(57)【要約】第１及び第２端部（１２ａ、１２ｂ）を有する放電容器（１０）を具える低圧水銀蒸気放電ランプであって、前記放電容器（１０）が水銀と希ガスとを収容しており、前記端部（１２ａ、１２ｂ）の各々が、前記放電容器（１０）内で放電を開始させるとともにこの放電を維持させるためにこの放電容器（１０）内に配置された電極（２０ａ、２０ｂ）を支持し、これら電極（２０ａ、２０ｂ）の少なくとも１つを電極遮蔽体（２２ａ、２２ｂ）によりほぼ囲んでおり、前記電極遮蔽体（２２ａ、２２ｂ）が内壁（２３ａ）及び外壁（２４ａ）を有し、これら内壁（２３ａ）及び外壁（２４ａ）が互いに離間している低圧水銀蒸気放電ランプ。
2004525494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２端部を有する放電容器を具える低圧水銀蒸気放電ランプであって、前記放電容器が水銀と不活性ガスとを収容しており、前記端部の各々が、前記放電容器内で放電を開始させるとともにこの放電を維持させるためにこの放電容器内に配置された電極を支持し、これら電極の少なくとも１つを電極遮蔽体によりほぼ囲んでいる低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記電極遮蔽体が内壁及び外壁を有し、これら内壁及び外壁が互いに離間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】
請求項１に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記内壁及び前記外壁間の間隔が０．２ｍｍ〜２ｍｍの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３】
請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記電極遮蔽体がほぼ一片のシート材料から製造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４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記電極遮蔽体がステンレス鋼から製造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５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記電極遮蔽体にはその電極側とは反対側の面上に低放熱被膜層が設けられ、この電極遮蔽体の放熱損失を低減させるようになっ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６】
請求項５に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記低放熱被膜層が貴金属又はクロムを含んで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】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記電極遮蔽体には、電極に対向する面上に放射を吸収する放射吸収被膜層が設けら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８】
請求項７に記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、前記放射吸収被膜層が炭素を含んでいることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１及び第２端部を有する放電容器を具える低圧水銀蒸気放電ランプであって、前記放電容器が水銀と希ガスとを収容しており、前記端部の各々が、前記放電容器内で放電を開始させるとともにこの放電を維持させるためにこの放電容器内に配置された電極を支持し、これら電極の少なくとも１つを電極遮蔽体によりほぼ囲んでいる低圧水銀蒸気放電ランプに関するものである。
【０００２】
このような低圧水銀蒸気放電ランプは、国際特許出願PCT/EP00/11119に開示されている。このランプの場合、電極遮蔽体は、ステンレス鋼のシート材料を管状に形成することにより製造されている。
【０００３】
水銀蒸気放電ランプにおいては、水銀が、紫外（ＵＶ）光を（能率的に）発生させる主成分を成している。放電容器の内壁には、（蛍光体粉末のような）発光材料を含む発光層が存在し、この発光層がＵＶ光をタンニング（サンベッド）の目的のＵＶ‐Ａ及びＵＶ‐Ｂのような他の波長に、又は可視光に変換する。この理由で、このような放電ランプは蛍光ランプとも称されている。
【０００４】
本明細書で用いる表現“公称点灯”は、水銀蒸気圧がその最適値である点灯状態にあることを意味する最適点灯中のランプの放射出力を１００％とした際に、ランプの放射出力が少なくとも８０％となるような水銀蒸気圧とした点灯状態を参照するものである。
【０００５】
低圧水銀蒸気放電ランプを正しく点灯させるために、このような放電ランプの電極は、電子を放出させ（陰極機能）、これから電子を受ける（陽極機能）ためのいわゆる仕事関数が低い（電子放出）材料を有する。仕事関数の低い既知の材料は、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点弧及び点灯中に、材料（バリウム及びストロンチウムの双方又はいずれか一方）が電極から蒸発及びスパッタリングするということが知られている。一般に、電子放出材料が放電容器の内壁上に堆積され、低圧放電ランプが電極遮蔽体を有する場合には、このような電極遮蔽体上に電子放出材料が堆積される。放電容器内の他の個所に堆積された上述したBa及びSrはもはや光発生処理において何の役割も奏しない。堆積された（光放出）材料は内壁上で水銀含有アマルガムを形成し、その結果、放電のために得られる水銀の量が（徐々に）減少し、これによりランプの寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。ランプの寿命中のこのような水銀の消失を補償するために、ランプには比較的多量の水銀が必要であり、このことは環境の点から望ましいことではない。
【０００６】
電極を囲むとともに公称点灯中に２５０℃よりも高い温度となる電極遮蔽体を設けることにより、電極遮蔽体内及び電極遮蔽体上の材料が放電容器内に存在する水銀と反応する反応性が減少し、アマルガム（Hg‐Ba、Hg‐Sr）の形成を阻止する。
【０００７】
電極から蒸発される電子放出材料は酸化物（BaＯ又はSrＯ）を形成するということも実験により確かめられている。放電ランプの（公称）点灯中、水銀は、蒸発した電子放出材料のこのような酸化物と結合する。反応性の酸化物が電極の付近に存在する場合、BaＯ、SrＯ及びHgＯの何れか又はこれらの任意の組合せが形成され、場合によってはSrHgＯ2 及びBaHgＯ2 も形成される。（コールドスタートに当ってタングステンのスパッタリングが行われ）タングステンも（電極から）堆積される場合には、ＷＯx 及びHgＷＯx も形成される。理論的な説明は省略するが、BaＯ及びSrＯは通常の温熱条件の下では水銀と反応しないが、放電領域に存在する放電は、蒸発された電子放出材料の酸化物と水銀との化合物を形成する役割を奏する。４５０℃よりも高い温度では、蒸発された電子放出材料の酸化物と水銀との前記化合物の解離により水銀が再び解放され、この解放された水銀が再び放電用に得られる。特に、HgＯ、BaＯ及びSrＯは４５０℃よりも高い温度で解離する。化合物SrHgＯ2 及びBaHgＯ2 は幾分安定であり、これらの解離には少なくとも５００℃のより高い温度を必要とする。
【０００８】
本発明の目的は、水銀の使用量を少なくした効率の良い上述した種類の低圧水銀蒸気放電ランプを提供することにある。
【０００９】
この目的のために、前記電極遮蔽体が内壁及び外壁を有し、これら内壁及び外壁が互いに離間しているようにする。このようにすることにより、絶縁特性が優れた電極遮蔽体が得られ、従って、内壁の温度が単一壁部の場合よりも高くなり、上述したように水銀の結合が少なくなる。絶縁効果を良好にするには、内壁と外壁との間の間隔を０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲内とするのが好ましい。
【００１０】
電極遮蔽体は主として一片のシート材料から製造するのが好ましく、これをステンレス鋼から製造するのが好ましい。ステンレス鋼は、高温度に耐える材料である。このステンレス鋼は、例えば鉄と比べて高い耐食性を有するとともに、比較的低い熱伝導率及び比較的低い熱放射率を有する。電極遮蔽体を一片のシート材料から製造することにより、これを廉価に製造しうる。
【００１１】
電極遮蔽体には電極側とは反対側の面上に低放熱被膜層を設け、電極遮蔽体の放熱損失を低減させるのが好ましく、この低放熱被膜層には貴金属又はクロムを含めるのが好ましい。このような層を電極遮蔽体の外側面に被着することにより、電極遮蔽体の温度を簡単に所望通りに比較的高くすることができる。電極遮蔽体の外側面上の低放熱被膜層に対する他の適切な材料は、窒化チタン、炭化クロム、窒化アルミニウム及び炭化シリコンである。低圧水銀蒸気放電ランプの他の例では、外側面を研摩する。電極遮蔽体の外側面の研摩処理によっても電極遮蔽体を通る放熱を低減させる。
【００１２】
電極遮蔽体には、電極の方向に向いた面上で放射吸収被膜層を設けるのが好ましく、この層には炭素を含めるのが好ましい。赤外線放射範囲内の放射率が比較的高い層を用いることにより、電極遮蔽体の吸熱力が増大する。このようにすることにより、電極遮蔽体の温度を簡単に所望通りに比較的高くすることができる。
【００１３】
以下に、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、長手軸線２を囲む管状部分１１を有するガラス放電容器１０が設けられた低圧水銀蒸気放電ランプを示し、放電容器１０はこの中で発生される放射を通過させるとともに、この放電容器には第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂが設けられている。本例では、管状部分１１の長さは１２０ｃｍであり、その内径は２４ｍｍである。放電容器１０は、１ｍｇの水銀の充填剤と不活性ガス、例えば、アルゴンとが与えられた放電領域１３を気密に囲んでいる。管状部分１１の壁部には通常、発光材料（例えば、蛍光体粉末）を有する発光層（図１に図示せず）が被覆されており、励起された水銀により発生される紫外（ＵＶ）光をこの発光層により（主に）可視光に変換する。端部１２ａ及び１２ｂは、放電領域１３内に配置された電極２０ａ及び２０ｂをそれぞれ支持する。電極２０ａ、２０ｂは、電子放出物質、この場合、バリウム、カルシウム及びストロンチウムの酸化物の混合物で被覆されたタングステンの巻線である。電極２０ａ及び２０ｂからは、電流供給導体３０ａ、３０ａ´及び３０ｂ、３０ｂ´が端部１２ａ及び１２ｂをそれぞれ経て放電容器１０の外部に延在している。電流供給導体３０ａ、３０ａ´及び３０ｂ、３０ｂ´は口金３２ａ及び３２ｂに固着された接点ピン３１ａ、３１ａ´及び３１ｂ、３１ｂ´に接続されている。一般には、電極２０ａ及び２０ｂの各々を囲んで電極リング（図１に図示せず）が配置されており、この電極リング上にガラスカプセルが取付けられており、このガラスカプセルから水銀が投入される。他の例では、水銀とPbBiSnの合金とを有するアマルガムが、放電容器１０に連結された排気管（図１に図示せず）内で与えられる。
【００１４】
図１の実施例では、電極２０ａ及び２０ｂが二重壁の電極遮蔽体２２ａ及び２２ｂにより囲まれており、これらの電極遮蔽体は、公称点灯時には、４５０℃よりも高い温度になる。この温度では、これら電極遮蔽体２２ａ及び２２ｂ上のBaＯ又はSrＯに付着された水銀が解離作用により解放され、放電領域中での放電のために再び得られるようになる。電極遮蔽体の特に適した温度は、少なくとも、５５０℃である。図１の例では、電極遮蔽体２２ａをステンレス鋼から形成してある。このような電極遮蔽体は、上述した高温度で、寸法的に安定で、耐食性に優れ、しかも、その熱放射率は比較的低い。電極遮蔽体を製造する上で適した材料は、重量％で最大で０．０８％のＣと、最大で２％のMnと、最大で２〜３％のMoと、残りとしてのFeとの組成を有するクロムニッケル鋼（AlSi 316）である。電極遮蔽体を製造する上で特に適した他の材料は、Duratherm 600 （商品名）、すなわち、４１．５％のCoと、１２％のCrと、４％のMoと、８．７％のFeと、３．９％のＷと、２％のTiと、０．７％のAlと、残りの％のNiとの組成を有し、耐食性を高めたCoNiCrMo合金である。
【００１５】
図２は、図１の細部を示す斜視図であり、この図２では、端部１２ａが電流供給導体３０ａ及び３０ａ´を介して電極２０ａを支持している。二重壁の電極遮蔽体２２ａは、本例では、端部１２ａ内に位置する支持ワイヤ２６ａにより支持されている。他の実施例では、支持ワイヤ２６ａを電流供給導体３０ａ及び３０ｂのうちの一方に連結する。図２の例では、支持ワイヤ２６ａをステンレス鋼から形成する。ステンレス鋼の熱伝導度は、支持ワイヤとして用いられている既知の材料（例えば、鉄）に比べて極めて低い。電極遮蔽体２２ａは比較的高い温度を保つことができる。その理由は、特に、支持ワイヤ２６ａは電極遮蔽体２２ａからの放熱を有効に低減させる為である。更に他の実施例では、例えば電極遮蔽体にくびれを設け、このくびれを電流供給導体上にプレスばめすることにより、この電極遮蔽体を電流供給導体上に直接装着する。
【００１６】
図３は、図２に示すような本質的に四角形の電極遮蔽体２２ａの実施例を示す斜視図であり、この電極遮蔽体２２ａは内壁２３ａと、この内壁２３ａを少なくとも殆ど囲む外壁２４ａと、連結部分２５ａとを有する。この電極遮蔽体は必ずしも四角形の形状にする必要はなく、例えば、円筒状、又は断面で三角形の形状或いは多角形の形状にすることもできる。本例の電極遮蔽体は一片のシート材料から形成されており、連結部分２５ａにおいては、中央部を、例えば打ち抜きにより除去して側縁に２つのみの連結リムを残し、これにより内壁２３ａと外壁２４ａとの間の熱絶縁効果を高めるようにする。電極遮蔽体２２ａの内壁２３ａの温度が点灯中に４５０℃を、好ましくは少なくとも５５０℃を越えうるようにするために、電極遮蔽体２２ａの外壁２４ａの外面に低放熱被膜層２８ａを設け、電極遮蔽体２２ａの放熱損失を低減させる。低放熱被膜層２８ａはクロム薄膜を有するのが好ましい。他の実施例では、低放熱被膜層２８ａが貴金属、例えば、金の薄膜を有するようにする。又、図３においては、電極遮蔽体２２ａの内壁２３ａの内面上に（熱）放射を吸収する放射吸収被膜層２９ａを設ける。この放射吸収被膜層２９ａは炭素を有するのが好ましい。
【００１７】
内壁２３ａと外壁２４ａとの間隔は０．２〜２ｍｍの範囲内とするのが好ましい。図４は、この間隔と、内壁の平均温度（ａ）及び外壁の平均温度（ｂ）との間の関係を示している。“（ｃ）”は、内壁と外壁とを１つの壁部にした場合に、すなわち、前記の間隔を０ｍｍとした場合に達成される温度を示す。図４のグラフから明らかなように、二重壁とすることにより、内壁の温度は１つの壁部の場合よりも高くなり、その温度は内壁２３ａ及び外壁２４ａ間の間隔が広くなるにつれ高くなるが、これによる効果はこの間隔が広くなるにつれ減少する。従って、内壁と外壁との間隔はあまり広くしてはならない。その理由は、この間隔を広くすると、“二重壁”効果が失われる為である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの一実施例を示す線図的縦断面図である。
【図２】図１の細部を示す斜視図である。
【図３】図２の細部を示す斜視図である。
【図４】本発明による低圧水銀蒸気放電ランプの電極遮蔽体の内壁及び外壁の平均温度を、これら内壁及び外壁間の間隔の関数として示すグラフ線図である。
【国際公開パンフレット】
2004525494.tif 000003
2004525494.tif 000004
2004525494.tif 000005
2004525494.tif 000006
2004525494.tif 000007
2004525494.tif 000008
2004525494.tif 000009
2004525494.tif 000010
2004525494.tif 000011
2004525494.tif 000012
2004525494.tif 000013
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525494.tif 000014
【国際調査報告】
2004525494.tif 000015
2004525494.tif 000016