JPH06162999A - メタルハライド・アーク放電灯用の発光管 - Google Patents
メタルハライド・アーク放電灯用の発光管Info
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ナトリウムハロゲン化物、１種以上の別の金
属ハロゲン化物および始動用不活性ガスよりなる封入物
が封入されるメタルハライド・アーク放電灯用の溶融シ
リカ製発光管を提供する。 【構成】 発光管１４は、アーク室を画定する内壁を有
する溶融シリカ製の管からなり、この管の内面に、本質
的にスカンジウム、イットリウムおよび希土類元素より
なる群から選んだ１種以上の金属の珪酸塩、好ましくは
前記１種以上の別の金属ハロゲン化物の金属と同じ金属
の珪酸塩からなるガラス質の光透過性の金属珪酸塩皮膜
１４ａが設けられる。溶融シリカ発光管を金属珪酸塩皮
膜で保護することにより、拡散または反応による封入物
の金属部分の喪失、そして対応する発光管内での遊離ハ
ロゲンの堆積を低減する。
属ハロゲン化物および始動用不活性ガスよりなる封入物
が封入されるメタルハライド・アーク放電灯用の溶融シ
リカ製発光管を提供する。 【構成】 発光管１４は、アーク室を画定する内壁を有
する溶融シリカ製の管からなり、この管の内面に、本質
的にスカンジウム、イットリウムおよび希土類元素より
なる群から選んだ１種以上の金属の珪酸塩、好ましくは
前記１種以上の別の金属ハロゲン化物の金属と同じ金属
の珪酸塩からなるガラス質の光透過性の金属珪酸塩皮膜
１４ａが設けられる。溶融シリカ発光管を金属珪酸塩皮
膜で保護することにより、拡散または反応による封入物
の金属部分の喪失、そして対応する発光管内での遊離ハ
ロゲンの堆積を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に、ナトリウム
ハロゲン化物および１種以上の別の金属ハロゲン化物を
含む混合物と所望に応じて水銀とが封入された溶融シリ
カ製発光管を有する高輝度メタルハライド・アーク放電
灯に関し、特に、発光管の内面に金属珪酸塩皮膜を設け
て、たとえば溶融シリカ製発光管を通してのナトリウム
イオンの拡散または金属ハロゲン化物の溶融シリカ製発
光管との反応により、封入物の金属部分が失われたり、
それに対応して発光管内に遊離ハロゲンが堆積するのを
抑制することによりランプの有効寿命を延長することに
関する。
ハロゲン化物および１種以上の別の金属ハロゲン化物を
含む混合物と所望に応じて水銀とが封入された溶融シリ
カ製発光管を有する高輝度メタルハライド・アーク放電
灯に関し、特に、発光管の内面に金属珪酸塩皮膜を設け
て、たとえば溶融シリカ製発光管を通してのナトリウム
イオンの拡散または金属ハロゲン化物の溶融シリカ製発
光管との反応により、封入物の金属部分が失われたり、
それに対応して発光管内に遊離ハロゲンが堆積するのを
抑制することによりランプの有効寿命を延長することに
関する。
【０００２】
【従来の技術】代表的な構成のメタルハライド・アーク
放電灯が、たとえば、米国特許第４，０４７，０６７号
および第４，９１８，３５２号（電極付き）や、第５，
０３２，７６２号（無電極）に開示されている。これら
の特許をこの発明の先行技術として援用する。このタイ
プのメタルハライドランプは、通常、ナトリウムおよび
希土類元素などの発光金属をハロゲン化物、代表的には
ヨウ化物の形態で、また場合により水銀を封入物とし
て、たとえば溶融シリカ、アルミナおよび結晶質合成サ
ファイアから形成した発光管に封入している。
放電灯が、たとえば、米国特許第４，０４７，０６７号
および第４，９１８，３５２号（電極付き）や、第５，
０３２，７６２号（無電極）に開示されている。これら
の特許をこの発明の先行技術として援用する。このタイ
プのメタルハライドランプは、通常、ナトリウムおよび
希土類元素などの発光金属をハロゲン化物、代表的には
ヨウ化物の形態で、また場合により水銀を封入物とし
て、たとえば溶融シリカ、アルミナおよび結晶質合成サ
ファイアから形成した発光管に封入している。
【０００３】しかし、このようなランプの寿命は、ラン
プ点灯中に、溶融シリカ製発光管を通してのナトリウム
イオンの拡散および／または金属ハロゲン化物の溶融シ
リカ製発光管との反応により、金属ハロゲン化物封入物
の金属部分が失われたり、それに対応して発光管内に遊
離ハロゲンが堆積することにより、制限されることが多
い。ここで、用語「遊離ハロゲン」は、ランプ点灯温度
で存在する揮発形態のハロゲンおよびハロゲン化物を意
味し、ナトリウムイオンが発光管壁を通して拡散するに
つれて解放される遊離ハロゲンと、遊離ハロゲン化物、
すなわち、ハロゲンと封入物の種々の成分のいずれかと
のハロゲン化物反応生成物を含む。
プ点灯中に、溶融シリカ製発光管を通してのナトリウム
イオンの拡散および／または金属ハロゲン化物の溶融シ
リカ製発光管との反応により、金属ハロゲン化物封入物
の金属部分が失われたり、それに対応して発光管内に遊
離ハロゲンが堆積することにより、制限されることが多
い。ここで、用語「遊離ハロゲン」は、ランプ点灯温度
で存在する揮発形態のハロゲンおよびハロゲン化物を意
味し、ナトリウムイオンが発光管壁を通して拡散するに
つれて解放される遊離ハロゲンと、遊離ハロゲン化物、
すなわち、ハロゲンと封入物の種々の成分のいずれかと
のハロゲン化物反応生成物を含む。
【０００４】ナトリウムイオンの易動度は発光管がナト
リウムイオンに対して比較的多孔性であるような易動度
であり、ランプの点灯中、ナトリウムは高熱のアークプ
ラズマから発光管壁を通って、発光管とランプ外管（ジ
ャケットまたはエンベロープ）との間の低温領域に移行
し、外管およびその付近の部材の上に凝縮する。したが
って、失われたナトリウムは放電に利用できず、もはや
その特徴的な発光に寄与できず、このため光出力が次第
に低下し、色が白から青に変わる。アークは減縮され、
特に水平点灯姿勢のランプでは、発光管壁に対して反
り、管壁を軟化する。また、ナトリウムが失われると、
ランプの点灯電圧が増加し、アークを維持できなくなる
点まで上昇し、ランプの寿命がつきるおそれがある。
リウムイオンに対して比較的多孔性であるような易動度
であり、ランプの点灯中、ナトリウムは高熱のアークプ
ラズマから発光管壁を通って、発光管とランプ外管（ジ
ャケットまたはエンベロープ）との間の低温領域に移行
し、外管およびその付近の部材の上に凝縮する。したが
って、失われたナトリウムは放電に利用できず、もはや
その特徴的な発光に寄与できず、このため光出力が次第
に低下し、色が白から青に変わる。アークは減縮され、
特に水平点灯姿勢のランプでは、発光管壁に対して反
り、管壁を軟化する。また、ナトリウムが失われると、
ランプの点灯電圧が増加し、アークを維持できなくなる
点まで上昇し、ランプの寿命がつきるおそれがある。
【０００５】ランプの点灯中に封入物の金属部分が失わ
れ、それに対応して遊離ハロゲンが堆積するもう一つの
原因として、封入物中の金属ハロゲン化物と、溶融シリ
カ製発光管の内面の二酸化けい素ＳｉＯ2 との化学反応
があり、この反応により、たとえば、金属珪酸塩結晶お
よび四ヨウ化珪素が生じる。この結果、ランプの色シフ
ト、管壁黒化、光束低下が生じる。
れ、それに対応して遊離ハロゲンが堆積するもう一つの
原因として、封入物中の金属ハロゲン化物と、溶融シリ
カ製発光管の内面の二酸化けい素ＳｉＯ2 との化学反応
があり、この反応により、たとえば、金属珪酸塩結晶お
よび四ヨウ化珪素が生じる。この結果、ランプの色シフ
ト、管壁黒化、光束低下が生じる。
【０００６】したがって、メタルハライド・アーク放電
灯の溶融シリカ製発光管を通しての拡散によるナトリウ
ム喪失を防止するか、最小限に抑えるとともに、封入物
中の電離可能な発光金属種と発光管の溶融シリカ壁との
反応を低下するか防止する方法が求められている。これ
らの問題を解決する方法として、発光管の外面に珪酸ア
ルミニウムや珪酸チタンの層を設ける方法がある（米国
特許第４，０４７，０６７号および第４，０１７，１６
３号）。米国再発行特許第３０，１６５号に、ガラス質
金属燐酸塩および砒酸塩がセラミックおよびシリカ製発
光管の内面の被覆として開示されている。米国特許第
３，９８４，５９０号にりん酸アルミニウムが、米国特
許第５，０３２，７６２号に酸化ベリリウムが、発光管
の内面の被覆として開示されている。これらの特許もこ
の発明の先行技術として援用しておく。
灯の溶融シリカ製発光管を通しての拡散によるナトリウ
ム喪失を防止するか、最小限に抑えるとともに、封入物
中の電離可能な発光金属種と発光管の溶融シリカ壁との
反応を低下するか防止する方法が求められている。これ
らの問題を解決する方法として、発光管の外面に珪酸ア
ルミニウムや珪酸チタンの層を設ける方法がある（米国
特許第４，０４７，０６７号および第４，０１７，１６
３号）。米国再発行特許第３０，１６５号に、ガラス質
金属燐酸塩および砒酸塩がセラミックおよびシリカ製発
光管の内面の被覆として開示されている。米国特許第
３，９８４，５９０号にりん酸アルミニウムが、米国特
許第５，０３２，７６２号に酸化ベリリウムが、発光管
の内面の被覆として開示されている。これらの特許もこ
の発明の先行技術として援用しておく。
【０００７】従来技術においてこのように被覆が提案さ
れているにもかかわらず、拡散または反応による封入物
の発光性金属部分が失われ、それに対応して発光管に遊
離ハロゲンが堆積する問題は、これまで適切な解決を見
ていない。
れているにもかかわらず、拡散または反応による封入物
の発光性金属部分が失われ、それに対応して発光管に遊
離ハロゲンが堆積する問題は、これまで適切な解決を見
ていない。
【０００８】
【発明の目的】したがって、この発明の目的は、メタル
ハライド・アーク放電灯の発光管の封入物の金属部分の
拡散および／または反応による喪失を低減し、こうして
それに対応した遊離ハロゲンの堆積を低減し、ランプの
有効寿命を長くする手段を提供することにある。
ハライド・アーク放電灯の発光管の封入物の金属部分の
拡散および／または反応による喪失を低減し、こうして
それに対応した遊離ハロゲンの堆積を低減し、ランプの
有効寿命を長くする手段を提供することにある。
【０００９】この発明の別の目的は、前記手段を有する
改良発光管およびその発光管を含む改良メタルハライド
放電灯を提供することにある。
改良発光管およびその発光管を含む改良メタルハライド
放電灯を提供することにある。
【００１０】
【発明の概要】上記および他の目的を達成するこの発明
は、メタルハライド・アーク放電灯のようなアーク放電
灯の溶融シリカ製発光管（またはアーク室）であって、
アーク放電を開始して維持することのできる封入物が入
れてあり、封入物の少なくとも１種の成分が溶融シリカ
と反応するか、発光管を通して拡散するような溶融シリ
カ製発光管の改良にかかわる。封入物は、通常、ナトリ
ウムハロゲン化物、１種以上の別の金属ハロゲン化物お
よび始動用不活性ガスを含む。発光管は、アーク室を画
定する内壁を有する溶融シリカ製の管からなり、この管
の内面に、本質的にスカンジウム、イットリウムおよび
希土類元素よりなる群から選んだ１種以上の金属の珪酸
塩（シリケート）を含むガラス質の光透過性の金属珪酸
塩皮膜が設けられている。金属珪酸塩皮膜は、拡散およ
び／または反応による封入物の金属部分の喪失を低減
し、それに対応する遊離ハロゲンの堆積を低減すること
により、メタルハライド・アーク放電灯の有効寿命を延
長するのに有効であることを確かめた。広義には、この
発明は、表面の少なくとも一部にかかる金属珪酸塩の皮
膜または領域を有する溶融シリカ物品に関する。
は、メタルハライド・アーク放電灯のようなアーク放電
灯の溶融シリカ製発光管（またはアーク室）であって、
アーク放電を開始して維持することのできる封入物が入
れてあり、封入物の少なくとも１種の成分が溶融シリカ
と反応するか、発光管を通して拡散するような溶融シリ
カ製発光管の改良にかかわる。封入物は、通常、ナトリ
ウムハロゲン化物、１種以上の別の金属ハロゲン化物お
よび始動用不活性ガスを含む。発光管は、アーク室を画
定する内壁を有する溶融シリカ製の管からなり、この管
の内面に、本質的にスカンジウム、イットリウムおよび
希土類元素よりなる群から選んだ１種以上の金属の珪酸
塩（シリケート）を含むガラス質の光透過性の金属珪酸
塩皮膜が設けられている。金属珪酸塩皮膜は、拡散およ
び／または反応による封入物の金属部分の喪失を低減
し、それに対応する遊離ハロゲンの堆積を低減すること
により、メタルハライド・アーク放電灯の有効寿命を延
長するのに有効であることを確かめた。広義には、この
発明は、表面の少なくとも一部にかかる金属珪酸塩の皮
膜または領域を有する溶融シリカ物品に関する。
【００１１】この発明はさらに、プラズマアーク放電閉
じ込め用の溶融シリカ製発光管であって、本質的にスカ
ンジウム、イットリウムおよび希土類元素よりなる群か
ら選んだ１種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の
光透過性金属珪酸塩皮膜を管内面に設けた発光管と、前
記発光管に入れた、ナトリウムハロゲン化物、１種以上
の別の金属ハロゲン化物および始動用不活性ガスを含む
封入物と、アーク放電を始動して維持する手段とを備え
るメタルハライド・アーク放電灯アセンブリを提供す
る。たいていの場合、水銀も封入物の１成分とする。し
かし、当業者に周知のように、無線周波数またはマイク
ロ波周波数で作動する高輝度無電極放電灯では、封入物
または発光管に水銀をほとんどまたはまったく入れない
（実質的に水銀を含有しない）ことが多い。
じ込め用の溶融シリカ製発光管であって、本質的にスカ
ンジウム、イットリウムおよび希土類元素よりなる群か
ら選んだ１種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の
光透過性金属珪酸塩皮膜を管内面に設けた発光管と、前
記発光管に入れた、ナトリウムハロゲン化物、１種以上
の別の金属ハロゲン化物および始動用不活性ガスを含む
封入物と、アーク放電を始動して維持する手段とを備え
るメタルハライド・アーク放電灯アセンブリを提供す
る。たいていの場合、水銀も封入物の１成分とする。し
かし、当業者に周知のように、無線周波数またはマイク
ロ波周波数で作動する高輝度無電極放電灯では、封入物
または発光管に水銀をほとんどまたはまったく入れない
（実質的に水銀を含有しない）ことが多い。
【００１２】この発明はさらに、メタルハライド・アー
ク放電灯用の、ナトリウムハロゲン化物、１種以上の別
の金属ハロゲン化物および始動用不活性ガスを含む封入
物が封入された溶融シリカ製発光管を、拡散または反応
により封入物の金属部分が失われたり、それに対応して
発光管内に遊離ハロゲンが堆積することから保護する方
法を提供する。この方法では、本質的にスカンジウム、
イットリウムおよび希土類元素よりなる群から選んだ１
種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の光透過性金
属珪酸塩皮膜を発光管の内面に設ける。
ク放電灯用の、ナトリウムハロゲン化物、１種以上の別
の金属ハロゲン化物および始動用不活性ガスを含む封入
物が封入された溶融シリカ製発光管を、拡散または反応
により封入物の金属部分が失われたり、それに対応して
発光管内に遊離ハロゲンが堆積することから保護する方
法を提供する。この方法では、本質的にスカンジウム、
イットリウムおよび希土類元素よりなる群から選んだ１
種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の光透過性金
属珪酸塩皮膜を発光管の内面に設ける。
【００１３】
【詳しい説明】この発明の「金属珪酸塩皮膜」は、実際
上、溶融シリカ発光管の内壁の光透過性ガラス質領域ま
たは帯域である。ガラス質領域または帯域は、これがな
いときに溶融シリカ発光管のＳｉＯ2 と反応する封入物
中の金属の珪酸塩（シリケート）を含み、たとえば、ス
カンジウム、イットリウム、希土類元素またはこれらの
混合物の珪酸塩を含む。特に、ガラス質領域または帯域
（以下「金属珪酸塩皮膜」という）は、ガラス質すなわ
ちアモルフォスであり、好ましくは連続で、またその厚
さは、メタルハライド封入物からのナトリウム喪失を低
減し、および／または発光管に入れた封入物の金属種と
発光管壁のＳｉＯ2 との反応を低減し、したがってそれ
に対応するこれら発生源からの遊離ハロゲンの堆積を低
減し、これによりランプの有効寿命を長くするのに十分
な厚さとするのが好ましい。さらに、この保護層は、発
光管からの可視光出力の遮断を最小にするのに十分な薄
さでもある。通常、厚さは約２−３０ミクロンの範囲で
ある。
上、溶融シリカ発光管の内壁の光透過性ガラス質領域ま
たは帯域である。ガラス質領域または帯域は、これがな
いときに溶融シリカ発光管のＳｉＯ2 と反応する封入物
中の金属の珪酸塩（シリケート）を含み、たとえば、ス
カンジウム、イットリウム、希土類元素またはこれらの
混合物の珪酸塩を含む。特に、ガラス質領域または帯域
（以下「金属珪酸塩皮膜」という）は、ガラス質すなわ
ちアモルフォスであり、好ましくは連続で、またその厚
さは、メタルハライド封入物からのナトリウム喪失を低
減し、および／または発光管に入れた封入物の金属種と
発光管壁のＳｉＯ2 との反応を低減し、したがってそれ
に対応するこれら発生源からの遊離ハロゲンの堆積を低
減し、これによりランプの有効寿命を長くするのに十分
な厚さとするのが好ましい。さらに、この保護層は、発
光管からの可視光出力の遮断を最小にするのに十分な薄
さでもある。通常、厚さは約２−３０ミクロンの範囲で
ある。
【００１４】好ましくは、金属珪酸塩皮膜は、封入物中
の溶融シリカともっとも反応性である金属（１種または
複数種）の珪酸塩からなる。したがって、たとえば、封
入物がヨウ化スカンジウムおよびヨウ化トリウムを含む
場合、ヨウ化スカンジウムの方がヨウ化トリウムより溶
融シリカとの反応性が高いので、金属珪酸塩皮膜を珪酸
スカンジウムとするのが好ましい。これにより、封入物
中の種々の金属間に金属交換反応が生じる傾向を低減で
き、有利である。すなわち、たとえば、金属珪酸塩皮膜
が珪酸トリウムであると、珪酸トリウム皮膜内でスカン
ジウムがトリウムと置換する金属交換反応が起こる傾向
がある。
の溶融シリカともっとも反応性である金属（１種または
複数種）の珪酸塩からなる。したがって、たとえば、封
入物がヨウ化スカンジウムおよびヨウ化トリウムを含む
場合、ヨウ化スカンジウムの方がヨウ化トリウムより溶
融シリカとの反応性が高いので、金属珪酸塩皮膜を珪酸
スカンジウムとするのが好ましい。これにより、封入物
中の種々の金属間に金属交換反応が生じる傾向を低減で
き、有利である。すなわち、たとえば、金属珪酸塩皮膜
が珪酸トリウムであると、珪酸トリウム皮膜内でスカン
ジウムがトリウムと置換する金属交換反応が起こる傾向
がある。
【００１５】金属珪酸塩皮膜の厚さは、拡散または反応
による封入物の金属部分の喪失およびそれに対応する発
光管内での遊離ハロゲンの堆積を低減するのに十分な厚
さであるのが好ましい。もっとも好ましくは、金属珪酸
塩皮膜の厚さは約２−３０ミクロンの範囲である。金属
珪酸塩皮膜が連続であるのがもっとも好ましい。発光管
は、溶融シリカ、すなわち９６重量％以上のＳｉＯ2 を
含有するガラス質光透過性材料から形成する。ここで、
用語「溶融シリカ材料」は、当業者によく知られている
ように天然産石英砂を溶融することにより製造する溶融
石英材料ならびに合成非結晶石英およびＶＹＣＯＲを包
含する。ランプには、当業者によく知られているよう
に、ナトリウムハロゲン化物および１種以上の他の電離
可能な発光性金属（たとえば、スカンジウム、イットリ
ウムまたは希土類元素）のハロゲン化物を含む封入物
を、始動用不活性ガス、たとえばキセノンおよびアルゴ
ンとともに封入する。
による封入物の金属部分の喪失およびそれに対応する発
光管内での遊離ハロゲンの堆積を低減するのに十分な厚
さであるのが好ましい。もっとも好ましくは、金属珪酸
塩皮膜の厚さは約２−３０ミクロンの範囲である。金属
珪酸塩皮膜が連続であるのがもっとも好ましい。発光管
は、溶融シリカ、すなわち９６重量％以上のＳｉＯ2 を
含有するガラス質光透過性材料から形成する。ここで、
用語「溶融シリカ材料」は、当業者によく知られている
ように天然産石英砂を溶融することにより製造する溶融
石英材料ならびに合成非結晶石英およびＶＹＣＯＲを包
含する。ランプには、当業者によく知られているよう
に、ナトリウムハロゲン化物および１種以上の他の電離
可能な発光性金属（たとえば、スカンジウム、イットリ
ウムまたは希土類元素）のハロゲン化物を含む封入物
を、始動用不活性ガス、たとえばキセノンおよびアルゴ
ンとともに封入する。
【００１６】図１に、この発明を実施するのに好適な、
米国特許第４，９１８，３５２号に開示されているよう
な電極付きメタルハライド・アーク放電灯の具体的な例
を線図的に示すが、この発明はこの例に限定されない。
ランプ１０は、光透過性ガラス質材料たとえばガラス製
の外管１２と、光透過性溶融シリカ製の光透過性発光管
１４と、発光管への電気接続を行うための適当な電気接
点を有する口金１６とを含む。図１には電極付きのラン
プを示すが、この発明は、たとえば米国特許第５，０３
２，７６２号に開示されているような無電極メタルハラ
イド・アーク放電灯にも適用できる。
米国特許第４，９１８，３５２号に開示されているよう
な電極付きメタルハライド・アーク放電灯の具体的な例
を線図的に示すが、この発明はこの例に限定されない。
ランプ１０は、光透過性ガラス質材料たとえばガラス製
の外管１２と、光透過性溶融シリカ製の光透過性発光管
１４と、発光管への電気接続を行うための適当な電気接
点を有する口金１６とを含む。図１には電極付きのラン
プを示すが、この発明は、たとえば米国特許第５，０３
２，７６２号に開示されているような無電極メタルハラ
イド・アーク放電灯にも適用できる。
【００１７】図１において、発光管１４は外管１２内の
所定の位置にフレーム部品により保持されている。フレ
ーム部品には、発光管の一端では、外管のディンプル２
０を囲むばねクリップ金属バンド１８、これにスポット
溶接により取り付けられた支持部材２２、発光管１４の
圧潰（ピンチシール）部分のまわりに機械的に固着さ
れ、支持部材２２がスポット溶接されたストラップ部材
２４が含まれる。発光管１４の他端は支持部材２６によ
り固定される。支持部材２６は、一端が導電端子２８に
スポット溶接され、また他端がストラップ部材３０に溶
接されている。ストラップ部材３０は発光管の他の圧潰
部分のまわりに機械的に固着されている。導電部材３
２、３４は、一端が支持部材２６、２２にそれぞれスポ
ット溶接され、また他端が発光管電極（図示せず）の内
部リード３６、３８にそれぞれスポット溶接されてい
る。導電部材４０は始動用抵抗器４２および電流導体４
４にスポット溶接されている。抵抗器４２の他端は始動
用電極（図示せず）の内部リード４６に接続されてい
る。モリブデンから形成する導体４４および内部リード
３６、３８、４６および抵抗器４２の実際の抵抗部分を
除いては、これらのフレーム部品をすべてニッケルメッ
キした鋼から形成するのがよい。ランプには、ランプ外
管の内側から水素を捕獲または吸収する金属合金材料で
被覆したゲッタ条片３０’も収容されている。
所定の位置にフレーム部品により保持されている。フレ
ーム部品には、発光管の一端では、外管のディンプル２
０を囲むばねクリップ金属バンド１８、これにスポット
溶接により取り付けられた支持部材２２、発光管１４の
圧潰（ピンチシール）部分のまわりに機械的に固着さ
れ、支持部材２２がスポット溶接されたストラップ部材
２４が含まれる。発光管１４の他端は支持部材２６によ
り固定される。支持部材２６は、一端が導電端子２８に
スポット溶接され、また他端がストラップ部材３０に溶
接されている。ストラップ部材３０は発光管の他の圧潰
部分のまわりに機械的に固着されている。導電部材３
２、３４は、一端が支持部材２６、２２にそれぞれスポ
ット溶接され、また他端が発光管電極（図示せず）の内
部リード３６、３８にそれぞれスポット溶接されてい
る。導電部材４０は始動用抵抗器４２および電流導体４
４にスポット溶接されている。抵抗器４２の他端は始動
用電極（図示せず）の内部リード４６に接続されてい
る。モリブデンから形成する導体４４および内部リード
３６、３８、４６および抵抗器４２の実際の抵抗部分を
除いては、これらのフレーム部品をすべてニッケルメッ
キした鋼から形成するのがよい。ランプには、ランプ外
管の内側から水素を捕獲または吸収する金属合金材料で
被覆したゲッタ条片３０’も収容されている。
【００１８】この発明によれば、アモルファスな金属珪
酸塩皮膜（コーティング）１４ａを発光管１４の内面に
被着する。金属珪酸塩皮膜１４ａの厚さは、ナトリウム
の拡散および／または金属ハロゲン化物と発光管壁のシ
リカとの反応によりメタルハライド封入物の金属部分が
失われるのを低減し、またしたがってそれに対応する遊
離ハロゲンの堆積を低減するのに十分な厚さとするのが
好ましい。さらに、金属珪酸塩皮膜１４ａは、発光管か
らの可視光出力の遮断を最小にするのに十分な薄さでも
なければならない。封入物の金属部分はランプ点灯中に
可視光を発生するので、その喪失を低減することにより
ランプの有効寿命が著しく長くなる。さらに、遊離ハロ
ゲンの堆積は、代表的には、アークの不安定の原因とな
り、最終的にアークの消滅につながるので、このような
堆積を減らすことによってもランプの有効寿命が長くな
る。
酸塩皮膜（コーティング）１４ａを発光管１４の内面に
被着する。金属珪酸塩皮膜１４ａの厚さは、ナトリウム
の拡散および／または金属ハロゲン化物と発光管壁のシ
リカとの反応によりメタルハライド封入物の金属部分が
失われるのを低減し、またしたがってそれに対応する遊
離ハロゲンの堆積を低減するのに十分な厚さとするのが
好ましい。さらに、金属珪酸塩皮膜１４ａは、発光管か
らの可視光出力の遮断を最小にするのに十分な薄さでも
なければならない。封入物の金属部分はランプ点灯中に
可視光を発生するので、その喪失を低減することにより
ランプの有効寿命が著しく長くなる。さらに、遊離ハロ
ゲンの堆積は、代表的には、アークの不安定の原因とな
り、最終的にアークの消滅につながるので、このような
堆積を減らすことによってもランプの有効寿命が長くな
る。
【００１９】この発明の好適な実施例では、発光管１４
が溶融シリカからなり、金属珪酸塩皮膜が珪酸スカンジ
ウムからなるガラス質領域または部分である。珪酸スカ
ンジウムが金属珪酸塩皮膜として好ましいのは、その熱
膨張係数が比較的低く、融点が高いからである。金属珪
酸塩皮膜１４ａの厚さは２−３０ミクロンの範囲が好ま
しい。
が溶融シリカからなり、金属珪酸塩皮膜が珪酸スカンジ
ウムからなるガラス質領域または部分である。珪酸スカ
ンジウムが金属珪酸塩皮膜として好ましいのは、その熱
膨張係数が比較的低く、融点が高いからである。金属珪
酸塩皮膜１４ａの厚さは２−３０ミクロンの範囲が好ま
しい。
【００２０】皮膜は、発光管の内壁に金属酸化物の被
覆、金属酸化物プレカーザ（precursor ）の被覆または
あらかじめ反応させた金属珪酸塩の被覆として被着する
ことができる。種々の公知の方法のいずれを用いてもよ
く、たとえば、金属アルコキシゾルゲルから被覆して酸
化物に熱変換し、また微粒金属酸化物のキャリヤ液体へ
の懸濁液から被覆し、またプレカーザの溶液または懸濁
液から被覆してプレカーザを酸化物に変換し、また酸化
物または珪酸塩の粉末またはフリットから被覆し、ある
いは金属アセチルアセトナートのようなプレカーザを化
学蒸着（ＣＶＤ）してプレカーザを金属酸化物に熱分解
するなどの方法がある。大気圧または低圧ＣＶＤによる
被覆が好ましく、これらの技術は当業界で周知である。
つぎに、たとえば、火炎を用いて、このような皮膜をシ
リカ発光管の内壁に融合し、内壁のシリカ内に金属珪酸
塩の実質的に連続な領域を形成する。
覆、金属酸化物プレカーザ（precursor ）の被覆または
あらかじめ反応させた金属珪酸塩の被覆として被着する
ことができる。種々の公知の方法のいずれを用いてもよ
く、たとえば、金属アルコキシゾルゲルから被覆して酸
化物に熱変換し、また微粒金属酸化物のキャリヤ液体へ
の懸濁液から被覆し、またプレカーザの溶液または懸濁
液から被覆してプレカーザを酸化物に変換し、また酸化
物または珪酸塩の粉末またはフリットから被覆し、ある
いは金属アセチルアセトナートのようなプレカーザを化
学蒸着（ＣＶＤ）してプレカーザを金属酸化物に熱分解
するなどの方法がある。大気圧または低圧ＣＶＤによる
被覆が好ましく、これらの技術は当業界で周知である。
つぎに、たとえば、火炎を用いて、このような皮膜をシ
リカ発光管の内壁に融合し、内壁のシリカ内に金属珪酸
塩の実質的に連続な領域を形成する。
【００２１】たとえば、スカンジウムアセチルアセトナ
ートのようなプレカーザを、大気圧または低圧で化学蒸
着により堆積し、約３００°Ｃの温度で熱分解して酸化
スカンジウムＳｃ2 Ｏ3 の皮膜を形成する。つぎに、約
１８００°Ｃの温度で酸化スカンジウムをシリカに融合
して、ガラス質珪酸スカンジウムの領域を形成する。あ
るいはまた、酸化スカンジウムをその懸濁液から堆積
し、乾燥し、約１８００°Ｃの温度でシリカに融合して
もよい。皮膜を、反応済みの珪酸スカンジウム粉末また
はフリットとして適用し、これをその後発光管のシリカ
内壁に融合することもできる。
ートのようなプレカーザを、大気圧または低圧で化学蒸
着により堆積し、約３００°Ｃの温度で熱分解して酸化
スカンジウムＳｃ2 Ｏ3 の皮膜を形成する。つぎに、約
１８００°Ｃの温度で酸化スカンジウムをシリカに融合
して、ガラス質珪酸スカンジウムの領域を形成する。あ
るいはまた、酸化スカンジウムをその懸濁液から堆積
し、乾燥し、約１８００°Ｃの温度でシリカに融合して
もよい。皮膜を、反応済みの珪酸スカンジウム粉末また
はフリットとして適用し、これをその後発光管のシリカ
内壁に融合することもできる。
【００２２】「金属珪酸塩皮膜」、すなわち金属珪酸塩
の領域または帯域の特性決定は、種々の技術により行う
ことができる。被覆材料をシリカに融合した後、ガラス
は視覚上透明である。これらの表面のＸ線分析ではアモ
ルファス組織のみが示され、結晶相がほとんどまたはま
ったくないことを示している。もしも「融合」（ｆｕｓ
ｅｄ−ｉｎ）組織が結晶性であれば、別のＸ線回折パタ
ーンが予想される。発光管壁のガラス質領域中の金属珪
酸塩、すなわち珪酸スカンジウムの総量は、そのガラス
を溶解し、ＩＣＰ（inductive coupled plasma誘導結合
プラズマ）分光分析などの技法で濃度を測定することに
より、求めることができる。金属珪酸塩の存在は、走査
型電子顕微鏡にＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線分光）分析
系を装着して溶融シリカ壁に融合した金属珪酸塩のＥＤ
Ｘドットマップを描くことにより、検出することができ
る。したがって、領域の厚さは、当業界で周知のよう
に、ＥＤＸドットマップ技法を用いて、あるいは他の適
当な技法により、その領域のエッジ破壊表面から求める
ことができる。この領域の厚さは代表的には２−３０ミ
クロンであることを確かめた。厚さは、当業界で周知の
ように、表面に被覆された最初の酸化物の量および融合
時間と温度に依存する。
の領域または帯域の特性決定は、種々の技術により行う
ことができる。被覆材料をシリカに融合した後、ガラス
は視覚上透明である。これらの表面のＸ線分析ではアモ
ルファス組織のみが示され、結晶相がほとんどまたはま
ったくないことを示している。もしも「融合」（ｆｕｓ
ｅｄ−ｉｎ）組織が結晶性であれば、別のＸ線回折パタ
ーンが予想される。発光管壁のガラス質領域中の金属珪
酸塩、すなわち珪酸スカンジウムの総量は、そのガラス
を溶解し、ＩＣＰ（inductive coupled plasma誘導結合
プラズマ）分光分析などの技法で濃度を測定することに
より、求めることができる。金属珪酸塩の存在は、走査
型電子顕微鏡にＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線分光）分析
系を装着して溶融シリカ壁に融合した金属珪酸塩のＥＤ
Ｘドットマップを描くことにより、検出することができ
る。したがって、領域の厚さは、当業界で周知のよう
に、ＥＤＸドットマップ技法を用いて、あるいは他の適
当な技法により、その領域のエッジ破壊表面から求める
ことができる。この領域の厚さは代表的には２−３０ミ
クロンであることを確かめた。厚さは、当業界で周知の
ように、表面に被覆された最初の酸化物の量および融合
時間と温度に依存する。
【００２３】以上の説明はこの発明の実施に関する具体
的な説明であるが、この発明はこれに限定されない。こ
の発明をさらに具体的に示すために、以下に実施例を示
すが、これらも限定的なものではない。
的な説明であるが、この発明はこれに限定されない。こ
の発明をさらに具体的に示すために、以下に実施例を示
すが、これらも限定的なものではない。
【００２４】
【実施例】酸化スカンジウムＳｃ2 Ｏ3 を溶融石英発光
管（複数）の内面に、そのプレカーザすなわちスカンジ
ウムアセチルアセトナートの大気圧化学蒸着および熱分
解により被着した。つぎに、発光管を約１８００°Ｃの
白熱に加熱することにより、酸化スカンジウム皮膜をシ
リカに融合させて、この発明による「金属珪酸塩皮膜」
を形成した。これらの発光管を、被覆なしの対照品とと
もに、米国特許第４，９１８，３５２号に開示されたタ
イプの１７５Ｗメタルハライド・アーク放電灯に加工し
た。封入物は、水銀、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカン
ジウム、ヨウ化トリウム、および始動ガスとしてのアル
ゴンの混合物であった。ランプを点灯し、１０，０００
時間まで試験した。ランプ性能に対する皮膜の影響を図
２−図４に示す。
管（複数）の内面に、そのプレカーザすなわちスカンジ
ウムアセチルアセトナートの大気圧化学蒸着および熱分
解により被着した。つぎに、発光管を約１８００°Ｃの
白熱に加熱することにより、酸化スカンジウム皮膜をシ
リカに融合させて、この発明による「金属珪酸塩皮膜」
を形成した。これらの発光管を、被覆なしの対照品とと
もに、米国特許第４，９１８，３５２号に開示されたタ
イプの１７５Ｗメタルハライド・アーク放電灯に加工し
た。封入物は、水銀、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカン
ジウム、ヨウ化トリウム、および始動ガスとしてのアル
ゴンの混合物であった。ランプを点灯し、１０，０００
時間まで試験した。ランプ性能に対する皮膜の影響を図
２−図４に示す。
【００２５】図２は、被覆なしの対照品に較べて、この
発明による被覆ランプの光束維持が改良されていること
を示す。点灯１０，０００時間で、被覆発光管ランプは
平均して約２５％光束が多かった。同様に、この発明に
よる被覆発光管を用いたランプでは、１０，０００時間
の試験で色温度の変化が小さく（図３）、電圧の変化が
小さい（図４）ことがわかった。たとえば、点灯１０，
０００時間後に、この発明による被覆融合発光管から作
製したランプの平均色温度は、対照品より平均で３５０
Ｋ低かった（３２５０Ｋ対３６００Ｋ）。１０，０００
時間の試験中に、被覆発光管の電圧上昇は、対照品の約
＋１５％に較べて、わずか＋７％であった。
発明による被覆ランプの光束維持が改良されていること
を示す。点灯１０，０００時間で、被覆発光管ランプは
平均して約２５％光束が多かった。同様に、この発明に
よる被覆発光管を用いたランプでは、１０，０００時間
の試験で色温度の変化が小さく（図３）、電圧の変化が
小さい（図４）ことがわかった。たとえば、点灯１０，
０００時間後に、この発明による被覆融合発光管から作
製したランプの平均色温度は、対照品より平均で３５０
Ｋ低かった（３２５０Ｋ対３６００Ｋ）。１０，０００
時間の試験中に、被覆発光管の電圧上昇は、対照品の約
＋１５％に較べて、わずか＋７％であった。
【００２６】この性能向上は、電圧のデータも色温度の
データも示唆する通り、ランプ寿命が続く間の、ナトリ
ウム喪失の減少と、封入物内の金属種と発光管の内壁と
の反応の減少とに関係しているようである。最後に、こ
の発明の被覆発光管を有する試験ランプについての生存
率は、対照品より５０％良好であることがわかった。こ
の発明のランプは試験中にランプ故障ゼロであったが、
対照ランプは５０％が１０，０００時間までに故障し
た。
データも示唆する通り、ランプ寿命が続く間の、ナトリ
ウム喪失の減少と、封入物内の金属種と発光管の内壁と
の反応の減少とに関係しているようである。最後に、こ
の発明の被覆発光管を有する試験ランプについての生存
率は、対照品より５０％良好であることがわかった。こ
の発明のランプは試験中にランプ故障ゼロであったが、
対照ランプは５０％が１０，０００時間までに故障し
た。
【００２７】遊離ハロゲンを、当業界で周知のように紫
外線吸収分光分析により測定した。この発明のランプは
遊離ハロゲンレベルが、被覆なしのランプと較べて、２
−４倍減少しており、平均減少は約３倍であった。した
がって、この発明のガラス質金属珪酸塩皮膜は遊離ハロ
ゲンを減少させるのに有効である。さらに、Ｘ線回折に
より調べると、Ｓｃ2 Ｏ3 からの結晶パターンは測定さ
れず、珪酸スカンジウム皮膜はアモルファスであった。
外線吸収分光分析により測定した。この発明のランプは
遊離ハロゲンレベルが、被覆なしのランプと較べて、２
−４倍減少しており、平均減少は約３倍であった。した
がって、この発明のガラス質金属珪酸塩皮膜は遊離ハロ
ゲンを減少させるのに有効である。さらに、Ｘ線回折に
より調べると、Ｓｃ2 Ｏ3 からの結晶パターンは測定さ
れず、珪酸スカンジウム皮膜はアモルファスであった。
【００２８】種々の他の変更例が明らかであり、当業者
であれば、この発明の要旨から逸脱しない範囲内で簡単
にそのような変更を行うことができる。したがって、こ
の発明の範囲は上述した説明に限定されるものではな
い。特許請求の範囲は、当業者にとって均等とみなされ
得るすべての事項を含めて、この発明の新規と考えられ
る事項すべてを包含すると解釈すべきである。
であれば、この発明の要旨から逸脱しない範囲内で簡単
にそのような変更を行うことができる。したがって、こ
の発明の範囲は上述した説明に限定されるものではな
い。特許請求の範囲は、当業者にとって均等とみなされ
得るすべての事項を含めて、この発明の新規と考えられ
る事項すべてを包含すると解釈すべきである。
【図１】この発明による金属珪酸塩皮膜を含む高輝度メ
タルハライド・アーク放電灯の概略図である。
タルハライド・アーク放電灯の概略図である。
【図２】この発明による金属珪酸塩皮膜を有するランプ
および対照ランプの１０，０００時間点灯試験での光出
力を比較したグラフである。
および対照ランプの１０，０００時間点灯試験での光出
力を比較したグラフである。
【図３】図２と同じランプについての１０，０００時間
点灯試験での色温度の変化を示すグラフである。
点灯試験での色温度の変化を示すグラフである。
【図４】図２と同じランプについての１０，０００時間
点灯試験での電圧の変化を示すグラフである。
点灯試験での電圧の変化を示すグラフである。
１０ ランプ １２ 外管 １４ 発光管 １４ａ 金属珪酸塩皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーティス・エドワード・スコット アメリカ合衆国、オハイオ州、メンター、 イースト・バリービュー・コート、6066番 (72)発明者 ラナジット・カマー・ダッタ アメリカ合衆国、バージニア州、ブラック スバーグ、アスコット・レーン、112番 (72)発明者 メアリー・スー・カリスゼウスキ アメリカ合衆国、オハイオ州、クリーブラ ンド・ハイツ、セベランス・サークル・ド ライブ・ナンバー817、30番 (72)発明者 ポール・ジョージ・マシューズ アメリカ合衆国、オハイオ州、チェスター ランド、ウォルナット・リッジ、11265番 (72)発明者 チャールズ・ナー・スチュワート アメリカ合衆国、オハイオ州、チャグリ ン・フォールズ、トープ・ロード、18680 番
Claims (9)
- 【請求項１】 メタルハライド・アーク放電灯用の、ナ
トリウムハロゲン化物、１種以上の別の金属ハロゲン化
物および始動用不活性ガスを含む封入物が封入された溶
融シリカ製の発光管において、 当該発光管がアーク室を画定する内壁を有する溶融シリ
カ製管からなり、該管の内壁上には、本質的にスカンジ
ウム、イットリウムおよび希土類元素よりなる群から選
んだ１種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の光透
過性金属珪酸塩皮膜が設けられていることを特徴とする
発光管。 - 【請求項２】 前記金属珪酸塩皮膜が、前記１種以上の
別の金属ハロゲン化物の金属と同じ金属である１種以上
の金属の珪酸塩を含有する請求項１に記載の発光管。 - 【請求項３】 前記封入物がヨウ化スカンジウムを含
み、前記金属珪酸塩皮膜が珪酸スカンジウムで構成され
ている請求項１に記載の発光管。 - 【請求項４】 前記金属珪酸塩皮膜の厚さが約２−３０
ミクロンである請求項１に記載の発光管。 - 【請求項５】 前記金属珪酸塩皮膜が実質的に連続であ
る請求項１に記載の発光管。 - 【請求項６】 プラズマアーク放電閉じ込め用の溶融シ
リカ製発光管であって、その内面には、本質的にスカン
ジウム、イットリウムおよび希土類元素よりなる群から
選んだ１種以上の金属の珪酸塩を含有するガラス質の光
透過性金属珪酸塩皮膜が設けられている発光管と、 前記発光管に入れた、ナトリウムハロゲン化物、１種以
上の別の金属ハロゲン化物および始動用不活性ガスを含
む封入物と、 アーク放電を始動して維持する手段とを備えるメタルハ
ライド・アーク放電灯アセンブリ。 - 【請求項７】 メタルハライド・アーク放電灯用の、ナ
トリウムハロゲン化物、１種以上の別の金属ハロゲン化
物および始動用不活性ガスを含む封入物が封入された溶
融シリカ製発光管を、拡散または反応により封入物の金
属部分が失われたり、それに対応して発光管内に遊離ハ
ロゲンが堆積することから保護するための方法におい
て、 本質的にスカンジウム、イットリウムおよび希土類元素
よりなる群から選んだ１種以上の金属の珪酸塩を含有す
るガラス質の光透過性金属珪酸塩皮膜を発光管の内面に
設けることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 アーク放電を開始して維持することので
きる封入物を入れた溶融シリカ製アーク放電室であっ
て、前記封入物の少なくとも１種の成分が前記溶融シリ
カと反応するか、前記アーク室を通して拡散するような
溶融シリカ製アーク放電室において、 前記アーク室の内壁表面が、本質的にスカンジウム、イ
ットリウム、希土類元素およびこれらの混合物よりなる
群から選んだ１種以上の金属の珪酸塩の光透過性皮膜で
構成されていることを特徴とする溶融シリカ製アーク放
電室。 - 【請求項９】 少なくとも一部が、本質的にスカンジウ
ム、イットリウム、希土類元素およびこれらの混合物よ
りなる群から選んだ金属の珪酸塩である表面を有する溶
融シリカ物品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/927,105 US5394057A (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Protective metal silicate coating for a metal halide arc discharge lamp |
| US927105 | 1992-08-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06162999A true JPH06162999A (ja) | 1994-06-10 |
| JPH0797488B2 JPH0797488B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=25454185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188588A Expired - Lifetime JPH0797488B2 (ja) | 1992-08-07 | 1993-07-30 | メタルハライド・アーク放電灯用の発光管 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5394057A (ja) |
| EP (1) | EP0583122A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0797488B2 (ja) |
| KR (1) | KR0130879B1 (ja) |
| CA (1) | CA2101145A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7242144B2 (en) | 2001-09-27 | 2007-07-10 | Harison Toshiba Lighting Corp. | High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device and automotive headlamp apparatus |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU227617B1 (en) * | 1997-08-13 | 2011-09-28 | Univ Princeton | Sol-gel coated polarization vessels |
| CN1324643C (zh) * | 1998-02-20 | 2007-07-04 | 松下电器产业株式会社 | 无汞金属卤化物灯 |
| US6376988B1 (en) * | 1998-08-28 | 2002-04-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Discharge lamp for automobile headlight and the automobile headlight |
| US6731069B1 (en) * | 1999-04-14 | 2004-05-04 | Osram Sylvania Inc. | Mercury-free metal halide arc lamps |
| US6124683A (en) * | 1999-04-14 | 2000-09-26 | Osram Sylvania Inc. | System for and method of operating a mercury free discharge lamp |
| US6229269B1 (en) | 1999-05-21 | 2001-05-08 | Osram Sylvania Inc. | System for and method of operating a discharge lamp |
| JP3728983B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2005-12-21 | スタンレー電気株式会社 | メタルハライドランプおよび車両用前照灯 |
| US6648130B1 (en) * | 1999-08-11 | 2003-11-18 | Medi-Physics, Inc. | Hyperpolarized gas transport and storage devices and associated transport and storage methods using permanent magnets |
| US6600254B2 (en) * | 2000-12-27 | 2003-07-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Quartz metal halide lamps with high lumen output |
| DE10141961A1 (de) * | 2001-08-28 | 2003-03-20 | Philips Corp Intellectual Pty | Entladungslampe und Außenkolben hierfür |
| JP2006508502A (ja) | 2002-11-08 | 2006-03-09 | アドバンスド ライティング テクノロジイズ，インコーポレイティド | 放電ランプにおけるバリアコーティングおよび方法 |
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