JPS62115643A - 水銀蒸気放電ランプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、互いに平行な２本またはそれ以上のチューブ
を有するいわゆるコンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプ
、すなわちガス放電ランプに係る。

前記チューブは内側を螢光物質で被覆され、また当該チ
ューブの端部に近接してお互いに接続されて２つの電極
の間に放電室を形成している。

〈従来の技術および発明が解決すべき問題点）様々な形
式のコンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプが従来技術で
周知である。これら周知の多くの構成のうちには、２本
の真っ直ぐなチューブだけで構成されたランプに代表さ
れる２つの構造がある。これら構造の第１のものは、チ
ューブの自由端に配置されたランプ電極を持つ逆Ｕ字形
のものとして極く単純に説明することができる。これら
チューブの自由端は共通のランプベースに取り付けられ
ている。こうした代表的なランプの第２のものは、２本
の垂直チューブの間でかなり高い位置に水平ブリッジの
配置されたほぼＨ形の形状を備えている。このランプで
は、ブリッジから最も遠い位置にあるチューブ端に電極
が配置されている。また電極の配置されたチューブ端は
、スタータすなわち点燈手段並びに一連のインピーダン
ス手段を備えている共通のランプベースに取り付けられ
ている。こうした両者の構造のランプは、任意の望まし
い成分からなる螢光粉末が内面に被覆されている。この
螢光粉末が、放電によって生じた紫外光線を可視光線に
変換する。

２本以上の真っ直ぐなチューブを組み込んでいるこれら
種々のコンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプは、一般に
４本のチューブから構成されている。これらチューブは
単一の平面内に配置でき、あるいはチューブの対称軸に
直角な想像上の断面を形成する正方形のコーナの位置に
配置することもできる。真っ直ぐなチューブ同志の交差
接続が、ランプベースから最も近い位置にあるチューブ
端との間で交互に行なわれている。最初のチューブと最
後のチューブだけがランプベースに連結され、これらベ
ースに連結されたチューブの端部に電極が設けられてい
る。こうして連続する放電室が形成され、ランプの点燈
時に、この放電室を通じて電極間を電流が流れる。相互
連結チューブを通じて一方のチューブから別のチューブ
に電流が流れる場合、この電流の向きを強制的に変えて
も発光効率には効果がない。

コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプは他の低圧ガス放
電ランプと同様に、電極間に陽光柱が形成される。この
陽光柱は水銀蒸気の混ざった稀薄なガスを介してランプ
を通り抜ける。そうしたコンパクトなランプのガス圧は
５００パスカル（Ｐａ）より低く維持され、使用温度の
下で水銀の分圧がこの値の１Ｐａ以下を構成している。

稀薄なガスの役割は、適正な開始電圧でランプを点燈し
易くし、またランプが点燈される際、電子と水銀原子の
衝突の蓋然性を高めることにある。

４０℃で存在する低い水銀蒸気圧が水銀の共振ラインを
作り出す最適条件である。この共振ラインは紫外線の領
域、すなわち２５３．７から１８５ナノメートル（ｒ＋
ｍ）の範囲内にある。低圧水銀蒸気放電ランプが水銀蒸
気だけを含有している場合、電子は実際にはチューブ壁
と水銀の原子にだけ衝突する。このため、螢光粉末が付
いていないと、電子エネルギは光でなく熱に変わる。

前述したｌＨＨ形造のコンパクトな低圧水銀蒸気放電ラ
ンプは、ＮＬ−８７９０２５７２から周知である。また
逆Ｕ字形の変形構造のランプがＥＰ−Ａ−００６１７５
８（出願第８２１０２６３６゜６号）に記載されている
。この後者の公報には、公報に記載の発明の目的が、点
燈時に特定の区域内に低温を得てバランスのとれた水銀
蒸気圧が得られるような構造をランプのガラス壁が備え
ている、コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプを提供す
ることにある旨がはっきりと述べられている。

本発明の主要な目的は、ランプが点燈されている際に、
放電室内の水銀蒸気の分圧があるレベルに維持されるよ
うな性質のコンパクトな低圧水湿蒸気放電ランプを提供
することにある。前記レベルは、放電によって生じる水
銀共振ラインの放射線について最大の効果が及ぶレベル
である。ランプは、放電電流の経路内に生じる収束のた
めに、出力損失が起こるのを防ぐのに効果のある構造に
する必要がある。

（問題点を解決するための手段、作用および効果） これらの目的は、特許請求の範囲に特定され且つ特徴づ
けられた本発明により達成される。

本発明は、コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプの実施
例の放電室内でチューブ壁により負空間電荷を収束し、
放電室の軸線に沿って電橋間に空間電荷Ｏで陽光柱を形
成する考え方に基づいている。ランプを点燈する度に、
カソードとアノードの間の放電は軸方向につながるよう
になる。放電により陽イオンと電子が同時に形成される
。これら陽イオンと電子はチューブ壁の位置で拡散され
て収束される。陽光柱が軸方向に一体であるため、軸方
向に粒子の損失は生じない。この拡散段階では、電子の
質量の方が小さいため、電子は陽イオンよりさらに高速
で移動する。従って陽空聞電荷がチューブの中心から外
に向けて形成される。こうしたことから陽光柱内での放
電の条件が改善され、紫外線の出力が増加する。

放電がランプ内を自然な状態で伝播していき、この伝播
が円形の断面の波面の形になるようにするために、本発
明に係る新規なランプは、陽光柱の一部に沿って水銀の
濃縮区域ができ、陽光柱を軸方向に浸食せず半径方向に
円形の伝播波面を挟むように構成されている。こうした
半径方向の伝播は、理想的な伝播を行なうのに不可欠で
ある。

実際には、ランプの放電室をＵ字形状にすることにより
行なわれてきている。ランプの真っ直ぐな２本の脚の間
にある湾曲したチューブ区域の円筒形の周面は、円形の
断面形状から最大の曲率半径を持つ部分に引き延ばされ
て尾根を構成している。

この尾根は、湾曲したチューブ区域のほぼ全体にわたり
延びている。

コンパクトなガス放電ランプのＵ字形のベンドに沿って
位置する尾根は、チューブを断面で見て９０″′かまた
はそれ以下の角度で設けられているのが好ましい。この
ようにすれば、チューブベンドに陽光柱の側部に位置す
る空間が形成される。

またランプ内を支配する圧力の下でこの空間内に濃縮す
る水銀の温度を一定に保つことができる。

言い換えるなら、それぞれのワット数におけるコンパク
トな水銀蒸気放電ランプは、電極付近では約７０℃にな
ることもあるが、ランプを通常の室温で点燈している際
、尾根に沿った温度が４０℃に近づくように長さを選択
されている。その結果、水銀の分圧が１ｐａかまたは約
５Ｘ１０’トルになる。この分圧は、光アークによって
水銀蒸気に生じる共振放射線の相対的な効率が最大とな
る圧力である。低い水銀の分圧の下で、水銀の原子は非
常に間隔があきすぎ、水銀原子と電子の間の衝突が減り
、結果的に、より少数の励磁光子すなわち低密度の紫外
線になる。高い水銀蒸気分圧の下では、水銀原子は密集
していて過度の衝突が生じしかも電子がはね返りを起こ
すようになり、やはり少数の励磁光子しかできない。

以下添付図面に基づいて本発明の好ましい一実施例を説
明する。

（実施例） 最も単純な形態におけるコンパクトな水銀蒸気放電ラン
プは、Ｕ字形をしたガラスチューブ１のみで構成されて
いる。このガラスチューブ１の端部２と３は、ランプベ
ース４に気密状態に連結されている。ランプベースは非
円形のハウジング５を備えている。このハウジング５は
、ガラスチューブ１とは反対側のランプベースに設置さ
れ、スタータ並びに必要な一連のインピーダンス手段を
収容している。またランプベース４は、ランプをランプ
ホルダに電気的に連結する２本の接触ビン６と７をも備
えている。

導体８がビン６．７からランプ電極９へと延びている。

これら導体８とこれにつながる戻りの導体は、箇々の端
部２，３に設けされたガラスステム１０に溶着されてい
る。前記ステムはチューブ１の端部２，３にも溶着され
ている。ステム１０の少なくとも一方はポンプパイプ〈
図示せず）を備えている。このポンプバイブはチューブ
１の排気を行ない、当該チューブに不活性ガスを入れ換
え、このチューブに稀薄なガスを充填させるためのもの
である。

ランプまたはチューブ１は内面に１つまたはそれ以上の
螢光層１１が被覆されている。螢光層１１は、ランプを
点燈した場合に、電極間を流れる光アークで形成された
紫外線を可視光に変える慟きをしている。層１１は、ラ
ンプから放散される光に求められる色温度に合わせて、
２バンドまたは３バンド形式のものかあるいはその他の
成分を―えることもできる。被覆成分は広範囲に変えら
れる。また稀薄な充填ガスは、純粋アルゴンやこのアル
ゴンに様々な量のその地の種々のガスを混合したもの、
例えば８５％のアルゴンと１５％のネオン、あるいは２
０％のアルゴンと８０％のクリプトンに変えることがで
きる。

本発明の新規な特徴は、チューブ１の湾曲した部分１２
の区域の構造にある。このチューブ１ではランプを点燻
し続けても温度が低いレベル（４０℃）に保たれ、チュ
ーブ１内に注入されている水銀が第３図に描かれた表に
従った望ましい分圧を得るようになっている。第１図は
、チューブの湾曲した部分１２の異なる高さ位置での温
度を表わしている。第２ａｔｉ！！ｌと第２ｂ図は、円
形の断面形状をしたチューブ１の他の部分から隔たった
位置にある、湾曲した部分１２の断面形状を示している
。いずれの例でも、湾曲区域の外局チューブ表面の外向
きに曲がった部分に尾根１３が形成されている。

尾根１３は、円形の部位１４から上方に所定の高さまで
形成されている。前記円形の部位１４は、チューブ１の
断面部分を湾曲したチューブ部分に挿入し且つ当該チュ
ーブ部分の内側曲率半径に当てがったと想定した場合、
このチューブ１の断面部分に一致する。部位１４から上
方の尾根１３の高さが湾曲したチューブ部分１２の内側
湾曲表面の曲率半径のほぼ２倍あると、効果のあること
が判明した。こうした構成により、湾曲したチューブ部
分１２の全体にわたり有効容積を得ることができ、こう
した場所での電子の収束により有用な負空間電荷がもた
らされる。

尾根１３は、濃縮した水銀蒸気が滞留する問題点に対し
有効な解決策であることが判明した。その理由は、陽光
柱に平行してかなり長い距離にわたり水銀の濃縮が解消
され、放電室全体を通じて理想的な水銀蒸気圧を維持す
ることができる。水銀共堀ラインの紫外線を発生する際
に実際に障害　ｌとなるすべてのものを取り除くために
、尾根の頂点角度は６０″〜９０”の間にあるようにす
る必要がある。９０°より大きい角度では陽光柱に障害
が起こり始める。これに対し６０°より小さい角度の場
合、製造技術に関する問題が生じる。すなわち、さらに
鋭角の尾根を製造機械で製作することが困難である。こ
うした用途に用いるガラスの品質またはグレードによれ
ば、生産技術の観点から７０”〜８０’の範囲が理想的
な条件であることが判明した。その他のグレードのガラ
スを用いて６０°よりさらに鋭い頂点角度を持つ尾根１
３を製造することもできるが、尾根の内部の温度が４０
℃より低くなってしまい好ましくない。

コンパクトな水銀蒸気放電ランプが２本以上の真っ直ぐ
なチューブ部品からできている場合、当該部品を接続す
る部分はすべて、尾根１３の付いた湾曲した部分１２の
構造を採ることもできる。

あるいは、相互連結部分の１本または２本だけが水銀蒸
気を濃縮するための尾根１３を備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプの一部
を切除した図である。 第２ａ図は、ランプの湾曲した部分の概略図にして、実
施可能な尾根の角度を示している。 第２ｂ図は、他の尾根の角度を示している、湾曲した部
分の概略図である。 第３図は、放電ランプ（下側スケール）と相対する水銀
蒸気圧（上側スケール）の関係の下で、最低温度の関数
として水銀蒸気に生じる共振放射線の相対的な効率を示
した線図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行な少なくとも２本の真つ直ぐなチユー
   ブを有するコンパクトな水銀蒸気放電ランプにして、前
   記真つ直ぐなチユーブはこれらチユーブの一方の端部を
   相互連結手段により互いに連結され、またチユーブは内
   側を螢光物質（１１）で被覆されていて、しかも前記チ
   ユーブの自由端（２、３）に配置された２つの電極（９
   ）の間に放電室を形成していて、前記端部が共通のラン
   プベース（４）に気密状態に連結されているコンパクト
   な水銀蒸気放電ランプにおいて、真つ直ぐなチユーブの
   間の相互連結手段（１２）が尾根（１３）の断面を呈し
   、当該尾根はランプベース（４）から遠い位置にあるチ
   ユーブ側で相互連結手段に沿つて延びていて、その結果
   、前記相互連結手段（１２）に沿つて放電室の円形断面
   （１４）を拡げていることを特徴とするランプ。
2. （２）尾根（１３）を、相互連結手段（１２）の主要部
   分に沿つて６０°〜９０°、好ましくは７０°〜８０°
   の間の角度に尖らしていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のランプ。
3. （３）尾根（１３）は、円形断面（１４）の区域の外側
   周縁から上方にある高さで配置されていて、この高さが
   、相互連結手段（１２）が２本の真つ直ぐなチユーブの
   間を通り抜ける曲率の内側円弧半径を２倍したものに相
   当し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項に記載のランプ。
4. （４）真つ直ぐなチユーブの長さがランプにより消費さ
   れるワツト数に見合うようにされ、その結果、ランプを
   点燈している際に尾根（１３）に沿つた温度が４０℃を
   越えないことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ３項のいずれか一つの項に記載のランプ。
5. （５）ランプには稀薄なガス、好ましくは純粋アルゴン
   がほぼ５００Ｐａの圧力まで充填されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか一つ
   の項に記載のランプ。
6. （６）１０〜２０％のアルゴンと８０〜９０％のクリプ
   トンからなる稀薄な充填ガスを含んでいる特許請求の範
   囲第１項から第４項のいずれか一つの項に記載のランプ
   。
7. （７）８５％のアルゴンと１５％のネオンからなる稀薄
   な充填ガスを含んでいることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から第４項のいずれか一つの項に記載のランプ
   。
8. （８）ランプを点燈している際に、４×１０＾−＾３ト
   ルから７．５×１０＾−＾３トルの間の分圧まで蒸発す
   る水銀を含有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第７項のいずれか一つの項に記載のランプ。