JP3595343B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、水銀（Hg）の他にナトリウム（Na）、タリウム（Tl）並びにジスプロシウム（Dy）及びホルミウム（Ho）の要素の少なくとも１つの要素のハロゲン化物のモル量を有するイオン化充填物を含む放電空間を囲むセラミック壁を持つ放電容器を具備するメタルハライドランプに関する。
背景技術
冒頭に述べられた種類のランプは、ヨーロッパ公報EP−Ａ第0215521号（出願人整理番号PHN 11.485）から知られている。この既知のランプは、高輝度効力と優れた複数の色特性（平均演色評価数Ra≧80で色温度Tcが2600から4000K）とが組み合わされて、とりわけインテリア照明のための光源としての使用に非常に適している。
このランプでは、ナトリウムハロゲン化物がランプの充填成分として用いられるとき良好な演色が可能であることと、ナトリウムのＤ線でのナトリウム発光の転移がランプ動作中に起こることとが認識されて利用されている。このことは、例えば1170K（900℃）の放電容器内の最冷スポット（coldest spot）Tcsの高い温度を要求する。ナトリウムのＤ線が転移され拡がるとき、これらは相互距離Δλで２つの最大値を持つスペクトラム内の発光バンドの形状とみなされる。
Tcsが高い値を持つべきであるという要件は、実践的な環境下、放電容器壁のために石英又は石英ガラスの使用を排除し、放電容器壁のためにセラミック物質の使用を必要とする。
ここでの説明及び特許請求の範囲におけるセラミック壁は、例えば窒化アルミニウム（AlN）のような金属窒化物から、また同様に例えばサファイア又は緻密に焼成された多結晶質のアルミニウム（Al203）のような金属酸化物からできた壁であると理解されたい。
従来のランプは、良好な演色と色温度に対して比較的広い範囲とを有している。一般に、従来のランプは、120Hzより高くない周波数を持つ交流電圧電源で動作される。一旦点火され供給電圧の各極性が変化する際、放電は消火され、続いて当該ランプ内で再点火されるだろう。この再点火は、これ以降再点火電圧と呼ばれる電圧レベルで起こり、この電圧は当該ランプの安定アーク電圧より高い。再点火電圧とアーク電圧との比は、波高率（crest factor）と呼ばれる。この波高率は、ランプが正弦波信号で動作されるとき特に比較的高い値とみなされる。この波高率は普通ランプのライフ中に値が増大する。この波高率があまりにも高い値とみなされたときは、もはや再点火されずオフのままである。3900Kから4500Kの範囲にある色温度Tcを持つランプが実現されるとき、メタルハライドに要求される量は、この波高率に対する非常に高い初期値を導き、ランプのライフを通じて波高率の高い上昇を導くことがわかった。
発明の開示
本発明の目的は、冒頭に述べられた種類のランプであって長く利用可能なライフが実現できるランプを提供することである。
本発明によると、この目的は、ランプのイオン化充填物がハロゲン化物の全モル量の30から50％の間にあるモル量のヨウ化カルシウム（CaI2）をも有することで達成される。
本発明によるランプは、数千燃焼時間が経過した後でも、ランプの優れた色特性がほとんど影響を受けず、ランプの輝度効力にも逆に影響を与えないで、波高率値が制限されたままであるという利点を有する。波高率の効果的な低減が、30モル％より低いCaI2のモル量に対してないことがわかった。他方、モル量が50モル％を超えるとき、波高率のさらなる低減が本当に達成できるが、同時にランプの輝度効力が実質的に損なわれる。Dy及びHoのハロゲン化物の他にツリウム（Tm）のハロゲン化物も有するイオン化充填物による実施は、現存する製造技術が用いることが出来るということで有利である。
ハロゲン化物の全モル量の３から10％の間までのTlハロゲン化物のモル量を制限することは、ランプにより放射される光が黒体放射線（blackbody line）近くにあるカラーポイントを有するという利点を持つ。この黒体放射線は、プランク輻射のカラーポイントの地理的軌跡又はセットである。他のさらなる利点は、平均演色評価数Raの値に関する小さな増大がこれにより実現できるということである。色温度Tcに対する所望の高い値が、ハロゲン化物の全モル量の15から25モル％までの間にあるDy,Ho及びTmの希土類ハロゲン化物についての全モル量で実現できる。好ましくは、Naハロゲン化物のモル量と希土類ハロゲン化物のモル量との比が、所望の色特性を実現するために最大で２である。
本発明によるランプの波高率が2.3より低いということが、本発明による手段により好ましくは実現できた。このことは、現存する照明装置の改造ランプとして適していることになる。2.3より大きい波高率に対する値では、ランプが現存する装置での信頼性ある動作ができないという結果を与えた。
【図面の簡単な説明】
本発明によるランプの上述の特徴及び他の特徴が、図（寸法は正確ではないが）を参照して詳細に述べられる。
第１図は、本発明によるランプを概略的に示す。第２図は、第１図のランプの放電容器を詳細に示す。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、Hgの他にNa,Tl及びDyのハロゲン化物のモル量を有するイオン化充填物を含む放電空間11を囲むセラミック壁を持つ放電容器３を具備するメタルハライドランプを示す。空所EAを有するチップを持つ２つの電極が放電空間内に設けられ、前記放電容器は少なくとも前記空所EAの領域で内径Diを持つ。放電容器は、該放電容器内に位置する電極４、５それぞれに電流リード導体（第２図:40、41、50、51）を狭い介在空間を伴って閉じる突起セラミックプラグ34、35により端部で閉じられ、溶接セラミックシール（第２図:10）により前記放電空間から離れているサイドフェーシングで気密的に前記電極に接続されている。前記放電容器は、端部にランプキャップ２を具備する外部バルブ１により囲まれている。前記ランプが動作状態の時、放電が電極４と５との間で拡がる。電極４は、ランプキャップ２の一部を形成する第１電気的コンタクト部に電流導体８を介して接続されている。電極５は、ランプキャップ２の一部を形成する第２電気的コンタクト部と電流導体９を介して接続されている。第２図に詳細に示される（寸法は正確ではないが）、放電容器は、セラミック壁を持ち、相互距離がＬである端壁部32a、32bにより、各サイドで境界づけられる内径Diを持つ柱状部で形成されている。各端壁部32a、32bが前記放電空間の端面33a、33bを定める。これら端壁部は各々、突起セラミックプラグ34、35が焼成されたジョイントＳにより前記端壁部で気密的に締結されるための開口を有する。前記突起セラミックプラグ34、35は、それぞれチップ4b、5bを有する電極４、５の電流リードスルー導体40、41、50、51をそれぞれ狭くして囲む。前記電流リードスルー導体は、前記放電空間から離れたサイドフェーシングで溶融セラミック接続部10により気密的に突起セラミックプラグ34、35を接続される。
電極チップ4b,5bは、空所EAのところに位置する。前記電流リードスルー導体それぞれは、例えばハロゲン化物に対して高抵抗であるMo−Al2O3サーメットの形式である、各部分41、51と、溶融セラミック接続部10により気密的に各端プラグ34、35に締結される部分40、50とをそれぞれ有する。前記溶融セラミック接続部は、各Moサーメット41、51にわたって、ある距離例えば約1mmにわたって、延在する。これら部品41、51が、Mo−Al2O3サーメット以外のやり方で形成されることも可能である。他の可能性ある構成も知られている、例えばヨーロッパ特許EP第0587238号（米国特許番号US−A5,424,609号）からも知られている。特に適した構成が、類似の抵抗ピンの周りに巻き付けられている高ハライド抵抗であることがわかった。Moがハロゲン化物に対する高抵抗である物質として非常に適している。これら部品40、50は、端プラグの膨脹係数と非常によく対応している膨張係数を持つ金属を有する。例えば、Nbは、この目的に非常に適した物質である。これら部品40、50は、ここでは詳細に示されていないやり方でそれぞれ電流導体８、９に接続されている。上述されたリードスルー構造は、ランプをどんな燃焼ポジションでも動作できる。
各電極４、５は、そのチップ4b,5bに隣接するコイリング4c,5cを具備する電極ロッド4a、5aを有する。前記突起セラミックプラグは、焼成されたジョイントＳにより気密的に端壁部分32a、32bで締結されている。ここにあるこれら電極チップは、前記端壁部分により形成される端面33aと33bとの間にある。本発明による、ランプの他の実施例では、突起セラミックプラグ34、35は、端壁部分32a、32bに相対的に窪んでいる。この場合のこれら電極チップは、端壁部分により形成される端面33a、33bのところに実質的にある。
図を参照して述べられたように本発明によるランプの現実的な応用では、定格ランプ電力は70Wであり、輝度効力は88lm/Wである。現存する装置（改造ランプ）での動作に適している、ランプは、ランプ電圧91Vを持つ。放電容器のイオン化充填物は、6mgのHgと、それぞれ29％、6.5％、6.5％、6.5％,6.5％及び45％のモル％を持つNa,Tl,Dy,Ho,Tm及びCaのハロゲン化物についてのモル量として8mgのヨウ化物塩（iodide salts）とを有する。ランプ電圧が80Vから100Vの間であることを保証することにも役立ち、改造の要件を満たす必要があるHgは、ランプが動作状態であるとき、20バール（bar）の圧力を有する。前記充填物はさらに、点火ガスとして140mbarの充填圧力を持つアルゴン（Ar）をさらに有する。
前記電極チップ間の距離EAは6mmであり、前記端面間の距離Ｌは8mmであり、内径Diは7.4mmである。ランプの測光特性は、耐久テストで測定される。これらの結果は以下の通りである。供給電圧が220V、50Hzによる動作の場合波高率は、100燃焼時間の後1.8であり、1000燃焼時間の後1.9であり、2000燃焼時間の後2.05であり、5000燃焼時間の後2.07であった。色温度Tcは、100、1000、2000、及び4000燃焼時間のときそれぞれ4214K,4222K、4260K,及び4255Kであった。色ポイントは、これらのとき下記の座標（x,y）を持った；（0,370;0,365），（0,371;0,369），（0,369;0,368）及び（0,370;0,369）。平均演色評価数Raは、100燃焼時間の後92の値を持った。この値は、4000燃焼時間の後91である。
本発明によるランプの他の現実的実践では、定格ランプ電力は39Wであり、輝度効力は90lm/Wである。放電容器のイオン化充填物は、3.3mgのHgと、上述の70Wランプのときと同じ成分の6mgのハロゲン化物塩（halide salts）とを有する。このランプは、動作状態中で90の平均演色評価数Raと4019Kの色温度Tcとを持つ光を放射する。波高率は、家庭用電圧220V、50Hzでの動作中2.1である。
他の現実的実践では、150Wの電力定格を持つランプは、41.5モル％、6.5モル％、22モル％、及び30モル％の相対的量をそれぞれ持つNa,Tl,Ho及びCaの9mgのヨウ化物塩（iodide salts）と7.6mgのHgとのイオン化充填物を有する。放電容器内の電極チップ間の距離EAは、11mmであり、端面間の距離Ｌは14mmであり、内径Diは9.2mmである。輝度効力は動作中85lm/Wであり、波高率は2.07であり、色温度Tcは4208Kであり、平均演色評価数Raは94である。

Claims (3)

1. 水銀（Hg）の他に、ジスプロシウム（Dy）とホルミウム（Ho）とツリウム（Tm）とナトリウム（Na）とタリウム（Tl）とのハロゲン化物を有するイオン化充填物を含む放電空間を囲むセラミック壁を持つ放電容器を具備するメタルハライドランプであって、このランプの前記イオン化充填物は、水銀（Hg）の他に、前記イオン化充填物が有するハロゲン化物の全モル量の30から50％の間にあるモル量のヨウ化カルシウム（CaI₂）も有することを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 請求項１に記載のメタルハライドランプにおいて、Dy、Ho及びTmのハロゲン化物の全モル量が、水銀（Hg）の他に、前記イオン化充填物が有するハロゲン化物の全モル量の15から25％の間にあることを特徴とするメタルハライドランプ。
3. 請求項１又は２に記載のメタルハライドランプにおいて、Naハロゲン化物のモル量のDy、Ho及びTlのハロゲン化物の全モル量に対する比が最大で２の値を持つことを特徴とするメタルハライドランプ。

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