(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプであり：
０．７５〜０．８５の間のパワーファクタを持つメタルハライド充填物を含む、キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と；及び
第一及び第二の端部を持ち、第一の端部が前記キャビティ内に配置されるひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含み、
前記キャビティが、互いに比例するような内部長さＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持ち、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されたアスペクト比が２以下であり、
前記充填物が、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓヨウ化物及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含み、
前記放電ランプが前記フィードスルーと結合するアンテナを含み、イグナイト回路を用いずにプローブ始動バラストを用いて前記放電ランプを始動及び作動させる、放電ランプ。
【請求項２】
請求項１に記載の放電ランプであり、前記充填物が、１５０〜２００Ｔｏｒｒの間の範囲である、放電ランプ。
【請求項３】
請求項１に記載の放電ランプであり、前記充填物がさらに、ネオン−アルゴン（Ｎｅ−Ａｒ）ペニング混合物を含み、前記ペニング混合物が９８．０〜９９．５％の間のネオン及びＮｅ−Ａｒペニング混合物の残りがＡｒを含む、放電ランプ。
【請求項４】
請求項１に記載の放電ランプであり、前記充填物がさらに、痕跡量のＫｒ８５を含む、放電ランプ。
【請求項５】
請求項１に記載の放電ランプであり、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーがお互いに分離されており、アーク長さが、１２ｍｍ〜１４ｍｍの間である、放電ランプ。
【請求項６】
請求項１に記載の放電ランプであり、さらに、前記アンテナが前記放電容器と一体化されて形成される、放電ランプ。
【請求項７】
請求項１に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに位置する石英スリーブを含み、前記石英スリーブが２０ｍｍ〜２８ｍｍの間の内部直径、及び５０ｍｍ〜７０ｍｍの間の長さを有する、放電ランプ。
【請求項８】
請求項７に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器と前記石英スリーブの間にガスを設け、前記ガスが１００〜４００Ｔｏｒｒの間の圧力を有する、放電ランプ。
【請求項９】
放電ランプを製造する方法であり、前記方法は次の工程：
キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し；
前記キャビティを、前記キャビティ内に設ける、０．７５〜０．８５の間のパワーファクタを持つメタルハライド（ＭＨ）充填物で充填し；及び
前記キャビティ内に部分的にひとつ又はそれ以上のフィードスルーを位置させて前記キャビティをシールし、前記放電ランプが前記フィードスルーと結合するアンテナを含み、イグナイタ回路を用いることなくプローブ始動用バラストを用いて前記放電ランプを始動し作動させること、を含み、
前記キャビティが、互いに比例するような内部長さＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持ち、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されたアスペクト比が２以下であり、
前記充填物が、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓヨウ化物及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であり、前記充填工程がさらに、ネオン−アルゴンペニング混合物を前記キャビティ内に挿入させる工程を含み、前記ネオン−アルゴン（Ｎｅ−Ａｒ）ペニング混合物が、９８．０〜９９．５％の間のＮｅ及びＮｅ−Ａｒペニング混合物の残りがＡｒを含む、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であり、前記充填工程がさらに、前記充填物の圧力を調節して前記圧力が１５０〜２００Ｔｏｒｒの範囲に入るようにする工程を含む、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であり、前記位置させる工程が、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いに離れて位置させて、それによりアーク長さを１２ｍｍ〜１４ｍｍの間にする、方法。
【請求項１３】
放電ランプであり、
第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と；
前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ０．７５〜０．８５の間のパワーファクタを持つメタルハライド（ＭＨ）充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と；及び
第一及び第二の端部を持ち、第一の端部がキャビティ内に配置されるひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、
前記第二のキャビティが、互いに比例するような内部長ＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持ち、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されるアスペクト比が２以下であり、かつ前記充填物が、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓヨウ化物及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、例えばセラミックＭＨランプ（ＣＤＭ）等のメタルハライド（ＭＨ）ランプに関し、より具体的には、特定の形状化されたセラミック放電容器を備える強化された照明及び始動特性を有するＭＨランプに関する。さらに本発明は、前記ランプの製造及び操作に関する。
【背景技術】
【０００２】
コスト低減のため、低エネルギ消費のための高効率「エネルギ節約型」ランプの使用がますます有利となってきた。従って従来の低効率ランプを高効率ランプに交換することが望ましい。問題は、あるタイプの従来構造は、多くの高効率ランプと適合性がないということである。例えば、多くの高効率ランプは従来の構造であって、プローブ始動バラスト（また、スイッチ始動バラストしても知られている）とは以下説明するいくつかの理由により不適合である。従って、プローブ始動バラストを用いる従来の照明構成で、高効率ランプを用いるためには、これらの構成又はコンポーネントを交換するか又はアップデートして、これら高効率ランプに要求される電圧と適合させなければならない。しかし、構成の交換又はアップデータはコスト及び／又は必要時間の観点から常に実際的であるとは限らない。
【０００３】
プローブ始動バラストに関しては、アメリカ合衆国では、約９０％の高出力（例えば１７５Ｗから１５００Ｗの範囲）の水銀（Ｈｇ）及び石英メタルハライド（ＱＭＨ）バラストが、このタイプである。これらのプローブ始動バラストは通常、一定出力自動変圧回路（ＣＷＡ）を持ち、高電圧イグナイタ又は高電圧イグナイタ回路を持たない。従って、プローブ始動バラストは通常、始動ランプに対して約５００Ｖのピークの開回路を持つのみである。従って高効率セラミックメタルハライドランプ（ＣＤＭ）をこれらの構造（即ち、プローブ始動バラストを持つ構造）に適合させるためには、前記ＣＤＭランプが、高電圧イグナイト回路からの（例えば、通常パルス始動バラストにより提供される）始動電圧（約３０００Ｖ）を受けることなく始動し、作動しなければならない。残念なことに、多くの従来のＣＤＭランプは約３０００Ｖのイグナイトパルスを必要とし、高電圧イグナイトパルスを組み込んでいないプローブ始動バラストとは不適合である。さらに、プローブ始動バラストと適合するＣＤＭランプは従来技術には教示されてはいるが、これらのランプはバイメタルスイッチ及び／又は始動バラストを必要とし、複雑さやコストを増加させる。
【０００４】
例えば、プローブ始動バラストと適合するひとつのＣＤＭプローブ始動ランプの例が、Ｒａｍａｉａｈ等の、Ｕ．Ｓ．特許Ｎｏ．６、７９８、１３９に、発明の名称「Ｔｈｒｅｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍｅｔａｌ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｌａｍｐ」開示され、この内容は、参照されて本明細書の一部となる。このＣＤＭランプのアークチューブは始動電極及びバイメタルスイッチを持ち、従って構造に複雑さとランプのコストを増大させる。さらに、これらのコンポーネントは逆にランプの信頼性に影響を与え得る。従って、単一のフィードスルーを持ち、従来のプローブ始動バラストとも適合するＣＤＭランプの対する要求が存在する。
【０００５】
さらに、ＣＤＭランプを、パルス始動バラスト（例えば３０００Ｖよりも高電圧の高電圧始動パルスを与える）に相対して、ＱＭＨプローブ始動バラストで使用する際には、ＣＤＭランプの作動条件は、より高いアークチューブ壁温度、アーク曲がり、より広い作動出力及び／又はより低いランプ電圧となり得る。これらの作動条件は、バラスト及び／又はＣＤＭランプの寿命を減少させ得る。従って、上記した作動条件のひとつ又はそれ以上を緩和するか又は除去し得るＣＤＭランプの要求が存在する。
【０００６】
さらに、ＭＨランプの効率を高めるための共通の方法として、Ｈｇ量及びランプ電圧を下げて通常の電力よりも低い条件でランプを作動させるということである。例えば、４００Ｗのバラストを用いる場合、１０％のエネルギ節約を達成するため、エネルギ効率ランプは４００Ｗではなく３６０Ｗで作動され得る。しかし、これらのランプが同じ化学充填成分（例えば、Ｎａ−Ｓｃ）を持つとすると、これらのランプは同じパワーファクタを持つことになる。ＭＨランプのランプ電圧（ＬＶ）は、ランプ作動電力（ＬＯＷ）の比例し、パワーファクタ（ＰＦ）とランプ電流（ＩＬ）のそれぞれに反比例する。これは次の式（１）に表される。
ＬＶ＝ＬＯＷ／ＰＦ＊ＩＬ・・・・（式１）
従って、エネルギ節約ランプＱＭＨを、プローブ始動の４００Ｗ用バラストで３６０Ｗで作動させる場合、これを同じバラストで同じランプを４００Ｗで作動させる場合の１３５Ｖと比べると、見かけＬＶは１２０Ｖである。さらに、通常のＣＤＭランプ（Ｎａ−Ｓｃ成分又は充填成分）のＰＦ値は約０．９２とし、ＬＶの電圧許容が±１５％まで変動可能とすると、このＱＭＨ３６０−ＷランプのＬＶ値は、１０５Ｖと１３５Ｖの間の値となり得る。残念なことに、この範囲の一部は、推奨される最小バラスト電圧である、垂直（Ｖ）使用又は水平（ＨＯＲ）使用で約１２０Ｖよりも低い。従って、この低電圧条件は、バラスト効率及び寿命に悪い影響を与える可能性がある。さらに、これらの低電力値（ＬＯＷ）により、従来のエネルギ節約ランプの使用は、従来のバラストの寿命に悪い影響を与える可能性があり、これは操作コストを増加させることとなる。さらに、従来の化学充填物を用いてランプをより低いＬＶで作動させることはルーメン出力をまた犠牲にする可能性がある。
【０００７】
従って、ＱＭＨプローブ始動バラストでＣＤＭを作動させることは多くの問題がある。アークチューブ壁のより高温度、より大きなアーク曲がり、より広い作動電力、高ピー電流（電子バラストと比べて）、及び最も重要なことは、ランプ始動のバラスト電圧があまり利用できないということである。
【０００８】
従来、例えばＡｒ、Ｋｒ又はＸｅ（これらとＫｒ８５とを含む）等の純粋ガスを含む化学充填成分を用いるランプにおいて、閃絡電圧は圧力の増加とともに増加する。従って、閃絡電圧を下げるには化学充填成分の圧力を下げる。しかし、この圧力を下げるということは、ヨウ化水素（ＨＩ）再始動電圧の増加となり、ランプが、数分後にはサイクルできなくなる可能性がある。ひとつの解決方法として、アークチューブ容積と圧力の積を増加することが、Ｊａｃｋｓｏｎ等の、Ｕ．Ｓ．特許Ｎｏ．６、５５５、９６２で、発明の名称が「Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍｅｔａｌ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｌａｍｐ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ」として開示されている。この内容は参照されて本明細書の一部となる。しかし、この設計は、本発明には適切でない。というのは、この閃絡電圧が、例えば４９５−６００Ｖ等の現在のプローブ始動バラストから利用可能な電圧を超えているからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、推奨されるバラスト電圧の範囲内であり及び／又はアーク曲がりが制限されるランプ電圧（ＬＶ）を持つエネルギ節約ＱＭＨランプの要求が存在する。さらに、例えばパルス始動又はパルススイッチ等の存在する従来構造に適合させることのできるエネルギ節約ＣＤＭランプ、又は内部イグナイタを持ち、バイメタルスイッチ及び／又は始動電極の必要のないランプについての要求が存在する。さらに、エネルギ節約ＣＤＭランプであって、アークチューブ長さが従来のプローブ始動又はスイッチ石英ランプと同じサイズであり、本発明のランプと交換する際にほとんど又は全く改造を必要としないエネルギ節約ＣＤＭランプの要求が存在する。
【００１０】
さらに、色特性及びランプ効率を改良するために、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物、ＮＡ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｃｓヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓヨウ化物及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む化学充填物を持つ、ＭＨランプの要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ひとつの例示的実施態様において、放電ランプは、セラミック放電容器を備え、前記セラミック放電容器は少なくとも一部のキャビティを定義し、前記キャビティは、前記キャビティ内に０．７５と０．８５の間のパワーファクタを持つメタルはライド（ＭＨ）化学充填物を含み；かつ前記キャビティに位置する第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含む。前記セラミック放電ランプは、イグナイタを用いずにプローブ始動バラストを用いて始動しかつ作動するように構成される。前記キャビティは、内部長ＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持つ。これらはお互いに比例しており、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されるアスペクト比が約２、例えば約１．２から２．０として定義される。最適のアスペクト比はまた、前記ランプ出力に依存し得る。前記キャビティ１０８の外部長ＬＥＸＴは図１に示される。
【００１２】
化学充填物には、水銀（Ｈｇ）同様、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物（ナトリウム−タリウム−カルシウム−セリウム−インジウムヨウ化物）、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ（マンガン）ヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇ（マグネシウム）ヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｃｓ（セシウム）ヨウ化物、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓヨウ化物、及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物である化学充填物のひとつから選択された混合物を含み得る。さらに、ガス又は化学充填物は、ネオン−アルゴンペニング混合物（９８−９９．５％ネオン及び残りはアルゴン）を含み得る。ガスはさらに、痕跡量のＫｒ８５を含んでいてよい。さらに、ガス充填物は、約１５０Ｔｏｒｒ以上及び約２００Ｔｏｒｒ以下の圧力を持ち得る。
【００１３】
ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれはお互いにアークを定義するように離れており、約１２ｍｍと１４ｍｍの間である。前記放電ランプは前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーと結合するアンテナを含む。前記アンテナは、前記放電容器の全体又は一部と一体となって結合されており、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのひとつ又はそれ以上と電気的に結合されていてよい。前記アンテナは、パッシブ又はアクティブアンテナ型であってよい。
【００１４】
前記放電ランプはさらに、前記放電容器の少なくとも一部の回りに石英絶縁スリーブを含み、かかる絶縁スリーブは、内直径が約２０ｍｍと２８ｍｍの間であり、長さが約５０ｍｍと７０ｍｍの間である。前記石英スリーブは前記放電チューブのホット／コールドスポット温度に影響を与え得る。
【００１５】
前記ランプはさらに、前記セラミック放電容器及び前記石英スリーブを含む周囲の間にガス（例えばＮ２等）を含み得る。前記ガスの圧力は、約１００及び４００Ｔｏｒｒの間である。前記ガスは、窒素Ｎ２、及び／又は窒素−ネオン（Ｎ２−Ｎｅ）混合物を含む。本発明のシステムによるＭＨランプは、約１５０と約４５０ワットの間の電力範囲を持つことができる。もちろん他の電力範囲もまた含まれる。例えばプローブ始動ＭＨランプとして１５００Ｗまでを含む。
【００１６】
他の例示実施態様において、放電ランプの製造方法は次の工程を含む：キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し；前記キャビティに位置する、０．７５と０．８５（又は０．８０と０．８５）の間のパワーファクタを持つメタルハライド（ＭＨ）化学充填物で前記キャビティを充填し；及び前記キャビティ内に部分的に、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーを設けて、前記キャビティをシールして前記セラミック放電ランプを、イングナイト回路を用いることなく、プローブ始動バラストで始動して作動させる。
【００１７】
充填の工程はさらに、前記キャビティにネオン−アルゴン（Ｎｅ−Ａｒ）ペニング混合物を充填することを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物が、約９８．０％と９９．５％の間のＮｅを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物の残りがＡｒであるか、Ａｒを含む。さらに、前記充填工程が、痕跡量Ｋｒ８５を前記キャビティ内に添加することを含む。さらに、前記充填工程は、前記化合充填物又はガスの圧力を調節して前記充填物が１５０Ｔｏｒｒ以上２５０Ｔｏｒｒ以下であるようにすることを含む。
【００１８】
本方法によれば、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いから分離して配置することを含み、それによりアーク長さが例えば約１０ｍｍと約１６ｍｍの間であり、かつより高い出力ランプではより長いアーク長さを定義し得る。
【００１９】
本方法は、さらに、アンテナの形成および、前記アンテナを前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーへ結合させることを含む。前記アンテナは、前記セラミック放電容器と一体化して形成することが可能であり、又は前記セラミック放電容器から別に形成されてもよい。前記アンテナは必須ではなく場合により用いるものであり、前記ランプを始動させるために必要ではない場合もある。
【００２０】
前記方法はさらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに石英スリーブを設けてもよい。さらに、前記方法は、前記石英スリーブと前記放電容器との間に圧力が約１００と４００Ｔｏｒｒの間のガスで充填してもよい。
【００２１】
さらに他の例示実施態様においては、放電ランプは：第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と；前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ約０．７５と０．８５の間のパワーファクタを持つメタルハライド（ＭＨ）化学充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と；及び、第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、前記第一の端部が前記第二のキャビティに位置する。前記第二のキャビティは、お互いに比例し、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されたアスペクト比が２以下（例えば１．２と２．０の間）であるような、内部長ＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持つ。しかし、他の比も本発明の範囲に含まれる。本セラミック放電ランプは、イグナイタ回路、内部又は外部の例えば内部プローブ、始動電極、バイメタルスイッチを用いることなく、プローブ始動バラストを用いて始動し作動させる。
【００２２】
本発明システム、方法、装置及び機器は、セラミック放電メタルハライド（ＣＤＭ）ランプであって、高電圧イグニッション回路を用いる又は用いないバラストシステムで使用するランプを提供する。さらに、本発明システムは、Ｎｅ−Ａｒペニングガス混合物を含むＣＤＭランプを提供する。これは、例えばＡｒ、Ｋｒ又はＸｒ等の他の希ガスよりも大きい浮力を持ち、従って、制御された曲がりを有するアークを生成することが可能となる。前記化学充填物にはまた、ＮｅＫｒ８５、Ａｒ、Ｋｒ及び／又はＸｅが含まれる。
【００２３】
本発明の装置及びシステム及び方法のさらなる適用分野は、以下詳細な説明に基づき明らかとなるであろう。当該詳細な説明及び具体的な実施例は、本発明のシステム及び方法を例示的に説明するものであり、本発明のシステムを説明することだけを意図したものであり、限定することを意図したものと理解されるべきではない。
【００２４】
本発明の装置、システム及び方法の他の構成、課題及び利点については、以下の記載、特許請求の範囲及び添付の図面に基づきより理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明のシステムのひとつの実施態様による、ＭＨランプの断面図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿うＭＨランプの側断面図である。
【図３】図３は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるＭＨランプの断面図である。
【図４】図４は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるＭＨランプの側面図である。
【図５】図５は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるＭＨランプの詳細な側面部分図である。
【図６】図６は、本発明のシステムのひとつの実施態様による外周部を持つＭＨランプの側面図である。
【図７】図７は、本発明のシステムの他の実施態様によるＭＨランプと外周部の側面図である。
【図８】図８は、本発明のシステムによる３４０Ｗランプの出力スペクトルを説明するグラフである。
【図９】図９は、本発明のシステムによる３４０Ｗランプのパワースィープを説明するグラフである。
【図１０】図１０は、本発明のシステムによるランプの、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフである。
【図１１】図１１は、本発明のシステムによる新しいＮｅ−Ａｒ充填ランプの、再点火電圧対圧力を説明するグラフである。
【図１２】図１２は、本発明のひとつの実施態様による、ランプの下方に設けられたフレームワイヤを持つＮｅ−Ａｒランプにおいて、アーク曲がり対電極分離を説明するグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、最大アークチューブ壁温度対出力を説明するグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、閃絡電圧を説明するグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、効率対３５０Ｗで作動されるランプの内部スリーブ直径を説明するグラフである。
【図１６】図１６は、本発明のシステムの実施態様による３３０Ｗランプの１００時間での光学的結果を示すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明のシステムの実施態様による２０５Ｗランプの１００時間での光学的結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
特定の例示実施態様につき以下の説明的記載は、説明だけのものであり、本発明のシステム、その応用、使用を制限することを意図するものではない。本発明のシステム及び方法についての以下の詳細な説明において、参照符号が図面及び一部として付されている。また、記載されるシステム及び方法が実施され得る具体的な実施態様を説明する方法で示される。これらの実施態様は、当業者が、ここで開示されたシステム及び方法を実施するために十分詳細に説明されている。他の実施態様も利用可能であり、構造及び論理的変形もまた、本発明のシステムの本質及び範囲から外れることなく実施可能であるということは理解されるべきである。
【００２７】
以下の詳細な説明は、従って、制限する意味で理解されてはならない。本発明のシステムの範囲は、添付の特許請求の範囲のみで定義される。ここで、図面における最初の番号は通常図面番号に対応する。ただし複数の図に表される同じコンポーネントには同じ番号が付されている。さらに、明確にするという目的で、ある構成の詳細については、当業者にとっては明らかであり本発明のシステムの記載を不明瞭にしないために、言及されていない。
【００２８】
本発明システムのひとつの実施態様によるＭＨランプ１００の断面図が図１に示される。前記ランプ１００は、ひとつ又はそれ以上の、例えば結晶性アルミナ等のセラミック放電容器１０２を含み、容器端部１１８、フィードスルー１０６及び例えばアクティブ又はパッブアンテナ１２２等のアンテナを含む。
【００２９】
前記放電容器１０２は、特定の形状化がされており、放電キャビティ１０８を定義する。これは前記容器端部１１８の間に位置し、長さＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴを持つ。前記内部長さＬＩＮＴ及び内部直径ＤＩＮＴはお互いに比例関係にあり、ＬＩＮＴ／ＤＩＮＴとして定義されるアスペクト比は２以下である。前記内部キャビティ１０８は、球状形状であってよく、望ましい化学充填物１１６を含む。前記キャビティ１０８は、それぞれの容器端部１１８に位置するひとつ又はそれ以上の開口部１２０を持つ。開口部１２０は、適切な電気リード、例えばフィードスルー１０６等が通過可能なように形状及びサイズが設けられている。キャビティ１０８は、適切な化学充填物で充填されている。かかる充填物は、イオン化充填物であって、ネオン（例えば始動ガスとして）等の不活性ガス、ひとつ又はそれ以上のメタルハライド、痕跡量のクリプトン８５（Ｋｒ８５）及び以下説明するように水銀も同様に含まれ得る。
【００３０】
前記キャビティ１０８は、全ての適切なシールに用いられるガスタイト方法でシールされていてもよい。例えば、前記シールはフリット１０４を含み、これは前記放電容器１０２及び隣接するフィードスルー１０６の部分をシールして前記キャビティ１０８をシールする。前記フリット１０４は、すべての適切な材料を用いて形成できる。前記材料としては、ガラス、バリウム又は他の適切なシーリング及び／又は絶縁材料が挙げられる。さらに、前記フリットのための適切な材料は、前記ランプが使用の際に加熱／冷却を経て不要な力が前記ランプ１００又はその一部に加わらないように、熱膨張率が前記放電容器と類似している。前記キャビティ１０８は、例えばＮｅ−Ａｒ及び／又はＡｒ−Ｈｇ等のペニングガス混合物を含む。放電容器１０２は、適切な技術で製造できる。例えば、放電容器１０２は、射出成形材料から形成され、その後空気焼成技術に供される。注意すべきは、前記放電容器の純度を維持することで、Ｈ汚染を減少させ、使用の際にＨ−スパイクを減少又は抑制することである。
【００３１】
前記フィードスルー１０６のそれぞれは、第一及び第二のフィードスルー端部１１２及び１１０を持ち、かつ前記電極１１４が前記キャビティ１０８内に設けられている前記第一の端部１１２の次に位置され得る電極１１４を持つ。前記フィードスルー１０６は、ひとつ又はそれ以上の材料から形成され、前記図１に示される電極のチップ間距離である距離ＬＥでお互いに離れていてもよい。前記フィードスルー１０６は、全ての適切な材料から製造されていてよい。例えばひとつ又はそれ以上のフィードスルー１０６は、例えば、ニオビウム（Ｎｂ）、サーメット及びタングステン（Ｗ）を含む３部分構成を含むことができる。前記フィードスルー１０６のニオビウム部分は、前記第二の又は外側端１１０に隣接していてもよく、前記フィードスルー１０６のＷ部分は前記フィードスルー１０６の一部分に位置していてもよく、前記第一の又は内部端１１２に隣接し、前記フィードスルー１０６のサーメット部分は前記Ｎｂ及びＷ部分の間に位置されてもよい。さらに、前記フィードスルー１０６は、ひとつ又はそれ以上のエンボス部分１０を、例えば前記キャビティ１０８をシールするための補助するために含んでいてよい。
【００３２】
アンテナ１２２は、始動を補助するために使用され、パッシブ又はアクティブタイプを含む。ワイヤアンテナが示されているが、前記アンテナは、他のタイプ、例えばＰｈｉｌｉｐｓ  Ｉｎｖｅｎｔｅｄ  Ａｎｎｔｅｎｎａ（ＰＩＡ）タイプアンテナ、例えばＲｅｎａｒｄｕｓ等のＵＳ特許Ｎｏ５５４１４８０に「Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｔａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｏｎ  Ｏｕｔｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ」として開示されたもの、及び／又はＪａｃｏｂｓ等のＵＳ特許Ｎｏ４２６０９２９に「Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｏｄｉｕｍ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ」として開示されたものが挙げられる。これらの文献は共に参照され、本明細書の一部とする。前記アンテナ１２２は、例えば前記電極１１４の間にある領域での前記放電容器１０２の外側部分に沿って、伸ばすことができる。さらに、前記アンテナ１２２は、ひとつ又はそれ以上のリング１２２を含むことができる。これらは部分的に及び／又は完全に前記放電容器１０２の外周（例えば前記ネック１２４）を取り囲むことができる。前記アンテナ１２２は、全ての適切な導電性材料例えば、タングステン、モルブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、それらの合金等を用いて形成され得る。さらに、前記アンテナ１２２は、前記放電容器１０２と全体又は一部を一体化して形成することができる。例えば前記アンテナ１２２は、少なくとも一部の前記放電容器１０２を形成する導電性材料を含むことができる。さらに、前記アンテナは、一体化ハイブリッド（イグニッション）アンテナを含むことができる。これはＵＳ仮特許出願Ｎｏ６１／０７９５１４（代理人書類番号Ｎｏ０１０３３０、２００８年７月１０日出願）で「Ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｏｄｉｕｍ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ  ｗｉｔｈ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｎｔｅｎｎａ」として記載されている。当該内容は、参照して本明細書の一部とする。従って、アンテナはイグニッションパルスを減少させるために、製造コストと複雑性を減少させると同様に、適用され得る。ここで記載の種々の実施態様において、前記アンテナは、パッシブ、アクティブ又はハイブリッドアンテナであってよい。
【００３３】
サーメットには、例えば３５−５５％モリブデンサーメット等の適切な全てのサーメットが含まれる。さらに、５５％モリブデンサーメットは、３５％モリブデンサーメットを用いる際に供される発光効率に比べて約６％高い発光効率を生じる。しかし、サーメットの他の値もまた本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
化学充填物１１６は、望ましいパワーファクタ及び／又はルーメン出力を持つ成分の組み合わせを含むことができる。例えば、望ましい範囲として、前記パワーファクタが０．７５と０．８５（又は０．８０と０．８５）の間で変動可能なものが考えられる。例えば、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物化学充填物がパワーファクタ約０．８３を生じるものとして使用され得る。しかし他の化学充填物もまた考えられる。例えば、化学充填物には、例えば３０００から４０００Ｋの色温度の望ましい色特性を実現するために、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｇ、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｃｓ、Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎ−Ｃｓ及びＮａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｍｎ−Ｃｓヨウ化物が挙げられる。さらに、化学充填物には、例えば４Ｋ塩混合物等が含まれる。４００Ｗ交換ランプで、ＬＶが約１３５Ｖである場合、４０ｍｇのＣＤＭ４ｋ塩＋４．０ｍｇＮａＩ追加＋ＣｓＩの混合塩である。化学充填物は、例えば５．３ｍｇのＨｇ量を含むことができる。しかし、他のＨｇ量もまた考えられる。
【００３５】
従って、式１を考慮すると、より低いパワーファクタを持つ化学充填物を持つランプは、Ｎａ−Ｓｃ化学充填物を持つ類似のランプに比べてより高いＬＶを生じることができる。Ｎａ−Ｎａ−Ｔｌ−Ｃａ−Ｃｅ−Ｉｎヨウ化物化学充填物のさらなる利点は、同じ出力（即ち同じＬＯＷ）ランプでは、従来のＮａ−Ｓｃ化学充填物と比べてより高いルーメン出力を得るということである。従って、ランプのＬＯＷが低い場合であっても、類似のルーメン出力が、低いパワーファクタを持つ化学充填物を用いて得られ得る。さらに、この化学充填物の利点は、エネルギ節約ランプを使用する際に、バラストの見かけＬＶとより合致する範囲のＬｖを含むことができるということである。本発明のシステムによる３４０Ｗランプと、プローブ始動用バラスト又はパルスタイプバラスト（例えばＭ５９又はＭ１１３タイプのバラスト）を用いて従来の４００ＷＭＨでの従来の４００Ｗランプとの、１００時間電気的及び技術的性質の実験的比較が、下表１及び２に示される。
【００３６】
【表１】
0005655006.tif 000002
【００３７】
【表２】
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表１を参照すると、本発明のシステムによる３４０Ｗランプのランプ電圧（ＬＶ）及び電流（ＩＬ）は、従来のＱＭＨ４００Ｗランプの対応する値と類似であることが分かる。従って、これらの値が前記バラストの対応する見掛け値（例えば４００Ｗバラスト）と一致することから、前記バラストの効率及び寿命は、本発明のシステムによる３４０Ｗランプにより悪くは影響されていない。
【００３８】
さらに、表２を参照すると、本発明のシステムによる３４０Ｗランプの１００時間光出力（ルーメンで）は、従来のＱＭＨ４００Ｗランプの出力を比べて類似していることが分かる。しかし、約８０００時間作動後では、本発明のシステムによる光出力（平均ルーメンで）は、従来のＱＭＨ４００Ｗを超えている。さらに、本発明のシステムによる３４０Ｗランプの、カラーレンダリングインデックス及びＭＰＣＤ（平均感知色差）を含めることができる色特性は、従来のＱＭＨ４００Ｗを超えている。最後に、本発明のシステムによるランプの寿命に亘る約２００Ｋの予想される色シフトは、等価な従来のＱＭＨランプの寿命に亘る予想色シフトの６００Ｋよりも小さい。
【００３９】
明細書には３４０Ｗランプについて示されているけれど、本発明のシステムによるランプは、例えば１７５Ｗ−１０００Ｗ又はそれ以上の範囲を含むランプも含まれ得る。さらに、本発明のシステムによりランプは、同等のルーメン出力を提供しつつ、従来のＱＭＨランプに比べて、約１５−２０％大きいエネルギ節約を提供することができる。これは、表３を参照するとさらによく説明されており、本発明のシステムによる種々のランプの出力につきエネルギ節約が示されている。
【００４０】
【表３】
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図２の線２−２に沿って切り取られた本発明のシステムによるＭＨランプの断側面図が図２に示される。示されるように、第一及び第二の半径方向断面ａ及びｂは、前記キャビティ１０８の中心軸から外側に伸びており、お互いに等しくてもよい。前記キャビティ１０８の領域にある前記放電容器１０２の壁は、前記キャビティ１０８の前記外部直径（ＤＥＸＴ）及び前記内部直径（ＤＩＮＴ）で定義される。アーク曲がりは、電極１１４間（図１）の距離ＬＥを短くすることで減少させ得るので、距離ＬＥは、アーク曲がりが望ましい範囲であるように選択され得る。さらに、電極１１４間の距離ＬＥの減少は、前記ランプ１００の発光効率を増加させ得る。
【００４１】
本発明のシステムによる実施態様によるＭＨランプ３００の断面図が図３に示される。前記ランプ３００は、図１に示されるランプ１００に類似するが、前記ネック部分３２４が、前記ランプ１００のネック部分１２４に比べてより長いという点で異なる。さらに、ひとつ又はそれ以上のフィードスルー３０８は、前記キャビティ１０８のシーリングを強化するために模様付け又はエンボス部分３２５を持つ。このエンボス部３２５は、サーメット部分に対応でき、かかるサーメット部分は、内部Ｗフィードスルー部分及び内部Ｎｂフィードスルー部分の間に位置され、また図１と関連して説明される。アーク３０１は、前記第一及び第二の電極３１４の間に伸びていることが示される。明瞭にするためにアンテナは示されていない。前記アーク曲がりは電極３１４間の距離ＬＥが短くなると減少することから、この距離ＬＥは、アーク曲がりが望ましい範囲になるように選択され得る。さらに、電極１１４間の距離ＬＥを減少させることは、前記ランプの発光効率を増加させ得る。
【００４２】
本発明のシステムの実施態様によるＭＨランプ４００の側面図が図４で示される。前記ランプ４００は、始動補助のためのアンテナ４２２を含み得る。前記アンテナ４２２は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）等の全ての適切な導電性材料から形成され得る。示されるように、アンテナ４２２は、前記ランプ４００のひとつ又はそれ以上のネック部４２４を取り囲むようにワイヤを用いて形成され、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルー４０６と電気的に結合される。しかし、前記アンテナを電気的に結合する他の方法もまた考えられる。例えば前記アンテナは、例えばタングステン等の導電性材料を用いて、前記放電容器４０２上に堆積させたり、一体化して形成させたりして形成することができる。さらに、前記アンテナ４２２は、又はその一部が、前記シールガラス（フリット）４０４の少なくとも一部に伸びているか又は堆積されていることも可能である。例えば、タングステンペーストを、放電チューブ（及び／又は前記放電チューブのひとつ又はそれ以上の端部をシールするボタンシールの一部）に適用し、その後、数ミクロンのキャピラリ作用により前記チューブの形成されたアルミナ材料の孔の中に「吸い込ませる」ことが可能である。さらに、パッシブアンテナは知られているが、アクティブアンテナ又はハイブリッドアンテナもまた適用され得る。もちろん、アンテナは、本発明システムで用いる応用及びバラストに依存して前記ランプを始動するために必要ではない場合もあり得る。
【００４３】
さらに、アンテナ４２２は、フィードスルーに隣接して位置される近位端部及び／又は前記ランプ４００のネック部４２４間のいずれかに位置され、システム放電容器４０２に関しては非対象となる遠位端部を持ち得る。本発明のシステムによる前記ランプの長さを制御することで、前記ランプはＱＭＨ又はＭＳタイプのランプを用いる装置に容易に適合させ得る。
【００４４】
前記放電容器４０２を充填するガスに関しては、前記ガス充填４１６は、Ｎｅ−Ａｒペニング混合物を含み、前記充填圧力は、閃絡電圧（又は始動電圧）を減少させる及び／又はランプをウオームアップの際にスイッチオフにする原因となるヨウ化水素（ＨＩ）再始動電圧スパイクの形成を低減させるか抑制するように（例えば１５０及び２５０Ｔｏｒｒの間に）調節される。前記化学充填物圧力が増加することは、純粋ガス（例えばＡｒ、Ｋｒ又はＸｅ）を用いる通常の実施とは逆であり、前記化学充填物は、化学充填物の圧力減少に従って化学充填物閃絡電圧は減少する。このことは以下図１０ー１３を参照してより十分説明される。
【００４５】
さらに、例えば水素（Ｈ）等の不純物をランプのキャビティ内に導入することは避けるべきである。というのは、例えばＨＩ−再始動電圧スパイク等の望ましくない影響を低減するか除去するためである。従って、ＨＩ−再始動電圧スパイクは、始動ガスのタイプ、アークチューブ圧力及び／又はチューブ容積を制御することで避けることができる。例えば、アーク長さを等価な従来のランプで用いられる長さから減少させること（例えば２１０Ｗ及び３３０Ｗでそれぞれ、約１０．１ｍｍ及び１２ｍｍ）により、及び前記化学充填物圧力を少なくとも１５０Ｔｏｒｒに増加することにより、ＨＩ−再始動電圧スパイクは十分制御され得る。さらに、充填ガスのタイプが、ＨＩ−再始動電圧スパイクを減少させるか又は完全に除去することができるように選択され得る。例えばＡｒ又はＮｅ充填よりはＸｅでの充填で、ＨＩ−再始動電圧スパイクはほとんど観察されなかった。さらに、Ａｒ充填はＮｅ充填よりも僅かなＨＩ−再始動電圧スパイクを生じ得る。
本発明のシステムの実施態様によるＭＨランプの詳細な部分的側面図が図５で示される。ランプ５００は、少なくともひとつの放電容器５０２、フィードスルー５０６及びアンテナ５２２を含む。前記フィードスルー５０６は、電極５１４を含み、これはキャビティ５０８内に位置される。放電容器５０２は、ネック部５２４を含み、これは外部直径（又は外部周囲）を持ち、前記放電容器５０２のキャビティ部分５０８の外部直径（又は外部周囲）よりも小さい。前記アンテナ５２２は、例えばタングステン（Ｗ）、モルブデン（Ｍｏ）及び／又はタンタル（Ｔａ）ワイヤ等の導電性材料から形成され、ひとつ又はそれ以上の端部を持ち、前記アンテナ５２２が前記ネック部５２４の一部を又は完全に囲み、前記フィードスルー５０６と電気的に結合して前記ランプの始動を補助する。これらの部分の前記ネック５２４の直径（又は外部周囲）は、前記アンテナ５２２の端部に隣接するように位置を調節され得る。それにより前記フィードスルー５０６と前記アンテナ５２２が電気的に結合される。
【００４６】
本発明のシステムの実施態様によるＭＨランプ６００の側面図が図６に示される。ランプ６００は、少なくともひとつの外周部６０２、ベース６０４、第一及び第二のステムリード６０６及び６４０、（ガラス）ステム６３４、ワイヤフレーム６０８、凹部６１６及び例えば放電ランプ６４２（これは、例えばランプ１００、４００と類似であってよい）等の照明源を含む。
【００４７】
前記外周部６０２は、ガラス又は他の適切な材料で形成されてよく、例えばスレッドベース６０４等の適切なベースに付着されている。しかし、例えばミニカン、二重接触バヨネット、ピンベースＰＧ−１２等の他のベースもまた考えられる。前記外周部６０２は、中に放電ランプ６４２が位置されているキャビティ６２２の少なくとも一部を形成する。
【００４８】
前記放電ランプ６４２は、放電容器６３０（ＰＣＡ又は他の適切な材料から形成され得る）、フィードスルー６１０、６１２及びアンテナ６１４を含む。前記アンテナ６１４はパッシブ、アクティブ又はハイブリッドであってよい。前記アンテナ６１４は、前記ランプ内の前記ワイヤフレーム６０８等のコンポーネントを曲げないように配置されるべきである。
【００４９】
前記第一及び第二のステムリード６０６、６４０は、前記放電ランプ６４２及び他の部品を位置決めするフレームを形成し、例えばスチール等の導電性材料から形成され、蒸発を避けるためにコーティングを含み得る。例えば、前記第一及び第二のステムリード６０６、６４０は、前記外周部６０２内の他の暴露される導電性部品と同様に、蒸発（例えばフレームワイヤの蒸発）を減少させるか又は完全に抑制するために、ニッケルコーティングを含み得る。前記第一及び第二のステムリード６０６、６４０は、それらの間が曲がらないようにそれぞれお互いに適切な距離で離されるべきである。
【００５０】
前記第一及び第二のステムリード６０６、６４０は、前記ベース６０４及び導電性センターコンタクト６３８それぞれと、その第一の端部で結合され得る。前記第一のステムリード６０６の前記端部はまた、延長部６２６と結合されてもよい。これは、前記放電ランプ６４２のフィードスルー６１０に結合される。前記第二のステムリード６４０の端部は前記ワイヤフレーム６０８に結合されてよい。前記ワイヤフレーム６０８は支持装置と組み合わせるために適した端部６１８を含み、前記支持装置は例えば凹部６１６等が挙げられ、これは前記外周部６０２に相対して前記ワイヤフレーム６０８を位置するために用いられる。しかし、支持装置の他のタイプも使用され得ることはまた考えられる。従って、前記ワイヤフレーム６０８は開口部を含むことができ、前記開口部には、前記凹部６１６の少なくとも一部が設けられる。しかしまた、例えばワイヤ等の位置決め装置が、望ましい場合に、前記ワイヤフレーム６０８回りに設けられてもよい。
【００５１】
前記第二のワイヤステムリード６４０の端部は、前記放電ランプ６４２の対応するフィードスルー６１２と、直接又はひとつ又はそれ以上の他のリードを介して、結合されてもよい。前記ステムリード及び他の電気的導体は十分な空間を有し、それにより相対する電極を有するステムリード及び／又は導体間でアークすることを避けるべきである。図６で示されるように、前記ワイヤフレーム６０８は、前記ランプ６００が水平位置に置かれる場合には、アーク曲がりを減少させるための二重フレームを形成する。しかし望ましい場合には、単一フレームが使用され得る（例えば、２つの側に対して、放電ランプ６４２のひとつの縦側に位置される）。
【００５２】
ガラスステム６３４は、前記キャビティ６２２の少なくとも一部を形成し、前記第一及び第二のステムリード６０６、６４０それぞれのための通路（及びシール）を提供する。絶縁体６３６は、前記金属ベース６０４と前記センターコンタクトとを絶縁するために使用され得る。
【００５３】
前記キャビティ６２２は好ましくは、望ましい雰囲気を維持する。例えば前記雰囲気には望ましい圧力のガスを含むことができる。さらに、前記キャビティ６２２と接触する部品の冷却を増加するために、前記キャビティは、例えば望ましい圧力のＮ２等のガスを含んでいてよい。さらに、前記放電ランプの始動電圧は、ガス充填物で前記キャビティ６２２を充填することで低下させることができる。例えば窒素−ネオン等のガス充填物である。しかし、前記キャビティ６２２が、真空状態で維持されることも考えられる。真空条件では、前記放電ランプの作動温度を上げ得る。従って、前記キャビティ６２２内に含まれる雰囲気は、前記放電ランプ６４２のコールド／ホットスポット温度を制御するために使用可能である。
【００５４】
場合により、例えば石英シュラウド６４６等のシュラウド（又はスリーブ）を、前記放電ランプ６４２の回りの少なくとも一部に位置させてもよい。それにより、前記放電ランプ６４２のコールド／ホットスポット温度の制御及び／又は前記放電ランプが破壊された場合の保護を提供する。前記石英シュラウド６４６は、すべての適切な機構を用いて配置されることができる。例えば、保持装置６４８を前記ワイヤフレーム６０８の部分に付着させ、前記石英シュラウド６４６を望ましい位置に保持し得る。前記石英シュラウド６４６は、本発明のシステムによる３３０Ｗランプを用いる場合には、内部直径として例えば２２−２８ｍｍを持ち得る。しかし、他の直径もまた考え得る。場合により、酸素及び汚染物（例えば水、水素、メタン及び他の炭化水素汚染物）除去装置、例えばひとつ又はそれ以上のゲッタ６４４を、前記ステムリード６０６、６４０のひとつ又はそれ以上に付着させ、前記ランプ６００の前記キャビティ６２２内から酸素を除去するように作用させてもよい。
【００５５】
従って、本発明のシステム及び装置により、高圧、低コスト、高信頼性及びプローブ始動バラスト及び／又はパルスバラストと用いることができ、容易に始動可能な高効率ＣＤＭタイプランプが提供される。
【００５６】
本発明のシステムの実施態様によるＭＨランプの照明試験結果を説明するグラフが下表４に示される。表４で、第６カラムは、ルーメン／ワットでの発光効率であり、ＣＣＴは関連する色温度であり、ＣＲＩは色レンダリングインデックスであり、ｘ及びｙは、ＣＩＥ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）１９３１色空間のカラーインデックスであり、ＭＰＣＤは平均知覚色差である。表４の最下行は、従来の４００Ｗランプを用いて得られた結果を示す。
【００５７】
【表４】
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表４には、本発明のシステムにより３４０Ｗランプを見かけ電線電圧及びリアクタバラストを用いて試験ランプとした１００時間試験データが示される光技術的性質（ＬＴＰ）は、１００時間、リアクタバラスト上の見かけ電線電圧（例えば２２０Ｖ）で読まれる。平均効率は、１０７．８Ｌｍ／Ｗである。従来のスイッチ／プローブ始動４００ＷＱＭＨランプでは９０ｌｍ／Ｗである。これらは、表４の列でＬｍ／Ｗとラベルされた値、及び表４の行で平均及び石英とラベルされた値からわかる。計算された光維持性は４００ＷＱＭＨランプよりも優れている（例えば８０００時間で６５％）。さらに、本発明のシステムによるランプの色点は、黒体線（ＢＢＬ）に近い。
【００５８】
本発明のシステムによる実施態様による外周部を持つＭＨランプ７００の側面図が図７に示される。ランプ７００は、二重バヨネットマウント７９０を含む。さらに、外側に突き出る凸部７１６が、アークチューブ７３０を支持するためのワイヤフレーム７０８の少なくとも一部に位置する。
【００５９】
本発明のシステムの実施態様による３４０Ｗランプについて出力スペクトルを示すグラフが図８である。４５１ｎｍでの発光が強調されている。１００Ｖでの従来のエネルギ節約ランプとは反対に、約１３６Ｖの高ランプ電圧（ＬＶ）のため、及び高水銀圧のために、６１０ｎｍと６４０ｎｍの範囲のＣａ分子放射が強調されている。本発明のシステムによるランプのＮ−Ｔ−Ｃ−Ｃ−Ｉｎヨウ化物によるスペクトルの赤領域での放射は、従来のＮａ−Ｓｃ充填物ランプの４０００−４３００Ｋの色温度とは逆に、３９２９Ｋの色温度へ減少する。
【００６０】
本発明のシステムの実施態様によるランプの始動試験結果をより詳細に説明する。第一に、本発明のシステムによるランプは、例えば従来のＭ５９バラスト等のプローブ又はスイッチバラストを用いて、かつイングナイタを用いることなく始動した。すなわち、本発明によるセラミック放電ランプは、プローブ始動バラストを用いて、すべての内部／外部イグナイタ回路もすべての始動電極、プローブ又は内部イグナイタも用いることなく、作動する。１００時間作動後、試験ランプは１７０Ｖ電線電圧（これは、２４０Ｖの見かけ電線電圧とは異なり）で始動した。
【００６１】
本発明システムは、ＣＷＡタイプバラス及び他の磁気バラストとの適合性があり、バラスト始動及びパルス始動バラストの両方のバラストで作動する。前記ランプは、内部イグナイタ回路も始動電極（又は内部イグナイタ）も用いることなく、プローブ始動バラストで作動される。しかし、電子バラストでのルーメン維持は、ＣＷＡバラストでのルーメン維持よりも良好であり得る。さらに、本発明のシステムは、Ｍ５９及びＭ１３５タイプバラストと適合性がある。本発明のセラミックランプによる３４０Ｗセラミックランプ（例えば、ＣＤＭ３４０Ｗと参照される）と、従来の石英ランプ（例えば、ＱＭＨスイッチ／プローブ始動４００Ｗ、及びＱＭＳパルス始動４００Ｗ）とのＬＴＰ（光技術性質）比較が下表５に示される。本発明装置によるセラミックランプが、従来の石英ランプに比べて顕著に優れていることに留意すべきである。例えば顕著なルーメン維持性同様、より優れたカラーレンダリング及び色温度制御である。
【００６２】
【表５】
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表５の第２列は３４０Ｗエネルギ節約ＣＤＭランプで、プローブ始動又はパルス始動バラスト（例えばＭ５９及び／又はＭ１３５のＡＮＳＩバラスト）を用いて作動されることができる。
【００６３】
明細書では３４０Ｗランプを例示して記載されているが、本発明システムによるエネルギ節約ランプは、中程度及び高出力装置に容易に拡張できる。本発明システムによる種々のランプについて従来のランプと比べて可能なエネルギ節約については表３に示される。
【００６４】
説明したように、本発明システムによる前記ランプは、パワーファクタ化学充填物（例えば約０．８２）を用いることができる。これは、Ｎａ−Ｓｃシステム（例えば０．９２）よりも低く、かつ従ってバラストの寿命に悪影響は与えないであろう。しかし、他のパワーファクタも又考えられる。例えばパワーファクタ０．７５−０．８５も望まれるように使用可能である。さらに、前記パワーファクタは、見かけ電圧が対応するバラストの要求に従うように選択することができる。
【００６５】
従って、例えば高ルーメン出力及び優れた色特性等の強化されたランプ性能を持つランプシステムが提供される。さらに、前記ランプは、出力に依存して、例えば対するバラストについてのＡＮＳＩ値と適合する。例えば、２５０Ｗ交換ランプ（即ち、表３に示される２０５Ｗランプ）は、Ｍ５８バラストについてのＡＮＳＩ値と適合し得る。
【００６６】
本発明のシステムによる３４０Ｗのパワースイープを説明するグラフが図９に示される。種々の出力レベルで１０００時間照明測定された。出力が４００Ｗから３００Ｗに減少させると、効率とＣＲＩは減少するが速度は遅い。ＣＣＴは、４００Ｗで３８００Ｋに増加し、３００Ｗでは４２００Ｋに増加する。Ｒ９は、４００Ｗで８５から３００Ｗで４４に減少する。この試験が、１０００経過した後のランプを用いて実施されたことから、効率及び他の光技術性質（ＬＴＰ）は、１００時間経過後のものとは少し異なる可能性はある。
【００６７】
本発明のシステムの実施態様による、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフが図１０に示される。ガス充填外周部（例えば外周部６０２）は、前記ランプの放電キャビティ内に含まれ得るＮｅ−Ａｒ混合物のより高い熱伝導性を補償することができる。これは、前記水平方向で測定されるアークチューブ壁の最大温度を比較すると分かる。前記外周部が真空に維持される場合、最大アークチューブ温度は、同じ出力で実質的にアルゴン充填のランプと比べて、Ｎｅ−Ａｒ充填では約６０Ｋ高くなり得る。しかし、前記外周部が圧力ガスで充填される場合（例えば、本例で３００Ｔｏｒｒ窒素Ｎ２で）、Ｎｅ−Ａｒアークチューブの最大アークチューブ温度は、Ａｒを含むアークチューブかつ真空である外周部で作動される場合のアークチューブの場合と同じである（例えば図１３）。さらに、閃絡電圧は、ガス充填外周部を用いる場合よりも低くなり得る。これは、２０５Ｗランプで測定され、図１４に示される。ここで、これらのランプはＥＤ２８であり、前記ランプ中に１７５ＴｏｒｒのＮ２充填物を持つ。
【００６８】
本発明のシステムの実施態様による新規なＮｅ−Ａｒ充填ランプの再始動電圧対圧力を説明するグラフが図１１に示される。
【００６９】
本発明のシステムの実施態様によるランプの下方に位置するフレームワイヤを持つＮｅ−Ａｒランプのアーク曲がり対電極分離を説明するグラフが図１２に示される。上記説明したように、より軽いガスを用いることによるアーク曲がりは、前記電極を共に近づけて配置することで解消できる。電極をお互いにより近づけて配置することのさらなる利点は、発光効率が増加することである。
【００７０】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての最大アークチューブ壁温度対出力について説明するグラフは図１３で示される。図１３には、ＡｒＫｒ８５を持つアークチューブが比較のために示される。
【００７１】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての閃絡電圧について説明するグラフは図１４で示される。
【００７２】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填外周部で３５０Ｗで作動されるランプの効率対内部スリーブ直径を説明するグラフが、図１５に示される。ガス充填雰囲気で作動する際、前記塩温度は要求されるランプ効率を達成するには低温すぎるようになる可能性がある。従って、石英ガラスシュラウド（例えばスリーブ）が前記アークチューブ回りに配置され、絶縁シールドとして作用し、また汚染防止として作用する。従って、前記ランプは、ＡＮＳＩ汚染試験に合格することが可能となり、ランプをオープン構成で使用することが可能となる。前記シュラウドのサイズは、重要であり、シュラウドが大きすぎると、前記アークチューブに十分な絶縁性を提供できなくなり、又前記シュラウドが余りに小さいと、前記チューブをさらに冷却することとなる。従って、前記シュラウドの形状及びサイズは望ましい絶縁性が得られるように調節されるべきである。これを達成するひとつの方法は、前記シュラウドの内部直径（ＩＤ）を調節することであり、それにより前記シュラウドが望ましい熱絶縁性を提供する。
【００７３】
本発明のシステムの実施態様による３３０Ｗランプの１００時間での光試験結果を説明するグラフが図１６に示される。グラフ１６００は、ベースアップ作動モードでの３３０Ｗランプの１００時間光試験結果を示す。
【００７４】
本発明のシステムの実施態様による２０５Ｗランプの１００時間での光試験結果を説明するグラフが図１７に示される。グラフ１７００は、ベースアップ作動モードでの３３０Ｗランプの１００時間光試験結果を示す。
【００７５】
本システムの追加の利点及び構成は、本開示に基づき当業者には明らかである。また本システムの追加の利点及び構成は、本発明の新規なシステム及び方法を採用する人により実証され得る。その主な点は、従来の構成コンポーネントを用いて作動させることができる、より信頼性の高い、容易に始動されるＨＰＳランプである。本発明のシステム及び装置の他の利点は、従来のランプに本発明のシステム及び装置の構成及び利点を組み込むことで容易にアップグレード可能であるということである。
【００７６】
当然次のことは理解されるべきである。即ち、上記実施態様又はプロセス全てが、ひとつ又はそれ以上の実施態様及び／又はプロセスと組み合わせるか、又は分離することが可能であること、及び／又は本発明のシステム、装置及び方法による、とりわけ別々の装置又は装置部分を実行することが可能であるとうことである。
【００７７】
最後に、上記説明は、本発明について説明することだけが意図されており、添付の特許請求の範囲について、全ての特定の実施態様又は一群の実施態様に限定するように解釈されるべきではない。従って、本発明システムは例示的実施態様に基づいて具体的に詳細に説明されたが、種々の変形、変法実施態様がまた当業者には、以下の特許請求の範囲で与えられる本発明のシステムの本質及び範囲から離れることなく想到され得るものであることは理解されるべきである。従って、明細書及び図面は、説明するためのものであると考えられるべきであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
【００７８】
特許請求の範囲の解釈のため、以下の点理解されるべきである。
ａ）用語「含む」は、請求項に挙げられるより他の要素又は工程を除外するものではない。
ｂ）用語「ひとつ」は、複数の要素の存在を除外するものではない。
ｃ）特許請求の範囲中のすべての参照符号は特許請求の範囲を限定するものではない。
ｄ）いくつかの「手段」は、同じ事項又はハードウエア又はソフトウェアで実施される構成及び機能で表現される。
ｅ）開示された全ての要素は、ハードウェア部分（例えば、分離された又は一体化された電子回路）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータプログラミング）オフサイドそれらの組み合わせを含む。
ｆ）ハードウェア部分は、アナログ又はデジタルのひとつ又は両方が含まれていてよい。
ｇ）すべての開示された装置及びその部分は、特に指示がされていない限り、共に組み合わせる又は分離して新たな部分とすることができる。
ｈ）ステップ、工程のいかなる特定の順も、特に指示がされていない限り、要求されるものではない。
ｉ）用語「複数の要素」は、２又はそれ以上の要素を含む。要素の数についてなんらの特定に範囲も意図されていない。即ち、複数の要素は、２つの要素であってもよく、及び測定できない数値の要素であってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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