(57)【要約】  本発明は、放電容器（１）を備える高圧放電ランプに関するものであり、この高圧放電ランプは、電極と、スタートガスとして少なくとも一つの希ガスと、アーク引継ぎおよび放電容器壁加熱のためにＡｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｚｎの群から選択された少なくとも一つの元素と、少なくとの一つの希土類ハロゲン化物とを含む。このランプは、形成された光が分子ビームにより優勢であるように構成されている。
2010533937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器（１）を備える高圧放電ランプであって、該高圧放電ランプは、
・電極（２）と、
・スタートガスとしての少なくとも１つの希ガスと、
・アーク引継ぎおよび放電容器壁加熱のため、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｚｎの群から選択された少なくとも１つの元素と、
・ビーム形成のための少なくとも１つの希土類ハロゲン化物とを有し、
該高圧放電ランプは、分子ビームが優勢な光が形成されるように構成されている
形式の高圧放電ランプにおいて、
希土類ハロゲン化物の第１の群からの少なくとも１つの代表が、希土類ハロゲン化物の第２の群からの少なくとも１つの代表とともに使用され、
ここで前記第１の群は、ランプの出力Ｐが所定の出力インターバルで上昇すると、色距離ΔＣ（Ｐ）が出力上昇の際に減少する特性を有し、
前記第２の群は、ランプの出力Ｐがこの所定の出力インターバルで上昇すると、色距離ΔＣ（Ｐ）が出力上昇の際に増大する特性を有する、ことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、
前記希ガスは、Ｘｅ、Ａｒ、Ｋｒの群から選択された少なくとも１つの希ガスである高圧放電ランプ。
【請求項３】
請求項２記載の高圧放電ランプにおいて、
希ガスの冷間充填分圧は、５００ｍｂａｒから５ｂａｒの間である高圧放電ランプ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
アーク引継ぎ元素および放電容器壁加熱元素として、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇの群から少なくとも１つの元素が選択される高圧放電ランプ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
前記第１の希土類ハロゲン化物は、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの群から選択された少なくとも１つの元素を含む高圧放電ランプ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
前記第２の希土類ハロゲン化物は、Ｄｙ、Ｇｄの群から選択された少なくとも１つの元素を含む高圧放電ランプ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器（１）内には、放射特性に関連する量のＮａは含まれていない高圧放電ランプ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器（１）内には、放射特性に関連する量のＣａＩ２またはＫは含まれていない高圧放電ランプ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器（１）はセラミックからなり、色度差ΔＣに対しては、
|ΔＣ|＜１０-2が成り立つ高圧放電ランプ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
光効率ηに対しては、
η＞９０ｌｍ／Ｗが成り立つ高圧放電ランプ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
演色指数Ｒａに対しては、
Ｒａ≧９０が成り立つ高圧放電ランプ。
【請求項１２】
請求項４または５記載の高圧放電ランプにおいて、
アーク引継ぎ元素および放電容器壁加熱元素および／または希土類元素は、ヨウ化物または臭化物の形態で充填されている高圧放電ランプ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載の高圧放電ランプにおいて、
原子ライン割合ＡＬに対しては、
ＡＬ≦４０％が成り立ち、
ここで次式が成り立ち、
【数１】
2010533937.tif 000005
ここで
Ｖ（λ）はヒトの眼の明順応した感度であり、
Ｉｍ（λ）は、分解能が０．３５ｎｍから０．２５ｎｍ間の球形光度計で測定された高圧放電ランプのスペクトル強度分布、またはそれより高い測定分解能で当該領域を測定し、平均値形成により換算したスペクトル強度分布であり、
Ｉｕ（λ）は、測定された強度経過Ｉｍ（λ）の連続バックグラウンドに近似するモデル関数であり、
該モデル関数は次のように決定される、
１. 幅３０ｎｍのインターバルで、それぞれの波長値を中心に存在する、Ｉｍ（λ）の最小値の関数Ｉｈ１（λ）を決定し、
２. 幅３０ｎｍのインターバルで、それぞれの波長値を中心に存在する、Ｉｈ１（λ）の最大値の関数Ｉｈ２（λ）を決定し、
３. 幅３０ｎｍのインターバルで、それぞれの波長値を中心に存在する、Ｉｈ２（λ）の算術平均値の関数Ｉｕ１（λ）を決定する高圧放電ランプ。
【請求項１４】
請求項１３記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器（１）はセラミックからなり、ＡＬに対しては、
ＡＬ≦２０％が成り立つ高圧放電ランプ。
【請求項１５】
請求項１３記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器（１）は水晶ガラスからなり、ＡＬに対しては、
ＡＬ≦３０％が成り立つ高圧放電ランプ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項記載の高圧放電ランプと、該高圧放電ランプを駆動するための電子的前置装置とを備える照明システム。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電ランプ、とりわけＨＩＤランプはすでに長い間公知である。高圧放電ランプは種々の用途に使用され、とりわけ比較的良好な演色性とまさに良好な光効率が問題となる用途に使用される。これら２つのパラメータは通例はトレードオフの関係にある。すなわち一方のパラメータが改善されると、他方のパラメータが反対に悪化する。一般的な照明適用では、演色性が通例はより重要である。しかし道路照明の場合には反対である。
【０００３】
さらに高圧放電ランプは、ランプの大きさとランプの光放射領域の大きさと比較して高い出力を特徴とする。
【０００４】
ここで高圧放電ランプとはさらに、放電容器内に電極を有するランプであると理解されたい。高圧放電ランプについては非常に多くの刊行物ならびに特許明細書が存在する。例えばWO 99/05699, WO 98/25294, ならびにBorn, M.著, Plasma Sources. Sei. Technol., 11, 2002, A55である。
【０００５】
未公開のDE-Az 10 2005 034 833.8から分子ビームが優勢な高圧放電ランプが公知である。希土類ヨウ化物を適当に選択した場合には、出力変動の際に色距離ΔＣ（Ｐ）の出力依存性が敏感であるという問題が頻繁に生じることが一般的に示されている。色距離は色度差または色度偏差とも称される。出力がΔＣ＝０の動作点からわずかにずれるとΔＣ値は比較的に大きくなる。このΔＣ値は出力が大きくなると、非常に急峻に正の値から負の値に移行する。反対もまた真である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】WO 99/05699
【特許文献２】WO 98/25294
【特許文献３】DE-Az 10 2005 034 833.8
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Born, M.著, Plasma Sources. Sei. Technol., 11, 2002, A55
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、広い出力領域にわたって良好な演色性を特徴とする分子ビーム優勢高圧放電ランプを提供することである。付加的な課題は、この種のランプにおいてできるだけ高い効率を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は請求項１の特徴部分に記載されている構成により解決される。
【００１０】
ことに有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の目的は、光効率と演色特性とが上手く組み合わされ、改善された高圧放電ランプを提供することである。この高圧放電ランプは演色性が一定であり、色度偏差が広い出力領域にわたって小さいことを特徴とする。上記のことは、少なくとも２つの希土類群を充填物の構成成分として組み合わせることにより達成されることが判明した。ここで第１の群は、ランプの出力Ｐが所定の出力インターバルで上昇すると、色距離ΔＣ（Ｐ）が出力上昇の際に減少する特性を有し、第２の群は、ランプの出力Ｐがこの所定の出力インターバルで上昇すると、色距離ΔＣ（Ｐ）が出力上昇の際に増大する特性を有する。これにより２つの群の代表を適切に組み合わせると、出力上昇の際にもほぼゼロの平坦な色距離ΔＣ（Ｐ）の経過が得られる。出力の変化は、一方では調光の観点で、他方ではランプとランプ特性のばらつき幅との調和が大きい場合に出力変動の観点で見ることができる。
【００１２】
本発明は、放電容器を備える高圧放電ランプに関するものであり、このランプは、電極と、スタートガスとして少なくとも一つの希ガスと、アーク引継ぎおよび放電容器壁加熱のためにＡｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｚｎの群から選択された少なくとも一つの元素と、ビーム形成のための少なくとの一つの希土類ハロゲン化物とを含む。このランプは、形成された光が分子ビームにより優勢であるように構成されている。
【００１３】
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。ここで本発明は、適切な電子的前置装置をランプの駆動のために備える高圧放電ランプからなる照明システムにも関連する。
【００１４】
本発明の基本的技術思想は、DE-Az 10 2006 034 833.8に説明したように、高圧放電ランプの光形成の際に、分子により放電媒体内で形成されたビームを優勢に使用し尽くすことである。この目的のために希土類ハロゲン化物がビーム形成のために設けられている。もちろん放電プラズマの他の構成成分をビーム形成に関与させることもできる。
【００１５】
従来の高圧放電ランプでは原子ビームが優勢である。分子ビームは従来のように副次的に発生し、原子ビームと比較して帯域の広いスペクトル分布を有する。したがって比較的に広い波長セグメントを完全にビームにより満たすことができる。これとは反対に、原子ビームは本質的にラインビームであり、従来のランプでは多数のラインと種々の拡幅メカニズムにより、基本的に制限されたラインビームの演色性をある程度改善している。しかし通例、このようなメカニズムにより形成されたセグメントは、分子ビームの場合よりも格段に小さく、さらに原子のライン幅は別の粒子密度と複雑に絡み合っている。ランプ中のこの粒子密度を調整するのは非常に困難である。
【００１６】
ランプのビーム形成のために分子を重視することにより同時に良好な効率、良好な吸収特性が達成され、さらに熱化を比較的に強くすることができる。ここで熱化の概念は局所的に理解すべきである。これは局所的な熱力学的平衡である。なぜなら実際には均質の温度分布は存在しないからである。
【００１７】
ランプは希ガスまたは希ガス混合体を、スタートガスまたはバッファガスとして有する。ここで希ガスはＸｅ、Ａｒ、Ｋｒであり、それらの中でＸｅがとくに有利である。スタートガスの典型的な冷間充填分圧は、１０ｍｂａｒから１５ｂａｒ、有利には５０ｍｂａｒから１０ｂａｒ、さらに有利には５００ｍｂａｒから５ｂａｒ、とくに有利には５００ｍｂａｒから２ｂａｒの間の領域である。さらにアーク引継ぎ元素および容器壁加熱元素が設けられている。これらはＡｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｚｎからなる群の一つの元素を有している。これらの元素はハロゲン化物、とりわけヨー化物または臭化物として存在し、これらの形態に例えばＡｌＩ３またはＴｌＩとして注入することができる。スタートガスおよびバッファガスは、放電のコールドスタート能力とコールド点弧をサポートする。十分に暖まると、化合物またはＡＬ、Ｍｇ、Ｉｎ、ＨｇおよびＺｎの場合は元素として存在するアーク引継ぎ元素および容器壁加熱元素が蒸発する。プラズマの生じる相応の化学物質がアークを引き継ぐ。プラズマ特性が変化する結果、壁温度が上昇し、これにより少なくとも一つの希土類ハロゲン化物が蒸気相に移行する。この希土類ハロゲン化物は、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｇｄからなる群の元素、有利にはＴｍ、Ｄｙからなる群の元素、とくに有利にはＴｍにより形成される。ここでは上に述べたと同じようにヨウ化物または臭化物が有利である。例えばＴｍＩ３である。スタートプロセスに重要な成分、すなわちスタートガス、アーク引継ぎ元素および容器壁加熱元素は、放射に対しては今や二次的な役目しか果たさない。
【００１８】
従来の高圧放電ランプとの相違は、アークにおいてとりわけ希土類ハロゲン化物の分子ビームが優勢なことである。とりわけツリウム一ヨウ化物ＴｍＩが考えられる。これは充填された三ヨウ化物から形成される。
【００１９】
基本的に希土類元素はとりわけ三ヨウ化物として充填される。三ヨウ化物は温度に依存して二ヨウ化物および続いて一ヨウ化物になる。とりわけ本発明にとっては、一時的に形成された希土類一ヨウ化物ないしは一般的に希土類一ハロゲン化物が有効である。
【００２０】
希土類ハロゲン化物の役目は、所望の連続的ビームの形成に制限されない。希土類ハロゲン化物は同時にアーク収縮のために、すなわち収縮領域での温度低減のために用いられ、プラズマのオーム抵抗を相応に変化させる。
【００２１】
従来の高圧放電ランプではで投擲に、いわゆる電圧形成物と光形成物とが区別される。特別の電圧形成物を添加することはこの関連から必ずしも必要ではないが、所定量から逆効果を招くこともある。温度プロフィールを収縮されたアークの形態で特別に形成することにより、いずれにしろ放電コア内に含まれる種がプラズマの適切な抵抗形成を引き継ぐ。とりわけ古典的な電圧形成物ＨｇとＺｎを完全にまたは部分的に省略することができる。ただし本発明はＨｇフリーまたはＺｎフリーランプに制限されるものではない。構成元素Ｈｇを省略または少なくとも低減できることは、環境保護の点から非常に有利である。
【００２２】
しかし構成元素ＨｇとＺｎは、例えば壁相互作用と関連しても重要な役目を果たし、ランプ電圧をさらに上昇するために所望される。したがって本来、電圧形成物を省略できるが含有することができる。
【００２３】
非常に良好なビーム効率を達成するために、従来では原子ビーム、とりわけＴｌとＮａに頼るのが通例であった。高い光効率を達成するために達成するために原子ビームを使用することは、この関連で必要でないだけでなく、演色特性の点でＴｌおよびＮａを使用する場合には不所望のアーク冷却が生じるので望ましいものではない。とりわけＮａを取り入れることは止めるべきであるか、非常に制限すべきである約８１９ｎｍの赤外線でのＮａビームおよびＮａのさらなる赤外線はプラズマをほぼ妨げられずに去り、アークを冷却する。プラズマの波長は境界波長の上側、約６３０ｎｍより上にあり、しばしば光学的にはまさに希薄だからである。５８９ｎｍでのＮａ共振ラインを中心にするスペクトル領域が光学的に希薄であると言うことができない場合であっても、このビームは中央アーク領域での不所望の冷却を引き起こす。そのためアーク内の温度が不都合に低下することとなる。
【００２４】
同様の論議が、５８０ｎｍ以上の波長領域に顕著な放射能力を有する、例えばＫおよびＣａのような他の種に対しても当てはまる。構成成分Ｎａ、ＫおよびＣａは有利にはせいぜい次のような量に抑えるべきである。すなわち放射特性に関係せず、前記の優勢な分子ビームを妨げない量に抑えるべきである。
【００２５】
本発明によれば、プラズマはできるだけ広い可視スペクトル領域にわたって光学的に濃密であるべきである。これは、従来の高圧放電ランプと比較して、ビームがランプからの出射前に十分に熱化されていることを意味し、この熱化はプランクのスペクトル分布に近似する。プランクのスペクトル分布は理想黒放射に相当し、人間の知覚には「自然」と感じられる。
【００２６】
通常、添加物Ｎａ、ＫおよびＣａの顕著なビーム形成関与はスペクトルを損い、プランクのスペクトル特性への近似を悪化させる。波長が６００ｎｍ以上のラインは基本的にほとんど不可避である。なぜならここでは希土類ハロゲン化物がもはやほとんど吸収されず、他の吸収剤も使用されないからである。
【００２７】
プランクのビーム特性への近似は、いわゆる色度差ΔＣにより測定することができる。本発明のランプは良好な、すなわち小さなΔＣ値を有するべきである。セラミック放電容器を使用すれば、一般的な照明目的に対して非常に有利な値、|ΔＣ|＜１０-2が達成される。
【００２８】
本発明の高圧放電ランプにより、有利には９０ｌｍ／Ｗ以上の良好な光効率が達成される。同時に演色特性も良好であり、有利には少なくとも９０の演色指数Ｒａが達成される。
【００２９】
しかし個々の事例では本発明の実施の際に、上記２つの目的の一つ、すなわち演色特性または光効率が前面に押し出されることもある。例えば道路照明の場合の光効率である。しかし本発明の有利な適用領域は、最終的に両方のパラメータが重要である高品質の一般照明である。
【００３０】
分子ビームが優勢であることは、本発明の構成ではパラメータＡＬにより数量化される。このパラメータＡＬはここでは「原子ライン割合」と称される。請求項１２には、この原子ライン割合の検出について記載されている。この原子ライン割合は高くても４０％であり、３５％、３０％の方が有利であり、２５％が非常に有利である。これは水晶放電容器の場合も同じである。セラミック放電容器の場合、この数値は高くても２０％、有利には１５％、とくに有利には１０％である。
【００３１】
出力が変動する際に安定性を達成するために、複数の希土類ハロゲン化物が分子ビーム発生器として適切に組み合わされる。ここでは希土類ハロゲン化物の２つの群がともに使用される。第１の群は、出力がΔＣ＝０の動作点からわずかにずれるとΔＣ値が比較的に大きくなる特性を有する。このΔＣ値は出力が大きくなると、非常に急峻に正の値から負の値に移行する。この群のとくに適切な代表はＴｍ−ハロゲン化物、とりわけＴｍＪ３である。第２の群は、出力がΔＣ＝０の動作点からわずかにずれるとΔＣ値が比較的に大きくなる特性を有する。ただしこのΔＣ値は出力が大きくなると、非常に急峻に負の値から正の値に移行する。この群のとくに適切な代表はＤｙ−ハロゲン化物、とりわけＤｙＪ３である。この群の別の良好な代表はＧｄＪ３である。このＧｄＪ３は付加的にＤｙハロゲン化物に添加することができる。とくに良好で適切な混合物は、第１の群と第２の群の分子量がほぼ同じ大きさであり、とりわけ第１の群は２５から７５ｍｏｌ％である。とくに有利には第１の群は４５から５５ｍｏｌ％である。
【００３２】
本発明のランプの有利な特性は、とりわけ電子的前置装置と関連して存分に使用され、最適化される。したがって本発明は、適切な電子的前置装置を備える本発明のランプからなる照明システムにも関連する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】セラミック放電容器を備える本発明の高圧放電ランプの概略的側面図である。
【図２】水晶放電容器を備える本発明の高圧放電ランプの概略的側面図である。
【図３】図１と２によるランプと電子的前置装置の基本回路図である。
【図４】図１と２のランプの照射スペクトルを示す線図である。
【図５】図１と２のランプの照射スペクトルを示す線図である。
【図６】図１と２のランプの照射スペクトルを示す線図である。
【図７】スペクトル知覚感度曲線を示す線図である。
【図８】図４の照射スペクトルをプランク曲線と比較して示す線図である。
【図９】図１のランプの種々の仕様データを、ランプ出力の関数として示す６つの個別線図である。
【図１０】色度差と色温度を、種々の充填物についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１１】色度差と色温度を、種々の充填物についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１２】２つの充填物の照射スペクトルを示す線図である。
【図１３】色度差と色温度を、一連の希土類についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１４】色度差と色温度を、一連の希土類についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１５】色度差と色温度を、一連の希土類についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１６】色度差と色温度を、一連の希土類についてのランプ出力の関数として示す線図である。
【図１７】Ｔｍ／Ｄｙ混合物を備える高圧放電ランプの照射スペクトルを示す線図である。
【図１８】従来技術による２つのランプに対する照射スペクトルを示す線図である。
【図１９】従来技術による２つのランプに対する照射スペクトルを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１と図２は本発明の高圧放電ランプの概略的断面図である。図１はＡｌ２Ｏ３セラミックからなる放電容器１を有するランプを示す。電流は、放電容器の両側に取り付けられたタングステン電極２を通って流れることができる。電極２はブッシングシステム３を介して放電容器に取り付けられている。ブッシングシステムは例えばモリブデンピンからなり、電極ならびに（図示しない）外側電流案内部と溶接されている。
【００３５】
図２は水晶ガラスからなる放電容器１０を有するランプを示す。タングステン電極２はここではモリブデンシート１３と溶接されている。このシートの領域で、水晶放電容器は圧潰により密閉されている。モリブデンシートはそれぞれ外側電流案内部４と溶接されている。
【００３６】
放電容器の特徴的な寸法は長さｌ、内径ｄならびに電極間隔ａであり、これについては後で詳細に説明する。
【００３７】
セラミック放電容器も水晶放電容器もそれぞれ図示しない水晶ガラス製の外側バルブに公知のように収納されている。外側バルブは真空にされている。外側バルブから電流案内部は、外側バルブを密に封鎖する圧潰部を通って外側に導かれ、ランプを電子的前置装置（ＥＶＧ）に接続するために用いられる。この電子的前置装置は電源電圧から高圧放電ランプの駆動に対して典型的な矩形励起波を形成する。この矩形励起波の周波数は典型的には１００Ｈｚから４００Ｈｚであり、電力は３５Ｗから４００Ｗである（交番直流電圧）。短縮してＡＣと称する電源電圧、ＥＶＧと称する電子的前置装置およびランプを備える基本回路が図３に示されている。
【００３８】
放電容器はスタートガスとしてＸｅを、アーク引継ぎおよび壁加熱元素としてＡｌＩ３およびＴｌＩを、そしてＴｍＩ３を充填物として含む。
【００３９】
充填物ならびに放電容器の特徴的寸法はランプの適用に応じて変化する。
【００４０】
典型例Ａ１からＡ６が表１に示されている。プロットされたＸｅ圧は冷間充填圧である。プロットされたヨー化物量は添加された絶対量である。上記の幾何パラメータｌ、ｄ、ａも示されている。ΔＣは千分の一（Ｅ−３）で示されている。
【００４１】
有利には電子的前置装置は、高周波振幅変調を約２０から６０ｋＨｚの周波数領域に加えることにより共鳴を励振するように構成することができる。より詳細な説明に関しては欧州特許第0785702号およびその記載内容を参照されたい。この形態で共鳴を励振すると、プラズマ内の放電アークがアクティブに安定する。このことはとりわけ本発明との関連で、温度プロフィールが比較的制限されているので有利である。
【００４２】
【表１】
2010533937.tif 000003
【００４３】
表１の最後の４つの段について以下詳細に説明する。
【００４４】
まずランプの照射スペクトルが実施例Ａ１、Ａ２、Ａ３について示されている。ここでは原子ライン成分ＡＬ検出についても説明する。図４、５および６はそれぞれ実施例Ａ１，Ａ２およびＡ３に関連するものであり、スペクトル分解能０．３ｎｍにより、球形光度計内で１０時間の駆動後に測定された、図１と図２のランプの照射スペクトルを３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の可視領域で示す。縦軸はスペクトル出力密度Ｉであり、単位はｍＷ／ｎｍである。
【００４５】
分解能に応じてジグザグのラインが重なっており、このラインはそれぞれ次の方法で検出された連続バックグラウンドを求めるための曲線である。ここではとくに図５の付加的な図説明を参照する。測定から曲線Ｉｍ（λ）が得られる。各測定の相応の波長値λを中心にして全部で３０ｎｍの幅のインターバルで、すなわちそれぞれの側でそれぞれ５０の測定を行い、各波長値に最小値Ｉｈ１（λ）がこのインターバルで割り当てられる。これにより平滑化され、基本的に測定スペクトル分布Ｉｍ（λ）の下方に延在する関数Ｉｈ１（λ）が得られる。
【００４６】
ここから出発して別の関数Ｉｈ２（λ）が決定される。ここでは再び各個々の波長値を中心に同じ幅のインターバルが使用される。すなわち全部で１００の測定点が使用される。しかし関数Ｉｈ１（λ）の最大値はこのインターバルでは関数値Ｉｈ２として使用される。測定経過にほぼ近似する２つの関数が得られる。すなわちこれらは、測定経過Ｉｍ（λ）と最小値の関数Ｉｈ１（λ）の間を経過する。
【００４７】
ここから出発して第３の関数Ｉｕ（λ）が求められる。この関数もそれぞれの波長値を中心に３０ｎｍの幅インターバルであり、今回はＩｈ２（λ）の平均値が決定される。このことは曲線Ｉｈ２を格段に平滑化し、この実施例では図４から６に示した平坦なラインが得られる。
【００４８】
ここでは基本的にモデルとして比較的簡単な、実際の連続バックグラウンドを求めるための措置を取り扱う。しかしこの措置は客観的で再現可能である。求められたバックグランド関数Ｉｕ（λ）と測定されたスペクトル分布により、原子ライン割合ＡＬが次式により決定される。
【００４９】
【数１】
2010533937.tif 000004
【００５０】
ここでヒトの眼の明順応感度は速度関数として考慮され、これにより同時に可視スペクトル領域への統合も制限される。スペクトル的な眼の知覚感度Ｖ（λ）が図７に示されている。
【００５１】
Ｉｈ１（λ）、Ｉｈ２（λ）およびＩｕ（λ）を決定するための個々のステップを、図示のように３０ｎｍの完全なインターバルで実施するためには、波長領域の縁部に３８０ｎｍ以下と７８０ｎｍ以上の測定値が必要である。
【００５２】
しかし波長領域３８０ｎｍから７８０ｎｍの外ではゼロである眼の知覚感度Ｖ（λ）により重み付けすることによって、原子ライン割合ＡＬを決定するためには３８０ｎｍと７８０ｎｍの間でだけ測定を実施すれば十分となる。Ｉｈ１（λ）、Ｉｈ２（λ）およびＩｕ（λ）の検出の際には、インターバルの大きさが個々のステップで、測定値に存在する領域に場合により制限される。Ｉｈ１（３９０ｎｍ）、Ｉｈ２（３９０ｎｍ）およびＩｕ（３９０ｎｍ）の値を検出するために、例えば３０ｎｍのインターバル幅に相当するインターバル３７５ｎｍから４０５ｎｍを使用するのではなく、３８０ｎｍから４０５ｎｍのインターバルだけを使用する。
【００５３】
例えば図４の５３５ｎｍの個所で分かるように、原子ラインによって引き起こされる吸収（ここでは５３５ｎｍでのＴｌライン）により、連続分子ビームに深い落ち込みが発生する。このことは連続的な分子ビームの有利な特性、例えば良好な演色性に影響を与えないほどの狭い波長領域で発生する。とりわけこの落ち込みが深く、可視となる数が多ければ、Ｉｍ（λ）の測定時のスペクトル分解能は高くなる。
【００５４】
この落ち込みが３０ｎｍのインターバル幅よりも密であれば、前記のようにして求められたバックグラウンド曲線Ｉｕ（λ）が間違って下方に引っ張られる。このことを阻止するために、スペクトル分解能がＩｍ（λ）の測定の際に０．２５ｎｍから０．３５ｎｍの領域に制限される。
【００５５】
上側境界は、原子ラインがいささかも消去され得ないほど分解能を高く選択すべきであるという必要性が生れる。
【００５６】
０．２５ｎｍより高いスペクトル分解能で測定する場合、Ｉｈ１（λ）、Ｉｈ２（λ）およびＩｕ（λ）を決定する前に測定Ｉｍ（λ）を、０．２５ｎｍから０．３５ｎｍの境界内のスペクトル分解能に換算しなければならない。これは例えば複数の隣接する測定点にわたる平均値形成によって行うことができる。
【００５７】
分かりやすく言えば、原子ライン割合は、前記の構造的バックグランド曲線の上方に残った測定曲線の成分を積分して表す。原子ライン割合は、測定曲線の下方の面積に対する相対的面積比を計量する。
【００５８】
本実施例で、４％の原子ライン割合が実施例Ａ１とＡ２によるセラミックランプに対するものであり、１２％の原子ライン割合が実施例Ａ３による巣ｉｓ表ランプに対するものである。これにより、照射において本発明により分子ビームが優勢であることにより、比較的に大きな構造的バックグランドが存在し、このバックグラウンドは原子ライン放射の相対的意味を抑圧することが示されている。
【００５９】
図８は、図４の測定曲線Ｉｍ（λ）を、温度３３２０Ｋの黒体に対するプランク曲線（破線で示されている）を重畳して示す。
【００６０】
スペクトルが約６００ｎｍ以上の赤色波長領域まで、プランク曲線と非常に近似することが分かる。このことは量的には、３×１０-4の色度差ΔＣの大きさを意味する。光効率は、Ｒａ＝９２の演色指数において９４ｌｍ／Ｗであった。したがってこの実施例は一般的照明に抜群に適する。
【００６１】
図９は、実施例として用いられる図１のランプＡ１の種々の仕様データを、ランプ出力の関数としてそれぞれ水平軸上に示す６つの個別線図である。上の左から右へまず光電流Φ、演色指数Ｒａ、光効率ηが、下の左から右へランプ電圧Ｕとランプ電流Ｉが示されている。下に正方形として示された点は右の電流軸に、上の点は左の電圧軸に所属する。さらに色度差ΔＣが示されており、最後に再近似の色温度Ｔｎ、すなわち色のもっとも近似する黒体の温度が示されている。とりわけ演色指数と色度差が大きく出力に依存し、１８０Ｗの値の時にとくに良好な値をとることが分かる。光効率はわずかしか悪化しない。ここでは１８０Ｗを格段に越えることは推奨されない。また本発明によりとりわけ、放電容器の大きさを基準にして比較的電力の高い高圧放電ランプに、格別に良好な演色特性を与えて製造できることが分かる。
【００６２】
捕捉すれば、パラメータ「色度差ΔＣ」についてはＣＩＥ Technical Report 13.3 (1995)を参照されたい。ランプの光色品質を、人間により自然に感じされる知覚の観点で評価することが重要である。色度差は、ランプスペクトルがプランクの放射特性に、５０００Ｋの色温度まで、またはこの境界より上の昼光スペクトルまで近似することに対する尺度である。色度差の値が大きくても障害とはならない適用分野もある。これに対して要求の大きな照明、例えば一般照明では、本発明のランプは１０-2以下の、有利には５×１０-3以下の、さらに有利には２×１０-3以下の大きさの色度差を有する。
【００６３】
実施例で請求される構成成分は、本発明の技術思想の枠内で択一的に交換することができる。例えばＸｅは完全にまたは部分的にＡｒまたはＫｒまたは希ガス混合物により置換される。ＡｌＩ３は、例えばＩｎＩ３、ＩｎＩまたはＭｇＩ２により完全にまたは部分的に置換される。希土類ハロゲン化物ＴｍＩ３もとりわけ、ＣｅＩ３または希土類ヨウ化物または希土類臭化物または希土類混合物により置換される。
【００６４】
本発明の利点は、Ｈｇのような元素を省略できることである。しかしこれらを含んでいても良い。すでに述べたＮａ、ＫおよびＣａの顕著なビーム形成関与を有利には完全に省略することができる。またはいずれにしろ、分子ビームが優勢になるための前記基準が満たされたままであるように部分的に省略することができる。
【００６５】
この実施例は少量のタリウムヨウ化物ＴｌＩを含有する。Ｔｌは共振ラインが５３５ｎｍにあるので従来のように効率上昇のために使用される。図４から６は、このタリウムヨウ化物が放射にほとんど関与していないことを示す。ＴｌＩの機能はここでは単に、ワーク引継ぎと付加的なアーク安定化にある。この構成元素により、Ｔｌが赤外線に同様にラインを有し、そこでＮａ、ＫまたはＣａと同様に作用することが用心深く回避される。
【００６６】
ランプ内の条件は次のように構成すべきである。すなわち原子ライン放射が、可視領域における連続体のできるだけ大きなスペクトル領域でほとんど機能せず、したがってプラズマがこのビームに対する波長領域で実質的に光学的に密であるようにするか、またはこのビームがわずかしか形成されないようにすべきである。同時に希土類ハロゲン化物、とりわけ希土類一ハロゲン化物の分子放射がプラズマから最大限に促進されるようにすべきである。これにより、プラズマが十分に光学的に密ではないスペクトル領域における放射によるアーク冷却が最小となる。本実施例では、このスペクトル領域が３８０ｎｍから約６００ｎｍへ伸長しており、したがって比較的大きい。ただしこの種の大きな領域は必須ではない。
【００６７】
商用のランプは２０％より格段に上のライン割合を示す。図１８に例が示されている。これは形式ＨＣＩ−ＴＳ  ＷＤＬ  １５０Ｗ（ＯＳＲＡＭ社製造）のセラミック放電容器を有するランプであり、１０時間の燃焼時間後に、球形光度計でスペクトル測定されたものである。ここでは３５％の原子ライン割合ＡＬの値が生じている。図１０はすでに説明した、バックグラウンドに対する仮想曲線を示す。
【００６８】
図１９のスペクトル分布を備える形式ＣＤＭ−ＴＤ  ９４２  １５０Ｗ（Ｐｈｉｌｉｐｓ社製造）のセラミック放電容器を有する他の高圧放電ランプは３７％のＡＬ値を示す。
【００６９】
後のとくに有利な実施形態では、分子ビームの優勢化された、有利にはＨｇフリーの高圧放電ランプの実現について説明する。この高圧放電ランプは広い出力領域にわたり良好な効率と演色性を特徴とする。
【００７０】
ここまでは、例えばＴｍＩ３を分子ビーム発生器として一般的に使用すると、色度差ΔＣが比較的鋭敏に出力に依存するようになることを示した。出力がΔＣ＝０の動作点からわずかにずれるとΔＣ値は比較的に大きくなる。このΔＣ値は出力が大きくなると、非常に急峻に正の値から負の値に移行する。類似の特性は他の希土類でも見られる。例えばＤｙＩ３を使用すると、ΔＣが区間ごとに出力の増大とともに負の値から正の値に移行するΔＣ（Ｐ）特性曲線ではなく、ＴｍＩ３の特性曲線に拮抗するようになる。類似の関数関係が色温度Ｔｎ（Ｐ）に対しても生じる。それぞれＴｍＩ３またはＤｙＩ３を含有するランプのスペクトルはいわゆる動作点（ΔＣ＜２Ｅ−３）の近傍にあり、これが図１２に明示的に図示されている。図１０と１１にはΔＣとＴｎに対する特性曲線が示されている。動作点の領域は破線で示されている。
【００７１】
別の実施例が図１３から１６に示されている。これらはそれぞれ、１ｂａｒのＸｅ、２ｍｇのＡｌＪ３、０．５ｍｇのＴｌＪおよび希土類金属のハロゲン化物の充填物をベースにするセラミック放電容器を有する高圧放電ランプである。図示されているのは、希土類金属ＣｅＪ３、ＰｒＪ３、ＮｄＪ３、ＧｄＪ３、ＤｙＪ３、ＴｍＪ３、ＹｂＪ２およびＨｏＪ３の特性である。図１６は、色度差ΔＣが出力の上昇とともに減少する第１の群の代表としてとりわけＴｍとＨｏが考えられることを示している。なぜならこれらはΔＣの区間ごとの値がほぼゼロに達するか、または区間ごとに平坦な勾配を有しているからである。この群の別の代表が図１５に示されている。これはとりわけＰｒ、ＣｅおよびＮｄとＹｂである。色度差ΔＣが出力の上昇とともに増大する第２の群の代表としてとりわけＤｙとＧｄが考えられる。図１６参照。所属の色温度（ケルビン）は図１３と１４に示されている。
【００７２】
ＨｏＩ３とＧｄＩ３に関連する具体的実施例を図１０と１１で説明する。セラミック放電容器を備える高圧放電ランプが示されており、このランプは充填物として１ｂａｒのＸｅ、２ｍｇのＡｌＪ３、０．５ｍｇのＴｌＪそして４ｍｇのＨｏＪ３を有するもの（菱形の例）と、充填物として１ｂａｒのＸｅ、２ｍｇのＡｌＪ３、０．５ｍｇのＴｌＪおよび４ｍｇのＧｄＪ３を有するもの（星形の例）である。ほぼゼロのΔＣ（Ｐ）（ΔＣの単位は１０-3）が図１０に示されており、図１１には色温度Ｔｎ（Ｋ）が示されている。両方のパラメータは出力（Ｐ）の関数として５０から３００Ｗの領域にプロットされている。両方のヨウ化物とも、出力が変化しても平坦な色度差ΔＣ（Ｐ）の経過を示す。ＨｏＪ３を単独で使用する場合、出力変動の関数としての色温度はとくに一定である。
【００７３】
ＴｍＩ３とＤｙＩ３を適切に組み合わせるととくに有利である。なぜならこの組合せにより、ΔＣとＴｎの出力依存性をとくに高効率に、所期のように調整することができるからである。適切な組合せは、２５から７５Ｍｏｌ％のＴｍＩ３を含有し、残りがＤｙＩ３の混合である。とくに有利にはＴｍＩ３の割合は４５から５５ｍｏｌ％である。１：１の混合による具体例で、図１０には色度差ΔＣが、図１１には色温度の変化が示されている。さらにＴｍＩ３とＨｏＩ３をＤｙＩ３とともに使用した実施例でも良好な結果が得られた。
【００７４】
分子ビーム発生器のこの２つの群を適切に組み合わせると、ΔＣ（Ｐ）がほぼゼロである（ΔＣ＜２Ｅ−３）平坦な経過を特徴とするスペクトルが得られる。これは図１５と１６によく示されている。ほぼ１：２の出力変動にわたって、８０ｌｍ／Ｗ以上の効率、Ｒａ≧９５の演色性、Ｒ９＝７４−９５の良好な赤色再現性、および約３５００Ｋの色温度Ｔｎが達成される。図１３，１４参照。図１７は、Ｔｍ／Ｄｙ混合物を備える高圧放電ランプの照射スペクトルを、図１０および１１の具体例と同じように示す。
【００７５】
実施例で使用されたシリンダ状セラミック放電容器（図１参照）のもっとも重要なパラメータは内径（ｄ＝９．１ｍｍ）、内長（ｌ＝１３ｍｍ）そして電極間隔（ａ＝１０ｍｍ）である。
【００７６】
ランプの充填物はすべて１ｂａｒのＸｅ（冷間圧）、２ｍｇのＡｌＩ３および０．５ｍｇのＴｌＩを含有している。付加的にランプにはそれぞれ４ｍｇのＴｍＩ３、４ｍｇのＤｙＩ３または２ｍｇのＴｍＩ３と２ｍｇのＤｙＩ３が優勢な分子ビーム発生器として添加された。ＤｙＩ３の代わりに、またはＤｙＩ３に加えて有利にはＧｄＩ３を使用することができる。
【図１】
2010533937.tif 000006
【図２】
2010533937.tif 000007
【図３】
2010533937.tif 000008
【図４】
2010533937.tif 000009
【図５】
2010533937.tif 000010
【図６】
2010533937.tif 000011
【図７】
2010533937.tif 000012
【図８】
2010533937.tif 000013
【図９】
2010533937.tif 000014
【図１０】
2010533937.tif 000015
【図１１】
2010533937.tif 000016
【図１２】
2010533937.tif 000017
【図１３】
2010533937.tif 000018
【図１４】
2010533937.tif 000019
【図１５】
2010533937.tif 000020
【図１６】
2010533937.tif 000021
【図１７】
2010533937.tif 000022
【図１８】
2010533937.tif 000023
【図１９】
2010533937.tif 000024
【国際調査報告】
2010533937.tif 000025
2010533937.tif 000026
2010533937.tif 000027
2010533937.tif 000028
2010533937.tif 000029
2010533937.tif 000030