JPS60208043A - 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】 〔発明の技術分野〕 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。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

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６×１
０°３ｉｍＨΩ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ように設計されており、この時の
ランプ周囲温度は約２０〜２５℃とされている。したが
って、周囲温度がこの値を大幅に上回ると、紫外線の変
換効率が急激に悪化し、光出力が低下する等の問題が生
じる。

ところで、近年けい光ランプの高出力化や密閉型の照明
器具内での使用に伴って、けい光ランプの動作温度が高
くなる場合があり、このためけい光ランプの周囲温度が
上記値を上回る機会も多く、光出力や紫外線の変換効率
の低下が問題となっている。

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
使用する場合には、けい光ランプ内の水銀蒸気圧をアマ
ルガムによって適正な範囲内に制御する方法が取られて
いる。

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
が低く、かつまたけい光ランプの周囲温度が低い場合に
は、アマルガムの温度がその作用に最も望ましい温度に
までなかなか到達せず、水銀を放出する速度が緩慢とな
ってしまう。したがって、光出力の立上がりが悪く、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。

このようなことから、従来例えば特公昭５０−３０３８
７号公報に示されている如く、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、始動時を含む点灯初
期に一時的に水銀蒸気を放出し、かつ消灯時には管内の
浮遊水銀を吸着する少量の補助アマルガムを電極近傍の
高温部に股叙し、光出力の立上がり特性を改善したもの
が知られている。

この先行技術の補助アマルガムは、電極からの熱を受け
ることによって初めて水銀を放出するように構成されて
いるが、この水銀放出速度を高めるため、本発明者らは
補助アマルガムを電極と電気的に接続して同電位とし、
この補助アマルガム自体を電極として機能させることを
考えた。このようにすれば、補助アマルガムは電極から
の輻射熱に加えて、放電によるイオン衝撃を受けるので
、上記先行技術のものに比べて急激に温度上昇し、この
ため水銀の放出が活発に行なわれ、光出力の立上がりが
より早くなることが明らかとなった。

ところが、その反面補助アマルガムをｆｆ１ｔｆｆｉと
電気的に接続すると、ランプ始動後もイオン衝撃が継続
されることから、この補助アマルガムとして低融点のイ
ンジウムを用いると、スパッタによる消耗が激しくなり
、このため補助アマルガムが短寿命となり、光出力の立
上がりが点滅回数の増大とともに劣化する不具合がある
。

〔光明の目的〕

本発明はこのような事情にもとすいてなされたもので、
再点灯時の光出力の立上がりが略瞬時に行なわれ、立上
がり特性を大幅に改善できるとともに、補助アマルガム
の消耗も少なく、長期に乃っで安定した立上がり特性を
持続さゼることかできる低圧水銀蒸気放電灯の提供を目
的とする。

（発明の概要） すなわち、本発明者らは種々実験の結果、水銀吸着作用
を有する金属の中でも特にアルミニウムがスパッタに対
して強いことを見出だし、このアルミニウムの薄膜を基
体の表面に被着したことを特徴とする。

（発明の実施例〕 以下本発明を図面に示す一実施例にもとずいて説明する
。

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。

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間の中央で略し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
されている。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、第３図
に示したようにマウン１〜１３のフレア部１４が封着さ
れている。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、これら内部リー
ド線１６．１６間にｍ　、ｔＩとしてのフィラメント１
７が継線されている。また各マウント１３から導出され
た細管１８は、上記フイラメン１−１７に近接したステ
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内の排気および可電離媒体としての不活性
ガスの封入が行なわれる。

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。

ところで、上記フィラメント１７よりも管端部側に位置
する細管１８内には、アマルガム１９が収容されている
。なおこの場合、アマルガム１９の代わりに最初にアマ
ルガム形成金属と水銀を別々に細管１８および発光管８
内に封入しておき、この後細管１８内でアマルガム形成
金属をアマルガム化しても良い。

上記アマルガム１９は、定常点灯時での管内水銀蒸気圧
を制御するためのもので、本実施例の場合は、インジウ
ム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂ　＋　）　、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、水銀（ＨＱ）を加えたものを使用している
。

また、アマルガム１９よりもフィラメント１７に近接し
た高温部分、つまり本実施例ではフィラメント１７と細
管１８の開口端との間に位置して、水銀ゲッタ２０が設
置されている。水銀ゲッタ２０はニッケル、鉄、ステン
レス等の金属板あるいはセラミック板等のように耐熱性
を有する基体２１の表面に、アルミニウムを例えば５μ
の厚みで以て圧着したもので、表面がアルミニウムの薄
［１２２によって覆われている。そして、この水銀ゲッ
タ２０の基体２１は、上記一方の内部リード線１６に溶
接されており、この溶接によりフィラメント１７と水銀
ゲッタ２０とが電気的に導通されている。このような水
銀ゲッタ２０は、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
には上記吸着した水銀を管内に放出するようになってい
る。

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、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１７、１７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水銀ゲッタ２
０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の管壁濃度が上昇するにつれて、細管１８内のアマ
ルガム１９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１８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、アマルガム１９の設置部分の温度で定まる蒸
気圧に制御される。

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およびアマルガム１９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１８
内のアマルガム１９に吸着され始める。この場合、細管
１８の開口は比較的小さいので、アマルガム１９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１８の開口に向って流れるので、この開口近傍に
位置する水銀ゲッタ２０が上記浮遊水銀の大部分を吸着
してしまう。　゛ 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水
銀ゲッタ２０は、近接するフィラメント１７からの熱影
響を受けるとともに、この水銀ゲッタ２０自体がフィラ
メント１７と導通されて電極としての機能を有するので
、放電によるイオンの衝撃を受ける。この結果、水銀ゲ
ッタ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。

ところで、上述の如き水銀ゲッタ２０に用いる水銀吸着
金属としては、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａ　
＋　’）　、銀（Ａｇ）、金（ＡＵ）Ｗ数多くのものが
知られているが、本発明者らは種々実験の結果、上記金
属の中でも特にアルミニウムがイオンスパッタに対して
強いことを見い出した。

てこで本発明者らは、上述の如きけい光ランプ５におい
て、基体２１に被着されるアルミニウム薄膜２２の膜厚
を、１００μ〜０．５μの範囲内で変化させ、夫々のラ
ンプを５０００回点滅を繰返した後、再始動後３０秒経
過した時点での光出力を調べたところ、第６図に示した
如き結果を得た。この点灯実験での光出力は、定常点灯
時の光出力を１００％とした時の相対値で評価しており
、この第６図からも明らかなように、アルミニウム薄膜
２２の膜厚が略０．５μ〜２０μの筒内において、始動
後３０秒経過した時点で定常点灯時の７０％以上の光出
力が得られることが判明した。この理由について究明し
たところ、上述のようにアルミニウムはイオンスパッタ
に対して強いので、薄膜２２の被着量が少量、つまり膜
厚が薄くても消耗が少く抑えられているためと推察され
、その水銀の吸着および放出作用に最適な膜厚が上記範
囲内に有るものと考えられる。ちなみに、上記アルミニ
ウムに代わって黄銅鋼、ニッケルおよびステンレスを用
いた場合の立上がり特性を調べたところ、上記第６図中
線Ａ、Ｂ、Ｃにこの順で示したように、始動後３０秒経
過した時点での光出力が定常点灯時の略３０％程度と低
く、実用に供し得ないことが分る。

なお、一般にアルミニウムは酸素と容易に結合し易く、
その表面にアルマイトの酸化膜を作り易い。したがって
、この酸化膜がイオンスパッタによって除去されるまで
の間、水銀の吸着能力が若干低下することが考えられる
ので、本発明を実施するに当たっては、上記水銀吸着能
力の低下を補うため、第５図に示したようにアルミニウ
ム薄膜２２の表面上に、さらにインジウムの薄膜２３を
１２１付看させることが望ましい。そして、本発明者ら
の行なった実験の結果、インジウム薄膜２３の膜厚は３
μ〜０．１μ程度が最も望ましいことが判明した。

以上説明した構成によれば、水銀ゲッタ２０１よフィラ
メント１１からの熱影響に加えてイオンの衝撃を受ける
ので、吸着した水銀を速やかに発光管８内に放出し、こ
のため光出力の立上がりが略ｍ時に行なわれ、立上がり
特性を大幅に改善できる。

しかもアルミニウムはイオンスパッタに対して強いので
、消耗が少なく、上記水銀ゲッタ本来の機能を、ランプ
の寿命末期まで良好に持続させることができる。

なお、上述した実施例では、水銀ゲッタの基体を直接内
部リード線に溶接したが、例えばバイメタルや形状記憶
合金を介して始動時のみ電極と電気的に接続させるよう
にしても良い。

また、本発明に係る低圧水銀蒸気放電灯は、電球形の外
囲器内に収容して点灯使用するものに限らず、高出力の
直管形あるいは曲管形のけい光ランプのように外方に直
接露出させて点灯するものや、点滅回数の多い複写器用
の光源としても同様に適用可能である。

（発明の効果〕 以上説明した本発明によれば、水銀ゲッタは電極からの
熱影響に加えてイオンの衝撃を受けるので、吸着した水
銀を速やかに発光管内に放出し、このため光出力の立上
がりが略瞬時に行なわれ、立上がり特性を大幅に改善で
きる。しかもアルミニウムはイオンスパッタに対して強
いので、消耗が少なく、上記水銀ゲッタ本来の機能をラ
ンプの寿命末期まで良好に持続させることができる利点
がある。

醤

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は全体の断面図
、第２図はけい光ランプを一部断面した斜視図、第３図
は管端部の断面図、第４図および第５図は水銀ゲッタの
断面図、第６図は光出力の立上がり特性図である。 ８・・・発光管、１７・・・電極（フィラメント）、１
９・・・アマルガム、２０・・・水銀ゲッタ、２１・・
・基体、２２・・・アルミニウム薄膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に電極を有し、かつ所定量の水銀を含む可電
   離媒体を封へした発光管内に、上記電極よりも管端部側
   に位置して定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御するア
   マルガムを設けるとともに、このアマルガムよりも電極
   近傍の高温部に位置して消灯時に発光管内の浮遊水銀を
   吸着する水銀ゲッタを設けた低圧水銀蒸気放電灯であっ
   て、上記水銀ゲッタは、表面にアルミニウムの薄膜を被
   着した基体からなり、少なくとも始動時上記電極に対し
   て電気的に接続されることを特徴とする低圧水銀蒸気放
   電灯。
2. （２）上記アルミニウム薄膜の膜厚を、２０μ〜０．５
   μの範囲内に規定したことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の低圧水銀蒸気放電灯。
3. （３）上記アルミニウム薄膜の表面上に、インジウムの
   薄膜を重ねて付着したことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項または第（２）項記載の低圧水銀蒸気放電灯
   。