(57)【要約】【課題】シュラウドを備えずに製造されたアーク放電ランプの破裂保護を高める。【解決手段】外管１２ａ内に発光管１４ａを含む高輝度放電ランプ１０ａのための保護装置５０において、ランプの外管に被せられるように形成された透光性ポケットが設けられており、該透光性ポケットが、発光管破裂時にランプからのあらゆる破片を保持するのに十分な強度を有する微細なメッシュから形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管内に発光管を含む高輝度放電ランプのための保護装置において、
前記ランプの前記外管に被せられるように形成された透光性ポケットが設けられており、該透光性ポケットが、発光管破裂時に前記ランプからのあらゆる破片を保持するのに十分な強度を有する微細なメッシュから形成されていることを特徴とする、高輝度放電ランプのための保護装置。
【請求項２】
前記微細なメッシュがステンレス鋼である、請求項１記載の保護装置。
【請求項３】
前記微細なメッシュが５０メッシュ毎インチである、請求項２記載の保護装置。
【請求項４】
前記メッシュが、０．００１２インチの直径を有するワイヤから構成されている、請求項３記載の保護装置。
【請求項５】
外管内に取り付けられた発光管を有する高輝度放電ランプに破裂保護装置を付加するためのキットにおいて、
前記ランプの前記外管に被せられるように形成された透光性ポケットが設けられており、該透光性ポケットが、発光管破裂時に前記ランプからのあらゆる破片を保持するのに十分な強度を有する微細なメッシュから構成されており、
前記外管に前記メッシュを位置決め及び保持するためのクランプが設けられていることを特徴とする、破裂保護装置を付加するためのキット。
【請求項６】
外管内に取り付けられた発光管を有する保護された高輝度放電ランプにおいて、
該ランプの前記外管に被せられるように形成された透光性ポケットが設けられており、該透光性ポケットが、発光管破裂時に前記ランプからのあらゆる破片を保持するのに十分な強度を有する微細なメッシュから構成されており、前記透光性ポケットが前記ランプの外管に固定されていることを特徴とする、保護された高輝度放電ランプ。
【請求項７】
高輝度放電ランプの発光管を破裂させるための方法において、
ウォーミングアップ条件を達成するために十分な時間に亘って前記ランプを作動させ、
レーザを前記発光管に集束させ、
前記発光管を破裂させるのに十分なパワーと時間とで前記レーザにエネルギを供給することを特徴とする、発光管を破裂させる方法。
【請求項８】
前記レーザがＮｄ：ＹＡＧレーザである、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記レーザが、５３２ｎｍで作動させられ、３ｎｓのレーザ放射のパルス幅；２５０ＭＨｚの線幅；約３０Ｈｚの繰返し数及び約１００ｍＪのパワーを備える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザが、５００ｍｍの焦点距離の、平凸レンズを介して前記発光管に集束させられる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ランプが包囲体内に取り付けられ、レーザが、包囲体に設けられた窓を通じて発光管に集束させられる、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドアーク放電ランプ、特に、発光管の破裂に対する保護を備えるこのようなランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドアーク放電ランプは、その高い照明効率と長寿命とによりしばしば商業的利用に採用されている。典型的なメタルハライドアーク放電ランプは、ホウケイ酸ガラス外管内に密にシールされたセラミック、石英又は融解石英発光管を有している。それ自体が密にシールされた発光管は、両端部においてシールされたタングステン電極を有しており、始動を促進するために水銀と、メタルハライド添加物と、希ガスとを含む充填材料を含んでいる。幾つかの場合、特に高ワット数ランプにおいては、外管は、大気圧よりも低い窒素又は別の不活性ガスで充填されている。別の場合、特に低ワット数ランプ及びセラミック発光管を備えたランプにおいては、外管は排気されている。
【０００３】
幾つかのメタルハライドアーク放電ランプに、高い作動温度に耐えることができる、概して円筒状の、石英等の透過材料を含むシュラウドを提供することが望ましいことが分かっている。発光管とシュラウドとはランプ外管内に同軸的に取り付けられており、発光管はシュラウド内に配置されている。好適には、シュラウドは、両端部において開放した管である。別の場合には、シュラウドは、一方の端部において開放しており、他方の端部においてドーム状の形状を有している。メタルハライドアーク放電ランプのためのシュラウドは、Fohl他に１９８５年２月１２日に発行された米国特許第４４９９３９６号明細書及びFohl他に１９８６年４月８日に発行された米国特許第４５８０９８９号明細書に開示されている。Bechard他に１９８１年７月２８日に発行された米国特許第４２８１２７４号明細書も参照される。
【０００４】
シュラウドはランプ動作に対して複数の有利な効果を有する。ガスが充填された外管を備えるランプにおいて、シュラウドは、発光管からの対流熱損失を低減し、ランプの照明出力及び色温度を改善する。排気された外管を備えるランプにおいて、シュラウドは、発光管の温度を平均化するのを助ける。さらに、シュラウドは、ナトリウム損失を有効に低減し、外管の内面における蛍光物質コーティングを有するメタルハライドランプにおける蛍光物質効率の維持を改良する。最後に、シュラウドは、発光管が破裂した場合に収容装置として働くことによってランプの安全性を改善する。このようなランプは、自己の分類を受け取っており、極めて成功している。しかしながら、ランプを製造するのは高価であり、シュラウドを備えない同様のランプ及び重い外管を製造するのは４０％低価格である。
【０００５】
したがって、通常のランプにより低価格な破裂保護が提供されれば、技術上の進歩である。
【特許文献１】米国特許第４４９９３９６号明細書
【特許文献２】米国特許第４５８０９８９号明細書
【特許文献３】米国特許第４２８１２７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の概要
したがって、本発明の課題は従来技術の欠点を排除することである。
【０００７】
本発明の別の課題は、シュラウドを備えずに製造されたアーク放電ランプの破裂保護を高めることである。
【０００８】
本発明の別の課題は、オープンフィクスチャにおいて使用されることができるランプを提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の課題は、アーク放電ランプのための試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの課題は、本発明の１つの態様において、外管内に発光管を含む高輝度放電ランプのための保護装置を提供することによって達成され、前記保護装置はランプの外管に取り付けられるように形成された透光性ポケットを有しており、透光性ポケットは、発光管破裂時にランプからのあらゆる破片を保持するのに十分な強度を有する微細なメッシュから構成されている。
【００１１】
さらに、本発明によって、外管内に取り付けられた発光管を有する高輝度放電ランプに破裂保護を付加するためのキットが提供され、このキットは、ランプの外管に取り付けられるように形成された透光性ポケットを有しており、前記透光性ポケットは、発光管破裂時にランプからのあらゆる破片を保持するように十分な強度を有する微細なメッシュと、このメッシュを外管に位置決め及び保持するためのクランプとから構成されている。キットは、通常は保護されていないランプがオープンフィクスチャにおいて保護されかつ使用されるための手段を提供する。
【００１２】
さらに、ランプを制御された形式で破裂させることによってランプを試験する方法が提供される。この方法は、ウォーミングアップ条件を達成するために十分な時間の間ランプを作動させ、レーザを発光管に集束させ、発光管を破裂させるのに十分なパワーと時間でレーザにエネルギを供給する。好適には、ランプは包囲体内に取り付けられており、レーザは、包囲体の窓を通じて発光管に集束させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のその他の課題、利点及び能力と共に本発明をより深く理解するために、図面に関連した以下の開示及び添付の請求項が参照される。
【００１４】
ここで、図面をより具体的に参照すると、図１には、保護されたランプとして知られたタイプの典型的な従来技術のメタルハライドアーク放電ランプ１０が示されている。ランプは、ランプ外管１２と、取付けフレーム１６によって外管内に取り付けられた発光管１４とを有している。発光管はシュラウド２０内に位置決めされており、このシュラウドも取付けフレーム１６によって支持されている。電気エネルギは、口金２２と、ランプステム２４と、電気導線２６及び２８とを介して発光管１４に接続されている。発光管は、公知のように、アークが発生されるときに光を提供するための化学的充填材又は材料の用量を含んでいる。シュラウド２０は、石英等の光透過性の耐熱性材料から成る円筒状の管である。
【００１５】
前記のように、この特定の例において、取付けフレーム１６は発光管１４及びシュラウド２０をランプ外管１２内に支持している。取付けフレーム１６は、ストラップ３１によってランプステム２４に取り付けられた金属支持ロッド３０を有している。支持ロッド３０は中央部において、発光管１４及びシュラウド２０の中心軸線に対して平行である。さらに、取付け手段１６は上部クリップ４０及び下部クリップ４２を有しており、これらのクリップは、発光管１４及びシュラウド２０を支持ロッド３０に固定している。クリップ４０及び４２は、好適には溶接によって支持ロッド３０に取り付けられている。
【００１６】
ここで図２を参照すると、外管１２ａ内に取り付けられた、シュラウドを有さない発光管１４ａを含む高輝度放電ランプ１０ａが示されており、前記外管は保護装置５０によって包囲されている。この装置５０は、発光管破裂時に外管又は発光管からのあらゆる破片を保持するのに十分な強度コンポーネントを有する微細なメッシュから構成された透光性ポケット５２を含む。
【００１７】
メッシュが構成された又は編まれた材料は、作動するランプにおいて伴われる温度に耐えなければならず、これらの温度は、外管の場合には約２５０℃に近く、破裂した発光管の破片の場合には１０００℃を超える。
【００１８】
保護装置５０のための好適な材料は、０．００１２インチの直径を有するワイヤから編まれた、５０メッシュ／インチのステンレス鋼スクリーンである。作動するランプによって必要とされる温度条件を満たすならば、その他のスクリーンサイズ及び材料も適している。スクリーンは、極めて柔軟であり、多くの異なるランプ形状に適応するように容易に成形されることができる。
【００１９】
保護装置５０を設けることは、ランプのルーメン出力にある効果を与える。しかしながら、このような効果は最小限であることを試験は示した。例えば、保護装置５０を備えた場合と備えない場合とで、４００ワットランプにおいて試験が行われた。その結果が以下の表１に示されている。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
１回目の試験では、ランプは保護装置を備えずに１時間作動させられ、次いで光出力が測定された。次いで、保護装置がランプに被せられ、クランプによって所定の位置に保持され、ランプは、さらに１５分間作動させられ、光出力が再び測定され、最後に、保護装置が取り外され、ランプは再び１５分間作動させられ、３回目の光出力が測定され、結果は２回目として表に示されている。
【００２２】
表１に示したように、保護装置は約６％しかルーメン出力を低下させなかった。
【００２３】
保護装置の効率を決定するために、作動するランプにおける発光管の破裂を生じさせる必要がある。メタルハライドランプの閉じ込めを試験する標準的な方法は、ランプを介してコンデンサバンクを放電させることを伴うコンデンサ放電方法であるが、新たな試験方法が開発された。
【００２４】
新たな試験方法は、例えばプラスチックの透明包囲体内の所定位置に保護装置を備えたランプを取り付けることを含む。あらゆる破片若しくは砕片を捕捉するためにランプの下方にトレーが配置された。次いで、ランプは１０分間作動させられた。ウォーミングアップ期間の後、レーザが発光管に集束させられ、２０秒以内に発光管は激しく破裂し、多くの断片に爆発した。排気システムは全ての潜在的に危険な気体を包囲体から除去する。外管のガラスは、多くの亀裂及び穴を有することが分かった。しかしながら、保護装置には損傷はなく、プラスチック包囲体内には、破壊された発光管又は外管の破片は見られなかった。
【００２５】
実験は、保護装置を備えずに同様のランプを用いて行われ、再び発光管は破裂し、外管を砕いた。後者の試験において、発光管及び外管の破片はプラスチック方体内に散布されていた。
【００２６】
これらの試験において使用されたレーザは、５３２ｎｍで作動するＮｄ：ＹＡＧであった（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの通常の作動波長は１０６４ｎｍである。レーザの赤外線出力は取り扱うのが困難であるので、標準的な方法を用いて２倍の５３２ｎｍの可視波長にされた）。パルス幅は３ｎｓであり、線幅は２５０ＭＨｚであった。繰返し数は３０Ｈｚであり、レーザパワーは約１００ｍＪであった。レーザビームは、５００ｍｍ焦点距離、平凸シリンドリカルレンズを用いて発光管に集束させられた。したがって、焦平面は線形であり、垂直発光管壁に沿って垂直に向けられていた。プラスチック包囲体は、レーザビームがチャンバに進入することができるように１つの壁に矩形スロットを有していた。保護されたランプを試験している時、レーザビームが発光管に到達するようにメッシュにもスロットを提供する必要があった。メッシュにおけるスロットは小さかった（１０×３ｍｍ）。
【００２７】
この方法は、レーザが、発光管のどこにおいて破損を生ぜしめるか選択することを許容するので、コンデンサ放電方法よりも利点を有する。さらに、コンデンサ放電試験は、発光管に大きなエネルギを加えるので、発光管内の温度及び圧力を高める。この加えられたエネルギは、実際のランプ故障のために観察されるよりもエネルギの高い爆発を生じる。レーザは、極めて局所的な領域における以外は、発光管の内容にエネルギを加えないので、実際のランプ故障のより現実的なシミュレーションを提供する。レーザ方法は、爆発の故障を生じることなく発光管における小さな漏れを生ぜしめる可能性をも提供する。この場合、レーザを発光管に集束させるために、標準的な平凸又は両凸レンズ（シリンドリカルレンズではない）が使用される。
【００２８】
上のように試験された場合、保護されていないランプの発光管は、３〜２０秒で破裂する。保護されているランプでは、発光管は約２０秒で破裂する。レーザパラメータはこの方法においては広範囲に異なっていてよい。例えば、９０Ｈｚの繰返し数は、３０Ｈｚの場合よりも３倍早く発光管を破裂させる。レーザパワーが、破裂時間に影響するように調整されることもできる。波長が発光管に達する前に例えばガラス外部ジャケットによって著しく吸収されないならば、様々な波長を使用することができる。
【００２９】
つまり、このような使用のために最初に製造されたランプよりも著しく低いコストで、製造後に保護されたランプ環境において使用されるように適応されることができるランプが提供される。
【００３０】
新規のキットは、保護されたランプを必要とする状況において使用するためにエンドユーザがランプをレトロフィットすることを許容する。
【００３１】
また、破裂結果のためのランプを試験する新規の方法が提供される。
【００３２】
発明の好適な実施態様であると現時点で考えられるものが示されかつ記述されたが、添付の請求項によって定義されているような発明の範囲から逸脱することなく、前記実施態様に様々な変更が行われることができることは当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の保護されたアーク放電ランプの斜視図である。
【図２】本発明の実施態様による保護されたアーク放電ランプの平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  メタルハライドアーク放電ランプ、  １２  ランプ外管、  １４  発光管、  １６  取付けフレーム、  ２０  シュラウド、  ２２  口金、  ２４  ランプステム、  ２６，２８  電気導線、  ３０  金属支持ロッド、  ３１  ストラップ、  ４０，４２  クリップ、  ５０  保護装置
【図１】
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【図２】
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