DE112012000416T5

DE112012000416T5 - Metallhalogenidlampe

Info

Publication number: DE112012000416T5
Application number: DE112012000416T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Ohno; Sachio Noguchi; Kenji Ubukata; Hidemi Orito; Sadaharu Nishida; Kazuki Kanomata
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2013-10-10
Also published as: TWI401725B; KR20120107020A; US8749138B2; KR101233734B1; JP4978738B1; TW201243900A; CN102859641A; US20130285535A1; WO2012093664A1; CN102859641B; JP2012142240A

Abstract

Die vorliegende Erfindung gibt eine neuartige Ultraviolettstrahlung-Metallhalogenidlampe an, die ein intensiveres licht im ultravioletten Bereich mit einer Wellenlänge nahe 365 [nm] erzeugen kann. Diese Lampe ist eine Metallhalogenidlampe, die hauptsächlich Licht im ultravioletten Bereich erzeugt. Um Licht mit einem hohen Spektrum im ultravioletten Bereich und insbesondere Licht mit einer Wellenlänge von 350 bis 380 [nm] zu erzeugen, werden wenigstens Quecksilber (Hg) und Eisen in der Lampe zusammen mit einem Edelgas eingeschlossen. Das eingeschlossene Eisen in der Lampe wird durch Eiseniodid (FeI2) und Eisenbromid (FeBr2) als Eisenhalogenid (FeX2) und Eisenmetall (Fe) vorgesehen. Wenn die Menge der in der Lampe eingeschlossenen Materialien derart ausgedrückt wird, dass A die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls wiedergibt, B die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids wiedergibt und C die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids wiedergibt, fällt die Menge A des Eisenmetalls in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm3], fällt die Menge (B + C) des Eisenhalogenids in den Bereich von 1,0 × 10–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10–7 [mol/cm3] und fällt das Verhältnis {C/(B + C)} des Eiseniodids (FeBr2) in dem Eisenhalogenid (FeX2) in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70 [%].

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Metallhalogenidlampe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Metallhalogenidlampe für das Ausstrahlen von Licht ultravioletter Strahlung, um eine photochemische Reaktion zu veranlassen, die zum Beispiel für die Verwendung in Verbindung mit einem Trocknungsprozess für Tinten und Farben, mit einem Aushärtungsprozess für Kunstharze usw. geeignet ist.
Stand der Technik
Seit einigen Jahren werden Metallhalogenidlampen zum Ausstrahlen von Licht ultravioletter Strahlung in verschiedenen Anwendungsgebieten wie etwa dem Drucken, dem Lackieren und dem Abdichten mit Kunstharzen verwendet. Um Metallhalogenidlampen für diese Prozesse zu verwenden, wurden Lampen entwickelt, die Licht mit einem höheren Beleuchtungsgrad erzeugen können, damit die Vorgänge wie etwa das Drucken, Lackieren oder Abdichten effizient innerhalb einer kurzen Zeitperiode durchgeführt werden können. Eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe ist eine häufig eingesetzte Lichtquelle, wobei aber auch eine Metallhalogenidlampe bekannt ist, deren Leuchteffizienz im ultravioletten Bereich höher ist als diejenige der Hochdruck-Quecksilberdampflampe. Eine Metallhalogenidlampe umfasst eine Bogenentladungsröhre, in der Metalle als Halogenide eingeschlossen sind, um Licht mit einem für Metalle besonderen Spektrum zu erzeugen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung kennen die folgende Patentliteratur mit Bezug auf derartige Metallhalogenidlampen für die Verwendung zum Ausstrahlen von Licht ultravioletter Strahlung. Es werden relevante Teile in den entsprechenden Patentliteraturen zitiert und genannt.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 50-044675 (Offenlegungsdatum: 22. April 1975) „Metal vapor discharge lamp” (Anmelder: IWASAKI ELECTRIC CO., LTD.)
Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 52-16886 (Offenlegungsdatum: 8. Februar 1977) „Metal vapor discharge lamp” (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-018743 , japanisches Patent Nr. 1,262,477 ) (Anmelder: IWASAKI ELECTRIC CO., LTD.)
Patentliteratur 3: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 02-072551 (Offenlegungsdatum: 12. März 1990) „Metal vapor discharge lamp” (Anmelder: TOSHIBA LIGHTING AND TECHNOLOGY CORPORATION)
Patentliteratur 4: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 10-069883 (Offenlegungsdatum: 10. März 1998) „Metal vapor discharge lamp” (Anmelder: IWASAKI ELECTRIC CO., LTD.)
Patentliteratur 5: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-008588 (Offenlegungsdatum: 11. Januar 2002) „Metal vapor discharge lamp” ( japanisches Patent Nr. 4,411,749 ) (Anmelder: JAPAN STORAGE BATTERY CO., LTD.)

Die Patentliteratur 1 gibt eine Metalldampf-Entladungslampe an, die eine Bogenentladungsröhre umfasst, in die ein Halogen mit einer Menge von 0,1 × 10^–6 bis 1,0 × 10^–6 Grammatom in einem Kubikzentimeter des internen Volumens der Bogenentladungsröhre und ein Eisen mit einer halben bis dreifachen Menge im Vergleich zu der Menge des Halogens im Atomverhältnis eingeschlossen sind (Anspruch auf Patent).
Die Patentliteratur 2 gibt eine Metalldampf-Entladungslampe an, die eine Bogenentladungsröhre umfasst, in die ein Halogen, Eisen und Zinn zusammen mit Quecksilber in einer ausreichenden Menge für eine Bogenentladung und einem Edelgas in einer entsprechenden Menge eingeschlossen sind. Die Menge des in der Bogenentladungsröhre eingeschlossenen Halogens beträgt zwischen 1,0 × 10^–5 und 1,0 × 10^–8 Grammatom pro Kubikzentimeter des internen Volumens der Bogenentladungsröhre. Die Gesamtmenge des Eisens und des Zinns relativ zu der Menge des Halogens beträgt zwischen der Hälfte und dem Dreifachen im Atomverhältnis, und die Menge des Zinns relativ zu dem Eisen beträgt zwischen 1/20 und 3 im Atomverhältnis. Die Lichtenergie ist in dem ultravioletten Bereich der Wellenlänge zwischen 280 und 420 [nm] konzentriert (Anspruch der japanischen geprüften Patentveröffentlichung).
Die Patentliteratur 3 gibt eine Metalldampfentladungslampe an, die eine Bogenentladungsröhre umfasst, in der Eisen, Zinn und ein Halogen zusätzlich zu Quecksilber und einem Edelgas eingeschlossen sind. In dieser Metalldampfentladungslampe, ist Silber zusätzlich zu dem weiter oben beschriebenen Eisen und Zinn hinzugefügt. Wenn die Menge des Eisens, des Zinns, des Silbers und des Halogens in der Bogenentladungsröhre jeweils als [Fe], [Sn], [Ag] und [J] mit einer Atomgrammzahl angegeben werden, werden die Mengen derart gewählt, dass sie die folgende Beziehung erfüllen: ([Fe] + [Sn])/[J] < 0,5 und (2[Fe] + 2[Sn] + [Ag])/[J] > 1 (Anspruch für Patent).
Die Patentliteratur 4 gibt eine Metalldampfentladungslampe an, die eine Bogenentladungsröhre umfasst, in der Quecksilber, ein Edelgas, ein Halogen und mehr als ein Metall aus der Gruppen von Eisen, Kobalt und Nickel als Leuchtstoffe eingeschlossen sind. In dieser Metalldampfentladungslampe werden die Quantitäten der in der Bogenentladungsröhre eingeschossenen Metalle mit Ausnahme des Quecksilbers derart gewählt, dass A × D × V + B erfüllt wird (A gibt den Kehrwert einer Valenz des in der Bogenentladungsröhre eingeschlossenen Metalls wieder; D gibt die Dichte des in die Bogenentladungsröhre eingeschlossenen Halogens wieder, wobei diese Dichte derart gewählt wird, dass sie in den Bereich von 1 × 10^–5 bis 1 × 10^–8 mol/cm³ fällt; V gibt das interne Volumen in cm³ der Bogenentladungsröhre wieder; und B gibt einen konstanten Bereich von 0,7 × 10^–4 bis 3,6 × 10^–4 mol wieder) (Anspruch für Patent).
Die Patentliteratur 5 gibt eine Metalldampfentladungslampe an, die eine Bogenentladungsröhre umfasst, in der Eisen als ein hauptsächliches lumineszentes Metallelement eingeschlossen ist und Iod als ein Halogen eingeschlossen ist. Diese Metalldampfentladungslampe bezweckt, die Emissionsintensität von Licht mit einer Wellenlänge zwischen 450 und 500 nm zu erhöhen, ohne die Startleistung zu verringern (Zusammenfassung, Absatz [0008]). Ein Argongas ist in der Bogenentladungsröhre als ein Startedelgas eingeschlossen, wobei ein Teildruck im Bereich von 5 bis 10 [Torr] gewählt ist (Zusammenfassung, Absatz [0020]). Wenigstens Quecksilber ist in der Bogenentladungsröhre als ein Puffergas eingeschlossen, Eisen ist in der Bogenentladungsröhre als ein lumineszentes Metall eingeschlossen, Iod und Brom sind in der Bogenentladungsröhre als ein Halogen eingeschlossen und ein Edelgas ist in der Bogenentladungsröhre als ein Startgas eingeschlossen. Wenn (I) die eingeschlossene Atomzahl von Iod in dem internen Volumen der Bogenentladungsröhre wiedergibt und (Br) die eingeschlossene Atomzahl von Brom in dem internen Volumen der Bogenentladungsröhre wiedergibt, fällt die Menge (Br) + (I) in den Bereich von 2 × 10^–7 bis 14 × 10^–7 (mol/cm³) und fällt das durch (Br): (1) angegebene Atomverhältnis in den Bereich von 0:90 bis 30:70 (Anspruch 1).
Wenn man diese Referenzen einfach mit der vorliegenden Erfindung vergleicht, erhält man die im Folgenden genannten Vergleichsergebnisse.
Die Patentliteratur 1 gibt nur eine Metalldampfentladungslampe an, in der ein Halogen mit einer vorbestimmten Menge und Eisen mit der halben bis dreifachen Menge im Vergleich zu der Menge des Halogens im Atomverhältnis eingeschlossen sind.
Die Patentliteratur 2 gibt nur eine Metalldampfentladungslampe an, in der ein Halogen mit einer vorbestimmten Menge eingeschlossen ist und eine Gesamtmenge von Eisen und Zinn mit einer halben bis dreifachen Menge im Vergleich zu der Menge des Halogens im Atomverhältnis eingeschlossen ist.
Die Patentliteratur 3 gibt an, dass Eisen, Zinn, Silber und ein Halogen in einer Lampe eingeschlossen sind. Weiterhin spezifiziert diese Patentliteratur die Mengen für das Eisen, das Zinn, das Silber und das Halogen.
Die Patentliteratur 4 gibt nur eine Entladungslampe an, in der die erforderlichen Mengen an in der Lampe eingeschlossenen Metallen mit Ausnahme von Quecksilber in Bezug auf die Menge von Halogen spezifiziert sind.
Die Patentliteratur 5 bezweckt, die Intensität der Beleuchtung mit Licht in einer Wellenlänge von 450 bis 500 [nm] zu erhöhen, wobei die Startleistung beobachtet wird. Der Druck eines als Startedelgas verfügbaren Argongases wird in dem Bereich von 5 bis 10 [Torr] vermindert, um eine verschlechterte Startleistung auszugleichen. Diese Patentliteratur ist durch eine Lichtwellenlänge und einen Druck eines Edelgases gekennzeichnet, die sich von denjenigen der weiter unten beschriebenen erfinderischen Beispiele unterscheiden. Wenn man die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisens betrachtet, ist zu beachten, dass in dem erfinderischen Beispiel 1 die Menge von (Fe) im Bereich von 6 × 10^–7 [mol/cm³] gewählt wird, die Menge von (Sn) im Bereich von 2 × 10^–7 gewählt wird und die Menge von (I) + (Br) im Bereich von 8 × 10^–7 [mol/cm³] gewählt wird. Auf der Basis dieser Zahlenwerte ist deutlich, dass (Fe) und (Sn) als Eisenhalogenide und Zinnhalogenide vorhanden sind. Und während das Zinn in dem zweiten erfinderischen Beispiel einfach durch ein Blei ersetzt ist, werden das Zinn oder das Eisen in dem dritten erfinderischen Beispiel einfach durch Eisen ersetzt, sodass die Beziehung zwischen der Menge des Metalls und der Menge des Halogens nicht verändert wird. Dementsprechend unterscheidet sich diese Patentliteratur von der vorliegenden Erfindung, in der die Menge des Eisenmetalls unabhängig von der Menge der Eisenhalogenide erhöht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine Metallhalogenidlampe zum Ausstrahlen von Licht ultravioletter Strahlung für das Veranlassen einer photochemischen Reaktion für die Verwendung in Verbindung mit einem Trocknungsprozess für Tinten und Lacke, einem Aushärtungsprozess für Kunstharze oder ähnlichem vorzusehen. Während ein Lichtspektrum mit einer Wellenlänge von 100 bis 400 [nm] allgemein als Licht ultravioletter Strahlung bezeichnet wird, bezweckt die vorliegende Erfindung eine Metallhalogenidlampe vorzusehen, die intensives Licht ultravioletter Strahlung mit einem Spektrum und insbesondere einer Wellenlänge zwischen 350 und 380 [nm] erzeugen kann (das hier definierte Licht ultravioletter Strahlung wird im Folgenden als „Licht ultravioletter Strahlung nahe einer Wellenlänge von 365 [nm]” bezeichnet, wobei diese Wellenlänge eine mittlere Wellenlänge ist).
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat bei der Forschung und Entwicklung von Metalldampfentladungslampen seine Aufmerksamkeit auf das als Leuchtstoff verfügbare Eisen (Fe) gerichtet und in der Patentliteratur 1 eine Metalldampfentladungslampe vorgeschlagen, in der ein Halogen mit einer vorbestimmten Menge und ein Eisen mit einer halben bis dreifachen Menge im Vergleich zu der Menge des Halogens im Atomverhältnis eingeschlossen sind. Weiterhin hat in der Patentliteratur 2 der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Metalldampfentladungslampe vorgeschlagen, in der Eisen und Zinn derart in der Lampe eingeschlossen sind, dass die Gesamtmenge des Eisens und des Zinns mit der halben bis dreifachen Menge im Vergleich zu der vorbestimmten Menge des Halogens im Atomverhältnis vorgesehen ist und die Menge des Zinns mit der 1/20 bis dreifachen Menge im Vergleich zu der Menge des Eisens im Atomverhältnis vorgesehen ist.
Eine Metallhalogenidlampe mit darin enthaltenem Eisen weist die Tendenz auf, dass das Eisen und das Wolfram (W) der Elektroden unter den hohen Temperaturen für eine Bogenentladung miteinander reagieren können und dadurch die Elektroden beschädigt werden können.
Problemlösung
Angesichts der vorstehend geschilderten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Ultraviolettstrahlung-Metallhalogenidlampe anzugeben, die ein intensiveres Licht ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge nahe 365 [nm] erzeugen kann.
Eine Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung ist eine Metallhalogenidlampe, die hauptsächlich Licht ultravioletter Strahlung erzeugt, wobei die Metallhalogenidlampe eine Lampe umfasst, in der ein Edelgas und wenigstens Quecksilber und Eisen eingeschlossen sind, um Licht mit einem hohen Spektrum ultravioletter Strahlung und insbesondere Licht mit einer Wellenlänge zwischen 350 und 380 [nm] zu erzeugen, wobei das Eisen durch Eiseniodid (FeI₂) und Eisenbromid (FeBr₂) als Eisenhalogenid (FeX₂) und Eisenmetall (Fe) vorgesehen ist. Wenn die Menge des eingeschlossenen Eisens derart wiedergegeben wird, dass A die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) wiedergibt, B die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂) wiedergibt und C die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂) wiedergibt, fällt die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³], fällt die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] und fällt das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70 [%].
Die oben genannte Metallhalogenidlampe kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 3,0(B + C) [mol/cm³] fällt, die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) in den Bereich von 2,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 3,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt und das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 60 [%] fällt.
Die oben genannte Metallhalogenidlampe kann weiterhin ein darin eingeschlossenes Argongas (Ar) mit 2,0 [kPa] als das Edelgas enthalten.
Weiterhin werden in einem Verfahren zum Herstellen einer Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung ein Edelgas und wenigstens Quecksilber und Eisen in der Lampe eingeschlossen, um Licht ultravioletter Strahlung mit einem hohen Spektrum und insbesondere Licht mit einer Wellenlänge von 350 bis 380 [nm] zu erzeugen, wobei das eingeschlossene Eisen durch Eiseniodid (FeI₂) und Eisenbromid (FeBr₂) als Metallhalogenid (FeX₂) und Eisenmetall (Fe) vorgesehen wird. In dem Prozess zum Bestimmen der Zusammensetzung des Leuchtstoffs wird die Menge A des Eisenmetalls (Fe) derart bestimmt, dass 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] erfüllt wird, wird die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) derart bestimmt, dass 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] erfüllt wird, und wird das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) derart bestimmt, dass {C/(B + C)} = 5 bis 70% erfüllt wird, wenn die Menge des eingeschlossenen Eisens derart ausgedrückt wird, dass A die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) wiedergibt, B die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂) wiedergibt und C die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂) wiedergibt. Das Verfahren zum Herstellen einer Metallhalogenidlampe umfasst die folgenden Schritte: Herstellen einer Quarzröhre mit einer vorbestimmten Form, und Verbinden von Quarzrohren, die als Elektrodenfixierungsteile dienen, mit entsprechenden Enden der Quarzröhre, deren mittlerer Teil als ein Lichtemissionsteil dient, in einem Hüllenherstellungsprozess; Fixieren von Elektroden an der Quarzröhre in einem Abdichtungsprozess und einem Schmelzschweißprozess; Evakuieren des Inneren der Quarzröhre in einem Entlüftungsprozess und Einschließen des Halogenids, des Eisenmetalls, des Quecksilbers, des Edelgases (Argongases usw.), die in dem Prozess zum Bestimmen der Zusammensetzung des Leuchtstoffs bestimmt wurden, in der Quarzröhre sowie Abdichten eines Entlüftungsteils; und Fixieren von Basen an entsprechenden Enden der Quarzröhre in einem abschließenden Prozess.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige Ultraviolettstrahlung-Metallhalogenidlampe vorgesehen werden, die ein intensiveres Licht ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge nahe 365 [nm] erzeugen kann. Und wenn diese Lampe verwendet wird, kann eine Flüssigkristall-Materialsubstanz effizient mit einem für eine photochemische Reaktion erforderlichen Licht bestrahlt werden. Deshalb kann ein hocheffizientes Flüssigkristallpaneel im Vergleich zu einem Flüssigkristallpaneel aus dem Stand der Technik hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer Metallhalogenidlampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse einer Messung der Lichtstromerhaltungsfaktoren von entsprechenden Lampen in den Experimenten zum Berechnen einer bevorzugten Menge A eines als Leuchtstoff verfügbaren Eisenmetalls (Fe) in der ersten Stufe zeigt.
3 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse einer Messung der Beleuchtungsintensitäten von entsprechenden Lampen in den Experimenten zum Berechnen einer bevorzugten Menge (B + C) eines als Leuchtstoff verfügbaren Eisenhalogenids (FeX₂) in der zweiten Stufe zeigt.
4 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse einer Messung von Lichtstromerhaltungsfaktoren von entsprechenden Lampen in den Experimenten zum Berechnen eines bevorzugten Verhältnisses {C/(B + C)} zwischen einem Eiseniodid (B) und einem Eisenbromid (C) in einem als Leuchtstoff verfügbaren bevorzugten Eisenhalogenid (FeX₂) in der dritten Stufe zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, auf das für die Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen der Lampe von 1 Bezug genommen wird.
Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden einander entsprechende Elemente durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dazu dienen, die vorliegende Erfindung beispielhaft zu erläutern, wobei die Erfindung jedoch in keiner Weise auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
[Metallhalogenidlampe]
Eine Ziel-Metallhalogenidlampe weist physikalische Größen, Formen usw. auf, die denjenigen der in der Patentliteratur 4 beschriebenen Lampe ähnlich sind. 1 ist eine schematische Querschnittansicht der Metallhalogenidlampe 10. Diese Metallhalogenidlampe umfasst eine Quarz-Bogenentladungsröhre 1, die ein Paar von in der Bogenetladungsröhre vorgesehenen Elektroden 2, 2 aufweist. Jede Elektrode umfasst einen Elektrodenspitzen-Endteil 2a. Dieser Elektrodenspitzen-Endteil umfasst einen Elektrodenstamm aus Wolfram (W), einem thorierten Wolfram, das Thorium mit einer Menge von ungefähr 2 [%] enthält, oder einem Oxid-dotierten Wolfram mit einem dotierten Seltenerdoxid, wobei ein Wolframdraht mehrfach spulenartig um den Elektrodenstamm gewickelt ist. Die entsprechenden Elektroden 2, 2 sind mit externen Anschlussdrähten jeweils über Molybdänfolien 3, 3 verbunden. Die Bogenentladungsröhre 1 ist von einem geraden Röhrentyp, wobei der Innendurchmesser der Lampenröhre 20 mm beträgt, die Distanz zwischen den Elektroden (die Länge des erzeugten Lichts) 250 mm beträgt und ein Argongas (Ar) mit einem Druck von 2,0 [kPa] (entspricht ungefähr 15 [Torr]) als ein Edelgas in der Bogenentladungsröhre eingeschlossen ist. Im Folgenden werden die in der Bogenentladungsröhre eingeschlossenen Leuchtstoffe beschrieben.
[Zusammensetzungen der Leuchtstoffe]
Im Folgenden werden die Zusammensetzungen der in der Lampe von 1 eingeschlossenen Leuchtstoffe erläutert. Ein Eisenmetall (Fe) und ein Eisenhalogenid (FeX₂) werden als Leuchtstoffe verwendet. Das Eisenhalogenid FeX₂ wird durch eine Mischung aus einem Eiseniodid (FeI₂) und einem Eisenbromid (FeBr₂) gebildet.
Um die Erläuterung der Leuchtstoffe zu vereinfachen, werden entsprechende Elemente im Folgenden durch Symbole angegeben, wobei der Buchstabe A eine Menge des in der Lampenröhre eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) wiedergibt, B die Menge des in der Lampenröhre eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂) wiedergibt und C die Menge des in der Lampenröhre eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂) wiedergibt. Dementsprechend erhält man den folgenden Ausdruck: Eisen des Leuchtstoffs = Eisenmetall (Fe) + Eisenhalogenid (FeX₂) = Eisenmetall (Fe) + Eiseniodid (FeI₂) + Eisenbromid (FeBr₂) = A + B + C.
(Erste Stufe: Untersuchungen zu der Menge des Eisenmetalls Fe)
In der ersten Stufe haben wir Experimente durchgeführt, um die bevorzugte Menge A des Eisenmetalls (Fe) zu erhalten. Unter Erfüllung der Bedingung: Eisen des Leuchtstoffs = Eisenmetall (Fe) + Eisenhalogenid (FeX₂) = A + (B + C) haben wir eine Vielzahl von Lampen hergestellt und ausgewertet, in denen die Menge (B + C) des Eisenhalogenids konstant gehalten wurde, aber die Menge A des Eisenmetalls in dem Bereich von null bis zu dem 15-fachen der Menge (B + C) des Eisenhalogenids geändert wurde. Eine kleine Menge an Zinniodid (SnI₂) wurde als ein Entladungsbogenstabilisierer verwendet.
Das Eisenhalogenid kann unter hohen Temperaturbedingungen radikal mit dem Wolfram (W) der Elektrode reagieren. In ähnlicher Weise kann auch das Eisenmetall radikal mit dem Wolfram (W) der Elektrode reagieren. Dementsprechend wurde die bevorzugte Menge A des Eisenmetalls bewertet, indem die Zeit-Degradations-Eigenschaften der Beleuchtungsstärke der Lampe berechnet wurden. Tabelle 1: Zeit-Degradations-Eigenschaften der Beleuchtungsstärke der Lampe
In den Experimenten verwendete Lampen: Metallhalogenidlampe von 1
Die Tabelle 1 zeigt die aus den entsprechenden Lampen erhaltenen Daten, wenn die Menge (B + C) des in der Lampe eingeschlossenen Eisenhalogenids (FeX₂) konstant gehalten wird, während die Mengen A des Eisenmetalls (Fe) in dem in der Lampe eingeschlossenen Material geändert wurden. Die in den Experimenten verwendete Lampe ist die in 1 gezeigte Lampe. Es ist zu beachten, dass die Probennummern in der Tabelle 1 durch Zahlen im Zehnerbereich angegeben werden, um eine Überlappung mit in anderen Experimenten verwendeten Proben zu vermeiden.
Es wurden sechs Arten von Proben Nr. 11 bis 16 vorbereitet, in denen die Menge (B + C) des in der Lampe eingeschlossenen Eisenhalogenids (FeX₂) konstant gehalten wurde, während die Menge A des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) innerhalb des Bereichs von null bis 46 × 10^–7 [mol/cm³] geändert wurde.
Um die Zeit-Degradations-Eigenschaften der Beleuchtungsstärke der Lampe zu berechnen, wurde die Beleuchtungsstärke jeder Probe bei einer Wellenlänge von 365 [nm] nach Ablauf einer Zeitdauer von null, 500, 1000, 1500 und 2000 Stunden gemessen. Die Beleuchtungsstärke dieser Proben wurde berechnet und als relative Werte unter der Bedingung erhalten, dass die von jeder Probe unmittelbar nach der Herstellung der Probe (ohne Ablauf einer Zeitdauer) erhaltene Beleuchtungsstärke auf 100 [%] gesetzt wurde (diese Beleuchtungsstärke wird nachfolgend als „anfängliche Beleuchtungsstärke” bezeichnet). Diese relativen Werte wurden auf einen nach jedem Ablauf der Zeitdauer erhaltenen Lichtstromerhaltungsfaktor [%] gesetzt. 2 ist ein Kurvendiagramm, das die derart erhaltenen Lichtstromerhaltungsfaktoren zeigt.
Es wird gesagt, dass eine Metallhalogenidlampe eine Nennlebensdauer von ungefähr 1.500 Stunden aufweist. Die Proben Nr. 14, 13 und 15 hatten nach Ablauf von 1.500 Stunden einen Lichtstromerhaltungsfaktor von mehr als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke. Die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 16, 12 und 11 war auf weniger als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke vermindert.
Die Probe Nr. 11 weist eine Menge A des Eisenmetalls (Fe) = null auf. Die Probe Nr. 12 weist die kleinste Menge A des Eisenmetalls (Fe) auf. Die Probe Nr. 16 weist die größte Menge A des Eisenmetalls (Fe) auf.
Nachdem die Probe Nr. 11 (A = null) und andere Proben (A ≠ null) miteinander verglichen wurden, wurde deutlich, dass Proben, die die Menge A des Eisenmetalls zusätzlich zu der Menge (B + C) des Eisenhalogenids enthielten, einen höheren Lichtstromerhaltungsfaktor aufwiesen. Dann wurde deutlich, dass der Lichtstromerhaltungsfaktor in den Proben Nr. 12 und 14, in denen die Mengen A des Eisenmetalls erhöht wurden, verbessert werden konnte, dass der Lichtstromerhaltungsfaktor der Probe Nr. 14 den Spitzenwert erreichen konnte und dass der Lichtstromerhaltungsfaktor in den Proben Nr. 14 und 16, in denen die Menge A des Eisenmetalls weiter erhöht wurde, vermindert wurde. Dies kann so verstanden werden, dass der Spitzenwert des Lichtstromerhaltungsfaktors zwischen den Proben Nr. 13 und 15 liegt, sodass also der Spitzenwert des Lichtstromerhaltungsfaktors in der Nähe der Probe Nr. 14 liegt.
Der vergleichsweise schnelle Verschlechterung des Lichtstromerhaltungsfaktors der Probe Nr. 11 kann darauf zurückgeführt werden, dass, während das Eisen in der Lampenröhre als das Eisenhalogenid (FeI₂) vorhanden ist, das Eisenhalogenid radikal mit dem Wolfram (W) der Elektrode unter hohen Temperaturbedingungen reagiert und chemische Verbindungen erzeugt, sodass das zu der Lichtemission beitragende Eisen mit der Zeit verloren geht. Dies gilt auch für die Lampe der Probe Nr. 12. Der Grund hierfür ist, dass das in einer sehr kleinen Menge vorgesehene Eisenmetall (Fe) unter hohen Temperaturbedingungen allmählich mit dem Wolfram (W) der Elektrode reagiert, sodass das zu der Lichtemission beitragende Eisen schließlich innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer erschöpft ist.
Die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in der Probe Nr. 16 entspricht dem 15-fachen der Menge (B + C) des Eisenhalogenids FeX₂. Weil das in einer übermäßig großen Menge vorgesehene Eisenmetall und das Wolfram (W) der Elektrode unter hohen Temperaturbedingungen miteinander reagieren, wird die Elektrode selbst mit der Zeit beschädigt, sodass die Bogenentladung behindert wird und die Beleuchtungsstärke der Lampenprobe beeinträchtigt wird.
Die in 2 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Intensität der Beleuchtungsstärke der Lampe die Lampen zu bevorzugen sind, die nach Ablauf von 1.500 Stunden eine Beleuchtungsstärke von mehr als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke aufrechterhalten können. Die Tabelle 1 zeigt, dass das Verhältnis zwischen der Menge A des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) und der Menge (B + C) des in der Lampe eingeschlossenen Eisenhalogenids FeX₂ vorzugsweise in den Bereich von A/(B + C) = 0,5 bis 10,0 fallen sollte, was den Proben Nr. 13, 14 und 15 entspricht. Die Menge A sollte vorzugsweise derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] fällt.
Weiterhin sollte das Verhältnis zwischen der Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls und dem in der Lampe eingeschlossenen Eisenhalogenid vorzugsweise innerhalb des Bereichs von A/(B + C) = 0,5 bis 3,0 liegen, was den Proben Nr. 13 und 14 entspricht, die auch nach Ablauf von 2.000 Stunden eine Beleuchtungsstärke von mehr als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke aufrechterhalten können. Die Menge A (die Menge des Eisenmetalls) sollte derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 3,0(B + C) [mol/cm³] fällt.
(Zweite Stufe: Untersuchungen zu der Menge des Eisenhalogenids FeX₂)
Der bevorzugte Bereich von A (Menge des Eisenmetalls) wurde in der ersten Stufe deutlich. In der zweiten Stufe haben wir Experimente durchgeführt, um bevorzugte Mengen (B + C) des als ein bevorzugter Leuchtstoff verfügbaren Eisenhalogenids (FeX₂) innerhalb des Bereichs der Menge A des Eisens in der ersten Stufe zu berechnen.
Konkret haben wir die Experimente in Bezug auf die Lampen durchgeführt, in denen die Menge A des Eisenmetalls konstant gehalten wurde, aber die Menge (B + C) des Eisenhalogenids unter der Bedingung variiert wurde, dass die folgende Gleichung erfüllt wird: Eisen in dem Leuchtstoff = Eisenmetall (Fe) + Eisenhalogenid (FeX) = A + (B + C). Gleichzeitig haben wird die Experimente auf Vergleichsbeispielen von Lampen durchgeführt, in denen das Eisenhalogenid nur aus Eiseniodid (FeI₂) (nur B) besteht und in denen das Eisenhalogenid aus einer Mischung (B + C) aus Eiseniodid (FeI₂) und Bromiodid (FeBr₂) besteht. Eine kleine Menge an Thalliumiodid (TlI) wurde als ein Entladungsbogenstabilisierer verwendet.
Das Eisenmetall und das Eisen des Eisenhalogenids wurden als ein Leuchtstoff in die Lampen eingeschlossen, um die Beleuchtungsstärke der Lampe zu verbessern. Dementsprechend wurde eine optimale Menge (B + C) des Eisenhalogenids auf der Basis der Messergebnisse zu der Beleuchtungsstärke der Lampen bewertet. Tabelle 2: Beleuchtungsstärkeeigenschaften des Eisenhalogenids

In den Experimenten verwendete Lampe: Metallhalogenidlampe von 1
Die in den Experimenten verwendete Lampe ist die in 1 gezeigte Lampe. In den in der Tabelle 2 gezeigten Proben Nr. 21 bis 31 wird die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in dem Leuchtstoff konstant gehalten, sodass eine Gleichung von A = 13 × 10^–7 [mol/cm³] erfüllt wird. Der derart für die Menge A gewählte Wert ist ein Mittelwert der Proben Nr. 13, 14 und 15, die in den bevorzugten Bereich fallen können. Die Probennummern in der Tabelle 2 werden durch Zahlen im Zwanziger- und Dreißigerbereich angegeben, um eine Überlappung mit den Proben der Lampen in anderen Experimenten zu vermeiden.
Die Proben Nr. 21 bis 24 verwenden nur Eiseniodid als das Eisenhalogenid (FeX₂) (nur Eiseniodid B) und verwenden kein Eisenbromid (FeBr₂). Die Proben Nr. 25 bis 31 verwenden eine Mischung (B + C) aus Eiseniodid und Eisenbromid als Eisenhalogenid.
In den Proben Nr. 21 bis 24, die nur Eiseniodid B verwenden, wird die Menge des Eisenbromids B allmählich variiert, sodass es in dem Bereich von 0,78 × 10 2,3 × 10^–7 [mol/cm³] erhöht wird. Entsprechend wird in den Proben Nr. 25 bis 31, die eine Mischung (B + C) aus Eiseniodid und Eisenbromid verwenden, die Menge (B + C) allmählich variiert, sodass sie in dem Bereich von 0,62 × 10^–7 bis 5,7 × 10^–7 [mol/cm³] erhöht wird.
Die Beleuchtungsstärke der Lampen wurde durch einen Beleuchtungsmesser gemessen, der für das Messen von Licht mit einer Wellenlänge von 365 [nm] geeignet ist. Die gemessenen Daten werden in der Tabelle derart angegeben, dass die Beleuchtungsstärke der Probe Nr. 21 auf 100 [%] gesetzt wird und die anderen gemessenen Daten als relative Werte dazu angegeben werden.
3 ist ein Kurvendiagramm, das Messergebnisse zu der Beleuchtungsstärke dieser Lampenproben zeigt. Durch einen Vergleich der Proben mit (nur B) und der Proben mit (B + C) wurde deutlich, dass alle Daten angeben, dass die Beleuchtungsstärke der Proben mit (B + C) höher war als die Beleuchtungsstärke der Proben mit (nur B), wenn die Mengen der Eisenhalogenide gleich war.
Was die Beleuchtungsstärke der Proben betrifft, in denen das Eisenhalogenid nur aus Eiseniodid besteht (nur B), zeigt das Kurvendiagramm, dass die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 21 und 23 mit den erhöhten Mengen des Eiseniodids verbessert werden konnte. Dagegen war die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 23 und 24 mit den erhöhten Mengen des Eiseniodids verringert. Was die Beleuchtungsstärke der Proben mit (B + C) betrifft, konnte die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 25 bis 28, in denen die Menge des Eisenhalogenids erhöht war, verbessert werden. Dagegen war die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 28 bis 31 mit den erhöhten Mengen des Eisenhalogenids verringert. Wie oben für die Proben mit (nur B) und für die Proben mit (B + C) beschrieben, kann die Beleuchtungsstärke der Proben durch eine Erhöhung der Menge des Eisenhalogenids verbessert werden, wobei jedoch mit der konstanten Menge des Eisenhalogenids die besten Werte erreicht wurden und eine weitere Erhöhung der Menge des Eisenhalogenids zu einer Verschlechterung führte.
Das Eisen dient als der Leuchtstoff in der Lampe. Dementsprechend könnte davon ausgegangen werden, dass die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 21 bis 23 und der Proben Nr. 25 bis 28 durch eine Erhöhung des Eisenhalogenids (FeX₂) verbessert werden kann. Dagegen hat sich jedoch die Beleuchtungsstärke der Proben Nr. 23 und 24 und der Proben Nr. 28 bis 31 allmählich verringert, wenn die Menge des Eisenhalogenids erhöht wurde. Die allmähliche Verringerung der Beleuchtungsstärke der Proben bei einer Erhöhung der Menge des Eisenhalogenids kann darauf zurückgeführt werden, dass der Spitzenwert der Beleuchtungsstärke von der Wellenlänge von 365 [nm] abwich und sich zu anderen Wellenlängen verschob.
Der Maximalwert der relativen Beleuchtungsstärke der Lampe mit (nur B) liegt in der Nähe von B = 1,8 × 10^–7 [mol/cm³] und beträgt beinahe 115 [%]. Um also die durch die Lampe mit (B + C) vorgesehenen Vorteile im Vergleich zu der Lampe mit (nur B) zu erhalten, sollte die relative Beleuchtungsstärke der Lampe mit (B + C) vorzugsweise derart gewählt werden, dass sie höher als 115 [%] wird. Eine Untersuchung von 3 zeigt, dass die Beleuchtungsstärke der Lampe (B + C) vorzugsweise derart gewählt werden sollte, dass sie in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt. In der Tabelle 2 können die durch Rechtecke umgebenen Daten in der Spalte (B + C) der Proben Nr. 26 bis 30 den oben genannten Daten entsprechen. Weiterhin sollte die relative Beleuchtungsstärke der Lampe vorzugsweise derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 2,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 3,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt, in dem die relative Beleuchtungsstärke größer als 125 [%] ist.
(Dritte Stufe: Untersuchungen zu dem Verhältnis von Eisenbromid (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂)
Der bevorzugte Bereich der Menge A des Eisenmetalls wurde in der ersten Stufe deutlich, und der bevorzugte Bereich der Menge (B + C) des Eisenhalogenids wurde in der zweiten Stufe deutlich.
In der dritten Stufe führten wir Experimente durch, um ein bevorzugtes Verhältnis zwischen dem Eiseniodid (B) und dem Eisenbromid (C) des Eisenhalogenids (B + C) innerhalb des in der ersten Stufe bestimmten Bereichs der Menge A und innerhalb des in der zweiten Stufe bestimmten Bereichs der Menge (B + C) des Eisenhalogenids zu berechnen. Konkret führen wir Experimente auf entsprechenden Lampen durch, wobei die Menge A und die Menge (B + C) im Wesentlichen konstant innerhalb der in der ersten und in der zweiten Stufe bestimmten Bereiche gehalten wurden und das Verhältnis {C/(B + C)} zwischen C und der Menge (B + C), unter der Bedingung geändert wurde, dass die folgende Gleichung erfüllt wird: in der Lampe eingeschlossenes Eisen = Eisenmetall (Fe) + Eisenhalogenid (FeX₂) = A + (B + C).
Das Eisen des Eisenmetalls (Fe) und des Eisenhalogenids (FeX₂) wurde in der Lampe eingeschlossen, um die Beleuchtungsstärke der Lampe zu verbessern. Dabei reagieren jedoch das Eisenmetall und das Eisenhalogenid mit dem Wolfram (W) der Elektrode. Dementsprechend wurde das bevorzugte Verhältnis {C/(B + C)} zwischen der Menge des Eisenbromids und der Menge des Eisenhalogenids hinsichtlich der Beleuchtungsstärke der Lampe und dem Lichtstromerhaltungsfaktor bewertet. Tabelle 3: Beleuchtungsstärkeeigenschaften und Zeit-Degradations-Eigenschaften von Lampen

In den Experimenten verwendete Lampe: Metallhalogenidlampe von 1
Die in den Experimenten verwendete Lampe ist die in 1 gezeigte Lampe. Auf der Basis der Tabelle 1 in der ersten Stufe und den in 2 gezeigten Untersuchungen zu dem Eisenmetall Fe wurde deutlich, dass die Menge A vorzugsweise derart gewählt werden sollte, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] fällt. Weiterhin wurde auf der Basis der Tabelle 2 in der zweiten Stufe und der in 3 gezeigten Menge des Eisenhalogenids FeX₂ deutlich, dass die Menge (B + C) vorzugsweise derart gewählt werden sollte, dass sie in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] fallen sollte. In dieser dritten Stufe wird die Menge A des Eisenmetalls im Wesentlichen konstant mit etwa 9,1 × 10^–7 [mol/cm³] innerhalb des in der ersten Stufe berechneten Bereichs vorgesehen. Die Menge (B + C) des Eisenhalogenids wird ebenfalls im Wesentlichen konstant mit etwa 3,0 × 10^–7 bis 3,2 × 10^–7 innerhalb des in der zweiten Stufe vorgesehenen Bereichs vorgesehen. In der Tabelle 3 entsprechen die durch Rechtecke umgebenen Daten in der Spalte A und in der Spalte (B + C) der oben angegebenen Menge des Eisenmetalls und der oben angegebene Menge des Eisenhalogenids.
Unter dieser Bedingung wird das Verhältnis {C/(B + C)} der Menge des Eisenbromids relativ zu der Menge des Eisenhalogenids allmählich in dem Bereich von null bis 74,2 [%] geändert. Eine kleine Menge von Zinniodid (SnI₂) wird als ein Entladungsbogenstabilisierer verwendet. Es ist zu beachten, dass die Probennummern in der Tabelle 3 durch Zahlen im Vierzigerbereich angegeben werden, um eine Überlappung mit den Proben in anderen Experimenten zu vermeiden.
Beleuchtungsstärkedaten wurden durch den Beleuchtungsmesser gemessen, der für das Messen von Licht mit einer Wellenlänge von 365 [nm] geeignet ist. Was die Beleuchtungsstärkedaten betrifft, wird die Beleuchtungsstärke der Probe Nr. 41, die kein Eiseniodid C enthält, als 100 [%] gewählt und werden die Beleuchtungsstärkedaten der entsprechenden Lampen durch relative Werte angegeben.
Wenn Proben bewertet werden, sollte die anfängliche Beleuchtungsstärke eine wesentliche Differenz relativ zu der Probe Nr. 41 aufweisen, wobei die Beleuchtungsstärke vorzugsweise um mehr als 10 [%] erhöht werden sollte. Mit Ausnahme der Probe Nr. 42 können die Proben Nr. 43 bis 48 diese Bedingung erfüllen. Auf der Basis dieser Proben wurde deutlich, dass das Verhältnis zwischen der Menge des Eisenbromids und der Menge des Eisenhalogenids vorzugsweise derart gewählt werden sollte, dass es in den Bereich von im Wesentlichen {C/(B + C)} ≥ 5 [%] fällt.
Um anschließend die Zeit-Degradations-Eigenschaften der Beleuchtungsstärke zu erhalten, wurde die Beleuchtungsstärke einer Probe nach Ablauf einer Zeitdauer von 500, 1000, 1500 und 2000 Stunden gemessen und wurden relative Werte unter der Bedingung berechnet, dass die anfängliche Beleuchtungsstärke jeder Probe auf 100 [%] gesetzt wurde und anschließend diese berechneten relativen Werte als der Lichtstromerhaltungsfaktor [%] pro Zeitablauf erhalten wurde. 4 ist ein Kurvendiagramm, das diese Lichtstromerhaltungsfaktoren zeigt.
Eine Untersuchung der in 4 gezeigten Ergebnisse ergibt, dass hinsichtlich einer Erhaltung der Beleuchtungsstärke der Lampe diejenigen Lampen zu bevorzugen sind, die mehr als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke nach Ablauf einer Zeitdauer von 1.500 Stunden aufrechterhalten können. Aus 4 wird deutlich, dass die Proben Nr. 44, 45, 43, 46 und 47 die Bedingungen dieser Lampen erfüllen können. Auf der Basis der Tabelle 3 wird deutlich, dass die Mengen {C/(B + C)} dieser Proben Nr. 43 bis 47 vorzugsweise derart gewählt werden sollten, dass sie in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70 [%] fallen. Diese Proben sollten die Bedingungen erfüllen, mit denen die Beleuchtungsstärke der oben genannten Probe Nr. 41 um mehr als 10 [%] verbessert werden kann.
Weiterhin ist mit Bezug auf 4 zu beachten, dass die Proben Nr. 44, 45, 43 und 46, die nach Ablauf von 2.000 Stunden mehr als 80 [%] der anfänglichen Beleuchtungsstärke aufrechterhalten können, zu bevorzugen sind. Aus der Tabelle 3 wurde deutlich, dass das Verhältnis zwischen dem Eiseniodid und dem Eisenhalogenid vorzugsweise derart gewählt werden sollte, dass es in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 60 [%] der Proben Nr. 43 bis 46 fällt.
Die Proben Nr. 41 und 42, in denen das Verhältnis von {C/(B + C)} gleich null oder sehr klein ist, wiesen keine wesentliche Differenz für die anfängliche Beleuchtungsstärke wie oben beschrieben auf, sodass ihre Lichtstromerhaltungsfaktoren ebenfalls klein waren. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde deutlich, dass, wenn das Verhältnis von {C/(B + C)} = null ist und also das Eisenhalogenid nur aus Eiseniodid (nur B) besteht, im Vergleich zu dem Fall von (B + C) die Lichtstromerhaltungsfaktoren in der dritten Stufe niedrig waren und außerdem die anfängliche Beleuchtungsstärke niedrig war, was aus der zweiten Stufe deutlich wurde. Die Proben, in denen die Verhältnisse von {C/(B + C)} sehr klein sind, weisen dieselbe Tendenz auf.
Die Proben Nr. 43 bis 45, in denen das Verhältnis von {C/(B + C)} allmählich erhöht wurde, konnten die anfängliche Beleuchtungsstärke wie etwa die anfängliche Beleuchtungsstärke von 116, 117, 119 [%] progressiv wie in der Tabelle 3 angegeben verbessern, sodass die Lichtstromerhaltungsfaktoren derselben wie in 4 gezeigt verbessert werden konnte. Jedoch erreichten die Proben Nr. 45 bis 48, in denen das Verhältnis von {C/(B + C)} weiter erhöht wurde, ihre Spitzenwerte, wobei auch ihre Lichtstromerhaltungsfaktoren vermindert wurden. Es wurde also deutlich, dass bei einem Eisenhalogenid, das aus einer Mischung aus Eiseniodid und Eisenbromid besteht, der optimale Spitzenwert des Verhältnisses {C/(B + C)} zwischen dem Eisenbromid und der Menge des Eisenhalogenids in der Nähe des Bereichs von {C/(B + C)} = 35 bis 55 [%] liegt, was durch die Proben Nr. 45 und 46 erfüllt werden kann.
Es wurde deutlich, dass bei einem Eisenhalogenid, das nur aus dem Eiseniodid besteht (nur B), die resultierenden Lampen hinsichtlich der anfänglichen Beleuchtungsstärke und des Lichtstromerhaltungsfaktors schlechter sind als diejenigen Lampen, in denen das Eisenhalogenid aus einer Mischung (B + C) aus Eiseniodid und Eisenbromid besteht. Weiterhin wurde deutlich, dass gute Ergebnisse hinsichtlich der Beleuchtungsstärke und des Lichtstromerhaltungsfaktors erhalten werden können, indem die Menge des Eisenbromids bis zu einer bestimmten Menge erhöht wird. Weil jedoch das Eisenbromid (FeBr₂) eine relativ hohe Reaktivität im Vergleich zu dem Eiseniodid (FeI₂) aufweist, kann bei einem übermäßig großen Verhältnis des Eisenbromids in dem Eisenhalogenid das Eisenbromid einfach mit dem Wolfram (W) der Elektroden reagieren, wodurch der Lichtstromerhaltungsfaktor vermindert wird.
[Verfahren zum Herstellen der Metallhalogenidlampe]
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Metallhalogenidlampe mit Bezug auf 5 beschrieben.
In einem Prozess zum Herstellen einer Hülle für eine Lampe in einem Schritt S1 wird eine Quarzröhre (durch das Bezugszeichen 1 in 1 angegeben) mit einer gewünschten Form hergestellt. Quarzrohre, die als Elektrodenfixierungsteile dienen können, werden mit entsprechenden Enden der Quarzröhre 1 verbunden, die in ihrem mittleren Teil als ein Lichtemissionsteil einer Lampe dient. Ein dünnes Rohr (Ausführrohr), das sowohl als eine Leitung zum Einführen eines einzuschließenden Materials in die Quarzröhre dient und weiterhin auch als eine Ausführleitung innerhalb der Quarzröhre dient, wird zuvor mit der Quarzröhre an deren mittlerem Teil in der Richtung senkrecht zu der Quarzröhre durch ein Schmelzschweißen (nicht gezeigt) verbunden.
In einem vorübergehenden Entlüftungsprozess in einem Schritt S2 werden die Elektroden in der Hülle eingeschlossen und wird die Hülle evakuiert, woraufhin ein Edelgas wie etwa ein Argongas mit einem sehr kleinen Druck in der Hülle eingeschlossen wird.
In einem Abdichtungsprozess und einem Schmelzschweißprozess in einem Schritt S3 werden die Elektroden 2, 2 an der Quarzröhre fixiert.
In einem Entlüftungsprozess in einem Schritt S4 werden nach der Evakuierung der Bogenentladungsröhre 1 Halogenide und Eisenmetall mit vorbestimmten Zusammensetzungen, die nachfolgend beschrieben werden, sowie andere Elemente wie etwa Quecksilber und ein Edelgas (Argongas usw.) in der Quarzröhre eingeschlossen und wird das Ausführrohr durch einen Verschluss abgedichtet. Dabei wird eine hochreine Eisenreagenzie als das Eisenmetall verwendet.
Was das Eisen und das Eisenhalogenid betrifft, die in dieser Stufe in der Bogenentladungsröhre eingeschlossen werden, wird die Menge A des Eisenmetalls in der oben genannten ersten Stufe derart bestimmt, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] fällt, wird die Menge (B + C) des Eisenhalogenids in der zweiten Stufe derart bestimmt, dass sie in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt, und wird das bevorzugte Verhältnis {C/(B + C)} zwischen der Menge C des Eisenbromids (FeBr₂) und der Menge B des Eiseniodids in dem Eisenhalogenid in der dritten Stufe derart bestimmt, dass es in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70% fällt.
In dem abschließenden Prozess in einem Schritt S5 werden Basen an den entsprechenden Enden der Quarzröhre 1 fixiert.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]

(1) Durch Experimente in der ersten Stufe konnte die bevorzugte Menge A des Eisenmetalls (Fe) als eines eingeschlossenen Materials in Bezug auf das als Leuchtstoff verwendete Eisen bestimmt werden. Diese Menge sollte vorzugsweise derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] fällt. Noch besser sollte diese Menge derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 3,0(B + C) [mol/cm³] fällt.
(2) Durch Experimente in der zweiten Stufe kann die Beleuchtungsstärke der Lampe verbessert werden, indem das Eisenhalogenid FeX₂ zu dem Eisenmetall Fe hinzugefügt wird, um die Menge des als Leuchtstoff verwendeten Eisens zu erhöhen. Es wurde also deutlich, dass die Beleuchtungsstärke einer Lampe mit (nur B) und die Beleuchtungsstärke einer Lampe mit (B + C) verbessert werden konnte, indem die Menge des Eisenhalogenids erhöht wurde, wobei die Beleuchtungsstärke der Lampe bei einer bestimmten Menge des Eisenhalogenids einen Spitzenwert erreichen konnte und durch eine weitere Erhöhung der Menge des Eisenhalogenids zu einer Verminderung neigte.
(3) Durch die Experimente in der zweiten Stufe wurden die Beleuchtungsstärke der Lampe mit (nur B) und die Beleuchtungsstärke der Lampe mit (B + C) miteinander verglichen. Es wurde deutlich, dass bei einer gleichen Menge des Eisenhalogenids (FeX₂) die Beleuchtungsstärke der Lampe mit (B + C) höher war als diejenige der Lampe mit (nur B).
(4) Durch die Experimente in der zweiten Stufe konnte bei der in dem ersten Experiment erhaltenen bevorzugten Menge A des Eisenmetalls (Fe) die bevorzugte Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) bestimmt werden.

Diese bevorzugte Menge des Eisenmetalls sollte vorzugsweise derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt. Die Menge sollte noch besser derart gewählt werden, dass sie in den Bereich von 2,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 3,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt.

(5) Durch die Experimente in der dritten Stufe wurden die Lampe, in welcher das Eisenhalogenid nur aus Eiseniodid (nur B) besteht, und die Lampe, in welcher das Eisenhalogenid aus der Mischung aus Eiseniodid und Eisenbromid besteht (B + C), miteinander verglichen. Es wurde deutlich, dass die Lampe, in welcher das Eisenhalogenid aus der Mischung aus Eiseniodid und Eisenbromid (B + C) besteht, hinsichtlich des Lichtstromerhaltungsfaktors gegenüber der Lampe, in welcher das Eisenhalogenid nur aus Eiseniodid (nur B) besteht, überlegen ist.
(6) Durch die Experimente in der dritten Stufe konnte das bevorzugte Verhältnis {C/(B + C)} zwischen der Menge B des Eiseniodids (FeI₂) und der Menge C des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) bestimmt werden.

Dieses Verhältnis sollte vorzugsweise derart gewählt werden, dass es in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70 [%] fällt. Dieses Verhältnis sollte noch besser derart gewählt werden, dass es in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 60 [%] fällt.
Indem die Zusammensetzungen der eingeschlossenen Materialien auf der Basis der aus den oben genannten Experimenten und Stufen (1) bis (6) erhaltenen Daten zu den Mengen der Leuchtstoffe bestimmt werden, kann eine Metallhalogenidlampe zum Ausstrahlen von Licht ultravioletter Strahlung hergestellt werden, die eine photochemische Reaktion veranlasst und deren anfängliche Beleuchtungsstärke und Lichtstromerhaltungsfaktor hoch sind, wenn das Licht ultravioletter Strahlung eine Wellenlänge von 350 bis 380 [nm] aufweist. Und weil dieser Wellenlängenbereich sehr effektiv für das Veranlassen einer photochemischen Reaktion zum Erzeugen einer Flüssigkristallausrichtung ist, kann ein Flüssigkristallpaneel hergestellt werden, in dem das Material des Flüssigkristalls effizient mit Licht bestrahlt werden kann und in dem Bilder mit einer genaueren hohen Auflösung realisiert werden können als im Stand der Technik.
[Modifiziertes Beispiel und Zusammenfassung]
Es wurden verschiedene Beispiele der Metallhalogenidlampe gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei diese Beispiele lediglich beispielhaft aufzufassen sind und den Erfindungsumfang in keiner Weise einschränken. Der Fachmann kann verschiedene Änderungen wie etwa Hinzufügungen, Auslassungen, Modifikationen oder Verbesserungen vornehmen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Zum Beispiel wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Bereich der bevorzugten Menge A des Eisenmetalls in der ersten Stufe berechnet. In der zweiten Stufe wurde der Bereich der bevorzugten Menge (B + C) des Eisenhalogenids unter der Bedingung berechnet, dass die bevorzugte Menge A in der ersten Stufe erhalten wurde. In der dritten Stufe wurde unter der Bedingung, dass der Bereich der Menge A und der Bereich der Menge (B + C) in den zweiten und dritten Stufen erhalten wurde, der Bereich des Verhältnisses {C/(B + C)} zwischen der Menge C des Eisenbromids und der bevorzugten Menge (B + C) des Eisenhalogenids berechnet. Der Erfindungsumfang ist jedoch nicht auf diese Reihenfolge der Bestimmungen beschränkt.
Wenn der Bereich der bevorzugten Menge (B + C) und der Bereich des Verhältnisses {C/(B + C)} bestimmt werden, wird zeitlich zuerst der Bereich der Menge (B + C) bestimmt und wird dann das Verhältnis {C/(B + C)} bestimmt. Die Reihenfolge, in welcher der Bereich der Menge A und der Bereich der Menge (B + C) bestimmt werden, ist jedoch nicht auf die oben genannte beschränkt und kann frei geändert werden. In der Patentliteratur 1 hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Metalldampfentladungslampe vorgeschlagen, in welcher Halogen in einer vorbestimmten Menge und „Eisen” mit der halben bis dreifachen Menge des Halogens im Atomverhältnis eingeschlossen sind. Auf der Basis dieser Erfahrung kann der Bereich der Menge (B + C) bestimmt werden während die Menge A des Eisens konstant gehalten wird.
Die vorliegende Erfindung ist also nicht auf die in den oben beschriebenen Ausführungsformen genannte Reihenfolge für das Bestimmen des ersten Leuchtstoffs beschränkt, wobei auch die folgenden zweiten und dritten modifizierten Beispiele möglich sind.
1. Zweite Reihenfolge für das Bestimmen des ersten Leuchtstoffs

Erste Stufe: Die Menge A wird konstant gehalten, und der Bereich der Menge (B + C) wird bestimmt.
Zweite Stufe: Die Menge (B + C) wird konstant gehalten, und der Bereich der Menge A wird bestimmt.
Dritte Stufe: Die Menge A und die Menge (B + C) werden konstant gehalten, und der Bereich des Verhältnisses {C/(B + C)} wird bestimmt.

2. Dritte Reihenfolge zum Bestimmen des ersten Leuchtstoffs

Erste Stufe: Die Menge A wird konstant gehalten, und der Bereich der Menge (B + C) wird bestimmt.
Zweite Stufe: Die Menge A und die Menge (B + C) werden jeweils konstant gehalten, und der Bereich des Verhältnisses {C/(B + C)} wird bestimmt.
Dritte Stufe: Die Menge (B + C) und das Verhältnis {C/(B + C)} werden jeweils konstant gehalten, und der Bereich der Menge A wird bestimmt.

Der Erfindungsumfang kann auf der Basis der Beschreibung des Umfangs der angehängten Ansprüche bestimmt werden.
Liste der Bezugszeichen

1: Bogenentladungsröhre; 2: Elektrode; 2a: Elektrodenspitzenendteil; 3: Molybdänfolie; 10: Metallhalogenidlampe; A: Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe); B: Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂); C: Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂).

Claims

Metallhalogenidlampe zum Erzeugen von hauptsächlich Licht ultravioletter Strahlung, wobei die Metalhalogenidlampe eine Lampe umfasst, in welcher ein Edelgas und wenigstens Quecksilber und Eisen eingeschlossen sind, um Licht mit einem hohen Spektrum an ultravioletter Strahlung und insbesondere Licht mit einer Wellenlänge von 350 bis 380 [nm] zu erzeugen, wobei das eingeschlossene Eisen durch Eiseniodid (FeI₂) und Eisenbromid (FeBr₂) als Eisenhalogenid (FeX₂) und Eisenmetall (Fe) vorgesehen ist, wobei, wenn die Menge des eingeschlossenen Eisens derart ausgedrückt wird, dass A die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) wiedergibt, B die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂) wiedergibt und C die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂) wiedergibt: die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] fällt, die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) in den Bereich von 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt, und das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 70 [%] fällt.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, wobei die Metallhalogenidlampe dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Menge A des Eisenmetalls (Fe) in den Bereich von 0,5(B + C) ≤ A ≤ 3,0(B + C) [mol/cm³] fällt, die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) in den Bereich von 2,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 3,5 × 10^–7 [mol/cm³] fällt, und das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) in den Bereich von {C/(B + C)} = 5 bis 60 [%] fällt.
Halogenidlampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallhalogenidlampe weiterhin ein darin eingeschlossenes Argongas (Ar) mit 2,0 [kPa] als das Edelgas umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Metallhalogenidlampe, wobei ein Edelgas und wenigstens Quecksilber und Eisen in der Lampe eingeschlossen werden, um Licht ultravioletter Strahlung mit einem hohen Spektrum und insbesondere Licht mit einer Wellenlänge von 350 bis 380 [nm] zu erzeugen, wobei das eingeschossene Eisen durch Eiseniodid (FeI₂) und Eisenbromid (FeBr₂) als Metallhalogenid (FeX₂) und Eisenmetall (Fe) vorgesehen wird, wobei in dem Prozess zum Bestimmen der Zusammensetzung des Leuchtstoffs die Menge A des Eisenmetalls (Fe) derart bestimmt wird, dass 0,5(B + C) ≤ A ≤ 10,0(B + C) [mol/cm³] erfüllt wird, dass die Menge (B + C) des Eisenhalogenids (FeX₂) derart bestimmt wird, dass 1,0 × 10^–7 ≤ (B + C) ≤ 4,5 × 10^–7 [mol/cm³] erfüllt wird, und das Verhältnis {C/(B + C)} des Eisenbromids (FeBr₂) in dem Eisenhalogenid (FeX₂) derart bestimmt wird, dass {C/(B + C)} = 5 bis 70% erfüllt wird, wenn die Menge des eingeschlossenen Eisens derart ausgedrückt wird, dass A die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenmetalls (Fe) wiedergibt, B die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eiseniodids (FeI₂) wiedergibt und C die Menge des in der Lampe eingeschlossenen Eisenbromids (FeBr₂) wiedergibt, wobei das Verfahren zum Herstellen einer Metallhalogenidlampe folgende Schritte umfasst: Herstellen einer Quarzröhre mit einer vorbestimmten Form und Verbinden von Quarzrohren, die als Elektrodenfixierungsteile dienen, mit entsprechenden Enden der Quarzröhre, deren mittlerer Teil als ein Lichtemissionsteil dient, in einem Hüllenherstellungsprozess, Fixieren von Elektroden an der Quarzröhre in einem Abdichtungsprozess und einem Schmelzschweißprozess, Evakuieren des Inneren der Quarzröhre in einem Entlüftungsprozess und Einschließen des Halogenids, des Eisenmetalls, von Quecksilber und einem Edelgas (Argongas usw.), die in dem Prozess zum Bestimmen der Zusammensetzung des Leuchtstoffmaterials bestimmt wurden, in der Quarzröhre und Abdichten eines Ausführteils, und Fixieren von Basen an entsprechenden Enden der Quarzröhre in einem abschließenden Prozess.