JP3176631B2 - メタルハライド放電ランプ - Google Patents
メタルハライド放電ランプInfo
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- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/827—Metal halide arc lamps
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ダブルエンドで密封されている１つの放電
容器を有し、放電容器が、２つの電極と、拡散金属を有
する封入物とを含んでおり、拡散金属は作動中に最大約
0.1nmのイオン半径を有するイオンを生じさせ、イオン
半径はNa+イオン又はLi+イオンの大きさであり、放電容
器はダブルエンドで密封されている円筒状の外管によっ
て包囲されており、外管は軸線を決定し、また放電容器
は、外管内にほぼ軸方向に設けられ、外管内に設けられ
ている２つのリード導体によって保持されており、外管
内に設けられているリード導体が、全長の大部分にわた
って、紫外線を遮蔽する外被によって包囲されている、
メタルハライド放電ランプに関する。
容器を有し、放電容器が、２つの電極と、拡散金属を有
する封入物とを含んでおり、拡散金属は作動中に最大約
0.1nmのイオン半径を有するイオンを生じさせ、イオン
半径はNa+イオン又はLi+イオンの大きさであり、放電容
器はダブルエンドで密封されている円筒状の外管によっ
て包囲されており、外管は軸線を決定し、また放電容器
は、外管内にほぼ軸方向に設けられ、外管内に設けられ
ている２つのリード導体によって保持されており、外管
内に設けられているリード導体が、全長の大部分にわた
って、紫外線を遮蔽する外被によって包囲されている、
メタルハライド放電ランプに関する。
ここでは、特に小さい出力の、例えば50〜250Wのメタ
ルハライドランプが問題となる。
ルハライドランプが問題となる。
背景技術 ドイツ特許出願公開第3619068号公報から、両端部が
ピンチされた管の中にダブルエンドでピンチされた放電
容器を有する、メタルハライドランプが公知である。動
作の保証、特に寿命の長さを高めるために、リード導体
が電気絶縁外被によって包囲されている。この外被には
特に、セラミック製、ガラス製、又は石英ガラス製のス
リーブが適している。同時に、放電容器に対して平行に
延在している支持部を必要としないように、放電容器と
外管とが設けられていることによって、光電子（例えば
ドイツ実用新案第9002959号明細書参照）の発生を防止
できることが示されている。
ピンチされた管の中にダブルエンドでピンチされた放電
容器を有する、メタルハライドランプが公知である。動
作の保証、特に寿命の長さを高めるために、リード導体
が電気絶縁外被によって包囲されている。この外被には
特に、セラミック製、ガラス製、又は石英ガラス製のス
リーブが適している。同時に、放電容器に対して平行に
延在している支持部を必要としないように、放電容器と
外管とが設けられていることによって、光電子（例えば
ドイツ実用新案第9002959号明細書参照）の発生を防止
できることが示されている。
導体が、ダブルエンドでピンチ封止された放電容器に
おいて、シングルエンドでピンチ封止された外管の中で
放電容器に沿って導出されている、アルカリ金属を含有
する封入物を有するメタルハライド放電ランプでは、次
のことが公知である。つまり、放電容器に沿って延在し
ているリード導体部分は、電気絶縁性の紫外線を通さな
い遮蔽手段、特にガラス製、セラミック製、又は石英ガ
ラス製の小さい管を備えている（ドイツ特許出願公開第
1639084号公報）。
おいて、シングルエンドでピンチ封止された外管の中で
放電容器に沿って導出されている、アルカリ金属を含有
する封入物を有するメタルハライド放電ランプでは、次
のことが公知である。つまり、放電容器に沿って延在し
ているリード導体部分は、電気絶縁性の紫外線を通さな
い遮蔽手段、特にガラス製、セラミック製、又は石英ガ
ラス製の小さい管を備えている（ドイツ特許出願公開第
1639084号公報）。
本発明の課題は、メタルハライド放電ランプの動作特
性を改善することにある。
性を改善することにある。
このような動作特性の改善の課題すなわち金属ハロゲ
ン化物の封入量が小さく保持されるにも拘わらず、非常
に長い寿命（約6000作動時間）が得られることは、 外管内に設けられているリード導体が、全長の大部分
にわたって、紫外線を遮蔽する外被によって包囲されて
おり、 放電容積を基準として特定される拡散金属含有量が６
μmol/cm3より少ない、 という特徴を有することにより解決される。特に有利な
実施形態は、従属請求項に記載されている。
ン化物の封入量が小さく保持されるにも拘わらず、非常
に長い寿命（約6000作動時間）が得られることは、 外管内に設けられているリード導体が、全長の大部分
にわたって、紫外線を遮蔽する外被によって包囲されて
おり、 放電容積を基準として特定される拡散金属含有量が６
μmol/cm3より少ない、 という特徴を有することにより解決される。特に有利な
実施形態は、従属請求項に記載されている。
驚くべきことに、紫外線を通さない外被を合目的に使
用することは、メタルハライド放電ランプにおいても特
定な条件のもとで、外管内にあるリード導体のために有
利であることが判明した。メタルハライド放電ランプ
は、ダブルエンドでピンチ封止された外管内に、ダブル
エンドでピンチ封止された放電容器を有しており、それ
により、従来の支配的な考え方によると光電離に関して
何の問題も無い。それは、特に小さい出力（典型的には
50〜250W）の、ナトリウムを含有する封入物を有するメ
タルハライド放電ランプを扱ったものである。その場合
外管内のリード導体をできるだけ完全に覆う、紫外線を
遮蔽する外被を用いることにより、金属ハロゲン化物の
封入量、特にナトリウムを含有する成分（例えばNa I）
の封入量が非常に小さく保持され、それにも拘わらず非
常に長い寿命（約6000作動時間）が得られることが判明
した。金属ハロゲン化物の封入量は、放電容器の容積1c
m3当り最大3mgに限定できることが、大まかな基準とし
て用いられる。
用することは、メタルハライド放電ランプにおいても特
定な条件のもとで、外管内にあるリード導体のために有
利であることが判明した。メタルハライド放電ランプ
は、ダブルエンドでピンチ封止された外管内に、ダブル
エンドでピンチ封止された放電容器を有しており、それ
により、従来の支配的な考え方によると光電離に関して
何の問題も無い。それは、特に小さい出力（典型的には
50〜250W）の、ナトリウムを含有する封入物を有するメ
タルハライド放電ランプを扱ったものである。その場合
外管内のリード導体をできるだけ完全に覆う、紫外線を
遮蔽する外被を用いることにより、金属ハロゲン化物の
封入量、特にナトリウムを含有する成分（例えばNa I）
の封入量が非常に小さく保持され、それにも拘わらず非
常に長い寿命（約6000作動時間）が得られることが判明
した。金属ハロゲン化物の封入量は、放電容器の容積1c
m3当り最大3mgに限定できることが、大まかな基準とし
て用いられる。
有利には、金属ハロゲン化物の封入量の下限は、放電
容積の1cm3当り1mgに相当すると見なされる。なぜな
ら、特にナトリウム−希土類を封入する場合、封入成分
のゲッタの効果により、残溜酸素が確実に吸収されるた
めである。
容積の1cm3当り1mgに相当すると見なされる。なぜな
ら、特にナトリウム−希土類を封入する場合、封入成分
のゲッタの効果により、残溜酸素が確実に吸収されるた
めである。
しかしながら、そのような僅かな封入量のランプの従
来の試みは、機能保持するのには不利であることがわか
った。なぜなら、このタイプのランプでも、僅かではあ
るがランプの寿命期間にわたって明らかに光電離が生じ
るからである。この光電離により、放電容器内の封入物
の成分、特にナトリウム成分を低下させてしまう。その
結果、このような封入物の成分、特にナトリウム成分の
分圧が低下し、動作電圧を高め、また高い色温度への望
ましくないドリフトが生じる。しかしながら本発明のラ
ンプは、寿命期間にわたって非常に良好に光束を維持す
る。このことは同様に、色温度についても当てはまる。
来の試みは、機能保持するのには不利であることがわか
った。なぜなら、このタイプのランプでも、僅かではあ
るがランプの寿命期間にわたって明らかに光電離が生じ
るからである。この光電離により、放電容器内の封入物
の成分、特にナトリウム成分を低下させてしまう。その
結果、このような封入物の成分、特にナトリウム成分の
分圧が低下し、動作電圧を高め、また高い色温度への望
ましくないドリフトが生じる。しかしながら本発明のラ
ンプは、寿命期間にわたって非常に良好に光束を維持す
る。このことは同様に、色温度についても当てはまる。
機能保持するのに不利である実際の原因は、放電容器
（一般に石英ガラスから製造されている。場合によって
は、例えばヨーロッパ特許出願公開第536609号公報に記
載のように、セラミック製の放電容器が用いられる。）
を経ての、イオン半径の小さい金属イオン、例えばリチ
ウムイオン又はナトリウムイオンの拡散にあるので、封
入量の条件は、次のように個別に求められる。つまり、
封入物における、イオン半径の小さい金属（特にナトリ
ウム）−従ってこの金属はイオン半径が小さいため、放
電容器（内管）の結晶格子を透過拡散でき、温度によっ
て拡散の速度が調整される、“拡散金属”と称される−
の純成分量は、放電容器の1cm3当り６μmol より少ない。従って次の式が成り立つ。
（一般に石英ガラスから製造されている。場合によって
は、例えばヨーロッパ特許出願公開第536609号公報に記
載のように、セラミック製の放電容器が用いられる。）
を経ての、イオン半径の小さい金属イオン、例えばリチ
ウムイオン又はナトリウムイオンの拡散にあるので、封
入量の条件は、次のように個別に求められる。つまり、
封入物における、イオン半径の小さい金属（特にナトリ
ウム）−従ってこの金属はイオン半径が小さいため、放
電容器（内管）の結晶格子を透過拡散でき、温度によっ
て拡散の速度が調整される、“拡散金属”と称される−
の純成分量は、放電容器の1cm3当り６μmol より少ない。従って次の式が成り立つ。
固有の拡散金属の含有量≦６μmol/cm3。
拡散金属の含有量の下限は、放電容積の1cm3当り１μ
molに相当すると見なされる。つまり、放電容積を基準
として特定される拡散金属の含有量≧１μmol/cm3と表
すことができる。拡散金属の含有量の有利な値は、４μ
mol/cm3の範囲である。
molに相当すると見なされる。つまり、放電容積を基準
として特定される拡散金属の含有量≧１μmol/cm3と表
すことができる。拡散金属の含有量の有利な値は、４μ
mol/cm3の範囲である。
小さいイオン半径とは、例えばNa+又はLi+が有するよ
うな最大約0.1nmの値を意味する。
うな最大約0.1nmの値を意味する。
本発明は、特にナトリウム−希土類を封入する場合に
適している。同様に良好な結果が、NaScの封入物でも得
ることができる。
適している。同様に良好な結果が、NaScの封入物でも得
ることができる。
主な適用分野は色温度が4000K（光色はニュートラル
ホワイト）のランプであり、このランプではナトリウム
の含有量を、光色が暖白色（色温度は約3000K）のラン
プの場合よりも小さく選択することができる。
ホワイト）のランプであり、このランプではナトリウム
の含有量を、光色が暖白色（色温度は約3000K）のラン
プの場合よりも小さく選択することができる。
冒頭に述べた動作の保証の向上は、排気された外管を
有する、（タングステン製の）電極と（モリブデン製
の）リード導体が種々の材質から成るランプの場合にの
み重要であることを、なお注意しなければならない。こ
の場合には、腐食を促進する封入物（特にナトリウム−
錫−封入物を使用する）を用いることにより、電極が腐
食し、ひいては放電容器の気密性が悪化し、さらには致
命的な直流動作が生じる。これに対し本発明のランプ
は、排気された外管又は不活性ガス（例えば窒素）を充
填した外管を有することができる。さらに、電極及びリ
ード導体の材質に関しても問題にならなくなる。
有する、（タングステン製の）電極と（モリブデン製
の）リード導体が種々の材質から成るランプの場合にの
み重要であることを、なお注意しなければならない。こ
の場合には、腐食を促進する封入物（特にナトリウム−
錫−封入物を使用する）を用いることにより、電極が腐
食し、ひいては放電容器の気密性が悪化し、さらには致
命的な直流動作が生じる。これに対し本発明のランプ
は、排気された外管又は不活性ガス（例えば窒素）を充
填した外管を有することができる。さらに、電極及びリ
ード導体の材質に関しても問題にならなくなる。
図面 図１は、本発明のランプを示す。
図２は、本発明のランプ群の生存率と比較対照群の生
存率を示す寿命曲線である。
存率を示す寿命曲線である。
実施形態の説明 次に本発明を実施の形態に基づいて図を用いて詳細に
説明する。
説明する。
図１に略線的に示す高圧放電ランプ１は、消費電力が
70Wであり、実質的に石英ガラス製の円筒状の放電容器
２から成り、その中間部は膨らんだ胴体部を形成してい
る。放電容器２は、両端部がそれぞれ１つのピンチ封止
部３によって密封されている。前記両端部には、２つの
リード導体４、５がシートフォイル６を用いて気密に挿
入されており、放電容器２に取付けられている電極７
（トリウム入りタングステン製）と電気的に接続されて
いる。放電容器の両端部には、熱反射被膜８がコーティ
ングされている。ニュートラルホワイトの光色を有する
封入物は、希土類金属の添加された金属Hg及び金属Naか
ら成り、またハロゲンBr及び／又はハロゲンＩから成
る。有利な金属ハロゲン化封入物は0.45mgのNa I、それ
ぞれ0.27mgずつの希土類金属Dy I3、Ho I3、Tm I3、及
び0.13mgのTl Iである。この放電容積は、0.7cm3であ
る。
70Wであり、実質的に石英ガラス製の円筒状の放電容器
２から成り、その中間部は膨らんだ胴体部を形成してい
る。放電容器２は、両端部がそれぞれ１つのピンチ封止
部３によって密封されている。前記両端部には、２つの
リード導体４、５がシートフォイル６を用いて気密に挿
入されており、放電容器２に取付けられている電極７
（トリウム入りタングステン製）と電気的に接続されて
いる。放電容器の両端部には、熱反射被膜８がコーティ
ングされている。ニュートラルホワイトの光色を有する
封入物は、希土類金属の添加された金属Hg及び金属Naか
ら成り、またハロゲンBr及び／又はハロゲンＩから成
る。有利な金属ハロゲン化封入物は0.45mgのNa I、それ
ぞれ0.27mgずつの希土類金属Dy I3、Ho I3、Tm I3、及
び0.13mgのTl Iである。この放電容積は、0.7cm3であ
る。
放電容器２は、同軸方向に設けられている石英ガラス
製の円筒状の外管９の中にあり、その際最も小さい壁間
距離は約２〜3mmにすぎない。この外管内には周知の通
り、電位が加わっていないゲッタ10が設けられており、
ゲッタ10は一方のリード導体４に平行に延びている。外
管９は同様に、両端部がピンチ封止されて密封されてい
る。その際、軸方向に設けられたリード導体４、５はそ
れぞれ、気密のシートフォイルピンチ封止部11及び（小
さいプレートコンタクトを有する）セラミック製の口金
部12を介して外側に電気接続されている。リード導体
４、５は外管９内に放電容器２を固定し、長時間耐えら
れるようにするために、一方のリード導体５に膨張ルー
プ13が設けられている。膨張ループ13の必要性はランプ
の寸法に依存する。２つのリード導体４、５は、その全
長にわたって、外管９内で延在している石英糸から成る
円筒状のスリーブ14に包囲されている。この物質は1200
℃までの耐熱性がある。例えばリップマン社（ドイツ国
シュヴェルテ）の珪酸管Ｓ−R05型である。このスリー
ブは、0.3mmの壁の厚さを有し、内径が0.4mmである。こ
のスリーブは、95％以上のSiO2から成る。
製の円筒状の外管９の中にあり、その際最も小さい壁間
距離は約２〜3mmにすぎない。この外管内には周知の通
り、電位が加わっていないゲッタ10が設けられており、
ゲッタ10は一方のリード導体４に平行に延びている。外
管９は同様に、両端部がピンチ封止されて密封されてい
る。その際、軸方向に設けられたリード導体４、５はそ
れぞれ、気密のシートフォイルピンチ封止部11及び（小
さいプレートコンタクトを有する）セラミック製の口金
部12を介して外側に電気接続されている。リード導体
４、５は外管９内に放電容器２を固定し、長時間耐えら
れるようにするために、一方のリード導体５に膨張ルー
プ13が設けられている。膨張ループ13の必要性はランプ
の寸法に依存する。２つのリード導体４、５は、その全
長にわたって、外管９内で延在している石英糸から成る
円筒状のスリーブ14に包囲されている。この物質は1200
℃までの耐熱性がある。例えばリップマン社（ドイツ国
シュヴェルテ）の珪酸管Ｓ−R05型である。このスリー
ブは、0.3mmの壁の厚さを有し、内径が0.4mmである。こ
のスリーブは、95％以上のSiO2から成る。
この物質は、非常に可撓性があるので、膨張ループと
共に曲げても全く問題ない。この物質には、セラミック
繊維管又は石英繊維管も適する。
共に曲げても全く問題ない。この物質には、セラミック
繊維管又は石英繊維管も適する。
真っ直ぐなリード導体にも、僅かに可撓性のある物
質、例えば小さい硬質ガラス管、小さい石英ガラス管、
又は硬いセラミック製スリーブを用いることができる。
重要なのは、耐高熱性及び十分な紫外吸収である。
質、例えば小さい硬質ガラス管、小さい石英ガラス管、
又は硬いセラミック製スリーブを用いることができる。
重要なのは、耐高熱性及び十分な紫外吸収である。
図２に、図１に記載のランプに関して、リード導体の
外被の無いランプ（×印の測定点）の寿命と、リード導
体の外被を有するランプ（三角形の測定点）の寿命とを
対比して示されている。封入物の封入量はどちらの測定
群に対しても同じである。封入物の封入量を少なくする
と、外被の無いランプ（曲線ａ）の生存率は低下してし
まう。6000時間の動作時間後の外被の無いランプの生存
率が39％であるのに対して、一方本発明の外被を有する
測定群（曲線ｂ）の生存率は、約２倍も高い（約75
％）。前記外被を有する測定群では、動作持続時間が30
00時間までは、全く不良品は生じていない。つまり7500
時間後になって、ようやく不良品率が50％に達する。
外被の無いランプ（×印の測定点）の寿命と、リード導
体の外被を有するランプ（三角形の測定点）の寿命とを
対比して示されている。封入物の封入量はどちらの測定
群に対しても同じである。封入物の封入量を少なくする
と、外被の無いランプ（曲線ａ）の生存率は低下してし
まう。6000時間の動作時間後の外被の無いランプの生存
率が39％であるのに対して、一方本発明の外被を有する
測定群（曲線ｂ）の生存率は、約２倍も高い（約75
％）。前記外被を有する測定群では、動作持続時間が30
00時間までは、全く不良品は生じていない。つまり7500
時間後になって、ようやく不良品率が50％に達する。
本発明は、ダブルエンドで密封されている外管内にほ
ぼ軸方向に設けられる、ダブルエンドで密封された放電
容器に利用できる。この放電容器は特に、ダブルエンド
でピンチ封止された石英ガラス放電管又はダブルエンド
で密封されたセラミック管でもよい。外管は特に、ダブ
ルエンドでピンチ封止された硬質ガラス管又は石英ガラ
ス管である。
ぼ軸方向に設けられる、ダブルエンドで密封された放電
容器に利用できる。この放電容器は特に、ダブルエンド
でピンチ封止された石英ガラス放電管又はダブルエンド
で密封されたセラミック管でもよい。外管は特に、ダブ
ルエンドでピンチ封止された硬質ガラス管又は石英ガラ
ス管である。
外被として、リード導体に被着された、ZrO2から成る
セラミック懸濁液の凝固層が適している。この技術は、
別個のスリーブに比して製造技術上の利点を有し、同様
に可撓性のあるリード導体にも適している。この層厚は
約0.15mmである。付着を改善するために、15wt％まで
の、特に10wt％の酸化ホウ素が添加される。
セラミック懸濁液の凝固層が適している。この技術は、
別個のスリーブに比して製造技術上の利点を有し、同様
に可撓性のあるリード導体にも適している。この層厚は
約0.15mmである。付着を改善するために、15wt％まで
の、特に10wt％の酸化ホウ素が添加される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン フォム シャイト ドイツ連邦共和国 Ｄ―14089 ベルリ ン ゼテヴェーク 29 (72)発明者 ディートリッヒ フロム ドイツ連邦共和国 Ｄ―83627 ヴァル ンガウ アウシュトラーセ ７ (56)参考文献 特開 昭51−103685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−122972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−41361（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−97276（ＪＰ，Ａ) 独国特許出願公開3619068（ＤＥ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/34 H01J 61/20 H01J 61/30 H01J 61/36
Claims (5)
- 【請求項１】ダブルエンドで密封されている１つの放電
容器（２）を有して、前記放電容器（２）が、２つの電
極と、拡散金属を有する封入物とを含んでおり、前記拡
散金属は作動中に最大約0.1nmのイオン半径を有するイ
オンを生じさせ、前記イオン半径はNa+イオン又はLi+イ
オンの大きさであり、放電容器（２）はダブルエンドで
密封されている円筒状の外管（９）によって包囲されて
おり、前記外管（９）は軸線を決定し、また放電容器
（２）は、外管（９）内にほぼ軸方向に設けられ、外管
（９）内に設けられている２つのリード導体（４、５）
によって保持されており、外管（９）内に設けられてい
るリード導体（４、５）が、全長の大部分にわたって、
紫外線を遮蔽する外被（14）によって包囲されている、
メタルハライド放電ランプにおいて、 ニュートラルホワイトの光色を生じさせる色温度を得て
且つ長寿命化するために、放電容積を基準として特定さ
れる拡散金属含有量が６μmol/cm3より少なくしたこと
を特徴とする、メタルハライド放電ランプ。 - 【請求項２】拡散金属がナトリウムであることを特徴と
する、請求項１に記載のメタルハライド放電ランプ。 - 【請求項３】放電容積を基準として特定される拡散金属
含有量が少なくとも１μmol/cm3であることを特徴とす
る、請求項１又は２に記載のメタルハライド放電ラン
プ。 - 【請求項４】金属ハロゲン化物の封入量が、放電容器の
容積1cm3当り最大3mg、最小1cm3当り1mgであることを特
徴とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ラン
プ。 - 【請求項５】外被が、15wt％までの酸化ホウ素を含むZr
O2から成るセラミック懸濁液の凝固層から成ることを特
徴とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ラン
プ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4334074.1 | 1993-10-06 | ||
| DE4334074A DE4334074A1 (de) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | Metallhalogenidentladungslampe |
| PCT/DE1994/000753 WO1995010120A1 (de) | 1993-10-06 | 1994-06-30 | Metallhalogenidentladungslampe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08511127A JPH08511127A (ja) | 1996-11-19 |
| JP3176631B2 true JP3176631B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=6499548
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