JP2006134704A - High-pressure metallic vapor discharge lamp - Google Patents

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原 昭 美 前
Masanao Kudo
藤 雅 直 工
Hiroyuki Hayakawa
川 弘 幸 早
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance lamp efficiency and color rendering of a high-pressure metallic vapor discharge lamp using a ceramic light-emitting tube for indoor illumination such as in a store and an outdoor illumination such as in the street, and at the same time, to keep its light source colors within the range of warm white, white and daylight white, and further, to prevent fade-out or the like of a lamp due to rise of a lamp voltage. <P>SOLUTION: Cerium halide, sodium halide, and calcium halide are sealed in as light-emitting substances inside a light-emitting part 2 of a ceramic light-emitting tube equipped with an electrode 5, 5 at each end, in which, a mol composition ratio NaI/CeI<SB>3</SB>of the sodium halide to the cerium halide is set within the range of 8 to 95, and a mol composition ratio CaI<SB>2</SB>/CeI<SB>3</SB>of the calcium halide to cerium halide within the range of 5 to 60. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、金属蒸気とハロゲン化物の解離生成物との混合物中の放電によって発光する高圧金属蒸気放電灯に関する。 The present invention relates to a high-pressure metal vapor discharge lamp that emits light by discharge in a mixture of a metal vapor and a halide dissociation product.

近時は、従来から一般的に用いられている石英製発光管に代えて、透光性を有する多結晶体アルミナセラミックス管等で成るセラミックス製発光管を用いた高圧金属蒸気放電灯が、定格ランプ電力150W以下のものを中心に商品化されている。石英よりも耐熱性、耐食性に優れたセラミックス材料で成る発光管を用いた高圧金属蒸気放電灯は、その発光管の管壁負荷を石英製発光管より高くすることで、石英製発光管を用いた高圧金属蒸気放電灯に比べて高効率、高演色、長寿命という非常に優れた特性が得られ、また、セラミックス製発光管は石英製発光管に比べて形状のバラツキが少ないために、光源色のバラツキも非常に少なく、その光源色が白色であることから、店舗などの屋内照明用として普及しつつある。 In recent years, high-pressure metal vapor discharge lamps using ceramic arc tubes, such as translucent polycrystalline alumina ceramic tubes, have been rated in place of the conventionally used quartz arc tubes. Commercialized mainly with lamp power of 150W or less. High-pressure metal vapor discharge lamps using arc tubes made of ceramic materials that have better heat resistance and corrosion resistance than quartz use quartz arc tubes by making the wall load of the arc tube higher than that of quartz arc tubes. Compared with conventional high pressure metal vapor discharge lamps, it has excellent characteristics such as high efficiency, high color rendering, and long life, and ceramic arc tube has less shape variation than quartz arc tube. Since there is very little color variation and the light source color is white, it is becoming popular for indoor lighting in stores and the like.

セラミックス製発光管を用いた150W以下の高圧金属蒸気放電灯で現在市販されているものは、平均演色評価数(Ra)が85〜90という特性を有しているが、ランプ効率は概ね90(lm/W)程度にとどまり、一般的に高効率と言われる100(lm/W)以上を達成するものは殆どなく、最近は、省エネの観点からランプ効率の更なる高効率化が求められている。また、セラミックス製発光管を用いた高圧金属蒸気放電灯は、その普及に伴なって、屋内のより高い天井に取り付けたり、街路等の屋外照明用として使用することもできる高ワットのものが求められると共に、一般的に普及している安価な水銀灯用安定器によって点灯可能なものが求められている。 Although currently marketed high-pressure metal vapor discharge lamps of 150 W or less using a ceramic arc tube have an average color rendering index (Ra) of 85 to 90, the lamp efficiency is approximately 90 ( However, there is almost no achievement of 100 (lm / W) or more, which is generally said to be high efficiency, and recently there has been a demand for further higher lamp efficiency from the viewpoint of energy saving. Yes. In addition, high-pressure metal vapor discharge lamps using ceramic arc tubes are required to have high wattage that can be mounted on higher ceilings indoors or used for outdoor lighting on streets, etc. In addition, there is a demand for an inexpensive mercury lamp ballast that can be turned on.

ランプ効率を高める手段としては、発光管の管壁負荷を高めてその発光部内に封入された希土類元素のハロゲン化物の発光を増大させるのが一般的であるが、セラミックス製発光管は、石英製発光管よりも管壁負荷を高くしているため、その管壁負荷を更に高くして希土類元素のハロゲン化物の発光を増大させると、再点弧電圧が高くなり、その分だけランプの立ち消えを生ずる電圧も高くなるので、定格寿命よりも遥かに短い点灯時間でランプが立ち消えしたり、最悪の場合は点灯初期に立ち消えするおそれがある。 As a means for increasing the lamp efficiency, it is common to increase the light emission of the rare earth element halide enclosed in the light emitting part by increasing the tube wall load of the arc tube, but the ceramic arc tube is made of quartz. Since the tube wall load is higher than that of the arc tube, if the tube wall load is further increased to increase the emission of halides of rare earth elements, the re-ignition voltage will increase, and the lamp will extinguish accordingly. Since the generated voltage becomes high, the lamp may be extinguished in a lighting time much shorter than the rated life, or in the worst case, it may be extinguished at the beginning of lighting.

また、発光管の管壁負荷を高くすると、点灯時における発光管の温度が上がって特に発光部の熱負荷が増大するため、その熱負荷によって定格寿命より遥かに短い点灯時間で発光管にクラックが生じてランプが不点となったり、あるいは、発光管を形成するセラミックスと発光部内に封入された発光物質との反応が促進されて発光管が脆弱化し、その脆弱化した部分からリークを生じてランプが不点となるなど、ランプ寿命が短くなるおそれがある。 In addition, when the tube wall load of the arc tube is increased, the temperature of the arc tube at the time of lighting increases, and particularly the heat load of the light emitting part increases. Therefore, the thermal load causes cracks in the arc tube with a lighting time much shorter than the rated life. Causes the lamp to become unsatisfactory, or the reaction between the ceramic forming the arc tube and the luminescent material enclosed in the light emitting part is promoted to weaken the arc tube, causing leakage from the weakened part. The lamp life may be shortened.

これらの問題は、特に水銀灯用安定器によって高圧金属蒸気放電灯を点灯する場合に顕著であり、例えば中ワット(200W〜400W)クラスの高圧金属蒸気放電灯にあっては、専用安定器で点灯する場合の設定ランプ電圧が概ね90V〜100Vであるのに対し、水銀灯用安定器で点灯する場合の設定ランプ電圧は概ね130V程度であるために、ランプ電圧の上昇による立消えは専用安定器で点灯したときよりも早期に発生する。 These problems are particularly noticeable when a high-pressure metal vapor discharge lamp is lit by a mercury lamp ballast. For example, in the case of a medium-watt (200 W to 400 W) class high-pressure metal vapor discharge lamp, the lamp is lit with a dedicated ballast. The set lamp voltage when turning on is approximately 90V to 100V, whereas the set lamp voltage when turning on with a mercury lamp ballast is approximately 130V. Occurs earlier than when.

また、最近は、高いランプ効率を得るために、セラミックス製発光管の発光部内に封入する発光物質として、セリウムハロゲン化物(CeI)とナトリウムハロゲン化物(NaI)を選択すると共に、そのモル組成比NaI/CeIを3.8〜10の範囲に選定した高圧金属蒸気放電灯が提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−86130公報
Recently, in order to obtain high lamp efficiency, cerium halide (CeI 3 ) and sodium halide (NaI) are selected as the luminescent materials to be enclosed in the light emitting part of the ceramic arc tube, and the molar composition ratio thereof. A high-pressure metal vapor discharge lamp in which NaI / CeI 3 is selected in the range of 3.8 to 10 has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2003-86130 A

しかしながら、セリウムハロゲン化物を封入してランプ効率を100(lm/W)以上に高めようとすると、比視感度の高いセリウムハロゲン化物の緑色スペクトル放射が増大して、白色より緑がかった光源色となってしまうため、演色性が低下して平均演色評価数(Ra)が80未満となり、また、点灯時間の経過と共にランプ電圧が急激に上昇してランプの立消えを生ずるという問題があった。このランプ電圧の上昇は、従来から一般的に知られた発光物質であるディスプロシウムハロゲン化物やホルミウムハロゲン化物、タリウムハロゲン化物、ナトリウムハロゲン化物等を封入した場合に比べて、セリウムハロゲン化物を封入した場合の方が非常に急激であり、ランプ電圧の上昇度合も大きい。また、ランプ電圧の上昇度合は、専用安定器で点灯しても、水銀灯用安定器で点灯する場合と同程度に大きい。 However, when cerium halide is encapsulated to increase the lamp efficiency to 100 (lm / W) or more, the green spectral emission of cerium halide having high specific sensitivity increases, and the light source color is greener than white. Therefore, there is a problem in that the color rendering performance is lowered, the average color rendering index (Ra) is less than 80, and the lamp voltage is rapidly increased as the lighting time elapses to cause the lamp to go out. This increase in lamp voltage is due to the inclusion of cerium halides compared to the cases where dysprosium halides, holmium halides, thallium halides, sodium halides, etc., which are conventionally known luminescent materials, are enclosed. In this case, the lamp voltage is much more rapid and the degree of increase in the lamp voltage is larger. Moreover, even if the lamp voltage increases with the dedicated ballast, the lamp voltage rises as much as with the mercury lamp ballast.

本発明は、高効率、高演色、長寿命の高圧金属蒸気放電灯を提供することを技術的課題とし、特に、セラミックス製発光管を用いた高圧金属蒸気放電灯に関して、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、国際照明委員会(CIE)がオフィス用照明等として推奨する演色性グループ1Bに属する平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成し、光源色が白色で、水銀灯用安定器で点灯しても立ち消えを生じないようにすることを課題としている。 The present invention has a technical object to provide a high-efficiency, high color rendering, and long-life high-pressure metal vapor discharge lamp. In particular, the present invention relates to a high-pressure metal vapor discharge lamp using a ceramic arc tube. W) Higher efficiency than the above, and high color rendering of an average color rendering index (Ra) of 80 or more belonging to the color rendering property group 1B recommended by the International Lighting Commission (CIE) as office lighting, etc., and the light source color is white The problem is to prevent the lamp from going out even if it is lit with a ballast for mercury lamps.

上記課題を解決するために、本発明は、両端に電極を設けた発光管の発光部が透光性を有するセラミックス材料で形成された高圧金属蒸気放電灯において、前記発光部内に、発光物質としてセリウムハロゲン化物、ナトリウムハロゲン化物及びカルシウムハロゲン化物が封入され、前記ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが8〜95の範囲に選定されると共に、前記カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIが5〜60の範囲に選定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a high-pressure metal vapor discharge lamp in which a light emitting portion of an arc tube having electrodes provided at both ends is formed of a light-transmitting ceramic material. cerium halides, sodium halides and calcium halides are sealed, said with sodium halide and cerium halide molar ratio NaI / CeI 3 of is selected in the range of 8 to 95, wherein the calcium halide and cerium halide molar ratio CaI 2 / CeI 3 of products is characterized in that it is selected in the range of 5-60.

本発明によれば、透光性を有するセラミックス材料で形成された管壁負荷の大きい発光管の発光部内に、発光物質としてセリウムハロゲン化物、ナトリウムハロゲン化物及びカルシウムハロゲン化物を封入し、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIを上記範囲に選定すると共に、カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIを上記範囲に選定することによって、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成することができ、しかも、光源色が白色(蛍光ランプの光源色としてJISに明記されている温白色、白色および昼白色)で、且つ専用安定器で点灯する場合のみならず水銀灯用安定器で点灯した場合も立ち消えを生じない高圧金属蒸気放電灯を得ることができるという効果がある。 According to the present invention, a cerium halide, a sodium halide, and a calcium halide are encapsulated as a luminescent material in a light emitting portion of a light emitting tube that is formed of a translucent ceramic material and has a large wall load. And the cerium halide molar composition ratio NaI / CeI 3 within the above range, and the calcium halide and cerium halide molar composition ratio CaI 2 / CeI 3 within the above range, the lamp efficiency 100 (lm / W) high efficiency and high color rendering with an average color rendering index (Ra) of 80 or more, and the light source color is white (warm white as specified in JIS as the light source color of the fluorescent lamp, White and day white) and when lighting with mercury ballasts as well as with special ballasts There is also an effect that a high-pressure metal vapor discharge lamp that does not disappear can be obtained.

本発明に係る高圧金属蒸気放電灯の最良の実施形態は、両端に電極を設けた発光管が、透光性を有するセラミックス材料で発光部が形成された管壁負荷19〜30(W/cm)のセラミックス製発光管で成ると共に、その発光部内に、発光物質として少なくともセリウムハロゲン化物を含む希土類元素のハロゲン化物と、ナトリウムハロゲン化物と、カルシウムハロゲン化物とが封入され、更に、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが8〜95の範囲に選定されると共に、カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIが5〜60の範囲に選定されている。 The best embodiment of the high-pressure metal vapor discharge lamp according to the present invention is a tube wall load 19-30 (W / cm) in which a light-emitting tube provided with electrodes on both ends is formed with a light-emitting portion of a translucent ceramic material. 2 ) a ceramic arc tube, and in the light emitting portion thereof, a rare earth element halide containing at least cerium halide, a sodium halide, and a calcium halide are encapsulated as a luminescent material, and further sodium halide. And the cerium halide molar composition ratio NaI / CeI 3 is selected in the range of 8 to 95, and the calcium halide and cerium halide molar composition ratio CaI 2 / CeI 3 is selected in the range of 5 to 60. Yes.

図1は本発明に係る高圧金属蒸気放電灯に用いる発光管の一例を示す断面図である。図1に示す発光管1は、水銀灯用安定器で点灯可能な定格ランプ電力360Wの始動器内蔵型メタルハライドランプ(本実施例の高圧金属蒸気放電灯)に用いる管壁負荷21(W/cm)のセラミックス製発光管であって、中央の発光部2と、その両端に設けた細管部3L、3Rが、透光性を有する多結晶アルミナで形成されている。なお、ここでの管壁負荷は、定格ランプ電力(W)/発光管全内表面積(cm)をいう。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an arc tube used in a high-pressure metal vapor discharge lamp according to the present invention. The arc tube 1 shown in FIG. 1 has a tube wall load 21 (W / cm 2 ) used for a starter built-in type metal halide lamp (high-pressure metal vapor discharge lamp of this embodiment) having a rated lamp power of 360 W that can be lit by a mercury lamp ballast. ), The central light emitting portion 2 and the thin tube portions 3L and 3R provided at both ends thereof are formed of translucent polycrystalline alumina. The tube wall load here refers to the rated lamp power (W) / the total inner surface area (cm 2 ) of the arc tube.

発光部2内には、発光物質として、希土類元素のハロゲン化物であるセリウムハロゲン化物、ツリウムハロゲン化物と、ナトリウムハロゲン化物と、カルシウムハロゲン化物と、タリウムハロゲン化物とが封入されると共に、放電触媒として、水銀および希ガスが封入されている。なお、細管部3L、3Rは、各々電極5と該電極にランプ電力を供給するための給電体6とで成る電極システム4L、4Rが挿通されて、その内部が気密に封止されている。 In the light emitting section 2, cerium halide, thulium halide, sodium halide, calcium halide, and thallium halide, which are halides of rare earth elements, are encapsulated as a light emitting substance, and as a discharge catalyst. Mercury and noble gases are enclosed. The thin tube portions 3L and 3R are inserted with electrode systems 4L and 4R each composed of an electrode 5 and a power feeder 6 for supplying lamp power to the electrodes, and the inside thereof is hermetically sealed.

次表1の実験データは、発光管1の発光部2内に封入するナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIを1〜120の数値範囲にわたって様々に違えると共に、その発光部2内にカルシウムハロゲン化物を封入しない点で上記メタルハライドランプと相違する同型のランプを実験用の試料として計16種類試作し、それら試料1〜16の各ランプについて、そのランプ効率(lm/W)と平均演色評価数(Ra)を測定すると共に、その光源色が蛍光ランプの光源色としてJISに明記されている光源色の温白色、白色および昼白色の範囲内であるか否かを○×で評価した結果を示すものである。

Figure 2006134704
Experimental data following Table 1, together made different variously sodium halide and cerium halide molar ratio NaI / CeI 3 of encapsulated within the light emitting portion 2 of the arc tube 1 over a value range of 1 to 120, the light emitting portion A total of 16 types of lamps of the same type that are different from the above-mentioned metal halide lamps in that calcium halide is not sealed in 2 are experimental samples, and the lamp efficiency (lm / W) of each of the samples 1 to 16 The average color rendering index (Ra) is measured, and whether the light source color is within the range of warm white, white and daylight white of the light source color specified in JIS as the light source color of the fluorescent lamp. It shows the result of the evaluation.
Figure 2006134704

この結果によれば、試料1および2の如く、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが1〜3の範囲であるときは、比視感度の高いセリウムハロゲン化物の緑色スペクトル放射が増大し、ランプ効率が、119〜120(lm/W)にまで達して、100(lm/W)以上の高効率を達成することができる一方、光源色が、緑色を帯びて、JISに明記されている光源色の温白色、白色および昼白色の範囲外となると共に、平均演色評価数(Ra)が、77〜78となり、80以上の高演色を達成することができない。 According to this result, as the sample 1 and 2, when sodium halide and cerium halide molar ratio NaI / CeI 3 of is in the range of 1-3, the green spectrum of high spectral luminous efficiency cerium halide Radiation increases, lamp efficiency reaches 119-120 (lm / W), and high efficiency of 100 (lm / W) or more can be achieved, while the light source color is tinged with green, JIS And the average color rendering index (Ra) is 77 to 78, and high color rendering of 80 or more cannot be achieved.

また、試料15および16の如く、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが110〜120の範囲であるときは、光源色がJIS準拠の温白色、白色および昼白色の範囲内となり、平均演色評価数(Ra)も86〜87となって、80以上の高演色を達成することができるが、ランプ効率が97〜99(lm/W)となり、100(lm/W)以上の高効率を達成することができない。 Also, as the samples 15 and 16, when sodium halide and cerium halide molar ratio NaI / CeI 3 of is in the range of 110 to 120, the warm white color light source according to JIS-compliant, white and daylight white range The average color rendering index (Ra) is 86 to 87, and high color rendering of 80 or more can be achieved. However, the lamp efficiency is 97 to 99 (lm / W) and 100 (lm / W). The above high efficiency cannot be achieved.

これに対し、試料3〜14の如く、モル組成比NaI/CeIが5〜100の範囲であるときは、ランプ効率が101〜118(lm/W)、平均演色評価数(Ra)が80〜86となり、光源色も、JIS準拠の温白色、白色および昼白色の範囲内となる。すなわち、緑色の発光を生ずるセリウムハロゲン化物と、赤からオレンジにかけて強い発光を生ずるナトリウムハロゲン化物のモル組成比を適正に選定して、可視光を全体的にバランスよく発光させれば、光源色を白色とすることができると同時に、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成することができる。 On the other hand, when the molar composition ratio NaI / CeI 3 is in the range of 5 to 100 as in Samples 3 to 14, the lamp efficiency is 101 to 118 (lm / W), and the average color rendering index (Ra) is 80. The light source color is also in the range of warm white, white and daylight white in accordance with JIS. That is, if the molar composition ratio of cerium halide that produces green light emission and sodium halide that produces strong light emission from red to orange is selected appropriately, and the visible light is emitted in a well-balanced manner, the light source color can be changed. It is possible to achieve white color, and at the same time, it is possible to achieve a high color rendering efficiency of 100 (lm / W) or higher and a high color rendering index (Ra) of 80 or higher.

しかし、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが5〜100の範囲内にある試料3〜14の各ランプを長時間点灯させる寿命試験を実施したところ、定格寿命中にランプ電圧が上昇して、立ち消えを生ずるものがあった。長時間点灯させたときにランプ電圧が上昇する原因としては、発光管1の最冷部位置が変化することが考えられる。 However, when a life test was performed in which each of the lamps of samples 3 to 14 in which the molar composition ratio NaI / CeI 3 of sodium halide to cerium halide was in the range of 5 to 100 was performed for a long time, There was something that caused the voltage to rise and disappear. As a cause of the increase in lamp voltage when the lamp is lit for a long time, the position of the coldest part of the arc tube 1 may be changed.

つまり、発光管1の最冷部は、細管部3L、3R内に存在するが、そのことにより、ランプを長時間点灯させると、細管部3L、3Rのセラミックスと希土類元素ハロゲン化物であるセリウムハロゲン化物とが反応して、セラミックスが侵食され、その侵食物が細管部3L、3R内に堆積するために、最冷部が当初の位置よりも発光部2に近くなってランプ電圧が上昇するものと考えられる。実際に、定格寿命中に立ち消えしたランプの発光管1を分析してみると、その細管部3L、3R内にセラミックスの侵食物が堆積していることが確認され、その侵食物の堆積度合や、ランプ電圧の上昇度合は、セリウムハロゲン化物を封入していない発光管を使用したランプよりも遥かに顕著であった。 That is, the coldest part of the arc tube 1 is present in the narrow tube portions 3L and 3R. Therefore, when the lamp is lit for a long time, the ceramics of the thin tube portions 3L and 3R and the cerium halogen which is a rare earth element halide. The ceramics are eroded by reaction with the chemicals, and the eroded food accumulates in the thin tube portions 3L and 3R, so that the coldest portion is closer to the light emitting portion 2 than the initial position and the lamp voltage is increased. it is conceivable that. Actually, when the arc tube 1 of the lamp that disappeared during the rated life was analyzed, it was confirmed that ceramic erosion was accumulated in the thin tube portions 3L and 3R. The degree of increase in the lamp voltage was much more remarkable than that of the lamp using the arc tube in which the cerium halide was not enclosed.

そこで、試料3〜14のランプに用いる発光管1の発光部2内に、希土類元素のハロゲン化物とセラミックスとの反応を抑える働きがある発光物質のカルシウムハロゲン化物(CaI)を追加的に封入して、それら各ランプの寿命試験を行ったところ、細管部3L、3R内にセラミックスの侵食物が堆積して発光管1の最冷部位置が変化することは抑制されるものの、試料3のランプは、定格寿命中に立ち消えする確率が高く、また、試料14のランプは、ランプ効率が100(lm/W)に達しなかった。 Therefore, a light emitting substance calcium halide (CaI 2 ) that additionally serves to suppress the reaction between the rare earth element halide and the ceramic is additionally enclosed in the light emitting portion 2 of the arc tube 1 used for the lamps of the samples 3 to 14. Then, when the life test of each of these lamps was performed, it was suppressed that the erosion of ceramics accumulated in the thin tube portions 3L and 3R and the position of the coldest portion of the arc tube 1 changed, but the sample 3 The lamp had a high probability of going out during the rated life, and the lamp of the sample 14 did not reach a lamp efficiency of 100 (lm / W).

その原因を分析すると、ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが8未満のときは、カルシウムハロゲン化物の封入量にかかわらず、早い時期に立ち消えを生じ、そのモル組成比が8以上のときは、定格寿命中にランプ電圧の上昇による立ち消えを生じないことが判った。また、そのモル組成比が95以下であれば、カルシウムハロゲン化物の封入量にかかわらず、ランプ効率100(lm/W)以上を達成できることが判った。 Analysis of the cause, when sodium halide and cerium halide molar ratio NaI / CeI 3 of less than 8, irrespective of the charging amount of calcium halide, resulting extinction early, its molar ratio When it was 8 or more, it was found that the lamp voltage did not disappear during the rated life. It was also found that if the molar composition ratio is 95 or less, a lamp efficiency of 100 (lm / W) or more can be achieved regardless of the amount of calcium halide enclosed.

したがって、発光管1の発光部2内に、希土類元素のハロゲン化物とセラミックスとの反応を抑えて発光管1の最冷部位置が変化することを抑制する働きがあるカルシウムハロゲン化物を封入し、且つその発光部2内に封入するナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIを8〜95の範囲に選定すれば、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成することができると同時に、長時間点灯してもランプ電圧の上昇による立ち消えが生じない長寿命のランプを得ることができる。 Accordingly, the light emitting portion 2 of the arc tube 1 is filled with calcium halide that has a function of suppressing the reaction between the rare earth element halide and the ceramic and suppressing the position of the coldest portion of the arc tube 1 from changing, and if selected molar ratio NaI / CeI 3 of sodium halide and cerium halide enclosed in its light-emitting portion 2 in the range of 8-95, lamp efficiency 100 (lm / W) or more and high efficiency, the average A high color rendering index (Ra) of 80 or more can be achieved, and at the same time, a long-life lamp can be obtained in which the lamp voltage does not go out even if the lamp is lit for a long time.

また、試料3〜14の各ランプについて、セリウムハロゲン化物の封入量は変えずに、カルシウムハロゲン化物の封入量のみを変えて、カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIを1〜100の範囲で様々に違えたものを多数試作し、各々のランプ効率、演色性及び光源色を評価したところ、モル組成比CaI/CeIの数値が小さいほど、ランプ効率は高くなるが、演色性は低下して光源色が白色範囲から外れてしまい、逆に、その数値が大きくなると、演色性が向上して光源色は白色となるが、ランプ効率が低下することが確認されると同時に、その数値を5〜60の範囲内に選定すれば、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成することができ、且つ光源色が白色となることが確認された。 In addition, for each of the lamps of Samples 3 to 14, the molar composition ratio CaI 2 / Ce 3 of calcium halide and cerium halide was changed by changing only the amount of calcium halide enclosed without changing the amount of cerium halide enclosed. Many prototypes with various differences in the range of 1 to 100 were manufactured, and each lamp efficiency, color rendering property and light source color were evaluated. As the molar composition ratio CaI 2 / CeI 3 was smaller, the lamp efficiency was higher. However, the color rendering is reduced and the light source color is out of the white range.On the contrary, when the numerical value is increased, the color rendering is improved and the light source color is white, but it is confirmed that the lamp efficiency is lowered. At the same time, if the numerical value is selected within the range of 5 to 60, the lamp efficiency is 100 (lm / W) or higher, and the average color rendering index (Ra) is 80 or higher. Rukoto can, and light source color may become white was confirmed.

更に、本実施例では、発光管1の管壁負荷が21(W/cm)となるように設計されているが、試料3〜14の各ランプについて、発光管1の管壁負荷を様々に違えたものを多数試作し、夫々のランプ効率、平均演色評価数、光源色およびランプ電圧上昇による立ち消え等について評価したところ、その管壁負荷が19(W/cm)よりも小さい場合は、発光管1の温度が低下して、セリウムハロゲン化物以外の封入物質の蒸発・発光が不十分となり、セリウムハロゲン化物の緑色スペクトル放射が際立ってしまうため、ランプ効率は100(lm/W)以上となるものの、平均演色評価数(Ra)は80より低くなり、光源色もJIS準拠の温白色、白色および昼白色の範囲から外れる結果となった。また、発光管1の管壁負荷が30(W/cm)より大きい場合は、発光管1の温度が急激に高くなるため、発光部2がその熱的負荷に耐えられず、定格寿命より遥かに早い時間で発光管のクラックやリークによるランプ不点を生ずる。 Furthermore, in the present embodiment, the tube wall load of the arc tube 1 is designed to be 21 (W / cm 2 ), but the tube wall load of the arc tube 1 is varied for each lamp of the samples 3 to 14. A number of prototypes were made and the lamp efficiency, average color rendering index, light source color, and extinction due to a rise in lamp voltage were evaluated. If the tube wall load was smaller than 19 (W / cm 2 ) The temperature of the arc tube 1 is lowered, the evaporation / light emission of the encapsulated material other than the cerium halide is insufficient, and the green spectrum radiation of the cerium halide is conspicuous, and the lamp efficiency is 100 (lm / W) or more. However, the average color rendering index (Ra) was lower than 80, and the light source color was also out of the range of warm white, white, and daylight white according to JIS. In addition, when the tube wall load of the arc tube 1 is greater than 30 (W / cm 2 ), the temperature of the arc tube 1 is rapidly increased, so that the light emitting part 2 cannot withstand the thermal load, and the rated life is exceeded. Lamp failure occurs due to arc tube cracks and leaks much earlier.

これに対し、発光管1の管壁負荷を19〜30(W/cm)の範囲に選定すると、平均演色評価数(Ra)が80以上となり、また、光源色もJISの範囲内となり、発光管のクラックやリークによるランプ不点も生じない。なお、水銀灯用安定器で点灯可能な180Wおよび220Wのランプと、専用安定器で点灯可能な150および400Wのランプについても、上記と同様の実験結果が得られた。 On the other hand, when the tube wall load of the arc tube 1 is selected within the range of 19 to 30 (W / cm 2 ), the average color rendering index (Ra) is 80 or more, and the light source color is within the JIS range. There are no lamp defects caused by arc tube cracks or leaks. Similar experimental results were obtained for 180 W and 220 W lamps that can be lit with mercury ballasts and 150 and 400 W lamps that can be lit with dedicated ballasts.

したがって、本実施例の高圧金属蒸気放電灯は、発光管1の管壁負荷が19〜30(W/cm)の範囲に選定され、その発光管1の発光部2内に、発光物質としてセリウムハロゲン化物、ナトリウムハロゲン化物及びカルシウムハロゲン化物が封入され、且つナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成NaI/CeIが8〜95の範囲に選定されると共に、カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIが5〜60の範囲に選定されており、これによって、ランプ効率100(lm/W)以上の高効率と、平均演色評価数(Ra)80以上の高演色を達成することができると同時に、光源色の白色度が高く、長時間点灯してもランプ電圧の上昇による立ち消えや発光管のクラックやリークによるランプ不点を生じない長寿命のランプを得ることができる。 Therefore, in the high-pressure metal vapor discharge lamp of the present embodiment, the tube wall load of the arc tube 1 is selected in the range of 19 to 30 (W / cm 2 ), and the light emitting portion 2 of the arc tube 1 is used as a luminescent substance. cerium halides, sodium halides and calcium halides are sealed, and with sodium halide and cerium halide molar composition NaI / CeI 3 of is selected in the range of 8-95, the calcium halide and cerium halide The molar composition ratio CaI 2 / CeI 3 is selected in the range of 5 to 60, which enables high efficiency of lamp efficiency of 100 (lm / W) or more and high color rendering of average color rendering index (Ra) of 80 or more. At the same time, the whiteness of the light source color is high. It can be obtained lamp life that does not cause the lamp not point due to leakage.

なお、本実施例の発光管1は、発光部2と細管部3L、3Rとが各々個別に成形されているが、これに限らず、発光部と細管部とが一体成形されたものでもよい。また、発光部の形状は、図示の如き紡錘形に限らず、円筒形あるいは楕円球形等であってもよい。また、本実施例では、発光管1の発光部2内に封入するセリウム以外の希土類元素のハロゲン化物として、ツリウム(Tm)のハロゲン化物を選択しているが、これに代えてディスプロシウム(Dy)やホルミウム(Ho)のハロゲン化物を選択してもよい。 In addition, although the light emission part 1 and the thin tube part 3L, 3R are each shape | molded separately by the arc tube 1 of a present Example, not only this but the light emission part and the thin tube part may be integrally molded. . Further, the shape of the light emitting part is not limited to the spindle shape as shown, but may be a cylindrical shape or an elliptical sphere shape. In this embodiment, thulium (Tm) halide is selected as the halide of rare earth elements other than cerium to be enclosed in the light emitting portion 2 of the arc tube 1, but instead of this, dysprosium ( A halide of Dy) or holmium (Ho) may be selected.

本発明は、店舗等の屋内照明や街路等の屋外照明として有用な高効率、高演色で、白色度が高く、且つ長寿命の高圧金属蒸気放電灯を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a high-efficiency, high color rendering, high whiteness, and long-life high-pressure metal vapor discharge lamp that is useful as indoor lighting in stores and outdoor lighting on streets.

本発明に係る高圧金属蒸気放電ランプに用いる発光管の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the arc tube used for the high pressure metal vapor discharge lamp which concerns on this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 発光管
2 発光部
3L 細管部
3R 細管部
4L 電極システム
4R 電極システム
5 電極
6 給電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emission tube 2 Light emission part 3L Thin tube part 3R Thin tube part 4L Electrode system 4R Electrode system 5 Electrode 6 Feeding body

Claims (2)

両端に電極を設けた発光管の発光部が透光性を有するセラミックス材料で形成された高圧金属蒸気放電灯において、前記発光部内に、発光物質としてセリウムハロゲン化物、ナトリウムハロゲン化物及びカルシウムハロゲン化物が封入され、前記ナトリウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比NaI/CeIが8〜95の範囲に選定されると共に、前記カルシウムハロゲン化物とセリウムハロゲン化物のモル組成比CaI/CeIが5〜60の範囲に選定されていることを特徴とする高圧金属蒸気放電灯。 In the high pressure metal vapor discharge lamp in which the light emitting part of the arc tube provided with electrodes at both ends is formed of a translucent ceramic material, cerium halide, sodium halide and calcium halide are used as the light emitting substance in the light emitting part. The molar composition ratio NaI / CeI 3 of the sodium halide and cerium halide is selected in the range of 8 to 95, and the molar composition ratio CaI 2 / CeI 3 of the calcium halide and cerium halide is 5 A high pressure metal vapor discharge lamp characterized by being selected in a range of ˜60. 前記発光管の管壁負荷が19〜30W/cmの範囲に選定されている請求項1記載の高圧金属蒸気放電灯。



High-pressure metal-vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the tube wall loading of said arc tube is selected in the range of 19~30W / cm 2.



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