JPH02199763A - アーク放電ランプ - 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】 この発明は、高光度アーク放電灯（ランプ）用の改良さ
れた発光管形状に関し、さらに詳しくは発光管をその内
部の型室の歪をともなうことなく作製することのできる
手段を提供することに関する。

［発明の背景］ 高光度アーク放電ランプは一般に、光源としてガラス材
料の管状のアーク管すなわち発光管を用いる。発光管は
、気密封止されたエンベロープで構成され、このエンベ
ロープは石英ガラス製とすることができ、両端のピンチ
シール（ｐｉｎｃｈ　５ｅａｌ）領域に熱電子電極を有
する。発光管にはさらに水銀を含むガス放電媒体を封入
される。この形式のランプの典型的な例が米国特許第４
，００７，３９７号に開示されており、そこでは発光管
が光透過性材料の外側エンベロープ内に金属取付はフレ
ームにより物理的に支持されている。発光管内にはさら
に始動電極も設けられている。発光管内のガス放電媒体
には、水銀とアマルガムを形成するアルカリ金属または
アルカリ土類金属添加剤を含有させることができる。ま
た米国特許第４．５８１５５７号には、高光度アーク放
電ランプの発光管に水銀アマルガムを入れて、ランプに
供給される電力をライン電圧の変動に対して安定化する
ことが開示されている。このような目的に望ましい水銀
アマルガムは、銅、亜鉛、カドミウム、ガリウム、イン
ジウム、タリウム、銀、アンチモンおよびこれらの組合
わせから選ばれる金属と水銀から形成されるとされてい
る。この発明の改良は、これら２つの特許に示された種
類のランプ構造に適用できるので、これらの特許をこの
発明の先行刊行物として提示しておく。

従来、このような種類のランプ構成の発光管を製造する
にあたっては、まず光透過性ガラス質材料の１本の管を
用意し、管の各端部の中心に放電電極をそれぞれ配置す
る。管の両端部に熱封止処理を行なって、１組のジョー
（ｊａｗ）部材を協働させて溶融ガラス材料を機械的に
圧搾することにより、ガラス管内に形成される中央の放
電室内に放電電極を気密封止（ハーメチックシール）す
る。

このような慣例のピンチシール操作は、十分な高温で行
なうことにより、ガラス材料を溶融して、互いに反対側
に位置するピンチシール端間に発光管の放電室を形成す
ると共に、この放電室内に放電電極を気密封止ｊ７てい
ることがわかる。この後、上述したような適当なガス放
電媒体が発光管に入れられている。この種のランプの周
知の製造方法にしたがって別の排気管手段を通してこの
放電媒体を供給することができる。このようにして作製
した代表的な発光管形状は前述した特許に開示された物
理的形状を持ち得、すなわち中心または長さ方向直線軸
線に沿って心合わせされた細長の円筒形状の発光管構造
をとる。別の発光管形状として、細長の円筒管を円弧状
曲線の軸線に沿って心合わせして弓形に構成するものも
知られている。

発光管形状のいずれの形式でも、互いに反対側に配置し
た主放電電極を発光管の長さ方向軸線に心合わせするの
が望ましい。

上述したような従来のランプ製造には、最適な信頼性の
あるランプ性能に悪影響する問題がいくつかある。これ
らの問題はすべて、発光管の放電室をピンチシールまた
はブレス封止手段により形成する際のガラス材料の望ま
しくない流動に関係している。具体的には、放電室の形
状および容積はともにガラス材料のオーバーフローによ
り、ランプ性能を害うほどに著しく歪められたり変更さ
れたりする。たとえば、放電室の容積が変化すると、ガ
ス放電媒体の封入量が変わり、これによりこの種のラン
プの動作電圧が影響を受ける。放電室の端部の歪みはラ
ンプ性能に他の望ましくない作用も及ぼす。まず第一に
、放電室の端部が著しく歪むと、ランプ動作電圧の制御
が困難になり、またランプ動作温度の制御が困難になる
。ランプ温度は発光の効率と色を左右するので、放電室
端部の歪みよりランプ動作上の重要な因子の制御が困難
になることがわかる。放電室端部の温度を適正に制御す
ることは、ランプ点灯中のガス放電媒体内の固体成分の
凝縮を調整する上で重要である。

このような考察から、ランプ性能を信頼性ある最適なも
のとするためには、放電室の寸法および形状の両方を注
意深く制御しなければならないことがわかる。さらに他
の重要な考察事項は発光管部材自身を適切に構成するこ
とである。たとえば、ピンチシール形成中に放電室が著
しく歪むと、放電電極の望ましい位置決めが害われる可
能性がある。発光管の機械的強度も放電室の歪みにより
影響されると考えられる。

したがって、この発明の目的は、高光度アーク放電ラン
プに用いられる特定の発光管部材の物理的形状をよりよ
く制御することを可能にする手段を提供することにある
。

この発明の別の目的は、発光管製造中に歪みをうまく避
けることのできる物理的手段を含む改良発光管構造を提
供することにある。

この発明の他の目的は、特別な発光管手段を用いた高光
度アーク放電ランプを提供することにある。

この発明のさらに他の目的は、その他の点では従来通り
のランプ製造過程に比較的簡単な変更を加えて、特別な
ランプ発光管部材の構造の改良を可能にすることにある
。

この発明のこれらの目的および他の目的は以下の本発明
の詳細な説明から明らかになるだろう。

［発明の要約］ この発明によれば、発光管製造時に遭遇する前述した問
題すべてを改良した、高輝度アーク放電ランプ用の新規
な発光管部材が提供される。広義には、この改良発光管
部材は、ピンチシールを形成するときに余るガラス材料
で形成された突起手段を含む。具体的には、この発明の
改良では、ピンチシール手段により形成された中央放電
室の端部が湾曲している、弓形のまたは湾曲した物理的
輪郭を有する発光管部材を設け、さらに放電室の湾曲端
部と実質的に同じ輪郭を有する湾曲突起を設けることに
ある。

この発明の１形態による高光度アーク放電ランプにおい
ては、（ａ）光透過性ガラス製外側エンベロープに、１
対の第１導入線に電気接続された端子手段を含むねじ込
み式日金部材が固着され、（ｂ）弓形の物理的輪郭を有
する光透過性ガラス質材料の発光管が外側エンベロープ
内に封入され、かつ第１導入線から電気絶縁された金属
取付はフレームにより外側エンベロープ内に物理的に懸
架され、（ｃ）発光管は閉止された両湾曲端部を有する
ように形成された中央の放電室を含み、発光管には始動
電極を含む放電電極が放電室の両端部で発光管のピンチ
シール領域に封止され、放電電極および始動電極の各々
はさらに発光管から外方へ延在して、第１導入線に電気
接続された第２導入線にそれぞれ電気接続され、発光管
にはさらに水銀アマルガムを含むガス放電媒体が封入さ
れ、（ｄ）発光管にはさらに、湾曲突起手段が放電室に
隣接して各ピンチシール領域中に配置され、これらの湾
曲突起手段はピンチシール領域を形成するときに累積し
た溶融ガラス材料で形成される。

上側のランプの発光管部材は細長の管状構造を存し、湾
曲突起手段はその長さ方向が発光管部材の軸線を実質的
に横切る方向に延在するのが好ましい。発光管部材を石
英ガラスで製造する場合、前掲の米国特許に開示されて
いるように、すべての電極要素と内部導入線との相互接
続が耐火金属箔要素を介して行なわれる。したがって、
放電電極および始動電極両方は発光管部材のピンチシー
ル領域で耐火金属箔要素を介して導入線に相互接続され
、湾曲突起手段は両方のピンチシール領域内に、好まし
くは上記相互接続位置より内側に配置される。

［好適実施例の説明］ 第１図に、従来の高光度アーク放電ランプに用いられて
いる発光管部材１０を示す。この従来の発光管部材１０
は、中心軸線１２に心合わせされた円筒形状を有し、ピ
ンチシール領域１４および１６と共に中央の放電室１８
を有する。１対の放電電極２０および２２が放電室１８
の両端の中心に配置され、ランプの長さ方向の中心軸線
１２とはＶ同軸に延在する。放電電極２０および２２へ
の通常の電気接続は、それぞれピンチシール領域１４お
よび１６で薄い耐火金属箔要素２４および２６との相互
接続によって行なわれ、これらの箔要素２４および２６
はそれぞれ内部導入線２８および３０に接続されている
。さらに各ピンチシール領域１４および１６には、互に
対をなすリリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）突起３２および３４
が設けられて、ピンチシールを最初に形成する際に、発
光管の放電室１８の真直ぐな底端部３６および３６ａに
歪みが生じるのを避けている。図示のリリーフ突起３２
および３４はピンチシール形成作業中に形成される。す
なわち、互に協働するピンチ封止用ジョー部材の各々の
適当な位置に空所を設けて、作業中に放電室部分の方へ
流動する惧れのある溶融ガラスで上記空所を充満する。

図面から明らかなように、従来のリリーフ突起は放電室
の平坦な底端部３６および３６ａに沿った方向に直線的
に延在するが、平坦な底端部と交差する傾斜側部３６ｂ
および３６ｃを囲むようには延びていない。したがって
、このような限定された突起は、溶融ガラス材料が放電
室端部をひずませるのを完全には阻止できない。

第２図に、高光度アーク放電ランプに使用するのに適当
な、この発明の発光管４０の構成を示す。

この発光管４０は、両端のピンチシール領域４２および
４４で中央の放電室部分４６を気密封止（ハーメチック
シール）した構成である。放電室４６は円弧状の長さ方
向軸線４８に沿って心合わせされた弓形の形状を有し、
さらに湾曲した端部７２および７２ａを含む。円弧状長
さ方向軸線４８に沿って１対の放電電極５０および５２
が同心配置され、別の始動電極５４がこの軸線４８から
はずれて配置されている。これらの電極５０，５２．５
４はすべてそれぞれピンチシール領域で薄い耐火金属箔
要素５６．５８．６０に電気接続され、これらの箔要素
はさらにそれぞれ内部導入線６２．６４．６６に接続さ
れている。ピンチシール領域４２および４４にはそれぞ
れ湾曲したりす−フ突起６８および７０が設けられて、
ピンチシールを形成する際の過剰な溶融材料の流れをと
り込む。前述した従来の直線状リリーフ突起とは違って
、ここに図示した湾曲リリーフ突起は放電室の湾曲端部
７２および７２ａと実質的に同じ輪郭をもつ円弧形状で
あり、さらに放電室の端部と実質的に同じ範囲まで延在
して該端部を包囲している。したがって、このような対
をなすリリーフ突起は、過剰な溶融ガラス材料が放電室
部分の中へ流れ込んで、歪みの原因となることに対して
有効な防禦策となることがわかる。このようなリリーフ
突起６８および７０は、放電電極および内部導入線の相
互接続部と放電室４６の湾曲端部７２７２ａとの中間に
位置し、またさらにリリーフ突起の湾曲した中心軸線が
発光管部材４０の円弧状中心軸線を実質的に直角に横切
るのが望ましいことが明らかである。

この発明の発光管部材は、米国特許節４，００７．３９
７号および第４．５８１，５５７号に開示された種類の
ガス放電媒体を収容する。したがってガス放電媒体は、
アルゴン、クリプトンなどの希ガスと水銀との混合物ま
たは希ガスと水銀および種々の他の金属物質、たとえば
蒸発性金属ハロゲン化物とから構成するのが適当である
。このような金属蒸気ランプは、ガス放電媒体中にアル
カリ金属またはアルカリ土類金属添加剤を、銅、亜鉛、
カドミウム、ガリウム、インジウム、タリウム、銀、ア
ンチモンおよびこれらの組合せよりなる群から選ばれる
金属を含む水銀アマルガム形成性のさらに他の金属物質
とともに含有できる。

発光管放電室には、さらに、電極活性化用トリウム添加
剤や既知のゲッタなど他の金属添加剤を種々の目的で封
入することができる。

第３図は、第２図に関連して上述した発光管部材を用い
た代表的な高輝度アーク放電ランプ８０の正面図である
。具体的には、４００ワツトの定格を有し、水平点灯用
のメタルハライドランプを図示しである。ランプ８０は
ガラス製外側エンベロープ８２を含み、このエンベロー
プ８２は一端がねじ込み式の導電性口金部材８４に固定
され、さらに他端にはデインプルを設けた係留手段８６
が配置されている。第２図の構成の発光管８８が外側エ
ンベロープ８２内に、２部分よりなる金属取付はフレー
ム（９０および９２）によって物理的に懸架されている
。取付はフレームの一方の部材は口金部材８４に設けた
ランプ端子手段に電気接続されている。この点に関して
、このような電気接続を行なうため、第１導入線９４お
よび９６が通常の貫入式ステム９８から、下側の取付は
フレーム部材９２を形成する１対の金属支持ロッドまた
はボスト１００および１０２まで延在する。

上側の取付はフレーム部材９０は、ランプ点灯時にアー
ク放電（図示せず）によりランプ端子手段に接続される
とき以外は、ランプ端子手段から電気的に絶縁または隔
離されている。下側取付はフレーム部材９２はクランプ
１０４を含み、このクランプは発光管８Ｂの下側のピン
チシール領域１０６に固定されている。上側取付はフレ
ーム部材９０の同様のクランプ１０８が、発光管の上側
のピンチシール領域１１０に固定され、発光管を物理的
に支持するための構造手段をなしている。このような発
光管８８の物理的支持は、上側取付はフレーム部材９０
の金属アーム１１２を外側エンベローブ８２のデインプ
ル端部８６に取付けることで完了する。

発光管８８は中央の弓形の放電室１１４を含み、その中
に互いに離間した主放電ワイヤ電極１１６および１１８
および始動用ワイヤ電極１２０が、水銀アマルガムおよ
び金属ハロゲン化物を含む適当なガス放電媒体−（図示
せず）とともに収容されている。これらはすべて前述し
た通りである。同じく前述したように、すべてのワイヤ
電極１１６゜１１８および１２０はそれぞれ発光管のピ
ンチシール領域内の第２導入線１２２．１２２ａおよび
１２２ｂに接続され、第２導入線はそれぞれそこに追加
配置された薄い耐火金属箔要素１２４，１２４ａおよび
１２４ｂに接続されている。図示のランプ例には第２導
入線１２２．１２２ａおよび１２２ｂと第１導入線９４
および９６との間の相互電気接続も設けられている。導
入線１２２が湾曲したワイヤ部材１２６により導入線９
６に接続され、残りの導入線１２２ａおよび１２２ｂが
別々に導電性金属条片１２８および１３０とそれに固着
された金属支持ロッド１００および１０２を介して導入
線９４および９６にそれぞれ接続される。この発明によ
れば、発光管８８はさらに、ピンチシール領域１０６お
よび１１０を最初に（その他の点では通常通りに）形成
するとき、ピンチシール領域１０６および１１０にそれ
ぞれ形成された湾曲突起手段１３２および１３４を含ん
でいる。各突起手段１３２および１３４は、放電室１１
４に隣接してそれぞれのピンチシール領域の両側の各主
平坦表面上に配置された、互に反対側に位置する湾曲リ
リーフ突起の形態である。図面かられかるように、これ
ら多対のリリーフ突起は、発光管部材の円弧状曲線の軸
線に実質的に直交して延びる湾曲した中心軸線を有する
。

図示例のランプの基本的な動作は、前述した米国特許第
４，００７，３９７号および第４，５８１．５５７号に
既に開示されている通りに進行する。これらの特許に開
示されているように、この種のランプは外部安定器によ
り作動され、点灯回路の一部を他の種類の任意の動作要
素とともに、ランプの外側エンベロープ内に収容するこ
とができる。たとえば、図示例のランプでは、酸素のよ
うなガスが内部ランプ要素を酸化する望ましくない事態
を避けるため酸素などのガスを除去するゲッタ手段１３
６が、外側エンベロープ８２内に設けられている。さら
に、ランプ点灯回路の一部を形成する通常の始動用抵抗
手段１３８も外側エンベロープ８２内に収容されている
。このような点灯回路によりランプを動作させて、所定
のガス放電媒体で形成された蒸気を電離し、電極１１６
および１１８間にアーク放電を生成し、照明出力を得る
。ランプ内での初期の電離は始動電極１２０と主電極１
１８との間で生起し、アーク放電が主放電電極間に確立
されたら、バイメタルスイッチ素子１４０が作動して始
動電極の付勢を停止する。

この発明による変形発光管によりランプの大幅な改良が
見られる。良好な試験結果から、−層均一なランプ動作
が達成されることが確かめられた。

さらに、この発明の発光管では構造的破裂強さが増加し
たことが確かめられ、しばしばこのようなｐｊ定に用い
た装置の試験限界を超える程であった。

上述した説明から明らかなように、この発明によれば、
高光度アーク放電ランプに用いるのに適当な弓形発光管
部材の歪みを最小にする改良手段が提供された。しかし
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、例示したランプ
構造に種々の変更を加えることができる。たとえば、こ
れらのランプには他の既知の口金構造、発光管支持手段
、外側エンベロープ形状および寸法、特別な安定化回路
、その他のランプ変更を採用できる。したがって、本発
明は特許請求の範囲によって限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高光度アーク放電ランプに用いられてい
る発光管の斜視図である。 第２図はこの発明による代表的な発光管の斜視図である
。 第３図は第２図の発光管を組み込んだ高光度アーク放電
ランプの正面図である。 ４０：発光管、 ４２．４４：ピンチシール領域、 ４６：放電室、 ４８：円弧状の長さ方向軸線、 ５０．５２：放電電極、 ５４；始動電極、 ５６　５８．６０：箔要素、 ６２．６４，６６：内部導入線、 ６１１１．７０：湾曲突起、 ７２　１２ａ：湾曲端部、 ８０：アーク放電ランプ、 ８２；外側エンベロープ、 ８４：口金、 ８８二発光管、 ９０．９２：金属取付はフレーム部材、９４．９６：第
１導入線、 ９８：ステム、 １００．１０２：支持ロッド、 １０６：ピンチシール領域、 １１４：放電室、 １１６、　１１ｓ；放雷電極、 １２０：始動電極、 １２２．１２２ａ、１２２ｂ：第２導入線、１２４．１
２４ａ、１２４ｂ：箔要素、１２６：ワイヤ、 １３２．１３４：突起手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）第１導入線に電気接続された端子手段を含む
   口金部材が固着された光透過性外側エンベロープと、 （ｂ）上記外側エンベロープ内に封入され ていて、両湾曲端部を有する中央放電室を含む光透過性
   ガラス質材料の弓形発光管であって、上記放電室の両端
   部で当該発光管のピンチシール領域において封止された
   放電電極を含み、さらに当該発光管から外方へ延在して
   上記第１導入線に電気接続された第２導入線に上記放電
   電極が電気接続され、内部にさらに水銀を含むガス放電
   媒体が封入されている当該弓形発光管とをそなえ、 （ｃ）上記発光管にはさらに、湾曲突起手 段が上記放電室に隣接して各ピンチシール領域に配置さ
   れ、これらの湾曲突起手段は上記ピンチシール領域を設
   けるときに形成されてそれぞれ上記放電室の湾曲端部と
   実質的に同じ形状を有している、高光度アーク放電ラン
   プ。 ２、上記湾曲突起手段がそれぞれ上記発光管の弧状曲線
   の中心軸線に実質的に直交する中心湾曲軸線を有する請
   求項１に記載のランプ。 ３、上記湾曲突起手段が上記各ピンチシール領域の対向
   する両平坦面から外向きに突出している請求項１に記載
   のランプ。 ４、上記ピンチシール領域が、突起を形成する凹所を含
   むジョー部材を互いに協働させることにより高温で機械
   的に形成されてたものである請求項３に記載のランプ。 ５、上記発光管が石英ガラス製である請求項１に記載の
   ランプ。 ６、上記放電電極が上記ピンチシール領域で薄い耐火金
   属箔要素を介して上記第２導入線に相互接続されている
   請求項５に記載のランプ。 ７、上記突起手段が上記の相互接続位置より内側に位置
   している請求項６に記載のランプ。 ８、上記放電電極がさらに始動電極を含む請求項１に記
   載のランプ。 ９、上記ガス放電媒体が水銀とアルカリ金属またはアル
   カリ土類金属とから形成された水銀アマルガムを含む請
   求項１に記載のランプ。 １０、上記ガス放電媒体が水銀と銅、亜鉛、カドミウム
   、ガリウム、インジウム、タリウム、銀、アンチモンお
   よびこれらの組合わせから選ばれる金属とから形成され
   た水銀アマルガムを含む請求項１に記載のランプ。 １１、（ａ）光透過性ガラス製外側エンベロープが、１
   対の第１導入線に電気接続された端子手段を含むねじ込
   み式口金部材に固着されており、（ｂ）光透過性ガラス
   質材料の弓形発光 管が対向する湾曲端部を有する中央放電室を含み、この
   発光管が上記外側エンベロープ内に封入され、かつ上記
   第１導入線に電気接続された金属取付けフレームにより
   上記外側エンベロープ内に物理的に懸架されており、 （ｃ）上記発光管には始動電極を含む放 電電極が上記放電室の両端部で上記発光管のピンチシー
   ル領域において封止されており、上記放電電極および始
   動電極はさらに、上記発光管から外方へ延在して上記第
   １導入線に電気接続された第２導入線にそれぞれ電気接
   続され、上記発光管にはさらに水銀アマルガムを含むガ
   ス放電媒体が封入されており、 （ｄ）上記発光管にはさらに、湾曲突起 手段が上記放電室に隣接して上記各ピンチシール領域に
   配置され、これらの湾曲突起手段は上記ピンチシール領
   域を設けるときに形成されてそれぞれ上記放電室の湾曲
   端部と実質的に同じ形状を有すると共に、上記湾曲端部
   とほぼ同範囲に延在している、高光度アーク放電ランプ
   。 １２、上記湾曲手段がそれぞれ上記発光管の弧状曲線の
   中心軸線に実質的に直交する中心軸線を有する請求項１
   １に記載のランプ。 １３、上記発光管が石英ガラス製である請求項１１に記
   載のランプ。 １４、上記放電電極および始動電極が上記ピンチシール
   領域で薄い耐火金属箔要素を介して上記第２導入線に相
   互接続されている請求項１３に記載のランプ。 １５、上記湾曲突起手段が上記の相互接続位置より内側
   に位置している請求項１４に記載のランプ。