JP5371166B2 - 高圧放電ランプ及びイグニッションアンテナを有するユニット - Google Patents

Description

本発明は、高圧放電ランプ及びイグニッションアンテナを有するユニットであって、前記高圧放電ランプがイオン化充填物を含む光透過気密ランプ容器を具備し、前記ランプ容器内に第１及び第２の電極が配され、前記電極の各々は前記ランプ容器から外部へ出ている電流導体と接続され、前記ランプ容器近傍に配された前記イグニッションアンテナは、イオン化充填物を含み他の外部電極を具備する気密アンテナ容器を具備し、前記他の外部電極が前記アンテナ容器の外面上に設けられて他の電流供給導体に接続される、ユニットに関する。

高圧放電ランプ及びイグニッションアンテナを有するこのようなユニットは、国際特許公開公報ＷＯ９９／４８１３３に開示されている。既知のランプは、ランプにより生成された光が満足に合焦されるように、比較的短い放電アークを持つ。この結果として、ランプは、とりわけ投射ランプとして、例えば投射システム又は車載ヘッドランプシステム内の投射ランプとして非常に適して用いられる。この既知のランプは充填物を含み、この充填物の圧力はランプの動作中数十バール以上のオーダの非常に高い値と推定される。既知のランプのイグニッションのふるまいを改善するために、ランプはイオン化ガスで充填された容器の形式のイグニッションアンテナを具備し、当該容器は容量結合された電極を具備する。イグニッション電圧が他の電流導体に印加されたとき、前記他の外部電極は前記アンテナ容器のイオン化充填物のイオン化を生じさせる。結果として、前記アンテナ容器の充填物は導通し、これにより前記ランプ容器内に電場を生成する。一般に、イグニッション時間は、イグニッションアンテナへ印加するイグニッション電圧が高いほど短くなる。このことは、ランプが切られた後ですぐに再イグニッションするとき、すなわちランプがまだ熱いとき（ホット状態）と同様に、ランプが冷たい状態でも適用される。イグニッションアンテナの存在に関わらず、欠点とされる非常に大きなイグニッション遅延が起こることがわかった。

発明が解決しようとする課題

したがって、本発明の目的は、冒頭に述べられたユニットにおいて前記欠点を抑える手段を提供することである。

課題を解決するための手段

この目的を達成するために、冒頭に述べられたタイプのユニットは、本発明によるとイグニッションアンテナのアンテナ容器が電気的導体素子をも囲む（封止する）ことを特徴とする。驚くべきことに、イグニッション遅延はほとんどなくなってしまうことがわかった。イグニッション電圧が前記他の電流導体に印加されるとき、前記他の外部電極はアンテナ容器のイオン化充填物のイオン化を瞬時に生じさせるので、金属導体がアンテナに用いられる場合のようにまた瞬時に電場がランプ容器内に生成される。結果として、イグニッション遅延が抑制され、イグニッション時間が低減される。

本発明による手段は、高圧放電ランプが好ましくない状態でイグニッションするとき、例えばランプがかなりの期間暗い環境下にあるならば、特に効果的である。

ランプにより放出される光の光学的損失を抑制するために、アンテナ容器は好ましくは半透明材料、例えば単結晶金属酸化物、例えばサファイア、多結晶金属酸化物、例えば半透明気密的アルミニウム酸化物（ＤＧＡ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）若しくはイットリウム酸化物（ＹＯＸ）、又はアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような多結晶非酸化材料のようなセラミック材料で作られている。ガラス、例えば石英ガラスも半透明材料として適当であり、イグニッションアンテナの比較的大きなデザインの自由度を可能にするという付加的な利点を持つ。

本発明によるユニットにおいては、短いホット状態再イグニッション時間を達成するためにアンテナ容器内に生成される放射線のタイプ及び強度は本質的なものではない。しかしながら、室内光がなくランプが冷たい状態でイグニッションするとき短いイグニッション時間を達成するために、イグニッションアンテナが活性状態で、１９０から２６０ｎｍの波長範囲の紫外線を生成するのが好ましい。この目的のため、例えば、イグニッションアンテナは水銀及びアルゴンの充填物を含む。

他の外部電極がアンテナ容器の外面に設けられ、前記アンテナ容器内に封止された電気的導体素子への気密的なリードスルーは必要ではない。加えて、このことは、前記他の電極に用いられることができる材料に関する選択の増大を導く。なぜならば、この場合、前記アンテナ容器の壁は前記他の電極、前記導体素子及び前記充填物間の化学的相互作用を防止するからである。

イグニッションアンテナへ印加されるイグニッション電圧は、例えば高周波ＡＣ電圧であり、他に、繰り返しであってもなくてもよいがパルス状の電圧でもよい。

好ましい実施例では、本発明によるユニットは、前記電気的導体素子が前記他の外部電極の位置においてアンテナ容器内に位置することを特徴とする。前記アンテナ容器が長手部分を有し、この長手部分に沿って前記他の電極が延在し、前記電気的導体素子が前記他の電極から少なくとも２ｍｍ伸びていることが魅力的である。この場合、アンテナ容器内の瞬時のイオン化が、イグニッション電圧を前記他の電極に印加する際に保証される。

本発明によるユニットの魅力的な実施例は、前記ランプ容器が比較的広い中央部分とその両側に首状端部とを有し、これらの電極は前記ランプ容器の前記中央部分に配され、前記電流導体各々はそれぞれの端部を通って延在し、前記イグニッションアンテナの前記アンテナ容器は前記中央部分の近傍で、前記端部のうちの１つの端部の周りで曲げられた管であることを特徴とする。この２サイド高圧放電ランプは、工業的規模で容易に量産できる。

好ましくは、ランプは投射システムの一部を形成し、ユニットはリフレクタを具備する。このようなユニットの実際的でコンパクトな実施例は、前記リフレクタが光軸、光放出開口及び当該光放出開口と反対側に他の開口を持つ収束リフレクタであり、前記リフレクタは前記ランプ容器の前記中央部分を取り囲み、前記ランプ容器の前記首状部は前記光軸に沿って延在し、前記１つの端部の周りに前記イグニッションアンテナの前記アンテナ容器が曲げられた当該１つの端部が前記他の開口を通って外部へ出ていることを特徴とする。

本発明のこれら及び他の特徴は、これ以降説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。

図１は、高圧放電ランプ１及びイグニッションアンテナ２を有するユニットを示す。当該高圧放電ランプは、イオン化充填物を含む光透過気密ランプ容器１０を具備する。この場合、当該充填物は、１又はそれ以上の不活性ガス、ここでは１００ミリバールの充填圧のアルゴン、少なくとも０．２ｍｇ／ｍｍ^３の水銀及び例えば10^-6乃至10^-4μmol/mm³の１個以上のＣｌ、Ｂｒ、Ｉのハライド（ハロゲン化物）をここでは臭化水銀の形式で含む。図１では、ランプ容器は石英ガラスからなっているが、セラミック材料からなってもよい。第１及び第２電極１１ａ、１１ｂが、当該電極間距離ｄが１ｍｍで、ランプ容器１０内に配される。ランプ容器１０は、９ｍｍの最大外径Ｄを持つ。電極１１ａ、１１ｂの各々の電極は、ランプ容器１０から外部へそれぞれ出ている電流導体１２ａ、１２ｂと接続されている。ランプ容器１０近傍に配されたイグニッションアンテナ２は、他の電流導体２４に接続されている。他の電流導体２４を首状部１０ａへアークすることは、絶縁の目的で供給される、セラミック材料をもとにしたセメント２６で防止される。

図１に示される実施例では、高圧放電ランプのランプ容器１０は比較的広い中央部分１０ｃとその両側に６．１ｍｍの外径を持つ首状端部１０ａ、１０ｂとを有する。電極１１ａ、１１ｂはランプ容器１０の中央部分１０ｃに配され、電流導体１２ａ、１２ｂ各々は、それぞれ端部１０ａ、１０ｂを通って延在する。

イグニッションアンテナ２は、図２Ａ及び２Ｂに詳細に示されている。これらの図はまた、破線によってランプ容器１０の部分１０ａ、１０ｃも示す。イグニッションアンテナ２は、イオン化充填物、この場合１００ミリバールの充填圧であるアルゴンを具備する気密アンテナ容器２０を有する。他の実施例においては、イオン化充填物は、付加的に例えば０．５ｍｇの水銀を有する。イグニッションアンテナ２は更に、他の電流導体２４に接続される付加的外部電極２２を有する。イグニッションアンテナ２のアンテナ容器２０は、石英ガラス管である。電極２２は、前記アンテナ容器の外面に設けられる。この場合、電極２２は、内側へ弾力のあるラグ２２ａ’によりアンテナ容器２０の長手部分２１ａの自由端部２１ａ’上にクランプされた金属ブッシュ２２ａであるように実施される。ブッシュ２２ａは、前記アンテナ容器内のイオン化充填物と容量的に結合される。更に良好な容量性結合は、自由端部２１ａ’が金属、この場合プラチナのコーティング２２ｂを具備することで得られる。

前記管は、２５ｍｍの長さ、０．６ｍｍの内径及び０．４５ｍｍの壁厚を持つ第１の比較的広い長手部分２１ａを有し、当該部分は首状端部１０ａに沿って延在している。前記管は、０．６ｍｍの内径を持つ第２の比較的狭い部分２１ｂを有し、当該第２の部分は中央部分１０ｃ近傍にあり、首状端部１０ａの周りに曲げられている。この場合、第２の部分２１ｂは、端部１０ａの周りを１８０度曲げられて説明されている。

イグニッションアンテナ２のアンテナ容器２０は、金属フォイル、例えばモリブデン（Ｍｏ）フォイルの形式で電気的導体素子２３を囲む。他の電極２２は、アンテナ容器２０の長手部分２１ａに沿って延在する。電気的導体素子２３は、前記他の電極を越えて少なくとも２ｍｍ延在する。

図１に示される前記ユニットは、更にリフレクタ３０を有する。リフレクタ３０は収束性であり、光軸３１，光放出開口３２及び当該光放出開口と反対側に他の開口３３を有する。この場合、前記リフレクタは、パラボラリフレクタである。リフレクタ３０は、ランプ容器１０の中央部分１０ｃを取り囲む。前記端部の１つ、この場合１０ａは、リフレクタ３０の他の開口３３を通って外部へ出ている。

示されている前記ユニットは、この場合更に電圧変成手段４０を有する。電流導体１２ａ、１２ｂそれぞれは電圧変成手段４０の入力部４１ａ、４１ｂそれぞれに接続され、他の電流供給導体２４は、前記電圧変成手段の出力部４２に接続される。この場合、電圧変成手段４０は、誘導的に動作する変成器であるように実施される。本発明によるユニットの他の実施例（ここでは図示されていないが）では、他の電流供給導体２４は別個の入力部に接続され、例えばイグニッション電圧パルスが当該別個の入力部に印加され、一方で定供給電圧が電流導体１２ａ、１２ｂそれぞれの入力部４１ａ、４１ｂに印加される。

本発明によるユニットのイグニッション時間が調べられた。国際特許公開公報ＷＯ９９／４８１３３に従うユニットのイグニッション時間も調べられた。

本発明によるユニット及び国際特許公開公報ＷＯ９９／４８１３３に従うユニットの両方とも暗室に置かれた。２４時間後、各ユニットの第１及び第２電極の適当な電流導体は、３００Ｖの電圧源に接続され、暗室状態が維持され、アンテナ容器へ電流を供給するための他の電流供給導体が、９ｋＶの正弦波イグニッション電圧部に接続される。一連のテストにおいて、前記アンテナ容器は、１００ミリバールの充填圧を持つ充填物としてアルゴンを含む。本発明によるユニットの場合、ランプのイグニッションが、実質的に瞬時に、全ての場合において少なくとも２０秒以内に起こった。国際特許公開公報ＷＯ９９／４８１３３に従うユニットの場合、一分より長くさえある実質的なイグニッション遅延が起こった。イグニッション遅延が５０秒より長い場合、ユニットが別個の紫外線源からの紫外線に曝されるならば、瞬時のイオン化がアンテナ容器内に発生し、ランプ内のブレークダウンヘと続けられてしまう。

投写型テレビのような投射システムにおける使用のために、５０秒の遅延を伴うイグニッションは、正に受け入れられる。しかしながら、イグニッション遅延は、２０秒より短い方が好ましい。

本発明は更に、各新規な特徴及びこれら特徴の各組合せで更に実施される。

本発明による、高圧放電ランプ及びイグニッションアンテナと更にリフレクタとを有するユニットの第１実施例の長手方向断面図である。 本発明によるユニットのイグニッションアンテナを詳細に示す。 イグニッションアンテナの図２ＡのラインＩＩ−ＩＩで切り取られた断面図である。

Claims (8)

1. 高圧放電ランプ及び活性状態において紫外線を生成するイグニッションアンテナを有するユニットであって、前記高圧放電ランプがイオン化充填物を含む光透過気密ランプ容器を具備し、前記ランプ容器内に第１及び第２の電極が配され、前記電極の各々は前記ランプ容器から外部へ出ている電流導体と接続され、前記ランプ容器近傍に配された前記イグニッションアンテナは、イオン化充填物を含み他の外部電極を具備する気密アンテナ容器を具備し、前記他の外部電極が前記アンテナ容器の外面上に設けられて他の電流供給導体に接続される、ユニットにおいて、前記イグニッションアンテナの前記アンテナ容器が電気的導体素子を囲んでおり、
   前記電気的導体素子が、前記イオン化充填物のイオン化が可能となる程度に、前記他の外部電極を超えて延在することを特徴とするユニット。
2. 前記アンテナ容器は半透明材料からなることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
3. 前記電気的導体素子は前記他の電極の位置において前記アンテナ容器の内部に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット。
4. 前記電気的導体素子は金属フォイルにより形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット。
5. 前記アンテナ容器は長手部分を有し、この長手部分に沿って前記他の電極が延在し、前記電気的導体素子は前記他の電極から少なくとも２ｍｍ出ていることを特徴とする請求項３に記載のユニット。
6. 前記ランプ容器は比較的広い中央部分とその両側に首状端部とを有し、第１及び第２の電極は前記ランプ容器の前記中央部分に配され、前記電流導体各々はそれぞれの端部を通って延在し、前記イグニッションアンテナの前記アンテナ容器は前記中央部分の近傍で、前記端部のうちの１つの端部の周りで曲げられている管であることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット。
7. リフレクタを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット。
8. 前記リフレクタは光軸、光放出開口及び当該光放出開口と反対側に他の開口を持つ収束リフレクタであり、前記リフレクタは前記ランプ容器の前記中央部分を取り囲み、前記ランプ容器の前記首状部は前記光軸に沿って延在し、前記１つの端部の周りに前記イグニッションアンテナの前記アンテナ容器が曲げられている当該１つの端部が前記他の開口を通って外部へ出ていることを特徴とする請求項７に記載のユニット。

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