JPS60133650A - 低圧水銀蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は管内水銀蒸気圧をアマルガムで制御するようＫ
した低圧水銀蒸気放電灯に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にけい光ランプに代表される低圧水銀蒸気放電灯で
は、管壁温度が４０℃前後で、水銀蒸気圧が約６×１０
１１１Ｉ＋ＩＨｇの時に、供給された電力を紫外線に変
換する効率が最高となるように設計されておシ、この時
のランプ周囲温度は約２０〜２５℃とされている。した
がって、周囲温度がこの値を大幅に上回ると、紫外線の
変換効潴Ｘ　≠よく（激　４＝導耳イｋ　１．−　うに
　出　ｊ１禍（イ井Ｔす　７、自ρθ）朋題が生じる。

と、ころで、近年けい光ラングの高出力化や密閉型の照
明器具内での使用に伴って、けい光ランプの動作温度が
高くなる場合があり、このためけい光ラングの周囲温度
が上記値を上回る機会も多く、光出力や紫外線の変換効
率の低下−が問題となっている。

このようにけい光ランプを温度的に厳しい条件下で点灯
使用する場合には、けい光ランプ内の水銀蒋気圧をアマ
ルガムによって適正な範囲内に制御する方法が採られて
いる。ところが、この方法はアマルガムの蒸気圧が純水
銀の蒸気圧よりも低いという特性を利用して水銀蒸気圧
の制御を行なっているため、始動時のようにアマルガム
の温度が低く、かつまたけい光ラングの周囲温度が低い
場合には、アマルガムの温度がその作用に最も望ましい
温度になかなか達しないだめ、水銀を放出する速度が緩
慢となってし才う。したがって、光出力の立上がシが悪
く、定常状態に安定するまでに時間を要する不具合が生
じる。

このようなことから、定常点灯時での水銀蒸気圧を制御
する主アマルガムの他に、始動時を含む点灯初期の水銀
蒸気圧のみを制御する小量の補助アマルガムを電極近傍
の高温部に設置し、点灯初期での光出力の立ち上がりを
改善したものが知られている。

しかしながら、このように２鍾類のアマルガムで水銀蒸
気圧を制御するけい光ランプでは、これを消灯すると管
内の水銀蒸気の大部分は容量の大きな主アマルガムに吸
収されてしまい、この結果補助アマルガムの水銀含有量
が減少するから、再点灯させた時の補助アマルガムの効
果が著しく損なわれ、光出力の立ち上がりが悪くなる欠
点があった。

そこで従来、特公昭５０−３０３８７号公報に示されて
いる如く、消灯時において管内の水銀蒸気を速やかに補
助アマルガムに吸収させ、水銀含有量の減少を防止して
再点灯時の立上がシ特性を改善したものがある。

しかしながら、この先行技術の構成によっても補助アマ
ルガムは電極から熱を受けることによシ始めて水銀を放
出するため、再点灯時において安定点灯時の７０％の光
束を得る立上がシ時間にまだ１〜２分を要しておシ、こ
の立上がり時間を短縮する上でいま一歩改善の余地が残
されていた。

〔発明の目的〕

本発明−このような事情にもとういてなされたもので、
水銀の放出をよシ活発に行なわせることができ、再点灯
時での光出力の立上かシ時間を大幅に短縮できる低圧水
銀蒸気放電灯の提供を目的とする。

〔発明の概要Ｊ すなわち、本発明は上記目的を達成するだめ、電極の近
傍に、消灯時において発光管内の水銀を吸着するととも
に、逆に点灯時には電極からの熱影響を受けで水銀を放
出する水銀ゲッタを設け、この水銀ケ°ツタは始動時に
電極に対して電気的に接続されてこの電極と同電位にな
シ、始動後一定時間経過した以降は電極と電気的に切シ
離されることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の第１実施例を、第１図Ａいし第３図にもと
づいて説明する。

図中１は合成樹脂製のカバーであり、周面が回転放物面
状をなしだ略椀形に形成されている。

カバー１の一端頂部には口金２が取着されているととも
に、カバー１の他端し１１０部には略球状のグローブ３
が被冠されている。グローブ３はカ゛ラス又は透光性合
成樹脂材料によって構成され、これらカバー１とグロー
ブ３とによってボール形の白熱電球に近似された外囲器
４が構成されている。

外囲器４内には曲管形のけい光ランフ°５と、とのけい
光ランノ５の始動素子としての点灯管６および放電安定
素子としてのチョークコイル形安定器７が一体的に収容
されている。けい光ランプ５０発光管８は、直管状をな
しだがラスバルブをその両端部９，９間の中央で略Ｕ字
状に曲成するとともに、この曲成部１０と両端部９，９
との間を上記Ｕ字形を含む平面と略直交する方向に略Ｕ
字状に曲成したもので、両端部９．９と曲成部１０とが
互に隣接して同方向に位置されている。この発光管８の
内面にはけい光体被膜１２が被着されているとともに、
両端部９１９ＶＣ（ｌ−１、第３図に示したようにマウ
ント１３のフレア部１４が封着されている。フレア部１
４に連なるステム管１５には内部リード線１６．１６が
封止されており、これらリード線１６．１６間に電極と
してのフィラメント１７が継線されている。まだステム
管１５から導出された排気管１８は、上記フィラメント
１７に近接するステム管１５の先端部に開口されており
、この排気管１８を通じて所定量の不活性ガスと水銀を
含む可電離媒体が発光管８内に刺入窟れている。

なお、このようなけい光ランプ５は、両端部９．９およ
び曲成部１０を口金２側に向けた姿勢で外囲器４内に収
容されておシ、上記点灯管６および安定器７を介して口
金２と接続されている。

とζろで、一方の排気管１８内に一ニ、発光管８内に封
入した水銀と結合することによりアマルガムを形成する
金属体１９が収容保持されている。なお、最初からアマ
ルガムを収容保持してもよい。この金属体Ｉ９としては
インジウム（Ｉｎ）ｓビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）
、鉛（ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）およびこれら各種金属を適
当に混合させた合金を好適としておシ、シたがって本実
施例の場合は、排気管１８が上記アマルガム形成用の金
属体１９を収容保持するアマルガム収容容器を兼用して
いる。またステム管１５の先端部には、フィラメント１
７側に向って延びるジュメット線２０が植設されており
、このジュメット線２０の先端部にはフィラメント１７
に近接して水銀ゲッタ２ノが支持されている。本実施例
の水銀ゲッタ２ノは、ステンレス製の金網からなる基体
金属２２に、ゲッタ金属として例えばインジウム（Ｉｎ
）のメッキを施したもので、発光管８内に封入された水
銀蒸気の原子数と略同数のインジウムを含有することが
望ましい。このような水銀ゲッタ２１は、消灯時のよう
に発光管８内の温度が低い状態では、管内の水銀蒸気を
吸着シフ、逆にランプ点灯時にはフィラメント１７の熱
影響を受けて吸着しｆｃ水銀を放出するようになってい
る。そしてこの水銀ゲッタ２１を支持するジュメット線
２０には、バイメタルや形状記憶合金等の熱応動素子２
３の一端が取着されて」、・、！Ｓ１１　この熱応動素
子２３の他端は消灯時のように発光管８内やフィラメン
ト１７の温度が低い場合に、一方の内部リード線１６に
刻して電気的に接糾し、フィラメント１７と水銀ケゞツ
ク２１とを導通させている。寸だこの熱応動素子２３は
、点灯に伴うフィラメント１７かもの熱を受けると、そ
の４！Ｉ！Ｊ端が内部リード線１６から肉１１間う゛る
方向に弯曲変形し、上記導通を開放するようになってい
る。なお、水銀ゲッタ２ノとフィラメント１７との間の
距離１ｉｌＳＩ１、発光管８の内径や封入ガス圧にもよ
るが略１０閣程度とすることが望ましい。

しかして、このような構成によれば、口金２を電源側の
ソケットに差し込み、電源Ｓ１圧を発光管８に印加して
始動させると、予熱電流によシフィラメント１７．１７
が加熱され、発光管８内の水銀によってフィラメント１
７．１７の両端部間に局部放電が発生する。この場合、
排気管１８内に収容された金属体１９は、発光管８内の
水銀と結合してアマルガムを形成するとともに、上記加
熱されたフィラメン）−１７，１７や局部放電による熱
影響を受けて温度上昇し、発光管８内に水銀を放出する
。そして光出力が定常状態に移行した以降の管内水銀蒸
気圧け、金属体１９の設置部分の温度で定寸る蒸気圧に
制御される。

一方、このような動作状態にあるけい光ランプ５を消灯
すると、発光管８内および金属体１９の設置部分の温度
が低下するので、発光管８内の水銀蒸気は金属体１９に
吸着され始める。この場合、金属体１９は排気管１８内
に収容されているから、発光管８内には排気管１８の開
口に向うような水銀蒸気の流、れが形成δれ、この開口
に泥れ込もうとする水銀蒸気の一部は、開１１近傍の水
銀ゲッタ２１に吸着されてしまう。

ここで水銀ケゝツタ２ノは例えばアマルガムを形成うる
インジウムであるので、それ自体で水銀蒸気の流ｉ１を
作り出す作用を有してお９、水銀ケ゛ツタ２ノとして単
にステンレスなどのような金り部材を用いる場合に比べ
て６才るかに水銀蒸気の吸着作用ｄ、顕七となる。

し２かして、消灯後４１４び発光管８に電源−圧を印加
（−てけい光ランフ０５を再始動させると、上記水銀を
吸着した水銀ケ゛ツタ２１１１、フィラメント１７の熱
を受け又温度上昇する。それとともに、との再始動時に
は水銀ゲッタ２）とフィラメント１７とが熱応動素子２
３によって導通されて同電位にあるので、水銀ケ゛ツタ
２ノ自体が電極としての機能を治することになシ、放電
によるイオンが流入する。したがって、フィラメント１
７からの熱影響と相まって水銀ゲッタ２ノの温度が急激
に上昇する七ともに、上記流入イオンとでツタ金属との
衝突によってスパッター現象が生じるので、水銀の放出
が活発に行なわれる。この結果、前述の先行技術に比べ
て発光管８内への水銀の放出がより短時間で行なわれる
ので、光出力の立上がりが良好となって立上がシに要す
る時間を短縮できる。本発明者らの実験によると安定点
灯時の７０％まで立上るのに約３０秒と高速であった。

しかも、始動後発光管８内やフィラメント１７の温度が
上昇すると、熱応動素子２３の変形によって水銀ケ９ツ
タ２ノとフィラメント１７とが電気的に開放されるので
、始動後は上記スパッター現象が継続されることはない
。しだかってダック金属の損耗を未然に防止でき、寿命
中に立上りに要する時間が長くなってし１うようなこと
もない。

なお、本発明は上述した第１実施例に制約きれるもので
はなく、第４図に示した本発明の第２実施例の如く、排
気管１８の開口部にフィラメント１７側に延びるニッケ
ル（Ｎｉ）製の案内チューブ３ノを接続し、この案内チ
ューブ３ノの先端開口部側にジュメット線３２を介して
水銀ゲッタ２ノを配置するとともに、この案内チューブ
３１に内部リード線１６に対して接離する熱応動素子２
３を取着しても良い。

この構成によれば、水銀ゲッタ２ノが丁度消灯時におけ
る水銀蒸気の流れ経路に位置するから、水銀蒸気を効率
よく吸瀦することができる。

したかって再始動時での水銀放出量が多くなり、立上が
シ時間の短縮を図る上で好都合となる。

この実施例の場合にも、本発明者らの実験によると、安
定点灯時の７０％まで立上るのに約３０秒ですんでいる
。

凍たケ゛ツタ金属としては、インジウムの他にスズ、ビ
スマス、亜鉛、鉛およびジルコン等のアマルガムを形成
する金属の他に、単なるステンレス等の金属を用いても
よい。この場合には、ステンレス自体はアマルガムを形
成しないので、それ自体では水銀蒸気の流れをつくって
水銀を吸着することはできない。そこでアマルガムによ
って作られる水銀蒸気の流れの中、例えば、アマルガム
収容容器の開口付近にステンレス等の水銀ダッ冬を配置
することが好ましい。またその形状も網目状に限らず板
状やスリット状の部材であっても良い。

さらに、本発明に係る放電灯は、電球形の外囲器内に収
容して点灯使用するものに限らず、一般の直管形あるい
は曲管形のけい光ランプのように外方に露出させて点灯
するものや、点滅回数の多い複写器用の光源としても同
様に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、少なくとも再始動時には
発光管内の水銀を吸着した水銀ゲッタと電極とは同電位
にあるので、水銀ゲッタ自体が電極としての機能を有す
ることになり、放電によるイオンが流入する。したがっ
て、本来の俤、極からの熱影響と相まって水銀ダックの
温度が急上昇するとともに、上記流入イオンとグツタ金
属との衝突によってスパッター現象が生じるから、先行
技術に比べて発光管内への水銀の放出が活発に行なわれ
る。よって、発光管内への水釦の放出がよシ短時間で行
なわれるので、光出力の立Ｊ、がυが良好となシ、立上
がシに要する時間を大幅に短縮できる利点がある。しか
も始動後は、水銀ケ゛ツタは、電極とは電気的に切、！
ｌｌｌ離されるので、ゲッタ金属の過度の消耗が解消さ
れ、寿命中ラング立上がり時間か長くなるとともなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は装置全体の断面図、第２図は第１図中ＩＩ−ＩＩ線
に沿う断面図、第３図は電極部分のＩｅ＋面図、第４図
り５本侃明の第２実施例を示す断面図である。 ８・・・発光管、１７・・・電極（フィラメント）、１
９・・・アマルガム形成金属体、２１・・・水銀ケ゛ツ
タ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　で■ 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に電極を封着した発光管内に、所定量の不活
   性ガスと水銀を含む可電離媒体を封入し、定常点灯時に
   おける発光管内の水銀蒸気圧をアマルガムによって制御
   するようにした低圧水銀蒸気放電灯において、上記電極
   の近傍に、消灯時に発光管内の水銀を吸着する水銀ゲッ
   タを設け、この水銀ゲッタは始動時電極に対して電気的
   に接続されてこの電極と同電位になシ、始動後一定時間
   経過した以降は電極に対して電気的に切り離されること
   を特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
2. （２）上記アマルガムは、電極かつ水銀ゲッタの近傍に
   おいて発光管内に開口するアマルガム収容容器内に収容
   配置したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の低圧水銀蒸気放電灯。
3. （３）上記水銀ゲッタは、アマルガムもしくはアマルガ
   ム形成金属であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項寸たは第（２）項記載の低圧水銀蒸気放電灯。
4. （４）上記水銀ケ°ツタは、金属部制であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載
   の低圧水銀蒸気放電灯。