低圧水銀蒸気放電ランプおよび処理機器
低圧水銀蒸気放電ランプは、水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器（10）を有する。このランプ外囲器は、放電空間での放電を持続させる放電手段を有する。ランプ外囲器は、UV光線を透過し、ブラックガラス構成物で構成される。ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まず、重量％単位で以下の構成成分を含む：SiO2；65〜70、SiO2；65〜70、Li2O；1.4〜2.2、Na2O；1.5〜2.5、K2O；11〜13、MgO；1.8〜2.6、CaO；2.5〜5、SrO；2〜3.5、BaO；8〜9.5、CoO；0.2〜0.4、NiO；1.7〜3.25。低圧水銀蒸気放電ランプは、個人医療用の放射線処理機器に使用されることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まない水銀蒸気放電ランプに関する。また、本発明は、UV源が内部に収容されたハウジングと、該ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁とを有する個人医療用の放射線処理機器であって、前記UV源は、前記低圧水銀蒸気放電ランプであることを特徴とする放射線処理機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀蒸気放電ランプでは、水銀は、紫外（UV）線を（有効に）発生するための主要成分を構成する。放電管としても知られるランプ外囲器の内壁には、発光材料（例えば、蛍光体粉末）を有する発光層が設置され、UV線が他の波長、例えば日焼け（サンパネルランプ）用のUV−BおよびUV−Aに、または照明用の可視放射線に変換される。従って、そのような放電ランプは、蛍光ランプとも呼ばれている。あるいは、生じた紫外線を用いて、殺菌ランプ（UV−C）を製造しても良い。通常、低圧水銀蒸気放電ランプのランプ外囲器は、断面が管状または環状であり、いずれも細長くて小型の形状を有する。一般に、いわゆる小型蛍光ランプの管状ランプ外囲器は、比較的小さな直径を有する比較的短い直線部分の集合部を有し、この直線部分は、ブリッジ部または曲線部によって、相互に接続される。通常、小型蛍光ランプには、（一体化）ランプキャップが設けられる。
【０００３】
例えば蛍光ランプのような、水銀蒸気放電ランプのランプ外囲器は、通常の場合、安価な、いわゆるソーダ石灰型ガラスで構成される。通常、小型蛍光ランプは、鉛フリーBa−Sr系材料で構成される。直線部分または湾曲部分に加えて、ランプ外囲器は、（2つの）いわゆるガラスステム部または端部を有しても良く、ここでランプ外囲器は、密閉シールされ、前記端部によって、電流供給導体が貫通導出される。
【０００４】
いわゆるブラックライトブルーランプは、主にUV−A放射線（320〜380nmの範囲の波長）、およびわずかに可視領域の紫青光を放射する。そのようなランプは、水銀蒸気を有し、ランプの作動の際、この蒸気の中で放電が生じ、この放電と同時に、特徴的な水銀スペクトル線の放射が生じる。ランプ外囲器の内壁には、短波長UV−BおよびUV−C放射線を吸収する蛍光体粉末が設置されており、その後、主として前記放射線が、長波長のUV−A放射線の形態で放射される。
【０００５】
いわゆる「ブラックライトブルーランプ」を使用した場合、UV−A放射線により、ある材料に蛍光が生じ、これは、フォトルミネッセンスとも呼ばれている。フォトルミネッセンスは、暗い環境下で最も明確に視認できる。このため、ランプは、できる限り放射する可視光を少なくする必要がある。これは、ランプ外囲器をガラスで、放射された可視光のより多くの部分を吸収するようにすることにより、可能となる。ランプがオフ状態にある場合、ランプ外囲器のガラスは、黒色である。ガラスは、UV−A放射線ならびに一部の紫および青の光を透過するため、点灯中のランプは、暗い紫色−青色となる。ブラックライトブルーランプは、有害なUV−B（280〜320nmの範囲の波長）およびUV−C（100〜280nmの範囲の波長）の放射線を放射しないことが好ましい；この放射線は、ランプ外囲器の内壁の蛍光体粉末により、ほぼ完全に吸収される。
【０００６】
ブラックライトブルーランプは、特に、鉱物、細菌、認印等を検査する際に使用され、偽札、小切手、資料および塗装のような偽造の検出に使用される。また、ランプは、肌の疾患の診断および処置に使用されるとともに、ダンスフロアの照明、例えばディスコランプの形態で使用される。
【０００７】
これまでの既存のブラックライトブルーランプのガラスは、重量比で約20％のPbOの量の鉛を含んでいる。以下、このガラスで構成されたランプを、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」と称する。PbOは、ガラスの処理特性を改善し、電気抵抗を高めるという点で、好ましい特性を有する。また、これらの鉛含有ブラックライトブルーランプでは、良好な光束維持率が得られる。しかしながら、ブラックライトブルーランプにPbOを使用する場合、その有毒性が問題となる。鉛ガラスの調製の際、微粉化および蒸発によってPbOが大気中に放出されるが、これは、環境に有害な影響を及ぼす。またPbOは、「ブリッジ製作処理」、成形処理、溶融処理の際のような、鉛ガラスを熱処理する際にも放出される。そのため、作業環境を、PbOの露出を回避するように、厳しく適合させる必要が生じる。PbOの別の問題は、原料材料の価格の高さである。PbOのさらに別の問題は、小型蛍光ランプでの光出力の低さであり、これは、鉛含有管ガラスが高温運転状態に置かれた際の、蛍光体粉末上でのPbOの蒸発およびその後の濃縮によって生じる。これが、ランプ外囲器用のガラスの種類を鉛フリーにする理由であり、相当の時間の間、所望の物理的な溶融、軟化、膨脹および透過特性を有するようにすることが研究されている。
【０００８】
国際公開第WO96／21629号には、ブラックライトブルーランプの外囲器に使用される鉛フリーブラックガラスが示されており、このランプは、重量比で0.45から1.0％の量のCoOと、重量比で2.8から3.4％の量のNiOとを有する。以下、このガラスは、「フィルマーブラック」ガラスとも称する。「フィルマー」ガラスは、PbO、B2O3、BaO、およびSb2O3を有さない。国際公開第WO96／21629号では、ガラスは、そのような外囲器用の既存の鉛含有ガラスと交換することができる。そのような外囲器を有するバーニングランプは、既存のランプと同様の強度および色の光を放射し、主にUV−A放射線を放射する。
【特許文献１】国際公開第WO96／21629号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の低圧水銀蒸気放電ランプの問題は、これまで使用されてきたPbO含有ブラックガラスに比べて、ランプの光束維持率が比較的低いことである。
【００１０】
本発明の目的は、前述の問題を完全にまたは部分的に解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、この目的は、水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、
前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、
前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、
前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まず、重量％単位で以下の構成成分を含み：
SiO2；55〜70、
MgO；0.01〜3、
CaO；0.01〜6、
CoO；0.1〜1、
NiO；0.1〜5、
Fe2O3；0.01〜1、
さらに前記ガラスは、Li2O、Na2OおよびK2Oを含み、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で13から18％の範囲であり、
さらに前記ガラスは、SrOおよびBaOを含み、SrOおよびBaOの濃度の総和は、重量比で8から13％の範囲であり、
前記ガラスの他の構成成分は、重量比で0.01から0.3％の範囲であることを特徴とする水銀蒸気放電ランプによって達成される。
【００１２】
本発明によるガラスは、PbOフリーであるとともに、Sb2O3、As2O3およびFのような、他の揮発性、毒性または腐食性成分を含まない。また、本発明によるガラスは、B2O3およびZrO2を含まない。B2O3は、高価で、ガラス炉の耐熱材料に対して侵食性を有するため、不適である。ZrO2は、ガラスの溶融挙動に悪影響を及ぼす。
【００１３】
従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラスは、いわゆるナトリウムプアガラスである。従来の「フィルマー」ガラスは、重量比で14から18％の範囲のNa2Oを有するのに対して、本発明によるガラスは、重量比で0.5から3％の範囲のNa2Oを有することが好ましい。本発明のNaプアガラス組成の使用により、ランプの寿命までの間に消費される水銀量が有意に抑制される。低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率は、ナトリウムプアガラスを使用することにより改善される。
【００１４】
本発明によるガラスのSiO2量は、重量比で55から70％に抑制される。他の成分との組み合わせにより、前記SiO2量でも、容易に溶融するガラスが得られる。従来から知られているように、SiO2は、ネットワーク形成剤として機能する。SiO2量が重量比で55％未満の場合、ガラスの凝集力および耐薬品性が低下する。SiO2量が重量比で70％を超えると、ガラス化過程に悪影響が生じ、粘性が高くなりすぎて、表面結晶化の危険性が高まる。
【００１５】
Al2O3が実質的に含まれていないことにより、以下の利点が生じる。好ましい結晶化特性のため、ガラスの液体温度（Tliq）が少なくとも100℃低下する。従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラス組成物には、Al2O3が実質的に含まれないため、ガラスの耐薬品性および耐候性に有害な影響は生じない。また、本発明によるガラスは、低い結晶化傾向を示し、粘性および軟化温度（Tsoft）が低く、ガラスの良好な処理を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明によるガラスでは、アルカリ金属酸化物Li2O、Na2OおよびK2Oが、溶融剤として使用され、これによりガラスの粘性が低下する。前述の組成物に、両方のアルカリ金属酸化物を使用した場合、いわゆる混合アルカリ効果によって、電気抵抗が上昇し、Tliqが低下する。また、アルカリ金属酸化物は、主として、ガラスの膨張係数αを定める。これは、ガラスが応力を受けないようにして、ステムガラス、および／または例えば、銅メッキ鉄／ニッケルワイヤで構成された電流供給導体に対して、ガラスをシールすることが可能となる点で好ましい。アルカリ金属酸化物量が示された下限よりも少ない場合、ガラスは、極めて低いα値（線膨張係数）を有し、Tsoft（軟化点）が極めて高くなってしまう。前述の上限を超えると、α値は、極めて高くなる。Li2Oは、K2Oに比べて、Tsoftをより低下させ、これは、ガラスのいわゆる広い「動作範囲」（＝Twork−Tsoft）を得る場合には好ましい。ただし、Li2O量があまりに多くなると、Tliqの増大が激しくなる。また、Li2Oは、高価な成分であり、Li2O量は、経済的な理由により抑制することが好ましい。
【００１７】
BaOは、ガラスの電気抵抗を高め、Tsoftを低下させるという好ましい特性を有する。BaOが重量比で7％未満の場合、融点（Tmelt）、軟化温度（Tsoft）および動作温度（Twork）は、著しく上昇する傾向にある。Baoが重量比で10％を超えると、ガラスの液体温度（Tliq）が著しく上昇し、これに対応して結晶化傾向が著しく高まる。
【００１８】
アルカリ土類金属酸化物、SrO、MgO、およびCaOは、Tmeltを低下させるという好ましい特性を有する。
【００１９】
発色団とも呼ばれる、ガラスに色を付加する化学成分は、NiO、CoO、およびFe2O3である。これらの発色団は、ガラス外囲器の色、および得られるガラスのUV−A出力が、従来のブラックライトブルーランプの鉛含有ガラスと少なくとも同等となる濃度で、本発明によるガラス組成物に添加される。
【００２０】
CoOは、緑から赤（500〜700nm）の光を吸収し、NiOは、青から緑（400〜550nm）の光を吸収する。両方の成分は、これらが365nm近傍のUV−A放射線をほとんど吸収しないという利点を有する。ただし、両方の成分は、極めて高価であるため、できる限り少ない濃度で添加される。CoとNiの濃度は、「フィルマー」ブラックライトブルーランプ、および鉛含有ブラックライトブルーランプと同等のVIS／UV−A出力が得られるように選定される。
【００２１】
示された上限を超えるNiO量では、波長404.7nm（Hgスペクトル線の一つ）での透過率が極めて小さくなり、このガラスの外囲器を有するバーニングランプは、既存のランプとは異なる色となる。また示された限界を超えると、UV−A吸収率が著しく上昇する。
【００２２】
示された上限を超えるCoO量では、ランプの色が変化し、すなわちランプは、より暗くなり、より青みがかった色になる。また、ガラスの赤外透過率が低下し、その結果、ガラスの成形がより難しくなる。またCoOの濃度が高くなると、UV−A吸収率がより高くなる。
【００２３】
本発明によるガラスにFe2O3を添加することによって、有害なUV−B放射線の吸収に良好な効果が得られる。
【００２４】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施例では、前記ガラス構成物の組成は、重量％表示で：
SiO2；65〜70、
Li2O；1.4〜2.2、
Na2O；1.5〜2.5、
K2O；11〜13
MgO；1.8〜2.6、
CaO；2.5〜5、
SrO；2〜3.5、
BaO；8〜9.5、
CoO；0.2〜0.4、
NiO；1.7〜3.25、
Fe2O3；0.1〜0.2、
を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の好適実施例によるガラスは、Na2O量が重量比で1.5から2.5％の範囲にあるのに対して、従来の「フィルマー」ガラスの好適実施例では、Na2O量は、重量比で16.7から17.3％の範囲にある。寿命までのランプの水銀消費量は、有意に抑制され、ナトリウムプアなガラス組成物を用いることにより、低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率が改善される。
【００２６】
好適ガラス組成物中の発光団CoOおよびNiOの濃度は、従来の「フィルマー」ガラスよりも少ない。これらの濃度は、ガラス外囲器の色、および得られるガラスのUV−A出力が、ブラックライトブルーランプに対する要求と整合するように選択される。
【００２７】
好適ガラス組成物は、Tliq≦800℃であり、ガラスの製造中および前記ガラスからガラスを管状に引き抜く際に、結晶化しにくいことが好ましい。好ましい範囲内に濃度を維持することにより、および少なくとも310℃の広い動作領域と、低いTsoft（700℃）により、例えば従来から知られているダンナー（Danner）またはベロ（Vello）のプロセスを用いて、いかなる問題も生じさせずに、ガラスを管状に成形することができる。
【００２８】
本発明の好適実施例によるガラスは、好ましい溶融および処理特性を有する。線膨張係数（α）は、他のガラスと整合するように調整することができる。また、他の物理的なパラメータは、従来の「フィルマー」ガラスとほぼ等しくなるように選択することができる。本発明の好適実施例によるガラス組成物は、ガラスの管状引き抜き処理、および蛍光ランプのランプ外囲器またはステム部としての使用に極めて適している。
【００２９】
本発明によるガラスは、Na2SO4により精製することができる。このため、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施例には、ガラス構成物の組成が、さらに、重量比で0.01から0.2％のSO3を有するという特徴がある。従来の「フィルマー」ガラスでは、アンチモン（Sb2O3）精製が使用される。本発明によるガラスの製造の際に、硫酸塩／炭素精製を利用することにより、ガラス中の発光団CoOおよびNiOの濃度を抑制することが可能となる。硫酸塩／炭素精製処理は、有害なアンチモン化合物および他の有害な精製剤の使用を回避することに寄与する。
【００３０】
好ましくないUV放射線を吸収するため、ガラス組成物は、重量比で最大0.5％のCeO2を追加で有しても良く、重量比で0.2％未満のCeO2を有することが好ましい。
【００３１】
Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で14から16％の範囲であることが好ましい。SrOとBaOの濃度の総和は、重量比で10から12.5％の範囲にあることが好ましい。濃度が前述の範囲に維持された場合、好適ガラス組成物の線膨張係数αは、好ましい特性を有する。
【００３２】
本発明によるガラス組成物は、Na2SO4によって精製されるため、ガラスは、重量比で最大0.2％のSO3を有しても良い。ガラスは、追加で、使用原料に起因したFe2O3の形態の不純物を重量比で約0.5％含んでも良く、好ましくは、重量比で0.2％未満のFe2O3を含む。必要であれば、好ましくないUV放射線を吸収するため、重量比で最大0.5％のCeO2、好ましくは重量比で0.2％未満のCeO2がガラスに添加される。
【００３３】
本発明によるガラス組成物は、ナトリウム量が少ないため、例えばAl2O3のような保護コーティングを省略しても良い。そのような保護コーティングは、光透過性を低下させるが、これは好ましくない。
【００３４】
UV−AおよびUV−B発光材料を有する低圧水銀蒸気放電ランプは、特に日焼け目的で、個人医療用の放射線処理機器に使用される。通常の日焼けユニットは、低圧水銀蒸気放電ランプの近くに配置された（人の）身体の方向にUV放射線を放射する、日焼けランプの配列を有する。日焼け処理の間、人は、UV放射線から目を保護するため、特殊な眼鏡を装着する必要がある。ある場合には、通常の処理の期間である、約10から30分間の処理の間に、ラジオを除き気を紛らわすものはない。日焼け処理の間、ユーザが本を読んだり、テレビジョンを見たり、ゲームをしたりすることが可能になることが望ましい。日焼けランプの高レベルの可視放射線では、コントラストが不十分であり、スクリーンを見ることは不可能である。この問題を回避するため、本発明は、個人医療用の放射線処理機器にも関し、この機器は、UV源を内部に収容するハウジングと、ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁と、を有し、UV源は、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプであり、ガラスは、前述のおよび本願の特許請求の範囲に記載の構成成分を有する。
【００３５】
個人医療用の放射線処理機器に、本発明によるブラックライトブルーランプを使用した場合、日焼けランプの内部で生じる放射線をフィルタ処理することにより、実質的に可視放射線が除去される。その結果、可視光のレベルが著しく抑制され、表示装置のコントラストが向上する。低圧水銀蒸気放電ランプ内の発光材料は、必要な量のUV−AおよびUV−B放射線が、（人の）身体に向かって放射されるように選択される。保護のため、ユーザは、例えばポリカーボネート製の透明眼鏡を装着し、これにより、可視放射線の効果を減退させずに、目へのUV放射線の入射が抑制される。
【００３６】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以降に示す実施例を参照することにより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図面は、単に概略的なものに過ぎず、スケールは示されていない。いくつかの寸法は、明確化のため、特に誇張している。図面中の同様の構成物には、できる限り同じ参照符号が付されている。
【００３８】
図1は、管状ランプ外囲器10を有する低圧水銀蒸気放電ランプの概略的な断面図であり、この外囲器は、断面が円形であり、本発明による組成を有するガラスで構成されている。電極13と接続された電流供給導体12が、ランプ外囲器10から導出されている。図1において各電極13は、酸化バリウム、酸化カルシウムおよび酸化ストロンチウムの混合物のような電子放射材料がコーティングされた、タングステンの巻線を有する。ランプ外囲器10の内表面には、蛍光材料の層（蛍光体）14が設置されている。ランプ外囲器10内には、ランプの点灯後に揮発する金属水銀15が存在する。そのようなランプをシールする前に、ランプ外囲器には、約700Paの圧力のアルゴンが充填される。低圧水銀蒸気放電ランプの別の実施例では、ランプ外囲器にアマルガムが設置される。
【００３９】
図2は、小型蛍光ランプの概略的な側面図である。このランプは、4つの薄い平行ランプ外囲器1で構成され（図面には、2つのみが示されている）、この外囲器は、本発明による組成を有するガラスで構成されている。ランプ外囲器1は、ブリッジ4により相互接続されている。また、ランプは、電子回路を収容するランプベース2と、ねじ込み式ランプ支持手段3とを有し、この支持手段は、照明機器に取りつけられ、これを介して主電圧が供給される。十分な量の壁に、本発明によるガラスを使用することは、特に有意である。
【００４０】
特に好ましい実施例による組成のガラスを調製した（表1参照）。このガラスは、重量比で63.6％のSiO2と、重量比で0.04％のAl2O3、重量比で1.9％のLi2O、重量比で2.7％のNa2O、重量比で11.3％のK2O、重量比で2.9％のMgO、重量比で4.1％のCaO、重量比で2.1％のSrO、重量比で8.6％のBaO、重量比で0.43％のCoO、重量比で1.96％のNiO、および重量比で0.14％のFe2O3を含む。硫酸塩／炭素精製処理プロセスのため、好ましいガラス組成物は、重量比で0.2％のSO3を含む。
【００４１】
このガラス組成物の実施例では、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で約15.9％であり、SrOとBaOの濃度の総和は、重量比で約10.7％であり、ガラスを比較的低コストで提供できる。溶融処理は、1450℃の電気ガス燃焼炉内で実施される。使用される開始材料は、ケイ砂、ドロマイト（CaCo3−MgCO3）、Li、Na、K、SrおよびBaの炭酸塩、CoO／NiOならびにFe2O3である。使用される精製剤は、Na2SO4および炭素である。溶融処理およびその他のプロセスの際に、特に問題は生じない。比較のため、表1には、国際公開第WO96／21629号に記載されている、従来の「フィルマー」ガラスによるナトリウム含有量の低いガラスの一例を示す。
【００４２】
【表１】
表2には、本発明によるガラス組成物の物理的特性を、従来のガラス組成物と比較して示す。
【００４３】
【表２】
表2の記号は、以下の意味を示す：
α25-300（10-6／℃）：25℃から300の間での平均線膨張係数；
Tstrain（℃）：歪み点と称する、η（粘度）＝1014.5dPa・sでの温度；
Tann（℃）：アニール点と称する、η（粘度）＝1013.0dPa・sでの温度；
Tsoft（℃）：軟化点と称する、η（粘度）＝107.6dPa・sでの温度；
Twork（℃）：動作温度と称する、η（粘度）＝104.0.dPa・sでの温度；
Tmelt（℃）：融点と称する、η（粘度）＝102.0dPa・sでの温度；
rho（ohm・cm）：比抵抗；
Tκ100（℃）：rho＝108Ω・cmでの温度；
Trho（℃）：rho＝106.52Ω・cmでの温度；
s.m.（kg/dm3）：比重。
【００４４】
表2におけるガラス組成物の比較結果から、本発明によるガラス組成物と従来のガラス組成物において、全ての物理的特性がほぼ等しいことがわかる。Tκ100の値の差異は、以下のように説明される。
【００４５】
本発明によるガラスは、ナトリウムプアであり、本発明による組成を有するガラスで構成された水銀蒸気放電ランプの水銀消費は、従来の「フィルマー」ランプで構成された水銀蒸気放電ランプに比べて実質的に少ない。本発明によるガラスの使用により、ランプ内の水銀消費が有意に抑制される。本発明によるガラスを使用することにより、例えばAl2O3またはY2O3のような内部保護コーティングが不要になる。
【００４６】
図3には、時間の関数としての、本発明による組成のガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率M（単位はUV−A放射線の％）（曲線a）を、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」で構成されたランプ外囲器の場合（曲線b）、および従来の「フィルマー」ガラスで構成されたランプ外囲器の場合（曲線c）と比較して示す。照合点は、100時間での光束維持率である。2000時間後に、「フィルマー」ガラスの光束維持率（曲線c）は、約62％に低下し、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」のガラスの光束維持率（曲線b）は、約74％に低下するのに対して、本発明によるガラスの光束維持率は、88％までしか低下しないことがわかる。
【００４７】
図4には、ガラスの抵抗率の関数としての、本発明による組成物で構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率を示す。ガラス中のイオン易動度は、電気抵抗と相関し、電気抵抗が低い場合、イオンの易動度は大きくなる。イオンの易動度が大きいほど、ナトリウムイオンがガラスの内表面に拡散して、水銀と反応しやすくなり、ランプの寿命までの間に、よく知られた水銀消費が生じる。水銀消費は、初期の出力（100時間での測定値）に対するランプのUV出力である、ランプの光束維持率を低下させる。全体として、イオンの易動度が高くなると、ランプの光束維持率は低下するといえる。ガラスの比抵抗は、イオンの易動度と相関し、ガラスが106Ω・mの比抵抗となるときの温度であるTκ100で表すことができる。ガラスの導電率は、温度依存性を示すことに留意する必要がある。一般に、ガラスの比抵抗が大きくなるとともに、Tκ100は大きくなり、あるいはTκ100が大きくなるとともに、ランプの光束維持率は大きくなる。参照符号「a」で示されている点は、本発明によるガラス組成物を示す（図3の曲線a参照）。参照符号「b」で示されている点は、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」のガラス組成物を示す（図3の曲線b参照）。「c」で示されている点は、「フィルマー」ガラスのガラス組成物を示す（図3の曲線c参照）。
【００４８】
図5には、本発明によるガラスの透過率（曲線a）を、従来の「フィルマー」ガラスの透過率（曲線c）と比べて示す。透過率曲線は、実質的に重複していることがわかる。従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラスは、いわゆるナトリウムプアガラスである。従来の「フィルマー」ガラスは、重量比で14から18％の範囲のNa2Oを含むのに対して、本発明による好適なガラスでは、Na2O量は、重量比で0.5から3％の範囲である。本発明によるNaプアガラス組成物を使用することにより、寿命までの間のランプの水銀消費量が有意に抑制される。ナトリウムプアガラスを使用することにより、低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率が改善される。
【００４９】
本発明によるブラックライトブルーランプは、個人医療用の放射線処理機器に使用されることが好ましい。日焼け用ランプの内部に設置される放射線のフィルタ部材は、個人医療用の放射線処理機器において、低圧水銀蒸気放電ランプから放射される可視放射線を実質的に除去する。従って、本を読んだり、例えば、個人医療用の放射線処理機器の内部に配置された、標準的なテレビジョンセット、液晶ディスプレイ装置、またはプラズマディスプレイ装置のような表示装置で、情報番組を見たり、映画を見たり、あるいは他の形態の娯楽物を見たりすることが可能となる。
【００５０】
前述の実施例は、一例であって、本発明を限定するものではなく、当業者は、特許請求の範囲の記載から逸脱しないで、多くの代替実施例が実施できることに留意する必要がある。請求項において、括弧内に記載されたいかなる参照符号も、請求項を限定するものと解してはならない。「有する」という用語およびその変化形は、請求項に記載の素子またはステップ以外のものを排斥するものではない。素子の前の「一つの」という用語は、そのような素子が複数あることを排斥するものではない。本発明は、いくつかの個別の素子を有するハードウェアによって、および適切にプログラミングされたコンピュータによって実施されても良い。いくつかの手段が挙げられている装置の請求項において、これらのいくつかの手段は、同一のハードウェアで具体化されても良い。単に、ある手段が相互に異なる請求項に記載されているという事実から、これらの手段を組み合わせた使用が有意ではないと解してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの断面図である。
【図２】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する小型蛍光ランプの側面図である。
【図３】時間の関数としての、本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率（％UV−A放射線）を、従来の「フィルマー」ガラスで構成されたランプ外囲器と比較して示した図である。
【図４】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率を、ガラスの抵抗率の関数として示した図である。
【図５】本発明によるガラスの透過率を、従来の「フィルマー」ガラスと比較して示した図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まない水銀蒸気放電ランプに関する。また、本発明は、UV源が内部に収容されたハウジングと、該ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁とを有する個人医療用の放射線処理機器であって、前記UV源は、前記低圧水銀蒸気放電ランプであることを特徴とする放射線処理機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀蒸気放電ランプでは、水銀は、紫外（UV）線を（有効に）発生するための主要成分を構成する。放電管としても知られるランプ外囲器の内壁には、発光材料（例えば、蛍光体粉末）を有する発光層が設置され、UV線が他の波長、例えば日焼け（サンパネルランプ）用のUV−BおよびUV−Aに、または照明用の可視放射線に変換される。従って、そのような放電ランプは、蛍光ランプとも呼ばれている。あるいは、生じた紫外線を用いて、殺菌ランプ（UV−C）を製造しても良い。通常、低圧水銀蒸気放電ランプのランプ外囲器は、断面が管状または環状であり、いずれも細長くて小型の形状を有する。一般に、いわゆる小型蛍光ランプの管状ランプ外囲器は、比較的小さな直径を有する比較的短い直線部分の集合部を有し、この直線部分は、ブリッジ部または曲線部によって、相互に接続される。通常、小型蛍光ランプには、（一体化）ランプキャップが設けられる。
【０００３】
例えば蛍光ランプのような、水銀蒸気放電ランプのランプ外囲器は、通常の場合、安価な、いわゆるソーダ石灰型ガラスで構成される。通常、小型蛍光ランプは、鉛フリーBa−Sr系材料で構成される。直線部分または湾曲部分に加えて、ランプ外囲器は、（2つの）いわゆるガラスステム部または端部を有しても良く、ここでランプ外囲器は、密閉シールされ、前記端部によって、電流供給導体が貫通導出される。
【０００４】
いわゆるブラックライトブルーランプは、主にUV−A放射線（320〜380nmの範囲の波長）、およびわずかに可視領域の紫青光を放射する。そのようなランプは、水銀蒸気を有し、ランプの作動の際、この蒸気の中で放電が生じ、この放電と同時に、特徴的な水銀スペクトル線の放射が生じる。ランプ外囲器の内壁には、短波長UV−BおよびUV−C放射線を吸収する蛍光体粉末が設置されており、その後、主として前記放射線が、長波長のUV−A放射線の形態で放射される。
【０００５】
いわゆる「ブラックライトブルーランプ」を使用した場合、UV−A放射線により、ある材料に蛍光が生じ、これは、フォトルミネッセンスとも呼ばれている。フォトルミネッセンスは、暗い環境下で最も明確に視認できる。このため、ランプは、できる限り放射する可視光を少なくする必要がある。これは、ランプ外囲器をガラスで、放射された可視光のより多くの部分を吸収するようにすることにより、可能となる。ランプがオフ状態にある場合、ランプ外囲器のガラスは、黒色である。ガラスは、UV−A放射線ならびに一部の紫および青の光を透過するため、点灯中のランプは、暗い紫色−青色となる。ブラックライトブルーランプは、有害なUV−B（280〜320nmの範囲の波長）およびUV−C（100〜280nmの範囲の波長）の放射線を放射しないことが好ましい；この放射線は、ランプ外囲器の内壁の蛍光体粉末により、ほぼ完全に吸収される。
【０００６】
ブラックライトブルーランプは、特に、鉱物、細菌、認印等を検査する際に使用され、偽札、小切手、資料および塗装のような偽造の検出に使用される。また、ランプは、肌の疾患の診断および処置に使用されるとともに、ダンスフロアの照明、例えばディスコランプの形態で使用される。
【０００７】
これまでの既存のブラックライトブルーランプのガラスは、重量比で約20％のPbOの量の鉛を含んでいる。以下、このガラスで構成されたランプを、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」と称する。PbOは、ガラスの処理特性を改善し、電気抵抗を高めるという点で、好ましい特性を有する。また、これらの鉛含有ブラックライトブルーランプでは、良好な光束維持率が得られる。しかしながら、ブラックライトブルーランプにPbOを使用する場合、その有毒性が問題となる。鉛ガラスの調製の際、微粉化および蒸発によってPbOが大気中に放出されるが、これは、環境に有害な影響を及ぼす。またPbOは、「ブリッジ製作処理」、成形処理、溶融処理の際のような、鉛ガラスを熱処理する際にも放出される。そのため、作業環境を、PbOの露出を回避するように、厳しく適合させる必要が生じる。PbOの別の問題は、原料材料の価格の高さである。PbOのさらに別の問題は、小型蛍光ランプでの光出力の低さであり、これは、鉛含有管ガラスが高温運転状態に置かれた際の、蛍光体粉末上でのPbOの蒸発およびその後の濃縮によって生じる。これが、ランプ外囲器用のガラスの種類を鉛フリーにする理由であり、相当の時間の間、所望の物理的な溶融、軟化、膨脹および透過特性を有するようにすることが研究されている。
【０００８】
国際公開第WO96／21629号には、ブラックライトブルーランプの外囲器に使用される鉛フリーブラックガラスが示されており、このランプは、重量比で0.45から1.0％の量のCoOと、重量比で2.8から3.4％の量のNiOとを有する。以下、このガラスは、「フィルマーブラック」ガラスとも称する。「フィルマー」ガラスは、PbO、B2O3、BaO、およびSb2O3を有さない。国際公開第WO96／21629号では、ガラスは、そのような外囲器用の既存の鉛含有ガラスと交換することができる。そのような外囲器を有するバーニングランプは、既存のランプと同様の強度および色の光を放射し、主にUV−A放射線を放射する。
【特許文献１】国際公開第WO96／21629号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の低圧水銀蒸気放電ランプの問題は、これまで使用されてきたPbO含有ブラックガラスに比べて、ランプの光束維持率が比較的低いことである。
【００１０】
本発明の目的は、前述の問題を完全にまたは部分的に解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、この目的は、水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、
前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、
前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、
前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まず、重量％単位で以下の構成成分を含み：
SiO2；55〜70、
MgO；0.01〜3、
CaO；0.01〜6、
CoO；0.1〜1、
NiO；0.1〜5、
Fe2O3；0.01〜1、
さらに前記ガラスは、Li2O、Na2OおよびK2Oを含み、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で13から18％の範囲であり、
さらに前記ガラスは、SrOおよびBaOを含み、SrOおよびBaOの濃度の総和は、重量比で8から13％の範囲であり、
前記ガラスの他の構成成分は、重量比で0.01から0.3％の範囲であることを特徴とする水銀蒸気放電ランプによって達成される。
【００１２】
本発明によるガラスは、PbOフリーであるとともに、Sb2O3、As2O3およびFのような、他の揮発性、毒性または腐食性成分を含まない。また、本発明によるガラスは、B2O3およびZrO2を含まない。B2O3は、高価で、ガラス炉の耐熱材料に対して侵食性を有するため、不適である。ZrO2は、ガラスの溶融挙動に悪影響を及ぼす。
【００１３】
従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラスは、いわゆるナトリウムプアガラスである。従来の「フィルマー」ガラスは、重量比で14から18％の範囲のNa2Oを有するのに対して、本発明によるガラスは、重量比で0.5から3％の範囲のNa2Oを有することが好ましい。本発明のNaプアガラス組成の使用により、ランプの寿命までの間に消費される水銀量が有意に抑制される。低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率は、ナトリウムプアガラスを使用することにより改善される。
【００１４】
本発明によるガラスのSiO2量は、重量比で55から70％に抑制される。他の成分との組み合わせにより、前記SiO2量でも、容易に溶融するガラスが得られる。従来から知られているように、SiO2は、ネットワーク形成剤として機能する。SiO2量が重量比で55％未満の場合、ガラスの凝集力および耐薬品性が低下する。SiO2量が重量比で70％を超えると、ガラス化過程に悪影響が生じ、粘性が高くなりすぎて、表面結晶化の危険性が高まる。
【００１５】
Al2O3が実質的に含まれていないことにより、以下の利点が生じる。好ましい結晶化特性のため、ガラスの液体温度（Tliq）が少なくとも100℃低下する。従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラス組成物には、Al2O3が実質的に含まれないため、ガラスの耐薬品性および耐候性に有害な影響は生じない。また、本発明によるガラスは、低い結晶化傾向を示し、粘性および軟化温度（Tsoft）が低く、ガラスの良好な処理を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明によるガラスでは、アルカリ金属酸化物Li2O、Na2OおよびK2Oが、溶融剤として使用され、これによりガラスの粘性が低下する。前述の組成物に、両方のアルカリ金属酸化物を使用した場合、いわゆる混合アルカリ効果によって、電気抵抗が上昇し、Tliqが低下する。また、アルカリ金属酸化物は、主として、ガラスの膨張係数αを定める。これは、ガラスが応力を受けないようにして、ステムガラス、および／または例えば、銅メッキ鉄／ニッケルワイヤで構成された電流供給導体に対して、ガラスをシールすることが可能となる点で好ましい。アルカリ金属酸化物量が示された下限よりも少ない場合、ガラスは、極めて低いα値（線膨張係数）を有し、Tsoft（軟化点）が極めて高くなってしまう。前述の上限を超えると、α値は、極めて高くなる。Li2Oは、K2Oに比べて、Tsoftをより低下させ、これは、ガラスのいわゆる広い「動作範囲」（＝Twork−Tsoft）を得る場合には好ましい。ただし、Li2O量があまりに多くなると、Tliqの増大が激しくなる。また、Li2Oは、高価な成分であり、Li2O量は、経済的な理由により抑制することが好ましい。
【００１７】
BaOは、ガラスの電気抵抗を高め、Tsoftを低下させるという好ましい特性を有する。BaOが重量比で7％未満の場合、融点（Tmelt）、軟化温度（Tsoft）および動作温度（Twork）は、著しく上昇する傾向にある。Baoが重量比で10％を超えると、ガラスの液体温度（Tliq）が著しく上昇し、これに対応して結晶化傾向が著しく高まる。
【００１８】
アルカリ土類金属酸化物、SrO、MgO、およびCaOは、Tmeltを低下させるという好ましい特性を有する。
【００１９】
発色団とも呼ばれる、ガラスに色を付加する化学成分は、NiO、CoO、およびFe2O3である。これらの発色団は、ガラス外囲器の色、および得られるガラスのUV−A出力が、従来のブラックライトブルーランプの鉛含有ガラスと少なくとも同等となる濃度で、本発明によるガラス組成物に添加される。
【００２０】
CoOは、緑から赤（500〜700nm）の光を吸収し、NiOは、青から緑（400〜550nm）の光を吸収する。両方の成分は、これらが365nm近傍のUV−A放射線をほとんど吸収しないという利点を有する。ただし、両方の成分は、極めて高価であるため、できる限り少ない濃度で添加される。CoとNiの濃度は、「フィルマー」ブラックライトブルーランプ、および鉛含有ブラックライトブルーランプと同等のVIS／UV−A出力が得られるように選定される。
【００２１】
示された上限を超えるNiO量では、波長404.7nm（Hgスペクトル線の一つ）での透過率が極めて小さくなり、このガラスの外囲器を有するバーニングランプは、既存のランプとは異なる色となる。また示された限界を超えると、UV−A吸収率が著しく上昇する。
【００２２】
示された上限を超えるCoO量では、ランプの色が変化し、すなわちランプは、より暗くなり、より青みがかった色になる。また、ガラスの赤外透過率が低下し、その結果、ガラスの成形がより難しくなる。またCoOの濃度が高くなると、UV−A吸収率がより高くなる。
【００２３】
本発明によるガラスにFe2O3を添加することによって、有害なUV−B放射線の吸収に良好な効果が得られる。
【００２４】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施例では、前記ガラス構成物の組成は、重量％表示で：
SiO2；65〜70、
Li2O；1.4〜2.2、
Na2O；1.5〜2.5、
K2O；11〜13
MgO；1.8〜2.6、
CaO；2.5〜5、
SrO；2〜3.5、
BaO；8〜9.5、
CoO；0.2〜0.4、
NiO；1.7〜3.25、
Fe2O3；0.1〜0.2、
を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の好適実施例によるガラスは、Na2O量が重量比で1.5から2.5％の範囲にあるのに対して、従来の「フィルマー」ガラスの好適実施例では、Na2O量は、重量比で16.7から17.3％の範囲にある。寿命までのランプの水銀消費量は、有意に抑制され、ナトリウムプアなガラス組成物を用いることにより、低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率が改善される。
【００２６】
好適ガラス組成物中の発光団CoOおよびNiOの濃度は、従来の「フィルマー」ガラスよりも少ない。これらの濃度は、ガラス外囲器の色、および得られるガラスのUV−A出力が、ブラックライトブルーランプに対する要求と整合するように選択される。
【００２７】
好適ガラス組成物は、Tliq≦800℃であり、ガラスの製造中および前記ガラスからガラスを管状に引き抜く際に、結晶化しにくいことが好ましい。好ましい範囲内に濃度を維持することにより、および少なくとも310℃の広い動作領域と、低いTsoft（700℃）により、例えば従来から知られているダンナー（Danner）またはベロ（Vello）のプロセスを用いて、いかなる問題も生じさせずに、ガラスを管状に成形することができる。
【００２８】
本発明の好適実施例によるガラスは、好ましい溶融および処理特性を有する。線膨張係数（α）は、他のガラスと整合するように調整することができる。また、他の物理的なパラメータは、従来の「フィルマー」ガラスとほぼ等しくなるように選択することができる。本発明の好適実施例によるガラス組成物は、ガラスの管状引き抜き処理、および蛍光ランプのランプ外囲器またはステム部としての使用に極めて適している。
【００２９】
本発明によるガラスは、Na2SO4により精製することができる。このため、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施例には、ガラス構成物の組成が、さらに、重量比で0.01から0.2％のSO3を有するという特徴がある。従来の「フィルマー」ガラスでは、アンチモン（Sb2O3）精製が使用される。本発明によるガラスの製造の際に、硫酸塩／炭素精製を利用することにより、ガラス中の発光団CoOおよびNiOの濃度を抑制することが可能となる。硫酸塩／炭素精製処理は、有害なアンチモン化合物および他の有害な精製剤の使用を回避することに寄与する。
【００３０】
好ましくないUV放射線を吸収するため、ガラス組成物は、重量比で最大0.5％のCeO2を追加で有しても良く、重量比で0.2％未満のCeO2を有することが好ましい。
【００３１】
Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で14から16％の範囲であることが好ましい。SrOとBaOの濃度の総和は、重量比で10から12.5％の範囲にあることが好ましい。濃度が前述の範囲に維持された場合、好適ガラス組成物の線膨張係数αは、好ましい特性を有する。
【００３２】
本発明によるガラス組成物は、Na2SO4によって精製されるため、ガラスは、重量比で最大0.2％のSO3を有しても良い。ガラスは、追加で、使用原料に起因したFe2O3の形態の不純物を重量比で約0.5％含んでも良く、好ましくは、重量比で0.2％未満のFe2O3を含む。必要であれば、好ましくないUV放射線を吸収するため、重量比で最大0.5％のCeO2、好ましくは重量比で0.2％未満のCeO2がガラスに添加される。
【００３３】
本発明によるガラス組成物は、ナトリウム量が少ないため、例えばAl2O3のような保護コーティングを省略しても良い。そのような保護コーティングは、光透過性を低下させるが、これは好ましくない。
【００３４】
UV−AおよびUV−B発光材料を有する低圧水銀蒸気放電ランプは、特に日焼け目的で、個人医療用の放射線処理機器に使用される。通常の日焼けユニットは、低圧水銀蒸気放電ランプの近くに配置された（人の）身体の方向にUV放射線を放射する、日焼けランプの配列を有する。日焼け処理の間、人は、UV放射線から目を保護するため、特殊な眼鏡を装着する必要がある。ある場合には、通常の処理の期間である、約10から30分間の処理の間に、ラジオを除き気を紛らわすものはない。日焼け処理の間、ユーザが本を読んだり、テレビジョンを見たり、ゲームをしたりすることが可能になることが望ましい。日焼けランプの高レベルの可視放射線では、コントラストが不十分であり、スクリーンを見ることは不可能である。この問題を回避するため、本発明は、個人医療用の放射線処理機器にも関し、この機器は、UV源を内部に収容するハウジングと、ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁と、を有し、UV源は、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプであり、ガラスは、前述のおよび本願の特許請求の範囲に記載の構成成分を有する。
【００３５】
個人医療用の放射線処理機器に、本発明によるブラックライトブルーランプを使用した場合、日焼けランプの内部で生じる放射線をフィルタ処理することにより、実質的に可視放射線が除去される。その結果、可視光のレベルが著しく抑制され、表示装置のコントラストが向上する。低圧水銀蒸気放電ランプ内の発光材料は、必要な量のUV−AおよびUV−B放射線が、（人の）身体に向かって放射されるように選択される。保護のため、ユーザは、例えばポリカーボネート製の透明眼鏡を装着し、これにより、可視放射線の効果を減退させずに、目へのUV放射線の入射が抑制される。
【００３６】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以降に示す実施例を参照することにより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図面は、単に概略的なものに過ぎず、スケールは示されていない。いくつかの寸法は、明確化のため、特に誇張している。図面中の同様の構成物には、できる限り同じ参照符号が付されている。
【００３８】
図1は、管状ランプ外囲器10を有する低圧水銀蒸気放電ランプの概略的な断面図であり、この外囲器は、断面が円形であり、本発明による組成を有するガラスで構成されている。電極13と接続された電流供給導体12が、ランプ外囲器10から導出されている。図1において各電極13は、酸化バリウム、酸化カルシウムおよび酸化ストロンチウムの混合物のような電子放射材料がコーティングされた、タングステンの巻線を有する。ランプ外囲器10の内表面には、蛍光材料の層（蛍光体）14が設置されている。ランプ外囲器10内には、ランプの点灯後に揮発する金属水銀15が存在する。そのようなランプをシールする前に、ランプ外囲器には、約700Paの圧力のアルゴンが充填される。低圧水銀蒸気放電ランプの別の実施例では、ランプ外囲器にアマルガムが設置される。
【００３９】
図2は、小型蛍光ランプの概略的な側面図である。このランプは、4つの薄い平行ランプ外囲器1で構成され（図面には、2つのみが示されている）、この外囲器は、本発明による組成を有するガラスで構成されている。ランプ外囲器1は、ブリッジ4により相互接続されている。また、ランプは、電子回路を収容するランプベース2と、ねじ込み式ランプ支持手段3とを有し、この支持手段は、照明機器に取りつけられ、これを介して主電圧が供給される。十分な量の壁に、本発明によるガラスを使用することは、特に有意である。
【００４０】
特に好ましい実施例による組成のガラスを調製した（表1参照）。このガラスは、重量比で63.6％のSiO2と、重量比で0.04％のAl2O3、重量比で1.9％のLi2O、重量比で2.7％のNa2O、重量比で11.3％のK2O、重量比で2.9％のMgO、重量比で4.1％のCaO、重量比で2.1％のSrO、重量比で8.6％のBaO、重量比で0.43％のCoO、重量比で1.96％のNiO、および重量比で0.14％のFe2O3を含む。硫酸塩／炭素精製処理プロセスのため、好ましいガラス組成物は、重量比で0.2％のSO3を含む。
【００４１】
このガラス組成物の実施例では、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で約15.9％であり、SrOとBaOの濃度の総和は、重量比で約10.7％であり、ガラスを比較的低コストで提供できる。溶融処理は、1450℃の電気ガス燃焼炉内で実施される。使用される開始材料は、ケイ砂、ドロマイト（CaCo3−MgCO3）、Li、Na、K、SrおよびBaの炭酸塩、CoO／NiOならびにFe2O3である。使用される精製剤は、Na2SO4および炭素である。溶融処理およびその他のプロセスの際に、特に問題は生じない。比較のため、表1には、国際公開第WO96／21629号に記載されている、従来の「フィルマー」ガラスによるナトリウム含有量の低いガラスの一例を示す。
【００４２】
【表１】
表2には、本発明によるガラス組成物の物理的特性を、従来のガラス組成物と比較して示す。
【００４３】
【表２】
表2の記号は、以下の意味を示す：
α25-300（10-6／℃）：25℃から300の間での平均線膨張係数；
Tstrain（℃）：歪み点と称する、η（粘度）＝1014.5dPa・sでの温度；
Tann（℃）：アニール点と称する、η（粘度）＝1013.0dPa・sでの温度；
Tsoft（℃）：軟化点と称する、η（粘度）＝107.6dPa・sでの温度；
Twork（℃）：動作温度と称する、η（粘度）＝104.0.dPa・sでの温度；
Tmelt（℃）：融点と称する、η（粘度）＝102.0dPa・sでの温度；
rho（ohm・cm）：比抵抗；
Tκ100（℃）：rho＝108Ω・cmでの温度；
Trho（℃）：rho＝106.52Ω・cmでの温度；
s.m.（kg/dm3）：比重。
【００４４】
表2におけるガラス組成物の比較結果から、本発明によるガラス組成物と従来のガラス組成物において、全ての物理的特性がほぼ等しいことがわかる。Tκ100の値の差異は、以下のように説明される。
【００４５】
本発明によるガラスは、ナトリウムプアであり、本発明による組成を有するガラスで構成された水銀蒸気放電ランプの水銀消費は、従来の「フィルマー」ランプで構成された水銀蒸気放電ランプに比べて実質的に少ない。本発明によるガラスの使用により、ランプ内の水銀消費が有意に抑制される。本発明によるガラスを使用することにより、例えばAl2O3またはY2O3のような内部保護コーティングが不要になる。
【００４６】
図3には、時間の関数としての、本発明による組成のガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率M（単位はUV−A放射線の％）（曲線a）を、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」で構成されたランプ外囲器の場合（曲線b）、および従来の「フィルマー」ガラスで構成されたランプ外囲器の場合（曲線c）と比較して示す。照合点は、100時間での光束維持率である。2000時間後に、「フィルマー」ガラスの光束維持率（曲線c）は、約62％に低下し、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」のガラスの光束維持率（曲線b）は、約74％に低下するのに対して、本発明によるガラスの光束維持率は、88％までしか低下しないことがわかる。
【００４７】
図4には、ガラスの抵抗率の関数としての、本発明による組成物で構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率を示す。ガラス中のイオン易動度は、電気抵抗と相関し、電気抵抗が低い場合、イオンの易動度は大きくなる。イオンの易動度が大きいほど、ナトリウムイオンがガラスの内表面に拡散して、水銀と反応しやすくなり、ランプの寿命までの間に、よく知られた水銀消費が生じる。水銀消費は、初期の出力（100時間での測定値）に対するランプのUV出力である、ランプの光束維持率を低下させる。全体として、イオンの易動度が高くなると、ランプの光束維持率は低下するといえる。ガラスの比抵抗は、イオンの易動度と相関し、ガラスが106Ω・mの比抵抗となるときの温度であるTκ100で表すことができる。ガラスの導電率は、温度依存性を示すことに留意する必要がある。一般に、ガラスの比抵抗が大きくなるとともに、Tκ100は大きくなり、あるいはTκ100が大きくなるとともに、ランプの光束維持率は大きくなる。参照符号「a」で示されている点は、本発明によるガラス組成物を示す（図3の曲線a参照）。参照符号「b」で示されている点は、「鉛含有ブラックライトブルーランプ」のガラス組成物を示す（図3の曲線b参照）。「c」で示されている点は、「フィルマー」ガラスのガラス組成物を示す（図3の曲線c参照）。
【００４８】
図5には、本発明によるガラスの透過率（曲線a）を、従来の「フィルマー」ガラスの透過率（曲線c）と比べて示す。透過率曲線は、実質的に重複していることがわかる。従来の「フィルマー」ガラスに比べて、本発明によるガラスは、いわゆるナトリウムプアガラスである。従来の「フィルマー」ガラスは、重量比で14から18％の範囲のNa2Oを含むのに対して、本発明による好適なガラスでは、Na2O量は、重量比で0.5から3％の範囲である。本発明によるNaプアガラス組成物を使用することにより、寿命までの間のランプの水銀消費量が有意に抑制される。ナトリウムプアガラスを使用することにより、低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率が改善される。
【００４９】
本発明によるブラックライトブルーランプは、個人医療用の放射線処理機器に使用されることが好ましい。日焼け用ランプの内部に設置される放射線のフィルタ部材は、個人医療用の放射線処理機器において、低圧水銀蒸気放電ランプから放射される可視放射線を実質的に除去する。従って、本を読んだり、例えば、個人医療用の放射線処理機器の内部に配置された、標準的なテレビジョンセット、液晶ディスプレイ装置、またはプラズマディスプレイ装置のような表示装置で、情報番組を見たり、映画を見たり、あるいは他の形態の娯楽物を見たりすることが可能となる。
【００５０】
前述の実施例は、一例であって、本発明を限定するものではなく、当業者は、特許請求の範囲の記載から逸脱しないで、多くの代替実施例が実施できることに留意する必要がある。請求項において、括弧内に記載されたいかなる参照符号も、請求項を限定するものと解してはならない。「有する」という用語およびその変化形は、請求項に記載の素子またはステップ以外のものを排斥するものではない。素子の前の「一つの」という用語は、そのような素子が複数あることを排斥するものではない。本発明は、いくつかの個別の素子を有するハードウェアによって、および適切にプログラミングされたコンピュータによって実施されても良い。いくつかの手段が挙げられている装置の請求項において、これらのいくつかの手段は、同一のハードウェアで具体化されても良い。単に、ある手段が相互に異なる請求項に記載されているという事実から、これらの手段を組み合わせた使用が有意ではないと解してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの断面図である。
【図２】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する小型蛍光ランプの側面図である。
【図３】時間の関数としての、本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率（％UV−A放射線）を、従来の「フィルマー」ガラスで構成されたランプ外囲器と比較して示した図である。
【図４】本発明による組成を有するガラスで構成されたランプ外囲器を有する低圧水銀蒸気放電ランプの光束維持率を、ガラスの抵抗率の関数として示した図である。
【図５】本発明によるガラスの透過率を、従来の「フィルマー」ガラスと比較して示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、
前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、
前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、
前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まず、重量％単位で以下の構成成分を含み：
SiO2；55〜70、
MgO；0.01〜3、
CaO；0.01〜6、
CoO；0.1〜1、
NiO；0.1〜5、
Fe2O3；0.01〜1、
さらに前記ガラスは、Li2O、Na2OおよびK2Oを含み、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で13から18％の範囲であり、
さらに前記ガラスは、SrOおよびBaOを含み、SrOおよびBaOの濃度の総和は、重量比で8から13％の範囲であり、
前記ガラスの他の構成成分は、重量比で0.01から0.3％の範囲であることを特徴とする水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】
前記ガラス構成物の組成は：
SiO2；65〜70、
Li2O；1.4〜2.2、
Na2O；1.5〜2.5、
K2O；11〜13
MgO；1.8〜2.6、
CaO；2.5〜5、
SrO；2〜3.5、
BaO；8〜9.5、
CoO；0.2〜0.4、
NiO；1.7〜3.25、
Fe2O3；0.1〜0.2、
を有することを特徴とする請求項1に記載の水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】
さらに、前記ガラス構成物の組成は、重量比で0.01〜0.2％のSO3を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
UV源が内部に収容されたハウジングと、該ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁とを有する個人医療用の放射線処理機器であって、
前記UV源は、請求項1または2に記載の低圧水銀蒸気放電ランプであることを特徴とする放射線処理機器。
【請求項１】
水銀および希ガスが充填された放電空間を、気密方式で取り囲むランプ外囲器を有する水銀蒸気放電ランプであって、
前記ランプ外囲器は、前記放電空間での放電を持続させる放電手段を有し、
前記ランプ外囲器は、UV光線を透過し、
前記ランプ外囲器は、ブラックガラス構成物で構成され、前記ブラックガラス構成物の組成は、PbOを含まず、重量％単位で以下の構成成分を含み：
SiO2；55〜70、
MgO；0.01〜3、
CaO；0.01〜6、
CoO；0.1〜1、
NiO；0.1〜5、
Fe2O3；0.01〜1、
さらに前記ガラスは、Li2O、Na2OおよびK2Oを含み、Li2O、Na2OおよびK2Oの濃度の総和は、重量比で13から18％の範囲であり、
さらに前記ガラスは、SrOおよびBaOを含み、SrOおよびBaOの濃度の総和は、重量比で8から13％の範囲であり、
前記ガラスの他の構成成分は、重量比で0.01から0.3％の範囲であることを特徴とする水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】
前記ガラス構成物の組成は：
SiO2；65〜70、
Li2O；1.4〜2.2、
Na2O；1.5〜2.5、
K2O；11〜13
MgO；1.8〜2.6、
CaO；2.5〜5、
SrO；2〜3.5、
BaO；8〜9.5、
CoO；0.2〜0.4、
NiO；1.7〜3.25、
Fe2O3；0.1〜0.2、
を有することを特徴とする請求項1に記載の水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】
さらに、前記ガラス構成物の組成は、重量比で0.01〜0.2％のSO3を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
UV源が内部に収容されたハウジングと、該ハウジングを覆うUV透過性材料で構成された壁とを有する個人医療用の放射線処理機器であって、
前記UV源は、請求項1または2に記載の低圧水銀蒸気放電ランプであることを特徴とする放射線処理機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００８−５２１１９５（Ｐ２００８−５２１１９５Ａ）
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４２４５３（Ｐ２００７−５４２４５３）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５３８４２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５６９３４
【国際公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５３８４２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５６９３４
【国際公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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