CN1284736A

CN1284736A - 无水银型金属卤化物灯

Info

Publication number: CN1284736A
Application number: CN00108328A
Authority: CN
Inventors: 高桥清; 堀内诚; 竹田守; 斋藤毅; 桐生英明
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-02-21
Also published as: KR20010006751A; EP1037257A3; EP1037257A2; TW446988B

Abstract

本发明提供了一种在发光管1中至少封入有稀土气体和+3价铟的卤化物,以及碘化铊的卤化物灯,由此可以获得与含有水银的卤化物灯相当的灯电压,从而获得比较长的使用寿命。除此之外,如果使+3价铟的卤化物的封入量取为每单位发光管的内部容积90毫克/立方厘米以下,并且将稀土气体取为氙气,将其封入压力取为2.5兆帕以下,还可以获得特别适合于汽车前照灯用光源使用的光束和光色度。而且通过进一步封入碘化铊(T1I),还可以进一步提高灯电压,增大总光束。

Description

无水银型金属卤化物灯

本发明涉及供一般照明、以及供与诸如反射镜等相组合而作为诸如汽车前照灯等使用的无水银型金属卤化物灯。

现有技术中的金属卤化物灯，是在发光管内部封入稀土气体、金属卤化物(固体)和水银。稀土气体主要用于使卤化物灯容易启动且在启动之后可以立刻发射出强光，金属卤化物用于在稳定点燃状态下能够产生出适当的光输出，而水银用于产生在适当状态下使卤化物灯动作所需要的、比较高的电极间电压(灯电压)，所以需要对这些封入物实施封入。

特别是通过封入水银的方式，可以使处于点燃过程中的卤化物灯获得相当高的电极间电压，从而可以用非常小的灯电流实施卤化物灯的点燃操作。因此采用这种结构，可以抑制出现在电极处的热负载(焦耳损失)，从而可以在数千小时的长时间中点燃。

如果举例来说，由日本特开昭59-111244号公报所公开的一种汽车用前照明灯，就是现有技术中有关金属卤化物灯的一个具体实例。下面参考附图12，以由该公报公开的内容为基础，对现有技术中的这类金属卤化物灯进行说明。

在图12中，参考标号101表示的是由诸如石英等材料制作的发光管，参考标号102表示的是密封住发光管101两端用的封闭部。参考标号103表示的是由诸如钨等材料制作的一对电极，参考标号104表示的是钼箔，参考标号105表示的是由类似的、诸如钼等等材料制作的导线。电极103与密封在封闭部102中的钼箔104的一端电气连接，而钼箔104的另一端与导线105电气连接。

在发光管101的内部，电极103的前端按照使其前端部之间的距离、即电极之间的距离大约为4.2毫米(mm)的方式实施配置。发光管101的内部容积大约为0.03立方厘米(cc)，在其内部封入大约为0.7毫克(每单位发光管的内部容积大约为1.1毫克/立方厘米)的水银106，总量大约为0.3毫克(每单位发光管的内部容积大约为12.0毫克/立方厘米)的、由碘化钠、碘化钪和碘化钍构成的卤化物107，以及图中未示出的、在室温下大约为0.7兆帕的氙气。

如上所述的这种金属卤化物灯，其灯电压大约为70～80伏，对于诸如在大约35瓦的灯功率下实施点燃的场合，灯电流大约为0.4～0.5安。

由于这种构成方式可以通过水银而获得比较高的灯电压，所以上述现有技术中的金属卤化物灯可以在比较小的电流下实施点燃，因此这种现有技术中的金属卤化物灯具有长达大约2000小时的使用寿命。

通过这种方式封入水银，不仅可以提高灯电压，而且还可以由此获得长达数千小时的卤化物灯使用寿命。

然而在另一方面，它在制造过程中需要包括注入液态水银的工序，从而存在有诸如制造成本比较高等缺点。而且在近年来，出于地球环境保护等方面的考虑，更加希望能够有一种不包含有水银的金属卤化物灯。

然而当从上述现有技术的金属卤化物灯中去除水银时，灯电压将下降至大约25伏。对于这种场合，灯点燃过程中流经物灯的电流大约为1.5安，即为封入水银的原有金属卤化物灯的大约3倍左右。因此电极的热负载(焦耳损失)将会增加，进而会使电极蒸发现象活跃。因此，当简单地从原有的金属卤化物灯中去除水银而构成新的无水银型卤化物灯时，仅仅经过数十小时发光管就会变黑，所以存在有在非常短的时间里即达到其使用寿命极限的问题。这一问题在电弧长度(电极间距离)为大约10毫米以下时，即呈所谓的短电弧型卤化物灯时更为严重。

本发明就是解决上述问题用的发明，本发明的目的在于提供一种可以提高灯电压和卤化物灯的使用寿命，并且可以增大卤化物灯的发光光束(或是不使光束减少)的无水银型金属卤化物灯。

为了能够实现上述目的，本发明提供了一种无水银型金属卤化物灯，这种卤化物灯的特征在于在发光管内部至少包含有稀土气体和+3价铟的卤化物InX₃(X为卤元素)。

如果采用这种构成方式，则可以获得和含有水银的金属卤化物灯相当的、比较高的灯电压。换句话说就是，和未包含铟的卤化物InX₃的，以及和仅包含有+1价铟的卤化物InX的情况相比，它可以大幅度地提高灯电压。而且由于可以由此减小流经卤化物灯的电流，所以还可以减小电极的热负载，抑制由于电极蒸发现象所导致的发光管的变黑，从而可以获得相当长的卤化物灯的使用寿命。

而且，所述稀土气体可以至少包含有氙气(Xe)，所述氙气在室温下的封入压力可以设定为0.1兆帕以上，且最好设定为0.7兆帕以上，而且所述氙气在室温下的封入压力可以设定为2.5兆帕以下，而通过进一步包含有铊的卤化物的方式，还可以进一步提高灯电压，增大总光束。特别是相对于氙气封入压力的上升率，灯电压的上升率将比诸如仅封入+1价铟的卤化物_InX等等的场合时更大，所以通过提高封入压力，可以更容易地提高灯电压。

而且，本发明的无水银型金属卤化物灯的特征进一步在于它还可以包含有铟的卤化物和/或钠的卤化物。

而且，本发明的无水银型金属卤化物灯的特征进一步在于它还可以按照使电极间每单位距离的灯电压为100伏/厘米以上，发光效率为60流明(1m)/瓦(W)的方式，对所述稀土气体的封入压力、所述+3价铟的卤化物的封入量和所述卤化物灯的额定功率实施设定。

而且，本发明的无水银型金属卤化物灯的特征进一步在于将所述+3价铟的卤化物的封入量设定在每单位发光管的内部容积的封入量为90毫克/立方厘米以下。

而且，本发明的无水银型金属卤化物灯的特征进一步在于将所述卤化物灯的额定功率设定在25瓦以上、55瓦以下。

而且，本发明的无水银型金属卤化物灯的特征进一步在于所述+3价铟的卤化物为碘化物或溴化物中的至少一种。

通过采用这些构成方式，确实可以提高灯电压，延长卤化物灯的使用寿命，而且还可以获得大光束的发射光，由此可以获得特别适用于诸如汽车前照明灯用光源等等的卤化物灯。

图1为表示作为第一和第二实施方案的无水银型金属卤化物灯用的示意性剖面图。

图2为表示作为第一实施方案的无水银型金属卤化物灯中的+3价铟的碘化物InI₃的封入量与灯电压之间关系的示意性曲线图。

图3为表示作为第一实施方案的元水银型金属卤化物灯中的氙气的封入压力与灯电压之间关系用的示意性曲线图。

图4为表示作为第一实施方案的无水银型金属卤化物灯中的氙气的封入压力与总光束之间关系用的示意性曲线图。

图5为表示作为第一实施方案的无水银型金属卤化物灯在45瓦的功率下被点燃时，+3价铟的碘化物InI₃的封入量与总光束之间关系用的示意性曲线图。

图6为表示作为第一实施方案的无水银型金属卤化物灯在35瓦的功率下被点燃时，+3价铟的碘化物InI₃的封入量与总光束之间关系用的示意性曲线图。

图7为表示作为第二实施方案的无水银型金属卤化物灯中的碘化铊的封入量与灯电压之间关系用的示意性曲线图。

图8为表示作为第二实施方案的无水银型金属卤化物灯中的碘化铊的封入量与总光束之间关系用的示意性曲线图。

图9为表示作为第二实施方案的无水银型金属卤化物灯中的氙气的封入压力与灯电压间关系用的示意性曲线图。

图10为表示作为第二实施方案的无水银型金属卤化物灯中的氙气的封入压力与总光束之间关系用的示意性曲线图。

图11为表示作为本发明第一和第二实施方案与现有技术中的金属卤化物灯中的电极间每单位距离的灯电压和发光效率之间关系用的示意性曲线图。

图12为表示现有技术中的金属卤化物灯用的示意性剖面图。

(实施方案1)

下面对本发明的第一实施方案进行说明。图1为表示作为本发明第一实施方案的无水银型金属卤化物灯用的示意性剖面图。

在图1中，参考标号1表示的是由诸如石英等等材料制作的发光管，参考标号2表示的是密封住发光管1两端的封闭部。参考标号3表示的是由诸如钨等材料制作的一对电极，参考标号4表示的是钼箔，参考标号5表示的是由类似的、诸如钼等材料制作的导线。电极3与由封闭部2密封住的钼箔4的一端电气连接，而钼箔4的另一端与导线5电气连接。

在发光管1的内部，电极3的前端按照使其前端部之间的距离、即电极之间的距离大约为4.2毫米(mm)的方式实施配置。

发光管1的内部容积大约为0.025立方厘米(cc)，在其内部封入卤化物7和图中未示出的、在室温下大约为0.7兆帕的氙气，这种卤化物7可以由大约为0.2毫克的+3价铟的碘化物InI₃(每单位发光管的内部容积大约为8.0毫克/立方厘米)，大约为0.19毫克的碘化钪(每单位发光管的内部容积大约为8.0毫克/立方厘米)，以及大约为0.16毫克的碘化钠(每单位发光管的内部容积大约为6.4毫克/立方厘米)构成。

通过和原有的金属卤化物灯相比较可知，本实施方案的金属卤化物灯中突出的结构特征包括，它不含有水银，而且所封入的铟的碘化物为+3价铟的碘化物InI₃。这种无水银型金属卤化物灯可以由诸如150～250赫兹的矩形波电压实施驱动。

封入有+3价铟的碘化物InI₃的、作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯是一项重要的发明，虽然它不含有水银，然而也可以通过相当高的灯电压实施点燃动作。如果举例来说，对于采用45瓦的灯功率实施点燃操作的场合，作为本实施方案的卤化物灯的灯电压大约为55伏，而对于采用35瓦的灯功率实施点燃操作的场合，灯电压大约为50伏。当从作为本实施方案的卤化物灯中去除掉+3价铟的碘化物InI₃而构成卤化物灯时，如果采用25瓦～50瓦的灯功率实施点燃动作，则只能获得大约27伏的灯电压。而且，对于将作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯中的+3价铟的碘化物InI₃更换为+1价铟的碘化物InI的场合，所制作出的卤化物灯在采用大约为35瓦的灯功率实施点燃动作时，灯电压大约为45伏，即低于本实施方案的卤化物灯的灯电压。

采用这种封入铟的碘化物InI₃的方式，可以获得比较高的灯电压，所以作为本实施方案的卤化物灯在使用数百小时之后，发光管也不会出现黑化，即不会发生任何实质上的变化，仍可以实施点燃动作。

在上述实例中，是以封入大约0.2毫克的+3价铟的碘化物InI₃(每单位发光管的内部容积大约为8.0毫克/立方厘米)的无水银型金属卤化物灯为例进行说明的，然而还可以如图2所示，采用增加+3价铟的碘化物InI₃的封入量的构成方式，以便获得更高的灯电压，这种构成方式对延长使用寿命更为有利。图2为表示对于作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，当增加+3价铟的碘化物InI₃的封入量，并且保持在35瓦或45瓦的点燃功率下实施点燃动作时，灯电压与+3价铟的碘化物InI₃的封入量之间关系用的示意性曲线图。由图中可知，当+3价铟的碘化物InI₃的封入量增多时，灯电压也将增高。

通过增加+3价铟的碘化物InI₃的封入量而获得的、提高灯电压的效果，与诸如灯点燃功率和电极之间距离、发光管1的内部容积、氙气的封入压力、钪的碘化物和钠的碘化物的含量或是与+3价铟的碘化物InI₃一起实施封入的其它卤化物的种类和含量等等的其它种种构成要素无关。

正如图3所示，当提高氙气的封入压力时，可以获得更高的灯电压。因此相对于封入压力的上升率，灯电压的上升率(上升坡度)要比仅封入+1价铟的碘化物InI的场合，以及既未封入铟的碘化物InI₃也未封入铟的碘化物InI的场合大得多。换句话说就是，通过提高封入压力的方式，可以进一步提高灯电压(和未封入铟的碘化物InI₃的场合相比)。

而且正如图4所示，当提高氙气的封入压力时，总光束的线性度将会增加。图4为表示本实施方案的无水银型金属卤化物灯在45瓦的灯点燃功率下实施点燃时，相对于不同的+3价铟的碘化物InI₃的封入量，氙气的封入压力(换算为室温时的值)与总光束之间关系用的示意性曲线图。令人感到惊奇的是，对于通过封入+3价铟的碘化物InI₃的方式构成的、作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，随着氙气封入压力的增加，发光管1的发光点(最高温度部，即当发光管保持在水平状态下实施点燃时，位于发光管1的上部外侧面)的温度上升非常小，甚至可以被忽略不计，因此随着氙气的封入压力的增加，而使发光管1产生膨胀的可能性相当低。

对于如上所述的、至少在发光管1中封入氙气和+3价铟的碘化物InI₃的、作为本实施方案的的无水银型金属卤化物灯，具有在增加氙气的封入压力时，发光点处的温度不上升，而同时能够使总光束增加的特征，并且具有随着+3价铟的碘化物InI₃的增加，而使灯点燃用电压增加的特征。而且这些技术效果，还与诸如灯点燃功率和电极之间距离、发光管1的内部容积、钪的碘化物和钠的碘化物的含量或是与+3价铟的碘化物InI₃一起实施封入的其它卤化物的种类和含量等等的其它构成要素无关。

下面对氙气的封入压力进行说明。对于可供实际使用的卤化物灯，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯的氙气封入压力，其上限值设定在大约2．5兆帕(换算为室温时的值)处较好些。对于氙气的封入压力超过大约2.5兆帕的场合，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯在点燃动作过程中，位于发光管1的内部处的密封气体由电极3与钼箔4之间的连接部附近处泄露的可能性会增大，所以不太好。氙气封入压力的上限值最好设定在大约2.0兆帕处。在另一方面，为了使卤化物灯容易启动，氙气封入压力的下限值取为5～20千帕较好些。对于本发明的无水银型金属卤化物灯作为需要在短时间里立刻产生出光的、诸如汽车前照灯用光源等等使用的场合，下限值取为0.1兆帕左右更好些。然而为了能够抑制由于封入铟的碘化物InI₃而产生的光束减少，或是对其实施补偿，最好将氙气封入压力的下限值设定在0.7兆帕或1兆帕以上。

下面对+3价铟的碘化物InI₃的封入量与光束间关系进行说明。对于本发明的无水银型金属卤化物灯，其+3价铟的碘化物InI₃的封入量比较多时，可以获得比较高的灯电压，这从延长使用寿命的角度看比较有利，然而对于取本实施方案的无水银型金属卤化物灯作为诸如汽车前照灯用光源等等使用的场合，+3价铟的碘化物InI₃的封入量为每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米以下，采用这种构成形式可具有下述的优点。

换句话说就是，在目前作为汽车前照灯使用的大多数卤化物灯中，在55瓦的消耗功率下可获得大约为1100流明(1m)的总光束。与此相对应的是，本发明的卤化物灯当如图5所示，使+3价铟的碘化物InI₃的封入量少于每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米时，在45瓦的功率下即可以获得比现有技术中的卤化物灯更多的总光束，因而更经济。图5为表示本实施方案的无水银型金属卤化物灯在45瓦的灯点燃功率下实施点燃时，相对于不同的氙气封入压力(换算为室温时的值)，总光束与+3价铟的碘化物InI₃的封入量之间关系用的示意性曲线图。正如图5所示，对于氙气的封入压力为本实施方案的无水银型金属卤化物灯所允许的最大压力、即2.5兆帕(换算为室温时的值)的场合，当+3价铟的碘化物InI₃的封入量少于每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米时，可以获得大约为1100流明(1m)以上的光束。对于氙气的封入压力低于该值时的场合，比如说对于作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯所允许的、氙气的最大压力取为更适当的2.0兆帕(换算为室温时的值)的场合，为了能够利用本发明的无水银型金属卤化物灯获得大约为1100流明(1m)以上的光束，可以使+3价铟的碘化物InI₃的上限封入量为每单位发光管的内部容积大约70.0毫克/立方厘米。换句话说就是，如果取氙气的封入压力为2.0兆帕，封入量为每单位发光管的内部容积大约70.0毫克/立方厘米以下时，即可以获得大约为1100流明(1m)以上的光束，因此比卤化物电灯更经济。

类似的，图6为表示本实施方案的元水银型金属卤化物灯在35瓦的灯点燃功率下实施点燃时，相对于不同的氙气封入压力(换算为室温时的值)，总光束与+3价铟的碘化物InI₃之间关系用的示意性曲线图。当采用+3价铟的碘化物InI₃的封入量少于每单位发光管的内部容积大约50.0毫克/立方厘米的结构时，可以在35瓦的功率下获得比现有技术中的卤化物电灯更多的总光束，因而更经济。对于氙气的封入压力为2.5兆帕(换算为室温时的值)的场合，+3价铟的碘化物InI₃的封入量少于每单位发光管的内部容积大约50.0毫克/立方厘米时，即可以获得大约为1100流明(1m)以上的光束。对于氙气的封入压力比较低的场合，比如说对于为2.0兆帕(换算为室温时的值)的场合，最好使+3价铟的碘化物InI₃的上限封入量取为每单位发光管的内部容积大约40.0毫克/立方厘米，采用在此之下的封入量即可以获得大约为1100流明(1m)以上的光束，因此比卤化物电灯更经济。

如上所述，对于本发明的这种无水银型金属卤化物灯，如果采用在其上限值为2．5兆帕的适当压力下封入氙气，并且封入上限值为每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米的、含量适当的+3价铟的碘化物InI₃的结构，则对于利用25瓦以上的灯点燃功率下实施点燃动作的场合，不会破坏发光管1的内部气体密封性，而且可以获得比较高的灯电压，具有比较长的使用寿命，并且可以比卤化物电灯产生更多的光束，所以它是一种特别适合于作为所谓的汽车前照灯用光源使用的无水银型金属卤化物灯。

作为本实施方案的无水银型卤化物灯与灯点燃功率相关，当采用比较大的灯点燃功率实施点燃时，可以获得更多光束。在这儿，在作为汽车前照灯使用时，实际上作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯的上限值可为55瓦。现有技术中的卤化物电灯在超过消耗功率的状态下实施点燃时，由于不经济而效果不好。

下面对作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯的光色度进行说明。

作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，如果采用在其上限值为2．5兆帕的适当压力下封入氙气，并且封入其上限值为每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米的、含量适当的+3价铟的碘化物InI₃的结构，并且在25瓦至55瓦间的功率下实施点燃的场合，作为本实施方案的无水银型卤化物灯的光色度，如果取日本电灯工业协会规定的汽车前照灯用HID光源标准(JEL215)作为标准，可以确认其属于白色光源的色度范围之内。换句话说就是，通过将包含有+3价铟的碘化物InI₃的封入物的种类和数量，以及额定功率按照上述方式实施设定的方式，便可以在CIE1931xy色度图中，获得如下所述的、由卤化物灯发射出的光色度点的色度范围，即：

x≥0.310

x≤0.500

y≤0.150+0.640x

y≤0.440

y≥0.050+0.750x

y≥0.382(此时，x≥0.44)因此，当采用位于如上所述限定范围内的氙气封入压力、+3价铟的碘化物InI₃的封入量和灯电压时，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯完全可以作为汽车前照灯用的光源使用。

(实施方案2)

下面对本发明的第二实施方案进行说明。这种卤化物灯的结构与如图1所示的所述第一实施方案中的卤化物灯的结构相类似，其不同点仅仅在于所封入的卤化物7的组成形式，以及所封入的氙气压力在室温下大约为1. 4兆帕。换句话说就是，在这儿的卤化物7可以由大约为0.1毫克的+3价铟的碘化物InI₃(每单位发光管的内部容积大约为4.0毫克/立方厘米)，大约为0.1毫克的碘化铊(TlI)(每单位发光管的内部容积大约为4.0毫克/立方厘米)，大约为0.19毫克的碘化钪(每单位发光管的内部容积大约为8.0毫克/立方厘米)，以及大约为0.16毫克的碘化钠(每单位发光管的内部容积大约为6.4毫克/立方厘米)构成。

通过和已有的金属卤化物灯相比较可知，作为本实施方案的金属卤化物灯中突出的结构特征包括，它与第一实施方案相类似、即也不含水银，而且所封入的铟的碘化物除了+3价铟的碘化物InI₃之外，还封入有碘化铊。

作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯也是一项重要的发明，虽然它不含有水银，然而也可以通过相当高的灯电压实施点燃动作。图7为表示当碘化铊(TlI)的含量变化时，在与第一实施方案相同的35瓦功率下实施点燃时的灯电压的变化用的示意性曲线图。当添加有碘化铊(TlI)时，灯电压将急剧上升，而且所添加的量越多，灯电压上升的就越快。如果举例来说，对于采用35瓦的灯点燃功率实施点燃操作的场合，灯电压大约为70伏。由于通过这种方式可以获得相当高的灯电压，所以作为本实施方案的卤化物灯在使用数百小时之后，发光管也不会出现黑化，即不会发生任何实质上的变化，仍可以实施点燃动作。

令人感到惊奇的是，作为本实施方案的卤化物灯在使用诸如35瓦的功率实施点燃的场合，可以获得达3250流明(1m)的、非常多的总光束。图8为表示当封入在卤化物灯内部的碘化铊(TlI)的含量变化时，在与第一实施方案相同的35瓦功率下实施点燃时的光束变化用的示意性曲线图。正如该图所示，通过添加碘化铊(TlI)的方式，可以获得相当大的光束，所以当碘化铊的封入量增加时，光束也将进一步增加。

通过增加碘化铊(TlI)的封入量而提高灯电压和增加光束的效果，与诸如灯点燃功率和电极之间距离、发光管1的内部容积、氙气的封入压力、钪的碘化物和钠的碘化物的含量或是与碘化铊一起实施封入的其它卤化物的种类和含量等等的其它种种构成要素无关。

而且，当增加所封入的氙气(Xe)压力时，还可以更进一步地增大灯电压和总光束。图9和图10为表示在35瓦的功率下实施点燃时，氙气的封入压力与灯电压或总光束之间的关系用的示意性曲线图。正如图9和图10所示，当氙气的压力上升时，灯电压和总光束均将上升。在这儿，氙气的封入压力可以如第一实施方案所说明的那样，取为2.5兆帕以下，最好取为2.0兆帕以下，而且氙气的封入压力可以取为5～20千帕以上，取为0.1兆帕以上较好些，最好是取为0.7兆帕或1兆帕以上，因为这样便可以容易地获得保持气体密封性和容易启动的优点。

如上所述，对于这种至少在发光管1中封入有氙气、+3价铟的碘化物InI₃和碘化铊的、作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，当增加碘化铊的含量时，可如前所述，使灯电压和总光束增加，而且即使对于氙气的封入压力被增加了的场合，也具有可以增加灯点燃用电压和总光束的特性。而且这些技术效果，还与诸如灯点燃功率和电极之间距离、发光管1的内部容积、钪的碘化物和钠的碘化物的含量或是与碘化铊一起实施封入的其它卤化物的种类和含量等等的其它构成要素无关。

因此，对于作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，如果采用在其上限值为2．5兆帕的适当压力下封入氙气，并且封入作为+3价铟的碘化物InI₃的碘化铟和碘化铊的结构，可以获得相当高的灯电压，具有比较长的使用寿命，而且可以比卤化物电灯产生更多的光束，因此是一种特别适合于作为所谓的汽车前照灯用光源的无水银型金属卤化物灯。

与第一实施方案相类似，它与灯点燃功率相关，当采用比较大的灯点燃功率实施点燃时，可以获得更多光束。在这儿，在作为汽车前照灯使用时，实际上作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯的消耗功率上限值可为55瓦。现有技术中的卤化物电灯在超过消耗功率的状态下实施点燃时，由于不经济而效果不好。

下面对光色度进行说明。这也与第一实施方案相类似，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯，如果采用在其上限值为2.5兆帕的适当压力下封入氙气，并且封入有其上限值为每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米的、含量适当的+3价铟的碘化物InI₃和碘化铊的结构，并且在25瓦至55瓦间的功率下实施点燃的场合，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯的光色度，如果取日本电灯工业协会规定的汽车前照明灯用HID光源标准(JEL 215)作为标准，可以确认其属于白色光源的光度范围之内。换句话说就是，通过对包含有+3价铟的碘化物InI₃的封入物的种类和数量，以及额定电力按照上述方式实施设定的方式，便可以在CIE1931xy色度图中，获得如下所述的、由卤化物灯发射出的光色度点的色度范围，即：

x≥0.310

x≤0.500

y≤0.150+0.640x

y≤0.440

y≥0.050+0.750x

y≥0.382(此时，x≥0.44)因此，当采用位于如上所述限定范围内的氙气封入压力、+3价铟的碘化物InI₃的封入量和灯点燃功率时，作为本实施方案的无水银型金属卤化物灯完全可以作为汽车前照灯用的光源使用。

根据上述第一和第二实施方案构造的卤化物灯(封入铟的碘化物InI₃或封入铟的碘化物InI₃和碘化铊(TlI)的卤化物灯)，与仅封入铟的碘化物InI的卤化物灯和既未封入铟的碘化物InI₃也未封入铟的碘化物InI的卤化物灯相比，其灯电压和总光束间的比较结果如表1所示。而且，本发明的卤化物灯和现有技术中的卤化物灯，电极间每单位距离的灯电压和发光效率(每单位灯点燃功率的总光束)间的关系还示出在图11中。正如图11所示，通过包含有作为封入物的+3价铟的碘化物InI₃的方式，可以获得电极间每单位距离的灯电压达100伏/厘米以上，亮度为60流明/瓦以上的(如图11中的斜线所示的区域)的卤化物灯。通过封入铟的碘化物InI₃而使电压上升的效果，如果以既未封入铟的碘化物InI又未封入铟的碘化物InI₃的卤化物灯(图11中的卤化物灯A)为基准，封入铟的碘化物InI₃的卤化物灯(卤化物灯B)的灯电压上升程度(如图中的实线箭头P所示)，要比仅封入铟的碘化物InI的卤化物灯(卤化物灯C)的灯电压的上升程度(如图中的虚线箭头Q所示)大许多。对于封入所述铟的碘化物InI₃的卤化物灯B，如果氙气的封入压力比较高(比如说为1. 4兆帕)时(如图中的实线箭头P所示，卤化物灯D)，灯电压还将进一步上升(如图中的实线箭头R所示)，其上升程度和既未封入铟的碘化物InI又未封入有铟的碘化物InI₃的卤化物灯A相比，对于即使后者中的氙气封入压力比较高的场合也要高许多(如图中的虚线箭头S所示，卤化物灯E)。特别需要指出的是，通过采用对所述卤化物灯D的铟的碘化物InI₃封入量等实施设定的方式，可以容易地获得与未含有铟的碘化物InI₃的卤化物灯A大体相同的总光束(发光效率)，而且可以容易地使电极间每单位距离的灯电压达到140伏/厘米以上，从而可以使用常规的、价格低廉的驱动回路实施驱动。而且，当同时封入添加在铟的碘化物InI₃中的碘化铊(TlI)时，还可以进一步提高其灯电压，并可以增大发光效率。

【表1】

如上所述，当在发光管中至少封入+3价锢的卤化物InX₃(X为卤素元素)和稀土气体，或是进一步封入铊的卤化物，而构成无水银型金属卤化物灯时，可以获得与含有水银的金属卤化物灯相当的、比较高的灯电压，从而提供了一种具有非常长的使用寿命的无水银型金属卤化物灯。而且，铟的碘化物InI₃比铟的碘化物InI更容易蒸发，所以更容易实施启动。如果采用在其上限值为2.5兆帕的适当压力下封入氙气，并且封入其上限值为每单位发光管的内部容积大约90.0毫克/立方厘米的、含量适当的+3价铟的碘化物InI₃，或是进一步封入铊的卤化物的结构形式，则对于利用25瓦至55瓦间的点燃功率下实施点燃动作的场合，本发明的无水银型金属卤化物灯的光色度，将属于日本电灯工业协会规定的汽车前照灯用HID光源标准(JEL 215)中有关白色光源的色度范围，而且可以比卤化物电灯使用更少的功率，并产生出更多的光束。由此可知，本发明所提供的无水银型金属卤化物灯是一种可以对卤化物电灯实施完全替换的产品，从而为节省资源、节省能源作出了巨大贡献，并且可以为使用者提供巨大的经济和地球环境保护方面的利益。

而且在所述第二实施方案中，是以封入碘化铊的无水银型金属卤化物灯为例进行说明的，然而也可以取溴化铊(TlBr)或是氯化铊(TlCl)作为封入物，还可以分别对金属铊(Ti)和卤素气体实施封入。

而且在各种实施方案中，均是以封入+3价铟的碘化物InI₃的无水银型卤化物灯为例进行说明的，然而也可以用+3价铟的溴化物InBr₃替代+3价铟的碘化物InI₃，或是用+3价铟的碘化物InI₃和+3价铟的溴化物IrBr₃替代+3价铟的碘化物InI₃。

而且，+3价铟的碘化物InI₃也可以是通过分别将+1价铟的碘化物InI和碘元素I₂封入发光管1内部的方式实施封入的。对于封入的是+3价铟的溴化物InBr₃的场合，也可以类似的，分别将+1价铟的溴化物InBr和溴元素Br₂封入发光管1内部。还可以将+1价铟的碘化物InI和溴元素Br₂封入发光管1内部，和分别在发光管1的内部生成出+3价铟的碘化物InI₃和+3价铟的溴化物InBr₃。而且，还可以取铟的碘化物InI(或铟的溴化物InBr)，以及诸如AgI(或AgBr)等等的、在高温下容易分离出卤元素的卤化物作为封入物。换句话说就是，包含在封入物中的物质只要实质上为铟的卤化物InX_y(X为碘元素或溴元素，y＞1)即可。

而且，在这儿是以在氙气和+3价铟的碘化物InI₃中添加钪的碘化物和钠的碘化物而构成的卤化物灯为例进行说明的，然而也可以采用除了钪的碘化物和钠的碘化物之外的其它金属卤化物构成卤化物灯。

如果举例来说，钪的碘化物可以由钪的溴化物替代，而钠的碘化物也可以由钠的溴化物替代。而且除了钪和钠之外，也可以采用其它金属、比如说铊的碘化物和溴化物。而且它们的封入量并不仅限于作为本实施方案的卤化物灯中的含有量。

而且，有各个实施方案中的无水银型金属卤化物灯所给出的、诸如电极之间距离、发光管1的内部容积、铟的碘化物和钠的碘化物的含量等等的、除+3价铟的卤化物和氙气之外的其它构成要素，均是以例举形式给出的，所以如果举例来说，电极间的距离也可以4.2毫米之外，而发光管1的内部容积并不仅限于0.025立方厘米。

而且，在上述实例中，采用的是为了方便启动的目的，而在发光管1的内部封入常温下为0.7兆帕或1.4兆帕的氙气的结构形式，而且为了应用于汽车前照灯，而将稀土气体取为氙气，然而稀土气体也可以取除了氙气之外的其它稀土气体，比如说还可以取为氩气，而且在常温下的封入压力也并不仅限于0.7兆帕。

因此，如上所述的各实施方案均是作为本发明的最佳实施例进行说明的，所以所给出的各个限定条件可以有种种改变。各实施方案仅仅是以举例方式说明本发明的金属卤化物灯，而本发明的保护范围是由权利要求的范围限定的。

Claims

1．一种无水银型金属卤化物灯，其特征在于在发光管内部至少包含有稀土气体和+3价铟的卤化物。

2．一种如权利要求1所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于所述稀土气体至少包含有氙气(Xe)，所述氙气在室温下的封入压力为0.1兆帕以上、2.5兆帕以下。

3．一种如权利要求2所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于所述氙气在室温下的封入压力为0.7兆帕以上。

4．一种如权利要求1所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于在发光管内部还包含有铊的卤化物。

5．一种如权利要求1或4所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于按照电极间每单位距离的灯电压在100伏/厘米以上，且发光效率为60流明/瓦的方式，对所述稀土气体的封入压力、所述+3价铟的卤化物的封入量和所述卤化物灯的额定功率进行设定。

6．一种如权利要求1或4所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于在发光管内部至少包含有铟的卤化物和钠的卤化物中的至少一种。

7．一种如权利要求1所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于所述+3价铟的卤化物的封入量为每单位发光管的内部容积90毫克/立方厘米以下。

8. 一种如权利要求1或4所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于所述卤化物灯的额定功率设定在25瓦以上、55瓦以下。

9．一种如权利要求1或4所述的无水银型金属卤化物灯，其特征在于所述+3价铟的卤化物为碘化物或溴化物中的至少一种。