CN102683161B - 陶瓷金卤灯及使用其的照明器具 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种陶瓷金卤灯及使用其的照明器具，在3800～4500K的高色温的陶瓷金卤灯中，具有高显色和高效率。在本发明的金卤灯中，陶瓷制发光管的壁面负荷为20～30W/cm2，发光管内封入有卤素添加物的碘化物作为发光物质。卤素添加物的碘化物由以下构成：(1)碘化镝(DyI3)、(2)碘化铥(TmI3)、(3)碘化铈(CeI3)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI2)、(6)碘化铊(TlI)。相对上述(1)～(6)的总量，(1)碘化镝(DyI3)为7mol％以上12mol％以下，并且(3)碘化铈(CeI3)相对于(1)碘化镝(DyI3)的封入mol比(CeI3/DyI3)为0.2以上0.6以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷金卤灯及使用其的照明器具，特别是涉及显色性好、效率高的高色温的陶瓷金卤灯。
背景技术
金卤灯作为商店等商业设施中射灯用的主照明使用的情况较多。特别是面向商业设施的光源，为了展示出更加活泼的空间，高色温(4200K左右)的需求多。而且，以往优选平均显色指数Ra为90以上，而近年来为追求更高性能，要求为Ra95以上。同时，为了节能要求效率为120lm/W以上。
在专利文献1(特开2004-281216号公报)中公开了作为高显色灯，在色温3500～5000K时，Ra为91～95、发光效率为95 lm/W左右的灯。具体而言，作为卤素添加物，封入由卤化钠、卤化铊和卤化钙构成的金属卤化物，以及由卤化镝、卤化钬、卤化铥中的一个构成的稀土类卤化物，卤化钙相对于卤化物的总量的比例为55～75mol％。
在专利文献2(特开2010-251252号公报)中作为高效率灯，公开了在色温3000～4500K时，Ra为80～83、发光效率为100～120 lm/W左右的灯。具体而言，作为卤素添加物，封入碘化铥、碘化铊、碘化钠和碘化钙等，碘化钠和碘化钙相对于卤素添加物的总量的比例分别为40～80mol％和0～30mol％。
在专利文献3(特开2003-187744号公报)中，作为高显色、高强度灯，公开了在色温2500～4500K时，Ra为76～87以上的灯。具体而言，公开了作为卤素添加物的稀土类元素的钬、镝或铥，特别是钬作为优选。
发明内容
但是，即使根据上述的任一专利文献，在色温4200K左右的灯中，都没有实现Ra95以上的高显色且发光效率为120 lm/W的高效率的灯。
在此，关注各专利文献公开的卤素添加物中的稀土类卤化物时，无论哪一个，都使用碘化铥、碘化钬或碘化镝。一般地，为了提高效率，不使用在短波长侧具有发光光谱的碘化钬或碘化镝，优选只使用碘化铥(再者使用碘化铈)。另一方面，为了使高色温为4200K左右，一般使用碘化钬和碘化镝。
因此，在本发明中，关注与碘化钬相比发光光谱的峰值在长波长侧(主要发光波长Ho为410nm、416nm；Dy为419nm、421nm)且在长波长侧具有宽发光的碘化镝的封入量。这是由于使用碘化镝时，相对可见度曲线具有向着555nm而变大的特性，因此有利于确保光束(发光效率)。另外，可以认为由于长波长侧的宽发光也有利于提高Ra。即在本发明的课题在于提供一种高色温(3800～4500K)的陶瓷金卤灯，作为主要的稀土类卤素添加物使用碘化镝来提高发光效率，该灯为高显色(Ra95以上)且高效率(发光效率120lm/W以上)。
本发明的第1的侧面是具有陶瓷制的发光管，色温为3800～4500K的金卤灯。该金卤灯中，发光管的壁面负荷为20～30W/cm2,发光管内作为发光物质封入有碘化物。碘化物由：(1)碘化镝(DyI3)、(2)碘化铥(TmI3)、(3)碘化铈(CeI3)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI2)、(6)碘化铊(TlI)构成，相对于上述(1)碘化镝(DyI3)、(2)碘化铥(TmI3)、(3)碘化铈(CeI3)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI2)及(6)碘化铊(TlI)的总量，(1)碘化镝(DyI3)为7mol％以上12mol％以下,并且(3)碘化铈(CeI3)相对于(1)碘化镝(DyI3)的封入mol比(CeI3/DyI3)为0.2以上0.6以下。
进而，优选相对于上述(1)碘化镝(DyI3)、(2)碘化铥(TmI3)、(3)碘化铈(CeI3)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI2)和(6)碘化铊(TlI)的总量，(1)碘化镝(DyI3)为7mol％以上11mol％以下。另外，灯额定功率为100W±10％。
本发明的第2的侧面为具有上述第1的侧面的金卤灯及安装有金卤灯的反射镜的照明器具。
附图说明
图1是本发明的陶瓷金卤灯的图。
图2是本发明的陶瓷金卤灯的图。
图3是说明决定本发明的碘化镝的量的图。
图4是说明决定本发明的碘化镝的量的图。
图5是说明决定本发明的碘化铈对碘化镝的比的图。
图6是说明决定本发明的碘化镝的量的图。
图7是本发明的照明器具的图。
具体实施方式
图1表示本发明的陶瓷金卤灯(以下，称为“灯”)的一个例子。灯1具有发光管10(氧化铝管)，发光管10由主管部和夹着主管部的细管部一体形成。主管部和细管部连续形成，从而形成两者的边界部分不会发生壁厚不连续的结构。在主管部内，一对电极(没有图示)相向配置，这些电极通过细管部内的导电体与导体棒11a和11b连接。
导体棒11a和11b与杆12连接，并被内管13包围，内管13被外管14包围。内管13和外管14固定于杆12上，在杆12上设置有壳部15。另外，虽然没有图示，但导体棒11a和11b中的一个与壳部15的前端电连接，另一个与壳部15的侧部电连接。
图2表示本发明的灯的其他的例子。灯2具有发光管20(氧化铝管)，发光管20与发光管10同样地，由主管部和夹着主管部的细管部一体形成。发光管20通过导体棒21a和21b与灯头22连接，并被内管23包围，内管23被外管24包围。内管23和外管24固定于灯头22上，在灯头22上设置有壳部25。并且，导体棒21a和21b中的一个与灯头22的前端电连接，另一个与侧部的壳部25电连接。
在发光管10及20的主管部内部封入有发光物质及氩气。发光物质由水银和卤素添加物构成。卤素添加物由(1)碘化镝(DyI3)、(2)碘化铥(TmI3)、(3)碘化铈(CeI3)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI2)和(6)碘化铊(TlI)构成。在本发明中，特别是上述的碘化镝(DyI3)和碘化铈(CeI3)的封入量(组成比例)是最合适的。
改变各成分的封入量，进行了用于获知对发光特性的影响的实验。
发光管的额定功率为100W±10％。发光管的壁面负荷为20～30W/cm2。发光管内容积为0.674cc。另外，壁面负荷为灯功率(W)除以主管部的全部内面积(cm2)所得的值。即，壁面负荷＝灯功率/主管部的总的内面积。
每单位容积的添加物量为3.4mg/cc，水银封入量为10mg。
碘化镝(DyI3)的量，针对如下所示条件A～E进行研究。以下，各卤素添加物的量以该卤素添加物相对于卤化添加物(1)～(6)的总量的mol％来表示。
【表1】
碘化镝(DyI3)的封入量对Ra有影响，特别是在可视区域整个区域里能够看到发光，所以有助于提高Ra。
图3是Ra相对于碘化镝(DyI3)的量的图表。标绘的碘化镝(DyI3)的量为3.9mol％(A)、7.4mol％(C)和12.7mol％(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线，为了使Ra达到95以上，碘化镝(DyI3)需要大约为7mol％以上13mol％以下。
图4表示发光效率相对于碘化镝(DyI3)的量的图表。标绘的碘化镝的量为3.9mol％(A)、7.4mol％(C)、11.1mol％(D)和12.7mol％(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线，为了使发光效率达到120 lm/W以上，碘化镝(DyI3)需要大约为6mol％以上12mol％以下。
进而，决定碘化铈相对于碘化镝的量的mol比(CeI3/DyI3)。在此，发光效率相对于碘化铈的量单调增加。但是，碘化铈的量增加过量时，碘化镝分子的发光受到阻碍，因此无法得到期望的Ra值。另外，随着碘化铈量的增加，为了提高发光效率，发光管内的温度需要保持在比较高的温度。由此，壁面负荷变高(例如，达到30W/cm2以上)，出现灯寿命变短的问题。因此，碘化铈量相对于碘化镝量的封入比例需要进行适当地设定。
图5表示相对于碘化铈量对碘化镝量的mol比(CeI3/DyI3)的发光效率。标绘的mol比为0.74(A)、0.60(B)、0.35(C)、0.22(D)及0.17(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线，为了使发光效率达到120 lm/W以上，上述mol比需要大约为0.2以上0.6以下。
根据以上内容，决定了针对碘化镝(DyI3))和碘化铈(CeI3)的封入量(组成比例)，碘化镝(DyI3)为7mol％以上12mol％以下，碘化镝(DyI3)与碘化铈(CeI3)的封入mol比(CeI3/DyI3)为0.2以上0.6以下。由此，在高色温(3800～4500K)的灯中，能够同时实现高显色性(Ra95以上)和高效率(120 lm/W以上)。
另外，可以知道，在色温3800～4500K的100W级别的灯中，其他的卤素添加物的量如下所述即可。与发光效率和色温有关的碘化铥(TmI3)为15～20mol％左右。与发光效率和绿色系的光色(Duv)有关的碘化铈(CeI3)为2～3mol％。与色温有关的碘化钠(NaI)为40～50mol％左右。与发光效率和红色的特性(R9)有关的碘化钙(CaI2)为15～20mol％左右。与绿色系的光色(Duv)有关的碘化铊(TlI)过量封入时，会失去粉色系的光色，因此碘化铊(TlI)为6～9mol％左右。
另外，图6表示相对于碘化镝(DyI3)的量的光色(Duv)。标绘的碘化镝的量为3.9mol％(A)、7.4mol％(C)、11.1mol％(D)和12.7mol％(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。Duv一般为0±3。在面向商业设施时，优选为负数侧，即-3～0。根据近似曲线，为了使Duv为-3以上0以下，碘化镝(DyI3)为4mol％以上11mol％以下即可。因此，在与Ra及发光效率相关的组成比例中，进而更优选碘化镝(DyI3)为7mol％以上11mol％以下。
根据以上制作了实施例1～3的灯(100W型)。表2表示各实施例的卤素添加物的组成比例等。
【表2】
在实施例1中，卤素添加物的绝对量为:碘化镝(DyI3)0.3mg、碘化铥(TmI3)0.8mg、碘化铈(CeI3)0.1mg、碘化钠(NaI)0.5mg、碘化钙(CaI2)0.4mg和碘化铊(TlI)0.2mg。水银封入量为10mg。氩气封入20kPa(150Torr),壁面负荷为25W/cm2。
表3表示各实施例的特性。以下所示的各测定值为点灯开始后经过100小时时的值。
【表3】
如表3所示，在各实施例中，在高色温(3800～4500K)时能够同时实现高显色性(Ra95以上)和高效率(120 lm/W以上)。另外，即使针对Duv，也能够实现适合商业设施用的-3～0。
在本发明中，作为稀土类卤素添加物，不含有碘化钬(HoI3)。这是由于封入碘化钬的话，发光效率会降低。
在适合灯功率100W的壁面负荷中，使灯功率在90～110W之间变化时，能够确定为：相对于灯功率100W的测定值，Ra大约±2％变化(相对于灯功率单调增加)；发光效率约-1％变化(灯功率100W时最高)；Duv约±13％变化(相对于灯功率单调减少)。该结果意味着，设定额定100W灯用的壁面负荷的状态下，灯功率即使为90～110W，也可以获得期望的特性。该结果还意味着，如果对应额定90W或110W灯用的壁面负荷来决定封入物的总量的话，能够获得与期望的特性更接近(与额定100W灯几乎相同)的特性。即，本发明可以适用于额定灯功率至少为100W±10％左右的灯。
图7表示使用上述的灯1或2的照明器具30的图。照明器具30具有灯1或2及安装有灯1或2的反射镜31。灯1或2通过配线32a和32b与高压放电灯点灯装置33连接。而且，点灯装置33可以与照明器具30一体化，也可以为单独的。另外，图为模拟地图示了实施例，尺寸、配置等并不遵照图纸所示。
根据上述本发明，构成了具有在高色温(3800～4500K)中为高显色(Ra95以上)且高效率(120 lm/W以上)的灯的照明器具。因此，本发明能够提供适合商业设施等的照明的照明器具。
Claims (4)
1.一种金卤灯，具有陶瓷制的发光管，色温为3800～4500K，
上述发光管的壁面负荷为20～30W/cm2，
上述发光管内封入有碘化物作为发光物质，
上述碘化物由以下构成：(1)碘化镝：DyI3、(2)碘化铥：TmI3、(3)碘化铈：CeI3、(4)碘化钠：NaI、(5)碘化钙:CaI2和(6)碘化铊：TlI；
相对于上述(1)碘化镝：DyI3、(2)碘化铥：TmI3、(3)碘化铈：CeI3、(4)碘化钠：NaI、(5)碘化钙:CaI2和(6)碘化铊：TlI的总量，上述(1)碘化镝：DyI3为7mol％以上12mol％以下,
上述(3)碘化铈：CeI3相对于上述(1)碘化镝：DyI3的封入mol比CeI3/DyI3为0.2以上0.6以下。
2.如权利要求1所述的金卤灯，其中，
进而，相对于上述(1)碘化镝：DyI3、(2)碘化铥：TmI3、(3)碘化铈：CeI3、(4)碘化钠：NaI、(5)碘化钙:CaI2和(6)碘化铊：TlI的总量，上述(1)碘化镝：DyI3为7mol％以上11mol％以下。
3.如权利要求1所述的金卤灯，灯额定功率为100W±10％。
4.一种照明器具，具有权利要求1所述的金卤灯以及安装有上述金卤灯的反射镜。
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