JP4649409B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧放電ランプに関する。

３５乃至１５０Ｗの範囲の高圧放電ランプは、照明の小売用に主流になっている。より低いルーメンパッケージ及び／又はより低いワッテージに向かって範囲拡張のための肯定的な状況を作る傾向が、現れてきた。より低い光レベルは、例えば専門店において、例えば、エリアを光であふれさせるかわりに、商品に光を当てるようにして使用されてきている。市場のエンドユーザは、一様な質の光にますます興味を持ち始め、低いルーメンパッケージ及びアクセントのある照射のため、ハロゲンランプのかわりに、高圧放電ランプを使用したがるだろう。

一般に、冒頭に述べた種類の高圧放電ランプは、セラミック壁の放電管又は石英ガラスの放電管の何れかを持つ。斯様な高圧放電ランプは、実際に広く使用されていて、高い輝度効率と好ましい色特性とが組み合わさっている。このランプの放電管は、水銀Ｈｇ及び希ガス充填物に加えて、一つ又は幾つかのメタルハライドを含む。

この明細書及び請求の範囲におけるセラミック壁は、単結晶金属酸化物（例えばサファイア）、高密度焼結多結晶金属酸化物（例えば、酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３、ＹＡＧ）及び高密度焼結多結晶金属窒化物（例えば窒化アルミニウムＡｌＮ）の材料の一つから生成された壁であると理解されたい。

冒頭に述べた種類のランプは、米国特許ＵＳ−Ａ４，８８８，５１７から知られている。この既知のランプは、厚い壁の外側エンベロープ内に光源カプセルを取り囲むシールドを持つ２重にエンベロープされたランプであるので、このランプは防護固定具の必要なく安全に動作できる。光源カプセルの爆発というめったにないケースの場合、厚い壁の外側エンベロープが無傷のままであり、ランプ内に破片及び他の内部部品を保持するのに充分な爆発エネルギーの一部をシールドが吸収し消散させるだろう。

この既知の高圧放電ランプの欠点は、放電ランプを安全に動作させるためにシールドが必要であることである。このシールドは、ランプを相対的に大きくさせてしまう。

本発明の目的は、上記欠点の全て又は一部を排除することである。

本発明によると、冒頭に述べた種類の高圧放電ランプにおいて、この目的のため当該ランプは、放電管が長軸の周りに配されている外側エンベロープを有し、前記放電管は、イオン化可能充填物を具備する放電空間を気密に封止し、前記放電管は、第１および第２の相互に対向するネック形状部分を有し、これらを通って第１および第２の電流供給導体が前記放電空間に配された一対の電極までそれぞれ延在し、前記外側エンベロープは、前記放電空間に近接するバルブ形状部分を有し、前記バルブ形状部分は、壁の厚さｄ_１を有し、前記外側エンベロープの残りの部分は、壁の厚さｄ_２を有し、ｄ_１とｄ_２との比は、

の範囲にある。

外側エンベロープが、本発明による範囲の壁の厚さを持つバルブ形状部分を具備するならば、外側エンベロープのバルブ形状部分は、既知の放電ランプのバルブ形状部分の対応する壁の厚さより大きな対応する壁の厚さを持つ。既知の放電ランプでは、エンベロープは硬質ガラスエンベロープの膨張モールド（インフレーション成形）により形成される。壁の厚さは、既知のランプにおいては一様ではない。特に、既知の放電ランプの外側エンベロープのバルブ形状部分は、最小の壁厚を持つ。膨張モールド処理の間、ガラスはバルブ形状に膨れる。壁がバルブ形状に引き伸ばされるので、壁の厚さは引き伸ばしの程度に比例して徐々に薄くなる。よって、既知の放電ランプでは、壁は放電空間の付近において最大限引き伸ばされた。既知の放電ランプの外側エンベロープの壁厚は、放電管内の放電空間の隣で最小である。このことは、外側エンベロープを爆発に対して敏感にさせ、防護シールド又はスリーブが、爆発現象が放電管内で起こる場合の防御を提供するために必要である。外側エンベロープが無傷のままであり、ランプ内に破片及び他の内部部品を保持するのに充分な爆発エネルギーの一部を、既知の放電ランプのシールド又はスリーブが吸収し消散させるだろう。

バルブ形状部分の形状に依存して、既知のバルブ形状部分の壁厚は、外側エンベロープの残り部分の壁厚の約３０％である。外側エンベロープの残り部分の壁厚と比較してバルブ形状部分の壁厚を厚くすることにより（

）、本発明によるバルブ形状部分は、それ自体爆発エネルギーの一部を吸収し消散させることができる。外側エンベロープの壁厚がバルブ形状部分内でも一様であるならば、バルブ形状部分の壁厚と外側エンベロープの残りの部分の壁厚との比は、

である。

ならば、バルブ形状部分の壁厚は外側エンベロープの残りの壁厚よりも大きく、バルブ形状部分に付加的な強さを付与する。

本発明による高圧放電ランプでは、放電管の爆発を抑制するシールド又はスリーブの必要性がなくなる。シールド又はスリーブの省略は、放電ランプの製造を簡単にし、放電ランプのコストを下げ、放電ランプの目に見える魅力を改善する。加えて、本発明による放電ランプは、相対的に小さい大きさを持つ。

好ましくは、ｄ_１とｄ_２との比は、

の範囲内である。この範囲では、高圧放電ランプのシールド又はスリーブが安全になしですませられる。

本発明による高圧放電ランプの好ましい実施形態は、外側エンベロープのバルブ形状部分がモールドで形成されることを特徴とする。このモールドは、既知の放電ランプのようにバルブ形状部分のバルブ形状に引き伸ばすことによるものよりも壁厚が強く低減されないような、外側エンベロープの残り部分の壁厚に比べてバルブ形状部分の壁厚を実現することを可能にする。

好ましくは、外側エンベロープは、石英ガラス、硬質ガラス又は軟質ガラスからできている。好ましくは、放電管は石英ガラス又はセラミック壁を持つ。

本発明による高圧放電ランプの好ましい実施形態は、長軸方向に沿って測られた、電極間の距離ｄ_ｅと高圧放電ランプの高さｈ_ｄｌとの比が、

の範囲内にあることを特徴とする。

本発明のこの実施例によると、長軸方向に沿った高圧放電ランプの高さｈ_ｄｌは、約１ｍｍから約１０ｍｍの範囲にある電極間の距離ｄ_ｅに対して約５０ｍｍより小さくできる。本発明による高圧放電ランプは、放電管が、コンパクトな照明用途に使用するのに非常に適しているような非常にコンパクトな実際の大きさを持つという利益を持つ。

本発明は、多くの実施例及び図面参照して、ここに詳細に説明される。

これらの図は、単なる概略であり正しい大きさで描いてはいない。幾つかの大きさのレベルは、明瞭さのために特に大きく誇張されている。等価の部品は、図面においてできるだけ同一の参照符号を付与した。

図１は、本発明による高圧放電ランプの実施例をかなり概略的に示している。高圧放電ランプは、長軸２２の周りに配された放電管１１を有する。放電管１１は、水銀、メタルハライド及び希ガスを有するイオン化充填物を具備する放電空間１３を気密に封止する。図１の例では、放電管１１は、第１のネック形状部２及びそれに相対する第２のネック形状部３を持ち、これらネック形状部を通って、第１電流供給導体４及び第２電流供給導体５が、放電空間１３内に配される１対の２つの電極６，７までそれぞれ延在している。前記高圧放電ランプは、電気的絶縁材料からできたランプベース８を更に具備する。ランプベース８は、第１及び第２電流供給導体４，５により放電管１１を支持する。ランプベース８はまた、外側エンベロープ１も支持する。図１の例では、ランプベース８は、第１電流供給導体４に接続される第１接触部材１４を具備する。加えて、ランプベース８は、放電管１１に沿って走る接続導体１６を介して第２供給導体５に接続された第２接触部材１５を具備する。

他の実施例では、接触部材を供給するかわりに、２つのフィードスルー管がランプベース内に備えられてもよく、これは電流供給導体がこれらフィードスルー管内で固着されることを許容する。これらフィードスルー管の固着は、抗力、レーザ溶接又は圧着により達成されてもよい。接触部材の代わりにフィードスルー管を使用する利点は、高圧放電ランプの長軸上の放電管の位置決めの自由度が大きいことが達せられるということである。フィードスルー管の使用の更なる利点は、タブレーション１８の排除であり、放電ランプのつくりを簡素化し、コストを下げるということである。このことは更に、高圧放電ランプの外側エンベロープ内の放電管の正確な位置決めを更に改良する。

好ましくは、外側エンベロープ１は、気密にランプベース８に接続される。外側エンベロープ１内の空気の制御は、適当に酸化から電流供給導体４，５を保護する。電流供給導体４，５の酸化防止は、電流供給導体４，５を放電管１１に相対的に近く位置づけることを可能にする。外側エンベロープ内の空気の制御はまた、プレスシール及び／又はチップオフ（石英）タブレーションを避けることを可能にし、これにより簡素化され、コンパクトな高圧放電ランプとなる。好ましくは、ランプバルブ１を排気するための排管１８は、ランプベース８内に備えられる。この態様で、外側エンベロープ１は、放電管１１及び外側エンベロープ１が高圧放電ランプのランプベース８にマウントされた後で排管１８を介して排気できる。排気後、所望ならば、外側エンベロープ内部に所望の空気の導入後、排管１８は封止される。例えば水／水素及び酸素の不純物を吸収するために例えばジルコニウム／アルミニウム合金のようなゲッタが、外側エンベロープ内部に好ましくは使用される。ランプベース８の排管１８が金属又は事前に酸化されたNiCrFe合金から作られるならば有利である。排管１８は、好ましくはバコビット（ｖａｃｏｖｉｔ）のようなNiFeCr合金から作られる。

ランプベース８は、石英ガラス、硬質ガラス、軟質ガラス又はセラミック材料から好ましくは作られている。加えて、ランプベース８は、焼成体、好ましくは焼成セラミック体として設けられている。好ましくは、ランプベース８は、プレート形状である。ランプベース８は、精度高く正確な寸法で製造できる。ランプベース８は、ライトカラーが例えば白、又はうすいグレイで作ることができるという付加的利点を持つ。ライトカラーを伴う材料の使用は、放電管１１により放射される光が利用可能なビーム角度へと反射されるようにし、これにより照明器具の効率、即ち高圧放電ランプの全体的効率を増大する。これにより、リフレクタにより形成されるかもしれないような、ランプベース８に入射する光が光ビームから失われるようなことが防止される。加えて、ランプベース８が放電管１１から離れた側に面する表面に（平らな）面を持つとき好ましい。この表面は、例えばキャリア、例えばリフレクタのような（ランプ）ホルダに抗して取り付けられてもよく、したがって放電管１１の位置の基準として役立つための適切な表面である。他の好ましい実施例において、放電管に面するランプベース８の表面が、高圧放電ランプの製造中にランプベース８に対してエナメルリング及び放電管１１を中心にさせるのに役立つ中心エレベーションを持つ。

外側エンベロープ１は、好ましくは石英ガラス、硬質ガラス又は軟質ガラスから作られている。外側エンベロープ１は、好ましくは（ガラス）フリットのエナメルによりランプベース８上で好ましくは固着される。エナメルが前もって形成されたリング形状で設けられる場合が好ましい。斯様な前もって形成されたリングの使用は、高圧放電ランプの製造中に放電管１１の位置決めの精度を大きく改善する。エナメルの選択は、ランプベース８の材料及び外側エンベロープ１の材料に依存する。

本発明によると、図１の外側エンベロープ１の一部分は、放電空間１３に近接するバルブ形状部分を具備する。図１では、バルブ形状部分は、壁厚ｄ_１の略球形状を持つ。図２では、外側エンベロープ１の残りは、壁厚ｄ_２を持つ。それぞれの壁厚ｄ_１及びｄ_２の比は、

の範囲内である。

本発明に従うこの範囲にある壁厚を持つバルブ形状部分を具備する外側エンベロープは、当該外側エンベロープのバルブ形状部分が、既知の放電ランプのバルブ形状部分の対応する壁厚より大きな対応する壁厚を持つことを意味する。壁厚は、既知のランプでは一様ではない。特に、既知の放電ランプの外側エンベロープのバルブ形状部分は最小の壁厚を持つ。このことは、外側エンベロープを爆発に対して敏感にし、防護シールド又はスリーブは、爆発現象が放電管内で起こるという事象における防護を提供するために必要である。既知の放電ランプでは、外側エンベロープが無傷のままであり、ランプ内に破片及び他の内部部品を保持するのに充分な爆発エネルギーの一部を、シールド又はスリーブが吸収し消散させるだろう。

バルブ形状部分の形状に依存して、既知のバルブ形状部分の壁厚は、外側エンベロープの残り部分の壁厚の約３０％である。言い換えれば、

である。本発明に従って、外側エンベロープの残り部分の壁厚に対してバルブ形状部分の壁厚を厚くすることは（

）、バルブ形状部分それ自体が爆発エネルギーの一部を吸収し消散させることができるようにすることである。外側エンベロープの壁厚がバルブ形状部分内でも一様であるならば、バルブ形状部分の壁厚と外側エンベロープの残りの部分の壁厚との比は、

である。

ならば、バルブ形状部分の壁厚は外側エンベロープの残り部分の壁厚よりも大きく、バルブ形状部分に付加的な強さを付与する。

本発明による高圧放電ランプでは、放電管の爆発を抑制するシールド又はスリーブの必要性が排除される。シールド又はスリーブの省略は、放電ランプの製造を簡単にし、放電ランプのコストを下げ、放電ランプの目に見える魅力を改善する。加えて、本発明による放電ランプは、相対的に小さい大きさを持つ。

好ましくは、ｄ_１とｄ_２との比は、

の範囲内である。この範囲では、高圧放電ランプのシールド又はスリーブが安全になしですませられる。本発明による高圧放電ランプの好ましい実施例では、比は

である。

図２は、本発明による高圧放電ランプの他の実施例を概略的に示す。この実施例では、排管１８‘も電流供給導体４が固着されるフィードスルー管を形成する。

図３は、本発明による高圧放電ランプの更に他の実施例を概略的に示す。図３は、高圧放電ランプのいわゆるダブルエンドの実施例を示す。２つのランプベース８，８‘は、これらの間に略円筒状の外側エンベロープ１を具備する。排管１８は、好ましくはランプベース８の１つにだけ備えられる。

簡略化されコンパクトな高圧放電ランプは、外側エンベロープ内の空気が制御されるように作ることができる。特に、高圧放電ランプの長さは、非常に低減できる。この目的のため、高圧放電ランプの好ましい実施例は、長軸に沿って測られた、電極間の距離ｄ_ｅと高圧放電ランプの高さｈ_ｄｌとの比が、

の範囲内にあることを特徴とする。

本発明によると、モジュラカプセルランプに基づいた製造物のファミリのためのビルディングブロックとして利用できる簡略化されたランプ設計が供給される。放電管１１は、ベースプレート８にしっかり接続された電流供給導体４，５に支持される。電流供給導体４，５と同様に放電管１１は、制御された空気の下で維持されることになる外側エンベロープ１内に位置づけされる。プレスシール及び／又はチップオフ（石英）タブレーションの排除は、コンパクトな高圧放電ランプをもたらす。好ましくは、高圧放電ランプの高さｈ_ｄｌは、５０ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍより小さい。加えて、長軸２２に関して、放電管１１の位置決めの問題は、より制御された高圧放電ランプの製造のために排除され、加えて、放電管１１は長軸２２に直交する面に正確に位置づけできる。

上述の実施例は本発明を限定するというよりは例証するものであり、当業者は請求項の発明の範囲から逸脱することなく他の多くの実施例を設計できるだろうことに留意されたい。請求項では、括弧書きの符号は請求項の発明を限定するものと解釈されてはならない。「有する」及びそれの格変化の表現は、請求項に述べられたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。単数表記の要素も複数の要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの明瞭な要素を有するハードウェア及び適当にプログラムされたコンピュータにより実施されてもよい。幾つかの手段を列挙した物の請求項において、これら手段の幾つかはハードウェアの全く同一のもので実施されてもよい。あるものが互いに異なる従属請求項で引用されているという単なる事実は、これらのものの組み合わせが有利に用いることができないということを示すものではない。

本発明による高圧放電ランプの実施例を示す。 本発明による高圧放電ランプの他の実施例を示す。 本発明による高圧放電ランプの更に他の実施例を示す。

Claims (5)

1. 放電管が長軸の周りに配されている外側エンベロープを有し、
   前記放電管は、イオン化可能充填物を具備する放電空間を気密に封止し、
   前記放電管は、第１および第２の相互に対向するネック形状部分を有し、これらを通って第１および第２の電流供給導体が前記放電空間に配された一対の電極までそれぞれ延在し、
   前記外側エンベロープは、前記放電空間に近接するバルブ形状部分を有し、
   前記バルブ形状部分は、壁の厚さｄ_１を有し、
   前記外側エンベロープの残りの部分は、壁の厚さｄ_２を有し、
   ｄ_１とｄ_２との比は、
   ０．４≦ｄ _１ ／ｄ _２ ≦０．８
   の範囲にある、高圧放電ランプ。
2. 前記外側エンベロープは、石英ガラス、硬質ガラス、又は軟質ガラスからなることを特徴とする、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 前記外側エンベロープの前記バルブ形状部分は、モールドで形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の高圧放電ランプ。
4. 前記放電管は、石英壁又はセラミック壁を有することを特徴とする、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
5. 前記長軸に沿って測られる、前記電極間の距離ｄ_ｅと、前記高圧放電ランプの高さｈ_ｄｌとの比は、
   ０．０２≦ｄ_ｅ／ｈ_ｄｌ≦０．２
   の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の高圧放電ランプ。

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