JP2010140904A - 電極用リード素子および電極支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減らして形成することができ、さらにランプ点灯時にＨｇの遊離と点灯用アマルガムによる過剰Ｈｇの吸収とを考慮して改良された機能様式を保証するリード素子および電極支持体を提供する。
【解決手段】電極（４）用の細長く形成されたリード素子において、リード素子（２、３）の細長い部品が第１区域（８、１０）を有し、この区域（８、１０）が外面にアマルガム生成材料を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電極用の細長く形成されたリード素子に関する。本発明はさらに、このようなリード素子を有し、放電ランプ用に形成されている電極支持体に関する。

放電管の内部に配置される補助アマルガムまたは始動用アマルガムを有する低圧放電ランプが特許文献１により公知である。始動用アマルガムは、好ましくは金属薄板または金属格子として実施されてアマルガム生成材で被覆された担持体上にあり、この担持体は電極支持体のガラスビードに、もしくはステムチューブ溶着部に、部分的に溶着されている。アマルガム生成材は、特に放電ランプの点灯時にアマルガムを生成すべく形成された材料である。始動用アマルガムは、好ましくは、室温時にその水銀（Ｈｇ）蒸気圧が点灯用アマルガム（work amalgam）の蒸気圧力よりも低くなるように形成されている。始動用アマルガムの位置は、好ましくは、ランプ点灯時にその温度が高くなって、低温箇所にある点灯用アマルガムが水銀蒸気圧を制御するように選択されている。点灯用アマルガムは主アマルガムとも呼ばれ、定常点灯時の水銀蒸気圧を制御する。

電極支持体が２つのリード素子を含み、リード素子は一方の末端で電極コイルを保持もしくは担持すべく形成され、これに関連して締付けによって電極と結合されている。これから離間して両リード素子がガラスビードに結合もしくは溶着されており、これらの前記構成要素が電極支持体を形成する。低圧放電ランプ内に封入成分として導入される水銀はインジウムとで金属薄板上にインジウムアマルガムを生成し、このインジウムアマルガムはランプの始動を加速させ、それゆえに補助アマルガムまたは始動用アマルガムと称される。アマルガム生成材としてインジウムの他に例えばカドミウム等の別の金属も考慮の対象となる。公知の実施では、始動用アマルガムとして働くアマルガム生成材料はガラスビードのみと結合されたこの付加的平面的金属薄板にのみ被着されている。

さらに、リード素子に溶接されインジウムで被覆された特殊鋼フラグを始動用アマルガムとして使用する構成が公知である。このフラグも、このような線材状もしくは棒状リード素子に取付けられる付加的部品である。

公知の実施の重大な欠点は、金属薄板もしくは特殊鋼フラグの態様の付加的部品が必要であり、さらにこの部品は個別の工程ではじめてリードに取付けねばならないことである。さらに、電気めっきを必要とするために比較的費用のかかる付加的一次製品が必要である。リードへのこのフラグの付加的取付けは一般に溶接によって行われ、そのため他の工程が必要となる。さらに、ガラスビード内でのリード素子の溶着時、一般にビードと電極クランプとの間にある溶接部の領域でリード素子が酸化しないように極めて厳密に作業しなければならない。光束始動を最適化するためにフラグは極力迅速に高温にならねばならないであろう。それゆえに、好ましい取付位置は電極もしくはフィラメントコイルの極力近傍である。公知の製造方法では、フラグの溶接後にエミッタペーストをコイルに塗布しなければならないので、コイルに対して約４ｍｍの所要の最低距離が必要である。さらに、公知の構成ではランプ点灯時に水銀が遊離し、インジウムが液化する。インジウムは良好なぬれ性のゆえに高温のフィラメントコイルの方向にクリープする傾向にある。それゆえに、インジウムの損失を考慮に入れねばならない。経験によれば１００００時間の動作時間には約２ｍｇの最低インジウム量が必要である。比較的大きなインジウム量によって、ランプ点灯に必要であるよりもかなり多くの水銀がフラグに結合される（ランプ容積１００ｍｌ当り０．０２ｍｇ以下）。この消灯時間に依存して１０分の数ｍｇの水銀が点灯用アマルガムからフラグに結合される。始動段階中にフラグからほぼすべての水銀が放出されるので、ランプは立上り段階のとき水銀で過飽和している。

過剰な水銀は過度に高温の仮想コールドスポットに集まるが、しかしながら、問題としているのがアマルガムランプなのでこのようなランプにはコールドスポットは存在していない。過度に高温のこの仮想コールドスポットは、点灯用アマルガム（主アマルガム）によって水銀が完全に吸収されるまで水銀蒸気圧を制御する。この過程は１時間以下持続することがあり、ランプがこの段階を「熱的に通過」するので光束は一部ではその安定値の５０％以下の値前後となることがある。

独国特許出願公開第４４４５５３２号明細書

本発明の課題は、一方で部品点数を減らして形成することができ、さらにランプ点灯時に水銀（Ｈｇ）の遊離と点灯用アマルガムによる過剰水銀（Ｈｇ）の吸収とを考慮して改良された機能様式を保証するリード素子および電極支持体を提供することである。

この課題は、本発明によれば、電極用の細長く形成されたリード素子において、リード素子の細長い部品が、外面にアマルガム生成材料を有する第１区域を有することによって解決される。
本発明によるリード素子の実施態様は次の通りである。
・第１区域は電極に結合するために用いられる。
・リード素子の細長い部品は、外面にアマルガム生成材料を有する第１区域を有し、さらに外面にアマルガム生成を抑制する材料を有する第２区域を含む。
・リード素子の細長い部品の両区域は互いに直接接している。
・第１区域は電極を締付けるべく形成されている。
・アマルガム生成を抑制する材料はニッケルを有する。
・アマルガム生成を抑制する材料は１０μｍ未満、特に１μｍ〜５μｍの層厚で第２区域に形成されている。
・リード素子は、アマルガム生成材料を有する層で取り囲まれる材料コアを有し、第２区域内のアマルガム生成材料が、アマルガム生成を抑制する材料の層で取り囲まれている。
・材料コアは鉄とニッケルとを有し、特に鉄とニッケルとから成る。
・材料コアのニッケル含量は３０〜６０重量％、特に３５〜４５重量％、特に４２重量％である。
・アマルガム生成材料の量は、点灯用アマルガム（主アマルガム）と協動して室温でランプ容積１００ｍｌ当り０．０２〜０．１ｍｇのＨｇを吸収できるように設定されている。
・アマルガム生成材料は銅を有する。アマルガム生成材料が２０〜５０重量％、特に２０〜３０重量％、特に２５重量％の銅含量を有する。
・リード素子の細長い部品の第１区域がリード素子の端区域であり、特に第１区域が電極を保持すべく曲げ返された細長い棒として形成されている。
本発明による放電ランプ用電極支持体は、本発明による少なくとも１つのリード素子を有する。

本発明に係る電極用リード素子は細長い素子として形成されている。リード素子の細長い部品が第１区域を有し、この区域は外面にアマルガム生成材料を有する。この構成によって、アマルガム生成材料成分がいわばリード素子に一体化され、例えば付加的被覆金属薄板等の個別のフラグがもはや必要でないことが達成される。さらに、電極に対する位置決めを考慮してアマルガム生成材料を一層適切な位置で取付けることもこの構成によって達成することができる。これにより、ランプ点灯時でも特にＨｇの遊離と点灯用アマルガム（主アマルガム）自体による過剰Ｈｇの吸収とは効果的にかつ一層効率的に行うことができ、これによりランプの点灯様式、特に始動特性と、安定するまでの時間とは改善することができる。

好ましくは、リード素子の細長い部品の第１区域は電極に結合るために用いられる。つまり、まさに電極との結合部が設けられている箇所で細長い部品が外面にアマルガム生成材料を有して形成されているようにリード素子は形成されている。従ってリード素子と電極との間の結合部に直接このアマルガム生成材料が提供され、好ましくは電極とリード素子との間の直接的接触部にもアマルガム生成材料が存在する。このように特定位置に取付けることによってアマルガム生成材は電極の極力近傍とすることができる。それゆえに、アマルガムが非常に迅速に高温となり、始動特性が著しく改善される。特にいわゆる高温アマルガムを有するランプの場合、この構成でもって著しい改善がなされている。

好ましくは、リード素子の細長い部品は外面にアマルガム生成材料を有する第１区域を有し、また外面にアマルガム生成を抑制する材料を有する第２区域を含む。従って、リード素子の細長い部品は少なくとも２部分で形成されており、従って区域によって異なる機能性を保証する。こうして、アマルガム生成を抑制する材料が外面に設けられている第２区域ではまさにアマルガム生成は実質的に防止することができる。

好ましくは、第１区域と第２区域は、互いに結合され例えば互いに溶接される個別部品とすることができる。第２部品はアマルガムを生成する第１区域と突合せ溶接される延長線とすることができる。

しかし、まさに消灯状態のときに低い水銀蒸気圧を有するアマルガムランプではリード素子のこの第２区域を省くこともできる。しかしながら、ガラスビードを有する電極支持体ではこの第２区域が設けられている。

好ましくは、リード素子の細長い部品の両区域は互いに直接隣り合せて形成されている。

特に、外面にアマルガム生成材料が形成されている第１区域は電極を締付けるべく形成されている。これに関連して特に、第１区域は完全に直線的に延びているのでなく、曲げ返されている。こうして、特殊な構成においてこの第１区域は曲げ返された細長い棒状区域として形成されている。

好ましくは、リード素子の細長い部品の第２区域内のアマルガム生成を抑制する材料がニッケルを有する。このようなニッケル層は低温領域においてリード素子をアマルガム化から特に効率的に保護する。

好ましくは、アマルガム生成を阻止する材料は２０μｍ以下、特に１μｍ〜５μｍの層厚で第２区域に形成されている。こうして、特にこの層厚はきわめて薄く形成することができ、なおかつ所要の機能性を保証することができる。

好ましくは、リード素子はアマルガム生成材料を有する層で取り囲まれる材料コアを有して形成されている。特に、材料コアを取り囲むこの層全体をアマルガム生成材料で形成するようにすることができる。さらに特に、リード素子はアマルガム生成材料を含む層と材料コアとを取り囲む層をさらに含む。リード素子のこの多層構造によって、非常に厳密に第１区域の長さを調整することができるので、特別有利な製造を実現することができる。このことを比較的簡単かつ低支出で達成できるのは、まずリード素子がその全長にわたって材料コアと、アマルガム生成材料を有する層と、その上に形成されてアマルガム生成を阻止する材料を有する層とで製造され、次に状況に相応して、アマルガム生成を阻止する材料を有する外側層を再び取り除きもしくは除去して第１区域を作成することによってである。

しかし、まずアマルガム生成を促進する材料を有する層を材料コアの周りに作成し、次に、第２区域を形成すべき領域にのみ、アマルガム生成を阻止する材料を含む層を被着して、リード素子を製作することもできる。この処理方式では、アマルガム生成を阻止する材料を特別に除去してリード素子の細長い部品の第１区域を作成する必要はない。

さらに、リード素子の第１区域をリード素子の第２区域に突合せ溶接するようにすることもできる。その場合この部分は、アマルガム生成傾向がなくかつ使用されるランプガラスと容易に結合することのできる標準材料から成る。このような合金は例えば材料番号２．４４８６（ＮｉＦｅ４７Ｃｒ６）によって与えられている。

好ましくは、リード素子の材料コアは鉄とニッケルとを含む。特に、材料コアは鉄とニッケルとから成る。コア材料中のニッケル含量が３０重量％〜６０重量％、特に３５〜４５重量％、特に４２重量％であると特に有利であることが実証された。

アマルガム生成材料の層厚は、好ましくは、層厚と第１区域の長さとから生じるアマルガム生成材料の量が室温で点灯用アマルガム（主アマルガム）と協動してランプ容積１００ｍｌ当り０．０２〜０．１ｍｇのＨｇを吸収できるように選択されている。これは、ランプの平衡状態のとき生じる最適Ｈｇ蒸気圧力の２倍〜１０倍の値に概ね一致する。この層厚比によってリード素子の相応する基本的太さを可能とすることができ、他方で当該区域内で所望の機能性を特別良好に達成することができ、過度に太いリードを生じることがなく、他方で当該区域に望ましくないアマルガム化または過度に少ないアマルガム生成が現れることはない。

好ましくは、アマルガム生成材料が銅を有する。特に、アマルガム生成材料の銅含量は２０〜５０重量％、特に２０〜３０重量％、特に２５重量％である。好ましくは、銅のこのような使用および添加によって、銅の材料特性のゆえにランプ点灯時に液化は防止することができる。このような液化はランプ点灯時に例えばインジウムにおいて現れる。これにより銅材料のクリープも防止することができ、これによってランプの機能性は著しく高めることができる。銅量は特に、平衡状態のとき約０．０５〜０．１ｍｇのＨｇを結合できるように設定しておくべきであろう。

好ましくは、アマルガム生成材料の量は第１区域の長さに依存して調整することができる。

好ましくは、リード素子の細長い部品の第１区域はリード素子の端区域である。特に第１区域は電極を保持すべく曲げ返された細長い棒として形成されている。

本発明に係る電極支持体は本発明に係る少なくとも１つのリード素子またはその有利な実施態様の構成を含む。

本発明はさらに、本発明に係る１つまたは複数のリード素子またはその有利な構成を備えた少なくとも１つの電極支持体を有する放電ランプ、特に低圧放電ランプに関する。特に放電ランプは低圧放電ランプとして形成されている。

以下、本発明の１実施例が略図を基に詳しく説明される。

本発明に係る電極支持体の一実施例を示す図である。 図１による電極支持体のリード素子を示す側面図である。 図２によるリード素子の横断面図である。

図中、同じ要素または同一機能の要素には同じ符号が付けてある。

本発明のその他の特徴および実施形態は特許請求の範囲の記載、図および図の説明から明らかとなる。上記特徴、以下で説明する特徴および特徴組合せは、特に図および図の説明のなかのものも、その都度記載された組合せにおいてだけでなく、別の組合せまたは単独でも、本発明の範囲から逸脱することなく応用することができる。

図１には、例えば低圧放電ランプ内に配置されている電極支持体１が概略的に示されている。電極支持体１は第１リード素子２と第２リード素子３とを含む。リード素子２、３は棒状の細長い部品として形成されており、特にワイヤ状構成である。図１の構成におけるリード素子２、３の造形つまり形状付与は単なる例示であり、別の構成で設けることもできる。電極支持体１はさらに、フィラメントコイルとして形成されている電極４を含む。電極４は締付けによってリード素子２もしくは３の端区域５、６と結合されている。この前端区域５、６から離間してリード素子２、３はガラスビード７と結合されている。

リード素子２は第１区域８とこれに直接接する第２区域９とを含む。第１区域８は第２区域９よりもかなり短い。第１区域８では外面にアマルガム生成材料が設けられている。第２区域９ではその外面に、アマルガム生成を防止する材料が設けられている。第２リード素子３の区域１０、１１は同様に形成されている。

両方の第１区域８、１０は電極４と直接結合され、電極４を締付けるべく形成されている。

図２に概略側面図でリード素子２が単独で示されており、例示的に電極４の位置が示されている。第１区域８はリード素子２の上端区域であり、従って端区域５である。図２から認めることができるように、この区域８は曲げ返されており、電極４がその間に挟み込まれている。

リード素子２の構造をさらに説明するためにいまや、図２の切断線ＡＡの横断面を示す図３を参照する。それゆえ、切断面は図平面（紙面）に対し垂直に形成されている。

リード素子２は第１区域８でも第２区域９でも多成分および多層で構成されており、これに関連して第１層もしくは第１材料領域が材料コア１２として形成されている。材料コア１２は材料として鉄とニッケルとを有し、ニッケル含量は例えば４２重量％である。

材料コア１２の周りに形成された層１３がアマルガム生成材料を有する。特にアマルガム生成材料として銅が設けられており、銅は２５重量％の割合でこの層１３内に実現されている。

第１区域８では材料コア１２を取り囲む層１３上にもはや他の層が形成されておらず、従って層１３内のアマルガム生成材料は外方に向かって露出し、外側にあるように形成されている。

第２区域９では材料コア１２を取り囲むこの層１３上に、アマルガム生成を抑制する材料を含む他の層１４が形成されている。この層１４内には、アマルガム生成を抑制する材料としてニッケルが設けられている。層１４の層厚は層１３の層厚よりもかなり薄い。特に、層１４の層厚は２０μｍ未満、特に１μｍ〜５μｍである。

好ましくは、アマルガム生成材料の量が第１区域８の長さに依存して調整され、これに関連してごく正確な調整が可能である。

こうして図示実施ではアマルガム生成材料がリード素子２、３に直接一体化されており、個別の金属薄板をフラグとしてガラスビード７または一方のリード素子２または３に固着する必要はもはやない。

１ 電極支持体
２、３ リード素子
４ 電極
５、６ 端区域
８、１０ 第１区域
９、１１ 第２区域
１２ 材料コア
１３、１４ 層

Claims (15)

1. 電極（４）用の細長く形成されたリード素子において、リード素子（２、３）の細長い部品が、外面にアマルガム生成材料を有する第１区域（８、１０）を有するリード素子。
2. 第１区域（８、１０）は電極（４）に結合するために用いられる請求項１記載のリード素子。
3. リード素子（２、３）の細長い部品は、外面にアマルガム生成材料を有する第１区域（８、１０）を有し、さらに、外面にアマルガム生成を抑制する材料を有する第２区域（９、１１）を含む請求項１または２記載のリード素子。
4. リード素子（２、３）の細長い部品の両区域（８〜１１）は互いに直接接している請求項３記載のリード素子。
5. 第１区域（８、１０）は電極（４）を締付けるべく形成されている請求項３または４記載のリード素子。
6. アマルガム生成を抑制する材料はニッケルを有する請求項３ないし５の１つに記載のリード素子。
7. アマルガム生成を抑制する材料は１０μｍ未満の層厚で第２区域（９、１１）に形成されている請求項３ないし６の１つに記載のリード素子。
8. リード素子（２、３）は、アマルガム生成材料を有する層（１３）で取り囲まれる材料コア（１２）を有し、第２区域（９、１１）内のアマルガム生成材料は、アマルガム生成を抑制する材料の層（１４）で取り囲まれている請求項３ないし７の１つに記載のリード素子。
9. 材料コア（１２）は鉄とニッケルとを有する請求項８記載のリード素子。
10. 材料コア（１２）のニッケル含量は３０〜６０重量％である請求項９記載のリード素子。
11. アマルガム生成材料の量は、点灯用アマルガムと協動して室温でランプ容積１００ｍｌ当り０．０２〜０．１ｍｇのＨｇを吸収できるように設定されている請求項３ないし１０の１つに記載のリード素子。
12. アマルガム生成材料は銅を有する請求項１ないし１１の１つに記載のリード素子。
13. アマルガム生成材料は２０〜５０重量％の銅含量を有する請求項１２記載のリード素子。
14. リード素子（２、３）の細長い部品の第１区域（８、１０）はリード素子（２、３）の端区域（５、６）である請求項１ないし１３の１つに記載のリード素子。
15. 請求項１ないし１４の１つに記載の少なくとも１つのリード素子（２、３）を有する放電ランプ用電極支持体。

Images