(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を囲む石英ガラス壁を有するとともに電気素子を収容している気密的に封止された光透過型ランプ容器と、前記壁の中に埋め込まれた金属ホイルと、前記埋め込まれた金属ホイルに接続され前記空間に突出する内部電流導体と、前記埋め込まれた金属ホイルに接続されるとともに前記ランプ容器の前記壁から突出し、コーティングが設けられている外部電流導体とを備えた電気ランプであって、
ＳｉＯ２との前記コーティングの低融点反応生成物を含む保護膜が前記金属ホイルに設けられているが、前記金属ホイルのホイル面における、前記内部電流導体及び前記外部電流導体に接続している方向に垂直な方向における両端部には、前記保護膜が設けられていないことを特徴とする電気ランプ。
【請求項２】
前記保護膜がクロムを有することを特徴とする請求項１に記載の電気ランプ。
【請求項３】
前記コーティングが４μｍ〜６μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間を囲む石英ガラス壁を有するとともに電気素子を収容している気密的に封止された光透過型ランプ容器と、ナイフ平面により形成されたナイフエッジを有し前記壁の中に完全に埋め込まれた金属ホイルと、前記埋め込まれた金属ホイルに接続され前記空間に突出する少なくとも内部電流導体と、前記埋め込まれた金属ホイルに接続されるとともに前記ランプ容器の前記壁から突出し、コーティングを有する少なくとも外部電流導体とを備えた電気ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この型式のランプは米国特許第３，４２０，９４４号から既知である。この既知のランプが点灯している間、外部電流導体及び金属ホイルの部分の温度は４５０℃を超える。これら外部電流導体及び金属ホイルの材料は、例えば、０．５％−１．０％のＹ２Ｏ３を添加物として含むモリブデンが一般的である。外部電流導体及び金属ホイルの腐食防止手段を施していないランプでは、これら金属部分が外部電流導体の周りのキャピラリを介してランプの外側の大気と接触している限り、これら金属部分は高温のため腐食するだろう。金属ホイル及び／又は外部電流導体の腐食により、電流供給が中断されランプが故障する。この既知のランプは、その製造に先立って、外部電流導体及び金属ホイルの少なくともナイフエッジ及びナイフ平面の部分にクロムコーティングを施して腐食から保護している。コーティングされている部分では、ランプの製造後でも腐食の防止が図られるが、このコーティングの一部は、クロムを含む保護膜に変わる。コーティング及び保護膜双方は、ランプの点灯中の腐食を抑制する。
【０００３】
ランプの早期の故障を引き起こすような電流貫通部の腐食に加えて、ランプの早期の故障には、他に様々な原因があることが知られている。これら他の原因としては、例えばランプ容器の漏れ、又は例えばランプの破裂がある。ランプの点灯が１０００時間よりも少ない場合、これら他の原因によるランプの故障の危険は、実際非常に小さい。
【０００４】
米国特許第３，４２０，９４４号から知られているような腐食抑制が施されたランプでは、ランプの寿命は例えば１０００時間を超えても点灯するぐらい長くなり、ランプの破裂によるランプの故障の危険、及び引き続いて生じる損傷の危険が、容認できない程度に大きいという欠点がある。コーティングは、腐食の抑制を決定しランプの寿命に影響を与えるコーティング膜厚及び品質レベルを有している。しかしながら、既知のランプのコーティング膜厚及び品質レベルは、寿命の限界が１０００時間の動作時間であるように調整できる程度まで制御されておらず、ランプの寿命が容認できない程度まで長くなってしまっている。
【０００５】
この既知のランプのもう１つの欠点は、コーティングを金属ホイルに備えなければならないことである。傷みやすい金属ホイルに必要以上の処理を施しているため、金属ホイルのナイフエッジが損傷するという大きな危険がある。完成したランプに埋め込まれた金属ホイルの損傷を受けたナイフエッジは、ランプ容器の壁に大きな張力を与えてしまい、ランプの製造中の故障又はランプ容器の早期の漏れによる故障の危険が容認できない程度に大きくなるだろう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、冒頭に記載した型式の電気ランプであって、簡単な構造で、容易に製造でき上述した欠点を防止する電気ランプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の目的は、保護膜が金属ホイル及び外部電流導体に存在することにより達成される。この保護膜は、ＳｉＯ２を伴うコーティングの低融点反応生成物を有し、少なくともナイフ平面にはこの保護膜は存在していない。ランプの製造中、封止部が形成され、この封止部では、１つ以上の該金属ホイルが壁に囲まれている。この動作中、金属ホイル及び外部電流導体が存在している部分に形成された封止部の領域において、石英ガラスは柔らかくなる。そのとき、石英ガラスは１９００℃を超える温度に達する。石英ガラスが外部電流導体に接触するや否や、この導体及びその上に備えられたコーティングは非常に熱くなり、このコーティングは溶けて石英ガラス及び金属ホイルの部分に流れ出す。溶けたコーティングは直ちに反応し、外部電流導体及び金属ホイルのモリブデン並びに石英ガラスを伴う比較的低融点の反応生成物が形成される。続いて、形成された封止部は冷える。線形熱膨張係数が比較的高いため（約５０＊１０−７Ｋ−１）、外部電流導体は、少なくとも９５％の重量（線形熱膨張係数は約６＊１０−７Ｋ−１）のＳｉＯ２を含みこの外部電流導体が埋められている石英ガラスよりも強く収縮する。この収縮により、この電流導体の周囲にキャピラリ空間が形成される。このようなキャピラリ空間は、金属ホイルが薄片形状であるため、この金属ホイルの周囲には形成されない。
【０００８】
冷却後、キャピラリ空間は外部電流導体の周囲に形成されるが、低融点反応生成物はしばらくの間依然として液体である。毛細現象のため、低融点反応生成物は、略円柱状の大きな中空空間がキャピラリの陰に残るようにして、キャピラリのコーナ及び狭い部分で主に収縮する。中空空間はランプの外側の大気に通じている。 しかしながら、低融点反応生成物が、石英ガラス、外部電流導体、及び金属ホイルの、キャピラリと隣接する部分に薄い保護膜として残るため、キャピラリと隣接するこれら部分は、ランプの外側の大気からシールドされる。この保護膜は、キャピラリのコーナ及び狭い部分において比較的薄い。ナイフ平面及びナイフエッジには保護膜が存在しないままであり、ここで、このナイフ平面は、ナイフエッジから少なくとも或る距離離れた長さ、好ましくは金属ホイルの最大膜厚Ｄを有する。
【０００９】
外部電流導体及び／又は金属ホイルの腐食は膨張という結果となり、キャピラリのコーナでもっとも危険である。このキャピラリのコーナにおいて、キャピラリはこの膨張用のスペースをコーナにほとんど備えていないため、この膨張により、石英ガラスに直ちに大きい引っ張り応力が生じる。それ故に、キャピラリのコーナのうちの１つのコーナで石英ガラスの破損が生じるという大きな危険がある。もし、金属ホイル及び外部電流導体の腐食が、キャピラリのコーナのうちの１つのコーナの近くに生じると、その腐食に伴う膨張はウエッジ（ｗｅｄｇｅ）効果を有する。石英ガラスが金属ホイルに鋭角でかみ合っているため、膨張の結果として生じる石英ガラスでの増大する応力は、石英ガラスのキャピラリの鋭角部分の近くに集中する。それ故に、キャピラリの鋭角部分のうちの１つの鋭角部分で始まる石英ガラスの破損の危険は更に増大する。本発明のランプは、特にコーナに比較的薄い保護膜を有するため、これらコーナは十分に腐食防止され、上述した現象が即座に生じる危険が小さい。しかしながら、金属ホイル及び外部電流導体の腐食は依然として生じる。本発明のランプでは、このコーティングの膜厚を変化させることにより、例えば点灯時間が８００−１０００時間位の寿命に故障の時期を調整することが十分可能となることがわかった。このことは既知のランプとは対照的であり、既知のランプでは、寿命の限界が１０００時間の点灯時間であるように調整できる程度に、品質レベル及びコーティング膜厚を制御することができず、結果としてランプの寿命が容認できない程度に長くなってしまうことになる。
【００１０】
この腐食防止の結果として、ランプの点灯中に外部導体及び金属ホイルの部分が約４６０℃の温度において、ランプの破裂の危険がほとんど無い、例えば８００時間程度の容認できるランプの寿命が実現される。
【００１１】
保護膜はクロムを有することが好ましい。クロムを有すると、石英ガラスの中のモリブデン及びタングステンの電流貫通部に、これら材料を伴う比較的低融点の反応生成物が形成され、保護膜として非常に有効である。クロム金属は１８９０℃の温度で融解する。それ故に電流の貫通が起きると、該現象が生じる。クロムは、ＳｉＯ及び／又はＳｉを形成する石英ガラスから得られる酸素と反応してクロム酸化物となる。クロム酸化物は、キャピラリと隣接する例えばモリブデン金属ホイル等の金属部分や、例えばＳｉＯ及び／又はＳｉ等の石英ガラスと反応することにより、Ｃｒ／Ｓｉ酸化物及び／又はＣｒ／Ｍｏ合金及び／又はＣｒ／Ｓｉ／Ｍｏ相のような低融点反応生成物を形成する。これら比較的低融点の反応生成物が現れると、保護膜として有効である。
【００１２】
コーティングは４μｍ〜６μｍの厚さを有することが好ましい。コーティングの厚さは腐食保護の度合いを決めるパラメータでもある。十分にシールドされるキャピラリの危険領域において、腐食を抑制するためには、コーティングの膜厚は４μｍ〜６μｍが好ましいことがわかった。もしその膜厚が４μｍよりも薄ければ、得られる保護膜は薄すぎて十分に腐食を抑制することができない。このとき、ランプの寿命は容認できないレベルで短いものとなる。その膜厚が６μｍよりも厚い場合は、材料を余分に使用しており、ランプの寿命は、ランプの破裂という容認できない大きな危険が生じるような長い寿命となる。
【００１３】
米国特許３,９９１,３３７には、外部電流導体の腐食の抑制を試みたランプが公開されている。この目的のため、外部電流導体には、ニッケル、パラジウム、インジウム、金、又はプラチナ等のコーティングが施されている。このようなコーティングは、ランプの製造中にＳｉＯ２を伴う低融点反応生成物を形成しない。このようなランプのコーティングが、外部電流導体には備えられるが金属ホイルには備えられない場合、外部電流導体は腐食から保護されるが、金属ホイルの、キャピラリを通じてランプの外側の大気に接触している部分は腐食する。金属ホイルの腐食のため電気素子に電流が流れず、ランプがもはや点灯しなくなり、この既知のランプの寿命は容認できない程度に短いという欠点がある。
【００１４】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して明白に説明されるだろう。
【００１５】
図１に示されている電気ランプは、気密的に封止されたランプ容器１と、空間３を囲む石英ガラス壁２とを有する高圧放電ランプである。電気素子４は、ここでは数個の電極であり、この電気素子４は各内部電流導体５を経由して各金属ホイル６に接続されている。この内部電流導体５は、ランプ容器１の壁２から空間３に向かって突出しており、金属ホイル６は、ここでは０．５％のＹ２Ｏ３を含むＭｏである。金属ホイル６はランプ容器１の壁２に埋め込められており、例えば溶接により各外部電流導体７に接続されている。この外部電流導体７はここではＭｏである。
【００１６】
内部電流導体５及び電気素子４はタングステン製であり、合わせて０．０１％のＫ、Ａｌ、及びＳｉや、１．５％のＴｈＯ２の添加物等のタングステンの結晶成長を調整する手段を少量含んでいてもよい。空間３にはイオン化可能な物質が存在している。ここでは、ランプ容器１は水銀、希ガス、及びハロゲン化物で満たされている。このハロゲン化物は、ジスプロシウム、ホルミウム、ガドリニウム、ネオジム、及びセシウムのハロゲン化物である。この図に示されているランプは、点灯中７００Ｗの電力を消費する。大気中で、このランプは、外部エンベロープを備えない状態で、ランプを早期に故障させる原因となる金属ホイル６及び外部電流導体７の腐食を生じることなく点灯できる。
【００１７】
図２は、外部電流導体７が保護膜８ａを持つ様子を示している。この保護膜８ａはここではＣｒを含む相である。この保護膜８ａにより、外部電流導体７と、この外部電流導体７の周囲のキャピラリ９とが、互いにシールドされている。該保護膜８ａは、外部電流導体７の壁２から突出する部分に備えられているコーティング８に徐々に変化する。キャピラリ９が外部電流導体７の端部３０で終了している様子が示されている。更に、キャピラリ１０が金属ホイル６の先端部１１に存在している様子が示されている。キャピラリ９及び１０はランプの外側の大気に通じており、保護膜８ａ及びコーティング８は金属ホイル６及び外部電流導体７の急速な腐食を防止する。封止部は、外部電流導体７と内部電流導体５との間の領域３１における金属ホイル６の部分で気密状態にある。
【００１８】
図３は、図２に示す封止部のＩ−Ｉ線の断面図である。この図には、金属ホイル６が最大膜厚Ｄを有する様子が示されている。金属ホイル６のナイフ平面２５により形成されるナイフエッジ１５にはキャピラリは存在しない。外部電流導体７の周りのキャピラリ９は、ランプの外側の大気に通じている中空空間２２を有している。キャピラリ９の一部は比較的低融点の反応生成物で満たされている。この反応生成物は、例えばＣｒ／Ｍｏ合金、Ｃｒ／Ｓｉ酸化物、及びＣｒ／Ｍｏ／Ｓｉ相であり、これらは、封止部を形成している間、Ｍｏ及び／又はＳｉＯ２を伴うＣｒコーティングを形成している。低融点であるＣｒ／Ｓｉ酸化物及びＣｒ／Ｍｏ／Ｓｉ相は、キャピラリ９のコーナ１６及び１７、並びに外部電流導体７の周囲の、金属ホイル６から離れたキャピラリ９の狭い部分２３に特に存在している。低融点のＣｒ／Ｍｏ合金は、外部電流導体７及び金属ホイル６の、中空空間２２に対向しこのキャピラリに隣り合う部分に、薄膜コーティング１９及び２０として存在しており、このＣｒ／Ｍｏ合金は特に狭い部分１８に存在している。ナイフエッジ１５及びナイフ平面２５には保護膜８ａが存在しないままである。比較的薄いフィルムであるＣｒ／Ｓｉ酸化物の低融点反応生成物２１は中空空間２２と対向する石英ガラス壁２の表面に存在している。
【００１９】
特に、コーナ１６，１７及び１８は、金属ホイル６及び外部電流導体７の腐食に関していえば危険な領域である。これらの領域では、中空空間２２において腐食による膨張の可能性はない。コーナ１６，１７及び１８における金属ホイル６及び／又は外部電流導体７のわずかな膨張は、壁２に大きな引っ張り応力を生じさせる結果となる。さらに、石英ガラスが金属ホイル６及び外部電流導体７に鋭角でかみ合っているため、金属ホイル６及び外部電流導体７の腐食、及びその腐食に伴う膨張はウエッジ（ｗｅｄｇｅ）効果を有する。比較的薄い保護膜８ａが、キャピラリのコーナ１６及び１７、並びに狭い部分１８及び２３に特に存在しているため、これらの領域で金属ホイル６及び外部電流導体７の腐食が十分に防止される。
【００２０】
上記の実施例では、外部電流導体７の厚さは約１ｍｍである。コーティング８の厚さは約４．５μｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のランプの平面図である。
【図２】  図１のランプの封止部の詳細を示す図である。
【図３】  図１に示すランプの封止部のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  ランプ容器
２  石英ガラス壁
３  空間
４  電気素子
５  内部電流導体
６  金属ホイル
７  外部電流導体
８  コーティング
８ａ  保護膜
９,１０  キャピラリ
１１  先端部
１５  ナイフエッジ
１６，１７  コーナ
１８，２３  狭い部分
１９，２０  薄膜コーティング
２２  中空空間
２５  ナイフ平面
３０  端部
【図１】
0004388699.tif 000002
【図２】
0004388699.tif 000003
【図３】
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