JP3925249B2 - Metal halide lamp - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光管材料として多結晶体アルミナセラミックなどのセラミック管を用いたメタルハライドランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、発光管材料として従来から用いられていた石英に代って、半透明の多結晶体アルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの開発・展開が活発に進められている。
【0003】
このアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの特長は、石英の約1000℃に対して約1200℃という高い耐熱性を備えており、耐熱性が高い分、発光管の管壁負荷を、より高い範囲に設定することができるので、石英を用いたものに比して、高効率・高演色性のランプ特性が得られることである。
【0004】
このようなアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプは、ランプワットが70W〜150Wのいわゆる低ワットタイプが主力品種であり、主に店鋪などの商業空間における屋内インテリア照明分野で用いられている。
【0005】
図7は、従来のアルミナセラミックを用いたメタルハライドランプの発光管を示す。
【0006】
この発光管24は、発光部26と細管部27,28とからなる多結晶体アルミナセラミック製の発光管容器25を有している。すなわち、放電アーク領域となる発光部26と、この発光部26の両端部に細管部27,28がそれぞれ設けられており、これら発光部26と細管部27,28は多結晶アルミナセラミック材料からなっている。
【0007】
発光部26内には、一対のタングステン電極29,30が設けられている。このタングステン電極29,30はそれぞれ、タングステン電極棒31,32とこのタングステン電極棒31,32の先端部に設けられたタングステンコイル33,34からなっている。
【0008】
細管部27,28にはニオブあるいは導電性サーメットからなる給電体35,36が挿入され、フリット37により気密封着され、給電体35,36の放電側先端部にはタングステン電極棒31,32が接合・保持されている(なお、導電性サーメットからなる給電体35,36では、それぞれ他方の端部にニオブなどからなる外部リード線が接合・保持される場合がある)。ここで、フリット37は、ランプ点灯時における高温の発光物質による侵蝕を抑制するために、通常タングステン電極棒31,32の接合端部まで溶融・充填されている。いわば、かかる特有の構成によって初めてアルミナセラミックを用いたメタルハライドランプが具現化されたといえる。そして、必然的に形成される細管部27,28とタングステン電極棒31,32との隙間38,39には、通常モリブデンコイル40,41がタングステン電極棒31,32に巻かれる形で設けられている。
【0009】
発光管24内には、DyI3、TmI3、HoI3、TlI,NaIなどの金属ハライドからなる発光物質42と、緩衝ガスとしての水銀及びアルゴンなどの始動補助用希ガスが封入されている。
【0010】
なお、完成ランプの構成としては、発光管24が窒素などが封入された外管ガラスバルブ(図示せず)内に組立・保持されており、最終的に外管ガラスバルブには口金(図示せず)が装着されている。
【0011】
上記従来の発光管24の典型的な寸法としては、例えば70Wタイプにおいて、発光管における発光部の中央部の内径φiを6.2mm、電極間距離Leは5.0mm、発光部26の内側全長(発光部内に位置する細管端面間距離)Liは10.0mmである。これら寸法から、発光管形状を示す主要なパラメータである、いわゆる発光管形状パラメータLe/φi値は0.80となる。また管壁負荷weは37W/cm2の比較的高い値に設定されている(但し、ランプ入力Wlaおよび発光部26の全内表面積をSとすると、管壁負荷we=Wla/Sにより規定)。
【0012】
また、その他の150Wタイプの典型的な寸法としては、発光部の中央部の内径φiは10.6mmおよび電極間距離Leは10.0mmであり、発光管形状パラメータLe/φi値は0.94と上記70Wタイプに比べて大きく設定されている。そして、発光部26の内側全長Liは17.0mmであり、管壁負荷weは約27W/cm2に設定されている。
【0013】
上記発光管構成による70Wおよび150Wタイプにおいて、それぞれランプ光束6700lmおよび13500lm、ランプ効率90lm/Wで平均演色評価数Ra85以上という優れたランプ特性が達成されている。また、従来石英管メタルハライドランプと同等の6000hrsの定格寿命時間が得られている(但し、ランプ寿命時間は、通常光束維持率が初期値に対して70%時点のエイジング時間により規定)。なお、ランプ光色として発光物質42の各封入組成比を変えることにより、色温度3000K、3500Kおよび4300Kの三品種が展開されている。
【0014】
その他に、アルミナセラミック管を用いた20W〜250Wタイプのいわゆるショートアーク形のメタルハライドランプが、特開平10−144261号公報に開示されている。このランプは、発光管容器が円筒形の放電中央部と半球形の両管端部から構成されており、この発光管形状パラメータLe/φi値は0.67〜1.25の範囲に規定され、一方、管壁負荷weは25〜35W/cm2の比較的高い範囲に規定されている。なお、発光物質としては、図7の従来ランプと同様のDyI3,TmI3,HoI3,TlI,NaIの金属ハライドが封入されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
一般にアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの特長として、前記した高効率・高演色性のほかに、発光部の中央部管壁に排気管チップが存在する従来の石英製の発光管を備えたメタルハライドランプ(以下、石英ランプという)に比べてランプ点灯方向による発光色変動が小さいことが挙げられている。
【0016】
従来の石英製の発光管においては、製造途中に発光部の管壁に細管が設けられ、この細管を通じて発光管内の排気等を行い、処理後この細管を封止切るため、発光部の中央部に排気チップが存在するものが一般的である。
【0017】
このため、石英ランプを水平点灯する際、排気チップを下方に位置して使用すると、発光物質が排気管チップに集積してしまい、垂直点灯時に比べ、発光物質の蒸気圧が低下して例えば発光色の色温度が規格値より上昇したりするということになる。
【0018】
したがって、石英ランプについては、垂直点灯形のものが主流であり、一部の水平点灯形の石英ランプでは、排気チップを必ず上方に位置して使用するようランプの取扱説明書に記載したり、排気チップが必ず上方に位置して取り付けられるよう口金の形状を規制したりする必要があった。
【0019】
これに対して、発光部に排気管チップが存在しないアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプにおいては、エジソン口金(E形)が装着された品種でも、一般に点灯方向に制限の無い、いわゆる点灯方向自由形であると見なされている。このような点灯方向自由形のランプは、特に被射体に応じて種々のランプ点灯方向が採られる屋内インテリア照明用ランプにとって、極めて有利な特長といえる。
【0020】
ところが、図7に示す従来のアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプを市場で使用したとき、発光部に排気チップが存在しないにもかかわらず、特に100Wよりも低ワットの例えば70Wタイプにおいて特定の点灯方向によっては発光色が変動して問題となることがわかった。すなわち、発光色4300Kの70Wタイプにおいて、実際の発光色は、垂直点灯方向では規格値どおりの色温度4300Kとなるが、水平点灯方向では3700Kまで色温度が低下する。そして、かかる発光色変動は人間の眼で明瞭に視認できるものであり、例えば、垂直点灯および水平点灯を組み合わせて照明した場合など発光色の違いが目立ち問題となる。
【0021】
ここで、前述したように従来の石英ランプでは、水平点灯時の色温度は、垂直点灯時と比べて上昇することになるのに対して、従来のアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの70Wタイプでは、水平点灯時の色温度は垂直点灯時と比べて逆に低下している。つまりかかる発光色変動はアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプ特有の現象といえる。
【0022】
なお、100Wよりも高ワットの例えば150Wタイプでは、点灯方向による色温度変動幅△Tc(以後、水平点灯での色温度差をTc(H)、および垂直点灯での色温度をTc(V)とすると、△Tc=Tc(H)−Tc(V)で表す)では+200K以内と小さく、これは実際の使用において問題にならない変動幅であることが確かめられている。従って、問題となるような発光色変動は、特に100W以下の低ワットタイプに特有のものといえる。
【0023】
以上のように、100W以下の低ワットタイプのアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプにおいて、点灯方向自由形という有利な特長を実質的に具現するには、上記の発光色変動について、色温度変動幅△Tcを+200Kあるいは−200K以内に抑制できる手段を見い出すことが第1の技術課題である。
【0024】
また、第2の技術課題として、ランプの長寿命化が挙げられる。つまり、アルミナセラミック管は基本的に従来の石英管に比べて高温の発光物質に対する耐蝕性が高いといわれながら、従来技術によるアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの定格寿命時間は従来の石英ランプと同等の6000hrsである。
【0025】
本発明は、多結晶体アルミナなどのセラミック材料からなる発光管を備えた特に100W以下の低ワットタイプのメタルハライドランプにおいて、特定の点灯方向による発光色変動を抑制できる有効な手段を見い出すとともに、併せてランプ寿命特性を向上させ、これによって、屋内インテリア照明用として特長ある点灯方向自由形で高効率・長寿命のメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、内部に一対の電極を有する発光部と、この発光部の両端部に細管部をそれぞれ有するセラミック材料からなる発光管を備え、前記細管部には隙間が形成されており、前記発光管の内部には封入物として、ハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ホルミウム、および、ハロゲン化セリウムのうち少なくとも一種と、ハロゲン化ナトリウムとを含む金属ハロゲン化物が封入された低ワットタイプのメタルハライドランプであって、前記発光部内における電極間距離をLe(mm)および前記発光部の中央部の管内径をφi(mm)としたとき、発光管形状パラメータLe/φi値が0.45〜0.65の範囲を満足するとともに、前記発光管の管壁負荷weが23〜30W/cm2の範囲を満足し、かつ電極長をDe(mm)、ランプ電力をW(ワット)としたとき、0.0093×W+1.3≦De≦0.0133×W+2なる関係式を満たす構成を有している。
【0027】
これにより、垂直・水平点灯方向による発光色変動を問題とならない色温度変動幅△Tc+200Kあるいは−200K以内に抑制できるとともに、併せて高いランプ効率を維持しながらエイジングにおける光束維持率を改善できて、屋内インテリア照明用として特長ある点灯方向自由形で高効率・長寿命のメタルハライドランプが得られる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1から図3を用いて説明する。
【0033】
図1および図2は、本発明の一実施の形態である例えば70Wタイプのメタルハライドランプの発光管およびランプ全体構成を示している。ここで、本実施形態である発光管の基本的構成そのものは、前記図7の従来技術によるものと同様である。
【0034】
発光管1は、発光部3と細管部4,5とからなる多結晶体アルミナセラミック製の発光管容器2を有している。発光部3の両端部に細管部4,5(外径2.6mmおよび内径0.8mm、全長14.5mm)が焼結されている。
【0035】
細管部4,5には、タングステン電極6,7がそれぞれ挿入され、発光管1内には一対のタングステン電極6,7が設けられている。タングステン電極6,7はそれぞれ、タングステン電極棒8,9(外径0.35mm、全長15.0mm)とタングステンコイル10,11とからなる。
【0036】
細管部4,5には、Al2O3−Mo系導電性サーメットからなる給電体12,13(外径0.70mm、全長12.0mm)がフリット14によりそれぞれ気密封着されている。給電体12,13の放電側先端部にはタングステン電極棒8,9がそれぞれ接合・保持されている。フリット14は、ランプ点灯時の発光物質によるその侵蝕を抑制するために、給電体12,13のタングステン電極棒8,9との接合部近傍まで限定・充填されている。そして、細管部4,5とタングステン電極棒8,9との隙間15,16には、モリブデンコイル17,18がタングステン電極棒8,9に巻かれる形で設けられている。発光管1内には、ハロゲン化金属(DyI3、TmI3、HoI3、TlI、NaI)からなる発光物質19と、緩衝ガスとしての水銀と始動補助用希ガスとしてのアルゴンが封入されている。
【0037】
完成ランプ20としては、図2に示すように、発光管1が、窒素46.5kPaが封入されている硬質ガラスからなる外管バルブ21の内部に保持されて、更に口金22(E形)が装備されている。また、外管バルブ21内において、発光管1の周囲には外管バルブ破損防止用の石英シールド管23が設けられている。
【0038】
本発明者は、本実施形態である発光管1の詳細構成を設定するにあたり、まず図7に示す前述の70Wタイプにおける特有の点灯方向による発光色変動の要因を調べた。この結果、特に70Wタイプにおいて発光色の色温度が水平点灯方向に比べて垂直点灯方向で上昇したのは、垂直点灯時での発光管の最冷点温度個所が、発光部3に比べてより低温となる下側に位置する細管部5に形成されることに起因することが明らかとなった。具体的には、より低温となる細管部5とタングステン電極棒9との隙間16に発光物質19が集積されるため、その蒸気圧が水平点灯方向に比べて低下する。この結果、特にナトリウム放射が減衰して、発光色の色温度が上昇することになるためである。
【0039】
なお、前述のように、細管部5に隙間16が形成されることは、アルミナセラミック管メタルハライドランプを具現化するうえでフリット14の侵蝕を抑制するための必要不可欠のものである。
【0040】
本発明者は、上記結果にもとづき、点灯方向による発光色変動を抑制するために基本的に水平点灯方向での発光管の最冷点温度を、従来技術による前記70Wタイプに比べて低下させ、垂直点灯方向での細管部5の最冷点温度と均等化させる方法を検討した。具体的には、発光管1の電極間距離Leに対する管内径φiの増大、すなわち発光管形状パラメータLe/φi値の低下による発光色変動の抑制効果を調べた。この場合、第1にLe/φi値として従来技術による前記70Wタイプの0.80よりも低い範囲で変えた発光管1を準備し、これらを備えたランプ20の点灯方向による発光色変動を測定した。併せて、発光管の管壁負荷weも20〜40W/cm2の範囲のランプ20も準備し、発光色変動とともにエイジングにおける光束維持率などの寿命特性を測定した。なお、これらの検討の発光管寸法としては、図1の電極長De(細管の発光部側端面と電極棒先端面との間の長さ)を2.5mmの一定に保って、管内径φi5.0〜10.0mmおよび電極間距離Le4.0〜7.0mmの範囲で変化させた。
【0041】
図3は、発光管1の管壁負荷weが約27W/cm2一定における発光管形状パラメータLe/φi値と、垂直・水平点灯方向による色温度変動幅△Tcの関係を示す。これから、発光色変動を問題にならない色温度変動幅△Tc+200Kあるいは−200K以内に抑制するには、発光管形状パラメータLe/φi値を0.45〜0.65の範囲に規定すればよいことがわかった。
【0042】
併せて、図4に示すように、特に発光管1の管壁負荷weを30W/cm2以下の範囲に設定することにより、6000hrs〜9000hrsのエイジングにおいても光束維持率を70%以上確保でき、長寿命化が達成できることがわかった。但し、we値23W/cm2以下に設定することは、ランプ効率が従来値90lm/Wに対して約86lm/W以下と4%以上低下するので妥当でない。結局、ランプ効率の低下を抑えて長寿命時間を達成するには、we値を23〜30W/cm2の範囲に規定するのが妥当である。
【0043】
以上から、70Wタイプの発光管構成として、第1に発光管形状パラメータLe/φi値を0.45〜0.65の範囲に規定することによって点灯方向による発光色変動を抑制でき、併せて管壁負荷weを23〜30W/cm2の範囲に設定することで高効率・長寿命のランプ特性が得られることがわかった。
【0044】
上記本発明による70Wタイプの典型的なランプ20を準備して、その点灯方向による発光色変動の抑制の確認と、ランプ効率及びエイジングによる光束維持率などの特性測定を行った。この場合、ランプは上述の図1および図2に示す基本構成からなり、発光管1の具体的構成としては、発光部3の内側全長(細管部4の端面と細管部5の端面間の距離)Liを10.0mm、電極長Deを2.5mm、電極間距離Leを5.0mm、管内径φiを8.5mm(管外径は9.7mm)、発光管形状パラメータLe/φi値を0.59および管壁負荷weを27W/cm2にそれぞれ設定した。この結果、かかる本発明にもとづく発光管構成により、発光色変動を色温度変動幅△Tcを約−90K以内に抑制でき、かつランプ効率89lm/Wおよび寿命時間約9500hrsという優れたランプ特性が得られた。また、ランプの水平点灯方向における平均色温度4280Kで平均演色評価数Ra約90のレベルが得られた(但し、それぞれの値はランプ10灯の平均値)。
【0045】
なお、上記の本発明による発光管構成は、上記本実施形態の70Wタイプ以外の少なくとも100Wタイプにはそのまま適用できることが確かめられている。
【0046】
また、点灯方向による発光色変動を抑制するためには、電極長De(mm)は、ランプ電力をW(ワット)とした場合、0.0093×W+1.3≦De≦0.0133×W+2であることが好ましい。
【0047】
発光管の発光部の形状として、図1に示すような発光部の両端部がテーパー形状をなす代りに、図5に示すような発光部が円筒形状や図6に示すような回転楕円体状をしていてもよい。特にテーパー形状および回転楕円体状の場合、本発明の構成による効果が顕著になる。これらの形状をなす従来構成の発光管では、水平点灯時の色温度が低くなりやすいためである。但し、回転楕円体状の発光部では管内径φiの代りに管中央の最大内径φi,maxの値を採用する。
【0048】
その他に、アルミナセラミック発光管容器として、放電発光管部とその両端の一対の細管部が一体成形されたものでも、本発明による発光管構成はそのまま適用できる。
【0049】
本発明による効果がより顕著に得られる構成として、発光管内部のハロゲン化金属に占めるハロゲン化ナトリウムの比率は10wt%から50wt%の間であることが好ましい。
【0050】
以上のように、アルミナセラミック発光管を備えた100W以下の低ワットタイプのメタルハライドランプにおいて、上記本実施形態である発光管構成を備えることにより、基本的に発光色変動を問題とならない色温度変動幅△Tc+200Kあるいは−200K以内に抑制でき、併せて高効率で長寿命の目的とする屋内インテリア照明用として特長あるメタルハライドランプが得られる。
【0051】
【発明の効果】
本発明によれば、発光管容器が多結晶体アルミナなどのセラミック材料からなる放電発光管部とその両端の一対の細管部から構成されている100W以下の低ワットタイプのメタルハライドランプにおいて、使用の際、点灯方向による発光色変動を問題とならない色温度変動幅△Tc+200Kあるいは−200K以内に抑制でき、併せてエイジングにおける光束維持率などの寿命特性も改善できて、これにより屋内インテリア照明用として特長ある点灯方向自由形で高効率・長寿命のメタルハライドランプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるメタルハライドランプの発光管を示す図
【図2】本発明の実施の形態であるメタルハライドランプの全体構成を示す図
【図3】本発明の実施の形態であるメタルハライドランプにおける発光管形状パラメータと発光色変動の関係を示す図
【図4】本発明の実施の形態であるメタルハライドランプにおける発光管の管壁負荷低下による光束維持率とエイジング時間の関係を示す図
【図5】発光部が円筒形状のメタルハライドランプの発光管を示す図
【図6】発光部が回転楕円体形状のメタルハライドランプの発光管を示す図
【図7】従来のアルミナセラミック管を用いたメタルハライドランプの発光管を示す図
【符号の説明】
1 発光管
2 発光管容器
3 発光部
4,5 細管部
6,7 タングステン電極
8,9 タングステン電極棒
10,11 タングステンコイル
12,13 給電体
14 フリット
15,16 隙間
17,18 モリブデンコイル
19 発光物質
20 ランプ
21 外管バルブ
22 口金
23 石英シールド管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal halide lamp using a ceramic tube such as a polycrystalline alumina ceramic as an arc tube material.
[0002]
[Prior art]
In recent years, metal halide lamps using a translucent polycrystalline alumina ceramic tube have been actively developed and deployed in place of quartz that has been conventionally used as an arc tube material.
[0003]
The feature of this metal halide lamp using an alumina ceramic tube is that it has a high heat resistance of about 1200 ° C. compared to about 1000 ° C. of quartz, and the higher the heat resistance, the higher the wall load of the arc tube. Therefore, it is possible to obtain lamp characteristics with high efficiency and high color rendering properties compared to those using quartz.
[0004]
A metal halide lamp using such an alumina ceramic tube is mainly a so-called low wattage type lamp having a lamp wattage of 70 W to 150 W, and is mainly used in the interior interior lighting field in commercial spaces such as storefronts.
[0005]
FIG. 7 shows an arc tube of a metal halide lamp using a conventional alumina ceramic.
[0006]
The
[0007]
A pair of
[0008]
[0009]
The arc tube 24, DyI 3, TmI 3, HoI 3, TlI, a
[0010]
As a configuration of the completed lamp, the
[0011]
Typical dimensions of the
[0012]
As other typical dimensions of the 150 W type, the inner diameter φi of the central portion of the light emitting portion is 10.6 mm, the interelectrode distance Le is 10.0 mm, and the arc tube shape parameter Le / φi value is 0.94. And larger than the 70W type. And the inner full length Li of the
[0013]
In the 70W and 150W types having the above-described arc tube configuration, excellent lamp characteristics of an average color rendering index Ra85 or more are achieved with a lamp luminous flux of 6700 lm and 13500 lm, a lamp efficiency of 90 lm / W, respectively. Also, a rated life time of 6000 hrs equivalent to that of a conventional quartz tube metal halide lamp is obtained (however, the lamp life time is defined by the aging time when the luminous flux maintenance factor is 70% of the initial value). It should be noted that three types of color temperatures of 3000K, 3500K, and 4300K have been developed by changing the composition ratios of the
[0014]
In addition, a 20 W to 250 W type so-called short arc type metal halide lamp using an alumina ceramic tube is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-144261. In this lamp, the arc tube vessel is composed of a cylindrical discharge center portion and hemispherical tube end portions, and the arc tube shape parameter Le / φi value is defined in the range of 0.67 to 1.25. On the other hand, the tube wall load we is defined in a relatively high range of 25 to 35 W / cm 2 . Note that the light-emitting substance, the conventional lamp similar to DyI 3 in FIG. 7, TmI 3, HoI 3, TlI, metal halides NaI are sealed.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a metal halide lamp using an alumina ceramic tube has a metal halide lamp equipped with a conventional quartz light emitting tube in which an exhaust pipe chip is present on the central wall of the light emitting unit in addition to the high efficiency and high color rendering properties described above. Compared to a lamp (hereinafter referred to as a quartz lamp), the emission color variation due to the lamp lighting direction is small.
[0016]
In a conventional quartz arc tube, a thin tube is provided on the tube wall of the light emitting part during the manufacturing process, and the inside of the arc tube is evacuated through this thin tube. In general, an exhaust chip is present.
[0017]
For this reason, when the quartz lamp is lit horizontally, if the exhaust chip is used at a lower position, the luminescent material accumulates in the exhaust pipe chip, and the vapor pressure of the luminescent material is reduced compared to when the lit material is vertically lit. This means that the color temperature of the color rises from the standard value.
[0018]
Therefore, as for quartz lamps, vertical lamps are the mainstream, and in some horizontally-lit quartz lamps, the exhaust chip must be positioned at the top and used in the lamp instruction manual. It has been necessary to regulate the shape of the base so that the exhaust tip is always positioned and attached.
[0019]
In contrast, metal halide lamps using an alumina ceramic tube that does not have an exhaust tube tip in the light-emitting part, so-called free lighting direction, generally has no restrictions on the lighting direction, even if the product is equipped with an Edison base (E type). It is considered a form. Such a lamp having a free lighting direction can be said to be an extremely advantageous feature particularly for an indoor interior lighting lamp in which various lamp lighting directions are adopted depending on the subject.
[0020]
However, when the conventional metal halide lamp using the alumina ceramic tube shown in FIG. 7 is used in the market, a specific lighting is performed particularly in a 70 W type, for example, having a watt lower than 100 W, even though there is no exhaust chip in the light emitting part. It turned out that the emission color fluctuates depending on the direction, which causes a problem. That is, in the 70W type of the emission color 4300K, the actual emission color has a color temperature 4300K as the standard value in the vertical lighting direction, but the color temperature decreases to 3700K in the horizontal lighting direction. Such emission color fluctuations are clearly visible to the human eye. For example, the difference in emission color becomes a conspicuous problem when illumination is performed by combining vertical lighting and horizontal lighting.
[0021]
Here, as described above, in the conventional quartz lamp, the color temperature at the time of horizontal lighting is higher than that at the time of vertical lighting, whereas the 70 W type of metal halide lamp using a conventional alumina ceramic tube is used. In contrast, the color temperature during horizontal lighting is lower than that during vertical lighting. In other words, such emission color variation is a phenomenon peculiar to a metal halide lamp using an alumina ceramic tube.
[0022]
In the case of, for example, a 150 W type having a watt higher than 100 W, the color temperature fluctuation width ΔTc depending on the lighting direction (hereinafter, the color temperature difference in horizontal lighting is Tc (H), and the color temperature in vertical lighting is Tc (V). Then, ΔTc = Tc (H) −Tc (V)) is as small as + 200K, and it is confirmed that this is a fluctuation range that does not cause a problem in actual use. Therefore, it can be said that the luminescent color fluctuation which causes a problem is peculiar to a low watt type of 100 W or less.
[0023]
As described above, in the metal halide lamp using the low watt type alumina ceramic tube of 100 W or less, in order to substantially realize the advantageous feature of the lighting direction free form, the color temperature fluctuation range is about the emission color fluctuation. Finding means that can suppress ΔTc within + 200K or −200K is the first technical problem.
[0024]
Further, as a second technical problem, there is an increase in lamp life. In other words, the alumina ceramic tube is basically said to have higher corrosion resistance against high temperature luminescent materials than the conventional quartz tube, but the rated life time of the metal halide lamp using the alumina ceramic tube according to the prior art is the same as that of the conventional quartz lamp. Equivalent to 6000 hrs.
[0025]
The present invention finds an effective means that can suppress emission color variation due to a specific lighting direction, particularly in a low watt type metal halide lamp having a luminous tube made of a ceramic material such as polycrystalline alumina and having a power consumption of 100 W or less. The purpose of this is to provide a metal halide lamp with high efficiency and long life, which has a free lighting direction characteristic for indoor interior lighting.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a light emitting portion having a pair of electrodes inside and a light emitting tube made of a ceramic material each having a thin tube portion at both ends of the light emitting portion, and a gap is formed in the thin tube portion. The arc tube is filled with a metal halide containing at least one of dysprosium halide, thulium halide, holmium halide and cerium halide and sodium halide as an enclosure. A low watt type metal halide lamp, where the distance between the electrodes in the light emitting part is Le (mm) and the tube inner diameter of the central part of the light emitting part is φi (mm), the arc tube shape parameter Le / φi value Satisfies the range of 0.45 to 0.65, and the tube wall load we of the arc tube satisfies the range of 23 to 30 W / cm 2 . Assuming that the electrode length is De (mm) and the lamp power is W (Watt), the structure satisfies the relational expression of 0.0093 × W + 1.3 ≦ De ≦ 0.0133 × W + 2 .
[0027]
Thus, according to vertical and horizontal lighting direction can be suppressed within becoming not color temperature variation width △ Tc + 200K or -200K that the emission color variation problems Rutotomoni and can improve the luminous flux maintenance factor at aging while maintaining high together lamp efficiency High-efficiency, long-life metal halide lamps with free lighting direction that are characteristic for indoor interior lighting can be obtained.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[0033]
FIG. 1 and FIG. 2 show an arc tube of a 70 W type metal halide lamp and an overall lamp configuration according to an embodiment of the present invention. Here, the basic configuration of the arc tube according to the present embodiment is the same as that of the prior art shown in FIG.
[0034]
The arc tube 1 has an
[0035]
[0036]
The
[0037]
As shown in FIG. 2, the
[0038]
In setting the detailed configuration of the arc tube 1 according to the present embodiment, the present inventor first investigated the cause of the emission color variation due to the specific lighting direction in the 70W type shown in FIG. As a result, particularly in the 70 W type, the color temperature of the emission color increased in the vertical lighting direction compared to the horizontal lighting direction because the coldest spot temperature location of the arc tube during vertical lighting was higher than that of the
[0039]
As described above, the formation of the
[0040]
Based on the above results, the inventor basically lowers the coldest spot temperature of the arc tube in the horizontal lighting direction in order to suppress the emission color variation due to the lighting direction, compared to the 70 W type according to the prior art, A method of equalizing the coldest spot temperature of the
[0041]
FIG. 3 shows the relationship between the arc tube shape parameter Le / φi value when the tube wall load we of the arc tube 1 is approximately 27 W / cm 2 and the color temperature fluctuation width ΔTc depending on the vertical and horizontal lighting directions. Therefore, in order to suppress the emission color fluctuation within the color temperature fluctuation range ΔTc + 200K or −200K which does not cause a problem, the arc tube shape parameter Le / φi value may be specified in the range of 0.45 to 0.65. all right.
[0042]
In addition, as shown in FIG. 4, by setting the tube wall load we of the arc tube 1 in a range of 30 W / cm 2 or less, it is possible to secure a luminous flux maintenance ratio of 70% or more even in aging of 6000 hrs to 9000 hrs. It has been found that a long life can be achieved. However, setting the we value to 23 W / cm 2 or less is not appropriate because the lamp efficiency is about 86 lm / W or less, which is 4% or more lower than the conventional value of 90 lm / W. After all, in order to suppress the decrease in lamp efficiency and achieve a long lifetime, it is appropriate to define the we value in the range of 23 to 30 W / cm 2 .
[0043]
From the above, as a 70W type arc tube configuration, firstly, by defining the arc tube shape parameter Le / φi value in the range of 0.45 to 0.65, the emission color variation due to the lighting direction can be suppressed. It was found that the lamp characteristics with high efficiency and long life can be obtained by setting the wall load we in the range of 23 to 30 W / cm 2 .
[0044]
A 70W type
[0045]
It has been confirmed that the arc tube structure according to the present invention can be applied to at least a 100 W type other than the 70 W type of the present embodiment.
[0046]
Further, in order to suppress the emission color variation depending on the lighting direction, the electrode length De (mm) is 0.0093 × W + 1.3 ≦ De ≦ 0.0133 × W + 2 when the lamp power is W (watts). Preferably there is.
[0047]
As the shape of the light emitting portion of the arc tube, the light emitting portion as shown in FIG. 5 has a cylindrical shape or a spheroid shape as shown in FIG. 6 instead of a tapered shape at both ends of the light emitting portion as shown in FIG. You may be doing. Particularly in the case of a tapered shape and a spheroid shape, the effect of the configuration of the present invention becomes remarkable. This is because the arc tube with the conventional configuration having these shapes tends to have a low color temperature during horizontal lighting. However, in the spheroid light emitting portion, the value of the maximum inner diameter φi, max at the center of the tube is adopted instead of the inner diameter φi of the tube.
[0048]
In addition, even if the discharge arc tube portion and a pair of thin tube portions at both ends thereof are integrally formed as an alumina ceramic arc tube container, the arc tube configuration according to the present invention can be applied as it is.
[0049]
As a configuration in which the effects of the present invention can be obtained more remarkably, the ratio of sodium halide to the metal halide inside the arc tube is preferably between 10 wt% and 50 wt%.
[0050]
As described above, in a low-wattage type metal halide lamp of 100 W or less equipped with an alumina ceramic arc tube, by providing the arc tube configuration according to the present embodiment, the color temperature variation that does not basically cause the emission color variation. A metal halide lamp that can be suppressed within a width ΔTc + 200K or −200K, and that is characterized by high efficiency and long life for interior interior lighting is obtained.
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, the arc tube vessel is used in a low watt type metal halide lamp of 100 W or less in which a discharge arc tube portion made of a ceramic material such as polycrystalline alumina and a pair of narrow tube portions at both ends thereof are used. In this case, the variation in the color of the emitted light depending on the lighting direction can be suppressed within the color temperature fluctuation range ΔTc + 200K or -200K, which does not cause a problem. A high-efficiency, long-life metal halide lamp with a certain lighting direction can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an arc tube of a metal halide lamp according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a metal halide lamp according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between arc tube shape parameters and emission color fluctuations in a metal halide lamp, which is a metal halide lamp. FIG. FIG. 5 is a diagram showing a light emitting tube of a metal halide lamp whose light emitting portion is a cylindrical shape. FIG. 6 is a diagram showing a light emitting tube of a metal halide lamp whose light emitting portion is a spheroid shape. FIG. 7 is a diagram showing a conventional alumina ceramic tube. Diagram showing arc tube of metal halide lamp used 【Explanation of symbols】
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