JP2003526182A

JP2003526182A - 高圧放電ランプ

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Publication number: JP2003526182A
Application number: JP2001503208A
Authority: JP
Inventors: セーエムファンデンニーウェンホイゼンフベルタス; ペーイェーファンデルハエヘンディルク; ハーデッラギュンター; エムデレヘトヨハネス; イェーボックアントーン
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: CN1433565A; WO2000077826A1; WO2000077826A9; CN1257531C; US6563267B1; EP1104582A1; JP4570304B2; EP1104582B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、イオン化可能充填剤及び電極を入れた放電空間を囲むガラスより成る放電容器が設けられた高圧放電ランプに関するものである。放電容器には、ナイフエッジを有するMo箔を囲む封止部が設けられ、この封止部が導電体を電極に貫通接続するようにしている。この箔の位置で、封止部は、気密封止された空胴を有するとともに、この空胴の外側に第１アンテナを有している。好ましくは、封止部が放電容器に連結されているネックに第２アンテナを配置する。これにより暖再点弧電圧及び暖再点弧遅延の双方を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、少なくとも希ガス及びHgを有する充填剤が入れられた放電空間を囲
む石英ガラス放電容器を具える高圧放電ランプであって、放電空間内には第１及
び第２電極が存在し、ランプ点灯中これら電極間に放電が存在するようになって
おり、前記高圧放電ランプは、導電体を収容する第１封止部を有し、この導電体
は、前記第１電極を、前記第１封止部から外部に突出する金属ワイヤに接続して
おり、前記第１封止部は第１及び第２気密部を有し、これら第１及び第２気密部
間に、気体が充填された空胴が存在している当該高圧放電ランプに関するもので
ある。

【０００２】上述した種類のランプは国際公開パンフレットＷＯ97/48116号に記載されてお
り、既知である。この既知のランプは、空気中で、すなわち、外側のエンベロー
プを設けずに点灯させるのに適している。このことは、光学系によりビームを正
確に形成するためのランプにとって重要なことである。特に、例えば、プロジェ
クタや自動車のヘッドライトのような適用分野の場合、外側のエンベロープによ
り生ぜしめられる光学的な妨害を回避することが重要な役割を奏する。導電体の
急激な酸化を回避するには、導電体の温度をこれが空気に曝される領域で比較的
低い値となるようにするのが重要である。既知のランプでは、第２気密部を第１
気密部から離間させて封止部を長くし、これら第１及び第２気密部間に窒素充填
空胴を存在させることによりこの温度の低下を実現している。本明細書及び請求
の範囲で、石英ガラスとは、SiＯ₂含有量が少なくとも９５％のガラスを意味す
るものとする。

【０００３】高圧放電ランプでは、ランプを点弧する際に、点弧遅延が実際上しばしば生じ
る。ランプがある時間の間暗状態にあった場合には、点灯遅延のおそれが著しく
増大する。点弧遅延の発生は大きな欠点となるもので、ある状況の下では、例え
ば、高圧放電ランプを自動車のヘッドライトとして用いる場合、危険な状況を生
ぜしめるおそれがある。

【０００４】本発明の目的は、上述した欠点を回避した頭書に記載した種類のランプを得る
手段を提供せんとするにある。

【０００５】本発明によれば、頭書に記載した種類の高圧放電ランプにおいて、前記空胴が
他の希ガス又は前記充填剤の気体成分又はこれら双方の組合せを有し、前記第１
封止部は前記空胴の領域で第１外部アンテナを有していることを特徴とする。

【０００６】本発明によるランプは、得られた空胴にまたがって電圧を印加すると、得られ
た第１封止部の安定性を低減させることなく、この空胴がＵＶ放射源として起動
促進手段を構成するという利点を有する。このＵＶ放射源をＵＶエンハンサと称
する。

【０００７】ＵＶエンハンサは放電容器にできるだけ近づけて配置するのが好ましいが、こ
のＵＶエンハンサとして適した空胴を第１封止部の第１気密部に設けることによ
り放電容器の第１封止部の機械的強度に悪影響を及ぼし、従って、このように設
けるのは実際上適切でない。光学系のビーム特性を最適にするには、光源の寸法
を最小にするのが好ましく、これは第１及び第２電極間の距離をできるだけ短か
く選択することにより達成される。その結果、実際に、高い乃至極めて高い点灯
圧力がこのようなランプの放電容器内に生じる。従って、この圧力が放電容器の
気密封止部に極めて厳しい条件を課する。驚いたことに、ＵＶエンハンサを放電
容器から遠く離れた距離に、すなわち第１気密部の後方に配置することにより、
ＵＶエンハンサの点弧促進効果を著しく低減させない。

【０００８】本発明によるランプの有利な例では、前記導電体を、第１気密部、空胴及び第
２気密部の長さに亙って延在している箔とする。このようにすることにより、一
方では、封止部の構成及び封止部の製造をかなり簡単にし、他方では、電圧を導
電体に印加すると直ちに、電界の強い集中が箔のエッジに生じるという重要な利
点が得られる。これにより、ＵＶエンハンサにおけるブレークダウンを促進させ
る。

【０００９】本発明によるランプにおける第１封止部はつぶれ封止部とするのが好ましい。
このようにすると、ガラスが第１封止部の領域でのガラスの流れにより導電体に
固着され、気密封止部は内部応力を殆ど有さなくなる。

【００１０】本発明によるランプの好適例では、第１外部アンテナを第２電極に電気接続す
る。このようにすることにより、簡単な構成と極めて信頼的な動作とを組合せた
直列のパッシブアンテナが得られる。

【００１１】本発明によるランプの他の有利な例においては、第１封止部をネックの領域で
放電容器に連結し、このネックの領域に第２外部アンテナを存在させる。驚いた
ことに、第２外部アンテナを配置することにより、ランプを消灯させた直後にこ
のランプを再点弧した場合に生じるおそれのある点弧遅延をかなり減少させるこ
とができる。この効果を暖再点弧（ホットリストライク）と称する。構成を簡単
にするために、第２外部アンテナを第１外部アンテナに電気接続するのが好まし
い。これら第１及び第２外部アンテナは、点弧電圧パルスがこれらのアンテナの
みに供給されるアクティブアンテナシステムを構成しうる。パッシブアンテナシ
ステムの場合には、アンテナが一方の電極、好ましくは第２電極に接続されてい
る。アクティブアンテナシステム及びパッシブアンテナシステムの双方の場合、
点弧電圧パルスが印加されると直ちに、ＵＶエンハンサ中にほぼ瞬時的なブレー
クダウンを生ぜしめるのを第１外部アンテナが促進させ、第２アンテナは、ラン
プの暖再点弧時の点弧遅延を最小にするのに寄与する。空胴は、これに一種類の
みの希ガスを入れた場合に、明らかに、ＵＶエンハンサとして機能するようにな
る。この希ガスは、放電容器の充填剤の一部を成す希ガスとすることができる。
しかし、空胴には他の希ガスを入れることもできる。充填剤の気体成分を空胴に
入れる場合、その気体成分は水銀蒸気とするのが好ましい。このようにすると、
ＵＶエンハンサにより比較的多くのＵＶ放射が発生させられ、このＵＶエンハン
サが特に、急速で信頼性のある暖点弧に寄与するという利点が得られる。本発明
によるランプの他の利点は、個別の水銀の付与が必要としなくなるということで
ある。この構成は、放電容器にその充填剤を与えた後に、第１封止部を形成する
ことにより、容易に実現しうる。第２電極の電気接続を達成するために、導電体
を第２電極に貫通接続するための第２封止部をランプに設ける。本発明によるラ
ンプの製造を効率よくするために、この第２封止部を第１封止部と同じ構成にす
る。第１及び第２外部アンテナは、例えば第１封止部を囲むように巻装された別々
のワイヤ片を以て構成することができる。他の例では、１本のワイヤを、第１及
び第２外部アンテナが形成されるように第１封止部を囲むように巻装する。有利
な例では、各アンテナを、第１封止部を部分的に囲んで把持する弾性緊締体を以
て構成する。

【００１２】本発明の上述した観点及びその他の観点は以下の実施例に関する説明から明ら
かとなるであろう。図１（実際のものに正比例して描いていない）は、イオン化可能な充填剤を入
れた放電空間３を囲むガラス放電容器２が設けられた高圧放電ランプ１を示し、
この放電空間３内には第１電極４と第２電極４０とが存在し、ランプ点灯中これ
ら電極間に放電が生じ、放電ランプ１は箔の形態の導電体６を収容する第１封止
部５を有し、導電体６は、第１電極４を第１封止部５から外部に突出する金属ワ
イヤ７に接続し、第１封止部５は第１気密部５ａと第２気密部５ｂとを有し、こ
れら気密部間には気体を充填した空胴１０が存在する。この空胴は、少なくとも
前記の充填剤の気体成分を有する。例えば、この空胴は水銀蒸気を有する。第１
封止部はこの空胴の領域で第１外部アンテナ４５を有する。この第１封止部はネ
ック８の領域で放電容器に連結されている。このネックの領域に第２外部アンテ
ナ４２が存在し、この第２外部アンテナは導体４３により第１外部アンテナに電
気接続されている。

【００１３】第１封止部５はつぶれ封止部を構成する。箔の形態の導電体６は、ナイフエッ
ジを有するMo細条である。金属ワイヤ７は、例えば溶接により、この細条の一端
６ａに固着されており、第１封止部及び放電容器から外部に突出する。この細条
６の他端６ｂには第１電極４の電極棒４ａが固着されている。第１電極４側とは
反対側における、第２電極４０と、空胴１００及びネック８０を有する第２封止
部５０との放電容器構造は、第１電極４側と匹敵しうる。第２電極４０はワイヤ
７０に接続されている。ランプの点灯状態中、第１及び第２電極間に放電が生じ
る。上述した実施例では、第１及び第２外部アンテナ４５及び４２が導体４６に
より第２電極４０に電気接続されている。従って、極めて信頼性のある直列のパ
ッシブアンテナが極めて簡単に実現される。

【００１４】図２（実際のものに正比例して描いていない）は、図１のランプの第１つぶれ
封止部を詳細に示し、図２Ａは細条６を有する第１封止部を平面図で示し、図２
Ｂはこれを側面図で示す。図２では、図面を明瞭とするために、アンテナ４５及
び４２を示していない。

【００１５】図３に示す本発明によるランプの他の実施例では、第１封止部５を囲んでネッ
ク８まで数巻回巻装してあるワイヤ４８のうちの第１ワイヤループが空胴１０の
領域における第１アンテナ４５であり、ネック８におけるワイヤループがアンテ
ナ４２を構成している。本例は、アンテナ４５及び４２と導体４６とを１本のワ
イヤから形成する簡単な構造が得られる為に、有利である。

【００１６】ランプの有利な実施例では、アンテナを弾性緊締体として形成する。図４（実
際のものに正比例して描いていない）は、第１封止部に上述したアンテナをいか
に設けるかを示している。図４に示す例では、周囲がほぼ円形の第１封止部を４
つの弾性緊締体が緊締している。空胴の位置にある第１弾性緊締体４５′が第１
アンテナを構成し、ネック８の位置にある第２弾性緊締体４２′が第２アンテナ
を構成している。第１封止部の第２気密部５ｂに接近して第３弾性緊締体４４が
位置する。この第３弾性緊締体４４には導体４６が連結されている。弾性緊締体
４５′及び４２′間には第４弾性緊締体４７が設けられている。これら弾性緊締
体４４、４２′、４５′、４７は連結体４０１、４０２、４０３により相互連結
されている。空胴１０が存在する為、第１封止部の周囲は、空胴の両側における
よりも空胴の位置において幾分大きくなっている。第４弾性緊締体は、この周囲
が大きい部分のすぐそばに位置させるのが好ましい。この図４に示す構成には、
第１アンテナ４５′の位置が、周囲の大きさの相違による方法で確実に固定され
るという利点がある。他の利点は、アンテナをランプとは異なる部品として製造
でき、後にランプに簡単に装着しうるということである。弾性緊締体及び連結体
は１つの材料片で製造するのが好ましい。図５は、１つの材料片から製造した弾
性緊締体４４、４２′、４５′、４７及び連結体４０１、４０２、４０３の側面
図を示す。

【００１７】図示の実施例によるランプを実際に実現するに当っては、ランプを公称出力が
１２０Ｗの高圧水銀放電ランプとする。投射目的のこのランプは、内径が４ｍｍ
で、電極間距離が１ｍｍの放電容器を有する。この放電容器には、水銀及び希ガ
ス、例えば、充填圧を１００ミリバール（１０⁴Ｐａ）としたアルゴンに加えて
臭素をも含有するイオン化可能な充填剤を入れる。ランプの点灯中、放電容器内
の圧力は１６０バール（１６０・１０⁵Ｐａ）以上に達する。放電容器は最大厚
が２．５ｍｍの石英ガラスから造る。ナイフエッジを有する細条はMo細条とし、
この細条の一端に金属ワイヤを固着する。この細条の他端には、第１電極のタン
グステン電極棒を固着する。ランプの両側には、それぞれ２８ｍｍの長さのつぶ
れ封止部を設ける。放電容器をハーメチック封止するには、つぶれ封止部の長さ
を５ｍｍとすれば充分である。つぶれ封止部の、この５ｍｍを越える長さの部分
は、導電体の温度をこれが空気に曝される領域で充分低い値にするのに用いられ
るものである。各つぶれ封止部には空胴を設ける。各つぶれ封止部で、放電空間
と関連の空胴との間の長さを７ｍｍとする。各空胴の長さは５ｍｍとする。

【００１８】第１封止部の空胴の領域には、この第１封止部と放電容器との間のネックまで
２〜３巻回で延在するワイヤ巻線の形態で第１アンテナを設け、ネックにおいて
はこのワイヤ巻線によって閉路巻線の第２アンテナを構成する。この第２アンテ
ナは１〜３ｍｍの距離だけ放電空間から離間させる。ワイヤの直径は０．５ｍｍ
とする。ワイヤは第２電極に電気接続する。

【００１９】他の実際例では、第１封止部に、導電性で耐熱性の材料、所望の場合には型番
RVS310のステンレス鋼より成る４つの弾性緊締体を設ける。空胴の位置にある弾
性緊締体の幅は３ｍｍとする。他の各弾性緊締体の幅は１ｍｍとする。これらの
弾性緊締体を、幅が２ｍｍの連結体により相互連結する。これらの弾性緊締体及
び連結体は１つの材料片から形成する。

【００２０】ランプの製造者は石英管から製造を開始し、この石英管に容器を形成するとと
もに、この容器に、その直径方向で対向する位置で管状部分を設け、これら管状
部分を封止部の製造に用いる。まず最初に、ナイフエッジを有する細条と、導体
と、この導体に既知のように固着された電極とを設けた後に、封止部、例えば、
つぶれ封止部をランプ容器に形成する。このつぶれ封止部は、関連する一方の管
状部分が軟化し、一般的な大気圧より低い圧力による影響の下で流れ出すように
この管状部分を加熱することにより実現する。この加熱は、管状部分に対して回
転させるレーザビームを導体から電極棒の方向に移動させることにより行なうの
が好ましい。このレーザビームを細条の位置である時間の間中断させることによ
り、気密空胴を実現する。このように形成された空胴は、つぶれ封止部の製造中
に管状部分及び放電空間内に存在する気体を有する。この気体は一般に、封止部
の製造中に石英ガラス管を洗浄する希ガスである。製造を有効にするために、こ
の洗浄の目的で、放電容器の充填剤の一部を成す希ガスを用いるのが好ましい。
次に、放電容器に、充填剤に必要とする構成成分を設け、その後、電極及び同様
な導体を固着したナイフエッジ細条を他方の管状部分の領域に設ける。次に、同
様にして他方の管状部分を加熱し、従って、管状部分が流れるようにすることに
より、この他方の管状部分にもつぶれ封止部を形成する。このようにして形成し
た空胴にも、放電容器中に存在する充填剤の蒸気、特に水銀蒸気が自動的に充填
される。このことは、点灯起動を満足に向上させる上で大きな利点となる。この
ようにして形成したつぶれ封止部は、これらつぶれ封止部が気密空胴を有しない
場合でも、質的に同様に良好な封止部を構成することを確かめた。

【００２１】上述した種類の実際上のランプは、冷（コールド）点弧に対し１kVの電圧を要
し、例えば、空胴中にブレークダウンを生じさせるのに高周波、例えば５０ｋHz
の信号の形態の電圧を１〜３ミリ秒要し、その後ほぼ瞬時的に放電容器内で電極
間に放電が生じ、続いてこの放電が安定なアーク放電に発達し、ランプが安定に
点灯する。ランプは、１分にも満たない間に安定な点灯状態に達する。これと同
じ実際上のランプにおいては、このランプを消灯させた後に、多くとも６０秒の
５kVの高周波信号によりこのランプを暖再点弧させ、この暖再点弧中に供給され
る電力を１２０Ｗに制限したままにすると、最大の点弧遅延が生じる。

【００２２】封止部の１つに空胴を有しない、上述したのと匹敵するランプの場合、他の条
件を同じにすると、必要とする点弧電圧は２０kVとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】つぶれ封止部を有する本発明によるランプを示す。

【図２】図１のつぶれ封止部を詳細に示す。

【図３】本発明によるランプの他の実施例を示す。

【図４】弾性緊締体が設けられた封止部を示す。

【図５】弾性緊締体の側面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ (72)発明者フベルタスセーエムファンデンニーウェンホイゼンオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６ (72)発明者ディルクペーイェーファンデルハエヘンオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６ (72)発明者ギュンターハーデッラオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６ (72)発明者ヨハネスエムデレヘトオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６ (72)発明者アントーンイェーボックオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６Ｆターム(参考） 5C039 BA07 BB25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも希ガス及びHgを有する充填剤が入れられた放電空間を
囲む石英ガラス放電容器を具える高圧放電ランプであって、放電空間内には第１
及び第２電極が存在し、ランプ点灯中これら電極間に放電が存在するようになっ
ており、前記高圧放電ランプは、導電体を収容する第１封止部を有し、この導電
体は、前記第１電極を、前記第１封止部から外部に突出する金属ワイヤに接続し
ており、前記第１封止部は第１及び第２気密部を有し、これら第１及び第２気密
部間に、気体が充填された空胴が存在している当該高圧放電ランプにおいて、前記空胴が他の希ガス又は前記充填剤の気体成分又はこれら双方の組合せを有
し、前記第１封止部は前記空胴の領域で第１外部アンテナを有していることを特
徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、前記導電体が、第１
気密部、空胴及び第２気密部の長さに亙って延在している箔であることを特徴と
する高圧放電ランプ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、第１封止部が
つぶれ封止部であることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧放電ランプにおいて、
第１外部アンテナが第２電極に電気接続されていることを特徴とする高圧放電ラ
ンプ。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧放電ランプにおいて、
第１封止部がネックの領域で放電容器に連結され、このネックの領域に第２外部
アンテナが存在していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項６】請求項５に記載の高圧放電ランプにおいて、第２外部アンテナが
第１外部アンテナに電気接続されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記空胴内における充填剤の気体成分が水銀蒸気を有していることを特徴とする
高圧放電ランプ。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか一項に記載の高圧放電ランプにおいて、
第１外部アンテナが、第１封止部を部分的に囲んで把持している弾性緊締体を以
て構成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項９】請求項８に記載の高圧放電ランプにおいて、各アンテナが、第１
封止部を部分的に囲んで把持している弾性緊締体を以て構成されていることを特
徴とする高圧放電ランプ。
【請求項１０】請求項９に記載の高圧放電ランプにおいて、弾性緊締体が連結
体により相互連結され、弾性緊締体及び連結体が１つの材料片から成っているこ
とを特徴とする高圧放電ランプ。