(57)【要約】低圧水銀蒸気放電灯は少なくとも一部に全長LdVおよび内径Dinの実質的に円筒型の放電管（10）を有する。放電管（10）は、不活性混合ガスと水銀の入った放電空間（13）を気密状態で取り囲む。放電管（10）は放電空間（13）で放電を維持するための放電手段（電極20a、20b）を有する。本発明によると、内径Dinと放電管全長LdVの積に対する放電管（10）中の水銀重量mHgの比は以下の式で与えられる。mHg／（LdV×Din）=CここでC≦0.01μg/mm2である。Cは0.0005≦C≦0.005μg/mm2であることが好ましい。放電管（10）は0.1mg未満の水銀を含むことが好ましい。本発明の放電灯は不飽和な水銀状態で作動する。
2005526358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に、全長LdV、内径Dinの実質上円筒型の放電管を有する低圧水銀蒸気放電灯であって、
前記放電管は不活性混合ガスと水銀の入った放電空間を気密状態で取り囲み、
前記放電管は前記放電空間において放電を維持するための放電手段を有し、
放電管内径Dinと全長LdVの積に対する前記放電管内の水銀重量mHgの比は、C≦0.01μg/mm2として、mHg／（LdV×Din）=Cで与えられることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項２】
0.0005≦C≦0.005μg/mm2であることを特徴とする請求項1に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項３】
少なくとも一部に、全長LdV、内径Dinの実質上円筒型の放電管を有する低圧水銀蒸気放電灯であって、
前記放電管は不活性混合ガスと水銀の入った放電空間を気密状態で取り囲み、
前記放電管は前記放電空間において放電を維持するための放電手段を有し、
水銀圧pHgと放電管内径Dinの積は0.13≦pHg×Din≦8Pacmの範囲にあることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項４】
水銀圧pHgと放電管内径Dinの積は0.13≦pHg×Din≦4Pacmの範囲にあることを特徴とする請求項3に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項５】
前記放電管は0.1mg未満の水銀を含むことを特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項６】
前記放電手段は前記放電空間に配置された電極を有し、
電極シールドは前記電極の少なくとも1つを少なくとも実質的に蔽い、
前記電極シールドはセラミック材料またはステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項７】
放電を維持するための前記手段は前記放電管に囲まれた放電空間の外部に置かれ、
前記手段は電気伝導体の巻線のコイルを有し、前記コイルには作動中、例えば約3MHzの周波数の、高周波電圧が印加されることを特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項８】
前記不活性混合ガスの圧力pigmと放電管内径Dinの積はpigm×Din≧5.2Pamの範囲にあることを特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項９】
pigm×Din≧8Pamであることを特徴とする請求項8に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１０】
前記放電管の内壁の少なくとも一部には保護層が付与され、
前記保護層は、スカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属の酸化物で形成される群から選択された材料、アルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属のホウ酸塩で形成される群から選択された材料および／またはアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属のリン酸塩で形成される群から選択された材料を有することを特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１１】
前記アルカリ土類金属はカルシウム、ストロンチウム、バリウムの少なくとも1つであることを特徴とする請求項10に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１２】
前記他の希土類金属はランタン、セリウム、ガドリニウムの少なくとも1つであることを特徴とする請求項10に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１３】
前記酸化物は酸化イットリウム、酸化ガドリニウムの少なくとも1つであることを特徴とする請求項10に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１４】
前記放電管は二酸化珪素および酸化ナトリウムを有するガラスで構成され、ガラス組成は重量百分率（wt%）で、60-80wt%SiO2および10-20wt%Na2Oの主要構成物を有することを特徴とする請求項10に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１５】
前記ガラス組成は構成物として、70-75wt%SiO2、15-18wt%Na2O、0.25-2wt%K2Oを含むことを特徴とする請求項14に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１６】
前記放電管は、実質的にPbOを含まず、構成物として重量百分率（wt%）で、55-70wt%SiO2、＜0.1wt%Al2O3、0.5-4wt%Li2O、0.5-3wt%Na2O、10-15wt%K2O、0-3wt%MgO、0-4wt%CaO、0.5-5wt%SrO、7-10wt%BaOを有するガラスで構成されること特徴とする請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１７】
前記放電管の組成は65-70wt%SiO2、1.4-2.2wt%Li2O、1.5-2.5wt%Na2O、11-12.3wt%K2O、1.8-2.6wt%MgO、2.5-5wt%CaO、2-3.5wt%SrO、8-9.5wt%BaOを有することを特徴とする請求項16に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１８】
前記放電管の組成はさらに、0.01-0.2wt%Fe2O3、0.01-0.2wt%CeO2、0.01-0.15wt%SO3の少なくとも1つを有することを特徴とする請求項16に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項１９】
Li2O、Na2OおよびK2O濃度の合計は14ないし16wt%の範囲にあり、SrOとBaO濃度の合計は10ないし12.5wt%の範囲にあること、またはそのいずれかであることを特徴とする請求項16に記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項２０】
請求項1、2、3または4のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電灯を有する小型蛍光灯であって、ランプハウジングは前記低圧水銀蒸気放電灯の前記放電管に取り付けられ、前記ランプハウジングにはランプキャップが付けられていることを特徴とする小型蛍光灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一部に全長LdVで内径Dinの実質的に円筒型の放電管を有する低圧水銀蒸気放電灯に関するものであり、
放電管は不活性混合ガスと水銀の入った放電空間を気密状態で取り囲み、
放電管は、放電空間における放電を維持するための放電手段を有する、低圧水銀蒸気放電灯に関する。
【０００２】
本発明はさらに小型の蛍光灯に関する。
【背景技術】
【０００３】
水銀蒸気放電灯において水銀は紫外線（UV）を（効率的に）発生させる主要な構成要素である。発光体（例えば蛍光粉末）を有する発光層は放電管の内壁にあり、UVを他の波長の、例えば日焼け用（太陽パネル灯）のUV-BおよびUV-A、または一般照明用の可視光に変換する。従ってそのような放電灯は蛍光灯とも呼ばれる。代わりに、発生した紫外線を殺菌用（UV-C）に利用することも可能である。低圧水銀蒸気放電灯の放電管は通常、環状であり、細長く小型の形状を有する。一般に小型の蛍光灯の管状放電管は、比較的小径で比較的短い直線部の集合体である。この直線部はブリッジ部分によってまたは湾曲部分を介して相互に接続される。小型の蛍光灯は通常、（一体化された）ランプキャップとともに提供される。普通、放電空間における放電を維持する手段は放電空間に配置された電極である。代替例として低圧水銀蒸気放電灯はいわゆる無電極式の低圧水銀蒸気放電灯を有する。
【０００４】
本発明の記載および特許請求の範囲において「通常作動」という言葉は、放電灯の放射出力が、光出力の最大となるとき、すなわち水銀蒸気圧が最適となる作動条件における放射出力の少なくとも80%となるような水銀蒸気圧の作動条件を表現するために用いられる。さらに、本発明の記載および特許請求の範囲において「初期放射出力」は、放電灯のスイッチを入れてから1秒後の、放電灯の放射出力として定義され、「始動時間」は、最適運転期間の放射出力の80％の放射出力に到達するまでの放電灯に必要な時間として定義される。
【０００５】
低圧水銀蒸気放電灯がアマルガムを有することは良く知られている。そのような放電灯は室温では比較的低い水銀蒸気圧を有する。結果としてアマルガム含有放電灯には、前記放電灯の作動に通常の電力供給を用いると、初期放射出力もまた比較的低くなるという欠点がある。さらに水銀蒸気圧は放電灯のスイッチを入れてから徐々に増大するため、始動時間は比較的長くなる。
【０００６】
アマルガム含有放電灯とは別に、低圧水銀蒸気放電灯は、(主要な)アマルガムとは別のいわゆる予備的アマルガムを有することで知られている。予備アマルガムが十分な水銀を有する場合、放電灯は比較的短い始動時間を有することとなる。放電灯のスイッチが入ると直ちに、すなわち電極の予備加熱の間に、予備アマルガムは電極によって加熱され、予備アマルガムに含まれる水銀の大部分が比較的速やかに分配される。この点から、スイッチが入る前に放電灯は十分に長い時間、空運転させ、予備アマルガムが十分な水銀を提供することができるようにすることが望ましい。放電灯を比較的短い時間しか空運転させなかった場合、始動時間の短縮は少なくなる。さらに初期放射出力が主アマルガムのみを有する放電灯の初期放射出力より(さらに)低い場合、これは予備アマルガムによって放電空間に提供される水銀蒸気圧は比較的低いということになる。比較的長い放電灯に生じる付随的問題は、予備アマルガムによって放出される水銀が、放電管全体に拡散するには比較的多くの時間がかかるということである。その結果、そのような放電灯のスイッチを入れてから、放電灯は予備アマルガム付近の比較的明るい領域と、予備アマルガムからより遠い距離にある比較的暗い領域に明確に分けられ、両領域は数分後に消える。
【０００７】
さらに低圧水銀蒸気放電灯としては、アマルガムを含まず遊離水銀のみを含むものが知られている。これらの放電灯は水銀放電灯とも称され、室温での水銀蒸気圧、従って初期の放射出力は、アマルガム含有放電灯と比べて、また（主）アマルガムと予備アマルガムを有する放電灯と比較して比較的高いという利点がある。さらに、始動時間は比較的短い。スイッチを入れてから、この形式では比較的長い放電灯においても、実質的に全長にわたって実質的に一定の輝度を示すが、これはこれらの放電灯の場合はスイッチを入れた時点での(室温での)蒸気圧が十分に高いということに起因している。
【０００８】
従来技術の低圧水銀蒸気放電灯の場合、十分に長い寿命を実現するためには、比較的多くの水銀が必要となる。従来の放電灯の欠点は、これらが環境に大きな負担を及ぼすことである。寿命後に放電灯が無分別に処理される場合、これは特に大きな問題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は上記の問題を完全にまたは部分的に解消することである。特に本発明の課題は環境負荷を軽減する低圧水銀蒸気放電灯を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第1の手段では、冒頭に記載した種類の低圧水銀蒸気放電灯はこの課題のため、内径Dinと放電管の全長LdVの積に対する放電管内の水銀重量mHgの比がmHg／（LdV×Din）=Cの関係で与えられることに特徴がある。ここでC≦0.01μg/mm2である。
【００１１】
本発明の第1の手段による低圧水銀蒸気放電灯の放電管は、水銀重量（μgで表す）の、放電管内径（mmで表す）と全長（mmで表す）の積の比が0.01μg/mm2以下であり、比較的少量の水銀を含む。水銀量は、従来の低圧水銀蒸気放電灯に通常含まれる量に比べてかなり低くなっている。定数Cの範囲はC≦0.01μg/mm2で与えられ、本発明の第1の手段による低圧水銀蒸気放電灯は、いわゆる「不飽和」水銀蒸気放電灯として、ある周囲温度域に対して作動する。
【００１２】
上式によって与えられる関係は、放電灯内の水銀量は内径Dinと放電管の全長LdVの積に比例することを示す。大まかに言えば、放電灯における水銀量は放電管の内表面の寸法に比例する。本式は、約3.2mm(1/8インチ)から約38mm（12/8インチ）までの範囲の放電管径、および約10mm（1/3フット）から約27×102mm（9フィート）までの範囲の放電管全長を有する低圧水銀蒸気放電灯には少なくとも適用できることが実験で示されている。本発明の記載および特許請求の範囲において、「不飽和」または「不飽和の水銀状態」という表現は、低圧水銀蒸気放電灯の放電管内に（製造工程中に）投与された水銀量が、放電灯の公称作動の飽和水銀蒸気圧に必要な水銀量と等しいかそれよりも少ない低圧水銀蒸気放電灯を表すために用いられる。
【００１３】
不飽和の水銀条件で水銀蒸気放電灯を作動させることには多くの利点がある。一般的には、不飽和の水銀放電灯の特性（光出力、効率、電力消費、その他）は水銀圧が不飽和である限り、周囲温度に影響されない。これは放電灯の発光位置（上方対下方、水平対垂直）に依存せず、一定の光出力が得られる結果につながる。事実、使用時には不飽和の水銀蒸気放電灯においてより高い光出力が得られている。不飽和の放電灯は、最小水銀量による高温使用によって、改良された効率で高光出力化することができる。これは導入を容易にし、照明および照明器具設計者の設計の自由度を広げる結果となる。不飽和の水銀放電灯は、比較的低い水銀量との組み合わせによって比較的高いシステム効率を提供する。さらに、不飽和の放電灯は改良された光束維持率を有する。さらなる小型化の傾向および1照明器具からのさらなる光出力増大化の傾向は今後も続き、使用温度の問題が将来より頻繁化することが懸念される。不飽和の水銀蒸気放電灯を用いることでこれらの問題は大きく解消される。不飽和の放電灯は水銀量の最小化と、高温での改良されたワット当たりのルーメン効率特性とを兼ね備える。
【００１４】
不飽和放電灯の特性が、いわゆるコールドスポットまたはいわゆるアマルガム式低圧水銀蒸気放電灯の特性と組み合わされたとき、以下の利点が得られる。「コールドスポット」水銀放電灯において水銀圧は、放電管内のある場所のいわゆるコールドスポット温度によって制御される。アマルガム式水銀放電灯において、水銀圧はアマルガムによって制御される。そのようなアマルガム放電灯においては多くの場合、予備アマルガムは付加的に用いられる。不飽和の水銀放電灯の初期の放射出力と始動時間および点灯電圧はコールドスポット放電灯のものとほぼ等しい。寸法（不飽和放電灯にはいかなるコールドスポットも不要；例えば長いステム部の導入による）、寿命、色温度、演色評価数および信頼性のような他の特徴は従来の水銀放電灯と同レベルにある。不飽和放電灯の光束維持率は従来の小型蛍光灯（CFL）および蛍光放電灯（TL）よりも良好であることが予想される。不飽和放電等を用いると熱の問題が最小限に抑えられ、小型化がその限界まで行える。これは、不飽和水銀放電灯を新たに導入した場合、所有後のトータルコストの抑制につながる。
【００１５】
本発明による第1の手段は、不飽和水銀量の状態で作動する長寿命低圧水銀蒸気放電灯の製作を可能とする。そのような不飽和の水銀放電灯には環境負荷が抑制されるという利点がある。
【００１６】
定数Cは0.0005≦C≦0.005μg/mm2の範囲にあることが好ましい。Cがこの範囲にある場合、放電灯における水銀量の上限はさらに低下する。本発明のこの好適実施例において、本発明による低圧水銀蒸気放電灯は不飽和の水銀蒸気放電灯として作動する。
【００１７】
放電管内にある水銀量を放電管内の水銀量として表す代わりに、低圧水銀蒸気放電灯の放電管内の水銀圧として水銀量を表すことも可能である。本発明の第2の手段によれば、冒頭に示した種類の低圧水銀蒸気放電灯はこの目的のため、水銀圧pHgと放電管の内径Dinの積が0.13p≦pHg×Din≦8Pacmの範囲にあることに特徴がある。
【００１８】
本発明の第2の手段による低圧水銀蒸気放電灯の放電管は、水銀圧（Paで表される）と放電管の内径（mmで表される）の積が前記範囲にあり、比較的少量の水銀を含む。水銀量は、従来の低圧水銀蒸気放電灯に通常使用される量に比べてかなり少なくなっている。本発明の第2の手段による低圧水銀蒸気放電灯はいわゆる「不飽和の」水銀蒸気放電灯として作動する。
【００１９】
水銀圧pHgと放電管の内径Dinの積は0.13p≦pHg×Din≦4Pacmの範囲にあることが好ましい。この好ましいpHg×Din範囲において、放電灯の水銀量はさらに低下する。本発明のこの好適実施例において本発明による低圧水銀蒸気放電灯は不飽和水銀蒸気放電灯として作動する。
【００２０】
本発明による低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例は、放電管が約0.1mg未満の水銀を含むことに特徴がある。政府規制において低圧水銀蒸気放電灯中に含まれる最大水銀量を規制する傾向があるが、放電灯が前記規制量未満しか含まない場合、環境上の制約なく使用者の放電灯の廃棄は許容される。水銀放電灯が0.2mg未満の水銀しか含まない場合、そのような要求は問題なく満たされる。放電管は約0.05mg（C≒0.0013）未満の水銀を含むことが好ましい。
【００２１】
不飽和の水銀状態で本発明の第1および第2の手段またはいずれか一方による低圧水銀蒸気放電灯を作動させ、同時に放電灯の寿命を比較的長くすることを実現するのは容易なことではない。低圧水銀蒸気放電灯内に放電手段を入れ、放電灯寿命までの間、放電管の放電空間において反応性雰囲気に寄与できなくなる水銀量を抑制することが知られている。水銀と放電灯内にある物質（ガラス、コーティング、電極等）との相互作用によって水銀は消耗し、放電管の内壁の一部は黒ずんでくる。黒ずんだ壁は光出力の低下を引き起こすのみならず、特に黒ずみが、例えば暗い汚れやしみの形で不規則に生じる場合に放電灯外観を不快なものにする。
【００２２】
本発明による低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例は、放電手段が放電空間に配置された電極を有することに特徴がある。電極シールドは少なくとも1つの電極を少なくとも実質的に取り囲み、電極シールドはセラミック材料またはステンレス鋼で構成される。
【００２３】
低圧水銀蒸気放電灯において電極は、放電部（カソード機能）に対する電子供給、および放電部（アノード機能）からの電子授受のいわゆる仕事関数の小さないわゆるエミッタ材料を有する。低い仕事関数を持つことで知られる材料には、例えばバリウム（Ba）、ストロンチウム（Sr）およびカルシウム（Ca）がある。電極材料（バリウムおよびストロンチウム）は低圧水銀蒸気放電灯の作動の間、気化し易いことがわかっている。一般に、エミッタ材料は放電管の内表面に付着する。さらに上述のBa（およびSr）は放電管の他の場所に付着したとき、もはや発光過程に寄与しないことがわかっている。付着した（エミッタ）物質はさらに、内表面に水銀含有アマルガムを形成する。その結果、放電作動のため利用できる水銀量が徐々に減少し、放電灯の寿命に逆の影響を及ぼすことになる。そのような水銀損失を補うため、電極を覆い、セラミック材料で構成された電極シールドによって、電極シールド内にある物質と容器内の水銀との化学反応によってアマルガム（Hg-Ba、Hg-Sr）が形成されることを抑制する。さらに電気的に絶縁性の材料は、電極線における短絡回路および電極の多数の巻部にわたる短絡回路、あるいはこれらのいずれかの発生を防止する。
【００２４】
電極シールド自身にはあまり水銀を吸収させないようにする必要がある。このことを実現するため、電極シールド材料はマグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウムおよび他の希土類で構成される系の中の少なくとも1の元素の酸化物を少なくとも有する。電極シールドはアルミニウム酸化物を有するセラミック材料で構成することが好ましい。特に適切な電極シールドは、PCAとも称される、いわゆる緻密焼結Al2O3で製作される。アルミニウム酸化物を使用することによる追加的な利点は、そのような材料で構成される電極シールドは比較的高温（＞250℃）まで耐性があることである。そのような比較的高温では、電極シールドの（機械的）強度は低下し、従って電極シールドの形状に逆の影響を及ぼす危険性が増す。電極から生じ、より高温でアルミニウム酸化物の電極シールドに付着した(エミッタ)物質は、前記高温のため、放電時に存在する水銀と全くあるいはほとんど反応することはない。そのため、水銀含有アマルガムの形成は少なくとも実質的には生じないことになる。この方法では本発明の電極シールドの使用は二重の役割を果たす。一方では電極から生じた物質が放電灯の内表面に付着することが有効に抑制され、他方では電極シールドに付着した（エミッタ）物質が、放電灯内にある水銀とアマルガムを形成することが回避される。作動中、電極シールドの温度は250℃を超えることが好ましい。そのような比較的高温であることの利点は、特に初期の段階において、電極シールドが従来の放電灯より熱くなることである。これは電極シールドに付着したいかなる水銀もより速やかに、またより容易に放出されることにつながる。代替実施例においては電極シールドはステンレス鋼で構成される。ステンレス鋼で構成される電極シールドは寸法的に安定であり、耐食性があり、比較的高温（400℃以上）で比較的低い熱放射率を有する。
【００２５】
本発明による放電灯の代替実施例は、いわゆる無電極式放電灯を有し、この場合放電を維持する手段は、放電管によって囲まれた放電空間の外に置かれる。前記手段は通常、電気伝導体の巻線のコイルによって形成され、例えば約3MHzの周波数を有する高周波電圧が作動時に前記コイルに供給される。通常、前記コイルは軟磁性材料のコアを取り巻いている。
【００２６】
本発明による低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例の代替法は、不活性混合ガスの圧力pigmと放電管の内径Dinの積がpigm×Din≧5.2Pamの範囲にあることに特徴がある。
【００２７】
本発明のこの実施例は、混合希ガスの高い充填圧力は放電灯内の水銀消耗の抑制につながるという認識に基づくものである。通常の低圧水銀蒸気放電灯における混合希ガスの充填圧力は普通、放電灯径に応じて定められ、放電灯の径が大きくなる程、選択される充填圧力は低下するという事実がある。大体の目安として普通、混合希ガスの圧力と放電管の内径との積はある一定値、例えば5.0mPa、より大きくならないようにされる。これより10mmの径を有する放電灯の場合、混合希ガスの最大充填圧は500Paとなり、15.8mm(5/8インチ)の径を有する放電灯の場合、混合希ガスの最大充填圧は310Paとなり、さらに25.4mm(8/8インチ)の径を有する放電灯の場合、混合希ガスの最大充填圧は200Paとなる。一般には、混合希ガス充填圧が高くなると放電灯の効率に顕著な悪影響を及ぼすようになると言われている。しかしながら、混合希ガスの充填圧が高くなると、放電灯の水銀消費にとっては良い効果が現れ、従って放電灯寿命にとっても良い効果が得られる。
【００２８】
いかなる特定の理論にも固執することはないが、充填圧の上昇によって放電灯の水銀消費が減少することの説明として、放電管中を高速で動く水銀イオンが希ガス原子の追加によって減速され、前記イオンが低速で放電管壁に衝突し、その中に吸収されにくくなることによると解することができる。その結果、放電灯の壁の黒ずみは生じにくくなり、放電灯寿命全期間にわたって不飽和の水銀蒸気圧を維持するため、製造時期に放電灯に導入するのに必要な水銀量はより少なくなる。
【００２９】
pigm×Din≧8Pamであることが好ましく、より好ましくは少なくとも12.0Pamである。実験から、水銀消費は充填圧が高くなる程、これに応じて少なくなることがわかっている。実際、それを超えたときに、水銀消費が実質的にもはやそれ以上低下せず、一方効率への逆の影響が顕著になり始めるという最大充填圧がある。しかしながらこの最大値は放電灯に流れる電流に依存すると思われる。混合希ガスの高充填圧の利点そのものは、現在まで極めて低い混合希ガスの充填圧力を使用している、径Dinが15.9mm（5/8インチ）または広く用いられている25.4mm（8/8インチ）の放電灯のような、特に幾分大きな径の放電灯において明確となる。そのような放電灯の混合希ガスの充填圧pigmは少なくとも200Paであることが好ましく、少なくとも520Paであることがより好ましく、さらに少なくとも800Paであることが好ましい。
【００３０】
本発明による低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例の代替法は、放電管の内壁の少なくとも一部に保護層が付与され、保護層はスカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属の酸化物で構成される群から選択された材料と、アルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属のホウ酸塩で構成される群から選択された材料と、さらにアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウムおよび他の希土類金属のリン酸塩で構成される群から選択された材料、またはそのいずれか一方の材料を有することに特徴がある。酸化物、ホウ酸塩およびリン酸塩の全てまたはいずれかを有する本発明のこの実施例による保護層は、作動中に、低圧水銀蒸気放電灯の放電管に広がる水銀と希ガスの混合雰囲気の効果に対して極めて良好な耐性を示す。前記酸化物、ホウ酸塩およびリン酸塩の全てまたはいずれかを有する保護層を有する低圧水銀蒸気放電灯の水銀消費は、従来の低圧水銀蒸気放電灯の保護層における水銀消費に比べてかなり低くなっている。この効果は低圧水銀蒸気放電灯の放電管の直線部および湾曲部（管状部）の双方で生じる。放電灯湾曲部は、例えば錠形の低圧水銀蒸気放電灯に使用される。
【００３１】
本発明のこの実施例による低圧水銀蒸気放電灯における保護層はさらに、光および放射線の透過率の要求を満たす。保護層は低圧水銀蒸気放電灯の放電管の内壁に、比較的薄くて緻密な均一層として容易に提供される。前記保護層は、例えば放電管を適当な金属-有機化合物（例えばアセトネートまたはアセテート、例えばスカンジウムアセテート、イットリウムアセテート、ランタンアセテート、またはカルシウムアセテート、ストロンチウムアセテートもしくはバリウムアセテートと混合されたガドリニウムアセテート）とホウ酸またはリン酸の希釈溶液との混合溶液でフラッシングすることによって形成され、乾燥および焼結後に所望の層が得られる。
【００３２】
アルカリ土類金属はカルシウム、ストロンチウムおよびバリウムまたはそのいずれかであることが好ましい。前記アルカリ土類金属を有する保護層は、可視光に対し比較的大きな透過率を有する。さらに、ホウ酸カルシウムもしくはリン酸カルシウム、ホウ酸ストロンチウムもしくはリン酸ストロンチウム、またはホウ酸バリウムもしくはリン酸バリウムを有する保護層を有する低圧水銀蒸気放電灯は、良好な光束維持率を示す。さらに希土類金属はランタン、セリウム、およびガドリニウムまたはそのいずれかであることが好ましい。前記希土類金属を有する保護層は紫外線および可視光に対して比較的高い透過率を示す。さらに層は比較的単純な方法（例えば、ランタンアセテート、セリウムアセテート、またはホウ酸もしくは希リン酸と混合したガドリニウムアセテート）で提供することが可能であり、これは低圧水銀蒸気放電灯の大量生産プロセスにおいて特にコスト抑制効果がある。保護層は、イットリウムおよびガドリニウム酸化物またはその一方を有することが好ましい。そのような保護層は、紫外線および可視光に対して比較的高い透過率を示す。さらに層は比較的簡単な方法で（例えば、イットリウムアセテートまたはガドリニウムアセテートとともに）提供することが可能であり、これにより追加のコスト抑制効果が得られる。保護層は約5nmから約200nmの厚さであることが好ましい。200nmより厚い膜厚では、放電空間で発生した放射線の強い吸収がある。5nmよりも薄い膜厚では、放電部と放電管壁との間で相互作用がある。実質的に少なくとも90nmの膜厚は特に好ましい。そのような膜厚では保護層は254nm付近の波長領域で比較的高い反射率を示す。
【００３３】
本発明による低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例の代替法は放電管が、二酸化珪素および酸化ナトリウムを有するガラスで構成されることに特徴があり、ガラス組成は重量百分率（wt%）で表したときに以下の主要構成物を有する。すなわち60-80wt%のSiO2および10-20wt%のNa2Oである。上記のガラス組成を有し、保護層を有する低圧水銀蒸気放電灯の放電管は水銀希ガス雰囲気の作用に対して極めて良好な耐性を示す。さらにガラスは比較的安価である。従来の放電灯においては比較的低いSiO2量を有するいわゆる混合アルカリガラスが使用される。前記ガラスのコストは比較的高い。従来のガラス組成と本発明によるガラス組成の対比では、アルカリ量が異なっていることがわかる。本発明によるガラスはいわゆるナトリウムリッチなガラスであって、比較的低いカリウム量であるのに対して、公知のガラスはいわゆる混合アルカリガラスであって、Na2OとK2Oのモル比がほぼ等しくなっている。この利点は、ナトリウムリッチなガラス中のアルカリイオンの移動度は、混合アルカリガラス中の移動度に比べて比較的高いことである。さらに、ナトリウムリッチなガラスの溶融は混合アルカリガラスの溶融より比較的容易である。
【００３４】
ガラス組成は以下の構成物を有することが好ましい。すなわち、70-75wt%のSiO2、15-18wt%のNa2O、0.25-2wt%のK2Oである。そのようなナトリウムリッチなガラスの組成は通常の窓ガラスの組成と等しく、従来の放電灯に用いられるガラスに比べて比較的安価である。さらに前記ナトリウムリッチなガラスの伝導度は比較的低く、250℃での伝導度は近似的にlogρ=6.3であり、混合アルカリガラスの対応する値は近似的にlogρ=8.9である。
【００３５】
上記のナトリウムリッチなガラスは、前述の保護層と組み合わせて適切に用いられる。以降に記載される別の実施例では、ガラスには保護層がない場合に比較的少ない水銀消費を示す種類のものが使用される。この目的のため、本発明による低圧水銀蒸気放電灯の別の好適実施例は、放電管は実質的にPbOを含まず、重量百分率（wt%で表す）で表示したときに以下の構成物を有するガラスで構成されることに特徴がある。すなわち55-70wt%のSiO2、0.1wt%未満のAl2O3、0.5-4wt%のLi2O、0.5-3wt%Na2O、10-15wt%のK2O、0-3wt%のMgO、0-4wt%のCaO、0.5-5wt%のSrO、7-10wt%のBaOである。このガラスは、通常用いられるガラスのものより少なくとも100℃低い液相線温度（Tliq）となる。そのようなガラスは良好な溶融特性および処理特性を示す。このガラス組成はガラス管を引き延ばしたり、蛍光灯における放電灯の蔽い、特に小型の蛍光灯（CFL）の管状灯の蔽いとしての使用に極めて適している。ただし放電灯の蔽いの径がより小さいため、壁への負荷は「TL」ランプ（通常の直線管状蛍光灯）に比べて大きくなる。ガラスは、いわゆる無電極式または「QL」水銀蒸気放電灯のような蛍光灯の電球形状の放電灯の蔽いを製作するため、適切に使用することもできる。ガラスはステム部のような放電灯の覆いの他の部分を製作することに適切に使用することもできる。
【００３６】
このガラス組成は有害成分であるPbO、F、As2O3およびSb2O3を有さない。本発明によるガラスのSiO2量は55-70wt%に抑えられている。他の構成物との組み合わせにおいて、前記SiO2量はガラスの溶融を容易にする。従来技術において、SiO2は相互結合剤として作用することがわかっている。SiO2量が55wt％以下の場合、ガラスの凝集力と耐薬品性は低下する。ガラス固化過程を妨害するSiO2量が70wt%を超えると粘性は著しく大きくなり、表面結晶化のリスクが増大する。Al2O3が存在しない場合、以下の利点がある。液相線温度（Tliq）は長石状結晶の形成、例えば微斜長石または正長石（K2O-Al2O3-6SiO2）の形成を避けることにより低下する。ガラス組成中にAl2O3が存在しないことによる悪影響は、従来技術のガラス組成にAl2O3が存在しないことに比べて、耐薬品性およびガラスの耐候性いずれに対しても少ない。さらにAl2O3を含まないガラスは低い結晶化傾向、低い粘性および低い軟化温度（Tsoft）を示し、ガラス化過程に良い影響を及ぼす。
【００３７】
アルカリ金属酸化物Li2O、Na2OおよびK2Oは溶融剤として使用され、ガラスの粘性を低下させる。アルカリ金属酸化物が上記の組成内で用いられた場合、いわゆる混合アルカリ効果が生じ、電気抵抗は増大し、Tliqは低下する。さらに、主としてガラスの熱膨張係数αを決めるのはアルカリ金属酸化物である。これは、ステムガラスおよび、例えばガラスに応力が生じないような方法で銅メッキした鉄／ニッケル線の、電流供給伝導体またはそのいずれかにガラス封入することを可能にする点で重要である。アルカリ金属酸化物量が指示限界値より少なかった場合、ガラスはきわめて低いα値（熱膨張係数）を示し、Tsoft（軟化温度）は著しく大きくなる。指示限界値よりも多い場合はα値はきわめて大きくなる。Li2OはK2Oに比べてより顕著なTsoftの低下を生じさせ、これは幅広い、いわゆる「作動範囲」（=Twork-Tsoft）を得る上では好ましい。あまりに高いLi2O量はTliqの過度の上昇を引き起こす。さらにLi2Oは高価な化合物であるため、経済的観点からも、Li2O量は制限される。
【００３８】
BaOはガラスの電気抵抗を増大させ、Tsoftを低下させるという好ましい特性を有する。7wt％未満の場合、溶融温度（Tmelt）、Tsoftおよび作動温度Tworkは著しく増大する。10wt%を超えると、液相線温度（Tliq）、従って結晶化傾向は著しく増大する。アルカリ土類金属酸化物SrO、MgOおよびCaOはTmeltを低下させるという好ましい特性を有する。
【００３９】
ガラス組成は以下を有することが好ましい。すなわち65-70wt%SiO2、1.4-2.2wt%Li2O、1.5-2.5wt%Na2O、11-12.3wt%K2O、1.8-2.6wt%MgO、2.5-5wt%CaO、2-3.5wt%SrO、8-9.5wt%BaOである。本発明のこの好適実施例によるガラスはTliq≦800℃であることが好ましく、従ってガラスの製造中、および前記ガラスからガラス管を引き出す間、ほとんど結晶化傾向を示さない。少なくとも310℃という広い作動領域、および低いTsoft（700℃）という利点があるため、例えば従来技術のダンナー法またはベロー法によって、ガラスはいかなる問題も生じさせず、管状に形成することができる。前記ガラスは好ましい溶融性および処理特性を示す。熱膨張係数は他のガラスと適合するように調整することができる。本発明の好適実施例によるガラス組成はガラス管の引き出しおよび放電灯外囲器あるいは蛍光灯のステム部に極めて適している。
【００４０】
Li2O、Na2O、およびK2O濃度の総和は14ないし16wt%の範囲にあることが好ましい。SrOおよびBaO濃度の総和は10ないし12.5wt%の範囲にあることが好ましい。この好ましい範囲に濃度を維持することで、ガラスのコストを抑制できる。本発明によるガラス組成はNa2SO4によって精製することができ、ガラスはSO3を0.2wt%までしか含まないようにすることが可能である。ガラスはさらに、使用される原材料から生じるFe2O3の形の最大0.2wt%の不純物を含む。必要であれば、0.2wt%までのCeO2をガラス中に添加し、不要なUV放射線を吸収させる。
【００４１】
放電灯の十分な光束維持率を達成し、水銀消費を抑制するため、例えばY2O3のような保護コーティングを内表面に施工した放電灯外囲器の提供技術が知られている。上述の本発明の低圧水銀蒸気放電灯の好適実施例によるガラス組成の場合、保護コーティング、従って追加処理ステップはもはや必要ではなく、放電灯製作のコストを抑制できる。
【００４２】
本発明のこれらのおよび他の特徴は以下に示した実施例を参照することで明らかとなろう。
【００４３】
添付の図は単なる線図であり、スケールは描かれていない。ある部分の寸法は明確化のため誇張して描かれていることに留意する必要がある。図同士において同じ構成物はできる限り同じ参照番号で示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図1には長手方向の軸2に対して管状部分11を有するガラス放電管を有する低圧水銀蒸気放電灯を示す。放電管は放電管10で生じる放射線を透過させ、放電管はそれぞれ第1および第2の端部12a、12bを有する。この例では、管状部11の全長LdVは120cm、内径Dinは24mmである。放電管10は、水銀および例えばアルゴンを含む不活性混合ガスが充填された放電空間13を気密状態で取り囲んでいる。放電空間13と面する管状部11の側面には本発明の実施例による保護層17が付与される。別の実施例では、第1および第2の端部12a、12bにも保護層が塗布される。蛍光放電灯において、放電空間13と面する管状部11の側面は、発光体(例えば蛍光粉末)を有する発光層16で追加コーティングが施され、発光体は活性化された水銀のエネルギー降下によって生じた紫外（UV）線を（通常の）可視光に変換する。別の実施例においては、発光層16には追加で他の保護層（図1Aには示されていない）が付与される。図1Aの例において、放電空間13における放電維持手段は放電空間13に配置された電極20a、20bであり、前記電極20a、20bは端部12a、12bによって支持される。各電極20a、20bは放電物質で被覆されたタングステンの巻線であって、この場合は酸化バリウム、酸化カルシウムおよび酸化ストロンチウムの混合物である。電極20a、20bの電流供給伝導体30a、30a’、30b、30b’はそれぞれ、端部12a、12b、および放電管10を通り外部までつながっている。電流供給伝導体30a、30a’、30b、30b’はランプキャップ32a、32bに固定された接触ピン31a、31a’、31b、31b’に接続されている。一般に、電極リング（図1Aに示されていない）は各電極20a、20bの周りに配置され、そのリング上に水銀を分配するガラスカプセルが押し付けられる。
【００４５】
図1Aの例において、電極20a、20bは電極シールド22a、22bによって覆われており、この電極シールド22a、22bは本発明の実施例では、セラミック材料である。電極シールドは酸化アルミニウムを有するセラミック材料で構成されることが好ましい。特に適した電極シールドはPCAとも呼ばれるいわゆる緻密焼結Al2O3で製作される。電極シールド22a、22bの温度は通常の作動中、450℃であることが好ましい。前記温度では、電極シールド22a、22bでBaOまたはSrOと結合した水銀の解離が生じ、水銀は再放出され、放電空間における放電に利用することが可能となる。別の実施例では電極シールド22a、22bはステンレス鋼で構成される。前記高温ではそのような電極シールドは寸法的に安定であり、耐食性があり、比較的低い熱放射率を示す。電極シールドを製作する用途に適した材料は以下の組成（重量%）のクロム-ニッケルステンレス鋼（AISi316）である。すなわち最大0.08%のC、最大2%のMn、最大0.0045%のP、最大0.030%のS、最大1%のSi、16-18%Cr、10-14%Ni、2-3%Mo、その他のFeである。そのような電極シールドの外表面は放電灯の製作の間にわずかに黒っぽくなることが知られている。電極シールドの製作に特に適した別の材料はDuratherm（登録商標）600であり、これは耐食性が改良されたCoNiCrAlY合金であって組成は以下の通りである。すなわち41.5%Co、12%Cr、4%Mo、8.7%Fe、3.9%W、2%Ti、0.7%Al残りはNiである。
【００４６】
図1Ｂには図1Aの細部についての部分透視図であり、端部12aは電流供給伝導体30a、30a’を介して電極20aを支持している。電極シールド22aは、例えば端部12aに供される支持ワイヤ26a、27aによって支持される。別の実施例では支持ワイヤ26a、27aは電流供給伝導体30a、30a’のいずれかに接続される。図2に示す例では支持ワイヤ26a、27aは、約0.9mmの厚さの鉄の部分26a、およびステンレス鋼の部分27aから成る。支持ワイヤ26a、27aの部分27aは片側を溶接継手で電極シールド22aに接続され、他の側を支持ワイヤ26a、27aの他の部分26aに接続される。ステンレス鋼は支持ワイヤとして使用される公知の材料（例えば鉄）に比べて極めて小さな熱伝導率を示す。電極シールド22aは、支持ワイヤ26a、27aの部分27aが電極シールド22aからの熱の損失を効果的に抑制するため、比較的高温で電極シールド22aの形を維持できる。厚さ0.4mmの支持ワイヤのステンレス鋼部分27aは特に安定である。さらに別の実施例において、電極シールドは電流供給伝導体上に直接供され、例えば電極シールドは電流供給伝導体に圧着された収縮部を有する。
【００４７】
図2には低圧水銀蒸気放電灯を有する小型の蛍光灯を示す。図2において同じ構成物は図1Aおよび1Bとできるだけ同じ符号で表してある。低圧水銀蒸気放電灯はこの場合、管状部11を有する放射線透過性放電管10とともに供され、管状部11は約25cm3の体積の放電空間13を気密状態で取り囲んでいる。放電管10は、少なくとも断面が実質上円形のガラス管であって、放電管10の(有効)内径Dinは約10mmである。この例では、管状部11は全長LdV（図2には示されていない）が40cmである。管はいわゆる錠形に湾曲しており、この実施例において管は多くの直線部分を有し、図2においては31、33の2箇所が表されている。放電管はさらに多数の円弧状の部分を有し、図2においては32、34の２つの部分が示されている。好適実施例において放電管10はディスク状ステムによって気密状態で密閉されている。ディスク状ステムの技術は通常のTV製作においては極めて一般的である。小型蛍光灯にこの技術を用いることで、ガラスシールを熱源の密閉に利用できる。溶融ガラスは次に熱源管とディスク状ステムの間での真空密着を可能にする。この処理は典型的に600℃より低い温度で行われる。この低温のため、内部雰囲気は従来の処理に比べて極めて清浄に維持される。放電空間13と面する管状部11の側面は本発明の実施例の保護層17および発光層が施工された状態で供される。別の実施例では発光層は省略される。さらに別の実施例では、発光層は他の保護層（図2には示されていない）によってコーティングされる。放電管10はハウジング70によって支持され、ハウジング70はさらに、従来から知られる電気的および機械的接触73a、73bを与えるランプキャップ71も支持する。さらに放電管10はランプハウジング70に取り付けられた発光外囲器60に覆われる。発光外囲器60は通常つや消し状態である。
【００４８】
低圧水銀蒸気放電灯の放電管のガラスは、主要構成物として二酸化珪素および酸化ナトリウムを有する組成であることが好ましい。図2の例において、本発明の放電管はいわゆるナトリウムリッチなガラスで構成される。ガラスは以下の組成を有することが特に好ましい。すなわち、70-74wt%SiO2、16-18wt%Na2O、0.5-1.3wt%K2O、4-6wt%CaO、2.5-3.5wt%MgO、1-2wt%Al2O3、0-0.6wt%Sb2O3、0-0.15wt%Fe2O3および0-0.05wt%MnOである。
【００４９】
低圧水銀蒸気放電灯の実施例においては保護層17を形成するため、種々の濃度のMe(Ac)2溶液、ただしMe=SrまたはBaである、およびH3BO3が、Y(Ac)3（イットリウムアセテート）の種々の濃度を有する溶液に添加された。Me(Ac)2とH3BO3のモル比は一定に保持された。比較のため、重量で1.25%のY(Ac)3溶液も準備した。管状放電管は洗浄および乾燥後、多量の前述の溶液に通してコーティングされた。コーティングの後、放電管は大気中で約70℃の温度で乾燥された。次に放電管には、主として、テルビウム活性化ホウ酸セリウムマグネシウム（CFL中のCBTおよびTL中のCAT）の緑発光体、2価のユーロピウム活性化バリウムマグネシウムアルミネートの青発光体、および3価のユーロピウム活性化酸化イットリウムの赤発光体、の3種類の従来の蛍光体を有する発光コーティングが施工された。コーティング後、放電管は直線部31、33および円弧部34(図2参照)を有するように従来の鍵形に曲げられた。多数の放電管は、次に通常の方法で低圧水銀蒸気放電灯として組み立てられた。別の実施例として放電管は最初に曲げられてからコーティングが施工された。
【００５０】
表1には一例として、各種低圧水銀蒸気放電灯（エコトーンアンビアンス20W）の水銀消費（μgHg単位）を示す。表1の例は図2の低圧水銀蒸気放電灯に関するものであって、保護層はSrを有し、管状放電管は錠形に曲げられ、4つの直線部31、33および3つの円弧部34を有する場合である。保護層の水銀量（μgHg単位）は数千時間使用後の6つの放電灯に対して（破壊法で）測定された。検出された水銀消費量は平均で示した。
【００５１】
【表１】
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表1には、保護層のない放電灯および従来のY2O3層を形成した放電灯に比べて、放電管の直線部31、33および湾曲部34のいずれにおいても水銀消費はかなり低減されていることが示されている。表1の例においては保護層は酸化イットリウムおよびホウ酸ストロンチウムを有する。概略的に見れば水銀消費は改善されている。すなわち、保護層のない放電灯と従来のY2O3層を形成した放電灯の比較では1/2倍少ない水銀が消費されており、さらに従来のY2O3保護層を形成した放電灯と本発明の実施例による保護層を形成した放電灯の比較では1/2倍少ない水銀が消費されており、水銀消費はさらに改善されている。湾曲部または円弧部においては実質的な効果はより大きい（4倍）。保護層により、水銀消費は特に放電灯の湾曲部34においてかなり改善される。これは、比較的厚い保護層が使用されたときに顕著である。放電管は曲げの間、約30%伸び、その結果、保護層は放電管10の直線部31、33に比べて湾曲部34ではより薄くなるからである。保護層を有する低圧水銀蒸気放電灯のカラーポイントは通常の要求（x≒0.31、y≒0.32）を満たすことに留意する必要がある。
【００５２】
保護層なしで使用することの可能な放電管を構成するのに特に適したガラス組成は、68wt%SiO2、0.1wt%未満のAl2O3、1.6wt%Li2O、1.9wt%Na2O、11wt%K2O、2.4wt%MgO、4.5wt%CaO、2.1wt%SrO、8.3wt%BaOを有する。ガラス組成はさらに約0.05wt%のFe2O3、約0.06wt%SO3および約0.05wt%CeO2を有する。本実施例ではガラス組成中のLi2O、Na2OおよびK2Oの合計は約14.5wt%であり、ガラスを比較的低コストにするため、SrOとBaOの濃度の合計は約10.4wt%である。溶融操作は1450℃のガス焚き炉における白金坩堝内で行われる。使用される開始材料はケイ酸、ドロマイト（CaCO3-MgCO3）およびLi、Na、K、SrおよびBaの炭酸塩である。用いられる精製剤はNa2SO4である。溶融中および他の処理中にはいかなる特定の問題も生じない。25℃と300℃の間の平均熱膨張係数はα25-300=9.2である。さらにTliq=775℃、Tsoft=700℃、Twork=1015℃および作動領域Twork-Tsoft=315℃である。
【００５３】
図3には本発明の低圧水銀蒸気放電灯の別の実施例を示す。このいわゆる無電極式低圧水銀蒸気放電灯の放電管210は梨形の外囲部216と、外囲部216と張り出し部218を介して接続される管状嵌入部219とを有する。嵌入部219は放電管210に取り囲まれる放電空間211の外側でコイル233を収容する。コイルは電気伝導体の巻線234を有し、放電空間211における電気的放電を維持する手段を構成する。コイル233は作動中、高周波電圧、すなわち約20kHzよりも高い周波数、例えば約3MHz、が印加される電流供給伝導体252、252’を介して供給される。コイル233は軟磁性体の芯235（破線で示されている）に巻いてある。他の方法として芯はなくても良い。別の実施例においては、コイルは例えば放電空間211に配置される。図3において内径Dinおよび放電管の全長LdVが示されている。通常、内径Dinは約80mmから約に140mmの範囲にある。図3の例においては内径Dinおよび放電管の全長LdVはほぼ等しい。
【００５４】
図4には種々の定数Cに対する相対周囲温度の関数としての低圧水銀蒸気放電灯の相対的な光束を示す。光出力または光束φは最大光束φmaxの百分率で表され、周囲温度Tambは最大光束での温度Tmaxとの関係で与えられる。図4における曲線（a）は、放電灯の製作時に放電管に比較的多量の水銀を投与した従来の低圧水銀蒸気放電灯の場合を示したものである。曲線（a）から光束φは周囲温度Tambに依存すること、すなわち周囲温度が上昇すると、放電灯の光出力は低下することが観測される。そのような温度依存挙動は、低圧水銀蒸気放電灯のさらなる小型化の可能性を、特に放電管10が発光外囲器60（図2参照）に覆われている小型蛍光灯の低圧水銀蒸気放電灯の場合、著しく制限する。
【００５５】
図4における曲線（b）は本発明の低圧水銀蒸気放電灯の場合の状況を表す。この例ではC≒0.0013である。図4の曲線（b）の状況において放電灯には、周囲温度が最大温度Tmaxとほぼ等しいときに、不飽和な水銀状態で放電灯が作動することとなる程度の水銀量が供給される。光束は、周囲温度がTmaxよりも高い場合には温度に依存しないことがわかる。不飽和な水銀状態で作動する水銀蒸気放電灯を使用すると、市場における更なる小型化への傾向、およびより高光出力への傾向が起こり得る。
【００５６】
図4における曲線（c）は本発明の不飽和の低圧水銀蒸気放電灯の場合の状況を示したものである。この例ではC≒0.0021である。図4における曲線（c）の状況において放電灯には、放電灯が不飽和になるとき（最適Hg投与量の約21/13に対応する）の最適条件より5%発光が少なくなるような水銀量が供給されている。周囲温度が最大温度より約10℃以上高い場合には、光束は温度に依存しないことがわかる。
【００５７】
図4における曲線（d）は本発明の不飽和の低圧水銀蒸気放電灯の場合の状況を示したものである。この例ではC≒0.0040である。図4における曲線（d）の状況において放電灯には、放電灯が不飽和になるとき（最適Hg投与量の約40/13に対応する）の最適条件より10%発光が少なくなるような水銀量が供給されている。周囲温度が最大温度より約15℃以上高い場合には、光束は温度に依存しないことがわかる。
【００５８】
図4における曲線（e）は本発明の不飽和の低圧水銀蒸気放電灯の場合の状況を示したものである。この例ではC≒0.008である。図4における曲線（e）の状況において放電灯には、放電灯が不飽和になるとき（最適Hg投与量の約80/13に対応する）の最適条件より20%発光が少なくなるような水銀量が供給されている。周囲温度が最大温度より約25℃以上高い場合には、光束は温度に依存しないことがわかる。
【００５９】
不飽和の水銀蒸気放電灯はすみやかに動き出し、始動時間が短い。一例として、典型的な不飽和の水銀放電灯の初期放射出力は約38%であるのに対して、公知のアマルガムを有する放電灯の初期放射出力は約6%である。同じ不飽和の放電灯の「始動時間」は約75秒であるのに対して、公知のアマルガムを有する放電灯の場合は始動時間は約210秒である。さらに不飽和水銀蒸気放電灯の点灯電圧は公知のアマルガムを有する放電灯よりも25%低い。不飽和水銀蒸気放電灯は典型的に0.1mg未満の水銀しか含まない。
【００６０】
実験から不飽和水銀蒸気放電灯の光束維持率は、10000時間で約98%より高いことが確認されている。図5には本発明の低圧水銀蒸気放電灯（図4における曲線（d）（C≒0.04）条件での放電灯と一致する）の相対的な光出力の典型例を示す。光出力または光束φは最大光束φmaxに対する百分率で表され、時間tの単位は時間（Hours）で与えられる。不飽和水銀蒸気放電灯の挙動は、従来の水銀量を含む放電灯の場合に通常観測される挙動とは幾分異なることに留意する必要がある。5000時間を過ぎるまで最大光出力には至らない。
【００６１】
図6には、3種類のC、すなわちC=0.0013、C=0.0021、C=0.004に対する内径Dinと放電管の全長LdVの積の関数としての水銀量を示す。従来の低圧水銀蒸気放電灯においては、放電灯の製作中に投与される水銀量はかなり高い。通常の管状蛍光灯の場合、Din×LdVは12×103ないし35×103mm2の範囲にあり、水銀量は3×103-15×103μgHgの範囲にある。Din×LdVが近似的に103ないし10×103mm2の範囲にある従来の小型蛍光灯の場合、水銀量は3×103-10×103μgHgの範囲にある。
【００６２】
本発明の手段による不飽和の放電灯は水銀量の最小化と、高温での改良されたワット当たりのルーメン特性とを兼ね備える。
【００６３】
本発明の範囲での多くの変更が可能であることは当業者にとって容易に理解される。
【００６４】
本発明の特徴は実施例に限定されるものではない。本発明には、各種の新しい特性の特徴および各種の新しい特徴との組み合わせが存在する。いかなる参照符号も請求項の範囲を限定するものではない。「有する」という表現は請求項に掲げたもの以外の要素やステップの存在を排除するものではない。構成要素の前に使用される「1つの」という表現は、そのような構成要素が複数あることを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】本発明の低圧水銀蒸気放電灯の実施例に関する縦断面図である。
【図１Ｂ】図1Aの細部を示す部分透視図である。
【図２】本発明の低圧水銀蒸気放電灯を有する小型蛍光灯実施例の断面図である。
【図３】本発明の低圧水銀蒸気放電灯の別の実施例を示す図である。
【図４】相対周辺温度の関数としての低圧水銀蒸気放電灯の相対光束値を示す図である。
【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電灯の相対光束値を示す図である。
【図６】内径Dinと放電管全長LdVとの積の関数としての水銀量を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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