(57)【要約】【課題】出力範囲が約150W〜約1000WのセラミックメタルハライドタイプのHIDランプであって、点火と封じ込めの両方のために、このようなランプのアークチューブの周りに巻き付けられたメタルコイルを使用したHIDランプを提供すること。【解決手段】本発明は、出力範囲が約150W〜約1000Wの、セラミックメタルハライドタイプの高圧放電ランプに関する。この放電容器は、セラミック壁を有し、かつセラミックプラグによって閉じられている。放電空間内に配置されている電極は、リードスルー素子を経て電気導体に接続されている。このリードスルー素子は、密に係着した状態でセラミックプラグから突出し、かつ、これに対して、封止セラミックによって気密に接続されている。リードスルー素子は、この気密に接続されている領域に、サーメットによって形成されている第一パートを有する。なお、このランプは、以下の特性：約3800〜約4500KのCCT（相関色温度）、約70〜約95のCRI（演色指数）、約±10のMPCD（認知可能な平均色差）、および、最大約85〜95ルーメン／ワットの発光効率、80%超のルーメン維持率、100〜8000時間で200K未満の色温度変化、および約10,000時間〜約25,000時間の寿命、を少なくとも一つ示す。本発明は、高出力のランプの設計と構造のための設計空間にも関する。【選択図】図８
2004528695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を封入するセラミック放電容器を有する放電ランプであって、
当該放電容器が、前記放電空間内において、
メタルハライドの混合物を有するイオン化可能な物質と、
第一と第二の放電電極フィードスルー手段と、
当該第一と当該第二の放電電極フィードスルー手段に各々接続されている第一と第二の電流導体と、
を有する放電ランプにおいて、
約150W〜約1000Wの出力範囲を有し、かつ、
約3800〜約4500KのCCT（相関色温度）と、約70〜約95のCRI（演色指数）と、約±10のMPCD（認知可能な平均色差）と、最大約85〜95 ルーメン／ワットの発光効率と、から成る集団から選択される一つ以上の特徴を示す、
放電ランプ。
【請求項２】
高圧ナトリウムランプまたは石英メタルハライドランプ用に設計されているバラストと照明器具とが装備された、請求項1に記載のランプ。
【請求項３】
約150W〜約1000Wの出力範囲を有し、かつ、放電空間を封入するセラミック放電容器を有する放電ランプであって、
当該放電容器が、前記放電空間内において、
メタルハライドの混合物を有するイオン化可能な物質と、
第一と第二の放電電極フィードスルー手段と、
当該第一と当該第二の放電電極フィードスルー手段に各々接続されている第一と第二の電流導体と、
を含む放電ランプにおいて、
前記セラミック放電容器が、
- 中央軸と一対の対向する端壁とを有する円筒形のバレルと、
- 各端壁から当該軸に沿って延在する一対のセラミック末端プラグと、
- 当該中心バレル内で離れて配置されている各電極に接続されている、各末端プラグを介して延在する一対のリードインと、
を有するアークチューブを含み、
前記電極フィードスルー手段が、各々、
前記アークチューブに密封状に封止されているニオビウムのリードインと、
モリブデン／アルミニウムのサーメットの中心部と、
モリブデンロッド部と、
タングステンの巻線を有するタングステンロッドと、
を有する、放電ランプ。
【請求項４】
前記アークチューブが、その表面に取り付けられたモリブデンコイルを有する、請求項3に記載のランプ。
【請求項５】
当該放電容器が、不活性ガスと、メタルハライドの混合物と、水銀とによるイオン化可能な充填材を含む、請求項4に記載のランプ。
【請求項６】
当該放電容器が、セラミック壁を有し、かつセラミックプラグによって閉じられており、
堅く係着されている前記セラミックプラグの中へ突出するリードスルー素子によって、ニオビウムの電流導体に接続されている少なくとも一つのタングステン電極を含む当該電極フィードスルー手段が、
それに対して封止セラミックにより気密に接続され、かつ、
前記気密に接続されている前記領域でサーメットを形成する、アルミニウム酸化物とモリブデンとから形成されたパートを有する、
請求項5に記載のランプ。
【請求項７】
当該放電容器が、セラミック壁を有し、かつセラミックプラグによって閉じられており、
堅く係着されている前記セラミックプラグの中へ突出するリードスルー素子によって、ニオビウムの電流導体に接続されている少なくとも一つのタングステン電極を含む当該電極フィードスルー手段が、
それに対して封止セラミックにより気密に接続され、かつ、
前記気密に接続されている前記領域でサーメットを形成する、アルミニウム酸化物とモリブデンから形成された第一パートと、メタルパートでありかつ前記サーメットから前記電極の方向に延在する第二パートと、を有する、
請求項5に記載のランプ。
【請求項８】
前記メタルパートがモリブデンロッドの一部である、請求項7に記載のランプ。
【請求項９】
前記アークチューブが、約3.3〜約6.2の範囲のアスペクト比(IL/ID)を有する、請求項5に記載のランプ。
【請求項１０】
前記電極が、約0.2〜約1 mmの範囲のチップ拡張部を有し、すなわち、前記サーメットが、少なくとも約35 wt.%のMoを含み、残りがAl2O3であり、かつ、前記封止セラミックのフローが前記Nb接続子を完全に覆っている、請求項6と7に記載のランプ。
【請求項１１】
前記アークチューブと前記電極フィードスルー手段が、所定のランプ出力に対する以下の特徴：
2004528695.tif 000005
を有する、請求項10に記載のランプ。
【請求項１２】
当該メタルハライド混合物が、NaIが6〜25 wt%、TlIが5〜6 wt%、CaI2が34〜37 wt%、DyI3が11〜18 wt%、HoI3が11〜18 wt%、TmI3が11〜18 wt%の塩を有する、請求項11に記載のランプ。
【請求項１３】
前記イオン化可能な充填材が、約99.99%のキセノンと僅少量の85Kr放射性ガスとの混合物である、請求項12に記載のランプ。
【請求項１４】
前記イオン化可能な充填材が、アルゴン（および／またはクリプトン）と、キセノンと、僅少量の85Kr放射性ガスとの混合物である、請求項12に記載のランプ。
【請求項１５】
前記イオン化可能な充填材が、キセノン（および／またはクリプトン）である、請求項12に記載のランプ。
【請求項１６】
約150W〜約1000Wの出力範囲と100V〜260Vの公称電圧とを有し、かつ、以下の特徴：80%超のルーメン維持率、100〜10,000時間で200K未満の色温度変化、かつ、10,000〜約25,000時間の寿命、を一つ以上有する、請求項1, 5および13に記載のランプ。
【請求項１７】
約150W〜約1000Wの出力範囲を有し、かつ、放電空間を封入するセラミック放電容器を有する、放電ランプであって、
当該放電容器が、当該放電空間内に、
メタルハライドを有するイオン化可能な物質と、
第一と第二の放電電極フィードスルー手段と、
当該第一と当該第二の放電電極フィードスルー手段に各々接続されている第一と第二の電流導体と、を含む放電ランプ、
の設計と構造に対するパラメータからなる設計空間であって、
当該設計空間が、以下のパラメータ：
(i) ランプ出力、および／または、色温度、および／または、ランプ電圧の関数と相関しており、かつ、これらの関数として表される、当該放電ランプの前記アークチューブの長さ、直径、および壁厚の限界値と、
(ii) ランプ電流の関数と相関しており、かつ、この関数として表される、前記アークチューブに対する熱歪を抑えながら電流を導通させるために使用される前記電極フィードスルー構造体の限界値と、
の少なくとも1つを含む、設計空間。
【請求項１８】
当該パラメータが、
(i) 約150W未満の出力を有するセラミックメタルハライドランプのアスペクト比よりも高い、前記アークチューブ本体の前記内側の直径(ID)に対する前記内側の長さ(IL)の一般的なアスペクト比と、
(ii) ランプ電流の関数と相関し、かつ、この関数として表される、電極ロッドの直径の上限値と下限値と、
(iii) 色温度とランプ電圧と相関する、前記塩の組成範囲と、
も含む、請求項17に記載の設計空間。
【請求項１９】
当該設計パラメータが、所定のランプ出力に対する、アークチューブと電極フィードスルー手段との設計の以下の特徴：
2004528695.tif 000006
を含む、請求項18に記載の設計空間。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードスルー素子によって電流導体に接続されている電極を収容する放電空間を封入し、かつ、セラミック壁を含む放電容器が設けられている高圧放電ランプに関する。本発明は、
放電容器の光源と、
ガラスステムと、
このガラスステムに埋め込まれている一対のリード線と、
光源を取り囲むガラスエンベロープと、
ステムに対して固定されている第一端部、ランプの軸と平行に延在する軸部分、およびガラスエンベロープの閉じられている端部内に弾力的に係着されている第二端部を有するワイヤフレーム部材と、
を有する、高輝度放電(HID)ランプにも関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電(HID)ランプは、そのエネルギー効率が高く、かつ寿命が極めて長いため、一般的に、広域照明用途に使用されている。既存のHID製品領域は、水銀蒸気(MV)ランプと、高圧ナトリウム(HPS)ランプと、石英メタルハライド(MH)ランプとから構成されている。近年、セラミックメタルハライドランプ（例えば、フィリップス社製MasterColor（登録商標）シリーズ）が、市場に導入されている。セラミックメタルハライドランプは、従来のHIDランプと比較すると、初期段階における色の一貫性が優れており、安定性が寿命を通して素晴らしく（ルーメン維持率は80%超、10,000時間の色温度変化は200K未満）、発光効率が90ルーメン超／ワットと高く、かつ寿命は約20,000時間である。これらの非常に望ましい特性は、自然光に近い連続スペクトル光放射を放出する、多結晶アルミナ(PCA)エンベロープの高い安定性と、特殊な塩混合物とによるものである。
【０００３】
フィリップス社製MasterColor（登録商標）シリーズのランプに使用される塩混合物は、NaI, CaI2, TlI, およびDyI3とHoI3とTmI3とによる希土類ハライドにより構成されている。NaI, CaI2, およびTlIは、主に、高輝度の線状放射を様々な色で放出させるためのものであるが、連続放射にも寄与する。これらの希土類ハライドは、可視範囲全体に渡って連続放射を行うためのものであり、これにより、高い演色指数(CRI)が得られる。塩の組成を調整することにより、3800〜4500Kの色温度と、85を超えるCRIとを達成することが出来る。このようなランプの既存の出力範囲は、20W〜150Wである。これらの製品は、出力範囲がこのように相対的に狭いため、大半の低天井の屋内リテール空間のような、低出力装置を必要とする用途にしか適していない。広範囲用の200W〜1000Wのランプ出力を必要とする高出力の用途には、入手可能な主な製品として、MVランプ、HPSランプ、およびMHランプがある。
【０００４】
ここまで説明した種類のランプの一例は、米国特許第5,424,609号により知られている。この公知のランプは、約90Vのアーク電圧でも、出力はせいぜい150Wと相対的に低い。このようなランプの電極がランプ動作時に導通させる電流は、相対的に小さいため、電極寸法を相対的に小さいままとすることが可能であり、突出プラグの内側の直径は、相対的に小さくても十分である。定格出力が150Wを超えていたり、またはアーク電圧がかなり低いランプの場合、例えば、電極電流を大きくするには、電極の寸法を大きくする必要がある。この結果、内部プラグの直径は、相応に大きくなるであろう。このようなランプの場合、（例えば、電極の切断またはプラグ割れによる）早期故障が増える危険性があることが判明している。この技術分野には、出力範囲が約150W〜約1000WのセラミックメタルハライドタイプのHIDランプが必要である。
【特許文献１】
米国特許第5,424,609号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、出力範囲が約150W〜約1000WのセラミックメタルハライドタイプのHIDランプを提供することである。HPSとMHに適用可能なANSI規格が指定する公称のランプ電圧は、150W〜400Wのランプの場合、100V〜135Vと様々であり、次いで1000Wのランプの場合、定格出力は約260Vまで増加する。
【０００６】
本発明の他の目的は、初期段階における色の一貫性が優れており、安定性が寿命を通して素晴らしく（ルーメン維持率は80%超、10,000時間における色温度変化は200K未満)、発光効率が90ルーメン超／ワットと高く、寿命が約20,000時間あり、かつ、出力範囲が約150W〜約1000Wの、フィリップス社製MasterColor（登録商標）シリーズのセラミックメタルハライドランプを提供することである。
【０００７】
他の目的は、上述した欠点と故障の危険度とを軽減する方法を提供することである。
【０００８】
本発明のこれらの目的と他の目的は、本発明の第一実施例によって達成される。この第一実施例の場合、高圧ナトリウムまたは石英メタルハライドランプ（パルス始動またはスイッチ始動）用に設計されているバラストに関するANSI規格シリーズと組み合わせることが出来る、150W〜1000Wの定格出力を有するガス放電ランプの全製品ファミリが提供される。本発明のランプは、フィリップス社製MasterColor（登録商標）シリーズのランプの出力範囲を150W〜1000Wに拡張したものであり、かつ、同出力のHPSまたはMHからの置き換えに適している。従って、これらを、既存のバラストと固定システムのほとんどに使用することが出来る。
【０００９】
本発明は、その好ましい実施例において、高圧ナトリウムおよび／または石英メタルハライドからの置き換え用途に適した、出力範囲が約150W〜約1000Wのセラミックメタルハライドランプを提供する。
【００１０】
他の好ましい実施例の場合、上述したような高出力ランプは、以下の特性：約3800〜約4500KのCCT（相関色温度）、約70〜約95のCRI（演色指数）、約±10のMPCD（認知可能な平均色差）、および、最大約85〜95ルーメン／ワットの発光効率、を一つ以上、かつ、最も好ましくは、全て有するであろう。
【００１１】
他の好ましい実施例の場合、定格出力に関わらず、ルーメン維持率が80%超であり、100時間〜8000時間の色温度変化が200K未満であり、かつ寿命が約10,000〜約25,000時間であることが判明している、セラミックメタルハライドランプが提供される。
【００１２】
初期の色一貫性が優れており、安定性が寿命を通じて素晴らしく（ルーメン維持率は80%未満、10,000時間の色温度変化は200K未満）、発光効率が90ルーメン超／ワットと高く、寿命が約20,000時間であり、かつ、出力範囲が約150W〜約1000Wのセラミックメタルハライドランプは、特に好ましい。
【００１３】
本発明は、約150W〜1000Wの間の任意のランプ出力に対するパラメータを含む新規な設計空間も提供する。この場合、この所望の出力で動作可能なランプの本体設計用の適切なパラメータは、以下のパラメータから選択することにより得られる。
(i) アークチューブの長さ、直径、および壁厚の限界値は、ランプ出力および／または色温度および／またはランプ電圧の関数と相関しており、かつ、この関数として表される。
(ii) アークチューブの熱歪を抑えながら電流を導通させるために使用される電極フィードスルー構造体は、ランプ電流の関数と相関しており、かつ、この関数として表される。本発明は、本発明の設計空間を用いることにより、予め定められている特性を有するセラミックメタルハライドランプを作る方法も提供する。
【００１４】
以下、本発明によるランプの上述の態様と更なる態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、以下の具体的な実施例の詳細を参照することにより、より良く理解されるであろう。
【００１６】
図8を参照すると、セラミックメタルハライド放電ランプ1は、外側のガラスエンベロープ10と、それに埋め込まれている一対の導通性のステムリード線12, 13をその中に有するガラスステム11と、メタルベース14と、ベース14から絶縁されている中心接点16と、を有する。ステムリード線12、13は、ベース14と中心接点16とに各々接続されており、かつ、アークチューブ20を支持するだけでなく、フレームワイヤ部材17とステムリード線部材13とを介して電極30、40に電流を供給する。ゲッター18は、フレームワイヤ部材17に固定されている。ニオビウム接続子19は、アークチューブの電極フィードスルー30と40を電気接続させる。このフレーム部材17を越えた部分には、ガラスエンベロープ10の軸上端に形成されているディンプル8と接触している端部9が設けられている。
【００１７】
図9は、4パートのフィードスルーを有するアークチューブ20の好ましい実施例の断面を示す。中央のバレル22は、末端プラグ26、27を受ける中央開口部を有する円板状の端壁24、25を有するセラミック管として形成されている。これらの末端プラグは、更に、セラミック管として形成されており、かつ、これらを介して電極30、40を受ける。電極30、40は、各々、電極アセンブリをPCAアークチューブに密封するように封止するフリット33、43によって封止されているニオビウムのリードイン32、42と、モリブデン／アルミニウムのサーメットの中心部34、44と、モリブデンロッド部35、45と、タングステンの巻線37、47を有するタングステンロッド36、46と、を有する。バレル22と端壁24、25は、不活性ガスと、メタルハライドの混合物と、水銀とによる充填材を含む放電空間21を封入している。
【００１８】
図10は、3パートのフィードスルーを有する、アークチューブ20の第二の好ましい実施例の断面を示す。電極30、40（30しか図示されていない）は、各々、フリット33、43によって封止されているニオビウムのリードイン32、42と、モリブデンまたはサーメットの中心部34、44と、タングステンの巻線37、47を有するタングステンロッド36、46と、を有する。
【００１９】
本願明細書で用いられている「セラミック」とは、単結晶性のメタル酸化物（例えば、サファイヤ）、多結晶性のメタル酸化物（例えば、多結晶性の高密度に焼結された酸化アルミニウムおよびイットリウム酸化物）、および多結晶性の酸化物ではない物質（例えば、アルミニウム窒化物）のような耐熱性の物質を意味する。このような物質は、1500〜1600Kの壁温度を可能にし、かつハライドとナトリウムによる化学攻撃に耐える。本発明の目的には、多結晶酸化アルミニウム(PCA)が最適であることが判明している。
【００２０】
図8は、バレル22の長さに沿って延在する導通性のアンテナコイル50を有する、セラミックメタルハライドアークチューブ20も示している。以下に更に解説するように、アンテナコイル50は、コイルと、プラグ内の隣接するリードインとの間の容量結合によって充填材ガスがイオン化する破壊電圧を低減させる。AC電圧が電極全体に印加されると、アンテナがPCA内のUV放出を刺激し、これにより結局、一次電子が電極によって放出される。これらの一次電子が存在することにより、充填材ガス内における放電点火が促進される。
【００２１】
従って、要約すると、放電空間を封入し、かつ、好ましくは、円筒形のセラミック、好ましくは、電極を有する焼結された半透明の多結晶アルミナアークチューブ、好ましくは、一方の側に気密な封止によって取り付けられているタングステン-モリブデン-サーメット-ニオビウム電極、が設けられているセラミック放電容器を有する、高ワットの放電ランプが提供される。アークチューブには、メタル水銀、希ガスと放射性85Krとの混合物、および、沃化ナトリウムとヨウ化カルシウムとヨウ化タリウムと幾つかの希土類ヨウ化物とから構成されている塩混合物が含まれている。アークチューブは、始動用のアンテナとしても機能するタングステンコイルまたはモリブデンコイルによって、破裂を防止している。アークチューブ全体とその支持構造体は、必要に応じて取り付けられるゲッター（図8の18）またはUVエンハンサ（図示せず）のような他の構成要素と共に、鉛が含まれていない標準サイズの固形ガラスバルブに封入されている。
【００２２】
本発明の好ましい実施例の場合、以下の設計パラメータにより、ランプの高出力に関連する高い熱歪の影響が緩和され、かつ、ほとんどの場合、この影響が除去されることが判明している。本願発明者らは、これらのパラメータが、特に、出力が150W〜400Wかつランプ電圧が100Vのランプ製品の製造に適しており、かつ、幾つかの設計パラメータを変更することにより、電圧が135V〜260Vおよび／または出力がより高い（最大1000W）ランプの設計も可能であることを見い出している。これらの設計パラメータは、以下の通りである。
(i) 一般的なアスペクト比、すなわち、PCAアークチューブ本体の内側の直径(ID)に対する内側の長さ(IL)の比率が、低出力範囲のMasterColor（登録商標）ランプよりも高い。
(ii) 150W〜1000Wの間の任意のランプ出力に対する一般的な設計空間は、アークチューブの長さ、直径、および壁厚の限界値に関しては、ランプ出力、色温度、およびランプ電圧の関数として表され、かつ、このようなパラメータの上限値と下限値とが、選択されたランプ出力に対して決定され、かつ、予め選択した特性をランプに与えるために、この設計空間からパラメータを選択するための方法が提供される。
(iii) PCAに対する熱歪を抑えながら大きな電流を導通させるために、レーザ溶接された固有のタングステン-（モリブデン（オプション））-サーメット-ニオビウム電極またはタングステン-モリブデン-サーメット-ニオビウム電極のフィードスルー構造体を使用する。
(iv) このようなフィードスルーの設計パラメータの限界値は、ランプ電流の関数として与えられる。
(v) 非受動的な故障の危険性を低減させるために、「セラミックメタルハライドランプのためのコイルアンテナ／保護方法(Coil Antenna/Protection For Ceramic Metal Halide Lamps)」に対して、サラ・カールトンとケント・コリンズによる本出願の分割出願として本明細書と同日に出願された米国特許出願（公開番号）第701,713号に開示されている、アークチューブの周りと延在するプラグの周りとに巻き付けられたモリブデンコイルを使用する。
(vi) 塩の組成は、高出力のMasterColor（登録商標）ランプの形状と様々なランプ電圧に合わせて、所望の色温度に調整される。塩の一般的な組成範囲が与えられる。
(vii) ランプの始動特性は、キセノン、アルゴン、クリプトン、および85Krガスの混合物を用いることにより達成される。
【００２３】
図1〜7および図11を参照すると、上記の設計パラメータは、以下の項目を一つ以上含むものとして分類することが出来る。
1. アークチューブの形状に対する設計空間の限界値；
2. 電極フィードスルーの構造と設計との限界値；
3. 所望の測光属性を達成するためのヨウ化物塩の組成範囲(CCT = 3800〜4500K, CRI = 85〜95, MPCD = ±10, 85〜95ルーメン／ワットの発光効率)；かつ、
4. 緩衝ガスの組成と圧力の範囲。
【００２４】
本発明の特に重要な側面は、出力が150W〜1000Wの全製品ファミリが、特定の定格出力に関わりなく、8000時間で80%超（例えば、図11を参照されたい）のルーメン維持率、100時間〜8000時間で200K未満の色温度変化、および10,000時間〜25,000時間の寿命を有する、というパラメータ限界値を発見したことである。
【００２５】
アークチューブの形状は、使用される主なパラメータも示している図1〜図5および図9に最良に図示されている一組のパラメータによって定められる。図1と図9から分かるように、アークチューブ本体の内側の長さ(IL)は、ランプ出力によって決定される。150W〜400Wの間の任意の所定のランプ出力に対するILの上限値と下限値は、図1から見つけることが出来る。
【００２６】
アークチューブ本体の内側の直径(ID)も、ランプ出力の関数である。150W〜400Wの任意の所定のランプ出力に対するIDの上限値と下限値は、図2に示されている。
【００２７】
この高ワットのMasterColor（登録商標）ランプファミリの共通特性の一つは、アークチューブ本体のアスペクト比が、低ワット(30〜150W)のフィリップス社製MasterColor（登録商標）ランプのそれ（約1.0）よりも高いことである。本発明のランプに対する任意の所定のランプ出力の場合、アスペクト比(IL/ID)は、3.3〜6.2の範囲となる。形状に関する設計空間は、図3のIL-IDプロットに示されている。図3に示されている陰付きの空間は、ランプ出力を特定しない一般的な設計空間である。
【００２８】
各設計と、様々な定格出力の他の設計との比較は、「壁負荷」によって測定される。壁負荷は、出力と、アークチューブ本体の内側表面領域との比率（単位はW/cm2）として定義される。図4の場合、上の線は、まるでILとIDの両方が、出力に対して下限にあるような壁負荷値であり、従って、内部表面領域は最小であり、かつ、壁負荷は最大である。下の線は、まるでILとIDの両方が、上限にあるような壁負荷レベルであり、表面領域は最大であり、かつ、壁負荷は最低である。陰付きの領域内の各ポイントが示すように、いかなる他の設計の場合にも、壁負荷の範囲は23〜35W/cm2の間としなければならない。壁負荷レベルは、150W〜400Wの出力範囲の全域で、かなり一定な状態を保っている。
【００２９】
通常、ランプ出力が高くなるに従って、アークチューブの壁は、容積の増加に応じてより厚くする必要がある。壁厚の限界値は、図5に明記されている。
【００３０】
電流を導通させ、かつ、アーク放電に対して陰極と陽極として作用するための電極は、セラミックアークチューブ用に特別に構成されている。図9と図10は、アークチューブ内の構成要素の詳細と、これらの相対的な位置とを示しており、かつ、各々、3パートのフィードスルーと4パートのフィードスルーを有するアークチューブ20の好ましい実施例を示している。ここで、電極30、40は、各々、
フリット33、43によって封止されているニオビウムのリードイン32、42と、
モリブデン／アルミニウムのサーメットの中心部34、44と、
モリブデンロッド部35、45と、
タングステンの巻線37、47を有し、および／または、電極30、40が、各々、その中で、フリット33、43によって封止されているニオビウムのリードイン32、42と、
モリブデン／アルミニウムのサーメットの中心部34、44、および、タングステンの巻線37、47を有するタングステンチップ36、46を有するタングステンチップ36、46と、
を有する。2つのフィードスルー構成要素を接続する各ジョイント部は、レーザ溶接機によって溶接することが好ましい。3パートのフィードスルー構造体は、低ワットのフィリップス社製MasterColor（登録商標）ランプに使用されるフィードスルー構造体と類似しているが、本願明細書では、より大きな電流用のフィードスルーを組み立てるための好ましい設計パラメータを示す。
【００３１】
フィードスルーの主要な設計パラメータには、ランプ電流に対するロッドの直径とロッドの長さとの限界値を示している図6と図7に示されている、電極ロッドの直径と長さとが含まれる。
【００３２】
フィードスルー構造の好ましい実施例に対して更なるパラメータが存在し、かつ、これらには、以下が含まれていることが好ましい。
(1) 電極のチップ拡張部は、0.2〜1 mmの範囲である。
(2) チップから底部(ttb)までの距離、すなわち、アークチューブ本体内の電極の長さは1mm〜4mmの範囲で、かつ一般的に、出力に応じて増加する。
(3) サーメットは、約35 wt.%以上のMoを含んでおり、この場合、Moの好ましい含有量は約55 wt.%以上であり、残りは、Al2O3でなければならない。
(4) フリット（封止セラミックとしても知られている）フローは、Nbロッドを完全に覆っていなければならない。
【００３３】
本願出願人らは、このように、PCAアークチューブとフィードスルーの特性の以下の近似値から、設計空間が定まることを見い出している。ここでは、これらのパラメータから所望のランプ出力を選択することが出来、かつ、これとは逆に、所望のランプ出力からパラメータを選択することも出来る。
【表１】
2004528695.tif 000003
【００３４】
更に、以下の事項が好ましい。
(1) 電極のチップ拡張部は、0.2〜1 mmの範囲である。
(2) チップから底部(ttb)までの距離は、1mm〜4mmの範囲で、かつ一般的に、出力に応じて増加する。
(3) サーメットは、約35 wt.%以上のMoを含んでおり、この場合、Moの好ましい含有量は約55 wt.%以上であり、残りは、Al2O3である。
(4) フリット（封止セラミックとしても知られている）のフローは、Nbロッドを完全に覆っている。
【００３５】
この塩混合物は、この製品ファミリに用いられる出力範囲とアークチューブ形状に合わせて特別に作られている。以下の表は、この塩混合物の公称の組成を示している（完全な組成を100%とする）。
【表２】
2004528695.tif 000004
【００３６】
放電容器の充填材には、1〜5 mgのHgが含まれている。この水銀の含有量は、フィリップス社製のAlto（登録商標）Plusランプのそれ（すなわち、約5 mg未満）と類似しており、かつ、本発明のランプはTCLP試験に合格しているため、環境に優しい。なお、これらのランプは、NaIが6〜25 wt%、TlIが5〜6 wt%、CaI2が34〜37 wt%、DyI3が11〜18 wt%、HoI3が11〜18 wt%、TmI3が11〜18 wt%の比率で、10〜50 mgのメタルハライドを含んでいる。アークチューブには、ランプ点火を補助するための希ガス混合物も充填されている。このガスの組成は、最低でも約99.99%のキセノンと僅少量の放射性85Krガスだが、可能な代替物として、純粋なXeの代わりに、Arと、Krと、Xeとの混合物を使用することが出来る。Arを使用したランプよりもランプ効率が高いことが示されているため、純粋なキセノンが好ましい。更に、キセノンを利用しているランプの破壊電圧は、Arを使用したランプのそれよりも高く、かつ、ランプの壁温度は、Arを使用したランプのそれよりも低い。この製品ファミリの室温における充填圧力は、約50 torr〜約150 torrの範囲が好ましい。
【００３７】
この製品ファミリは、屋内と屋外の両方の照明用途に広範な使用することが可能となるであろう。屋内での主な用途として、演色指数を高くし、可視性を高くし、かつランプ同士の色変化を低くする必要がある、常に占有されている広範囲の倉庫またはリテールビルがある。屋外での用途には、街灯、ビルと構造物への照明、およびハイウェイの照明が含まれる。
【００３８】
本発明は、その趣旨と範囲または基本的な特性から逸脱しない他の形態で実施可能であり、本願明細書に開示されている例が、その単なる好ましい実施例であることが、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好ましい実施例における、アークチューブの内側の長さの寸法の上限と下限の範囲を示すグラフである。
【図２】本発明の好ましい実施例における、アークチューブの内側の直径寸法の上限と下限の範囲を示すグラフである。
【図３】本発明の好ましい実施例における、アスペクト比の限界値による設計空間を示すグラフである。
【図４】本発明の好ましい実施例における、出力に対する壁負荷による設計空間を示すグラフである。
【図５】本発明の好ましい実施例における、ランプ出力に対するアークチューブの壁厚の寸法の上限と下限の範囲を示すグラフである。
【図６】本発明の好ましい実施例における、出力に対する電極ロッドの直径の上限と下限の範囲を示すグラフである。
【図７】本発明の好ましい実施例における、出力に対する電極ロッドの長さの上限と下限の範囲を示すグラフである。
【図８】本発明の好ましい実施例によるランプの概略図である。
【図９】本発明の好ましい形態による、図8のセラミックアークチューブの断面図である。
【図１０】本発明の好ましい形態による、図8の3パートの電極フィードスルーの断面図である。
【図１１Ａ】本発明の好ましい形状による、150Wのランプのルーメン維持率のグラフである。
【図１１Ｂ】本発明の好ましい形状による、200Wのランプのルーメン維持率のグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
1…セラミックメタルハライド放電ランプ
8…ディンプル
9…端部
10…ガラスエンベロープ
11…ガラスステム
12…フレームワイヤ
13…フレームワイヤ
14…ベース
16…中心接点
17…フレームワイヤ部材
18…ゲッター
19…ニオビウム接続子
20…アークチューブ
21…放電空間
22…バレル
24…端壁
25…端壁
26…末端プラグ
27…末端プラグ
30…電極
32…ニオビウムのリードイン
33…フリット
34…モリブデンまたはサーメットの中心部
35…モリブデンロッド部
36…タングステンチップ（ロッド）
37…タングステンの巻線
40…電極
42…ニオビウムのリードイン
43…フリット
44…モリブデンまたはサーメットの中心部
45…モリブデンロッド部
46…タングステンチップ（ロッド）
47…タングステンの巻線
50…アンテナコイル
【図１】
2004528695.tif 000007
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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