JP2002093368A - Non-mercury metal halide lamp - Google Patents

Non-mercury metal halide lamp

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JP2002093368A
JP2002093368A JP2001202262A JP2001202262A JP2002093368A JP 2002093368 A JP2002093368 A JP 2002093368A JP 2001202262 A JP2001202262 A JP 2001202262A JP 2001202262 A JP2001202262 A JP 2001202262A JP 2002093368 A JP2002093368 A JP 2002093368A
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JP
Japan
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lamp
mercury
halide
arc
arc tube
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Application number
JP2001202262A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuriko Kaneko
由利子 金子
Kiyoshi Takahashi
高橋  清
Hideaki Kiryu
英明 桐生
正人 ▲よし▼田
Masato Yoshiden
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-mercury metal halide lamp having an electrode that has a narrow arc. SOLUTION: This is a non-mercury metal halide lamp which is equipped with an arc tube (1) having a pair of electrodes (3, 3) opposed to each other within, and which contains a rare gas and a halide (7) of cerium and does not contain mercury in the arc tube (1).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、無水銀メタルハラ
イドランプに関する。特に、反射鏡などと組み合わせて
使用される点光源用のランプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mercury-free metal halide lamp. In particular, the present invention relates to a lamp for a point light source used in combination with a reflector or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般照明および自動車の前照灯などのラ
ンプとして、発光管内に金属ハロゲン化物を封入したメ
タルハライドランプが普及しつつある。従来のメタルハ
ライドランプには、発光管内に電極があるランプ(以
下、「有電極型ランプ」と称す)と、発光管内に電極の
ないランプ(以下、「無電極型ランプ」と称す)があ
る。
2. Description of the Related Art Metal halide lamps in which a metal halide is sealed in an arc tube are becoming widespread as lamps for general lighting and headlights of automobiles. Conventional metal halide lamps include a lamp having an electrode in an arc tube (hereinafter, referred to as an "electrode type lamp") and a lamp without an electrode in an arc tube (hereinafter, referred to as an "electrodeless lamp").

【0003】従来の有電極型メタルハライドランプの具
体的な例としては、例えば、特開昭57−92747号
公報に開示されたものがある。同公報に開示された有電
極型ランプは、発光管内に、希ガスと、水銀と、ハロゲ
ン化ナトリウムと、例えばセリウムのハロゲン化物とを
有している。これにより、高い発光効率と白色の光特性
とを実現できることが、同公報で述べられている。
A specific example of a conventional electrode type metal halide lamp is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-92747. The electroded lamp disclosed in the publication has a rare gas, mercury, sodium halide, and, for example, cerium halide in an arc tube. It is stated in the publication that high luminous efficiency and white light characteristics can thereby be realized.

【0004】また、従来の無電極型メタルハライドラン
プの具体的な例としては、例えば、特開平1−1320
39号公報に開示されたものがある。同公報に開示され
た無電極型ランプは、発光管内に、ナトリウムハロゲン
化物およびセリウムハロゲン化物と、キセノンとを有し
ている。これにより、白色のランプ発光が実現できるこ
とが、同公報で述べられている。
A specific example of a conventional electrodeless metal halide lamp is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-1320.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 39. The electrodeless lamp disclosed in this publication has a sodium halide, a cerium halide, and xenon in an arc tube. The publication discloses that white lamp light emission can thereby be realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ランプには、アークの幅が太くなってしまうという課題
があることがわかった。アークの幅が太いと、規格に当
てはまらないメタルハライドランプができてしまうこと
がある。例えば、自動車前照灯用のメタルハライドラン
プにおいて、アークの幅に対して規格が定められてお
り、それゆえ、規格で定められた範囲のアーク幅にする
必要がある。
However, it has been found that the conventional lamp has a problem that the width of the arc becomes large. If the arc width is large, a metal halide lamp that does not conform to the standard may be produced. For example, in a metal halide lamp for a vehicle headlight, a standard is defined for an arc width. Therefore, it is necessary to set the arc width in a range defined by the standard.

【0006】社団法人日本電球工業会では、日本電球工
業会規格・自動車前照灯用HID光源(JEL215)
を定めており、アークの中央断面(電極間中央位置)に
おける相対輝度分布を測定したとき、最大値の20%輝
度値の幅をアークの幅と規定した上で、アークの幅が
1.10mm±0.40mm以内でなければならないと
している。この規格は、ランプを灯具に組み込んだ時、
配光制御を行うためのものである。
[0006] The Japan Light Bulb Manufacturers Association, HID light source for automobile headlights (JEL215)
When the relative luminance distribution in the central cross section of the arc (the center position between the electrodes) is measured, the width of the 20% luminance value of the maximum value is defined as the width of the arc, and the width of the arc is 1.10 mm. It must be within ± 0.40 mm. This standard specifies that when a lamp is incorporated into a lamp,
This is for performing light distribution control.

【0007】特開昭57−92747号公報によると、
希ガスと、水銀と、ナトリウム(Na)のハロゲン化物
と、セリウム(Ce)のハロゲン化物とを有する有電極
型ランプは、広がった安定な放電アークを実現できるこ
とが述べられている。そこで、本願発明者は、同公報に
準じたランプを製作した。製作したランプは、内容積
0.025ccの発光管内に、水銀を0.65mg、ハ
ロゲン化Naを0.16mg、ハロゲン化Ceを0.2
mg封入したものである。このランプを35Wの消費電
力で点灯させたところ、アークの幅は1.8mmであっ
た。これでは、大きく規格を外れてしまう。つまり、C
eのハロゲン化物と、水銀とを含む有電極型メタルハラ
イドランプは、アークの幅が太くなってしまうという課
題を有している。
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-92747,
It is stated that an electroded lamp having a rare gas, mercury, a halide of sodium (Na), and a halide of cerium (Ce) can realize a widened and stable discharge arc. Then, the inventor of the present application produced a lamp according to the publication. The manufactured lamp has an arc tube with an inner volume of 0.025 cc, 0.65 mg of mercury, 0.16 mg of Na halide, and 0.2 of Ce halide.
mg encapsulated. When this lamp was turned on with power consumption of 35 W, the width of the arc was 1.8 mm. This greatly deviates from the standard. That is, C
The electrode type metal halide lamp containing the halide e and mercury has a problem that the width of the arc becomes large.

【0008】また、特開平1−132039号公報に開
示された無電極型ランプには、発光管全体にアークが広
がるという課題がある。これは、無電極型ランプの特徴
とでもいうべき点で、発光管の大きさが、そのままアー
クの大きさとなる。発光管を小さくするための試みは盛
んであるものの、ランプの破損等の課題により、発光管
の小型化は難しく、その試みはいまだ充分ではないのが
実情である。例えば、同公報に開示された発光管より
も、小さい発光管に対して、同公報に開示にされたのと
同じエネルギーを投入すると、発光管の温度が過度に上
昇し、その結果、点灯後数時間で破裂することが本願発
明者の実験により確認された。したがって、無電極型メ
タルハライドランプでは、反射鏡等と組み合わせるため
に、ごく点光源に近い光源が望まれている場合、その使
用が困難になるという課題が生じる。
The electrodeless lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-132039 has a problem that an arc spreads over the entire arc tube. This is a feature of the electrodeless lamp, and the size of the arc tube becomes the size of the arc as it is. Although attempts to reduce the size of the arc tube are active, it is difficult to reduce the size of the arc tube due to problems such as breakage of the lamp, and the fact is that the attempt is not yet sufficient. For example, when the same energy as disclosed in the publication is applied to a smaller arc tube than the one disclosed in the publication, the temperature of the arc tube rises excessively, and as a result, It was confirmed by the experiment of the present inventor that the rupture occurred in several hours. Therefore, in the electrodeless metal halide lamp, there is a problem that it becomes difficult to use a light source that is very close to a point light source in order to combine it with a reflector or the like.

【0009】昨今、環境問題が重視されており、廃棄時
の地球環境の配慮から水銀を含まないメタルハライドラ
ンプが望まれている。上述した特開平1−132039
号公報に開示された無電極型ランプは、無水銀のメタル
ハライドランプであるが、上述したように、無電極型で
あるがゆえに、点光源の光源を実現することは非常に難
しい。
In recent years, environmental issues have been emphasized, and a metal halide lamp containing no mercury has been desired in consideration of the global environment at the time of disposal. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1-132039
The electrodeless lamp disclosed in the above publication is a mercury-free metal halide lamp. However, as described above, it is very difficult to realize a point light source because of the electrodeless lamp.

【0010】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、アーク幅の狭い無水銀メタル
ハライドランプを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and a main object thereof is to provide a mercury-free metal halide lamp having a narrow arc width.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による無水銀メタ
ルハライドランプは、対向する一対の電極を管内に有す
る発光管を備え、前記発光管内には、希ガスと、セリウ
ムのハロゲン化物とが含まれており、かつ、水銀が含ま
れていない。
A mercury-free metal halide lamp according to the present invention includes an arc tube having a pair of opposed electrodes in the tube, and the arc tube contains a rare gas and a cerium halide. And does not contain mercury.

【0012】ある実施形態において、前記発光管内に
は、スカンジウムのハロゲン化物と、ナトリウムのハロ
ゲン化物との少なくともいずれか一方がさらに含まれて
いる。
In one embodiment, the arc tube further contains at least one of a scandium halide and a sodium halide.

【0013】ある実施形態において、前記発光管内に封
入されるハロゲン化物の総封入量は、前記発光管内容積
1cc当たりの値で、30mg/cc以下である。
In one embodiment, the total amount of halide enclosed in the arc tube is 30 mg / cc or less as a value per 1 cc volume in the arc tube.

【0014】ある実施形態において、前記無水銀メタル
ハライドランプの定格電力は、25W以上55W以下に
設定されている。
In one embodiment, the rated power of the mercury-free metal halide lamp is set to 25 W or more and 55 W or less.

【0015】ある実施形態において、前記希ガスは、少
なくともXe(キセノン)を含み、かつ、前記希ガスの
封入圧力は、室温で、0.1MPa以上2.5MPa以
下である。
In one embodiment, the rare gas contains at least Xe (xenon), and the pressure of the rare gas charged at room temperature is 0.1 MPa or more and 2.5 MPa or less.

【0016】ある実施形態において、前記発光管に磁界
を印加する手段がさらに備えられている。
In one embodiment, a means for applying a magnetic field to the arc tube is further provided.

【0017】前記無水銀メタルハライドランプは、点光
源用のランプであることが好適である。
The mercury-free metal halide lamp is preferably a lamp for a point light source.

【0018】本発明による他の無水銀メタルハライドラ
ンプは、対向する一対の電極を管内に有する発光管を備
え、前記発光管内には、希ガスと、セリウムのハロゲン
化物、亜鉛のハロゲン化物、アルミニウムのハロゲン化
物、アンチモンのハロゲン化物、および臭化インジウム
からなる群から選択された少なくとも1つとが含まれて
おり、かつ、水銀が含まれていない。
Another mercury-free metal halide lamp according to the present invention includes an arc tube having a pair of opposing electrodes in the tube, and the arc tube contains a rare gas, a cerium halide, a zinc halide, and aluminum. At least one selected from the group consisting of halides, antimony halides, and indium bromide, and does not contain mercury.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本願発明者は、有電極型の無水銀
メタルハライドランプにおいて、アーク幅の狭いものを
開発すべく、鋭意研究した結果、そのような無水銀メタ
ルハライドランプを完成させることに成功した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventor of the present application has conducted intensive studies to develop an electrode-type mercury-free metal halide lamp having a narrow arc width, and as a result, has succeeded in completing such a mercury-free metal halide lamp. did.

【0020】以下、図面を参照しながら、本発明による
実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の
簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を
同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態
に限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numeral for simplification of description. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.

【0021】本発明による実施形態にかかる無水銀メタ
ルハライドランプについて説明する。図1は、本実施形
態の無水銀メタルハライドランプの断面構成を模式的に
示している。
The mercury-free metal halide lamp according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of a mercury-free metal halide lamp of the present embodiment.

【0022】本実施形態のランプは、対向する一対の電
極(3、3)を管内に有する発光管1を備えている。発
光管1からは、発光管1を気密にするための一対の封止
部2が延びており、電極3は、封止部2内の金属箔4を
介して、モリブデンからなるリード線5に接続されてい
る。言い換えると、電極3は、封止部2によって封止さ
れたモリブデン箔4の一端に電気的に接続されており、
モリブデン箔4の他端に接続されたリード線5と電気的
に接続されている。
The lamp of the present embodiment includes an arc tube 1 having a pair of opposed electrodes (3, 3) in the tube. A pair of sealing portions 2 for hermetically sealing the arc tube 1 extend from the arc tube 1, and the electrodes 3 are connected to a lead wire 5 made of molybdenum via a metal foil 4 in the sealing portion 2. It is connected. In other words, the electrode 3 is electrically connected to one end of the molybdenum foil 4 sealed by the sealing portion 2,
It is electrically connected to a lead wire 5 connected to the other end of the molybdenum foil 4.

【0023】電極3は、タングステンから構成されたタ
ングステン電極(電極棒の直径は、約0.25mm)で
あり、電極3の先端は、その先端間距離(すなわち、電
極間距離)が約3.7mmになるように、発光管1内に
配置されている。発光管1は、石英ガラスから構成され
ており、発光管1の内容積は、約0.025ccであ
る。発光管1の内部には、約0.2mgの沃化セリウム
(CeI3)と、約0.19mgの沃化スカンジウム
(ScI3)と、約0.16mgの沃化ナトリウム(N
aI)とから構成されたハロゲン化物7、および、図に
は示してないが、室温で約1.4MPaのキセノンガス
(Xe)が封入されている。ただし、発光管1内に、水
銀は封入されていない。
The electrode 3 is a tungsten electrode made of tungsten (the diameter of the electrode rod is about 0.25 mm). The tip of the electrode 3 has a distance between the tips (that is, a distance between the electrodes) of about 3. It is arranged in the arc tube 1 so as to be 7 mm. The arc tube 1 is made of quartz glass, and the inner volume of the arc tube 1 is about 0.025 cc. Inside the arc tube 1, about 0.2 mg of cerium iodide (CeI 3 ), about 0.19 mg of scandium iodide (ScI 3 ), and about 0.16 mg of sodium iodide (N
aI), and xenon gas (Xe) of about 1.4 MPa at room temperature (not shown). However, mercury is not sealed in the arc tube 1.

【0024】このランプは、電極間を結ぶ直線がほぼ水
平になるように点灯される。つまり、水平点灯される。
なお、垂直点灯してもよく、斜めにして点灯してもよ
い。本実施形態において、その点灯電力は、35Wであ
る。従来の有電極型のメタルハライドランプと、本実施
形態のメタルハライドランプとの大きな構成の違いを挙
げると、本実施形態のメタルハライドランプは、水銀を
含んでいない点である。
This lamp is lit so that the straight line connecting the electrodes is substantially horizontal. That is, it is lit horizontally.
Note that the lighting may be performed vertically or may be performed diagonally. In the present embodiment, the lighting power is 35 W. The major difference between the conventional electrode-type metal halide lamp and the metal halide lamp of the present embodiment is that the metal halide lamp of the present embodiment does not contain mercury.

【0025】本実施形態における有電極型の無水銀メタ
ルハライドランプは、驚くべきことに、ハロゲン化Ce
を封入したランプであるにも拘わらず、アーク幅が狭
く、高輝度を示す。ここで、図2を参照しながら、アー
ク幅およびアーク輝度の測定方法を説明する。
The electrode type mercury-free metal halide lamp of the present embodiment is surprisingly surprising.
Despite being a lamp in which is enclosed, the arc width is narrow and high brightness is exhibited. Here, a method of measuring the arc width and the arc luminance will be described with reference to FIG.

【0026】図2は、アーク幅・アーク輝度を測定する
ための測定装置の構成を模式的に示している。測定用の
ランプ20は、そのランプを点灯するための安定器およ
び電源(21)に電気的に接続されている。ランプ20
の発光管近傍に設けられたフィルタ22を通して、CC
Dカメラ23は、ランプ20のアークを撮影し、そし
て、CCDカメラ23によって取り込まれた画像は、モ
ニタ24に映し出される。
FIG. 2 schematically shows a configuration of a measuring device for measuring an arc width and an arc brightness. The measuring lamp 20 is electrically connected to a ballast for lighting the lamp and a power supply (21). Lamp 20
Through the filter 22 provided near the arc tube of
The D camera 23 captures an image of the arc of the lamp 20, and the image captured by the CCD camera 23 is displayed on a monitor 24.

【0027】アークの幅は、自動車前照灯用HID光源
の日本電球工業会規格(JEL215)に則って測定し
た。日本電球工業会規格(JEL215)で定義された
アーク幅とは、アークの中央断面(電極間中央位置)に
おけるアークの相対輝度分布を測定したとき、最大値の
20%輝度値の幅である。
The width of the arc was measured in accordance with the Japan Light Bulb Manufacturers Association standard (JEL215) for HID light sources for automotive headlamps. The arc width defined by the Japan Light Bulb Manufacturers Association standard (JEL215) is the width of 20% of the maximum brightness value when the relative brightness distribution of the arc at the center cross section of the arc (center position between electrodes) is measured.

【0028】図3は、アークの輝度分布の一例を示して
いる。図3中の縦軸は、アークの最高輝度に対する割合
を表しており、横軸は、アーク位置を表している。一般
にアークの輝度は、アークの中央断面(電極間中央位
置)位置が最高輝度となり、アークの中央断面(電極間
中央位置)位置を中心として、略対称となる。
FIG. 3 shows an example of an arc luminance distribution. The vertical axis in FIG. 3 represents the ratio of the arc to the maximum brightness, and the horizontal axis represents the arc position. Generally, the brightness of the arc is the highest at the position of the center section of the arc (the center position between the electrodes), and is substantially symmetric about the position of the center section of the arc (the center position between the electrodes).

【0029】以上説明した手法により、本実施形態のラ
ンプについての最高輝度値およびアーク幅を測定した。
The maximum luminance value and the arc width of the lamp of this embodiment were measured by the method described above.

【0030】下記表1に、本願発明者が測定した各ラン
プの封入物の一覧を示す。
Table 1 below shows a list of the lamp enclosures measured by the present inventors.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】ランプ1は、本実施形態における無水銀メ
タルハライドランプであり、ランプ2は、このランプに
水銀を0.65mg添加した従来のランプ(比較例)で
ある。ランプ3〜7もまた、水銀が封入されていない本
実施形態の無水銀メタルハライドランプである。
The lamp 1 is a mercury-free metal halide lamp in this embodiment, and the lamp 2 is a conventional lamp (comparative example) in which 0.65 mg of mercury is added to this lamp. The lamps 3 to 7 are also mercury-free metal halide lamps of this embodiment in which mercury is not sealed.

【0033】ランプ3〜5は、ScI3を0.03m
g、NaIを0.02mg封入した上で、それぞれ、亜
鉛の沃化物(ZnI2)を0.1mg添加したもの(ラ
ンプ3)、アルミニウムの沃化物(AlI3)を0.1
mg添加したもの(ランプ4)、そして、アンチモンの
沃化物(SbI3)を0.1mgを添加したもの(ラン
プ5)である。ランプ6は、ランプ1のCeI3の代わ
りに、臭化インジウム(InBr)を0.2mg封入し
たものである。そして、ランプ7は、ランプ1に、In
Brを0.2mg添加したものである。
The lamps 3 to 5 have ScI 3 of 0.03 m
g, 0.02 mg of NaI and 0.1 mg of zinc iodide (ZnI 2 ) added thereto (lamp 3 ) and 0.1 ml of aluminum iodide (AlI 3 ), respectively.
mg (lamp 4), and 0.1 mg of antimony iodide (SbI 3 ) (lamp 5). Lamp 6 has 0.2 mg of indium bromide (InBr) sealed therein instead of CeI 3 of lamp 1. Then, the lamp 7 has In
0.2 mg of Br was added.

【0034】本願発明者は、ランプ1〜7について実験
を行い、アーク幅及び輝度特性を調べた。その結果を図
4に示す。図4中の縦軸は、ランプの最高輝度を表して
おり、ランプ2(比較例)の最高輝度値を1としたとき
の相対値として示している。図4中の横軸は、アーク幅
(mm)を表している。輝度値が高くてアーク幅の狭い
ランプが、より点光源に近く、そして、反射鏡などと組
み合わせて使用する場合において、集光効率が向上する
優れた特性を持つランプである。
The present inventor conducted experiments on lamps 1 to 7 and examined the arc width and luminance characteristics. FIG. 4 shows the results. The vertical axis in FIG. 4 represents the maximum luminance of the lamp, and is shown as a relative value when the maximum luminance value of the lamp 2 (Comparative Example) is set to 1. The horizontal axis in FIG. 4 represents the arc width (mm). A lamp having a high luminance value and a narrow arc width is a lamp having characteristics that are closer to a point light source and have improved characteristics of condensing efficiency when used in combination with a reflector or the like.

【0035】図4からわかるように、ランプ1と、ラン
プ3〜7とは、ランプ2(比較例)に比べて、アーク幅
が狭くなった。つまり、Ceのハロゲン化物や、Znの
ハロゲン化物、Alのハロゲン化物、Sbのハロゲン化
物、臭化インジウムを、水銀を含まないランプに封入す
ることで、アーク幅を狭くするという効果があることを
本願発明者は見出した。図4に示したように、ランプ
5,4,7のアーク幅は、1.2mmであり、ランプ
3,6のアーク幅は、1.1mmであり、そして、ラン
プ1のアーク幅は、1.0mmであった。
As can be seen from FIG. 4, the lamp 1 and the lamps 3 to 7 have a smaller arc width than the lamp 2 (comparative example). In other words, by sealing a halide of Ce, a halide of Zn, a halide of Al, a halide of Sb, and indium bromide in a lamp containing no mercury, there is an effect of reducing the arc width. The present inventor has found. As shown in FIG. 4, the arc width of lamps 5, 4, 7 is 1.2 mm, the arc width of lamps 3, 6 is 1.1 mm, and the arc width of lamp 1 is 1 mm. 0.0 mm.

【0036】また、ランプ1および7は、ランプ2(比
較例)と比べて、輝度も向上した。すなわち、ランプ2
(比較例)と比べて、ランプ1は、1.5倍の輝度、ラ
ンプ7は1.2倍の輝度であった。ランプ1とランプ7
の共通点は、共に、セリウムのハロゲン化物を含んでい
ることである。したがって、Ceのハロゲン化物を、水
銀を含まない有電極型ランプに封入することにより、ア
ークの幅が狭く、高輝度なランプを実現することができ
る。
The lamps 1 and 7 also have improved luminance compared to the lamp 2 (comparative example). That is, lamp 2
As compared with the comparative example, the lamp 1 had 1.5 times the luminance and the lamp 7 had 1.2 times the luminance. Lamp 1 and Lamp 7
Have a common feature that they both contain a cerium halide. Therefore, by encapsulating a Ce halide in an electrode type lamp that does not contain mercury, a lamp with a narrow arc width and high brightness can be realized.

【0037】さらに、ランプ1、ランプ3から7、そし
て、ScI3を0.19mg、NaIを0.16mgの
みを封入したランプ8について、ランプ電圧および放射
光の効率を測定した。容易に理解できるように、ランプ
8は、ランプ1から、CeI 3だけを抜いたランプであ
る。
Further, lamp 1, lamps 3 to 7, and
And ScIThree0.19 mg and NaI 0.16 mg
Lamp voltage and radiation
The light efficiency was measured. The lamp is easy to understand
8 is the lamp 1 from the CeI ThreeIt is a lamp that only
You.

【0038】測定結果を図5に示す。図5からわかるよ
うに、ランプ1が最も高い効率を示す。すなわち、ハロ
ゲン化Ceを封入したランプ1は、116lm/Wと、
非常に高い効率を持つことがわかった。したがって、高
効率のランプを実現する場合、ランプ1の構成にするこ
とが好ましい。ランプ電圧について述べると、ランプ8
がランプ電圧28Vであるのに対して、ランプ1、3〜
7では、それよりもランプ電圧が上昇していることがわ
かる。つまり、Ceのハロゲン化物や、Znのハロゲン
化物、Alのハロゲン化物、Sbのハロゲン化物、臭化
インジウムを封入することは、ランプ電圧を上昇させる
という効果がある。ランプ電圧を大きくできれば、ラン
プの電流を減少させることができるため、電極の消耗を
抑制することが可能となる。また、ランプ電圧を高くで
きれば、少ない電流での点灯が可能となり、点灯回路
(安定器)を小型化できるという効果も得られる。
FIG. 5 shows the measurement results. As can be seen from FIG. 5, lamp 1 shows the highest efficiency. That is, the lamp 1 in which the halogenated Ce is sealed has 116 lm / W,
It has been found to have very high efficiency. Therefore, when realizing a high-efficiency lamp, it is preferable to adopt the configuration of the lamp 1. In terms of lamp voltage, lamp 8
Has a lamp voltage of 28 V, whereas lamps 1, 3 to
7, it can be seen that the lamp voltage is higher than that. That is, enclosing a halide of Ce, a halide of Zn, a halide of Al, a halide of Sb, and indium bromide has an effect of increasing a lamp voltage. If the lamp voltage can be increased, the current of the lamp can be reduced, so that the consumption of the electrodes can be suppressed. In addition, if the lamp voltage can be increased, it is possible to perform lighting with a small amount of current, and the effect that the lighting circuit (ballast) can be reduced in size can be obtained.

【0039】なお、無水銀有電極型ランプにCeのハロ
ゲン化物を封入することによって、アーク幅が狭くなり
且つ高輝度になるという本願発明者が見出した効果は、
ランプ電力や電極間距離、発光管1の内容積、Scの沃
化物やNaの沃化物の量、あるいはCe以外の封入物で
あるハロゲン化物の種類や量など、他の構成要素に関係
なく得られるため、それらの条件に本発明は限定されな
い。また、アーク幅を狭くするという効果を得たいなら
ば、Ceのハロゲン化物を封入した無水銀メタルハライ
ドランプに限らず、Znのハロゲン化物や、Alのハロ
ゲン化物、Sbのハロゲン化物、臭化インジウムを封入
した無水銀メタルハライドランプも適用可能である。た
だし、従来のランプにはない、アーク幅の狭い、高輝度
で高効率なランプを実現する上では、本実施形態のラン
プ1のような構成にすることが好ましい。
The effects of the present inventors that the arc width is reduced and the brightness is increased by enclosing the halide of Ce in the mercury-free electrode-type lamp are as follows.
Irrespective of other components, such as the lamp power, the distance between the electrodes, the internal volume of the arc tube 1, the amount of Sc iodide or Na iodide, or the type or amount of halide as an inclusion other than Ce. Therefore, the present invention is not limited to those conditions. Further, if it is desired to obtain the effect of narrowing the arc width, not only a mercury-free metal halide lamp in which a halide of Ce is sealed, but also a halide of Zn, a halide of Al, a halide of Sb, and indium bromide. An enclosed mercury-free metal halide lamp is also applicable. However, in order to realize a high-luminance, high-efficiency lamp with a narrow arc width, which is not included in a conventional lamp, it is preferable to adopt a configuration like the lamp 1 of the present embodiment.

【0040】ハロゲン化物の封入総量を増やすことによ
り、ランプ電圧の上昇の効果を得ることができるなど、
ハロゲン化物の封入総量の増加は、ランプにとって良い
特性をもたらす傾向がある。しかしながら、単位発光管
内容積当たりの値で、30mg/ccを超える量のハロ
ゲン化物を封入すると、ランプ点灯中も蒸発していない
封入物が、発光管壁に沿って発光管中央部にまでせりあ
がる現象が生じ得る。この現象が起きると、せりあがっ
た封入物の影にアークが隠れてしまい、良好な特性を発
揮できないことになる。したがって、ハロゲン化物の封
入量は、単位発光管内容積当たり30mg/cc以下に
することが好適である。
The effect of increasing the lamp voltage can be obtained by increasing the total enclosed amount of the halide.
Increasing the total halide loading tends to provide good properties for the lamp. However, when the halide is enclosed in an amount exceeding 30 mg / cc in terms of the value per unit arc tube internal volume, the enclosure that has not evaporated during lamp operation rises up to the center of the arc tube along the arc tube wall. A phenomenon can occur. When this phenomenon occurs, the arc is hidden by the shadow of the inclusion that has risen, and good characteristics cannot be exhibited. Therefore, it is preferable that the amount of halide to be enclosed is 30 mg / cc or less per unit arc tube volume.

【0041】本実施形態のランプ1では、Ceのハロゲ
ン化物の他に、Scの沃化物とNa沃化物とを封入して
いる。これらのハロゲン化物を封入している主なる理由
は、ランプの光束向上のためである。
In the lamp 1 of this embodiment, in addition to Ce halide, Sc iodide and Na iodide are sealed. The main reason for encapsulating these halides is to improve the luminous flux of the lamp.

【0042】Scの沃化物およびNa沃化物の封入総量
は、2mg/cc以上15mg/cc以下であることが
好ましい。Scの沃化物やNaの沃化物は、ランプを長
時間点灯させておくと、ガラスと反応したり、電極根元
に潜り込むなどし、その結果、発光できる沃化物量が減
少していく。そのため、2mg/cc以上は封入してお
く方が好ましい。
The total amount of Sc iodide and Na iodide encapsulated is preferably 2 mg / cc or more and 15 mg / cc or less. When the lamp is lit for a long time, the iodide of Sc or the iodide of Na reacts with the glass or sinks into the base of the electrode, and as a result, the amount of iodide capable of emitting light decreases. For this reason, it is preferable to encapsulate at least 2 mg / cc.

【0043】図6は、沃化Scおよび沃化Naの封入総
量と、ランプ光束との関係を示している。図6中の横軸
は、沃化Scと沃化Naの封入総量(Sc+Na総量)
を表しており、縦軸は、ランプの光束(lm)を表して
いる。図6に示すように、Scの沃化物とNaの沃化物
の総量が多くなりすぎると、発光の吸収などが起こり、
光束が落ちる。そこで、Scの沃化物とNaの沃化物の
総量は、所定量以下にすることが好ましい。例えば、約
15mg/cc以下にすれば、約2700lmの光束を
確保することができる。自動車前照灯用HID光源の日
本電球工業会規格では、ランプの光束は2700lm以
上が必要であるので、自動車前照灯という使用範囲にお
いては、Scの沃化物とNaの沃化物の総量は15mg
/cc以下にするのが好ましい。
FIG. 6 shows the relationship between the total amount of Sc and Na iodides and the lamp luminous flux. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the total amount of Sc and Na iodides (Sc + Na total).
The vertical axis represents the luminous flux (lm) of the lamp. As shown in FIG. 6, when the total amount of the iodide of Sc and the iodide of Na is too large, absorption of light emission occurs and the like.
The luminous flux falls. Therefore, the total amount of the iodide of Sc and the iodide of Na is preferably set to a predetermined amount or less. For example, if the dose is set to about 15 mg / cc or less, a light flux of about 2700 lm can be secured. According to the Japan Light Bulb Manufacturer's Association standard for HID light sources for automotive headlights, the luminous flux of the lamp must be 2700 lm or more.
/ Cc or less.

【0044】なお、光束が2800lm以上のときは、
13mg/cc以下にするのが好ましい。また、光束が
2600lm以上の時は、16mg/cc以下にするの
が好ましい。また、光束が2400lm以上の時は、1
9mg/cc以下にするのが好ましい。
When the luminous flux is 2800 lm or more,
It is preferred to be 13 mg / cc or less. When the luminous flux is 2600 lm or more, it is preferable to set it to 16 mg / cc or less. When the luminous flux is 2400 lm or more, 1
It is preferable that the content be 9 mg / cc or less.

【0045】また、Ceのハロゲン化物封入量は、0.
8mg/cc以上15mg/cc以下であることが好ま
しい。その理由を、図7を参照しながら説明する。図7
の横軸は、Ceハロゲン化物の単位発光管内容積当たり
の封入量(mg/cc)を表しており、縦軸は、ランプ
電圧(V)を表している。
In addition, the amount of Ce halide to be enclosed is 0.
It is preferably from 8 mg / cc to 15 mg / cc. The reason will be described with reference to FIG. FIG.
The horizontal axis indicates the amount (mg / cc) of Ce halide per unit volume inside the arc tube, and the vertical axis indicates the lamp voltage (V).

【0046】図7に示すように、Ceのハロゲン化物を
封入するほど、ランプ電圧は上昇する。ランプ電圧が3
0Vよりも低くなれば、ランプ電流が増大し、すなわち
電極への負担が増大するので、実際的でない。そこで、
30V以上のランプ電圧を得るためには、Ceハロゲン
化物の単位発光管内容積当たりの封入量を、0.8mg
/cc以上にすることが好ましい。
As shown in FIG. 7, the lamp voltage rises as the Ce halide is sealed. Lamp voltage is 3
If the voltage is lower than 0 V, the lamp current increases, that is, the load on the electrodes increases, so that it is not practical. Therefore,
In order to obtain a lamp voltage of 30 V or more, the amount of Ce halide per unit volume of the arc tube is 0.8 mg.
/ Cc or more.

【0047】また、Ceハロゲン化物の封入量を増やす
と、光束の上昇が得られるなど、ランプ特性にとって良
い傾向があるので、Ceハロゲン化物の封入量は比較的
多い方が好ましい。ただし、単位発光管内容積当たり1
5mg/cc以上のCeハロゲン化物を封入すると、ラ
ンプ点灯中も蒸発していない封入物が、発光管壁に沿っ
て発光管中央部にまでせりあがる現象が生じ得る。その
現象が生じると、封入物の影にアークが隠れてしまうた
め、所望の特性を発揮できない可能性が生じる。したが
って、Ceのハロゲン化物の封入量は、単位発光管内容
積当たり15mg/cc以下にすることが好ましい。
When the amount of Ce halide is increased, the luminous flux is increased, and the lamp characteristics tend to be good. Therefore, it is preferable that the amount of Ce halide is relatively large. However, 1 per unit arc tube volume
When a Ce halide of 5 mg / cc or more is sealed, a phenomenon may occur in which the sealed material that has not evaporated during lamp operation rises to the center of the arc tube along the arc tube wall. If that phenomenon occurs, the arc will be hidden by the shadow of the enclosure, and the desired characteristics may not be exhibited. Therefore, it is preferable that the amount of Ce halide to be enclosed is 15 mg / cc or less per unit arc tube volume.

【0048】次に、本実施形態におけるランプ3〜6に
封入されている他のハロゲン化物質の封入量について説
明する。
Next, the amount of other halogenated substances sealed in the lamps 3 to 6 in this embodiment will be described.

【0049】まず、ランプ3について説明する。ランプ
3について、Znのハロゲン化物封入量は、0.2mg
/cc以上15mg/cc以下であることが好ましい。
その理由を、図8を参照しながら説明する。図8の横軸
は、Znハロゲン化物の単位発光管内容積当たりの封入
量(mg/cc)を表しており、縦軸は、ランプ電圧
(V)を表している。
First, the lamp 3 will be described. Regarding the lamp 3, the amount of the enclosed halide of Zn was 0.2 mg.
/ Cc or more and 15 mg / cc or less.
The reason will be described with reference to FIG. The abscissa in FIG. 8 represents the amount (mg / cc) of Zn halide per unit volume in the arc tube, and the ordinate represents the lamp voltage (V).

【0050】図8に示すように、ランプ電圧を30V以
上にするためには、Znのハロゲン化物封入量は、0.
2mg/cc以上にすることが好ましい。また、単位発
光管内容積当たり15mg/cc以上封入すると、ラン
プ点灯中も発光管壁に蒸発していない封入物が、発光管
中央部にまでせりあがる現象が生じ得る。その現象が生
じると、封入物の影にアークが隠れてしまうため、所望
の特性を発揮できない可能性が生じる。したがって、Z
nのハロゲン化物の封入量は、単位発光管内容積当たり
15mg/cc以下にすることが好ましい。
As shown in FIG. 8, in order to increase the lamp voltage to 30 V or more, the amount of the halide of Zn must be set to 0.1.
It is preferable that the concentration be 2 mg / cc or more. Also, if the enclosure is filled at 15 mg / cc or more per unit arc tube internal volume, a phenomenon may occur in which the enclosure that has not evaporated on the arc tube wall even while the lamp is on rises to the arc tube center. If that phenomenon occurs, the arc will be hidden by the shadow of the enclosure, and the desired characteristics may not be exhibited. Therefore, Z
The amount of the halide of n is preferably 15 mg / cc or less per unit arc tube volume.

【0051】次に、ランプ4について説明する。ランプ
4について、Alのハロゲン化物封入量は、0.5mg
/cc以上15mg/cc以下であることが好ましい。
その理由を、図9を参照しながら説明する。図9の横軸
は、Alハロゲン化物の単位発光管内容積当たりの封入
量(mg/cc)を表しており、縦軸は、ランプ電圧
(V)を表している。
Next, the lamp 4 will be described. Regarding the lamp 4, the amount of Al halide enclosed was 0.5 mg.
/ Cc or more and 15 mg / cc or less.
The reason will be described with reference to FIG. The abscissa of FIG. 9 represents the amount of encapsulated Al halide per unit volume in the arc tube (mg / cc), and the ordinate represents the lamp voltage (V).

【0052】図9に示すように、ランプ電圧を30V以
上にするためには、Alのハロゲン化物封入量は、0.
5mg/cc以上にすることが好ましい。また、単位発
光管内容積当たり15mg/cc以上封入すると、ラン
プ点灯中も発光管壁に蒸発していない封入物が、発光管
中央部にまでせりあがる現象が生じ得る。その現象が生
じると、封入物の影にアークが隠れてしまうため、所望
の特性を発揮できない可能性が生じる。したがって、A
lのハロゲン化物の封入量は、単位発光管内容積当たり
15mg/cc以下にすることが好ましい。
As shown in FIG. 9, in order to increase the lamp voltage to 30 V or more, the amount of the halide of Al is set to 0.1.
It is preferable that the concentration be 5 mg / cc or more. Also, if the enclosure is filled at 15 mg / cc or more per unit arc tube internal volume, a phenomenon may occur in which the enclosure that has not evaporated on the arc tube wall even while the lamp is on rises to the arc tube center. If that phenomenon occurs, the arc will be hidden by the shadow of the enclosure, and the desired characteristics may not be exhibited. Therefore, A
It is preferable that the enclosed amount of the halide 1 is 15 mg / cc or less per unit arc tube internal volume.

【0053】次に、ランプ5について説明する。ランプ
5について、Sbのハロゲン化物封入量は、1.1mg
/cc以上15mg/cc以下であることが好ましい。
その理由を、図10を参照しながら説明する。図10の
横軸は、Sbハロゲン化物の単位発光管内容積当たりの
封入量(mg/cc)を表しており、縦軸は、ランプ電
圧(V)を表している。
Next, the lamp 5 will be described. Regarding the lamp 5, the amount of Sb halide enclosed was 1.1 mg.
/ Cc or more and 15 mg / cc or less.
The reason will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 10 represents the amount of Sb halide enclosed per unit volume in the arc tube (mg / cc), and the vertical axis represents the lamp voltage (V).

【0054】図10に示すように、ランプ電圧を30V
以上にするためには、Sbのハロゲン化物封入量は、
1.1mg/cc以上にすることが好ましい。また、単
位発光管内容積当たり15mg/cc以上封入すると、
ランプ点灯中も発光管壁に蒸発していない封入物が、発
光管中央部にまでせりあがる現象が生じ得る。その現象
が生じると、封入物の影にアークが隠れてしまうため、
所望の特性を発揮できない可能性が生じる。したがっ
て、Sbのハロゲン化物の封入量は、単位発光管内容積
当たり15mg/cc以下にすることが好ましい。
As shown in FIG. 10, the lamp voltage was set to 30V.
In order to achieve the above, the amount of halide of Sb should be
It is preferable that the concentration be 1.1 mg / cc or more. In addition, if 15 mg / cc or more is enclosed per unit arc tube volume,
A phenomenon may occur in which the filling material that has not evaporated on the arc tube wall even during the operation of the lamp rises to the center of the arc tube. When that phenomenon occurs, the arc will be hidden behind the enclosure,
There is a possibility that desired characteristics cannot be exhibited. Therefore, it is preferable that the enclosed amount of the Sb halide be 15 mg / cc or less per unit arc tube volume.

【0055】次に、ランプ6について説明する。ランプ
6について、InBrの封入量は、0.1mg/cc以
上15mg/cc以下であることが好ましい。その理由
を、図11を参照しながら説明する。図11の横軸は、
InBrハロゲン化物の単位発光管内容積当たりの封入
量(mg/cc)を表しており、縦軸は、ランプ電圧
(V)を表している。
Next, the lamp 6 will be described. In the lamp 6, the amount of InBr sealed is preferably 0.1 mg / cc or more and 15 mg / cc or less. The reason will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG.
The amount of InBr halide enclosed per unit volume in the arc tube (mg / cc) is shown, and the vertical axis shows the lamp voltage (V).

【0056】図11に示すように、ランプ電圧を30V
以上にするためには、InBrの封入量は、0.1mg
/cc以上にすることが好ましい。また、単位発光管内
容積当たり15mg/cc以上封入すると、ランプ点灯
中も発光管壁に蒸発していない封入物が、発光管中央部
にまでせりあがる現象が生じ得る。その現象が生じる
と、封入物の影にアークが隠れてしまうため、所望の特
性を発揮できない可能性が生じる。したがって、InB
rの封入量は、単位発光管内容積当たり15mg/cc
以下にすることが好ましい。
As shown in FIG. 11, the lamp voltage was set to 30V.
In order to achieve the above, the amount of InBr encapsulated is 0.1 mg.
/ Cc or more. Also, if the enclosure is filled at 15 mg / cc or more per unit arc tube internal volume, a phenomenon may occur in which the enclosure that has not evaporated on the arc tube wall even while the lamp is on rises to the arc tube center. If that phenomenon occurs, the arc will be hidden by the shadow of the enclosure, and the desired characteristics may not be exhibited. Therefore, InB
r is 15 mg / cc per unit arc tube volume.
It is preferable to set the following.

【0057】上述した本実施形態の構成において、おお
よそ25W以上のランプ電力で点灯動作させた場合、充
分点灯維持できる安定なアークを得ることができる。ま
た、更に大きなランプ電力で点灯するほど、多くの光束
が得られる。ただし、自動車前照灯という使用範囲にお
いては、実際上、本実施形態のランプの消費電力の上限
は、おおよそ55Wとすればよい。なぜなら、現在使用
されている自動車前照灯用ハロゲン電球の消費電力は5
5Wであり、その55Wを超える範囲での点灯は、不経
済であまり好ましくないからである。なお、不経済でも
その使用を望む場合には、55Wを超える上限のものに
してもよい。
In the above-described configuration of the present embodiment, when the lighting operation is performed with a lamp power of about 25 W or more, a stable arc that can sufficiently maintain the lighting can be obtained. In addition, the more the lamp is turned on with a larger lamp power, the more luminous flux is obtained. However, in the use range of the vehicle headlight, the upper limit of the power consumption of the lamp of the present embodiment may be approximately 55 W in practice. Because the power consumption of halogen lamps for automobile headlights currently used is 5
This is because lighting in the range of 5 W and exceeding 55 W is uneconomical and not very desirable. If the use is desired even if it is uneconomical, the upper limit may be over 55W.

【0058】ここで、Xeガスの封入圧力について説明
する。実用に即したランプとするために、本実施形態に
かかる水銀を含まない有電極型メタルハライドランプで
は、Xeガスの封入圧力の上限は、約2.5MPa(室
温換算値)に設定することが好ましい。約2.5MPa
以上封入した場合、本実施形態のランプの構成では、点
灯動作中、電極3とモリブデン箔4との接続部付近か
ら、発光管1内部の気密が漏れる可能性が高くなり、好
ましくないからである。より好ましくいXeガスの封入
圧の上限は、約2.0MPa程度が適当である。ただ
し、短時間での光り立ち上がりが要求される自動車前照
灯用光源として、本実施形態のランプを使用する場合に
は、下限は0.1MPa程度がより好ましい。
Here, the sealing pressure of the Xe gas will be described. In order to make the lamp suitable for practical use, in the electrode type metal halide lamp containing no mercury according to the present embodiment, it is preferable that the upper limit of the sealing pressure of the Xe gas is set to about 2.5 MPa (converted to room temperature). . About 2.5MPa
If the lamp is sealed as described above, the configuration of the lamp according to the present embodiment is not preferable because the possibility that airtightness inside the arc tube 1 leaks from the vicinity of the connection between the electrode 3 and the molybdenum foil 4 during the lighting operation is increased. . A more preferable upper limit of the sealing pressure of the Xe gas is about 2.0 MPa. However, when the lamp of the present embodiment is used as a light source for an automobile headlight that requires a short rise in light, the lower limit is more preferably about 0.1 MPa.

【0059】また、本実施形態のランプは、アーク幅が
狭いがゆえに、発光管温度分布により生じるガスの対流
の力を受けやすくなっている。そのため、アークが湾曲
する現象が見られる。そこで、図12に示すように、ラ
ンプの電極3間を結ぶ直線に対して垂直な成分を有する
磁界9を印加する手段(例えば、永久磁石)8を、本実
施形態のランプの近傍に設けるようにしてもよい。その
ような磁界9を印加すると、アークの湾曲を抑制するこ
とができる。無水銀メタルハライドランプについてのア
ークの湾曲を磁界9の印加で抑制できる原理は、現時点
において必ずしも明らかでないが、そのアークの湾曲を
抑制できるパラメータについては、特願2000−38
8000号明細書(対応米国特許出願第09/7399
74号明細書、出願人;松下電器産業株式会社)に開示
してある。また、そのパラメータが下記の式(1)およ
び式(2)の関係を満たせば、アークの湾曲を抑制する
とともに、アークのゆれも抑制できることも見出され、
特願2001−155385号明細書(出願人;松下電
器産業株式会社)に詳述されている。ここで、これらの
明細書を、本願明細書に参考のため援用する。
Further, since the lamp of this embodiment has a narrow arc width, it is easily affected by the convection force of gas generated by the arc tube temperature distribution. Therefore, a phenomenon in which the arc is curved is observed. Therefore, as shown in FIG. 12, means (for example, a permanent magnet) 8 for applying a magnetic field 9 having a component perpendicular to a straight line connecting the electrodes 3 of the lamp is provided near the lamp of the present embodiment. It may be. When such a magnetic field 9 is applied, arc bending can be suppressed. Although the principle of suppressing the arc curvature of a mercury-free metal halide lamp by applying the magnetic field 9 is not always clear at present, the parameters capable of suppressing the arc curvature are described in Japanese Patent Application No. 2000-38.
No. 8000 (corresponding US patent application Ser. No. 09/7399)
No. 74, Applicant; Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.). It has also been found that if the parameter satisfies the relationship of the following formulas (1) and (2), the curvature of the arc can be suppressed and the swing of the arc can be suppressed.
It is described in detail in Japanese Patent Application No. 2001-155385 (applicant; Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.). These specifications are incorporated herein by reference.

【0060】無水銀メタルハライドランプについて、ア
ーク湾曲抑制およびアークゆれ抑制の関係を示す式1ま
たは式2は、以下のようである。
Equations 1 and 2 showing the relationship between arc curvature suppression and arc fluctuation suppression for a mercury-free metal halide lamp are as follows.

【0061】 0<(100BW/f)−P0d<100 (式1) 0<(10BW/f)−Pd<10 (式2) ここで、B(mT)は、一対の電極(3、3)の先端を
結ぶ直線が略水平になるように水平点灯した際の電極先
端間の中心に印加される磁界(9)であり、d(mm)
は、一対の電極(3、3)の先端間の距離であり、P0
(MPa)は、定常点灯時の発光管1の管内圧力であ
り、W(W)は、定常点灯時に消費される電力であり、
そして、f(Hz)は、定常点灯時の安定周波数であ
る。なお、式2中のP(MPa)は、20℃での希ガス
の封入圧力である。
0 <(100 BW / f) −P 0 d <100 (Formula 1) 0 <(10 BW / f) −Pd <10 (Formula 2) Here, B (mT) is a pair of electrodes (3, The magnetic field (9) applied to the center between the electrode tips when the horizontal lighting is performed so that the straight line connecting the tips of 3) is substantially horizontal, and d (mm)
Is the distance between the tips of the pair of electrodes (3, 3), and P 0
(MPa) is the pressure inside the arc tube 1 during steady lighting, W (W) is the power consumed during steady lighting,
F (Hz) is a stable frequency at the time of steady lighting. Note that P (MPa) in Equation 2 is a rare gas sealing pressure at 20 ° C.

【0062】式1および式2中の各項の意味を簡単に説
明すると、式1中の(100BW/f)の項および式2
中の(10BW/f)の項は、磁界9に起因して生じる
アークを下向きに動かす力の項であり、一方、式1中の
0dの項および式2中のPdは、発光管内のガスの対
流に起因してアークを上向きに動かす力(浮力)の項で
ある。
The meaning of each term in the equations (1) and (2) will be briefly described. The term (100 BW / f) in the equation (1) and the equation (2)
The term (10 BW / f) in the equation is the term for the force that causes the arc generated by the magnetic field 9 to move downward, while the term P 0 d in Equation 1 and Pd in Equation 2 are the values in the arc tube. Is the term for the force (buoyancy) that moves the arc upward due to the convection of the gas.

【0063】なお、動作圧力P0よりも、希ガスの封入
圧力Pの方が測定しやすい点と、動作圧力P0でなく、
希ガスの封入圧力Pで規定しても特段の問題がないこと
から、式2を利用する方がランプ設計上は利点が大き
い。式2において、より好適な条件を示すと、次のよう
である。Pは、0.1(MPa)<P<2.5(MP
a)であることが好ましい。また、P・dは、P・d<
8(さらに好ましくはPd≦4.6)であることが好ま
しい。さらに、fは、40(Hz)<fであることが好
ましい。Bは、B<500(mT)であることが好まし
い。そして、dは、2<d(mm)であることが好まし
い。
[0063] The operation than the pressure P 0, and that easily measured towards the filling pressure P of the rare gas, not an operational pressure P 0,
Since there is no particular problem even if the pressure is specified by the noble gas filling pressure P, the use of Equation 2 has a greater advantage in lamp design. In Equation 2, more preferable conditions are as follows. P is 0.1 (MPa) <P <2.5 (MP
a) is preferred. Also, P · d is P · d <
8 (more preferably, Pd ≦ 4.6). Further, f is preferably 40 (Hz) <f. B is preferably B <500 (mT). And d is preferably 2 <d (mm).

【0064】発光管1の内径が例えば5mm以下のよう
な小さいランプにおいては、特に、アーク湾曲がランプ
の寿命特性等に大きく影響を及ぼす。すなわち、アーク
湾曲が発光管1上部の温度上昇をもたらし、発光管材料
である石英ガラスの白濁等の不具合を生じて、その結
果、ランプ寿命を短くすることがある。そこで、磁界9
の力でアークの湾曲を抑制することは、ランプの寿命特
性等の品質向上に有効な手段であると考えられる。ま
た、アークのゆれは、ちらつきの原因となり好ましくな
いので、アークゆれの抑制はランプ特性の向上に繋が
る。
In a lamp having a small inner diameter of the arc tube 1 of, for example, 5 mm or less, the arc curvature greatly affects the life characteristics of the lamp. That is, the arc curvature causes an increase in the temperature of the upper portion of the arc tube 1, causing problems such as white turbidity of the quartz glass as the arc tube material, and as a result, the lamp life may be shortened. Therefore, the magnetic field 9
It is considered that suppressing the arc bending with the force is an effective means for improving the quality such as the life characteristics of the lamp. In addition, since the fluctuation of the arc causes flickering and is not preferable, suppressing the fluctuation of the arc leads to the improvement of the lamp characteristics.

【0065】アークの湾曲を抑制するために必要な磁界
9は、ランプの設計によって変わるため、各々のランプ
に合った磁界9を印加することが好ましい。ただし、上
記式1および式2の関係を満たすように各パラメータを
規定すると、試行錯誤せずに容易に、アークの湾曲およ
びアークのゆれを抑制したランプを設計できるため利点
が大きい。その磁界の印加手段8としては、簡便に磁界
を印加できるという点で、永久磁石(例えば、フェライ
ト永久磁石)が好ましい。なお、磁界印加手段8は、電
磁石であってもよい。
Since the magnetic field 9 required to suppress the arc bending varies depending on the lamp design, it is preferable to apply a magnetic field 9 suitable for each lamp. However, if each parameter is defined so as to satisfy the relationship of the above equations 1 and 2, there is a great advantage since a lamp in which the arc bending and the arc swing can be easily designed without trial and error. As the magnetic field applying means 8, a permanent magnet (for example, a ferrite permanent magnet) is preferable because a magnetic field can be easily applied. Note that the magnetic field applying means 8 may be an electromagnet.

【0066】なお、磁界印加手段8は、アーク湾曲およ
びアークゆれの抑制のために使用するものであり、無水
銀有電極型ランプにCeのハロゲン化物を封入すること
によって、アーク幅が狭くなり且つ高輝度になるという
本実施形態の効果は、磁界印加手段8によらずとも得ら
れるものである。また、Ceのハロゲン化物、Znのハ
ロゲン化物や、Alのハロゲン化物、Sbのハロゲン化
物、臭化インジウムを封入することにより、アーク幅を
狭くするできるという効果も、同様に磁界印加手段8に
よらずとも得られるものである。
The magnetic field applying means 8 is used to suppress arc bending and arc fluctuation. By enclosing a halide of Ce in a mercury-free electrode type lamp, the arc width is reduced and the arc width is reduced. The effect of the present embodiment that high luminance is obtained can be obtained without using the magnetic field applying means 8. In addition, the effect that the arc width can be reduced by encapsulating a halide of Ce, a halide of Zn, a halide of Al, a halide of Sb, and indium bromide is also obtained by the magnetic field applying means 8. It can be obtained at least.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によると、対向する一対の電極を
管内に有する発光管内に、希ガスと、セリウムのハロゲ
ン化物とが含まれているため、アーク幅の狭い無水銀メ
タルハライドランプを提供することができる。
According to the present invention, a mercury-free metal halide lamp having a narrow arc width is provided because a rare gas and a cerium halide are contained in an arc tube having a pair of opposed electrodes in the tube. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による実施形態にかかる水銀を含まない
有電極型メタルハライドランプの構成を模式的に示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of an electrode-type metal halide lamp not containing mercury according to an embodiment of the present invention.

【図2】アーク幅・輝度測定装置の構成を模式的に示す
図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an arc width / luminance measuring device.

【図3】アークの輝度分布を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a brightness distribution of an arc.

【図4】ランプのアーク幅と最高輝度値との関係を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an arc width of a lamp and a maximum luminance value.

【図5】ランプの効率と電圧との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between lamp efficiency and voltage.

【図6】スカンジウムのハロゲン化物とナトリウムのハ
ロゲン化物の封入総量と光束との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the total amount of scandium halide and sodium halide encapsulated and the luminous flux.

【図7】セリウムのハロゲン化物封入量とランプ電圧と
の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of cerium halide sealed and the lamp voltage.

【図8】亜鉛のハロゲン化物封入量とランプ電圧との関
係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of zinc halide enclosed and the lamp voltage.

【図9】アルミニウムのハロゲン化物封入量とランプ電
圧との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of halide of aluminum and the lamp voltage.

【図10】アンチモンのハロゲン化物封入量とランプ電
圧との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of antimony halide enclosed and the lamp voltage.

【図11】インジウムの臭化封入量とランプ電圧との関
係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of indium bromide sealed and the lamp voltage.

【図12】本実施形態の無水銀メタルハライドランプに
磁界印加手段8を設けた構成を模式的に示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which a magnetic field applying means 8 is provided in the mercury-free metal halide lamp of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光管 2 封止部 3 電極 4 モリブデン箔 5 リード線 7 ハロゲン化物 8 磁界印加手段(永久磁石) 9 磁界 20 ランプ 21 安定器と電源 22 フィルタ 23 CCDカメラ 24 モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arc tube 2 Sealing part 3 Electrode 4 Molybdenum foil 5 Lead wire 7 Halide 8 Magnetic field applying means (permanent magnet) 9 Magnetic field 20 Lamp 21 Stabilizer and power supply 22 Filter 23 CCD camera 24 Monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐生 英明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲よし▼田 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5C015 QQ03 QQ14 QQ18 QQ52 QQ56 QQ58 QQ65 RR05 SS04  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hideaki Kiryu 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Masato Ta 1006 Okadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Company F-term (reference) 5C015 QQ03 QQ14 QQ18 QQ52 QQ56 QQ58 QQ65 RR05 SS04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する一対の電極を管内に有する発光
管を備え、 前記発光管内には、希ガスと、セリウムのハロゲン化物
とが含まれており、かつ、水銀が含まれていない、無水
銀メタルハライドランプ。
1. An arc tube having a pair of electrodes facing each other in a tube, wherein the arc tube contains a rare gas and a cerium halide and does not contain mercury. Mercury metal halide lamp.
【請求項2】 前記発光管内には、スカンジウムのハロ
ゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物との少なくとも
いずれか一方がさらに含まれている、請求項1に記載の
無水銀メタルハライドランプ。
2. The mercury-free metal halide lamp according to claim 1, wherein the arc tube further contains at least one of a halide of scandium and a halide of sodium.
【請求項3】 前記発光管内に封入されるハロゲン化物
の総封入量が、前記発光管内容積1cc当たりの値で、
30mg/cc以下であることを特徴とする、請求項2
に記載の無水銀メタルハライドランプ。
3. The total enclosed amount of the halide enclosed in the arc tube is a value per 1 cc volume of the arc tube,
3. The amount is not more than 30 mg / cc.
2. A mercury-free metal halide lamp according to item 1.
【請求項4】 前記無水銀メタルハライドランプの定格
電力が25W以上55W以下に設定されている、請求項
1から3の何れか一つに記載の無水銀メタルハライドラ
ンプ。
4. The mercury-free metal halide lamp according to claim 1, wherein the rated power of the mercury-free metal halide lamp is set to 25 W or more and 55 W or less.
【請求項5】 前記希ガスは、少なくともXe(キセノ
ン)を含み、かつ、 前記希ガスの封入圧力は、室温で、0.1MPa以上
2.5MPa以下である、請求項1から4の何れか一つ
に記載の無水銀メタルハライドランプ。
5. The rare gas according to claim 1, wherein the rare gas contains at least Xe (xenon), and a sealing pressure of the rare gas is 0.1 MPa or more and 2.5 MPa or less at room temperature. A mercury-free metal halide lamp according to one of the above.
【請求項6】 前記発光管に磁界を印加する手段がさら
に備えられている、請求項1から5の何れか一つに記載
の無水銀メタルハライドランプ。
6. The mercury-free metal halide lamp according to claim 1, further comprising means for applying a magnetic field to said arc tube.
【請求項7】 前記無水銀メタルハライドランプは、点
光源用のランプである、請求項1から6の何れか一つに
記載の無水銀メタルハライドランプ。
7. The mercury-free metal halide lamp according to claim 1, wherein the mercury-free metal halide lamp is a lamp for a point light source.
【請求項8】 対向する一対の電極を管内に有する発光
管を備え、 前記発光管内には、 希ガスと、 セリウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物、アルミ
ニウムのハロゲン化物、アンチモンのハロゲン化物、お
よび臭化インジウムからなる群から選択された少なくと
も1つとが含まれており、かつ、水銀が含まれていな
い、無水銀メタルハライドランプ。
8. An arc tube having a pair of electrodes facing each other in a tube, wherein the arc tube contains a rare gas, a cerium halide, a zinc halide, an aluminum halide, an antimony halide, and A mercury-free metal halide lamp containing at least one selected from the group consisting of indium bromide and containing no mercury.
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