JP2017098173A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、放電ランプに関する。 Embodiments described herein relate generally to a discharge lamp.
放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と、放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極とを備えた放電ランプがある。
従来、放電媒体は、金属ハロゲン化物、不活性ガス、および水銀を含んでいた。しかしながら、近年においては環境保護の観点から、放電媒体には水銀を含めないようにしている。
There is a discharge lamp provided with a light emitting part having a discharge space in which a discharge medium is enclosed, and a pair of electrodes protruding inside the discharge space and arranged to face each other at a predetermined distance.
Traditionally, discharge media have included metal halides, inert gases, and mercury. However, in recent years, mercury is not included in the discharge medium from the viewpoint of environmental protection.
ここで、放電媒体に水銀を含めないようにすると、全光束が低くなり、ひいては発光効率が低くなるという問題がある。そのため、発光部の温度(発光管温度)を高くすることで、発光効率の向上を図る技術が提案されている。 Here, if mercury is not included in the discharge medium, there is a problem that the total luminous flux becomes low and the luminous efficiency becomes low. Therefore, a technique for improving the light emission efficiency by increasing the temperature of the light emitting section (the arc tube temperature) has been proposed.
ところが、単に、発光部の温度を高くすると、発光部の寿命が短くなるという新たな問題が生じる。そのため、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプの開発が望まれていた。 However, simply raising the temperature of the light emitting part causes a new problem that the life of the light emitting part is shortened. Therefore, it has been desired to develop a discharge lamp that can improve the luminous efficiency and extend the life of the light emitting part.
本発明が解決しようとする課題は、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a discharge lamp capable of improving the light emission efficiency and extending the life of the light emitting part.
実施形態に係る放電ランプは、スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と;前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と;を具備している。
常温(25℃)における前記不活性ガスの圧力をX(atm)、前記発光部の肉厚の最大値をT(mm)、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をD(mm)、前記金属ハロゲン化物の重量をMm(μgf)、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をMs(μgf)とした場合に、以下の式で表されるAが10以上、30以下となり、以下の式で表されるMが45wt%以上、55wt%以下となる。
A=(X−10×T+7.3)×10−D3
M=(Ms/Mm)×100
A discharge lamp according to an embodiment includes: a light emitting portion having a discharge space in which a discharge medium containing a metal halide containing a scandium halide and an inert gas is sealed; and projects into the discharge space; And a pair of electrodes arranged to face each other at a predetermined distance.
The pressure of the inert gas at normal temperature (25 ° C.) is X (atm), the maximum value of the thickness of the light emitting portion is T (mm), and the dimension of the discharge space at the position where the thickness of the light emitting portion is maximum. Is D (mm), the weight of the metal halide is Mm (μgf), and the weight of the scandium halide is Ms (μgf), A represented by the following formula is 10 or more and 30 or less. M represented by the following formula is 45 wt% or more and 55 wt% or less.
A = (X−10 × T + 7.3) × 10−D 3
M = (Ms / Mm) × 100
本発明の実施形態によれば、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a discharge lamp capable of improving the light emission efficiency and extending the life of the light emitting part.
実施形態に係る発明は、スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と;前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と;を具備する放電ランプである。
常温(25℃)における前記不活性ガスの圧力をX(atm)、前記発光部の肉厚の最大値をT(mm)、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をD(mm)、前記金属ハロゲン化物の重量をMm(μgf)、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をMs(μgf)とした場合に、以下の式で表されるAが10以上、30以下となり、以下の式で表されるMが45wt%以上、55wt%以下となる。
A=(X−10×T+7.3)×10−D3
M=(Ms/Mm)×100
この放電ランプによれば、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる。
The invention according to the embodiment includes: a light emitting unit having a discharge space in which a discharge medium containing a metal halide containing a scandium halide and an inert gas is sealed; and projecting into the discharge space; A pair of electrodes arranged opposite to each other at a distance of
The pressure of the inert gas at normal temperature (25 ° C.) is X (atm), the maximum value of the thickness of the light emitting portion is T (mm), and the dimension of the discharge space at the position where the thickness of the light emitting portion is maximum. Is D (mm), the weight of the metal halide is Mm (μgf), and the weight of the scandium halide is Ms (μgf), A represented by the following formula is 10 or more and 30 or less. M represented by the following formula is 45 wt% or more and 55 wt% or less.
A = (X−10 × T + 7.3) × 10−D 3
M = (Ms / Mm) × 100
According to this discharge lamp, the luminous efficiency can be improved and the life of the light emitting part can be extended.
また、前記金属ハロゲン化物は、インジウムのハロゲン化物をさらに含むことができる。前記インジウムのハロゲン化物の重量をMi(μgf)とした場合に、以下の式で表されるM1が0.1wt%以上、1.0wt%以下となる。
M1=(Mi/Mm)×100
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、発光色が黄色みを帯びるようになるのを抑制することができる。
The metal halide may further include an indium halide. When the weight of the indium halide is Mi (μgf), M1 represented by the following formula is 0.1 wt% or more and 1.0 wt% or less.
M1 = (Mi / Mm) × 100
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that luminescent color comes to become yellowish.
また、前記金属ハロゲン化物は、亜鉛のハロゲン化物をさらに含むことができる。前記亜鉛のハロゲン化物の重量をMz(μgf)とした場合に、以下の式で表されるM2が0.5wt%以上、3.0wt%以下となる。
M2=(Mz/Mm)×100
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、ランプ電圧(安定点灯時に印加される電圧)が低下するのを抑制することができる。
The metal halide may further include a zinc halide. When the weight of the zinc halide is Mz (μgf), M2 represented by the following formula is 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less.
M2 = (Mz / Mm) × 100
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that lamp voltage (voltage applied at the time of stable lighting) falls.
また、前記放電空間の体積をV(μL)とした場合に、以下の式で表されるSが7μgf/μL以上、15μgf/μL以下となるようにすることができる。
S=(Mm/V)×100
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、金属ハロゲン化物により遮られることで、光が発光部から取り出しづらくなるのを抑制することができる。
In addition, when the volume of the discharge space is V (μL), S represented by the following formula can be 7 μgf / μL or more and 15 μgf / μL or less.
S = (Mm / V) × 100
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that it becomes difficult to take out light from a light emission part by being interrupted by a metal halide.
また、前記放電媒体は、実質的に水銀を含まないようにすることができる。
この放電ランプによれば、放電媒体が実質的に水銀を含まないものであっても、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる。
Further, the discharge medium may be substantially free of mercury.
According to this discharge lamp, even if the discharge medium does not substantially contain mercury, it is possible to improve the light emission efficiency and extend the life of the light emitting part.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
本発明の実施形態に係る放電ランプは、例えば、自動車の前照灯に用いられるHID(High Intensity Discharge)ランプとすることができる。また、放電ランプが自動車の前照灯に用いられるHIDランプである場合には、いわゆる水平点灯を行うものとすることができる。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings.
The discharge lamp according to the embodiment of the present invention can be, for example, an HID (High Intensity Discharge) lamp used for an automobile headlamp. Further, when the discharge lamp is an HID lamp used for a headlight of an automobile, so-called horizontal lighting can be performed.
本発明の実施形態に係る放電ランプの用途は、自動車の前照灯に限定されるわけではないが、ここでは一例として、放電ランプが自動車の前照灯に用いられるHIDランプである場合を例に挙げて説明する。 Although the use of the discharge lamp according to the embodiment of the present invention is not limited to a vehicle headlamp, here, as an example, a case where the discharge lamp is an HID lamp used for a vehicle headlamp is an example. Will be described.
図1は、本実施の形態に係る放電ランプ100を例示するための模式図である。
なお、図1においては、放電ランプ100を自動車に取り付けた場合に、前方となる方向を前端側、後方となる方向を後端側、上方となる方向を上端側、下方となる方向を下端側としている。
FIG. 1 is a schematic diagram for illustrating a
In addition, in FIG. 1, when the
図1に示すように、放電ランプ100には、バーナー101およびソケット102が設けられている。
バーナー101には、外管5、内管1、電極マウント3、サポートワイヤ35、スリーブ4、および金属バンド71が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
The
外管5は、内管1の外側に内管1と同芯に設けられている。すなわち、バーナー101は、外管5と内管1とによる二重管構造を有している。外管5は、内管1の円筒部14付近に接合(溶着)されている。
内管1と外管5との間に形成された閉空間には、ガスが封入されている。封入されるガスは、誘電体バリア放電が可能なガスとすることができる。封入されるガスは、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガス、またはこれらの混合ガスとすることができる。ガスの封入圧力は、例えば、常温(25℃)で0.3atm以下とすることができる。なお、ガスの封入圧力は、常温(25℃)で0.1atm以下とすることがより好ましい。
The
Gas is enclosed in a closed space formed between the inner tube 1 and the
外管5は、内管1の材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、且つ、紫外線遮断性を有する材料から形成することが好ましい。外管5は、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物が添加された石英ガラスから形成することができる。
The
内管1は、発光部11、封止部12、境界部13、および円筒部14を有する。発光部11、封止部12、境界部13、および円筒部14は、一体に形成することができる。
内管1(発光部11、封止部12、境界部13、および円筒部14)は、透光性と耐熱性を有する材料から形成されている。内管1は、例えば、石英ガラスなどから形成することができる。
The inner tube 1 has a
The inner tube 1 (the
発光部11は、ほぼ楕円体状の外形形状を有している。発光部11は、内管1の中央付近に設けられている。内管1の軸方向における発光部11の寸法(球体長)は、例えば、8mm程度とすることができる。内管1の軸方向に直交する方向における発光部11の寸法は、例えば、5mm程度とすることができる。
The
発光部11の内部には、放電空間111が設けられている。放電空間111の中央部分は、ほぼ円柱状を呈している。放電空間111の両端部分は、ほぼ円錐状を呈している。
A
放電空間111には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、金属ハロゲン化物2と、不活性ガスとを含む。
A discharge medium is enclosed in the
また、本実施の形態に係る放電ランプ100においては、環境保護の観点から、放電媒体は、実質的に水銀を含まないものとしている。なお、本明細書において、「実質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないだけではなく、水銀が不純物程度に含まれる場合も許容される。例えば、放電媒体は、放電空間111中において、2mg/cc未満となるのであれば水銀を含むことができる。
In the
金属ハロゲン化物2は、例えば、スカンジウムのハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物などを含むものとすることができる。
ハロゲンとしては、例えば、ヨウ素を例示することができる。ただし、ヨウ素の代わりに臭素や塩素などを用いることもできる。
The
As the halogen, for example, iodine can be exemplified. However, bromine or chlorine can be used instead of iodine.
放電空間111に封入される不活性ガスは、例えば、キセノンとすることができる。また、キセノンの他に、ネオン、アルゴン、クリプトンなどを用いたり、これらを組み合わせた混合ガスを用いることもできる。不活性ガスの封入圧力は、目的に応じて変更することができる。例えば、全光束を増加させる場合には、封入圧力は、常温(25℃)で10atm以上、20atm以下にすることが好ましい。
The inert gas sealed in the
封止部12は、板状を呈し、発光部11の両端部のそれぞれに接合されている。封止部12は、例えば、ピンチシール法を用いて形成することができる。なお、封止部12は、シュリンクシール法により形成され、円柱状を呈したものであってもよい。一方の封止部12には、境界部13を介して円筒部14が接合されている。
The sealing
境界部13および円筒部14は、封止部12の、発光部11側とは反対側の端部に接合されている。
The
電極マウント3は、封止部12の内部に設けられている。
電極マウント3は、金属箔31、電極32、コイル33、およびリード線34を有する。
The
The
金属箔31は、封止部12の内部に設けられている。金属箔31は、電極32の、放電空間111側とは反対側の端部の近傍に接合されている。
金属箔31は、薄板状を呈し、例えば、モリブデン、レニウムモリブテン、タングステン、レニウムタングステンなどから形成することができる。
The
The
電極32は、線状を呈している。電極32の断面形状は、例えば、円形とすることができる。電極32の太さ寸法(断面形状が円形の場合には直径寸法)は、0.2mm以上、0.4mm以下とすることができる。
The
なお、電極32の太さ寸法は、電極32が延びる方向において一定でなくてもよい。例えば、電極32の太さ寸法は、先端部側が基端部側よりも大きくなっていてもよい。また、電極32の先端部が球形となっていてもよい。また、直流点灯タイプのように、一方の電極の太さ寸法と、他方の電極の太さ寸法が異なるものであってもよい。
The thickness dimension of the
電極32の一方の端部は、放電空間111内に突出している。すなわち、電極32の一端は放電空間111の内部に設けられ、他端は封止部12の内部に設けられている。一対の電極32は、所定の距離を置いて互いに対向するように設けられている。一対の電極32の先端同士の間の距離(電極間距離)は、例えば、3.4mm以上、4.4mm以下とすることができる。電極32の他方の端部は、金属箔31の、発光部11側の端部近傍に接合されている。電極32と金属箔31の接合は、例えば、レーザ溶接により行うことができる。
One end of the
電極32は、例えば、純タングステン、ドープタングステン、レニウムタングステンなどから形成することができる。なお、電極32は、トリウムを含有していてもよいし、トリウムを含有していなくてもよい。
The
コイル33は、封止部12にクラックが発生するのを抑制するために設けられている。 コイル33は、例えば、ドープタングステンからなる金属線から形成することができる。コイル33は、封止部12の内部に設けられている。コイル33は、電極32の外側に巻きつけられている。例えば、コイル33の線径は30μm〜100μm程度、コイルピッチは600%以下とすることができる。
The
リード線34は、線状を呈している。リード線34の断面形状は、例えば、円形とすることができる。リード線34は、例えば、モリブデンなどから形成することができる。リード線34の一方の端部側は、金属箔31の、発光部11側とは反対側の端部近傍に接合されている。リード線34と金属箔31の接合は、レーザ溶接により行うことができる。リード線34の他方の端部側は、内管1の外部にまで延びている。
The
サポートワイヤ35は、L字状を呈し、放電ランプ100の前端側から出ているリード線34の端部に接合されている。サポートワイヤ35とリード線34との接合は、レーザ溶接により行うことができる。サポートワイヤ35は、例えば、ニッケルから形成することができる。
The
スリーブ4は、サポートワイヤ35の、内管1と平行に延びる部分を覆っている。スリーブ4は、例えば、円筒状を呈している。スリーブ4は、例えば、セラミックスから形成することができる。
The
金属バンド71は、外管5の後端側の端部近傍に固定されている。
The
ソケット102は、本体部6、取り付け金具72、底部端子81、および側部端子82を有する。
本体部6は、樹脂などの絶縁性材料から形成されている。本体部6の内部には、リード線34の後端側、サポートワイヤ35の後端側、およびスリーブ4の後端側が設けられている。
The
The main body 6 is made of an insulating material such as resin. Inside the main body 6, a rear end side of the
取り付け金具72は、本体部6の端部に設けられている。取り付け金具72は、本体部6の前端側に設けられている。取り付け金具72は、本体部6から突出している。取り付け金具72は、金属バンド71を保持する。取り付け金具72により金属バンド71を保持することで、バーナー101がソケット102に保持される。
The mounting
底部端子81は、本体部6の内部に設けられている。底部端子81は、本体部6の後端側に設けられている。底部端子81は、導電性材料から形成されている。底部端子81は、リード線34と電気的に接続されている。
The
側部端子82は、本体部6の側壁に設けられている。側部端子82は、本体部6の後端側に設けられている。側部端子82は、導電性材料から形成されている。側部端子82は、サポートワイヤ35と電気的に接続されている。
The
底部端子81と側部端子82は、図示しない点灯回路と電気的に接続される。この場合、底部端子81は、点灯回路の高圧側と電気的に接続される。側部端子82は、点灯回路の低圧側と電気的に接続される。
The
放電ランプ100が自動車の前照灯に用いられるものである場合には、放電ランプ100は、中心軸(管軸)がほぼ水平の状態で、且つ、サポートワイヤ35がほぼ下端側(下方)に位置するように取り付けられる。なお、この様な方向に取り付けられた放電ランプ100を点灯することは、水平点灯と称される。
When the
ここで、実質的に水銀を含まない放電媒体を用いる場合には、全光束が低くなり、ひいては発光効率が低くなるという問題がある。なお、発光効率は、「全光束/ランプ電力(安定点灯時における印加電力)」である。
この場合、発光部11の温度(発光管温度)が高くなるようにすれば、全光束が高くなり、ひいては発光効率が高くなる。
Here, in the case of using a discharge medium that does not substantially contain mercury, there is a problem that the total luminous flux becomes low and the luminous efficiency becomes low. The luminous efficiency is “total luminous flux / lamp power (applied power during stable lighting)”.
In this case, if the temperature of the light emitting unit 11 (the arc tube temperature) is increased, the total luminous flux is increased, and the luminous efficiency is increased.
このことは、以下のように説明することができる。つまり、発光部11の温度が高くなれば、金属ハロゲン化物2の蒸気圧が高くなる。金属ハロゲン化物2の蒸気圧が高くなれば、電極32から放出された電子と、金属ハロゲン化物2の分子とが衝突する割合が増える。電子と金属ハロゲン化物2の分子とが衝突する割合が増えると、全光束が増加し、ひいては発光効率も高くなる。
This can be explained as follows. That is, when the temperature of the
本発明者の得た知見によれば、発光部11の温度は、放電媒体に含まれる不活性ガス(例えば、キセノン)の常温(25℃)における圧力X(atm)、発光部11の肉厚の最大値T(mm)、および、発光部11の肉厚が最大となる位置における放電空間111の寸法D(mm)により制御することができる。
According to the knowledge obtained by the present inventor, the temperature of the
この場合、放電媒体に含まれる不活性ガスの常温(25℃)における圧力Xが、10atm以上、20atm以下であれば、不活性ガスの圧力Xの上昇にほぼ比例して、発光部11の温度が上昇する。不活性ガスの圧力Xと、発光部11の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、不活性ガスの圧力が13.5atmの場合に、発光部11の温度は920℃程度となる。
In this case, if the pressure X of the inert gas contained in the discharge medium at normal temperature (25 ° C.) is 10 atm or more and 20 atm or less, the temperature of the
また、発光部11の肉厚が減少した場合には、熱の拡散がされにくくなり、局所的な温度上昇が生じ易くなる。この場合、発光部11の肉厚の最大値Tの減少にほぼ比例して、発光部11の温度が上昇する。発光部11の肉厚の最大値Tと、発光部11の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、発光部11の肉厚の最大値Tが1.85mmの場合に、発光部11の温度は920℃程度となる。
Further, when the thickness of the
また、放電空間111の寸法が減少した場合には、電極32間において発生した放電と、発光部11の内壁11aとの間の距離が短くなる。そのため、放電空間111の寸法が減少した場合には、発光部11の温度が上昇する。この場合、発光部11の肉厚が最大となる位置における放電空間111の寸法Dの減少にほぼ比例して、発光部11の温度が上昇する。発光部11の肉厚が最大となる位置における放電空間111の寸法Dと、発光部11の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、発光部11の肉厚が最大となる位置における放電空間111の寸法Dが2.5mmの場合に、発光部11の温度は920℃程度となる。
Further, when the size of the
本発明者は検討の結果、以下の式で表されるAを用いれば、発光効率の向上を図ることができるとの知見を得た。
A=(X−10×T+7.3)×10−D3
なお、X(atm)は常温(25℃)における不活性ガスの圧力、T(mm)は発光部11の肉厚の最大値、D(mm)は発光部11の肉厚が最大となる位置における放電空間111の寸法である。
前述したように、X、T、およびDは、発光部11の温度に関係するものである。
例えば、X=15(atm)、T=1.85(mm)、D=2.4(mm)の場合は、A=24.176となる。
As a result of investigation, the present inventor has obtained knowledge that the luminous efficiency can be improved by using A represented by the following formula.
A = (X−10 × T + 7.3) × 10−D 3
X (atm) is the pressure of the inert gas at room temperature (25 ° C.), T (mm) is the maximum value of the thickness of the
As described above, X, T, and D are related to the temperature of the
For example, when X = 15 (atm), T = 1.85 (mm), and D = 2.4 (mm), A = 24.176.
なお、一般的には、図1に示すように、発光部11の肉厚は、発光部11の中央近傍において最大となる。また、発光部11の肉厚、および放電空間111の寸法は、発光部11のX線写真を撮影し、撮影されたX線写真に基づいて求めることができる。不活性ガスの圧力は、以下の様にして求めることができる。まず、水中において発光部11を切断し、発光部11から排出された不活性ガスの体積を測定する。次に、前述したX線写真に基づいて放電空間111の体積を求める。そして、不活性ガスの体積と、放電空間111の体積とから不活性ガスの圧力を求める。
In general, as shown in FIG. 1, the thickness of the
発光部11の温度に関係する「A」を用いれば、発光効率の向上を図ることができる。
ところが、発光部11の温度を高くしすぎると、発光部11の寿命が短くなるという新たな問題が生じる。
発光部11の温度を高くしすぎると、発光部11の寿命が短くなるのは、以下のように説明することができる。つまり、発光部11の温度を高くしすぎると、金属ハロゲン化物2と発光部11の内壁11aとの化学反応が促進される。金属ハロゲン化物2と発光部11の内壁11aとの化学反応が促進されると、発光部11の内壁11aが曇り、全光束が減少する。そのため、発光部11の温度を高くしすぎると、発光部11の内壁11aが曇りやすくなり、発光部11の寿命が短くなることになる。
If “A” related to the temperature of the
However, if the temperature of the
The reason why the lifetime of the
この様に、発光部11の温度に関係する「A」のみでは、発光効率の向上と発光部11の長寿命化を図ることは難しい。
In this way, it is difficult to improve the light emission efficiency and extend the life of the
ここで、金属ハロゲン化物2の組成によっても、発光効率の向上を図ることができる。この場合、金属ハロゲン化物2の組成を変化させても、発光部11の温度変化は少ない。そのため、金属ハロゲン化物2の組成によっても、発光効率の向上と発光部11の長寿命化を図ることができる。
Here, the luminous efficiency can be improved also by the composition of the
前述したように、金属ハロゲン化物2は、スカンジウムのハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物などを含んでいる。
この場合、スカンジウムのハロゲン化物の量を増やせば全光束を増加させることができ、ひいては発光効率の向上を図ることができる。ところが、スカンジウムのハロゲン化物の量を増やしすぎると、全光束がかえって減少し、ひいては発光効率の向上を図ることができなくなる。そのため、スカンジウムのハロゲン化物の割合は、適正な範囲とする必要がある。
As described above, the
In this case, if the amount of scandium halide is increased, the total luminous flux can be increased, and as a result, the luminous efficiency can be improved. However, if the amount of scandium halide is increased too much, the total luminous flux is decreased, and the luminous efficiency cannot be improved. Therefore, the ratio of the scandium halide must be in an appropriate range.
スカンジウムのハロゲン化物の割合は、以下の式で表すことができる。
M=(Ms/Mm)×100
Mm(μgf)は金属ハロゲン化物2の重量であり、Ms(μgf)はスカンジウムのハロゲン化物の重量である。
例えば、ScI3:NaI:ZnI2:InBr=51.9wt%:46.9wt%:1.0wt%:0.2wt%の場合は、M=51.9wt%である。
The proportion of scandium halide can be expressed by the following formula.
M = (Ms / Mm) × 100
Mm (μgf) is the weight of the
For example, when ScI 3 : NaI: ZnI 2 : InBr = 51.9 wt%: 46.9 wt%: 1.0 wt%: 0.2 wt%, M = 51.9 wt%.
スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「M」のみを用いても、発光効率の向上と発光部11の長寿命化を図ることができる。
ところが、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「M」のみを用いたのでは、高い発光効率を得ることができない。例えば、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「M」のみを用いたのでは、発光効率が94 lm/W(ルーメン/ワット)以上となるようにするのは難しい。
Even if only “M” relating to the proportion of scandium halide is used, the luminous efficiency can be improved and the life of the
However, if only “M” relating to the proportion of scandium halide is used, high luminous efficiency cannot be obtained. For example, if only “M” relating to the proportion of scandium halide is used, it is difficult to achieve a luminous efficiency of 94 lm / W (lumen / watt) or more.
そこで、本実施の形態に係る放電ランプ100においては、発光部11の温度に関係する「A」と、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「M」とにより、発光効率の向上と発光部11の長寿命化を図るようにしている。
Therefore, in the
表1は、「A」および「M」と、発光効率および発光部11の寿命と、の関係を例示するための表である。
なお、発光効率の評価においては、94 lm/W(ルーメン/ワット)以上を「○」とし、94 lm/W未満を「×」としている。
発光部11の寿命の評価においては、放電ランプ100を2000時間点灯し、初期の全光束に対する2000時間経過後の全光束の割合が60%以上となった場合を「○」とし、60%未満となった場合を「×」としている。
Table 1 is a table for illustrating the relationship between “A” and “M” and the light emission efficiency and the lifetime of the
In the evaluation of luminous efficiency, 94 lm / W (lumen / watt) or more is “◯”, and less than 94 lm / W is “x”.
In the evaluation of the life of the
表1から分かるように、「A」が30を超えると、発光部11の温度が高くなりすぎる。この場合、発光部11の温度が高いので発光効率の評価は「○」となる。ところが、発光部11の温度が高くなりすぎるので、発光部11の寿命の評価は「×」となる。
As can be seen from Table 1, when “A” exceeds 30, the temperature of the
「A」が10以上、30以下の範囲では、発光部11の温度が高くなりすぎることがないので、発光部11の寿命の評価は「○」となる。ところが、発光部11の温度だけでは高い発光効率が得られず発光効率の評価は「×」となる。
しかしながら、「M」が45wt%以上、55wt%以下の範囲では、「M」による発光効率の向上が寄与するので、発光効率の評価は「○」となる。
When “A” is in the range of 10 or more and 30 or less, the temperature of the
However, in the range where “M” is 45 wt% or more and 55 wt% or less, the improvement of the light emission efficiency due to “M” contributes, and thus the evaluation of the light emission efficiency is “◯”.
「A」が10未満になると、発光部11の温度が低くなりすぎる。この場合、発光部11の温度が低いので、発光部11の寿命の評価は「○」となる。ところが、発光部11の温度が低くなりすぎるので、発光効率の評価は「×」となる。
「M」が45wt%以上、55wt%以下の範囲では、「M」による発光効率の向上が寄与するが、「A」による発光効率の向上が少ないため、発光効率の評価は「×」となる。
If “A” is less than 10, the temperature of the
In the range where “M” is 45 wt% or more and 55 wt% or less, the improvement of the light emission efficiency due to “M” contributes, but since the improvement of the light emission efficiency due to “A” is small, the evaluation of the light emission efficiency becomes “×”. .
そのため、表1から分かるように、「A」が10以上、30以下、且つ、「M」が45wt%以上、55wt%以下となるようにすれば、発光効率の向上と発光部11の長寿命化とを図ることができる。
Therefore, as can be seen from Table 1, if “A” is 10 or more and 30 or less and “M” is 45 wt% or more and 55 wt% or less, the luminous efficiency is improved and the
ここで、金属ハロゲン化物2に含まれているインジウムのハロゲン化物、および亜鉛のハロゲン化物も、スカンジウムのハロゲン化物ほどではないが、発光効率の向上に寄与する。
本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「M1」が1.0wt%を超えると、全光束が減少することが判明した。また、「M1」が0.1wt%未満となると、発光色が黄色みを帯びるようになることが判明した。そのため、「M1」は、0.1wt%以上、1.0wt%以下となるようにすることが好ましい。
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、発光色が黄色みを帯びるようになるのを抑制することができる。
M1=(Mi/Mm)×100
Mm(μgf)は金属ハロゲン化物2の重量であり、Mi(μgf)はインジウムのハロゲン化物の重量である。
Here, the halide of indium and the halide of zinc contained in the
According to the knowledge obtained by the present inventor, it was found that the total luminous flux decreases when “M1” represented by the following formula exceeds 1.0 wt%. It was also found that when “M1” was less than 0.1 wt%, the emission color became yellowish. Therefore, “M1” is preferably 0.1 wt% or more and 1.0 wt% or less.
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that luminescent color comes to become yellowish.
M1 = (Mi / Mm) × 100
Mm (μgf) is the weight of the
また、本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「M2」が、3.0wt%を超えると、全光束が減少することが判明した。また、「M2」が0.5wt%未満となると、ランプ電圧(安定点灯時に印加される電圧)が低下することが判明した。そのため、「M2」は、0.5wt%以上、3.0wt%以下となるようにすることが好ましい。
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、ランプ電圧(安定点灯時に印加される電圧)が低下するのを抑制することができる。
M2=(Mz/Mm)×100
Mm(μgf)は金属ハロゲン化物2の重量であり、Mz(μgf)は亜鉛のハロゲン化物の重量である。
Further, according to the knowledge obtained by the present inventor, it was found that the total luminous flux decreases when “M2” represented by the following formula exceeds 3.0 wt%. Further, it has been found that when “M2” is less than 0.5 wt%, the lamp voltage (voltage applied during stable lighting) decreases. Therefore, “M2” is preferably 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less.
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that lamp voltage (voltage applied at the time of stable lighting) falls.
M2 = (Mz / Mm) × 100
Mm (μgf) is the weight of the
また、金属ハロゲン化物2の量も発光効率の向上に寄与する。例えば、金属ハロゲン化物2の量が少なくなりすぎると、発光に寄与する金属ハロゲン化物2の量が少なくなるので全光束が減少し、発光効率の向上が図れなくなる。金属ハロゲン化物2の量が多くなりすぎると、発光部11の内部において、光が金属ハロゲン化物2により遮られる。そのため、発光部11の外部に光が取り出しづらくなる。
本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「S」が、7μgf/μL以上、15μgf/μL以下とすることが好ましい。
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、金属ハロゲン化物により遮られることで、光が発光部から取り出しづらくなるのを抑制することができる。
S=(Mm/V)×100
Mm(μgf)は金属ハロゲン化物2の重量であり、V(μL)は放電空間111の体積である。
Further, the amount of the
According to the knowledge obtained by the present inventors, “S” represented by the following formula is preferably 7 μgf / μL or more and 15 μgf / μL or less.
In this way, it is possible to suppress a decrease in the total luminous flux. Moreover, it can suppress that it becomes difficult to take out light from a light emission part by being interrupted by a metal halide.
S = (Mm / V) × 100
Mm (μgf) is the weight of the
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1 内管、2 金属ハロゲン化物、5 外管、11 発光部、12 封止部、32 電極、100 放電ランプ、101 バーナー、102 ソケット、111 放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner tube, 2 Metal halide, 5 Outer tube, 11 Light emission part, 12 Sealing part, 32 Electrode, 100 Discharge lamp, 101 Burner, 102 Socket, 111 Discharge space
Claims (5)
前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と;
を具備し、
常温(25℃)における前記不活性ガスの圧力をX(atm)、前記発光部の肉厚の最大値をT(mm)、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をD(mm)、前記金属ハロゲン化物の重量をMm(μgf)、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をMs(μgf)とした場合に、
以下の式で表されるAが10以上、30以下となり、
以下の式で表されるMが45wt%以上、55wt%以下となる放電ランプ。
A=(X−10×T+7.3)×10−D3
M=(Ms/Mm)×100 A light emitting part having a discharge space in which a discharge medium containing a metal halide containing a scandium halide and an inert gas is enclosed;
A pair of electrodes protruding into the discharge space and arranged to face each other at a predetermined distance;
Comprising
The pressure of the inert gas at normal temperature (25 ° C.) is X (atm), the maximum value of the thickness of the light emitting portion is T (mm), and the dimension of the discharge space at the position where the thickness of the light emitting portion is maximum. Is D (mm), the weight of the metal halide is Mm (μgf), and the weight of the scandium halide is Ms (μgf),
A represented by the following formula is 10 or more and 30 or less,
A discharge lamp in which M represented by the following formula is 45 wt% or more and 55 wt% or less.
A = (X−10 × T + 7.3) × 10−D 3
M = (Ms / Mm) × 100
前記インジウムのハロゲン化物の重量をMi(μgf)とした場合に、
以下の式で表されるM1が0.1wt%以上、1.0wt%以下となる請求項1記載の放電ランプ。
M1=(Mi/Mm)×100 The metal halide further includes an indium halide,
When the weight of the indium halide is Mi (μgf),
The discharge lamp according to claim 1, wherein M1 represented by the following formula is 0.1 wt% or more and 1.0 wt% or less.
M1 = (Mi / Mm) × 100
前記亜鉛のハロゲン化物の重量をMz(μgf)とした場合に、
以下の式で表されるM2が0.5wt%以上、3.0wt%以下となる請求項1または2に記載の放電ランプ。
M2=(Mz/Mm)×100 The metal halide further comprises a halide of zinc;
When the weight of the zinc halide is Mz (μgf),
The discharge lamp according to claim 1 or 2, wherein M2 represented by the following formula is 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less.
M2 = (Mz / Mm) × 100
S=(Mm/V)×100 The discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein when the volume of the discharge space is V (µL), S represented by the following formula is 7 µgf / µL or more and 15 µgf / µL or less. .
S = (Mm / V) × 100
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