JP2011175813A - Low-pressure mercury discharge lamp - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-pressure mercury discharge lamp achieving, in a wide temperature range, higher light emitting efficiency that depends on the temperature of its coolest portion. <P>SOLUTION: The low-pressure mercury discharge lamp includes rare gas and a light emitting metal filled in a discharge space 13 of a U-shaped air-tight container 11. At least 500W power is input thereto with such high current density that there is a relationship of IL/ϕin>0.05 between a lamp current IL and an inner diameter ϕin of the air-tight container. In a space 281 which is communicated with the discharge space 13 at the U-shaped front end of the air-tight container 11 to serve as the coolest portion of the air-tight container 11 outside the discharge space, a capsule 28 is formed having a connection hole 282 in which an amalgam 30 can be held. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、最冷部温度に依存する発光効率を広い温度範囲で高効率化した殺菌などの用途に用いられる低圧水銀放電灯に関する。   The present invention relates to a low-pressure mercury discharge lamp used for applications such as sterilization in which the luminous efficiency depending on the coldest part temperature is increased over a wide temperature range.

従来の低圧水銀放電灯では、発光管の電極部を金属製ブロックおよび金属板で固定し、気体温度調節装置などからの温度調整された気体を、電極後部に吹き付けることにより、発光管の最冷部の温度を所定値に設定している。（例えば、特許文献１）   In the conventional low-pressure mercury discharge lamp, the electrode part of the arc tube is fixed with a metal block and a metal plate, and the temperature-adjusted gas from a gas temperature control device or the like is blown to the rear part of the electrode, thereby cooling the arc tube at its coldest temperature. The temperature of the part is set to a predetermined value. (For example, Patent Document 1)

特開２００１−１３５４８６公報JP 2001-135486 A

上記した特許文献１の技術は、殺菌ランプとして用いる場合の発光効率の低下を抑えるには２５℃付近に冷却する必要から気体温度調整装置が必要となることから、気体温度調整のための手段とこれを制御するための手段が必要でシステムとして煩雑となる、という問題があった。   Since the technique of Patent Document 1 described above requires a gas temperature adjusting device from the necessity of cooling to around 25 ° C. in order to suppress a decrease in luminous efficiency when used as a sterilizing lamp, There is a problem that a means for controlling this is necessary and the system becomes complicated.

この発明の目的は、最冷部の温度に依存する発光効率を、広い温度範囲で高効率化を図ることのできる低圧水銀放電灯を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a low-pressure mercury discharge lamp capable of improving the luminous efficiency depending on the temperature of the coldest part in a wide temperature range.

上記した課題を解決するために、この発明の低圧水銀放電灯は、Ｕ字状の気密容器内の放電空間に希ガスが封入され、ランプ電流ＩＬと前記気密容器の内径φｉｎがＩＬ／φｉｎ＞０．０５の関係にある電流密度で、少なくとも入力電力を５００Ｗとした低圧水銀放電灯において、前記放電空間に連通させるとともに前記放電空間外の前記気密容器の最冷部となる空間部に、アマルガムを保持可能としたカプセルを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, in the low-pressure mercury discharge lamp of the present invention, a rare gas is sealed in a discharge space in a U-shaped airtight container, and the lamp current IL and the inner diameter φin of the airtight container are IL / φin>. In a low-pressure mercury discharge lamp having a current density of 0.05 and at least an input power of 500 W, the amalgam is connected to the discharge space and is the coldest part of the hermetic vessel outside the discharge space. It is characterized by having a capsule capable of holding.

この発明によれば、冷却等の措置を行なうことなく最冷部を形成するとともに、封入薬品としてアマルガムを用いたことにより、広い温度範囲での高い発光効率を実現することができる。   According to this invention, while forming the coldest part without taking measures such as cooling, high luminous efficiency in a wide temperature range can be realized by using amalgam as the encapsulated chemical.

この発明の低圧水銀放電灯に関する一実施形態について説明するための一部を切欠して示した概略的な構成図である。It is the schematic block diagram which notched and showed one part for demonstrating one Embodiment regarding the low pressure mercury discharge lamp of this invention. 図１の電極について説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the electrode of FIG. 図１の要部を拡大して示した一部切欠断面図である。It is the partially cutaway sectional view which expanded and showed the principal part of FIG. この発明の効果について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the effect of this invention.

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１〜図３は、この発明の低圧水銀放電灯に関する一実施形態について説明するための、図１は一部を切欠して示した概略的な構成図、図２は図１の電極部分について説明するための構成図、図３は図１の要部を拡大して示した一部切欠断面図である。   1 to 3 are diagrams for explaining an embodiment of the low-pressure mercury discharge lamp according to the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram with a part cut away, and FIG. 2 is an electrode portion of FIG. FIG. 3 is a partially cutaway cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 1.

図１〜図３において、１１は、中間部分に屈曲部１２が形成されたＵ字状の紫外線透過性で耐熱性の管状の放電空間１３を備えた気密容器である。気密容器１１は、例えば石英ガラス製で形成される。気密容器１１の両端内部には、例えばタングステン材で形成された電極１４，１５が配置される。   1 to 3, reference numeral 11 denotes an airtight container including a U-shaped ultraviolet light transmissive and heat resistant tubular discharge space 13 having a bent portion 12 formed at an intermediate portion. The hermetic container 11 is made of, for example, quartz glass. Electrodes 14 and 15 made of, for example, a tungsten material are disposed inside both ends of the hermetic container 11.

電極１４，１５は、封止部１６，１７で一部が気密容器１１で封止されたインナーリード１８，１９を介して電気的にそれぞれ接続されたアウターリード２０，２１から外部にそれぞれ取り出される。アウターリード２０，２１は図示しない電源に接続される。   The electrodes 14 and 15 are respectively taken out to the outside from the outer leads 20 and 21 electrically connected through the inner leads 18 and 19 partially sealed by the hermetic container 11 at the sealing portions 16 and 17, respectively. . The outer leads 20 and 21 are connected to a power source (not shown).

電極１４，１５の近傍に配置される２２，２３は電極であり、この電極２２，２３は放電を開始させる補助用であるエミッターが塗布されている。電極２２は、図２にも示すように、その一端はインナーリード２２１を、他端はインナーリード２２２を介してアウターリード２４，２５から外部に取り出される。アウターリード２４，２５は、封止部１６でインナーリード１８とともに封止される。アウターリード２４，２５には、電極２２を励起させる図示しない電源が供給される。   Reference numerals 22 and 23 arranged in the vicinity of the electrodes 14 and 15 are electrodes, and the electrodes 22 and 23 are coated with an auxiliary emitter for starting discharge. As shown in FIG. 2, one end of the electrode 22 is taken out from the outer leads 24 and 25 through the inner lead 221 and the other end through the inner lead 222. The outer leads 24 and 25 are sealed together with the inner lead 18 at the sealing portion 16. The outer leads 24 and 25 are supplied with power (not shown) that excites the electrodes 22.

同じように、電極２３は、その一端がインナーリード２３１を、他端がインナーリード２３２を介してアウターリード２６，２７から外部に取り出される。アウターリード２６，２７は、封止部１７でインナーリード１９とともに封止される。アウターリード２６，２７には、電極２３を励起させる図示しない電源が供給される。   Similarly, one end of the electrode 23 is taken out from the outer leads 26 and 27 through the inner lead 231 and the other end through the inner lead 232. The outer leads 26 and 27 are sealed together with the inner lead 19 at the sealing portion 17. The outer leads 26 and 27 are supplied with power (not shown) that excites the electrode 23.

２８は、屈曲部１２の先端部に一体的に形成されて最冷部となる長さが３０ｍｍ程度の内部に空間部２８１を備えたカプセルである。空間部２８１は、図３にも示すように、内径が５ｍｍ程度であり、放電空間１３と空間部２８１が内径１ｍｍ程度の連結孔２８２で連結される非放電空間である。連結孔２８２は、空間部１８１よる絞られた形状としたことから消灯時におけるアマルガム３０の保持に有効となる。   Reference numeral 28 denotes a capsule that is formed integrally with the distal end portion of the bent portion 12 and has a space portion 281 inside the length of about 30 mm that becomes the coldest portion. As shown in FIG. 3, the space portion 281 is a non-discharge space in which the inner diameter is about 5 mm and the discharge space 13 and the space portion 281 are connected by a connection hole 282 having an inner diameter of about 1 mm. Since the connecting hole 282 has a narrowed shape by the space portion 181, it is effective for holding the amalgam 30 when the light is extinguished.

２９は、屈曲部１２に対向する位置の気密容器１１の両端側を、気密容器１１と同材料で連結させることで、機械的な強度を増した連結部である。   Reference numeral 29 denotes a connecting portion having increased mechanical strength by connecting both ends of the airtight container 11 at positions facing the bent portion 12 with the same material as the airtight container 11.

放電空間１３には、封入ガスとしてアルゴンガス０．５Ｔｏｒｒが封入され、封入薬品としてはＳｎ（錫）：５０±５％、Ｂｉ（ビスマス）：３０±５％、Ｐｂ（鉛）：１５±５％、Ｈｇ（水銀）：５％の成分比率からなるアマルガム３０が封入されている。アマルガム３０は、カプセル２８の空間部２８１内にも封入される。   The discharge space 13 is filled with 0.5 Torr of argon gas as an enclosed gas, and Sn (tin): 50 ± 5%, Bi (bismuth): 30 ± 5%, Pb (lead): 15 ± 5 as encapsulated chemicals. %, Hg (mercury): Amalgam 30 having a component ratio of 5% is enclosed. The amalgam 30 is also enclosed in the space 281 of the capsule 28.

また、ランプ電流ＩＬと気密容器１１の内径φｉｎの関係が、ＩＬ／φｉｎ＞０．０５と高い電流密度としている。高電流密度の場合は、点灯中に高温となる。   In addition, the relationship between the lamp current IL and the inner diameter φin of the hermetic container 11 is a high current density of IL / φin> 0.05. In the case of high current density, the temperature becomes high during lighting.

このように構成された低圧水銀放電灯に電力が投入されると、まず電極２２，２３から電子が放出されて放電空間１３内の放電破壊が行われ点灯を開始する。点灯後は、電子からエネルギーをアマルガム３０が受けて励起され、アマルガム３０がカプセル２８から放出されアマルガム３０に含まれる水銀に基づき殺菌効果をもたらす２５４ｎｍが発光される。   When power is supplied to the low-pressure mercury discharge lamp configured as described above, electrons are first emitted from the electrodes 22 and 23, and the discharge in the discharge space 13 is destroyed and lighting is started. After lighting, the amalgam 30 is excited by receiving energy from electrons, and the amalgam 30 is emitted from the capsule 28 and emits 254 nm, which has a bactericidal effect based on the mercury contained in the amalgam 30.

低圧水銀放電灯が消灯されると、アマルガム３０は最冷部であるカプセル２８の空間部２８２に還流される。以降、点灯時と消灯時において、同サイクルを繰り返すこととなる。   When the low-pressure mercury discharge lamp is turned off, the amalgam 30 is returned to the space 282 of the capsule 28 which is the coldest part. Thereafter, the same cycle is repeated at the time of lighting and at the time of lighting off.

図４は、この発明のカプセル内にアマルガムが収容された低圧水銀放電灯と従来の水銀が放電空間に封入された低圧水銀放電灯とを同条件で点灯させた場合の温度依存性について説明するための説明図である。   FIG. 4 explains the temperature dependence when a low-pressure mercury discharge lamp in which amalgam is contained in the capsule of the present invention and a low-pressure mercury discharge lamp in which conventional mercury is enclosed in a discharge space are lit under the same conditions. It is explanatory drawing for.

すなわち、従来は２０℃前後にピンポイント的な発光効率の高い箇所がある。この発明の場合は、最冷部であるカプセル２８内に、封入薬品としてＳｎ：５０±５％、Ｂｉ：３０±５％、Ｐｂ：１５±５％、Ｈｇ：５％の成分比率からなるアマルガムが封入された場合の最適温度範囲は、４〜４０℃程度なる。このため、最冷部温度に依存する発光効率を広い温度範囲で高効率化を図ることが可能となる。   That is, in the past, there is a location with high pinpoint luminous efficiency around 20 ° C. In the case of this invention, an amalgam comprising component ratios of Sn: 50 ± 5%, Bi: 30 ± 5%, Pb: 15 ± 5%, Hg: 5% in the capsule 28 which is the coldest part. The optimum temperature range when is enclosed is about 4 to 40 ° C. For this reason, it is possible to increase the luminous efficiency depending on the coldest part temperature in a wide temperature range.

この実施形態では、電極から離れた位置に最冷部となるカプセルを形成するとともに、広い温度範囲で発光効率を呈するアマルガムを収容したことにより、特別な気体温度調整装置を必要とすることなしに、高い発光効率を実現することができる。   In this embodiment, the capsule which becomes the coldest part is formed at a position away from the electrode, and the amalgam exhibiting luminous efficiency in a wide temperature range is accommodated, so that a special gas temperature adjusting device is not required. High luminous efficiency can be realized.

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、アマルガムが封入されるカプセル２８は、電極１４，１５から最も遠い中間部に形成したが、電極１４，１５付近に比して温度が低い箇所であれば中間部分には限定されない。これにより、カプセル２８は下向きとは限らず水平方向に位置しても、場合によっては斜めあるいは垂直に形成されるものであっても構わない。要は、最冷部であればよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the capsule 28 encapsulating the amalgam is formed in the middle part farthest from the electrodes 14 and 15, but is not limited to the middle part as long as the temperature is lower than that in the vicinity of the electrodes 14 and 15. Thereby, the capsule 28 is not limited to the downward direction, and may be formed in a horizontal direction, or may be formed obliquely or vertically depending on circumstances. In short, it may be the coldest part.

１１ 気密容器
１２ 屈曲部
１３ 放電空間
１４，１５ 電極
１６，１７ 封止部
１８，１９，２２１，２２２，２３１，２３２ インナーリード
２０，２１，２４，２５，２６，２７ アウターリード
２２，２３ 電極
２８ カプセル
２８１ 空間部
２８２ 連結孔
２９ 連結部
３０ アマルガム DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Airtight container 12 Bending part 13 Discharge space 14,15 Electrode 16,17 Sealing part 18,19,221,222,231,232 Inner lead 20,21,24,25,26,27 Outer lead 22,23 Electrode 28 Capsule 281 Space 282 Connection hole 29 Connection 30 Amalgam

Claims (4)

Ｕ字状の気密容器内の放電空間に希ガスが封入され、ランプ電流ＩＬと前記気密容器の内径φｉｎがＩＬ／φｉｎ＞０．０５の関係にある電流密度で、少なくとも入力電力を５００Ｗとした低圧水銀放電灯において、
前記放電空間に連通させるとともに前記放電空間外の前記気密容器の最冷部となる空間部に、アマルガムを保持可能としたカプセルを備えたことを特徴とする低圧水銀放電灯。 A rare gas is enclosed in the discharge space in the U-shaped hermetic vessel, and the lamp current IL and the inner diameter φin of the hermetic vessel have a relationship of IL / φin> 0.05, and at least the input power is 500 W. In low pressure mercury discharge lamps,
A low-pressure mercury discharge lamp comprising a capsule capable of communicating with the discharge space and capable of holding amalgam in a space portion that is the coldest portion of the hermetic vessel outside the discharge space. 前記カプセルは、前記両電極から遠い位置に形成したことを特徴とする請求項１記載の低圧水銀放電灯。   2. The low-pressure mercury discharge lamp according to claim 1, wherein the capsule is formed at a position far from the both electrodes. 前記アマルガムは、Ｓｎ：５０±５％、Ｂｉ：３０±５％、Ｐｂ：１５±５％、Ｈｇ：５％の成分比率からなることを特徴とする請求項１または２記載の低圧水銀放電灯。   3. The low-pressure mercury discharge lamp according to claim 1, wherein the amalgam is composed of component ratios of Sn: 50 ± 5%, Bi: 30 ± 5%, Pb: 15 ± 5%, and Hg: 5%. . 前記放電空間に連通される前記カプセルの空間部は細い連結孔で連結したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低圧水銀放電灯。   The low-pressure mercury discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein a space portion of the capsule communicated with the discharge space is connected by a thin connection hole.

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