(57)【要約】  低圧水銀蒸気放電ランプは、水銀及び希ガスの充填物を具備する放電空間（１３）をガス密なように囲む放射線透過放電容器（１０）を持つ。前記放電容器（１０）は、前記放電空間（１３）において放電を維持するための放電手段（２０ａ）を持つ。前記放電容器（１０）内には、水銀又はアマルガム（４）を有する容器（３）が配設される。前記容器（３）には開口部（２４）が設けられる。前記容器（３）は、0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.4未満の透過率を持つガラスから製造される。好ましくは、前記ガラスの透過率は、1.0μmから1.2μmまでの波長範囲において0.25未満である。好ましくは、前記ガラスは、少なくとも２重量％のFe2O3を含む。好ましくは、前記容器（３）は、前記放電容器（１０）の端部（１２ａ）内の排気管（９）内に設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀及び希ガスの充填物を具備する放電空間をガス密なように囲む放射線透過放電容器を有する低圧水銀蒸気放電ランプであって、
前記放電容器が、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、
前記放電容器内に、水銀又はアマルガムを有する容器が配設され、前記容器が開口部を持ち、
前記容器がガラス壁部を持ち、
前記ガラス壁部が、0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.4未満の透過率を持つ低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】
前記ガラス壁部の透過率が、1.0μmから1.2μmまでの波長範囲において0.25未満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ランプ。
【請求項３】
前記ガラス壁部が、酸化鉄を含むガラスから製造されることを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
前記ガラス壁部が、少なくとも２重量％のFe2O3を含むことを特徴とする請求項３に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項５】
前記ガラス壁部が、
６０−７５重量％のSiO2と、
０．１−３重量％のB2O3と、
０．１−７重量％のAl2O3と、
０．１−２．５重量％のLiO2と、
５−１２重量％のNa2Oと、
２−９重量％のK2Oと、
０．１−３重量％のMgOと、
０．１−５重量％のCaOと、
５−１５重量％のBaOと、
２−７重量％のFe2O3とを含むことを特徴とする請求項３に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】
前記ガラス壁部が実質的に鉛を含まないことを特徴とする請求項５に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】
前記容器における前記開口部が、該容器の実質的に平坦である部分において設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項８】
前記容器が、前記放電容器の端部における排気管内に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ用の水銀又はアマルガムを収容する容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧水銀蒸気放電ランプに関する。
【０００２】
本発明は、低圧水銀蒸気放電ランプ用の水銀又はアマルガムを収容する容器にも関する。
【背景技術】
【０００３】
水銀蒸気放電ランプにおいては、水銀が、紫外線（ＵＶ）光の（効率的な）生成のための主成分を構成する。ＵＶを他の波長、例えば、日焼け目的（太陽パネルランプ）のためのＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａ、又は一般照明目的のための可視放射線に変換するために、放電容器の内壁部上には発光材料を含む発光層が存在し得る。それ故、このような放電ランプは、蛍光ランプとも呼ばれる。他の例においては、生成される紫外線光は、殺菌ランプ（ＵＶ−Ｃ）を製造するのに用いられ得る。低圧水銀蒸気放電ランプの放電容器は、通常、環状であり、長い実施例と、コンパクトな実施例との両方を有する。一般に、コンパクトな蛍光ランプの管状放電容器は、相対的に小さな直径を持つ相対的に短いまっすぐな部分の集合を有し、前記管状放電容器のまっすぐな部分は、ブリッジ部によって、又は湾曲部を介してつなぎ合わされる。コンパクトな蛍光ランプは、通常、（一体型の）口金を具備する。通常、放電空間において放電を維持するための手段は、放電空間内に配設される電極である。別の実施例においては、低圧水銀蒸気放電ランプは、所謂無電極低圧水銀蒸気放電ランプを含む。
【０００４】
本発明の明細書及び特許請求の範囲において、「公称動作」という名称は、水銀蒸気圧が、ランプの放射線出力が、光出力が最大である場合の放射線出力、即ち、水銀蒸気圧が最適である動作条件の下での放射線出力の少なくとも80％であるような水銀蒸気圧である動作条件を指すのに用いられる。更に、この明細書及び特許請求の範囲においては、「初期放射線出力」は、放電ランプのスイッチをオンにした１秒後の放電ランプの放射線出力と定義されており、「準備期間(run-up time)」は、最適動作中の放射線出力の80%の放射線出力に到達するのに放電ランプにより必要とされる時間と定義されている。
【０００５】
アマルガムを有する低圧水銀蒸気放電ランプが知られている。このような放電ランプは、室温において比較的低い水銀蒸気圧を持つ。結果として、アマルガム収容放電ランプは、該ランプを動作させるのに通例の電源が用いられる場合に初期放射線出力も比較的低いという不利な点を持つ。更に、水銀蒸気圧がランプのスイッチをオンにした後にゆっくりとしか増大しないことから、準備期間が比較的長い。アマルガム収容放電ランプの他に、（主）アマルガムと所謂補助アマルガムとの両方を有する低圧水銀蒸気放電ランプが知られている。補助アマルガムが十分な水銀を含む場合には、ランプは相対的に短い準備期間を持つ。ランプのスイッチがオンにされた直後、即ち、電極の予熱中、補助アマルガムは、該補助アマルガムが含有する水銀のかなりの部分を該補助アマルガムが相対的に素早く供給するように電極によって加熱される。この点において、ランプは、補助アマルガムが十分な水銀を吸収することを可能にするために、スイッチがオンにされる前に、十分に長い期間の間使用されないでいる(idle)ことが望ましい。ランプが比較的短い期間の間使用されないでいた場合には、準備期間の短縮は少しだけである。更に、その場合には、初期放射線出力は、主アマルガムしか有さないランプの初期放射線出力より（更に）低く、これは、放電空間において比較的低い水銀蒸気圧が補助アマルガムにより調節されることに帰され得る。比較的長いランプで直面する付加的な問題は、補助アマルガムによって放出される水銀が放電容器全体に広がるのに比較的多くの時間がかかり、故に、このようなランプのスイッチをオンにした後、該ランプは、補助アマルガムに近い比較的明るい区域と、補助アマルガムからより離れている比較的暗い区域とを示し、数分後にこれらの区域がなくなることにある。
【０００６】
更に、アマルガムを具備せず、化合していない水銀(free mercury)しか収容しない低圧水銀蒸気放電ランプが知られている。水銀放電ランプとも呼ばれるこれらのランプは、アマルガム収容放電ランプ、並びに（主）アマルガム及び補助アマルガムを有する放電ランプと比べて、室温での水銀蒸気圧が相対的に高く、従って、初期放射線出力が相対的に高いという利点を持つ。更に、準備期間が比較的短い。このタイプの比較的長いランプはまた、スイッチがオンにされた後、実質的に全長にわたって実質的に一定の明るさを示し、これは、（室温における）蒸気圧がこれらのランプのスイッチをオンにする時間において十分に高いことに帰され得る。
【０００７】
欧州特許出願公開第EP-A0772219号は、ガス密なように閉じられ、水銀を含むイオン化可能な充填物を持つ放射線透過放電容器を具備する低圧水銀蒸気放電ランプであって、開口部を持つガラス壁部を備える容器が放電容器内に配設され、ランプが、更に、放電容器によって取り囲まれる放電空間において放電を維持するための手段を具備する低圧水銀蒸気放電ランプを開示している。容器は、放電容器の外側からの少なくとも100nmから5μmまでの範囲内にある波長の放射線にとってその壁部を介してアクセスしやすく、容器の壁部は、放電容器の壁部のこの放射線の吸収率の少なくとも１０倍に達するこの放射線の吸収率を持つ。
【０００８】
既知の低圧水銀蒸気放電ランプの不利な点は、低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に容器を開けるのが相対的に複雑であることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の不利な点を完全に又は部分的に取り除くことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この目的のための冒頭の段落に記載されている種類の低圧水銀蒸気放電ランプは、
水銀及び希ガスの充填物を具備する放電空間をガス密なように囲む放射線透過放電容器を有し、
前記放電容器は、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、
前記放電容器内に、水銀又はアマルガムを有する容器が配設され、前記容器は開口部を持ち、
前記容器はガラス壁部を持ち、
前記ガラス壁部は、0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.4未満の透過率を持つ。
【００１１】
0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.4未満の透過率を持つガラス壁部は、該波長範囲内の放射線の（0.6を上回る）相対的に高い吸収率を持つ。結果として、前記容器は、前記低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に相対的に容易に局所的に溶解され得る。通常、前記低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に前記容器における前記開口部を設けるのにNd:YAGレーザが用いられる。このようなレーザは、略々1.06μmの放射波長を持つ。既知の低圧水銀蒸気放電ランプにおけるガラスは、0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.6より大きい透過率を持つ。
【００１２】
前記ガラスの吸収率は、該ガラスの厚さに依存する。本発明による低圧水銀蒸気放電ランプにおける前記容器の前記壁部の厚さは、通常、0.2mmから0.7mmまでの範囲内である。この範囲の壁厚において、好ましくは、前記レーザの放射エネルギの50乃至80%が前記ガラスにおいて吸収される。
【００１３】
前記放電容器の壁部のガラス材料と比べての前記容器のガラス材料の透過特性の差異が大きければ大きいほど、前記容器において容易に前記開口部が設けられる。前記容器において前記開口部を設けるために、レーザ光は、前記放電容器の前記壁部を通って進み、前記水銀又は前記アマルガムを具備する前記容器に到達する。前記放電容器（の前記壁部）（又は該壁部上に設けられるあらゆる層）の損傷を防止する又は低減するために、該放電容器の該壁部の前記ガラス材料の透過率は、前記レーザ放射線に対して相対的に高くなければならない一方で、同時に、前記容器の前記ガラス材料の透過率は、前記レーザが効果的である前記波長範囲において相対的に低くなければならない。
【００１４】
本発明によれば、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に前記容器において開口部を設けることが相対的に容易になる。
【００１５】
好ましくは、前記ガラス壁部の前記透過率は、1.0μmから1.2μmまでの波長範囲において0.25未満である。本発明による低圧水銀蒸気放電ランプのこの好ましい実施例においては、前記容器の前記ガラス壁部の前記透過率は、該低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に該容器において前記開口部を設けるのに用いられる前記レーザ放射線に合わせられている。0.8μmから1.5μmまでの好ましい波長範囲における（0.75を上回る）相対的に高い吸収率は、前記容器の局所的な溶解を相対的に容易にするが、前記放電容器の前記壁部は、該放電容器の該壁部の前記ガラス材料の相対的に高い透過率のために前記レーザ放射線によってほとんど影響を及ぼされない。
【００１６】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好ましい実施例は、前記ガラス壁部が酸化鉄を含有するガラスから製造されることを特徴とする。前記容器の前記ガラス壁部における酸化鉄(Fe2O3)の含有により、0.7μmから2μmまでの波長範囲における放射線の透過率は抑制される。
【００１７】
好ましくは、前記ガラス壁部は、少なくとも２重量％のFe2O3を含む。
【００１８】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好ましい実施例は、前記ガラス壁部が、
６０−７５重量％のSiO2と、
０．１−３重量％のB2O3と、
０．１−７重量％のAl2O3と、
０．１−２．５重量％のLiO2と、
５−１２重量％のNa2Oと、
２−９重量％のK2Oと、
０．１−３重量％のMgOと、
０．１−５重量％のCaOと、
５−１５重量％のBaOと、
２−７重量％のFe2O3とを含むことを特徴とする。このようなガラスは、「リードガラス(Reed-glass)」と呼ばれるガラスに似ている。リードガラスは、IR放射線に対して、相対的に高い吸収率を持ち、対応する相対的に低い透過率も持つ。好ましいガラス組成物の吸収特性は、主として、ガラス内の酸化鉄の存在によって決定される。前記ガラス壁部の前記好ましい組成物の組成は、0.7μmから2μmまでの放射波長範囲において、好ましくは0.7μmから2μmまでの波長範囲において該ガラス壁部の透過率における最低値が得られるような組成であるように選ばれる。
【００１９】
好ましくは、前記容器は、実質的に鉛を含まないガラス壁部を持つ。このようなガラス材料は、環境に優しく、環境の負担になる材料の使用を禁止する（立法）傾向を満たす。これは、前記放電ランプが該放電ランプの寿命終了後に無分別に処理される場合にとりわけそうである。
【００２０】
下記の実施例を参照して本発明のこれら及び他の側面を説明し、明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図は、単に概略的なものであって、縮尺通りには描かれていない。とりわけ、幾つかの寸法は理解しやすいように強く誇張された形で示されている。図における類似構成要素は可能な限り同じ参照符号によって示されている。
【００２２】
図１Ａは、長手方向軸２のまわりに管状部１１を持つガラス放電容器を有する低圧水銀蒸気放電ランプを示している。放電容器１０は、放電容器１０内で生成される放射線を透過し、第1端部１２ａ及び第２端部１２ｂを具備する。この例においては、管状部１１は、120cmの長さLdv及び略々14mmの内径Dinを持つ。放電容器１０は、例えばアルゴンを含む混合不活性ガス及び水銀という充填物を含む放電空間１３をガス密なように囲む。図１Ａの例においては、管状部１１の放電空間１３に面する側に保護層１７が設けられる。蛍光放電ランプにおいては、管状部１１の放電空間１３に面する側は、更に、励起された水銀の落下戻り(fallback)により生成される紫外線（ＵＶ）光を（一般に）可視光に変換する発光材料（例えば蛍光粉末）を有する発光層１６で覆われる。
【００２３】
図１Ａの例においては、放電空間１３において放電を維持するための放電手段は、放電空間１３内に配設される電極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、電子放出物質、この場合には、酸化バリウムと、酸化カルシウムと、酸化ストロンチウムとの混合物で覆われたタングステンの巻き線である。各々の電極２０ａ；２０ｂを支持する電流供給導体３０ａ、３０ａ’；３０ｂ、３０ｂ’は、端部１２ａ；１２ｂを貫通し、放電容器１０から外部へ出る。電流供給導体３０ａ、３０ａ’；３０ｂ、３０ｂ’は、口金３２ａ、３２ｂに固定される接点ピン３１ａ、３１ａ’；３１ｂ、３１ｂ’に接続される。
【００２４】
図１Ａに示されている例においては、各電極２０ａ；２０ｂは、好ましくはセラミック材料で作成される電極シールド２２ａ；２２ｂによって取り囲まれる。好ましくは、電極シールド２２ａ；２２ｂは、酸化アルミニウムを含むセラミック材料で作成される。とりわけ適当な電極シールドは、ＤＧＡとも呼ばれる所謂高密度焼結Al2O3から製造される。低圧水銀蒸気放電ランプの別の実施例は、放電を維持する放電手段が放電容器によって取り囲まれた放電空間の外部に位置する所謂無電極放電ランプを含む。一般に、前記放電手段は、動作中、例えば略々3MHzの周波数を持つ高周波電圧がコイルに供給されるように導電体の巻き線が設けられたコイルによって形成される。一般に、前記コイルは軟磁性材料のコアを取り囲む。図１Ａ（より詳細については図１Ｂ及び１Ｃ参照）の例においては、参照符号１２ａを備える端部に、水銀又はアマルガム４を収容する容器３を有する排気管９が設けられる。
【００２５】
図１Ｂは、低圧水銀蒸気放電ランプの製造中の、容器３がまだ閉じられている間の状況を示す、水銀又はアマルガム４を有する容器３を示している。容器３は、（ポンピング(pumping)及び排気管９のチップオフ(tipping-off)の後）放電容器１０内に所望の雰囲気が作成されるまで閉じたままにされる。容器３はガラス壁部２１を具備する。図１Ａの例においては、ガラス壁部２１の平均厚みは略々0.3mmである。更に、容器３は実質的に平坦である部分２５を有する。容器３が放電ランプの製造中に開けられる場合、容器３の開口部２４は、好ましくは、容器３の実質的に平坦な部分２５において設けられる。
【００２６】
容器３のガラス壁部は、0.8μmから1.5μmまでの波長範囲において0.4未満の透過率を持ち、好ましくは、ガラス壁部の透過率は、1.0μmから1.2μmまでの波長範囲において0.25未満である。容器３のガラス壁部の材料の透過特性と、放電容器１０のガラス壁部の材料の透過特性との間の差異が大きければ大きいほど、容器において容易に開口部２４（図１Ｃ参照）が設けられる。
【００２７】
原則的に、容器３の（実質的に平坦な）部分２５しか本発明によるガラスから製造される必要がない。容器３の残部は、標準的なガラスから製造されてもよい。しかしながら、一般に、容器全体を本発明によるガラスで作る方がより具合がいい。図１Ｃの例においては、（実質的に平坦な）部分２５は、容器の端部に設けられる。別の実施例においては、（実質的に平坦な）部分２５は、容器の側壁部において設けられる。
【００２８】
図１Ｃは、図１Ａの詳細を示している。図１Ｃは、放電容器１０の端部１２ａ内の排気管９内に容器３が設けられることを概略的に示している。端部１２ａは、電流供給導体３０ａ、３０ａ’を介して放電空間１３内に延在する電極２０ａを支持する。図１Ｃの状況においては、アマルガム４の水銀は容器３内にあり、容器３の（実質的に平坦な）部分２５において、容器３に開口部２４が設けられている。更に、図１Ｃは、容器３において開口部２４が設けられている間のIlaserで表わされるレーザビームを示している。レーザビームは、（レンズ２９を介して）排気管９のチップオフ膜１９を通って集束される。好ましくは、排気管９のチップオフ膜１９は凹状である（図１Ｃ参照）。通常、低圧水銀蒸気放電ランプの製造中に容器において開口部を設けるのにはNd:YAGレーザが用いられる。このようなレーザは、1.063μmの放射波長を持つ。
【００２９】
レーザの放射波長に適合するように、容器３は、好ましくは、酸化鉄を含有するガラスから製造される。好ましくは、前記ガラスは、少なくとも２重量％のFe2O3を含む。IR放射線の相対的に高い吸収率を呈するFe2O3を含むリードガラスは非常に適当な材料である。本発明による容器３の好ましいガラス組成は、0.7μmから2μmまでの放射波長範囲、好ましくは、0.7μmから2μmまでの波長範囲において該ガラスの透過率の最低値が得られるように選ばれる。
【００３０】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの非常に適当な実施例は、前記ガラスが、
７１重量％のSiO2と、
１．５重量％のB2O3と、
３．４重量％のAl2O3と、
１．１重量％のLiO2と、
１１重量％のNa2Oと、
２．８重量％のK2Oと、
０．０８重量％のMgOと、
０．０３重量％のCaOと、
６．４重量％のBaOと、
＜０．００１重量％のPbOと、
０．０５重量％のMnOと、
３重量％のFe2O3と、
＜０．１重量％のAs2O3と、
０．０６重量％のSb2O3と、
０．１重量％のSrOとを含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明のこの好ましい実施例によるガラスは、実質的に無鉛ガラスである。図２は、本発明の好ましい実施例によるガラスの透過率を示している。前記ガラスは、0.5mmの厚みを持ち、1.06μmの波長において0.2未満の透過率を呈する。このようなガラスは、容器３の壁部のための材料としての使用に非常に適している。
【００３２】
放電ランプの製造中、ガラス容器３は、放電容器１０の管状突出部の形をした排気管９（図１Ｃ参照）内に設けられる。ガラス容器は、排気管９の両側の第１狭窄部３９と第２狭窄部３９’との間に保持される。容器３は、10mbarの圧力下で3mgの水銀及びアルゴンと共にBi70In30(％／％)を含む合金の60mgのアマルガム４を収容する。放電容器１０が、排気管９を介して排気され、希ガスの充填物を供給された後、放電容器１０は、排気管９が該排気管９の自由端部において熔解され、（図１Ｃにおけるチップオフ膜１９）をもたらすことから閉じられる。次のステップとして、容器３は、外部から赤外線で加熱される。照射中、容器３のガラスは軟化される。次のステップとして、放電ランプは、該放電ランプの排気管９を用いてNd-YAGレーザの放射線ビームを伝えられる（図１Ｃ参照）。
【００３３】
放射線ビームは、略々30Wの出力を持ち、集束点において略々0.6mmの直径を持つ。レーザの放射線ビームの波長は1063nmである。容器３の壁部２５（図１Ｂ参照）における放射線の吸収を介して生成される熱はガラスを溶解させ、故に、容器３のガラス壁部２１において開口部２４（図１Ｃ参照）が作成される。上記の実施例においては連続レーザが用いられる。しかしながら、他の例においては、パルス動作レーザが用いられてもよい。放電容器に希ガス充填物を該放電容器が閉じられる前に供給する代わりに、ランプの放電容器１０が閉じられた後に容器から希ガス充填物を供給することが可能である。
【００３４】
上記の実施例は、本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は、添付されている特許請求の範囲から外れない多くの別の実施例を設計することができるであろうことに注意されたい。特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。「有する」という動詞及びその語形変化の使用は、請求項に記載されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単数形表記は、このような要素の複数の存在を除外しない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェアによって、及び適当にプログラムされたコンピュータによって実施され得る。幾つかの手段を列挙している装置クレームにおいては、これらの手段のうちの幾つかは、同一ハードウェアによって実施され得る。単に、或る方策が互いに異なる従属項において列挙されているという事実は、これらの方策の組合せが有利に用いられ得ないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの実施例の断面図である。
【図１Ｂ】水銀又はアマルガムを有する容器を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの詳細を示す。
【図２】1.06μmの波長において0.2未満の透過率を持つガラス（厚さ0.5mm）の透過率を示す。
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【図２】
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