JPH07245084A - Metal halide lamp - Google Patents

Metal halide lamp

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Publication number
JPH07245084A
JPH07245084A JP5836794A JP5836794A JPH07245084A JP H07245084 A JPH07245084 A JP H07245084A JP 5836794 A JP5836794 A JP 5836794A JP 5836794 A JP5836794 A JP 5836794A JP H07245084 A JPH07245084 A JP H07245084A
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JP
Japan
Prior art keywords
lamp
arc
tube
mercury
lighting
Prior art date
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Pending
Application number
JP5836794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Kumazawa
敏弘 熊澤
Masahiro Oda
真裕 小田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iwasaki Denki KK
Original Assignee
Iwasaki Denki KK
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Publication date
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Publication of JPH07245084A publication Critical patent/JPH07245084A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To stabilize lighting and color temperature regardless of a lamp lighting direction by regulating an inner diameter, arc length between electrodes, mercury quantity, and lamp voltage of a metal halide lamp light emission tube of 1000W or more by a specific relational expression. CONSTITUTION:In a light emission tube 1 of quartz, main electrodes 2, 3 and an auxiliary electrode are sealed at both ends, and at least rare earth metal iodide is enclosed-inside with mercury and rare gas to be held in an outer bulb 6 through a pair of light emission tube support poles 7, 8. An inner diameter D of this tube l is set at 28-32mm, an arc length L between the electrodes is set at 74-95mm, a mercury concentration during lighting is set at 0.85-1.6mg/cc, and where mercury quantity is Mug, with a lamp voltage of V1V, their relation is regulated by an expression. Oscillation or color separation of arc, or bend of arc in the tube 1 can thus be restricted. Devitrification by temperature rise of quartz can be prevented, and a high rendering color of an average color rendering index of 90 or more can be maintained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主として1000ワッ
ト以上の高ワット、高演色性のメタルハライドランプに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal halide lamp having a high wattage of 1000 watts or more and a high color rendering property.

【0002】[0002]

【従来の技術】高演色形メタルハライドランプは、屋内
照明用としてデパート、レストラン等の店舗照明として
使用され、その光学特性に対する評価は高い。又、屋外
競技場や屋内スタジアム等の照明用光源としてより演色
性が高いランプが求められている。発光管添加物として
のSc−Na系ランプは平均演色評価数(Ra)は65
程度であり、演色性は余り高くない。そこで、Dy−T
m−Ho系やDy−Tl系ランプが提案されている。こ
の種ランプは、一般照明用ランプと同様に発光管をT形
外球内に収納した二重管形ランプと外球を用いず発光管
のみの一重管形ランプの2種類があり、ドーム型スタジ
アムやサッカー場用光源として使用されている。
2. Description of the Related Art High color rendering metal halide lamps are used for indoor lighting as lighting for stores such as department stores and restaurants, and their optical characteristics are highly evaluated. Further, a lamp having a higher color rendering property is required as a light source for illumination of an outdoor stadium or an indoor stadium. The average color rendering index (Ra) of the Sc-Na-based lamp as an arc tube additive is 65.
The color rendering property is not so high. So Dy-T
m-Ho and Dy-Tl lamps have been proposed. Similar to general lighting lamps, there are two types of lamps, a double-tube lamp in which the arc tube is housed in a T-shaped outer bulb, and a single-tube lamp in which only the arc tube is used without the outer bulb. It is used as a light source for stadiums and soccer fields.

【0003】しかし、前記一重管形ランプはコンパクト
であり、発光管の壁面負荷を上げることにより演色性が
高い等の優れた光学特性が得られるが、発光管の温度が
高くなりランプの働程特性が悪いという欠点がある。す
なわち、発光管の失透による光束維持率の低下あるいは
発光管の両端封止部のリークによる不点が生じ、短時間
でランプ寿命が到来する。又、発光管リークによる破裂
が発生しやすいという問題がある。このため、ランプ入
力が同じSc−Na系ランプと比べて維持費用が高くな
ってしまう。
However, the single-tube lamp is compact, and excellent optical characteristics such as high color rendering can be obtained by increasing the wall load of the arc tube, but the temperature of the arc tube rises and the working range of the lamp increases. It has the disadvantage of poor characteristics. That is, the luminous flux maintenance factor decreases due to devitrification of the arc tube, or a defect occurs due to leakage of the sealed portions at both ends of the arc tube, and the lamp life is reached in a short time. In addition, there is a problem that a burst due to a leak of the arc tube is likely to occur. Therefore, the maintenance cost is higher than that of the Sc-Na type lamp having the same lamp input.

【0004】又、二重管形ランプはコンパクト性が失わ
れるが、既設の照明器具を使用できるばかりでなく、長
寿命で高演色性であるので、初期費用及び維持費用が低
いという利点がある。しかしながら、この種ランプはラ
ンプの点灯方向(外球口金の器具への装着方向)が指定
されることが多く、例えば水平±60°と規定され、垂
直方向で点灯することができない。これは、発光管内の
アークが上下で色分解しやすくなり、均一な光や高演色
性を得ることが難しくなるからである。又、垂直点灯し
た場合、アークの揺れが激しくなり水平、垂直点灯可能
なランプを実現することが困難となる。このことは、屋
内スタジアム等では多方面から照明することが多いの
で、この種の演色性が高いランプを使用することができ
ないという問題点がある。
Although the double-tube lamp loses its compactness, it has the advantage of being low in initial cost and maintenance cost because it can use existing lighting equipment and has a long life and high color rendering properties. . However, in this type of lamp, the lighting direction of the lamp (the mounting direction of the outer cap to the appliance) is often specified, and it is regulated, for example, horizontally ± 60 ° and cannot be lit in the vertical direction. This is because the arc in the arc tube is likely to undergo color separation up and down, and it becomes difficult to obtain uniform light and high color rendering. Further, when the lamp is lit vertically, the vibration of the arc becomes severe and it becomes difficult to realize a lamp that can be lit horizontally and vertically. This causes a problem in that an indoor stadium or the like is often illuminated from various directions, and thus it is not possible to use a lamp of this type having a high color rendering property.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は前記に鑑みなさ
れたもので、いずれのランプ点灯方向においてもランプ
寿命期間にわたって発光管のアーク揺れ、アーク曲がり
が生じることなく安定に点灯することができるばかりで
なく、アークの色分離による色温度の変化等が生じるこ
とがない、管入力が高く、高演色形のメタルハライドラ
ンプを提供することを目的とする。本発明者は、前記垂
直点灯時の発光管のアーク揺れと色分解を抑制しかつ水
平点灯時のアークの曲がりを小さくすることにより、所
期のランプが得られるものと考え、ランプの発光管仕様
の内、発光管内径、内容積、添加物、電極間距離及び水
銀密度の5つのパラメータについて着目し、比較実験を
行ない前記課題を解決することができた。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be stably lit in any lamp lighting direction without arc fluctuation or arc bending of the arc tube over the life of the lamp. Another object of the present invention is to provide a metal halide lamp having a high tube input and a high color rendering type, which does not cause a change in color temperature due to color separation of arcs and the like. The inventor believes that the desired lamp can be obtained by suppressing the arc fluctuation and color separation of the arc tube during the vertical lighting and reducing the arc bending during the horizontal lighting, and the arc tube of the lamp is considered to be obtained. Among the specifications, paying attention to the five parameters of the inner diameter of the arc tube, the inner volume, the additive, the distance between the electrodes, and the mercury density, a comparative experiment was conducted to solve the above-mentioned problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係るメタルハラ
イドランプは、発光管の両端に少なくとも主電極を封着
し内部に水銀及び希ガスと共に少なくとも希土類金属の
沃化物を封入してなり、該発光管を外球内に保持してな
る管入力が1000W以上のランプにおいて、前記発光
管の内径(D)を28〜32mm、電極間のアーク長
(L)を74〜95mm、点灯中の水銀密度を0.85〜
1.6mg/ccとしてなり、水銀量を(M)mg、ランプ電
圧を(Vl)Vとする場合、22≦Vl(D3/ML)
1/2≦28と規定することを特徴とする。
A metal halide lamp according to the present invention comprises at least a main electrode sealed at both ends of an arc tube and mercury and a rare gas, and at least an iodide of a rare earth metal enclosed therein. In a lamp having a tube input of 1000 W or more in which the tube is held in the outer bulb, the inner diameter (D) of the arc tube is 28 to 32 mm, the arc length (L) between the electrodes is 74 to 95 mm, and the mercury density during lighting. 0.85
When the amount of mercury is (M) mg and the lamp voltage is (Vl) V, 22 ≦ Vl (D 3 / ML).
It is characterized by defining 1/2 ≤ 28.

【0007】[0007]

【作用】前記構成により、発光管のアークの揺れ、発光
管内の色分離あるいはアークの曲がり等を抑制すること
ができる。また、アーク曲がりによりアークと石英との
距離が短くなりそれに伴う石英の温度上昇による失透現
象が生じることがない。そして、平均演色評価数(R
a)が90以上というような高演色形のランプが得られ
る。
With the above structure, it is possible to suppress the arcing of the arc tube, the color separation in the arc tube, the arc bending, and the like. Further, due to the arc bending, the distance between the arc and quartz is shortened, and the devitrification phenomenon due to the temperature rise of quartz is not caused. And the average color rendering index (R
A high color rendering type lamp having a) of 90 or more is obtained.

【0008】[0008]

【実施例】本発明に係わる実施例のメタルハライドラン
プを図面に基づき説明する。図1はメタルハライドラン
プの側面図であり、1は石英製発光管で両端に主電極
2、3および補助電極4を封着し、内部に沃化ディスプ
ロシウム(DyI3)、沃化タリウム(TlI)、沃化
セシウム(CsI)と水銀及びアルゴンガスとを封入し
ている。又、発光管1の端部の外表面には例えば酸化ジ
ルコニウム(ZrO2)等の微粒子からなる保温膜5を
形成している。そして、このような発光管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内に保持してある。9は主電極2と補助電極4と
を電気的に接続するリード線、10は外球口金を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A metal halide lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a metal halide lamp, in which reference numeral 1 is a quartz arc tube in which main electrodes 2, 3 and auxiliary electrode 4 are sealed at both ends, and dysprosium iodide (DyI 3 ) and thallium iodide ( TlI), cesium iodide (CsI), mercury and argon gas are enclosed. A heat insulating film 5 made of fine particles such as zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed on the outer surface of the end of the arc tube 1. And, such an arc tube 1 has an outer bulb 6
It is held in the outer bulb 6 via a pair of arc tube columns 7 and 8 connected to the inner stem. Reference numeral 9 is a lead wire for electrically connecting the main electrode 2 and the auxiliary electrode 4, and 10 is an outer cap.

【0009】次に、前記5つのパラメータについて実験
結果に基づき説明する。一般にメタルハライドランプを
設計する場合、次のような経験則による実験式が認めら
れる。 Vl=K(ML/D31/2、 ここで、Vl:ランプ電圧(V)、M:水銀量(mg)、
L:アーク長(mm)、D:発光管内径(mm)。このとき
Kはランプ特有の係数である。
Next, the above five parameters will be described based on experimental results. Generally, when designing a metal halide lamp, the following empirical formula is accepted. Vl = K (ML / D 3 ) 1/2 , where Vl: lamp voltage (V), M: mercury amount (mg),
L: arc length (mm), D: arc tube inner diameter (mm). At this time, K is a coefficient peculiar to the lamp.

【0010】又、実験によると本願出願人の製造に係わ
る高演色性の低ワットランプである150WのDy−T
l−Cs系メタルハライドランプの平均演色評価数(R
a)が90となるようなランプ定数(K)を計算したと
ころ、次のような発光管設計値が得られた。ランプ電圧
90Vで、水銀量が10mgの場合、発光管内径は1.2
cm、アーク長は1.9cmとなり、K=24であった。上
記結果をふまえ、Vl=120V、発光管壁面負荷を1
8W/cm2と規定した各種設計のランプを試作した。そ
の設計値を表1に示す。なお、各々の発光管内添加物は
DyI3を15mg、TlI5mg、CsI5mgとし、アー
ク長は前記壁面負荷と発光管内径とより算出した。
Further, according to an experiment, a Dy-T of 150 W, which is a low wattage lamp with high color rendering property, manufactured by the applicant of the present invention.
Average color rendering index of 1-Cs type metal halide lamp (R
When the lamp constant (K) such that a) was 90 was calculated, the following arc tube design values were obtained. When the lamp voltage is 90 V and the amount of mercury is 10 mg, the inner diameter of the arc tube is 1.2.
cm, the arc length was 1.9 cm, and K = 24. Based on the above results, Vl = 120V, arc tube wall load is 1
Lamps of various designs regulated to 8 W / cm 2 were prototyped. The design values are shown in Table 1. Each additive in the arc tube had DyI 3 of 15 mg, TlI 5 mg, and CsI 5 mg, and the arc length was calculated from the wall surface load and the arc tube inner diameter.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】このような発光管仕様にて、メタルハライ
ドランプを構成し、管入力1500W一定の垂直点灯時
の特性を表2に示す。表1及び表2によれば、K≧24
を与える条件を満たすためには発光管内径が28mm未満
では、発光管端部に保温膜を形成するような一般的な保
温手段では実現できず、過度に保温しなければならな
い。過度に保温にすればアークが不安定になってしま
い、かつ温度上昇による発光管の変形が生じてしまう。
又、内径40mmでは点灯時にアークが不安定になる現象
が発生する。これは封入水銀量が多いため対流現象の影
響が生じたためである。
Table 2 shows the characteristics when a metal halide lamp is constructed with such an arc tube specification and the tube input is 1500 W and the tube lighting is constant. According to Table 1 and Table 2, K ≧ 24
In order to satisfy the above condition, if the inner diameter of the arc tube is less than 28 mm, it cannot be realized by a general heat-retaining means such as forming a heat-retaining film at the end of the arc tube, and the heat must be kept excessively. If the temperature is excessively maintained, the arc becomes unstable and the arc tube is deformed due to the temperature rise.
In addition, when the inner diameter is 40 mm, the arc becomes unstable during lighting. This is because the amount of enclosed mercury was large and the influence of the convection phenomenon occurred.

【0013】次に、水銀密度の影響を調べたところ水銀
密度が0.85〜1.6mg/ccで点灯中水銀はすべて蒸
発しており水銀封入密度が大きいほど発光管内の対流が
活発となりアーク曲りなど不安定の原因となり、点灯方
向による色温度変化の原因となるためである。即ち、水
銀密度が0.85mg/cc以下の場合、垂直点灯時の対流
が不活発で発光物質のアーク放電への供給が不十分とな
り、色温度が高くなってしまう。逆に水銀密度が1.6
mg/cc以上では垂直点灯時の色温度が低下してしまう。
Next, the influence of the mercury density was investigated. When the mercury density was 0.85 to 1.6 mg / cc, all of the mercury was evaporated during lighting, and the higher the density of the enclosed mercury, the more active the convection in the arc tube and the arc. This is because it causes instability such as bending and causes a change in color temperature depending on the lighting direction. That is, when the mercury density is 0.85 mg / cc or less, the convection during vertical lighting is inactive, the supply of the luminescent material to the arc discharge becomes insufficient, and the color temperature becomes high. Conversely, the mercury density is 1.6
If it is more than mg / cc, the color temperature during vertical lighting will drop.

【0014】このように当該ランプの垂直点灯時のラン
プ特性より発光管内径を28〜32mm、水銀密度0.8
5〜1.6mg/cc選定することができる。その時の点灯
姿勢による光束値と色温度の変化を図2及び図3に示
す。図2、3によれば点灯姿勢によって特性の変化がラ
ンプの仕様によって特徴的に変化をする。そこで本発明
の解決すべき技術的課題はランプ点灯姿勢による変化を
小さくするものであり、その範囲は光束で±5%以内、
色温度で±10%以内と規定することとした。そして、
これに相当する範囲は発光管内径で32mm以下であれば
よいことが表1及び表2からわかる。
As described above, the inner diameter of the arc tube is 28 to 32 mm and the mercury density is 0.8 according to the lamp characteristics when the lamp is vertically lit.
5-1.6 mg / cc can be selected. 2 and 3 show changes in the luminous flux value and the color temperature depending on the lighting posture at that time. According to FIGS. 2 and 3, the characteristic changes depending on the lighting posture characteristically depending on the specifications of the lamp. Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to reduce the change due to the lighting posture of the lamp, and the range is within ± 5% of the luminous flux,
The color temperature is defined to be within ± 10%. And
It can be seen from Tables 1 and 2 that the range corresponding to this may be 32 mm or less in arc tube inner diameter.

【0015】[0015]

【表2】 [Table 2]

【0016】なお、前記実施例ではDy−Tl−Cs系
ランプについて説明したが、他の希土類金属の沃化物を
封入した、例えば、Dy−Tm−Ho系ランプでもよ
い。又、管入力1500Wのランプについて説明した
が、1000W,2000W,3000W等の1000
W以上のランプにおいても前記と同様な結果が得られ
た。
Although the Dy-Tl-Cs type lamp has been described in the above embodiment, a Dy-Tm-Ho type lamp filled with an iodide of another rare earth metal may be used. Also, a lamp with a tube input of 1500 W has been described, but 1000 W, 2000 W, 3000 W, etc.
Similar results were obtained with lamps of W or higher.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように本発明に係わるメタルハラ
イドランプは、垂直、水平点灯等の点灯姿勢にかかわら
ず高ワットで高演色形ランプの発光管のアーク揺れ、ア
ーク曲がり等のアークの不安定を防止することができる
ばかりでなく、アークの色分離等による、色温度の変化
によるランプ特性の変化を防止することができる。又、
寿命期間を通して高演色性を維持することができ、スポ
ーツ照明等の用途において大きな利点がある。
As described above, in the metal halide lamp according to the present invention, regardless of the lighting posture such as vertical or horizontal lighting, arc sway of arc tube of arc tube of high watt and high color rendering lamp and arc instability such as arc bending. Not only can this be prevented, but also changes in the lamp characteristics due to changes in color temperature due to arc color separation, etc. can be prevented. or,
High color rendering can be maintained throughout the lifetime, which is a great advantage in applications such as sports lighting.

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

【図1】本発明に係わるメタルハライドランプの実施例
を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a metal halide lamp according to the present invention.

【図2】発光管内径が異なるランプの点灯姿勢の相違に
伴う光束の変化を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes in luminous flux due to differences in lighting postures of lamps having different arc tube inner diameters.

【図3】発光管内径が異なるランプの点灯姿勢の相違に
伴う色温度の変化を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in color temperature due to differences in lighting postures of lamps having different inner diameters of arc tubes.

【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[Explanation of symbols] 1 arc tube 2,3 main electrode 4 auxiliary electrode 5 heat insulating film 6 outer bulb 7,8 arc tube strut 9 lead wire 10 outer bulb cap

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光管の両端に少なくとも主電極を封着
し、内部に水銀及び希ガスと共に少なくとも希土類金属
の沃化物を封入してなり、該発光管を外球内に保持して
なる管入力が1000W以上のメタルハライドランプに
おいて、前記発光管の内径(D)を28〜32mm、電極
間のアーク長(L)を74〜95mm、点灯中の水銀密度
を0.85〜1.6mg/ccとしてなり、水銀量を(M)
mg、ランプ電圧を(Vl)Vとする場合、 22≦Vl(D3/ML)1/2≦28と規定してなるメタ
ルハライドランプ。
1. A tube in which at least a main electrode is sealed at both ends of an arc tube, and at least a rare earth metal iodide is enclosed together with mercury and a rare gas, and the arc tube is held in an outer bulb. In a metal halide lamp with an input of 1000 W or more, the inner diameter (D) of the arc tube is 28 to 32 mm, the arc length (L) between the electrodes is 74 to 95 mm, and the mercury density during lighting is 0.85 to 1.6 mg / cc. And the amount of mercury (M)
The metal halide lamp is defined as 22 ≦ Vl (D 3 / ML) 1/2 ≦ 28, where mg and the lamp voltage are (Vl) V.
JP5836794A 1994-03-04 1994-03-04 Metal halide lamp Pending JPH07245084A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008518391A (en) * 2004-10-26 2008-05-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Metal halide lamp

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