(57)【要約】【課題】            発光部に屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、紫外線出力の立ち上がり時間が大幅に短縮された低圧水銀蒸気放電ランプを提供する。【解決手段】        本発明は発光部が屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、屈曲部のガラス管の内径Ａを直線部の内径Ｂに対し小さくする、或いは、放電経路２から最も離れる部位である屈曲部の外側の角に丸みを持たせる事により、該屈曲部の温度が該直線部の温度より低くならず、始動時および再点灯時に、封入された水銀が該屈曲部のガラス壁面に凝縮しないことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部が屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、該ランプが点灯中、発光管の屈曲部の温度が直線部の温度より低くならないことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】
発光部が屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、始動時および再点灯時に封入された水銀が該屈曲部のガラス壁面に凝縮しないことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】
請求項１及び請求項２記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて屈曲部に温度調節手段を設けたことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、その屈曲部のガラス管の内径Ａが直線部のガラス管の内径Ｂに対しＡ＜Ｂの関係であることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、放電経路から最も離れる部位である屈曲部の外側の角に丸みを持たせたことを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、上記発光管の各屈曲部に保温膜が施されていることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】
請求項６記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、保温膜が耐熱性無機系コーティング材若しくは金または白金であることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を利用して殺菌及び酸化分解、オゾン洗浄・改質に使用される低圧水銀蒸気放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から低圧水銀蒸気放電ランプは、１８５、２５４ｎｍの紫外線の発光効率が優れていることから、上記紫外線による化学反応（光化学反応）を利用した技術が各産業に利用されている。
２５４ｎｍの紫外線は、殺菌作用があることから殺菌線とも呼ばれ、水、食品の包装材や医療の分野で利用されている。
また、２５４ｎｍの紫外線は、過酸化水素等の酸化剤との併用、または１８５ｎｍの紫外線と酸素により発生するオゾンとの反応により、有機物の分解や光洗浄・光改質等の作用をもつことから、塗装前処理、シリコーンの改質、半導体製造工程及び液晶ディスプレイの製造工程等の産業分野にも広く利用されている。
【０００３】
低圧水銀蒸気放電ランプの主な構造と動作は次のようなものである。発光管はガラス管の両端にリード線を介して電極を封着し、そのガラス管内には水銀と希ガスを封入してなり、両電極間に電圧を印加することによって放電させ、水銀に励起エネルギーを与えて発光させる。発光スペクトルは励起エネルギーに相当する波長の紫外線（主に２５４ｎｍと１８５ｎｍ）が得られる。
【０００４】
この種の低圧水銀蒸気放電ランプの発光管の材料には紫外線を透過するガラスが使用されるが、主として上記紫外線の放射効率がよい石英ガラスが使用されている。上記応用分野において、低圧水銀蒸気放電ランプはコンベア、バッチなど点灯装置内に設置されて使用される。最近では処理スピードの高速化や処理量の大容量化に伴い、低圧水銀蒸気放電ランプの高出力化はもとより、ランプ１本当たりのワーク面に対する紫外線放射効率を良くするため、ランプ形状が従来の直管形から面照射型のＵ字形、Ｎ字形、Ｗ字形等の幾度にも屈曲した形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプの要求が増えておりそれに伴い発光長も長くなる傾向にある。（例えば特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８５８０２号公報
【０００６】
低圧水銀蒸気放電ランプの発光管内の水銀蒸気圧は最冷部に凝縮された水銀の温度により決定される。それに伴い前記水銀蒸気圧により主として紫外線２５４ｎｍ及び１８５ｎｍの発光出力が決定される。該ランプの前記紫外線出力が安定となるのは点灯状態において発光管内の温度が平衡状態となり、水銀が発光管内の最冷部に凝縮され、且つ最適温度に到達した状態である。そして、これに要する時間を紫外線の立ち上がり時間とする。また、実用上この状態に達するまでにはかなりの時間を要するため、紫外線出力がある基準値に達するまでの時間を立ち上がり時間と定義する場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図８及び図９に示すように、屈曲部を有する低圧水銀蒸気放電ランプの放電経路は発光管内の最短経路を進むため、屈曲部では発光管の内側を沿うように辿る。上述のランプの紫外線出力が安定に到達するまでの間、屈曲部の外側のプラズマ密度が内側より低いことから、図８の網部が示すように屈曲部の外側の温度が冷却部４を除く他の発光管温度よりも低い箇所となる低温部５が存在してしまう。この場合、放電経路に於ける水銀が上記屈曲部外側の低温部５に凝縮されてしまう問題があった。
【０００８】
つまり、発光部が屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、従来の屈曲部のガラスの内径が発光部のガラスの内径と同径である低圧水銀蒸気放電ランプでは点灯後、上述の紫外線出力が安定に到達するまでの間、最適温度に達していない水銀が発光管内部に存在することになる。それに伴って上記紫外線の発光効率が低い状態の期間が続き上記紫外線出力の立ち上がり時間が長く掛かっていた。また特に発光長が長く内容積が大きくなる程立ち上がり時間が掛かるため、発光部が屈曲した発光管形状を有する発光長の長い低圧水銀蒸気放電ランプは紫外線出力の立ち上がり時間が遅い欠点があった。よって、上述した業界において生産性効率を低下させる要因となる恐れがあり、特に液晶パネルの大型化に伴いランプの発光長も長大化しており上記問題が無視できないものとなってきている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消すべく、発光部に屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、紫外線出力の立ち上がり時間が大幅に短縮された低圧水銀蒸気放電ランプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は発光部が屈曲した発光管形状を有する低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、屈曲部のガラス管の内径Ａを直線部の内径Ｂに対し小さくする、或いは、放電経路から最も離れる部位である屈曲部の外側の角に丸みを持たせる事により、該屈曲部の温度が該直線部の温度より低くならず、始動時および再点灯時に、封入された水銀が該屈曲部のガラス壁面に凝縮しないことを特徴とする。
また、該屈曲部の少なくとも一部に保温膜を施した事を特徴とする。
【００１１】
請求項６及び請求項７の発明の低圧水銀蒸気放電ランプはプラズマ密度の低い屈曲部の外側に保温膜を設けることで該屈曲部の温度を上昇させ水銀の凝縮を防ぐことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、屈曲部の内径を小さくする、或いは、放電経路から最も離れる部位である屈曲部の外側の角に丸みを持たせる事により、該屈曲部の内容積が小さくなるので、電源によりランプ電流を上げる機構を持たなくても、自己のプラズマの輻射により該屈曲部温度を上げ、屈曲部に水銀を凝縮させること無く最冷部に水銀を凝縮することができ、さらに該ランプ内の水銀蒸気圧を素早くコントロールできることから上記紫外線出力の立ち上がりの早い低圧水銀蒸気放電ランプを得ることができる。
これにより上記液晶パネル及び半導体製造工程に於ける該ランプの紫外線出力が安定するまでの待ち時間が少なくなり生産性が高い低圧水銀蒸気放電ランプを得ることができる。
なお、実開平１−１５０３６４号公報に記載されている屈曲部の管径が小径の形状を持つランプは、平面形状に加工するための構成であるため本発明の技術的課題及び作用効果とは大きく異なる。
また、プラズマ密度の低い屈曲部の外側に保温膜を設けることで屈曲部の温度を上昇させ水銀の凝縮を防ぐことができ、上記同様紫外線出力の立ち上がりの早い低圧水銀蒸気放電ランプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明について図１乃至図７を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態であり、１は発光管、２は放電経路、４は水銀蒸気圧をコントロールするための最冷部を作り出すための冷却部を示す。Ａは発光管屈曲部のガラス管内径であり、Ｂは発光管直線部のガラス管内径である。本発明の発光管形状は屈曲部のガラス管内径を小さくし、発光管の外側壁面を放電経路２に近づけることで該屈曲部のプラズマ密度が大きくなりその輻射により屈曲部温度が上昇し、該屈曲部への水銀凝結が起こらなくなる。
【００１４】
実施例として、直線部ガラス管内径Ｂを約φ１８ｍｍ、全電極間距離約２２００ｍｍ、屈曲部ガラス管内径Ａを約φ１０ｍｍの石英ガラス製のＵ字型発光管にて構成され、アルゴンガス約３００Ｐａ及び水銀約４０ｍｇが封入された低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、ランプ電流５Ａにて点灯する場合、２５４ｎｍ光出力の立ち上がりは従来の直線部と同径のランプと比べた結果、図７より２５４ｎｍ光出力が安定するまでの時間を１００％とすると約２０分も短縮された。
【００１５】
他の実施例として、図２に示すように放電経路２から最も離れる部位である屈曲部の外側の角をなくし、丸みを持たせた。図１の説明同様に発光管の外側壁面が放電経路２に近づいたことで該屈曲部のプラズマ密度が大きくなり、その輻射により屈曲部温度が上昇し、該屈曲部への水銀凝結が起こらなくなる。
また、図３乃至図６に示すように、従来型のランプの発光管屈曲部の斜線部に保温膜３を塗布したランプにおいても同様の結果が得られ、該屈曲部に何れも水銀が凝縮することなく紫外線出力の立ち上がりが早い特性を得ることができる。
該保温膜は耐熱性無機系コーティング材もしくは金又は白金によるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の低圧水銀蒸気放電ランプはコンベア、バッチなど点灯装置内に設置されて使用され、処理スピードの高速化や処理量の大容量化に対応可能である。また低圧水銀蒸気放電ランプの高出力化はもとより、ランプ１本当たりのワーク面に対する紫外線放射効率のみならず、生産性の効率を高める事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図２】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図３】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図６】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ一実施例を示す図
【図７】２５４ｎｍ光出力の立ち上がり曲線のグラフ
【図８】従来の低圧水銀蒸気放電ランプを示す図
【図９】従来の低圧水銀蒸気放電ランプを示す図
【符号の説明】
【００１８】
１    発光管
２    放電経路
３    保温膜
４    冷却部
５    低温部
【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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