JP4981025B2 - 高輝度放電ランプ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、水銀に加えて希土類金属ハロゲン化物を含んだイオン化可能な充填物を含む放電空間を含む放電容器を備えた、高輝度放電ランプに関し、ここでランプは、安定した操作の間、少なくとも７０００Kの色温度Ｔ_cを有する光を放射する。
該ランプは、ミディアムソースレアアース（medium source rare earth）（ＭＳＲ）ランプとして知られており、例えばステージライト用途として知られている。特に、ランプは、メタルハライド充填物としてＧｄを含むことが知られている。該公知のランプは、石英壁を有する放電容器を有する。公知のランプの欠点は、放射された光がいくらか緑がかっていることであり、該欠点は、Ｔ_cの値が増加するに従って悪化する傾向にある。さらなる欠点は、放電容器の石英壁が、充填物、特にＧｄにより激しく攻撃される傾向にあることである。これは、管壁負荷の増加と共に強まり、及び壁失透として知られている。

本発明の目的は、該欠点を解消する、導入部において記載した種類のランプを提供することである。
本発明に従って、導入部において記載した種類のランプは、希土類金属ハロゲン化物の希土類が、Ｔｂ又はＴｂ及びＤｙを含むことを特徴としたものである。本発明のランプの他の態様において、該充填物はＴｍも含む。
本発明のランプは、既存のランプの欠点を効果的に解消する利点を有するだけでなく、平均演色評価数（general color rendering）Ｒ_a（Ｒ_a8としても知られている）が７ポイント以上に向上する付加的な利点も有する。

特に、有利であるのは、Ｔｂ及びＤｙの合計のＴｂパーセンテージが、下記複数の頂点を有する多角形により定義されるような、管壁付加（wall load）（ｗｌ）に関する範囲内にある、本発明のランプである： ｗｌ（Ｗ／ｃｍ²）％Ｔｂ
５０ → ７ →
７５ → ７ →
１３０ ８０
１３０ １００
１００ １００
５０ ３０

該管壁負荷は、放電空間に向いた壁表面で割ることで得られる。これは、当業界において、内側の管壁負荷（inner wall load）としても表現される。
本発明のランプの有利な態様において、該充填物は、Ｃｓハロゲン化物も含む。該Ｃｓは、放電の広がりにおける好ましい効果を有し、その結果電極における放電の始動（seizing）の安定化における好ましい効果を有する。
さらなる有利な態様において、該放電空間は、Ｈｆも含み、その結果、該ランプを磁気安定器上で操作する場合、寿命の間ランプの電圧Ｖｌａの安定化を促進する。
該ランプの公称の出力定格は、本明細書の記載及び請求の範囲において、暗くなることなく定常状態で作動するように設計された該ランプの出力である事が理解されなければならない。
本発明のこれら及び他の側面は、本明細書で以後記載される態様から明らかであり、及び該態様に関して説明されるであろう。

６５００Ｋの色温度を有するフィリップス社製の現行のランプタイプＭＳＲ７００ＳＡ／ＤＥを、７３００ＫのＴｃを有するバージョンに変更することを目的とする。塩充填物の変更が必要で、同様に、Ｈ：放電容器の形態が変更されるであろう。公知のランプ及び本発明のランプの両方の管壁負荷は、約１２０Ｗ／ｃｍ²である。公知のランプのカラーポイント（color point）を図４に示し、ＭＳＲ７００ＳＡ／ＤＥ６５００Ｋとして示す。
前記目的としたのはより高いＴｃに対する要望を達成するためであり、それは、該目的が、エンターテインメント用途、特にステージライトの用途でとりわけ重要である、より高い“明瞭な明るさ（perceived brightness）”に導くからである。

Ｏｓｒａｍ製の公知のランプであるタイプＨＴＩ ７００Ｗ／Ｄ４／７５を評価した。結果を、表Ｉに示す。









































表Ｉ

表１で述べる各ランプに関して、Ｖにおけるランプ電圧Ｕランプ、Lmにおける光束Ｉｍｆｌｕｘ、ｌｍ／Ｗにおける発光効率、カラーポイントの座標ｘ及びｙ、Kにおける色温度Ｔ_c、並びに８つの色Ｒ_aに対する平均演色評価数を示す。示した値は、新規のランプに関するものである。解析により、ＨＴＩ７００Ｗ／Ｄ４／７５で塩について用いた希土類のみが、ガドリニウムであることがわかった。
７００Ｗの出力定格を有する本発明のランプは、以下の主な特徴を有する。希土類
塩充填物は、ＴｂＢｒ₃のみであるものを選択した。その上該充填物は、ＣｓＢｒ、Ｈｇ、ＨｇＩ₂及びＨｇＢｒ₂を含む。その量は、Ｈｇ＝５７ｍｇ；ＣｓＢｒ＝０．４８ｍｇ；ＴｂＢｒ₃＝０．７２ｍｇ；ＨｇＩ₂／ＨｇＢｒ₂（６０／４０）＝１．２５ｍｇである。該ランプの主な寸法は、外径＝１８ｍｍ；容積＝１．６２ｃｍ³；電極の間隔＝４ｍｍである。

代わりに、該放電容器は、図２に示すように、楕円形（ellipsiodally shaped）である。前記３種のランプに関して、電子安定器を有する燃焼棚（burning rack）で寿命試験を行った。さらに、３種のランプを、通常の安定化した燃焼棚で試験した。
電子安定器で試験したランプを、公称出力Ｐｎｏｍ＝７００Ｗで測定する。通常の安定器で試験するランプを、２２０ボルトであるＶ供給（ｓｕｐｐｌ．）で試験する。表ＩＩに、ＭＳＲ７００ＳＡ／２ＤＥ ＣｕＦｅで示された通常の安定器で動かした本発明のランプと、及びＭＳＲ７００ＳＡ／２ＤＥ ＥＶＳＡで示された電子安定器で動かした本発明のランプの結果を示す。該結果を、“ジェム（ｇｅｍ）”により示される３つの（３）ランプに対する値を意味するものとして示す。該示した結果は、時間における寿命、Ａにおけるランプ電流Ｉ＿ｌｍｐ、Ｖにおけるランプ電圧Ｕ＿ｌｍｐ、Vにおけるランプの電圧移動デルタＶｌａ、Ｗにおけるランプの出力Ｐ＿ｌｍｐ、Ｌｍにおける光束の出力、％における光束維持、Ｌｍ／Ｗにおける発光効率、それぞれｃｃ＿ｘ＿ｃｐｄ及びｃｃ＿ｙ＿ｃｐｄを示すカラーポイントｘ及びｙ、Ｋにおける色温度Ｔｃ＿ｃｐｂ、Ｋにおける色温度の移動デルタＴｃ、８つの色に対する演色評価数Ｒａ８＿ｃｐｄ及び相対的な構成単位における壁の攻撃の広がりである。

表ＩＩ

本発明の７００Ｗランプ（塩充填物ＴｂＢｒ₃）を、単一の希土類金属としてＧｄを含む通常のランプと比較する。両方のランプは、１２０Ｗ／ｃｍ²の管壁負荷ｗｌを有する。該ランプのカラーポイントを、Ｇｄ７００Ｗ及びＴｂ７００Ｗとして図４に示す。該結果を、色温度Ｔ_c及び演色評価数Ｒ_aと一緒に、表ＩＩＩに示す。

表ＩＩＩ
塩充填物の希土類 Ｇｄ Ｔｂ
Ｔｃ ７６００ ７３００
Ｘ ０．２９４ ０．３００
Ｙ ０．３２５ ０．３２３
Ｒａ ６７ ７４
表ＩＩＩから、Ｒａの向上が７ポイント認められる事が明らかである。

本発明の７００Ｗランプのさらなる実施態様において、該ランプは、１．７ｃｍ³の容積を有する図１に示すような放電容器を有する。タイプ７００ＳＡ／２ ＤＥとして示される該ランプは、ＴｂＢｒ３、ＣｓＢｒ及び通常のＨｇＩ２、ＨｇＢｒ２及びＨｇを含む充填物を有する。
上記態様の他に、本発明の１２００Wランプを開発する。充填物にテルビウムを使用する可能性を調査し、良好な光品質と合わせられた高い色温度を有するランプを得た。
表ＩＶにおける比較は、純粋なＧｄハロゲン化物の希土類充填物を有するランプと、純粋なＴｂハロゲン化物の希土類充填物を有するランプの間の差異を示す（試験Ｍ１７０９）。Ｇｄハロゲン化物充填物を用いると、わずかに高い色温度が達成できるが、該ランプはより緑の色彩の感覚（より高いｙ−座標）、より低い演色評価数（−９）を有し、及び失透のより迅速な進行を有する。該ランプのカラーポイントを、Ｇｄ１２００Ｗ及びＴｂ１２００Ｗとして、図４に示す。

表ＩＶ：ランプ性能における塩の種類の影響
塩充填物の希土類 Ｇｄ Ｔｂ
Ｔ_c ８６００ ８３００
Ｘ ０．２８４ ０．２９０
Ｙ ０．３１３ ０．３０９
Ｒａ ７３ ８２
Ｔｂを有するランプは、３００時間の操作の後に、Ｇｄを含む通常のランプの場合よりも５倍以下である、任意の構成単位において測定された壁の攻撃を示した。

開発されたランプにおいて、充填物は以下を選択する：
・正しい色温度を得るためのＤｙに対するＴｂの割合；
・演色評価数を増加するための、塩含量の増加；及び
・磁気安定器で操作する場合に寿命の間のランプ電圧Ｖｌａを安定化するための、金属としてのＨｆの導入。
結果として定義される充填物は以下のものである：
−０．９ｍｇのＴｂＢｒ₃／ＤｙＢｒ₃ ＣｓＢｒ（塩の質量比率５８．３３／１１．６６／３０）
−１．２ｍｇのＨｇＩ２／ＨｇＢｒ２（８０／２０）
−１．０８ｍｇのＨｇＢｒ２
−０．１８ｍｇのＨｆ
−６５ｍｇのＨｇ。

該ランプは、３ｃｍ³の容積を有する図１に示すような放電容器を有する。本発明のランプのさらなる実施態様において、該ランプは、１２００Ｗの公称の出力定格を有する。該放電容器の充填物は、ＴｂＢｒ₃に加えてＤｙＢｒ₃も、２０／８０の質量比率において含む。Ｄｙの添加を行い、約７２００Ｋの色温度Ｔｃの望まれる値を達成した。該放電容器の管壁負荷ｗｌは、約１１０Ｗ／ｃｍ²であり、これは、図３に示す領域内である。
本発明のランプのさらなる実施態様において、図２に示すような構成を有するランプは、７００Ｗの公称出力定格、及び６５Ｗ／ｃｍ²の比較的低い管壁負荷を有する。該放電容器の充填物は、ＴｂＢｒ₃に加えてさらにＤｙＢｒ₃を、２０／８０の質量比率で含む。Ｄｙハロゲン化物の添加を行い、約７２００Ｋの色温度Ｔ_cの望ましい値を達成する。Ｄｙハロゲン化物とＴｂハロゲン化物の異なる混合物を用いて、充填物を含むＧｄハロゲン化物に匹敵する前記利点と共に、Ｔｃの全体の範囲を得ることができる。表Ｖにおいて、該関係を、６５Ｗ／ｃｍ²の比較的低い管壁負荷を有する図２の７００Ｗランプにおける、Ｔｃの値及びＴｂ_{_}Ｄｙ塩混合物におけるＴｂ（テルビウム）のパーセンテージで示す。

表Ｖ

図１は、本発明のランプの第一の態様を示す。 図２は、さらなる態様を示す。 図３は、管壁負荷（ｗｌ）に関するＴｂ及びＤｙの合計のＴｂパーセンテージにおける範囲を示す。 図４は、ランプのカラーポイントを示す。

Claims (3)

1. ランプが、安定した操作の間、少なくとも７０００Kの色温度Ｔ_cを有する光を放射する、水銀に加えて希土類金属ハロゲン化物を含むイオン化可能な充填物を含む放電空間を含む放電容器を備えた高輝度放電ランプであって、該希土類金属ハロゲン化物の希土類が、Ｔｂ又はＴｂ及びＤｙを含み、該放電容器が管壁負荷を有し、及びＴｂ及びＤｙの合計に対するＴｂの質量％が、下記複数の頂点を有する多角形により定義されるような管壁負荷（ｗｌ）に関する範囲内にあることを特徴とするランプ。
   wl (W/cm²) 質量%Tb
   50 7
   75 7
   130 80
   130 100
   100 100
   50 30
2. 該充填物の希土類金属ハロゲン化物が、Ｔｍも含む、請求項１に記載のランプ。
3. 該放電空間が、Ｈｆも含む、請求項１又は２に記載のランプ。

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