JPH10512394A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧放電ランプ（１）は、各々が頂部（３）を有している耐火性の電極（２）と、耐火性の金属ワイヤから成るターン（６）を有し、且つ頂部（３）から離れた個所（９）にて電極（２）に固着される巻線（５）とを有している。巻線（５）のターンは捩じって造る。これにより電極（２）の頂部（３）に対して正確に規定された巻線位置が得られる。捩じりの方向はターン（６）の方向とは反対とし、これにより隣接するターン（６）が互いに押し合うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧放電ランプ 本発明は、空密法で封じられ、且つイオン化可能充填物を収容するランプ容器 と； 各々がランプ容器内に先端部を有し、且つ各々がランプ容器から外部へと出て いるそれぞれの電流導体に接続されている一対の耐熱電極と； 各電極の遊端部のまわりに耐熱金属ワイヤを或る巻回方向に巻回したターンか ら成り、電極の先端部から離れた個所にて固定される巻線と； を具えている高圧放電ランプに関するものである。 斯種の放電ランプはＵＳ−Ａ−1,952,841 から既知である。 電極巻線の目的は、ランプの動作中所望な温度勾配を実現したり、電極の仕事 関数を減らすためにエミッタを収容させることにもある。 或るタイプのランプにとっては所定のタイプの巻線が所望され、即ち層当たり 所定のターン数で、選定した太さのワイヤで、しかも電極の先端部まで所定距離 離間させた一層又は数層のターンから成る巻線が所望される。このような巻線は ＵＳ−Ａ−4,929,863 から既知である。 巻線は電極よりも太い巻線マンドレル上にてあらかじめ形成してから、それを 電極の上に通して、その電極上に固定させることができる。このためには巻線の １つ又は数ターンを平らにして、巻線が電極のまわりにクランプするようにする か、又は電極と巻線との間を、例えば抵抗溶接又はレーザ溶接により溶接するこ とができる。 しかし、巻線を電極の上に直接造ることもできる。しかしながら通常この場合 にも巻線を固着する必要があり、その理由は巻線の応力によって巻線のターンが 広がってしまうからである。 上述したタイプの電極は種々のタイプ及び電極定格の高圧放電ランプに使用す るのに好適である。 巻線の応力によってターンが広がって、巻線がシフトしてしまうようなことを 防ぐ結び目を巻線に設けることはＵＳ−Ａ−5,001,397 及びＵＳ−Ａ−4,783,61 1 から既知である。結び目付きの巻線の場合には、例えば溶接によるような追加 の固定作業は不要である。しかし、結び目は巻線がターンから成る少なくとも２ つの層を有する場合にしか作ることができないから、このような巻線は広く一般 に適用することができるものではない。さらに、このような巻線を造るのには複 雑な装置が必要である。 未公開出願のＷＯ−ＩＢ95／00298 （Ｎ14.838）には、電極に丸くない断面個 所を持たせ、そこにワイヤを巻付けるようにした変形部を有する電極が記載され ている。こうした丸くなっていない断面個所があるために、巻線が電極のまわり に引っ掛かり、巻線ターンが広がらなくなる。しかし、約１５０Ｗ以上の比較的 高い定格電力のランプ用にこのような電極をオートメーション作業で製造するの は困難であることを確かめた。 冒頭にて述べたランプの電極の先端部までの電極巻線の距離が再現性に劣ると 云う欠点があることがわかった。電極先端部までの巻線の距離は、電極への巻線 の固着が壊れなくても、ランプを作動させた後にはかなり変化することがわかる 。このことは、電極の先端部から所定の距離の所に例えばジグにより正確に設け られ、しかも先端部から離れた個所にて固定されるようにした１バッチからの巻 線で製造されるランプの場合にも云えることである。或る巻線は比較的長くなり 、他の巻線は短くなったりする。従って、電極によってはそれらの先端部が巻線 から殆ど突出しなかったり、先端部が巻線から比較的かなり離れてしまうことが ある。 電極の先端部と巻線との間の距離が変化するのは、巻線作業によって生ずる巻 線中の応力によるものと想定することができる。このような変化は巻線の取付け 中にランプの種類ごとに考慮することができる。こうした実際に見られる上述し たような距離の変動は予測することができない。それにも拘らず、巻線から電極 の先端部までの距離はランプの諸特性に重大な影響を及ぼし、即ちこの距離が正 、つまり電極先端部が自由に突出しているか、その距離が負、つまり電極先端部 が巻線で囲まれているか、又は巻線と電極先端とが全く離れていないかどうかに よってランプの特性は影響される。このような距離は特に（ｉ）例えば放電アー クが或る個所から他の個所へと飛びはねて、ランプがちかちかするかどうかを特 定する放電の安定性、(ii)発生する光の色を変えたり、ランプ間の電圧降下、従 って光出力を変えたりするランプ容器内の最冷スポットの温度及び(iii)ランプ 寿命中の光束の維持に影響を及ぼす。 本発明の目的は、ランプを作動させ続けた後も巻線が電極上の正確な所定位置 を占めるようにする冒頭にて述べた種類の高圧放電ランプを提供することにある 。 本発明によれば、この目的を達成するために前記ターンを、前記金属ワイヤを 捩じって造り、この捩じりの方向をターンの巻回方向とは反対の方向として、隣 接するターンが互いに押し合うようにする。 巻線ターンの捩れのために、金属ワイヤはそのワイヤの捩じり応力が少なくな るように変形しようとする。捩じり方向を金属ワイヤの巻回方向とは反対とする ことにより、隣接するターン間の距離が最小となり、ターンが互いに押し合うよ うになることは明らかである。巻線は短くなろうとするため、そのターンは太く なる。これにより、巻線が動作温度でやわらいでも、電極先端までの距離は良好 に規定されたままとなる。ターンが互いに横方向にて押し合うだけでなく、金属 ワイヤをターンに捩じりをかけて回しながら巻回したことにより、引抜ダイでの 金属ワイヤの製造により生ずるワイヤ表面における条溝が、ワイヤに沿う軸線方 向に延在しなくて、その軸線に対して或る角度でワイヤのまわりを周転するよう にもなる。 なお、ここで云う「捩じれの方向」とは、巻回マンドレルの方をワイヤに沿っ て見ている観察者が見るワイヤの遊端が巻回中にワイヤの軸線のまわりを時計方 向又は反時計方向に回転している方向のことである。この場合に、ワイヤ上の引 抜ラインは、この観察者によって見られるように、ワイヤのまわりをそれぞれ反 時計方向及び時計方向に周転する。「ターンの巻回方向」とは、ターンのワイヤ が電極のまわりのターン層内で観察者から離れて進む方向のことである。 なお、巻線のいくつかのターンをワイヤに捩じりをもたせて造った巻線を電極 に設けた高圧放電ランプはＵＳ−Ａ−4,847,534 から既知である。しかし、この 場合には捩じり方向をターンの巻回方向と同じとしている。この米国特許による と、斯様にして、巻線が実際上長くなるようにし、従って細くなるようにして、 捩じり応力を減らすようにしている。巻回マンドレル上で造ったこのような巻線 は、これらを細い電極の上に通すためにマンドレルから取外すのが厄介である。 電極上にこのような巻線を直接造った場合には、巻線が大きくなる度合が不確定 であり、それは捩じりの度合の偶発的な変動に一部依存することにもなる。従っ て、巻線から電極の先端部までの距離が正確に規定されず、この場合の捩じりは 本発明の目的に対して逆効果をまねくことになる。 これに対し、本発明によるランプでは、例えばジグでの組立てにより巻線の位 置を高精度に決めることができ、さらに、ターンが実際上大きな捩じりの場合に 互いに強力に押し合うも、互いに接近状態にないこともあるため、電極によって は捩じりの度合はあまり問題にならない。再現性のある電極を得るために与える べき最小の捩じりは、各電極の種類ごとに少数の一連のテストを行うことにより 容易に確かめることができる。 本発明にとっては電極をどんなタイプの高圧放電ランプに使用すべきかは重要 でないこと明らかである。従って、例えばランプ容器は、石英ガラス又はセラミ ック材料製とすることができ、イオン化可能充填物は稀ガス以外にも、金属ハロ ゲン化物及び／又は水銀のようなものとすることもできる。電極は、例えばタン グステン製とし、これには例えばＹ₂Ｏ₃，ＨｆＯ₂のようなエミッタをドープさ せるか、又はドープさせなくてもよく、又電極の先端部は異なる材料で形成する こともできる。巻線は特にタングステンワイヤで造ることができる。このような 巻線の利点は、それが電極を遊隙をもって囲むため、この巻線が電極と共に比較 的多くのエミッタ材料を取り囲むことができるので、このような材料を必要とす るランプに使用するのに有利であると云うことにある。上述したような巻線は１ 層，２層又はそれ以上のターン層で構成することができ、しかも電極の先端部を 露出させたままとするか、又はそれを囲むようにすることもできることからして 自在のものである。 本発明による高圧放電ランプの実施例を図面に示してあり、ここに： 図１はランプを一部切欠して示した側面図であり； 図２は図１における電極を一部切欠して示した側面図である。 図１の高圧放電ランプは、空密法で封じられ、セラミック材料製で、しかもイ オン化可能ガス、例えば稀ガス、水銀及びナトリウムを充填させるランプ容器１ を有している。このランプ容器内には、それぞれ先端部３を有し、実質上タング ステン製の一対の耐熱性又は耐火性の電極２が配置され、これらの電極はランプ 容器から外部へ出ている電流導体５に接続されている。各電極２の遊端部のまわ りには、耐熱性又は耐火性の金属ワイヤ、図示の例ではタングステンワイヤから 成るターン６を有する巻線５がある。この巻線は先端部から離れた電極位置にて 抵抗溶接９で固着される。巻線のターンは或る巻回方向を有している。図１では 、ランプ容器１をランプキャップ１１を支持する密閉外管１０内に収容させる。 巻線ターン６は図２に示すように金属ワイヤを捩じって造り、この捩じり方向 はターン６の巻回方向とは反対とする。従って、隣接するターン６は互いに押し 合うようになる。 巻線５はターン６の第１層７を有し、この第１層は先端部３の付近にてターン ６の第２層８内に合併する。巻線５内にはエミッタ１４、例えばタングステン酸 バリウムを収容させる。第２層８のターン６は観察者Ａによって見られるように 、反時計方向に造ってある。観察者Ｂによって見られるように、ターンを造った ワイヤは時計方向、即ち、ターンの巻回方向とは反対の方向の捩じれを有してい る。従って、引抜ライン(drawing lines)６はワイヤの軸線に対して或る角度を 成し、こうしたラインはワイヤのまわりを反時計方向に周転する。電極には、そ れを懸濁液に浸して、電極と巻線との間の空所並びにターン間の空所をふさぐよ うにエミッタ材料を設け、そしてその表面を乾燥後にブラッシングしてきれいに した。 太さが０．６ｍｍのタングステンワイヤの巻線を直径が１．２ｍｍの電極のま わりに設けた。この巻回中に電極に巻きつけるワイヤに、その巻回方向に対して ０．０４０Ｎｍの捩じりを与えた。巻線は電極の先端から所定距離の所でジグ内 に固定させた。巻線は、斯種の電極を設けたランプでの１００時間の燃焼時間後 も先端部までの距離が同じであることを確かめた。電極はオートメーション作業 で製造することができ、しかも約４００ワットの電力を消費するランプに使用す ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空密法で封じられ、且つイオン化可能充填物を収容するランプ容器（１）と ； 各々がランプ容器内に先端部（３）を有し、且つ各々がランプ容器から外部 へと出ているそれぞれの電流導体（４）に接続されている一対の耐熱電極（２） と； 各電極（２）の遊端部のまわりに耐熱金属ワイヤを或る巻回方向に巻回した ターン（６）から成り、電極の先端部から離れた個所にて固定される巻線（５） と； を具えている高圧放電ランプにおいて、 前記ターン（６）を、前記金属ワイヤを捩じって造り、この捩じりの方向を ターン（６）の巻回方向とは反対の方向として、隣接するターン（６）が互いに 押し合うようにしたことを特徴とする高圧放電ランプ。 ２．前記巻線（５）がターン（６）の第１層（７）を有し、この第１層が電極先 端部（３）付近でターンの第２層（８）内に併合するようにしたことを特徴とす る請求の範囲１に記載の高圧放電ランプ。 ３．前記巻線（５）内にエミッタ（14）を収容させたことを特徴とする請求の範 囲１又は２に記載の高圧放電ランプ。