JPS60218758A - 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、けい光う、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
シ、光束が低下する等の問題が生じる。こＧ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、純水銀よシ、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。

ところが、この方法はアマルガムの蒸気圧が純水銀の蒸
気圧よシ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、かつまたけい光う／７″′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
。

このようなことから、従来例えば特公昭５〇−３０３８
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１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、光束の立ち上がシ特性を改善したものが
知られている。ところで、従来この補助アマルガムとし
ては、消灯時に浮遊水銀の吸着を効率良く行なえるよう
に、ステンレスやニッケル等の金属板からなる基体の表
面に、アマルガム形成金属として代表的なインジウムを
薄膜状に被着させたものが多く用いちれている。そして
、このようなインジウム被膜の膜厚は、光束の立ち上が
シ特性に大きな影響を及はし、この立ち上がシ特性が最
高となるようなインジウム被膜の膜厚領域が存在するこ
とが、本発明者らの研究によシ明らかとなりてきた。

一方、通常一般的なけい光ランプの製造技術では、発光
管の両端開口部に、電極はもちろんのこと、上記主アマ
ルガムや補助アマルガムの組み付けが完了したマウント
を封着し、次にこの発光管を炉内で加熱して電極や発光
管に含まれている不純物の排出を行いつつ発光管内の排
気を行うので、この排気時には、上記補助アマルガムの
設置部の温度は優に４００℃を超えてしまう。この場合
、上記補助アマルガムに用いられるインジウムは低融点
で熱に対して弱いことから、その基体としてステンレス
やニッケルを用いた場合に、上述のｔＩαき４００℃以
上の高温領域では、後で判明したのであるが、インジウ
ムが基体金属の表面から固体中に溶は込んでしまい、こ
のため膜厚が薄くなったシ、極端な場合が基体の表面か
ら失なわれてしまう虞れのあることが欠点として見い出
された。

すなわち、このインジウム被膜は、上述のよ−うに予め
光束の立ち上がシ特性が最高となるような膜厚で以って
被着されていることから、この被膜の膜厚がランプ製造
工程中に減少してしまうと、ランプ完成後において所望
の立ち上がシ特性が得られないばかシか、立ち上がり特
性が著しく不安定となる不具合があった。

また、同様にランプ点灯中においては補助アマルガムは
電極からの熱影響を受けて少なくとも１００℃以上に昇
温されるので、時間の経過とともに表面のインジウム被
膜が基体内に溶は込む現象が見出され、ランプ寿命中で
も補助アマル゛ガム本来の機能が徐々′に低下すること
が明らかとなった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
インジウム被膜と基体との間に合金反応がほとんど発生
せず、所望の立ち上がシ特性が得られるとともに、この
立ち上がシ特性を長期に亘って良好に持続させることが
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、本発明は上記目的を達成するため、インジウ
ムの被膜が被着される基体を、タングステン、モリブデ
ンあるいはタンタル等の高融点金属材料から形成したこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を、ゴール電球形の照明装置に適
用した図面にもとづいて説明する。

図中１は合成樹脂製のカバーであシ、このカバーＩの一
端頂部には口金２が取着されている。

力・々−１の他端開口部には略球状のグローブ３が被冠
されておシ、これらカバー１とグローブ３とＫよってゴ
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
光ランゾロと、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。けい元ランプ５０
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間の中実で略Ｕ字状に曲成するとともに１こ
の曲成部ｌＯ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ＩＯとが互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波腹１
２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ト１３のフレア部１４が封着さ
れている。フレア部１４ＪｆＣ連なるステム管１６には
内部リード線１６．１６が封止されておシ、これら内部
リード線１６．１６間に電極としてのフィラメント１１
が継線されている。

また、ステム管１５から導出された細管Ｉ８は、上記フ
ィラメント１１に近接するステム管１５の先端部に開口
されておシ、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。

なお、このようなけい光ランデ５は、両端部９．９およ
び曲成部ｌＯを口金２側に向けた姿勢で外囲器４内に収
容されておシ、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。

ところで、上記フィラメント１１よシも管端部側に位置
する細管１８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１９が収容
されている。この主アマルガム１９は、インジウム（Ｉ
ｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（ａｎ）、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シ、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Ｉ８の途中に設けた絞シ部１８ａ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
１９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、つまシ略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６　
ｘ　１０　”ｍ　Ｈｇ付近に制御するようになっている
・なお、この主アマルガム１９の代ルに最初にアマルガ
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
をアマルガムイヒさ・せるようにしても良いＯ 上記主アマルガム１９よりもフィラメント１１に近接し
た高温部分、つまシ本実施９Ｊではフィラメント１１と
細管１８の開口端との間に位置して、本発明に係る補助
アマルガム２０力５鰻置されている。補助アマルガム２
０は、第４図に示したように厚みが２０〜５０μのモ１
ノブデン（ＭＯ）箔、又は同程度の厚みのタンタル（Ｔ
ａ）箔あるいはニオブ（Ｎｂ　）箔等の高融点金属箔力
１らなる基体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、光束の立ち上がシ
カ；最高となる２〜５μとすることが望ましい。このよ
うな補助アマルガム２０は、その基体２Ｘの一端ｉｔ上
ｉ己一方の内部リード線１６に溶接されており、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
するようになりている。

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
ガスとによシフイラメン）７７．２７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、上記放電によシ
発光管８の管壁温度が上昇するにつれて、細管１Ｂ内の
主アマルガム１９の温度が除徐に上昇し、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、主アマルガム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および主アマルガム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１
８内の主アマルガム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、牢アマルガムＩ９
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
近傍に位置する補助アマルガム２０のインジウム被膜２
２が上記浮遊水銀の大部分を吸着してしまう。

したがりて、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）１７からの
熱影響を受けるとともに、放電によるイオンの衝撃を受
ける。この結果、補助アマルガム２０が急激に添置上昇
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、通常一般的なランプ製造技術では、マウント
１３を封着した後に、発光管８を炉内で加熱しつつ発光
管８内の排“気を行うので、上述ｏｔｍ　＜　ｍ助アマ
ルガム２００基体２１としてアルミニウム尋の金属を使
用すると、基体２Ｉとその表面に被着したインジウム被
膜２２との間に合金反応が発生してしまう。　゛ そ、こて、本発明者らは上記アルミニウム等の金属の代
ＦＪＫ、モリブデンやタンタル等の高融点金属材料を使
用することを試み、下記の如き実験を行った・ すなわち、この実験では基体２１の材料としテ従来の二
、ケルやステンレスのプレートを用いた場合と、モリブ
デｙ１り／タルの箔およびタングステンの板を用いた場
合夫々において、ランプ完成直後の初回点灯時での全光
束値を調べた。この実験での全光束値は、始動後３０秒
経過した時点の値で評価しており、下記第１表にその実
験結果を示す。

この第１表からも明らかなように、基体２Ｉにモリブデ
ン等の高融点金属□材料を用いると、全光束値が２００
〜３００（Ａｎ）程度向上する仁とが判明した。この理
由について究明したとζろ、上記高融点金属材料は、ニ
ッケルやステンレスに比べて融点が高い分、排気工程中
に４００℃以上の高温雰囲気中にさらされても、インジ
ウムに対して安定した状態に保たれているためと推察さ
れる。

すなわち、インジウム被膜２２中のインジウム原子が金
属基体２１に溶は込む現象が抑えられ、ランプ製造工程
中におけるインジウム被膜２２の膜厚の減少や劣化が抑
えられることが判明した・ また、本発明者らは上記光束の立ち上がり特性がランプ
寿命中どのように変化するかを調べたところ、第５′″
図に示される如き結果を得た。

この実験での光束値は、水・銀のみを封入した一般的な
けい光ランプの初回点灯後３０秒経過した時点の全光束
値を１００（チ）としたときの相対値で評価しておシ、
同図中曲線Ａは上記一般的なけい光ランプ、曲線Ｂは基
体２１にモリブデン箔を用いた本発明に係るけい光ラン
プ、曲線ｃ、ｃ’は基体２Ｉにニッケルやステンレスを
用いた従来のけい光ランプ夫々の光束Ｏｓル変わシ状態
を宗す、この第５図から、従来のけい光ランプは初回点
灯時においてすでに全光束が一般のけい光ランプの５０
〜７０％程度と低いばかルでな（，３０００時間後にお
いては３Ｏ−Ｋｔで低下しておシ、シかも全光束値のば
らつきが大きいことが分る。

これに対して、基体２１にモリブデン箔を用いた本発明
に係るけい光ランプの場合は、５０００時間経過した時
点でも一般のけい光ランプと大差がなく、かつ全光束値
のばらつきも僅で済んでいる。すなわち、このことはラ
ンプ点灯中、補助アマルガム２０がフィラメント１７か
らの　□輻射熱の影響を受けて高温に加熱された場合で
も、上述と同様の理由によシインジウム被膜２２と基体
２１との合金反応が抑えられていることを意味しておシ
、補助アマルガム２０本来の機能をランプ寿命末期まで
良好に持続させることが可能となる。

なお、本発明を実施するに当って、補助アマルガムの基
体は箔に限らず、プレート状あるいはメツシュ状のもの
であっても良い。

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〕 以上詳述した本発明によれば、基体自体の融点が高いこ
とから、補助アマルガムがランプ製造工程中やランプ点
灯中電極からの熱影響を受けて高温に昇温された場合で
も、上記黄体は表面のインジウム被膜に対して安定した
状態に保たれ、このインジウム被膜との間に合金反応は
はとんど進行せず、インジウム被膜の膜厚の減少や劣化
が抑えられる。したがって、点灯初期に所望の光束立ち
上がシ特性が得られるとともに、との立ち上がシ特性を
ラング寿命末期まで良好に持続させることができる利Ａ
がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は照明装置の断
面図、第２図はけい−ｙｔ２７ゾを一部断面した斜視図
、第３図は管端部の断面図、第４図は補助アマルガムの
断面図、第５図は特性図である。 ８・・・発光管、１１−・・電極（フィラメント）、１
９・・・主アマルガム、２ｏ…補助アマルガム、２１・
・・基体、２２・・・インジウム被膜。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第５図 ランプ点、灯埼閘　（ｘｌｏ’Ｈｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　両端に電極を有し、かつ所定量の水銀を含む可電
   離媒体を封入した発光管内に、上記電極よシも管端部側
   に位置して定常点灯時での管内水銀蒸気圧を制御する主
   アマルガムを設けるとともに、この主アマルガムよシも
   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た低圧水銀蒸気放電灯において、
   上記補助アマルガムは高融点金属材料からなる基体の表
   面に、インジウムの被膜を被着してなることを特徴とす
   る低圧水銀蒸気放電灯。 （２）上記主アマルガムは発光管の端部から導出された
   細管内に設置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（υ項記賊の低圧水銀蒸気放電灯。