(57)【要約】  本発明は、放電容器を備え、該放電容器（１）が、複数の電極と、始動ガスとしての少なくとも１つの希ガスと、アークトランスファと放電容器加熱のためのＡl，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｔｌ，Ｈｇ，Ｚｎのグループから選択された少なくとも１つの元素と、ビームを形成するための少なくとも１つの希土類ハロゲン化物とを含み、前記希土類ハロゲン化物は、形成された光において分子線放射が優勢となるように構成されている高圧放電ランプに関する。
2009545110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器（１）を備えた高圧放電ランプにおいて、前記放電容器（１）が、
複数の電極と、
スタートガスとしての少なくとも１つの希ガスと、
アークトランスファと放電容器加熱のためのＡl，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｔｌ，Ｈｇ，Ｚｎのグループから選択された少なくとも１つの元素と、
ビームを形成するための少なくとも１つの希土類ハロゲン化物とを含み、
前記希土類ハロゲン化物は、形成された光において分子線放射が優勢となるように構成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記希ガスは、Ｘｅ，Ａｒ，Ｋｒのグループから選択された少なくとも１つの希ガスである、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
希ガスの冷間充填分圧が５００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの間におかれる、請求項２記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
アークトランスファと放電容器壁部加熱のための要素がＡｌ，Ｉｎ，Ｍｇのグループから選択された少なくとも１つの元素である、請求項１から３いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
希土類ハロゲン化物がＴｍ，Ｄｙ，Ｃｅ，Ｈｏ，Ｇｄのグループから選択された少なくとも１つの元素である、請求項１から４いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
アークトランスファ及び放電容器壁部加熱のための要素及び／又は希土類要素がヨウ化物又は臭化物の形態で充填されている、請求項４または５記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
放電容器（１）はビーム特性に関与する量のＮａを含んでいない、請求項１から６いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
放電容器（１）はビーム特性に関与する量のＣａＩ2またはＫを含んでいない、請求項１から６いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
放電容器（１）はセラミックからなり、色度差ΔＣに対して以下の式、
|ΔC| < 10-2が適用される、請求項１から８いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
発光効率ηに対して以下の関係式η＞９０ｌｍ/Ｗが適用される、請求項１から９いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】
演色評価数Ｒａに対して以下の関係式Ｒａ＞９０が適用される、請求項１から１０いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
原子線成分ＡＬに対して以下の関係式ＡＬ＜４０％が適用され、この場合以下の式、
【数１】
2009545110.tif 000005
が適用され、ここで前記Ｖ（Δ）は明順応に基づく肉眼の視感度であり、前記Ｉｍ（λ）はウルブリヒト球における測定のもとで０.３５ｎｍ〜０.２５ｎｍの間も含めた分解能で測定されたか若しくは当該領域における分解能に対して高い測定分解能のもとで平均値形成によって換算された、高圧放電ランプのスペクトル強度分布であり、さらに前記Ｉｕ（Δ）は測定された強度経過Ｉｍ（Δ）の連続的バックグラウンドに近似するモデル関数であり、前記モデル関数は、以下のステップによって算出される、すなわち、
１．それぞれの波長値を中心に３０ｎｍの幅の間隔の中に存在するＩｍ（λ）の極小値を用いて関数Ｉｈ1を確定するステップと、
２．それぞれの波長値を中心に３０ｎｍの幅の間隔の中に存在するＩｈ1（λ）の極大値を用いて関数Ｉｈ2を確定するステップと、
３．それぞれの波長値を中心に３０ｎｍの幅の間隔の中に存在する、Ｉｈ2（λ）の数学的平均値を用いて関数Ｉｕ（λ）を確定するステップによって算出される、請求項１から１１いずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項１３】
放電容器（１）はセラミックからなり、原子線成分ＡＬに対して以下の関係式、ＡＬ＜２０％が適用される、請求項１２記載の高圧放電ランプ。
【請求項１４】
放電容器（１）は石英ガラスからなり、原子線成分ＡＬに対して以下の関係式、ＡＬ＜３０％が適用される、請求項１２記載の高圧放電ランプ。
【請求項１５】
請求項１から１４いずれか１項記載の高圧放電ランプと該高圧放電ランプの作動のための電子バラストを有していることを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧放電ランプに関している。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電ランプ、特にＨＩＤランプは既に公知である。そのような高輝度放電ランプは様々な目的に使用されており、なかでも比較的良好な演色性と、とりわけ良好な視感度が求められる適用分野での需要が高い。この場合これら２つの特性量は通常は互いに相反する相互作用の関係にあり、つまり一方の特性量の向上は他方の特性量の低下を引き起こし、他方の特性量の向上はもう一方の特性量の低下につながる。一般に照明分野での適用では通常は演色性が重要であるが、例えば街灯においては事態は逆となる。
【０００３】
さらに高圧放電ランプは、一般のランプのサイズ、あるいはその発光領域のサイズに比して高効率である。
【０００４】
以下の明細書において「高圧放電ランプ」とは次のようなランプと理解されたい。すなわち放電容器の内部に電極が設けられているランプである。高圧放電ランプに対しては膨大な量の特許明細書、例えば国際公開第９９/０５６９９号パンフレット、国際公開第９８/２５２９４号パンフレットや、非常に多くの刊行物、例えば"Born, M, Plasma Sources Sci Technol, 11, 2002, A55"などが存在する。個々の充填成分はマイクロ波放電においても調査されている。（例えば連邦教育研究省の２００１年次報告書FKZ 13N 7412/6, P3-8, P86-87, P89-90）。この場合このマイクロ波放電は、電極を用いた放電に対して、内部からの放電ガスの加熱に代えて周縁領域からの放電ガスの加熱が行われる点で異なっている。それにより電極を用いた放電とは異なる温度プロフィルが設定される。
【０００５】
発明の概要
高圧放電ランプは当該の特性に関して長期に亘り常に改善の対象であっった。また本発明は、発光効率と演色性の良好な総合的組合わせに関連して改善された高圧放電ランプを提供することである。
【０００６】
本発明は、放電容器を備え、該放電容器が、複数の電極と、始動ガスとしての少なくとも１つの希ガスと、アークトランスファと放電容器加熱のためのＡl，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｔｌ，Ｈｇ，Ｚｎのグループから選択された少なくとも１つの元素と、ビームを形成するための少なくとも１つの希土類ハロゲン化物とを含み、該希土類ハロゲン化物は形成された光が分子線放射で優勢的に占められるように構成されている高圧放電ランプに関している。
【０００７】
本発明の有利な構成は、従属請求項に記載されており、以下詳細に説明する。この場合本発明は特にその作動に対して適切な電子的安定器と協働する高圧放電ランプからなる照明システムに関している。
【０００８】
本発明の基礎をなす考察とは、高圧放電ランプの光形成において放電媒体内の分子によって形成されるビームを非常に有利な方式で活用することにある。この目的のためにビーム生成のための希土類ハロゲン化物が用いられており、この場合放電プラズマのその他の成分もビーム生成に関与し得る。
【０００９】
従来方式の高圧放電ランプでは原子線放射が主流である。分子線放射は従来方式では従属的に表れ、その際の原子線放射に比べて広帯域なスペクトル分布を有するものである。つまりビームが広範な波長区分を完全に満たすことができる。それに比べて原子線放射は本来の輝線放射であり、従来方式のランプではいずれにせよ多くの輝線と、種々異なる拡張機構によって、輝線放射の基本的に制約のある演色性に関する所期の改善が図られていた。しかしながら通常はそのような機構によって生成される区分には分子線放射の場合よりも明らかに狭く、さらに原子の輝線幅はさらなる粒子密度とも複雑な態様で相関している。この場合ランプ内の粒子密度の制御は非常に困難である。
【００１０】
ランプビームの経済性に関する分子線の重要性は、ここでは効率、良好な吸収特性そして強化された熱化を同時に可能にすることである。熱化の概念はここでは"局所的"に理解されたい。つまりここでは局所的な熱力学的平行ということを言及している。その理由は本来、自然に均質な温度分布というものが存在しないからである。
【００１１】
本発明によるランプは始動ガスまたはバッファガスとして希ガス若しくは希ガス混合気を有しており、前記希ガスはXe, Ar, Krであり、この中では特にXeが有利である。始動ガスの典型的な冷間充填分圧（coldfilling partial pressure）は、１０ｍｂａｒ〜１５ｍｂａｒの範囲にあり、有利には５０ｍｂａｒ〜１０ｂａｒの間である。さらに有利には５００ｍｂａｒ〜５ｂａｒの間であり、特に有利には５００ｍｂａｒ〜２ｂａｒの間におかれる。さらにアークトランスファ（arc transfer）要素及び容器壁加熱要素が設けられており、それらは少なくともＡｌ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｔｌ，Ｈｇ，Ｚｎのグループ（基）からなる少なくとも１つの元素を有している。これらの元素はハロゲン化物、特にヨウ化物または臭化物として存在し、例えば三ヨウ化アルミニウムＡｌＩ3またはヨウ化タリウムＴｌＩの形態で充填される。始動ガス及びバッファガスは放電の冷間始動性及び冷間点弧性を保証する。十分な加熱の後では、化合物として若しくはＡｌ，Ｍｇ，Ｉｎ，Ｈｇ，Ｚｎのケースでは元素として存在するアークトランスファ要素及び容器壁加熱要素が気化される。化学的な成分に応じて生じるプラズマがアークを移行ないし伝播させる。プラズマ特性の変化のために、壁部温度が高まり、それに伴って少なくとも１つの希土類ハロゲン化物が気相へと移行する。この希土類ハロゲン化物は有利にはＴｍ，Ｄｙ，Ｃｅ，Ｈｏ，Ｇｄのグループ（基）からなる元素、有利にはＴｍ、Ｄｙ、特に有利にはＴｍからなる元素によって形成される。それらはこの場合上述したようにヨウ化物若しくは臭化物である。一例として三ヨウ化ツリウムTmI3が挙げられる。始動プロセスに重要な構成要素、つまり始動ガス及びアークトランスファ要素、容器壁加熱要素は、ビームに対してはここでは場合によっては下位の役割しかはたしていない。
【００１２】
従来の高圧放電ランプとの違いはここでは特に希土類ハロゲン化物の分子線放射線が優勢であるアークにある。特に一ヨウ化ツリウムＴｍＩが問題になる。これは充填された三ヨウ化物TmI3から形成される。
【００１３】
基本的には希土類ハロゲン化物は特に三ヨウ化物として充填され、これは温度に依存して二ヨウ化物になり、最終的に一ヨウ化物になる。本発明に対して特に効果を発揮するのは一時的に形成される希土類一ヨウ化物ないし一般的なモノハロゲン化物である。
【００１４】
希土類ハロゲン化物の役割は、所望の連続的なビームの形成に限定されない。それらは同時にアークの縮小、つまりアーク領域の温度の低減とプラズマにおける非リアクタンス性の抵抗の相応の変更のために用いられる。
【００１５】
従来の高圧放電ランプではいわゆる電圧形成と光形成とを区別する傾向が伝統的にあった。特定の電圧形成の付加は本願との関係においては必ずしも必要ではないが、いずれにせよ所定の量からは逆の結果に結び付く可能性もある。収縮されたアークの形態における温度プロファイルの特別な形成によって、放電中心に含まれる化学種がプラズマの適切な抵抗形成を引き継ぐ。特に典型的な電圧形成体である水銀Ｈｇや亜鉛Ｚｎは完全に省くこと若しくは部分的に省くことが可能となる。但し本発明は水銀Ｈｇフリーないしは亜鉛Ｚｎフリーのランプに限定されるものではない。構成要素として水銀Ｈｇをなくすことあるいは少なくとも低減させられることは、環境保護の観点からみても大きな利点となる。
【００１６】
しかしながら水銀Ｈｇや亜鉛Ｚｎ成分は例えば管壁との相互作用に関してもポジティブな役割を果たし、あるいはランプ電圧のさらなる向上のためにも望ましい存在である。それ故に電圧形成体として本来削除できるものではあるが含まれていてもよい。
【００１７】
非常に良好なビーム効率の獲得のために従来技法では通常は原子線放射、特にＴｌとＮａによる放射線が使われていた。高い発光効率を得るために原子線放射を使用する必要性は本願との関連においては不要なだけではなく、演色性のために、とりわけＴｌとＮａのケースにおいて、不所望なアーク冷却のためにも望まれていない。特にＮａの充填は完全に見送るか大幅に制限すべきである。約８１９ｎｍの赤外線におけるＮａ放射とＮａのさらなる赤外線はプラズマを容易に除去させアークを冷却させる。なぜなら限界波長の上側、約６３０ｎｍの上方では頻繁に光学的に純粋に薄くなるからである。また５８９ｎｍのＮａ共鳴線近辺のスペクトル領域が光学的に薄くみなされない場合にも、この放射線が中央のアーク領域の所望されない冷却を引き起こす。それによりアークにおいて温度が不所望な形で低下してしまう。
【００１８】
同じような見解は他の化学種、例えば５８０ｎｍよりも上の波長領域において顕著な放射性を有する、特にＫ、Ｃａに対しても当てはまる。従ってこれらの成分Ｎａ，Ｋ，Ｃａは有利には最大でも次のような量だけ含有されるべきである。すなわち放射特性に関与せず、かつ前述したような分子線放射の優勢状況に支障をきたさない程度である。
【００１９】
本発明によれば、プラズマが可及的に広幅な可視スペクトル領域に亘って光学的に厚くあるべきである。このことは従来の高圧放電ランプに比べて、ランプからのその出射前の放射線の十分な熱中性子化が存在することを意味する。これはプランクのスペクトル分布に対する所望の近似をもたらす。このプランクのスペクトル分布は理想的な黒体放射に相応し、人間の知覚感覚において"自然"と感じられるものである。
【００２０】
またＮａ，Ｋ，Ｃａの添加による積極的な放射への寄与はスペクトルを"歪曲"させ、プランクのスペクトル分布への近似を損なわせる。いずれにせよ６００ｎｍよりも上の波長の放射線は基本的にはほとんど避けられない。なぜならここでは希土類ハロゲン化物がもはやたいして吸収されず、その他の吸収体も得られないからである。
【００２１】
プランクのスペクトル分布に対する近似はいわゆる色度差ΔＣではかることが可能である。本発明によるランプは良好なΔＣ値、すなわち小さなΔＣ値を有するものである。セラミック放電容器の適用のもとでは一般的な照明目的に対して|ΔＣ|＜１０-2の値が得られる。
【００２２】
本発明による高圧放電ランプを用いれば、良好な発光効率、特に有利には９０ｌｍ／Ｗ以上の発光効率を得ることができる。それと同時に演色性も良好となり、有利には演色評価数Ｒａは少なくとも９０の値となる。
【００２３】
個別のケースにおいては、前述した２つの目的のうちの１つ、すなわち演色特性かまたは発光効率が重要となり得る。例えば走行路の照明の場合には、ほぼ発光効率が明らかに重要となる。しかしながら本発明の有利な適用領域は、前記２つの特性量が問題となる品質的な価値の高い一般照明である。
【００２４】
分子線放射による優勢は、本発明の構成のもとでは、パラメータＡＬ、すなわちここでは「原子線成分"Atom line component"」とも称するパラメータＡＬによって定量化される。請求項１２にはこの原子線成分ＡＬの算出手法が記載されている。この原子線成分ＡＬは石英ガラス放電容器の場合でも最大で４０％、より良好には３５％ないし３０％あるいはせいぜい２５％である。セラミック放電容器の場合では、特に有利には最大２０％、良好には１５％あるいはせいぜい１０％である。
【００２５】
出力の変更における特別な安定性は、複数の希土類ハロゲン化物を分子線放射体として適宜組合わせることによって得られる。その際には希土類ハロゲン化物の２つのグループが一緒に用いられる。第１のグループは次のような特性を有している。すなわちΔＣ＝０の作動点からの電力の僅かな偏差が、結果的に電力の増加と共に正の値から負の値へ急峻に移行する大きなΔＣ値となるような特性を有している。このグループの特に適した代表は、Ｔｍハロゲン化物、特にＴｍI３である。第2のグループは次のような特性を有している。すなわちΔＣ＝０の作動点からの電力の僅かな偏差が、結果的に電力の増加と共に負の値から正の値へ急峻に移行する大きなΔＣ値になるような特性を有している。このグループの特に適した代表は、Ｄｙハロゲン化物、特にＤｙI３である。このグループのさらなる良好に適した代表はＧｄＩ3であり、この場合は特に付加的にＤｙハロゲン化物に対して用いられる。特に良好に適しているのは第１のグループと第２のグループをほぼ同じモル量だけ含んだ混合物であり、特に第１のグループの割合は２５〜７５ｍｏｌ％が有利である。特に第１の基の４５〜５５Ｍｏｌ％の割合が有利である。
【００２６】
本発明によるランプの良好な特性はとりわけ電子的バラストと組合わせてうまく利用することができ、また最適化も可能なので、本発明は適切な電子バラストを備えた本発明のランプで構成される照明システムにも関している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による高圧放電ランプの概略的断面図
【図２】石英放電容器を有する本発明による高圧放電ランプの概略的断面図
【図３】図１及び図２によるランプと電子的バラストを伴った基本回路図
【図４】図１及び図２によるランプの放射スペクトルを表した図
【図５】図１及び図２によるランプの放射スペクトルを表した図
【図６】図６は図１及び図２によるランプの放射スペクトルを表した図
【図７】スペクトル視感度特性曲線を表した線図
【図８】図４による放射スペクトルとプランク特性曲線との比較図
【図９】図１によるランプの種々の特性データをランプ電力に依存して６つの個別線図で表した図
【図１０】色収差と色温度をランプ電力の関数として種々の充填物毎に表した図
【図１１】色収差と色温度をランプ電力の関数として種々の充填物毎に表した図
【図１２】２つの充填物の放射スペクトルを示した図
【図１３】色収差と色温度をランプ電力の関数として一連の希土類元素毎に表した図
【図１４】色収差と色温度をランプ電力の関数として一連の希土類元素毎に表した図
【図１５】色収差と色温度をランプ電力の関数として一連の希土類元素毎に表した図
【図１６】色収差と色温度をランプ電力の関数として一連の希土類元素毎に表した図
【図１７】Ｔｍ/Ｄｙ混合の高圧放電ランプの放射スペクトルを表した図
【図１８】従来技法によるランプの放射スペクトルを表した図
【図１９】従来技法によるランプの放射スペクトルを表した図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１及び図２には本発明による放電ランプの概略的断面図が示されている。図１はＡｌ2Ｏ3セラミックからなる放電容器１を有するランプが示されている。アーク放電による電流通流は放電容器の両側に設けられたタングステン電極２によって可能である。このタングステン電極２は電流リードシステム３を介して放電容器に設けられている。このリードシステムは例えばモリブデンピンからなり、それは電極並びに図には示されていない外部電流リード導体と共に溶接されている。
【００２９】
図２はＡｌ2Ｏ3セラミックからなる放電容器１を有するランプが示されている。このタングステン電極２はここではモリブデン箔１３に溶接されている。このモリブデン箔の領域では石英ガラス放電容器が圧潰部（ピンチシール部）によって密閉されている。このモリブデン箔はさらにそれぞれの外部電流リード導体４にも溶接されている。
【００３０】
放電容器の特徴的な寸法は、長さ"ｌ"と、内径"ｄ"と、電極間隔"ａ"であり、これらは以下で詳細に説明する。セラミックも石英ガラス放電容器もそれぞれ図には示されていない、石英ガラスからなる外管内に公知の手法で封入されている。この外管は真空状態にされる。外管からは電流リード導体が外管を気密に閉じている圧潰部を介して外方に引き出され、ランプを電子バラスト（ＥＶＧ）に接続させるのに用いられている。前記電子バラストは配電網電圧から、高圧放電ランプの作動のための典型的には１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数の典型的な矩形波励起を３５Ｗ〜４００Ｗの電力のもとで引き起こしている。図３には単にＡＣと記載している配電網電圧と、単にＥＶＧと記載している電子バラストと、ランプと共に基本回路図が示されている。
【００３１】
放電容器は始動ガスとしてのキセノンＸｅ、並びにアーク移行と壁部加熱要素としてのヨウ化アルミニウムＡｌＩ3、ヨウ化タリウムとＴｌＩ、並びにヨウ化ツリウムＴｍＩ３を含んでいる。
【００３２】
充填量並びに放電容器の特徴的な寸法は、ランプの実施形態に応じて可変である。
【００３３】
以下の表１には典型的な実施例Ａ１〜Ａ６が記載されている。表示されているキセノンＸｅ圧力は冷間時充填圧力である。表示されているヨウ化物量は許容される絶対量である。また前述した幾何学的パラメータ"ｌ""ｄ""ａ"も記載されている。データΔＣは１０００分の一の単位（Ｅ-3）で示されている。
【００３４】
有利には電子バラストは次のように設計される。すなわち、約２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの周波数領域の高周波な振幅変調によって音響共鳴が励起されるように設計される。以下の明細書では欧州特許出願ＥＰ−Ｂ ０７８５７０２号明細書に記載されている事項を例示的に参照して説明する。前述したような形態の音響共鳴の励起は、プラズマ放電アークの積極的な安定化につながるものであり、これは特に本発明との関連においても温度プロファイルの比較的限定されたフォームのために有利となり得る。
【００３５】
【表１】
2009545110.tif 000003
【００３６】
以下では前記表１の最後の４つの列を以下では詳細に説明する
まず実施例Ａ１，Ａ２，Ａ３に対するランプの放射スペクトルを説明する。ここでは原子線成分ＡＬも説明する。図４、図５、図６はそれぞれ実施例Ａ１，Ａ２，Ａ３に関するものであり、さらにこれらはそれぞれ１つの、ウルブリヒト球における１０ｈ作動後の０.３ｎｍのスペクトル分解能を用いて測定された図１ないし図２によるランプ放射のスペクトルが３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視領域に亘って表されている。垂直軸はスペクトル電力密度Ｉ（ｍＷ／ｎｍ）を示している。
【００３７】
識別可能な分解能に相応するギザギザのラインには以下で述べる方法に従って定められる連続するバックグランド確定のためのそれぞれ１つの特性曲線が重畳している。特にこれについてはさらに図５の描写に基づく説明も参照される。まず測定の結果として特性曲線Ｉｍ（λ）が存在する。測定に対応する各波長値λを中心に全幅３０ｎｍの間隔の中で（つまりそれぞれの側面に対するそれぞれ５０の測定値を用いて）、各波長値に当該間隔の中の極小値Ｉｈ1が対応付けられる。それにより、基本的に測定されたスペクトル分布Ｉｍ（λ）の下方を走行する平滑化された関数Ｉｈ１（λ）が得られる。
【００３８】
それに基づいてさらなる関数Ｉｈ2（λ）も定められる。この場合も各波長値を中心に同じ幅の間隔、（すなわち全体で１００の測定点）が用いられる。しかしながらその場合には当該間隔の中の関数Ｉｈ1（λ）の極大値がそれぞれ関数値Ｉｈ2として利用される。これにより、測定された経過にほぼ近づく、つまり測定された経過Ｉｍ（λ）と極小値を伴う関数Ｉｈ１（λ）の間を走行する第２の関数が生じる。
【００３９】
それに基づいて第３の関数Ｉu（λ）も定められる。この場合も各波長値を中心に30nmの幅間隔の中でＩｈ２（λ）の平均値が定められる。これは特性曲線Ｉｈ2を大幅に平滑化し、当該実施例においては図４〜図６に描写された平滑線となる。
【００４０】
それらは基本的にモデル形式で実現され得る連続的バックグランド確定のための比較的簡単な手順であるが、簡単にもかかわらず客観的でかつ再現性も備えている。所定のバックグランド関数Ｉｕ（λ）と測定された分光分布Ｉｍ（λ）を用いることによって原子線成分ＡＬが以下の式で算出され得る
【数１】
2009545110.tif 000004
【００４１】
この場合は明順応する肉眼の視感度が重み付け関数でもって考慮され、それによって可視スペクトル領域に対する積分も考慮される。スペクトル視感度特性曲線Ｖ（λ）は図７に示されている。
【００４２】
Ｉｈ1（λ）、Ｉｈ2（λ）、Ｉｕ（λ）を求めるための各ステップを図示のように完全な３０ｎｍの間隔幅で実施するためには波長領域の縁部において３８０ｎｍ以下の測定値と７８０ｎｍ以上の測定値も必要である。
【００４３】
しかしながら視感度Ｖ（λ）を用いた重み付けによれば（これは３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域外では０に等しい）、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ間のみの測定を実施するだけで、原子線成分ＡＬの確定に対して十分である。Ｉｈ1（λ）、Ｉｈ2（λ）、Ｉｕ（λ）の算出の場合には、個々のステップにおける間隔サイズを測定値の存在する領域に限定することも可能である。Ｉｈ1（３９０ｎｍ）、Ｉｈ2（３９０ｎｍ）、Ｉｕ（３９０ｎｍ）の値の算出に対しては、例えば３０ｎｍの間隔幅に相応する間隔３７５ｎｍ〜４０５ｎｍが用いられるのではなく、３８０ｎｍ〜４０５ｎｍの間隔のみが用いられる。
【００４４】
例えば図４において５３５ｎｍの場合に認められるように、原子線によって引き起こされる吸収（ここでは５３５ｎｍにおけるＴｌ線）によって、深い落ち込みが連続的な分子線放射において表れる。これは連続する分子線放射のポジティブな特性（例えば良好な演色性）を損ねない程度に狭い波長領域で現われる。いずれにせよこの落ち込みは、Ｉｍ（λ）の測定におけるスペクトル分解能が高ければ高いほど深くなり、より高い割合で完全に可視となる。
【００４５】
前記落ち込みが３０ｎｍの間隔幅よりも密になった場合には、前述した方式で確定されたバックグランド特性曲線Ｉｕ（λ）は誤った形で下方に引張られる。そのようなことを避けるために、Ｉｍ（λ）の測定の際のスペクトル分解能が０.２５ｎｍ〜０.３５ｎｍの範囲に絞られる。
【００４６】
上方の限界値は、原子線が完全に分解されるくらいに高く分解能を選択する必要性からもたらされる。
【００４７】
０.２５ｎｍよりも高いスペクトル分解能で測定を行う場合には、Ｉｍ（λ）の測定がＩｈ1（λ）、Ｉｈ2（λ）、Ｉｕ（λ）の確定前に、０.２５ｎｍ〜０.３５ｎｍの境界内のスペクトル分解能に換算されなければならない。このことは例えば複数の隣接する測定点に関する平均値形成によって行われてもよい。
【００４８】
描写されたように原子線成分は、前述したように構築されたバックグランド特性曲線上に残る測定特性曲線部分を統合する。このケースでは全体として測定特性曲線の下方の面に対する相対的な面積比が計算される。
【００４９】
本発明の実施例においてはＡ１及びＡ２の実施例によるセラミックランプに対しては放射線成分が４％に、Ａ３の実施例による石英ガラスランプに対しては放射線成分が１２％におかれる。本発明による放射線における分子優勢の結果として非常に大きな連続的バックグラウンドが存在することが示される。これは原子線放射の相対的な重要性を大幅に低減させる。
【００５０】
図８には図４からの測定特性曲線Ｉｍ（λ）が色温度３３２０Ｋの黒体放射体のための重畳されたプランク特性曲線（波線で示されている）と一緒に示されている。
【００５１】
約６００ｎｍの赤色波長領域までのスペクトルはほぼ完全なレスポンスを有している。定量的にはこのことは、３×１０-4の色収差ΔＣのサイズを意味する。発光効率は演色評価数Ｒａ＝９２のもとで９４ｌｍ/Ｗである。これにより当該実施例は特に一般照明用に適している。
【００５２】
図９は６つの個別線図において、本発明の実施例として用いられた図１によるランプＡ１の様々な特性データをそれぞれ水平軸のランプ電力に依存して表した図である。これらの図ではまず上側の左方から右方でみて順に、光束Φ、演色評価数Ｒａ、発光効率ηが示されており、さらに下側の左方から右方で見て順に、ランプ電圧Ｕ及びランプ電流Ｉ（ここでは矩形状に描写されている下側の複数の点が右側の電流軸に対応し、上側の複数の点は左側の電圧軸に対応している）、色収差ΔＣ、最も類似する色温度Ｔｎが示されている。ここでは特に演色評価数と色収差が電力に強く依存し、１８０Ｗの値のもとで特に良好な値となっていることがみてとれる。発光効率はこの場合僅かしか悪化しない。ここでは１８０Ｗを大幅に越えることは望ましくない。つまりここでは本発明を用いることによってとりわけ放電容器のサイズの割に高電力の、並はずれて良好な演色性を有する高電力の高圧放電ランプを製造できることがわかる。
【００５３】
補足的に特性量"色収差ΔＣ"に対してはＣＩＥ技術レポート１３.３（１９９５年）が参照される。これは肉眼で"自然に"感じられる知覚に基づいてランプ光の色品質を評価するためのものである。色収差ΔＣは色温度５０００Ｋないしはこの限界を上回る昼光スペクトルまでのプランク放射特性に対するランプスペクトルの近似尺度である。色収差の大きな値が障害にならない適用領域が存在する。それに対して要求の多い照明課題、例えば一般照明においては、本発明によるランプは有利には１０-2以下の値、より良好には５×１０-3以下の値、さらにもっと良好には２×１０-3の値を有する色収差値を有している。
【００５４】
実施例において要求される構成部材については本願発明の教示する枠内では代替例による入換えも可能である。例えばキセノンＸｅの全部若しくは一部をＡｒまたはＫｒまたは希ガス混合気によって置換えても全く問題はない。ヨウ化アルミニウムＡｌＩ3もその全部若しくは一部を例えば三ヨウ化インジウムＩｎＩ3、ヨウ化インジウムＩｎＩ又は二ヨウ化マグネシウムＭｇＩ2にて置換えてもよい。また希土類ハロゲン化物ＴｍＩ3も特にＣｅＩ3又はその他の希土類ヨウ化物ないし臭化物又は希土類混合物に置換えてもよい。
【００５５】
本発明によれば水銀Ｈｇのような成分を省くことができる利点が形成される。しかしながらそれは含まれているものであってもよい。既に前述したようなＮａ，Ｋ，Ｃａの顕著な放射寄与は有利には完全に省いてもよい。いずれにせよ前述したような分子線放射の優勢に対する基準を充たし続ける限りは省くことができる。
【００５６】
この実施例は少量のヨウ化タリウムＴｌＩを含んでいる。タリウムＴｌは５３５ｎｍにおけるその共鳴線のために従来技法では効率向上のために用いられてきた。図４から図６はそれが放射に対して実質的に寄与していなかったことを示している。ヨウ化タリウムＴｌＩの機能はここではアーク移行と付加的なアーク安定化にある。タリウムのように赤外線を有し、その領域でＮａ，Ｋ，Ｃａと類似の作用を及ぼす限りこの構成要素を用いて注意深く処理される。
【００５７】
それ故にランプのコンディションは次のように構成されるべきである。すなわち原子線放射が可視領域の連続体のできるだけ広いスペクトル領域において重要にならないように構成されるべきである。つまりプラズマは当該放射に対する波長領域において実質的に光学的に厚く生成されるかないしはこの放射が僅かな範囲で生成される。それと同時に希土類ハロゲン化物、特にモノハロゲン化物の分子放射が、プラズマから最大限要求されるべきであり、特にアーク冷却がプラズマがもはや光学的に十分に厚いとはいえないスペクトル領域における放射によって最小化されることでなされるべきである。本発明の実施例においては、当該スペクトル領域が３８０ｎｍ〜約６００ｎｍまで延在し、それ故に比較的広くなる。しかしながらこのような広い領域は必ずしも必要とされるものではない。
【００５８】
市販ランプは明らかに２０％以上のライン成分を示す。１つの例が図１８に示されている。ここでは１０時間の燃焼持続時間後にウルブリヒト球においてスペクトル測定されたＯＳＲＡＭ社製ＨＣＩ−ＴＳ−ＷＤＬ １５０Ｗタイプのセラミック放電容器を備えたランプである。  これにより原子放射成分に対して３５％のＡＬ値が得られる。図１０には既に前述したように構造化されたバックグランドに対する特性曲線が示されている。
【００５９】
図１９によるスペクトル分布を有するフィリップス社製のＣＤＭ−ＴＤ ９４２ １５０Ｗタイプのセラミック放電容器を備えた別の高圧放電ランプでは３７％のＡＬ値が示される。
【００６０】
以下では特に有利な実施形態に基づいて分子放射が優勢な有利には水銀Ｈｇフリーの高圧放電ランプの実現を説明する。このランプは広い電力範囲に亘り良好な効率と演色性を有している点で優れている。
【００６１】
これまでは分子線放射体として例えばＴｍＩ3の単独利用が、色収差ΔＣの比較的敏感な電力依存性を伴うことが示されてきた。ΔＣ＝０の作動点からの電力の僅かな偏差は、結果的に、電力の増加と共に正の値から負の値へ急峻に移行する比較的大きなΔＣ値となる。類似した特性は他の希土類元素のもとでも得られる。他方では例えばＤｙＩ3の適用は、ＴｍＩ3の特性曲線とは反対にΔＣが区間毎の電力の増加と共に負の値から正の値に移行するΔＣ（Ｐ）特性曲線に結び付く。類似の依存性は色温度Ｔn（ｐ）に対して生じる。それぞれＴｍＩ3ないしＤｙＩ3を含むランプのいわゆる作動点近傍の典型的スペクトル（ΔＣ＜２Ｅ-3）は図１２に示されている。図１０及び図１１にはΔＣとＴｎに対する特性曲線が示されている。作動点の領域は波線で示されている。
【００６２】
さらに別の実施例が図１３〜図１６に示されている。この場合はそれぞれ１ｂａｒのキセノンＸｅ、２ｍｇのＡｌＩ3、０.５ｍｇのＴｌＩと希土類元素のハロゲン化物の充填に基づくセラミック放電容器を備えた高圧放電ランプである。図面には希土類金属ＣｅＪ３，ＰｒＪ３，ＮｄＪ３，ＧｄＪ３，ＤｙＪ３，ＴｍＪ３，ＹｂＪ２，ＨｏＪ３の特性が示されている。図１６には、色収差ΔＣが電力の増加に伴って減少する第１の基の代表としてとりわけＴｍとＨｏが問題になることが表されている。なぜならそれらは区間毎にΔＣの値がほぼゼロに達するかないしは区間毎にフラットな勾配を有するからである。この基のさらなる代表は図１５に示されている。それは特にＰｒ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｙｂである。色収差ΔＣが電力の増加に伴って増加する第２の基の代表としてはとりわけＤｙ、Ｇｄが問題となる（図１６参照）。対応する色温度（ケルビン）は図１３及び図１４に示されている。
【００６３】
ＨｏＩ3及びＧｄＩ3で表される具体的な実施例は図１０及び図１１に基づいて説明する。セラミック放電容器を備えた高圧放電ランプは充填物として１ｂａｒのキセノンＸｅ、２ｍｇのＡｌＩ３，０.５ｍｇのＴｌＩ及び４ｍｇのＨｏＩ3（例えばダイヤモンド）を有し、並びに１ｂａｒのキセノンＸｅ、２ｍｇのＡｌＩ３，０.５ｍｇのＴｌＩ及び４ｍｇのＧｄＩ3（例えばスター）に基づいて示されている。それぞれΔＣ（Ｐ）が０に近い（ΔＣ（１０-3））様子が図１０には表されており、さらに図１１には色温度Ｔｎ（Ｋ）が示されている。両特性量は電力（Ｐ）の関数として５０Ｗ〜３００Ｗの範囲で表されている。２つのヨウ化物は電力変化のもとでフラットな経過のカラーギャップΔＣ（Ｐ）を示している。ＨｏＩ3の単独利用の場合には、色温度は電力変化の関数として特に一定である。
【００６４】
ＴｍＩ3及びＤｙＩ3の適切な組合わせは特に有利である。なぜならそれらは、ΔＣとＴｎの電力依存性を特に高い効率が得られるように調整することを可能にするからである。１つの適切な組合わせは有利には、２５〜７５ｍｏｌ％のＴｍＩ3と残りがＤｙＩ3からなる混合物である。特にＴｍＩ3の４５〜５５Ｍｏｌ％の割合が有利である。１：１の割合の混合の具体例は図１０にて色収差ΔＣに関連して示されており、さらに図１１には色温度の変化に関連して示されている。その他にもＴｍＩ3とＨｏＩ3がＤｙＩ3と共に用いられる実施例が良好な結果をもたらす。
【００６５】
これらの２つの基の分子線放射体の適切な組合わせは、図１５及び図１６からもわかるように、０に近いΔＣ（Ｐ）の特にフラットな経過（ΔＣ＜２Ｅ-3）によって特徴付けられるスペクトルに結び付く。ほとんど１：２の割合の電力変化に亘って、８０ｌｍ/Ｗ以上の発光効率と、Ｒａ≧９５の演色性と、Ｒ９＝７４〜９５の良好な赤の演色性と、約３５００ケルビンの色温度Ｔｎが達成され得る（図１３及び図１４参照）。図１７には、図１０及び１１において具体的に説明したようなＴｍ/Ｄｙ混合の高圧放電ランプの放射スペクトルが示されている。
【００６６】
実施例に用いられる円筒状のセラミック放電容器（図１参照）の重要なパラメータは、内径（ｄ＝９.１ｍｍ）、内部長さ（ｌ＝１３ｍｍ）、及び電極間距離（ａ＝１０ｍｍ）である。
【００６７】
ランプの充填物は全て１ｂａｒのキセノンＸｅ（冷間時充填圧）、２ｍｇのＡｌＩ３、０.５ｍｇのＴｌＩを含む。さらに優勢な分子線放射体としてそれぞれ４ｍｇのＴｍＩ3，４ｍｇのＤｙＩ3，ないしは２ｍｇのＴｍＩ3＋２ｍｇのＤｙＩ3がランプに加えられてもよい。またＤｙＩ3の変わりに若しくはＤｙＩ3に補足的に有利にはＧｄＩ3が用いられてもよい。
【図１】
2009545110.tif 000006
【図２】
2009545110.tif 000007
【図３】
2009545110.tif 000008
【図４】
2009545110.tif 000009
【図５】
2009545110.tif 000010
【図６】
2009545110.tif 000011
【図７】
2009545110.tif 000012
【図８】
2009545110.tif 000013
【図９】
2009545110.tif 000014
【図１０】
2009545110.tif 000015
【図１１】
2009545110.tif 000016
【図１２】
2009545110.tif 000017
【図１３】
2009545110.tif 000018
【図１４】
2009545110.tif 000019
【図１５】
2009545110.tif 000020
【図１６】
2009545110.tif 000021
【図１７】
2009545110.tif 000022
【図１８】
2009545110.tif 000023
【図１９】
2009545110.tif 000024
【国際調査報告】
2009545110.tif 000025
2009545110.tif 000026
2009545110.tif 000027
2009545110.tif 000028
2009545110.tif 000029
2009545110.tif 000030