(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水銀、アルカリハロゲン化物及びヨウ化セリウムを含むイオン性充填物が存する放電空間を囲むセラミック壁を持つ放電容器を有し、該放電空間は、更に、相互距離ＥＡで配設される先端部を持つ二つの電極を収容し、前記放電容器は、少なくとも前記距離ＥＡにわたって内径Ｄｉを持ち、ＥＡ／Ｄｉ＞５の関係を満たすメタルハライドランプにおいて、
前記アルカリハロゲン化物が、ヨウ化リチウムであることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のランプにおいて、
ヨウ化リチウム及びヨウ化セリウムは、１〜８の間の範囲内にあるモル比で存在することを特徴とするランプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のランプにおいて、
前記アルカリハロゲン化物が、ヨウ化リチウム及びヨウ化ナトリウムであることを特徴とするランプ。
【請求項４】
請求項３に記載のランプにおいて、
ヨウ化リチウム及びヨウ化ナトリウムは、４〜１０の間の範囲内にあるヨウ化セリウムに対するモル比で共に存在することを特徴とするランプ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載のランプにおいて、
前記ランプの前記放電容器は、３０Ｗ／ｃｍ2以下の壁負荷を持つことを特徴とするランプ。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５に記載のランプにおいて、
少なくとも前記距離ＥＡにわたって、前記セラミック放電容器の前記壁は、最少１ｍｍの厚さを持つことを特徴とするランプ。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６に記載のランプにおいて、
ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化セリウムが過剰な量で存在し、前記ランプの動作時に、前記過剰な量の領域における最冷点部温度が、最少１１００Ｋで最大１５００Ｋであることを特徴とするランプ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、少なくとも水銀（Hg）、アルカリハロゲン化物（alkali halide）及びヨウ化セリウム（CeI3）を含むイオン性充填物が存する放電空間を囲むセラミック壁を持つ放電容器を有し、該放電空間は、更に、相互距離ＥＡで配設される先端部を持つ二つの電極を収容し、前記放電容器は、少なくとも前記距離ＥＡにわたって内径Ｄｉを持ち、ＥＡ／Ｄｉ＞５の関係を満たすメタルハライドランプに関する。
背景技術
冒頭段落に述べたタイプのランプは、未公開の欧州特許出願第96203434.4号（本出願人整理番号PHN 16.105）から既知である。高効率と良好な色質（とりわけ、平均演色評価数Ｒa≧４５で、色温度Ｔcが２６００Ｋと４０００Ｋとの間の範囲内）に受容されることとを組合わせる前記既知のランプは、特に、とりわけ一般照明目的の光源として適宜に使用することが出来る。電極距離、故に、放電アーク長に対する比較的小さい径の結果として、放電アークは、放電容器の壁により抑制され（restrained）、放電アークが略々直線形状を持つ、と言うことが達成される。このことは、セリウムが存在することと相まって、セリウムが一般にランプの放電アークに対して強く収縮させる影響を持つため、非常に有利である。概して、放電アークの収縮の度合いが大きくなるほど、該放電アークは水平点灯位置においてより大きな曲率の度合いを呈すであろう、と言うことが当てはまる。この幾何学的形状の結果、放電容器の壁が、熱応力の結果として該放電容器の壁が破損する危険性が非常に小さいような一様な加熱を受ける、と言うことも分かっている。更に、前記幾何学的形状は又、放電における螺旋状不安定性の発生を相殺することも分かっている。
放電アークを抑制することにより、放電容器の壁のセラミックの良好な熱伝導率が、該放電容器の壁内の熱応力を制限する手段として、有利に用いられる。
本明細書及び請求の範囲内の“セラミック壁”なる語は、サファイア即ち密に焼結した多結晶酸化アルミニウム（Al2O3）等の金属酸化物の壁及び窒化アルミニウム（AlN）等の金属窒化物の壁の両方を意味すると理解されたい。これらの材料は、気密透光性体を製造するために特に適宜に用いることが出来る。前記既知のランプにより放射された光は、座標（x、y）を備える色度を持つ。この色度は、完全放射体により放射される光の色度と、屋内照明に適宜に使用され得ないほど異なる。完全放射体の色度の集合は、通例、黒体軌跡（black-body-line（BBL））として参照される。屋内照明目的には、色度がＢＢＬから僅かしかずれていない光しか白光として考慮されるべきではない、と言うことが当てはまる。それ故、概して、屋内照明の応用例のためには、色度の座標（x、y）が、同一の色温度ＴcにおいてＢＢＬから最大で（0.03;0.03）、好ましくは、せいぜい（0.015;0.015）しかずれていない、と言うことが当てはまる。
前記既知のランプにおいては、アルカリハロゲン化物がランプの充填物成分としてナトリウムハロゲン化物（Na-halide）の形態で用いられる場合に良好な演色性を達成することができ、ランプ点灯時、Ｎａ−Ｄ線におけるナトリウム放射の大きな広がり（broadening）及び反転（reversal）が生じる、と言うそれ自体は既知の見解が用いられている。これは、少なくとも１１００Ｋ（820°C）という放電容器内の高最冷点部温度Ｔkpを必要とする。Ｔkpの高い値の要求は、実用的な状況下において、放電容器の壁に対する石英又は石英ガラスの使用を排除し、該放電容器の壁に対するセラミックの使用を余儀なくさせる。
欧州特許出願公開第EP-A-0215524号（本出願人整理番号PHN11.485）が、上述の見解が用いられるメタルハライドランプを開示している。このランプは、優れた色質（とりわけ、平均演色評価数Ｒa≧８０で、色温度Ｔcが２６００Ｋと４０００Ｋとの間の範囲内）を持ち、故に、とりわけ屋内照明用の光源として特に適宜に使用することが出来る。この既知のランプは、０．９≦ＥＡ／Ｄｉ≦２．２が適用される相対的に短い放電容器、及び、実用的なランプに関して、多くて５０Ｗ／ｃｍ2に至る量の高壁負荷を持つ。前記の応用例においては、壁負荷が、ランプのワット数と電極の先端部間に位置される放電容器の壁の部分の外側表面との商として定義される。
このランプの不利な点は、相対的に限られた効率しか持たない、と言うことである。
アルカリ金属（alkali metal）及びセリウム（Ce）だけでなくスカンジウム（Sc）も有する充填物を備え、ＢＢＬに非常に近い色度を持つメタルハライドランプが、本質的に知られている。しかしながら、その非常に強い反応特性の結果として、スカンジウムは、セラミックランプ容器を持つメタルハライドランプでの使用には適していないことが証明された。
本発明は、屋内照明の応用例に適宜に使用することが出来る、高効率を持つメタルハライドランプを得るための対策に関する。
これを達成するために、冒頭段落に述べられるタイプのランプは、本発明によれば、前記アルカリハロゲン化物がヨウ化リチウム（LiI）を有することを特徴とする。
この対策により、高効率を持つと共に、ランプにより放射される光を屋内照明の応用例に対する白光と考慮出来る程ＢＢＬに近い色度を持つ光を当該ランプが放射する、と言うことを達成することが出来る。これは、更に有利には、１〜８の範囲内のモル比でヨウ化リチウム及びヨウ化セリウムを選択することにより影響される。本発明によるランプの有利な実施例においては、前記アルカリハロゲン化物が、ヨウ化ナトリウム（NaI）も有する。ランプを屋内照明目的に使用出来る程ＢＢＬに近い色度の維持（preservation）は別にして、ヨウ化ナトリウムの存在は、当該ランプの色度をＢＢＬに沿って広範囲に選択することを可能にする。好ましくは、ヨウ化リチウム及びヨウ化ナトリウムが、４〜１０の範囲内のヨウ化セリウムに対するモル比で共に存在する。これは、座標がＢＢＬから（0.015;0.015）もずれない色度を放射された光が持ち、一方においては、光の色温度が３０００Ｋと４７００Ｋとの間の範囲内であるようなランプを得ることを可能にする。
放電容器の壁内の熱応力を相殺することが、更に有利には、壁負荷を好ましくは最大で３０Ｗ／ｃｍ2に選択することにより影響される。
放電容器の壁内の壁温度及び熱応力の制御に関する更なる改善を、壁厚を適切に選択することにより達成することが出来る。セラミック壁が少なくとも１ｍｍの厚さを持つ場合、該セラミック壁の良好な熱伝導率が更に有利に用いられる。壁厚を大きくすることは、放電容器の壁を介す熱放射の増大に至るが、とりわけ、電極間の壁の部分から放電容器の相対的に冷たい端部へのより良好な熱移送（heat transport）に貢献する。このようにして、放電容器の壁において生じる温度差が略々２００Ｋに制限される、と言うことが達成される。壁の厚さを大きくすることは又、壁に対する負荷の減少にも至る。
又、ＥＡを大きくすることによって比ＥＡ／Ｄｉを大きくすることにより、壁に対する負荷が制限される。この場合には、放電容器の壁における放射損失の増大、故に、ランプ動作時放電容器の熱損失の増大が生じるであろう。別の面から見た同じ状況下では、これは、Ｔkpの減少に至るであろう。
高効率及び良好な色質を得るために、放電が、リチウム（Li）、ナトリウム（Na）及びセリウム（Ce）の十分高い濃度を含むことが必要とされる。ハライド塩（halide salts）が過剰に存するために、これは、Ｔkpの大きさにより達成される。ランプ動作時Ｔkpは少なくとも１１００Ｋの値をとることが分かっている。とりわけセリウムの十分に高い蒸気圧を達成するために、好ましくは、１２００Ｋ以上のＴkpに対する値が実現される。
又、セリウムの蒸気圧が温度に大きく依存すると言うことを念頭に置いた場合、非常に高いＴkpの値を用いる必要がなく、これは、ランプの長い寿命を得るために有利である。如何なる場合において、Ｔkpはセラミック壁の材料が長期間耐えることが出来る最大温度よりも低い、と言うことに注意が払われるべきである。
更なる実験が、Ｔkpに関する最大値として１５００Ｋを越えないことが望ましいことを示した。Ｔkp＞１５００Ｋの場合、放電容器内の温度及び圧力が、発生する放電容器の壁に対する化学的腐食作用がランプ寿命を許容できない程短くするような値をとる。好ましくは、密に焼結した酸化アルミニウムが放電容器の壁に使用される場合、Ｔkpの最大値は１４００Ｋである。
一般に、ランプ始動用の希ガスが放電容器のイオン性充填物に添加される。希ガスの充填圧の選択を通じて、ランプの光技術的特性（light-technicalproperties）に影響を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
本発明によるこれらの及び他の特徴は、図面（縮尺通りではない）を参照してより詳細に説明されるであろう。
図において、第１図は、本発明によるランプを図的に示し、
第２図は、第１図によるランプの放電容器を詳細に表したものであり、
第３図は、本発明によるランプの色度の座標のグラフを示している。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、少なくとも水銀、アルカリハロゲン化物及びヨウ化セリウムを含むイオン性充填物を含有する放電空間１１を囲むセラミック壁を持つ放電容器３が設けられたメタルハライドランプを示している。先端部の相互距離がＥＡである二つの電極が、前記放電空間内に配設され、前記放電容器は、少なくともこの距離ＥＡにわたって内径Ｄｉを持つ。前記放電容器は、狭い介在空間で持って該放電容器内に位置される電極４、５に対する電流貫通導体（第２図：４０、４１、５０、５１）を囲み、前記放電空間から遠い端部近傍において融解セラミック接合（第２図：１０）により気密的にこの導体に結合されているセラミック突出プラグ３４、３５により一の側で閉じられている。前記放電容器は、一方の端部に口金２が設けられた外側バルブ１により包囲されている。放電は、当該ランプが点灯している際に、電極４、５の間に延びるであろう。電極４は、電流導体８を介して口金２の第１の電気接点を形成する部分に接続される。電極５は、電流導体９を介して口金２の第２の電気接点を形成する部分に接続される。（縮尺通りではない）第２図により詳細に示される前記放電容器は、セラミック壁を持ち、内径Ｄｉを持つ円柱状部分から形成される。この円柱状部分は、関連する端壁部３２ａ、３２ｂにより各端部で境界付けられ、これら端壁部３２ａ、３２ｂは各々、前記放電空間の端面３３ａ、３３ｂを形成する。これら端壁部各々は開口を持ち、この開口内で、セラミック突出プラグ３４、３５が、焼結接合Ｓによりこれら端壁部３２ａ、３２ｂ内に気密的に固着される。セラミック突出プラグ３４、３５は各々、先端部４ｂ、５ｂを持つ関連する電極４、５の電流貫通導体４０、４１、５０、５１を狭く囲む。前記電流貫通導体は、前記放電空間から遠い側において融解セラミック接合１０により気密的にセラミック突出プラグ３４、３５に結合される。
前記電極の先端部４ｂ、５ｂは、相互距離ＥＡで配設される。前記電流貫通導体は各々、例えばモリブデン−酸化アルミニウム（Mo-Al2O3）サーメットの形態の強ハロゲン化物抵抗性部分４１、５１と、融解セラミック接合１０により気密的に関連する端部のプラグ３４、３５に固着される部分４０、５０とを有している。前記融解セラミック接合は、モリブデンサーメット４１、５１上をある程度の距離、例えば略々１ｍｍにわたって延びる。前記部分４１、５１を、モリブデン−酸化アルミニウムサーメット以外の材料から形成することが可能である。他の可能な構造は、例えば、欧州特許第EP-0 587 238号（米国特許第US-A-5,424,609号）から知られている。特に適した構造は、とりわけ、前記と同一材料のピンの周りに施された強ハロゲン化物抵抗性コイルであることが分かった。モリブデン（Mo）は、強ハロゲン化物抵抗性材料として使用するのに非常に適している。前記部分４０、５０は、膨張係数が前記端部のプラグの膨張係数に適切に対応するような金属から作られる。例えば、ニオブ（Nb）が、非常に適した材料である。前記部分４０、５０は、簡略化されて示されるように電流導体８、９に各々結合される。上述の貫通構造は、いかなる所望の点灯位置でランプを動作させることを可能にする。
電極４、５は、各々、先端部４ｂ、５ｂ近傍に巻線４ｃ、５ｃが設けられた電極ロッド４ａ、５ａを有している。前記突出セラミックプラグは、焼結接合Ｓにより気密的に端壁部３２ａ、３２ｂ内に固着される。この場合、前記電極の先端部は、前記端壁部により形成される端面３３ａと３３ｂとの間に位置する。
図に示される本発明によるランプを実用的に実現する場合、定格ランプ電力は、１５０Ｗである。高圧ナトリウムランプを点灯させるための実在の装置で点灯させるのに適したランプは、１０５Ｖのランプ電圧を持つ。放電容器のイオン性充填物は、０．７ｍｇの水銀（<1.6mg/cm3）並びに１３ｍｇのモル比５．５：１のリチウム及びセリウムのヨウ化物塩を有している。水銀は、ランプ電圧が８０Ｖと１１０Ｖとの間になることを確実にするように働き、これは、高圧ナトリウムランプを点灯させるための実在の装置において当該ランプを動作可能にすることを確実にするために必要とされる。さらに、前記充填物は、始動ガスとして２５０ｍｂａｒの充填圧で持つキセノン（Xe）を有している。
前記電極の先端部間の間隔ＥＡは３２ｍｍであり、内径Ｄｉは４ｍｍであり、故に、ＥＡ／Ｄｉの比は８である。放電容器の壁厚は１．４ｍｍである。従って、このランプは、２１．９Ｗ／ｃｍ2の壁負荷を持つ。
前記ランプは、点灯状態で１０４１ｍ／Ｗの効率を持つ。ランプにより放射された光は、９６のＲa及び４７００ＫのＴcに関する値を持つ。ランプにより放射された光は、（.353,.368）の値を持つ色度（x,y）を持ち、これは、定温において、黒体軌跡上の色度（0.352;0.355）から（0.015,0.015）もずれていない。
第３図において、ランプの色度は、Ｌ０が基準とされる。色三角形の一部を表しているこのグラフにおいて、色度のｘ座標は、水平軸にプロットされ、色度のｙ座標は、垂直軸にプロットされている。ＢＢＬは、黒体軌跡を指示している。破線は、Ｋにおける定色温度Ｔcの各線を指示している。Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化セリウムを含有するイオン性充填物を持つランプＬ１、Ｌ２及びＬ３各々の色度を指示している。ヨウ化リチウム／ヨウ化セリウム及びヨウ化ナトリウム／ヨウ化セリウムのモル比は、順に、Ｌ１に関しては各々６及び１、Ｌ２に関しては各々２．９、並びに３、Ｌ３に関しては各々２．４及び７である。比較のため、Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３は、放電容器がナトリウム及びセリウムのハロゲン化物しか有していない従来技術によるランプＬ１１、Ｌ１２及びＬ１３各々の色度を示している。ヨウ化ナトリウム／ヨウ化セリウムのモル比は、Ｌ１１に関しては１、Ｌ１２に関しては３、及びＬ１３に関しては７である。最後に、Ｌ１０は、ハロゲン化物としてヨウ化セリウムしか有していないランプＬ１０の色度を指示している。表は、このグラフに示されるランプの光技術的データを列挙している。
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表に列挙されたランプは全て、同一の構造の放電容器、同一の定格電力、及び８０Ｖと１１０Ｖとの間の範囲内のランプ電圧を持つ。最冷点部温度Ｔkpは、１２００Ｋ〜１２５０Ｋの範囲である。ランプの放電容器は１．４ｍｍの壁厚を持ち、放電容器の壁において生じる温度差は略々１５０Ｋである。
表に列挙されたデータから、従来技術（欧州特許出願第96203434.4号（本出願人整理番号PHN16.105））によるランプと比較して、本発明によるランプはかなり改善された色度を持つと共に相対的に高い効率を保持している、と言うことを見出すことが出来る。同量のヨウ化ナトリウムを持つランプに関して、効率の減少は、５％と１５％との間の範囲内である。本発明によるランプは、効率が一般に１００１ｍ／Ｗ〜１３０１ｍ／ｗの範囲内であるような通例使用されている高圧ナトリウムランプに匹敵する効率を持つ。
最後に、例えば、３０００Ｋの色温度に関して、ＢＢＬ上の色度は、座標（0.437;0.404）を持つことに注意されたい。ランプＬ３の色度は、それらの値から（0.004;0.009）しかずれていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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