JP2009129910A - セラミック高輝度放電発光管アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの寿命を長くする。
【解決手段】長手軸線に沿って延びる長手方向長さ「Ｘ」の発光管室を有する発光管と、前記長手軸線に沿って延びる前記発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、前記発光管室を包囲する長さ約１．４５Ｘの円筒形の覆いと、前記覆いの端部に係合する周辺縁部、および、前記周辺縁部から間隔をあけて配置され前記発光管室から離れる方向に延びる中央部分を有し、前記覆いの各端部に取り付けられた覆い留め具と、前記中央部分に形成され細管を嵌め込む細管嵌入部と、
前記中央部分を前記周辺縁部に接続するウェブとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明はランプ、特にアーク放電ランプに関する。さらに具体的には、本発明は、セラミック発光管と、覆いと、前記覆い内に前記発光管を取り付けるための取付け手段とを備えたアーク放電ランプに関する

商業用途では、光源効率が高いのと寿命が長いのでメタルハライドランプがよく用いられる。典型的なメタルハライドランプには、ホウケイ酸ガラスの外囲器内に気密密閉された石英または溶融石英製発光管が含まれている。当該技術における最近の進展には、例えば、多結晶アルミナから作製されたセラミック発光管の利用があった。本発明が特に関係するのは後者のタイプである。気密密閉された発光管は両端部に、封じ込められたタングステン電極を備え、水銀、金属ハロゲン化物の添加物、及び、始動を促進する希ガスを含むことができる充填材を含んでいる。いくつかの事例では、特に高ワットのランプの場合には、外囲器に大気圧未満の窒素または別の不活性ガスが充填される。他の事例では、特に低ワットのランプの場合には、外囲器が真空排気される。

メタルハライドランプには、高点灯温度に耐えることができるほぼ管状の光透過性部材を含む覆いを設けるのが望ましいことが分かっている。発光管及び覆いは、発光管を覆い内に収容して、放電ランプ外囲器内に同軸に取り付けられる。覆いは、両端の開口した管が望ましい。

覆いまたはシールドには、ランプの点灯に対していくつかの有益な効果がある。ガスを充填した外囲器を備えるランプの場合、覆いによって発光管からの対流熱損失が減少し、その結果、ランプの光出力及び色温度が改善される。真空排気された外囲器を備えるランプの場合、覆いは発光管の温度を均一にするのに役立つ。さらに、覆いによってナトリウム損失が有効に減少し、外囲器の内表面に蛍光物質のコーティングを施されたメタルハライドランプにおける蛍光物質効率の維持が改善される。最後に、覆いは、発光管が壊れた場合に遮蔽装置の働きをすることによってランプの安全性を向上させる。

セラミックスを利用したランプの場合、覆い内に発光管を取り付けることは困難でコストを要することが立証されている。セラミック発光管は、セラミックスの細管がそこから突き出している管状または球状の本体を備えている。細管は比較的小さく、多くの場合、直径が３ｍｍぐらいであり、電極を収容している。先行技術の文献（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び、特許文献４参照。これらは全て本発明の譲受人に譲渡されている）では、セラミック発光管の取付け問題を解決するためのいくつかの技法が考案されている。これらのうちの特許文献２には、取付け留め具に関連した始動補助についての教示もあり、その教示は参考までに本明細書において援用されている。

上述の参考文献に示された構造は、商業的成功が立証されているが、それにもかかわらず、このように構成されたランプの寿命は予測よりも短い。多くの場合、この寿命の短縮は、細管内に電極を固定するフリットシールに生じる亀裂に起因する。

米国特許第６，６２８，０８０号明細書 米国特許第６，７４１，０３４号明細書 米国特許第６，８５８，９７６号明細書 米国特許第７，１３５，８１１号明細書

従って、本発明の課題は、先行技術の欠点を取り除くことにある。

本発明の他の課題は、高輝度放電ランプの質を高めることにある。

本発明の別の課題は、セラミック発光管高輝度放電ランプの寿命の予測値を改善することにある。

これらの課題は、本発明の態様の１つにおいて、長手軸線に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室を有する発光管と、長手軸線に沿って延びる発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、発光管室を包囲する円筒形の覆いと、覆い内で発光管を支持する留め具とを含み、覆いが、各細管の大部分が覆いを越えて突出するような長さを有している発光管アセンブリによって解決される。

すなわち、本発明は、長手軸線に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室を有する発光管と、前記長手軸線に沿って延びる前記発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、前記発光管室を包囲する長さ約１．４５Ｘの円筒形の覆いと、前記覆いの端部に係合する周辺縁部、および、前記周辺縁部から間隔をあけて配置され前記発光管室から離れる方向に延びる中央部分を有し、前記覆いの各端部に取り付けられた覆い留め具と、前記中央部分に形成され前記電極細管を嵌め込む細管嵌入部と、前記中央部分を前記周辺縁部に接続するウェブとを含むことを特徴とする。

本発明の実施態様によれば、前記アセンブリは、前記長手軸線に対して平行に延びるフレームを含み、前記各覆い留め具は、前記フレームに固定されたタブを含む。

さらに、本発明は、長手軸線に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室を有する発光管と、前記長手軸線に沿って延びる前記発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、前記発光管室を包囲する長手方向長さＹの円筒形の覆いと、前記覆い内で前記発光管を支持する留め具とを含み、前記発光管室と前記電極細管との合計長さがＺであり、前記各電極細管の大部分が前記覆いを越えて突出するように、前記覆いの長さＹがＸより長くてＺよりも短いことを特徴とする。

本発明の実施態様によれば、前記覆い留め具の周辺部分は側方セクションおよび懸垂アームを含む。

本発明の実施態様によれば、前記懸垂アームは突出部を備えている。

細管のフリットシール部分を覆いの外部に配置することによって、それらのフリットシールがさらされる温度が低下し、シールの破損によってランプの寿命が短縮される可能性が低下するかまたはなくなる。

本発明、並びに、本発明の他のさらなる目的、利点、及び、機能に関してより深く理解するためには、付属の図面に関連した以下の開示及び付属の請求項を参照されたい。

次により詳細に図面に言及すると、図２には、長手軸線１６に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室１４を有する発光管１２を含む発光管アセンブリ１０が示されている。円筒形の電極細管１８は発光管１２の各端部から突出し、長手軸線１６に沿って延びている。発光管室１４と細管１８とは全長「Ｚ」を有している。発光管１２及び細管１８は、例えば多結晶アルミナのような適切なセラミックスから形成されている。電極１９は、フリットシール領域４６のガラスフリット１９ｃによって細管１８の内腔１９ａに封じ込められている。フリットシール領域４６は、ランプの点灯中に、寿命を制限する反応が生じる可能性がある。例えば、ランプが点灯すると、ランプの２つの電極間に非常に高い温度のプラズマ放電が生じる。覆い（ｓｈｒｏｕｄ）によって覆われている場合、ランプの細管領域は１０００℃の温度に接近する可能性がある。この温度は、時間経過につれてシールの完全性に悪影響を及ぼし、シールが高温プラズマに反応して、フリット内に微小な亀裂または割れ目を形成する。亀裂または割れ目は発光管の内容物を漏洩させる。さらに、それによって細管１８に亀裂が生じ、そのためにランプの寿命が短縮される可能性がある。

円筒形の覆い２０によって発光管室１４が包囲されているが、覆い２０の長さＹは約１．４５Ｘ〜０．５７Ｚである。覆い２０は、例えば石英または溶融石英のような透明の耐熱材料から形成されている。

ある特定例の場合、本発明の態様の１つによる１００ｗランプ用の覆いの長さは２３ｍｍであるが、同様のランプに従来用いられていた覆いの長さは４０〜４８ｍｍの範囲である。

発光管１２は、覆い２０の各端部に位置する覆い留め具２２によって覆い２０内の中央位置に保持されている。各覆い留め具２２は、覆い２０の一端部２６に係合する周辺縁部２４と、周辺縁部２４から間隔をあけて配置され発光管室１４から離れる方向に延びる中央部分２８とを含んでいる。中央部分２８には、円筒形開口３１のような細管嵌入部３０が形成されており、細管１８が嵌め込まれる。ウェブ３２によって、中央部分２８が周辺縁部２４に接続されている。留め具２２は、ロックウェル「Ｃ」スケールによる硬さ４０〜５０の３０１ステンレス鋼製フラットワイヤから形成されるのが望ましい。

図１に明瞭に示されているように、留め具２２の周辺縁部２４は、懸垂アーム４２を備えた側方セクション４０を含んでいる。アーム４２は、覆い２０との接触面積を最小限に抑えるための突出部４４を備えることが可能である。

留め具２２は、長手軸線１６から離れる方向に延びるタブ３６を備えている。このタブ３６は、長手軸線１６に対して平行に延びるワイヤから形成されていてもよいフレーム３４に溶接によって取り付けられている。フレーム３４は電極リードの１つを形成することができる。

この構成では、フリットシール領域４６が覆い２０の十分に外側に配置されるので、フリットシール領域４６がランプの点灯中にさらされる温度が低下する。

テストによって、口金を上に向けて点灯させると、フリットシール領域を包囲するのに十分な長さの先行技術による覆いを装備したランプは、シール領域の温度が最高で８５４〜９３８℃の範囲になり、最低で８１７〜８８４℃の範囲になることが分かった。逆に、本発明による発光管アセンブリを用いたランプのテストでは、対応する温度が最高で８３９℃、最低で７３９℃であり、圧倒的な改善である。

覆いなしでランプを点灯させることによってこの温度をさらに低下させることが可能であるが、このようなランプは、点灯コストを大幅に増大させる保護された取付け具内で点灯させなければならない。

こうして、点灯の質を高められ保護された高輝度放電ランプが得られる。

現時点において本発明の望ましい実施形態であるとみなされるものについて示し、解説してきたが、当該技術者には明らかなように、付属の請求項によって定義された本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更及び修正を施すことが可能である。

本発明による留め具の斜視図 本発明による発光管アセンブリを部分断面で示した正面図

符号の説明

１０ 発光管アセンブリ
１２ セラミック発光管
１４ 発光管室
１８ 円筒形の電極細管
１９ 電極
２０ 円筒形の覆い
２２ 覆い留め具
２４ 覆い留め具の周辺縁部
２６ 覆いの端部
２８ 覆い留め具の中央部分
３０ 細管嵌入部
３１ 円筒形開口
３２ ウェブ
３４ フレーム
３６ タブ
４２ 懸垂アーム
４６ フリットシール領域

Claims (5)

1. 長手軸線に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室を有する発光管と、
   前記長手軸線に沿って延びる前記発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、
   前記発光管室を包囲する長さ約１．４５Ｘの円筒形の覆いと、
   前記覆いの端部に係合する周辺縁部、および、前記周辺縁部から間隔をあけて配置され前記発光管室から離れる方向に延びる中央部分を有し、前記覆いの各端部に取り付けられた覆い留め具と、
   前記中央部分に形成され前記電極細管を嵌め込む細管嵌入部と、
   前記中央部分を前記周辺縁部に接続するウェブと
   を含むことを特徴とする発光管アセンブリ。
2. 前記アセンブリは、前記長手軸線に対して平行に延びるフレームを含み、前記各覆い留め具は、前記フレームに固定されたタブを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光管アセンブリ。
3. 長手軸線に沿って延びる長手方向長さＸの発光管室を有する発光管と、
   前記長手軸線に沿って延びる前記発光管の各端部にある円筒形の電極細管と、
   前記発光管室を包囲する長手方向長さＹの円筒形の覆いと、
   前記覆い内で前記発光管を支持する留め具と
   を含み、前記発光管室と前記電極細管との合計長さがＺであり、
   前記各電極細管の大部分が前記覆いを越えて突出するように、前記覆いの長さＹがＸより長くてＺよりも短い
   ことを特徴とする発光管アセンブリ。
4. 前記覆い留め具の周辺部分は側方セクションおよび懸垂アームを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光管アセンブリ。
5. 前記懸垂アームは突出部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の発光管アセンブリ。

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