JPH01294345A - 低圧水銀蒸気放電灯 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、発光管の水銀蒸気圧をアマルガムにより制御
するようにした略Ｕ字形低圧水銀蒸気放電灯の改良に関
する。

［従来の技術］ 第１図は、一般に広く使用されている管径を細くしたＵ
字形蛍光ランプの一例を示す。

同ランプにおいて、略Ｕ字形に折り曲げられた発光管バ
ルブｌの内面には蛍光体２が被着されており、両端部に
は熱電子放出電極３を支持したステム４が溶着されてい
る。そして、ステムから延びた排気管５の一方にはアマ
ルガム６が収納され、端部には単一の口金７が溶着され
ている。

一般に蛍光ランプに代表される低圧水銀蒸気放電灯は、
点灯中水銀蒸気圧が約０．８Ｐａのとき供給された電気
エネルギーを紫外線に変換する効率が最大になることが
知られている。

この値は約４０℃の金属水銀の平衡蒸気圧であって、発
光管内の最も温度の低い空間が４０℃より高くなるよう
な温度範囲で点灯すると、水銀蒸気圧が前記値を上回る
結果、電気エネルギ−の紫外線への変換効率が悪くなる
等の問題がある。

この問題を解決するため、発光管内に金属水銀にかえ水
銀アマルガムを封入して水銀蒸気圧を最適値に制御する
ことが知られており、例えば、実公昭５８−２１０６７
号公報に記載されているように、水銀と基体金属である
インジウムとビスマスとからなるアマルガムを封入した
低圧水銀蒸気放電灯が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、低圧水銀蒸気放電灯の発光管バルブ内にアマル
ガムを存在させる場合、アマルガムは発光管バルブ内壁
に被着された蛍光膜の損傷及び点灯姿勢によるランプ特
性の変化を最小限に抑えるため、比較的温度の低い両電
極間を除く空間例えば排気管内等に収納される。

そして、この空間の温度は放電灯の仕様により。

約８０℃〜１５０℃に設定されている。

そこで、本発明者は種々の実験を行ない放電灯動作中の
電気エネルギーの紫外線への変換効率が最大になる水銀
蒸気圧は、その放電灯の仕様により相違することを見出
した。

特に、本発明を適用する管壁を細くした発光管バルブを
有する低圧水銀蒸気放電灯の場合には、動作中における
水銀蒸気圧がより高い１．０〜１．５　Ｐ　ａのときに
変換効率が最も高くなり、前記したアマルガムを有する
放電灯では水銀蒸気圧の安定値が低すぎて最大光出力を
得ることができなかった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記に鑑みてなされたもので比較的高い温度
領域で最適に動作するような組成のアマルガムを封入し
た低圧水銀蒸気放電灯を提供することを目的とする。

本発明者は、約８０℃〜１５０”Ｃの温度範囲で所要の
水銀蒸気圧を示し、動作温度範囲の広いアマルガムを得
るために種々の低融点金属の組合せを検討し、本発明を
完成するに至った。

すなわち、本発明は前記低圧水銀蒸気放電灯において、
ビスマス、鉛及び亜鉛からなる基体金属に水銀を所定量
含有したアマルガムを封入することを特徴とする。

ここで、第２図は水銀のアマルガム温度と水銀蒸気圧と
の関係を示す図であり、第２図ａは金属水銀の温度−水
銀蒸気圧特性を示す曲線であり、同図すは従来のインジ
ウムとビスマスと水銀とからなるアマルガムの温度−水
銀蒸気圧特性を示す曲線であり、同図Ｃは本発明に係る
ビスマス、鉛及び亜鉛からなる基体金属と水銀とからな
るアマルガムの温度−水銀蒸気圧特性を示す曲線である
。

なお、前記公知のインジウムとビスマスと水銀との組成
比は原子比で０．４８　：　０．４８　：　Ｏ。

ｏ４であり、又、本発明に係る基体金属であるビスマス
と鉛と亜鉛との組成比は共晶組成比に近い原子比で５３
：４２：５とし、かつ水銀と基体金属との比は０．０４
　：　０．９６とした。

第２図から明らかなように、曲線す及びＣはアマルガム
温度の上昇と共に水銀蒸気圧が徐々に上昇し、ある温度
領域で一旦下降した後、再び上昇するという特性を示し
ている。

そして、安定領域の水銀蒸気圧は曲線すの場合約０．８
　Ｐ　ａであるのに対して、曲線Ｃの場合約１．６　Ｐ
　ａとなり、本発明に係るビスマスと鉛と亜鉛とからな
る基体金属と水銀とのアマルガムは水銀蒸気圧の安定領
域が高圧側に改善されていることがわかる。

更に、本発明者は水銀の基体金属に対する比率を検討し
、水銀とビスマス、鉛及び亜鉛との比は原子比で０．０
０５　：　０．９９５〜０．０８　：０．９２とするこ
とが望ましいことが分かった。

水銀が上記比率より多い場合は、水銀蒸気圧の安定領域
が得られなくなり、又、少ない場合は発光管バルブ内壁
に水銀が吸着される現象等により水銀が不足し、放電灯
の寿命期間を通して十分な光出力が得られなくなる。

又、ビスマスと鉛と亜鉛との比率はこれらの金属が安定
な合金を作り易い範囲、即ち原子比で５３：４２：５の
共晶付近とすることが望ましく、いずれかの金属の比率
を増加した場合は基体金属の溶融温度が高くなる結果、
水銀蒸気圧の安定な温度範囲が狭くなったり、動作温度
が実用的でない等の問題が生じる。

［実施例］ 以下、本発明に係る実施例を図面を参照にして説明する
。

第１図中、略Ｕ字形に曲成した発光管バルブ１の外径は
２０ｍｍ、画電極３間のＵ字形の距離は約７５０　ｍ　
ｍとし、バルブ内面には蛍光体２として三波長域発光形
の希土類蛍光体、例えば３価ユーロピウムで活性化され
たイツトリウム酸化物による赤色蛍光体とセリウム、テ
ルビウムで活性化されたランタンリン酸塩による緑色蛍
光体及び２価のユーロピウムで活性化されたアルカリ土
類ハロリン酸塩による青色蛍光体を色温度約５０００Ｋ
になるように混合調整して被着した。

又、排気管５内には原子比でＨｇ：Ｂｉ：Ｐｂ：Ｚｎ＝
０．０５　：　０．５０４　：　０．３９９　：　０．
０４７としたアマルガム６を約２００ｍｇ収納し、排気
した後希ガスとしてアルゴンガスを約３４０Ｐａを封入
して単一口金７を装着した略Ｕ字形の蛍光ランプを作製
した。

そして、該ランプを周囲温度２５℃で直管形の蛍光ラン
プ４０Ｗに相当するランプ電流０．４３５Ａで水平点灯
したところ、ランプ電力は３６Ｗ、アマルガムを収納し
である排気管内部の温度は１００℃となり、そのときの
ランプ光束は約２，８００℃ｍであった。

一方、排気管内には原子比でＨｇ：Ｉｎ：Ｂｉ＝０．０
４　：　０．４８　：　０．４８としたアマルガムを約
２ＱＱｍｇ収納して前記同様に形成した略Ｕ字形の蛍光
ランプのランプ光束は約２，７００℃ｍであった。

このように、本発明に係る基体金属と水銀とのアマルガ
ムを用いれば、管径を細くした放電灯おいて、高い安定
領域での水銀蒸気圧により大きい光出力を得ることが可
能となる。

なお、前記実施例では蛍光ランプの排気管内部に水銀ア
マルガムを収納したが、アマルガムを形成する基体金属
を排気管に収納し、所定量の水銀を別途封入することも
可能である。例えば、水銀の供給源として熱電子放出電
極３の近傍に補助アマルガムを設置した場合は、本発明
に係る低圧水銀蒸気放電灯の始動特性を改善することが
できる。

又、本発明は前記実施例以外の発光管管径を細くした低
圧水銀蒸気放電灯、例えば電球形蛍光ランプや単位長当
りの電気入力を高くした所謂高出力形殺菌ランプ等にも
適用できる。

〔発明の効果コ 以上説明したように、本発明に係る低圧水銀蒸気放電灯
は、発光管管径が細く高温で動作させる放電灯において
、所定比率範囲内の水銀と基体金属であるビスマスと鉛
及び亜鉛とからなるアマルガムを、該発光管バルブの両
電極間を除く空間に収納したことにより、水銀蒸気圧を
適正に制御でき、光出力を大きくして発光効率を改善す
ることができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る略Ｕ字形の低圧水銀蒸気放電灯の
一例を示す一部縦断側面図、第２図は本発明を説明する
ための金属水銀と各アマルガムの温度−水銀蒸気圧との
関係を示す特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）略Ｕ字形バルブの端部に一対の熱電子放出電極を
   備えこの電極間を除く比較的温度の低い部分に、水銀と
   、基体金属であるビスマスと鉛及び亜鉛とからなるアマ
   ルガムを収容してなる低圧水銀蒸気放電灯。
2. （２）前記アマルガム中の水銀と、基体金属であるビス
   マスと鉛及び亜鉛との組成比を原子比で０．００５：０
   ．９９５〜０．０８：０．９２としてなる請求項第１項
   記載の低圧水銀蒸気放電灯。
3. （３）前記基体金属中のビスマスと鉛と亜鉛との組成比
   が原子比で５３：４２：５に近似してなる請求項第１項
   又は第２項記載の低圧水銀蒸気放電灯。