專利名稱：熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種放射紫外光的熒光燈。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在光觸媒、廣義的樹脂硬化、除菌、美容、醫(yī)療等用途中已利用波長(zhǎng)300nm 附近的紫外光。該用途的光源使用具有在波長(zhǎng)250 380nm之間具有峰值的熒光體的紫外線放射型的熒光燈。該熒光燈通過放電而生成短波長(zhǎng)(例如200nm以下)的光，由該短波長(zhǎng)的光產(chǎn)生預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)域的紫外光。熒光燈的發(fā)光管一般而言使用鈉鈣玻璃、硼硅酸玻璃、鋁硅酸玻璃等所謂的硬質(zhì)玻璃。但是，硬質(zhì)玻璃會(huì)吸收波長(zhǎng)250 380nm的紫外光，因此來(lái)自燈的放射光率會(huì)降低。因此，使用石英玻璃而非硬質(zhì)玻璃作為發(fā)光管的熒光燈已在例如專利文獻(xiàn)1、2等中被提出。如上所示，若發(fā)光管使用石英玻璃，則紫外光透過率高，且可有效率地取出光。但是，在熒光燈的制造工序中，使構(gòu)成發(fā)光管的材料升溫至軟化點(diǎn)附近，在該狀態(tài)下使熒光體附著。但是，石英玻璃的軟化點(diǎn)溫度為1600°C附近的高溫，因此若使石英玻璃加熱至如上所示的高溫時(shí)，熒光體本身會(huì)劣化。另一方面，亦考慮進(jìn)行熒光體不會(huì)劣化的溫度、例如900°C以下的加熱，但是此時(shí)石英玻璃與熒光體的附著會(huì)變?nèi)?，而?huì)產(chǎn)生熒光體在燈點(diǎn)燈過程中剝落等問題。專利文獻(xiàn)1日本特表2008-503046號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特表2007-534128號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題在于提供一種發(fā)光管使用石英玻璃的熒光燈，且紫外線放射特性高。為了解決上述課題，本發(fā)明的熒光燈，是具有石英玻璃制發(fā)光管的紫外線放射型的熒光燈，其特征為，具有在上述發(fā)光管的光照射方向的背面?zhèn)?、形成在放電空間側(cè)表面的由軟化點(diǎn)比石英玻璃低的物質(zhì)構(gòu)成的玻璃層；形成在該玻璃層的放電空間側(cè)的表面的熒光體層；及形成在玻璃層與發(fā)光管之間的紫外線反射體。此外，其特征在于，反射體由含有氧化硅粒子與氧化鋁粒子的膜構(gòu)成。此外，其特征在于，玻璃層包含硼硅酸玻璃粉末或鋁硅酸玻璃粉末的任一種。根據(jù)上述構(gòu)成，由于在石英玻璃制發(fā)光管與熒光體層之間形成有由軟化點(diǎn)比石英玻璃的軟化點(diǎn)低的材料構(gòu)成的玻璃層，通過使其上升至玻璃層的粒子表面軟化的溫度，即可使熒光體附著在玻璃層。此外，玻璃層與石英玻璃的玻璃層的粒子表面也軟化，由此可與石英玻璃表面局部性熔接而藉此予以固接。此外，紫外線反射體與玻璃層之間由于玻璃層的粒子表面軟化，可將紫外線反射體表面的氧化硅或氧化鋁粒子與玻璃層之間加以固接。 針對(duì)紫外線反射體，通過氧化硅溶膠的燒成，在粒子表面形成氧化硅玻璃層，來(lái)進(jìn)行與石英玻璃的固接。通過以上構(gòu)成，由于在玻璃層與發(fā)光管之間具有紫外線反射體，因此可使在熒光體所發(fā)生的紫外線在特定方向反射而獲得高放射效率。


圖1表示本發(fā)明的熒光燈的構(gòu)成。圖2表示本發(fā)明的熒光燈的其他實(shí)施方式。圖3表示本發(fā)明的熒光燈的其他實(shí)施方式。圖4表示本發(fā)明的熒光燈的其他實(shí)施方式。圖5表示本發(fā)明的熒光燈的制造方法。圖6表示本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖7表示本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式圖1表示本發(fā)明的熒光燈(以下亦僅稱的為“燈”)，(a)表示長(zhǎng)邊方向的剖面圖， (b)表示(a)的A-A剖面圖。熒光燈由發(fā)光管(玻璃管)1構(gòu)成，在發(fā)光管1的外壁，以在發(fā)光管1的長(zhǎng)邊方向相同地延伸的方式配設(shè)有一對(duì)帶狀電極W2a、2b)。在電極2(h、2b)上覆蓋有保護(hù)膜3。 在發(fā)光管1的內(nèi)部封入有用來(lái)通過介質(zhì)阻擋放電來(lái)生成準(zhǔn)分子的氣體，例如IOOTorr的氙氣，在各電極連接有省略圖示的交流電源，被提供交流電力時(shí)，則使作為構(gòu)成發(fā)光管1的材料的石英玻璃介在其中，而在發(fā)光管1的內(nèi)部發(fā)生介質(zhì)阻擋放電。在發(fā)光管1的內(nèi)壁上，在剖面方向大約半周形成有紫外線反射體4。該紫外線反射體4以跨過相當(dāng)于一方電極加的位置與相當(dāng)于另一方電極2b的位置的方式形成。此外， 在發(fā)光管1的內(nèi)壁及紫外線反射體4的內(nèi)面形成有玻璃層5，此外，在其內(nèi)面，熒光體層6在圓周方向上以大致相同的厚度形成。玻璃層5與熒光體層6形成在發(fā)光管1的內(nèi)周面整個(gè)區(qū)域，因此紫外線反射體4構(gòu)成為被玻璃管1與熒光體層6夾著。未形成有紫外線反射體4 的區(qū)域作為光取出領(lǐng)域。在發(fā)光管1的內(nèi)部，在一端被涂布有例如糊膏狀的啟動(dòng)輔助用導(dǎo)電性構(gòu)件7。通過介質(zhì)阻擋放電(dielectric barrier discharge)所發(fā)生的紫外線，例如波長(zhǎng) 172nm的光通過刺激熒光體層6而被轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)250 380nm的紫外光而予以放射。該紫外光直接或在紫外線反射層4反射后放射至燈外部。紫外線反射體4由氧化硅粒子(SiO2)及除此以外的粒子，例如氧化鋁粒子(Al2O3) 構(gòu)成。氧化硅粒子由于也會(huì)有與構(gòu)成放電容器的材料相同的物質(zhì)，因此在接著性(接著強(qiáng)度)方面極為有用。此外，氧化鋁粒子比氧化硅粒子的反射紫外線的能力高，因而被加以利用。因此，假設(shè)使反射體4僅由氧化硅粒子(SiO2)構(gòu)成時(shí)，以紫外線反射機(jī)能方面來(lái)看，相對(duì)于由氧化硅粒子(SiO2)與氧化鋁粒子(Al2O3)構(gòu)成的反射膜會(huì)較為劣等，此外，假設(shè)使反射體4僅由氧化鋁粒子(Al2O3)構(gòu)成時(shí)，與發(fā)光管1的接著性會(huì)降低，很可能會(huì)有氧化鋁粒子剝離的問題。氧化硅粒子以外的粒子并非限定為氧化鋁粒子，若為紫外線的反射能力高于氧化硅粒子的粒子，即可替代氧化鋁粒子。例如可使用氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰、氟化鈉、 氟化鋇、氟化鑭、氟化鈰、氧化鈰、氧化釔、氧化鎂、氧化鈣等粒子。此外，只要同時(shí)具有不會(huì)使對(duì)于放電容器的接著性與真空紫外光的反射特性降低的功能，則除了氧化硅粒子與氧化
4鋁粒子以外，也可混合有上述粒子。以放電容器的接著性的觀點(diǎn)來(lái)看，氧化硅粒子(SiO2)與其他粒子的混合比率優(yōu)選將氧化硅粒子設(shè)為30重量％以上，此外，以其他粒子而言，在使用氧化鋁粒子時(shí)，也考慮到真空紫外光的反射功能的觀點(diǎn)，優(yōu)選氧化硅粒子的比率為小于 50 100重量％的范圍。玻璃層5使用具有軟化點(diǎn)比作為發(fā)光管1的基材的石英玻璃的軟化點(diǎn)(160(TC ) 低的玻璃。尤其優(yōu)選為軟化點(diǎn)在熒光體的燒成溫度GOO 900°C)范圍的玻璃，且耐熱沖擊性佳的硬質(zhì)玻璃。其中以硼硅酸玻璃(Si-B-O類玻璃、軟化點(diǎn)約800°C )、鋁硅酸玻璃 (Si-Al-O類玻璃、軟化點(diǎn)約900°C )較為適合。熒光體6使用例如銪活化的硼酸鍶(Sr-B-0 Eu (以下稱為SBE)、中心波長(zhǎng) 368nm)熒光體、鈰活化的鋁酸鎂鑭(La-Mg-Al-0Ce (以下稱為L(zhǎng)AM)、中心波長(zhǎng)338nm(但為broad))熒光體、釓、鐠活化的磷酸鑭(La-P-0Gd, Pr(以下稱為L(zhǎng)AP:Pr, Gd，中心波長(zhǎng) 3Ilnm))熒光體等。這些熒光體均吸收波長(zhǎng)小于250nm的區(qū)域的紫外光，且轉(zhuǎn)換成分別所具有的中心波長(zhǎng)帶的紫外線。電極由例如銀或金、鋁帶(aluminum tape)等構(gòu)成。其中，也可為直線狀電極，而非限定于帶狀電極。本發(fā)明的熒光燈在石英玻璃制發(fā)光管1與熒光體層6之間形成有由軟化點(diǎn)比石英玻璃的軟化點(diǎn)低的材料構(gòu)成的玻璃層5。因此，可通過以玻璃層5的軟化溫度使其加熱，而使熒光體(熒光體層6的構(gòu)成材料)附著在玻璃層5。此外，玻璃層5與石英玻璃1的固接也可以在玻璃層5的軟化溫度下來(lái)進(jìn)行。此外，由于在玻璃層5與發(fā)光管1之間具有紫外線反射體4，因此可通過使紫外線在特定方向反射而獲得高放射效率。圖2表示圖1 (b)所示的熒光燈的剖面構(gòu)造的變形例。具體而言，圖1 (b)所示的熒光燈的熒光體層6的厚度在圓周方向?yàn)榇笾孪嗤?，相?duì)于此，圖2(a)所示的熒光燈的熒光體層的厚度在圓周方向產(chǎn)生變化。更具體而言，熒光體層6中，存在有紫外線反射體4的區(qū)域變厚，不存在紫外線反射體4的領(lǐng)域(亦即光取出領(lǐng)域)變薄。該構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)通過使光取出領(lǐng)域的熒光體層6變薄，可提升在紫外線反射體4所反射的紫外線的透過率，同時(shí)可在熒光體層6施加已將通過介質(zhì)阻擋放電所發(fā)生的紫外線轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)250 380nm的紫外光，而可提升合計(jì)的紫外線強(qiáng)度。此外，圖2(b)所示的熒光燈中，熒光體層僅存在于具有紫外線反射體4的領(lǐng)域，并不存在于不具有紫外線反射體4的領(lǐng)域，亦即不存在于光取出領(lǐng)域。該構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于通過使光取出領(lǐng)域的熒光體層6消失，可提升在紫外線反射體4所反射的紫外線的透過率，相較于圖2(a)的情形，制作較為容易。圖3也表示圖1所示的熒光燈的剖面構(gòu)造的變形例。具體而言，圖1所示的熒光燈的發(fā)光管的剖面形狀為圓形，相對(duì)于此，圖3所示的熒光燈的發(fā)光管的剖面形狀為矩形狀。 因此，圖3所示的實(shí)施方式，整體而言為扁平形狀的發(fā)光管。在發(fā)光管1的其中一方的外表面設(shè)有一方電極加，在另一方的外表面設(shè)有另一方電極2b。各電極形成為網(wǎng)狀，以使光透過。在該熒光燈中，也在發(fā)光管1的內(nèi)壁形成有紫外線反射體4，在其內(nèi)面形成有玻璃層5及熒光體層6。在圖1中說(shuō)明過的啟動(dòng)輔助導(dǎo)電性構(gòu)件予以省略。圖4所示的熒光燈是2個(gè)電極均存在于發(fā)光管1中的類型。與圖1所示的熒光燈相同地，在發(fā)光管1的內(nèi)面依次形成有紫外線反射體4、玻璃層5、熒光體層6。發(fā)光管1由石英玻璃構(gòu)成，在單部安裝有密封板11，貫穿密封板11而安裝有燈絲型電極2。該熒光燈是通常在發(fā)光管中封入有作為緩沖氣體的以Ar為主成分的稀有氣體、及水銀的進(jìn)行低壓水銀放電的燈。接著說(shuō)明圖1所示的熒光燈的制造方法。圖4是表示圖1所示的熒光燈的制造步驟的流程圖。步驟1是形成紫外線反射體的工序。由含有氧化硅粒子與氧化鋁粒子的溶膠凝膠液制作懸濁液，通過在發(fā)光管用材料的內(nèi)表面流過該溶液，可制作紫外線反射體。紫外線反射體的厚度可通過控制所流下的次數(shù)或懸濁液流動(dòng)速度來(lái)進(jìn)行控制。在形成紫外線反射體的后，進(jìn)行500 1000°C下的大氣中燒成，而使紫外線反射體固接。步驟2是生成玻璃層的工序。首先，將塊狀玻璃微細(xì)粉碎并放入球磨機(jī)進(jìn)行加工。經(jīng)粉碎后的玻璃粉末通過篩網(wǎng)來(lái)將粒徑作分類，抽出例如平均粒徑為0.5 10μπι(優(yōu)選為1 5μπι)的玻璃粉末。將該玻璃粉末與例如硝化纖維素(nitrocellulose)、乙酸丁酯液以重量比1 4 1 10的比例加以混合，將該混合液連同氧化鋁球通過球磨機(jī)充分研磨而生成漿體(slurry)。以下將分散有該玻璃粉末的漿體稱為“玻璃漿體”。接著，將該玻璃漿體涂布在發(fā)光管用材料的內(nèi)表面。發(fā)光管用材料是在一方端部形成有2個(gè)排氣管的管。將其垂直保持，在已充滿上述玻璃漿體的容器液面，放入其中一方排氣管來(lái)抽吸漿體。被抽吸的玻璃漿體被填充在發(fā)光管用材料的內(nèi)部，但也可通過由另一方排氣管進(jìn)行抽出而涂布在內(nèi)表面。其中，通過調(diào)整玻璃漿體的粘度或涂布次數(shù)，可調(diào)整最終獲得的玻璃層的厚度。玻璃漿體的厚度優(yōu)選形成在1 30 μ m的范圍。其中，為了針對(duì)預(yù)定的紫外光而獲得高透過率，玻璃層的厚度優(yōu)選在可保持后工序中形成的熒光體層的范圍內(nèi)盡可能小。這是為了將在玻璃層的紫外線吸收止于最小限度。接著，使玻璃漿體干燥。使用安裝在發(fā)光管用材料的2個(gè)排氣管而使干燥氮?dú)庋h(huán)，由此使玻璃漿體所含有的乙酸丁酯蒸發(fā)。結(jié)果，在發(fā)光管用材料的內(nèi)表面形成堆積有厚度為1 30 μ m的玻璃粉末的層(玻璃層)。其中，用在干燥的氣體也可為干燥空氣。接著，使玻璃層燒成。具體而言，通過將玻璃管加熱而使玻璃粉末燒成，但是燒成條件為在大氣中，約500 1000°C， 以時(shí)間而言，以最高溫度下的保持時(shí)間表示時(shí)，為0. 2 1小時(shí)。使用上述硼硅酸玻璃粉末或鋁硅酸玻璃粉末時(shí)，優(yōu)選在600 900°C下進(jìn)行。接著，通過如上所示的燒成工序而使粒子彼此相結(jié)合并且熔接在玻璃管上，玻璃層會(huì)強(qiáng)力結(jié)合在基材上。此外，玻璃層若為粉末狀態(tài)，也具有作為在熒光體上發(fā)生的紫外線的反射層的功能。其中，玻璃層由于不會(huì)升溫至熔融溫度，因此通常維持粉末狀的形態(tài)，但是也可以是進(jìn)一步提高溫度而使其熔融的狀態(tài)。步驟3是將熒光體涂布在發(fā)光管用材料的內(nèi)面的工序。熒光體的涂布方法與步驟2相同，將發(fā)光管形成材料垂直保持，在充滿熒光體漿體的容器液面置入排氣管的其中一方，由其中一方排氣管進(jìn)行抽吸，將熒光體漿體上吸而在管內(nèi)部充填熒光體漿體，之后，由另一方排氣管抽出而進(jìn)行涂布。接著，使熒光體漿體干燥。由發(fā)光管用材料的其中一方排氣管A朝向另一方排氣管流過干燥氮?dú)?，由此使熒光體漿體所含有的乙酸丁酯蒸發(fā)。用于干燥的氣體也可為干燥空氣。進(jìn)而是燒成熒光體的工序。將發(fā)光管用材料放入爐內(nèi)而進(jìn)行燒成。燒成條件在大氣環(huán)境中約為500 800°C，以最高溫度下的保持時(shí)間而言，加熱0. 2 1小時(shí)。在該燒成工序中，在熒光體層與玻璃層的邊界面發(fā)生玻璃的極表面軟化而使熒光體結(jié)著在玻璃層，結(jié)果獲得強(qiáng)固的結(jié)合狀態(tài)。結(jié)果，獲得在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管構(gòu)成用材料的內(nèi)表面上，依次層積有由低軟化點(diǎn)玻璃粉末構(gòu)成的玻璃層、熒光體層的狀態(tài)。其中，在是在大氣中的劣化激烈的熒光體的情況下，在升溫至硝化纖維素在大氣中燒融的溫度后，通過形成為非氧化氣氛或還原氣氛，可進(jìn)行至約800 度左右的加熱。步驟4是封入稀有氣體而予以密封的工序。具體而言，在將附著在排氣管內(nèi)面的熒光體層及玻璃層去除后，將其中一方排氣管進(jìn)行加熱密封，由另一方排氣管進(jìn)行排氣，封入預(yù)定的稀有氣體(封入物)而作氣密密封(tipoff)。結(jié)果，獲得形成有氣密放電空間的熒光燈用發(fā)光管。所封入的稀有氣體例如為氙(Xe)、氪(Kr)、氬(Ar)。在圖4的情況下，在排氣時(shí)還同時(shí)封入水銀。步驟5是安裝電極的工序。在如上所示的制造工序中，針對(duì)熒光燈列舉具體數(shù)值例。發(fā)光管的全長(zhǎng)由300 2000mm的范圍選擇，例如為1500mm，發(fā)光管的壁厚為1 4mm，例如為2mm。此外，熒光體層的平均厚度由10 20 μ m的范圍選擇，例如為15μπι，形成在熒光體層與發(fā)光管之間的由低軟化點(diǎn)玻璃構(gòu)成的玻璃層的厚度由1 30 μ m的范圍選擇，例如為10 μ m。接著說(shuō)明表示本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)。將與圖3所示的熒光燈為相同形態(tài)的燈設(shè)為燈1，由圖3所示的熒光燈不存在紫外線反射體4的燈設(shè)為燈2，測(cè)定出射面中的相對(duì)照度。相對(duì)照度使用相對(duì)于比較燈的照度的相對(duì)值。在圖6表示相對(duì)照度值，在圖7表示發(fā)光光譜。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用紫外線反射體的燈1相對(duì)于比較燈，在波長(zhǎng)300 340nm中， 相對(duì)照度值為“4. 4”，在波長(zhǎng)340 400nm中，相對(duì)照度值為“3. 8”。此外，僅設(shè)有熒光體層的燈2相對(duì)于比較燈，在波長(zhǎng)300 340nm中，相對(duì)照度值為“3. 1”，在波長(zhǎng)340 400nm 中，相對(duì)照度值為“2. 6”。此外，圖7所示的發(fā)光光譜在縱軸表示以比較燈的波長(zhǎng)340nm中的照度為基準(zhǔn)的相對(duì)值。設(shè)有紫外線反射體的燈1或僅有熒光體層的燈2均在波長(zhǎng)340nm附近具有峰值， 可知與燈2的照度相比較，燈1的照度非常高。以上說(shuō)明的熒光燈的一對(duì)電極均位于放電空間的外部，但是并非限定于如上所示的例，例如至少一方電極被配置在內(nèi)部的燈也可適用。另外，當(dāng)在放電空間內(nèi)配置電極時(shí)， 則在密封工序之前安裝電極即可。如以上所示，本發(fā)明的熒光燈在石英玻璃制發(fā)光管與熒光體層之間形成有由軟化點(diǎn)比石英玻璃的軟化點(diǎn)低的材料構(gòu)成的玻璃層，因此僅以玻璃層的軟化溫度來(lái)使其加熱， 即可使熒光體附著在玻璃層。此外，玻璃層與石英玻璃也可以在玻璃層的軟化溫度加以固接。此外，由于在玻璃層與發(fā)光管之間具有紫外線反射體，因此通過使紫外線在特定方向反射，可獲得高放射效率。
權(quán)利要求
1.一種熒光燈，是具有石英玻璃制發(fā)光管的紫外線放射型的熒光燈，其特征為，具有 在上述發(fā)光管的光照射方向的背面?zhèn)?、形成在放電空間側(cè)表面的由軟化點(diǎn)比石英玻璃低的物質(zhì)構(gòu)成的玻璃層；形成在該玻璃層的放電空間側(cè)的表面的熒光體層；及形成在玻璃層與發(fā)光管之間的紫外線反射體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光燈，其特征在于，上述反射體由含有氧化硅粒子與氧化鋁粒子的膜構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光燈，其特征在于，上述玻璃層包含硼硅酸玻璃粉末或鋁硅酸玻璃粉末的任一種。
全文摘要
提供一種發(fā)光管使用石英玻璃的熒光燈，且紫外線的放射特性高。本發(fā)明提供一種熒光燈，具有石英玻璃制發(fā)光管的紫外線放射型的熒光燈，其特征為具有在上述發(fā)光管的光照射方向的背面?zhèn)?、形成在放電空間側(cè)表面的由軟化點(diǎn)比石英玻璃低的物質(zhì)構(gòu)成的玻璃層；形成在該玻璃層的放電空間側(cè)的表面的熒光體層；及形成在玻璃層與發(fā)光管之間的紫外線反射體。
文檔編號(hào)H01J61/35GK102214545SQ20101015741
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者廣瀨賢一, 田川幸治, 竹添法隆, 遠(yuǎn)藤真一 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社