CN101142651A

CN101142651A - 金属卤化物灯和使用该金属卤化物灯的照明装置

Info

Publication number: CN101142651A
Application number: CNA2006800084852A
Authority: CN
Inventors: 竹内延吉; 打保笃志; 金泽有岐也
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2008-03-12
Also published as: JPWO2006080189A1; WO2006080189A1; US20090001887A1

Abstract

金属卤化物灯(1)，其具备发光管(6)，该发光管(6)具有由陶瓷构成的外罩(10)和一对电极(16)，其内部封入了金属卤化物；如果将上述电极(16)之间的距离表示为EL[mm]、将上述发光管(6)的对应于上述电极(16)间距离EL的区域部分的最大内径表示为D_i [mm]，则满足EL/D_i＞4.0的关系式；上述金属卤化物中至少含有卤化钠和卤化钕。由此，能够提供一种既能保持高效率又能改善光色特性的金属卤化物灯(1)。

Description

金属卤化物灯和使用该金属卤化物灯的照明装置

技术领域

本发明涉及金属卤化物灯和使用了该金属卤化物灯的照明装置。

背景技术

金属卤化物灯，特别是使用陶瓷作为发光管外罩的构成材料的金属卤化物灯(以下简称为“陶瓷金属卤化物灯”)具有效率高、显色性好等特性，广泛应用于营业厅等需要一般照明的场所。

近来，从节省能源的角度出发，人们期望能够进一步提高这种陶瓷金属卤化物灯的光效(例如提高到120[lm/W]以上)。

现有的这种用于一般照明的陶瓷金属卤化物灯中，有一种是为了进一步提高光效而提出，其在发光管内封入碘化铈(CeI₃)和碘化钠(NaI)并将发光管做成细长形状(以D_i表示发光管的内径、EA表示电极间的距离时，EA/D_i＞5)(参照例如专利文献1)。

另外，还提出了一种与此不同的结构，其在发光管内封入例如碘化镨(PrI₃)和碘化钠(NaI)并同样将发光管做成细长形状(以D表示发光管的内径、L表示电极间的距离时，L/D＞4)(参照例如专利文献2)。

专利文献1：特表2000-501563号公报

专利文献2：特开2003-229089号公报

发明内容

本发明人试制出上述专利文献1和专利文献2中描述的陶瓷金属卤化物灯，考察了其效率和光色特性。结果发现，这些现有的陶瓷金属卤化物灯虽然能够获得高光效，但是，Duv(偏离黑体轨迹的偏离度的1000倍)显著升高，无法获得一般照明用所需的足够的光色(白色光)。

本发明借鉴了这种情况，目的是在保持高光效的同时改善光色特性。

本发明的金属卤化物灯具有以下结构：其具有由陶瓷构成的外罩和一对电极，并具备内部封入了金属卤化物的发光管；如果将上述电极间的距离表示为EL[mm]、将上述发光管对应于上述电极间距离EL的区域部分的最大内径表示为D_i[mm]，则EL/D_i＞4.0的关系成立；上述金属卤化物中至少含有卤化钠和卤化钕。

本发明的照明装置具有以下结构：其具备上述金属卤化物灯和用于点亮该金属卤化物灯的镇流器以及装有上述金属卤化物灯的照明器具。

发明的效果

本发明能够提供既能保持高光效又能改善光色特性的金属卤化物灯以及使用了这种金属卤化物灯的照明装置。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的金属卤化物灯的一部分切除后的正面图。

图2是同一金属卤化物灯中所使用的发光管的正面剖面图。

图3是表示灯具光效与EL/D_i的关系的图。

图4是表示实验中使用的金属卤化物灯的结构特征的图。

图5是表示实验中使用的金属卤化物灯的特性的图。

图6是表示实施例1的流明维持率的图。

图7是表示实施例2的流明维持率的图。

图8是表示实施例3的流明维持率的图。

图9是表示实施例4的流明维持率的图。

图10是表示实施例5的流明维持率的图。

图11是表示实施例6的流明维持率的图。

图12是表示M_Na/M_Nd与效率的关系的图。

图13同样是表示M_Na/M_Nd与效率的关系的图。

图14是表示M_Na/(M_Nd+M_Pr)与效率的关系的图。

图15同样是表示M_Na/(M_Nd+M_Pr)与效率的关系的图。

图16是示意性地表示本发明的第2实施方式的照明装置的图。

符号说明

1 金属卤化物灯

2 玻璃芯柱(stem)

3 外管

4、5 供电线

6 发光管

7 灯口

8 眼孔(eyelet)部

9 壳(shell)部

10 外罩

11 电极导入体(assembly)

12 圆筒部

13 锥形部

14 主管部

15 细管部

16 电极

17 放电空间

18 电极棒

19 电极线圈

20 内部引线

21 外部引线

22 密封材料

23 筒状体

24 天花板

25 反射灯具

26 基座部

27 插座部

28 照明器具

29 电子镇流器(ballast)

具体实施方式

参照附图，说明本发明的最佳实施方式。

如图1所示，本发明的第1实施方式的额定功率(输入功率)200W的金属卤化物灯(陶瓷金属卤化物灯)1具备：直管状外管3，其一个端部封闭而另一个端部密封连接着玻璃芯柱2；2条供电线4、5，其一部分封固在该玻璃芯柱2上，而另一个端部则从该玻璃芯柱2引入外管3内；发光管6，在外管3内靠这些供电线4、5支撑；旋入式(E型)灯口7，固定在外管3的另一个端部。

外管3的纵向中心轴X与发光管6的纵向中心轴Y大致位于同一个轴上。

外管3由例如硬质玻璃等构成，其内部处于例如300[K]下1×10^-1[Pa]左右的真空状态。

此外，外管3的形状并不限于图1所示的直管型，可以使用例如挤出成形类(drop type)等众所周知的多种形状。

供电线4、5由例如镍或低碳钢构成。供电线4的另一个端部电气连接到灯口7的眼孔部8，而供电线5的另一个端部电气连接到灯口7的壳部9。

如图2所示，发光管6具有由透明性(总透射率约为96％)多结晶体氧化铝构成的外罩10和配置在该外罩10内的电极导入体11。

外罩10具有：主管部14，由近似圆筒状的圆筒部12和与该圆筒部12的两个端部相连着形成的锥形部13构成；以及细管部15，与该主管部14的两个端部相连着形成，其外径d_o比主管部14的最大外径D_o小，大致呈圆筒状(外径3.2mm、内径1.0mm)。

该外罩10是圆筒部12、锥形部13和细管部15这些各部分同时形成后构成的一体成形结构，并不是在各个部分分别形成后通过热压而形成为一体的。外罩10的构成材料除了多结晶体氧化铝之外，也可以使用钇铝石榴石(YAG)、氮化铝、氧化钇或氧化锆等透明性陶瓷材料。

另外，发光管6内部分别封有用作发光物质的金属卤化物、用作缓冲气体的水银0.8[mg]、用作启动辅助气体的氙气20[Pa]。上述金属卤化物中至少含有卤化钕例如碘化钕(NdI₃)和卤化钠例如碘化钠(NaI)。

所封入的金属卤化物中，除了上述碘化钕和碘化钠之外，为了进一步提高光效并抑制伴随着点亮时间的增加而出现的色温变化，尤其优选使用卤化镨，例如碘化镨(PrI)。

这里，如果所封入的金属卤化物仅由卤化钠和卤化钕构成，则根据后述的理由可知，当卤化钠的封入量表示为M_Na[mol]、卤化钕的封入量表示为M_Nd[mol]时，优选是满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21。

另外，如果所封入的金属卤化物仅由卤化钠、卤化钕和卤化镨构成，则根据后述的理由可知，当卤化钠的封入量表示为M_Na[mol]、卤化钕的封入量表示为M_Nd[mol]、卤化镨的封入量表示为M_Pr[mol]时，优选是满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5(其中，M_Pr/M_Nd≤4)。

不过，虽然在上述实例中仅列举了碘化物，但可以将这些碘化物的全部或一部分由溴化物来取代。

稀有气体可以使用单独氙气或单独氩气，或者将它们混合起来的混合气体等。其封入量与其成分和比例无关，优选是在10[kPa]～50[kPa]的范围内适当设定。

这里，如果后述的电极16之间的距离表示为EL[mm]、发光管6之中相应于电极16之间的距离EL的区域部分的最大内径(以下简称为“发光管的最大内径”)表示为D_i[mm]，则其满足关系式EL/D_i＞4.0。

下面，说明设定为满足关系式EL/D_i＞4.0的理由。试制出多种本发明的金属卤化物灯1后测定这些灯的光效率，并根据测定结果求取灯的光效率与EL/D_i的关系，即可知其满足图3所示的关系。由图3可知，只要满足关系式EL/D_i＞4.0，就能够实现提高灯的光效的目标(例如120[lm/W]以上)。不过，如果电极16之间的距离EL过长，在启动时，电极16之间的放电就很难从辉光放电转变为弧光放电，此时的溅蚀就会导致电极16的构成材料即钨飞散出去而附着到发光管6的内表面上，发光管6就可能会变黑。这种变黑不仅会降低总光通量，而且有损于外观品质。另外，如果像这样难以启动，就必须提高启动电压。

另一方面，如果发光管6的最大内径D_i过小、电弧的中心与发光管6的内表面之间的距离显著减小，就可能会导致放电空间17中的电子的再结合增多而难以维持放电、灯点不亮。

因此，电极16之间的距离EL不能太长，并且发光管6的最大内径D_i不能太小，在实践中，优选是满足关系式EL/D_i≤15，更优选是满足关系式EL/D_i≤10。

此外，为了进一步提高灯的光效和延长使用寿命，发光管6的管壁负载WL[W/cm²]优选是满足关系式25≤WL≤37。如果满足关系式WL＜25，就不能充分地确保足够的管壁(最冷点)温度，因此难以获得高效率。另外，如果满足关系式WL＞37，则发光管6的温度升高，因此在耐用期限试验过程中有时候会出现因电压上升而导致中途熄灭的情形，或者因出现裂纹而导致灯在其额定使用期限内无法点亮的情形。

在图2所示的实例中，电极16之间的距离EL为40.0[mm]，发光管6的最大内径D_i为5.0[mm]，亦即，EL/D_i＝8.0。另外，这时候，发光管6的最大外径D_o为7.5[mm]，细管部15的外径d_o为3.2[mm]，细管部15的内径d_i为1.0[mm]。

电极导入体11的全长为6.0[mm]。该电极导入体11具有：电极16，其具有外径为例如0.50[mm]、长度为例如16.5[mm]的钨制电极棒18和安装在该电极棒18的一个端部上的钨制电极线圈19；内部引线20，其一个端部与该电极棒18的另一个端部相连，由例如氧化铝(Al₂O₃)和钼(Mo)的混合物烧结而成的导电性金属陶瓷构成，直径为例如0.95[mm]，长度为例如3.1[mm]；外部引线21，其一个端部与该内部引线20的另一个端部相连，由例如铌构成。外部引线21的另一个端部分别与供电线4、5电气连接。

此外，内部引线20的另一个端部导出到细管部15的外部。

这种电极导入体11插在细管部15内部，使得电极16的顶端部即包含电极线圈19在内的端部位于主管部10内，通过由向电极导入体11和细管部15之间形成的空隙中注入的玻璃粉(Dy₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系玻璃料)形成的密封材料22，构成长度为5.0[mm]的玻璃料密封，以仅在细管部15的端部之中与主管部10相反侧的端部中包裹着内部引线20整体。在密封之后，密封材料22不仅存在于在电极导入体11和细管部15之间形成的空隙，而且在细管部15的外部也以覆盖着内部引线20和外部引线21的接合部的方式存在。

电极16的顶端部在主管部10内大致位于同一个轴(Y轴)上，并配置为大致相互对置。

换言之，上述“电极16之间的距离EL”指的就是相互对置的一对电极16的顶端部之间的最短距离。因此，在本实施方式中，电极棒18的端部之中放电空间17一侧的端部从电极线圈19突出出来，所以这里所说的“电极16之间的距离EL”相当于连结两个电极棒18的端部的线段长度。这时，电极16之间的距离EL的方向与发光管6的内径D_i的方向大致正交。

不过，在理想状态下电极导入体11封入细管部15内部时，电极棒18的纵向中心轴与发光管6的纵向的中心轴Y一致，电极16之间的距离EL的方向与发光管6的内径D_i的方向会完全正交；但实际上电极导入体11封入在细管部15内部时呈偏芯状态或倾斜状态，电极16之间的距离EL的方向与发光管6的内径D_i的方向有时候会略微偏离完全正交状态，所谓的“大致正交”也包含这种情况。

此外，内部引线20除了使用氧化铝(Al₂O₃)和钼(Mo)的混合物烧结而成的导电性金属陶瓷之外，也可以使用氧化铝(Al₂O₃)和钨(W)的混合物烧结而成的导电性金属陶瓷，或使用单纯金属钼棒等众所周知的各种耐卤性材料取代这些导电性金属陶瓷。

另外，所展示的电极导入体11的结构是由电极16、内部引线20和外部引线21构成，但并不限于此，而是可以使用众所周知的各种电极导入体，例如，内部引线和外部引线形成没有区别的一个整体，其一个端部连接到电极棒18，而另一个端部导出到细管部15的外部直接与供电线4、5相连等。此外，因为可以使用各种电极导入体，其结果是，电极导入体封入细管部内部的方法除了使用上述密封材料22的方法之外，还可以使用众所周知的金属封接。

另外，在细管部15内部，金属制筒状体23例如线径为0.20[mm]的钼制密绕线圈介于细管部15和电极导入体11、具体来说就是电极棒18之间。该筒状体23用于尽可能地将细管部15和电极棒18之间形成的空隙填埋起来，减少落入到细管部15内的金属卤化物的量。不过，即使有筒状体23介于其间，在将安装有筒状体23的电极导入体11插入到细管部15中时，也需要有一定程度的余地，在本实施方式中，细管部15与筒状体23之间形成有平均为0.50[mm]的空隙。

此外，这种金属卤化物灯1使用如下所示的电子镇流器(未图示)点亮。亦即，作为一个实例，在启动时和再次启动时，利用LC共振以240[kHz]～390[kHz]的频率施加最大值为4.0[kV]的高频脉冲电压使灯启动或再次启动，同时，利用频率为200[Hz]的矩形波电压使灯保持稳定点亮。

接着，通过试验确认这种本发明的第1实施方式的金属卤化物灯1的使用效果。

首先，试制出图4所示的实施例1～6的金属卤化物灯1，每一种制作5个。各个金属卤化物灯1基本具有与第1实施方式的金属卤化物灯1相同的结构，但电极间的距离EL、发光管的最大内径D_i、用作发光物质的金属卤化物的种类和封入量、用作缓冲气体的水银的封入量等有所不同。

实施例1是额定功率为200W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为40.0[mm]，发光管6的最大内径D_i为5.0[mm](管外径为7.5[mm])，EL/D_i＝8.0，管壁负载WL为29W/cm²。另外，发光管6内分别封入碘化钕4.0[mg]、碘化钠8.0[mg]、水银0.8[mg]。

实施例2是额定功率为200W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为40.0[mm]，发光管6的最大内径D_i为5.0[mm](管外径为7.5[mm])，EL/D_i＝8.0，管壁负载WL为29W/cm²。另外，发光管6中分别封入碘化钕1.0[mg]、碘化镨3.5[mg]、碘化钠9.0[mg]、水银0.7[mg]。

实施例3是额定功率为150W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为32.8[mm]，发光管6的最大内径D_i为4.1[mm](管外径为6.3[mm])，EL/D_i＝8.0，管壁负载WL为31[W/cm²]。另外，发光管6中分别封入碘化钕1.0[mg]、碘化镨1.25[mg]、碘化钠7.75[mg]、水银0.7[mg]。

实施例4是额定功率为150W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为24.0[mm]，发光管6的最大内径D_i为5.25[mm](管外径为7.45[mm])，EL/D_i＝4.6，管壁负载WL为31[W/cm²]。另外，发光管6中分别封入碘化钕1.0[mg]、碘化镨1.5[mg]、碘化钠7.5[mg]、水银1.9[mg]。

实施例5是额定功率为250W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为43.2[mm]，发光管6的最大内径D_i为5.4[mm](管外径为7.8[mm])，EL/D_i＝8.0，管壁负载WL为29[W/cm²]。另外，发光管6中分别封入碘化钕1.5[mg]、碘化镨3.0[mg]、碘化钠10.5[mg]、水银1.0[mg]。

实施例6是额定功率为100W的金属卤化物灯1，电极16之间的距离EL为22.5[mm]，发光管6的最大内径D_i为3.5[mm](管外径为5.5[mm])，EL/D_i＝6.4，管壁负载WL为33[W/cm²]。另外，发光管6中分别封入碘化钕0.75[mg]、碘化镨1.0[mg]、碘化钠5.5[mg]、水银0.8[mg]。

实施例6是额定功率为100W的金属卤化物灯，电极16之间的距离EL为22.5[mm]，发光管6的最大内径D_i为3.5[mm](管外径为5.5[mm])，EL/D_i＝6.4，管壁负载WL为33[W/cm²]。另外，发光管6中分别封入碘化钠5.5[mg]、碘化钕0.75[mg]、碘化镨1.0[mg]、水银0.8[mg]。

另外，为了进行比较，试制出与图4所示的专利文献1中描述的内容相当的现有技术实例1和与专利文献2中描述的内容相当的现有技术实例2的金属卤化物灯各5个。现有技术实例1和2的金属卤化物灯具有与第1实施方式的金属卤化物灯1基本相同的结构，但电极间的距离EL、发光管的最大内径D_i、用作发光物质的金属卤化物的种类和封入量、用作缓冲气体的水银的封入量等有所不同。

现有技术实例1是额定功率为200W的金属卤化物灯，电极之间的距离EL为40.0[mm]，发光管的最大内径D_i为5.0[mm]，EL/D_i＝8.0。另外，发光管中分别封入碘化铈4.5[mg]、碘化钠9.0[mg]、水银1.0[mg]。

现有技术实例2是额定功率为200W的金属卤化物灯，电极之间的距离EL为40.0[mm]，发光管的最大内径D_i为5.0[mm]，EL/D_i＝8.0。另外，发光管中分别封入碘化镨4.5[mg]、碘化钠9.0[mg]、水银1.0[mg]。

此外，使用上述电子镇流器将试制出来的各个灯以额定功率水平点亮并测定总光通量[lm]、效率[lm/W]、色温[K]、Duv和平均显色评价指数CRI，得到图5所示的结果。

此外，图5所示的总光通量[lm]、效率[lm/W]、色温[K]、Duv和平均显色评价指数CRI的数值都是在经过点亮100小时后的值，分别表示了5个样本的平均值。其中，色温的设计值为4000[K]。

另外，点亮方法是以亮灯5.5小时、熄灯0.5小时为一个周期进行重复。“亮灯时间”表示累计亮灯时间。

进而，一般照明所需要的光色特性通常是平均显色评价指数CRI在65以上、并且Duv在+10以下，以此作为评价基准。另外，考虑到市场需求等因素，效率[lm/W]的评价基准采用的是能够获得相对于目前市场上所出售的陶瓷金属卤化物灯的效率(室内使用：例如90[lm/W]～100[lm/W]，室外使用：例如110[lm/W]～115[lm/W])来说足够高的120[lm/W]以上。

由图5明显可知，在实施例1的情况下，效率是126.4[lm/W]、色温是3850[K]、Duv是+1.2、平均显色评价指数CRI是65；在实施例2的情况下，效率是129.5[lm/W]、色温是3927[K]、Duv是+7.4、平均显色评价指数CRI是65；在实施例3的情况下，效率是126.9[lm/W]、色温是4121[K]、Duv是+6.8、平均显色评价指数CRI是70；在实施例4的情况下，效率是125.8[lm/W]、色温是4098[K]、Duv是+6.6、平均显色评价指数CRI是69；在实施例5的情况下，效率是131.0[lm/W]、色温是4025[K]、Duv是+6.2、平均显色评价指数CRI是68；在实施例6的情况下，效率是122.9[lm/W]、色温是4075[K]、Duv是+5.8、平均显色评价指数CRI是68。

另一方面，在现有技术实例1的情况下，效率是147.7[lm/W]、色温是4091[K]、Duv是+20.3、平均显色评价指数CRI是63；在现有技术实例2的情况下，效率是130.0[lm/W]、色温是4018[K]、Duv是+12.2、平均显色评价指数CRI是67。

由此可知，在实施例1～6中，既能够获得超过上述评价基准的非常高的效率，同时又能够获得期望的色温，而且能够获得适合于一般照明使用的良好的光色特性。特别地，实施例2虽然除了金属卤化物的种类和封入量以及缓冲气体的封入量之外具有与实施例1大致相同的结构，但其效率(129.5[lm/W])与实施例1的效率(126.4[lm/W])相比提高了2.5％。

另一方面，在现有技术实例1和现有技术实例2中，虽然同样获得了超过上述评价基准的非常高的效率并且获得了期望的色温，但Duv都没有达到上述评价基准的要求，无法获得一般照明所需要的充分的光色特性即光色(白色光)。

下面考察了出现这样的结果的理由。

首先，可以认为，实施例1～6和现有技术实例1～2的任意一个之所以都能够获得非常高的效率，是因为发光管6满足关系式EL/D_i＞4.0，即发光管6的内径小并具有特殊的细长形状。亦即，满足关系式EL/D_i＞4.0的发光管6的内径缩小的结果是，能够减小用作发光物质的钠的自吸收幅度从而增大有助于提高发光效率的波长区域的发光，同时，在亮灯时发光管6的内表面接近弧光，发光管6的内表面温度升高，因此能够提高发光物质的蒸气压力。

在实施例2的情形中，虽然除了金属卤化物的种类和封入量以及缓冲气体的封入量之外具有与实施例1大致相同的结构，但其效率与实施例1的效率相比有所提高，可以认为，这是借助于分布在可见光区域中的镨的发光频谱的贡献而实现的。

此外，可以认为，在实施例1～6的情形中，钕的发光频谱能够使发光管6发出的辐射光向蓝色一侧偏移，而且如上所述的发光物质的蒸气压力的上升能够提高这些钕的发光强度，同时增强的钠的发光强度和钕的发光强度之间的色平衡得到优化，特别是Duv减小，能够获得适合于一般照明使用的白色光。

另一方面，可以认为，在现有技术实例1和现有技术实例2的情形中，镨或铈的发光强度增大、发光管6发出的辐射光的绿色成分增加，Duv增大。

这里，调查实施例1～6的流明维持率(％)并与现有技术实例(仅在与金属卤化物相关的构成方面有所不同的现有的金属卤化物灯)进行比较，得到了图6～图11所示的结果。图6表示实施例1的结果，图7表示实施例2的结果，图8表示实施例3的结果，图9表示实施例4的结果，图10表示实施例5的结果，图7表示实施例6的结果。

此外，在图6～图11中，实施例以“○”号表示，现有技术实例以“△”号表示。另外，图6～图11中的流明维持率的数值分别表示5个样本的平均值。所谓的“流明维持率”表示的是各亮灯经过时间的总光通量(lm)与经过亮灯100个小时后的总光通量(lm)的比值(％)。

由图6明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例1的流明维持率为89.5[％]，与现有技术实例的流明维持率(86.5[％])相比提高了3.5％。根据该结果可知，实施例1具有优于现有的金属卤化物灯的流明维持率。

由图7明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例2的流明维持率为88.0[％]，与现有技术实例的流明维持率(86.5[％])相比提高了1.7％。根据该结果可知，与现有的金属卤化物灯相比，实施例2具有同等或更高的流明维持率。

由图8明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例3的流明维持率为87.5[％]，与现有技术实例的流明维持率(85.0[％])相比提高了2.9％。根据该结果可知，与现有的金属卤化物灯相比，实施例3具有同等或更高的流明维持率。

由图9明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例4的流明维持率为83.0[％]，与现有技术实例的流明维持率(82.5[％])相比提高了0.6％。根据该结果可知，与现有的金属卤化物灯相比，实施例4具有同等的流明维持率。

由图10明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例5的流明维持率为89.0[％]，与现有技术实例的流明维持率(87.0[％])相比提高了2.3％。根据该结果可知，与现有的金属卤化物灯相比，实施例5具有同等或更高的流明维持率。

由图11明显可知，在例如经过亮灯12000个小时后，实施例6的流明维持率为85.0[％]，与现有技术实例的流明维持率(83.5[％])相比提高了1.8％。根据该结果可知，与现有的金属卤化物灯相比，实施例6具有同等的流明维持率。

由此可知，与现有技术实例1的流明维持率相比，实施例1～6具有同等以上的流明维持率。可以认为，这是因为，在实施例1～6的情况下，在亮灯过程中，用作发光物质的钕与用作发光管6的构成材料的多结晶体氧化铝的反应小，钕能够在长期的亮灯时间内有助发光。

另一方面，在现有技术实例的情况下，在亮灯过程中，用作发光物质的铈与用作发光管6的构成材料的多结晶体氧化铝的反应大，随着亮灯时间的增加，有助于发光的铈逐渐减少。

由此可知，只要满足关系式EL/D_i＞4.0并且金属卤化物至少含有碘化钠和碘化钕，就能够在保持高效率的同时尤其改善Duv，能够获得一般照明用所需的良好的光色特性，并能够提高流明维持率。特别地，通过在金属卤化物中进一步添加碘化镨，能够使效率得到进一步提高。

接着，进一步试制出实施例1和实施例2的灯各10个。继而，使用上述电子镇流器将试制出来的各个灯以额定功率水平点亮并测定从经过亮灯100个小时开始直到经过亮灯12000个小时期间内每经过亮灯时间1000小时的色温，调查各个亮灯经过时间内相对于经过亮灯]00小时的色温的色温差[K]，得到如下所示的结果。

此外，如果色温差在±500[K]以下，则肉眼基本感觉不到其差异；因此，在本次事例中以此作为评价基准。

在实施例1的情形中，10个样本中有9个样本在经过亮灯12000小时内的色温差都抑制在±500[K]以下，剩下的1个样本在经过亮灯12000小时内其色温差有时候会超过±500[K]。另一方面，在实施例2的情形中，10个样本在经过亮灯12000小时内色温差全都抑制在±500[K]以下。

由此可知，在实施例1中，部分样本的色温差会超过500[K]，但还没有到影响实际使用的程度，在长期亮灯过程中能够获得比较稳定的色温特性。而尤其在实施例2中，色温差始终都在500[K]以下，在长期亮灯过程中能够获得非常稳定的色温特性。

下面考察了出现这种结果的理由。

在封入钕和钠作为发光物质的情况下，色温的变化依赖于钕的发光强度，即钕的蒸气压力。此外，所封入的钕的一部分在亮灯过程中有在发光管6的内表面上的狭窄范围内凝结的倾向，其蒸气压力会随着上述凝结范围的温度变化而变化。例如，如果发光管6的内表面变黑后发光管6内的温度上升，则钕的蒸气压力会上升，色温也上升。

另一方面，在封入镨和钠作为发光物质的情况下，色温的变化依赖于镨的发光强度，即镨的蒸气压力。此外，所封入的镨的一部分在亮灯过程中在发光管6的内表面的大范围内呈液态存在，其蒸气压力不容易变化。不过，镨会与用作发光管6的构成材料的多结晶体氧化铝发生反应而导致其蒸气压力下降。其结果是，存在色温降低的倾向。

因此，可以认为，在实施例1的情况下，上述理由会导致色温差超过500[K]。另一方面，可以认为，在实施例2的情况下，钕的蒸气压力的上升所导致的色温上升倾向与镨的蒸气压力的下降所导致的色温下降倾向的相乘效应在整体上使色温趋于稳定，始终都能够抑制在期望的范围内。

由此可知，作为金属卤化物除了碘化钠和碘化钕再添加碘化镨，就能够使色温在长期亮灯过程中保持极高的稳定性。

接着，说明优选将发光管6的最大内径D_i[mm]设定为满足关系式3.0≤D_i≤7.0的理由。

如果最大内径D_i[mm]满足关系式3.0＞D_i，则发光管6的隔壁与弧光的距离过于接近，导致发光管6的温度过度上升，进行闪烁周期试验时的热冲击等会产生裂纹，或者因管壁所散失的热量过大而导致灯具效率下降。另一方面，如果满足关系式D_i＞7.0，则弧光弯曲很大，发光管6的主管部14的上部温度明显升高，因此，上述主管部14的上部与下部的温差或者上述主管部14与细管部15的温差增大，上述主管部14容易出现裂纹。

接着，说明如果金属卤化物由卤化钠和卤化钕构成，并且卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]时，为什么优选是设定为满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21。

首先，在实施例1中，碘化钠的封入量表示为M_Na[mol]、碘化钕的封入量表示为M_Nd[mol]，在如图12所示的3.5～49的范围内改变其比值(M_Na/M_Nd)，分别试制出5个样本。继而，使用上述电子镇流器将试制出来的各个灯以额定功率水平点亮并测定经过亮灯100小时后的效率[lm/W]，得到图12和图13所示的结果。

另外，在图12和图13中，效率的数值表示5个样本的平均值。

由图12和图13明显可知，如果满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21，就能够大致固定地获得超过125[lm/W]的非常高的效率。另外，可以认为，这是因为，钠的自吸收受到抑制后产生的高发光与钕在视觉感受效率高的区域的发光形成相乘效应，亦即，在视觉感受效率高的区域中，钠和钕均衡发光。

另一方面，我们发现如果不满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21，灯具效率就会大幅度下降。在例如M_Na/M_Nd＝3.5这样的满足M_Na/M_Nd＜5的情况下，可以认为，上述均衡被打破，钠的发光对提高效率的作用减弱，因此效率下降。另外，在例如M_Na/M_Nd＝35或M_Na/M_Nd＝49这样的满足M_Na/M_Nd＞21关系式的情况下，可以认为，上述均衡也被打破，钕的发光对提高效率的作用减弱，因此效率下降。

接下来，说明卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]时优选设定为满足关系式7≤M_Na/M_Nd的理由。

相对于卤化钠来说，卤化钕的比率越高，卤化钕与发光管6的反应越激烈。在满足关系式7≤M_Na/M_Nd的情况下，虽然不容易发生构成问题程度的反应，但如果不满足上述关系式，在长期的耐用期限试验过程中，卤化钕与发光管6发生反应，该发光管6被侵蚀，在15000～20000小时内有时候会发生泄露。

接着，说明如果金属卤化物由卤化钠和卤化钕及卤化镨构成，并且卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]、卤化镨的封入量为M_Pr[mol]时，为什么优选设定为满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5(其中，M_Pr/M_Nd≤4)的理由。

首先，在实施例2中，将碘化钠的封入量表示为M_Na[mol]、碘化钕的封入量表示为M_Nd[mol]、碘化镨的封入量表示为M_Pr[mol]时，在如图14所示的3.5～49的范围内改变碘化钠的封入量M_Na相对于碘化钕的封入量M_Nd与碘化镨的封入量M_Pr的合计量(M_Nd+M_Pr)的比值M_Na/(M_Nd+M_Pr)，分别试制出5个样本，使用上述镇流器将试制出来的各个灯水平点亮并测定经过亮灯100小时后的效率[lm/W]，得到图14和图15所示的结果。

此外，图14和图15中，效率的各值表示5个样本的数值的平均值。

另外，在全部样本中都设定为M_Pr/M_Nd＝3.5。

由图14和图15明显可知，如果满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5，就能够获得超过125[lm/W]的非常高的效率。可以认为，这是因为，钠的自吸收受到抑制后产生的高发光与钕和镨在视觉感受效率高的区域的发光形成相乘效应，亦即，在视觉感受效率高的区域中，钠、钕和镨均衡发光。另一方面，在例如M_Na/(M_Nd+M_Pr)＝3.5这样的满足关系式M_Na/(M_Nd+M_Pr)＜4的情况下，可以认为，上述均衡被打破，钠的发光对提高效率的作用减弱，因此效率下降。另外，在例如M_Na/(M_Nd+M_Pr)＝(31.5，49)这样的满足关系式M_Na/M_Nd＞21的情况下，可以认为，上述均衡也被打破，钕和镨的发光对提高效率的作用减弱，因此效率下降。

接下来，说明卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]、卤化镨的封入量为M_Pr[mol]时优选设定为满足关系式7≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)的理由。

相对于卤化钠来说，卤化钕和卤化镨的合计的比率越高，卤化钕或卤化镨与发光管6的反应越激烈。在满足关系式7≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)的情况下，虽然不会发生构成问题程度的反应，但如果不满足上述关系式，在长期耐用期限试验过程中，卤化钕与发光管6发生反应，该发光管6被侵蚀，在15000～20000小时内有时候会发生泄露。

这里，说明规定为满足关系式M_Pr/M_Nd≤4的理由。通常情况下，封入在发光管6内的金属卤化物在亮灯过程中并没有全部蒸发，而是封入到存在液体或固体状金属卤化物的程度。因此，所封入的金属卤化物的总量的上限基本上是固定的。因此，在卤化钠(红色成分)和卤化钕(蓝色成分)中添加卤化镨(蓝绿色成分)的情况下，为了获得期望的色温，就需要减少颜色成分基本相同的卤化钕的封入量M_Nd，而增加卤化镨的封入量M_Pr。

因此，如果过度增加卤化镨的封入量M_Pr，卤化钕的封入量M_Nd就会过度减少，Duv就会变得象没有封入卤化钕时的情形一样高，实质上就会丧失封入卤化钕的上述效果。因此，在进一步含有卤化镨的情况下，为了充分达到封入卤化钕的效果，规定为满足关系式M_Pr/M_Nd≤4。

此外，在上述试验中，固定设置为M_Pr/M_Nd＝3.5，但已经确认发现，只要M_Pr/M_Nd在小于等于4(M_Pr/M_Nd≤4)的范围内，就同样能够获得如上所述的效果。

如上所述，借助于本发明的第1实施方式的金属卤化物灯1的结构，能够在保持高效率的同时尤其改善Duv而获得一般照明用所需的良好的光色特性，并能够提高流明维持率。

特别地，作为金属卤化物除了碘化钠和碘化钕再添加碘化镨，由此能够进一步提高效率，并且在长期亮灯过程中能够获得非常稳定的色温特性。

另外，如果金属卤化物由卤化钠和卤化钕构成，并且卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]，则满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21就能够进一步提高效率。

另一方面，如果金属卤化物由卤化钠和卤化钕及卤化镨构成，并且卤化钠的封入量为M_Na[mol]、卤化钕的封入量为M_Nd[mol]、卤化镨的封入量为M_Pr[mol]，则满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5(其中，M_Pr/M_Nd≤4)，由此能够进一步提高效率。

此外，在上述各个实施方式中说明的是仅使用碘化物作为金属卤化物的情形，除了这些碘化物之外，也可以使用溴化物或碘化物与溴化物的混合物，同样能够获得如上所述的作用效果。

另外，在上述各个实施方式中，说明了外罩10的结构包含由圆筒部12和锥形部13构成的主管部14、细管部15的情形，但并不限于此，也可以是包含锥形部13替换成近似半球状的半球部的外罩、即近似圆筒状的圆筒部和与该圆筒部的两个端部相连而形成的近似半球状的半球部所构成的主管部，与该主管部的两个端部相连而形成的细管部的结构，或者是包含由近似圆筒状的圆筒部和设置在该圆筒部的两个端部内侧的近似环状的环状部所构成的主管部，形成在该主管部的两个端部的即一个端部嵌入到环状部的中央部位的近似圆筒状的细管部的结构等，这些结构情况下都能够获得与上述相同的作用效果。

在前者的情况下，圆筒部、半球部和细管部分别一体成形而形成，但在后者的情况下，圆筒部、环状部和细管部是分别独立成形后通过热压而形成为一体的。不过，在上述任意一种情况下都是针对使用了近似圆筒状的圆筒部的情形进行说明，但也可以使用中央部位凸起最大而具有最大内径、越靠近两端内径逐渐变小的纺锤形或旋转椭圆形来取代该近似圆筒状的圆筒部，也能够获得与上述相同的使用效果。这种情况下，其中央部位具有最大内径D_i。

进而，在上述各个实施方式中是以额定功率(输入功率)为100W、150W、200W和250W的金属卤化物灯1为例进行了说明，但并不限于此，本发明也可以应用于额定功率(输入功率)在例如70W～300W范围内的金属卤化物灯。

其次，如图16所示，本发明的第2实施方式的照明装置是一种安装在例如天花板上作为吊灯(downlight)使用的照明装置，其具备：照明器具28，其具有安装在天花板24上的伞状反射灯具25、安装在该反射灯具25的底部上的板状基座部26、设置在反射灯具25内的底部上的插座部27；本发明的金属卤化物灯1，安装在该照明器具28内的插座部27上；电子镇流器29，安装在基座部26的从反射灯具25隔开一定距离的位置上。

借助于如上所述本发明的第2实施方式的照明装置，因其使用了上述本发明的第1实施方式的金属卤化物灯1，能够获得高效率、尤其一般照明用所需的良好的光色特性，并能够提高流明维持率。

此外，在上述第2实施方式中，其照明装置的用途以天花板用照明为一个实例作为吊灯使用，也可以用于其他的室内照明或营业厅照明等，其用途并没有特别的限定。另外，也可以根据其用途使用众所周知的各种照明器具和镇流器。

工业上的可利用性

本发明也可以应用于需要在保持高效率的同时改善光色特性的场合。

Claims

1.一种金属卤化物灯，其特征在于，具备

发光管，该发光管具有由陶瓷构成的外罩和一对电极，其内部封入了金属卤化物；

如果将上述电极间的距离表示为EL[mm]、将上述发光管的对应于上述电极间距离EL的区域部分的最大内径表示为D_i[mm]，则满足EL/D_i＞4.0的关系式；

上述金属卤化物中至少含有卤化钠和卤化钕。

2.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，上述发光管的对应于上述电极间距离EL的区域部分的最大内径D_i[mm]满足关系式3.0≤D₁≤7.0。

3.如权利要求1或2所述的金属卤化物灯，其特征在于，如果将上述卤化钠的封入量表示为M_Na[mol]、上述卤化钕的封入量表示为M_Nd[mol]，则满足关系式5≤M_Na/M_Nd≤21。

4.如权利要求3所述的金属卤化物灯，其特征在于，满足关系式7≤M_Na/M_Nd。

5.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，上述金属卤化物包含卤化镨。

6.如权利要求4所述的金属卤化物灯，其特征在于，上述金属卤化物包含卤化镨。

7.如权利要求5所述的金属卤化物灯，其特征在于，如果将上述卤化镨的封入量表示为M_Pr[mol]，则满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5和关系式M_Pr/M_Nd≤4。

8.如权利要求6所述的金属卤化物灯，其特征在于，如果将上述卤化镨的封入量表示为M_Pr[mol]，则满足关系式4≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)≤27.5和关系式M_Pr/M_Nd≤4。

9.如权利要求7所述的金属卤化物灯，其特征在于，满足关系式7≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)。

10.如权利要求8所述的金属卤化物灯，其特征在于，满足关系式7≤M_Na/(M_Nd+M_Pr)。

11.一种照明装置，其特征在于，具备：权利要求1所述的金属卤化物灯；用于点亮该金属卤化物灯的镇流器；安装有上述金属卤化物灯的照明器具。

12.一种照明装置，其特征在于，具备：权利要求10所述的金属卤化物灯；用于点亮该金属卤化物灯的镇流器；安装有上述金属卤化物灯的照明器具。