JPH0589833A - けい光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アマルガムの温度が高温となった場合でも、ア
マルガムが発光管内へ落下し難くなり、ランプ特性の変
動や発光管の黒化を防止できるけい光ランプの提供を目
的とする。 【構成】融点が１６０゜Ｃ以上のアマルガム２を細管４
内に封入したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光管の端部に位置す
る細管内に、水銀蒸気圧を制御するためのアマルガムを
封入したけい光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のけい光ランプは、放電路の全長を
充分に確保しつつ発光管をコンパクト化するため、この
発光管をＵ字形、Ｗ字形あるいはＨ字形に折れ曲がった
形状に成形することが行われている。図４には、発光管
１をＵ字形に屈曲させたコンパクトタイプのけい光ラン
プが示されている。この種のけい光ランプは、発光管１
の径が最大でも２５φと細いために、管壁負荷が一般の
けい光ランプよりも高くなり、発光管１の温度上昇が顕
著となる傾向にある。このため、純水銀を水銀蒸気供給
源として使用した場合には、発光管１内の水銀蒸気圧が
最適値を上回り、光束が低下するといった問題が生じて
くる。

【０００３】したがって、管径の細い発光管１を用いた
けい光ランプでは、純水銀よりも蒸気圧の低いアマルガ
ムを用いて管内水銀蒸気圧を制御することが有効とさ
れ、従来から広く実用化されている。このアマルガム
は、水銀（Ｈｇ）とビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）などとの合金であ
り、このアマルガム自体の温度によって、その相状態が
固相、固相と液相との混合状態および液相へと変化する
ようになっている。下記表１に、従来から用いられてい
る数種の代表的なアマルガムの融点と凝固点を示す。

【０００４】

【表１】

【０００５】ところで、図５に示すように、上記のよう
な合金からなるアマルガム２は、発光管１の端部に封着
したステム３の細管４内に封入されている。細管４は、
発光管２の端部から外方に突出されており、この細管４
内は、ステム３に開口する通孔５を介して発光管１内の
放電空間に連なっている。

【０００６】なお、ステム３には、電極６を支持するリ
ード線７ａ，７ｂが封止されており、これらリード線７
ａ，７ｂは、図４に示す口金８のピン端子９に接続され
ている。また、発光管１の内面には、けい光被膜１０が
被着されているとともに、この発光管１内には、アルゴ
ンなどの不活性ガスが封入されている。

【０００７】細管４内に封入されたアマルガム２は、発
光管１内の水銀蒸気圧を制御するものであるから、ラン
プ点灯中、このアマルガム２が細管４内で移動すると、
アマルガム２の温度が変化してしまい、制御すべき蒸気
圧が変動するといった問題が生じてくる。このことか
ら、従来のけい光ランプでは、図５に示すように、アマ
ルガム２を略球状の一つの塊にして細管４内に収容する
とともに、この細管４の途中に小径な絞り部１１を形成
し、この絞り部１１によりアマルガム２が通孔５側に移
動するのを阻止して、細管４内でのアマルガム２の位置
を規定している。また、この他にも、ガラスもしくは金
属棒によってアマルガム２を細管４の先端に保持した
り、この細管４の先端を加熱することで、アマルガム２
を細管４の先端内面に溶着させ、アマルガム２が細管４
内から脱落するのを阻止する方法が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この細管４内に封入さ
れたアマルガム２は、けい光ランプの周囲温度が２５゜
Ｃで、アマルガム２自体の温度が８０〜１２０゜Ｃに達
した時に、発光管２内の水銀量を紫外線に変換する効率
が最高となるように作動するようになっている。このた
め、けい光ランプを照明器具内に収容して点灯した時の
ように、けい光ランプの周囲温度が４０゜Ｃ前後にまで
達するような場合には、アマルガム２自体の温度が１６
０゜Ｃ付近にまで上昇することになる。

【０００９】すると、上記表１に示すように、従来のア
マルガム２の融点は、最高でも１２６゜Ｃであるから、
アマルガム２が固相状態から液相状態へと変化する。こ
の場合、特にけい光ランプが細管４を上向きにした姿勢
で支持されていると、アマルガム２に下向きの重力が加
わるから、この状態でけい光ランプが振動したりする
と、液相状態となったアマルガム２が絞り部１１をすり
抜けて、ステム３の通孔５から発光管１内に落下する虞
れがあり得る。

【００１０】アマルガム２が発光管１内に落下してしま
うと、ランプ特性が大きく変化し、ランプ電流が増大す
る不具合が生じる。また、アマルガム２が発光管１内に
落下する際に電極６に当ると、溶融したアマルガム２が
飛散して、発光管１の内面に付着するので、発光管１が
電極６の近傍において黒化するといった問題も生じてく
る。

【００１１】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、アマルガムの温度が高温となった場合で
も、アマルガムが発光管内へ落下し難くなり、ランプ特
性の変動や発光管の黒化を防止できるけい光ランプの提
供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、融点が１６０゜Ｃ以上のアマルガムを細管内に封入
したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】この構成によれば、けい光ランプの周囲温度が
４０゜Ｃ前後にまで達した場合でも、アマルガムは固相
と液相の混合状態に保たれることになり、細管内から脱
落し難くなる。このため、発光管内の水銀蒸気圧が不所
望に変化することもなく、ランプ特性の変動や発光管の
黒化を防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を、図１ないし図３に
もとづいて説明する。

【００１５】図１は屈曲形のけい光ランプ２１を示して
おり、このけい光ランプ２１は、一対の発光管２２ａ，
２２ｂを備えている。発光管２２ａ，２２ｂは、一端が
気密に閉塞されたＵ字形をなしており、これら発光管２
２ａ，２２ｂは、Ｕ字形をなす曲成部２３ａ，２３ｂを
同方向に向けた姿勢で互いに隣接して配置されている。
そして、発光管２２ａ，２２ｂは、その閉塞端側に偏っ
た位置で連通管２４を介して結合されており、この連通
管２４により発光管２２ａ，２３ａの内部空間が互いに
連通されている。

【００１６】発光管２２ａ，２２ｂの他端には、夫々ス
テム３が封着されている。このステム３は、先に図５を
参照して説明した従来の構成と同一であるから、従来と
同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明
を省略する。本実施例と従来との主な相違点は、ステム
３の細管４内に封入されたアマルガム２の組成であり、
以下このアマルガム２について実験結果をもとに説明す
る。

【００１７】すなわち、本発明者は、アマルガム２の細
管４内からの脱落防止を念頭において、まず、水銀（Ｈ
ｇ）と合金を形成する金属を選定した。この選定に当
り、本発明者は、低温下での始動性向上を図るために
は、管内水銀蒸気圧を高く保つ必要があることに着目
し、従来から用いられているインジウム（Ｉｎ）は、今
回選定対象から除外した。同様に、鉛（Ｐｂ）は、アマ
ルガム２の濡れ性を悪化させ、細管４に対するアマルガ
ム２の密着性を損なうので、上記インジウム（Ｉｎ）と
同様に選定対象から除外した。したがって、本実施例の
アマルガム２は、水銀（Ｈｇ）とビスマス（Ｂｉ）およ
び錫（Ｓｎ）との三元合金からなっている。

【００１８】このアマルガム２の組成が決定したところ
で、本発明者は、上記三元合金のアマルガム２を実際に
けい光ランプ２１の細管４内に収容して点灯させる実験
を行なうとともに、このアマルガム２の特性を調査し
た。この実験には、発光管２２ａ，２２ｂの外径が１
２．４ｍｍ（内径１０ｍｍ）、電極６，６間の距離が約
５６ｃｍの屈曲形けい光ランプ２１を使用した。

【００１９】このようなけい光ランプ２１は、周囲温度
が２５゜Ｃで曲成部２３ａ，２３ｂを下向きにして安定
点灯している時、発光管２２ａ，２２ｂの最下部となる
曲成部２３ａ，２３ｂに最冷部が形成され、発光管２２
ａ，２２ｂ内の水銀蒸気圧は、最冷部の温度で定まる値
に制御される。したがって、この種のけい光ランプ２１
では、低温下（≦０゜Ｃ）での始動性を保証するために
は、水銀蒸気圧が純水銀と比較してもそれ程低くないよ
うなアマルガムを用いる必要があり、これを満足するた
めには、ビスマス（Ｂｉ）−錫（Ｓｎ）−水銀（Ｈｇ）
に対する水銀（Ｈｇ）の重量比を１０％以上とする必要
があることが明らかとなってきた。

【００２０】そこで、ビスマス（Ｂｉ）の重量比が５７
％、錫（Ｓｎ）の重量比が４３％の合金（１３９゜Ｃに
共晶点を持つ）に、水銀（Ｈｇ）を加えたアマルガム２
の融点と凝固点についてを調査したところ、図２に示す
ような結果が得られた。先に述べたように、始動時の水
銀蒸気圧を高く保つためには、水銀（Ｈｇ）の重量比を
１０％以上に保つ必要があるが、ビスマス（Ｂｉ）と錫
（Ｓｎ）の重量比が上記のような組成のアマルガム２で
は、図２に示すように、水銀（Ｈｇ）の重量比を１０％
以上に設定すると、融点が１２０゜Ｃ以下となってしま
う。このようなアマルガム２では、けい光ランプ２１の
周囲温度が４０゜Ｃ前後に達するような高温雰囲気下で
は、アマルガム２が固相状態から液相状態に移行してし
まうので、細管４内からアマルガム２が脱落するといっ
た従来の不具合点を改善することができない。

【００２１】このことから、本発明者は、図３に示すよ
うに、水銀（Ｈｇ）の重量比を低温下での始動性を考慮
して１５％に固定し、ビスマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の
重量比を適宜変化させた場合のアマルガム２の融点と凝
固点についてを調査した。図３は、その調査結果を示し
ている。図中実線と破線は、水銀（Ｈｇ）を含まないビ
スマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の二元合金の状態図であ
り、図中○と●は、水銀を１５％含有するビスマス（Ｂ
ｉ）と錫（Ｓｎ）および水銀（Ｈｇ）とからなる三元合
金の融点と凝固点を示す。

【００２２】この図３から分かるように、ビスマス（Ｂ
ｉ）と錫（Ｓｎ）の重量に対するビスマス（Ｂｉ）の重
量比を３５％以下、もしくは７０％以上に設定すれば、
ビスマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）および水銀（Ｈｇ）の三
元合金の融点を１６０゜Ｃ以上に保つことができる。そ
して、このアマルガム２の水銀蒸気の温度特性は、ビス
マス（Ｂｉ）の重量比が５７％、錫（Ｓｎ）の重量比が
４３％の合金に、水銀（Ｈｇ）をその重量比が１５％と
なるように添加したアマルガムと大差がなく、低温始動
性を同等に保てることが本発明者の実験によって明らか
となった。

【００２３】このような本発明の一実施例によれば、水
銀（Ｈｇ）の重量比を１５％としたビスマス（Ｂｉ）お
よび錫（Ｓｎ）との合金にてアマルガム２を構成した場
合に、これらビスマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の重量の合
計に対し、ビスマス（Ｂｉ）の占める重量比を３５％以
下、もしくは７０％以上とすれば、このアマルガム２の
融点を１６０゜Ｃ以上とすることができる。

【００２４】このため、けい光ランプ２１を照明器具内
に収容して点灯させた時のように、けい光ランプ２１の
周囲温度が４０゜Ｃに達する高温下においても、アマル
ガム２は固相と液相の混合状態に保たれることになり、
このアマルガム２が細管４の絞り部１１をすり抜けるよ
うなことはない。

【００２５】したがって、アマルガム２が細管４から発
光管２２ａ，２２ｂ内へ脱落するのを確実に防止でき、
発光管２２ａ，２２ｂ内の水銀蒸気圧の変化にもとづく
ランプ特性の変動を解消することができる。それととも
に、溶融したアマルガム２が発光管２２ａ，２２ｂの内
面に付着することもなくなり、電極６の近傍での発光管
２２ａ，２２ｂの黒化も同時に防止することができる。

【００２６】なお、本発明に係るけい光ランプの屈曲形
状は、上記実施例に制約されるものではなく、例えば直
管形、環形、Ｗ字形あるいは４本以上のＵ字形発光管を
連結したものであっても同様に実施可能である。

【００２７】

【発明の効果】請求項１および２に記載された本発明に
よれば、けい光ランプを高温雰囲気下で点灯させた場合
においても、アマルガムは固相と液相の混合状態に保た
れ、細管から発光管内への脱落を確実に防止できる。こ
のため、発光管内の水銀蒸気圧が不所望に変動すること
もなく、ランプ特性の変動や発光管の黒化を解消できる
といった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における屈曲形けい光ランプ
の斜視図。

【図２】水銀の重量比を変化させた場合のアマルガムの
融点と凝固点の推移を示す特性図。

【図３】水銀の重量比を固定し、ビスマスと錫の重量比
を変化させた場合のアマルガムの融点と凝固点の推移を
示す特性図。

【図４】Ｕ字形けい光ランプの斜視図。

【図５】アマルガムを細管内に収容した状態を示す断面
図。

【符号の説明】

２…アマルガム、４…細管、２２ａ，２２ｂ…発光管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光管の端部から導出された細管の内部
   に、発光管内の水銀蒸気圧を制御するためのアマルガム
   を封入したけい光ランプにおいて、 上記アマルガムは、融点が１６０゜Ｃ以上であることを
   特徴とするけい光ランプ。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、上記アマルガ
   ムは、水銀（Ｈｇ）の重量比を１０％以上としたビスマ
   ス（Ｂｉ）および錫（Ｓｎ）との合金であり、これらビ
   スマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の重量の合計に対し、ビス
   マス（Ｂｉ）の占める重量比が３５％以下、もしくは７
   ０％以上であることを特徴とするけい光ランプ。