JPS61193356A - 低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法 - Google Patents

低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法

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Publication number
JPS61193356A
JPS61193356A JP3050985A JP3050985A JPS61193356A JP S61193356 A JPS61193356 A JP S61193356A JP 3050985 A JP3050985 A JP 3050985A JP 3050985 A JP3050985 A JP 3050985A JP S61193356 A JPS61193356 A JP S61193356A
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JP
Japan
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lighting
time
mercury
cataphoresis
anode
Prior art date
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Pending
Application number
JP3050985A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Imamura
今村 人士
Akihiro Inoue
昭浩 井上
Hidenori Ito
秀徳 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/24Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel

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】 〔角切の技術分野〕 本発明は低圧水銀蒸気放電灯を直流点灯した場合に些生
する力11;hすvX現象貧軽減さするようにした点灯
方法に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に、―い光うてプに代表される低圧水銀蒸気放電灯
を直流点灯させると、発光管内の水銀原子が+イオン化
するので水銀蒸気の多くが陰極側に引き寄せられ、この
結果、陽極側や水銀が著しく減少するため陽極側が点灯
時間の経過とともに暗くカる、いわゆるカタホリシス現
象が発生する。
上記カタホリトス現象を防止もしくは軽減すぞため、興
光管の陽極側に、消灯時には竺、内の2水銀を吸着する
とともに点灯時には杢調を放出りるアアルガムを設置す
る改善策が本出願人によって提案されている。(たとえ
ば特願昭59−168973号) とのものKよると、点灯中に陽極側の水銀蒸気圧が低下
し始めると、アマルガムからその減少分に対応した量の
水銀が放出されて陽極側に水銀が補充されるため、カタ
ホリシス現象の発生は一応軽減される効果がある。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら上記のごとく、陽極側にアマルガムを設置
したものは、一応の効果が認められるものの、アマルガ
ムから放出された水銀も順次陰極側に引かれるから、長
時間の点灯ではカタホリシス現象が発生し、したがって
さら罠改善策が望まれている。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、カタ、ホリシス現象の発生を未然に
防止することができる低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法を
提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、低圧水銀蒸気放電灯
の点灯時間t1と、消灯休止時間t2の関係を規制して
カタホリシス現象の発生を防止するようにしたことを特
徴とする。
すなわち、陽極側に設置されたアマルガムは、ラング消
灯中には管内の余剰な水銀を吸着する性質をもっている
。さらにこの種直流点灯の低圧水銀蒸気放電灯は、消灯
時間が長ければ長い程、再び点灯した場合にカタホリシ
ス現象を発生するまでの時間が長くなることも、経験的
に判っている。したがって本発明者等は、点灯時間と消
灯時間の割合を条件付けしてやればカタホリシス現象を
防止できるものと推察し、実験によりその条件を見い出
したものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明について、図面を参照して詳細に説明する。
第1図はU字形けい光ランプの構成および点灯回路を示
し、図において1は軟質ガラスチューブをU字形に曲成
した発光管であシ、この発光管1の内面にはけい光体被
膜2が被着されている。発光管10両端部には−’m’
sおよび陰極4が取着されている。この発光−1内には
所定量の水銀と、始動用希゛ガへが封文されている。
また発光管1内には、上記陽極3側に位置してアマルガ
ム5が収容され薔いる調アマルガム5は、ビスマス(B
1)、インフラλ(In)およびスズ(an)のうちの
少なくとも1種に水銀(Hg)を加えた合金形態のもの
が使扇される。
をま、各一端力を誠灯管、を 介して相互に直列となるようVcm続されているととも
に、各一端は整流ブリッジ回路7に接続ゝ。
されている。整流ブリッジ回路7はチョークコイル形安
定器8を介して交流電源9に接続され餐いる。したがっ
て、交流電−9の出力電圧は上記整流ブリッジ回路7に
よって直流に変換され、この直流電圧が陽極3および陰
極4間に印加さ“れ暮。こめ結果、発光管1 kt直流
点灯門れるものである。
このような点灯状態においては、発光管1で蒸発した水
銀が+イオン化し、管内の一端に設けられた陰極4側に
徐□々に引き寄せらhる。このため、陽極3側の水銀量
が減少し、との陽極3側の水銀蒸気圧が低下し始める。
しかしながら陽極3側にはアマルガム5を設置しである
ので、このアマルガム′5は□、上記減少分に見合った
水銀を放出し、見掛は上の管内水銀蒸気圧分布な略均等
化する。□との結果、早期にカタホリシス現象を発生す
るととが防止される。
しかしながら上記構成だけでは、カタホリシス現象を長
時間、充分に防止することは不可能なことが判った。
そこで本発明者等は讐上記構成のランプにおいて同一ラ
ンプを用いても消灯時間t2の長短によシカタホリシス
現象の発生する時間が異なることに気付き、消灯時間t
3を制御すれば、カタホリシス現象を一一低減させ得る
ものと推察した。     ゛ この推察によシ種^の実験を試みて、 6一 を満足すればカタホリシス現象の軽減に効果を奏するこ
とを見い出した。
以下その実験について説明する。
〔実験1〕 本発明者等は、消灯時間t2が長くなると、同一ランプ
であってもカタホリシス現象を発生するまでに要する時
間τが異なることを経験的に知り得ていたが、その傾向
を正確に把握するため以下の実験を行った。
すなわち、内直径15 m (断面積S=1.77cf
n2)、電極間距離(t) 29 t:m、ランプ電流
(IL)0.215アンペア、封入ガス圧(Pg) 5
 Torrとした第1図のごとき構成のげい光ランプを
用い、その消灯時間t2と点灯後にカタホリシス現象が
発生するまでに要する時間°τとの関係を調べた。その
データは第2図のごとき特性として得られた。なお、第
2図の特性は3本のランプを実験した平均値である(第
3図ないし第5図も同様)。これらランプでは陰極4側
の最冷部が管端部に生じることが認められ、その温度は
40℃であった。
第2図の特性は τキQ、28t2     ・・・(イ)′の関係にあ
り、したがって点灯後にカタホリシス現象が発生するま
でに要する時間τは、その前の消灯休止時間の長さt2
に正比例することかはっきシ確認された。
τOCj、         ・・・(イ)このことは
、消灯休止時間中に陰極4側の水銀蒸気がアマルガム5
に吸着されしかも休止時間が長ければ長い種水銀のアマ
ルガム5、っまシ陽極3側に復帰する量が多くなるので
、次の点灯時には直ち忙陰極4側に吸引され難くガると
考えられる。
〔実験2〕 さらに本発明者等は上記実験を進める上で、ラング電流
■Lが大きい程、カタホリシスが発生する時間τが短か
くなる傾向にあることに気づイタ。ソコでランプ電流I
Lとカタホリシス発生時間τとの関係について詳細に実
験した。
この実験では、内径15 mm (断面積S=1.77
crn2)、電極間距離(t) 291M、陰極側の最
冷部を40℃一定となるよう九強制冷却し、封入ガス圧
(Pg)を5 (Torr)一定とし、かつ消灯休止時
間t2は2時間とする条件のもとで、ILとτとの関係
を調べた。
この結果は第3図に示されてお)、第3図の特性から の関係が存在することが判明した。
この現象は以下の理由によるものと考えられる。すなわ
ち点灯中において管内の水銀が陰極4側に吸引されなけ
ればカタホリシス現象は発生しないわけであるが、水銀
が陰極4に引かれる力はランプ電流ILに影響される。
つまりランプ電流が大きいと、電離されイオンになる水
銀原子数が多くなって陰極4に運ばれる水銀蒸気の量も
多くなるためであると考えられる。この結果、管内の水
銀蒸気圧分布に勾配を生じ、これがカタホリシス現象と
なってあられれてくるのである。
〔実験3〕 一方電位傾度によシ生じた水銀蒸気圧の圧力分布勾配は
消灯により解消される筈であるが、圧力分布勾配が解消
するのは水銀原子の拡散現象によるものと推測できる。
そこで陰極4側に吸引された水銀蒸気が、消灯休止中に
拡散現象によシ陽極3側に復帰するとした場合、その復
帰時間に影響を与える要因として電極間距離tが関与す
ると推測できる。
つま〕電極間距離tが長いと、復帰に長時間を披する。
 ゛ そこで、内径15諺(断面積S = 1.77 cm2
)、陰極側の最冷部を40℃一定となるように強制冷却
し、封入ガス圧(Pr)を5 Torrに保ち、ランプ
電流(IL)を0.215アンペア、消灯休止時間t2
を2時間とした条件下で、電極間距離tとカタホリシス
現象発生峙間τとの関葆を調べた。
この結果を第4図に示し、第4図の特性によって、′ 
 □ τ(7・・・(ハ) の関係が存在することを確認した。
〔実験4〕 同じく;陰極4側に吸引された水銀蒸気が消灯休止期間
中に拡散現象により陽極3側に復帰する場谷、−to障
害とヵる。?、よ発光管、。断面積、つまシ発光空間の
断面積である。断面積が小さいと拡散抵抗のために水銀
の復帰には長時間を要することになる。  ゛ そとで、電極間距離(t)を29cIn、陰極4−の最
冷部を40℃に保ち、かつ封入ガス圧(Pg)を5 T
orr一定とし、ランプ電流(IL)を0.215アン
ペア、消灯休止時間(t2)を2時間とした条件のもと
で、発光管の断面積Sとカタホリシス現象発生時間τと
の関係を調べた。
この実験結果は第5図に示されており、第5図の特性か
ら、 τocs         ・・・に)の関係が存在す
ることが判った。
上記〔実験1〕ない′シ〔実験4〕から、τ■−・−・
t2        ・・・(2) IL の関係が成立する。      ゛ ところで、発光管1内においては、封入される始動用希
ガスの封入圧力が高い程水銀の蒸発量を規制し、かつ水
銀蒸気の移動を阻止することは知られている。そこでカ
タホリシス発生時間τと、封入ガス圧Pgの関係を実験
してみると2、       °°゛0 であることが確総てきた。       ・この(ホ)
式を上記(2)弐に挿入すると、−が成立する。   
        ゛この(3)式は        ゛ と置き換えることができ、と弘でAは係数である。、、
   ・   、 〔実験5〕 ところで、発光管1内の水銀蒸気圧は、最冷部温度によ
って変化することは知られている。
−極側の氷赦蒸気圧が変化するとこ薫灯中に陰極4側に
移動する水i量も変化し、カタホリシそこで本発明者等
は陰極4″側の篭冷部温度によって影響される陰、w4
ii水−蒸黴圧と、゛力iす、内径i5’ wtm (
断晶積S′二1.7 ’7 m”)、電極部距離(t)
 29’cm’:’ id入)ス昆(Pg)5(To・
・)、ランプ電流(IL) 0.215アンペアに設定
したランプにおいて、どれらの条件を前記(4)式に我
人し、かつ前記(イ)′式めτ中0.28tMから得ら
れるt、l=r  を、同じ<(4)式に代入すると、
A中5の値0.28 が計算忙よシ得られる。        ゛このものに
つhては;陰極4側の最冷部を形成する管端部は46℃
ヤあシ、′この位置の水銀蒸気圧Po・を測定すると、
′6.34 X 1O−3Torrであっ元。    
    “・・ そこで、同様な実験を行って最冷部の温□度を種々変え
、そのときの水銀蒸気庄Poおよび係数Aを調べたとこ
呂、下記第1表のよう力結果が得られた。     ・ 上記第1表の水銀蒸気圧Poと係数Aとの関係をグラフ
化してみると、第6図に示すように、比例関係にあるこ
とが判明した。
この結果、 AocPo         ・・・(へ)が成立する
上記(へ)式は A=BPo                    
         ・・・ (ト)と置き換えることが
でき、前記(4)式は、  □となる。
そして、第6図の特性は、A=780Poであるため、
B=780、すなわち上記(5)式はである。
τはカタホリシス現象が発生するまでに要する点灯時間
であるから、消灯休止時間t2後にカタホリシス現象を
発生させガい時間τ内で点灯すればよい。すなわち点灯
時間tl≦τとすれば、カタホリシス現象は発生しない
。従ってすなわち とすればカタホリシス現象は発生しない。
本発明者らは上記の条件に基づいて一般的に用いられる
螢光ランプすなわち内径10−〜38wn、管長7cr
n〜1001:rn、封入ガス圧ITorr 〜15 
Torr 、ランプ電流60mA〜1000鮎の範囲に
ついて実験したところカタホリシス現象は発生しないこ
とが確認された。
ちなみに、〔実験5〕に用いた最冷部温度1゜ 40℃のランプにおいては、−≦0.28であるから、
1日のうちで消灯休止時間t2を18.75時間以上確
保し、この後5.25時間以内の点灯であればカタホリ
シス現象を生じない。
なお、上記実施例においてはU字形けい光ランプについ
て説明したが、本発明は直管形けい光ランプであっても
よく、またけい光ランプの外に低圧ナトリウムランプな
どのように、ナトリウムと水銀を用いたランプ、その細
裂するに発光金属とその合金が封入されているランプに
は実施可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によると、ランプの点灯時間
をカタホリシス現象が生じない範囲に規制し、消灯休止
期間を、陰極側に吸引された水銀が陽極側に復帰するの
に充分な時間が確保される。したがって、点灯時間1.
と消灯休止時間t2の関係を数式に示した条件を満足す
れば、カタホリシス現象を未然に防止することができる
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図はU字形けい光
ランプとその点灯回路を示す説明図、第2図ないし第6
図はそれぞれ実験結果を示す特性図である。 1・・・発光管、2・・・げい光体被膜、3・・・陽極
、4・・・陰極、5・・・アマルガム。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦の     
朶14;\に賢−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 発光管内に所定量の水銀および始動用希ガスを封入する
    とともに、陽極および陰極を設置し、これら両極間に直
    流電圧を印加して直流点灯させる低圧水銀蒸気放電灯で
    あって、上記陽極側の発光管内にアマルガムもしくはア
    マルガム形成金属を収容し、その点灯時間をt_1、消
    灯休止時間をt_2とするとき、 t_1/t_2≦780S/l・P_o/P_g・1/
    I_L但し、S:発光管断面積(cm^2) l:電極間距離(cm) P_o:陰極点近傍の点灯中の水銀蒸気 圧(Torr) P_g:封入ガス圧(Torr) I_L:ランプ電流(アンペア) となる条件で点灯と消灯を繰り返すようにしたことを特
    徴とする低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法。
JP3050985A 1984-08-13 1985-02-20 低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法 Pending JPS61193356A (ja)

Priority Applications (2)

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JP3050985A JPS61193356A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 低圧水銀蒸気放電灯の点灯方法
CA000488058A CA1256154A (en) 1984-08-13 1985-08-02 Low pressure mercury discharge lamp for dc operation and method of operating the lamp

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0660848A (ja) * 1992-06-30 1994-03-04 General Electric Co <Ge> 直流作動アルカリ金属蒸気アーク放電ランプ
US9678262B2 (en) 2013-09-20 2017-06-13 Qloptiq Photonics GmbH & Co. KG Laser-operated light source
US10186416B2 (en) 2014-05-15 2019-01-22 Excelitas Technologies Corp. Apparatus and a method for operating a variable pressure sealed beam lamp

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0660848A (ja) * 1992-06-30 1994-03-04 General Electric Co <Ge> 直流作動アルカリ金属蒸気アーク放電ランプ
US9678262B2 (en) 2013-09-20 2017-06-13 Qloptiq Photonics GmbH & Co. KG Laser-operated light source
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