光している。なお、点線で示すのは従来の高圧水銀ランプの特性である。
【００１５】
また、本実施例の高圧水銀ランプにおける３００ｎｍ以下の紫外線維持率は、５０００時間で７０％であり、ＯＨ基を３００ｐｐｍ含有している石英を使用したランプの１０００時間７０％より大幅に改善している。
【００１６】
なお、上記実施例では、発光管１に用いた石英ガラスの内径を２０ｍｍとしたが、好ましい範囲は１５〜４０ｍｍである。下限の内径１５ｍｍ未満では、管壁負荷が高くなってランプが熱で変形する。また、上限の内径４０ｍｍを超えると３００ｎｍ以下が発光しない。
【００１７】
また、上記実施例では、水銀封入量の電位傾度を１４Ｖ／ｃｍとしたが、好ましい範囲は１２Ｖ／ｃｍ〜２０Ｖ／ｃｍである。下限の電位傾度が１２Ｖ／ｃｍ未満では、３００ｎｍ以下が発光しない。上限の電位傾度が２０Ｖ／ｃｍを超えると点灯中の水銀蒸気圧が高くなり破裂する危険がある。
【００１８】
また、上記実施例では、発光管１に用いた石英ガラスの含有ＯＨ基量を５ｐｐｍ以下としたが、好ましい範囲は１００ｐｐｍ以下である。石英ガラスの含有ＯＨ基量が１００ｐｐｍを超える場合は、封入されている水銀により酸化水銀が発生し、発光管１の内壁に膜を作って波長３００ｎｍ以下の短波長をカットすることになる。
【００１９】
以上説明したように上記第１実施例によれば、水銀封入量の電位傾度を１２Ｖ／ｃｍ〜２０Ｖ／ｃｍとし、発光管の内径を１５〜４０ｍｍとし、発光管の石英ガラスの含有ＯＨ基量を１００ｐｐｍ以下とすることにより、波長３００ｎｍ以下に強い発光を持ち、また、高い紫外線維持率を持つ高圧水銀ランプを提供することができる。
【００２０】
次に、第２実施例について説明する。
【００２１】
第２実施例の高圧水銀ランプは、第１実施例の高圧水銀ランプと同様の構成である。
【００２２】
第２実施例の高圧水銀ランプには、発光管１の内面に平均１０ｎｍの直径を持つアルミナが塗布されている。
【００２３】
その結果、第２実施例の高圧水銀ランプにおける波長３００ｎｍ以下の紫外線維持率は、５０００時間で７０％であり、ＯＨ基を３００ｐｐｍ含有している石英を使用したランプの１０００時間７０％より大幅に改善している。
【００２４】
なお、上記実施例では、発光管１の内面に平均１０ｎｍの直径を持つアルミナを用いたが、好ましくは直径２００ｎｍ以下の金属酸化物である。また、金属酸化物として、アルミナ以外に、イットリア、酸化スカンジウムを用いても良い。すなわち、金属酸化物に、アルミナ、イットリア、酸化スカンジウムを用いることで、より高い紫外線維持率と信頼性の高い高圧水銀ランプを提供することができる。
【００２５】
以上説明したように上記第２実施例によれば、波長３００ｎｍ以下に強い発光を持つ高圧水銀ランプにおいても高い紫外線維持率を持つことができる。
【００２６】
また、金属酸化物にアルミナ、イットリア、酸化スカンジウムを用いることにより、より信頼性の高い高圧水銀ランプを提供することができる。
【００２７】
次に、第３実施例について説明する。
【００２８】
第３実施例の高圧水銀ランプは、第１実施例の高圧水銀ランプと同様の構成である。
【００２９】
従来の高圧水銀ランプは、水銀封入量の電位傾度が１１Ｖ／ｃｍ以下であり、波長３００ｎｍ以下の発光効率が低かった。主発光領域は、波長３００〜４００ｎｍであった。水銀封入量の電位傾度を高めると波長３００ｎｍ以下の放射が増えるメカニズムは以下である。水銀封入量の電位傾度を高めることは、すなわち点灯中の水銀蒸気圧を高くすることである。水銀蒸気圧が高くなることにより、水銀分子の発光が発生し、それが波長３００ｎｍ以下の放射を増やしている。
【００３０】
従って、波長３００ｎｍ以下の放射は分子発光の形態をとるので、分子生成を阻害する不純ガスを減らすことが重要となる。
【００３１】
そこで、第３実施例の高圧水銀ランプは、分子発光を阻害する不純ガスを除去するゲッタとしての酸化バリウム（Ｂａ）が電極２，２に塗布されている。
【００３２】
その結果、第３実施例の高圧水銀ランプにおける３００ｎｍ以下の紫外線変換効率は、１０％以上になった。それに対して、電極２，２に酸化バリウムを塗布していない高圧水銀ランプでは５％以下であった。
【００３３】
また、発光管１内の非発光部にバリウム（Ｂａ）を蒸着するようにしても良い。
【００３４】
以上説明したように上記第３実施例によれば、発光管１内の両端部にゲッタを取り付けることにより、分子発光を阻害する不純ガスを除去して分子発光生成効率を高くし、かつ紫外線の取り出し効率を高くすることができる。
【００３５】
次に、第４実施例について説明する。
【００３６】
第４実施例の高圧水銀ランプは、第１実施例の高圧水銀ランプと同様の構成である。
【００３７】
第４実施例の高圧水銀ランプは、分子発光を阻害する不純ガスを除去するゲッタとしてのジルコニウムアルミニウム（ＺｒＡｌ）が発光管１に封入されている。
【００３８】
その結果、第４実施例の高圧水銀ランプにおける３００ｎｍ以下の紫外線変換効率は、１０％以上になった。それに対して、ジルコニウムアルミニウム（ＺｒＡｌ）を封入していない高圧水銀ランプでは５％以下であった。
【００３９】
以上説明したように上記第４実施例によれば、発光管１の内部にゲッタを封入するだけなので、ゲッタを容易に用いることができる。
【００４０】
次に、第５実施例について説明する。
【００４１】
第５実施例の高圧水銀ランプは、第１実施例の高圧水銀ランプと同様の構成である。
【００４２】
従来の高圧水銀ランプでは、波長３００〜４００ｎｍ放射の維持率改善を目的にヨウ化水銀を封入する方法が採用されていた。これはヨウ素によるハロゲンサイクルにより発光管の内壁に発生する水銀黒化を防止するためである。従来の高圧水銀ランプでは、発光は水銀の原子発光であったため、封入水銀量さえ確保されていれば、ヨウ素封入量は波長３００〜４００ｎｍの発光には影響を及ぼさなかった。
【００４３】
その結果、第５実施例の高圧水銀ランプにおける３００ｎｍ以下の紫外線変換効率は、５０００時間で７０％であり、ＯＨ基を３００ｐｐｍ含有している石英を使用したランプの１０００時間７０％より大幅に改善している。
【００４４】
また、上記実施例では、ヨウ化水銀量を０．０５ｍｇ／ｃｃとしたが、０．１ｍｇ／ｃｃ以下に管理すれば良い。
【００４５】
以上説明したように上記第５実施例によれば、封入するヨウ化水銀量をランプ内容積をパラメータとして０．１ｍｇ／ｃｃ以下に管理することにより、高い紫外線変換効率と維持率とを持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態が適用可能な高圧水銀ランプの概略構成を示す図。
【図２】本実施例の高圧水銀ランプの特性を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１…発光管、２…電極、３…リード線、４…水銀、５…アルゴン希ガス、６…封止部。
【図１】
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【図２】
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