JP2010192464A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】電極の破損又はプラグの亀裂などの初期不良の欠点を軽減する高圧放電ランプを提供すること。
【解決手段】放電空間を囲む放電容器を具える高圧放電ランプは、放電容器が、セラミック壁を有し、セラミックプラグにより閉じられる。放電空間内に配される電極は、リードスルーエレメントにより導電体に接続される。リードスルーエレメントは、密な嵌合をもってセラミックプラグを通して突出し、封止セラミックにより当該箇所に気密に接続される。リードスルーエレメントは、気密接続箇所においてサーメットにより形成される第１部分を備える。リードスルーエレメントは、サーメットから電極の方向に延びる金属部分である第２部分も備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電空間を囲むとともに、セラミック壁を有し、且つセラミックプラグにより閉じられた放電容器を具える高圧放電ランプであって、この放電空間が、密な嵌合をもってセラミックプラグ内に突出するリードスルーエレメントにより導電体に接続される電極を収容し、このリードスルーエレメントが、封止セラミックにより前記セラミックプラグに気密に接続されるとともに、前記気密接続箇所においてサーメットを形成する第１部分を有する、高圧放電ランプに関する。

斯種のランプは、米国特許第5,424,609号（欧州特許公報第0587238号）から既知である。既知ランプの充填物は、水銀に加えて金属ハロゲン化物を含む。

本明細書及び請求項の文脈にて用いている、「セラミック壁」とは、例えばサファイヤ、焼結多結晶酸化アルミニウム(Al₂O₃)、又はイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)のような金属酸化物の壁、及び窒化アルミニウム(AlN)のような金属窒化物の壁を意味するものとして理解されたい。

既知ランプは、約９０Ｖのアーク電圧において、多くても１５０Ｗの比較的低い電力を有する。このようなランプの電極は、ランプの動作中に比較的小さな電流を通すので、電極の寸法は比較的小さいままでよく、そのため突出しているプラグの内径が比較的小さくても十分である。１５０Ｗを超える定格電力を有するランプの場合、又は実質的により低いアーク電圧、すなわち大きな電極電流の場合、より大きな寸法の電極が要求される。結果として、プラグ内径が、より大きくなるであろう。このようなランプにおいて、例えば、電極の破損又はプラグの亀裂などの初期不良のリスクが増加することが確かめられた。

本発明の目的は、前述の欠点を軽減するやり方を提供することである。

上記目的を達成するために、斯種の高圧放電ランプは、本発明により、リードスルーエレメントが、サーメットから電極の方向に延びる金属部分である第２部分を更に有することを特徴とする。

本発明によるランプの驚くべき利点は、１ｍｍより大きなプラグ内径が、より大きな電極電流に適するランプの場合にも使用可能であるとともに、電極の破損又はプラグの亀裂によるランプの初期不良が効果的に防止されることが確かめられたことである。このリードスルーエレメントの構築の結果として、リードスルーエレメントの第１部分は、セラミックプラグに関する膨張係数について最適化されうる。この目的のために、サーメットは、好ましくは金属含有率が多くても４５容量パーセントであるが、３５容量パーセント以下である方が好適である。これは、高温に対する熱衝撃の耐性がある気密接続の実現に有利である。リードスルーエレメントの第２金属部分が存在するために、サーメットは、ランプの動作中にそれほどの高温にはさらされない。従って、何らかの腐蝕のプロセスがあるとしても、そのプロセスは遅延されるであろう。これは、ランプの耐用寿命に有利な影響を与える。サーメットとは、セラミック材料と金属との焼結体である。サーメットの金属は、好ましくは、リードスルーエレメントの金属部分の金属に対応する。これは、サーメットとリードスルーエレメントの金属部分との間に堅固な接続を実現するのに有利である。この点で適切な金属は、好ましくはモリブデン（Ｍo）及びタングステン（Ｗ）である。なぜなら、これらの金属は、それぞれ非常に高い融点をもち、ハロゲン化物に対する耐性が相当程度あるからである。

本発明によるランプの上述された様態及び更なる様態は、（一定縮尺ではない）図面を参照して本願明細書下文にて詳細に説明されるであろう。

本発明によるランプの図である。 図１に示されるランプの放電容器の詳細図である。

図１は、放電空間１１を囲み、且つセラミック壁を有する放電容器１を具える、高圧放電ランプを示す。この放電空間は、イオン化可能な充填物を含む。２つの電極５０及び６０は、放電空間１１に配される。放電容器１は、外側バルブ１０１で囲まれ、このバルブの一方の端部が、ランプベース２を具える。ランプの動作状態中に、電極５０と６０との間に放電が起こる。電極５０は、導電体９０を介して、ランプベース２の一部を形成する第１の電気的接点に接続される。（一定縮尺ではない）図２により詳細に示されている放電容器は、セラミック壁１０をもち、セラミックプラグ３０，４０により封止される。放電空間１１は、リードスルーエレメント７０，８０により、導電体９０，１００に接続される電極５０，６０を収容する。前記リードスルーエレメントは、密な嵌合３７，４８をもってセラミックプラグ３０，４０内に突出し、封止セラミック１５により前記セラミックプラグに気密に接続される。前記気密接続箇所において、リードスルーエレメント７０，８０は、サーメットを形成する第１部分７１，８１を有する。このリードスルーエレメントは、サーメットから電極５０，６０の方向に延びる金属部分である第２部分７２，８２を更に有する。

前述されたような本発明によるランプの実際の実施例は、４００Ｗの定格電力を有する。それぞれの電極は、直径０．７ｍｍのタングステン棒から成り、この棒の１つの自由端が、電極巻線を具える。この電極は、リードスルーエレメントの第２部分を構成するモリブデン(Mo)のロッドに接続される。このMoロッドは、直径１．４５ｍｍである。３５重量パーセントのMoをもつAl₂O₃Moサーメットにより形成されるリードスルーエレメントの第１部分が、Moロッドに接続される。このサーメットも、直径１．４５ｍｍである。このサーメットは、直径１ｍｍであるニオブ(Nb)のロッドに接続される。このNbロッドが、導電体を構成する。この電極と、リードスルーエレメントの第１部分及び第２部分との長さは、全体で７ｍｍである。セラミックプラグは、内径１．５０ｍｍである。

放電容器の充填物は、５０ｍｇの水銀（Hg）と、モル比（％）で８３：９．８：７．２の沃化ナトリウム(NaI)、沃化タリウム(TlI)及び沃化ジスプロシウム(DyI₃)から成る金属ハロゲン化物とを有する。この放電容器は、ランプの冷却状態において３０キロパスカル（kPa）の圧力下のアルゴン(Ar)も含む。

本願ランプは、ランプの連続動作を部分的に含むとともに、ランプが周期的にオン及びオフに切り替えられるテストを部分的に含む耐久テストにかけられた。１１，０００時間の連続動作の後、このランプは、依然として良好な状態であった。すなわち、突出するプラグの１つも亀裂が起こらず、それぞれのリードスルーエレメントのサーメットの箇所でのみ、ごく最小限度の腐蝕が起こっただけであった。ランプが、３０００時間の動作期間中に３００回オン及びオフに切り替えられるスイッチング耐久テスト後、ランプ及びリードスルーエレメントは、依然として良好な状態であったことが確かめられた。

Claims (5)

1. 放電空間を囲むとともに、セラミック壁を有し、且つセラミックプラグにより閉じられた放電容器を具えており、前記放電空間は、密な嵌合をもって前記セラミックプラグ内に突出するリードスルーエレメントにより導電体に接続される電極を収容し、前記リードスルーエレメントは、封止セラミックにより前記セラミックプラグに気密に接続されるとともに、前記気密接続箇所においてサーメットを形成する第１部分を有する高圧放電ランプであって、
   前記リードスルーエレメントが、金属部分であり且つ前記サーメットから前記電極方向に延びる第２部分を更に有し、前記第２部分の直径が前記電極棒の直径よりも大きく、前記第２部分の直径が前記第１部分の直径と等しく、前記サーメットの金属は、前記リードスルーエレメントの前記金属部分の金属に対応し、前記金属部分は主にMoから形成されることを特徴とする、高圧放電ランプ。
2. 前記電極が、前記リードスルーエレメントの前記金属部分に接続される電極ロッドを有することを特徴とする、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 前記サーメットは、金属含有率が多くても４５容量パーセントであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ。
4. 前記サーメットは、金属含有率が３５容量パーセント以下であることを特徴とする、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
5. 前記金属部分は、主にモリブデン、タングステン、又は前記２つの金属の合金で形成されることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。

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