(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀と希ガスとを内部に封入した透光性の発光管と、発光管の内部に配設され水銀アマルガムを封入する封入管と、を備えた低圧水銀蒸気放電灯において、封入管は、封入管の長手方向側面に対向する少なくとも２つの開口部を有するとともに、封入管の端部から開口部までの長さがそれぞれ異なるものであって、封入管を、封入管の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設した場合に、少なくとも１つの開口部は、固体又は液体の水銀アマルガムによって遮蔽されない位置に配設していることを特徴とする低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項２】
封入管の形状は、カプセル形状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灯。
【請求項３】
封入管の端部を多孔性材で封止することを特徴とする請求項２記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【請求項４】
封入管の一端は開口端であって、２つの封入管の開口端を係合することにより、１つの容器を形成することを特徴とする請求項３記載の低圧水銀蒸気放電灯。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧水銀蒸気放電灯に関するものであり、さらに詳しくは、水銀蒸気圧を制御する水銀アマルガムを用いた低圧水銀蒸気放電灯に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、両端に電極を配置した管状の低圧放電灯（蛍光灯）が良く知られている。このような蛍光灯は、バルブ内に水銀と希ガスを封入し、電極から電子を供給することにより、バルブ内で放電させる。そして、放電によって励起した水銀原子から放射された紫外線が、バルブの内面に塗布されている蛍光体に照射し、可視光に変換される。
【0003】
近年、この蛍光灯を小型化し、白熱電球と置き換え可能な電球型の蛍光灯も商品化されている。この電球型の蛍光灯は、小型でかつ高出力なため、点灯中に蛍光灯全体が高温となる。このため、水銀蒸気圧が最適温度よりも高くなり、光束が減少する。そこで、このようなランプでは、高温下においても水銀蒸気圧の温度を最適に保つために水銀アマルガムが用いられる。この水銀アマルガムのアマルガム金属としては、たとえば、水銀とインジウムとの合金、ビスマスとインジウムとの合金、あるいは、ビスマス、インジウム及び錫との合金が用いられる。水銀と希ガスを利用した他の放電灯としては、図７に示す無電極放電灯が知られている。この無電極放電灯は、電球形のバルブ１の外周に誘導コイル２を数ターン巻き、この誘導コイル２に対して高周波電源（図示しない）により、バルブ１内の水銀と希ガスに高周波電磁界を作用させることにより上記の蛍光灯と同様の原理により、紫外線がバルブ１の内面に塗布されている蛍光体３に照射し、可視光に変換される。
【0004】
この無電極放電灯も、小型でかつ高出力なため、点灯中に無電極放電灯全体が高温となる。そこで、このようなランプにおいても水銀アマルガムが用いられている。水銀アマルガムは、室温では固体であるが、無電極放電灯が点灯することにより無電極放電灯全体が高温となり、融点を超えると液体となる。液化した水銀アマルガムは、重力により流れ出し、元の位置から移動する場合がある。水銀アマルガムが移動してしまうと、無電極放電灯内を最適な水銀蒸気圧を維持することができなくなり、無電極放電灯の光束の減少を招いてしまう。このため、図７の無電極放電灯においては、水銀アマルガムが融解しても移動しないように、水銀アマルガムを金属容器４内に水銀アマルガム５を封入している。金属容器４の端部６には開口部が設けられており、水銀蒸気は端部６の開口部を介して金属容器４から出入り自在となっている。また、金属容器４は放電空間に通じており、排気管７及びガラス棒８とともにバルブ１の下方に配設されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような無電極放電灯においては、端部６の開口部が下向きとなっているため、水銀アマルガムが融解している場合において、無電極放電灯に強い振動が加わったときには、開口部から水銀アマルガムが漏れてしまい、無電極放電灯の光束の減少を招くことがある。また、図８に示すように水銀アマルガムが融解し下方に移動してしまい、開口部を塞いだ場合には、水銀蒸気の出入りが制限され、始動時等の光束の立ち上がりが遅くなる、といった問題も生じてくる。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、振動により水銀アマルガムが実質的に漏れることがなく、かつ、始動時等の光束の立ち上がりが遅くなることのない低圧水銀蒸気放電灯を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の低圧水銀蒸気放電灯は、水銀と希ガスとを内部に封入した透光性の発光管と、発光管の内部に配設され水銀アマルガムを封入する封入管と、を備えた低圧水銀蒸気放電灯において、封入管は、封入管の長手方向側面に対向する少なくとも２つの開口部を有するとともに、封入管の端部から開口部までの長さがそれぞれ異なるものであって、封入管を、封入管の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設した場合に、少なくとも１つの開口部は、固体又は液体の水銀アマルガムによって遮蔽されない位置に配設していることを特徴とするものである。
【0008】
このような低圧水銀蒸気放電灯においては、封入管の長手方向側面に開口部を設けているので、長手方向の振動に対して水銀アマルガムが実質的に漏れることはない。また、長手方向に垂直な振動に対しても、長手方向の振動のように、重力の影響がないので、水銀アマルガムが実質的に漏れることはない。さらに、封入管の端部から開口部までの長さがそれぞれ異なるので、長手方向に垂直な振動が加わっても、全ての開口部が同時に水銀アマルガムで塞がってしまうこともない。
【0009】
請求項２記載の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電灯において、封入管の形状は、カプセル形状であることを特徴とするものである。
【0010】
請求項３記載の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項２記載の低圧水銀蒸気放電灯において、封入管の端部を多孔性材で封止することを特徴とするものである。このような低圧水銀蒸気放電灯においては、端部を多孔性材で封止しているので、水銀アマルガムが端部から出入り自在であるとともに、端部から水銀アマルガムは実質的に漏れることもない。
【0011】
請求項４記載の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項３記載の低圧水銀蒸気放電灯において、封入管の一端は開口端であって、２つの封入管の開口端を係合することにより、１つの容器を形成することを特徴とするものである。このような低圧水銀蒸気放電灯においては、端部を封止することなく、１つの閉塞容器を形成する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１及び図３を参照して説明する。
【0013】
図１は、図７に示す発光管１の内部に他端６が下方向になるように配設された封入管４の断面図を示している。ここで、封入管４には水銀アマルガム５が封入されており、また、封入管４は、長手方向側面に少なくとも２つの開口部９Ａ及び９Ｂを有している。そして、封入管４の端部６と開口部９Ａとの長さＬ１と、封入管４の端部６と開口部９Ｂとの長さＬ２と、は異なっている。図２は、発光管１の内部に他端６が上方向になるように配設された封入管４の断面図を、また、図３は、封入管４を水平方向に配設した断面図をそれぞれ示している。
【0014】
以下、各部の構成を詳述する。
【0015】
封入管４は、水銀アマルガム５を内部に封入するものである。本実施の形態において封入管４の形状は、カプセル形状であり、一端が外側に向かって膨出しており、他端６が外側に向かって突出している。そして、両端部はともに封止されている。ここで、封止の態様としては、たとえば、かしめ加工や溶接加工で封止する。封入管４の材質として、本実施の形態においては、鉄とニッケルとの合金を用いている。もちろん、その他、水銀と反応しにくい金属、たとえば、クロム、黄銅、アルミ、銅、銀、金、及び白金のうちのいずれか一種、あるいは、それらの合金を用いてもよい。また、封入管４をこれらの材料でめっきしてもよい。さらに、封入管４の材質としては、水銀と反応しにくく、かつ加工が容易なガラス、たとえば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス又はアルミナシリケートガラスを用いてもよい。
【0016】
水銀アマルガム５は、発光管内が高温になった場合においても、水銀蒸気圧の温度を最適に保つためのものである。水銀アマルガム５の材質として、本実施の形態においては、水銀、ビスマス及びインジウムの合金を用いている。もちろん、その他、水銀とインジウムとの合金、水銀とビスマスとインジウムと錫との合金を用いてもよい。
【0017】
開口部９Ａ及び９Ｂは、水銀蒸気を出入り自在とするためのものである。この開口部９Ａ及び９Ｂは、封入管４の側面の側面にそれぞれ設けられおり、開口部９Ａ及び９Ｂの他端６からの長さをそれぞれＬ１及びＬ２とすると、Ｌ１とＬ２との長さは異なっている。そして、封入管４が図１あるいは 図２のように配設された場合でも、どちらか一方の開口部は水銀アマルガム５によって遮蔽されないように、Ｌ１とＬ２との長さを適宜設定している。開口部９Ａ及び９Ｂの形状としては、たとえば、略円状である。この場合、開口部９Ａ及び９Ｂの直径は、水銀蒸気のスムーズな出入りを考慮すると０．１ｍｍ以上、さらには、０．５ｍｍ以上が好ましい。ただし、封入管４が図３に示すように配設された場合に、液化した水銀アマルガムが表面張力によって漏れないようにするために、直径を１ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【0018】
本実施の形態によれば、封入管４の側面に開口部９Ａ及び９Ｂが設けられているので、水銀アマルガムが融解している場合において、封入管４を含む低圧水銀蒸気放電灯に振動が加わったときにでも、水平方向には重力がかからないこと、及び液化した水銀アマルガム５に表面張力が働くことにより、水銀アマルガム５が封入管４から実質的に漏れることはない。したがって、低圧水銀蒸気放電灯に振動が加わった場合においても、封入管４に封入された水銀アマルガム５の量が減少することがないので、低圧水銀蒸気放電灯の光束が低下することはない。
【0019】
さらに、本実施の形態によれば、封入管４を、封入管４の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設した場合において、開口部９Ａは水銀アマルガム５によって塞がれないが、開口部９Ｂは水銀アマルガム５によって塞がれるように、Ｌ１とＬ２の長さを適宜設定している。このように設定しておくと、封入管４が 図２に示すように逆向きに配設された場合にも、今度は、封入管４の一端と開口部９Ｂとの長さＬ４が、封入管４の一端と水銀アマルガム５の上面との長さＬ３よりも長くなり、少なくとも開口部９Ｂは水銀アマルガム５によって塞がれないようにすることができる。なお、本実施の形態では、開口部９Ａは水銀アマルガム５によって塞がれる。さらに、封入管４を図３に示すように水平方向に配設した場合には、たとえば、上側に配設された開口部９Ａは水銀アマルガム５によって塞がれないが、開口部９Ｂは水銀アマルガム５によって塞がれる。また、仮に、開口部９Ａ及び９Ｂの両方が水銀アマルガム５に塞がれた場合においても、開口部９Ａ及び９Ｂの直径を１ｍｍ以下程度に設定しているので、液化した水銀アマルガム５の表面張力により、水銀アマルガム５が封入管４から実質的に漏れることはない。
【0020】
すなわち、封入管４が、封入管４の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設された場合には、どのような方向の振動が封入管４に対して加わっても、水銀アマルガム５が封入管４から実質的に漏れることはない。と同時に、液化した水銀アマルガム５が開口部９Ａ及び９Ｂを塞ぎ、水銀蒸気の出入りを妨げてしまう、といったことも起こらない。また、封入管４が水平方向に配設された場合にも、水銀アマルガム５が封入管４から実質的に漏れることはない。
【0021】
以下、本発明の第２の実施の形態を図４を参照して説明する。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。図４に示す低圧水銀蒸気放電灯は、図１に示す低圧水銀蒸気放電灯の他端６を多孔性材１０で封止したものである。多孔性材１０は、たとえば、発泡金属であってもよい。発泡金属の材質としては、ニッケル、ニッケルとクロムとの合金、ステンレス合金、アルミニウム合金であってもよい。
【0022】
本実施の形態によれば、多孔性材１０の孔径を、たとえば、０．１μｍ〜５００μｍの間で適宜設定することにより、水銀蒸気が他端６から出入り自在であるとともに、他端６から水銀アマルガム５が実質的に漏れることがない。したがって、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0023】
なお、上記説明で特に言及していない構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【0024】
以下、本発明の第３の実施の形態を図５を参照して説明する。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0025】
図５に示す低圧水銀蒸気放電灯は図１に示す低圧水銀蒸気放電灯の封入管４の材料して多孔性材を用いたものである。
【0026】
本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、水銀蒸気が多孔性材の孔から出入り自在であるとともに、液化した水銀アマルガム５が多孔性材の孔から実質的に漏れることもない。したがって、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0027】
なお、上記説明で特に言及していない構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【0028】
以下、本発明の第４の実施の形態を図６を参照して説明する。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0029】
図６に示す低圧水銀蒸気放電灯は、２つの封入管４Ａ及び４Ｂの開口端を係合することにより、１つの容器を形成している。
【0030】
本実施の形態によれば、２つの封入管４Ａ及び４Ｂの開口端を係合しているので、各開口端にカシメ加工や溶接加工を施さずに、水銀アマルガム５を封入する容器を形成することができる。これにより、水銀アマルガム５を封入する容器の製造工程等を減らすことができる。また、製造工程等の減少による容器のコストダウンを図ることもできる。
【0031】
なお、上記説明で特に言及していない構成、作用、効果等は第１ないし第３の実施の形態と同様である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１又は２記載の低圧水銀蒸気放電灯は、封入管が、封入管の長手方向側面に対向する少なくとも２つの開口部を有するとともに、封入管の端部から開口部までの長さがそれぞれ異なるものであって、封入管を、封入管の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設した場合に、少なくとも１つの開口部は、固体又は液体の水銀アマルガムによって遮蔽されない位置に配設しているので、封入管が、封入管の長手方向が水平方向に対して略垂直になるように立設された場合には、どのような方向の振動が封入管に対して加わっても、水銀アマルガムが封入管４から実質的に漏れることはない。と同時に、液化した水銀アマルガムが開口部を塞ぎ、水銀蒸気の出入りを妨げてしまう、といったことも起こらない。また、封入管が水平方向に配設された場合にも、水銀アマルガムが封入管から実質的に漏れることはなく、封入管が水平方向に配設された場合でも一方の開口部が塞がれないため、水銀蒸気の出入りが確保できる。
【0033】
請求項３記載の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項２記載の低圧水銀蒸気放電灯において、封入管の端部を多孔性材で封止しているので、水銀蒸気が端部から出入り自在であるとともに、端部から液化した水銀アマルガムが実質的に漏れることもない。
【0034】
請求項４記載の低圧水銀蒸気放電灯は、請求項３記載の低圧水銀蒸気放電灯において、２つの封入管の開口端を係合することにより、１つの容器を形成しているので、端部を封止することなく、１つの閉塞容器を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【 図１】第１の実施の形態を示す断面図である。
【 図２】第１の実施の形態を示す他の断面図である。
【 図３】第１の実施の形態を示すさらに他の断面図である。
【 図４】第２の実施の形態を示す断面図である。
【 図５】第３の実施の形態を示す断面図である。
【 図６】第４の実施の形態を示す断面図である。
【 図７】従来例の無電極放電灯を示す断面図である。
【 図８】従来の水銀アマルガムの容器を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 発光管
４、４Ａ、４Ｂ 封入管
５ 水銀アマルガム
６ 他端
９Ａ、９Ｂ 開口部
１０ 多孔性材
【図１】
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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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【図７】
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【図８】
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