JP5553940B2 - ジスプロシウムハロゲン化物を含む高圧放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による高圧放電ランプに基づく。本発明は、金属ハロゲン化物ランプに関する。この種のランプはとりわけセラミック放電容器または石英ガラス容器を備える、一般照明用の高圧放電ランプである。

特許文献１は、金属ハロゲン化物の充填物が使用される高圧放電ランプを開示する。この高圧放電ランプは、サイクルプロセスを支援するためにＷＯ_３またはＷＯ_２Ｘ_２を含み、ここでＸはＣｌ，Ｂｒ，Ｉから選択される。放電容器はセラミックであり、希土類金属は避けなければならない。類似のランプが特許文献２および特許文献３に開示されている。

特許文献４は、金属ハロゲン化物の充填物が使用される高圧放電ランプを開示する。放電容器はセラミックであり、壁負荷が高いためセラミックから酸素が放出され、これがサイクルプロセスを支援するので希土類金属を使用することができる。

特許文献５から、石英ガラスからなる放電容器においてサイクルプロセスを支援するためにＷＯ _２ Ｉ _２ が使用される金属ハロゲン化物ランプが公知である。

国際特許公開公報第２００９／０７５９９９号 米国特許第６３６２５７１号 米国特許第６３５６０１６号 米国特許第７０５７３５０号 日本特許第５７−１２８４４６号

本発明の課題は、請求項１の上位概念による高圧放電ランプにおいて、改善されたメインテナンスを示すように構成することである。

この課題は、請求項１の特徴部分の構成によって解決される。とくに有利な構成は従属請求項に記載されている。

従来技術のようにＷＯ_３を添加することは希土類元素を、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよびセリウムならびにそれらの組み合わせに制限する。石英ガラス製の放電容器を備えるランプでは、好ましくはジスプロシウムが金属ハロゲン化物のための金属として単独で、または他の金属との組み合わせで使用される。このことはこの種のランプにおいてとりわけ良好な演色性につながる。タングステンオキシ塩化物および／またはタングステンオキシブロミドを用いた実験では、とりわけ４８００Ｋ以上の色温度の充填物を含む中出力ランプにおいてメインテナンス改善性に驚くほどの結果が得られることが判明した。とりわけこれらのランプは片側がソケットである。

特許文献４では、放電容器のセラミックから酸素が得られる。このために３３Ｗ／ｃｍ^２ 超の高い壁負荷が必要である。本発明は、１２から２８Ｗ／ｃｍ^２の壁負荷と、放電容器として石英ガラスでもって機能する。ここで酸素とハロゲンはＷＯ_２Ｃｌ_２もしくはＷＯ_２Ｂｒ_２により、または水銀オキシハロゲン化物、場合により組み合わせによっても付加される。混合Ｗ−Ｈｇオキシハロゲン化物の使用も排除されない。

ここで好ましくはジスプロシウムハロゲン化物の割合は充填物の４０から８０重量％、とりわけ５０から７０重量％である。ＢｒまたはＣｌのオキシハロゲン化物の充填量は、０．５から０．０２ｍｇ／ｍｌバルブ容積である。とりわけ充填量は３５から１５０Ｗのランプでは、０．５から０．０５ｍｇ／ｍｌの間、１５０Ｗ超のランプでは０．２５から０．０２ｍｇ／ｍｌの間である。この境界値を下回るとメインテナンス改善性が小さすぎ、上回ると色温度と光束が過度に減少する。

本発明のコンセプトは３５から１０００Ｗ、とりわけ１００から５００Ｗの範囲の小出力および中出力のすべてのランプに適する。

発明の主要な特徴を番号順に列挙する。

１．放電空間を包囲する石英ガラス製のバルブを備える高圧放電ランプであって、水銀および希ガスならびに金属ハロゲン化物を含む充填物が放電空間内に保持されている高圧放電ランプにおいて、前記充填物がジスプロシウムハロゲン化物を含み、同時に、さらに、ハロゲンである臭素および／またはハロゲンである塩素をベースにする、タングステンおよび／または水銀のオキシハロゲン化物を含む高圧放電ランプ。

２．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、ジスプロシウムハロゲン化物の割合は、金属ハロゲン化充填物の少なくとも４０重量％であり、最大でも８０重量％である高圧放電ランプ。

３．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、セシウムおよび／またはタリウムおよび／またはバナジウムのさらなるハロゲン化物の金属ハロゲン化充填物を含む高圧放電ランプ。

４．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、前記充填物は、少なくとも４８００Ｋの色温度が達成されるように選択されている高圧放電ランプ。

５．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、前記放電容器の壁負荷は１２から２８Ｗ／ｃｍ^２の範囲である高圧放電ランプ。

６．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、前記希ガスは、アルゴン、キセノン、クリプトンまたはネオンまたはそれらの混合物である高圧放電ランプ。

７．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、前記放電容器は外側バルブによって包囲されている高圧放電ランプ。外側バルブはとりわけ膨らまされている。

８．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、Ｈｇの含有量は１から３０ｍｇ／ｃｍ^３の範囲に選択されている高圧放電ランプ。

９．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、オキシハロゲン化物の充填量は０．０２ｍｇ／ｍｌから０．５０ｍｇ／ｍｌの範囲であり、とりわけ０．０２ｍｇ／ｍｌから０．２５ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。

１０．請求項９に記載の高圧放電ランプにおいて、オキシハロゲン化物の充填量は、少なくとも２００Ｗの出力において０．０２ｍｇ／ｍｌから０．２５ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。

１１．請求項９に記載の高圧放電ランプにおいて、オキシハロゲン化物の充填量は、１０から１７５Ｗの出力において０．０５ｍｇ／ｍｌから０．５０ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。

１２．請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、充填物は、タングステンオキシハロゲン化物の場合、Ｈｇ化合物として、とりわけヨウ化物、臭化物、塩化物または酸化物としてのＨｇを付加的に含む高圧放電ランプ。

１３．請求項１２に記載の高圧放電ランプにおいて、Ｈｇ化合物の付加割合は、元素Ｈｇの量の約０．２から２重量％である高圧放電ランプ。

以下、本発明の複数の実施例に基づいて詳細に説明する。

シリンダ状の外側バルブ付き放電容器を有する高圧放電ランプの概略図である。 中央が膨らまされた外側バルブ付き放電容器を有する高圧放電ランプの概略図である。 ２５０Ｗランプにおけるタングステンオキシハロゲン化物を含む充填物と含まない充填物についてのメインテナンスを示す線図である。 ４００Ｗランプにおけるタングステンオキシハロゲン化物を含む充填物と含まない充填物についてのメインテナンスを示す線図である。 ４００Ｗランプにおける種々の充填物についてのメインテナンスを示す線図である。 ４００ＷランプにおけるＨｇオキシハロゲン化物を含む充填物と含まない充填物についてのメインテナンスを示す線図である。

図１は、１００Ｗから２５０Ｗの典型的出力の金属ハロゲン化物ランプ１を概略的に示す。このランプは、２つの端部４を備える石英ガラス製の放電容器２からなり、放電容器には２つの電極３が導入されている。放電容器は中央部分５を有する。両端部には２つの圧潰部６がある。

放電容器２はシリンダ状の外側バルブ７によって取り囲まれている。放電容器２は外側バルブ内で台座８によって保持されており、台座は短い電流供給部９と長い電流供給部１０を含んでいる。

放電容器は、典型的にＨｇ（３から３０ｍｇ／ｃｍ^３）と０．１から１ｍｇ／ｃｍ^３のハロゲン化物とを含む充填物を含有する。希ガスとして、冷間で３０から３００ｈＰａの圧力の下でアルゴンが使用される。

図２は、石英ガラス製の放電容器２を備える、２００から５００Ｗの高出力用のランプ１の第２実施例を示す。放電容器には中央領域１１が膨らまされた外側バルブ１０が装着されている。外側バルブは石英ガラスまたは硬質ガラスから作製されている。

上記従来技術のようにＷＯ_２またはＷＯ_３ などの酸化タングステンを添加することは、希土類元素をランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよびセリウムならびにそれらの組み合わせに制限する。石英ガラス製の放電容器を備えるランプでは、好ましくはジスプロシウムが金属ハロゲン化物のための金属として使用される。このことはこの種のランプにおいてとりわけ良好な演色性につながる。タングステンオキシ塩化物および／またはタングステンオキシブロミドを用いた実験では、充填物がたとえば６１重量％のジスプロシウムヨウ化物を含む高出力のランプでメインテナンス改善性に驚くほどの結果が得られることが判明した。タングステンハロゲン化物の充填量は、３５から１５０Ｗのランプでは０．５から０．０５ｍｇ／ｍｌバルブ容積であり、１５０Ｗ超のランプでは０．２５から０．０２ｍｇ／ｍｌバルブ容積である。

出力４００Ｗランプのこのランプのメインテナンスは、タングステンオキシハロゲン化物を含まない場合には２５００ｈで７５％である。０．５ｍｇのＷＯ_２Ｃｌ_２を添加すると、メインテナンスは２５００ｈ後にも１００％超である。

図１のシリンダ状外側バルブを備える２５０Ｗランプのメインテナンスは、タングステンオキシハロゲン化物を含まない場合、９０００ｈで７７％である。０．２ｍｇのＷＯＢｒ_２を添加すると、メインテナンスは９０００ｈ後に８５％であり、１２０００ｈ後にも８０％超に維持される。ＥＵＰ限界値は１２０００ｈ後に８０％である。

これら２つのランプの具体的ランプ技術データが表１と２に示されている。

表１：（ＯＦＬ＝放電容器の表面；ＥＯ＝電極；ＥＧ＝放電容器）

表２

図３は、２５０Ｗランプに関する２つの充填物のメインテナンスを互いに比較して示す線図であり、光束の１００ｈ値に基づいて正規化されている。ここには、タングステンオキシハロゲン化物を含まない充填物（曲線ａ）が、ここではＷＯ_２Ｂｒ_２として選択されたタングステンオキシハロゲン化物を添加した同じ充填物よりも格段に悪い挙動を示すことが分かる。この充填物（曲線ｂ）によりＥＵ規格を満たすメインテナンスが実現される。

図４は、４００Ｗランプ対する線図である。ここではタングステンオキシハロゲン化物を含まない充填物（曲線ａ）が、ここではＷＯ_２Ｃｌ_２として選択されたタングステンオキシハロゲン化物を添加した同じ充填物よりも格段に悪い挙動を示すことが分かる。この充填物（曲線ｂ）によりＥＵ規格を満たすメインテナンス性が実現され、２５００ｈまでの間、光収量の低下がほとんど見られない。

図５は、種々の充填物を互いに比較した線図である。これは４００Ｗランプに関するものである。ここでは表３の充填物が互いに比較されている。ここでは金属ハロゲン化物としてＤｙＩ _３，ＣｓＩ，ＴｌＩおよびＶＩ _３が使用され（ＭＨ充填物）、それぞれ合わせて８．４ｍｇである。ここでは表に示されるようにタングステンオキシハロゲン化物とともにまたはこれをともなわずに、Ｈｇが付加的に酸化物またはヨウ化物として添加された。

タングステンオキシハロゲン化物、ここではとくにＷＯ_２Ｃｌ_２を含む群が、２５００ｈから９０００ｈで８０％超の非常に良好なメインテナンスを示し、比較群はこれまでと同じように７５％のメインテナンスしか示していない。示された添加物は燃焼電圧と再点弧ピークを高め、色温度を低下させる。その他のデータは表２に対応する。

表３

図５は、タングステンオキシハロゲン化物をオキシ塩化物の形態で加えると、顕著な結果が得られることを示す。付加的な正の効果が、酸化物の形態のＨｇ化合物、すなわちＨｇＯをさらに添加することにより実現される。ＨｇＩ _２単独での使用は正の効果を示さないが、これはタングステンオキシハロゲン化物の効果を助長する。

さらなる実施形態では、Ｈｇがオキシ塩化物の形態で添加される。タングステンオキシハロゲン化物に対するＨｇ_３Ｏ_２Ｃｌ_２の利点は、製造ラインにおけるより良好な調量性である。表４と５には、そのための２つの実施例が示されており、放電容器は石英ガラス製である。充填物の成分として基本的にＶＩ _２，ＶＩ _３またはＶＩ _４の形態のバナジウムハロゲン化物を使用することができる。

表４：Ｈｇ_３Ｏ_２Ｃｌ_２を使用した昼光色に類似する光色の２５０Ｗ金属ハロゲン化物ランプの実施例

表５：Ｈｇ_３Ｏ_２Ｃｌ_２を使用した昼光色に類似する光色での４００Ｗ金属ハロゲン化物ランプの実施例

図６は、表５の充填物の比較を示し、すなわち添加物（１５０）を含まない充填物と、Ｈｇオキシ塩化物（ＣＬ）を添加した充填物とを、それぞれ水平燃焼位置（ｈ）と垂直燃焼位置（ｂｕ）について示す。メインテナンスはＨｇオキシ塩化物を添加することにより圧倒的に改善される。

Claims (15)

1. 放電空間を包囲する石英ガラス製の放電容器を備える高圧放電ランプであって、水銀および希ガスならびに金属ハロゲン化物を含む充填物が放電空間内に封入されている高圧放電ランプにおいて、
   前記充填物がジスプロシウムハロゲン化物を含み、同時に、添加物としてさらに、臭素および／または塩素を含む、タングステンおよび／または水銀のオキシハロゲン化物を含む、ことを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   ジスプロシウムハロゲン化物の割合は、金属ハロゲン化物充填物の少なくとも４０重量％であり、最大でも８０重量％である高圧放電ランプ。
3. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   セシウムおよび／またはタリウムおよび／またはバナジウムの別のハロゲン化物の金属ハロゲン化物充填物を含む高圧放電ランプ。
4. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記充填物は、少なくとも４８００Ｋの色温度が達成されるように選択されている高圧放電ランプ。
5. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記放電容器の壁負荷は１２から２８Ｗ／ｃｍ^２の範囲である高圧放電ランプ。
6. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記希ガスは、アルゴン、キセノン、クリプトンまたはネオンまたはそれらの混合物である高圧放電ランプ。
7. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   前記放電容器は外側バルブによって包囲されている高圧放電ランプ。
8. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   充填物としてのＨｇの含有量は１から３０ｍｇ／ｃｍ^３の範囲に選択されている高圧放電ランプ。
9. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
   オキシハロゲン化物の添加量は０．０２ｍｇ／ｍｌから０．５０ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。
10. 請求項９に記載の高圧放電ランプにおいて、
    オキシハロゲン化物の添加量は０．０２ｍｇ／ｍｌから０．２５ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。
11. 請求項９または１０に記載の高圧放電ランプにおいて、
    オキシハロゲン化物の添加量は、少なくとも２００Ｗの出力において０．０２ｍｇ／ｍｌから０．２５ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。
12. 請求項９または１０に記載の高圧放電ランプにおいて、
    オキシハロゲン化物の添加量は、１０から１７５Ｗの出力において０．０５ｍｇ／ｍｌから０．５０ｍｇ／ｍｌの範囲である高圧放電ランプ。
13. 請求項１に記載の高圧放電ランプにおいて、
    前記添加物は、タングステンのオキシハロゲン化物の場合、Ｈｇ化合物としてのＨｇを付加的に含む高圧放電ランプ。
14. 請求項１３に記載の高圧放電ランプにおいて、
    Ｈｇは、ヨウ化物、臭化物、塩化物または酸化物として存在する高圧放電ランプ。
15. 請求項１３に記載の高圧放電ランプにおいて、
    前記Ｈｇ化合物の付加割合は、充填物としての元素Ｈｇの量の約０．２から２重量％である高圧放電ランプ。

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