JPH0316737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は管内水銀蒸気圧をアマルガムで制御す
るようにした低圧水銀蒸気放電灯に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、けい光ランプに代表される低圧水銀蒸
気放電灯を、例えば密閉形の照明器具内に収容し
て点灯させると、周囲温度の上昇に伴つて水銀蒸
気圧が最適値を上回り、光束が低下する等の問題
が生じる。このようにけい光ランプを温度的に厳
しい条件下で点灯させる場合には、けい光ランプ
の水銀蒸気圧を、純水銀よりも蒸気圧の低いアマ
ルガムを用いて適正な範囲内に制御する方法が有
効とされている。

ところが、この方法はアマルガムの蒸気圧が純
水銀の蒸気圧よりも低いという特性を利用して水
銀蒸気圧の制御を行なつているため、始動時のよ
うにアマルガムの温度が未だ低く、かつまたけい
光ランプの周囲温度も未だ低い場合には、アマル
ガムの温度がその作用に最も望ましい温度に到達
せず、水銀を放出する速度が緩慢となつてしま
う。したがつて、光束の立上がりが悪く、定常状
態に安定するまでに時間を要する不具合が生じ
る。

このようなことから、定常点灯時での水銀蒸気
圧を制御する主アマルガムの他に、消灯時に管内
の浮遊水銀を吸着し、かつ始動時を含む点灯初期
に上記吸着した水銀を放出する少量の補助アマル
ガムを、電極近傍の高温部に設置し、光束の立ち
上がり特性を改善する手段が採用されている。

このような補助アマルガムは、始動時を含む点
灯初期にすでに吸着した水銀を放出するため、電
極の熱を受け易い場所に設置する必要があり、こ
のため、特願昭59−73973号（特開昭60−218758
号公報）に記載されているように、一端が電極に
通電する一方の内部リード線に直接または直接的
に固定されるとともに、他端が他方の内部リード
線に対向ししかも遊端とされ、いわゆる片持ち支
持構造をなして電極の近傍に設置されている。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記のように補助アマルガムを
片持ち支持した構造のものは、補助アマルガムが
陽極となり電極側が陰極となつた通電状態の場合
に、電極に被着されている電子放射性物質が補助
アマルガムの遊端に向かつて飛び易くなり、電極
と補助アマルガムとの間で短絡放電を発生し易く
なる。このような短絡放電は補助アマルガムの飛
散を促し、管壁の早期黒化を招くのでランプ寿命
の低下をもたらす不具合がある。

上記短絡放電を防止するため、補助アマルガム
を電極から遠ざければよいが、このようにする
と、補助アマルガムが電極の熱を受け難くなるの
で、吸着した水銀の放出作用が迅速に行われず、
光束の立上がり特性が悪化する。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、短絡放電を防止
するが、電極からの熱を受けて水銀の放出を効果
的に行い得るようにした低圧水銀蒸気放電灯を提
供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するため、内部リード
線に片持ち支持された補助アマルガムの先端遊端
側を基端側に比べて電極から遠ざけるように取り
付け、上記基端側で電極の熱を受け易くするとと
もに遊端側で短絡放電を生じないようにしたこと
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を、ボール電球形の照明
装置に適用した第１図ないし第７図にもとづいて
説明する。

図中１は合成樹脂製のカバーであり、このカバ
ー１の一端頂部には口金２が取着されている。カ
バー１の他端開口部には略球状のグローブ３が被
冠されており、これらカバー１とグローブ３とに
よつてボール形の白熱電球に近似された外囲器４
が構成されている。

外囲器４内には低圧水銀蒸気放電灯として代表
的なけい光ランプ５と、このけい光ランプ５の始
動素子としての点灯管６および放電安定素子とし
てのチヨークコイル形安定器７が一体的に収容さ
れている。けい光ランプ５の発光管８は、第２図
に示すように、直管状をなしたガラスバルブを、
その両端部間の中央で略Ｕ字状に曲成するととも
に、この曲成部と両端部との間を、上記Ｕ字形を
含む平面と略直交する方向に略Ｕ字状に曲成した
もので、両端部と曲成部とが互いに隣接して同方
向に位置されている。この発光管８の内面にはけ
い光体被膜９が被着されているとともに、両端部
には、第３図に示したようにマウント１０のステ
ム管１１が封着されている。ステム管１１には内
部リード線１２，１２が封止されており、これら
内部リード線１２，１２間に電極としてのフイラ
メント１３が継線されている。

ステム管１１から導出された細管１４は、ステ
ム管１１を通じて発光管８の内部に開口されてお
り、この細管１４を通じて発光管８内の排気およ
び所定量の不活性ガスの封入が行なわれる。

なお、このようなけい光ランプ５は、両端部お
よび曲成部を口金２側に向けた姿勢で外囲器４内
に収容されており、上記点灯管６および安定器７
を介して口金２と接続されている。

ところで、細管１４内には、第３図に示したよ
うに定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御する主
アマルガム１５が収容されている。この主アマル
ガム１５は、インジウム（In）、ビスマス（Bi）、
スズ（Sn）、鉛（Pb）およびこれら各種金属を適
当な割合で混合させた合金にさらに水銀（Hg）
を加えたものを使用しており、本実施例の場合は
略球状をなした一つの塊に形成されて、上記細管
１４の途中に設けた絞り部１６と封止端との間で
脱落不能に保持されている。そして、この主アマ
ルガム１５はその動作温度が定常点灯時での外囲
器４内の雰囲気温度、つまり略70℃〜90℃に達し
た時に、発光管８内の水銀量を紫外線に変換する
効率が最高となるような６×10^-3mmHg付近に制
御するようになつている。

なお、この主アマルガム１５の代りに最初にア
マルガム形成金属と水銀を別々に細管１４および
発光管８内に封入しておき、この後細管１４内で
アマルガム形成金属をアマルガム化させるように
しても良い。

上記主アマルガム１５よりもフイラメント１３
に近接した高温部分、つまり一方の内部リード線
１２には、本発明に係る補助アマルガム２０が設
置されている。補助アマルガム２０は、第４図に
示したように厚みが20〜50μのモリブデン（Mo）
箔、又は同程度の厚みのタンタル（Ta）箔ある
いはニオブ（Nb）箔等の高融点金属箔からなる
基体２１の表面に、インジウム（In）をメツキ又
は蒸着等によつて薄膜状に被着したもので、表面
全面がインジウム被膜２２によつて覆われてい
る。そして、このインジウム被膜２２の膜厚は、
光束の立ち上がりが最高となる２〜5μとするこ
とが望ましい。このような補助アマルガム２０
は、その基体２１の一端が上記一方の内部リード
線１２に溶接されているとともに他端は他方の内
部リード線またはそれに近い方向に向かつて伸び
かつ遊端となつた片持ち支持されており、消灯時
のように発光管８内の温度が低い状態では管内の
浮遊水銀を吸着し、逆にランプ点灯時には吸着し
た水銀を放出するようになつている。

この場合、補助アマルガム２０は、上記内部リ
ード線１２に溶接された基端近傍で屈折されてお
り、このため遊端２０ａは、第５図に示すよう
に、上記一対の内部リード線１２，１２およびフ
イラメント１３を通る平面Ｐ−Ｐから外れた位置
に延在されている。したがつてこの補助アマルガ
ム２０はフイラメント１３に対し、基端側の離間
寸法l₁（第６図に示す。）よりも遊端２０ａ側の離
間寸法l₂の方が大きくなるように（l₁＜l₂）設定
されている。

なお、上記遊端２０ａ側の離間寸法l₂は、この
遊端２０ａとフイラメント１３との間の電位傾度
が1.4×10³V／ｍ以下となるように設けられてい
る。

このような構成において、いま口金２を電源側
のソケツトに差込み、交流電源電圧を発光管８に
印加して始動させると、発光管８内に残留してい
る微量の水銀蒸気と不活性ガスとによりフイラメ
ント１３，１３間に放電が開始される。この際、
製造直後のランプではまだ補助アマルガム２０に
水銀が吸着されていないので、上記放電により発
光管８の管壁温度が上昇するにつれて、細管１４
内の主アマルガム１５の温度が徐徐に上昇し、こ
の温度に対応した量の水銀蒸気が細管１４を通じ
て発光管８内に放出される。そして、光出力が定
常状態に達した以降の管内水銀蒸気圧は、主アマ
ルガム１５の設置部分の温度で定まる蒸気圧に制
御される。

一方、このような動作状態にあるけい光ランプ
５を消灯させると、発光管８および主アマルガム
１５の設置部分の温度が低下するので、発光管８
内の浮遊水銀は細管１４内の主アマルガム１５に
吸着され始める。この場合、細管１４の開口は比
較的小さいので、主アマルガム１５が浮遊水銀を
吸着する速度は遅くなるとともに、この浮遊水銀
は細管１４の開口に向つて流れるので、この開口
近傍に位置する補助アマルガム２０のインジウム
被膜２２が上記浮遊水銀の大部分を吸着してしま
う。

したがつて、消灯後、発光管８に電源電圧を印
加してけい光ランプ５を再始動させると、上記水
銀を吸着した補助アマルガム２０は、近接するフ
イラメント１３からの熱影響を受ける。この結
果、補助アマルガム２０が急激に温度上昇し、水
銀の放出が活発に行なわれるので、充分な量の水
銀が短時間のうちに発光管８内に供給され、光出
力を略瞬時に立上がらせることができる。

しかも補助アマルガム２０は、内部リード線１
２に溶接された基端側がフイラメント１３に近接
するから、フイラメント１３の熱を受け易くな
り、始動や再始動時の水銀放出が迅速に行われ、
よつて光束の立上がりが良くなる。また補助アマ
ルガム２０の先端側の遊端２０ａは、フイラメン
ト１３から遠くに離れているので、フイラメント
１３の対向する内部リード線１２側端部がマイナ
ス極、補助アマルガム２０の遊端２０ａがプラス
極となつた場合に、フイラメント１３から電子が
飛ぶようなことがなくなり、短絡放電が防止され
る。このため、補助アマルガム２０のスパツタリ
ングが防止され、管壁黒化を招くことが軽減され
る。

次に、上記補助アマルガム２０の遊端２０ａが
フイラメント１３より離れる距離l₂をどの程度に
すればよいか、実験した結果について説明する。

定格印加電圧24Vのボール電球形けい光ランプ
は、補助アマルガム２０の遊端２０ａとフイラメ
ント１３の端部の間に12Vの電位差が発生する。
上記離間寸法l₂を8.5mmにした場合（l₁は8.5mmより
も小さい）、電位傾度が1.41×10³V／ｍである。

電位傾度が1.41×10³V／mmのものは、500回の
点滅試験の後でも管壁黒化は認められず、30秒後
の光出力は安定点灯時の80％以上を達成でき光束
立上がり特性において実用上支障がない。この場
合の立上がり特性は、第７図において特性Ａで示
されるようになる。

電位傾度が1.41×10³V／mmを超えるものは、短
絡放電の発生がみられ、50回の点滅試験後には補
助アマルガムが飛散して立上がり特性が低下する
ため第７図の特性Ｂのようになり、かつ500回の
点滅試験後には補助アマルガムが飛散して管壁の
黒化が著しく、また補助アマルガムの残量が極め
て少なくなるから、補助アマルガムを当初より用
いない特性Ｃと同様な立上がりを示す。

したがつて電位傾度は1.41×10³V／mm以下とす
ることがよく、ばらつきを考慮すると1.4×
10³V／mm以下が望ましい。

なお、本発明は上記実施例の構造に制約される
ものではない。

すなわち、補助アマルガム２０は、内部リード
線１２に固定される基端側に比べて遊端２０ａ側
が、フイラメント１３より遠ざかるように形成す
ればよく、たとえば第８図に示す変形例のように
補助アマルガム２０の途中を折り曲げて遊端２０
ａがフイラメント１３より遠ざかるように傾斜さ
れていてもよく、あるいは第９図の変形例のよう
に、基端側でフイラメント１３から遠ざかるよう
に折曲し先端が平行となるように延びていてもよ
い。

また、補助アマルガム２０は、内部リード線１
２，１２とフイラメント１３を通る平面Ｐ−Ｐ内
に位置して、先端がフイラメントから遠ざかるよ
うに斜めに取着してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、補助アマ
ルガムを、内部リード線に固定される基端側が電
極に近づき、先端遊端側が電極から遠ざかるよう
に取着したから、上記基端側が電極からの熱を効
果的に受けて水銀を放出し、光束の立上がり特性
を良好に維持するとともに、遊端側が電極との間
で短絡放電を生じなくスパツタリングにより管壁
黒化を防止するので長寿命になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示
し、第１図はボール電球形照明装置の断面図、第
２図はけい光ランプの一部断面した斜視図、第３
図は管端部の断面図、第４図は補助アマルガムの
断面図、第５図は第３図中−線の断面図、第
６図は斜視図、第７図は特性図である。第８図お
よび第９図はそれぞれ本発明の変形例を示す断面
図である。 ５……けい光ランプ、８……発光管、１２，１
２……内部リード線、１３……電極（フイラメン
ト）、１５……主アマルガム、２０……補助アマ
ルガム、２０ａ……遊端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端に電極を有するとともに所定量の水銀を
   封入した発光管内に、上記電極よりも管端部側に
   位置して定常点灯時に管内の水銀蒸気圧を制御す
   る主アマルガムを設けるとともに、この主アマル
   ガムよりも電極側に位置して消灯時に発光管内の
   浮遊水銀を吸着しかつ始動時に上記吸着した水銀
   を放出する補助アマルガムを設け、この補助アマ
   ルガムは、一端が上記電極に通電する一対の内部
   リード線のうちの一方の内部リード線に取着され
   るとともに、他端が他方の内部リード線に向かう
   ように延びて遊端とされた低圧水銀蒸気放電灯に
   おいて、 上記補助アマルガムは、上記一方の内部リード
   線に支持された固定端側と電極との距離に比べて
   遊端側と電極との距離を大きくしたことを特徴と
   する低圧水銀蒸気放電灯。 ２ 上記補助アマルガムの遊端側は、電極に対す
   る電位傾度が1.4×10³V／ｍ以下となる位置に上
   記電極と離間して設置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の低圧水銀蒸気放
   電灯。