JP2000501564A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、最大でも１００Ｗの定格電力を有する高圧放電ランプに関する。このランプは、厚さｄの透光性セラミック壁部を有する放電容器が設けられている。これにより包まれる放電空間においては、それぞれ電極端部を有する２つの電極が相互間隙 ＥＡをもって当該電極端部とともに配されている。この放電容器は、少なくともＮａとハライドとを有するイオン化可能充填物を収納する。本発明によれば、当該壁部の厚さｄが少なくとも１ｍｍとされる。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧放電ランプ 技術分野 本発明は、高圧放電ランプに関し、特に、最大で１００Ｗの定格電力（すなわ ち１００Ｗ以下の定格）を持ち、厚さｄを持つ透光性セラミック壁を有する放電 容器を具備するものであって、その放電容器が、それぞれ電極端部（チップ）の 設けられた２つの電極が当該電極端部の相互距離ＥＡをもって構成されている放 電空間を包み込んでいるともに、少なくともＮａとハライドとを有するイオン化 （電離）可能な充填物を含み、当該距離ＥＡに亘る円筒形状なしかつ断面内径Ｄ ｉを有する、高圧放電ランプに関する。 背景技術 冒頭の段落で述べた種類のランプは、ＥＰ２１５５２４（Ｎ １１．４８５） から知られるものである。この知られたランプは、４０Ｗの定格電力を有し、０ ．４５ｍｍの放電容器壁部の厚さを持っている。かかる放電容器のイオン化充填 物は、Ｈｇの他にＮａ，Ｔｌ及びＩｎによるハライドも有している。このランプ は、良好な色特性を呈し、特に、座標（ｘ；ｙ）の良好なカラーポイントと、平 均演色評価指数Ｒａに対しても赤の演色を指す演色評価指数Ｒ₉に対しても良好 な値を持っている。このことにより、このランプは、インテリア照明の応用に基 本的に非常によく適している。このようなランプにおいては、Ｎａハライドがラ ンプの充填成分として用いられかつ動作時においてＮａ圧力を当該Ｎａ−Ｄライ ンにおけるＮａの光放射の強い広がりと転化とが行われるほどに高くしたときに 良好な演色が可能となる、という認識に基づいている。このＮａは、過度の量が あるので、これにより動作中において当該ランプ容器における最も低温の箇所の 温度Ｔ_csを高く（例えば、１０００Ｋ（７３０゜Ｃ）に）することが要求される 。かかるＮａ−Ｄラインは、これらのラインにおける転化と拡大の場合に、互い に相互間隙Δλをもった２つの最大値を有するスペクトラムにおける発光帯域の 形 状を呈する。Ｔ_csを高い値とすべきであるという条件は、実際の状況下において は、放電容器に水晶又は水晶ガラスを使用することができず、セラミック材料の 使用を必要とする。 本明細書の詳細な説明及び請求項に記載される「セラミック壁（部）」なる用 語は、例えばサファイヤ又は密に焼結された多結晶Ａｌ₂Ｏ₃のような金属酸化物 の気密壁や、例えばＡＩＮの如き金属窒化物により形成された壁の双方を意味す るものとみなされる。 この既知のランプの欠点は、その放電容器への衝撃や放電容器の亀裂により実 際の寿命が比較的短いことである。 発明の開示 本発明は、より長い耐用寿命を有するランプを実現する手法を提供することを 目的とする。この目的のために、本発明によれば、冒頭の段落において述べられ た種類のランプに対し、当該壁部の厚さｄを少なくとも１ｍｍとすることを特徴 としている。 相当に厚い壁部の使用によって、壁部の電極と電極との間の部分から当該放電 容器の比較的低温の端部まで良好な熱の伝搬がなされるだけでなく、とりわけ当 該放電容器の壁部により放出される熱放射が増大する、という利点が導かれる。 従来技術による壁部と比較すると、こうした厚い壁部は、壁部の温度を下げる他 に、壁部に亘る温度勾配を小さくすることができる。これによって、部品の運搬 機関が主要な役割をなす化学処理の簡素化に寄与するという極めて有益な効果を もたらすこととなる。正に壁部自体の厚さが大きければ衝撃を低減しかつ破砕の リスクを小さくすることになるが、一方では最低温箇所の温度Ｔ_csの低下を招き 、他の全てのパラメータが同じままとなる。既知のランプにおいて、色特性、特 にカラーポイント及び平均演色評価指数がT_csの変化に感応性が高いことが判明 されている。 Ｔ_csの変化に対する感応性の低減は、本発明によるランプの効果的実施例にお いて当該イオン化可能充填物からＩｎを除くことによって良好に達成される。他 の改善は、当該イオン化可能充填物が希土類ハロゲンを有するものとすること により達成される。これによって、ランプ寿命期間に亘り極めて改善された色安 定性も実現する。この点で、Ｄｙは、かかるイオン化可能充填物にとって極めて 好適な成分として判明された。 好ましくは、本発明によるランプは、関係式０．４≦ＥＡ／Ｄｉ≦１．５に準 じるのが良い。こうすることによって、厚い壁部にも拘わらず、そのＴ_cs値は、 １２００Ｋないし１３００Ｋの範囲に収まり、同時に放電容器壁部の最大温度が １４００Ｋに制限されたままとなる、という効果を得ている。実験では、１２０ ０Ｋないし１３００Ｋの範囲のＴ_csの値に対し、１２ｎｍないし６０ｎｍのΔλ の値を実現できることが判明された。少なくとも９０の平均演色評価指数を持つ 白色光放射ランプを実現するには、Δλの値が１２ｎｍないし６０ｎｍにあるこ とが望まれる。 比ＥＡ／ＤｉがＡ／Ｄｉ≦０．４の場合、当該ランプ容器における対流（環流 ）により比較的に短い時間で放電容器壁部の相当な黒ずみが生じることが判明さ れている。このような黒ずみは、ランプの良好な色特性に悪影響を与えるもので ある。これに対し、かかる比が１．５以上に選定される場合には、実際上、９０ より大なる平均演色評価指数の値は、発光効率の無視できない損失を伴うことな くランプの長寿命と組み合わされることはない。 図面の簡単な説明 以下、本発明によるランプの上記態様及びその他の態様は、次の図面（忠実な 縮図ではない）に基づいて詳しく説明される。図中、 第１図は、本発明によるランプを模式的に示し、 第２図は、第１図のランプの放電容器を詳細に示したものである。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、メタルハライドランプを示しており、これには厚さｄを持つセラミ ック壁部を有する放電容器３が設けられている。かかる壁部は、放電空間１１を 包み、この空間は少なくともＮａとハライドとを有するイオン化充填物を含んで いる。この放電空間１１には、２つの電極が互いに相互間隙ＥＡを持つそれらの 各先端部とともに配されており、放電容器３は、少なくともこの距離ＥＡを超え て延びる円筒形状であり断面内径Ｄｉを有する。この放電容器は、端部において セラミック突出プラグ３４及び３５より閉鎖されており、かかるプラグは、当該 放電容器に配される電極４及び５にまで電流導通伝導体（第２図の４０，４１， ５０，５１参照）を狭い介在空間をもって包み込む。このプラグはまた、当該放 電空間から遠い方の端部においてこの電極と、融解セラミック結合（第２図の１ ０）により気密形態で接続される。この真空容器は、外部バルブ１により取り囲 まれており、該バルブは一端においてランプキャップ２と嵌合される。放電は、 当該ランプが動作状態にあるときに電極４と５との間に及ぶ。電極４は、ランプ キャップ２の一部を形成する第１の電気的接点と電流導体８を介して接続される 。電極５は、ランプキャップ２の一部を形成する第２の電気的接点と電流導体９ を介して接続される。この放電容器は、第２図にその詳細が示されているが（但 し忠実な縮図ではない）、セラミック壁部を有し、末端壁部分３２ａ及び３２ｂ により両側が境界付けされる内径Ｄｉの円筒形状部分により形成されており、各 末端壁部分３２ａ，３２ｂは、上記放電空問の端面３３ａ，３３ｂを画定する。 末端壁部分はそれぞれ開口部を有し、この開口部において、上記セラミック突出 プラグ３４，３５が当該末端壁部分３２ａ，３２ｂに焼結結合Ｓによって気密形 態で確実に留められる。セラミック突出プラグ３４，３５の各々は、先端部（チ ップ）４ｂ，５ｂを具備する各電極４，５の電流導通伝導体４０，４１，５０， ５１を狭い状態で内包する。この電流導通伝導体は、気密形態で溶融セラミック 結合１０により放電空間から遠い方の側においてセラミック突出プラグ３４，３ ５と接続される。 上記電極端部４ｂ，５ｂは、互いに距離ＥＡをもって位置づけされる。電流導 通伝導体の各々は、ハライドに対する高い抵抗性を持ち例えばＭｏ-Ａｌ₂Ｏ₃サ ーメットの形態を採る部分４１，５１と、溶融セラミック結合１０により末端プ ラグ３４，３５に気密形態で留められる部分４０，５０とを有する。溶融セラミ ック結合部分は、かかるＭｏサーメット４１，５１上をある程度の距離、例えば １ｍｍ位に亘って延在する。これら部分４１，５１をＭｏ-Ａｌ₂Ｏ₃サーメット による手法以外の手法によっても形成することは可能である。他の可能な構成は 、 例えばＥＰ−０ ５８７ ２３８（ＵＳ−Ａ−５４２４６０９）から公知である 。特に好適な構成としては、ハライドに対し高抵抗性のピンの回りに巻かれた同 様に高抵抗性のコイルを有するものがある。Ｍｏは、ハライドに対して高い抵抗 性のある物質として極めて好適である。各部４０，５０は、エンドプラグのそれ とほぼ一致する膨張係数を有する金属から作られる。例えば、Ｎｂはこの目的の ために極めて適した材料である。各部４０，５０は、詳述しない手法により電流 導体８，９とそれぞれ接続される。上述した導通構造によって、当該ランプがど の発光ポジションにおいても動作することを可能としている。 電極４，５の各々は、電極ロッド４ａ，５ａを有し、これらには端部４ｂ，５ ｂに近接するコイル４ｃ，５ｃが設けられる。突出セラミックプラグは、焼結結 合Ｓにより気密形態で末端壁部３２ａ及び３２ｂに留められる。この末端壁部に より形成される端面３３ａと３３ｂとの間に、電極端部が配置される。本発明に よるランプの代替実施例は、突出セラミックプラグ３４，３５が末端壁部分４２ ａ，３２ｂに対して引き込ませるものである。その場合、電極端部は、当該末端 壁部により形成される端面３３ａ，３３ｂの平面内に実質的に置かれる。 図面に示されるような本発明によるランプの実際の形態においては、定格ラン プ電力４０Ｗで当該ランプが定格電圧９５Ｖを有するものとされる。放電容器の 透明壁部は１．２ｍｍの厚さを有する。放電容器の内径Ｄｉは４ｍｍであり、電 極端部間の間隙ＥＡは４ｍｍである。このランプのイオン化可能充填物は、３ｍ ｇのＨｇと、それぞれ８３．６％、７．２％及び９．２％のモル組成を有する７ ｍｇの（Ｎａ＋Ｔｌ＋Ｄｙ）ヨウ化物とを有する。この放電容器はまた、初期動 作を促進するために３００ｍｂａｒの充填圧力とともにＡｒを収容する。Ｔ_csの 値は、ランプ動作中１２６５Ｋである。このランプは、１００時間後７７ｌｍ／ Ｗの発光効率で光を放射する。その放射光の色温度Ｔｃは２９１４Ｋであり、カ ラーポイント座標（ｘ；ｙ）は、（０．４４３；０．４０６）である。平均演色 評価指数Ｒａは９２であり、指数Ｒ₉は３１であり、Δλの値は１２．９ｎｍで ある。１０００時間動作後では、発光効率が６３ｌｍ／Ｗ、Ｔｃが２７８０Ｋ、 Ｒａが９３、Ｒ₉が４０、（ｘ；ｙ）が（０．４５４；０．４１１）である。４ ５００時間動作後は、それぞれの値が、５５ｌｍ／Ｗ、２７５２Ｋ、９３、３８ 、 （０．４５５；０．４０９）である。１０，０００時間動作後は、それぞれの値 が、５０ｌｍ／Ｗ、２７５４Ｋ、９２、３０、（０．４５４；０．４０７）であ る。Δλの値は、この間少ししか変わっておらず、１３．３ｎｍに上がっただけ である。１４，０００時間動作後においても、この放電容器壁部に衝撃を与える 破砕やリークが見られなかった。放電容器の壁部の厚さｄが０．９ｍｍの比較対 象のランプは、当該放電容器のリークが原因で２５００時間後に既にその寿命が 終わっている。０．６ｍｍの壁部の厚さを有する同様のランプは、２０００時間 動作という短い間でリークしやすくなった。希土類ハライドに代わりイオン化可 能充填物にＩｎを含む比較対象のランプにおいては、２０００時間の発光期間に 亘り初期値（０．４２９；０．４１７）から（０．４６７；０．４２２）に変化 する。このときＲａの値は、僅か８０、Ｒ₉＜０であった。 １．６ｍｍ以上の壁部の厚さによって、長いランプ寿命（１４，０００時間） に達するが、Ｔ_csの値は低くなり（＜１２００Ｋ）、これが当該ランプ寿命初期 における平均演色評価指数Ｒａが９０を下回る値を持つほどに比較的に低いもの となる。このように低いＴ_csの値はまた、ランプ寿命までの間にカラーポイント の比較的大幅なドリフトを生じさせることになる。 図面に示されるような本発明によるランプのその他の実際の形態においても、定 格ランプ電力が４０Ｗである。但し、放電容器の内径Ｄｉは５ｍｍであり、電極 端部の間隙ＥＡは３ｍｍである。この放電容器の透光性壁部の厚さとそのメタル ハライド充填物は、先述した実施例におけるものと同じである。次の光度測定値 は、自己インダクタンス安定器で動作されたランプに対し測定されたものである 。 色温度Ｔｃ ２７４０Ｋ 平均演色評価指数Ｒａ ９３ 演色評価指数Ｒ₉ ７９ カラーポイント （０．４４９；０．３９７） 発光効率（光源効率） ６８ｌｍ/Ｗ Δλ １９．６ｎｍ また別の実際の形態においては、定格７０Ｗのランプが製造された。内径Ｄｉ は、ある１つのランプにおいて６ｍｍであり、その電極端部間隙ＥＡが４ｍｍで ある。１００時間動作後と３７００時間動作後では、その色温度値Ｔｃは、それ ぞれ２９８０Ｋと２９０５Ｋであり、カラーポイント座標はそれぞれ（０．４３ ５；０．３９８）と（０．４４１；０．４０１）であり、平均演色評価指数Ｒａ は双方の場合で９６であり、演色評価指数Ｒ₉はそれぞれ８０及び８１である。 発光効率値は、それぞれの場合で８０ｌｍ／Ｗと６０ｌｍ／Ｗである。 もう１つのランプにおいては、ＥＡ値を上記の最初のランプに比べて５ｍｍに 大きくしている。１００時間動作後に測定した値は、Ｔｃ＝２９０８Ｋ、 （ｘ ；ｙ）＝（０．４４２；０．４０３）、Ｒａ＝９３、Ｒ₉＝４０及び発光効率８ ３ｌｍ／Ｗである。３７００時間動作後の同様の値は、Ｔｃ＝２８３７Ｋ、 （ ｘ；ｙ）＝（０．４４７；０．４０３）、Ｒａ＝９３、Ｒ₉＝４２及び発光効率 ６７ｌｍ／Ｗである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スイカー ヨセフ レオナルドゥス グレ ゴリウス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 厚さｄを持つ透光性セラミック壁部を有する放電容器を具備する１００ Ｗ以下の定格電力を有する高圧放電ランプであって、この放電容器は放電空間を 包み込み、この放電空間にはそれぞれ電極端部が設けられた２つの電極が互いの 間隙ＥＡをもって当該電極端部とともに配され、前記放電容器は、少なくともＮ ａとハライドとを有するイオン化可能充填物を含むとともに前記間隙ＥＡを亘る 円筒形状であり断面内径Ｄｉを有する、高圧放電ランプにおいて、 前記壁部の厚さｄを少なくとも１ｍｍとしたことを特徴とする高圧放電ランプ 。 ２． 請求項１に記載のランプにおいて、前記イオン化可能充填物は、Ｉｎを 除くことを特徴とするランプ。 ３． 請求項１又は２に記載のランプにおいて、前記イオン化可能充填物は、 希土類ハライドを有することを特徴とするランプ。 ４． 請求項１，２又は３に記載のランプにおいて、関係式０．４≦ＥＡ／Ｄ ｉ≦１．５に準じることを特徴とするランプ。