CN103748656B - 金属卤化物灯和照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属卤化物灯，其具有陶瓷发光管，并且其额定功率为35～100W，且色温为2800～3700K；在该发光管内包含作为发光物质的卤素添加物，所述卤素添加物包含：(1)铈(Ce)、(2)钠(Na)、(3)钙(Ca)、(4)铊(Tl)和(5)稀土金属，所述稀土金属包含镝(Dy)、铥(Tm)和钬(Ho)中的至少一种，并且所述卤素添加物为碘化物；关于(1)～(4)的卤素添加物的各组成比，碘化铈为1.5摩尔％以上且3.0摩尔％以下，碘化钠为45摩尔％以上且90摩尔％以下，碘化钙为5摩尔％以上且15摩尔％以下，并且碘化铊为2摩尔％以上且7摩尔％以下。
Description
技术领域
本发明一般地涉及金属卤化物灯和照明装置，特别地涉及具有陶瓷发光管的具有低色温的金属卤化物灯以及使用所述金属卤化物灯的照明装置。
背景技术
金属卤化物灯在商业设施如商店照明中不但用于基础照明如筒灯，还用于直接照射商品的局部照明。在局部照明时，与基础照明时相比，需要较高的光学特性。特别地，所需要的特性为Ra(平均演色性指数)为90以上，R9(特殊演色性指数)为50以上，色温为2800～3700K，且Duv(光源色(色调))为-5至0。
而且，从节能的观点来看，对于局部照明以及基础照明，都需要提高效率。例如，尽管商用可获得的灯的效率，对于额定功率35W为90lm／W，对于70W为95lm／W，且对于100W为100lm／W，但是要求效率对于额定功率35W提高至95lm／W，对于70W提高至100lm／W，且对于100W提高至110lm／W。
通常，在陶瓷金属卤化物灯中，在高演色性和高效率之间均在折衷关系，因此难以同时提高二者。
专利文献1公开了一种具有低色温(2800～3700K)类型的陶瓷金属卤化物灯。专利文献1公开了密封在灯中的发光物质(卤素碘化物)含有组成比为0.5～4摩尔％的铈或镨(例如，2摩尔％的铈)，组成比为35～45摩尔％的钠(例如，35摩尔％)，组成比为40～60摩尔％的钙(例如，54摩尔％)，2摩尔％的铊，以及组成比为2～10摩尔％的稀土金属，所述稀土金属包括镝、铥或钬(例如，7摩尔％的包含上述三种材料的稀土金属)。据公开，上述设计导致，效率为94lm／W，Ra为90以上，R9为40以上，Duv值的下限为-10，且这种规格可用于额定功率为20～300W的灯。特别地，通常已知的是，为了提高R9而增加钙的组成比，且上述组成是基于该知识的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007—53004号公报。
发明内容
尽管上述文献公开了额定功率为150W的实施例，但是当将上述规格应用于额定功率为100W以下的灯时，不能获得相同的效果和优点(特别地，不能实现40以上的R9)。认为这是因为，与150W等级的灯中相比，在100W等级以下的灯中的发光管端部由毛细管作用造成的热损失的比例更大。
因此，本发明的目的是提供一种金属卤化物灯，其具有Ra为90以上且R9为50以上的演色特性，2800～3700K的色温，以及Duv的下限为-5且上限为0的光源色(色调)特性，并且符合上述提高效率的要求。
本发明的第一方面是一种金属卤化物灯，其具有陶瓷发光管，并且其额定功率为35～100W，且色温为2800～3700K；在该发光管内包含作为发光物质的卤素添加物，所述卤素添加物包含：(1)铈(Ce)、(2)钠(Na)、(3)钙(Ca)、(4)铊(Tl)和(5)稀土金属，所述稀土金属包含镝(Dy)、铥(Tm)和钬(Ho)中的至少一种，并且所述卤素添加物为碘化物；关于(1)～(4)的卤素添加物的各组成比，碘化铈为1.5摩尔％以上且3.0摩尔％以下，碘化钠为45摩尔％以上且90摩尔％以下，碘化钙为5摩尔％以上且15摩尔％以下，并且碘化铊为2摩尔％以上且7摩尔％以下。
此外，碘化铈可以为1.9摩尔％以上且2.3摩尔％以下，碘化钠可以为76摩尔％以上且79摩尔％以下，碘化钙可以为11摩尔％以上且13.5摩尔％以下，并且碘化铊可以为3摩尔％以上且3.7摩尔％以下。
本发明的第二方面是包含上述第一方面的金属卤化物灯以及安装有所述金属卤化物灯的反射器的照明装置。
附图说明
图1是用于本发明的金属卤化物灯的发光管的图。
图2是应用本发明的金属卤化物灯的图。
图3A是示出根据本发明的碘化铈的量的确定的图。
图3B是示出根据本发明的碘化铈的量的确定的图。
图4是示出根据本发明的碘化钠的量的确定的图。
图5A是示出根据本发明的碘化钙的量的确定的图。
图5B是示出根据本发明的碘化钙的量的确定的图。
图6是示出根据本发明的碘化铊的量的确定的图。
图7是本发明的照明装置的图。
具体实施方式
图1示出了用于本发明的金属卤化物灯内的发光管10。如图所示，陶瓷发光管10(氧化铝管)具有一体形成的主管部11和细管部12。即，随着主管部11和细管部12的连续形成，在两者的边界处未发生厚度的不连续。在主管部11内相互相对地设置一对电极(未示出)，且这些电极各自通过细管部12内的电导体与引线13连接。这种一体形成类型的发光管，与圆筒型(组装型)发光管(参考专利文献1中的图3)相比，在主管部11的端部的热损失小得多，这有助于提高效率。特别地，这种倾向在与主管部相比端部的比例更大的低瓦特类型中更加明显。
图2示出了应用本发明的金属卤化物灯20(下文称为“灯20”)。在灯20中，发光管10通过电导体棒22a和22b与基底21连接，并且包含在内管23内，且内管23包括在外管24中。内管23和外管24固定在基底21上，且基底21设置有壳部25。应注意，尽管未示出，但是导体棒22a和22b中的一个与基底21的前端电连接，而另一个与壳部25的侧部电连接。
发光物质和氩气包含在发光管10的主管部11内部。发光物质包含汞和卤素化合物，并且卤素化合物包含：(1)铈(Ce)、(2)钠(Na)、(3)钙(Ca)、(4)铊(Tl)和(5)稀土金属(下文中称为“其它成分”)，所述稀土金属包括镝(Dy)、铥(Tm)和钬(Ho)中的至少一种，并且上述卤素添加物全部为碘化物。本发明在上述中特别地将碘化铈(CeI3)、碘化钠(NaI)、碘化钙(CaI2)以及碘化铊(TlI)的含量(组成比)优化。
下文中将描述上述四种成分的组成比的确定。
碘化铈(CeI3)、碘化钠(NaI)、碘化钙(CaI2)以及碘化铊(TlI)的参考组成比分别为约2摩尔％，约76摩尔％，约14摩尔％和约4摩尔％，然后将各成分增加或减少以测量其对各特性的影响。应注意，上述摩尔％的剩余量(约4％)对应其它成分的碘化物的组成比。
发光管为70W类型，且发光管的内部容积为0.4cc。
单位溶剂的添加物的量为16.3mg／cc，因此添加物的总量为6.5mg。应注意，汞的含量为6mg。
各测量值为从点灯开始后经过100小时时的值。
<碘化铈(CeI3)的量的确定>
碘化铈的量影响发光效率和绿色的光源色(Duv)。图3A示出了发光效率对碘化铈的量的图。较大量的碘化铈使得可提高发光效率。在此，为了实现100lm／W以上的发光效率，需要碘化铈的量为1.5摩尔％以上。
图3B示出了Duv对碘化铈的量的图。相对于碘化铈的量，Duv以单调的方式增加。在此，需要碘化铈的量为1.0～3.0摩尔％，使得Duv为-5～0。
因此，可以将碘化铈的量确定为1.5～3.0摩尔％。
<碘化钠(NaI)的量的确定>
碘化钠的量影响色温(Tc)。图4示出了色温对碘化钠的量的图。相对于碘化钠的量，色温以单调的方式减少。在此，可以将碘化钠的量确定为45～90摩尔％，使得色温为2800～3700K。
<碘化钙(CaI2)的量的确定>
碘化钙的量影响发光效率和红色特性(R9)。图5A示出了发光效率对碘化钙的量的图。较大量的碘化钙导致较低的发光效率。在此，为了实现100lm／W以上的发光效率，需要碘化钙的量为15摩尔％以下。
图5B示出了R9的值对碘化钙的量的图。图中显示了向上凸的曲线，在此，为了实现50以上的R9，需要碘化钙的量为5摩尔％以上。
<碘化铊(TlI)的量的确定>
碘化铊的量影响粉色的光源色(Duv)。
图6示出了Duv对碘化铊的量的图。相对于碘化铊的量，Duv的值以单调的方式增加。在此，可以将碘化铊的量确定为2.0～7.0摩尔％，使得Duv为-5～0。
如上所述，将各组成比确定如下：
碘化铈：1.5摩尔％以上且3.0摩尔％以下；
碘化钠：45摩尔％以上且90摩尔％以下；
碘化钙：5摩尔％以上且15摩尔％以下；
碘化铊：2摩尔％以上且7摩尔％以下。
这里需要注意的是，与专利文献1中的规格相比，碘化钙的量小得多且碘化钠的量较大。特别地，发光管10以一体型形成，使得即使当碘化钙的量减少时，也能够获得期望的发光效率。因此应理解，在维持发光效率的情况下，通过减少氧化钙的量而实现R9的提高。这使得可以同时获得高效率和高演色性，从而获得发光效率和发光特性如演色性的平衡及其绝对值的明显提高。
下面将描述基于上述讨论的实施例。表1示出了根据上述制造的灯(70W、35W和150W类型)。作为表1中所述之外的其他要素，发光管的壁面负荷为20～40W／cm2，并且包含20kPA(150Torr)的氩气。此外，上述四种成分的摩尔％的剩余量对应其它成分的碘化物的组成比。应注意，各特性的测量值是在点灯开始后经过100小时时获得的值。
表1
如表1中所示，在全部实施例中，通过设定碘化铈(CeI3)、碘化钠(NaI)、碘化钙(CaI2)和碘化铊(TlI)的组成比而使得其包括在各确定范围内，满足了目标的发光效率和光学特性。
图7示出了照明装置30，其中使用了上述金属卤化物灯。照明装置30包含灯20和安装有灯20的反射器31，并且通过布线32a和32b与高压放电灯的点灯启动器35连接。应注意，点灯启动器35和照明装置30可以是集成的，或者可以是分开的。此外，附图以示意性方式对实施例进行了图示，且实际实施中的尺寸、位置等可以不与附图相同。
上述公开使得可构成包含发光效率和光学特性优异的灯的照明装置，并且使得可提供适于商店照明等中的局部照明的照明装置。
附图标记
10发光管
11主管部
12细管部
13引线
20金属卤化物灯
21基底
22a，22b导体棒
23内管
24外管
25壳部
30照明装置
31反射器
32a，32b布线
35高压放电灯的点灯启动器
Claims (3)
1.一种金属卤化物灯，其具有陶瓷发光管，并且其额定功率为35～100W、色温为2800～3700K，
在该发光管内包含作为发光物质的卤素添加物，
所述卤素添加物包含(1)铈(Ce)、(2)钠(Na)、(3)钙(Ca)、(4)铊(Tl)和(5)稀土金属，所述稀土金属包含镝(Dy)、铥(Tm)和钬(Ho)中的至少一种，并且所述卤素添加物为碘化物，
关于所述(1)至(4)的卤素添加物的各组成比，
所述碘化铈为1.5摩尔％以上且3.0摩尔％以下，
所述碘化钠为45摩尔％以上且90摩尔％以下，
所述碘化钙为5摩尔％以上且15摩尔％以下，并且
所述碘化铊为2摩尔％以上且7摩尔％以下，
使得特殊演色性指数R9为50以上。
2.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中，
所述碘化铈为1.9摩尔％以上且2.3摩尔％以下，
所述碘化钠为76摩尔％以上且79摩尔％以下，
所述碘化钙为11摩尔％以上且13.5摩尔％以下，并且
所述碘化铊为3摩尔％以上且3.7摩尔％以下。
3.一种照明装置，包含如权利要求1所述的金属卤化物灯以及安装有所述金属卤化物灯的反射器。
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