セラミック放電容器を備えるメタルハライドランプ
放電ランプ及び前記ランプを製造する方法であり、前記ランプは、キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を含み、前記キャビティには、約0.75よ0.85の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)充填物を含み;第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含み、前記第一の端部が前記キャビティ内に位置される。前記キャビティは、内部長LINT及び内部直径DINTを持ち、これらはお互いに比例し、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比が2以下である。前記ランプは、内部イングナイタ回路又は始動電極(又は内部イグナイタ)を用いることなくプローブ始動用バラストを用いて始動及び作動させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的には、例えばセラミックMHランプ(CDM)等のメタルハライド(MH)ランプに関し、より具体的には、特定の形状化されたセラミック放電容器を備える強化された照明及び始動特性を有するMHランプに関する。さらに本発明は、前記ランプの製造及び操作に関する。
【背景技術】
【0002】
コスト低減のため、低エネルギ消費のための高効率「エネルギ節約型」ランプの使用がますます有利となってきた。従って従来の低効率ランプを高効率ランプに交換することが望ましい。問題は、あるタイプの従来構造は、多くの高効率ランプと適合性がないということである。例えば、多くの高効率ランプは従来の構造であって、プローブ始動バラスト(また、スイッチ始動バラストしても知られている)とは以下説明するいくつかの理由により不適合である。従って、プローブ始動バラストを用いる従来の照明構成で、高効率ランプを用いるためには、これらの構成又はコンポーネントを交換するか又はアップデートして、これら高効率ランプに要求される電圧と適合させなければならない。しかし、構成の交換又はアップデータはコスト及び/又は必要時間の観点から常に実際的であるとは限らない。
【0003】
プローブ始動バラストに関しては、アメリカ合衆国では、約90%の高出力(例えば175Wから1500Wの範囲)の水銀(Hg)及び石英メタルハライド(QMH)バラストが、このタイプである。これらのプローブ始動バラストは通常、一定出力自動変圧回路(CWA)を持ち、高電圧イグナイタ又は高電圧イグナイタ回路を持たない。従って、プローブ始動バラストは通常、始動ランプに対して約500Vのピークの開回路を持つのみである。従って高効率セラミックメタルハライドランプ(CDM)をこれらの構造(即ち、プローブ始動バラストを持つ構造)に適合させるためには、前記CDMランプが、高電圧イグナイト回路からの(例えば、通常パルス始動バラストにより提供される)始動電圧(約3000V)を受けることなく始動し、作動しなければならない。残念なことに、多くの従来のCDMランプは約3000Vのイグナイトパルスを必要とし、高電圧イグナイトパルスを組み込んでいないプローブ始動バラストとは不適合である。さらに、プローブ始動バラストと適合するCDMランプは従来技術には教示されてはいるが、これらのランプはバイメタルスイッチ及び/又は始動バラストを必要とし、複雑さやコストを増加させる。
【0004】
例えば、プローブ始動バラストと適合するひとつのCDMプローブ始動ランプの例が、Ramaiah等の、U.S.特許No.6、798、139に、発明の名称「Three Electrode Ceramic Metal Halide Lamp」開示され、この内容は、参照されて本明細書の一部となる。このCDMランプのアークチューブは始動電極及びバイメタルスイッチを持ち、従って構造に複雑さとランプのコストを増大させる。さらに、これらのコンポーネントは逆にランプの信頼性に影響を与え得る。従って、単一のフィードスルーを持ち、従来のプローブ始動バラストとも適合するCDMランプの対する要求が存在する。
【0005】
さらに、CDMランプを、パルス始動バラスト(例えば3000Vよりも高電圧の高電圧始動パルスを与える)に相対して、QMHプローブ始動バラストで使用する際には、CDMランプの作動条件は、より高いアークチューブ壁温度、アーク曲がり、より広い作動出力及び/又はより低いランプ電圧となり得る。これらの作動条件は、バラスト及び/又はCDMランプの寿命を減少させ得る。従って、上記した作動条件のひとつ又はそれ以上を緩和するか又は除去し得るCDMランプの要求が存在する。
【0006】
さらに、MHランプの効率を高めるための共通の方法として、Hg量及びランプ電圧を下げて通常の電力よりも低い条件でランプを作動させるということである。例えば、400Wのバラストを用いる場合、10%のエネルギ節約を達成するため、エネルギ効率ランプは400Wではなく360Wで作動され得る。しかし、これらのランプが同じ化学充填成分(例えば、Na−Sc)を持つとすると、これらのランプは同じパワーファクタを持つことになる。MHランプのランプ電圧(LV)は、ランプ作動電力(LOW)の比例し、パワーファクタ(PF)とランプ電流(IL)のそれぞれに反比例する。これは次の式(1)に表される。
LV=LOW/PF*IL・・・・(式1)
従って、エネルギ節約ランプQMHを、プローブ始動の400W用バラストで360Wで作動させる場合、これを同じバラストで同じランプを400Wで作動させる場合の135Vと比べると、見かけLVは120Vである。さらに、通常のCDMランプ(Na−Sc成分又は充填成分)のPF値は約0.92とし、LVの電圧許容が±15%まで変動可能とすると、このQMH360−WランプのLV値は、105Vと135Vの間の値となり得る。残念なことに、この範囲の一部は、推奨される最小バラスト電圧である、垂直(V)使用又は水平(HOR)使用で約120Vよりも低い。従って、この低電圧条件は、バラスト効率及び寿命に悪い影響を与える可能性がある。さらに、これらの低電力値(LOW)により、従来のエネルギ節約ランプの使用は、従来のバラストの寿命に悪い影響を与える可能性があり、これは操作コストを増加させることとなる。さらに、従来の化学充填物を用いてランプをより低いLVで作動させることはルーメン出力をまた犠牲にする可能性がある。
【0007】
従って、QMHプローブ始動バラストでCDMを作動させることは多くの問題がある。アークチューブ壁のより高温度、より大きなアーク曲がり、より広い作動電力、高ピー電流(電子バラストと比べて)、及び最も重要なことは、ランプ始動のバラスト電圧があまり利用できないということである。
【0008】
従来、例えばAr、Kr又はXe(これらとKr85とを含む)等の純粋ガスを含む化学充填成分を用いるランプにおいて、閃絡電圧は圧力の増加とともに増加する。従って、閃絡電圧を下げるには化学充填成分の圧力を下げる。しかし、この圧力を下げるということは、ヨウ化水素(HI)再始動電圧の増加となり、ランプが、数分後にはサイクルできなくなる可能性がある。ひとつの解決方法として、アークチューブ容積と圧力の積を増加することが、Jackson等の、U.S.特許No.6、555、962で、発明の名称が「Ceramic Metal Halide Lamp Having Medium Aspect Ratio」として開示されている。この内容は参照されて本明細書の一部となる。しかし、この設計は、本発明には適切でない。というのは、この閃絡電圧が、例えば495−600V等の現在のプローブ始動バラストから利用可能な電圧を超えているからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従って、推奨されるバラスト電圧の範囲内であり及び/又はアーク曲がりが制限されるランプ電圧(LV)を持つエネルギ節約QMHランプの要求が存在する。さらに、例えばパルス始動又はパルススイッチ等の存在する従来構造に適合させることのできるエネルギ節約CDMランプ、又は内部イグナイタを持ち、バイメタルスイッチ及び/又は始動電極の必要のないランプについての要求が存在する。さらに、エネルギ節約CDMランプであって、アークチューブ長さが従来のプローブ始動又はスイッチ石英ランプと同じサイズであり、本発明のランプと交換する際にほとんど又は全く改造を必要としないエネルギ節約CDMランプの要求が存在する。
【0010】
さらに、色特性及びランプ効率を改良するために、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、NA−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む化学充填物を持つ、MHランプの要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
ひとつの例示的実施態様において、放電ランプは、セラミック放電容器を備え、前記セラミック放電容器は少なくとも一部のキャビティを定義し、前記キャビティは、前記キャビティ内に0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルはライド(MH)化学充填物を含み;かつ前記キャビティに位置する第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含む。前記セラミック放電ランプは、イグナイタを用いずにプローブ始動バラストを用いて始動しかつ作動するように構成される。前記キャビティは、内部長LINT及び内部直径DINTを持つ。これらはお互いに比例しており、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比が約2、例えば約1.2から2.0として定義される。最適のアスペクト比はまた、前記ランプ出力に依存し得る。前記キャビティ108の外部長LEXTは図1に示される。
【0012】
化学充填物には、水銀(Hg)同様、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物(ナトリウム−タリウム−カルシウム−セリウム−インジウムヨウ化物)、Na−Tl−Ca−Ce−Mn(マンガン)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mg(マグネシウム)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Cs(セシウム)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物、及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物である化学充填物のひとつから選択された混合物を含み得る。さらに、ガス又は化学充填物は、ネオン−アルゴンペニング混合物(98−99.5%ネオン及び残りはアルゴン)を含み得る。ガスはさらに、痕跡量のKr85を含んでいてよい。さらに、ガス充填物は、約150Torr以上及び約200Torr以下の圧力を持ち得る。
【0013】
ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれはお互いにアークを定義するように離れており、約12mmと14mmの間である。前記放電ランプは前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーと結合するアンテナを含む。前記アンテナは、前記放電容器の全体又は一部と一体となって結合されており、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのひとつ又はそれ以上と電気的に結合されていてよい。前記アンテナは、パッシブ又はアクティブアンテナ型であってよい。
【0014】
前記放電ランプはさらに、前記放電容器の少なくとも一部の回りに石英絶縁スリーブを含み、かかる絶縁スリーブは、内直径が約20mmと28mmの間であり、長さが約50mmと70mmの間である。前記石英スリーブは前記放電チューブのホット/コールドスポット温度に影響を与え得る。
【0015】
前記ランプはさらに、前記セラミック放電容器及び前記石英スリーブを含む周囲の間にガス(例えばN2等)を含み得る。前記ガスの圧力は、約100及び400Torrの間である。前記ガスは、窒素N2、及び/又は窒素−ネオン(N2−Ne)混合物を含む。本発明のシステムによるMHランプは、約150と約450ワットの間の電力範囲を持つことができる。もちろん他の電力範囲もまた含まれる。例えばプローブ始動MHランプとして1500Wまでを含む。
【0016】
他の例示実施態様において、放電ランプの製造方法は次の工程を含む:キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し;前記キャビティに位置する、0.75と0.85(又は0.80と0.85)の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)化学充填物で前記キャビティを充填し;及び前記キャビティ内に部分的に、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーを設けて、前記キャビティをシールして前記セラミック放電ランプを、イングナイト回路を用いることなく、プローブ始動バラストで始動して作動させる。
【0017】
充填の工程はさらに、前記キャビティにネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物を充填することを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物が、約98.0%と99.5%の間のNeを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物の残りがArであるか、Arを含む。さらに、前記充填工程が、痕跡量Kr85を前記キャビティ内に添加することを含む。さらに、前記充填工程は、前記化合充填物又はガスの圧力を調節して前記充填物が150Torr以上250Torr以下であるようにすることを含む。
【0018】
本方法によれば、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いから分離して配置することを含み、それによりアーク長さが例えば約10mmと約16mmの間であり、かつより高い出力ランプではより長いアーク長さを定義し得る。
【0019】
本方法は、さらに、アンテナの形成および、前記アンテナを前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーへ結合させることを含む。前記アンテナは、前記セラミック放電容器と一体化して形成することが可能であり、又は前記セラミック放電容器から別に形成されてもよい。前記アンテナは必須ではなく場合により用いるものであり、前記ランプを始動させるために必要ではない場合もある。
【0020】
前記方法はさらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに石英スリーブを設けてもよい。さらに、前記方法は、前記石英スリーブと前記放電容器との間に圧力が約100と400Torrの間のガスで充填してもよい。
【0021】
さらに他の例示実施態様においては、放電ランプは:第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と;前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ約0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)化学充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び、第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、前記第一の端部が前記第二のキャビティに位置する。前記第二のキャビティは、お互いに比例し、LINT/DINTとして定義されたアスペクト比が2以下(例えば1.2と2.0の間)であるような、内部長LINT及び内部直径DINTを持つ。しかし、他の比も本発明の範囲に含まれる。本セラミック放電ランプは、イグナイタ回路、内部又は外部の例えば内部プローブ、始動電極、バイメタルスイッチを用いることなく、プローブ始動バラストを用いて始動し作動させる。
【0022】
本発明システム、方法、装置及び機器は、セラミック放電メタルハライド(CDM)ランプであって、高電圧イグニッション回路を用いる又は用いないバラストシステムで使用するランプを提供する。さらに、本発明システムは、Ne−Arペニングガス混合物を含むCDMランプを提供する。これは、例えばAr、Kr又はXr等の他の希ガスよりも大きい浮力を持ち、従って、制御された曲がりを有するアークを生成することが可能となる。前記化学充填物にはまた、NeKr85、Ar、Kr及び/又はXeが含まれる。
【0023】
本発明の装置及びシステム及び方法のさらなる適用分野は、以下詳細な説明に基づき明らかとなるであろう。当該詳細な説明及び具体的な実施例は、本発明のシステム及び方法を例示的に説明するものであり、本発明のシステムを説明することだけを意図したものであり、限定することを意図したものと理解されるべきではない。
【0024】
本発明の装置、システム及び方法の他の構成、課題及び利点については、以下の記載、特許請求の範囲及び添付の図面に基づきより理解される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】図1は、本発明のシステムのひとつの実施態様による、MHランプの断面図である。
【図2】図2は、図1の線2−2に沿うMHランプの側断面図である。
【図3】図3は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの断面図である。
【図4】図4は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの側面図である。
【図5】図5は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの詳細な側面部分図である。
【図6】図6は、本発明のシステムのひとつの実施態様による外周部を持つMHランプの側面図である。
【図7】図7は、本発明のシステムの他の実施態様によるMHランプと外周部の側面図である。
【図8】図8は、本発明のシステムによる340Wランプの出力スペクトルを説明するグラフである。
【図9】図9は、本発明のシステムによる340Wランプのパワースィープを説明するグラフである。
【図10】図10は、本発明のシステムによるランプの、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフである。
【図11】図11は、本発明のシステムによる新しいNe−Ar充填ランプの、再点火電圧対圧力を説明するグラフである。
【図12】図12は、本発明のひとつの実施態様による、ランプの下方に設けられたフレームワイヤを持つNe−Arランプにおいて、アーク曲がり対電極分離を説明するグラフである。
【図13】図13は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、最大アークチューブ壁温度対出力を説明するグラフである。
【図14】図14は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、閃絡電圧を説明するグラフである。
【図15】図15は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、効率対350Wで作動されるランプの内部スリーブ直径を説明するグラフである。
【図16】図16は、本発明のシステムの実施態様による330Wランプの100時間での光学的結果を示すグラフである。
【図17】図17は、本発明のシステムの実施態様による205Wランプの100時間での光学的結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
特定の例示実施態様につき以下の説明的記載は、説明だけのものであり、本発明のシステム、その応用、使用を制限することを意図するものではない。本発明のシステム及び方法についての以下の詳細な説明において、参照符号が図面及び一部として付されている。また、記載されるシステム及び方法が実施され得る具体的な実施態様を説明する方法で示される。これらの実施態様は、当業者が、ここで開示されたシステム及び方法を実施するために十分詳細に説明されている。他の実施態様も利用可能であり、構造及び論理的変形もまた、本発明のシステムの本質及び範囲から外れることなく実施可能であるということは理解されるべきである。
【0027】
以下の詳細な説明は、従って、制限する意味で理解されてはならない。本発明のシステムの範囲は、添付の特許請求の範囲のみで定義される。ここで、図面における最初の番号は通常図面番号に対応する。ただし複数の図に表される同じコンポーネントには同じ番号が付されている。さらに、明確にするという目的で、ある構成の詳細については、当業者にとっては明らかであり本発明のシステムの記載を不明瞭にしないために、言及されていない。
【0028】
本発明システムのひとつの実施態様によるMHランプ100の断面図が図1に示される。前記ランプ100は、ひとつ又はそれ以上の、例えば結晶性アルミナ等のセラミック放電容器102を含み、容器端部118、フィードスルー106及び例えばアクティブ又はパッブアンテナ122等のアンテナを含む。
【0029】
前記放電容器102は、特定の形状化がされており、放電キャビティ108を定義する。これは前記容器端部118の間に位置し、長さLINT及び内部直径DINTを持つ。前記内部長さLINT及び内部直径DINTはお互いに比例関係にあり、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比は2以下である。前記内部キャビティ108は、球状形状であってよく、望ましい化学充填物116を含む。前記キャビティ108は、それぞれの容器端部118に位置するひとつ又はそれ以上の開口部120を持つ。開口部120は、適切な電気リード、例えばフィードスルー106等が通過可能なように形状及びサイズが設けられている。キャビティ108は、適切な化学充填物で充填されている。かかる充填物は、イオン化充填物であって、ネオン(例えば始動ガスとして)等の不活性ガス、ひとつ又はそれ以上のメタルハライド、痕跡量のクリプトン85(Kr85)及び以下説明するように水銀も同様に含まれ得る。
【0030】
前記キャビティ108は、全ての適切なシールに用いられるガスタイト方法でシールされていてもよい。例えば、前記シールはフリット104を含み、これは前記放電容器102及び隣接するフィードスルー106の部分をシールして前記キャビティ108をシールする。前記フリット104は、すべての適切な材料を用いて形成できる。前記材料としては、ガラス、バリウム又は他の適切なシーリング及び/又は絶縁材料が挙げられる。さらに、前記フリットのための適切な材料は、前記ランプが使用の際に加熱/冷却を経て不要な力が前記ランプ100又はその一部に加わらないように、熱膨張率が前記放電容器と類似している。前記キャビティ108は、例えばNe−Ar及び/又はAr−Hg等のペニングガス混合物を含む。放電容器102は、適切な技術で製造できる。例えば、放電容器102は、射出成形材料から形成され、その後空気焼成技術に供される。注意すべきは、前記放電容器の純度を維持することで、H汚染を減少させ、使用の際にH−スパイクを減少又は抑制することである。
【0031】
前記フィードスルー106のそれぞれは、第一及び第二のフィードスルー端部112及び110を持ち、かつ前記電極114が前記キャビティ108内に設けられている前記第一の端部112の次に位置され得る電極114を持つ。前記フィードスルー106は、ひとつ又はそれ以上の材料から形成され、前記図1に示される電極のチップ間距離である距離LEでお互いに離れていてもよい。前記フィードスルー106は、全ての適切な材料から製造されていてよい。例えばひとつ又はそれ以上のフィードスルー106は、例えば、ニオビウム(Nb)、サーメット及びタングステン(W)を含む3部分構成を含むことができる。前記フィードスルー106のニオビウム部分は、前記第二の又は外側端110に隣接していてもよく、前記フィードスルー106のW部分は前記フィードスルー106の一部分に位置していてもよく、前記第一の又は内部端112に隣接し、前記フィードスルー106のサーメット部分は前記Nb及びW部分の間に位置されてもよい。さらに、前記フィードスルー106は、ひとつ又はそれ以上のエンボス部分10を、例えば前記キャビティ108をシールするための補助するために含んでいてよい。
【0032】
アンテナ122は、始動を補助するために使用され、パッシブ又はアクティブタイプを含む。ワイヤアンテナが示されているが、前記アンテナは、他のタイプ、例えばPhilips Invented Anntenna(PIA)タイプアンテナ、例えばRenardus等のUS特許No5541480に「High Pressure Discharge Lamp with Metal Layer on Outer Surface」として開示されたもの、及び/又はJacobs等のUS特許No4260929に「High Pressure Sodium Vapor Discharge Lamp」として開示されたものが挙げられる。これらの文献は共に参照され、本明細書の一部とする。前記アンテナ122は、例えば前記電極114の間にある領域での前記放電容器102の外側部分に沿って、伸ばすことができる。さらに、前記アンテナ122は、ひとつ又はそれ以上のリング122を含むことができる。これらは部分的に及び/又は完全に前記放電容器102の外周(例えば前記ネック124)を取り囲むことができる。前記アンテナ122は、全ての適切な導電性材料例えば、タングステン、モルブデン(Mo)、タンタル(Ta)、それらの合金等を用いて形成され得る。さらに、前記アンテナ122は、前記放電容器102と全体又は一部を一体化して形成することができる。例えば前記アンテナ122は、少なくとも一部の前記放電容器102を形成する導電性材料を含むことができる。さらに、前記アンテナは、一体化ハイブリッド(イグニッション)アンテナを含むことができる。これはUS仮特許出願No61/079514(代理人書類番号No010330、2008年7月10日出願)で「High pressure Sodium Vapor Discharge Lamp with Hybrid Antenna」として記載されている。当該内容は、参照して本明細書の一部とする。従って、アンテナはイグニッションパルスを減少させるために、製造コストと複雑性を減少させると同様に、適用され得る。ここで記載の種々の実施態様において、前記アンテナは、パッシブ、アクティブ又はハイブリッドアンテナであってよい。
【0033】
サーメットには、例えば35−55%モリブデンサーメット等の適切な全てのサーメットが含まれる。さらに、55%モリブデンサーメットは、35%モリブデンサーメットを用いる際に供される発光効率に比べて約6%高い発光効率を生じる。しかし、サーメットの他の値もまた本発明の範囲に含まれる。
【0034】
化学充填物116は、望ましいパワーファクタ及び/又はルーメン出力を持つ成分の組み合わせを含むことができる。例えば、望ましい範囲として、前記パワーファクタが0.75と0.85(又は0.80と0.85)の間で変動可能なものが考えられる。例えば、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物化学充填物がパワーファクタ約0.83を生じるものとして使用され得る。しかし他の化学充填物もまた考えられる。例えば、化学充填物には、例えば3000から4000Kの色温度の望ましい色特性を実現するために、Na−Tl−Ca−Ce−Mn、Na−Tl−Ca−Ce−Mg、Na−Tl−Ca−Ce、Na−Tl−Ca−Ce−Cs、Na−Tl−Ca−Ce−In−Cs及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物が挙げられる。さらに、化学充填物には、例えば4K塩混合物等が含まれる。400W交換ランプで、LVが約135Vである場合、40mgのCDM4k塩+4.0mgNaI追加+CsIの混合塩である。化学充填物は、例えば5.3mgのHg量を含むことができる。しかし、他のHg量もまた考えられる。
【0035】
従って、式1を考慮すると、より低いパワーファクタを持つ化学充填物を持つランプは、Na−Sc化学充填物を持つ類似のランプに比べてより高いLVを生じることができる。Na−Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物化学充填物のさらなる利点は、同じ出力(即ち同じLOW)ランプでは、従来のNa−Sc化学充填物と比べてより高いルーメン出力を得るということである。従って、ランプのLOWが低い場合であっても、類似のルーメン出力が、低いパワーファクタを持つ化学充填物を用いて得られ得る。さらに、この化学充填物の利点は、エネルギ節約ランプを使用する際に、バラストの見かけLVとより合致する範囲のLvを含むことができるということである。本発明のシステムによる340Wランプと、プローブ始動用バラスト又はパルスタイプバラスト(例えばM59又はM113タイプのバラスト)を用いて従来の400WMHでの従来の400Wランプとの、100時間電気的及び技術的性質の実験的比較が、下表1及び2に示される。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
表1を参照すると、本発明のシステムによる340Wランプのランプ電圧(LV)及び電流(IL)は、従来のQMH400Wランプの対応する値と類似であることが分かる。従って、これらの値が前記バラストの対応する見掛け値(例えば400Wバラスト)と一致することから、前記バラストの効率及び寿命は、本発明のシステムによる340Wランプにより悪くは影響されていない。
【0038】
さらに、表2を参照すると、本発明のシステムによる340Wランプの100時間光出力(ルーメンで)は、従来のQMH400Wランプの出力を比べて類似していることが分かる。しかし、約8000時間作動後では、本発明のシステムによる光出力(平均ルーメンで)は、従来のQMH400Wを超えている。さらに、本発明のシステムによる340Wランプの、カラーレンダリングインデックス及びMPCD(平均感知色差)を含めることができる色特性は、従来のQMH400Wを超えている。最後に、本発明のシステムによるランプの寿命に亘る約200Kの予想される色シフトは、等価な従来のQMHランプの寿命に亘る予想色シフトの600Kよりも小さい。
【0039】
明細書には340Wランプについて示されているけれど、本発明のシステムによるランプは、例えば175W−1000W又はそれ以上の範囲を含むランプも含まれ得る。さらに、本発明のシステムによりランプは、同等のルーメン出力を提供しつつ、従来のQMHランプに比べて、約15−20%大きいエネルギ節約を提供することができる。これは、表3を参照するとさらによく説明されており、本発明のシステムによる種々のランプの出力につきエネルギ節約が示されている。
【0040】
【表3】
図2の線2−2に沿って切り取られた本発明のシステムによるMHランプの断側面図が図2に示される。示されるように、第一及び第二の半径方向断面a及びbは、前記キャビティ108の中心軸から外側に伸びており、お互いに等しくてもよい。前記キャビティ108の領域にある前記放電容器102の壁は、前記キャビティ108の前記外部直径(DEXT)及び前記内部直径(DINT)で定義される。アーク曲がりは、電極114間(図1)の距離LEを短くすることで減少させ得るので、距離LEは、アーク曲がりが望ましい範囲であるように選択され得る。さらに、電極114間の距離LEの減少は、前記ランプ100の発光効率を増加させ得る。
【0041】
本発明のシステムによる実施態様によるMHランプ300の断面図が図3に示される。前記ランプ300は、図1に示されるランプ100に類似するが、前記ネック部分324が、前記ランプ100のネック部分124に比べてより長いという点で異なる。さらに、ひとつ又はそれ以上のフィードスルー308は、前記キャビティ108のシーリングを強化するために模様付け又はエンボス部分325を持つ。このエンボス部325は、サーメット部分に対応でき、かかるサーメット部分は、内部Wフィードスルー部分及び内部Nbフィードスルー部分の間に位置され、また図1と関連して説明される。アーク301は、前記第一及び第二の電極314の間に伸びていることが示される。明瞭にするためにアンテナは示されていない。前記アーク曲がりは電極314間の距離LEが短くなると減少することから、この距離LEは、アーク曲がりが望ましい範囲になるように選択され得る。さらに、電極114間の距離LEを減少させることは、前記ランプの発光効率を増加させ得る。
【0042】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプ400の側面図が図4で示される。前記ランプ400は、始動補助のためのアンテナ422を含み得る。前記アンテナ422は、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)等の全ての適切な導電性材料から形成され得る。示されるように、アンテナ422は、前記ランプ400のひとつ又はそれ以上のネック部424を取り囲むようにワイヤを用いて形成され、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルー406と電気的に結合される。しかし、前記アンテナを電気的に結合する他の方法もまた考えられる。例えば前記アンテナは、例えばタングステン等の導電性材料を用いて、前記放電容器402上に堆積させたり、一体化して形成させたりして形成することができる。さらに、前記アンテナ422は、又はその一部が、前記シールガラス(フリット)404の少なくとも一部に伸びているか又は堆積されていることも可能である。例えば、タングステンペーストを、放電チューブ(及び/又は前記放電チューブのひとつ又はそれ以上の端部をシールするボタンシールの一部)に適用し、その後、数ミクロンのキャピラリ作用により前記チューブの形成されたアルミナ材料の孔の中に「吸い込ませる」ことが可能である。さらに、パッシブアンテナは知られているが、アクティブアンテナ又はハイブリッドアンテナもまた適用され得る。もちろん、アンテナは、本発明システムで用いる応用及びバラストに依存して前記ランプを始動するために必要ではない場合もあり得る。
【0043】
さらに、アンテナ422は、フィードスルーに隣接して位置される近位端部及び/又は前記ランプ400のネック部424間のいずれかに位置され、システム放電容器402に関しては非対象となる遠位端部を持ち得る。本発明のシステムによる前記ランプの長さを制御することで、前記ランプはQMH又はMSタイプのランプを用いる装置に容易に適合させ得る。
【0044】
前記放電容器402を充填するガスに関しては、前記ガス充填416は、Ne−Arペニング混合物を含み、前記充填圧力は、閃絡電圧(又は始動電圧)を減少させる及び/又はランプをウオームアップの際にスイッチオフにする原因となるヨウ化水素(HI)再始動電圧スパイクの形成を低減させるか抑制するように(例えば150及び250Torrの間に)調節される。前記化学充填物圧力が増加することは、純粋ガス(例えばAr、Kr又はXe)を用いる通常の実施とは逆であり、前記化学充填物は、化学充填物の圧力減少に従って化学充填物閃絡電圧は減少する。このことは以下図10ー13を参照してより十分説明される。
【0045】
さらに、例えば水素(H)等の不純物をランプのキャビティ内に導入することは避けるべきである。というのは、例えばHI−再始動電圧スパイク等の望ましくない影響を低減するか除去するためである。従って、HI−再始動電圧スパイクは、始動ガスのタイプ、アークチューブ圧力及び/又はチューブ容積を制御することで避けることができる。例えば、アーク長さを等価な従来のランプで用いられる長さから減少させること(例えば210W及び330Wでそれぞれ、約10.1mm及び12mm)により、及び前記化学充填物圧力を少なくとも150Torrに増加することにより、HI−再始動電圧スパイクは十分制御され得る。さらに、充填ガスのタイプが、HI−再始動電圧スパイクを減少させるか又は完全に除去することができるように選択され得る。例えばAr又はNe充填よりはXeでの充填で、HI−再始動電圧スパイクはほとんど観察されなかった。さらに、Ar充填はNe充填よりも僅かなHI−再始動電圧スパイクを生じ得る。
本発明のシステムの実施態様によるMHランプの詳細な部分的側面図が図5で示される。ランプ500は、少なくともひとつの放電容器502、フィードスルー506及びアンテナ522を含む。前記フィードスルー506は、電極514を含み、これはキャビティ508内に位置される。放電容器502は、ネック部524を含み、これは外部直径(又は外部周囲)を持ち、前記放電容器502のキャビティ部分508の外部直径(又は外部周囲)よりも小さい。前記アンテナ522は、例えばタングステン(W)、モルブデン(Mo)及び/又はタンタル(Ta)ワイヤ等の導電性材料から形成され、ひとつ又はそれ以上の端部を持ち、前記アンテナ522が前記ネック部524の一部を又は完全に囲み、前記フィードスルー506と電気的に結合して前記ランプの始動を補助する。これらの部分の前記ネック524の直径(又は外部周囲)は、前記アンテナ522の端部に隣接するように位置を調節され得る。それにより前記フィードスルー506と前記アンテナ522が電気的に結合される。
【0046】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプ600の側面図が図6に示される。ランプ600は、少なくともひとつの外周部602、ベース604、第一及び第二のステムリード606及び640、(ガラス)ステム634、ワイヤフレーム608、凹部616及び例えば放電ランプ642(これは、例えばランプ100、400と類似であってよい)等の照明源を含む。
【0047】
前記外周部602は、ガラス又は他の適切な材料で形成されてよく、例えばスレッドベース604等の適切なベースに付着されている。しかし、例えばミニカン、二重接触バヨネット、ピンベースPG−12等の他のベースもまた考えられる。前記外周部602は、中に放電ランプ642が位置されているキャビティ622の少なくとも一部を形成する。
【0048】
前記放電ランプ642は、放電容器630(PCA又は他の適切な材料から形成され得る)、フィードスルー610、612及びアンテナ614を含む。前記アンテナ614はパッシブ、アクティブ又はハイブリッドであってよい。前記アンテナ614は、前記ランプ内の前記ワイヤフレーム608等のコンポーネントを曲げないように配置されるべきである。
【0049】
前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記放電ランプ642及び他の部品を位置決めするフレームを形成し、例えばスチール等の導電性材料から形成され、蒸発を避けるためにコーティングを含み得る。例えば、前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記外周部602内の他の暴露される導電性部品と同様に、蒸発(例えばフレームワイヤの蒸発)を減少させるか又は完全に抑制するために、ニッケルコーティングを含み得る。前記第一及び第二のステムリード606、640は、それらの間が曲がらないようにそれぞれお互いに適切な距離で離されるべきである。
【0050】
前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記ベース604及び導電性センターコンタクト638それぞれと、その第一の端部で結合され得る。前記第一のステムリード606の前記端部はまた、延長部626と結合されてもよい。これは、前記放電ランプ642のフィードスルー610に結合される。前記第二のステムリード640の端部は前記ワイヤフレーム608に結合されてよい。前記ワイヤフレーム608は支持装置と組み合わせるために適した端部618を含み、前記支持装置は例えば凹部616等が挙げられ、これは前記外周部602に相対して前記ワイヤフレーム608を位置するために用いられる。しかし、支持装置の他のタイプも使用され得ることはまた考えられる。従って、前記ワイヤフレーム608は開口部を含むことができ、前記開口部には、前記凹部616の少なくとも一部が設けられる。しかしまた、例えばワイヤ等の位置決め装置が、望ましい場合に、前記ワイヤフレーム608回りに設けられてもよい。
【0051】
前記第二のワイヤステムリード640の端部は、前記放電ランプ642の対応するフィードスルー612と、直接又はひとつ又はそれ以上の他のリードを介して、結合されてもよい。前記ステムリード及び他の電気的導体は十分な空間を有し、それにより相対する電極を有するステムリード及び/又は導体間でアークすることを避けるべきである。図6で示されるように、前記ワイヤフレーム608は、前記ランプ600が水平位置に置かれる場合には、アーク曲がりを減少させるための二重フレームを形成する。しかし望ましい場合には、単一フレームが使用され得る(例えば、2つの側に対して、放電ランプ642のひとつの縦側に位置される)。
【0052】
ガラスステム634は、前記キャビティ622の少なくとも一部を形成し、前記第一及び第二のステムリード606、640それぞれのための通路(及びシール)を提供する。絶縁体636は、前記金属ベース604と前記センターコンタクトとを絶縁するために使用され得る。
【0053】
前記キャビティ622は好ましくは、望ましい雰囲気を維持する。例えば前記雰囲気には望ましい圧力のガスを含むことができる。さらに、前記キャビティ622と接触する部品の冷却を増加するために、前記キャビティは、例えば望ましい圧力のN2等のガスを含んでいてよい。さらに、前記放電ランプの始動電圧は、ガス充填物で前記キャビティ622を充填することで低下させることができる。例えば窒素−ネオン等のガス充填物である。しかし、前記キャビティ622が、真空状態で維持されることも考えられる。真空条件では、前記放電ランプの作動温度を上げ得る。従って、前記キャビティ622内に含まれる雰囲気は、前記放電ランプ642のコールド/ホットスポット温度を制御するために使用可能である。
【0054】
場合により、例えば石英シュラウド646等のシュラウド(又はスリーブ)を、前記放電ランプ642の回りの少なくとも一部に位置させてもよい。それにより、前記放電ランプ642のコールド/ホットスポット温度の制御及び/又は前記放電ランプが破壊された場合の保護を提供する。前記石英シュラウド646は、すべての適切な機構を用いて配置されることができる。例えば、保持装置648を前記ワイヤフレーム608の部分に付着させ、前記石英シュラウド646を望ましい位置に保持し得る。前記石英シュラウド646は、本発明のシステムによる330Wランプを用いる場合には、内部直径として例えば22−28mmを持ち得る。しかし、他の直径もまた考え得る。場合により、酸素及び汚染物(例えば水、水素、メタン及び他の炭化水素汚染物)除去装置、例えばひとつ又はそれ以上のゲッタ644を、前記ステムリード606、640のひとつ又はそれ以上に付着させ、前記ランプ600の前記キャビティ622内から酸素を除去するように作用させてもよい。
【0055】
従って、本発明のシステム及び装置により、高圧、低コスト、高信頼性及びプローブ始動バラスト及び/又はパルスバラストと用いることができ、容易に始動可能な高効率CDMタイプランプが提供される。
【0056】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプの照明試験結果を説明するグラフが下表4に示される。表4で、第6カラムは、ルーメン/ワットでの発光効率であり、CCTは関連する色温度であり、CRIは色レンダリングインデックスであり、x及びyは、CIE(International Commission on Illumination)1931色空間のカラーインデックスであり、MPCDは平均知覚色差である。表4の最下行は、従来の400Wランプを用いて得られた結果を示す。
【0057】
【表4】
表4には、本発明のシステムにより340Wランプを見かけ電線電圧及びリアクタバラストを用いて試験ランプとした100時間試験データが示される光技術的性質(LTP)は、100時間、リアクタバラスト上の見かけ電線電圧(例えば220V)で読まれる。平均効率は、107.8Lm/Wである。従来のスイッチ/プローブ始動400WQMHランプでは90lm/Wである。これらは、表4の列でLm/Wとラベルされた値、及び表4の行で平均及び石英とラベルされた値からわかる。計算された光維持性は400WQMHランプよりも優れている(例えば8000時間で65%)。さらに、本発明のシステムによるランプの色点は、黒体線(BBL)に近い。
【0058】
本発明のシステムによる実施態様による外周部を持つMHランプ700の側面図が図7に示される。ランプ700は、二重バヨネットマウント790を含む。さらに、外側に突き出る凸部716が、アークチューブ730を支持するためのワイヤフレーム708の少なくとも一部に位置する。
【0059】
本発明のシステムの実施態様による340Wランプについて出力スペクトルを示すグラフが図8である。451nmでの発光が強調されている。100Vでの従来のエネルギ節約ランプとは反対に、約136Vの高ランプ電圧(LV)のため、及び高水銀圧のために、610nmと640nmの範囲のCa分子放射が強調されている。本発明のシステムによるランプのN−T−C−C−Inヨウ化物によるスペクトルの赤領域での放射は、従来のNa−Sc充填物ランプの4000−4300Kの色温度とは逆に、3929Kの色温度へ減少する。
【0060】
本発明のシステムの実施態様によるランプの始動試験結果をより詳細に説明する。第一に、本発明のシステムによるランプは、例えば従来のM59バラスト等のプローブ又はスイッチバラストを用いて、かつイングナイタを用いることなく始動した。すなわち、本発明によるセラミック放電ランプは、プローブ始動バラストを用いて、すべての内部/外部イグナイタ回路もすべての始動電極、プローブ又は内部イグナイタも用いることなく、作動する。100時間作動後、試験ランプは170V電線電圧(これは、240Vの見かけ電線電圧とは異なり)で始動した。
【0061】
本発明システムは、CWAタイプバラス及び他の磁気バラストとの適合性があり、バラスト始動及びパルス始動バラストの両方のバラストで作動する。前記ランプは、内部イグナイタ回路も始動電極(又は内部イグナイタ)も用いることなく、プローブ始動バラストで作動される。しかし、電子バラストでのルーメン維持は、CWAバラストでのルーメン維持よりも良好であり得る。さらに、本発明のシステムは、M59及びM135タイプバラストと適合性がある。本発明のセラミックランプによる340Wセラミックランプ(例えば、CDM340Wと参照される)と、従来の石英ランプ(例えば、QMHスイッチ/プローブ始動400W、及びQMSパルス始動400W)とのLTP(光技術性質)比較が下表5に示される。本発明装置によるセラミックランプが、従来の石英ランプに比べて顕著に優れていることに留意すべきである。例えば顕著なルーメン維持性同様、より優れたカラーレンダリング及び色温度制御である。
【0062】
【表5】
表5の第2列は340Wエネルギ節約CDMランプで、プローブ始動又はパルス始動バラスト(例えばM59及び/又はM135のANSIバラスト)を用いて作動されることができる。
【0063】
明細書では340Wランプを例示して記載されているが、本発明システムによるエネルギ節約ランプは、中程度及び高出力装置に容易に拡張できる。本発明システムによる種々のランプについて従来のランプと比べて可能なエネルギ節約については表3に示される。
【0064】
説明したように、本発明システムによる前記ランプは、パワーファクタ化学充填物(例えば約0.82)を用いることができる。これは、Na−Scシステム(例えば0.92)よりも低く、かつ従ってバラストの寿命に悪影響は与えないであろう。しかし、他のパワーファクタも又考えられる。例えばパワーファクタ0.75−0.85も望まれるように使用可能である。さらに、前記パワーファクタは、見かけ電圧が対応するバラストの要求に従うように選択することができる。
【0065】
従って、例えば高ルーメン出力及び優れた色特性等の強化されたランプ性能を持つランプシステムが提供される。さらに、前記ランプは、出力に依存して、例えば対するバラストについてのANSI値と適合する。例えば、250W交換ランプ(即ち、表3に示される205Wランプ)は、M58バラストについてのANSI値と適合し得る。
【0066】
本発明のシステムによる340Wのパワースイープを説明するグラフが図9に示される。種々の出力レベルで1000時間照明測定された。出力が400Wから300Wに減少させると、効率とCRIは減少するが速度は遅い。CCTは、400Wで3800Kに増加し、300Wでは4200Kに増加する。R9は、400Wで85から300Wで44に減少する。この試験が、1000経過した後のランプを用いて実施されたことから、効率及び他の光技術性質(LTP)は、100時間経過後のものとは少し異なる可能性はある。
【0067】
本発明のシステムの実施態様による、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフが図10に示される。ガス充填外周部(例えば外周部602)は、前記ランプの放電キャビティ内に含まれ得るNe−Ar混合物のより高い熱伝導性を補償することができる。これは、前記水平方向で測定されるアークチューブ壁の最大温度を比較すると分かる。前記外周部が真空に維持される場合、最大アークチューブ温度は、同じ出力で実質的にアルゴン充填のランプと比べて、Ne−Ar充填では約60K高くなり得る。しかし、前記外周部が圧力ガスで充填される場合(例えば、本例で300Torr窒素N2で)、Ne−Arアークチューブの最大アークチューブ温度は、Arを含むアークチューブかつ真空である外周部で作動される場合のアークチューブの場合と同じである(例えば図13)。さらに、閃絡電圧は、ガス充填外周部を用いる場合よりも低くなり得る。これは、205Wランプで測定され、図14に示される。ここで、これらのランプはED28であり、前記ランプ中に175TorrのN2充填物を持つ。
【0068】
本発明のシステムの実施態様による新規なNe−Ar充填ランプの再始動電圧対圧力を説明するグラフが図11に示される。
【0069】
本発明のシステムの実施態様によるランプの下方に位置するフレームワイヤを持つNe−Arランプのアーク曲がり対電極分離を説明するグラフが図12に示される。上記説明したように、より軽いガスを用いることによるアーク曲がりは、前記電極を共に近づけて配置することで解消できる。電極をお互いにより近づけて配置することのさらなる利点は、発光効率が増加することである。
【0070】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての最大アークチューブ壁温度対出力について説明するグラフは図13で示される。図13には、ArKr85を持つアークチューブが比較のために示される。
【0071】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての閃絡電圧について説明するグラフは図14で示される。
【0072】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填外周部で350Wで作動されるランプの効率対内部スリーブ直径を説明するグラフが、図15に示される。ガス充填雰囲気で作動する際、前記塩温度は要求されるランプ効率を達成するには低温すぎるようになる可能性がある。従って、石英ガラスシュラウド(例えばスリーブ)が前記アークチューブ回りに配置され、絶縁シールドとして作用し、また汚染防止として作用する。従って、前記ランプは、ANSI汚染試験に合格することが可能となり、ランプをオープン構成で使用することが可能となる。前記シュラウドのサイズは、重要であり、シュラウドが大きすぎると、前記アークチューブに十分な絶縁性を提供できなくなり、又前記シュラウドが余りに小さいと、前記チューブをさらに冷却することとなる。従って、前記シュラウドの形状及びサイズは望ましい絶縁性が得られるように調節されるべきである。これを達成するひとつの方法は、前記シュラウドの内部直径(ID)を調節することであり、それにより前記シュラウドが望ましい熱絶縁性を提供する。
【0073】
本発明のシステムの実施態様による330Wランプの100時間での光試験結果を説明するグラフが図16に示される。グラフ1600は、ベースアップ作動モードでの330Wランプの100時間光試験結果を示す。
【0074】
本発明のシステムの実施態様による205Wランプの100時間での光試験結果を説明するグラフが図17に示される。グラフ1700は、ベースアップ作動モードでの330Wランプの100時間光試験結果を示す。
【0075】
本システムの追加の利点及び構成は、本開示に基づき当業者には明らかである。また本システムの追加の利点及び構成は、本発明の新規なシステム及び方法を採用する人により実証され得る。その主な点は、従来の構成コンポーネントを用いて作動させることができる、より信頼性の高い、容易に始動されるHPSランプである。本発明のシステム及び装置の他の利点は、従来のランプに本発明のシステム及び装置の構成及び利点を組み込むことで容易にアップグレード可能であるということである。
【0076】
当然次のことは理解されるべきである。即ち、上記実施態様又はプロセス全てが、ひとつ又はそれ以上の実施態様及び/又はプロセスと組み合わせるか、又は分離することが可能であること、及び/又は本発明のシステム、装置及び方法による、とりわけ別々の装置又は装置部分を実行することが可能であるとうことである。
【0077】
最後に、上記説明は、本発明について説明することだけが意図されており、添付の特許請求の範囲について、全ての特定の実施態様又は一群の実施態様に限定するように解釈されるべきではない。従って、本発明システムは例示的実施態様に基づいて具体的に詳細に説明されたが、種々の変形、変法実施態様がまた当業者には、以下の特許請求の範囲で与えられる本発明のシステムの本質及び範囲から離れることなく想到され得るものであることは理解されるべきである。従って、明細書及び図面は、説明するためのものであると考えられるべきであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
【0078】
特許請求の範囲の解釈のため、以下の点理解されるべきである。
a)用語「含む」は、請求項に挙げられるより他の要素又は工程を除外するものではない。
b)用語「ひとつ」は、複数の要素の存在を除外するものではない。
c)特許請求の範囲中のすべての参照符号は特許請求の範囲を限定するものではない。
d)いくつかの「手段」は、同じ事項又はハードウエア又はソフトウェアで実施される構成及び機能で表現される。
e)開示された全ての要素は、ハードウェア部分(例えば、分離された又は一体化された電子回路)、ソフトウェア部分(例えば、コンピュータプログラミング)オフサイドそれらの組み合わせを含む。
f)ハードウェア部分は、アナログ又はデジタルのひとつ又は両方が含まれていてよい。
g)すべての開示された装置及びその部分は、特に指示がされていない限り、共に組み合わせる又は分離して新たな部分とすることができる。
h)ステップ、工程のいかなる特定の順も、特に指示がされていない限り、要求されるものではない。
i)用語「複数の要素」は、2又はそれ以上の要素を含む。要素の数についてなんらの特定に範囲も意図されていない。即ち、複数の要素は、2つの要素であってもよく、及び測定できない数値の要素であってもよい。
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的には、例えばセラミックMHランプ(CDM)等のメタルハライド(MH)ランプに関し、より具体的には、特定の形状化されたセラミック放電容器を備える強化された照明及び始動特性を有するMHランプに関する。さらに本発明は、前記ランプの製造及び操作に関する。
【背景技術】
【0002】
コスト低減のため、低エネルギ消費のための高効率「エネルギ節約型」ランプの使用がますます有利となってきた。従って従来の低効率ランプを高効率ランプに交換することが望ましい。問題は、あるタイプの従来構造は、多くの高効率ランプと適合性がないということである。例えば、多くの高効率ランプは従来の構造であって、プローブ始動バラスト(また、スイッチ始動バラストしても知られている)とは以下説明するいくつかの理由により不適合である。従って、プローブ始動バラストを用いる従来の照明構成で、高効率ランプを用いるためには、これらの構成又はコンポーネントを交換するか又はアップデートして、これら高効率ランプに要求される電圧と適合させなければならない。しかし、構成の交換又はアップデータはコスト及び/又は必要時間の観点から常に実際的であるとは限らない。
【0003】
プローブ始動バラストに関しては、アメリカ合衆国では、約90%の高出力(例えば175Wから1500Wの範囲)の水銀(Hg)及び石英メタルハライド(QMH)バラストが、このタイプである。これらのプローブ始動バラストは通常、一定出力自動変圧回路(CWA)を持ち、高電圧イグナイタ又は高電圧イグナイタ回路を持たない。従って、プローブ始動バラストは通常、始動ランプに対して約500Vのピークの開回路を持つのみである。従って高効率セラミックメタルハライドランプ(CDM)をこれらの構造(即ち、プローブ始動バラストを持つ構造)に適合させるためには、前記CDMランプが、高電圧イグナイト回路からの(例えば、通常パルス始動バラストにより提供される)始動電圧(約3000V)を受けることなく始動し、作動しなければならない。残念なことに、多くの従来のCDMランプは約3000Vのイグナイトパルスを必要とし、高電圧イグナイトパルスを組み込んでいないプローブ始動バラストとは不適合である。さらに、プローブ始動バラストと適合するCDMランプは従来技術には教示されてはいるが、これらのランプはバイメタルスイッチ及び/又は始動バラストを必要とし、複雑さやコストを増加させる。
【0004】
例えば、プローブ始動バラストと適合するひとつのCDMプローブ始動ランプの例が、Ramaiah等の、U.S.特許No.6、798、139に、発明の名称「Three Electrode Ceramic Metal Halide Lamp」開示され、この内容は、参照されて本明細書の一部となる。このCDMランプのアークチューブは始動電極及びバイメタルスイッチを持ち、従って構造に複雑さとランプのコストを増大させる。さらに、これらのコンポーネントは逆にランプの信頼性に影響を与え得る。従って、単一のフィードスルーを持ち、従来のプローブ始動バラストとも適合するCDMランプの対する要求が存在する。
【0005】
さらに、CDMランプを、パルス始動バラスト(例えば3000Vよりも高電圧の高電圧始動パルスを与える)に相対して、QMHプローブ始動バラストで使用する際には、CDMランプの作動条件は、より高いアークチューブ壁温度、アーク曲がり、より広い作動出力及び/又はより低いランプ電圧となり得る。これらの作動条件は、バラスト及び/又はCDMランプの寿命を減少させ得る。従って、上記した作動条件のひとつ又はそれ以上を緩和するか又は除去し得るCDMランプの要求が存在する。
【0006】
さらに、MHランプの効率を高めるための共通の方法として、Hg量及びランプ電圧を下げて通常の電力よりも低い条件でランプを作動させるということである。例えば、400Wのバラストを用いる場合、10%のエネルギ節約を達成するため、エネルギ効率ランプは400Wではなく360Wで作動され得る。しかし、これらのランプが同じ化学充填成分(例えば、Na−Sc)を持つとすると、これらのランプは同じパワーファクタを持つことになる。MHランプのランプ電圧(LV)は、ランプ作動電力(LOW)の比例し、パワーファクタ(PF)とランプ電流(IL)のそれぞれに反比例する。これは次の式(1)に表される。
LV=LOW/PF*IL・・・・(式1)
従って、エネルギ節約ランプQMHを、プローブ始動の400W用バラストで360Wで作動させる場合、これを同じバラストで同じランプを400Wで作動させる場合の135Vと比べると、見かけLVは120Vである。さらに、通常のCDMランプ(Na−Sc成分又は充填成分)のPF値は約0.92とし、LVの電圧許容が±15%まで変動可能とすると、このQMH360−WランプのLV値は、105Vと135Vの間の値となり得る。残念なことに、この範囲の一部は、推奨される最小バラスト電圧である、垂直(V)使用又は水平(HOR)使用で約120Vよりも低い。従って、この低電圧条件は、バラスト効率及び寿命に悪い影響を与える可能性がある。さらに、これらの低電力値(LOW)により、従来のエネルギ節約ランプの使用は、従来のバラストの寿命に悪い影響を与える可能性があり、これは操作コストを増加させることとなる。さらに、従来の化学充填物を用いてランプをより低いLVで作動させることはルーメン出力をまた犠牲にする可能性がある。
【0007】
従って、QMHプローブ始動バラストでCDMを作動させることは多くの問題がある。アークチューブ壁のより高温度、より大きなアーク曲がり、より広い作動電力、高ピー電流(電子バラストと比べて)、及び最も重要なことは、ランプ始動のバラスト電圧があまり利用できないということである。
【0008】
従来、例えばAr、Kr又はXe(これらとKr85とを含む)等の純粋ガスを含む化学充填成分を用いるランプにおいて、閃絡電圧は圧力の増加とともに増加する。従って、閃絡電圧を下げるには化学充填成分の圧力を下げる。しかし、この圧力を下げるということは、ヨウ化水素(HI)再始動電圧の増加となり、ランプが、数分後にはサイクルできなくなる可能性がある。ひとつの解決方法として、アークチューブ容積と圧力の積を増加することが、Jackson等の、U.S.特許No.6、555、962で、発明の名称が「Ceramic Metal Halide Lamp Having Medium Aspect Ratio」として開示されている。この内容は参照されて本明細書の一部となる。しかし、この設計は、本発明には適切でない。というのは、この閃絡電圧が、例えば495−600V等の現在のプローブ始動バラストから利用可能な電圧を超えているからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従って、推奨されるバラスト電圧の範囲内であり及び/又はアーク曲がりが制限されるランプ電圧(LV)を持つエネルギ節約QMHランプの要求が存在する。さらに、例えばパルス始動又はパルススイッチ等の存在する従来構造に適合させることのできるエネルギ節約CDMランプ、又は内部イグナイタを持ち、バイメタルスイッチ及び/又は始動電極の必要のないランプについての要求が存在する。さらに、エネルギ節約CDMランプであって、アークチューブ長さが従来のプローブ始動又はスイッチ石英ランプと同じサイズであり、本発明のランプと交換する際にほとんど又は全く改造を必要としないエネルギ節約CDMランプの要求が存在する。
【0010】
さらに、色特性及びランプ効率を改良するために、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、NA−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む化学充填物を持つ、MHランプの要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
ひとつの例示的実施態様において、放電ランプは、セラミック放電容器を備え、前記セラミック放電容器は少なくとも一部のキャビティを定義し、前記キャビティは、前記キャビティ内に0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルはライド(MH)化学充填物を含み;かつ前記キャビティに位置する第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含む。前記セラミック放電ランプは、イグナイタを用いずにプローブ始動バラストを用いて始動しかつ作動するように構成される。前記キャビティは、内部長LINT及び内部直径DINTを持つ。これらはお互いに比例しており、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比が約2、例えば約1.2から2.0として定義される。最適のアスペクト比はまた、前記ランプ出力に依存し得る。前記キャビティ108の外部長LEXTは図1に示される。
【0012】
化学充填物には、水銀(Hg)同様、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物(ナトリウム−タリウム−カルシウム−セリウム−インジウムヨウ化物)、Na−Tl−Ca−Ce−Mn(マンガン)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mg(マグネシウム)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Cs(セシウム)ヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物、及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物である化学充填物のひとつから選択された混合物を含み得る。さらに、ガス又は化学充填物は、ネオン−アルゴンペニング混合物(98−99.5%ネオン及び残りはアルゴン)を含み得る。ガスはさらに、痕跡量のKr85を含んでいてよい。さらに、ガス充填物は、約150Torr以上及び約200Torr以下の圧力を持ち得る。
【0013】
ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれはお互いにアークを定義するように離れており、約12mmと14mmの間である。前記放電ランプは前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーと結合するアンテナを含む。前記アンテナは、前記放電容器の全体又は一部と一体となって結合されており、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのひとつ又はそれ以上と電気的に結合されていてよい。前記アンテナは、パッシブ又はアクティブアンテナ型であってよい。
【0014】
前記放電ランプはさらに、前記放電容器の少なくとも一部の回りに石英絶縁スリーブを含み、かかる絶縁スリーブは、内直径が約20mmと28mmの間であり、長さが約50mmと70mmの間である。前記石英スリーブは前記放電チューブのホット/コールドスポット温度に影響を与え得る。
【0015】
前記ランプはさらに、前記セラミック放電容器及び前記石英スリーブを含む周囲の間にガス(例えばN2等)を含み得る。前記ガスの圧力は、約100及び400Torrの間である。前記ガスは、窒素N2、及び/又は窒素−ネオン(N2−Ne)混合物を含む。本発明のシステムによるMHランプは、約150と約450ワットの間の電力範囲を持つことができる。もちろん他の電力範囲もまた含まれる。例えばプローブ始動MHランプとして1500Wまでを含む。
【0016】
他の例示実施態様において、放電ランプの製造方法は次の工程を含む:キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し;前記キャビティに位置する、0.75と0.85(又は0.80と0.85)の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)化学充填物で前記キャビティを充填し;及び前記キャビティ内に部分的に、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーを設けて、前記キャビティをシールして前記セラミック放電ランプを、イングナイト回路を用いることなく、プローブ始動バラストで始動して作動させる。
【0017】
充填の工程はさらに、前記キャビティにネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物を充填することを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物が、約98.0%と99.5%の間のNeを含み、前記ネオン−アルゴンペニング混合物の残りがArであるか、Arを含む。さらに、前記充填工程が、痕跡量Kr85を前記キャビティ内に添加することを含む。さらに、前記充填工程は、前記化合充填物又はガスの圧力を調節して前記充填物が150Torr以上250Torr以下であるようにすることを含む。
【0018】
本方法によれば、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いから分離して配置することを含み、それによりアーク長さが例えば約10mmと約16mmの間であり、かつより高い出力ランプではより長いアーク長さを定義し得る。
【0019】
本方法は、さらに、アンテナの形成および、前記アンテナを前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーへ結合させることを含む。前記アンテナは、前記セラミック放電容器と一体化して形成することが可能であり、又は前記セラミック放電容器から別に形成されてもよい。前記アンテナは必須ではなく場合により用いるものであり、前記ランプを始動させるために必要ではない場合もある。
【0020】
前記方法はさらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに石英スリーブを設けてもよい。さらに、前記方法は、前記石英スリーブと前記放電容器との間に圧力が約100と400Torrの間のガスで充填してもよい。
【0021】
さらに他の例示実施態様においては、放電ランプは:第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と;前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ約0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)化学充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び、第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、前記第一の端部が前記第二のキャビティに位置する。前記第二のキャビティは、お互いに比例し、LINT/DINTとして定義されたアスペクト比が2以下(例えば1.2と2.0の間)であるような、内部長LINT及び内部直径DINTを持つ。しかし、他の比も本発明の範囲に含まれる。本セラミック放電ランプは、イグナイタ回路、内部又は外部の例えば内部プローブ、始動電極、バイメタルスイッチを用いることなく、プローブ始動バラストを用いて始動し作動させる。
【0022】
本発明システム、方法、装置及び機器は、セラミック放電メタルハライド(CDM)ランプであって、高電圧イグニッション回路を用いる又は用いないバラストシステムで使用するランプを提供する。さらに、本発明システムは、Ne−Arペニングガス混合物を含むCDMランプを提供する。これは、例えばAr、Kr又はXr等の他の希ガスよりも大きい浮力を持ち、従って、制御された曲がりを有するアークを生成することが可能となる。前記化学充填物にはまた、NeKr85、Ar、Kr及び/又はXeが含まれる。
【0023】
本発明の装置及びシステム及び方法のさらなる適用分野は、以下詳細な説明に基づき明らかとなるであろう。当該詳細な説明及び具体的な実施例は、本発明のシステム及び方法を例示的に説明するものであり、本発明のシステムを説明することだけを意図したものであり、限定することを意図したものと理解されるべきではない。
【0024】
本発明の装置、システム及び方法の他の構成、課題及び利点については、以下の記載、特許請求の範囲及び添付の図面に基づきより理解される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】図1は、本発明のシステムのひとつの実施態様による、MHランプの断面図である。
【図2】図2は、図1の線2−2に沿うMHランプの側断面図である。
【図3】図3は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの断面図である。
【図4】図4は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの側面図である。
【図5】図5は、本発明のシステムのひとつの実施態様によるMHランプの詳細な側面部分図である。
【図6】図6は、本発明のシステムのひとつの実施態様による外周部を持つMHランプの側面図である。
【図7】図7は、本発明のシステムの他の実施態様によるMHランプと外周部の側面図である。
【図8】図8は、本発明のシステムによる340Wランプの出力スペクトルを説明するグラフである。
【図9】図9は、本発明のシステムによる340Wランプのパワースィープを説明するグラフである。
【図10】図10は、本発明のシステムによるランプの、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフである。
【図11】図11は、本発明のシステムによる新しいNe−Ar充填ランプの、再点火電圧対圧力を説明するグラフである。
【図12】図12は、本発明のひとつの実施態様による、ランプの下方に設けられたフレームワイヤを持つNe−Arランプにおいて、アーク曲がり対電極分離を説明するグラフである。
【図13】図13は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、最大アークチューブ壁温度対出力を説明するグラフである。
【図14】図14は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、閃絡電圧を説明するグラフである。
【図15】図15は、本発明の実施態様による、ガス充填及び真空外周部について、効率対350Wで作動されるランプの内部スリーブ直径を説明するグラフである。
【図16】図16は、本発明のシステムの実施態様による330Wランプの100時間での光学的結果を示すグラフである。
【図17】図17は、本発明のシステムの実施態様による205Wランプの100時間での光学的結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
特定の例示実施態様につき以下の説明的記載は、説明だけのものであり、本発明のシステム、その応用、使用を制限することを意図するものではない。本発明のシステム及び方法についての以下の詳細な説明において、参照符号が図面及び一部として付されている。また、記載されるシステム及び方法が実施され得る具体的な実施態様を説明する方法で示される。これらの実施態様は、当業者が、ここで開示されたシステム及び方法を実施するために十分詳細に説明されている。他の実施態様も利用可能であり、構造及び論理的変形もまた、本発明のシステムの本質及び範囲から外れることなく実施可能であるということは理解されるべきである。
【0027】
以下の詳細な説明は、従って、制限する意味で理解されてはならない。本発明のシステムの範囲は、添付の特許請求の範囲のみで定義される。ここで、図面における最初の番号は通常図面番号に対応する。ただし複数の図に表される同じコンポーネントには同じ番号が付されている。さらに、明確にするという目的で、ある構成の詳細については、当業者にとっては明らかであり本発明のシステムの記載を不明瞭にしないために、言及されていない。
【0028】
本発明システムのひとつの実施態様によるMHランプ100の断面図が図1に示される。前記ランプ100は、ひとつ又はそれ以上の、例えば結晶性アルミナ等のセラミック放電容器102を含み、容器端部118、フィードスルー106及び例えばアクティブ又はパッブアンテナ122等のアンテナを含む。
【0029】
前記放電容器102は、特定の形状化がされており、放電キャビティ108を定義する。これは前記容器端部118の間に位置し、長さLINT及び内部直径DINTを持つ。前記内部長さLINT及び内部直径DINTはお互いに比例関係にあり、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比は2以下である。前記内部キャビティ108は、球状形状であってよく、望ましい化学充填物116を含む。前記キャビティ108は、それぞれの容器端部118に位置するひとつ又はそれ以上の開口部120を持つ。開口部120は、適切な電気リード、例えばフィードスルー106等が通過可能なように形状及びサイズが設けられている。キャビティ108は、適切な化学充填物で充填されている。かかる充填物は、イオン化充填物であって、ネオン(例えば始動ガスとして)等の不活性ガス、ひとつ又はそれ以上のメタルハライド、痕跡量のクリプトン85(Kr85)及び以下説明するように水銀も同様に含まれ得る。
【0030】
前記キャビティ108は、全ての適切なシールに用いられるガスタイト方法でシールされていてもよい。例えば、前記シールはフリット104を含み、これは前記放電容器102及び隣接するフィードスルー106の部分をシールして前記キャビティ108をシールする。前記フリット104は、すべての適切な材料を用いて形成できる。前記材料としては、ガラス、バリウム又は他の適切なシーリング及び/又は絶縁材料が挙げられる。さらに、前記フリットのための適切な材料は、前記ランプが使用の際に加熱/冷却を経て不要な力が前記ランプ100又はその一部に加わらないように、熱膨張率が前記放電容器と類似している。前記キャビティ108は、例えばNe−Ar及び/又はAr−Hg等のペニングガス混合物を含む。放電容器102は、適切な技術で製造できる。例えば、放電容器102は、射出成形材料から形成され、その後空気焼成技術に供される。注意すべきは、前記放電容器の純度を維持することで、H汚染を減少させ、使用の際にH−スパイクを減少又は抑制することである。
【0031】
前記フィードスルー106のそれぞれは、第一及び第二のフィードスルー端部112及び110を持ち、かつ前記電極114が前記キャビティ108内に設けられている前記第一の端部112の次に位置され得る電極114を持つ。前記フィードスルー106は、ひとつ又はそれ以上の材料から形成され、前記図1に示される電極のチップ間距離である距離LEでお互いに離れていてもよい。前記フィードスルー106は、全ての適切な材料から製造されていてよい。例えばひとつ又はそれ以上のフィードスルー106は、例えば、ニオビウム(Nb)、サーメット及びタングステン(W)を含む3部分構成を含むことができる。前記フィードスルー106のニオビウム部分は、前記第二の又は外側端110に隣接していてもよく、前記フィードスルー106のW部分は前記フィードスルー106の一部分に位置していてもよく、前記第一の又は内部端112に隣接し、前記フィードスルー106のサーメット部分は前記Nb及びW部分の間に位置されてもよい。さらに、前記フィードスルー106は、ひとつ又はそれ以上のエンボス部分10を、例えば前記キャビティ108をシールするための補助するために含んでいてよい。
【0032】
アンテナ122は、始動を補助するために使用され、パッシブ又はアクティブタイプを含む。ワイヤアンテナが示されているが、前記アンテナは、他のタイプ、例えばPhilips Invented Anntenna(PIA)タイプアンテナ、例えばRenardus等のUS特許No5541480に「High Pressure Discharge Lamp with Metal Layer on Outer Surface」として開示されたもの、及び/又はJacobs等のUS特許No4260929に「High Pressure Sodium Vapor Discharge Lamp」として開示されたものが挙げられる。これらの文献は共に参照され、本明細書の一部とする。前記アンテナ122は、例えば前記電極114の間にある領域での前記放電容器102の外側部分に沿って、伸ばすことができる。さらに、前記アンテナ122は、ひとつ又はそれ以上のリング122を含むことができる。これらは部分的に及び/又は完全に前記放電容器102の外周(例えば前記ネック124)を取り囲むことができる。前記アンテナ122は、全ての適切な導電性材料例えば、タングステン、モルブデン(Mo)、タンタル(Ta)、それらの合金等を用いて形成され得る。さらに、前記アンテナ122は、前記放電容器102と全体又は一部を一体化して形成することができる。例えば前記アンテナ122は、少なくとも一部の前記放電容器102を形成する導電性材料を含むことができる。さらに、前記アンテナは、一体化ハイブリッド(イグニッション)アンテナを含むことができる。これはUS仮特許出願No61/079514(代理人書類番号No010330、2008年7月10日出願)で「High pressure Sodium Vapor Discharge Lamp with Hybrid Antenna」として記載されている。当該内容は、参照して本明細書の一部とする。従って、アンテナはイグニッションパルスを減少させるために、製造コストと複雑性を減少させると同様に、適用され得る。ここで記載の種々の実施態様において、前記アンテナは、パッシブ、アクティブ又はハイブリッドアンテナであってよい。
【0033】
サーメットには、例えば35−55%モリブデンサーメット等の適切な全てのサーメットが含まれる。さらに、55%モリブデンサーメットは、35%モリブデンサーメットを用いる際に供される発光効率に比べて約6%高い発光効率を生じる。しかし、サーメットの他の値もまた本発明の範囲に含まれる。
【0034】
化学充填物116は、望ましいパワーファクタ及び/又はルーメン出力を持つ成分の組み合わせを含むことができる。例えば、望ましい範囲として、前記パワーファクタが0.75と0.85(又は0.80と0.85)の間で変動可能なものが考えられる。例えば、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物化学充填物がパワーファクタ約0.83を生じるものとして使用され得る。しかし他の化学充填物もまた考えられる。例えば、化学充填物には、例えば3000から4000Kの色温度の望ましい色特性を実現するために、Na−Tl−Ca−Ce−Mn、Na−Tl−Ca−Ce−Mg、Na−Tl−Ca−Ce、Na−Tl−Ca−Ce−Cs、Na−Tl−Ca−Ce−In−Cs及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物が挙げられる。さらに、化学充填物には、例えば4K塩混合物等が含まれる。400W交換ランプで、LVが約135Vである場合、40mgのCDM4k塩+4.0mgNaI追加+CsIの混合塩である。化学充填物は、例えば5.3mgのHg量を含むことができる。しかし、他のHg量もまた考えられる。
【0035】
従って、式1を考慮すると、より低いパワーファクタを持つ化学充填物を持つランプは、Na−Sc化学充填物を持つ類似のランプに比べてより高いLVを生じることができる。Na−Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物化学充填物のさらなる利点は、同じ出力(即ち同じLOW)ランプでは、従来のNa−Sc化学充填物と比べてより高いルーメン出力を得るということである。従って、ランプのLOWが低い場合であっても、類似のルーメン出力が、低いパワーファクタを持つ化学充填物を用いて得られ得る。さらに、この化学充填物の利点は、エネルギ節約ランプを使用する際に、バラストの見かけLVとより合致する範囲のLvを含むことができるということである。本発明のシステムによる340Wランプと、プローブ始動用バラスト又はパルスタイプバラスト(例えばM59又はM113タイプのバラスト)を用いて従来の400WMHでの従来の400Wランプとの、100時間電気的及び技術的性質の実験的比較が、下表1及び2に示される。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
表1を参照すると、本発明のシステムによる340Wランプのランプ電圧(LV)及び電流(IL)は、従来のQMH400Wランプの対応する値と類似であることが分かる。従って、これらの値が前記バラストの対応する見掛け値(例えば400Wバラスト)と一致することから、前記バラストの効率及び寿命は、本発明のシステムによる340Wランプにより悪くは影響されていない。
【0038】
さらに、表2を参照すると、本発明のシステムによる340Wランプの100時間光出力(ルーメンで)は、従来のQMH400Wランプの出力を比べて類似していることが分かる。しかし、約8000時間作動後では、本発明のシステムによる光出力(平均ルーメンで)は、従来のQMH400Wを超えている。さらに、本発明のシステムによる340Wランプの、カラーレンダリングインデックス及びMPCD(平均感知色差)を含めることができる色特性は、従来のQMH400Wを超えている。最後に、本発明のシステムによるランプの寿命に亘る約200Kの予想される色シフトは、等価な従来のQMHランプの寿命に亘る予想色シフトの600Kよりも小さい。
【0039】
明細書には340Wランプについて示されているけれど、本発明のシステムによるランプは、例えば175W−1000W又はそれ以上の範囲を含むランプも含まれ得る。さらに、本発明のシステムによりランプは、同等のルーメン出力を提供しつつ、従来のQMHランプに比べて、約15−20%大きいエネルギ節約を提供することができる。これは、表3を参照するとさらによく説明されており、本発明のシステムによる種々のランプの出力につきエネルギ節約が示されている。
【0040】
【表3】
図2の線2−2に沿って切り取られた本発明のシステムによるMHランプの断側面図が図2に示される。示されるように、第一及び第二の半径方向断面a及びbは、前記キャビティ108の中心軸から外側に伸びており、お互いに等しくてもよい。前記キャビティ108の領域にある前記放電容器102の壁は、前記キャビティ108の前記外部直径(DEXT)及び前記内部直径(DINT)で定義される。アーク曲がりは、電極114間(図1)の距離LEを短くすることで減少させ得るので、距離LEは、アーク曲がりが望ましい範囲であるように選択され得る。さらに、電極114間の距離LEの減少は、前記ランプ100の発光効率を増加させ得る。
【0041】
本発明のシステムによる実施態様によるMHランプ300の断面図が図3に示される。前記ランプ300は、図1に示されるランプ100に類似するが、前記ネック部分324が、前記ランプ100のネック部分124に比べてより長いという点で異なる。さらに、ひとつ又はそれ以上のフィードスルー308は、前記キャビティ108のシーリングを強化するために模様付け又はエンボス部分325を持つ。このエンボス部325は、サーメット部分に対応でき、かかるサーメット部分は、内部Wフィードスルー部分及び内部Nbフィードスルー部分の間に位置され、また図1と関連して説明される。アーク301は、前記第一及び第二の電極314の間に伸びていることが示される。明瞭にするためにアンテナは示されていない。前記アーク曲がりは電極314間の距離LEが短くなると減少することから、この距離LEは、アーク曲がりが望ましい範囲になるように選択され得る。さらに、電極114間の距離LEを減少させることは、前記ランプの発光効率を増加させ得る。
【0042】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプ400の側面図が図4で示される。前記ランプ400は、始動補助のためのアンテナ422を含み得る。前記アンテナ422は、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)等の全ての適切な導電性材料から形成され得る。示されるように、アンテナ422は、前記ランプ400のひとつ又はそれ以上のネック部424を取り囲むようにワイヤを用いて形成され、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルー406と電気的に結合される。しかし、前記アンテナを電気的に結合する他の方法もまた考えられる。例えば前記アンテナは、例えばタングステン等の導電性材料を用いて、前記放電容器402上に堆積させたり、一体化して形成させたりして形成することができる。さらに、前記アンテナ422は、又はその一部が、前記シールガラス(フリット)404の少なくとも一部に伸びているか又は堆積されていることも可能である。例えば、タングステンペーストを、放電チューブ(及び/又は前記放電チューブのひとつ又はそれ以上の端部をシールするボタンシールの一部)に適用し、その後、数ミクロンのキャピラリ作用により前記チューブの形成されたアルミナ材料の孔の中に「吸い込ませる」ことが可能である。さらに、パッシブアンテナは知られているが、アクティブアンテナ又はハイブリッドアンテナもまた適用され得る。もちろん、アンテナは、本発明システムで用いる応用及びバラストに依存して前記ランプを始動するために必要ではない場合もあり得る。
【0043】
さらに、アンテナ422は、フィードスルーに隣接して位置される近位端部及び/又は前記ランプ400のネック部424間のいずれかに位置され、システム放電容器402に関しては非対象となる遠位端部を持ち得る。本発明のシステムによる前記ランプの長さを制御することで、前記ランプはQMH又はMSタイプのランプを用いる装置に容易に適合させ得る。
【0044】
前記放電容器402を充填するガスに関しては、前記ガス充填416は、Ne−Arペニング混合物を含み、前記充填圧力は、閃絡電圧(又は始動電圧)を減少させる及び/又はランプをウオームアップの際にスイッチオフにする原因となるヨウ化水素(HI)再始動電圧スパイクの形成を低減させるか抑制するように(例えば150及び250Torrの間に)調節される。前記化学充填物圧力が増加することは、純粋ガス(例えばAr、Kr又はXe)を用いる通常の実施とは逆であり、前記化学充填物は、化学充填物の圧力減少に従って化学充填物閃絡電圧は減少する。このことは以下図10ー13を参照してより十分説明される。
【0045】
さらに、例えば水素(H)等の不純物をランプのキャビティ内に導入することは避けるべきである。というのは、例えばHI−再始動電圧スパイク等の望ましくない影響を低減するか除去するためである。従って、HI−再始動電圧スパイクは、始動ガスのタイプ、アークチューブ圧力及び/又はチューブ容積を制御することで避けることができる。例えば、アーク長さを等価な従来のランプで用いられる長さから減少させること(例えば210W及び330Wでそれぞれ、約10.1mm及び12mm)により、及び前記化学充填物圧力を少なくとも150Torrに増加することにより、HI−再始動電圧スパイクは十分制御され得る。さらに、充填ガスのタイプが、HI−再始動電圧スパイクを減少させるか又は完全に除去することができるように選択され得る。例えばAr又はNe充填よりはXeでの充填で、HI−再始動電圧スパイクはほとんど観察されなかった。さらに、Ar充填はNe充填よりも僅かなHI−再始動電圧スパイクを生じ得る。
本発明のシステムの実施態様によるMHランプの詳細な部分的側面図が図5で示される。ランプ500は、少なくともひとつの放電容器502、フィードスルー506及びアンテナ522を含む。前記フィードスルー506は、電極514を含み、これはキャビティ508内に位置される。放電容器502は、ネック部524を含み、これは外部直径(又は外部周囲)を持ち、前記放電容器502のキャビティ部分508の外部直径(又は外部周囲)よりも小さい。前記アンテナ522は、例えばタングステン(W)、モルブデン(Mo)及び/又はタンタル(Ta)ワイヤ等の導電性材料から形成され、ひとつ又はそれ以上の端部を持ち、前記アンテナ522が前記ネック部524の一部を又は完全に囲み、前記フィードスルー506と電気的に結合して前記ランプの始動を補助する。これらの部分の前記ネック524の直径(又は外部周囲)は、前記アンテナ522の端部に隣接するように位置を調節され得る。それにより前記フィードスルー506と前記アンテナ522が電気的に結合される。
【0046】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプ600の側面図が図6に示される。ランプ600は、少なくともひとつの外周部602、ベース604、第一及び第二のステムリード606及び640、(ガラス)ステム634、ワイヤフレーム608、凹部616及び例えば放電ランプ642(これは、例えばランプ100、400と類似であってよい)等の照明源を含む。
【0047】
前記外周部602は、ガラス又は他の適切な材料で形成されてよく、例えばスレッドベース604等の適切なベースに付着されている。しかし、例えばミニカン、二重接触バヨネット、ピンベースPG−12等の他のベースもまた考えられる。前記外周部602は、中に放電ランプ642が位置されているキャビティ622の少なくとも一部を形成する。
【0048】
前記放電ランプ642は、放電容器630(PCA又は他の適切な材料から形成され得る)、フィードスルー610、612及びアンテナ614を含む。前記アンテナ614はパッシブ、アクティブ又はハイブリッドであってよい。前記アンテナ614は、前記ランプ内の前記ワイヤフレーム608等のコンポーネントを曲げないように配置されるべきである。
【0049】
前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記放電ランプ642及び他の部品を位置決めするフレームを形成し、例えばスチール等の導電性材料から形成され、蒸発を避けるためにコーティングを含み得る。例えば、前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記外周部602内の他の暴露される導電性部品と同様に、蒸発(例えばフレームワイヤの蒸発)を減少させるか又は完全に抑制するために、ニッケルコーティングを含み得る。前記第一及び第二のステムリード606、640は、それらの間が曲がらないようにそれぞれお互いに適切な距離で離されるべきである。
【0050】
前記第一及び第二のステムリード606、640は、前記ベース604及び導電性センターコンタクト638それぞれと、その第一の端部で結合され得る。前記第一のステムリード606の前記端部はまた、延長部626と結合されてもよい。これは、前記放電ランプ642のフィードスルー610に結合される。前記第二のステムリード640の端部は前記ワイヤフレーム608に結合されてよい。前記ワイヤフレーム608は支持装置と組み合わせるために適した端部618を含み、前記支持装置は例えば凹部616等が挙げられ、これは前記外周部602に相対して前記ワイヤフレーム608を位置するために用いられる。しかし、支持装置の他のタイプも使用され得ることはまた考えられる。従って、前記ワイヤフレーム608は開口部を含むことができ、前記開口部には、前記凹部616の少なくとも一部が設けられる。しかしまた、例えばワイヤ等の位置決め装置が、望ましい場合に、前記ワイヤフレーム608回りに設けられてもよい。
【0051】
前記第二のワイヤステムリード640の端部は、前記放電ランプ642の対応するフィードスルー612と、直接又はひとつ又はそれ以上の他のリードを介して、結合されてもよい。前記ステムリード及び他の電気的導体は十分な空間を有し、それにより相対する電極を有するステムリード及び/又は導体間でアークすることを避けるべきである。図6で示されるように、前記ワイヤフレーム608は、前記ランプ600が水平位置に置かれる場合には、アーク曲がりを減少させるための二重フレームを形成する。しかし望ましい場合には、単一フレームが使用され得る(例えば、2つの側に対して、放電ランプ642のひとつの縦側に位置される)。
【0052】
ガラスステム634は、前記キャビティ622の少なくとも一部を形成し、前記第一及び第二のステムリード606、640それぞれのための通路(及びシール)を提供する。絶縁体636は、前記金属ベース604と前記センターコンタクトとを絶縁するために使用され得る。
【0053】
前記キャビティ622は好ましくは、望ましい雰囲気を維持する。例えば前記雰囲気には望ましい圧力のガスを含むことができる。さらに、前記キャビティ622と接触する部品の冷却を増加するために、前記キャビティは、例えば望ましい圧力のN2等のガスを含んでいてよい。さらに、前記放電ランプの始動電圧は、ガス充填物で前記キャビティ622を充填することで低下させることができる。例えば窒素−ネオン等のガス充填物である。しかし、前記キャビティ622が、真空状態で維持されることも考えられる。真空条件では、前記放電ランプの作動温度を上げ得る。従って、前記キャビティ622内に含まれる雰囲気は、前記放電ランプ642のコールド/ホットスポット温度を制御するために使用可能である。
【0054】
場合により、例えば石英シュラウド646等のシュラウド(又はスリーブ)を、前記放電ランプ642の回りの少なくとも一部に位置させてもよい。それにより、前記放電ランプ642のコールド/ホットスポット温度の制御及び/又は前記放電ランプが破壊された場合の保護を提供する。前記石英シュラウド646は、すべての適切な機構を用いて配置されることができる。例えば、保持装置648を前記ワイヤフレーム608の部分に付着させ、前記石英シュラウド646を望ましい位置に保持し得る。前記石英シュラウド646は、本発明のシステムによる330Wランプを用いる場合には、内部直径として例えば22−28mmを持ち得る。しかし、他の直径もまた考え得る。場合により、酸素及び汚染物(例えば水、水素、メタン及び他の炭化水素汚染物)除去装置、例えばひとつ又はそれ以上のゲッタ644を、前記ステムリード606、640のひとつ又はそれ以上に付着させ、前記ランプ600の前記キャビティ622内から酸素を除去するように作用させてもよい。
【0055】
従って、本発明のシステム及び装置により、高圧、低コスト、高信頼性及びプローブ始動バラスト及び/又はパルスバラストと用いることができ、容易に始動可能な高効率CDMタイプランプが提供される。
【0056】
本発明のシステムの実施態様によるMHランプの照明試験結果を説明するグラフが下表4に示される。表4で、第6カラムは、ルーメン/ワットでの発光効率であり、CCTは関連する色温度であり、CRIは色レンダリングインデックスであり、x及びyは、CIE(International Commission on Illumination)1931色空間のカラーインデックスであり、MPCDは平均知覚色差である。表4の最下行は、従来の400Wランプを用いて得られた結果を示す。
【0057】
【表4】
表4には、本発明のシステムにより340Wランプを見かけ電線電圧及びリアクタバラストを用いて試験ランプとした100時間試験データが示される光技術的性質(LTP)は、100時間、リアクタバラスト上の見かけ電線電圧(例えば220V)で読まれる。平均効率は、107.8Lm/Wである。従来のスイッチ/プローブ始動400WQMHランプでは90lm/Wである。これらは、表4の列でLm/Wとラベルされた値、及び表4の行で平均及び石英とラベルされた値からわかる。計算された光維持性は400WQMHランプよりも優れている(例えば8000時間で65%)。さらに、本発明のシステムによるランプの色点は、黒体線(BBL)に近い。
【0058】
本発明のシステムによる実施態様による外周部を持つMHランプ700の側面図が図7に示される。ランプ700は、二重バヨネットマウント790を含む。さらに、外側に突き出る凸部716が、アークチューブ730を支持するためのワイヤフレーム708の少なくとも一部に位置する。
【0059】
本発明のシステムの実施態様による340Wランプについて出力スペクトルを示すグラフが図8である。451nmでの発光が強調されている。100Vでの従来のエネルギ節約ランプとは反対に、約136Vの高ランプ電圧(LV)のため、及び高水銀圧のために、610nmと640nmの範囲のCa分子放射が強調されている。本発明のシステムによるランプのN−T−C−C−Inヨウ化物によるスペクトルの赤領域での放射は、従来のNa−Sc充填物ランプの4000−4300Kの色温度とは逆に、3929Kの色温度へ減少する。
【0060】
本発明のシステムの実施態様によるランプの始動試験結果をより詳細に説明する。第一に、本発明のシステムによるランプは、例えば従来のM59バラスト等のプローブ又はスイッチバラストを用いて、かつイングナイタを用いることなく始動した。すなわち、本発明によるセラミック放電ランプは、プローブ始動バラストを用いて、すべての内部/外部イグナイタ回路もすべての始動電極、プローブ又は内部イグナイタも用いることなく、作動する。100時間作動後、試験ランプは170V電線電圧(これは、240Vの見かけ電線電圧とは異なり)で始動した。
【0061】
本発明システムは、CWAタイプバラス及び他の磁気バラストとの適合性があり、バラスト始動及びパルス始動バラストの両方のバラストで作動する。前記ランプは、内部イグナイタ回路も始動電極(又は内部イグナイタ)も用いることなく、プローブ始動バラストで作動される。しかし、電子バラストでのルーメン維持は、CWAバラストでのルーメン維持よりも良好であり得る。さらに、本発明のシステムは、M59及びM135タイプバラストと適合性がある。本発明のセラミックランプによる340Wセラミックランプ(例えば、CDM340Wと参照される)と、従来の石英ランプ(例えば、QMHスイッチ/プローブ始動400W、及びQMSパルス始動400W)とのLTP(光技術性質)比較が下表5に示される。本発明装置によるセラミックランプが、従来の石英ランプに比べて顕著に優れていることに留意すべきである。例えば顕著なルーメン維持性同様、より優れたカラーレンダリング及び色温度制御である。
【0062】
【表5】
表5の第2列は340Wエネルギ節約CDMランプで、プローブ始動又はパルス始動バラスト(例えばM59及び/又はM135のANSIバラスト)を用いて作動されることができる。
【0063】
明細書では340Wランプを例示して記載されているが、本発明システムによるエネルギ節約ランプは、中程度及び高出力装置に容易に拡張できる。本発明システムによる種々のランプについて従来のランプと比べて可能なエネルギ節約については表3に示される。
【0064】
説明したように、本発明システムによる前記ランプは、パワーファクタ化学充填物(例えば約0.82)を用いることができる。これは、Na−Scシステム(例えば0.92)よりも低く、かつ従ってバラストの寿命に悪影響は与えないであろう。しかし、他のパワーファクタも又考えられる。例えばパワーファクタ0.75−0.85も望まれるように使用可能である。さらに、前記パワーファクタは、見かけ電圧が対応するバラストの要求に従うように選択することができる。
【0065】
従って、例えば高ルーメン出力及び優れた色特性等の強化されたランプ性能を持つランプシステムが提供される。さらに、前記ランプは、出力に依存して、例えば対するバラストについてのANSI値と適合する。例えば、250W交換ランプ(即ち、表3に示される205Wランプ)は、M58バラストについてのANSI値と適合し得る。
【0066】
本発明のシステムによる340Wのパワースイープを説明するグラフが図9に示される。種々の出力レベルで1000時間照明測定された。出力が400Wから300Wに減少させると、効率とCRIは減少するが速度は遅い。CCTは、400Wで3800Kに増加し、300Wでは4200Kに増加する。R9は、400Wで85から300Wで44に減少する。この試験が、1000経過した後のランプを用いて実施されたことから、効率及び他の光技術性質(LTP)は、100時間経過後のものとは少し異なる可能性はある。
【0067】
本発明のシステムの実施態様による、閃絡電圧対化学充填物圧力を説明するグラフが図10に示される。ガス充填外周部(例えば外周部602)は、前記ランプの放電キャビティ内に含まれ得るNe−Ar混合物のより高い熱伝導性を補償することができる。これは、前記水平方向で測定されるアークチューブ壁の最大温度を比較すると分かる。前記外周部が真空に維持される場合、最大アークチューブ温度は、同じ出力で実質的にアルゴン充填のランプと比べて、Ne−Ar充填では約60K高くなり得る。しかし、前記外周部が圧力ガスで充填される場合(例えば、本例で300Torr窒素N2で)、Ne−Arアークチューブの最大アークチューブ温度は、Arを含むアークチューブかつ真空である外周部で作動される場合のアークチューブの場合と同じである(例えば図13)。さらに、閃絡電圧は、ガス充填外周部を用いる場合よりも低くなり得る。これは、205Wランプで測定され、図14に示される。ここで、これらのランプはED28であり、前記ランプ中に175TorrのN2充填物を持つ。
【0068】
本発明のシステムの実施態様による新規なNe−Ar充填ランプの再始動電圧対圧力を説明するグラフが図11に示される。
【0069】
本発明のシステムの実施態様によるランプの下方に位置するフレームワイヤを持つNe−Arランプのアーク曲がり対電極分離を説明するグラフが図12に示される。上記説明したように、より軽いガスを用いることによるアーク曲がりは、前記電極を共に近づけて配置することで解消できる。電極をお互いにより近づけて配置することのさらなる利点は、発光効率が増加することである。
【0070】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての最大アークチューブ壁温度対出力について説明するグラフは図13で示される。図13には、ArKr85を持つアークチューブが比較のために示される。
【0071】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填及び外周部真空についての閃絡電圧について説明するグラフは図14で示される。
【0072】
本発明のシステムの実施態様によるガス充填外周部で350Wで作動されるランプの効率対内部スリーブ直径を説明するグラフが、図15に示される。ガス充填雰囲気で作動する際、前記塩温度は要求されるランプ効率を達成するには低温すぎるようになる可能性がある。従って、石英ガラスシュラウド(例えばスリーブ)が前記アークチューブ回りに配置され、絶縁シールドとして作用し、また汚染防止として作用する。従って、前記ランプは、ANSI汚染試験に合格することが可能となり、ランプをオープン構成で使用することが可能となる。前記シュラウドのサイズは、重要であり、シュラウドが大きすぎると、前記アークチューブに十分な絶縁性を提供できなくなり、又前記シュラウドが余りに小さいと、前記チューブをさらに冷却することとなる。従って、前記シュラウドの形状及びサイズは望ましい絶縁性が得られるように調節されるべきである。これを達成するひとつの方法は、前記シュラウドの内部直径(ID)を調節することであり、それにより前記シュラウドが望ましい熱絶縁性を提供する。
【0073】
本発明のシステムの実施態様による330Wランプの100時間での光試験結果を説明するグラフが図16に示される。グラフ1600は、ベースアップ作動モードでの330Wランプの100時間光試験結果を示す。
【0074】
本発明のシステムの実施態様による205Wランプの100時間での光試験結果を説明するグラフが図17に示される。グラフ1700は、ベースアップ作動モードでの330Wランプの100時間光試験結果を示す。
【0075】
本システムの追加の利点及び構成は、本開示に基づき当業者には明らかである。また本システムの追加の利点及び構成は、本発明の新規なシステム及び方法を採用する人により実証され得る。その主な点は、従来の構成コンポーネントを用いて作動させることができる、より信頼性の高い、容易に始動されるHPSランプである。本発明のシステム及び装置の他の利点は、従来のランプに本発明のシステム及び装置の構成及び利点を組み込むことで容易にアップグレード可能であるということである。
【0076】
当然次のことは理解されるべきである。即ち、上記実施態様又はプロセス全てが、ひとつ又はそれ以上の実施態様及び/又はプロセスと組み合わせるか、又は分離することが可能であること、及び/又は本発明のシステム、装置及び方法による、とりわけ別々の装置又は装置部分を実行することが可能であるとうことである。
【0077】
最後に、上記説明は、本発明について説明することだけが意図されており、添付の特許請求の範囲について、全ての特定の実施態様又は一群の実施態様に限定するように解釈されるべきではない。従って、本発明システムは例示的実施態様に基づいて具体的に詳細に説明されたが、種々の変形、変法実施態様がまた当業者には、以下の特許請求の範囲で与えられる本発明のシステムの本質及び範囲から離れることなく想到され得るものであることは理解されるべきである。従って、明細書及び図面は、説明するためのものであると考えられるべきであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
【0078】
特許請求の範囲の解釈のため、以下の点理解されるべきである。
a)用語「含む」は、請求項に挙げられるより他の要素又は工程を除外するものではない。
b)用語「ひとつ」は、複数の要素の存在を除外するものではない。
c)特許請求の範囲中のすべての参照符号は特許請求の範囲を限定するものではない。
d)いくつかの「手段」は、同じ事項又はハードウエア又はソフトウェアで実施される構成及び機能で表現される。
e)開示された全ての要素は、ハードウェア部分(例えば、分離された又は一体化された電子回路)、ソフトウェア部分(例えば、コンピュータプログラミング)オフサイドそれらの組み合わせを含む。
f)ハードウェア部分は、アナログ又はデジタルのひとつ又は両方が含まれていてよい。
g)すべての開示された装置及びその部分は、特に指示がされていない限り、共に組み合わせる又は分離して新たな部分とすることができる。
h)ステップ、工程のいかなる特定の順も、特に指示がされていない限り、要求されるものではない。
i)用語「複数の要素」は、2又はそれ以上の要素を含む。要素の数についてなんらの特定に範囲も意図されていない。即ち、複数の要素は、2つの要素であってもよく、及び測定できない数値の要素であってもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放電ランプであり:
メタルハイラド充填物を含むキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び
第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含み、
前記放電ランプが、イグナイト回路を用いずにプローブ始動バラストを用いて始動及び作動させる、放電ランプ。
【請求項2】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記メタルハライド充填物が、0.75と0.8の間のパワーファクタを持つ、放電ランプ。
【請求項3】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記キャビティが、内部長さLINT及び内部直径DINTを持ち、お互いに比例して、LINT/DINTとして定義されたアスペクト比が2以下である、放電ランプ。
【請求項4】
請求項3に記載の放電ランプであり、前記充填物が、約150と約200Torrの間の範囲である、放電ランプ。
【請求項5】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記重点物がさらに、ネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物を含み、前記ペニング混合物の約98.0から99.5%がネオンである、放電ランプ。
【請求項6】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記充填物がさらに、痕跡量のKr85を含む、放電ランプ。
【請求項7】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーがお互いに分離され、アーク長さが、約12mmと14mmの間である、放電ランプ。
【請求項8】
請求項1に記載の放電ランプであり、さらに、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーと結合するアンテナを含み、前記アンテナが前記放電容器と一体化されて形成される、放電ランプ。
【請求項9】
請求項1に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに位置する石英スリーブを含み、前記石英スリーブが20mmと28mmの間の内部直径、及び50mmと70mmの間の長さを有する、放電ランプ。
【請求項10】
請求項9に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器と前記石英スリーブの間にガスを設け、前記ガスが100と400Torrの間の圧力を有する、放電ランプ。
【請求項11】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記充填物が、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、NA−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、放電ランプ。
【請求項12】
放電ランプを製造する方法であり、前記方法は次の工程:
キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し;
前記キャビティを、前記キャビティ内に設けるメタルハライド(MH)充填物で充填し;及び
前記キャビティ内に部分的にひとつ又はそれ以上のフィードスルーを位置させて前記キャビティをシールし、前記放電ランプがイグナイタ回路を用いることなくプローブ始動用バラストを用いて始動し作動させること、を含む方法。
【請求項13】
請求項12に記載の方法であり、前記メタルハイライド充填物が、0.75と0.8の間のパワーファクタを持つ、方法。
【請求項14】
請求項12に記載の方法であり、前記充填工程がさらに、ネオン−アルゴンペニング混合物を前記キャビティ内に持ち、前記ネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物が、約98.0と約99.5%の間のNe及びNe−Arペニング混合物の残りがArを含む、方法。
【請求項15】
請求項12に記載の方法であり、前記準店工程がさらに、前記化学充填物の圧力を調節して前記圧力が実質的に150から実質的に200Torrの範囲に入るようにする工程を含む、方法。
【請求項16】
請求項12に記載の方法であり、前記位置させる工程が、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いに離れて位置させて、それによりアーク長さを実質的に12mmと14mmの間にする、方法。
【請求項17】
放電ランプであり、
第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と;
前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び
第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、
前記キャビティが内部長LINT及び内部直径DINTを持ち、それらが比例して、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比が2以下であり、かつ前記充填物が、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、放電アランプ。
【請求項1】
放電ランプであり:
メタルハイラド充填物を含むキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び
第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーを含み、
前記放電ランプが、イグナイト回路を用いずにプローブ始動バラストを用いて始動及び作動させる、放電ランプ。
【請求項2】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記メタルハライド充填物が、0.75と0.8の間のパワーファクタを持つ、放電ランプ。
【請求項3】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記キャビティが、内部長さLINT及び内部直径DINTを持ち、お互いに比例して、LINT/DINTとして定義されたアスペクト比が2以下である、放電ランプ。
【請求項4】
請求項3に記載の放電ランプであり、前記充填物が、約150と約200Torrの間の範囲である、放電ランプ。
【請求項5】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記重点物がさらに、ネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物を含み、前記ペニング混合物の約98.0から99.5%がネオンである、放電ランプ。
【請求項6】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記充填物がさらに、痕跡量のKr85を含む、放電ランプ。
【請求項7】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーがお互いに分離され、アーク長さが、約12mmと14mmの間である、放電ランプ。
【請求項8】
請求項1に記載の放電ランプであり、さらに、前記ひとつ又はそれ以上のフィードスルーと結合するアンテナを含み、前記アンテナが前記放電容器と一体化されて形成される、放電ランプ。
【請求項9】
請求項1に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器の少なくとも一部の回りに位置する石英スリーブを含み、前記石英スリーブが20mmと28mmの間の内部直径、及び50mmと70mmの間の長さを有する、放電ランプ。
【請求項10】
請求項9に記載の放電ランプであり、さらに、前記セラミック放電容器と前記石英スリーブの間にガスを設け、前記ガスが100と400Torrの間の圧力を有する、放電ランプ。
【請求項11】
請求項1に記載の放電ランプであり、前記充填物が、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、NA−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、放電ランプ。
【請求項12】
放電ランプを製造する方法であり、前記方法は次の工程:
キャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器を形成し;
前記キャビティを、前記キャビティ内に設けるメタルハライド(MH)充填物で充填し;及び
前記キャビティ内に部分的にひとつ又はそれ以上のフィードスルーを位置させて前記キャビティをシールし、前記放電ランプがイグナイタ回路を用いることなくプローブ始動用バラストを用いて始動し作動させること、を含む方法。
【請求項13】
請求項12に記載の方法であり、前記メタルハイライド充填物が、0.75と0.8の間のパワーファクタを持つ、方法。
【請求項14】
請求項12に記載の方法であり、前記充填工程がさらに、ネオン−アルゴンペニング混合物を前記キャビティ内に持ち、前記ネオン−アルゴン(Ne−Ar)ペニング混合物が、約98.0と約99.5%の間のNe及びNe−Arペニング混合物の残りがArを含む、方法。
【請求項15】
請求項12に記載の方法であり、前記準店工程がさらに、前記化学充填物の圧力を調節して前記圧力が実質的に150から実質的に200Torrの範囲に入るようにする工程を含む、方法。
【請求項16】
請求項12に記載の方法であり、前記位置させる工程が、ひとつ又はそれ以上のフィードスルーのそれぞれをお互いに離れて位置させて、それによりアーク長さを実質的に12mmと14mmの間にする、方法。
【請求項17】
放電ランプであり、
第一のキャビティの少なくとも一部を定義する外周部と;
前記第一のキャビティ内に設けられ、かつ0.75と0.85の間のパワーファクタを持つメタルハライド(MH)充填物を含む第二のキャビティの少なくとも一部を定義するセラミック放電容器と;及び
第一及び第二の端部を持つひとつ又はそれ以上のフィードスルーとを含み、
前記キャビティが内部長LINT及び内部直径DINTを持ち、それらが比例して、LINT/DINTとして定義されるアスペクト比が2以下であり、かつ前記充填物が、Na−Tl−Ca−Ce−Inヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mnヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Mgヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ceヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−Csヨウ化物、Na−Tl−Ca−Ce−In−Csヨウ化物及びNa−Tl−Ca−Ce−Mn−Csヨウ化物充填物のひとつから選択される混合物を含む、放電アランプ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公表番号】特表2012−514293(P2012−514293A)
【公表日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−542960(P2011−542960)
【出願日】平成21年12月15日(2009.12.15)
【国際出願番号】PCT/IB2009/055770
【国際公開番号】WO2010/076725
【国際公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年12月15日(2009.12.15)
【国際出願番号】PCT/IB2009/055770
【国際公開番号】WO2010/076725
【国際公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】
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