CN1558445A - 无汞金属卤化物灯 - Google Patents

Abstract

一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，封入：稀有气体，Sc的卤化物，Na的卤化物，和In的卤化物，其特征在于，所述灯的发射光中的色度点在CIE1931xy色度图上满足以下各式①x≥0.310，②x≤0.500，③y≤0.150+0.640x，④y≤0.440，⑤y≥0.050+0.750x，和⑥y≥0.382，但是x≥0.44。

Description

无汞金属卤化物灯

本申请是申请号为99800163.3、申请日为1999年2月27日的原案申请的分案申请，该原案的首个在先申请为JP98-38417，首个在先申请日为1998年2月20日。

技术领域

本发明涉及在一般照明和组装有反射镜等的汽车前灯等中使用的无汞金属卤化物灯。

背景技术

以往，作为在汽车前灯等中使用的光源，有金属卤化物灯。以往的一般金属卤化物灯具有在发光管内密封入稀有气体(气体)、汞(液体)和金属卤化物(固体)的三种物质的结构。具体地说，例如如图12所示，具有在大致球形形状的发光管101中封入填充物102的结构。由石英构成的透光性容器形成上述发光管101。利用各个密封部分103、103密封该发光管101的两端。在发光管101的内部，设有一对钨制的电极104、104。通过在各个密封部分103、103内气密密封的钼箔105、105，将该电极104、104与由钼构成的外部引线106、106连接。该金属卤化物灯的主要尺寸可如下设定。

发光管的内容积：    1.7cc

电极间距离    ：    约16mm

此外，填充物107的成分如下。

Hg   (汞)    ：     21.5mg(12.6mg/cc)

TlI  (碘化铊)：     0.27mg(0.16mg/cc)

InI  (碘化铟)：     0.04mg(0.021mg/cc)

NaI  (碘化钠)：     1.9mg(1.14mg/cc)

Xe   (氙)    ：     12kPa(常温)

将上述结构的灯通电，如果控制电流使灯功率固定在100W，那么通过电极104、104之间的放电，可发射约6200(lm)的光通量。此时，所有的汞、TlI等金属卤化物的一部分蒸发，同时在电极104、104的前端部分之间产生约100V的电压降(工作电压)。

其中，主要为了容易起动(放电开始)，同时使起动后的光输出变大，而封入上述稀有气体(Xe)。为了获得稳定点火时适当的光输出，封入金属卤化物(TlI等)。

此外，由于灯在适当的状态下工作，所以为了获得必要的充分高的电极间电压(工作电压)而密封入汞。更详细地说，例如，如在特开平6-13047等中披露的，由上述汞产生的工作电压的上升作用可如下表示。

Vla＝20+k(比例常数)×nHg^0.56×L

其中，

Vla为工作电压(V)

nHg为发光管平均单位容积的汞密度(mg/cc)

L为电极间距离(mm)。

就是说，工作电压与电极间距离和汞原子密度的约1/2次方的乘积成正比。再有，上述常数‘20’是电极附近的电压和因稀有气体及金属卤化物产生的电压之和。其中，在未密封入汞的情况下，由于工作电压大幅度下降(由于nHg＝0，所以工作电压变为20V左右)，所以为了能够按与密封入汞情况相同的功率工作，就必须增加电流(工作电压为100V的情况下增加5倍，约5A)，因此，对电极的热负荷增大，因电极飞溅产生的发光管的黑化显著，灯的光通量维持率变低。具体地说，例如在数十小时左右发光管就变黑，达到寿命。

因此，在一般的灯中，调节汞量，使工作电压例如可升高至70～100V左右，并减小和抑制灯的电流，降低对电极的热负荷(焦耳损失)。由此，可以获得寿命达到数千小时(例如，约6000小时)的灯。

但是，与具有上述使工作电压升高效果的方面相反，汞有以下缺点。

首先，由于导致灯的发光效率下降，所以难以获得明亮的灯。这是因为在所有元素中汞对稀有气体有高激励电压，与作为金属卤化物添加的其它金属元素相比，不容易发射光的缘故。从图13所示的所述金属卤化物灯的光谱分布中也可明白这一情况。就是说，灯发射的光有多个线光谱，其主要的波长有In产生的410.1nm和451.1nm，Tl产生的535.0nm，和Na产生的589.0nm和589.6nm，由于汞基本上不产生发光，所以几乎观测不到由汞产生的发光。另一方面，在上述灯中未密封入汞的情况下，可获得约70(lm/W)高的发光效率(所有光通量约7000(lm))。

此外，在制造时，由于必须有注入液体汞的工艺，所以制造成本容易增加。

而且，近年来，考虑到对地球环境的影响，期望有不包含汞的金属卤化物灯。

因此，为了不密封入汞使工作电压上升，在例如特开平6-84496号公报中披露了提高设定Xe的封入压力的技术。更详细地说，其中主要记载了：在发光管内，仅含有ScI₃、NaI等金属碘化物和稀有气体，在不包含汞的金属卤化物灯中，在灯的电极间距离为L(mm)，封入的稀有气体为Xe的情况下，在常温下Xe的封入压力为P(气压)时，按

P×L≥40

进行设定，可以使工作电压达到50V以上。

因此，本发明者们试制了有与所述图12相同的形状，主要尺寸和填充物的成分按以下设定的灯，并测定了工作电压。

发光管的内容积：    0.025cc

电极间距离    ：    约4mm

此外，填充物107的成分如下。

ScI₃  (碘化钪)：    0.04mg

NaI   (碘化钠)：    0.21mg

(ScI₃与NaI之和   0.25mg)

Xe    (氙)    ：    10atm(常温)

这种情况下，由于P×L＝40，所以满足上述条件。但是，在把该灯用35W的灯功率点火时，工作电压为35V，未达到上述公报中所述的50V。因此，仍然因灯电流大的原因造成电极飞溅，将电极材料附着在发光管的内壁上，产生管壁的黑化，使灯的发射光通量早期减少。就是说，为了获得50V以上的工作电压，满足P×L≥40条件的最小Xe压力(10atm)并不充分，按照本发明者们的推断，必须设定远大于10atm的超过25atm左右的压力。

但是，象上述那样提高Xe的封入压力，会产生以下的新课题。

就是说，由于Xe电离电压约高12eV，在超过25atm压力下为了在灯点火开始时产生放电，就必须施加相当高的起动电压。具体地说，一般地，在按7～10atm左右的压力封入Xe的灯中，为了确实产生放电，必须有30kV以上的起动电压，而在封入压力超过25atm的情况下，则需要比其高得多的起动电压。因此，导致产生起动电压的点火电路的复杂化和大型化，以及制造成本增大等。

此外，与其它填充物相比，由于Xe的激励电位高，所以如果高压封入Xe，也会导致发光效率的下降。

而且，在封入压力象上述那样高的情况下(点火时的发光管内压力进一步升高)，发生发光管的破裂和填充物质漏泄的可能性增大。

因此，在以往的金属卤化物灯中，存在难以既不封入汞，同时又不使发光管的内压过高，减小和抑制电流以便使灯的工作电压升高，使灯寿命延长的问题。

此外，由于没有汞的发光，所以以往的不包含汞的金属卤化物灯来自在发射光中色度点的CIE1960uv色度图上的黑体轨迹的色度偏差(DUV)为0.011，在作为白色的汽车前灯使用的情况下，存在超出日本电灯工业协会规格的用于汽车前灯的HID光源(JEL 215)所示规格的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述课题，提供一种在不密封汞的同时，也不使发光管的内压过高，并可获得高的灯工作电压和灯长寿命的无汞金属卤化物灯。

根据本发明的一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，封入：稀有气体，Sc的卤化物，Na的卤化物，和YI₃，其特征在于，所述YI₃的封入量是每单位发光管内体积0.8～12mg/cc。

另外，为了实现上述目的，本发明提供一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，至少封入：

稀有气体，

Sc(钪)和其卤化物的至少其中之一，

Na(钠)和其卤化物的至少其中之一，和

金属和其卤化物的至少其中之一，

其特征在于，所述金属在金属单体中的电离电压为5～10eV，并且，所述金属或其卤化物在灯点火时的温度下的蒸汽压在1Pa以上。具体地说，作为所述金属或其卤化物，例如可以使用Y(钇)、In(铟)、或它们的卤化物。

通过封入上述金属或其卤化物，由于可以不必在高压力下封入稀有气体，可以使灯的工作电压提高，可以使灯中流动的电流减少，所以可减轻对电极的热负荷，可抑制因电极飞溅产生的发光管的黑化，可以获得长寿命的灯。

再有，在添加未满足上述条件的物质，即添加金属单体中的电离电压在5eV以下的物质，例如添加CsI(碘化铯：电离电压3.9eV)的情况下，工作电压会下降。这是由于电离电压低使大量电子供给电弧的结果使灯电流增大，因而工作电压下降的缘故。此外，在添加金属单体中的电离电压为10eV以上的物质，例如添加Hg(汞)的情况下，灯的效率会下降。此外，在封入灯点火时的温度下的蒸汽压为1Pa以下的物质，例如封入BaI₂(碘化钡)的情况下，不能获得工作电压的上升效果。

此外，本发明的特征在于，按所述灯的发射光中的色度点在CIE1931xy色度图上满足

x≥0.310

x≤0.500

y≤0.150+0.640x

y≤0.440

y≥0.050+0.750x

y≥0.382(但是x≥0.44)

的条件来设定所述各填充物的量和额定功率。具体地说，例如，作为所述金属卤化物，在封入平均单位发光管内容积0.8mg/cc以上、12mg/cc以下的YI₃的同时，可以把额定功率设定在25W以上、55W以下。此外，本发明的特征在于，设定所述各填充物的量和额定功率，以便使来自所述灯发射光中色度点的CIE1960uv色度图上的黑体轨迹的色度偏差达到-0.025以上、0.01以下。具体地说，其特征在于，例如，

所述Sc的卤化物为ScI₃，

所述Na的卤化物为NaI，

同时

A＝ScI₃的封入重量/(ScI₃的封入重量+NaI的封入重量)

B＝额定功率/电极间距离(W/mm)时，按

-0.025≤D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A²-0.0009AB-0.0003B²≤0.01

来设定所述ScI₃的封入量、NaI的封入量和所述灯的额定功率。

通过这样的设定，可以获得发特别高的白色感高的光的灯，例如可以用作汽车前灯等。

此外，本发明的特征在于设定所述各填充物的量和额定功率，以便所述灯的发射光的光通量达到约1100(lm)以上，最好达到约2750(lm)以上。具体地说，其特征在于，例如，

所述Sc的卤化物为ScI₃，

所述Na的卤化物为NaI，

同时

A＝ScI₃的封入重量/(ScI₃的封入重量+NaI的封入重量)

C＝灯功率(W)时，按

1100≤D＝-4054+2759A+182C-1628A²+18AC-0.7C²

来设定所述ScI₃的封入量、NaI的封入量和所述灯的额定功率。

由此，可以获得发射特别大光通量光的灯，例如可以用作汽车前灯等。

此外，为了实现上述目的，本发明提供一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，至少封入：

稀有气体，

In(铟)和其卤化物的至少其中之一，

Tl(铊)和其卤化物的至少其中之一，和

Na(钠)和其卤化物的至少其中之一，

其特征在于，所述In或其卤化物的封入量为在所述灯的发射光的光谱分布中按410nm附近和451nm附近的波长产生吸收光谱的量，

所述Tl或其卤化物的封入量为在所述灯的发射光的光谱分布中按535nm附近的波长产生吸收光谱的量，

所述Na或其卤化物的封入量为在所述灯的发射光的光谱分布中按589nm附近的波长产生吸收光谱的量。

就是说，本发明者们发现，越是产生上述的吸收光谱，即通过封入根据以往公知的封入量不能预计的大量In等，越是可大幅度地使灯的工作电压上升，从而完成了本发明。因此，由于不必在高压力下封入稀有气体，就可以提高灯的工作电压，使灯中流动的电流减少，所以可减轻对电极的热负荷，抑制因电极飞溅产生的发光管的黑化，可以获得长寿命的灯。

具体地说，所述密封量可以这样设定，例如把所述In或其卤化物的封入量设定为平均单位发光管内容积4mg/cc以上、12mg/cc以下，把所述Tl或其卤化物的封入量设定为平均单位发光管内容积2mg/cc以上、16mg/cc以下，而把所述Na或其卤化物的封入量设定为平均单位发光管内容积4mg/cc以上、12mg/cc以下等。

此外，本发明的特征在于，按所述灯的发射光中的色度点在CIE1931xy色度图上满足

x≥0.310

x≤0.500

y≤0.150+0.640x

y≤0.440

y≥0.050+0.750x

y≥0.382(但是x≥0.44)

的条件来设定所述各填充物的量和额定功率。

通过这样的设定，可以获得发白色感高的光的灯，例如可以用作汽车前灯等。

此外，其特征在于所述灯的额定功率设定在25W以上、55W以下。

由此，可以获得发射特别大光通量光的灯，例如可以用作汽车前灯等。

此外，本发明的特征在于，作为所述稀有气体，把Xe在室温下按100kPa以上、2500kPa以下进行封入。

通过按这样的压力进行封入，不容易发生发光管的破裂和填充物质的漏泄，并且可以获得象上述那样的工作电压低的无汞金属卤化物灯。

附图说明

图1是表示实施例1～4的无汞金属卤化物灯结构的剖面图。

图2是表示实施例1的无汞金属卤化物灯的发射光的色度点的说明图。

图3是表示在把实施例1的无汞金属卤化物灯的YI₃的封入量进行各种设定情况下的发射光的色度点的说明图。

图4是表示实施例2的无汞金属卤化物灯的发射光的色度点的说明图。

图5是表示实施例3的无汞金属卤化物灯的ScI₃重量比、单位功率和DUV的关系的说明图。

图6是表示实施例3的无汞金属卤化物灯的发射光的色度点的DUV处于-0.025～0.01区域的说明图。

图7是表示实施例3的无汞金属卤化物灯的ScI₃重量比、灯功率和光通量大小的关系的说明图。

图8是表示实施例3的无汞金属卤化物灯的发射光的光通量大小处于2750(lm)以上区域的说明图。

图9是表示实施例4的无汞金属卤化物灯的光谱分布的说明图。

图10是表示实施例4的无汞金属卤化物灯的发射光的色度点的说明图。

图11是表示实施例4的无汞金属卤化物灯的灯功率与发射光光通量大小的关系的说明图。

图12是表示以往的金属卤化物灯结构的剖面图。

图13是表示以往的金属卤化物灯的光谱分布的说明图。

具体实施方式

(实施例1)

如图1所示，在大致球形形状的发光管201中封入填充物202构成实施例1的无汞金属卤化物灯。上述发光管201由石英构成的透光性容器形成。由各密封部分203、203密封该发光管201的两端。在发光管201的内部，设有一对钨制的电极204、204。该电极204、204通过在各密封部分203、203内气密密封的钼箔205、205与由钼构成的外部引线206、206连接。该灯的主要尺寸如下设定。

发光管的内容积  ：    约0.025cc

电极间距离      ：    约4mm

此外，填充物202的成分如下。

ScI₃ (碘化钪) ：      约0.04mg

NaI  (碘化钠)   ：    约0.21mg

(ScI₃与NaI之和     约0.25mg，

ScI₃/(ScI₃+NaI)＝ 约0.16)

YI₃  (碘化钇) ：      约0.1mg

Xe   (氙)       ：    约700kPa(常温)

上述Xe具有作为起动气体的作用。此外，YI₃中包含的Y(钇)单体中的电离电压为6.4eV。

使上述结构的灯保持在水平方向，如果控制电流使灯功率固定至45W，那么灯的两端电压(工作电压)就为35V。就是说，与在不含YI₃的灯(Xe为700kPa)情况下是28V的情况不同，可以使工作电压上升7V。于是，通过提高工作电压，可以减小和抑制相同灯功率点火情况下的灯电流。因此，由于可减轻电极204、204的热负荷(热损失)，防止过度的温度上升，所以可抑制发光管201的黑化现象，光通量维持率良好，灯的寿命延长。

再有，如上所述，为了在填充物202中不包含汞，并使工作电压上升，并不限于YI₃，也可以使用金属单体中的电离电压为5～10eV，灯点火时的温度下蒸汽压在1Pa以上的材料。其中，Y的单体中的电离电压为如上所述的6.4eV。此外，可以如下求出灯点火时的温度下的蒸汽压。就是说，在上述灯的实例中，点火时的发光管201外面的最冷点温度在发光管201的下部约为700℃。因此，如果考虑石英的热传导系数，那么可把发光管201内面的温度推断为约800℃，而在该温度下的YI₃的蒸汽压约为1Pa。

此外，上述灯的光通量约为4700(lm)。就是说，例如作为汽车前灯，相对于约1100(lm)的一般使用的金属卤化物灯的光通量来说，可获得充分大的光通量。因此，满足作为汽车前灯使用的光通量条件。

下面，说明上述灯的颜色特性。

图2表示在CIE1931xy色度图上绘出的上述灯的发射光的色度点的图。在该图中，用实线围成的区域P是按日本电灯工业协会规格的汽车前灯使用的HID光源(JEL 215)规定的白色光源的色度范围，该范围可按下式表示。

x≥0.310

x≤0.500

y≤0.150+0.640x

y≤0.440

y≥0.050+0.750x

y≥0.382(但是x≥0.44)

由图可知，本实施例的灯满足汽车前灯使用的白色光源的色度。

上述色度根据YI₃的添加量和灯功率有所不同。因此，对于把YI₃的添加量进行不同设定的灯来说，图3表示与图2同样绘出的45W的灯功率下点火情况的色度的图。就是说，如果YI₃的添加量增多，那么在蓝区域中产生丰富发光的Y的发光影响就变大，而色度中的x和y的值则变小。因此，由该图可知，YI₃的添加量在平均单位发光管内容积0.8～12mg/cc(发光管内容积为0.025cc情况下为0.02～0.3mg)的范围内，可获得上述规格中白色光源的色度。此外，在把灯功率进行各种变化时，在25～55W的情况下，可得到同样的色度。

(实施例2)

作为实施例2的无汞金属卤化物灯，说明代替上述实施例1灯中的YI₃，使用InI(碘化铟)的实例。就是说，作为该灯填充物中的金属卤化物，包含约0.04mg的ScI₃、约0.21mg的NaI和约0.2mg的InI。其它填充物和灯的形状与实施例1相同。

与实施例1同样，把上述灯在例如200Hz的矩形波电流、45W的灯功率下点火时，工作电压为55V。就是说，相对于如上所述的不包含YI₃也不包含InI灯情况下的28V来说，可以使工作电压上升27V。因此，与实施例1的灯相比，可以进一步延长灯的寿命。

此外，上述灯的光通量约为3600(lm)。就是说，作为汽车前灯，如果与一般使用的金属卤化物灯(约1100(lm))相比，那么可获得充分大的光通量，因而满足作为汽车前灯使用的光通量条件。

其中，上述InI中含有的I(铟)单体中的电离电压为5.8eV。此外，与实施例1同样，发光管的内面温度可推断为约800℃，该温度下的InI蒸汽压约为2kPa。

此外，图4表示与图2同样绘出的上述灯的发射光的色度点的图。由该图可确认，本实施例的灯也满足用于汽车前灯的白色光源的色度。

(实施例3)

作为实施例3的无汞金属卤化物灯，说明把填充物中的ScI₃和NaI的比例进行各种设定的实例。就是说，作为该灯填充物中的金属卤化物，含有0.4mg的YI₃，而ScI₃和NaI之和为0.25mg(金属卤化物合计为0.65mg)。其中，把相对于ScI₃和NaI之和的ScI₃的重量比(该值越大，ScI₃的封入量越大。以下，称为‘ScI₃重量比’)设定为0.016、0.75、或1(不含NaI)。其它填充物和灯的形状与实施例1相同。

如下(表1)表示把上述灯在35W的灯功率下点火时的工作电压。再有，在该表中，还记载有实施例1的灯和不含有YI₃的灯的工作电压。

(表1)

                                     灯功率：35(W)

由该表可知，与ScI₃重量比无关，与不含YI₃的灯相比，可以获得更高的工作电压。再有，在该表中，仅示出了灯功率为35W的情况，但在其它灯功率下也可以获得同样的工作电压上升效果。但是，灯的颜色特性和光通量的大小根据ScI₃重量比和灯功率而有所不同。因此，以下说明获得高白色感和大光通量的条件。

首先，说明上述灯的颜色特性。

把按上述各种ScI₃重量比设定的灯在20～55W的灯功率下点火，求出来自各自情况下发射光中色度点的CIE1960uv色度图上的黑体轨迹的色度偏差(来自黑体轨迹的偏差，以下称为‘DUV’)。根据该结果，以ScI₃重量比为横轴，平均单位电极间距离的灯功率(灯功率/电极间距离：以下称为‘单位功率’)为纵轴绘图时，就如图5所示。在该图中，曲线的位置表示实际的发光条件，在各曲线位置上，带有在其发光条件下的DUV。此外，在把ScI₃重量比、单位功率和DUV三个参数按最小平方法用2次式近似时，对应于发光条件的DUV可如下表示。

D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A²-0.0009AB-0.0003B²

其中，

A为ScI₃重量比(ScI₃/(ScI₃+NaI))

B为单位功率(灯功率/电极间距离)(W/mm)

D为DUV。

因此，也求出DUV达到每个0.005的预定值的发光条件，用曲线连接图5中上述发光条件的坐标位置，绘制DUV的等高线。此外，在图6中，用斜线表示DUV在-0.025以上、0.01以下的区域Q。该区域Q是日本电灯工业协会规格的汽车前灯使用的HID光源(JEL 215)规定的白色光源的DUV范围。就是说，通过按

-0.025≤D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A²-0.0009AB-0.0003B²≤0.01

设定发光条件，可满足汽车前灯使用的白色光源的DUV，可以获得作为汽车前灯使用的白色光源的灯。

下面，说明上述灯的光通量大小。

与上述颜色特性的情况同样，把按各种ScI₃重量比设定的灯用400Hz的矩形波电流在20～55W的灯功率下点火，测定各自情况下的光通量大小。根据该结果，以ScI₃重量比为横轴，灯功率为纵轴绘图时，就如图7所示。在该图中，曲线的位置表示实际的发光条件，在各曲线中，附带其发光条件下的光通量大小。此外，在把ScI₃重量比、灯功率和光通量大小这三个参数按最小平方法用2次式近似时，对应于发光条件的光通量大小可如下表示。

E＝-4054+2759A+182C-1628A²+18AC-0.7C²

其中，

A为ScI₃重量比(ScI₃/(ScI₃+NaI))

C为灯功率(W)

E为光通量的大小(lm)。

因此，还求出光通量大小每达到1000(lm)的预定值的发光条件，用曲线连接图7中上述发光条件的坐标位置，绘制光通量大小的等高线。此外，在图8中，用斜线表示光通量大小在2750(lm)以上的区域R。该区域R是日本电灯工业协会规格的汽车前灯使用的HID光源(JEL 215)规定的通常金属卤化物灯光通量大小的范围。就是说，通过按

1100≤-4054+2759A+182C-1628A²+18AC-0.7C²

设定发光条件，比以往的卤素灯更明亮。最好通过把上式右边的值设定在2750以上，作为汽车前灯使用的白色光源，有在使用通常的金属卤化物灯情况下必须达到的同等光通量以上的光通量，获得作为汽车前灯的白色光源使用的灯。

(实施例4)

下面，说明使工作电压上升的无汞金属卤化物灯的其他实例。除电极间距离约为4.2mm以外，该灯与实施例1的灯有相同的形状。

此外，填充物的成分如下。

InI  (碘化铟)  ：  约0.2mg(8.0mg/cc)

TlI  (碘化铊)  ：  约0.2mg(8.0mg/cc)

NaI  (碘化钠)  ：  约0.2mg(8.0mg/cc)

Xe   (氙)      ：  约700kPa(常温)

(上述括号内表示平均单位发光管内容积的封入量)。

在使上述灯在45W的灯功率下点火时，工作电压为55V。这样，由于工作电压提高，经过数百小时以上，未发生发光管的黑化，可以保持明亮的发光。此外，如图9所示，此时的光谱分布与以往的灯完全不同。

如上所述，如以往的灯那样，不封入汞也能获得高工作电压的原因在于封入大量卤化物的缘故。就是说，为了获得上述那样高的工作电压，在发光分布中，

在由于In(铟)，产生波长410.1nm、451.1nm附近的吸收光谱，

由于Tl(铊)，产生波长535.0nm附近的吸收光谱，和

由于Na(钠)，产生波长589.0nm、589.6nm附近的吸收光谱

的产生程度上，也可以封入In、Tl和Na的卤化物。

更具体地说，为了使这些卤化物大量地蒸发，按平均单位发光管内容积可以封入

In的卤化物为约0.2mg/cc以上

Tl的卤化物为约1mg/cc以上

Na的卤化物为约2mg/cc以上。

下面，说明上述灯的颜色特性。

与实施例1同样，图10表示在CIE1931xy色度图上绘制上述灯在按35～45W的灯功率点火情况下的发射光的色度点的图。由该图可知，本实施例的灯满足日本电灯工业协会规格的汽车前灯使用的HID光源(JEL215)规定的白色光源的色度。

再有，用于满足上述规格色度的In、Tl和Na的卤化物的封入量可按平均单位发光管内容积设定为：

In的卤化物为约4～12mg/cc

Tl的卤化物为约2～16mg/cc

Na的卤化物为约4～12mg/cc。

由此，在10～60W左右的灯功率下可以充分满足上述规格的色度。

下面，说明上述灯的发光效率。

上述灯的发光效率为约70(lm/w)，就是说，在45W的灯功率下有3150(lm)的全光通量。其中，例如，一般作为汽车前灯使用的卤化物灯在55W的额定功率下有约1100(lm)的全光通量。因此，如图11所示，本实施例的灯即使在25W的额定功率下也可以获得比上述以往的卤素灯大的光通量。此外，如果设定更大的额定功率，那么可获得更大的光通量，可以获得更明亮的汽车前灯。就是说，如果设定例如25～55W左右的额定功率，那么可获得如图10所示的还考虑色度的最适合汽车前灯使用的光源的灯。再有，在作为汽车前灯使用的情况下，一般来说，可以把额定功率设定在不超过以往卤素灯的消耗功率的55W以下。

再有，在上述实施例1～3中，在填充物中示出了包含YI₃或InI的实例，但并不限于此，作为金属或金属卤化物，如果金属单体中的电离电压为5～10eV，在灯点火时的温度下的蒸汽压在1Pa以上，那么同样可获得工作电压的上升效果。具体地说，例如可以包含YBr₃(溴化钇)、InI₃(三碘化铟)、SbI₃(碘化锑)、InBr(溴化铟)、TlI(碘化铊)等。此外，也可以包括它们的多种组合。

此外，在上述各实施例中，作为卤化物的卤素，说明了采用I(碘)的实例，但即使在采用Br(溴)和Cl(氯)等其它卤素，或它们的组合例如YI₃和YBr₃、NaI和TlI和InBr等情况下，也可以获得同样的效果。

此外，在上述各实施例中，为了使灯的起动容易，示出了常温下封入700kPa的Xe的实例，但稀有气体的种类和压力并不限于上述实例。就是说，除Rn(氡)外，由于Xe在稀有气体中有最高的沸点，具有适合容易进行高压封入的优点，此外，还考虑到特别适合汽车前灯的使用，但是并不限于此，使用其它稀有气体例如Ar(氩)气等也可以获得工作电压的上升效果。另一方面，封入压力也不限于上述说明，如果考虑起动时光通量的增大特性，那么可以在约100kPa以上的高压，此外，如果考虑到灯的破坏强度，那么可以在25kPa以下。

此外，在上述各实施例中，作为填充物的封入量和封入比以及灯功率，示出了在汽车前灯中按获得必要的色度和光通量进行设定的实例，但是并不限于此。就是说，在上述情况下，可获得特别高的白色感和大的光通量，但即使封入量和封入比、灯功率不在这些范围内，也可以获得良好的白色感和比较大的光通量，此外，由于可获得工作电压的上升效果，所以可以作为汽车前灯以外的灯使用。

而且，有关灯的形状和大小等，也不限于上述实例。

工业上的利用可能性

如以上说明，按照本发明，在发光管内，由于封入稀有气体、Sc或其卤化物、Na或其卤化物、金属单体中的电离电压为5～10eV并且灯点火时的温度下蒸汽压为1Pa以上的金属或其卤化物，无汞金属卤化物灯可以提高灯的工作电压，减少灯中流动的电流，所以具有可减轻对电极的热负荷，抑制因电极飞溅产生的发光管的黑化，获得长寿命灯的效果。

此外，在发光管内，在封入In或其卤化物、Tl或其卤化物、Na或其卤化物的同时，还通过把In或其卤化物、Tl或其卤化物、Na或其卤化物的封入量按在各自发射光的光谱分布中，410nm附近和451nm附近、535nm附近、或589nm附近的波长时产生的吸收光谱的量来设定，从而提高了灯的工作电压，具有可以获得长寿命灯的效果。

而且，上述稀有气体为Xe，通过在室温下按100kPa以上、2500kPa以下的封入压进行封入，可以使发光管的破裂和填充物质的漏泄不易发生。

因此，本发明可用于一般照明和汽车前灯等领域中。

Claims (2)

1.一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，封入：

稀有气体，

Sc的卤化物，

Na的卤化物，和

In的卤化物，

其特征在于，

所述灯的发射光中的色度点在CIE1931xy色度图上满足以下各式

①x≥0.310，

②x≤0.500，

③y≤0.150+0.640x，

④y≤0.440，

⑤y≥0.050+0.750x，和

⑥y≥0.382，但是x≥0.44。

2.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，所述灯的光束在2750(lm)以上工作。

Images