JP5671035B2 - 高輝度放電ランプ - Google Patents

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Description

本発明は、放電容積を囲むと共に2つの電極を有し、且つ、充填物を含むセラミック放電容器を有する、高圧メタルハライドランプ又は高圧ナトリウムランプ等の高輝度放電ランプに関する。
メタルハライドランプは当業技術において既知であり、例えばEP0215524、WO2006/046175及びWO05088675に記載されている。このようなランプは、高圧下で動作し、例えばNaI(ヨウ化ナトリウム)、TlI(ヨウ化タリウム)、CaI(ヨウ化カルシウム)及び/又はREI等のイオン化ガス充填物を有する。REIは、希土類ヨウ化物を指す。このようなランプは、セラミック放電容器を有する場合、セラミック放電メタル(CDM)ハライドランプとも称される。
メタルハライドランプ用の特徴的な希土類ヨウ化物は、CeI、PrI、NdI、DyI及びLuIである。重要な部類のメタルハライドランプは、上述した文献に記載されているセラミック放電メタルハライドランプ(CDMランプ)である。
例えばWO05088675は、外囲体により空隙を伴って囲まれた放電容器を有するメタルハライドランプを開示している。上記放電容器は、キセノン等の不活性ガス及びイオン化塩を有する充填物により充填された放電空間を囲むセラミック壁を有している。上記放電空間は2つの電極を収容し、これら2つの電極は、各先端が、これら先端間に放電経路を定めるような相互間隔を有するように配置されている。上記イオン化塩の特別なフィーチャは、該イオン化塩がNaI、TlI、CaI及びヨウ化Xを有し、Xが希土類金属を有する群から選択されるということである。WO05088675の特別な実施例において、XはCe、Pr、Ndを有する群から選択される1以上の元素である。
また、高輝度放電ランプは、ナトリウムに基づくも(高圧ナトリウム(HPS)とも称される)等の金属蒸気に基づくものとすることもできる。このようなランプは、例えば、GB1582115、GB1587987及びGB2083281に記載されている。GB1587987は、例えば、ナトリウム、水銀及びキセノンのみを含む放電管が設けられた高圧ナトリウム蒸気放電ランプを記載しており、該ランプの動作状態におけるナトリウム蒸気圧は100〜200Torrの間であり、300Kにおけるキセノン圧は50Torrと1000Torrとの間である(1Torr=133Pa又は0.00133barである)。
放電ランプの放電容器内において放電を開始させるための補助手段の使用は、例えば、US5541480に記載されている。この文献は、セラミック壁を持つ放電容器が設けられた高圧放電ランプを記載しており、該セラミック壁は、金属コーティングが存在する外側表面を有している。上記コーティングは上記セラミック壁上に焼結された金属層であり、その焼結処理は透光性を実現するために上記放電容器の焼結の間に行われる。上記金属層は、上記放電容器内での放電の点弧(始動)を促進するために、該放電容器の長手寸法に沿って延在する細条である。上記放電容器は1対の対向する放電電極を含み、各電極は当該放電容器の対応する対向端部に配置される。上記金属層は、更に、各電極の軸方向位置において周方向に延びると共に前記細条と接触する実質的に閉じたリングを含むことができる。
US5541480に記載されているようなフローティングアンテナを適用することは、アンテナ無しのシステムと比較して当該ランプの点弧を改善し得るが、それでも相対的に高い点弧電圧(始動電圧)を必要とし得る。結果として、希ガス圧は、最適ランプ性能にとり望ましほど高くし得ない。
従って、斯かるアンテナを前記電極の1つに接続することが提案される。しかしながら、これは容易でないことが分かった。製造段階の間において、好ましくは、斯かる(フローティング)アンテナは放電容器に、電流貫通導体(該導体は対応する前記電極と電気的に接触する)が該放電容器の端部プラグ(端栓)内に封止される前に被着される。封止するためには密閉材が使用されるので、当該アンテナ(より正確には、該アンテナの(第1)端部)と上記電流貫通導体との間の物理的接触は困難となり得るか又は不可能でさえあり得る。更に、斯かるアンテナの端部の、上記電流貫通導体(従って、封止前の)に対する可能な限り接近した(数ミクロン又はそれ以下のオーダ等の)制御された位置決めも、特に大規模製造処理では困難であるか又は不可能でさえあるように思われる。
従って、好ましくは上述した欠点の1以上を除去するような代替的高輝度放電ランプを提供することが望まれる。
この目的のために、本発明は、一態様において、封止された第1及び第2端部プラグ(端栓)と外部電気アンテナ(以下、"アンテナ"とも称す)とを備えたセラミック放電容器(以下、"放電容器"又は"容器"とも称する)を有する高輝度放電ランプ(以下、"ランプ"又は"高輝度放電ランプ"等とも称する)を提供し、その場合において、
上記放電容器は、放電体積を囲むと共に、第1及び第2電極を有し、且つ、充填物を含み、
上記端部プラグは第1及び第2電流貫通導体を囲み、これら電流貫通導体は上記電極と電気的に接触すると共に、上記第1及び第2端部プラグの開口を介して上記セラミック放電容器の外部へと延びる第1及び第2金属部分を有し、
上記端部プラグ開口は上記金属部分の少なくとも一部を囲む第1及び第2密閉ガラス("シール"又は"密閉材"とも称する)により密閉され、
上記外部電気アンテナは、上記セラミック放電容器の外部表面の少なくとも一部にわたり且つ上記第1端部プラグの外部表面の少なくとも一部にわたり延在すると共に、特には焼結されたタングステンのトラックであり、該電気アンテナの第1端と上記第1金属部分との間の最短距離(LA-M)は0.1〜5mmの範囲内であり、当該電気アンテナの第1端と上記第1金属部分との間における上記第1密閉ガラス(10a)の電気抵抗は<100kΩである。
このようなハライドランプ、特には斯かるハライドランプの外部電気アンテナは、制御された方法で製造することができる。更に、このような放電ランプは現状技術の放電ランプよりも高い希ガス圧を有することができ、このことは一層良好な光技術的特性を提供することができる一方、放電は依然として相対的に容易に開始される。このようなランプにおいて、上記アンテナは上記電流貫通導体に電気的に接続されるが、依然として該電流貫通導体からは或る空間的距離にある。このように、上記アンテナは上記電流貫通導体(特に、セラミック放電容器の外部へ延びる該導体の金属部分)とは物理的に接触しないが、導電性密閉ガラスの選択により電気的接触が存在する(即ち、密閉ガラスは上記電流貫通導体と前記端部プラグ開口との間の間隙を閉じると共に、当該アンテナの第1端と第1電流貫通導体との間に導通障壁を形成する)。より高い希ガス圧は、1)より高い効率(例えば、HPSランプの場合、ランプタイプに依存して、増加は5〜15%の間であり得る)、及び2)より良好な持続という効果を有し得る。より高いXe圧等の、より高い希ガス圧は、電極(又は複数の電極)からアーク管壁上へのWの蒸発及び被着による黒化を低減し得る。
殆どのランプ(HPS及びCDMの両方)にとって、信頼性のある点弧電圧は大凡3kV付近であり得る。しかしながら、本発明によれば、点弧電圧は30〜50%低減され得る(即ち、約1.5〜2kVの範囲内)。
HPSランプの場合、点弧電圧を減少させる自由度は(完全には)使用されず、付加的に又は代わりに、この余剰の設計余裕は、希ガス圧、特にはXe圧(前述した記載も参照)を点弧圧が上述したのと同じ程度となるレベルまで増加させるために使用される。これにより、一層良好な光技術特性を持つランプが得られ得る。
CDMランプの場合、上記点弧電圧の減少は、点弧の信頼性を改善するために使用することができる(即ち、充填ガス圧を増加させるためではない)。CDMにとっての可能性のある利点は、ランプを"熱再起動(hot-restrike)"させることであり得る。これは、当該ランプを、依然として熱いランプの内部における高Hg圧の存在により点弧電圧が冷状態におけるよりも高い冷却段階の間に再度点弧することができることを意味する。
ここで、"第1"及び"第2"なる用語は、幾つかの実施例において実質的に同一であり得る各構成部分を指す。例えば、第1電流貫通導体と第2の電流貫通導体、及び第1端部プラグと第2端部プラグ、及び第1密閉ガラスと第2密閉ガラスとは、実質的に同一であり得る。更に、特定の品目を参照する場合、"第1"及び"第2"なる用語は、一般的に、斯かる品目を有する装置が組み立てられた固有の順番を指すものではない。反対に、前記アンテナの第1端及び第2端は原理的に同一ではない。何故なら、上記第1端は第1電流貫通導体(の金属部分)と電気的に接触する端部を示し、上記第2端は前記アンテナの該第1端部から最も遠い部分を示し、該第2端は第2(又は第1)電流貫通導体とは電気的接触状態にないからである。前記放電容器内において、上記第2端と電極との間で、放電は開始され得る。前記アンテナ(の第2端)と前記電極との間の最短距離は、ランプのタイプ及びアンテナ(及び該アンテナのオプションとしての周方向部分(後述を参照))の配置に依存して変化し得、例えば0.8〜10mmの範囲内であり得る。この距離は、放電容器内のガス及び放電容器壁を含む。
特定の実施例において、前記第1金属部分は、ニオブを含む。この物質は、セラミック放電容器のものに対応し得る熱膨張係数を有する。ニオブは好ましい金属であるが、モリブデン、イリジウム、レニウム、並びにニオブ、モリブデン、イリジウム及びレニウムの1以上の合金を使用することもできる。オプションとして、上記金属部分(又は複数の金属部分)に対して、タングステン又はプラチナを適用することもできる。
前記アンテナは、セラミック壁上の金属層とすることができる。即ち、該金属層はUS5541480に記載されているようにセラミック壁上に焼結することができ、該焼結処理は、一実施例では、前記放電容器の焼結の間に行うことができる。特には、上記電気アンテナは焼結されたタングステンのトラックを有する。斯様なタングステントラックは、US5541480(参照により、本明細書に組み込まれる)に記載されているように、前記放電容器の外部表面上に及び前記端部プラグの1つ上に設けることができる。一方の電極(又は電流貫通導体)と電気的に接触した該アンテナは、ここでは、"能動アンテナ"とも称される。
上記アンテナの第1端部と上記電流貫通導体との間の電気抵抗が上述した範囲内にある(即ち、"電気的接触"を可能にする)限り、多数のガラスを使用することができる。固有の実施例において、第1密閉ガラスは、アルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラスを有する。他の実施例において、第1密閉ガラスは、バリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスを有する。
特に、上記アンテナの第1端と前記第1金属部分との間の最短距離(LA-M)は、0.3〜0.8mmのように、0.1〜3mmの範囲内であり得る。この構成は、処理的要求と導電性との間の良好な妥協となり得る。特に、上記アンテナの第1端と上記第1金属部分との間の第1密閉ガラスの電気抵抗は、3Ω〜50kΩ、特には5Ω〜10kΩ等のように、1Ω〜50kΩである。このような基準を満たし得るガラスは、なかでも、上述したアルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラス及びバリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスである。斯様な密閉ガラスの抵抗は、該ガラスの相に依存し得る。当該密閉部全体を通してアモルファス的(=ガラス状)素地が存在する限り、抵抗は十分に低いであろう。このガラス相は、好ましくは、上記アンテナ及び電流貫通導体(Nb貫通接続体等の)の両者に接触するようにする。当該密閉部の結晶質部分は、大幅に高い電気抵抗を有する。当該ガラスには結晶質部分が存在し得るが、これら結晶質部分がアンテナからNb貫通接続体までの上記ガラス素地を遮断しない限り、これは問題ではない。上記密閉ガラス及び上記電気アンテナは、該電気アンテナの第1端が該密閉ガラスと物理的に接触する(例えば該密閉ガラス内に埋め込まれる)ように特別に配置される。
固有の実施例において、当該高輝度放電ランプは高圧ナトリウム(HPS)放電ランプであり、前記充填物はナトリウムを含み、前記放電容器は更にキセノンを含み、該キセノン圧は、少なくとも250Torr、好ましくは270〜600Torr(300〜550Torr等)とする。現在のランプは、一般的に、より低いキセノン圧を有している。より多くのキセノンを用いる現在のランプは、一般的に、IEC60662に従う通常の装置(gear)上で使用される場合、点弧問題を有するであろう。当該充填物は水銀とナトリウムとのアマルガムを有し得る。該充填物は無水銀とすることもできる。従って、IEC60662に従う通常の装置を適用する場合、上述したXe圧をHPSランプに適用することができる。
更に他の実施例において、当該高輝度放電ランプは高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物は、一実施例では、ナトリウム、タリウム、カルシウム並びにオプションとして希土類金属、スカンジウム、イットリウム、リチウム、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛及び錫の群から選択される1以上の元素を有する。他の実施例において、上記充填物は、a)アルカリメタルハライド、b)インジウム(及び/又は)又はタリウムハライド、及びc)希土類メタルハライドなる各群からの少なくとも1つの元素、並びにオプションとしてd)アルカリ土類メタルハライドの群からの1つの元素を有する。上記金属は、特に、ヨウ化物として添加される。ヨウ化リチウムは緑色成分を低減するために使用することができ、ヨウ化ガリウムはランプに相対的に高い色温度("より冷たい"光)を付与するために使用することができ、ヨウ化アルミニウムは例えば不純物を緩和するために使用することができ、ヨウ化インジウムはランプに相対的に高い色温度("より冷たい"光)を付与するために使用することができ、ヨウ化亜鉛は(ヨウ化)水銀が望まれない事例に使用することができ、ヨウ化錫はランプに相対的に低い色温度("より暖かい"光)を付与するために使用することができる。一実施例において、上記充填物はCs、Rb、K、Sr、Nd、Yb、La、Li、Mg、Sc、Y、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm及びLuからなる群から選択される1以上のヨウ化金属を有する。当業技術において、"(塩)充填物"なる用語は、時には、"イオン化ガス充填物"又は"イオン化(塩)充填物"とも称される。上記充填物は、無水銀とすることもできる。
当該高輝度放電ランプは、例えば、2500〜4500Kの範囲の相関色温度を有することができる。
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して解説される。
図1は、本発明によるランプの一実施例を側面図で概略示す。 図2は、図1のランプの放電容器の一実施例を更に詳細に示す。 図3は、他の形状の放電容器を有する実施例を概略示す。 図4aは、本発明の原理を更に詳細に示す。 図4bは、本発明の原理を更に詳細に示す。 図4cは、本発明の原理を更に詳細に示す。 図4dは、本発明の原理を更に詳細に示す。 図5aは、HPS放電容器の一実施例を更に詳細に示す。 図5bは、HPS放電容器の一実施例を更に詳細に示す。
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して例示としてのみ説明するが、これら図において対応する符号は対応する構成部分を示している。
前述したように、本発明のランプはセラミック放電容器を有している。このことは、特に、該セラミック放電容器の壁が、好ましくは、単結晶サファイヤ並びに密に焼結された多結晶アルミニウム(PCAとしても知られている)、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)及びYOX(イットリウム・アルミニウム酸化物)等の透光性結晶質金属酸化物、又はAlN等の透光性金属窒化物を有することを意味する。当該容器壁は、従来技術において知られているように、1以上の(焼結された)部分からなることができる(下記参照)。
以下、本発明のランプの実施例を図1〜3を参照して説明する。しかしながら、本発明のランプは、以下に説明する及び/又は図1〜3に図式的に示された実施例に限定されるものではない。本発明の固有の実施例及び原理は、図4a〜4d及び5a〜5bに図示されると共に、後に説明される。
ランプ1は、高輝度放電ランプであり得る。図1〜3には、放電容器3が図式的に示されている。電流貫通導体20、21が、2つの対応するシール10(従来技術において知られている密閉フリット)により封止されている。しかしながら、本発明は斯様な実施例に限定されるものではない。
ここでは、両電流貫通導体20、21がシール10により放電容器3内に封止されるような固有の実施例が詳細に説明される(図1〜3も参照)。先端4b、5bを備えた2つの電極(例えば、タングステン電極)4、5が、これら電極の間に放電経路を定めるように、放電空間11内に相互距離EA(当業技術では、時にはEDとしても示される)で配置されている。円筒状の放電容器3は、一実施例では、少なくとも上記距離EAにわたって内径Dを有することができる。各電極4、5は放電容器3内へ、容器壁31(即ち、各符号33a、33b(以下も参照))と電極先端4b、5bとの間の上下距離を形成する長さにわたり延在する。放電容器3は、放電空間の端面33a、33bを形成する端壁部32a、32bにより、両側で閉じられ得る。端壁部32a、32bは、各々、開口を有することができ、これら開口においては、対応するセラミック突出プラグ34、35が当該端壁部32a、32bに焼結ジョイントSにより気密態様で嵌入されている。放電容器3は、これらのセラミック(突出)プラグ34、35により閉じられ、これらプラグの各々は、狭い介在空間を伴って、放電容器3内に配置された電極4、5までの電流貫通導体20、21(広くは、後に詳述する対応する構成部分40、41;50、51を含む)を囲むと共に、この導体に放電空間11から遠い側の端部において溶融セラミックジョイント10(以下、シール10と称す)により気密的に接続される。この場合、セラミック放電容器30は、容器壁31、セラミック(突出)プラグ34、35及び端壁部32a、32bを有する。
ここでは、プラグ34、35(又は端部プラグ34、35)は、各々、第1及び第2端部プラグとも称する。
放電容器3は、一端にランプ口金2が設けられた外側バルブ100により囲まれている。当該ランプ1が動作中の場合、電極4及び5の間に放電が延びる。電極4は、電流導体8を介して、ランプ口金2の一部を形成する第1電気接触子に接続される。電極5は、電流導体9を介して、ランプ口金2の一部を形成する第2接触子に接続される。
セラミック(突出)プラグ34、35は、各々、対応する電極4、5の電流貫通導体20、21を狭めに取り囲み、これら電極は先端4b、5bが各々設けられた電極ロッド4a、5aを有している。電流貫通導体20、21は放電容器3内に侵入する。一実施例において、電流貫通導体20、21は、各々、例えばMo-Alサーメットの形態のハロゲン化物耐性部分41、51、及びシール10により気密的に各端部プラグ34、35に固定された部分40、50を有することができる。シール10は、上記Moサーメット41、51上に幾らかの距離(例えば約1〜5mm)にわたり延びる(密閉の間において、セラミック密閉材が各端部プラグ34、35内の空き空間内に侵入する)。上記部分41、51は、Mo-Alサーメットからの代わりに、他の態様で形成することもできる。他の可能性のある構成も、例えばEP0587238(参照により本明細書に組み込まれるが、該文献にはMoコイル/ロッド構成が記載されている)から既知である。特に好適な構成は、ハロゲン化物耐性材料であることが分かった。前記部品(部分)40,50は、端部プラグ34、35の膨張係数に非常に良く合致した膨張係数の金属から作製される。例えば、ニオブ(Nb)が選択される。何故なら、この材料は、セラミック放電容器3のものと一致する熱膨張係数を有するからである。
電流貫通導体20、21は、ここでは、第1及び第2電流貫通導体20、21とも称する。電極4、5は、ここでは、第1及び第2電極とも各々称する。各端部プラグ34、35における前記シール(又は密閉材又は密閉ガラス)は、ここでは、第1シール10a及び第2シール10bとも各々称する。金属部分40、50は、ここでは、第1及び第2金属部分40、50とも称する。
図3は、本発明によるランプの他の実施例を示す。図1及び2に示されたものに対応するランプ部品には同一の符号が付されている。放電容器3は、放電空間11を囲む整形された壁30を有している。該整形された壁30は、ここに示される場合には、楕円体を形成している。上述した実施例(図2も参照)と比較すると、壁30は、壁31、各端部プラグ34、35及び端壁部分32a、32b(図2では別個の部品として示されている)を実際に有する単一の主体となっている。このような放電容器3の固有の実施例は、WO06/046175に更に詳細に記載されている。他の例として、例えば回転楕円体等の他の形状も同様に可能である。
図2に概略図示された実施例においてはセラミック(突出)プラグ34、35、端壁部分32a、32b及び壁31を含むことが可能な壁30、又は図3に概略図示された壁30は、ここでは、セラミック壁であり、これは、透光性結晶性金属酸化物又はAlN等の透光性金属窒化物(前述も参照)の壁を意味すると理解されるべきである。現状技術に依れば、これらのセラミックは、容器3の透光性放電容器壁を形成するのに好適である。このような透光性セラミック放電容器3は既知であり、例えばEP215524、EP587238、WO05/088675及びWO06/046175を参照されたい。固有の実施例において、放電容器3は、透光性の焼結されたAlを有する。即ち、壁30は透光性焼結Alを有する。当該図に概略示される実施例において、壁30はサファイヤを有することもできる。
放電空間11は、従来知られているように、好ましくはHg(水銀)及びAr(アルゴン)又はZe(キセノン)等の始動ガスを含む。
原理的に、本発明のランプは水銀無しでも動作され得るが、好ましい実施例では放電容器3内にHgが存在する。定常状態放電(ここでは、通常動作とも称する)の間において、長アークランプは一般的に数barの圧力を有する一方、短アークランプは約50barまでもの放電容器内圧力を有し得る。
本説明において通常動作とは、最大電力で且つ当該ランプが動作されるように設計された条件下での動作を意味する。
放電容器3は、従来既知の技術を用いて充填物(即ち、始動ガス、充填物及びHg)により充填される。
オプションとして、ここで説明した1以上の他のヨウ化物が、放電容器3内に付加的に存在することができる(前述を参照)。当該充填物は前述したような他の元素を有することもできる。更に、当該充填物は、HPSランプの場合には、金属元素として、実質的にナトリウム及び水銀のみ、又はナトリウムのみを有することもできる。
図4aは、放電容器3の一実施例を概略図示している。ここでは、放電容器3は図3の放電容器の形状を有しているが、この形状は例示的に選択されたものに過ぎない。
該放電容器は、当該放電容器3の拡幅された部分の外部表面に関係する外部表面203を有する一方、端部プラグ34、35は、対応する外部表面234及び235を有している。一般的に、当該放電容器の全外部表面は、外部表面203と、端部プラグ34、35の外部表面234及び235との和であろう。端部プラグ34、35は、開口134及び135を各々有している。図4aは、電流貫通導体20、21が端部プラグ34、35内に未だ各々配置されておらず、開口134、135が密閉されていない状態を概略図示している。各端部プラグ34、35のエッジは、符号334、335(即ち、各々、第1及び第2端部プラグエッジ334、335)により示されている。
図4bは、図4aに概略図示されたのと同一の実施例を概略図示し(ここでも、形状は例示のみのものである)、該図においては、理解のために電流貫通導体20、21及び電極先端4b、5bは点線で示されている。ここでは、外部電気アンテナ120が示されている。このアンテナ120は、セラミック放電容器3の外部表面203の少なくとも一部上、及び第1端部プラグ34の外部表面234の少なくとも一部(エッジ334を含む)上にわたり延在している。該アンテナは、第1端部プラグ34におけるものであって、第1電流貫通導体20(第1端部プラグ内に配設された場合)に近い第1端121、及び第1電極の先端4bより第2電極の先端5bに近い第2端122を有している。アンテナ120の幅は、通常、0.1〜1mmのように、約0.05〜2mmの範囲内であり、該アンテナ120の厚さ(符号dにより示される)は、通常、約0.01〜1mmの範囲内であり、該アンテナの第1端121と第2端122との間の長さは当該ランプのタイプ及び設計に依存し得る。放電容器3内に配置されると共に封止された場合(後述も参照)、上記第1端121と電流貫通導体20(即ち、該導体の金属部分40)との間の最短距離は、LA-Mで示され、通常、約0.1〜5mmの範囲内である。第2端122と第2電極先端5bとの間の最短距離は約0.85〜8mmの範囲内であり得る。この場合、上記第1端121と第2端122とは、前者が第1電流貫通導体20と電気的に接触しているのに対し、後者は第2電流貫通導体21と電気的に接触していない点で、類似していない。第2端122と第2電極先端5bとの間において、当該放電ランプ1の点弧段階において放電が形成され得る。
図4cは、図4a及び4bに概略図示されたのと実質的に同一の実施例を概略図示し、当該放電容器における上記アンテナ120の第1端121が配置される側に(即ち、ここでは、第1端部プラグ34に)焦点が当てられている。しかしながら、ここでは、放電容器3の一層角張った形状が示されている。更に、第1電流貫通導体20及び第1シール10aの存在が示されている。これらの図に示されるように、アンテナ120は、第1端部プラグ34のエッジ334上に延在し得る。電気アンテナ120の第1端121と第1電流貫通導体20の第1金属部分40との間における密閉ガラス10aの電気抵抗は、好ましくは、<100kΩとする。
図4dは、アンテナ120が、好ましくは、該アンテナの第2端122に配置された周方向部分123を更に有し、これにより第2電極5、特には第2電極先端5bを(放電容器3の外部表面203において)周方向に沿って囲むような実施例を概略図示している。US5541480は2つの斯様なリング(1つは第1電極(先端)におけるもので、もう1つは第2電極(先端)におけるものである)を使用しているが、ここでは、1つのみの斯様な周方向部分(第2電極(先端)側におけるような)で十分である。何故なら、第1端121は第1電極4と(即ち、第1電流貫通導体20と)電気的に接続されているからである。該周方向部分123は第1電極先端4bより第2電極先端5bに近いが、必ずしも第2電極先端5bに最も近い距離に配置される必要はない。例えば、周方向部分123は第2端部プラグ35の開始部の近くに配置することもでき、これが該図に第2の点線構造(符号123'により示されている。符号122'は該変形例の当該周方向部分上における第2端を示す)で示されている。
周方向部分123は(このように)、一実施例において、第2電極の軸方向位置において延在し、アンテナ120に接触することができる。この実施例において、該周方向部分は、実際にアンテナ120の一部である。周方向部分123は、好ましくは、放電容器3を(第2電極先端5bの緯度で)完全に囲む、即ち360°リングであるが、オプションとして放電容器3を部分的に囲むこともできる。好ましくは、周方向部分123は外部表面203を、180〜360°の範囲で、特には270〜360°の範囲で、更に特には360°で囲む。該周方向部分123は、アンテナ120に関して上述したのと同一の範囲の幅及び高さを有することができる。該周方向部分123は、アンテナ120の残部と一緒に前述したように焼結することができる(US5541480も参照)。
図4a〜4dに図示した固有の実施例は、異なる形状の放電容器3に対しても同様に使用することができることに注意されたい。更に、指示子"第1"及び"第2"は、通常、そうでないと示されない限り、さもなければ同様である品目の間を区別するためにのみ使用されていることにも注意されたい。
図5aは、HPSランプの放電容器3の一実施例を概略図示している。原理的に、HPSランプの該放電容器は、US5510676(参照により本明細書に組み込まれる)に記載されたようなものとすることができる。図5aは、端部34、35を備える長尺放電容器3を示している。該放電容器3は、円筒状とすることができ、例えば0.40cmの内径を有することができる。他の例として、例えば、該放電容器3は端部34、35に向かって狭まることができる。該放電容器3は、特にセラミック材料から形成される。密閉ガラスは、符号10a、10bにより示されている。
1対の電極4、5が放電容器3内に配置され、各電極4、5は、例えばニオブ管の形態の電流貫通導体40、50の端部342a、342bに(チタン)半田341a、341bを用いて固定することができる。上記ニオブ管は、電流供給導体として作用し、当該放電容器3の端部又はプラグ34、35において外部に突出する。他の例として、例えば、上記電流貫通エレメント(又は複数のエレメント)は、ロッド(又は複数のロッド)とすることもできる。
例えば4.2cmの長さEAを持つ当該放電容器3の中央部分322は、電極4、5まで延びる。放電容器3の該中央部分322は、従って、0.53cmの容積Vを有することができる。
一実施例において、放電容器3は、0.18mgのナトリウム及び1.42mgの水銀を有するアマルガムの充填物を含むことができる。水銀/容積の関係は、上記米国特許に記載されたようなものとすることができる。
容器3は、外部長L4を有する。
図5bは、当該HPSランプにおける放電容器3の一方の端部(第1端)を更に詳細に図示している。アンテナ120は、放電容器3の外部表面203の一部及び第1端部プラグ34の外部表面234の一部にわたり配設されている。このアンテナ120は、第1端121が密閉ガラス10a内となるようにして配置されている。
[実験例]
前記能動アンテナが、HPSランプに対して試験された。最強の有益性が、無水銀HPSランプ群に対して観察された。これらのランプにおいては、Hgの存在無しで十分に大きなランプ電圧を発生するために、相対的に長く且つ狭いアーク管が必要とされる。しかしながら、このことは、相対的に高い点弧電圧の原因となる。点弧器上で最少のパルスにより信頼性のある点弧を達成するために、Xe圧は低く保たれる。この低Xe圧の欠点は5〜10%の発光効率の低下であり、このことは、斯かるランプをHg含有相当品と比較して魅力の劣るものとさせる。下記の表(表1)は、2つの無水銀HPSランプタイプに関して得られた結果を示している。
Figure 0005671035
これらのランプに関し、能動アンテナ及び受動アンテナを備えるランプに対して、且つ、幾つかの異なるXe圧において平均点弧電圧が測定された。その結果が次表(表2)に示されている。この表は、変化するXe圧における150Wの及び400Wの無水銀ランプに関する点弧電圧及び発光効率を示す。最小点弧電圧(kVでの)は、2μsのパルス幅を持つパルス点弧に対して測定された。各値は、各々が3回測定された5つのランプの平均である。発光効率は、アンテナの性質とは無関係であり、従ってXe圧の関数としてのみ示されている。
Figure 0005671035
150W無水銀ランプは、2.8kVパルスで点弧しなければならない。受動アンテナによれば、126TorrのXeの系列みが、この要件を満たしている。能動アンテナによれば、265TorrのXeのランプさえも、この点弧要件を満たしている。この一層高いXe圧の結果として、このランプは8lm/W高い効率に到達することができる(8%の増加)。400W無水銀ランプに関しては、これらランプは3.2kVのパルスで点弧しなければならないが、それ以外では結果は同一である。291TorrのXeで測定された3.3kVは、僅かに高過ぎるが、当該データの補間から、270TorrのXeが実現可能であることが分かる。
[好適な密閉材の例]
好適な密閉ガラスは、下記の概略組成を有することができる。即ち、70〜90重量%の12CaO*7Al、10〜20重量%のBaO*Al、2〜10重量%のMgO及び0.5〜4重量%のBaO*Bである。
他の好適な密閉ガラスは、下記の概略組成を有することができる。即ち、20〜40モル%のAl、20〜40モル%のDy及び30〜40モル%のSiOである。
尚、 "実質的に全ての放射"又は"実質的になる"等の、ここで使用される"実質的に"なる用語は、当業者により理解されるものである。"実質的に"なる用語は、"全体に"、"完全に"、"全て"等による実施例も含む。従って、実施例においては、副詞(実質的に)は削除することもできる。当てはまる場合、"実質的に"なる用語は、100%を含み、95%又はそれ以上、特には99%又はそれ以上、更に一層特別には99.5%又はそれ以上のように、90%又はそれ以上に関係するものでもある。また、"有する"なる用語は、"有する"なる用語が"からなる"を意味する実施例も含む。
ここに記載したランプは、とりわけ、動作中において記載されている。当業者にとり明らかなように、本発明は、動作させる方法又は動作中のランプに限定されるものではない。
また、上述した実施例は本発明を限定するというよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替実施例を設計することができることに注意すべきである。また、請求項において、括弧内に示された如何なる符号も、当該請求項を限定するものと見なしてはならない。また、"有する"なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは1つの同一品目のハードウェアにより具現化することができる。
また、特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。

Claims (13)

  1. 封止された第1及び第2端部プラグ並びに外部電気アンテナを備えたセラミック放電容器を有する高輝度放電ランプであって、
    a.前記放電容器は放電容積を有すると共に、第1及び第2電極を有し、且つ、充填物を含み、
    b.前記端部プラグは第1及び第2電流貫通導体を囲み、これら電流貫通導体は前記電極と電気的に接触すると共に、前記第1及び第2端部プラグの開口を介して前記セラミック放電容器の外部へ延びる第1及び第2金属部分を有し、
    c.前記端部プラグの開口は、前記金属部分の少なくとも一部を囲む第1及び第2密閉ガラスにより密閉され、
    d.前記外部電気アンテナは、前記セラミック放電容器の外部表面の少なくとも一部にわたり及び前記第1端部プラグの外部表面の少なくとも一部にわたり延在し、前記電気アンテナの第1端と前記第1金属部分との間の最小距離は0.1〜5mmの範囲内であり、前記電気アンテナの第1端と前記第1金属部分との間における前記第1密閉ガラスの電気抵抗が<100kΩである、
    高輝度放電ランプ。
  2. 前記第1金属部分がニオブを有する請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
  3. 前記電気アンテナがタングステンのトラックを有する請求項1又は請求項2に記載の高輝度放電ランプ。
  4. 前記第1密閉ガラスがアルミニウム酸化物ジスプロシウム酸化物シリコン酸化物ガラスを有する請求項1ないし3の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  5. 前記第1密閉ガラスがバリウム酸化物マグネシウム酸化物アルミニウム酸化物ガラスを有する請求項1ないし3の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  6. 前記電気アンテナの第1端と前記第1金属部分との間の前記最小距離が0.1〜3mmの範囲内である請求項1ないし5の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  7. 前記電気アンテナの第1端と前記第1金属部分との間における前記第1密閉ガラスの前記電気抵抗が1Ω〜50kΩの範囲内である請求項1ないし6の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  8. 当該高輝度放電ランプが高圧ナトリウムランプであり、前記充填物がナトリウムを有し、前記放電容器がキセノンを更に含み、該キセノンの圧力が少なくとも250Torrである請求項1ないし7の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  9. 当該高輝度放電ランプが高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物がナトリウム、タリウム、カルシウムを有する請求項1ないし8の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  10. 前記充填物が、更に、希土類金属、スカンジウム、イットリウム、リチウム、ガリウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛及び錫の群から選択される1以上の元素を有する請求項9に記載の高輝度放電ランプ。
  11. 当該高輝度放電ランプが高圧メタルハライド蒸気ランプであり、前記充填物が、a)アルカリメタルハライド、b)インジウム及び/又はタリウムハライド、及びc)希土類メタルハライドの各群からの少なくとも1つの元素を有する請求項1ないし8の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
  12. 前記充填物が、更に、d)アルカリ土類メタルハライドの群からの1つの元素を有する請求項11に記載の高輝度放電ランプ。
  13. 2500〜4500Kの範囲内の相関色温度を有する請求項1ないし12の何れか一項に記載の高輝度放電ランプ。
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