JPH0719561B2 - 低圧水銀蒸気放電灯 - Google Patents

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
ガムで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
水銀蒸気放電灯を、例えば密閉形の照明器具内に収容し
て点灯させると、周囲温度の上昇に伴って水銀蒸気圧が
最適値を上回り、光束が低下する等の問題が生じる。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さ
せる場合には、けい光ランプ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。

【０００４】ところが、この方法はアマルガムの蒸気圧
が純水銀の蒸気圧よりも低いという特性を利用して水銀
蒸気圧の制御を行なっているため、始動時のようにアマ
ルガムの温度が未だ低く、かつまたけい光ランプの周囲
温度も未だ低い場合には、アマルガムの温度がその作用
に最も望ましい温度に到達せず、水銀を放出する速度が
緩慢となってしまう。したがって、光束の立上がりが悪
く、定常状態に安定するまでに時間を要する不具合が生
じる。

【０００５】このようなことから、定常点灯時での水銀
蒸気圧を制御する主アマルガムの他に、消灯時に管内の
浮遊水銀を吸着し、かつ始動時を含む点灯初期に上記吸
着した水銀を放出する少量の補助アマルガムを電極近傍
の高温部に設置し、光束の立ち上がり特性を改善する手
段が採用されている。

【０００６】このような補助アマルガムは、始動時を含
む点灯初期にすでに吸着した水銀を放出するため、電極
の熱を受け易い場所に設置する必要があり、このため、
特願昭５９−７３９７３号（特開昭６０−２１８７５８
号公報）に記載されているように、一端が電極に通電す
る内部リード線に固定されるとともに、他端が遊端とさ
れ、いわゆる片持ち支持構造をなして電極の近傍に設置
されている。

【０００７】しかしながら、上記のように補助アマルガ
ムを片持ち支持した構造のものは、補助アマルガムが陽
極となり電極側が陰極となった通電状態の場合に、電極
に被着されている電子放射性物質が補助アマルガムの遊
端に向かって飛び易くなり、電極と補助アマルガムとの
間で短絡放電を発生し易くなる。このような短絡放電は
補助アマルガムの飛散を促し、管壁の早期黒化を招くの
でランプ寿命の低下をもたらす不具合がある。

【０００８】上記短絡放電を防止するため、補助アマル
ガムを電極から遠ざければよいが、このようにすると、
補助アマルガムが電極の熱を受け難くなるので、吸着し
た水銀の放出作用が迅速に行われず、光束の立上がりが
悪化する。

【０００９】このような課題を解決するために、本発明
者らは補助アマルガムを、一方の内部リード線に支持さ
れた固定端側と電極との距離に比べて遊端側と電極との
距離が大きくなるように配設する構成、換言すれば、補
助アマルガムを電極に対して非平行状態に傾けるように
支持する構成を究明したが、この場合に通常使用される
ような折返しのある略Ｕ字形状の補助アマルガムを用い
ると、電極からの輻射熱に対して影となる部分ができ易
く、そのため、吸着した水銀の放出作用が迅速に行われ
ずに光束の立上がり特性の向上が期待できない虞があっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情にもとづきなされたもので、その目的とするところ
は、短絡放電を防止すると共に、電極からの熱を受けて
水銀の放出を効果的に行い得るようにした低圧水銀蒸気
放電灯を提供しようとするものである。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】本請求項１記載の低圧水
銀蒸気放電灯は、両端に電極を有するとともに所定量の
水銀を封入した発光管内に、電極よりも管端部側に位置
して定常点灯時に管内の水銀蒸気圧を制御する主アマル
ガムを設けるとともに、この主アマルガムよりも電極側
に位置して消灯時に発光管内の浮遊水銀を吸着し、かつ
始動時に吸着した水銀を放出する補助アマルガムを設
け、この補助アマルガムは、平板状の形状を有し、一端
が電極に通電する一対の内部リード線のうちの一方の内
部リード線に取着されるとともに、他端が他方の内部リ
ード線に向かうように延びて遊端とされたものであっ
て、補助アマルガムは、一方の内部リード線に支持され
た固定端側と電極との距離に比べて遊端側と電極とが離
間して配設されていることを特徴とする低圧水銀蒸気放
電灯である。

【００１３】また、本請求項２記載の低圧水銀蒸気放電
灯は、両端に電極を有するとともに所定量の水銀を封入
した発光管内に、電極よりも管端部側に位置して定常点
灯時に管内の水銀蒸気圧を制御する主アマルガムを設け
るとともに、この主アマルガムよりも電極側に位置して
消灯時に発光管内の浮遊水銀を吸着し、かつ始動時に吸
着した水銀を放出する補助アマルガムを設け、この補助
アマルガムは、一端が電極に通電する一対の内部リード
線のうちの一方の内部リード線に取着されるとともに、
他端が他方の内部リード線に向かうように延びて遊端と
されたものであって、補助アマルガムは、一方の内部リ
ード線に支持された固定端側と前記電極との距離に比べ
て遊端側と電極とが離間して配設されていると共に、一
対の内部リード線を結ぶ方向に長尺に形成されているこ
とを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯である。

【００１４】

【作用】本発明によれば、補助アマルガムが、一方の内
部リード線に支持された固定端側と電極との距離に比べ
て遊端側と電極との距離が大きくなるように配設されて
いるため、電極と補助アマルガムとの間で短絡放電が防
止できると共に、補助アマルガムが平板状の形状、若し
くは、一対の内部リード線を結ぶ方向に長尺に形成され
ているため、電極からの輻射熱を受け易くなり、したが
って水銀の放出を効果的に行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例を、ボール電球形の照
明装置に適用した第１図ないし第７図にもとづいて説明
する。

【００１６】図中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が取着されている。カバ
ー１の他端開口部には略球状のグローブ３が被冠されて
おり、これらカバー１とグローブ３とによってポール形
の白熱電球に近似された外囲器４が構成されている。

【００１７】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および放電安定器素子としてのチ
ョークコイル形安定器７が一体的に収容されている。け
い光ランプ５の発光管８は、第２図に示すように、直管
状をなしたガラスバルブを、その両端部間の中央で略Ｕ
字状に曲成するとともに、この曲成部と両端部との間
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、両端部と曲成部とが互いに隣接して
同方向に位置されている。この発光管８の内面にはけい
光体被膜９が被着されているとともに、両端部には、第
３図に示したようにマウント10のステム管11が封着され
ている。ステム管11には内部リード線12，12が封止され
ており、これら内部リード線12，12間に電極としてのフ
ィラメント13が継線されている。

【００１８】ステム管11から導出された細管14は、ステ
ム管11を通じて発光管８の内部に開口されており、この
細管14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。

【００１９】なお、このようなけい光ランプ５は、両端
部および曲成部を口金２側に向けた姿勢で外囲器４内に
収容されており、上記点灯管６および安定器７を介して
口金２と接続されている。

【００２０】ところで、細管14内には、第３図に示した
ように定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御する主アマ
ルガム15が収容されている。この主アマルガム15は、イ
ンジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、
鉛（Ｐｂ）およびこれら各種金属を適当な割合で混合さ
せた合金にさらに水銀（Ｈｇ）を加えたものを使用して
おり、本実施例の場合は略球状をなした一つの塊に形成
されて、上記細管14の途中に設けた絞り部16と封止端と
の間で脱落不能に保持されている。そして、この主アマ
ルガム15はその動作温度が定常点灯時での外囲器４内の
雰囲気温度、つまり略７０℃〜９０℃に達した時に、発
光管８内の水銀量を紫外線に変換する効率が最高となる
ような６×１０-3mmHg付近に制御するようになってい
る。

【００２１】なお、この主アマルガム15の代りに最初に
アマルガム形成金属と水銀を別々に細管14および発光管
８内に封入しておき、この後細管14内でアマルガム形成
金属をアマルガム化させるようにしても良い。

【００２２】上記主アマルガム15よりもフィラメント13
に近接した高温部分、つまり一方の内部リード線12に
は、本発明に係る補助アマルガム20が設置されている。
補助アマルガム20は、第４図に示したように厚みが２０
〜５０μのモリブデン（Ｍｏ）箔、又は同程度の厚みの
タンタル（Ｔａ）箔あるいはニオブ（Ｎｂ）箔等の高融
点金属箔からなる平板状の基体21の表面に、インジウム
（Ｉｎ）をメッキ又は蒸着等によって薄膜状に被着した
もので、表面全面がインジウム被膜22によって覆われて
いる。そして、このインジウム被膜22の膜厚は、光束の
立ち上がりが最高となる２〜５μとすることが望まし
い。このような平板状の補助アマルガム20は、その基体
21の一端が上記一方の内部リード線12に溶接されている
とともに他端は遊端となった片持ち支持されており、消
灯時のように発光管８内の温度が低い状態では管内の浮
遊水銀を吸着し、逆にランプ点灯時には吸着した水銀を
放出するようになっている。

【００２３】この場合、補助アマルガム20は、上記内部
リード線12に溶接された基端近傍で僅かに屈折されてお
り、このため遊端20ａは、第５図に示すように、上記一
対の内部リード線12，12およびフィラメント13を通る平
面Ｐ−Ｐから外れた位置に延在されている。したがって
この補助アマルガム20はフィラメント13に対し、基端側
の離間寸法ｌ1（第６図に示す。）よりも遊端20ａ側の
離間寸法ｌ2の方が大きくなるように（ｌ1 ＜ｌ2 ）設
定されている。なお、上記遊端20ａ側の離間寸法ｌ2
は、この遊端20ａとフィラメント13との間の電位傾度が
１．４×１０3 Ｖ／ｍ以下となるように設けられてい
る。

【００２４】このような構成において、いま口金２を電
源側のソケットに差込み、交流電源電圧を発光管８に印
加して始動させると、発光管８内に残留している微量の
水銀蒸気と不活性ガスとによりフィラメント13，13間に
放電が開始される。この際、製造直後のランプではまだ
補助アマルガム20に水銀が吸着されていないので、上記
放電により発光管８の管壁温度が上昇するにつれて、細
管14内の主アマルガム15の温度が徐々に上昇し、この温
度に対応した量の水銀蒸気が細管14を通じて発光管８内
に放出される。そして、光出力が定常状態に達した以降
の管内水銀蒸気圧は、主アマルガム15の設置部分の温度
で定まる蒸気圧に制御される。

【００２５】一方、このような動作状態にあるけい光ラ
ンプ５を消灯させると、発光管８および主アマルガム15
の設置部分の温度が低下するので、発光管８内の浮遊水
銀は細管14内の主アマルガム15に吸着され始める。この
場合、細管14の開口は比較的小さいので、主アマルガム
15が浮遊水銀を吸着する速度は遅くなるとともに、この
浮遊水銀は細管14の開口に向って流れるので、この開口
近傍に位置する補助アマルガム20のインジウム被膜22が
上記浮遊水銀の大部分を吸着してしまう。

【００２６】したがって、消灯後、発光管８に電源電圧
を印加してけい光ランプ５を再始動させると、上記水銀
を吸着した補助アマルガム20は、近接するフィラメント
13からの熱影響を受ける。この結果、補助アマルガム20
が急激に温度上昇し、水銀の放出が活発に行なわれるの
で、充分な量の水銀が短時間のうちに発光管８内に供給
され、光出力を略瞬時に立上がらせることができる。

【００２７】しかも補助アマルガム20は、内部リード線
12に溶接された基端側がフィラメント13に近接するか
ら、フィラメント13の熱を受け易くなり、始動や再始動
時の水銀放出が迅速に行われ、よって光束の立上がりが
良くなる。また補助アマルガム20の先端側の遊端20ａ
は、フィラメント13から遠くに離れているので、フィラ
メント13の対向する内部リード線12側端部がマイナス
極、補助アマルガム20の遊端20ａがプラス極となった場
合に、フィラメント13から電子が飛ぶようなことがなく
なり、短絡放電が防止される。このため、補助アマルガ
ム20のスパッタリングが防止され、管壁黒化を招くこと
が軽減される。

【００２８】次に、上記補助アマルガム20の遊端20ａが
フィラメント13より離れる距離ｌ2をどの程度にすれば
よいか、実験した結果について説明する。

【００２９】定格印加電圧２４Ｖのボール電球形けい光
ランプは、補助アマルガム20の遊端20ａとフィラメント
13の端部の間に１２Ｖの電位差が発生する。上記離間寸
法ｌ2を８．５mmした場合（ｌ1は８．５mmよりも小さ
い）、電位傾度が１．４１×１０3 Ｖ／ｍである。

【００３０】電位傾度が１．４１×１０3 Ｖ／ｍのもの
は、５００回の点滅試験の後でも管壁黒化は認められ
ず、３０秒後の光出力は安定点灯時の８０％以上を達成
でき光束立上がり特性において実用上支障がない。この
場合の立上がり特性は、第７図において特性Ａで示され
るようになる。

【００３１】電位傾度が１．４×１０3 Ｖ／ｍを超える
ものは、短絡放電の発生がみられ、５０回の点滅試験後
には補助アマルガムが飛散して立上がり特性が低下する
ため第７図の特性Ｂのようになり、かつ５００回の点滅
試験後には補助アマルガムが飛散して管壁の黒化が著し
く、また補助アマルガムの残量が極めて少なくなるか
ら、補助アマルガムを当初より用いない特性Ｃと同様な
立上りを示す。したがって電位傾度は１．４１×１０3
×Ｖ／mm以下とすることがよく、ばらつきを考慮すると
１．４×１０3 Ｖ／mm以下が望ましい。

【００３２】なお、本発明は上記実施例の構造に制約さ
れるものではない。

【００３３】すなわち、例えば補助アマルガム20を、内
部リード線12，12とフィラメント13を通る平面Ｐ−Ｐ内
に位置して、先端がフィラメントから遠ざかるように斜
めに取着してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
部リード線に固定される補助アマルガムの基端側が電極
に近づくため、電極からの熱を効果的に受けて水銀を放
出し、光束の立上り特性を良好に維持するとともに、遊
端側が電極との間で短絡放電を生じなくスパッタリング
により管壁黒化を防止するので長寿命になると共に、補
助アマルガムが平板状の形状、若しくは、一対の内部リ
ード線を結ぶ方向に長尺に形成されているため、補助ア
マルガムの遊端側の部分においても電極からの輻射熱を
受け易くなり、したがって水銀の放出をさらに効果的に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるボール電球形照明装置
の断面図

【図２】本発明の一実施例であるけい光ランプの一部断
面した斜視図

【図３】本発明の一実施例であるけい光ランプの管端部
の断面図

【図４】本発明の一実施例であるけい光ランプの補助ア
マルガムの断面図

【図５】図３中Ｖ−Ｖ線の断面図

【図６】図３中Ｖ−Ｖ線の斜視図

【図７】本発明の一実施例であるけい光ランプの特性図

【符号の説明】

５…けい光ランプ， ８…発光管，12，12…内部リード
線，13…電極（フィラメント），15…主アマルガム，
20…補助アマルガム，20ａ…遊端部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に電極を有するとともに所定量の水銀
   を封入した発光管内に、上記電極よりも管端部側に位置
   して定常点灯時に管内の水銀蒸気圧を制御する主アマル
   ガムを設けるとともに、この主アマルガムよりも電極側
   に位置して消灯時に発光管内の浮遊水銀を吸着し、かつ
   始動時に上記吸着した水銀を放出する補助アマルガムを
   設け、この補助アマルガムは、平板状の形状を有し、一
   端が上記電極に通電する一対の内部リード線のうちの一
   方の内部リード線に取着されるとともに、他端が他方の
   内部リード線に向かうように延びて遊端とされた低圧水
   銀蒸気放電灯であって、上記補助アマルガムは、上記一
   方の内部リード線に支持された固定端側と前記電極との
   距離に比べて遊端側と電極とが離間して配設されている
   ことを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
2. 【請求項２】両端に電極を有するとともに所定量の水銀
   を封入した発光管内に、上記電極よりも管端部側に位置
   して定常点灯時に管内の水銀蒸気圧を制御する主アマル
   ガムを設けるとともに、この主アマルガムよりも電極側
   に位置して消灯時に発光管内の浮遊水銀を吸着し、かつ
   始動時に上記吸着した水銀を放出する補助アマルガムを
   設け、この補助アマルガムは、一端が上記電極に通電す
   る一対の内部リード線のうちの一方の内部リード線に取
   着されるとともに、他端が他方の内部リード線に向かう
   ように延びて遊端とされた低圧水銀蒸気放電灯であっ
   て、上記補助アマルガムは、上記一方の内部リード線に
   支持された固定端側と前記電極との距離に比べて遊端側
   と電極とが離間して配設されていると共に、前記一対の
   内部リード線を結ぶ方向に長尺に形成されていることを
   特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。