JPH0120764Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は気密に閉じられた管状放電容器と、互
いに最大40cmだけ離れている電極とを有し、この
放電容器の内径が26mm以下で放電容器の内壁面上
に発光層を有し、放電容器内には水銀と希ガス混
合物とを入れた低圧水銀蒸気放電ランプに関する
ものである。 このようなランプはドイツ国公開特許第
2109898号明細書に記載されている。このドイツ
国公開特許第2109898号明細書に開示されている
小形でコンパクトなタイプのランプ（消費電力が
小さい）は長さが約120cmもある通常の管状低圧
水銀蒸気放電ランプでは大きすぎるという場所、
例えば夜間照明系及び緊急照明系、小形のシヨー
ケース、検査ランプ等で一般に使われている。 而してこのように低圧水銀蒸気放電ランプの寸
法を小さくする時遭遇する問題の一つはランプの
動作に不可欠な電子式安定化バラストと組み合わ
せた上でのランプの効率（所謂システム効率）が
上記120cm長のランプのシステム効率と比較して
低いことである。 加えてこれらのコンパクトなランプの光束は相
当に小さい。ランプ電流を増すことによりこれら
のランプの光束を増すこともあるが、そうすると
電極と安定化バラストにおける電力損失が大きく
なつてしまう。そうなるとシステム効率が落ち
る。加えて安定化バラストもかさばつたものにな
る。 前記ドイツ国公開特許によれば放電容器の寸法
を更に短かくする（したがつて放電容器の所与の
長さに対する発光効率を高くする）ことによりラ
ンプ電圧を上げることができる。しかしこれには
欠点があり、放電容器壁の黒化が加速される。そ
れ故前記ドイツ国公開特許では電極近傍の放電容
器の直径を電極間の部分の直径よりも大きくする
ことを提案している。しかしこうするとランプの
放電容器の形状が特殊なものとなり、このような
容器は製造コストが高くつくことになる。 本考案の目的は光束が大きく、安定化バラスト
で消費される電力が相当に小さくなるような電流
強度で動作し、従つてバラストの容積が相当に小
さく重量が相当に軽い相対的に短かいランプを提
供するにある。 この目的を達成するため本考案によれば気密に
封じられた管状放電容器と、互いに最大40cmだけ
離れている電極とを有し、この放電容器の内径が
26mm以下で放電容器の内壁面上に発光層を有し、
放電容器内には水銀と希ガス混合物とを入れた低
圧水銀蒸気放電ランプにおいて、希ガス混合物を
元素ネオン、クリプトン及びキセノンから成る群
の少なくとも一つとヘリウムとで構成し、この希
ガス混合物の組成を、Ｐがヘリウムを表わし、Ｑ
がネオンを表わし、Ｒがクリプトン及び／又はキ
セノンを表わすものとして三角組成図PQR内で、
Ｅが85容量％のヘリウムと15容量％のクリプトン
及び／又はキセノンとから成る混合ガスを表わ
し、Ｇ及びＨが夫々Ｆ及びＥの混合ガスに少量
（約５容量％まで）のネオンを入れた混合ガスを
表わすものとして、四辺形EFGH上又は内に位置
する点で表わせるように取つたことを特徴とす
る。 第１図に３成分組成図（ternary composition
diagram）PQRを示す。１）ヘリウムと２）ネ
オンと３）クリプトン及び／又はキセノンとから
成る希ガス混合物の任意の組成のものがこの図の
一点で表わされる。ヘリウムとネオンとだけから
成る混合物は図中辺PQに沿つて存在する。斯く
して例えば点Ｚは50容量％のヘリウムと25容量％
のネオンとから成る混合物及び50容量％のヘリウ
ムとから成る混合物を表わす。ヘリウムとクリプ
トン及び／又はキセノンとだけから成る混合物は
辺PRに沿つて存在し、ネオンとクリプトン及
び／又はキセノンとだけからなる混合物は辺QR
に沿つて存在する。これ以外の凡ゆる組成の混合
物は三角形PQR内にある。三角形内の各点は明
確に異なる組成の混合物内のヘリウムのパーセン
テージを指す。四辺形ABCD上又は内の区域の
点が本考案混合物の組成を示す。 既知の（稀ガスとして例えばアルゴンだけから
成る）相対的に小形のランプを同じ寸法で発光効
率も同じである本考案ランプと比較すると、既知
のランプを流れる電流は本考案ランプに於ける場
合よりも相当に大きい。電力を紫外線に変換する
効率は確かに既知のランプにおける方が高いが、
既知のランプのランプ電圧（陽光柱電圧）は相当
に低く、このため所要の出力を出すのに大電流を
流すことが必要となる。これに対し本考案ランプ
ではランプ電圧が高く、従つて相当に小さな電流
で以つて所定の発光効率を得るのに必要な電力を
まかなえる。この結果電極及び安定化バラスト内
での電力損失が小さくて済む。これはシステム効
率に対し良い方向に影響する。本考案ランプ内の
電流の値が低いことにより既知のランプと同一寸
法のランプでありながらシステム効率は同等（又
はむしろ改良される）であるが、安定化バラスト
の容積及び重量は相当に小さくなる。 本考案に係る可成り小形のランプの放電容器内
には希ガスの混合物が存在するため、ヘリウムを
加えた時ランプの寿命中に生ずることが良くある
悪い結果、例えば電極からの電子放出材料のスパ
ツタリングが減多に起こらないですむ。ヘリウム
（これは放電容器内でアーク電圧を高くしがちで
ある）に或る量の重い希ガスを加えると電極を保
護できる。重い希ガスの添加量が少なすぎると陰
極電圧降下（即ち電極表面近傍の電圧降下）が高
くなり、その結果ランプの動作中に電子放出材料
のスパツタが生じ、電極が急速に痛む。加えて放
電容器両端の内壁面に黒化が生ずる。逆に重い希
ガスのパーセンテージが高すぎると放電容器内で
の動作電圧の上昇が低すぎて前述した結果（電流
が大きく、バラストが重くかさばつたものとなる
こと）が起こる。 前記ドイツ国公開特許出願に記載されているラ
ンプと比較すると本考案ランプのシステム効率は
非常に良好である。寸法がほぼ同一で放電容器内
に相対的に重い希ガス（例えばネオン又はアルゴ
ン）だけを入れた光束がほぼ同じであるランプと
比較すると本考案ランプでは安定化バラストの寸
法と重量を大幅に縮減できる。本考案に係るコン
パクトなランプの光束とシステム効率は高く、シ
ステム効率はほぼ同程度の光束を出す白熱電球と
比較すると数倍高い。 本考案ランプの放電容器に入れる希ガス混合物
の組成は第１図の三成分組成図中の四辺形A′，
B′，C′，D′上及び内の点にとると好適である。
ここでA′点は70容量％のHeと30容量％のNeとか
ら成る混合ガスを表わし、B′点は90容量％のHe
と10容量％のKr及び／又はXeとから成る混合ガ
スを表わし、C′点は65容量％のHeと35容量％の
Ce及び／又はXeとから成る混合ガスを表わし、
D′点は45容量％のHeと55容量％のNeとから成る
混合ガスを表わす。 実施例を挙げて図面につき本考案を詳細に説明
する。 第２図において符号１は本考案ランプのガラス
管状放電容器を指す。この管の長さは40cm（33
cm）以下とし、内径は20mm（14.5mm）以下とす
る。この放電容器の両端に電極２及び３を設け
る。ランプの動作中はこれらの電極２と３の間に
放電が生ずる。電極２と３との間の距離（陽光柱
の長さ）を29cmとする。この放電容器１には小量
の水銀と緩衝ガスとして1.5Torrの圧力のヘリウ
ムとクリプトンの混合ガスとを入れる。放電容器
１の内壁面には２種類の螢光体、即ち緑色で発光
するテルビウムで活性化したアルミン酸マグネシ
ウム・セリウムと赤色で発光する３価のユーロビ
ウムで活性化した酸化イツトリウムとの混合物か
ら成る螢光層４を設ける。この螢光層４は通常の
方法、例えば懸濁液法により放電容器の内壁面に
被着する。 上述した希ガスの混合物と本考案に係るその他
の多数の混合物を用いて何回かの実験を行なつ
た。 表は75％のHeと25％のKrの混合ガスを用いて
行つた実験のいくつかの結果を示すものである。
この表にはまた同じような寸法で内壁面に同じ螢
光体材料をコーテイングした放電容器に希ガスと
して唯アルゴンだけを入れたランプについて実験
した結果をも参考のために示す。

【表】

【表】 表では本考案ランプ、例えば１，３及び５を同
じ長さ（29，24及び25cm）、同じ内径（14.5及び
10.3mm）、同じ発光効率（約1000ルーメン）であ
つて、ただ放電容器にアルゴンのみを入れたもの
２，４及び６と比較している。この表で＊印は希
ガス混合物圧が2.5Torrのランプを指す。他のラ
ンプの希ガス混合物圧は1.5Torrである。この表
によると放電容器内で電力を紫外線（UV−
radiation）に変換する効率はアルゴンを充填し
たランプの方が本考案に係るヘリウムとクリプト
ンを充填したランプよりも高いが、バラストの所
謂V.A.値（バラスト両端間にかかる電圧の実効
値とバラストを流れる電流の積）は本考案ランプ
の方がバツフアガスとしてアルゴンを含むランプ
よりも相当に低い。バラストの容積はこのV.A.
値にほぼ比例する。これは本考案に係るランプの
バラストの容積はアルゴンを充填したランプ（ラ
ンプ２，４及び６）よりもずつと小さいことを意
味する。バラスト内での電力損失がV.A.値に高
度に依存することも表に現われている。ランプ１
及び２のシステム効率はほぼ同じであるが、ラン
プ１のバラストの容積はランプ２よりもずつと小
さい。ランプ３をランプ４と（又はランプ５をラ
ンプ６と）比較するとランプ３のシステム効率は
ランプ４よりも良好である。従つて、放電路の長
さが短かくなると本考案ランプのシステム効率は
同じ長さでアルゴンを充填した既知のランプのシ
ステム効率よりも良好である。表によればまた
V.A.値は希ガス混合物内でのHeのパーセンテー
ジが下がるにつれ大きくなる。このようにHeの
含有量が低い混合ガスを充填したランプのバラス
トは寸法が大きくなる。斯くしてランプ９及び２
１のV.A.値は相対的に低い。逆にHeが少ない混
合ガスを入れるとV.A.値は相対的に高くなる。
ランプ７及び１８はこのようなランプの例であ
る。相対的に重い希ガスの希ガス混合物を入れた
ランプ（ランプ２０）ではV.A.値が高い。また
例えばランプ２５と２６を比較すると（ランプ２
５は3Torrの圧力のアルゴンを含み、ランプ２６
は圧力1.5TorrのHe−Kr75−25を含む）、本考案
ランプ２６ではバラストで消費される電力が既知
のランプ２５に比較して低く、同じシステム効率
（約421m／ｗ）にするのにも本考案ランプにより
動作するバラストの容積は相対的に小さく、重量
も相対的に軽い。

【図面の簡単な説明】

第１図は３成分組成図PQR、第２図は本考案
低圧水銀蒸気放電ランプの一実施例の略式断面図
である。 １……放電容器、２，３……電極、４……発光
層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気密に封じられた管状放電容器と、互いに最大
   40cmだけ離れている電極とを有し、この放電容器
   の内径が26mm以下で放電容器の内壁面上に発光層
   を有し、放電容器内には水銀と希ガス混合物とを
   入れた低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、希ガス
   混合物を元素ネオン、クリプトン及びキセノンか
   ら成る群の少なくとも一つとヘリウムとで構成
   し、この希ガス混合物の組成を、Ｐがヘリウムを
   表わし、Ｑがネオンを表わし、Ｒがクリプトン及
   び／又はキセノンを表わすものとして三角組成図
   PQR内で、Ｅが85容量％のヘリウムと15容量％
   のクリプトン及び／又はキセノンとから成る混合
   ガスを表わし、Ｇ及びＨが夫々Ｆ及びＥの混合ガ
   スに少量（約５容量％まで）のネオンを入れた混
   合ガスを表わすものとして、四辺形EFGH上又は
   内に位置する点で表わせるように取つたことを特
   徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。