JP2004281216A

JP2004281216A - Metal vapor discharge lamp

Info

Publication number: JP2004281216A
Application number: JP2003070576A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hayakawa; 弘幸早川; Masanao Kudo; 雅直工藤
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency lamp with white light of a correlated color temperature of 3,500K to 5,000K, an average color rendering index Ra of 90 or more, and a special color rendering index R9 of red color of around 90. <P>SOLUTION: The lamp is provided with an arc tube made of translucent ceramics having a pair of electrodes at either end and with metal halide, mercury and buffer gas sealed inside, and an outer tube incorporating the arc tube. The metal halide consists of sodium halide, thallium halide, calcium halide and at least a kind of rare-earth system halide, with a ratio of of the calcium halide to a total of the metal halide to be 55 to 75 mol%. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透光性セラミックスを発光管に用いた金属蒸気放電ランプの演色性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性セラミックスを発光管に用いた金属蒸気放電ランプは、旧来の、石英ガラスを発光管に用いた金属蒸気放電ランプに比べ、発光管材料と封入物質である金属ハロゲン化物との反応が少ないため、長寿命であり、かつ安定した色特性を得ることができる。また、透光性セラミックス製の発光管では、発光管材料と封入物質である金属ハロゲン化物との反応が少なく、耐熱性もあるため、発光管の壁面負荷（Ｗ／ｃｍ^２）および最冷部温度を上げることができ、石英ガラス製の発光管より動作温度を上げることが出来る。すなわち、封入物質であるハロゲン化ナトリウムの特性を利用し、高演色性および高いランプ効率を得ることができる。
【０００３】
この種の金属蒸気放電ランプは、既に屋内の商業スペース用照明として実用化されていて、相関色温度３５００Ｋ〜５０００Ｋの白色光タイプでは９０００時間の長寿命、９０ｌｍ／Ｗの高いランプ効率と平均演色評価数Ｒａ９０以上を有することが知られている。
また、ランプの長寿命化のためにランプの波高率を制限し、ヨウ化カルシウムを３０モル％〜５０モル％を有する事が記載されている先行技術がある（例えば特許文献１参照）。しかし、この範囲では赤色の特殊演色評価数Ｒ９の改善が十分には効果的でないことが分かった。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開９８−４５８７２号公報（４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この金属蒸気放電ランプにおいては、赤色の特殊演色評価数Ｒ９が４０〜８０程度であり、屋内の商業スペース用照明としては十分とはいえない。
本発明はこのような問題点を解決する為になされたもので、相関色温度３５００Ｋ〜５０００Ｋの白色光を有し、平均演色評価数Ｒａは９０以上であり、同時に赤色の特殊演色評価数Ｒ９も９０程度を有し、かつ高効率なランプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属蒸気放電ランプは、両端部に一対の電極を有し、かつ内部に金属ハロゲン化物、水銀および緩衝ガスが封入された透光性セラミックスからなる発光管と、前記発光管を内蔵した外管を備え、前記金属ハロゲン化物は少なくともハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化タリウム、ハロゲン化カルシウムおよび少なくとも１種類の希土類系ハロゲン化物からなり、前記金属ハロゲン化物の総量に対する前記ハロゲン化カルシウムの比率が５５モル％〜７５モル％であることを特徴とする。
【０００７】
これによってハロゲン化カルシウムの成分による赤色のスペクトル領域における発光により、高効率、演色評価数Ｒａを９０以上に維持し、かつ赤色演色評価数Ｒ９を９０程度に改善することができる。
【０００８】
前記希土類系ハロゲン化物は、ハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化ツリウムのうち少なくとも１つであるとすることを特徴とする。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１乃至図３を用いて説明する。
図１に示す本発明の１５０Ｗ金属蒸気放電ランプは、外管２内に透光性セラミックスからなる発光管１を有し金属支柱３で接続された構成を有している。ここで、４はステム、５は口金であり、外管２内は真空に排気されている。
【００１０】
発光管１内には所定量の水銀とアルゴンガス、そして、金属ハロゲン化物としてヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ_３）、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）およびヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）が封入されている。ここでアルゴンガスは緩衝ガスとして用いられる。
【００１１】
図２に示す透光性セラミックスからなる発光管１は、円筒形状の放電容器１１と、外径が放電容器外径１０ｍｍのほぼ１／３であり、かつ、内径を１ｍｍ、肉厚を１ｍｍとした細管部１２ａ，１２ｂが、放電容器の中心穴においてディスクを介して一体的に焼結されている。ここで、細管部１２ａ、１２ｂはディスク外面からの突き出し長を１４ｍｍとし構成した。また、この細管部１２ａ、１２ｂの内部には、先端にタングステンからなる電極を有する電流導入体１３ａ、１３ｂがシール材１４ａ、１４ｂによって封着されている。
【００１２】
表１に、封入金属ハロゲン化物総量１０ｍｇの内、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を６０．０モル％添加した本実施形態の金属蒸気放電ランプ（以下、本発明品という）と、本発明品と同様の構造を有し、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を添加していない封入物を用いた従来ランプ（比較ランプ品１）と、本発明と同様の構造を有し、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を４５モル％添加した封入物を用いた従来ランプ（比較ランプ品２）との初期特性を示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
一般的に演色評価数Ｒａとランプ効率は反比例の関係になっている。そのため演色評価数Ｒａを上げれば、必然的にランプ効率は下がってしまう。しかし表１のように、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を６０モル％添加した封入物を用いた本発明品は、平均演色評価数Ｒａおよび赤色の特殊演色評価数Ｒ９とも９０以上と高く、ランプ効率９０ｌｍ／Ｗ以上を保つ。また、色温度４１３０Ｋの白色光を持ち、非常に良好なランプ特性を示した。
【００１５】
一方、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を添加していないか、添加していても４５モル％では、ランプ効率９０ｌｍ／Ｗ以上で、色温度４３００Ｋ〜４６００Ｋの白色光を持ち、平均演色評価数Ｒａも９０以上と高いが、赤色の特殊演色評価数Ｒ９は５０〜８０程度であり、９０程度に改善することはできない。
【００１６】
図３に、ヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ_３）：ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）：ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の添加組成比（モル％）を保ったまま、封入金属ハロゲン化物総量に対するヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）の組成比（モル％）を変化させたときの平均演色評価数Ｒａの変化（点線）、赤色の特殊演色評価数Ｒ９（実線）の変化およびランプ効率（一点鎖線）の変化を示す。ここに示すように、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）の組成比が５５モル％を超えるとＲ９が９０程度に達する。しかし、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）の組成比が７５モル％を超えると演色評価数Ｒａが９０未満に低下し、更にランプ効率も低下してしまう。
【００１７】
そこで、発光管１に封入する金属ハロゲン化物の総量に対するハロゲン化カルシウム添加量の比率を５５モル％〜７５モル％にすることで、ハロゲン化カルシウムの成分による赤色のスペクトル領域における発光により、高効率で、９０以上の演色評価数Ｒａを持ち、かつＲ９が９０程度を有する演色性に非常に優れたランプを実現できた。
【００１８】
その他の実施例として、封入金属ハロゲン化物総量１５ｍｇの内、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ_２）を５５モル％添加した、本発明の定格電力２５０Ｗの金属蒸気放電ランプの初期特性は、色温度４０４０Ｋの白色を有し、ランプ効率は９５ｌｍ／Ｗであり、Ｒａは９１であり、Ｒ９は９０であった。
【００１９】
なお、上記実施例では、希土類系ハロゲン化物にヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ_３）を用いたが、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ_３）やヨウ化ツリウム（ＴｍＩ_３）等のヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ_３）以外の希土類系ハロゲン化物や、これらの混合物を用いてもよい。また、ヨウ化物以外の臭化物や塩化物等の金属ハロゲン化物やこれらを混合して用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両端部に一対の電極を有し、かつ内部に金属ハロゲン化物、水銀および緩衝ガスが封入された透光性セラミックスからなる発光管と、前記発光管を内蔵した外管を備え、前記金属ハロゲン化物は少なくともハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化タリウム、ハロゲン化カルシウムおよび少なくとも１種類の希土類系ハロゲン化物からなり、前記金属ハロゲン化物の総量に対する前記ハロゲン化カルシウムの比率が５５モル％〜７５モル％である構成を有することによって、屋内の商業スペース用照明に適した相関色温度３５００Ｋ〜５０００Ｋの白色光を有し、平均演色評価数Ｒａは９０以上であり、同時に赤色の演色評価数Ｒ９も９０程度を有し、かつ高効率なランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である金属蒸気放電ランプの外観図。
【図２】本発明の実施の形態である発光管の断面図。
【図３】封入金属ハロゲン化物総量に対するヨウ化カルシウムＣａＩ_２の組成比（モル％）とランプ効率（ｌｍ／Ｗ）、平均演色評価数Ｒａ、赤色の演色評価数Ｒ９の関係を示す図。
【符号の説明】
１発光管
２外管
３金属支柱
４ステム
５口金
１１放電容器
１２ａ，１２ｂ細管部
１３ａ，１３ｂ電流導入体
１４ａ，１４ｂシール材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in color rendering of a metal vapor discharge lamp using translucent ceramics for an arc tube.
[0002]
[Prior art]
Metal vapor discharge lamps that use translucent ceramics for the arc tube have less reaction between the arc tube material and the metal halide that is the encapsulating substance than the conventional metal vapor discharge lamp that uses quartz glass for the arc tube. Therefore, a long life and stable color characteristics can be obtained. Further, in the arc tube made of translucent ceramics, since the reaction between the arc tube material and the metal halide as an encapsulating material is small and has heat resistance, the wall load (W / cm ² ) of the arc tube and the coldest portion The temperature can be increased, and the operating temperature can be increased from the quartz glass arc tube. That is, high color rendering properties and high lamp efficiency can be obtained by utilizing the characteristics of sodium halide which is the sealing substance.
[0003]
This type of metal vapor discharge lamp has already been put to practical use as lighting for indoor commercial spaces, and has a long life of 9000 hours for a white light type having a correlated color temperature of 3500K to 5000K, a high lamp efficiency of 90 lm / W and an average color rendering. It is known to have an evaluation number Ra of 90 or more.
Further, there is a prior art which describes that the crest factor of a lamp is limited to extend the life of the lamp and that calcium iodide has a content of 30 mol% to 50 mol% (for example, see Patent Document 1). However, it was found that in this range, the improvement of the red special color rendering index R9 was not sufficiently effective.
[0004]
[Patent Document 1]
WO 98-45872 (p. 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this metal vapor discharge lamp, the special color rendering index R9 of red is about 40 to 80, which is not sufficient as illumination for indoor commercial spaces.
The present invention has been made to solve such a problem, has white light having a correlated color temperature of 3500K to 5000K, has an average color rendering index Ra of 90 or more, and at the same time, has a special color rendering index R9 of red. The purpose of the present invention is to provide a high-efficiency lamp having about 90.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The metal vapor discharge lamp of the present invention has a pair of electrodes at both ends and has a light-emitting tube made of translucent ceramics in which a metal halide, mercury and a buffer gas are sealed, and the light-emitting tube is built in. An outer tube, wherein the metal halide comprises at least sodium halide, thallium halide, calcium halide and at least one rare earth halide, and the ratio of the calcium halide to the total amount of the metal halide is 55 mol. % To 75 mol%.
[0007]
Thereby, the light emission in the red spectral region by the component of the calcium halide can achieve high efficiency, maintain the color rendering index Ra of 90 or more, and improve the red color rendering index R9 to about 90.
[0008]
The rare earth halide is at least one of dysprosium halide, holmium halide, and thulium halide.
[0009]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
A 150 W metal vapor discharge lamp of the present invention shown in FIG. 1 has a configuration in which an arc tube 1 made of translucent ceramics is provided in an outer tube 2 and connected by a metal column 3. Here, 4 is a stem, 5 is a base, and the inside of the outer tube 2 is evacuated to a vacuum.
[0010]
A predetermined amount of mercury and argon gas are contained in the arc tube 1, and dysprosium iodide (DyI ₃ ), thallium iodide (TlI), sodium iodide (NaI) and calcium iodide (CaI ₂ ) are used as metal halides. ) Is enclosed. Here, argon gas is used as a buffer gas.
[0011]
The arc tube 1 made of a translucent ceramic shown in FIG. 2 has a cylindrical discharge vessel 11 and an outer diameter of about 1/3 of the outer diameter of the discharge vessel 10 mm, an inner diameter of 1 mm, and a wall thickness of 1 mm. The narrow tube portions 12a and 12b are integrally sintered via a disk at the center hole of the discharge vessel. Here, the thin tube portions 12a and 12b were configured to have a protrusion length of 14 mm from the outer surface of the disk. In addition, current introducing bodies 13a and 13b each having an electrode made of tungsten at the tip are sealed inside the thin tube portions 12a and 12b by sealing materials 14a and 14b.
[0012]
Table 1 shows the metal vapor discharge lamp of the present embodiment (hereinafter, referred to as the present invention) to which 60.0 mol% of calcium iodide (CaI ₂ ) was added out of the total amount of encapsulated metal halides of 10 mg, and the present invention. have the same structure, the conventional lamp with encapsulating material without the addition of calcium iodide (CaI ₂₎ (Comparative lamp product 1) has a similar structure to the present invention, calcium iodide (CaI ₂ 2) shows the initial characteristics of a conventional lamp (Comparative lamp product 2) using an enclosure containing 45 mol% of the same.
[0013]
[Table 1]

[0014]
Generally, the color rendering index Ra and the lamp efficiency have an inversely proportional relationship. Therefore, if the color rendering index Ra is increased, the lamp efficiency is inevitably reduced. However, as shown in Table 1, the product of the present invention using the inclusion containing 60 mol% of calcium iodide (CaI ₂ ) had a high average color rendering index Ra and a special color rendering index R9 of red of 90 or more, and the lamp was high. Efficiency is maintained at 90 lm / W or more. It also had white light with a color temperature of 4130K and exhibited very good lamp characteristics.
[0015]
On the other hand, if calcium iodide (CaI ₂ ) was not added, or even if it was added, it had white light of 4300K to 4600K with a lamp efficiency of 90 lm / W or more and an average color rendering index Ra of 45 mol%. Is higher than 90, but the red special color rendering index R9 is about 50 to 80, and cannot be improved to about 90.
[0016]
FIG. 3 shows that, while maintaining the addition composition ratio (mol%) of dysprosium iodide (DyI ₃ ): thallium iodide (TlI): sodium iodide (NaI), calcium iodide relative to the total amount of encapsulated metal halide ( Changes in the average color rendering index Ra (dotted line), changes in the red special color rendering index R9 (solid line), and changes in lamp efficiency (dash-dot line) when the composition ratio (mol%) of CaI ₂ ) are changed are shown. . As shown here, when the composition ratio of calcium iodide (CaI ₂ ) exceeds 55 mol%, R9 reaches about 90. However, when the composition ratio of calcium iodide (CaI ₂ ) exceeds 75 mol%, the color rendering index Ra decreases to less than 90, and the lamp efficiency also decreases.
[0017]
Therefore, by setting the ratio of the added amount of calcium halide to the total amount of metal halide to be sealed in the arc tube 1 to 55 mol% to 75 mol%, the calcium halide component emits light in the red spectral region, thereby achieving high efficiency. Thus, a lamp having a color rendering index Ra of 90 or more and having an R9 of about 90 and having excellent color rendering properties was realized.
[0018]
As another embodiment, the initial characteristic of the metal vapor discharge lamp with a rated power of 250 W of the present invention to which 55 mol% of calcium iodide (CaI ₂ ) was added in a total amount of encapsulated metal halide of 15 mg was white with a color temperature of 4040K. , The lamp efficiency was 95 lm / W, Ra was 91, and R9 was 90.
[0019]
In the above embodiment, dysprosium iodide (DyI ₃ ) was used as the rare earth halide, but dysprosium iodide (DyI ₃ ) such as holmium iodide (HoI ₃ ) or thulium iodide (TmI ₃ ) was used. Rare earth halides other than ₃ ) and mixtures thereof may be used. Further, metal halides such as bromide and chloride other than iodide, or a mixture thereof may be used.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an arc tube made of a translucent ceramic having a pair of electrodes at both ends and having a metal halide, mercury and a buffer gas sealed therein, and the arc tube Wherein the metal halide comprises at least sodium halide, thallium halide, calcium halide and at least one rare earth halide, and the ratio of the calcium halide to the total amount of the metal halide Has a correlated color temperature of 3500K to 5000K suitable for indoor commercial space lighting, has an average color rendering index Ra of 90 or more, The red color rendering index R9 also has a value of about 90, and a highly efficient lamp can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a metal vapor discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of an arc tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the composition ratio (mol%) of calcium iodide CaI ₂ and the lamp efficiency (lm / W), the average color rendering index Ra, and the red color rendering index R9 with respect to the total amount of encapsulated metal halides.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 arc tube 2 outer tube 3 metal column 4 stem 5 base 11 discharge vessel 12 a, 12 b thin tube portion 13 a, 13 b

Claims

An arc tube made of a translucent ceramic having a pair of electrodes at both ends and having a metal halide, mercury and a buffer gas sealed therein, and an outer tube incorporating the arc tube, wherein the metal halide Is a metal vapor discharge lamp comprising at least a sodium halide, a thallium halide, a calcium halide and at least one rare earth halide, wherein the ratio of the calcium halide to the total amount of the halide is 55 mol% to 75 mol%. A metal vapor discharge lamp characterized by the following.

The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the rare earth halide is at least one of dysprosium halide, holmium halide, and thulium halide.