JPH0468742B2 - - 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。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にけい光ランプに代表される低圧水銀蒸気
放電灯では、管壁温度が40℃前後で、水銀蒸気圧
が約６×10^-3mmＨｇの時に、供給された電力を紫
外線に変換する効率が最高となるように設計され
ており、この時のランプ周囲温度は約20〜25℃と
されている。したがつて、周囲温度がこの値を大
幅に上回ると、紫外線の変換効率が急激に悪化
し、光出力が低下する等の問題が生じる。

ところで、近年けい光ランプの高出力化や密閉
型の照明器具内での使用に伴つて、けい光ランプ
の動作温度が高くなる場合があり、このためけい
光ランプの周囲温度が上記値を上回る機会も多
く、光出力や紫外線の変換効率の低下が問題とな
つている。

このようにけい光ランプを温度的に厳しい条件
下で点灯使用する場合には、けい光ランプ内の水
銀蒸気圧をアマルガムによつて適正な範囲内に制
御する方法が採られている。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
が低く、かつまたけい光ランプの周囲温度が低い
場合には、アマルガムの温度がその作用に最も望
ましい温度になかなか到達せず、水銀を放出する
速度が緩慢となつてしまう。したがつて、光出力
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、始動時を含む
点灯初期の過度的な水銀蒸気圧のみを制御する少
量の補助アマルガムを電極近傍の高温部に設置
し、点灯初期での光出力の立ち上がりを改善した
ものが知られている。

しかしながら、このように２種類のアマルガム
で水銀蒸気圧を制御するけい光ランプでは、これ
を消灯すると管内の水銀蒸気の大部分は容量の大
きな主アマルガムに吸収されてしまい、この結果
補助アマルガムの水銀含有量が減少するから、再
点灯させた時の補助アマルガムの効果、すなわち
水銀の放出量が少くなり、光出力の立ち上がりが
悪くなる欠点があつた。

このような欠点を克服するため、従来特公昭50
−30387号公報に示されている如く、補助アマル
ガムの表面積を主アマルガムの表面積の0.3倍以
上に規定することにより、消灯後の管内浮遊水銀
を速やかに補助アマルガムに吸収させ、水銀含有
量の減少を防止するようにしたものが知られてい
る。

しかしながら、この先行技術の構成によつて
も、補助アマルガムは電極から熱を受けることに
より始めて水銀を放出するため、再点灯時におい
て安定点灯時の70％の光出力を得る立上がり時間
にまだ１〜２分を要しており、この立上がり時間
を短縮する上でいま一歩改善の余地が残されてい
た。

そこで、本発明者らは種々の実験の結果、補助
アマルガムを支持する基体金属を電極と電気的に
接続して同電位とし、この補助アマルガムと基体
金属自体を電極として機能させることを考えた。
このようにすれば、再始動時補助アマルガム及び
基体金属には放電によつて生じたイオンが衝突す
るから、補助アマルガム及び基体金属の温度上昇
は上記先行技術のように電極からの輻射熱だけの
影響を受ける場合に比べて早く、したがつて発光
管内への水銀の放出が活発に行なわれ、光出力の
立上がりがより早くなることが確認された。

ところが、その反面補助アマルガムを電極と電
気的に接続すると、再始動後もイオンの衝突が継
続されることから、ゲツタ金属のスパツタによる
消耗が激しくなり、このため光出力の立ち上がり
時間が点滅回数の増大とともに劣化する不具合が
生じる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、ゲツタ金属の消耗が少なく、水銀ゲツタ
本来の機能を長期に亘つて良好に持続させること
ができる低圧水銀蒸気放電灯の提供を目的とす
る。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は上記目的を達成するため、
水銀ゲツタを電極に対して電気的に接続した状態
で設けるに当り、その基体金属を少なくとも一部
が互に対面する形状に曲成し、この少なくとも互
に対面する曲げ内側の面に、消灯時に管内の水銀
を吸着するゲツタ金属を被着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、第１図ないし第５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、直管状
をなしたガラスバルブをその両端部９，９間の中
央で略Ｕ字状に曲成するとともに、この曲成部１
０と両端部９，９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９，９と曲成部１０とが互に隣接して同方
向に位置された鞍形状に曲成されている。この発
光管８の内面にはけい光体被膜１２が被着されて
いるとともに、両端部９，９には、第３図に示し
たようにマウント１３のフレア部１４が封着され
ている。フレア部１４に連なるステム管１５には
内部リード線１６，１６が封止されており、これ
らリード線１６，１６間に電極としてのフイラメ
ント１７が継線されている。またステム管１５か
ら導出された排気管１８は、上記フイラメント１
７に近接するステム管１５の先端部に開口されて
おり、この排気管１８を通じて所定量の不活性ガ
スと水銀を含む可電離媒体が発光管８内に封入さ
れている。

なお、このようなけい光ランプ５は、両端部
９，９および曲成部１０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、一方の排気管１８内には、発光管８
内に封入した水銀と結合することによりアマルガ
ムを形成する金属体１９が収容保持されている。

なおこの場合、金属体１９の代りに最初からア
マルガムそのものを用いても良いことはもちろん
である。上記金属体１９としてはインジウム
（In）、ビスマス（Bi）、スズ（Sn）鉛（Pb）、水
銀（Hg）およびこれら各種金属を適当な割合で
混合させた合金を好適としており、したがつて本
実施例の場合は、排気管１８が上記アマルガム形
成用の金属体１９を収容保持するアマルガム収容
容器を兼用している。またフイラメント１７に近
接した高温部分、つまり本実施例ではフイラメン
ト１７と排気管１８の開口端との間には、水銀ゲ
ツタ２０が配置されている。この水銀ゲツタ２０
は例えばステンレス、ニツケル、モリブデンある
いはクロム製の金網からなる基体金属２１の表面
に、ゲツタ金属２２として少量のインジウム
（In）をメツキ又は蒸着によつて被着させたもの
で、発光管８に封入された水銀蒸気の原子数と略
同数のインジウムを含有することが望ましい。こ
のような水銀ゲツタ２０は、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、逆にランプの始動点灯時にはフイラメン
ト１７からの熱影響を受けて上記吸着した水銀を
放出するようになつている。そしてこの水銀ゲツ
タ２０の基体金属２１は帯状をなしており、その
一端部が一方の内部リード線１６に溶接されて、
上記水銀ゲツタ２０とフイラメント１７とを電気
に接続させている。この場合、上記基体金属２１
は第４図に示したように長手方向の略中間部にお
いて互に対面するように折り返されており、この
互に対面する曲げ内側の面２３間には、所定の隙
間が形成されている。そして本実施例ではこの基
体金属２１の曲げ内側の面２３にのみ、上記ゲツ
タ金属２２が被着されている。

このような構成において、いま口金２を電源側
のソケツトに差し込み、電源電圧を発光管８に印
加して始動させると、予熱電流によりフイラメン
ト１７，１７が加熱され、発光管８内の水銀によ
つてフイラメント１７，１７の両端部間に局部放
電が発生する。この場合、排気管１８内に収容さ
れた金属体１９は、発光管８内の水銀と結合して
アマルガムを形成するとともに、上記加熱された
フイラメント１７，１７や局部放電による熱影響
を受けて温度上昇し、発光管８内に水銀を放出す
る。そして光出力が定常状態に移行した以降の管
内水銀蒸気圧は、金属体１９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を消灯すると、発光管８内および金属体１９の
設置部分の温度が低下するので、発光管８内の水
銀蒸気は金属体１９に吸着され始める。この場
合、金属体１９は排気管１８内に収容されている
から、発光管８内には排気管１８の開口端に向う
ような水銀蒸気の流れが形成される。そしてこの
際、水銀蒸気が集合してくる排気管１８の開口端
近傍に、上気水銀ゲツタ２０が位置されているの
で、排気管１８内に流入する水銀蒸気の一部はこ
の水銀ゲツタ２０に吸着される。しかも、この水
銀ゲツタ２０のゲツタ金属２２もアマルガムを形
成するインジウムであるので、それ自体で発光管
８内に水銀蒸気の流れを作り出す作用を有してお
り、水銀ゲツタ２０として単にステンレス等のよ
うな金属部材を用いる場合に比べて水銀蒸気の吸
着作用は顕著なものとなる。したがつて、水銀ゲ
ツタ２０は発光管８内の水銀蒸気を効率良く吸着
し、その水銀含有量は充分なものとなる。

一方、消灯後にけい光ランプ５を再始動させる
と、水銀蒸気を吸着した水銀ゲツタ２０は、近接
するフイラメント１７からの熱影響を受けて温度
上昇する。それとともに、基体金属２１はフイラ
メント１７と電気的に接続されて同電位となつて
いるので、基体金属２１自体が電極としての機能
を有することになり、その基体金属２１に放電に
よるイオンが衝突する。したがつて、このイオン
の衝突によつて基体金属２１が昇温するので、上
記フイラメント１７からの熱影響と相まつて水銀
ゲツタ２０の温度が急激に上昇し、水銀の放出が
活発に行なわれる。この結果、発光管８内へ充分
な量の水銀が短時間で放出され、光出力を略瞬時
に立ち上がらせることができる。

ところで、けい光ランプ５の点灯、消灯を繰り
返すと、再始動の毎、主にそのグロー放電時にお
いて上記イオンの衝突に基く衝撃により、 基体金属２１に被着されているゲツタ金属２２
がスパツターリングされ、特に本実施例では基体
金属２１が直接リード線１６に取着されて常時フ
イラメント１７と導通状態にあるので、始動後も
スパツターリングが継続され、ゲツタ金属２２の
消耗が激しくなる。

しかるに、上記構成によれば、基体金属２１を
互に対面する如き形状に折り曲げ、この互に対面
する曲げ内側の面２３にのみゲツタ金属２２を被
着してあるので、このゲツタ金属２２の周囲が導
体で取り囲まれることになる。したがつて、イオ
ンは基体金属２１におけるゲツタ金属２２が被着
されていない外側の面に吸収され、いわゆる電界
シールド効果が働くため、ゲツタ金属２１に対す
るイオンの衝突が緩和される。この結果、ゲツタ
金属２２の消耗が軽減され、上記曲げ内側の面２
３にけい光ランプ５の寿命に応じた充分な量のゲ
ツタ金属２２を被着しておけば、寿命末期まで上
述した水銀ゲツタ２０の機能を良好に持続させる
ことができる。

なお、本発明者らは、本願構成による水銀ゲツ
タ２０を用いたけい光ランプ５と、従来の水銀ゲ
ツタを用いたけい光ランプを製作し、これら両ラ
ンプを20秒間点灯−20秒間消灯の条件で点減を繰
り返す点灯実験を行い、この時の光出力の立ち上
がり特性を調べたところ、第５図に示した如き結
果を得た。この点灯実験では、点減回数が０回の
ときの立ち上がり特性、すなわち始動後30秒後の
光束を100％とした時の相対値で評価しており、
上記第５図中破線で示す従来構成のものは、点減
回数が増すに従つて立ち上がり特性が急激に悪化
し、点減回数が500回前後ですでに点灯開始直後
の40％程度にまで低下することが認められる。

これに対し第５図中実線で示す本願構成のもの
は、点減回数が2000回までは略点灯開始直後と同
等の特性を示し、点減回数が5000回に達した状態
においても実用に際して問題のない90％以上の特
性を維持していることが認められ、ゲツタ金属２
２が長寿命となつていることが分る。

なお、上述した実施例では基体金属を折り返し
たが、例えば第６図に示したように、リード線１
６への固定端とは反対側の端部をリング状に曲成
し、このリング部３１の曲げ内側の面３２にゲツ
タ金属２２を被着しても良い。

またゲツタ金属はインジウムに特定されるもの
ではなく、例えばスズ、ビスマス、亜鉛、鉛、ジ
ルコン等を用いても良いとともに、その被着場所
も基体金属の曲げ内側の面ばかりでなく、場合に
よつては全面に被着しても良い。

さらに基体金属は網目状に限らず、板状やスリ
ツト状であつても良いとともに、バイメタルや形
状記憶合金等を介して始動時のみ電極と電気的に
接続するようにしても良い。

また本発明に係る放電灯は、電球形の外囲器内
に収容して点灯使用するものに限らず、一般の直
管形あるいは曲管形のけい光ランプのように外方
に露出させて点灯するものや、点減回数の多い複
写器用の光源としても同様に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、ゲツタ金属への
イオンの衝突が緩和されるので、ゲツタ金属の消
耗が軽減され、光出力を略瞬時に立ち上がらせる
水銀ゲツタ本来の機能を、ランプの寿命末期まで
良好に持続させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示
し、第１図は装置全体の断面図、第２図は第１図
中−線に沿う断面図、第３図は電極部分の断
面図、第４図は水銀ゲツタの斜視図、第５図は、
特性図、第６図は水銀ゲツタの他の実施例を示す
斜視図である。 ８……発光管、１７……電極（フイラメント）、
１９……アマルガム形成金属体、２０……水銀ゲ
ツタ、２１……基体金属、２２……ゲツタ金属、
２３，３２……曲げ内側の面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端に電極を封着し、かつ所定量の水銀を含
   む可電離媒体を封入した発光管内に、定常点灯時
   での管内水銀蒸気圧を制御するアマルガムを設け
   るとともに、上記電極近傍の高温部には、基体金
   属の表面に消灯時に発光管内の水銀を吸着するゲ
   ツタ金属を被着してなる水銀ゲツタを設けた低圧
   水銀蒸気放電灯において、上記水銀ゲツタを少な
   くとも始動時電極に対して電気的に接続した状態
   で設けるに当り、上記基体金属をその少なくとも
   一部が互に対面する形状に曲成し、この少なくと
   も互に対面する曲げ内側の面に、上記ゲツタ金属
   を被着したことを特徴とする低圧水銀蒸気放電
   灯。 ２ 上記ゲツタ金属はアマルガムもしくはアマル
   ガム形成用の金属体であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の低圧水銀蒸気放電灯。 ３ 上気基体金属は網状に形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の低圧水銀蒸気放電灯。