JPH0620647A - 水銀をアーク放電ランプ内に入れる方法および装置 - Google Patents

水銀をアーク放電ランプ内に入れる方法および装置

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JPH0620647A
JPH0620647A JP9031693A JP9031693A JPH0620647A JP H0620647 A JPH0620647 A JP H0620647A JP 9031693 A JP9031693 A JP 9031693A JP 9031693 A JP9031693 A JP 9031693A JP H0620647 A JPH0620647 A JP H0620647A
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lamp
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JP9031693A
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English (en)
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Katherine L Mcginnis
キャサリン・ルイーズ・マクジニス
Lynne R Grady
リン・ローデス・グラディ
Hans J Kretschmer
ハンス・ジャーゲン・クレッチマー
Curtis E Scott
カーティス・エドワード・スコット
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/24Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/28Means for producing, introducing, or replenishing gas or vapour during operation of the lamp
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
    • H01J9/395Filling vessels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛍光灯のようなアーク放電ランプ内に水銀を
入れるための装置および方法を提供する。 【構成】 多孔性壁構造14と内部に空洞部12を有す
るアルミナの球体10を使用する。球体を圧力の低減し
た状態にしてから、液体水銀で取り囲み、水銀への圧力
を増大することによって水銀をセラミックの球体内に入
れる。この水銀を含有した球体はランプが密閉される前
にランプの排出管内に入れられる。熱または熱と低減し
た圧力との組み合わせを使用して、水銀を球体からラン
プの内部に追い出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体を導入するための
方法および装置に関する。更に詳しくは、本発明は、水
銀を多孔性中空のセラミック物品内に入れ、続いて水銀
を含有した物品を蛍光灯のようなアーク放電ランプ内に
入れて、水銀を物品からランプ内に放出する方法、なら
びに水銀および上記物品を入れたランプに関する。
【0002】
【従来の技術】多くのアーク放電ランプはアーク放電を
開始または維持するのに必要なイオン化可能成分の少な
くとも1つとして水銀を使用しており、従って製造処理
の間に適当な量の水銀をランプ内に入れることが必要で
ある。ランプ産業は使いやすく、経済的で再現可能な方
法でランプ内に水銀を入れる方法を常に求めていた。従
来、種々の機械および装置を使用して、水銀をランプ内
に液体の状態で、あるいはアマルガムとして、あるいは
焼結金属または合成物の隙間に含ませて、あるいは水銀
を放出するためにランプの製造後に破られなければなら
ない水銀含有金属またはガラスカプセルとして導入して
いた。
【0003】
【発明の概要】本発明では、多孔性の壁を有する球体の
ような多孔性中空のセラミック物品の中に水銀のような
液体を充填し、この水銀を含有した物品をランプ内に入
れ、水銀をセラミック物品からランプ内に放出させる。
物品を大気圧より低い圧力環境内に置いて、物品の中空
部または空洞部内の圧力を低減し、次いで所望の液体ま
たは水銀を多孔性の壁を通して圧力の低減した空洞部内
に入れることにより、液体または水銀は多孔性中空のセ
ラミック物品内に導入される。その後、水銀を含有した
セラミックの物品をランプ内に入れて、ランプ内の圧力
を低減するか、ランプおよび/または物品を加熱する
か、または低減した圧力下で加熱することにより水銀が
物品からランプ内に放出される。本発明は周知の蛍光灯
のような低圧力アーク放電ランプ内に水銀を入れるのに
特に有用であることがわかった。
【0004】
【実施例の記載】図1を参照すると、本発明の実施に有
用な多孔性中空のセラミック球体が一部破断して示され
ている。中空の球体10は外壁14によって囲まれた空
洞部12を有して示されている。壁14は適当な条件の
下で球体の内側中空部すなわち内部の空洞部12内に水
銀が入ることができるように充分に多孔性のものであ
る。本発明の実施に有用な多孔性壁を有する中空のセラ
ミック球体はニュージャージ州エジソン(Edison)のマイ
クロセルテクノロジ社(Microcel Technology,Inc.)から
入手できる。これらは強さ、低い密度および熱的衝撃に
対する大きな耐性を有する中空で殻が薄い球体であり、
アルミナ、ジルコニア、ムライトおよびカオリンを含む
20以上の異なるセラミックから形成されている。これ
らは直径が1ないし7mmの範囲の大きさで、壁の厚さ
が12−150ミクロンのものが有効である。これらの
中空多孔性の微小球体は主に低質量窯取り付け具、放射
熱バーナ、高温低ベアリング絶縁体および溶融金属に対
するフィルタ用に作られているが、これらは本発明の実
施にも有用であることがわかった。
【0005】これらの中空のセラミック球体には水銀が
次のように充填される。まず、球体を真空チャンバ内に
置き、壁の多孔構造全体および球体の中空の空洞部12
を所望の真空状態にするために球体を真空または大気圧
以下の圧力環境にさらす。所望の真空状態または大気圧
以下の圧力状態が空洞部内に達成された後、真空チャン
バ内の液体水銀のプールの中に球体を入れるか、または
液体水銀が球体全体を完全に取り囲んで覆うまで真空状
態のチャンバ内に液体水銀を入れることによって球体を
液体水銀によって取り囲む。この後、球体が入っている
水銀のプールを囲む雰囲気を所望の圧力に増大する。ア
ルミナからなる中空の微小球体は、該球体を真空チャン
バ内に置き、圧力を真空状態に低減し、水銀をチャンバ
内に入れて、球体を囲む液体水銀のプールを形成し、そ
れから水銀に対する圧力を大気圧から、換言すれば20
0psiの範囲の値に増大することによって水銀を充填
する。この結果、液体水銀は球体10の多孔性の壁14
を通って空洞部12内に浸入する。球体の内側中空空洞
部12内への水銀の浸入速度は多孔性壁を横切る差圧
力、多孔度および温度に依存するので、温度、多孔度お
よび圧力を増大することにより中空の球体部分12内へ
の水銀の浸入速度が増大することは本技術分野に専門知
識を有する者に周知であり理解されていることである。
一方、多孔度が大きすぎる場合には、保管中またはラン
プ製造処理中における水銀の損失または漏洩が問題にな
る。多孔度が小さすぎる場合には、球体からランプへの
水銀の放出に長い時間がかかりすぎる。水銀が浸入し
て、水銀プール内の微小球体の中空の内側空洞部12を
充填した後、水銀がプールから排出されるか、または球
体がプールから取り出され、水銀で充填された球体はラ
ンプ製造処理に使用されるまで適当な状態の下で保管状
態に置かれる。水銀で充填された微小球体の保管は特殊
な用心または取り扱いを必要とすることなく行われる。
水銀の蒸気圧力は周囲状態において充分低く、その表面
張力は球体の多孔性壁から水銀が漏洩または気化できな
いほど充分高い。本発明による中空のセラミック球体が
含有し得る水銀の量は勿論球体の大きさおよび内部の空
洞部に依存している。例えば、0.1mmの壁の厚さを
有する3mmの直径のアルミナの球体は約80mgの水
銀を保持し、同じ壁の厚さを有する1.5mmの直径の
球体は約20mgの水銀を保持する。
【0006】図2を参照すると、密閉される前の蛍光灯
の構造の一端の部分断面が概略的に示されている。蛍光
灯プレ組立体20は内面上に1つ以上の蛍光体のコーテ
ィングを有し、空洞部26を囲んでいるガラスエンベロ
ープ22を有する。蛍光灯20の一端のフィラメント取
り付け構造体28がガラス取り付けステム30を有して
おり、このガラス取り付けステム30は一端38でエン
ベロープ22に溶着されたフレアー部36を有してい
る。取り付けステム30は一対の導電リード線34を通
し、このリード線34は気密封止されていて、一端が蛍
光灯内で電極32に取り付けられ、他端は導電ピン54
に後で接続するために蛍光灯の外部に延出している。電
極取り付け構造体28の内部には排出管40があり、こ
の排出管40は取り付けステム内において排出孔42に
終端している。蛍光灯を最終的に密閉する前に、組立体
20は約300゜Cに加熱されて真空にされ、約2トル
の圧力でアルゴンが充填され、それから排出管40は蛍
光灯を密閉するように加熱によって先端が処理されて切
り取られる。蛍光灯内の低い圧力は排出管を崩壊するこ
とを補助するとともに、排出管をトーチ(図示せず)に
よって加熱された点で密閉するように補助して、密閉を
行い、密閉の後に排出管の余分な部分を除去する。蛍光
灯のエンベロープの内部を真空にする前に蛍光灯組立体
を加熱することによって蛍光灯の内部のガスを排出する
ように補助する。水銀含有セラミック球体10は蛍光灯
の排出管40内に挿入される。一実施例では、球体は排
出孔42を通って内部の空洞部26内に入り、ここで蛍
光灯内の熱と圧力低減との組合せによって水銀が蛍光灯
内に放出される。他の実施例では、孔42は球体10が
蛍光灯のエンベロープ22の内部の空洞部26内に通過
できないように球体の直径に比較して充分小さくなって
いる。それから、蛍光灯組立体20は管40を介して真
空状態にされ、約4トルの圧力でアルゴンのような適当
な不活性ガスが水銀含有球体10を排出管内に挿入する
前または後で排出管40および孔42を通して蛍光灯内
に充填され、その後管40は図3に示すようにセラミッ
ク球体10が取り付けステム30の内部にまたは蛍光灯
の内側空洞部26内に取り囲まれた状態で密閉される。
球体が蛍光灯内の蛍光体コーティング24を磨損した
り、またはひっかくことができないように、取り付けス
テム30内の排出管40が密閉され、先端を処理されて
切り取られた残りの部分内に球体10を保持することは
好ましいことである。密閉された蛍光灯組立体20が冷
却した後、端部キャップ52および電気接続ピン54が
蛍光灯構造体に組み立てられ、蛍光灯50が完成する。
【0007】ハロゲン含有燐酸カルシウムの蛍光体24
のコーティングを蛍光灯エンベロープ22の内面に設け
られた多くの40ワットの蛍光灯は4フィートの長さに
作られ、典型的には家庭および工業の両方に共通のF4
0T12の冷白色蛍光灯である。水銀含有セラミック球
体が排出管40および排出孔42を通して蛍光灯の内側
空洞部26内に入れられた約10個の蛍光灯を形成し
た。球体は直径が3mmであり、80mgの水銀を含有
し、蛍光灯が約200゜Cに冷却されたとき蛍光灯内に
球体が入れられ、その後4トルのアルゴンが蛍光灯内に
入れられ、排出管が先端処理されて切り取られ密封され
た。別の組の10個が同様に作られたが、これは直径が
1.5mmであり、約20mgの水銀を含有しているセ
ラミック球体10を使用し、この球体は真空状態にされ
てから、4トルのアルゴンを充填された後に蛍光灯の空
洞部26内に入れられた。蛍光灯は温度が200゜Cで
あった。各組の蛍光灯は端部キャップおよびピンを組み
立てられた。これらの蛍光灯はすべて電圧を加えられて
直ちに起動され、6000時間の後持続性あるいは性能
に損失もなく満足に動作することがわかった。そして、
6000時間の後に蛍光灯は消され、試験は完了した。
これは本発明の実施に対する低減を証明するとともに、
本発明の実施によって満足すべき蛍光灯が作り出される
ということを証明している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に有用なアルミナからなる多孔性
中空のセラミック微小球体を示す一部破断正面図であ
る。
【図2】排出管を密閉する前の状態において蛍光灯の一
端の取り付けステム内に多孔性中空の水銀含有セラミッ
ク球体を配置した蛍光灯組立体の部分断面図である。
【図3】排出管を密閉した後の完成した蛍光灯の部分断
面図である。
【符号の説明】
10 中空の球体 12 空洞部 14 外壁 22 エンベロープ 30 取り付けステム 32 電極 34 導電リード線 40 排出管 42 排出孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ジャーゲン・クレッチマー アメリカ合衆国、オハイオ州、ツインズバ ーグ、ハンフォード・レーン、10363番 (72)発明者 カーティス・エドワード・スコット アメリカ合衆国、オハイオ州、メンター、 イースト・バリービュー・コート、6066番

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に空洞部を有する多孔性壁構造体で
    構成され、前記空洞部に液体を収容したセラミック物
    品。
  2. 【請求項2】 前記液体は水銀である請求項1記載の物
    品。
  3. 【請求項3】 前記構造体が球体である請求項2記載の
    物品。
  4. 【請求項4】 前記構造体がアルミナで形成されている
    請求項3記載の物品。
  5. 【請求項5】 内部に空洞部を有する多孔性壁構造体で
    構成されたセラミック物品内に液体を入れる方法であっ
    て、(i)前記空洞部内を所望の低減した圧力の状態に
    するために前記セラミック物品を所定の低減した圧力に
    さらし、(ii)前記空洞部内に入れようとする液体で前
    記セラミック物品の周りを取り囲み、(iii )前記セラ
    ミック物品を取り囲んでいる前記液体に対する圧力を増
    大して、前記多孔性の壁を通して前記空洞部内に前記液
    体を導入するステップを有する方法。
  6. 【請求項6】 前記液体は水銀である請求項5記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 前記セラミック物品は球体である請求項
    5記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記セラミックはアルミナである請求項
    7記載の方法。
  9. 【請求項9】 水銀、および中空の空洞部を有するセラ
    ミック物品を収容したアーク放電ランプであって、前記
    ランプ内の水銀の少なくとも一部が前記セラミック物品
    の内部から放出されたものであるアーク放電ランプ。
  10. 【請求項10】 前記ランプは蛍光灯であり、前記セラ
    ミック物品は前記蛍光灯内に設けられている取り付けス
    テム構造内に存在する請求項9記載のランプ。
  11. 【請求項11】 前記セラミック物品はアルミナの球体
    である請求項9記載のランプ。
  12. 【請求項12】 前記セラミックはアルミナの球体であ
    る請求項10記載のランプ。
  13. 【請求項13】 排出管と内部が連通している蛍光灯内
    に水銀を入れる方法であって、水銀を含有した多孔性セ
    ラミック物品を前記排出管内に入れ、前記セラミック物
    品を熱または熱と低減した圧力とにさらして、前記水銀
    の少なくとも一部を前記蛍光灯の内部に放出させ、前記
    排出管を密閉するステップを有する方法。
  14. 【請求項14】 前記セラミック物品はアルミナの球体
    である請求項13記載の方法。
JP9031693A 1992-04-28 1993-04-19 水銀をアーク放電ランプ内に入れる方法および装置 Pending JPH0620647A (ja)

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US87561492A 1992-04-28 1992-04-28
US875614 1992-04-28

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JPH0620647A true JPH0620647A (ja) 1994-01-28

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