JPH0587936B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一方側で封止された低出力の高圧放
電ランプであつて、 外管によつて包囲されていてもよい、石英ガラ
スから成る放電管と、 金属及び／又はそのハロゲン化物が添加された
水銀及び希ガスから成る充填物と、 互いに平行に延びる直線状軸部及び該軸部に取
り付けられた巻付け部を有し、該巻付け部が軸部
に対して約90°巻付けられかつ対向している２つ
の電極と から成る形式のものに関する。

従来の技術 前記形式の高圧放電ランプは、ドイツ連邦共和
国特許出願公開第3232207号及び同第3242804明細
書から公知である。これらは出力が比較的に低い
（35〜150W）という特徴を有する。従つて、これ
らは室内照明のためにも使用することができる。

この種のランプの寿命は、腐食性充填物が電極
の急速な腐食を招くことにより制限される。この
ような問題点は、高い割合で錫ハロゲン化物を含
有する充填物において特に顕著である。更に、動
程で高い負荷に基づき電極の巻かれた部分が湾曲
し、ひいては電極間隔が変化することが判明し
た。従つて、ランプの動程において有害な出力変
動が発生する。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、前記形式のランプの寿命を改
善しかつ有害な出力変動を減少させることであつ
た。

問題点を解決するための手段 前記課題は、冒頭に記載した形式の高圧放電ラ
ンプにおいて、各巻付け部がコアーピンを有して
いることによつて解決される。その他の有利な実
施態様は、特許請求の範囲第２項以下に記載され
ている。

発明の作用及び効果 本発明の著しい利点は、コアーピンを組み込む
ことにより電極の腐食が極度に制限される点にあ
る。このために問題となる機構は未だ十分には解
明されていない。恐らく、電極全体に沿つた、ピ
ンの高い熱容量によつて惹起される温度プロフイ
ールの変化がハロゲンサイクルにおいて好ましい
変化をもたらし、それによりタングステン分解が
もはや主に封止部近くの電極軸部の比較的冷たい
位置では行われないことに起因すると見なされ
る。

更に有利なことに、コアーピンを組み込むこと
により、特に巻付け部の領域において、電極の熱
容量が高められる。同時に、電極軸に沿つた熱導
出は小さい、それというのも軸線材の直径を小さ
く保持できるからである。従つて要約すれば、一
方では放電室内により均一な温度分布が生じ、そ
れにより色温度のアーク発生位置に対する依存性
が減少せしめられる。他方では、グロー放電から
アークが安定するまでの時間が短縮される、従つ
てランプの始動特性が改善される。更に又、熱容
量が高められることにより、交流電圧の周波数と
結び付いた、電極の周期的温度変動の振幅も減少
せしめられ、ひいては再始動ピークが低下せしめ
られる。

本発明のもう１つの利点は、巻付け部のコアー
ピンが機械的に安定化されかつその曲がりが阻止
される点にある。従つて、従来発生した出力変動
は十分に排除される。

本発明は、一方側で封止されたメタルハライド
放電ランプにおいて重要なパラメータの意図的な
影響及び最適化を可能にする。電極のコアーの率
を≧100％にすれば、電極尖端（即ち巻付け部の
領域）の高い熱容量と、電極軸部に沿つた低い熱
導出との間の特に有利な関係を達成することがで
きる。コアー率はコアーピンの直径と電極線材の
直径との間の比によつて与えられる（例えば米国
特許第4208609号明細書参照）。

コアーピンの材料だけに低い電子放出仕事関数
を有する物質（一般にはThO₂）をドープし、一
方電極自体をドープされていないタングステン線
材から製造することにより、互いに矛盾する要求
間の妥協が可能である。一方では、ランプの色ス
ペクトルを改変させないために、出来るだけ低い
トリウム含量が所望され、他方ではランプの始動
の際に、十分に高いドーピングは、一方側の封止
部近くの電極軸間で放電アークが発生するという
誤作動を阻止する。

コアーピンが放電の反対側の巻付け部端部から
突出していれば、もう１つの利点が生じる。それ
によつて、低いワツト数のランプバージヨン（例
えば35W）では、コアーピンは比較的小さい直径
を有するので、アーク発生が簡単になりかつ安定
化される。これと同じ目的は、従来は両側が封止
されたランプにおいては、直線状軸にコイルを押
しはめることにより達成される。しかしながら、
コアーピンを使用することは、製造技術的に著し
く好ましい、それというのもこの場合には固定を
簡単な締め付けによつて行うことができるからで
ある。

それに対して、コアーピンの比較的大きい直径
を有する、高いワツト数のランプバージヨン（例
えば150W）では、コアーピンは放電側で巻付け
部の尖端で終わつているのが有利である。この場
合には、固定は簡単な締め付けによるか又は放電
側端部でコアーピンと巻付け部を溶接することに
より行うことができる。この場合には、丸い尖端
が生じ、これは又安定なアーク発生を可能にす
る。

コアーピンが放電の反対側の巻付け部端部から
突出しているのも又有利である。それにより、放
電室のこの壁近くの部分の温度を簡単に、コアー
ピンの突出部分の長さによつて、調節することが
できるからである。特にその手段によつて、好ま
しくない冷たい箇所を回避することができる。

ピンの腐食抑制作用は、組込み部材に対する腐
食性が極めて高い添加物を有する充填物を有する
ランプにおいて特に有利である。このよなことは
特に暖色系光か必要とされる錫ハロゲン化物に関
して当て嵌まる。

実施例 次に、添付図面に示した実施例により本発明を
詳細に説明する。

第１図には、消費電力150Wを有する高圧放電
ランプ１の構造が示されている。ランプ１は一方
側が封止された、石英ガラスから成る放電管２を
有し、該放電管は同様に一方側が封止された、石
英ガラスから成る外管３によつて包囲されてい
る。電極４，５（略示されている）は、箔６，７
によつて気密に放電管２内に封入されておりかつ
リード線８，９、外管３のシール箔１０，１１及
び別の短いリード線１２，１３を介してセラミツ
クソケツトの端子（図示せず）と接続されてい
る。放電管２の封止部には、付加的に線材片を介
して、金属板片に施されたゲツター１４が無電位
で封入されている。充填物として、放電管２は水
銀（15mg）及び希ガスの他に又、ナトリウム、
錫、タリウム、インジウム及びリチウムの金属ヨ
ウ素化物及び臭素化物（金属ハロゲン化物全2.3
mg及び付加的に錫0.2mg）を含有する。動作圧は
約35バールである。ランプ１は定格電流1.8Aで
発光収率83ｍ／Ｗを有する。

第２図は、第１図の高圧放電ランプ１に組み込
まれているような、本発明による電極４，５を示
す。該電極は長さ8.7mmの直線状軸部１５及び高
さ1.55mmを有する２1/4回巻かれた成形巻付け部
１６を有し、この場合軸部１５と巻付け部１６は
直径0.5mmを有する１本の線材片から成る。巻付
け部１６は軸部１５に対して約90°折り曲げられ
ている。それにより放電は両者の軸１５に対して
横方向に延びる。（製作技術的理由から、巻付け
部は90°より小さく折り曲げられている；その正
確な値は電極線材の直径及びピツチに左右され
る。）内径0.55mmを有する巻付け部１６間の内径
は0.05mmである。電極４，５はドープされていな
いタングステンから成りかつエミツタを含有して
いない。巻付け部１６の巻体においては、コアー
ピン１７は、二酸化トリウム0.7重量％がドープ
されたタングステンが使用されている。従つて、
コアーピン１７は同様に殆ど軸部１５に対して
90°の角度で配置されている。コアーピン１７は
長さ1.9mm及び直径0.50mmを有する、従つてコア
ー率は100％である。この場合には、コアーピン
１７はその放電部に面した端部が巻付け部１６の
尖端で終わつており、しかも電極間隔は6.5mmで
ある。コアーピン１７は放電側とは反対側端部か
ら0.2mm突出している。この際のコアーピン１７
の巻付け部１６内での固定は、考えられ得る簡単
な形式で純粋な挾持によつて行なわれる。

第３図は、前記電極４，５を90°回転させた側
面図を示す。コアーピン１７を含む巻付け部１６
の中心軸線は、軸部１５に対して横方向にずらさ
れている。このような事態は、巻付け部１６と軸
部１５が１本の線材片から製作されていることに
起因する。この場合には、軸部１５は巻付け工程
で巻付け部１６から接線方向で延ばされる。従つ
て、両者の電極４，５はランプ内で、両者の巻付
け部の中心軸線が相互に同一直線上に位置するよ
うに配置される。

固定のもう一つの方法は第４図に示されてい
る。この場合には、コアーピン１７は放電側で巻
付け部１６と一緒に溶融されている。この形式の
固定は、コアーピン１７と巻付け部１６との寸法
の許容差が殆ど問題にならなくなるという利点を
提供する。更に、溶融処理によつて電極先端に丸
いヘツドが生じる、該ヘツドは安定なアーク発生
を保証する。

従来使用された電極形は、第２図に記載した実
施形に相当するが、しかしながらコアーピンを有
していない。コアーピンを有するランプとそれを
有していないランプとの動作特性を比較すると、
以下の結果が得られる： コアーピンを有する電極を使用すると、ランプ
内部での電極腐食が明らかに低下せしめられる。
平均寿命は、コアーピンを有していないランプに
対して約20％向上させることができる。

電極に沿つた温度曲線は、第５図に示されてい
る。第２図には、相応する測定点が記入されてい
る。コアーピンを有する電極（曲線Ｉ）を使用す
ると、巻付け部１６の部分における熱容量が大き
いことに基づきアーク発生部（コアーピン先端、
測定点ａ）から巻付け部（測定点ｂ，ｃ）までの
温度降下はコアーピンを有していない場合（曲線
）よりも明らかに小さい。それに対して、軸部
分（測定点ｄ，ｅ；測定点ｅは封止部の内壁の近
くにある）の温度降下はコアーピンを有する電極
（曲線Ｉ）においては極めて顕著である。このこ
とは軸部１５に沿つた熱放出が封止部に向かつて
減少することを表す。放電側とは反対側のコアー
ピンの突出部（測定点c′）は異常な温度挙動を示
す、それというのもここで温度は測定点ｃに比較
して再び幾分か上昇するからである。観察される
電極腐食減少は恐らく、この明らかに変化せしめ
られた温度曲線に関係するものと見なされる。

第６図は、両者のランプタイプの出力変動を示
す。出力変動の尺度としては、アーク持続電圧
U_Bの偏差ΔU_B（パーセント）を利用する。この場
合、アーク持続電圧の絶対値は約100Vである。
この場合、約1000時間の動作時間でアーク持続電
圧が急激に降下する（最大12％）ことが、コアー
ピンを有しない電極の典型的な特徴である（曲線
）。この挙動は巻き線の湾曲に基づく電極間隔
の縮小によつて惹起される。コアーピンを有する
電極における改良された安定化（曲線Ｉ）は、ア
ーク持続電圧の降下が著しく小さい（最大2.5％）
ことから明らかである。

始動特性を判定する１つの尺度は、ランプの再
始動電圧（U_w）対アーク持続電圧（U_B）の比
（U_w／U_B）である。この比が小さくなればなる
ほどに、アーク安定性は良くなる。電極がコアー
ピンを有するランプ（U_w／U_B＝1.52）において
は、予測によれば始動特性がコアーピンを有して
いない電極を有するランプ（U_w／U_B＝1.56）に
おけるよりも良好である。

消費電力35Wを有するにすぎない高圧放電ラン
プのもう１つの実施例では、電極４，５（第２
図）は直径0.25mmを有する、ドープされていない
タングステン線材から製作されている。直線状軸
部１５は長さ5.7mmを有しかつ１1/4回巻かれた成
形巻付け部１６は高さ0.85mmを有する。コアーピ
ン１７（ThO₂0.7％がドープされ高さタングステ
ンから成る）は長さ1.2mm及び直径0.3mmを有す
る、従つてコアー率は120％である。該コアーピ
ンはその放電側に面した端部が巻付け部１６を
0.3mm突出しており、しかも電極間隔は４mmであ
る。コアーピン１７は、放電側から反対側の端部
で0.2mm突出している。放電管の充填物は第１実
施例と類似しているが、但し臭素の代わりにヨウ
素が使用されかつ付加的に過剰の錫が導入されて
いる。このランプも第１実施例に類似した作動特
性を示す。

別の色温度及び光線色を得るために、別の金属
及びハロゲン化物を有する充填物を使用すること
もできる、例えばナトリウム及びタリウム並びに
若干の希土類金属（Dy，Ho，Tm）のヨウ素化
物を有する充填物により高い色温度が達成され
る。

ピンの正確な寸法は、それぞれ放電管の形状及
びランプの消費電力に依存する。この場合、電極
腐食抑制と良好な始動特性との妥協が見いだされ
ねばならない。この場合も又、ランプ充填物の組
成が電極寸法に影響する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方側が封止された放電管を有する高
圧放電ランプの原理的構造を略示図、第２図は第
１図の高圧放電ランプ用の本発明による電極の有
利な１実施例の側面図、第３図は第２図の電極を
90°回転させた側面図、第４図は本発明による電
極の別の有利な実施例の側面図、第５図は第２図
の、コアーピンを有するものと有していないもの
の電極に沿つた温度曲線の比較を示す図、第６図
は、同じ電極形に関する、初期のアーク持続電圧
からのずれの比較を作動時間の関数として示す
図、及び第７図は本発明による電極のもう１つの
有利な実施例の側面図である。 ２……放電管、３……外管、４，５……電極、
１５……軸部、１５……巻付け部、１７……コア
ーピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方側で封止された低出力の高圧放電ランプ
   であつて、 外管３によつて包囲されていてもよい、石英ガ
   ラスから成る放電管２と、 金属及び／又はそのハロゲン化物が添加された
   水銀及び希ガスから成る充填物と、 互いに平行に延びる直線状軸部１５及び該軸部
   １５に取り付けられた巻付け部１６を有し、該巻
   付け部が軸部１５に対して約90°巻付けられかつ
   対向している２つの電極４，５と から成る形式のものにおいて、各巻付け部１６が
   コアーピン１７を備えていることを特徴とする、
   低出力の高圧放電ランプ。 ２ 両者の電極において、巻付け部１６／コアー
   ピン１７の系のコアー率が≧100％である、特許
   請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプ。 ３ 電極４，５はドープされていないタングステ
   ンから成り、一方コアーピン１７は、低い電子放
   出仕事関数を有する物質がドープされたタングス
   テンから成る、特許請求の範囲第１項記載の高圧
   放電ランプ。 ４ コアーピン１７が放電側で巻付け部１６の尖
   端で終わつている、特許請求の範囲第１項記載の
   高圧放電ランプ。 ５ コアーピン１７が放電側で巻付け部１６を越
   えて延びている、特許請求の範囲第１項記載の高
   圧放電ランプ。 ６ コアーピン１７が巻付け部１６内に締め付け
   られている、特許請求の範囲第４項又は第５項記
   載の高圧放電ランプ。 ７ コアーピン１７が放電側で巻付け部１６と溶
   接されている、特許請求の範囲第４項又は第５項
   記載の高圧放電ランプ。 ８ コアーピン１７が放電の反対側の、巻付け部
   １６の端部を越えて延びている、特許請求の範囲
   第１項記載の高圧放電ランプ。 ９ 充填物の添加物が主成分として錫を含有す
   る、特許請求の範囲第１項記載の高圧放電ラン
   プ。