(57)【要約】  本発明は、点弧後の光源の急速なウォームアップのために十分なインピーダンスを提供する封入ガス圧力を有するメタルハライドランプ用の発光管を開示する。封入ガスはほぼ完全にクリプトンだけから成るか、あるいは、クリプトンとキセノン又はアルゴンと（又はその両方と）の混合ガスを含む。【選択図】  図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電ランプ用の発光管であって、
２つの末端部の中間にチャンバを有する発光管本体と、
各末端部で密封された電極リードアセンブリと、
水銀及び１つ又は複数の金属ハロゲン化物を含む前記チャンバ内に封入されたランプと、
実質的に室温において約０．５気圧〜約１００気圧の範囲の圧力で前記チャンバ内に封入されたクリプトンと、を備えた発光管。
【請求項２】
クリプトンの圧力が約２．０気圧〜約２０気圧の範囲の圧力である請求項１に記載の発光管。
【請求項３】
クリプトンの圧力が約４．０気圧〜約１０気圧の範囲の圧力である請求項２に記載の発光管。
【請求項４】
実質的に室温において２．０気圧以下の圧力で前記チャンバ内に封入されたキセノンをさらに含む請求項３に記載の発光管。
【請求項５】
キセノンの圧力が約０．５気圧〜約１．５気圧の範囲の圧力である請求項４に記載の発光管。
【請求項６】
実質的に室温において２．０気圧以下の圧力で前記チャンバ内に封入されたアルゴンをさらに含む請求項３に記載の発光管。
【請求項７】
アルゴンの圧力が約０．５気圧〜約１．５気圧の範囲の圧力である請求項６に記載の発光管。
【請求項８】
前記発光管本体が石英で形成されている請求項１に記載の発光管。
【請求項９】
金属ハロゲン化物が、ナトリウム、スカンジウム、及びトリウムのヨウ化物、又は、ジスプロシウム、ホルミウム、及びツリウムのヨウ化物を含む請求項１に記載の発光管。
【請求項１０】
実質的に室温において約１．０気圧より高い圧力の、１つ又は複数の金属ハロゲン化物及びクリプトンを封入している密封されたチャンバを備えた発光管。
【請求項１１】
クリプトンの圧力が約４．０気圧より高い圧力である請求項１０に記載の発光管。
【請求項１２】
クリプトンの圧力が約４．０気圧〜約１０気圧の範囲である請求項１１に記載の発光管。
【請求項１３】
金属ハロゲン化物が、ナトリウム、スカンジウム、及びトリウムのヨウ化物を含む請求項１２に記載の発光管。
【請求項１４】
ナトリウム、スカンジウム、及びトリウムのヨウ化物の重量比が７７：２１：２である請求項１３に記載の発光管。
【請求項１５】
金属ハロゲン化物が、ジスプロシウム、ホルミウム、及びツリウムのヨウ化物を含む請求項１１に記載の発光管。
【請求項１６】
ジスプロシウム、ホルミウム、及びツリウムのヨウ化物の重量比が４０：５０：１０である請求項１５に記載の発光管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔先行特許〕
本出願は米国特許仮出願第６０／６６９，３８０号及び第６０／５８７，０４８号の利益を主張するものであって、上記仮出願の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。
【０００２】
本発明はメタルハライドランプに関する。さらに詳細には、本発明は、約０．５気圧より大きい圧力のクリプトンを含む封入ガスを有するメタルハライドランプに関する。
【０００３】
小型メタルハライド光源は光ファイバ照明システム、投写型ディスプレー、及び自動車ヘッドランプ用途に広く使用されている。これらのメタルハライドランプは、急速なウォームアップ、ハロゲン光源に比べて小型サイズ、比較的長い寿命、及びこのような光源の白色光の高効率な発生の理由により、上記のような用途に好都合であった。
【０００４】
これらの光源の急速なウォームアップは、多くの用途で要求される実質的に即時の光出力を提供し、これは、室温における発光管チャンバ内の高圧封入キセノンの存在により可能になる。高圧キセノン光源は最初に電圧印加されると、発光管内のキセノンが励起され、即時に若干の光を発光する。キセノン原子のイオン化後ほぼ即時に、水銀及びハロゲン化塩が気化する。水銀及びハロゲン化塩の気化は、これらの光源の光出力及び効率を増加させる。市販の高圧キセノンメタルハライドランプの典型的なウォームアップ曲線は、図１に示されている。
【０００５】
米国特許第５，２２１，８７６号及び第５，０５９，８６５号は、室温で２〜１５気圧範囲の圧力と、キセノンを励起して、ランプ作動の最初の数秒間に十分な量の光を発生するだけの開始電流とを有するメタルハライド光源を開示している。数秒を経過後、キセノンからの光出力は、水銀及び金属ハロゲン化物からの光出力によって増加して持続光出力を生成する。
【０００６】
高圧キセノンメタルハライド光源に関連する欠点は、キセノンが高コストであって、ランプの全体コストを上げることである。発光管内に含まれるキセノンの量は比較的少ないが、発光管の製造プロセスで浪費される量はかなりの量になり、キセノンメタルハライド光源の製造方法に依存して大幅に変化する。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の一実施形態では、クリプトン、あるいは少量のキセノン又はアルゴンと（又はその両方と）クリプトンとの混合ガスを含む封入ガスを有するメタルハライドランプを提供することによって、従来技術の問題点を回避する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、極めて速いウォームアップ能力を有する新規のメタルハライド光源が開示される。メタルハライド光源はクリプトン、あるいは少量のキセノン又はアルゴンと（又はその両方と）クリプトンとの混合ガスを含む封入ガスを含む。封入ガスの量が高インピーダンスを提供し、この結果、ランプは即時にガス励起にまで加熱を開始する。ランプの急速な加熱の結果、水銀及び金属ハロゲン化物は急激にイオン化され、気化され、この結果、水銀及び金属ハロゲン化物からの光出力によって、封入ガス励起からの光出力がほぼ瞬時に増加する。
【０００９】
封入ガスの量は一般に、発光管内の封入ガス圧力が大気圧以上になるように選択される。光源は一般に、室温において約６気圧の封入ガス圧力を含むが、光源の特定用途よる要求に応じて、０．５気圧の低圧力又は１００気圧の高圧力であってもよい。封入ガスはほぼ完全にクリプトンだけから成るか、あるいは、室温において約２気圧以下の圧力のアルゴン又はキセノンを含んでいてもよい。
【００１０】
クリプトンの沸点は−１５７℃であり、したがって、クリプトンは発光管内において液体窒素温度で凝結できる。封入ガスとしてクリプトンを用いる利点の１つは、クリプトンがキセノンに比べて５倍低コストである点である。
【００１１】
本発明の目的及び利点は、当業者であれば、特許請求の範囲、添付図面、及び実施形態の以下の詳細は説明を読むことにより容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面では、同一参照符号は複数の図面を通して同一構成要素を表す。
【００１３】
図２は本発明の一態様によるメタルハライド発光管を示す。図２は本体を石英で形成された、対向電極を有する発光管を示すが、本発明はまた、単一末端部分に配置された電極を有する発光管に適用することも可能である。
【００１４】
図２を参照すると、発光管１０は、管状末端部分１６の中間に球状発光チャンバ１４を有する石英発光管本体１２を備える。電極リードアセンブリ１８は各末端部で圧着封止され、これにより、各アセンブリ１８の位置をそれぞれの末端部１６に固定し、チャンバ１４を密封封止する。
【００１５】
一般に、チャンバ１４は、例えばナトリウム、スカンジウム、トリウム、タリウム、インジウム、ネオジウムなどの金属ハロゲン化物、あるいはジスプロシウム、ホルミウム、ツリウムなどの希土類ハロゲン化物を添加されている。チャンバ１４にはさらに、スカンジウム及びカドミウムなどの金属を添加できる。チャンバ１４はさらに、水銀と、クリプトン又はクリプトン及びアルゴンの混合物の不活性封入ガスを含む。水銀重量は、所定の発光管容積及び電極ギャップに対して、発光管電圧が既存の市販の安定器に適合するように選択される。チャンバは、室温において約０．５気圧〜約１００気圧の範囲の圧力の封入ガスを含む。
【００１６】
自動車用ヘッドランプ用途については、例えば、好ましいハロゲン化混合物は、７７：２１：２の重量比を有するナトリウム、スカンジウム、及びトリウムのヨウ化物、又は、４０：５０：１０の重量比を有するジスプロシウム、ネオジウム、及びセシウムから成る。ハロゲン化物の分量は一般に、約０．１〜約１．０ｍｇの範囲である。チャンバの容積は約３０μｌであり、発光ギャップは約４ｍｍ、及び水銀の分量は約０．５ｍｇである。市販の安定器の結果としての作動電圧は約８５ボルトである。約４〜１０気圧の封入ガス圧力は、水銀及びハロゲン化物が完全に気化されたときの通常動作の間において、十分な瞬時光及びインピーダンスを得て、かつ過剰な内部容積圧力回避するために望ましい。封入ガスはほぼ完全にクリプトンだけから成るか、あるいは、室温において約２気圧以下のキセノン圧力を有するクリプトンとアルゴン又はキセノンとの混合ガスであってもよい。
【００１７】
特定の実施形態は、室温において約０．５気圧〜１００気圧の、好ましくは、約４気圧〜約１０気圧の圧力のほぼ完全にクリプトンだけから成る。一実施形態においては、封入ガスは、室温において約６気圧の圧力のほぼ完全にクリプトンだけから成る。別の実施形態においては、封入ガスは、約４気圧〜約１０気圧の範囲の圧力のクリプトンと、約１．５気圧〜約１．０気圧の範囲の圧力のキセノンとを含む。さらに別の実施形態においては、封入ガスは、約４気圧〜約１０気圧の範囲の圧力のクリプトンと、約０．５気圧〜約１．０気圧の範囲の圧力のアルゴンとを含む。
【００１８】
本発明の光源は、大気圧以上の封入圧力を有する光源を製造できる既存の方法を用いて製造できる。このような例は、Ｈｅｉｄｅｒらによる特許第５，１０８，３３３号、及びＬａｍｏｕｒｉらによる特許第６，５１７，４０４号に記載されている。光源はまた、２００５年７月１３日出願の、同時係属の米国特許出願Ｓ．Ｎ  の発明の名称「高輝度放電ランプ、発光管、及び製造方法（HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMPS, ARC TUBES, AND METHODS OF MANUFACTURE）」に記載された方法によって製造できる。
【００１９】
室温において１気圧より高い封入圧力を得るために、最終圧着封止プロセスの間において、液体窒素によって発光管を−１５７℃より低い温度に冷却することが望ましい。キセノンに比較してクリプトンを使用する利点は、クリプトンが５倍低コストであり、少なくとも、点弧後の急速ウォームアップに対して、同等の瞬時光及びインピーダンスを提供する。
【００２０】
図３は、本発明の一態様によるメタルハライド光源についての時間に対する光出力を示す図である。図３に示される光出力は、実質的に室温において約８気圧の圧力のほぼ完全にクリプトンだけから成る封入ガスを有するメタルハライドランプから測定された。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、ここに記載の実施形態は例示だけのものであって、均等物の全範囲、本発明を読むことにより当業者によって実行可能な変形形態及び修正形態に一致するとき、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定義されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術のキセノンメタルハライドランプにおける時間に対する光出力を示す図である。
【図２】本発明の一態様によるメタルハライド発光管の図である。
【図３】本発明の一態様によるメタルハライドランプについての時間に対する光出力を示す図である。
【図１】
2008507090.tif 000002
【図２】
2008507090.tif 000003
【図３】
2008507090.tif 000004
【国際調査報告】
2008507090.tif 000005