(57)【要約】【課題】石英ガラスからなり内部にキセノンを含む放電ガスが封入された発光管と、該発光管の長さ方向に形成され、誘電体を介して対向する一対の電極と、前記発光管の内表面に形成された内部蛍光体層と、前記発光管の円周方向の一部に該内部蛍光体層が形成されないアパーチャ部が形成されてなる蛍光ランプにおいて、蛍光体層の劣化がなく、安定した光出力が得られるようにした構造を提供することである。【解決手段】前記発光管を覆うように外管を設けるとともに、該発光管のアパーチャ部に対応する外表面に外部蛍光体層を形成したことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキセノンを含む放電ガスが封入された発光管と、該発光管の長さ方向に設けられ、誘電体を介して対向する一対の電極と、前記発光管の内面に形成された内部蛍光体層とを備えてなり、前記発光管の円周方向の一部に該蛍光体層が形成されないアパーチャ部が形成されてなる蛍光ランプにおいて、
前記発光管を覆うように配設された外管を備えるとともに、前記発光管の前記アパーチャ部に対応する外表面上に外部蛍光体層を形成してなることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記発光管と前記外管との間に不活性ガスを充填したことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記外部蛍光体層の厚みを前記内部蛍光体の厚みよりも小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記内部蛍光体または前記外部蛍光体層の少なくとも一方が、ＬａＰＯ４：Ｎｄ蛍光体またはＹＰＯ４：Ｎｄ蛍光体のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は蛍光ランプに関するものであり、特に、真空紫外光を放射する蛍光ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光化学反応、殺菌或いは有機物の分解等に紫外線が好適に利用されている。このような紫外線光源としては、低圧水銀ランプが多く使用されていたが、近時においては、特開２００１−０１５０７８号公報（特許文献１）のように誘電体バリア放電を利用した蛍光ランプも提案されている。
この特許文献１に記載の蛍光ランプは、発光管の内部に希ガスを封入し、一対の電極間に誘電体を介在させた放電を生起することにより、希ガスを励起して紫外光（真空紫外光）を放射し、発光管の内表面の全面に形成された蛍光体を励起して、所定の波長領域（真空紫外領域）の紫外光を得るものである。
また、特２０１０−１５３０５４号公報（特許文献２）には、発光管の外側に少なくとも１つの外部電極を備えた蛍光ランプにおいて、アパーチャ部を設けることにより指向性を持たせたものが開示されている。
同特許文献２には、その具体的な例として、発光管内面に形成された蛍光体層は、その円周方向の一部に該蛍光体層が形成されない領域を設けてアパーチャ部としたものや、あるいは、蛍光体層の円周方向の一部を他の部分より肉薄として、該肉薄部分をアパーチャ部としたものが開示されている。
【０００３】
しかしながら、上記蛍光ランプにおいては、蛍光体が放電空間に曝されることで劣化を生じやすくなり、照度を安定して長時間維持することが難しい。蛍光体の劣化の主な劣化の原因としては不純ガス（Ｈ２Ｏ，ＣＯ２など）によるものと考えられるが、特に誘電体バリア放電を利用する場合、その放電原理に由来して放電が発光管を横断する方向に形成されるため、とりわけ蛍光体のダメージが大きく、十分な光安定性を得ることが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０１５０７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、内部にキセノンを含む放電ガスが封入された発光管と、該発光管の長さ方向に形成され、誘電体を介して対向する一対の電極と、前記発光管の内面に形成された内部蛍光体層とを備え、前記発光管の円周方向の一部に該内部蛍光体層が形成されないアパーチャ部が形成されてなる蛍光ランプにおいて、蛍光体層の放電による劣化を回避して光安定度を高く維持し、蛍光ランプの使用寿命を長くする構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、上記課題を解決するために、発光管を覆うように外管を配設するとともに、前記発光管の前記アパーチャ部に対応する外表面上に外部蛍光体層を形成してなることを特徴とする。
また、記発光管と前記外管との間に不活性ガスを充填したことを特徴とする。
また、前記外部蛍光体層の厚みを前記内部蛍光体の厚みよりも小さくしたことを特徴とする。
更には、前記内部蛍光体または前記外部蛍光体層の少なくとも一方が、ＬａＰＯ４：Ｎｄ蛍光体またはＹＰＯ４：Ｎｄ蛍光体のいずれかを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の蛍光ランプによれば、発光管のアパーチャ部の外表面上の外部蛍光体により、単にアパーチャ部が形成されたランプとの比較で、その光出力を増大させることができるとともに、該外部蛍光体層は放電に曝されることがないので、劣化が生じにくくなる。そのため、蛍光ランプにおける外部蛍光体層から放射される光は、光安定性が高く維持され、蛍光ランプの使用寿命を長くすることができるようになる。
また、外部蛍光体層が不活性ガス雰囲気中にあることにより、更にその劣化が生じにくくなる。
また、外部蛍光体層を内部蛍光体層より肉薄とすることにより、蛍光ランプに指向性を持たせつつ、被照射物に対して効率よく光を照射することができるようになる。
蛍光体層としてＬａＰＯ４：Ｎｄ蛍光体またはＹＰＯ４：Ｎｄ蛍光体のいずれかを含むことで波長１９０ｎｍ近傍の光を放射し、光化学反応、殺菌或いは有機物の分解等の光源として好適に利用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の蛍光ランプの軸方向断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大横断面図。
【図３】本発明の外部蛍光体層の厚さと相対強度を表すグラフ。
【図４】他の蛍光体を用いた場合の図３と同様なグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の蛍光ランプの断面図である。
図において、蛍光ランプ１は、発光管２の外周面上に一対の外部電極３、３が対向配置されている。この外部電極３、３は管軸方向に伸びる概略帯状の形状をなし、例えば、銀（Ａｇ）とフリットガラスを混合した銀ペーストや、金（Ａｕ）とフリットガラスを混合した金ペーストなどの導電膜より形成されている。
前記外部電極３、３上にはガラス層からなる保護膜４、４が被覆されていて、該外部電極３、３にはそれぞれリード線Ｗ１、Ｗ２が接続されており、これらが高周波電圧を発生する電源１０に接続されている。
前記発光管２は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光に対して透過性の高い合成石英ガラスからなる。更に、紫外線照度維持率を良好にするため、ＯＨ基含有量の高い合成石英ガラスを使うことが好ましく、例えば、信越石英製Ｆ３１０が使用可能である。
そして、該発光管２内には放電ガスとして希ガスが封入されるが、希ガスとしては、キセノンのみ、或いは、キセノンと他の希ガスの混合ガスのいずれであってもよい。
【００１０】
図２に詳細が示されているように、発光管２の内表面には内部蛍光体層５が形成されている。
この内部蛍光体層５は、発光管２の円周方向の一部において前記内部蛍光体層５が形成されていない領域があり、その部分がアパーチャ部６を形成している。
なお、発光管２と内部蛍光体層５の間に、アパーチャ部６を除いて紫外線反射膜（不図示）を形成することも可能である。
【００１１】
前記発光管２の外周囲にはこれを覆うように外管７が同芯状に配設されていて、これらの間の空間には窒素ガス（Ｎ２）、アルゴンガス（Ａｒ）などの不活性ガスが充填されている。この外管７は、蛍光体により変換された特定の波長領域の光に対して透過性を備えるものである。蛍光体として波長２００ｎｍ以下の光を放射する特性のものを用いる場合には材質として合成石英ガラスを用いることが望ましい。
【００１２】
そして、前記発光管２のアパーチャ部６に対応する外表面上には外部蛍光体層８が形成されている。
前記内部蛍光体層５および外部蛍光体層８は、キセノンの発光により放射された波長１７２ｎｍにより励起されてその特性に応じた波長領域の光を放射するものである。波長２００ｎｍ以下の光、例えば１９０ｎｍの光を放射する場合、ネオジウムで付活されたＬａＰＯ４蛍光体、又は、ネオジウムで付活されたＹＰＯ４を用いることが好ましい。なお、ネオジウム付活ＬａＰＯ４蛍光体は具体的には（Ｌａ１−ｘ，Ｎｄｘ）ＰＯ４（但しｘ＝０．０１〜０．１１）であり、ネオジウム付活ＹＰＯ４蛍光体は具体的には（Ｙ１−ｘ，Ｎｄｘ）ＰＯ４（但しｘ＝０．０１〜０．１１）である。
そして、内部蛍光体層５の厚みは例えば１０〜７０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、外部蛍光体層８の厚みはこれより薄く、例えば５〜１０μｍである。このように、両蛍光体層５、８の厚みを異ならせることで、その差異に従った指向性を形成することができるようになる。
【００１３】
上記構成において、高周波電源１０から外部電極３、３に対して高周波高電圧が印加されると該外部電極３、３間で発光管２（誘電体）を介在させた放電が発生し、内部に封入されたキセノンガスの発光によって波長１７２ｎｍの放射が得られる。
キセノンの発光によって形成された波長１７２ｎｍの光の一部が内部蛍光体層５に照射されると、これを構成する蛍光体の特性に応じた光に変換され、蛍光体の表面で反射を繰り返すことによってアパーチャ部６から放射されるようになる。また、その他の波長１７２ｎｍの光の一部は、発光管２に形成されたアパーチャ部６から当該発光管２を透過して直接外部蛍光体層８に入射し、これを構成する蛍光体の特性に応じた波長域の光に変換されて放射される。その結果、蛍光ランプの外管７から、内部蛍光体５によって変換された光と、外部蛍光体層８によって変換された光の両方が放射されるようになる。
従って、内部蛍光体層５と外部蛍光体層８を同じ蛍光体によって構成した場合には、これらが合算されて外部に出力されてくることになる。
ここで、外部蛍光体層８の厚みが、内部蛍光体層５の厚みよりも小さいことにより、発光管２に形成されたアパーチャ部６から放出される光の量が大きくなり、両蛍光体層５、８の厚みの差に従った指向性が形成されるようになる。
【００１４】
このような蛍光ランプ１の実施例を挙げると、次の通りである。
発光管２は合成石英ガラスからなり、該発光管２の内表面に内部蛍光体層５を形成するのに先立って、該発光管と蛍光体の密着性を改善するために、発光管の内表面に合成石英ガラスよりも低融点のガラス粉末層を形成した（不図示）。この技術に関しては、特開２０１０−０５６００７号公報等に詳しく開示されている。
具体的には、軟質ガラスの粉末を適宜のバインダと混合してスラリーを調製し、このスラリーを発光管の内表面に塗布し、アパーチャ部の軟質ガラス粉末を除去したあと約６００℃程度で焼成した。
その後、内部蛍光体層５を構成する蛍光体として、（Ｌａ１−ｘ，Ｎｄｘ）ＰＯ４（但しｘ＝０．０１〜０．１１）蛍光体を用い、その蛍光体スラリーを塗布乾燥し、５００〜９００℃で焼成後に、アパーチャ部６の蛍光体を除去して、内部蛍光体層５を形成した。
【００１５】
続いて、発光管２の外表面上に、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）とフリットガラスからなるペーストをスクリーン印刷して、一対の外部電極３、３を形成した。
この電極３、３上に、発光管２を透過して放射される紫外線から該電極を保護するため、保護膜４、４としてＳｉＯ２とＢ２Ｏ３を混練したホウ珪酸ガラスの層を形成した。
その後、発光管２を焼成して電極３、３及び保護膜４、４を固着した。なお、この保護膜４、４は、熱膨張係数が３０×１０−７（１／Ｋ）以下であった。
外部電極３、３には発光管２の片側から引き出せるよう外部リードＷ１、Ｗ２を接続し、該リードＷ１、Ｗ２を電源１０に接続した。
次いで、アパーチャ部６の領域に対応する発光管２の外表面上に、前記内部蛍光体層５と同じ種類の蛍光体スラリーをスクリーン印刷により塗布し焼成して、外部蛍光体層８を形成した。
【００１６】
こうして形成された発光管２の内部にＺｒ−Ｆｅからなるゲッターを配置し、発光管内部の排気を行ってＸｅガスを１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）封入した。
また、外管７は、前記発光管２と同じ材質である合成石英ガラスを使用した。
外管７を構成する直管状の合成石英ガラス管の片端を封止切った状態で閉じておき、その中に発光管２を挿入した。
そして、外部電極３、３に給電が可能な状態にして外管７内部にＮ２ガスを充填し、開口部を閉塞した。
【００１７】
上記実施例に係る蛍光ランプをＶ０−ｐ＝１７００Ｖの矩形波印加により点灯させ、スペクトルラディオメーター（ウシオ電機製、ＵＳＲ４０）により分光スペクトル測定を行った。この蛍光体のスペクトル特性としては、波長１８４ｎｍ近傍にピークを具備するものであった。
【００１８】
図３には、上記の蛍光ランプ１に関して、内部蛍光体層５と外部蛍光体層８の厚みを種々変化させた数種類のランプを作成し、その照度を測定比較した結果が示されている。
具体的には、内部蛍光体層５の厚さを、それぞれ１８、３５、７０μｍと変化させた各ランプについて、外部蛍光体層８の厚さを０〜２５μｍの間で変化させて、そのアパーチャ部６からの照度を測定した。
【００１９】
また、図４には、前記蛍光ランプ１における内外部蛍光体層５、８を構成する蛍光体としてＹＰＯ４：Ｎｄを使用した場合の照度を測定比較した結果が示されている。なお、蛍光体以外の構成については上記実施例と同様である。
具体的には、内部蛍光体層５の厚さを、それぞれ１８、３７、５５、７３μｍと変化させた各ランプについて、外部蛍光体層８の厚さを０〜２８μｍの間で変化させ、そのアパーチャ部６からの照度を測定した。
【００２０】
本発明に係る蛍光ランプにおいては、外部蛍光体層８は発光管２のアパーチャ部６を透過する波長１７２ｎｍの紫外光によって励起され、発光した蛍光を放射する。
従って、この際、アパーチャ部６からは、外部蛍光体層８による光放射分と、内部蛍光体層５からの光放射分が同時に出射することになるが、発光管２内部の内部蛍光体層５からの光放射は、外部蛍光体層８を通過する際、吸収などによって一部放射することができなくなり、損失が生じる。すなわち、内部蛍光体層５からの光放射分から外部蛍光体層８による減衰分を差し引いた差分と、該外部蛍光体層８自体からの光放射分との合算によって光放射出力の強度が決定されることになる。
【００２１】
図３、４に示すように、本発明に係る外部蛍光体層８を形成した蛍光ランプにおいては、内部蛍光体層５の厚みにかかわらず、外部蛍光体層８が無い場合、即ち、図における０μｍの場合よりもその光出力を増大させることができる。
とりわけ、外部蛍光体層８の厚さを１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ程度に形成すると、アパーチャ部６からの光出力を増大させることができる。
なお、内部蛍光体層５の厚みが増すに従って発光管２内部の反射が大きくなり、これが約５０μｍを超えるとアパーチャ部６からの出力はほとんど変化しなくなる。すなわち、内部蛍光体層５による反射が飽和状態に至る。このように、内部蛍光体層５が比較的厚く、その反射機能が飽和状態にある場合においても同様に、外部蛍光体層８を１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ程度に形成すれば、アパーチャ部６からの光出力を増大させることが可能になる。
【００２２】
そして、前記外部蛍光体層８は、放電空間の外部にあって放電に曝されることがないので、蛍光体の劣化がなく、しかも、不活性ガス空間内に配置されているため、一層蛍光体の劣化が生じにくく、アパーチャ部６からは安定した光放射が得られるようになる。
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る蛍光ランプによれば、発光管の円周方向の一部に内部蛍光体層が形成されないアパーチャ部が形成されてなる蛍光ランプにおいて、前記発光管を覆うように外管を設け、前記発光管の前記アパーチャ部に対応する外表面に外部蛍光体層を形成したことにより、単にアパーチャ部を形成したものより、その光出力を増大させることができ、しかも、外部蛍光体層は放電空間に曝されないので、その劣化が生じにくくなり、長時間にわたり安定した光出力を得ることができるという効果がある。
【符号の説明】
【００２４】
１          蛍光ランプ
２          発光管
３、３      電極
４          保護幕
５          内部蛍光体層
６          アパーチャ部
７          外管
８          外部蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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