JP2003514350A - 高圧ガス放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧ガス放電ランプ（１）は、ランプの動作中に少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２の壁面負荷に曝される壁（３）を有するランプ容器（２）と、中に一対の電極（５）が配置される放電空間（４）とを有する。放電ランプ（４）は、水銀、アルゴン、及び、スズ並びにインジウムのハロゲン化物（フッ化物でなく）を有する充填物を有し、この充填物にアルカリ金属ハロゲン化物が添加され、アルカリ金属はカリウム、ルビジウム、又は、セシウムであり、ハロゲン化物は塩素、臭素、又は、ヨウ素である。本発明による高圧放電ランプ（１）は、石英ガラスの壁（３）の腐食及び結晶化に対する改善された耐性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、壁によって囲まれ中に一対の電極が配置される空間を有し、気密式
に閉じられる石英ガラスランプと、一対の電極の間に延在する上記壁の外表面と
、空間中に設けられ、希ガス及びスズ並びにインジウムのハロゲン化物を含む充
填物とを有する高圧ガス放電ランプに関わる。

【０００２】 このような高圧ガス放電ランプは、特許文書ＤＥ２４５５２７７（＝ＵＳ４，
００１，６２６）から公知である。ランプは、充填物の中にハロゲン化スズを有
するため、比較的高い強度の光を動作中に発生させる。充填物の中にハロゲン化
インジウムがあることにより、ある程度まで考えられる色点及び考えられる色温
度を近似する色点及び色温度を放出される光に与える。ランプ容器は、石英ガラ
ス、即ち、少なくとも重量９５％のＳｉＯ_２含量を有するガラスから成る。公知
のランプの不都合な点は、ランプ容器の壁の許容できないほど早い腐食及び／又
は結晶化である。この腐食及び／又は結晶化は、部分的には充填物からの攻撃に
よるものである。結果として、ランプは比較的悪い光束維持を有し、光の散乱が
生じることで光の集束が比較的悪くなる。腐食及び／又は結晶化は、ランプの比
較的短かい寿命及び／又は膨張、即ち、ランプ容器の壁によって囲まれる体積の
増大の比較的高いリスクに関わる更なる不都合な点をもたらす。

【０００３】 同特許文書は、塩化リチウム又は塩化ナトリウムが添加された充填物も開示す
る。充填物がこのような添加物を有するランプから放出される光は、考えられる
色点及び考えられる色温度を比較的近く近似する色点及び色温度を有する。しか
しながら、このようなランプは、ランプ容器の壁の早い腐食及び／又は結晶化の
不都合な点をより有する。

【０００４】 本発明は、石英ガラスの腐食及び結晶化といった上記不都合な点が克服される
冒頭段落において説明した種類の高圧ガス放電ランプを提供することを目的とす
る。

【０００５】 本発明によると、この目的は、冒頭段落において説明した種類の高圧ガス放電
ランプにおいて、壁がその外表面で少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２の壁面負荷を有す
ることと、充填物が少なくとも一つのアルカリイオン及び少なくとも一つのハロ
ゲン化物イオンを有するアルカリ金属ハロゲン化物を有し、上記アルカリイオン
がカリウム、ルビジウム、及び、セシウムによって形成される族から選択され、
ハロゲン化物イオンが塩素、臭素、及び、ヨウ素によって形成される族から選択
されることとを特徴とする。

【０００６】 ハロゲン化リチウム及びハロゲン化ナトリウムは、アルカリハロゲン化物の族
の一部を形成する。ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルニジウム、及び、ハロゲ
ン化セシウムもこの族に属する。特許文書ＤＥ２４５５２７７は、ランプ容器の
壁の腐食及び結晶化に対する充填物中の塩化リチウム及び塩化ナトリウムの不都
合な点を記載する。カリウム、ルビジウム、及び、セシウムが同じアルカリ金属
に属するため、一つ又は幾つかのこれらハロゲン化物が充填物中にある場合、こ
れらのハロゲン化物が石英ガラスの許容できないほどに早い腐食及び結晶化をも
たらすことが予想される。予想は、結果的に公知のランプの充填物中のカリウム
、ルビジウム、又は、セシウムの使用は有用でない。実験において、本発明によ
るランプが公知のランプと比較して、更に、充填物中に塩化リチウム或いは塩化
ナトリウム、及び、ハロゲン化スズ並びにハロゲン化インジウム夫々を有するラ
ンプと比較して、より長い寿命及び減少された爆発のリスク夫々を有することが
意外にも分かった。驚くべき効果は、少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２の壁の外表面上
に対する比較的高い壁面負荷を有するランプにおいて明らかにされる。このよう
な高い壁面負荷を有するランプにおいて壁の大部分は、８００℃より高い温度を
有する。

【０００７】 ３０Ｗ／ｃｍ^２の壁面負荷は、短い放電アーク、例えば、最大で１００ｍｍの
放電アークを有するランプにおいて生じる。実際的に有用な光束がこのような短
い放電アークを有するランプから得られる場合、要求されるランプ電圧を得るた
めに比較的高い圧力が動作中ランプ容器の空間中にしばしば存在する。ランプ中
の比較的高い圧力は、強い対流につながり、その結果しばしば１０５０℃より上
の高い温度がランプ容器の壁において局部的に生じる。高温は、ランプ容器の壁
の腐食及び／又は結晶化のリスクの相当の増加を伴う。本発明によるランプにお
いて、石英ガラスの腐食及び結晶化が公知のランプと比較して及び充填物中に塩
化リチウム或いは塩化ナトリウム及びハロゲン化スズ並びにハロゲン化インジウ
ム夫々を有するランプと比較して減少されたことが意外なことに分かった。外表
面上の壁面負荷が３０Ｗ／ｃｍ^２より多く、３ｍｍ未満の放電アークを有する本
発明による高圧ガス放電ランプが投写の適用法に非常に適していることが分かっ
た。

【０００８】 高圧ガス放電ランプの好ましい実施例では、アルカリイオンはカリウムである
。非常に良い結果がランプ中にハロゲン化カリウムを特に使用する実験において
得られる。充填物中にハロゲン化カリウムを有するランプは、１０００時間の動
作後、石英ガラスの腐食及び結晶化の痕跡をほとんど示さない。これらランプの
追加的な利点は、ランプ容器の壁の中を通される電気導体の構成要素であり電極
に接続されるモリブデン箔に対する攻撃が非常に減少された点である。

【０００９】 高圧ガス放電ランプの好ましい実施例では、ハロゲン化物は臭素である。ハロ
ゲン化物は、電極材料、例えば、タングステンと共に、ランプ中にサイクルを生
成させ、これにより、電極材料の堆積によって生じられるランプ容器の壁を黒く
させることがランプの動作中に妨げられる。ハロゲン化物が塩素である場合、タ
ングステンのサイクルは困難を有して進行され、それによりランプはハロゲン化
物が臭素又はヨウ素である場合よりも壁が黒くなるリスクがより高くなることが
実験から分かる。更に、ハロゲン化物がヨウ素である場合、ヨウ化スズがランプ
中に形成されることも実験より分かった。従って形成されるヨウ化スズは、幾つ
かの特性を有し、中でもスペクトルの青の域の放射線を吸収することである。こ
の吸収は、ランプの減少された効率につながる。更に、この吸収は、放電アーク
が例えば、対流によって生じられる径の勾配を有するため、つまり、吸収におい
て勾配があるため、ランプ中の色差をもたらし得る。これら色差は、観察者によ
って好ましくないとされる。実験において、ハロゲン化物が臭素である場合、こ
れらの影響はより少ない程度若しくは全く生じないことが分かる。

【００１０】 高圧ガス放電ランプの別の実施例では、高圧ガス放電ランプは、ランプ容器が
固定されるリフレクタを有する。所与の投写形スクリーン上で大量のルーメン、
いわゆるスクリーンルーメン、を生成することは、本発明によるランプが投写の
適用法において使用される場合非常に重要である。ランプ容器は、この目的のた
めにリフレクタの中に配置され、放電アークから発する光は反射されビームの形
状にされる。大量のルーメンを得るためには、放電アークが動作中短くされる、
例えば、最大で３ｍｍの長さを有する、ことが望ましい。更に。放電アークが安
定しており、リフレクタの焦点の中に、又は、少なくとも非常に近傍に配置され
ることが好ましい。リフレクタ中にランプ容器を固定することは、放電アークが
リフレクタの焦点におかれることを簡単な方法で確実にする。光の効率的な反射
及び合焦のための非常に好ましい状態は、それによって得られ、それに応じて大
量のスクリーンルーメンが得られる。

【００１１】 高圧ガス放電ランプの別の実施例では、高圧ガス放電ランプはＤＣランプであ
る。特に臭素の形態にある、充填物の中にハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビ
ジウム、又は、ハロゲン化セシウムを有する実験は、これらハロゲン化物が気相
エミッタとして動作することを意外にも示す。気相エミッタは、ランプの動作中
に電子を供給する陰極によって要求される温度を減少させる。４乃至８Ａのラン
プ電流を実現するために、３０００乃至３６００Ｋのタングステン電極の温度が
エミッタを有しない同様のランプにおいて必要である。上記ハロゲン化物が気相
エミッタとして効果的であるため、特にＤＣランプにおいて、陰極の腐食、いわ
ゆる焼き戻しが相当減少されるといった利点が得られる。この減少された腐食は
、放電アークがその長さを比較的遅く増加させ、それにより放電アークはより長
い期間にわたって比較的高い安定性を持続する。

【００１２】 石英ガラスのランプ容器を有する高圧ガス放電ランプにおいて希土類のハロゲ
ン化物を使用することはとりわけＥＰ‐Ａ２‐０６０５２４８から公知である。
希土類のハロゲン化物は、原子番号が２１、３９、及び、５７乃至７１までの元
素のハロゲン化物であると理解される。しかしながら、希土類のハロゲン化物は
、比較的効果であり、石英ガラスのランプ容器と比較的容易に反応する。結果と
して、充填物の中に希土類のハロゲン化物を有するランプは、石英ガラスのラン
プ容器の早い腐食及び結晶化の不都合な点も有する。

【００１３】 本発明による高圧ガス放電ランプの実施例は、図面を参照してより詳細に説明
する。

【００１４】 図中の高圧ガス放電ランプ１は、外表面１５を有する壁３を含む石英ガラスの
ランプ容器２と、壁３に囲まれ中に２つの電極５が配置される空間４とを有する
。電極５は、重量２６％のレニウムを含むタングステンの合金からなる。或いは
、電極５は、モリブデン、タングステン、レニウム、又は、タングステン、モリ
ブデン、及び／又はレニウムから成る部分から構成されてもよい。電極５は、壁
３中に気密式に埋め込まれるモリブデン箔６、及び、外部の電流導体７を手段と
して夫々の外部の接触点１４ａ及び１４ｂに接続される。希ガスとしてのアルゴ
ン、バッファガスとしての水銀、及び、スズ、インジウム、並びにカリウムの臭
化物を有する充填物が空間４中に存在する。高圧ガス放電ランプ１は、ＡＣラン
プとして構成されるが、選択的にＤＣランプでもよい。示す高圧ガス放電ランプ
１では、ランプ容器２は反射層１０を有する凹状の楕円リフレクタ９中にセメン
ト１３で固定される。或いは、ランプ容器２は、放物線のような異なる形状のリ
フレクタの中に異なる方法例えば、クランプして固定されてもよい。リフレクタ
９は開いているが、選択的に、例えば、閉鎖板で閉じられてもよい。リフレクタ
９は焦点１１を有する。示す高圧ガス放電ランプ１は、映写用電球として使用す
るのに特に好適であり、例えば、４００Ｗの定格電力、２ｍｍの短い電極距離、
及び、動作中例えば、６０バールの高い圧力を有する。ランプは、その外表面１
５において１平方センチメートル当たり４０Ｗ（４０Ｗ／ｃｍ^２）の高い壁面負
荷を有する。短い電極距離Ｄ及び高い圧力は、強く収縮され、リフレクタ９の焦
点１１の略中に又は焦点１１に隣接する安定した放電アーク１２をランプに与え
る。

【００１５】 本発明による高圧ガス放電ランプと、充填物中にハロゲン化ナトリウム又はハ
ロゲン化リチウムを有するランプと、充填物がアルカリ金属のハロゲン化物を有
しないランプとに対する幾つかのランプ結果を以下の表１に示す。壁３の外表面
１５における壁面負荷は、表１中の全てのランプに対して約４０Ｗ／ｃｍ^２であ
る。

【００１６】

【表１】 ランプ結果は、本発明によるランプの効率と公知のランプの効率との差を示す
。しかしながら、本発明によるランプが光を赤、緑、及び、青、即ちＲＧＢ系、
に分離することに基づく通常の投写システムにおいて使用される場合、システム
の効率は少なくとも公知のランプに対する効率と略同じであることが分かる。し
かしながら、投写システムの選択は任意であり、システムの効率はこの選択に強
く依存し、システムの効率の特定化はあまり意味をなさない。

【００１７】 ランプ結果は、充填物中に臭化カリウムを有する高圧ガス放電ランプ（Ｌ１，
Ｌ３）は、アルカリ金属ハロゲン化物を有しない（Ｌ６）、又は、充填物中に臭
化リチウム又は臭化ナトリウム（Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５）を有する高圧ガス放電ラン
プよりも壁の石英ガラスの腐食があまりない。減少された腐食の結果は、Ｌ３を
Ｌ４、Ｌ５をＬ６、及び、Ｌ１をＬ１２と比較するに、ランプがより長い有効寿
命を有することである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による高圧ガス放電ランプの実施例の正面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K042 AA01 AC06 BB01 5C015 QQ04 QQ05 QQ06 QQ33 QQ34 QQ35 QQ58 QQ62 SS03 5C039 HH06 HH11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁によって囲まれ、中に一対の電極が中に配置される空間を
   含み、気密式に閉じられる石英ガラスのランプ容器と、 上記一対の電極の間に延在する上記壁の外表面と、 上記空間中に設けられ、希ガス及びスズ並びにインジウムのハロゲン化物を有
   する充填物とを有する高圧ガス放電ランプであって、 上記壁は、上記外表面において少なくとも３０Ｗ／ｃｍ^２の壁面負荷を有し、 上記充填物は、少なくとも一つのアルカリイオン及び少なくとも一つのハロゲ
   ン化物イオンを含むアルカリ金属ハロゲン化物を有し、 上記アルカリイオンはカリウム、ルビジウム、及び、セシウムから成る族から
   選択され、 上記ハロゲン化物イオンは塩素、臭素、及び、ヨウ素から成る族から選択され
   ることを特徴とする高圧ガス放電ランプ。
2. 【請求項２】 最大で１０ｍｍの長さの放電アークを有することを特徴とす
   る請求項１記載の高圧ガス放電ランプ。
3. 【請求項３】 上記アルカリイオンはカリウムであることを特徴とする請求
   項１又は２記載の高圧ガス放電ランプ。
4. 【請求項４】 上記ハロゲン化物イオンは臭素であることを特徴とする請求
   項１、２、又は、３記載の高圧ガス放電ランプ。
5. 【請求項５】 上記ランプ容器が中に固定されるリフレクタを有することを
   特徴とする請求項１、２、３、又は、４記載の高圧ガス放電ランプ。
6. 【請求項６】 ＤＣランプであることを特徴とする請求項１、２、３、４、
   又は、５記載の高圧ガス放電ランプ。