JPH09320521A

JPH09320521A - 低圧水銀蒸気放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH09320521A
Application number: JP13800096A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yorifuji; 孝依藤; Seiichi Futagami; 誓一二神; Osamu Shirai; 修白井; Masashi Saito; 政司斉藤; Nobuhiko Hayashi; 宣彦林
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】細径化されたガラス管バルブを用いた放電ラ
ンプに、水銀の定量封入が可能であるとともに点灯初期
に水銀飛散による黒化を抑制できる発光特性および外観
品質の向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよびこの放電
ランプを有する照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】管外径が２０ｍｍ以下のガラスバルブ１
と、このバルブ１に設けられた電極５と、上記バルブ１
の少なくとも一端に設けられた細管６と、上記バルブ１
内に封入された希ガスと、上記細管６内に配設され、バ
ルブ１内の水銀蒸気圧が純水銀の９０％以上を呈するよ
う構成されたアマルガム８とを備えている低圧水銀蒸気
放電ランプＬ１およびこのランプＬ１を装着した照明装
置Ｄである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管状のガラスバルブ
内にアマルガムが配設された低圧水銀蒸気放電ランプお
よびこの放電ランプを装着した照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】低圧水銀蒸気放電ランプたとえば蛍光ラ
ンプは、管状のガラスバルブ内に放電媒体として水銀お
よびアルゴンなどの希ガスを封入して、放電による水銀
原子の転移スペクトルの内、主に２５４ｎｍ、１８５ｎ
ｍなどを蛍光体の励起源として利用し発光の主役をなさ
しめている光源であって、希ガスのみを封入したランプ
もあるが、高効率を得るランプでは水銀封入は必須のも
のである。

【０００３】この蛍光ランプの製造に際しバルブ内に水
銀を封入する方法としては、液状の水銀をバルブ端部に
接続した排気管から封入するのが一般的である。しか
し、液状のため水銀が封入装置や排気管などの封入経路
壁に付着したり、高温で排気中にあるバルブ内から蒸発
するなどして封入量が不足したりばらつきが大きくなっ
たりして定量の封入が困難であった。このため、これら
損失を見込んで過剰の水銀を供給するようにしていた
が、水銀は環境保全のために必要最小限にすることが好
ましく、その対策として、所定量秤量された水銀の表面
を化学的に安定な粉末で被覆した後封入するなどしてい
たが、問題解決には至っていない。

【０００４】一方、ＯＡ用など小形機器に装着して使用
されるガラスバルブ径が２０ｍｍ以下の比較的細い蛍光
ランプに、液状の水銀を封入した場合は、水銀量が一層
多くなり過剰の水銀がバルブ内面の蛍光体膜に大きく凝
集して、明るさの低下と外観上に見苦しくなる虞があ
る。

【０００５】そこで、バルブ内に水銀をアマルガム（水
銀合金）として粒状などペレット状で封入する技術が、
たとえば国際特許公開公報ＷＯ９４／１８６９２に開示
されている。しかし、このようにアマルガムがバルブ内
面に形成した蛍光体膜に接触していると、バルブに振動
や衝撃などが加わったときにべた付きで軽く付いている
アマルガムがバルブ内面などから剥がれバルブ内を移動
して異音を発する虞があるため好ましくない。

【０００６】そこで、この対策としてバルブ内にペレッ
ト状のアマルガムが自由に移動しないよう、また、ペレ
ット状のアマルガムの存在が影となって現れないよう、
アマルガムをバルブ端部の節部において固着させること
が特開平６−２６０１３９号公報、特開平６−２８３１
０１号公報や特開平６−３３８２８６号公報などに開示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラスバルブ
の管外径が２０ｍｍ以下の細いランプでは、バルブ径の
細径化にともない排気管も細くなり、バルブ端部にペレ
ット状のアマルガムを固着させるために加熱すると細管
にクラックが生じる虞がある。

【０００８】本発明は、細径化されたガラスバルブであ
っても、バルブ内への水銀封入が容易なペレット状のア
マルガムで、アマルガムがバルブ内で自由に移動するこ
とがないとともに水銀の放出が適正に行われる、バルブ
の内面に目立った影などを生じない、作業性、発光特性
および外観品質の向上した低圧水銀蒸気放電ランプおよ
びこの放電ランプを有する照明装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
低圧水銀蒸気放電ランプは、管外径が２０ｍｍ以下のガ
ラスバルブと、このバルブに設けられた電極と、上記バ
ルブの少なくとも一端に設けられた細管と、上記バルブ
内に封入された希ガスと、上記細管内に配設され、バル
ブ内の水銀蒸気圧が純水銀の９０％以上を呈するよう構
成されたアマルガムとを具備していることを特徴とす
る。

【００１０】ガラスバルブの管外径が細くアマルガム
（水銀合金）化しても過度の温度上昇に至るバルブ端部
を避けた細管内に液体水銀に近い水銀蒸気圧が容易に得
られるアマルガムを配置することによって所定の発光と
水銀飛散によるバルブの黒化が抑制できる。また、バル
ブの内面にアマルガムを配設してないので、バルブ面に
影が生じることを防げる。上記水銀の蒸気圧が９０％以
上であれば、液状水銀を封入した従来の放電ランプと同
等の発光特性が得られる。

【００１１】また、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、紫外線放射ランプなどバルブ内に水銀を封入する他
の種々のランプにも適用できる。

【００１２】なお、本発明でいう細管とは、アマルガム
の収容のみを行うものおよびランプ製作時にバルブ内外
の連通を司る排気管を指し、１本のランプに形成される
細管（排気管）の数は１本でも複数本でも、少なくとも
１本あればよい。

【００１３】本発明の請求項２記載の低圧水銀蒸気放電
ランプは、アマルガムが、ランプ点灯時６０〜１００℃
になる細管内に位置していることを特徴とする。

【００１４】バルブ端部細管内のアマルガムの位置する
部分の点灯時温度を６０〜１００℃として、上記請求項
１に記載と同様な作用を奏する。

【００１５】温度が６０℃未満であるとアマルガムから
の水銀放出が不足し、所定の発光特性が得られない。ま
た、１００℃を超えるとアマルガムからの水銀放出が多
くなり過ぎ、バルブ内径も小さいことから水銀量に起因
するバルブの黒化が生じる。本発明の請求項３記載の低
圧水銀蒸気放電ランプは、アマルガムの移動を規制する
ように細管の一部が縮径されていることを特徴とする。

【００１６】アマルガムは、一方が気密に溶封され他方
が隙間をもって縮径された細管内に閉じ込められること
によって移動が規制され、バルブ内に侵入することがな
いとともに上記隙間部分から所定の水銀蒸気をバルブ内
に送ることができる。

【００１７】本発明の請求項４記載の低圧水銀蒸気放電
ランプは、細管が、排気管を兼ねていることを特徴とす
る。

【００１８】細管は、格別に設けなくてもバルブの端部
に封着したステムに設けられた排気管を用いてもよく、
排気管はバルブ内の排気やガス封入には全く寄与せずア
マルガムの収容のみに使っても、あるいはバルブ内の排
気やガス封入に使った後にアマルガムを配設することも
できる。

【００１９】本発明の請求項５記載の低圧水銀蒸気放電
ランプは、アマルガムが、水銀Ｈｇおよび亜鉛Ｚｎから
なる合金であることを特徴とする。

【００２０】水銀と亜鉛とのアマルガム（合金）は、純
水銀の９０％以上の蒸気圧を有するＭマルガム（水銀合
金）が得られる。

【００２１】本発明の請求項６記載の低圧水銀蒸気放電
ランプは、上記請求項１ないし請求項５に記載のバルブ
面には蛍光体膜が形成されていることを特徴とする。

【００２２】バルブ面に蛍光体膜を形成した蛍光ランプ
において、上記請求項１に記載と同様な作用を奏する。
また、蛍光ランプとしては複写機用、ファクシミリ用、
各種機器のバックライト用などのほか一般照明用の蛍光
ランプにも適用できる。

【００２３】本発明の請求項７記載の照明装置は、器具
本体と、この器具本体に装着された上記請求項６記載の
低圧水銀蒸気放電ランプと、上記器具本体に配設され、
低圧水銀蒸気放電ランプに電気的に接続された点灯装置
とを具備していることを特徴とする。

【００２４】照明装置の器具本体に装着されたランプ
は、上記請求項６に記載の発明の作用を奏する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係わる低圧水銀蒸
気放電ランプたとえば直管形の蛍光ランプの正面図、図
２は一端部の拡大縦断面図（口金部は省略。）である。

【００２６】図において、１は複写機の露光用光源に使
用される定格６Ｗの蛍光ランプＬ１で、１はソーダライ
ムガラスまたは鉛ガラスからなる管外径が約１５．５ｍ
ｍ、肉厚が約０．８ｍｍ、長さが約２１０ｍｍの直管形
状のバルブ、２は鉛ガラスからなるステム、３は上記バ
ルブ１の両端部に形成されたステム２との封止部で、上
記バルブ１とステム２とで気密容器を構成している。
４，４はステム２に圧潰封着されたリード線、５はリー
ド線４，４の先端間に継線されたタングステン線をコイ
ル状に巻回したフィラメント電極、６はソーダライムガ
ラスまたは鉛ガラスからなる内径が約２ｍｍの排気管で
その先端部６１は溶封して閉塞されている。また、バ
ルブ１の内面には３波長形の希土類蛍光体や連続波長発
光形のハロリン酸塩蛍光体などを塗布した蛍光体膜７が
形成してある。また、バルブ１内には放電媒体としてア
ルゴンＡｒ、クリプトンＫｒ、キセノンＸｅなどの希ガ
スが単独または混合して封入されている。また、必要に
応じバルブ１両端の封止部３，３を覆うように口金９が
取着されている。

【００２７】また、上記ステム２の排気管６内には略円
球形状をなすペレット状のアマルガム（水銀合金）８が
配設されているとともに排気管６の中間部には縮径部６
２が形成されていて、内部のアマルガム８は縮径部６２
によって移動が規制されている。

【００２８】上記ペレット状のアマルガム（水銀合金）
８は、たとえば直径が約１ｍｍの水銀Ｈｇ約５０重量％
と亜鉛Ｚｎ約５０重量％との合金からなり、温度約６０
℃の状態で液状水銀の約９０％の蒸気圧を呈するもので
ある。

【００２９】この蛍光ランプＬの製造において、ペレッ
ト状のアマルガムの封入は、排気管６単体のうちまたは
ステム２製作後あるいはバルブ１にステム２を封止後
に、排気管６の所定位置部分を加熱して排気孔６３が閉
塞されない通気が可能な状態にまで変形させて縮径部６
２を形成しておく。

【００３０】そして、ランプの排気装置において、排気
管６を介しバルブ１内を排気し、フィラメント電極５に
通電して塗布してあるエミッター（図示しない。）を活
性化した後、アルゴンＡｒおよびペレット状のアマルガ
ムを封入する。この後排気管６を加熱して溶封し先端部
６１を形成する。このアマルガムはアルゴンＡｒを封入
する圧力を利用して吹き込むよう同時に行ってもよく、
排気管６内に封入されたペレット状のアマルガムは上記
変形した縮径部６２に引掛かって、縮径部６２と先端部
６１との間に位置される。また、縮径部６２は先端部６
１から１０〜２５ｍｍの位置に形成され、ペレット状の
アマルガムはこの範囲内において移動しても構わず、ま
た、溶封時の熱によって固着されても問題はない。

【００３１】そして、この蛍光ランプＬは、液状水銀の
９０％以上の蒸気圧を呈するアマルガムを排気管６内に
封入しているので、縮径部６２の隙間を通ってバルブ１
内へも水銀蒸気が充填され、完成後は液状水銀を封入し
たランプに近い水銀蒸気圧を有している。そして、通電
により電極５，５間に放電が生起し、放電により流れる
電子が水銀蒸気と衝突して紫外線を発生し、この紫外線
によりバルブ１に形成してある蛍光体が励起されてバル
ブ１外に可視光を放射する。

【００３２】また、この通電によるフィラメント電極５
の発熱によって排気管６内に封入されたアマルガムが加
熱される結果、アマルガムからさらに水銀が放出され
る。この水銀蒸気は、縮径部６２の隙間を通ってバルブ
１内へと流入していき、バルブ１内の水銀蒸気圧を所定
値にまで高める。

【００３３】このランプＬの点灯中のアマルガム部位の
温度は、約７５℃であって、点灯初期に起こる水銀Ｈｇ
の過剰飛散によるバルブ１の黒化は見られなかった。ま
た、液状水銀Ｈｇの場合は過剰量の水銀Ｈｇを封入する
必要があったが、適正量の水銀Ｈｇでよいので、水銀Ｈ
ｇ量に起因する光束低下も抑制でき、発光特性を向上で
きた。

【００３４】また、図３は本発明の他の実施の形態を示
す蛍光ランプＬ２で、図中図１および図２と同一部分に
は同一の符号を付してその説明は省略する。図３に示す
ものは、上記実施の形態のランプＬ１がフレヤステムを
用いたのに対し、バルブ１の端部にビードステム２また
は直接にリード線４，４および排気管６を圧潰した封止
部３内に直接封止したものである。なお、図中２１はビ
ードガラスである。

【００３５】この構成のランプＬ２も上記実施の形態の
ランプＬ１と同様な作用効果を奏する。

【００３６】また、この圧潰封止の場合は、圧潰する押
圧治具に凸部を設けておき、圧潰封止部３内の排気管６
部位を内方に突出させることによって排気管６に縮径部
６２を形成してもよい。この構成とすれば封止部３から
突出する排気管６長さを短くすることができ、排気管６
の折損防止とランプＬ２の全長短縮がはかれる。

【００３７】また、図４は本発明の上記蛍光ランプＬ１
を装着した複写機露光装置の照明装置の一例を示す分解
斜視図である。図に示す照明装置は照明器具Ｄであっ
て、図中Ｄ１は器具本体で、この本体Ｄ１内には反射板
Ｄ２、蛍光ランプＬ１および電源接続機構や安定器など
の点灯装置Ｄ３が収納され、この本体Ｄ１の開口部には
透光性ガラス板からなる保護カバーＤ４が設けられてい
る。

【００３８】この照明装置Ｄは、電源から点灯装置Ｄ３
を介して蛍光ランプＬ１を安定的に点灯できる。そし
て、この蛍光ランプＬ１は上述した作用を奏し、発光効
率が向上して高画質のコピーが得られる。

【００３９】なお、本発明は上記実施の形態に限るもの
ではなく、たとえばガラスバルブは直管形のものについ
て述べたが、ランプ形状は直管形はもちろんＵ字状、Ｗ
字状、ＷＵ字状、環状など曲管形のものや複数本の直管
形バルブを継いだ、いわゆるコンパクト形であってもよ
い。

【００４０】また、アマルガム（水銀合金）の構成材料
としては、水銀Ｈｇと亜鉛Ｚｎのほか、水銀Ｈｇと金属
中では融点が低く、かつ、密封されるバルブ内において
不純ガスの発生がなくランプの光束や寿命の低下を来さ
ない他の金属との合金であってもよい。また、その全体
外観形状は略円球形のペレット状としたが、略長円形状
や略多角形状など、不定寸のいびつな形状であってもよ
い。また、このペレット状のアマルガムの大きさは、排
気管内部に入るが途中に形成した縮径部を通過できない
大きさであればよい。その封入量も品種、要求特性など
に応じて適宜決めればよく、１本のランプに封入する個
数も１個に限らず複数個であってもよい。また、本発
明に用いるアマルガムは、水銀放出後に水銀の再吸収を
行うものであっても、再吸収を行わないものであっても
よい。なお、亜鉛Ｚｎ−水銀Ｈｇ合金は、消灯時間が長
いと、たとえば１０日間程度点灯しないでおくと徐々に
水銀を吸収するが、点灯動作などにより再放出し、最初
と同じ動作が得られる。

【００４１】また、上記実施の形態では排気管をバルブ
内外を連通させる排気経路およびアマルガムと希ガスの
封入経路としたが、１本のランプに排気管を有するステ
ムを一対以上設けたものにおいては、少なくとも１個の
排気管（細管）に予めアマルガムを封入し先端部の溶封
と縮径をしておいて、他の排気管を用いて排気と希ガス
封入を行うようにしてもよい。

【００４２】また、上記縮径部６２の構成は、排気管
（細管）の排気孔６３を同心円状に縮径してもよいが、
たとえば図５（ａ）〜（ｅ）にその横断面や縦断面で示
すように押型や加熱バーナーの選択により、（ａ）排気
孔６３を略一文字状に変形して縮径、（ｂ）排気孔６３
を小判状や長円形状に変形して縮径、（ｃ）排気孔６３
を略瓢箪形状に変形して縮径、（ｄ）排気孔６３を片側
に寄せて縮径、（ｅ）排気管（細管）６軸に対して傾斜
して縮径してもよい。要するに縮径部６２は、ペレット
状のアマルガムが通過できず、また、排気時にはアマル
ガムとの間にできる限り大きい隙間ができる排気コンダ
クタンスの小さいものが好ましい。

【００４３】

【発明の効果】請求項１ないし請求項３の発明では、点
灯によって細管（排気管）内に封入したアマルガムが加
熱され、さらに水銀が放出されてバルブ内の水銀蒸気圧
を所定値にまで高めることができるとともに、点灯初期
に起こる水銀の過剰飛散によるバルブの黒化も生じず、
光束低下を抑制して発光特性の向上ができる。また、ペ
レット状のアマルガムは、取扱い特に定量封入が容易
で、不純物の付着や吸着が少なくランプ内封入後に特性
に悪影響を与える不純ガスの発生が少なく、寿命中の光
束低下やランプ電圧や始動電圧の上昇などの特性低下を
防止でき長寿命化がはかれる。

【００４４】また、細管（排気管）内に収容したアマル
ガムの移動が規制される結果、バルブ内へのアマルガム
の侵入がなくバルブ内被膜の損傷やバルブ面に影の発生
を防止できるとともに異音などを発する虞がない外観の
向上ができるなど種々の利点を有する低圧水銀蒸気放電
ランプを提供できる。

【００４５】請求項４の発明では、アマルガム収容用の
格別の細管を設けなくても、アマルガムの収容をステム
などに設けた排気管を兼ねさせることができ、ランプ構
造が簡単で製造も容易となる。

【００４６】請求項５の発明では、アマルガムが比較的
高い蒸気圧を有しているので、低い温度で水銀を放出
し、放出のための特別な手段を必要としない。

【００４７】請求項６の発明では、蛍光ランプに適用し
て請求項１ないし請求項５の発明に記載したと同様な効
果が得られる。

【００４８】請求項７の発明では、請求項６に記載のラ
ンプを外観を損なうことなく高い発光特性で点灯するこ
とが可能な照明器具を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す直管形蛍光ランプの
正面図である。

【図２】図１のランプの端部を示す縦断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す蛍光ランプの端
部の縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態を示す照明器具（照明装
置）の斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る放電ランプの細
管（排気管）の縮径部の形状を示す横断面図、また、
（ｅ）は縦断面図である。

【符号の説明】

Ｌ１，Ｌ２：蛍光ランプＤ：照明器具（照明装置）１：ガラス管バルブ２：ステム３：封着部４：リード線５：フィラメント電極５：蛍光体膜６：細管（排気管）６１：先端部６２：縮径部６３：排気孔８：アマルガム（水銀合金）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤政司東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者林宣彦東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管外径が２０ｍｍ以下のガラスバルブ
と；このバルブに設けられた電極と；上記バルブの少な
くとも一端に設けられた細管と；上記バルブ内に封入さ
れた希ガスと；上記細管内に配設され、バルブ内の水銀
蒸気圧が純水銀の９０％以上を呈するよう構成されたア
マルガムと；を具備していることを特徴とする低圧水銀
蒸気放電ランプ。
【請求項２】アマルガムは、ランプ点灯時６０〜１０
０℃になる細管内に位置していることを特徴とする請求
項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】アマルガムの移動を規制するように、細
管の一部が縮径されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】細管は、排気管を兼ねていることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸
気放電ランプ。
【請求項５】アマルガムは、水銀および亜鉛Ｚｎから
なる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項
４のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】上記請求項１ないし請求項５に記載のバ
ルブ面には蛍光体膜が形成されていることを特徴とする
低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】器具本体と；この器具本体に装着された
上記請求項６記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；上記器
具本体に配設され、低圧水銀蒸気放電ランプに電気的に
接続された点灯装置と；を具備していることを特徴とす
る照明装置。