JPS6220652B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、けい光ランプ、低圧ナトリウムラン
プなどの酸化物被覆電極を有する低圧放電ランプ
の製造方法に関するものである。

従来の低圧放電ランプの製造方法は以下のとう
りであつた。すなわち、管壁を加熱しながら、放
電ランプの一端に設けられた排気管を通してラン
プ内の空気、水蒸気などを真空排気する。ランプ
内が充分よい真空になつた時点で、ランプの両端
に設けられた一対の電極を通電加熱して電極上の
アルカリ土類金属の複合炭酸塩を加熱分解し、酸
化物被覆電極をつくる。そして、さらに、複合炭
酸塩の分解によつて発生した炭酸ガスなどの不純
ガスを充分排気したのちに、水銀、希ガスなどの
イオン化媒体を封入する。一般に低圧放電ランプ
の排気管の直径はたかだか４mm程度であるため、
このような細い排気管を通してランプ内を良い真
空にするためには長時間が必要である。したがつ
て、上記のような従来の低圧放電ランプ製造方法
においては、ランプの製作に長時間を要し、ラン
プの価格が高くなるという欠点があつた。そこで
ランプの両端に排気管を設け、両側から排気する
方法が考えられた。しかし、単純に両側から排気
するだけでは、排気時間はたかだか半分にしか短
縮できないことは自明である。また、上記の従来
の低圧放電ランプ製造方法において、ランプ内の
真空度を犠牲にしてランプの製造時間を短縮する
と、ランプの寿命が短かくなる。管端黒化が著し
くなる、放電が不安定になるなど低圧放電ランプ
の特性が悪くなつた。

したがつて、本発明の目的は、従来の方法によ
つて製造した低圧放電ランプの性能と同等以上の
性能を有する低圧放電ランプを、短時間に製造す
る方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明において
は、両端に一対の酸化物被覆電極と、一対の排気
管を有する低圧放電ランプの製造方法において、
前記一対の排気管を通してランプ内の空気などの
不純ガスを排気する工程と、前記工程の後に前記
排気管の一方から希ガスを注入しながら他方の排
気管から真空排気を行なつてランプ内の不純ガス
を除去する工程とを具備し、かつ上記電極上のア
ルカリ土類金属の複合炭酸塩の加熱分解の開始を
前記一対の排気管から空気などの不純ガスを排気
する工程中に行なうようにしたことを特徴として
いる。すなわち、本発明者等は、両端に一対の排
気管のある低圧放電ランプを使用して、ランプ内
の不純ガスを短時間で除去する方法の実験的検討
を行なつた。その結果、ひとつの排気管を通して
真空排気を行ないながら他端の排気管から希ガス
を注入すると、ランプ内の不純ガスは希ガスに押
しだされてしまうため、両側の排気管から単純に
排気を行なうよりもはるかに短時間で不純ガスを
除去できることがわかつた。

本発明者等は、けい光ランプとアルゴンガスを
使用して上記の真空排気方法についてさらに詳細
に検討を行なつた。アルゴンの注入流量とけい光
ランプの放電開始電圧との関係を第１図に示す。
放電開始電圧は、ランプ内に残存した不純ガス量
のめやすで、不純ガスの量が多いほど大きくな
る。注入アルゴンの流量が1Torr／ｓ以下にな
ると、アルゴンガスによる不純ガスの押しだしの
効果が小さくなり残存する不純ガスが多くなるた
め、放電開始電圧は高くなる。また、注入アルゴ
ンガスの流量が20Torr／ｓ以上になると、注
入口から噴射されるアルゴンガスの流速がかなり
大きくなり注入口近傍の管端部によどみができ、
よどみ部の不純ガスが残存することになり、放電
開始電圧が高くなる。以上のように、アルゴンの
注入量が1Torr／ｓから20Torr／ｓの範囲内
で、ランプ内の不純ガスを効率よく除去できるこ
とがわかつた。アルゴン以外の希ガスを使用した
場合にも、上記のような最適なガス流量範囲が存
在することは、容易に推測できる。

そこで、上記の真空排気方法をけい光ランプに
適用し、しかも一端の排気管からアルゴンガスを
注入しながら他端の排気管から真空排気を行なつ
ている状態で炭酸塩の加熱分解を行なう方法を試
みたところ、従来のランプ製造方法による製造時
間の1/3以下の時間で、従来の製造方法で製造し
たランプと同等の初期特性を有しているけい光ラ
ンプを作ることができた。しかし、これらのけい
光ランプの寿命試験を行なつたところ、管端の黒
化性能は、従来の製造方法で製造したけい光ラン
プの性能よりもかなり劣つていることがわかつ
た。これは炭酸塩を加熱分解するための加熱電流
を変化させても、あまり改善できなかつた。

本発明者等の実験によれば、タングステンとア
ルカリ土類金属の酸化物との化合物、いわゆる中
間層化合物の量がある適当な範囲にあるときにの
み、寿命および黒化性能ともに最良になることが
わかつている。そこで、前記の真空排気方法で製
作したけい光ランプの電極の中間層化合物の量を
しらべたところ、従来の製造方法によるランプに
比較しかなり少なく、かつ加熱電流をかえてもほ
とんど変化していないことがわかつた。これは、
従来は真空中で炭酸塩の加熱分解を行なつている
のに対し、上記の場合にはアルゴンガス流の中で
分解を行なつていることに起因しているものと思
われる。

そこで、本発明者等はアルゴンガス中で加熱分
解を行なつているときの電極の様子を詳細に観察
したところ、第２図のような現象がおこつている
ことがわかつた。第２図は、アルゴン中における
加熱分解時の電極の様子を示す図で、１，２はタ
ングステンの二重コイルフイラメント３を支持す
るためのニツケル線、４はアルカリ土類金属の複
合炭酸塩である。ニツケル線１，２を通して流す
炭酸塩加熱分解用の電流を増加させてゆくと、フ
イラメントコイル３の両端間の電圧差は増加して
ゆく。そして、この電圧差がある値以上になると
コイル近傍のアルゴンガスの電離がおこり、コイ
ル３の両端を電極輝点としたアーク放電５が発生
する。このようなアーク放電では、放電電流を増
加させても放電電圧はほとんど変化しない。した
がつて、上記のようなアーク放電が発生した状態
で、ニツケル線１，２を通じて流す加熱電流を増
加させても増加分の電流のほとんどすべてはアー
クを通して流れ、炭酸塩４が塗布してあるコイル
の部分を流れないため、炭酸塩の温度は上昇しな
い。したがつて、中間層化合物の量を増加させる
ことができず、管端黒化性能が悪くなる。

上記のような現象は、アルゴン以外の希ガスを
使用した場合にも発生するであろうことは、容易
に推測できる。

本発明者等は、いろいろな実験をくりかえした
結果、以下の方法を使用することによつて放電開
始電圧、黒化性能をすぐれたランプを製造できる
ことがわかつた。すなわち、一対の排気管を通し
てランプ内の空気などの不純ガスを排気する最初
の工程中に炭酸塩の加熱分解を開始する。窒素ガ
ス、空気中などでは前記のようなアーク放電は非
常に発生しにくいから、通電電流を変化させるこ
とによつて炭酸塩の加熱温度を充分に高くするこ
とができ、必要十分な量の中間層化合物を生成す
ることができる。もちろん、この工程中に炭酸塩
の分解を完了する必要はなく、次の希ガスの注入
排気の工程中に炭酸塩を完全に加熱分解する。

その理由は最初の排気工程で炭酸塩の加熱分解
を開始すれば、その工程中に必要充分な量の中間
層化合物を生成することができるため、次の排気
工程でアーク放電が発生し、その結果、炭酸塩の
温度が上昇しなくなつても、わずかに残つた炭酸
塩の分解を行なうだけなので何らか都合が生じな
いことによる。

以上説明したように、アルカリ土類金属の複合
炭酸塩の加熱分解の開始を一対の排気管から空気
などの不純ガスを排気する工程中に行ない、かつ
前記排気管のひとつから希ガスを注入しながら他
の排気管から真空排気を行なつてランプ内の不純
ガスを除去すれば、従来の製造方法によるランプ
の性能と同等の性能を有する低圧放電ランプを短
時間で製造することができる。

以下本発明を実施例によつて詳しく説明する。
試料低圧放電ランプとしては、通常の40ワツトけ
い光ランプを使用した。すなわち、内面にけい光
体が塗布されている管径33mm長さ1180mmのガラス
管の両端に、タングステンの二重コイルにバリウ
ム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩が
塗布されている電極と排気管がそれぞれ設けられ
ている。このような試料けい光ランプを真空排気
装置にとりつけ、最初は両方の排気管から真空排
気を行なつた。そして排気開始後８秒後に一方の
排気を停止し、一方からアルゴンガスを注入しな
がら他方から真空排気を行なつた。

アルゴンガスの注入は、5Torr／ｓの割合で
17秒間行なつた。炭酸塩の加熱分解は次の二種類
の方法で行なつた。第１の方法は本発明によるも
ので、加熱分解開始をアルゴン注入の３秒前に行
なつた。加熱時間は15秒であつた。第２の方法は
加熱分解開始をアルゴンを注入してから２秒後に
行なつた。加熱時間は15秒であつた。アルゴンの
注入を停止すると同時にまた両方の排気管から排
気を始めた。そして、アルゴンガスの注入停止後
10秒後に両側の排気を停止し、2.6Torrのアルゴ
ンガスと水銀を封入し、シールオフした。排気開
始してからシールオフが完了するまでの時間は38
秒であつた。従来の方法では最小限120秒は必要
であつた。

上記のけい光ランプの1000時間の点灯寿命試験
を行なつた。その結果、第１の方法で製造したけ
い光ランプのうち、適当な大きさの電流が加熱分
解したランプの放電開始電圧、管端黒化の発生の
割合は従来の製造方法によるものと同等であつ
た。一方、第２の方法で製造したランプの場合に
は、放電開始電圧は従来のものよりもやや低い傾
向にあつたが、1000時間点灯後の管端黒化の発生
率は30％で、従来の０〜３％に比較し、かなり悪
かつた。

以上説明したごとく、本発明の低圧放電ランプ
の製造方法によれば、従来の製造方法による低圧
放電ランプの性能と同一の性能を有する低圧放電
ランプを従来の1/3以下の時間で製造することが
可能になり、安価な低圧放電ランプを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アルゴンの注入流量によるけい光ラ
ンプの放電開始電圧の変化を示した特性線図、第
２図は、アルゴン中における加熱分解時の電極の
状態を示す図で、１，２はフイラメント支持用の
ニツケル線、３は二重コイルフイラメント、４は
炭酸塩、５はアーク放電を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端に一対の酸化物被覆電極と、一対の排気
   管を有する低圧放電ランプの排気工程において、
   前記一対の排気管を通してランプ内の空気などの
   不純ガスを排気する工程と、前記工程の後に前記
   排気管のひとつから希ガスを注入しながら他の排
   気管から真空排気を行なつてランプ内の不純ガス
   を除去する工程と、電極上のアルカリ土類金属の
   複合炭酸塩の加熱分解の開始を前記一対の排気管
   から空気などの不純ガスを排気する工程中に行な
   う工程とを具備したことを特徴とする低圧放電ラ
   ンプの製造方法。