(57)【要約】光源カプセルのためのストラップレス取付構造を有しながら標準的な落下試験も確実に合格する中間ワット数（>１７５Ｗ〜４００Ｗ）ハロゲン化金属ランプが提供されている。ストラップレス取付構造は、第一端で発光体押圧の下方端に取り付けられ、且つ、第二端でステムワイヤ、ステムワイヤに接続されたフレーム部、又は、主フレームの一部に取り付けられた支持クリップを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射するための光源カプセルと、該光源カプセルを気密に封止する概ね平面的な封止とを有し、該封止は、２つの概ね平行な大面と、該大面の間に横方向に延びる２つの対向する小面と、ステムと、前記封止の前記小面に隣接して延びる少なくとも１つの支持ロッドとを有する約≧１７５Ｗ〜約４００Ｗの電力を有する電球であって、
主フレーム部と、前記ステムから延び、且つ、前記主フレーム部に固定される第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定される第二金属支持ロッドと、第一端で発光体押圧の下方端に取り付けられ、且つ、第二端でステムワイヤ、該ステムワイヤに接続されたフレーム部、又は、前記主フレームの一部に取り付けられた支持クリップとを有する、ストラップレス取付構造を有する、ことを特徴とする電球。
【請求項２】
前記支持クリップは、一端が発光体リード線に溶接され、且つ、前記発光管が横方向、遠心方向、及び、縦方向に動作することを抑制する垂直クリップである、請求項１に記載の電球。
【請求項３】
前記垂直クリップは、第二端が前記ステムワイヤに取り付けられている、請求項２に記載の電球。
【請求項４】
前記支持クリップは、一端が前記発光体上に差し込まれ、且つ、前記発光体が横方向、遠心方向、及び、縦方向に動作することを堅く抑制する水平クリップである、請求項１に記載の電球。
【請求項５】
前記水平クリップは、第二端が前記主フレームの一部に取り付けられている、請求項４に記載の電球。
【請求項６】
前記光源カプセルは、フィールド線がないときに、当該電球に電気的に接続される、請求項１に記載の電球。
【請求項７】
前記ストラップレス取付構造は、当該電球内のナトリウム拡散を低減するのに有効である、請求項１に記載の電球。
【請求項８】
絶縁被覆が前記主フレームの少なくとも一部の上に存在する、請求項１、２、又は、４に記載の電球。
【請求項９】
当該電球は高圧放電ランプであり、前記光源カプセルは、その両端部の押圧封止と、放電管内に配置された放電電極と、放電維持充填剤とを有する放電管であり、電球動作中、放電が前記放電電極間に維持される、請求項１、２、又は、４に記載の電球。
【請求項１０】
ランプステムと、対向するドーム端部と、を有する外側ランプ外被と、該外側ランプ外被内に概ね軸方向に配置され、溶融石英本体から成る放電管を有し、且つ、平面的な押圧封止を各端部に有する光源と、ハロゲン化アルカリを含有する放電維持充填物と、前記放電管本体内の一組の放電電極と、各電極から各押圧封止を貫通して前記放電管の外部に延びる伝導性貫通リード線とを有し、当該高圧放電ランプ動作中、前記放電電極間にアーク放電が維持され、前記押圧封止は、２つの概ね平行な大面と、該大面間に延びる２つの対向する小面とを有し、当該高圧放電ランプ動作中、前記放電管は紫外線放射を放射する約≧１７５Ｗ〜約４００Ｗの電力を有する高圧ガス放電ランプであって、
主フレーム部と、前記ランプステムから延び、且つ、前記主フレーム部に固定される第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定される第二金属支持ロッドと、第一端が発光体押圧の下方端に取り付けられ、且つ、第二端がステムワイヤ、該ステムワイヤに接続されたフレーム部、又は、前記主フレームの一部に取り付けられた支持クリップとを有するストラップレス取付構造、を有する高圧放電ランプ。
【請求項１１】
前記光源は、フィールド線がないときに、当該ランプに電気的に接続されている、請求項１０に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
前記ストラップレス取付構造は、当該高圧放電ランプ内のナトリウム拡散を低減するのに有効である、請求項１１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１３】
絶縁被覆が前記主フレーム部の少なくとも一部の上に存在する、請求項１０又は１１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１４】
ランプステムと、対向するドーム端と、一組の平行な大面と該大面間に延びる一組の小面とを有する概ね平面的な封止とを有する外側ランプ外被を有する約≧１７５Ｗ〜約４００Ｗの電球の光源のためのストラップレス取付であって、主フレーム部と、前記ランプステムから延び、且つ、前記主フレーム部に固定される第一金属支持ロッドと、外被のドーム端部と係合し、且つ、前記主フレーム部に固定される第二金属支持ロッドと、第一端が発光体押圧の下方端に取り付けられ、且つ、第二端がステムワイヤ、該ステムワイヤに接続されたフレーム部、又は、前記主フレームの一部に取り付けられた支持クリップとを有するストラップレス取付。
【請求項１５】
絶縁被覆が前記主フレームの少なくとも一部の上に存在する、請求項１４に記載のストラップレス取付。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね平面的な封止を備える光源カプセルを有する電球に関し、より詳細には、光源カプセルのための改良された支持取付を備えた中間ワット数（≧１７５Ｗ〜４００Ｗ）ハロゲン化金属ランプ、及び、性能の向上を有するそのようなランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
概ね平面的な封止を備える光源カプセルを有する電球（電気ランプ）は、とりわけ、高強度放電（ＨＩＤ）ハロゲン化金属及び水銀蒸気ランプを含む。これらのランプにおける光源カプセルは、溶融石英（水晶ガラス）の放電管であり、それは、２つの大きな実質的に平行な面と、大面の間に延在する２つ小さな側面とを含む押圧封止によって、その両端が封止されているのが典型的である。伝導性の貫通リード線が、押圧封止を貫通して放電管内に配置された一組の放電電極に気密に延びている。
【０００３】
これらのランプは、一端がランプステムによって封止された外被を有するのが典型的である。金属支持ロッドから成るフレームがランプステムから延び、外被内で放電管を支持している。放電管をフレームに固定するために、押圧封止の周囲に固定された金属支持ストラップが支持ロッド又は押圧封止の両側に溶接されている。
【０００４】
熱い溶融石英の押圧は、高速ランプ製造中の幅及び厚みに関して、結果として生じる押圧封止に著しい変化を生む。これらの寸法変化は、満足のいくストラップ設計を達成することの困難を示す。設計の多くは、業界では普通である出荷前３０インチ落下試験基準を合格するよう十分に剛的である放電管取付を達成するために、フレームの組立中、各放電管上でのストラップの手取付及び調節を必要とする。
【０００５】
放電管又は発光管は、ハロゲン化水晶金属の「心臓部」として考えられている。何故ならば、それは特徴的なスペクトルエネルギー分布を備えた光を発生するからである。多くのランプ設計者は、ランプ設計及びランプ診断において放電発光管に注力する。しかしながら、排気品質、ガス充填圧、金属部材の清浄度、取付構造、ゲッターの有効性、及び、導電性金属部材から発生する光電子のようなランプの外側バルブ及び処理は、ランプ性能に対して、特に、ルーメン維持、電圧上昇、及び、色シフトに対して著しい影響を有する。
【０００６】
ランプ性能に影響を及ぼす大きな要因の１つは、溶融水晶壁を通じたナトリウム拡散である。この現象は、化学充填剤のナトリウム部材を減少し、よって、スペクトルエネルギー強度及び分布を変える。著しいナトリウム損失は、大幅な色シフト、過剰なランプ電圧上昇、及び、迅速なルーメン下落を招く。過剰に高いランプ電圧は、ランプをサイクリングさせ、早期故障を招く。その上、ナトリウム損失は収縮アーク及び不安定動作を引き起こす。ナトリウム拡散は、放電管の外側面への負の空間電荷の存在によって促進される。もし放電からの紫外線放射がランプ内の電流運搬金属構成部材を打つならば、負の空間電荷が発生し、それは光電子の生成を引き起こす。そのようなランプにおいては、例えば、米国特許第３，４８４，６３７号（Ｖａｎ  Ｂｏｏｒｔ  ｅｔ  ａｌ．）及び米国特許第４，８６６，３２８号（Ｒａｍａｉａｈ  ｅｔ  ａｌ．）に開示されているように、剥き出しの金属部材を、紫外線放射不通性を備え且つ高い光電仕事関数を有する材料で被覆するのが望ましい。Ｖａｎ  Ｂｏｏｒｔ  ｅｔ  ａｌ．は、非常に単純化されたランプ取付を描写している。しかしながら、描写されているような放電管端部のない放電管を誰が作成し得るか疑問である。いずれにしても、そのようなランプは、ランプ取扱い及び処理を切り抜けるとは予想されず、ランプ製造において通例の標準的な落下試験を確実には合格しないであろう。
【０００７】
他のアプローチは、上記に議論されたＲａｍａｉａｈ  ｅｔ  ａｌ．及び放電管に隣接して延びる細長い支持ロッドを排除する米国特許第３，４２４，９３５号（Ｇｕｎｇｌｅ）におけるように、放電管の近傍且つ正面の金属量を削減することである。しかしながら、Ｇｕｎｇｌｅランプは支持ストラップの各々に接続された軸方向に延びる２つの支持ロッドを含むので、それは依然として著しい量の金属部材を有する。放電管からの紫外線放射は外被の内面から離れて反射されるので、これらの金属部材は依然として顕著な量の光電子源である。
【０００８】
本譲受人の関連会社に譲渡されたＫｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許第５，３３９，００１号は、２つの実質的に平行な大面とそれらの間に延在する２つの小面を有する概ね平面的な封止と、封止の小面に隣接して延びる金属支持ロッドとを有する光源カプセルを含むハロゲン化金属ランプを開示し且つ請求している。封止を保持するための支持ストラップは、それぞれ対応する大封止面に接触して延びる、２つの離間した対向する大脚部を有する堅く可撓な金属ストリップと、その大部分が前記封止面と接触しない、弾性的に変形可能な顎部と、前記小封止面の隣接する１つに互いに固定される端部とを含む。弾性的な変形可能部は、端部が互いに閉鎖された状態で、弾性的に変形され、且つ、前記支持ストラップを、（ａ）前記大封止面の双方、及び、（ｂ）前記小封止面の双方の少なくとも１つに対して堅く付勢するよう配置されることで、前記封止をそれららの間に保持する。そのようなストラップ設計は、フレーム構造中の金属量を低減する（光電子放射、よって、帯電管からのナトリウム減少は相応して低減される）と同時に、標準的な落下試験を確実に合格し得るフレームを提供する。しかしながら、そのようなランプは、依然として金属ストラップ及びフィールド線を包含し、これらの金属部材は依然としてランプの光電特性に負の影響を及ぼす光電子源である。
【０００９】
上記に言及されたＲａｍａｉａｈ  ｅｔ  ａｌ．は、支持ストラップを使用しない低ワット数ランプ（≦１５０Ｗ）を描写している。小型かつ軽量な放電管に鑑みれば、これは驚くべきことではない。米国市場では、ランプ製造業者は、軽量の放電管の故に、低ワット数ランプにおいては、金属ストラップを使用しないが、全てのランプ製造業者は、図１に示されるものに類似する放電管を有する中間ワット数及び高ワット数ハロゲン化金属ランプにおいては、金属支持ストラップを使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ナトリウム拡散を遅くするために電気運搬金属部材を削減する中間ワット数ハロゲン化金属ランプの必要が当該技術分野にある。金属ストラップを用いることなしに性能の向上を示す中間ワット数ハロゲン化金属ランプの必要も当該技術分野にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、横方向、遠心方向、及び、縦方向の動作に耐えるそのようなランプの能力が強化された、同時継続中の出願に記載され且つ請求されているストラップレス取付を備えたランプの改良である。
【００１２】
従って、中間ワット数（≧１７５Ｗ〜４００Ｗ）電球（電気ランプ）を提供することが本発明の目的であり、横方向、遠心方向、及び、縦方向の動作に抗するそのようなランプの能力が強化されたストラップレス取付構造を含む。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、約≧１７５Ｗ〜約４００Ｗの電力を有するランプの外被内にそのような強化された取付構造、及び、ナトリウム拡散を低減し、且つ、照明業界で現在用いられているストラップ付き取付構造及びフレームワイヤを含む電球と比較して、寿命に亘るランプ性能を向上するハロゲン化アルカリを含有する放電管を提供することである。
【００１４】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下の図面及び詳細な記載を参照して、より十分に詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、≧１７５Ｗ〜４００Ｗの電力を有するハロゲン化金属（ＨＩＤ）ランプ、内向きに延びる窪み３を有するドーム部２を備えるランプ外被１を示している。従来的なランプステム４は、外被のベース端部を気密に封止している。従来的な螺子ベース５が外被上に配置されている。外被内に配置されているのは、溶融石英（水晶）ガラスの従来的な放電管１１から成る光源カプセル１０であり、それは放電空間を囲繞し、一組の放電電極１２が放電空間内の両端部に配置されている。放電管の両端部は概ね平面的な押圧封止１３，１４によって封止され、そこを通じて、導電性の貫通リード線１５，１６が放電電極に気密に延びている。放電管は、水銀、希ガス、及び、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化スカンジム、及び、ハロゲン化リチウムのような１つ又はそれ以上のハロゲン化アルカリ金属の従来的な放電維持充填物を含む。
【００１６】
放電管は、第一フレーム部分２０及び第二フレーム部分２５から成るフレームによって外被内に支持されている。第一フレーム部分２０は、ランプステム４から延在し、ランプステムに面する押圧封止１３の小面に近接して延在する金属支持ロッド２１を含む。第二フレーム部分２５は、ランプ外被のドーム端部で窪み３に接触し、且つ、他の押圧封止１４の小面に近接して延在する支持ロッド２６を含む。金属支持ストラップ２２，２７が各押圧封止の周囲に延在し、それぞれの支持ロッド２１，２６に溶接されている。電極１２は、電流導体２３及び伝導性支持ロッド２６に接続された従来的なフィールド線２８によって、及び、伝導性支持ロッド２１を貫通リード線１５に接続する伝導性ワイヤ２４によって、ベース５上のそれぞれの接点に接続されており、それは伝導性ワイヤ２９によって貫通リード線１６に接続されている。補助的な始動電極１２ｂが、絶縁ブリッジ３１、バイメタル３２、及び、レジスタ３３から成る始動回路３０を通じて、電流導体２３に接続されている。この始動回路は米国特許第５，０７９，４８０号（Ｃａｎａｌｅ  ｅｔ  ａｌ．）にさらに十分に記載されており、ここに参照として引用される。
【００１７】
ストラップは、両端部をそれぞれの支持ロッド２１，２６に溶接することによって、押圧封止１３，１４上に容易に固定される。支持ロッド２１，２６は放電管の本体１７に沿って延在しないので、放電の正面に電流運搬金属部材がない。
【００１８】
この種類のフレームは、例えば、上述のＣａｎａｌｅ米国特許痔５，０７９，４８０号及びＫｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．米国特許第５，３３９，００１号から既知である。
【００１９】
図１は、第一フレーム部２０及び第二フレーム２５から成るフレームによって外被内に支持された放電管を備えるランプ構造の実施例を描写している。第一フレーム部２０は、ランプステム４から延在し、ランプステムに面する押圧封止１３の小面の近傍に延在する金属支持ロッド２１を含む。第二フレーム部２５は、ランプ外被のドーム端部で窪み３と接触し、且つ、他の押圧封止１４の小面の近傍に軸方向に延在する支持ロッド２６を含む。金属支持ストラップ２２，２７は各押圧封止の周囲に延在し、支持ロッド２１，２６のそれぞれに溶接されており、２つの金属ストラップ２２，２７を備えるそのような構造は、数十年間照明業界で広く用いられてきたものを代表するものである。発光管の周りのこれらの２つの金属ストラップの目的は、発光管を所定位置に固定することである。ランプ動作中、２つの金属ストラップは帯電しているので、それらは光電子を放射し、ハロゲン化金属ランプのためのナトリウム拡散に否定的な影響を及ぼし得る。その上、２つのストラップは放電管に近接しているので、ストラップからの光電子は、外被内部の電気運搬金属部材よりも、管表面に到達するのがより一層容易である。
【００２０】
本発明に従った金属ストラップのないランプ取付構造、本発明の中間ワット数（≧１７５Ｗ〜４００Ｗ）ハロゲン化金属ランプのための所謂「ストラップレス構造」が組み立てられた。図２ａ及び３ａは、スイッチ始動ランプ及びパルス始動ランプのそれぞれのための構造の２つの実施例を描写している。この構造は図１において上述されたものと類似しており、同一部材が包含されるところでは同一番号が用いられる。しかしながら、幾つかの金属部材及びそれらの対応する溶接が本発明のランプにおいて除去されているが、ランプは依然として標準的な落下試験を確実に通過することが留意されるべきである。例えば、１つ又はそれ以上のストラップ２２，２７及びフィールド線２８が除去され、主フレーム２０は異なる構造である。フレーム２０は、図１で用いられるフィールド線としての同一の電気接続機能を有するので、フィールド線はストラップレス構造では最早不要である。これらの構造では、如何なる金属も発光管に接触しない。図２ａ及び３ａに描写されるように、本発明のハロゲン化金属（ＨＩＤ）ランプは、内向きに延びる窪み３を含むドーム部２を備える外側ランプ外被１を有して描写されている。従来的なランプステム４は外被のベース端部を気密に封止している。従来的な螺子ベース５が外被上に配置されている。外被内に配置されているのは、溶融石英（水晶）ガラスの従来的な放電管１１から成る光源カプセル１０であり、それは放電空間を囲繞し、放電空間内には、一組の放電電極が放電空間の両端部に配置されている。放電管の両端部は概ね平面的な押圧封止１３，１４によって封止されており、押圧封止を通じて、導電性貫通リード線１５，１６が放電電極に気密に延在している。放電管は、水銀、希ガス、及び、ハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムのような２つ又はそれ以上のハロゲン化アルカリ金属の従来的な放電維持充填物を含む。
【００２１】
放電管は、金属支持ロッド２６から延びる主フレーム２０によって外被内に支持されており、支持ロッド２６はランプ外被のドーム端部で窪み３と接触している。主フレーム２０は、他の押圧封止１４の小面に隣接して軸方向に、ランプステムから延びる金属支持ロッド２１に延びている。補助的な始動電極１２ｂが、絶縁ブリッジ、バイメタル、及び、レジスタから成る集積始動回路３０を通じて、主フレーム２０に接続されている。電極１２の１つは、貫通リード線１６を通じて、主フレーム２０に接続されている。他のフレーム部分２７は、貫通リード線１５によって電極１２に繋がる電流導体２７を含む。このフレーム部分２７は、電流導体２３を通じて、ベース５に接続されている。
【００２２】
ストラップレス構造を備えるパルス始動ハロゲン化金属ランプが図３ａに示されており、それは図２に描写されているスイッチ始動ハロゲン化金属ランプに極めて類似している。パルス始動ランプのための唯一の相違は、始動回路３０及び補助始動電極１２ｂの代わりに、紫外線エンハンサー２８を用いていることである。始動補助をもたらす紫外線エンハンサー２８はフレーム２７に繋がっている。
【００２３】
絶縁スリーブ４１は、主フレーム４０の少なくとも一部を被覆し得る。スリーブは水晶又はセラミックのいずれかであり得る。好ましくは、それは水晶スリーブ４１であり、主フレームの部分から生成される光電子を遮断し、且つ、そのような光電子が管表面に達するのを防止するのに有効である。絶縁スリーブのための他の目的は、放電管からの紫外線放射が主フレーム２０に到達するのを遮断することである。そのようなスリーブ自体は従来技術、例えば、Ｋｎｏｃｈｅｌに発効した米国特許第３，７８０，３３１号から既知である。
【００２４】
図２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｃ、及び、３ｄは、発光管を主フレーム上に安定化するためのクリップ５０，６０の使用を通じた、ストラップレス取付における改良のための実施態様をそれぞれ描写している。図２ｂ及び２ｃを参照すると、垂直支持クリップ５０が描写されており、発光管を帯電し、且つ、発光管１０を横方向、遠心方向、及び、長手方向の動作から抑制するために、クリップはその一端５１で発光管リード線に溶接されている。クリップは、第二端５２で、ステムワイヤに取り付けられている。クリップは隣接する電極１２と同一の電位にある。図２ｄは垂直支持クリップの他の実施態様を描写しており、そこでは、発光管を帯電するために、一端は発光管リード線に溶接され、他端はステムワイヤに接続されたフレーム部に溶接されている。
【００２５】
図３ｂ、３ｃ、及び、３ｄを参照すると、水平クリップ６０が描写されており、それは一端６１で発光体の押圧封止１３上に差し込まれ、発光管を横方向、遠心方向、及び、縦方向の動作から堅く抑制している。クリップは第二端６２で側方フレームに溶接されている。
【００２６】
加えて、図２ａ及び２ｂに描写されている垂直クリップも、水平クリップとして用い得る。この場合には、クリップは一端で発光体の押圧封止の上にスナップ状に嵌まり、側方フレームに溶接され、且つ、帯電されない。
【００２７】
（実験）
促進寿命試験
【００２８】
電解による溶融水晶を通じたナトリウム拡散は周知である。ナトリウム移行のメカニズムは、取付金属部材（フレーム、フィールド線、ストラップ等）から放射される光電子が発光管表面に蒸着し、負電位を生成することである。正のナトリウムイオンＮａ＋を引き付け、次に、発光管壁を通じたナトリウム移行を促進するのは、この負電位である。光電子の平均自由行程を減少し、光電子が発光管の表面に到達するのを阻止するために、殆どのハロゲン化金属ランプにおいてガス充填外被が用いられている。このメカニズムに基づいて、光電子の平均自由行程が増大する真空充填外被は、特に、ナトリウム損失、色シフト、及び、電圧上昇のために、ハロゲン化金属ランプのための促進寿命試験として機能し得る。
【００２９】
図２及び３にそれぞれ描写されたような、２つのスイッチ始動ＭＨ４００／Ｕ及びＭＨ２５０／Ｕランプ並びに１つのパルス始動ＭＳ４００／ＢＵ／ＰＳランプを含む３つ種類のハロゲン化金属ランプと、図１に描写されたようなランプとが、２つの取付構造に構築され、且つ、真空外被内で封止された。これらのランプの化学系はナトリウム−スカンジウムである。各群の５つのランプを作成し且つ試験した。
【００３０】
１００時間で、ランプ光度特性に関して、これらの２つの取付構造には何ら本質的な相違はなかった。しかしながら、５００時間の早さで相違が見られた。これらの結果は図４に描写されている。２，５００時間で、ストラップレス構造を備えるＭＨ４００／Ｕランプは、２つの金属ストラップ付きランプの電圧上昇に比べ、半分未満の電圧上昇を示した。高いランプ電圧の故に、金属ストラップ付き２つのランプは、１つが１，６６０時間で、他が２，５１８時間で、サイクリングしていた。
【００３１】
２，５００時間での色シフトは、ストラップレス構造の色シフトに比べて、２つの金属ストラップ付きランプのために３倍よりも大きかった。図５は促進寿命試験における相違を実証している。
【００３２】
ハロゲン化金属ランプ内で顕著なナトリウム損失が起こるとき、スペクトル分布中のスカンジウム及びナトリウム寄与の比率は増大する。分布中のスカンジウムの増大及び可視的範囲での広いスカンジウム放射の故に、ＣＲＩ（「ＣＲＩ」は「色レンダリング指標」を意味する）は相応して増大する。図６は２，５００時間までのＣＲＩシフトをプロットしている。ストラップレス構造を備えるランプは、ストラップ付きランプよりも少ないＣＲＩシフトを有する。
【００３３】
ＣＩＥ色度システムにおけるＸ座標シフトは、ハロゲン化金属ランプにおけるナトリウム損失に関連する他のパラメータである。ランプ寿命に亘るＸ軸における減少は、ナトリウム損失の表示であり得る。図７に記録される試験は、金属ストラップ付き取付構造を有するランプが２，５００時間までの著しいＸ座標シフトを有することを描写している。
【００３４】
２つの構造のための真空外被におけるランプのルーメン維持が図８に示されている。ストラップレス構造を備えるランプは、ストラップ付きランプのルーメン維持よりも良好なルーメン維持を有する。
【００３５】
ＭＨ２５０／Ｕ及びＭＳ４００／ＢＵ／ＰＳに対する２つの他のランプ試験は、類似の傾向を示した。ストラップレス構造を備えるランプは、２つのストラップ付きランプに比べ、より少ない電圧上昇、より良好なルーメン維持、及び、より少ない色シフトを有する。
【００３６】
（分光学的分析）
分光学的分析を真空外被を備えるＭＨ４００／Ｕに対して遂行した。発光スペクトル測定のために、オリエル石英フォトダイオードを具備するジャレル−アッシュ１メータ分光計を用いた。Ｋｅｉｔｈｌｙモデル４８０ピコアンペア計を用いて発光を読み取り、ＨＰ７０１５Ｂ  Ｘ−Ｙレコーダに信号を記録した。異なる範囲の幾つかの水銀発光線を波長較正器として用いた。
【００３７】
３つの分光学的測定を行った。即ち、デルタラムダナトリウムΔλ（５８９ナノメートル近辺のナトリウム共鳴線発光輪郭の逆最大）、６２５ナノメートルのスカンジウム発光及び６１６．１ナノメートルのナトリウム発光、並びに、９７３ナノメータのヨウ素発光及び１０１４．０ナノメートルの水銀発光である。赤外線範囲のヨウ素及び水銀発光の測定時に赤外線フィルタを用いた。デルタラムダナトリウムはナトリウム蒸気圧力と密接に相関し、スカンジウム発光及びナトリウム発光の比率はスカンジウムとナトリウムとの間の塩比率に関連し、且つ、ヨウ素発光及び水銀発光の比率は発光管内のヨウ素圧力と相関する。ナトリウムはヨウ化ナトリウムとして発光管内に投与されるので、ナトリウム損失はヨウ素を残し、ヨウ素圧力を増大させる。
【００３８】
表１は、真空外被内の２つの取付構造のための分光学的分析結果を示している。全ての７つの試験ランプを６，０００時間燃焼した。
【００３９】
表１−２つの取付構造のための分光学的分析結果。標準偏差を括弧内に示す。
【表１】
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【００４０】
分光学的分析は、ストラップレス構造が、６，０００時間で、発光管内に、より少ないナトリウム損失、より高いデルタ−ラムダナトリウム、より低いスカンジウム及びナトリウム発光率、及び、より低いヨウ素圧力を有することを実証している。
【００４１】
図９に見られるように、ランプ電圧上昇はヨウ素圧力に密接に関連することが興味を持って観察された。換言すれば、ヨウ素圧力が高ければ高いほど、ランプ電圧はより速く上昇する。図１０に描写されるように、ランプ電圧上昇はスカンジウム発光とナトリウム発光との間の比率に関連することも分かった。
【００４２】
（湿式化学分析）
真空外被を備えるＭＨ４００／Ｕランプのために湿式化学分析を遂行した。塩は温水及び希ヒドラジニウム水酸化物中に溶解した。濃硝酸を溶液に加えた。５８９ナノメータの波長で空気アセチレンフレームを用いて、発光管内の総ナトリウムをフレーム原子吸光装置（フレーム−ＡＡＳ）で決定した。３６１．３８３ナノメータ及び５８９．０ナノメータの波長で誘導結合プラズマ−原子発光分光計（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて、総スカンジウムを分析した。サンプルと同一の酸濃度及び既知のナトリウム濃度での較正を用いて、サンプルを測定した。分析したサンプルを６，０００時間燃焼した。
【００４３】
湿式化学分析は、６，０００時間で、ストラップ付き２つのランプのための２１．９％及び２７．９％の損失と比較して、ストラップレス構造を備える２つのランプが１０．７％及び１４．７％のナトリウム損失を有したことを明らかにした。ナトリウム及びスカンジウムの分子比は、発光管に当初投与された３５の比率と比較すると、ストラップレス構造に関して２２．５及び２５．１であり、ストラップ付きランプに関して１６．３及び１９．９であった。ナトリウム損失が多ければ多いほど電圧上昇がより高いことが分かった。これらの結果は上記詳述された寿命試験及び分光学的分析と一致する。
【００４４】
（窒素充填外被内の寿命試験）
窒素充填外被内の２つの取付構造を用いた幾つかの種類のハロゲン化金属ランプを寿命試験した。それらは、蛍光塗布されたＭＨ１７５／Ｕランプ、パルス始動ＭＳ３２０／Ｕ／ＰＳ及びＭＳ４００／ＢＵ／ＰＳランプ、及び、スイッチ始動ＭＨ２５０／Ｕ及びＭＨ４００／Ｕランプを含む。試験結果は、ランプ寿命に亘って、ストラップレス構造が、より少ない電圧上昇、より良好なルーメン維持、及び、より少ない色シフトを有することを一致して示した。５，０００時間まで、試験データに基づけば、ストラップレス構造を備えるこれらのランプ種類は、ストラップ付きランプよりも５％〜１２％良好なルーメン維持を実証した。
【００４５】
ナトリウム損失のメカニズムは、Ｗａｙｍｏｕｔｈ  ｅｔ  ａｌ．による「ハロゲン化金属ランプにおけるナトリウム損失プロセス」，ＩＥＳ  Ｊｏｕｒｎａｌ，２１４頁，Ａｐｒｉｌ  １９６７、及び、Ｗａｙｍｏｕｔｈによる「電気放電ランプ」，Ｍ．Ｉ．Ｔ．Ｐｒｅｓｓ，１９７１に記載されている。ランプ取付内の導電性金属部材は、発光管からの紫外線（ＵＶ）放射の下で光電子を放射する。これらの光電子が発光管の表面に到達すると、それらは水晶の表面を負に帯電し、正のナトリウムイオンを水晶壁を通じて外向きに引き付ける。光電子の放射は、ランプ内で用いられる仕事関数及び温度にも依存する。
【００４６】
発光管の表面を打つ電子だけが重要であり、ナトリウム損失に対して負の影響を有する。このため、光電子が発光管の表面に到達するのを阻止するよう、ハロゲン化金属ランプ外被は通常窒素で充填される。発光管の周囲の２つの金属ストラップは発光管の表面に直接接触するので、窒素充填はこれらの２つのストラップから放射される光電子を阻止することに関して殆ど影響を及ぼさない。図１１及び１２に描写されているように、これらの光電子が発光管の表面に到達するのは極めて容易である。光電子の放射束は、両方の半サイクルに発光管の表面を打つ。サイズ及び表面領域に依存して、２つの発光管ストラップから放射される光電子は、総放射束の良好な部分である。
【００４７】
より少ない光電子が生成されることで、ストラップレス取付構造内の水晶を通じたナトリウム拡散は、ストラップ付き構造におけるナトリウム拡散よりも著しく遅い。色シフトの低減及びより安定的な発光管化学反応が、より遅いナトリウム拡散から生じる。水晶壁を通じたナトリウム拡散が起こるとき、ヨウ化ナトリウムからのヨウ素が発光体内に残存する。これは発光管内のヨウ素圧力を増大する。高いヨウ素圧力は、高いランプ始動及び再始動電圧問題を引き起こす。よって、ランプ電圧上昇は速い。その上、暖機及び通常ランプ動作中、ヨウ化水銀の有害な電圧ノイズが蓄積し得る。最悪の場合には、それはランプサイクリングを招来し得る。
【００４８】
試験結果は、本発明に従ったストラップレス構造を備えるハロゲン化金属ランプが、２つの金属ストラップ付きランプに比較して、寿命に亘って、より少ない電圧上昇、より少ない色シフト、及び、より良好なルーメン維持を有することを示した。ストラップレス構造は光電子放射を減少し、よって、水晶を通じたナトリウム拡散のための駆動力を減少することが分かった。導電性金属ストラップの除去が、性能向上に主として寄与している。真空外方バルブを用いた促進寿命試験は、ストラップレス構造に関するナトリウム拡散の減少を確認した。スペクトル分析は寿命試験結果と一致し、ストラップレス構造のためのより低いヨウ素圧力、より高いナトリウム圧力、スカンジウム対ナトリウム比のより少ないシフトを示している。ヨウ素圧力がランプ電圧上昇に密接に関係し、スカンジウム発光及びナトリウム発光の比率がランプ電圧上昇に幾分関係していることが分かった。湿式化学分析も、ストラップレス取付構造のためのより少ないナトリウム損失を明らかにした。
【００４９】
本発明の垂直又は水平支持クリップの使用を通じて、本発明のストラップレス取付を用いて、従来技術の金属支持ストラップと同一の機械的強度を達成することが可能である。加えて、標準的な振動試験、落下試験、及び、受渡試験の結果は、従来技術の金属支持ストラップを用いて得られる取付構造を用いて得られる結果と同一である。
【００５０】
本発明の幾つかの実施態様が示されたが、当業者であれば、他の変形が添付の請求項によって定められる本発明の範囲内で許容されることを理解するであろう。例えば、押圧封止を有する他の種類のランプ、例えば、ハロゲン化タングステンランプでストラップレス取付を用い得る。前記の記載に照らして、他の変更、変形、及び、修正が当業者に明らかであろう。従って、添付の請求項の精神及び広範な範囲内の全てのそのような変更、変形、及び、修正を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術に従って、各端部が平面的な押圧封止によって封止され、且つ、各支持ストラップによって支持フレームに固定された放電管を有すると共に、フィールド線を有するハロゲン化金属ランプを示す概略図である。
【図２Ａ】各端部が平面的な押圧封止によって封止され、且つ、ストラップレス取付構造によって支持フレームに固定された放電管を有するハロゲン化金属ランプを示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明の１つの実施態様に従った垂直クリップを備えるフレーム構造を含む、図２Ａのハロゲン化金属ランプを示す概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに示されれるワイヤコネクタ又はクリップの１つの実施態様を示す概略図である。
【図２Ｄ】図２Ａ及び２Ｂに示されるワイヤコネクタ又はクリップの他の実施態様を示す概略図である。
【図３Ａ】各端部が平面的な押圧封止によって封止され、且つ、ストラップレス取付構造によって支持フレームに固定された放電管を有するハロゲン化金属ランプを示す概略図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施態様に従った水平クリップを備えるフレーム構造を含む、図３Ａのハロゲン化金属ランプを示す概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示されるワイヤコネクタ又はクリップの１つの実施態様を示す概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｂ及び３Ｃに示されたワイヤコネクタ又はクリップの１つの実施態様を示す概略図である。
【図４】前記同時継続中の出願に従ったストラップレス取付構造を備えるランプのランプ電圧上昇特性を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図５】前記同時継続中の出願に従ったストラップレス取付構造を備えるランプの１色シフト特性を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図６】本発明に従ったストラップレス取付構造を備えるランプのＣＲＩ特性を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図７】本発明に従ったストラップレス取付構造を備えるランプのＸ軸特性を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図８】本発明に従ったストラップレス取付構造を備えるランプの色シフト特性を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図９】本発明に従ったストラップレス取付構造を備えるランプにおけるランプ電圧上昇対ヨウ素圧力を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図１０】本発明に従ったストラップレス取付構造を備えるランプにおけるランプ電圧上昇対スカンジウム／ナトリウム発光比率を、従来技術に従った各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有するランプと比較して示すグラフである。
【図１１】下方ストラップが負であるときの、従来技術に従って各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有する、ランプ内の光電子放射を示す概略図である。
【図１２】フィールド線が負であるときの、従来技術に従って各支持ストラップによって支持フレームに固定され且つフィールド線を有する、ランプ内の光電子放射を示す概略図である。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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