JP5010919B2 - 放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧放電ランプに関する。

３５Ｗから１５０Ｗの範囲に及ぶ高圧放電ランプは、照明の小売用に主流になっている。より低いルーメンパッケージ及び／又はより低いワット数に向かって範囲を拡張する積極的状況を生み出すトレンドが現れている。例えば、専門店では、店全域を投光照明で照射する代わりに、商品に光の焦点を合わせるより低い光レベルが使用される。市場のエンドユーザは、光の均一的な品質にますます興味をもつようになり、低いルーメンパッケージ及びアクセント照明についてはハロゲンランプを使用する代わりに高圧放電ランプを利用することを好むであろう。

一般に、冒頭段落に記載された種類の高圧放電ランプは、セラミック壁を備える放電容器又は石英ガラス放電容器をもつ。このような高圧放電ランプは、実際に広く使用されており、高い発光効率を好ましいカラー特性と組み合わせる。ランプの放電容器は、水銀（Hg）及び希ガス封入物に加えて一つ又は複数の金属ハロゲン化物を含有する。

本説明及び請求項の範囲における放電容器のセラミック壁は、単結晶の金属酸化物（例えば、サファイア）、半透明の高密度に焼結された多結晶の金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム（Al₂O₃）、イットリウムアルミニウムガーネット（YAG））、及び半透明の高密度に焼結された多結晶の金属窒化物(例えば、窒化アルミ（AlN）)の材料の１つから作製される壁であるものと理解されたい。

冒頭段落に記載された種類のランプは、特開平０４−００２０３５号（１９９２年出願公開）の英訳要約書から知られている。この知られている放電ランプは、放電容器と、絶縁材料から成るランプベースに突出するように据え付けられ、放電容器を支持する電流供給導体と、を有している。一端が開口している外側バルブが、放電容器及び電流供給導体を囲むランプベースに固定される。

既知のランプでは、各々のリードスルー導体（lead-through conductor）が、双方の導体のそれぞれに別個に固定される他の導電性金属ストリップによって、その個々の電流供給導体に接続される。固定するための適切なやり方は、抵抗溶接、クランピング、クリンピング及びそれらの組み合わせである。

このように形成された構造は複雑であり、それにより生産不良の影響を受けやすくなり、その結果として生産損失をもたらす。このことは欠点である。

本発明の目的は、上記の欠点に対処することにある。

本発明によれば、
外側バルブ（１）内の放電容器（１１）が長手方向軸（２２）のまわりに配置される当該外側バルブ（１）と、放電容器（１１）と、ランプベース（８）とを有する高圧放電ランプであって、
放電容器は、イオン化可能な封入物を具備する放電空間（１３）を気密に囲み、
放電容器は、第１及び第２のリードスルーを有する第１の互いに対向する部分（２）及び第２の互いに対向する部分（３）を備え、これらの第１及び第２の互いに対向する部分をそれぞれ通って、第１のリードスルー導体（４０）及び第２のリードスルー導体（５０）が、放電空間に配された一対の電極（６，７）まで延在し、
電気絶縁材料から成るランプベース（８）が、一対の電極への第１の電流路及び第２の電流路をそれぞれ同時に形成する、第１のリードスルー導体との溶接部（４１）をもつ第１の電流供給導体（４）と、第２のリードスルー導体に電気的に接続される第２の電流供給導体（５）とを介して放電容器を支持し、
ランプベースは、外側バルブも支持し、
外側バルブは、第１の電流供給導体及び第２の電流供給導体を囲み、
外側バルブは、ランプベースに気密に接続され、
ランプベースは、第１の電流供給導体及び第２の電流供給導体のそれぞれに電気的に接続される第１の接触部材（１４）及び第２の接触部材（１５）を備える、
高圧放電ランプがもたらされる。

有利な実施形態では、第１の電流供給導体及び第１のリードスルー導体から成る第１の電流路が、
第１のリードスルーから長手方向軸に沿ってランプベースに向かって延在する第１のセクション（Ａ）と、
長手方向軸に対して実効的に横方向に曲げられて延在する第２のセクション（Ｂ）と、
第１の接触部材に向かって延在する第３のセクション（Ｃ）と、
を備える。

好ましくは、第１の電流路の第２のセクションが、２つのＵ字湾曲部（ＵＢ１，ＵＢ２）を有する。好ましくは、各々のＵ字湾曲部が、相互に異なる平面にある。他の実施形態では、２つのＵ字湾曲部が、中間部（ＢＳ）、例えば、直線部によって隔てられる。代替例として、２つのＵ字湾曲部は、へリックス（helix，らせん）の一部を形成する。Ｕ字湾曲部に対して相互に異なる平面を使用することによって、ランプ構造の更なる小型化が促進される。

本発明によるランプの他の好ましい実施形態では、第１のリードスルー導体との第１の電流供給導体の溶接部が、第１の電流路の第３のセクションにある。その場合、電流路の形成は、セラミック壁材料と合う熱膨張係数をもつように選択されるリードスルー導体によって実質的には行なわれる。ニオブ（Nb），モリブデン（Mo）及びジルコニウム（Zr）のような適切な材料は、更に、適度な延性から高度な延性を有し、このことは、上記の形成にとって有利であり、また、リードスルー導体と電流供給導体との間の熱膨張の差を吸収するのにも有利である。

第１のリードスルー導体との第１の電流供給導体の溶接部は、好ましくは、突き合わせ溶接部である。突き合わせ溶接部をもつ構造の特別な利点は、突き合わせ溶接部が、空気のような酸化雰囲気において形成されるのに適していることである。それゆえ、ランプ製造は、ランプベースのプレートに放電容器を取り付けるプロセス中に特別に制御された雰囲気をもつ必要性がないので、比較的簡単なままであることが可能である。

一般にリードスルーでは、リードスルー導体が、ある長さ分だけ導体表面にわたって延伸する傾向があるシーリングフリットによって放電容器壁にシールされる。第１の電流路の第１のセクションが、少なくとも１ミリメートル、好ましくは約２ミリメートルの長さをもつように選択することによって、第２のセクションを形成する導体の湾曲部の位置は、シーリングフリットがないであろう。

本発明は、図面を参照してより詳細に説明される。

図１及び図２は、本発明による高圧放電ランプであって、
外側バルブ１内の放電容器１１が長手方向軸２２のまわりに配置される当該外側バルブ１と、放電容器１１と、ランプベース８とを有する高圧放電ランプであって、
放電容器は、イオン化可能な封入物を含む放電空間１３を気密に囲み、
放電容器は、第１及び第２のリードスルーを有する第１の互いに対向する部分２及び第２の互いに対向する部分３を備え、これらの第１及び第２の互いに対向する部分をそれぞれ通って、第１のリードスルー導体４０及び第２のリードスルー導体５０が、放電空間に配された一対の電極６，７まで延在し、
電気絶縁材料から成るランプベース８が、一対の電極への第１の電流路及び第２の電流路をそれぞれ同時に形成する、第１のリードスルー導体との溶接部４１をもつ第１の電流供給導体４と、第２のリードスルー導体に電気的に接続される第２の電流供給導体５とを介して放電容器を支持し、
ランプベースは、外側バルブも支持し、
外側バルブは、第１の電流供給導体及び第２の電流供給導体を囲み、
外側バルブは、ランプベースに気密に接続され、
ランプベースは、第１の電流供給導体及び第２の電流供給導体のそれぞれに電気的に接続される第１の接触部材１４及び第２の接触部材１５を備える、
高圧放電ランプを示す。

図示の実施形態において、第１のリードスルー導体及び第２のリードスルー導体が通る放電容器の互いに対向する側の部分はネック形状であり、この箇所は、ランプ動作中に比較的涼しく保たれる位置でセラミック材料にリードスルー導体をシーリングすることによって形成されるリードスルーを好ましくはもつ。図示の実施形態では、リードスルー導体が、当技術分野においてよく知られるやり方でシーリングフリット（図示略）によって、放電空間から離れた側の各々のネック形状部の端部でセラミック製ネック形状部にシールされる。このようにして形成されたリードスルーは、放電容器の気密封止（hermetic sealing，ハーメチックシーリング）を形成する。代替のリードスルー構造は、当技術分野においてよく知られており、例えば、セラミック端部に気密焼結されるサーメットによって形成されるリードスルー構造などである。好ましくは、外側エンベロープ１を真空にするための排気管１８が、ランプベース８に設けられる。このように、外側エンベロープ１は、放電容器１１及び外側バルブ１がランプベース８に取り付けられた後に、真空にされることができる。代替の実施形態では、排気管１８が、ランプベース８において、それぞれの接触部材に対する電流供給導体の１つのフィードスルー管を形成してもよい。

図３では、第１の電流路を形成する電流供給導体構造の一部が、詳細に示される。第１の電流路は、
第１のリードスルーから長手方向軸２２に沿ってランプベースに向かって延在する第１のセクションＡと、
長手方向軸に対して実効的に横方向に曲げられて延在する第２のセクションＢと、
第１の接触部材に向かって延在する第３のセクションＣと、
をもつ。

第１の電流路の第２のセクションＢは、中間の直線部ＢＳによって隔てられる２つのＵ字湾曲部（U-bends，Ｕ字管）ＵＢ１，ＵＢ２を有し、 各々のＵ字湾曲部が相互に異なる平面にある。図示の構造において、Ｕ字湾曲部ＵＢ１は長手方向軸２２を通る平面にあり、Ｕ字湾曲部ＵＢ２は、Ｕ字湾曲部ＵＢ１が位置する平面を実質的に横切る平面にある。

図示の実施形態では、第１の電流路の第１のセクションＡ、第２のセクションＢ及び第３のセクションＣは、リードスルー導体４０によって形成される。第３のセクションＣは、突き合わせ溶接部（butt-weld）４１で電流供給導体４に溶接される。

リードスルー導体として使用するのに適している材料は、ニオブ(Nb)である。ニオブは、セラミックの熱膨張率にほぼ一致し、高い延性度をもち、このことは、一方では、電流路の一部としての必要な湾曲が簡単に実施され、他方では、電流供給導体と放電管との間の熱膨張の差を吸収するための大きい吸収容量をもつという利点をもたらす。

図面で説明されたランプの実際の実施形態は、２２ワット（Ｗ）の公称電力をもち、安定動作時に約７０ルーメン／ワット（lm/W）の発光効率と共に約３０００ケルビン（Ｋ）の色温度をもつ光を生成する。放電容器の封入物は、２．２ミリグラム(mg)の水銀（Hg）と、モルパーセント比（mol %）で８５％のナトリウム（Na），９％のタリウム（Tl），２％のジスプロシウム（Dy），２％のホルミウム（Ho）及び２％のツリウム（Tm）から成る５．５ミリグラムのヨウ化塩と、を含有する。

ランプの長手方向軸に沿って測定されたランプベース及び外側バルブの全体の長さは、４４ミリメートル（mm）である。外側バルブの最大直径は、１７ミリメートルである。ネック形状部を含む放電容器の長さは、２８ミリメートルである。放電空間は、４．６ミリメートルの内径をもつ。第１のリードスルー導体のうち、第１のリードスルーから長手方向軸に沿ってランプベースに向かって延在する第１のセクションＡは、約２ミリメートルの長さをもつ。

本発明によるランプの代替の実施形態では、リードスルーを組み込む放電容器の端部が、放電空間を閉じるセラミックディスクから構成される。

図示の実施形態の放電空間の形状は、円筒状である。しかし、例えば、球状、先細り形状及びそれらの組み合わせのような任意の他の形状でも、本発明によるランプの用途に適している。

本発明による高圧放電ランプを概略的に示す図である。 図１に示されるランプの断面図である。 図１のランプの電流供給導体構造の一部を詳細に示す図である。

Claims (6)

1. 外側バルブ内の放電容器が長手方向軸のまわりに配置される当該外側バルブと、前記放電容器と、ランプベースとを有する高圧放電ランプであって、
   前記放電容器は、イオン化可能な封入物を具備する放電空間を気密に囲み、
   前記放電容器は、第１及び第２のリードスルーを形成する第１及び第２の互いに対向する部分を備え、前記第１及び第２の互いに対向する部分をそれぞれ通って、第１のリードスルー導体及び第２のリードスルー導体が、前記放電空間に配された一対の電極まで延在し、
   電気絶縁材料から成る前記ランプベースが、前記第１のリードスルー導体との溶接部をもつ第１の電流供給導体と、前記第２のリードスルー導体に電気的に接続される第２の電流供給導体とを介して前記放電容器を支持し、
   前記ランプベースは、前記外側バルブも支持し、
   前記外側バルブは、前記第１の電流供給導体及び前記第２の電流供給導体を囲み、
   前記外側バルブは、前記ランプベースに気密に接続され、
   前記第１のリードスルー導体が、
   前記長手方向軸に沿って前記ランプベースに向かって延在する第１のセクションと、
   前記第１のセクションから前記長手方向軸に対して実効的に横方向に曲げられて延在する第２のセクションと、
   前記第２のセクションから前記第１の電流供給導体の前記溶接部まで延在する第３のセクションと、
   をもち、
   前記第２のセクションが、２つのＵ字湾曲部を有する、高圧放電ランプ。
2. 前記Ｕ字湾曲部の各々が、相互に異なる平面にある、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 前記２つのＵ字湾曲部が、中間部によって隔てられる、請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ。
4. 前記中間部が直線部である、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
5. 前記第１のリードスルー導体との前記第１の電流供給導体の前記溶接部が、突き合わせ溶接部である、請求項１，２，３又は４に記載の高圧放電ランプ。
6. 前記第１のセクションが、約２ミリメートルの長さをもつ、請求項１，２，３，４又は５に記載の高圧放電ランプ。

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