JPH10505942A - 低圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低圧放電ランプは、間に放電路が延在する中空の円筒状電極（３）が入るランプ容器（１）を有する。電極の少なくとも一方は、その自由端（４）から或る距離において、放電路に延在する両側の開いた管（５）を有する。この管は、導電手段（７）によって電極に連結され、電子放出材料（６）で被覆される。前記の導電手段（７）の断面の材料の表面積は、電極の断面の材料の表面積の最大でも２５％である。

Description

【発明の詳細な説明】 低圧放電ランプ 本発明は、真空気密に密閉され且つ端部を有する管状のガラスのランプ容器と 、このランプ容器内の稀ガスを有する封入物と、夫々各端部においてランプ容器 に入り且つ夫々ランプ容器内側の端と外側の端を有する中空円筒状電極とを有す る低圧放電ランプに関するものである。 このような低圧放電ランプは欧州特許出願公開明細書０５６２６７９号（ＥＰ −Ａ０５６２６７９）より既知である。 この既知のランプは実現が容易である。中にある中空の円筒状電極は多重機能 を有している。すなわち、この電極は、ランプ容器内の電極として、電流供給導 体及びランプ容器内の電流リードスルーとして、そしてまた、そこを通してラン プを洗浄し且つ封入物を入れることのできる管としても機能する。ランプ容器は 、ガラス管がランプ容器外側の電極の夫々に融着してその自由端が閉じられるこ とによって真空気密に密閉される。 この既知のランプの構造は、比較的小さな内径例えば１．５〜７ｍｍを有し、 また比較的長い例えば１ｍ或いはそれ以上のランプを実現するのを容易にする。 イオン化封入物は、稀ガス或いは稀ガスの混合物またはこれに加えて例えば水 銀のような蒸発可能な成分を有する。ランプ容器壁にはけい光体を設けることが できる。このランプは、照明目的或いはシグナルランプ例えばネオン封入物と共 に車のテールランプまたはストップランプとして用いることができる。後者の場 合には、このランプは、付勢されてから３００ｍｓ後の代わりに１０ｍｓ後に既 にその完全な光を出す点において白熱ランプより優れている。 既知のランプの欠点は、その光束が比較的低いことである。 本発明の目的は、大きな光束を与えることのできる冒頭記載の種類の低圧放電 ランプを得ることにある。 本発明によれば、前記の目的は次のようにすることにより達成される。すなわ ち、管が電極の少なくとも一方の延長方向に該電極の端から或る距離において存 し、この管は、電子エミッタで被覆され、電極に導電手段により接続され、この 導電手段の材料は、電極の横断面において、該電極自体の横断面における材料の 表面積の最大で２５％の表面積を有し、前記の管は少なくとも電極に面する側で 開いている。 本発明のランプは、同じ消費電力に対して大きな光束を与えることが見出され た。 放電アークは、ランプの起動の間主として電極の内側に集中することが見出さ れた。このアークは管にも当たり、その温度を上昇する。しばらくたつと、アー クは主として管に集中し、その状態を維持する。 管は動作中高い温度になる。このため良好な電子放出を生じる。導電手段が管 を熱絶縁するので、電極自体は比較的冷たく、既知のランプの電極よりも冷たい 。このことは、電極がランプ容器と接する領域及びランプ容器外側の電極の温度 に現われる。その結果、ランプ容器とランプ容器外側の電極は、動作中熱に対し て比較的低い抵抗を有する材料と接触または連結することができる。 一般に、導電手段は５０−２０００Ｋ／Ｗの熱抵抗を形成する。若し熱抵抗が これよりも著しく大きければ、管は、一般に、蒸発が生じ始めることのできる温 度になるのであろう。抵抗が前記に示したよりも小さければ、管温度への影響は 小さい。熱抵抗は、１００−２０００Ｋ／Ｗであると有利である。 管を具えた電極が１つだけのランプは、直流による運転に適している。この場 合管を有する電極はカソードである。けれども、両方の電極にこのような管が設 けられた場合には、例えば交流運転に対して好適である。 導電手段は、例えば抵抗溶接或いはレーザ溶接で電極と管に溶接された金属ワ イヤで形成することができる。けれども、前記の導電手段は代わりに２つまたは それ以上のワイヤを有してもよい。この実施態様は、動作時に例えばショックや 振動による力を受けるランプに好適である。 好ましい実施態様では、管は電極と一体である。この場合材料は、縦方向にわ たって電極と管を成形していた円筒体の殻から例えばソーイング（sawing）、グ ラインディング（grinding）、ドリリング(drillng)、バーニング(burning)或い はエッチングより除かれている。この場合管と電極間の１つまたは幾つかの連 結部分が導電手段としての役をするように残されている。周囲にわたって分布さ れたこのような連結部は、機械的に強い構造を与える。管の壁は、例えば、固体 金属、例として電極と同じ材料より形成され、例えば管と一体である。 好ましい実施態様では、管の壁は多孔性である。管の材料は、Ｎｉ，Ｍｏまた はＴａ或いはその合金のような耐熱金属である。このことは、管に付着されるこ とのできる電子エミッタの付着強度及び量が共に改良されるという利点を有する 。更に、管の熱容量が比較的小さく、電極の迅速なウォーミングアップをきたす 。 多孔性材料は、ガーゼであると有利である。その理由は、ガーゼは取扱いが容 易で比較的大きな強度を有するからである。ガーゼは、例えば、２０〜３０ミク ロンのオーダーの直径を有するワイヤより織成され、１ｍｍ当たり数本のワイヤ の密度を有する。 管の内側を電子エミッタで被覆するのが好ましい。もっとも、代わりに管の外 側で被覆するか或いは内側と外側で被覆してもよい。内側被覆の場合には、放電 アークは管の内側に優先的に集中する。この場合、管より分離されたすべての材 料は、ランプ容器壁に付着する代わりに略管の内側に残留する。管は、該管を電 子エミッタ材料の懸濁液に浸漬すると内側及び外側共に両方に被覆することがで きる。この場合外側の電子エミッタは、若し内側の電子エミッタがランプ寿命の 終りに向かって尽きた場合にスペアの蓄えとして役に立つ。 管の熱絶縁は、管と電極間の距離、管と電極間の連結部の数及びその平均断面 積によって選ぶことができる。管と電極がアセンブルされたユニットならば、熱 絶縁はその材料特にその熱伝導の選択によって調節することもできる。この選択 は、当業者ならば各ランプタイプに対する少しばかりの一連のテストによって容 易に行うことができる。 電子エミッタは、例えば、ランプ例えば低圧放電ランプで知られている電子エ ミッタ或いはその混合物より選ぶことができる。非常に好適なのは、例えばそれ 等の炭酸塩の等モル部より得られたＢａＯ，ＣａＯ及びＳｒＯの電子エミッタで ある。代わりに、例えばＢａ_xＳｒ_1-xＹ₂Ｏ₄を用いてもよく、ここでＸは例えば ０．７５である。 電極、したがっておそらくは管は、ランプ容器のガラスの膨脹係数に相当する 膨脹係数を有する材料でつくることができ、例えば石灰ガラスの場合には、例え ば重量でＣｒ６％、Ｎｉ４２％、残り鉄のＣｒＮｉＦｅ合金でつくることができ る。硬質ガラス例えば珪硼酸ガラスに対しては、例えば、１．５ｍｍの直径と０ ．１２ｍｍの壁厚を有する例えばＮｉ／Ｆｅ或いは例として重量でＮｉ２９％、 Ｃｏ１７％、残り鉄のＮｉＣｏＦｅでつくった電極を用いることができる。 代わりに、電極と管のアセンブルユニットにおける管は、例えば重量で１８％ のＣｒ、１０％のＮｉ及び残りＦｅのＣｒＮｉＦｅより成るものでもよい。この 場合導電手段は、例えば、０．１２５或いは０．２５０ｍｍの直径のワイヤの形 の例えば例としてＮｉ８０Ｃｒ２０（重量／重量）のＮｉＣｒとすることができ る。 本発明のランプの一実施態様では、管は両端で開き、ランプ容器の内側に位置 される。実際に、放電アークにより発生されたすべての放射線がこの実施態様に おいて利用されるが、これは、比較的短いランプ容器に対して特に魅力がある。 本発明につながる実験によれば、放電容器の内側に設けられた、一端が開きま た閉じられた側は電極と対面するか或いは電極と反対にある管に電子エミッタが 施された場合、放電アークは管の周囲で電極に入ることがわかった。ランプ容器 はこの場合管付近に強い黒化を示した。 ランプ容器は、ガラス管をランプ容器の外側で一方或いは両方の電極に融着し て閉じることにより密封することができる。けれども、この代わりに、ランプ容 器の外側で電極管自体にシールをつくることも可能である。この目的で、管は、 例えばレーザでの融着またはピンチ或いはピンチと融着とで閉じられることもで きる。 本発明のランプの別の実施態様では、管はランプ容器の外側で電極の正面に位 置される。この実施態様は、動作中に管より分離された材料が略ランプ容器の外 側で止まり、このためランプ容器がきれいなままでいるという利点を有する。し たがってルーメン出力はランプ寿命の間大きなままでいる。この実施態様は、封 入物が蒸発可能な成分を有するランプに対して特に重要である。放電アークは通 常の動作中主として管に集中するので、管が入れられたランプ容器外側のスペー スは比較的高い温度を有する。蒸発成分はこの場合比較的高い蒸気圧を有するこ とができる。 電極と反対側に面する側は、電極に対面する側と同様に開いてもよく、或いは 代わりにピンチされることにより閉じられてもよい。 図１は本発明の低圧放電ランプの第１実施例の一部断面平面図を示す。図２は 第２実施例のやはり一部断面平面図を示す。 図の低圧放電ランプは、真空気密に密閉され且つ端部２を有する管状のガラス のランプ容器１を有する。このランプ容器は、稀ガス、図ではアルゴンと水銀の 封入物を有する。けい光体の混合物８がランプ容器内面の大部分を被覆している 。中空の円筒状電極３が夫々端部２においてランプ容器内に入り、ランプ容器の 内側及び外側に端４Ａ，４Ｂを有する。 管５が、少なくとも一方の電極３の延長方向に該電極の端部の一方すなわち４ Ａの前面に或る距離をおいて存し、この管５は、少なくとも電極に面する側で開 いており、電子エミッタ６で被覆され、導電手段７によって電極３に接続されて いる。この導電手段の電極を横切る断面における材料は、電極自体の材料の断面 の表面積の最大で２５％の表面積を有する。 図示の実施例では、管５は両側で開いており、ランプ容器の内部で電極３の前 に位置している。 前記の管はその内側と外側を電子エミッタで被覆されている。図では、両方の 電極がこのような電子エミッタ被覆管を有し、これ等の管は、図で周囲の略１０ ％にわたってその周囲に配分されて導電手段を形成する３つの連結部によって電 極と連結される。 ３．５ｍｍの内径と５ｍｍの外径を有する石灰ガラスのランプ容器を有する同 様なランプにおいて、Ｃｒ６Ｎｉ４２Ｆｅ５２（重量／重量／重量）の電極が用 いられる。この電極は１．５ｍｍの内径と０．１２ｍｍの壁厚を有した。管は、 両側が開き且つ電極の前面３ｍｍの距離で４ｍｍの長さ延在する固体ニッケル壁 を有した。この管は内側及び外側をＢａＣａＳｒＯ₃で被覆された。この管は、 断面で、電極自体の断面の材料表面積の略々６％になる表面積を有し、３２０Ｋ ／Ｗの熱抵抗となった。 このランプは、電極に管をもたないがその他の点ではすべて同じである参考ラ ンプ（ｒｅｆ）と比較された。この参考ランプは、１０ｍＡの交流電流を有する 本発明のランプ（ｉｎｖ１）と同様に作動された。本発明のランプは３０ｍＡで も作動された（ｉｎｖ２）。表１は、ランプにかかる電圧Ｖ_1a、電力消費Ｐ_1a、 光束Φ、発光効率ηを示す。 この表１から、同じ電流で作動されるが参考ランプよりも低い電力を消費する 本発明のランプは同じ光束を生じ、したがってより高い発光効率を有することが 明らかである。ランプが更に大きな電力で作動された場合（ｉｎｖ２）、発光効 率は、光束と同様に参考ランプのそれよりも高い。 けい光体で被覆されないが、同じ電極、電子エミッタを有する管、及び導電手 段を有する同じランプ容器が、容積で０．０５％のアルゴンが添加された２５ミ リバールのネオンを封入された。このランプ（ｉｎｖ３）は１０ｍＡの直流電流 で運転され、電極には管がないがその点ではすべて同じである参考ランプ（ｒｅ ｆ２）と比較された。 表２はその結果を示す。 参考ランプと同じ電力が消費される場合参考ランプの発光効率よりも高い発光 効率をもたらす本発明のランプの高い発光効率がこの表より明らかである。 ランプｉｎｖ３の温度が図にａ−ｇで示した場所で測定された。カソードは場 所ｇにある。表３は、これ等の温度を、比較のために参考ランプ（ｒｅｆ２）の 対応した温度と共に示したものである。 この表３から、ランプｉｎｖ３の最高測定温度（ｅ）は参考ランプの最高測定 温度よりも５０℃以上低いことが明らかである。ランプは、それに給電するため に電極の突出部分によって確実に支持されねばならないので、場所ｇにおけるカ ソード近くの温度が最も低く、参考ランプにおけるよりも遥に低い（７１℃）と いうことは、動作中にランプが接続される材料の選択に対して非常に重要である 。参考ランプのランプ容器は、主として電極から発生してランプ容器壁を通る熱 伝導によりその温度を得るということは、ａ−ｇにおける温度より明らかである 。ランプｉｎｖ３のランプ容器は主として電極における管より生じる放射によっ てその温度を得る。 別の実施例では、管の壁は多孔性材料、例えば、５０−１００μｍの範囲の直 径を有し且つ１ｍｍ当たり３−５ワイヤの密度を有するワイヤのガーゼである。 適当な材料は例えばＮｉ，Ｍｏ及びＴａである。一実施例では、管は３ｍｍの内 径及び１．５ｍｍの長さを夫々有する。 図２では、図１に対応する部分はそれよりも１０大きな符号を有する。ランプ 特性が、以下に夫々ｉｎｖ４及びｉｎｖ５と称する図１及び図２の実施例のラン プに関して１時間及び２０００時間の動作の後に測定された。ｉｎｖ４の管の間 の距離は１２ｃｍである。その構造は、ｉｎｖ１のランプの構造と他のすべての 点において同じである。ランプｉｎｖ５の構造は、管がランプ容器の外側に置か れた点でｉｎｖ４と相違するだけである。その他の点すなわち材料、管の寸法、 導電手段及び電極においてランプ構造は同じである。ランプｉｎｖ４及びｉｎｖ ５には４０ミリバールのＡｒと２ｍｇのＨｇが封入された。次のランプ特性、す なわちＶでのランプ電極Ｖ_1a，ＷでのランプＰ_1aの電力消費、１ｍでのランプの 光束Φ及び１ｍ／Ｗでの発光効率ηが表４に示されたように１時間及び２０００ 時間のランプ動作時間Ｔ［ｈ］後に４０ｍＡのランプ電流において測定された。 この表には、２０００時間の動作後の発光効率η₂₀₀₀と１時間の動作後の発光効 率η₁との比も示されている。 ランプｉｎｖ５内の放射アークにより発生された放射線は、放電アークが中空 の電極を通って管に集中されるのでその一部がさえぎられるのにも拘らず、２０ ００時間動作後のランプｉｎｖ５の発光効率はランプｉｎｖ４のそれよりも高い ことが見出された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォヘルス ヘンリクス ランベルタス アントニウス アドリアヌス 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 (72)発明者 レペラールス パトリシウス ヴィルヘル ムス マリア 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 (72)発明者 チョウ フイ−メン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10510 ブライアークリフ シュレイド ロード 137

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．真空気密に密閉され且つ端部（２）を有する管状のガラスのランプ容器（１ ）と、このランプ容器内の稀ガスを有する封入物と、夫々各端部（２）において ランプ容器に入り且つ夫々ランプ容器内側の端（４Ａ）と外側の端（４Ｂ）を有 する中空円筒状電極（３）とを有する低圧放電ランプにおいて、管（５）が電極 （３）の少なくとも一方の延長方向に該電極の端（４Ａ）から或る距離において 存し、この管は、電子エミッタ（６）で被覆され、電極（３）に導電手段（７） により接続され、この導電手段の材料は、電極の横断面において、該電極自体の 横断面における材料の表面積の最大で２５％の表面積を有し、前記の管（５）は 少なくとも電極（３）に面する側で開いていることを特徴とする低圧放電ランプ 。 ２．管（１５）の壁は多孔性材料でつくられたことを特徴とする請求の範囲１記 載の低圧放電ランプ。 ３．多孔性材料はガーゼであることを特徴とする請求項２記載の低圧放電ランプ 。 ４．管（５）は両側で開き、ランプ容器（１）内側で電極（３）の正面に位置さ れたことを特徴とする請求の範囲１乃至３の何れか１つに記載の低圧放電ランプ 。 ５．管（１５）はランプ容器（１）の外側で電極（１３）の正面に位置されたこ とを特徴とする請求の範囲１乃至３の何れか１つに記載の低圧放電ランプ。 ６．管（５）は内側を電子エミッタ（６）で被覆されたことを特徴とする請求の 範囲１乃至５の何れか１つに記載の低圧放電ランプ。 ７．管（５）は内側及び外側を電子エミッタ（６）で被覆されたことを特徴とす る請求の範囲６記載の低圧放電ランプ。 ８．電極（３）と管（５）は一体であることを特徴とする請求の範囲１及び４乃 至７の何れか１つに記載の低圧放電ランプ。