JP2012531022A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は放電容器と、中央部分と、先細の２つの端部と、軸とを備え、前記端部は毛管構造部として構成された封止部によって封止され、電極システムが封止部に固定されており、金属ハロゲン化物を含んだ充填物が放電容器内に充填されている高圧放電ランプに関している。本発明によれば、少なくとも１つの先細の端部に、少なくとも３つのフィンからなるフィン状構造部が設けられ、フィン状構造部は放電容器に向く方向で見て前方根幹部位と後方根幹部位とを備えた取付け部を有し、前記後方根幹部位からはアンダーカットが封止部に向かう方向に延在し、前記取付け部の軸方向長さＬＡは適宜選択され、前記アンダーカットの軸方向長さＬＨを取付け部の軸方向長さＬＡの少なくとも３０％の値にする。

Description

本発明は請求項１の上位概念による高圧放電ランプに関する。この種のランプは、とりわけ一般照明用のセラミック製の放電容器を備える高圧放電ランプである。

ＵＳ‐Ａ４９７０４３１に、放電容器のエンベロープがセラミックから製造されるナトリウム高圧放電ランプが開示されている。円筒形の放電容器端部には、排熱に使用されるフィン状の延長部が取り付けられている。

ＷＯ２００７-０８２８８５明細書からは、セラミック放電容器端部にフィン状の付設部を有しているセラミック放電容器が公知である。しかしながらこれらは特定の形態を有していない。

発明の概要
本発明の課題は、その放電容器が効果的に冷却される高圧放電ランプを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決される。

特に有利な実施形態は従属請求項に示されている。

この高圧放電ランプはセラミック製の細長い放電容器を備えている。この放電容器はランプ軸線を定め、中央部分と２つの端部とを有しており、該２つの端部は封止部によって封止されており、この場合電極が該封止部に固定されており、前記放電容器によって包囲された放電容積空間内を延在し、その他にも有利には金属ハロゲン化物も含む充填物が該放電容量内に収容されている。ここでは少なくとも１つの端部領域にフィン状の構造部を有しており、該構造部は軸に平行して外方に向けて延在しており、封止部自身によって実質的に離間されている。これらの封止部は、管状の毛管か栓状の封止部である。それに対してここではセラミックの組成勾配サーメットを公知のように縦方向若しく軸方向に適用することが可能である。

電極背景空間におけるバーナー負荷の高められたセラミック高圧放電ランプにおいては（例えば冷えたバーナー内部領域に沿って変化する対流により）、コールドスポット温度の設定に対して外表面を放射冷却用に設計することが可能である。ＮＩＲ放射表面のフレキシブルな設定に対して軸平行に延在するフィン状構造部（例えばバーナー容器における統合付設部など）が有利であることはわかっている。なぜなら製造技術的に見ても比較的容易に実現でき、さらなる領域への面積の拡張性からみた設計も可能だからである。

バーナー端部の長さ／直径拡張に応じて封止領域の構造も拡張する必要がある。その際に縦方向のフィン状構造部はバーナー端部への熱伝導ブリッジとして作用する。

フィン状若しくは栓状構造部の利点は、それらの所期の適応性にある。例えばフィン状構造部の壁厚は所期のように適応化、例えば薄くすることができ、さらにフィンの数も、全てのケースにおいて十分な冷却効果を達成すると同時に熱流の制限も達成することができる。

ここでは、冷却効果の点で有利な放射特性を想定すれば、フィンの数を３つから最大でも８つまでにしかできないことがわかっており、さらにフィンの壁厚も任意に薄く実施できないことがわかっている。局所的に作用する冷却効果は比較的広い縁部領域に渡って分散する。その際の壁厚は、バーナー部分、特に中央部分であり得る平均壁厚の２５％〜５０％の値が有利であり、製造技術的に見て良好な歩留まりで大量生産し得るためにはそれを下回らない方がよい。

冷却効果は、次のことによって決定的に改善される。すなわちバーナー端部に対向しているフィン構造部端部が、封止壁部との接触、つまり毛管部若しくは栓状部との接触部分を何も持たないように、フィン構造部にアンダーカット部分を設けることで改善される。それにより、アンダーカット部分の軸方向長さＬＨに亘って、封止部へのあるいはバーナー端部への熱流が移行する。それにより損失を定めるフィンを介した当該領域への熱の移動が避けられる。それにより、特に効果的な冷却が、フィン状ないし栓状部分の大がかりな冷却面の付設箇所領域において得られるようになる。この付設箇所の軸方向長さは、符号ＬＡで表わされる。

利点
１．統合化された冷却エレメント（フィン状構造部）の付設箇所領域におけるフレキシブルな構造
２．冷却構造部の壁厚を大幅に薄型化可能。理由、冷却エレメントは自動的に熱伝導ブリッジとして作用するのではなく付設箇所領域のみが作用するため
３．短いバーナー領域はフィン状突起を介して効果的に冷却でき、それに伴って封止部端部には効果的に低減された僅かな熱流しか生じない
４．後方区分の領域では封止部端部の表面において有利には点弧支援のためのコンタクト形成が行わる（例えば点弧支援コンタクト形成部）。これは内方に存在するリード導体と僅かな間隔を置いて存在している。この間隔は実質的には封止部の壁厚によって定められる。この壁厚は有利には０.６ｍｍ〜１.１ｍｍの間である。

電極背景空間におけるバーナー負荷の高められたセラミック高圧放電ランプにおいては（例えば冷えたバーナー内部領域に沿って変化する対流により）、コールドスポット温度の設定に対して外表面を放射冷却用に設計することが可能である。ＮＩＲ放射表面のフレキシブルな設定に対して軸平行に延在するフィン状構造部（例えばバーナー容器に統合されているフィン状付設部など）が有利であることがわかっている。なぜならそれらは製造技術的に見て比較的容易に実現できるからである。

バーナー端部の長さ／直径拡張に応じて封止領域の構造も拡張する必要がある。その際に縦方向のフィン状構造部はバーナー端部への熱伝導ブリッジとして作用する。このバーナー端部は有利には、封止部のある方向へ先細に構成される。それによりここでのフィン状構造部の設置が良好となる。

本発明の適用分野は特に非常に高い発光効率とビーム変換効率とを備えた高効率なセラミック放電ランプである。

特にこの場合バーナー表面の高い壁負荷は内表面において３５〜４５Ｗ/ｃｍ²に達する。さらにガス対流は関連付けによって導き出された縦方向の音響的共鳴の安定した設定及び利用により、それ自体公知のように、例えば拡散過程によるプラズマ分離の抑圧を増強するように変化する。その際のガス流は、形成された高圧プラズマの中心から電極後方スペースにおける内側端面の方向へ導かれる。

このことは、コールドスポットとして作用する端面の加熱を高めることにつながる。

ここでは特に高い発光効率、すなわち高いビーム変換効率（給電された電力に対する可視スペクトル領域の可視ビーム生成効率）と良好な可視効果（ビームスペクトル分布の視感度への適応化、すなわち可視スペクトル領域内で生成されるビーム出力に係わる発光効率）を得るための、特にＮａ／Ｃｅをベースとした所定の金属ハロゲン化物充填物に対して、生じ得る金属ハロゲン化物蒸気圧の設定のために、端面における所定の温度領域が非常に重要であり、それを越えるべきではないことがわかっている。

この温度領域は実質的に９８０℃〜１０８０℃である。特に前述したような平均的な壁部負荷のもとでは、典型的には、１０５０℃未満である。

この場合の発光効率は、平均演色評価数が８０以上の非常に良好な数値のもとで、１６０ｌｍ/Ｗまでの値が得られる。

バーナー容器と充填物の組成を相応に構成することによって、５０％以上の放電効率（電力の可視ビームへの変換）とランプスペクトルに対する３２０ｌｍ/Ｗ_visの可視効率が得られる。

ここで使用されるバーナー容器は内方の長さと内方直径のディメンションに関する特性の高いバーナーであり（例えば３〜８のアスペクト比）、このことは電極先端間のプラズマアーク長を延在させることにつながり、それに応じて点弧も相応に難しくなる。

ＮＩＲ放射に関する端部冷却に使用可能な実質的な表面は、電極後方スペースを取り囲んでいるバーナー領域と、それに続いている封止端部構造部分にある。

表面の任意の拡張は、封止領域部分のボリューム増加によって行うことが可能である。しかしながらこのことは同時に、封止部端部へ流れる熱流容積の増加にもつながる。

熱滞留のための環状溝（環状冷却部）を備えた表面拡大のための拡大突出部は、ＮＩＲ放射の増加と同時に端部に流れ込む熱流の低減にも適しているが、しかしながら端部領域に放射される光強度のシャドウイング（減衰）も引き起こし、これに伴って効率の低下も生じてしまう。

軸並列に延在するフィン状構造部が、局所的なＮＩＲ表面冷却のための最良で最も簡単に製造できる表面構造部であることは明らかである。

高いアスペクト比のもとで放電容器内で拡張されるアーク長によって、ランプ動作開始のための点弧電界強度には高い要求が求められる。セラミック製の（典型的にはＡｌ₂Ｏ₃からなる）ランプ容器では、封止部が細い管状の封止領域で構成された端部構造となる。点弧電界強度の低減と点弧開始のために端部構造部内での容量結合による支援放電によって点弧開始が促進される。それに対しては少なくとも１つの電極・リード導体近傍における電極先端部へのコンタクト形成が最良である。

補助コンタクト形成部（ワイヤ及び／又は導電性コーティング）を利用する場合、電極部領域におけるできるだけ良好なコンタクト形成が最も有効である。

それ故に点弧導線ループ又はコーティング部のフィン状構造部のアンダーカットの最前領域（有利には長さＬＨの１/３）への配設は特に良好である。なぜならガス空間における最も狭幅なギャップ幅が毛管内方のこの箇所に出現するからである。

代替的に（つまり前述した手法に対して付加的に）、補助点弧手段として、フィン間をバーナー全長に亘って延在する複数の導体路が用いられてもよい（それらは例えばサーメット、白金若しくは導電性の炭素コーティングからなり、アンダーカット領域に入り込む）。

フィンのアンダーカット部分はその長さＬＨが最小フィン壁厚ＷＳのサイズに等しいと特に効果的であり、さらにその数倍、特に前記壁厚ＷＳの３〜１０倍の長さであるとなお一層有利である。

本発明の特に有利な構成は以下に述べるような観点に存在する。
封止部はリード導体を伴う（円筒形状の）毛管構造部であり、ここでの電極棒は当該毛管構造部に部分的に埋もれている。さらに電極ロッドと毛管構造部との間で所定の最小間隔が維持される。それは最低で１０μｍであり、最大でも５０μｍを越えない。

放電容器の端部において少なくとも３つのフィン状部が設けられ、それらはアンダーカットを有している（有利には毛管構造部に対して平行方向に）アンダーカット付設部の根幹（後端部）は封止部領域の電極ロッド領域にある。毛管構造部の開口部から放電容器までの最小間隔はリード導体方向で１ｍｍであり、この後端部は有利には電極ロッド最後方の１/３にあるが、但しロッド端部からは離される。ロッド後端部はコイルを用いて補強されてもよい。

特に有利な実施形態では、アンダーカット部分が点弧支援のために用いられる。この場合、後方根幹部とロッド端部との間の領域に点弧支援装置（ワイヤ若しくはループで実現される）が設けられ、ロッド端部が点弧のために十分に高められた電界を生成するように作用する。

フィン状構造部と放電容器との間の接続部分は毛管構造部上の僅かな部分にしか存在しないが、その趣旨はあくまでもそれによって熱伝導ブリッジが実質的に毛管構造部へずらされることにある。フィン状構造部の付設部全長ＬＡを軸方向の長さとみれば、毛管構造部上に存在する部分は、有利には軸方向長さＬＡの４０％まで、特に有利には２５％まである。最良な結果は前記部分が１５％を越えることがない場合に得られる。

本発明は特にアスペクト比が８まで高められたランプに関し、封止のための短縮された構造部を有しているランプにも関している。有利には端部領域の内側輪郭が、電極後方スペースにおいて先細となっている。すなわち、これは中央部分が最大内径若しくは一定した内径ＩＤを有し、端部領域はそれよりも小さな内径を有し、当該端部領域に向けて先細となっていることを意味する。

フィン状構造部は有利には電極構造部の周囲ないしは端部領域に成形される。放電容器は典型的には、例えばＰＣＡ、ＹＡＧ、ＡＬＮ、ＡＬＹＯ３のようなアルミニウムを含んだセラミックからなる。ここでは、封止部から実質的に離間された自立構造の冷却構造部が用いられており、これ自体は特にセラミックから成形され、端部領域の統合化された構成要素である。

本発明は、放電容器の内側長さと最大内径との間の比、いわゆるアスペクト比ＩＬ／ＩＤが１．５〜８．０の間にある、高負荷な金属ハロゲン化物ランプに特に適している。

ここでは、バーナーの形態が端部方向に向けて先細となっている端部領域を有している場合に、局所的な端部冷却の効果が高いことが示される。このことはバーナー内の充填物分布を改善させる。なぜなら有利には充填物が電極後方領域、いわゆる電極後方スペースに堆積し、それによって演色安定性が改善されると共に発光効率も向上するからである。特にＮａ及び／又はＣｅを含んだ充填物を適用するケースでは、高い演色性を伴った非常に高い発光効率が得られる。適切な作動方法、例えばＤＥ−Ａ１０２００４００４８２９号明細書に記載のような作動方法を適用した場合、ランプの電力特性曲線を良好に制御できるようになる。それにより発光効率は、平均演色評価数Ｒａが８０以上の数値を維持したまま、長期に亘って安定的に１５０ｌｍ／Ｗまで高められる。

電極間の壁厚分布に依存することなく温度勾配は高負荷されたバーナーにおいて（これは典型的には電極間の軸方向長さの領域において少なくとも３０Ｗ／ｃｍ²に達する）、冷却構造部に対する突出点の数によって制御され設定され得る。それによって色温度も安定し、結果として得られる金属ハロゲン化物ランプの発光効率が著しく改善される。

冷却構造部と封止部（ここでは電極-リード導体-毛管構造部）との間の接触の回避によって、効果的な冷却が冷却構造部の突出点において保証されると同時に封止部への熱流も回避される。このことは、端部における損失を低減させ、さらに封止部領域の温度勾配を高める。

このことは特に次のような金属ハロゲン化物ランプ、すなわちＣｅ，Ｐｒ、Ｎｄのうちの少なくとも１つのハロゲン化物を含み、特に有利にはＮａ及び／又はＬｉのハロゲン化物が共に含まれているようなランプに当てはまる。それ以外ではここでは蒸留効果に基づいて色温度の変動が現われる。

また有利には、アスペクト比が２〜６の範囲にあるランプや音響的共鳴の所期の励起を伴うランプにおいても適用可能である。これらは垂直方向のバーニングポジションにおける長手方向の分離を解消するために用いられる。

管球の材料としてはＰＣＡ又はその他の通常用いられるセラミックが利用可能である。また充填物の選択についても基本的には特段の制約はない。

ほぼ均質な壁厚分布と細く突出する端部形状とを有する高圧放電ランプ用の放電容器は、これまでは充填物の組成に依存して、放電容器内部の金属ハロゲン化物充填物の高い分散により部分的な色のばらつきが目立っていた。典型的には充填物は、放電から遠い領域において、バーナー内表面への電極先端の投影によって定められる線の後方にある領域に凝集される。放電容器内部における狭い温度範囲に相応する表面ゾーンと、毛管構造部の残りの容積部内への充填物の位置付けは、これまでは十分正確には調整できなかった。

従来の放電容器は、たとえばバーナー部分の形状が円筒形である場合、端部面における壁厚が太くなる形状を有していることが多く、それによって端部表面が拡大されていた。また、真空状態またはガスの充填された外管で放電容器が動作する場合に、壁厚に依存するセラミック固有の放射係数によって高まるＩＲビームの放射もさらなる問題である。

ここでは、放電容器端部における熱低減作用により、充填物の集中による内壁の占有が形成され、このような占有は放電容器内で使用される金属ハロゲン化物の蒸気圧を決定する。この場合セラミックランプ系においては、等しい動作出力のより大型のランプ群でも十分な色ばらつき値を、典型的には最大でも７５Ｋの色温度のばらつき値に調整され得る。

球状の放電容器の場合、または半球の端部形状を有する放電容器の場合、または円錐形に延在する端部形状を有する放電容器の場合、または楕円形の端部形状と約１．５〜８の比較的高いアスペクト比ＩＬ／ＩＤを有する円筒状の中間部分とを有する放電容器の場合には、特に重大な問題が生じる。毛管構造部領域への先細の移行部において、放電容器の端部には部分的に不十分な冷却作用が生じ、それに伴って温度の確定も不十分となり、これは内壁において狭い温度範囲で充填物を集中的に堆積させるのには不十分となる。

ＷＯ２００７０８２８８５号明細書、図８の、冷却構造部を持たないバーナーの幾何学形態のもとでは、バーナー本体から封止部構造部まで非常に小さな温度勾配が形成され、このことはリード導体構造部における充填物の有利な蒸留につながる。

さらなる公知の解決手段（図１０参照）は簡単な羽構造若しくはフィン状成形部である。これらは表面の冷却効果を高め、バーナー端部と封止部との間の熱伝導ブリッジを形成する。特に冷却区間の長さは短いと有利であるので、冷却構造部は、冷却フィンの数を増加している。このような欠点は本発明による冷却構造部によって解消される。

本発明の有利な実施形態によれば、冷却構造部が完全に又は部分的にコーティングを施される。この冷却構造部は、赤外線（ＮＩＲ）近傍、特に１〜３μｍの波長領域にある材料からなり、６５０℃から１０００℃の温度範囲において、セラミック材料の冷却構造部に比べて、高められた半球型の放射率εを有している。このコーティングは有利には、放電容器端部と封止部との間の移行部領域に被着されるべきである。

コーティング材料としては、有利にはε≧０．６の半球放出係数εを有する耐熱性の高いコーティングが適している。このコーティング材料には、グラファイト、Ａｌ２Ｏ３とグラファイトとの混合物、Ａｌ₂Ｏ₃と金属Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒのカーバイドとの混合物、および、Ａｌ₂Ｏ₃とたとえばＳｉ等の半金属のカーバイドとの混合物とが含まれる。また、場合によっては所望される電気伝導度に調整するために、さらに付加的に別の金属を含む混合物も適している。

もちろん、前記２つの手段を相互に適切に組み合わせることも可能である。それにより、一部ではフィン状構造部による表面積の拡大によって表面放射量の上昇が行われると同時に、別の一部では、フィン状構造部の部分的なコーティングによってまたは隣接する比較的低温の封止領域の部分的コーティングによって行われるようにすることができる。

総じてセラミック放電容器においてフィン状構造部の使用のもとでは、以下に述べる一連の利点が得られるようになる：
１．ピンポイントで局所化が可能な効果的冷却作用
２．封止部へ向かう長手方向熱流の低減作用
３．端部領域における表面設定の明らかに拡大された融通性
４．電極リード導体部における空間角度範囲でのシャドウイング作用の低減作用
５．比較的小さな表面領域を用いた効率的で局所的なサーモスタット効果の設定の融通性など。

これらの特性はとりわけ、表面積全体が小さい放電容器の高負荷な形態と、場合によっては拡大されるアスペクト比とにおいて重要となる。なぜならこのような前提条件のもとでは、比較的大きな壁部断面積を介した熱流による局所的な冷却が困難を伴うからである。

上記のようなフィン状構造部により、放電容器全体の質量の増加は些細なものになり、この質量は、点灯時にランプの始動特性に悪影響を及ぼす臨界値を下回ったままである。それにより、良好な点弧と有効な冷却との間で十分満足のゆく妥協点が得られる。この手段は、良好でない等温性を意図的に甘受しながら非常に高い色安定性を実現することができる。このことは、可能な限り良好な等温性というこれまでの目標設定から転じて行われ、温度勾配を意図的に形成することで、充填物の凝縮ゾーンを正確に決定することを可能にする。

この冷却作用は特に、フィン状構造部の最大放射レベルによって制御される。というのも突出高さに応じて他の温度レベルからの放散が行われるからである。

この種のフィン状構造部の大きな利点は、それが単に効果的に冷却されるだけでなく、例えば射出成形、スリップ注型法、ラピッドプロトタイピングなどの最新の製造技法が用いられる場合には、容易に製造できる点にも見出される。

放電容器を備えた高圧放電ランプを示した図 図１の放電容器の詳細部の斜視図 図１の放電容器の詳細部の縦断面図 図１の放電容器の詳細部の別の角度からの縦断面図 図１の放電容器の詳細部のさらなる斜視図 図２による端部領域の断面図 点弧ストリップを備えた放電容器における端部領域の別の実施例を示した図 点弧ワイヤを備えた放電容器における端部領域のさらなる実施例を示した図 図５による端部領域の断面図 図５による端部領域の詳細図

以下、複数の実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明の有利な実施形態
図１は、メタルハライドランプ１を概略的に示す。このメタルハライドランプは、セラミック製の管状の放電容器２からなり、この放電容器２には、２つの電極が挿入されている（図示せず）。放電容器２は、中央部分５と２つの端部４を有する。これらの端部には２つの封止部６が設けられており、これらの封止部はここでは毛管構造部として構成されている。有利には、この放電容器と封止部は、例えばＰＣＡ等の材料から一体的に形成される。

放電容器２は外管バルブ７によって包囲されており、この外管バルブ７は口金８によって封止されている。放電容器２は外管バルブ内で、短いリード導体１１ａと長いリード導体１１ｂを含むフレームによって保持されている。バーナー端部には、それぞれフィン状構造部１０が配置されており、これらは封止部６を取り囲んでいる。

図２ａには、毛管構造部６に接続されたフィン状構造部１０が斜視図で示されている。ここではこの毛管構造部に代えて短い栓状体が用いられてもよい。

図２ｂ及び図２ｃには、放電容器の縦断面図がそれぞれ９０°回転された位置で示されている。４つのフィン１１からなるフィン状構造部１０は、放電容器２の先細の端部領域５に外側から統合的に取付けられており、その軸方向の拡張幅ＬＦ全体に亘って毛管構造部６方向に延在している。前記フィン若しくは羽１１は、軸方向長さＬＡを有する取付け部又はブリッジ領域１２を有し、これは放電容器の端部に接続している。この取付け部１２は、実質的に先細の端部領域５を越えて延在している。その際フィン１１の放電部分に近い前方根幹部位ＷＦは必ずしも放電容器中央部分の外壁部分に設ける必要はなく、深さ的に見て当該中央部分よりも後方の先細形状の端部領域５に取付けてもよい。放電部から離れる後方根幹部位ＷＨは、ここでは先細の端部領域に設けられており、そこから毛管構造部が始まっている。この後方根幹部位ＷＨは、毛管構造部の始点におかれ、特に毛管構造部の全長の最初の１/１０に相当している。ここで重要なことは、後方根幹部位ＷＨが軸方向で、端面１３として表わされている内部容積部の終端から少なくとも１ｍｍの間隔を空けていることである。この間隔は図２ｂでは符号ＤＤで表わされている。

特にフィン状構造部１０の前方側根幹部位ＷＦは、先細の端部領域に取付けられており、軸方向で見てさらに外方へ向けて延在している。この場合ブリッジ領域１２はほぼ毛管構造部の高さで終端している。このブリッジ領域はさらにわずかだけ毛管構造部を越えて延在していてもよい。フィン１１にはアンダーカット１５が設けられている。このアンダーカットも前記根幹部位ＷＨを有する。なぜならブリッジ領域がそこで終端しているからである。ここではアンダーカットの縁部１６も毛管構造部６に対して平行に延在している。そのため毛管構造部との間の間隔が一定となり、このことは製造を容易にしている。しかしながらここではまた、軸に対して１°〜１０°の角度で外方に向けてやや間隔を広げることも可能である。このことは所望の冷却効果を下げることなく分離を容易にさせる。これはｍｍ単位あたりのフィン長さの可及的に広い総面積に基づいている。

ここではアンダーカットの軸方向長さＬＨは、できるだけ取付け部若しくはブリッジ領域１２の軸方向長さＬＡの少なくとも２０％に相応するように選定される。さらに有利にはブリッジ領域の長さの３５％〜１５０％の長さ、特に有利には５０％〜１１０％の長さに相当するように選定される。このようにして可及的に広い放射面積、詳細には、プレート状のフィンないし羽１１の２つの側面が得られる。これらはフィンの取付け部の長さＬＡから分離されており、さらに当該取付け部の作用部位から分離されている。前記軸方向長さＬＡが長ければ長いほど、冷却は、アンダーカットなしの従来のフィンで得られる冷却に比べて効果的になる。

図２ｄには、異なって選択されたフィンの半径方向高さＬＲの可能性が示されている。ここではフィン状構造部１０では、考えられる３つの異なる高さＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３が波線で示されている。このＬＲの高さが高いほど、同じ放射表面を得るためにフィン状構造部の軸方向の全長は短くなる。

特別に効果的な冷却は、図３による構成に基づいており、この構成ではリード導体１３の放電側が完全に毛管構造部６に埋まっており、この場合電極ロッド１４が深さＥＴまで毛管構造部内を延在している。この場合毛管構造部と電極ロッドの間は２０μｍの最小間隔が空けられており、それによって充填物がこの間隙内まで侵入し得る。ここでは後方根幹部位ＷＨ（これは同時にアンダーカットの取付け部でもある）がさらに電極ロッド１４の領域内に存在している。有利には、放電側から離れる方向で見て最後方の前記ロッドの長さの１／３の所に存在する。しかしながらそれはリード導体１３の領域にまで存在するには及ばない。但しこの根幹部位は、前記ロッドの後方端部からやや離れて設けられるべきであり、いずれにせよ前記ＥＴの長さの５％〜３５％の間隔長さが良好にマッチしている。前記ロッドは後方領域においてコイル１７を有しており、このコイルは隙間を最小にする。電極ロッドが点弧支援の高さでコイルによって太くなった部分１７を有しており、これにより毛管構造部の壁部方向の間隙が最適な幅を有するものとなる。このようにして点弧支援と冷却構造部が最適に相互作用するようになる。

一般に根幹部位ＷＨは完全に放電容器の先細端部領域内に存在していてもよい。重要なことは電極ロッドの後方端部との相対的な位置付けにある。

図４にはフィン状構造部１０が示されており、これは有利には放電容器外部からの点弧支援手段１８と組合わされている。この点弧支援手段１８は、放電容器外部に設けられたセラミック点弧ストリップであり、これは放電容器の軸線に並行に延在している。例えばこの点弧支援手段はＷ−Ａｌ₂Ｏ₃サーメットからなる焼結された点弧ストリップである。基本的にこの種の点弧ストリップは、例えばＤＥ−Ａ１９９０１９８７号明細書、ＤＥ−Ａ１９９１１７２７号明細書から公知である。点弧ストリップ１８は、放電容器の第１端部におけるフィン状構造部１０から第２端部におけるフィン状構造部１０のところまで延在している。点弧ストリップ１８は、一方のフィン根幹部位ＷＨ近傍から始まってもう一方のフィン根幹部位ＷＨ近傍にて終端しており、これはフィン１１脚部においてブリッジ領域１２に沿って延在している。このような配置構成より点弧ストリップはフィン１１の当該領域において取付けの際の損傷から所期のように保護される。

また最終的にフィン状構造部１０に点弧支援ワイヤ２０を組合わせることも可能である。これについては図５及び図３が参照される。ここでは点弧ワイヤ２０を、後方の根幹部位近傍においてフィン１１のアンダーカット２１内へ挿入するように適合させたほぼループ状の形態で成形されている。これにより当該点弧ワイヤが同時に固定されている。このようにして冷却機構と点弧支援機構とが最適に相互作用するようになる。ここではアンダーカットの間隙幅が有利には次のように選定される。すなわち点弧支援ワイヤが当該間隙幅にちょうどマッチするように、あるいは場合によってワイヤの太さが当該間隙幅にマッチするように選定される。これにより点弧に有利な箇所でのワイヤの適正なフィッティングが保証され、また固定に関しても特別な配慮は不要である。また、ワイヤをフィン状構造部１０のフィン１１環状部に最適にロックするために、相応の切欠きを設けてもよい。

図６ａには、封止部が毛管構造部によって実現されている放電容器３０の平面図が、そして図６ｂにはその詳細図が示されている。ここでは４つのフィン３１が均等に周囲に分散配置されている。各フィン３１は、前方の根幹部位ＷＶの領域において当初の壁厚Ｗ１を有している。そしてフィン３１の壁厚は後方に向けて壁厚Ｗ２まで先細に形成されている。この壁厚Ｗ２は前記壁厚Ｗ１の値の４０％〜８０％の値である。フィンの上方縁部３２は緩やかに傾斜している。

フィン状構造部の代わりに、環状の構造部を用いた場合には、バーナー容器の表面領域における冷却効果は、均等になるであろう。但し放射される表面は相対的に見て著しく小さくなるので、点弧支援手段との組合わせはあまり意味をなさなくなるであろう。つまり点弧支援手段は、環状の構造部においてはじゃまな存在となる。

平板状のフィン１１の半径方向の高さＬＲは、毛管構造部と、放電容器中央領域の最大外半径との間の差分の、少なくとも５０％程度の値が有利である。

その際フィン管の間隔は、中央領域の壁厚の少なくとも３〜５倍程度の値が相応に有利である。放電容器の最大の外半径に関して、フィンの平均壁厚ＷＭは最大でも周囲長さの１/１０となるべきであろう。このことは、放射が１つのフィンを加熱し、次のフィンは加熱しないことを保証する。

軸方向で可変の壁厚のケースにおいても、平均壁厚は定められる。例えば図６のケースでは、平均壁厚ＷＭ＝（Ｗ１＋Ｗ２）/２である。

これらのフィンは一般に平板状である。なぜなら製造が最も容易になるからである。しかしながらフィンの複合的な構造も除外されるべきではない。これらのフィンは、実質的に平板状に形成され、軸方向の長さＬＦはＬＡ＋ＬＨとなり、最大高さはＬＲとなる。それらは区間毎に異なる高さＬＲを備えたテラス状の段部構造であってもよい。

本発明の実質的な特徴は以下のように列記できる。すなわち、
１．軸を備えたセラミック製の縦長の放電容器と、中央部分と、先細の２つの端部と、軸とを備えた高圧放電ランプであって、前記端部が、有利には毛管構造部として構成された封止部によって封止されており、電極システムが封止部において固定されており、金属ハロゲン化物を含んだ充填物が放電容器内に充填されている、高圧放電ランプにおいて、少なくとも１つの先細の端部に、少なくとも３つのフィンからなるフィン状構造部が設けられており、前記フィン状構造部は、放電容器に向く方向で見て前方根幹部位と後方根幹部位とを備えた取付け部を有しており、前記後方根幹部位からは、アンダーカットが封止部に向かう方向に延在しており、前記取付け部の軸方向長さＬＡは適宜選択され、前記アンダーカットの軸方向長さＬＨは、前記取付け部の軸方向長さＬＡの少なくとも３０％の値である。
２．前記フィンは、実質的に平板状に形成され、フィンの軸方向長さＬＦは前記取付け部の軸方向長さＬＡと前記アンダーカットの軸方向長さＬＨとを加えたものであり、フィンの半径方向の最大高さはＬＲである。
３．前記アンダーカットの軸方向長さＬＨは、前記取付け部の軸方向長さＬＡの８０％〜１８０％の値である。
４．前記電極システムはロッドとリード導体とを有し、前記ロッドは長さＥＴを越えて毛管構造部まで延在しており、前記ロッドと毛管構造部との間に間隙が残されており、前記長さＥＴの領域に前記後方根幹部位が存在する。
５．前記後方根幹部位は、前記長さＥＴの後方側の１/３のところに存在する。
６．前記放電容器に点弧支援手段が設けられており、該点弧支援手段は電極システムにおいて点弧に十分な規模の強い電界強度を局所的に生成する。
７．前記点弧支援手段は、点弧ストリップであり、該点弧ストリップは放電容器外側を軸方向に延在し、前記後方根幹部位近傍において終端する。
８．前記点弧支援手段は、点弧ワイヤであり、該点弧ワイヤは前記アンダーカット内部に固定されたループを形成する。

Claims (8)

1. 軸を備えたセラミック製の縦長の放電容器と、中央部分と、先細の２つの端部と、軸とを備えた高圧放電ランプであって、
   前記端部が、有利には毛管構造部として構成された封止部によって封止されており、 電極システムが封止部において固定されており、
   金属ハロゲン化物を含んだ充填物が放電容器内に充填されている、高圧放電ランプにおいて、
   少なくとも１つの先細の端部に、少なくとも３つのフィンからなるフィン状構造部１０が設けられており、
   前記フィン状構造部は、放電容器に向く方向で見て前方根幹部位と後方根幹部位とを備えた取付け部を有しており、
   前記後方根幹部位からは、アンダーカットが封止部に向かう方向に延在しており、
   前記取付け部の軸方向長さＬＡは適宜選択され、前記アンダーカットの軸方向長さＬＨは、前記取付け部の軸方向長さＬＡの少なくとも３０％の値にすることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記フィンは、実質的に平板状に形成され、フィンの軸方向長さＬＦは前記取付け部の軸方向長さＬＡと前記アンダーカットの軸方向長さＬＨとを加えたものであり、フィンの半径方向の最大高さはＬＲである、請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 前記アンダーカットの軸方向長さＬＨは、前記取付け部の軸方向長さＬＡの８０％乃至１８０％の値である、請求項１記載の高圧放電ランプ。
4. 前記電極システムはロッドとリード導体とを有し、前記ロッドは長さＥＴを越えて毛管構造部まで延在しており、前記ロッドと毛管構造部との間に間隙が残されており、前記長さＥＴの領域に前記後方根幹部位が存在している、請求項１記載の高圧放電ランプ。
5. 前記後方根幹部位は、前記長さＥＴの後方側１/３の箇所に存在している、請求項４記載の高圧放電ランプ。
6. 前記放電容器に点弧支援手段が設けられており、該点弧支援手段は電極システムにおいて点弧に十分な規模の強い電界強度を局所的に生成している、請求項１記載の高圧放電ランプ。
7. 前記点弧支援手段は、点弧ストリップであり、該点弧ストリップは放電容器外側を軸方向に延在し、前記後方根幹部位近傍において終端している、請求項６記載の高圧放電ランプ。
8. 前記点弧支援手段は、点弧ワイヤであり、該点弧ワイヤは前記アンダーカット内部に固定されたループを形成している、請求項１記載の高圧放電ランプ。

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