JP5091235B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている高圧放電ランプに関する。このようなランプはとりわけ、フォトオプティカル用の高圧放電ランプである。

従来技術
フォトオプティカル用の高圧放電ランプを製造するために２つの溶融封入技術が存在し、フィルム溶融封入技術とバー溶融封入技術とが存在する。バー溶融封入の場合の放電ランプは、いわゆるバルブシート溶融封入またはキャピラリ溶融封入で製造される。バルブシート溶融封入の一例にＤＥ‐Ａ３０２９８２４がある。ＤＥ‐Ａ１９６１８９６７に、電極システムの支承部として、キャピラリを有する溶融封入部を使用する高圧放電ランプが開示されている。

従来は、キャピラリランプの着脱可能なベアリング‐キャピラリ溶融封入‐は、ランプエンベロープに直接接続されて形成されていた。このような着脱可能なベアリング（キャピラリ溶融封入）の形成の他に、エンベロープのエンベロープ‐シャフト接合領域を成形工具によって、周囲に成形しなければならない。その際には、エンベロープ壁に不連続な部分や不所望の変形が生じ、これによって、妨害されない光出射が影響される。この問題は図１に示されている。この図では、高圧放電ランプ１にカソード２およびアノード３が設けられている。円で囲まれているのはキャピラリ溶融封入の領域４であり、放電容器の胴太なエンベロープ５は端部において、両電極のシャフト６まで引き出され、内側部分から突出している給電線に接続される。ポンプステム７は半分の高さで、アノードの影になる部分においてエンベロープに直接設けられている。キャピラリ管の領域においてエンベロープのガラスが電極のシャフトのごく近傍に案内され、該電極を機械的に固定する。本来の封止領域はその後方にある。

本発明の開示
本発明の課題は、直流電流動作方式の次のような高圧放電ランプを提供すること、すなわち、光学的特性が大幅に妨害されないように封止部が形成された高圧放電ランプを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決される。

従属請求項に、特に有利な実施形態が記載されている。

両側封止された放電ランプの電極システムは、該電極システムの自重と、両電極システムを相互に軸方向にセンタリングしなければならないという点とから、２重に支持しなければならない。第１のサポートは、容器のシャフト端部においてランプエンベロープに電極脚部を溶融封入することによって行われる。第２のサポートは、胴太に形成されたエンベロープ形状へのエンベロープシャフトの移行の前に直接設けられる、いわゆる着脱可能なベアリングである。とりわけキャピラリランプの場合にこのような着脱可能なベアリングが変化すると、放電ランプの光取り出し率が格段に改善される。

キャピラリ溶融封入部は本発明では、シャフトへのエンベロープの移行部から該エンベロープのシャフト領域に設けられる。このことにより、着脱可能なベアリングの形成時に、エンベロープ‐シャフトの移行領域が変形されることはなくなる。付加的に、エンベロープはカソード領域において、該エンベロープの製造時にさらにシャフト管の方向に、定義された成形工具によって成形される。

カスタマに対する利点は、使用可能な光取り出し率が高くなることである。光取り出し率の上昇は、動作電流、充填圧および電極間隔が一定である場合、５〜１０％である。

本願は、電極システムを支承するための支承部として使用されるキャピラリの成形により、キャピラリとエンベロープとの間の移行領域に変形が生じることを基礎とする。このような変形は、注意深く作業を行っても阻止できない。とりわけカソード側のエンベロープ領域にこのような変形が生じることにより、光取り出しが妨害される。とりわけカソード領域にこの支承部をある程度後方に（シャフト領域の範囲に）成形し、エンベロープを該エンベロープの成形時にすでにこの領域内でさらに下方に成形、製造すると、キャピラリの形成による変形は完全に排除される。このことにより、エンベロープのこの領域に変形は生じず、放出される光は妨害されずに外部に出射し、電極間隔や充填圧の変化等の別の適合を行うことなくランプの照明強度を上昇させることができる。

この考察は有利にはバー溶融封入に適用されるが、フィルム溶融封入にも適用することができる。

ここで有利には、シャフトはエンベロープの両端部でそれぞれ貫通案内システムに正確に適合される。カソードはアノードより格段に小さいので、両シャフトは異なる直径を有することができる。このことにより、エンベロープが歪むことなく最適な適合を行うことができる。

とりわけ、封止部の水晶管の両直径の比は、１．２〜１．６の領域内とするべきである。ピンチシールの場合には、この領域は最大直径を意味する。封止部の直径とカソードの最大直径との比は、有利には３〜６の領域内である。アノード側の封止部では、この比は有利には４〜７の領域内である。

このような新規の封止部の特別な利点は、ポンプステムをシャフト管に直接設けることができることである。とりわけ、ランプないしはエンベロープが反射器に通されて取り付けられる反射器ランプの場合と反射器照明器具の場合では、ポンプステムはエンベロープの最大直径を超えてはならない。とりわけキャピラリ溶融封入部を有するランプの場合には、製造上の理由から、ポンプステムをエンベロープ表面に直接設けなければならない。というのもこうしないと、充填前のランプのポンプ排気が非常に長い時間がかかってしまうからである。溶解されたポンプステムはエンベロープから突出してはならないという要件により、このポンプステムは必ず短く切り離さなければならないが、溶解時にストレスが形成されてエンベロープに作用する危険性も上昇する。しかし、ポンプステムをシャフト管まで移動させると、エンベロープに設けられるよりも該ポンプステムをより長くすることができる。このことはとりわけ、キャピラリ溶融封入部を有するランプに当てはまる。

以下で、本発明を複数の実施例に基づき詳細に説明する。

従来技術による高圧放電ランプを示す。 封止部の領域にポンプステムを有する高圧放電ランプを示す。 非対称的な封止部を有する高圧放電ランプを示す。 図３に示されたランプの放射特性を示す。 反射器ランプの実施例を示す。

本発明の有利な実施形態
本発明による高圧放電ランプ１０の実施例が図２に示されている。胴太のエンベロープ１１は両端にそれぞれ、円筒管形のネック部を延長部１２として有する。この延長部１２はそれぞれ、電極１３の影Ｓに設けられている。電極１３は、シャフト１４と先端が尖った頭部１５とを有し、この頭部１５はたとえば円錐形に先細りし、軸Ａに対するアパーチャ角度αを定義する。少なくともこの頭部１５は、放電に向かってプラトーが当たる、円錐形に先細りした区間を有する。両電極は同様である。ネック部１２は、シャフト１４の直径の約３〜７倍に相応する外径を有する。両ネック部１２ａ，１２ｂは等しい軸方向長さを有するが、この軸方向長さは、シャフトの放電容量内に突出する区間の長さを超えてはならない。有利にはこの軸方向長さは異なることもできる。この場合、より長いネック部１２ｂがランプの軸Ａに対して横方向にポンプステム１６に接しており、このポンプステムのうちで溶解後に残るのはポンプ接続管片である。

このネック部はキャピラリ管１８に急激に移行する。このキャピラリ管１８の内径は、気密封止を実現する必要なく、電極のシャフト１４の直径に大きく適合される。キャピラリ管の長さは数ｍｍである。

キャピラリ管１８には外側に向かって、本来の封止領域１７が結合されている。この封止領域１７はたとえばバー溶融封入部によって形成され、外径はネック部の外径にほぼ相応する。しかし、本来の封止部の形態は重要でない。

図３に、高圧放電ランプ１９の直流電流構成の特に有利な実施形態が示されている。ここでは、カソード２０はアノード２１より小さい。頭部はそれぞれ、ローラ形の部分と先端とから成り、これらは軸Ａに対してある程度の角度αを画定する。この角度は一般的に、両電極で異なる。両ネック部２２，２３の寸法はこの場合、有利には異なり、しかも、両ネック部は可能な限り完全に、アノードおよびカソードの所属の先端ないしは円錐形領域の各影ＳＡおよびＳＫ内にあり、有利には少なくとも９０％まで各影ＳＡおよびＳＫ内にある。ポンプステム２４もネック部に設けられ、しかも有利には、アノードに所属するネック部に設けられている。というのも、ここでの方がより大きなスペースを使用できるからである。ネック部の領域において、エンベロープの内部に支柱部等は配置されない。そうでないと、支柱部等はポンプステムの機能を阻害してしまう。

キセノン充填された４０００Ｗランプの場合、カソードのシャフト１４は５．５ｍｍの直径を有し、所属のネック部２３は２４．５ｍｍの外径を有する。その比は４．４５である。ネック部の軸方向長さは２〜５ｍｍである。

アノードのシャフトは５．５ｍｍの直径を有し、所属のネック部２２は２９．５ｍｍの外径を有する。このネック部の軸方向長さは１０〜２０ｍｍである。両ネック部の直径の比は１．２である。ネック部の直径とシャフトの直径との比は、カソードの場合には４．４５であり、アノードの場合には５．３６である。

それに対して、両端におけるキャピラリ管１８の外径は等しい。キャピラリ管の外径はそれぞれ１０〜１３ｍｍである。

このようにして、エンベロープの光学的な歪みは格段に改善される。図４に、従来のランプおよび本発明のランプの放射特性が詳細に示されている。適合されたネック部の新規の技術により、１８０°軸の方向に得られる光が格段に増大している。また、強度分布も全体的により対称的になっている。

図５に、反射器ネック部３２の開口内に軸方向に設けられたエンベロープ３１を有する反射器ランプ３０が示されている。エンベロープは後方から、すなわちネック部３２から挿入され、ポンプ接続用パイプ３３は比較的長く残すことができる。というのも、ポンプ接続管片３３はもはやエンベロープに設けられなくなったからである。ポンプステムは充填工程後に溶解されたので、ネック部には短いポンプ接続管片が残っただけである。このようにして、ネック部３２の開口をエンベロープ３１の最大直径に大きく適合することができる。

Claims (7)

1. 放電容器を有する高圧放電ランプであって、
   前記高圧放電ランプは、カソードおよびアノードを電極として有する直流電流ランプであり、
   該放電容器の中央部分は胴太に形成されており、該放電容器は該高圧放電ランプのランプ軸を定義し、
   該放電容器の端部にそれぞれ封止部分が設けられており、
   前記電極は頭部とシャフトとから成り、各電極がそれぞれ、該シャフトで該封止部分に封止されており、
   該放電容器の中央部分と前記各封止部分との間においてキャピラリ管が該電極のシャフトに近接して該電極のシャフトを包囲する高圧放電ランプにおいて、
   該中央部分と各キャピラリ管との間にそれぞれ該シャフトの高さに、管形のネック部が該放電容器の構成部分として成形されており、該シャフトから離隔されており、
   前記アノード側のネック部の外径は該カソード側のネック部の外径より大きく、該カソード側のネック部の外径の１．２〜１．６倍であることを特徴とする、高圧放電ランプ。
2. 前記電極の頭部は放電側に、先端に向かって円錐形に形成された区間を有し、該区間の延長部は、電極の影を画定し、
   前記ネック部の少なくとも大部分は、該影の領域内に配置されている、請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 前記ネック部は完全に、前記影の領域内に配置されている、請求項２記載の高圧放電ランプ。
4. 前記両ネック部のうち１つに、ポンプ接続管片が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧放電ランプ。
5. 前記カソード側のネック部の外径は、該カソードのシャフトの直径の３〜６倍大きい、請求項１から４までのいずれか１項記載の高圧放電ランプ。
6. 前記アノード側のネック部の外径は、該アノードのシャフトの直径の４〜７倍大きい、請求項１から５までのいずれか１項記載の高圧放電ランプ。
7. 前記アノード側のネック部に、ポンプ接続管片が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の高圧放電ランプ。

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