【手続補正書】
【提出日】平成16年12月10日(2004.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】    高ルーメン出力を有する石英メタルハライドランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  内壁を有する外側エンベロープと、
この外側エンベロープ内部に配置された外壁を有するアーク放電管と
を有するメタルハライド放電ランプであって、
前記外側エンベロープの前記内壁と、前記アーク放電管の前記外壁との間の空間が排気され、前記アーク放電管の前記外壁の少なくとも一部分に、窒化珪素を有する被膜が被覆されているメタルハライド放電ランプ。
【請求項２】  ガラスの外側エンベロープと、この外側エンベロープ内部に配置された複数の金属のランプ構成要素と、内面及び外面を有するアーク放電管と、ナトリウムイオン及びハロゲンイオンにイオン化可能なハロゲン化ナトリウムを含有する前記アーク放電管内部のイオン化可能な混合体であって、前記ナトリウムイオンが、前記アーク放電管の前記内面から前記外面へ拡散する可能性がある前記アーク放電管内部のイオン化可能な混合体とを有するメタルハライド放電ランプであって、
このランプが、前記ガラスの外側エンベロープと前記アーク放電管の前記外面との間の排気された空間と、前記アーク放電管の前記外面だけに被着され、前記金属のランプ構成要素には被着されていない窒化珪素を有する被膜とを有することによって、前記ナトリウムイオンが前記内面から前記外面へ拡散することを減らし、ランプのルーメン出力を増大させる手段と組み合わされているメタルハライド放電ランプ。
【請求項３】  請求項１に記載のメタルハライド放電ランプであって、このランプが、エネルギー損失を減少させる石英メタルハライドランプであるメタルハライド放電ランプ。
【請求項４】  内壁を有する排気された外側エンベロープと、
この排気された外側エンベロープ内部に配置された外壁を有する石英のアーク放電管と、
前記外側エンベロープ内部に配置された複数の金属のランプ構成要素と、
前記石英のアーク放電管の前記外壁上にＣＶＤによって被着された窒化珪素被膜と
を有する改善されたルーメン出力の石英メタルハライドランプであって、前記金属のランプ構成要素が前記窒化珪素被膜を有していない石英メタルハライドランプ。
【請求項５】  請求項２に記載の改善されたルーメン出力の石英メタルハライドランプであって、前記イオン化可能な混合体がヨウ化トリウムをも含有するメタルハライドランプ。
【請求項６】  内壁を有する排気された外側エンベロープと、
この排気された外側エンベロープ内部に配置された石英ガラスの放電容器であって、この放電容器が、スカンジウム、セシウム、カルシウム、カドミウム、バリウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、トリウム、セレン及びテルルより成る群から選択された１種又はそれ以上の金属のハロゲン化物と、水銀と、ハロゲン化ナトリウムとを含有する充填剤並びに不活性ガスで満たされ、且つ外壁を有する当該放電容器と、
前記排気された外側エンベロープ内部に配置された複数の金属のランプ構成要素と、
前記放電容器の前記外壁上のＣＶＤの窒化珪素被膜と
を有するメタルハライド放電ランプであって、
前記金属のランプ構成要素が前記ＣＶＤの窒化珪素被膜を有していないメタルハライド放電ランプ。
【請求項７】  請求項６に記載のメタルハライド放電ランプであって、前記金属ハロゲン化物が金属ヨウ化物であるメタルハライド放電ランプ。
【請求項８】  請求項７に記載のメタルハライド放電ランプであって、前記石英ガラスの放電容器がヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム又は塩化ナトリウムの１つ又はそれ以上を含有するメタルハライド放電ランプ。
【請求項９】  ガラスの外側エンベロープ内部に配置されたアーク放電管を有するメタルハライド放電ランプにおいて、ナトリウムイオンの拡散を減らし、且つこのようなランプのルーメン出力を増大させる方法であって、この方法が、前記ガラスの外側エンベロープと前記アーク放電管の外面との間の空間を排気する処理と、前記アーク放電管の外面上に付着された窒化珪素を有する被膜を設ける処理とを有する方法。
【請求項１０】  請求項９に記載の方法であって、被覆されていない金属のランプ構成要素も前記外側エンベロープ内に設ける方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、改善されたメタルハライドランプに関するものである。
【０００２】
発明の背景
従来のメタルハライドランプには、石英又は高温ガラスのようなガラス材料から成るアーク放電管を有する電気光源が入っている。このアーク放電管はガラスの外側エンベロープ（外側管）内部のほぼ中央に配置され、金属フレームによって支持されている。外側エンベロープは通常、この外側エンベロープの少なくとも一端にステム又はネック状部分を有し、このステム又はネック状部分はほぼ金属の基部で終端している。外側エンベロープ内に収納されたアーク放電管すなわち“アーク管”は、電流供給導体によって金属の基部に連結されている。アーク管は、その各端部に配置された電極を具え、このアーク管は、スカンジウム、セシウム、カルシウム、カドミウム、亜鉛、バリウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、トリウム、セレン、テルル等のような１種又はそれ以上の金属ハロゲン化物と、水銀と、ハロゲン化ナトリウムとを含有する充填剤で満たされている。通常、アーク管にはアルゴンのような不活性ガスも入っている。放電容器（アーク管）は一般に、窒素で充填された管状又は卵形外側エンベロープ内に収納されている。
【０００３】
石英メタルハライドランプの場合、ルーメン出力を増大させるということは、ランプの研究及び開発において主要なテーマのうちの１つである。過去における多くの改善には、アーク管の幾何学的形状、充填剤、電極寸法及び管壁負荷のようなアーク管の設計変更が含まれている。このような改善のすべてには、外側管を充填するために窒素又は他の不活性ガスが用いられている。窒素のような充填ガスでは熱伝導率が高いので、エネルギーの一部分が熱伝導によって失われる。
【０００４】
カナダ特許出願第2062889号明細書では以下の提案が記載されている。メタルハライドランプ内で生じる化学作用は、アーク管から放出された紫外線が金属のランプ構成要素に衝突し、これにより、ランプが光電子を放出させる。ある状況の下では、これら光電子は、アーク管の外面上に集まり、正のナトリウムイオンを引き付ける負電圧を発生させ、ナトリウムがアーク管の壁部を通って拡散するのを加速させる。このような光電子の発生は、アーク管内部のナトリウムの消耗をかなり早め、これによりランプの寿命を短くする。金属のランプ構成要素の表面上に窒化珪素の被膜を用いた設計は、このような金属のランプ構成要素から放出される光電子を減少させ、金属のランプ構成要素及びアーク管の外面上に被着させた場合は、アーク管内のナトリウムの損失を防止する。ドイツ国特許公開第3134907号明細書には同様な提案が記載されており、この明細書では、放電容器の外側と、この放電容器を保持しこれに電流を供給する金属の先端部と、絶縁体と、金属部分と、石英管とを窒化珪素で被覆して、メタルハライドランプ内のアルカリ損失を防止する。しかし、これら提案では、窒素の充填ガスが用いられているので、ランプのルーメン出力は増大されない。
【０００５】
従来技術のランプは、引き続き、エネルギー損失を減少させ、ルーメン出力を増大させる必要がある。
【０００６】
発明の概要
本発明の目的は、エネルギー損失を減少させる石英メタルハライドランプを提供することにある。
本発明の他の目的は、エネルギー損失を減少させると共にルーメン出力を増大させる石英メタルハライドランプを提供することにある。
【０００７】
本発明の上述した目的及びその他の目的は、真空の外側エンベロープを用いることによってエネルギー損失を著しく減少させる本発明の第１の例によって達成される。ランプのルーメン出力は増大され、本発明によれば、発生されたランプの光束維持率、カラーシフト、電圧上昇及びＣＲＩ変化は3500時間まで、窒素が充填された従来の外側管のランプよりも優れている。
【０００８】
本発明の他の好適例によれば、高ルーメン出力の石英メタルハライドランプは真空の外側管を具え、石英のアーク管（放電管）の外側にはＣＶＤによって窒化珪素の被膜が設けられている。石英メタルハライドランプに、窒素が充填された外側管の代わりに真空の外側管が用いられていて、エネルギー損失を減少させる（その理由は熱伝導損失を減少させるためである）と共にルーメン出力を増大させる。更に、アーク管の外側だけが窒化珪素で被覆され、金属のランプ構成要素は被覆されていない。このことによって、ナトリウムが石英の壁部を通って拡散することを減らす、或いは防止する。窒化珪素の被膜は、ランプの外側管からアーク管内にわずかな水素が移動することをも防ぐ。
従来の石英管のランプに、窒素が充填された外側管を従来通りに用いる代わりに真空の外側管を用いることによって、ルーメン出力は10％〜15％だけ増大することが分かった。熱伝導損失は減少され、ランプ効率は著しく増大される。
【０００９】
本発明の特に好適な例では、窒化珪素の被膜をアーク管の外側だけに用いて（金属のランプ構成要素には被覆しない）、ナトリウムが石英の壁部を通って拡散することを減らし、或いは防止し、その上、所望の色温度を実現し、更にランプの光束を増大させるために、所望に応じて塩の割合を減少させる。アーク管の外側又は外部に窒化珪素を被着させることによって、ランプの外側管からアーク管内にわずかな水素が移動することを防止できることが分かった。しかも、ナトリウムの移動が防止される、或いは減少されるため、塩の割合を調整することや、余分な金属例えばスカンジウムを減少させてスカンジウムと石英との間の反応を減少させることや、ヨウ化トリウムを追加してランプ特性を改善するというような充填剤のその他の化学的変更を適用することができる。
本発明は、以下の具体化な実施例に関する詳細な説明からより良く理解されるであろう。
【００１０】
好適な実施例の説明
図１を参照するに、符号１は石英ガラスの放電容器すなわちアーク管を示しており、このアーク管は、スカンジウム、セシウム、カルシウム、亜鉛、カドミウム、バリウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、トリウム、セレン、テルル等のような１種又はそれ以上の金属のハロゲン化物と、水銀と、ハロゲン化ナトリウムとを含有する充填剤、並びにアルゴンのような不活性ガスで満たされている。一般に、これらの金属のヨウ化物が好ましいが、場合によっては、臭化物や塩化物も用いることができる。アーク管には、当該技術分野では周知であるようなヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム又は塩化ナトリウムの１つ又はそれ以上を含有させることができる。本発明によれば、ランプの構成要素をランプ内に組み入れる前に、窒化珪素（Si3 Ｎ4 ）を有する被膜14を、アーク管１の外面上に、好ましくは化学蒸着（ＣＶＤ）によって付着させる。好ましくは約30ナノメートル〜約200ナノメートルの窒化珪素をアーク管に被覆する。
【００１１】
電極２及び３は放電容器１内に配置されている。電極２は電流リードスルー４及び５に連結されている。電極３は電流リードスルー６及び７に連結されている。補助の始動用プローブ18及びスイッチ11はランプの始動中に役割を果たす。２つのゲッタ９及び10は、外側エンベロープ15内部のガス不純物を吸収するために機能する。放電容器１は、金属ストラップ16及び17を有するフレーム上に装着されている。電流導体８は電流リードスルー６及び７に連結されている。ワイヤ12、電流導体20及び22、ステム21及び放電容器すなわちアーク管１は、排気されたガラス製の卵形又は管状外側管15内に収納されている。本発明によれば、アーク管１と外側管15との間の空間13内は真空になっている。電流導体20及び22は口金19に連結されている。電流導体22は口金19のシェル部に連結され、電流導体20は口金のアイレット23に連結されている。
【００１２】
本発明は種々の内部構造の石英ハライドランプに等しく適用することができ、本発明の利点は、アーク管１の外壁に窒化珪素の被膜14が被着され且つ外側エンベロープ15が排気されてさえいれば得られるということに留意すべきである。
【００１３】
本発明のランプを同一構造のランプと比較した。しかし、本発明のランプはＣＶＤによる窒化珪素被膜を外面上に有し、その外側管は排気されており、一方、対象例のランプはＣＶＤによる窒化珪素被膜を有せず、窒素で充填されていた。いくつかの結果を図２及び３に示す。これらの図は、光束維持曲線と100時間におけるランプのルーメン出力とを示し、符号Ａは、本発明のランプで得られた結果である。本発明は、ランプのルーメン出力を約15％だけ増大させ（図２参照）、ランプ特性をも著しく改善するということが分かる。本発明のランプの場合、ランプの光束維持率、カラーシフト、電圧上昇及びＣＲＩ変化は3500時間まで、窒素が充填された外側管のランプよりも優れていることが分かる。
【００１４】
本発明の精神及び範囲又は本質的な特性から逸脱することなく、本発明を他の特定の形態で具体化することができ、本明細書で開示した例は本発明の好適な一実施例に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のメタルハライドランプの一実施例を線図的に示す。
【図２】  窒素で充填された制御ランプと比較した本発明の代表的なランプの光束維持曲線のグラフである。
【図３】  窒素で充填された制御ランプと比較した本発明の代表的なランプの100時間におけるランプのルーメン出力のグラフである。