JPH10283998A - 直流ショートアークランプ - Google Patents

直流ショートアークランプ

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JPH10283998A
JPH10283998A JP10103339A JP10333998A JPH10283998A JP H10283998 A JPH10283998 A JP H10283998A JP 10103339 A JP10103339 A JP 10103339A JP 10333998 A JP10333998 A JP 10333998A JP H10283998 A JPH10283998 A JP H10283998A
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JP
Japan
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lamp
anode
cathode
lamp according
glass bulb
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JP10103339A
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English (en)
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Andreas Dr Genz
ゲンツ アンドレアス
Frank Werner
ウエルナー フランク
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
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    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に映写用途に関して改良された作動特性を
有する直流ショートアークランプを提供する。 【解決手段】 ランプ長手軸線２に垂直な平面１に関し
て、ガラス球の内壁３を、陽極４の周囲が陰極５の周囲
より広くなるように非対称に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流ショートアー
クランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近特に映写用途のためにかかるアーク
ランプを改良することに益々関心が持たれている。映写
用途の場合、一方では場所的に出来るだけ集中した光発
生と、他方ではランプの光度分布のスペクトル均一性に
とりわけ関心が持たれている。
【０００３】他の重要な品質基準（映写範囲のみでな
く）は良好な演色性のための基本色の青色、緑色及び赤
色の十分な量と、目標とする色温度である。
【０００４】最後にランプ寿命及びいわゆるメンテナン
ス、即ち寿命期間中のランプの光工学値、例えば光束、
色温度等の変動も関心が持たれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
映写用途に関して改良された作動特性を有する直流ショ
ートアークランプ、及び改良された映写装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、ランプ長手軸線に垂直な平面に関してガラス球内
壁は陽極の周囲が陰極の周囲より広くなるように非対称
に形成されたガラス球を有する直流ショートアークラン
プ、及びかかる映写ランプを有する映写装置によって解
決される。
【０００７】多くの適用範囲において、特に映写装置の
場合、光発生の出来るだけ良い局部化が重要な役割を演
じそれゆえ本発明はショートアークランプを基礎にして
いる。出来るだけ短いアーク長さを持つことによっての
み点状光源に十分良好に近づけることができ、それによ
って映写の場合、又はランプから放出された光が光学系
によって伝送される他の用途の場合の良い光学品質が得
られる。
【０００８】その他に、光発生の場所的な広がりにおけ
る均一性に関して、より厳密に言えばショートアークラ
ンプの場合のように良好な局部化においても、本発明に
よればさらに、ランプ内、特にガラス球内壁における温
度分布を出来るだけ均一にすることが重要であることが
判明した。これはとりわけランプ内の陰極と陽極との間
の区間に沿った温度勾配に関係する。この温度勾配は封
入物を含むガラス球の幾何形状を適切に選定すると明ら
かに減少させることができる。そこでその幾何形状は直
流ショートアークランプの電極の温度分布の非対称性に
整合させるために本発明によれば非対称形にされる。
【０００９】即ち、直流ショートアークランプにおいて
陽極は原理的に陰極より非常に多くの熱負荷を受け、従
って高温になる。陽極がこの熱負荷に耐えることができ
るようにするために、直流ショートアークランプにおけ
る陽極は一般に陰極より極めてがっしりと構成される。
特に陽極は一般に大きな直径を持っている。
【００１０】ガラス球を対称に構成した場合、一方では
陽極温度がより高温であることと、他方では直径のより
大きな陽極はガラス球内壁及びより大きな熱伝導・熱放
射表面に対して僅かな距離しか持っていないこととによ
って、陽極側では、特にガラス球内壁でもランプの温度
が著しく高温になるという欠点があることが判明してい
る。このことはとりわけ放電及び光発生の物理的パラメ
ータに影響する。目的はガラス球内壁の最高温度個所と
最低温度個所との温度差を出来るだけ小さくすることで
ある。温度分布が均一であると、一方では光放出が均一
になり、他方では温度を、光効率に対する要求ならびに
寿命及びメンテナンスに対する要求を満たす最適値に設
定することができる。
【００１１】それに対して、大きな温度差を持つ不均一
な温度分布の場合、凝結した封入物成分又は電極材料
（大抵タングステン）によってガラス球内壁の低温個所
に被膜が形成されるという問題が生ずる。凝結した封入
物成分は干渉フィルタの如く作用し、このことによって
必然的にランプの光度分布のスペクトル不均一性が益々
強くなる。電極材料から成る被膜はガラス球内壁の当該
領域からの光度を減少させ、全体的にその寿命の経過と
共にランプの光束を減少させる。両作用から最終的には
悪いメンテナンスになる。寿命は高温個所でガラス球が
益々失透することによって短縮される。この不所望な作
用の実際の大きさは具体的にはランプの設計（とりわ
け、ランプの幾何学寸法、入力電力及びランプ封入物）
の影響を受け易いガラス球内壁の温度分布及び温度差の
絶対値に依存する。
【００１２】本発明によれば、ランプの温度均一性はガ
ラス球内壁を陽極の周囲が陰極の周囲より広くなるよう
にすることによって改良される。このことは電極の選定
された形状に応じて、及び製造技術的な観点に依存し
て、種々異なった具体的な幾何学形状でもって達成する
ことができ、その場合幾何学的に簡単な、従って容易に
製造可能なガラス球形状が好ましい。
【００１３】とりわけ上記映写用途に関しては、既に述
べたように、出来るだけ短いアーク長さを得ることであ
る。その場合、アーク長さはランプ電力に関係する。本
発明によれば、アーク長さに関係した８０以上、１０
０、１２０又は最高に１５０Ｗ／ｍｍの比出力を持つシ
ョートアークランプが特に好ましい。ガラス球サイズと
の関連はあまり重要ではない。何故ならば、ガラス球サ
イズはガラス球材料の熱負荷容量によって決定され、従
って将来材料改良（石英ガラスの代わりにセラミック
ス）が行われると明らかに小さくすることができるから
である。
【００１４】ガラス球形状の非対称性のための定量的に
好ましい範囲は、縦断面の陽極側半部面と陰極側半部面
との比によって説明することができる。それに関しては
実施形態で説明されるように、縦断面においてガラス球
内部長さを中心で分割しかつランプ長手軸線に垂直な平
面の両側に位置する面積が意図され、ランプ長手軸線は
ガラス球内部長さの半部にそれぞれ含まれ、ガラス球内
壁によって制限される。この比は好ましくは１．１以上
であり、さらに好ましくは１．５以下である。
【００１５】しばしばガラス球成形機内の型は簡単な形
状作成を行うためにガラス球形状に一致し縦断面におい
て曲率半径によって描くことのできる内面が設けられ
る。特にしばしばガラス球の陽極側端部及び陰極側端部
は（図１の実施形態に示されているように）縦断面の曲
率半径によって描くことができ、その場合本発明によれ
ば縦断面の陽極側曲率半径が陰極側曲率半径より小さ
い、好ましくは陰極側曲率半径の５０％〜８０％の大き
さであると好ましい。即ち、ガラス球は陽極側が大きく
湾曲しているか、もしくは少なく平坦状に延びている。
それゆえ、陽極側では広いガラス球形状が得られる。湾
曲の縦断面湾曲中心はランプ長手軸線の上側と下側とで
符合している必要がなく、陽極側と陰極側とで異なった
位置に位置していても良い。何故ならば、そうしないと
より小さな曲率半径によってより細いガラス球形状が生
ずるからである。
【００１６】ランプ内の温度勾配を取除くという本発明
によって達成しようとするもくろみは、原理的には陰極
側ガラス球端部に適当な反射及び／又は吸収性蓄熱被膜
を設けることによっても達成することができる。この措
置は原理的に本発明によるガラス球の非対称性に加えて
さらに問題になる。しかしながら、そのような蓄熱被膜
を完全に断念することは好ましいことである。何故なら
ば、それによってランプの製造は少なくとも１つの作業
工程が簡単になるからである。即ち、ガラス球の非対称
性は、従来の機能シーケンスを他のやり方に変えること
なく、ガラス球成形機内の相応する成形工具による適当
な形状付与によって達成することができる。他の利点は
影を生ずるのが防止される点である。
【００１７】作動状態におけるランプ長軸が水平に延び
ていること、従ってランプが水平作動に対して設計され
ていると好ましい。
【００１８】本発明による直流ショートアークランプは
とりわけ像の映写の際に現れる利点を有するので、本発
明による映写装置は本発明による映写用電球を含むこと
を特徴とする。映写装置全体は光品質が改良されるため
に光学品質が改良され、さらに上述の観点の光束、寿命
及びメンテナンスに関して、同様にエネルギー消費及び
ランプ交換頻度に関して利点を有する。従って、映写装
置に対しても一般に保護が要求される。特に、ランプを
水平に組込んだ映写装置は好ましい。
【００１９】さらに、一方では良好な赤色演色性のため
に、他方では例えば５０００〜８０００ケルビン、好ま
しくは６０００〜７０００ケルビンの所望の色温度を設
定することができるようにするために、光内に十分な赤
色成分を入れてやることは重要であることが判明してい
る。
【００２０】発生した光における赤色成分は本発明によ
る直流ショートアークランプの封入物内のリチウムによ
って高めることができる。しかしながら、リチウムは主
に非常に長波の放出を示す、即ち非常に深紅の成分を出
す。何らかの方法で形作られたビジュアルな効果に導く
全ての用途においては、例えば映写又は照明において
は、純粋に物理的スペクトル出力成分だけでなく、さら
にいわゆるＶ（λ）−視感効率特性線で表される人間の
目の生理的感度も考慮されなければならない。人間の目
のスペクトル感度は長波の縁部では明らかに減少する。
従って、赤色成分がリチウム放出を頼みにしている限
り、所望のかつ最終的に関心を持たれた光束を発生させ
るためには、相応して高められたスペクトル出力が発生
させられなければならない。
【００２１】さらに、ランプ封入物へのリチウムの添加
は上述の色分解作用を高めることが判明している。
【００２２】メタルハライド直流アークランプの封入物
は点弧ガス（例えばアルゴン）及びハロゲン（例えば臭
素又はヨウ素）の他に必要なランプ電圧を構成するため
に水銀を必ず含まなければならないので、水銀の緑色成
分は考慮することができる。水銀量によって予め与えら
れる緑色成分は色温度設定の際に赤色で相殺されなけれ
ばならず、このことが上述の問題を難しくする。
【００２３】本発明によってカドミウム（Ｃｄ）又は亜
鉛（Ｚｎ）がランプ封入物に使用される場合、これによ
って意外にも赤色成分が増やされると共に、さらに同時
に色分解作用が減らされる。カドミウム又は亜鉛の添加
は赤色成分のための（単独の）リチウム添加に比較して
色分解問題の重要な改良を可能にし、同じ電力の場合に
は光束の改良を可能にする。
【００２４】水銀は本発明と関連して他の両２Ｂ元素の
カドミウム及び亜鉛に対する代替手段として適していな
い。何故ならば、水銀は或る量で同様に色分解を減少さ
せるが、光の緑色成分を過度に増やし過ぎるからであ
る。
【００２５】亜鉛はカドミウム及び水銀に比べて環境協
調性が良いという利点を提供する。カドミウムは赤色演
色性が良いので特定の用途には有利である。本発明によ
れば、個別例においては最適なランプデータと環境の見
地との間の決定の可能性が残される。
【００２６】本発明によれば、ＣｄもしくはＺｎのため
に特に次の好ましい濃度が考慮される。０．２〜２．０
μｍｏｌ／ｍｌ、特に好ましくは０．３〜１．８μｍｏ
ｌ／ｍｌ。
【００２７】本発明の他の構成としてはイットリウム成
分が上述の本発明による基本組成と共に特に有利であ
る。この利点は第１に光束の改良である。さらに、第２
はランプの長寿命化、第３はランプが作動老化してもラ
ンプ光束は僅かしか減少しない点（いわゆるメンテナン
ス）である。イットリウムは本発明の上述の基本作用を
達成するためには必要ではないが、光束、寿命及びメン
テナンスに関しては意外に有効な選択的添加物であるこ
とが判明している。
【００２８】他の選択的な添加物としては、特に色温度
の設定及び基本色の増大のために種々の化学元素が考え
られる。とりわけリチウムに関する欠点の上述の説明に
よって、リチウムが本発明では排除されるものと解釈し
てはならない。リチウムは或る量では“赤色元素”とし
て存在することができ、本発明によりカドミウムもしく
は亜鉛を使用することによって必要な量を少なくするこ
とができる。
【００２９】特に考慮された用途では大抵の場合スペク
トルに高い青色成分が望まれる。本発明による優れた
“青色元素”はインジウムである。
【００３０】とりわけ光束を増加させるための他の選択
的な添加物は希土類金属、とりわけジスプロシウム、な
らびにタリウムである。
【００３１】金属ハロゲン化物の化合物を形成すること
によって所望の蒸気圧を設定するためのハロゲンとして
好ましくはヨウ素及び／又は臭素が考慮される。
【００３２】
【実施例】図１には本発明によるランプの具体的な実施
例が示されている。この実施例を説明する際に開示され
る特徴事項は個々にも又は他との組み合わせにおいても
本発明にとっては重要である。
【００３３】図１は長手軸線２を有しこの長手軸線２に
沿って陽極４及び陰極５が位置している直流ショートア
ークランプの縦断面図を示す。長手方向においてガラス
球内壁３によって密閉されたガラス球内室の中央部に、
即ちガラス球内部長さ７を二等分するように、ランプ長
手軸線２に垂直な中心平面１が記入されている。
【００３４】図１はガラス球がこの中心平面１に関して
非対称に形成されていることを明らかに示している。ガ
ラス球内室３の内部において図１内で中心平面１の左側
と右側とに位置する縦断面領域にそれぞれ相当する縦断
面の陽極側半部面と縦断面の陰極側半部面とは実際に異
なっている。
【００３５】さらに、図１は、縦断面においてガラス球
の陽極側湾曲を描いている曲率半径８が対応する陰極側
曲率半径９より明らかに小さいことを示している。曲率
半径８は曲率半径９の５０％〜８０％の大きさであると
好ましい。さらに、ランプ長手軸線２の上側と下側とに
おける対応する縦断面湾曲中心点は符合しておらず、し
かも陽極側と陰極側とで異なった位置に位置しているこ
とが示されている。但し、ランプはランプ長手軸線２を
中心に回転対称形をしている。
【００３６】このような非対称形のガラス球形状によっ
て、ガラス球は陰極５に比較して非常に太い陽極４の周
囲に十分な間隔が得られ、それゆえ全体として長手方向
に均一な温度分布が生ずるようになる。
【００３７】最後に、図１は陽極４と陰極５との距離、
即ちアーク長さ６が非常に短く選定されていることを示
しており、この場合４ｍｍの曲率半径８、６ｍｍの曲率
半径９及び２７０Ｗのランプ電力（比出力１８０Ｗ／ｍ
ｍ）に比較して１．５ｍｍである。ガラス球内部長さ７
はこの場合アーク長さ６の１０倍足らずの大きさであ
る。３５Ｖのランプ電圧の場合、６５Ｗ／ｃｍ2 の管壁
負荷で０．７ｍｌの封入物容積から１８ｋｌｍの光束が
得られる。
【００３８】次の封入物を用いることによって６８００
Ｋの色温度が現れた。２００ｍｂａｒのアルゴン、２０
ｍｇの水銀、０．１１ｍｇのヨウ化カドミウム（ＣｄＩ
2 ）（ｍｌのガラス球容積当たり約０．４３μｍｏｌの
Ｃｄに相当）、０．４２ｍｇの臭化水銀（ＨｇＢ
ｒ2 ）、０．１２ｍｇのヨウ化水銀（ＨｇＩ2 ）、０．
０５ｍｇのヨウ化インジウム（ＩｎＩ2 ）、０．０５ｍ
ｇのヨウ化リチウム（ＬｉＩ2 ）、０．１１ｍｇのジス
プロシウム、ならびに０．０５ｍｇのイットリウム。カ
ドミウムはモル等価的に亜鉛によって置換することがで
きる。ヨウ化タリウムを０．２ｍｇ／ｍｌの値まで添加
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 中心平面 ２ 長手軸線 ３ ガラス球内壁 ４ 陽極 ５ 陰極 ６ アーク長さ ７ ガラス球内部長さ ８ 陽極側曲率半径 ９ 陰極側曲率半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス ゲンツ ドイツ連邦共和国 12159 ベルリン フ レーゲシユトラーセ 11 (72)発明者 フランク ウエルナー ドイツ連邦共和国 13583 ベルリン ア ンデアカツペ 126アー

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ランプ長手軸線（２）に垂直な平面
    （１）に関して、ガラス球内壁（３）は陽極（４）の周
    囲が陰極（５）の周囲より広くなるように非対称に形成
    されたガラス球を有することを特徴とする直流ショート
    アークランプ。
  2. 【請求項２】 アーク長さ（６）に関連した比出力は８
    ０Ｗ／ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１記載の
    ランプ。
  3. 【請求項３】 縦断面の陽極側半部面と縦断面の陰極側
    半部面との比は１．１より大きいことを特徴とする請求
    項１又は２記載のランプ。
  4. 【請求項４】 比は１．５より小さいことを特徴とする
    請求項３記載のランプ。
  5. 【請求項５】 縦断面の陽極側曲率半径（８）は縦断面
    の陰極側曲率半径（９）より小さいことを特徴とする請
    求項１乃至４のいずれか１つに記載のランプ。
  6. 【請求項６】 縦断面の陽極側曲率半径（８）は縦断面
    の陰極側曲率半径（９）の５０％〜８０％の大きさであ
    ることを特徴とする請求項５記載のランプ。
  7. 【請求項７】 ガラス球は蓄熱被膜を備えていないこと
    を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のラ
    ンプ。
  8. 【請求項８】 水平に延びるランプ長手軸線（２）を有
    することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに
    記載のランプ。
  9. 【請求項９】 少なくとも次の成分、点弧ガス、水銀及
    びハロゲンから成る封入物を有し、補助成分としてカド
    ミウム及び／又は亜鉛を含むことを特徴とする請求項１
    乃至８のいずれか１つに記載のランプ。
  10. 【請求項１０】 封入物成分としてイットリウムを含む
    ことを特徴とする請求項９記載のランプ。
  11. 【請求項１１】 封入物成分としてリチウムを含むこと
    を特徴とする請求項９又は１０記載のランプ。
  12. 【請求項１２】 封入物成分としてインジウムを含むこ
    とを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１つに記載
    のランプ。
  13. 【請求項１３】 封入物成分として希土類金属、特にジ
    スプロシウムを含むことを特徴とする請求項９乃至１２
    のいずれか１つに記載のランプ。
  14. 【請求項１４】 封入物成分としてタリウムを含むこと
    を特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１つに記載の
    ランプ。
  15. 【請求項１５】 ハロゲンはヨウ素及び／又は臭素の形
    態で存在することを特徴とする請求項９乃至１４のいず
    れか１つに記載のランプ。
  16. 【請求項１６】 映写用電球として請求項１乃至１５に
    記載のランプを使用することを特徴とする映写装置。
JP10103339A 1997-04-04 1998-03-31 直流ショートアークランプ Abandoned JPH10283998A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19714008.4 1997-04-04
DE19714008A DE19714008A1 (de) 1997-04-04 1997-04-04 Gleichstrombogenlampe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10283998A true JPH10283998A (ja) 1998-10-23

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ID=7825484

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JP10103339A Abandoned JPH10283998A (ja) 1997-04-04 1998-03-31 直流ショートアークランプ

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US (1) US6054811A (ja)
EP (1) EP0869538B1 (ja)
JP (1) JPH10283998A (ja)
DE (2) DE19714008A1 (ja)

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