(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスに加えて、少なくともＮａＩを含むイオン化可能な充填剤が存在する放電空間を包囲するセラミック壁を有する放電容器を備えたハロゲン化金属ランプであって、
相互間距離ＥＡの先端部を有する２個の電極が前記放電空間内に配置され、
前記放電容器が少なくとも前記電極間距離ＥＡより大きい内径Ｄｉを有するハロゲン化金属ランプにおいて、
前記放電空間に水銀が含まれず、
前記イオン化可能な充填剤が、さらにＺｎを含み、該Ｚｎは少なくとも一部分が、最大２０μｍｏｌ／ｃｍ3の量の化合物ＺｎＩ2として含まれ、
前記電極の相互間距離ＥＡ及び内径Ｄｉが、関係式１≦ＥＡ／Ｄｉ≦４に従う、
ことを特徴とするハロゲン化金属ランプ。
【請求項２】
前記Ｚｎが、化合物ＺｎＩ2の形態だけで含まれ、量が、少なくとも４μｍｏｌ／ｃｍ3である、
請求の範囲第１項に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項３】
前記稀ガスが、充填圧が少なくとも４００ｍｂａｒのＸｅである、
請求の範囲第１または２項に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項４】
前記イオン化可能な充填剤が、下記のμｍｏｌ／ｃｍ3の範囲を満足する量の組成成分を含み、
金属Ｚｎ：０〜２０００
ＺｎＩ2：０〜２０
ＮａＩ： ２０〜２００
ＴｌＩ：０〜３０
Ｒｅ-iodide ０〜４０
Ｒｅは、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙおよびランタニドからなるグループによって構成される元素の少なくとも１であり、
Ｚｎが、ＺｎＩ2としてだけ含まれるときには、ＺｎＩ2の量が少なくとも４μｍｏｌ／ｃｍ3である、
請求の範囲第１項に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項５】
前記ランプが、前記電極相互間距離ＥＡにわたって測定される少なくとも３Ｗ／ｃｍ最大１３０Ｗ／ｃｍの電力密度を有する、
請求の範囲第１ないし４項のいずれか１項に記載のハロゲン化金属ランプ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、希ガスに加えて、少なくともＮａＩを含むイオン化可能な充填剤が存在する放電空間を包囲するセラミック壁を有する放電容器が設けられ、相互間距離ＥＡの先端部を有する２個の電極が前記放電空間内に配置され、前記放電容器が少なくとも前記電極間距離ＥＡの部分に対して内径Ｄｉを有するハロゲン化金属ランプに関するものである。
冒頭部で述べた形式のランプは欧州特許出願公開０２１５５２４号から既知である。
高い発光効率と優れたカラー性能（特に、標準の色指数Ｒａ≧７０及び２６００Ｋと４０００Ｋとの間の色温度）が互いに作用し合う既知のランプは、室内照明用の光源として極めて好適である。このランプの構造は、ランプの充填剤成分としてハロゲン化ナトリウムを用いＮａ−Ｄ線のＮａ放出の拡大及び反転が生ずる場合に良好な演色性が可能になるという認識に基づいている。これには、例えば１１７０Ｋ（９００℃）の放電容器の最冷スポット温度（coldest spot temperature）ＴKPを必要とする。Ｎａ−Ｄ線の反転及び拡大は、Ｎａ−Ｄ線がスペクトラムの放出バンドの形状としてΔλの相対距離に２個の最大値を有する形状をとることを意味する。ＴKPが低い値をとる必要がある要件は、放電容器壁用に水晶又は水晶ガラスを用いることを排除するものであり、放電容器壁用にセラミック材料を用いる必要がある。
発明の詳細な説明及び請求の範囲の用語「セラミック壁」は、例えばサファイアや高密度に焼結された多結晶Ａｌ2Ｏ3のような金属酸化物並びに例えばＡｌＮのような金属窒化物を含むものと理解される。
既知のランプは良好な演色性に比較的広い範囲の色温度を組み合せている。放電容器の充填剤は少なくともＨｇ、ハロゲン化Ｎａ及びハロゲン化Ｔ１を含んでいる。さらに、放電容器は、好ましくはＳｃ，Ｌａ並びにＤｙ，Ｔｍ、Ｈｏ、Ｅｒのランタニドにより形成されるグループの少なくとも１個の元素を含んでいる。
この既知のランプは、放電ランプ用に一般的に受け入れている７０Ｖと１１０Ｖとの間の安定な動作のランプ電圧を有している。この既知のランプにおいて、この電圧は、安定な動作中主として充填剤の一部を形成する水銀により維持されている。一方、水銀は、ランプ寿命の終期において排棄される場合、環境に対する重い負担になってしまう。
本発明の目的は、既知のランプに対して電気的に改善された水銀を含まない充填剤を有するハロゲン化金属ランプを得る方策を実現することにある。
本発明によれば、冒頭部で述べた形式のランプにおいて、放電空間には水銀が含まれず、前記イオン化可能な充填剤が、さらにＺｎを含み、前記電極の相互間距離ＥＡ及び内径Ｄｉが、関係式１≦ＥＡ／Ｄｉ≦４に従うことを特徴とする。
驚くべきことに、本発明を利用することにより、発光効率及びカラー性能（標準色指数Ｒa≧７０及び２６００Ｋと４０００Ｋとの間の色温度）に関して既知のランプに匹敵する性能を得ることができると共に水銀を含まないことによる利点を達成することができる。ＥＡ／Ｄｉの値が４より大きいと、安定な動作中ランプ電圧が極めて高い値になり、従来の器具に合わないランプとなってしまう。他方において、ＥＡ／Ｄｉ＜１の値は用いない。この理由は、このような値の場合最冷スポット温度Ｔkpが容易に小さ過ぎる値となり、ランプから放出される光の色性能が受け入れられなくなってしまうからである。好ましくは、Ｚｎは、既知のランプの放電容器構造において実際の放電空間の内部に十分な量がもたらされるように、少なくとも１００μｍｏｌ／ｃｍ3の量で金属の形態で含ませる。
本発明によるランプの別の実施例において、Ｚｎは、化合物ＺｎＩ2として少なくとも２０μｍｏｌ／ｃｍ3の量で少なくとも部分的に含まれる。ＺｎＩ2を用いることは、色性能を変更することなくランプの発光効率を改善する利点がある。この量は、電極間の放電アークの曲率が大きくなり過ぎることが防止されるように上述した値に制限する必要がある。これに加えて、ＺｎＩ2は、既知のランプの充填剤よりも化学的に不活性であると認められる利点がある。Ｚｎが化合物ＺｎＩ2の形態だけのものとして含まれている場合、この量は少なくとも４μｍｏｌ／ｃｍ3にする必要がある。化合物ＺｎＩ2はランプの動作中十分に蒸発するので、上記量は、ランプが所謂レトロフィットするのに適当なランプ電圧に達するのに十分なものとすることができる。
好ましくは、希ガスは少なくとも４００ｍｂａｒの充填圧のＸｅとする。Ｘｅは相対的に重いため、Ｘｅはバッファガスとして優れた性能を有し、従ってランプの発光効率に好ましく作用する。一方、希ガスとしてのＡｒも好適である。
本発明のランプにおいて、好ましくは、ＲｅをＩｎ、Ｓｃ、Ｙ及びランタニドのグループにより形成される元素の少なくとも１種類の元素とした場合に、前記イオン化可能な充填剤が、以下のμｍｏｌ／ｃｍ3の範囲を満足する組成成分を含み、
金属Ｚｎ  ０〜２０００
ＺｎＩ2  ０〜２０
ＮａＩ  ２０〜２００
ＴｌＩ  ０〜３０
Ｒｅ-iodide  ０〜４０
前記Ｚｎが、化合物ＺｎＩ2としてだけ含まれ、このＺｎＩ2の量を少なくとも４μｍｏｌ／ｃｍ3とする。この場合、ランプは既知のランプに対して電気的にレトロフィットすると共に匹敵するカラー性能を有する。
有益な実施例として、本発明のランプは、電極相互間距離ＥＡにわたって測定した少なくとも３Ｗ／ｃｍで最大１３０Ｗ／ｃｍの電力密度を有する。この要件を満たすことにより、本発明のランプは既知のランプと両立し得る構造長を有することになる。これにより、本発明のランプを既存の固定部材に用いることができる利点がある。
本発明のランプの上述した概念及び別の概念は図面を参照して詳細に説明する。
図面として、図１は本発明によるランプを線図的に示し、図２は図１のランプの放電容器を詳細に示す。
図１は、イオン化可能な充填剤を含む放電空間１１を包囲するセラミック壁を有する放電容器３が形成されているハロゲン化金属ランプを示す。先端部がＥＡの相対距離にある２個の電極が放電空間内に配置され、放電容器は少なくとも距離ＥＡを超える内径Ｄｉを有する。この放電容器は一方の側において突出するプラグ３４，３５により封止され、これらのプラグは電流供給導体（図２の４０，４１，５０，５１）を電極４，５に至るまで包囲し、これらの電極は放電容器内に狭い間隔で位置決めされると共に放電空間から離れた端部において溶融セラミックジョイント部材（図２の１０）により電流供給導体に気密に連結する。放電容器は外側の管１により包囲され、この管１には一端においてランプキャップを設ける。ランプが動作すると、電極４，５間で放電が発生する。電極４は、電流供給導体８を介してランプキャップ２の一部を構成する第１の電気接点に接続する。電極５は、電流供給導体９を介してランプキャップ２の一部を構成する第２の電気接点に接続する。図２に詳細に図示する（スケール通りに図示されていない）放電容器はセラミック壁を有し内径Ｄｉの円筒部材で構成され、円筒部材はいずれの端部も端部壁部分３２ａ，３２ｂが装着され、各端部壁部分３２ａ，３２ｂは放電空間の端面を形成する。各端部壁部分は開口を有し、これらの開口にはセラミックの突出プラグ３４，３５を焼結ジョイントＳにより端部壁部分３２ａ，３２ｂに気密に固定する。セラミックの突出プラグ３４，３５は関連する電極４，５の電流供給導体４０，４１，５０，５１をそれぞれ包囲し、電極４，５は先端部４ｂ，５ｂを有する。電流供給導体、放電空間から離れた側において溶融セラミックジョイント部材１０により気密にセラミック突出プラグ３４，３５に連結する。
電極先端部４ｂ，５ｂは相対距離ＥＡの間隔で配置する。電流供給導体は、例えばＭｏ−Ａｌ2Ｏ3サーメットの形態の耐ハライド部材４１，５１及び溶融セラミックジョイント部材１０により各端部プラグ３４，３５に気密に固定されている部材４０，５０をそれぞれ有する。溶融セラミックジョイント部材１０は、Ｍｏサーメット４０，４１の上側で例えば約１ｍｍの距離にわたって延在する。部材４１，５１はＭｏ−Ａｌ2Ｏ3サーメットの代わりに別の方法で形成することも可能である。この別の取り得る構成は、例えば欧州特許出願ＥＰ−０５８７２３８号から既知である。特に好適な構成は、同一材料のピンのまわりに設けた耐ハライド性のコイルであることが判明した。Ｍｏは極めて高いハライド耐久性の材料として用いるのに極めて好適である。部材４０，５０は、その膨張係数が端部プラグの膨張係数に良好に対応する金属で構成する。部材４０，５０は詳細に図示しない方法により電流供給導体８，９に接続する。この電流供給構造すなわちリードスルー構造により、所望の放電位置でランプを動作させることが可能である。
各電極４，５は電極ロッド４ａ，５ａを具え、これらの電極ロッドにはその先端４ｂ，５ｂ付近にコイル部分を設ける。突出するセラミックプラグは、焼結ジョイント部材Ｓにより気密に端部壁部分３２ａ及び３２ｂに固定する。従って、電極先端部は端部壁部分により形成される端面３３ａ，３３ｂ間に位置する。本発明によるランプの別の実施例において、突出するセラミックプラグ３４，３５には端部壁部分３２ａ，３２ｂの後側に凹部を形成する。この場合、電極先端部は端部壁部により規定される端面３３ａ，３３ｂ内にほぼ位置する。
図面に示す本発明によるランプの実際の具体例として、定格ランプ電力は７５Ｗとしアーク電圧は８６Ｖとする。このランプはフィリップス社製の電子式電源形式「ＥＭＣ０７０Ｗ」により動作させた。電極間の相互間距離ＥＡは９ｍｍであり、その相互間距離ＥＡの部分における内径Ｄｉは４．５ｍｍであり、ＥＡ／Ｄｉの比について２の値が得られる。このランプは８４１ｍ／Ｗの発光効率を有する。発生する光は８４の一般的な色指数及び色座標（ｘ，ｙ）（０．４３６，０．３８７）に対応する２８８０Ｋの色温度を有する。このランプの放電容器は、１２ｍｇのＺｎ、０．５ｍｇのＮａＩ、１．０ｍｇのＴｌＩ、２．０ｍｇのＤｙＩ3及び室温での充填圧４００ｍｂａｒのＸｅから構成される充填剤を有する。従って、充填量は１０５０μｍｏｌ／ｃｍ3、１９０μｍｏｌ／ｃｍ3、１７μｍｏｌ／ｃｍ3及び２１μｍｏｌ／ｃｍ3に対応する。
同一形態の別の実際の実施例において、放電容器の充填剤は、ＮａＩ、ＴｌＩ及びＤｙＩ3に加えて、８７４μｍｏｌ／ｃｍ3に対応する１０ｍｇのＺｎ及び２ｂａｒのＸｅ充填圧だけを含んでいた。ランプ電力、発光効率、標準色指数及び色温度Ｔcの初期値は、７４Ｗ、８８１１ｍ／Ｗ及び２９８０Ｋである。このランプは９４Ｖのアーク電圧を有するので既知のランプよりも電気的に改良されることになる。
別の実際の実施例において、放電ランプの充填剤は、金属Ｚｎに加えて、２．５ｂａｒの動作圧力を生ずる共に１３μｍｏｌ／ｃｍ3に対応する０．９ｍｇの充填量のＺｎＩ2を含む。電極間距離を変更せず内径Ｄｉを５．１ｍｍまで僅かに増加させると、ＥＡ／Ｄｉ値は１．７まで減少する。このランプ電圧は８５Ｖに低下する。色温度Ｔcは色点座標（ｘ，ｙ）（０．４２９，０．３９８）に対応する３０９０Ｋに増加する。発光効率及び標準色指数の値はそれぞれ８６１１ｍ／Ｗ及び７６まで僅かに低下するだけである。
別の実施例において、電極間距離を１０．８ｍｍとし内径Ｄｉを５．１ｍｍとし、ＥＡ／Ｄｉ＝２．１とする。放電容器の充填剤は、４００ｍｂａｒの充填圧のＡｒと、重量比が５：１：２のＮａＩ：ＴｌＩ及びＤｙＩ3の８ｍｇの混合体と、７ｍｇのＺｎとから構成する。このランプは７５Ｗの電力を有する。このランプは８５Ｖの初期ランプ電圧を有し、２７５０Ｋの色温度Ｔcで７９１ｍ／Ｗの発光効率及び７９の標準色指数Ｒaで光を放出する。１００時間のランプ動作後、ランプ電圧は９５Ｖまで上昇した。発光効率は７７１ｍ／Ｗに僅かに低下し、色温度Ｔc及び標準色指数Ｒaはほとんど変化せず２７８０Ｋ及び７９を有していた。充填剤がＺｎＩ2の形態だけのＺｎを含む本発明によるランプの実際の実施例を以下に説明する。セラミックの放電容器は、１２．８８ｍｍの電極間距離の部分に対して３．５２ｍｍの内径Ｄｉを有している。放電容器の全体積は０．１４５ｃｍ3である。放電容器の充填剤は０．２１ｍｇのＺｎＩ2、５ｍｇのＮａＩ、１ｍｇのＴｌＩ、２ｍｇのＤｙＩ3及び室温で４００ｍｂａｒのＸｅを含んでいる。ＺｎＩ2の量は４．５μｍｏｌ／ｃｍ3に対応する。このランプは、７１Ｖのランプ電圧で７５Ｗの公称電力を有する。このランプの発光効率は、色温度Ｔcが３０００Ｋで標準色指数Ｒaが８０の場合７５１ｍ／Ｗである。
【図１】
0004166837.tif 000002
【図２】
0004166837.tif 000003