JP2006520075A - 高圧水銀蒸気放電ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、放電空間（１４）内にタングステンから作られる２つの電極（１２、１３）及び封入物を含む、耐熱材料から作られるエンベロープ（２）を有する高圧水銀蒸気放電ランプであって、前記封入物が本質的に水銀、希ガス及び動作状態において遊離するハロゲンからなる、高圧水銀蒸気放電ランプに関する。
本発明によれば、エンベロープ（２）が第２の空間（１５、１６）を有する。

Description

本発明は、放電空間内にタングステンから作られる２つの電極及び封入物を含む、耐熱材料から作られるエンベロープを有する高圧水銀蒸気放電ランプであって、前記封入物は本質的に水銀、希ガス及び動作状態において遊離するハロゲンからなる、高圧水銀蒸気放電ランプに関する。

壁の黒化を回避するためのハロゲンの循環的プロセスを有する高圧水銀蒸気放電ランプが、ドイツ国特許第DE 38 13 421 A1号公報から既知であり、ビデオ及びデータプロジェクタの光源として用いられている。長い点灯(burning)期間は、ランプが黒化を受けない場合にのみ到達され得る。これは、ハロゲンを封入物に加えることにより達成可能であり、これにより、エンベロープ壁上に電極から蒸発したタングステンが析出するのを防止することができる。しかしながら、利用可能なハロゲンの蓄えは、エンベロープ及び電極の材料との反応に起因して点灯期間のうちに失われ、これがハロゲンサイクルを崩壊させる。多量のハロゲンを有するランプの封入物は、点灯時間の初めに気相の高ハロゲン濃度をもたらし、その結果、より多くの電極腐食及びより短い点灯期間をもたらす。

したがって、本発明の目的は、長期間にわたり気相のバランスの取れたハロゲン濃度を保証することにある。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明によれば、エンベロープが、放電空間に加えて、該放電空間に接続される第２の空間を有する。第１の点灯期間中、水銀が蒸発し、前記第２の空間に集まる。空間の位置が適切に選択される場合、水銀封入物の一部が、中空空間とも称される前記第２の空間内で凝結し、動作中再度蒸発しない液体水銀を形成するであろう。封入ハロゲン量の一部は、この液体水銀に水銀ハロゲン化物として可溶である。

水銀ハロゲン化物は室温で水銀に溶解しないが、驚くべきことに、200°C以上の温度で溶解相(dissolving phase)を示した。斯かる水銀ハロゲン化物の溶解相は、点灯ランプにおける気相のハロゲン濃度のためのストレージリザーバ(storage reservoir)又はバッファとして用いられ得る。この場合、この溶液上の解離圧が、気相のハロゲン蒸気圧を決定する。結果として、ランプはハロゲンバッファ、すなわち、液体又は固体ハロゲンリザーバを含み、気相からハロゲンが損失した場合に循環的プロセスに必要とされるハロゲン量を提供することができる。

第２の空間は、液体水銀封入物の体積の0.5%及び40%の間、好適には、1%及び10%の間である体積を有することが有利である。したがって、水銀の大部分は放電空間に残リ、第２の空間に凝結することができないので、ランプの動作圧が維持される。それ故、リザーバの体積は、水銀封入物全体のほんの僅かしかそこで凝結し得ないほど小さく選ばれる。

端的に言えば、第２の空間は、電極リードスルー(electrode lead-through)内に配設される。その結果として、第２の空間の温度は、ランプがオンの間放電空間の壁の最冷点よりも低い。

第２の空間は、電極ロッドの内側端部又は該ロッドの側方に配設されることが有利である。放電空間からの距離を理由に、リザーバの温度は、十分な水銀ハロゲン化物が溶解でき、且つ解離圧が最適なハロゲン輸送サイクルを導く範囲に溶液相上で自ら調整するように選択される。放電空間及び中空空間は、圧力及び濃度のバランスが両空間で取られ得るように、毛細管又はスロットによって互いに接続される。一般に、毛細管、クラック又はスロットが、製造工程の結果として電極ロッド付近に生じ、接続用に用いられることができる。ランプエンベロープは、エンベロープの内部空間とも称される放電空間の内部体積(internal volume)に接続される１つ以上の第２の中空空間を有し、該中空空間は、水銀封入物の一部がそこで凝結し得るように、動作中放電空間の内壁の最冷点よりも低い温度を有する。

ビデオ及びデータプロジェクタに用いられるランプでは、0.15 mg/mm²以上の水銀量が動作中上記内部体積に残るように水銀封入物が測られることが有利である。好ましい放射圧に到達すべき場合、これらランプの水銀放射圧は動作中非常に高くなければならず、これは、エンベロープが非常にコンパクトである場合にのみ達成され得る。ランプは、0.15 mg/mm²以上の水銀封入物を含む。

端的に言えば、用いられるハロゲン臭素は、前記内部体積の10^-6及び10^-1 μmole/mm³の間、好適には10^-5及び10^-2 μmole/mm³の間の封入量である。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載の実施例から明らかであり、該実施例を参照して詳述されるであろう。

図１は、エンベロープの楕円中央部３並びに電極リードスルーとも称される２つのエンベロープ端部４及び５を有する石英ガラスエンベロープ２から作られた高圧水銀蒸気放電ランプ１を示す。電極リードスルー４は、外部に突出する電流供給ライン８と電極ロッド１０との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔６を含み、電極リードスルー５は、外部に突出する電流供給ライン９と電極ロッド１１との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔７を含む。電極ロッド１０及び１１は、タングステン電極１２及び１３を形成する端部１２及び１３でもって、エンベロープの中央部３の放電空間１４内に突出している。電極リードスルー４、５は、モリブデン箔６上の電極ピン１０、１１の端部１７、１８に配設される中空空間１５、１６を有する。中空空間１５及び１６は、リザーバとして用いられ、封入水銀量の10%以下を占める体積を相有する。放電空間１４は、壁１９によって囲まれている。

図２は、エンベロープの楕円中央部２３並びに２つの電極リードスルー２４及び２５を有する石英ガラスエンベロープ２２から作られた第２の高圧水銀蒸気放電ランプ２１を示す。電極リードスルー２４は、外部に突出する電流供給ライン２８と電極ロッド３０との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔２６を含み、電極リードスルー２５は、外部に突出する電流供給ライン２９と電極ロッド３１との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔２７を含む。電極ロッド３０及び３１は、タングステン電極３２及び３３を形成する端部３２及び３３でもって、エンベロープの中央部２３の内部(interior)３４内に突出している。電極リードスルー２４は、モリブデン箔２６の前方で電極ロッド３０に対し側方に配設される中空空間３５を有する。中空空間３５は、封入水銀量の10%以下を占める体積を有する。

図３は、エンベロープの楕円中央部４３並びに２つの電極リードスルー４４及び４５を有する石英ガラスエンベロープ４２から作られた第３の高圧水銀蒸気放電ランプ４１を示す。電極リードスルー４４は、外部に突出する電流供給ライン４８と電極ロッド５０との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔４６を含み、電極リードスルー４５は、外部に突出する電流供給ライン４９と電極ロッド５１との間に真空封止された導電接続用のモリブデン箔４７を含む。電極ロッド５０及び５１は、タングステン電極５２及び５３を形成する端部５２及び５３でもって、エンベロープの中央部４３の内部５４内に突出している。電極リードスルー４４は、モリブデン箔４６の前方で電極ピン５０を外れて配設される中空空間５５を有する。中空空間５５は、封入水銀量の10%以下を占める体積を有する。中空空間５５から電極ロッド５０に又は直接放電空間５４に通じる少なくとも１つの毛細管５６又はチャネルが設けられている。

ドイツ国特許第DE 3813421 A1号公報は、10^-4及び10^-6 μmole/mm³の間の気相の遊離臭素濃度を有する水銀最大圧力ランプを述べている。この範囲は、最適なハロゲン輸送サイクルを保証する。これは、点灯ランプにおける略々0.4及び40 mbarの間のHgBr₂の必要な解離圧に相当する。電極腐食をできるだけ小さく保つためより低い閾値近傍でランプを動作させることが気相のハロゲン濃度の安定化にとって有利である。

ドイツ国特許第DE 3813421 A1号公報に記載のランプ１、２１が、リザーバ１５、１６又は３５が電極ピン１０、１１、３０の一端１７、１８又は側方に設けられて、試験シリーズ用に構築され、ビデオ画像を表示するためのビデオ及びデータプロジェクタ用の光源として用いられた。封入物は、始動ガスとしてアルゴン、0.25 mg/mm³内部体積の量の水銀、及び約1.5 x 10^-4 μmole/mm³の量の臭素を有した。リザーバ１５、１６又は３５の大きさは、封入水銀の10%以下がそこに収容され得るように選択された。略々1000Kのリザーバ温度で、解離圧は略々４ mbarであったのに対し、略々50 mbarが完全な蒸発において予期されていた。

ランプ１、２１は、リザーバの無い対応する参照ランプよりも低いタングステン輸送レート及び良好な長時間の安定性をはっきりと示した。気相の臭素量の目立った減少は、2000hの点灯期間中に観察されなかった。

電極ロッドの端部に２つの中空空間を有する高圧水銀蒸気放電ランプを断面上面図で示す。 電極ロッドの側部に中空空間を有する第２の高圧水銀蒸気放電ランプを断面上面図で示す。 電極ロッドを外れて中空空間を有する第３の高圧水銀蒸気放電ランプを断面上面図で示す。

符号の説明

1 水銀蒸気放電ランプ 32 電極
2 石英ガラスエンベロープ 33 電極
3 エンベロープの中央部 34 エンベロープ内部
4 電極リードスルー 35 中空空間
5 電極リードスルー 36
6 モリブデン箔 37 電極ロッドの内部端部
7 モリブデン箔 38 電極ロッドの内部端部
8 電流供給ライン 39
9 電流供給ライン 40
10 電極ロッド 41 水銀蒸気放電ランプ
11 電極ロッド 42 石英ガラスエンベロープ
12 電極 43 エンベロープの中央部
13 電極 44 電極リードスルー
14 放電空間 45 電極リードスルー
15 中空空間 46 モリブデン箔
16 中空空間 47 モリブデン箔
17 電極ロッドの内部端部 48 電流供給ライン
18 電極ロッドの内部端部 49 電流供給ライン
19 エンベロープ壁 50 電極ロッド
20 51 電極ロッド
21 水銀蒸気放電ランプ 52 電極
22 石英ガラスエンベロープ 53 電極
23 エンベロープの中央部 54 エンベロープ内部
24 電極リードスルー 55 中空空間
25 電極リードスルー 56 毛細管
26 モリブデン箔 57 電極ロッドの内部端部
27 モリブデン箔 58 電極ロッドの内部端部
28 電流供給ライン 59
29 電流供給ライン 60
30 電極ロッド 61
31 電極ロッド 62

Claims (10)

1. 放電空間内にタングステンから作られる２つの電極及び封入物を含む、耐熱材料から作られるエンベロープを有する高圧水銀蒸気放電ランプであって、前記封入物は本質的に水銀、希ガス及び動作状態において遊離するハロゲンからなる、高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記エンベロープは第２の空間を有することを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
2. 請求項１に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、動作中前記放電空間の壁内側の最冷点よりも低い温度を有することを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
3. 請求項１又は２に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、液体水銀封入物の体積の0.5%及び40%の間、好適には、1%及び10%の間である体積を有することを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
4. 請求項１、２又は３に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、電極リードスルー内部に配設されることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、電極ロッドの内側端部に配設されることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、電極ロッドに対し側方に配設されることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
7. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   前記第２の空間は、電極ロッドを外れて配設されることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   0.15 mg/mm³内部体積以上の水銀量が動作中蒸発されることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
9. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
   用いられるハロゲンは、内部体積の10^-6及び10^-1 μmole/mm³の間、好適には10^-5及び10^-2 μmole/mm³の間の封入量の臭素であることを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の高圧水銀蒸気放電ランプを備える照明装置、とりわけ、プロジェクタ。
    

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