JPH0574417A - 低圧水銀蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 管内水銀蒸気圧を長期に亙って約６×１０-3
mmＨｇ付近の最適値に制御することができ、しかも細管
の破損等の支障を誘発させることなく、アマルガムの脱
落を防止できる低圧水銀蒸気放電灯の提供する。 【構成】 電極１７を支持するマウント１３により端部
封止された発光管８を、点灯回路とともに口金を備えた
外囲器内に収容して点灯使用するものであって、ビスマ
ス対インジウムのアトム比が、０．４５：０．５５〜
０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマス，インジウム
の和のアトム比が０．０３８：０．９６２〜０．００
５：０．９９５なる関係を有するビスマス・インジウム
の水銀アマルガム１９を、マウントから延在する細管１
８内に収容すると共に、マウント１３のフレア部１４よ
りも細管先端部側に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は管内水銀蒸気圧をアマル
ガムによって制御するようにした低圧水銀蒸気放電灯に
関する。

【０００３】

【従来の技術】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ことから、例えばこのけ
い光ランプをボール電球形の外囲器内に収容して点灯さ
せると、周囲温度の上昇に伴って水銀蒸気圧が上記値を
上回り、光出力が低下する等の問題がある。

【０００４】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、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。

【０００５】純水銀よりも蒸気圧の低いアマルガムとし
ては、ビスマス・インジウムの合金に水銀を添加したも
のが最適とされ、特にこの場合、実公昭５８−２１０６
７号公報に示されているように、ビスマス対インジウム
のアトム比を、０．４５：０．５５〜０．６０：０．４
０とし、かつ水銀対ビスマス・インジウムの和のアトム
比を、０．０４：０．９６〜０．１０：０．９０とすれ
ば、広い温度範囲に亙って水銀蒸気圧を約６×１０-3mm
Ｈｇ付近に安定させ得ることが知られている。

【０００６】従来また、この種のアマルガムは、ランプ
端部のステム壁面に取付ける場合が多いが、本発明者ら
はアマルガム封入時の作業性のことを考慮して、このア
マルガムをステムから伸びる細管内に挿入し、この細管
の途中に設けた絞り部により脱落不能に保持することを
試みている。

【０００７】しかしながら、本発明者らは種々に亙る実
験の結果、本発明に係るけい光ランプの如く、略密閉さ
れた外囲器内に安定器等の熱源とともに収容し、既存の
白熱電球に取って代わっての使用を目的としたもので
は、その周囲温度が一般のけい光ランプよりもきわめて
高くなるため、アマルガムの組成を上記先行技術の如く
規定すると、温度が高い分アマルガムがランプ点灯中溶
融状態となり、流出し易くなることを見出だした。

【０００８】また、このような流出は、アマルガムの配
設位置に大きく影響を受けることも本発明者らは確認し
ており、細管の途中に絞り部を設けただけでは、アマル
ガムの流出防止が期待できない場合があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情にもとづいてなされたもので、管内水銀蒸気圧を長期
に亙って約６×１０-3mmＨｇ付近の最適値に制御するこ
とができ、しかもアマルガムの脱落を確実に防止できる
低圧水銀蒸気放電灯を提供することを目的とする。

【００１０】［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の低圧水銀蒸気放電灯は、電極を支持するマ
ウントにより端部封止された発光管を、点灯回路ととも
に口金を備えた外囲器内に収容して点灯使用するもので
あって、ビスマス対インジウムのアトム比が、０．４
５：０．５５〜０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマ
ス，インジウムの和のアトム比が０．０３８：０．９６
２〜０．００５：０．９９５なる関係を有するビスマス
・インジウムの水銀アマルガムを、マウントから延在す
る細管内に収容すると共にマウントのフレア部よりも細
管先端部側に位置させたことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、細管内に収容するアマルガム
のビスマス−インジウムの和に対する水銀のアトム比を
０．０３８：０．９６２〜０．００５：０．９９５、ビ
スマス対インジウムのアトム比を０．４５：０．５５〜
０．６０：０．４０に規定したため、ビスマスとインジ
ウムとの安定的合金が得られ、さらに、水銀の含有量が
少なくなるから、その分アマルガムの融点が高くなるた
め、ランプの寿命を低下させることなく、この寿命末期
まで管内水銀蒸気圧を常に最適値に制御することができ
る。加えて、このアマルガムをマウントのフレア部より
も細管先端部側に位置させ、アマルガム周囲の温度を適
正化したため、アマルガムの脱落を確実に防止できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。

【００１４】図１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が取付けられている。
カバー１の他端開口部には略球状のグローブ３が被嵌さ
れており、これらカバー１とグローブ３とによってボー
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。

【００１５】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および点灯回路素子としてのチ
ョークコイル形安定器７が一体的に収容されている。

【００１６】また、図２に図示するように、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10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とが互いに隣接して同方向に位置
された概略鞍形状をなしている。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には図３に示したように、マウント13のフレア部
14が夫々封着されている。

【００１７】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ィラメント17が継線されている。ま
た各マウント13のステム管15から延在された細管18は、
ステム管15の先端部に開口されており、この細管18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。

【００１８】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、そのフィラメント17が点灯管
６はもちろん安定器７を介して口金２と接続されてい
る。

【００１９】ところで、上記発光管８の細管18内には、
定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御するアマルガム19
が設置されている。このアマルガム19はビスマス（Ｂ
ｉ）・インジウム（Ｉｎ）の合金と水銀 （Ｈｇ）との
化合物を略球状の一つの塊に形成したもので、このよう
なアマルガム19は、マウント13のフレア部14よりも細管
先端側の細管18の途中に設けた絞り部20と封止端との間
に脱落不能に保持されており、したがって、マウントの
フレア部よりも細管先端部側にアマルガムを位置させて
いる。

【００２０】そして、このアマルガム19は上記ビスマス
対インジウムのアトム比を、０．４５：０．５５〜０．
６０：０．４０とし、かつ水銀対インジウム・ビスマス
の和のアトム比を、０．０３８；０．９６２〜０．００
５：０．９９５と規定しており、以下この根拠について
図４ないし図６を加えて説明する。

【００２１】すなわち、図４は温度に対する水銀蒸気圧
の移り変わりを示し、この図４中にＡは純水銀の蒸気圧
曲線を、Ｂは従来公知のインジウム−水銀（５％）のア
マルガムの蒸気圧曲線を、またＣは同じくインジウム−
水銀（１０％）のアマルガムの蒸気圧曲線を表わしてい
る。この図４から、アマルガム中の水銀含有比率が高く
なるほど、その蒸気圧曲線が純水銀の蒸気圧曲線に近づ
くことが分り、ある温度で所望の水銀蒸気圧を得るため
には、おのずから水銀量を規定する必要があることが分
る。

【００２２】そこで、本発明者らはこのような観点にも
とづいてさらに詳細な実験を行なった。すなわち、この
実験では、上記ビスマス−インジウム−水銀のアトム比
が、０．５１２：０．４５４：０．０３３（重量％では
６４．５：３１．５：４．０）のアマルガムおよび同じ
くビスマス−インジウム−水銀のアトム比が、０．５１
７：０．４５９：０．０２５（重量％では６５．２：３
１．８：３．０）のアマルガムを製作し、これら両アマ
ルガムの温度に対する水銀蒸気圧の移り変わりを調べ
た。図４中線Ｄは前者のアマルガムの蒸気圧曲線を示
し、Ｅは後者のアマルガムの蒸気圧曲線を示す。この結
果、ビスマス−インジウム−水銀のアトム比を上述の如
く規定したアマルガムでは、約８０℃〜１００℃の温度
範囲の時に、その蒸気圧曲線がＤ，Ｅが水銀蒸気圧の最
適値である約６×１０-3mmＨｇ付近で平坦となってお
り、高温域で明らかに水銀蒸気圧を制御していることが
分る。この８０℃〜１００℃という温度は、定常点灯時
での外囲器４内の雰囲気温度と略一致しており、したが
って、上記組成のアマルガムを用いれば、けい光ランプ
５を外囲器４内の厳しい温度条件下で点灯させても、管
内水銀蒸気圧を最適値に制御することが可能となる。

【００２３】また、本発明者らはアマルガム中の水銀量
についてさらに検討を加え、この水銀量が水銀蒸気圧の
制御特性にどのような影響を及ぼすかを調べたところ、
図５に示したような結果を得た。この図５から、ビスマ
ス−インジウムの和に対する水銀のアトム比が０．０３
８を上回ると、その蒸気圧曲線が約６×１０-3mmＨｇ付
近で平坦となる範囲が徐々に狭くなる。つまり８０℃〜
１００℃の高温域で水銀蒸気圧の制御を安定して行なえ
なくなることが分る。したがって、外囲器４内の高温雰
囲気下で点灯使用するけい光ランプ５の場合は、水銀の
アトム比の上限を０．０３８と規定することが必要とな
る。

【００２４】一方、水銀の含有比率を低くしてゆくと、
水銀蒸気圧を約６×１０-3mmＨｇ付近に制御可能な温度
範囲は広がるが、その反面、図６に示したように、点灯
時間の経過とともに光出力の低下が著しくなることが判
明した。すなわち、この実験ではけい光ランプ５の寿命
を、６０００時間経過した時点での光出力が１００時間
経過後の光出力の７０％を下回った時と規定しており、
したがって上記所望の寿命を満足するためには水銀のア
トム比の下限を０．００５と規定する必要があることが
分る。

【００２５】以上のことから、ビスマス−インジウムの
和に対する水銀のアトム比を、上記０．０３８：０．９
６２〜０．００５：０．９９５と規定すれば、けい光ラ
ンプ５の寿命を低下させることなく、この寿命末期まで
管内水銀蒸気圧を常に最適値に制御することができる。

【００２６】なお、ビスマス対インジウムのアトム比
は、種々に亙る実験の結果、ビスマスとインジウムが安
定した合金を作り易い範囲、つまりビスマス−インジウ
ムの共晶点もしくはこの共晶点に近い０．４５：０．５
５〜０．６０：０．４０とすることが望ましいとの結論
を得た。

【００２７】また、上記アマルガム19は通常よりも動作
温度が高いため、ビスマス−インジウムの和に対する水
銀のアトム比は上記先行技術のものに比べて小さくて良
く、このため水銀の含有量が少なくなるから、その分ア
マルガム19の融点が高くなる。この結果、アマルガム19
を細管18内に収容しても、このアマルガムがランプ点灯
中高温の放電空間内に脱落することもなく、管内水銀蒸
気圧の制御を確実に行なえる利点がある。

【００２８】さらに、アマルガム19は、マウント13から
延在する細管18内に収容すると共にマウントのフレア部
14よりも細管先端部側に位置させたため、管内水銀蒸気
圧の制御がより一層確実になる。

【００２９】つまり、マウント13のフレア14で包囲され
た発光管端部の空間は、発光管８の温度に大きく依存す
るため、例えば電源電圧の変動等に伴いランプ入力が増
加すると、その発光管端部は１００℃を越える高温とな
る場合があり、この位置にアマルガムを配設すると、前
述の図４に示すように上記アマルガムの水銀蒸気圧が著
しく上昇する不具合がある。

【００３０】しかしながら、マウント13のフレア部14よ
りも細管先端部側にアマルガム19を配設させたものにあ
っては、発光管８による熱影響が少なくなり、外囲器４
内の雰囲気による影響が支配的になるため、電源電圧の
変動等に伴いランプ入力が変化しても、その雰囲気温度
は高温とはならず変動は極めて少ない。

【００３１】したがって、アマルガムの蒸気圧曲線が平
坦となっている領域で制御されることになり、水銀蒸気
圧は略一定となる。

【００３２】また、マウント13のフレア部14よりも細管
先端部側にアマルガム19を配設させたものは、低圧水銀
蒸気放電灯の製造時において次のような利点もある。

【００３３】この種の低圧水銀蒸気放電灯の製造工程を
説明するに、まず、封止前の細管18が取着されたマウン
ト13を、例えば鞍形等に形成屈曲された発光管８の両端
部９，９に封着する。そして一方の細管からアマルガム
19を挿入すると共に、他方の細管を通じて発光管内の排
気、および所定量の不活性ガスの封入を行なう。

【００３４】ここで、上述の排気工程においては、一般
的に、アマルガムが挿入された細管に冷風を送風させて
水銀の飛散を防ぎながら、不純ガス等を速やかに排出す
るため発光管部分を約４５０℃程度に加熱する方法が採
用されているが、フレア部14よりも発光管８側にアマル
ガム19が位置している場合には、発光管８部分の加熱の
影響により、水銀の飛散が大きく、封入水銀量の精度が
低下する。

【００３５】これに対し、上記のようにフレア部14より
も細管先端部側にアマルガム19を配設させれば、確実に
アマルガムが冷却されるため、水銀飛散が生じず、正確
な水銀封入がなされるという利点がある。

【００３６】なお、上述した実施例では外囲器の形状を
ボール電球形としたが、例えば細長い円筒状としても良
く、またけい光ランプも曲管形に限らず直管形であって
も良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ランプの
寿命を低下させることなく、この寿命末期まで管内水銀
蒸気圧を約６×１０-3mmＨｇ付近の最適値に制御するこ
とができ、しかもこのアマルガムは通常よりも動作温度
が高いから、ビスマス−インジウムの和に対する水銀の
アトム比は小さくて良く、このため水銀の含有量が少な
くなるから、その分アマルガムの融点が高くなる。この
結果、アマルガムを細管内に収容しても、このアマルガ
ムがランプ点灯中高温の放電空間内に脱落することもな
く、上記管内水銀蒸気圧の制御を確実に行なえる効果が
ある。

【００３８】またさらに、アマルガムは、マウントのフ
レア部よりも細管先端部側に位置するように細管内に収
容されているため、管内水銀蒸気圧の制御がより一層確
実になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低圧水銀蒸気放電灯全体の断面図

【図２】本実施例に係るけい光ランプを一部断面して示
す斜視図

【図３】図２に示したけい光ランプの管端部の断面図

【図４】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【図５】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【図６】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【符号の説明】

２・・口金， ４・・外囲器， ７・・点灯回路（安定器）， ８・・発光管，
13・・マウント 14・・フレア， 17・・電極（フィラメント）， 18・
・細管， 19・・アマルガム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を支持するマウントにより端部封止さ
   れた発光管を、点灯回路とともに口金を備えた外囲器内
   に収容して点灯使用する低圧水銀蒸気放電灯であって、
   ビスマス対インジウムのアトム比が、０．４５：０．５
   ５〜０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマス，インジ
   ウムの和のアトム比が０．０３８：０．９６２〜０．０
   ０５：０．９９５なる関係を有するビスマス・インジウ
   ムの水銀アマルガムを、上記マウントから延在する細管
   内に収容すると共に上記マウントのフレア部よりも細管
   先端部側に位置させたことを特徴とする低圧水銀蒸気放
   電灯。