JP2006519466A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

高圧放電ランプは、放電容器（１１）が配置されている外側エンベロープ（１）を有している。この放電容器は、イオン化可能な充填剤を入れた放電空間（１３）を包囲している。この放電容器は、２つの互いに対向するネック状部分（２，３）を有し、これらネック状部分を通して電流供給導体（４，５）が放電空間内の一対の電極（６，７）まで延在している。この放電容器は、電気絶縁材料からなる口金（８）により支持されている。この口金は、外側エンベロープ（１）をも支持している。この外側エンベロープは、電流供給導体を包囲しており、且つ口金に気密に連結されている。この外側エンベロープ内の雰囲気を制御することにより、照明装置の光軸に対して放電容器を正確に位置決めしうる簡単化されたコンパクトな高圧放電ランプが得られる。この高圧放電ランプは、リフレクタを有するアセンブリに用いるのが好適である。

Description

本発明は、高圧放電ランプに関するものである。
本発明は、このような高圧放電ランプとリフレクタとのアセンブリにも関するものである。

照明器具の小売業界では、３５〜１５０Ｗの範囲の高圧放電ランプが主流になってきている。低ルーメンの光束及び低ワット量の双方又はいずれか一方を積極的に達成しようとする傾向がある。例えば高級店においては、多量の光を領域に当てる代わりに、光を商品に集中させるのに低い光レベルが用いられる。市場におけるエンドユーザは、光の均質性に益々関心を持つようになっており、低ルーメンの光束及びアクセント照明を達成するのに、ハロゲンランプに代わり高圧放電ランプを好んで採用している。

一般に、頭書に記載した種類の高圧放電ランプは、セラミック壁部を具える放電容器か、石英ガラスの放電容器を有している。このような高圧放電ランプは、実際上広く用いられており、高い発光効率と好適な色特性とを兼ね備えている。ランプの放電容器には、Hg及び希ガスの充填剤に加えて１種又は数種の金属ハロゲン化物が入れられている。

本明細書及び特許請求の範囲における放電容器のセラミック壁部とは、単結晶金属酸化物（例えばサファイヤ）、透光性の高密度焼結多結晶金属酸化物（例えばAl₂Ｏ₃、ＹＡＧ）及び透光性の高密度焼結多結晶金属窒化物（例えばAlＮ）の材料のうちの一種から形成した壁部であると理解されたい。

頭書に記載した種類のランプは、特開平4-2035号公報から既知である。この既知の放電ランプは、放電容器と、この放電容器を支持する電流供給導体とを有し、これら電流供給導体は、絶縁材料の口金に突出して装着されている。一方の端部が開放している外側エンベロープ即ち外管が口金に固定されて放電容器及び電流供給導体を包囲している。

この既知の高圧放電ランプには、放電ランプの寿命が所望より短いという欠点がある。

本発明の目的は、上述した欠点を完全に又は一部解消することである。この目的のために、本発明によれば、頭書に記載した高圧放電ランプは、
外側エンベロープを有し、
この外側エンベロープ内には、放電容器が長手軸線を中心として配置されており、
この放電容器は、イオン化可能な充填剤を入れた放電空間を気密に包囲しており、
この放電容器は、互いに対向する第１及び第２ネック状部分を有し、これら第１及び第２ネック状部分を通して、第１及び第２電流供給導体が、それぞれ、前記放電空間内に配置された一対の電極まで延在しており、
また、前記高圧放電ランプは、電気絶縁材料からなる口金を有し、この口金が、前記第１及び第２電流供給導体により前記放電容器を支持しており、
前記口金は、前記外側エンベロープをも支持しており、
この外側エンベロープは、前記第１及び第２電流供給導体を包囲しており、
この外側エンベロープは、前記口金に気密に連結されているようにする。

外側エンベロープ即ち外管内の雰囲気を制御することにより、電流供給導体が酸化作用から良好に保護される。外側エンベロープ内の雰囲気を制御するとは、外側エンベロープを排気する、又は特に酸素のような酸化剤のない気密な環境を得ることを意味する。また、外側エンベロープ内の雰囲気を制御することは、外側エンベロープ内の雰囲気を制御する手段をこの外側エンベロープ内に設けることを排除するものではない。本発明の例では、外側エンベロープに、例えば酸素を僅かしか含まない窒素ガスが充填されているようにする。電流供給導体の酸化を制御することにより、これら電流供給導体を放電容器の比較的近くに位置させることができるようになる。通常は、電流供給導体の酸化を減ずるために、プレスシールとチップオフされる（石英）チューブレーションとの双方又はいずれか一方を行うため、高圧放電ランプが大型で長くなってしまう。石英の放電容器の場合、プレスシール部及び電流供給導体は、空気中での点灯により所望の寿命が得られるような寸法にするのが好ましい。ニオブの電流供給導体を用いた場合のセラミック放電容器のニオブは、放電容器の点灯温度において極めて急速に酸化するため、高圧放電ランプの寿命は極めて制限されたものになる。

外側エンベロープ内の雰囲気を制御することにより、簡単化されたコンパクトな高圧放電ランプを製造することができる。特に高圧放電ランプの長さを著しく短くすることができる。この目的のために、高圧放電ランプの好適例では、長手軸線に沿った高圧放電ランプの高さｈ_dlに対する２つの電極間の距離ｄ_e の比率が、
０．０２≦ｄ_e ／ｈ_dl≦０．２
を満足することを特徴とする。

本発明のこの例によれば、電極間の距離ｄ_e を、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にした場合に、長手軸線に沿った高圧放電ランプの高さｈ_dlを、約５０ｍｍより短くすることができる。

本発明による高圧放電ランプの好適例では、口金内又は外側エンベロープ内に、この外側エンベロープを排気するための排気管を設けることを特徴とする。このことにより、放電容器及び外側エンベロープを高圧放電ランプの口金に装着した後に、この排気管を介してこの外側エンベロープを排気することができるという利点が得られる。他の好適例では、この排気管が、ランプの放電容器の電流供給導体に対するフィードスルー素子をも形成するようにする。このことにより、ランプの構造がより簡単なものになるという利点が得られる。

本発明による高圧放電ランプの好適例では、口金を、石英ガラス、硬質ガラス、軟質ガラス、又はセラミック材料から形成することを特徴とする。口金は、焼結体とするのが好ましく、更に好ましくは、ガラス、ガラスセラミック又はセラミック体とする。口金は白っぽい色にして多量の光が使用可能なビーム角内で反射され、ランプの有効光出力を効果的に増大させる。口金はプレートの形態にするのが好ましい。

口金は、高い寸法精度をもって製造することができる。口金の、放電容器側とは反対側の表面を平面にするのが好ましい。この表面は、（ランプ）ホルダ、例えば担持体に装着しうるため、放電容器の位置に対する基準として作用させるのに適した表面となる。

本発明による高圧放電ランプの好適例では、外側エンベロープが、エナメルにより口金に固着されていることを特徴とする。エナメルは、予め成形したリングの形態で設けるのが好ましい。予め成形したリングを用いることにより、高圧放電ランプの製造を著しく簡単化することができる。

本発明による高圧放電ランプには、高圧放電ランプの点灯時に放電容器が光学的に極めてコンパクトな実質寸法を有するため、コンパクトな照明器具に用いるの極めて適しているという利点がある。現在のランプ群は、プレスシール（圧着封止）した石英カプセルに基づくものであり、これらは後にリフレクタ内に組み込むことができる。しかし、このカプセルは、例えば開放した取付器具に使用するランプの基本素子として使用することはできない。このことは欠点となる。その理由は、性能保証のためには、カプセルを他のランプの外形内に良好に位置決めしうることが重要であるためである。本発明による高圧放電ランプの口金は特別な構造をしているため、この放電ランプは、リフレクタ内に用いるのに極めて適したものとなる。従って、本発明は、高圧放電ランプとリフレクタとのアセンブリにも関するものである。この場合、本発明による高圧放電ランプは、リフレクタに用いる基本素子を形成する。このアセンブリの他の例では、リフレクタが外側エンベロープを形成する。この例では、高圧放電ランプの口金がリフレクタを支持する。高圧放電ランプは、口金に気密に封止されたものとするのが好ましい。更に、リフレクタが第１及び第２電流供給導体を包囲するようにして、リフレクタを口金に気密に連結する。高圧放電ランプは、アセンブリの基本素子を形成する。プレート状の口金に対する放電容器の位置決め精度は比較的高く且つプレート状の口金の寸法の再現性が良好であるため、この口金は、種々のクリックばめ連結を行うアセンブリに用いることができる。

本発明を、複数の例及び図面を参照してより詳細に説明する。
図面は、純粋に線図的なものであり、実際のものに正比例して描いていない。ある寸法については、明確化のために特に誇張している。これらの図面を通じて、等価な素子には可能な限り同じ参照番号が付されている。

図１Ａは、本発明による高圧放電ランプを示す線図的斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す高圧放電ランプを示す線図的断面図である。この高圧放電ランプは、長手軸線２２を中心として配置した放電容器１１を有する。この放電容器１１は、放電空間１３を気密に包囲しており、この放電空間１３には、水銀、金属ハロゲン化物及び希ガスを含むイオン化可能な充填剤が入れられている。図１Ａ及び図１Ｂの実施例では、放電容器１１は、第１ネック状部分２と、その反対側にある第２ネック状部分３とを有し、これらの第１及び第２ネック状部分２及び３を通じて、第１電流供給導体４及び第２電流供給導体５が、それぞれ、放電空間１３内に配置された一対の電極６及び７まで延在している。更に、この高圧放電ランプには、電気絶縁材料から形成した口金８が設けられている。この口金８は、第１及び第２電流供給導体４及び５を介して放電容器１１を支持している。この口金８は、外管即ち外側エンベロープ１も支持している。図１Ａ及び図１Ｂの実施例においては、口金８に、第１電流供給導体４に接続された第１接点部材１４が設けられている。これに加えて、口金８には、放電容器１１に沿って延在する接続導体１６を介して第２電流供給導体５に接続されている第２接点部材１５が設けられている。

他の例においては、少なくとも一方の接点部材を口金内のフィードスルー（貫通）管により形成し、このフィードスルー管内に一方の電流供給導体を固着することができる。或いは又、口金内に２つのフィードスルー管を設けることができる。これらのフィードスルー管内への固着は、抵抗力、レーザ溶着又はクリンピングにより行うことができる。接点部材に代えてフィードスルー管を用いると、高圧放電ランプの長手軸線上での放電容器の位置決めの自由度が増大するという利点が得られる。更に、このことにより、高圧放電ランプの外側エンベロープ内での放電容器の位置決め精度を向上させることができる。

本発明によれば、外側エンベロープ１を、口金８に気密に連結させる。この外側エンベロープ内の雰囲気を制御することにより、電流供給導体４及び５は、酸化作用から良好に保護される。これらの電流供給導体４及び５の酸化が防止されることにより、電流供給導体４及び５を放電容器１１の比較的近くに位置させることができる。外側エンベロープ内の雰囲気を制御することで、プレスシールとチップオフする（石英）チューブレーションとの双方又はいずれか一方を回避しうるため、簡単化されたコンパクトな高圧放電ランプが得られる。口金８には、外側エンベロープ１を排気するための排気管１８を設けるのが好ましい。このようにして、放電容器１１及び外側エンベロープ１を高圧放電ランプの口金８上に装着した後に、この排気管１８を介して外側エンベロープ１を排気することができる。排気した後、所望であれば、外側エンベロープ内を所望の雰囲気にした後に、排気管１８を封止する。この外側エンベロープ内にはゲッタ、例えば水／水素／酸素の混合物を入れて不純物を吸収させるのが好ましい。口金８内の排気管１８は、金属又はＶＡＣＯＶＩＴ（商品名）のようなNiFeCr合金から形成するのが有利である。

口金８は、石英ガラス、硬質ガラス、軟質ガラス、ガラスセラミック又はセラミック材料から形成するのが好ましい。更に、口金８は、焼結体、好ましくは焼結セラミック体として設ける。口金８は、プレートの形態にするのが好ましい。このような口金８は、寸法的に高精度で製造することができる。この口金８には、明るい色、例えば白又は淡い灰色で形成することができるという追加の利点がある。明るい色の材料を用いることにより、放電容器１１により放出された光が、利用可能なビーム角で反射されるようになり、照明器具の効率、又は高圧放電ランプアセンブリの全体としての効率が増大する。このことにより、口金８上に入射した光が失われるのが防止され、リフレクタにより形成し得るような光線となる。更に、口金８の、放電容器１１の側と反対側の表面を平面にするのが好ましい。この表面は、（ランプ）ホルダ、例えば担持体や、例えばリフレクタに対して装着しうるものであるため、この表面は、放電容器１１の位置に対する基準として作用させるのに適した表面となる。他の好適例では、口金８の、放電容器１１の側に面する表面に中央突出部を設け、高圧放電ランプの製造中に、放電容器１１及びエナメルリングを口金８に対して心合わせするのにこの中央突出部を利用する。

外側エンベロープ１は、石英ガラス、硬質ガラス又は軟質ガラスから形成するのが好ましい。この外側エンベロープ１は、（ガラス）フリットのエナメルにより口金８に固着するのが好ましい。エナメルは、予め成形したリングの形態で設けるのが好ましい。このような予め成形したリングを用いることにより、高圧放電ランプの製造中に放電容器の位置決め精度を大幅に向上させる。エナメルは、外側エンベロープ１及び口金８の材料に応じて選択する。

図１Ａ及び図１Ｂの実施例では、ほぼ円筒状の外側エンベロープ１を設けている。図２は、本発明による高圧放電ランプの他の例を示す。図２の実施例においては、ほぼ球状の外側エンベロープ１が設けられている。図３は、本発明による高圧放電ランプの更に他の例を示す。図３の実施例においては、高圧放電ランプのいわゆる両端口金型の例を示す。２つの口金８及び８′間に、ほぼ円筒状の外側エンベロープ１が設けられている。排気管１８は、これら口金８及び８′の一方のみに設けるのが好ましい。

図１Ａ‐１Ｂ、図２及び図３の実施例において、放電容器１１は、セラミック材料から形成する。図２においては、外側エンベロープ１に設けられた排気管１８′が封止されている。外側エンベロープにガラス又は石英のチューブレーションを行うことは、口金内の排気管を省略し得ることを意味する。図４は、本発明による高圧放電ランプの更に他の例であり、放電容器１１が石英から形成されているものである。本例においては、放電空間中のイオン化可能な充填剤は、水銀、金属ハロゲン化物及び希ガスを含んでいる。図４の実施例では、外側エンベロープの一部がほぼ球状の形態で設けられている。図５に示す他の例では、排気管１８が、同時にフィードスルー管を形成しており、このフィードスルー管に対して電流供給導体４が固着されている。

外側エンベロープ内の雰囲気を制御することは、簡単化されたコンパクトな高圧放電ランプを形成することができることを意味する。特に、高圧放電ランプの長さを著しく短くすることができる。このために、本発明による高圧放電ランプの好適例では、長手軸線に沿った高圧放電ランプの高さｈ_dlに対する電極間の距離ｄ_e の比率が、
０．０２≦ｄ_e ／ｈ_dl≦０．２
を満足することを特徴としている。

本発明により、モジュラー型のカプセルランプに基づく一群の製品に対する基本素子として用いることができる簡単化されたランプ設計を提供する。放電容器１１は、プレート状の口金８に固定連結した電流供給導体４及び５上に支持されている。これらの放電容器１１並びに電流供給導体４及び５は、雰囲気が制御状態に保持されている外側エンベロープ１内に位置している。プレスシールとチップオフされる（石英）チューブレーションとの双方又はいずれか一方を省略することにより、コンパクトな高圧放電ランプが得られる。高圧放電ランプの高さｈ_dlは、５０ｍｍ以下にするのが好ましく、４０ｍｍ以下にするのがより好ましい。更に、高圧放電ランプの製造がより制御されたものとなるため、長手軸線２２に対する放電容器１１の位置決めに関する問題が解消され、更に、放電容器１１を、長手軸線２２に対して直交する面内で正確に位置させることができる。

放電容器１１の寸法が小さく、且つ口金８に対する放電容器１１の位置決め精度が高いため、この放電容器１１を、リフレクタ内に容易に装着することができる。この目的のために、図６は、長手軸線２２を中心として配置したリフレクタ３０内の高圧放電ランプのアセンブリの例を線図的に示している。このリフレクタ３０は、（ガラス）支持体上に反射面３４を有する。このリフレクタ３０には、透明カバープレート３３が設けられている。更に、図６はアダプタ２５を示している。アダプタ２５及びリフレクタ３０を具える高圧放電ランプであって、リフレクタ３０には、溝３２内に保持されるようにゴムリング３１が設けられているこの高圧放電ランプの構成では、このゴムリング３１が、アダプタ２５及びリフレクタ３０間の隙間２６を封止している。このアダプタ２５には、規格化された接点端子２７及び２８が設けられており、これら接点端子２７及び２８は、アダプタ２５の底部プレート２９を気密に貫通し、口金８の更なる接点部材１４′及び１５′にそれぞれ接続されている。これらの更なる接点部材１４′及び１５′は、それぞれ、第１及び第２接点部材１４及び１５に電気的に接触している。

図６の実施例では、リフレクタ３０が、例えば（ガラス）フリットのエナメルを用いて口金８により支持されている外側エンベロープを形成している。この目的のために、口金８内には、高圧放電ランプを有するリフレクタ３０の内部を排気するための排気管１８が設けられている。このようにして、口金８上に設けた放電容器１１をリフレクタ３０内に装着した後に、排気管１８を介してリフレクタ３０を排気することができる。高圧放電ランプ及びリフレクタ３０のこのアセンブリを排気した後、及び所望に応じてリフレクタ３０内側を所望の雰囲気にした後に、排気管１８を封止する。このリフレクタ３０内側にはゲッタ、例えば水／水素／酸素の混合物を配置して不純物を吸収させるのが好ましい。口金８内の排気管１８は、金属又はNiFeCr合金から形成するのが有利である。

高圧放電ランプ及びリフレクタのアセンブリの他の例においては、リフレクタに、外側エンベロープを有する放電容器を設ける。この場合、放電容器がそれ自体の環境条件を有することになるため、リフレクタ設計の自由度がより大きくなる。

図６から分かるように、口金８が、放電容器１１の中心を頂点３５とする円錐３６内にほぼ完全に入っている。円錐の頂角は約２５°にするのが好ましい。高圧放電ランプから発生した光は、殆ど防害を受けることなく反射面３４に到達することができ、そこで少なくともほぼ軸線方向で透明カバープレート３３に向けて反射される。他の実施例では、カバープレートをドーム状にする。

本発明による高圧放電ランプは、構造的に高さを極めて短くすることができるため、放電ランプを収容するリフレクタを比較的薄くすることができる。３５Ｗの高圧放電ランプの放電容器では、例えば、口金８の外側から放電容器１１の頂部までの、長手軸線２２に沿った寸法を３５ｍｍより短くすることができる。ネック状部分２，３の長さを短くするか、又はこれらネック状部分を省略すれば、長手軸線２２に沿った上記寸法を著しく短くすることができる。図６に示すアセンブリでは、高圧放電ランプが、アセンブリの「基本素子」を構成している。口金プレートに対する放電容器の位置決め精度は、極めて高いものとすることができ、代表的には０．２５ｍｍより良好になる。口金プレート８の寸法の再現性は極めて高いため、この口金プレートを、種々のクリックばめ連結を行うアセンブリ、
即ち、金属リング内でダイクロイックリフレクタ又はいわゆるＰＡＲ１６／２０リフレクタのネック部内や、
安定器と一体化する比較的大きなリフレクタ（例えばいわゆるＰＡＲ３５のようなリフレクタ）のネック部内
に設ける高圧放電ランプに用いることができる。
後者の例の場合、プリント回路板へのはんだ付け接続を利用しうるという追加の利点がある。

本発明は、上述した例に限定されるものでなく、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなく多くの他の例を設計しうるであろうことに注意すべきである。複数の手段を列挙する装置の請求項においては、これらの手段の幾つかを、１つの同じハードウェアで構成することができる。異なる従属項に記載した、ある手段はこれらを組み合わせて用いても有利であることに注意すべきである。

図１Ａは、本発明による高圧放電ランプを示す線図である。 図１Ｂは、図１Ａに示す高圧放電ランプの断面図である。 図２は、本発明による高圧放電ランプの他の例を示す線図である。 図３は、本発明による高圧放電ランプの更に他の例を示す線図である。 図４は、本発明による高圧放電ランプの更に他の例を示す線図である。 図５は、本発明による高圧放電ランプの更に他の例を示す線図である。 図６は、リフレクタ内への高圧放電ランプのアセンブリの例を示す線図である。

Claims (13)

1. 外側エンベロープを有する高圧放電ランプであって、
   この外側エンベロープ内には、放電容器が長手軸線を中心として配置されており、
   この放電容器は、イオン化可能な充填剤を入れた放電空間を気密に包囲しており、
   この放電容器は、互いに対向する第１及び第２ネック状部分を有し、これら第１及び第２ネック状部分を通して、第１及び第２電流供給導体が、それぞれ、前記放電空間内に配置された一対の電極まで延在しており、
   また、前記高圧放電ランプは、電気絶縁材料からなる口金を有し、この口金が、前記第１及び第２電流供給導体により前記放電容器を支持しており、
   前記口金は、前記外側エンベロープをも支持しており、
   この外側エンベロープは、前記第１及び第２電流供給導体を包囲しており、
   この外側エンベロープは、前記口金に気密に連結されている
   高圧放電ランプ。
2. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記口金内又は前記外側エンベロープ内に、この外側エンベロープを排気するための排気管が設けられていることを特徴とする高圧放電ランプ。
3. 請求項２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記口金内の排気管は、金属又はNiFiCr合金から形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
4. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記口金が、石英ガラス、硬質ガラス、軟質ガラス、ガラスセラミック又はセラミック材料から形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
5. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記外側エンベロープが、エナメルにより前記口金に固着されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
6. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記外側エンベロープが、石英ガラス、硬質ガラス又は軟質ガラスから形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
7. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記放電容器が、石英壁部又はセラミック壁部を有することを特徴とする高圧放電ランプ。
8. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記口金に、第１及び第２接点部材が設けられており、これら第１及び第２接点部材が、それぞれ、前記第１及び第２電流供給導体に接続されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
9. 請求項８に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記第１及び第２接点部材の少なくとも一方が、前記口金内のフィードスルー管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。
10. 請求項９に記載の高圧放電ランプにおいて、
    前記フィードスルー管が、前記口金の前記排気管により形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
11. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
    前記長手軸線に沿った高圧放電ランプの高さｈ_dlに対する前記電極間の距離ｄ_e の比率が、
    ０．０２≦ｄ_e ／ｈ_dl≦０．２
    を満足していることを特徴とする高圧放電ランプ。
12. 請求項１又は２に記載の高圧放電ランプとリフレクタとのアセンブリ。
13. 請求項１２に記載のアセンブリにおいて、
    前記リフレクタが前記外側エンベロープを形成していることを特徴とするアセンブリ。

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