-
Die
Erfindung betrifft eine Metallhalogenlampe vom Kurzbogentyp, welche
für eine
Lichtquelle eines Overheadprojektors, eines Direktprojektors und dergleichen
verwendet wird.
-
Als
Informations-Darstellungswerkzeug ist herkömmlicherweise ein Overheadprojektor
bekannt. In letzter Zeit sind jedoch auch ein Flüssigkristall-Projektor, welcher
eine Flüssigkristall-Anzeige
projiziert, sowie ein Direktprojektor verbreitet, der nur durch einfaches
Aufsetzen eines zu projizierenden Gegenstandes auf einen Probenträger sowohl
seine Farbe als auch seine Form so projizieren kann, wie er ist. Für Lichtquellen
dieser Projektionsvorrichtungen werden herkömmlicherweise Halogenlampen
verwendet. In letzter Zeit werden jedoch anstatt der Halogenlampen
immer mehr Metallhalogenlampen vom Kurzbogentyp verwendet, weil
man bei Halogenlampen die Nachteile eines häufigeren Birnenwechsels als
bei Entladungslampen, einer niedrigen Lichtausbeute, einer infolge
ihrer gelblichen, warmfarbigen Emission nicht ausreichenden Helligkeit
der Bilder auf der Projektions-Bildfläche in einem
hellen Raum und dergleichen hat.
-
Bei
einer Metallhalogenlampe vom Kurzbogentyp werden innerhalb einer
Leuchtröhre
ein Paar von Elektroden mit einem Abstand von einigen Millimetern
zueinander gegenüberliegend
angeordnet und zusammen mit Quecksilber als Puffermetall sowie Start-Edelgas-Metallhalogenide
als Emissionsmetalle eingekapselt. Die Metallhalogenide schmelzen
während
des Leuchtbetriebs und sind auf der Röhrenwand der Innenseite der
Leuchtröhre
als Flüssigkeit
vorhanden, während
sie teilweise als Gas verdampfen, und in einem Hochtemperaturbereich der
Lichtbogenmitte in Metallatome und Halogen dissoziieren, wobei Metallelemente
vom Lichtbogen angeregt werden und Spektren ausstrahlen, welche
für die
Metalle typisch sind.
-
Bei
einer Metallhalogenlampe verdampfen auf diese Weise Metallhalogenide.
Hierbei wird deshalb ein Dampfdruck in ausreichendem Maß bei einer Temperatur
erhalten, welche niedriger ist als bei Metallen. Ferner kann man
eine bessere Lichtausbeute als bei einer Quecksilber-Hochdrucklampe
und darüber
hinaus durch eine geeignete Auswahl der einzukapselnden Metalle
eine gute Farbwiedergabe erhalten.
-
Bei
der vorstehend beschriebenen Projektionsvorrichtung weist der Flüssigkristall-Projektor,
bei welchem als Lichtquelle eine Metallhalogenlampe verwendet wird,
einen rotfarbigen Farbfilter, einen grünfarbigen Farbfilter sowie
einen blaufarbigen Farbfilter auf. Durch Kombinieren des Lichtes
aus der Lampe mit diesen Farbfiltern wird auf der Bildfläche eine
gute Farbenreproduzierbarkeit realisiert. Bei einem OHP oder einem
Direktprojektor geht jedoch das Licht aus der Metallhalogenlampe
nicht durch die Filter hindurch, sondern es wird direkt projiziert.
Hierbei besteht deshalb ein Bedarf an einer strengeren Farbenreproduzierbarkeit
als bei einem Flüssigkristall-Projektor.
-
Wenn
beispielsweise eine Metallhalogenlampe, welche für eine Lichtquelle eines Flüssigkristall-Projektors
häufig
verwendet wird und in welcher als Emissionshalogenide Halogenide
von Dysprosium, Neodym sowie Cäsium
eingekapselt sind, für eine
Lichtquelle eines OHPs oder eines Direktprojektors verwendet wird,
nimmt bei dem Bild auf der Bildfläche der Anteil der grünen Farbe
zu, auf welche man visuell empfindlich reagiert, und der Anteil
der blauen Farbe nimmt ab, wodurch man den Nachteil hat, daß keine
ausreichende Farbenreproduzierbarkeit erhalten werden kann.
-
Metallhalogenidlampen,
in denen auch Halogenide der selte- nen Erden wie zum Beispiel Halogenide
des Dysprosiums und Yttriums im Lampenkolben eingeschlossen sind,
werden beispielsweise in den Druckschriften
US 5,451,838 A ,
US 5,013,968 A ,
US 3,852,630 A und
EP 0386601 B1 beschrieben.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallhalogenlampe anzugeben,
bei welcher keine Beeinträchtigung
der Lichtausbeute auftritt, bei welcher eine ausgezeichnete Farbenreproduzierbarkeit
erhalten wird, und welche für
eine Lichtquelle eines OHPs oder eines Direktprojektors geeignet
ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer
Metallhalogenlampe innerhalb einer mit einem Paar von Elektroden
versehenen Leuchtröhre
zusammen mit Quecksilber und Start-Edelgas Halogenide von Dysprosium
(Dy), Yttrium (Y) sowie Cäsium
(Cs) als Metallhalogenide eingekapselt sind, und daß das molare
Verhältnis
der eingekapselten Metalle von Dy zu Y auf 0,3 ≤ Dy/Y ≤ 1,0 festgelegt ist.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Durch
eine geeignete Festlegung der Einkapselungsmengen der Halogenide
von Dy und Cs kann man zwar eine Lichtquelle mit einer guten Lichtausbeute,
einer guten Charakteristik der Emissionsfarbe sowie einer guten
Farbwiedergabe erhalten. Die Erfinder haben jedoch beobachtet, daß Y für eine Erhöhung der
Farbenreproduzierbarkeit wirksam ist, und herausgefunden, daß durch
eine Einkapselung von Dy und Y in einem vorgegebenen Verhältnis der
grünfarbige
Anteil verringert und der blaufarbige Anteil verstärkt werden,
und daß bei
einer Verwendung dieser Metallhalogenlampe für eine Lichtquelle eines OHPs
oder eines Direktprojektors die Farbenreproduzierbarkeit äußerst gut
ist.
-
Das
heißt,
bei einer Verwendung für
eine Lichtquelle eines OHPs oder eines Direktprojektors erhöht sich
die Farbenreproduzierbarkeit auf der Projektions-Bildfläche desto
mehr, je kleiner der Wert des molaren Verhältnisses der eingekapselten
Metalle von Dy zu Y, das heißt
der Wert von Dy/Y, wird. Andererseits besteht auch die Tendenz,
daß die Lichtausbeute
entsprechend einer Verkleinerung des Wertes von Dy/Y geringer wird.
Es ist deshalb erforderlich, daß 0,3 ≤ Dy/Y ist,
um die Farbenreproduzierbarkeit zu erhöhen und gleichzeitig eine für einen praktischen
Einsatz ausreichende Lichtausbeute zu erhalten. Ferner ist es als
obere Grenze von Dy/Y erforderlich, daß Dy/Y ≤ 1,0 ist, um eine für einen
praktischen Einsatz gute Farbenreproduzierbarkeit zu erhalten. Insgesamt
kann man dadurch, daß das
molare Verhältnis
der eingekapselten Metalle von Dy zu Y auf 0,3 ≤ Dy/Y ≤ 1,0 festgelegt ist, sowohl eine
ausgezeichnete Farbenreproduzierbarkeit als auch eine für einen
praktischen Einsatz ausreichende Lichtausbeute erhalten.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
weiter beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
Draufsicht einer Metallhalogenlampe;
-
2 eine
schematische Darstellung der Relation zwischen dem Auswertungsindex
der Farbwiedergabe und dem molaren Verhältnis des eingekapselten Dy
zu dem eingekapselten Y;
-
3 eine
schematische Darstellung der Relation zwischen der Lichtausbeute
und dem molaren Verhältnis
des eingekapselten Dy zu dem eingekapselten Y;
-
4 eine
schematische Darstellung der Relation zwischen der Farbtemperatur
und dem molaren Verhältnis
des eingekapselten Dy zu dem eingekapselten Y;
-
5 eine
schematische Darstellung von Spektren bei dem erfindungsgemäßem Ausführungsbeispiel;
und
-
6 eine
schematische Darstellung von Spektren bei einem Vergleichsbeispiel.
-
1 ist
eine Seitenansicht einer Metallhalogenlampe vom Kurzbogentyp, welche
unter Verwendung eines Wechselstroms betrieben wird. Sie enthält eine
aus Quarzglas bestehende Leuchtröhre 10,
welche im wesentlichen kugelförmig
ist und beispielsweise einen maximalen Innendurchmesser von 13 mm
sowie ein Innenvolumen von 1,3 cm3 aufweist. In
beiden hermetisch abschließenden
Teilen 11 und 12 der Leuchtröhre 10 sind Molybdänfolien 31 und 32 eingelegt,
an welche jeweils Elektroden 21 und 22 angeschlossen
sind, die innerhalb der Leuchtröhre 10 gegenüberliegend
angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Spitzen der Elektroden 21 und 22,
das heißt,
der Abstand zwischen den Elektroden, liegt bei 6,0 mm. Die Erfindung
kann ferner selbstverständlich auch
für eine
Metallhalogenlampe angewendet werden, welche unter Verwendung eines
Gleichstroms betrieben wird.
-
Innerhalb
der Leuchtröhre 10 sind
Quecksilber als Puffermetall sowie Argon-Gas als Start-Edelgas eingekapselt.
Ferner sind als erforderliche Emissionsmetalle vorzugsweise Jodide
als Halogenide von Dy, Y und Cs eingekapselt. Hierbei liegt das
molare Verhältnis
des eingekapselten Dy zu dem eingekapselten Y innerhalb eines Bereiches
von 0,3 ≤ Dy/Y ≤ 1,0.
-
Ferner
werden bei Bedarf außer
den Halogeniden von Dy, Y sowie Cs weitere Emissionsmetalle eingekapselt.
Vorzugsweise wird beispielsweise zumindest eines der Halogenide
von Holmium, Erbium, Gadolinium, Thulium, Cer, Praseodym, Neodym
und dergleichen eingekapselt, um die Farbwiedergabe zu verbessern.
Zusätzlich
zu den vorstehend genannten Halogeniden der seltenen Erden oder
unabhängig von
diesen kann zum Zweck einer Verbesserung der Farbschattierung wenigstens
ein Halogenid von Lutetium oder einem anderen Metall der seltenen
Erden eingekapselt werden. Man kann ferner als Halogenid ein Gemisch
von Jodid und Bromid verwenden.
-
Eine
derartige Metallhalogenlampe vom Kurzbogentyp weist eine hohe Farbtemperatur
sowie eine gute Farbwiedergabe auf. Wenn man sie als Lichtquelle
eines OHPs oder eines Direktprojektors verwendet, kann man eine
ausgezeichnete Far benreproduzierbarkeit und ferner eine für einen
praktischen Einsatz ausreichende Lichtausbeute erhalten.
-
Nachfolgend
werden Ergebnisse von Untersuchungen dargestellt, bei welchen Einflüsse von Veränderungen
des molaren Verhältnisses
des eingekapselten Dy zu dem eingekapselten Y auf die Farbenreproduzierbarkeit,
die Lichtausbeute sowie die Farbtemperatur untersucht wurden.
-
Als
erstes wurde der Versuch im Hinblick auf die Farbenreproduzierbarkeit
aufgrund der Farbwiedergabe-Auswertungsindex-Methode durchgeführt. Hierbei
werden von JIS bestimmte Probefarben als Bezugsfarben bezeichnet
und aufgrund der Farbdifferenz, welche bei einer Beleuchtung mittels
dieses Bezugslichtes und bei einer Beleuchtung mittels einer Probelichtquelle
festgestellt wird, ein Auswertungsindex der Farbwiedergabe aufgrund
einer vorgegebenen Formel berechnet. Je größer der Auswertungsindex der
Farbwiedergabe ist, desto kleiner ist die Farbdifferenz zwischen
dem Bezugslicht und der Probelichtquelle.
-
Bei
dieser Überprüfung wurden
als Probefarben Probefarbe-Nr. "5", das heißt, "dunkel blau-grün", und Probefarbe-Nr. "7", das heißt "hell blau-violett", mit vorgegebenen Spektren verwendet.
-
Das
Ergebnis wird in 2 gezeigt. Hierbei wird die
Tendenz bestätigt,
daß je
größer der
Wert von Dy/Y wird, desto größer wird
der Auswertungsindex der Farbwiedergabe der Probefarbe Nr. "5" ("dunkel
blau-grün") und desto kleiner
wird der Auswertungsindex der Farbwiedergabe der Probefarbe Nr. "7" ("hell
blau-violett").
Das heißt,
hierbei wird die Tendenz bestätigt,
daß je
größer der
Wert von Dy/Y wird, desto stärker
wird der grünfarbige
Anteil und desto schwächer
wird der blaufarbige Anteil. Es wurde ferner herausgefunden, daß der grünfarbige
Anteil, auf welchen man visuell empfindlich reagiert, vermindert
wird, daß der
blaufarbige Bestandteil verstärkt
wird, und daß bei
einer tatsächlichen
Projektion auf der Projektions-Bildfläche mit dem Direktprojektor
die Farbenreproduzierbarkeit des Bildes äußerst gut ist, wenn Dy/Y ≤ 1,0 ist.
-
3 zeigt
die Relation zwischen der Lichtausbeute (lm/W) und dem Wert von
Dy/Y. Zum Erhalt einer für
einen praktischen Einsatz erforderlichen Lichtausbeute von größer/gleich
701 lm/W ist es erforderlich, daß 0,3 ≤ Dy/Y ist. Um eine Farbenreproduzierbarkeit
sowie eine Lichtausbeute zu erhalten, welche für einen praktischen Einsatz
ausreichend sind, ist es deshalb erforderlich, daß 0,3 ≤ Dy/Y ≤ 1,0 ist.
-
4 zeigt
die Relation zwischen der Farbtemperatur (K) und dem Wert von Dy/Y.
Wenn 0,3 ≤ Dy/Y ≤ 1,0 ist,
liegt die Farbtemperatur bei größer/gleich
7000 K, und man kann eine für
einen praktischen Einsatz ausreichende Farbtemperatur erhalten.
-
5 zeigt
Spektren der Metallhalogenlampe bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
bei welchem die eingekapselten Metalle Dy, Y und Cs sind (Dy/Y =
0,6). 6 zeigt Spektren einer Metallhalogenlampe bei
einem Vergleichsbeispiel, bei welchem die eingekapselten Metalle
Dy, Nd und Cs sind, und bei welchem Y nicht eingekapselt ist.
-
Wie
daraus ersichtlich wird, weist die Metallhalogenlampe bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
einen geringeren grünfarbigen
Anteil mit Wellenlängen
von 500 bis 550 nm und einen größeren blaufarbigen
Anteil mit Wellenlängen von
450 bis 500 nm im Vergleich zu der Metallhalogenlampe bei dem Vergleichsbeispiel
auf. Auch aus den Spektren wird ersichtlich, daß die Farbenreproduzierbarkeit
bei der erfindungsgemäßen Metallhalogenlampe ausgezeichnet
ist.