(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、スカンジウム（Ｓｃ）を除いた１種の希土類金属または２種の希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を含む映写用メタルハライド放電ランプにおいて、封入物は他の金属としてニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする映写用メタルハライド放電ランプ。
【請求項２】
ニオブ（Ｎｂ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項１記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項３】
ニオブ（Ｎｂ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり１．０μｍｏｌ〜１．５μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項２記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項４】
封入物は希土類金属としてジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、ジスプロシウム（Ｄｙ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項１記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項５】
ジスプロシウム（Ｄｙ）はホルミウム（Ｈｏ）によって全部または部分的に置換されていることを特徴とする請求項４記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項６】
放電管はハロゲン化物化合物用のハロゲンとしてヨウ素（Ｉ）及び臭素（Ｂｒ）をヨウ素対臭素のモル比０．２〜２の範囲で含むことを特徴とする請求項１記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項７】
光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、セシウム（Ｃｓ）と、スカンジウム（Ｓｃ）を除いた１種の希土類金属または２種の希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を含む映写用メタルハライド放電ランプにおいて、封入物は他の金属としてニオブ（Ｎｂ）を含むことを特徴とする映写用メタルハライド放電ランプ。
【請求項８】
ニオブ（Ｎｂ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項７記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項９】
放電管容積１ｃｍ3当たりのセシウム（Ｃｓ）封入量は０μｍｏｌ＜Ｃｓ≦３μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項７記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項１０】
放電管容積１ｃｍ3当たりのセシウム（Ｃｓ）封入量は０．５μｍｏｌ＜Ｃｓ≦２．５μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項９記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項１１】
封入物は希土類金属としてジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、ジスプロシウム（Ｄｙ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲にあることを特徴とする請求項７記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項１２】
ジスプロシウム（Ｄｙ）はホルミウム（Ｈｏ）によって全部または部分的に置換されていることを特徴とする請求項１１記載のメタルハライド放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を含む映写用メタルハライド放電ランプに関する。
さらに、本発明は、光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、セシウム（Ｃｓ）と、希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を含む映写用メタルハライド放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のメタルハライド放電ランプは特に光反射器又は光結像系内に組込まれる。その使用分野は例えばオーバーヘッドプロジェクション、ダイヤプロジェクション及び映写用、ならびに特にビデオ用、もしくは内視鏡等の映写技術又は光ガイド技術等である。それゆえ、良好な結像結果を得るためには、４５００Ｋ以上の色温度及び良好な演色を保ちながら、非常に短い光アーク（一般的にせいぜい数ｍｍのアーク長）と最高の輝度（平均では約３０ｋｃｄ／ｃｍ2以上）とが必要である。一般的な電力値は約１００Ｗ〜６００Ｗの範囲内にある。さらに放電管内での放電アークの位置の時間的一定性は特に重要である。すなわちアーク変動が生ずると、放電アークはランプ反射器の焦点から移動し、光結像の品質を阻害するおそれがある。
【０００３】
国際公開第９４／２３４４１号パンフレットには、水銀（Ｈｇ）及び不活性ガスの他にセシウム（Ｃｓ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びタンタル（Ｔａ）のハロゲン化合物を含む封入物を備えたアーク長１ｍｍ当たり６０〜１４０Ｗの比アーク出力用のこの種の放電ランプが開示されている。しかしこのランプでは上述したアーク出力より大きくなるのに応じて益々アーク変動が発生するという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の欠点を除去し、良好な演色を有すると共に４５００Ｋ以上の色温度を持ちしかも非常に高い比アーク出力を持つとともにアーク変動が少ないメタルハライド放電ランプを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、スカンジウム（Ｓｃ）を除いた１種の希土類金属または２種の希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を映写用メタルハライド放電ランプにおいて、封入物が他の金属としてニオブ（Ｎｂ）を含むことによって解決される。
【０００６】
この解決手段に関する実施態様は請求項２乃至６に記載されている。
【０００７】
さらに上記の課題は本発明によれば、光透過性放電管を備え、この放電管内に外部へ案内されたリード線に結合された２つの電極が対向配置され、放電管が水銀（Ｈｇ）と、少なくとも１種の希ガスと、少なくとも１種のハロゲンと、セシウム（Ｃｓ）と、スカンジウム（Ｓｃ）を除いた１種の希土類金属または２種の希土類金属と、金属ハロゲン化物を形成するための他の金属とから構成されたイオン化可能な封入物を映写用メタルハライド放電ランプにおいて、封入物が他の金属としてニオブ（Ｎｂ）を含むことによって解決される。
【０００８】
この解決手段に関する実施態様は請求項８乃至１２に記載されている。
【０００９】
測定が示すように、上述した課題は、引用した従来技術とは異なり封入物成分としてセシウム（Ｃｓ）を使用しない封入物を用いることによって解決することができる。測定の意外な結果として、タンタル（Ｔａ）の代わりにニオブ（Ｎｂ）を添加することによって、アーク変動は、セシウム（Ｃｓ）が無くても、アーク長１ｍｍ当たり２００Ｗ以下の比アーク出力の場合でもまだ少ない。セシウム（Ｃｓ）を使用しないことによって、より一層高い効率が得られる。
【００１０】
現在の技術水準によれば、ニオブ（Ｎｂ）は電極範囲においてアーク延長部に直接作用するものと認識されている。何らかの理論的な説明が確定しているわけではないが、ニオブ（Ｎｂ）が電極材料と共に、アーク安定性に貢献する混合相を形成することを前提とする。
【００１１】
本発明によるメタルハライド放電ランプの放電管の封入物は、第１の解決手段によれば、次の封入物成分すなわちニオブ（Ｎｂ）と、スカンジウム（Ｓｃ）を除いた希土類金属、特にジスプロシウム（Ｄｙ）と、水銀（Ｈｇ）と、不活性ガスと、金属ハロゲン化物を形成するための１種又は複数種のハロゲン、特にヨウ素（Ｉ）及び／又は臭素（Ｂｒ）とから構成される。
【００１２】
勿論ジスプロシウム（Ｄｙ）はガス放電において同等の特性を有する希土類の他の元素、例えばホルミウム（Ｈｏ）によって全部または部分的に置換することができる。
【００１３】
放電管容積１ｃｍ3当たりの一般的な封入量は希土類金属、特にジスプロシウム（Ｄｙ）に関しては０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲、ニオブ（Ｎｂ）に関しては０．３μｍｏｌ〜３μｍｏｌの範囲、特に１μｍｏｌ〜１．５μｍｏｌの範囲にある。点弧ガスとして使われる不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）又はキセノン（Ｘｅ）の封入圧は一般的に約２０ｋＰａ〜６０ｋＰａの範囲にある。水銀（Ｈｇ）の封入量は放電ランプの所望の管電圧の調整に使われる。その封入量は一般的に３０Ｖ〜５０Ｖの管電圧に対してアーク長１ｍｍ当たり約５ｍｇ〜１５ｍｇの範囲にある。
【００１４】
第２の解決手段では、放電管はさらに放電管容積１ｃｍ3当たり約３μｍｏｌ以下のセシウム（Ｃｓ）を含む。特にセシウム（Ｃｓ）封入量は放電管容積１ｃｍ3当たり０．５μｍｏｌ〜２．５μｍｏｌの範囲にある。
【００１５】
この封入物系は特にアーク静止及び放電ランプ寿命に関する苛酷な要求にも、また特にアーク長１ｍｍ当たり約２００Ｗ以上の比出力密度の場合にも適する。すなわちセシウム（Ｃｓ）添加物によって、放電ランプ設計に関する別の自由度が得られる。この自由度は例えば高寿命に関する電極の幾何形状の最適化のために利用することができる。欠点はいずれにしてもセシウム（Ｃｓ）成分の増加と共に効率が減少する点である。個々のケースにおいてセシウム（Ｃｓ）成分の具体的な値に関して適当な妥協が図られる。
【００１６】
西独特許第２８４００３１号明細書に記載されているように、放電ランプが反射器と共に１つのユニットに纏められると有利である。放電ランプは反射器内のほぼ軸線に取付けられる。反射器は例えばダイクロイックに被覆される。
【００１７】
ガラス球の材料としては石英ガラス又は透明セラミック材料例えばＡｌ2Ｏ3が好適である。放電ランプ用には特に両側を閉鎖された放電管が好適である。
【００１８】
放電管の内部には２つの電極が対向配置される。電極はそれぞれリード線に接続され、各リード線は気密に外部へ案内される。
【００１９】
比アーク出力に関する一般的な値はアーク長１ｍｍ当たり約１００Ｗ〜２００Ｗ以上の範囲、特にアーク長１ｍｍ当たり約１５０Ｗ〜２００Ｗの範囲にある。その場合４５ｋｃｄ／ｃｍ2以上の平均輝度が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を２つの封入物例に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１には、反射器に強固に結合され２７０Ｗの出力を有するメタルハライド放電ランプ１の縦断面図が概略的に示されている。石英ガラス製放電管２はほぼ球形状であり、直径方向に対向位置する２つの個所にピン状タングステン電極３をモリブデン製密封箔４によって封着している頸部をそれぞれ有している。密封箔４の放電室と反対側の端部はリード線５に溶接されており、このリード線５は反射器−口金系の電気接続片６、７に結合されている。反射器−口金系は、電気接続片６、７の他に、主として反射器８と二部品から成るセラミック口金９、１０とから構成されている。反射器−口金系の詳細な説明は西独特許第２８４００３１号明細書を参照されたい。
【００２２】
イオン化可能な封入物を含む放電管２の内部容積は約０．３３ｃｍ3である。軸線に対向配置された電極３は１．６ｍｍの間隔を有している。
【００２３】
第１の例では、封入物は基礎ガスとしての１２ｍｇＨｇ及び４５ｋＰａＡｒの他に次の表１に示された量を持つ他の封入物成分から構成されている。幾つかの封入物成分の表１から算出された容積に関係するモル量は次の表２に示されている。比アーク出力及び管電圧はアーク長１ｍｍ当たり約１６７Ｗならびに約３５Ｖである。表３はこの封入物を用いて得られた放電ランプの光工学値を示す。
【００２４】
［表１］  放電ランプの第１の封入物例の成分量
Ｎｂ            ０．０４ｍｇ
Ｄｙ            ０．０８ｍｇ
Ｈｇ            １２ｍｇ
ＨｇＢｒ2      ０．７ｍｇ
ＨｇＩ2        ０．６８ｍｇ
Ａｒ            ４５ｋＰａ
【００２５】
［表２］  表１から算出された幾つかの封入物成分の容積に関係したモル量
Ｎｂ            １．３０μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｄｙ            １．４９μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｉ              ４．５１μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｂｒ            ６．４７μｍｏｌ／ｃｍ3
【００２６】
［表３］  表１の封入物を用いて得られた光工学値
光束            １７ｋｌｍ
効率            ６３ｌｍ／Ｗ
平均輝度        ５０ｋｃｄ／ｃｍ2
色温度          ５０００Ｋ
Ｒａ            ６０
寿命            ＞５００ｈ
【００２７】
第２の例では、封入物は基礎ガスとしての１２ｍｇＨｇ及び４５ｋＰａＡｒの他に次の表４に示された量を持つ他の封入物成分から構成されている。幾つかの封入物成分の表４から算出された容積に関係するモル量は次の表５に示されている。比アーク出力及び管電圧はアーク長１ｍｍ当たり約１６７Ｗならびに約３５Ｖである。表６はこの封入物を用いて得られた放電ランプの光工学値を示す。
【００２８】
［表４］  放電ランプの第２の封入物例の成分量
Ｎｂ            ０．０４ｍｇ
Ｄｙ            ０．０８ｍｇ
ＣｓＩ          ０．１７ｍｇ
Ｈｇ            １２ｍｇ
ＨｇＢｒ2      ０．７ｍｇ
ＨｇＩ2        ０．５３ｍｇ
Ａｒ            ４５ｋＰａ
【００２９】
［表５］  表４から算出された幾つかの封入物成分の容積に関係したモル量
Ｎｂ            １．３０μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｄｙ            １．４９μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｃｓ            １．９８μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｉ              ５．５１μｍｏｌ／ｃｍ3
Ｂｒ            ６．４７μｍｏｌ／ｃｍ3
【００３０】
［表６］  表４の封入物を用いて得られた光工学値
光束            １６ｋｌｍ
効率            ６０ｌｍ／Ｗ
平均輝度        ５０ｋｃｄ／ｃｍ2
色温度          ５０００Ｋ
Ｒａ            ６０
寿命            ＞５００ｈ
【図面の簡単な説明】
【図１】  反射器を備えた放電ランプの概略断面図である。
【符号の説明】
１  メタルハライド放電ランプ
２  放電管
３  ピン状タングステン電極
４  密封箔
５  リード線
６、７  電気接続片
８  反射器
９、１０  セラミック口金
【図１】
0003993656.tif 000002