JPS601745A - Mercury lamp - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a mercury lamp having reduced size and power consumption and increased radiation strength of ultraviolet ray by providing a hot cathode where the weight at the section to be secured with an electron emitter in a filament wire constituting an electrode is specified then filling micro amount of mercury and gas in an encapsulation tube. CONSTITUTION:Filament wires 2A, 2B are made of high melting point metal such as tungsten or molybdenum where the weight at the sections 21A, 21B to be secured with an electron emitter is 0.3-3.0mg and the electron emitter is secured through coating, for example. The lead wires 3A, 3B are made of such metal as fittable with the material of the encapsulation tube 1, molybdenum for example. Micro amount of mercury is encapsulated in said tube 1 while gas selected from argon krypton or neon of 6-50Torr (Under 25 deg.C) is also encapsulated. When firing, it is operated within such range as the magnitude of discharge current will be lower than 20mA.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水銀灯特に超小型水銀灯に関するものである。[Detailed description of the invention] TECHNICAL FIELD The present invention relates to mercury lamps, and particularly to micro-miniature mercury lamps.

一般に水銀灯は、これより照射される紫外線ン利用する
種々の分野で広く用いられている。例えば殺菌灯として
水銀灯が用いられてだｖ、紫外線の有する殺菌作用によ
り有害な雑菌が除去される。In general, mercury lamps are widely used in various fields that utilize the ultraviolet rays emitted by them. For example, when a mercury lamp is used as a germicidal lamp, harmful germs are removed by the germicidal action of ultraviolet rays.

このように殺菌灯として用いられる水銀灯は、通常は殺
菌処理ン施す対象物の大きさに基（・てその（１）力及
び封体管の大きさが定められるか、従来（２） 概して大型のものが多く、特に小型で携帯用のものは未
だ充分に実用化されていない。例えば冷蔵庫内へ設置で
きるほど小型でしかも消費電力が小さく、そのうえ紫外
線の放射強度が大き（て確実に殺菌効果ケ得ることがで
さる水銀灯が得られればその実用上の価値は極めて大き
い。特に携帯用として便利な水銀灯とする場合には、そ
の大きさは、アーク長が８９ｍ以下、管内径が１０調以
下で、しかも消費電力がＩＷ以下つまり実質上放電電流
値が２０ｍＡ以下であることが要求され、このような小
型の水銀灯では従来紫外線の放射強度の大きいものは得
られていない。The mercury lamp used as a sterilizing lamp is usually determined based on the size of the object to be sterilized. There are many products, especially small and portable ones, which have not yet been fully put into practical use.For example, they are small enough to be installed in a refrigerator, consume little power, and have a high intensity of ultraviolet rays (so they have a reliable sterilization effect). If a mercury lamp can be obtained, its practical value would be extremely great.In particular, when making a conveniently portable mercury lamp, its size should be 89 m or less in arc length and 10 m or less in inner diameter. Furthermore, it is required that the power consumption be less than IW, that is, the discharge current value should be less than 20 mA, and conventionally such small mercury lamps have not been able to provide a high radiation intensity of ultraviolet rays.

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものでおって
、小型で消費電力が小さく、しかも紫外線の放射強度が
大きく携帯用としても便利な水銀灯を提供することを目
的とし、その特徴とするところは、電極を構成するフィ
ラメントワイヤーの電子エミッターが固着される部分の
重量を０．３〜３、（ＪｒｒＬ９としだ熱陰極ン具え、
耐外管内に、微量の水銀と、アルゴン、クリプトン若し
くけネオンか（３） ら選ばれたガスン６〜５０トール充填して成り。The present invention was made based on the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a mercury lamp that is small in size, has low power consumption, has a high radiation intensity of ultraviolet rays, and is convenient to carry. However, the weight of the part of the filament wire constituting the electrode to which the electron emitter is fixed is 0.3 to 3 (JrrL9, and it is equipped with a hot cathode,
The outer tube is filled with a small amount of mercury and 6 to 50 torr of gas selected from argon, krypton, or neon (3).

かつ放電電流が２０ｍＡ以下で動作される点にある。Moreover, the discharge current is operated at 20 mA or less.

以下図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第１図は本発明に係る水銀灯の一例を示す説明用断面図
である。ｌは例えば石英ガラス毀の紫外線透過性の封体
管であり、この封体管ｌの内径りは例えば８Ｉ以下であ
る。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a mercury lamp according to the present invention. 1 is, for example, an ultraviolet-transparent envelope tube made of quartz glass, and the inner diameter of this envelope tube 1 is, for example, 8I or less.

２Ａ、２Ｂは電極ン構成するフィラメントワイヤーであ
り、このフィラメントワイヤー２Ａ、２Ｂはリード線３
Ａ、３Ｂにより封体管ｌの両端部空間内にそれぞれ位置
固定されている。このフィラメントワイヤー２Ａと２Ｂ
との間の距離、即ちアーク長りは例えば６０１ｍ以下で
ある。このフィラメントワイヤー２Ａ、２Ｂはタングス
テン、モリブデンなどの高融点金属より成り、例えばシ
ングル、ダブル或いはトリプルのコイル状或いは直線状
とされ、第２図に拡大して示すようにフィラメントワイ
ヤー２Ａ及び２Ｂ０）電子エミッターが固着される部分
（以下単に「固着部分」という）２１Ａ及び２１Ｂの重
量は０．３〜３．Ｑ、ｍ！ｉであジ、この固Ｎ部分２１
Ａ及び２１Ｂに、は電子エミッターが例えば塗布などに
より固着されている。電子エミッターの材質としては、
アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物若しくは炭酸
塩、その他電子エミッターとして通常用いられる物質ン
用いることができる。リード線３Ａ、３Ｂは封体管ｌの
材質となじみのよい金属、例えばモリブデンなどにより
構成される。このり−１’ｆｆ１Ｊ３Ａ、３Ｂを封体管
１に封着する場合に２いて必要ならばガラスＹＪｌｌｌ
ｔ継ぎしてもよい。直流で点灯する場合にはフィラメン
トワイヤー２Ａ。2A and 2B are filament wires that constitute the electrode, and these filament wires 2A and 2B are the lead wires 3.
A and 3B respectively fix the positions within the spaces at both ends of the sealed tube I. This filament wire 2A and 2B
The distance between them, that is, the arc length, is, for example, 601 m or less. The filament wires 2A and 2B are made of a high-melting point metal such as tungsten or molybdenum, and are, for example, in a single, double, or triple coil shape or in a straight line. The weight of the parts 21A and 21B to which the emitters are fixed (hereinafter simply referred to as "fixed parts") is 0.3 to 3. Q,m! In i, this hard N part 21
Electron emitters are fixed to A and 21B by, for example, coating. The material of the electron emitter is
Oxides or carbonates of alkali metals or alkaline earth metals, and other substances commonly used as electron emitters can be used. The lead wires 3A and 3B are made of a metal compatible with the material of the envelope tube 1, such as molybdenum. When sealing this glue-1'ff1J3A, 3B to the enclosure tube 1, use the glass YJll if necessary.
T-seams may also be used. If lighting with DC, use filament wire 2A.

２Ｂの一方が熱陰極として機能し、交流で点灯する場合
にはフィラメントワイヤー２Ａ、２Ｂの両方が熱陰極と
して機能する。One of the filament wires 2B functions as a hot cathode, and when lighting with alternating current, both filament wires 2A and 2B function as a hot cathode.

封体管１内に゛は、微量例えばｌｌｉ、１（２５℃基準
）程度以下の水銀乞封入すると共に、６〜５０トール好
ましくは９〜３０）−ル（２５℃基準）の、アルザン、
クリプトン若しくはネオンから選ばれたガスまたはそれ
らの混合ガスを封入する。Inside the envelope tube 1, a trace amount of mercury, for example, less than 1 liter (25° C. standard) is sealed, and 6 to 50 Torr, preferably 9 to 30 Torr (25° C. standard) of Alzan,
A gas selected from krypton or neon or a mixture thereof is sealed.

そして点灯時には放電電流の大きさが２０ｍＡ以（５） 下となる範囲内で動作せしめる。And when lighting, the magnitude of the discharge current is 20mA or more (5) Operate within the following range.

以上の構成によれば、後述する実験例からも理解される
ように、小型にして消費電力が小さく、しかも紫外線特
に波長２５３７＾の紫外線の放射強度が太き（て充分な
量の紫外ｉを得ることができる。そしてこのことから殺
菌灯として用いたときに携帯用として待運びに便利であ
り、節電効果が大きく例えば冷蔵庫などの狭い場所にも
有利に配・置することができ、実用上のメリットが大き
い。According to the above configuration, as will be understood from the experimental examples described later, it is compact and has low power consumption, and the radiation intensity of ultraviolet rays, especially ultraviolet rays with a wavelength of 2537^, is large (and a sufficient amount of ultraviolet i can be emitted). For this reason, when used as a germicidal lamp, it is portable and convenient to carry, has a large power-saving effect, and can be advantageously placed in a narrow space such as a refrigerator, making it practical. The benefits are great.

実験例 以下のような構成の水銀灯を作製した。Experimental example A mercury lamp with the following configuration was fabricated.

封体管の内径・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・６ｗ０＋＋アーク長・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・５０閣封入ガス　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アルゴ
ンガス封入ガス圧・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・１５トール水銀量・・・
・−・・・・−・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・１μ！フイラメントワイヤー・・・・
・・・・・・・・・・・・・・タングステン電子エミッ
ター・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・）々リウム、ストロンチウム、カルシウム の各炭酸塩の混合物 （６） 電圧、電流・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・６６　Ｖ　、　４．５　ｍＡ消費電
力・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・０．３Ｗ上記構成の水銀灯
の点灯実験を行なったところ、封体管１の中央から距離
２００■離れた地点に８ける波長２５３７Ａの紫外線の
強度は、消費電力ｌＷ当たり約０゜０３５ｍＷ／ｃｒｎ
２と大きいものであり、約５０００時間の連続点灯後に
？いても実用上充分な強度を保っていた。Inner diameter of envelope tube・・・・・・・・・・・・・・・・・・
......6w0++ arc length...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・50 cabinets filled gas ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Argon gas filled gas pressure・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・15 torr mercury amount...
・－・・・・・・－・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・1μ! Filament wire...
・・・・・・・・・・・・・・・Tungsten electron emitter・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...) Mixture of chlorium, strontium, and calcium carbonates (6) Voltage, current...
・・・・・・・・・66 V, 4.5 mA power consumption・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・0.3W When we conducted a lighting experiment using a mercury lamp with the above configuration, we found that the intensity of ultraviolet rays with a wavelength of 2537 A at a point 200 mm away from the center of the envelope tube 1 was is approximately 0°035mW/crn per 1W of power consumption
2 and is a large one, and after about 5000 hours of continuous lighting? However, it maintained sufficient strength for practical use.

以上質するＫ、消費電力がｌＷ未満で、大きさが、アー
ク長で８０■以下、封体管内径でｌＯ霧以下であるよう
な小型の水銀灯では、まず放電電流ｙ＜２９ｍＡ以下と
することが必要であり、そして波長２５３７Ａの紫外線
の実用上充分な放射強度と良好な点灯性及び経済的な使
用寿命を得るためには、フィラメントワイヤーの固着部
分の重量ン０．３〜ｓ、ｏｍｇとすることが必要であり
、しかもアルザン、クリプトン若しくはネオンから選ば
れた封入ガスのガス圧ン６〜５０トール、好ましくは９
〜３０トールとすることが必要である。これに対して、
放電電流が２０ｍＡＹ超える場合には消費電（７） 力が大きくなる。フィラメントワイヤーの固Ｎ部分の重
量がＱ、３ｍｙ未満の場合には電子放出面積が小さくて
電子放出能力が低下しグロー放電からアーク放電への移
行が困難となって点灯性が悪（なり、−刀フィラメント
ワイヤーの固着部分の重量が３．ＩＪｍｇを超える場合
には固着部分の熱容量が大きく１よって固着部分が昇温
しに（くなり、このためアークスポットが容易に形成さ
れずグロー放電からアーク放電への移行が困難となって
点灯性が悪（なる。そして封入ガス圧が６１−ル未満或
いは５０トールを超える場合には波長２５３７Ａの紫外
線の放射強度が著しく低くなる。因みに、例えば消費電
力が１〜２００Ｗの従来の水銀灯では封入ガス圧は通常
数トール（２５℃基準）とされているがこれをその１筐
消費電力ＩＷ以下の小型の水銀灯に適用すると上述のよ
うに波長２５３７Ａの紫外線の放射強度が著しく低下し
て実用に供することができない。For small mercury lamps whose power consumption is less than 1W, whose arc length is less than 80 mm, and whose inner diameter is less than 10 mA, the discharge current must be less than 29 mA. In order to obtain a practically sufficient radiation intensity of ultraviolet rays with a wavelength of 2537A, good lighting performance, and an economical service life, the weight of the fixed part of the filament wire is 0.3 to s, omg. Moreover, the gas pressure of the filler gas selected from Alzan, Krypton or Neon is 6 to 50 Torr, preferably 9 Torr.
~30 torr is required. On the contrary,
If the discharge current exceeds 20 mAY, the power consumption (7) will increase. If the weight of the solid N portion of the filament wire is less than Q, 3 my, the electron emitting area is small and the electron emitting ability is reduced, making it difficult to transition from glow discharge to arc discharge, resulting in poor lighting performance (- If the weight of the fixed part of the sword filament wire exceeds 3.IJmg, the heat capacity of the fixed part is large 1, so the temperature of the fixed part tends to rise. Therefore, an arc spot is not easily formed, and arcing from glow discharge occurs. It becomes difficult to transition to discharge, resulting in poor lighting performance.If the sealed gas pressure is less than 61 l or more than 50 Torr, the radiation intensity of ultraviolet rays with a wavelength of 2537A becomes extremely low.Incidentally, for example, the power consumption In conventional mercury lamps with a power of 1 to 200 W, the filled gas pressure is usually several torr (25°C standard), but if this is applied to a small mercury lamp with a power consumption of less than IW per case, ultraviolet rays with a wavelength of 2537 A will be emitted as described above. The radiation intensity of the system is significantly reduced, making it impossible to put it into practical use.

以上本発明の一実施例について説明したが、直流点灯用
として水銀灯を構成する場合には、電子エミッターはフ
ィラメントワイヤー２人または２Ｂの何れか一万に固着
せしめろようにしてもよい。An embodiment of the present invention has been described above, but when configuring a mercury lamp for direct current lighting, the electron emitter may be fixed to either the filament wires 2 or 2B.

以上のように本発明は、電極ン構成するフィラメントワ
イヤーの電子エミッターか置部される部分の重量ン０．
３〜３．０ｍｇとした熱陰極を具え、封体管内に、微量
の水銀と、アルザン、クリプトン若しくはネオンから選
ばれたガヌを６〜５０　）−ル充填して成り、かつ放電
電流が２０ｍＡ以）で動作されることを特徴とする水銀
灯である力・ら、小型で消費電力が小さく、しかも紫外
線の放射強度が大さく携帯用としても便利な水銀灯乞提
供することかでさる。As described above, in the present invention, the weight of the part of the filament wire constituting the electrode where the electron emitter is placed is 0.
It is equipped with a hot cathode with a concentration of 3 to 3.0 mg, and a sealed tube is filled with a trace amount of mercury and 6 to 50 μl of Ganu selected from Alzan, krypton, or neon, and has a discharge current of 20 mA. It is an object of the present invention to provide a mercury lamp which is small in size, has low power consumption, and has a high radiation intensity of ultraviolet rays, and is convenient to carry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係る水銀灯の一例乞示す説明用断面図
、第２図は要部の説明用拡大図である。 １・・・封体管 ２Ａ、２Ｂ・・フィラメントワイヤー ３Ａ、３Ｂ・・・リー　ド線 ２１Ａ、２１Ｂ・・・固着部分 学１図 夛２図 ２Ａ（２Ｂ） 手続補正書（自発） 昭和５９年２月１０日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１０７９３３号 ２、発明の名称　水　銀　灯 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ウシオ電機株式会社 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 １）明細書第２頁第８行中ｒ８０ｍｍｌをｒｌｏｏｍｍ
ｌと訂正する。 ２）同第３頁第８行中ｒ８ｍｍｌをｒ　１０ｍｍＪと訂
正する。 ３）同第３頁第１４行中ｒ６０＋ａｍＪをｒｌｏｏｍｍ
ｌと訂正する。 ４）同第４頁第１５行中１１μＩ！　（２５℃基準）」
をｒ２ｍｇＪと訂正する。 ５）同第５頁第１６行中「１μ！」をｒ２ｍｇＪと訂正
する。 ６）同第６頁第１行中ｒ　６６　Ｖ、　４．５ｍＡＪを
「４０Ｖ、７ａ＋ＡＪと訂正する。 ７）同第６頁第７行中ｒ５０００Ｊをｒ２０００Ｊと訂
正する。 ８）同第６頁第１０行中ｒ８０ｍｍＪを「１００ＩＩＩ
Ｉ１１」と訂正する。 ９）同第７頁第１３行中「１〜２００ＷＪを「４〜２０
０ＷＪと訂正する。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a mercury lamp according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory enlarged view of the main parts. 1...Enclosed tube 2A, 2B...Filament wire 3A, 3B...Lead wire 21A, 21B...Fixed part chemistry 1 Figure 2 Figure 2A (2B) Procedural amendment (voluntary) 1982 February 10th, Mr. Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Japan Patent Office1, Indication of the case, Patent Application No. 107933, filed in 1982,2, Name of the invention: Water silver lamp3, Relationship with the person making the amendment: Name of the patent applicant: Ushio Inc. shares Company 4, Agent 5, Detailed explanation of the invention column 6 of the specification to be amended, Contents of the amendment 1) rroomm r80 mml in line 8 of page 2 of the specification
Correct it as l. 2) Correct r8 mml in line 8 of page 3 to r 10 mmJ. 3) rroomm r60+amJ in line 14 of page 3
Correct it as l. 4) 11 μI on page 4, line 15! (25℃ standard)
is corrected to r2mgJ. 5) Correct "1μ!" in line 16 of page 5 to r2mgJ. 6) Correct r 66 V, 4.5 mAJ in the first line of page 6 as "40 V, 7a + AJ. 7) Correct r5000J in line 7 of page 6 as r2000J. 8) Correct r 66 V, 4.5 mAJ in the first line of page 6 as r2000J. r80mmJ in 10 lines is “100III
I11” is corrected. 9) In the same page 7, line 13, ``1~200WJ'' is ``4~20WJ''.
Correct it to 0WJ.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）電極を構成するフィラメントワイヤーの電子エミッ
ターが園旭される部分の重量を０．３〜３．０　ｍｇと
しだ熱陰極ン具え、封体管内圧、微量の水銀と、アルゴ
ン５．クリプトン若しくはネオンから選ばれたガスを６
〜５０トール充填して成り、かつ放電電流が・２０ｍＡ
以下で動作されることを％徴とする水銀灯。1) The weight of the part of the filament wire that constitutes the electrode where the electron emitter is placed is 0.3 to 3.0 mg, and the hot cathode is equipped with a sealed tube internal pressure, a trace amount of mercury, and argon. 6 gases selected from krypton or neon
It is filled with ~50 Torr and has a discharge current of 20mA.
Mercury lamps are designed to be operated at: