(57)【要約】本発明は、放電容器を具えた高圧放電ランプであって、この放電容器が、例えばアルゴンとする希ガスと、水銀と、塩素とを含む充填剤を有する当該高圧放電ランプにおいて、水銀充填量［Hg］及び塩素充填量［Cl］が、［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2、［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3の条件を満足している高圧放電ランプに関するものである。この［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2の条件により、HgCl分子のＢ2Σ+−Ｘ2Σ+バンド系において大きな放射成分を発生させるのに充分なHgCl蒸気圧が放電容器中に得られる。［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3の条件には、塩素充填剤の化学的攻撃性を制限する、特に管壁及び電極に対する攻撃を制限する役割があるため長いランプ寿命が達成される。塩素結合用の金属、特にゲルマニウムを追加することによりランプの放射特性及び寿命が更に向上する。
2006507645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填剤を有する放電容器を具える高圧放電ランプであって、この充填剤が、
アルゴンのような希ガスと、
水銀と、
塩素と
を有する高圧放電ランプにおいて、
水銀充填量［Hg］及び塩素充填量［Cl］が、
［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2
［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3
の条件を満足している高圧放電ランプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記充填剤が、更に、水銀より安定な塩化物を形成するものとするのが好ましい金属であって、アルミニウム、ヒ素、ビスマス、コバルト、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、鉛、スズ、タリウムとバナジウムからなる群から選択した金属を塩素結合剤として有することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
請求項２に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記充填剤が、塩素結合用の金属としてゲルマニウムを有することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項４】
請求項２に記載の高圧放電ランプにおいて、
塩素結合用の金属の充填量の合計［Ｍ］が、ＷM を塩素結合用の金属の平均価数とした場合に、
［Ｍ］／［Cl］≧１／ＷM 
の条件を満足していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項５】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
水銀充填量［Hg］が、
［Hg］≦２０００μｍｏｌ／ｃｍ3 
の条件を満足していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項６】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器が、
石英ガラスか、又は
高密度焼結酸化アルミニウムとするのが好ましい酸化セラミック材料
から形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項７】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
この高圧放電ランプが、当該高圧放電ランプ中に電力を結合するために、
タングステンから形成するのが好ましい金属電極か、又は
タングステン及びレニウムから形成するのが好ましい合成電極か、又は
タングステンのコアと少なくとも９０重量％のレニウムを含む被膜とから形成するのが好ましい被覆電極
を有することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項８】
請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
前記放電容器が、内径が１１ｍｍで且つ内のり長さが１６ｍｍである、石英から形成された楕円形状の放電容器であり、
前記高圧放電ランプが、当該高圧放電ランプ中に電力を結合する為のタングステン電極を有しており、
前記充填剤が、４．２μｍｏｌ／ｃｍ3 のアルゴンと、３７５μｍｏｌ／ｃｍ3 の水銀と、１．８μｍｏｌ／ｃｍ3 の塩素と、２．５μｍｏｌ／ｃｍ3 のゲルマニウムとを有している
ことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項９】
請求項１に記載の高圧放電ランプを有する照明ユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明ユニットにおいて、
この照明ユニットが、前記高圧放電ランプ中に電力を結合するために、
０．５〜５００ＭHz又は５００ＭHz〜５０ＧHzの範囲とするのが好ましい高周波又はマイクロ波の範囲の交流電磁界を発生するための発生器を有することを特徴とする照明ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電容器を具えた高圧放電ランプであって、この放電容器が、例えばアルゴンである希ガスと、水銀と、塩素とを含む充填剤を有する高圧放電ランプに関するものである。
【０００２】
水銀高圧ランプは、発光効率が高いため、例えば街路照明等の多種の照明用途に用いられる。水銀原子は、演色性の悪い線放射体であるが、極めて高圧のランプ内の水銀圧力を増大させることにより、又は例えばハロゲン化金属のような分子放射体を追加することにより放射の連続成分を著しく増大させることができる。それにより、このようなランプは、高い発光効率と相俟って良好な演色性を有するようになり、例えば、店の展示用の照明や、スタジオの照明設備のような用途にも適したものとなる。
【０００３】
英国特許第12 53 948号明細書には、例えば、電極を有する水銀高圧ランプであって、演色性を向上させるために、始動用の水銀及び希ガスの充填剤に三塩化アルミニウムAlCl3 を補充した水銀高圧ランプが開示されている。このランプは、放射の連続性が高く、且つ演色性が良好である。しかし、AlCl3 の化学的攻撃性のために、ランプ管に純粋な石英ガラスSiＯ2 を使用することができなくなり、またタングステン電極も攻撃を受けてしまう。そこで、英国特許第12 53 948号明細書では、ランプ管を、ＤＧＡ若しくはＰＣＡとしても知られる高密度焼結多結晶酸化アルミニウムAl2Ｏ3から製造すること、又は石英のガラス管に、少なくともＰＣＡの内側保護層を被覆することが提案されている。さらに、この英国特許明細書では、過剰量の金属、特には過剰量のアルミニウムを添加することにより、タングステンの移動、すなわちタングステン電極への攻撃を抑制することが提案されており、更にある種の金属ヨウ化物、特にはAlＩ3 を追加することが好ましいとしている。
【０００４】
これらの充填添加物の効果を説明するために、英国特許第12 53 948号明細書には、起こりうる数種の化学平衡反応が示されており、ランプ内側の酸素汚染の重大性が明らかにされ、関連する幾つかの材料データが提供されている。さらに、関連するランプの数個の例が開示されている。上述した英国特許明細書の内容は、これらの観点に関する限り参考として導入しうるものである。
【０００５】
この英国特許第12 53 948号明細書によれば、発光効率が高く且つ演色性の良好なランプが提供されるが、管壁及び電極に対する攻撃の問題は残されたままであるため、耐塩素性の内壁を使用する必要があり、依然としてタングステンの移動が起こるためランプ寿命が制限されてしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高い発光効率及び良好な演色性を有するとともに、上述の問題を大幅に回避し、長いランプ寿命を達成する高圧放電ランプを提供することにある。
【０００７】
この目的は、充填剤を有する放電容器を具える高圧放電ランプであって、この充填剤が、
アルゴンのような希ガスと、
水銀と、
塩素と
を有する高圧放電ランプにおいて、
水銀充填量［Hg］及び塩素充填量［Cl］が、
［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2
［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3
の条件を満足している高圧放電ランプにより達成する。
【０００８】
本発明は、第１に、［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2の条件を満足させることにより、放電容器中のHgCl蒸気圧が、HgCl分子のＢ2Σ+−Ｘ2Σ+バンド系で大きな放射成分を発生させるのに充分なものとなるという認識に基づいている。このことにより、高い発光効率と相俟って、発生される放射成分の高い連続性、すなわち所望の良好な演色性が達成される。また、第２に、［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3の条件を満足させることにより、塩素充填剤の化学的攻撃、特に管壁及び電極に対する攻撃を制限する作用が得られ、長いランプ寿命が達成される。特に水銀及び塩素を含む充填剤を有する高圧ランプは、従来技術、例えば前述した英国特許第12 53 948号明細書から既知となっているが、本発明は、大きなHgCl放射の成分を発生させるのと同時に、塩素充填剤の化学的攻撃性を制限するという認識にある。
【０００９】
本願明細書に示される充填量とは、常に原子に関する総充填量であることを理解されたい。従って、分子の場合には化学量論的に変換する必要がある。すなわち、例えば、１ｍｏｌのHg2 は、充填量［Hg］＝２ｍｏｌを表し、１ｍｏｌのHg2 及び１ｍｏｌのHgClは、充填量［Hg］＝３ｍｏｌ及び充填量［Cl］＝１ｍｏｌに相当する。
【００１０】
また、当業者にとって、このような充填量の関係には、ランプ内の蒸気圧比、すなわち気相の成分と、材料の移動とを所望の制限内で変化させる作用があることは明らかであろう。即ち、［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2の条件にすることにより、例えば、熱力学平衡状態における４０００Ｋの放電の放射領域中での塩化水銀の蒸気圧は、約ｐHgCl≦２ｍｂａｒ（１ｂａｒ＝１０5 Ｐａ）になる。
【００１１】
この気相成分は、その成分の特性を変化させる他の物質が充填剤中に存在しない場合には、この気相成分自体を調整するだけであること明らかであろう。例えばバリウム、マグネシウム、ナトリウム及び銀のような複数の金属があり、これらの金属は、高温で比較的安定な塩化物、即ち例えばBaCl2 、MgCl2 、NaCl及びHgClをも形成する。例えば、１２００ＫでのBaCl2 の場合、ｐBa＝0.0016ｍｂａｒ及びｐCl＋ｐCl2 ＝0.0032ｂａｒに過ぎないため、本発明によるランプにおいては例えば０．３５ｂａｒである代表的な塩素の合計蒸気圧に対するこの化合物による影響は、実際上無視しうるものである。すなわち、これらの物質は塩素ゲッタであるかのように作用する。従って、充填剤中にある量のこれら物質が例えば不純物として存在しても全く問題はない。なぜなら、形成される化合物は、ランプの重要でない位置に例えば固体物質として堆積する為である。しかし、これら物質が、活性物質、即ち例えばHg及びClの必要充填量に影響を与えることは明らかである。
【００１２】
従って、本明細書中に記載してある充填量に関する量的データは、代表的には実験室の条件下でのみ準備することができるとともに、例えば微量な酸素のような回避するのが困難な不純物を除いて主に上述した活性物質のみを含む比較的清浄なランプの場合に関するものである。従って、これらの量的データは、製品の製造条件に応じて、又は意図的に他の充填成分を加える場合にはこれに応じて、或いはこれらの双方に応じて調整する必要がある。当業者は、このような調整を行うために、ランプ化学の熱力学平衡状態に関する従来技術の知識を利用することができる。また、本発明により製造されるランプの動作を確かめるために、例えば発光スペクトル及びランプの寿命特性の測定による直接比較を、例えば実験室で製造された清浄なランプにつき行うことがことができる。
【００１３】
水銀より安定な塩化物を形成する金属とするのが好ましい金属であって、特にアルミニウム、ヒ素、ビスマス、コバルト、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、鉛、スズ、タリウム及びバナジウムからなる群から選択した金属、特にはゲルマニウムを更に加えることにより、本発明によるランプの特性を更に向上させることができる。これらの金属は、純粋な金属の形態で追加することもできるし、混合合金の形態又はランプの点灯を阻害することなくランプ点灯中にこれらの金属を放出する適切な化合物の形態で追加することもできる。この場合、このような金属は、塩素結合剤として作用する、すなわちランプ点灯中にランプの冷領域において塩素を結合し、種々の好効果をもたらす。これにより、一方では、塩素の化学的攻撃性、即ち管壁及び電極に対する攻撃がさらに低減され、他方では、これら金属が塩素結合剤として水銀と競合することから、ランプの冷領域において気相中のHgCl含有量が低減する。ランプの外側冷領域中のHgCl濃度が低くなることにより、ランプの熱領域中で発生するHgCl放射の自己吸収が低減される、すなわちランプにより放出されるHgCl放射の総量が増大する。また、タングステン電極を用いた場合には、ＷCl2 がランプの最冷点において固体の形態で凝固する（すなわちランプの寿命中にタングステンがいわば塩素ゲッタのように作用する）おそれがあるため、HgClを形成するのに利用可能な塩素が徐々に減少する、すなわち放射発生処理から除外されることに注意すべきである。前述したとおり前記金属を加えることで、タングステンが管壁や最冷点へ移動するのが低減されるため、且つこれらの金属がタングステンと競合して塩素を結合するが、形成される塩化金属は気体であり固体のＷCl2 の形成が低減されるため、放射発生に重要な処理から除外される塩素が少なくなる。
【００１４】
充填剤が塩素に対して化学量論的に過剰量の塩素結合用の金属を含み、充分な量の塩素が結合されるようにすると、これら塩素結合用の金属による好適な効果は、特に顕著になる。塩素結合用の金属が化学量論的に過剰量になるようにするには、塩素結合用の金属の合計充填量［Ｍ］が、ＷM を塩素結合用の金属の平均価数とした場合に、［Ｍ］／［Cl］≧１／ＷM の条件を満足するようにする必要がある。塩素結合用の金属の合計充填量［Ｍ］とは、前述したように、原子に関する全てのこれら金属の合計充填量であると理解されたい。例えば、１ｍｏｌのAlと２ｍｏｌのGeCl2 とを合計すると、塩素結合用の金属の合計充填量は［Ｍ］＝３ｍｏｌに相当する。塩素結合用の金属の平均価数ＷM は、混合物中の個々の金属の価数を混合比で重み付けした算術平均として計算することができる。上述した１ｍｏｌのAlと２ｍｏｌのGeCl2 とを合計する例では、AlCl3 中の３価のAlとGeCl2 の２価のGeとが、Al：Ge＝１：２の比率で混合していることにより、平均価数はＷM ＝（１・３＋２・２）／３＝７／３になる。簡単化のために、ランプ点灯中に優勢になるGeの２価の変異体であるGeCl2 のみをこの式で考慮する。より正確な計算のためには、他の塩化ゲルマニウムの変異体GeCl、GeCl3 及びGeCl4 中のGeの他の価数、並びにランプに関連する温度範囲における熱力学平衡状態でのこれら塩化ゲルマニウムの変異体の混合比も考慮する必要がある。この場合、特にGeCl中の１価のGeが、ランプ中でGeCl2 に次いで頻繁に生じる変異体として重要になる。
【００１５】
例えば最冷点温度を１２５０Ｋとした点灯条件下では、ランプ管、場合によっては電極リードスルーの耐圧の観点から点灯圧力を４００ｂａｒよりも高く制御するのが技術的に困難になる。その理由は、この場合例えばランプ容器の破裂のおそれがあるためである。水銀充填量［Hg］は、［Hg］≦２０００μｍｏｌ／ｃｍ3 に制限するのが好ましい。前述したように、Hg及びClの充填量の積を、必要なHgCl蒸気圧を得るために少なくとも２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2にする必要があるため、［Hg］≦２０００μｍｏｌ／ｃｍ3 のHgの最大充填量により、対応する［Cl］≧０．１μｍｏｌ／ｃｍ3 のClの最小充填量の条件が導かれる。Clの化学的攻撃性を制限するために必要な［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3 のClの最大充填量、及びHg及びClの充填量の積の条件から、Hgの最小充填量の条件、即ち［Hg］≧２０μｍｏｌ／ｃｍ3 も導かれる。
【００１６】
本発明によれば、塩素充填剤の化学的攻撃性が制限されるため放電容器を石英ガラスから製造することもできる。しかし、酸化セラミック物質、特に高密度焼結多結晶酸化アルミニウム（ＤＧＡ又はＰＣＡ）も使用しうることは明らかである。同様に、塩素充填剤の化学的攻撃性が制限されることは、ランプ容器中にエネルギーを結合するために金属電極、特にタングステン電極を使用しうることを意味している。他の例では、電極を、複数の金属、特にタングステン及びレニウムから製造することができる。更に、被覆電極、特に、タングステンのコアと少なくとも９０重量％のレニウムから成る被膜とから形成される被覆電極を使用することもできる。このような複合又は被覆電極に関しては、欧州特許出願公開第0 909 457号明細書、米国特許第6,169,365号明細書及び米国特許第6,060,829号明細書を参照することができ、これら文献は上記の点に関する限りにおいて参考として本明細書中に開示するものである。或いは又、例えば、高周波又はマイクロ波の範囲、特に０．５〜５００ＭHz又は５００ＭHz〜５０ＧHzの範囲の交流電磁界を用いることにより、エネルギーを電極なしでランプ中に結合することができる。これによれば電極の存在により生ずる問題が回避され、ランプ設計の自由度が広がるが、他の問題、例えば、交流電磁界の発生器による効率の制限及び費用の高額化の問題が生ずる。
【００１７】
本発明は、本発明による高圧放電ランプが設けられている照明ユニットにも関するものである。この照明ユニットは、特に、無電極エネルギー供給の場合に交流電磁界によりランプにエネルギーを供給する電気駆動回路、すなわち例えばこの交流電磁界を発生させる発生器も有するようにしうる。
【００１８】
本発明の上述の及び他の観点及び利点を、以下の実施例特に添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、熱力学平衡計算により得られた気相中のHgCl分圧を、温度の関数として示すものである。図１の縦軸は、HgCl分圧をｂａｒ（１ｂａｒ＝１０5 Ｐａ）で示しており、横軸は、温度をＫで示している。図１の上側の曲線１は、放電容器中に１４０μｍｏｌ／ｃｍ3 のHg及び１０μｍｏｌ／ｃｍ3 のClを封入した場合における熱力学平衡計算により得られたHgCl分圧の変化を示している。図１の下側の曲線２は、上述した１４０μｍｏｌ／ｃｍ3 のHg及び１０μｍｏｌ／ｃｍ3 のClに加えて、追加の７．５μｍｏｌ／ｃｍ3 のGeを室温で導入した場合の、同様にして得られた曲線である。これら２つの曲線を比較することから明らかなように、Geの追加により、放電の高温放射領域、即ち約３５００Ｋより高温の領域においてHgCl分圧を明らかに増大させる。その理由は、固体のＷCl2 の凝縮が防止されることにより、放電によるClの除去が回避されるためである。また、Geの追加により、高温放射領域の外側で壁部に近接したガス充填剤がある部分の低温領域、即ち約１２００〜３０００Ｋの領域においてHgCl分圧を明らかに低減させていることが分かる。従って、Geの追加は２つの観点で有利である。即ち、第１に、放電の放射中心におけるHgCl濃度が増大するため、より強いHgCl連続放射が発生することである。第２に、ランプ充填剤の非放射外側領域におけるHgCl濃度が低減されるため、これらの領域において、放射領域中で発生されたHgCl放射の自己吸収が低減されることである。
【００１９】
ゲルマニウム以外にも、解離エネルギーが１０１ＫＪ／ｍｏｌであるHgClより安定した塩化物をランプの冷領域中で形成する他の複数の物質が存在する。以下の表１には、該当する塩化金属がそれらの解離エネルギーと共に記載されている。
【表１】
2006507645.tif 000003
【００２０】
図２は、熱力学平衡計算により得られたタングステンの合計分圧SpＷを温度の関数として示すものである。図２の縦軸は、気相中の全タングステン化合物の分圧の合計をｂａｒで示しており、横軸は、温度をＫで示している。この場合も、タングステン化合物の分圧の合計は原子のタングステン量に関連するものである。即ち、タングステン含有量は化学量論的に表されている。従って、例えば、Ｗ2 Cl10は、タングステン合計圧力においてはＷ2 を２倍にして表される。曲線５〜８は、タングステンを無限の固体層として存在させ、且つそれぞれ以下の表２に記載されている他の物質を表中に示される量（μｍｏｌ／ｃｍ3 ）で導入した場合の熱力学平衡計算（サンプル−ホールド計算モード）により得られたものである。
【表２】
2006507645.tif 000004
これらの曲線は、一般に、ランプ中で起こるタングステンの移動を確実に予測するために用いられるものである。この場合、タングステンは、タングステン合計圧力が高い領域から、タングステン合計圧力が低い領域へ移動するものとする。例えば、曲線５においては、タングステンは、２２００Ｋ付近の温度にある領域から、より低温及び高温となっている領域に移動することになる。更に、タングステン合計圧力が数ｍｂａｒを超えると、代表的にタングステンの移動率があまりにも高くなってしまい、これにより、ランプ寿命が数秒にまで制限されてしまい、このことは多くの用途で受け入れ難いものであるものとする。従って、例えば曲線５の場合のタングステンは、約２２００Ｋの温度を有する電極領域から、電極及びランプ壁部上のより冷たい（及びより熱い）点に移動することになる。従って、約２２００Ｋの温度を有する電極の中央領域に存在するこの箇所は徐々に薄肉になり、最終的には、ビーバーがかじったようないわゆる「ビーバーノーイング（beaver gnawing）」の影響により電極はこの箇所で切断されてしまう。
【００２１】
曲線６及び５を比較することから、Geの追加が、タングステン合計圧力を著しく、本例では約３ｍｂａｒより低く低減させるために極めて有効な手段であるという認識に達する。このことにより、ランプの寿命は幾つかの用途にとって許容しうるものとなる。しかし、塩素充填量を減少させることによりタングステン合計圧力を更に低減させることができ、この場合、水銀及び塩素の充填量の積の条件が、［Hg］・［Cl］≧２００(μｍｏｌ／ｃｍ3)2であるため、Hgの充填量は塩素充填量の減少に対応して増大する。曲線７は、タングステン合計圧力が０．４ｍｂａｒより低い場合を示し、曲線８は、タングステン合計圧力が約０．２ｍｂａｒより低い場合を示しており、これらに対応してランプ寿命はより長くなる。
【００２２】
曲線７及び８の場合には塩素充填量をより少なくすることにより、これらの充填剤に追加するゲルマニウムの量も低減させることができる。この場合も、ランプの冷領域における塩素に対するタングステンのゲッタ効果に注意すべきである。塩素充填量の減少及びゲルマニウムのような金属の追加の双方又はいずれか一方を行うことによりタングステン移動率が減少し、それによりランプの冷領域中のタングステンの凝集を著しく遅くする。このことにより、ＷCl2 の形成及びそれに対応する固体でのＷCl2 の析出が低減され、従って塩素が除去されることによる放射発生に対する悪影響が少なくなる。このことにより、ランプ寿命中のランプの放射維持率を著しく向上させる、すなわちランプ寿命に亘っての発生放射出力の減少を著しく低減させる。
【００２３】
図３〜１０は、本発明による高圧ランプの実施例のスペクトルを示すものである。これらの図の横軸上には、放射の波長がｎｍの単位で表されており、縦軸上には、放射強度がＷ／ｎｍの単位で表されている。
【００２４】
図３〜６に関連する実施例のデータを、以下の表３の条件に記載した。
【表３】
2006507645.tif 000005
【００２５】
図３を除いて、これら実施例のスペクトルは、明らかにHgClのＢ-x分子放射を示すものであり、GeCl放射は存在せず弱いGe線のみが４２２．７ｎｍ及び４６８．６ｎｍの波長に発生している。Clの濃度が、本発明による上限値である１０μｍｏｌ／ｃｍ3 に近い９．７μｍｏｌ／ｃｍ3 である図３のランプから、塩素結合物質を追加しないとHgCl放射を殆ど観察できないことが分かる。これに対し、７．５μｍｏｌ／ｃｍ3 のGeを追加すると、HgCl放射が明瞭に観察されうるものとなる（図４）。これに伴い、ランプの発光効率が６１ルーメン／Ｗから１２４ルーメン／Ｗまで著しく増大している。
【００２６】
図３〜６のスペクトルを有するランプの充填剤は、図２において計算されている曲線５〜８のタングステン合計圧力にほぼ対応するものである。塩素結合剤としてゲルマニウムを追加すること、及び（場合によってはHg充填量の増大を伴って）塩素含有量を低減させることの利点はこれらの実施例から明らかである。すなわち、充填量を微調整することにより、演色性が良く且つ寿命が長い高効率のランプを得ることができる。例えば、図５の実施例と図４の実施例とを比較すると、図５の実施例では、発光効率を依然として良好に保ちながらランプ寿命が明らかに改善されていることが分かる。同様に、図２の曲線８に対応する充填剤を有する図６のランプでは、塩素含有量が明らかに低減されているため、ランプの更なる長寿命化が期待でき、しかもスペクトルが図５と類似しているため、図６のランプの発光効率及び演色性は図５のものに類似する。もっとも、これまでのところ数時間とした短時間の実験を行ったのみで寿命試験は実施していない。
【００２７】
塩素結合剤としてのゲルマニウムの代わりに又はそれに加えて、同様の化学作用を生ずる他の金属を塩素結合剤として使用することができる。この場合、水銀よりも安定した塩化物を形成する前述した金属を用いるのが好ましい。これらの金属としては、ゲルマニウムの他に、特に、アルミニウム、ヒ素、ビスマス、コバルト、ガリウム、インジウム、鉛、スズ、タリウム及びバナジウムがある。図７〜９の実施例に関する以下の表４は、塩素結合剤としてGa、Al及びSnを用いた場合の結果を記載したものである。これら全ての実施例において、ランプ寿命の始期における放電容器中のHgCl蒸気圧を充分なものとするため、本発明による塩素充填量の上限である［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3 を明らかに超える多量の塩素を使用した。しかし、これらの場合には、ランプ寿命が約１時間という技術的に全く不満足なものになるため、製品にこのように多量の塩素を使用しえないことが明らかに分かる。
【００２８】
このような充填剤を有し且つランプ寿命が長いランプは存在しないことは、これまでに実験的に証明されているが、図７〜９の実施例を比較することにより、塩素量を減少させ、塩素結合剤の追加量を増大させることの効果が示される。従って、長いランプ寿命を有するこのようなランプを開発することは、更なる体系的な実験上の問題にすぎず、当業者のなし得る範囲内のことである。
【表４】
2006507645.tif 000006
【００２９】
図１０は、無電極ランプの実施例のスペクトルであって、この実施例のデータは以下の表５に記載されている。無電極ランプの場合には電極が塩素により攻撃されるという問題がないため、この場合も本発明による塩素充填量の上限である［Cl］≦１０μｍｏｌ／ｃｍ3 を超える増大した塩素量で最初の実験を行った。塩素結合剤の追加も行わなかった。硫黄がランプスペクトルに与える影響を調査するために、ランプ充填剤に硫黄を追加した。しかし、その効果は僅かなものだった。
【表５】
2006507645.tif 000007
【００３０】
この無電極ランプは、１５０ルーメン／Ｗの高い発光効率を呈する。しかし、この装置の発光効率を評価するには、電極を具えるランプの安定器回路と比較してマイクロ波の発生効率が低いことを考慮する必要がある。マイクロ波共振器が高価であることもランプの価格に悪影響を与える。ランプ寿命試験は未だ行っていないが、数時間とした短時間の間点灯させた。英国特許第12 53 948号明細書に既に記載されているように、電極に対する塩素攻撃の問題は存在しないものの、塩素量が多い場合には、点灯時間が長くなるに従い管壁に対する塩素攻撃が起こるおそれがある。従って、本発明により塩素量を減少させることにより、このようなランプに関するランプ寿命も著しく長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、熱力学平衡計算により得られたHgClの分圧を温度の関数として示す線図である。
【図２】図２は、熱力学平衡計算により得られたタングステンの合計分圧を温度の関数として示す線図である。
【図３】図３は、本発明による高圧ランプの実施例のスペクトルを示す線図である。
【図４】図４は、本発明による高圧ランプの他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図５】図５は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図６】図６は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図７】図７は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図８】図８は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図９】図９は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【図１０】図１０は、本発明による高圧ランプの更に他の実施例のスペクトルを示す線図である。
【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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【国際調査報告】
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