JP4294226B2 - ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、
透光性セラミックランプ容器;
前記ランプ容器に入り込みかつ各々が前記ランプ容器内の電極を支持している第一および第二電流導体;
前記電流導体の周囲において前記ランプ容器をガス漏れしない態様で封止しているセラミック封止用コンパウンド;
前記ランプ容器内に希ガスと金属ハロゲン化物を有するイオン化可能な充填物を有し、
前記ランプ容器内の少なくとも前記第一電流導体が、第一耐ハライド部分を有し、かつ前記セラミック封止用コンパウンドから前記ランプ容器の外部、第二部分まで延在している、放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなランプは、EP-AO 587 238から公知である。
【０００３】
このようなランプの電流導体は、ランプのリークを防ぐために、ランプ容器のそれに対応する線形熱膨張係数を有していなければならない。セラミック封止用コンパウンドを相対的に高い温度で設けた後の、ランプの冷却の際には、ランプの製造時にリークが発生することがある。電流導体の膨張係数が小さ過ぎると、ランプ容器の方がより多く縮むので、ランプにクラックが生じたりランプが破壊されてしまうことがある。膨張係数が大き過ぎる場合、電流導体のまわりでリークが発生することがある。
【０００４】
しかしながら、電流導体は、また、少なくとも電流導体がそれと接触する限り、ランプのイオン化可能な充填物、特に、ハロゲン化物、に対して耐性がなければならない。つまり、電流導体は、少なくとも実質的に、ハロゲン化物またはそれから形成されるハロゲンにより攻撃されまたはそれと反応すべきではない。耐性が低いことは、電流導体の損傷および破壊と言う結果をもたらすのみならす、充填物におけるハロゲン化物の減少、およびランプが発生する光の色変化をもたらす。さらに、電流導体はランプの製造時の熱と動作諸条件に耐えなければならず、かつ電気損失を防ぐために、それらは良導体でなければならない。膨張と化学的耐性に課される要求を一材料で満たすことは多くの場合出来ないので、ランプ容器内の前記公知のランプの少なくとも第一電流導体は、ランプ容器とは異なる膨張係数を有する第一耐ハライド部分と、その封止から延在し、かつ耐ハライドではないが対応する膨張係数を有する第二部分とを有する。この部分は、ニオビウム、タンタルまたはこれらの合金からなるが、これらの金属は、高温度で酸化されるので、空気に触れないようにするためにランプに対し外側エンベロープを使用しなければならない。ランプ容器が、相対的に狭くそして細長く、かつその動作位置が垂直である場合、それから形成されるハロゲン化物とハロゲンは、特に、ランプ容器の低い方の部分に存在する。第一電流導体のみが、第一耐ハライド部分を有し、かつそれがランプ容器の低い方の部分に存在する場合には、問題は無い。しかしながら、このランプは、上下逆、水平、または斜めで、動作させることは出来ない。しかしながら、動作位置を汎用にするために、ランプに第一電流導体に対応する第二電流導体を設けることが出来る。
【０００５】
前記公知のランプの電流導体の第一部分は、少なくともその表面に、タングステン、モリブデンまたはモリブデンジシリサイドを有する。これに代えて、この第一部分を、記載されている材料からなる一体のロッドとすることもできる。
【０００６】
セラミック封止用コンパウンドが、第一部分まで延在し、更にこの部分でランプ容器に接続されている場合、リークが発生することは、既知のランプの欠点である。それにもかかわらず、それをハロゲン化物の攻撃から保護するために、ランプ容器内の電流導体の第二部分をセラミック封止用コンパウンドにより完全に囲む必要がある。この材料が、少なくとも実質上第二部分を囲むが、第一部分をランプ容器に直接接続しないような量を、セラミック封止用コンパウンドに与えることは、困難であることが判明している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、製造が容易で、かつまた、電流導体の第一部分をランプ容器に直接接続するセラミック封止用コンパウンドによりリークの危険がない構成を有する、第一パラグラフに記載されている型のランプを提供することである。
【０００８】
本発明によると、この目的は、前記第一電流導体の前記第一耐ハライド部分が、少なくとも実質的に、タングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、モリブデン・ボライド、ペンタモリブデン・トリシリサイドおよびこれらの材料の少なくとも2つの組合せから選ばれる材料を有することにより達成される。
【０００９】
好適な一実施例の場合、前記第二電流導体も、このような第一および第二部分を有する。同じコンポーネントが両方の電流導体に使用されるので、この実施例はランプの製造を単純化する。ランプは、ハロゲン化物の攻撃とリークの危険性なしに、任意の位置において作動させることができる。
【００１０】
WSi₂形態とW₅Si₃形態のタングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、Mo₃Al、モリブデン・ボライド、MoB、モリブデン・トリシリサイド、Mo₅Si₃は、ランプ容器のそれに対応する線形熱膨張係数を有することが判明した。これらの金属間化合物は、ランプの製造時と動作環境において、熱的かつ化学的に安定である。このことは、電流導体の第一部分の材料として使用され電極と電流導体の第二部分への溶着時に分解してしまう、前述のEP-AO 587 238に記載されているモリブデン・ジシリサイドと対照的である。
【００１１】
この金属間化合物は、焼結体として、または焼結体から引き抜かれるワイヤまたはロッドとして、ランプに使用することができる。これは、通常、必要ではないが、ランプ容器のそれにより一致させるために、小さいボリューム（例えば、タングステンまたはモリブデンのような相対的に低い線形熱膨張係数を有する金属の数／10パーセント〜数パーセント）を、金属間化合物に加えることができる。
【００１２】
好ましい膨張係数により、電流導体の第二部分を第一部分と同じ材料により構成することができ、そしてこの電流導体を、一体構造にすることもできる。これは、溶着処理を省略する。
【００１３】
水素をランプ内で生成させる水の存在は慎重な製造により実質上防ぐことができるので、電流導体が水素-透過性の材料の第二部分を有しないことは、好ましいことである。さらに、セラミックランプ容器それ自体は、相対的に高い動作温度で水素-透過性であるので、ランプは、例えば、最初、水素の存在により増大した放電開始電圧を取り除くことができる電源で、動作させることができる。
【００１４】
ランプ容器を越えて延在している第二部分を有し、かつ第一部分と同じ材料からなる電流導体の重要な利点は、この材料がより高い温度で酸素に対しても耐性があるので、ランプを空気で直接作動させることができ、そしてガス漏れしないように封止されている外側エンベロープが不必要となる点である。
【００１５】
ランプが、各電流導体が囲まれている狭い端部分を備え、これらの端部分が、ここでランプ容器がセラミック封止用コンパウンドにより封止されている自由端を有する、ランプ容器を有することは、好ましい。この実施例は、セラミック封止用コンパウンドが、電極から相対的に離れており、従って、電極の後にあるランプ容器が、ハロゲン化物が凝縮してしまい、放電することが出来なくなるような、低温の相対的に大きいボリュームを有することを防いで、相対的に低い温度を有する利点を有する。これらの端部分のボリュームは、小さく、かつハロゲン化物の集積を防ぐように電流導体を流れる電流の通路により十分に加熱される。
【００１６】
イオン化可能な充填物は、点弧ガス（例えば、アルゴン）としての希ガスを有するのみならず、一つ以上のハロゲン化物、例えば、おそらくHoとTMを含む、Na 、TlおよびDyのヨウ化物の混合体、または3000Kの色温度で光を放射するために、例えば、Na、Tl、CaおよびHoのヨウ化物の混合体、または4000Kの温度で発光させるために、例えば、Na、Tl、Ca、Ce、Dy、HoおよびTmのヨウ化物の混合体も含むことが出来る。
【００１７】
このランプ容器は、アルミニウム酸化物またはサファイアのような単結晶または多結晶材料から構成させることができる。
【００１８】
セラミック封止用コンパウンドは、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコンまたはジスプロシウム酸化物または酸化マグネシウムの混合体とすることができる。
【００１９】
これらのそしてまた他の本発明の態様は、以下に記載する実施例を参照することにより、非限定的具体例から明らかになるであろう。
【００２０】
【発明を実施するための形態】
図1において、放電ランプは、図において多結晶酸化アルミニウムの、管状の、透光性セラミックランプ容器1と、相互に対向してランプ容器1に入り込む第一および第二の電流導体2、3を有し、そして各導体は、ランプ容器1内で電極4、5（すなわち、図において、電流導体2、3に溶接されているタングステン電極）を支持している。図1では、30重量%の酸化アルミニウム、40重量%の酸化シリコンと30重量%のジスプロシウム酸化物の、融解プロセスで設けられたセラミック封止用コンパウンド6が、ガス漏れしない態様でランプ容器1を電流導体2、3の周囲で封止する。ランプ容器は、希ガスとしてアルゴンと金属ハロゲン化物とを有するイオン化可能な充填物を有する。ナトリウム、タリウムとジスプロシウムヨウ化物の混合体が、金属ハロゲン化物として使用される。少なくとも第一電流導体2は、ランプ容器1内に有る第一耐ハライド部分21と、かつセラミック封止用コンパウンド6からランプ容器の外部まで延在し、溶接することにより第一部分21に接続されている第二部分22を有する。
【００２１】
第一電流導体2の第一部分21は、少なくとも実質上、タングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、モリブデン・ボライド、ペンタモリブデン・トリシリサイドおよびこれらの材料のうちの少なくとも2つの組合せから選ばれる材料から成る。
【００２２】
図示されるランプの場合、第二電流導体3は、第一電流導体2と同様の第一部分31と第二部分32を有する。2つの電流導体2、3の各々の第二部分22、32は、ニオビウムから成り、これら2つの各々の第一部分21, 31は、タングステン・シリサイド（例えば、W₅Si₃）から成る。
【００２３】
ランプ容器1は、各電流導体2、3が囲まれている狭い端部分11、12を有する。端部分11、12は、ランプ容器1が、セラミック封止用コンパウンド6により封止されている自由端111、121を有する。ランプ容器1の中央部分10は、セラミックディスク13を介して焼結により端部分11、12に接続されている。
【００２４】
電流導体の第二部分22、32は、ランプ容器1内でセラミック封止用コンパウンド6内に完全に組み込まれている。
【００２５】
図1において、ランプ容器1は、ガス漏れしない態様で封止され、かつ電流導体2、3のニオビウムの第二部分22、32を保護するために、排気されるかまたは不活性ガスにより満たされている外側エンベロープ7により包まれている。外側エンベロープ7は、ランプキャップ8を支持している。別の一実施例では、外側エンベロープ7には、2つのランプキャップ（例えば、R7ランプキャップ）を設けることができる。
【００２６】
図2において、図1のそれらに対応するコンポーネントは、同じ参照番号を有する。この図に示されるランプにおける電流導体2、3の第二部分は、主に、タングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、モリブデン・ボライド、ペンタモリブデン・トリシリサイドおよびこれらの材料のうちの少なくとも2つの組合せから選ばれる材料を有し、そして第一部分と同様に、この図の場合、主にモリブデン・アルミナイドから成る。したがって、電流導体2、3は、各々、一体構造となっている。
【００２７】
ランプ容器1は、ランプキャップ8に固着されている。ランプは、ランプキャップ8から離れたランプ容器1の端から外に向かう電流導体3のまわりで、セメント12により固定されているセラミックキャップ9を有する。セラミック管110に組み込まれている導体10は、電流導体3に接続されている。このランプは、管110とキャップ9により安全に触れることができる。ランプは、電流導体2、3が酸素耐性を有することから、空気中で作動させることができる。
【００２８】
ここに記載されかつ図1に図示される試験ランプが、全て2つの等しい電流導体を持たせて、種々のシリーズで製造された。これらのランプを、作動させ、そしてそれらのランプ電圧、カラーポイントおよび効率を、充填物とパワーが等しい同様の参照ランプと、2つの電流導体の各々の耐ハライド第一部分のセラミック材料を変えて比較した。
【００２９】
150Wの2つのランプの第一シリーズは、電流導体の第一部分にはタングステン・ジシリサイドを有していた。3000時間の動作後、ランプは、依然として、参照ランプと同じ特性を有していた。
【００３０】
150Wの2つのランプの第二シリーズは、電流導体の第一部分にはモリブデン・アルミナイドを有していた。3000時間の動作後、ランプは、依然として、参照ランプと同じ特性を有していた。
【００３１】
400Wの4つのランプの第三シリーズは、電流導体の第一部分にはモリブデン・ボライドを有していた。タングステンの電極とニオビウムのワイヤは、第一部分の端面の空胴における焼結により固定された。1000時間の動作後、ランプは、依然として、参照ランプと同じ特性を有していた。
【００３２】
使用される金属間化合物の満足行く導電率とハライド-耐性は、試験ランプと参照ランプの等しい動作から明らかである。コンパウンドの熱膨張は、ランプの製造時にも動作中にも、リークを発生させることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の側面図（一部、断面図）を示す。
【図２】第二実施例の側面図（一部、断面図、かつ一部、展開図）を示す。
【符号の説明】
1 ランプ容器
2 第一電流導体
3 第二電流導体
4 電極
5 電極
6 セラミック封止用コンパウンド
21 第一耐ハライド部分
22 第二部分
32 第二部分
111 自由端
121 自由端

Claims (10)

1. 透光性セラミックランプ容器;
   前記ランプ容器に入り込みかつ各々が前記ランプ容器内の電極を支持している第一および第二電流導体;
   前記電流導体の周囲において前記ランプ容器をガス漏れしない態様で封止しているセラミック封止用コンパウンド;
   前記ランプ容器内に希ガスと金属ハロゲン化物を有するイオン化可能な充填物
   を有し、
   前記ランプ容器内の少なくとも前記第一電流導体が、第一耐ハライド部分を有し、かつ前記セラミック封止用コンパウンドから前記ランプ容器の外部、第二部分まで延在している、放電ランプにおいて、
   前記第一電流導体の前記第一耐ハライド部分が、少なくとも実質的に、タングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、モリブデン・ボライド、ペンタモリブデン・トリシリサイドおよびこれらの材料の少なくとも2つの組合せから選ばれる材料を有することを特徴とする放電ランプ。
2. 前記第二電流導体が、また、前記第一電流導体と同様の第一部分と第二部分を有することを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。
3. 前記ランプ容器が、各電流導体が囲まれている狭い端部分を有し、その端部分が、前記ランプ容器が前記セラミック封止用コンパウンドにより封止されている自由端を有することを特徴とする請求項1または2に記載の放電ランプ。
4. 前記ランプ容器内の前記第二部分が、前記セラミック封止用コンパウンド内で完全に囲まれていることを特徴とする請求項1、2または3に記載の放電ランプ。
5. 前記第二部分も、実質上、タングステン・シリサイド、モリブデン・アルミナイド、モリブデン・ボライド、ペンタモリブデン・トリシリサイドおよびこれらの材料の少なくとも2つの組合せから選ばれる材料を有することを特徴とする請求項1、2または3に記載の放電ランプ。
6. 前記電流導体が一体構造であることを特徴とする請求項5に記載の放電ランプ。
7. 少なくともモリブデン・アルミナイドが選ばれることを特徴とする請求項1-6の何れかに記載の放電ランプ。
8. 少なくともタングステン・シリサイドが選ばれることを特徴とする請求項1-6の何れかに記載の放電ランプ。
9. 少なくともペンタモリブデン・トリシリサイドが選ばれることを特徴とする請求項1-6の何れかに記載の放電ランプ。
10. ペンタタングステン・トリシリサイド(W₅Si₃)が選ばれることを特徴とする請求項8に記載の放電ランプ。

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