JP2596019B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents

Metal vapor discharge lamp

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は透光性アルミナ管よりなる発光管を有する金
属蒸気放電灯の改良に関し、特に発光管に封入する金属
ハロゲン化物の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a metal vapor discharge lamp having an arc tube made of a translucent alumina tube, and more particularly to an improvement in a metal halide sealed in the arc tube.

[従来の技術] 従来より一般照明用光源として屋内及び屋外に使用さ
れている石英製発光管を用いた金属蒸気放電灯は、発光
管に封入する金属ハロゲン化物により発光放射スペクト
ルのうち黄色−青色領域に集中した放射が得られ、赤色
の放射が少ないために演色性が悪いということはよく知
られている。
[Prior Art] Conventionally, a metal vapor discharge lamp using a quartz arc tube used indoors and outdoors as a light source for general illumination uses a metal halide sealed in the arc tube to emit yellow-blue light in the emission spectrum. It is well known that a concentrated radiation is obtained in a region and the color rendering is poor due to a small amount of red emission.

そこで、発光管内金属ハロゲン化物の封入量及び発光
管動作温度等を適正に制御することにより、高い蒸気圧
を有する金属ハロゲン化物を封入することが可能とな
り、演色性及び発光効率の両方を改善しうるようになっ
た。
Therefore, by appropriately controlling the amount of metal halide in the arc tube and the operating temperature of the arc tube, it is possible to encapsulate a metal halide having a high vapor pressure, thereby improving both color rendering properties and luminous efficiency. I got it.

このようにして改善した実用性の高い放電灯として、
発光管内にヨウ化ディスプロシウム及びヨウ化タリウム
を封入した放電灯、又はヨウ化ナトリウム、ヨウ化タリ
ウム及びヨウ化インジウムを封入した放電灯等が知られ
ている。
As a highly practical discharge lamp improved in this way,
Discharge lamps in which dysprosium iodide and thallium iodide are sealed in an arc tube, discharge lamps in which sodium iodide, thallium iodide and indium iodide are sealed, and the like are known.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記した放電灯においても、その放射
スペクトルは本質的に赤色部に強い発光ラインを有する
ものではなく、特に前者のヨウ化ディスプロシウムを封
入した放電灯の場合発光管端部温度を高めることによ
り、分子発光形に特有な半値幅の狭い近接した線状スペ
クトル又は帯状スペクトルを有し、赤色部に非常に幅の
広い連続スペクトルを生じさせることが可能となるが、
発光管温度をより高めなければならず、発光管材料であ
る石英が熱的影響を受け短寿命化及びその発光色にバラ
ツキが生じやすい等の欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, even in the above-described discharge lamp, the emission spectrum thereof does not essentially have a strong light emission line in the red part. In the case of electric lamps, by increasing the temperature at the arc tube end, it is possible to have a narrow linear spectrum or band-like spectrum with a narrow half-width specific to the molecular emission form, and to generate a very wide continuous spectrum in the red part. Will be possible,
The temperature of the arc tube must be increased, and the quartz, which is the material of the arc tube, is thermally affected, and thus has a shortcoming such as a shortened life and a variation in the luminescent color.

又、後者の場合は原子スペクトル発光形であるために
発光管端部温度を前者ほど高める必要はないが、赤色部
に発光する金属ハロゲン物のスペクトルはなく、ヨウ化
ナトリウムの発光によって色温度を低下せしめ、効率を
高めているがそのために演色性は低くなっている。そこ
で、この種放電灯の演色性を高めるために610nm及び670
nmに強い発光スペクトルを有するヨウ化リチウムを封入
すると発光管材料の石英をリチウムイオンが透過し、リ
チウム発光が短時間のうち消滅して発光特性が変化した
り、石英とリチウムが容易に反応してついには発光管リ
ークが生じる欠点がある。
Also, in the latter case, it is not necessary to increase the arc tube end temperature as compared with the former, because it is an atomic spectrum emission type, but there is no spectrum of a metal halide emitting in the red part, and the color temperature is increased by the emission of sodium iodide. Although the efficiency has been reduced, the color rendering properties have been reduced. Therefore, in order to enhance the color rendering of this type of discharge lamp, 610 nm and 670 nm
When lithium iodide, which has a strong emission spectrum in the nm range, is encapsulated, lithium ions penetrate the quartz of the arc tube material, and the lithium emission disappears in a short time to change the emission characteristics, or quartz and lithium easily react. There is a drawback that arc tube leakage finally occurs.

そこで、第5図に示すように、石英に代えて高圧ナト
リウムランプの発光管材料として使用されている透光性
アルミナ管51を用い、その両端に導電性エンドキャップ
52を耐ハロゲン性の封着材53を介して気密に封止した構
造の発光管が用いられている。又このキャップの内面に
はタングステンよりなる電極54が封着固定されており、
その外面にはリード棒55が固定されている。そして管内
には金属ハロゲン化物、水銀及び始動用ガスが封入され
ている。
Therefore, as shown in FIG. 5, a translucent alumina tube 51 used as an arc tube material of a high-pressure sodium lamp is used instead of quartz, and conductive end caps are provided at both ends.
An arc tube having a structure in which 52 is hermetically sealed via a halogen-resistant sealing material 53 is used. An electrode 54 made of tungsten is sealed and fixed to the inner surface of the cap.
A lead bar 55 is fixed to the outer surface thereof. A metal halide, mercury and a starting gas are sealed in the tube.

このように、透光性アルミナ管を発光管として用いた
金属蒸気放電灯の封入物については特公昭47−49385
号、特公昭49−15414号、特公昭51−33360号、特公昭57
−36711号公報等において開示されている。
As described above, the enclosure of a metal vapor discharge lamp using a translucent alumina tube as an arc tube is disclosed in JP-B-47-49385.
No., JP-B-49-15414, JP-B-51-33360, JP-B-57
-36711 and the like.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、透光性ア
ルミナ管の端部に導電性サーメットキャップを封着した
発光管内に金属ハロゲン化物として所定量のヨウ化イン
ジウム、ヨウ化タリウム及びヨウ化リチウムを封入する
ことにより、本質的に赤色発光を有する原子スペクトル
形放電灯の演色性及び発光効率等の発光特性が優れてい
るばかりでなく、発光管リーク等の恐れがない長寿命の
放電灯を提供することを目的とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made in view of the above points, and has been made in consideration of the above problem. A predetermined amount of a metal halide is contained in an arc tube in which a conductive cermet cap is sealed to an end of a translucent alumina tube. By encapsulating indium iodide, thallium iodide and lithium iodide, not only are the emission characteristics such as the color rendering properties and the luminous efficiency of an atomic spectrum type discharge lamp having essentially red emission excellent, but also the arc tube It is an object of the present invention to provide a long-life discharge lamp free from the risk of leakage and the like.

[作用] 本発明に係る金属蒸気放電灯は、発光管内にインジウ
ム、タリウム及びリチウムのヨウ化物と水銀とを放電灯
点灯時に封入した全量が蒸気となるような一定量を含
み、更にリチウムによる発光管封着部の侵蝕に抗して熱
力学的安定性を計るために過剰のインジウム及びタリウ
ムを封入するものである。
[Operation] The metal vapor discharge lamp according to the present invention contains a certain amount of iodide of indium, thallium, and lithium and mercury in the arc tube so that the entire amount sealed when the discharge lamp is turned on becomes vapor, and further emits light by lithium. Excess indium and thallium are sealed in order to measure thermodynamic stability against erosion of the tube sealing portion.

ヨウ化インジウムとヨウ化タリウムの原子スペクトル
に610nm及び670nmのリチウムの原子スペクトルが加わる
と、色度座標は黒体軌跡の青色側から実質的に白色側に
移ることとなり演色性の優れた放電灯が得られる。
When the atomic spectrum of lithium at 610 nm and 670 nm is added to the atomic spectrum of indium iodide and thallium iodide, the chromaticity coordinates shift from the blue side of the black body locus to the substantially white side, and the discharge lamp has excellent color rendering properties. Is obtained.

又、本発明に係る放電灯の金属ハロゲン化物の所定量
は、発光管内容積1cm3当り0.05mg〜0.6mgのヨウ化イン
ジウム、同じく0.05mg〜1.6mgのヨウ化タリウム、同じ
く0.02mg〜1.4mgのヨウ化リチウムよりなる。更に発光
管内容積1cm3当り2.0mg〜18.0mgの水銀及びイオン化し
うる始動用補助ガスとしてアルゴンガス等の希ガスを用
いる。
Further, a predetermined amount of the metal halide discharge lamp according to the present invention, indium iodide in the arc tube volume 1 cm 3 per 0.05Mg~0.6Mg, also 0.05mg~1.6mg of thallium iodide, also 0.02mg~1.4mg Consisting of lithium iodide. Further, a mercury of 2.0 mg to 18.0 mg per 1 cm 3 of the inner volume of the arc tube and a rare gas such as an argon gas as an ionizable starting auxiliary gas are used.

[実施例] 以下本発明に係る一実施例を第1図に基づき説明す
る。
Embodiment An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG.

図中1は透光性アルミナ管2の端部をアルミナとタン
グステンからなる導電性サーメットエンドキャップ3を
封着材4を介し気密に封止した発光管であり、このサー
メットキャップの発光管内面の中心部には先端にタング
ステンコイルを巻回したタングステンよりなる電極心棒
5が埋設固定され、又キャップの外面にはタングステ
ン、モリブデン等からなるリード棒6が埋設固定されて
いる。
In the figure, reference numeral 1 denotes an arc tube in which an end portion of a translucent alumina tube 2 is hermetically sealed with a conductive cermet end cap 3 made of alumina and tungsten via a sealing material 4. An electrode mandrel 5 made of tungsten with a tungsten coil wound at the tip is embedded and fixed at the center, and a lead rod 6 made of tungsten, molybdenum or the like is embedded and fixed to the outer surface of the cap.

そして発光管内には、ヨウ化インジウム、ヨウ化タリ
ウム、ヨウ化リチウム及び水銀が所定量封入してあり、
又始動用希ガスとしてアルゴンガスが所定量封入してあ
る。
A predetermined amount of indium iodide, thallium iodide, lithium iodide and mercury are sealed in the arc tube,
Also, a predetermined amount of argon gas is sealed as a starting rare gas.

ここで、金属ハロゲン化物の所定封入量について説明
する。
Here, the predetermined amount of metal halide is described.

まず、ヨウ化リチウムの量が0.02mg未満の場合は実用
上良好な演色性が得られず、1.4mgを超えた場合発光管
の化学的不安定性、即ち発光管構成材料であるアルミナ
管、封着材及びサーメットキャップとの反応が過剰とな
り所望の寿命を維持できず、発光管リーク等が生じて短
寿命となる。
First, if the amount of lithium iodide is less than 0.02 mg, practically good color rendering properties cannot be obtained. Excessive reaction with the adhering material and the cermet cap makes it impossible to maintain a desired life, and causes a short arc due to arc tube leakage and the like.

又、ヨウ化タリウムの量が0.1mg未満の場合は他の封
入物によるスペクトル強度とのバランスが悪くなり実用
上問題が生じ、1.6mgを超えた場合は色度座標において
緑色領域へと移動し、発光効率は上がるが光源色は緑色
となってしまう。
Further, if the amount of thallium iodide is less than 0.1 mg, the balance with the spectral intensity of other inclusions is deteriorated and a practical problem occurs.If the amount exceeds 1.6 mg, it moves to the green region in the chromaticity coordinates. Although the luminous efficiency increases, the light source color becomes green.

更に、ヨウ化インジウムの量が0.05mg未満の場合は化
学反応性の問題が生じ、ランプ寿命中の色変化が大きく
なり、0.6mgを超えた場合青色発光強度が大きくなり発
光効率が低下する。
Further, when the amount of indium iodide is less than 0.05 mg, a problem of chemical reactivity occurs, and the color change during the life of the lamp increases. When the amount exceeds 0.6 mg, the blue emission intensity increases and the emission efficiency decreases.

このように、各金属ハロゲン化物の封入量を所定の範
囲外とすることにより、演色性及び発光効率等の発光特
性を良好に維持すると共に発光管構成材料であるアルミ
ナ管、封着材及びサーメットキャップとの化学平衡を安
定に維持することができる。
As described above, by setting the amount of each metal halide to be outside the predetermined range, the luminous characteristics such as the color rendering property and the luminous efficiency are maintained well, and the alumina tube, the sealing material, and the cermet, which are the constituent materials of the luminous tube. The chemical equilibrium with the cap can be stably maintained.

次に、本発明に係る具体的な実施例について説明す
る。
Next, specific examples according to the present invention will be described.

発光管寸法として管内径8.4mm、アーク長15mmでその
内容積が約1.2ccの発光管内に、ヨウ化インジウム0.2m
g、ヨウ化タリウム0.2mg、ヨウ化リチウム0.2mg、リチ
ウム金属0.1mg及び水銀9.0mgと共にアルゴンガスを60to
or封入した放電灯を管入力150Wで点灯したその分光分布
特性は、第2図に示す通りであった。
The inner diameter of the arc tube is 8.4 mm, the arc length is 15 mm, and the inner volume is about 1.2 cc.
g, thallium iodide 0.2 mg, lithium iodide 0.2 mg, lithium metal 0.1 mg and mercury 9.0 mg together with argon gas 60 to
Or, when the enclosed discharge lamp was lit at a tube input of 150 W, its spectral distribution characteristics were as shown in FIG.

この放電灯の初期光束は8,000lmで発光効率は53.3lm/
w、その平均演色評価数(Ra)は78であった。そして5,0
00時間点灯後の分光分布特性の変化も少なくかつ光束維
持率は75%であった。
The initial luminous flux of this discharge lamp is 8,000 lm and the luminous efficiency is 53.3 lm /
w, its average color rendering index (Ra) was 78. And 5,0
There was little change in the spectral distribution characteristics after lighting for 00 hours, and the luminous flux maintenance factor was 75%.

又、前記と同様に構成した発光管内にヨウ化インジウ
ム0.2mg、ヨウ化タリウム0.6mg、ヨウ化リチウム0.4m
g、インジウム金属0.1mg及び水銀9.0mgと共にアルゴン
ガスを60toor封入した放電灯を管入力150Wで点灯したそ
の分光分布特性は、第3図に示す通りであった。
Also, 0.2 mg of indium iodide, 0.6 mg of thallium iodide, and 0.4 m of lithium iodide were placed in an arc tube configured as described above.
g, indium metal 0.1 mg, and mercury 9.0 mg and a discharge lamp filled with argon gas at 60 toor at a tube input of 150 W. The spectral distribution characteristics were as shown in FIG.

この放電灯の初期光束は9,800lmで発光効率は65.3lm/
w、その平均演色評価数(Ra)は71であった。そして5,0
00時間点灯後の分光分布特性の変化も少なくかつ光束維
持率は72%であった。
The initial luminous flux of this discharge lamp is 9,800 lm and the luminous efficiency is 65.3 lm /
w, its average color rendering index (Ra) was 71. And 5,0
There was little change in the spectral distribution characteristics after lighting for 00 hours, and the luminous flux maintenance ratio was 72%.

更に、前記同様ヨウ化インジウム0.6mg、ヨウ化タリ
ウム1.2mg、ヨウ化リチウム0.3mg、インジウム金属0.1m
g及び水銀9.0mgと共にアルゴンガスを90toor封入した放
電灯を管入力150Wで点灯したその分光分布特性は、第4
図に示す通りであった。
Further, as described above, indium iodide 0.6 mg, thallium iodide 1.2 mg, lithium iodide 0.3 mg, indium metal 0.1 m
g and 9.0 mg of mercury together with a discharge lamp filled with 90 tor of argon gas at a tube input of 150 W.
It was as shown in the figure.

この放電灯の初期光束は9,300lmで発光効率は62.0lm/
w、その平均演色評価数(Ra)は67であった。そして5,0
00時間点灯後の分光分布特性の変化も少なくかつ光束維
持率は80%であった。
The initial luminous flux of this discharge lamp is 9,300 lm and the luminous efficiency is 62.0 lm /
w, its average color rendering index (Ra) was 67. And 5,0
There was little change in the spectral distribution characteristics after lighting for 00 hours, and the luminous flux maintenance factor was 80%.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明に係る金属蒸気
放電灯は、所定量のヨウ化インジウム、ヨウ化タリウム
及びヨウ化リチウムを封入することにより、演色性が高
く発光効率が優れているばかりでなく、長寿命の透光性
アルミナ管と導電性サーメットキャップとよりなる発光
管を用いた放電灯を得ることができ、その産業上の価値
は大きい。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the metal vapor discharge lamp according to the present invention has a high color rendering property and a high luminous efficiency by enclosing a predetermined amount of indium iodide, thallium iodide and lithium iodide. In addition to being excellent, a discharge lamp using an arc tube comprising a translucent alumina tube and a conductive cermet cap having a long life can be obtained, and its industrial value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る一実施例を示す放電灯の発光管を
示す一部縦断側面図、第2図乃至第4図は本発明に係る
実施例の放電灯の分光分布特性図、第5図は従来の放電
灯の発光管を示す一部縦断側面図である。
FIG. 1 is a partially longitudinal side view showing an arc tube of a discharge lamp showing an embodiment according to the present invention. FIGS. 2 to 4 are spectral distribution characteristic diagrams of the discharge lamp of the embodiment according to the present invention. FIG. 5 is a partially longitudinal side view showing a luminous tube of a conventional discharge lamp.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】透光性アルミナ管の端部を導電性サーメッ
トキャップで封着した発光管内に、水銀及び始動補助用
希ガスと共に発光管内容積1cm3当り0.05〜0.6mgのヨウ
化インジウム、0.1〜1.6mgのヨウ化タリウム及び0.02〜
1.4mgのヨウ化リチウムを封入したことを特徴とする金
属蒸気放電灯。
1. An arc tube in which the end of a light-transmitting alumina tube is sealed with a conductive cermet cap, together with mercury and a rare gas for starting aid, 0.05 to 0.6 mg of indium iodide, 0.1 to 0.1 mg / cm 3 in the arc tube. ~ 1.6 mg thallium iodide and 0.02 ~
A metal vapor discharge lamp containing 1.4 mg of lithium iodide.
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