JPS60202652A - 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〕 本発明は例えばポール電球形の外囲器内に収容して点灯
使用する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６Ｘ１０
ｍｍＨｇ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、紫外線の鋭換効率
が急激に悪化し、光出力が低下する等の問題が生じる。

ところが近年曲管形のけい光ランプを、安定器とともに
ゴール電球形の外囲器内に収容し、既存の白熱電球と置
換えて使用でさるようにした照明装置が実用化されてい
るが、この種の装置では点灯中外囲器内がけい光ラング
や安定器から発せられる熱によって高温となるため、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。

このよりにけい光ラングを温度的に厳しい条件下で点灯
使用する場合には、けい光ラング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
温度になかなか到達せず・水銀を放出する速反が緩慢と
なってしまう。したがって、光出力の立ち上がシが慈く
、定常状態に安定するまでに時間を安する不具合が生じ
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過渡
期の水銀蒸気圧のみを制御する少量の補助アマルガム（
水銀ゲッタ）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。

しかしながら上述の如き照明装置は、既存の白熱電球と
の置換え使用という特殊性から、口金を上向き又は下向
きあるいは横向きにして点灯使用する場合があシ、点灯
方向が必ずしも一様でない。したがって、点灯方向によ
ってアマルガム設置部の温度が大きく変動し、したがっ
て水銀蒸気圧に大きな変動が生じるので、点灯方向がい
ずれの場合も水銀蒸気圧を最適値に制御することが離か
しくなる等の問題が生じる。

〔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、
再点灯時での光出力の立ち上がシ時間を大幅に短縮でき
るとともに、定常点灯時の管内水銀蒸気圧を点灯方向に
左右されることなく常時略最適値に制御することができ
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、定常点灯
時での発光管内の水銀蒸気圧を制御するためのアマルガ
ムを、上記発光管内に連通ずる小孔を有した容器内に収
容し、この容器を発光管内に移動可能に封入することに
よシ、上記アマルガムを点灯方向がいずれの場合も常に
発光管の最下部に位置させるとともに、電極近傍〔発明
の実施例〕 以下本発明を図面に示す一実施例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、このカバー１の一
端頂部にはねじ込み形の口金２が取着されている。カバ
ー１の他端開口部には透光性を有する略球状のグローブ
３が被冠されており、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
光ランノ５と、このりい光ランプ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。けい光ラング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、この第
１曲成部ＩＱ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字状に曲成して１対の第２
曲成部１１．１１を形成したもので、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被膜
１２が被着されているとともに、両端部９゜９には、第
３図に示したようにマウント１３の７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１ｆＭ１６゜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。またステム管１５から導出された細管
１８は、上呂己フィラメント１７に近接するステム管１
５の先端に開口されておシ、この細管１８を通じて所定
量の不活性ガス番套撒を念尋再４善衾ヰが発光管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
び第１曲成部１０を口金２０１１１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、発光管８内には第２図に示したように水銀と
反応しにくい材料たとえばガラス製の小形の容器１９が
封入されている。この容器１９の周面には、第４図に示
したように発光管８内に開口する格段に小さな小孔２０
が開設されており、この容器１９の内部には、発光管８
内の水銀を点灯中制御するアマルガム２１が封入されで
いる。このアマルガム２１としては、例エバインジウム
（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ
）およびこれら各種金属を適当な割合で混合させた合金
に水銀を反応させたアマルガムが好適している。なお、
このアマルガム２１は最初からアマルガムとして封入し
てもまだ水銀とアマルガム形成金属とを別々に封入して
も良い。そして上記アマルガム２１を収容保持した容器
１９は、好ましい別として略球形に形成されており、排
気後上記細管１８を封し切る直前にこの細管１８を辿じ
て発光管８内′（投入され、この発光管８内において自
由に移動可能となっている。したがって、口金２を上向
きにして垂直点灯させた状態では、発光管８の第２曲成
部１１．１１が最下部に位置するので、容器１９は重力
によって発光管８内を移動して第２曲成部１１，１１内
に位置し、逆に口金２を下向きにして垂直点灯させた状
態では、発光管８０両端部９，９および第１曲成部１０
が最下部に位置するので、容器１９は上記と同様の理由
によシ両端部９，９又は第１曲成部１０のいずれかに位
置するようになっている。

そして口金２ヶ上向きとした場合、発光管８および安定
器７から発せられる熱は、熱対流によって口金２側に向
うので、発光管８の中で最下部の第２曲成部１１，１１
に最冷部が形成され、また口金２を下向きとした場合に
は反対側の両端部９．９又は第１曲成部１０に最冷部が
形成されることになり、よってアマルガム２１を収容保
持した容器１９の位置は、点灯方向がいずれの場合でも
最冷部の形成箇所と一致し、点灯方向のちがいによる温
度差は少なくなる。

一方、上記フィラメント１７近傍の高温部には、水銀ｒ
ワタ２３が配置されており、この水銀ゲッタ２３は一方
の内部リード線１６に直接支持されている。本実施例の
水銀ゲッタ２３は、ステンレス製の金網からなる基体金
属２３＆に、し ゲッタ金属２を例えばインジウム（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
と略同数以上のインジウムを含有することが望ましい。

そしてこのような水銀ゲッタ２３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
し、逆にランプ点灯時には近接するフィラメント１７か
らの熱影響を受けて吸着した水銀を放出するようになっ
ている。

しかして、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
して始動放電させると、放電によって発光管８の管壁温
度や容器１９の温度が上昇するにつれて、その温度に対
応した量の水銀蒸気がアマルガム２Ｊから放出され、そ
の水銀蒸気は容器１９の小孔２０から発光管８内に放出
される。そしてこの後、容器１９の温度が定常動作温度
に達すると、）６光管８内の水銀蒸気圧はアマルガムに
よって最も効率の良い最適値に制御される。

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内およびアマルガム２１の設置部分の
温度が低下するので、発光管８内の水銀蒸気はアマルガ
ム２ノに吸着され始める。

しかるに、上記構成によると、発光管８内の水銀蒸気は
、アマルガム２１自体が容器１９内に収容され、かつこ
の容器１９の小孔２０の開口面積が格段に狭くコンダク
タンスが極度に小さいことから、容器１９内に流入し難
くなる。

この結果、発光管８内の水銀蒸気は温度の低下した発光
管８の内壁に付着して残留するか、もしくはフィラメン
ト１７の近傍において発光管８内に露出されている水銀
ゲッタ２３に吸着されることになる。本実施例の場合、
水銀ｒツタ２３自体がアマルガムを形成するインジウム
であるので、それ自体で水銀蒸気の流れを作υ出す作用
を有しており、水銀ゲッタ２３として単にステンレスな
どのような金属部材を用いる場合に比べてはるかに水銀
蒸気の吸着作用は顕著となる。したがって、消灯時には
水銀ゲッタ２３が管内の水銀蒸気を充分吸着することに
なる。

よって消灯後再び発光管８に電源電圧を印加してけい光
ランプ５を再点灯させると、上記水銀蒸気を吸着した水
銀ゲッタ２３はフィラメント１７に近接しているから、
このフィラメント１７の熱および放電によるイオン衝撃
（スパッターリング）を受けて急激に温度上昇し、上記
吸着した水銀を速やかに発光管８内に放出する。

本発明者の行なった実験によれは、水銀ダックとしてア
マルガム形成金属を使用すると、約２０秒程度で水銀の
放出が完了することが確認されておシ、定常点灯時の７
０−の光出力を得るのに約３０秒と高速であった。

また、上記容器１９の小孔２０が水銀蒸気の吸着作用に
及ばず影響について調べたところ、水銀ゲッタ２３のゲ
ッタ金属がインジウム、鉛。

すす、アルミニウム等はとんどの場合について小孔２０
の開口面積が０．５ｍｍ以下のとき好結果を得た。

なお、水銀ゲッタ２３のゲッタ金属がインジウムなどの
ように、水銀蒸気の吸着力が大きいような場合、りるい
は、水銀ゲッタ２３のゲッタ金属の被着面積が大きく、
水銀蒸気の吸着が大きいようなときには小孔２０の開口
面積は０．５謹以上であってもよい。

これら稙々の実験の結果から開口面積が大きくなると、
水銀蒸気の流入抵抗が少なくなるため、発光管８内の水
銀蒸気がアマルガム２１に吸着されやすくなシ、アマル
ガム２１を発光管８内にそのまま露出させた状態で収容
する場合に近づくことが確認された。なお、アマルガム
２１が水銀蒸気を吸収し難いということは、逆に吸収し
た水銀を放出し難くなるという心配もあるが、この放出
速度は吸収速度に比べて数十倍と高いので、実用上何ら
問題はない。

さらに、本発明者らは上述したような水銀ゲッタ２３に
よる効果がランプ寿命中に低下するか否かについても―
べたところ、はとんど変化しないことが判明した。水銀
ゲッタ２３による品速立ち上がりの効果が低下する原因
は、スパッターリングなどによってフィラメント１７の
近傍に配置Ｂれた水銀ゲッタのゲッタ金属が消耗するこ
とにあるが、この減少する量をはじめから見込んで多め
に水銀を設けておけは、光出力の高速立ち上が９時間は
、はとんど変化しないことが確認された。

また上記構成によると、アマルガム２１を収容した容器
１９は発光管８内で自由に移動可能でるるから、アマル
ガム２ノは装置の点灯方向に拘わらず常に発光管５の最
下部に位置される。

この場合５１発光管５の最下部は常に最冷部が形成され
る場所であ）、しかもその温度は点灯方向にかかわらず
一定でおるから、足常点灯時の管内水銀蒸気圧は容器１
９内のアマルカ゛ム２１によシ最適値に制御され、点灯
方向にかかわらず光出力を高レベルに維持することが可
能となる。

なお、上述した実施例ではゲッタ金属としてインジウム
を利用したが、このインジウムの他にもスズ、ビスマス
、亜鉛、鉛、アルミニウムおよびジルコン等が使用可能
である。加えて、このアマルガム形成金属が耐着される
基体金属あるいはゲッタ作用をもたせる基体金属自体も
ステンレスに特定されず、また網目状に限らす板状やス
リット状の部材であっても良いしまた金属に限らない。

さらに、本発明に係る放電灯は、曲管形に限らず、直管
形であっても良いとともに、外囲器の形状も電球形に特
定されず、例えば円筒形であっても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、消灯後発光管の水銀蒸気
の大部分が、早期にアマルガムに吸収されずに済むので
、水銀ｒワタは早期の立ち上がりに充分な蓋の水銀蒸気
を吸着することができ、このため放゛亀灯を再点灯させ
た場合には、上記水銀ケ゛ツタは電極からの熱を受けて
急激に温度上昇し、消灯時に吸着した水銀を速やかに発
光省内に放出する。しかも定常点灯時での管内水銀蒸気
圧を制御するアマルガムは、常に発ことかでき、このた
め定常点灯時でのアマルガムの作用が温度によってばら
つくこともなく、光出力を常に高レベルに維持すること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施洞を示し、第１図は全体の断面図
、第２図は放電灯を一部断面した斜視図、第３図は管端
部の断面図、第４図は容器の断面図である。 ２・・・口金、４・・・外囲器、８・・・発光管、１７
・・・−極（フィラメント）、１９・・・容器、２ｏ・
・・小孔、２１・・・アマルガム、２３・・・水銀ゲッ
タ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３図 ３ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　両端部に電極を有し、かつ内部に所定量の水銀
   を宮む可電随媒体が封入された発光管を、口金を備えた
   透光性の外囲器内に収容して点灯使用する低圧水銀蒸気
   放電灯において、上記発光省内に連通ずる小孔を有した
   各器内に、定常点灯時での９６光管内の水銀蒸気圧を制
   御するだめのアマルガムを収容し、この容器を上記発光
   ゛ぽ内に移動ｑ」−北に刺入するとともに、上記′電極
   王水銀蒸気放電灯。
2. （２）上記容器における小孔の囲口面稙は、０．５叫以
   下でめ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
   ム形成金属でりることを％Ｓ！に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。