TWI497559B - Ultraviolet discharge lamp - Google Patents
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Description
本發明係關於將進行紫外線放射之高分子素材進行聚合或硬化之、例如液晶面板製造步驟中所使用之紫外線放電燈。
本申請係基於根據2009年7月23日提交之日本申請、專利2009-171809、2009年7月23日提交之日本申請、專利2009-171810、及2010年5月18日提交之日本申請、專利2010-114013之優先權之利益。主張據此之優先權之利益。前述所有日本申請之內容在此處作為參考文獻併入。
先前之紫外線螢光燈係將包含水銀及稀有氣體之放電媒體封入於由鈉鈣玻璃構成之發光管內部，以使發光管內部不產生低壓水銀蒸汽放電之方式配置有一對電極。再者，將發光波長為320~400nm之近紫外線之Ce(MeBa)Al11
O19
、YPO4
：Ce、LaPO4
：Ce等螢光體之至少一個或將其組合而塗布於發光管之內面，可在一個燈上同時獲得於紫外線硬化型樹脂內部浸透性高之UV-A區域之光，及使紫外線硬化型樹脂表面硬化之強力UV-C之光。(例如日本特開2002-358926號公報。以下稱「專利文獻1」。)
根據上述專利文獻1之技術，會因水銀經時變化而進入發光管，致使燈泡透射率下降而產生長度方向照度分佈之差，或因點燈中螢光體之水銀吸附使得轉換效率下降，而
有無法維持特定之紫外線強度之問題。
本發明之目的係提供一種可降低燈之軸方向之照度差，且謀求改善燈照度之維持率之紫外線放電燈。
為解決上述問題，本發明之紫外線放電燈之特徵在於：其具備以鈉鈣玻璃形成之發光管、封入於前述發光管本體內之起動用惰性氣體及水銀、及與前述發光管內對向而設之一對放電電極，且，在將轉換253.7nm之水銀光譜且於300~340nm間具有轉換效率之峰值之螢光體量設為N(mg)，並將所要塗布之內表面積設為S(cm2
)時，於前述發光管內壁以N/S為2<(N/S)<7之條件塗布螢光體。
以下，針對用以實施本發明之實施形態，一參照附圖一面詳細說明。
圖1係用以說明本發明之紫外線放電燈之第1實施形態者，圖1中作為紫外線放電燈之一例，係將熱陰極低壓水銀燈之構成圖之一部份切下顯示。
圖1中，11係表示以340nm波長獲得80%以上透射率且含10%以上之Na2
O(氧化鈉)之廉價鈉鈣玻璃製之透明發光管。使用鈉鈣玻璃之情形之發光管之透射率如圖2所示，可以340nm之波長獲得80%以上之透射率。
發光管11例如管徑D為38mm，管長L為2367mm，兩端具有電極121、122。電極121中，利用導電性引線131支持線圈狀鎢絲燈14之兩端。引線131貫通玻璃壓製密封部15。電極122亦與電極121為相同構成。電極121側之引線
131及電極122側之引線與固定於燈之對向之兩端部之基座161、162各自上之銷狀接點171、172連接。
再者，對發光管11以1~10Torr程度之低壓力封入氬(Ar)氣等稀有氣體與一定量之水銀。
圖3係顯示相對於塗布於發光管11內側之表面之各種螢光體中、例如日亞化學工業(股)製之NP-806、NP-805、NP-807之波長之亮度。此處，作為在300~340nm之波長間具有轉換效率之峰值之螢光體18，NP-806較適合。該NP-806係組成LaPO4
(磷酸鉭)：Ce(鈰)者。
從如此構成之熱陰極低壓水銀燈之電極121、122被供給電力時，如圖4所示，可確保在300~340nm之波長間具有峰值之光譜分佈之特性。
圖5係顯示針對於螢光體18係使用NP-806，每螢光體量(mg/cm2
)之相對紫外線照度(%)者。即，螢光體18之螢光體量在以單位內表面積3.9mg/cm2
塗布於發光管11之內表面所有區域之情形時紫外線照度最高。相對紫外線照度變高，則處理效率(時間或反應性)變高，較為有效。
其結果，藉由找出並規定螢光體18之轉換效率與紫外線之透射率之最佳條件，進而亦可改善軸方向之分佈。
此處，在將轉換253.7nm之水銀光譜且在300~340nm間具有轉換效率之峰值之螢光體量設為N(mg)，並將塗布之內表面積設為S(cm2
)時，以規定值為2<(N/S)<7之條件將螢光體18塗布於發光管11之內壁。
當N/S之值少於2之情形時，透射率上升，但因螢光體量
較少故發光效率下降，且水銀對發光管之吸附增加，紫外線維持率下降。相反的，若N/S之值多於7時，所轉換之紫外線會被螢光體吸收，故從燈外面放出之紫外線量減少。將NP-806作為螢光體18使用之情形時，塗布量之最佳值為3.9mg/cm2
左右。
雖然螢光體18之塗布量越薄則左右差越少，但轉換效率會下降或對螢光體產生燈泡劣化。而如本實施形態之方式，藉由以滿足2<(N/S)<7之關係之螢光體量進行塗布，可抑制螢光體18之劣化且減少軸方向之照度差。此處，N/S之值若在2.4<(N/S)<5.7之條件下，則相對紫外線照度成為95%因而較佳。
圖6、圖7係用以說明本發明之紫外線放電燈之第2實施形態之圖。圖6係僅將重要部份切下並放大顯示之剖面圖，圖7係用以說明圖6之效果之說明圖。
根據本實施形態，如圖6所示，於發光管11與螢光體18間介隔將氧化鋁(Al2
O3
)例如以塗布方式塗布而構成之保護膜61，成為在剖面上積層有發光管11、螢光體18、保護膜61之狀態。
保護膜61可抑制水銀進入發光管11，且可抑制發光管11之透射率下降。因此，可抑制照度之維持率隨經年變化而下降。
根據本實施形態，以滿足2<(N/S)<7之關係之螢光體量進行塗布，可抑制螢光體18之劣化且減少軸方向之照度差，且可改善照度維持率。
再者，利用保護膜61之作用，可抑制水銀進入發光管11，可謀求照度維持率之改善。如圖7所示，該點經確認為有保護膜之一方即使經過1200小時後亦可維持90%之照度。
根據本實施形態，藉由減少軸方向之照度差且設置保護膜，可謀求改善照度維持率。
圖8、圖9係用以說明本發明之第3實施形態之圖。圖8係用以說明每單位面積之照度分佈之說明圖，圖9係用以說明本實施形態之每單位面積之照度分佈之說明圖。
本實施形態係對圖1所說明之紫外線放電燈之螢光體18使用以螢光體重量比0.5%添加鑭(La)之螢光體181者。添加有鑭之螢光體181，由於鑭會抑制水銀之吸附，因此具有抑制螢光體181劣化之作用。
再者，作為鑭之添加量，不包含0%且為2%以下較佳，超過2%則反而會使轉換效率或透射率下降，而引起紫外線輸出之下降。
即，未添加鑭之先前之螢光體之燈軸方向之每單位面積之照度成為如圖8所示之分佈。另，添加有鑭之本發明之螢光體之燈軸方向之每單位面積之照度成為如圖9所示之分佈。
未添加鑭之情形時，如圖8所示，可發現點燈時間從48小時至100小時之期間照度下降。另，添加有鑭之情形時，如圖9所示，即使點燈時間經過100小時，亦可獲得與點燈時間24小時相同之照度。
此處，參照圖10，針對鑭之添加量與照度之可靠性之關係進行說明。
即，將未添加鑭之初期照度設為100%時，可發現發光光譜，且經過2000小時後之照度維持率為85.7%。添加有0.5%之鑭時之初期照度為99%，發光光譜與未添加鑭之情形相同，經過2000小時後之照度維持率為91.8%。同樣的，添加有2.0%之鑭時經過2000小時後之照度維持率為90.8%。
另，添加有3.0%之鑭時之初期照度為78%，發光光譜與添加有鑭之情形相同，但經過2000小時後之照度維持率為88.2%。
因此可知，經過2000小時後照度之維持率呈90%以上之鑭的量，若過多亦不易維持照度，而可實現為不包含0%至2.0%以下之量。
根據本實施形態，藉由在螢光體重量比之不包含0%且2%以下的範圍對螢光體添加鑭，可實現於長時間內獲得充分之照度。
圖11、圖12係用以說明本發明之紫外線放電燈之第4實施形態之圖。圖11係僅將重要部分切下並放大顯示之剖面圖，圖12係用以說明圖11之效果之說明圖。
本實施形態除了於螢光體中添加鑭之上述第3實施形態之外，並如圖11所示在發光管11與螢光體181間介隔將氧化鋁(Al2
O3
)例如以塗布方式而形成之保護膜61，以構成為於剖面上積層發光管11、螢光體181、保護膜61者。
保護膜61可抑制水銀進入發光管11，抑制發光管11之透射率下降。因此，可抑制照度之維持率隨經年變化而下降。
圖12係顯示照度於燈之長度方向上隨經時變化而變化者，即使經過100小時後與經過24小時相同之每單位面積之照度亦不改變，表示利用保護膜61之照度維持率之改善。
根據本實施形態，可利用鑭之添加而抑制螢光體之劣化，且減少軸方向之照度差。再者，利用保護膜之作用，可抑制水銀進入發光管內，可謀求改善照度之維持率。
再者，本發明不限於上述實施形態。例如可使用一般之紫外發光型陰極燈而製作，因此亦可應用於將相同燈之發光長度照射於下一代液晶基板等大型尺寸之面板上所需之超過2500mm之燈。
另，發光管係以鈉鈣玻璃舉例，但只要是以340nm左右之波長可獲得80%之透射率者，亦可使用硬質玻璃或半硬質玻璃。如為鈉鈣玻璃與硬質玻璃之情形，由於硬質玻璃之短波長透射率佳，因此可獲得高照度。
根據上述本發明之實施形態，藉由規定螢光體量而可減少燈之軸方向之照度，且可謀求改善燈照度之維持率。
11‧‧‧發光管
14‧‧‧鎢絲燈
15‧‧‧密封部
18、181‧‧‧螢光體
61‧‧‧保護膜
121、122‧‧‧電極
131‧‧‧引線
161、162‧‧‧基座
171、172‧‧‧銷狀接點
圖1係將用以說明本發明之紫外線放電燈之第1實施形態之一部份切下顯示之構成圖。
圖2係用以說明一般鈉鈣玻璃之紫外線透射率之說明
圖。
圖3係用以說明本發明所使用之螢光體發出之波長之說明圖。
圖4係用以說明本發明所使用之螢光體之發光分佈之說明圖。
圖5係用以說明螢光體量與紫外線照度之關係之說明圖。
圖6係僅將用以說明本發明之紫外線放電燈之第2實施形態之要部切下並放大顯示之剖面圖。
圖7係用以說明本發明之第2實施形態之效果之說明圖。
圖8係針對用以說明本發明之第3實施形態之相對於未添加鑭之先前之燈長度方向的時間經過之照度分佈進行說明之說明圖。
圖9係針對用以說明本發明之第3實施形態之相對於添加鑭之本發明之燈長度方向的時間經過之照度分佈進行說明之說明圖。
圖10係用以說明鑭之添加量與照度之可靠性之關係之說明圖。
圖11係僅將用以說明本發明之紫外線放電燈之第4實施形態之要部切下並放大顯示之剖面圖。
圖12係用以說明本發明之第4實施形態之效果之說明圖。
11‧‧‧發光管
14‧‧‧鎢絲燈
15‧‧‧密封部
18‧‧‧螢光體
121、122‧‧‧電極121、122
131‧‧‧引線
161、162‧‧‧基座
171、172‧‧‧銷狀接點
Claims (2)
- 一種紫外線放電燈，其特徵為包含：於100%之母材質中含有10%以上之氧化鈉，且於340nm左右之波長可獲得80%之透射率之玻璃製發光管；封入於前述發光管本體內之起動用惰性氣體及水銀；與前述發光管內對向而設之一對放電電極；塗布於前述發光管之內壁，轉換253.7nm之水銀光譜且於300~340nm間具有轉換效率之峰值之螢光體；及形成於前述螢光體與前述發光管之間，包含氧化鋁(Al2 O3 )之保護膜；且前述螢光體量設為N(mg)，並將塗布之前述發光管之內壁之內表面積設為S(cm2 )時，滿足N/S為2.4<(N/S)<5.7之條件。
- 如請求項1之紫外線放電燈，其中對前述螢光體，以相對於該螢光體重量為2%以下且多於0%之重量比添加鑭(La)粉末。
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