DE69514710T2

DE69514710T2 - Metallhalogenidlampe

Info

Publication number: DE69514710T2
Application number: DE69514710T
Authority: DE
Inventors: Souichirou Horikoshi
Original assignee: Iwasaki Electric Co Ltd
Current assignee: Iwasaki Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: DE682356T1; EP0682356A3; DE69514710D1; US5646472A; EP0682356B1; EP0682356A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenidlampe mit verbesserter Charakteristik der Farbtemperatur des Lampenlichts.
Metallhalogenidlampen werden heutzutage häufig in ihren speziellen Anwendungen eingesetzt. Wenn z. B. für Aufführungen eine Lichtquellenfarbe der untergehenden Sonne, eine Lichtquellenfarbe der aufgehenden Sonne, kaltes weißes Licht der Sonne und Tageslicht des blauen Himmels abgestrahlt werden wollen, werden Lampen mit Farbtemperaturen von 2000 bis 3000 K, von 3000 bis 4000 K, von 4000 bis 5000 K bzw. von 6000 bis 7000 K eingesetzt.
Eine Metallhalogenidlampe mit einem Bogentubus, der mit einer Kombination aus Metalliodiden gefüllt ist, beispielsweise Dysprosium-(Dy-)Iodid und Thallium- (TI-)Iodid, oder mit einer Kombination aus Metalliodiden wie Dysprosium-(Dy-)Iodid und Neodym-(Nd-)Iodid gefüllt ist, ist durch ihre hohe Lichtausbeute und starke Farbwiedergabefähigkeit gekennzeichnet. Anwendungsgebiete wie die Innenraumbeleuchtung durch derartige Metallhalogenidlampen finden zunehmende Verbreitung, die Nachfrage nach solchen Lampen nimmt zu.
Eine Farbtemperatur einer Metallhalogenidlampe bestimmt sich durch die Art der Füllung des Bogentubus. Deshalb eignet sich nicht jede Metallhalogenidlampe mit der ihr eigenen Farbtemperatur für den Einsatz als Farblichtquelle einer anderen Farbtemperatur.
Die EP 628 987 offenbart eine Metallhalogenid-Entladungslampe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Metallhalogenid-Entladungslampen sind auf der Außenfläche des Entladungsgefäßes mit Titan- oder Ceriumoxiden überzogen, die Licht bei speziellen Wellenlängen absorbieren. Die Temperaturen der Beschichtung während des Betriebs der Lampe betragen mindestens 873ºK, das Gewicht des Überzugs beträgt typischerweise 0,30 mg/cm². Das Beschichten erfolgt im Zuge der Fertigung des Entladungsgefäßes in einem Zwischenschritt.
Aus der JP-Offenlegungs-Gazette Nr. 02-256153 ist eine Methode bekannt, nach der eine Farbtemperatur einer Lichtquelle dadurch umgewandelt wird, daß eine optische Interferenzbeschichtung auf die Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats aufgebracht wird, welches die Lichtquelle einschließt. Mit Hilfe dieser Methode läßt sich eine Lampe einer gewünschten Farbtemperatur herstellen, indem eine optische Interferenzbeschichtung mit einer vorbestimmten spektralen Durchlässigkeitskennlinie verwendet wird. Derartige Vorschläge wurden üblicherweise gemacht, um eine Farbtemperatur einer Metallhalogenidlampe einer höheren Farbtemperatur abzusenken auf einen gewünschten Wert, wozu eine optische Interferenzbeschichtung (üblicherweise eine mehrlagige Beschichtung) eingesetzt wurde. Eine Spektralverteilung des durch eine mehrlagige Beschichtung auf der Oberfläche eines Bogentubus einer Metallhalogenidlampe oder auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen zylindrischen Tubus, der den Bogentubus einschließt, hindurchgelassenen Lichts ändert sich mit der spektralen Durchlässigkeitskennlinie der Beschichtung, und die Farbtemperatur der Lampe sinkt. Solche Vorschläge haben in keiner Weise den Umstand erkannt, daß es notwendig ist, dafür zu sorgen, daß die spektrale Durchlässigkeitskennlinie vorbestimmte Bedingungen aufweist, um die spektrale Abstrahlung von Licht in dem Bogentubus anzupassen, um eine Farbtemperatur um einen gewünschten Betrag zu senken. Selbst wenn also diese Vorschläge in der Praxis angewandt wurden, so kann ein gewünschtes Maß der Absenkung einer Farbtemperatur nicht immer garantiert werden. Erstens wird von den Schichtaufbaubedingungen, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer mehrlagigen optischen Interferenzbeschichtung bestimmen, die Bedingung für die Schichtdicke (op tische Dicke) nicht gezielt angegeben. Deshalb wird abhängig von einer Schichtdicke das Ausmaß der Absenkung einer Farbtemperatur unzureichend, oder eine Farbtemperatur steigt sogar, so daß eine gewünschte Farbtemperatur nicht erzielt werden kann. Darüber hinaus wird in einigen Fällen das Farbwiedergabeverhalten beeinträchtigt, und der gesamte Lichtstrom verringert. Zweitens: die Bedingung für eine Anzahl von Schichten wird nicht gezielt angegeben. Ist daher die Anzahl der Schichten gering, so ist das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur unzureichend, wohingegen bei einer zu großen Anzahl von Schichten eine Farbtemperatur übermäßig stark unter eine gewünschte Farbtemperatur absinkt, während gleichzeitig das Farbwiedergabeverhalten der Lampe verschlechtert und der Gesamtlichtstrom verringert wird.
Eine niedrige Farbtemperatur von etwa 4000 K oder weniger läßt sich nur schwierig mit Hilfe einer konventionellen Metallhalogenidlampe realisieren. Selbst wenn es realisiert werden kann, so ist das Farbwiedergabeverhalten äußerst dürftig.
Um eine Farbtemperatur von 2000-3000 K zu realisieren, wurde üblicherweise eine Hochdruck-Natriumlampe verwendet, da es mit einer Metallhalogenidlampe schwierig ist, diesen Temperaturbereich zu realisieren. Die Farbwiedergabeleistung einer Hochdruck-Natriumlampe, Ra, beträgt höchstens 85. Obschon verschiedene Verbesserungen gemacht wurden, wurde bislang keine Lampe mit einem Ra-Wert von 90 oder darüber realisiert.
Die Farbtemperatur von 3000-4000 K wurde in der jüngsten Zeit für eine Ladenbeleuchtung, für eine Aufführungs-Beleuchtung und dergleichen deshalb gezielt eingesetzt, weil dieser Temperaturbereich eine ruhige Atmosphäre schafft. Dieser Temperaturbereich läßt sich durch konventionelle Metallhalogenidlampen realisieren. Beispielsweise besitzt eine Metallhalogenidlampe in dem Bogentubus eine Halogenidfüllung aus Scandium-(Sc)-Natrium-(Na)-Basis. Der Ra-Wert dieser Lampe beträgt etwa 65 bis 70. Ein Ra-Wert von 90 oder darüber wurde auch nicht durch andere Arten von Metallhalogenidlampen realisiert.
Zum Anheben der Farbtemperatur kann man eine mehrlagige optische Interferenzbeschichtung verwenden, indem man die geeignete Dicke jeder Lage der Beschichtung einstellt. In diesem Fall allerdings gibt es eine Funktion des Anhebens einer Farbtemperatur und eine Funktion des Senkens einer Farbtemperatur durch den thermischen Isoliereffekt der Beschichtung. Da sich die beiden Funktionen aufheben, ist es schwierig, einen Anstieg einer Farbtemperatur durch die Beschichtung fein einzustellen. Es ist daher nicht effektiv, eine Farbtemperatur über die Beschichtung zu steuern, wenn die Farbtemperatur einer Lampe in beschichtungslosem Zustand niedriger ist als die Soll-Farbtemperatur.
Die vorliegende Erfindung wurde unter den oben beschriebenen Umständen gemacht. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Metallhalogenidlampe mit einer gewünschten Farbtemperatur, die gegenüber der ihr eigenen hohen Farbtemperatur abgesenkt ist, wobei ihre hohe Lampen-Lichtausbeute und hohe Farbwiedergabeleistung beibehalten werden, indem eine optische Interferenzbeschichtung auf die Metallhalogenidlampe aufgebracht wird, die vorbestimmte Bedingungen erfüllt.
Erreicht wird dieses Ziel durch Verwendung einer Metallhalogenidlampe, welche aufweist: einen Bogentubus, der Metallhalogenid, Quecksilber und Inertgas enthält und eine Farbtemperatur von 4500 bis 7500 K aufweist, eine äußere Umhüllung, die den Bogentubus umschließt und eine selektiv durchlässige Beschichtung, die auf der äußeren Oberfläche des Bogentubus gebildet ist, um von dem Bogentubus erzeugtes Strahlungslicht längerer Wellenlängen durchzulassen und um von dem Bogentubus erzeugtes Strahlungslicht kürzerer Wellenlängen zu reflektieren, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv durchlässige Beschichtung eine mehrlagige optische Metalloxid-Interferenzbeschichtung ist und eine spektrale Durchlässigkeitskennlinie aufweist derart, daß im Wellenlängenbereich von 350 bis 650 nm die Lichtdurchlässigkeitskurve ein Tal mit einer Mindest-Lichtdurchlässigkeit von 80% oder weniger aufweist und daß im Wellenlängenbereich von 600 bis 900 nm die selektiv durchlässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die höher ist als dieses Mindestmaß und eine Spitzen-Lichtdurchlässigkeit von 90% oder mehr einschließt.
Die Farbtemperatur des Strahlungslichts von einer Metallhalogenidlampe mit einem mit Metallhalogenid, Quecksilber und Inertgas gefüllten Bogentubus, mit Elektronen an den entgegengesetzten Enden des Bogentubus und mit einem Glasgehäuse zum Einschließen des Bogentubus wird auf 2000-6000 K gesenkt durch eine selektiv durchlässige Beschichtung. Die selektiv durchlässige Beschichtung, die Strahlungslicht größerer Wellenlängen durchläßt, die zwischen den Elektroden erzeugt werden, und die das Strahlungslicht der kleineren Wellenlängen reflektiert, wird auf die Außenfläche des Bogentubus aufgebracht. Die selektiv durchlässige Beschichtung läßt das Strahlungslicht mit Wellenlängen von mehr als etwa 600 nm durch und reflektiert das Strahlungslicht mit Wellenlängen von weniger als etwa 600 nm. Besonders effektiv ist diese Beschichtung bei einer Metallhalogenidlampe, die mit Metallhalogenid gefüllt ist, die Iodid von Dysprosium, Neodym und Cäsium enthält, wobei die Farbtemperatur des Strahlungslichts im Inneren des Bogentubus 6000-7500 K beträgt.
Die Erfindung schafft eine Einrichtung zum Senken der Farbtemperatur durch eine optische Interferenzbeschichtung in Form einer sichtbaren relativ durchlässigen Beschichtung. Diese Einrichtung wird gebildet durch die folgenden fünf Vorgehensweisen:
Die erste Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung enthält: einen Bogentubus, der mit Metallhalogenid, Quecksilber und Inertgas gefüllt ist, wobei der Bogentubus eine Farbtemperatur von 4500-7500 K des darin vorhandenen Lichts enthält, wenn der Bogentubus brennt, und eine thermische isolierende Beschichtung aus feinen Körnern, wie z. B. Metalloxid, aufgetragen auf den äußeren, einander abgewandten Stirnflächen des Bogentubus in dem Bereich, der die Elektroden einschließt; eine äußere Umhüllung, die den Bogentubus umschließt; und eine sichtbare, selektiv durchlässige Beschichtung auf der Außenfläche des Bogentubus, die nicht von der thermisch isolierenden Beschichtung überzogen ist, oder an einer von der inneren und der äußeren Fläche eines lichtdurchlässigen Elements, welches den Bogentubus einschließt, wobei die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung aus Metalloxid und einer mehrlagigen optischen Interferenzbeschichtung mit zwei oder mehr Lagen besteht, und eine spektrale Durchlässigkeitskennlinie aufweist, gemäß der die Durchlässigkeitskurve der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung im Wellenlängenbereich von 350 bis 650 nm ein hohles Tal ähnlich einer nach unten konvexen Parabelform mit einer Mindest-Lichtdurchlässigkeit von 80% oder weniger im Wellenlängenbereich von 350 bis 500 nm aufweist, und die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit von 70% oder darüber, einschließlich etwa 90% oder darüber im Wellenlängenbereich von 600 bis 900 nm aufweist, und etwa 85% oder darüber im Wellenlängenbereich von 900 bis 2000 nm aufweist.
Für die zweite Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung enthält in der ersten Metallhalogenidlampe das Metallhalogenid mindestens Dysprosiumiodid, Neodymiodid und Cäsiumiodid, eine Farbtemperatur von Licht in dem Bogentubus beträgt 6000 bis 7500 K, wenn der Bogentubus brennt, die sichtbare relativ durchlässige Beschichtung besitzt eine spektrale Durchlässigkeitskennlinie, wonach die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit von 70% oder darüber im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm, und etwa 90% oder darüber im Wellenlängenbereich von 700 bis 900 nm, eine Farbtemperatur des von der Lampe nach außen abgestrahlten Lichts liegt im Bereich von 2000-6000 K, und der allgemeine Farbwiedergabe-Index (Ra) beträgt 92 oder mehr.
Für die dritte Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung enthält in der zweiten Metallhalogenidlampe als sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung als deren Bestandteil mindestens eine Metalloxidkombination, ausgewählt aus einer Gruppe Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, TiO&sub2;-SiO&sub2;, ZrO&sub2;-SiO&sub2;, und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;.
Für die vierte Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung enthält in der ersten Metallhalogenidlampe als Metallhalogenid mindestens Dysprosiumiodid, Thalliumiodid und Cäsiumiodid, eine Farbtemperatur des Lichts in dem Bogentubus beträgt 4500 bis 6000 K, wenn der Bogentubus brennt, die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung ist eine mehrlagige Interferenzbeschichtung mit 3 bis 7 Lagen und besitzt eine spektrale Durchlässigkeitskennlinie, gemäß der die Durchlässigkeitskurve der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung im Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm ein hohles Tal ähnlich einer nach unten vom sechsten Parabelform mit einer Mindest-Lichtdurchlässigkeit von 30% oder höher und 60% oder weniger im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm aufweist, und die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung im wesentlichen eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 90% oder darüber im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm aufweist, eine Farbtemperatur von aus der Lampe nach außen abgestrahlten Licht liegt im Bereich von 3000 bis 4000 K, und ein allgemeiner Farbwiedergabe-Index (Ra) des Lichts beträgt 92 oder mehr.
Für die fünfte Metallhalogenidlampe der Erfindung besteht in der vierten Metallhalogenidlampe die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung aus einer oder zwei Schichtmaterialkombinationen, ausgewählt aus acht Kombinationen, welche die ersten Kombinationen von Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, TiO&sub2;-SiO&sub2;, ZrO&sub2;-SiO&sub2;, und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, und zweite Kombination der ersten Kombination, denen Al&sub2;O&sub3; hinzugefügt ist.
In der ersten Metallhalogenidlampe der Erfindung, verwendet als Lichtquelle, die mit einer sichtbaren relativ durchlässigen Beschichtung ausgebildet ist, wie die Farbtemperatur-Umwandlungseffekte aufweist, wird eine Metallhalogenidlampe verkörpert, die eine Farbtemperatur von Licht in dem Bogentubus aufweist, wenn er brennt. Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung ist auf der Außenfläche des Bogentubus oder auf der Fläche eines den Bogentubus einschließenden lichtdurchlässigen Elements gebildet. Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung besitzt die oben beschriebene vorbestimmte spektrale Durchlässigkeitskennlinie. Demzufolge läßt sich das Maß der Ablenkung einer Farbtemperatur in einfacher Weise realisieren durch einen gewünschten Betrag im Bereich von 500 bis 4000 K, während eine hohe Lampen-Lichtausbeute ebenso wie eine hohe Farbwiedergabeleistung erhalten bleiben, und man kann in vorteilhafter Weise eine Metallhalogenidlampe schaffen, die eine Farbtemperatur im Bereich von 2000-6000 K aufweist.
In der zweiten Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung werden erstens Dy-Iodid, Nd-Iodid und Cs-Iodid als in den Bogentubus eingefülltes Metallhalogenid verwendet. Folglich ist es möglich, eine Lampe bereitzustellen, bei der die Lampen-Leistung stabil ist, die Dispersion der Lampen-Leistungen gering ist und die Lichtausbeute hoch ist. Zweitens besitzt die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung die oben angegebene spektrale Durchlässigkeitskennlinie derzufolge letztlich in vorteilhafter Weise eine Metallhalogenidlampe mit einer Farbtemperatur in dem breiten Temperaturbereich von 2000-6000 K mit Ra von 92 oder mehr schaffen. Insbesondere kann eine Metallhalogenidlampe mit einem niedrigen Farbtemperaturbereich von 2000-3000 K bei hoher Farbwiedergabeleistung geschaffen werden, was mit konventionellen Mitteln nicht möglich war.
Bei der dritten Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung ist die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung durch eine hervorragende Hitzebeständigkeit ausgezeichnet, und sie behält ihre anfänglichen Kennwerte über eine lange Zeitspanne hinweg bei.
Bei der vierten Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung werden Dy-Iodid, TI-Iodid und Cs-Iodid als Metallhalogenid in dem Bogentubus verwendet, wobei diese Stoffe für eine Farbtemperatur in der Nähe des Farbtemperaturbereichs von 3000-4000 K sorgen, was den aktuellen hohen, kommerziellen Anforderungen entspricht. Demzufolge ist das Ausmaß der Absenkung einer Farbtemperatur durch die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung gering, und die Lagenzusammensetzung der Beschichtung ist vereinfacht. Weiterhin besitzt die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung die oben angegebene vorbestimmte spektrale Durchlässigkeitskennlinie.
Folglich kann eine Metallhalogenidlampe geschaffen werden, die eine Farbtemperatur in dem relativ schmalen Temperaturbereich von 3000-4000 K und einen Ra- Wert von 92 oder höher aufweist, wobei dennoch eine hohe Farbwiedergabeleistung, insbesondere bei etwa 3500 K erhalten bleibt.
In der fünften Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung hat die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine hervorragende Wärmebeständigkeit und behält die Anfangskennlinie über eine lange Zeitspanne hinweg bei. Dem Schichtmaterial wird Al&sub2;O&sub3; hinzugegeben, so daß die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung in einer Lage eines mittleren Brechungsindex insbesondere die gleiche Funktion hat.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Metallhalogenidlampe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit teilweise weggeworfenen Teilen.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Strahlungsstärke von Metallhalogenidlampen veranschaulicht, wobei eine ausgezogene Linie eine spektrale Bestrahlungsstärke einer Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform III der Erfindung zeigt und eine gestrichelte Linie eine spektrale Bestrahlungsstärke einer Metallhalogenidlampe der Ausführungsform III ohne eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auf der Außenfläche des Bogentubus veranschaulicht.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die spektrale Bestrahlungsstärken von 3 Arten von Metallhalogenidlampen veranschaulicht, nämlich einen ersten Typ, der ohne selektiv durchlässige Beschichtung ausgestattet ist (Fall 0), einen zweiten Typ, der mit einer selektiv durchlässigen Beschichtung auf der Außenfläche der Hülse ausgestattet ist (Fall 1), und einen dritten Typ, der mit der gleichen selektiv durchlässigen Beschichtung auf der Außenfläche des Bogentubus ausgestattet ist (Fall 2).
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung, die auf eine Metallhalogenidlampe der Ausführungsform I aufgebracht ist.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung, die auf eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform II aufgebracht ist.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform III veranschaulicht.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung, angewendet bei einer Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform IV.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer ein-lagigen Beschichtung.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der spektralen Bestrahlungsstärken von Metallhalogenidlampen, wobei eine ausgezogene Linie eine spektrale Bestrahlungsstärke einer Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform VI gemäß der Erfindung zeigt und eine gestrichelte Linie eine spektrale Bestrahlungsstärke einer Metallhalogenidlampe der Ausführungsform VI ohne eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auf der Außenfläche des Bogentubus veranschaulicht.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf einer Metallhalogenidlampe der Ausführungsform VI zeigt.
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform VII zeigt.
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform VIII zeigt.
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform IX zeigt.
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe eines Vergleichsbeispiels I veranschaulicht.
Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe eines Vergleichsbeispiels II veranschaulicht.
Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe eines Vergleichsbeispiels III veranschaulicht.
Fig. 17 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angewendet auf eine Metallhalogenidlampe eines Vergleichsbeispiels IV veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen wird eine Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung beschrieben.
An Ausführungsbeispielen einer Halogenidlampe unter Verwendung einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung werden solche Ausführungsbeispiele einer Halogenidlampe, deren Licht in dem Bogentubus einer Farbtemperatur von 6000- 7500 K bei brennender Lampe hat, als erstes beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Metallhalogenidlampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei Teile der Lampe weggebrochen sind.
Bezugszeichen 1 repräsentiert einen Bogentubus aus Quarzglas. Elektroden 2 und 3 sind an einander entgegengesetzten Enden des Bogentubus 1 abgedichtet eingebettet. In das innere des Bogentubus 1 eingefüllt sind Dysprosium-Iodid (Dyl&sub3;), Neodym-Iodid (Ndl&sub3;), Cäsium-Iodid (Csl), Quecksilber und Argongas. Wärmeisolierbeschichtungen 4 und 5 aus feinen Körnern wie z. B. Zirconoxid (ZrO&sub2;) sind auf den äußeren Endflächen des Bogentubus 1 ausgebildet. Die Außenoberfläche des Bogentubus 1 zwischen den Wärmeisolierbeschichtungen 4 und 5 wird durch eine sichtbare Beschichtung 6 mit selektiver Durchlässigkeit gebildet. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Quarzglashülse, die den Bogentubus 1 einschließt, um zu verhindern, daß Splitter des Bogentubus verstreut werden. Bezugszeichen 8 und 9 bedeuten jeweils eine Bogentubushalterung, die auch als Einführleiter fungieren. Die Bogentubushalterungen 8 und 9 haltern den Bogentubus 1 an einer äußeren Umhüllung 12. Bezugszeichen 10 und 11 bedeuten kreisförmig geformte Streifen. Die Beschreibung weiterer Bestandteile der Lampe entfällt.
Eine Metallhalogenidlampe 13 (Ausführungsform I) mit einer Nennleistung von 150 W wird in der oben beschriebenen Weise ausgebildet.
Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung 6 ist eine zwei-lagige Beschichtung und besitzt einen Filmaufbau I gemäß Tabelle 1. Beispielsweise besteht die erste Lage aus Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;), die zweite Schicht besteht aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;).
Durch einen Niederdruck-CVD-Prozeß wurde eine Schicht jeder Lage der selektiv durchlässigen Beschichtung 6 ausgebildet. Die Schicht kann auch durch einen anderen Prozeß gebildet werden, beispielsweise einem CVD-Prozeß, Ionenzerstäubung oder einem Tauchüberzug-Prozeß. Tabelle 1
(Anmerkung) In Tabelle 1 bedeutet n einen Brechungsindex, nd bedeutet eine optische Dicke (ein Produkt eines Brechungsindex n und der baulichen Dicke d), S bedeutet ein Substrat und O bedeutet die Luft.
Metallhalogenidlampen der Ausführungsformen II-IV werden durch Komponenten gebildet, die sich während Spezifikationen wie die Ausführungsform I ausweisen, für das auf der Außenfläche des Bogentubus die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung ausgebildet ist. Eine Lagenschicht der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie bei der Ausführungsform I ausgebildet.
Die Halogenidmetallampen der Ausführungsformen II, III und IV haben eine dreilagige Beschichtung, eine vier-lagige Beschichtung bzw. eine sieben-lagige Beschichtung, und sie haben die Filmzusammensetzungen II, III bzw. IV in Tabelle 1. Zum Beispiel: eine Schicht mit hohem Brechungsindex wird aus Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;) gebildet, eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex wird aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;) gebildet.
Die Effekte der Farbtemperaturumwandlung durch die sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtungen der Ausführungsformen I bis IV wurden auf folgende Weise erprobt und ausgewertet:
Als erstes wurden Metallhalogenidlampen mit den Spezifikationen gemäß den Ausführungsbeispielen I bis IV hergestellt, ohne daß auf der Außenfläche des Bogentubus die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung gebildet wurde, und es wurden die Lampenkennwerte, z. B. eine Farbtemperatur und eine spektrale Strahlungsstärke, gemessen.
Als nächstes wurden diese Lampen zerbrochen, und es wurden lediglich ihre Bogentuben erhalten. Nachdem die sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtungen mit den Schichtzusammensetzungen I bis IV der Ausführungsbeispiele I bis IV auf den Außenflächen der Bogentuben in bekannter Weise ausgebildet waren, wurden die Lampen erneut zusammengebaut, um die Metallhalogenidlampen der Ausführungsbeispiele I bis IV zu vervollständigen. Dann wurden die Lampenkennwerte wie die Farbtemperatur und eine spektrale Strahlungsstärke dieser Lampen mit der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung gemessen.
Tabelle 2 zeigt eine Farbtemperatur, eine Farbtemperaturänderung bezüglich des beschichtungslosen Zustands, einen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) und Farbartkoordinaten (x, y) jeder Metallhalogenidlampe der Ausführungsbeispiele I bis IV bei brennender Lampe. Die Lampenkennwerte in einem beschichtungslosen Zustand der Ausführungsformen I bis IV zeigten einen Gesamt-Lichtstrom von 11 500 -12000 Im, eine Farbtemperatur von 6490 bis 6530 K, einen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) von insgesamt 95, und Farbartkoordinaten von x = 0,312 bis 0,313 und y = 0,330 bis 0,333. Tabelle 2
Von den Ausführungsformen I bis IV ist in Fig. 2 die spektrale Strahlungsstärke der Metallhalogenidlampe der Ausführungsform III dargestellt.
In Fig. 2 zeigt eine ausgezogene Linie die Charakteristik der Metallhalogenidlampe mit der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung, eine gestrichelte Linie zeigt die Charakteristik einer Metallhalogenidlampe oder die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verringert sich der Emissionsanteil auf der Seite kurzer Wellenlängen gegenüber einer größeren Wellenlänge von etwa 550 nm gleichmäßig und beträchtlich im Vergleich zu dem beschichtungslosen Fall, wohingegen der Emissionsanteil auf der Seite relativ großer Wellenlänge in Bezug auf etwa 550 nm gleichmäßig ansteigt, im Vergleich zu dem beschichtungslosen Zustand. Eine Änderung der spektralen Strahlungsstärke abhängig von dem Vorhandensein/Fehlen einer Beschichtung schlägt sich nieder in einer Farbtemperaturänderung von einer Farbtemperatur von 6490 K ohne Beschichtung zu einer Farbtemperatur von 3490 K im Beisein einer Beschichtung.
Aus dem in Fig. 2 gezeigten Strahlungsstärken-Spektrum lernen wir eine besondere Tatsache, nämlich die, daß die Strahlung bei Wellenlängen von oberhalb 550 nm signifikant durch Aufbringung der selektiv durchlässige Beschichtung verstärkt wird, wobei die Beschichtung das Strahlungslicht von Wellenlängen oberhalb von etwa 600 nm verstärkt, jedoch das Strahlungslicht von Wellenlängen unterhalb von etwa 600 nm reflektiert. Dieser Umstand war ein unerwartetes Phänomen. Um diesen Umstand zu bestätigen, haben wir folgenden Versuch durchgeführt: Fall 0: Auf die Lampe gemäß Fig. 1 wird keine selektiv durchlässige Beschichtung aufgebracht. Fall 1: Es wird eine selektiv durchlässige Beschichtung auf sieben Lagen gemäß Tabelle 1 - Beschichtung IV, aufgebracht, die das in Fig. 7 dargestellte Durchlässigkeitsverhalten hat, und zwar durch die Beschichtung auf die Außenfläche der Hülse 7 der Lampe nach Fig. 1 aufgebracht. Fall 2: die gleiche selektiv durchlässige Beschichtung wie im Fall 1 wird auf die Außenfläche des Bogentubus 1 aufgebracht.
Die Versuchsergebnisse für das Strahlungsstärken-Spektrum sind in Fig. 3 gezeigt. Für die Strahlungsspektren der Fälle 1 und 2 bei Wellenlängen von unterhalb etwa 550 nm war der Unterschied der Strahlungsstärken-Dämpfung nicht so signifikant. Bei Wellenlängen oberhalb von etwa 550 nm jedoch war der Unterschied der Strahlungsstärken-Erhöhung zwischen Fall 1 und Fall 2 signifikant. Die Verstärkung im Fall 2 beträgt etwa das Dreifache von Fall 1. Folglich betrugen die Farbtemperaturen für den Fall 0, 1 und 2 jeweils 6983 K, 4578 K bzw. 3362 K.
Zwischen Aufbringung einer selektiv durchlässigen Beschichtung, die das Strahlungslicht von Wellenlängen oberhalb etwa 600 nm durchläßt und das Strahlungslicht von Wellenlängen unterhalb von etwa 600 nm reflektiert, auf die Außenfläche eines Bogentubus, läßt sich die Farbtemperatur in wirksamer Weise senken, ohne daß der Strahlungsleistungs-Wirkungsgrad beeinträchtigt wird.
Durch Verwendung einer Art von Bogentuben, die jeweils eine Farbtemperatur von etwa 6500 K des in den Bogentubus strahlenden Lichts haben, und durch Einstellen der spektralen Durchlässigkeitskennlinie jeder sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung auf der Außenoberfläche des Bogentubus lassen sich vier Halogenidlampen mit vier unterschiedlichen Farbtemperaturen in einem Farbtemperaturbereich von 2000-6000 K behalten, wobei jede Temperatur in einem 1000 K-Schritt niedriger ist in Bezug auf 6500 K.
Wie aus den Ra-Werten und den Farbartkoordinaten (x, y) gemäß Tabelle 2 zu sehen ist, hatten sämtliche Metallhalogenidlampen der Ausführungsformen I bis IV einen Ra-Wert von 92 oder darüber und zeigten eine hervorragende Farbwiedergabe- Fähigkeit, wonach die Farbartkoordinaten auf einem Schwarzkörper-Ort liegen.
Die spektrale Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung für jede Metallhalogenidlampe wurde in folgender Weise gemessen:
Es wurden zwei Bogentuben mit gleichen Spezifikationen hergestellt, und auf deren Außenoberflächen wurden sichtbare selektiv durchlässige Beschichtungen gebildet, eine davon wurde zerbrochen, und es wurde die spektrale Durchlässigkeit der Beschichtung auf der Oberfläche eines übrig gebliebenen Splitters gemessen.
Die spektrale Durchlässigkeitskennlinie der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtungen der Ausführungsformen I bis IV sind in den Fig. 4, 5, 6 bzw. 7 dargestellt.
Es ist bekannt, daß die Form der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung sich in verschiedener Weise mit einer Kombination von Brechungsindex und der Dicke jeder die Beschichtung bildenden Lage ändert. Zahlreiche Studien bezüglich einer Änderung der spektralen Durchlasskurve einer Beschichtung wurden durchgeführt durch verschiedenartiges Ändern einer Kombination von Brechungsindex und der Dicke jeder Lage.
Es wurde herausgefunden, daß eine Farbtemperatur von 6000-7500 K des Lichts einer Lichtquelle bei einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung ohne Fehler bei einem gewünschten Wert im Bereich von 500-4000 K gesenkt werden kann, während die hohe Lampen-Lichtausbeute von Farbwiedergabe-Fähigkeit erhalten bleibt, so lange die nachstehend angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Das Absenken einer Farbtemperatur läßt sich nicht nur durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele realisieren, sondern auch durch jegliche praktikable Kombination aus Brechungsindex und Dicke einer die Beschichtung bildenden Lage (einschließlich einer unterschiedlichen Anzahl von Lagen). Die zu erfüllenden Bedingungen sind die Bedingung, daß sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine mehrlagige Beschichtung ist, während Lagenzahl 2 oder mehr beträgt, außerdem die Bedingung bezüglich der spektralen Durchlässigkeitskennlinie, wonach die spektrale Durchlaßkurve einer Beschichtung im Wellenlängenbereich von 350-650 nm im wesentlichen ein hohles Tal ähnlich wie bei einer nach unten konvexen Parabelkurve mit einer Mindest-Lichtdurchlässigkeit von 80% oder darunter im Wellenlängenbereich von 350-500 nm aufweist, und daß die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit von 70% oder mehr im Wellenlängenbereich von 600-700 nm, 90% oder mehr im Wellenlängenbereich von 700-900 nm und etwa 85% oder mehr im Wellenlängenbereich von 900-2000 nm besitzt.
Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, kommt es zu zahlreichen Unzulänglichkeiten, die im folgenden erläutert werden.
Erstens: was die Anzahl der Lagen einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung angeht, so ist es dann, wenn die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine ein-lagige Beschichtung ist, schwierig, eine solche spektrale Durchlässigkeitscharakteristik zu erhalten, das Licht nur in einem relativ schmalen Wellenlängenbereich von 400-500 nm, der höchst effektivsten Absenkung der Farbtemperatur ist, reflektiert wird.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik einer einlagigen Beschichtung. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, erstreckt sich selbst dann, wenn eine Mindest-Durchlässigkeit auf dem Wellenlängenbereich von 400-500 nm eingestellt ist, die Reflektionszone auf beiden Seiten dieses Bereichs. Wenn folglich eine ein-lagige Beschichtung verwendet wird, reicht das Ausmaß des Ablenkens der Farbtemperatur mit weniger als 500 K nicht aus.
Deshalb ist es zu bevorzugen, die Anzahl der Schichten auf zwei oder mehr einzustellen und eine Beschichtung dadurch zu bilden, daß abwechselnd zwei Arten von Dünnschichten verschiedener Brechungsindices laminiert werden.
Weiterhin: was die Tiefe und die Lage eines Tals der spektralen Durchlässigkeitskurve angeht, so ist dann, wenn eine Mindest-Durchlässigkeit des Tals über 80% beträgt, das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur unter 500 K und reicht nicht aus. Wenn eine Mindest-Durchlässigkeit im Talbereich sich in einer Wellenlängenzone oberhalb von 500 nm befindet, wird das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur weniger als 500 K, oder die Farbtemperatur wird derart angehoben, daß diese Anordnung nicht zu bevorzugen ist. Wird die Anzahl der Lagen einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung erfüllt, so nähert sich die Mindest- Durchlässigkeit in dem Tal der spektralen Durchlässigkeitskurve in die Nähe von 0%. In diesem Fall allerdings ist das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur gering und ineffizient, ungeachtet einer großen Anzahl von Lagen, und das durch die Beschichtung hindurchgelangende Licht wird zu einem perfekt farblichen Licht.
Um also perfekt farbliches Licht zu vermeiden, ist es wünschenswert, eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mit acht Lagen oder weniger zu schaffen und die Durchlässigkeitskennlinie so zu regulieren, daß eine Mindest-Durchlässigkeit in dem Tal der spektralen Durchlässigkeitskurve etwa 15% oder höher liegt.
Was die Lichtdurchlässigkeit einer Beschichtung in den Wellenlängenbereichen von 600-700 nm und 700-900 nm angeht, so reicht, wenn die Lichtdurchlässigkeit in diesen Bereichen bei 70% oder darunter bzw. 90% oder darunter liegt, das Ausmaß der Absenkung einer Farbtemperatur nicht aus, oder die Farbtemperatur wird derart angehoben, daß diese Anordnung nicht zu bevorzugen ist, selbst wenn ein prinzipielles Tal einer spektralen Durchlässigkeitskurve sich an einer vorbestimmten Stelle im kurzen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts befindet.
Obschon bei den obigen Ausführungsbeispielen die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auf der Außenfläche eines Bogentubus einer Metallhalogenidlampe ausgebildet ist, so kann sie doch auch auf der Oberfläche einer äußeren Umhüllung der Lampe ausgebildet sein oder auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Lampenteils, beispielsweise einer zylindrischen Hülse, die den Bogentubus umschließt.
Von den Ausführungsbeispielen einer Halogenidlampe unter Verwendung einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung werden im folgenden Ausführungsbeispiel einer Halogenidlampe beschrieben, während Licht in dem Bogentubus eine Farbtemperatur von 4500-6000 K bei brennender Lampe aufweist.
Eine Metallhalogenidlampe einer Ausführungsform VI besitzt eine Nennleistung von 150 W und die gleichen Lampenkomponenten wie die Ausführungsform I-IV, abgesehen von einer Füllung des Bogentubus und der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung. Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung 6 ist auf einer Außenfläche des Bogentubus 1 zwischen den Wärmeisolierbeschichtungen 4 und 5 ausgebildet (Fig. 1). Eingefüllt in den Bogentubus 1 sind Dysprosium-Iodid (Dyl&sub3;), Thalium-Iodid (TlI), Cäsium-Iodid (Csl), Quecksilber und Argongas.
Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung 6 ist eine fünf-lagige Beschichtung und besitzt eine Schichtzusammensetzung V gemäß Tabelle 3. Beispielsweise bestehen die erste, die dritte und die fünfte Lage aus Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;), und die zweite und vierte Lage bestehen aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;).
Eine Schicht jeder Lage der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 wurde nach bekanntem Verfahren hergestellt. Im Fall eines Niederdruck-CVD-Verfahrens beispielsweise würde der Bogentubus 1 vor dem Zusammenbau der Metallhalogenidlampe 13 in einem Reaktor untergebracht. Es wurde eine erste Schicht aus Ta&sub2;O&sub5; unter den vorbestimmten Beschichtungsbedingungen ausgebildet, so z. B. Temperatur und Druck, wozu Tantalalkoxid und Sauerstoff als Materialquellen verwendet wurden. Als nächstes wurde eine zweite SiO&sub2;-Schicht unter dem vorbestimmten Beschichtungsbedingungen bezüglich Temperatur und Druck ausgebildet. Anschließend wurden ähnlich wie oben angegeben eine dritte Ta&sub2;O&sub5;-Schicht, eine vierte SiO&sub2;-Schicht und eine fünfte Ta&sub2;O&sub5;-Schicht nacheinander ausgebildet. Tabelle 3
(Anmerkung) In der Tabelle bedeutet n einen Brechungsindex, nd eine optische Dicke (Produkt aus Brechungsindex n und Baudicke d), S bedeutet ein Substrat und O Luft.
Um die Farbtemperatur-Umwandlungseffekte der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 auszuwerten, wurden Metallhalogenidlampen mit den selben Spezifikationen wie im Ausführungsbeispiel 6 hergestellt, ohne auf dis Außenfläche des Bogentubus 1 die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auszubilden, und es wurden die Lampenkennwerte ohne die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung gemessen.
Die spektrale Strahlungsstärke beweist eine spektrale Verteilung, wie sie in Fig. 9 durch eine gestrichelte Linie speziell für eine Metallhalogenidlampe aus Dy-TI-Basis angedeutet ist, und die eine Emmisionsspitze für Dysprosium-(Dy-)Atom in der Nähe von 420 nm besitzt und eine Emissionsspitze von Thallium-(TI-)Atomen nahe bei 535 nm besitzt.
Diese Lampe besaß eine Farbtemperatur von 5020 K, einen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) von 95 und einen Gesamt-Lichtstrom von 11210 Im, falls die Lampe bei der Nennleistung brannte.
Sodann wurde diese Lampe zerbrochen, und es wurde nur ihr Bogentubus 1 erhalten. Nach Ausbildung der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 (eine fünf-lagige Beschichtung) auf der Außenfläche des Bogentubus 1, hier z. B. mittels Niederdruck-CVD-Verfahren, wurde die Lampe erneut zusammengesetzt, um die Metallhalogenidlampe 13 der Ausführungsform 6 zu vervollständigen.
Es wurden die Lampenkennwerte gemessen. Die spektrale Strahlungsstärke dieser Lampe besaß eine spektrale Verteilung, wie sie in Fig. 9 durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Die spektrale Strahlungsstärke auf der Seite der Wellenlänge unter etwa 550 nm war im Vergleich zu dem Zustand ohne die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung (gestrichelte Linie in Fig. 9) deutlich gesenkt, wohingegen die spektrale Strahlungsstärke auf der Seite der Wellenlängen oberhalb von 550 nm beträchtlich zugenommen hatte.
Diese Lampe besaß eine Farbtemperatur von 3360 K, die dann um 1660 K gegenüber dem Fall ohne sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung 6 abgesenkt war, als die Lampe bei der Nennleistung brannte.
Ra betrug 96 und hatte sich gegenüber dem beschichtungslosen Zustand kaum geändert, der Gesamt-Lichtstrom betrug 11120 Im, war also gegenüber dem beschichtungslosen Zustand etwas verringert (vgl. Tabelle 4). Tabelle 4
Die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 (fünf-lagige Beschichtung) jeder Metallhalogenidlampe wurde folgendermaßen gemessen:
Die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 (fünf-lagige Beschichtung) jeder Metallhalogenidlampe wurde folgendermaßen gemessen:
Es wurden zwei Bogentuben 1 mit etwa gleichem Aufbau hergestellt, und auf deren Außenoberflächen wurden sichtbare selektiv durchlässige Beschichtungen ausgebildet, eine der Lampen wurde dann zerbrochen, und es wurde die spektrale Durchlässigkeit der Beschichtung auf der Oberfläche eines Splitters gemessen.
Es wurde die in Fig. 10 dargestellte spektrale Durchlässigkeitscharakteristik erhalten. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, besaß die spektrale Durchlässigkeitskurve der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung 6 ein starkes Tal im Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm, die Mindest-Durchlässigkeit betrug 35% und befand sich in der Nähe von 445 nm.
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Spezifikation der Metallhalogenidlampe des Ausführungsbeispiels VII ist die gleiche wie bei der Ausführungsform VI, abgesehen von der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung. Die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung ist eine sechslagige Beschichtung und besitzt einen Schichtaufbau VI, wie er in Tabelle 3 gezeigt ist. Die erste, die dritte und die fünfte Lage bestehen aus beispielsweise Titanoxid (TiO&sub2;), und die zweite, die vierte und die sechste Lage bestehen z. B. aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;). Die sechs-lagige Beschichtung wurde durch ein Beschichtungsverfahren ähnlich dem Ausführungsbeispiel VI ausgebildet. Die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik der sechs-lagigen Beschichtung und die Farbtemperatur-Umwandlungseffekte der Lampe wurden ähnlich wie bei der Ausführungsform VI gemessen.
Es wurde die in Fig. 11 gezeigte spektrale Durchlässigkeitscharakteristik der sechslagigen Schichten erhalten. Die spektrale Durchlässigkeitskurve besaß ein ausgeprägtes Tal im Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm und eine Mindest- Durchlässigkeit von 34% in der Nähe von 440 nm.
Die Metallhalogenidlampe dieser Ausführungsform VII besaß eine Farbtemperatur von 3450 K, abgesenkt gegenüber dem beschichtungslosen Fall um 1620 K bei Brennen der Lampe mit Nennleistung. Ra betrug 95, gegenüber dem beschichtungslosen Zustand (94) kaum geändert, der Gesamt-Lichtfluß betrug 11050 Im, war also gegenüber dem beschichtungslosen Zustand (11300 Im) etwas verringert (siehe Tabelle 4).
Wie bereits zuvor erwähnt, ist es bekannt, daß die Form der spektralen Durchlässigkeitskennlinie einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung sich in verschiedener Weise entsprechend der Kombination von Brechungsindex und der Dicke jeder die Beschichtung bildenden Lage ändert. Zahlreiche bereits früher beschriebene Studien bezüglich sichtbarer selektiv durchlässiger Beschichtungen wurden durchgeführt und es wurde folgende Tatsache herausgefunden:
Die Farbtemperatur von Licht in einem Bogentubus läßt sich ohne Fehler um einen gewünschten Wert im Bereich von 1000-2500 K unter Beibehaltung der hohen Lampen-Lichtausbeute und Farbwiedergabefähigkeit mit Hilfe einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung absenken, so lange die folgenden Bedingungen erfüllt sind: Das Absenken einer Farbtemperatur läßt sich nicht nur realisieren mit Hilfe der oben beschriebenen beiden Ausführungsformen VI und VII, sondern auch durch praktisch jede praxistaugliche Kombination von Brechungsindex und Dicke einer die Beschichtung bildenden Lage, wobei die gleichen Effekte wie bei den beiden Ausführungsform VI und VII erzielt werden. Die zu erfüllenden Bedingungen sind die Bedingung, daß eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine mehrlagige Beschichtung ist, mit einer Lagenzahl von 3 oder mehr, außerdem die Bedingung, daß die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik eine solche Durchlässigkeitskurve eine Beschichtung hat, daß sie in einem Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm ein ausgeprägtes Tal entsprechend einer nach unten konvexen Parabelkurve mit einer Mindest-Durchlässigkeit von 30% oder mehr und 60% oder weniger im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm aufweist, und die sichtbare selektiv durch lässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit von 70% oder mehr im Wellenlängenbereich von 600 bis 900 nm, mindestens teilweise 90% oder mehr im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm aufweist, und im wesentlichen 85% oder mehr im Wellenlängenbereich von 900 bis 2000 nm aufweist. Als Ergebnis kann eine Metallhalogenidlampe auf Dy-TI-Basis mit einer Farbtemperatur von 4500 bis 6000 K des Lichts in dem Bogentubus Licht mit einer Farbtemperatur von 3000 bis 4000 K abstrahlen, während eine hohe Lampen-Lichtausbeute und Farbwiedergabe- Leistung erhalten bleiben.
Wenn die Bedingung der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik einer zu verwendenden, sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung nicht erfüllt war, so konnte Licht mittels Farbtemperatur der Metallhalogenidlampe auf Dy-TI-Basis auf eine Zieltemperatur von 300 bis 4000 K gesenkt werden, sondern es wurde auch die Farbwiedergabe-Fähigkeit verschlechtert und ferner der Gesamt-Lichtstrom verringert. Diese Mängel werden im folgenden erläutert.
Erstens, was die Anzahl der Lagen angeht, so ist bei einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung in Form einer zwei-lagigen oder ein-lagigen Beschichtung das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur weniger als 700 K und reicht nicht aus. Wenn die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine Beschichtung mit acht oder mehr Lagen ist, so liegt das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur über 2500 K, so daß die Metallhalogenidlampe auf Dy-TI-Basis unter Verwendung einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung eine Farbtemperatur von weniger als 3000 K haben muß, was außerhalb des gewünschten Bereichs liegt.
Beispielsweise besitzt die acht-lagige Beschichtung mit dem Schichtaufbau XII in Tabelle 3 die in Fig. 14 dargestellte spektrale Durchlässigkeitscharakteristik. Obschon eine Mindest-Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm vorhanden war, betrug die Mindest-Durchlässigkeit weniger als 30%. Die Lampenkennwerte einer Metallhalogenidlampe mit einer solchen acht-lagigen Beschichtung (Vergleichsbeispiel I) sind in Tabelle 4 gezeigt. Obschon das Ausmaß der Absen kung der Farbtemperatur durch die Beschichtung einen so hohen Wert wie 2700 K besaß, reduzierte sich Ra mit 85 beträchtlich im Vergleich zu dem beschichtungslosen Zustand, und der Gesamt-Lichtstrom war stark verringert.
Die Mängel kann man auf den Umstand zurückführen, daß diese acht-lagige Beschichtung sichtbares Licht in einem Breitenbereich (400 bis 600 nm) beträchtlich sperrt, wie aus der in Fig. 14 gezeigten spektralen Durchlässigkeitscharakteristik ersichtlich ist.
Beträgt die Anzahl der Lagen sieben, so muß die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mindestens eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex aufweisen, um die Bedingung der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik der Beschichtung zu erfüllen.
Was die Lage des Kurventals der spektralen Durchlässigkeitskurve angeht, so war unter der Bedingung einer Mindest-Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von weniger als 400 nm, obschon die Farbwiedergabeleistung etwas verschlechtert war, das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur durch die Beschichtung häufig geringer als 1000 K und somit nicht zufriedenstellend. Unter der Bedingung einer Mindest- Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge über 500 nm war das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur durch die Beschichtung sehr gering oder etwas erhöht, bei beträchtlich verschlechterter Farbwiedergabeleistung und verringertem Gesamt- Lichtstrom.
Beispielsweise besitzt die sechs-lagige Beschichtung mit einem Schichtaufbau IX gemäß Tabelle 3 eine spektrale Durchlässigkeitscharakteristik, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist. Eine Wellenlänge bei einer Mindest-Durchlässigkeit betrug 370 nm. Die Lampenkennwerte einer Metallhalogenidlampe unter Verwendung dieser sechslagigen Beschichtung (Vergleichsbeispiel II) ist in Tabelle 4 gezeigt, das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur durch die Beschichtung war mit 170 K sehr gering.
Bezüglich einer spektralen Mindestdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich des Lichts war unter der Bedingung einer Mindest-Durchlässigkeit von mehr als 60% das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur durch die Beschichtung geringer als 1000 K und nicht zufriedenstellend. Unter der Bedingung einer Mindest- Durchlässigkeit von weniger als 30% betrug das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur mehr als 2500 K und war mithin unnötigerweise groß. Beispielsweise besitzt die sieben-lagige Beschichtung mit einem Schichtaufbau XI gemäß Tabelle 3 eine spektrale Durchlässigkeitscharakteristik, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Die spektrale Mindestdurchlässigkeit betrug 19% (bei 470 nm).
Die Lampenkennwerte einer Metallhalogenidlampe unter Verwendung dieser siebenlagigen Beschichtung (Vergleichsbeispiel III) ist in Tabelle 4 gezeigt. Das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur durch die Beschichtung war sehr groß, so daß die Lampen-Farbtemperatur beträchtlich unter 3000 K lag. Ra betrug nur 87.
Ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen VI und VII waren die Metallhalogenidlampen der Vergleichsbeispiele I bis III Lampen mit einer Nennleistung von 150 W, die Bogentuben waren gefüllt mit Dyl&sub3;, TlI, Csl, Quecksilber und Argongas. Als die Lampen bei der Nennleistung im beschichtungslosen Zustand brannten, betrug die Farbtemperatur 5000-5200 K, Ra betrug 94 bis 95, und der Gesamt-Lichtstrom betrug 11200 bis 11400 Im. Auch bei der vorstehenden Beschreibung der Vergleichsbeispiele I bis III werden die Lampenkennwerte wie z. B. die Farbtemperatur erhalten; als die Lampen bei der Nennleistung brannten. Die Schichtmaterialien der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung bei den Vergleichsbeispielen I bis III sind Ta&sub2;O&sub5; oder TiO&sub2; als stark brechende Schichten. SiO&sub2; als schwach brechende Schichten.
Wenn das Tal der spektralen Durchlässigkeitskurve der sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung im Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm nicht als wesentlich angesehen werden kann, sondern wenn sich das Tal deutlich in zwei Teil täler aufteilt, so wird die Breite des Tals in Wellenlängenrichtung groß, und der Bereich des von der Beschichtung gespaltenen sichtbaren Lichts wird größer, so daß die Farbwiedergabeleistung verschlechtert und der Gesamt-Lichtstrom verringert wird. Das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur ist auch häufig unzureichend. Zu bevorzugen ist, daß das Tal der spektralen Durchlässigkeitskurve eine Form ähnlich einem "V" oder eine ähnliche einfache Form wie eine nach unten konvexe Parabel hat.
In der vorstehenden Beschreibung sind die Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele dargestellt, bei denen die Farbtemperatur-Umwandlungseffekte in einem gewünschten Bereich dadurch erhalten werden, daß die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung auf einen begrenzten Bereich eingeregelt wird. Abgesehen davon kann, wenn ein Schichtaufbau (Brechungsindex und Dicke jeder Schicht sowie Zusammensetzungs-Reihenfolge der Schichten) einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung reguliert ist, der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik der Beschichtung eine gewisse Begrenzung gegeben werden.
In der folgenden Beschreibung werden einige Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele dargestellt, um die Unterschiede der Effekte zwischen einem Schichtaufbau in einem vorbestimmten Bereich und einem Schichtaufbau außerhalb dieses vorbestimmten Bereits zu verdeutlichen. Die Metallhalogenidlampen der zu beschreibenden Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele besitzen die Lampenspezifikationen gemäß Füllung des Bogentubus und Nennleistung genauso wie bei den Ausführungsformen VI und VII und den Vergleichsbeispielen I bis III, ausgenommen die sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtungen. Wenn diese Lampen bei einer Nennleistung im beschichtungslosen Zustand brannten, betrug die Farbtemperatur 5000 bis 5200 K, Ra betrug 94 bis 95, und der Gesamt-Lichtstrom betrug 11200 bis 11400 Im. Ähnlich der obigen Beschreibung wurden die Lampenkennwerte wie z. B. die Farbtemperatur gewonnen, als die Lampen bei der Nennleistung brannten. Die Schichtmaterialien der sichtbaren selektiv durchlässigen Be schichtung waren Ta&sub2;O&sub5; oder TiO&sub2; als stark brechende Schichten und SiO&sub2; als schwach brechende Schichten. Außerdem war das Verfahren zum Herstellen einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung auf der Außenfläche eines Bogentubus das gleiche wie bei der obigen Beschreibung.
Zunächst werden die achte und neunte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtungen der Ausführungsformen VIII und IX sind eine sechs-lagige bzw. eine sieben-lagige Beschichtung, die Schichtzusammensetzung VII und VIII gemäß Tabelle 3 besitzen. Die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik der Beschichtungen ist in Fig. 12 bzw. 13 dargestellt. Die Lampencharakteristik der Ausführungsbeispiele VIII und IX wurden in Tabelle 4 gezeigt. Es wurde die Farbtemperatur im Bereich von 3000 bis 4000 K erhalten, ferner eine gute Farbwiedergabeleistung bei kaum reduziertem Gesamt-Lichtstrom.
Die Farbtemperatur läßt sich durch jede sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung ohne Fehler im Bereich von 1000 bis 2500 K senken, wenn die Bedingungen der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik der Beschichtung gemäß der Erfindung erfüllt sind, so lange diese Beschichtung die folgenden Schichtzusammensetzungs- Bedingungen erfüllt. Wenn die Bedingungen für die Schichtzusammensetzung erfüllt sind, liefert jede sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung die gleichen Effekte wie die beiden Ausführungsformen VIII und IX. Die Bedingungen der Schichtzusammensetzungen sind die Bedingung, daß eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung 3 bis 7 Schichten aufweist, ferner die Bedingung, daß eine Schichtzusammensetzung S/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;, S/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;/L&sub3;, S/M/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;, oder S/M/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;/L&sub3;, H&sub2; mit 115 bis 140 nm ist, und L&sub2; 115 bis 140 nm beträgt. In der Schichtzusammensetzung bedeutet H&sub1;, H&sub2; und H&sub3; eine Schicht mit hohem Brechungsindex bei ihrer optischen Dicke, L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; entsprechen einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex bei ihrer optischen Dicke, M bedeutet eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex bei ihrer optischen Dicke und S bedeutet ein Substrat, wobei 2H&sub1; = H&sub2; = 2H&sub3;, L&sub1; = L&sub2; = 2L&sub3;, 2M = L&sub1;, n = 0, 1 oder 2, falls die Anzahl der Lagen 7 beträgt, mindestens eine Lage mit mittlerem Brechungsindex vorhanden ist, und nur H&sub2; und H&sub3; durch die Lage mit mittlerem Brechungsindex ersetzt werden können. Eine Metallhalogenidlampe auf Dy-Tl-Basis mit einer Farbtemperatur von 3000 bis 4000 K läßt sich hierdurch erhalten. Wie oben, lassen sich die gleichen Ergebnisse auch dann erzielen, wenn die zu erfüllenden Bedingungen der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik aufgrund einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung gemäß der Erfindung ersetzt werden durch die Schichtzusammensetzungs-Bedingungen.
Ein grundlegender Schichtaufbau einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung mit einer ungeradzahligen Anzahl von Lagen entspricht S/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;, wovon die Beschichtung gemäß Ausführungsbeispiel VI ein Beispiel ist. Ein grundlegender Schichtaufbau einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung mit einer geradzahligen Anzahl von Lagen lautet S/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;/L&sub3;, wovon ein Beispiel die Beschichtung nach Ausführungsform VIII ist.
Diese grundlegenden Schichtzusammensetzungen lassen sich modifizieren, so daß sie eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex enthalten. Wenn allerdings die Anzahl der Schichten 7 beträgt, ist mindestens eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex vorhanden. In diesem Fall wird eine optimale Schichtzusammensetzung in der Form S/M/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;/L&sub3; gebildet, wovon ein Beispiel die Beschichtung nach Ausführung IX ist.
Wenn die Schichtzusammensetzung einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung die oben beschriebenen Bedingungen nicht erfüllt, so kann nicht nur eine Farbtemperatur einer Metallhalogenidlampe auf Dy-Tl-Basis auf 3000 bis 4000 K eingestellt werden, sondern in einigen Fällen wird auch die Farbwiedergabeleistung verringert und der Gesamt-Lichtstrom reduziert. Dieses Phänomen wird unten erläutert.
Ein Beispiel einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung mit einer Anzahl von Lagen, die die Bedingungen nicht erfüllt, ist das Vergleichsbeispiel I. Die Effekte dieser Beschichtung sind unzureichend, wie oben beschrieben wurde. Die Beschichtung des Vergleichsbeispiels entspricht dem Typ S/H&sub1;/L&sub1;/(H&sub2;/L&sub2;)n/H&sub3;/L&sub3; und die Bedingung für die Reihenfolge der Lagenbildung ist erfüllt. Allerdings liegt die Anzahl der Schichten außerhalb des Bereichs von 3 bis 7.
Ein Beispiel für eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mit einer Lagenzahl von 7, die keine Lage mit mittlerem Brechungsindex enthält, ist das Vergleichsbeispiel III, dessen Effekte in der zuvor beschriebenen Weise unzureichend sind.
Als nächstes werden Beispiele für eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung, deren optische Dicke die oben beschriebenen Bedingungen nicht erfüllt, zusammen mit deren resultierenden Effekten beschrieben. Tabelle 4 zeigt die Lampencharakteristik der Metallhalogenidlampe (Vergleichsbeispiel IV) unter Verwendung einer sechs-lagigen Beschichtung mit einer Schichtzusammensetzung X in Tabelle 3. Es wird nicht nur die Farbtemperatur um 620 K erhöht gegenüber dem beschichtungslosen Zustand, sondern außerdem wird die Farbwiedergabeleistung beträchtlich verringert und der Gesamt-Lichtstrom stark reduziert.
Fig. 17 zeigt die spektrale Durchlässigkeitscharakteristik dieser sechs-lagigen Beschichtung. Man kann sich den Mangel der sechs-lagigen Beschichtung vorstellen als Resultat daraus, daß die sechs-lagige Beschichtung sichtbares Licht im Bereich um die Wellenlänge von 500 bis 550 nm stark sperrt, wie aus Fig. 17 ersichtlich ist. Es ist erwünscht, nicht sichtbares Licht einer Wellenlänge von 500 nm oder mehr möglichst nicht zu sperren. Zu diesem Zweck ist es, wie durch die Bedingungen angedeutet ist, notwendig, die optische Dicke einzustellen auf H&sub2; = 115 bis 140 nm und L&sub2; = 115 bis 140 nm, wobei 2H&sub1; = H&sub2; = 2H&sub3;, L&sub1; = L&sub2; = 2L&sub3; und 2M = L&sub1;, wobei die Lage des Tals der spektralen Durchlässigkeitskurve im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm liegt. Was das Material der Schicht mit mittlerem Brechungsindex angeht, so ist es wünschenswert, ein Material zu verwenden, welches einen Brechungsindex von 1,60 bis 1,65 besitzt und beständig gegen hohe Temperaturen von 700 bis 800ºC oder darüber ist, beispielsweise in Form von Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;).
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen I bis IV und VI bis IX wird eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auf der Außenfläche eines Bogentubus einer Metallhalogenidlampe gebildet. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, sondern es ist ersichtlich, daß die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung auf anderen Flächen ausgebildet sein kann, so z. B. auf der Außenfläche einer äußeren Umhüllung einer Lampe und der Außenfläche eines lichtdurchlässigen Teils, welches einen Bogentubus umschließt, wie es der Fall bei der Ausführungsform V ist.
In der obigen Beschreibung dient eine Kombination aus Dyl&sub3;-Ndl&sub3;-Csl als Metallhalogenid-Füllung in dem Bogentubus, um eine Farbtemperatur des Lichts in dem Bogentubus auf 6500 bis 7500 K beim Brennen der Lampe einzustellen, und eine Kombination aus Dyl&sub3;-TlI-Csl dient als Metallhalogenid-Füllung in einem Bogentubus, um die Farbtemperatur auf 4500 bis 6000 K einzustellen. Die Erfindung ist nicht auf diese Metallhalogenid-Kombinationen beschränkt, sondern man kann auch andere Kombinationen einsetzen, so lange diese für eine stabile Lampencharakteristik und eine gewünschte Farbtemperatur sorgen. Beispielsweise ist eine Kombination aus Dyl&sub3;-Ndl&sub3;-Gal&sub3; für eine Farbtemperatur von 6000 bis 7500 K zu bevorzugen, und eine Kombination aus Dyl&sub3;-TlI-Inl&sub3;- ist für eine Farbtemperatur von 4500 bis 6000 K zu bevorzugen.
Ferner besteht gemäß obiger Beschreibung das Material für die Lage mit hohem Brechungsindex einer für sichtbares Licht selektiv durchlässigen Beschichtung durchgehend aus Ta&sub2;O&sub5; oder TiO&sub2;. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, man kann auch Zirkonoxid (ZrO&sub2;) oder Nioboxid (Nb&sub2;O&sub5;) verwenden. Eine bevorzugte Schichtmaterialkombination kann ausgewählt werden aus Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, TiO&sub2;-SiO&sub2;, ZrO&sub2;-SiO&sub2; und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;. Wenn eine Schichtzusammensetzung mit einer Lage eines mittleren Brechungsindex verwendet wird, läßt sich eine bevorzugte Schichtmaterialkombination auswählen aus Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;-Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;-SiO&sub2;-Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; -SiO&sub2;-Al&sub2;O&sub3;, und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;-Al&sub2;O&sub3;.
Die Anforderungen an die Zusammensetzung (Art, Größe, und Form der Bestandteilselemente, Lampen-Nennleistung, Vorhandensein/Fehlen einer Wärmeisolierbeschichtung und dergleichen) einer erfindungsgemäßen Metallhalogenidlampe sind offensichtlich nicht nur auf die oben erläuterten Ausführungsformen beschränkt.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Metallhalogenidlampe wird die sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mit der oben beschriebenen vorbestimmten spektralen Durchlässigkeitscharakteristik auf eine Metallhalogenidlampe aufgebracht, die eine Farbtemperatur von 4500 bis 7500 K des Lichts in dem Bogentubus bei brennender Lampe hat.
Folglich läßt sich das Ausmaß der Absenkung der Farbtemperatur in einfacher Weise bei jeder Temperatur im Bereich von 500 bis 4000 K realisieren, ohne daß dabei die Lichtausbeute der Lampe und die Farbwiedergabeleistung durch die Beschichtung verschlechtert wird, und man kann in vorteilhafter Weise eine Metallhalogenidlampe mit einer Farbtemperatur im Bereich von 2000 bis 6000 K vorstellen.
Bei der zweiten Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung wird eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mit der oben beschriebenen vorbestimmten spektralen Durchlässigkeitscharakteristik bei einer Metallhalogenidlampe angewendet, die eine Farbtemperatur von 6000 bis 7500 K mit Licht in dem Bogentubus bei brennender Lampe aufweist, wobei in dem Bogentubus Metallhalogenid durch Dyl&sub3; -Ndl&sub3;-Csl eingefüllt ist. Folglich wird eine Metallhalogenidlampe mit einer Farbtemperatur in dem Breitenbereich von 2000 bis 6000 K und hoher Farbwiedergabeleistung geschaffen. Hervorragende Effekte werden insbesondere dadurch erzielt, daß eine Metallhalogenidlampe mit einem niedrigen Farbtemperaturbereich von 2000 bis 3000 K bei hoher Farbwiedergabeleistung geschaffen wird, die bislang nicht erhalten werden konnte. Weitere hervorragende Effekte bestehen darin, daß eine Metallhalogenidlampe mit einer Farbtemperatur im Bereich von 2000 bis 6000 K geschaffen werden kann, wenn nur ein Typ eines Bogentubus hergestellt wird und man die Schichtzusammensetzung ändert.
Bei der dritten Metallhalogenidlampe der Erfindung ist ein Schichtmaterial einer sichtbaren selektiv durchlässigen Beschichtung in der bereits früher beschriebenen Weise beschränkt. Demzufolge bestehen die Effekte darin, daß eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung eine hervorragende Hitzebeständigkeit besitzt und die Anpaßeigenschaften über eine lange Zeitspanne hinweg beibehält.
Bei der vierten erfindungsgemäßen Metallhalogenidlampe wird eine sichtbare selektiv durchlässige Beschichtung mit der oben beschriebenen vorbestimmten spektralen Durchlässigkeitscharakteristik auf eine Metallhalogenidlampe mit einer Farbtemperatur von 4500 bis 6000 K des Lichts in dem Bogentubus bei brennender Lampe mit einer Metallhalogenid-Füllung in den Bogentubus in der Form Dyl3-TlI-Csl aufgebracht. Folglich läßt sich in vorteilhafter Weise eine Metallhalogenidlampe schaffen, die eine Farbtemperatur im Bereich von 3000 bis 4000 K entsprechend den aktuellen hohen kommerziellen Anforderungen und eine hohe Farbwiedergabeleistung aufweist.

Claims

1. Metallhalogenidlampe (13) umfassend:

- einen Bogentubus (1), der Metallhalogenid, Quecksilber und Inertgas enthält und eine Farbtemperatur von 4500 bis 7500ºK aufweist;

- eine äußere Umhüllung (12), die den Bogentubus umschließt; und

- eine selektiv durchlässige Beschichtung (6), die auf der äußeren Oberfläche des Bogentubus gebildet ist, um von dem Bogentubus erzeugtes Strahlungslicht längerer Wellenlängen durchzulassen und um von dem Bogentubus erzeugtes Strahlungslicht kürzerer Wellenlängen zu reflektieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

die selektiv durchlässige Beschichtung (6) eine mehrlagige optische Metalloxid-Interferenzbeschichtung ist und eine spektrale Durchlässigkeitskennlinie aufweist derart, daß im Wellenlängenbereich von 350 bis 650 nm die Lichtdurchlässigkeitskurve ein Tal mit einer Mindest- Lichtdurchlässigkeit von 80% oder weniger aufweist und daß im Wellenlängenbereich von 600 bis 900 nm die selektiv durchlässige Beschichtung eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, die höher ist als dieses Mindestmaß und eine Spitzen-Lichtdurchlässigkeit von 90% oder mehr einschließt.

2. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, bei der die äußeren gegenüberliegenden Stirnflächen des Bogentubus mit einer aus feinen Partikeln wie Metalloxid hergestellten Wärmeeingrenzungs- Beschichtung (4, 5) beschichtet sind.

3. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1 oder 2, bei der

- das Metallhalogenid wenigstens Dysprosiumiodid, Neomydiumiodid und Cäsiumiodid einschließt,

- der Bogentubus eine Farbtemperatur von 6000 bis 7500ºK aufweist,

- die selektiv durchlässige Beschichtung aufweist:

- - eine Lichtdurchlässigkeit von 70% oder mehr im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm und im wesentlichen 90% oder mehr im Wellenlängenbereich von 700 bis 900 nm,

- - eine Farbtemperatur des durchgelassenen Lichts von 2000 bis 6000ºK und

- - einen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) von 92 oder mehr.

4. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 3, bei der die selektiv durchlässige Beschichtung wenigstens eine Metalloxid- Kombination enthält, die ausgewählt ist aus Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, TiO&sub2;-SiO&sub2;, ZrO&sub2;-SiO&sub2; und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;.

5. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1 oder 2, bei der

- das Metallhalogenid wenigstens Dysprosiumiodid, Thalliumiodid und Cäsiumiodid enthält,

- die Farbtemperatur des Bogentubus 4500 bis 6000 K' beträgt,

- die selektiv durchlässige Beschichtung 3 bis 7 Schichten aufweist, und

- die Durchlässigkeitskurve der selektiv durchlässigen Beschichtung im Wellenlängenbereich von 350 bis 550 nm wenigstens ein Tal aufweist, das eine Mindest-Lichtdurchlässigkeit von 30% oder mehr und im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm von 60% oder mehr hat, und im Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm eine Lichtdurchlässigkeit von im wesentlichen 90% oder mehr aufweist, sowie eine Farbtemperatur des durchgelassenen Lichts im Bereich von 3000 bis 4000ºK und einen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) von 92 oder mehr.

6. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 5, bei der die selektiv durchlässige Beschichtung eine der ein- oder mehrlagigen Materialkombinationen ist, die ausgewählt sind aus ersten Kombinationen von Ta&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, TiO&sub2;-SiO&sub2;, ZrO&sub2;-SiO&sub2; und Nb&sub2;O&sub5;-SiO&sub2;, und zweiten Kombinationen aus den ersten Kombinationen zusammen mit Al&sub2;O&sub3;.

7. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, bei der die Lichtdurchlässigkeitskurve der selektiv durchlässigen Beschichtung im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm ein Tal, das eine Mindest- Lichtdurchlässigkeit von mehr als 15%, aber weniger als 40% hat, im Wellenlängenbereich von 700 bis 900 nm eine Lichtdurchlässigkeit von 90% oder mehr aufweist, und eine Lichtdurchlässigkeit einer Steigerung mit positivem Gradienten im Wellenlängenbereich von 500 bis 700 nm hat, so daß die Farbtemperatur des durchgelassenen Lichts im Bereich von 3000 bis 4000ºK liegt.

8. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 7, bei der

- das Metallhalogenid Iodide von Dysprosium, Neodymium und Cäsium umfaßt und

- die Farbtemperatur des Lichts innerhalb des Bogentubus 6000 bis 7500ºK beträgt.

9. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 7, bei der

- das Metallhalogenid Iodide von Dysprosium, Thallium und Cäsium umfaßt und

- die Farbtemperatur des Lichts innerhalb des Bogentubus 4500 bis 6000ºK beträgt.

10. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 7, bei der der Unterschied in der Farbtemperatur zwischen dem Licht innerhalb und außerhalb des Bogentubus mehr als 3000ºK beträgt.

11. Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Metalloxid der selektiv durchlässigen Beschichtung (6) durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren, Ionenzerstäubung oder Tauchbeschichtung niedergeschlagen wird.