JP2008258161A - 電気ランプ用の構造ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】物理的な長さが従来のランプに比べて著しく短縮されており、それにより殊により小型の光源が実現される、電気ランプ用の構造ユニットを提供する。
【解決手段】外管バルブが２つの端部を有し、この２つの端部はそれぞれ１つの接合手段を介して放電容器の細管に直接的に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、引き延ばされたセラミック性の内管バルブを有し、この内管バルブは中央部を有し、この中央部の両側は細管によって閉じられており、内管バルブはランプ軸を有し、内管バルブ内に収容されている照明手段を有し、内管バルブは外管バルブによって包囲されている形式の構造ユニットに関する。その種のランプは殊に高圧放電ランプまたはハロゲン白熱ランプである。

特許文献１には外管バルブを有する高圧放電ランプが記載されており、この高圧放電ランプでは外管バルブが給電線を貫通させるために使用される底板に接合されている。この場合ガラスバルブは硬質ガラス技術およびアルミノケイ酸塩ガラスまたはバイコールを使用して形成されている。その結果、外管バルブをシールするピンチは必要とされず、また外管バルブの長さは縮小される。

特許文献２には、短縮されたピンチシールを有する外管バルブを備えた高圧放電ランプが記載されている。この場合、ピンチ面における２つのフォイル間に空隙が残され、この空隙は給電線と放電容器の一部を包含する。

特許文献３には、外管バルブが内側の容器を完全には包囲していない、外管バルブを有する電気ランプの製造方法が記載されている。内側の容器を完全には包囲していない外管バルブを有する変形形態は例えば特許文献４に記載されている。この刊行物においては、放電容器が石英ガラスからなる場合に、公知の排気管技術が根本的に必要とされなくなるように外管バルブを構成することが試みられている。

特許文献５には、セラミック放電容器がフォイルヒューズシールによって石英ガラスからなる短縮された外管バルブ内に配置されている、高圧放電ランプの製造方法が記載されている。
WO-A 2006/0131202 EP-A 1 659 617 EP-A 1 492 146 EP-A 465 083 DE-Az 10 2006 045 889.3

本発明の課題は、物理的な長さが従来のランプに比べて著しく短縮されており、それにより殊により小型の光源が実現される、電気ランプ用の構造ユニットを提供することである。別の課題は構成部品を減らし、非常に長いプロセスを回避することにより製造時間を短縮することである。さらに別の課題は、単純且つ廉価に製造することができるランプを提供することである。

この課題は、外管バルブは２つの端部を有し、該２つの端部はそれぞれ１つの接合手段を介して放電容器の前記細管に直接的に接合されていることにより解決される。

構造ユニットを適切なベース嵌合部を用いて直接的に嵌合することができるか、択一的且つ有利には、リフレクタランプまたは照明装置に挿入することができる。

外管バルブの軸方向の長さの低減は一般的に電気ランプの小型化のために望ましいことであり、これは殊に金属ハロゲン化物ランプのような高圧放電ランプに当てはまる。この目標はリフレクタランプの場合に殊に重要である。光源としてのセラミック放電容器を有する高圧放電ランプをリフレクタランプに組み込むために高圧放電ランプの全長を短縮することが必要とされる。このことは例えばリフレクタランプの標準的な長さを維持するため、または小型のリフレクタを使用するため、または光の中心を変更するため、またより多くの空間を素子の嵌合および固定に使用できるようにするために必要である。

外部給電線は放電容器の全体の長さをカバーするわけではなく、その結果外管バルブのみが熱絶縁体または放電容器の保護の機能を担うので、本発明では、外部給電線またはフレーム素子を外管バルブの外面に配置することにより外管バルブの長さの短縮を達成する。

有利には石英ガラスから構成されている外管バルブは、所定の環境が提供されている限りにおいて、高圧放電ランプのセラミック放電容器を包囲する。特別な特徴は、熱成型された外管バルブが放電容器の細管のレベルまたは金属性の接続部品もしくは非金属であるが導電性の接続部品のレベルにおいて終端しており、細管の端部に直接的に嵌合されており、また細管または接続部品との共通のシール面を形成する。このシール面を外管バルブのガラス材料と細管セラミックまたは接続部品との間に直接的に形成することができるか、結合ガラスはんだを用いて間接的に形成することができる。

外管バルブ充填物は任意であり、真空、窒素（５０ｍｂａｒ〜８００ｍｂａｒ）、アルゴン（５０ｍｂａｒ〜８００ｍｂａｒ）または空気（大気圧、開いた系）でよい。放電容器の充填を結合部が形成される前もしくは形成された後に行うことができる。

外管バルブの短縮により構造ユニットの形態でのみ考えられるランプの全体の長さが低減され、その結果、非常に短い物理的な長さを有するリフレクタおよび照明装置への構造ユニットの組み込みが可能になる。ランプとして存在していてもよいあらゆるフレームと電極系、殊に外部給電線との間の接続部を外管バルブの外面に配置できることにより、従来技術に対する短縮化が行われる。その結果、殊に短縮された長さに起因する細管の拡張、したがって付加的な熱放散が可能なので、改善された熱伝導がセラミック細管内の電極系のヒューズシールにおいて達成される。

外管バルブの端部の直接的な融解の結果として、または熱膨張係数勾配を有する多層性であってもよい別のガラスはんだの使用の結果として、外管バルブのシール面がセラミック細管に直接的に形成されることにより、今現在でもなお外管バルブのガラスピンチシール領域内に必要とされているＭｏフォイルを使用する必要がなくなる。付加的に、外管バルブおよび放電容器を包含する個々の構成要素を金属ハロゲン化物、水銀により充填されている放電容器および電極系に先行して形成することができるので、放電容器系およびヒューズシールの熱的な影響が後続の製造プロセスの結果として生じることはない。

密封された外管バルブに択一的に、外管バルブを開放的に、すなわち外部雰囲気に対する密封が行われないように設計することができる。この場合、外管バルブは単に爆発保護手段また選択的に光学フィルタとして使用される。機械的なスプリングクリップを外管バルブとセラミック細管との間に嵌合することができ、このスプリングクリップは同時に放電容器の外管バルブへの固定部として始動補助の機能を担う。

異なる熱膨張係数に起因して外管バルブとセラミック放電容器との間の直接的な密封は非常に困難であるが、その結果この実施形態を有利には外管バルブの真空気密を行わない場合に使用することが有利である。

外管バルブの対向する端部における２つのシール面を外管バルブの端部の熱成型により形成することができる。これらを１つの作業ステップにおいて１つの製造システムを使用して形成することができる。変形プロセスまたは別個の排気管はもはや必要でない。このための必要条件は処理チャンバ内でのシール面の形成であり、この処理チャンバは所望の外管バルブガスで充填されている。さらには対称性によりフレームを自由に接続することができるか、動作位置に依存して適合させることができる、あらゆる所望の設置位置が許容される。外管バルブが２つの部分を包含することも考えられる。

通常使用されているような電極系のＮｂ含有構成要素と酸素含有環境との接触を回避するために、他の電極構成要素を使用することができる：
ａ）４部分Ｅｏ系Ｗ／Ｍｏ／Ｎｂ／Ｍｏ：４部分電極系のＮｂ部分はバーナのセラミック細管の端部においてガラスはんだによって完全に包囲されている。電極系はやはりＭｏ含有サブセクションを有し、このサブセクションは酸素を含まない領域の外側の雰囲気に関して非常に不活性である。
ｂ）Ｍｏワイヤはセラミック芯の周囲に張架されており、このセラミック芯にはＷ電極（いわゆるマルチストランド系）が設けられている。電極系はやはりＭｏ含有サブセクションを有し、このサブセクションは酸素を含まない領域の外側の雰囲気に関して非常に不活性である。
ｃ）セラミックブッシング：電極系はＷ／Ｍｏ／セメント、すなわちＡｌ₂Ｏ₃とＭｏの混合物から構成されている。電極系はサーメットサブセクションを有し、このサブセクションは酸素を含まない領域の外側の雰囲気に関して非常に不活性である。

別の有利な幾何学的な特徴は給電線コンタクト間の距離が長いことと、フレームおよび給電線に関する設計が自由なことである。その結果、２ｋＶよりも遥かに高い起動電圧を使用することができ、これによりホットリスタートのオプションが実現され、迅速に光を提供することができる。

構造ユニットの重要な特徴は短い外管バルブであり、この外管バルブはいかなる場合においても、長さを低減するため、また２つの給電線コンタクト間の距離が長いことに起因して高い起動電圧を使用できるようにするために、細管のレベル付近で終端する。

包括すると、新たなコンセプトにより１０ｍｍのオーダでランプの物理的な長さを低減することができ、これは従来の６０〜７０ｍｍの典型的な物理的な長さであれば約１５％のオーダに対応する。

以下では複数の実施例を参照しながら本発明を詳細に説明する。

図１ａは構造ユニット１を示す。この構造ユニット１はセラミック放電容器２を有し、このセラミック放電容器２は長手方向軸Ａに沿って石英ガラスからなる外管バルブ４内に保持されている。放電容器２は膨らんでいる中央部３と２つの細管５を有し、これら２つの細管５はそれ自体公知のように中央部３に取り付けられている。しかしながら本発明に関して中央部の特別な形状も問題ない。外管バルブは中心において放電容器のレベルで最大の直径を有する。外管バルブ４は直径が低減された２つの端部６を有し、これらの端部６は細管５の方向へと延びている。特別な実施例においては、外管バルブの端部６が細管上において直接的に支持されている。図１ｂに詳細に示されているように、細管５は外面に周囲溝１０を有し、この周囲溝１０には外管バルブの加熱された端部６が成形プロセス中にラッチタブ１１によって成形され、このラッチタブ１１は端部６に一体的に形成されている。したがって外管バルブに関する機械的に簡単な保持オプションが設けられており、空気を含む大気が外管バルブ内を占める。

図２は、外管バルブ４が放電容器２に真空気密接合されている構造ユニット１を示す。この真空気密接合はガラスはんだの多層性コーティング１２を用いて行われ、この多層性コーティング１２が外管バルブの端部と細管５との間に挿入されている。外管バルブの排気および充填を可能にするために、外管バルブは排気管１３を有する。ガラスはんだからなる多層性コーティングには例えばEP0652586に記載されているものに類似するそれ自体公知のガラスはんだが含まれる。

図３は、外管バルブ４の端部１５が直接的には細管に案内されていないが、細管の非常に近くに案内されている構造ユニットの実施例を示す。この場合、外管バルブの全体の長さは放電容器２よりも僅かに長い、もしくは僅かに短くてよい。特別なカップ形状のコンタクトスリーブ１７が放電容器の細管の端部および外部給電線１６に嵌合されている。このコンタクトスリーブ１７は拡大された底部１８を有し、この拡大された底部１８は外部給電線を孔２０内に収容する。カップの壁部１９は内側から外管バルブの端部６を押圧している。カップ形状のコンタクトスリーブは有利には、それ自体は基本的に公知であるモリブデンから製造されている。外管バルブとコンタクトスリーブとの間の真空気密シールを例えばガラスはんだにより行うことができる。他の延性の材料もコンタクトスリーブのために使用することができる（これに関しては例えばUS-A 3 685 475を参照されたい。）
図４は図１に類似する構造ユニット１の実施例を示すが、この実施例において外管バルブ３０はそれぞれ漏斗開口部３６および漏斗ネック３７を備えた２つの漏斗形状部分３１を有し、これらの漏斗形状部分３１は中心３８、すなわち漏斗の口の部分において結合されている。この実施例において、漏斗ネック３７は一度放電容器において位置決めされてしまえば、複雑なやり方で細管５の直径に小さくされる必要は無い。その代わり漏斗ネックは事前に細管の直径に可能な限り良好に既に適合されている。例えば適切な局所的な加熱を用いた端部の継ぎ目３８の形での接合部が２つの漏斗開口部３１の端面の間に形成されることだけが必要とされる。漏斗形状部分を例えばラッチタブ３９を用いて漏斗ネックの端部において放電容器に保持することができる。

外管バルブの真空気密シールが所望される場合には、排気口４０が端部の継ぎ目の領域に設けられ（図５を参照されたい）、漏斗ネックの端部におけるラッチタブ３９がガラスはんだ４１によって細管５の端部に接合される。

放電容器は例えばそれ自体公知の金属ハロゲン化物からなる充填物を有する。さらには２つの電極が放電容器内に設けられており、これらの電極間でアーク放電が行われる。

外管バルブの２つの部分３１は有利には同一のものであり、図示されているように放電容器の中央部のレベル付近において相互に接合することができる。この場合２つの部分３１の軸方向の長さは大まかに見てほぼ等しい。しかしながら勿論、２つの部分３１の長さは異なっていてもよい。

図６は上述した構造ユニットを包含するリフレクタランプ４５を示す。このリフレクタランプは上述した図１における放電容器および外管バルブを備えた構造ユニット１を有する。この構造ユニットはエンベロープ部分としてのリフレクタ内に収容されている。リフレクタは凹上のフロント部分４６およびネック領域４７を有し、このネック領域４７は終端プレート４８において終端している。２つのコンタクト部品４９は前述のプレートに固定されている。２つのフレームワイヤ５０は、ネックの端部におけるプレート内の２つのコンタクトピン４９に案内されていることによってランプ内に構造ユニットを固定する。さらにフレームワイヤはセメント５１によって固定されている。もちろん他の固定用のオプションも使用することができる。

図７は、リフレクタの長手方向軸に関して構造ユニット１が横方向に固定されているリフレクタランプ５２を示す。構造ユニットの物理的な長さが短いのでこのような固定を容易に実現することができる。

上述した実施例において、ランプが白熱ランプである場合には照明手段は白熱フィラメントであり、またランプが放電ランプである場合には照明手段は放電アークである。

内管バルブ内の充填物は例えばEP-A 295 592に記載されているような、発光手段としてのフィラメントの場合における慣例の充填物である。

ランプの直径は幾何学的な変形形態およびランプ電力に依存して変化する。セラミック放電容器を備えた２０Ｗの電力の金属ハロゲン化物ランプの場合における最小ランプ長は３４ｍｍである。同様に、３５ワットの電力の場合の最小ランプ長は約４１ｍｍである。

構造ユニットの第１の実施例の全体（図１ａ）および詳細（１ｂ）を示す。 構造ユニットの別の実施例を示す。 構造ユニットの別の実施例を示す。 構造ユニットの別の実施例を示す。 構造ユニットの別の実施例を示す。 リフレクタランプの実施例を示す。 リフレクタランプの別の実施例を示す。

Claims (10)

1. 電気ランプ用の構造ユニットであって、
   引き延ばされたセラミック性の内管バルブを有し、該内管バルブは中央部を有し、該中央部の両側は細管によって閉じられており、前記内管バルブはランプ軸を有し、
   前記内管バルブ内に収容されている照明手段を有し、前記内管バルブは外管バルブによって包囲されている形式の構造ユニットにおいて、
   前記外管バルブは２つの端部を有し、該２つの端部はそれぞれ１つの接合手段を介して放電容器の前記細管に直接的に接合されていることを特徴とする、構造ユニット。
2. 前記接合手段は前記外管バルブの端部におけるタブであり、該タブは前記細管の外面に設けられている溝へと延びている、請求項１記載の構造ユニット。
3. 前記接合手段はガラスはんだであり、該ガラスはんだは複数の層を有し、且つ前記細管と前記外管の端部との間に延びている、請求項１記載の構造ユニット。
4. 前記接合手段はカップ形状のコンタクトスリーブであり、前記カップは壁部と底部を有し、前記外管バルブの端部は前記カップの壁部を押圧しており、前記カップの底部は外部給電線に接続されており、該外部給電線は前記放電容器の外部へと突出している、請求項１記載の構造ユニット。
5. 前記外管バルブは２つの部分を有し、該部分はそれぞれ漏斗の形に広げられており、且つ漏斗開口部および漏斗ネックを有し、前記漏斗ネックは端部に中心に位置決めされた縁を有し、この縁が前記細管の端部を押圧し、ガラスはんだにより密閉される、請求項１記載の構造ユニット。
6. 前記外管バルブの材料は石英ガラス、硬質ガラスまたはバイコールである、請求項１記載の構造ユニット。
7. 前記ランプは白熱ランプであり、前記照明手段は白熱フィラメントである、請求項１記載の構造ユニット。
8. 前記ランプは放電ランプであり、前記照明手段は放電アークである、請求項１記載の構造ユニット。
9. 前記内管バルブおよび前記外管バルブを有する前記構造ユニットはエンベロープ部分内に収容されており、例えばリフレクタ内または別のバルブ内に収容されている、請求項１記載の構造ユニット。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の構造ユニットを有するランプまたは照明装置。

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