JP2007527096A - Mh発光管のためのストラップレス取付を有する電球 - Google Patents
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Abstract
光源カプセルのためのストラップレス取付構造を有しながら標準的な落下試験も確実に合格する中間ワット数(>175W〜400W)ハロゲン化金属ランプが提供されている。ストラップレス取付構造は、光電子放射を減少し、よって、光源カプセルを通じたナトリウム拡散を抑制する。光源を取り付けるために従来的に用いられている導電性金属ストラップの除去が、性能向上に主として寄与する。
Description
本発明は、概ね平面的な封止を備える光源カプセルを有する電球に関し、より詳細には、光源カプセルのための改良された支持取付を備えた中間ワット数(≧175W〜400W)ハロゲン化金属ランプ、及び、性能の向上を有するそのようなランプに関する。
概ね平面的な封止を備える光源カプセルを有する電球(電気ランプ)は、とりわけ、高強度放電(HID)ハロゲン化金属及び水銀蒸気ランプを含む。これらのランプにおける光源カプセルは、溶融石英(水晶ガラス)の放電管であり、それは、2つの大きな実質的に平行な面と、大面の間に延在する2つ小さな側面とを含む押圧封止によって、その両端が封止されているのが典型的である。伝導性の貫通リード線が、押圧封止を貫通して放電管内に配置された一組の放電電極に気密に延びている。
これらのランプは、一端がランプステムによって封止された外被を有するのが典型的である。金属支持ロッドから成るフレームがランプステムから延び、外被内で放電管を支持している。放電管をフレームに固定するために、押圧封止の周囲に固定された金属支持ストラップが支持ロッド又は押圧封止の両側に溶接されている。
熱い溶融石英の押圧は、高速ランプ製造中の幅及び厚みに関して、結果として生じる押圧封止に著しい変化を生む。これらの寸法変化は、満足のいくストラップ設計を達成することの困難を示す。設計の多くは、業界では普通である出荷前30インチ落下試験基準を合格するよう十分に剛的である放電管取付を達成するために、フレームの組立中、各放電管上でのストラップの手取付及び調節を必要とする。
放電管又は発光管は、ハロゲン化水晶金属の「心臓部」として考えられている。何故ならば、それは特徴的なスペクトルエネルギー分布を備えた光を発生するからである。多くのランプ設計者は、ランプ設計及びランプ診断において放電発光管に注力する。しかしながら、排気品質、ガス充填圧、金属部材の清浄度、取付構造、ゲッターの有効性、及び、導電性金属部材から発生する光電子のようなランプの外側バルブ及び処理は、ランプ性能に対して、特に、ルーメン維持、電圧上昇、及び、色シフトに対して著しい影響を有する。
ランプ性能に影響を及ぼす大きな要因の1つは、溶融水晶壁を通じたナトリウム拡散である。この現象は、化学充填剤のナトリウム部材を減少し、よって、スペクトルエネルギー強度及び分布を変える。著しいナトリウム損失は、大幅な色シフト、過剰なランプ電圧上昇、及び、迅速なルーメン下落を招く。過剰に高いランプ電圧は、ランプをサイクリングさせ、早期故障を招く。その上、ナトリウム損失は収縮アーク及び不安定動作を引き起こす。ナトリウム拡散は、放電管の外側面への負の空間電荷の存在によって促進される。もし放電からの紫外線放射がランプ内の電流運搬金属構成部材を打つならば、負の空間電荷が発生し、それは光電子の生成を引き起こす。そのようなランプにおいては、例えば、米国特許第3,484,637号(Van Boort et al.)及び米国特許第4,866,328号(Ramaiah et al.)に開示されているように、剥き出しの金属部材を、紫外線放射不通性を備え且つ高い光電仕事関数を有する材料で被覆するのが望ましい。Van Boort et al.は、非常に単純化されたランプ取付を描写している。しかしながら、描写されているような放電管端部のない放電管を誰が作成し得るか疑問である。いずれにしても、そのようなランプは、ランプ取扱い及び処理を切り抜けるとは予想されず、ランプ製造において通例の標準的な落下試験を確実には合格しないであろう。
他のアプローチは、上記に議論されたRamaiah et al.及び放電管に隣接して延びる細長い支持ロッドを排除する米国特許第3,424,935号(Gungle)におけるように、放電管の近傍且つ正面の金属量を削減することである。しかしながら、Gungleランプは支持ストラップの各々に接続された軸方向に延びる2つの支持ロッドを含むので、それは依然として著しい量の金属部材を有する。放電管からの紫外線放射は外被の内面から離れて反射されるので、これらの金属部材は依然として顕著な量の光電子源である。
本譲受人の関連会社に譲渡されたKing et al.の米国特許第5,339,001号は、2つの実質的に平行な大面とそれらの間に延在する2つの小面を有する概ね平面的な封止と、封止の小面に隣接して延びる金属支持ロッドとを有する光源カプセルを含むハロゲン化金属ランプを開示し且つ請求している。封止を保持するための支持ストラップは、それぞれ対応する大封止面に接触して延びる、2つの離間した対向する大脚部を有する堅く可撓な金属ストリップと、その大部分が前記封止面と接触しない、弾性的に変形可能な顎部と、前記小封止面の隣接する1つに互いに固定される端部とを含む。弾性的な変形可能部は、端部が互いに閉鎖された状態で、弾性的に変形され、且つ、前記支持ストラップを、(a)前記大封止面の双方、及び、(b)前記小封止面の双方の少なくとも1つに対して堅く付勢するよう配置されることで、前記封止をそれららの間に保持する。そのようなストラップ設計は、フレーム構造中の金属量を低減する(光電子放射、よって、帯電管からのナトリウム減少は相応して低減される)と同時に、標準的な落下試験を確実に合格し得るフレームを提供する。しかしながら、そのようなランプは、依然として金属ストラップ及びフィールド線を包含し、これらの金属部材は依然としてランプの光電特性に負の影響を及ぼす光電子源である。
上記に言及されたRamaiah et al.は、支持ストラップを使用しない低ワット数ランプ(≦150W)を描写している。小型かつ軽量な放電管に鑑みれば、これは驚くべきことではない。米国市場では、ランプ製造業者は、軽量の放電管の故に、低ワット数ランプにおいては、金属ストラップを使用しないが、全てのランプ製造業者は、図1に示されるものに類似する放電管を有する中間ワット数及び高ワット数ハロゲン化金属ランプにおいては、金属支持ストラップを使用する。
ナトリウム拡散を遅くするために電気運搬金属部材を削減する中間ワット数ハロゲン化金属ランプの必要が当該技術分野にある。金属ストラップを用いることなしに性能の向上を示す中間ワット数ハロゲン化金属ランプの必要も当該技術分野にある。
例えば、数十年間照明業界で用いられてきた支持ストラップ付きのランプにおけるようなストラップ付きの取付構造を含む電球に比べて、ナトリウム拡散を減少し且つ寿命に亘るランプ性能を向上するストラップレス取付構造を含む、中間ワット数(≧175W〜400W)電球を提供することが本発明の目的である。
本発明の他の目的は、約≧175W〜約400Wの電力を有するランプの外被内にフレーム構造を提供し、且つ、照明業界で現在用いられているストラップ付き取付構造及びフレームワイヤを含む電球に比べて、ナトリウム拡散を減少し且つ寿命に亘るランプ性能を向上するハロゲン化アルカリ含有放電管を提供することである。
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下の図面及び詳細な記載を参照して、より十分に詳細に記載される。
図1は、≧175W〜400Wの電力を有するハロゲン化金属(HID)ランプ、内向きに延びる窪み3を有するドーム部2を備えるランプ外被1を示している。従来的なランプステム4は、外被のベース端部を気密に封止している。従来的な螺子ベース5が外被上に配置されている。外被内に配置されているのは、溶融石英(水晶)ガラスの従来的な放電管11から成る光源カプセル10であり、それは放電空間を囲繞し、一組の放電電極12が放電空間内の両端部に配置されている。放電管の両端部は概ね平面的な押圧封止13,14によって封止され、そこを通じて、導電性の貫通リード線15,16が放電電極に気密に延びている。放電管は、水銀、希ガス、及び、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化スカンジム、及び、ハロゲン化リチウムのような1つ又はそれ以上のハロゲン化アルカリ金属の従来的な放電維持充填物を含む。
放電管は、第一フレーム部分20及び第二フレーム部分25から成るフレームによって外被内に支持されている。第一フレーム部分20は、ランプステム4から延在し、ランプステムに面する押圧封止13の小面に近接して延在する金属支持ロッド21を含む。第二フレーム部分25は、ランプ外被のドーム端部で窪み3に接触し、且つ、他の押圧封止14の小面に近接して延在する支持ロッド26を含む。金属支持ストラップ22,27が各押圧封止の周囲に延在し、それぞれの支持ロッド21,26に溶接されている。電極12は、電流導体23及び伝導性支持ロッド26に接続された従来的なフィールド線28によって、及び、伝導性支持ロッド21を貫通リード線15に接続する伝導性ワイヤ24によって、ベース5上のそれぞれの接点に接続されており、それは伝導性ワイヤ29によって貫通リード線16に接続されている。補助的な始動電極12bが、絶縁ブリッジ31、バイメタル32、及び、レジスタ33から成る始動回路30を通じて、電流導体23に接続されている。この始動回路は米国特許第5,079,480号(Canale et al.)にさらに十分に記載されており、ここに参照として引用される。
ストラップは、両端部をそれぞれの支持ロッド21,26に溶接することによって、押圧封止13,14上に容易に固定される。支持ロッド21,26は放電管の本体17に沿って延在しないので、放電の正面に電流運搬金属部材がない。
この種類のフレームは、例えば、上述のCanale米国特許痔5,079,480号及びKing et al.米国特許第5,339,001号から既知である。
図1は、第一フレーム部20及び第二フレーム25から成るフレームによって外被内に支持された放電管を備えるランプ構造の実施例を描写している。第一フレーム部20は、ランプステム4から延在し、ランプステムに面する押圧封止13の小面の近傍に延在する金属支持ロッド21を含む。第二フレーム部25は、ランプ外被のドーム端部で窪み3と接触し、且つ、他の押圧封止14の小面の近傍に軸方向に延在する支持ロッド26を含む。金属支持ストラップ22,27は各押圧封止の周囲に延在し、支持ロッド21,26のそれぞれに溶接されており、2つの金属ストラップ22,27を備えるそのような構造は、数十年間照明業界で広く用いられてきたものを代表するものである。発光管の周りのこれらの2つの金属ストラップの目的は、発光管を所定位置に固定することである。ランプ動作中、2つの金属ストラップは帯電しているので、それらは光電子を放射し、ハロゲン化金属ランプのためのナトリウム拡散に否定的な影響を及ぼし得る。その上、2つのストラップは放電管に近接しているので、ストラップからの光電子は、外被内部の電気運搬金属部材よりも、管表面に到達するのがより一層容易である。
本発明に従った金属ストラップのないランプ取付構造、本発明の中間ワット数(≧175W〜400W)ハロゲン化金属ランプのための所謂「ストラップレス構造」が組み立てられた。図2及び3は、スイッチ始動ランプ及びパルス始動ランプのそれぞれのための構造の2つの実施例を描写している。この構造は図1において上述されたものと類似しており、同一部材が包含されるところでは同一番号が用いられる。しかしながら、幾つかの金属部材及びそれらの対応する溶接が本発明のランプにおいて除去されているが、ランプは依然として標準的な落下試験を確実に通過することが留意されるべきである。例えば、1つ又はそれ以上のストラップ22,27及びフィールド線28が除去され、主フレーム20は異なる構造である。フレーム20は、図1で用いられるフィールド線としての同一の電気接続機能を有するので、フィールド線はストラップレス構造では最早不要である。これらの構造では、如何なる金属も発光管に接触しない。図2及び3に描写されるように、本発明のハロゲン化金属(HID)ランプは、内向きに延びる窪み3を含むドーム部2を備える外側ランプ外被1を有して描写されている。従来的なランプステム4は外被のベース端部を気密に封止している。従来的な螺子ベース5が外被上に配置されている。外被内に配置されているのは、溶融石英(水晶)ガラスの従来的な放電管11から成る光源カプセル10であり、それは放電空間を囲繞し、放電空間内には、一組の放電電極が放電空間の両端部に配置されている。放電管の両端部は概ね平面的な押圧封止13,14によって封止されており、押圧封止を通じて、導電性貫通リード線15,16が放電電極に気密に延在している。放電管は、水銀、希ガス、及び、ハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムのような2つ又はそれ以上のハロゲン化アルカリ金属の従来的な放電維持充填物を含む。
放電管は、金属支持ロッド26から延びる主フレーム20によって外被内に支持されており、支持ロッド26はランプ外被のドーム端部で窪み3と接触している。主フレーム20は、他の押圧封止14の小面に隣接して軸方向に、ランプステムから延びる金属支持ロッド21に延びている。補助的な始動電極12bが、絶縁ブリッジ、バイメタル、及び、レジスタから成る集積始動回路30を通じて、主フレーム20に接続されている。電極12の1つは、貫通リード線16を通じて、主フレーム20に接続されている。他のフレーム部分27は、貫通リード線15によって電極12に繋がる電流導体27を含む。このフレーム部分27は、電流導体23を通じて、ベース5に接続されている。
ストラップレス構造を備えるパルス始動ハロゲン化金属ランプが図3に示されており、それは図2に描写されているスイッチ始動ハロゲン化金属ランプに極めて類似している。パルス始動ランプのための唯一の相違は、始動回路30及び補助始動電極12bの代わりに、紫外線エンハンサー28を用いていることである。始動補助をもたらす紫外線エンハンサー28はフレーム27に繋がっている。
絶縁スリーブ41は、主フレーム40の少なくとも一部を被覆し得る。スリーブは水晶又はセラミックのいずれかであり得る。好ましくは、それは水晶スリーブ41であり、主フレームの部分から生成される光電子を遮断し、且つ、そのような光電子が管表面に達するのを防止するのに有効である。絶縁スリーブのための他の目的は、放電管からの紫外線放射が主フレーム20に到達するのを遮断することである。そのようなスリーブ自体は従来技術、例えば、Knochelに発効した米国特許第3,780,331号から既知である。
(実験)
促進寿命試験
促進寿命試験
電解による溶融水晶を通じたナトリウム拡散は周知である。ナトリウム移行のメカニズムは、取付金属部材(フレーム、フィールド線、ストラップ等)から放射される光電子が発光管表面に蒸着し、負電位を生成することである。正のナトリウムイオンNa+を引き付け、次に、発光管壁を通じたナトリウム移行を促進するのは、この負電位である。光電子の平均自由行程を減少し、光電子が発光管の表面に到達するのを阻止するために、殆どのハロゲン化金属ランプにおいてガス充填外被が用いられている。このメカニズムに基づいて、光電子の平均自由行程が増大する真空充填外被は、特に、ナトリウム損失、色シフト、及び、電圧上昇のために、ハロゲン化金属ランプのための促進寿命試験として機能し得る。
図2及び3にそれぞれ描写されたような、2つのスイッチ始動MH400/U及びMH250/Uランプ並びに1つのパルス始動MS400/BU/PSランプを含む3つ種類のハロゲン化金属ランプと、図1に描写されたようなランプとが、2つの取付構造に構築され、且つ、真空外被内で封止された。これらのランプの化学系はナトリウム−スカンジウムである。各群の5つのランプを作成し且つ試験した。
100時間で、ランプ光度特性に関して、これらの2つの取付構造には何ら本質的な相違はなかった。しかしながら、500時間の早さで相違が見られた。これらの結果は図4に描写されている。2,500時間で、ストラップレス構造を備えるMH400/Uランプは、2つの金属ストラップ付きランプの電圧上昇に比べ、半分未満の電圧上昇を示した。高いランプ電圧の故に、金属ストラップ付き2つのランプは、1つが1,660時間で、他が2,518時間で、サイクリングしていた。
2,500時間での色シフトは、ストラップレス構造の色シフトに比べて、2つの金属ストラップ付きランプのために3倍よりも大きかった。図5は促進寿命試験における相違を実証している。
ハロゲン化金属ランプ内で顕著なナトリウム損失が起こるとき、スペクトル分布中のスカンジウム及びナトリウム寄与の比率は増大する。分布中のスカンジウムの増大及び可視的範囲での広いスカンジウム放射の故に、CRI(「CRI」は「色レンダリング指標」を意味する)は相応して増大する。図6は2,500時間までのCRIシフトをプロットしている。ストラップレス構造を備えるランプは、ストラップ付きランプよりも少ないCRIシフトを有する。
CIE色度システムにおけるX座標シフトは、ハロゲン化金属ランプにおけるナトリウム損失に関連する他のパラメータである。ランプ寿命に亘るX軸における減少は、ナトリウム損失の表示であり得る。図7に記録される試験は、金属ストラップ付き取付構造を有するランプが2,500時間までの著しいX座標シフトを有することを描写している。
2つの構造のための真空外被におけるランプのルーメン維持が図8に示されている。ストラップレス構造を備えるランプは、ストラップ付きランプのルーメン維持よりも良好なルーメン維持を有する。
MH250/U及びMS400/BU/PSに対する2つの他のランプ試験は、類似の傾向を示した。ストラップレス構造を備えるランプは、2つのストラップ付きランプに比べ、より少ない電圧上昇、より良好なルーメン維持、及び、より少ない色シフトを有する。
(分光学的分析)
分光学的分析を真空外被を備えるMH400/Uに対して遂行した。発光スペクトル測定のために、オリエル石英フォトダイオードを具備するジャレル−アッシュ1メータ分光計を用いた。Keithlyモデル480ピコアンペア計を用いて発光を読み取り、HP7015B X−Yレコーダに信号を記録した。異なる範囲の幾つかの水銀発光線を波長較正器として用いた。3つの分光学的測定を行った。即ち、デルタラムダナトリウムΔλ(589ナノメートル近辺のナトリウム共鳴線発光輪郭の逆最大)、625ナノメートルのスカンジウム発光及び616.1ナノメートルのナトリウム発光、並びに、973ナノメータのヨウ素発光及び1014.0ナノメートルの水銀発光である。赤外線範囲のヨウ素及び水銀発光の測定時に赤外線フィルタを用いた。デルタラムダナトリウムはナトリウム蒸気圧力と密接に相関し、スカンジウム発光及びナトリウム発光の比率はスカンジウムとナトリウムとの間の塩比率に関連し、且つ、ヨウ素発光及び水銀発光の比率は発光管内のヨウ素圧力と相関する。ナトリウムはヨウ化ナトリウムとして発光管内に投与されるので、ナトリウム損失はヨウ素を残し、ヨウ素圧力を増大させる。
分光学的分析を真空外被を備えるMH400/Uに対して遂行した。発光スペクトル測定のために、オリエル石英フォトダイオードを具備するジャレル−アッシュ1メータ分光計を用いた。Keithlyモデル480ピコアンペア計を用いて発光を読み取り、HP7015B X−Yレコーダに信号を記録した。異なる範囲の幾つかの水銀発光線を波長較正器として用いた。3つの分光学的測定を行った。即ち、デルタラムダナトリウムΔλ(589ナノメートル近辺のナトリウム共鳴線発光輪郭の逆最大)、625ナノメートルのスカンジウム発光及び616.1ナノメートルのナトリウム発光、並びに、973ナノメータのヨウ素発光及び1014.0ナノメートルの水銀発光である。赤外線範囲のヨウ素及び水銀発光の測定時に赤外線フィルタを用いた。デルタラムダナトリウムはナトリウム蒸気圧力と密接に相関し、スカンジウム発光及びナトリウム発光の比率はスカンジウムとナトリウムとの間の塩比率に関連し、且つ、ヨウ素発光及び水銀発光の比率は発光管内のヨウ素圧力と相関する。ナトリウムはヨウ化ナトリウムとして発光管内に投与されるので、ナトリウム損失はヨウ素を残し、ヨウ素圧力を増大させる。
表1は、真空外被内の2つの取付構造のための分光学的分析結果を示している。全ての7つの試験ランプを6,000時間燃焼した。
分光学的分析は、ストラップレス構造が、6,000時間で、発光管内に、より少ないナトリウム損失、より高いデルタ−ラムダナトリウム、より低いスカンジウム及びナトリウム発光率、及び、より低いヨウ素圧力を有することを実証している。
図9に見られるように、ランプ電圧上昇はヨウ素圧力に密接に関連することが興味を持って観察された。換言すれば、ヨウ素圧力が高ければ高いほど、ランプ電圧はより速く上昇する。図10に描写されるように、ランプ電圧上昇はスカンジウム発光とナトリウム発光との間の比率に関連することも分かった。
(湿式化学分析)
真空外被を備えるMH400/Uランプのために湿式化学分析を遂行した。塩は温水及び希ヒドラジニウム水酸化物中に溶解した。濃硝酸を溶液に加えた。589ナノメータの波長で空気アセチレンフレームを用いて、発光管内の総ナトリウムをフレーム原子吸光装置(フレーム−AAS)で決定した。361.383ナノメータ及び589.0ナノメータの波長で誘導結合プラズマ−原子発光分光計(ICP−AES)を用いて、総スカンジウムを分析した。サンプルと同一の酸濃度及び既知のナトリウム濃度での較正を用いて、サンプルを測定した。分析したサンプルを6,000時間燃焼した。
真空外被を備えるMH400/Uランプのために湿式化学分析を遂行した。塩は温水及び希ヒドラジニウム水酸化物中に溶解した。濃硝酸を溶液に加えた。589ナノメータの波長で空気アセチレンフレームを用いて、発光管内の総ナトリウムをフレーム原子吸光装置(フレーム−AAS)で決定した。361.383ナノメータ及び589.0ナノメータの波長で誘導結合プラズマ−原子発光分光計(ICP−AES)を用いて、総スカンジウムを分析した。サンプルと同一の酸濃度及び既知のナトリウム濃度での較正を用いて、サンプルを測定した。分析したサンプルを6,000時間燃焼した。
湿式化学分析は、6,000時間で、ストラップ付き2つのランプのための21.9%及び27.9%の損失と比較して、ストラップレス構造を備える2つのランプが10.7%及び14.7%のナトリウム損失を有したことを明らかにした。ナトリウム及びスカンジウムの分子比は、発光管に当初投与された35の比率と比較すると、ストラップレス構造に関して22.5及び25.1であり、ストラップ付きランプに関して16.3及び19.9であった。ナトリウム損失が多ければ多いほど電圧上昇がより高いことが分かった。これらの結果は上記詳述された寿命試験及び分光学的分析と一致する。
(窒素充填外被内の寿命試験)
窒素充填外被内の2つの取付構造を用いた幾つかの種類のハロゲン化金属ランプを寿命試験した。それらは、蛍光塗布されたMH175/Uランプ、パルス始動MS320/U/PS及びMS400/BU/PSランプ、及び、スイッチ始動MH250/U及びMH400/Uランプを含む。試験結果は、ランプ寿命に亘って、ストラップレス構造が、より少ない電圧上昇、より良好なルーメン維持、及び、より少ない色シフトを有することを一致して示した。5,000時間まで、試験データに基づけば、ストラップレス構造を備えるこれらのランプ種類は、ストラップ付きランプよりも5%〜12%良好なルーメン維持を実証した。
窒素充填外被内の2つの取付構造を用いた幾つかの種類のハロゲン化金属ランプを寿命試験した。それらは、蛍光塗布されたMH175/Uランプ、パルス始動MS320/U/PS及びMS400/BU/PSランプ、及び、スイッチ始動MH250/U及びMH400/Uランプを含む。試験結果は、ランプ寿命に亘って、ストラップレス構造が、より少ない電圧上昇、より良好なルーメン維持、及び、より少ない色シフトを有することを一致して示した。5,000時間まで、試験データに基づけば、ストラップレス構造を備えるこれらのランプ種類は、ストラップ付きランプよりも5%〜12%良好なルーメン維持を実証した。
ナトリウム損失のメカニズムは、Waymouth et al.による「ハロゲン化金属ランプにおけるナトリウム損失プロセス」,IES Journal,214頁,April 1967、及び、Waymouthによる「電気放電ランプ」,M.I.T.Press,1971に記載されている。ランプ取付内の導電性金属部材は、発光管からの紫外線(UV)放射の下で光電子を放射する。これらの光電子が発光管の表面に到達すると、それらは水晶の表面を負に帯電し、正のナトリウムイオンを水晶壁を通じて外向きに引き付ける。光電子の放射は、ランプ内で用いられる仕事関数及び温度にも依存する。
発光管の表面を打つ電子だけが重要であり、ナトリウム損失に対して負の影響を有する。このため、光電子が発光管の表面に到達するのを阻止するよう、ハロゲン化金属ランプ外被は通常窒素で充填される。発光管の周囲の2つの金属ストラップは発光管の表面に直接接触するので、窒素充填はこれらの2つのストラップから放射される光電子を阻止することに関して殆ど影響を及ぼさない。図11及び12に描写されているように、これらの光電子が発光管の表面に到達するのは極めて容易である。光電子の放射束は、両方の半サイクルに発光管の表面を打つ。サイズ及び表面領域に依存して、2つの発光管ストラップから放射される光電子は、総放射束の良好な部分である。
より少ない光電子が生成されることで、ストラップレス取付構造内の水晶を通じたナトリウム拡散は、ストラップ付き構造におけるナトリウム拡散よりも著しく遅い。色シフトの低減及びより安定的な発光管化学反応が、より遅いナトリウム拡散から生じる。水晶壁を通じたナトリウム拡散が起こるとき、ヨウ化ナトリウムからのヨウ素が発光体内に残存する。これは発光管内のヨウ素圧力を増大する。高いヨウ素圧力は、高いランプ始動及び再始動電圧問題を引き起こす。よって、ランプ電圧上昇は速い。その上、暖機及び通常ランプ動作中、ヨウ化水銀の有害な電圧ノイズが蓄積し得る。最悪の場合には、それはランプサイクリングを招来し得る。
試験結果は、本発明に従ったストラップレス構造を備えるハロゲン化金属ランプが、2つの金属ストラップ付きランプに比較して、寿命に亘って、より少ない電圧上昇、より少ない色シフト、及び、より良好なルーメン維持を有することを示した。ストラップレス構造は光電子放射を減少し、よって、水晶を通じたナトリウム拡散のための駆動力を減少することが分かった。導電性金属ストラップの除去が、性能向上に主として寄与している。真空外方バルブを用いた促進寿命試験は、ストラップレス構造に関するナトリウム拡散の減少を確認した。スペクトル分析は寿命試験結果と一致し、ストラップレス構造のためのより低いヨウ素圧力、より高いナトリウム圧力、スカンジウム対ナトリウム比のより少ないシフトを示している。ヨウ素圧力がランプ電圧上昇に密接に関係し、スカンジウム発光及びナトリウム発光の比率がランプ電圧上昇に幾分関係していることが分かった。湿式化学分析も、ストラップレス取付構造のためのより少ないナトリウム損失を明らかにした。
本発明の幾つかの実施態様が示されたが、当業者であれば、他の変形が添付の請求項によって定められる本発明の範囲内で許容されることを理解するであろう。例えば、押圧封止を有する他の種類のランプ、例えば、ハロゲン化タングステンランプでストラップレス取付を用い得る。前記の記載に照らして、他の変更、変形、及び、修正が当業者に明らかであろう。従って、添付の請求項の精神及び広範な範囲内の全てのそのような変更、変形、及び、修正を包含することが意図されている。
Claims (14)
- 光を放射するために印加可能な光源カプセルと、2つの概ね平行な大面と該大面間に横方向に延在する2つの対向する小面とを有し、且つ、前記光源カプセルを気密に封止する概ね平面的な封止と、ステム部と、前記封止の前記小面に隣接して延びる少なくとも1つの支持ロッドと、を有する約≧175W〜約400Wの電力を有する電球であって、
主フレーム部と、前記ステム部から延び、且つ、前記主フレーム部に固定された第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定された第二金属支持ロッドとを有するストラップレス取付構造を有する、電球。 - 前記光源カプセルは、フィールド線がないときに、当該電球内で電気的に接続されている、請求項1に記載の電球。
- 前記ストラップレス取付構造は、当該電球内のナトリウム拡散を減少するのに有効である、請求項1に記載の電球。
- 絶縁被覆が、前記主フレーム部の少なくとも一部に存在する、請求項1に記載の電球。
- 当該電球は高圧放電ランプであり、前記光源カプセルは、その両端部の押圧封止と、放電管内に配置された放電電極と、放電維持充填剤とを有する放電管であり、電球動作中、放電が前記放電電極間に維持される、請求項1に記載の電球。
- 当該電球は高圧放電ランプであり、前記光源カプセルは、その両端部の押圧封止と、放電管内に配置された放電電極と、放電維持充填剤とを有する放電管であり、電球動作中、放電が前記放電電極間に維持される、請求項2に記載の電球。
- 当該電球は高圧放電ランプであり、前記光源カプセルは、その両端部の押圧封止と、放電管内に配置された放電電極と、放電維持充填剤とを有する放電管であり、電球動作中、放電が前記放電電極間に維持される、請求項4に記載の電球。
- ランプステムと、対向するドーム端部と、を有する外側ランプ外被と、該外側ランプ外被内に概ね軸方向に配置され、溶融石英本体から成る放電管を有し、且つ、平面的な押圧封止を各端部に有する光源と、ハロゲン化アルカリを含有する放電維持充填物と、前記放電管本体内の一組の放電電極と、各電極から各押圧封止を貫通して前記放電管の外部に延びる伝導性貫通リード線とを有し、当該高圧放電ランプ動作中、前記放電電極間にアーク放電が維持され、前記押圧封止は、2つの概ね平行な大面と、該大面間に延びる2つの対向する小面とを有し、当該高圧放電ランプ動作中、前記放電管は紫外線放射を放射する約≧175W〜約400Wの電力を有する高圧ガス放電ランプであって、
主フレーム部と、前記ランプステムから延び、且つ、前記主フレーム部に固定される第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定される第二金属支持ロッドと、第一端が発光体押圧の下方端に取り付けられ、且つ、第二端がステムワイヤとを有するストラップレス取付構造、を有する高圧放電ランプ。 - 前記光源は、フィールド線がないときに、当該高圧放電ランプ内で電気的に接続されている、請求項8に記載の高圧放電ランプ。
- 前記ストラップレス取付構造は、当該高圧放電ランプ内のナトリウム拡散を減少するのに有効である、請求項9に記載の高圧放電ランプ。
- 絶縁被覆が、前記主フレーム部の少なくとも一部の上に存在する、請求項8に記載の高圧放電ランプ。
- 絶縁被覆が、前記主フレーム部の少なくとも一部の上に存在する、請求項9に記載の高圧放電ランプ。
- ランプステムと、対向するドーム端と、一組の平行な大面と該大面間に延びる一組の小面とを有する概ね平面的な封止とを有する外側ランプ外被を有する約≧175W〜約400Wの電球の光源のためのストラップレス取付であって、主フレーム部と、前記ランプステムから延び、且つ、前記主フレーム部に固定される第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定される第二金属支持ロッドとを有するストラップレス取付。
- 絶縁被覆が、前記主フレームの少なくとも一部の上に存在する、請求項13に記載のストラップレス取付。
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