JP2005085769A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率な高輝度メタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 放電空間を内部に有する放電チャンバであって、電極が放電空間内に配置され、電極は互いに距離Ｌ_ｅの間隔で配置され、平均内径はＤに等しく、Ｌ_ｅおよびＤは選択された比を有する放電チャンバを有するメタルハライドランプ。このチャンバ中に与えられたイオン化材料は、希ガス、１つ以上のメタルハライド、および水銀を含み、イオン化材料の量は、ランプ動作中に電極間に相対的に低い最大電圧降下が生じるのに十分なほど小さい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、メタルハライドランプに関する。

屋内および屋外の照明のために使用される省エネルギー照明システムの需要は増加の一途をたどっており、一般の照明アプリケーションのためにランプ効率の良いランプが開発されている。例えば、メタルハライドランプは屋内および屋外の照明のためにますます広範囲に使用されている。このようなランプは周知であり、内部に分離された一対の電極が配置された光透過型の放電チャンバと、通常はさらに不活性始動ガス、および１つ以上のイオン化金属またはハロゲン化金属またはその両方を特定のモル比で含む。これらのランプは比較的低電力であり、通常の１２０ボルト実効値電圧の標準の交流電流照明ソケットに差し込んで使用し、安定器回路で（磁気的にまたは電気的に）始動電圧を与え、その後の動作中の電流を制限する。

これらのランプは、典型的には、電極間の十分な電圧降下または電圧負荷を実現するための所定量のＣｅＩ_３およびＮａＩ、（またはＰｒＩ_３およびＮａＩ）、Ｔ１Ｉなどのメタルハライドおよび水銀と、さらに不活性イオン化始動ガスを通常含むセラミック材料からなる放電チャンバを有する。そのようなランプは、２５０Ｗで１４５ＬＰＷという高い効率を有し、演色評価数（ＣＲＩ）が６０より大きく、相関色温度（ＣＣＴ）が２５０Ｗで３０００Ｋ〜６０００Ｋである。

当然ながら、より効率的なランプを使用することによってさらに発光の際の電気エネルギーを節約するために、さらにより高いランプ効率を有するメタルハライドランプが求められる。ランプの効率は、放電チャンバの形状に影響される。放電チャンバ中の電極間距離とチャンバの直径との比が非常に小さい場合（例えば、４未満）、アークと放電チャンバの壁との間にＮａが相対的に豊富に存在すると、生成された放射光がそのＮａによって多く吸収される。なぜなら、Ｎａの吸収線は可視光のピーク値に近いからである。また、この比が５未満の場合、ランプの長さ方向を水平にしてランプを動作させると、放電チャンバ中に生じたアークは、気化されたイオン化材料の浮力によって実質的に上向きに曲がる。このようにアークが上向きに曲がると、アークは曲げのピーク近くで放電チャンバの壁により接近するので、そのような近傍において放電チャンバの温度が上がる。この温度上昇によって、放電チャンバ中の気化されたイオン化材料のうちのいくつかと放電チャンバの壁の温度が上昇した部分との反応が促進される。これにより、最悪の場合、壁の気密性が失われるので、水平にして動作させたランプの動作寿命が低下する。

一方、放電チャンバ中の電極間距離と放電チャンバの直径との比が非常に大きい場合（例えば、５より大きい）、放電チャンバ中のアーク放電を開始するのは困難である。なぜなら、電極間に相対的に大きなブレイクダウン距離があるからである。さらに、そのようなランプは、長軸方向を垂直にして動作させた場合に、動作性能が相対的に低く、重度の色分離が生じる。なぜなら、ランプの各封入物は、異なる浮力を有するので、アーク長に対してかなりの程度で互いに分離し、効率が低下するからである。

放電チャンバ中の水銀または始動ガスのいずれかの圧力を増加させることは、色分離および効率には有利な効果を有するが、好ましくない点がある。通常、これらの効果を得るためには、始動ガスの圧力を増加させるだけでは不十分であり、水銀圧力を増加させると、電極間に高い動作電圧を生成することが必要となり、また実質的に放電アークが曲がり、アークが放電チャンバの壁により接近するので、ランプの動作持続期間が短くなる。したがって、効率がより高く、かつ色性能のより良好なメタルハライドランプが求められる。

本発明は、選択された照明器具において使用されるメタルハライドランプを提供する。このメタルハライドランプは、放電空間を内部に有する所定形状の可視光透過壁を有する放電チャンバを備える。この壁を通って、一対の電極が放電空間に配置される。一対の電極は互いに距離Ｌ_ｅの間隔で配置される。放電空間の周りの壁はＤに等しい平均内径をＬ_ｅにわたって有する。Ｌ_ｅとＤは、Ｌ_ｅ／Ｄ≦５、さらには４＜Ｌ_ｅ／Ｄ≦５の関係を有する。放電チャンバの放電空間にイオン化材料（希ガス、セリウムハライドまたはナトリウムハライドまたはその両方、および水銀）が存在する。その量は、ランプの電力消費の選択値において、ランプ動作中に電極間に１１０Ｖ ｒｍｓ未満の電圧降下が生じるのに十分なほど小さい。

図１は、メタルハライドランプ１０の側面図である。メタルハライドランプ１０は、従来のエジソン型口金１２にはめ込まれたバルブ状の透明なホウケイ酸塩ガラスエンベロープ１１を有する。ニッケルまたは軟鋼のリードインアクセスワイヤ１４および１５はそれぞれ、口金１２中の２つの電気的に絶縁された電極メタル部分のうちの対応する１つから平行に延び、口金１２の所定位置にあるホウケイ酸塩ガラスフレア１６を通り、さらに、エンベロープ１１の主長軸（以下、エンベロープ長軸と記す）に沿ってエンベロープ１１の内部に延びる。アクセスワイヤ１４および１５は、最初は、フレア１６を通るエンベロープ長軸の左右に平行に延び、その部分がさらにエンベロープ１１内部に配置され、アクセスワイヤ１５は何回か曲がった後に、エンベロープ１１の反対端のホウケイ酸塩ガラスディンプル１６’中に延びる。アクセスワイヤ１４には、エンベロープ１１の内部における第２部分が設けられる。この第２部分は、エンベロープ長軸に平行な第１部分に対して所定の角度で延びる。この第２部分は、エンベロープ長軸に若干交差した後に終端が来るように第１部分に対してそのような角度で溶接される。

エンベロープ１１の内部におけるアクセスワイヤ１５の所定の残部は、エンベロープ長軸に平行なその初期方向から所定の鈍角だけ曲げられる。フレア１６を通った第１の曲げを有するアクセスワイヤ１５は、エンベロープ長軸から離れた方向を向き、その後再度曲げられ、エンベロープ長軸に実質的に平行に延びる次の部分を有し、されにその後直角に曲げられ、それに続く部分は、エンベロープ長軸に実質的に垂直に延び、口金１２のはめ込まれた端部とは反対のエンベロープ１１の端部の近くでエンベロープ長軸と若干交差する。エンベロープ長軸に平行に続くワイヤ１５の部分は、ガス不純物を捕捉する従来のゲッタ１９を支持する。さらに３つの直角の曲げが、ワイヤ１５に沿って与えられ、エンベロープ長軸と交差する上記部分より下かつ平行となるようにワイヤの短い残りの部分を設置する。この短い端部は、最終的に、口金１２からみたエンベロープ１１の遠位端でガラスディンプル１６’につなぎ留められる。

可視光に対して透明な多結晶アルミナ壁を有するシェル構造としての内包領域の周囲に構成されたセラミックを含む放電チャンバ２０を、種々の可能な幾何学的構成のうちの１つとして図１に示す。あるいは、放電チャンバ２０の壁は、窒化アルミニウム、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、またはそのいくつかの組合せから形成される。放電チャンバ２０は、エンベロープ１１の内部に配置される。エンベロープ１１の内部を真空にして放電チャンバ２０からエンベロープ１１に伝達される熱を低減させるか、またはより低い温度で放電チャンバ２０を動作することが望ましい場合、３００トールより大きな圧力の窒素などの不活性ガス雰囲気を与えて熱伝達性を増加させる。放電チャンバ２０内に含まれる領域は、ランプ動作中に光を発するメタルハライドおよび水銀などの種々のイオン化材料、および希ガスのアルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはネオン（Ｎｅ）などの始動ガスを含む。

放電チャンバ２０のためのこの構造において、図２の断面図を見ればよく分かるように、一対の多結晶アルミナの相対的に小さな内径および外径の円筒台シェル部（すなわち、細管２１ａおよび２１ｂ）はそれぞれ、一対の多結晶アルミナ端部封鎖ディスク２２ａおよび２２ｂのうちの対応する１つを通る中心穴に、同心状に結合されるので、開放通路は各細管２１ａおよび細管２１ｂならびにそれらに結合された円板の穴を通って延びる。これらの端部封鎖ディスク２２ａおよび端部封鎖ディスク２２ｂはそれぞれ、多結晶アルミナチューブ２５の対応する端部に結合される。多結晶アルミナチューブ２５は、相対的に大きな直径の円筒台シェルであって、その内径がＤで示され、ディスクともに、第１放電チャンバを提供するように封入領域の周りに配置される。放電チャンバ２０における封入空間の全長は、細管２１ａおよび細管２１ｂと封鎖端部ディスク２２ａおよび２２ｂの対応の１つとの接合の間のわたる。放電チャンバ２０の多結晶アルミナチューブ２５の長さは、上記接合の間であって封鎖端部ディスク２２ａおよび２２ｂのそれぞれとの間にわたる。放電チャンバ２０のこれら種々の部分は、アルミナ粉を所望の形状に成形し、その後、得られた成形体を焼結してプレフォーム部分を生成し、焼結によって種々のプレフォーム部分をまとめて結合し、ガスの流れを通さない壁を有する所望の寸法のプレフォーム単体を生成する。

ニオブのチャンバ電極相互接続ワイヤ２６ａ（以下、ワイヤ２６ａと記す）は、細管２１ａから延びて、アクセスワイヤ１４に達し、溶接で取り付けられ、その端部はエンベロープ長軸に交差する。ニオブのチャンバ電極相互接続ワイヤ２６ｂ（以下、ワイヤ２６ｂと記す）は、細管２１ｂから延びて、アクセスワイヤ１５に達し、溶接で取り付けられ、その部分は上述したようにエンベロープ長軸に交差する。この構成によって、放電チャンバ２０は、アクセスワイヤ１４および１５のそれらの部分の間に位置付けられ、かつ支持されるので、その長寸法軸がエンベロープ長軸にほぼ一致し、さらに電力がアクセスワイヤ１４および１５を介して放電チャンバ２０に供給される。

図２は、図１および２の構造２５、ディスク２２ａおよび２２ｂ、ならびに細管２１ａおよび２１ｂによって提供される放電チャンバ２０の閉じ込め壁内に含まれる放電空間を示す。ワイヤ２６ａの熱膨張特性は、細管２１ａ、およびワイヤ２６ａを細管２１ａの内面へ付着させるガラスフリット２７ａ（さらにワイヤ２６ａが通る相互接続ワイヤ開口を密閉する）の熱膨張特性とかなりよく一致するが、動作中の放電チャンバ２０の主容積中のプラズマの形成によって生じる化学侵食に耐えることができない。したがって、プラズマ中の動作に耐えることができるモリブデン導出ワイヤ２９ａが、溶接によってワイヤ２６ａの一端に接続され、モリブデン導出ワイヤ２９ａの他端は溶接によってタングステン主電極シャフト３１ａの一端に接続される。

加えて、タングステン電極コイル３２ａは、溶接によって第１主電極シャフト３１ａの他端に一体化装着されるので、電極３３ａは、主電極シャフト３１ａおよび電極コイル３２ａによって構成される。電極３３ａは、電子の良好な熱放射のためにタングステンから形成されるとともに、メタルハライドプラズマの化学侵食に相対的によく耐える。導出ワイヤ２９ａは、細管２１ａからモリブデンコイル３４ａ分だけ間隔を開けられ、放電チャンバ２０の主容積中に含まれる空間における所定位置に電極３３ａを配置するように機能する。ワイヤ２６ａの典型的な直径は、０．９ｍｍであり、かつ電極シャフト３１ａの典型的な直径は、０．５ｍｍである。

同様に、図２において、ワイヤ２６ｂは、ガラスフリット２７ｂによって細管２１ｂの内面に付着される（さらにワイヤ２６ｂが通る相互接続ワイヤ開口を密閉する）。モリブデン導出ワイヤ２９ｂは、溶接によってワイヤ２６ｂの一端に接続される。導出ワイヤ２９ｂの他端は、溶接によってタングステン主電極シャフト３１ｂの一端に接続される。タングステン電極コイル３２ｂは、溶接によって第１主電極シャフト３１ｂの他端の先端に一体化装着されるので、電極３３ｂは、主電極シャフト３１ｂおよび電極コイル３２ｂによって構成される。導出ワイヤ２９ｂは、細管２１ｂからモリブデンコイル３４ｂ分だけ間隔を開けられ、放電チャンバ２０の主容積中に含まれる空間における所定位置に電極３３ｂを配置するように機能する。ワイヤ２６ｂの典型的な直径はまた、０．９ｍｍであり、かつ電極シャフト３１ｂの典型的な直径はまた、０．５ｍｍである。電極３３ａと３３ｂとの距離はＬ_ｅと表す。

上記のように、メタルハライドランプ１０の長手方向が動作中に垂直状態となる場合、放電チャンバ２０内の各封入物のすべてまたはほとんどすべては、放電チャンバ２０の低い方の端部において、および低い方の細管（細管２１ａおよび２１ｂのいずれかであり得る）中で凝縮する。場合によっては、放電チャンバ２０内の各封入物のいくつかはまた、高い方の細管中に存在する。放電チャンバ２０がかなり長くかつ狭い場合（Ｌ_ｅ／Ｄ＞５）、放電チャンバ２０内の各封入物の異なる浮力はそれらの封入物を放電チャンバ２０の異なる高さに到達させ、それらの封入物は放電チャンバ２０の低い方の端部から高い方の端部へ滑らかに循環しない。

そのような場合、放電チャンバ２０の低い方の端部および細管２１ａおよび２１ｂの低い方の端部における気化した各封入物のすべてが放電チャンバ２０の高い方の端部に到達するわけではない。そのため、放電チャンバ２０の高い方の端部と低い方の端部との間の距離にわたって放電チャンバ２０における各封入物のいくつかの実際の蒸気圧は、放電チャンバ２０の低い方の端部へ向かってその蒸気圧はより低くなる。結果として、放電チャンバ２０における色分離は、放電チャンバ長にわたる各封入物の分離にしたがって生じる。これはまた、水平状態のランプの動作中に生じる効率よりも効率をさらにずっと低くする。さらに、放電チャンバ２０は、比Ｌ_ｅ／Ｄ≦４を有するように、より偏球となるように形成される場合、放電アークからの放射のナトリウムによる吸収は上昇し、水平および垂直状態の両方におけるランプのランプ動作中のランプ効率を低下させる。その結果、ランプ１０は、その電極間距離および第１チャンバ壁直径が４＜Ｌ_ｅ／Ｄ≦５を満たす比関係を維持するように選択された放電チャンバ２０を有するように構成され、これにより垂直状態または水平状態のいずれにおいてもランプ１０の動作中の高効率を達成する。

また上記のように、Ｌ_ｅ／Ｄ≦５となるような電極間距離対放電チャンバ直径（電極間における放電チャンバの直径の平均値）の比を有する放電チャンバ２０を有し、ランプの長さが水平方向に延びるようにして動作されるランプは、放電チャンバ２０中に生成された放電アークが放電チャンバ２０内の各封入物の浮力によって上方へ曲げられるのが観察される。そのようなアーク曲げは、上記のように、曲がったアークの曲げピーク部分が接近する放電チャンバ２０の壁の温度を上昇させ、これにより、これらの封入物の少なくともいくつかとそれら壁との間の反応は加速されるので、壁の気密性に著しく影響する。

最も良いランプ効率を達成しようと電極間距離および放電チャンバ２０の直径を上記のように４＜Ｌ_ｅ／Ｄ≦５を満たすように選択すると、いくつかの放電チャンバ２０の壁の温度上昇は特に深刻になる。この深刻となるのは、この範囲より上のチャンバ構成において、すなわち、電極間距離対放電チャンバ２０の直径比がＬ_ｅ／Ｄ＞５である場合に、放電チャンバ２０の中央長軸に沿った放電アークの位置は、アーク位置がその軸から離れるほどより安定になる傾向があり、残りのアーク曲げは中程度の大きさである。この範囲の他端より低いところ（Ｌ_ｅ／Ｄ≦４）で、放電アークから放電チャンバ２０の壁までの距離は、アーク曲げが深刻な場合でさえ放電チャンバ２０の最も近い壁位置における過度の温度上昇を避けるのに常に十分である。

この点において、図３のグラフに示すように、放電チャンバ２０中の放電アークのそのような曲げが動作中の放電チャンバ２０中の水銀蒸気圧に実質的に相関するのが分かる。その圧力は、製造時に放電チャンバ２０中に導入される水銀の量によって本質的に設定される。また、上記曲げは、図４のグラフに示されるように、イオン化開始（すなわちバッファ）ガスのチャンバ圧力と実質的に相関するのが分かる。その圧力もまた製造時に設定される。図３は、電極間の距離にわたって２つの放電チャンバ２０の壁の上のラインに沿った温度プロフィールの例を図示する。ラインは、これらの電極３３ａ、３３ｂを通るこれらの放電チャンバ２０の長軸と平行であり、これらの電極３３ａ、３３ｂは、これらの長軸を水平状態にして動作する対応ランプ中に存在し、入力される電力は同じであり、対応の放電チャンバ２０中の異なる水銀量は、グラフ上に示される水銀量によって示される。詳細には、これら２つのランプにおける放電チャンバ２０はそれぞれＬ_ｅ／Ｄ＝４．１（放電アークの長さは２８．９ｍｍ）を有し、またそれぞれは、３３．６Ｗ／ｃｍ^２の壁負荷（２５０Ｗの電力で動作する場合）を有する。放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５．４ｍｇのメタルハライドＮａＩ、ＣｅＩ_３およびＴ１Ｉ（モル比１：１９．７：０．５６）ならびにＸｅ（圧力２００トール）である。

図４はまた、電極３３ａ、３３ｂ間の距離にわたって２つの放電チャンバ２０の壁の上のラインに沿った温度プロフィールの例を図示する。ラインは、これらの電極３３ａ、３３ｂを通るこれらの放電チャンバ２０の長軸と平行であり、これらの電極３３ａ、３３ｂは、これらの長軸を水平状態にして同じ入力電力で動作する対応ランプ中に存在する。ここで対応の放電チャンバ２０中の異なるバッファＸｅガス圧力をグラフ上に示されるＸｅガス圧力によって示す。ここでも、これら２つのランプにおける放電チャンバ２０はそれぞれＬ_ｅ／Ｄ＝４．１（放電アークの長さは２８．９ｍｍ）を有し、またそれぞれは、３３．６Ｗ／ｃｍ^２の壁負荷（２５０Ｗの電力で動作する場合）を有する。しかし、ここでの放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５．０ｍｇのメタルハライドＮａＩおよびＣｅＩ_３（モル比１：１０．５）ならびにＨｇ（４．６ｍｇ量）である。したがって、放電チャンバ２０の壁の温度と放電チャンバ２０中の水銀およびキセノンの量との間のこれらの関係は、製造時に放電チャンバ２０中に十分に少量の各封入物を封入し、放電チャンバ２０中の水銀蒸気圧を低減するか、放電チャンバ２０中のバッファガス圧力を低減するか、またはその両方によって、動作中の放電チャンバ２０における放電アークの曲げを中程度にして、水平ランプ動作中の低減された放電チャンバ２０の壁の温度のグラフに示す結果を得る。

放電チャンバ２０中の水銀および始動ガスが存在することで、ランプ動作中に電極３３ａ、３３ｂ間の電圧降下または負荷が生じる。したがって、少量の水銀または始動ガス（上記実施例ではＸｅ）の使用を選択することによって、ランプ動作中の電極３３ａ、３３ｂ間の電圧降下が低減する。したがって、そのような量の適切な選択は、現在使用される高圧ナトリウムランプを超える利点を提供するように、１２０〜１４０ＬＰＷの効率および５０〜７０のＣＲＩ値を有することが所望される屋外照明用のランプを考慮して、ランプ効率（１ワット当たりのルーメン）、ランプ演色評価数（ＣＲＩ）および電極３３ａ、３３ｂ間のランプの動作電圧の間の関係から見いだされ得る。

図５および６のグラフに示すように、ランプ効率、ランプＣＲＩおよびランプ動作電圧の間に逆関係が存在する。許容できる色合いを有する許容できる白色光源のために、上記のようなランプＣＲＩは、５０〜７０の範囲内にある必要がある。図６は、ランプＣＲＩとランプ動作電圧との間の関係を示す。図６から分かるように、放電チャンバ２０内の封入物の水銀および始動ガスの量の選択、放電チャンバ２０の形状などによって、１００Ｖより下で動作中のランプの電極３３ａ、３３ｂ間の電圧降下を維持することで、５０〜７０のランプＣＲＩの維持が可能となる。しかし、ランプ効率とランプＣＲＩとの間の関係を示す図５から、そのようなランプＣＲＩで動作するランプは、１２０〜１４０ＬＰＷの範囲の十分に大きな効率を有し、高圧ナトリウムランプに匹敵する。

上記のように、ランプ動作電圧を相対的に低く維持することは、放電アークの曲げが小さくて放電チャンバ２０の動作が相対的に安全であることと相関する。なぜなら、ランプ水平動作中に放電チャンバ２０の壁の上の温度が低減するからである。そうでなければ、そのような温度は、セラミックを含む放電チャンバ２０の壁のクラック、または非常に高い温度でのセラミックチャンバ壁との化学反応による何か他の大きな故障をしばしば招く。確認データを図７および８のグラフに示す。ここで、放電チャンバ２０の最大壁温度は、第１例の半球形状の端部および第２例の先細り端部を有する２つの異なる形状の放電チャンバ２０（アークチューブまたはＡ／Ｔ）のランプ動作電圧に対してプロットされる。両方の例において、ランプ動作電圧を１１０Ｖより低く維持することは、最大壁温度を約１２５０℃未満にする。これにより、ランプおよびその放電チャンバ２０が相対的に安全に動作する。

上記のランプ構成を例示するいくつかの実施例を以下に説明する。

この実施例のランプのそれぞれは、電極３３ａ、３３ｂ間距離と第１チャンバの直径との比がＬ_ｅ／Ｄ＝４．８（放電アークは２４ｍｍ長、放電チャンバ２０はランプに１５０Ｗ電力を消費させる動作をさせた場合に３３．２Ｗ／ｃｍ^２壁負荷を有する）を有する放電チャンバ２０を有する。各対応の放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５ｍｇのメタルハライドＮａＩおよびＣｅＩ_３（モル比ＣｅＩ_３：ＮａＩ＝１：１０．５）、さらに周囲温度２５℃で２００トールに等しいチャンバ圧力を与えるのに十分な２．２ｍｇのＨｇおよびＸｅを含む。

表１は、これらのランプの１つをその長軸を水平状態にして動作させ、他方を長軸を垂直状態にして動作させた場合のランプの性能の測光結果を示す。ルーメン単位の値を与える列は、ランプ光束を示す。１ワット当たりのルーメン（ＬＰＷ）の単位の値を与える列はランプ効率を示す。ケルビン単位の値を与える列は、ランプ相関色温度（ＣＣＴ）を示す。次元のない数値エントリを与えるその次の列は、ランプ演色評価数（ＣＲＩ）を示す。Ｄｕｖ単位の値を与える最後の列は、同じ温度の黒体の黒体放射からのランプ放射色偏差を示す。

この実施例のランプのそれぞれは、電極３３ａ、３３ｂ間距離と第１チャンバの直径との比がＬ_ｅ／Ｄ＝４．１（放電アークは２８．９ｍｍ長、放電チャンバ２０はランプに２５０Ｗ電力を消費させる動作をさせた場合に３３．６Ｗ／ｃｍ^２壁負荷を有する）を有する放電チャンバ２０を有する。各対応の放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５ｍｇのメタルハライドＮａＩおよびＣｅＩ_３（モル比ＣｅＩ_３：ＮａＩ＝１：１０．５）、さらに周囲温度２５℃で２００トールに等しいチャンバ圧力を与えるのに十分な３．５ｍｇのＨｇおよびＸｅを含む。

表２は、これらのランプの１つをその長軸を水平状態にして動作させ、他方を長軸を垂直状態にして動作させた場合のランプの性能の測光結果を示す。

この実施例のランプのそれぞれは、電極３３ａ、３３ｂ間距離と第１チャンバの直径との比がＬ_ｅ／Ｄ＝４．１（放電アークは２８．９ｍｍ長、放電チャンバ２０はランプに２５０Ｗ電力を消費させる動作をさせた場合に３３．６Ｗ／ｃｍ^２壁負荷を有する）を有する放電チャンバ２０を有する。各対応の放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５．４ｍｇのメタルハライドＮａＩ、ＣｅＩ_３およびＴ１Ｉ（モル比ＣｅＩ_３：ＮａＩ：Ｔ１Ｉ＝１：１９．７：０．５６）、さらに周囲温度２５℃で２００トールに等しいチャンバ圧力を与えるのに十分な＃５の５．１ｍｇのＨｇおよび＃６の３．２ｍｇのＨｇおよびＸｅを含む。

表３は、これらのランプの両方をその長軸を水平状態にして動作させた場合のランプの性能の測光結果を示す。さらに２つの列のデータを含む。ボルト単位の値を与える列は、動作中のランプの電圧降下を示す。摂氏温度単位の列は、動作中の放電チャンバ壁上の最大到達温度を示す。この実施例のランプに対するデータは図３のグラフの基礎となる。

この実施例のランプは、電極３３ａ、３３ｂ間距離と第１チャンバの直径との比がＬ_ｅ／Ｄ＝４．８（放電アークは２５．０ｍｍ長、放電チャンバ２０はランプに１５０Ｗ電力を消費させる動作をさせた場合に３３．５Ｗ／ｃｍ^２壁負荷を有する）を有する放電チャンバ２０を有する。放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５ｍｇのメタルハライドＮａＩおよびＣｅＩ_３（モル比ＣｅＩ_３：ＮａＩ＝１：１９．７）、さらに周囲温度２５℃で２００トールに等しいチャンバ圧力を与えるのに十分な１．７ｍｇのＨｇおよびＸｅを含む。

表４は、このランプをその長軸を水平状態にして動作させた場合のランプの性能の測光結果を示す。

この実施例のランプは、電極３３ａ、３３ｂ間距離と第１チャンバの直径との比がＬ_ｅ／Ｄ＝４．８（放電アークは２４．０ｍｍ長、放電チャンバ２０はランプに１５０Ｗ電力を消費させる動作をさせた場合に３１．３Ｗ／ｃｍ^２壁負荷を有する）を有する放電チャンバ２０を有する。放電チャンバ２０内の封入物は、全量１５ｍｇのメタルハライドＮａＩおよびＣｅＩ_３（モル比ＣｅＩ_３：ＮａＩ＝１：１０．５）、さらに周囲温度２５℃で２００トールに等しいチャンバ圧力を与えるのに十分な１．７ｍｇのＨｇおよびＸｅを含む。

表５は、このランプをその長軸を水平状態にして動作させた場合のランプの性能の測光結果を示す。

このように、本発明のランプは、チャンバ２０に相対的に少量の水銀および少量のキセノンをバッファガスとして含み、公称電力を消費する動作中のランプの電圧降下が相対的に小さく（すなわち、Ｖ_ｌａｍｐ≦１１０Ｖ ｒｍｓ）なる。その結果、ランプ１０を長軸を水平にして動作させた場合の放電アークの曲げは中程度になる。したがって、ランプ１０は、長い動作寿命および高い信頼性の両方を有する。

本発明は好ましい実施形態を参照して記載されたが、本発明の意図および範囲を逸脱せずに形態および詳細を変更し得ることを当業者は理解する。

本発明の、選択された構成のセラミックを含む放電チャンバを内部に有するメタルハライドランプの一部断面を示す側面図である。 図１の放電チャンバの断面拡大図である。 選択された条件下でのランプ動作中における放電チャンバ中の位置の壁温度のグラフである。 他の選択された条件下でのランプ動作中における放電チャンバ中の位置の壁温度のグラフである。 選択されたランプパラメータを互いに対してプロットしたグラフである。 選択されたランプパラメータを互いに対してプロットしたグラフである。 放電チャンバの壁温度を選択されたランプパラメータに対してプロットしたグラフである。 別の放電チャンバの壁温度を選択されたランプパラメータに対してプロットしたグラフである。

Claims (7)

1. 放電空間を内部に有する放電チャンバであって、一対の電極が該放電空間内に配置されている放電チャンバと、
   該放電チャンバ内に封入される希ガスとナトリウムハライドと水銀とを含むイオン化材料であって、ランプ動作中に該一対の電極間に１１０Ｖ ｒｍｓ未満の電圧降下を生じさせる量のイオン化材料と
   を備え、
   該一対の電極間の距離をＬ_ｅとし、該一対の電極間における該放電チャンバの直径の平均値をＤとするとき、４＜Ｌ_ｅ／Ｄ≦５が成立する、メタルハライドランプ。
2. 放電空間を内部に有する放電チャンバであって、一対の電極が該放電空間内に配置されている放電チャンバと、
   該放電チャンバ内に封入される希ガスとセリウムハライドと水銀とを含むイオン化材料であって、ランプ動作中に該一対の電極間に１１０Ｖ ｒｍｓ未満の電圧降下を生じさせる量のイオン化材料と
   を備え、
   該一対の電極間の距離をＬ_ｅとし、該一対の電極間における該放電チャンバの直径の平均値をＤとするとき、Ｌ_ｅ／Ｄ≦５が成立する、メタルハライドランプ。
3. ランプ動作中の前記一対の電極間の電圧降下は５０Ｖ ｒｍｓを超える、請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプ。
4. 前記放電チャンバの壁にかかる負荷は、３０〜７０Ｗ／ｃｍ^２である、請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプ。
5. 前記イオン化材料は、セリウムハライドをさらに含む、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
6. 前記イオン化材料は、ナトリウムハライドをさらに含む、請求項２に記載のメタルハライドランプ。
7. ランプ動作中の前記一対の電極間の電圧降下は５０〜１００Ｖ ｒｍｓである、請求項３に記載のメタルハライドランプ。

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