JPH07192628A - ソレノイド状電界けい光ランプとその製造方法 - Google Patents

ソレノイド状電界けい光ランプとその製造方法

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JPH07192628A
JPH07192628A JP6235806A JP23580694A JPH07192628A JP H07192628 A JPH07192628 A JP H07192628A JP 6235806 A JP6235806 A JP 6235806A JP 23580694 A JP23580694 A JP 23580694A JP H07192628 A JPH07192628 A JP H07192628A
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JP
Japan
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exhaust pipe
amalgam
dimple
electric field
discharge lamp
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JP6235806A
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English (en)
Inventor
Joseph C Borowiec
ジョセフ・クリストファー・ボロウィエック
Kenneth J Downton
ケネス・ジェームズ・ダウントン
Sayed-Amr El-Hamamsy
セイドアムル・アーメス・エルハマムジイ
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • H01J7/22—Tubulations therefor, e.g. for exhausting; Closures therefor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 約４から７ミリトルの最適範囲の水銀蒸気圧
力で動作させるために無電極ＳＥＦランプの排気管の最
適位置にアマルガムを正確に配置し保持する。 【構成】 排気管２０にディンプル２２を形成し、添加
物位置決め部材３０を使用することにより、ランプを充
てんした後にランプの中心から離れたディンプルの側に
アマルガム３２を位置決めして保持する。ディンプル
は、排気管の互いに対向する側面に２つ配置してもよ
い。この場合、単一ディンプルの場合と同じ機能を果た
すが、深さが単一ディンプルの場合より小さくなる。ま
た、別の態様では、排気管に第１および第２のディンプ
ル構造が形成され、各ディンプル構造は１つまたは２つ
のディンプルを含む。第２のディンプル構造は排気管の
長さに沿って第１のディンプル構成から間隔を置いて配
置され、これによりアマルガムを封止された排気管の先
端近くに、好ましくは接触して配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にけい光ランプに関
するものである。更に詳しく述べると本発明は、ソレノ
イド状電界（ＳＥＦ）けい光放電ランプの中の水銀蒸気
の圧力を最適制御するための、ソレノイド状電界けい光
放電ランプの中のアマルガムの正確な配置および保持に
関し、しかもこのアマルガムの正確な配置および保持を
ランプの加工と干渉せず、またランプ動作中はランプの
向きにかかわらず維持することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２５３７オングストロームの放射を生じ
て、けい光ランプのけい光体コーティングを励起するた
めの最適の水銀蒸気圧力は、約４０°Ｃの水銀溜の温度
に対応する約６ミリトルである。通常の管状のけい光ラ
ンプは、あるパワー密度（すなわち、通常、単位けい光
体面積当たりのパワー入力として測定される）で動作
し、また６ミリトルの水銀蒸気圧力またはその近傍（代
表的には約４から７ミリトルの範囲）でランプが動作す
るように構成された取り付け具の中で動作する。すなわ
ち、けい光ランプの最低温の位置（すなわち、低温スポ
ット）が約４０°Ｃとなるようにランプおよび取り付け
具が設計される。しかし、無電極のソレノイド状電界
（ＳＥＦ：ｓｏｌｅｎｏｉｄａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｆｉｅｌｄ）けい光放電ランプなどのコンパクトなけい
光ランプはより高いパワー密度で動作し、低温スポット
温度は通常、５０°Ｃを超える。その結果、水銀蒸気の
圧力は最適な４から７ミリトルの範囲より高くなり、ラ
ンプの光出力は低下する。
【０００３】ＳＥＦランプの水銀蒸気圧力を制御するた
めの一つの手法は、温度条件に応じて、量を変化させて
水銀をその気相から吸収することができる合金を使用す
ることである。水銀とアマルガムを形成することができ
る合金が特に有用であることが見出された。与えられた
温度でのこのようなアマルガムの水銀蒸気圧力は、純粋
な液体水銀の水銀蒸気圧力より低い。
【０００４】都合の悪いことに、ＳＥＦランプの中で最
適な範囲の水銀蒸気圧力を達成するようにアマルガムを
正確に配置し保持することは、困難である。長期間安定
に動作するためには、アマルガムは温度変化が最小の、
比較的低温の位置に配置して、保持すべきである。もち
ろん、ＳＥＦランプの中でアマルガムの所望の有益な効
果を達成するために、ランプ動作中だけでなくランプの
加工および製造の段階でも、アマルガムがその組成およ
び位置を維持すべきである。
【０００５】したがって、正確に最適位置に配置された
適切な組成のアマルガムであって、ランプの向きにかか
わらず、ランプ動作中だけでなくランプ加工の間もその
組成および位置を維持するアマルガムを有するＳＥＦラ
ンプを提供することが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】アマルガムを無電極ＳＥＦランプの排気
管の最適位置に正確に配置し保持して、約４から７ミリ
トルの最適範囲の水銀蒸気圧力で動作させるために、排
気管にディンプル（小さなくぼみ）を形成し、添加物位
置決め部材を使用することにより、ランプを充てんした
後にランプの中心から離れたディンプルの側にアマルガ
ムを位置決めして保持する。単一のディンプルの代わり
に、排気管の互いに対向する側面に２つのディンプルを
配置してもよい。この場合、単一のディンプルの場合と
同じ機能を果たすが、深さが単一のディンプルの場合よ
り小さくなる。
【０００７】別の実施の態様では、排気管の先端封止の
後に、排気管に第１および第２のディンプル構造が形成
され、各ディンプル構造は１つまたは２つのディンプル
で構成される。第２のディンプル構造は、排気管の長さ
に沿って第１のディンプル構造から間隔を置いて配置さ
れる。このようにしてアマルガムは最初、先端封止領域
からもっと遠いところに位置決めすることができる。こ
れにより、排気管の先端封止の際の問題、たとえばアマ
ルガムの過熱によるランプからの水銀の喪失、または応
力き裂を生じる恐れのある先端の急冷が避けられる。先
端封止の後、第２のディンプル構造により、アマルガム
は封止された排気管の先端すなわち排気管の中の最低温
位置に接近して、好ましくは接触して配置することがで
きる。
【０００８】本発明の特徴および利点は付図を参照する
本発明についての以下の詳細な説明から明らかとなろ
う。
【０００９】
【詳しい説明】図１は、電離可能なガス状充てん物の入
っているエンベロープ１２をそなえた典型的な無電極Ｓ
ＥＦけい光放電ランプ１０を示す。ランプ１０には、周
知の方法で排気管２０を介して充てん物が添加される。
適当な充てん物にはたとえば、希ガス（たとえばクリプ
トンおよびアルゴンの一方または両方）と、水銀蒸気お
よびカドミウム蒸気の一方または両方との混合物が含ま
れる。励起コイル１４は、エンベロープ１２内のくぼみ
形空洞１６の中に取り外し可能に配置される。説明の目
的のため、コイル１４は、ランプに充てんするために使
用される排気管２０のまわりに巻かれているものとして
図式的に示されている。しかし、コイルは希望に応じ
て、排気管から離して絶縁材料のコアのまわりに巻いて
もよく、あるいは自立形にしてもよい。エンベロープ１
２の内表面は周知の方法で適当なけい光体１８のコーテ
ィングで被覆される。エンベロープ１２は、無線周波電
源（図示しない）の入っているベース組立体１７の一端
にはまり込む。ベース組立体の他端には、標準の（たと
えばエジソン形の）ランプ口金１９が設けられる。図１
では、エンベロープ１２は「ベースが下向き」または
「頂部が上向き」の配置状態で示されている。
【００１０】動作について説明する。無線周波電源（図
示しない）による励起の結果として、コイル１４に電流
が流れる。その結果、エンベロープ１２の中に無線周波
磁界が形成される。この無線周波磁界により、エンベロ
ープ１２の中に入っているガス状充てん物が電離されて
励起される。その結果、ドーナツ形の放電２３が生じ、
これから紫外放射線が放出される。けい光体１８は紫外
放射線を吸収し、その結果、可視放射線を放出する。
【００１１】本発明によれば、適当に構成されたアマル
ガムがＳＥＦランプの中の最適な位置に正確に配置され
保持され、ランプの向きにかかわらず、またランプ動作
中だけでなくランプ加工の際も、アマルガムはその組成
および位置を維持する。各アマルガムは、約６ミリトル
の水銀蒸気圧力を与えるための、それ自身の動作温度の
最適範囲を有する。
【００１２】適例となるアマルガムは、ビスマスとイン
ジウムの組み合わせで構成される。もう１つの適例とな
るアマルガムは、純粋なインジウムで構成される。更に
もう１つの適例となるアマルガムは、ここに引用する米
国特許第４，２６２，２３１号に説明されているよう
な、鉛、ビスマスおよびスズの組み合わせで構成され
る。更にもう１つのアマルガムは亜鉛、もしくは亜鉛、
インジウムおよびスズの組み合わせで構成される。
【００１３】図２は、排気管２０を介してランプに充て
ん物が添加される前の、ベースが下向きの状態のＳＥＦ
ランプを示す。排気管の先端封止領域２４の近くにディ
ンプル２２が設けられている。先端封止領域は、排気管
を介したランプの排気と充てんの後に封止すなわち「先
端封止」される排気管の先端領域すなわち排気管の最上
部の領域である。
【００１４】ランプは、周知の方法で排気管２０を介し
て排気および充てんが行われる。次に、図３に示すよう
に、先端封止領域の開口を介して排気管２０の中に大き
さと形状が適当な添加物位置決め部材３０が挿入され
る。一実施例では、添加物位置決め部材３０はガラス玉
で構成される。ディンプル２２の存在と添加物位置決め
部材３０の大きさおよび形状によって、添加物位置決め
部材はくぼみ形空洞１６から離れたディンプルの側にと
どまる。次に、先端封止領域２４の開口を介して排気管
２０の中に、アマルガム３２が挿入される。ディンプル
２２と添加物位置決め部材３０の組み合わせにより、く
ぼみ形空洞１６から離れたディンプル２２の側の所定の
位置にアマルガムが配置され保持される。すなわち、ラ
ンプ動作中の水銀蒸気圧力が約４ミリトルから７ミリト
ルの最適範囲内の値に近づくように、アマルガム３２の
位置が選定される。最後に、図３に示すように、排気管
はアマルガム３２の直ぐ上の位置で先端封止される。
【００１５】図４は、図２および３のディンプル構造の
代替実施例を示す。図示するように、２つのディンプル
２２ａおよび２２ｂが排気管２０の互いに対向する側面
に互いに真向かいに配置される。ディンプル２２ａおよ
び２２ｂは、各々の深さを図２および３のディンプル２
２の深さより小さくすることが好ましいが、一緒になっ
て図２および３のディンプル２２と同じ機能を果たす。
２つのディンプルを使用することにより、一層深い単一
のディンプルの機能を果たすことは、ランプによっては
望ましいことがある。それは、ガラス管に加わる応力が
小さくなり、またディンプルの形成の際にガラス管に加
わる応力を更に均衡させることができるからである。
【００１６】図５−７は、本発明の他の実施例によるＳ
ＥＦランプの中のアマルガムの配置および保持を示す。
排気管２０’に設ける第１のディンプル４０が、図２お
よび３のディンプル２２に比べて（あるいは図４のディ
ンプル２２ａおよび２２ｂに比べて）くぼみ形空洞１６
に対してより近い位置に形成される。次にランプは、周
知の方法で排気管２０’を介して排気と充てんが行われ
る。先端封止領域の開口を介して排気管２０’の中に大
きさと形状が適当な添加物位置決め部材３０が挿入され
る。一実施例では、添加物位置決め部材３０はガラス玉
で構成される。第１のディンプル４０の存在と添加物位
置決め部材３０の大きさおよび形状によって、添加物位
置決め部材３０はくぼみ形空洞１６から離れたディンプ
ルの側にとどまる。次に、先端封止領域２４の開口を介
して排気管２０’の中に、アマルガム３２が挿入され
る。第１のディンプル４０と添加物位置決め部材３０の
組み合わせにより、排気管の中の第１の所定の位置に
（すなわち、くぼみ形空洞１６から離れた第１のディン
プル４０の側の所定の位置に）アマルガムが配置され
る。次に、図６に示すように、アマルガム３２と排気管
の先端との間に空間ができるように、アマルガム３２よ
り上方の位置で排気管の先端封止が行われる。排気管の
先端封止の際の問題、たとえば、アマルガムの過熱によ
るランプからの水銀の喪失、および応力き裂を生じる恐
れのある先端の急冷といった問題を避けるために、アマ
ルガムと排気管の先端封止領域との間に充分な距離があ
るように第１の所定の位置（すなわち、アマルガム３２
の位置）が選定される。次に、図７に示すように、ＳＥ
Ｆランプを逆さにして、「頂部が上向き」すなわち「ベ
ースが下向き」の状態とし、第２のディンプル４２が添
加物位置決め部材３０の直ぐ上に排気管２０’に形成さ
れる。都合のいいことに、２つのディンプル構造（各デ
ィンプル構造は１つまたは２つのディンプルを含むこと
ができる）を使用することにより、アマルガムが排気管
の先端と密接に接触するので、アマルガムが排気管の中
の最低温の位置またはそれに非常に近接した位置んアマ
ルガムが位置決めされるとともに、上記のような先端封
止の際のアマルガムの過熱の問題が避けられる。
【００１７】一実施例では、添加物位置決め部材３０は
ガラス玉で構成される。都合のいいことに、ガラス玉は
排気管の中で転がすことによって排気管の中に容易に入
れることができる。しかし、用途およびランプ製造方法
に応じて、添加物位置決め部材の他の形状が望ましいこ
とがある。図８は、本発明の別の代替実施例を示し、２
つのディンプル構造４０’および４２’が排気管１２
０’の互いに対向する側面に配置される。このように２
つのディンプル構造が、排気管の長さに沿って互いに近
接して配置されるように、部分的に重なってもよい。こ
の場合も、アーク管の一側面でなく互いに対向する両側
面にディンプルを配置することは、ディンプルの形成の
際にガラス排気管に加わる応力を低減し、均衡させるた
めに望ましいことがある。
【００１８】図９は、本発明の別の代替実施例を示し、
２つのディンプル構造が用いられているが、各ディンプ
ル構造は２つのディンプルを含み、この２つのディンプ
ルは排気管２２０’の互いに対向する側面に互いに真向
かいに配置される。詳しく述べると、図示するように、
第１のディンプル構造はディンプル４０ａ’および４０
ｂ’で構成され、第２のディンプル構造はディンプル４
２ａ’および４２ｂ’で構成される。
【００１９】図１０は、本発明の更に別の代替実施例を
示し、単一のディンプル構造が用いられるが、アマルガ
ムの他方の側（すなわち、排気管の先端に近い側）に１
つ以上の付加的な添加物位置決め部材が用いられる。説
明の目的のため、図１０には２つの付加的な添加物位置
決め部材５０および５２が示されている。添加物位置決
め部材３０との組み合わせで、付加的な添加物位置決め
部材５０および５２は排気管６０の中でアマルガム３２
の位置を維持する役目を果たすとともに、もう１つのデ
ィンプルを追加するためにランプを逆さにして頂部が下
向き状態にする余分な工程が避けられる。
【００２０】本発明の実施例を図示し説明してきたが、
このような実施例が例示のためのものに過ぎないことは
明らかである。熟練した当業者は本発明を逸脱すること
なく多数の変形、変更および置換を考えつき得よう。し
たがって、本発明は特許請求の範囲の記載により定めら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な無電極ＳＥＦけい光放電ランプを部分
断面側面図である。
【図２】ＳＥＦランプ内にアマルガムを配置し保持する
ための本発明の一実施例による単一のディンプル構造を
示す断面図である。
【図３】ＳＥＦランプ内にアマルガムを配置し保持する
ための本発明の一実施例による単一のディンプル構造お
よび添加物位置決め部材を示す断面図である。
【図４】図２および３のディンプル構造の代替実施例を
示す断面図である。
【図５】ＳＥＦランプ内にアマルガムを配置し保持する
ための本発明の他の実施例による第１のディンプル構造
を示す断面図である。
【図６】ＳＥＦランプ内にアマルガムを配置し保持する
ための本発明の他の実施例による第１のディンプル構造
および添加物位置決め部材を示す断面図である。
【図７】ＳＥＦランプ内にアマルガムを配置し保持する
ための本発明の他の実施例による第１のディンプル構造
および添加物位置決め部材、ならびに第２のディンプル
構造を示す断面図である。
【図８】図７の第１および第２のディンプル構造の代替
実施例を示す断面図である。
【図９】第１および第２のディンプル構造の別の代替実
施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の更に別の代替実施例をを示す断面図
である。
【符号の説明】
１０ 無電極ＳＥＦけい光放電ランプ １２ エンベロープ １４ 励起コイル １６ くぼみ形空洞 １８ けい光体 １９ ランプ口金 ２０ 排気管 ２２ ディンプル ３０ 添加物位置決め部材 ３２ アマルガム ４０ 第１のディンプル ４２ 第２のディンプル ５０ 付加的な添加物位置決め部材 ５２ 付加的な添加物位置決め部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・ジェームズ・ダウントン イギリス、エルイー20ジェーエフ、レスタ ー、カレッジ・アヴェニュー、８番 (72)発明者 セイドアムル・アーメス・エルハマムジイ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、バン・レンセラー・ドライブ、 2120番

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ソレノイド状電界（ＳＥＦ）けい光放電
    ランプの製造方法に於いて、 紫外放射線によって励起されたとき可視放射線を放出す
    るためのけい光体コーティングが内面に設けられ、かつ
    励起コイルを入れるためのくぼみ形空洞を有する光透過
    性のエンベロープを設けるステップであって、上記くぼ
    み形空洞は当該エンベロープの中に伸びる排気管を有
    し、該排気管は上記ランプのベースの中に伸びるベース
    部分を有するような当該エンベロープを設けるステッ
    プ、 上記くぼみ形空洞から所定の距離の所で上記排気管の上
    記ベース部分に第１のディンプル構造を形成するステッ
    プ、 上記エンベロープを頂部が下向きの状態に配置するステ
    ップ、 上記排気管を介して上記エンベロープの排気と充てんを
    行うステップ、 上記ディンプル構造によって添加物位置決め部材が上記
    排気管の中に保持されるように上記排気管の中に添加物
    位置決め部材を挿入するステップ、 アマルガムを上記排気管の中に挿入して、上記添加物位
    置決め部材によって上記アマルガムを上記排気管内の第
    １の所定の位置に保持するステップ、および上記アマル
    ガムの近くで上記排気管の先端封止を行うステップを含
    むことを特徴とするソレノイド状電界けい光放電ランプ
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 上記アマルガムと上記排気管の先端との
    間に空間が形成されるように上記排気管の先端封止を行
    うステップ、 上記エンベロープを逆さにして頂部が上向きの状態にす
    るステップ、 上記第１の所定の位置に比べて上記くぼみ形空洞から一
    層離れた第２の所定の位置で上記アマルガムが上記排気
    管の中に保持されるように、上記空間内で上記排気管の
    上記ベース部分に第２のディンプル構造を形成するステ
    ップを含む請求項１記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 上記先端封止ステップの際に上記アマル
    ガムの融解を避けるように、上記第１の所定の位置が選
    定される請求項２記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 ランプ動作中の上記エンベロープの中の
    水銀蒸気圧力が約４ミリトルから７ミリトルの範囲内に
    維持されるように上記第１の所定位置と上記第２の所定
    位置の一方または両方が選定される請求項２記載の製造
    方法。
  5. 【請求項５】 上記先端封止ステップの後では上記アマ
    ルガムが上記排気管の先端と接触するように、上記第２
    の所定位置が選定される請求項２記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 更に、上記アマルガム挿入ステップの後
    に上記排気管の中に付加的な添加物位置決め部材を挿入
    して、上記アマルガムの両側に添加物位置決め部材が配
    置されるようにするステップを含む請求項１記載の製造
    方法。
  7. 【請求項７】 ソレノイド状電界（ＳＥＦ）けい光放電
    ランプに於いて、 無線周波数磁界を受けたときアーク放電を維持して紫外
    放射線を放出するための電離可能なガス状充てん物が入
    っている光透過性のエンベロープであって、上記紫外放
    射線によって励起されたとき可視放射線を放出するため
    のけい光体コーティングが内面に設けられ、かつくぼみ
    形空洞が中に形成された光透過性のエンベロープ、 無線周波数電源によって励起されたときに上記無線周波
    数磁界を形成するために上記くぼみ形空洞の中に設けら
    れた励起コイル、 上記くぼみ形空洞を通って上記エンベロープの中に伸び
    る排気管であって、上記ランプのベースの中に伸びるベ
    ース部分を有する排気管、 上記くぼみ形空洞から第１の所定の距離の所で上記排気
    管の上記ベース部分に形成された第１のディンプル構
    造、および上記排気管内に配置される添加物位置決め部
    材であって、該添加物位置決め部材と上記排気管の先端
    との間の上記排気管内にアマルガムを保持するための添
    加物位置決め部材を含むことを特徴とするソレノイド状
    電界けい光放電ランプ。
  8. 【請求項８】 上記添加物位置決め部材にガラス玉で構
    成される請求項７記載のソレノイド状電界けい光放電ラ
    ンプ。
  9. 【請求項９】 上記第１のディンプル構造が、上記排気
    管の一側面に設けられた単一のディンプルで構成される
    請求項７記載のソレノイド状電界けい光放電ランプ。
  10. 【請求項１０】 上記第１のディンプル構造が、上記排
    気管の互いに対向する側面に形成された２つのディンプ
    ルで構成される請求項７記載のソレノイド状電界けい光
    放電ランプ。
  11. 【請求項１１】 上記アマルガムがインジウム、ビスマ
    スとインジウムの組み合わせ、鉛とビスマスとスズの組
    み合わせ、亜鉛、および亜鉛とインジウムとスズの組み
    合わせで構成される群から選択される請求項７記載のソ
    レノイド状電界けい光放電ランプ。
  12. 【請求項１２】 上記添加物位置決め部材が、上記排気
    管の先端封止の際にアマルガムを該添加物位置決め部材
    と接触する第１の所定の位置で上記排気管内に保持し、
    上記くぼみ形空洞から第２の所定の距離の所で上記排気
    管の上記ベース部分に形成された第２のディンプル構造
    が、ランプ動作中の上記アマルガムを上記排気管の先端
    付近の第２の所定の位置に保持するようにした請求項７
    乃至１１のいずれか１項に記載のソレノイド状電界けい
    光放電ランプ。
  13. 【請求項１３】 上記第１および第２のディンプル構造
    の各々が、上記排気管の同じ側面に形成された単一のデ
    ィンプルで構成される請求項１２記載のソレノイド状電
    界けい光放電ランプ。
  14. 【請求項１４】 上記第１および第２のディンプル構造
    の各々が、上記排気管の互いに対向する側面に形成され
    た単一のディンプルで構成される請求項１２記載のソレ
    ノイド状電界けい光放電ランプ。
  15. 【請求項１５】 上記第１および第２のディンプル構造
    が上記排気管の長さに沿って部分的に重なっている請求
    項１４記載のソレノイド状電界けい光放電ランプ。
  16. 【請求項１６】 上記第１および第２のディンプル構造
    の少なくとも一方が、上記排気管の互いに対向する側面
    に互いに真向かいに形成された２つのディンプルで構成
    される請求項１２記載のソレノイド状電界けい光放電ラ
    ンプ。
  17. 【請求項１７】 上記アマルガムがインジウム、ビスマ
    スとインジウムの組み合わせ、鉛とビスマスとスズの組
    み合わせ、亜鉛、および亜鉛とインジウムとスズの組み
    合わせで構成される群から選択される請求項１２記載の
    ソレノイド状電界けい光放電ランプ。
  18. 【請求項１８】 上記アマルガムと上記排気管の先端と
    の間に付加的な添加物位置決め部材が配置されている請
    求項７記載のソレノイド状電界けい光放電ランプ。
  19. 【請求項１９】 上記添加物位置決め部材の各々が少な
    くとも１つのガラス玉で構成される請求項１８記載のソ
    レノイド状電界けい光放電ランプ。
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