JPS63148529A - 低出力の高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一方側で封止された低出力の高圧放電ランプ
であって、 外管によって包囲されていてもよい、石英ガラスから成
る放電管と、 金属及び／又はそのハロゲン化物が添加された水銀及び
希ガスから成る充填物と、 互いに平行に延びる直線状軸部及び該軸部に取り付けら
れた巻付は部を有し、該巻付は部が軸部に対して約９０
６巻付けられかつ対向している２つの電極と から成る形式のものに関する。

従来の技術 前記形式の高圧放電ランプは、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第３２３２２０７号及び同第３２４２８０４明細
書から公知である。これらは出力が比較的に低い（３５
〜ｔｓｏｗ）という特徴を有する。従って、これらは室
内照明のためにも使用することができる。

この種のランプの寿命は、腐食性充填物が電極の急速な
腐食を招くことにより制限される。

このような問題点は、高い割合で錫／１０ゲン化物を含
有する充填物において特に顕著である。

更に、動程で高い負荷に基づき電極の巻かれた部分が湾
曲し、ひいては電極間隔が変化することが判明した。従
って、ランプの動程において有害な出力変動が発生する
。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、前記形式のランプの寿命を改善しかつ
有害な出力変動を減少させることであった。

問題点を解決するための手段 前記課題は、冒頭に記載した形式の高圧放電ランプにお
いて、各巻付は部がコアーピンを有していることによっ
て解決される。その他の有利な実施態様は、特許請求の
範囲第２項以下に記載されている。

発明の作用及び効果 本発明の著しい利点は、コアーピンを組み込むことによ
り電極の腐食が極度に制限される点にある。このために
問題となる機構は未だ十分には解明されていない。恐ら
く、電極全体に沿った、ピンの高い熱容量によって惹起
される温度プロフィールの変化がハロゲンサイクルにお
いて好ましい変化をもたらし、それによ祷りタングステ
ン分解がもはや主に封止部近くの電極軸部の比較的冷た
い位置では行われないことに起因すると見なされる。

更に有利なことに、コアーピンを組み込むことにより、
特に巻付は部の領域において、電極の熱容量が高められ
る。同時に、電極軸に沿った熱導出は小さい、それとい
うのも軸線材の直径を小さく保持できるからである。従
って要約すれば、一方では放電室内により均一な温度分
布が生じ、それにより色温度のアーク発生位置に対する
依存性が減少せしめられ＼る。他方では、グロー放電か
らアークが安定するまでの時間が短縮される、従ってラ
ンプの始動特性が改曽される。更に又、熱容量が高めら
れることにより、交流電圧の周波数と結び付いた、電極
の周期的温度変動の振幅も減φせしめられ、ひいては再
始動ピークが低下せしめられ゛る。

本発明のもう１つの利点は、巻付は部のコアーピンが機
械的に安定化されかつその曲がりが阻止される点にある
。従って、従来発生した出力変動は十分に排除される。

本発明は、一方側で封止されたメタルハライド放電ラン
プにおいて重要なパラメータの意図的な影響及び最適化
を可能にする。電極のコアーの率を２１００％にすれば
、電極尖端（即ち巻付は部の領域）の高い熱容量と、電
極軸部に沿った低い熱導出との間の特に有利な関係を達
成することができる。コアー率はコアーピンの直径と電
極線材の直径との間の比によって与えられる（例えば米
国特許第４２０８６０９号明細書参照）。

コアーピンの材料だけに低い電子放出仕事関数を有する
物質（一般にはＴｈ０２）をドープし、一方電極自体を
ドープされていないタングステン線材から製造すること
により、互いに矛盾する要求間の要協が可能である。一
方では、ランプの色スペクトルを改変させないために、
出来るだけ低いトリウム含量が所望され、他方ではラン
プの始動の際に、十分に高いドーピングは、一方側の封
止部近くの電極軸間で放電アークが発生するという誤作
動を阻止する。

コアーピンが放電の反対側の巻付は部端部から突出して
いれば、もう１つの利点が生じる。

それによって、低いワット数のランプバージョン（例工
ば３５Ｗ）では、コアーピンは比較的小さい直径を有す
るので、アーク発生が簡単になりかつ安定化される。こ
れと同じ目的は、従来は両側が封止されたランプにおい
ては、直線状軸にコイルを押しはめることにより達成さ
れる。しかしながら、コアーピンを使用することは、製
造技術的に著しく好ましい、それというのもこの場合に
は固定を簡単な締め付けによって行うことができるから
である。

それに対して、コアーピンの比較的大きい直径を有する
、高いワット数のランプバージョン（例えば１５０Ｗ）
では、コアーピンは放電側で巻付は部の尖端で終わって
いるのが有利である。この場合には、固定は簡単な締め
付けによるか又は放電側端部でコアーピンと巻付は部を
・溶接することにより行うことができる。この場合には
、丸い尖端が生じ、これは又安定なアーク発生を可能に
する。

コアーピンが放電の反対側の巻付は部端部から突出して
いるのも又有利である。それにより、放電室のこの壁近
くの部分の温度を簡単に、コアーピンの突出部分の長さ
によって、調節することができるからである。特にその
手段によって、好ましくない冷たい箇所を回避すること
ができる。

ピンの腐食抑制作用は、組込み部材に対する腐食性が極
めて高い添加物を有する充填物を有するランプに８いて
特に有利である。このよなことは特に暖色系光か必要と
される錫ハロゲン化物に関して当て嵌まる。

実施例 次に、添付図面に示した実施例により本発明の詳細な説
明する。

第１図には、消費電力１５０Ｗを有する高圧放電ランプ
１の構造が示されている。ランプｌは一方側が封止され
た、石英ガラスから成る放電管２を有し、該放電管は同
様に一方側が封止された、石英ガラスから成る外管３に
よって包囲されている。電極４．５（略示されている）
は、箔６．７によって気密に放電管２内に封入されてお
りかつリード線８．９、外管３のシール箔１０．１１及
び別の短いリード線１２．１３を介してセラミックソケ
ットの端子（図示せず）と接続されている。放電管２の
封止部には、付加的に線材片を介して、金属板片に施さ
れたゲッター１４が無電位で封入されている。充填物と
して、放電管２は水銀（１５ｒｓｇ）及び希ガスの他に
又、ナトリウム、錫、タリウム、インジウム及びリチウ
ムの金属ヨウ素化物及び臭素化物（金属ハロゲン化物全
２．３ｍｇ及び付加的に錫０　、２１１１Ｆ）を含有す
る。動作圧は約３５バールである。ランプ１は定格電流
１．８Ａで発光収率８３１ｍ／Ｗを有する。

第２図は、第１図の高圧放電ランプ１に組み込まれてい
るような、本発明による電極４，５を示す。該電極は長
さ８．７＋＊ｍの直線状軸部１５及び高さ１．５５ｍｍ
を有する２　１ハ回巻かれた成形巻付は部１６を有し、
この場合軸部１５と巻付は部１６は直径０．５＋ｍｍを
有する１本の線材片から成る。巻付は部１６は軸部１５
に対して約９０°折り曲げられている。それにより放電
は両者の軸１５に対して横方向に延びる。（製作技術的
理由から、巻付は部は９０°より小さく哲り曲げられて
いる；その正確な値は電極線材の直径及びピッチに左右
される。）内径０．５５ｍｍを有する巻付は部１６間の
内径は０．０５ＩｌｌＩである。電極４．５はドープさ
れていないタングステンから成りかつエミッタを含有し
ていない。巻付は部１６の巻体においては、コアーピン
１７は、二酸化トリウム０．７重量％がドープされたタ
ングステンが使用されている。

従って、コアーピン１７は同様に殆ど軸部１５に対して
９０°の角度で配置されている。コアーピン１７は長さ
１．９ｍｍ及び直径０．５０ｍｍを有する、従ってコア
ー率は１００％である。この場合には、コアーピン１７
はその放電部に面した端部が巻付は部１６の尖端で終わ
っており、しかも電極間隔は６．５＋＋＋ｍである。コ
アーピン１７は放電側とは反対側端部から０．２ｍｍ突
出している。この際のコアーピン１７の巻付は部１６内
での固定は、考えられ得る簡単な形式で純粋な挟持によ
って行なわれる。

第３図は、前記電極４．５を９０’回転させた側面図を
示す。コアーピン１７を含む巻付は部１６の中心軸線は
、軸部１５に対して横方向にずらされている。このよう
な事態は、巻付は部１６と軸部１５が１本の線材片から
一作されていることに起因する。この場合には、軸部１
５は巻付は工程で巻付は部１６から接線方向で延ばされ
る。従って、両者の電極４，５はランプ内で、両者の巻
付は部の中心軸線が相互に同一直線上に位置するように
配置される。

固定のもう１つの方法は第４図に示されている。この場
合には、コアーピン１７は放電側で巻付は部１６と一緒
に溶融されている。この形式の固定は、コアーピン１７
と巻付は部１６との寸法の許容差が殆ど問題にならなく
なるという利点を提供する。更に、溶融旭理によって電
極先端に丸いヘッドが生じる、該ヘッドは安定なアーク
発生を保証する。

従来使用された電極形は、第２図に記載した実施形に相
当するが、しかしながらコアーピンを有していない。コ
アーピンを有するランプとそれを有していないランプと
の動作特性を比較すると、以下の結果が得られる： コアーピンを有する電極を使用すると、ランプ内部での
電極腐食が明らかに低下せしめられる。平均寿命は、コ
アーピンを有していないランプに対して約２０％向上さ
せることができる電極に沿った温度曲線は、第５図に示
されている。第２図には、相応する測定点が記入されて
いる。コアーピンを有する電極（曲線■）を使用すると
、巻付は部１６の部分における熱容量が大きいことに基
づきアーク発生部（コアーピン先端、測定点ａ）から巻
付は部（測定点す、Ｃ）までの温度降下はコアーピンを
有していない場合（曲線■）よりも明らかに小さい。そ
れに対して、軸部分（測定点ｄ　＋　ｅ　；　ｊｉｆｆ
定点ｅは封止部の内壁の近くにある）の温度降下はコア
ーピンを有する電極（曲線Ｉ）においては極めて顕著で
ある。このことは軸部１５に沿った熱放出が封止部に向
かって減少することを表す。放電側とは反対側のコアー
ピンの突出部（測定点ｃ’）は異常な温度挙動を示す、
それというのもここで温度は測定点Ｃに比較して再び幾
分か上昇するからである。観察される電極腐食減少は恐
らく、この明らかに変化せしめられた温度曲線に関係す
るものと見なされる。

第６図は、両者のランプタイプの出力変動を示す。出力
変動の尺度としては、アーク持続電圧Ｕｌｌの偏差ΔＵ
ｌ　　（パーセント）を利用する。この場合、アーク持
続電圧の絶対値は約１０ＯＶである。この場合、約１０
００時間の動作時間でアーク持続電圧が急激に降下する
（最大１２％）ことが、コアーピンを有しない電極の典
型的な特徴である（曲線■）。この挙動は巻き線の湾曲
に基づく電極間隔の縮小によって惹起される。コアーピ
ンを有する電極における改良された安定化（曲線Ｉ）は
、アーク持続電圧の降下が著しく小さい（最大２．５％
）ことから明らかである。

始動特性を判定する１つの尺度は、ランプの再始動電圧
（Ｕ　Ｗ）対アーク持続電圧（Ｕ、）の比（Ｕ　ｗ／　
ｔｒ　ｍ）である。この比が小さくなればなるほどに、
アーク安定性は良くなる。電極がコアーピンを有するラ
ンプ（ｕｗ／ｕｍ−１，ｓ２）においては、予測によれ
ば始動特性がコアーピンを有していない電極を有するラ
ンプ（ＵＷ／　Ｕｓ”　１．５６　）におけるよりも良
好である。

消費電力３５Ｗを有するにすぎない高圧放電ランプのも
う１つの実施例では、電極４．５（第２図）は直径０．
２５ｍ肩を有する、ドープされていないタングステン線
材から製作されている。直線状軸部１５は長さ５．７ｍ
＋＊を有しかつｌＩ／回巻かれた成形巻付は部１６は高
さ０．８５ｍ＋＊を有する。コアーピン１７　（ｒｈｏ
ｔＯ，７％がドープされ高さタングステンから成る）は
長さ１．２ｍｍ及び直径０．３ｍｍを有する、従ってコ
アー率は１２０％である。該コアーピンはその放電側に
面した端部が巻付は部１６を０．３ＩＩＩＩ＋突出して
おり、しかも電極間隔は４ｍｍである。コアーピン１７
は、放電側から反対側の端部で０．２ｍｒｘ突出してい
る。放電管の充填物は第■実施例と類似しているが、但
し臭素の代わりにヨウ素が使用されかつ付加的に過剰の
錫が導入されている。このランプも第１実施例に類似し
た作動特性を示す。

別の色温度及び光線色を得るために、別の金属及びハロ
ゲン化物を有する充填物を使用することもできる、例え
ばナトリウム及びタリウム並びに若干の希土類金属（Ｄ
　ｙ　＊　Ｈｏ　＋　Ｔｍ）のヨウ素化物を有する充填
物により高い色温度が達成される。

ピンの正確な寸法は、それぞれ放電管の形状及びランプ
の消費電力に依存する。この場合、電極腐食抑制と良好
な始動特性との妥協が見いだされねばならない。この場
合も又、ランプ充填物の組成が電極寸法に影響する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方側が封止された放電管を有する高圧放電ラ
ンプの原理的構造を略示図、第２図は第１図の高圧放電
ランプ用の本発明による電極の有利なｌ実施例の側面図
、第３図は第２図の電極を９０＠回転させた側面図、第
４図は本発明による電極の別の有利な実施例の側面図、
第５図は第２図の、コアーピンを有するものと有してい
ないものの電極に沿った温度曲線の比較を示す図、第６
図は、同じ電極形に関する、初期のアーク持続電圧から
のずれの比較を作動時間の関数として示す図、及び第７
図は本発明による電極のもう１つの有利な実施例の側面
図である。 ２・・・放電管、３・・・外管、４．５・・・電極、１
５・・・軸部、１５・・・巻付は部、１７・・・コアー
ピンＦＩＧ、　１ １・・・・・高圧放電ランプ Ｓ　、、、、。 １４・・・・・ゲッター ＦＩＧ、２　　　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、３
ＦＩＧ、　４　　　　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ
、　７側、を点　　　ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方側で封止された低出力の高圧放電ランプであっ
   て、 外管（３）によって包囲されていてもよい、石英ガラス
   から成る放電管（２）と、 金属及び／又はそのハロゲン化物が添加された水銀及び
   希ガスから成る充填物と、 互いに平行に延びる直線状軸部（１５）及び該軸部（１
   ５）に取り付けられた巻付け部（１６）を有し、該巻付
   け部が軸部（１５）に対して約９０°巻付けられかつ対
   向している２つの電極（４、５）と から成る形式のものにおいて、各巻付け部（１６）がコ
   アーピン（１７）を備えていることを特徴とする、低出
   力の高圧放電ランプ。 ２、両者の電極において、巻付け部（１６）／コアーピ
   ン（１７）の系のコアー率が≧１００％である、特許請
   求の範囲第１項記載の高圧放電ランプ。 ３、電極（４、５）はドープされていないタングステン
   から成り、一方コアーピン（１７）は、低い電子放出仕
   事関数を有する物質がドープされたタングステンから成
   る、特許請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプ。 ４、コアーピン（１７）が放電側で巻付け部（１６）の
   尖端で終わっている、特許請求の範囲第１項記載の高圧
   放電ランプ。 ５、コアーピン（１７）が放電側で巻付け部（１６）を
   越えて延びている、特許請求の範囲第１項記載の高圧放
   電ランプ。 ６、コアーピン（１７）が巻付け部（１６）内に締め付
   けられている、特許請求の範囲第４項又は第５項記載の
   高圧放電ランプ。 ７、コアーピン（１７）が放電側で巻付け部（１６）と
   溶接されている、特許請求の範囲第４項又は第５項記載
   の高圧放電ランプ。 ８、コアーピン（１７）が放電の反対側の、巻付け部（
   １６）の端部を越えて延びている、特許請求の範囲第１
   項記載の高圧放電ランプ。 ９、充填物の添加物が主成分として錫を含有する、特許
   請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプ。