CN1274003C - 金属卤化物灯 - Google Patents

Abstract

提供一种金属卤化物灯，包括外壳由氧化物系透光性陶瓷材料构成的发光管，至少作为发光物质的铈的卤化物、钠的卤化物、铊的卤化物和铟的卤化物被组合封入所述发光管内；对于全部金属卤化物来说，所述铈的卤化物在20wt%以上69.0wt%以下，所述钠的卤化物在30wt%以上、79.0wt%以下，所述铊的卤化物和所述铟的卤化物的合计量在1.0wt%以上、20wt%以下。本发明使放电电弧被展宽，向发光管管壁方向的弯曲被抑制，灯效率被改善，即使长时间使用也可以抑制光束维持率的降低，还可以补偿发光色的色调。

Description

金属卤化物灯

技术领域

本发明涉及一种金属卤化物灯的发光管。

背景技术

近来，使用陶瓷制的发光管的金属卤化物灯与使用石英制发光管的金属卤化物灯相比较具有高效率、高显色性，而且寿命长，所以主要作为店铺等的室内照明使用正在得到普及。

图5、图6分别是现有的采用陶瓷制发光管的金属卤化物灯的结构。作为发光管28的结构，发光管容器29由多晶氧化铝陶瓷材料构成的放电发光管部30和在其两端部烧结的一对细管部31、32构成。在发光管28的两端部设置一对钨线圈电极33、34。而且在所述发光管细管部31、32中通过玻璃料37气密封装由铌或导电性金属陶瓷构成的供电体35、36，所述钨电极33、34分别连接到所述供电体35、36。在发光管28内分别封入由金属卤化物构成的发光物质38和作为缓冲气体的水银和氩等启动辅助用稀有气体。作为具有所述发光管28的灯39的整体结构，如图6所示，发光管28设置在由石英或硬质玻璃构成的外管灯泡40内部，在外管灯泡40上安装灯头41。在外管灯泡40的内部封入约50kPa的氮为主体的气体。而且，利用通常的启动装置内装的电子式镇流器或铜铁式电感镇流器点燃所述灯39。

另外，以往作为可适用于一般室内及室外照明用金属卤化物灯的发光物质，例如在(日本)特开昭57(1982)-92747号公报、美国专利第5973453号说明书中提出了在碘化铈与碘化钠的组合中碘化铈的实用性。这种碘化铈作为发光物质的特征是，铈的发光光谱大部分分布在人眼的相对可见度高的区域，仅通过该物质就可获得高的灯效率。这种情况下，例如在美国专利第5973453号说明书、特表2000-501563号公报中提出了3-25(相当于CeI₃组成比为12.2-53.7wt％)的范围作为获得白色光源色的合适的NaI/CeI₃的摩尔组成比。

但是，在现有的封入了作为发光物质的碘化铈和碘化钠的金属卤化物灯中，存在随着点灯时间的经过光束维持率显著下降的问题，同时还存在灯色温变化大的问题。

发明内容

为解决上述课题，本发明的金属卤化物灯包括外壳由氧化物系透光性陶瓷材料构成的发光管，其特征在于，至少将作为发光物质的铈的卤化物、钠的卤化物、铊的卤化物和铟的卤化物组合封入所述发光管内。

本发明还包括：

一种金属卤化物灯，包括外壳由氧化物系透光性陶瓷材料构成的发光管，其特征在于，

至少作为发光物质的铈的卤化物、钠的卤化物、铊的卤化物和铟的卤化物被组合封入所述发光管内；

对于全部金属卤化物来说，所述铈的卤化物在20wt％以上69.0wt％以下，所述钠的卤化物在30wt％以上、79.0wt％以下，所述铊的卤化物和所述铟的卤化物的合计量在1.0wt％以上、20wt％以下。

附图说明

图1是作为本发明一个实施例的金属卤化物灯的发光管的结构图。

图2是作为本发明一个实施例的金属卤化物灯的灯整体结构图。

图3是表示使用本发明实施例1的金属卤化物灯的光束维持率相对于老化的曲线图。

图4是表示本发明实施例2的优选组成范围的图。

图5是现有技术的金属卤化物灯的发光管的结构图。

图6是现有技术的金属卤化物灯的整体结构图。

具体实施方式

本发明的金属卤化物灯发光管本身的结构可以与现有的相同，也可以应用现有的结构。本发明的特征在于，发现能维持高的光束维持率，并且使灯色温度没有大变化的封入物。

在上述金属卤化物灯中，相对于全部金属卤化物来说优选20wt％以上、69.0wt％以下的铈的卤化物，30wt％以上79.0wt％以下的钠的卤化物，1.0wt％以上20wt％以下铊的卤化物和铟的卤化物合计量。特别是，优选按铊的卤化物在1.0wt％以上、7.0wt％以下，并且铊的卤化物和铟的卤化物之比在0.6≤TIXwt％/InXwt％≤4.0(其中X是卤素)的范围将其封入。并且卤素优选溴(Br)或碘(I)。

铈的卤化物不足20wt％时，有色温在3000K以下而过低的倾向，超过69.0wt％，则电弧不稳定，有寿命短的倾向，都不理想。

而且，钠的卤化物不足30wt％时，有寿命短的倾向，超过79.0wt％，则有色温过低的倾向，都不理想。

而且，铊的卤化物和铟的卤化物合计量不足1.0wt％时由于封入量过少，存在引起灯间色偏差的倾向，超过20wt％时，光束降低的倾向变强，都不理想。例如，TlI和InI是分别具有在546nm和450nm附近的辉线光谱的发光物质，但封入量变多时因自吸收而使效率降低。因此在重视灯效率的情况下最好限制封入量。

并且，铊的卤化物不足1.0wt％时，其自身的效果小，超过7.0wt％，则光色的绿色倾向变大，都不理想。

并且，铊的卤化物和铟的卤化物之比不足0.6时，有灯效率显著降低的倾向，而超过4.0时有绿色过强的倾向，都不理想。

在所述金属卤化物灯中，优选灯的额定寿命时间为12000小时以上，并且光束维持率60％以上。

如以上的说明，本发明可使放电电弧展宽，抑制向发光管管壁方向的弯曲，其结果是即使长时间使用也可以抑制光束维持率的降低，还可以补偿发光色的色调，可提高灯寿命。而且，通过使相对可见度高的铊的卤化物的封入量最佳化，可以改善灯效率。从而，可提供作为一般室内和室外用的白色光源色的高瓦数类型的、长寿命且高效率的金属卤化物灯。

以下使用图1至图2说明本发明实施例。

图1和图2分别表示作为本发明实施例的灯瓦数为200W的氧化铝陶瓷管金属卤化物灯的发光管结构和灯整体结构。

发光管1的发光管容器2由多晶氧化铝陶瓷构成的放电发光管部3和在其两端部烧结的一对细管部4、5构成。除多晶氧化铝陶瓷外，氧化物系的透光性陶瓷同样可以用做所述发光管容器2。例如也可以使用Al₂O₃(氧化铝)，Y₃AlO₃(YAG)，BeO，MgO，Y₂O₃，Yb₂O₃，ZrO₂等。

在发光管1的两端设置一对钨线圈电极6、7，钨线圈电极6、7分别由钨电极棒8、9和钨线圈10、11两个部件构成。电极间距离定为18.0mm。而且在所述发光管细管部4、5中通过玻璃料14气密封装由导电性金属陶瓷构成的供电体12、13，在所述供电体12、13各自的一个端部焊接所述钨棒8、9，在其各自的另一端部焊接由铌构成的外部引线15、16。在发光管1内封入铈的卤化物的发光物质17和作为缓冲气体的水银和氩气构成的启动辅助用稀有气体。

作为包括所述发光管1的灯18的整体结构，如图2所示，发光管1设置在由硬质玻璃构成的外管灯泡19的内部。并且，为使灯启动开始电压更低，沿发光管容器2的放电发光管3附设由钼线构成的启动辅助导体20。这里，在外管灯泡19的内部封入作为惰性气体的例如氮气50kPa。并且外管内是真空也可以。21是灯头。

(实施例1)

制备将CeI₃：2.4mg(40.0wt％)、NaI：3.15mg(52.5wt％)、TlI：0.27mg(4.5wt％)、InI：0.18mg(3.0wt％)作为发光物质17而封入的灯18，测定其初期特性及与老化相关的光束维持率。

结果观测到，基本上由于TlI和InI的封入使放电电弧展宽，还抑制了放电电弧向发光管上侧和发光管侧面的弯曲。而且，本实施例灯18的与老化相关的光束维持率被改善，可以达到光束维持率60％以上的额定寿命时间12000小时。这基本上可以说是因为铊Tl和铟In的平均激励电压Ve与电离电压Vi相比比较高(Ve＞0.585Vi)，从而得到如此的放电电弧展宽效果。

而且可确认，对于初期灯效率的提高，特别是发出相对可见度高的546nm绿色光的碘化铊TlI的封入是有效的。但另一方面在这种情况下，由于作为对效率提高有效的TlI的封入会使灯发光色向绿色方向偏移，因而要封入用于对此进行补偿的发出450nm青色光的碘化铟InI。总之，为获得与一般室内和室外照明相适应的白色光源色，需要将TlI封入量控制在适当范围以便防止发光色向绿色方向过度偏移，并将由适当范围的组成比构成的TlI和InI组合封入。

(实施例2)

与实施例1同样，作为发光物质17，封入CeI₃：2.5mg和NaI：3.0mg，并且封入相对于金属卤化物的总量，分别在0-15wt％的范围内改变其组成的TlI和InI，从而制备灯18，测定其初期特性及与老化相关的光束维持率。

结果观测到基本上伴随TlI和InI的封入使放电电弧展宽，还抑制了放电电弧向管壁方向的弯曲。而且，本实施例灯18的与老化相关的光束维持率被改善，如果TlI和InI的封入量在1.0≤TlIwt％≤7.0，并且在0.6≤TlIwt％/InIwt％≤4.0的范围，则可以达到光束维持率60％以上的额定寿命时间12000小时。该结果示于图3的Ce/Na/Tl/In曲线图中。这可以说是基本上因为铊Tl和铟In的平均激励电压Ve与电离电压Vi相比比较高(Ve＞0.585Vi)，从而得到如此的放电电弧展宽效果。这里，如果作为TlI和InI的封入量(TlI+InI)合计组成在3.0wt％以上，则观测到从比较小的范围放电电弧比较显著的展宽，达到寿命时间12000小时。

而且，关于初期灯效率的提高，可确认特别是发出相对可见度高的546nm绿色光的碘化铊TlI的封入是有效的。但另一方面在这种情况下，作为对效率提高有效的TlI的封入会使灯发光色向绿色方向偏移，因而要封入用于对此进行补偿的发出450nm青色光的碘化铟InI。总之，为获得与一般室内和室外照明相适应的白色光源色，需要将TlI封入量控制在适当范围以便防止发光色向绿色方向过度偏移，并组合封入由适当范围的组成比构成的TlI和InI。根据本发明人的上述测定结果可知，将可同时获得超过目标值117lm/W的效率提高以及可适用为一般室内和室外用白色光源色的TlI和InI的封入量规定为1.0≤TlIwt％≤7.0，并且0.6≤TlIwt％InIwt％≤4.0的范围就可以。

图4显示了上述本实施例的优选组成范围。

(比较例)

按照现有技术，制备由发光管1构成的试制的灯18，该发光管1封入了作为发光物质17的铈·钠碘化物(CeI₃：36wt％+NaI：64wt％)6mg。并且，通过现有技术的这样的NaI/CeI₃组成比获得3500-4000K附近的白色光源色。

最初，在测定灯老化时间100小时的初期特性时，在色温度4100K的白色光源色中获得灯光束23600lm，效率118lm/W(均为4个灯的平均值)。但一般显色评价数Ra为60，未达到目标值65。

接着，进行灯老化试验，测定其光束维持率，如图3的Ce/Na的线所示，其光束维持率在老化时间约6800小时中已降低到50％。通常以光束维持率为50％的老化时间来规定金属卤化物灯的寿命时间。灯的光色在初期为4100K，但在5000小时的寿命中缓慢下降到3700K。

接着根据对老化后氧化铝陶瓷发光管的分析，可知由于与铈的反应发光管内壁受侵蚀，特别是在发光管上侧的侵蚀比较强。而且判明，例如在老化时间5000小时的管内残存的NaI的量为残存了当初封入量的90％，与此相比CeI₃量则大幅度降低为当初封入量的40-60％。

而且作为上述实施例中的发光物质，说明了铈的卤化物、钠的卤化物、铊的卤化物和铟的卤化物四元系的情况，但本发明不限于此，如果铈的卤化物、钠的卤化物的组成在上述范围内，则可以将钪的卤化物和镧系元素(ランタノイド系)的卤化物作为第5、第6成分进行组合。

Claims (8)

1.一种金属卤化物灯，包括外壳由氧化物系透光性陶瓷材料构成的发光管，其特征在于，

至少作为发光物质的铈的卤化物、钠的卤化物、铊的卤化物和铟的卤化物被组合封入所述发光管内；

对于全部金属卤化物来说，所述铈的卤化物在20wt％以上69.0wt％以下，所述钠的卤化物在30wt％以上、79.0wt％以下，所述铊的卤化物和所述铟的卤化物的合计量在1.0wt％以上、20wt％以下。

2.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，按所述铊的卤化物在1.0wt％以上、7.0wt％以下，并且所述铊的卤化物和所述铟的卤化物之比在0.6≤FIXwt％/InXwt％≤4.0的范围将其封入，其中X是卤素。

3.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，氧化物系透光性陶瓷材料是从多晶氧化铝陶瓷，Al₂O₃即氧化铝，Y₃Al₅O₃即YAG，BeO，MgO，Y₂O₃，Yb₂O₃，和ZrO₂中选择的至少一种陶瓷。

4.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，所述卤化物的卤素是碘。

5.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，在所述发光管的外侧还设置由硬质玻璃构成的外管灯泡。

6.如权利要求5所述的金属卤化物灯，其特征在于，在所述外管灯泡的内部封入惰性气体。

7.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，沿所述发光管容器的放电发光管部附设启动辅助导体，使灯启动起始电压降低。

8.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其特征在于，所述灯的额定寿命时间为12000小时以上，并且光束维持率为60％以上。

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