JPH08511127A - メタルハライド放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 放電容器（２）と外管（９）とを同軸に有するメタルハライド放電ランプは、拡散金属を有する封入物を含んでいる。このメタルハライド放電ランプに固有の拡散金属の含有量は、６μｍｏｌ／ｃｍ³よりも少ない。リード導体（４、５）は、全長の大部分にわたって、紫外線を遮蔽するスリーブ（１４）によって包囲されている。

Description

【発明の詳細な説明】 メタルハライド放電ランプ 技術分野 本発明は、ダブルエンドで密封されている１つの放電容器を有し、前記放電容 器が、２つの電極と、拡散金属を有する封入物とを含んでおり、前記拡散金属は 作動中に小さいイオン半径を有するイオンを生じさせ、前記イオン半径はＮａ⁺ イオンの半径の大きさのオーダであり、放電容器はダブルエンドで密封されてい る外管によって包囲されており、また放電容器は、外管内にほぼ軸方向に設けら れ、外管内に設けられている２つのリード導体によって保持されている、メタル ハライド放電ランプに関する。 ここでは、特に小さい出力の、例えば５０〜２５０Ｗのメタルハライドランプ が問題となる。 背景技術 ドイツ特許出願公開第３６１９０６８号公報から、両端部がピンチされた管の 中にダブルエンドでピンチされた放電容器を有する、メタルハライドランプが公 知である。動作の保証、特に寿命の長さを高めるために、リード導体が電気絶縁 外被によって包囲されている。この外被には特に、セラミック製、ガラス製、又 は石英ガラス製のスリーブが適している。同時に、放 電容器に対して平行に延在している支持部を必要としないように、放電容器と外 管とが設けられていることによって、光電子（例えばドイツ実用新案第９００２ ９５９号明細書参照）の発生を防止できることが示されている。 導体が、ダブルエンドでピンチ封止された放電容器において、シングルエンド でピンチ封止された外管の中で放電容器に沿って導出されている、アルカリ金属 を含有する封入物を有するメタルハライド放電ランプでは、次のことが公知であ る。つまり、放電容器に沿って延在しているリード導体部分は、電気絶縁性の紫 外線を通さない遮蔽手段、特にガラス製、セラミック製、又は石英ガラス製の小 さい管を備えている（ドイツ特許出願公開第１６３９０８４号公報）。 本発明の課題は、メタルハライド放電ランプの動作特性を改善することにある 。 このような課題は、 外管内に設けられているリード導体が、全長の大部分にわたって、紫外線を遮 蔽する外被によって包囲されており、 放電容積に固有の拡散金属含有量が６μｍｏｌ／ｃｍ³より少ない、 という特徴を有することにより解決される。特に有利な実施形態は、従属請求 項に記載されている。 驚くべきことに、紫外線を通さない外被を合目的に 使用することは、メタルハライド放電ランプにおいても特定な条件のもとで、外 管内にあるリード導体のために有利であることが判明した。メタルハライド放電 ランプは、ダブルエンドでピンチ封止された外管内に、ダブルエンドでピンチ封 止された放電容器を有しており、それにより、従来の支配的な考え方によると光 電離に関して何の問題も無い。それは、特に小さい出力（典型的には５０〜２５ ０Ｗ）の、ナトリウムを含有する封入物を有するメタルハライド放電ランプを扱 ったものである。その場合外管内のリード導体をできるだけ完全に覆う、紫外線 を遮蔽する外被を用いることにより、金属ハロゲン化物の封入量、特にナトリウ ムを含有する成分（例えばＮａＪ）の封入量が非常に小さく保持され、それにも 拘わらず非常に長い寿命（約６０００作動時間）が得られることが判明した。金 属ハロゲン化物の封入量は、放電容器の容積１ｃｍ³当り最大３ｍｇに限定でき ることが、大まかな基準として用いられる。 有利には、金属ハロゲン化物の封入量の下限は、放電容積の１ｃｍ³当り１ｍ ｇに相当すると見なされる。なぜなら、特にナトリウム−希土類を封入する場合 、封入成分のゲッタの効果により、残溜酸素が確実に吸収されるためである。 しかしながら、そのような僅かな封入量のランプの従来の試みは、機能保持す るのには不利であることが わかった。なぜなら、このタイプのランプでも、僅かではあるがランプの寿命期 間にわたって明らかに光電離が生じるからである。この光電離により、放電容器 内の封入物の成分、特にナトリウム成分を低下させてしまう。その結果、このよ うな封入物の成分、特にナトリウム成分の分圧が低下し、動作電圧を高め、また 高い色温度への望ましくないドリフトが生じる。しかしながら本発明のランプは 、寿命期間にわたって非常に良好に光束を維持する。このことは同様に、色温度 についても当てはまる。 機能保持するのに不利である実際の原因は、放電容器（一般に石英ガラスから 製造されている。場合によっては、例えばヨーロッパ特許出願公開第５３６６０ ９号公報に記載のように、セラミック製の放電容器が用いられる。）を経ての、 イオン半径の小さい（例えばリチウムのように）ナトリウムイオン又は別の金属 イオンの拡散にあるので、封入量の条件は、次のように個別に求められる。つま り、封入物における、イオン半径の小さい金属（特にナトリウム）−従ってこの 金属は拡散性があり、また“拡散金属”と称される金属−の純成分量は、放電容 器の１ｃｍ³当り６μｍｏｌより少ない。従って次の式が成り立つ。 固有の拡散金属の含有量≦６μｍｏｌ／ｃｍ³。 拡散金属の含有量の下限は、放電容積の１ｃｍ³当り１μｍｏｌに相当すると 見なされる。つまり、固有 の拡散金属の含有量≧１μｍｏｌ／ｃｍ３と表すことができる。拡散金属の含有 量の有利な値は、４μｍｏｌ／ｃｍ³の範囲である。 小さいイオン半径とは、例えばＮａ⁺又はＬｉ⁺が有するような最大約０．１ｎ ｍの値を意味する。 本発明は、特にナトリウム−希土類を封入する場合に適している。同様に良好 な結果が、ＮａＳｃの封入物でも得ることができる。 主な適用分野は色温度が４０００Ｋ（光色はニュートラルホワイト）のランプ であり、このランプではナトリウムの含有量を、光色が暖白色（色温度は約３０ ００Ｋ）のランプの場合よりも小さく選択することができる。 冒頭に述べた動作の保証の向上は、排気された外管を有する、（タングステン 製の）電極と（モリブデン製の）リード導体が種々の材質から成るランプの場合 にのみ重要であることを、なお注意しなければならない。この場合には、腐食を 促進する封入物（特にナトリウム−錫−封入物を使用する）を用いることにより 、電極が腐食し、ひいては放電容器の気密性が悪化し、さらには致命的な直流動 作が生じる。これに対し本発明のランプは、排気された外管又は不活性ガス（例 えば窒素）を充填した外管を有することができる。さらに、電極及びリード導体 の材質に関しても問題にならなくなる。 図面 図１は、本発明のランプを示す。 図２は、本発明のランプ群の生存率と比較対照群の生存率を示す寿命曲線であ る。 実施形態の説明 次に本発明を実施の形態に基づいて図を用いて詳細に説明する。 図１に略線的に示す高圧放電ランプ１は、消費電力が７０Ｗであり、実質的に 石英ガラス製の円筒状の放電容器２から成り、その中間部は膨らんだ胴体部を形 成している。放電容器２は、両端部がそれぞれ１つのピンチ封止部３によって密 封されている。前記両端部には、２つのリード導体４、５がシートフォイル６を 用いて気密に挿入されており、放電容器２に取付けられている電極７（トリウム 入りタングステン製）と電気的に接続されている。放電容器の両端部には、熱反 射被膜８がコーテイングされている。ニュートラルホワイトの光色を有する封入 物は、希土類金属の添加された金属Ｈｇ及び金属Ｎａから成り、またハロゲンＢ ｒ及び／又はハロゲンＪから成る。有利な金属ハロゲン化封入物は０．４５ｍｇ のＮａＪ、それぞれ０．２７ｍｇずつの希土類金属ＤｙＪ₃、ＨｏＪ₃、ＴｍＪ₃ 、及び０．１３ｍｇのＴｌＪである。この放電容積は、０．７ｃｍ³である。 放電容器２は、同軸方向に設けられている石英ガラ ス製の円筒状の外管９の中にあり、その際最も小さい壁間距離は約２〜３ｍｍに すぎない。この外管内には周知の通り、電位が加わっていないゲッタ１０が設け られており、ゲッタ１０は一方のリード導体４に平行に延びている。外管９は同 様に、両端部がピンチ封止されて密封されている。その際、軸方向に設けられた リード導体４、５はそれぞれ、気密のシートフォイルピンチ封止部１１及び（小 さいプレートコンタクトを有する）セラミック製の口金部１２を介して外側に電 気接続されている。リード導体４、５は外管９内に放電容器２を固定し、長時間 耐えられるようにするために、一方のリード導体５に膨張ループ１３が設けられ ている。膨張ループ１３の必要性はランプの寸法に依存する。２つのリード導体 ４、５は、その全長にわたって、外管９内で延在している石英糸から成る円筒状 のスリーブ１４に包囲されている。この物質は１２００℃までの耐熱性がある。 例えばリップマン社（ドイツ国シュヴェルテ）の珪酸管Ｓ−Ｒ０５型である。こ のスリーブは、０．３ｍｍの壁の厚さを有し、内径が０．４ｍｍである。このス リーブは、９５％以上のＳｉＯ₂から成る。 この物質は、非常に可撓性があるので、膨張ループと共に曲げても全く問題な い。この物質には、セラミック繊維管又は石英繊維管も適する。 真っ直ぐなリード導体にも、僅かに可撓性のある物 質、例えば小さい硬質ガラス管、小さい石英ガラス管、又は硬いセラミック製ス リーブを用いることができる。重要なのは、耐高熱性及び十分な紫外吸収である 。 図２に、図１に記載のランプに関して、リード導体の外被の無いランプ（×印 の測定点）の寿命と、リード導体の外被を有するランプ（三角形の測定点）の寿 命とを対比して示されている。封入物の封入量はどちらの測定群に対しても同じ である。封入物の封入量を少なくすると、外被の無いランプ（曲線ａ）の生存率 は低下してしまう。６０００時間の動作時間後の外被の無いランプの生存率が３ ９％であるのに対して、一方本発明の外被を有する測定群（曲線ｂ）の生存率は 、約２倍も高い（約７５％）。前記外被を有する測定群では、動作持続時間が３ ０００時間までは、全く不良品は生じていない。つまり７５００時間後になって 、ようやく不良品率が５０％に達する。 本発明は、ダブルエンドで密封されている外管内にほぼ軸方向に設けられる、 ダブルエンドで密封された放電容器に利用できる。この放電容器は特に、ダブル エンドでピンチ封止された石英ガラス放電管又はダブルエンドで密封されたセラ ミック管でもよい。外管は特に、ダブルエンドでピンチ封止された硬質ガラス管 又は石英ガラス管である。 外被として、まさに積層としてリード導体に被着されたセラミック懸濁液、例 えばＺｒＯ₂が適している。 この技術は、別個のスリーブに比して製造技術上の利点を有し、同様に可撓性の あるリード導体にも適している。この層厚は約０．１５ｍｍである。付着を改善 するために、１５ｗｔ％までの、特に１０ｗｔ％の酸化ホウ素が添加される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年４月４日 【補正内容】 驚くべきことに、紫外線を通さない外被を合目的に使用することは、メタルハ ライド放電ランプにおいても特定な条件のもとで、外管内にあるリード導体のた めに有利であることが判明した。メタルハライド放電ランプは、ダブルエンドで ピンチ封止された外管内に、ダブルエンドでピンチ封止された放電容器を有して おり、それにより、従来の支配的な考え方によると光電離に関して何の問題も無 い。それは、特に小さい出力（典型的には５０〜２５０Ｗ）の、ナトリウムを含 有する封入物を有するメタルハライド放電ランプを扱ったものである。その場合 外管内のリード導体をできるだけ完全に覆う、紫外線を遮蔽する外被を用いるこ とにより、金属ハロゲン化物の封入量、特にナトリウムを含有する成分（例えば ＮａＩ）の封入量が非常に小さく保持され、それにも拘わらず非常に長い寿命（ 約６０００作動時間）が得られることが判明した。金属ハロゲン化物の封入量は 、放電容器の容積１ｃｍ³当り最大３ｍｇに限定できることが、大まかな基準と して用いられる。 有利には、金属ハロゲン化物の封入量の下限は、放電容積の１ｃｍ³当り１ｍ ｇに相当すると見なされる。なぜなら、特にナトリウム−希土類を封入する場合 、封入成分のゲッタの効果により、残溜酸素が確実に吸収されるためである。 図１に略線的に示す高圧放電ランプ１は、消費電力が７０Ｗであり、実質的に 石英ガラス製の円筒状の放電容器２から成り、その中間部は膨らんだ胴体部を形 成している。放電容器２は、両端部がそれぞれ１つのピンチ封止部３によって密 封されている。前記両端部には、２つのリード導体４、５がシートフォイル６を 用いて気密に挿入されており、放電容器２に取付けられている電極７（トリウム 入りタングステン製）と電気的に接続されている。放電容器の両端部には、熱反 射被膜８がコーテイングされている。ニュートラルホワイトの光色を有する封入 物は、希土類金属の添加された金属Ｈｇ及び金属Ｎａから成り、またハロゲンＢ ｒ及び／又はハロゲンＩから成る。有利な金属ハロゲン化封入物は０．４５ｍｇ のＮａＩ、それぞれ０．２７ｍｇずつの希土類金属ＤｙＩ₃、ＨｏＩ₃、ＴｍＩ₃ 、及び０．１３ｍｇのＴｌＩである。この放電容積は、０．７ｃｍ３である。 請求の範囲 １．ダブルエンドで密封されている１つの放電容器（２）を有し、前記放電容 器（２）が、２つの電極と、拡散金属を有する封入物とを含んでおり、前記拡散 金属は作動中に小さいイオン半径を有するイオンを生じさせ、前記イオン半径は Ｎａ⁺イオンの半径の大きさのオーダであり、放電容器（２）はダブルエンドで 密封されている円筒状の外管（９）によって包囲されており、前記外管（９）は 軸線を決定し、また放電容器（２）は、外管（９）内にほぼ軸方向に設けられ、 外管（９）内に設けられている２つのリード導体（４、５）によって保持されて いる、メタルハライド放電ランプにおいて、 外管（９）内に設けられているリード導体（４、５）が、全長の大部分にわた って、紫外線を遮蔽する外被（１４）によって包囲されており、 放電容積に固有の拡散金属含有量が６μｍｏｌ／ｃｍ³より少ないことを特徴 とする、メタルハライド放電ランプ。 ２．拡散金属がナトリウムであることを特徴とする、請求項１に記載のメタル ハライド放電ランプ。 ３．固有の拡散金属含有量が少なくとも１μｍｏｌ／ｃｍ³であることを特徴 とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ランプ。 ４．外被（１４）が、セラミック、硬質ガラス、又は石英ガラスの材質の１つ から製作されていることを特徴とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ラ ンプ。 ５．外被（１４）は可撓性があることを特徴とする、請求項４に記載のメタル ハライド放電ランプ。 ６．金属ハロゲン化物の封入量が、最大、放電容器の容積１ｃｍ³当り３ｍｇ であることを特徴とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ランプ。 ７．ランプの出力が最大２５０Ｗであることを特徴とする、請求項１に記載の メタルハライド放電ランプ。 ８．外被が、セラミック懸濁液、例えばＺｒＯ₂層から成り、１５ｗｔ％まで の酸化ホウ素を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のメタルハライド 放電ランプ。 ９．メタルハライド放電ランプの外管（９）内のリード導体（４、５）に対し て、外被（１４）、例えば石英ガラス材質、硬質ガラス材質、又はセラミック材 質から成るスリーブを設け、 ダブルエンドでピンチ封止された放電容器（２）が、軸線を決定する、ダブル エンドで密封されている円筒状の外管（９）内にほぼ軸方向に設けられており、 僅かな量の拡散金属の封入物、例えばナトリウムを使用する際に光電離を回避 するための外被（１４）の使用法。 10．拡散金属の純量が放電容積を基準として６μｍｏｌ／ｃｍ³よりも少ない 、外被（１４）の請求項９に記載の使用法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン フォム シャイト ドイツ連邦共和国 Ｄ―14089 ベルリン ゼテヴェーク 29 (72)発明者 ディートリッヒ フロム ドイツ連邦共和国 Ｄ―83627 ヴァルン ガウ アウシュトラーセ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ダブルエンドで密封されている１つの放電容器（２）を有し、前記放電容 器（２）が、２つの電極と、拡散金属を有する封入物とを含んでおり、前記拡散 金属は作動中に小さいイオン半径を有するイオンを生じさせ、前記イオン半径は Ｎａ⁺イオンの半径の大きさのオーダであり、放電容器（２）はダブルエンドで 密封されている外管（９）によって包囲されており、また放電容器（２）は、外 管（９）内にほぼ軸方向に設けられ、外管（９）内に設けられている２つのリー ド導体（４、５）によって保持されている、メタルハライド放電ランプにおいて 、 外管（９）内に設けられているリード導体（４、５）が、全長の大部分にわた って、紫外線を遮蔽する外被（１４）によって包囲されており、 放電容積に固有の拡散金属含有量が６μｍｏｌ／ｃｍ³より少ないことを特徴 とする、メタルハライド放電ランプ。 ２．拡散金属がナトリウムであることを特徴とする、請求項１に記載のメタル ハライド放電ランプ。 ３．固有の拡散金属含有量が少なくとも１μｍｏｌ／ｃｍ³であることを特徴 とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ランプ。 ４．外被（１４）が、セラミック、硬質ガラス、又 は石英ガラスの材質の１つから製作されていることを特徴とする、請求項１に記 載のメタルハライド放電ランプ。 ５．外被（１４）は可撓性があることを特徴とする、請求項４に記載のメタル ハライド放電ランプ。 ６．金属ハロゲン化物の封入量が、最大、放電容器の容積１ｃｍ³当り３ｍｇ であることを特徴とする、請求項１に記載のメタルハライド放電ランプ。 ７．ランプの出力が最大２５０Ｗであることを特徴とする、請求項１に記載の メタルハライド放電ランプ。 ８．外被が、セラミック懸濁液、例えばＺｒＯ₂層から成り、１５ｗｔ％まで の酸化ホウ素を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のメタルハライド 放電ランプ。 ９．メタルハライド放電ランプの外管（９）内のリード導体（４、５）に対し て、外被（１４）、例えば石英ガラス材質、硬質ガラス材質、又はセラミック材 質から成るスリーブを設け、 ダブルエンドでピンチ封止された放電容器（２）が、ダブルエンドで密封され ている外管（９）内にほぼ軸方向に設けられており、 僅かな量の拡散金属の封入物、例えばナトリウムを使用する際に光電離を回避 するための外被（１４）の使用法。 10．拡散金属の純量が放電容積を基準として６μｍ ｏｌ／ｃｍ³よりも少ない、外被（１４）の請求項９に記載の使用法。