CN101111924B - 额定灯功率为450w以上的陶瓷金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯。本发明的目的是使灯点灯中的电弧稳定，防止闪烁的发生和发光管的黑化。灯的发光管(11)包括主管(1)、直径比主管的直径小且分别连接在主管两端的2根细管(2)、和配置成从各个细管的内部向主管的内部突出的2个电极(3、4)，在内部封入有金属卤化物。灯的额定功率W(瓦)、主管的内径D(mm)、电极突出长度L(mm)、电极间距离E(mm)及管壁负荷G(瓦/cm2)，满足以下的关系，15≤G≤40，0.32≤L/D≤0.0003×W+0.465，其中，G由下式所定义，G＝W/(3.14×D×E×0.01)。

Description

额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及在发光管部件中使用了透光性氧化铝陶瓷等的陶瓷管的陶瓷金属卤化物灯。
背景技术
近年来，作为发光管部件，取代透明石英而使用了透光性陶瓷的金属卤化物灯被广泛地使用。与以往的透明石英材料相比，透光性陶瓷材料，例如透光性氧化铝陶瓷，对于作为金属卤化物灯的填充物的金属卤化物具有在高温下的良好的耐腐蚀性的优点。因此，在发光管部件中如果使用陶瓷，则能够设定高的动作中的发光管温度，提高灯的发光效率和演色性。
但是，氧化铝陶瓷那样的陶瓷材料与石英材料相比，具有抗热冲击性差的缺点。其原因是陶瓷的热膨胀率比石英的大。例如，石英玻璃的热膨胀率在0～900℃的温度范围内约为0.5×10-6/℃，而氧化铝陶瓷的热膨胀率约为8×10-6/℃。氧化铝陶瓷的热膨胀率比石英的热膨胀率大了约一个数量级。
关于这种在发光管中使用了氧化铝陶瓷那样的透光性陶瓷的金属卤化物灯(以下称为陶瓷金属卤化物灯)，目前，额定灯功率为400瓦以下的已经实现了实用化。这里，所谓额定灯功率是指标记在灯泡上，或在产品目录等中公布的灯的标称消耗功率。
但是，目前额定灯功率为450瓦以上的金属卤化物灯还未实现实用化。其原因是与石英材料相比其抗热冲击性差这种上述的陶瓷材料的特性所致的。因此，如果要实现450W以上的灯功率的陶瓷金属卤化物灯，则存在因灯点灯时的发光管温度的急剧上升而造成的陶瓷发光管破裂的问题。
在日本的特许公开公报的特开2003-086130号中提出了一种解决较大灯功率的陶瓷金属卤化物灯的发光管破裂的上述的问题的方法。图5表示该特许公开公报中记载的陶瓷金属卤化物灯的发光管的剖面图。在图5中，21是电极，22是电导入体，23是发光管(透光性陶瓷管)，24是细管，27是第2线圈，28是密封材料。
在该特许公开公报中公开了如下的方案，即，具备透光性陶瓷制的发光管23，其中作为发光物质而封入了铈碘化物和钠碘化物，发光物质的摩尔组成比NaI/CeI3被规定在3.8～10的范围，并且在上述发光管的管壁负荷we为13～23W/cm2的范围中，将电极间距离设为Le、将上述发光管的管内径设为D时的Le/D，在灯瓦数为200W、300W、400W、700W和1000W中，分别被规定在0.75～1.70、0.80～1.80、0.85～1.90、1.00～2.00、1.15～2.10的范围内，由此可防止发光管的破裂。
专利文献1：特开2003-86130号公报
但是，根据日本的特许公开公报的特开2003-086130号的记载，试行制作了额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯，并进行了灯的点灯试验，从中发现了电弧不稳定，且发生了闪烁和发光管的早期黑化的问题。另外，电弧不稳定且产生闪烁(flicker)是指，电极之间的电弧摇摆或蛇行，从灯发出的光的强度变化速度比人眼对光的反应速度慢，能感觉到来自灯的发射光的明暗。由于灯的闪烁和对人的眼睛产生眩目感，所以这样的灯一般不适合于照明。由此可知，作为用于使额定灯功率为450W以上的灯功率的陶瓷金属卤化物灯实现实用化的条件，只将Le/D设定在上述范围内是不充分的。
发明内容
本发明就是鉴于上述的问题而提出的，其目的是提供一种额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯，其在灯的点灯中，不会产生因电弧的不稳定而导致的闪烁和发光管的早期黑化。
在额定灯功率为400W以下的陶瓷金属卤化物灯中，只要在以往的通常的设计范围内，就不会产生闪烁。本发明是根据初次认识到只在额定灯功率为450W以上的情况下才容易产生闪烁的问题而做出的发明。即，本发明用于解决在额定灯功率为450W以上的情况下特异出现的容易产生闪烁的问题。
为了达到上述的目的，第一发明是一种额定灯功率为450W以上的金属卤化物灯，其具有：在内部形成放电空间的主管；透光性陶瓷制的发光管容器，其具有两个细管，所述细管直径比所述主管的直径小，并且分别与所述主管的两端部连接；两个电极；和设置在所述发光管容器的内部的金属卤化物，所述额定灯功率为450W以上的金属卤化物灯的特征在于，所述两个电极之一从所述两个细管之一的内部向所述主管的内部突出地配置，所述两个电极的另一个从所述两个细管的另一个向所述主管的内部突出地配置，在将所述额定灯功率设为W(瓦)、将所述主管的内径设为D(mm)、将从所述主管与所述细管的交界部到所述电极的前端的距离即电极突出长度设为L(mm)、将所述两个电极的前端之间的距离设为E(mm)时，由G＝W/(3.14×D×E×0.01)所表示的管壁负荷G(瓦/cm2)在15≤G≤40的范围，并且0.32≤L/D≤0.0003×W+0.465的关系成立。
第二发明的特征是，进一步在上述W、上述D和上述L之间，
L/D≥0.0001×W+0.405的关系成立。
本发明由于具有如以上说明的结构，所以具有以下记载的效果。
根据第一发明，即使在额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，也能够获得几乎无闪烁，且不发生发光管的早期黑化的效果。
另外，根据第二发明，即使在额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，也能够获得完全无闪烁，且不发生发光管的早期黑化的效果。
本发明的第三发明是在第一发明的金属卤化物灯中，所述额定灯功率为1500W以下。
本发明的第四发明是在第二发明的金属卤化物灯中，所述额定灯功率为1500W以下。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式中的金属卤化物灯的发光管的结构的剖面图。
图2是表示本发明的金属卤化物灯的灯整体结构的图。
图3是表示本发明的第2实施方式中的金属卤化物灯的发光管的结构的剖面图。
图4是表示本发明的第3实施方式中的金属卤化物灯的发光管的结构的剖面图。
图5是表示基于现有技术的氧化铝陶瓷管金属卤化物灯的发光管的结构的剖面图。
图6是以横轴表示灯功率、以纵轴表示L/D来综合表示本发明的实施例与比较例中的性能优劣的图。
图中：1-主管；2-细管；3-电极极芯；4-第1线圈；5-第2线圈；6-第1耐热性金属丝；7-第2耐热性金属丝；8-陶瓷套管；9-密封材料；11-发光管；12-外管；13-启动器；14-支撑线；15-接近导体；16-吸气剂；17-灯头；21-电极；22-电导入体；23-发光管(透光性陶瓷管)；24-细管；27-第2线圈；28-密封材料。
具体实施方式
下面，参照附图，结合实施例对本发明的实施方式进行说明。在图1中，11是发光管。该发光管11其材质由透光性陶瓷管构成，且由中央部的直径大并在内部形成有放电空间的主管1和两端部的直径小的细管2构成。
电导入体和陶瓷套管8被插入细管2的内部，并利用密封材料9固定。利用该密封材料9来保持细管2的内部与外部的气闭密封。电导入体由电极、第1耐热性金属丝6、第2耐热性金属丝7构成。电极由电极极芯3、主管1内的第1线圈4、细管2内的第2线圈5构成。电极极芯3、第1耐热性金属丝6和第2耐热性金属丝7，如图1所示那样被顺序地连接。
作为上述透光性陶瓷管的材质，使用氧化铝或氧化钇(yttria)等。另外，透光性陶瓷管的形状不限于中央部为筒状且端部收缩的形状即图1的形状。例如也可以是图3所示的主管1的整体由曲面构成的形状，或如图4所示那样的主管1的整体为筒状的形状。
另外，如图3所示那样，在主管1的内径尺寸在不同的部位而不同的情况下，主管内径D由最大直径表示。在图3所示的例子的情况下，实际的管壁负荷成为与式G＝W/(3.14×D×E×0.01)多少有些不同的值。但是，在实用的主管1的形状中，由于根据上述式算出的G的计算值与实际的管壁负荷的值没有大的差别，所以在本发明中，为了方便起见，使用上述式来求出管壁负荷，不会发生问题。另外，在如图4所示的主管1的整体为筒状的情况下，或如图1所示那样主管1的一部分为筒状的情况下，主管内径D分别是筒状部的内径。
密封材料9从细管2的端部一直填充到覆盖第1耐热性金属丝6的一部分的位置。作为密封材料9的材质，采用对卤化金属具有耐腐蚀性的物质，例如Al2O3-SiO2-Dy2O3类的材料。作为上述第1耐热性金属丝6，使用对卤化金属具有耐腐蚀性的钼或其合金。作为上述第2耐热性金属丝7，使用与细管2和密封材料9热膨胀率近似的铌、钽或这些的合金。另外，也可以取代上述耐热性金属丝6、上述耐热性金属丝7，而使用由金属粉末和氧化铝粉末的混合烧结体构成的导电性金属陶瓷。
作为上述第1线圈4和上述电极极芯3的材质，使用钨等耐热性金属。上述第2线圈5使用钼等耐热性金属，该第2线圈5具有防止发光金属的沉积的作用。
在这样构成的发光管11内，封入作为启动辅助气体的稀有气体、用于通过放电而产生光的卤化金属、和作为缓冲气体的水银。作为稀有气体而使用氩气或氙气等。另外，作为卤化金属，使用钠、铊、钙或锡等的卤化物或各种稀土类金属的卤化物。特别优选的稀土类金属是Tm、Ho、Dy等。
做成的灯如图2所示那样，发光管11通过由不锈钢等构成的兼有导线作用的支撑线14固定在由硬质玻璃构成的外管12的内部。在发光管11上安装有由钼等的细线构成的接近导体15。接近导体15通过双金属开关(未图示)施加一方的电位，具有改善灯的启动性的作用。
在外管12内，与发光管11并排连接固定有由辉光管(glow)构成的启动器13。在外管12内设置启动器13时，可以用水银灯用稳定器进行点灯。虽然也可以不在外管12内设置启动器13，但在这种情况下需要内置了启动器的专用稳定器。在外管12内或者进行抽真空，或者封入惰性气体。在将外管12内抽真空的情况下，为了在灯的寿命期间保持高真空，需要安装由钡等构成的吸气剂16。在这样构成的灯上安装有灯头17。
这样构成的金属卤化物灯的工作原理如下所述。当通过稳定器(未图示)将电源连接到金属卤化物灯的灯头17时，启动器13和发光管11被施加电压。当启动器13被施加了电压时，由于辉光管的接点反复进行导通和断开，所以与其对应，在稳定器中产生高压脉冲。由于在稳定器中产生的高压脉冲被施加在发光管11的两端电极之间，所以灯启动。
另外，本发明的发明者等在对额定灯功率为450W以上的灯的陶瓷制发光管11的详细结构进行设定时，对管壁负荷G、图1中的电极突出长度L和主管内径D、与灯特性的关系进行了详细调查。下面，结合实施例对其结果进行说明。另外，电极突出长度L用从主管1与细管2的交界部到电极前端的距离来表示，并将主管1与细管2的交界部定义为在细管2的内径为1.0时，细管2的内径扩大到1.1的位置。
实施例
<关于450W>
在进行额定灯功率为450W的灯的发光管的设计时，调查了主管内径D与光束维持率的关系、和管壁负荷G与效率及平均演色评价数Ra的关系。在试验中所使用的发光管11的材质采用了透光性多结晶氧化铝陶瓷。在发光管11内，封入了NaI：5.0μmol/cc、TlI：0.5μmol/cc、TmI3：0.6μmol/cc、HoI3：0.5μmol/cc、DyI3：0.6μmol/cc、和作为启动用稀有气体的氩气：10kPa。作为缓冲气体使用水银，为了使灯电压达到一定，根据主管内径D和管壁负荷G的设定值，调整了水银的封入量。在表1和表2中示出了以上的试验结果。
表1表示在将主管内径D固定为21mm和将L/D固定为0.45时的管壁负荷与效率和平均演色评价数Ra的关系。灯特性以固定为450W的灯功率进行了点灯时的值表示。该值以3个灯的平均值表示。根据其结果可知，在将管壁负荷设定在15～40W/cm2，更优选是20～35W/cm2的范围时，在效率和Ra的双方具有良好的特性。
[表1]
  管壁负荷W/cm<sup>2</sup>   效率lm/W   Ra
  10   70   75
  15   90   81
  管壁负荷W/cm<sup>2</sup>   效率lm/W   Ra
  20   98   85
  25   100   85
  35   97   86
  40   92   87
  45   81   90
表2表示在将管壁负荷固定为25W/cm2，和将L/D固定为0.45时的主管内径D与以灯功率450W点灯5000小时后的光束维持率的关系。其值以3个灯的平均值表示。根据该结果可知，从光束维持率的方面考虑，主管内径D的优选范围是18～24mm。
[表2]
  D(mm)   光束维持率(％)
  15   68
  18   80
  21   80
  24   80
  27   72
接下来，对电极突出长度L及主管内径D与灯特性(闪烁和发光管的黑化)的关系进行了调查。此时，将主管内径D的值设定为优选范围的上限值和下限值，另外，将管壁负荷G设定为作为最佳值的25W/cm2。另外，采用了与上述试验中相同的发光管的材质、填充物的种类和量。
表3表示在试验中使用的灯的规格、和以450W将该灯点灯约5000小时时的特性。根据其结果可知，几乎无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.32以上、0.60以下。并且，完全无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.45以上、0.60以下。另外，发光管的黑化的有无与光束维持率的关系大致如下所述。
有黑化  维持率  小于80％
无黑化  维持率  80％以上
[表3]
  D(mm)   L(mm)   L/D   闪烁   发光管黑化
  比较例1   18   5.4   0.30   有   有
  实施例1   18   5.8   0.32   几乎没有   没有
  实施例2   18   6.3   0.35   几乎没有   没有
  实施例3   18   8.1   0.45   完全没有   没有
  实施例4   18   9.9   0.55   完全没有   没有
  实施例5   18   10.8   0.60   完全没有   没有
  比较例2   18   11.3   0.63   完全没有   有
  比较例3   24   7.2   0.30   有   有
  实施例6   24   7.7   0.32   几乎没有   没有
  实施例7   24   8.4   0.35   几乎没有   没有
  实施例8   24   10.8   0.45   完全没有   没有
  实施例9   24   13.2   0.55   完全没有   没有
  实施例10   24   14.4   0.60   完全没有   没有
  比较例4   24   15.1   0.63   完全没有   有
<关于700W>
在进行额定灯功率为700W的灯的发光管的设计时，调查了主管内径D与光束维持率的关系、和管壁负荷G与效率和Ra的关系。在试验中所使用的发光管11的材质采用了透光性多结晶氧化铝陶瓷。在发光管11内，封入了NaI：5.0μmol/cc、TlI：0.5μmol/cc、TmI3：0.6μmol/cc、HoI3：0.5μmol/cc、DyI3：0.6μmol/cc、和作为启动用稀有气体的氩气：10kPa。作为缓冲气体使用水银，为了使灯电压达到一定，根据主管内径D和管壁负荷G的设定值，调整了水银的封入量。在表4和表5中示出了以上的试验结果。
表4表示在将主管内径D固定为24mm和将L/D固定为0.50时的管壁负荷与效率和平均演色评价数Ra的关系。灯特性以固定为700W的灯功率进行了点灯时的值表示。该值以3个灯的平均值表示。根据其结果可知，在将管壁负荷设定在15～40W/cm2，更优选20～35W/cm2的范围时，在效率和Ra的双方具有良好的特性。
[表4]
  管壁负荷W/cm<sup>2</sup>   效率lm/W   Ra
  10   73   76
  15   91   82
  20   99   85
  25   102   85
  35   99   86
  40   94   87
  45   88   89
表5表示在将管壁负荷固定为25W/cm2，和将L/D固定为0.50时的主管内径D与以灯功率700W点灯5000小时后的光束维持率的关系。值以3个灯的平均值表示。根据该结果可知，从光束维持率的方面考虑，主管内径D的优选范围是20～27mm。
[表5]
  D(mm)   光束维持率(％)
  16   62
  20   80
  24   81
  27   80
  30   72
接下来，对电极突出长度L和主管内径D与灯特性(闪烁和发光管的黑化)的关系进行了调查。此时，将主管内径D的值设定为优选范围的上限值和下限值，另外，将管壁负荷G设定为作为最佳值的25W/cm2。另外，采用了与上述试验中相同的发光管的材质、填充物的种类和量。
表6表示在试验中使用的灯的规格、和以700W将该灯点灯约5000小时时的特性。根据其结果可知，几乎无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.32以上、0.67以下。并且，完全无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.50以上、0.67以下。另外，发光管的黑化的有无与光束维持率的关系大致如下所述。
有黑化  维持率  小于80％
无黑化  维持率  80％以上
[表6]
  D(mm)   L(mm)   L/D   闪烁   发光管黑化
  比较例5   20   6.0   0.30   有   有
  实施例11   20   6.4   0.32   几乎没有   没有
  实施例12   20   8.0   0.40   几乎没有   没有
  实施例13   20   10.0   0.50   完全没有   没有
  实施例14   20   12.0   0.60   完全没有   没有
  实施例15   20   13.4   0.67   完全没有   没有
  比较例6   20   14.0   0.70   完全没有   有
  比较例7   27   8.1   0.30   有   有
  实施例16   27   8.6   0.32   几乎没有   没有
  实施例17   27   10.8   0.40   几乎没有   没有
  实施例18   27   13.5   0.50   完全没有   没有
  实施例19   27   16.2   0.60   完全没有   没有
  实施例20   27   18.1   0.67   完全没有   没有
  比较例8   27   18.9   0.70   完全没有   有
<关于1000W>
在进行额定灯功率为1000W的灯的发光管的设计时，调查了主管内径D与光束维持率的关系、和管壁负荷G与效率和Ra的关系。在试验中所使用的发光管11的材质采用了透光性多结晶氧化铝陶瓷。在发光管11内，封入了NaI：5.0μmol/cc、TlI：0.5μmol/cc、TmI3：0.6μmol/cc、HoI3：0.5μmol/cc、DyI3：0.6μmol/cc、和作为启动用稀有气体的氩气：10kPa。作为缓冲气体使用水银，为了使灯电压达到一定，根据主管内径D和管壁负荷G的设定值，调整了水银的封入量。在表7和表8中示出了以上的试验结果。
表7表示在将主管内径D固定为27mm和将L/D固定为0.52时的管壁负荷与效率和平均演色评价数Ra的关系。灯特性以固定为1000W的灯功率进行了点灯时的值表示。该值以3个灯的平均值表示。根据其结果可知，在将管壁负荷设定在15～40W/cm2，更优选20～35W/cm2的范围时，在效率和Ra的双方具有良好的特性。
[表7]
  管壁负荷W/cm<sup>2</sup>   效率lm/W   Ra
  10   70   75
  15   90   81
  20   98   85
  25   100   85
  35   97   86
  40   92   87
  45   81   90
表8表示在将管壁负荷固定为25W/cm2，和将L/D固定为0.52时的主管内径D与以灯功率1000W点灯5000小时后的光束维持率的关系。值以3个灯的平均值表示。根据该结果可知，从光束维持率的方面考虑，主管内径D的优选范围是23～30mm。
[表8]
  D(mm)   光束维持率(％)
  20   62
  23   80
  27   80
  30   80
  33   69
接下来，对电极突出长度L和主管内径D与灯特性(闪烁和发光管的黑化)的关系进行了调查。此时，将主管内径D的值设定为优选范围的上限值和下限值，另外，将管壁负荷G设定为作为最佳值的25W/cm2。另外，采用了与上述试验中相同的发光管的材质、填充物的种类和量。
表9表示在试验中使用的灯的规格、和以1000W将该灯点灯约5000小时时的特性。根据其结果可知，几乎无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.32以上、0.75以下。并且，完全无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.52以上、0.75以下。另外，发光管的黑化的有无与光束维持率的关系大致如下所述。
有黑化  维持率  小于80％
无黑化  维持率  80％以上
[表9]
  D(mm)   L(mm)   L/D   闪烁   发光管黑化
  比较例9   23   6.9   0.30   有   有
  实施例21   23   7.4   0.32   几乎没有   没有
  实施例22   23   9.2   0.40   几乎没有   没有
  实施例23   23   12.0   0.52   完全没有   没有
  实施例24   23   14.7   0.64   完全没有   没有
  实施例25   23   17.3   0.75   完全没有   没有
  比较例10   23   18.4   0.80   完全没有   有
  比较例11   30   9.0   0.30   有   有
  实施例26   30   9.6   0.32   几乎没有   没有
  实施例27   30   12.0   0.40   几乎没有   没有
  实施例28   30   15.6   0.52   完全没有   没有
  实施例29   30   19.2   0.64   完全没有   没有
  实施例30   30   22.5   0.75   完全没有   没有
  比较例12   30   24.0   0.80   完全没有   有
<关于1500W>
在进行额定灯功率为1500W的灯的发光管的设计时，调查了主管内径D与光束维持率的关系、和管壁负荷G与效率和Ra的关系。在试验中所使用的发光管11的材质采用了透光性多结晶氧化铝陶瓷。在发光管11内，封入了NaI：5.0μmol/cc、TlI：0.5μmol/cc、TmI3：0.6μmol/cc、HoI3：0.5μmol/cc、DyI3：0.6μmol/cc、和作为启动用稀有气体的氩气：10kPa。作为缓冲气体使用水银，为了使灯电压达到一定，根据主管内径D和管壁负荷G的设定值，调整了水银的封入量。在表10和表11中示出了以上的试验结果。
表10表示在将主管内径D固定为32mm和将L/D固定为0.57时的管壁负荷与效率和平均演色评价数Ra的关系。灯特性以固定为1500W的灯功率进行了点灯时的值表示。该值由3个灯的平均值表示。根据其结果可知，在将管壁负荷设定在15～40W/cm2，更优选是20～35W/cm2的范围时，在效率和Ra的双方具有良好的特性。
[表10]
  管壁负荷W/cm<sup>2</sup>   效率lm/W   Ra
  10   70   75
  15   90   81
  20   98   85
  25   100   85
  35   97   86
  40   92   87
  45   81   92
表11表示在将管壁负荷固定为25W/cm2，和将L/D固定为0.57时的主管内径D与以灯功率1500W点灯5000小时后的光束维持率的关系。其值以3个灯的平均值表示。根据该结果可知，从光束维持率的方面考虑，主管内径D的优选范围是28～35mm。
[表11]
  D(mm)   光束维持率(％)
  24   62
  28   80
  32   80
  35   80
  38   67
接下来，对电极突出长度L和主管内径D与灯特性(闪烁和发光管的黑化)的关系进行了调查。此时，将主管内径D的值设定为优选范围的上限值和下限值，另外，将管壁负荷G设定为作为最佳值的25W/cm2。另外，采用了与上述试验中相同的发光管的材质、填充物的种类和量。
表12表示在试验中使用的灯的规格、和以1500W将该灯点灯约5000小时时的特性。根据其结果可知，几乎无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.32以上、0.89以下。并且，完全无闪烁，并且不发生发光管的黑化的L/D的范围是0.57以上、0.89以下。另外，发光管的黑化的有无与光束维持率的关系大致如下所述。
有黑化  维持率  小于80％
无黑化  维持率  80％以上
[表12]
  D(mm)   L(mm)   L/D   闪烁   发光管黑化
  比较例13   28   8.5   0.30   有   有
  实施例31   28   9.0   0.32   几乎没有   没有
  实施例32   28   12.0   0.43   几乎没有   没有
  实施例33   28   16.0   0.57   完全没有   没有
  实施例34   28   20.0   0.71   完全没有   没有
  实施例35   28   25.0   0.89   完全没有   没有
  比较例14   28   26.0   0.93   完全没有   有
  比较例15   35   10.5   0.30   有   有
  实施例36   35   11.2   0.32   几乎没有   没有
  实施例37   35   16.0   0.46   几乎没有   没有
  实施例38   35   20.0   0.57   完全没有   没有
  实施例39   35   24.0   0.69   完全没有   没有
  实施例40   35   31.0   0.89   完全没有   没有
  比较例16   35   33.0   0.94   完全没有   有
根据以上的450W、700W、1000W和1500W的试验结果，了解到了以下的情况。
(1)在额定灯功率为450W以上的灯中，管壁负荷G与效率和平均演色评价数Ra的双方的特性有关。而且，管壁负荷G与灯的大小无关，如果不在15W/cm2～40W/cm2的范围内，则不能获得实用的性能。
(2)在额定灯功率为450W以上的灯中，主管内径D与光束维持率有关，根据灯的大小存在最佳范围。在将规定主管内径D的最佳范围的下限值设为Dmin、上限值设为Dmax时，Dmin和Dmax与灯功率W的关系，根据上述数据，可分别由以下的一次式表示。
Dmin＝0.0096×W+13.28…(a)
Dmax＝0.0104×W+19.72…(b)
这里，上述式(a)和式(b)的求出方法如下所述。
式(a)的求出方法是，首先，利用一次近似式求出灯的大小与优选的主管内径D的下限值的关系。然后，将求出的一次近似式与每个灯的大小的下限值进行比较，使上述一次近似式以通过从上述一次近似式最向下方远离的灯的大小(这里是700W)中的下限值的方式，进行平行移动。这样通过使上述一次近似式平行移动而得到的一次式，就是求出的式(a)。
式(b)的求出方法是，首先，利用一次近似式求出灯的大小与优选的主管内径D的上限值的关系。然后，将求出的一次近似式与每个灯的大小的上限值进行比较，使上述一次近似式以通过从上述一次近似式最向上方远离的灯的大小(这里是700W)中的上限值的方式，进行平行移动。这样通过使上述一次近似式平行移动而得到的一次式，就是求出的式(b)。
由此，主管内径D的最佳范围可用
0.0096×W+13.28≤D≤0.0104×W+19.72
来表示。
(3)在额定灯功率为450W以上的灯中，通过增大电极突出长度L相对主管11的内径D的比例L/D，能够使电弧稳定，并抑制闪烁。L/D的下限值的优选值是0.32。该值与灯的大小无关。如果L/D的值小于下限值，则产生灯的闪烁和发光管的早期黑化。
另一方面，L/D的优选范围的上限值(用Y表示)根据灯功率的不同而不同，在450W时为0.60、700W时为0.67、1000W时为0.75、1500W时为0.89。根据这些结果，L/D的优选范围的上限值Y与灯功率W(瓦)的关系可用如下的一次式来表示。
Y＝0.0003×W+0.465…(c)
这里，上述式(c)的求出方法如下。
首先，利用一次近似式求出灯功率W(瓦)与各灯功率W中的L/D的优选范围的上限值的关系。然后，将求出的一次近似式与每个灯功率的L/D的优选范围的上限值进行比较，使上述一次近似式以通过从上述一次近似式最向上方远离的灯的大小(这里是450W)中的上限值的方式，进行平行移动。
这样通过使上述一次近似式平行移动而得到的一次式，就是求出的式(c)。而且，在L/D的值大于上述上限值时，产生发光管的早期黑化。
由此，L/D的最佳范围可用
0.32≤L/D≤0.0003×W+0.465
来表示。
另外，由于L/D的值只要是在上述下限值以上、上述上限值以下的范围内，就能够使发光管的温度平衡良好，使卤素循环(halogen cycle)良好地发挥功能，所以可减少维持率的早期下降和发光管的早期黑化。
图6表示将上述的实施例的结果进行了总结的结果。在图6中，对完全无闪烁、且不发生发光管的黑化的情况标记●，对几乎无闪烁、且不发生发光管的黑化的情况标记△，对有闪烁，或发生了早期黑化的情况标记×。并且，对额定灯功率为400W以下的本公司的陶瓷金属卤化物灯所采用的灯功率与L/D的关系标记◆。
图6所示的线B表示在本发明中不发生早期黑化的范围的上限，用L/D＝0.0003×W+0.465来表示。线A表示在本发明中完全不产生闪烁的范围的下限，用L/D＝0.0001×W+0.405来表示。
从图中可看出，在做出本发明以前，根据额定灯功率为400W以下的本公司的陶瓷金属卤化物灯中的灯功率与L/D的关系，预测为即使灯功率为450W以上，对于L/D设定为0.3左右也是合适的。因此，在450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，当L/D为0.3时，产生了闪烁，不能使用，必须使L/D在0.32以上这样的上述结果，是根据现有技术的推理不能想到的预想外的结果。
并且，在450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，从完全不产生闪烁的方面来讲，L/D的最实用的范围成为0.0001×W+0.405以上、0.0003×W+0.465以下。该最实用的范围成为，与根据额定灯功率为400W以下的本公司的陶瓷金属卤化物灯中的灯功率与L/D的关系预测出的450W以上的灯的L/D的优选值具有很大差异的范围。由此，可理解为该结果是非常难以预想到的结果。
另外，在额定灯功率为400W以下的陶瓷金属卤化物灯中，即便使L/D从通常使用的范围发生某种程度的变化，也不会产生闪烁等。上述的闪烁只有在额定灯功率为450W以上的情况下才成为问题。即，本发明用于解决额定灯功率为450W以上时特有的容易产生闪烁的问题。
另外，还了解到，在额定灯功率为400W以下的灯中，如果使L/D的值大于0.32，则不能使卤化金属的蒸汽压充分上升，导致特性劣化。
并且，作为稀土类金属，在实施例中使用了Tm、Ho以及Dy，但使用La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Er、Tb、Lu那样的其他稀土类金属，也得到了同样的倾向。了解到稀土类金属卤化物的封入量优选为0.2～4.0μmol/cc。如果比该范围少，则不能获得稀土类金属的充分的发光，效率和演色性差。另外，如果比该范围多，则产生容易发生闪烁的问题、和因稀土类金属卤化物的一部分附着在主管1的内面上并吸收光，造成效率降低的问题。
另外，即使添加例如Li、或Ca、Sr、Ba的碱土类金属，也获得了良好的特性。这些金属由于与Na同样地具有使电弧稳定化的效果，所以通过添加这些金属，容易防止闪烁。
石英与陶瓷相比，其耐热性差。因此，在作为发光管的材质而使用了石英的情况下，与作为发光管的材质而使用了陶瓷的情况相比，通常使用的管壁负荷和发光管的温度的范围非常低。其结果，闪烁和黑化的发生容易度等的状况与使用了陶瓷的情况完全不同。因此，可以认为，作为发光管的材质，在取代陶瓷而使用了石英的情况下，不能获得本发明的效果。
本申请是基于2005年2月17日提出的日本国特许出愿(特愿2005-041009)的申请，并在此作为参考引用了其内容。
(产业上的可利用性)
根据本申请的第一发明，即使在额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，也能够获得几乎无闪烁，且不发生发光管的早期黑化的效果。
根据本申请的第二发明，即使在额定灯功率为450W以上的陶瓷金属卤化物灯中，也能够获得完全无闪烁，且不发生发光管的早期黑化的效果。

Claims (10)

1.一种额定灯功率为450W以上的金属卤化物灯，其具有：
在内部形成放电空间的主管；
透光性陶瓷制的发光管容器，其具有两个细管，所述细管直径比所述主管的直径小，并且分别与所述主管的两端部连接；
两个电极；和
设置在所述发光管容器的内部的金属卤化物，
所述额定灯功率为450W以上的金属卤化物灯的特征在于，
所述两个电极之一从所述两个细管之一的内部向所述主管的内部突出地配置，
所述两个电极的另一个从所述两个细管的另一个向所述主管的内部突出地配置，
在将所述额定灯功率设为W瓦、将所述主管的内径设为D毫米、将从所述主管与所述细管的交界部到所述电极的前端的距离即电极突出长度设为L毫米、将所述两个电极的前端之间的距离设为E毫米时，
由G＝W/(3.14×D×E×0.01)所表示的管壁负荷G瓦/厘米2在15≤G≤40的范围，并且0.32≤L/D≤0.0003×W+0.465的关系成立。
2.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，
在所述W、所述D和所述L之间，L/D≥0.0001×W+0.405的关系成立。
3.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述额定灯功率为1500W以下。
4.根据权利要求2所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述额定灯功率为1500W以下。
5.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述金属卤化物包含0.2～4.0μmol/cc的稀土类金属卤化物。
6.根据权利要求2所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述金属卤化物包含0.2～4.0μmol/cc的稀土类金属卤化物。
7.根据权利要求3所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述金属卤化物包含0.2～4.0μmol/cc的稀土类金属卤化物。
8.根据权利要求4所述的金属卤化物灯，其特征在于，
所述金属卤化物包含0.2～4.0μmol/cc的稀土类金属卤化物。
9.根据权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，
在所述D与所述W之间，0.0096×W+13.28≤D≤0.0104×W+19.72的关系成立。
10.根据权利要求2所述的金属卤化物灯，其特征在于，
在所述D与所述W之间，0.0096×W+13.28≤D≤0.0104×W+19.72的关系成立。
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