JP2005259428A - Metal halide lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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。 The present invention relates to a metal halide lamp used for an automobile headlamp or the like.
従来のメタルハライドランプは、透光性の気密容器の内部に形成された放電空間に一対の電極が対向しており、この放電空間には、ナトリウムやスカンジウムのハロゲン化物、希ガス等を含む放電媒体が封入されている。(たとえば、特許文献1参照。)。 In a conventional metal halide lamp, a pair of electrodes are opposed to a discharge space formed inside a light-transmitting hermetic vessel, and the discharge space contains a discharge medium containing sodium or scandium halide, a rare gas, or the like. Is enclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
上記の特許文献1のようなメタルハライドランプは、ランプの発光の大部分を閉めるナトリウムとスカンジウムの発光金属がハロゲン化物の状態でランプ内に封入され、その金属ハロゲン化物の状態からアーク放電の熱によってそれらが解離したときに発光をともなうが、そのうちの気化したナトリウムが気密容器の材料である石英ガラスを透過することが知られており、この透過したナトリウムの分だけ光束維持率が低下する。ここで、この光束維持率とは、全光束に対するその時の光束の割合を示し、光束維持率が低いランプは、寿命が短く実用的ではない。
In the metal halide lamp as described in the above-mentioned
この光束維持率の低下は、水銀入りのメタルハライドランプよりも、水銀を封入しないメタルハライドランプの方が早くなる。それは、前者のランプは、蒸気圧が低い水銀を封入するために光束立ち上がりが早いが、後者のランプは、水銀を封入しないために光束立ち上がりが遅い。そのため、後者のランプは、光束立ち上がりを良くするために、始動時に高電力を投入する必要があり、後者のランプの方が石英ガラスの管壁温度が高くなり、ナトリウムの透過がさらに発生しやすいからである。 This decrease in the luminous flux maintenance factor is faster in a metal halide lamp that does not enclose mercury than in a metal halide lamp that contains mercury. The former lamp encloses mercury with a low vapor pressure so that the luminous flux rises quickly, while the latter lamp does not encapsulate mercury and thus the luminous flux rises slowly. Therefore, in order to improve the luminous flux rise, the latter lamp needs to be supplied with high power at the time of starting, and the latter lamp has a higher quartz glass tube wall temperature and more easily transmits sodium. Because.
このように、光束維持率が低下する原因として、ナトリウムの透過現象が知られていたが、水銀を封入しないメタルハライドランプは、この光束維持率が低く、実用レベルに達していない。 As described above, the sodium transmission phenomenon has been known as a cause of the decrease in the luminous flux maintenance factor. However, a metal halide lamp that does not enclose mercury has a low luminous flux maintenance factor and has not reached a practical level.
本発明の目的は、本質的に水銀を含まない放電媒体を使用しながら、光束維持率の向上を図ったメタルハライドランプを提供することである。 An object of the present invention is to provide a metal halide lamp that improves the luminous flux maintenance factor while using a discharge medium that essentially does not contain mercury.
上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、内部に0.1cc以下の放電空間を形成する発光管部を有する透光性の気密容器と、一端に電力が印加され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、前記発光管部内に封入された少なくとも90μmol/cc以上、150μmol/cc以下のハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備し、前記発光管部の管壁負荷が50(W/cm2)以上で点灯されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the metal halide lamp of the present invention has a light-transmitting hermetic container having an arc tube portion that forms a discharge space of 0.1 cc or less inside, power is applied to one end, and the other end is A pair of electrodes arranged opposite to each other in the discharge space, and a discharge medium containing a metal halide containing no less than 90 μmol / cc and not more than 150 μmol / cc of sodium halide and a rare gas sealed in the arc tube section And the light emitting tube section is turned on when the tube wall load is 50 (W / cm 2 ) or more.
本発明によれば、本質的に水銀を含まない放電媒体でも、高い光束維持率を維持することができる。 According to the present invention, a high luminous flux maintenance factor can be maintained even with a discharge medium that essentially does not contain mercury.
(第1の実施の形態)
以下に、本発明のメタルハライドランプの実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(First embodiment)
Embodiments of a metal halide lamp according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明のメタルハライドランプの第1の実施の形態を説明するための全体図である。 FIG. 1 is an overall view for explaining a first embodiment of a metal halide lamp of the present invention.
気密容器1は、透光性を有する、例えば石英ガラスからなり、ほぼ楕円形の形状の発光管部11とその長手方向の両端部に設けられた封止部121、122からなる。発光管部11には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間111が形成されており、この放電空間111には、封止部121、122の内部から延出した、例えばタングステンからなる電極21、22が、所定の電極間距離をおいて、その先端が対向するように配置されている。これらの他端には、最終的には図示していないが外部の電力印加手段により電力が供給されることになり、電極間でアーク放電が発生する。
The
また、この放電空間111には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、および希ガスであるキセノンが封入されている。ヨウ化ナトリウムに含有されている金属ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムに含有されている金属スカンジウムは、主に発光金属として作用し、ヨウ化亜鉛に含まれている金属亜鉛は、主に水銀に代わるランプ電圧形成媒体として作用し、キセノンは、主に始動ガスとして作用する。また、ハロゲン化物を形成するヨウ素は、他のものよりも反応性が低いため、ハロゲン化物として最も好適である。 In addition, the discharge space 111 is filled with metal halides such as sodium iodide, scandium iodide, zinc iodide, and rare gas xenon as a discharge medium. Metal sodium contained in sodium iodide and metal scandium contained in scandium iodide mainly act as luminescent metals, and the metal zinc contained in zinc iodide is mainly a lamp voltage instead of mercury. Acting as a forming medium, xenon acts primarily as a starting gas. In addition, iodine that forms halides is most suitable as a halide because it is less reactive than others.
ここで、放電空間111には水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に」とは、水銀を全く含まないか、または1ccあたり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀量が存在していても許容するという意味である。これは、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によって放電ランプの電圧を所要に高くする場合、1ccあたり20〜40mg、さらに場合によっては、50mg以上封入していたことからすれば、水銀量は圧倒的に少ないといえるからである。 Here, mercury is essentially not contained in the discharge space 111. This “essentially” means that it does not contain any mercury or accepts an amount of mercury of less than 2 mg per cc, preferably 1 mg or less. This is because when the voltage of the discharge lamp is increased to a required level by mercury vapor as in the case of a conventional short arc lamp containing mercury, 20-40 mg per 1 cc, and in some cases, 50 mg or more are sealed. This is because the amount of mercury is overwhelmingly small.
封止部121、122は、圧潰されて形成された板状の部分であり、その内部には、例えばモリブデンからなる金属箔31、32が封着されている。この金属箔31、32の一端には、その先端が放電空間111に延出している電極21、22の封止部側が溶接等により接続され、他端には、導入導体41、42が溶接等により接続されており、この導入導体42の他端は、封止部122の外部に延出し、給電端子5の一端とほぼ直角に接続されている。この給電端子5は、L字状に形成されているため、他端は導入導体41の方向に向かい、封止部121、122とほぼ平行に延出している。これらと平行する給電端子5の部分には、絶縁チューブ6が取着されている。
The
これらを備えた気密容器1の外側には、例えば紫外線を遮断する材料からなる筒状の外管7が、その長手方向に沿って覆うように設けられている。この外管7の両端部には、縮径部71が形成されており、この縮径部71は封止部122の反発光管部11方向の端部付近をガラス溶着しており、図示していないもう一方の縮径部は、封止部121の反発光管部11方向の端部付近をガラス溶着している。
A cylindrical outer tube 7 made of, for example, a material that blocks ultraviolet rays is provided outside the
そして、気密容器1を内部に覆った外管7は、その外周面を挟持するように形成された金属具8を介して、ソケット9に接続されている。このソケット9の径小部分には、金属端子91が、その外周面に沿って形成されており、この金属端子91は、給電端子5とソケット9内部で電気的に接続されている。
The outer tube 7 that covers the
図2は、図1のメタルハライドランプの仕様の例について説明するための発光管部付近の拡大図である。発光管部11の内径rが2.6mm、外径Rが6.0mm、長手方向の最大長Lが6.5mmであり、これらで形成される放電空間111の体積は0.02ccであり、軸上で対向配置される電極21、22の電極間距離Dは4.2mmである。発光管部11に封入された放電媒体は、金属ハロゲン化物としてヨウ化スカンジウム−ヨウ化ナトリウム−ヨウ化亜鉛が0.8mg、希ガスとしてキセノンが10atm含まれており、水銀は一切含んでいない。このメタルハライドランプは、単位面積当りの電力を示す管壁負荷が50W/cm2以上で点灯される。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the arc tube portion for explaining an example of the specification of the metal halide lamp of FIG. The inner diameter r of the arc tube portion 11 is 2.6 mm, the outer diameter R is 6.0 mm, the maximum length L in the longitudinal direction is 6.5 mm, and the volume of the discharge space 111 formed by these is 0.02 cc, The inter-electrode distance D between the
放電空間111の体積を0.1cc以下としたのは、体積が大きすぎると、放電空間111内の最冷部温度が低くなり、発光効率が低下するからである。ここで、放電空間111の体積は、0.015cc以上、0.025以下が好適であり、この範囲内であると、特に発光効率の低下が少なく、また、管状部11の管壁温度が高温になりすぎることにより活性化してしまうナトリウムの透過現象を抑止できる。 The reason why the volume of the discharge space 111 is set to 0.1 cc or less is that if the volume is too large, the coldest part temperature in the discharge space 111 is lowered and the light emission efficiency is lowered. Here, the volume of the discharge space 111 is preferably 0.015 cc or more and 0.025 or less. When the volume is within this range, the luminous efficiency is not particularly lowered, and the tube wall temperature of the tubular portion 11 is high. The permeation phenomenon of sodium activated by becoming too much can be suppressed.
管壁負荷を50W/cm2以上としたのは、管壁負荷がこの値よりも小さいと初期の全光束が低くなり、実用的でないからである。ここで、管壁負荷とは、発光管部11の単位内表面積当りの定格ランプ電力である。 The reason why the tube wall load is set to 50 W / cm 2 or more is that if the tube wall load is smaller than this value, the initial total luminous flux becomes low, which is not practical. Here, the tube wall load is a rated lamp power per unit inner surface area of the arc tube portion 11.
図3は、図2のランプ仕様において、ヨウ化ナトリウムの封入量を変え、EU120分モードでの1000時間点滅点灯試験を行った結果を示すグラフである。この試験は、日本電球工業会に定められている自動車前照灯用メタルハライドランプの寿命試験条件であり、この試験において80%以上の光束維持率を維持するランプが実用レベルであるといわれている。 FIG. 3 is a graph showing the results of a 1000 hour blinking lighting test in the EU 120 minute mode with the amount of sodium iodide enclosed in the lamp specification of FIG. This test is a life test condition of a metal halide lamp for automobile headlamps established by the Japan Light Bulb Industry Association, and it is said that a lamp that maintains a luminous flux maintenance factor of 80% or more in this test is at a practical level. .
図からわかるように、75μmol/cc付近から90μmol/cc付近にかけて急激に光束維持率が向上し、途中、85μmol/cc付近で光束維持率80%を越え、その後は緩やかな勾配で上昇し、135μmol/cc辺りからは、ほぼ飽和状態となっている。したがって、ヨウ化ナトリウム封入量が90μmol/ccより少ないとき、光束維持率が急激に低下することがいえる。 As can be seen from the figure, the luminous flux maintenance factor is rapidly improved from around 75 μmol / cc to around 90 μmol / cc, and in the middle, the luminous flux maintenance factor exceeds 80% near 85 μmol / cc, and thereafter rises with a gentle gradient to 135 μmol. From around / cc, it is almost saturated. Therefore, it can be said that when the sodium iodide encapsulation amount is less than 90 μmol / cc, the luminous flux maintenance factor rapidly decreases.
また、この試験において、ヨウ化ナトリウム封入量が、169μmol/cc以上になると、赤く発光する現象が見られた。この赤色発光は、ナトリウムの封入量が関係していると思われるが、この赤色発光の状態ではメタルハライドランプにおいて実用的ではない。 In this test, when the sodium iodide content was 169 μmol / cc or more, a phenomenon of red light emission was observed. This red light emission seems to be related to the amount of sodium enclosed, but this red light emission state is not practical in a metal halide lamp.
したがって、ヨウ化ナトリウム封入量は、90μmol/cc以上、150μmol/cc以下が好適である。 Therefore, the amount of sodium iodide enclosed is preferably 90 μmol / cc or more and 150 μmol / cc or less.
ここで、本発明のヨウ化ナトリウム封入量は、光束立ち上がりを良くするために、始動時に高電力を投入する必要がある水銀を封入しないメタルハライドランプの好適な範囲である。すなわち、石英ガラスの管壁温度等が異なるために、ナトリウムの透過の度合いが異なる水銀入りのメタルハライドランプには適用できない。 Here, the amount of sodium iodide encapsulated in the present invention is a suitable range for a metal halide lamp that does not encapsulate mercury that requires high power input at the time of startup in order to improve the rise of the luminous flux. That is, because the quartz glass tube wall temperature and the like are different, it cannot be applied to mercury-containing metal halide lamps having different sodium penetration rates.
また、水銀が1ccあたり2mg未満のランプにおいても、従来に比べこの程度の微量であれば、水銀を封入しないメタルハライドランプと光束立ち上がりに大差はないため、水銀を封入しない場合と同様、始動時に高電力を投入する必要がある。そのため、本発明のヨウ化ナトリウムの封入量の範囲は、この場合でも、光束維持率改善の効果がある。 Also, even in lamps with less than 2 mg of mercury per cc, there is no significant difference between the rise of light flux and a metal halide lamp that does not enclose mercury, so that the amount of mercury rises at the same time as when mercury is not encapsulated. It is necessary to input power. Therefore, the range of the amount of sodium iodide sealed according to the present invention is effective in improving the luminous flux maintenance factor even in this case.
この実施の形態では、気密容器1の発光管部11に封入するヨウ化ナトリウム封入量を90μmol/cc以上、150μmol/cc以下とすることで、EU120分モードでの1000時間点滅点灯試験において、80%以上の高い光束維持率を保つことができるため、長寿命で実用的なメタルハライドランプを実現することができる。
In this embodiment, the amount of sodium iodide enclosed in the arc tube portion 11 of the
また、この封入量の範囲は、ヨウ化ナトリウム封入量に限らず、ナトリウムの透過現象が起こる物質であれば同様のことを言うことができ、すなわち、臭化ナトリウムであってもよく、また、ハロゲン化ナトリウムの封入量の合計が、90μmol/cc以上、150μmol/cc以下であっても本発明の効果を得ることができる。 In addition, the range of the amount of encapsulation is not limited to the amount of sodium iodide enclosed, and the same can be said as long as it is a substance that causes sodium permeation, that is, sodium bromide, The effect of the present invention can be obtained even when the total amount of sodium halide enclosed is 90 μmol / cc or more and 150 μmol / cc or less.
1 気密容器
11 発光管部
111 放電空間
21、22 電極
31、32 金属箔
41、42 導入導体
5 給電端子
6 絶縁チューブ
7 外管
8 金属具
9 口金
DESCRIPTION OF
Claims (2)
一端に電力が印加され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、
前記発光管部内に封入された少なくとも90μmol/cc以上、150μmol/cc以下のハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備し、
前記発光管部の管壁負荷が50(W/cm2)以上で点灯されることを特徴とするメタルハライドランプ。 A translucent airtight container having an arc tube portion that forms a discharge space of 0.1 cc or less inside;
A power is applied to one end, and the other end is a pair of electrodes arranged opposite to each other in the discharge space;
A discharge medium containing a metal halide containing no less than 90 μmol / cc and not more than 150 μmol / cc of sodium halide and a rare gas enclosed in the arc tube portion;
A metal halide lamp characterized by being lit when a tube wall load of the arc tube portion is 50 (W / cm 2 ) or more.
2. The metal halide lamp according to claim 1, wherein most of the sodium halide of the discharge medium is made of iodide.
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JP2004067141A JP2005259428A (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Metal halide lamp |
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Cited By (1)
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JP2007172959A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Harison Toshiba Lighting Corp | Metal halide lamp |
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2004
- 2004-03-10 JP JP2004067141A patent/JP2005259428A/en active Pending
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