JPS63301458A

JPS63301458A - けい光ランプ

Info

Publication number: JPS63301458A
Application number: JP13856387A
Authority: JP
Inventors: Koji Haruta; 春田　耕治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1988-12-08

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、照明に用いられるけい光ランプ、更に詳しく
は、熱陰極を有する低圧水銀蒸気放電ランプに関するも
のである。

〔従来の技術〕

この稗のけい光ランプは、放電によって発生ずる水銀の
スペクトル中の紫外線によって放電管内壁に塗布したけ
い光体を励起して発光させ、電気エネルギーを紫外線を
経て可視光線に変換しているものである。

その構成エレメントとしての電極は、−ｎｌＴｈにタン
グステン二重コイルにＢａ、Ｓｒ、Ｃａの酸化物を加え
たもので、所定電圧を印加して熱電子を放出するエミッ
タである。　封入ガスは、主体が水銀蒸気で、これにア
ルゴンが加えられ、ペニング効果によってランプの始動
を助け、且つ、電子の管壁への拡散を妨げて水銀原子と
の衝突の機会を増加させ、又、水銀イオンに対するクッ
ションとしてエミッタの飛散を防止する役割も果たす。

前記水銀蒸気は、アマルガム形成等で減少する分を見込
んで放電に必要な水銀原子数以上の水銀量が飽和状態で
封入されているが、更に、液状水銀が管壁に付着する状
態に入れられている。

ランプ管内面に塗布されるけい光体は、一般にはハロり
ん酸カルシウム（３Ｃａ３（Ｐ　０４）　２ＣａＦＣＩ
／Ｓｂ、Ｍｎ、或いはりん酸カルシウム（ＺｎＣａ）：
＋　　（ＰＯ４）２　／Ｔｉ等が用いられる。

こうしたけい光ランプの光出力を上げるために従来にお
いては、高出力ランプが開発されているが、これは、ラ
ンプ電流を２倍位に上げ、例えば、４０Ｗのけい光ラン
プで、４３５ｍＡのところを８００ｍＡとして管壁ｆ１
．荷をＱ、Ｑ５Ｗ／ｃｍ２としている。　このようにす
ると、ｔ）１位長さ当たりの光出力が、普通形の約１．
５倍となる。

同様にして、超高出力ランプとして、管壁負荷を０．１
１Ｗ／ｃｒｎ２として普通形の約２．５倍光出力を得る
方法がある。　しかし、この場合、管壁温度が６０〜８
０°Ｃに達し、飽和水銀蒸気圧が最適値を遥かに超え（
温度特性：管壁温度の上昇：約３０°を超えると光出力
が低下する）、その結果、電子温度が低下して効率が著
しく低下してうので、水銀蒸気圧を押さえ、電子温度が
低下するのを防ぐ手段が採られている。　この手段とし
ては、例えば、冷却段や遮７ｆｉ５板を設けたり、コン
ストリフトを設けたり、アマルガムによって水銀蒸気圧
を下げたりすることが挙げられる。

また、封入ガスにネオンやヘリウムを用いて、水銀イオ
ンの管壁への拡散を増し、管壁での再結合を盛んにして
電子温度の低下を防ぐ方法も採られている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかし、光出力
を高めようとする上述した従来の手段は、何れにしても
ランプ電流を多く使用することを前提としていて、高電
流時にも低電流時に比例した効率を維持しようとするも
のに過ぎず、本来の温度特性に関わる解決手段に過ぎな
かったもので、そのために、コスト高に結びつく上記し
た部材を設；Ｊし、エネルギー１コスを解消しているも
のではなかった。

本発明者は、こうした在来技術の問題解決手段の方向と
は観点を変え、従来と実質的に同じランプ電流を流しな
がら、エネルギー変換効率を高めることができないかと
いう方向で研究を行った。

本発明者が、着目したのは、放電に際して水銀原子から
放射される紫外線である。　この紫外線は、エネルギー
変換でみると通常入力１００％に対して６０％変換され
ているが、これが、けい光体に当たって可視光線に変換
されるのは、２３％だとされており、又、熱に変換され
るのは残り３７％だとされている。

ところが、放電による紫外線が比較的多量にランプ管壁
を通過している事実がある。　この紫外線のランプ管透
過が、管内面に塗布されているけい光体の粒度とけい光
体の粒子の層故によることは既に知られているところで
ある。　即ち、けい光体の粒度を細かくすると反射する
か透過するし、粗いと発光が透過し難いのである。　そ
こで、こうしたけい光体自身についての条件を大幅に変
更することは許されないのであり、ここに、従来の如き
ランプ電流を増大させることなく如何にして強ツノな紫
外線でけい光体を励起するかということになる。

本発明は、本来水銀蒸気が放電に必要な量よりも多口の
水銀蒸気（及び液状水銀）が飽和状態に封入されていて
、放電により充分な足の紫外線が放射されているにもか
かわらず、水銀原子から最初に放射された波長２５３．
７ｎｒｎの共鳴線が、順次隣接する水銀原子に吸収され
、再び放射される過程がランプ管壁のけい光体に到達す
るまでに数十回繰り返されて、量子効率（再放射光子数
／吸収光子数）が１よりも小さいことにより、共鳴線が
暫時減衰されてしまう作用に着眼したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にがかるけい光ランプは、上記従来技術の問題点
を解消するべく、透明ガラス管１の内面に、その最大内
径部２の肉厚ｔが、その最小内径部３の肉厚Ｔの２．５
倍を超えない連続又は不連続の透明な突条４を、このガ
ラス管ｌの総置面積が、前記最大内径部２が形成する仮
想内面積の１３０％から２５０％の範囲に入るように複
数本形成し、該突条４の最大内径部２及び最小内径部３
を含むガラス管１の実質的に全内周面に、粒径ｌＯ〜２
０μｍのけい光体５を２層又は３層にコーテングしであ
る。

〔作用〕

従って、電圧が印加されて放電すると、本来の放電に必
要な量よりも多く封入された水銀蒸気の水銀原子から放
射された紫外線である波長２５３゜７層ｍの共鳴線が、
順次隣接する水銀原子に吸収され、再び放射される過程
で、ガラス管１＆大径部に到達する前に突条により形成
されたガラス管最小径部に到達し、本来数十回繰り返さ
れる波長１８５ｎｍ及び２５３．７層ｍの共鳴線の吸収
と再放射の回数の少ないエネルギーレベルの高い状態で
、このガラス管最小径部に最適な粒子の層数と粒度（粒
径１０〜２０μｍのけい光体を２層又は３層）でコーテ
ィングされたけい光体に衝突し、以て、このけい光体の
発光を高めるのである。

そして、前記突条によって、一部反射された紫外線は、
隣接する突条との間で干渉作用をなし、エネルギーレベ
ルを大きく低下させない状態でその隣接突条のけい光体
を励起するのである。　同時に、ガラス管の内面積（け
い光体コーティング面積）が実質的に増大（１３０％〜
２５０％）されていることによって、本来余分な位に放
射されている紫外線が有効に受光できて、この点からも
発光効率を高めるのである。

また、前記突条を、そのガラス管の最大内ｊイ：部の肉
厚ｔが、その最小内径部の肉厚Ｔの２．５倍を超えない
範囲とすることによって、ガラス管内に突出した突条に
起因する熱電子移動の阻害とガラス管内容積の減少にと
もなう放電電圧を増大させなければならないという問題
と、この結果派生する管壁温度上昇に伴う効率低下とを
極力抑制し、全体としての発光効率を高めている。

〔第１実施例］第１図乃至第３図に示すように、本発明にがかるけい光
ランプを４０Ｗの例について説明すると、透明ガラス管
１の内面に、その最大内径部２の肉厚ｔが、その最小内
径部３の肉ｊ￥Ｔの２倍の連続の透明な突条４を、この
ガラス管１の総置面積が、前記最大内径部２が形成する
仮想内面積の１８０％になるように複数本形成し、該突
条４の最大内径部２及び最小内径部３を含むガラス管Ｉ
の実質的に全内周面に、粒径１５μｍのけい光体５、こ
こでは、ハロりん酸カルシウム（３Ｃａ　３　　（Ｐ　
０４）Ｚ　　ＣａＦＣ１／Ｓｂ、Ｍｎ、を３層にコーテ
ングしである。　前記突条４は、前記ガラス管ｌの軸線
方向に沿って連続し、且つ、このガラス管軸線方向に直
交する方向の断面が略三角形に構成されている。　　６
は、口金で、７は、口金ビンであり、８は、導入線９を
保持するステム、９は、電極フィラメントであり、これ
ら自身は、周知の技術によって構成されており、本発明
ではその詳細説明を省略する。　又、封入ガスは、従来
と同様に水銀蒸気と少星のアルゴンガスである。　そし
て、前記ガラス管１は、その成形用押し出し金具を改変
する程度の比較的コストの掛からない製造工程によって
得ることができる。

次の表−１は、上記けい光ランプを、従来の４０Ｗ型と
同一の管径に構成したもので、その従来型との対比と、
ガラス管の内面積を暫時変化させた五つの試作品を対比
させたテスト結果を示す。

表−１上記表−１に於いて、ランプ電流が一端上昇してから減
少しているのは、ガラス管容積の減少で管壁温度が上昇
し、水銀蒸気圧が上昇したことによって増大し、その後
は、突条の管内侵入による熱電子移動抵抗の増大及び管
壁温度上昇による放電特性の劣化が原因である。

次いで、上記管内面積を１８０％増にして、けい光体の
粒度とコーティング層数の変化とが発光出力に現れる関
係を示す。

表−２但し、従来の４０Ｗ型けい光ランプを１００として対比
した。

このように、表−２から明らかなように、けい光体は、
粒度で１５μ、３層塗布が好ましい効果を発揮すること
が分かった。

尚、その他の一部変形例として、前記突条４が、前記ガ
ラス管１の径方向に沿って連続し、且つ、このガラス管
ｌの軸線方向に所定間隔をもって形成され、且つ、この
ガラス管１の軸線方向に直交する方向の断面が略三角形
に構成されでてもよい。

或いは、第４図に示す如（、前記突条４が、前記ガラス
管ｌの軸線方向に沿って連続し、且つ、このガラス管軸
線方向に直交する方向の断面が略円弧形に構成されても
よい。

又、前記突条４が、前記ガラス管Ｉの径方向に沿って連
続し、且つ、このガラス管１の軸線方向に所定間隔をも
って形成され、且つ、このガラス管１の軸線方向に直交
する方向の断面が略円弧形に構成されてもよい。

更に、前記略三角形の突条４の頂部付近は、前記けい光
体５が、粒径１６〜２０μｍで３層にコ−テイングされ
、且つ、該突条４の谷部付近は、粒径１０〜１５μｍで
、２層にコーティングされていもよい。　このけい光体
５の塗装方法は、従来通り縦流しとすればよい。

又、前記ガラス管ｌの内面に一体又は別体で形成される
突条４は、その最大内径部２の肉厚りが、その最小内径
部３の肉厚Ｔの２．５倍を超えなければ、不連続であっ
てもよく、且つ、このガラス管ｌの畿内面積が、前記最
大内径部２が形成する仮想内面積の１３０％から２５０
％の範囲に入れば、初期の目的を達成できる。

〔発明の効果］本発明によれば、ガラス管内面に突条という形状を取っ
てその内面積を増加させるとともに、これに最適な粒子
の層数と粒度でけい光体をコーティングし、管中心側に
近くて放電による水銀原子の共鳴線（紫外線）の吸収と
再放射の回数の少ない、即ち、エネルギーレベルの高い
状態でのけい光体の励起を可能ならしめることと、その
突条間での紫外線の干渉作用を利用しつつ全体としての
紫外線受光面積の増大させるごととの相乗効果によって
、エネルギー変換効率を高めて、発光出力を増大させ得
たのである。　これによって、低電力で発光効率の高い
けい光ランプを提供できるに至ったのである。

そして、かかるガラス管が、その成形用押し出し金具を
改変する程度の比較的コストの掛からない製造工程によ
って得ることができる利点も存するのである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明のけい光ランプの実施例を示し、第１図
は、要部の一部断面斜視図、第２図は、要部の横断面図
、第３図は、要部の拡大断面図、第４図は、一部改変し
た要部の横断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明ガラス管１の内面に、その最大内径部２の肉
厚ｔが、その最小内径部３の肉厚Ｔの２．５倍を超えな
い連続又は不連続の透明な突条４を、このガラス管１の
総内面積が、前記最大内径部２が形成する仮想内面積の
１３０％から２５０％の範囲に入るように複数本形成し
、該突条４の最大内径部２及び最小内径部３を含むガラ
ス管１の実質的に全内周面に、粒径１０〜２０μｍのけ
い光体５を２層又は３層にコーテングしてあることを特
徴とするけい光ランプ。
（２）前記けい光体５が、粒径１０〜１５μｍで、２層
にコーティングされている特許請求の範囲第（１）項に
記載のけい光ランプ。
（３）前記けい光体５が、粒径１６〜２０μｍで、３層
にコーティングされている特許請求の範囲第（１）項に
記載のけい光ランプ。
（４）前記突条４が、前記ガラス管１の軸線方向に沿っ
て連続し、且つ、このガラス管軸線方向に直交する方向
の断面が略三角形に構成されている特許請求の範囲第（
１）項に記載のけい光ランプ。
（５）前記突条４が、前記ガラス管１の径方向に沿って
連続し、且つ、このガラス管１の軸線方向に所定間隔を
もって形成され、且つ、このガラス管１の軸線方向に直
交する方向の断面が略三角形に構成されている特許請求
の範囲第（１）項に記載のけい光ランプ。
（６）前記突条４が、前記ガラス管１の軸線方向に沿っ
て連続し、且つ、このガラス管軸線方向に直交する方向
の断面が略円弧形に構成されている特許請求の範囲第（
１）に記載のけい光ランプ。
（７）前記突条４が、前記ガラス管１の径方向に沿って
連続し、且つ、このガラス管１の軸線方向に所定間隔を
もって形成され、且つ、このガラス管１の軸線方向に直
交する方向の断面が略円弧形に構成されている特許請求
の範囲第（１）項に記載のけい光ランプ。
（８）前記略三角形の突条４の頂部付近は、前記けい光
体５が、粒径１６〜２０μｍで３層にコーティングされ
、且つ、該突条４の谷部付近は、前記けい光体５が粒径
１０〜１５μｍで、２層にコーティングされている特許
請求の範囲第（４）項に記載のけい光ランプ。