专利名称：荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明关于一种放射紫外光的荧光灯。
背景技术：
近年来，在光触媒、广义的树脂硬化、除菌、美容、医疗等用途中已利用波长300nm 附近的紫外光。该用途的光源使用具有在波长250 380nm之间具有峰值的荧光体的紫外线放射型的荧光灯。该荧光灯通过放电而生成短波长(例如200nm以下)的光，由该短波长的光产生预定波长区域的紫外光。荧光灯的发光管一般而言使用钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅酸玻璃等所谓的硬质玻璃。但是，硬质玻璃会吸收波长250 380nm的紫外光，因此来自灯的放射光率会降低。因此，使用石英玻璃而非硬质玻璃作为发光管的荧光灯已在例如专利文献1、2等中被提出。如上所示，若发光管使用石英玻璃，则紫外光透过率高，且可有效率地取出光。但是，在荧光灯的制造工序中，使构成发光管的材料升温至软化点附近，在该状态下使荧光体附着。但是，石英玻璃的软化点温度为1600°C附近的高温，因此若使石英玻璃加热至如上所示的高温时，荧光体本身会劣化。另一方面，亦考虑进行荧光体不会劣化的温度、例如900°C以下的加热，但是此时石英玻璃与荧光体的附着会变弱，而会产生荧光体在灯点灯过程中剥落等问题。专利文献1日本特表2008-503046号公报专利文献2日本特表2007-534128号公报
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供一种发光管使用石英玻璃的荧光灯，且紫外线放射特性高。为了解决上述课题，本发明的荧光灯，是具有石英玻璃制发光管的紫外线放射型的荧光灯，其特征为，具有在上述发光管的光照射方向的背面侧、形成在放电空间侧表面的由软化点比石英玻璃低的物质构成的玻璃层；形成在该玻璃层的放电空间侧的表面的荧光体层；及形成在玻璃层与发光管之间的紫外线反射体。此外，其特征在于，反射体由含有氧化硅粒子与氧化铝粒子的膜构成。此外，其特征在于，玻璃层包含硼硅酸玻璃粉末或铝硅酸玻璃粉末的任一种。根据上述构成，由于在石英玻璃制发光管与荧光体层之间形成有由软化点比石英玻璃的软化点低的材料构成的玻璃层，通过使其上升至玻璃层的粒子表面软化的温度，即可使荧光体附着在玻璃层。此外，玻璃层与石英玻璃的玻璃层的粒子表面也软化，由此可与石英玻璃表面局部性熔接而藉此予以固接。此外，紫外线反射体与玻璃层之间由于玻璃层的粒子表面软化，可将紫外线反射体表面的氧化硅或氧化铝粒子与玻璃层之间加以固接。 针对紫外线反射体，通过氧化硅溶胶的烧成，在粒子表面形成氧化硅玻璃层，来进行与石英玻璃的固接。通过以上构成，由于在玻璃层与发光管之间具有紫外线反射体，因此可使在荧光体所发生的紫外线在特定方向反射而获得高放射效率。
图1表示本发明的荧光灯的构成。图2表示本发明的荧光灯的其他实施方式。图3表示本发明的荧光灯的其他实施方式。图4表示本发明的荧光灯的其他实施方式。图5表示本发明的荧光灯的制造方法。图6表示本发明的实验结果。图7表示本发明的实验结果。
具体实施例方式图1表示本发明的荧光灯(以下亦仅称的为“灯”)，(a)表示长边方向的剖面图， (b)表示(a)的A-A剖面图。荧光灯由发光管(玻璃管)1构成，在发光管1的外壁，以在发光管1的长边方向相同地延伸的方式配设有一对带状电极W2a、2b)。在电极2(h、2b)上覆盖有保护膜3。 在发光管1的内部封入有用来通过介质阻挡放电来生成准分子的气体，例如IOOTorr的氙气，在各电极连接有省略图示的交流电源，被提供交流电力时，则使作为构成发光管1的材料的石英玻璃介在其中，而在发光管1的内部发生介质阻挡放电。在发光管1的内壁上，在剖面方向大约半周形成有紫外线反射体4。该紫外线反射体4以跨过相当于一方电极加的位置与相当于另一方电极2b的位置的方式形成。此外， 在发光管1的内壁及紫外线反射体4的内面形成有玻璃层5，此外，在其内面，荧光体层6在圆周方向上以大致相同的厚度形成。玻璃层5与荧光体层6形成在发光管1的内周面整个区域，因此紫外线反射体4构成为被玻璃管1与荧光体层6夹着。未形成有紫外线反射体4 的区域作为光取出领域。在发光管1的内部，在一端被涂布有例如糊膏状的启动辅助用导电性构件7。通过介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)所发生的紫外线，例如波长 172nm的光通过刺激荧光体层6而被转换成波长250 380nm的紫外光而予以放射。该紫外光直接或在紫外线反射层4反射后放射至灯外部。紫外线反射体4由氧化硅粒子(SiO2)及除此以外的粒子，例如氧化铝粒子(Al2O3) 构成。氧化硅粒子由于也会有与构成放电容器的材料相同的物质，因此在接着性(接着强度)方面极为有用。此外，氧化铝粒子比氧化硅粒子的反射紫外线的能力高，因而被加以利用。因此，假设使反射体4仅由氧化硅粒子(SiO2)构成时，以紫外线反射机能方面来看，相对于由氧化硅粒子(SiO2)与氧化铝粒子(Al2O3)构成的反射膜会较为劣等，此外，假设使反射体4仅由氧化铝粒子(Al2O3)构成时，与发光管1的接着性会降低，很可能会有氧化铝粒子剥离的问题。氧化硅粒子以外的粒子并非限定为氧化铝粒子，若为紫外线的反射能力高于氧化硅粒子的粒子，即可替代氧化铝粒子。例如可使用氟化镁、氟化钙、氟化锂、氟化钠、 氟化钡、氟化镧、氟化铈、氧化铈、氧化钇、氧化镁、氧化钙等粒子。此外，只要同时具有不会使对于放电容器的接着性与真空紫外光的反射特性降低的功能，则除了氧化硅粒子与氧化
4铝粒子以外，也可混合有上述粒子。以放电容器的接着性的观点来看，氧化硅粒子(SiO2)与其他粒子的混合比率优选将氧化硅粒子设为30重量％以上，此外，以其他粒子而言，在使用氧化铝粒子时，也考虑到真空紫外光的反射功能的观点，优选氧化硅粒子的比率为小于 50 100重量％的范围。玻璃层5使用具有软化点比作为发光管1的基材的石英玻璃的软化点(160(TC ) 低的玻璃。尤其优选为软化点在荧光体的烧成温度GOO 900°C)范围的玻璃，且耐热冲击性佳的硬质玻璃。其中以硼硅酸玻璃(Si-B-O类玻璃、软化点约800°C )、铝硅酸玻璃 (Si-Al-O类玻璃、软化点约900°C )较为适合。荧光体6使用例如铕活化的硼酸锶(Sr-B-0 Eu (以下称为SBE)、中心波长 368nm)荧光体、铈活化的铝酸镁镧(La-Mg-Al-0Ce (以下称为LAM)、中心波长338nm(但为broad))荧光体、钆、镨活化的磷酸镧(La-P-0Gd, Pr(以下称为LAP:Pr, Gd，中心波长 3Ilnm))荧光体等。这些荧光体均吸收波长小于250nm的区域的紫外光，且转换成分别所具有的中心波长带的紫外线。电极由例如银或金、铝带(aluminum tape)等构成。其中，也可为直线状电极，而非限定于带状电极。本发明的荧光灯在石英玻璃制发光管1与荧光体层6之间形成有由软化点比石英玻璃的软化点低的材料构成的玻璃层5。因此，可通过以玻璃层5的软化温度使其加热，而使荧光体(荧光体层6的构成材料)附着在玻璃层5。此外，玻璃层5与石英玻璃1的固接也可以在玻璃层5的软化温度下来进行。此外，由于在玻璃层5与发光管1之间具有紫外线反射体4，因此可通过使紫外线在特定方向反射而获得高放射效率。图2表示图1 (b)所示的荧光灯的剖面构造的变形例。具体而言，图1 (b)所示的荧光灯的荧光体层6的厚度在圆周方向为大致相同，相对于此，图2(a)所示的荧光灯的荧光体层的厚度在圆周方向产生变化。更具体而言，荧光体层6中，存在有紫外线反射体4的区域变厚，不存在紫外线反射体4的领域(亦即光取出领域)变薄。该构造的优点通过使光取出领域的荧光体层6变薄，可提升在紫外线反射体4所反射的紫外线的透过率，同时可在荧光体层6施加已将通过介质阻挡放电所发生的紫外线转换成波长250 380nm的紫外光，而可提升合计的紫外线强度。此外，图2(b)所示的荧光灯中，荧光体层仅存在于具有紫外线反射体4的领域，并不存在于不具有紫外线反射体4的领域，亦即不存在于光取出领域。该构造的优点在于通过使光取出领域的荧光体层6消失，可提升在紫外线反射体4所反射的紫外线的透过率，相较于图2(a)的情形，制作较为容易。图3也表示图1所示的荧光灯的剖面构造的变形例。具体而言，图1所示的荧光灯的发光管的剖面形状为圆形，相对于此，图3所示的荧光灯的发光管的剖面形状为矩形状。 因此，图3所示的实施方式，整体而言为扁平形状的发光管。在发光管1的其中一方的外表面设有一方电极加，在另一方的外表面设有另一方电极2b。各电极形成为网状，以使光透过。在该荧光灯中，也在发光管1的内壁形成有紫外线反射体4，在其内面形成有玻璃层5及荧光体层6。在图1中说明过的启动辅助导电性构件予以省略。图4所示的荧光灯是2个电极均存在于发光管1中的类型。与图1所示的荧光灯相同地，在发光管1的内面依次形成有紫外线反射体4、玻璃层5、荧光体层6。发光管1由石英玻璃构成，在单部安装有密封板11，贯穿密封板11而安装有灯丝型电极2。该荧光灯是通常在发光管中封入有作为缓冲气体的以Ar为主成分的稀有气体、及水银的进行低压水银放电的灯。接着说明图1所示的荧光灯的制造方法。图4是表示图1所示的荧光灯的制造步骤的流程图。步骤1是形成紫外线反射体的工序。由含有氧化硅粒子与氧化铝粒子的溶胶凝胶液制作悬浊液，通过在发光管用材料的内表面流过该溶液，可制作紫外线反射体。紫外线反射体的厚度可通过控制所流下的次数或悬浊液流动速度来进行控制。在形成紫外线反射体的后，进行500 1000°C下的大气中烧成，而使紫外线反射体固接。步骤2是生成玻璃层的工序。首先，将块状玻璃微细粉碎并放入球磨机进行加工。经粉碎后的玻璃粉末通过筛网来将粒径作分类，抽出例如平均粒径为0.5 10μπι(优选为1 5μπι)的玻璃粉末。将该玻璃粉末与例如硝化纤维素(nitrocellulose)、乙酸丁酯液以重量比1 4 1 10的比例加以混合，将该混合液连同氧化铝球通过球磨机充分研磨而生成浆体(slurry)。以下将分散有该玻璃粉末的浆体称为“玻璃浆体”。接着，将该玻璃浆体涂布在发光管用材料的内表面。发光管用材料是在一方端部形成有2个排气管的管。将其垂直保持，在已充满上述玻璃浆体的容器液面，放入其中一方排气管来抽吸浆体。被抽吸的玻璃浆体被填充在发光管用材料的内部，但也可通过由另一方排气管进行抽出而涂布在内表面。其中，通过调整玻璃浆体的粘度或涂布次数，可调整最终获得的玻璃层的厚度。玻璃浆体的厚度优选形成在1 30 μ m的范围。其中，为了针对预定的紫外光而获得高透过率，玻璃层的厚度优选在可保持后工序中形成的荧光体层的范围内尽可能小。这是为了将在玻璃层的紫外线吸收止于最小限度。接着，使玻璃浆体干燥。使用安装在发光管用材料的2个排气管而使干燥氮气循环，由此使玻璃浆体所含有的乙酸丁酯蒸发。结果，在发光管用材料的内表面形成堆积有厚度为1 30 μ m的玻璃粉末的层(玻璃层)。其中，用在干燥的气体也可为干燥空气。接着，使玻璃层烧成。具体而言，通过将玻璃管加热而使玻璃粉末烧成，但是烧成条件为在大气中，约500 1000°C， 以时间而言，以最高温度下的保持时间表示时，为0. 2 1小时。使用上述硼硅酸玻璃粉末或铝硅酸玻璃粉末时，优选在600 900°C下进行。接着，通过如上所示的烧成工序而使粒子彼此相结合并且熔接在玻璃管上，玻璃层会强力结合在基材上。此外，玻璃层若为粉末状态，也具有作为在荧光体上发生的紫外线的反射层的功能。其中，玻璃层由于不会升温至熔融温度，因此通常维持粉末状的形态，但是也可以是进一步提高温度而使其熔融的状态。步骤3是将荧光体涂布在发光管用材料的内面的工序。荧光体的涂布方法与步骤2相同，将发光管形成材料垂直保持，在充满荧光体浆体的容器液面置入排气管的其中一方，由其中一方排气管进行抽吸，将荧光体浆体上吸而在管内部充填荧光体浆体，之后，由另一方排气管抽出而进行涂布。接着，使荧光体浆体干燥。由发光管用材料的其中一方排气管A朝向另一方排气管流过干燥氮气，由此使荧光体浆体所含有的乙酸丁酯蒸发。用于干燥的气体也可为干燥空气。进而是烧成荧光体的工序。将发光管用材料放入炉内而进行烧成。烧成条件在大气环境中约为500 800°C，以最高温度下的保持时间而言，加热0. 2 1小时。在该烧成工序中，在荧光体层与玻璃层的边界面发生玻璃的极表面软化而使荧光体结着在玻璃层，结果获得强固的结合状态。结果，获得在由石英玻璃构成的发光管构成用材料的内表面上，依次层积有由低软化点玻璃粉末构成的玻璃层、荧光体层的状态。其中，在是在大气中的劣化激烈的荧光体的情况下，在升温至硝化纤维素在大气中烧融的温度后，通过形成为非氧化气氛或还原气氛，可进行至约800 度左右的加热。步骤4是封入稀有气体而予以密封的工序。具体而言，在将附着在排气管内面的荧光体层及玻璃层去除后，将其中一方排气管进行加热密封，由另一方排气管进行排气，封入预定的稀有气体(封入物)而作气密密封(tipoff)。结果，获得形成有气密放电空间的荧光灯用发光管。所封入的稀有气体例如为氙(Xe)、氪(Kr)、氩(Ar)。在图4的情况下，在排气时还同时封入水银。步骤5是安装电极的工序。在如上所示的制造工序中，针对荧光灯列举具体数值例。发光管的全长由300 2000mm的范围选择，例如为1500mm，发光管的壁厚为1 4mm，例如为2mm。此外，荧光体层的平均厚度由10 20 μ m的范围选择，例如为15μπι，形成在荧光体层与发光管之间的由低软化点玻璃构成的玻璃层的厚度由1 30 μ m的范围选择，例如为10 μ m。接着说明表示本发明的效果的实验。将与图3所示的荧光灯为相同形态的灯设为灯1，由图3所示的荧光灯不存在紫外线反射体4的灯设为灯2，测定出射面中的相对照度。相对照度使用相对于比较灯的照度的相对值。在图6表示相对照度值，在图7表示发光光谱。根据实验结果，使用紫外线反射体的灯1相对于比较灯，在波长300 340nm中， 相对照度值为“4. 4”，在波长340 400nm中，相对照度值为“3. 8”。此外，仅设有荧光体层的灯2相对于比较灯，在波长300 340nm中，相对照度值为“3. 1”，在波长340 400nm 中，相对照度值为“2. 6”。此外，图7所示的发光光谱在纵轴表示以比较灯的波长340nm中的照度为基准的相对值。设有紫外线反射体的灯1或仅有荧光体层的灯2均在波长340nm附近具有峰值， 可知与灯2的照度相比较，灯1的照度非常高。以上说明的荧光灯的一对电极均位于放电空间的外部，但是并非限定于如上所示的例，例如至少一方电极被配置在内部的灯也可适用。另外，当在放电空间内配置电极时， 则在密封工序之前安装电极即可。如以上所示，本发明的荧光灯在石英玻璃制发光管与荧光体层之间形成有由软化点比石英玻璃的软化点低的材料构成的玻璃层，因此仅以玻璃层的软化温度来使其加热， 即可使荧光体附着在玻璃层。此外，玻璃层与石英玻璃也可以在玻璃层的软化温度加以固接。此外，由于在玻璃层与发光管之间具有紫外线反射体，因此通过使紫外线在特定方向反射，可获得高放射效率。
权利要求
1.一种荧光灯，是具有石英玻璃制发光管的紫外线放射型的荧光灯，其特征为，具有 在上述发光管的光照射方向的背面侧、形成在放电空间侧表面的由软化点比石英玻璃低的物质构成的玻璃层；形成在该玻璃层的放电空间侧的表面的荧光体层；及形成在玻璃层与发光管之间的紫外线反射体。
2.根据权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述反射体由含有氧化硅粒子与氧化铝粒子的膜构成。
3.根据权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，上述玻璃层包含硼硅酸玻璃粉末或铝硅酸玻璃粉末的任一种。
全文摘要
提供一种发光管使用石英玻璃的荧光灯，且紫外线的放射特性高。本发明提供一种荧光灯，具有石英玻璃制发光管的紫外线放射型的荧光灯，其特征为具有在上述发光管的光照射方向的背面侧、形成在放电空间侧表面的由软化点比石英玻璃低的物质构成的玻璃层；形成在该玻璃层的放电空间侧的表面的荧光体层；及形成在玻璃层与发光管之间的紫外线反射体。
文档编号H01J61/35GK102214545SQ20101015741
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者广濑贤一, 田川幸治, 竹添法隆, 远藤真一 申请人:优志旺电机株式会社