JP4348269B2

JP4348269B2 - メタルハライドランプ

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Publication number: JP4348269B2
Application number: JP2004289353A
Authority: JP
Inventors: ズーフイリン
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: EP1538661A3; EP1538661A2; US6856079B1; CN1630021A; JP2005108848A

Description

本発明は、メタルハライドランプに関する。

屋内および屋外の照明に使用される省エネルギー照明システムの需要が増加しているため、一般の照明アプリケーションのために高効率のランプが開発されている。例えば、メタルハライドランプが屋内および屋外の照明としてますます広く使用されるようになってきている。このようなランプは周知であり、その内部に分離された一対の電極が配置された光透過性の放電チャンバを含む。その放電チャンバには、不活性始動ガスと、イオン化金属およびハロゲン化金属の一方もしくは両方とが特定のモル比で封入されている。これらのランプは、標準の交流照明ソケットにおいて通常の１２０ボルト実効値電圧で動作する比較的低電力のランプである。これらのランプは、安定化回路とともに動作する。安定化回路は、磁気的もしくは電気的にランプの始動電圧を提供し、その後のランプ動作中の電流を制限する。

これらのランプは、典型的には、セラミック材料の放電チャンバを有している。放電チャンバは、放電領域の境界を定義する。放電領域は、通常、電極間の十分な電圧降下または電圧負荷を提供するために、所定量のメタルハライド（例えば、ＣｅＩ_３およびＮａＩ（もしくは、ＰｒＩ_３およびＮａＩ）、Ｔ１Ｉ）と水銀とを含む。放電領域は、不活性イオン化始動ガスをさらに含む。一対の電極が放電領域内に配置されており、この放電領域に電気的エネルギー化が生じることを可能にする。

これらのランプは、演色評価数（ＣＲＩ）が６０より大きく、相関色温度（ＣＣＴ）が２５０Ｗで３０００Ｋ〜６０００Ｋであり、２５０Ｗで１４５ＬＰＷという高い効率を有することができる。

図１は、メタルハライドランプ１０の側面図である。

メタルハライドランプ１０は、エジソン型口金１２と、口金１２にはめ込まれたバルブ状の透明なホウケイ酸ガラスのエンベロープ１１とを含む。

口金１２の中には電気的に絶縁された２つの電極の金属部分が配置されている。リードイン（すなわち、電気アクセス）電極ワイヤ１４は、その２つの電極の金属部分のうちの一方からホウケイ酸ガラスのフレア１６を通って延びている。リードイン（すなわち、電気アクセス）電極ワイヤ１５は、その２つの電極の金属部分のうちの他方からホウケイ酸ガラスのフレア１６を通って延びている。

電極ワイヤ１４、１５は、ニッケルもしくは軟鋼で形成されている。電極ワイヤ１４、１５は、エンベロープ１１の一端において互いに平行に延び、エンベロープ１１の長軸に沿ってエンベロープ１１の内部に延びる。

電極ワイヤ１４は、エンベロープ１１の長軸に平行な第１の部分と、第１の部分に対してある角度を有するように第１の部分に溶接された第２の部分とを有している。電極ワイヤ１４の第２の部分は、エンベロープ１１の長軸に若干交差した後に終端する。

電極ワイヤ１５は、何回か折り曲げられた後に、エンベロープ１１の反対側の端部（口金１２から遠い側の端部）に位置するホウケイ酸ガラスのディンプル１６’に到達する。電極ワイヤ１５は、エンベロープ１１の長軸に平行な第１の部分と、第１の部分に対して鈍角を有するように第１の部分に対して曲げられた第２の部分と、エンベロープ１１の長軸に平行に延びるように第２の部分に対して曲げられた第３の部分と、エンベロープ１１の長軸に直交するように第３の部分に対して直角に曲げられた第４の部分と、エンベロープ１１の長軸に平行に延びるように第４の部分に対して直角に曲げられた第５の部分と、エンベロープ１１の長軸に直交するように第５の部分に対して直角に曲げられた第６の部分とを有している。電極ワイヤ１５の第３の部分は、ガスの不純物を捕捉するゲッタ１９を支持する。電極ワイヤ１５の第４の部分および第６の部分は、エンベロープ１１の長軸に若干交差する。電極ワイヤ１５の第６の部分は、ディンプル１６’につなぎ留められる。

放電チャンバ２０は、放電領域の境界を定義するように構成されている。例えば、放電チャンバ２０は、可視光に対して半透明な多結晶アルミナの壁を有するシェル構造を有している。図１では、放電チャンバ２０が採用し得る様々な幾何学形状のうちの１つを示している。あるいは、放電チャンバ２０の壁は、窒化アルミニウム、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）もしくはそれらのいくつかの組み合わせから形成されてもよい。

放電チャンバ２０は、エンベロープ１１の内部に配置される。放電チャンバ２０からエンベロープ１１に伝達される熱を低減するためにエンベロープ１１の内部を真空にしてもよいし、より低い温度で放電チャンバ２０を動作させることが望まれる場合には、放電チャンバ２０からエンベロープ１１に伝達される熱を増大させるためにエンベロープ１１の内部に不活性ガス雰囲気（例えば、３００Ｔｏｒｒより高い圧力の窒素）が提供されていてもよい。放電チャンバ２０内には、ランプ動作中に光を発するイオン化材料（メタルハライドと水銀とを含む）と、始動ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）もしくはネオン（Ｎｅ）などの希ガス）とが封入されている。

図２は、放電チャンバ２０の断面図である。

放電チャンバ２０は、比較的大きな直径Ｄを有する円筒状シェルとして形成されている多結晶アルミナの管２５と、管２５の一方の端部に連結された多結晶アルミナの端部封鎖ディスク２２ａと、管２５の他方の端部に連結された多結晶アルミナの端部封鎖ディスク２２ｂとを含む。管２５と一対の端部封鎖ディスク２２ａ、２２ｂとは、これらに囲まれた領域（すなわち、放電領域）を提供する。

放電チャンバ２０は、一対の細管２１ａ、２１ｂをさらに含む。細管２１ａは、比較的小さな内径および外径を有する円筒状のシェル部分として多結晶アルミナから形成されており、端部封鎖ディスク２２ａに同心円状に結合されている。これにより、細管２１ａを通り、端部封鎖ディスク２２ａの中心にある穴を通って延びる開通路が形成される。細管２１ｂは、比較的小さな内径および外径を有する円筒状のシェル部分として多結晶アルミナから形成されており、端部封鎖ディスク２２ｂに同心円状に結合されている。これにより、細管２１ｂを通り、端部封鎖ディスク２２ｂの中心にある穴を通って延びる開通路が形成される。

放電チャンバ２０によって提供される放電領域の全長は、細管２１ａと端部封鎖ディスク２２ａとが結合された部分と細管２１ｂと端部封鎖ディスク２２ｂとが結合された部分との間の距離である。

放電チャンバ２０のこれらの種々の部分は、アルミナ粉を所望の形状に成形し、得られた成形体を焼結することによりプレフォーム部分を生成することによって形成される。これらの種々のプレフォーム部分を焼結して互いに結合させることにより、ガスの流れを通さない壁を有する所望の寸法のプレフォーム単体が生成される。

ニオブの電極相互接続ワイヤ２６ａは、細管２１ａから放電チャンバ２０の外部に延び、電極ワイヤ１４に到達する。ワイヤ２６ａの端部は、電極ワイヤ１４がエンベロープ１１の長軸に交差する位置で電極ワイヤ１４に溶接される。同様に、ニオブの電極相互接続ワイヤ２６ｂは、細管２１ｂから放電チャンバ２０の外部に延び、電極ワイヤ１５に到達する。ワイヤ２６ｂの端部は、電極ワイヤ１５がエンベロープ１１の長軸に最初に交差する位置で電極ワイヤ１５に溶接される。

このようにして、ワイヤ２６ａを電極ワイヤ１４に溶接した位置とワイヤ２６ｂを電極ワイヤ１５に溶接した位置との間に放電チャンバ２０を配置し、支持することが可能になる。その結果、放電チャンバ２０の長軸はエンベロープ１１の長軸にほぼ一致する。さらに、電極ワイヤ１４、１５を介して放電チャンバ２０に電力を供給することが可能になる。

放電領域は、放電チャンバ２０の境界壁によって定義される。放電チャンバ２０の境界壁は、図１、図２に示される管２５と、ディスク２２ａ、２２ｂと、細管２１ａ、２１ｂとによって提供される。

図３は、細管２１ａに挿入された電極アセンブリの断面図である。

ニオブの電極相互接続ワイヤ２６ａの熱膨張特性は、細管２１ａの熱膨張特性およびシーリングフリット（ガラスフリット）２７ａの熱膨張特性と比較的よく一致するが、ランプ動作中の放電チャンバ２０の主容積中にプラズマが形成されることにより生じる化学侵食に耐えることができない。ここで、シーリングフリット２７ａは、ワイヤ２６ａを細管２１ａの内面に付着させ、ワイヤ２６ａが通る相互接続ワイヤ開口を密閉する。

プラズマ中の動作に耐えることができるモリブデンのリードスルーワイヤ２９ａの一端は、溶接によってワイヤ２６ａの一端に接続されている。この接続部分は、シーリングフリット２７ａの一部によって密閉状態で囲まれている。リードスルーワイヤ２９ａの他端は、溶接によってタングステンの電極シャフト３１ａの一端に接続されている。

加えて、タングステンの電極コイル３２ａが電極シャフト３１ａの他端の先端部分に一体的に装着される。その結果、電極シャフト３１ａと電極コイル３２ａとによって電極３３ａが構成される。電極３３ａは、メタルハライドプラズマの化学侵食に比較的よく耐える一方で電子の良好な熱放射のためにタングステンで形成されている。

リードスルーワイヤ２９ａは、放電チャンバ２０の主容積に含まれる放電領域の所定の位置に電極３３ａを配置するように機能する。この構成により、ランプ動作中の細管２１ａの封着領域の温度をより低くすることが可能になる。なぜなら、電極３３ａは、細管２１ａを通って放電領域に相当な距離だけ延びていることから、ランプ動作中に電極３３ａと他方の電極との間で放電アークが確立される位置は細管２１ａの封着領域からかなり離れているからである。

リードスルーワイヤと２９ａと電極シャフト３１ａの一部とは、モリブデンコイル３４ａの分だけ細管２１ａから間隔を空けられている。モリブデンコイル３４ａの一端は、シーリングフリット２７ａの中にある。

電極３３ａを形成するように電極コイル３２ａが巻かれた電極シャフト３１ａは、細管２１ａの対応する端部にいったん配置した後に、放電チャンバ２０の製造が完了した後に放電チャンバ２０の放電領域の内部に選択された距離だけ延ばさないといけないため、細管２１ａおよび端部封鎖ディスク２２ａの内径は、電極コイル３２ａの外径よりも大きくなければならない。その結果、電極シャフト３１ａの外部表面と細管２１ａの内部表面との間には実質的に環状の空間が存在することになる。その相互接続を完全にし、かつ、ランプ動作中に放電チャンバ２０内で生じるハロゲン化金属塩がこれらの領域で凝結することを低減するためには、その環状の空間の一部は、電極シャフト３１ａの周りの対応する部分にモリブデンコイル３４ａを設けることによってとられなければばらならず、また、その環状の空間は、ワイヤ２６ａの周りに延びなければならない。相互接続ワイヤ２６ａの典型的な直径は、０．９ｍｍであり、電極シャフト３１ａの典型的な直径は、０．５ｍｍである。

図２において、同様に、シーリングフリット（ガラスフリット）２７ｂは、電極相互接続ワイヤ２６ｂを細管２１ｂの内面に付着させ、ワイヤ２６ｂが通る相互接続ワイヤ開口を密閉する。

モリブデンのリードスルーワイヤ２９ｂの一端は、溶接によってワイヤ２６ｂの一端に接続されている。この接続部分は、シーリングフリット２７ｂの一部によって密閉状態で囲まれている。リードスルーワイヤ２９ｂの他端は、溶接によってタングステンの電極シャフト３１ｂの一端に接続されている。

タングステンの電極コイル３２ｂが電極シャフト３１ｂの他端の先端部分に一体的に装着される。その結果、電極シャフト３１ｂと電極コイル３２ｂとによって電極３３ｂが構成される。

電極３３ａは、放電チャンバ２０の放電領域の所定の位置に配置される。これにより、対応する封着領域において十分に低い温度を提供することが可能になる。

リードスルーワイヤと２９ｂと電極シャフト３１ｂの一部とは、モリブデンコイル３４ｂの分だけ細管２１ｂから間隔を空けられている。電極３３ｂを通過させるために必要とされる、電極シャフト３１ｂの外部表面と細管２１ｂの内部表面との間に存在する環状の空間を部分的に充填するために、モリブデンコイル３４ｂの外側の一端は、シーリングフリット２７ｂの中にある。相互接続ワイヤ２６ｂの典型的な直径は、０．９ｍｍであり、電極シャフト３１ｂの典型的な直径は、０．５ｍｍである。

これらの電極構成は、細管２１ａ、２１ｂ内の封着領域において”妥協した”特性のコンポーネントを有することになる。そのコンポーネントは、外部電極部分のニオブのロッド２６ａ、２６ｂである。ニオブのロッド２６ａ、２６ｂは、多結晶アルミナに一致する非常に良好な熱膨張を提供するが、ランプ動作中には放電チャンバ２０内のメタルハライドによって化学的攻撃を受けやすい。放電チャンバ２０内でこれらの外部電極部分のそれぞれが曝される長さは制限されなければならない。これにより、外部電極部分とそれに対応するタングステン電極部分との間にそれらをブリッジする電極構成の中央部分（通常、上述したようなモリブデンロッド、もしくは、サーメットロッド）が存在することが必要となる。

融解したシーリングフリット２７ａ、２７ｂが対応するニオブロッドの周りや対応するニオブロッドを超えたところに完全に流れることを確実にすることにより、ハライドによる化学反応に対抗するようにニオブの上に保護面が形成されることに注意を払わなければならない。対応する細管の内部のシーリングフリットの流れの長さは、極めて正確に制御される必要がある。シーリングフリットの長さが短いと、電極のニオブロッド部分は、ハロゲンによる化学的攻撃に曝されることとなり、シーリングフリットの長さが過剰であると、シーリングフリットとニオブロッドの内側に続く固体中央電極部分のモリブデン、タングステンもしくはサーメットとの間にある大きな熱的不整合により、その場所で、シーリングフリットもしくは多結晶アルミナもしくはその両方にクラックが生じてしまう。さらに、シーリングフリット２７ａ、２７ｂは、ランプ動作中のハライド攻撃に対して比較的耐性があるものの、化学的攻撃に対して影響を受けないわけではない。

もちろん、このような状況下で、異なる封着方法を利用するメタルハライドランプのための他の放電チャンバ構成が求められてきた。これらは、多結晶アルミナを電極構成に直接的に焼結する方法、サーメットおよび膨張シールのグレード温度係数を使用する方法、もしくは、モリブデンやタングステンのような単一の材料からなる電極に管ボディの直線的な封着を可能にする新しいアーク管材料を使用する方法などの方法を含む。ニオブの代わりにサーメットを使用するランプが導入されてきた。

しかしながら、これらの代替方法は、改良されたランプ性能、低コスト、もしくは、既存のランプ製造プロセスとの互換性に関して、全体的な利点を示すことができていない。このように、封着位置にあるニオブを他の何らかの材料に置き換えることにより、放電チャンバ電極の製造およびそれとともに使用される封着プロセスが単純化され得ること、ランプ動作中の化学的侵食に基づくハライドに対する耐性を向上させること、電極細管内で使用されるシーリングフリットの曝される長さが最小かつ臨界的でないことが望まれている。

本発明のメタルハライドランプは、放電領域と細管とを含む放電チャンバと、前記放電チャンバ内に封入されたイオン化材料とを備えたメタルハライドランプであって、前記細管には、電極アセンブリが挿入されており、前記電極アセンブリは、前記放電領域の内部に配置される電極の一部である電極シャフトと、前記放電チャンバの外部に配置される部分を有する外部リードと、前記電極シャフトと前記外部リードとを電気的に接続する内部リードとを含み、前記内部リードは、前記電極シャフトに巻き付けられているコイル部分と、シーリングフリットによって前記細管に封着されている封着部分とを有しており、前記内部リードの一部は、前記細管の外部に導出されている。

前記内部リードの封着部分は、ヘリカルコイル状に形成されており、前記内部リードの一方の端部が前記外部リードに接続されていてもよい。

前記ヘリカルコイル内に、前記放電チャンバの熱膨張係数と実質的に同一の熱膨張係数を有する部材が配置されていてもよい。

前記内部リードは、約０．０５ｍｍ〜約１．０ｍｍの直径を有するモリブデンワイヤから形成されており、前記ヘリカルコイルのピッチは、前記モリブデンワイヤの直径の１．１倍〜３倍であってもよい。

前記内部リードの封着部分は、直線状に形成されており、前記内部リードと前記外部リードとが一体的に形成されていてもよい。

前記直線状に形成された内部リードの周りに、前記放電チャンバの熱膨張係数と実質的に同一の熱膨張係数を有する部材が配置されていてもよい。

前記内部リードは、約０．０５ｍｍ〜約０．４ｍｍの直径を有するモリブデンワイヤから形成されていてもよい。

前記内部リードと前記外部リードとの接続部分が前記シーリングフリットによって封着されていてもよい。

本発明のメタルハライドランプは、封着位置にあるニオブを他の何らかの材料に置き換えることにより、放電チャンバ電極の製造およびそれとともに使用される封着プロセスが単純化され得ること、ランプ動作中の化学的侵食に基づくハライドに対する耐性を向上させること、電極細管内で使用されるシーリングフリットの曝される長さが最小かつ臨界的でないことを可能にする。

放電チャンバ内に位置する電極部分から細管を通って延びる放電チャンバ電極の導電性リード部分の周りに信頼できる封着をその細管の外側に導電部分を設けるように形成することは、電極の様々な部分と放電チャンバとの間に何らかの熱膨張の互換性があることを必要とする。

放電チャンバおよびそれに固定された細管の多結晶アルミナ材料、導電性リード部分の金属材料、電極リード構造配置におけるシーリングフリット材料は、ランプ動作中に封着領域にかかる応力を低減するために、類似の熱膨張係数を有している必要がある。

加えて、そのような電極リード構造配置のコンポーネントに対して、適切な幾何学形状および位置を選択することにより、熱応力をさらにかなり低減することができる。放電チャンバ電極の導電性リード部分に、薄いワイヤのように、薄く、かつ、典型的には可撓性を有する構造を用いることにより、温度変化に対して発生する熱応力をかなり低くすることができる。これは、そのように薄いワイヤは、弾性変形や熱可塑性変形を含めて、わずかなたわみを生成することが容易に可能であり、これにより、隣接するシーリングフリットの応力値がこのようなことが可能でない場合の応力値よりも低い値に低減されるからである。さらに、放電チャンバ電極の導電性リード部分の金属ワイヤは、その長さの一部にわたって、ヘリカルパスの形状になるように構成され得る。これにより、ワイヤが沿うパスの長さを大幅に増大させることができ、シーリングフリットに接するワイヤの面積を大幅に増大させることができる。その結果、ランプ動作中にワイヤとシーリングフリットとの間に隙間が生じることに起因して、細管の端部からリークが生じる可能性をさらに低減することが可能になる。

細管の封着領域における金属リードワイヤの上述した構造は、放電チャンバ電極の導電性リード部分として機能し、そのワイヤの材料としてモリブデン材料のみを使用することによって達成され得る。このワイヤをニオブなしで形成することができるので、ランプ動作中に放電領域においてニオブ材料とメタルハライド成分とが化学反応を起こす可能性をなくすことができる。モリブデン材料のみを使用することのもう１つの利点は、単一のモリブデンワイヤによって、封着領域を介して放電チャンバ内に隣接するタンブステン電極部分との溶接部に至るまで他の溶接部なしに、放電チャンバ電極の導電性リード部分が形成されることである。これにより、電極の一体性の信頼度をより高くすることができ、製造コストをより低くすることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１のメタルハライドランプにおいて細管２１ａに挿入されている電極アセンブリ２３ａの断面図である。図４において、図１〜図３に示される部材と同一の部材には同一の参照番号が付されている。

電極アセンブリ２３ａは、電極シャフト３１ａと、細管２１ａの外部に配置される部分を有する外部リードと、電極シャフト３１ａと外部リードとを電気的に接続する内部リードとを含む。

電極シャフト３１ａの先端部分には電極コイル３２ａが巻き付けられている。電極シャフト３１ａと電極コイル３２ａとによって電極３３ａが形成されている。電極シャフト３１ａは、電極３３ａが放電領域の内部に配置されるように位置付けられている。電極３３ａは、タングステンで形成されている。

図４に示される例では、ロッド２６ａ’が外部リードとして機能する。ロッド２６ａ’は、ニオブ、もしくは、モリブデンで形成されている。

図４に示される例では、コイル３４ａ’が内部リードとして機能する。コイル３４ａ’は、モリブデンで形成されている。コイル３４ａ’の一方の端部は、電極シャフト３１ａに電気的に接触しており、コイル３４ａ’の他方の端部は、ロッド２６ａ’に電気的に接触している。また、内部リードと外部リードとの接続部分がシーリングフリット２７ａによって封着されている。

コイル３４ａ’は、隣接するコイルループが互いに接触する（もしくは、ほぼ接触する）ヘリカルコイルの形で電極シャフト３１ａに巻き付けられており、その後、シーリングフリット２７ａによって封着されている封着領域において、より広いピッチ（あるコイルループのワイヤの中心から隣接するコイルループのワイヤの中心までの距離）を有するヘリカルコイルを形成するように外側に伸張されている。封着領域におけるコイル３４ａ’のピッチは、コイル３４ａ’を形成するために使用されるモリブデンワイヤの直径の１．１倍〜３倍であり、典型的には、約０．０５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲である。コイル３４ａ’は、細管２１ａの端部より外側にさらに延びる。細管２１ａの端部より外側でのコイル３４ａ’のピッチは、封着領域におけるコイル３４ａ’のピッチよりも狭い。

実際に使用されるコイル３４ａ’の実際のピッチは、設計値から多少変動することもあり得る。製造プロセスにおいて細管２１ａに電極アセンブリ２３ａを配置する間にコイル３４ａ’に変形が生じる可能性があるからである。

位置ガイドワイヤ４０ａは、放電領域に挿入される電極３３ａの長さを制限するために、コイル３４ａ’の端部の近くに溶接される。位置ガイドワイヤ４０ａは、ニオブで形成されている。位置ガイドワイヤ４０ａはオプショナルであるため、図４では点線で示されている。

シーリングフリット２７ａの材料としては、ランプ動作中の放電チャンバ２０の動作温度において、細管２１ａに用いられる多結晶アルミナの熱膨張係数とコイル３４ａ’に用いられるモリブデンの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する材料が選択される。これにより、細管２１ａとコイル３４ａ’との間に生じる熱応力を低減することが可能になる。典型的なシーリングフリット２７ａは、重量比１８％〜２０％のＡｌ_２Ｏ_３と、重量比２０％〜２２％のＳｉＯ_２と、重量比６０％〜６３％のＤｙ_２Ｏ_３とから形成される。あるいは、ストロンチウムの酸化物、バリウムイットリウムもしくはカルシウムで、ＳｉＯ_２およびＤｙ_２Ｏ_３の一方もしくは両方を代替することもできる。

電極シャフト３１ａから細管２１ａの外部に配置されるロッド２６ａ’（外部電極相互接続部分２６ａ’）に至る内部リードとしてコイル３４ａ’を使用することにより、電極アセンブリ２３ａに可撓性をもたせることが可能になる。この可撓性により、それぞれの材料の熱膨張係数の不一致に起因して細管２１ａとコイル３４ａ’との間に生じる熱応力をさらに低減させることが可能になる。加えて、コイル３４ａ’の長さは、直線状の電極リードの長さに比べてかなり長いために、シーリングフリット２７ａによって封着されるコイル３４ａ’の表面面積をかなり増大させることが可能になる。これにより、ランプ動作中にコイル３４ａ’とシーリングフリット２７ａとの間に隙間が偶発的に生じることに起因して、細管２１ａを介して放電チャンバ２０にリークが生じる可能性をさらに低減することが可能になる。

ランプ動作中に放電チャンバ２０の性能を維持する上で重要なことは、製造プロセスにおける封着工程において、液体状態（加熱によって液状化されている）のシーリングフリット２７ａが、電極シャフト３１ａの端部を超えてコイル３４ａ’の２ターンから４ターン分を覆うように細管２７ａの内側に十分に流れ込むことである。このように、電極シャフト３１ａの端部をシーリングフリット２７ａによって覆うことにより、ランプ動作中にコイル３４’がほどけてしまうことを防ぐことができる。これにより、放電領域に挿入されている電極３３ａの長さがランプ動作中に変化しないことを確実にすることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２のメタルハライドランプにおいて細管２１ａに挿入されている電極アセンブリ２３ａの断面図である。図５において、図４に示される部材と同一の部材には同一の参照番号が付されている。

シーリングフリット２７ａによって封着されている封着領域において、コイル３４ａ’の内部空間にロッド４１ａが挿入されている。ロッド４１ａは、コイル３４ａ’の内部空間の容積の一部を占めている。ロッド４１ａは、放電チャンバ２０の熱膨張係数と実質的に同一の熱膨張係数を有する部材である。ロッド４１ａは、例えば、固体多結晶アルミナで形成されている。

ロッド４１ａは、コイル３４’の内径より小さい直径を有している。１５０Ｗランプ用の放電チャンバ２０に使用されるコイル３４’の直径は、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍである。ロッド４１ａを追加することにより、封着プロセスを行う前の細管２１ａ内の空き空間の容積を充填するために必要とされるシーリングフリット２７ａの容積を低減することができる。比較的大きな容積のシーリングフリット２７ａがコイル３４ａ’によって占有されない容積を充填するために必要とされる場合には、コイル３４’を細管２１ａに封着するための封着プロセスにおいて、球体の空洞という性質を有するいくつかのボイドをシーリングフリット２７ａの中に形成するようにしてもよい。

なお、ロッド４１ａは、コイル３４ａ’の内側にぴったりとフィットさせるべきではない。これは、シーリングフリット２７ａがコイル３４ａ’の表面の全領域においてコイル３４ａ’に接着することを可能とするためである。

図４に示される電極アセンブリ２３ａの構成は、コイル３４ａ’を他の構成に置換することによってさらに改良され得る。この改良は、以下の実施の形態３、４に詳細に説明される。この改良によれば、ロッド２６ａ’（外部電極相互接続部分２６ａ’）もまた不要になる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３のメタルハライドランプにおいて細管２１ａに挿入されている電極アセンブリ２３ａの断面図である。図６において、図４に示される部材と同一の部材には同一の参照番号が付されている。

図６に示される例では、コイル３４ａ”が内部リードと外部リードとを兼ねている。コイル３４ａ”のヘリカルコイル状の部分が内部リードとして機能する。コイル３４ａ”の一方の端部は、電極シャフト３１ａに電気的に接触しており、コイル３４ａ”の他方の端部は、細管２１ａの外部に引き出されている。また、コイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分が外部リードとして機能する。コイル３４ａ”は、直径が約０．２５ｍｍ（直径がほぼ０．０５ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲であってもよい）の薄いモリブデンワイヤである。

コイル３４ａ”は、電極シャフト３１ａの周りでは、隣接するコイルループが互いに接触する（もしくは、ほぼ接触する）ヘリカルコイルのままである。しかし、コイル３４ａ”の一端は、電極シャフト３１ａの端部を超えて直線状に（もしくは、ほぼ直線状に）延長され、細管２１ａの外部にまで延びる。

コイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分は、細管２１ａの端部を越えて細管２１ａの外部に延びている。コイル３４ａ”が外部リード（外部相互接続部分）としても機能するため、上述した実施の形態１、２では必要であったロッド２６ａ’が不要になる。これにより、電極アセンブリ２３ａの構成をさらに単純化することができ、電極アセンブリ２３ａを製造するためのコストをさらに低減することができる。

位置ガイドワイヤ４０ａは、放電領域に挿入される電極３３ａの長さを制限するために、コイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分の端部の近くで溶接される。位置ガイドワイヤ４０ａは、ニオブで形成されている。位置ガイドワイヤ４０ａはオプショナルであるため、図５では点線で示されている。あるいは、このような挿入距離制限ストップを形成するために、コイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分をねじることによって、非常に小さなワイヤループをコイル３４ａ”直線状のワイヤ部分の軸に垂直な面内に形成するようにしてもよい。

なお、封着プロセスを行う前の細管２１ａ内に存在する空き空間（コイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分によって占有されない空間）を低減することによって、その空き空間を充填するために必要とされるシーリングフリット２７ａの容積を低減することができる。これにより、図６に示される電極アセンブリ２３ａの構造をさらに改良することが可能になる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４のメタルハライドランプにおいて細管２１ａに挿入されている電極アセンブリ２３ａの断面図である。図７において、図６に示される部材と同一の部材には同一の参照番号が付されている。

細管２１ａ内の封着領域において、スリーブ４１ａ’がコイル３４ａ”の直線状のワイヤ部分の周りに追加されている。スリーブ４１ａ’は、放電チャンバ２０の熱膨張係数と実質的に同一の熱膨張係数を有する部材である。スリーブ４１ａ’は、例えば、多結晶アルミナで形成されている。これにより、封着プロセスを行う前に細管２１ａ内に存在する空き空間を低減することができる。その結果、その空き空間を充填するために必要とされるシーリングフリット２７ａの容積を低減することが可能になる。１５０Ｗランプ用の放電チャンバ２０に使用されるスリーブ４１ａ’は、例えば、外径１．０ｍｍ、内径０．５ｍｍ、長さ３．５ｍｍを有する。スリーブ４１ａ’は、封着領域に必要とされるシーリングフリット２７ａの容積を低減するばかりでなく、シーリングフリット２７ａによって充填されるべきギャップに隣接する封着領域構造の表面のシーリングフリット２７ａによるウェッティング（ｗｅｔｔｉｎｇ）を容易にすることができる。

上述した実施の形態１〜４では、細管２１ａに挿入される電極アセンブリ２３ａの構成を説明した。細管２１ａに挿入される電極アセンブリ２３ａの構成を細管２１ｂに挿入される電極アセンブリ２３ｂの構成に適用してもよい。一般に、電極アセンブリ２３ｂの構成は、電極アセンブリ２３ａの構成と対称的だからである。しかし、必ずしも、電極アセンブリ２３ｂの構成を電極アセンブリ２３ａの構成と対称的にする必要性はない。実施の形態１〜４で説明した電極アセンブリ２３ａを放電チャンバ２０に設けられている細管２１ａ、２１ｂの少なくとも一方に挿入することによって得られるメタルハライドランプは、本発明の範囲内というべきである。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

メタルハライドランプの側面図放電チャンバの断面図細管に挿入された電極アセンブリの断面図本発明の実施の形態１のメタルハライドランプにおいて細管に挿入されている電極アセンブリの断面図本発明の実施の形態２のメタルハライドランプにおいて細管に挿入されている電極アセンブリの断面図本発明の実施の形態３のメタルハライドランプにおいて細管に挿入されている電極アセンブリの断面図本発明の実施の形態４のメタルハライドランプにおいて細管に挿入されている電極アセンブリの断面図

符号の説明

１０メタルハライドランプ
２０放電チャンバ
２１ａ、２１ｂ細管
２２ａ、２２ｂ端部封鎖ディスク
３１ａ、３１ｂ電極シャフト
３２ａ、３２ｂ電極コイル
３３ａ、３３ｂ電極
３４ａ’ コイル
４１ａロッド
３４ａ” コイル
４１ａ’ スリーブ

Claims

放電領域と細管とを含む放電チャンバと、前記放電チャンバ内に封入されたイオン化材料とを備えたメタルハライドランプであって、
前記細管には、電極アセンブリが挿入されており、
前記電極アセンブリは、前記放電領域の内部に配置される電極の一部である電極シャフトと、前記放電チャンバの外部に配置される部分を有する外部リードと、前記電極シャフトおよび前記外部リードを電気的に接続する、約０．０５ｍｍ〜約１．０ｍｍの直径を有するモリブデンワイヤから形成された内部リードと、を含み、
前記内部リードは、前記電極シャフトに巻き付けられているコイル部分と、シーリングフリットによって前記細管に封着されており、ヘリカルコイル状に形成された封着部分と、
を有しており、
さらに、前記内部リードは、その一部分が前記細管の外部に導出されており、かつその一方の端部が前記外部リードに接続されており、
前記内部リードにおけるヘリカルコイルのピッチが前記モリブデンワイヤの直径の１．１倍〜３倍である、メタルハライドランプ。
前記ヘリカルコイル内に、前記放電チャンバの熱膨張係数と実質的に同一の熱膨張係数を有する部材が配置されている、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
前記内部リードと前記外部リードとの接続部分が前記シーリングフリットによって封着されている、請求項１に記載のメタルハライドランプ。