JPS6231937A - 低圧水銀蒸気放電ランプとその製造方法 - 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真っ直ぐ
な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
ーブは当該チューブの端部に近接してｎいに連結されて
共通の放電室を形成し、当該放電室は両側の最も遠い位
置にあるこの放電室の端部に配置されている２つの電極
の間に　　　ｉ位置している。これら端部は共通のラン
プベースに気密状態に連結されている。このランプベー
スはスタータすなわら点燈手段並びに必要な一連のイン
ピーダンス装置を組み込んであり、また電流を供給する
ための連結ビンを備えている。

（従来の技術および発明が解決すべき問題点）そうした
コンパクトなガス放電ランプを製造する適切な方法も発
明されている。

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Ｅノ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が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
ンピーダンス装置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
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。これらチューブは申−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
ら最も遠く離れたチューブ端とこのランプベースに最も
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、カップリングチューブの持
つ直径が真っ直ぐなチューブより小さければ発光効率に
関して効果がない。

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通り抜ける。

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ＩＰａ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、すなわら２５３．７から１８５ナノメートル（０■
）の範囲内にある。こうして作り出された光のうち長い
波長は光の強さの８５％を占めている。これに対し、短
い波長は１５％を占めている。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どだけ衝突する。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Ｉ」形構造のコンパクトな低圧水銀蒸気放電ラ
ンプ並びにその製造方法は、ＥＰ−／１００９４１３３
（出願第８３２００６４０．７号）に記載されている。

この公報に記載された発明の目的は、相互連結チューブ
が介在する付近で真っ直ぐなチューブの端部を後の製造
Ｔ程で確実に閉じられるように製作することにある。明
確には述べられてはいないが他の目的として、真っ直ぐ
なチューブと前述したチューブの端部表面との間の細長
い遷移部を、螢光ランプに封入された水銀の濃縮が当該
遷移部の領域に生じる程度まで冷却することがある。横
断する相互連結チューブを越えて、真っ直ぐなチューブ
の端部に発熱放電が生じないことから、こうしてランプ
内にバランスのとれた水銀蒸気圧が維持される。

（問題点を解決するための手段、作用および効果） 本発明の目的は、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銀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
。

本発明の他の目的は、ランプ電極を遮蔽して発生する熱
、結果的に伝達される熱の量を制限することにある。本
発明によれば、ランプベースから最も遠く離れた端部位
置で真っ直ぐなチューブの主要部分の温度は確実に４０
℃を越えない。このことは、そうしたコンパクトな低圧
水銀蒸気放電ランプが反射器を備えたランプ取り付は貝
かまたはランプのかさ内に設置されている場合に特に重
要である。ランプをこれら種類のランプ取り付は具に収
容する場合、ランプから放出された熱が適切に分散され
ず、ランプの内部が４０℃を越える温度になる。この現
象はランプ内の水銀蒸気圧が上野して、発生ずる水銀共
振ライン内の放射線が弱くなってしまう。

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圧を収束し、
放電室の軸線に沿って電極間に空間電荷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ってい
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。従って陽空間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社内での放電の
条件が改善され、紫外線の出力が増加する。

電極から熱が伝わるのを制限するのに用いる方法は、電
極から下流側の位置で真っ直ぐなチューブをつぶす、す
なわちくびれを形成する段階を含んでいる。この方式に
よれば、螢光ランプの有効寿命が飛躍的に延びることか
判明した。こうしたことの理由は、放電電流の経路内で
電極から下流側のガラスチューブにつぶされた部分すな
わちくびれだ部分を設けることが、電極がアノードとし
て機能する半周期の時期に電子密度を高めるためである
ことが確かめられた。ぞの結果、アノードのドロップ現
象が減少して、電極を被覆したエミッション材料の温度
を下げることができる。こうした温度の低下によりエミ
ッション材料の蒸発速度が下がり、電極の有効寿命はも
とよりコンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプの耐用時間
を延ばすことができる。

電極の有効寿命のこうした延長につながる１つの重要な
役割は、電極の廻りのくびれだ空間から生じている蒸発
したエミッション材料が反射することにより行なわれる
。この空間は、電極から下流側でガラスチューブにくび
れを設けた部分により形成されている。１半周期の時期
に電極表面から放出されたエミッション材料のイオンは
、ランプに形成されている陽光柱の軸方向に移動するの
を強く抑制される。ガラスチューブのくびれだ部分によ
り陽光柱は半径方向に圧縮されるため、つぶされた部分
すなわちくびれた部分内にはチューブ壁に沿って極く僅
かな負空間電荷が占めているにすぎない。その結果、放
出されたイオンは電極に近いくびれだ空間内に留まり、
後続の半サイクルの時期に電極表面に戻る。

エミッション材料から放出されたイオンは、電極の廻り
の電子よりさらに大きい質量を備えている。従って非常
にゆっくりと移動する。その結果、放電電流が向きを変
える以前にイオンはかなりな程痕までチューブ壁に届か
ない。従ってチューブのガラス壁に凝結物を生じて黒変
することがなく」 なる。

チューブ壁のつぶされた部分で形成したくびれエミッシ
ョン材料のイオンの反射を起こし、この反射によりエミ
ッション材料の退化を著しく抑制することの他に、くび
れはエミッション材料からのイオンが放電室内に発生す
ることをも抑制している。この放電室の部分は４０℃の
温度に維持できるため、水銀蒸気圧はＩＰａより低く、
概ね５×１０−３トルになる。この圧力の下で、光アー
クにより水銀蒸気から生じる共振放射線の相対的な効率
が最大となる。低い水銀分圧の下では、水銀原子は非常
に広い間隔があき、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む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
て過麿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。

エミッション材料からのイオンの低含有量によりイオン
の損失を減らすだけでなく、そうしたイオンとの衝突に
よる電子を大幅に少なくしている。

その結果、多数の電子が水銀原子に衝突して高い効率づ
なわら所定のワット数に対し高い発光効率が得られる。

測定によると、本発明に係るコンパクトな低圧水銀蒸気
放電ランプの光束が、同志の従来技術のランプから得ら
れる光束に比べてワット当たり３．５倍大きいことが判
明した。

以下添付図面に基づいて、コンパクトな低圧水銀蒸気放
電ランプの好ましい実施例とこのランプの製造方法につ
いて説明する。

（実施例） コンパクトな螢光ランプ１は、２バンドまたは３バンド
タイプの螢光粉末を内面に被覆しである真っ直ぐな２本
のチューブ２．３と、これら貞つ直ぐなチューブの第１
の端部５，６に配置されていて、チューブ２．３を互い
に連結する相互連結チューブ４とを備えている。真っ直
ぐなチューブの反対の端部すなわち第２の端部７．８は
、当該チューブに共通のランプベース９に気密状態に連
結されている。ランプベースは、チューブ２．３から離
れた当該ランプベースの端部に矩形断面のハウジング１
０を備えている。このハウジング１０は、スタータ並び
に一連のインピーダンス装置を収容している。ハウジン
グ１０の両側には接触ビン１１．１２が配置され、これ
らビンを通じてランプ１に電流が供給される。

チューブ２．３は当該チューブの第２の端部７゜８に近
接してつぶされ、くびれ１３．１４を形成している。チ
ューブの内径が１０ＩＩＩＩｌｌの場合、つぶれた部分
の内径を４ｍｌ１ｌにすることができる。このようにし
てチューブ３の第２の端部８に、電極１５の設置される
空間が形成される。この電極は２本の電気導体１６によ
り支持されている。電気導体１６はステム１７に溶着さ
れ、接触ビン１２およびハウジング１０内のスタータに
つながった状態にある。同じ構成要素がチューブ２の第
２の端部７にも設けられている。

ランプは、一般に、稀薄なアルゴンガスが概ね３トルの
圧力で充填されている。くびれ１３．１４の直径を小さ
くすると、ランプのグローポテンシャルが高まり好まし
くない。この螢光は稀薄な充填ガスにクリプトンを加え
ることにより解消できることが判明した。クリプトンは
非常に高価であるため、充填閤を極力少なくすることが
望ましい。５０％から９０％の間のクリプトンの添加に
より顕著な効果の得られることが判明したが、稀薄な充
填ガスの添加量を増やしてもくびれ１３゜１４０直径を
さらに小さくできることにはならない。

つぶされた部分またはくびれた部分１４は電極１５の廻
りに空間を形成している。この空間内は、電極エミッシ
ョン材料から放出されるイオン、主にバリウムイオンが
比較的九濃度で生じている。

くびれ１４を設けることにより、ランプの２つの電極の
間に形成される陽光柱が当該くびれの位置でチューブ３
の断面積を完全に占める。このためエミッション材料か
ら放出され電極１５の廻りの空間から出ていくイオンに
顕著な負効果が及ぶ。

電流が後続の半周期の位相に変化する際、これらイオン
のほぼすべては電極１５の表面に戻る。その結果、電極
１５は少なくとも１５，０００時間にわたり機能し続け
ることができる。

コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプ１を製造するのに
用いられる方法を以下に説明する。

製造は、例えば１２１１Ｉｌｌの外径と１０１１ｍの内
径（第２図）を持つ標準的な品質の真っ直ぐなガラスチ
ューブから始められる。チューブは内面に周知の方法で
、種々の望ましい成分の螢光物質を含有する螢光粉末が
被覆される。次いで螢光粉末を焼き付けて、安定した螢
光層を形成する（第３図）。

その後ガラスチューブをガラス旋盤に設置して回転させ
、当該ガラスチューブの端部に近いチューブ部分にガス
の炎２０を当てる。でき上がったコンパクトな螢光ラン
プのこれらの端部が前述した第２の端部７，８を構成し
ている。ガラスチューブの環状部分に沿い前記ガスの炎
を用いてガラスチューブの壁を柔らかくした後、互いに
両側に設置された成形ホイール２１をこの柔らかくなっ
た部分に当てがう（第４図）。成形ホイール２１は、固
定されたターミナル当接部に対し移動するように構成さ
れている。前記ターミナル当接部が、くびれ１３．１４
を形成するつぶされた部分の深さを決定している。次い
でチューブの外側端部が加熱され、導体１６で支持した
電極１５が取り付けられているステムを周知の方法で前
記端部に溶着する。ポンプパイプ２２がステム１７にあ
る貫通路に連結されている。このポンプパイプは、ガラ
スチューブをランプベース９に組み立てる最終の構造が
でき上がるまでは使用されない。ガラスデユープはポン
プパイプ２２．２３を用いて不活性ガスにより入れ換え
られ、その後に一方のパイプ２３を溶かして取り去る。

次いでガラスチューブを排気し、所望な圧力になるまで
必要量の水銀と共に稀薄なガスをガラスチューブ内に導
入する。

そして残りのポンプパイプ２２を溶かして取り去り、適
当なベースセメントを用い周知の方法でガラスチューブ
はランプベース９に取り付けられる。

コンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプについて、前述の
説明では最も単純へ構成例、すなわち互いに平行な２本
のチューブを組み込んだランプに基づいて解説してきた
。しかしながら本発明に係るランプは任意の数の真っ直
ぐなチューブをも含んでいることが理解される。ただし
主要な関心事はもっばらランプの一方の端部にランプベ
ースを設置することであるから、ランプは偶数の数の真
っ直ぐむチューブを組み込んでいなくてはならない。

従って真っ直ぐなチ１−ブは、相互連結チューブ４に相
当Ｊるチューブを備えている。またこのチューブは、ラ
ンプベース９から離れて位Ｍ″ｒＪる２本の真っ直ぐな
チューブの端部と、ランプベースに近接して位置するチ
ューブの端部との間に交りに形成される。真っ直ぐなチ
ューブは、ランプのワット数に見合う長さを備えている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コンパクトな低圧水銀蒸気故電ランプの一部
を切除した図である。 第２図は、ランプの製造に際しての開始要素を構成する
真っ直ぐなガラスチューブを図示している。 第３図は、内面を螢光粉末で被覆した場合のチューブを
図示している。。 第４図は、つぶされた部分またはくびれだ部分を形成す
る準備のされたチューブを図示している。 第５図は、つぶされた部分、電極並びにポンプパイプを
備えたガラスチ］−ブを図示している。 １・・・螢光ランプ　　　　２．３・・・ガラスチ］５
−１４・・・連結チューブ　　　５，６・・・第１の端
部７．８・・・第２の端部　　９・・・ランプベース１
０・・・ハウジング　　　１１．１２・・・接触ピン１
３．１４・・・くびれ　　１５・・・電極１６・・・電
気導体　　　　１７・・・ステム２０・・・ガスの炎　
　　　２１・・・成形ホイール２２．２３・・・ポンプ
パイプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行な２本またはそれ以上の真つ直ぐなチ
   ューブを有するコンパクトな低圧水銀蒸気放電ランプに
   して、前記真つ直ぐなチューブはこれらチューブの箇々
   の端部付近で互いに連結されて共通の放電室を形成し、
   この放電室は最も離れた位置に隔てられた当該放電室の
   端部に設置されている２つの電極の間に延在しており、
   これら端部は、スタータ並びに一連のインピーダンス手
   段を組み込んでいる共通のランプベースに連結されてい
   る低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記の真つ直ぐな
   チューブ（２、３）は、前記ランプベース（９）に連結
   された当該真つ直ぐなチューブの端部（７、８）に近接
   した区域にくびれ（１３、１４）を備え、これらくびれ
   はランプの前記電極（１５）に最も近接して部分的に空
   間を形成し、かつランプの点燈時に前記電極（１５）間
   に生ずる陽光柱を収束する働きをすることを特徴とする
   低圧水銀蒸気放電ランプ。
2. （２）前記くびれ（１３、１４）の直径が、前記真つ直
   ぐなチューブ（２、３）の直径の３０％〜８０％、好ま
   しくは前記真つ直ぐなチューブの４０％〜５０％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の低圧水
   銀蒸気放電ランプ。
3. （３）ランプには、９０％のクリプトンを含有する稀薄
   なガス成分が充填されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ
   。
4. （４）前記くびれ（１３、１４）と第１のチューブ端部
   （５、６）との間を決定する際、前記真つ直ぐなチュー
   ブ（２、３）の長さがチューブの直径の４倍から２５倍
   の間である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低圧水銀蒸気放電ラ
   ンプ。
5. （５）ランプの前記電極（１５）が、ランプの点燈時に
   バリウムイオンを放出するエミッション材料で被覆され
   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低圧水銀蒸気放電ランプ
   。
6. （６）放電室を形成するチューブが真つ直ぐであり、内
   面が螢光粉末で被覆されていて、前記ガラスチューブを
   ランプベース（９）に連結する以前に前記螢光粉末が焼
   き付けられる、特許請求の範囲第１項に記載のコンパク
   トな低圧水銀蒸気放電ランプを製造する方法にして、前
   記ガラスチューブの縦軸の廻りで当該ガラスチューブを
   回転し、このチューブの端部（７、８）に近接した環状
   部分に沿つて該チューブを加熱する段階と、加熱した前
   記チューブの環状部分に成形ホィール（２１）を押し当
   ててくびれ（１３、１４）を形成する段階と、電極（１
   ５）並びにポンプパイプ（２２、２３）を組み込んでい
   るステム（１７）を、放電室がそれ自体周知の方法でチ
   ューブの最終の構造に組み入れられる以前に、気密状態
   に前記端部（７、８）に溶着できるように加熱する段階
   とを有することを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプを
   製造する方法。
7. （７）前記くびれ（１３、１４）を形成する際、ガラス
   旋盤で引つ張られた前記ガラスチューブを保持し、ガス
   の炎を用いて前記端部（７、８）に近接した前記環状部
   分を加熱し、前記成形ホィールがターミナル位置に到達
   すると当該成形ホィールが移動運動を続けるのを阻止す
   るように構成されたターミナル当接部に向けて、この成
   形ホィール（２１）を一定速度で動かすことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載の低圧水銀蒸気放電ラン
   プを製造する方法。