JP2002522889A - コーティングされた外部電流導体を有する電気ランプ - Google Patents
コーティングされた外部電流導体を有する電気ランプInfo
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Abstract
Description
気密的に封止された光透過型ランプ容器と、ナイフ平面により形成されたナイフ
エッジを有し前記壁の中に完全に埋め込まれた金属ホイルと、前記埋め込まれた
金属ホイルに接続され前記空間に突出する少なくとも内部電流導体と、前記埋め
込まれた金属ホイルに接続されるとともに前記ランプ容器の前記壁から突出し、
コーティングを有する少なくとも外部電流導体とを備えた電気ランプに関する。
知のランプが点灯している間、外部電流導体及び金属ホイルの部分の温度は45
0℃を超える。これら外部電流導体及び金属ホイルの材料は、例えば、0.5%
−1.0%のY2O3を添加物として含むモリブデンが一般的である。外部電流
導体及び金属ホイルの腐食防止手段を施していないランプでは、これら金属部分
が外部電流導体の周りのキャピラリを介してランプの外側の大気と接触している
限り、これら金属部分は高温のため腐食するだろう。金属ホイル及び/又は外部
電流導体の腐食により、電流供給が中断されランプが故障する。この既知のラン
プは、その製造に先立って、外部電流導体及び金属ホイルの少なくともナイフエ
ッジ及びナイフ平面の部分にクロムコーティングを施して腐食から保護している
。コーティングされている部分では、ランプの製造後でも腐食の防止が図られる
が、このコーティングの一部は、クロムを含む保護膜に変わる。コーティング及
び保護膜双方は、ランプの点灯中の腐食を抑制する。
早期の故障には、他に様々な原因があることが知られている。これら他の原因と
しては、例えばランプ容器の漏れ、又は例えばランプの破裂がある。ランプの点
灯が1000時間よりも少ない場合、これら他の原因によるランプの故障の危険
は、実際非常に小さい。
ランプでは、ランプの寿命は例えば1000時間を超えても点灯するぐらい長く
なり、ランプの破裂によるランプの故障の危険、及び引き続いて生じる損傷の危
険が、容認できない程度に大きいという欠点がある。コーティングは、腐食の抑
制を決定しランプの寿命に影響を与えるコーティング膜厚及び品質レベルを有し
ている。しかしながら、既知のランプのコーティング膜厚及び品質レベルは、寿
命の限界が1000時間の動作時間であるように調整できる程度まで制御されて
おらず、ランプの寿命が容認できない程度まで長くなってしまっている。
ればならないことである。傷みやすい金属ホイルに必要以上の処理を施している
ため、金属ホイルのナイフエッジが損傷するという大きな危険がある。完成した
ランプに埋め込まれた金属ホイルの損傷を受けたナイフエッジは、ランプ容器の
壁に大きな張力を与えてしまい、ランプの製造中の故障又はランプ容器の早期の
漏れによる故障の危険が容認できない程度に大きくなるだろう。
製造でき上述した欠点を防止する電気ランプを提供することを目的とする。
することにより達成される。この保護膜は、SiO2を伴うコーティングの低融
点反応生成物を有し、少なくともナイフ平面にはこの保護膜は存在していない。
ランプの製造中、封止部が形成され、この封止部では、1つ以上の該金属ホイル
が壁に囲まれている。この動作中、金属ホイル及び外部電流導体が存在している
部分に形成された封止部の領域において、石英ガラスは柔らかくなる。そのとき
、石英ガラスは1900℃を超える温度に達する。石英ガラスが外部電流導体に
接触するや否や、この導体及びその上に備えられたコーティングは非常に熱くな
り、このコーティングは溶けて石英ガラス及び金属ホイルの部分に流れ出す。溶
けたコーティングは直ちに反応し、外部電流導体及び金属ホイルのモリブデン並
びに石英ガラスを伴う比較的低融点の反応生成物が形成される。続いて、形成さ
れた封止部は冷える。線形熱膨張係数が比較的高いため(約50*10−7K− 1 )、外部電流導体は、少なくとも95%の重量(線形熱膨張係数は約6*10 −7 K−1)のSiO2を含みこの外部電流導体が埋められている石英ガラスよ
りも強く収縮する。この収縮により、この電流導体の周囲にキャピラリ空間が形
成される。このようなキャピラリ空間は、金属ホイルが薄片形状であるため、こ
の金属ホイルの周囲には形成されない。
成物はしばらくの間依然として液体である。毛細現象のため、低融点反応生成物
は、略円柱状の大きな中空空間がキャピラリの陰に残るようにして、キャピラリ
のコーナ及び狭い部分で主に収縮する。中空空間はランプの外側の大気に通じて
いる。 しかしながら、低融点反応生成物が、石英ガラス、外部電流導体、及び金
属ホイルの、キャピラリと隣接する部分に薄い保護膜として残るため、キャピラ
リと隣接するこれら部分は、ランプの外側の大気からシールドされる。この保護
膜は、キャピラリのコーナ及び狭い部分において比較的薄い。ナイフ平面及びナ
イフエッジには保護膜が存在しないままであり、ここで、このナイフ平面は、ナ
イフエッジから少なくとも或る距離離れた長さ、好ましくは金属ホイルの最大膜
厚Dを有する。
リのコーナでもっとも危険である。このキャピラリのコーナにおいて、キャピラ
リはこの膨張用のスペースをコーナにほとんど備えていないため、この膨張によ
り、石英ガラスに直ちに大きい引っ張り応力が生じる。それ故に、キャピラリの
コーナのうちの1つのコーナで石英ガラスの破損が生じるという大きな危険があ
る。もし、金属ホイル及び外部電流導体の腐食が、キャピラリのコーナのうちの
1つのコーナの近くに生じると、その腐食に伴う膨張はウエッジ(wedge)
効果を有する。石英ガラスが金属ホイルに鋭角でかみ合っているため、膨張の結
果として生じる石英ガラスでの増大する応力は、石英ガラスのキャピラリの鋭角
部分の近くに集中する。それ故に、キャピラリの鋭角部分のうちの1つの鋭角部
分で始まる石英ガラスの破損の危険は更に増大する。本発明のランプは、特にコ
ーナに比較的薄い保護膜を有するため、これらコーナは十分に腐食防止され、上
述した現象が即座に生じる危険が小さい。しかしながら、金属ホイル及び外部電
流導体の腐食は依然として生じる。本発明のランプでは、このコーティングの膜
厚を変化させることにより、例えば点灯時間が800−1000時間位の寿命に
故障の時期を調整することが十分可能となることがわかった。このことは既知の
ランプとは対照的であり、既知のランプでは、寿命の限界が1000時間の点灯
時間であるように調整できる程度に、品質レベル及びコーティング膜厚を制御す
ることができず、結果としてランプの寿命が容認できない程度に長くなってしま
うことになる。
が約460℃の温度において、ランプの破裂の危険がほとんど無い、例えば80
0時間程度の容認できるランプの寿命が実現される。
のモリブデン及びタングステンの電流貫通部に、これら材料を伴う比較的低融点
の反応生成物が形成され、保護膜として非常に有効である。クロム金属は189
0℃の温度で融解する。それ故に電流の貫通が起きると、該現象が生じる。クロ
ムは、SiO及び/又はSiを形成する石英ガラスから得られる酸素と反応して
クロム酸化物となる。クロム酸化物は、キャピラリと隣接する例えばモリブデン
金属ホイル等の金属部分や、例えばSiO及び/又はSi等の石英ガラスと反応
することにより、Cr/Si酸化物及び/又はCr/Mo合金及び/又はCr/
Si/Mo相のような低融点反応生成物を形成する。これら比較的低融点の反応
生成物が現れると、保護膜として有効である。
の厚さは腐食保護の度合いを決めるパラメータでもある。十分にシールドされる
キャピラリの危険領域において、腐食を抑制するためには、コーティングの膜厚
は4μm〜6μmが好ましいことがわかった。もしその膜厚が4μmよりも薄け
れば、得られる保護膜は薄すぎて十分に腐食を抑制することができない。このと
き、ランプの寿命は容認できないレベルで短いものとなる。その膜厚が6μmよ
りも厚い場合は、材料を余分に使用しており、ランプの寿命は、ランプの破裂と
いう容認できない大きな危険が生じるような長い寿命となる。
公開されている。この目的のため、外部電流導体には、ニッケル、パラジウム、
インジウム、金、又はプラチナ等のコーティングが施されている。このようなコ
ーティングは、ランプの製造中にSiO2を伴う低融点反応生成物を形成しない
。このようなランプのコーティングが、外部電流導体には備えられるが金属ホイ
ルには備えられない場合、外部電流導体は腐食から保護されるが、金属ホイルの
、キャピラリを通じてランプの外側の大気に接触している部分は腐食する。金属
ホイルの腐食のため電気素子に電流が流れず、ランプがもはや点灯しなくなり、
この既知のランプの寿命は容認できない程度に短いという欠点がある。
明されるだろう。
3を囲む石英ガラス壁2とを有する高圧放電ランプである。電気素子4は、ここ
では数個の電極であり、この電気素子4は各内部電流導体5を経由して各金属ホ
イル6に接続されている。この内部電流導体5は、ランプ容器1の壁2から空間
3に向かって突出しており、金属ホイル6は、ここでは0.5%のY2O3を含
むMoである。金属ホイル6はランプ容器1の壁2に埋め込められており、例え
ば溶接により各外部電流導体7に接続されている。この外部電流導体7はここで
はMoである。
のK、Al、及びSiや、1.5%のThO2の添加物等のタングステンの結晶
成長を調整する手段を少量含んでいてもよい。空間3にはイオン化可能な物質が
存在している。ここでは、ランプ容器1は水銀、希ガス、及びハロゲン化物で満
たされている。このハロゲン化物は、ジスプロシウム、ホルミウム、ガドリニウ
ム、ネオジム、及びセシウムのハロゲン化物である。この図に示されているラン
プは、点灯中700Wの電力を消費する。大気中で、このランプは、外部エンベ
ロープを備えない状態で、ランプを早期に故障させる原因となる金属ホイル6及
び外部電流導体7の腐食を生じることなく点灯できる。
aはここではCrを含む相である。この保護膜8aにより、外部電流導体7と、
この外部電流導体7の周囲のキャピラリ9とが、互いにシールドされている。該
保護膜8aは、外部電流導体7の壁2から突出する部分に備えられているコーテ
ィング8に徐々に変化する。キャピラリ9が外部電流導体7の端部30で終了し
ている様子が示されている。更に、キャピラリ10が金属ホイル6の先端部11
に存在している様子が示されている。キャピラリ9及び10はランプの外側の大
気に通じており、保護膜8a及びコーティング8は金属ホイル6及び外部電流導
体7の急速な腐食を防止する。封止部は、外部電流導体7と内部電流導体5との
間の領域31における金属ホイル6の部分で気密状態にある。
ル6が最大膜厚Dを有する様子が示されている。金属ホイル6のナイフ平面25
により形成されるナイフエッジ15にはキャピラリは存在しない。外部電流導体
7の周りのキャピラリ9は、ランプの外側の大気に通じている中空空間22を有
している。キャピラリ9の一部は比較的低融点の反応生成物で満たされている。
この反応生成物は、例えばCr/Mo合金、Cr/Si酸化物、及びCr/Mo
/Si相であり、これらは、封止部を形成している間、Mo及び/又はSiO2 を伴うCrコーティングを形成している。低融点であるCr/Si酸化物及びC
r/Mo/Si相は、キャピラリ9のコーナ16及び17、並びに外部電流導体
7の周囲の、金属ホイル6から離れたキャピラリ9の狭い部分23に特に存在し
ている。低融点のCr/Mo合金は、外部電流導体7及び金属ホイル6の、中空
空間22に対向しこのキャピラリに隣り合う部分に、薄膜コーティング19及び
20として存在しており、このCr/Mo合金は特に狭い部分18に存在してい
る。ナイフエッジ15及びナイフ平面25には保護膜8aが存在しないままであ
る。比較的薄いフィルムであるCr/Si酸化物の低融点反応生成物21は中空
空間22と対向する石英ガラス壁2の表面に存在している。
に関していえば危険な領域である。これらの領域では、中空空間22において腐
食による膨張の可能性はない。コーナ16,17及び18における金属ホイル6
及び/又は外部電流導体7のわずかな膨張は、壁2に大きな引っ張り応力を生じ
させる結果となる。さらに、石英ガラスが金属ホイル6及び外部電流導体7に鋭
角でかみ合っているため、金属ホイル6及び外部電流導体7の腐食、及びその腐
食に伴う膨張はウエッジ(wedge)効果を有する。比較的薄い保護膜8aが
、キャピラリのコーナ16及び17、並びに狭い部分18及び23に特に存在し
ているため、これらの領域で金属ホイル6及び外部電流導体7の腐食が十分に防
止される。
の厚さは約4.5μmである。
Claims (3)
- 【請求項1】 空間を囲む石英ガラス壁を有するとともに電気素子を収容し
ている気密的に封止された光透過型ランプ容器と、ナイフ平面により形成された
ナイフエッジを有し前記壁の中に完全に埋め込まれた金属ホイルと、前記埋め込
まれた金属ホイルに接続され前記空間に突出する少なくとも内部電流導体と、前
記埋め込まれた金属ホイルに接続されるとともに前記ランプ容器の前記壁から突
出し、コーティングを備える少なくとも外部電流導体とを備えた電気ランプであ
って、 SiO2を伴う前記コーティングの低融点反応生成物を有する保護膜が前記金
属ホイル及び前記外部電流導体に存在し、少なくとも前記ナイフ平面に前記保護
膜が存在していないことを特徴とする電気ランプ。 - 【請求項2】 前記保護膜がクロムを有することを特徴とする請求項1に記
載の電気ランプ。 - 【請求項3】 前記コーティングが4μm〜6μmの厚さを有することを特
徴とする請求項1又は2に記載の電気ランプ。
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