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JP2008124037A - 高圧放電ランプ - Google Patents

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Henricus P M Gubbels
ヘンリカス ピー エム グベルス
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Koninklijke Philips NV
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Abstract

【課題】本発明の目的は、高圧放電ランプにおいて、焼結プロセスによって突出プラグとサーメットとの間に焼結接合部を形成する際に熱応力により前記突出プラグに亀裂及び破損が起こるリスクを減らすことにある。
【解決手段】前記目的は、突出プラグにより端部で封止されるセラミック壁をもつ放電容器を備え、前記突出プラグを介して、前記突出プラグの端部から前記放電容器に配された電極までリードスルー構造が延在し、前記リードスルー構造の一部分がサーメットである高圧放電ランプであって、前記サーメットが、焼結接合部によって前記突出プラグに直接固定され、前記焼結接合部が、前記突出プラグの端部まで延在しないように、前記焼結接合部の長さが、前記突出プラグが長さより短いことを特徴とする、高圧放電ランプによって達成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、突出プラグにより端部で封止されたセラミック壁をもつ放電容器を備えた高圧放電ランプであって、前記突出プラグを介して、突出プラグの端部から放電容器に配された電極までリードスルー構造が延在し、前記リードスルー構造の一部分がサーメットである、高圧放電ランプに関する。
冒頭段落に記述された種類のランプは、国際特許公開公報WO96/28839号から知られる。この既知ランプはメタルハライドランプである。このようなランプは実際に広く使用されており、好適な色特性と組み合わされた高い発光効果を有する。前記ランプの放電容器は、水銀(Hg)に加えて1つ又は複数の金属ハロゲン化物を含む。既知ランプのリードスルー構造は、溶融ガラスの融着接合(fusion joint)によって突出プラグへの気密接続を実現する。気密接続は、突出プラグの端部と、サーメットに接続されるとともに端部から外部に延びる導電体との間に、大部分が実現される。ニオブ(Nb)は、突出プラグのセラミック壁の膨張係数とほんの僅かしか異ならない膨張係数を有するので、実際に気密性の溶融ガラス融着接合の領域において導体として用いられる。ニオブの他の利点は、その延性特性である。但し、ニオブはハロゲン化合物に対して耐性がない。ニオブへの腐食を抑制するために、溶融ガラスの融着接合が、既知のリードスルー構造のサーメットの一部分に沿って延在する。望ましいとして見出されたサーメットに沿った溶融ガラスの融着接合の連続した長さを得るために、突出プラグは、その外側の一部分において不透光にされている。これによって、サーメットから突出プラグ内に延びる導電体が、放電容器の内部の充填材料に直接接触しないということが実現される。
本明細書の説明及び請求項においてセラミック壁とは、以下の材料のうち1つから生成された壁であるものとして理解されたい:単結晶金属酸化物(例えば、サファイア)、高密度に焼結された多結晶金属酸化物(例えば、Al,イットリウムアルミニウムガーネット(YAG))、及び高密度に焼結された多結晶金属窒化物(例えば、AlN)。
溶融ガラスの融着接合それ自体が、ランプ寿命中に、放電容器からの充填材料による腐食に対して弱いようであることが、既知ランプの欠点であることが分かった。これは、時が経つにつれてリークを引き起こし、ひいてはランプ寿命の終わりをもたらす。
本発明の目的は、上記の欠点を緩和する手段を提供することである。本発明によると、冒頭段落に既述された種類のランプは、この目的のために、サーメットが、焼結接合部によって突出プラグに直接固定されることを特徴とする。
本発明によるランプの利点は、溶融ガラスの使用が省かれうることである。それ自体は知られている適切な焼結プロセスによって突出プラグとサーメットとの間に焼結接合部を形成して、気密封止されたシールをもたらすことが実際に可能である。他の利点は、突出プラグが、その外側表面の一部分において不透光にされる必要がないことである。これはランプ製造の簡略化を意味し、ひいては産業規模での大量生産のかなりの向上になる。更に、導電体がもはやリードスルー構造の不可欠な部分を形成せず、これにより前記導電体の材料に関わる一段と高い選択自由度が与えられる。
本発明によるランプの有利な実施例において、突出プラグが長さLにわたって延在し、焼結接合部は多くとも0.8Lの長さを有する。本願の発明者らは、このようにすると、突出プラグに起こる亀裂及び破損のリスクが非常に大幅に減少されることを発見した。これは、特に、焼結プロセス中の熱応力による亀裂及び破損のリスクに関する。焼結接合部が、突出プラグ内において、端部から多くとも0.5mm離れたところまで延在する場合、更なる改善が実現されうる。本発明によるランプの他の有利な実施例において、サーメットは、端部の近傍で先細形状を有し、狭窄部を備える。これにより、サーメットがその狭窄部により突出プラグの外側にまで延在する一方で、限られた長さの焼結接合部の好ましい特性を保つことが可能になる。突出プラグの外側にまで延在するサーメットは、導電体の一層容易な固定が可能であり、それによって製品損失のリスクが更に低減されるので、ランプの効率的な大規模大量生産に関して有利である。
本発明は、例えば、100W以上のかなり高い定格電力をもつランプに関して特に好適である。
本発明の上記及び他の態様は、図面を参照としてより詳細に説明されるであろう。
図1は、突出プラグ34,35によって端部で封止されたセラミック壁をもつ放電容器3を備えた高圧放電ランプを示している。これらの突出プラグを介して、リードスルー構造40,50が、突出プラグの端部340,350から放電容器に位置付けられた電極4,5まで延在する。前記リードスルー構造の一部分は、サーメット45,55(図2)である。更に、この突出プラグはセラミック壁をもつ。ランプの実際の実施例において、放電容器は、水銀及び希ガスに加えて、少なくとも1つの金属ハロゲン化物を含む。
この放電容器は、端部にランプ口金2を備える外囲器1により囲まれている。ランプの動作状態において、電極4と電極5との間に放電が生じる。電極4は、導電体8を介してランプ口金2の一部分を形成する第1電気接点に接続される。同様にして、電極5は、導電体9を介してランプ口金2の第2電気接点に接続される。
図2において一律縮尺に従わずに図示される放電容器は、セラミック壁31を有し、放電空間11を囲む。この壁31は、円筒形であり、各々のセラミック突出プラグ34,35により両端で閉じられている。かかるセラミック突出プラグ34,35は、焼結接合によって壁31に気密に接続される。リードスルー構造は、サーメット45,55及び焼結接合部41,51により形成され、これらの焼結接合部41,51により、サーメットが突出プラグ34,35に直接固定される。本図でタングステン(W)からなる電極4,5は、放電空間に面するサーメット45,55の端部で、電極ロッド4a,5aに固定される。電極は電極先端部4b,5bを備え、ランプが動作状態のとき、その電極先端部に放電が生じる。
突出プラグは、長さLにわたって延在する。サーメット45,55の焼結接合部41,51は、多くとも0.8Lの長さを有し、前記突出プラグ内において、端部340,350から多くとも0.5mm離れたところまで延在する。図示される実施例において、サーメットは、端部の近傍で細くなっており、突出プラグ34,35の外側に延びる狭窄部42,52を備える。導電体8,9は、それ自体が知られているやり方で、サーメットの狭窄部に固定される。
説明されたランプの実現において、このランプは150Wの定格電力を有する。放電容器は、25kPaの充填圧力が加えられているアルゴンと、水銀0.6mgと、ナトリウム、セリウム、及びリチウムのヨウ化物1.5mgとからなる充填物を有する。放電容器及び突出プラグは、それぞれが半透明の高密度に焼結されたAlからなるセラミック壁をもつ。各々の突出プラグは、9mmの長さを有する。リードスルー構造のサーメットは、Al(70体積パーセント)及びモリブデン(30体積パーセント)で構成され、各々13mmの長さを有し、長さ7mmの焼結接合部によって関連の突出プラグに接続される。この焼結接合部は、関連の突出プラグの隣接端部から1mmまで延在する。サーメットは、関連の突出プラグの端部の近傍で細くなっており、6mmの長さを有するとともに、突出プラグの外側まで延びている狭窄部を備える。
ランプの製造中、焼結プロセスにおいて、焼結接合部が、サーメットと突出プラグとの間に生成された。かかる焼結プロセスにおいて、サーメットをもつ突出プラグが、1450Kの温度の水素雰囲気下で、2時間焼成された。それによって、気密封止されたクロージャが形成された。
本発明の保護の見地は、本明細書で例示として与えられた実施例に限定されるものではない。本発明は、それぞれの新しい特徴及びこれら特徴の全ての組み合わせによって規定される。請求項の参照符号は、本発明の保護見地を限定するものではない。動詞「有する(comprise)」の活用形の使用が、請求項に記述されたもの以外の他の構成要素の存在を除外するものではない。構成要素に先行する不定冠詞「a」及び「an」の使用が、このような構成要素が複数存在する可能性を除外するものではない。
本発明によるランプを概略的に示す。 図1のランプの放電容器を示す。

Claims (5)

  1. 突出プラグにより端部で封止されるセラミック壁をもつ放電容器を備え、前記突出プラグを介して、前記突出プラグの端部から前記放電容器に配された電極までリードスルー構造が延在し、前記リードスルー構造の一部分がサーメットである高圧放電ランプであって、前記サーメットが、焼結接合部によって前記突出プラグに直接固定され、前記焼結接合部が、前記突出プラグの端部まで延在しないように、前記焼結接合部の長さが、前記突出プラグが長さより短いことを特徴とする、高圧放電ランプ。
  2. 前記焼結接合部が、前記突出プラグ内において、前記放電容器の端部から前記突出プラグの端部へ向かう方向に、前記突出プラグの端部から多くとも0.5mmの距離のところまで延在することを特徴とする、請求項1に記載の高圧放電ランプ。
  3. 前記サーメットが、前記突出プラグの端部の近傍で先細形状を有し、狭窄部を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高圧放電ランプ。
  4. メタルハライドランプであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高圧放電ランプ。
  5. 少なくとも100Wの定格電力を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の高圧放電ランプ。
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