JPS61193355A - 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〕 本発明は直流点灯によシ使用する低圧水銀蒸気放電灯に
関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、けい光ランプに代表される低圧水銀蒸気放電灯
を直流点灯させると、発光管内の水銀原子が＋イオン化
するので水銀蒸気の多くが陰極側に引き寄せられ、この
ため陽極側の水銀が著しく減少してしまって陽極側が点
灯時間の経過とともに暗くなる、いわゆるカタホリシス
現象が発生する。

このようなカタホリシス現象について第５図および第６
図にもとづき説明する。

一般にけい光ランプにあっては、点灯中の水銀蒸気圧を
６　Ｘ　１０””　Ｔｏｒｒ付近に保てば最高出力が得
られることが知られておシ、第５図に示すように、水銀
蒸気圧が６Ｘ１０　　Ｔｏｒｒを境として高圧側および
低圧側のいづれに偏っても光出力が低下する傾向をもっ
ている。したがって点灯中の水銀蒸気圧は６　Ｘ　１０
””　Ｔｏｒｒ程度に保持するととそ望まれる＝ 交流点灯方式の直管形けい光ランプは、管内の水銀蒸気
圧分布が、第６図の特性Ａで示されるように、管軸方向
に略一様となるから、全体に亘って水銀蒸気圧を６　Ｘ
　１０””　Ｔｏｒｒのレベルに保つことができる。し
かしながら直流点灯方式により前述のカタホリシス現象
が発生している直管形けい光ランプにおいては、水銀蒸
気が陰極側に引かれるため陽極側の水銀蒸気圧が著しく
低下するとともに陰極側の水銀蒸気圧が若干上昇し、、
この結果、管内の水銀蒸気圧分布は第６図の特性Ｂで示
されるようになる。

従って上記特性Ｂのような水銀蒸気圧分布では、最高出
力部分が陰極側に迫害る（訃点）とともに、陽極側の光
出力の大巾な低下が発生するという欠点がある。

そこでこのようなカタホリシス現象を防止するため、発
光管の陽極側に、消灯時には管内の水銀を吸着するとと
もに点灯時には水銀を放出するアマルガム形成金属を設
置する改善策が本出願人によって提案されている（特願
昭５９−１６８９７３号）。

このものによると、点灯中に陽極側の水銀蒸気圧が低下
し始めると、アマルガムからその減少分に見合りだ量の
水銀が放出されて陽極側に水銀が補充されるためカタホ
リシス現象の発生を一応抑制するととができる。

〔背景技術の問題点〕

しかし々から、アマルガムから放出される水□　銀量に
は限界があり、長時間点灯を続けると、アマルガムから
放出される水銀が無くなってしまい、この一点に達する
とやはりカタホリシス現象が発生するという欠点がある
。

〔発明の目的〕

本発明は上記の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、カタホリシス現象の発生を抑制した
低圧水銀蒸気放電灯を提供しようとするものである。゛ 〔発明の概要〕 本発明は、カタホリシス現象の発生を抑制するため、陽
極側にアマルガム若しくはアマルガム形成金属を設けて
陽極側の水銀の不足をアマルガムによシ補充するよう、
にするとともに、陰極側の最冷部温度を５０℃以上に上
昇させるようにして水銀の陰極側への移動を抑制したこ
と、Ｎ１ 以下本発明について第１図ないし第４図に示す表示素子
用Ｕ字形けい光ラレ′ゾに適゛用した一実施例にもとづ
き説明する。

第１図は例えば野球場や競技場のスコアが一ドあるいは
ビルの壁面に組み込□んで使用する大−の表示スクリー
ンの概ｗｉ門示し、略矩形状をなしたスクリーンボード
１上に゛は、数千ないしについては、第２図に示さ五ソ
いる。すカわち、３は中空円筒状を表した一反射一であ
り、この反封筒３の内面は例えばアルミ蒸着膜等の可視
光反射物質４を被着することによシ光反射面５に　　゛
形成されている。そし七反封筒３の一端開口部には口金
部材６が連設されておシ、この反射筒３内には、表示素
子用□光源としてＵ字形のけい光ランプ１が配置されて
いる。すなわち、８は発光管パルプであり□、本実施例
の発光管８Ｗ、管内径１０ａｍ、管長１００’ｗｍ、肉
厚１．０−である軟質ガラス製の直管形バルブを、その
両端部９ｍ　、９ｂ間の中央部で略Ｕ字状に屈曲して構
成され、両端部９ａｔ”’９’ｂ間に略Ｕ字状の゛曲成
部１０を有している。そして、この発光管８０両端部９
ｍ、９ｂには、夫々陽極ｌｉｔ、陰極１１ｂが封着され
ているとともに、発光管８内には所定量の水銀と不活性
ガスが封入されている。また発光管８の内面には、赤、
緑、青めいずれかの単色光を発するけい光体１２が被着
されている。このよちなけい光ランｆ７は、゛上記両端
部９ａ、９ｂＡ（口金部材６に支持されておシ、この口
金部材６の４本の口金ピン１３・・・に上記陽極１１ａ
、および陰極１１ｂが接続されているとともに、曲成部
１０が反射筒３の他端開口部内に位置されている。なお
、との反射筒３の端開口部にはけい光ランプ７からの光
を拡散させるレンズ体１４が被冠されている。

上記発光管８内には、陽極１１ａ側の管端部９ａに、ア
マルガム１５が収容されている。アマルガム１５は、ビ
スマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ
）のうちの少なくとも１種に水銀（Ｈｇ　）を加えた合
金の形態でバルブ８内に収容されている。

しかして口金部材６は、発光管８の両端部９ａ、９ｂを
覆っているが、陽極側端部９ａの周囲には、口金部材６
に少々くとも１個の通気孔１６・・・が形成され、この
通気孔１６・・・は反射筒３の内部と外部を連通させて
いる。そして反射筒３には上記陽極側の直線部分の近傍
に位置して開孔１７・・・が設けられている。これら通
気孔１６・・・および開孔１７・・・によって矢印り方
向もしくは逆方向の空気流が発生するようになっておシ
、このため陽極側端部９ａは空冷される。

しだがって陽極側端部９ａの最冷部は効果的に冷やされ
る。

これに対し陰極側端部９ｂには通気孔や開孔が形成され
ていなく、むしろこの陰極側端部９ｂは口金部材６に被
冠されることによって保温されるようになっている。

なお陰極側端部９ｂに保温膜を形成して、この端部の温
度上昇を図るようにしてもよい。

上記陽極１１ｈおよび陰極１１ｂは、たとえば第３図に
示す点灯回路によシ直流点灯される。

すなわち陽極１１ａおよび陰極１１ｂは各一端が点灯管
２０を介して相互に直列となるように接続されていると
ともに、各他端は整流ブリッジ回路２１に接続されてい
る。整流ブリッジ回路２ノは、チョークコイル形安定器
２２を介して交流電源２３に接続されている。

このため交流電源２３の出力電圧は上記整流ブリッジ回
路７によって直流に変換され、この直流電圧が陽極１１
ｍと陰極１１ｂ間に印加される。この結果、発光管８は
直流点灯されるものである。

このような点灯状態においては、発光管８で蒸発した水
銀が＋イオン化し、管内の一端に設けられた陰極１１ｂ
側に徐々に引き寄せられる。

このため、陽極１１ａ側の水銀量が減少し、この陽極１
１ａ側の水銀蒸気圧が低下し始める。

しかしながら陽極１１ｍ側にはアマルガム１５を設置し
であるので、このアマルガム１５は、上記減少分に見合
った水銀を放出し、陽極１１８側の不足分を補う。この
結果、早期にカタホリシス現象を発生することが軽減さ
れ、つまりカタホリシス現象を発生するまでの時間を長
く確保することができる。

しかして点灯時間が長時間にわたると、アマルガム１５
から水銀が放出されなくなシ、カタホリシス現象が発生
する。このような状態になると、先に述べた第６図の特
性Ｂのため、従来の発光管８では、第２図中Ｐ点部分に
最高光出力部分が発生することになる。

しかしながら本実施例では陰極側端部１１ｂが口金部材
６もしくは保温膜などによって覆われているから、この
陰極側端部１１ｂに発生する陰極側最冷部の温度が従来
よりも高められている。このため、陰極１１ｂ側の水銀
蒸気圧は保温されていない場合に比べて高０８、従って
陽極１１ａ側の水銀蒸気は圧力の高い陰極１１ｂ側に移
動しにくくなり、また陰極側の水銀が熱運動によって陽
極１１ａ側へ押し戻されその分力タホリシス現象は発生
しにくくなる。

そしてこのように、カタホリシスの発生を遅らせるため
には陰極側の最冷部の温度を５０℃以上にすることが必
要であることがわかった。

このような本実施のランプの水銀蒸気圧分布は第６図の
特性Ｃで示す分布となシ、このとき最高光効率を呈する
６Ｘ１０　　Ｔｏｒｒの位置が管中央部に位置される。

このことは陰極側を５０℃以上にすることが最高光出力
部を第２図中のＰ点部分の位置から管中央側へ移動させ
る効果をもたらすことを意味し、従って陽極側の光束低
下を小さく抑え、ランプ全体の光出力低下を小さく抑え
るという効果が得られることを意味する。特に第２図に
示すＵ字形発光管８では、丁度Ｕ字形の曲成部１０に最
高光出力の位置が設けられることになる。そしてこの種
の表示素子用光源装置２の場合、ランプ７から放出され
た光がレンズ体１４を通って前方に投射されるものであ
るため、レンズ体１４と対面するＵ字形曲成部１０に最
高光出力部が位置することが最っとも好ましく、装置２
全体の高出力が向上することになる。

とと、ろで、第６図の特性Ｃに示すように、管中央部に
最高出力部、つまり水銀蒸気圧６　Ｘ　１０−３Ｔｏｒ
ｒを現出するためには陰極側最冷部の水銀蒸気圧を約２
倍、つまり２　Ｘ　６　Ｘ　１０””程度にする必要が
ある。そこで本発明者等は陰極側最冷部の温度をどの位
にす゛れば、６　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒの水銀蒸気圧が
管中央部に現出させることができるか調べた。

その結果を第４図に示す。すなわち、管中央部に最高光
出力を得ようとすれば、陰極側の最冷部温度は６０℃前
後にすればよいことが判った。しかしながら、ランプ製
造上の誤差、圧力分布誤差を考慮し、光出力９０％以上
を許容範囲と考えると、陰極側の最冷部温度は５０℃〜
８０℃の範囲に保持すれば所期の効果が得られるものと
決定することができる。

なお本発明は上記実施例の構成に制約されるものではな
い。

すなわち、けい光ランプは表示素子用光源装置２の光源
として使用されるものに限らず、通常の照明用に供され
るＵ字形ランプあるいはＵ字形バルブをさらにＵ字形に
曲成した鞍形けい光ランプであってもよく、また第９図
に示した直管形けい光ランプであっても実施可能である
。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、陰極側の最冷部を
５０℃以上に保つようにしたから、カタホリシス現象が
発生するまでの時間を遅らせることができるとともに、
カタホリシス現象が生じた場合であっても、最高光出力
を呈する６　Ｘ　１０””　Ｔｏｒｒ前後の水銀蒸気圧
領域を管中央部に移動させることができ、したがって全
光束を引き上げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
は表示スクリーンの正面図、第２図は表示素子用光源装
置の断面図、第３図は点灯回路を示す図、第４図は特性
図である。第５図および第６図はそれぞれ背景技術を説
明するための特性図である。 １・・・スクリーンが−ド、２・・・表示素子用光源装
置、３・・・反射筒、７・・・Ｕ字形けい光２ンノ、８
・・・発光管、９ｍ、９ｂ・・・管端部、１０・・・曲
成部、１１＆・・・陽極、Ｉｌｂ・・・陰極、１５・・
・アマルガム形成金属。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦滅　　　　　
　　　　　　　　　　　　　派ｌ−か髭寥違（家ギや

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光管内に所定量の水銀および始動用希ガスを封
   入するとともに、陽極および陰極を設置してこれら両極
   間に直流電圧を印加して直流点灯させるようにし、かつ
   上記陽極側の発光管内にアマルガム若しくはアマルガム
   形成金属を収容した低圧水銀蒸気放電灯であって、上記
   発光管の中央部よりも陰極側に存在する最冷部を５０℃
   以上に保つことを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
2. （２）上記最冷部を８０℃以下に保つことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の低圧水銀蒸気放電灯。
3. （３）上記発光管は、管中央部がＵ字状に曲成された曲
   管形をなしている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。