JP2006511048A - ガス充填キャビティを含む封止を有する高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

イオン化可能充填物を有する放電空間（３）を囲む石英ガラス放電容器（２）を有し、第一電極（４）と第二電極（４０）とが存在し、ランプ動作中、放電が前記第一電極と前記第二電極との間に維持され、第一封止（５）は、前記第一電極を第一外部導電体に接続する第一内部導電体（６）を内蔵し、第一外部導電体は、前記第一封止（５）から外気に延び、第一封止（５）は、ガス充填キャビティ（１０）をさらに内蔵し、第一内部導電体（６）は、キャビティ（１０）を通じて延びるフォイルであり、フォイル（６）は少なくとも１つの空孔を有する高圧放電ランプ（１）。

Description

本発明は、イオン化可能充填物を有する放電空間を囲む石英ガラス放電容器を有し、第一電極と第二電極とが存在し、ランプ動作中、放電が第一電極と第二電極との間に維持され、第一封止は、第一電極を第一外部導電体に接続する第一内部導電体を内蔵し、第一外部導電体は、第一封止から外気に延び、第一封止は、ガス充填キャビティをさらに内蔵し、キャビティは外部容量本体によって少なくとも部分的に囲まれており、第一内部導電体は、前記キャビティを通じて延在するフォイルである高圧放電ランプに関する。

記載された種類のランプはＷＯ００／７７８２６号から既知である。既知のランプは空気中、即ち、外殻なしでの操作に適している。光学手段を用いたビームの正確な形成を目的とするランプのために、これは重要な有利点である。特に、例えば、投射器や自動車用ヘッドランプのような用途にとって、外殻によって引き起こされる光学的外乱の回避は重要な役割を果たす。導電体の急激な酸化を防止するために、導電体の温度はそれが空気に晒される領域において比較的低い値を有することが重要である。既知のランプでは、これは封止を引き延ばすことによって実現される。本明細書及び特許請求の範囲の記載において、石英ガラスは、少なくとも９５％の含有量のＳｉＯ_２を有するガラスを意味するものと理解される。

高圧放電ランプでは、ランプを点火するとき、実際問題として、点火遅延が発生することが多い。ランプがしばらくの間暗所にあったとき、点火遅延の危険性は大きく増大する。点火遅延の発生は大きな欠点であり、場合によっては、例えば、高圧放電ランプを自動車ヘッドランプとして用いるとき、危険な状況に至る。

既知のランプは、キャビティに亘って電圧を印加するとき、利用可能なキャビティ及び金属容量本体が紫外線源としての始動促進手段を構成するという利点を有する。紫外線源はＵＶエンハーサーと呼ばれる。ランプが作動する周波数に依存して、前記金属容量本体は反対側の封止内の電極に接続される必要があり或いは必要がない。超高周波では、前記容量本体は全く不要であり得る。

キャビティを通じて延在する好ましくは延性モリブデン（Ｍｏ）製のフォイルは、導体に電圧が印加されるや否や、フォイルの縁部に電界の強力な集中が生成されるという重要な利点を有する。これはＵＶエンハンサー内の破壊を増進する。電界をさらに上昇するために、フォイルが製造されるとき、フォイル縁部は鋭くされるのが普通である。

頻繁に起こる第一の問題は、フォイルの取扱い自体の故に、或いは、縁部が延びるキャビティの壁にキャビティが触れることの故に、フォイルがランプの封止に溶融するときに、フォイルの鋭利な縁部が損傷を受けるということである。従って、ＵＶエンハンサー内での前記破壊は常に予想している程低くない。前記フォイルの他の問題は、フォイルがキャビティを２つの別々の区画に分割し得る点である。キャビティは、フォイルの縁部とキャビティの壁との間に間隙があるように設計されているが、ある場合には、封止は正しい寸法を有するキャビティで形成されておらず、フォイルはその両側部に沿って壁に触れている。従って、鋭利な縁部の不存在の故に、ＵＶエンハンサーの破壊特性が大きく低減されるのみならず、区画は特異な寸法になることが多く、よって、双方の区画における最低破壊電圧も同じではない。

製造が容易且つ効率的であり、上記の欠点が軽減された、正確且つ信頼性のあるランプを提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、冒頭に記載された種類の高圧放電ランプは、フォイルが少なくとも１つの空孔を備えることを特徴とする。１つ又はそれ以上の空孔を設けることによって、フォイルの中央部又は縁部近傍のいずれに設けられるにせよ、キャビティ内のフォイル上の鋭利縁部の存在が保証され、キャビティ内の２つの別個の区画の形成も防止される。空孔のパターンはフォイル内に形成され得る。

フォイル内の空孔は、例えば、細長いスロットのような任意の形状であってよいが、単にフォイルを針で打ち抜くことで十分であることが分っている。よって、クレータ状の空孔がフォイル内に形成される。クレータの壁はキャビティの２分の１に延びる。この方法を用いることで、空孔の縁部は鋭利であり、それらを別個鋭利にする必要はない。

キャビティ内のガス状成分は水銀蒸気を含むのが好ましい。これは、比較的より多くの紫外線がＵＶエンハンサーによって発生するという利点を有する。ＵＶエンハンサーは特に急激且つ信頼性のある熱点火に貢献する。本発明に従ったランプのさらなる利点は、別途の水銀投与が不要と思われることである。これは、放電容器が充填物を備えた後に第一封止を製造することによって容易に実現され得る。第二電極の電気的接続の目的のために、導電体を第二電極へ貫通接続するために、ランプは第二封止を備える。本発明に従ったランプの効率的な製造のために、この第二封止は第一封止と同一構造であるのが好ましい。

本発明は、さらに、放電空間を囲む石英ガラス放電容器をイオン化可能充填物で充填するステップと、ランプ動作中に放電が維持されるよう、第一電極と第二電極とを配置するステップと、フォイルである第一内部導電体を第一封止に設けるステップと、ガス充填キャビティを第一封止にさらに設けるステップとを有し、フォイルは、第一電極を第一外部導電体に接続し、第一外部導電体は、第一封止から外気に延び、フォイルは、キャビティを通じて延在する高圧放電ランプを製造する方法であって、少なくとも１つの空孔をフォイルに設けるステップをさらに有することを特徴とする方法に関する。

空孔はフォイルを針で打ち抜くことによってフォイルに設けられるのが好ましい。

本発明のこれらの及び他の特徴は以下に記載の実施態様を参照することによって明瞭になるであろう。

図１（原寸ではない）は、ガラス放電容器２を備える高圧放電ランプ１を示している。ガラス放電容器２は、イオン化可能充填物を有する放電空間３を囲み、第一電極４及び第二電極４０が放電空間内に存在し、動作中、放電は第一電極４と第二電極４０との間に広がる。高圧放電ランプは、フォイルの形態の導電体６を組み込んだ第一封止５を有し、導電体６は第一電極４を金属ワイヤ７に接続する。金属ワイヤ７は第一封止５から外部に突出している。第一封止５は第一ガス気密部５ａ及び第二ガス気密部５ｂを有し、それらの間にガス充填キャビティ１０が存在する。キャビティは、少なくともガス状成分の充填物を含む。例えば、キャビティは水銀蒸気を含む。

キャビティ１０の領域に、第一封止５は第一外部容量本体４５を有する。第一封止５はネック８の領域で放電容器に接続されている。ネックの領域に、第二外部容量本体４２が存在し、それは導体４３によって第一外部容量本体４５に接続されている。

第一封止５は崩壊封止を構成する。フォイル６はＭｏストリップであり、ナイフエッジ及び空孔１１を有する。空孔は、ランプの金属部分の組み立て時に、針でフォイルを打ち抜くことによって生成される。金属ワイヤ７は、例えば、溶接によって、ストリップの一端６ａに固定され、封止から並びに放電容器から外部へ突出している。第一電極４の電極棒４ａはストリップ６のさらなる端部６ｂに固定されている。第一電極に面する側部にキャビティ１００とネック８０とを備えた第二電極４０の放電容器及び第二封止４０は類似の構造を有する。第二電極はワイヤに接続されている。ランプの動作状態において、放電は電極間に広がる。記載の実施態様では、第一及び第二外部容量本体４５，４２は、導体４６によって、第二電極４０に接続されている。よって、受動的直列容量本体が実現される。

図２（原寸ではない）は、図１の第一崩壊封止を詳細に示している。図２Ａは、打抜きストリップ６が平面で示された状態で第一封止を示しており、図２Ｂは、打抜きストリップ６が側面で示された状態で第一封止を示している。図２では、容量本体４５，４２は明瞭性の観点から示されていない。

図３に示されている本発明のランプの第一実施態様によれば、第一容量本体４５は、キャビティ１０の領域で電気的に絶縁されたワイヤ４８の電気的に絶縁された第一ワイヤループであり、容量本体４２を形成するネック部８に至るまで、それは第一封止５の周りに数回巻かれている。単一ワイヤから形成される容量本体４５，４２の簡易な構造の可能性の故に、この実施態様は有利である。ランプは例えば１５０ｋＨｚの周波数で電極間で動作するので、必要な電圧をキャビティに亘って印加するために、容量本体４５，４２と電極４０との間の接続導体４６が必要である。

ランプの有利な実施態様において、容量本体は可撓クランプ本体として形成される。図４（原寸ではない）は、どのように第一封止がそのような容量本体を備えるかを示している。図示の実施態様において、実質的に円形の外周を有する第一封止は、４つの可撓クランプ本体によって締め付けられている。キャビティに位置する第一可撓クランプ本体４５'が第一容量本体を形成し、ネック部８に位置する第二可撓クランプ本体４２'が第二容量本体を形成している。第三可撓クランプ本体４４が第一封止の第二ガス気密部５ａに近接して位置している。第四可撓クランプ本体４７が第一及び第二可撓クランプ本体４５'，４２'の間に設けられている。可撓クランプ本体４４，４２'，４５'，４７は、接続本体４０１，４０２，４０３によって相互接続されている。キャビティ１０の存在の故に、第一封止の外周は、その両端上よりもキャビティで幾分大きい。第四可撓クランプ本体は、より大きな外周の直ぐ横に位置するのが好ましい。図示の構造は、外周の相違の故に、第一容量本体４５'の位置がこのようにして実質的に固定されるという利点を有する。さらなる利点は、容量本体を別個のランプ部品として製造し、その後でランプ上に簡単に取り付け得ることである。可撓クランプ本体及び接続本体は一体物として形成されるのが好ましい。図５は、一体構造の可撓クランプ本体４４，４５'，４２'，４７及び接続本体４０１，４０２，４０３を示している。

図示の実施態様に従ったランプの実際的な実施において、ランプは１２０Ｗの公称電力を有する高圧水銀放電ランプであり、電力は少なくとも２５０Ｗまで拡大され得る。投射目的用のランプは、４ｍｍの内径を備える放電容器と、１ｍｍの距離の電極とを有する。放電容器はイオン化可能な充填物を有する。イオン化可能な充填物は、水銀及び希ガス、例えば、１００ｍｂａｒの充填圧を有するアルゴンに加え、ブロムを含む。ランプの動作中、１６０ｂａｒ又はそれ以上の圧力が放電容器内に広がる。放電容器は最大２．５ｍｍの厚さを有する石英ガラス製である。ナイフエッジ付きの打抜きストリップはＭｏストリップであり、ストリップの一端に金属ワイヤが固定される。第一電極の電極棒がストリップの他端に固定される。ランプは、その各側部に、２８ｍｍの長さを有する崩壊封止を備える。崩壊封止の５ｍｍの長さは、放電容器を密閉封止するために既に適当である。崩壊封止の残余長は、導電体が空気に晒される領域で、導電体の温度に十分に低い値を与えるために用いられる。各崩壊封止はキャビティを有する。各崩壊封止は、放電空間と関連するキャビティとの間に７ｍｍの長さを有する。各キャビティは５ｍｍの長さを有する。

第一封止は、キャビティの領域に、封止と放電容器との間のネック部に至るまで２〜３回延びるワイヤ巻線の形態で第一容量本体を備え、ネック部において、それは閉鎖巻線内に第二容量本体を形成する。第二容量本体は、１ｍｍ〜３ｍｍの間の距離を通じて放電空間から離間している。ワイヤは０．５ｍｍの直径を有する。

さらなる実際的な実施において、第一封止は、導電性及び耐熱性材料で出来た４つの可撓クランプ本体を備える。この材料は、記載されている例の場合には、ステンレス鋼ＲＶＳ３１０である。キャビティに位置する可撓クランプ本体は３ｍｍの幅を有する。他の可撓クランプ本体の各々は１ｍｍの幅を有する。可撓クランプ本体は２ｍｍの幅を有する接続本体によって相互接続されている。可撓クランプ本体及び接続本体は一体物の材料で形成される。

ランプ製造は石英ガラス管から開始し、容器が石英ガラス管内に形成される。容器は２つの正反対位置に管状部を備え、管状部は封止の製造のために役立つ。第一に、封止がランプ容器上に形成される。例えば、ナイフエッジ付きの打抜きストリップ並びに既知の方法でストリップに固定された導体及び電極が提供された後の崩壊封止。関連する管状部が軟化し且つ優勢な減圧の影響下で流出するよう関連する管状部を過熱することによって、この崩壊封止が実現される。これは管状部に対して回転するレーザビームによって好適になされ、この回転するレーザビームは導体から電極棒に移動する。ストリップの位置でレーザビームを暫くの間遮断することによって、ガス気密キャビティが実現される。このようにして形成されたキャビティは、崩壊封止の製造中、管状部及び放電空間に存在するガスを含む。これは概ね希ガスであり、封止の製造中、石英ガラスは希ガスで洗浄される。

効率的な製造のために、放電容器の充填物の一部を構成する希ガスはこの目的のために用いられるのが好ましい。引き続き、放電容器は充填物のために必要な成分が提供され、その後、固定された電極及び導体を備えるナイフエッジ付きストリップが他の管状部の領域に提供される。

引き続き、崩壊封止は、管状部の加熱及びその結果としての流出によって、他の管状部においても同様の方法で形成される。このようにして形成されたキャビティは放電容器内に存在する充填物の蒸気、特に、水銀蒸気で自動的に充填される。これは満足な始動−増強動作のための大きな有利点である。このようにして形成された崩壊封止は、崩壊封止がガス気密キャビティを有さない場合と同様に良好な封止を質的に構成することが分った。

上記に記載された種類のような実際的なランプは、寒気点火のために１ｋＶの電圧を必要とする。例えば、キャビティ内に破壊を発生するために、１ｍｓ〜３ｍｓの間の高周波信号の形態の例えば５０ｋＨｚの電圧。その後、実質的に瞬時に、放電が電極間の放電容器内に生成され、ランプが安定して動作するよう、それは引き続き安定した放電アークに進展する。１分以上経過しないうちに、ランプはその安定動作状態に達する。同一の実際的なランプでは、ランプへの熱ストライクの間に供給される電力が１２０Ｗに制限された状態で、最大６０ｓの５ｋＶの高周波信号によるランプの熱ストライクの直後のランプ消火後に、最大ストライク遅延が発生する。

封止の１つにキャビティがない類似のランプの場合には、その他の点では同一条件下で、所要始動電圧は２０ｋＶである。

崩壊された封止を含むランプを示す概略図である。 Ａは、図１の崩壊された封止を詳細に示す概略図であり、Ｂは、図１の崩壊された封止を詳細に示す概略図である。 ランプの実施態様を示す概略図である。 可撓クランプ本体を備える封止を示す概略図である。 可撓クランプ本体を示す斜視図である。

Claims (5)

1. イオン化可能充填物を有する放電空間を囲む石英ガラス放電容器を有し、
   第一電極と第二電極とが存在し、
   ランプ動作中、放電が前記第一電極と前記第二電極との間に維持され、
   第一封止は、前記第一電極を第一外部導電体に接続する第一内部導電体を有し、
   前記第一外部導電体は、前記第一封止から外気に延び、
   前記第一封止は、ガス充填キャビティをさらに有し、
   前記第一内部導電体は、前記キャビティを通じて延在するフォイルである高圧放電ランプであって、
   前記フォイルは、少なくとも１つの空孔を有することを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記キャビティは、少なくとも部分的に外部容量本体によって囲まれてい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. 前記フォイルは、モリブデン製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ。
4. 放電空間を囲む石英ガラス放電容器をイオン化可能充填物で充填するステップと、
   ランプ動作中に放電が維持されるよう、第一電極と第二電極とを配置するステップと、
   フォイルである第一内部導電体を第一封止に設けるステップと、
   ガス充填キャビティを前記第一封止にさらに設けるステップとを有し、
   前記フォイルは、前記第一電極を第一外部導電体に接続し、該第一外部導電体は、前記第一封止から外気に延び、前記フォイルは、前記キャビティを通じて延在する高圧放電ランプを製造する方法であって、
   当該方法は、少なくとも１つの空孔を前記フォイルに設けるステップをさらに有することを特徴とする方法。
5. 前記空孔は、前記フォイルを針で打ち抜くことによって設けられることを特徴とする請求項４に記載の方法。

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