(57)【要約】充填物として、亜鉛、ハロゲン及び希ガスしか含まない高圧メタルハライド放電ランプである。演色評価数を改善するために、ランプ充填物にはハロゲン化カルシウムが付加されてもよい。エネルギの投入は、好ましくは、電極なしで、無線周波数領域又はマイクロ波領域において行なわれるが、金属電極によっても行なわれ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填物として、亜鉛、ハロゲン及び希ガスしか含まないことを特徴とする高圧メタルハライド放電ランプ。
【請求項２】
充填物として、亜鉛、ヨウ素及び希ガスしか含まないことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
ハロゲン原子の総量が、1μmole/cm3と30μmole/cm3との間であり、亜鉛の総量が、1μmole/cm3より多く、亜鉛／ハロゲン原子のモル比が>0.5であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
亜鉛／ハロゲン原子のモル比が>1であることを特徴とする請求項３に記載の放電ランプ。
【請求項５】
電極なしで、無線周波数領域(0.1乃至1000MHz)又はマイクロ波領域 (>1000MHz)においてエネルギの投入が行なわれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項６】
金属電極によってエネルギの投入が行なわれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項７】
カルシウムの総量が少なくとも1nmole/cm3であるようにハロゲン化カルシウムを更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項８】
ランプ管が、石英、酸化アルミニウム又はイットリウムアルミニウムガーネットから成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、充填物として、希ガスの他に亜鉛及びハロゲンしか含まない高圧メタルハライド放電ランプである。
【背景技術】
【０００２】
亜鉛は、メタルハライド放電ランプの充填物の構成要素として、既に多くの特許において言及されている。しかしながら、これらの全ての事例において、亜鉛は、バッファガスの役割しか果たしておらず、即ち、亜鉛は、ランプの管電圧を増大させるのに用いられている、又は余分なハロゲンをバッファするのに用いられている。他方で、他のハロゲン化金属が発光物質として付加される。
【０００３】
例えば、充填物として、水銀の他に、ハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化タリウムも有するメタルハライド放電ランプは、例えば、国際特許出願公開第WO 99/53522号から既知である。前記充填物はカルシウムイオンも含み得る。
【０００４】
希ガスの他に、ヨウ化ナトリウムを含む充填物も有する水銀を使わないメタルハライド放電ランプは、国際特許出願公開第WO 99/05699号から既知である。放電空間内には亜鉛イオンも存在し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それ故、本発明の目的は、より高い出力と、改善された使用特性とを持つ高圧メタルハライド放電ランプであって、黒体曲線の近傍の色度(color point)を持つ、即ち、白色光を発する高圧メタルハライド放電ランプを開発することにある。更に、前記色度は、出力変更の場合にわずかにしか変わるべきではなく、即ち、放電は、容易に減光可能であるべきである。更に、充填物質は、ランプ管の慣用の壁部材料とは反応せず、それによって、前記放電ランプの非常に長い耐用年数が達成され得ることが期待される。最後に、近年の高圧メタルハライド放電ランプは、非常に環境に優しくあるべきであり、即ち、水銀を一切含むべきではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、充填物として、亜鉛、ハロゲン及び希ガスしか含まない高圧メタルハライド放電ランプによって達成される。充填物として、亜鉛、ヨウ素及び希ガスしか含まない放電ランプはとりわけ好ましい。
【０００７】
本発明による放電ランプにおいては、ハロゲン原子の総量は1μmole/cm3と30μmole/cm3との間である一方で、亜鉛の総量は>1μmole/cm3であり、亜鉛／ハロゲン原子のモル比は>0.5である。亜鉛／ハロゲン原子のモル比が>1である放電ランプはとりわけ非常に好ましい。このような放電ランプは、電極なしで、無線周波数領域(0.1乃至1000MHz)又はマイクロ波領域(>1000MHz)においてエネルギの投入(coupling-in)が行なわれるように動作され得る。しかしながら、エネルギの投入は金属電極によって行なわれることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
高圧メタルハライド放電ランプ内にヨウ化亜鉛が充填される場合には、図１（実施例１）に示されているように、スペクトルにおいては、主に、602nmにおいて極大点（＝「サテライト」）を持つ分子連続体(molecule continuum)（ヨウ化亜鉛のＢ−Ｘバンド系(band system)）及び亜鉛(472nm、481nm及び636nm)のラインが見られ得る。
【０００９】
図１は、マイクロ波ランプ（ν=2.45GHz）のスペクトルを示している。放電容器は、32mmの内径（即ちV=17cm3）を持つ石英球体であり、2mmの壁厚を持ち、100mbarの冷圧(cold
pressure)において4.3mgの亜鉛、20mgのヨウ化亜鉛及びアルゴンが充填される。この放電は、極めて効率的であり（600Wの入力電力においてη=120lm/W）、出力に依存しない一定の色度を持つ白色光を発し、即ち、x-y図においては、色度は、かなり、黒体曲線上のTc=3700Kあたりの10SDCM(「カラーマッチングの標準偏差」(Standard Deviation of Color Matching))のマッカダム楕円内に位置する（図２参照）。
【００１０】
実施例１における本発明によるランプの一般的な演色評価数Ra8=67は、多くの用途にとって低過ぎるが、赤色発光体（例えばヨウ化カルシウム）を付加することによってかなり改善され得る。この方法は、例えば、米国特許公報第4 027 190号、米国特許公報第4 360 758号、米国特許公報第4 742 268号、米国特許公報第4 801 846号、国際特許出願公開第WO 99/65052号及び上記の国際特許出願公開第WO 99/53522号から既知である。ヨウ化カルシウムは、２つのバンド系（Ａ−Ｘ：約640nm、Ｂ−Ｘ：約630nm、図３＝実施例２参照）を発し、これは、色温度Tcの低減及び演色評価数Ra8の増大をもたらす。
【００１１】
斯くして、図３は、本発明によるマイクロ波ランプ（ν=2.45GHz）のスペクトルを示している。放電容器は、32mmの内径（即ち17cm3の容積）を持つ石英球体であり、2mmの壁厚を持ち、100mbarの冷圧において4.6mgの亜鉛、20mgのヨウ化亜鉛、1.2mgのヨウ化カルシウム及びアルゴンが充填される。この放電は、非常に良好な測光データ（660ワットの入力電力におけるη=112lm/Watt、Tc=3300 K、Ra8=79）を呈する。発せられる光は白色であり、即ち、平均入力電力に対して、x-y図における色度は、図４に示されているように、黒体曲線上のTc=3300Kあたりの10SDCMのマッカダム楕円内に位置する。しかしながら、非常に高い入力電力においては、多すぎるヨウ化カルシウムは気化するかもしれず、故に、色度は、黒体曲線から赤色方向に移る。
【００１２】
それ故、本発明による高圧メタルハライド放電ランプが、少なくとも1nmole/cm3のカルシウムの総量においてハロゲン化カルシウムを有することは好都合である。
【００１３】
実施例１及び２に基づいて製造される本発明による放電ランプは、各々、約7μmole/cm3の亜鉛及びヨウ素を有する。２倍の充填量での実験は、略々10％低い効率をもたらした。これは、おそらく、放電の外側領域における亜鉛ヨウ素放射の自己吸収によって説明され得る。これは、気相の亜鉛及びヨウ素の総量が、略々、1μmole/cm3から30μmole/cm3までの範囲内になければならないことを意味する。放電の内側放射領域内のヨウ化亜鉛の分圧は、放電内のZnの総圧力ΣpZnと、ヨウ素の総圧力ΣpIとの積に比例し、即ち、ヨウ化亜鉛の所望の分圧は、様々なZn/Iモル比で実現され得る。高いヨウ素圧力は望ましくない。なぜなら、高いヨウ素圧力は、不純物からの水素とのHIの形成のための発火(ignition)の問題、及び石英輸送(quartz transport)（即ち、壁部が乳白色になる）をもたらすかもしれないからである。それ故、ヨウ素圧力を可能な限り低く保つために、Zn/Iモル比を可能な限り高くなるよう選択すること、即ち、亜鉛を計量しながらより多く供給する(Zn/I>1)ことは好ましい。実施例２に示されているように、CaI2が付加される場合には、約1200Kの最冷点温度及び約1.5barの総ヨウ素圧力ΣpIに対して、総カルシウム圧力ΣpCa
【数１】
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0.2mbarが算出され、これは、1nm/cm3のカルシウムの総量に対応する。この量は、色度のシフトにおいて顕著な効果を得るための下限近くである。
【００１４】
本発明による放電ランプは、UV光を透過するランプ管を持つ。ランプ管は、好都合には、石英、酸化アルミニウム又はイットリウムアルミニウムガーネットで作成される。
【００１５】
実施例１及び２に従って得られ得るような本発明による高圧メタルハライド放電ランプは、高い光度（>120lm/W）を呈し、黒体曲線の色度の近傍（<10SCDM）に位置する白色光を発する。更に、放電は、容易に減光可能であり、即ち、出力変更の場合に色度は少しばかりしか変化しない。通例の壁部材料、即ち、石英、ポリカーボネート、イットリウムアルミニウムガーネット及び同様の化合物とは、ヨウ化亜鉛などの充填物質は反応せず、又はヨウ化カルシウムの場合にはわずかにしか反応せず、非常に長い耐用年数をもたらす。更に、本発明によるランプ充填物は、水銀を一切含まないことから、非常に環境に優しい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における本発明によるマイクロ波ランプ（ν=2.45GHz）のスペクトルを示す。
【図２】実施例１における本発明によるマイクロ波ランプの色度を示すx-y図である。
【図３】実施例２における本発明によるマイクロ波ランプ（ν=2.45GHz）のスペクトルを示す。
【図４】実施例２における本発明によるマイクロ波ランプの色度を示すx-y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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【国際調査報告】
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