专利名称：低压汞蒸汽放电灯和照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有汞合金的低压汞蒸汽放电灯和照明装置。
就灯管内封入规定量汞的方式而言，国际公开WO94/18692号公报公开了一种荧光灯(现有例1)的结构，它在灯管内封入了以锌和汞为主成份的汞合金。据记载，这种现有例1的荧光灯是将汞合金形成为固态颗粒封入灯管内的，因而可以很容易地进行汞的定量封入。
此外，日本特开平6-260139号公报也公开了一种荧光灯(现有例2)的结构，它将以锌和汞为主成份的粒状汞合金封入灯管内，并固定于灯管内的某一端。按照此现有例2，由于还将汞合金固定于灯管内，因而没有这种麻烦，即因汞合金游动，在安装、脱卸或运送电灯等情况下，有时会与灯管内壁相碰而产生异响，或是损伤灯管内的电极等零件。此外，灯管内形成有荧光体层时，也没有汞合金损伤该荧光体层而造成发光不均匀这种问题。
但根据本发明人的补充试验，现有例2尽管以此为目标，但发现原先固着的汞合金在运送和使用过程中仍然容易脱落。通过对其原因反复调查研究，发现汞合金相对于灯管内壁的接触大小对汞合金的固着强度有影响。
本发明目的在于提供一种粒状汞合金其固着可靠的低压汞蒸汽放电灯和采用该灯的照明装置。
权项1的汞蒸汽放电灯，其特征在于包括呈透光性并且气密的灯管；汞合金熔融温度超过电灯工作时灯管温度，但低于灯管软化温度，且25℃时汞蒸汽气压值在0.1-0.245Pa范围内，将以此汞合金为主成份的物质做成为粒状，并固着于灯管内，而且处于固着状态的颗粒与灯管接触面平均直径，在令颗粒平均粒径dmm时为d/3mm以上的水银释放体；包含水银释放体释放的汞和惰性气体在内的放电介质；配置在灯泡内以产生放电的至少一对电极。
通过如上所述构成，运送或使用当中即使加有振动，水银释放体也不从灯管内脱落。
在本权项及后续权项中，水银释放体在低压汞蒸汽放电灯的制造过程中紧接着灯管内的抽气工序，以尚未释放汞的状态插入灯管内，就可以借助于抽气工序的余热熔融固着在灯管端部，同时向灯管内释放汞。但本发明并不限于上述制造方法，例如水银释放体封入以后改为设一对灯管欲固着水银释放体的位置附近加热的工序也行。
所谓呈透光性并且气密的灯管，只要其材料具有透光性和气密性，允许是任意材料，例如钠钙玻璃、铅玻璃等玻璃或透光性陶瓷等。
而且灯管可以是各种形状，例如环状、直管状、鞍状、U字状、桥式连接单管形成放电路径的结构形状、球状、和多角形状等。
至于水银释放体，例如以汞和锌、铋等为主要成份的物质可以适用。而且水银释放体根据需要也可以混入若干量与汞不反应或不形成合金的物质。
水银释放体25°时的汞蒸汽压值在0.1-0.245Pa范围内，因而灯管中封入这种水银释放体的低压汞蒸汽放电灯与封入纯汞的灯相比具有比较相近的放电特性。另外，0.245Pa是纯汞在25℃时的蒸汽压。
水银释放体允许呈各种形状。一般来说，制造上以球状为较佳，但从发明本质来说不限于球状。而且，水银释放体颗粒与灯管的接触面的平均直径为方便起见，定义为其最大直径(a)与最小直径(b)之和的平均{(a＋b)/2}。另外，水银释放体的平均粒径d则规定为由其体积求出的球体粒径。
至于电极，可以在灯管内设置例如预热灯丝上涂覆热电子发射物质的热阴极型电极，但也可以是冷阴极型电极。此外，产生电场放电或磁场放电的也行。在这些情况下电极配置于灯管外部也行。
放电介质可以是除汞之外还包含氩(Ar)、氖(Ne)或氪(Kr)等惰性气体当中的一种或是它们任意组合的混和气体。
另外，低压汞蒸汽放电灯可以在其灯管上形成荧光体层做成所谓荧光灯，但也可以不形成荧光体层，而做成紫外线灯。
封入灯管内的水银释放体数是任意的。封入多个时，水银释放体的接触面平均值以及接触面积和接触部分的数值分别按每一个的值定义。
权项2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于包括呈透光性并且气密的灯管；汞合金熔融温度超过电灯工作时灯管的温度，但低于灯管软化温度，且25℃时汞蒸汽气压值在0.1-0.245Pa范围内，将以此汞合金为主成份的物质做成为粒状，并固着于灯管内，而且处于固着状态的粒子与灯管的接触面面积，在令粒子平均粒径dmm时为πd2/36mm2以上的水银释放体；包含水银释放体释放的汞和惰性气体在内的放电介质；配置在灯泡内以产生放电的至少一对电极。
通过如上所述构成，电灯上即便加有前述水平的振动，水银释放体也不至于从灯管内脱落。
权项3的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项2所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于水银释放体处于固着状态与灯管的接触部分有2处以上。
水银释放体各接触部的接触面面积的总值满足πd2/36以上条件。
通过如上所述构成，电灯上即便加有前述水平的振动，水银释放体也不至从灯管内脱落。
权项4的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至3任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于在灯管至少某一端部形成小管径的节部，并且将水银释放体固着于该节部形成的凹部。
通过如上所述构成，容易使水银释放体与灯管的接触增加，使得固着牢靠。
权项5的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至4任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于灯管由钠钙玻璃制成的主管和一对配置于该主管两端、具有电极的铅玻璃制的电极套管组成，水银释放体是位于主管和电极套管的边界部跨两者固定的。
铅玻璃熔融温度比钠钙玻璃低，因而水银释放体的一部分固着于铅玻璃，水银释放体的固着就能够更加牢固。
而且，主管和电极套管交界处的内侧面一般来说是弯曲成凹状的，因而进一步增强了水银释放体固着于灯管的强度。
权项6的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至5任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于灯管内包括可由放电引起的紫外线幅射激发发光的荧光体层。
形成在灯管上的荧光体层是因放电使放电介质辐射出紫外线，由这种紫外线激发放光的。
荧光体层是一种由紫外线激发而发出可见光、或波长不同于放电介质辐射的紫外线的紫外光等的物质，适用获得众所周知的荧光。
权项7的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至6任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于灯管形成为环状。
灯管呈环状时，灯管弯曲成型后置入水银释放体，水银释放体便很容易靠自重定位于主管与套管的熔接部所形成的凹状弯曲部，或形成节部时由节部所形成的凹部。
权项8的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至7任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于水银释放体的汞合金是以锌汞(Zn-Hg)为主成份的。
水银释放体的汞浓度范围可以作适当设定，但从操作方便的观点出发，存在较佳范围，水银释放体以锌为主时，较佳范围是20-70wt％。低于20wt％，汞浓度就偏低，必须增加封入的水银释放体个数，或加大粒径。超出70wt％时，汞容易渗出，处理起来困难。除锌以外采用以其他金属为主成份的水银释放体，也需要考虑相同的问题，因而20-70wt％为较佳范围。
通过如上所述构成，可以方便地按所需条件形成水银释放体。
权项9的低压汞蒸汽放电灯是一种权项1至8任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于点亮动作时灯管内汞蒸汽压在0.6Pa以上。
通过如上所述构成，就可以实现一种与封入常温下液态的纯水银的低压汞蒸汽放电灯几乎相同汞蒸汽压特性的电灯。
所谓电灯点亮动作时，是指因放电，放电介质汞处于辐射紫外线的状态，具体来说，以点亮过程中灯的最冷部灯管外表面温度约为40℃时为最佳。
权项10的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至9任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于水银释放体以25℃汞蒸汽压值在0.2-0.245Pa范围内的汞合金为主成份。
由于水银释放体25℃的汞蒸汽压下限是0.2Pa，灯管封入这种水银释放体的低压汞蒸汽放电灯具有与封入纯水银的灯极其相近的放电特性。
权项11的低压汞蒸汽放电灯是一种如权项1至9任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于水银释放体以25℃时汞蒸汽气压为0.22Pa的汞合金为主成份。
水银释放体25℃的汞蒸汽气压是0.22Pa，因而灯管中封入这种水银释放体的低压汞蒸汽放电灯具有与封入纯水银的灯同样的放电特性。
权项12的照明装置其特征在于包括照明装置主体配置于照明装置主体上的如权项1至11任一项所述的低压汞蒸汽放电灯。
此照明装置提供一种配置有具有权项1至11的低压汞蒸汽放电灯作用的电灯的照明装置。
这种照明装置可以适用环状荧光灯具、直管状荧光灯照明器具、屋外用照明器具，灯泡型荧光灯或紫外线灯具等众所周知的照明装置。
图1是本发明第一实施例的正面图。
图2是图1主要部分的放大剖面图。
图3是图2主要部分的放大剖面图。
图4是示意同上实施例包装下落试验结果的曲线图。
图5是本发明第二实施例的主要部分放大剖面图。
图6是本发明照明装置的概念图。
以下参照图1至图5说明适用环状荧光灯的本发明实施例。
图1是示意本发明第一实施例的低压汞蒸汽放电灯的正面图，图2是图1主要部分的放大剖面图，图3是图2主要部分的放大剖面图。
图中，1是低压汞蒸汽放电灯，10是灯管。灯管10由主管11和套管14构成。本实施例中，主管11由不含铅成份的钠钙玻璃制成，而且做成环形，12是形成于灯泡10内面的荧光体层。13是电极，为灯丝预热型电极。电极13配置于电极套管14中。电极套管14由铅玻璃制成。
灯管10内部封入了含有汞和惰性气体在内的放电介质。套管14上设有排气管15。主管11和套管14其相对缘部气密地熔接，交界处16朝向灯管当中部分那一边附近模制成形有一节部17。另外，在交界处16，主管11的钠钙玻璃和套管14的铅玻璃熔合在一起，因而图中为说明交界处16，是通过虚线模式化地表示中间部分的。
而且，尽管未图示，灯管10的两端按常规装有公知结构的树脂制的管座，从电极引出的引线与管座内配置的管座插脚连接，便最终完成荧光灯。
节部17是为了能将直管状灯管10弯曲成形为环形时用卡盘卡住而形成的。灯管10管子的外径D约为29mm，而节部17的外径D′比它小若干mm。
水银释放体18在释放汞之前是以汞浓度50-60wt％的汞合金为主要成份的物质，至少在放电灯稳定工作时释放出所需量的汞，释放出的汞呈蒸发状态，以有助于汞蒸汽放电。本实施例中采用的是以锌汞为主体的汞合金。水银释放体18以锌汞为主要成份，在25℃汞蒸汽压为0.22Pa。水银释放体18也可以处于表面汞浓度不到1wt％，内部汞浓度大约为1-10wt％的状态。
水银释放体18的封入个数为1个，汞释放前的状态下平径粒径d为1.5mm。具有这种平均粒径的水银释放体18可以封入一般荧光灯大部分品种所需最小限度的水银量。另外，水银释放体封入灯管外径D不到例如15.5mm的细径灯时，其平均粒径可以是0.3mm左右的大小。
水银释放体18位于灯管10的凹部19、主管11和套管14交界处16，跨两区域接触、固着于玻璃灯管10的凹部19。这样，节部17也用于形成固着水银释放体18的凹部19。也就是说，靠该节部17将水银释放体18固着于形成在灯管端部一侧没有荧光体层12的凹部19内壁上。
18′是水银释放体18和灯管10凹部19的接触面。固着时使接触面18′的平均直径d′为d/3以上，即0.5mm以上。而且，固着时使接触面18′其面积在πd2/36以上，即0.2mm2以上。
本实施例中，灯管内的水银释放体18也可以是多个，但多个时每一个的接触面18需要满足平均直径在d/3以上，接触面积在πd2/36以上的条件。
低压汞蒸汽放电灯1调整灯管10形状、水银释放体18粒径等，以使水银释放体18有这样的接触面18′。也就是说，需要根据凹部19可以获得的接触面18′，求出水银释放体18的平均粒径d，再根据水银封入量的关系来限制封入灯管10内的水银释放体18的个数。
水银释放体18是这样形成接触面并被固着的，以使得与灯管10内面相接触的接触面18′的边缘部同水银释放体18的中心点所成的最大角度θ约为40°以上。这种接触面18′从灯管10外侧来看，可看作大致成镜面状的光泽面。
本实施例的低压汞蒸汽放电灯1是如下制造的。经荧光体烧成工序等在内侧面形成的荧光体层12的钠钙玻璃制直管状主管11，在其两端配设具有电极13与排气管15的铅玻璃制套管14，形成灯管10。这里，两个当中的某一排气管闭塞，而另一个则不闭塞。而且，套管14封口，玻璃较软的时候，在主管11和套管14交界处16模具成型形成一节部17以形成凹部19。
灯管10两端封口、模具成形工序结束后，将闭塞排气管的套管14朝下加热玻璃灯管，使灯管10软化。接着卡住下侧的节部17弯曲，卷绕在圆形鼓上，形成环形。这时要避免灯管10内气压增高和灯管10破裂。对电灯整体一面加热一面从未闭塞的排气管15排气，封入惰性气体之后，将尚未释放汞的水银释放体18从排气管15置入灯管10内，烧熔开排气管15将其封口。置入水银释放体18时，灯管10处于相当高的高温，水银释放体18靠自重下落，移动到凹部19。水银释放体18经与高温灯管10相接触而受热，或是通过增加若干加热(但不到灯管的软化温度)，来释放汞，这时至少是表面，尤其是与灯管10的接点熔融后再冷却固着。
水银释放体18可将排气工序的余热用于水银释放和固着，因而不再需要其它加热装置，而且即便是要加热也可以很方便地进行一些加热。
水银释放体18的加热温度过低，或加热时间过短的话，水银释放体18就无法充分熔融，因而无法固着。相反温度过高，或加热时间过长的话，又会因汞或锌的爆发性蒸发使荧光体层12污损黑化。
对于水银释放体18的加热时间和加热温度来说，其适当的条件随所用的水银释放体18的种类、水银释放体18的固着位置、加热开始时灯管10的温度而变化。固着锌50重量％、汞50重量％的水银释放体18时，以300℃左右的温度加热30-60秒是最佳的。
图4是表示上述实施例低压汞蒸汽放电灯1包装下落高度h与水银释放体18的接触面18′的平均直径d′之间关系的曲线图。
此下落试验是根据日本产业标准(JIS)的“JIS Z 0202”所规定的标准来进行的。具体来说，以逐个装箱包装环形荧光灯，使装入多个这种逐个装箱荧光灯的包装箱从各个高度h自由下落。
试验中采用的灯的水银释放体18的平均粒径d约为1.5mm。各个点(○×)均表示具有平均直径d′的接触面18′的各水银释放体18从灯管10上脱落时的落高h。JIS标准所规定的包装下落试验其耐久参考值随品种种类、总重量有所不同，但考虑到平时运送或使用时所加的冲击水平，便以脱落落高h100cm以上的为合格，此外为不合格。
试验结果，下落高度h即便是100cm以上，水银释放体也未脱落的是接触面18′的平均直径d′在0.6mm以上(d/3以上)的荧光灯。
图5是示意本发明第二实施例主要部分的放大剖面图。与第一实施例的相同组成部分给予相同标号，并省略其详细说明。
本实施例中，水银释放体18和灯管10的接触部分有两处，而且水银释放体18分别在主管11和套管14上有接点固着。
本实施例中，水银释放体18各接触部位的接触面面积的总和以满足πd2/36以上条件为好。
通过在2处以上熔融固着水银释放体18，在灯管10上得不到1处固着时所需接触面积的部位上，也能牢靠地固着。
例如设灯管10凹部19的内侧面和水银释放体18相接触的两个面的正交剖面其内接曲线的曲率半径为Rg，水银释放体18颗粒的平均半径为Rp时，若Rg＜Rp，水银释放体18便可在2处熔融固着。
图6是示意本发明照明装置的概念图。20是作为天花板悬挂型照明器具的照明装置。这种照明装置20其组成除了作为上述实施例环形荧光灯的低压汞蒸汽放电灯1以外，还包括装有此灯1的照明器具主体21，镇流器等点亮装置22和作为遮光体的灯罩23。
权项1和2的低压汞蒸汽放电灯，可以获得很好的固着强度，即便加有一定水平的冲击水银释放体也不容易从灯管上脱落，因而可以减少运送或使用当中因受冲击而致使水银释放体脱落。
权项3的低压汞蒸汽放电灯，可以在权项2低压汞蒸汽放电灯效果的基础上，使水银释放体的接触面积加大，因而固着强度容易提高。
权项4的低压汞蒸汽放电灯，可以在权项1至3任一项所述低压汞蒸汽放电灯效果的基础上，增加水银释放体与灯管的接触，容易固着牢靠，而进一步减少水银释放体的脱落。
权项5的低压汞蒸汽放电灯，可以在权项1至4任一项所述低压汞蒸汽放电灯效果的基础上，增加与灯管的接触，使固着进一步牢靠，进而增强水银释放体与灯管的固着强度，可以进一步减少水银释放体的脱落。
权项6的低压汞蒸汽放电灯，可以以荧光灯形式提供权项1至5所述低压汞蒸汽放电灯。
权项7的低压汞蒸汽放电灯，灯管被做成为环形，因而在形成了主管和套管的熔接部所形成的凹状弯曲部或节部时，可以很容易将水银释放体定位于节部所形成的凹部，容易将水银释放体固着。
权项8的低压汞蒸汽放电灯，由于水银释放体的汞合金是以锌汞为主成份的，因而能够方便地形成水银释放体。
权项9的低压汞蒸汽放电灯，由于点亮动作时灯管内的汞蒸汽压在0.6Pa以上，因而可以实现与封入液状水银的低压汞蒸汽放电灯几乎相同的汞蒸汽压特性的放电灯。
权项10的低压汞蒸汽放电灯，由于水银释放体25℃时汞蒸汽压下限为0.2Pa，所以灯管封入该水银释放体的低压汞蒸汽放电灯具有与封入纯水银的灯极为相近的放电特性。
权项11的低压汞蒸汽放电灯，由于水银释放体25℃时汞蒸汽压为0.22Pa，所以灯管封入该水银释放体的低压汞蒸汽放电灯具有与封入纯水银的灯同等的放电特性。
权项12的照明装置可以提供一种配备具有权项1至11低压汞蒸汽放电灯作用的灯的照明装置。
权利要求
1.一种低压汞蒸汽放电灯，其特征在于包括呈透光性并且气密的灯管；汞合金熔融温度超过灯工作时的灯管温度，但不到灯管软化温度，而且25℃汞蒸汽压值在0.1-0.245Pa范围内，将以此汞合金为主成份的物质做成为颗粒状，并固着于灯管内，并且处于固着状态的颗粒与灯管的接触面的平均直径当令粒子平均粒径dmm时为d/3mm以上的水银释放体；包含从水银释放体释放的汞和惰性气体在内的放电介质；配置在灯管内以产生放电的至少一对电极。
2.如权利要求1所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，灯管至少某一端部形成小管径的节部，并且将水银释放体固着于该节部所形成的凹部。
3.如权利要求1或2所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，灯管由钠钙玻璃制的主管和一对设于该主管两端、具有电极的铅玻璃制的电极套管组成，水银释放体位于主管和电极套管的交界处跨两者固着。
4.如权利要求1至3中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，在灯管内包含一层由放电引起的紫外线辐射激发发光的荧光体层。
5.如权利要求1至4中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，灯管形成为环形。
6.如权利要求1至5中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，水银释放体的汞合金以锌汞为主成份。
7.如权利要求1至6中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，点亮工作时灯管内的汞蒸汽压在0.6Pa以上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，水银释放体是以25℃时汞蒸汽压值在0.2-0.245Pa范围内的汞合金为主要成份的。
9.如权利要求1至7中任一项所述的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，水银释放体是以25℃时汞蒸汽压为0.22Pa的汞合金为主要成分的。
全文摘要
本发明提供一种用粒状水银释放体定量封入汞，并提高该水银释放体与灯管的固着强度的低压汞蒸汽放电灯。其特征在于包括灯管10；设于灯管10两端的电极13；包含封入灯管10内的汞和惰性气体的放电介质；汞合金在温度超过灯工作时的灯管温度但不到其软化温度的时候熔融释放汞，25℃的汞蒸汽压值在0.1-0.245Pa范围内，将以此为主要成分的物质做成颗粒，并且该颗粒与灯管10的接触面平均直径，在令粒子平均粒径dmm时，为d/3mm以上的水银释放体18。
文档编号H01J9/395GK1151084SQ95118929
公开日1997年6月4日 申请日期1995年11月24日 优先权日1995年5月22日
发明者户田尚之, 依藤孝, 白井修, 齐藤政司 申请人:东芝照明技术株式会社