JPH08509099A - 写真光学的目的のメタルハライド放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 写真光学的目的のメタルハライドランプは０．１〜４．５ｍｇ／ｃｍ³の量でＡｌＪ₃を含有する。ほかの充填物成分は特に水銀、インジウム、タリウムまたはセシウムのハロゲン化物であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 写真光学的目的のメタルハライド放電ランプ 本発明は、請求の範囲１の上位概念に記載のメタルハライド放電ランプから出発 する。 この種のランプはたとえばビデオ映写、内視鏡のためにおよび医学技術（手術 室ランプ）のために使用することができる。前記ランプは特に液晶技術（ＬＣＤ ）におけるビデオ映写、特に縦横比１６：９を有するワイドテレビスクリーンに 適している。代表的な出力段階は１００〜５００Ｗである。 ランプの放電管へのアルミニウムの使用は従来から既に知られている。しかし ながら充填工程でのアルミニウム化合物の吸湿特性および耐用期間中の電極の強 い腐食を考慮すると問題であり、従って使用が著しく制限される。それに相当し てアルミニウム含有充填物の使用は従来はアルミニウムの適当な化学反応を達成 するために、電極のないランプ（たとえば米国特許第４６７２２６７号明細書ま たは第４５９１７５９号明細書）または電極が特別に被覆されたランプに限られ ていた。 米国特許第３５８６８９８号明細書は発光のために充填物としてＡｌＣｌ₃お よび金属アルミニウムを使用する。この場合に放電容器としてＡｌ₂Ｏ₃を被覆し たセラミックまたは石英ガラスを使用する。電極腐食を減少するために、少量の ＡｌＪ₃を添加することができる。 最後にドイツ特許第１５３９５１６号明細書から、４０Ｗ／ｃｍ²以上の壁面 負荷を有するメタルハライドランプが公知であり、このランプは活性化された電 極を有する放電容器に塩化アルミニウムまたは臭化アルミニウムを含有する充填 物が組み込まれている。しかしながらこの種の充填物は１００時間の規模のきわ めて短い耐用時間を生じる傾向がある。自然光と同様のスペクトルを生じるべき であり、その際高い負荷を甘受しなければならない。 更に欧州特許公開第４５９７８６号明細書から、特にビデオ映写のための写真 光学的目的および長い耐用時間のためのランプが公知であり、これは水銀および アルゴンのほかに充填成分として希土類元素、ジスプロシウム、ネオジムおよび セシウムのヨウ化物を含有する。希土類元素充填物は従来この種のランプにもっ ぱら一般的であった、それというのも高い収率で良好な色の再生が確保されたか らである。これによりこの刊行物の内容が明らかに参考にすることができる。 希土類元素充填物は一般的な照明の目的にきわめて適するにもかかわらず、写 真光学的目的の高い要求を制限付きでしか満足できない。その理由は、大量の希 土類金属が一般に石英ガラスからなる放電管を腐食す ることであり、これが高い作業温度で徐々にガラスを不透明にし、最後にひび割 れの危険を高める。ガラス不透明化は前記ランプの光学的特性を著しく劣化し（ アークの拡散した結像）、光学系によりアークの正確な結像が問題となる写真光 学的目的のランプはもはや使用できない。最後にこのランプのメインテナンスが 不十分である。更に希土類金属の場合に主としてアーク周辺に生じる分子による 電子の移動から発光が生じ、従ってたとえば映写目的に使用する場合に投影スク リーンに色の縁が生じることがある（劣った色の均一性）。 本発明の課題は、特に長い耐用時間、良好なメインテナンスおよび均一な色分 布により優れており、良好な色再生を示す、写真光学的目的のランプを提供する ことであった。 前記課題は、請求の範囲１の特徴部分により解決される。請求の範囲２以下に は有利な実施態様が記載される。 写真光学的目的のメタルハライドランプは一般に最大で１５ｍｍの電極間隔を 有する。できるかぎり点状の光源を提供するために、有利な値は２〜８ｍｍであ る。色温度は５０００Ｋより高く、特に６０００〜１００００Ｋである。 本発明によるランプは主にまたは唯一の金属ハロゲン化物成分としてＡｌＪ₃ ０．１〜４．５ｍｇ／ｃｍ³ を含有する充填物により特徴づけられる。この形のアルミニウムの添加は２種類 の利点を有する。一方では、少ないＡｌ量の正確な配量が可能であり、それとい うのも結合成分、ヨウ素の原子量がきわめて高いからである。他方では、まさに ヨウ素がここで存在する場合のハロゲン循環にきわめて適しており、塩素および 臭素よりも電極を強く腐食しない。もう１つの利点は、この充填剤系がきわめて 敏感でなく、充填剤自体を色温度を変動することなく異なるワット段階に使用で きることである。結局、ランプスペクトルへのヨウ素の作用が好ましい（青色の 吸収）。 更に電極配置に応じてＡｌＢｒ₃２．０ｍｇ／ｃｍ³までを有利に添加すること ができる。 ＡｌＪ₃は従来からあまり適していないとみなされていた、それというのもこ れにより達成可能な光収率が従来の希土類元素充填物（約１００ｌｍ／Ｗ）と比 較してかなり低い（約７０ｌｍ／Ｗ）からである。しかしながらこの場合に、一 方では全部の光学構造に対する光収率が、すなわちこれに属するレフレクタでお よび光線のできるだけ大きい平行性（拡散角度５°未満）で測定して従来の系に 比較して著しく良好であり、従って系の収率が全体として匹敵することが考慮さ れなかった。これは大部分がアークの中心で行われる原子の移動により発光が行 われ、従って色の分離がかなり制限されることによる。 最終的に特に重要な利点は、ＡｌＪ₃で達成可能な色の再生が要求特性に特に よく一致することである。色再生を測定する重要なパラメータは特にビデオ映写 に関していわゆるＲ／Ｇ／Ｂ分布である。これは３つの選択された波長領域、す なわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の相対的強度分布のことである。これ らの領域は以下に定義される。 Ｒ＝６００ｎｍ〜６５０ｎｍ Ｇ＝５００ｎｍ〜５４０ｎｍ Ｂ＝４００ｎｍ〜５００ｎｍ。 従来の充填物は赤成分を犠牲にして緑領域（およびあまりはっきりしないが青 領域）の突出を示し、たとえばＲ／Ｇ／Ｂ＝１８：６７：１５である。 基本成分としてヨウ化アルミニウムを用いてそのスペクトルの均一性により、 明らかに高い赤割合を示すＲ／Ｇ／Ｂ値を達成することができる。 Ｒ＝２５％〜３５％ Ｇ＝５０％〜６５％ Ｂ＝８％〜１８％。 微細な調整のためのほかの充填添加物として、特に全量で２．０ｍｇ／ｃｍ³ まで、有利には１．０ｍｇ／ｃｍ³までのＩｎＪ（またはほかのインジウムのハ ロゲン化物）および場合により水銀のハロゲン化物（たとえばＨｇＪ₂、ＨｇＢ ｒ₂）が適している。インジウムのハロゲン化物を用いてたとえば青割合を微細 に調整 することができる。ほかの充填添加物として（１．０ｍｇ／ｃｍ³まで）タリウ ムおよび／またはセシウムのハロゲン化物が緑割合の微細な調整のためにまたは アークの安定化のために適している。最後に特に５００〜６００ｎｍにスペクト ルを満たすために、有利には金属の形の希土類金属の０．５ｍｇ／ｃｍ³までの 量のわずかな添加が可能である。特に０．１ｍｇ／ｃｍ³までの量のツリウムお よびジスプロシウムが有利である。この量はきわめて少ないので生じるガラスの 不透明化は無視することができる。 ハロゲン化物として一般にヨウ素および／または臭素が有利であり、この場合 に形態および量に応じて適合した混合物が電極の燃焼を阻止する。 本発明による充填において電極をいかなる方法でも特別に処理しなくてよい、 すなわちたとえば（すでに公知であるような酸化スカンジウムまたは酸化トリウ ムを用いた）いかなる被覆も必要でないことは特に有利である。特に軸にワイヤ を押しはめた電極が適しており、この場合に軸材料は低い電子放出作用の材料（ 例えばＴｈＯ₂）をドープしたタングステンからなり、一方ワイヤは有利にはド ープしないタングステンからなる。 外管として石英ガラス、特に両面が圧潰された外管が適しており、これは一方 または両方の端部に蓄熱層（たとえばＺｒＯ₂）が施されている。場合により自 体 公知のようにつや消しにより光および色分布の均一性を改良することができる。 原則的に、すでにほかのランプ種類のために公知であるセラミック材料（Ａｌ₂ Ｏ₃）からなる外管も適している。欧州特許公開第４５９７８６号明細書に記載 のように、有利にはランプはレフレクタとともに構造単位に結合している。その 際ランプはほぼ同軸にレフレクタに取り付けられている。レフレクタはたとえば 二色に被覆されている。 高解像テレビ（ＨＤＴＶ）の基体としても適当である液晶をベースとする映写 技術用ランプが特に適している。この技術は照明手段として、特にＲ／Ｇ／Ｂ成 分の最適なバランス、利用可能なスクリーンの光の流れ、および輝度に関する特 別の性質を有する放電ランプを必要とする。ほかの特徴は２０００時間より長い 耐用時間、色位置および強度に関する高いメインテナンス（できるだけ５０％よ り高い）およびできるだけ平行な光の放出である。高い輝度、色位置および強度 のメインテナンスが必要である、それというのも光学系効率が最終的に１〜２％ にすぎないからである。液晶（ＬＣＤ）の角度受容率は最大５°にすぎないので 、極端な平行光が必要であり、これはできるだけ良好な点光源に対する要求と同 等である。しかしながら一般にこれによりランプの耐用時間が損なわれる。ほか の重要な要求は映写スクリーン上の色温度および照明 強度分布の均一性である。 ＡｌＪ₃４．５ｍｇ／ｃｍ³までおよびＩｎＪ２．０ｍｇ／ｃｍ³を有する充填 物系が特に適している。２つの成分は原子の移動により光を生じ、従ってここで 色の縁が回避される。充填物の一般的な利点は、色割合およびその比を耐用時間 によりわずかしか変動しないことである。 特に有利な構成においてはランプは同軸に配置されたタングステン電極を有し 、石英ガラスからなる両側が圧潰された放電管からなる。これは二色の被覆を有 する放物面レフレクタ内に組み込まれ、その際レフレクタの直径は液相光線（Ｌ ＣＤ）の対角線に合わせる。レフレクタの被覆は可視スペクトルを反射し、ＩＲ およびＵＶ成分を伝送する光学的帯域フィルタに相当する。ＬＣＤ平面での色お よび強度分布の高めた均一性は放電管の適当なつや消しにより達成される。しば しば電極を包囲する１つまたは２つの管平面に蓄熱被覆が施されている。ランプ は自体公知の電子チョークコイルで作動し、これが熱再燃焼を保証する。 以下の実施例を図面により詳細に説明する。 第１図はレフレクタを有するランプの図である。 第２図はランプのスペクトルを示し、 第３図〜第８図は異なる充填物に関する光の流れ、色温度および色位置に関す る測定結果を示す。 第１図は出力１７０Ｗおよび両側３が圧潰された石 英ガラスからなる放電管２を有するメタルハライドランプ１を示す。放電体積は ０．７ｃｍ³である。同軸の互いに向かいあった電極４は５ｍｍの間隔を有する 。該電極はトリウムを混入したタングステンからなる電極軸５からなり、該電極 にタングステンからなるワイヤ６が押しはめられている。軸５は圧潰部分３の領 域でホイル７を介して外側のリード線８と接続されている。 ランプ１はほぼ同軸に放物面のレフレクタ９に配置され、その際２つの電極４ の間に始動中に形成されるアークは放物面の焦点に位置する。第１の圧潰部分３ ａの一部は直接レフレクタの中心の孔に位置し、ここでソケット１０にパテによ り固定されており、その際第１のリード線８ａはねじ状ソケット接触部分１０ａ と接続されている。 第２の圧潰部分３ｂはレフレクタ開口１１に面している。第２のリード線８ｂ は開口１１の領域でケーブル１２と接続されており、該ケーブルはレフレクタの 内壁により絶縁されて分離した接触部分１０ｂに戻される。放電管の端部１３の 外側表面は蓄熱目的のためにＺｒＯ₂が被覆されている。放電管の中心部分１４ は均一性を改良するためにつや消しされている。 放電体積の充填物はアルゴンおよび水銀２００ミリバールのほかに第１の実施 例においては以下のものを含有する。 ＡＩＪ₃ １．１５ｍｇ ＩｎＪ ０．１ｍｇ ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ このランプのスペクトルを第２図に示す。これによりＲ／Ｇ／Ｂ比２６：５８ ：１６が達成される。壁負荷は約３５Ｗ／ｃｍ²である。ＡｌＪ₃の場合はできる だけ良好な純度に、特に酸素の不在に注意しなければならない。 第２および第３の実施例においては以下のものを使用する。 ＡｌＪ₃１．１５ｍｇまたはＡｌＪ₃１．１５ｍｇおよびＴｍ０．０５ｍｇ。 その際Ｒ／Ｇ／Ｂ比は２９：５５：１６または２８：５７．５：１４．５であ る。 第４の実施例においては第１の実施例にＴｍ０．０５ｍｇを添加する。これに よりＲ／Ｇ／Ｂ２６．５：５７．５：１６が達成される。相当するスペクトルは 第８図に示す。ここで第２図からのＴｍを有しないスペクトル（曲線ａ）をＴｍ を有する充填物（曲線ｂ）のスペクトルに比較する。ツリウムは主に５１０〜６ ３０ｎｍにスペクトルを満たす作用をする。 これらの充填物を用いて映写における良好な色均一性が達成され、２０００時 間の耐用時間にわたって色温度Ｔｎの優れた一定性が達成される。メインテナン スは７０％である。色位置はｘ＝０．２９５およびｙ＝０．３１７である。 色温度Ｔｎは、出発値Ｔｎ６０００〜１００００Ｋで、ＡｌＪ₃量の変動によ り調整することができる。 以下の充填物を用いて耐用時間およびメインテナンスに関して特に良好な結果 を達成することができる。 ＡｌＪ₃ ０．４５〜３．３ｍｇ／ｃｍ³、 Ｉｎ−ハロゲン化物、特にＩｎＪ ０〜０．３ｍｇ／ｃｍ³ Ｈｇ−ハロゲン化物、特にＨｇＢｒ₂ ０〜０．７ｍｇ／ｃｍ³ Ｃｓおよび／またはＴｌのハロゲン化物 ０〜０．７ｍｇ／ｃｍ³ 第３図および第４図には、それぞれ２０００時間より多い燃焼時間にわたって １７０Ｗランプ（体積０．７ｃｍ³）で異なる充填物に関して、相対的単位での 角度５°以内の光流れ（いわゆるパネル−ルーメン（panel-lumen））のメイン テナンスおよび色温度の経過が記載されている。その際放電管はＺｒＯ₂が被覆 されていたが、つや消しされていなかった。ここの充填物は以下の通りである。 Ａ）ＡｌＪ₃ ２．３ｍｇ、ＩｎＪ ０．１ｍｇ、ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ Ｂ）ＡｌＪ₃ １．１５ｍｇ、ＩｎＪ ０．１ｍｇ、ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ Ｃ）ＡｌＪ₃ ０．６ｍｇ、ＩｎＪ ０．１ｍｇ、ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ Ｄ）ＡｌＪ₃ ０．３ｍｇ、ＩｎＪ ０．１ｍｇ、ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ 第３図により２０００時間後のメインテナンスが６０〜７５％の規模で存在す ることが示される。３０００時間後になお５０〜６５％であり、これによりなお 最低要求を満足させる。光流れの絶対値は少ないＡｌ配量Ｄ）において最も高く 、Ａｌ配量が増加すると減少する。燃焼時間の経過による低下はアルミニウム量 にほぼ無関係である。 第４図により色温度ＴｎはＡｌ配量に逆比例している。該温度は燃焼時間にわ たって極端に一定である。一般にビデオ映写のためには０．６〜１．１５ｍｇの 配量に相当して、０．８５〜１．６５ｍｇ／ｃｍ³の体積に依存した配量に相当 して８０００Ｋの色温度が有利である。 更に２つの図の概要から、これらの充填物の大きな利点、すなわちたとえば色 温度に関する異なる要求が充填物を大きく変化せずにＡｌＪ₃量およびその他の 技術的特性から読み取れることが示される。 第５図は充填物Ｂ）に関して色位置（ｘ値およびｙ値）を耐用時間（１時間後 の出発値、１０００時間および２７００時間後の値）および位置（９個の測定点 Ｅ１〜Ｅ９、映写スクリーン平面上に均一に３×３マ トリックスとして配置した）の関数として示す。ｘ値は値ｘ＝０．２８およびｘ ＝０．２９の間でわずかに変動し、ｙ値はｙ＝０．２９５および０．３１の間で 変動する。 最後に第６図および第７図において２００Ｗランプの特性が示され、このラン プはその他の点では１７０Ｗランプと同様に構成されている。ここで使用される 充填物は一方は充填物Ｃ）と同じであり、他方は以下の充填物Ｅ）を使用する。 Ｅ）ＡｌＪ₃ ０．９ｍｇ、ＩｎＪ ０．１ｍｇ、ＨｇＢｒ₂ ０．３６ｍｇ 第６図は燃焼時間に依存した９個の測定点の第５図に記載された網目スクリー ンを介して測定した、映写スクリーンへの照明強度をルックスで示し、第７図は 燃焼時間の関数として色温度を示す。 ここでも再びＡｌＪ₃をベースとする充填系が特別の要求の特別の適合に対し て感じにくいことが認められる。 一般に希土類金属の少量の添加が本発明によるランプの耐用時間を短縮するこ とがある。しかしながらこれに対して光収率の増加（１０％まで）および色温度 の低下（５００Ｋまで）が存在する。

【手続補正書】 【提出日】１９９６年２月１５日 【補正内容】 請求の範囲 １．アルミニウム含有充填物を含有する光透過性の放電管（２）を有し、該管 内に２つの電極（４）が互いに向かいあって位置し、該電極が外部から供給され るリード線（８）と接続されている写真光学的目的のメタルハライド放電ランプ において、以下の特徴を有することを特徴とする、写真光学的目的のメタルハラ イドランプ： 充填物は以下の成分を含有する：主としてまたは唯一の光発生のための金属ハロゲン化物成分として ＡｌＪ₃０． １〜４．５ｍｇ／ｃｍ³インジウムのハロゲン化物（ＩｎＨａ）および／または 水銀のハロゲン化物（ＨｇＨａ₂）０〜２．０ｍｇ／ｃｍ³ 電極の間隔は最大１５ｍｍであり、 色温度は最低５０００Ｋである。 ２．充填物が付加的にタリウムのハロゲン化物（ＴｌＨａ）および／またはセ シウムのハロゲン化物（ＣｓＨａ₂）１．０ｍｇ／ｃｍ³までを含有する請求の範 囲１記載のランプ。 ３．充填物が付加的に希土類金属０．５ｍｇ／ｃｍ³までを含有する請求の範 囲１または２記載のランプ。 ４．充填物が付加的にＡｌＢｒ₃２．０ｍｇ／ｃｍ³ までを含有する請求の範囲１から３までのいずれか１項記載のランプ。 ５．前記ランプが光学的レフレクタ（９）とともに構造単位を形成する請求の 範囲１記載のランプ。 ６．電極（４）がタングステンから製造され、その際電極またはその一部に低 い電子放出作用の材料がドープされていてもよい請求の範囲１記載のランプ。 ７．電極（４）が被覆されていない請求の範囲６記載のランプ。 ８．３つの選択された波長領域Ｒ／Ｇ／Ｂ： Ｒ＝６００ｎｍ〜６５０ｎｍ Ｇ＝５００ｎｍ〜５４０ｎｍ Ｂ＝４００ｎｍ〜５００ｎｍ を介した相対的強度分布が Ｒ＝２５％〜３５％ Ｇ＝５０％〜６５％ Ｂ＝８％〜１８％ である請求の範囲１から７までのいずれか１項記載のランプ。 ９．電極の間隔が２ｍｍ〜８ｍｍである請求の範囲１記載のランプ。 １０．放電管（２）が両側が圧潰された石英ガラス外管であり、該管が場合に より全部または一部が被覆されている請求の範囲１記載のランプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピルザーク，マンフレート ドイツ連邦共和国 Ｄ―81735 ミュンヘ ン プレットシュトラーセ 71 (72)発明者 ゼードルフ，ラルフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―13581 ベルリン アルトナーエルシュトラーセ 16 (72)発明者 バルテルメス，クレメンス ドイツ連邦共和国 Ｄ―13591 ベルリン ニデックシュタイク 24 (72)発明者 ディトリッヒ，トーマス ドイツ連邦共和国 Ｄ―10555 ベルリン エーベルフェルダーシュトラーセ 31

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルミニウム含有充填物を含有する光透過性の放電管（２）を有し、該管 内に２つの電極（４）が互いに向かいあって位置し、該電極が外部から供給され るリード線（８）と接続されている写真光学的目的のメタルハライド放電ランプ において、以下の特徴を有することを特徴とする、写真光学的目的のメタルハラ イドランプ： 充填物は以下の成分を含有する： ＡｌＪ₃０．１〜４．５ｍｇ／ｃｍ³ インジウムのハロゲン化物（ＩｎＨａ）および／または水銀のハロゲン化物（ ＨｇＨａ₂）０〜２．０ｍｇ／ｃｍ³ 電極の間隔は最大１５ｍｍであり、 色温度は最低５０００Ｋである。 ２．充填物が付加的にタリウムのハロゲン化物（ＴｌＨａ）および／またはセ シウムのハロゲン化物（ＣｓＨａ₂）１．０ｍｇ／ｃｍ³までを含有する請求の範 囲１記載のランプ。 ３．充填物が付加的に希土類金属０．５ｍｇ／ｃｍ³までを含有する請求の範 囲１または２記載のランプ。 ４．充填物が付加的にＡｌＢｒ₃２．０ｍｇ／ｃｍ³までを含有する請求の範囲 １から３までのいずれか１項記載のランプ。 ５．前記ランプが光学的レフレクタ（９）とともに構造単位を形成する請求の 範囲１記載のランプ。 ６．電極（４）がタングステンから製造され、その際電極またはその一部に低 い電子放出作用の材料がドープされていてもよい請求の範囲１記載のランプ。 ７．電極（４）が被覆されていない請求の範囲６記載のランプ。 ８．３つの選択された波長領域Ｒ／Ｇ／Ｂ： Ｒ＝６００ｎｍ〜６５０ｎｍ Ｇ＝５００ｎｍ〜５４０ｎｍ Ｂ＝４００ｎｍ〜５００ｎｍ を介した相対的強度分布が Ｒ＝２５％〜３５％ Ｇ＝５０％〜６５％ Ｂ＝８％〜１８％ である請求の範囲１から７までのいずれか１項記載のランプ。 ９．電極の間隔が２ｍｍ〜８ｍｍである請求の範囲１記載のランプ。 １０．放電管（２）が両側が圧潰された石英ガラス外管であり、該管が場合に より全部または一部が被覆されている請求の範囲１記載のランプ。