JPS609048A - メタルハライド放電ランプの製造方法 - Google Patents

メタルハライド放電ランプの製造方法

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JPS609048A
JPS609048A JP59116812A JP11681284A JPS609048A JP S609048 A JPS609048 A JP S609048A JP 59116812 A JP59116812 A JP 59116812A JP 11681284 A JP11681284 A JP 11681284A JP S609048 A JPS609048 A JP S609048A
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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】 技術分野 本発明はシングルエンドのメタルハライド放電ランプお
よびその製造方法に関し、詳しくいうと、安定化された
アークおよび等温動作のために形成された容器を有する
シングルエンドのメタルハライド放電ランプに関する。
背景技術および従来技術 比較的強力な光源を必要とする投射器(投光器、映写i
、幻灯機等)、光学レンズシステムおよび類似の装置の
分野においては、タングステンランプの形式の光源を使
用することが慣行であった。
タングステンあるいはタングステンハロゲンランプは安
価、皮膚の色調を高める所望のカラー特性のような所望
の特徴を有し、かつ特別の電源を必要としないけれど,
若干の不所望な特徴もまた、存在する。例えば、タング
ステン源を使用する構造体は十分な青色光を発生せず、
また、不所望に多景の熱を発生する傾向があり、これは
光源に隣接させて高価な、複雑な冷却装置を位置付ける
必要を生じさゼるし、さらに約10ないし20時間の動
作時間のように比較的寿命が短かい欠点がある。従って
、装置がイカ用されるときごとに光源を取換えることは
稀れなことではない。明らかに、これは不便なことであ
り、かつ高価であり、従って多くの間V:!i点がある
。さらに、スクリーン照明は3400゜■(をはるかに
kj;える表面輝度に上昇させることができないために
制限を受け、他方機械的な本侶梢造は堅く、動作中に化
学的手段によっておよび4’j+4 fj+または倫ヅ
Yによって破壌する恐れがある。
上記したシステムについての改良が光源としてメタルハ
ライド放電ランプを使用することによってなされている
。例えば、通常の形式の高圧メタルハライド放′磁うン
ブは米国性W[第4, 1 6 1, 6 7 2号に
開示されている。この米国特許では、ダブルエンドの発
光管、すなわち1な径方向に対向する端部に封止された
一対の電極を有する発光管が排気さ科た、または賢ガス
のjCI填された外囲器とともに使用されている。しか
しながら、かかる構造は製造するのに比較的費用がかか
り、また明らかに投射器あるいは他の光学レンズ形式の
装16に使用するのには適していない。
米国特許第4,302,6.99号、第4, 3 0 
8, 4 8 5号、第4,521],522号、第4
,521,501号および第4, 5 2 1, 5 
0 4号にはシングルエンドのメタルハライドアーク放
電ランプが開示されているが,これらはすべて特定の装
置に適当な構造または充填物の変形例を示すものである
。アークの安定性および放電ランプの等温の一様性に関
する限り、上記米国特許はいずれも問題を残している。
発明の目的および概要 本発明の目的は改良されたシングルエンドの高輝度放電
ランプを提供することである。本発明の他の目的はシン
グルエンドの高輝度放電ランプの能力を向上させること
である。本発明の他の目的は改良された構造上の形態を
有するシングルエンドの高輝度放電ランプを提供するこ
とである。本発明のさらに他の目的はシングルエンドの
高z11(度放電ランプを製造するための改良された方
法を提供することである。
本発明の一面においては、これらおよび他の目的、利点
および能力は、それぞれが金属ロッドおよび融解シリカ
よりなる楕円形状の容器の一端に〜封止されかつ該容器
中に延在する前記金属ロッドの端部の球形のボールを含
む一対の電極を有し、前記容器内に金属を含有する水銀
充填物を含むシングルエンドの高圧v% 輝度放電ラン
プによって達成される。
本発明の他の面においては、それぞれが金属ロッドの端
部に球形のボールを有する一対の電極が111円形状の
融解シリカの容器の一端に封止され、該容器内に不飽和
金属を含有する水銀が充填されるシングルエンドのメタ
ルハライド放電ランプを製造するための方法が提供され
る。
本発明、ならびに本発明のその他の目的、利点および能
力を十分に理解するために、以下添付図面を参照して本
発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
第1図を参照すると、融解シリカのような材料よりなる
本体部分5を有する低ワツト数のメタルハライドランプ
が例示されている。この融解シリカの本体部分5は長径
(長l1ffi、t+ )値Xおよび炉径(短軸)値Y
がそれぞれ約2:1の比を有する楕円形状の内側部分7
を提供するように形成されている。さらに、本体部分5
の楕円形状の内側部分7は短軸値Yに実質的に等しい高
さ2を有することが好ましい。
一対の電極9および11が本体部分5の一端に封止され
、かつ本体部分5中に延在している。各電極9および1
1は金属ロッド13および球形のボール15を含み、該
球形のボール15は該金属ロッド13の楕円形状の内側
部分7内にある端部にある。電極9および11は、これ
ら電極9および11の球形ボール15の端部が長軸Xお
よび短軸Yに関する限り内側部分7から実質的に等しく
離間され、かつまた、高さ寸法2の実質的に中点にある
ように、楕円形状の内側部分Z内に位置付けされること
が好ましい。
また、金属含有水銀充填物が楕円形状の内側部分7内に
配されている。例えば、アルゴンとともにナトリウムお
よびスカンジウムのようなメタルハライドを添加した水
銀は低ワツト数のメタルハライド放電ランプに対する適
当な充填物である。
特定すると、約o1crn3 の容器をもつ楕円形状の
内側部分7を有する50Wの放電ランプは約3.0m9
の水銀、約20:1のモル比の1.9 mgのナト、リ
ウム′15よびスカンジウム、および約200 )ルの
圧力のアルゴンが充填された。動作テストの結果、初!
1.リルーメン出力は約3100ルーメン、そして16
011’4?間の動作後の光束維持率は約84%であっ
た。
上記秤i円形状の内側部分7をさらに詳しく参照すると
、第2図はそれぞれが球形ボール15を有し、かつ長1
111xに沿って隔間され、内側部分7の壁17から実
質的に等しい距離離間された電極9および11を例示し
ている。容易に理解できるように、本体部分5は球形ボ
ール15が上下に位置付けされるように垂直方向に配置
されることが好ましい。その結果、矢印で示すようにガ
ス流のパターンが生じ、冷たいガスは内側部分7の壁1
7を下方へ流れる傾向があり、そして底部の電極11の
楕円形状のアークすなわちプラズマ柱22に引き込まれ
る。底部の電極11の球形ボール15は後述する球形の
拡張部を提供し、底部電極11の球形ボール15のアー
クの終端にガス流の狭さく部を生じ、ベンチュリ作用2
oを生じさせる。この態様においては、アーク終端のふ
らつきが最小になる。また、ガスの原子がプラズマ柱2
2において加熱され、上部の電極9は楕円形状の発光管
の本体部分5の頂部に達するホットガスを広げるデフレ
クタとして作用する。さらに、発光管の動作中、壁17
の温度の赤外線1111定値は約1100℃の壁温度で
20%以下の湿度変化を示している。
従って、上記楕円形状の内側部分7および楕円形状のア
ーク22は実質的に均一な、不所望な乱流のない第2図
の対流の流れ21を提供し、かくして、投射器およびレ
ンズシステムにおいて特に重要なアークの安定性が提供
される。
また、上記アークは球形ボール15の接触領域のまわり
を初期にふらつく傾向があることを注意すべきである。
しかしながら、製造プロセスにシーズニングf ’fA
fを、即用すると、ボール15のそれぞれに参考写真に
示す突起24を形成させるように働くことが分った。そ
の結果、突起24は電極9および11の球形ボール15
間のアークギャップを最小にするように働き、電極9お
よび11のそれぞれの中心に位置付けされた終点をアー
クが有するようにする。なお、上記参考写真は第1図の
実施例の1つの電極を100倍に拡大したものである。
完全には理解できないけれど、上記参考写真の突起24
は局部の材料の特性、電界強度、およびガス流の特性に
依存する寸法を有するものと考えられる。さらに、成長
は電極の寸法および温度の関数であるように思われる。
従って、動作湿度が低いほど必要なシーズニング時間が
長くなる。
9゛ケ定として、約o、 063 scm (0,02
5インチ)のボール15を有する約0.04318cm
(0,01’7−(ンチ)のタングステンの四ツドが1
00Wのメタルハライド放電ランプ内で約1.6Aの電
流を流して作動された。正常な動作条件において約15
分のシーズニング段階の後、アークが安定し、1っ゛ま
たはそれ以上の突起が電極9および11の球状のボール
15の表面に出現したことが分った。がくして、長球面
のボール15の表面が割れて小板となり、それによって
形成された突起がアークのいかなるふらつきをも阻止し
、光源を改善する。
その上、メタルハライド放電ランプのようなアーク源は
タングステン源よりも高輝度であるばかりでなく、効率
も良いということを注意すべきである。また、メタルハ
ライド放電ランプはタングステン源と比較すると点源に
近い。特定すると、100ワツトのメタルハライド放電
ランプは球形ボール15間に最小輝度を有し、かつ球形
ボール15の位置またはその近傍に最大輝度を有するプ
ラズマを呈す。さらに、このプラズマ柱は通常直径が約
1〜2mm、長さが約3mmである。これに対し、タン
グステン源は直径が約2.5 rILm 、長さが約8
 in であり、そして輝度がタングステン源の長さに
わたって正弦波態様で変化する。
次の表はタングステン源、高圧キセノン源、およびメタ
ルハライドランプ源の輝度、効率および寸法の比較を示
す。
表 容易に理解できる」:うに、300Wのタングステン源
はioowのメタルハライドランプの効率65ルーメン
/ワツトと比較して約33/I/−メン/ワットの効率
である。また555mm の投写システムにおいてのテ
ストでは300Wのタングステン源からの約10,00
0A/−1>の出力が100Wのメタルハライドランプ
源からの6.500ルーメンの出力に等価であることが
分った。タングステン源の長波長の放6]および不正確
な方向への可視光は投射器のフィルムによって熱として
吸収される傾向がある。かくして、タングステンランプ
源ハメタルハライドランプおよび関連する電諒による約
90Wの熱と比較して約270Wの熱、すなわち約6倍
の熱を発生するこよが分った。
なお、キセノンランプ源は比較的旨い輝度を呈するが、
しかし効率は比較的低い。従って、100Wのメタルハ
ライドランプによって提供されるルーメン出力に匹敵す
るギセノンホ;(のルーメン出力には比較的効率が悪い
点を補信する必要上、約200Wのキセノン源が必要と
なる。その上、キセノン源ハ約1.0 am の直径の
メタルハライドランプのアーク源と比較してこの例では
約05 mm と比較的小径であるから、投写システム
に反射器とともに使用されるときに、アーク源の位f6
の公差または変化を大IJに、不所望に減じることにな
る。俳和すると、キセノンランプにおけるアーク源の位
置の調整はメタルハライド放′屯ランプシステムの場合
よりも非常に臨界的である。
かくして、電極が融解シリカの容器の楕円形状の内側片
1分内に配j召されたシングルエンドのメタルハライド
尼r電ランプが掃(!Iされた。この構内形状の容器の
内側は、(′l)円形状のアークとともに、放電ランプ
を形成する融解シリカの容器の実質的に等温のi′!i
11作状態を提供する。その上、投射器および光学レン
ズ′!与pTの動作に特に重要である安定したアークを
提供できることが分った。
現、往水発明の好:Fしい実施例とみなされているもの
を図示し、記載したけれど、特許請求のii」、i囲に
よって定やりされる本発明から逸脱することなしに創々
の変杉および変更がなし川、ることはこの分野の技術者
には明らかであろう。
4、[λ(1面のf7(j 115なiシ1;明記1図
は本発明のシングルエンドの高輝度放電ランプの一ア施
例を示す(1り1略図、第2図は第1図の放電ランプの
乎IU方向動作に刻する放電および対流ガス?ilfを
0′!1示するI!ξ略rer面図、第5図は第1図の
放電ランプの′1コ極間のおおよその電気力紳を示す(
既略図Iである。
5:ランプ本体部分 7:楕円形状の内側部分 9.11:電極 16:金属エンド 15:球形ボール 22:プラズマ柱 肉゛−1−・

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 楕円形状の融f「シリカの容器を形成する段階
    と、 それぞれが前記容器を通って延在する金属ロッドと該全
    屈ロッドの前記容器内の端部にある球形のポルとを有す
    る一対の電極を前記容器の一端に封止する段階と、 前記楕円形状の容器にメタルハライドを加えた高圧水銀
    充填物を充填し、前記容器の実質的に均一な加熱を生じ
    させるようにする段階 とからなることを9゛テ徴とするシングルエンドのメタ
    ルハライド放電ランプを製造するための方法。
  2. (2)前記放電ランプをある時間の間、前記電極の前記
    球形ボールに突起を生じさせるのに十分な湿度でシーズ
    ニングする段階を含み、アークの安定性を向上させた特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)前記楕円形状の融解シリカの容器を形成する段階
    が約2:1の比の長袖および短軸を形成するような態様
    で行なわれる特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. (4)前記楕円形状の融解シリカの容器を形成する段階
    が長軸および短軸を形成するような態様で行なわれ、前
    記電極がこれら電極間に実質的に楕円形状のアークを提
    供するような態様で前記長軸に沿って前記容器中に封止
    され、前記楕円形状のアークと楕円形状の容器間の間隔
    が実p的に均一にされる特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  5. (5)前記楕円形状の容器への充填がす) IJウムお
    よびスカンジウムを加えた高圧水銀によって行なわれる
    和許請求の範囲第1項記載の方法。
  6. (6)それぞれが金属ロッドと該金属ロッドに固定され
    た長球面のボールとを有する一対の電極が容器の一端に
    封止され、メタルハライドを加えた高圧水銀充填物が前
    記容器中に分配されるメタルハライド放電ランプの製造
    方法において、前記容器が楕円形状に形成され、この楕
    円形状の容器の%”lhi動作を実質的に可能にしたこ
    とを特徴とするメタルハライド放電ランプの製造方法。
  7. (7)前記放電ランプをある時間の間、前記電極の前記
    長球面ボールに突起を生じさせるのに十分な温度でシー
    ズニングする段1清を含む特許請求の範IfN第6]′
    ri記載ノ方法。
  8. (8)前記容器が約2:1の比の長軸および短軸を持つ
    楕円形状に形JiI2される特許請求の範囲記載の方法
  9. (9) 前記容器が長q111を廂する楕円形状に形成
    され、前記型4ii1.:が前記容器の一端に封止され
    ,かつこれら電極間に楕円形状のアークを提供するよう
    に前記長軸に沿ってjjjii間されている特許請求の
    範囲第6 ]Jj記1(Xqの方法。
  10. (10)前記楕円形状のアークが前記楕円形状の容器か
    ら均一にh:「間きれている94訂精求のfl’ti囲
    第9項記載の方法。
JP59116812A 1983-06-09 1984-06-08 メタルハライド放電ランプの製造方法 Granted JPS609048A (ja)

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