(57)【要約】【課題】電極の温度が異なっても、水銀蒸気圧が概ね一定である、低コストで信頼性が高いランプを提供すること。【解決手段】２つの端部（３）を持つ放電容器（２）を有する、低圧水銀蒸気放電ランプ（１）において、電極保持部（９）が、端部（３）に構成され、かつ当該放電容器（２）内の放電を生成しかつ維持するための電極（１０）を保持し、当該電極保持部（９）が、少なくとも部分的にバイメタルまたは形状記憶合金で作られており、かつ、電極保持部（９）の温度が増加すると、当該電極（１０）と当該端部（３）の最端との間の距離が増加するように、当該電極保持部（９）が、形成されている、低圧水銀蒸気放電ランプ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器を有し、２つの端部を有する、低圧水銀蒸気放電ランプであって、
前記放電容器内での放電を生成しかつ維持するための電極を保持し、かつ少なくとも部分的にバイメタルまたは形状記憶合金で作られている電極保持部が、端部に構成されている低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
前記電極保持部の温度が増加すると、前記電極と前記端部の端との間の距離が増加するように、前記電極保持部が、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２】
前記電極保持部が、前記電極に電流を配電する２つの電流供給導線を有す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】
前記電流供給導線が、前記電極保持部の前記温度を電気抵抗によって増加させることが出来る程度に、前記電流供給導線の断面寸法が、小さいことを特徴とする、請求項２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
温度の増加の結果、前記電極と前記端部の前記端との間の前記距離が、最大で３〜１０ ｍｍ、好ましくは４〜８ ｍｍ増加出来るように、前記電極保持部が、形成されていることを特徴とする、前記請求項１〜３の何れかに記載の、低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項５】
前記電極保持部が、少なくとも部分的に曲っていることを特徴とする、前記請求項１〜４の何れかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】
前記電極保持部が、少なくとも部分的に螺旋形であることを特徴とする、前記請求項１〜５の何れかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】
前記電極保持部が、少なくとも部分的に渦巻−形であることを特徴とする、前記請求項１〜６の何れかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項８】
前記電極保持部が、稲妻−形になるように折られた当該バイメタルまたは当該形状記憶合金の一片を有することを特徴とする、前記請求項１〜７の何れかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項９】
前記バイメタルが、鉄−ニッケル合金を有することを特徴とする、前記請求項１〜８の何れかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１０】
前記バイメタルの能動部分が、更に、マンガン、銅、および／またはクロミウムを有することを特徴とする、請求項９に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの端部を持つ放電容器を有する低圧水銀蒸気放電ランプであって、電極保持部が、１つの端部に構成され、この電極保持部が、放電容器内で放電を生成しかつ維持するための電極を保持し、かつ当該電極保持部が、少なくとも部分的にバイメタルまたは形状記憶合金で作られている、低圧水銀蒸気放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなランプは、日本特許出願ＪＰ−Ａ−５５１４４６５０から公知である。この蛍光ランプの場合、電極の電流供給導体でもある両端部の電極保持部は、バイメタルで作られていて、かつ温度が上昇すると両端部の電極の間の距離が増加するように、形成されているので、ランプを低温スタートさせた場合、電極の間隔は近接していて、かつランプの温度が高くなると、放電経路が長くなる。バイメタルが、異なる金属合金の２つの部分から構成される細長い材料の断片であって、各部分の膨張係数が異なるので、この材料の断片が温度の変化の影響を受けて変形することは、周知であると見做される。このようなバイメタルの周知の代替物は、形状記憶合金である。形状記憶合金は、このような形状記憶合金でできた物体が、形状を変化させる、多かれ少なかれ正確に規定された温度限界で互いに調和する２つの異なる結晶構造を有する。バイメタルに対する形状記憶合金の制約は、温度に依存して徐々に変形するのではなく、一方の極端な形状からもう一方の極端な形状に突然変化することである。
【０００３】
水銀蒸気放電ランプの場合、水銀は、紫外（ＵＶ）光を（効率的に）生成するための主要な構成要素である。ＵＶを、他の波長、例えば、日焼け目的（サンベッド・ランプ（ｓｕｎｂｅｄ ｌａｍｐｓ））のためのＵＶ−ＡとＵＶ−Ｂ、または一般的な照明目的のための可視光に変換する、発光材料を有する発光層（例えば、蛍光粉であり、このために、このようなランプは、蛍光ランプと呼ばれる）により、放電容器の内壁を被覆することが出来る。低圧水銀蒸気放電ランプの放電容器は、一般的に、横断面が円形で、かつ、細長い実施例（蛍光管）とコンパクトな実施例（低エネルギー電球）の両方を含む。蛍光灯の場合、管の端部は、同軸であり、かつ細長い直線の管を形成するが、一方、低エネルギー電球の場合、これらの管の端部は、曲げられた管状の部分、または、いわゆるブリッジによって、相互接続されている。
【０００４】
低圧水銀蒸気放電ランプは、ランプの両端に位置するガラス排気管によって、製造工程中に排気される。その後、所望のガス混合物が、当該排気管を介してランプに送られ、その後、これらの排気管は、ピンチ加工され、かつ封止される。
【０００５】
作動時、ランプの両端に位置する電極間に電圧が維持され、この結果、連続的な放電が起こり、かつ水銀蒸気が、当該紫外線を放出する。
【０００６】
従って、水銀−蒸気放電ランプの放電容器は、低温状態でランプの最低温部分に液滴として堆積する、若干の水銀を有する。多くの低圧水銀蒸気放電ランプは、当該部分が、放電容器の端部の端を構成するように、形成されている。作動時、当該液体水銀が、加熱され、かつ蒸発し、この結果、必要な水銀蒸気圧が、得られる。この水銀蒸気圧は、水銀液滴の温度に依存し、従って、放電容器の端部の端の温度に依存する。この温度は、実質的に電極の温度に依存する。
【０００７】
高出力ランプの場合、電極は、低出力ランプの場合よりも高い温度まで加熱される。各出力レベルにおいて最適な水銀蒸気圧を達成するために、高出力ランプの電極保持部は、通常、低出力ランプの場合よりも長い。この結果、ホット電極と端部の端の水銀液滴との間の距離は、より大きくなり、かつ水銀液滴への熱伝達は、より小さくなるため、ランプ内の水銀蒸気圧が、過度に高くなることはない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このようなランプに対して、より薄暗い装置（ｄｅｖｉｃｅ）が、益々使用されるにつれて、異なる電力レベルに適した低圧水銀蒸気放電ランプが、必要となる。これには、製造しなければならないランプの種類の数を減らすことが出来るという、更なる効果がある。従って、本発明の目的は、電極の温度が異なっても、水銀蒸気圧が概ね一定である、低コストで信頼性が高いランプを提供することである。
【０００９】
これを達成するために、電極保持部の温度が増加した場合に、電極と端部の端との間の距離が増加するように、電極保持部を形成する。これにより、高出力レベルで、電極保持部が、電極温度の増加により加熱されても、端に存在する水銀液滴の温度が、少なくとも実質的に一定に維持され、かつ従って、ランプ内の水銀蒸気圧が、多かれ少なかれ一定に維持されることが達成される。
【００１０】
電流供給導体の断面寸法を小さくして、この電流供給導体が、電気抵抗によって電極保持部の温度を増加させることが出来ることが、好ましい。こうすることによって、電極からの輻射熱と伝導熱が、電極保持部の変形の原因となる事実を除けば、当該保持部が、ランプに送られるパワーまたは電流の変化によって、直接影響を受けることが、達成される。
【００１１】
温度増加の結果、ランプ全体の出力レベルが異なっても、所望の蒸気圧を維持するために実際に適切であることが証明されている値である、最大で３〜１０ ｍｍ、好ましくは４〜８ ｍｍ、電極と端部の端との間の距離を、増加させることが出来るように、電極保持部を形成することが好ましい。
【００１２】
第一の好適実施例では、電極保持部は、少なくとも部分的に曲った形状をしており、第二の好適実施例では、電極保持部は、螺旋形であり、かつ第三の好適実施例では、電極保持部は、渦巻−形である。第四の好適実施例では、電極保持部は、稲妻形になるように折られた、一片の当該バイメタルまたは当該形状記憶合金を有する。しかしながら、所望の目的を達成するためには、多くの異なる形状の電極保持部が、考えられる。個別の好適実施例では、電流供給導体としても役立つ電極保持部は、慣習的な従来の金属で作られ、かつ放電容器の端部の端を介して延在する第一保持ワイヤを有し、かつ当該バイメタルまたは当該形状記憶合金の第二保持部が、この第一保持ワイヤの端の上に取り付けられており、この電極は、その後、当該第二保持部の端の上に、固定される。第二保持部と電極は、放電容器の端部の軸に垂直に延在する実質的に同じ平面内に延在することが、好ましい。
【００１３】
バイメタルは、鉄−ニッケル合金を有することが好ましく、かつバイメタルの能動部分は、更にマンガン、銅、および／または、クロミウムを有することが好ましい。バイメタルの「能動的」部分に対して最適に使用することが可能な、このような鉄−ニッケル合金の例は、商品名インバー（Ｉｎｖａｒ）の名称で市販されており、これは、３６％のニッケルと、６４％の鉄とを有する。「受動的」部分は、例えば、３３％のニッケルと、６０％の鉄と、７％のマンガンとを有する。
【００１４】
本発明のこれらの態様と他の態様は、以下に説明される実施例を参照することによって明らかであり、かつ解明されるであろう。
【００１５】
【発明を実施するための形態】
図１によると、低圧水銀蒸気放電ランプ１は、管２の形状をしたガラス放電容器を有する。当該図には、ランプ１の端部３しか示されてていないが、このランプは、実際には、２つの対向する同一の端部３を有し、これらは、各々、細長いガラス管２の一方を閉鎖する。ガラス管２の内側には、紫外線を、ＵＶ−Ａ光、ＵＶＢ光、または可視光に変換することが出来る、蛍光材料の層が設けられている。
【００１６】
ガラス管２は、その端に、電極保持部９が融合された後に（「ピンチ（ｐｉｎｃｈ）」とも呼ばれる）台座５が、その上に設けられた、内側へ向かう円筒形の保持部４を有する。外部の方向へ延在する管状排気管６が、ピンチ５に設けられている。この排気管６は、ピンチ５の穴７を介して、管２の内部とオープンに導通している。ランプ１の最終的な組立ての前に、管２は、排気管６によって排気されるが、排気管６は、この段階では、ここで図示されている長さよりも長く、かつ管２には、所望の（不活発）ガス混合物が、充填されている。放電容器には、若干の水銀も注入される。当該水銀は、温度が低下すると、放電容器の最低温部分に水銀液滴８の形態で沈澱する。一般に、これらの最低温部分は、放電容器２の端部３の端にある。次に、排気管６が加熱され、ガラスが、軟化し、次いで、図示されている長さでピンチ加工されかつ封止される。その結果、管２は、気密状態で封止される。
【００１７】
ランプ１の両端には、同様に電流を電極１０に配電し、かつポールワイヤ（ｐｏｌｅ ｗｉｒｅｓ）とも呼ばれる、２つの電極保持部９と、タングステンの渦巻−形のワイヤから成る電極１０とが、更に設けられる。電極１０は、電子の放出を高めるための（とりわけ、バリウム、ストロンチウム、カルシウム等の酸化物を有する）放出材料の層で覆われている。電極保持部９は、ワイヤが、その両側の近くで封止されているピンチ５によって支えられ、かつこの電極保持部は、更に接点脚１１に接続されている。接点脚１１は、金属スクリーンキャップ１３の一部を形成する電気絶縁性のディスク１２内に支えられている。スクリーンキャップ１３は、輪−形状の接着層１４によって、ガラス管に固定されている。
【００１８】
接点脚１１は、電流をランプ１に配電する照明装置に固定することが可能である。結果的に生じる電極１０間の放電によって、水銀蒸気分子は紫外線を放射し、この紫外線は、管２の内側の蛍光層によって、所望の波長の光に変換される。
【００１９】
ランプ１の点火後、電極１０は、白熱し始める。電極１０が達する温度は、ランプ１に送られるパワーに依存する。電極からの輻射熱によって、とりわけ、水銀液滴８が加熱され、この結果、当該液滴が、部分的に蒸発する。ランプ１内で蒸発する水銀の量と、従って水銀蒸気圧も、電極１０の温度と、電極１０と水銀液滴８との間の距離とに依存する。ランプ１内の水銀蒸気圧が、高出力レベルと低出力レベルの両方でほぼ一定になるように、温度が増加するにつれて電極１０と水銀液滴８との間の距離が増加するように形成された、バイメタルまたは形状記憶合金で作られた部分が、電極保持部９に設けられている。電極保持部は、作動時、電極１０の温度が、ほぼ１０００°Ｃまで上昇可能であるのに対して、水銀液滴８の温度は、一定（例えば、４０°Ｃ〜５０°Ｃ）を保つように設計されている。これを達成するために、電極は、低温状態と高温状態の間で、約３ｍｍ〜１０ｍｍの距離移動することが出来る。
【００２０】
バイメタルは、電極が徐々に変位することを可能にするので、バイメタルを使用することが好ましい。形状記憶合金を使用すれば、電極は、遷移温度で第一極端な位置から第二極端な位置へ、移動するであろう。
【００２１】
図２の場合、電極保持部９のバイメタル部または形状記憶合金部１５は、螺旋形であるが、多くの他の形状が、可能である。図３の場合、電極保持部９は、標準的な金属で作られた底部と、バイメタル部１５とから構成され、かつ電極１０は、実質的に、放電容器２の軸に直角な平面内に延在する。当該バイメタル部１５は、温度の関数として多かれ少なかれ湾曲する小板から成る。この点に関する特記すべきことは、小板１５の厚さと幅とを、この小板がオーム抵抗として作用する程に狭く選択することによって、この小板が、電極１０から生じる輻射と熱伝導だけでなく、電流自体によって直接加熱され、その結果電極１０の更に大きな変位が、達成される点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】低−圧水銀蒸気放電ランプの一部の断面図である。
【図２】図１の低−圧水銀蒸気放電ランプの詳細の遠近図である。
【図３】低−圧水銀蒸気放電ランプの代替実施例の詳細の遠近図である。
【符号の説明】
１…低圧水銀蒸気放電ランプ
２…ガラス管
３…端部
４…保持部
５…台座
６…排気管
７…穴
８…水銀液滴
９…電極保持部
１０…電極
１１…接点脚
１２…絶縁性のディスク
１３…スクリーンキャップ
１４…接着層
１５…形状記憶合金部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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