JP3159636U - Mercury-free metal halide lamp - Google Patents

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Abstract

【課題】環境負荷物質である水銀を封入することなく、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を安定的に得ることができ、実用上支障のない光束や寿命および良好な演色性を備えた、水銀フリーメタルハライドランプを得る。【解決手段】一対の電極を具えた発光管の内部に、希ガスと共に主たる発光物質として少なくとも、Na(ナトリウム)のハロゲン化物と、Sc(スカンジウム)のハロゲン化物と、Ga(ガリウム)のハロゲン化物を封入し、実質的に水銀を含まない構成のメタルハライドランプとする。【選択図】図2[PROBLEMS] To stably obtain a fashionable luminescent color with strong whiteness and bluishness without encapsulating mercury, which is an environmentally hazardous substance, and has a luminous flux and a long life and good color rendering that do not impede practical use. Obtain a mercury-free metal halide lamp. Inside a luminous tube having a pair of electrodes, at least Na (sodium) halide, Sc (scandium) halide, and Ga (gallium) halide as main luminescent materials together with a rare gas. And a metal halide lamp having a configuration substantially free of mercury. [Selection] Figure 2

Description

本考案は、一対の電極を具えた発光管の内部に、水銀を入れないで希ガスと共に適種の金属ハロゲン化物(メタルハライド)を封入した水銀フリーメタルハライドランプに関するもので、特に自動車前照灯として用いるのに適した水銀フリーメタルハライドランプに関する。このようなランプの発光管は一般的に、図1に示すように、石英ガラス管により形成された発光管1の中空発光部内にタングステンからなる一対の電極2が対向して配置してあり、この電極2の基端部にはモリブデンからなる金属箔3が溶接されていて、さらにこの金属箔3には外部リード線4が接続されている。そして前記金属箔3を中心とした部分が発光管1を形成する石英ガラス管両端のシール部内に溶着されることで発光管1の中空発光部内の気密が保たれている。前記中空発光部内には希ガスと共に適種のメタルハライドが封入されている。 The present invention relates to a mercury-free metal halide lamp in which a suitable kind of metal halide (metal halide) is enclosed together with a rare gas without containing mercury in an arc tube having a pair of electrodes, particularly as an automobile headlamp. The present invention relates to a mercury-free metal halide lamp suitable for use. As shown in FIG. 1, generally, the arc tube of such a lamp has a pair of electrodes 2 made of tungsten facing each other in a hollow light emitting portion of an arc tube 1 formed of a quartz glass tube, A metal foil 3 made of molybdenum is welded to the base end portion of the electrode 2, and an external lead wire 4 is connected to the metal foil 3. The portion centered on the metal foil 3 is welded into the seal portions at both ends of the quartz glass tube forming the arc tube 1 so that the air-tightness in the hollow light-emitting portion of the arc tube 1 is maintained. In the hollow light emitting part, an appropriate kind of metal halide is enclosed together with a rare gas.

なお、電極2と石英ガラスが強く溶着していればランプ点灯時に、電極2と石英ガラスの熱膨張率の差により石英ガラスに電極2からクラックが生じてリークの原因となる場合があるが、図1のように石英ガラスが溶着される電極2部分にタングステンコイル5を巻きつけることで、電極2と石英ガラスの強い溶着を防止し、電極からのクラックを防止する手法は周知の技術である。 If the electrode 2 and the quartz glass are strongly welded, a crack may occur in the quartz glass from the electrode 2 due to the difference in the thermal expansion coefficient between the electrode 2 and the quartz glass when the lamp is turned on. As shown in FIG. 1, the tungsten coil 5 is wound around the electrode 2 portion to which the quartz glass is welded, thereby preventing strong welding between the electrode 2 and the quartz glass and preventing cracks from the electrodes. .

近年、自動車前照灯に高効率なメタルハライドランプが採用されつつある。このメタルハライドランプの多くは、環境負荷物質である水銀が封入されている。水銀は電子との弾性衝撃断面積が大きく、ランプ電圧を形成するのに非常に有効であることからこの分野では広く使用されてきた。しかし、環境問題に対する意識が高まってきたことから、環境負荷物質である水銀を封入しない水銀フリーメタルハライドランプの開発が行われ、一部ではすでに自動車前照灯に採用されつつある。 In recent years, high-efficiency metal halide lamps are being adopted for automobile headlamps. Many of these metal halide lamps contain mercury, which is an environmentally hazardous substance. Mercury has been widely used in this field because it has a large elastic impact cross section with electrons and is very effective in forming a lamp voltage. However, as awareness of environmental issues has increased, mercury-free metal halide lamps that do not enclose mercury, which is an environmentally hazardous substance, have been developed, and some have already been adopted for automobile headlamps.

一方で、自動車前照灯に対する顧客のニーズは多彩な発光色にある。その中でも特に白味や青味の強いファッショナブルな発光色の自動車前照灯用メタルハライドランプに顧客の関心が集まっている。しかし、水銀フリーメタルハライドランプでは、水銀の持つ青色領域でのスペクトル(435nm)が欠落することから、水銀が封入されているメタルハライドランプと比較して、白味や青味の強い発光色を実現しにくいのが現状である。 On the other hand, customer needs for automobile headlamps are in various emission colors. Among them, customers are particularly interested in metal halide lamps for automotive headlamps with strong whiteness and bluishness and fashionable luminescent colors. However, the mercury-free metal halide lamp lacks the spectrum (435 nm) in the blue region of mercury, so it has a brighter white and bluish emission color than a metal halide lamp containing mercury. The current situation is difficult.

従来の水銀フリーメタルハライドランプでは、発光させることを主たる目的として封入する第1のハロゲン化物と、電圧を形成することを主たる目的として封入する第2のハロゲン化物を組み合わせることで、水銀を封入することなく適正なランプ電圧を得ようとしている。かかるランプは、例えば特開2006−66406号公報に開示されている。 In a conventional mercury-free metal halide lamp, mercury is sealed by combining a first halide that is sealed for the main purpose of emitting light and a second halide that is sealed for the purpose of forming a voltage. I am trying to get a proper lamp voltage. Such a lamp is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-66406.

前記特開2006−66406号公報に開示されたランプでは、主たる発光物質としてNa(ナトリウム)のハロゲン化物、Sc(スカンジウム)のハロゲン化物及び希土類金属のハロゲン化物の組み合わせを選択し、ランプ電圧を形成する物質としてMg(マグネシウム)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Cr(クロム)、Zn(亜鉛)、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、Al(アルミニウム)、Sb(アンチモン)、Be(ベリリウム)、Re(レニウム)、Ga(ガリウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)及びHf(ハフニウム)の中から選択された1種または複数種の金属のハロゲン化物を用いている。
特開2006−66406号公報
In the lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-66406, a combination of Na (sodium) halide, Sc (scandium) halide and rare earth metal halide is selected as a main luminescent material to form a lamp voltage. Mg (magnesium), Fe (iron), Co (cobalt), Cr (chromium), Zn (zinc), Ni (nickel), Mn (manganese), Al (aluminum), Sb (antimony), Be ( One or a plurality of metal halides selected from beryllium), Re (rhenium), Ga (gallium), Ti (titanium), Zr (zirconium) and Hf (hafnium) are used.
JP 2006-66406 A

前記の特許文献に開示されたようなランプにおいては、主たる発光物質すなわちNa、Sc及び希土類金属のハロゲン化物の封入量を適宜調整することによってランプの発光色をある程度変えることはできるが、前記のような発光物質の組み合わせは比較的暖かみのある光色を安定的に得るのには適しているが、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を安定的に得ることは困難であることが判明した。本考案が解決しようとする課題は、環境負荷物質である水銀を封入することなく、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を安定的に得ることができ、実用上支障のない光束や寿命および良好な演色性を備えた、水銀フリーメタルハライドランプを可能とすることである。 In the lamp as disclosed in the above-mentioned patent document, the emission color of the lamp can be changed to some extent by appropriately adjusting the amount of the main luminescent substance, that is, the halide of Na, Sc and rare earth metal. Such a combination of luminescent materials is suitable for stably obtaining a relatively warm light color, but it is difficult to stably obtain a fashionable luminescent color with strong whiteness and blueness. There was found. The problem to be solved by the present invention is that, without enclosing mercury, which is an environmentally hazardous substance, it is possible to stably obtain a fashionable luminescent color with strong whiteness and bluishness. It is to enable a mercury free metal halide lamp with a long life and good color rendering.

考案者らは前記課題を解決するために種々検討し実験を重ねた結果、一対の電極を具えた発光管の内部に、希ガスと共に主たる発光物質としてNa(ナトリウム)のハロゲン化物と、Sc(スカンジウム)のハロゲン化物と、Ga(ガリウム)のハロゲン化物との組み合わせを封入して、これらの封入物質の封入量などを適宜調整することによって、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を安定的に得ることができ、実用上支障のない光束や寿命および良好な演色性を備えた水銀フリーメタルハライドランプが得られることを見出した。   As a result of various investigations and repeated experiments to solve the above-mentioned problems, the inventors have found that inside the arc tube having a pair of electrodes, a rare gas and a sodium (Na) halide as the main luminescent substance, and Sc ( By combining a combination of scandium) and Ga (gallium) halides, and adjusting the amount of these encapsulated substances as appropriate, a bright and bright blue light emission color is achieved. It has been found that a mercury-free metal halide lamp that can be obtained stably, has a luminous flux that does not interfere with practical use, has a long life, and has good color rendering properties.

なお、この種のランプにおいて、発光管の内部にGaのハロゲン化物を封入することは前記特許文献にも記載されているが、同特許文献に開示された発明においては、Gaのハロゲン化物はランプ電圧を形成する物質として選択できることとなっており、本願考案のようにGaのハロゲン化物をNaのハロゲン化物およびScのハロゲン化物と共に主たる発光物質として使用することは全く開示または示唆されていない。 In this type of lamp, the Ga halide inside the arc tube is also described in the above-mentioned patent document. However, in the invention disclosed in the same patent document, the Ga halide is a lamp. It is possible to select a substance for forming a voltage, and there is no disclosure or suggestion of using Ga halide together with Na halide and Sc halide as a main luminescent substance as in the present invention.

また、本考案のように、発光管の内部に、希ガスと共に主たる発光物質としてNaのハロゲン化物と、Scのハロゲン化物と、Gaのハロゲン化物とを組み合わせて封入することによって、白味や青味の強いファッショナブルな発光色が安定的に得られることは確認できたが、かかるランプにおいては点灯して数百時間を経過したところでMoからなる金属箔が黒色に変色し、その後、Mo箔の端部から石英ガラスにクラックが発生し、甚だしい場合には発光管内部の封入物が外部に噴出してしまい点灯不能状態になってしまう場合があることも確認された。この現象はGaに対するMoの耐熱温度が約300℃度と低いため、GaとMo箔とが反応してしまい、その結果石英ガラスとMo箔との熱膨張率の差が大きくなってしまうことが原因であると推測できる。   In addition, as in the present invention, the inside of the arc tube is sealed with a combination of rare earth gas and Na halide, Sc halide, and Ga halide as the main luminescent material. It was confirmed that a strong and fashionable luminescent color could be stably obtained, but in such a lamp, the metal foil made of Mo turned black after several hundred hours of lighting and then Mo foil It was also confirmed that a crack occurred in the quartz glass from the end of the tube, and in a severe case, the enclosed material inside the arc tube was ejected to the outside and could not be lit. This phenomenon is because the heat-resistant temperature of Mo to Ga is as low as about 300 ° C., and Ga and Mo foil react with each other, resulting in a large difference in thermal expansion coefficient between quartz glass and Mo foil. I can guess it is the cause.

考案者らはこの問題に対処するために実験を重ねた結果、前記封入物質に加えて適量のTl(タリウム)を封入すると、前記のようにMo箔が黒色に変色してしまい石英ガラスにクラックが発生する現象を効果的に抑制できることを確認した。   As a result of repeated experiments to solve this problem, the inventors have encapsulated an appropriate amount of Tl (thallium) in addition to the encapsulated material, and as described above, the Mo foil turns black and cracks in the quartz glass. It has been confirmed that the phenomenon of the occurrence of the phenomenon can be effectively suppressed.

したがって、先ず、本考案の水銀フリーメタルハライドランプは、一対の電極を具えた発光管の内部に、希ガスと共に主たる発光物質としてNa(ナトリウム)のハロゲン化物と、Sc(スカンジウム)のハロゲン化物と、Ga(ガリウム)のハロゲン化物が少なくとも封入されていることを特徴とする。 Therefore, first, the mercury-free metal halide lamp of the present invention includes a halide of Na (sodium) and a halide of Sc (scandium) as a main luminescent substance together with a rare gas, inside an arc tube having a pair of electrodes. It is characterized in that Ga (gallium) halide is at least enclosed.

次に、前記Gaのハロゲン化物の封入量が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgであることを特徴とする。 Next, the Ga halide inclusion amount is 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube.

また、前記発光管内においてTl(タリウム)のハロゲン化物が少なくとも封入されていることを特徴とする。   The arc tube is characterized in that at least a halide of Tl (thallium) is enclosed.

さらに、前記Tlのハロゲン化物の封入量が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgであることを特徴とする。 Furthermore, the amount of the Tl halide sealed is 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube.

さらに、前記発光内においてDy(ジスプロシウム)のハロゲン化物と、Nd(ネオジウム)のハロゲン化物が少なくとも封入されていていることを特徴とする。 Further, in the light emission, at least a halide of Dy (dysprosium) and a halide of Nd (neodymium) are sealed.

さらに、前記Dyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物とを合わせた封入量が発光管の内容積1mm3あたり3.3×10−4mg〜1.6×10−2mgであることを特徴とする。 Further, the enclosed amount of the Dy halide and the Nd halide is 3.3 × 10 −4 mg to 1.6 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. To do.

さらに、前記Dyのハロゲン化物の封入量に対するNdのハロゲン化物の封入量が25%〜200%であることを特徴とする。 Further, the Nd halide content is 25% to 200% with respect to the Dy halide content.

本考案の水銀フリーメタルハライドランプによれば、環境負荷物質である水銀の青色発光を利用することなく、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を可能にすると共に、実用上支障の無い光束や寿命および良好な演色性を合わせ持つ利点がある。 According to the mercury-free metal halide lamp of the present invention, it is possible to produce a fashionable luminescent color with strong whiteness and bluishness without using the blue light emission of mercury, which is an environmentally hazardous substance, and a luminous flux that has no practical problem. And has an advantage of having a long life and good color rendering.

次に、本考案の実施の形態を実施例に基づいて説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described based on examples.

本考案においては、図1に示すように例えば、管電力35W(管電圧42V、電流値0.83A)の水銀フリーメタルハライドランプを構成するために内容積約30mm3の石英ガラス製の発光管1を用いている。酸化トリウムを2重量%含有するタングステンからなる直径0.3mm、全長7mmの電極2の一端をモリブデンからなる金属箔4に接続し、上記電極2の他端を発光管1の中空発光部内に突出せしめてある。電極2には線径0.05mmのコイル5を巻きつけ、電極2とコイル5はインバーター式溶接機を用いてスポット溶接してある。発光管1の中空発光部内にはバッファーガスとしての希ガス例えばキセノンガスと共に、主たる発光物質として、Naのハロゲン化物とScのハロゲン化物に加えて、Gaのハロゲン化物が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgの範囲で封入されていて、水銀は封入されていない。 In the present invention, as shown in FIG. 1, for example, an arc tube 1 made of quartz glass having an internal volume of about 30 mm 3 to constitute a mercury-free metal halide lamp having a tube power of 35 W (tube voltage 42 V, current value 0.83 A). Is used. One end of an electrode 2 having a diameter of 0.3 mm and a total length of 7 mm made of tungsten containing 2% by weight of thorium oxide is connected to a metal foil 4 made of molybdenum, and the other end of the electrode 2 protrudes into the hollow light emitting portion of the arc tube 1. I'm clumsy. A coil 5 having a wire diameter of 0.05 mm is wound around the electrode 2, and the electrode 2 and the coil 5 are spot-welded using an inverter type welding machine. In the hollow light emitting part of the arc tube 1, together with a rare gas such as xenon gas as a buffer gas, in addition to Na halide and Sc halide as a main luminescent material, Ga halide contains an inner volume of 1 mm 3 of the arc tube. It is enclosed in the range of 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per unit, and mercury is not enclosed.

この実施例1ではNaのハロゲン化物、Scのハロゲン化物、Gaのハロゲン化物を封入しているが、何れも発光に寄与することを目的として封入している。とりわけGaのハロゲン化物に関しては、GaI3として封入することにより、中空発光部内のハロゲン量を増加させることでハロゲンサイクルを活性化させ、電極の飛散を抑制し、最終的には寿命中の黒化や失透といった問題の進行を抑制できるものと推測できる。 In Example 1, Na halide, Sc halide, and Ga halide are encapsulated, but all are encapsulated for the purpose of contributing to light emission. Especially for Ga halides, encapsulating them as GaI 3 activates the halogen cycle by increasing the amount of halogen in the hollow light emitting part, suppressing electrode scattering, and eventually blackening during the lifetime. It can be assumed that the progress of problems such as devitrification can be suppressed.

また、Gaは青色領域でのスペクトル(403nm、417nm)を持っているため、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を得るのに極めて効果的である。Gaのハロゲン化物が封入された水銀フリーメタルハライドランプの発光スペクトルを図2に示す。   In addition, Ga has a spectrum (403 nm, 417 nm) in the blue region, so it is extremely effective for obtaining a fashionable emission color with strong whiteness and blueness. FIG. 2 shows an emission spectrum of a mercury-free metal halide lamp in which Ga halide is enclosed.

実施例1ではGaのハロゲン化物を発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgの範囲で封入するとしたが、これは下限値より少ないとGaによる白味や青味の強いファッショナブルな発光色が得られず、また、上限値より多いとJISに記載されている自動車の白色範囲(D5500)より逸脱してしまうためである。 In Example 1, the Ga halide was sealed in the range of 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. This is because a fashionable luminescent color with strong whiteness or blueness cannot be obtained, and if it exceeds the upper limit, it deviates from the white range (D5500) of automobiles described in JIS.

Gaのハロゲン化物封入量とJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上の色度値xyの関係を図3に示す。   FIG. 3 shows the relationship between the amount of Ga halide enclosed and the chromaticity value xy on the white range of the D5500 automobile specified in the JIS standard.

上記図3より明らかなように、Gaのハロゲン化物の封入量を増やすとJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上での色度値xyが青色方向に移動する。このGaのハロゲン化物による色度値xyへの効果が白味や青味の強いファッショナブルな発光色を可能にする。   As is apparent from FIG. 3 above, when the amount of Ga halide enclosed is increased, the chromaticity value xy on the white range of the automobile of D5500 defined in the JIS standard moves in the blue direction. The effect of Ga halide on the chromaticity value xy enables a fashionable luminescent color with strong whiteness and blueness.

実施例1に記載した水銀フリーメタルハライドランプに、さらにDyのハロゲン化物と、Ndのハロゲン化物が封入されている。Dyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物とを合わせた封入量は発光管の内容積1mm3あたり3.3×10−4mg〜1.6×10−2mgである。また、Dyのハロゲン化物の封入量に対するNdのハロゲン化物の封入量が25%〜200%の範囲で封入されていて、水銀は封入されていない。 The mercury-free metal halide lamp described in Example 1 is further filled with a Dy halide and an Nd halide. The combined amount of the Dy halide and the Nd halide is 3.3 × 10 −4 mg to 1.6 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. Further, the amount of Nd halide enclosed with respect to the amount of Dy halide enclosed is in the range of 25% to 200%, and mercury is not enclosed.

この実施例2では、Naのハロゲン化物、Scのハロゲン化物、Gaのハロゲン化物、Dyのハロゲン化物、Ndのハロゲン化物を封入しているが、いずれも発光に寄与することを目的として封入している。とりわけ、Dyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物は多数の発光スペクトルを持っているため、高い平均演色評価数(Ra)を得るのに効果的である。つまり、照射物を自然な色で見ることができる。   In Example 2, Na halide, Sc halide, Ga halide, Dy halide, and Nd halide are encapsulated, but all are encapsulated for the purpose of contributing to light emission. Yes. In particular, Dy halide and Nd halide have a large number of emission spectra, and are effective in obtaining a high average color rendering index (Ra). That is, the irradiated object can be seen in a natural color.

とりわけ、水銀フリーメタルハライドランプでは水銀を封入しない分、水銀によるエネルギー損失が無いのでDyやNd等蒸気圧の低い希土類物質がより発光しやすくなり、これにより水銀が封入されているメタルハライドランプに比べて、高いRaを得ることができる。   In particular, mercury-free metal halide lamps do not enclose mercury, so there is no energy loss due to mercury, so rare earth materials with low vapor pressure, such as Dy and Nd, are more likely to emit light, which makes it more difficult than mercury-encapsulated metal halide lamps. Can get high Ra.

実施例2ではDyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物とを合わせた封入量は発光管の内容積1mm3あたり3.3×10−4mg〜1.6×10−2mgとしたが、前記封入量が下限値より少ないと高いRa を得られず、反対に上限値より多いと全光束が低下してしまう。 In Example 2, the combined amount of Dy halide and Nd halide was 3.3 × 10 −4 mg to 1.6 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. If the enclosed amount is less than the lower limit value, high Ra cannot be obtained, and conversely if it is more than the upper limit value, the total luminous flux is lowered.

さらに、実施例2ではDyのハロゲン化物に対するNdのハロゲン化物の封入量を25%〜200%の範囲で封入するとしたが、この値が25%より少ないと寿命中におけるDyによる石英ガラスの失透が顕著に発生し、200%より多いと寿命中におけるNdによる石英ガラスの黒化が顕著に発生するためである。   Further, in Example 2, the amount of Nd halide enclosed in the Dy halide is in the range of 25% to 200%. However, if this value is less than 25%, the devitrification of the quartz glass due to Dy during the lifetime. This is because, when the amount exceeds 200%, the blackening of quartz glass due to Nd during the lifetime significantly occurs.

Dyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物の封入量比率と寿命中の失透及び黒化の発生度合いを図4に示す。   FIG. 4 shows the amount ratio of Dy halide and Nd halide and the degree of devitrification and blackening during the lifetime.

上記図4より明らかなように、Dyのハロゲン化物の封入比率を増加させると、中空発光部内の石英ガラスの失透が寿命中顕著に発生してしまう。寿命中の過剰な失透はこの手の光学系で利用されるランプにとっては好ましくない。また、過剰な失透は中空発光部の膨張によるリークを引き起こしかねない。   As is clear from FIG. 4 above, when the encapsulation ratio of the Dy halide is increased, the devitrification of the quartz glass in the hollow light emitting portion is remarkably generated during the lifetime. Excessive devitrification during the lifetime is undesirable for lamps used in this type of optical system. Excessive devitrification may cause leakage due to expansion of the hollow light emitting part.

一方、Ndのハロゲン化物の封入比率を増加させると、中空発光部内の石英ガラスの失透が寿命中顕著に発生してしまう。寿命中の過剰な黒化は中空発光部内の電極間で発生する放電による発光を妨げてしまうため光束維持率の観点から好ましくない。 On the other hand, when the enclosure ratio of the Nd halide is increased, the devitrification of the quartz glass in the hollow light-emitting portion occurs remarkably during the lifetime. Excessive blackening during the lifetime is not preferable from the viewpoint of the luminous flux maintenance factor because it prevents light emission due to discharge generated between the electrodes in the hollow light emitting portion.

実施例1または実施例2に記載した水銀フリーメタルハライドランプにさらに、Tlのハロゲン化物が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgの範囲で封入されていて、水銀は封入されていない。 In addition to the mercury-free metal halide lamp described in Example 1 or Example 2, the halide of Tl is in the range of 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. Encapsulated, not mercury.

実施例1または実施例2に記載した水銀フリーメタルハライドランプを、JIS規格に規定されているJEL215に従った点滅サイクルによる寿命試験を実施したところ、寿命後半の時点で、Moからなる金属箔の電極接続側の端部が一部黒く変色しているものがあることが確認された。   The mercury-free metal halide lamp described in Example 1 or Example 2 was subjected to a life test by a blinking cycle in accordance with JEL215 defined in JIS standards. It was confirmed that some of the ends on the connection side had turned black.

これはGaに対するMoの耐熱温度が約300℃度と低いため、GaとMoからなる金属箔とが化学反応を起こしてしまったことが推測される。さらにこの化学反応が進行した場合、石英ガラスとの熱膨張率の差から石英ガラスにクラックを発生させ、最悪の場合、球体内部の封入物が外部に噴出してしまい不点灯になることが考えられる。 This is presumed that the heat resistance temperature of Mo with respect to Ga is as low as about 300 ° C., so that a chemical reaction between Ga and Mo metal foil has occurred. Furthermore, when this chemical reaction progresses, cracks are generated in the quartz glass due to the difference in thermal expansion coefficient with the quartz glass, and in the worst case, the encapsulated material inside the sphere is ejected to the outside and the lighting is turned off. It is done.

Tlのハロゲン化物の封入は上記問題に対しての抑制とTlのもつ比視感度の高いスペクトル(535nm)を利用することを目的としている。なお、Tl封入することでTlとGaの複合金属が中空発光管部内で形成され、これがMoからなる金属箔との反応を抑制していると推測できる。これにより、さらに長寿命の水銀フリーメタルハライドランプを可能とする。   The purpose of Tl halide encapsulation is to suppress the above-mentioned problems and to use a spectrum with high relative visibility (535 nm) possessed by Tl. In addition, it can be inferred that the Tl and Ga composite metal is formed in the hollow arc tube portion by enclosing Tl, and this suppresses the reaction with the metal foil made of Mo. This enables a longer-life mercury-free metal halide lamp.

実施例3ではTlのハロゲン化物を発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgの範囲で封入するとしたが、これは下限値より少ないとTlによるGaとMoからなる金属箔との化学反応の抑制効果が十分に期待できない。また上限値より多いとJISに記載されている自動車の白色範囲(D5500)より逸脱してしまうためである。 In Example 3, the Tl halide was sealed in the range of 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. The effect of suppressing the chemical reaction between the metal foil made of Ga and Mo due to the metal cannot be sufficiently expected. Moreover, it is because it will deviate from the white range (D5500) of the motor vehicle described in JIS when it exceeds more than an upper limit.

Tlのハロゲン化物封入量とJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上の色度値xyの関係を図5に示す。   FIG. 5 shows the relationship between the amount of halide of Tl and the chromaticity value xy in the white range of the D5500 automobile specified in the JIS standard.

上記図5より明らかなように、Tlのハロゲン化物の封入量を増やすとJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上での色度値xyが緑色方向に移動する。   As is clear from FIG. 5, the chromaticity value xy on the white range of the automobile of D5500 defined in the JIS standard moves in the green direction when the amount of Tl halide enclosed is increased.

本考案の水銀フリーメタルハライドランプは環境負荷物質である水銀を封入することなく、白味や青味の強いファッショナブルな発光色を安定的に得ることができ、実用上支障のない光束や寿命および良好な演色性を備えた、水銀フリーメタルハライドランプの生産が可能となるものであり、産業上において広く利用する事ができる。   The mercury-free metal halide lamp of the present invention can stably obtain a fashionable luminescent color with strong white and blue without enclosing mercury, which is an environmentally hazardous substance, This makes it possible to produce mercury-free metal halide lamps with good color rendering, and can be widely used in industry.

本考案の水銀フリーメタルハライドランプの縦断正面図である。It is a vertical front view of the mercury-free metal halide lamp of the present invention. Gaのハロゲン化物が封入された水銀フリーメタルハライドランプの分光分布である。This is a spectral distribution of a mercury-free metal halide lamp in which Ga halide is enclosed. Gaのハロゲン化物封入量とJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上の色度値xyの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram of Ga halide content and chromaticity value xy on the white range of a D5500 automobile specified in JIS standards. Dyのハロゲン化物とNdのハロゲン化物の封入量比率と寿命中の失透及び黒化の発生度合いの関係図である。FIG. 5 is a relationship diagram of the ratio of the amount of Dy halide and Nd halide enclosed and the degree of devitrification and blackening during the lifetime. Tlのハロゲン化物封入量とJIS規格に規定されているD5500の自動車の白色範囲上の色度値xyの関係図である。It is a relationship diagram between the amount of halide of Tl and the chromaticity value xy on the white range of a D5500 automobile specified in JIS standard.

1 発光管
2 電極
3 金属箔
4 外部リード線
5 タングステンコイル
1 arc tube 2 electrode 3 metal foil 4 external lead wire 5 tungsten coil

Claims (8)

一対の電極を具えた発光管の内部に、希ガスと共に主たる発光物質としてNa(ナトリウム)のハロゲン化物と、Sc(スカンジウム)のハロゲン化物と、Ga(ガリウム)のハロゲン化物が少なくとも封入されていることを特徴とする水銀フリーメタルハライドランプ。 Inside the arc tube having a pair of electrodes, at least a rare gas and Na (sodium) halide, Sc (scandium) halide, and Ga (gallium) halide as the main luminescent material are enclosed. This is a mercury-free metal halide lamp. 前記Ga(ガリウム)のハロゲン化物の封入量が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgであることを特徴とする請求項1記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 2. The mercury according to claim 1, wherein the Ga (gallium) halide is enclosed in an amount of 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per 1 mm 3 of the inner volume of the arc tube. Free metal halide lamp. 前記発光管内にTl(タリウム)のハロゲン化物が封入されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 The mercury-free metal halide lamp according to claim 1 or 2, wherein a halide of Tl (thallium) is sealed in the arc tube. 前記Tl(タリウム)のハロゲン化物の封入量が発光管の内容積1mm3あたり1.66×10−4mg〜1.3×10−2mgであることを特徴とする請求項3記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 The mercury according to claim 3, wherein the amount of Tl (thallium) halide enclosed is 1.66 × 10 −4 mg to 1.3 × 10 −2 mg per mm 3 inner volume of the arc tube. Free metal halide lamp. 前記発光内にDy(ジスプロシウム)のハロゲン化物と、Nd(ネオジウム)のハロゲン化物が封入されていていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 The mercury-free metal halide lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein a halide of Dy (dysprosium) and a halide of Nd (neodymium) are enclosed in the light emission. 前記Dy(ジスプロシウム)のハロゲン化物とNd(ネオジウム)のハロゲン化物とを合わせた封入量が発光管の内容積1mm3あたり3.3×10−4mg〜1.6×10−2mgであることを特徴とする請求項5記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 The enclosed amount of the halide of Dy (dysprosium) and the halide of Nd (neodymium) is 3.3 × 10 −4 mg to 1.6 × 10 −2 mg per 1 mm 3 inner volume of the arc tube. The mercury-free metal halide lamp according to claim 5. 前記Dy(ジスプロシウム)のハロゲン化物の封入量に対するNd(ネオジウム)のハロゲン化物の封入量が25%〜200%であることを特徴とする請求項6記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 7. The mercury-free metal halide lamp according to claim 6, wherein the amount of Nd (neodymium) halide enclosed is 25% to 200% with respect to the amount of Dy (dysprosium) halide enclosed. 自動車前照灯に用いることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の水銀フリーメタルハライドランプ。 The mercury-free metal halide lamp according to any one of claims 1 to 7, wherein the mercury-free metal halide lamp is used for an automobile headlamp.
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