JP3196647B2 - Electrodeless high pressure discharge lamp - Google Patents

Electrodeless high pressure discharge lamp

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JP3196647B2 JP19191396A JP19191396A JP3196647B2 JP 3196647 B2 JP3196647 B2 JP 3196647B2 JP 19191396 A JP19191396 A JP 19191396A JP 19191396 A JP19191396 A JP 19191396A JP 3196647 B2 JP3196647 B2 JP 3196647B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は分子発光による連続
発光を持つ金属のハロゲン化物を、光透過性のバルブ内
部に充填し、アーク放電発光させることにより、極めて
優れた演色性と、高効率を実現した、無電極高圧放電ラ
ンプに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention fills a light-transmissive bulb with a metal halide having continuous light emission by molecular light emission and emits an arc discharge to achieve extremely excellent color rendering and high efficiency. The present invention relates to a realized electrodeless high-pressure discharge lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高圧放電ランプ、特にメタルハラ
イドランプは、高効率、高演色性という特性から、ハロ
ゲンランプに変わる高出力点光源として、舞台・テレビ
ジョン用の照明装置や液晶ビデオプロジェクター用光源
等への応用が進められている。また、その高演色性とい
う特性から、ハイビジョン中継に対応したスポーツ照明
や博物館・美術館の施設照明などへの展開も進められて
いる。しかしながら、メタルハライドランプは、水銀を
充填物として内容積当り数十mg/ccと大量に含むた
め、環境保全の観点から無水銀化が強く望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, high-pressure discharge lamps, particularly metal halide lamps, have high efficiency and high color rendering properties. Applications to such applications are underway. In addition, due to its high color rendering properties, the development of sports lighting compatible with HDTV broadcasting and facility lighting of museums and art galleries has been promoted. However, since metal halide lamps contain mercury as a filler in a large amount of several tens of mg / cc per inner volume, mercury-free is strongly desired from the viewpoint of environmental protection.

【0003】無電極放電ランプ装置は、有電極アーク放
電ランプ装置に比して、電磁エネルギーを充填物に結合
しやすく、放電発光のための充填物から水銀を省くこと
が容易であるという利点を持つ。また、放電空間内部に
に電極を持たないため、電極蒸発によるバルブ内壁の黒
化が発生しない。これによりランプ寿命が大幅に向上で
きる。
[0003] The electrodeless discharge lamp device has the advantage that, compared to the electrode arc discharge lamp device, it is easy to couple electromagnetic energy to the filling and it is easy to omit mercury from the filling for discharge luminescence. Have. Further, since no electrodes are provided inside the discharge space, blackening of the bulb inner wall due to electrode evaporation does not occur. This can significantly improve the lamp life.

【0004】以下に従来の高圧放電ランプの、無水銀充
填物についていくつか例を挙げて説明する。特開平3−
152852号公報に開示された無電極放電ランプで
は、放電ガスとしてキセノンを用い、発光物質としてL
iI、NaI、TlI、InI等を封入し、これらの発
光物質より放射される単色の輝線スペクトルを組み合わ
せることにより、白色光を得ている。ここでは、放電励
起手段としてRFエネルギーを誘導結合する手段が例示
されている。
[0004] The mercury-free filling of a conventional high-pressure discharge lamp will now be described with some examples. JP-A-3-
In the electrodeless discharge lamp disclosed in Japanese Patent No. 152852, xenon is used as a discharge gas and L is used as a luminescent material.
White light is obtained by enclosing iI, NaI, TlI, InI, and the like, and combining monochromatic emission line spectra emitted from these luminescent materials. Here, means for inductively coupling RF energy is exemplified as the discharge excitation means.

【0005】また、特開平6−132018号公報(米
国特許第5,404,076号)に開示された高パワー
ランプでは、発光物質としてS2、Se2等を封入し、分
子発光による連続スペクトルにより、緑味の白色光を得
ている。ここでは、マイクロ波エネルギーを用いた放電
励起手段が例示されている。
Further, in a high power lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-132018 (US Pat. No. 5,404,076), S 2 , Se 2, etc. are sealed as a luminescent substance, and a continuous spectrum by molecular luminescence is used. As a result, greenish white light is obtained. Here, a discharge excitation unit using microwave energy is illustrated.

【0006】本発明では、ヨウ化インジウムなどの、金
属ハロゲン化物の分子発光を利用している。これに類し
た充填物を持つ、有電極のメタルハライドランプに関す
る発明が、米国特許第3,259,777号に開示され
ている。ここではヨウ化インジウムなどの金属ハロゲン
化物を、高圧で放電させるために、電極が融点近傍にな
るほどの高入力電気エネルギーにおいて、ランプが動作
することを特徴としている。
In the present invention, the molecular luminescence of a metal halide such as indium iodide is utilized. An invention relating to an electroded metal halide lamp having a similar filling is disclosed in U.S. Pat. No. 3,259,777. Here, in order to discharge a metal halide such as indium iodide at a high pressure, the lamp operates at a high input electric energy such that the electrode approaches the melting point.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平3
−152852号公報の無電極放電ランプでは、視感度
効率の高い部分で発光するNa、Tlの成分を多くして
高効率化すると演色性が低くなり、逆に演色性を高めよ
うとすると効率が低くなるという問題点を有していた。
また、インジウムやタリウムのヨウ化物は高圧になると
連続スペクトルが生じ、輝線スペクトルが減少するため
色シフトの原因となるという点も、従来より問題として
指摘されてきた。また特開平3−152852号公報の
ような輝線スペクトルの組み合せからなる光特性は色再
現性に乏しく、十分な高演色性を得ることは困難であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open
In the electrodeless discharge lamp disclosed in JP-A-152852, the color rendering property is lowered when the efficiency is increased by increasing the components of Na and Tl which emit light in a portion having high luminous efficiency, and the efficiency is increased when the color rendering property is enhanced. There was a problem that it became low.
It has also been pointed out as a problem that indium and thallium iodides generate a continuous spectrum when the pressure is increased and the emission line spectrum is reduced to cause a color shift. In addition, the light characteristics composed of a combination of bright line spectra as disclosed in JP-A-3-152852 are poor in color reproducibility, and it is difficult to obtain a sufficiently high color rendering property.

【0008】特開平6−132018号公報の高パワー
ランプでは、ガスの種類や充填物の条件を変えても、色
度は常に黒体軌跡よりもかなり緑色にずれた部分に位置
し、十分な白色光を得ることはできない。特開平6−1
32018号公報の高パワーランプの色特性を改善する
方法としては、発光物質としてなんらかの金属化合物を
添加することにより、輝線スペクトルなどを加えて色度
を変化させる方法が考えられる。しかしながら、添加し
た金属化合物と硫黄が反応して生じる金属硫化物は、比
較的安定で蒸気圧の低い物が多く、プラズマになり難
い。そのため、添加し得る金属の種類が限られ、光色設
計の自由度が低く高演色化が困難であるという問題点を
有していた。また封入物を添加したり、色温度変換フィ
ルターなどにより発光スペクトルの分光特性を変化させ
ると、緑色以外の視感度の低い部分の分光放射強度が増
加するため、効率の低下は免れられない。
In the high-power lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-132018, the chromaticity is always located at a position shifted from the blackbody locus considerably to green, even if the kind of gas and the condition of the filling are changed. White light cannot be obtained. JP-A-6-1
As a method of improving the color characteristics of the high power lamp disclosed in Japanese Patent No. 32018, a method of adding a metal compound as a luminescent substance to change the chromaticity by adding a bright line spectrum or the like can be considered. However, many of the metal sulfides formed by the reaction of the added metal compound with sulfur are relatively stable and have a low vapor pressure, and are unlikely to become plasma. For this reason, the types of metals that can be added are limited, and there is a problem that the degree of freedom in light color design is low and it is difficult to achieve high color rendering. Further, when an inclusion is added or the spectral characteristic of the emission spectrum is changed by a color temperature conversion filter or the like, the spectral radiant intensity of a portion having low visibility other than green increases, so that a decrease in efficiency is inevitable.

【0009】米国特許第3,259,777号では、有
電極において無水銀で動作させるために、電極の融点近
傍でランプを動作させるという、かなりの負荷を電極に
強いている。そのためこのような設計のランプでは電極
蒸発による急激なバルブ内壁の黒化が起こり、著しい寿
命特性の低下を招くことは免れられない。
In US Pat. No. 3,259,777, a significant load is placed on the electrodes to operate them with mercury-free at the electrodes and to operate the lamp near the melting point of the electrodes. Therefore, in the lamp having such a design, the inner wall of the bulb is suddenly blackened due to the evaporation of the electrode, and it is unavoidable that the life characteristic is significantly reduced.

【0010】本発明は上記従来の、放電発光物質として
の充填物と、放電励起手段に関する問題点を解決するも
ので、インジウム及びガリウム及びタリウムのハロゲン
化物などの、分子発光による連続スペクトルを放射する
金属ハロゲン化物の、高圧での分子発光の連続スペクト
ルを積極的に利用することで、水銀を充填物として含ま
ず、且つ高効率と高演色性を兼ね備えた発光材料を充填
物とした無電極高圧放電ランプを提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems associated with the conventional filling material as a discharge luminescent substance and discharge excitation means, and emits a continuous spectrum by molecular luminescence such as indium, gallium and thallium halides. Active use of the continuous spectrum of molecular luminescence at high pressure of metal halides makes it possible to use electrode-free high-pressure materials that do not contain mercury and have high efficiency and high color rendering. It is an object to provide a discharge lamp.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の無電極高圧放電ランプは、内側に露出した電
極を持たない光透過性バルブの内部に、インジウムのハ
ロゲン化物、ガリウムのハロゲン化物、タリウムのハロ
ゲン化物、もしくはそれらの混合物からなる群から選択
される金属ハロゲン化物、及び希ガスを充填物とを有
し、前記金属ハロゲン化物の充填量を、前記光透過性バ
ルブに印加される電界方向の前記光透過性バルブの内壁
間距離1cmあたり約0.5×10 -5 mol以上、但し
前記光透過性バルブの放電空間の体積1ccあたり約
0.5×10 -6 mol以上を除く範囲とし、水銀を含ま
ない構成を有している。
In order to achieve this object, an electrodeless high-pressure discharge lamp according to the present invention comprises an indium halide and a gallium halide in a light-transmitting bulb having no electrodes exposed inside. Yes halides, halides of thallium or mixture selected from the group consisting of compounds Rukin genus halide thereof, and a filling of rare gas
The filling amount of the metal halide is controlled by the light-transmitting
Inner wall of the light-transmitting bulb in the direction of the electric field applied to the light-transmitting valve.
About 0.5 × 10 -5 mol or more per 1 cm distance , provided
About 1 cc of the volume of the discharge space of the light-transmitting bulb
Excluding 0.5 × 10 -6 mol or more, including mercury
Has no configuration.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)以下本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、内直径3.8cmの球形の石英ガ
ラスからなる無電極放電バルブの内部に、電界方向に対
するバルブ内壁間距離にあたる内直径の単位長さあたり
にヨウ化インジウム(InI)を2.2×10-5mol
/cmと、アルゴンガス5トルを充填封入したランプ
を、図2に示すマイクロ波無電極放電ランプ装置におい
て800Wのマイクロ波エネルギー入力で放電発光させ
たときの発光スペクトルである。なお、本明細に示す発
光スペクトルは全て5nmごとの放射強度を積算したも
のであり、放射強度の最大値を1に規格化している。
FIG. 1 shows that an indium iodide (InI) per unit length of an inner diameter corresponding to a distance between inner walls of the bulb in a direction of an electric field is provided inside an electrodeless discharge bulb made of spherical quartz glass having an inner diameter of 3.8 cm. 2.2 × 10 -5 mol
FIG. 3 is an emission spectrum when a lamp filled and sealed with 5 torr of argon gas is discharged and emitted with a microwave energy input of 800 W in the microwave electrodeless discharge lamp device shown in FIG. Note that the emission spectra shown in this specification are all obtained by integrating the radiation intensity at every 5 nm, and the maximum value of the radiation intensity is normalized to 1.

【0014】図1に示すような本発明に関する放射光を
得るための、従来よりあるマイクロ波無電極放電装置の
構成を、図2を参照しながら説明する。このマイクロ波
無電極放電装置の構成は、特開平6−132018号公
報の高パワーランプと同様のものである。
The configuration of a conventional microwave electrodeless discharge device for obtaining radiation light according to the present invention as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The configuration of the microwave electrodeless discharge device is the same as that of the high power lamp disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-132018.

【0015】図2において、バルブ21はヨウ化インジ
ウムやアルゴンガスといった充填物22を有しており、
石英ガラスから構成されている。バルブ21は、誘電性
材料からなる支持棒23により、マイクロ波空洞24内
に支持されている。支持棒23は、モーターの回転軸に
支持棒の軸が一致するように接続されている場合もあ
る。その時バルブ21は、モーターにより約1000〜
3600rpmで回転する。図1に発光スペクトルを示
した実施の形態においては、バルブは3600rpmに
て回転させながら、発光させた。
In FIG. 2, a valve 21 has a filling 22 such as indium iodide or argon gas.
It is made of quartz glass. The bulb 21 is supported in the microwave cavity 24 by a support rod 23 made of a dielectric material. The support rod 23 may be connected so that the axis of the support rod coincides with the rotation axis of the motor. At that time, the valve 21 is driven by
Rotate at 3600 rpm. In the embodiment whose emission spectrum is shown in FIG. 1, light was emitted while rotating the bulb at 3600 rpm.

【0016】これにより、バルブ21の温度の均熱化
と、放電プラズマの安定化を得ることが出来る。マグネ
トロン27より発生したマイクロ波エネルギーは、導波
管26を通じて、マイクロ波空洞24の給電口25へ供
給される。供給されたマイクロ波エネルギーは、バルブ
21内部の充填物22を励起して、プラズマ状態として
光を発生させる。マイクロ波空洞24を、マイクロ波エ
ネルギーを実質的に透過せず、且つバルブ21より発生
した光を実質的に透過するように構成された導電性のメ
ッシュなどにすることにより、発生した光はマイクロ波
空洞24の外側へ取り出される。
As a result, the temperature of the bulb 21 can be equalized and the discharge plasma can be stabilized. The microwave energy generated by the magnetron 27 is supplied to the power supply port 25 of the microwave cavity 24 through the waveguide 26. The supplied microwave energy excites the filler 22 inside the bulb 21 to generate light in a plasma state. By making the microwave cavity 24 a conductive mesh or the like configured to substantially not transmit microwave energy and to substantially transmit light generated by the bulb 21, the generated light is It is taken out of the wave cavity 24.

【0017】図1に示すように本実施の形態によれば、
ヨウ化インジウムによる可視域全体にわたる強い連続ス
ペクトルの発光を得ることができる。ヨウ化インジウム
の高圧放電での発光スペクトルとして広く知られている
のは、インジウム元素の410nmと451nmの青色
部分の輝線スペクトルである。この輝線スペクトルは一
般に、メタルハライドランプの青色の発光強度を増加す
るために、用いられている。しかしながら、本実施の形
態では、インジウム元素の輝線スペクトルは非常に弱ま
り、分子発光の連続スペクトルが可視域全体にわたって
現れている。これにより、非常に演色性に優れた、高効
率の白色光源を得ることが出来る。
According to this embodiment as shown in FIG.
Intense continuous spectrum light emission over the entire visible region can be obtained by indium iodide. What is widely known as an emission spectrum of indium iodide in high-pressure discharge is a bright line spectrum of blue portions of 410 nm and 451 nm of indium element. This emission line spectrum is generally used to increase the blue light emission intensity of a metal halide lamp. However, in the present embodiment, the emission line spectrum of the indium element is very weak, and a continuous spectrum of molecular emission appears over the entire visible range. This makes it possible to obtain a highly efficient white light source having extremely excellent color rendering properties.

【0018】演色性の比較のため、まず従来よりある有
電極のメタルハライドランプの一例を述べる。Hg+I
nI+TlI+NaIを封入した、主に輝線スペクトル
からなるメタルハライドランプでは、平均演色評価数R
aは約60、鮮やかな赤色の見えを表す特殊演色評価指
数R9は約−150である。またそのランプ効率は約8
0lm/Wである。全光色において演色性は低いが、特
に鮮やかな赤色の再現性はほとんど無いといえる。
First, an example of a conventional metal halide lamp having electrodes will be described for comparison of color rendering properties. Hg + I
In a metal halide lamp mainly composed of a bright line spectrum in which nI + TlI + NaI is enclosed, an average color rendering index R
a is about 60, the special color rendering index R 9 representing the appearance of vivid red is approximately -150. The lamp efficiency is about 8
0 lm / W. Although color rendering is low in all light colors, it can be said that there is almost no reproducibility of particularly vivid red.

【0019】これに対して本実施の形態によれば、平均
演色評価数Raは96,ランプ効率は約100lm/Wで
あった。また、一般に高い値を示すことが難しい、鮮や
かな赤色の見えを表す特殊演色評価指数R9は77であ
った。以上のように,本実施の形態によるランプは極め
て優れた演色性を呈すると共に、優れた発光効率を呈す
る。
According to the present embodiment, on the other hand, the general color rendering index R a is 96, the lamp efficiency is about 100lm / W. Further, it is difficult to exhibit a generally high value, the special color rendering index R 9 representing the appearance of vivid red was 77. As described above, the lamp according to the present embodiment exhibits extremely excellent color rendering properties and excellent luminous efficiency.

【0020】また、本発明の無電極高圧放電ランプのそ
の他の利点として、主要な放電発生源としての充填物を
単体とすることが可能なことが挙げられる。一般的なメ
タルハライドランプにおいては、白色光を得るために幾
つかの金属と金属ハロゲン化物を充填物として含んでい
る。その添加金属の分圧は、ランプ内部の充填物の量及
びバルブの最冷点部の温度によって決定される。しかし
ながら、充填物の量も最冷点部の温度も共に、製造公差
や経時変化などの原因によりパラメータを変化させる。
それにより放射光の全光束や色度といった、光特性に変
化を及ぼす。
Another advantage of the electrodeless high-pressure discharge lamp of the present invention is that a filling as a main discharge generating source can be used alone. A typical metal halide lamp contains several metals and metal halides as fillers to obtain white light. The partial pressure of the added metal is determined by the amount of filling inside the lamp and the temperature at the coldest point of the bulb. However, both the amount of the filler and the temperature of the coldest point change parameters due to factors such as manufacturing tolerances and aging.
This causes changes in optical characteristics such as the total luminous flux and chromaticity of the emitted light.

【0021】例えばHg+InI+TlI+NaIなど
の充填物からなるメタルハライドランプではInの青
色、Tl元素の緑色、Na元素の黄色を組み合わせるこ
とによって白色を得ているため、充填量の違いは色バラ
ンスや出力特性に大きな影響を及ぼす。しかしながら、
Na、Sc、Dyなどのメタルハライドランプで広く使
われている金属は、動作中にランプの被包体である石英
ガラスと反応し、放電に有効な充填量を減らしていくこ
とが指摘されている。これにより、経時変化として、ラ
ンプの色シフトや光出力の低下が引き起こされる。一
方、本発明のランプは、単一の金属ハロゲン化物により
構成することが可能であるので、製造公差や経時変化に
よる色特性への影響を、非常に少なくすることが出来
る。
For example, in a metal halide lamp made of a filler such as Hg + InI + TlI + NaI, a white color is obtained by combining the blue of In, the green of Tl element, and the yellow of Na element. affect. However,
It has been pointed out that metals widely used in metal halide lamps, such as Na, Sc, and Dy, react with quartz glass, which is the envelope of the lamp, during operation and reduce the effective filling amount for discharge. . This causes a color shift of the lamp and a decrease in light output as a change with time. On the other hand, since the lamp of the present invention can be constituted by a single metal halide, the influence on the color characteristics due to manufacturing tolerances and aging can be greatly reduced.

【0022】次に(表1)にヨウ化インジウムと臭化イ
ンジウムの封入量を変えたバルブを加えて、幾つかの発
光特性の例を示す。ここに示す全てのバルブは、図2に
示すマイクロ波無電極放電装置にて、3000〜360
0rpmで回転させながら、800Wの入力電気エネル
ギーで点灯させたときのものである。
Next, Table 1 shows some examples of light emission characteristics by adding a bulb in which the amounts of indium iodide and indium bromide are changed. All the bulbs shown here are 3000 to 360 in the microwave electrodeless discharge device shown in FIG.
This is a case where the lamp is lit with 800 W of input electric energy while rotating at 0 rpm.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】ヨウ化インジウムに比べて臭化インジウム
の方が、同等の充填量に対してより相関色温度が高いラ
ンプが実現できる事が明らかである。また、先に述べた
実施の形態が2行目に記されているが、演色評価指数の
値は封入量などを変えることにより、更に向上可能であ
ることが分かる。鮮やかな赤色の見えを表わす特殊演色
評価指数R9は最大で95の値を示した。
It is clear that indium bromide can realize a lamp having a higher correlated color temperature for the same filling amount as compared with indium iodide. In addition, although the above-described embodiment is described in the second line, it can be seen that the value of the color rendering index can be further improved by changing the enclosing amount and the like. Special color rendering index R 9 representing the appearance of bright red showed values up to 95.

【0025】ヨウ化インジウム、臭化インジウム共に、
封入量を増やすにつれて、相関色温度は下がっていく傾
向にある。これは、インジウムハロゲン化物の分子発光
の連続スペクトルのピーク波長が、封入量の多いものほ
ど長波長にシフトしていくためである。これは、動作時
のインジウムハロゲン化物の分子量が増えるほど、イン
ジウムハロゲン化物分子の核間距離が近まり、遷移のエ
ネルギー差が小さくなるためと考えられる。しかしなが
ら、この色シフトの量は、先に述べた製造公差に対して
問題になるほど、微量な変化に敏感に反応するものでは
ない。
Both indium iodide and indium bromide
As the amount of encapsulation increases, the correlated color temperature tends to decrease. This is because the peak wavelength of the continuous spectrum of molecular emission of indium halide shifts to a longer wavelength as the amount of encapsulated material increases. This is considered to be because the internuclear distance of the indium halide molecules becomes closer and the energy difference of the transition becomes smaller as the molecular weight of the indium halide during operation increases. However, the amount of this color shift is not sensitive to small changes that would be problematic for the previously mentioned manufacturing tolerances.

【0026】逆に、この特性は、相関色温度の設計に自
由度を与える。そのため、様々な応用分野に対して、適
した相関色温度のランプを提供することが可能である。
例えば液晶ビデオプロジェクター用の光源としては、青
色の発色を強くするために、相関色温度7000K以上
の、高めの相関色温度のランプが必要とされる。本発明
の無電極高圧放電ランプは、こういった要求にもインジ
ウムハロゲン化物の封入量を変えることで対応できる。
On the contrary, this characteristic gives a degree of freedom in designing the correlated color temperature. Therefore, it is possible to provide a lamp having an appropriate correlated color temperature for various application fields.
For example, as a light source for a liquid crystal video projector, a lamp having a higher correlated color temperature of 7000 K or higher is required in order to increase the blue color. The electrodeless high-pressure discharge lamp of the present invention can meet such demands by changing the amount of indium halide to be charged.

【0027】放電アークから放射される分光スペクトル
の形状により演色性や相関色温度が決定され、発光効率
も大きな影響を受ける。その分光スペクトルの形状は、
アーク温度により概ね決定される。「ザ ハイ プレッ
シャ マキュリ ベイパージスチャージ」(W.Ele
nbaas”The High PressureMe
rcury Vapour Discharge;No
rth Holland Publishing Co
mpany(1951)”)によれば、高圧水銀放電ラ
ンプのアークの有効温度Teffは次式で表される。
The color rendering and correlated color temperature are determined by the shape of the spectral spectrum radiated from the discharge arc, and the luminous efficiency is greatly affected. The shape of the spectrum is
It is largely determined by the arc temperature. “The High Pressure Makuri Vapurges Charge” (W. Ele
nbaas "The High PressureMe
rcury Vapor Discharge; No
rth Holland Publishing Co
mpany (1951) "), the effective temperature Teff of the arc of the high-pressure mercury discharge lamp is expressed by the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】ここで、Pはアークの単位長さあたりの入
力電気エネルギー(W/cmなど)、Pcondはアークの
電極間距離の単位長さあたりの熱伝導損失(W/cmな
ど)、mはアークの電極間距離の単位長さあたりの水銀
の封入量(mg/cmなど)、Reffはアークの有効半
径、Vaは水銀の平均励起ポテンシャル,C1とγは定数
である。現実の放電アークは径方向に対して中央で最も
高く、管壁に近づくほど低くなる温度分布を持つ。ここ
では簡単のため均一な有効温度を規定し、電極間距離を
アーク長さとし,有効半径がReffで表される円柱状のア
ークを用いて近似計算がなされている。
Here, P is the input electric energy per unit length of the arc (such as W / cm), P cond is the heat conduction loss per unit length of the distance between the electrodes of the arc (such as W / cm), m the amount of enclosed mercury per unit length of the inter-electrode distance of the arc (mg / cm etc.), R eff is the effective radius of the arc, the V a average excitation potential of mercury, the C 1 and γ are constants. An actual discharge arc has a temperature distribution that is highest in the center in the radial direction and becomes lower as it approaches the tube wall. Here, for the sake of simplicity, a uniform effective temperature is defined, the distance between the electrodes is defined as the arc length, and an approximate calculation is performed using a cylindrical arc whose effective radius is represented by R eff .

【0030】以上は有電極の高圧水銀ランプの場合であ
るが、本実施の形態に示すような無電極高圧放電ランプ
でも同様にアークの単位長さあたりの発光物質の充填量
と入力エネルギーで、分光特性が近似的に決定できる。
ただし、無電極高圧放電ランプでは電極を持たないた
め、電極間のアークの長さは入力電気エネルギーの電界
方向のアークの有効長さで置き換えられる。アークの有
効長さを導出するためには、アークの温度分布から平均
値を算出しなければならないが、アークの充填量や入力
エネルギーにより温度分布は変化するため、この方法は
非常に繁雑であり設計手段としては適さない。
The above is the case of a high-pressure mercury lamp with electrodes, but the electrodeless high-pressure discharge lamp as shown in the present embodiment also has the same amount of luminous substance per unit length of arc and input energy. The spectral characteristics can be determined approximately.
However, since the electrodeless high pressure discharge lamp has no electrodes, the length of the arc between the electrodes is replaced by the effective length of the arc in the electric field direction of the input electric energy. In order to derive the effective length of the arc, the average value must be calculated from the temperature distribution of the arc, but this method is very complicated because the temperature distribution changes depending on the filling amount of the arc and the input energy. Not suitable as a design tool.

【0031】無電極高圧放電ランプにおいては、アーク
の大きさはほぼバルブの内壁間距離(球形バルブであれ
ば内直径)に比例して変化すると考えられる。そこで、
入力電気エネルギーの電界方向のバルブの内壁間距離を
アークの長さとして近似し、その単位長さあたりの充填
量と入力電気エネルギーを決定すればほぼ同等の分光特
性を得る事ができる。以上の考え方に基づいて、電界方
向のバルブ内壁間距離の単位長さあたりの入力電気エネ
ルギーと発光物質に対する分光特性の変化を測定し、好
適な値を決定した。これにより、様々に放電バルブの形
状を変化させるときの指標が得られ、設計を効率的に行
う事が可能となる。以下に、入力電気エネルギー電界方
向のバルブの内壁間距離の単位長さあたりの入力エネル
ギー及びインジウムハロゲン化物の充填量の変化に対す
る、ランプ効率及び平均演色評価指数Raの変化を示
す。
In an electrodeless high-pressure discharge lamp, it is considered that the magnitude of the arc changes substantially in proportion to the distance between the inner walls of the bulb (in the case of a spherical bulb, the inner diameter). Therefore,
If the distance between the inner walls of the bulb in the direction of the electric field of the input electric energy is approximated as the length of the arc, and the filling amount per unit length and the input electric energy are determined, almost the same spectral characteristics can be obtained. Based on the above concept, the input electric energy per unit length of the distance between the inner walls of the bulb in the direction of the electric field and the change in the spectral characteristics with respect to the luminescent substance were measured, and a suitable value was determined. Thereby, an index for changing the shape of the discharge bulb in various ways can be obtained, and the design can be performed efficiently. The following is a variation of the input electrical energy for the electric field direction of the input energy and the change in filling amount of indium halide per unit length of the inner wall distance of the bulb, the lamp efficiency and general color rendering index R a.

【0032】図3と図4のグラフに、ランプの光特性に
対する、入力エネルギーの影響を示す。図3と図4は、
内直径3.8cmの球形の石英ガラスからなる無電極放
電バルブの内部に、アルゴンガス50トルと、ヨウ化イ
ンジウムをバルブの内直径1cmあたり1.1×10-5
mol/cm及び2.2×10-5mol/cmを充填封
入したもの2種類と、アルゴンガス10トルと、臭化イ
ンジウムを1.4×10-5mol/cm及び2.7×1
-5mol/cmを充填封入した2種類の、計4種類の
ランプを、図2に示すマイクロ波無電極放電ランプ装置
において入力エネルギーを変化させた時の効率と平均演
色評価指数の変化を示したものである。バルブは前記実
施の形態と同様にモーターにより3600rpmの回転
数で回転しながら発光させた。
FIGS. 3 and 4 show the effect of input energy on the light characteristics of the lamp. FIG. 3 and FIG.
Inside an electrodeless discharge bulb made of spherical quartz glass having an inner diameter of 3.8 cm, 50 torr of argon gas and indium iodide were placed at 1.1 × 10 −5 per 1 cm of inner diameter of the bulb.
mol / cm and 2.2 × 10 −5 mol / cm, argon gas 10 torr, indium bromide 1.4 × 10 −5 mol / cm and 2.7 × 1
The efficiency and the average color rendering index when the input energy was changed in the microwave electrodeless discharge lamp device shown in FIG. 2 were measured for two types of lamps, each of which was filled and filled with 0 -5 mol / cm. It is shown. The bulb emitted light while rotating at 3600 rpm by a motor in the same manner as in the above embodiment.

【0033】図3を見ると、ランプへのマイクロ波の入
力電気エネルギーに対する発光効率は、入力電気エネル
ギーが増加するにつれて上昇することが分かる。この発
光効率の上昇には飽和点が存在する。この飽和点は充填
物の量が増えるにつれて、より高い入力電気エネルギー
のところになっている。
Referring to FIG. 3, it can be seen that the luminous efficiency with respect to the input electric energy of the microwave to the lamp increases as the input electric energy increases. There is a saturation point in this increase in luminous efficiency. This saturation point is at higher input electrical energy as the amount of charge increases.

【0034】図4に示すのが、バルブの内直径の単位長
さあたりの入力電気エネルギーに対する平均演色評価指
数Raの変化である。入力電気エネルギーが約50W/
cm以上の所で、Raは一般照明での使用として十分な
80以上の値を取る。また入力電気エネルギー密度が約
100W/cm以上、さらに好適には約150W/cm
以上で、より高い演色性と高い発光効率の両立が可能と
なる。
[0034] that is shown in FIG. 4, the change in the color rendering index R a with respect to the input electrical energy per unit length of the inner diameter of the valve. Input electric energy is about 50W /
in cm above where, R a take sufficient 80 or more values as used in general illumination. Also, the input electric energy density is about 100 W / cm or more, more preferably about 150 W / cm.
As described above, it is possible to achieve both higher color rendering properties and higher luminous efficiency.

【0035】入力電気エネルギー密度の低いところで
は、まだ十分な量のヨウ化インジウムがバルブ内に蒸発
していないことが、効率と演色性を低くしている一つの
要因である。その低いエネルギー領域では、まだプラズ
マの圧力が低いため、インジウム元素単体の輝線スペク
トルが支配的に発光している。そのため、十分な効率と
演色性が得られない。
At low input electrical energy densities, not enough indium iodide has yet evaporated into the bulb, which is one factor that reduces efficiency and color rendering. In the low energy region, since the pressure of the plasma is still low, the emission line spectrum of the indium element alone emits light predominantly. Therefore, sufficient efficiency and color rendering properties cannot be obtained.

【0036】図5と図6に、ヨウ化インジウム及び臭化
インジウムの充填封入量の変化に対する、効率と平均演
色評価数Raの変化を示す。バルブの形状や、点灯条件
は図3及び図4と同様であり、バルブ内直径の単位長さ
あたりの入力電気エネルギーは210W/cmの時のも
のである。実線が、充填量の変化に対する効率の変化を
示し、点線が平気演色評価指数の変化を示す。充填量が
1cmあたり約0.5×10-5mol/cm以上の時、
平均演色評価指数は一般照明の使用に対して十分な値、
80を上回っている。また充填量が約2×10-5mol
/cm以上では、効率は90lm/W以上、平均演色評
価指数が95以上の高い値を両立できる。
[0036] Figure 5 and Figure 6, shows with respect to a change in filling amount of the enclosed indium iodide and indium bromide, the change in efficiency and general color rendering index R a. The shape of the bulb and the lighting conditions are the same as in FIGS. 3 and 4, and the input electric energy per unit length of the inner diameter of the bulb is that at 210 W / cm. A solid line indicates a change in efficiency with respect to a change in the filling amount, and a dotted line indicates a change in the normal color rendering index. When the filling amount is about 0.5 × 10 −5 mol / cm or more per 1 cm,
The average color rendering index is sufficient for general lighting use,
More than 80. The filling amount is about 2 × 10 -5 mol
/ Cm or more, the efficiency can be 90 lm / W or more, and the average color rendering index can be as high as 95 or more.

【0037】そのため、一般照明の分野で用いるために
は、この領域でヨウ化インジウムの充填を行うことが望
ましい。しかしながら、充填量がヨウ化インジウムにお
いては約5×10-5mol/cm以上、臭化インジウム
においては約7×10-5mol/cm以上では、平均演
色評価指数は80以下となり、ランプ効率も低下してい
く。したがって、あまり大量にインジウムハロゲン化物
を充填することは、一般的な照明の用途には望ましいこ
とではない。
Therefore, for use in the field of general lighting, it is desirable to fill indium iodide in this region. However, when the filling amount is about 5 × 10 −5 mol / cm or more for indium iodide and about 7 × 10 −5 mol / cm or more for indium bromide, the average color rendering index is 80 or less, and the lamp efficiency is low. It is going down. Therefore, filling indium halide in too large a volume is not desirable for general lighting applications.

【0038】(実施の形態2)以下本発明の第2の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0039】図7は、内直径2.8cmの球形の石英ガ
ラスからなる無電極放電バルブの内部に、バルブ内直径
の単位長さあたり2.6×10-5mol/cmのヨウ化
ガリウム(GaI3)と、アルゴンガス2トルを充填封
入したランプを、第1の実施の形態と同様に、図2に示
すマイクロ波無電極放電ランプ装置において、550W
のマイクロ波エネルギー入力で放電発光させたときの発
光スペクトルである。
FIG. 7 shows that 2.6 × 10 −5 mol / cm of gallium iodide (2.6 × 10 −5 mol / cm per unit length of the bulb inner diameter) is placed inside an electrodeless discharge bulb made of spherical quartz glass having an inner diameter of 2.8 cm. GaI3) and a lamp filled with 2 Torr of argon gas were filled in the microwave electrodeless discharge lamp device shown in FIG.
3 is an emission spectrum when discharge light emission is performed with a microwave energy input of FIG.

【0040】ただし、本実施の形態においては、バルブ
を回転させる機構は用いていない。また、図5に示す発
光スペクトルは、図1と同様に、5nmごとの放射強度
を積算したものである。
However, in the present embodiment, no mechanism for rotating the valve is used. In addition, the emission spectrum shown in FIG. 5 is obtained by integrating the radiation intensity at every 5 nm, as in FIG.

【0041】ここでは、ガリウム元素の403nmと4
17nmの輝線スペクトル以外に、不純物として含まれ
るナトリウム、リチウム及びカリウムの輝線スペクトル
とが加わった分子発光による連続スペクトルを得た。
Here, 403 nm of gallium element and 4 g
In addition to the 17 nm emission line spectrum, a continuous spectrum by molecular luminescence was obtained in which the emission line spectra of sodium, lithium and potassium contained as impurities were added.

【0042】本実施の形態のランプの特性は、ランプの
発光効率は43lm/W、平均演色評価指数Raは96,
相関色温度は6920Kであった。ガリウムのハロゲン
化物による連属スペクトルは、インジウムのハロゲン化
物による連続スペクトルよりも短波長にピークを持つた
め、相関色温度が高くなる。この特性は、液晶ビデオプ
ロジェクション用光源などの高い相関色温度のランプを
必要とする分野に適している。またインジウムのハロゲ
ン化物と共に充填することにより、相関色温度などの特
性を変化させるために用いることも可能である。
The characteristics of the lamp of this embodiment are as follows: the luminous efficiency of the lamp is 43 lm / W, the average color rendering index Ra is 96,
The correlated color temperature was 6,920K. The continuous spectrum of the gallium halide has a peak at a shorter wavelength than the continuous spectrum of the indium halide, so that the correlated color temperature becomes higher. This property is suitable for a field requiring a high correlated color temperature lamp such as a light source for liquid crystal video projection. Further, by filling together with indium halide, it can be used for changing characteristics such as correlated color temperature.

【0043】ヨウ化ガリウム及び臭化ガリウムを封入し
た無電極ランプに関して、充填量を変化させた場合、入
力電気エネルギーを変化させた場合の光特性の変化は、
実施の形態1のインジウムのハロゲン化物の場合と同様
である。
Regarding the electrodeless lamp filled with gallium iodide and gallium bromide, when the filling amount is changed, when the input electric energy is changed, the change in the optical characteristics is as follows.
This is the same as the case of the indium halide of the first embodiment.

【0044】以上の本実施の形態においては、分子発光
による連続スペクトルを放射する金属ハロゲン化物とし
て、インジウム及びガリウムのハロゲン化物を示した
が、タリウムのハロゲン化物もまた、同様に分子発光に
よる連続スペクトルを放射するため、これを充填金属ハ
ロゲン化物として用いることも可能である。
In the above-described embodiment, indium and gallium halides are shown as metal halides that emit a continuous spectrum by molecular emission. However, thallium halides also emit continuous spectra by molecular emission. It is also possible to use this as a filling metal halide to radiate.

【0045】(実施の形態3)以下本発明の第3の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0046】図8は、内径2.8cmの球形の石英ガラ
スからなる無電極放電バルブの内部に内直径の単位長さ
に対して、亜鉛を40mg(2.2×10-4mol/c
m)、TlIを8mg(0.9×10-5mol/c
m)、アルゴンガス2トルを充填封入したものを、図2
に記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、3
00Wのマイクロ波エネルギー入力で放電発光させたと
きの発光スペクトルである。
FIG. 8 shows that 40 mg of zinc (2.2 × 10 -4 mol / c per unit length of the inner diameter) was placed inside an electrodeless discharge bulb made of spherical quartz glass having an inner diameter of 2.8 cm.
m), 8 mg of TlI (0.9 × 10 −5 mol / c)
m), filled with 2 torr of argon gas,
3. The microwave electrodeless discharge lamp device according to
It is an emission spectrum when discharge light emission is performed with a microwave energy input of 00 W.

【0047】図8に示すように本実施の形態によれば、
Tlの535nmの輝線スペクトルに可視域全体にわた
る連続スペクトルを加えられた発光を得ることができ
る。TlIとアルゴンガスのみを充填封入して、主に5
35nmの輝線スペクトルのみを発光させた場合、演色
評価数Raは15以下であり一般照明には適さない。
According to the present embodiment, as shown in FIG.
Light emission can be obtained in which a continuous spectrum over the entire visible region is added to the 535 nm emission line spectrum of Tl. Filling and enclosing only TlI and argon gas
If light is emitted only bright line spectrum of 35 nm, the color rendering index R a is not suitable for general lighting is 15 or less.

【0048】しかしながら、本実施の形態では演色評価
数Raは84となり、大幅に改善されている。
[0048] However, color rendering index R a in the present embodiment becomes 84, is greatly improved.

【0049】また(表2)に示すように、亜鉛を含まず
に、高圧放電により連続発光を得た場合と比較しても、
発光効率は2倍以上となっている。535nmの輝線ス
ペクトルの強度に関しては大きな変化はないが、連続ス
ペクトル部の発光が大幅に増しているためである。これ
は、亜鉛によりバルブ内部の圧力が上がっているためと
考えられ、亜鉛の添加により高効率化が得られることが
分かる。
As shown in (Table 2), compared with the case where continuous light emission was obtained by high-pressure discharge without zinc,
The luminous efficiency is twice or more. This is because there is no significant change in the intensity of the 535-nm emission line spectrum, but the light emission in the continuous spectrum part is greatly increased. This is considered to be because the pressure inside the valve has been increased by zinc, and it can be seen that higher efficiency can be obtained by adding zinc.

【0050】(実施の形態4)以下本発明の第4の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0051】図9は内径2.8cmの球形の石英ガラス
製無電極放電バルブの内部に、亜鉛を20mg(1.1
×10-4mol/cm)、InIを10mg(1.5×
10 -5mol/cm)、TlIを5mg(0.5×10
-5mol/cm)、NaIを1mg(0.2×10-5
ol/cm)及びアルゴンガスを2トル充填封入したも
のを、図2に記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置に
より、250Wの入力で放電発光させたときの発光スペ
クトルである。本実施の形態では、In、Tl、Naの
輝線スペクトルに加えて、連続スペクトルの加わった発
光が得られた。
FIG. 9 shows a spherical quartz glass having an inner diameter of 2.8 cm.
20 mg of zinc (1.1 mg
× 10-Fourmol / cm) and 10 mg of InI (1.5 ×
10 -Fivemol / cm), 5 mg of TlI (0.5 × 10
-Fivemol / cm) and 1 mg of NaI (0.2 × 10-Fivem
ol / cm) and 2 torr of argon gas.
To the microwave electrodeless discharge lamp device shown in FIG.
From the discharge emission at 250 W input.
It is a kutor. In this embodiment, In, Tl, Na
In addition to the emission spectrum,
Light was obtained.

【0052】演色評価数Raは85で、色度(x,y)
が(0.321,0.336)の白色の発光を得ること
ができる。
[0052] In general color rendering index R a is 85, the chromaticity (x, y)
Can emit white light of (0.321, 0.336).

【0053】上記の実施の形態3及び4に係わるその他
の充填封入条件での、放電発光特性について(表2)に
比較して示す。
The discharge light emission characteristics under other filling and filling conditions according to the third and fourth embodiments are shown in comparison with (Table 2).

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】なお、充填物として亜鉛を利用することに
より、水銀を使用することなく、金属ハライドの発光に
適した、所望の動作圧力を得ることができるため、充填
される金属ハロゲン化物の種類については、上記の実施
の形態に限るものではない。例えばLiIなどを添加
し、670nmの輝線スペクトルを利用することによ
り、さらに演色性の改善を図ることなどが可能である。
By using zinc as a filler, a desired operating pressure suitable for light emission of a metal halide can be obtained without using mercury. Is not limited to the above embodiment. For example, by adding LiI or the like and using a 670 nm emission line spectrum, it is possible to further improve the color rendering properties.

【0056】全ての実施の形態において、有水銀の高圧
放電ランプにて問題とされる、350nm以下の有害な
UV放射も大幅に抑制されていることが明らかである。
従来のメタルハライドランプでのUV放射の多くは、水
銀の輝線スペクトルによるものであったので、水銀を封
入物として含まないために現れる当然の効果である。こ
れは、一般照明での人体への安全性の向上や、美術館や
博物館での展示品の保護のために重要な利点である。
In all of the embodiments, it is clear that the harmful UV radiation of 350 nm or less, which is a problem in mercury-containing high-pressure discharge lamps, is also greatly suppressed.
Much of the UV radiation in conventional metal halide lamps is due to the emission line spectrum of mercury, which is a natural effect that appears because mercury is not included as a fill. This is an important advantage for improving safety to the human body with general lighting and for protecting exhibits in museums and museums.

【0057】なお、本実施の形態1から4においては、
図2に示すバルブ21の光透過性材料として石英ガラス
を用いたが、無論、バルブの構成材料はこれに限るもの
ではない。例えば、アルミナの透光性セラミック材料を
バルブの構成材料にすれば、バルブの耐熱性を高めるこ
とが出来る。それにより、バルブがより優れた耐高熱性
と耐高圧性を有し、より高入力電気エネルギー下での動
作が可能になる。
In the first to fourth embodiments,
Although quartz glass was used as the light transmitting material of the bulb 21 shown in FIG. 2, it goes without saying that the constituent material of the bulb is not limited to this. For example, if a light-transmitting ceramic material of alumina is used as a constituent material of the valve, the heat resistance of the valve can be increased. Thereby, the valve has better high heat resistance and high pressure resistance, and can operate under higher input electric energy.

【0058】また、先に述べたバルブの回転といった機
構を、省略することが容易になり、無電極高圧放電ラン
プ装置の、システム効率や製造コストの向上を図ること
が出来る。
Further, it is easy to omit the above-described mechanism such as the rotation of the bulb, and it is possible to improve the system efficiency and the manufacturing cost of the electrodeless high-pressure discharge lamp device.

【0059】また、実施の形態1から実施の形態4に示
した本発明からなる無電極高圧放電ランプは、特開平3
−152852号公報などに例示されている、RF誘導
結合により充填物を放電励起させる無電極放電ランプ装
置においても、同様に実施可能である。
The electrodeless high-pressure discharge lamp according to the present invention shown in the first to fourth embodiments is disclosed in
An electrodeless discharge lamp device that discharges and excites a filler by RF inductive coupling as exemplified in, for example, JP-A-152852 can be similarly implemented.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように第1の発明によれば、光透
過性バルブの内部に、インジウムのハロゲン化物、もし
くはガリウムのハロゲン化物、もしくはタリウムのハロ
ゲン化物の内少なくとも一つのハロゲン化物、もしくは
それらの混合物からなる金属ハロゲン化物及び少なくと
も一つの希ガスを充填物として含み、前記金属ハロゲン
化物の充填量を、前記光透過性バルブに印加される電界
方向の前記光透過性バルブの内壁間距離1cmあたり約
0.5×10 -5 mol以上、但し前記光透過性バルブの
放電空間の体積1ccあたり約0.5×10 -6 mol以
上を除く範囲とすることで、水銀を充填物として含ま
ず、分子発光による強い連続発光のスペクトルを持つ、
極めて優れた演色性と、高効率な光特性を得ることがで
きる、優れた無電極高圧放電ランプ及び無電極高圧放電
ランプ装置を実現できるものである。
As described above, according to the first invention, at least one halide of indium halide, gallium halide, or thallium halide is provided inside the light-transmitting bulb. their Rukin genus halides such mixtures and at least one noble gas comprises as fillers, the metal halide
Electric charge applied to the light-transmitting bulb
About 1 cm distance between the inner walls of the light-transmitting bulb
0.5 × 10 −5 mol or more, provided that the light-transmitting bulb
About 0.5 × 10 -6 mol or less per 1 cc volume of discharge space
By excluding the range above, it does not contain mercury as a filler and has a strong continuous emission spectrum due to molecular emission,
An excellent electrodeless high-pressure discharge lamp and an electrodeless high-pressure discharge lamp device capable of obtaining extremely excellent color rendering properties and highly efficient optical characteristics can be realized.

【0061】また、第2の発明によれば、光透過性のバ
ルブ内部に、亜鉛と、インジウムのハロゲン化物、もし
くはガリウムのハロゲン化物、もしくはタリウムのハロ
ゲン化物の内少なくとも一つのハロゲン化物、もしくは
それらの混合物からなる群から選択される金属ハロゲン
化物及び少なくとも一つの希ガスを充填物として含み、
前記亜鉛の量を、前記光透過性バルブに印加される電界
方向の前記光透過性バルブの内壁間距離1cmあたりに
約5×10 -5 mol以上とし、且つ前記金属ハロゲン化
物の充填量が、前記光透過性バルブに印加される電界方
向の前記光透過性バルブの内壁間距離1cmあたりに約
0.5×10 -5 mol以上、但し前記光透過性バルブの
放電空間の体積1ccあたり約0.5×10 -6 mol以
上を除く範囲とすることにより、水銀を充填物として含
まず、高効率と高演色性を兼ね備えることができる、優
れた高圧放電ランプの発光を実現できるものである。
According to the second aspect of the present invention, at least one of zinc, indium halide, gallium halide, and thallium halide, or a halide thereof, is provided inside the light-transmitting bulb. a is selected from the group consisting Rukin genus halide and at least one noble gas comprises as fillers,
The amount of zinc is determined by the electric field applied to the light transmissive bulb.
Per 1 cm distance between the inner walls of the light-transmitting bulb in the direction
About 5 × 10 −5 mol or more and the metal halide
The filling amount of the object depends on the electric field applied to the light-transmitting bulb.
About 1 cm per distance between inner walls of the light-transmitting bulbs
0.5 × 10 −5 mol or more, provided that the light-transmitting bulb
About 0.5 × 10 -6 mol or less per 1 cc volume of discharge space
The scope and be Rukoto except over not contain mercury as a filling, it is possible to combine high efficiency and high color rendering index, it is those that can achieve light emission with excellent high-pressure discharge lamp.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態における、ヨウ化イ
ンジウムとアルゴンを充填した無電極放電ランプの発光
スペクトルの図
FIG. 1 is a diagram of an emission spectrum of an electrodeless discharge lamp filled with indium iodide and argon according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に関わるマイクロ波無電極放電ランプ装
置の概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a microwave electrodeless discharge lamp device according to the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に関わる、インジウ
ムハロゲン化物とアルゴンを封入した無電極放電ランプ
のエネルギー入力と発光効率の相関を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between energy input and luminous efficiency of an electrodeless discharge lamp in which indium halide and argon are sealed according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に関わる、インジウ
ムハロゲン化物とアルゴンを封入した無電極放電ランプ
のエネルギー入力と平均演色評価指数の相関を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a correlation between an energy input and an average color rendering index of an electrodeless discharge lamp in which indium halide and argon are sealed according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態に関わる、インジウ
ムハロゲン化物とアルゴンを封入した無電極放電ランプ
の、インジウムハロゲン化物の充填量と発光効率の相関
を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between a filling amount of indium halide and luminous efficiency of an electrodeless discharge lamp in which indium halide and argon are sealed according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に関わる、インジウ
ムハロゲン化物とアルゴンを封入した無電極放電ランプ
の、インジウムハロゲン化物の充填量と平均演色評価指
数の相関を示す図
FIG. 6 is a view showing the correlation between the filling amount of indium halide and the average color rendering index of the electrodeless discharge lamp in which indium halide and argon are sealed according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態における、ヨウ化ガ
リウムとアルゴンを充填した無電極放電ランプの発光ス
ペクトルの図
FIG. 7 is a diagram of an emission spectrum of an electrodeless discharge lamp filled with gallium iodide and argon according to a second embodiment of the present invention.

【図8】亜鉛とTlIを充填した、本発明の第3の実施
の形態における発光スペクトルの図
FIG. 8 is a diagram of an emission spectrum according to a third embodiment of the present invention, which is filled with zinc and TlI.

【図9】亜鉛とInI、TlI、NaIを充填した、本
発明の第4の実施の形態における発光スペクトルの図
FIG. 9 is a diagram of an emission spectrum according to a fourth embodiment of the present invention, which is filled with zinc, InI, TlI, and NaI.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 バルブ 22 充填物 24 マイクロ波空洞 27 マグネトロン 21 Valve 22 Filling 24 Microwave cavity 27 Magnetron

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−49158(JP,A) 特開 平6−13052(JP,A) 特開 平9−120800(JP,A) 特開 平3−152852(JP,A) 特開 昭63−291351(JP,A) 特表 平10−507868(JP,A) 米国特許3259777(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/00 - 65/04 H05B 41/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-57-49158 (JP, A) JP-A-6-13052 (JP, A) JP-A-9-120800 (JP, A) JP-A-3-3 152852 (JP, A) JP-A-63-291351 (JP, A) JP 10-507868 (JP, A) US Patent 3,259,777 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB) Name) H01J 65/00-65/04 H05B 41/24

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】放電を閉じこめる光透過性バルブと、前記
光透過性バルブの内部にインジウムのハロゲン化物、も
しくはガリウムのハロゲン化物、もしくはタリウムのハ
ロゲン化物の内少なくとも一つの金属ハロゲン化物、も
しくはこれらの混合物からなる群から選択される金属ハ
ロゲン化物及び希ガスを含む充填物とを有し、前記金属
ハロゲン化物の充填量を、前記光透過性バルブに印加さ
れる電界方向の前記光透過性バルブの内壁間距離1cm
あたり約0.5×10 -5 mol以上、但し前記光透過性
バルブの放電空間の体積1ccあたり約0.5×10 -6
mol以上を除く範囲とし、水銀を含まないことを特徴
とする無電極高圧放電ランプ。
1. A light-transmitting bulb for confining a discharge, and at least one metal halide of indium halide, gallium halide, or thallium halide in the light-transmitting bulb. is selected from the group consisting and a filling containing Rukin genus halide and a rare gas, the metal
The halide loading is applied to the light transmissive bulb.
1 cm between the inner walls of the light-transmitting bulb in the direction of the electric field to be applied
0.5 × 10 -5 mol or more per light,
About 0.5 × 10 -6 per 1 cc volume of discharge space of bulb
a range excluding the above-mol, electrodeless high-pressure discharge lamp, characterized in that you do not contain mercury.
【請求項2】放電を閉じこめる光透過性バルブと、前記
光透過性バルブの内部に少なくともインジウムのハロゲ
ン化物及び希ガスを含む充填物とを有し、前記インジウ
ムハロゲン化物の充填量を、前記光透過性バルブに印加
される電界方向の前記光透過性バルブの内壁間距離1c
mあたり約0.5×10 -5 mol以上、但し前記光透過
性バルブの放電空間の体積1ccあたり約0.5×10
-6 mol以上を除く範囲としたことを特徴とする無電極
高圧放電ランプ。
2. A light-transmitting bulb for confining a discharge,
At least indium halogenation inside the light-transmitting bulb
And a filler containing a rare gas.
Applying the loading amount of the halide to the light-transmitting bulb
Distance 1c between the inner walls of the light-transmitting bulb in the direction of the applied electric field
0.5 × 10 -5 mol or more per m , provided that the light transmission
0.5 × 10 / cc of discharge space volume
Electrodeless characterized by a range excluding -6 mol or more
High pressure discharge lamp.
【請求項3】金属ハロゲン化物のハロゲンは、ヨウ素、
臭素、塩素、もしくはこれらの混合物からなり、且つま
た希ガスはAr、Kr、Xeもしくはこれらの混合物か
らなる群から選択されることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の無電極高圧放電ランプ。
3. The method of claim 1, wherein the halogen of the metal halide is iodine,
Bromine, chlorine or consists of these mixtures, it is and also rare gases Ar, Kr, also claim 1, characterized in that it is selected from the group consisting of Xe or mixtures thereof,
The electrodeless high pressure discharge lamp according to claim 2 .
【請求項4】前記充填物に電気エネルギーを印加しアー
ク放電を始動し持続させる放電励起手段を有し、前記
電励起手段により印加される電気エネルギーを、前記放
電励起手段により印加される前記電気エネルギーの電界
方向に対する光透過性バルブの内壁間距離1cmあたり
に、少なくとも約50Wとすることを特徴とする請求項
1または請求項2または請求項3のいずれかに記載の無
電極高圧放電ランプ。
4. An electric energy is applied to said filling material to
A light-exciting valve having discharge excitation means for initiating and sustaining a discharge, wherein the electric energy applied by the discharge excitation means is applied to the electric field direction of the electric energy applied by the discharge excitation means. 4. The electrodeless high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the power is at least about 50 W per 1 cm of the inner wall distance.
【請求項5】放電を閉じこめる光透過性バルブと、前記
光透過性バルブの内部に亜鉛と、インジウムのハロゲン
化物もしくはガリウムのハロゲン化物もしくはタリウム
のハロゲン化物の内少なくとも一つのハロゲン化物、も
しくはこれらの混合物からなる群から選択される金属ハ
ロゲン化物及び希ガスを含む充填物とを有し、前記亜鉛
の量を、前記光透過性バルブに印加される電界方向の前
記光透過性バルブの内壁間距離1cmあたりに約5×1
-5 mol以上とし、且つ前記金属ハロゲン化物の充填
量が、前記光透過性バルブに印加される電界方向の前記
光透過性バルブの内壁間距離1cmあたりに約0.5×
10 -5 mol以上、但し前記光透過性バルブの放電空間
の体積1ccあたり約0.5×10 -6 mol以上を除く
範囲としたことを特徴とする無電極高圧放電ランプ。
5. A light-transmitting bulb for confining a discharge, and zinc and at least one halide of indium halide, gallium halide, or thallium halide in the light-transmitting bulb. It is selected from the group consisting and a filling containing Rukin genus halide and a rare gas, said zinc
Before the direction of the electric field applied to the light-transmitting bulb.
Approximately 5 × 1 per 1 cm distance between inner walls of the light-transmitting bulb
0 -5 mol or more, and filling with the metal halide
The amount is in the direction of the electric field applied to the light transmissive bulb.
Approximately 0.5 × per 1 cm distance between inner walls of light-transmitting bulb
10 -5 mol or more, provided that the discharge space of the light-transmitting bulb
Excluding about 0.5 × 10 -6 mol or more per 1 cc volume
Electrodeless high-pressure discharge lamp, characterized in that the range.
【請求項6】金属ハロゲン化物のハロゲンは、ヨウ素、
臭素、塩素、もしくはこれらの混合物からなり、且つま
た希ガスはAr、Kr、Xeもしくはこれらの混合物か
らなる群から選択されることを特徴とする請求項5記載
の無電極高圧放電ランプ。
6. The halogen of the metal halide is iodine,
The electrodeless high-pressure discharge lamp according to claim 5, comprising bromine, chlorine, or a mixture thereof, and wherein the rare gas is selected from the group consisting of Ar, Kr, Xe, and a mixture thereof.
【請求項7】前記充填物に電気エネルギーを印加しアー
ク放電を始動し持続させる放電励起手段を有し、前記
電励起手段により印加される電気エネルギーを、前記放
電励起手段により印加される前記電気エネルギーの電界
方向に対する光透過性バルブの内壁間距離1cmあたり
に、少なくとも約50Wとすることを特徴とする請求項
5または請求項記載の無電極高圧放電ランプ。
7. An electric energy is applied to said filling material,
A light-exciting valve having discharge excitation means for initiating and sustaining a discharge, wherein the electric energy applied by the discharge excitation means is applied to the electric field direction of the electric energy applied by the discharge excitation means. the per inner wall distance 1 cm, electrodeless high-pressure discharge lamp according to claim 5 or claim 6 further characterized in that at least about 50 W.
【請求項8】放電励起手段として、前記充填物にマイク
ロ波エネルギーを結合することを特徴とする、請求項
または請求項7記載の無電極高圧放電ランプを用いた無
電極高圧放電ランプ装置。
As 8. discharge excitation means, characterized by coupling microwave energy to the fill, claim 4
An electrodeless high-pressure discharge lamp device using the electrodeless high-pressure discharge lamp according to claim 7 .
【請求項9】放電励起手段として、前記充填物にRFエ
ネルギーを誘導結合することを特徴とする、請求項4ま
たは請求項7記載の無電極高圧放電ランプを用いた無電
極高圧放電ランプ装置。
As 9. discharge excitation means, and wherein the inductively coupling RF energy to the fill, claim 4 or
An electrodeless high-pressure discharge lamp device using the electrodeless high-pressure discharge lamp according to claim 7 .
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