JP2011077035A - 容量性始動補助体付き高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】外管内に収納された放電管を備え、該放電管がその少なくとも片側端に密封封止部を有し、該密封封止部に電極装置が取り付けられ、支持部が放電管を外管バルブ内に保持している始動補助体付き高圧放電ランプにおいて、その点弧が簡単で安価な手段で保証されるようにする。
【解決手段】２つの機能部品を有する始動補助体が密封封止部上に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の高圧放電ランプに関する。かかるランプは、特に一般照明用や光学用（fotooptisch Zweck）の高圧放電ランプである。

始動補助体が放電管の先端の周りにコイルとして形成されている放電管付き高圧放電ランプは、特許文献１および特許文献２で知られている。

米国特許第６１９８２２３号明細書 米国特許第６２６８６９８号明細書 欧州特許出願公開第９２２２９６号明細書 欧州特許出願公開第９６７６３１号明細書

本発明の課題は、点弧が簡単で安価な手段で保証される高圧放電ランプを提供することにある。

これは、特に放電管が、セラミックや石英ガラスから成るメタルハライドランプに当てはまる。

この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。

特に有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

本発明は、石英ガラスやセラミックから成り外管付きか外管無しの放電管を備えた高圧放電ランプに関する。殊に、一般に真空外管バルブないしガス封入外管を有し、６０００ｈ以上の寿命に対して設計された一般照明用の放電ランプに関する。

かかる高圧放電ランプは、特殊な点弧器の補助によって始動される。その点弧器の点弧特性は、相応した規格によって定められている。放電管における条件（容積、電極間距離、封入ガス、封入圧力、水銀量、金属ハロゲン化物の種類と量）は、設定点弧条件のもとでランプが確実に点弧するように決められねばならない。

本明細書に、高圧放電ランプにおける確実な点弧を保証する方式が詳述されている。

高圧放電ランプを点弧するために必要な電圧は、使用期間が増大するにつれて高くなる。そして、古いランプが通常の点弧器では、もはや始動しなくなってしまうことがある。しかし、点弧性能は全寿命期間にわたって保証されねばならず、これは本発明に基づく方式によって大幅な追加経費を必要とせずに保証される。

その対策として、従来下記の種々の方式が存在していた。

ａ）点弧封入ガスに例えばＫｒ８５のような放射性ガスが混入される。その放射性物質 が封入ガスをイオン化させ、このイオン化が破壊電圧を低下させ、そのようにして点 弧性を保証する。しかし、放射性物質の使用は、法的にますます厳しく制限されてい る。

ｂ）外管内にいわゆるＵＶ増強器が組み込まれる。このＵＶ増強器は点弧電圧の印加時 にＵＶ線を放出するミニアチュア放電管から成っている。そのＵＶ線が同様に点弧封 入ガスをイオン化させ、そのようにして点弧性を保証する（特許文献３参照）。

ｃ）支持ワイヤが、据付け部材から延び対向電極付き細管の周りに巻き付けられる。そ のようにして、点弧電極の印加時にその電極の範囲に誘電体バリア放電が生じ、この 誘電体バリア放電が、点弧封入ガスをイオン化し点弧電圧を低下する（特許文献４参 照）。

ｄ）片側電極の電位が、放電管の外部における電導部品によって対向電極の近くにもた らされる。そのため一般に、ワイヤ、クリップなどが、溶着封止部、圧潰封止部ある いは細管の周りに電極の近くに巻き付けられ、対向電極のリードに電導接続される。 そのようにして、点弧電圧の印加時に電極の範囲に誘電体バリア放電が生じ、この誘 電体バリア放電が点弧封入ガスをイオン化し点弧電圧を低下する（特許文献４参照） 。

ｅ）特定の用途に対して、例えば一般照明に比べて自動車照明灯に、大幅に高い点弧パ ルスの点弧器が採用される。

今回の点弧装置は、誘電体バリア放電の原理を利用しているが、それを著しく単純化している。

両電極は、放電管の外部で互いに容量的に接続されている。そのために、一方の電極および他方の電極の後方における両電導部品は、放電管ないし溶着封止部、圧潰封止部あるいは細管の外側に摩擦結合および／又はかみ合い結合され、一方の電極側から他方の電極側に電導接続されている。両電極にもリードにも、直接電気接触が、形成されないことが重要である。

これらの部品が、電極の後方の範囲において大きな面積を覆い、放電管、細管あるいは溶着封止部にできるだけ近接していることが有利である。放電管の一端から他端への結線は、光放射を遮らないようにするために、好適にはできるだけ細い部品例えば細いワイヤで形成されている。

その技術的具体例は例えば一方の電極の後方で放電管の周りに巻き付けられたニッケル、ニオブ、モリブデン、タングステンあるいは類似した電導性耐熱材料から成るワイヤである。このワイヤは放電管を越えて他方の電極まで張られ、そこでも電極の後方で放電管あるいは細管ないしは溶着封止部の周りに巻き付けられる。そのコイルは、対称的あるいは非対称的に形成することができる。非対称コイルが好適である。

コイルの代わりに、放電管の両側端ないし細管の周りに箔ないし薄板から成るスリーブを、それぞれ設置し溶接することができる。その両側における箔は、ワイヤあるいは薄い箔テープによって接続される。箔、特に溶着封止部に利用されているようなモリブデン箔が、高い柔軟性と耐熱性を有するので好適である。

第３の実施態様において、スリーブの代わりに、溶着封止部ないし細管の上に押し被せられるクリップが採用される。このクリップは、摩擦結合が可能であるようにばね要素として形成される。細管あるいは溶着封止部に、クリップがぴったりはめ込まれる溝、平坦部あるいは類似した特殊保持部を形成することも有利である。

本発明に基づいて、放射性混合物はもはや必要とされない。

老化したランプの点弧も、オフされたばかりのランプの点弧（高温再点弧）と同様に保証される。片側の電極あるいは片側のリードに電導接続された始動補助体を採用した場合には、高温再点弧時に電極と始動補助体との間に数分間継続する放電が生ずることがある。この場合、その放電管は実質的に短絡されている。この作用は、非接触始動補助体によって避けられる。これは両電極に誘電体バリア放電が生じ、その結果、電極間に絶縁破壊が生ずるからである。

本発明は、特に次の形式が組み合わされたランプにおいて特に有利である。

ａ）外管内に金属部品が存在しないランプ。

ｂ）石英ガラスから成りナトリウム含有物が封入された放電管を備えたランプ。

上記ｂ）において、通電部品が放電管に沿って外側を通っているとき、放電管からナトリウム流出を生ずることがある。本発明に基づいて形成された始動補助体は両電極に対して絶縁されているので、始動補助体の部品から電荷が流出することはない。このためにアーク管（放電管）からのナトリウム流出を生ずるメカニズムが効果的に防止される。これに対して直接接触形の始動補助体は既にしばしば観察されているようにランプ点灯期間の経過中に多くのあるいは少なくとも強いナトリウム流出を引き起こす。

石英ガラスから成るアーク管の場合、電極の後方におけるクリップあるいは箔としての始動補助体の形成により、通常用いられる反射体が省くことを可能となる。このために、さもなければ電極の後方における反射体で覆われる面積を始動補助体が覆う。始動補助体の金属表面は、電極の後方における範囲において光線を反射し、その範囲の補助的な加熱に役立てられる。そのために、放電管に向いた始動補助体を（例えばサンドブラストや研摩で）つや消しして形成することが有利である。

以下図に示す複数の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第１実施例の縦断面図。 本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第２実施例の部分縦断面図。 本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第３実施例の部分縦断面図。 本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第４実施例の部分縦断面図。 本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第５実施例の部分縦断面図。 図５の高圧放電ランプの横断面図。 本発明に基づく始動補助体付き高圧放電ランプの第７実施例の側面図。 図７の高圧放電ランプにおけるクリップの平面図。 図８を９０°回転した方向から見たクリップの側面図。 本発明に基づく高圧放電ランプの異なった実施例の側面図。 図１０の高圧放電ランプにおけるクリップの平面図。 図１０の高圧放電ランプにおけるクリップの側面図。 本発明に基づく高圧放電ランプのさらに異なった実施例の部分側面図。 図１３の高圧放電ランプにおけるクリップの詳細図。

図１は、始動補助体付き高圧放電ランプ１の基本構造を概略的に示している。このランプ１は、セラミックあるいは場合によっては石英ガラスから成る放電管２を有し、この放電管２は外管３内に収納されている。放電管２の両端外側リード４はそれぞれ内部における対応電極に接触し、２つの支持ワイヤ５、６に接続されている。その短尺の支持ワイヤ５は、外管３の圧潰封止部８内における第１箔７に通じている。通常ワイヤと呼ばれる長尺の支持ワイヤ６は、圧潰封止部８内における第２箔７に通じている。放電管２は、公知のように両端にそれぞれ細管１０を有し、且つ公知のようにイオン化可能ガス、一般にアルゴンあるいはキセノン、水銀、金属ハロゲン化物から成る封入物を有している。また、ここでは図示されていないが、それ自体公知のように放電管の内部に２つの電極が対向して存在している。

放電管２の両細管の周りにそれぞれ箔の形態の始動補助体１１がスリーブとして設置され、それらのスリーブは互いに点弧用細線１５を介して接続されている。その点弧用細線１５は、厳密に言えばそれ自体公知のように被膜体あるいは焼結体である。

図２は、始動補助体１１として片側当たり２〜３ターンの対称なコイルを示している。石英ガラスから成る放電管２の両端の圧潰封止部上あるいは溶着封止部上におけるコイル１２、１３は、放電管２の楕円体中央部を越えて延びる細線１６あるいは他の導体を介して互いに接続されている。

図３は、両側のコイルが非対称に形成された類似の放電管を示している。ここでは、第１圧潰封止部２０上に例えば２〜３ターンのコイル２１が存在し、第２圧潰封止部２０上に例えば８〜１０ターンのコイル２２が存在している。この両側コイル２１、２２は互いに点弧用細線あるいはワイヤ２３を介して接続されている。この両コイルのターン数比は好適には２：１〜４：１にある。

図４は石英ガラスから成る放電管２を示し、その楕円体放電管２の両端に、それぞれ箔テープ２５が、放電管先端の周りに球冠体として巻き付けられワイヤ２６に接続されている。この実施例は、石英ガラスから成る放電管においてもともとその両端に反射体が利用されねばならないときに意味がある。それは、これらの箔が、追加的に反射性能を有するからである。

図５は石英ガラスから成る放電管２を示し、その両端における密封封止部、溶着封止部あるいは圧潰封止部にそれぞれ始動補助体としてクリップ３０が存在し、このクリップ３０はここで図示された溶着封止部３２の上に横から押し被せられている。図６は、クリップ３０の箇所における横断面を示している。その両クリップは、ワイヤ３１に接続されている。この実施例は、石英ガラスあるいはセラミックから成る放電管に同じように非常に適している。図６の横断面図は平坦部３３付きの（横断面円形の）溶着封止部を示し、これによってクリップ３０の特に良好な座りが可能となっている。しかし、原理的には溶着封止部を平坦部無しに済ませ、クリップをばね鋼板から成るＣ形の円弧部品にすることもできる。原理的には、両端封止部におけるクリップないし箔の幅が異なって選定されることによって非対称形態が実現される。その代わりにあるいはそれに加えて、クリップないし箔の長さも異なるように選定することもできる。その寸法基準は、図３の場合に類似して説明される。

図７〜図９は、圧潰封止部３７付きの石英ガラスから成る放電管３６におけるクリップの別の実施例を示している。ここでは両端の圧潰封止部３７上にそれぞれ押し被せられたばね鋼板製クリップ３５が存在し、この両クリップ３５はワイヤ３８を介して互いに接続されている。このばね鋼板製クリップ３５は、圧潰封止部の横断面Ｈ形に合わされた輪郭の中央部のスロット３９を有している。クリップ３５における両側の舌片４０がそれぞれ圧潰封止部の幅広面の中央部に接し、圧潰封止部の幅狭面に引っ掛かるフックとして機能する舌片４１と協働して固定作用をする。

図１０、および図１１と図１２の詳細図は、両端が圧潰封止部で密封されている石英ガラスから成る放電管付きの高圧放電ランプを示している。ここでも両端圧潰封止部上にそれぞれクリップ３５が押し被せられ、その両クリップ３５はワイヤ３８を介して互いに接続されている。誘起される電界強さの顕著な非対称性はここでは、薄板から成るほぼ長方形の短冊板４５、４６が両端圧潰封止部の両側幅広面にそれぞれ当てられていることによって得られる。その両短冊板４５、４６はクリップ３５によって圧潰封止部に向けて挟み付けられるか、あるいはクリップと一体に形成される。第１圧潰封止部３７における短冊板４５はできるだけ小さな面積を有している。この短冊板４５の幅はほぼ圧潰封止部３７の幅に合わされている。またその軸方向長は比較的短いが好適には少なくとも２ｍｍなければならない。第２圧潰封止部３７における短冊板４６の面積はかなり大きく選定されねばならず、好適には第１圧潰封止部３７における短冊板４５の少なくとも３倍の大きさを有する。この短冊板４６は特に圧潰封止部の後端まで延びる。

この短冊板４６は、特に第１圧潰封止部３７における短冊板４５の４〜６倍の大きさであるのが好ましい。このようにして、ランプの点灯時に小短冊板４５によって適切な高い電界強さが誘起される。特に各短冊板４５、４６は、できるだけ放電管の放電容積の近くまで延びていなければならない。これは、短冊板の小部分４７が、圧潰封止部から少なくとも電極棒の出口箇所まで延びていることによって保証される。しかも、短冊板４５、４６は小部分４７の範囲において、短尺端が外側に向けて湾曲することができ、これによって短冊板４５、４６が、或る距離ｄにわたって放電空間に沿って導かれる。

第２圧潰封止部３７の側において、そこに係止された短冊板４６は、例えば第１圧潰封止部３７の側における短冊板の４倍の軸方向長を有している。この短冊板は、図１１においてクリップの幅広面における舌片によって圧潰封止部に押し付けられている。短冊板４５、４６は、特殊鋼、ＭｏあるいはＮｉで作られ、あるいは例えば約６００℃までの温度に十分に耐える他の板金から作ることもできる。

図１３は、片口金圧潰封止形高圧放電ランプ５０の実施例を示している。そのために、放電管５３の唯一の圧潰封止部３７の幅狭面５２にクリップ留めされたクリップ５１が利用されている。そのために圧潰封止部３７は、好適には断面Ｉ形あるいはＨ形に形成されている。クリップ５１の本体部６３は、幅狭面５２から幅広面５４に向けて短い距離（距離Ｄ１）だけ延びている。好適には、軸平行に延びるクリップ５１の縦条部５５がクリップ５１に隣接する第１リード５７ないし第１箔の範囲を覆い、幅Ｂ１の第１舌片５８が放電空間の縁まで延びている。縦条部５５に対して直角に延びる細い横条部（接続部片）６０が配置され、この横条部６０が第２舌片５９で終わり、この第２舌片５９が第２電極装置６１の入口部において放電空間に置かれている。この第２舌片５９は一般に第１舌片５８と同じかそれより小さな幅を有し、あるいはまた、ここで図示されているように第１舌片５８より大きな幅Ｂ２を有している。ここでも両電極上に誘起される電界の非対称性が得られることが重要である。そのために重要なのは、第１電極においては、縦条部５５の面積と第１舌片５８の面積の和であり、これらが第１の機能部品として共同して作用し、第２電極においては、第２舌片５９だけが第２機能部品として作用する。具体的には、クリップの本体部は、好適には上下２つの接続部片６４だけで具現化されており、この接続部片６４が縦条部５５を圧潰封止部３７の両側における互いに結合している。しかし、クリップ本体部は異なって形成することもできる。

本発明の主な特徴は列挙すれば次の通りである。

１．外管内に収納された放電管を備え、この放電管がその少なくとも片側端に密封封止 部を有し、この密封封止部に電極装置が取り付けられ、支持ワイヤが放電管を外管内 に保持している容量性始動補助体を備えた高圧放電ランプにおいて、２つの機能部品 を有する始動補助体が密封封止部上に固定されている。

２．上記１）の高圧放電ランプにおいて、密封封止された少なくとも１つの端部を有し 、両端密封封止部上にそれぞれ２つの始動補助体部品のうちの１つが置かれ、両始動 補助体部品が電気導体特にワイヤを介して相互に接続されている。

３．上記２）の高圧放電ランプにおいて、始動補助体が両端密封封止部上における対称 なコイル特に１〜４ターンのコイルである。

４．上記２）の高圧放電ランプにおいて、始動補助体が両端密封封止部上における非対 称なコイル特にターン数比が２：１〜４：１にされた非対称なコイルである。

５．上記２）の高圧放電ランプにおいて、始動補助体がそれぞれ放電管の両端における 箔テープである。

６．上記２）の高圧放電ランプにおいて、始動補助体がそれぞれ両端密封封止部上にお けるクリップであり、この両クリップが特に対称に形成されているか、あるいは好適 には異なった幅で非対称に形成されている。

７．上記１）の高圧放電ランプにおいて、始動補助体がばね鋼板部品である。

８．上記１）の高圧放電ランプにおいて、放電管が片側端だけ密封封止され、その密封 封止部が圧潰封止部であり、始動補助体が接続部片を介して互いに結合された２つの 舌片を有し、特にその両舌片が圧潰封止部の範囲に配置され、特に両機能部品が非対 称な面積を有し、即ち、第１機能部品が第１舌片の面積と本体部の面積を有し、第２ 機能部品が第２舌片だけの面積を有している。

９．上記１）の高圧放電ランプにおいて、放電管が石英ガラスから成り、Ｎａを含まな い金属ハロゲン化封入物を有している。

１ 高圧放電ランプ
２ 放電管
３ 外管
５、６ 始動補助体
１１ 始動補助体
１２、１３ 対称なコイル
２０ 圧潰封止部
２５ 箔テープ
３０、３５、５１ クリップ
５８ 第１舌片
５９ 第２舌片
６０ 接続部片
６３ クリップ本体部

Claims (9)

1. 容量性の始動補助体付き高圧放電ランプであって、外管内に収納された放電管を備え、該放電管が密封封止された少なくとも１つの端部を有し、該密封封止部に電極装置が取り付けられ、支持部が放電管を外管バルブ内に保持している高圧放電ランプにおいて、
   ２つの機能部品を有する始動補助体が、前記密封封止部上に固定されていることを特徴とする容量性始動補助体付き高圧放電ランプ。
2. 前記放電管が２つの端部を有し、１つの密封封止部上にそれぞれ２つの始動補助体部品のうちの１つが置かれ、両始動補助体部品が電気導体特にワイヤを介して相互に接続されてい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. 前記始動補助体が、両端密封封止部上における、ターン数が１〜４の対称なコイルであることを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプ。
4. 前記始動補助体が、両端密封封止部上における、ターン数の比が２：１〜４：１の非対称なコイルであることを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプ。
5. 前記始動補助体が、それぞれ放電管の両端における箔テープであることを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプ。
6. 前記始動補助体が、両端密封封止部上におけるクリップであり、該両クリップが、対称に形成されているか、あるいは異なった幅で非対称に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプ。
7. 前記始動補助体が、ばね鋼板で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
8. 前記放電管が、片側端だけ密封封止され、その密封封止部が圧潰封止部であり、前記始動補助体が接続部片を介して互いに結合された２つの舌片を有していることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
9. 前記放電管が、石英ガラスから成り、Ｎａを含まない金属ハロゲン化封入物を有していることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。

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