(57)【要約】低圧水銀蒸気放電ランプは、長さＬａｖ及び内径Ｄｉｎを有する少なくとも部分的に実質的に円筒状の放電管１０を有している。放電管１０は、不活性ガスの混合物及び水銀を備えた放電スペース１３を気密封止している。放電管１０は、放電スペース１３における放電を維持する放電手段（電極２０ａ，２０ｂ）を有している。本発明によれば、放電管の長さＬａｖと内径Ｄｉｎとの積に対する放電管１０における水銀の重量ｍＨｇの比が式（Ｉ）ｍＨｇ／（Ｄｉｎ×Ｌａｖ）＝Ｃの関係により与えられ、上記式においてＣ≦０．０１μｇ／ｍｍ２である。０．０００５≦Ｃ≦０．００５μｇ／ｍｍ２であることが好ましい。放電管１０は０．１ｍｇよりも少ない水銀を含有することが好ましい。本発明による放電ランプは、不飽和の水銀の状態の下で動作する。
2006501619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さＬａｖ及び内径Ｄｉｎを有する少なくとも部分的に実質的に円筒状の放電管を有し、
前記放電管は不活性ガスの混合物及び水銀を備えた放電スペースを気密封止し、
前記放電管は前記放電スペースにおける放電を維持する放電手段を有する
低圧水銀蒸気放電ランプであって、
前記放電管の前記長さＬａｖと前記内径Ｄｉｎとの積に対する前記放電管における水銀の重量ｍＨｇの比がｍＨｇ／（Ｄｉｎ×Ｌａｖ）＝Ｃの関係により与えられ、前記式においてＣ≦０．０１μｇ／ｍｍ２であることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【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記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】
長さＬａｖ及び内径Ｄｉｎを有する少なくとも部分的に実質的に円筒状の放電管を有し、
前記放電管は不活性ガスの混合物及び水銀を備えた放電スペースを気密封止し、
前記放電管は前記放電スペースにおける放電を維持する放電手段を有する
低圧水銀蒸気放電ランプであって、
前記放電管の前記内径Ｄｉｎと水銀の圧力ｐＨｇとの積が０．１３≦ｐＨｇ×Ｄｉｎ≦８Ｐａ.ｃｍにより表される範囲内にあることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
前記放電管の前記内径Ｄｉｎと前記水銀の圧力ｐＨｇとの前記積が０．１３≦ｐＨｇ×Ｄｉｎ≦４Ｐａ.ｃｍにより表される範囲内にあることを特徴とする請求項３記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項５】
前記放電管が０．１ｍｇよりも少ない水銀を含有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】
前記放電手段が前記放電スペースに配された電極を有し、
電極シールドが前記電極の少なくとも１つを少なくとも実質的に囲み、
前記電極シールドがセラミック材料又はステンレス鋼から作られている
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】
電気的な放電を維持する前記手段が前記放電管により囲まれた放電スペースの外側に位置し、
動作中に例えば約３ＭＨｚの周波数を持つ高周波の電圧がコイルに供給される状態で、前記手段が電気的な導体の巻線を備えた当該コイルを有する
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項８】
前記放電管の内径Ｄｉｎと前記不活性ガスの混合物の圧力ｐｉｇｍとの積がｐｉｇｍ×Ｄｉｎ≧５．２Ｐａ.ｍにより表される範囲内にあることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項９】
ｐｉｇｍ×Ｄｉｎ≧８Ｐａ.ｍであることを特徴とする請求項８記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１０】
前記放電管の内壁の少なくとも一部が保護層を備え、
前記保護層は、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属の酸化物により形成される群から選択された材料、及び／又はアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属のホウ酸塩により形成される群から選択された材料、及び／又はアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属のリン酸塩により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又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１１】
前記アルカリ土類金属が、カルシウム、ストロンチウム及び／又はバリウムであることを特徴とする請求項１０記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１２】
前記他の希土類金属が、ランタン、セリウム及び／又はガドリニウムであることを特徴とする請求項１０記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１３】
前記酸化物が、酸化イットリウム及び／又は酸化ガドリニウムであることを特徴とする請求項１０記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１４】
ガラスの組成が、重量百分率（ｗｔ％）で与えられる以下の必須の成分、すなわち６０ないし８０ｗｔ％のＳｉＯ２及び１０ないし２０ｗｔ％のＮａ２Ｏを有する状態で、前記放電管が二酸化ケイ素及び酸化ナトリウムを有するガラスから作られていることを特徴とする請求項１０記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１５】
前記ガラスの組成が、以下の成分、すなわち７０ないし７５ｗｔ％のＳｉＯ２、１５ないし１８ｗｔ％のＮａ２Ｏ及び０．２５ないし２ｗｔ％のＫ２Ｏを有することを特徴とする請求項１４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１６】
前記放電管が、実質的にＰｂＯのない状態であり、重量百分率として表される以下の成分、すなわち５５ないし７０ｗｔ％のＳｉＯ２、０．１ｗｔ％未満のＡｌ２Ｏ３、０．５ないし４ｗｔ％のＬｉ２Ｏ、０．５ないし３ｗｔ％のＮａ２Ｏ、１０ないし１５ｗｔ％のＫ２Ｏ、０ないし３ｗｔ％のＭｇＯ、０ないし４ｗｔ％のＣａＯ、０．５ないし５ｗｔ％のＳｒＯ及び７ないし１０ｗｔ％のＢａＯを有するガラスから作られていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１７】
前記放電管の組成が、６５ないし７０ｗｔ％のＳｉＯ２、１．４ないし２．２ｗｔ％のＬｉ２Ｏ、１．５ないし２．５ｗｔ％のＮａ２Ｏ、１１ないし１２．３ｗｔ％のＫ２Ｏ、１．８ないし２．６ｗｔ％のＭｇＯ、２．５ないし５ｗｔ％のＣａＯ、２ないし３．５ｗｔ％のＳｒＯ及び８ないし９．５ｗｔ％のＢａＯを有することを特徴とする請求項１６記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１８】
前記放電管の組成が、０．０１ないし０．２ｗｔ％のＦｅ２Ｏ３及び／又は０．０１ないし０．２ｗｔ％のＣｅＯ２及び／又は０．０１ないし０．１５ｗｔ％のＳＯ３を更に有することを特徴とする請求項１６記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１９】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの濃度の合計が１４から１６ｗｔ％までの範囲内にある及び／又はＳｒＯ及びＢａＯの濃度の合計が１０から１２．５ｗｔ％までの範囲内にあることを特徴とする請求項１６記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２０】
前記放電管が、前記放電スペースから離れて面するサイドに発光材料を有する発光層を備えていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２１】
前記発光層が無機のマトリクス材料に埋め込まれていることを特徴とする請求項２０記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２２】
請求項１、２、３又は４記載の低圧水銀蒸気放電ランプを有するコンパクト蛍光ランプであって、
ランプキャップを備えたランプハウジングが前記低圧水銀蒸気放電ランプの前記放電管に取り付けられたことを特徴とするコンパクト蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さＬａｖ及び内径Ｄｉｎを有する少なくとも部分的に実質的に円筒状の放電管を有し、上記放電管が不活性ガスの混合物及び水銀を備えた放電スペースを気密封止し、上記放電管が放電スペースにおける放電を維持する放電手段を有する低圧水銀蒸気放電ランプに関する。
【０００２】
本発明は、また、コンパクト蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００３】
水銀放電ランプにおいて、水銀は紫外（ＵＶ）光の（効率的な）生成のために主要な部品を構成している。紫外線を他の波長、例えばタンニングの目的（サンパネルランプ）のためにＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａ又は一般の照明の目的のために可視光線に変換するため、発光材料を有する発光層が放電管の内壁に存在し得る。従って、そのような放電ランプは蛍光ランプとも呼ばれている。代替として、生成される紫外光は殺菌ランプ（ＵＶ−Ｃ）を製造するために用いられ得る。低圧水銀蒸気放電ランプの放電管は、通常円形であり、細長く且つコンパクトな態様を有している。一般に、コンパクト蛍光ランプの管状の放電管は、かなり小さい径を持つかなり短い直線形の部品の集合体を有しており、これら直線形の部品はブリッジ部により又は湾曲部を介して互いに接続されている。コンパクト蛍光ランプは、一般に（一体化された）ランプキャップを備えている。通常、放電スペースにおける放電を維持する手段は、放電スペースに配された電極である。代替の例では、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有する。
【０００４】
本発明の説明及び特許請求の範囲において、「公称（nominal）動作」という表記は、ランプの放射出力が光出力の最大時のランプの放射出力の少なくとも８０％であるような水銀蒸気圧が存在する（すなわち水銀蒸気圧が最適である動作条件の下での）動作状態を意味するために用いられる。また、本発明の説明及び特許請求の範囲において、「初期放射出力」という語は放電ランプをオンにスイッチングした1秒後の放電ランプの放射出力として定義され、「準備時間（run-up time）」という語は最適動作中の放射出力の８０％の放射出力に達するために放電ランプにより必要とされる時間として定義される。
【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。そのような放電ランプは室温においてかなり低い水銀蒸気圧を有する。その結果、アマルガムを含有する放電ランプは、上記ランプを動作させるために通常の電源が用いられる場合に初期放電出力もかなり低いという欠点を有する。また、ランプがオンにスイッチングされた後、水銀蒸気圧が専らゆっくりと上昇するため、準備時間がかなり長い。アマルガムを含有する放電ランプとは別に、（主）アマルガム及び所謂補助アマルガム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有する場合、かなり短い準備時間を持つ。ランプがオンにスイッチングされた直後、すなわち電極の予熱中に、補助アマルガムは、含有する水銀のかなりの部分をかなり急速に分配するように電極により加熱される。この点に関して、オンにスイッチングされる前に、補助アマルガムが十分な水銀を吸収することができるよう、ランプは十分長い間アイドリング状態であることが望ましい。ランプがかなり短い期間アイドリング状態であると、上記準備時間の縮小はほんのわずかである。また、初期放射出力が主アマルガムのみを有するランプの初期放射出力よりも（更に）低い場合には、これは、かなり低い水銀蒸気圧が補助アマルガムにより放電スペースにおいて調節されるということに寄与する。かなり長いランプのために生じる他の問題は、補助アマルガムにより遊離する水銀が放電管全体にわたって広がるのに非常に時間がかかり、その結果、そのようなランプのオンへのスイッチングの後、ランプは補助アマルガム付近においてかなり明るい区域を示し、補助アマルガムから大きく離れた場所においてかなり暗い区域を示し、これらの区域が数分後に消失することである。
【０００６】
更に、アマルガムを備えておらず、フリーの水銀のみを含有する低圧水銀蒸気放電ランプが知られている。これらのランプは、水銀放電ランプとも呼ばれ、室温における水銀蒸気圧、従って初期放射出力がアマルガムを含有する放電ランプ及び（主）アマルガムと補助アマルガムとを有する放電ランプに比べてかなり高いという利点を有する。また、準備時間がかなり短い。オンにスイッチングされた後、このタイプのかなり長いランプは、ほぼ長さ全体にわたってほぼ一定の輝度も示し、これは、これらのランプのオンへのスイッチング時間において（室温における）蒸気圧が十分に高いことに寄与する。
【０００７】
十分に長い寿命を実現するため、当該技術分野において知られている低圧水銀蒸気放電ランプのためにかなり多量の水銀が必要である。既知の放電ランプの欠点は、環境に関する負担を形成することである。これは、特に放電ランプが寿命後に無分別に処理される場合である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述した不都合を完全に又は部分的に除去することにある。とりわけ、本発明の目的は、環境に関する負担が低減される低圧水銀蒸気放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の解決策によれば、この目的のために、冒頭の段落において述べた種類の低圧水銀蒸気放電ランプは、放電管における水銀の重量ｍＨｇと放電管の長さＬａｖ及び内径Ｄｉｎの積との比がｍＨｇ／（Ｄｉｎ×Ｌａｖ）＝Ｃの関係により与えられ、上記式においてＣ≦０．０１μｇ／ｍｍ２であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第１の解決策による低圧水銀蒸気放電ランプの放電管は、０．０１μｇ／ｍｍ２未満である（μｇで表される）水銀の重量と放電管の（ｍｍで表される）内径及び（ｍｍで表される）長さの積との比を持ち、かなり少量の水銀を含有している。水銀の含有量は、既知の低圧水銀蒸気放電ランプに通常与えられる水銀の含有量よりも非常に低い。Ｃ≦０．０１μｇ／ｍｍ２という値は、本発明の第１の解決策による低圧水銀蒸気放電ランプがある周囲温度において所謂「不飽和の」水銀蒸気放電ランプとして動作するようにする。
【００１１】
上記関係は、放電ランプ内の水銀の量が放電管の長さＬａｖと内径Ｄｉｎとの積に比例することを示している。大まかに言うと、放電ランプ内の水銀の量は放電管の内表面のサイズに比例する。上記数式は、少なくとも約３．２ｍｍ（１／８インチ）から約３８ｍｍ（１２／８インチ）までの範囲内の放電管の径、（対応する）約１０ｍｍ（１／３フット）から約２７・１０２ｍｍ（９フィート）までの範囲内の放電管の長さを持つ低圧水銀蒸気放電ランプに当てはまることが実験により示された。
【００１２】
本発明の説明及び特許請求の範囲において、「不飽和の」又は「不飽和の水銀の状態」という表記は、（製造中に）低圧水銀蒸気放電ランプの放電管に添加される水銀の量が放電ランプの公称動作中に不飽和の水銀蒸気圧に必要とされる水銀の量と等しい又はそれよりも少ない低圧水銀蒸気放電ランプを意味するために用いられる。
【００１３】
不飽和の水銀の状態の下で水銀蒸気放電ランプを動作させることは、幾つかの利点を有する。一般に、不飽和水銀放電ランプの性能（光出力、効率、電力消費等）は、水銀の圧力が不飽和である限り周囲温度とは無関係である。これは、放電ランプの燃焼のやり方（ベースアップ対ベースダウン、垂直対水平）とは無関係である一定の光出力をもたらす。実際に、アプリケーションにおいて不飽和水銀蒸気放電ランプのより高い光出力が得られる。不飽和ランプは、最小限の水銀含有量であっても、より高い光出力と上昇する温度におけるアプリケーションの改善された効率とを兼ね備えている。これは、照明及び照明器具の設計者に対して設置の容易さ及び設計の自由をもたらす。不飽和水銀放電ランプは、かなり低いＨｇ含有量と組み合わせられてかなり高いシステム効率を与える。また、不飽和ランプは改善されたルーメンを維持する。更なる小型化及び１つの照明器具からのより多量の光出力に向かう傾向はこの先数年続くはずであるので、アプリケーションにおける温度の問題は将来より頻繁に生じることが予想される。不飽和水銀蒸気放電ランプの場合、これらの問題は相当低減される。不飽和ランプは、最小限の水銀含有量を上昇する温度における改善されたルーメン／ワットの能力と組み合わせる。
【００１４】
不飽和ランプの性能が所謂コールドスポット又は所謂アマルガム低圧水銀蒸気放電ランプの性能と比較されると、以下の利点が述べられ得る。「コールドスポット」水銀放電ランプでは、放電管においてほぼ所謂コールドスポット温度により水銀の圧力が制御される。アマルガム水銀放電ランプでは、水銀の圧力はアマルガムにより制御され、幾つかのそのようなアマルガム放電ランプでは追加として補助アマルガムが用いられる。不飽和水銀放電ランプの初期放射出力、準備時間及び点火電圧は、コールドスポットランプのそれらと同等である。（例えば長い基部を導入することにより不飽和放電ランプにおいてコールドスポット領域が不要な）サイズ、寿命、色温度、演色評価数及び信頼性のような他の特性は、既知の水銀放電ランプと同レベルである。不飽和ランプのルーメンの維持は、既知のコンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）及び蛍光放電ランプ（ＴＬ）のそれよりも良好であると予想される。不飽和ランプの場合、熱的な問題が最少にされるので小型化が限界まで行われ得る。新しく設置される不飽和水銀放電ランプに対して、これは、所有経費全体の低減をもたらす。
【００１５】
上記本発明による第１の解決策は、不飽和の水銀含有量の状態の下において動作する寿命の長い低圧水銀蒸気放電ランプの製造を可能にする。そのような不飽和水銀放電ランプは、環境に対する負担が低減されるという利点を有する。
【００１６】
上記Ｃの値は、０．０００５≦Ｃ≦０．００５μｇ／ｍｍ２の範囲内にあることが好ましい。このＣの領域では、放電ランプにおける水銀の含有量の上限が更に小さくされている。本発明による低圧水銀蒸気放電ランプは、本発明のこの好ましい形態において不飽和水銀蒸気放電ランプとして動作する。
【００１７】
放電管に存在する水銀の量により放電管における水銀の含有量を表す代わりに、水銀の含有量は低圧水銀蒸気放電ランプの放電管における水銀の圧力としても表され得る。本発明の第２の解決策によれば、この目的のために、冒頭の段落において述べた種類の低圧水銀蒸気放電ランプは、放電管の内径Ｄｉｎと水銀の圧力ｐＨｇとの積が０．１３≦ｐＨｇ×Ｄｉｎ≦８Ｐａ.ｃｍの範囲内にあることを特徴としている。
【００１８】
放電管の（ｍｍで表される）内径と（Ｐａで表される）水銀の圧力との積が上述した範囲内にある本発明の第２の解決策による低圧水銀蒸気放電ランプの放電管は、かなり少量の水銀を含有する。水銀の含有量は、既知の低圧水銀蒸気放電ランプに通常与えられる水銀の含有量よりも非常に低い。本発明の第２の解決策による低圧水銀蒸気放電ランプは、所謂「不飽和」水銀蒸気放電ランプとして動作する。
【００１９】
上記放電管の内径Ｄｉｎと水銀の圧力ｐＨｇとの積は、０．１３≦ｐＨｇ×Ｄｉｎ≦４Ｐａ.ｃｍの範囲内にあることが好ましい。このｐＨｇ×Ｄｉｎの好ましい領域では、放電ランプにおける水銀の含有量が更に低減される。本発明による低圧水銀蒸気放電ランプは、本発明のこの好ましい形態において不飽和水銀蒸気放電ランプとして動作する。
【００２０】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好ましい形態は、放電管が約０．１ｍｇよりも少ない水銀を含有することを特徴としている。低圧水銀蒸気放電ランプに存在する水銀の最大量を規定するための政府の規制において、放電ランプが上記規制された量よりも少量を有する場合、ユーザは環境制限を伴うことなくランプを廃棄することを許可されるという傾向が存在する。水銀放電ランプが０．２ｍｇよりも少量の水銀を含有する場合、そのような要求は大いに履行される。放電管は約０．０５ｍｇ（Ｃ≒０．００１３）以下の水銀を含有することが好ましい。
【００２１】
本発明の第１及び／又は第２の解決策による不飽和の水銀の状態の下で低圧水銀蒸気放電ランプを動作させ、同時に放電ランプのかなり長い寿命を実現することは容易なことではない。低圧水銀蒸気放電ランプにおいて放電ランプの耐用期間中に放電管の放電スペースの反応性の雰囲気にもはや寄与することができない水銀の量に低減する解決策が採られることが知られている。水銀と（ガラス、コーティング剤、電極のような）ランプに存在する材料との相互作用のために水銀が失われ、放電管の内壁の一部が黒くなる。壁が黒くなることは、特に例えば暗いしみ又はドットの形で不規則に生じるために、より低い光出力を引き起こすだけではなく、ランプに美的ではない外観を与える。
【００２２】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好ましい形態は、放電手段が放電スペースに配された電極を有し、電極シールドが電極の少なくとも１つを少なくとも実質的に囲み、電極シールドがセラミック材料又はステンレス鋼から作られていることを特徴としている。
【００２３】
低圧水銀蒸気放電ランプの電極は、放電に対して電子を供給し（カソード機能）、放電から電子を受け取る（アノード機能）低い所謂仕事関数を持つ所謂エミッタ材料を含んでいる。低い仕事関数を持つ既知の材料は、例えば、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）である。低圧水銀蒸気放電ランプの動作中、電極の材料（バリウム及びストロンチウム）は揮発することが観測されている。一般に、エミッタ材料は放電管の内表面に堆積されることが分かっている。上述したＢａ（及びＳｒ）は、放電管の他の場所に堆積されると、もはや光の生成プロセスに関係しないことが更に分かっている。堆積された（エミッタ）材料は上記内表面に水銀を含有するアマルガムを更に形成し、その結果、放電動作ために利用可能な水銀の量が徐々に減少して、これがランプの働き（service）に悪影響を及ぼす。そのような水銀のロスを補償するために、電極を囲み、セラミック材料から作られた電極シールドの配設が、電極シールドにより囲まれた材料の放電管に存在する水銀に対する反応性を低減し、アマルガム（Ｈｇ−Ｂａ、Ｈｇ−Ｓｒ）の形成をもたらす。また、電気絶縁材料の使用が電極ワイヤ及び／又は幾つかの電極の巻き（turn）における短絡回路の発生を防止する。
【００２４】
上記電極シールド自体は、水銀を感知できるほど吸収するべきではない。これを実現するために、電極シールドの材料は、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム及び希土類により形成されるシリーズの少なくとも１つの元素の少なくとも酸化物を有する。上記電極シールドは、酸化アルミニウムを有するセラミック材料から作られていることが好ましい。特に好適な電極シールドは、ＰＣＡとも呼ばれる所謂高密度焼結Ａｌ２Ｏ３から製造される。酸化アルミニウムの使用の追加の利点は、そのような材料よりなる電極シールドはかなり高い温度（＞２５０℃）に耐性があることである。そのようなかなり高い温度では、電極シールドの（機械的）強度が低下する危険性が増大し、電極シールドの形状に悪影響を及ぼす。電極から生じ、非常に高い温度で酸化アルミニウムの電極シールドに堆積される（エミッタ）材料は、放電時に存在する水銀と反応し得ないか又はほとんど反応せず、上記高温の結果、水銀を含有するアマルガムの形成が少なくともほぼ防止される。このやり方では、本発明による電極シールドの使用が二重目的を満足させる。一方では、電極から生じる材料が放電ランプの内表面に堆積されることが効果的に防止され、他方では、電極シールドに堆積される（エミッタ）材料が放電ランプ中に存在する水銀とアマルガムを形成することが防止される。動作中、電極シールドの温度は２５０℃を超えることが好ましい。そのようなかなり高温の利点は、特に、初期段階において電極シールドが既知のランプよりも熱くなり、その結果、電極シールドに結合したあらゆる水銀がますます急速に遊離することである。代替の形態では、電極シールドはステンレス鋼から作られている。ステンレス鋼よりなる電極シールドは、（４００℃を超える）かなり高い温度でかなり低い熱放射率を示し、寸法的に安定であり、耐食性がある。
【００２５】
本発明による放電ランプの代替の形態は所謂無電極放電ランプを有し、この形態では、電気的な放電を維持する手段が放電管により囲まれた放電スペースの外側に位置する。一般に、上記手段は、動作中に例えば約３ＭＨｚの周波数を持つ高周波の電圧がコイルに供給される状態で電気的な導体の巻線を備えた該コイルにより形成される。
【００２６】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の好ましい形態は、不活性ガスの混合物の圧力ｐｉｇｍと放電管の内径Ｄｉｎとの積がｐｉｇｍ×Ｄｉｎ≧５．２Ｐａ.ｍの範囲内にあることを特徴としている。
【００２７】
本発明のこの形態は、希ガスの混合物のより高い充填圧力はランプの低減された水銀の減少をもたらすという認識に基づいている。通常の低圧水銀放電ランプにおける希ガス混合物の充填圧力は通常ランプの径に依存して作られ、ランプの径が大きいほど選択される充填圧力が低い。通常適用される大ざっぱなやり方は、希ガス混合物の圧力と放電管の径との積がある値、例えば５．０ｍＰａよりも大きくてはいけない。これは、１０ｍｍの径を持つ放電ランプに関して５００Ｐａの希ガス混合物の最大充填圧力をもたらし、１５．８ｍｍ（５／８インチ）の径の放電ランプに関して３１０Ｐａの希ガス混合物の最大充填圧力をもたらし、２５．４ｍｍ（８／８インチ）の径に関して２００Ｐａの希ガス混合物の最大充填圧力をもたらす。一般に、希ガス混合物のより高い充填圧力はランプの発光効率に対して著しい負の影響を及ぼすと考えられている。しかしながら、希ガス混合物のより高い充填圧力は放電ランプの水銀の消費及び従ってランプの寿命に対して正の影響を及ぼす。
【００２８】
任意の特定の理論に当てはめられることを欲しない場合、より高い充填圧力におけるランプのより低い水銀の消費に関する説明は、高い速度で放電管を通って動く水銀イオンが追加の希ガス原子により減速され、その結果、上記イオンはより低い速度で放電管の壁に衝突し、この壁により少なく容易に吸収されることであると考えられる。その結果、放電ランプの壁がより少なく黒くなり、ランプの耐用期間中ずっと不飽和の水銀蒸気圧を維持するために、製造中、より少ない水銀がランプに取り入れられる必要がある。
【００２９】
ｐｉｇｍ×Ｄｉｎ≧８Ｐａ.ｍであることが好ましい。特に、ｐｉｇｍ×Ｄｉｎ≧１２．０Ｐａ.ｍであることが好ましい。上記充填圧力が高くなると、水銀の消費は比例して少なくなることが実験により分かった。それを超えると、水銀の消費がもはや実質的に減少せず、また、発光効率に対する悪影響が著しくなり始める最大充填圧力が実際に存在する。しかしながら、この最大値はランプを通る電流に依存するようである。希ガス混合物のより高い充填圧力の利点は、これまで希ガス混合物の非常に低い充填圧力を持っていた幾らか大きい径のランプにおいて特に明らかになり、そのようなランプは１５．９ｍｍ（５／８インチ）又はより広く用いられる２５．４ｍｍ（８／８インチ）の径を持つ。そのようなランプの希ガス混合物の充填圧力ｐｉｇｍは少なくとも２００Ｐａであることが好ましく、より好ましくは少なくとも５２０Ｐａであり、更に好ましくは少なくとも８００Ｐａである。
【００３０】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の好ましい形態は、放電管の内壁の少なくとも一部が保護層を備え、この保護層は、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属の酸化物により形成される群から選択された材料、及び／又はアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属のホウ酸塩により形成される群から選択された材料、及び／又はアルカリ土類金属、スカンジウム、イットリウム及び他の希土類金属のリン酸塩により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している。
【００３１】
本発明のこの形態による酸化物、ホウ酸塩及び／又はリン酸塩を有する保護層は、動作中、低圧水銀蒸気放電ランプの放電管にある水銀−希ガス雰囲気の作用に非常に良好な耐性があるように思われる。上記酸化物、ホウ酸塩及び／又はリン酸塩を有する保護層を備えた低圧水銀蒸気放電ランプの水銀の消費は、既知の低圧水銀蒸気放電ランプの保護層を伴う場合よりもかなり低いことが分かった。この作用は、低圧水銀蒸気放電ランプの（管状の）放電管の直線部及び湾曲部の両方において生じる。湾曲したランプの部分は、例えばフック形状の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて用いられる。
【００３２】
本発明のこの形態による低圧水銀蒸気放電ランプの保護層は、光及び放射線の透過性の要求を更に満足する。上記保護層は、低圧水銀蒸気放電ランプの放電管の内壁上にかなり薄く、閉じられた均質な層として容易に設けられ得る。上記保護層は、例えば、好適な金属−有機化合物（例えばアセトネート又は酢酸塩、例えば、酢酸カルシウム、酢酸ストロンチウム又は酢酸バリウムと混合された酢酸スカンジウム、酢酸イットリウム、酢酸ランタン又は酢酸ガドリニウム）と水で希釈されたリン酸塩又はホウ酸塩との混合物の溶液を用いて放電管を流すことにより製造され、その後乾燥及び焼結することにより所望の層が得られる。
【００３３】
上記アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム及び／又はバリウムであることが好ましい。これらのアルカリ土類金属を有する保護層は、可視光に対してかなり高い透過係数を示す。また、カルシウムのホウ酸塩若しくはリン酸塩、ストロンチウムのホウ酸塩若しくはリン酸塩又はバリウムのホウ酸塩若しくはリン酸塩を有する保護層を備えた低圧水銀蒸気放電ランプは、非常に良好なルーメンの維持を有する。上記他の希土類金属は、ランタン、セリウム及び／又はガドリニウムであることが好ましい。これらの希土類金属を有する保護層は、紫外線及び可視光に対してかなり高い透過係数を有する。更に、上記層は（例えば、ホウ酸又は希リン酸と混合された酢酸ランタン、酢酸セリウム又は酢酸ガドリニウムを用いて）かなり簡単なやり方で設けられることができ、これは、とりわけ低圧水銀蒸気放電ランプに関する大量生産のプロセスにおいてコストを抑える効果を有する。上記保護層は、イットリウム及び／又はガドリニウムの酸化物を有することが好ましい。そのような保護層は、紫外線及び可視光に対してかなり高い透過係数を有する。更に、上記層は（例えば酢酸イットリウム又は酢酸ガドリニウムを用いて）かなり簡単なやり方で設けられることができ、これは、更にコストを抑える効果を有する。上記保護層は、約５ｎｍないし約２００ｎｍの厚さを有することが好ましい。２００ｎｍよりも大きい層の厚さでは、放電スペースにおいて生成される放射線をあまりにも多量に吸収してしまう。５ｎｍよりも小さい層の厚さでは、放電と放電管の壁との間に相互作用が存在してしまう。少なくとも実質的に９０ｎｍの層の厚さが特に好適である。そのような層の厚さでは、上記保護層は約２５４ｎｍ前後の波長範囲においてかなり高い反射率を有する。
【００３４】
本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の好ましい形態は、ガラスの組成が、重量百分率（ｗｔ％）で与えられる以下の必須の成分、すなわち６０ないし８０ｗｔ％のＳｉＯ２及び１０ないし２０ｗｔ％のＮａ２Ｏを有する状態で、放電管が二酸化ケイ素及び酸化ナトリウムを有するガラスから作られていることを特徴としている。上記ガラスの組成を持ち、保護層を有する低圧水銀蒸気放電ランプの放電管は、水銀−希ガス雰囲気の作用に対して非常に良好な耐性があることが分かっている。また、上記ガラスはかなり安価である。既知の放電ランプでは、かなり低いＳｉＯ２の含有量を有する所謂混合アルカリガラスが用いられている。このガラスの原価はかなり高い。既知のガラスの組成と本発明によるガラスの組成との比較は、アルカリ含有量が異なるということを示す。本発明によるガラスが、かなり低いカリウム含有量の所謂ナトリウムリッチのガラスであるのに対して、既知のガラスはＮａ２ＯとＫ２Ｏとのほぼ等しいモル比を有する所謂混合アルカリガラスである。利点は、ナトリウムリッチのガラスにおけるアルカリイオンの移動度は混合アルカリガラスにおける移動度に対してかなり高いことである。更に、ナトリウムリッチのガラスの溶融は、混合アルカリガラスの溶融よりもかなり容易である。
【００３５】
上記ガラスの組成は、以下の成分、すなわち７０ないし７５ｗｔ％のＳｉＯ２、１５ないし１８ｗｔ％のＮａ２Ｏ及び０．２５ないし２ｗｔ％のＫ２Ｏを含むことが好ましい。そのようなナトリウムリッチのガラスの組成は、一般の窓ガラスの組成と同様であり、既知の放電ランプに用いられているガラスに対してかなり安価である。また、上記ナトリウムリッチのガラスのコンダクタンスはかなり低く、２５０℃においてコンダクタンスは約ｌｏｇρ＝６．３であるのに対して、混合アルカリガラスの対応する値は約ｌｏｇρ＝８．９である。
【００３６】
上述したナトリウムリッチのガラスは、上述したような保護層と組み合わせて好適に用いられる。以下に述べられる代替の形態は、保護層が無い状態で非常に低い水銀の消費を示すタイプのガラスを有する。この目的のために、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の好ましい形態は、放電管が、実質的にＰｂＯのない状態であり、（ｗｔ％により示される）重量百分率として表される以下の成分、すなわち５５ないし７０ｗｔ％のＳｉＯ２、０．１ｗｔ％未満のＡｌ２Ｏ３、０．５ないし４ｗｔ％のＬｉ２Ｏ、０．５ないし３ｗｔ％のＮａ２Ｏ、１０ないし１５ｗｔ％のＫ２Ｏ、０ないし３ｗｔ％のＭｇＯ、０ないし４ｗｔ％のＣａＯ、０．５ないし５ｗｔ％のＳｒＯ及び７ないし１０ｗｔ％のＢａＯを有するガラスから作られていることを特徴としている。このガラスは、通常用いられるガラスよりも少なくとも１００℃低い液相線温度（Ｔｌｉｑ）を有する。そのようなガラスは良好な溶融及びプロセス特性を有する。上記ガラスの組成は、ガラス管の延伸のため及び蛍光ランプにおけるランプの蓋体、特にコンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）用の管状のランプの蓋体として用いるために非常に適している。上記コンパクト蛍光ランプでは、ランプの蓋体のより小さい径のために壁の負荷が「ＴＬ」ランプ（通常のまっすぐな管状の蛍光ランプ）における負荷よりも高い。上記ガラスは、所謂無電極又は「ＱＬ」水銀蒸気放電ランプのような蛍光ランプ用の球状のランプの蓋体を製造するためにも適している。
【００３７】
このガラスの組成は、有害な成分ＰｂＯ、Ｆ、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３を有していない。本発明によるガラスのＳｉＯ２の含有量は５５ないし７０ｗｔ％に制限されている。他の成分と組み合わせられて、上記ＳｉＯ２の含有量は容易に溶融可能なガラスをもたらす。当該技術分野において知られているように、ＳｉＯ２はネットワーク形成体として役割を果たす。ＳｉＯ２の含有量が５５ｗｔ％未満であると、ガラスの凝集力及び化学抵抗性が低減する。７０ｗｔ％よりも高いＳｉＯ２の含有量は、ガラス化プロセスを妨害し、粘性があまりにも高くなるようにし、表面の結晶化の可能性を増大させる。Ａｌ２Ｏ３が全く無いことは以下の利点を有する。長石、例えば微斜長石又は正長石（Ｋ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２）のような結晶の形成を防止することにより液相線温度（Ｔｌｉｑ）が低くなる。上記ガラスの組成においてＡｌ２Ｏ３が無いことは、当該技術分野において知られているガラスの組成と比較して、化学抵抗及びガラスの風化に対する抵抗に対して有害な影響を及ぼさない。また、Ａｌ２Ｏ３を伴わないガラスは、低い結晶化の傾向を示すと共に、ガラスの良好な加工を可能にする粘性及び軟化温度（Ｔｓｏｆｔ）を示す。
【００３８】
アルカリ金属の酸化物Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、溶融剤として用いられ、ガラスのタイルの粘度の低減をもたらす。両方のアルカリ金属酸化物が上記組成において用いられる場合、所謂混合アルカリ効果が電気抵抗を増大させ、Ｔｌｉｑを低減させる。また、それは主にガラスの熱膨張係数αを決定するアルカリ金属酸化物である。これは、ガラスが応力の無いように例えば銅めっきされた鉄／ニッケルワイヤのステムガラス及び／又は電流供給導体にガラスをシールすることが可能でなければならないので、重要である。アルカリ金属酸化物の含有量が示されている限界よりも少ないと、ガラスは低すぎるα値（熱膨張係数）を持ち、Ｔｓｏｆｔ（軟化点）は高すぎる。示されている限界を超えると、上記α値は高すぎる。Ｌｉ２Ｏは、Ｋ２ＯよりもＴｓｏｆｔの大きな低減を引き起こし、これは広い所謂「動作範囲」（＝Ｔｗｏｒｋ−Ｔｓｏｆｔ）を得るために望ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が高すぎると、Ｔｌｉｑの余分な増大を招く。また、Ｌｉ２Ｏは高価な成分であり、経済的な観点からもＬｉ２Ｏの含有量は制限される。
【００３９】
ＢａＯは、ガラスの電気抵抗を増大させ、Ｔｓｏｆｔを低くする好ましい性質を有している。７ｗｔ％未満では、溶融温度（Ｔｍｅｌｔ）、Ｔｓｏｆｔ及び液相線温度（Ｔｌｉｑ）が高くなりすぎてしまう。１０ｗｔ％を超えると、液相線温度（Ｔｌｉｑ）及び従って結晶化の傾向が高くなりすぎてしまう。アルカリ土類金属の酸化物ＳｒＯ、ＭｇＯ及びＣａＯはＴｍｅｌｔの低減をもたらすという好ましい性質を有している。
【００４０】
上記ガラスの組成は、６５ないし７０ｗｔ％のＳｉＯ２、１．４ないし２．２ｗｔ％のＬｉ２Ｏ、１．５ないし２．５ｗｔ％のＮａ２Ｏ、１１ないし１２．３ｗｔ％のＫ２Ｏ、１．８ないし２．６ｗｔ％のＭｇＯ、２．５ないし５ｗｔ％のＣａＯ、２ないし３．５ｗｔ％のＳｒＯ及び８ないし９．５ｗｔ％のＢａＯを有することが好ましい。本発明のこの好ましい形態によるガラスは、好ましいＴｌｉｑ≦８００℃を有し、従ってガラスの製造中及び上記ガラスからガラス管を延伸する間に結晶化に向かう傾向はほとんどない。３１０℃以上の広い動作範囲と低いＴｓｏｆｔ（７００℃）によって、ガラスは例えば当該分野において知られているダンナー法又はベロー法により全く問題なく管に成形され得る。上記ガラスは、好ましい溶融及びプロセス特性を有する。熱膨張係数は、上記ガラスを他のガラスとマッチングさせるように調節され得る。本発明の好ましい形態によるガラスの組成は、ガラス管の延伸及び蛍光ランプにおけるランプの蓋体又はステムとしての使用のために非常に適している。
【００４１】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの濃度の合計は１４から１６ｗｔ％までの範囲内にあることが好ましい。ＳｒＯ及びＢａＯの濃度の合計は１０から１２．５ｗｔ％までの範囲内にあることが好ましい。この好ましい範囲の濃度を維持することは、ガラスの原価を低くする。本発明によるガラスの組成は、Ｎａ２ＳＯ４により清澄にされ、その結果、ガラスは０．２ｗｔ％までのＳＯ３を含有し得る。上記ガラスは、用いられる原料から生じるせいぜい０．２ｗｔ％のＦｅ２Ｏ３の形態の不純物を追加として含有し得る。必要に応じて、望ましくない紫外線を吸収するために０．２ｗｔ％までのＣｅＯ２が上記ガラスに加えられる。
【００４２】
満足の行くランプのルーメンの維持及び抑制された水銀の消費を得るために、ランプの蓋体の内表面に例えばＹ２Ｏ３の保護コーティング部を設けることが当該技術分野において知られている。本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの上述した好ましい形態に係るガラスの組成の場合、保護コーティング部及び従って追加の処理工程はもはや必要なく、これはランプの製造におけるコストの低減につながる。
【００４３】
水銀蒸気放電ランプでは、紫外線を他の波長（例えばＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ及び／又はＵＶ−Ｃに）に変換する発光層が放電管の内壁上に通常存在する。しかしながら、発光層は放電ランプの水銀の消費にも寄与する。放電管における放電と発光層との物理的な接触は、放電管の外表面に蛍光層を与えることにより防止される。この目的のため、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの好ましい形態は、放電管が放電スペースから離れて面するサイドに発光材料を有する発光層を備えていることを特徴としている。発光層を耐スクラッチ性にするために、上記発光層は無機のマトリクス材料に埋め込まれていることが好ましい。好適な無機のマトリクス材料はリン酸アルミニウムである。
【００４４】
本発明のこれらの観点及びその他の観点は、以下に説明される実施の形態から明らかであり、以下に説明される実施の形態を参照して理解されるであろう。
【００４５】
各図面は単に模式的であり、縮尺は正確ではない。理解しやすいように幾つかの寸法は非常に誇張した形で示されていることに注意されたい。各図面における同様の構成要素は、出来る限り同じ参照符号により示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１Ａは、長手方向の軸２を囲む管状部１１を備えたガラスの放電管を有する低圧水銀蒸気放電ランプを示している。上記放電管は、放電管１０において生成される放射線を伝送し、第１及び第２の端部１２ａ，１２ｂをそれぞれ有している。この例では、管状部１１は１２０ｃｍの長さＬａｖ及び２４ｍｍの内径Ｄｉｎを有している。放電管１０は、水銀の充填物及び例えばアルゴンを有する不活性ガスの混合物を含有する放電スペース１３を気密封止している。管状部１１の放電スペース１３と対向するサイドは、本発明の一実施の形態による保護層１７を備えている。代替の実施の形態では、第１及び第２の端部１２ａ，１２ｂも保護層で被覆される。蛍光放電ランプでは、管状部１１の放電スペース１３と対向するサイドは、励起された水銀のフォールバックにより生成される紫外（ＵＶ）光を（一般的な）可視光に変換する発光材料（例えば蛍光粉体）を有する発光層１６により更に被覆されている。代替の実施の形態では、発光層１６は（図１Ａに示されていない）他の保護層を更に備えている。
【００４７】
上記放電管の内部に存在する発光層は、放電ランプにおける水銀の消費に寄与する。放電管における放電と発光層との物理的な接触を避けるために、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の実施の形態では、蛍光層が放電管の外側に設けられる。上記発光層を耐スクラッチ性にするために、発光層は無機のマトリクス材料に埋め込まれていることが好ましい。好適な無機のマトリクス材料はリン酸アルミニウムである。例として、８Ｗのランプキャップを伴わない所謂ＴＵＶランプ（長さ約３０ｃｍ）が、洗浄後にリン酸懸濁液中に浸漬された。よく知られている発光材料ＹＯＸ及びＬＡＰの液体懸濁液が用いられた。ランプが懸濁液から取り払われた後、標準的なやり方で熱風（約８０℃）中において蛍光層（密度３〜４ｍｇ／ｃｍ２）が乾燥された。乾燥後、バインダを除去するためにランプが約４５０℃で約１５分間加熱された。その後、放電ランプは脱水素リン酸アルミニウムのゾル・ゲル液に浸漬された。ゾル・ゲル液にナノサイズのＡｌ２Ｏ３粒子が分散されていることが好ましい。乾燥及びベーキングの後、上述したやり方と同様のやり方で、発光層がリン酸アルミニウムの無機マトリクスに埋め込まれた。これは非常に良好な耐スクラッチ性がある。埋め込まれたリン酸層は、代替として、浸漬法ではなくスプレーコーティング又は他のコーティング方法により与えられ得る。細長い蛍光ランプに関しては、スプレー法が浸漬法よりも好ましい。脱水素リン酸アルミニウム以外の無機のゾル・ゲルマトリクス材料が透明であり、ＵＶ光に対して耐性がある場合、そのような材料は適している。
【００４８】
図１Ａの例では、放電スペース１３における放電を維持する手段は放電スペース１３に配された電極２０ａ，２０ｂであり、これら電極２０ａ，２０ｂは上記端部１２ａ，１２ｂにより支持されている。電極２０ａ，２０ｂは、電子放出物質、この例では酸化バリウム，酸化カルシウム及び酸化ストロンチウムの混合物により覆われたタングステンの巻線である。電極２０ａ，２０ｂの電流供給導体３０ａ，３０ａ´，３０ｂ，３０ｂ´は、それぞれ、端部１２ａ，１２ｂを貫通し、放電管１０から外部に導出されている。電流供給導体３０ａ，３０ａ´，３０ｂ，３０ｂ´は、ランプキャップ３２ａ，３２ｂに固定された接続ピン３１ａ，３１ａ´，３１ｂ，３１ｂ´に接続されている。一般に、各電極２０ａ，２０ｂの周りに（図１Ａには示されていない）電極リングが配されており、この電極リング上には水銀を分散するためのガラスのカプセルがクランプされている。
【００４９】
図１Ａに示されている例では、電極２０ａ，２０ｂは、本発明の一実施の形態によるセラミック材料から成る電極シールド２２ａ，２２ｂにより囲まれている。上記電極シールドは、酸化アルミニウムを有するセラミック材料から成ることが好ましい。特に好適な電極シールドは、ＤＧＡとも呼ばれる所謂高密度焼結Ａｌ２Ｏ３から製造される。通常の動作中、電極シールド２２ａ，２２ｂの温度は４５０℃であることが好ましい。この温度において、解離が、電極シールド２２ａ，２２ｂ上のＢａＯ又はＳｒＯに結合している水銀を再度遊離されるようにし、その結果、上記水銀は放電スペースにおける放電のために利用可能である。代替の実施の形態では、電極シールド２２ａ，２２ｂはステンレス鋼から作られる。上記高温において、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、かなり低い熱放射率を示す。電極シールドを製造するために好適に用いられ得る材料は、以下の組成（重量％）、すなわち、せいぜい０．０８％のＣ、せいぜい２％のＭｎ、せいぜい０．００４５％のＰ、せいぜい０．０３０％のＳ、せいぜい１％のＳｉ、１６〜１８％のＣｒ、１０〜１４％のＮｉ、２〜３％のＭｏ及び残りのＦｅを有するクロムニッケル鋼（ＡｌＳｉ３１６）である。そのような電極シールドの外表面は、放電ランプの製造中に色がわずかに暗くなることが観察された。電極シールドの製造のために特に好適な他の材料はデュラサーモ（Duratherm）６００であり、これは、増大した耐食性を有するＣｏＮｉＣｒＭｏ合金であって、その組成は以下の通り、すなわち、４１．５％のＣｏ、１２％のＣｒ、４％のＭｏ、８．７％のＦｅ、３．９％のＷ、２％のＴｉ、０．７％のＡｌ及び残りのＮｉである。
【００５０】
図１Ｂは図１Ａに示されている細部の部分的な斜視図であり、端部１２ａは電流供給導体３０ａ，３０ａ´を介して電極２０ａを囲んでいる。電極シールド２２ａは支持ワイヤ２６ａ，２７ａにより支持されており、これはこの例では端部１２ａに設けられている。他の実施の形態では、支持ワイヤ２６ａ，２７ａは電流供給導体３０ａ，３０ａ´のうちの１つに接続される。図２に示されている例では、支持ワイヤ２６ａ，２７ａは、約０．９ｍｍの厚さを有する鉄の部分２６ａとステンレス鋼から製造された部分２７ａとにより構成されている。支持ワイヤ２６ａ，２７ａの部分２７ａは、一方では溶接接続により電極シールド２２ａに接続され、他方では支持ワイヤ２６ａ，２７ａの他の部分２６ａに接続されている。ステンレス鋼は、支持ワイヤに用いられている既知の材料（例えば鉄）に対して非常に低い熱伝導係数を有する。支持ワイヤ２６ａ，２７ａの部分２７ａが電極シールド２２ａからの熱の散逸を効率的に低減するため、電極シールド２２ａはかなり高い温度を維持することができる。０．４ｍｍの厚さを有する上記支持ワイヤのステンレス鋼の部分２７ａが特に適している。他の代替の実施の形態では、例えば電極シールドが電流供給導体に対するプレスばめである収縮部を備えている点で、電極シールドが電流供給導体に直接的に設けられる。
【００５１】
図２は、低圧水銀蒸気放電ランプを有するコンパクト蛍光ランプを示している。図２における同様の構成要素は、できる限り図１Ａ及び図１Ｂと同じ参照符号により示されている。低圧水銀蒸気放電ランプは、この例では、約２５ｃｍ３の体積を有する放電スペース１３を気密封止する管状部１１を有する、放射線を伝送する放電管１０を備えている。放電管１０は、少なくとも断面がほぼ円形であり、約１０ｍｍの（有効）内径Ｄｉｎを持つガラス管である。この例では、管状部１１は４０ｃｍの全長Ｌａｖ（図２には示されていない）を有している。この管は、所謂フック形状に曲げられており、この実施の形態では幾つかの直線部を有し、それらのうちの２つが図２に参照符号３１，３３として示されている。この放電管は、幾つかの円弧状部を更に有しており、それらのうちの２つが図２に参照符号３２，３４として示されている。管状部１１の放電スペース１３と対向するサイドは、本発明の一実施の形態による保護層１７及び発光層１６を備えている。代替の実施の形態では、発光層が省略される。他の代替の実施の形態では、発光層が（図２には示されていない）他の保護層で被覆される。放電管１０はハウジング７０により支持されており、ハウジング７０はそれ自体は知られている電気的及び機械的なコンタクト部７３ａ，７３ｂを備えたランプキャップ７１も支持している。また、放電管１０は、ランプのハウジング７０に取り付けられた光を伝送する蓋体６０により囲まれている。光を伝送する蓋体６０は、一般に無光沢の（matt）外見を有している。
【００５２】
上記低圧水銀蒸気放電ランプの放電管のガラスは、重要な成分として二酸化ケイ素及び酸化ナトリウムを有する組成を持つことが好ましい。図２に示されている例では、本発明による放電管は所謂ナトリウムリッチのガラスから作られている。以下の組成、すなわち、７０〜７４ｗｔ％のＳｉＯ２、１６〜１８ｗｔ％のＮａ２Ｏ、０．５〜１．３ｗｔ％のＫ２Ｏ、４〜６ｗｔ％のＣａＯ、２．５〜３．５ｗｔ％のＭｇＯ、１〜２ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３、０〜０．６ｗｔ％のＳｂ２Ｏ３、０〜０．１５ｗｔ％のＦｅ２Ｏ３及び０〜０．０５ｗｔ％のＭｎＯのガラスが特に好ましい。
【００５３】
上記低圧水銀蒸気放電ランプの一実施の形態では、保護層１７を製造するために、種々の濃度のＭｅ（Ａｃ）２（Ｍｅ＝Ｓｒ又はＢａ、）溶液及びＨ３ＢＯ３が種々の濃度のＹ（Ａｃ）３（酢酸イットリウム）を有する溶液に添加された。Ｍｅ（Ａｃ）２とＨ３ＢＯ３とのモル比は一定に保たれた。比較の目的のために、１．２５重量％のＹ（Ａｃ）３が調製された。リンス及び乾燥の後、管状の放電管は、この管を経る上述した溶液の過剰の通過によりコーティング部を備えた。コーティングの後、放電管は空気中において約７０℃の温度で乾燥された。続いて、放電管は、３つの既知の蛍光体、すなわちテルビウムにより活性化されるセリウム・マグネシウムホウ酸塩（CAT in TLにおけるCBT in CFL）を伴う緑色発光材料と、二価のユーロピウムにより活性化されるバリウム・マグネシウムアルミン酸塩を伴う青色発光材料と三価のユーロピウムにより活性化される酸化イットリウムを伴う赤色発光材料とを有する発光コーティング部を備えた。コーティングの後、放電管は、直線部３１，３３及び円弧部３２，３４を有する既知のフック形状に曲げられた（図２参照）。幾つかの放電管が通常のやり方で続けて組み立てられて低圧水銀蒸気放電ランプにされた。代替の実施の形態では、放電管は、最初に曲げられ、その後コーティングされる。
【００５４】
表Ｉは、種々の低圧水銀蒸気放電ランプ（Ecotone Ambiance 20 W）の水銀の消費の結果（μｇＨｇで表されている）を例として示している。表Ｉの例は、管状の放電管がフックの形状に曲げられ、４つの直線部３１，３３及び３つの円弧部３４を持ち、Ｓｒを有する保護層を備えた図２に示されているような低圧水銀蒸気放電ランプに関連している。保護層の水銀の含有量（単位はμｇＨｇ）は、数千時間の動作時間の後、６つのランプに関して（破壊的に）測定された。水銀の消費に関して見出された値が平均化された。
【００５５】
【表１】
2006501619.tif 000003
【００５６】
表Ｉは、水銀の消費が、放電管の直線部３１，３３及び湾曲部３４の両方において保護層を伴わない又は既知のＹ２Ｏ３層を伴う放電ランプの水銀の消費よりもかなり少ないことを示している。表Ｉの例では、保護層は酸化イットリウム及びホウ酸ストロンチウムを有している。大まかに言えば、保護層を伴わない放電ランプから既知のＹ２Ｏ３保護層を備えた放電ランプまで水銀の消費は２倍改善された。すなわち、水銀の消費が１／２少なくなった。また、既知のＹ２Ｏ３保護層を備えた放電ランプから本発明の一実施の形態による保護層を備えた放電ランプまで水銀の消費は更に２倍更に改善する。上記湾曲部又は円弧状部では、ゲインがかなり大きい（４倍）。保護コーティング部により、放電管のとりわけ湾曲部３４における水銀の消費がかなり改善される。放電管は湾曲中に約３０％伸び、保護層は放電管１０の直線部３１，３３においてよりも湾曲部３４において薄いので、後者はとりわけかなり厚い保護層を伴う場合である。保護層を備えた低圧水銀蒸気放電ランプのカラーポイントは一般的な要求（ｘ≒０．３１，ｙ≒０．３２）を満たすことに注意されたい。
【００５７】
保護コーティング部を伴わずに用いられ得る放電管が製造される特に好適なガラスの組成は、６８ｗｔ％のＳｉＯ２、０．１ｗｔ％未満のＡｌ２Ｏ３、１．６ｗｔ％のＬｉ２Ｏ、１．９ｗｔ％のＮａ２Ｏ、１１ｗｔ％のＫ２Ｏ、２．４ｗｔ％のＭｇＯ、４．５ｗｔ％のＣａＯ、２．１ｗｔ％のＳｒＯ及び８．３ｗｔ％のＢａＯを有している。ガラス組成は、また、約０．０５ｗｔ％のＦｅ２Ｏ３、約０．０６ｗｔ％のＳＯ３及び約０．０５ｗｔ％のＣｅＯ２も有する。ガラス組成のこの実施の形態におけるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの濃度の合計は約１４．５ｗｔ％であり、ＳｒＯ及びＢａＯの濃度の合計は約１０４ｗｔ％であり、これはガラスにかなり低い原価を与える。ガス燃焼炉内の白金るつぼにおいて１４５０℃で溶融作業が行われる。用いられる開始材料は、珪砂、ドロマイト（ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３）並びにＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｓｒ及びＢａの炭酸塩である。清澄剤はＮａ２ＳＯ４である。溶融及び他の処理の間、特別な問題は生じない。２５℃と３００℃との間の平均熱膨張係数はα２５−３００＝９．２である。また、Ｔｌｉｑ＝７７５℃、Ｔｓｏｆｔ＝７００℃、Ｔｗｏｒｋ＝１０１５℃及び動作範囲＝Ｔｗｏｒｋ−Ｔｓｏｆｔ＝３１５℃である。
【００５８】
図３は、本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの他の実施の形態を示している。所謂無電極低圧水銀蒸気放電ランプの放電管２１０は、西洋ナシ形状の蓋体部２１６と、フレア部２１８を介して蓋体部２１６に接続された管状の陥入部２１９とを有している。陥入部２１９は、放電管２１０により囲まれた放電スペース２１１の外側にコイル２３３を収容しており、このコイルは電気的導体の巻線２３４を有しており、従って放電スペース２１１における電気的な放電を維持する手段を構成している。コイル２３３は、動作中、高周波、すなわち約２０ｋＨｚよりも高い周波数（例えば約３ＭＨｚ）の電圧を用いて電流供給導体２５２，２５２´を介して給電される。コイル２３３は（破線により図示されている）軟磁性材料のコア２３５を囲んでいる。代替として、コアは無くてもよい。代替の実施の形態では、コイルが例えば放電スペース２１１内に配される。放電管の長さＬｄｖ及び内径Ｄｉｎも図３に示されている。通常、内径Ｄｉｎは約８０ｍｍから約１４０ｍｍまでの範囲である。図３の例では、放電管の長さＬｄｖ及び内径Ｄｉｎはほぼ等しい。
【００５９】
図４は、定数Ｃの種々の値に関する相対的な周囲温度の関数としての低圧水銀蒸気放電ランプの相対的な光束を示している。光出力又は光束φは最大光束φｍａｘの百分率として示されており、周囲温度Ｔａｍｂは最大光束時の温度Ｔｍａｘに対して与えられている。図４の曲線（ａ）は、放電ランプの製造中に放電管に添加されたかなり多量の水銀を有する既知の低圧水銀蒸気放電ランプに関する状態を示している。曲線（ａ）から、光束は周囲温度Ｔａｍｂに依存する、すなわち、周囲温度が高いほど放電ランプの光出力が低いことが認められる。そのような温度依存性の挙動は、低圧水銀蒸気放電ランプ、特に放電管１０が光を伝送する蓋体６０により囲まれているコンパクト蛍光ランプ（図２参照）の更なる小型化に関する可能性をかなり制限する。
【００６０】
図４の曲線（ｂ）は、本発明による不飽和の低圧水銀蒸気放電ランプに関する状態を示している。この例では、Ｃ≒０．００１３である。図４の曲線（ｂ）の状態では、放電ランプは、周囲温度が最大温度Ｔｍａｘにほぼ等しい場合に水銀ランプが不飽和の状況の下で放電ランプを動作させる量の水銀を備えている。Ｔｍａｘよりも高い周囲温度に関して光束は温度と無関係であることが分かる。更なる小型化及びより多量の光出力に向かう市場の傾向は、不飽和の水銀の状況の下で動作する水銀放電ランプに追随し得る。
【００６１】
図４の曲線（ｃ）は、本発明による不飽和の低圧水銀蒸気放電ランプに関する状態を示している。この例では、Ｃ≒０．００２１である。図４の曲線（ｃ）の状態では、放電ランプは、ランプが不飽和になる場合の最適な状況の下においてよりも５％少なくなる量（最適なＨｇ添加量の約２１／１３倍に対応する）の水銀を備えている。上記最大温度よりも約１０℃高い周囲温度に関して光束は温度と無関係であることが分かる。
【００６２】
図４の曲線（ｄ）は、本発明による不飽和の低圧水銀蒸気放電ランプに関する状態を示している。この例では、Ｃ≒０．００４０である。図４の曲線（ｄ）の状態では、放電ランプは、ランプが不飽和になる場合の最適な状況の下においてよりも１０％少なくなる量（最適なＨｇ添加量の約４０／１３倍に対応する）の水銀を備えている。上記最大温度よりも約１５℃高い周囲温度に関して光束は温度と無関係であることが分かる。
【００６３】
図４の曲線（ｅ）は、本発明による不飽和の低圧水銀蒸気放電ランプに関する状態を示している。この例では、Ｃ≒０．００８である。図４の曲線（ｅ）の状態では、放電ランプは、ランプが不飽和になる場合の最適な状況の下においてよりも２０％少なくなる量（最適なＨｇ添加量の約８０／１３倍に対応する）の水銀を備えている。上記最大温度よりも約２５℃高い周囲温度に関して光束は温度と無関係であることが分かる。
【００６４】
不飽和水銀蒸気放電ランプは、迅速なスタータであり、短い準備時間を有する。例として、典型的な不飽和水銀蒸気放電ランプの初期放射出力は約３８％であるのに対して、アマルガムを備えた既知の放電ランプに関する初期放射出力は約６％である。同じ不飽和放電ランプの「準備時間」は約７５秒あり、アマルガムを備えた既知の放電ランプに関する準備時間は約２１０秒である。また、不飽和水銀蒸気放電ランプは、アマルガムを備えた既知の放電ランプよりも２５％低い点火電圧を有する。不飽和水銀蒸気放電ランプは、典型的には０．１ｍｇよりも少ない水銀を含有する。
【００６５】
不飽和水銀蒸気放電ランプのルーメンの維持率は１００００時間で約９８％よりも高いことが実験から観測された。図５は、（図４の曲線（ｄ）（Ｃ≒０．０４）の状態の下における放電ランプに対応する）本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの相対的な光出力の典型的な例を示している。光出力又は光束φは最大光束φｍａｘの百分率として表されており、時間ｔは時間の単位で与えられている。不飽和水銀放電ランプの挙動は既知の量の水銀を含有する放電ランプに関して通常観測される挙動とは幾らか異なることに注意されたい。５０００時間以上の後まで最大光出力には達しない。
【００６６】
図６は、異なるＣの値、すなわちＣ＝０．００１３、Ｃ＝０．００２１及びＣ＝０．００４に関する放電管の長さＬａｖと内径Ｄｉｎとの積の関数としての水銀の量を示している。放電ランプの製造中に添加された水銀の量は、既知の低圧水銀蒸気放電ランプにおいてかなり高い。通常の管状の蛍光ランプに関して、Ｄｉｎ×Ｌａｖが１２・１０３から３５・１０３ｍｍ２までの間の範囲内である場合、水銀の量は３・１０３〜１５・１０３μｇＨｇの範囲内である。Ｄｉｎ×Ｌａｖが約１０３〜１０・１０３ｍｍ２の範囲内である既知のコンパクト蛍光ランプの場合は、水銀の量は３・１０３〜１０・１０３μｇＨｇの範囲内である。
【００６７】
本発明の各解決策によれば、不飽和ランプは最小限の水銀含有量と上昇する温度における改善されたルーメン／ワットの能力とを併せ持っている。
【００６８】
本発明の範囲内における多くの変形が当業者により考えられ得ることは明らかであろう。
【００６９】
本発明の範囲は上記各実施の形態に限定されるものではない。本発明は、各新規の特徴及び新しい特徴の組み合わせのそれぞれにある。いずれの参照符号も特許請求の範囲を限定するものではない。「有する（comprising）」という語は特許請求の範囲に列挙されている構成要素又はステップ以外の他の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。構成要素の前に付されている「a」又は「an」という語の使用は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものでない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの一実施の形態の長手方向の断面における断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの細部を示しており、斜視図において部分的に描かれている。
【図２】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプを有するコンパクト蛍光ランプの一実施の形態の断面図である。
【図３】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの代替の実施の形態を示している。
【図４】低圧水銀蒸気放電ランプの相対的な光束を相対的な周囲温度の関数として示している。
【図５】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの相対的な光束を示している。
【図６】水銀の量を放電管の長さＬａｖと内径Ｄｉｎとの積の関数として示している。
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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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