JP3487006B2 - Metal halide lamp - Google Patents
Metal halide lampInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
に関し、特に１ｋＷ以上のDy−Tl−Cs系の添加物を封入
したメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】高演色メタルハライドランプは、屋内照
明用として現在多くの場所で使用されており、その特性
に対して高い評価が得られている。更に、近年ハイビジ
ョン放送の本格化に伴い、屋外や屋内スタジアム等のス
ポーツ施設の照明にも、高演色のランプが求められてい
る。
【０００３】従来、屋外や屋内スタジアム等のスポーツ
施設の照明用には、主としてSc−Na系添加物のメタルハ
ライドランプが使われてきた。このSc−Na系添加物のメ
タルハライドランプは、発光管として石英製直管を使用
し、その端部をそのまま封止したフルプレスと呼ばれる
形式のものを使用しており、加工等も非常に容易なもの
である。
【０００４】また、高演色（Ra＝90以上）のランプとし
ては、Dy−Tl−Cs系の添加物を封入したメタルハライド
ランプがよく知られており、低ワットでは既にデパート
等の屋内照明用として実績があるが、高ワット化の研究
が進められている。このDy−Tl−Cs系添加物を用いたメ
タルハライドランプは、一般的に端部の温度をあげてや
る必要があるため、発光管としては、石英管の中央部に
比べて端部が細くなるように加工され、その細くした端
部を封止したナロー形と呼ばれるものが使われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Sc−Na系添
加物のメタルハライドランプは、上記のようにフルプレ
ス形の発光管を用いており、加工が容易であると共に寿
命特性は安定しているが、その添加物の特性上、端部に
保温膜を被着しても良好な演色特性などの色特性が得ら
れず、Raは65程度と低く、近年本格化しているハイビジ
ョン放送用の照明ではRaは80以上が必要とされているた
め、その値を満足できず対応できないという問題点があ
る。一方、Dy−Tl−Cs系添加物のメタルハライドランプ
は、発光管がナロー形で端部が細く形成されているた
め、端部の温度を上げてやることができ良好な色特性が
得やすく、Raが90以上で満足できる演色性を備えてい
る。しかし、その反面発光管の端部を細くするためのつ
なぎ加工の際に手間がかかり、コストが高くなるだけで
なく、石英発光管のつなぎ加工の際にＨ2 バーナーを使
用するため、加工部に水酸基（−ＯＨ基）が混入し、ラ
ンプ完成後に、発光管の加工部からＨ2 が発生し、発光
管の黒化の要因となり、寿命特性に悪影響を与えるとい
う問題がある。
【０００６】本発明は、従来のメタルハライドランプに
おける上記問題点を解消するためになされたもので、フ
ルプレス形の発光管を用いた色特性の良好な長寿命の１
ｋＷ以上のメタルハライドランプを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、石英製直管を用いたフルプレス
形の発光管内に、ヨウ化ディスプロシウム，ヨウ化タリ
ウム，ヨウ化セシウム，水銀及び希ガスを封入してなる
１ｋＷ以上のメタルハライドランプにおいて、アーク長
をｌ，発光管内径をｄとしたとき、ｌ／ｄ≦3.8 とする
と共に、壁面負荷を18〜20Ｗ／cm2 ，水銀密度を1.5 mg
／cc以下、ヨウ化ディスプロシウムの封入密度を0.4 mg
／cc以下に設定するものである。
【０００８】Dy−Tl−Cs系添加物を封入した１ｋＷ以上
のメタルハライドランプにおいて、加工が容易で黒化の
要因の少ない石英製直管のフルプレス形の発光管を用い
た場合、色特性を高めるためには、壁面負荷を18〜20Ｗ
／cm2 まで高める必要がある。しかし、壁面負荷をこの
程度に高めると、水銀密度が高い状態では、対流により
局部的に発光管の温度が上がってしまうため、その部分
に失透が生じ、それによって光束維持率が悪化する。本
発明においては、上記のようにアーク長ｌと発光管内径
ｄの比ｌ／ｄを3.8 以下とすると共に、水銀の封入密度
を1.5 mg／cc以下とすることにより、発光管の温度を均
一に保ち部分的な失透の発生を防止することができる。
また、水銀の封入密度を1.5 mg／cc以下とすることによ
り、発光管内に添加物のヨウ化ディスプロシウムが溜
り、石英発光管との反応を起こしやすくなるので、本発
明においては、ヨウ化ディスプロシウムの封入量を0.4
mg／cc以下に制限し、これにより石英発光管との反応を
阻止し、長寿命化を実現している。
【０００９】
【実施例】次に実施例について説明する。図１は、本発
明に係るメタルハライドランプの実施例を示す図で、１
は石英ガラスの直管をフルプレス形とし両端に主電極
２，３を配置した1500Ｗの発光管で、内径が28mm，外径
が32mm，内容積が65cc，アーク長が90mmであり、該発光
管１内には、ヨウ化ディスプロシウムを15mg，ヨウ化タ
リウムを8.1 mg，ヨウ化セシウムを5.0 mg，水銀を55m
g，希ガスとしてArを20Torr封入している。したがっ
て、アーク長ｌと内径ｄとの比ｌ／ｄは3.2 であり、壁
面負荷は18.9Ｗ／cm2 となっている。また発光管１の一
方の主電極３の近傍には補助電極４が設けられ、両端の
外表面には、例えば、酸化ジルコニウム等の微粒子から
なる保温膜５が形成されている。
【００１０】そして、このように構成した発光管１は、
外球６内のステムに接続した一対の発光管支柱７，８を
介して外球６内に保持され、メタルハライドランプを構
成している。なお、図１において、９は他方の主電極２
と補助電極４とを電気的に接続するためのリード線で、
10は外球口金を示している。
【００１１】このように構成されたメタルハライドラン
プは、Raは92で良好な色特性を備えており、また光束維
持率は3000時間点灯で80％で、極めて長寿命のものであ
ることが確認された。
【００１２】次に、本発明は、壁面負荷を18〜20Ｗ／cm
2 に設定するものであるが、まずこの設定に際して行っ
た実験について説明する。色特性を上げてやるために
は、壁面負荷を上げて添加物の蒸気圧を上げればよいと
考え、壁面負荷を種々変えた上記実施例と同様な構成の
1500Ｗのメタルハライドランプを作成し、演色性を測定
したところ、図２に示すように、壁面負荷を18Ｗ／cm2
以上とした場合、Raが90以上となり、良好な色特性が得
られることが判明した。しかし、壁面負荷が20Ｗ／cm2
を超えると、寿命特性が著しく悪化するので、壁面負荷
を18〜20Ｗ／cm2に設定するものである。
【００１３】ところで、壁面負荷を18〜20Ｗ／cm2 に設
定した場合でも、ランプの温度を上げるので寿命特性に
大きな影響を与える。この現象は、発光管内の水銀によ
る対流に密接な関係があると考え、次のような実験を行
った。すなわち、壁面負荷を20Ｗ／cm2 に設定して発光
管の内径をｄとアーク長ｌの比ｌ／ｄを変えたランプを
作成し、点灯実験を行ったところ、ｌ／ｄが3.8 を超え
ると、垂直点灯時に発光管の上部と下部で色むらが起こ
ることが判明した。またｌ／ｄ≦3.8 の条件下で、水銀
密度を変えた実験を行ったところ、図３に示すような結
果が得られた。この図３から分かるように、水銀密度が
1.5 mg／ccを超えた場合には、3000時間点灯後、光束維
持率は80％未満となり、寿命特性が非常に悪化する。こ
れは、水銀密度が大きくなると対流により、発光管内の
温度が局部的に上昇するために生じる現象で、水銀密度
が小さいと発光管内の温度が均一となり、局部的な高温
は発生せず、寿命特性によい影響を与えるためと考えら
れる。したがって、本発明は、ｌ／ｄを3.8 以下とする
と共に、水銀密度を1.5 mg／cc以下に設定するものであ
る。
【００１４】また、水銀密度を小さくした場合、ヨウ化
ディスプロシウムの封入量が多いと、発光管の一部にヨ
ウ化ディスプロシウムが溜まる場所ができ、ヨウ化ディ
スプロシウムと石英発光管の内表面と反応を起こして失
透を生じさせ、寿命特性に悪影響が現れる。そこで、水
銀密度を1.5 mg／ccに設定して、ヨウ化ディスプロシウ
ムの封入密度を変えたランプを作成し寿命特性を実験し
たところ、図４に示すように、ヨウ化ディスプロシウム
の封入密度が0.4 mg／ccを超えると、光束維持率が急激
に低下することが判明した。よって本発明においては、
ヨウ化ディスプロシウムの封入密度は、0.4 mg／cc以下
に設定するものである。
【００１５】上記壁面負荷等の設定に際して行った実験
としては、1500Ｗのランプについて行ったものを示した
が、１ｋＷ及び２ｋＷのランプについて行った実験にお
いても、同様の結果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、フルプレス形の発光管を用いた製造が
容易で色特性の良好な長寿命の１ｋＷ以上のメタルハラ
イドランプを実現することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal halide lamp, and more particularly to a metal halide lamp in which a Dy-Tl-Cs-based additive of 1 kW or more is sealed. 2. Description of the Related Art High color rendering metal halide lamps are currently used in many places for indoor lighting, and their characteristics have been highly evaluated. Further, in recent years, with the full-scale adoption of high-definition broadcasting, high-color-rendering lamps are also required for lighting sports facilities such as outdoor and indoor stadiums. [0003] Conventionally, metal halide lamps containing Sc-Na additives have been mainly used for lighting sports facilities such as outdoor and indoor stadiums. This Sc-Na-based additive metal halide lamp uses a straight tube made of quartz as the arc tube and uses a type called full press in which the ends are sealed as it is, making processing very easy. It is something. As a lamp having high color rendering (Ra = 90 or more), a metal halide lamp in which a Dy-Tl-Cs-based additive is sealed is well known. Although there is a track record, research into higher wattage is underway. Since the metal halide lamp using this Dy-Tl-Cs-based additive generally needs to raise the temperature at the end, the end of the arc tube becomes narrower than the center of the quartz tube. What is called a narrow shape which is processed like this and has a narrowed end sealed is used. [0005] By the way, the metal halide lamp of the Sc-Na type additive uses a full-press type arc tube as described above, and is easy to process and has stable life characteristics. However, due to the properties of the additive, even if a thermal insulation film is attached to the end, good color rendering properties such as color rendering properties cannot be obtained, and Ra is as low as about 65. However, since Ra is required to be 80 or more, there is a problem that the value cannot be satisfied and cannot be met. On the other hand, the metal halide lamp of the Dy-Tl-Cs-based additive has a narrow arc tube and a narrow end, so that the temperature of the end can be increased and good color characteristics can be easily obtained. Ra has a color rendering property that is satisfactory at 90 or more. However, on the other hand, it takes time and effort to perform the joining process for making the end of the arc tube thinner, which not only increases the cost, but also uses the H 2 burner for the joining process of the quartz arc tube. hydroxyl (-OH group) is mixed in, after the lamp completion, H 2 is generated from the processing unit of the arc tube, becomes a cause of blackening of the arc tube, there is a problem that adversely affects the life characteristics. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional metal halide lamp, and has a long life with good color characteristics using a full-press type arc tube.
It is an object to provide a metal halide lamp of kW or more. SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a full press type luminous tube using a straight quartz tube in which dysprosium iodide and thallium iodide are provided. , Cesium iodide, mercury and a rare gas are enclosed in a metal halide lamp of 1 kW or more, when the arc length is 1 and the arc tube inner diameter is d, l / d ≦ 3.8 and the wall load is 18 to 20 W / Cm 2 , mercury density 1.5 mg
/ Cc or less, the density of dysprosium iodide is 0.4 mg
/ Cc or less. In a metal halide lamp of 1 kW or more in which a Dy-Tl-Cs-based additive is enclosed, when a full-press type luminous tube of a straight quartz tube which is easy to process and causes little blackening is used, the color characteristics are reduced. To increase the wall load, 18 ~ 20W
/ Cm 2 . However, when the wall load is increased to this extent, in a state where the mercury density is high, the temperature of the arc tube locally rises due to convection, and devitrification occurs in that portion, thereby deteriorating the luminous flux maintenance factor. In the present invention, as described above, the ratio l / d of the arc length 1 to the inner diameter d of the arc tube is set to 3.8 or less, and the enclosed density of mercury is set to 1.5 mg / cc or less, so that the temperature of the arc tube is made uniform. And the occurrence of partial devitrification can be prevented.
Also, by setting the mercury encapsulation density to 1.5 mg / cc or less, the additive dysprosium iodide accumulates in the arc tube and easily reacts with the quartz arc tube. 0.4 dysprosium
mg / cc or less, thereby preventing the reaction with the quartz arc tube and realizing a longer life. Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a view showing an embodiment of a metal halide lamp according to the present invention.
Is a 1500 W arc tube having a full-pressed quartz glass tube with main electrodes 2 and 3 arranged at both ends. The arc tube has an inner diameter of 28 mm, an outer diameter of 32 mm, an inner volume of 65 cc, and an arc length of 90 mm. In tube 1, 15 mg of dysprosium iodide, 8.1 mg of thallium iodide, 5.0 mg of cesium iodide, 55 m of mercury
g, 20 Torr of Ar is sealed as a rare gas. Therefore, the ratio l / d of the arc length 1 to the inner diameter d is 3.2, and the wall load is 18.9 W / cm 2 . An auxiliary electrode 4 is provided in the vicinity of one main electrode 3 of the arc tube 1, and a heat insulating film 5 made of fine particles of, for example, zirconium oxide is formed on the outer surfaces of both ends. [0010] The arc tube 1 thus constructed is
It is held in the outer sphere 6 via a pair of arc tube posts 7 and 8 connected to the stem in the outer sphere 6, and constitutes a metal halide lamp. In FIG. 1, reference numeral 9 denotes the other main electrode 2
And a lead wire for electrically connecting the
Reference numeral 10 denotes an outer ball base. The metal halide lamp thus configured has a Ra of 92 and good color characteristics, and has a luminous flux maintenance factor of 80% after 3000 hours of operation, confirming that it has a very long life. Was. Next, according to the present invention, the wall load is set to 18 to 20 W / cm.
But is intended to be set to 2, it will be explained first experiment conducted during this setting. In order to increase the color characteristics, it is considered that the vapor pressure of the additive should be increased by increasing the wall load, and the same configuration as in the above embodiment in which the wall load was variously changed.
A 1500 W metal halide lamp was prepared and its color rendering properties were measured. As shown in FIG. 2, the wall load was 18 W / cm 2.
In the case of the above, Ra was 90 or more, and it was found that good color characteristics were obtained. However, the wall load is 20W / cm 2
Is exceeded, the life characteristics are remarkably deteriorated. Therefore, the wall load is set to 18 to 20 W / cm 2 . By the way, even when the wall load is set at 18 to 20 W / cm 2 , the life of the lamp is greatly affected because the temperature of the lamp is increased. This phenomenon was considered to be closely related to the convection caused by mercury in the arc tube, and the following experiment was performed. That is, a lamp was prepared in which the inner wall diameter of the arc tube was changed to d and the ratio l / d of the arc length 1 was changed by setting the wall surface load to 20 W / cm 2 , and a lighting experiment was performed. As a result, l / d exceeded 3.8. It was found that color unevenness occurs in the upper and lower portions of the arc tube during vertical lighting. Further, when an experiment was performed with the mercury density changed under the condition of 1 / d ≦ 3.8, the results shown in FIG. 3 were obtained. As can be seen from FIG. 3, the mercury density is
When it exceeds 1.5 mg / cc, the luminous flux maintenance factor becomes less than 80% after lighting for 3000 hours, and the life characteristics are extremely deteriorated. This is a phenomenon that occurs when the mercury density increases, the temperature inside the arc tube rises locally due to convection.When the mercury density is low, the temperature inside the arc tube becomes uniform, local high temperature does not occur, and the lifetime increases. It is considered to have a good effect on the characteristics. Therefore, the present invention sets the l / d to 3.8 or less and sets the mercury density to 1.5 mg / cc or less. When the density of mercury is reduced and the amount of dysprosium iodide is large, a place where dysprosium iodide accumulates is formed in a part of the arc tube, and dysprosium iodide and a quartz arc tube are formed. Reacts with the inner surface of the metal to cause devitrification, which adversely affects the life characteristics. Therefore, a lamp was prepared in which the mercury density was set to 1.5 mg / cc and the encapsulation density of dysprosium iodide was changed, and life characteristics were tested. As shown in FIG. 4, encapsulation of dysprosium iodide was performed. When the density exceeded 0.4 mg / cc, it was found that the luminous flux maintenance factor sharply decreased. Therefore, in the present invention,
The encapsulation density of dysprosium iodide is set to 0.4 mg / cc or less. The experiments performed on the setting of the wall load and the like described above were performed on a 1500 W lamp, but similar results were obtained on the experiments performed on 1 kW and 2 kW lamps. As described above with reference to the embodiments,
According to the present invention, it is possible to realize a metal halide lamp of 1 kW or more which is easy to manufacture using a full-press type arc tube, has good color characteristics, and has a long service life.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルハライドランプの実施例を
示す図である。
【図２】本発明に係るメタルハライドランプの壁面負荷
の設定に際して行った実験における壁面負荷と演色評価
数Raとの関係を示す図である。
【図３】本発明に係るメタルハライドランプの水銀密度
の設定に際して行った実験における水銀密度と光束維持
率との関係を示す図である。
【図４】本発明に係るメタルハライドランプのヨウ化デ
ィスプロシウムの封入密度の設定に際して行った実験に
おけるヨウ化ディスプロシウムの封入密度と光束維持率
との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 発光管
２，３ 主電極
４ 補助電極
５ 保温膜
６ 外球
７，８ 発光管支柱
９ リード線
10 外球口金BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an embodiment of a metal halide lamp according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a wall load and a color rendering index Ra in an experiment performed when setting a wall load of the metal halide lamp according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the mercury density and the luminous flux maintenance factor in an experiment performed when setting the mercury density of the metal halide lamp according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the dysprosium iodide encapsulation density and the luminous flux maintenance factor in an experiment performed when setting the dysprosium iodide encapsulation density of the metal halide lamp according to the present invention. [Description of Signs] 1 Arc tube 2, 3 Main electrode 4 Auxiliary electrode 5 Heat insulation film 6 Outer sphere 7, 8 Arc tube support 9 Lead wire 10 Outer ball base
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−260138（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245084（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−36992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−86876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−94466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−37643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−198544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−318065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/30 H01J 61/12 H01J 61/20 H01J 61/88 Continuation of front page (56) References JP-A-6-260138 (JP, A) JP-A-7-245084 (JP, A) JP-A-8-36992 (JP, A) JP-A-50-86876 (JP) JP-A-52-35485 (JP, A) JP-A-53-94466 (JP, A) JP-A-59-37643 (JP, A) JP-A-61-198544 (JP, A) 63-318065 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 61/30 H01J 61/12 H01J 61/20 H01J 61/88
Claims (1)
管内に、ヨウ化ディスプロシウム，ヨウ化タリウム，ヨ
ウ化セシウム，水銀及び希ガスを封入してなる１ｋＷ以
上のメタルハライドランプにおいて、アーク長をｌ，発
光管内径をｄとしたとき、ｌ／ｄ≦3.8 とすると共に、
壁面負荷を18〜20Ｗ／cm2 ，水銀密度を1.5 mg／cc以
下、ヨウ化ディスプロシウムの封入密度を0.4 mg／cc以
下に設定したことを特徴とするメタルハライドランプ。(57) [Claims 1] A full-press type arc tube using a straight quartz tube is filled with dysprosium iodide, thallium iodide, cesium iodide, mercury and a rare gas. When the arc length is 1 and the inner diameter of the arc tube is d in a metal halide lamp of 1 kW or more, l / d ≦ 3.8,
A metal halide lamp having a wall load of 18 to 20 W / cm 2 , a mercury density of 1.5 mg / cc or less, and a dysprosium iodide encapsulation density of 0.4 mg / cc or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04142795A JP3487006B2 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Metal halide lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04142795A JP3487006B2 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Metal halide lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08212971A JPH08212971A (en) | 1996-08-20 |
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| JP04142795A Expired - Lifetime JP3487006B2 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Metal halide lamp |
Country Status (1)
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1995
- 1995-02-07 JP JP04142795A patent/JP3487006B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH08212971A (en) | 1996-08-20 |
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