JP4347697B2 - 電気放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、
・透光性セラミックランプ管と、
・前記ランプ管に入りそれぞれ、前記ランプ管においてそれぞれ電極を支持する第１及び第２の電流伝導体と、
・前記ランプ管において希ガス及びハロゲン化金属を有するイオン化可能充填材とを有し、
前記ランプ管内の少なくとも第１の電流伝導体は、ハロゲン化合物に耐性がある、
電気放電ランプに関する。

かかる電気放電ランプは国際出願第ＷＯ００／３４９８０号により知られている。第１の電流伝導体の第１の部分はハロゲン化合物に耐性のある材料からなる一方、その第２の部分はニオブにより作られる。ニオブが選ばれているのは、この材料は、ランプの漏れを避けるためにランプ管の熱膨張係数と同等のものを有しているからである。特定の従来技術の実施例では、当該第１の部分は三ケイ化五モリブデン（pentamolybdenum trisilicide）により形成される。これは、セラミック、ガラス又はこれらの組み合わせである封止化合物も当該第１の電流伝導体の第１の部分をランプに直接結合する場合に漏れのリスクを除去するためである。上記ＰＣＴ特許出願より知られる電気放電ランプの不利な点は、第１の電流伝導体の第１の部分が三ケイ化五モリブデンで作られた場合にそれを焼結したとき、特に高温及び／又は高密度でしたときにこの材料に微細なひび割れが生じることがあるという点である。この微細なひび割れにより、第１の電流伝導体の機械的強度が制限され、或いはランプ管におけるイオン化可能充填材を一部「吸収」してしまう可能性がある。さらに、かかる微細なひび割れは、上述したような漏れをもたらす多孔性を招来する。

本発明の目的は、このような不利な点を排除することである。

この目的を達成するため、本発明による冒頭の段落において言及されるタイプの電気放電ランプは、前記第１の電流伝導体は、少なくとも略等方性の熱膨張係数を持つ材料を有することを特徴としている。好ましくは前記材料は、Ｍｏ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３のグループから選ばれ、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣであり、さらに好ましくは二ホウ化ケイ化五モリブデン（pentamolybdenum diboride silicide）とされる。広範な研究によって、上述した微細なひび割れは、内部の熱応力をもたらす三ケイ化五モリブデン（pentamolybdenum trisilicide）の特有の熱弾性に帰因している可能性があることが判明された。本発明は特に、用いられる材料の熱弾性特性は改善することができ、内部熱応力は、少なくとも略等方性の熱膨張係数すなわち用いられる材料の結晶構造の結晶学的な全方向において同様の値を呈する熱膨張係数を有する材料を提供することによって回避され得る、という認識に基づいている。本発明によれば、具体的にはＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣであるところのＭＯ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３、より具体的には、二ホウ化ケイ化五モリブデン（pentamolybdenum diboride silicide）が（ほぼ）等方性の熱膨張係数を有するものと考えられるとともに、同時にこれが他の条件、すなわち当該ランプのイオン化可能充填材特にハロゲン化合物に対し耐性があること（すなわち、ハロゲン化合物又はこれによリ形成されるハロゲンに攻撃され又は反応してしまわないもの）、当該ランプの熱的製造及び動作条件に耐えること、２０００℃まで熱的に安定していること、電極に付けることができること、及び電気的損失が起こらないような十分な電気伝導性を有することである。

本発明による電気放電ランプの好適実施例において、前記第２の電流伝導体も、少なくとも略等方性の熱膨張係数を持つ材料を有するものであり、前記材料は、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ若しくはＣである場合のＭｏ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３のグループから選ばれ、又は二ホウ化ケイ化五モリブデンである。これにより、両方の電流伝導体に対して同じ部品が用いられるので、ランプの製造が簡単になる。先に示したように、これらの材料は、熱的にかつ化学的に安定であり、等方性の熱膨誇張係数を有するという条件を充足するのが理想である。

本発明による電気放電ランプの他の好適実施例においては、当該材料が当該ランプの製造温度でランプ管のセラミック材料に付着する。これにより、次の理由により、非常に小型化されたランプ構造が可能となる。先に述べたＰＣＴ特許出願において記述されるような従来技術のランプは、電流伝導体を取り巻くセラミックランプ管を封止するために封止化合物を用いている。かかる封止化合物はランプの高い（動作）温度に敏感なので、当該封止化合物はランプ管の中央部からなるべく離れたところ、すなわち焼結によりランプ管の中央部に結合される延在プラグの自由端（すなわち引き延ばされた端部）に付される。かかる延在プラグの使用は、技術的観点からは望ましくない。すなわち、このプラグは冷却フィンとして機能するのでランプ管における動作温度に悪い影響を及ぼす一方、毛細管（細孔）をこの延在プラグに生じさせる。ランプ充填材の一部は、ランプの色安定性を落とす毛細管の位置に濃縮する可能性がある。本好適実施例においては、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣであるところの請求項記載の材料ＭＯ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３は、１５００ないし２０００℃の間で変化する製造温度でセラミックランプ管へ向かって共焼結されるので、分離した封止化合物が用いられない一方で、ランプ管の一部である延在プラグの使用も回避される。本好適実施例は、非常にコンパクトなランプ構造を可能とするとともに、上述した従来技術の不利な点を避けることとなる。

本発明による電気放電ランプの他の好ましい実施例においては、前記第１及び第２の電流伝導体は、それぞれ前記電流伝導体の周辺において気密に前記ランプ管を封止する封止化合物から前記ランプ管の外部へ延び、前記ランプ管は、それぞれの電流伝導体が封入される延在プラグを有し、前記プラグは、前記封止化合物により前記ランプ管が封止される自由端を有するものとしている。

以下、本発明を２つの図に基づいて詳細に説明する。かかる図は、一部を断面にした側面図により好適実施例を示すものである。

図１は、本発明による電気放電ランプを示しており、このランプは、多結晶アルミニウム酸化物（polyerystalline alminum oxide）から作られる管状の透光性セラミックランプ管（ベッセル）１と、第１及び第２の電流伝導体２，３とを具備する。これら伝導体２，３は、互いに対向してランプ管１に入り、ランプ管１の中に存在し電流伝導体２，３に溶接されるタングステン電極４，５をそれぞれ支持する。セラミック封止化合物６は、３０重量％の酸化アルミニウムと、４０重量％の酸化シリコンと、３０重量％の酸化ジスプロシウムによって熔融処理により形成されるものであり、電流伝導体２，３を気密にして、封止する。ランプ管１は、希ガスとしてのアルゴンと、ハロゲン化金属としてのナトリウム、タリウム及びジスプロシウムヨー化物（dysprosium iodide）の混合物とを有するイオン化可能充填材を有する。

第１及び第２電流伝導体２，３の双方は、それぞれ、ランプ管１内にある第１のハロゲン化合物に耐性のある部分２１，３１と、封止化合物６からランプ管１の外部へ延びる第１の部分２１，３１に溶接された第２の部分２２，３２とを有する。電流伝導体２，３の第２の部分２２，２３は、ニオブからなり、ランプ管１内で封止化合物６に全体的に組み付けられる。代替の実施例において、電気伝導体２，３の双方は、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣであるところのＭＯ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３に相当するある１つの材料の１片にそれぞれ形成されるので、ニオブの第２の部分２２，２３の使用は回避される。このことが可能なのは、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣであるところのＭＯ_５（Ｓｉ，Ｘ）_３が管１のセラミック材料と同じ熱膨張係数を有するからである。

ランプ管１は、それぞれの各電流伝導体２，３が封入される細い端部又は延在プラグ１１，１２を有する。プラグ１１，１２は、ランプ管１が封止化合物６により封止される自由端１１１，１２１を有する。ランプ管１の中央部分１０は、焼結することによってセラミックディスク状体１３を介してプラグ１１，１２に結合される。ランプ管１は、気密に封止された外囲体（エンベロープ）７により被われるとともに、電流伝導体２，３のニオブの第２の部分２２，２３を保護するために排気され又は不活性ガスが充填される。外囲体７は、ランプキャップ８を支持する。

前に示したように、第１及び第２の電流伝導体２，３の第１の部分２１，３１は、等方性の熱膨張係数を持つ材料からなり、かかる材料は、二ホウ化ケイ化五モリブデンが好ましい。

図２は、もう１つの好適実施例による管状の透光性セラミックランプ管１の一端を示しており、非常にコンパクトなランプ構造が得られるものである。ランプ管１に設けられるダングステン電極５は、第１の電流伝導体２に（好ましくは溶接で）取り付けられる。第１の電流伝導体２は、図１に示したものにより述べたように分離した封止化合物６を用いることなく、１５００ないし２０００℃に及ぶランプ製造温度でセラミックランプ管１の材料に共焼結させられる。電流伝導体２は、図１の第１の電流伝導体２について示したものと同じ材料からなる。図２の第１の電流伝導体２は、セラミックランプ管１の一端壁部（図２ａ）を形成するものとしてもよいし、或いはセラミックランプ管１の材料を通じて延びる電極５の延在部（図２ｂ）を形成するものとしてもよい。セラミックランプ管の他端（図２には示されていない）は、同じ構造を有するものとしてもよい。

本発明は、図面に示された種々の例に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲内に存する他の実施例を含むものである。

本発明による電気放電ランプを示す図。 本発明による一好適実施例によるランプ管の一端を示す図。 本発明による他の好適実施例によるランプ管の一端を示す図。

Claims (6)

1. 電気放電ランプであって、
   ・透光性セラミックランプ管と、
   ・前記ランプ管に入りそれぞれ、前記ランプ管においてそれぞれ電極を支持する第１及び第２の電流伝導体と、
   ・前記ランプ管において希ガス及びハロゲン化金属を有するイオン化可能充填材とを有し、
   前記ランプ管内の少なくとも第１の電流伝導体は、ハロゲン化合物に耐性があり、
   前記第１の電流伝導体は、少なくとも略等方性の熱膨張係数を持つ材料を有しており、該材料は、Ｍｏ _５ （Ｓｉ，Ｘ） _３ のグループから選ばれ、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ又はＣである、
   電気放電ランプ。
2. 請求項１に記載の電気放電ランプであって、前記材料は、二ホウ化ケイ化五モリブデンである、電気放電ランプ。
3. 請求項１又は２に記載の電気放電ランプであって、前記第２の電流伝導体も、少なくとも略等方性の熱膨張係数を持つ材料を有する、電気放電ランプ。
4. 請求項３に記載の電気放電ランプであって、前記第２の電流伝導体の有する前記材料は、ＸがＢ，Ａｌ，Ｎ若しくはＣである場合のＭｏ _５ （Ｓｉ，Ｘ） _３ のグループから選ばれ、又は二ホウ化ケイ化五モリブデンである、電気放電ランプ。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の電気放電ランプであって、前記材料は、当該ランプの製造温度において前記ランプ管のセラミック材料に共焼結される、電気放電ランプ。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載の電気放電ランプであって、前記第１及び第２の電流伝導体は、それぞれ前記電流伝導体の周辺において気密に前記ランプ管を封止する封止化合物から前記ランプ管の外部へ延び、前記ランプ管は、それぞれの電流伝導体が封入される延在プラグを有し、前記プラグは、前記封止化合物により前記ランプ管が封止される自由端を有する、電気放電ランプ。

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