JPS5821067Y2 - 低圧水銀蒸気放電灯 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は二個の熱電子放射電極とビスマス・インジウム
の水銀アマルガムと放電空間に具備させた低圧水銀蒸気
放電灯に関するものである。

低圧水銀蒸気放電灯は入力電気エネルギーを紫外線出力
に変換するのに水銀の蒸気圧が約６×１０”ｍｍＨｇと
なった時に最高変換効率を示すものでこの蒸気圧は４０
℃付近に釦ける水銀の平衡圧に相当する。

このような放電灯は主として灯の供給入力と灯の点灯環
境、特に輻射による熱放散量とに関係する。

若し灯の周囲温度が規定の入力で４０℃程度を超えるよ
うな放電空間温度となるならば上記の変換効率は低下す
る。

多くの場合外囲温度を一定に維持することは困難である
ので該変換効率従って光束出力は格別の対策を溝じなけ
れば変化する。

例えば換気が充分でない器具の中で点灯すれば灯の温度
は上昇する。

原則的に規定入力で点灯して如何なる外囲温度でも最大
光束出力を得ようとしても不可能である。

光束出力を増加しようとして電気的入力を増加した時も
灯の温度が昇って水銀蒸気圧も昇るので変換効率が低下
する。

既知方法の中でこのような温度上昇してもなお水銀蒸気
圧をなるべく一定とするには水銀アマルガムを使用する
にある。

アマルガムを取付ける位置は灯を規定の点灯状態とした
時に水銀蒸気圧が６ Ｘ １０−３ｍｍＨｇからなるべ
く偏差が小さいような温度個所とする。

該温度は４０℃である。既知のアマルガムはインジウム
と水銀より成り、インジウムと水銀が規定比率のものを
使用すれば相邑広い温度範囲で水銀蒸気圧が６Ｘ１０
”ｍｍ Ｈｇ付近で安定する。

アマルガム中の水銀の比率を低くすれば広い安定蒸気圧
の範囲は得られるが、最良蒸気圧である６Ｘ１０−３ｍ
ｙｔＨｇよりも高い値で安定しそのため電気的入力を有
効光束に変換する効率が低下するという困難が発生する
。

％にインジウム−水銀アマルガムを具える灯は室温では
アマルガムを具えない灯はど始動が容易でないことは知
られている。

その理由は室温では水銀だけの灯よりも水銀蒸気圧が低
いためである。

水銀比率の低いアマルガムを使用すれば一層室温に於け
る始動が困難となる。

灯の点灯中はアマルガム中の水銀比率は７層低くなるも
のでそれは水銀が、大低の場合存在する蛍光層によって
吸着されるためである。

このようにしてインジウム−水銀アマルガムを使用すれ
ば水銀蒸気圧が安定する温度範囲は確かに広くなるが始
動が困難となり効率が低下する。

本考案の目的はこれを救済しようとするにある。

本考案はビスマス・インジウムと水銀とのアマルガムを
封入した低圧水銀蒸気放電灯で、ビスマス対インジウム
のアトム比を０．４５ ： ０．５５〜０．６０ ：
０．４０とし、水銀対ビスマス・インジウムの和のアト
ム比を０．０４ ：０．９６〜０．１０：０．９として
成ることを特徴とする。

上記の通りのアマルガムを含有させた低圧水銀蒸気放電
灯は広い温度範囲に亘って水銀蒸気圧が６ Ｘ １０−
３ｍｍＨｇ付近に安定する。

このアマルガムを使用した灯の利点は室温でも水銀蒸気
圧は充分に高くそのため始動容易である点にある。

更に他の利点はこの灯の使用中に例えば蛍光層等に水銀
が吸収されてアマルガム中の水銀比率が低下した時に室
温で水銀蒸気圧が低下しているので始動は妨害を受けな
い。

又灯の使用中に最高変換効率を示す水銀蒸気圧は僅かし
か変動しない。

ドイツ特許第１１４９８１８号明細書にはインジウム・
錫やインジウム・ビスマスの水銀アマルガムも錫・カド
ミウムの水銀アマルガムも記載されている。

灯の寿命中に正しく付着していてアマルガム自身が正し
く可塑性を保有するためには該明細書によればアマルガ
ム形成金属と水銀との比率を４：１〜１：１とする必要
がある。

更にインジウム・錫と水銀との比率はインジウム・錫：
水銀を２．５ ： １とするのが好ましいとある。

錫：インジウムは重量比４７：５３が好ましいとありこ
れはアトム比４６ ：５４となる。

ビスマスやカドミウムを使用した場合の比率は記載され
ていない。

上記ドイツ特許の場合でもアマルガムの壁付着強度は良
くなければならないので該明細書によれば水銀比率を比
較的大とする。

その結果は温度の関数である水銀蒸気圧の変化が純水銀
の場合と実質的に同一となる。

上記の通りアマルガムの形で放電空間に装着することか
できるが水銀と残余成分とを別々に装着することもでき
る。

例えば英国特許第１２６７１７５号明細書記載のように
水銀をカプセルに入れて装着すれば水銀を正確に秤量で
きる利点がある。

例えば通称ステムでも可であるが灯内の適当個所にイン
ジウム・ビスマス合金を装着することができる。

この点について本考案のインジウム−ビスマス比率なら
ば例えばステムに対する付着強度が大である。

アトム比０．４５ ： ０．５５〜０．６：０．４と言
うビスマス−インジウム比率は０．５３ ： ０．４７
と言うニーチクティック比率に近いから分解による障害
が最小である。

水銀とビスマス・インジウム和とのアトム比を０．０４
： ０．９６〜０．１０ ： ０．９０に選択したた
めにて温度対蒸気圧曲線に略々水平な部分を得た。

その蒸気圧は約６ Ｘ １０ ” ｍｍＨｇである。

若し水銀比率を０．０４より小さくすると、比較的低温
における水銀蒸気圧が低すぎて良好な点弧が得られない
ため不可である。

すなわち、水銀比率のこの下限０．０４が選ばれた理由
は、充分な蒸気圧の安定化と充分な点弧とがこの放電灯
で得られることを、絶対的に保証するためである。

次に、逆に、水銀比率が０．１０を越えると、水銀蒸気
圧（約６ｘ １０ ｍｍＨｇ ）が略々一定である温
度範囲が狭くなってきて不可であり、例えば０．２以上
ともなれば蒸気圧安定化作用は失なわれ高温点灯時の光
束出力が減少する。

上記のようにインジウム・ビスマス合金を使用する灯の
製造方法では水銀と別に装着することができる。

そのような方法において生ずる問題の１つは、インジウ
ムとビスマスとの合金が室温において脆い性質を有する
ということである。

この結果、この放電灯のガラス部品表面に接してそのよ
うな合金を機械に塗布することが非常に困難になる。

この合金を熱間押出しによって得られる線状にして用い
ることによって、この欠点を軽減することができる。

その際にインジウムとビスマスとの合金が１００℃を超
える温度において可成り延性でありかつ熱間押出しにそ
のように好適であるという事実を利用する。

棒状においてこの脆い合金は、それ故、約６０℃の温度
において、少なくとも９０°、好捷しくは１２０°の角
度において押出開口を通して押出さ力て線を形成する。

灯の製作時にこの線材の成る長さを例えばステムのよう
な装着予定個所へ溶融点より少し高い温度で溶射する。

図面につき本考案を説明する。

第１図において１は硝子バルブでマンガン及びアンチモ
ン活性化ハロ燐酸カルシウムの蛍光層２を有する。

バルブ内に水銀蒸気と稀ガス又は混合稀ガス例えばアル
ゴン・ネオン混合ガスを４〜６ｔｒｒｍ Ｈｇで封入す
る。

放電空間には両端に熱電極３゜４を設け、内部に水銀と
アマルガム可能な２０〜６００ηのインジウム・ビスマ
ス合金７を各ステム５，６に設ける。

第２図に於てＡ曲線は純水銀の温度対蒸気圧曲線でＢ及
びＢ′ 曲線はインジウム・ビスマスと水銀とのアマル
ガムの温度対水銀蒸気圧曲線で８曲線はインジウム−ビ
スマス−水銀の比が４５：４９：６の場合でＢ′曲線が
同じ（４６：５１：３の場合である。

Ｃ及びＣ曲線はインジウム−水銀アマルガムの水銀蒸気
圧曲線でＣがインジウム水銀比９４：６でＣ′が同じ（
９７：３の場合である。

この曲線群からアマルガムの蒸気圧は純水銀よりも常に
低いこと、曲線Ｂ 、 Ｂ’ は同Ｃ２Ｃ′ よりも
広い温度範囲に亘って、最良値６×１０ ｍｍＨｇ
の付近で平担であることが判る。

更にインジウム−ビスマス−水銀アマルガムはインジウ
ム−水銀アマルガムよりも室温で蒸気圧が高いことも判
り、始動が容易であることも判る。

更に水銀比率が低減すれば蒸気圧が安定する温度範囲は
広くなるが室温に釦ける水銀蒸気圧がインジウム−ビス
マス−水銀アマルガム中の水銀比率に関係なくなること
も判る。

従って灯の始動は総てのアマルガムに対してはそうでな
いことが判る。

第３図は各灯に同一人力を与えた場合の出力光束Φを示
す曲線で出力光束の最大値を１００とした任意目盛にし
た。

曲線Ａは水銀のみを封入した灯、曲線Ｂはインジウム−
ビスマス−水銀比率が４５：４９：６のアマルガムを封
入した灯、曲線Ｃはインジウム−水銀比率９４：６のア
マルガムを封入した灯を夫々示す。

これによって本考案アマルガムを封入した灯の出力光束
は広い温度範囲に亘って高水準であることが判る。

又、本考案は次の態様を実施することができる。

放電空間に二個の熱電極とビスマス・インジウムの水銀
アマルガムとを具備させるに当って、ビスマス・インジ
ウム合金の棒を使用して最小角９０゜の角度を有する押
出孔から６０℃の温度で押出伸線して後、該合金を被着
しようとする放電灯内の個所へ該合金の溶融点の少し上
の温度で溶射すること。

以上要するに本考案は、水銀蒸気圧を広い温度範囲にわ
たって約６ Ｘ １０ ”ｍｍＨｇの圧のもとに安定
に維持させるビスマス、インジウム及び水銀から戊る合
金が存在する低圧水銀蒸気放電灯である。

本考案による原子比を有するインジウムとビスマスとの
合金を用いると、放電灯のガラス部品への接着がさらに
特に良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案放電灯を線図的に記載した縦断正面図で
、第２図は封入アマルガムの数列について示した温度対
水銀蒸気圧曲線で、第３図は外囲温度に対して出力光束
を示した曲線である。 １・・・・・・バルブ、２・・・・・・蛍光層、３，４
・・・・・・熱電極、６・・・・・・ステム、７・・・
・・・アマルガム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 放電空間に二個の熱電極と、ビスマス・インジウムの水
   銀アマルガムとを有する低圧水銀蒸気放電灯に於て、ビ
   スマス対インジウムのアトム比を０．４５ ： ０．５
   ５〜０．６０ ： ０．４０とし水銀対ビスマス・イン
   ジウムの和のアトム比を０．０４：０．９６〜０．１０
   ： ０．９として成ることを特徴とする低圧水銀蒸気
   放電灯。