JPH0574416A - 低圧水銀蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 管内水銀蒸気圧を長期に亙って約６×１０-3
mmＨｇ付近の最適値に制御することができ、しかも細管
の破損等の支障を誘発させることなく、アマルガムの脱
落を防止できる低圧水銀蒸気放電灯の提供する。 【構成】 電極１７を支持するマウント１３により端部
封止された発光管８を、点灯回路とともに口金を備えた
外囲器内に収容して点灯使用するものであって、ビスマ
ス対インジウムのアトム比が、０．４５：０．５５〜
０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマス，インジウム
の和のアトム比が０．０３８：０．９６２〜０．００
５：０．９９５なる関係を有するビスマス・インジウム
の水銀アマルガム１９を、マウントから延在する細管１
８内に収容すると共に、細管先端の封止部とは離間して
配設させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は管内水銀蒸気圧をアマル
ガムによって制御するようにした低圧水銀蒸気放電灯に
関する。

【０００３】

【従来の技術】一般にけい光ランプに代表される低圧水
銀蒸気放電灯では、管壁温度が４０℃前後で、水銀蒸気
圧が約６×１０-3mmＨｇの時に、供給された電力を紫外
線に変換する効率が最高となることから、例えばこのけ
い光ランプをボール電球形の外囲器内に収容して点灯さ
せると、周囲温度の上昇に伴って水銀蒸気圧が上記値を
上回り、光出力が低下する等の問題がある。

【０００４】このようにけい光ランプを温度的に厳しい
条件下で点灯使用する場合には、けい光ランプ内の水銀
蒸気圧を、純水銀よりも蒸気圧の低いアマルガムを用い
て適正な範囲内に制御する方法が有効とされている。

【０００５】従来、この種のアマルガムは、ランプ端部
のステム壁面に取付ける場合が多いが、本発明者らはア
マルガム封入時の作業性のことを考慮して、このアマル
ガムをステムから伸びる細管内に挿入し、この細管の途
中に設けた絞り部により脱落不能に保持することを試み
ている。

【０００６】一方、上記アマルガムとしてはビスマス・
インジウムの合金に水銀を添加したものが最適とされ、
特にこの場合、実公昭５８−２１０６７号公報に示され
ているように、ビスマス対インジウムのアトム比を、
０．４５：０．５５〜０．６０：０．４０とし、かつ水
銀対ビスマス・インジウムの和のアトム比を、０．０
４：０．９６〜０．１０：０．９０とすれば、広い温度
範囲に亙って水銀蒸気圧を約６×１０-3mmＨｇ付近に安
定させ得ることが知られている。

【０００７】しかしながら、本発明者らは種々に亙る実
験の結果、本発明に係るけい光ランプの如く、略密閉さ
れた外囲器内に安定器等の熱源とともに収容し、既存の
白熱電球に取って代わっての使用を目的としたもので
は、その周囲温度が一般のけい光ランプよりもきわめて
高くなるため、アマルガムの組成を上記先行技術の如く
規定すると、温度が高い分アマルガムがランプ点灯中溶
融状態となり、流出し易くなることを見出だした。

【０００８】また、このような流出を低減するため、ア
マルガムを細管の封止部先端側に配設すると、その部分
の温度は低下するものの、アマルガムと細管材料である
ガラスとの熱膨張の差により、封止時の内部歪が残留し
ている細管が破損する等の支障が生じ易かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情にもとづいてなされたもので、管内水銀蒸気圧を長期
に亙って約６×１０-3mmＨｇ付近の最適値に制御するこ
とができ、しかも細管の破損等の支障を誘発させること
なく、アマルガムの脱落を防止できる低圧水銀蒸気放電
灯の提供を目的とする。

【００１０】［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の低圧水銀蒸気放電灯は、電極を支持するマ
ウントにより端部封止された発光管を、点灯回路ととも
に口金を備えた外囲器内に収容して点灯使用するもので
あって、ビスマス対インジウムのアトム比が、０．４
５：０．５５〜０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマ
ス，インジウムの和のアトム比が０．０３８：０．９６
２〜０．００５：０．９９５なる関係を有するビスマス
・インジウムの水銀アマルガムを、マウントから延在す
る細管内に収容すると共に、細管先端の封止部とは離間
して配設させたことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、細管内に収容するアマルガム
のビスマス−インジウムの和に対する水銀のアトム比を
０．０３８：０．９６２〜０．００５：０．９９５、ビ
スマス対インジウムのアトム比を０．４５：０．５５〜
０．６０：０．４０に規定したため、ビスマスとインジ
ウムとの安定的合金が得られ、さらに、水銀の含有量が
少なくなるから、その分アマルガムの融点が高くなるた
め、ランプの寿命を低下させることなく、この寿命末期
まで管内水銀蒸気圧を常に最適値に制御することができ
る。

【００１３】加えて、このアマルガムは細管先端の封止
部とは離間して配設されているため、細管封止に伴う残
留歪に起因した細管破損等の支障が低減できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。

【００１５】図１中１は合成樹脂製のカバーであり、こ
のカバー１の一端頂部には口金２が取付けられている。
カバー１の他端開口部には略球状のグローブ３が被嵌さ
れており、これらカバー１とグローブ３とによってボー
ル形の白熱電球に近似された外囲器４が構成されてい
る。

【００１６】この外囲器４内には、低圧水銀蒸気放電灯
として代表的なけい光ランプ５と、このけい光ランプ５
の始動素子としての点灯管６および点灯回路素子として
のチョークコイル形安定器７が一体的に収容されてい
る。

【００１７】また図２に図示するように、けい光ランプ
５の発光管８は直管状をなしたガラスバルブをその両端
部９，９間の中央で略Ｕ字状に曲成するとともに、この
曲成部10と両端部９，９との間を、上記Ｕ字形を含む平
面と略直交する方向に略Ｕ字状に曲成したもので、両端
部９，９と曲成部10とが互いに隣接して同方向に位置さ
れた概略鞍形状をなしている。

【００１８】この発光管８の内面にはけい光体被膜12が
被着されているとともに、両端部９，９には図３に示し
たように、マウント13のフレア部14が夫々封着されてい
る。

【００１９】フレア部14に連なるステム管15には内部リ
ード線16，16が封止されており、これらリード線16，16
間に電極としてのフィラメント17が継線されている。ま
た各マウント13のステム管15から延在された細管18は、
ステム管15の先端部に開口されており、この細管18を通
じて発光管８内の排気および所定量の不活性ガスの封入
が行なわれる。

【００２０】なお、このようなけい光ランプ５は、両端
部９，９および曲成部10を口金２側に向けた姿勢で外囲
器４内に収容されており、そのフィラメント17が点灯管
６はもちろん安定器７を介して口金２と接続されてい
る。

【００２１】ところで、上記発光管８の細管18内には、
定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御するアマルガム19
が設置されている。このアマルガム19はビスマス（Ｂ
ｉ）・インジウム（Ｉｎ）の合金と水銀（Ｈｇ）との化
合物を略球状の一つの塊に形成したもので、このような
アマルガム19は、上記細管18の途中に設けた絞り部20と
封止端との間に脱落不能に保持されており、細管18の封
止端部とは離間するように配設されている。

【００２２】そして、このアマルガム19は上記ビスマス
対インジウムのアトム比を、０．４５：０．５５〜０．
６０：０．４０とし、かつ水銀対インジウム・ビスマス
の和のアトム比を、０．０３８；０．９６２〜０．００
５：０．９９５と規定しており、以下この根拠について
図４ないし図６を加えて説明する。

【００２３】すなわち、図４は温度に対する水銀蒸気圧
の移り変わりを示し、この図４中にＡで示す曲線は純水
銀の蒸気圧曲線を、Ｂは従来公知のインジウム−水銀
（５％）のアマルガムの蒸気圧曲線を、またＣは同じく
インジウム−水銀（１０％）のアマルガムの蒸気圧曲線
を表わしている。

【００２４】この図４から、アマルガム中の水銀含有比
率が高くなるほど、その蒸気圧曲線が純水銀の蒸気圧曲
線に近づくことが分り、ある温度で所望の水銀蒸気圧を
得るためには、水銀量を規定する必要があることが分
る。

【００２５】そこで、本発明者らはこのような観点にも
とづいてさらに詳細な実験を行なった。すなわち、この
実験では、上記ビスマス−インジウム−水銀のアトム比
が、０．５１２：０．４５４：０．０３３（重量％では
６４．５：３１．５：４．０）のアマルガムおよび同じ
くビスマス−インジウム−水銀のアトム比が、０．５１
７：０．４５９：０．０２５（重量％では６５．２：３
１．８：３．０）のアマルガムを製作し、これら両アマ
ルガムの温度に対する水銀蒸気圧の移り変わりを調べ
た。図４中にＤで示す曲線は前者のアマルガムの蒸気圧
曲線を示し、Ｅは後者のアマルガムの蒸気圧曲線を示
す。この結果、ビスマス−インジウム−水銀のアトム比
を上述の如く規定したアマルガムでは、約８０℃〜１０
０℃の温度範囲の時に、その蒸気圧曲線がＤ，Ｅが水銀
蒸気圧の最適値である約６×１０-3mmＨｇ付近で平坦と
なっており、高温域で明らかに水銀蒸気圧を制御してい
ることが分る。この８０℃〜１００℃という温度領域
は、定常点灯時での外囲器４内の雰囲気温度と略一致し
ており、したがって、上記組成のアマルガムを用いれ
ば、けい光ランプ５を外囲器４内の厳しい温度条件下で
点灯させても、管内水銀蒸気圧を最適値に制御すること
が可能となる。

【００２６】また、本発明者らはアマルガム中の水銀量
についてさらに検討を加え、この水銀量が水銀蒸気圧の
制御特性にどのような影響を及ぼすかを調べたところ、
図５に示したような結果を得た。この図５から、ビスマ
ス−インジウムの和に対する水銀のアトム比が０．０３
８を上回ると、その蒸気圧曲線が約６×１０-3mmＨｇ付
近で平坦となる範囲が徐々に狭くなる、つまり８０℃〜
１００℃の高温域で水銀蒸気圧の制御を安定して行なえ
なくなることが分る。したがって、外囲器４内の高温雰
囲気下で点灯使用するけい光ランプ５の場合は、水銀の
アトム比の上限を０．０３８と規定することが必要とな
る。

【００２７】一方、水銀の含有比率を低くしてゆくと、
水銀蒸気圧を約６×１０-3mmＨｇ付近に制御可能な温度
範囲は広がるが、その反面、図６に示したように、点灯
時間の経過とともに光出力の低下が著しくなることが判
明した。すなわち、この実験ではけい光ランプ５の寿命
を、６０００時間経過した時点での光出力が１００時間
経過後の光出力の７０％を下回った時と規定しており、
したがって上記所望の寿命を満足するためには水銀のア
トム比の下限を０．００５と規定する必要があることが
分る。

【００２８】以上のことから、ビスマス−インジウムの
和に対する水銀のアトム比を、上記０．０３８：０．９
６２〜０．００５：０．９９５と規定すれば、けい光ラ
ンプ５の寿命を低下させることなく、この寿命末期まで
管内水銀蒸気圧を常に最適値に制御することができる。

【００２９】なお、ビスマス対インジウムのアトム比
は、種々に亙る実験の結果、ビスマスとインジウムが安
定した合金を作り易い範囲、つまりビスマス−インジウ
ムの共晶点もしくはこの共晶点に近い０．４５：０．５
５〜０．６０：０．４０とすることが望ましいとの結論
を得た。

【００３０】また、上記アマルガム19は通常よりも動作
温度が高いため、ビスマス−インジウムの和に対する水
銀のアトム比は上記先行技術のものに比べて小さくて良
く、このため水銀の含有量が少なくなるから、その分ア
マルガム19の融点が高くなる。この結果、アマルガム19
を細管18内に収容しても、このアマルガムがランプ点灯
中高温の放電空間内に脱落することもなく、管内水銀蒸
気圧の制御を確実に行なえる利点がある。

【００３１】さらに、アマルガム19は、封止による歪が
残留している細管18先端の封止部とは離間して配設され
ているため、このアマルガム19が細管18内壁に粘着して
も、アマルガムと細管ガラスの熱膨張の相違に起因する
細管破損等の支障が大幅に低減できるものである。

【００３２】なお、上述した実施例では外囲器の形状を
ボール電球形としたが、例えば細長い円筒状としても良
く、またけい光ランプも曲管形に限らず直管形であって
も良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ランプの
寿命を低下させることなく、この寿命末期まで管内水銀
蒸気圧を約６×１０-3mmＨｇ付近の最適値に制御するこ
とができ、しかもこのアマルガムは通常よりも動作温度
が高いから、ビスマス−インジウムの和に対する水銀の
アトム比は小さくて良く、このため水銀の含有量が少な
くなるから、その分アマルガムの融点が高くなる。この
結果、アマルガムを細管内に収容しても、このアマルガ
ムがランプ点灯中高温の放電空間内に脱落することもな
く、上記管内水銀蒸気圧の制御を確実に行なえる効果が
ある。

【００３４】また、アマルガムを細管先端の封止部とは
離間して配設したため、細管破損等の支障が低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低圧水銀蒸気放電灯全体の断面図

【図２】本実施例に係るけい光ランプを一部断面して示
す斜視図

【図３】図２に示したけい光ランプの管端部の断面図

【図４】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【図５】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【図６】アマルガム組成を変化させた場合の特性を示す
特性図

【符号の説明】

２・・口金， ４・・外囲器， ７・・点灯回路（安定器）， ８・・発光管，
13・・マウント 17・・電極（フィラメント）， 18・・細管，
19・・アマルガム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を支持するマウントにより端部封止さ
   れた発光管を、点灯回路とともに口金を備えた外囲器内
   に収容して点灯使用する低圧水銀蒸気放電灯であって、
   ビスマス対インジウムのアトム比が、０．４５：０．５
   ５〜０．６０：０．４０、かつ水銀対ビスマス，インジ
   ウムの和のアトム比が０．０３８：０．９６２〜０．０
   ０５：０．９９５なる関係を有するビスマス・インジウ
   ムの水銀アマルガムを、上記マウントから延在する細管
   内に収容すると共に、上記細管先端の封止部とは離間し
   て配設させたことを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。