JP2010539663A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

高圧放電ランプは両端に細管（５）を備えたセラミック放電管を有している。その各細管内に３つの部分から構成されたブッシング（６）を有する電極装置がはめ込まれている。これらのブッシング（６）は、ピン状の前方側の第１部分（１５）と、コアピン（１６）とＭｏ・コイル（１７）とから成る中間部分と、ニオブピン（１８）である外側部分とを有している。そのブッシングの３つの各部分は細管の内周面に対して異なった隙間を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は特許請求の範囲の請求項１の前段に記載の高圧放電ランプに関する。かかる高圧放電ランプはセラミック放電管が装備されている。

電極装置がセラミック放電管の細管にはめ込まれている高圧放電ランプが特許文献１に開示されている。そこでは色温度の変化を防止するために、細管が放電管と一体に形成され、細管と放電管内室との境界縁が所定の曲率半径を有するように形成されている。しかしかかる構造は比較的経費がかかり、色温度の変化を十分には減少できない。

３分割構造でその中間部分が小さな直径にされているブッシングが特許文献２で知られている。そのＷ（タングステン）ピンは細管長の約３分の１に相当する長さを有している。ガラスはんだがその中間部分の全長にわたって延びている。

欧州特許出願公開第１２１１７１４号明細書 欧州特許第５８７２３８号明細書 国際公開第２００５／１２４８２３号パンフレット 国際特許第９８２５２９４号パンフレット 米国特許第６５２５４７６号明細書 国際特許第９９２８９４６号パンフレット

本発明の課題は、放電管における封入物が欠乏することをを防止し、高圧放電ランプにおける寿命期間中にわたり色温度の安定性を向上することにある。

この課題は特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴によって解決される。

特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

細管が放電管から分離されていないという基本的な問題がある。放電管の封入物は電極装置と細管の内周面との間の自由空間いわゆる死空間に閉じ込められる。その結果、一方では、封入物の欠乏が生じ、他方では、放電管内室の封入物を変化させる或る種の蒸留作用が生ずる。これは点灯中および寿命期間中にわたり色温度の不安定および変動を生じさせる。従って通常、死空間を予めできるだけ小さくするか排除することが試みられている。セリウム含有封入物が利用される場合、色温度の分散は特に重大問題である。しかし、ホルミウムやジプロシウムやツリウムのような他の金属ハロゲン化物を封入する場合も、色温度分散を狭めることが望まれる。

図６は点灯時間を関数として色温度の通常の分散を示している。

本発明技術の教示における有利な封入物は、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、タリウム（Ｔｌ）およびセリウム（Ｃｅｒ）のヨウ化物の混合物である。その通常の成分含有率は、ＮａＪが５０〜７０モル％である場合、約２５〜３５モル％ＣａＪ２、１〜５モル％ＴｌＪおよび１〜５モル％Ｃｅ２Ｊ３である。

後者のハロゲン化物は緑色発光成分として色温度および光束の維持に非常に強い影響を与える。そのハロゲン化物が放電管内に非常に僅かな量しか存在しないので、放電管内におけるセリウムハロゲン化物の状態が決定的な意味を有する。その直接的結果として、液状ヨウ化セリウム成分の凝縮によって色温度の大きな分散が生ずる。各放電部（ランプバーナ）が或る温度勾配を有するので、そのような凝縮は全く避けられない。最大勾配は細管への移行部に生ずる。

その範囲で封入物ないしその各成分が気化し絶え間なく凝縮する。特に口金が上を向いている垂直放電状態において、従来の放電管構造の場合、封入物の凝縮液滴が集まり、細管の中にＭｏコイルにまで流入する。液滴はそこでコイルに吸引される。その理由は、コイルが細管の内周面より高温であり、このために湿り性が良くなっていることにある。そのほかに、コイルの内部において小さな空洞のために細管の内周面におけるより大きな毛細管力も作用する。これによって、ヒートパイプ作用が生じ、その場合、凝縮封入物が高温部分に再び戻され、そこで再び気化され、電極背面室で再凝縮する。そして新たに循環が始まる。他方で、Ｍｏ・コイルの利用を回避しようとすると、細管の先端における密封作用が早く低下する。

ヨウ化セリウムの蒸気圧力は温度に大きく左右される。この蒸気圧力は高温の電極背面室において細管の低温の死空間よりかなり大きい。ヨウ化セリウムの蒸気圧力従って気化した物質の量が色温度に非常に大きな影響を与えるので、ヒートパイプ作用に基づく上述した循環過程の時間的経過も色温度に大きな影響を与える。この封入物の場合、高温部分に多量の封入物が存在するとき、ヨウ化セリウムの緑色発光に基づいて色温度が上昇する。低温部分では蒸気圧力および緑色発光従って色温度も低下する。５００時間にわたるこの時間的経過は図６で理解できる。図示された「スパイク」はそれがランプの点灯開始時に短時間しか生じない現象であるので無視できる。色温度は約３１００Ｋ〜２８００Ｋの範囲で変化し、即ち、３００Ｋの範囲にわたって変化する。

この色温度の分散は従来通常の密封方式のランプで生じる。このランプは図５に応じて第１部分としてＭｏピン２７とその上に被せられたＭｏコイル２８とを備えたブッシング２６を利用している。このブッシングの先端２９はニオブ線で作られている。Ｍｏコイルに沿った隙間は約６０μｍである。

いまや本発明に基づいて、３つの部分から構成されたブッシングが利用されている。その場合、放電部に向いた前方側の第１部分は、Ｍｏから成るピンあるいは例えば含有率５０％のＭｏと残りがロジウム、イリジウムとレニウムの群から選択された単一の成分あるいはそれらの組合せとである主にＭｏから成る合金から成るピンで構成されている。その第１部分の長さＬ１はブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの５０〜７０％である。ブッシングの中間部分として、コアピンとＭｏコイルとから成る集合体が利用され、ここでもコアピンは主にMoから、あるいはＭｏだけから成っている。その中間部分の長さはブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの約１５〜３０％である。それ自体公知のようにその先端にニオブピンが続いている。ニオブピンの細管内への挿入深さはブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの約２０〜３５％に相当している。その場合、第１部分の部位における隙間が非常に小さく最大で３０μｍであることが重要である。中間部分の部位における隙間は比較的大きく選定され、これは４０〜８０μｍである。ニオブピンの部位における隙間は狭く選定されねばならず、これは２５〜４５μｍである。

通常のガラスはんだは細管の外縁から内側に延びている。そのガラスはんだはニオブピンを完全に覆っていなければならない。ガラスはんだがＭｏコイルの約３〜４ターンの長さにわたり延びていることによって、確実な密封が得られる。ここでは代表的な溶着長さは１ｍｍである。

以下図に示した複数の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

メタルハライドランプの概略断面図。 本発明に基づくメタルハライドランプの終端部位の概略断面図。 本発明に基づくメタルハライドランプの色温度の変動曲線図。 本発明に基づくメタルハライドランプの異なった実施例の図２に相当した概略断面図。 従来通常のメタルハライドランプの終端部位の概略断面図。 従来通常のメタルハライドランプの色温度の変動曲線図。

図１はメタルハライド形高圧放電ランプ１の実施例を示している。この放電ランプは両側端が密閉されたセラミック放電管２を有している。このセラミック放電管２は細長く、両端３が密封されている。放電管の内部に２個の電極４が対向して置かれている。その密封装置は細管５として形成され、これらの細管５内にブッシング６がガラスはんだ１９によって密封されている。各細管５からそれぞれブッシング６の端部が突出している。それらのブッシング６は放電側が対応した電極４に公知のように接続されている。これらの電極４はリード７および気密封止金属箔９付き圧潰密封部８を介して口金接点１０に接続されている。この口金接点１０は放電管を包囲する外側バルブ１１の先端に位置している。

図２に７０Ｗランプの終端部位が詳細に示されている。ここでは細管５は放電管に一体に形成されている。細管は８００μｍの内径ＤＫＩを有し、この内径ＤＫＩは電極装置がぴったりはまり込むように選定されている。ブッシング６は３つの部分から構成されている。その電極４に向いた前方の第１部分１５は直径Ｄ１が７００μｍのＭｏ（モリブデン）ピンである。その前方側に電極４の軸部が固定されている。そのピン１５に外側に向けてＭｏコアピン１６とその上に被せられたＭｏコイル１７から成る集合体が続き、そのＭｏコイル１７の外径Ｄ２は６８０μｍであり、長さＬ２は２．５ｍｍである。この集合体に直径７３０μｍのニオブピン１８が続いている。その細管への挿入深さＬ３は２．６ｍｍである。全般的にＬ２とＬ３はほぼ同じ大きさにし、合計してブッシングの細管内に存在する部位の全長ＬＧの約３０〜５０％の大きさである。

ガラスはんだ１９は細管の先端外側に設けられ、ガラスはんだ１９がニオブピン１８の挿入部分全体とＭｏコイル１７の小部分を覆うほどに内側に浸透して延びている。ガラスはんだ１９はＭｏコイル１７の約３〜５ターンを代表的には１ｍｍの軸長で覆っている。

ブッシングの第１部分１５の範囲における細管に対する隙間は、細管への封入物の侵入を防止するに足るように十分小さくされている。この隙間の幅は代表的には１５μｍである。これはヒートパイプ作用を阻止するに足るように十分に小さい。さらに非常に迅速に平衡になる。他方で、Ｍｏコイル上におけるガラスはんだの短い密封距離は、ガラスはんだにおける亀裂が漏れを生じさせることを防止する。

図３はかかるランプの色温度変動を示している。色温度Ｔｎはいまや約１００Ｋの範囲だけで変化する。ここでもまたスパイクは無視できる。図３は色温度が２６６０Ｋないし２７００Ｋの二種類の選択された封入物における状態を示している。その一方の封入物（１）の色温度はほぼ２６６０Ｋと２７７０Ｋとの間で変動し、他方の封入物（２）の色温度はほぼ２５５０Ｋと２６３０Ｋとの間で変動する。

図４はブッシング６の特に有利な実施例を示し、このブッシング６の場合、第１部分１５における第２部分１６の側の先端に狭い熱流を停滞させる溝２５が設けられている。その溝２５の切込み深さの典型的な大きさは５０〜１００μｍである。これによって、中実の第１部分に沿った熱流束が減少され、これにより、ガラスはんだ基の密封装置の負荷が減少される。好適には、その周溝はＭｏピン１５の後方３分の１の部位に配置される。

ガラスはんだとしては、公知のガラスはんだ（例えば特許文献３参照）が適している。

放電管における封入物としては、公知のあらゆる金属ハロゲン化物が適している。しかしこの物質系はセリウムのハロゲン化物を含む封入物系に対して特に適用される。例えば特許文献４、特許文献５および特許文献６におけるような封入物も利用できる。

ニオブの代わりに、特許文献２に記載されているような他のニオブ類似材料も利用できる。

５ 細管
６ ブッシング
１５ 第１部分
１６ コアピン
１７ Ｍｏコイル
１８ ニオブピン
ＤＫ１ 細管の内径
Ｄ２ ブッシング中間部分の直径
ＬＧ ブッシングの細管内に位置する部位の全長
Ｌ１ ブッシングの第１部分の長さ

Claims (4)

1. 金属ハロゲン化物が封入された細長いセラミック放電管を備え、該セラミック放電管の両端においてそれぞれ電極が所定の内径ＤＫＩを有する細管内にブッシングによって密封され、該ブッシングが３つの部分から構成されている高圧放電ランプであって、
   前記ブッシングが前方側の第１部分としての主にＭｏ（モリブデン）から成るピンと、主にＭｏから成るコアピンと該コアピンに被せられたＭｏコイルとから成る中間部分と、後方側に位置するニオブピンとから成り、前記第１部分の外周面と細管の内周面との間に最大２０μｍの隙間が空けられ、その第１部分の長さＬ１がブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの５０〜７０％であり、前記中間部分の外周面と細管の内周面との間に４０〜８０μｍの隙間が空けられ、その中間部分の長さＬ２がブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの１５〜３０％であり、前記ニオブピンの外周面と細管の内周面との間に２５〜４５μｍの隙間が空けられ、ニオブピンの細管内に位置する部位の長さＬ３がブッシングの細管内に位置する部位の全長ＬＧの約２０〜３５％であり、前記ブッシングが、外側からＭｏコイルの数ターンにわたってガラスはんだによって覆われていることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前方側のＭｏピンが、ブッシングの中間部分側に、周方向に形成された溝を有していることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 封入物が、セリウムのハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
4. 放電管と細管が、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。

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