JPH06349443A - 高圧メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、光の発生特性を改善した高
圧放電ランプを提供することにある。 【構成】 本高圧メタルハライドランプは光透過放電容
器（１）の中にタングステン電極と希ガス、緩衝気体、
及びハフニウムとジルコニウムとの臭化物と塩化物とか
ら選ばれた少なくとも一つのハロゲン化物を有する充填
物とを有している。当該充填物はさらにまた元素形式の
スズ、タンタル、及びアンチモンから選ばれる金属を有
し、０．５μｍｏｌＩ／ｃｍ³放電空間（２）を超える
量のヨウ素を有していない。当該ランプは光の発生特性
を大幅に改善した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放電空間を閉じ込
め、ガスが漏れないようなやり方で封止し、外部に延在
した導電体と接続されているタングステン電極が中に配
されている、光透過放電容器と、前記放電容器中に希ガ
スと緩衝気体とハフニウム及びジルコニウムのハロゲン
化物とから選ばれた少なくとも一つのハロゲン化物とを
有した充填物とを有した高圧メタルハライドランプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】このような高圧メタルハライドランプは
ヨーロッパ特許第０４９２２０５ーＡ２号から知られて
いる。

【０００３】上記既知のランプはハフニウム及びジルコ
ニウム金属のうちの一つのハロゲン化物の混合物、すな
わち、特にモル比０．２対５のヨウ化物と臭化物との混
合物を含んでいる。

【０００４】上記既知のランプは４０００Ｋと９０００
Ｋとの間の色温度をもつ光をつくることを目的としてい
るにもかかわらず、記述の最低色温度は５２００Ｋであ
り最高色温度は６２００Ｋである。上記ランプはさらに
また高演色評価数Ｒａと良評価数Ｒ₉を持つことを企図
し、実際持っていて、良濃紅演色を示している。

【０００５】放電ランプの発光効率は比較的高消費電力
において一般に高いということは一般に知られているに
もかかわらず、上記既知のランプは比較的高消費電力４
００Ｗで約７０ｌｍ／Ｗの比較的低い発光効率をもつ。

【０００６】上記既知のランプ寿命は比較的短く、数百
時間である。

【０００７】上記既知のランプはセシウムを有してい
る。発生光に実質的な影響なしに、セシウムは放電ラン
プの再イグニッション電圧を低くすることで知られてい
る。上記ランプはさらにまた発生光の品質向上のために
希土類金属、コバルト及び／またはニッケルのような添
加物を有してもよい。これらの添加物はしかしながらほ
んの少しの影響だけしか持たないことが示されている。
研究された他の添加物は何の好ましい影響ももたないと
言われている。

【０００８】ヨーロッパ特許出願公開第９２２０３６５
０．４号には内部電極を有しているか又は有していない
高圧放電ランプが述べられている。上記ランプはハフニ
ウム及び／またはジルコニウムのハロゲン化物を上記光
発生物として有する。上記ランプの作動中上記ハロゲン
化物は放電の高温領域で蒸発し分解する。この場合、過
飽和の金属蒸気が形成され、当該蒸気から金属粒子が凝
縮により発生する。これらの粒子は白熱により光を発生
する。

【０００９】２、３分と比較して数時間というように、
分解されてしまった後白熱タングステンのかたまりを発
生する光発生物として揮発性のタングステン混合物を有
する電極放電ランプと比較してこの公開出願の上記電極
ランプは長寿命をもつ。

【００１０】

【発明の目的及び概要】光の発生特性を改善した冒頭で
述べたこの種の高圧放電ランプを供することが発明の目
的である。

【００１１】本発明によるとこの目的は上述の少なくと
も一つのハロゲン化物が臭化ハフニウム、塩化ハフニウ
ム、臭化ジルコニウム及び塩化ジルコニウムから選ば
れ、前記充填物が元素形式のスズ、タンタル及びアンチ
モンから選ばれた金属を含み、０．５μｍｏｌＩ／ｃｍ
³放電空間を超えた量のヨウ素を有さないことにより達
成される。

【００１２】上述の少なくとも一つのハロゲン化物が選
ばれるハロゲン化物のグループは以下”定義された群”
とも呼ぶことにする。

【００１３】本発明はなかんずくヨウ素がこの種のラン
プの寿命に悪影響をもつという認識をもとにしている。
ヨウ素がかなりの量存在していると、前記電極の早い溶
融を生じさせる。これが放電容器の黒化を生じさせるだ
けでなく、また電極が溶けてしまい、放電アークは上記
放電容器に接触し、そこを破壊する。だからもし上記充
填物がどんな形式にしろ、元素形式にしろまたはヨウ化
物としてにしろヨウ素を有さないならば最良である。し
かしながら、０．５μｍｏｌＩ／ｃｍ³放電空間より低
い量なら多くの場合許容され得る、なぜならば一般にこ
のような低い量は上記ランプ寿命をほとんどまたは全く
制限しないからである。

【００１４】本発明の上記ランプは特に上記充填物中に
臭化ハフニウム及び／または塩化ハフニウムを有してい
る場合に高い発光効率をもつ。好例は、定義されたハロ
ゲン化物群から選ばれた臭化物の、特に単体のハロゲン
化物としての臭化ハフニウムである、なぜならば興味あ
る低い色温度が高平均演色評価数、高Ｒａ₈値及び良好
〜とても良好な濃紅演色評価数Ｒ₉との組み合わせで達
成することができるからである。

【００１５】元素のスズ、タンタル及びアンチモンが上
記ランプの比較的長い寿命に寄与している。全く驚くこ
とに、上記選択されたハロゲン化物又はその一つとし
て、臭化物たとえば臭化ハフニウムを有しているランプ
の中のスズは、効率、また平均演色評価及び特に濃紅演
色評価に好ましく影響する。色のトライアングル（スペ
クトル軌跡）の中の色ポイントは黒体軌跡又はこの近く
に移動する。さらにまた、ランプ中のスズは紫外線出力
を消費電力のかなり低い割合まで減らす。これらの影響
は、製造後に最初に動作されたランプが安定した動作条
件を得るやいなやすぐに観察される。これらの影響は上
記ランプがスズなしの、しかしそれ以外は本発明のラン
プと同一であるランプと比較されるとき明らかである。
上記充填物中のこれらの元素の総量と定義された群のハ
ロゲン化物の総量とのモル比は一般に０．３から１０の
間、好ましくは１から３の間である。

【００１６】好ましい実施例において本発明のランプは
この充填物の中に、例えば、定義された群のハロゲン化
物の総量のモル比において、２までであり又は例えば１
までの臭化スズの付加量を有する。付加した臭化スズの
存在により色温度が低くなる。

【００１７】定義された群からの一つのハロゲン化物の
かわりに、この群に属する二つまたはそれ以上のハロゲ
ン化物が存在してもよい。定義された群のハロゲン化物
の総量は典型的には０．５μｍｏｌ／ｃｍ³から１００
μｍｏｌ／ｃｍ³の範囲内にあり、さらに特には２μｍ
ｏｌ／ｃｍ³から２０μｍｏｌ／ｃｍ³の範囲内にある。
これらの数字は、２５００Ｋの平均プラズマ温度におい
て、それぞれ１００ｍｂａｒ，２０ｂａｒ，０．４ｂａ
ｒ及び４ｂａｒの蒸気圧に対応している。上述の広い方
の範囲以下では、上記ランプの効率は低く演色もまた悪
い。実験データは最適な性能が上述の狭い方の範囲内に
あることを示唆している。上述の広い方の範囲を超えて
さらに量を増やすことは、何ら利点が期待されない。

【００１８】緩衝気体として水銀が上記充填物中に存在
してもよい。しかしながら、希ガス、例えばキセノンが
水銀の代替物として又は水銀に加えられてその目的のた
め存在してもよい。このことは環境の面から利点があ
る。このとき上記希ガスは緩衝気体として及び始動ガス
としても機能する。緩衝気体の総量と定義された群のハ
ロゲン化物の総量とのモル比は一般に２から４０の間で
あり、好ましくは５から３０の間であり、さらに特には
高効率の目的のため１０から１５の間である。

【００１９】定義された群のハロゲン化物が動作中に完
全に蒸発してしまうということが本発明のランプの好ま
しい点である。これらのハロゲン化物の中で臭化ハフニ
ウムは最高の沸点をもつが、たった４２０度Ｃである。
これらの結果として上記ランプは色温度のいかなる実質
的な変更なしにいかなる位置でも動作される。設計上の
電力より低い電力で上記ランプの動作が色温度の大きな
変化なしに可能である。

【００２０】本発明のランプのこれらの及び他の詳細と
観点及び具体例が実施例と図とを参照して述べられる。

【００２１】

【実施例】図１において高圧メタルハライドランプは、
放電空間２を閉じ込めるため、図１では石英ガラスであ
り、他の例えば燒結した酸化アルミニウムの光透過放電
容器１を有する。上記放電容器はガスを通さないように
封止されている。外部に延在している導電体４と接続さ
れているタングステン電極３が上記放電容器の中に配さ
れている。充填物５は希ガス、緩衝気体並びにハフニウ
ム及びジルコニウムのハロゲン化物から選ばれた少なく
とも一つのハロゲン化物を有している。当該図において
上記電極はそれぞれモリブデン箔４ａに溶接され、当該
モリブデン箔４ａはモリブデン線４ｂに溶接されてい
る。当該図に示された上記ランプは例えば硬質ガラス製
の外管６に装着され、該外管はランプ台７にとめられて
いる。しかしながら、この他に、上記ランプは外管なし
に作動されてもよい。

【００２２】上述の少なくとも一つのハロゲン化物は臭
化ハフニウム、塩化ハフニウム、臭化ジルコニウム及び
塩化ジルコニウムから選ばれ、上記充填物は元素形式の
スズ，タンタル及びアンチモンから選ばれた金属を有
し、０．５μｍｏｌＩ／ｃｍ³放電空間を超える量のヨ
ウ素は有さない。

【００２３】実験で本発明のランプのいくつかの例
（Ｅ）が、引例ＥＰ第０４９２２０５ーＡ２号（Ｏ）又
は前述の引例のＥＰ第９２２０３６５０．４号（Ｐ）か
ら既知のこの種のランプと比較された。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】すべての場合において放電容器（ＤＶ１）
は０．７ｍｌの容積と０．９５ｃｍの放電路を横切る最
大の内径とをもち、当該電極距離は０．７５ｃｍであ
る。

【００２７】１３３３Ｐａアルゴンは別として、上記ラ
ンプは表１に示されている各成分（重さの単位はｍｇ）
を有する。テストの結果は表２に示されている。

【００２８】充分に比較可能なランプのこれらのデータ
から本発明のランプが従来のランプより一層長い〜充分
かなり長い寿命をもつことがあきらかである。また、こ
の効率と平均演色と濃紅演色とが重要な程にまでより高
くなっている。実施例（Ｅ）に示されている色温度が従
来技術（Ｏ，Ｐ）のランプの色温度より低いことは好ま
しいことである。上記色温度は引例ＥＰ第０４９２２０
５−Ａ２号で述べられているいかなるランプの色温度よ
り低い。

【００２９】本発明のランプの他の実施例は、１ｃｍ³
の容積と１．１ｃｍの放電路を横切る最大内径と当該電
極距離は０．６ｃｍである放電容器（ＤＶ２）を用いて
なされる。上記ランプは１３３３Ｐａアルゴン及び表３
の成分（重さの単位はｍｇ）を有した。上記ランプの性
能は表４に示されている。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】表４から既知のランプＯ₁と比較して上記
ランプは高効率、高平均演色評価数、良濃紅演色，５０
０Ｋから８００Ｋだけより低い色温度及び非常に長い寿
命をもつことが明らかである。

【００３３】

【表５】

【００３４】上記表５において、”＊”はＡｒなしで１
バ−ルのＸｅを加えた場合を表し、”＊＊”は全体モル
緩衝気体を表し、”＾”は臭化物のかわりにＨｆＣｌ₄
にした場合を表し、”＋”は１．５ｍｇのＳｎＢｒ₂を
加えた場合を表し、”＋＋”はＳｎＢｒ₂を除去した場
合を表し、”＃”はＨｆＢｒ₄のかわりにＺｎＣｌ₄にし
た場合を表し、”＃＃”はＨｆのかわりにＺｒにした場
合を表し、”〜”はＨｆＢｒ₄のかわりにＺｒＢｒ₄を表
す。

【００３５】本発明のランプの他の実施例は、上記放電
容器ＤＶ１及びＤＶ２と同様に、０．２ｃｍ³の容積、
０．７ｃｍの放電路を横切る最大内径及び０．６ｃｍの
電極距離をもつ放電容器ＤＶ３、０．９ｃｍ³の容積、
０．９５ｃｍの放電路を横切る最大内径及び０．５ｃｍ
の電極距離をもつ放電容器ＤＶ４並びに１．２ｃｍ³の
容積、１．２ｃｍの放電路を横切る最大内径及び０．５
ｃｍの電極距離をもつ放電容器ＤＶ５も同様に用いてな
された。これらのランプの充填物は１３．３Ｐａアルゴ
ンとは別に表５の成分（重さの単位はｍｇ）を有してい
た。これらのランプのテストの結果は表６に示されてい
る。

【００３６】

【表６】

【００３７】この表６から本発明のランプの高い発光効
率は明らかであり、また実験例で比較的低い消費電力が
考慮に入れられる。上記実験例はとても高いかほとんど
優れた平均演色及び良好が非常に高い濃紅演色を示して
いる。この表における色温度が３９６０Ｋから７６６４
Ｋまでのとても広い範囲にわたっていることは特筆すべ
きである。この範囲は上述のＥＰ第０４９２２０５ーＡ
２号で明らかにされている範囲、たった５２００Ｋから
６２００Ｋまでだけよりとても広く、この範囲はジスプ
ロシウム、コバルト及びガドリニウムのような他の活性
的成分を上記充填物に加えることによっては広げられて
いない。

【００３８】上記ランプＥ₅はいくつかの電力で作動さ
れた。当該性能は表７に示されている。

【００３９】

【表７】

【００４０】この表から上記ランプが色温度又は効率に
大きな影響なしに優れた調光性を持つことは明らかであ
る。同じことが放電容器ＤＶ２並びに、２７ｍｇのＨ
ｇ，３．５ｍｇのＨｆＢｒ₄、１．２ｍｇのＳｎ及び１
３３３Ｐａアルゴンを充填物としてもつもう一つの実験
例Ｅ１９のデータを含んでいる表８から明らかである。

【００４１】

【表８】

【００４２】緩衝気体と定義された群のハロゲン化物と
の割合（ｍｏｌ／ｍｏｌ）の影響が２．４ｍｇのＨｆＢ
ｒ₄、０．４ｍｇのＳｎ、１３３３ＰａのＡｒ及び可変
量のＨｇの充填物をもつ放電容器ＤＶ１が使われている
本発明のランプの具体例により示される。これらの実験
例（Ｅ₂₀ーＥ₂₆）の効率と演色とは表９で与えられ、緩
衝気体なしの本発明によらない似たようなランプ（Ｒｅ
ｆ）と比較される。

【００４３】

【表９】

【００４４】割合の広い範囲にわたって上記緩衝気体は
演色と効率とを増加させ、最適な値は約１０から約１５
の範囲で得られる。

【００４５】本発明のランプにおいてセシウムハロゲン
化物の存在は、表１０から明らかに当該ランプの再イグ
ニッションを好ましくさせ、色温度を下げる。この効果
はしかしながら、効率と演色とにおける少しの損失を代
償としている。当該表はセシウムハロゲン化物なしの実
験例Ｅ₁と、Ｅ₁と同一であるが、０．６ｍｇのＣｓＢｒ
を有する実験例Ｅ₂₇とを比較する。イグニッション電圧
は両方の場合とも８００Ｖである。

【００４６】

【表１０】

【００４７】本発明のランプの好ましい低紫外線出力
が、放電容器ＤＶ１をもち２．４ｍｇのＨｆＢｒ₄、１
３３３ＰａのＡｒ：ＵＶーＡ＝３．５％；ＵＶーＢ＝
０．１％を有する充填物とを持つランプと、本発明にし
たがっていて１．２ｍｇのＳｎ：ＵＶ−Ａ＝０．８％、
ＵＶ−Ｂ＝０．０％の添加を含んだ類似のランプと比較
すれば明らかとなる。

【００４８】もう一つの比較は、放電容器ＤＶ２と３．
４ｍｇのＨｆＢｒ₄、２７ｍｇのＨｇ、１３３３Ｐａの
Ａｒ：ＵＶ−Ａ３．０％；ＵＶ−Ｂ０．０％とをもつラ
ンプと、本発明にしたがっていて１．２ｍｇのＳｎ：Ｕ
Ｖ−Ａ＝０．４％及びＵＶ−Ｂ＝０．０％の消費電力を
添加してなる類似のランプとのものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるランプの側面図である。

【符号の説明】

１：光透過放電容器、 ２：放電空間、 ３：タングス
テン電極 ４：導電体、 ５：充填物、 ６：外管、 ７：ランプ
台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロベルト ペーター ショル ドイツ連邦共和国 デー−5106 ロエトゲ ン クールベルグ 18

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電空間（２）を閉じ込め、ガスもれの
   ないように封止してあり、外部に延在している導電体
   （４）と接続されているタングステン電極（３）が中に
   配されている光透過放電容器（１）と、 希ガスと緩衝気体とハフニウム及びジルコニウムのハロ
   ゲン化物から選ばれた少なくとも一つのハロゲン化物と
   を有する前記放電容器中の充填物（５）とを有する高圧
   メタルハライドランプにおいて、 前記少なくとも一つのハロゲン化物が臭化ハフニウム、
   塩化ハフニウム、臭化ジルコニウム及び塩化ジルコニウ
   ムから選ばれ、 前記充填物が元素形式のスズ、タンタル及びアンチモン
   から選ばれた金属を含み、０．５μｍｏｌＩ／ｃｍ³放
   電空間を超えた量のヨウ素は含まないことを特徴とした
   高圧メタルハライドランプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高圧メタルハライドラ
   ンプにおいて、 前記少なくとも一つのハロゲン化物が臭化ハフニウムと
   塩化ハフニウムとから選ばれることを特徴とした高圧メ
   タルハライドランプ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の高圧メタルハライドラ
   ンプにおいて、 臭化ハフニウムが前記選ばれたハロゲン化物であること
   を特徴とした高圧メタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の高圧メタルハラ
   イドランプにおいて、 スズが前記選ばれた金属であることを特徴とした高圧メ
   タルハライドランプ。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の高圧メタルハライドラ
   ンプにおいて、 前記緩衝気体の量と、ハフニウム及びジルコニウムのハ
   ロゲン化物と塩化物との総量とのモル比が、２から４０
   までの範囲内にあることを特徴とした高圧メタルハライ
   ドランプ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の高圧メタルハライドラ
   ンプにおいて、 前記モル比が５と３０との間にあることを特徴とした高
   圧メタルハライドランプ。
7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の高圧メタルハラ
   イドランプにおいて、 希ガスが前記緩衝気体であることを特徴とした高圧メタ
   ルハライドランプ。
8. 【請求項８】 請求項１、５又は７に記載の高圧メタル
   ハライドランプにおいて、 前記充填物が臭化スズの添加物を有することを特徴とし
   た高圧メタルハライドランプ。