DE60013193T2

DE60013193T2 - Metallhalogenidlampe

Info

Publication number: DE60013193T2
Application number: DE2000613193
Authority: DE
Inventors: Masato Takatsuki-shi Yoshida; Takayuki Takasuki-shi Murase
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: JP3718077B2; US6476555B1; JP2000268773A; KR20000062901A; CN1273432A; EP1037256B1; EP1037256A1; DE60013193D1; CN1171278C

Description

Diese Unterlagen basieren auf der Anmeldungs-Nr. 11-69746, angemeldet in Japan, wobei der Inhalt davon hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Metallhalogenidlampe, die als Scheinwerter, oder dergleichen, verwendet wird.
(2) Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der Technik
Wenn eine Metallhalogenidlampe als Scheinwerfer verwendet wird, sollte die Luminanz der Lampe einen vorbestimmten Pegel, unmittelbar nachdem die Lampe eingeschaltet ist, erreichen, um so die Sicherheit sicherzustellen. Allgemein wird aufgrund eines Durchgangs eines hohen Anlaufstroms durch Elektroden der Lampen beim Starten ein ausreichender Lichtstrom erzeugt, um einen vorbestimmten Pegel der Beleuchtung in einer kurzen Zeitperiode, nachdem die Lampe eingeschaltet ist, zu erreichen.
Allerdings verursacht der Durchgang des hohen Anlaufstroms durch die Elektroden einen übermäßigen Anstieg in der Temperatur der Elektroden. Wenn die Temperatur der Elektroden übermäßig ansteigt, kann dabei eine Möglichkeit vorhanden sein, dass Material, verwendet zum Herstellen der Elektroden, dispergiert wird. Aufgrund des dispergierten Materials kann ein nicht erwünschter Effekt in Bezug auf die Lebensdauer der Lampe auftreten. Eine der Aufgaben beim Herstellen von Metallhalogenidlampen ist die Verlängerung deren Lebensdauern gewesen.
Die US-A-4 968 916 und die EP-A- 0 858 098 offenbarten Metallhalogenidlampen, bei denen die Wicklungen bzw. Wendeln um die Elektroden an den Dichtbereichen herumgewickelt sind, um ein Reißen der Umhüllungen während der anfänglichen, hohen Stromanstiegsperiode zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Metallhalogenidlampe mit langer Lebensdauer zu schaffen.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung führte eine Analyse von verschiedenen Gesichtspunkten aus durch. Als Folge der Analyse fand der Erfinder heraus, dass die Temperatur einer Elektrode vor einem übermäßigen Anstieg beim Einschalten der Lampe durch Abdecken der Elektrode mit einem Metallelement in einer solchen Art und Weise, um einen bestimmten Zustand zu erfüllen, verhindert werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch eine Metallhalogenidlampe, aufgebaut aus einer Bogenentladungsröhre, gebildet aus einem lichtemittierenden Teil und einem dichtenden Teil an jedem Ende des lichtemittierenden Teils, wobei der lichtemittierende Teil eine Entladungskammer umfasst, die eine Metallhalogen-Substanz enthält; einem Paar Elektroden, die sich jeweils von dem dichtenden Teil aus erstrecken und innere und äußere Enden haben, wobei die inneren Enden zueinander unter einem vorbestimmten Abstand in der Entladungskammer so hinweisen, dass eine Entladung zwischen den zueinander hinweisenden, inneren Enden stattfindet, und wobei die äußeren Enden in den dichtenden Teilen gedichtet sind und mit Leitern, gedichtet in den dichtenden Teilen, verbunden sind; und einem Paar Metallelemente, die an dem Paar Elektroden in einer Beziehung 1:1 befestigt sind, wobei jedes Metallelement teilweise eine Elektrode innerhalb einer Länge, gemessen entlang der Elektrode von einer Grenze zwischen dem lichtemittierenden Teil und dem dichtenden Teil, zu einem inneren Ende des Leiters, abdeckt, wobei die Ungleichung 0,2 ≤ A/B ≤ 1,6 erfüllt ist, wobei A das Gewicht (mg) des Metallelements ist und B das Gewicht (mg) des Teils der Elektrode zwischen der Grenze und dem inneren Ende des Leiters ist.
Mit diesem Aufbau wird Wärme von der Elektrode zu dem Metallelement übertragen, so dass die Temperatur der Elektrode davor bewahrt werden kann, dass sie übermäßig ansteigt. Demzufolge kann die Lebensdauer der Lampe erhöht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung davon ersichtlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, die eine spezifische Ausführungsform der Erfindung darstellen. In den Zeichnungen:
1 zeigt eine Vorderansicht einer Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Metallhalogenidlampe eine Lampenwattzahl von 35 W besitzt;
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Metallhalogenidlampe;
3 ist eine Tabelle, die Ergebnisse eines ersten Experiments darstellt, um die Lebensdauern und Leuchteffektivitäten von Metallhalogenidlampen zu testen, wobei das Verhältnis eines Gewichts B (mg) eines Elektrodendichtteils L zu einem Gewicht A (mg) eines Metallelements 7 für jede Metallhalogenidlampe geändert wird.
4 zeigt eine Tabelle, die Ergebnisse eines zweiten Experiments darstellt, um die Lebensdauern von Metallhalogenidlampen zu testen und um zu sehen, ob die Lampen ausgehen würden, wobei das Verhältnis eines Kolbenstroms I_la (A) während eines Lampenbetriebs in dem stabilen Zustand zu einem Außendurchmesser D (mm) einer Elektrode 4 für jede Metallhalogenidlampe geändert wird; und
5 zeigt eine Tabelle, die Ergebnisse eines dritten Experiments darstellt, um die Lebensdauern von Metallhalogenidlampen zu testen und um zu sehen, ob Risse an den Lampen auftreten würden, wobei ein Verhältnis einer Länge d (mm), gemessen entlang der Elektrode 4 von der Grenze zwischen einer lichtemittierenden Einheit 1 und einer Dichteinheit 2, zu dem Ende der Entladungsseite des Metallelements 7 zu einem Außendurchmesser OD (mm) des Metallelements 7 geändert wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Das Nachfolgende ist eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird.
1 zeigt eine Vorderansicht einer Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Metallhalogenidlampe eine Lampenwattzahl von 35 W besitzt. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Metallhalogenidlampe. Die Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung liegt in der Form eines Sphäroids in der Mitte in der Richtung der Länge vor. Die Metallhalogenidlampe besitzt eine Bogenentladungsröhre 3, die aus einem lichtemittierenden Teil 1 und einem Paar von Dichtteilen 2 aufgebaut ist. Der lichtemittierende Teil 1 besitzt einen maximalen äußeren Durchmesser von 6 mm und eine Länge von 8 mm und besitzt eine Entladungskammerinnenseite. Ein Dichtteil 2 ist an beiden Enden des lichtemittierenden Teils 1 angeordnet und besitzt eine Länge von 13 mm und einen Durchmesser von 4 mm. Die Bogenentladungsröhre 3 ist aus einem Material, wie beispielsweise Quarzglas, hergestellt. Ein Paar Elektroden 4 ist von beiden Enden der Bogenentladungsröhre 3 in die Entladungskammer des lichtemittierenden Teils 1 hinein so verlängert, dass die Enden der Elektroden 4 zueinander unter einem vorbestimmten Abstand in der Entladungskammer hinweisen. Jede Elektrode 4 ist aus Wolfram hergestellt. Das Wolfram kann mit einer vorbestimmten Menge an Thoriumoxid dotiert sein. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Länge zwischen den zueinander hinweisenden Enden des Paars der Elektroden 4 den Wert 4 mm. Jede Elektrode 4 ist mit einem externen Leitungsdraht 6 durch einen Leiter 5 verbunden, der in dem Dichtteil 2 abgedichtet ist, wobei der Leiter 5 aus einem Material, wie beispielsweise einer Molybdänfolie, hergestellt ist.
Jede Elektrode 4 der vorliegenden Ausführungsform ist stabähnlich und besitzt einen Durchmesser von 0,25 mm und eine Länge von 7 mm. Von der Elektrode 4, abgedichtet in dem Dichtteil 2, wird ein Teil, der von der Grenze zwischen dem lichtemittierenden Teil 1 und dem Dichtteil 2 zu dem Ende der Entladungsseite des Leiters 5 hin liegt, als das Elektrodendichtteil L bezeichnet (siehe 2). Nachfolgend wird die Grenze zwischen dem lichtemittierenden Teil 1 und dem Dichtteil 2 einfach als die "Grenze" berechnet. Das "Ende der Entladungsseite", verwendet in der vorliegenden Beschreibung, bezieht sich auf ein inneres Ende, das möglicherweise näher zu der Position hin liegt, wo eine Entladung stattfindet, im Gegensatz zu dem anderen (äußeren) Ende hin. Eine Länge des Elektrodendichtteils L beträgt 4 mm. Das Elektrodendichtteil L ist teilweise durch ein Metallelement 7 abgedeckt. Das Metallelement 7 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Wendel, die eine einschichtige Struktur besitzt, hergestellt durch Wickeln eines Wolframdrahts mit einer Dicke von 60 μm. Der Draht kann aus Wolfram, dotiert mit einer vorbestimmten Menge an Thoriumoxid, hergestellt sein. Es ist bevorzugt, dasselbe Material zum Herstellen der Elektrode 4 und des Metallelements 7 zu verwenden. Das Metallelement 7 ist an der Elektrode 4 durch Widerstandsschweißen so befestigt, dass das Metallelement 7 teilweise die Elektrode 4 zu dem Ende der Entladungsseite des Leiters 5 hin abdeckt, wobei eine vorbestimmte Länge d (siehe 2) von der Grenze aus unbedeckt verbleibt.
Das Widerstandsschweißen wird an dem Metallelement 7 und der Elektrode 4 an einer Position nahe dem Leiter 5 durchgeführt. Genauer gesagt ist die Position unter einem Abstand, gemessen entlang der Elektrode 4, um zwei Windungen des Wolframdrahts von dem Ende der Entladungsseite aus des Leiters 5 angeordnet. Dies bedeutet, dass das Widerstandsschweißen an einer Position durchgeführt wird, an der die Temperatur niedriger im Vergleich zu dem Ende der Entladungsseite des Metallelements 7 ist. Falls das Widerstandsschweißen an einer Position durchgeführt wird, wo die Temperatur während eines Lampenbetriebs ansteigt, können Risse an dem Dichtteil 2 auftreten. Um solche Risse zu vermeiden, sollte der geschweißte Teil an einer Position angeordnet sein, wo die Temperatur nicht übermäßig während eines Lampenbetriebs ansteigen wird.
Die Bogenentladungsröhre 3 ist mit jeweiligen, vorbestimmten Mengen einer Metallhalogen-Substanz als eine lichtemittierende Substanz, einem Edelgas, wie beispielsweise Xenongas, als ein Zündgas und Quecksilber gefüllt. Als die Metallhalogen-Substanz können Natriumjodid, Scandiumjodid, oder eine Mischung aus Natriumjodid und Scandiumjodid, zum Beispiel, verwendet werden. Insbesondere kann, wenn die Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung als ein Scheinwerfer verwendet werden soll, die Metallhalogen-Substanz eine Mischung aus Natriumjodid und Scandiumjodid sein, wobei das Mischungsverhältnis von 76:24 zu 80:20 reicht.
Wie zuvor angegeben ist, kann das Material, verwendet zum Herstellen der Elektroden, dispergiert werden, wenn die Temperatur der zueinander hinweisenden Enden der Entladungsseite der Elektroden 4 übermäßig ansteigt. Der übermäßige Anstieg in der Temperatur kann effektiv verhindert werden, indem die Wärmekapazität jeder Elektrode 4 hoch gehalten wird. Die Wärmekapazität einer Elektrode steht eng zu dem Gewicht der Elektrode in Bezug. Aus dieser Tatsache heraus wurde ein erstes Experiment unter Verwendung von Metallhalogenidlampen durchgeführt, jede mit einer Lampenwattzahl von 35 W. Für das erste Experiment wurden diese Metallhalogenidlampen hergestellt, wobei das Verhältnis des Gewichts a (mg) des Metallelements 7 zu dem Gewicht B (mg) des Elektrodendichtteils L für jede Metallhalogenidlampe geändert wurde. Eine Energieversorgung wurde zwischen den externen Leitungsdrähten 6 für jede Lampe verbunden und die Lampe wurde mit 85 V einer Röhrenspannung und 0,41 A eines Röhrenstroms zum Leuchten gebracht. In dem vorliegenden Experiment wurden die Lebensdauer und die Leuchteffektivität für jede der Metallhalogenidlampen, die so präpariert waren, getestet. Die Ergebnisse des ersten Experiments sind als Tabelle in 3 dargestellt.
Der Lebensdauertest in dem vorliegenden Experiment wurde entsprechend dem Testverfahren durchgeführt, mit dem jede Lampe wiederholt eine Anzahl von Malen wäh rend eines Zyklus von 120 Minuten ein- und ausgeschaltet wurde. Die Zeitperioden, während denen die Lampen eingeschaltet blieben, variierten. Dies galt auch für die Zeitperioden, während denen die Lampe ausgeschaltet verblieb. Die Details dieses Verfahrens sind in IEC (International Electrotechnical Commission) 60810 (1997) beschrieben. Als Substanzen, die in jeder Metallhalogenidlampe enthalten waren, die in diesem Experiment verwendet wurden, betrug Quecksilber 0,6 mg und die Metallhalogen-Substanz betrug 0,25 mg. Das Gewichtsverhältnis von Natriumjodid und Scandiumjodid betrug 80:20. Der Dichtdruck von Xenongas betrug 0,7 MPa bei Raumtemperatur. Ein Kriterium zum Evaluieren des Aufrechterhaltungsfaktors des Lichtstroms basierte auf dem Standard, der in IEC 60810 beschrieben ist. Genauer gesagt wurde, wenn der Lichtstrom, nachdem 1.500 Stunden seit dem Einschalten der Lampe abgelaufen waren, gleich zu oder größer als 60% des anfänglichen Lichtstroms, der Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms der Lampe als geeignet beurteilt. Wenn der Lichtstrom nach 1.500 Stunden geringer als 60 % des anfänglichen Lichtstroms war, wurde der Aufrechterhaltungsfaktor der Lampe als nicht geeignet beurteilt.
Wenn der Wert, gefunden durch Berechnung von A/B, gleich zu oder größer als 0,2 war, wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 2, war jeder Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms gleich zu oder größer als 60 % und erfüllte so das angegebene Kriterium. In dem Fall des Vergleichsbeispiels 1 war der Wert von A/B geringer als 0,2 und der Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms war 55 %. Die Lampe, verwendet in dem Vergleichsbeispiel 1, erfüllte nicht das angegebene Kriterium, da die Temperatur der Elektroden übermäßig anstieg. Dabei war, in dem Fall des Vergleichsbeispiels 2, bei dem der Wert von A/B 1,6 überschritt, die Leuchteffektivität geringer als 80 lm/W und stellte sich als nicht praktikabel heraus. Dies kommt daher, dass die Temperatur der Elektroden 4 nicht genug anstieg, wie dies für eine Entladung erforderlich ist. Diese niedrige Temperatur der Elektroden 4 war einem Wärmeverlust der Dichtteile 2 zuschreibbar. Der Wärmeverlust wurde aufgrund der beträchtlich erhöhten Wärmekapazität der Elektroden 4 durch die Metallelemente 7 erhöht.
Der Wert von A/B muss als die Ungleichung 0,2 ≤ A/B ≤ 1,6 definiert werden, so dass der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom das angegebene Kriterium erfüllen wird und dass die Leuchteffektivität gleich zu oder größer als 80 lm/W sein wird, was in der praktischen Benutzung ausreichend ist. Es ist bevorzugter, den Wert von A/B als die Un gleichung 0,8 ≤ A/B ≤ 1,4 zu definieren, um so den Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom gleich zu oder größer als 70 % beizubehalten.
Mit dem Aufbau der Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung gemäß der Ungleichung kann die Temperatur der Elektroden 4 davor bewahrt werden, dass sie übermäßig ansteigt, und zwar durch Übertragen der übermäßigen Wärme von den Elektroden 4 zu den Metallelementen 7. Deshalb kann die Lebensdauer der Lampe erhöht werden.
Gerade wenn der Wert von A/B innerhalb des Bereichs, ausgedrückt in der angegebenen Ungleichung, liegt, kann ein Fall vorhanden sein, bei dem die Temperatur der Elektroden 4 übermäßig ansteigt. Ein solcher übermäßiger Anstieg in der Temperatur der Elektrode wird dann stattfinden, wenn zum Beispiel der äußere Durchmesser der Elektrode 4 extrem klein ist, während der Durchgang des Röhrenstroms durch die Elektrode 4 extrem groß ist. Im Hinblick auf diese Annahme wurde ein zweites Experiment durchgeführt.
Das zweite Experiment wurde unter Verwendung von Metallhalogenidlampen durchgeführt, die eine Lampenwattzahl von 35 W besaßen, wie in dem Fall des ersten Experiments. Zum Herstellen dieser Metallhalogenidlampen, verwendet in dem zweiten Experiment, wurde das Verhältnis des Gewichts A (mg) des Metallelements 7 zu dem Gewicht B (mg) des Elektrodendichtteils L so eingestellt, dass es innerhalb von 0,7 bis 0,9 lag, und das Verhältnis eines Röhrenstroms I_la (A) während eines Lampenbetriebs in dem stabilen Zustand zu dem Außendurchmesser D (mm) der Elektrode 4 wurde für jede Metallhalogenidlampe geändert. In dem zweiten Experiment wurde der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom für jede so präparierte Lampe geprüft, nachdem 1.500 Stunden seit Einschalten der Lampe abgelaufen waren. Die Ergebnisse des zweiten Experiments sind als Tabelle in 4 dargestellt.
Jede Lampe wurde unter denselben Bedingungen, umfassend die Röhrenspannung und den Röhrenstrom, wie in dem Fall des ersten Experiments, erleuchtet. Das Kriterium zum Evaluieren des Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms war auch dasselbe.
Wenn der Wert, gefunden durch Berechnen von I_1a/D, gleich zu oder größer als 2,5, wie in den Fällen der Beispiele 7 bis 10 und des Vergleichsbeispiels 3, war, war jeder Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms gleich zu oder größer als 60 % und erfüllte so das angegebene Kriterium. In dem Fall des Vergleichsbeispiels 3, wo der Wert von I_1a/D gerin ger als 1,2 war, trat ein Flackern auf und die Lampe wurde manchmal ausgelöscht. Dies kommt daher, dass die Entladung nicht stabil sein konnte. Die instabile Entladung erfolgte, da der Röhrenstromwert zu klein für den Außendurchmesser D der Elektrode 4 war, was es schwer für die Entladung macht, sich von der Glühentladungsphase zu der Lichtbogenentladungsphase hin zu verschieben. Dabei war, in dem Fall des Vergleichsbeispiels 4, wo der Wert von I_la/D den Wert 2,5 überstieg, der Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms 45 %, weit unterhalb des Kriteriums. Dies kommt daher, dass die Temperatur der Elektroden 4 übermäßig anstieg. Der übermäßige Anstieg in der Temperatur wurde dadurch verursacht, dass der Wert des Röhrenstroms zu groß für den Außendurchmesser D der Elektrode 4 war, sogar obwohl die Wärmekapazität der Elektrode 4 aufgrund des Metallelements 7 groß war.
Der Wert von I_1a/D muss als Ungleichung 1,2 ≤ I_1a/D ≤ 2,5 definiert werden, so dass der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom das angegebene Kriterium erfüllen wird und ein Flackern oder ein Auslöschen nicht bei der Lampe auftreten wird. Es ist noch bevorzugter, den Wert von I_1a/D als die Ungleichung 1,2 ≤ I_1a/D ≤ 1,7 zu definieren, um so den Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom gleich zu oder größer als 70 % beizubehalten.
Mit dem Aufbau der Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung gemäß der angegebenen Ungleichung kann der Wert des Röhrenstroms geeignet in Bezug auf den Außendurchmesser D der Elektrode 4 eingestellt werden. Auch kann verhindert werden, dass die Temperatur der Elektroden 4 übermäßig ansteigt, und zwar durch Übertragen der überschüssigen Wärme von den Elektroden 4 zu den Metallelementen 7. Deshalb kann die Lebensdauer der Lampe erhöht werden.
Die Ungleichung 1,2 ≤ I_1a/D ≤ 2,5 gilt nicht nur innerhalb der Ungleichung 1,2 ≤ A/B ≤ 0,9, sondern auch innerhalb der Ungleichung 1,2 ≤ A/B ≤ 1,6. Es ist bevorzugt, die Ungleichung 1,2 ≤ I_1a/D ≤ 2,5 zu erfüllen, wenn die Metallhalogenidlampe mit der Lampenwattzahl gleich zu oder geringer als 70 W verwendet wird.
Wenn die stabähnliche Elektrode 4, wie sie in der vorliegenden Ausführungsform verwendet ist, in dem Dichtteil 2 gedichtet ist, würde ein leichter Freiraum zwischen der Elektrode 4 und dem Dichtteil 2 vorhanden sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede Elektrode 4 in einem Querschnitt in der Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Elektrode 4 kreisförmig. Je größer der Durchmesser der Elektrode 4 ist, desto größer ist der Freiraum. Wenn eine Elektrode, die im Querschnitt polygonal ist, verwendet wird, wird ein Freiraum zwischen der Elektrode und dem Dichtteil größer, verglichen mit einem Fall 1, bei dem die Elektrode im Querschnitt kreisförmig ist. Wenn der Freiraum groß ist, treten die Substanzen in dem lichtemittierenden Teil 1 in den Freiraum ein. Als Folge des Eintritts der Substanzen in den Freiraum wird die Menge der lichtemittierenden Substanz, nämlich der Metallhalogen-Substanz, enthalten in dem lichtemittierenden Teil 1, verringert, um dadurch den Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms unter einer frühen Stufe eines Lampenbetriebs zu verringern. Im Hinblick auf den Freiraum zwischen der Elektrode 4 und dem Dichtteil 2 wurde ein drittes Experiment durchgeführt.
Das dritte Experiment wurde unter Verwendung von Metallhalogenidlampen mit einer Wattzahl von 35 W durchgeführt. Zum Herstellen dieser Metallhalogenidlampen, verwendet für das vorliegende Experiment, wurde das Verhältnis der Länge d (mm) zu dem Außendurchmesser OD (mm) (siehe 2) des Metallelements 7 für jede Metallhalogenidlampe geändert. In dem dritten Experiment wurde der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom für jede so präparierte Lampe geprüft, nachdem 1.500 Stunden abgelaufen waren, nachdem die Lampe eingeschaltet war. Die Ergebnisse des dritten Experiments sind als Tabelle in 5 dargestellt. Jede Lampe wurde unter denselben Bedingungen, einschließlich der Röhrenspannung und des Röhrenstroms, wie in dem Fall des ersten und des zweiten Experiments, erleuchtet. Das Kriterium zum Evaluieren des Aufrechterhaltungsfaktors des Lichtstroms war auch dasselbe.
Wenn der Wert, gefunden durch Berechnen von d/OD gleich zu oder größer als 0,5, wie in den Fällen der Beispiele 11 bis 14 und dem Vergleichsbeispiel 6, waren, war jeder Aufrechterhaltungsfaktor des Lichtstroms gleich zu oder größer als 65 % und erfüllte so das angegebene Kriterium. In dem Fall des Vergleichsbeispiels 5, wo der Wert von d/OD geringer als 0,5 war, war der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom 50 % und erfüllte nicht das angegebene Kriterium. Dies kommt daher, dass die Menge der Metallhalogen-Substanz, umfasst in dem lichtemittierenden Teil 1, verringert wurde, da die Substanzen in einer großen Menge in das Dichtteil 2 eintraten. Dabei traten, in dem Fall des Vergleichsbeispiels 6, wo der Wert von d/OD 3,5 überstieg, Risse in den Dichtteilen 2 innerhalb von 1.000 Stunden, seit die Lampe eingeschaltet wurde, auf. Die Risse waren einer Verzerrung zuschreibbar, die in den Dichtteilen 2 aufgrund einer Differenz in dem thermischen Expansionskoeffizienten zwischen den Elektroden 4 und den Dichtteilen 2 auftrat.
Der Wert von d/OD muss als die Ungleichung 0,5 ≤ d/OD ≤ 3,5 definiert werden, so dass der Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom das angegebene Kriterium erfüllen wird, und Risse nicht an dem Dichtteil 2 auftreten werden. Es ist bevorzugter, den Wert von d/OD als die Ungleichung 1,6 ≤ d/OD ≤ 3,5 zu definieren, um so den Aufrechterhaltungsfaktor für den Lichtstrom gleich zu oder größer als 70 % zu erhalten.
Mit dem Aufbau der Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung gemäß der angegebenen Ungleichung kann die Dichtigkeit der Dichtteile 2 ausreichend beibehalten werden, um so zu verhindern, dass die Metallhalogen-Substanz, enthalten in dem lichtemittierenden Teil 1, in die Dichtteile 2 hinein eintritt. Dies ermöglicht, dass die Lebensdauer der Lampe erhöht wird. Auch kann, gerade dann, wenn eine Differenz in dem thermischen Expansionskoeffizienten zwischen den Elektroden 4 und den Dichtteilen 2 vorhanden ist, verhindert werden, dass eine Verzerrung an den Dichtteilen 2 auftritt. Wie bis zu diesem Punkt erläutert ist, kann die vorliegende Erfindung eine Metallhalogenidlampe mit langer Lebensdauer schaffen, die verhindert, dass die Temperatur der Elektroden übermäßig ansteigt.
Es ist anzumerken, dass es bevorzugt ist, dass eine Länge, mit der das Metallelement 7 das Elektrodendichtteil L abdeckt, gleich zu oder größer als die Hälfte der Länge des Elektrodendichtteils L ist. Dies kann bei der Ungleichförmigkeit der Dichtigkeit und der Ungleichmäßigkeit einer Wärmebalance berücksichtigt werden.
Derselbe Effekt, wie er in der vorliegenden Ausführungsform angegeben ist, kann dann erreicht werden, wenn die Metallhalogenidlampe innerhalb eines Reflexionsspiegels einer Lampe angeordnet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Metallelement 7 eine Wendel, die eine einschichtige Struktur besitzt. Allerdings kann das Metallelement 7 eine Wendel sein, die eine doppelschichtige Struktur besitzt. Alternativ kann das Metallelement 7 von der Form eines Zylinders sein. Mit der doppelschichtigen Struktur oder der zylindrischen Form des Metallelements 7 kann derselbe Effekt wie derjenige, der in der vorliegenden Ausführungsform angegeben ist, erreicht werden.

Claims

Metallhalogenidlampe, die aufweist: eine Bogenentladungsröhre (3), aufgebaut aus einem lichtemittierenden Teil (1) und einem dichtenden Teil (2) an jedem Ende des lichtemittierenden Teils, wobei der lichtemittierende Teil eine Entladungskammer umfasst, die eine Metallhalogen-Substanz enthält; ein Paar Elektroden (4), die sich jeweils von dem dichtenden Teil aus erstrecken und innere und äußere Enden haben, wobei die inneren Enden zueinander unter einem vorbestimmten Abstand in der Entladungskammer so hinweisen, dass eine Entladung zwischen den zueinander hinweisenden, inneren Enden stattfindet, und wobei die äußeren Enden in den dichtenden Teilen gedichtet sind und mit Leitern (5), gedichtet in den dichtenden Teilen, verbunden sind; und ein Paar Metallelemente (7), die an dem Paar Elektroden in einer Beziehung 1:1 befestigt sind, wobei jedes Metallelement teilweise eine Elektrode innerhalb einer Länge, gemessen entlang der Elektrode von einer Grenze zwischen dem lichtemittierenden Teil (1) und dem dichtenden Teil (2) zu einem inneren Ende des Leiters (5), abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ungleichung 0,2 ≤ A/B ≤ 1,6 erfüllt ist, wobei A das Gewicht (mg) des Metallelements ist und B das Gewicht (mg) des Teils der Elektrode zwischen der Grenze und dem inneren Ende des Leiters ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, wobei eine Ungleichung 0,5 ≤ d/OD ≤ 3,5 erfüllt ist, wobei OD ein äußerer Durchmesser (mm) des Metallelements ist und d eine Länge der Elektrode, gemessen von der Grenze zu einem inneren Ende des Metallelements, ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 2, wobei eine Ungleichung 1,2 ≤ I_1a/D ≤ 2,5 erfüllt ist, wobei D ein äußerer Durchmesser (mm) der Elektrode ist und I_1a ein Röhrenstrom (A) während eines Lampenbetriebs in einem stabilen Zustand ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 3, wobei das Metallelement eine Wendel ist, die aus einem hitzebeständigen Metalldraht hergestellt ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 4, wobei der hitzebeständige Metalldraht an der Elektrode an einer Position nahe dem Leiter unter Vornahme eines Schweißprozesses befestigt ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 5, wobei der hitzebeständige Metalldraht die Elektrode von dem inneren Ende des Leiters mit einer Länge von mindestens L/2 (mm) abdeckt, wobei L eine Länge (mm) der Elektrode ist, die von der Grenze zu dem inneren Ende des Leiters gemessen ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 6, wobei die Länge L ungefähr 4 mm beträgt.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 7, wobei der Leiter eine Molybdänfolie ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 6, wobei die Elektrode aus Wolfram oder Wolfram, dotiert mit einer vorbestimmten Menge an Thoroxid, hergestellt ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 6, wobei der hitzebeständige Metalldraht aus Wolfram oder Wolfram, dotiert mit einer vorbestimmten Menge an Thoroxid, hergestellt ist.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 3, wobei eine Lampen-Wattzahl während des Lampenbetriebs unter dem stabilen Zustand nicht mehr als 70 W beträgt.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 3, wobei das Metallelement zylindrisch ist.