JP3209752B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents
高圧放電ランプInfo
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Description
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
状をなしかつ断面内径Diを有する、高圧放電ランプに関
する。
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可能充填
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R
a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(inversion)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冷部の温度TCSを高く
(例えば、1000K(730℃)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お
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。TCS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、放電容器に石英又は石英ガラスを使
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。
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AlN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。
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。
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。
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。壁部に亘る温度
勾配を小さくすることは、化学成分の輸送が主要な役割
を果たす化学プロセスの低減にとりわけ好ましい影響を
もたらす。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
は最冷部の温度TCS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TCSの変化
に感応性が高いことが判明されている。
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。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
により更なる改善を達成することが出来る。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。
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TCS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1400
K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、1200Kないし1300Kの範囲のTCSの値に対し、12n
m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。
る対流(還流)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。
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。
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可
能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より閉じられており、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
間の端面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34,35と接続される。
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4
1,51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−5424
609)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。
は端部4b,5b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42a,32bに対して引き込ませるも
のである。この場合、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。
態においては、定格ランプ電極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、3mgのHgと、それぞれ83.6%、7.2%及
び9.2%のモル組成を有する7mg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。TCS
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、R
aが93、R9が40、(x;y)が(0.454;0.411)である。450
0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、501m/W、2754K、92、30、(0.454;0.40
7)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;0.41
7)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。
4,000時間)に達するが、TCSの値は低くなり(<1200
K)、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TCS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。
実施の形態においても、定格ランプ電力が40Wである。
但、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。
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
(0.435;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。
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)、R
a=93、R9=40及び発光効率83lm/Wである。3700時間動
作後の同様の値は、Tc=2837K、(x;y)=(0.447;0.40
3)、Ra=93、R9=42及び発光効率67lm/Wである。
Claims (4)
- 【請求項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100W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Na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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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/Di≦1.5に準じることを特徴とする
ランプ。
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