JP2003051283A - Mercury-free metal halide lamp - Google Patents

Mercury-free metal halide lamp

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JP2003051283A
JP2003051283A JP2002221017A JP2002221017A JP2003051283A JP 2003051283 A JP2003051283 A JP 2003051283A JP 2002221017 A JP2002221017 A JP 2002221017A JP 2002221017 A JP2002221017 A JP 2002221017A JP 2003051283 A JP2003051283 A JP 2003051283A
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JP
Japan
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lamp
metal halide
mercury
additive
voltage
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JP2002221017A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Takahashi
高橋  清
Makoto Horiuchi
誠 堀内
Mamoru Takeda
守 竹田
Takeshi Saito
毅 斎藤
Hideaki Kiryu
英明 桐生
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a white and bright lamp, which makes user's economical burden light, because the lamp life is long. SOLUTION: The lamp consists of a rare gas, a halide of Sc(scandium), a halide of Na(sodium), and adding a 3rd additive in luminescence valve. The 3rd additive is a metal or halide of a metal. The 3rd additive is selected from the thing that has the ionization voltage in the metal simple substance is 5 to 10(eV), and the steam pressure of the 3rd additive determined at a lamp temperature at operation is 1*10<-5> (atm) or higher.

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、一般照明および、
反射鏡などと組み合わされて自動車の前照灯などに使用
されるメタルハライドランプに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to general lighting and
The present invention relates to a metal halide lamp used in a vehicle headlight or the like in combination with a reflector or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、自動車前照灯として使用されて
いる光源として、メタルハライドランプがある。従来の
一般的なメタルハライドランプは、発光管内に希ガス
(気体)、水銀(液体)、金属ハロゲン化物(固体)の
三種を封入している。このランプの封入物のそれぞれの
役割を説明する。希ガスはおもに始動用に、金属ハロゲ
ン化物は発光に、水銀はランプ電圧を高くするといった
目的で封入されている。
2. Description of the Related Art For example, as a light source used as a vehicle headlight, there is a metal halide lamp. In a conventional general metal halide lamp, three kinds of rare gas (gas), mercury (liquid), and metal halide (solid) are enclosed in an arc tube. The role of each of the lamp enclosures will be described. The rare gas is enclosed mainly for the purpose of starting, the metal halide for emitting light, and the mercury for enclosing the lamp voltage.

【0003】特に水銀は、封入することによって、ラン
プ電圧を高くして、ランプ電流を減らすことによって、
電極への熱負荷を軽減しランプ寿命を延ばす目的で封入
されている。一般的なランプでは、ランプ電圧が70〜
100(V)で動作するように水銀量を調節している。
By encapsulating mercury, in particular, by increasing the lamp voltage and reducing the lamp current,
It is enclosed to reduce the heat load on the electrodes and extend the lamp life. With a typical lamp, the lamp voltage is 70-
The amount of mercury is adjusted to operate at 100 (V).

【0004】しかし、水銀を封入したランプは、水銀を
含まないランプと比較して、効率が低下したり、製造時
の工程に液体である水銀を注入する工程が増えることで
製造コストが高くなるといった課題がある。特に、最近
では、地球環境などに対する配慮から、水銀を含まない
メタルハライドランプが望まれている。
However, a lamp in which mercury is sealed has a lower production efficiency as compared with a lamp not containing mercury, and the number of steps of injecting liquid mercury into the steps of production increases, resulting in an increase in production cost. There is a problem such as. In particular, recently, a mercury-free metal halide lamp has been desired in consideration of the global environment.

【0005】ところが、水銀を抜くと、ランプ電圧が大
きく低下するために、同じ電力で動作させる場合、電流
が増加し、電極への熱負荷が上昇する。その結果、電極
の飛散が促進され、ランプの光束維持率を短くするとい
った課題が生じる。
However, when mercury is removed, the lamp voltage greatly decreases, so that when operating with the same power, the current increases and the heat load on the electrodes increases. As a result, the scattering of the electrodes is promoted, which causes a problem that the luminous flux maintenance factor of the lamp is shortened.

【0006】このことについて、以下に、詳述する。水
銀をふくんだランプの電圧:Vla(V)は、例えば、
特開平6−13047等に開示されているように、公知
の式で示される。これを式1に示す。式1中の、nHg
は発光管の単位内容積あたりの水銀密度(mg/cc)
であり、Lは、電極間距離(mm)である。この公知の
式により、ランプ電圧は、電極間距離と水銀原子原子密
度の約1/2乗の積に比例する。また、式1の定数20
は、電極降下電圧と希ガスおよびメタルハライドによる
電圧上昇分の合計である。
This will be described in detail below. The voltage of the lamp containing mercury: Vla (V) is, for example,
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-13047, it is represented by a known formula. This is shown in Equation 1. NHg in Formula 1
Is the mercury density (mg / cc) per unit internal volume of the arc tube
And L is a distance (mm) between electrodes. According to this known formula, the lamp voltage is proportional to the product of the distance between the electrodes and the mercury atom atomic density to the power of about 1/2. In addition, the constant 20 of Expression 1
Is the sum of the electrode drop voltage and the voltage increase due to the rare gas and metal halide.

【0007】 Vla = 20 + k(比例定数) * nHg0.56 * L ・・・・・・式1 式1によると、ランプから水銀を抜くと、nHg=0と
なるので、ランプ電圧は、20(V)程度まで降下す
る。故に、同じランプ電力で動作させる場合、ランプ電
圧の降下分をランプ電流の増加で補う必要がある。この
ため、電極への熱負荷が増大し、電極飛散による黒化が
顕著になり、ランプの光束維持率が悪化するといった問
題が発生する。
Vla = 20 + k (proportional constant) * nHg0.56 * L Equation 1 According to Equation 1, when mercury is removed from the lamp, nHg = 0, so the lamp voltage is 20 It descends to about (V). Therefore, when operating with the same lamp power, it is necessary to compensate for the drop in the lamp voltage by increasing the lamp current. As a result, the heat load on the electrodes increases, blackening due to electrode scattering becomes noticeable, and the luminous flux maintenance factor of the lamp deteriorates.

【0008】そこでHgを除去した場合の、ランプ電圧
を増加させる種々の試みがなされている。この手段の1
つとして、例えば特開平6−84496に開示された方
法がある。これは、封入するXe圧をある条件以上に規
定することによってランプ電圧を高くするといったもの
である。以下に詳述する。特開平6−84496の構成
は、発光管内にヨウ化スカンジウム(以下ScI3と記
す)とヨウ化ナトリウム(以下NaIと記す)などの金
属ヨウ化物と希ガスのみを含み、水銀を含まないメタル
ハライドランプにおいて、ランプの電極間距離をL(m
m)、封入する希ガスがキセノン(以下Xeと記す)の
場合、Xeの常温での封入圧力をP(気圧)とした時、
PL≧40以上とする構成のものである。つまり、Xe
圧と電極間距離の積を規定することによって、アーク中
の原子数を規定し、電子の移動度を低下させ、ランプ電
圧を高くしようとしている。また、この構成によって、
ランプ電圧を50(V)以上にする効果が得られると記
載されている。
Therefore, various attempts have been made to increase the lamp voltage when Hg is removed. 1 of this means
One example is the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-84496. This is to increase the lamp voltage by defining the Xe pressure to be enclosed above a certain condition. The details will be described below. The structure of JP-A-6-84496 is a metal halide lamp containing only a rare gas and a metal iodide such as scandium iodide (hereinafter referred to as ScI 3 ) and sodium iodide (hereinafter referred to as NaI) in an arc tube and containing no mercury. , The distance between the electrodes of the lamp is L (m
m), when the rare gas to be filled is xenon (hereinafter referred to as Xe), when the filling pressure of Xe at room temperature is P (atmospheric pressure),
The configuration is such that PL ≧ 40 or more. That is, Xe
By defining the product of the pressure and the distance between the electrodes, the number of atoms in the arc is defined, the mobility of electrons is reduced, and the lamp voltage is increased. Also, with this configuration,
It is described that the effect of increasing the lamp voltage to 50 (V) or more can be obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平6−8
4496に従い、水銀を封入しないメタルハライドラン
プを用意し、点灯、評価した。以下に、特開平6−84
496に示されている従来のメタルハライドランプを図
5を使用して説明する。図5において、51は、石英を
材料とする発光管、発光管51の両端にある52は封止
部である。53は、タングステンを材料とする一対の電
極、54はモリブデン箔、55は同じくモリブデンを材
料とするリード線、56は金属ハロゲン化物である。電
極53は、それぞれ封止部52に封止されたモリブデン
箔54に電気的に接続され、さらにモリブデン箔54は
それぞれリード線55に電気的に接続されている。電極
53の先端間距離、つまり電極間距離は約4mmになる
ように配置されている。
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 6-8
According to 4496, a metal halide lamp not containing mercury was prepared, lit and evaluated. Below, JP-A-6-84
The conventional metal halide lamp shown in FIG. 496 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 51 is an arc tube made of quartz, and 52 at both ends of the arc tube 51 are sealing parts. 53 is a pair of electrodes made of tungsten, 54 is a molybdenum foil, 55 is a lead wire also made of molybdenum, and 56 is a metal halide. The electrodes 53 are electrically connected to molybdenum foils 54 sealed in the sealing portions 52, and the molybdenum foils 54 are electrically connected to lead wires 55, respectively. The distance between the tips of the electrodes 53, that is, the distance between the electrodes is arranged to be about 4 mm.

【0010】発光管51の内容積は、約0.025cc
であり、内部には、Xeが室温で10(気圧)、金属ハ
ロゲン化物56として、ScI3とNaIが合計で0.
25mg封入されている。図5に示す従来のメタルハラ
イドランプは、特開平6−84496の式で、PL=4
0となり、特開平6−84496の条件を満たし、それ
故、特開平6−84496に記述されている内容によれ
ば、ランプ電圧は50V以上になるはずである。
The inner volume of the arc tube 51 is about 0.025 cc.
In the inside, Xe is 10 (atmospheric pressure) at room temperature, and as the metal halide 56, ScI 3 and NaI are 0.
25 mg is enclosed. The conventional metal halide lamp shown in FIG. 5 is PL = 4 according to the formula of Japanese Patent Laid-Open No. 6-84496.
0, which satisfies the condition of Japanese Patent Laid-Open No. 6-84496. Therefore, according to the contents described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-84496, the lamp voltage should be 50V or more.

【0011】そこで、上記のメタルハライドランプを、
入力電力35(W)で点灯し、ランプ電圧を測定したと
ころ、電圧は35(V)であり、記載されたランプ電圧
50(V)には達しなかった。
Therefore, the above metal halide lamp is
When the lamp was turned on with an input power of 35 (W) and the lamp voltage was measured, the voltage was 35 (V), which did not reach the stated lamp voltage of 50 (V).

【0012】以上の実験結果から、従来の公知の技術、
特開平6−84496により、Hgを含まないランプで
50V以上のランプ電圧を得るには、実際にはPL≧4
0なる条件を満たす、最小のXe圧:10(atm)で
は不足しており、それ故、さらに高い圧力でXeを封入
する必要がある。その予想されるXe圧力は、10(a
tm)より遙かに高い20(atm)以上である。
From the above experimental results, the conventional known techniques,
According to Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-84496, in order to obtain a lamp voltage of 50 V or more in a lamp not containing Hg, PL ≧ 4
The minimum Xe pressure of 10 (atm) that satisfies the condition of 0 is insufficient, and therefore Xe needs to be sealed at a higher pressure. The expected Xe pressure is 10 (a
It is 20 (atm) or more, which is much higher than tm).

【0013】ところがこの様に、高い圧力でXeを封入
すると、実用的に次のような課題が生じる。Xeの電離
電圧は、約12(eV)と高く、そのため、20(at
m)以上の圧力下で放電を生じさせるためには、高い電
圧を印加する必要がある。一般に、7〜10(atm)
程度のXeを封入したランプにおいては、放電を確実に
起こすためには30(KV)以上の印加電圧が必要であ
る。故に、Xeを20(atm)以上封入したランプに
おいては、始動に必要な電圧は30(KV)を遙かに越
え、点灯回路が複雑になったり、大型化し不経済である
といった問題点が発生する。
However, if Xe is enclosed at a high pressure in this way, the following problems will occur in practice. The ionization voltage of Xe is as high as about 12 (eV), and therefore 20 (at
It is necessary to apply a high voltage in order to generate a discharge under a pressure of m) or higher. Generally, 7-10 (atm)
In the case of a lamp filled with about Xe, an applied voltage of 30 (KV) or more is required to surely cause discharge. Therefore, in the case of a lamp containing 20 (atm) or more of Xe, the voltage required for starting far exceeds 30 (KV), which causes problems such as a complicated lighting circuit and large size and uneconomical. To do.

【0014】また、ランプの破壊強度から考えても、高
い封入圧のランプは、破壊などのおそれがあるため好ま
しくはない。
In view of the breaking strength of the lamp, a lamp having a high filling pressure is not preferable because it may break.

【0015】また、Xeは、他の封入物と比較しても励
起電圧が高く、Xeの高圧封入により発光効率の低下を
招くといった課題が発生する。
Further, Xe has a high excitation voltage as compared with other enclosed materials, and there is a problem that the high-pressure encapsulation of Xe causes a decrease in luminous efficiency.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のメタルハライドランプは以下のような特徴
を有している。
In order to solve the above problems, the metal halide lamp of the present invention has the following features.

【0017】すなわち、本発明の無水銀メタルハライド
ランプは、発光管内に希ガスとSc(スカンジウム)の
ハロゲン化物とNa(ナトリウム)のハロゲン化物に加
えて第3の添加物を添加した構成であり、前記第3の添
加物は、金属または金属ハロゲン化物であり、金属単体
での電離電圧が5〜10(eV)であり、かつ動作時の
ランプ温度で決定される金属ハロゲン化物の蒸気圧が1
-5(atm)以上であるものの中から選定され、前記
希ガスが少なくともXe(キセノン)を含み、当該希ガ
スの封入圧力は室温で1〜10気圧であることを特徴と
している。
That is, the mercury-free metal halide lamp of the present invention has a structure in which a third additive is added to the arc tube in addition to the rare gas, the halide of Sc (scandium) and the halide of Na (sodium), The third additive is a metal or a metal halide, has an ionization voltage of 5 to 10 (eV) in a metal simple substance, and has a vapor pressure of the metal halide of 1 determined by the lamp temperature during operation.
It is characterized in that the rare gas is selected from those of 0 −5 (atm) or more, the rare gas contains at least Xe (xenon), and the filling pressure of the rare gas is 1 to 10 atm at room temperature.

【0018】また、本発明の無水銀メタルハライドラン
プの前記第3の添加物は、Y(イットリウム)のハロゲ
ン化物であることを特徴としている。
The third additive of the mercury-free metal halide lamp of the present invention is characterized in that it is a halide of Y (yttrium).

【0019】また、本発明の無水銀メタルハライドラン
プの前記第3の添加物は、In(インジウム)のハロゲ
ン化物であることを特徴としている。
The third additive of the mercury-free metal halide lamp of the present invention is characterized in that it is a halide of In (indium).

【0020】また、本発明の無水銀メタルハライドラン
プの放射光の色度点がCIE1931xy色度図上で以
下の式を満たすように動作することを特徴としている。
The chromaticity point of the emitted light of the mercury-free metal halide lamp of the present invention is characterized in that it operates so as to satisfy the following formula on the CIE1931xy chromaticity diagram.

【0021】x≧0.310 x≦0.500 y≦0.150+0.640x y≦0.440 y≧0.050+0.750x y≧0.382(ただしx≧0.44) また、本発明の無水銀メタルハライドランプの前記第3
の添加物は、YI3であり、YI3の封入量が単位発光管
内容積あたり0.8〜12(mg/cc)であり、ラン
プ電力が30〜55Wで点灯されることを特徴としてい
る。
X ≧ 0.310 x ≦ 0.500 y ≦ 0.150 + 0.640x y ≦ 0.440 y ≧ 0.050 + 0.750x y ≧ 0.382 (where x ≧ 0.44) The third of mercury-free metal halide lamps
The additive is YI 3 , the amount of YI 3 enclosed is 0.8 to 12 (mg / cc) per unit inner volume of the arc tube, and the lamp power is turned on at 30 to 55 W.

【0022】また、本発明のメタルハライドランプの光
束が2000(lm)以上で動作することを特徴として
いる。
Further, the metal halide lamp of the present invention is characterized in that it operates at a luminous flux of 2000 (lm) or more.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下に本発明の
実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施
の形態1のメタルハライドランプを示す図である。本実
施の形態のランプは、図5に示す従来のランプと比較し
て、封入物以外は全くの同構成である。図1において、
11は、石英を材料とする発光管、発光管11の両端に
ある12は封止部である。13は、タングステンを材料
とする一対の電極、14はモリブデン箔、15は同じく
モリブデンを材料とするリード線、16は金属ハロゲン
化物である。電極13は、それぞれ封止部12に封止さ
れたモリブデン箔14に電気的に接続され、さらにモリ
ブデン箔14はそれぞれリード線15に電気的に接続さ
れている。電極13の先端間距離、つまり電極間距離は
約4(mm)になるように配置されている。発光管11
の内容積は、約0.025(cc)であり、内部には、
金属ハロゲン化物16の他に、始動ガスとしてXeが常
温で7(atm)封入されている。金属ハロゲン化物1
6の構成は、ScI3とNaIが合計で0.25(m
g)、第3の添加物としてYI3を0.3(mg)添加
した構成となっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described below. 1 is a diagram showing a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention. The lamp of the present embodiment has exactly the same structure as the conventional lamp shown in FIG. In FIG.
Reference numeral 11 is an arc tube made of quartz, and 12 at both ends of the arc tube 11 are sealing portions. 13 is a pair of electrodes made of tungsten, 14 is a molybdenum foil, 15 is a lead wire also made of molybdenum, and 16 is a metal halide. The electrodes 13 are electrically connected to the molybdenum foils 14 sealed in the sealing portions 12, and the molybdenum foils 14 are electrically connected to the lead wires 15, respectively. The distance between the tips of the electrodes 13, that is, the distance between the electrodes is arranged to be about 4 (mm). Arc tube 11
The internal volume of is about 0.025 (cc),
In addition to the metal halide 16, 7 (atm) of Xe is sealed as a starting gas at room temperature. Metal halide 1
In the configuration of No. 6, ScI 3 and NaI total 0.25 (m
g) and 0.3 (mg) of YI 3 as a third additive.

【0024】つまり、本実施の形態のランプは、図5に
示す従来のランプと比較して、封入Xe圧を7(at
m)であること、YI3を0.1(mg)添加したこと
以外は全くの同構成である。
That is, in the lamp of this embodiment, the enclosed Xe pressure is 7 (at) as compared with the conventional lamp shown in FIG.
m) and the same configuration except that 0.1 (mg) of YI 3 was added.

【0025】ここで、実施の形態1のランプを200
(Hz)の矩形波電流で電力45(W)で水平点灯した
ときの最冷点温度は、発光管下部で表面温度約700
(℃)であった。これより、YI3の存在する石英管内
面の温度は、石英の熱伝導を考慮すると約800(℃)
と推定される。800(℃)におけるYI3の蒸気圧は
約10-5(atm)であり、Y単体の電離電圧は、6.
4(eV)であり、請求項1を満たしている。このラン
プの電圧は35(V)である。また、比較のために、Y
3を添加していない従来のランプの電圧は28(V)
である。よって、YI3を添加することにより、7
(V)電圧上昇が得られる。よって、本実施の形態のラ
ンプは、図5に示す従来のメタルハライドランプと比較
して、ランプ電圧が高い分、ランプ電流が抑制でき、電
極への熱負荷が低減した結果、黒化が抑制され、光束維
持率の良好なランプとなる。
Here, the lamp of the first embodiment is set to 200
The temperature of the coldest spot when the lamp is horizontally lit at a power of 45 (W) with a rectangular wave current of (Hz) is about 700 at the lower surface of the arc tube.
(° C). From this, the temperature of the inner surface of the quartz tube where YI 3 exists is about 800 (° C) considering the heat conduction of quartz.
It is estimated to be. The vapor pressure of YI 3 at 800 (° C.) is about 10 −5 (atm), and the ionization voltage of Y alone is 6.
It is 4 (eV), which satisfies claim 1. The voltage of this lamp is 35 (V). Also, for comparison, Y
The voltage of the conventional lamp without I 3 is 28 (V)
Is. Therefore, by adding YI 3 ,
(V) A voltage rise is obtained. Therefore, in the lamp of the present embodiment, as compared with the conventional metal halide lamp shown in FIG. 5, because the lamp voltage is higher, the lamp current can be suppressed, and the thermal load on the electrodes is reduced. As a result, blackening is suppressed. The lamp has a good luminous flux maintenance factor.

【0026】また、本実施の形態のランプの放射光の色
度点をCIE1931xy色度図上にプロットしたもの
を図2に示す。図2中の実線で示した枠は、日本電球工
業会規格の自動車前照灯用HID光源(JEL 21
5)で規格されている白色光源の色度範囲である。これ
は、請求項3に示した式で表される。よって、本実施の
形態のランプは自動車前照灯用白色光源の色度を満たし
ている。
FIG. 2 shows a plot of the chromaticity points of the emitted light of the lamp of this embodiment on the CIE1931xy chromaticity diagram. The frame shown by the solid line in FIG. 2 is a HID light source for automobile headlights (JEL 21
It is the chromaticity range of the white light source specified in 5). This is represented by the formula shown in claim 3. Therefore, the lamp of the present embodiment satisfies the chromaticity of the white light source for automobile headlights.

【0027】また、本実施の形態のランプの光束は、4
700(lm)である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約2000(lm)である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
The luminous flux of the lamp of this embodiment is 4
It is 700 (lm). Here, the luminous flux of a halogen lamp which is generally used for a vehicle headlight at present is about 2000 (lm). Therefore, the lamp of the present embodiment has a luminous flux that can be used for a vehicle headlight.

【0028】また、ランプの放射光の色度点は、YI3
の単位発光管内容積あたりの添加量とランプ電力に大き
く依存する。YI3の添加量は、単位発光管内容積あた
りの封入重量が0.8(mg/cc)〜12(mg/c
c)程度であることが望ましく、また、ランプ電力は3
5〜55(W)であることが望ましい。図3は、本実施
の形態のランプのYI3の添加量を変化させ、200
(Hz)の矩形波電流でランプ電力45(W)で点灯
し、放射光の色度点をCIE1931xy色度図上にプ
ロットしたものである。図3中の実線で示した枠は、図
2と同様に、日本電球工業会規格の自動車前照灯用HI
D光源(JEL 215)に記載されている白色光源の
色度範囲である。また、図中のプロットの脇にある数字
は、YI3の添加量を示している。図3に示すように、
すべてのランプは、白色の色度範囲に入っている。ま
た、YI3の添加量が多くなると、青領域に豊富な発光
をもつ、Yの発光が顕著となり、色度のx値、及びy値
は小さくなる。よって、YI3の添加量が12(mg/
cc)以上になると白色の色度範囲から外れる。
The chromaticity point of the emitted light of the lamp is YI 3
It largely depends on the addition amount per unit inner volume of the arc tube and the lamp power. The amount of YI 3 added is such that the enclosed weight per unit internal volume of the arc tube is 0.8 (mg / cc) to 12 (mg / c).
c) is desirable, and the lamp power is 3
It is preferably 5 to 55 (W). FIG. 3 shows that the amount of YI 3 added to the lamp of the present embodiment was changed to 200
It is a diagram in which the chromaticity point of the emitted light is plotted on the CIE1931xy chromaticity diagram by lighting with a rectangular wave current of (Hz) and a lamp power of 45 (W). The frame shown by the solid line in FIG. 3 is, like FIG. 2, the HI for automobile headlights of the Japan Light Bulb Industry Association standard.
It is the chromaticity range of the white light source described in D light source (JEL 215). The numbers beside the plots in the figure indicate the amount of YI 3 added. As shown in FIG.
All lamps are in the white chromaticity range. Further, when the amount of YI 3 added increases, the emission of Y, which has abundant emission in the blue region, becomes remarkable, and the x value and the y value of chromaticity become small. Therefore, the amount of YI 3 added is 12 (mg /
If it is cc) or more, it is out of the chromaticity range of white.

【0029】また、同様にYI3の添加量を0.8(m
g/cc)以下にした場合も、白色の色度範囲から外れ
る。よって、YI3の添加量は、0.8〜12(mg/
cc)が望ましく、この範囲内に規定することによっ
て、ランプの色度を白色の色度範囲内に納めることがで
きる。また、ランプ電力45Wの場合を示したが、ラン
プ電力35〜55(W)の範囲においても同様の結果で
あった。
Similarly, the amount of YI 3 added is 0.8 (m
Even if it is set to g / cc) or less, it is out of the chromaticity range of white. Therefore, the amount of YI 3 added is 0.8 to 12 (mg /
cc) is desirable, and by defining it within this range, the chromaticity of the lamp can be kept within the chromaticity range of white. Further, although the case of the lamp power of 45 W is shown, similar results were obtained in the range of the lamp power of 35 to 55 (W).

【0030】(実施の形態2)以下に本発明の実施の形
態2について説明する。図1に示した実施の形態1のラ
ンプと金属ハロゲン化物16以外全く同構成のランプを
数種類試作した。試作したランプは、第3の金属ハロゲ
ン化物をヨウ化インジウム(以下:InIと記す)とし
ている。つまり、金属ヨウ化物16が従来のScI3
NaIとInIで構成されている。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below. Several types of lamps having exactly the same structure as the lamp of the first embodiment shown in FIG. The prototyped lamp uses indium iodide (hereinafter referred to as InI) as the third metal halide. That is, the metal iodide 16 is composed of conventional ScI 3 , NaI and InI.

【0031】このランプを200Hzの矩形波電流で電
力45(W)で水平点灯したときの最冷点温度は、発光
管下部で表面温度約700(度)であった。これより、
InIの存在する発光管内壁の温度は、約800(度)
と推定される。800度におけるInIの蒸気圧は約2
(atm)であり、In単体の電離電圧は、5.8(e
V)であり、請求項1を満たしている。このランプの電
圧は45(V)であった。従来のInIを添加していな
いランプの電圧は28(V)であったから、InIを添
加したことによって、17(V)電圧上昇したことにな
る。
When this lamp was horizontally lit with a rectangular wave current of 200 Hz and an electric power of 45 (W), the coldest spot temperature was a surface temperature of about 700 (degrees) below the arc tube. Than this,
The temperature of the inner wall of the arc tube where InI exists is about 800 (degrees).
It is estimated to be. The vapor pressure of InI at 800 degrees is about 2
(Atm), and the ionization voltage of In alone is 5.8 (e
V), which satisfies claim 1. The voltage of this lamp was 45 (V). Since the voltage of the conventional lamp to which InI was not added was 28 (V), the voltage was increased by 17 (V) by adding InI.

【0032】以上、金属ハロゲン化物16としてScI
3とNaIに加えて、InIを添加した構成の本発明の
メタルハライドランプは、従来のScI3とNaIのみ
で構成されたメタルハライドランプと比較して、より高
いランプ電圧を有する。それ故、ランプ電流を抑制で
き、電極での熱ロスがより少なく、電極の過度の温度上
昇が防止できるため、黒化の少ない長寿命なランプを実
現できる。
As described above, ScI is used as the metal halide 16.
In addition to 3 and NaI, the metal halide lamp of the present invention configured as added InI, as compared to a metal halide lamp that is constituted only by the conventional ScI 3 and NaI, having a higher lamp voltage. Therefore, the lamp current can be suppressed, the heat loss at the electrode is smaller, and the excessive temperature rise of the electrode can be prevented, so that a long-life lamp with less blackening can be realized.

【0033】また、本実施の形態のランプの放射光の色
度点をCIE1931xy色度図上にプロットしたもの
を図4に示す。図4中の実線で示した枠は、図2、図3
と同様で、日本電球工業会規格の自動車前照灯用HID
光源(JEL 215)に記載されている白色光源の色
度範囲内である。よって、本実施の形態のランプは自動
車前照灯用白色光源の色度を満たしている。
FIG. 4 shows the chromaticity points of the emitted light of the lamp of this embodiment plotted on the CIE1931xy chromaticity diagram. The frame shown by the solid line in FIG. 4 is shown in FIGS.
Same as above, HID for automobile headlights of the Japan Light Bulb Industry Association standard
It is within the chromaticity range of the white light source described in Light Source (JEL 215). Therefore, the lamp of the present embodiment satisfies the chromaticity of the white light source for automobile headlights.

【0034】また、本実施の形態のランプの光束は、3
600(lm)である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約2000(lm)である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
The luminous flux of the lamp of this embodiment is 3
It is 600 (lm). Here, the luminous flux of a halogen lamp which is generally used for a vehicle headlight at present is about 2000 (lm). Therefore, the lamp of the present embodiment has a luminous flux that can be used for a vehicle headlight.

【0035】なお、本実施の形態1および2では、第3
の添加物としてYI3、InIの場合について説明し
た。第3の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物で
あり、金属単体の電離電圧が5〜10(eV)であり、
動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が10-5(at
m)以上であれば、YI3、InI以外でもかまわな
い。例えば、YBr3(臭化イットリウム)、InI
3(3ヨウ化インジウム)、InBr(臭化インジウ
ム)、TlI(ヨウ化タリウム)等でも良い。
In the first and second embodiments, the third
The case where YI 3 and InI are added as the additive of the above is explained. The third additive is a metal or a metal halide, and the ionization voltage of the metal simple substance is 5 to 10 (eV),
The vapor pressure determined by the lamp temperature during operation is 10 -5 (at
Other than YI 3 and InI may be used as long as they are at least m). For example, YBr 3 (yttrium bromide), InI
3 (indium iodide), InBr (indium bromide), TlI (thallium iodide), or the like may be used.

【0036】その反面、第3の添加物の金属単体での電
離電圧が5(eV)以下の物質、例えばCsI(ヨウ化
セシウム:電離電圧3.9(eV))を添加した場合
は、ランプ電圧が低下する。これは、電離電圧が低いた
め多量の電子がアーク中に供給された結果、ランプ電流
が増大し、その分ランプ電圧が減少するためである。
On the other hand, in the case of adding a substance having an ionization voltage of 5 (eV) or less for the third additive metal alone, for example, CsI (cesium iodide: ionization voltage 3.9 (eV)), the lamp is used. The voltage drops. This is because a large amount of electrons are supplied into the arc due to the low ionization voltage, so that the lamp current increases and the lamp voltage decreases correspondingly.

【0037】また、第3の添加物の電離電圧が10(e
V)以上の物質、例えばHg(水銀)を添加した場合
は、ランプの効率が低下した。
The ionization voltage of the third additive is 10 (e
When a substance of V) or higher, such as Hg (mercury), was added, the efficiency of the lamp decreased.

【0038】また、動作時のランプ温度で決定される蒸
気圧が10-5以下の物質、例えば、BaI2(ヨウ化バ
リウム)を封入した場合は、ランプ電圧は上昇しない。
When a substance having a vapor pressure determined by the lamp temperature during operation of 10 −5 or less, for example, BaI 2 (barium iodide) is enclosed, the lamp voltage does not rise.

【0039】なお、本実施の形態1〜2で記載した封入
量および封入比以外でも、YI3、InIを添加するこ
とによって電圧上昇の効果が得られる。
It should be noted that the effect of increasing the voltage can be obtained by adding YI 3 and InI, in addition to the encapsulation amount and the encapsulation ratio described in the first and second embodiments.

【0040】なお、本実施の形態1〜2では、ハロゲン
化物のハロゲンとしてI(ヨウ素)の場合を説明した
が、Br(臭素)など他のハロゲン、また、それらの組
み合わせにおいても同様の効果が得られる。
In the first and second embodiments, the case where I (iodine) is used as the halogen of the halide has been described, but the same effect can be obtained by using other halogen such as Br (bromine) or a combination thereof. can get.

【0041】なお、本実施の形態1〜2では、電力45
Wの場合を説明したが、電力に関係なくランプ電圧の上
昇の効果が得られる。
In the first and second embodiments, the electric power of 45
Although the case of W has been described, the effect of increasing the lamp voltage can be obtained regardless of the power.

【0042】なお、本実施の形態1〜2では、Xeを常
温で7気圧封入した場合を説明したが、希ガスの種類と
圧力には関係せず、本発明の効果が得られる。また、始
動時の光立ち上がり特性とランプの破壊強度を考慮する
と、Xe圧は常温で1〜10気圧程度が望ましい。
In the first and second embodiments, the case has been described in which Xe is sealed at 7 atmospheres at room temperature, but the effect of the present invention can be obtained regardless of the type and pressure of the rare gas. Further, considering the light rising characteristics at the time of starting and the breaking strength of the lamp, the Xe pressure is preferably 1 to 10 atm at room temperature.

【0043】なお、本実施の形態1〜2では、1対の電
極を有するメタルハライドランプについて記載したが、
無電極のメタルハライドランプにおいても同様の効果が
得られる。
In the first and second embodiments, the metal halide lamp having a pair of electrodes has been described.
The same effect can be obtained in the electrodeless metal halide lamp.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように、本発明は発光管内に希ガ
スとSc(スカンジウム)のハロゲン化物とNa(ナト
リウム)のハロゲン化物に加えて第3の添加物を添加し
た構成であり、前記第3の添加物は、金属もしくは金属
ハロゲン化物であり、前記第3の添加物は、金属単体の
電離電圧が5〜10(eV)であり、前記第3の添加物
は、動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が10
-5(atm)以上であるものの中から選定することによ
って、発光管内圧を過度に上昇させることなく、またラ
ンプの効率を低下させずに、ランプ電圧を上げることが
できる。これによって、ランプの電流を比較的低くおさ
えることができ、電極への熱負荷を低減できる。よっ
て、電極の飛散による発光管の黒化を抑制できるため、
ランプの光束維持率を向上できる。また、発光管内圧を
比較的低く抑えることができるため、発光管寿命も向上
できる。
As described above, according to the present invention, the third additive is added to the arc tube in addition to the rare gas, the halide of Sc (scandium) and the halide of Na (sodium). The third additive is a metal or a metal halide, and the third additive has an ionization voltage of a simple metal of 5 to 10 (eV), and the third additive is a lamp during operation. Vapor pressure determined by temperature is 10
The lamp voltage can be increased without excessively increasing the internal pressure of the arc tube and without lowering the efficiency of the lamp by selecting from those which are equal to or higher than -5 (atm). This allows the lamp current to be kept relatively low and the thermal load on the electrodes to be reduced. Therefore, it is possible to suppress the blackening of the arc tube due to the scattering of the electrodes,
The luminous flux maintenance factor of the lamp can be improved. Moreover, since the internal pressure of the arc tube can be kept relatively low, the life of the arc tube can be improved.

【0045】つまり、本発明のメタルハライドランプ
は、ランプ寿命が長いため、ユーザーの経済的負担が軽
く、かつ白色で明るいランプを得ることができる。
That is, since the metal halide lamp of the present invention has a long lamp life, it is possible to obtain a white and bright lamp with a light economical burden on the user.

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

【図1】本発明の実施の形態1のメタルハライドランプ
を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1のメタルハライドランプ
の放射光の色度点を示す図
FIG. 2 is a diagram showing chromaticity points of emitted light of the metal halide lamp according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1のメタルハライドランプ
のYI3の添加量を変化させたときの放射光の色度点を
示す図
FIG. 3 is a diagram showing chromaticity points of emitted light when changing the amount of YI 3 added to the metal halide lamp according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態2のメタルハライドランプ
の放射光の色度点を示す図
FIG. 4 is a diagram showing chromaticity points of emitted light of the metal halide lamp according to the second embodiment of the present invention.

【図5】従来のメタルハライドランプを示す図FIG. 5 is a diagram showing a conventional metal halide lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 発光管 12 封止部 13 電極 14 モリブデン箔 15 リード線 11 arc tube 12 Sealing part 13 electrodes 14 Molybdenum foil 15 lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 守 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 斎藤 毅 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 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 Fターム(参考) 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 QQ15 QQ58 RR05 SS04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Mamoru Takeda             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Saito             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Hideaki Kiryu             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 QQ15                       QQ58 RR05 SS04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光管内に希ガスとSc(スカンジウ
ム)のハロゲン化物とNa(ナトリウム)のハロゲン化
物に加えて第3の添加物を添加した構成であり、 前記第3の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物で
あり、 前記第3の添加物は、金属単体の電離電圧が5〜10
(eV)であり、 前記第3の添加物は、動作時のランプ温度で決定される
蒸気圧が10-5(atm)以上であるものの中から選定
され、 前記希ガスが少なくともXe(キセノン)を含み、当該
希ガスの封入圧力は室温で1〜10気圧であることを特
徴とする無水銀メタルハライドランプ。
1. A structure in which a third additive is added to the arc tube in addition to a rare gas, a halide of Sc (scandium) and a halide of Na (sodium), and the third additive is a metal. Alternatively, it is a metal halide, and the third additive has an ionization voltage of a simple metal of 5 to 10
(EV), the third additive is selected from those having a vapor pressure determined by the lamp temperature during operation of 10 −5 (atm) or more, and the rare gas is at least Xe (xenon). A mercury-free metal halide lamp, characterized in that the rare gas is enclosed at a pressure of 1 to 10 atm at room temperature.
【請求項2】 前記第3の添加物は、Y(イットリウ
ム)のハロゲン化物であることを特徴とする請求項1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 third additive is a Y (yttrium) halide.
【請求項3】 前記第3の添加物は、In(インジウ
ム)のハロゲン化物であることを特徴とする請求項1記
載の無水銀メタルハライドランプ。
3. The mercury-free metal halide lamp according to claim 1, wherein the third additive is a halide of In (indium).
【請求項4】 ランプの放射光の色度点がCIE193
1xy色度図上で以下の式を満たすように動作すること
を特徴とした請求項1から3のいずれかに記載の無水銀
メタルハライドランプ。 x≧0.310 x≦0.500 y≦0.150+0.640x y≦0.440 y≧0.050+0.750x y≧0.382(ただしx≧0.44)
4. The chromaticity point of the emitted light of the lamp is CIE193.
The mercury-free metal halide lamp according to any one of claims 1 to 3, which operates so as to satisfy the following formula on a 1xy chromaticity diagram. x ≧ 0.310 x ≦ 0.500 y ≦ 0.150 + 0.640x y ≦ 0.440 y ≧ 0.050 + 0.750x y ≧ 0.382 (where x ≧ 0.44)
【請求項5】 前記第3の添加物は、YI3であり、Y
3の封入量が単位発光管内容積あたり0.8〜12
(mg/cc)であり、ランプ電力が35〜55(W)
で点灯されることを特徴とする請求項4記載の無水銀メ
タルハライドランプ。
5. The third additive is YI 3 , wherein Y
The enclosed amount of I 3 is 0.8 to 12 per unit inner volume of the arc tube.
(Mg / cc) and the lamp power is 35 to 55 (W)
The mercury-free metal halide lamp according to claim 4, wherein the mercury-free metal halide lamp is lit with.
【請求項6】 ランプの光束が2000(lm)以上で
動作することを特徴とする請求項1から5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, wherein the luminous flux of the lamp operates at 2000 (lm) or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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