JP2010092865A - 片口金型ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、１５〜１００Ｗの間の領域の低電力ランプにおいて爆発防止および耐熱性をハイレベルかつ簡潔に実現する、請求項１の上位概念に記載の片口金型ランプを提供することである。
【解決手段】端部を含まない内側バルブの有効長さＨＥにわたって、該内側バルブと外側バルブとの間の中空円柱の容積ＶＨは８ｃｍ^３≦ＶＨ≦１５ｃｍ^３で選択され、該内側バルブと該外側バルブとの間の単位ｍｍの内法幅ＬＷと該外側バルブの単位ｍｍの壁厚さＷＤの２乗との積として定義される衝撃品質ＩＧは、最小で８ｍｍ^３であること、すなわち８≦ＩＧが適用された高圧ランプ。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力が最大１００Ｗである片口金型ランプであって、真空密に封止された放電容器を有し、該放電容器は、内側バルブと外側バルブとに包囲されており、電気的端子を有する口金が、前記外側バルブと前記内側バルブとを支持する片口金型ランプに関する。この片口金型ランプは高圧放電ランプであり、有利にはメタルハライドランプである。このようなランプには、細長いセラミック放電容器を使用することが多い。

ＥＰ‐Ａ１７６３００６から、３つのバルブから構成された片口金型ランプがすでに公知である。この文献では重要なパラメータとして、外側バルブの外径が最大で２５ｍｍであり、最小でランプの出力に基づく値であることが記載されている。さらにこの文献では、出力が２０〜１３０Ｗの間である低電力ランプに重要な点として、内側バルブの外径の最小値が９ｍｍであり、ＡとＢとの比が少なくとも１．１４であることが記載されている。

ＥＰ‐Ａ１７６３００６

本発明の課題は、１５〜１００Ｗの間の領域の低電力ランプにおいて爆発防止および耐熱性をハイレベルかつ簡潔に実現する、請求項１の上位概念に記載の片口金型ランプを提供することである。

前記課題は、内側バルブの軸方向の有効長さＨＥを、端部を含まない該内側バルブの有効長さとして定義すると、該有効長さＨＥにわたって、以下の幾何的な関係が適用されること、すなわち
・該内側バルブと該外側バルブとの間の中空円柱の容積ＶＨは、８ｃｍ^３≦ＶＨ≦１５ｃｍ^３で選択され、
・該内側バルブと該外側バルブとの間の単位ｍｍの内法幅ＬＷと該外側バルブの単位ｍｍの壁厚さＷＤの２乗との積として定義される衝撃品質ＩＧは、最小で８ｍｍ^３であること、すなわち８≦ＩＧが適用されることを特徴とするランプによって解決される。

内側バルブと外側バルブとを有するメタルハライドランプを示す。 外側バルブが胴太に形成された別の実施例を示す。

従属請求項に特に有利な実施形態が記載されている。

発展が早いメタルハライドランプの照明器具市場ではますます、開放型照明器具で動作できるコンパクトなランプが望まれている。すなわち、直径および長さが小さいと同時に防爆性であるランプが望まれている。口金／台領域における特別な構成により、ねじ型口金と比較してより小さな寸法を実現することができる。しかし、小型化にあたっては、たとえばシール部等のクリティカルな加工ゾーンに熱的な過負荷がかかるという危険性が生じる。このことはとりわけ、セラミック発光管を使用する場合に当てはまる。本発明は、２つの外側バルブを有し１５〜１００Ｗの間の出力領域にある防爆性の放電ランプに関する。

とりわけ高圧放電ランプであるモジュール製造されたランプ、有利には、セラミック放電容器を有するランプでは、放電容器のシール部にかかる熱的負荷が可能な限り小さくなることが判明した。有利には、セラミック製の両端型の放電容器を基礎とする。それと同時に、このようなランプでは最適な防爆性が重要である。

片口金型ランプは真空密に封止されたランプバルブを有し、とりわけ、さらにバルブ内に収容された細長い放電容器を有し、このランプバルブ、すなわち総じて放電容器と内側バルブとのユニットは、さらに被覆部材であるいわゆる外側バルブによって包囲される。有利には、とりわけメタルハライドランプ用のセラミック放電容器、たとえば一般照明用のセラミック放電容器が使用される。その際には、電気的端子を有する口金が、内側バルブと外側バルブとを支持する。この電気的端子は通常は、ランプバルブ内部の発光手段に電気的にコンタクトする給電線に接続され、たとえばこの発光手段は、電極または白熱ランプの発光体によって形成される。セラミック放電容器の代わりに、とりわけ比較的高い電力の場合には、石英ガラス製または硬質ガラス製の放電容器を使用することができる。

実用的には、低電力のこのようなランプでは、熱的負荷と防爆性とは相矛盾する２つの要件であることが判明している。このことの根拠は、熱的負荷を吸収できる最適な領域に外側バルブの有効容積を維持しなければならないことである。この有効容積ＶＨとは、障害物が無い内側バルブの容積を指す。すなわち、端部構造を含まない軸方向の有効長さＨＥに関する容積を指す。端部構造とは、内側バルブのドーム部と、ピンチシールまたは他の封止部とを指す。このことに相応して外側バルブの容積も、領域ＨＥ内だけを考慮する。

典型的には７０Ｗの中間的な電力の場合、熱のために、内側バルブに窒素（Ｎ_２）または同様の不活性ガスを充填し、しかも約３００〜８５０ミリバールの低温充填圧で充填することが重要になることがある。しかし、とりわけ最大３５Ｗの比較的小さい電力の場合には、内側バルブの真空排気を行うこともできる。

また、外側バルブと内側バルブとの間にありＨＥの高さにわたって延在する中空円柱の容積ＶＨを、最小で８ｃｍ^３であり最高で１５ｃｍ^３の最適な領域内にしなければならない：
８≦ＶＨ≦１５［ｃｍ^３］
１５〜１００Ｗの領域内、とりわけ１５〜７０Ｗの領域内である限りは、この容積ＶＨの値は出力にほぼ依存しない。電力が高くなると、この容積ＶＨの値は上限値に近づく。中空円柱の容積が８ｃｍ^３未満である場合、最低２０００時間の十分な寿命を実現できなくなる。というのも、熱的負荷がかかるとシール部が封止性でなくなるからである。容積が１５ｃｍ^３を超えると、ランプは全体的に過度に低温なままになる。

またそれと同時に、内側バルブの破壊時にガラス破片のエネルギーを最終的に吸収しなければならない外側バルブの壁厚さＷＤを考慮して内法幅ＬＷすなわち内側バルブと外側バルブとの間の間隔が十分に大きい場合だけ、防爆性が十分に高信頼性で機能することが判明している。こうするために、内法幅ＬＷ（単位ｍｍ）と外側バルブの壁厚さＷＤ（ＷＤの単位もｍｍ）の２乗とを乗算して得られる特性量である衝撃品質ＩＧ（Impaktguete）を定義することができる。実際の試験により、少なくとも８ｍｍ^３の場合にはこの衝撃品質の値は、８≦ＩＧ［ｍｍ^３］でなければならないことが実証されている。

特に有利には、以下の境界値によって限定された領域内になるように、値ＶＨと値ＩＧとを適合する：
５００ＩＧ≦ＶＨ≦１１００ＩＧ［ｍｍ^３］
この衝撃品質では、内側バルブと外側バルブとの間の間隔が可能な限り大きいことが重要であるが、熱的負荷では、内側バルブと外側バルブとの間の中空円柱の容積を最適にしなければならないので、可能な限り、有効な中空円柱の最適な容積ＶＨの場合でも十分な防爆性が実現されるようにランプの長さを低減することが重要である。中空円柱の容積には、ほぼ大気圧で空気またはＮ_２または他の不活性ガスが充填される。

外側バルブがＨＥの領域においてシリンダ形である場合、外側バルブの安定性は最大になる。しかし、外側バルブを胴太にすることが排除されることはない。この場合、上記のパラメータのそれぞれの最小値が使用される。

典型的なアプリケーションは、水銀成分を有するかまたは水銀成分を有さない充填物を含むセラミック放電容器を備えたメタルハライドランプである。この充填物は場合によっては点灯ガスを含み、有利には希ガスを含む。

ここで使用される放電ランプは、とりわけ以下の幾何的特性を有するコンパクトな放電ランプである：
口金下縁からバルブ端部まで計算された全長ＬＴＯＴ：最大８６ｍｍ
外側バルブの典型的な外径ＡＤＡＫ：２０〜２８ｍｍ
特別なバヨネット口金を使用することによって短くなった口金
口金の外径：外側バルブの外径の領域内、典型的には２０〜２８ｍｍ、とりわけ２６〜２８ｍｍ
口金高さＳＨ：典型的には１６〜２０ｍｍ、とりわけ１８ｍｍ
外側バルブの壁厚さＷＤ：最小で１．４ｍｍ、とりわけ１．６〜２．０ｍｍの領域内、典型的な値は１．８ｍｍ。

従来技術では、自由発光モード時の動作時間試験を行うと、特に７０Ｗの場合、２５００時間から故障率が高くなることが判明した。小型の照明器具で見られるようにランプのハウジングが密接するほど、この作用は鮮鋭になる。このような作用では、外側バルブのガラス表面からの戻り放射と照明器具の反射器表面からの戻り放射の他に、（自由発光するランプと比較して）対流による冷却作用が不足することも決定的に重要である。

外側バルブ直径ＡＤＡＫを２６ｍｍ以上の値にまで拡大すると、上記のように熱的状態に好影響が及ぼされる。その際には、外側バルブの外径ＡＤＡＫとランプの全長ＬＴＯＴとの比ＶＡＬはＶＡＬ≧０．２９の領域内でなければならない。

長さ寸法を短くできるようにするためには、最大口金長ＳＨと口金直径ＳＤとの比ＶＳをＶＳ≦０．９の領域内にしなければならない。

内側バルブ内で放電容器が破裂した場合、該内側バルブは著しく損傷されてしまう。この場合、外側バルブの方向に加速されるガラス／セラミック部品のエネルギーを該外側バルブによって吸収しなければならない。その際には、外側バルブが損傷されることがあってはならない。内側バルブと外側バルブの内側面との間の内法幅ＬＷは、外側バルブの壁厚さと関連して重要なパラメータである。内側バルブの外径ＡＤＩＫと外側バルブの内径ＩＤＡＫとの比ＶＤＵは、ＶＤＵ≦０．７でなければならない。

外側バルブの壁厚さＷＤは少なくとも１．４ｍｍであり、有利には１．６〜２．０ｍｍの領域内である。

以下で、本発明を複数の実施例に基づき詳細に説明する。

１つの実施例のメタルハライドランプ１０が図１に示されている。両側で封止されたセラミック放電容器９がランプ軸Ａの方向に細長く配置され、片側でピンチシールされた石英ガラス製の内側バルブ７によって密に包囲されている。このランプ本体はさらに、外側バルブ３によって包囲されている。短い給電線と長い給電線とを有するフレーム４が内側バルブ７内で放電容器９を保持する。放電容器内部の電極は貫通孔を介して給電線路に接続されている（同図では示されていない）。後者は、内側バルブ７を封止するピンチシール６の領域内で外部給電線１１に接続されている。内側バルブのピンチシール６は、セラミック製の口金絶縁体の適切な開口内に収められ（図示されていない）、たとえば金属クリップによって保持されるかまたはクリンピングによって保持される。この開口は、中央のカラー部分１３によって包囲される。この中央カラー部分１３は、硬質ガラス製の外側バルブが保持されるシリンダ形の外側縁部が接する平面から突出している。外側バルブはバヨネット口金３６に合流する。

外側バルブ３の開口２５には、半径方向に突出する縁部２７が設けられている。この縁部２７は平坦な下コンタクト面２８を有し、この下コンタクト面２８は口金絶縁体のセグメントの上側のプラトー１４に適合されている。場合によってはこの上に、たとえばＶｉｔｏｎ（登録商標）製のエラストマリング２９が載せられている。ＷＯ２００５０１５６０５を参照されたい。

メタルハライド充填物を含む２０Ｗランプでは、内側バルブの外径ＡＤＩＫは１５ｍｍであり、外側バルブの外径ＡＤＡＫは２６ｍｍであり、該外側バルブの壁厚さＷＤは１．８ｍｍである。ランプ全体の全長ＬＴＯＴは８６ｍｍだけである。口金当接部から計算される外側バルブの長さＬＡＫは６８ｍｍである。内側バルブの有効長さＨＥは５１ｍｍである。口金高さＳＨは１８ｍｍであり、口金の直径ＳＤは２２ｍｍである。ＨＥの領域内の内側バルブと外側バルブとの間の内法幅ＬＷは３．７ｍｍである。

内側バルブと外側バルブとの間の有効長さＨＥにわたる中空円柱の容積は約１１０８０ｍｍ^３である。衝撃品質は１２．０ｍｍ^３である。

１５Ｗランプには、以下の値が適用される：内側バルブの外径は１３ｍｍであり、外側バルブの外径は２６ｍｍであり、該外側バルブの壁厚さＷＤは１．８ｍｍである。ランプ全体の全長は４９ｍｍだけである。口金当接部から計算される外側バルブの長さは６８ｍｍである。内側バルブの有効長さＨＥは３７ｍｍである。口金高さは１８ｍｍであり、口金の直径は２２ｍｍである。ＨＥの領域内の内側バルブと外側バルブとの間の内法幅ＬＷは４．７ｍｍである。

内側バルブと外側バルブとの間の有効長さＨＥにわたる中空円柱の容積は約９６００ｍｍ^３である。衝撃品質は１５．２ｍｍ^３である。

有利には、内側バルブは石英ガラスから成り、外側バルブは硬質ガラスから成る。しかし基本的には、温度負荷に応じて両バルブにどちらの材料も使用することができる。

それに対して、市販されている２０Ｗの Matsushita Premia S は以下の特性データを示す：
ランプの内側バルブの外径は１５ｍｍであり、外側バルブの外径は２０．５ｍｍであり、該外側バルブの壁厚さＷＤは１．５ｍｍである。ランプ全体の全長は１１４ｍｍである。口金当接部から計算される外側バルブの長さは８７ｍｍである。

内側バルブの有効長さＨＥは６５ｍｍである。口金高さは２６ｍｍであり、口金の直径は２２ｍｍである。ＨＥの領域内の内側バルブと外側バルブとの間の内法幅ＬＷは１．２５ｍｍである。内側バルブと外側バルブとの間の有効長さＨＥにわたる中空円柱の容積は約４１６２ｍｍ^３である。衝撃品質は２．８ｍｍ^３である。このようなランプは、寿命が短く破裂保護作用が小さい傾向にある。というのも、最適な容積も最適な衝撃品質も実現していないからである。

図２に、別の実施例のメタルハライドランプを示す。この実施例では、外側バルブ３は胴太３５に形成されている。上記の値はここでは、直径が最小値になりかつ内法幅が最小値になるように適用される。この実施例ではねじ口金３７が使用される。

１０ メタルハライドランプ
３ 外側バルブ
４ フレーム
６ ピンチシール
７ 内側バルブ
９ 放電容器
１１ 外部給電線
１３ カラー部分
２９ エラストマリング

Claims (10)

1. 電力が最大１００Ｗである片口金型の高圧ランプであって、
   真空密に封止された放電容器を有し、
   前記放電容器は、内側バルブと外側バルブとに包囲されており、
   電気的端子を有する口金が、前記外側バルブと前記内側バルブとを支持する高圧ランプにおいて、
   前記内側バルブの軸方向の有効長さＨＥを、端部を含まない該内側バルブの有効長さとして定義すると、該有効長さＨＥにわたって、以下の幾何的な関係が適用されること、すなわち
   ・前記内側バルブと前記外側バルブとの間の中空円柱の容積ＶＨは、８ｃｍ^３≦ＶＨ≦１５ｃｍ^３で選択され、
   ・前記内側バルブと前記外側バルブとの間の単位ｍｍの内法幅ＬＷと該外側バルブの単位ｍｍの壁厚さＷＤの２乗との積として定義される衝撃品質ＩＧは、最小で８ｍｍ^３であること、すなわち８≦ＩＧが適用されることを特徴とする、高圧ランプ。
2. ＶＨは、５００ＩＧ≦ＶＨ≦１１００ＩＧとなるように選択されている、請求項１記載の高圧ランプ。
3. 前記内側バルブは石英ガラスから製造されており、前記外側バルブは硬質ガラスから製造されている、請求項１記載の高圧ランプ。
4. 前記放電ランプはセラミックから製造されている、請求項１記載の高圧ランプ。
5. 当該高圧ランプは、１５〜１００Ｗの間の領域内の低電力である、請求項１記載の高圧ランプ。
6. 前記内側バルブには不活性ガスが充填されているか、または前記内側バルブは真空排気されている、請求項１記載の高圧ランプ。
7. 前記壁厚さＷＤは１．４〜２．０ｍｍの領域内である、請求項１記載の高圧ランプ。
8. 前記口金高さＳＨと口金直径ＳＤとの比ＶＳは、ＶＳ≦０．９である、請求項１記載の高圧ランプ。
9. 前記内側バルブの外径ＡＤＩＫと前記外側バルブの内径ＩＤＡＫとの比ＶＤＵには、ＶＤＵ≦０．７が適用される、請求項１記載の高圧ランプ。
10. 前記外側バルブの外径ＡＤＡＫと当該高圧ランプの全長ＬＴＯＴとの比ＶＡＬには、ＶＡＬ≧０．２９が適用される、請求項１記載の高圧ランプ。

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