(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン性充填物を含有し、第１電極及び第２電極を持つ放電容器と、
第１端子及び第２端子を持つ口金と、
前記第１電極及び前記第２電極と前記第１端子及び第２端子とを電気的に結合する第１電流導体及び第２電流導体と、
前記放電容器を包囲し、該放電容器と自身との間に介在空間を規定する外側外囲器と、
前記外側外囲器と前記放電容器との間の前記空間に位置される本質的に紫外スペクトルで放射線を放出するＵＶエンハンサとを有する高圧放電ランプにおいて、
前記ＵＶエンハンサは、
イオン性充填物を含有する外囲器と、
前記外囲器内に封止され、前記第１電流導体に電気的に結合される電極と、
前記第２電流導体に電気的に結合され、前記外囲器を囲むリングの形態の導電部材と、
前記リングの形態の導電部材と前記外囲器との間に位置され、該導電部材と該外囲器との間のアークの形成を防止するスリーブの形態の絶縁部材と、
を有することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記導電部材は、ニッケル又はステンレス鋼から造られることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記絶縁部材は、ホウケイ酸ガラスから造られることを特徴とする高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、外側バルブにより包囲される放電容器を持つ高圧放電ランプ、とりわけ、前記外側バルブと前記放電容器との間の介在空間（intervening space）に配置される始動補助装置を持つメタルハライドランプに関する。
背景技術
始動補助装置を持つ高圧放電ランプ、とりわけ、メタルハライドランプは、当該技術分野において既知である。そのようなランプは、一般的な屋内照明、一般的な屋外照明、ビデオ照明（video illumination）等の種々の応用に適している。前記既知のランプの放電容器は、典型的には、石英ガラスから成る。他の例においては、この容器は、セラミック材料から成っても良いであろう。本明細書及び請求の範囲におけるセラミック材料とは、例えば、Al2O3又はYAG等の密に焼結した多結晶酸化金属、若しくは、例えば、AlN等の密に焼結した多結晶窒化金属であると理解されたい。
メタルハライドランプの既知の問題は、点弧時間に比較的広い拡がりがあることである。この問題は、ランプ充填物における電気的陰性のヨウ素（iodine）の存在に起因する自由電子の不足から生じる。この問題を相殺するための幾つかの方法が、当該技術分野において知られている。例えば、放電容器内に少量の85Ｋｒを添加することが、そのような不足を補うことが出来る。充填材料としての85Ｋｒの不利な点は、その放射性特性である。
他の例においては、ＵＶエンハンサ（UV-enhancer）等の点弧補助装置が、点弧を促進するためにメタルハライドランプにおいて用いられる。ＵＶエンハンサは、典型的には、紫外線源として作用する放電容器に隣接して位置される小さい放電管である。そのようなＵＶエンハンサは、Zaslavsky等への米国特許第4,818,915号に開示されている。このＵＶエンハンサは、紫外線透過石英材料の外囲器を持つ。ブレークダウン時、ＵＶエンハンサは、約253.7nm以下で紫外線を生成するであろう。この紫外線の影響は、放電容器内に自由電子を生み出すことになり、これは、ランプ点弧を大きく促進する。
現在のＵＶエンハンサは、該ＵＶエンハンサが、バラストにより供給される点弧パルスの印加時、一方のランプ端子から他方のランプ端子にＵＶエンハンサガス（即ち、ペニングの混合物（Penning mixture））を介してエネルギを容量的に結合するように配される。ＵＶエンハンサは、該ＵＶエンハンサの石英体と対向する電位（opposite potential）との間に最少のギャップを設けるように位置されなければならない。このギャップは、ＵＶエンハンサ自体及びランプを破壊するかもしれないＵＶエンハンサのボディを介すアークの形成を低減させる。更に、ＵＶエンハンサ内の電極及び放出板と前記対向する電位との間の向きが、グロー電圧を生成するために必要な最少電圧に対する影響を持つ。即ち、ランプのアセンブリは、最適動作のために前記対向する電位に対するＵＶエンハンサの放出面の位置合わせに係るある程度の配慮を必要とする
現在のＵＶエンハンサのデザインは、フレーム支持を与えない。なぜなら、前記ＵＶエンハンサは、一方の端部でしか支持されていないからである。即ち、あるランプの形式においては、別個のブリッジ支持構造が必要である。
発明の開示
イオン性充填物を含有し、第１電極及び第２電極を持つ放電容器と、第１端子及び第２端子を持つ口金と、前記第１電極及び前記第２電極と前記第１端子及び第２端子とを電気的に結合する第１電流導体及び第２電流導体とを持つ独特の高圧放電ランプを開示する。外側外囲器が、前記放電容器を包囲し、該放電容器と自身との間に介在空間を規定する。ＵＶエンハンサが、前記外側外囲器と前記放電容器との間の前記空間に位置される。前記ＵＶエンハンサは、とりわけ、イオン性充填物を含有する外囲器と、前記外囲器内に封止され、前記第１電流導体に電気的に結合される電極と、前記第２電流導体に電気的に結合され、前記外囲器に容量的に結合される導電部材と、前記導電部材と前記外囲器との間に配設され、該導電部材と該外囲器との間のアークの形成を防止する絶縁部材とを含む。当該高圧放電ランプは、好ましくは、希ガス、水銀及びメタルハライドを含有する放電容器を備えるメタルハライドランプである。
好ましい実施例においては、前記導電部材が、前記外囲器を囲むリングであっても良い。前記導電部材は、好ましくは、金属、例えば、ニッケル（Ni）である。前記絶縁部材は、好ましくは、前記外囲器と前記導電リングとの間に位置される円筒状スリーブである。前記絶縁部材は、ホウケイ酸ガラスから造られても良い。
本発明の目的は、より低い最少電圧でグロー放電を生成するＵＶエンハンサを持つランプを提供することにある。
又、本発明の目的は、ランプアセンブリに構造的支持を与えるＵＶエンハンサを持つランプを提供することにもある。
更に、本発明の目的は、ランプの点弧特性を向上させ且つ製造を簡単にするようにＵＶエンハンサと対向する電位との間の不変の最適な離間を維持するＵＶエンハンサを持つランプを提供することにある。
本発明によるランプのこれらの及び他の特徴は、本願明細書の以下の詳細な説明から当業者にとってより容易に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
本願のランプの種々の実施例を、（縮尺通りではない）図面を参照してより詳細に説明する。
第１図は、本発明によるランプの側面図である。
第２図は、本発明によるＵＶエンハンサの拡大斜視図である。
第３図は、第２図の３−３線に沿って切り取られた前記ＵＶエンハンサの断面図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、参照番号１０により概して示される、本願明細書の高圧放電ランプの好ましい実施例を図示している。ランプ１０は、放電容器１２を持つ。放電容器１２は、外側バルブ１４により包囲され、自身と該外側バルブ１４との間に介在空間１６を規定する。放電容器１２は、水銀及び当該技術分野において周知であるようなメタルハライド等のイオン性充填物を含有する。ランプ１０は、更に、外側バルブ１４の一端に位置されるランプ口金１８を持つ。第１電流供給導体２０が、ランプ口金１８内の第１端子２５と放電容器１２の内部電極２２との間の電気的接続を与える。同様に、第２電流供給導体２４が、ランプ口金１８内の第２端子２１と放電容器１２の内部電極２６との間の電気的接続を与える。
紫外線を放出するＵＶエンハンサ２８が、外側バルブ１４と放電容器１２との間の介在空間１６に第１電流供給導体２０及び第２電流供給導体２４に隣接して位置される。外囲器３０は、イオン性充填物を含有し、253.7nm以下の帯域で紫外線を放出し、放電容器１２内の前記充填物の点弧を援助する。電極３２は、一端で、電流供給導体２０に接続され、中間部分が、ＵＶエンハンサ２８の外囲器３０内に封止されている。好ましい実施例においては、外囲器３０は、ホウケイ酸ガラスにより構築される。充填材料は、ペニングの混合物等のある量の水銀とアルゴン（Ar）等の希ガスとから成っても良い。そのような外囲器は、参照によりここに組み込まれる、Zaslavsky等への米国特許第4,818,915号に開示されている。
紫外線は、本発明による新規の導電部材３４と外囲器３０との容量性結合を介して該エンベロープ３０内の前記イオン性充填物により生成される。そのようなイオン化を促進するために、導電部材３４は、外囲器３０に隣接して位置され、接続ワイア３６により第２電流導体２４に電気的に接続されている。点弧パルスが、適切なバラストにより端子２１及び２５に印加され、外囲器３０内のイオン化が始まる。絶縁部材３８が、導電部材３４と外囲器３０との間に位置される。絶縁部材３８の大きさ及び形状は、容量性結合を促進する一方導電部材３４と外囲器３０との間の破壊的なアークの形成を防止すべく、該導電部材３４と該外囲器３０との間の所定の距離を維持するように選択される。
ＵＶエンハンサ２８は、ユニットとして、即ち、絶縁部材３８が外囲器３０と導電部材３４との間に固着されるように組み立てられても良い。結果として、導電部材３４は、外囲器３０から適切な距離で維持されて容量性結合をもたらす。組み立てられたＵＶエンハンサ３８は、次いで、従来技術の下で現在必要とされている臨界的な位置合わせ工程の必要性なしに、当該ランプのフレームに対して位置されても良い。
第２図及び第３図は、より詳細にＵＶエンハンサ２８を図示している。外囲器３０は、以下に記載される、放電空間を規定する、キャビティ４０を包囲する。外囲器３０の壁４２は、好ましくは、ホウケイ酸ガラス又は石英ガラスから成る。外囲器３０の端部は、電極３２を中心に、気密封止が構築される。好ましい実施例においては、電極３２は、Kovavから造られる。他の例においては、電極３２がキャビティ４０内にＷ形端部を持つモリブデンワイアとして造られる、と言うことが予期される。モリブデン箔（図示せず）が、プレス封止を形成すべく間挿されても良く、石英ガラスの熱膨張特性に調和する材料が用いられても良い。放出板４６が、電極３２の一端に配設されても良い。
ペニングの混合物等の水銀及び希ガスの組合せが、充填物として適している。圧力は、好ましくは、最少ブレークダウン電圧を伴う充填物に関して選択される。この充填圧は、経験的に即座に確定されても良い。かなり良い近似を、当該技術分野において周知であるようなパッシェンのカーブ（Paschen curve）により実現することが出来る。
好ましい実施例によれば、外囲器３０は、25mmの外長、4mmの外径、3mmの内径及び15mmの最大内長を持つ。電極３２は、0.5mmの径を持つ。ＵＶエンハンサは、10torrの充填圧でアルゴン（Ar）を含有する。好ましくは、充填圧は、５torr及び１５torrの間である。
絶縁部材３８は、好ましくは、円筒状スリーブの形態である。ホウケイ酸ガラス等の絶縁材料がこの目的に適している。絶縁部材３８は、該部材の絶縁特性に関して、及び外囲器３０からの紫外線との干渉を最少にするように選択される。外囲器３０の大部分は、絶縁部材３８により囲まれない。好ましくは、絶縁部材３８は、耐熱性セメント５０により外囲器３０に固着される。更に、絶縁部材３８は他の形状及び他の材料から構築されても良い、と言うことも予期される。
導電部材３４は、絶縁部材３８上に位置され、好ましくは、該絶縁部材３８に対して周の関係にあり、リング又はバンドの形態である。導電部材３４は、接続ワイア３６により第２電流導体２４に効果的に結合される。好ましい実施例においては、支持部材４８が、一方の端で第２電流導体２４に溶接され、他方の端で絶縁部材３８に固着される。接続ワイア３６は、導電部材３４を支持部材４８に結合する。他の例においては、接続ワイア３６が直に第２電流導体２４に結合される、と言うことが予期される。導電部材３４は、好ましくは、以下の材料、ニッケル（Ni）及びステンレス鋼から造られ、好ましくは、略々0.8mmの幅及び7mmの径である。
更に、ＵＶエンハンサ２８は電流導体２１及び２５の間のブリッジ部材として当該ランプ部分を構造的に支持する目的を果たしても良い、と言うことが予期される。上述のように、外囲器３０、絶縁部材３８及び導電部材３４の間に固定接続が確立される。エンハンサアセンブリ２８は、次いで、前記第１電流導体及び前記第２電流導体に溶接され、それにより、当該ランプアセンブリに対する付加的な構造的剛性を与える、即ち、第１図に示されるように、別個のブリッジ部材に関する必要性を排除する。
一連のＵＶエンハンサに、点弧試験を施した。点弧回路は、Velonexパルス生成器（Velonex pulse generator）を有している。このスタータは、高圧放電ランプの点弧を試験するために幅広く使用されていて、パルス波高及び幅のレンジで点弧パルスを供給する。この試験において、一連の1Ts幅のパルスを、インクリメンタルに増加するパルス高でもって印加した。ひとたびグロー放電がＵＶエンハンサ内に生成されると、電圧の高さを記録した。
ＵＶエンハンサに、フレームワイアに対する多数の向きを与えた。上述のように、ＵＶエンハンサは、一対の幅の広い表面及び一対の幅の狭い表面を備える放出板を持つ内部電極を含有する。位置１及び２は、外囲器がフレームワイアと接しているように配置した。位置１においては、外囲器３０内の放出板４６を、幅の広い表面がフレームワイアに並行になるように方向付けた。位置２においては、放出板４６の幅の広い面を前記ワイアに対して直角に方向付けた。位置３及び４に関しては、外囲器をフレームワイアから略々3mm離間させた。位置３においては、幅の広い表面をフレームワイアに対して並行に方向付けた。位置４においては、放出板４６の幅の広い面を前記ワイアに対して直角に方向付けた。位置５においては、本発明による上述のような導電部材及び絶縁部材を持つ外囲器３０を配置した。
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試験の結果を表１に示す。最少グロー電圧が、上述のように位置１−４に方向付けられた１４個の異なるエンハンサの外囲器に関して示されている。絶縁部材及び導電部材と協働する外囲器の位置５が、最少グロー電圧の低減により指示されるように、放出効率の増加をもたらしている。試験は、装備されている従来のＵＶエンハンサにわたるＵＶエンハンサのグローに対して必要とされる電圧の400〜500Vの低減を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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