JPS60193253A - 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に
した低圧水銀蒸気放電灯に関する。

〔発明の技術的背量とその問題点〕

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　Ｘ　
１０””−３ｓｍＨｇ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
線の変換効率が急激に悪化し、光出力が低下する等の問
題が生じる。

ところで、近年けい光ランプの高出力化や密閉型の照明
器具内での使用に伴って、けい光うンプの動作温度が高
くなる場合があシ、このためけい光ランプの周囲温度が
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蒸気圧をアマ
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
銀の蒸気圧よシ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プの周囲温度が低い
場合には、アマルガムの温度がその作用に最も望ましい
温度にながなが到達せず、水銀を放出する速度が緩慢と
なってしまう。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
。

とのようなことから、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過渡
的な水銀蒸気圧のみを制御する少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
上がシ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種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、すなわち水銀の放出量が少くなシ、光出力の立ち
上がシが悪くなる欠点があった。

このような欠点を克服するため、従来特公昭５０−３０
３８７号公報に示されている如く、補助アマルガムの表
面積を主アマルガムの表面積の０．３倍以上に規定する
ことにょシ、消灯後の管内浮遊水銀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するように
したものが知られている。

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
光出力を得る立上がシ時間にまだ１〜２分を要しておシ
、この立上がシ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。

そこで、本発明者らは種々の実験の結果、補助アマルガ
ムを支持する基体金属を電極と電気的に接続して同電位
とし、この補助アマルガムと基体金属自体を電極として
機能させることを考えた。このようにすれば、再始動時
補助アマルガム及び基体金属には放電によって生じたイ
オンが衝突するから、補助アマルガム及び基体金属の温
度上昇は上記先行技術のように電極からの輻射熱だけの
影響を受ける場合に比べて早り、シたがって発光管内へ
の水銀の放出が活発に行なわれ、光出力の立上がシがよ
シ早くなることが確認された。

ところが、その反面補助アマルガムを電極と電気的に接
続すると、再始動後もイオンの衝突が継続されることか
ら、ダック金属のスパッタによる消耗が激しくなシ、こ
のため光出力の立ち上がシ時間が点滅回数の増大ととも
に劣化する不具合が生じる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
ダック金属の消耗が少なく、水銀ゲッタ本来の機能を長
期に亘って良好に持続させることが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〕

すなわち、本発明は上記目的を達成するため、水銀ダッ
クを電極に対して電気的に接続した状態で設けるに当シ
、その基体金属を少なくとも一部が互に対面する形状に
曲成し、この少なくとも互に対面する曲げ内側の面に、
消灯時に管内の水銀を吸着するダック金属を被着したこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を、第１図ないし第５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シ、このカバー１の一
端頂部には口金２が取着されている。

カバー１の他端開口部には略球状のグローブ３が被冠さ
れておシ、これらカバー１とグローブ３とによってゴー
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内には低圧水銀蒸気放電灯として代表的なけい
光ランプ５と、とのけい光ランプ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５の
発光管８は、直管状をなしたガ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、との曲
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
た鞍形状に曲成されている。この発光管８の内面にはけ
い光体波腹１２が被着されているとともに１両端部９．
９には、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１４に連なるステム管
１５には内部リード線１６．１６が封止されておシ、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。またステム管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シ、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内に封入されている。

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２１１１１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。

ところで、一方の排気管１８内には、発光管８内に封入
した水銀と結合することによシアマルガムを形成する金
属体１９が収容保持されている。

なおこの場合、金属体１９の代シに最初からアマルガム
そのものを用いても良いことはもちろんである。上記金
属体１９としてはインジウム（Ｉｎ）、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な割合で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。またフィラメント１
７に近接した高温部分、っまシ本実施例ではフィラメン
ト１７と排気管１８の開口端との間には、水銀ダ、り２
０が配置されている。この水銀ダック２０は例えばステ
ンレス、ニッケル、モリブデンあるいはクロム製の金網
からなる基体金属２１の表面に、ダック金属２２として
少量のインジウム（Ｉｎ）をメッキ又は蒸着によって被
着させたもので、発ブ０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
。このような水銀ダック２゜は、消灯時Ｑように発光管
８内の温度が低い状態ではミ管内の浮遊水銀を吸着し、
逆にランプの始動点灯時にはフィラメント１２がらの熱
影響を受けて上記吸着した水銀を放出するようになって
いる。そしてこの水銀ダック２ｏの基体金属２１は帯状
をなしておシ、その一端部が一方の内部リード線１６に
溶接されて、上記水銀ダック２０とフィラメント１７と
を電気に接続させている。この場合、上記基体金属２１
は第４図に示したように長手方向の略中間部において互
に対面するように折シ返されてお）、この互に対面する
曲げ内側の面２３間には、所定の隙間が形成されている
。そして太実施列ではこの基体金属２１の曲げ内側の面
２３にのみ、上記ダック金属２２が被着されている。

このような構成において、いま口金２を電源側のソケッ
トに差し込み、電源電圧を発光管８に印加して始動させ
ると、予熱電流にょシフィラメント１７，１７が加熱さ
れ、発光管８内の水銀によりてフィラメント１７，１７
の両端部間に局部放電が発生する。この場合、排気萱１
８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
フィラメント１７．１１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は、金
属体１９の設置部分の温度で定ま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の開口端に向うような
水銀蒸気の流れが形成される。

そしてこの際、水銀蒸気が集合してくる排気管１８の開
口端近傍に、上記水銀ダック２０が位置されているので
、排気管１８内に流入する水銀蒸気の一部はこの水銀ｒ
ツタ２０に吸着される。しかも、この水銀ｌ”　ｙ　ｊ
’　２０のｒ、夕金属２２もアマルガムを形成するイン
ジウムであるので、それ自体で発光管８内に水銀蒸気の
流れを作シ出す作用を有しておシ、水銀ｒ、夕２０とし
て単にステンレス等のような金属部材を用いる場合に比
べて水銀蒸気の吸着作用は顕著なものとなる。したがっ
て、水銀ダ、り２０は発光管８内の水銀蒸気を効率良く
吸着し、その水銀含有量は充分なものとなる。

一方、消灯後にけい光ランプ５を再始動させると、水銀
蒸気を吸着した水銀ダック２０は、近接するフィラメン
ト１７からの熱影響を受けて温度上昇する。それととも
に、基体金属２１はフィラメント１７と電気的に接続さ
れて同電位となっているので、基体金属２１自体が電極
としての機能を有することになり、その基体金属２１に
放電によるイオンが衝突する。したがって、このイオン
の衝突によって基体金属２１が昇温するので、上記フィ
ラメント１７からの熱影響と相まりて水銀グ、り２０の
温度が急激に上昇し、水銀の放出が活発に行なわれる。

この結果、発光管８内へ充分な量の水銀が短時間で放出
され、光出力を略瞬時に立ち上がらせることができる。

ところで、けい光ランプ５の点灯、消灯を繰シ返すと、
再始動の毎、主にそのグロー放電時において上記イオン
の衝突に基く＠撃によシ、基体金属２１に被着されてい
るゲッタ金属２２がスパッターリングされ、特に本実施
例では基体金属２１が直接リード線１６に取着されて常
時フィラメント１７と導通状態にあるので、始動後もス
パッターリングが継続され、ゲッタ金属２２の消耗が激
しくなる。

しかるに、上記構成によれば、基体金属２１を互に対面
する如き形状に折シ曲げ、この互に対面する曲げ内側の
面２３にのみゲッタ金属２２を被着しであるので、この
ダッタ金ｌＡ２２の周囲が導体で取シ囲まれることにな
る。したがって、イオンは基体金属２１におけるゲッタ
金属２２が被着されていない外側の面に吸収され、いわ
ゆる電界シールド効果が働くため、ダ、、夕金属２１に
対するイオンの衝突が緩和される。この結果、ゲッタ金
属２２の消耗が軽減され、上記曲げ内側の面２３にけい
光ランプ５の寿命に応じた充分外景のゲッタ金属２２を
被着しておけば、寿命末期まで上述した水銀ゲッタ２０
の機能を良好に持続させることができる。

なお、本発明者らは、本願構成による水銀ゲッタ２０を
用いたけい光ランデ５と、従来の水銀ダックを用いたけ
い光ランフ０を製作し、これら両ランプを２０秒間点灯
−２０秒間消灯の条件で点滅を繰シ返ず点灯実験を行い
、この時の光出力の立ち上がシ特性を調べたところ、第
５図に示した如き結果を得た。この点灯実験では、点滅
回数が０回のときの立ち上がシ特性、すなわち始動後３
０秒後の光束を１００％とした時の相対値で評価してお
シ、上記第５図中破線で示す従来構成のものは、点滅回
数が増すに従って立ち上がシ特性が急激に悪化し、点滅
回数が５００回前後ですでに点灯開始直後の４０−程度
にまで低下することが認められる。

とれに対し第５図中実線で示す本願構成のものは、点滅
回数が２０００回までは略点灯開始直後と同等の特性を
示し、点滅回数が５０００回に達した状態においても実
用に際して問題のない９０％以上の特性を維持している
ことが認められ、ダッタ金属２に寿命となっていること
が分る。

なお、上述した実施例では基体金属を折シ返したが、例
えば第６図に示したように、リード線１６への固定端と
は反対側の端部をリング状に曲成し、このリング部３１
の曲げ内側の面３２にｒ２夕金属２２を被着しても良い
。

またダッタ金属はインジウムに特定されるものではなく
、例えばスズ、ビスマス、亜鉛、鉛、ジルコン等を用い
ても良いとともに、その被着場所も基体金属の曲げ内側
の面ばかシでなく、場合によっては全面に被着しても良
い。

さらに基体金属は網目状に限らず、板状やスリット状で
あっても良いとともに、パイメメルや形状記憶合金等を
介して始動時のみ電極と電気的に接続するようにしても
良い。

また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、ダッタ金属へのイオンの
衝突が緩和されるので、ダッタ金属の消耗が軽減され、
光出力を略瞬時に立ち上がらせる水銀ブック本来の機能
を、ランプの寿命末期まで良好に持続させることができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示し、第１図
は装置全体の断面図、第２図は第１図中■−■線に沿う
断面図、第３図は電極部分の断面図、第４図は水銀ダ、
りの斜視図、第５図は、特性図、笛６図は水銀グ、メの
他の実施例を示す斜視図である。 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、２０−・・水銀ダ。 り、２１・・・基体金属、２２・・・ｒ２夕金属、２３
゜３２・・・曲げ内側の面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に電極を封着し、かつ所定量の水銀を含む可
   電離媒体を封入した発光管内に、定常点灯時での管内水
   銀蒸気圧を制御するアマルガムを設けるとともに、上記
   電極近傍の高温部には、基体金属の表面に消灯時に発光
   管内の水銀を吸着するゲッタ金属を被着してなる水銀ゲ
   ッタを設けた低圧水銀蒸気放電灯において、上記水銀ダ
   ックを少なくとも始動時電極に対して電気的に接続した
   状態で設けるに当シ、上記基体金属をその少なくとも一
   部が互に対面する形状に曲成し、この少なくとも互に対
   面する曲げ内側の面に、上記ゲッタ金属を被着したこと
   を特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
2. （２）上記ゲッタ金属はアマルガムもしくはアマルガム
   形成用の金属体である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）上記基体金属は網状に形成されていることを特徴
   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。