JPH10503879A - 無電極低圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による無電極低圧放電ランプは気密な方法で閉じられ、放電空間（10）を取り囲み、且つ水銀と希ガスとの充填物を含んでいるランプ容器（１）を設けられる。このランプ容器は空洞（11）とカラー（13）とを有し、ここで前記の空洞（11）は外部に向かって開かれ、電気的コイル（２）がその空洞（11）内に収容されており、且つアマルガム（30）を有する支持物（３）が前記の放電空間内に配置されている。前記カラー（13）は金属で作られ且つアマルガム（30）の支持物（３）がそのカラーへ固定されている。この構造がアマルガム（30）の縮退を妨害する。

Description

【発明の詳細な説明】 無電極低圧放電ランプ 本発明は、気密な方法で閉じられ、放電空間を取り囲み、水銀と希ガスとの充 填物を含み、且つ空洞とカラーとを有するランプ容器を設けられた無電極低圧放 電ランプに関するもので、ここで前記の空洞は外部に向かって開かれ、電気的コ イルが前記の空洞内に収容されており、一方アマルガムを有する支持物が前記の 放電空間内に置かれている。 そのようなランプは米国特許明細書第US 4,622,495号から既知である。高周波 磁界がランプ点灯中前記の電気的コイルにより発生され、ランプ容器内の電気的 放電を維持する。空洞とカラーとがガラス管から統合的に形成される。その空洞 を取り囲んでいるランプ容器の一部分がカラーの外周へ融合される。アマルガム が棒によって空洞へ固定された金属金網上に与えられる。ランプ発火の後に生じ る電気的放電がアマルガムを有する支持物を加熱するので、アマルガムがアマル ガムに結合された水銀を放出する。この放出された水銀蒸気が、定格動作のため に望ましい値まで光出力が発火後迅速に上がることを達成する。しかしながら、 ランプ寿命の間にアマルガムが比較的強く縮退することが欠点である。 アマルガムの縮退を妨害する構造を有する、冒頭部分に記載した種類の無電極 低圧放電ランプを提供することが本発明の目的である。 本発明によると、冒頭部分に記載した種類の無電極低圧放電ランプは、この目 的のために、カラーが金属で作られ且つ支持物がそのカラーへ固定されているこ とを特徴としている。 アマルガム温度は、放電温度にのみならず、アマルガムがランプ容器へ固定さ れる位置の温度にも部分的に依存する。既知のランプにおいてアマルガム支持物 が固定される空洞の温度は、室温から多分 200℃又はそれ以上高い値まで比較的 ゆっくりと上昇する。この結果は最初の険しい上昇後にアマルガム温度が更に徐 々に増加し、且つ空洞が空洞の平衡温度を呈するまで増加を停止しないことであ る。それからアマルガム温度が水銀の放出のために必要な温度より高い値を呈し て、それがアマルガムの強い縮退を生じる。 本発明によるランプにおいてアマルガムが固定される金属カラーは、ランプ発 火の後に大幅に少ない温度上昇に耐える。これがアマルガムが水銀の放出のため に必要な温度を迅速に呈するようにアマルガムを位置決めすることを可能にし、 一方その次の温度上昇、及び従って寿命の間にアマルガムが縮退する程度が制限 される。 カラーはランプ容器のガラスの膨張係数と一致する膨張係数を有する金属から 作られ得て、例えば石灰ガラスの場合には、重量で例えばCr６％、Ni42％、残り がFeであるCrNiFe合金で作られ得る。例えば硼珪酸ガラスの硬質ガラスランプ容 器においては、例えば重量で例えばNi29％、Co17％、残りがFeであるNi／Fe又は NiCoFeのカラーを用いることが可能である。 水銀を有するアマルガムを形成するのに適した材料は、例えばインジウム又は 鉛と錫との合金である。アマルガムは、例えば開いたカプセル内に与えられても よい。しかしながら、アマルガムが支持物の表面上に層を構成する場合が好適で ある。アマルガムが上に設けられ得るのに適した材料は、例えばステンレス鋼、 鉄、ニッケルである。支持物へのアマルガムの接着を推進するように、中間層が アマルガムとアマルガムが上に設けられる支持物の表面との間に存在してもよく 、それは例えばコバルトの中間層又はアマルガム形成材料と支持物材料との合金 の中間層である。 支持物は、例えば単一体、例えば一端部分においてカラーへ固定され且つ反対 端部分にアマルガムを設けられたストリップであってもよい。好適な実施例にお いては、支持物は、第１部分、例えば上にアマルガムが設けられた金網ストリッ プ、及びそれにより第１部分がカラーへ固定される、金属棒のような、第２部分 を具えている。比較的大きい表面積が支持物の第１部分によってアマルガムと放 電空間との間の相互作用のために容易に実現され得て、一方カラーへの熱輸送が 第２部分を通してそれに無関係に制御され得る。 魅力的な実施例においては、アマルガムの少なくとも一部分が曲がった薄板状 体の内側対向面上に設けられている。この実施例においては、前記の薄板状体が 、放電からの高エネルギー粒子の影響のもとで、前記の面上のアマルガムが撥ね 飛 び去るのを防止する。この薄板状体は、例えば螺旋形状に曲げられる。この実施 例の変形においては、アマルガムが前記の面から更に露出された面上にも延在し ている。一方では、この露出された面上のアマルガムは放電内へ容易に水銀蒸気 を放出し得る。他方では、撥ね飛びによる露出された面から消失するアマルガム は内側対向面からの移転によって補足され得る。 有利な実施例においては、アマルガム支持物が溶接によりカラーへ固定されて いる。この溶接は、例えば抵抗溶接又はアーク溶接により得られてもよい。レー ザー溶接によりカラーへ棒を固定することが魅力的である。カラー上に（導電性 でない）蛍光層が設けられてしまった後に溶接を得ることもこれが可能にする。 放電空間内のアマルガムのみならず、このランプは、例えば別の比較的冷たい 点に配置され且つ水銀蒸気圧への周囲温度の影響を制限する目的を有する蒸気圧 制御アマルガムを具えてもよい。代わりに、蒸気圧制御アマルガムが無くてもよ い。定格運転中の水銀蒸気圧はその場合にはランプ容器壁の最冷点の温度により 決められる。 本発明によるランプの魅力的な実施例は、ランプ容器が放電空間と対向する面 上に光伝達する、導電層を支持し、その層がランプ容器の少なくとも別の部分上 へカラーから延びることを特徴としている。この時カラーは外部導体へこの導電 層を接続するための案内部材として働き得る。ランプ点灯中にカラーが電源導体 へ接続されることで、ランプの無線妨害を抑制することを、これが簡単な方法で 可能にする。 本発明によるランプのこれらの及びその他の態様を、図面を参照してもっと詳 細に説明しよう。 図１は、部分的に立面図で且つ部分的に縦断面図で、本発明による無電極低圧 放電ランプの第１実施例を示している。 図２は図１における線II上で取られた上記の実施例のランプの一部分を示して いる。 図３は図１における線III上で取られたランプの第２実施例の一部分を示して いる。 図１は、気密な方法で閉じられ、放電空間10を取り囲む、且つイオン化できる 充填物を設けられたランプ容器１を設けられた無電極低圧放電ランプを示してい る。その充填物は水銀とクリプトン／アルゴン混合物（体積で95／５）とを具え ている。ランプ容器１は空洞11とカラー13とを有し、ここで空洞11は外部に向か って開いている。カラー13は、電気的コイル２が収容される空洞11内の空間11a へのアクセスを提供する開口部13を有し、前記のコイルが軟磁性材料の中空鉄心 20を取り巻いている。前記の鉄心は45mmの長さと、7.5mmの内径、及び12.5mmの 外径を有している。今後補助アマルガムと呼ばれるアマルガム30を有する支持物 ３が、放電空間10内に配置されている。カラー13から離れて対向する空洞の一端 11b 内に開放端14a を有する排気管14が、コイル２の鉄心20内の空洞21を通って 延びている。開放端14a と対向して、排気管14は別のビスマスとインジウムとの 合金により水銀の蒸気圧制御するアマルガム４が配設され、保持器40内に収容さ れている端部14b を有している。この保持器40はIR吸収ガラスで作られ且つ開口 部40a を有している。 ランプ容器１はランプキャップ50を有するハウジング５へ固定さている。コイ ル２へ供給するための供給ユニット25がハウジング５内に収容され、且つランプ キャップ50の接点51，52へ接続されている。 カラー13は金属、ここでは、この場合には重量で６％のCrと、42％のNi、及び 52％のFeを具える、CrNiFe合金で作られ、且つ補助アマルガム30の支持物３がカ ラー13へ固定されている。空洞11とその空洞11を取り囲んでいるランプ容器１の 一部分12とは石灰ガラスで作られている。 図示の実施例においては、補助アマルガム30の（図２に拡大して示された）支 持物３が、薄板状体により形成された第１部分31と、棒により形成された第２部 分32とを具えている。その棒32が溶接33によってカラー13へ第１端部32a で固定 され、且つ上に補助アマルガム30が設けられた薄板状体31をそれの第２端部32b で支持している。ランプ容器１のカラー13と同じ合金から作られている棒32は、 0.6mmの直径と22mmの長さとを有している。薄板状体31は鉄で作られ且つ９mmの 長さと 1.6mmの幅とを有している。この薄板状体は棒の端部を横切ってそれの長 手方向により固定されている。その薄板状体の、３mm長さで且つ前記の棒から離 れて対向する、一端部分31a は 0.1mgのインジウムで覆われている。 放電空間10に向かって対向しているランプ容器１の表面は、ここでは弗素添加 された酸化錫で作られ且つカラー13から少なくともランプ容器の別の部分、この 場合には封入部分12上まで延びている、光を伝達する、導電層15（太い破線）を 支持している。発光層16（細い破線）が導電層15上と放電空間10に向かって対向 する空洞11の表面上とに設けられている。カラー13が導体26を介してランプキャ ップの接点52へ電気的に接続されている。 図１に示されたランプは次のように製造された。最初にランプ容器１の封入部 分12がカラー13へ融合された。それから導電層15と発光層16とがその順序で設け られた。補助アマルガム30を設けられた支持物３が、道具によってカラー13内の 開口部13a を通って放電空間10内へ続いて導入され、その上に支持物３の棒32が カラー13の接触点に対してそれの第１端部32a により押しつけられた。その時レ ーザービームが、棒32の第１端部32a との間の接触の点と反対の放電空間10の外 側に置かれたカラー13の表面へ狙われ、そのために棒32の第１端部32a 自身がカ ラー13へ融合される。パルス動作Nd‐ガラスレーザーがこのために用いられた。 パルスの持続期間とエネルギーとはそれぞれ６ms及び 6.5Ｊであった。ビーム直 径は 600μmであった。続いて、発光層16ですでに覆われたランプ容器１の空洞1 1がカラー13へ融合された。水銀とビスマス‐インジウム合金とを設けられた保 持器40が、続いて排気管14内に設けられ窪み14c の間でその中に固定された。そ れからランプ容器１は前述の希ガス混合物を設けられ、排気管14が融合により閉 じられた。最後に、保持器40が排気管内に固定され先に出願されたベルギー国特 許出願第9500896 号に記載された方法に従って開かれた。ランプ点灯中は、ビス マス‐インジウム合金と一緒に水銀が主アマルガムとして働くアマルガム４を形 成した。 本発明によるランプの第２実施例の支持物が図３に拡大して示されている。図 ２の成分に対応する成分は 100大きい参照符号を有している。少なくともアマル ガム 130（破線）の一部分は曲がった薄板状体 131の内側に対向する表面 135上 に設けられている。この薄板状体はここでは螺旋に巻かれており、アマルガム 1 30はそれの内側に対向する表面 135上に完全に設けられている。ランプの第１実 施例におけるように、0.1mgのインジウムがアマルガム形成物として用いられて いる。この薄板状体 131は43mm長さの棒へ固定されている。 本発明によるランプのカラー13は点灯中に 120〜130 ℃の温度を呈する。これ は本発明によらないランプの空洞において支配的である温度よりも 100℃以上低 い。 ランプ寿命中の補助アマルガムの動作を試験するために、第１及び第２実施例 のランプ（それぞれＩ及びII）が耐久試験を受けた。補助アマルガムの効果はラ ンプ発火後の光出力勾配から確かめられ得る。補助アマルガムにより放出された あらゆる過剰水銀は、主アマルガムにより直ちに吸収されないので、この勾配は 降下を示す。この降下の間で光出力が90％以下である時間間隔ｔ₉₀は、従って、 補助アマルガムがまだ吸収できる水銀の量に対する尺度である。100，1000，200 0，3000及び 4000 時間の点灯の後にランプＩ及びIIに対して測定された時間間 隔ｔ₉₀が下記の表に与えられている。 補助アマルガムが4000時間の点灯の後にもまだ両実施例において充分満足に機 能していることはこれらの測定から明らかである。ランプＩ及びIIにおいて最大 光出力の80％を達成するために必要な時間は、それぞれ、５及び10秒であった。 良好な結果はアマルガム形成物として５mgのPbSn合金を支持する支持物によって も達成された。アマルガムの支持物が空洞へ固定されている、米国特許明細書第 US 4,622,495 号のランプについては、アマルガムはすでに2000時間以内に完全 に縮退した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファン ヘニップ セオドラス ヨハネス マリア ヤコブス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．気密な方法で閉じられ、放電空間（10）を取り囲み、水銀と希ガスとの充填 物を含み、且つ空洞（11）とカラー（13）とを有するランプ容器（１）を設けら れ、ここで前記空洞（11）は外部に向かって開かれ、電気的コイル（２）が前記 空洞（11）内に収容されており、一方アマルガム（30）を有する支持物（３）が 前記の放電空間（10）内に置かれている無電極低圧放電ランプにおいて、 カラー（13）が金属で作られ且つアマルガム（30）の支持物（３）が前記カ ラー（13）へ固定されていることを特徴とする無電極低圧放電ランプ。 ２．請求項１記載の無電極低圧放電ランプにおいて、アマルガム（30）の支持物 （３）が溶接（33）によりカラー（13）へ固定されていることを特徴とする無電 極低圧放電ランプ。 ３．請求項１又は２記載の無電極低圧放電ランプにおいて、前記支持物（３）が 上にアマルガムが具えられた第１部分（31）と該第１部分がランプ容器（１）の カラー（13）へそれにより固定される第２部分（32）とを具えていることを特徴 とする無電極低圧放電ランプ。 ４．請求項１〜３のいずれか１項記載の無電極低圧放電ランプにおいて、アマル ガム(130)の少なくとも一部分が曲がった薄板状体(131)の内側に対向する表面(1 35)上に設けられていることを特徴とする無電極低圧放電ランプ。 ５．請求項１〜４のいずれか１項記載の無電極低圧放電ランプにおいて、ランプ 容器（１）が放電空間（10）と対向する面上に、光伝達する導電層（15）を支持 し、該層がランプ容器（１）の少なくとも別の部分（12）上へカラー（13）から 延びることを特徴とする無電極低圧放電ランプ。