(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、この発光管内に突出した電極とを備え、発光管内に、ハロゲンを含み光又は放射発生に用いられるイオン化可能な充填物が封じられている高圧放電ランプにおいて、発光管が酸素と結合するゲッタを含み、ゲッタがＷＢ又はＷ2Ｂを含んでいることを特徴とする高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発光管と、この発光管内に突出した電極とを備え、発光管内に、ハロゲンを含み光又は放射発生に用いられるイオン化可能な充填物が封じられている高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の高圧放電ランプとして、特に、光発生に用いられるイオン化可能な充填物を備えそのハロゲン化物成分が金属のナトリウム及びスズのハロゲン化物を含むメタルハライド高圧放電ランプ、及び、特に紫外線のスペクトル範囲で放射しその放射発生に用いられるイオン化可能な充填物が金属の水銀、鉄及び／又はニッケルの１つ又は複数のハロゲン化物を有する医療又は工業分野用のメタルハライド高圧放電ランプが使用される。
【０００３】
ハロゲン含有充填物を有するこれらのランプにおいては、発光管壁を黒化から守る公知のハロゲンサイクルの他に、電極材料が関与して重要な品質問題つまり電極腐食を生ずる他の有害なサイクルが生じる。電極腐食はハロゲンを含むランプの寿命を相当に短縮する。この電極腐食は、動作状態において、全体的又は部分的に解離した金属ハロゲン化物充填物成分のハロゲンが電極材料と反応し得る電極温度の際に自由ハロゲンが電極のところに存在する場合に現れる。例えば、充填ガス及び発光管材料を汚染するものとして水の形態で又は石英ガラス内のＯＨグループの状態で発光管内へ達する残余酸素は、この有害サイクルに対して大きく関与する。高い酸素濃度ほど電極腐食を相当な速さで加速する。
【０００４】
このような条件の下に大抵タングステン又はトリウムを混入されたタングステンから成る電極材料がハロゲン化物として電極の最も冷たい個所から分離する。蒸気状のハロゲン化タングステンもしくはオキシハロゲン化タングステンは放電で再び解離され、その際に遊離タングステンが電極の熱い個所つまり電極先端に堆積する。この現象によって、電極が腐食により薄くなった個所で折れ、それによりランプが故障することがある。電極腐食により生ずるこの反応の概要を図２の概略図に基づいて説明する。
【０００５】
残余酸素（Ｏ2 ）は先ず二酸化タングステン（ＷＯ2 ）を形成し、この二酸化タングステン（ＷＯ2 ）がハロゲン（Ｘ2 ）と反応してオキシハロゲン化タングステン（（ＷＯ2 Ｘ2 ）を生成する。オキシハロゲン化タングステン化合物は放電で解離し、その際にタングステンが電極の熱い個所に付着し、一方タングステン分離が行われる冷たい電極部分では酸素（Ｏ2 ）及びハロゲン（Ｘ2 ）が電極材料（Ｗ）と共に別のサイクルのために使われる。
【０００６】
金属ハロゲン化物充填物添加物が主にハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スズを含むメタルハライド高圧放電ランプならびに金属ハロゲン化物充填物添加物が特にハロゲン化水銀、ハロゲン化鉄及び／又はハロゲン化ニッケルを有する紫外線放射器は電極腐食を特に受ける。
【０００７】
従来、電極腐食の問題は、メタルハライドランプのイオン化可能な充填物が過剰金属を添加され、この過剰金属が自由ハロゲンと結合し、それによりハロゲンサイクルへの電極材料の関与を大きく制限することによって解決された。オスラム社の技術・科学報告書（スプリンガー出版社、１９８６年発行、第１２巻、第６５頁〜第７２頁）における例えばＤ．Ｃ．フロム（Fromm)著の論文“小形メタルハライドランプの電極開発”に記載されているように、例えば原子の金属／ハロゲン比が１．５より大きいか又は等しい場合、６０００点灯時間以上のランプ寿命が達成された。
【０００８】
ヨーロッパ特許第００９２２２１号明細書には冒頭で述べた高圧放電ランプに相当するメタルハライドランプが記載されている。このランプのイオン化可能な充填物は電極腐食を阻止するために金属の過剰スズを有している。さらに、電極は封着領域内の特に電極腐食を受ける冷たい個所が電極軸を取巻くフィラメントによって保護される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、電極へのハロゲン攻撃に起因する電極腐食を出来る限りコスト的に有利な方法で抑制する高圧放電ランプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明によれば、発光管と、この発光管内に突出した電極とを備え、発光管内に、ハロゲンを含み光又は放射発生に用いられるイオン化可能な充填物が封じられている高圧放電ランプにおいて、発光管が酸素と結合するゲッタを含み、ゲッタがＷＢ又はＷ2Ｂを含んでいることによって解決される。
【００１２】
本発明によるゲッタは充填物質の汚染によって発光管内へ入れられた残余酸素と結合する。これによって図２に示されている有害サイクルに対し酸素は自由にならず、即ち、ハロゲンと電極材料との化学反応を加速する酸素の触媒作用がなくされる。このようにして電極へのハロゲン攻撃が抑制され、それにより電極腐食が抑制される。
【００１３】
上記において引用した論文“小形メタルハライドランプの電極開発”に記載されているような自由ハロゲンに結合するためのイオン化可能な充填物内の過剰金属、又はヨーロッパ特許第００９２２２１号明細書に記載されているような電極軸に対する保護フィラメントは、本発明によるメタルハライドランプにおいては必要なく、それゆえ相当なコスト節減となる。
【００１４】
ゲッタ物質として、化学元素のホウ素、燐、アルミニウム、スカンジウム又は希土類元素並びにそれらのハロゲン化物、特にヨウ化物、臭化物又は塩化物、及びタングステン・ホウ素化合物ＷＢ、Ｗ2 Ｂ並びにスズ・燐化合物ＳｎＰ、ＳｎＰ3 、Ｓｎ4 Ｐ3 が有利に使用される。これらのゲッタ物質は発光管内の残余酸素と結合し、以下に示されている僅かな配量の場合にはランプの色度に影響せず、また発光管の石英ガラス壁を損傷しない。本発明による高圧放電ランプにおけるゲッタ物質の配量は、上記ゲッタ化合物内に含まれる活性ゲッタ元素（例えばホウ素、燐及びアルミニウム）の重量割合が、放電ランプ内で光又は放射発生に使われる金属ハロゲン化物充填物添加物の全重量に対して、約０．０５〜１重量％、特に０．０５〜０．５重量％となるように選定される。
【００１５】
詳細には発光管内のゲッタ物質の配量は元素のホウ素、燐及びアルミニウムに関しては約０．０５〜約１重量％、そのハロゲン化物に関しては約０．１〜６重量％である。
【００１６】
タングステン・ホウ素化合物ＷＢ、Ｗ2 Ｂ及びスズ・燐化合物の場合、配量はホウ素もしくは燐割合が約０．０５〜１重量％となるように選定される。
【００１７】
スカンジウム及び希土類金属に関しては配量は約０．０５〜０．５重量％、それらのハロゲン化物に関しては約０．１〜６重量％である。
【００１８】
重量％における全データは放電ランプの光又は放射発生に用いられる金属ハロゲン化物充填物添加物に関係する。
【００１９】
ゲッタ量がここで示されている量よりも少ない場合、通常の自由残余酸素はもはや完全に結合することができず、一方ここで示されている量よりも多いゲッタ量は発光管壁を黒化させるか又はランプの発光スペクトルへ影響することがある。ゲッタ量が多過ぎる場合、発光管壁をきれいに保つハロゲンサイクルも妨害される。
【００２０】
他方、発光管内へ入れられたゲッタ量は、ゲッタ物質が本発明によるメタルハライドランプの発光スペクトルと色度とに影響しない程僅かである。この観点は、光又は放射を放出する充填物成分として良く知られている希土類金属のハロゲン化物がゲッタ物質として自由酸素と結合するために使用される場合に特に注意しなければならない。
【００２１】
ゲッタの添加は光又は放射放出に用いられる金属ハロゲン化物充填物添加物と一緒に固体配量の形態で有利に行うことができる。
【００２２】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明による両側挟搾形メタルハライドランプの構成を示す。ランプ１は気密に封じられた石英ガラス製発光管２を有し、発光管２はガラス製外管３により囲まれている。発光管２の内部には２つのタングステン電極４、５が存在しており、これらの電極間には動作状態でガス放電が形成される。電極４、５は発光管２の挟搾端部内に気密に封着され、それぞれモリブデン箔６、７を介してそれぞれリード線８、９に電気的に接続されている。リード線８、９は外管３の各モリブデン箔封着部１０、１１を介してランプ１の電気端子１２、１３に電気的に接続されている。外管３の内部には発光管２の挟搾端部に固定されたゲッタ１４が存在している。発光管端部は熱反射被膜１５、１６を有している。
【００２４】
以下において詳細に説明する全ての実施例は上述しそして図１に概略的に示されている構成を有する。
【００２５】
本発明の最初の５つの実施例においては、温白色の光源色を生ずる７０Ｗメタルハライド高圧放電ランプが使用される。このランプのイオン化可能な光放出する充填物は、１２５ｍｂａｒのアルゴン・クリプトンの混合希ガスと、１４．２ｍｇの水銀と、１．４ｍｇの金属ハロゲン化物充填物添加物とから構成されている。金属ハロゲン化物充填物は３３．５１重量％のヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）と、３４．９６重量％の臭化スズ（ＳｎＢｒ2 ）と、２３．３重量％のヨウ化スズ（ＳｎＩ2 ）と、７．８重量％のヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、０．４３重量％のヨウ化インジウム（ＩｎＩ）とを含んでいる。以下の全ての実施例において、ゲッタ物質は金属ハロゲン化物充填物添加物と一緒に固体配量の形態で発光管内へ入れられる。第１実施例から第５実施例までは発光管内へ入れられたゲッタの種類又は量だけが異なっている。
【００２６】
第１実施例は酸素と結合するゲッタ物質として約０．４重量％のヨウ化燐（ＰＩ3 ）を有し、一方第２実施例には約２．０重量％のヨウ化燐（ＰＩ3 ）が添加されている。ゲッタ量は光放出に用いられる金属ハロゲン化物充填物添加物の量に関係する。
【００２７】
第３実施例では酸素ゲッタとして約１．８重量％のヨウ化ホウ素（ＢＩ3 ）が発光管内へ充填され、そして第４実施例では酸素ゲッタとして約５．０重量％のヨウ化ホウ素（ＢＩ3 ）が発光管内へ充填される。
【００２８】
第５実施例はゲッタ物質として約０．４重量％のヨウ化アルミニウム（ＡｌＩ3 ）を含んでいる。
【００２９】
第６実施例から第８実施例までは温白色の光を放出する両側挟搾形１５０Ｗメタルハライド高圧放電ランプがそれぞれ使用される。この種のランプの構成は図１に概略的に示されている。
【００３０】
これらのランプの充填物は必須の水銀及び点弧ガス（アルゴン・クリプトンの混合希ガス）の他に、特に固体配量として発光管内へ充填される２．８ｍｇの金属ハロゲン化物から構成されている。金属ハロゲン化物充填物は４１．９３重量％のヨウ化スズ（ＳｎＩ2 ）と、２５．３２重量％のヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）と、１７．４１重量％の臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）と、１２．６６重量％のヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、１．３４重量％のヨウ化インジウム（ＩｎＩ）と、１．３４重量％の臭化リチウム（ＬｉＢｒ）とを含んでいる。第６実施例から第９実施例までは添加されたゲッタ物質が異なっているだけである。
【００３１】
第６実施例では酸素と結合するゲッタ物質として約０．４重量％のヨウ化燐（ＰＩ3 ）が使用される。
【００３２】
第７実施例の金属ハロゲン化物充填物はゲッタとして約１．８重量％のヨウ化ホウ素（ＢＩ3 ）が添加される。
【００３３】
第８実施例は約０．４重量％のヨウ化アルミニウム（ＡｌＩ3 ）を含んでいる。
【００３４】
第９実施例ではゲッタとしてスズ・燐化合物ＳｎＰが使用される。配量はこの実施例では金属ハロゲン化物充填物成分の全重量に対して２．１６重量％ＳｎＰである。これは約０．５重量％の燐量に相当する。
【００３５】
全ての実施例において、過剰ゲッタに基づく発光管内壁の黒化及び電極腐食に起因する早期故障は観察されなかった。
【００３６】
本発明は上記において詳細に説明した実施例に限定されない。本発明はアルミニウム、ホウ素及び燐のヨウ化物の代わりにそれらの臭化物又は塩化物を使用することもできる。ゲッタ物質として、ハロゲン化スカンジウム又はハロゲン化物、特にヨウ化物、臭化物及び塩化物、希土類金属も適している。さらに、上述したゲッタ化合物の代わりに、物質のアルミニウム、燐、ホウ素、スカンジウム及び希土類金属を元素の形で使用することが可能である。ゲッタとして使われる希土類金属もしくは希土類金属ハロゲン化物ならびにスカンジウムもしくはハロゲン化スカンジウムは、ゲッタ物質がランプの発光スペクトル、特に色温度へ大きく影響しないような僅かな配量で使用される。さらに酸素ゲッタとしてタングステン・ホウ素化合物ＷＢ、Ｗ2 Ｂを用いて行った実験が成功している。
【００３７】
上述したゲッタ物質は特に紫外線領域で放射するメタルハライド放射器においても有利に使用することができる。この紫外線放射器のイオン化可能な充填物は水銀及び混合希ガスの他に、主として金属の水銀、鉄又はニッケルのハロゲン化物（ヨウ化物及び臭化物）から成る金属ハロゲン化物添加物を含んでいる。
【００３８】
実験によれば、さらに、上述したゲッタ物質を用いることにより、ハロゲン電球のタングステンフィラメントに対する酸素汚染によって惹き起こされるハロゲン攻撃を明らかに減少させることが可能であることが判明している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による両側挟搾形メタルハライドランプの概略構成を示す構成図である。
【図２】酸素の関与の下に行われる電極腐食の反応を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ランプ
２  発光管
３  外管
４、５  タングステン電極
６、７  モリブデン箔
８、９  リード線
１０、１１  モリブデン箔封着部
１２、１３  電気端子
１４  ゲッタ
１５、１６  熱反射被膜
【図１】
0003654929.tif 000002
【図２】
0003654929.tif 000003