JP2005285559A - Metal halide lamp - Google Patents
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Description
本発明は、メタルハライドランプに関する。 The present invention relates to a metal halide lamp.
近年、発光容器の材料として、石英に代って半透明の多結晶体アルミナセラミック(PCA)管を用いたメタルハライドランプの開発・展開が活発に進められている。石英の耐熱性は約1000℃であるが、PCA管は約1200℃という高い耐熱性があり、それだけ発光管の管壁負荷を高い範囲に設定できる。従って、PCA管を用いれば、高効率・高演色性のランプ特性を得ることができる。また、PCA管は、成形精度および腐食反応に対する耐性においても優れている。成形精度の向上は、色温度のバラツキを低減し、耐腐食性の向上は、ランプの長寿命化を可能にする。 In recent years, a metal halide lamp using a translucent polycrystalline alumina ceramic (PCA) tube instead of quartz as a material for a luminous container has been actively developed and deployed. Although the heat resistance of quartz is about 1000 ° C., the PCA tube has a high heat resistance of about 1200 ° C., and accordingly the tube wall load of the arc tube can be set to a high range. Therefore, if a PCA tube is used, lamp characteristics with high efficiency and high color rendering properties can be obtained. The PCA tube is also excellent in molding accuracy and resistance to corrosion reactions. Improvement in molding accuracy reduces variations in color temperature, and improvement in corrosion resistance enables a longer lamp life.
PCA管を用いたメタルハライドランプ(セラミックメタルハライドランプ)は、主に店舗などの屋内インテリア照明用として開発され、70〜150Wの低ワットタイプが実用化されている。最近では、屋外照明用として、200〜300Wの高ワットタイプのセラミックメタルハライドランプの開発も進められている。 Metal halide lamps (ceramic metal halide lamps) using PCA tubes have been developed mainly for indoor interior lighting in stores and the like, and a low wattage type of 70 to 150 W has been put into practical use. Recently, a 200-300 W high watt type ceramic metal halide lamp has been developed for outdoor lighting.
一般的な発光管は、放電空間を形成する中央本管部および本管部の両端から延長された細管部からなり、細管部の中空には一対の給電体が延在している。給電体は、タングステン製の電極およびニオブまたは導電性サーメットからなる電極支持体からなる。電極支持体と細管部内壁との間隙は、フリットからなるシール材によって気密に封着されている。 A general arc tube is composed of a central main tube portion that forms a discharge space and a thin tube portion that is extended from both ends of the main tube portion, and a pair of power supply bodies extend in the hollow of the thin tube portion. The power feeder is composed of an electrode support made of a tungsten electrode and niobium or conductive cermet. The gap between the electrode support and the inner wall of the thin tube portion is hermetically sealed with a sealing material made of frit.
放電空間内には、発光物質が封入されている。発光物質には、ヨウ化ディスプロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)、ヨウ化ホルミウム(HoI3)、ヨウ化セリウム(CeI3)、ヨウ化プラセオジウム(PrI3)等の希土類金属のハロゲン化物と、ヨウ化タリウム(TlI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)等のハロゲン化物との組み合わせが用いられる。前者のハロゲン化物は、原子による多輝線スペクトルおよび分子による連続スペクトルを放射し、後者は輝線スペクトルを放射する。 A luminescent substance is sealed in the discharge space. The luminescent substance, iodide dysprosium (DyI 3), iodide thulium (TmI 3), iodide holmium (HoI 3), cerium iodide (CeI 3), rare earth metals such as iodide praseodymium (PrI 3) And a combination of halides such as thallium iodide (TlI) and sodium iodide (NaI) are used. The former halide emits a multi-line spectrum due to atoms and a continuous spectrum due to molecules, and the latter emits a line spectrum.
また、放電空間には、緩衝ガスとしての水銀と、始動補助用ガスとしてのアルゴン等の不活性ガスが封入されている。発光管は、窒素等のガスが封入され、口金が装着された外管ガラスバルブ内に、所定の治具で支持された状態で収容される(特許文献1参照)。 The discharge space is filled with mercury as a buffer gas and inert gas such as argon as a start assisting gas. The arc tube is accommodated in a state where it is supported by a predetermined jig in an outer tube glass bulb in which a gas such as nitrogen is sealed and a base is mounted (see Patent Document 1).
上記のようなセラミックメタルハライドランプのうち、例えば主力品種である150Wタイプのランプは、ランプ効率90lm/W、平均演色評価数Ra85以上という優れたランプ特性を達成している。また、従来の石英製の発光容器を用いたメタルハライドランプの定格寿命時間が6000時間であるのに対し、セラミックメタルハライドランプでは9000時間の定格寿命時間が得られている。なお、発光物質の組成を変えることにより、色温度3000K、3500Kおよび4300Kのランプ光色を有する3品種が展開されている。 Among the ceramic metal halide lamps as described above, for example, a 150 W type lamp, which is the main product, achieves excellent lamp characteristics with a lamp efficiency of 90 lm / W and an average color rendering index Ra85 or more. Further, the rated life time of a metal halide lamp using a conventional light emitting container made of quartz is 6000 hours, whereas the rated life time of 9000 hours is obtained with a ceramic metal halide lamp. Note that, by changing the composition of the luminescent material, three types having lamp light colors with color temperatures of 3000K, 3500K, and 4300K have been developed.
近年、照明分野では、地球環境保護の観点から省エネルギー化が求められている。このような状況下、使用環境に応じてランプ入力電力を100%よりも低いレベルに設定し得る、いわゆる調光タイプのランプの開発・展開が進められている。そこで、屋内照明用で調光タイプのセラミックメタルハライドランプの開発が、現在検討されている。 In recent years, in the lighting field, energy saving is required from the viewpoint of protecting the global environment. Under such circumstances, development and development of a so-called dimming lamp capable of setting the lamp input power to a level lower than 100% in accordance with the use environment has been promoted. Therefore, development of dimming ceramic metal halide lamps for indoor lighting is currently under investigation.
しかし、メタルハライドランプを100%よりも低いランプ入力電力で点灯させると、一般に発光色が大きく変動する。その主要因は、ランプ入力電力を下げて調光点灯する場合、発光管の管壁の最冷点温度が低下し、発光物質の発光管内における蒸気圧が低下する点にある。すなわち、発光物質を構成する各成分の蒸気圧低下の割合がそれぞれ異なるため、放射スペクトル分布が変動し、ランプ発光色が変動するのである。 However, when a metal halide lamp is lit at a lamp input power lower than 100%, the emission color generally varies greatly. The main factor is that when the lamp input power is lowered and dimming lighting is performed, the coldest spot temperature of the tube wall of the arc tube is lowered, and the vapor pressure of the luminous material in the arc tube is lowered. That is, since each component constituting the luminescent material has a different rate of decrease in vapor pressure, the radiation spectrum distribution varies and the lamp emission color varies.
例えば、従来のDyI3、TmI3、HoI3、TlIおよびNaIからなる発光物質が封入された150Wタイプのセラミックメタルハライドランプをランプ入力電力60%で調光点灯させた場合、以下の実験値が得られている。まず、色温度Tcは、ランプ入力電力100%のときは約4300Kであるが、ランプ入力電力60%のときは約5100Kまで上昇する。また、黒体放射軌跡からの色度座標(u、v)の変位duvは、ランプ入力電力100%のときは0であるが、ランプ入力電力60%のときは20に増大する。更に、平均演色評価数Raは、ランプ入力電力100%のときは90であるが、ランプ入力電力60%のときは70に低下する。このような現象は、主にTlIの蒸気圧低下の割合が、他の希土類金属のハロゲン化物(DyI3、TmI3およびHoI3)の蒸気圧低下の割合に比べて、小さいことに起因する。
For example, conventional DyI 3, TmI 3, HoI 3 , TlI and when the light-emitting material comprising a NaI was shown to 150W type ceramic metal halide lamps and the
以上のように、従来のメタルハライドランプを、100%よりも低いランプ入力電力で調光点灯させると、ランプ発光色および演色性が比較的大きく変動する。このような変動は、屋内照明用ランプとしては許容が困難なレベルである。 As described above, when a conventional metal halide lamp is dimmed with a lamp input power lower than 100%, the lamp emission color and color rendering properties vary relatively greatly. Such fluctuations are at a level that is difficult to tolerate for indoor lighting lamps.
そこで、TlIの代わりに、ヨウ化マグネシウム(MgI2)および臭化マグネシウム(MgBr2)の少なくとも一方を用いた発光物質、例えばDyI3、TmI3、HoI3、MgI2およびNaIからなる発光物質を用いることが提案されている。調光点灯した時のMgI2およびMgBr2の蒸気圧変化の割合は、他の発光物質である希土類金属のハロゲン化物の蒸気圧変化の割合とほぼ同様である(特許文献2参照)。
Therefore, instead of TlI, luminescent substances using at least one of magnesium iodide (MgI 2) and magnesium bromide (MgBr 2), for example a luminescent material comprising DyI 3, TmI 3, HoI 3 ,
TlIの代わりにMgI2およびMgBr2の少なくとも一方を用い、例えば60%の入力電力でランプを調光点灯させた場合、以下の実験値が得られている。まず、色温度Tcは、ランプ入力電力100%のときの4400Kに対し、ランプ入力電力60%のときでも4600Kに上昇が抑えられる。また、色度座標の変位duvは、ランプ入力電力100%のとき5であり、ランプ入力電力60%のときでも4である。更に、平均演色評価数Raは、ランプ入力電力100%のときの92に対し、ランプ入力電力60%のときでも75に低下が抑えられる。従って、調光点灯時の光色特性は大幅に改善され、屋内照明として適用可能なレベルに近づいている。
上記のように、省エネルギー化の要請をうけて、TlIの代わりにMgI2およびMgBr2の少なくとも一方を用いた調光タイプのセラミックメタルハライドランプの開発が進められており、ランプの演色性Raと色度座標の変位duvは改善されている。しかし、調光点灯時におけるランプの色温度Tcの上昇については、十分に抑制できているとは言えない。 As described above, in response to the demand for energy saving, development of a dimming type ceramic metal halide lamp using at least one of MgI 2 and MgBr 2 instead of TlI has been promoted. The displacement duv of the degree coordinate is improved. However, it cannot be said that the rise in the color temperature Tc of the lamp during dimming can be sufficiently suppressed.
例えば、色温度Tcが、ランプ入力電力100%のときの4200Kに対し、ランプ入力電力60%のときには4800Kにまで上昇することがある。このような発光色変動は、人間の眼による感応評価でも明確に視認できるレベルであり、屋内照明用としては、依然として許容が困難なレベルである。従って、調光タイプのセラミックメタルハライドランプを商品化するためには、調光点灯時における色温度Tcの変動を、更に抑制することが望まれる。 For example, the color temperature Tc may increase to 4800K when the lamp input power is 60%, compared to 4200K when the lamp input power is 100%. Such emission color fluctuations are at a level that can be clearly recognized even by sensitivity evaluation by human eyes, and are still difficult to allow for indoor lighting. Therefore, in order to commercialize a dimming type ceramic metal halide lamp, it is desired to further suppress the variation in the color temperature Tc during dimming lighting.
本発明は、発光物質が基本成分として希土類金属のハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物およびマグネシウムのハロゲン化物を含み、希土類金属のハロゲン化物がヨウ化ディスプロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)、ヨウ化ホルミウム(HoI3)、ヨウ化セリウム(CeI3)およびヨウ化プラセオジウム(PrI3)よりなる群から選択される少なくとも1種であり、マグネシウムのハロゲン化物がヨウ化マグネシウム(MgI2)および臭化マグネシウム(MgBr2)よりなる群から選択される少なくとも1種であるメタルハライドランプにおいて、調光点灯時の色温度上昇等の発光色変動を、更に抑制することを目的とする。そして、店舗等の屋内照明にも適用し得る調光タイプのセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。 The present invention is a halide of a rare earth metal luminescent material as a base component comprises sodium halide and a halide of magnesium, halides of rare earth metal iodide dysprosium (DyI 3), iodide thulium (TmI 3 ), iodide holmium (HoI 3), at least one selected from the group consisting of cerium iodide (CeI 3) and iodide praseodymium (PrI 3), halide magnesium iodide magnesium (MgI 2) In addition, in a metal halide lamp that is at least one selected from the group consisting of magnesium bromide (MgBr 2 ), it is an object to further suppress emission color fluctuations such as a rise in color temperature during dimming lighting. And it aims at providing the light control type ceramic metal halide lamp which can be applied also to indoor lighting, such as a store.
すなわち、本発明は、(a)放電空間を形成する中央本管部および本管部の両端から延長された本管部より小さい外径を有する細管部からなるセラミック材料製の発光容器、(b)細管部の中空に延在する一対の給電体、(c)細管部の開口端部を密封するシール材、および(d)放電空間内に封入されている発光物質を具備し、発光物質は、基本成分と、副成分とからなり、基本成分は、希土類金属のハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物およびマグネシウムのハロゲン化物からなり、副成分は、水銀のハロゲン化物からなり、希土類金属のハロゲン化物は、DyI3、TmI3、HoI3、CeI3およびPrI3よりなる群から選択される少なくとも1種であり、マグネシウムのハロゲン化物は、MgI2およびMgBr2よりなる群から選択される少なくとも1種であり、水銀のハロゲン化物は、ヨウ化水銀(HgI2)および臭化水銀(HgBr2)よりなる群から選択される少なくとも1種であるメタルハライドランプに関する。 That is, the present invention provides: (a) a luminous vessel made of a ceramic material comprising a central main tube portion forming a discharge space and a narrow tube portion having an outer diameter smaller than the main tube portion extended from both ends of the main tube portion; A) a pair of power supply bodies extending in the hollow of the narrow tube portion; (c) a sealing material that seals the open end of the thin tube portion; and (d) a luminescent material enclosed in the discharge space. The basic component is composed of rare earth metal halide, sodium halide and magnesium halide, the subcomponent is composed of mercury halide, and the rare earth metal halide is composed of a DyI 3, TmI 3, HoI 3, CeI 3 and PrI least one selected from the group consisting of 3, the halide of magnesium, consists of MgI 2 and MgBr 2 At least one selected from the halide mercury relates a metal halide lamp is at least one selected from the group consisting of mercuric iodide (HgI 2) and mercuric bromide (HgBr 2).
希土類金属のハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、マグネシウムのハロゲン化物と、水銀のハロゲン化物との合計に占める、水銀のハロゲン化物の割合は、1〜9.2モル%であることが好ましい。 The ratio of mercury halide in the total of rare earth metal halide, sodium halide, magnesium halide and mercury halide is preferably 1 to 9.2 mol%.
本発明によれば、ランプの調光点灯時において希土類金属の発光状態を好適に制御することが可能であり、調光点灯時におけるランプの色温度上昇等の発光色変動を効果的に抑制できる。従って、屋内照明用にも適用し得る調光タイプのセラミックメタルハライドランプが得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to control suitably the light emission state of rare earth metals at the time of the light control lighting of a lamp, and emission color fluctuations, such as a raise of the color temperature of a lamp at the time of light control lighting, can be suppressed effectively. . Therefore, a dimming type ceramic metal halide lamp that can be applied to indoor lighting can be obtained.
また、本発明によれば、希土類金属のハロゲン化物とナトリウムのハロゲン化物とマグネシウムのハロゲン化物との合計に占める水銀のハロゲン化物の割合を1〜9.2モル%に制御することにより、調光点灯時におけるランプの発光色変動を抑制すると同時に、従来のランプと同等の、例えば9000時間程度の定格寿命時間が得られる。 Further, according to the present invention, by controlling the ratio of mercury halide in the total of the rare earth metal halide, sodium halide and magnesium halide to 1 to 9.2 mol%, While suppressing the emission color variation of the lamp at the time of lighting, a rated life time of about 9000 hours, for example, equivalent to the conventional lamp can be obtained.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の発光管の一例の内部構造を示す断面図であり、図2は、前記発光管の細管部付近の拡大断面図である。
発光管100の発光容器は、PCA材料からなる。発光容器は、中央本管部101と、その両端から延長された本管部101より小さい外径を有する細管部102、103からなる。本管部101の内部は、放電空間(放電アーク領域)となる。中央本管部101と細管部102、103とは、焼結により接合されている。他に、中央本管部と細管部とが一体成形された発光容器を用いることもできる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of an example of the arc tube of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the narrow tube portion of the arc tube.
The luminous container of the
細管部102、103の中空には、それぞれ給電体が延在している。一対の給電体は、先端が放電空間内に配置された電極と、電極の末端から延長された電極支持体とからなる。一対の電極は、それぞれタングステン製の電極棒104、105と、タングステン製のコイル106、107の2つの部品からなる。電極棒104、105の末端は、それぞれ電極支持体108、109の放電空間側の端部と接続されている。電極支持体108、109は、それぞれシール材110により細管部102、103に固定される。細管部102、103から外部に突出する電極支持体108、109の端部には、それぞれ電極リード116、117が接続されている。
The power feeders extend in the hollows of the
電極支持体108、109は、ニオブまたは導電性サーメットからなり、Al2O3−Mo系の導電性サーメットが好ましく用いられる。電極リード116、117は、ニオブ等からなる。シール材110は、ガラス系のフリットからなり、Dy2O3−Al2O3−SiO2系のフリットが好ましく用いられる。シール材110は、細管部102、103の開口端を気密に封止する役割も果たす。
The electrode supports 108 and 109 are made of niobium or conductive cermet, and Al 2 O 3 —Mo based conductive cermet is preferably used. The electrode leads 116 and 117 are made of niobium or the like. The sealing
シール材110は、ランプ点灯時の発光物質により侵蝕されるおそれがある。これを抑制するために、シール材110は、細管部102、103の中空の例えば電極棒104、105と電極支持体108、109との接合部までしか充填されない。電極棒104、105と電極支持体108、109との接合部は、ランプ点灯時でも比較的低温である。このように、通常は、細管部102、103の中空の放電空間から離れた位置までシール材110が充填される。必然的に形成される細管部102、103の内壁と電極棒104、105との間隙には、通常、モリブデン製のコイル111、112が設けられる。これらのコイルも、ランプ点灯時に、高温の発光物質によるシール材110の侵蝕を抑制する。
The sealing
放電空間内に封入される発光物質113は、基本成分と副成分とからなる。発光物質の封入量は、ランプの入力電力等により、当業者が適宜選択できる。
基本成分は、DyI3、TmI3、HoI3、CeI3およびPrI3よりなる群から選択される少なくとも1種の希土類金属のハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、MgI2およびMgBr2よりなる群から選択される少なくとも1種のマグネシウムのハロゲン化物とからなる。
The
The basic component includes at least one rare earth metal halide selected from the group consisting of DyI 3 , TmI 3 , HoI 3 , CeI 3 and PrI 3 , a sodium halide, and a group consisting of MgI 2 and MgBr 2. And at least one magnesium halide selected from the group consisting of
基本成分の組成は、ランプの入力電力等により、当業者が適宜選択できる。ただし、前記希土類金属のハロゲン化物のなかでは、優れた演色性Raおよびランプ効率を得る観点から、少なくともDyI3、TmI3およびHoI3を用いることが好ましい。その場合、少なくともTmI3が全希土類金属のハロゲン化物の30モル%以上を占めることが好ましい。NaIは、全発光物質の40〜55モル%であることが好ましい。マグネシウムのハロゲン化物は、全発光物質の15〜25モル%であることが好ましい。 The composition of the basic components can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the input power of the lamp. However, among the halides of the rare earth metals, from the viewpoint of obtaining excellent color rendering Ra and lamp efficiency, it is preferred to use at least DyI 3, TmI 3 and HoI 3. In that case, it is preferable that at least TmI 3 occupies 30 mol% or more of the halide of all rare earth metals. NaI is preferably 40 to 55 mol% of the total luminescent material. Magnesium halide is preferably 15 to 25 mol% of the total luminescent material.
調光点灯時においては、入力電力100%点灯時に比べて、発光物質の蒸気圧が低下する。その際、マグネシウムのハロゲン化物は、希土類金属のハロゲン化物と、ほぼ同様の割合で蒸気圧変化を生じる。従って、調光点灯時でも、ランプの発光色変動は、ある程度抑制される。 At the time of dimming lighting, the vapor pressure of the luminescent material is lower than when the input power is 100% lighting. At this time, the halide of magnesium causes a change in vapor pressure at almost the same rate as the halide of rare earth metal. Therefore, even when the dimming is turned on, the emission color variation of the lamp is suppressed to some extent.
しかし、調光点灯時には、希土類金属の発光状態も変化する。すなわち、希土類金属は、入力電力100%点灯時には、主にハロゲン化物という分子状態で発光するが、調光点灯時には、分子状態の存在確率が低下するため、主に原子状態で発光する。このような分子発光から原子発光への移行により、放射スペクトルは変化する。従って、発光物質の蒸気圧変化の割合を制御したランプであっても、発光色変動が生じることになる。 However, the light emission state of the rare earth metal also changes during dimming lighting. That is, rare earth metals emit light mainly in a molecular state called a halide when the input power is 100%, but emit light mainly in an atomic state during dimming lighting because the existence probability of the molecular state decreases. Such a transition from molecular emission to atomic emission changes the emission spectrum. Therefore, even in a lamp in which the rate of change in vapor pressure of the luminescent substance is controlled, emission color fluctuations occur.
上記のような分子発光から原子発光への移行を抑制し、発光色変動を高度に抑制するには、次の副成分を発光物質に含めることが有効である。ここで、副成分は、HgI2およびHgBr2よりなる群から選択される少なくとも1種の水銀のハロゲン化物からなる。このような副成分を発光物質に含めることにより、調光点灯時でも分子状態の希土類金属の存在確率が高くなり、調光点灯時でも主に分子発光が起こるようになる。さらに、分子発光が増加すると、蒸気圧が高められるため、ナトリウムのD線の発光広がりも増加する。これらの効果が奏されることにより、調光点灯時におけるランプの色温度上昇等の発光色変動を、効果的に抑制できるようになる。 In order to suppress the transition from molecular light emission to atomic light emission as described above and to suppress the emission color fluctuation to a high degree, it is effective to include the following subcomponent in the light emitting substance. Here, the accessory component is composed of at least one mercury halide selected from the group consisting of HgI 2 and HgBr 2 . By including such a subcomponent in the light emitting substance, the existence probability of the rare earth metal in the molecular state is increased even when the light is lit, and molecular light emission mainly occurs even when the light is lit. Furthermore, since the vapor pressure is increased when the molecular emission increases, the emission spread of sodium D-line also increases. As a result of these effects, it is possible to effectively suppress emission color variations such as an increase in the color temperature of the lamp during dimming lighting.
希土類金属のハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、マグネシウムのハロゲン化物と、水銀のハロゲン化物との合計に占める、水銀のハロゲン化物の割合は、1〜9.2モル%であることが好ましく、2.4〜6.2モル%であることが更に好ましい。水銀のハロゲン化物の量が、1モル%より少なくなると、水銀のハロゲン化物の添加による発光色変動を抑制する効果が十分に得られない。一方、水銀のハロゲン化物の量が、9.2モル%より多くなると、いわゆるハロゲンサイクル作用によるタングステン製の電極棒もしくはコイルへの侵蝕が比較的激しくなり、光束維持率が低下するなどして、ランプ寿命特性が低下する。 The ratio of mercury halide in the total of rare earth metal halide, sodium halide, magnesium halide, and mercury halide is preferably 1 to 9.2 mol%, More preferably, it is 2.4 to 6.2 mol%. If the amount of mercury halide is less than 1 mol%, the effect of suppressing emission color fluctuation due to addition of mercury halide cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the amount of mercury halide exceeds 9.2 mol%, the so-called halogen cycle action causes the tungsten electrode rod or coil to be eroded relatively severely, and the luminous flux maintenance factor decreases. Lamp life characteristics deteriorate.
放電空間内には、緩衝ガスとして水銀114が封入され、始動補助ガスとして不活性ガスが封入される。これらの物質の封入量は、ランプの入力電力等によって変動する。当業者であれば、好ましい量を適宜選択できる。
In the discharge space,
図3は、図1の発光管を具備するメタルハライドランプの一例の側面図である。内部構造を示すために外管ガラスバルブは断面で示されている。メタルハライドランプ300は、窒素などが封入された外管ガラスバルブ301を有する。発光管100は、外管ガラスバルブ301の内空間に収容されるとともに固定されている。外管ガラスバルブ301の材質には、硬質ガラスなどが用いられる。外管ガラスバルブ301の根本には口金302が装着されている。
FIG. 3 is a side view of an example of a metal halide lamp including the arc tube of FIG. The outer glass bulb is shown in cross section to show the internal structure. The
発光管100の細管部から導出された一方の電極リード117は、下方に位置する。発光管100の他方の電極リード116は、上方に位置する。外管ガラスバルブ301の根本からは、ステムガラス304が突出している。ステムガラス304には、ステムリード305、307が封着されている。電極リード117は、ステムリード305に、固定されるとともに電気的に接続されている。電極リード116は、ステムリード307から延長された支持リード308に、固定されるとともに電気的に接続されている。発光管100の廻りには、石英シールド管309が設けられている。石英シールド管309は、外管ガラスバルブ301の破損を防止する役割を有する。
One
図1〜2に示したような構造の典型的寸法の発光管を作製し、図3に示したようなランプ入力150Wのセラミックメタルハライドランプを作製した。発光管の寸法は以下の通りである。なお、外管ガラスバルブ内の窒素封入圧は46.5kPa、定格色温度は4300Kとした。 An arc tube having a typical size as shown in FIGS. 1 and 2 was produced, and a ceramic metal halide lamp with a lamp input of 150 W as shown in FIG. 3 was produced. The dimensions of the arc tube are as follows. The nitrogen sealing pressure in the outer tube glass bulb was 46.5 kPa, and the rated color temperature was 4300K.
中央本管部の内径φi:10.7mm
電極間距離Le:10mm
細管部の外径:3.2mm
細管部の内径:1.0mm
細管部の全長:14.2mm
電極棒の外径:0.45mm
電極棒の全長:16.5mm
電極支持体の外径:0.90mm
電極支持体の全長:6.0mm
細管部中空へのシール材の侵入深さ(封止長):3.35mm
Inner diameter of central main pipe φi: 10.7mm
Distance between electrodes Le: 10 mm
Outer diameter of narrow tube part: 3.2 mm
Inner diameter of narrow tube: 1.0mm
Total length of narrow tube part: 14.2mm
Electrode rod outer diameter: 0.45 mm
Total length of electrode rod: 16.5 mm
External diameter of electrode support: 0.90 mm
Total length of electrode support: 6.0 mm
Depth of penetration of sealing material into narrow hollow part (sealing length): 3.35mm
上記発光管の放電空間には、以下の物質を封入した。
水銀封入量:約10mg
始動補助ガス(アルゴン):約20kPa
発光物質
DyI3:10.3モル%
TmI3:10.2モル%
HoI3:10.3モル%
MgI2:18.0モル%
NaI:51.2モル%
発光物質の総量:4.9mg
The following materials were sealed in the discharge space of the arc tube.
Mercury content: about 10mg
Starting auxiliary gas (argon): about 20 kPa
Luminescent substance DyI 3 : 10.3 mol%
TmI 3 : 10.2 mol%
HoI 3 : 10.3 mol%
MgI 2 : 18.0 mol%
NaI: 51.2 mol%
Total amount of luminescent material: 4.9 mg
[評価1]
得られた比較例1のランプの調光点灯を行い、ランプ入力電力と色温度Tcとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフX1(破線)を図4に示す。図4から明らかなように、ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の色温度Tcは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の約4200Kから約4800Kへと大きく上昇している。これは、人間の眼による感応評価で明確に視認できる変動である。
[Evaluation 1]
The resulting lamp of Comparative Example 1 was dimmed and the relationship between lamp input power and color temperature Tc was examined. FIG. 4 shows a graph X1 (broken line) in which the relationship is plotted. As is apparent from FIG. 4, the color temperature Tc at the time of 60% dimming lighting with the lamp input power of 90 W is greatly increased from about 4200 K at about 100% lighting with the lamp input power of 150 W to about 4800 K. This is a variation that can be clearly recognized by the sensitivity evaluation by the human eye.
次に、比較例1のランプの入力電力と色度座標の変位duvとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフX2(破線)を図5に示す。ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の変位duvは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の約−4.5から約−6.0へ変動している。この変動は比較的小さく、許容できる範囲である。 Next, the relationship between the input power of the lamp of Comparative Example 1 and the displacement duv of the chromaticity coordinates was examined. FIG. 5 shows a graph X2 (broken line) in which the relationship is plotted. The displacement duv at the time of 60% dimming lighting with the lamp input power of 90 W varies from about −4.5 at about 100% lighting with the lamp input power of 150 W to about −6.0. This variation is relatively small and acceptable.
更に、比較例1のランプの入力電力と演色性Raとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフX3(破線)を図6に示す。ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の演色性Raは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の90から80へ変動している。この変動も比較的小さく、許容できる範囲である。 Further, the relationship between the input power of the lamp of Comparative Example 1 and the color rendering property Ra was examined. FIG. 6 shows a graph X3 (broken line) in which the relationship is plotted. The color rendering property Ra at 60% dimming lighting with a lamp input power of 90 W varies from 90 to 80 at 100% lighting with a lamp input power of 150 W. This variation is also relatively small and within an acceptable range.
発光物質の組成を変更したこと以外、比較例1と同様のランプ入力150Wのセラミックメタルハライドランプを作製した。
発光物質の組成および量を以下に示す。
DyI3:9.9モル%
TmI3:9.8モル%
HoI3:9.9モル%
MgI2:17.3モル%
NaI:49.2モル%
HgI2:3.9モル%
発光物質の総量:5.2mg
A ceramic metal halide lamp with a lamp input of 150 W similar to Comparative Example 1 was produced except that the composition of the luminescent material was changed.
The composition and amount of the luminescent material are shown below.
DyI 3 : 9.9 mol%
TmI 3 : 9.8 mol%
HoI 3 : 9.9 mol%
MgI 2 : 17.3 mol%
NaI: 49.2 mol%
HgI 2 : 3.9 mol%
Total amount of luminescent material: 5.2 mg
[評価2]
得られた実施例1のランプの調光点灯を行い、ランプ入力電力と色温度Tcとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフY1(実線)を図4に示す。ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の色温度Tcは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の約4200Kから約4450Kへと上昇しているが、これは許容できるレベルの変動である。
[Evaluation 2]
The resulting lamp of Example 1 was dimmed and the relationship between lamp input power and color temperature Tc was examined. A graph Y1 (solid line) in which the relationship is plotted is shown in FIG. The color temperature Tc at the time of 60% dimming lighting with the lamp input power of 90W increases from about 4200K at the time of 100% lighting with the lamp input power of 150W to about 4450K, which is an acceptable level fluctuation.
次に、実施例1のランプの入力電力と色度座標の変位duvとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフY2(破線)を図5に示す。ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の変位duvは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の約−1.8から約−0.2へ変動している。この変動は比較的小さく、許容できる範囲である。 Next, the relationship between the input power of the lamp of Example 1 and the displacement duv of the chromaticity coordinates was examined. FIG. 5 shows a graph Y2 (broken line) in which the relationship is plotted. The displacement duv at the time of 60% dimming lighting with the lamp input power of 90 W varies from about −1.8 to about −0.2 at the time of 100% lighting with the lamp input power of 150 W. This variation is relatively small and acceptable.
更に、実施例1のランプの入力電力と演色性Raとの関係を調べた。その関係をプロットしたグラフY3(破線)を図6に示す。ランプ入力電力90Wの60%調光点灯時の演色性Raは、ランプ入力電力150Wの100%点灯時の88から78へ変動している。この変動も比較的小さく、許容できる範囲である。
以上の結果は、屋内照明用ランプとして十分適用できるレベルである。
Further, the relationship between the input power of the lamp of Example 1 and the color rendering property Ra was examined. FIG. 6 shows a graph Y3 (broken line) in which the relationship is plotted. The color rendering property Ra at the time of 60% dimming lighting with the lamp input power of 90 W varies from 88 to 78 at the time of 100% lighting with the lamp input power of 150 W. This variation is also relatively small and within an acceptable range.
The above results are at a level that can be sufficiently applied as a lamp for indoor lighting.
評価1、2から示されるように、屋内照明用として十分適用できるレベルにまで、調光点灯時におけるランプの発光色変動を抑制するためには、水銀のハロゲン化物が添加された、いわゆるハロゲン余剰の発光物質を用いることが極めて有効である。
As shown in
図7は、比較例1のランプの入力電力100%点灯時および60%調光点灯時における放射スペクトル分布を示している。また、図8は、実施例1のランプの入力電力100%点灯時および60%調光点灯時における放射スペクトル分布を示している。図7と図8とを対比すると、特に、色温度を左右する590〜600nm付近におけるNaのD線の発光広がりや、DyI3、TmI3、HoI3等の希土類金属分子による連続成分に違いが見られる。そして、ランプ入力電力に対応する放射スペクトル分布の変位は、実施例1(図8)の方が比較例1(図7)に比べて小さくなっている。ランプの発光色変動は、放射スペクトル分布の変位に起因する。HgI2等の水銀のハロゲン化物には、このような放射スペクトル分布の変位を抑制する作用がある。
FIG. 7 shows the radiation spectrum distribution of the lamp of Comparative Example 1 when the input power is 100% turned on and when 60% dimming is turned on. FIG. 8 shows the radiation spectrum distribution of the lamp of Example 1 when the input power is 100% and 60% dimming. In comparison to FIGS. 7 and 8, in particular, and emission spread of D line of Na in the vicinity governs the
次に、発光物質の組成において、希土類金属のハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、マグネシウムのハロゲン化物と、水銀のハロゲン化物(HgI2)との合計に占める、水銀のハロゲン化物(HgI2)の割合を変化させたこと以外、実施例1と同様のランプを種々作製し、実施例1と同様の評価を行った。その結果、HgI2の割合は1〜9.2モル%の範囲が好ましいことが明らかとなった。すなわち、HgI2の割合が1モル%より少なくなると、発光色変動を抑制する効果が十分に得られないことがあった。一方、HgI2の割合が9.2モル%より多くなると、ランプ寿命特性が低下することがあった。寿命特性が低下するのは、過剰なハロゲンにより、タングステン製の電極コイルの侵蝕が生じ、ランプの光束維持率が低下するためである。 Next, in the composition of the luminescent material, mercury halide (HgI 2 ) in the total of the rare earth metal halide, sodium halide, magnesium halide, and mercury halide (HgI 2 ). Various lamps similar to those in Example 1 were produced except that the ratio was changed, and the same evaluation as in Example 1 was performed. As a result, it became clear that the ratio of HgI 2 is preferably in the range of 1 to 9.2 mol%. That is, when the ratio of HgI 2 is less than 1 mol%, the effect of suppressing the emission color variation may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the proportion of HgI 2 exceeds 9.2 mol%, the lamp life characteristics may be deteriorated. The reason why the life characteristic is deteriorated is that the tungsten electrode coil is eroded by excessive halogen, and the luminous flux maintenance factor of the lamp is lowered.
図9に、希土類金属のハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、マグネシウムのハロゲン化物と、水銀のハロゲン化物(HgI2)との合計に占める、水銀のハロゲン化物(HgI2)の割合が、3モル%である場合の寿命試験の結果を示す。寿命試験では、ランプ入力電力100%の点灯と60%の点灯とを0.5時間ずつ交互に繰り返す、サイクル寿命試験を実施した。図9によれば、上記ランプについて、9000時間以上の定格寿命時間が得られている。従って、本発明のランプは、従来のランプと同等以上の優れた寿命特性を有している。 9, a halide of a rare earth metal, and sodium halides, and halides of magnesium, relative to the total of the mercury halide (HgI 2), the proportion of mercury halides (HgI 2) is 3 The result of the life test in the case of mol% is shown. In the life test, a cycle life test was performed in which lighting with 100% lamp input power and lighting with 60% were alternately repeated for 0.5 hours. According to FIG. 9, a rated life time of 9000 hours or more is obtained for the lamp. Therefore, the lamp of the present invention has excellent life characteristics equivalent to or better than those of conventional lamps.
次に、HgI2の代わりにHgBr2を用いたランプと、HgI2とHgBr2とを等モルずつ用いたランプを、実施例1と同様に作製し、実施例1と同様に評価した。その結果、実施例1と同様に調光点灯時の発光色変動を抑制する効果が得られ、寿命特性も実施例1と同等であった。 Then, a lamp using the HgBr 2 instead of HgI 2, a lamp using equimolar and HgI 2 and HgBr 2, prepared in the same manner as in Example 1, was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the effect of suppressing the emission color fluctuation at the time of dimming lighting was obtained as in Example 1, and the life characteristics were also the same as in Example 1.
なお、上記と同様の構成を有する発光管を、屋内照明用で定格色温度4300K以外のランプに適用した場合にも、調光点灯時に発光色変動を抑制する上記と同様の効果が得られ、寿命特性も良好であった。例えば、定格色温度3000K、3500K等の品種、ランプ入力150W以外(例えば70W等)の低ワットタイプの品種、屋外照明用の高ワットタイプの品種などにおいても、同様の効果が得られた。 In addition, even when an arc tube having the same configuration as described above is applied to a lamp for indoor lighting other than the rated color temperature of 4300K, the same effect as described above for suppressing emission color variation at the time of dimming lighting can be obtained, The life characteristics were also good. For example, the same effect was also obtained in varieties such as rated color temperatures of 3000 K and 3500 K, low wattage types other than 150 W (for example, 70 W), high wattage types for outdoor lighting, and the like.
以上のように、本発明によれば、特に調光点灯時におけるランプの色温度上昇等の発光色変動を抑制できることから、店舗等の屋内照明に適用し得る調光タイプのセラミックメタルハライドランプが得られる。本発明は、どのような希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物等が封入されたメタルハライドランプにも適用することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress emission color variation such as an increase in the color temperature of the lamp, particularly during dimming lighting, and thus a dimming type ceramic metal halide lamp that can be applied to indoor lighting in stores and the like is obtained. It is done. The present invention can be applied to any metal halide lamp in which any rare earth metal halide, alkali metal halide, alkaline earth metal halide or the like is enclosed.
100 発光管
101 中央本管部
102、103 細管部
104、105 電極棒
106、107 コイル
108、109 電極支持体
110 シール材
111、112 コイル
113 発光物質
114 水銀
116、117 電極リード
DESCRIPTION OF
300 メタルハライドランプ
301 外管ガラスバルブ
302 口金
304 ステムガラス
305、307 ステムリード
308 支持リード
309 石英シールド管
300
Claims (2)
(b)前記細管部の中空に延在する一対の給電体、
(c)前記細管部の開口端部を密封するシール材、および
(d)前記放電空間内に封入されている発光物質を具備し、
前記発光物質は、基本成分と、副成分とからなり、
前記基本成分は、希土類金属のハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物およびマグネシウムのハロゲン化物からなり、前記副成分は、水銀のハロゲン化物からなり、
前記希土類金属のハロゲン化物は、ヨウ化ディスプロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)、ヨウ化ホルミウム(HoI3)、ヨウ化セリウム(CeI3)およびヨウ化プラセオジウム(PrI3)よりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記マグネシウムのハロゲン化物は、ヨウ化マグネシウム(MgI2)および臭化マグネシウム(MgBr2)よりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記水銀のハロゲン化物は、ヨウ化水銀(HgI2)および臭化水銀(HgBr2)よりなる群から選択される少なくとも1種であるメタルハライドランプ。 (A) a luminous vessel made of a ceramic material comprising a central main pipe part forming a discharge space and a narrow pipe part extending from both ends of the main pipe part and having a smaller outer diameter than the main pipe part;
(B) a pair of power supply bodies extending in the hollow of the narrow tube portion;
(C) a sealing material that seals the open end of the narrow tube portion, and (d) a luminescent material enclosed in the discharge space,
The luminescent material consists of a basic component and subcomponents,
The basic component comprises a rare earth metal halide, a sodium halide and a magnesium halide, and the subcomponent comprises a mercury halide,
Halides of the rare earth metal iodide dysprosium (DyI 3), from the iodide thulium (TmI 3), iodide holmium (HoI 3), cerium iodide (CeI 3) and iodide praseodymium (PrI 3) At least one selected from the group consisting of:
The magnesium halide is at least one selected from the group consisting of magnesium iodide (MgI 2 ) and magnesium bromide (MgBr 2 ),
The mercury halide is a metal halide lamp which is at least one selected from the group consisting of mercury iodide (HgI 2 ) and mercury bromide (HgBr 2 ).
The mercury halide accounts for 1 to 9.2 mol% of the total of the rare earth metal halide, the sodium halide, the magnesium halide, and the mercury halide. The metal halide lamp according to claim 1.
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JP2010521039A (en) * | 2006-12-01 | 2010-06-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Metal halide lamp |
-
2004
- 2004-03-30 JP JP2004097906A patent/JP2005285559A/en active Pending
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