(57)【要約】【課題】ランプ動作温度を高め、長いアークギャップを許容しかつサイズ的にも動作特性的にも完了された片口金アーク放電容器。【解決手段】メタルハライド塩混合物を含んでいるＵ字型アーク放電チャンバ１２を備え、容器１０の同じ端部においてお互いに隣接している２つの電極１４を備え、電極はそれぞれ、Ｕ字型アーク放電チャンバのそれぞれの脚部にあるアーク放電形成部分１８を有していて、該端部分間のアーク放電がＵ字型である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片口金アーク放電容器であって、
メタルハライド塩混合物を含んでいるＵ字型アーク放電チャンバを備え、
前記容器の同じ端部においてお互いに隣接している２つの電極を備え、該電極はそれぞれ、前記Ｕ字型アーク放電チャンバの異なっている遠位端部にあるアーク放電形成部分を有していて、該端部分間のアーク放電がＵ字型である
容器。
【請求項２】
前記Ｕ字型アーク放電チャンバは２つの並置しているサブチャンバを有しており、該サブチャンバの間には分離壁がありかつ該２つのチャンバを相互に接続する通路が該部分壁の周囲にある
請求項１記載の容器。
【請求項３】
前記２つの電極の前記アーク放電形成部分は前記サブチャンバ内に前記分離壁の高さより僅かな距離だけ延在している
請求項２記載の容器。
【請求項４】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバのアーチ形内側部分の内壁部から熱を搬出する熱伝導部材を有している
請求項２記載の容器。
【請求項５】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバの２つの内壁部および該２つの内壁部間に１つの中空空間を有している
請求項２記載の容器。
【請求項６】
前記２つの電極の前記アーク放電形成部分はお互いに見えるライン上にない
請求項１記載の容器。
【請求項７】
容器の断面は実質的に前記２つの電極を有する前記端部とは反対側に丸くなった端部を有する矩形である
請求項１記載の容器。
【請求項８】
容器の断面は実質的に円形である
請求項１記載の容器。
【請求項９】
前記２つの電極の前記アーク放電形成部分は相互に平行である
請求項１記載の容器。
【請求項１０】
片口金アーク放電容器であって、
分離壁を備えているアーク放電チャンバを有しており、該分離壁は該チャンバの一方の側から該チャンバの他方の側間での距離の一部だけ延在しており、該アーク放電チャンバはメタルハライド塩混合物を含んでおり、かつ
前記容器の１つの端部においてお互いに隣接している２つの平行な電極を備え、該２つの電極はそれぞれ、前記容器内に前記分離壁の異なっている側において該分離壁の高さより僅かだけ延在している
容器。
【請求項１１】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバから熱を搬出する熱伝導部材を有している
請求項１０記載の容器。
【請求項１２】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバの２つの内壁部および該２つの内壁部間に１つの中空空間を有している
請求項１０記載の容器。
【請求項１３】
容器の断面は実質的に、前記２つの電極を有する前記端部とは反対側に丸くなった端部を有する矩形である
請求項１０記載の容器。
【請求項１４】
容器の断面は実質的に円形である
請求項１０記載の容器。
【請求項１５】
片口金アーク放電容器であって、
２つの並置されているサブチャンバを有しているアーク放電チャンバを有しており、該２つのサブチャンバ間に１つの分離壁と、該２つのサブチャンバを相互に接続する通路を該分離壁の周りに備えており、該アーク放電チャンバはメタルハライド塩混合物を含んでおり、かつ
前記通路とは反対側の容器の同じ端部において２つの電極を有しており、該電極はそれぞれ、前記２つのチャンバのそれぞれに、前記分離壁の高さより僅かな距離だけ延在していて、前記２つの電極間のアーク放電がＵ字型である
容器。
【請求項１６】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバのアーチ形部分の内側から熱を搬出する熱伝導部材を有している
請求項１５記載の容器。
【請求項１７】
前記分離壁は前記アーク放電チャンバの２つの内壁部および該２つの内壁部間に１つの中空空間を有している
請求項１５記載の容器。
【請求項１８】
前記２つの電極のアーク放電形成部分は相互に平行である
請求項１５記載の容器。
【請求項１９】
前記通路の直径は前記サブチャンバの直径より大きくない
請求項１５記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は片口金アーク放電容器に関しかつメタルハライドランプのアーク放電容器に構想されている。
【背景技術】
【０００２】
従来のアーク放電容器もしくは放電管が有している温度およびサイズ特性はこの種の容器のデザイナーにとって今日的な問題になっている。典型的なリニア・コンフィギュレーションにおいて電極は中央軸線上に放電容器の対向端部に位置決めされていてこれらの間でアークが走向するようになっている。放電容器はハーメチックシールされておりかつ化学的な添加物を有している。添加物は水銀およびメタルハライド塩の混合物、例えばＮａｌ、Ｃａｌ２、Ｄｙｌ３、Ｈｏｌ３、Ｔｍｌ３およびＴｌｌを有していてよい。放電チャンバもしくは放電室はまた、緩衝ガス、例えば３０〜３００ｔｏｒｒのＸｅまたはＡｒを含むことになる。アーク放電容器は有利には、メタルハライド塩を蒸発させるのに相対的に高い温度で作動される。垂直方向に作動されるランプにおいて、これら容器内の溶融塩凝縮物が電極の１つまたは２つのベース近傍に集まる。というのはそこが温度が最も低くなり易い、すなわちコールドスポットになるからである。メタルハライド放電容器の例はＵＳ特許５４２４６０９、６５２５４７６および６６２０２７２に記載されている。
【０００３】
多結晶アルミナ（polycrystalline alumina＝ＰＣＡ）のようなセラミック材料は有利である。というのはこれらは石英より高い温度に耐えることができるからである。これによりメタルハライドランプは金属塩をより多く蒸発するために一層高い壁温で作動することができる。
【０００４】
しかし、リニアなセラミック放電容器はセラミックの高温耐性を完全には利用していない。対向する端部に配置されている電極によって、温度の何らかの上昇が原因で放電容器の両端部の温度が上昇することになる。これは問題である。というのは、電極フィードスルーは普通、例えばＤｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラスセラミックのようなフリット材料によってセラミック容器にシールされているからである。この材料はセラミックより低い融点を有している。フリット材料は化学的な添加物に関して反応し易くもある。それ故にフリット材料がコールド状態を維持しかつ溶融塩を近づけないならば、溶融されたメタルハライド塩（溶融物）とフリット材料との間の反応は低減される。この種の容器のデザイナーは、フリット材料の温度制限を考慮しつつも、アーク放電容器を高温で動作させるための手法を見いだすのに苦労してきた。
【０００５】
より高いランプ動作電圧のためには電極間のより長いアークギャップが必要であるという別の考察がある。しかし、アークギャップが長いと容器の全長も増大する。ランプサイズの制約は容器のサイズを制限する、ひいてはランプ動作電圧を制限することにもなる。更に、水銀低減型または水銀フリータイプのランプにおいて、水銀の損失はランプ電圧を低下させ、この種のランプは比較的高いランプ電圧で動作するように設計されている既存の安定器に対してもはや適合できなくなる。それ故に、使用可能なランプサイズおよび安定器の制約内で水銀低減型ランプに対するランプ電圧を高めることができるようにすることが望まれる。
【特許文献１】ＵＳ特許５４２４６０９
【特許文献２】ＵＳ特許６５２５４７６
【特許文献３】ＵＳ特許６６２０２７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術において使用可能であるよりも高い温度で容器の部分により動作させることができるようにした新規な片口金アーク放電容器を提供することである。
【０００７】
本発明の別の課題は、所定の容器全長に対してより長いアークギャップ長を可能にする新規な片口金アーク放電容器を提供することである。
【０００８】
本発明の別の課題は、Ｕ字型アーク放電チャンバと、容器の同じ端部において相互に隣接している２つの電極とを有しており、その際２つの電極はそれぞれ、Ｕ字型アーク放電チャンバの異なっている遠位端部、すなわちＵ字のそれぞれの脚部にある端部部分を有しており、これにより容器コールドスポットが動いて、結果的に溶融塩凝縮物が電極から取り除かれるようにした新規な片口金アーク放電容器を提供することである。
【０００９】
本発明の別の課題は、２つの並置されているサブチャンバを有しているアーク放電チャンバを含んでおり、該２つのサブチャンバ間に１つの分離壁と、該２つのサブチャンバを相互に接続する通路を該分離壁の周りに備えており、かつ通路とは反対側の容器の同じ端部において２つの電極を含んでおり、その際該電極はそれぞれ、前記２つのチャンバのそれぞれに、前記分離壁の高さより僅かな距離だけ延在していて、こうして前記２つの電極間のアーク放電がＵ字型になるようにした、新規な片口金アーク放電容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明によれば
請求項１に記載のように、片口金アーク放電容器であって、メタルハライド塩混合物を含んでいるＵ字型アーク放電チャンバを備え、前記容器の同じ端部においてお互いに隣接している２つの電極を備え、該電極はそれぞれ、前記Ｕ字型アーク放電チャンバの異なっている遠位端部にあるアーク放電形成部分を有していて、該端部分間のアーク放電がＵ字型である片口金アーク放電容器であって、２つの並置されているサブチャンバを有しているアーク放電チャンバを有しており、該２つのサブチャンバ間に１つの分離壁と、該２つのサブチャンバを相互に接続する通路を該分離壁の周りに備えており、該アーク放電チャンバはメタルハライド塩混合物を含んでおり、かつ前記通路とは反対側の容器の同じ端部において２つの電極を有しており、該電極はそれぞれ、前記２つのチャンバのそれぞれに、前記分離壁の高さより僅かな距離だけ延在していて、前記２つの電極間のアーク放電がＵ字型である容器、および
請求項１０に記載のように、片口金アーク放電容器であって、分離壁を備えているアーク放電チャンバを有しており、該分離壁は該チャンバの一方の側から該チャンバの他方の側間での距離の一部だけ延在しており、該アーク放電チャンバはメタルハライド塩混合物を含んでおり、かつ前記容器の１つの端部においてお互いに隣接している２つの平行な電極を備え、該電極はそれぞれ、前記容器内に前記分離壁の異なっている側において該分離壁の高さより僅かだけ延在している容器によって、および
請求項１５に記載のように、
片口金アーク放電容器であって、２つの並置されているサブチャンバを有しているアーク放電チャンバを有しており、該２つのサブチャンバ間に１つの分離壁と、該２つのサブチャンバを相互に接続する通路を該分離壁の周りに備えており、該アーク放電チャンバはメタルハライド塩混合物を含んでおり、かつ前記通路とは反対側の容器の同じ端部において２つの電極を有しており、該電極はそれぞれ、前記２つのチャンバのそれぞれに、前記分離壁の高さより僅かな距離だけ延在していて、前記２つの電極間のアーク放電がＵ字型である容器によって解決される。
【００１１】
従属請求項にはそれぞれ、これらの発明の有利な実施の形態が示されている。
【００１２】
本発明のこれらおよびその他の課題および利点は本発明の当業者であれば添付図面および以下の有利な実施例の説明から明らかである。
【実施例】
【００１３】
次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
次に図１ないし図３を参照するに、本発明の１実施例は、頂部が丸みを帯びた端部７を有していて横断面が実質的に矩形でありかつ実質的にＵ字形状および管状であるアーク放電チャンバ１２を含んでいる片口金アーク放電容器１０である。容器１０は２つの電極１４を有している。これらは容器１０の同じ端部１６において相互に隣接しておりかつアーク放電形成部分１８を有している。これら部分はお互いに、アーク放電チャンバ１２の異なっている遠位端、すなわちＵ字型のチャンバの異なっている脚部分にあるので、アーク放電形成部分１８間のアーク放電２４は一般にＵ字型である。電極１４はフリット材料を有する細管３２にシ−ルされていてよい。
【００１５】
図２および図３を参照するとずっと明らかになるように、Ｕ字型のアーク放電チャンバ１２は２つの並置されているサブチャンバ２５を含んでいる。これらの間には分離壁２８がある。放電チャンバは分離壁２８の周辺に通路３０を有し、この通路が２つのチャンバ２６を相互に接続する。２つの電極１４のアーク放電形成部分１８は分離壁２８の高さより僅かな距離だけサブチャンバ２６内に延在しているので、放電形成部分１８はお互いから見える位置にはない。図から分かるように、分離壁２８はアーク放電チャンバ１２の一方の側からチャンバの反対の側まで距離の部分しか延在していない。分離壁２８は有利にはチャンバ１２においてセンタリングされているので、必ずしも必要というわけではないが、サブチャンバ２６の大きさは等しい。分離壁２８は、ランプに対して適当である通路３０の幅を考慮して、所望のエアギャップ長の１／２より短い高さを有している。通路３０はサブチャンバ２６と同じ直径を有している必要はない。
【００１６】
リニアなアーク放電を包含しているリニアアーク放電チャンバを有している従来の容器では電極はお互いにリニアにアライメントされているので、これらそれぞれのアーク放電形成端部はお互いを指向している（これらはその間に１８０°の角度を有している）。これに反して電極１４は、チャンバ１２の遠位端部２０，２２のそれぞれの軸線にアライメントされているそれぞれのアーク放電形成部分１８を有していて、Ｕ字型のアーク放電２４が生成される（従来のリニア容器が半分に曲げられているような）ようになっている。その結果、アーク放電形成端部１８は相互に平行ということになるので、これらの間の角度は０°である。
【００１７】
電極１４を入れる細管３２、電極自体、それぞれのフィードスルー、フリット材料、および容器添加物の化学物質（例えばメタルハライド塩）は従来のものであってよく、ここには説明しない。
【００１８】
動作中、容器１０は、アーク２４に隣接している分離壁２８の頂端部５が容器のその他の部分より高い温度を有しているという、非等温のアーク容器壁温度分布を有している。実際に、分離壁２８の頂端部５は１２００°を上回る可能性がある。これは従来技術ではあり得ない。より高い動作温度は望ましい。というのは、ランプ中の多くの化学物質が蒸発することになり、ランプの測光特性が少なくとも部分的にメタルハライドの蒸気圧に依存していることを考えると望ましいということになるからである。容器１０は多結晶アルミナ（polycrystalline alumina＝ＰＣＡ）から形成されていてよいが、例えばアルミニウム酸窒化物（aluminium oxynitride）、アルミニウム窒化物、サファイアまたはイットリウムアルミニウムガーネットのようなこの種の温度に耐えることができるその他の材料から形成されているもよい。
【００１９】
従来のリニアな容器とは異なって、ランプ中のコールドスポットは、通例はフリットシールが見られる細管３２とは反対側の容器壁の丸くなった頂部７にある。コールドスポットは更に、分離壁２８の頂端部５にあるホットスポットから通路３０だけ離れている。コールドスポットおよびホットスポット間の温度差は通路３０の幅を低減することによって少なくなる。コールドスポットが電極シールにおけるフリット材料から離れる方向に移動すると一層高い温度を使用して、不都合である溶融物−フリット反応を加速することなく化学添加物の蒸発を強めることができることになる。
【００２０】
容器は電極を上にしても下にしても作動させることができる。容器の向きに関わりなくホットスポットおよびコールドスポットは同じ場所にある。しかし容器内の温度分布は電極が下にある方が一層均一でしかもアーク放電の収縮の程度は低いことが分かっている。
【００２１】
従来技術の容器はＰＣＡの高温耐性の利点を活かすことができずしかも化学物質の蒸発を改善することができない。というのは電極をシールするフリットがランプの反対側の端部にあるからである。本発明において、電極をシールする両方のフリットはランプの同じ端部にあり、かつコールドスポットおよび溶融物は反対側の端部にある。それ故に、全体の放電容器は不都合な溶融物−フリット反応を加速することなしに一層高い温度で作動することができる。
【００２２】
上述した構造によって形成されているＵ字型アーク放電は所定の容器長に対して一層長いアークギャップの使用を可能にするので、本発明の容器を従来の容器と同じランプ電圧で作動するが約２倍の長さであるランプに使用できることになる。上述したように、このことは水銀レスのランプにとって重大な改良と言うことができる。例えば、水銀を有する従来の４００Ｗのアーク容器は約７５ｍｍの全長を有しかつ標準Ｍ５９安定器により動作させるために１３５Ｖを必要とする。
【００２３】
水銀の少ないランプに対して同じ安定器を用いて動作させるためには、全長は９５〜１１５ｍｍに増大しなければならない。本発明の容器は、両細管を一方の端部に動かし（この例では２５ｍｍの節約になる）かつ容器長をほぼ半減することによって全長を低減する。
【００２４】
本発明の容器の別の利点は、一層長いアークを一層小さな容器にプレースすることで容器からの光の収束が改善されることである。というのは、既存のランプ固定部が一層短いアークで光を収束するのに最適化されているからである。すなわち、本発明の容器は従来技術の容器よりももっと点光源のように振る舞う。更に、電極は容器の同じ端部にあるので、リターンワイヤがない。このことは反射形ランプにおいて重大な改良と言える。
【００２５】
図４に示されている別の実施例において、分離壁は２つのサブチャンバ２６の内壁部４２によって形成されている。この内壁はサブチャンバの間にギャップ４４を有している。ギャップは周辺環境に開かれていてよく、ランプの形式に適している大きさを持っていてよい。テストランプにおいて近似的に５ｍｍのギャップ幅が適していることが認められた。この実施例において、分離壁の頂端部にあるホットスポットから熱を搬出するためのヒートシンクが熱伝導ワイヤ４６をギャップ４４の上端部で通路３０の周りに巻き付けることによって設けられるようにすればよい。
【００２６】
図５に示されている更に別の実施例において、分離壁はアーク放電チャンバ１２のアーチ形内側部分５６の内壁部４２から外部のヒートシンク（図示されていない）へ熱を搬出する熱伝導金属のような熱伝導部材５２を含んでいる。
【００２７】
２つの付加的な実施例が図６および図７に示されている。容器６０，７０は容器の温度制御をし易くするように丸くなった形状をしている。
【００２８】
実施例のいずれにおいも、分離壁を厚くすることによって分離壁温度を制御しかつ低減させることができる。
【００２９】
本発明の実施例を明細書に記載の実施例および添付図に基づいて説明してきたが、本発明はそれに制限されてはおらず、それから読み取ることができる特許請求の範囲に規定されるものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のアーク放電容器の実施例の実体図
【図２】並置されているサブチャンバを示している、図１の容器の第１の横断面図
【図３】分離壁を取り囲む通路を示している、図１の容器の第１の横断面図
【図４】ギャップを有する分離壁を示している、本発明の容器の別の実施例の実体図
【図５】熱伝導部材を示している、本発明の容器の別の実施例の実体図
【図６】丸くなった容器形状を示している、本発明の容器の別の実施例の実体図
【図７】別の丸くなった容器形状を示している、本発明の容器の別の実施例の実体図
【符号の説明】
【００３１】
５  分離壁の頂端部、  ７  丸みを帯びた端部、  １０，４０，５０  片口金アーク放電容器、  １２  アーク放電チャンバ、  １４  電極、  １６  他方の端部、  １８  アーク放電形成部分、  ２０，２２  遠位端部、  ２４  アーク放電、  ２６  サブチャンバ、  ２８  分離壁、  ３０  通路、  ３２  細管、  ４２  内壁部、  ４６  熱伝導ワイヤ、  ５２  熱伝導部材、  ５６  アーチ形内側部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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