JP2006245017A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ簡単な方法で安定したピンチ封止部を有する高圧放電ランプを提供する。
【解決手段】ピンチ封止部（４）の寸法を、それぞれの広幅側（８）の幅全体ｗが広幅側の厚さｄの２．２倍以下であるように選択し、広幅側（８）が、その全長にわたって、狭幅側（９）を拡幅している縁隆起部（１０）を備えており、狭幅側（９）の全幅が、縁隆起部を含めて、広幅側（８）の全幅にほぼ（例えば少なくとも２０％だけ小さく）相当するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、長く延びた放電容器と、電極対と、放電容積内の発光封入物とから成り、前記放電容器が中央領域と２つの端部領域とを有しており、前記中央領域は放電容積を取り囲んでおり、前記２つの端部領域は反対方向に延在しており、前記２つの端部領域のうちの少なくとも１つが、それぞれ２つの広幅側および狭幅側を有するピンチ封止部から形成されており、前記電極が、ピンチ封止部から放電容積に向かって延びており、金属箔を介して外部リード導体に接続されており、前記金属箔は前記ピンチ封止部に埋込まれており、それぞれのピンチ封止部の長さは、前記中央領域の長さの寸法にほぼ相当する高圧放電ランプに関する。

そのようなランプでは、外管を有するあるいは外管のないダブルエンドで密封されているランプが重要である。このランプは少なくとも一方の側がピンチ封止部によって密封されている。一般にランプは石英ガラスから成る放電容器を有している。特に、水銀の他に金属ハロゲン化物の封入物を有するメタルハライドランプ、または水銀高圧放電ランプやキセノン高圧放電ランプに関する。これらのランプは、有利には光学系、特に写真光学的目的例えば投光装置、オーバーヘッドプロジェクター及びスポット照明装置に用いられる。特に舞台、映画およびテレビのための照明系に利用される。典型的なランプの出力は４００〜２０００Ｗである。

米国特許第５１４２１９５号明細書からそのようなランプが公知であり、広幅側と狭幅側とから成るピンチ封止部の横断面は、典型的なダブルＴ形（Ｉ形とも称する）を有している。その際、ピンチ封止部の幅全体ｗ（１６ｍｍ）がピンチ封止部の厚さｄ（４ｍｍ）の４倍に相当する。一般にそのような幅と厚さの比ｗ／ｄは約４である。ピンチ封止部の口金遠端部に、それぞれセラミック製口金スリーブがセメントを用いて固定されている。このようなピンチ封止部の長さはほぼ放電容器の長さに相当しており、ピンチ封止部は、まず第１に、口金に近い箔の端部の温度を３５０℃に制限するように用いられている（このことに関して米国特許第５１３８２２７号明細書参照）。このようなピンチ封止部の十分な機械的安定性を保証するように、米国特許第５１４２１９５号明細書により、放電容器のピンチ封止部の出発点に補強部が形成されている。この補強部の特別な構成によりさらに安定性が改善される。
米国特許第５１４２１９５号明細書 米国特許第５１３８２２７号明細書

本発明の課題は、できるだけ簡単な方法で安定したピンチ封止部が得られる、高圧放電ランプを提供することにある。

上記課題は本発明により、ピンチ封止部の寸法は、それぞれの広幅側の幅全体ｗが広幅側の厚さｄの２．２倍以下であるように選択されており、広幅側が、その全長にわたって、狭幅側を拡幅している縁隆起部を備えており、狭幅側の全幅が、縁隆起部を含めて、広幅側の全幅にほぼ（例えば少なくとも２０％だけ小さく）相当するようにしたことにより解決される。

本発明の高圧放電ランプは、放電容積を取り囲む中央領域と、中央領域から反対方向に延在する少なくとも１つの、有利には２つのピンチ封止部とを有する長く延びた放電容器から成る。ピンチ封止部はそれぞれ２つの広幅側および狭幅側を有している。例えばピンチ封止部の長さは少なくとも１８ｍｍである。

ピンチ封止部の長さは、中央領域の長さ寸法の大きさのオーダーを有する。しかし、それより大きくすることもできる。ピンチ封止部の寸法を、広幅側の幅全体が前記広幅側の厚さの２．２倍以下に選択する。

従来、そのようなランプは、円形または楕円形の横断面を有するシリンダ状の溶封部によって密閉されており、この溶封部により長いランプ軸部（１８ｍｍ以上）にも拘わらず、高い安定性が得られる。しかしながら、この溶封部は手作業で製作しなければならないという欠点がある。

この溶封部の代わりに公知の寸法をもつ従来のピンチ封止部に置き換えるという初期の試みは、ピンチ封止部の安定性の欠如により失敗した。ここでは、広幅側の破損の危険性は、狭幅側よりも著しく大きい。このような従来のピンチ封止部は、ｗ／ｄ≒４であるように横断面が明らかに長方形を示し、広幅側と狭幅側において、破壊強度の尺度を示す全く異なる軸方向の曲げモーメントを有する。従来、放電容器の長方形のピンチ封止部の発端を特別な形状にすることによって破壊強度を改善することが試みられた。

本発明によるピンチ封止部の幾何学的構成の選択により、機械的安定性が大きく改善される。従って、狭幅側と広幅側の破壊強度はほぼ等しく良好であり、溶封部を有するランプの破壊強度にほぼ相当する。

ランプの安定性は、有利には放電容器の厚さを慎重に選択することにより更に改善できる。放電容器の壁厚は１．５ｍｍ以上であると有利である。この放電容器の壁厚を、約２ｍｍ±０．３ｍｍとすると特に有利である。

特に、ピンチ封止部の広幅側はそれ自体公知の方法で、狭幅側を拡幅している縁隆起部を備えている。この構成により、安定性がより付加的に改善する。特に、狭幅側の全幅が（縁隆起部を含めて）、ほぼ（例えば少なくとも２０％だけ小さく）広幅側の全幅に相当すると良好な結果が得られる。

有利には、広幅側の表面に横溝が付してある。このことにより、高い温度放射により箔端部の温度負荷を付加的に低減する大きな表面積が得られ、さらにピンチ封止部の安定性が改善される。

有利には箔の長さは、ピンチ封止部の長さの約６０〜７０％である。

ピンチ封止部の全幅が中央領域の最大幅の５０％未満である。

特に有利な実施形態では、リフレクタランプに関しても、外側のピンチ封止部の端部が中空円筒状の管付加部として形成されている。この管付加部に口金部が保持されている。例えば、管付加部の外径は、管付加部に装着される口金スリーブの内径に適合している。有利には、管付加部の外径がピンチ封止部の広幅側の全幅にほぼ相当する。このように２つの部分が相互に合うことが望ましく、それにより簡単に製作できる。さらに、ランプの軸（ここではピンチ封止部として構成されている）および口金が、楕円形の溶封部の場合よりも良好に軸方向にセンタリングされる。その上、軸と口金との間に残る空間が、空気流入に対して適当な材質で良好に阻止できる。

２つの電極が、ピンチ封止部から放電容積に向かって延びている。この２つの電極は、金属箔を介して外部リード導体に接続されており、金属箔はピンチ封止部に埋込まれている。

電極がそれぞれモリブデンシートから成る小管によって巻かれていると有利であることが判明した。なぜなら、この構成によりピンチ封止およびランプのオン、オフの際のクラックが防止され、電極のセンタリングが改善される。小管は、電極と、石英ガラスが電極に付着することを阻止する周囲の石英壁との間の可撓性のある層として作用する。さらにモリブデンは、封入不純物に対するゲッタとして作用する。全体としてランプの寿命がこの小管によって延長される。

本発明の有利な実施例を以下図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２に、約１００ｍｍの長さの５７５Ｗの高圧放電ランプ１が示されており、この高圧放電ランプ１は外管を必要としない。高圧放電ランプは、ここでは図示していないリフレクタにおいて、特にオーバーヘッドプロジェクターに用いることが考えられており、高圧放電ランプは横向きにオーバーヘッドプロジェクターに挿入される。高圧放電ランプ１は、中央領域３から成る放電容器２を有しており、中央領域３から、２つの直径方向に対向しているピンチ封止部４が設けられている。非常に良好に近似で等温の放電容器２は、石英ガラスから成り、約１．８ｍｍの壁厚を有する。中央領域３は、外径が約２２ｍｍの球体として構成されており、従って、放電容積は約３ｃｍ^３になる。電極先端間距離が７ｍｍである棒状のタングステン電極５は、それぞれ軸方向にピンチ封止部４に保持されている。タングステン電極５は少なくともピンチ封止部の領域が、それぞれモリブデン小管６によって巻かれている。中央領域は、電極近傍にそれぞれ湾入部７を有しており、湾入部７は最も低温の場所を形成する。

それぞれ２つの広幅側８および狭幅側９を有するピンチ封止部４の全体の幅ｗは約８ｍｍであり、厚さｄは約４ｍｍであり、従ってｗ／ｄ＝２．０である。ピンチ封止部４は、広幅側８の縁部に沿って肉厚の縁隆起部１０を有しており、そのため縁隆起部を含む狭幅側は約６ｍｍの有効幅ｂを実現できる。長さが約２８ｍｍであるピンチ封止部４は、短い移行領域１１を用いて中央領域３に続いている。移行領域１１の長さは約２ｍｍである。この移行領域において、中央領域の湾曲した壁とピンチ封止部の直線的に延びた輪郭線との間に流線形の移行部が見られる。この移行部の領域の曲率半径は典型的には約２ｍｍである。

ピンチ封止部の中にそれぞれ、長さ２０ｍｍ、幅３．５ｍｍのモリブデン箔１２がほぼ真中に設けられている。モリブデン箔１２は、ピンチ封止部に気密に埋込まれている。ピンチ封止部の放電部から離れた端部には、シリンダ状の管付加部１３が形成されており、この管付加部１３の外径は８ｍｍであり、内径は５ｍｍである。管付加部の長さはそれぞれ約１０ｍｍである。

電極５は、モリブデン箔１２を介して、管付加部１３を介して真中を外側へ延在している外部リード導体１４に接続されている。リード導体１４は金属口金スリーブ１５（図２参照）に硬ろうにより接触接続されている。口金スリーブ１５は、ガラス管付加部１３に直接差し込まれており、セメント２１を用いてガラス管付加部１３に接続されている。口金スリーブ１５は、外側がキャップ状に（参照番号１６）密閉されている。キャップ１６から、ローレット付きナット１８を有するねじ棒１７が張り出している。管付加部１３とキャップ１６との間の空洞部には、有利には、箔の酸化を付加的に防止するシール材１９が充填されている。シール材１９が空洞部全体を充填しても有利である。充填材として、例えばセラミックペーパまたはセメント材が用いられる。ピンチ封止部端の典型的な温度は２５０℃である。

ピンチ封止部の広幅側８の表面に横溝２０が設けられている。さらに、前記表面は電極および外部リード導体部位に長く延在したセンタリング隆起部を有している（図示せず）。

放電容積は、点火ガスとして希ガス（アルゴン）、主成分として水銀、およびハフニウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、セシウム、タリウムのヨウ化物及び／又は臭化物から成る金属ハロゲン化物から成る封入物を含んでいる。この封入物を用いて全体として、演色評価数が８５以上である場合色温度は６０００Ｋになる。

給電電圧が２３０Ｖでランプの電流が６．７Ａの場合、１００Ｖの放電維持電圧が得られる。放電はアークの安定性が得られ、その際電極間距離は７ｍｍである。

別の実施形態は金属ハロゲン化物の封入物を有する１２００Ｗのランプであり、このランプの構成は図１及び図２で示したのと同様である。ランプ管の全長は約１６０ｍｍである。ピンチ封止部および別の構成部の寸法は、第１の実施形態に比して約５０％大きくなっている。ｗ／ｄの比はここでも約２．０である。

このようなランプは、実質的に既述の公知技術と同様に製造され、その際ピンチ封止部は相応して異なって形成しなければならない。

図３は１つのリフレクタランプの実施形態を示す。リフレクタランプ２５はリフレクタ２６の中で軸方向に位置しており、リフレクタ２６の頂点領域においてリフレクタ頸部３０が設けられている。ランプの中央領域３１は第１の端部が、横断面がほぼ“正方形の”第１のピンチ封止部２７によって密封されており、このピンチ封止部２７は外側端部に、中空円筒状の管付加部２８の形態で付加的に延長部を有する。付加部２８と共に第１のピンチ封止部２７は、リフレクタ頸部３０の中に位置しており、頸部３０に固定されているセラミック製口金部３２の中に口金セメント２９を用いて保持されている。このほぼ“正方形の”ピンチ封止部では、ｗ／ｄの比は約１．８である。

第２の実施形態では、リフレクタランプの第１の端部を、その代わりにそれ自体公知の方法で、同様に中空円筒状の管付加部を有する溶封部によって密封することもできる。しかしながら、溶封部に比して正方形ピンチ封止部を用いることの利点は、この構成によりリフレクタ頸部においてランプの光学的調整のための広いスペースがあることにある、なぜならこのピンチ封止部の横断面は溶封の場合よりも小さいからである。このことによりこの調整は著しく容易にできる。

リード導体ケーブル３３は、口金部３２の側方に導入されており、中空円筒状の付加部２８から突出している外側の電流リード導体３４に接続されている。

ランプの中央領域３１の第２の端部は、リフレクタランプの２つの実施形態のそれぞれにおいて、（第２の）“正方形の”ピンチ封止部３５によって密封されている。このピンチ封止部は、ピンチ封止部の端部がリフレクタの開口部３６から外側に突出しないように、（例えば管付加部なしで）短くなっていると有利である。このように、非常にコンパクトで正確に調整できるリフレクタランプが提供される。

第２のピンチ封止部３５から突出している第２のリード導体３７は、アーチ形のケーブル３８を用いて、リフレクタの側方の別個の接続端子３９に接続されている。

口金のないメタルハライドランプの一部を切欠して示す側面略図を示す。 口金を有する図１のメタルハライドランプの９０°回転した側断面略図を示す。 リフレクタランプの別の実施例の側断面略図を示す。

符号の説明

１ 高圧放電ランプ
２ 放電容器
３ 中央領域
４ ピンチ封止部
５ 電極
６ 小管
７ 湾入部
８ 広幅側
９ 狭幅側
１０ 縁隆起部
１１ 移行領域
１２ モリブデン箔
１３ 管付加部
１４ 外部リード導体
１５ 口金スリーブ
１６ キャップ
１７ ねじ棒
１８ ローレット付きナット
１９ シール材
２０ 横溝
２１ セメント
２５ リフレクタランプ
２６ リフレクタ
２７ ピンチ封止部
２８ 付加部
２９ 口金セメント
３０ リフレクタ頸部
３１ 中央領域
３２ 口金部
３３ リード導体ケーブル
３４ リード導体
３５ ピンチ封止部
３６ リフレクタの開口部
３７ リード導体
３８ ケーブル
３９ 接続端子

Claims (3)

1. 長く延びた放電容器（２）と、電極対（５）と、放電容積内の発光封入物とから成り、
   前記放電容器（２）が中央領域（３）と２つの端部領域とを有しており、前記中央領域（３）は放電容積を取り囲んでおり、前記２つの端部領域は反対方向に延在しており、前記２つの端部領域のうちの少なくとも１つが、それぞれ２つの広幅側（８）および狭幅側（９）を有するピンチ封止部（４）から形成されており、
   前記電極（５）が、ピンチ封止部（４）から放電容積に向かって延びており、金属箔（１２）を介して外部リード導体（１４）に接続されており、前記金属箔は前記ピンチ封止部に埋込まれており、
   それぞれのピンチ封止部の長さは、前記中央領域の長さの寸法にほぼ相当する、
   高圧放電ランプにおいて、
   ピンチ封止部（４）の寸法は、それぞれの広幅側（８）の幅全体ｗが前記広幅側の厚さｄの２．２倍以下であるように選択されており、
   前記広幅側（８）が、その全長にわたって、前記狭幅側（９）を拡幅している縁隆起部（１０）を備えており、狭幅側（９）の全幅が、縁隆起部を含めて、広幅側（８）の全幅にほぼ（例えば少なくとも２０％だけ小さく）相当することを特徴とする、高圧放電ランプ。
2. 箔の長さがピンチ封止部の長さの約６０〜７０％であることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. ピンチ封止部の幅全体が中央領域の最大幅の５０％未満であることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。

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