JP2013504849A

JP2013504849A - 高輝度放電ランプ

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Publication number: JP2013504849A
Application number: JP2012528484A
Authority: JP
Inventors: ウィルヘルムスヨハネスヤコブスウェルテルズ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2030-09-07
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Abstract

本発明は高輝度放電ランプを提供するものであり、該高輝度放電ランプは、封止された第１及び第２端部プラグと外部電気アンテナとを備えるセラミック放電容器を有する。上記外部電気アンテナは当該高輝度放電ランプの点弧を容易化するための"能動"アンテナとして使用される。上記放電容器は、放電容積を囲むと共に、２つの電極を有し、且つ、充填物を含む。

Description

本発明は、放電容積を囲むと共に２つの電極を有し、且つ、充填物を含むセラミック放電容器を有する、高圧メタルハライドランプ又は高圧ナトリウムランプ等の高輝度放電ランプに関する。

メタルハライドランプは当業技術において既知であり、例えばEP0215524、WO2006/046175及びWO05088675に記載されている。このようなランプは、高圧下で動作し、例えばＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＴｌＩ（ヨウ化タリウム）、ＣａＩ_２（ヨウ化カルシウム）及び／又はＲＥＩ_ｎ等のイオン化ガス充填物を有する。ＲＥＩ_ｎは、希土類ヨウ化物を指す。このようなランプは、セラミック放電容器を有する場合、セラミック放電メタル（ＣＤＭ）ハライドランプとも称される。

メタルハライドランプ用の特徴的な希土類ヨウ化物は、ＣｅＩ_３、ＰｒＩ_３、ＮｄＩ_３、ＤｙＩ_３及びＬｕＩ_３である。重要な部類のメタルハライドランプは、上述した文献に記載されているセラミック放電メタルハライドランプ（ＣＤＭランプ）である。

例えばWO05088675は、外囲体により空隙を伴って囲まれた放電容器を有するメタルハライドランプを開示している。上記放電容器は、キセノン等の不活性ガス及びイオン化塩を有する充填物により充填された放電空間を囲むセラミック壁を有している。上記放電空間は２つの電極を収容し、これら２つの電極は、各先端が、これら先端間に放電経路を定めるような相互間隔を有するように配置されている。上記イオン化塩の特別なフィーチャは、該イオン化塩がＮａＩ、ＴｌＩ、ＣａＩ_２及びヨウ化Ｘを有し、Ｘが希土類金属を有する群から選択されるということである。WO05088675の特別な実施例において、ＸはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄを有する群から選択される１以上の元素である。

また、高輝度放電ランプは、ナトリウムに基づくも（高圧ナトリウム（ＨＰＳ）とも称される）等の金属蒸気に基づくものとすることもできる。このようなランプは、例えば、GB1582115、GB1587987及びGB2083281に記載されている。GB1587987は、例えば、ナトリウム、水銀及びキセノンのみを含む放電管が設けられた高圧ナトリウム蒸気放電ランプを記載しており、該ランプの動作状態におけるナトリウム蒸気圧は１００〜２００Torrの間であり、３００Ｋにおけるキセノン圧は５０Torrと１０００Torrとの間である（１Torr＝１３３Ｐａ又は0.00133barである）。

放電ランプの放電容器内において放電を開始させるための補助手段の使用は、例えば、US5541480に記載されている。この文献は、セラミック壁を持つ放電容器が設けられた高圧放電ランプを記載しており、該セラミック壁は、金属コーティングが存在する外側表面を有している。上記コーティングは上記セラミック壁上に焼結された金属層であり、その焼結処理は透光性を実現するために上記放電容器の焼結の間に行われる。上記金属層は、上記放電容器内での放電の点弧（始動）を促進するために、該放電容器の長手寸法に沿って延在する細条である。上記放電容器は1対の対向する放電電極を含み、各電極は当該放電容器の対応する対向端部に配置される。上記金属層は、更に、各電極の軸方向位置において周方向に延びると共に前記細条と接触する実質的に閉じたリングを含むことができる。

US5541480に記載されているようなフローティングアンテナを適用することは、アンテナ無しのシステムと比較して当該ランプの点弧を改善し得るが、それでも相対的に高い点弧電圧（始動電圧）を必要とし得る。結果として、希ガス圧は、最適ランプ性能にとり望ましほど高くし得ない。

従って、斯かるアンテナを前記電極の１つに接続することが提案される。しかしながら、これは容易でないことが分かった。製造段階の間において、好ましくは、斯かる（フローティング）アンテナは放電容器に、電流貫通導体（該導体は対応する前記電極と電気的に接触する）が該放電容器の端部プラグ（端栓）内に封止される前に被着される。封止するためには密閉材が使用されるので、当該アンテナ（より正確には、該アンテナの（第１）端部）と上記電流貫通導体との間の物理的接触は困難となり得るか又は不可能でさえあり得る。更に、斯かるアンテナの端部の、上記電流貫通導体（従って、封止前の）に対する可能な限り接近した（数ミクロン又はそれ以下のオーダ等の）制御された位置決めも、特に大規模製造処理では困難であるか又は不可能でさえあるように思われる。

従って、好ましくは上述した欠点の１以上を除去するような代替的高輝度放電ランプを提供することが望まれる。

この目的のために、本発明は、一態様において、封止された第１及び第２端部プラグ（端栓）と外部電気アンテナ（以下、"アンテナ"とも称す）とを備えたセラミック放電容器（以下、"放電容器"又は"容器"とも称する）を有する高輝度放電ランプ（以下、"ランプ"又は"高輝度放電ランプ"等とも称する）を提供し、その場合において、

上記放電容器は、放電体積を囲むと共に、第１及び第２電極を有し、且つ、充填物を含み、

上記端部プラグは第１及び第２電流貫通導体を囲み、これら電流貫通導体は上記電極と電気的に接触すると共に、上記第１及び第２端部プラグの開口を介して上記セラミック放電容器の外部へと延びる第１及び第２金属部分を有し、

上記端部プラグ開口は上記金属部分の少なくとも一部を囲む第１及び第２密閉ガラス（"シール"又は"密閉材"とも称する）により密閉され、

上記外部電気アンテナは、上記セラミック放電容器の外部表面の少なくとも一部にわたり且つ上記第１端部プラグの外部表面の少なくとも一部にわたり延在すると共に、特には焼結されたタングステンのトラックであり、該電気アンテナの第１端と上記第１金属部分との間の最短距離（Ｌ_A-M）は０.１〜５mmの範囲内であり、当該電気アンテナの第１端と上記第１金属部分との間における上記第１密閉ガラス（１０ａ）の電気抵抗は＜１００ｋΩである。

このようなハライドランプ、特には斯かるハライドランプの外部電気アンテナは、制御された方法で製造することができる。更に、このような放電ランプは現状技術の放電ランプよりも高い希ガス圧を有することができ、このことは一層良好な光技術的特性を提供することができる一方、放電は依然として相対的に容易に開始される。このようなランプにおいて、上記アンテナは上記電流貫通導体に電気的に接続されるが、依然として該電流貫通導体からは或る空間的距離にある。このように、上記アンテナは上記電流貫通導体（特に、セラミック放電容器の外部へ延びる該導体の金属部分）とは物理的に接触しないが、導電性密閉ガラスの選択により電気的接触が存在する（即ち、密閉ガラスは上記電流貫通導体と前記端部プラグ開口との間の間隙を閉じると共に、当該アンテナの第１端と第１電流貫通導体との間に導通障壁を形成する）。より高い希ガス圧は、１）より高い効率（例えば、ＨＰＳランプの場合、ランプタイプに依存して、増加は５〜１５％の間であり得る）、及び２）より良好な持続という効果を有し得る。より高いＸｅ圧等の、より高い希ガス圧は、電極（又は複数の電極）からアーク管壁上へのＷの蒸発及び被着による黒化を低減し得る。

殆どのランプ（ＨＰＳ及びＣＤＭの両方）にとって、信頼性のある点弧電圧は大凡３ｋＶ付近であり得る。しかしながら、本発明によれば、点弧電圧は３０〜５０％低減され得る（即ち、約１.５〜２ｋＶの範囲内）。

ＨＰＳランプの場合、点弧電圧を減少させる自由度は（完全には）使用されず、付加的に又は代わりに、この余剰の設計余裕は、希ガス圧、特にはＸｅ圧（前述した記載も参照）を点弧圧が上述したのと同じ程度となるレベルまで増加させるために使用される。これにより、一層良好な光技術特性を持つランプが得られ得る。

ＣＤＭランプの場合、上記点弧電圧の減少は、点弧の信頼性を改善するために使用することができる（即ち、充填ガス圧を増加させるためではない）。ＣＤＭにとっての可能性のある利点は、ランプを"熱再起動（hot-restrike）"させることであり得る。これは、当該ランプを、依然として熱いランプの内部における高Ｈｇ圧の存在により点弧電圧が冷状態におけるよりも高い冷却段階の間に再度点弧することができることを意味する。

ここで、"第１"及び"第２"なる用語は、幾つかの実施例において実質的に同一であり得る各構成部分を指す。例えば、第１電流貫通導体と第２の電流貫通導体、及び第１端部プラグと第２端部プラグ、及び第１密閉ガラスと第２密閉ガラスとは、実質的に同一であり得る。更に、特定の品目を参照する場合、"第１"及び"第２"なる用語は、一般的に、斯かる品目を有する装置が組み立てられた固有の順番を指すものではない。反対に、前記アンテナの第１端及び第２端は原理的に同一ではない。何故なら、上記第１端は第１電流貫通導体（の金属部分）と電気的に接触する端部を示し、上記第２端は前記アンテナの該第１端部から最も遠い部分を示し、該第２端は第２（又は第１）電流貫通導体とは電気的接触状態にないからである。前記放電容器内において、上記第２端と電極との間で、放電は開始され得る。前記アンテナ（の第２端）と前記電極との間の最短距離は、ランプのタイプ及びアンテナ（及び該アンテナのオプションとしての周方向部分（後述を参照））の配置に依存して変化し得、例えば０.８〜１０mmの範囲内であり得る。この距離は、放電容器内のガス及び放電容器壁を含む。

特定の実施例において、前記第１金属部分は、ニオブを含む。この物質は、セラミック放電容器のものに対応し得る熱膨張係数を有する。ニオブは好ましい金属であるが、モリブデン、イリジウム、レニウム、並びにニオブ、モリブデン、イリジウム及びレニウムの１以上の合金を使用することもできる。オプションとして、上記金属部分（又は複数の金属部分）に対して、タングステン又はプラチナを適用することもできる。

前記アンテナは、セラミック壁上の金属層とすることができる。即ち、該金属層はUS5541480に記載されているようにセラミック壁上に焼結することができ、該焼結処理は、一実施例では、前記放電容器の焼結の間に行うことができる。特には、上記電気アンテナは焼結されたタングステンのトラックを有する。斯様なタングステントラックは、US5541480（参照により、本明細書に組み込まれる）に記載されているように、前記放電容器の外部表面上に及び前記端部プラグの１つ上に設けることができる。一方の電極（又は電流貫通導体）と電気的に接触した該アンテナは、ここでは、"能動アンテナ"とも称される。

上記アンテナの第１端部と上記電流貫通導体との間の電気抵抗が上述した範囲内にある（即ち、"電気的接触"を可能にする）限り、多数のガラスを使用することができる。固有の実施例において、第１密閉ガラスは、アルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラスを有する。他の実施例において、第１密閉ガラスは、バリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスを有する。

特に、上記アンテナの第１端と前記第１金属部分との間の最短距離（Ｌ_A-M）は、０.３〜０.８mmのように、０.１〜３mmの範囲内であり得る。この構成は、処理的要求と導電性との間の良好な妥協となり得る。特に、上記アンテナの第１端と上記第１金属部分との間の第１密閉ガラスの電気抵抗は、３Ω〜５０ｋΩ、特には５Ω〜１０ｋΩ等のように、１Ω〜５０ｋΩである。このような基準を満たし得るガラスは、なかでも、上述したアルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラス及びバリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスである。斯様な密閉ガラスの抵抗は、該ガラスの相に依存し得る。当該密閉部全体を通してアモルファス的（＝ガラス状）素地が存在する限り、抵抗は十分に低いであろう。このガラス相は、好ましくは、上記アンテナ及び電流貫通導体（Ｎｂ貫通接続体等の）の両者に接触するようにする。当該密閉部の結晶質部分は、大幅に高い電気抵抗を有する。当該ガラスには結晶質部分が存在し得るが、これら結晶質部分がアンテナからＮｂ貫通接続体までの上記ガラス素地を遮断しない限り、これは問題ではない。上記密閉ガラス及び上記電気アンテナは、該電気アンテナの第１端が該密閉ガラスと物理的に接触する（例えば該密閉ガラス内に埋め込まれる）ように特別に配置される。

固有の実施例において、当該高輝度放電ランプは高圧ナトリウム（ＨＰＳ）放電ランプであり、前記充填物はナトリウムを含み、前記放電容器は更にキセノンを含み、該キセノン圧は、少なくとも２５０Torr、好ましくは２７０〜６００Torr（３００〜５５０Torr等）とする。現在のランプは、一般的に、より低いキセノン圧を有している。より多くのキセノンを用いる現在のランプは、一般的に、IEC60662に従う通常の装置（gear）上で使用される場合、点弧問題を有するであろう。当該充填物は水銀とナトリウムとのアマルガムを有し得る。該充填物は無水銀とすることもできる。従って、IEC60662に従う通常の装置を適用する場合、上述したＸｅ圧をＨＰＳランプに適用することができる。

更に他の実施例において、当該高輝度放電ランプは高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物は、一実施例では、ナトリウム、タリウム、カルシウム並びにオプションとして希土類金属、スカンジウム、イットリウム、リチウム、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛及び錫の群から選択される1以上の元素を有する。他の実施例において、上記充填物は、ａ）アルカリメタルハライド、ｂ）インジウム（及び／又は）又はタリウムハライド、及びｃ）希土類メタルハライドなる各群からの少なくとも１つの元素、並びにオプションとしてｄ）アルカリ土類メタルハライドの群からの１つの元素を有する。上記金属は、特に、ヨウ化物として添加される。ヨウ化リチウムは緑色成分を低減するために使用することができ、ヨウ化ガリウムはランプに相対的に高い色温度（"より冷たい"光）を付与するために使用することができ、ヨウ化アルミニウムは例えば不純物を緩和するために使用することができ、ヨウ化インジウムはランプに相対的に高い色温度（"より冷たい"光）を付与するために使用することができ、ヨウ化亜鉛は（ヨウ化）水銀が望まれない事例に使用することができ、ヨウ化錫はランプに相対的に低い色温度（"より暖かい"光）を付与するために使用することができる。一実施例において、上記充填物はＣｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ及びＬｕからなる群から選択される1以上のヨウ化金属を有する。当業技術において、"（塩）充填物"なる用語は、時には、"イオン化ガス充填物"又は"イオン化（塩）充填物"とも称される。上記充填物は、無水銀とすることもできる。

当該高輝度放電ランプは、例えば、２５００〜４５００Ｋの範囲の相関色温度を有することができる。

本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して解説される。

図１は、本発明によるランプの一実施例を側面図で概略示す。図２は、図１のランプの放電容器の一実施例を更に詳細に示す。図３は、他の形状の放電容器を有する実施例を概略示す。図４ａは、本発明の原理を更に詳細に示す。図４ｂは、本発明の原理を更に詳細に示す。図４ｃは、本発明の原理を更に詳細に示す。図４ｄは、本発明の原理を更に詳細に示す。図５ａは、ＨＰＳ放電容器の一実施例を更に詳細に示す。図５ｂは、ＨＰＳ放電容器の一実施例を更に詳細に示す。

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して例示としてのみ説明するが、これら図において対応する符号は対応する構成部分を示している。

前述したように、本発明のランプはセラミック放電容器を有している。このことは、特に、該セラミック放電容器の壁が、好ましくは、単結晶サファイヤ並びに密に焼結された多結晶アルミニウム（ＰＣＡとしても知られている）、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）及びＹＯＸ（イットリウム・アルミニウム酸化物）等の透光性結晶質金属酸化物、又はＡｌＮ等の透光性金属窒化物を有することを意味する。当該容器壁は、従来技術において知られているように、１以上の（焼結された）部分からなることができる（下記参照）。

以下、本発明のランプの実施例を図１〜３を参照して説明する。しかしながら、本発明のランプは、以下に説明する及び／又は図１〜３に図式的に示された実施例に限定されるものではない。本発明の固有の実施例及び原理は、図４ａ〜４ｄ及び５ａ〜５ｂに図示されると共に、後に説明される。

ランプ１は、高輝度放電ランプであり得る。図１〜３には、放電容器３が図式的に示されている。電流貫通導体２０、２１が、２つの対応するシール１０（従来技術において知られている密閉フリット）により封止されている。しかしながら、本発明は斯様な実施例に限定されるものではない。

ここでは、両電流貫通導体２０、２１がシール１０により放電容器３内に封止されるような固有の実施例が詳細に説明される（図１〜３も参照）。先端４ｂ、５ｂを備えた２つの電極（例えば、タングステン電極）４、５が、これら電極の間に放電経路を定めるように、放電空間１１内に相互距離ＥＡ（当業技術では、時にはＥＤとしても示される）で配置されている。円筒状の放電容器３は、一実施例では、少なくとも上記距離ＥＡにわたって内径Ｄを有することができる。各電極４、５は放電容器３内へ、容器壁３１（即ち、各符号３３ａ、３３ｂ（以下も参照））と電極先端４ｂ、５ｂとの間の上下距離を形成する長さにわたり延在する。放電容器３は、放電空間の端面３３ａ、３３ｂを形成する端壁部３２ａ、３２ｂにより、両側で閉じられ得る。端壁部３２ａ、３２ｂは、各々、開口を有することができ、これら開口においては、対応するセラミック突出プラグ３４、３５が当該端壁部３２ａ、３２ｂに焼結ジョイントＳにより気密態様で嵌入されている。放電容器３は、これらのセラミック（突出）プラグ３４、３５により閉じられ、これらプラグの各々は、狭い介在空間を伴って、放電容器３内に配置された電極４、５までの電流貫通導体２０、２１（広くは、後に詳述する対応する構成部分４０、４１；５０、５１を含む）を囲むと共に、この導体に放電空間１１から遠い側の端部において溶融セラミックジョイント１０（以下、シール１０と称す）により気密的に接続される。この場合、セラミック放電容器３０は、容器壁３１、セラミック（突出）プラグ３４、３５及び端壁部３２ａ、３２ｂを有する。

ここでは、プラグ３４、３５（又は端部プラグ３４、３５）は、各々、第１及び第２端部プラグとも称する。

放電容器３は、一端にランプ口金２が設けられた外側バルブ１００により囲まれている。当該ランプ１が動作中の場合、電極４及び５の間に放電が延びる。電極４は、電流導体８を介して、ランプ口金２の一部を形成する第１電気接触子に接続される。電極５は、電流導体９を介して、ランプ口金２の一部を形成する第２接触子に接続される。

セラミック（突出）プラグ３４、３５は、各々、対応する電極４、５の電流貫通導体２０、２１を狭めに取り囲み、これら電極は先端４ｂ、５ｂが各々設けられた電極ロッド４ａ、５ａを有している。電流貫通導体２０、２１は放電容器３内に侵入する。一実施例において、電流貫通導体２０、２１は、各々、例えばＭｏ-Ａｌ_２Ｏ_３サーメットの形態のハロゲン化物耐性部分４１、５１、及びシール１０により気密的に各端部プラグ３４、３５に固定された部分４０、５０を有することができる。シール１０は、上記Ｍｏサーメット４１、５１上に幾らかの距離（例えば約１〜５mm）にわたり延びる（密閉の間において、セラミック密閉材が各端部プラグ３４、３５内の空き空間内に侵入する）。上記部分４１、５１は、Ｍｏ-Ａｌ_２Ｏ_３サーメットからの代わりに、他の態様で形成することもできる。他の可能性のある構成も、例えばEP0587238（参照により本明細書に組み込まれるが、該文献にはＭｏコイル／ロッド構成が記載されている）から既知である。特に好適な構成は、ハロゲン化物耐性材料であることが分かった。前記部品（部分）４０，５０は、端部プラグ３４、３５の膨張係数に非常に良く合致した膨張係数の金属から作製される。例えば、ニオブ（Ｎｂ）が選択される。何故なら、この材料は、セラミック放電容器３のものと一致する熱膨張係数を有するからである。

電流貫通導体２０、２１は、ここでは、第１及び第２電流貫通導体２０、２１とも称する。電極４、５は、ここでは、第１及び第２電極とも各々称する。各端部プラグ３４、３５における前記シール（又は密閉材又は密閉ガラス）は、ここでは、第１シール１０ａ及び第２シール１０ｂとも各々称する。金属部分４０、５０は、ここでは、第１及び第２金属部分４０、５０とも称する。

図３は、本発明によるランプの他の実施例を示す。図１及び２に示されたものに対応するランプ部品には同一の符号が付されている。放電容器３は、放電空間１１を囲む整形された壁３０を有している。該整形された壁３０は、ここに示される場合には、楕円体を形成している。上述した実施例（図２も参照）と比較すると、壁３０は、壁３１、各端部プラグ３４、３５及び端壁部分３２ａ、３２ｂ（図２では別個の部品として示されている）を実際に有する単一の主体となっている。このような放電容器３の固有の実施例は、WO06/046175に更に詳細に記載されている。他の例として、例えば回転楕円体等の他の形状も同様に可能である。

図２に概略図示された実施例においてはセラミック（突出）プラグ３４、３５、端壁部分３２ａ、３２ｂ及び壁３１を含むことが可能な壁３０、又は図３に概略図示された壁３０は、ここでは、セラミック壁であり、これは、透光性結晶性金属酸化物又はＡｌＮ等の透光性金属窒化物（前述も参照）の壁を意味すると理解されるべきである。現状技術に依れば、これらのセラミックは、容器３の透光性放電容器壁を形成するのに好適である。このような透光性セラミック放電容器３は既知であり、例えばEP215524、EP587238、WO05/088675及びWO06/046175を参照されたい。固有の実施例において、放電容器３は、透光性の焼結されたＡｌ_２Ｏ_３を有する。即ち、壁３０は透光性焼結Ａｌ_２Ｏ_３を有する。当該図に概略示される実施例において、壁３０はサファイヤを有することもできる。

放電空間１１は、従来知られているように、好ましくはＨｇ（水銀）及びＡｒ（アルゴン）又はＺｅ（キセノン）等の始動ガスを含む。

原理的に、本発明のランプは水銀無しでも動作され得るが、好ましい実施例では放電容器３内にＨｇが存在する。定常状態放電（ここでは、通常動作とも称する）の間において、長アークランプは一般的に数barの圧力を有する一方、短アークランプは約５０barまでもの放電容器内圧力を有し得る。

本説明において通常動作とは、最大電力で且つ当該ランプが動作されるように設計された条件下での動作を意味する。

放電容器３は、従来既知の技術を用いて充填物（即ち、始動ガス、充填物及びＨｇ）により充填される。

オプションとして、ここで説明した１以上の他のヨウ化物が、放電容器３内に付加的に存在することができる（前述を参照）。当該充填物は前述したような他の元素を有することもできる。更に、当該充填物は、ＨＰＳランプの場合には、金属元素として、実質的にナトリウム及び水銀のみ、又はナトリウムのみを有することもできる。

図４ａは、放電容器３の一実施例を概略図示している。ここでは、放電容器３は図３の放電容器の形状を有しているが、この形状は例示的に選択されたものに過ぎない。

該放電容器は、当該放電容器３の拡幅された部分の外部表面に関係する外部表面２０３を有する一方、端部プラグ３４、３５は、対応する外部表面２３４及び２３５を有している。一般的に、当該放電容器の全外部表面は、外部表面２０３と、端部プラグ３４、３５の外部表面２３４及び２３５との和であろう。端部プラグ３４、３５は、開口１３４及び１３５を各々有している。図４ａは、電流貫通導体２０、２１が端部プラグ３４、３５内に未だ各々配置されておらず、開口１３４、１３５が密閉されていない状態を概略図示している。各端部プラグ３４、３５のエッジは、符号３３４、３３５（即ち、各々、第１及び第２端部プラグエッジ３３４、３３５）により示されている。

図４ｂは、図４ａに概略図示されたのと同一の実施例を概略図示し（ここでも、形状は例示のみのものである）、該図においては、理解のために電流貫通導体２０、２１及び電極先端４ｂ、５ｂは点線で示されている。ここでは、外部電気アンテナ１２０が示されている。このアンテナ１２０は、セラミック放電容器３の外部表面２０３の少なくとも一部上、及び第１端部プラグ３４の外部表面２３４の少なくとも一部（エッジ３３４を含む）上にわたり延在している。該アンテナは、第１端部プラグ３４におけるものであって、第１電流貫通導体２０（第１端部プラグ内に配設された場合）に近い第１端１２１、及び第１電極の先端４ｂより第２電極の先端５ｂに近い第２端１２２を有している。アンテナ１２０の幅は、通常、０.１〜１mmのように、約０.０５〜２mmの範囲内であり、該アンテナ１２０の厚さ（符号ｄにより示される）は、通常、約０.０１〜１mmの範囲内であり、該アンテナの第１端１２１と第２端１２２との間の長さは当該ランプのタイプ及び設計に依存し得る。放電容器３内に配置されると共に封止された場合（後述も参照）、上記第１端１２１と電流貫通導体２０（即ち、該導体の金属部分４０）との間の最短距離は、Ｌ_A-Mで示され、通常、約０.１〜５mmの範囲内である。第２端１２２と第２電極先端５ｂとの間の最短距離は約０.８５〜８mmの範囲内であり得る。この場合、上記第１端１２１と第２端１２２とは、前者が第１電流貫通導体２０と電気的に接触しているのに対し、後者は第２電流貫通導体２１と電気的に接触していない点で、類似していない。第２端１２２と第２電極先端５ｂとの間において、当該放電ランプ１の点弧段階において放電が形成され得る。

図４ｃは、図４ａ及び４ｂに概略図示されたのと実質的に同一の実施例を概略図示し、当該放電容器における上記アンテナ１２０の第１端１２１が配置される側に（即ち、ここでは、第１端部プラグ３４に）焦点が当てられている。しかしながら、ここでは、放電容器３の一層角張った形状が示されている。更に、第１電流貫通導体２０及び第１シール１０ａの存在が示されている。これらの図に示されるように、アンテナ１２０は、第１端部プラグ３４のエッジ３３４上に延在し得る。電気アンテナ１２０の第１端１２１と第１電流貫通導体２０の第１金属部分４０との間における密閉ガラス１０ａの電気抵抗は、好ましくは、＜１００ｋΩとする。

図４ｄは、アンテナ１２０が、好ましくは、該アンテナの第２端１２２に配置された周方向部分１２３を更に有し、これにより第２電極５、特には第２電極先端５ｂを（放電容器３の外部表面２０３において）周方向に沿って囲むような実施例を概略図示している。US5541480は２つの斯様なリング（１つは第１電極（先端）におけるもので、もう１つは第２電極（先端）におけるものである）を使用しているが、ここでは、１つのみの斯様な周方向部分（第２電極（先端）側におけるような）で十分である。何故なら、第１端１２１は第１電極４と（即ち、第１電流貫通導体２０と）電気的に接続されているからである。該周方向部分１２３は第１電極先端４ｂより第２電極先端５ｂに近いが、必ずしも第２電極先端５ｂに最も近い距離に配置される必要はない。例えば、周方向部分１２３は第２端部プラグ３５の開始部の近くに配置することもでき、これが該図に第２の点線構造（符号１２３'により示されている。符号１２２'は該変形例の当該周方向部分上における第２端を示す）で示されている。

周方向部分１２３は（このように）、一実施例において、第２電極の軸方向位置において延在し、アンテナ１２０に接触することができる。この実施例において、該周方向部分は、実際にアンテナ１２０の一部である。周方向部分１２３は、好ましくは、放電容器３を（第２電極先端５ｂの緯度で）完全に囲む、即ち３６０°リングであるが、オプションとして放電容器３を部分的に囲むこともできる。好ましくは、周方向部分１２３は外部表面２０３を、１８０〜３６０°の範囲で、特には２７０〜３６０°の範囲で、更に特には３６０°で囲む。該周方向部分１２３は、アンテナ１２０に関して上述したのと同一の範囲の幅及び高さを有することができる。該周方向部分１２３は、アンテナ１２０の残部と一緒に前述したように焼結することができる（US5541480も参照）。

図４ａ〜４ｄに図示した固有の実施例は、異なる形状の放電容器３に対しても同様に使用することができることに注意されたい。更に、指示子"第１"及び"第２"は、通常、そうでないと示されない限り、さもなければ同様である品目の間を区別するためにのみ使用されていることにも注意されたい。

図５ａは、ＨＰＳランプの放電容器３の一実施例を概略図示している。原理的に、ＨＰＳランプの該放電容器は、US5510676（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されたようなものとすることができる。図５ａは、端部３４、３５を備える長尺放電容器３を示している。該放電容器３は、円筒状とすることができ、例えば０.４０cmの内径を有することができる。他の例として、例えば、該放電容器３は端部３４、３５に向かって狭まることができる。該放電容器３は、特にセラミック材料から形成される。密閉ガラスは、符号１０ａ、１０ｂにより示されている。

１対の電極４、５が放電容器３内に配置され、各電極４、５は、例えばニオブ管の形態の電流貫通導体４０、５０の端部３４２ａ、３４２ｂに（チタン）半田３４１ａ、３４１ｂを用いて固定することができる。上記ニオブ管は、電流供給導体として作用し、当該放電容器３の端部又はプラグ３４、３５において外部に突出する。他の例として、例えば、上記電流貫通エレメント（又は複数のエレメント）は、ロッド（又は複数のロッド）とすることもできる。

例えば４.２cmの長さＥＡを持つ当該放電容器３の中央部分３２２は、電極４、５まで延びる。放電容器３の該中央部分３２２は、従って、０.５３cm^３の容積Ｖを有することができる。

一実施例において、放電容器３は、０.１８mgのナトリウム及び１.４２mgの水銀を有するアマルガムの充填物を含むことができる。水銀／容積の関係は、上記米国特許に記載されたようなものとすることができる。

容器３は、外部長Ｌ４を有する。

図５ｂは、当該ＨＰＳランプにおける放電容器３の一方の端部（第１端）を更に詳細に図示している。アンテナ１２０は、放電容器３の外部表面２０３の一部及び第１端部プラグ３４の外部表面２３４の一部にわたり配設されている。このアンテナ１２０は、第１端１２１が密閉ガラス１０ａ内となるようにして配置されている。

［実験例］

前記能動アンテナが、ＨＰＳランプに対して試験された。最強の有益性が、無水銀ＨＰＳランプ群に対して観察された。これらのランプにおいては、Ｈｇの存在無しで十分に大きなランプ電圧を発生するために、相対的に長く且つ狭いアーク管が必要とされる。しかしながら、このことは、相対的に高い点弧電圧の原因となる。点弧器上で最少のパルスにより信頼性のある点弧を達成するために、Ｘｅ圧は低く保たれる。この低Ｘｅ圧の欠点は５〜１０％の発光効率の低下であり、このことは、斯かるランプをＨｇ含有相当品と比較して魅力の劣るものとさせる。下記の表（表１）は、２つの無水銀ＨＰＳランプタイプに関して得られた結果を示している。

これらのランプに関し、能動アンテナ及び受動アンテナを備えるランプに対して、且つ、幾つかの異なるＸｅ圧において平均点弧電圧が測定された。その結果が次表（表２）に示されている。この表は、変化するＸｅ圧における１５０Ｗの及び４００Ｗの無水銀ランプに関する点弧電圧及び発光効率を示す。最小点弧電圧（ｋＶでの）は、２μｓのパルス幅を持つパルス点弧に対して測定された。各値は、各々が３回測定された５つのランプの平均である。発光効率は、アンテナの性質とは無関係であり、従ってＸｅ圧の関数としてのみ示されている。

１５０Ｗ無水銀ランプは、２.８ｋＶパルスで点弧しなければならない。受動アンテナによれば、１２６TorrのＸｅの系列みが、この要件を満たしている。能動アンテナによれば、２６５TorrのＸｅのランプさえも、この点弧要件を満たしている。この一層高いＸｅ圧の結果として、このランプは８ｌｍ／Ｗ高い効率に到達することができる（８％の増加）。４００Ｗ無水銀ランプに関しては、これらランプは３.２ｋＶのパルスで点弧しなければならないが、それ以外では結果は同一である。２９１TorrのＸｅで測定された３.３ｋＶは、僅かに高過ぎるが、当該データの補間から、２７０TorrのＸｅが実現可能であることが分かる。

［好適な密閉材の例］

好適な密閉ガラスは、下記の概略組成を有することができる。即ち、７０〜９０重量％の１２ＣａＯ＊７Ａｌ_２Ｏ_３、１０〜２０重量％のＢａＯ＊Ａｌ_２Ｏ_３、２〜１０重量％のＭｇＯ及び０.５〜４重量％のＢａＯ＊Ｂ_２Ｏ_３である。

他の好適な密閉ガラスは、下記の概略組成を有することができる。即ち、２０〜４０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、２０〜４０モル％のＤｙ_２Ｏ_３及び３０〜４０モル％のＳｉＯ_２である。

尚、 "実質的に全ての放射"又は"実質的になる"等の、ここで使用される"実質的に"なる用語は、当業者により理解されるものである。"実質的に"なる用語は、"全体に"、"完全に"、"全て"等による実施例も含む。従って、実施例においては、副詞（実質的に）は削除することもできる。当てはまる場合、"実質的に"なる用語は、１００％を含み、９５％又はそれ以上、特には９９％又はそれ以上、更に一層特別には９９.５％又はそれ以上のように、９０％又はそれ以上に関係するものでもある。また、"有する"なる用語は、"有する"なる用語が"からなる"を意味する実施例も含む。

ここに記載したランプは、とりわけ、動作中において記載されている。当業者にとり明らかなように、本発明は、動作させる方法又は動作中のランプに限定されるものではない。

また、上述した実施例は本発明を限定するというよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替実施例を設計することができることに注意すべきである。また、請求項において、括弧内に示された如何なる符号も、当該請求項を限定するものと見なしてはならない。また、"有する"なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは１つの同一品目のハードウェアにより具現化することができる。

また、特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。

Claims

封止された第１及び第２端部プラグ並びに外部電気アンテナを備えたセラミック放電容器を有する高輝度放電ランプであって、
ａ．前記放電容器は放電容積を有すると共に、第１及び第２電極を有し、且つ、充填物を含み、
ｂ．前記端部プラグは第１及び第２電流貫通導体を囲み、これら電流貫通導体は前記電極と電気的に接触すると共に、前記第１及び第２端部プラグの開口を介して前記セラミック放電容器の外部へ延びる第１及び第２金属部分を有し、
ｃ．前記端部プラグの開口は、前記金属部分の少なくとも一部を囲む第１及び第２密閉ガラスにより密閉され、
ｄ．前記外部電気アンテナは、前記セラミック放電容器の外部表面の少なくとも一部にわたり及び前記第１端部プラグの外部表面の少なくとも一部にわたり延在し、前記電気アンテナの第１端と前記第１金属部分との間の最小距離は０.１〜５mmの範囲内であり、前記電気アンテナの第１端と前記第１金属部分との間における前記第１密閉ガラスの電気抵抗が＜１００ｋΩである、
高輝度放電ランプ。
前記第１金属部分がニオブを有する請求項１に記載の高輝度放電ランプ。
前記電気アンテナがタングステンのトラックを有する請求項１又は請求項２に記載の高輝度放電ランプ。
前記第１密閉ガラスがアルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラスを有する請求項１ないし３の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
前記第１密閉ガラスがバリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスを有する請求項１ないし３の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
前記電気アンテナの第１端と前記第１金属部分との間の前記最小距離が０.１〜３mmの範囲内である請求項１ないし５の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
前記電気アンテナの第１端と前記第１金属部分との間における前記第１密閉ガラスの前記電気抵抗が１Ω〜５０ｋΩの範囲内である請求項１ないし６の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
当該高輝度放電ランプが高圧ナトリウムランプであり、前記充填物がナトリウムを有し、前記放電容器がキセノンを更に含み、該キセノンの圧力が少なくとも２５０Torr、好ましくは２５０〜６００Torrである請求項１ないし７の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
当該高輝度放電ランプが高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物がナトリウム、タリウム、カルシウム並びにオプションとして希土類金属、スカンジウム、イットリウム、リチウム、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛及び錫の群から選択される1以上の元素を有する請求項１ないし８の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
当該高輝度放電ランプが高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物が、ａ）アルカリメタルハライド、ｂ）インジウム及び／又はタリウムハライド、及びｃ）希土類メタルハライドの各群からの少なくとも１つの元素、並びにオプションとしてｄ）アルカリ土類メタルハライドの群からの１つの元素を有する請求項１ないし８の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
２５００〜４５００Ｋの範囲内の相関色温度を有する請求項１ないし１０の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。