JP3708679B2 - Discharge vessel, electrodeless metal halide discharge lamp, electrodeless metal halide discharge lamp lighting device and lighting device - Google Patents

Discharge vessel, electrodeless metal halide discharge lamp, electrodeless metal halide discharge lamp lighting device and lighting device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属ハロゲン化物を封入した無電極放電ランプ用として好適な放電容器、これを用いた無電極メタルハライド放電ランプ、無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有電極のメタルハライドランプにおいて、ハロゲンに対して過剰な金属を封入して遊離ハロゲンを抑制しつつ所望の作用効果を得ようとすることは、特開昭55−18919号公報および特開昭55−4860号公報などに記載されている。
【0003】
また、発光金属としてネオジムをハロゲン化物の形で封入し、かつ低水銀にすることにより、良好な色、効率および平均演色評価数Raを有する無電極メタルハライド放電ランプを得ようとすることが特開平7−24211号公報に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
有電極のメタルハライドランプの寿命は、主として次の要素によって制限される。
【0005】
(1)光束維持率の低下光束維持率の低下は、発光管の黒化および失透によって発生する。
【0006】
黒化は、電極の飛散による発光管内壁への膜形成および金属ハロゲン化物と電極との反応生成物付着が主な原因である。
【0007】
失透は、金属ハロゲン化物と放電容器を構成する石英ガラスとの反応によって発生する。
【0008】
(2)アークの立ち消えおよび揺れアークの立ち消えおよびゆれは、ランプ電圧上昇によって発生する。ランプ電圧の上昇は、発光管の黒化、遊離ハロゲンの発生などに起因する。
【0009】
(3)始動不良始動不良は、発光管への不純ガスの混入、遊離ハロゲンの発生、電極の変形、電極エミッター枯渇、始動素子または始動回路の不良などによって発生する。
【0010】
(4)発光管の破裂およびリーク発光管の破裂およびリークは、発光管の失透や封止部のクラックなどによって発生する。
【0011】
(5)光色劣化および色むら光色劣化は、発光金属であるNa、Liなどの消耗によって発生する。
【0012】
色むらは、封入物の発光管付着位置が不適当であったり、アークの色分離発生が原因である。
【0013】
以上の要因のうち、(2)〜(5)は設計および製造を適切に行えば改善できるが、(1)は非常に困難である。
【0014】
(1)を改善した例として、特開昭48−60484号公報には、ハロゲン化錫を封入するものが開示されている。
【0015】
確かに光束維持率は改善されるものの、発光効率、始動性および電極寿命などが劣化しやすい。
【0016】
したがって、有電極のメタルハライドランプにおいては、(2)〜(5)の要因の悪化がない形で(1)の光束維持率を改善することができなかった。
【0017】
これに対して、無電極のメタルハライドランプにおいては、放電容器に封装した電極がないために、放電容器の黒化は本質的に発生しないし、また封入するハロゲン化物を適切に選択すれば、失透も少なくすることができるので、結果として高い光束維持率を容易に得ることができるという特質を備えている。
【0018】
それゆえ、無電極のメタルハライドランプにおいては、前記(2)〜(5)の要因に関連して下記の事項によって寿命が制限される。
【0019】
(2)アークの立ち消えおよび揺れ遊離ハロゲンの発生に起因する。
【0020】
(3)始動不良不純ガスの混入、遊離ハロゲンの発生および始動回路の不良などによって発生する。
【0021】
(4)発光管の破裂およびリーク封入物や放電容器の温度が適切でない場合、失透によって発生する。
【0022】
(5)光色劣化および色むら発光金属であるNa、Liなどの消耗によって光色劣化が発生する。
【0023】
封入物の放電容器付着位置が不適当であったり、アークの色分離発生によって発生する。
【0024】
上記(2)および(3)において、遊離ハロゲンの発生が原因となる理由は以下のとおりでる。
【0025】
すなわち、発生した遊離ハロゲンは、概ね500〜1000℃であるところのランプの動作温度下において、完全に蒸発するため、その蒸気圧が高くなる。蒸発したハロゲンガスとりわけヨウ素ガスは、電子吸着性が高いために、絶縁破壊電圧を高めたり、グロー放電からアーク放電への転移をしにくくしたり、アークを収縮させてアークの揺れを発生させたり、再点弧電圧を上昇させてアークを立ち消えしやすくする。
【0026】
また、ハロゲンは、始動時の室温においても比較的高い蒸気圧を示し、始動を困難にする。
【0027】
図8は、従来の無電極メタルハライド放電ランプにおける点灯時間に対する遊離ハロゲンガス濃度の関係を示すグラフである。
【0028】
図において、横軸は点灯時間を、縦軸は相対遊離ハロゲンガス濃度(%)を、それぞれ示す。
【0029】
曲線AおよびBは、ともに異なる金属ハロゲン化物を封入したランプで、いずれも点灯時間の増加に伴って遊離ハロゲンガスの濃度が増加していることが分かる。
【0030】
(4)の要因は、封入物や放電容器の温度管理をなるべく低くなるように適切に設計することで抑制できる。
【0031】
(5)の要因は、発光金属の消耗を見越して過剰に封入したり、放電容器の最冷部を適切に設計することで回避できる。
【0032】
一方、無電極放電ランプにおいては、プラズマが放電容器に接近するので、放電容器と封入金属との反応および封入金属の放電容器壁の透過消失は加速される。
【0033】
加えて、誘導結合形の無電極のメタルハライドランプの場合、放電容器に接近して誘導コイルが配設される関係で、誘導コイルによる強い電界が放電容器および放電媒体に作用するために、封入金属が金属イオンの形で吸引されるから、封入金属の透過消失は一層加速される。
【0034】
さらに、放電容器に水銀を本質的に封入しない場合には、以下の問題がある。第1に、水銀を封入する場合においては、遊離ハロゲンが水銀に捕捉されてHgIとなることにより、始動時の室温付近におけるハロゲン特にヨウ素の蒸気圧を低下させる作用があるが、水銀を封入していない場合には、このような作用を期待することができないため、始動時のハロゲン蒸気圧が高くなり、始動を困難にする。
【0035】
第2に、放電容器内に水銀が本質的に存在しないために、点灯時の放電容器内の圧力は、有電極のメタルハライドランプのように水銀を封入するものに比較して、はるかに小さい。このため、平均自由行程が大きくなり、プラズマ中でハロゲン化金属から解離した金属原子が放電容器壁に到達する確率が増大するから、放電容器との反応および透過消失が加速される。
【0036】
以上の問題の相乗効果によって、無電極のメタルハライドランプは、有電極のメタルハライドランプに比較して、遊離ハロゲンの発生速度が大きくなるので、無電極のメタルハライドランプにおいては、遊離ハロゲンが寿命制限要素の最も大きな要素である。
【0037】
本発明は、遊離ハロゲンを抑制して、放電のアーク揺れやアークの立ち消えが発生しにくく、始動性が低下しない無電極メタルハライド放電ランプ用として好適な放電容器、これを用いた無電極メタルハライド放電ランプ、無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【0038】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の放電容器は、耐火性にして放射透過性の気密容器と;気密容器内に封入されたハロゲンと;ハロゲンと金属ハロゲン化物を生成する金属および金属ハロゲン化物1モルに対して0.0005モル以上のハロゲンに対して過剰な金属であって、発光金属および遊離ハロゲンと容易に反応して金属ハロゲン化物を生成するが気密容器とは反応しにくいハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズを含み、気密容器内に封入された金属と;気密容器内に封入された緩衝ガスと;を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴としている。
【0039】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0040】
まず、気密容器について説明する。
【0041】
気密容器が耐火性であるとは、放電容器の通常の作動温度に耐え得る範囲であればよい。
【0042】
放射透過性であるとは、放電によって発生した放射を外部に導出することができればよい。気密容器のほぼ全体が放射を導出できる必要はなく、所望の部分から放射を導出できればよい。
【0043】
耐火性と放射透過性とを備えている材料としては、石英ガラス、透光性アルミナ、YAGなどの透光性セラミックスやこれらの単結晶などを用いることができる。石英ガラスとしては溶融石英および合成石英を用いることができる。
【0044】
気密容器の形状は、電気エネルギー供給手段によって異なる。
【0045】
電気エネルギー供給手段として誘導コイルが用いられる場合は、誘導コイルがトランスの1次コイルとなり、誘導コイルが発生して気密容器内を貫通する磁束の回りにリング状の放電アークが形成され、この放電アークが単巻の2次コイルとして作用する関係で、気密容器はほぼ楕円球形、またはほぼ球形であるのが一般的である。なお、ここでほぼ楕円球形とは、楕円球形を含み、さらに楕円球形に類似する形状を含むという意味である。同様にほぼ球形とは、球形およびこれに類似する形状である。
【0046】
これに対して、容量結合の場合には、ほぼ平行に配設された一対の電極間に放電容器の封入物が誘電体として介在するから、気密容器は偏平な形状にするのが一般的である。
【0047】
さらに、気密容器には所望により、始動用の気密な細管すなわち始動用細管を一体に形成おくことができる。この始動用細管の内部には始動用のガスを相対的に低い圧力で封入しておくものとする。そして、始動時には、始動用細管に対して始動電圧を印加して、まず始動用ガスを絶縁破壊をさせてプラズマ放電させ、これにより次に気密容器内の緩衝ガスに高電圧を印加させて、これを絶縁破壊させてプラズマ放電を発生させることにより、始動することができる。
【0048】
また、始動用細管を利用して放電容器を所定の位置に支持することができる。
【0049】
さらにまた、放電容器を始動用細管を利用して、これらを包囲する外囲器内に吊持させることもできる。この場合、外囲器は放電容器を機械的に保護することができる。
【0050】
次に、ハロゲンについて説明する。
【0051】
ハロゲンは、ヨウ素、臭素、塩素およびフッ素のいずれか1種または複数種が許容される。
【0052】
金属について説明する。
【0053】
気密容器に封入される金属は、発光金属およびハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズ(Sn)を含むとともに、ハロゲンと金属ハロゲン化物を生成する金属およびハロゲンに対して過剰な金属からなる。
【0054】
ハロゲンゲッター性金属とハロゲンに対して過剰な金属とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、ハロゲンゲッター性金属としてのスズスズハロゲン化物(SnI を構成していて、発光金属の一部がハロゲンに対して過剰な金属であってもよい。なぜなら、後者の場合でも点灯中ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、遊離ハロゲンをゲットしてさらに多価のスズハロゲン化物(SnI になるか、解離してハロゲンゲッター性金属としてのスズ(Sn)となり、遊離ハロゲンをゲットするように作用することができるからである。
【0055】
発光金属は、所望の放射およびそのアーク効率に応じてメタルハライド放電ランプの発光金属として既知の全ての金属の中から任意所望に単体または複数組み合わせて選択して用いることができる。たとえば、Na、Sc、Nd、Tl、In、Dy、Csなどを用いることができる。
【0056】
発光金属のハロゲン化物の組み合わせとしては、ScI3−NaI、NaI−TlI−InI、DyI3−NdI3−CsI、NdI3−NaIなどが有用である。また、その封入量としては、たとえば気密容器の内容積1cc当たり各ハロゲン化物を0.2〜5mg程度が推奨される。
【0057】
ハロゲンゲッター性金属は、一般的に遊離ハロゲンと容易に反応して金属ハロゲン化物を生成するが、気密容器とは反応しにくい金属でなければならない。
【0058】
ハロゲンゲッター性金属としては、実際的には元素周期律表の3B、4B、5Bおよび6B族の金属または半導体から適切なものを得ることが可能である。しかし、本発明において、ハロゲンゲッター性金属の金属は、上記のうちのSnI を構成しているスズ(Sn)を用いるものである。
【0059】
これに対して、Sc、Na、DyおよびNdなどは一応ハロゲンゲッター性を備えているが、これらの金属は気密容器の石英と激しく反応するなどの理由により、不可である。
【0060】
本発明において、過剰な金属が金属ハロゲン化物1モルに対して0.0005モル以上の量である理由は、上記の量封入されていれば、点灯中ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズがさらに多価のスズハロゲン化物になって、所要の長期間にわたって遊離ハロゲンをゲットして遊離ハロゲンの生成を抑制することができるからである。ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズ物が、さらに多価の金属ハロゲン化物になるとは、SnI2がSnI4になることをいう。
【0061】
ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズをあまり多く封入すると、効率が低下したり、特定の封入金属の発光を抑制するために、演色性劣化や黒体放射に対する色偏差が大きくなるので、注意する必要がある。
【0062】
緩衝ガスについて説明する。
【0063】
緩衝ガスとしては、Xe、Ar、Krなどの希ガスを用いる。ただし、気密容器が石英ガラスから構成されている場合には、Neは透過しやすいので、緩衝ガスとして不適当である。
【0064】
さらに、水銀について説明する。
【0065】
本発明において、本質的にHgが封入されていないとは、以下のとおりである。Hgが放電容器内に存在するにしても、放電容器の内容積1cc当たり一般的には1mg未満であることをいう。また、好ましくは0.3mg未満、さらに好ましくは0.2mg未満である。すなわち、無電極メタルハライド放電ランプにおいては、緩衝ガスとしてのHg蒸気は本質的に不要である。
【0066】
最後に、作用について説明する。
【0067】
放電容器を用いて無電極メタルハライドランプを構成して、これを点灯中ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは遊離ハロゲンが発生すると、ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、ハロゲンガスを速やかにゲットしてより多価のスズハロゲン化物(SnI になる。
【0068】
その結果、点灯中の遊離ハロゲン発生を抑制するので、ランプ電圧の上昇を少なくするので、アークの立ち消えおよびアークの揺れを低減することができる。
【0069】
さらに、遊離ハロゲンの抑制により、始動不良を低減することができる。
【0070】
以上により、放電容器および無電極メタルハライド放電ランプは長寿命になる。
【0071】
請求項の発明の放電容器は、請求項1記載の放電容器において、ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、発光金属のハロゲン化物1モル当たり0.58モル以下であることを特徴としている。
【0072】
本発明は、ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズの一般的な封入量の最大値を規定したものである。
【0073】
請求項の発明の放電容器は、請求項1または2記載の放電容器において、ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、発光金属のハロゲン化物1モル当たり0.1モル以下であることを特徴としている。
【0074】
本発明は、ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズについて好ましい封入量の最大値を規定したものである。
【0075】
請求項の発明の無電極メタルハライド放電ランプは、請求項1ないしのいずれか一記載の放電容器と;電気エネルギーを放電容器内の封入物に供給して、発光アークを発生させる電気エネルギー供給手段と;を具備していることを特徴としている。
【0076】
電気エネルギー供給手段は、容量結合形および誘導結合形のいずれでもよい。
【0077】
また、請求項1において述べたように、放電容器の形状は、電気エネルギー供給手段の形式に応じて最適な形状にすればよい。
【0078】
請求項の発明の無電極メタルハライド放電ランプは、請求項記載の無電極メタルハライド放電ランプにおいて、電気エネルギー供給手段は、無線周波の電気エネルギーを供給する誘導コイルであることを特徴としている。
【0079】
本発明は、誘導結合形の電気エネルギー供給手段を用いる場合の最適な周波数帯域を規定している。ここで、無線周波とは、0.1〜300MHzの範囲をいう。
【0080】
請求項の発明の無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置は、請求項または記載のメタルハライド放電ランプと;電気エネルギー供給手段に電気エネルギーを出力する電源装置と;を具備していることを特徴としている。
【0081】
本発明は、無電極メタルハライド放電ランプと電源装置とを備えて点灯装置を構成している。
【0082】
請求項の発明の照明装置は、照明装置本体と;照明装置本体に配設された請求項または記載の無電極メタルハライド放電ランプと;を具備していることを特徴としている。
【0083】
本発明は、各種照明器具、各種紫外線照射装置など無電極メタルハライド放電ランプを放射源として、その放射を所定の目的のために用いるあらゆる用途に適合するものである。
【0084】
各種照明器具については、屋内用としてたとえば天井用照明器具、壁面用照明器具など、また屋外用として道路照明器具、トンネル照明器具、景観照明器具特に橋梁照明、ビルディング照明用などメンテナンスが困難な箇所に設置される照明器具などに適用することができる。
【0085】
各種紫外線照射装置については、紫外線硬化装置、紫外線露光装置、紫外線殺菌装置、紫外線アッシング装置などに適用することができる。
【0086】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0087】
図1は、本発明の放電容器および無電極メタルハライド放電ランプの第1の実施形態を示す断面図である。
【0088】
図において、1は無電極メタルハライド放電ランプである。
【0089】
無電極メタルハライド放電ランプ1は、放電容器1aおよび電気エネルギー供給手段1bからなる。
【0090】
放電容器1aは、溶融石英ガラスからなり、直径約30mmのほぼ楕円球状をなす気密容器1a1および気密容器1a1の上面中央部に一体に形成された始動用細管1a2を備えている。
【0091】
気密容器1a1内には、ハロゲン、金属および緩衝ガスからなる放電媒体が封入されている。
【0092】
金属は、ハロゲンと金属ハロゲン化物を生成する化学的等量の金属および過剰な金属からなる。また、これらの金属は、その目的から分類すると、発光金属およびハロゲンゲッター性金属を含んでいる。
【0093】
本実施形態においては、発光金属を金属ハロゲン化物として封入し、ハロゲンゲッター性金属を金属単体で封入した。発光金属としては、ScI3−NaIを用いた。
【0094】
ハロゲンゲッター性金属および発光金属のハロゲン化物1モルに対する封入量を表1に示す。
【0095】
〔表1〕
No. ハロゲンゲッター性金属 封入量(モル)
1 In 0.14
2 Sn 0.6
3 Pb 0.043
4 Ge 0.12
5 Sb 0.12
6 Bi 0.12
緩衝ガスは、Xeを26.7KPa封入した。
【0096】
始動用細管1a2は、内部にArを2.7KPa(20torr)を封入した。
【0097】
電気エネルギー供給手段1bは、平板状の金属板を2ターン巻回してなる誘導コイルからなり、放射をなるべく遮断しないように板面を放射方向と平行に揃えている。したがって、本実施形態の電気エネルギー供給手段1bは誘導コイルである。
【0098】
図において、2は放電アークを概念的に示しており、誘導コイルからなる電気エネルギー供給手段1bと同心のリング状に形成される。
【0099】
以上の放電容器1aに300Wを入力して1000時間点灯後に行った試験結果ついて以下説明する。
【0100】
実施例1においては、遊離ヨウ素の発生は見られず、気密容器1a1の失透もなかった。発光効率はInを封入しない場合の45%であった。これは添加したInが青色の発光をするために効率が低下したものと考えられる。しかし、Inが特定発光金属の発光を抑制する現象は小さかった。
【0101】
図2は、Inの添加量に対する発光効率の関係を示すグラフである。
【0102】
図において、横軸は金属ハロゲン化物1モルに対する過剰Inのモル数を、縦軸は相対発光効率(%)を、それぞれ示す。
【0103】
この種のランプの実用最低限の発光効率は、60%程度であるので、図からInの添加量は金属ハロゲン化物1モルに対して0.1モル以下が適当である。
【0104】
実施例2においては、遊離ヨウ素の発生は見られず、失透もなかった。発光効率はSnを添加しない場合の92%であったが、Scの発光が弱まり、橙色の発光になり、平均演色評価数Raは、添加しない場合の平均演色評価数Raを100%としたときの58%に低下した。
【0105】
図3は、Snの添加量に対する平均演色評価数Raの関係を示すグラフである。
【0106】
図において、横軸は金属ハロゲン化物1モルに対する過剰Snのモル数を、縦軸は相対Ra変化(%)を、それぞれ示す。
【0107】
図からSnを添加しないときの平均演色評価数Raを100%とした場合に、その60%以上を確保するためには、Snの添加を0.58モル以下にすればよい。
【0108】
実施例3および4のPb、Geにおいても、実施例2と同様に橙色の発光になり、平均演色評価数Raが低下した。そして、Snと同様な理由により、添加量を0.58モル以下にすれば、良好な平均演色評価数Raが得られる。
【0109】
実施例2〜4の各実施例においては、発光効率の低下は少ないので、これらの金属については、主として平均演色評価数Raの観点から添加量を決定することができる。
【0110】
実施例5においては、遊離ヨウ素の発生は見られず、失透もなかった。発光効率はBiを封入しない場合の76%であった。平均演色評価数Raの低下は小さかった。
【0111】
実施例6においては、実施例5と同様であるが、発光効率はSbを添加しない場合の89%であった。
【0112】
図4は、Bi、Sbの添加量に対する発光効率の関係を示すグラフである。
【0113】
図において、横軸は金属ハロゲン化物1モルに対する過剰Bi、Sbのモル数を、縦軸は相対発光効率(%)を、それぞれ示す。
【0114】
各曲線にはそれぞれの該当する元素記号を付してある。
【0115】
図から実用的な添加量は、Biが0.22モル以下、Sbが0.49モル以下である。
【0116】
図5は、本発明の無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置における電源の一例を示す回路図である。
【0117】
3は直流電源、4はインバータ装置、5は点灯回路である。
【0118】
直流電源3は、交流電源を整流して得るか、電池などから得ることができる。
【0119】
インバータ装置4は、直流電源3を入力端に接続し、無線周波出力端に点灯回路5を接続している。
【0120】
インバータ装置4の回路構成としては、たとえば一対のスイッチング手段4a、4bを直列接続してなるハーフブリッジ形のインバータ回路を用いており、各スイッチング手段4a、4bをドライブ回路4cによって交互にオン、オフさせて、出力端に13.56MHzの無線周波を出力する。
【0121】
なお、スイッチング手段4a、4bには無線周波領域においても優れたスイッチング特性を示す電界効果トランジスタを用いている。また、出力端に直列接続されたコンデンサ4dはインバータ装置側のインピーダンス整合用である。
【0122】
点灯回路5は、点灯主回路5aおよび始動回路5bから構成されている。
【0123】
点灯主回路5aは、入力端間に並列接続されたインピーダンス整合用のコンデンサ5a1およびこれと並列に接続された誘導コイルからなる電気エネルギー供給手段1bから構成されている。
始動回路5bは、点灯主回路5aと並列接続されており、コンデンサ5b1、並列共振回路5b2およびスイッチ5b3の直列回路から構成されている。
【0124】
並列共振回路5b2は、インダクタL、コンデンサCおよび抵抗器Rを並列接続して構成されており、並列共振回路5b2の共振電圧を放電容器1aに一体に形成された始動用細管1a2に印加する。なお、抵抗器Rは、並列共振回路5b2のQを制御して始動電圧を所望値に調整する。
【0125】
そうして、放電容器1aおよび電気エネルギー供給手段1bからなる無電極メタルハライド放電ランプ1を点灯するには、最初に始動回路5bのスイッチ5b3を閉成する。すると、並列共振回路5b2が並列共振を起こすので、その両端に高電圧が発生する。この高電圧は始動用細管1a2に装着された外部電極1a3に印加される。
【0126】
外部電極1a3から印加された高電圧により、始動用細管1a2内の希ガスが絶縁破壊されて、まず、プラズマ放電を開始する。始動用細管1a2内のガスがプラズマ放電すると、始動用細管と電気エネルギー供給手段1bとの間に位置する放電容器に高電圧が印加されて放電容器内の放電媒体が絶縁破壊されてプラズマ放電を開始する。この状態で誘導コイル1bには無線周波の電流が流れて磁束が発生する。この磁束は放電容器内のプラズマを貫通するので、磁束の回りにプラズマ中を2次電流が流れる。これにより、アーク放電が磁束を取り巻いてリング状に発生し、アーク放電から発光金属の特性スペクトルの放射が行われる。
【0127】
そして、放電容器1aから取り出した放射を所望により、制光して照明に利用することができる。
【0128】
図6は、本発明の照明装置の一実施形態を示す道路用照明器具を示す一部切欠側面図である。
【0129】
図において、6はポール、7は照明装置本体である。
【0130】
ポール6は基端が道路面から起立している。
【0131】
照明装置本体は、ポール6の先端に装着されている。
【0132】
図7は、本発明の照明装置の一実施形態である道路用照明器具における照明装置本体を示す概念図である。
【0133】
図において、図1および図6と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0134】
7aはハウジング、7bは透光性下面カバー、7cは反射板、7dは第1の箱体、7eは第2の箱体である。
【0135】
第1の箱体7dは、図1におけるインピーダンス整合用のコンデンサ5a1を収納するとともに、誘導コイル1bをその端子1b1を支持することによって支持している。
【0136】
第2の箱体7eは、図1における始動用回路を収納するとともに、細管1a2を支持することによって、放電容器1を支持している。
【0137】
したがって、以上の説明から理解できるように、図5におけるインバータ装置4は、照明装置本体7からは離間した場所たとえばポール6の下端部内に収納されるか、または別置きの電源ボックス(図示しない。)内に収納される。
【0138】
【発明の効果】
請求項1ないしの各発明によれば、金属ハロゲン化物を生成する金属の他に過剰な金属を金属ハロゲン化物1モルに対して0.0005モル以上封入し、封入金属には発光金属の他にハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズを含んでいることにより、遊離ハロゲンが発生すると、SnI を構成しているスズは速やかに遊離ハロゲンをゲットしてさらに多価のスズハロゲン化物(SnI )になるので、放電のアーク揺れやアークの立ち消えが発生しにくいとともに、始動性が低下しにくい無電極メタルハライド放電ランプ用として好適な放電容器を提供することができる。
【0139】
請求項の発明によれば、加えてハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズの封入量を発光金属のハロゲン化物1モルに対して0.58モル以下に規定したことにより、一般的な効果を有する放電容器を提供することができる。
【0140】
請求項の発明によれば、加えてハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズの封入量を発光金属のハロゲン化物1モルに対して0.1モル以下に規定したことにより、好ましい効果を有する放電容器を提供することができる。
【0141】
請求項の発明によれば、請求項1ないしの効果を有する無電極メタルハライド放電ランプを提供することができる。
【0142】
請求項の発明によれば、加えて電気エネルギー供給手段が無線周波の電気エネルギーを供給する誘導コイルである無電極メタルハライド放電ランプを提供することができる。
【0143】
請求項の発明によれば、請求項1ないしの効果を有する無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0144】
請求項の発明によれば、請求項1ないしの効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の放電容器および無電極メタルハライド放電ランプの第1の実施形態を示す断面図
【図2】 Inの添加量に対する発光効率の関係を示すグラフ
【図3】 Snの添加量に対する平均演色評価数Raの関係を示すグラフ
【図4】 Sb、Biの添加量に対する発光効率の関係を示すグラフ
【図5】 本発明の無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置における電源の一例を示す回路図
【図6】 本発明の照明装置の一実施形態を示す道路用照明器具を示す一無切欠側面図
【図7】 本発明の照明装置の一実施形態を示す道路用照明器具における照明装置本体を示す概念図
【図8】 従来の無電極メタルハライド放電ランプにおける点灯時間に対する遊離ハロゲンガス濃度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
1…無電極メタルハライド放電ランプ
1a…放電容器
1a…気密容器
1a2…始動用細管
1a3…外部電極
1b…電気エネルギー供給手段
2…放電アーク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a discharge vessel suitable for an electrodeless discharge lamp enclosing a metal halide, an electrodeless metal halide discharge lamp using the same, an electrodeless metal halide discharge lamp lighting device, and an illumination device.
[0002]
[Prior art]
  In an electroded metal halide lamp, an attempt to obtain a desired effect while encapsulating an excess of metal with respect to halogen while suppressing free halogen is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 55-18919 and 55-. 4860 and the like.
[0003]
  Also, it is intended to obtain an electrodeless metal halide discharge lamp having good color, efficiency and average color rendering index Ra by enclosing neodymium as a luminescent metal in the form of a halide and reducing mercury. 7-24211.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  The life of electroded metal halide lamps is mainly limited by the following factors.
[0005]
  (1) Reduction in luminous flux maintenance factor A reduction in luminous flux maintenance factor occurs due to blackening and devitrification of the arc tube.
[0006]
  Blackening is mainly caused by the formation of a film on the inner wall of the arc tube due to the scattering of the electrode and the adhesion of the reaction product between the metal halide and the electrode.
[0007]
  Devitrification occurs due to the reaction between the metal halide and the quartz glass constituting the discharge vessel.
[0008]
  (2) Arc extinction and shaking Arc extinction and shaking are caused by a rise in lamp voltage. The increase in lamp voltage is caused by blackening of the arc tube, generation of free halogen, and the like.
[0009]
  (3) Start failure Start failure occurs due to contamination of impure gas into the arc tube, generation of free halogen, electrode deformation, electrode emitter depletion, start element or start circuit failure, and the like.
[0010]
  (4) Rupture and leak of arc tube Rupture and leak of the arc tube are caused by devitrification of the arc tube, cracks in the sealing portion, and the like.
[0011]
  (5) Light color deterioration and uneven color light color deterioration occur due to consumption of light emitting metals such as Na and Li.
[0012]
  Color unevenness is caused by an inappropriate attachment position of the arc tube on the encapsulated material or occurrence of arc color separation.
[0013]
  Among the above factors, (2) to (5) can be improved if they are appropriately designed and manufactured, but (1) is very difficult.
[0014]
  As an example of improving (1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-60484 discloses a method in which tin halide is encapsulated.
[0015]
  Although the luminous flux maintenance factor is certainly improved, the luminous efficiency, startability, and electrode life are likely to deteriorate.
[0016]
  Therefore, in the electrode-coated metal halide lamp, the luminous flux maintenance factor of (1) could not be improved without deteriorating the factors (2) to (5).
[0017]
  In contrast, in an electrodeless metal halide lamp, since there is no electrode sealed in the discharge vessel, blackening of the discharge vessel does not occur essentially, and if the halide to be sealed is selected appropriately, it will be lost. Since the transparency can be reduced, it has the characteristic that a high luminous flux maintenance factor can be easily obtained as a result.
[0018]
  Therefore, in the electrodeless metal halide lamp, the lifetime is limited by the following matters in relation to the factors (2) to (5).
[0019]
  (2) Caused by the extinction of the arc and the generation of free halogen.
[0020]
  (3) Start failure It is generated due to contamination of impure gas, generation of free halogen and start circuit failure.
[0021]
  (4) It occurs due to devitrification when the arc tube ruptures and the leak enclosure or discharge vessel temperature is not appropriate.
[0022]
  (5) Light color deterioration occurs due to light color deterioration and wear of Na, Li, etc., which are light-emitting metals.
[0023]
  This occurs due to an improper position of the enclosed container attached to the discharge vessel or the occurrence of arc color separation.
[0024]
  In the above (2) and (3), the reason for the generation of free halogen is as follows.
[0025]
  That is, the generated free halogen is completely evaporated under the operating temperature of the lamp, which is approximately 500 to 1000 ° C., so that the vapor pressure becomes high. Evaporated halogen gas, especially iodine gas, has high electron adsorption, so it can increase the dielectric breakdown voltage, make it difficult to transition from glow discharge to arc discharge, or cause arc swing by contracting the arc. Increase the re-ignition voltage to make it easier to turn off the arc.
[0026]
  Halogen also exhibits a relatively high vapor pressure even at room temperature when starting, making starting difficult.
[0027]
    FIG. 8 is a graph showing the relationship of the free halogen gas concentration to the lighting time in a conventional electrodeless metal halide discharge lamp.
[0028]
  In the figure, the horizontal axis represents the lighting time, and the vertical axis represents the relative free halogen gas concentration (%).
[0029]
  Curves A and B are lamps in which different metal halides are sealed, and it can be seen that the concentration of free halogen gas increases as the lighting time increases.
[0030]
  The factor (4) can be suppressed by appropriately designing the temperature control of the enclosure and the discharge vessel as low as possible.
[0031]
  The factor (5) can be avoided by enclosing excessively in anticipation of the consumption of the luminescent metal, or by appropriately designing the coldest part of the discharge vessel.
[0032]
  On the other hand, in the electrodeless discharge lamp, since the plasma approaches the discharge vessel, the reaction between the discharge vessel and the enclosed metal and the disappearance of the permeated metal through the discharge vessel wall are accelerated.
[0033]
  In addition, in the case of an inductively coupled electrodeless metal halide lamp, since the induction coil is disposed close to the discharge vessel, a strong electric field due to the induction coil acts on the discharge vessel and the discharge medium. Is attracted in the form of metal ions, the loss of permeation of the encapsulated metal is further accelerated.
[0034]
  Further, when mercury is not essentially enclosed in the discharge vessel, there are the following problems. First, when mercury is encapsulated, free halogen is trapped by mercury and becomes HgI, which reduces the vapor pressure of halogen, especially iodine near room temperature at the time of starting. Otherwise, such an effect cannot be expected, so that the halogen vapor pressure at the time of starting becomes high, making starting difficult.
[0035]
  Secondly, since mercury is essentially not present in the discharge vessel, the pressure in the discharge vessel at the time of lighting is much smaller than that in which mercury is enclosed, such as an electroded metal halide lamp. This increases the mean free path and increases the probability that metal atoms dissociated from the metal halide in the plasma will reach the discharge vessel wall, thereby accelerating the reaction with the discharge vessel and loss of transmission.
[0036]
  Due to the synergistic effect of the above problems, an electrodeless metal halide lamp has a higher generation rate of free halogen than an electroded metal halide lamp. Therefore, in an electrodeless metal halide lamp, free halogen is a life limiting factor. The biggest factor.
[0037]
  Disclosed is a discharge vessel suitable for an electrodeless metal halide discharge lamp, in which free halogen is suppressed, arc discharge and arc extinguishment of discharge do not easily occur, and startability does not deteriorate, and electrodeless metal halide discharge lamp using the same An object is to provide an electrodeless metal halide discharge lamp lighting device and a lighting device.
[0038]
[Means for achieving the object]
    The discharge vessel of the invention of claim 1 is a refractory and radiation-transmitting hermetic vessel; a halogen enclosed in the hermetic vessel; a metal that forms halogen and a metal halide, and 1 mol of metal halide. Halogen getter metal which is an excess metal with respect to 0.0005 mol or more of halogen and easily reacts with a luminescent metal and free halogen to form a metal halide, but hardly reacts with an airtight containerAs SnI 2 Make up tinAnd a metal enclosed in an airtight container; and a buffer gas enclosed in the airtight container, and is essentially free from mercury.
[0039]
  In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0040]
  First, the airtight container will be described.
[0041]
  An airtight container may be fireproof as long as it can withstand the normal operating temperature of the discharge container.
[0042]
  To be radiation transmissive means that the radiation generated by the discharge can be derived to the outside. It is not necessary for almost the whole airtight container to be able to derive radiation, but it is sufficient that radiation can be derived from a desired portion.
[0043]
  As a material having fire resistance and radiation transparency, translucent ceramics such as quartz glass, translucent alumina, and YAG, and single crystals thereof can be used. As the quartz glass, fused quartz and synthetic quartz can be used.
[0044]
  The shape of the airtight container varies depending on the electric energy supply means.
[0045]
  When an induction coil is used as the electric energy supply means, the induction coil becomes a primary coil of the transformer, and the induction coil is generated to form a ring-shaped discharge arc around the magnetic flux passing through the inside of the hermetic container. Since the arc acts as a single-turn secondary coil, the hermetic container is generally approximately elliptical or approximately spherical. Note that the term “substantially elliptical sphere” as used herein includes an elliptical sphere and further includes a shape similar to the elliptical sphere. Similarly, a substantially spherical shape is a spherical shape and a similar shape thereto.
[0046]
  On the other hand, in the case of capacitive coupling, since the enclosure of the discharge vessel is interposed as a dielectric between a pair of electrodes arranged almost in parallel, it is common for the hermetic vessel to have a flat shape. is there.
[0047]
  Further, if desired, an airtight thin tube for starting, that is, a starting thin tube can be integrally formed in the airtight container. It is assumed that the starting gas is sealed at a relatively low pressure in the starting thin tube. And at the time of starting, a starting voltage is applied to the starting thin tube, first, the starting gas is subjected to dielectric breakdown and plasma discharge is performed, and then a high voltage is applied to the buffer gas in the hermetic container, This can be started by causing dielectric breakdown to generate plasma discharge.
[0048]
  Further, the discharge vessel can be supported at a predetermined position by using the starting thin tube.
[0049]
  Furthermore, the discharge vessel can also be suspended in an envelope surrounding them using a starting capillary. In this case, the envelope can mechanically protect the discharge vessel.
[0050]
  Next, halogen will be described.
[0051]
  As the halogen, one or more of iodine, bromine, chlorine and fluorine are acceptable.
[0052]
  The metal will be described.
[0053]
  The metal enclosed in the airtight container is a luminescent metal and a halogen getter metalAs SnI 2 Consists of tin (Sn)And a metal that forms a halogen and a metal halide and an excess metal with respect to the halogen.
[0054]
  The halogen getter metal and the metal excessive to the halogen may be the same or different. That is, halogen getter metalAs tinButTinHalide(SnI 2 )And a part of the light emitting metal may be an excess metal with respect to the halogen. Because even in the latter case, the halogen gettering metal during lightingAs SnI 2 Make up tinGet more free halogensTinHalide (SnI 4 )This is because it can be dissociated to become tin (Sn) as a halogen getter metal and can act to get free halogen.
[0055]
  The luminescent metal can be selected and used as desired, alone or in combination, from all the metals known as luminescent metals for metal halide discharge lamps depending on the desired radiation and its arc efficiency. For example, Na, Sc, Nd, Tl, In, Dy, Cs, etc. can be used.
[0056]
  ScI is a combination of luminescent metal halides.Three-NaI, NaI-TlI-InI, DyIThree-NdIThree-CsI, NdIThree-NaI etc. are useful. In addition, as the amount of sealing, for example, about 0.2 to 5 mg of each halide per 1 cc of the internal volume of the airtight container is recommended.
[0057]
  Halogen getter metalTypicallyIt must react easily with free halogen to form a metal halide, but it must be a metal that is difficult to react with an airtight container.
[0058]
  As the halogen getter metal, it is practically possible to obtain an appropriate metal from the metals or semiconductors of groups 3B, 4B, 5B and 6B of the periodic table.HoweverIn the present invention, the metal of the halogen getter metalInOf the aboveSnI 2 That uses tin (Sn)The
[0059]
  On the other hand, Sc, Na, Dy, Nd, and the like have a halogen getter property, but these metals cannot be used because they react vigorously with quartz in an airtight container.
[0060]
  In the present invention, the reason why the excess metal is 0.0005 mol or more with respect to 1 mol of metal halide is that if the above amount is enclosed, the halogen gettering metal during lightingAs SnI 2 Make up tinIs more multivalentTinIt is because it becomes a halide and free halogen can be obtained over a required long period of time to suppress the formation of free halogen. Halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinThat the product becomes a multivalent metal halide.2Is SnIFourTo become.
[0061]
  Halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinIf too much is encapsulated, the efficiency will decrease, or the color deviation with respect to black body radiation will increase in order to suppress the light emission of a particular encapsulated metal, so care must be taken.
[0062]
  The buffer gas will be described.
[0063]
  A rare gas such as Xe, Ar, or Kr is used as the buffer gas. However, when the hermetic container is made of quartz glass, Ne is easy to permeate, so it is not suitable as a buffer gas.
[0064]
  Further, mercury will be described.
[0065]
  In the present invention, the fact that Hg is essentially not encapsulated is as follows. Even if Hg is present in the discharge vessel, it generally means less than 1 mg per 1 cc of the internal volume of the discharge vessel. Moreover, Preferably it is less than 0.3 mg, More preferably, it is less than 0.2 mg. That is, in an electrodeless metal halide discharge lamp, Hg vapor as a buffer gas is essentially unnecessary.
[0066]
  Finally, the operation will be described.
[0067]
  An electrodeless metal halide lamp is constructed using a discharge vessel, and this is a halogen gettering metal during lightingAs SnI 2 Make up tinWhen free halogen is generated, halogen gettering metalAs SnI 2 Make up tinCan quickly get halogen gas and more polyvalentTinHalide(SnI 4 )become.
[0068]
  As a result, since generation of free halogen during lighting is suppressed, an increase in the lamp voltage is reduced, so that arc extinction and arc swing can be reduced.
[0069]
  Furthermore, starting failure can be reduced by suppressing free halogen.
[0070]
  As a result, the discharge vessel and the electrodeless metal halide discharge lamp have a long life.
[0071]
    Claim2The discharge vessel according to claim 1 is the discharge vessel according to claim 1, wherein the halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinIs characterized by being 0.58 mol or less per mol of the halide of the luminescent metal.
[0072]
  The present invention relates to a halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinIt defines the maximum value of the general amount of filling.
[0073]
    Claim3The discharge vessel of the present invention is the first aspect.Or 2In the described discharge vessel, a halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinIs characterized by being 0.1 mol or less per mol of the halide of the luminescent metal.
[0074]
  The present invention relates to a halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinThe maximum value of the preferable encapsulated amount is defined for.
[0075]
    Claim4An electrodeless metal halide discharge lamp according to the invention of claim 13A discharge vessel according to any one of the above, and an electrical energy supply means for supplying electric energy to an enclosure in the discharge vessel to generate a light emitting arc.
[0076]
  The electric energy supply means may be either capacitive coupling type or inductive coupling type.
[0077]
  Further, as described in claim 1, the shape of the discharge vessel may be an optimum shape according to the form of the electric energy supply means.
[0078]
    Claim5The electrodeless metal halide discharge lamp of the invention of claim4In the electrodeless metal halide discharge lamp described, the electric energy supply means is an induction coil that supplies electric energy of radio frequency.
[0079]
  The present invention defines an optimum frequency band when using an inductively coupled electric energy supply means. Here, the radio frequency refers to a range of 0.1 to 300 MHz.
[0080]
    Claim6The electrodeless metal halide discharge lamp lighting device of the invention is claimed in claim4Or5And a power supply device that outputs electric energy to the electric energy supply means.
[0081]
  The present invention comprises an electrodeless metal halide discharge lamp and a power supply device to constitute a lighting device.
[0082]
    Claim7The illuminating device of the invention is provided with the illuminating device main body; and the illuminating device main body.4Or5And an electrodeless metal halide discharge lamp as described above.
[0083]
  The present invention is suitable for all uses where an electrodeless metal halide discharge lamp such as various lighting fixtures and various ultraviolet irradiation devices is used as a radiation source and the radiation is used for a predetermined purpose.
[0084]
  For various lighting fixtures, such as ceiling lighting fixtures and wall lighting fixtures for indoor use, and road lighting fixtures, tunnel lighting fixtures, landscape lighting fixtures, especially bridge lighting, and building lighting for outdoor use. The present invention can be applied to installed lighting equipment.
[0085]
  Various ultraviolet irradiation devices can be applied to ultraviolet curing devices, ultraviolet exposure devices, ultraviolet sterilization devices, ultraviolet ashing devices, and the like.
[0086]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0087]
    FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a discharge vessel and an electrodeless metal halide discharge lamp according to the present invention.
[0088]
  In the figure, 1 is an electrodeless metal halide discharge lamp.
[0089]
  The electrodeless metal halide discharge lamp 1 includes a discharge vessel 1a and electric energy supply means 1b.
[0090]
  The discharge vessel 1a comprises a hermetic vessel 1a1 made of fused silica glass and having a substantially elliptical shape with a diameter of about 30 mm, and a starting capillary 1a2 formed integrally at the center of the upper surface of the hermetic vessel 1a1.
[0091]
  A discharge medium made of halogen, metal, and buffer gas is sealed in the hermetic container 1a1.
[0092]
  The metal consists of a chemical equivalent of metal and an excess of metal that produces halogen and metal halide. In addition, these metals include light-emitting metals and halogen getter metals when classified according to their purposes.
[0093]
  In the present embodiment, the luminescent metal is enclosed as a metal halide, and the halogen getter metal is enclosed as a single metal. ScI3-NaI was used as the luminescent metal.
[0094]
  Table 1 shows the amount of encapsulated metal with respect to 1 mole of halide of a getter metal and a luminescent metal.
[0095]
                                    [Table 1]
          No. Halogen getter metal content (mol)
          1 In 0.14
          2 Sn 0.6
          3 Pb 0.043
          4 Ge 0.12
        5 Sb 0.12
        6 Bi 0.12
  As the buffer gas, 26.7 KPa of Xe was enclosed.
[0096]
  The starting capillary 1a2 was filled with 2.7 KPa (20 torr) of Ar.
[0097]
  The electric energy supply means 1b is composed of an induction coil formed by winding a flat metal plate for two turns, and the plate surface is aligned parallel to the radial direction so as not to cut off radiation as much as possible. Therefore, the electrical energy supply means 1b of this embodiment is an induction coil.
[0098]
  In the figure, 2 conceptually shows a discharge arc, which is formed in a ring shape concentric with the electric energy supply means 1b comprising an induction coil.
[0099]
  The test results conducted after inputting 300 W into the above discharge vessel 1a and lighting for 1000 hours will be described below.
[0100]
  In Example 1, generation | occurrence | production of the free iodine was not seen and there was no devitrification of the airtight container 1a1. The luminous efficiency was 45% when In was not enclosed. It is considered that this is because the added In emits blue light and the efficiency is lowered. However, the phenomenon that In suppresses the light emission of the specific light emitting metal was small.
[0101]
    FIG. 2 is a graph showing the relationship of the luminous efficiency to the added amount of In.
[0102]
  In the figure, the horizontal axis represents the number of moles of excess In relative to 1 mole of metal halide, and the vertical axis represents relative luminous efficiency (%).
[0103]
  Since the minimum luminous efficiency of this type of lamp is about 60%, the amount of In added is suitably 0.1 mol or less per 1 mol of metal halide.
[0104]
  In Example 2, the generation of free iodine was not observed and there was no devitrification. Luminous efficiency was 92% when Sn was not added, but Sc emission was weakened and orange light was emitted, and the average color rendering index Ra was 100% when the average color rendering index Ra was not added. Of 58%.
[0105]
    FIG. 3 is a graph showing the relationship of the average color rendering index Ra to the added amount of Sn.
[0106]
  In the figure, the horizontal axis represents the number of moles of excess Sn relative to 1 mole of metal halide, and the vertical axis represents the relative Ra change (%).
[0107]
  From the figure, when the average color rendering index Ra when Sn is not added is 100%, in order to secure 60% or more, the addition of Sn may be 0.58 mol or less.
[0108]
  Also in Pb and Ge of Examples 3 and 4, similar to Example 2, the light emission was orange, and the average color rendering index Ra was lowered. For the same reason as Sn, if the addition amount is 0.58 mol or less, a good average color rendering index Ra can be obtained.
[0109]
  In each of Examples 2 to 4, since the decrease in luminous efficiency is small, the addition amount of these metals can be determined mainly from the viewpoint of the average color rendering index Ra.
[0110]
  In Example 5, no generation of free iodine was observed, and there was no devitrification. The luminous efficiency was 76% when Bi was not enclosed. The decrease in the average color rendering index Ra was small.
[0111]
  In Example 6, the same as Example 5, but the luminous efficiency was 89% when Sb was not added.
[0112]
    FIG. 4 is a graph showing the relationship of the luminous efficiency to the added amounts of Bi and Sb.
[0113]
  In the figure, the horizontal axis represents the number of moles of excess Bi and Sb relative to 1 mole of metal halide, and the vertical axis represents the relative luminous efficiency (%).
[0114]
  Each curve has a corresponding element symbol.
[0115]
  From the figure, practical addition amounts are 0.22 mol or less for Bi and 0.49 mol or less for Sb.
[0116]
    FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a power source in the electrodeless metal halide discharge lamp lighting device of the present invention.
[0117]
  3 is a DC power source, 4 is an inverter device, and 5 is a lighting circuit.
[0118]
  The DC power source 3 can be obtained by rectifying an AC power source or can be obtained from a battery or the like.
[0119]
  The inverter device 4 has a DC power source 3 connected to the input end and a lighting circuit 5 connected to the radio frequency output end.
[0120]
  As a circuit configuration of the inverter device 4, for example, a half bridge type inverter circuit in which a pair of switching means 4a and 4b are connected in series is used, and each switching means 4a and 4b is alternately turned on and off by a drive circuit 4c. And output a 13.56 MHz radio frequency to the output end.
[0121]
  The switching means 4a and 4b are field effect transistors that exhibit excellent switching characteristics even in the radio frequency region. The capacitor 4d connected in series to the output end is for impedance matching on the inverter device side.
[0122]
  The lighting circuit 5 includes a lighting main circuit 5a and a starting circuit 5b.
[0123]
  The lighting main circuit 5a includes an impedance matching capacitor 5a1 connected in parallel between the input terminals and an electric energy supply means 1b including an induction coil connected in parallel with the capacitor 5a1.
The starting circuit 5b is connected in parallel with the lighting main circuit 5a, and includes a series circuit of a capacitor 5b1, a parallel resonant circuit 5b2, and a switch 5b3.
[0124]
  The parallel resonance circuit 5b2 is configured by connecting an inductor L, a capacitor C, and a resistor R in parallel, and applies the resonance voltage of the parallel resonance circuit 5b2 to the starting capillary 1a2 formed integrally with the discharge vessel 1a. The resistor R controls the Q of the parallel resonant circuit 5b2 to adjust the starting voltage to a desired value.
[0125]
  Thus, to turn on the electrodeless metal halide discharge lamp 1 composed of the discharge vessel 1a and the electric energy supply means 1b, the switch 5b3 of the starting circuit 5b is first closed. Then, since the parallel resonance circuit 5b2 causes parallel resonance, a high voltage is generated at both ends thereof. This high voltage is applied to the external electrode 1a3 attached to the starting capillary 1a2.
[0126]
  Due to the high voltage applied from the external electrode 1a3, the rare gas in the starting capillary 1a2 is broken down, and plasma discharge is first started. When the gas in the starting thin tube 1a2 is plasma-discharged, a high voltage is applied to the discharge vessel located between the starting thin tube and the electric energy supply means 1b, and the discharge medium in the discharge vessel is broken down to cause plasma discharge. Start. In this state, a radio frequency current flows through the induction coil 1b to generate a magnetic flux. Since this magnetic flux penetrates the plasma in the discharge vessel, a secondary current flows in the plasma around the magnetic flux. As a result, arc discharge is generated around the magnetic flux in a ring shape, and emission of the characteristic spectrum of the luminescent metal is performed from the arc discharge.
[0127]
  The radiation extracted from the discharge vessel 1a can be dimmed and used for illumination as desired.
[0128]
    FIG. 6 is a partially cutaway side view showing a road lighting device showing an embodiment of the lighting device of the present invention.
[0129]
  In the figure, 6 is a pole and 7 is a lighting device body.
[0130]
  The base end of the pole 6 stands from the road surface.
[0131]
  The illumination device main body is attached to the tip of the pole 6.
[0132]
    FIG. 7 is a conceptual diagram showing an illuminating device body in a road luminaire that is an embodiment of the illuminating device of the present invention.
[0133]
  In the figure, the same parts as those in FIG. 1 and FIG.
[0134]
  7a is a housing, 7b is a translucent lower surface cover, 7c is a reflecting plate, 7d is a first box, and 7e is a second box.
[0135]
  The first box 7d accommodates the impedance matching capacitor 5a1 in FIG. 1 and supports the induction coil 1b by supporting its terminal 1b1.
[0136]
  The second box 7e supports the discharge vessel 1 by housing the starting circuit in FIG. 1 and supporting the thin tube 1a2.
[0137]
  Therefore, as can be understood from the above description, the inverter device 4 in FIG. 5 is housed in a place separated from the lighting device body 7, for example, in the lower end portion of the pole 6, or a separate power supply box (not shown). ).
[0138]
【The invention's effect】
    Claim 1 to3According to each of the inventions, in addition to a metal that forms a metal halide, an excess metal is enclosed in an amount of 0.0005 mol or more with respect to 1 mol of the metal halide.As SnI 2 Make up tinWhen free halogen is generated due to the inclusion ofSnI 2 The tin that composesGet free halogen quicklyIn addition, a multivalent tin halide (SnI 4 )Therefore, it is possible to provide a discharge vessel suitable for an electrodeless metal halide discharge lamp in which arcing of the discharge and arc extinguishment are unlikely to occur and startability is unlikely to deteriorate.
[0139]
    Claim2In addition, according to the invention of the halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinThe discharge vessel having a general effect can be provided by defining the encapsulated amount of 0.58 mol or less with respect to 1 mol of the halide of the luminescent metal.
[0140]
    Claim3In addition, according to the invention of the halogen getter metalAs SnI 2 Make up tinBy defining the encapsulated amount of 0.1 mol or less with respect to 1 mol of the halide of the luminescent metal, a discharge vessel having a preferable effect can be provided.
[0141]
    Claim4According to the present invention, claims 1 to3An electrodeless metal halide discharge lamp having the following effects can be provided.
[0142]
    Claim5According to the invention, it is possible to provide an electrodeless metal halide discharge lamp in which the electric energy supply means is an induction coil for supplying radio frequency electric energy.
[0143]
    Claim6According to the present invention, claims 1 to3It is possible to provide an electrodeless metal halide discharge lamp lighting device having the above effects.
[0144]
    Claim7According to the present invention, claims 1 to3It is possible to provide a lighting device having the following effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a discharge vessel and an electrodeless metal halide discharge lamp of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between luminous efficiency and the amount of In added.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the average color rendering index Ra and the amount of Sn added.
FIG. 4 is a graph showing the relationship of luminous efficiency with respect to the added amounts of Sb and Bi.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a power source in the electrodeless metal halide discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 6 is a notched side view showing a road lighting apparatus according to an embodiment of the lighting device of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a lighting device main body in a road lighting device showing an embodiment of the lighting device of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the free halogen gas concentration and the lighting time in a conventional electrodeless metal halide discharge lamp.
[Explanation of symbols]
      1 ... Electrode-free metal halide discharge lamp
      1a ... discharge container
      1a ... Airtight container
      1a2 ... Starting capillary
      1a3 ... External electrode
      1b: Electric energy supply means
      2 ... Discharge arc

Claims (7)

耐火性にして放射透過性の気密容器と;
気密容器内に封入されたハロゲンと;
ハロゲンと金属ハロゲン化物を生成する金属および金属ハロゲン化物1モルに対して0.0005モル以上のハロゲンに対して過剰であって、発光金属および遊離ハロゲンと容易に反応して金属ハロゲン化物を生成するが気密容器とは反応しにくいハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズを含み、気密容器内に封入された金属と;
気密容器内に封入された緩衝ガスと;
を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴とする放電容器。
Fireproof and radiation permeable airtight container;
With halogen enclosed in an airtight container;
Excess of 0.0005 mol or more of halogen with respect to 1 mol of metal and metal halide to form halogen and metal halide, and easily react with luminescent metal and free halogen to form metal halide a metal but which include tin constituting the SnI 2 as nobler halogen getter metal is an airtight container, which is sealed in the airtight container;
A buffer gas enclosed in an airtight container;
And a discharge vessel characterized by essentially not containing mercury.
ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、発光金属のハロゲン化物1モル当たり0.58モル以下であることを特徴とする請求項1記載の放電容器。The discharge vessel according to claim 1, wherein tin constituting SnI 2 as a halogen getter metal is 0.58 mol or less per 1 mol of halide of the luminescent metal. ハロゲンゲッター性金属としてSnI を構成しているスズは、発光金属のハロゲン化物1モルに対して0.1モル以下であることを特徴とする請求項1または2記載の放電容器。 Tin, the discharge vessel of claim 1 or 2, wherein the relative halides 1 mole of the light-emitting metal is 0.1 mol or less constituting the SnI 2 halogen getter metal. 請求項1ないしのいずれか一記載の放電容器と;
電気エネルギーを放電容器内の封入物に供給して、発光アークを発生させる電気エネルギー供給手段と;
を具備していることを特徴とする無電極メタルハライド放電ランプ。
A discharge vessel according to any one of claims 1 to 3 ;
Electrical energy supply means for supplying electrical energy to the enclosure in the discharge vessel to generate a light emitting arc;
An electrodeless metal halide discharge lamp comprising:
電気エネルギー供給手段は、無線周波の電気エネルギーを供給する誘導コイルであることを特徴とする請求項記載の無電極メタルハライド放電ランプ。5. The electrodeless metal halide discharge lamp according to claim 4 , wherein the electric energy supply means is an induction coil for supplying electric energy of radio frequency. 請求項または記載のメタルハライド放電ランプと;
電気エネルギー供給手段に電気エネルギーを出力する電源装置と;
を具備していることを特徴とする無電極メタルハライド放電ランプ点灯装置。
A metal halide discharge lamp according to claim 4 or 5 ;
A power supply that outputs electrical energy to the electrical energy supply means;
An electrodeless metal halide discharge lamp lighting device comprising:
照明装置本体と;
照明装置本体に配設された請求項または記載の無電極メタルハライド放電ランプと;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A lighting device body;
An electrodeless metal halide discharge lamp according to claim 4 or 5 , wherein the electrodeless metal halide discharge lamp is disposed in a lighting device body;
An illumination device comprising:
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