JP5613214B2 - セラミックメタルハライドランプ - Google Patents
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Description
本発明は、セラミックメタルハライドランプに関し、具体的には、それのみではないが、街路などの地面照明灯で使用するためのランプに関する。
セラミック発光管を備えたメタルハライド放電ランプの主要な損耗メカニズムは、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）壁の腐食である。発光管内に添加した金属ハロゲン化物は、ランプ作動時に１つの領域から別の領域にＰＣＡを輸送する。この材料の輸送により、最終的には、発光管の壁内に小さな孔が生じ、従ってランプの故障が発生するか、或いは壁が熱応力下で（通常、ランプをオン又はオフに切り替える時の）割れを発生するほど薄くなるかのいずれかになる。ＰＣＡ輸送は、水平作動ランプにおけるよりも垂直作動ランプにおいてより厳しいものとなる。ＰＣＡ輸送速度は、金属ハロゲン化物添加重量を増加させるにつれて増大する。従って、ハロゲン化物添加重量が増加すると、ランプの寿命が短縮する。
欧州特許出願公開第０２１５５２４Ａ１号公報
しかしながら、以前のランプ設計は、全てのランプを同一の色彩出力で作ることができような色彩制御のためにより高いハロゲン化物添加量を使用しており、そのような色彩制御は、照明看板のような一般的照明のために必要であるが、ハロゲン化物添加量の増加により、発光出力の低下及びランプ寿命の短縮が生じている。
本発明は、長い寿命かつ高い発光出力システム効率を有するセラミックメタルハライドランプを提供しようとするものである。ランプは、水平方向又は垂直方向のいずれかの配向で作動するようにするのが望ましい。
本発明によると、セラミックメタルハライド放電ランプを提供し、本セラミックメタルハライド放電ランプは、０．４０〜０．７７のハロゲン化物添加重量対水銀重量を有する。
ハロゲン化物添加重量対水銀重量は、０．５３〜０．６８であるのが好ましい。
ハロゲン化物添加量は、モル／ｃｍ3の単位で以下の成分範囲、すなわち
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＬｎＩ3 ５．２０Ｅ−０６〜６．６０Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０７〜２．２３Ｅ−０７
を含有することができ、ここで、Ｌｎはランタニド元素である。
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
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ＴｌＩ １．７６Ｅ−０７〜２．２３Ｅ−０７
を含有することができ、ここで、Ｌｎはランタニド元素である。
ランタニドハロゲン化物は、ＤｙＩ3を含むことができ、ＤｙＩ3は、４．５９Ｅ−０６〜５．８１Ｅ−０６モル／ｃｍ3の範囲を有することができる。
ランタニドハロゲン化物は、ＣｅＩ3を含むことができ、ＣｅＩ3は、６．１４Ｅ−０７〜７．７７Ｅ−０７モル／ｃｍ3の範囲を有することができる。
ランプは、１５０ワットの定格とすることができ、ハロゲン化物添加量は、モル／ｃｍ3の単位で以下の成分、すなわち
ＮａＩ ２．０１２Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ５．０１８Ｅ−０６
ＴｌＩ １．９３０Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ６．７２０Ｅ−０７
を含有することができる。
ＮａＩ ２．０１２Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ５．０１８Ｅ−０６
ＴｌＩ １．９３０Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ６．７２０Ｅ−０７
を含有することができる。
次に、図面を参照しながら実施例によって本発明をより詳細に説明することにするが、図面のただ１つの図は、本発明を使用するタイプのランプの側面図である。
このランプ１は、エジソン式ねじ込み取付金具５に取り付けられた（このケースでは）外側エンベロープ３を含む。外側エンベロープ３の内部には発光管７が設置され、発光管７は、１対の導電部材９及び１１によって支持され、これら導電部材９及び１１は、ピンチ部１３から延びかつ発光管７のための支持体１５及び１７を有すると同時に発光管７内に配置された電極（図示せず）に給電も行う。
発光管７には、好適なハロゲン化物を添加した水銀が充填されて所望の放電特性を得る。外側エンベロープは、真空にされるか又は低圧の不活性ガスが充填されるかのいずれかにされる。
上記のようなランプの構造は、本発明自体の一翼を担うものではないことを理解されたい。本発明は、所望の長寿命、輝度及び効率をもたらすことになる添加量にある。
本実施形態は、このワット数のランプが、初期設備として及びナトリウムランプなどの現存するランプの交換用としての両方で街路などの照明に特に有用であるので、それのみではないが、特に１５０ワットの定格であるランプに関する。セラミックメタルハライド放電ランプは、それらランプが許容可能な色彩の良好な発光出力を生成することができる場合には、ナトリウム蒸気によって生成される黄色よりも夜間視認用としてより良好な白色光線を生成するので、ナトリウムランプに優る特定の利点を有することになる。本発明者たちが発見した特徴の１つは、街路及び車道タイプの照明用に使用するランプに必要な色彩制御が店内陳列照明用に必要な色彩制御よりも厳格さが少ないことである。陳列照明においては、隣接するランプが互いに緊密に接近した状態になっており、従って隣接するランプ間のあらゆる色彩の変化が関連の陳列に対する悪影響により直ちに明白になるが、街路照明で使用する間隔及び周囲環境の場合には、隣接するランプの色彩の差が重要な問題となることは少ないといえる。本発明者たちはまた、街路照明及び同様な目的の場合には、これまで有用であると思われていたよりも遙かに少ないハロゲン化物添加量を使用することができ、これが、意外にも、許容可能な色彩制御を得ながら大幅に高い発光出力と大幅に延長したランプ寿命をもたらすことを発見した。
従って、１５０ワットのランプの実施形態のケースでは、満たすべき課題は、長いランプ寿命の可能性をもたらす低いハロゲン化物重量の添加量と、９６ルーメン／ワット（ＬＰＷ）以上のランプ効率及び９０ＬＰＷ以上のシステム効率を有する一般的に１４５００ルーメン以上の高い発光出力との提供である。定格システム出力の７１パーセント（１１５Ｗ）での作動の場合に、このランプは、９５８６ルーメン、８３ルーメン／ワットのシステム効率、及び３３６Ｋの色温度の増加をもたらすことになる。このランプは、垂直又は水平で作動するように設計すべきである。
この実施形態によると、この発光管は、７ｍｇの低いハロゲン化物添加重量を含有するのに対して、同一のセラミック成分を使用する同一の定格の他の全ての発光管は、少なくとも８ｍｇ、一般的には１０〜１４ｍｇの添加重量を有する。
本発明で特に１５０ワットの実施形態に関して使用するパラメータを以下に表の形態で示す。
１．特に１５０ワットランプの実施例で使用するハロゲン化物混合物
成分 重量分率 モル／ｃｍ3
ＮａＩ ０．４４８ ２．０１２Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ０．４０５ ５．０１８Ｅ−０６
ＴｌＩ ０．０９５ １．９３０Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ０．０５２ ６．７２０Ｅ−０７
使用した上記混合物の重量＝７．０ｍｇ
使用した水銀の重量＝１１．５ｍｇ
ハロゲン化物対水銀の重量比＝０．６１
発光チャンバの内部容積＝１．０４ｃｍ3
２．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物濃度範囲
成分 モル／ｃｍ3範囲
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ４．５９Ｅ−０６〜５．８１Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０６〜２．２３Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ６．１４Ｅ−０７〜７．７７Ｅ−０７
３．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物重量範囲
全重量／ｍｇ ５．８〜８．２
ｍｇ／ｃｍ3 ５．５８〜７．８８
４．一般の１５０ワットランプの好ましい水銀重量範囲
全重量／ｍｇ １１．０〜１２．０
ｍｇ／ｃｍ3 １０．５８〜１１．５４
５．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物対水銀重量比
ハロゲン化物／水銀 ０．５３〜０．６８
６．本発明の範囲内に属しかつＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＬｎＩ3（ここで、Ｌｎ＝ランタニド元素）を含有する全てのランプの一般的なハロゲン化物濃度範囲
成分 モル／ｃｍ3範囲
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＬｎＩ3 ５．２０Ｅ−０６〜６．６０Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０７〜２．２３Ｅ−０７
７．本発明の範囲内に属する全てのランプの好ましいハロゲン化物重量範囲
全重量／ｍｇ ４．０〜１０．０
ｍｇ／ｃｍ3 ３．８５〜９．６２
８．本発明の範囲内に属する全てのランプの好ましい水銀重量範囲
全重量／ｍｇ １０．０〜１３．０
ｍｇ／ｃｍ3 ９．６２〜１２．５０
９．本発明の範囲内に属する全てのランプの一般的なハロゲン化物対水銀重量比
ハロゲン化物／水銀 ０．４０〜０．７７
上記のものは一般的に１５０ワットランプに対応していたが、本発明は、上に記載した比率及び濃度を有する他のワット数のランプにも同様に適用可能であることが分かるであろう。また、比率又は濃度ではなくて個々の量が与えられた場合には、これらの量は、指定した特定のランプのみに適用されることも理解されたい。
成分 重量分率 モル／ｃｍ3
ＮａＩ ０．４４８ ２．０１２Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ０．４０５ ５．０１８Ｅ−０６
ＴｌＩ ０．０９５ １．９３０Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ０．０５２ ６．７２０Ｅ−０７
使用した上記混合物の重量＝７．０ｍｇ
使用した水銀の重量＝１１．５ｍｇ
ハロゲン化物対水銀の重量比＝０．６１
発光チャンバの内部容積＝１．０４ｃｍ3
２．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物濃度範囲
成分 モル／ｃｍ3範囲
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ４．５９Ｅ−０６〜５．８１Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０６〜２．２３Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ６．１４Ｅ−０７〜７．７７Ｅ−０７
３．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物重量範囲
全重量／ｍｇ ５．８〜８．２
ｍｇ／ｃｍ3 ５．５８〜７．８８
４．一般の１５０ワットランプの好ましい水銀重量範囲
全重量／ｍｇ １１．０〜１２．０
ｍｇ／ｃｍ3 １０．５８〜１１．５４
５．一般の１５０ワットランプの好ましいハロゲン化物対水銀重量比
ハロゲン化物／水銀 ０．５３〜０．６８
６．本発明の範囲内に属しかつＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＬｎＩ3（ここで、Ｌｎ＝ランタニド元素）を含有する全てのランプの一般的なハロゲン化物濃度範囲
成分 モル／ｃｍ3範囲
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＬｎＩ3 ５．２０Ｅ−０６〜６．６０Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０７〜２．２３Ｅ−０７
７．本発明の範囲内に属する全てのランプの好ましいハロゲン化物重量範囲
全重量／ｍｇ ４．０〜１０．０
ｍｇ／ｃｍ3 ３．８５〜９．６２
８．本発明の範囲内に属する全てのランプの好ましい水銀重量範囲
全重量／ｍｇ １０．０〜１３．０
ｍｇ／ｃｍ3 ９．６２〜１２．５０
９．本発明の範囲内に属する全てのランプの一般的なハロゲン化物対水銀重量比
ハロゲン化物／水銀 ０．４０〜０．７７
上記のものは一般的に１５０ワットランプに対応していたが、本発明は、上に記載した比率及び濃度を有する他のワット数のランプにも同様に適用可能であることが分かるであろう。また、比率又は濃度ではなくて個々の量が与えられた場合には、これらの量は、指定した特定のランプのみに適用されることも理解されたい。
この開示において示した低い添加重量及び高い水銀重量は、街路照明及び車道照明用に使用する光源としての低出力（調光した）及び寿命での作動に応じた、スペクトル出力分布及び効率間の理想的なバランスをもたらす。しかしながら、ランプは、垂直又は水平位置で作動させることができるので、他の用途にも適している。添加重量は、発光管内の単位容積当たりの濃度（モル又は重量）に変換することができる。
ランプは、電子安定器で作動させる時にその最適性能をもたらすように設計された。電子式安定器は、高輝度放電ランプの作動において電磁安定器に優る幾つかの利点をもたらし、それらには、ランプ電圧の上昇にも拘わらずランプの寿命にわたって電源調整が一定であるという利点が含まれる。
１ ランプ
３ 外側エンベロープ
５ エジソン式ねじ込み取付金具
７ 発光管
９、１１ 導電部材
１３ ピンチ部
１５、１７ 支持体
３ 外側エンベロープ
５ エジソン式ねじ込み取付金具
７ 発光管
９、１１ 導電部材
１３ ピンチ部
１５、１７ 支持体
Claims (9)
- ０．４０〜０．７７のハロゲン化物添加重量対水銀重量を有し、
前記ハロゲン化物添加量が、モル／ｃｍ3の単位で以下の成分範囲、すなわち
ＮａＩ １．８４Ｅ−０５〜２．３３Ｅ−０５
ＬｎＩ3 ５．２０Ｅ−０６〜６．６０Ｅ−０６
ＴｌＩ １．７６Ｅ−０６〜２．２３Ｅ−０６
を含有し、ここで、Ｌｎはランタニド元素であり、
前記ランタニドハロゲン化物が、ＣｅＩ3を含み、
前記ＣｅＩ3の成分範囲が、６．１４Ｅ−０７〜７．７７Ｅ−０７モル／ｃｍ3である、
セラミックメタルハライド放電ランプ。 - 前記ハロゲン化物添加重量対水銀重量が、０．５３〜０．６８である、請求項１記載のランプ。
- 前記ランタニドハロゲン化物が、ＤｙＩ3を含む、請求項１又は２に記載のランプ。
- 前記ＤｙＩ3の成分範囲が、４．５９Ｅ−０６〜５．８１Ｅ−０６モル／ｃｍ3である、請求項３記載のランプ。
- ０．４０〜０．７７のハロゲン化物添加重量対水銀重量を有し、
前記ハロゲン化物添加量が、モル／ｃｍ3の単位で以下の成分、すなわち
ＮａＩ ２．０１２Ｅ−０５
ＤｙＩ3 ５．０１８Ｅ−０６
ＴｌＩ １．９３０Ｅ−０６
ＣｅＩ3 ６．７２０Ｅ−０７
を含有する、セラミックメタルハライド放電ランプ。 - １１５ワットで作動する場合、９５８６ルーメン及び、８３ルーメン／ワットのシステム効率を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のランプ。
- １．０４ｃｍ3の内部容積を有する発光管（７）を備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のランプ。
- 取付金具（５）と、
該取付金具（５）に取り付けられた外側エンベロープ（３）と、
該外側エンベロープ（３）の内部に設置され、１．０４ｃｍ3の内部容積を有する発光管（７）と、
該発光管（７）を支持し、前記発光管（７）内に配置された電極に給電する、１対の導電部材（９及び１１）と、
を備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のランプ。 - 前記ランプが、１５０ワットの定格である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のランプ。
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