陶瓷金屬鹵化物燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其可以改善燈效率和色特性這兩方面，并且在調(diào)光時不發(fā)生脫離白色區(qū)域的光色偏移。其中，發(fā)光物質(zhì)含有碘化鈉NaI、碘化鈰CeI3、碘化鉈TlI、碘化鏑DyI3和碘化銦InI，所述碘化鏑DyI3的添加量D[DyI3]為0.07mg/cm3≦D[DyI3]≦1.53mg/cm3，并且所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化銦InI相對于碘化鉈TlI的重量比R[InI/TlI]為0＜R[InI/TlI]≦0.23。
【專利說明】陶瓷金屬鹵化物燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高亮度放電燈，特別涉及陶瓷金屬鹵化物燈。
【背景技術(shù)】
[0002]作為高亮度放電燈，已知有汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈和陶瓷金屬鹵化物燈。金屬鹵化物燈使用金屬鹵化物作為發(fā)光物質(zhì)。因此，其不僅燈效率(或發(fā)光效率)高，而且具有相關(guān)色溫、色偏差、演色性等色特性優(yōu)異的特征。金屬鹵化物燈使用石英玻璃制的放電管，而陶瓷金屬鹵化物燈使用透光性陶瓷制的放電管。因此，陶瓷金屬鹵化物燈不僅燈效率和色特性優(yōu)異，而且具有壽命長、穩(wěn)定性高等特征。
[0003]對于陶瓷金屬鹵化物燈而言，燈效率和色特性通常呈相反關(guān)系，難以兼顧。即，若提高燈效率，則色特性趨于下降；若改善色特性，則燈效率趨于下降。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1日本專利第4279122號(日本特開2004-288617號公報)
[0007]專利文獻2日本專利第4340170號(日本特開2004-349242號公報)
[0008]專利文獻3日本特開2012-59702號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]近年來,從節(jié)電、節(jié)能的需求出發(fā)，對高亮度放電燈實施調(diào)光(dimming)。調(diào)光是指在低于額定功率的功率、例如額定功率的70%、50%等功率的條件下使用高亮度放電燈。通過調(diào)光可以降低電力消耗，但相比于額定功率下使用時，放電管的內(nèi)部溫度降低，因此存在產(chǎn)生脫離白色區(qū)域的光色偏移的問題。即發(fā)生如下現(xiàn)象:額定功率下使用時產(chǎn)生白色光，而在調(diào)光時產(chǎn)生特定的著色光。這是因放電管中封入的2種以上不同發(fā)光物質(zhì)的飽和蒸汽壓的差異而引起的。
[0011]要避免上述光色偏移，只要不使用成為光色偏移原因的發(fā)光物質(zhì)即可。然而，如此一來有可能產(chǎn)生燈效率、色特性下降等其他不利現(xiàn)象。
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其可以改善燈效率和色特性(相關(guān)色溫、色偏差、演色性等)這兩方面，并且在調(diào)光時不發(fā)生脫離白色區(qū)域的光色偏移。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]本申請的發(fā)明人為了制成燈效率及色特性良好且調(diào)光時不發(fā)生脫離白色區(qū)域的光色偏移的高亮度放電燈，對放電管和封入放電管的發(fā)光物質(zhì)進行了深入考察。在高亮度放電燈中，為了追求高的燈效率而使用鉈T1作為發(fā)光物質(zhì)。然而，鉈T1在綠色區(qū)域(535nm附近)具有發(fā)光峰，此外其蒸汽壓高于其他發(fā)光物質(zhì)。因此，鉈T1是調(diào)光時產(chǎn)生朝向綠色的光色偏移的主要原因。因此，需要尋求抑制鉈T1所導(dǎo)致的朝向綠色的光色偏移的手段。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，所述陶瓷金屬鹵化物燈具有在內(nèi)部封入了發(fā)光物質(zhì)和啟動用氣體的透光性陶瓷制放電管、容納該放電管的透光性外管，在所述陶瓷金屬鹵化物燈中，所述發(fā)光物質(zhì)含有碘化鈉Nal、碘化鈰Cel3、碘化鉈T11、碘化鏑Dyl3和碘化銦Inl，所述碘化鏑Dyl3的添加量記為D[DyI3]時,該添加量由下式表示，
[0016]0.07mg/cm3 = D [Dyl3] = 1.53mg/cm3,
[0017]所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化銦Inl相對于碘化鉈T1I的重量比記為R[InI/TlI]時,該重量比由下式表示，
[0018]0 < R[InI/TlI]芻 0.23。
[0019]在本實施方式涉及的陶瓷金屬鹵化物燈中，其特征可以在于，所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化銦Inl相對于碘化鉈T1I的重量比R[InI/TlI]由下式表示。
[0020]0.05 含 R[InI/TlI]含 0.23
[0021]在本實施方式涉及的陶瓷金屬鹵化物燈中，其特征可以在于，若所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化鈉Nal的添加量記為D [Nal]、碘化鈰Cel3的添加量記為D [Cel3]、碘化鉈T1I的添加量記為D[T1I]時，這些添加量由下式表示。
[0022]0.70mg/cm3 = D [Nal] = 1.73mg/cm3
[0023]0.15mg/cm3 = D [Cel3] = 0.29mg/cm3
[0024]0.15mg/cm3 = D[Til] = 0.26mg/cm3
[0025]在本實施方式涉及的陶瓷金屬鹵化物燈中，其特征可以在于，燈的額定功率為100W~400W，燈的壁面負荷為15W/cm2~40W/cm2，所述放電管的有效長度記為L、有效內(nèi)徑記為ID時，兩者之比L/ID為1.8蘭L/ID ^ 2.3，使用燈的額定功率的70%功率時，燈的壁面負荷為10.5ff/cm2~28.0W/cm2，使用燈的額定功率的50%功率時，燈的壁面負荷為7.5W/cm2 ~20.0ff/cm2。
[0026]在本實施方式涉及的陶瓷金屬鹵化物燈中，其特征可以在于，所述發(fā)光物質(zhì)含有碘化鈣Cal2。
[0027]發(fā)明效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明，可以提供陶瓷金屬鹵化物燈，其改善燈效率和色特性(相關(guān)色溫、色偏差、演色性等)這兩方面的同時，在調(diào)光時不發(fā)生脫離白色區(qū)域的光色偏移。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的一個示例進行說明的圖。
[0030]圖2為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的另一示例進行說明的圖。
[0031]圖3為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的再一示例進行說明的圖。
[0032]圖4為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的放電管的示例進行說明的圖。
[0033]圖5為用于說明高亮度放電燈中碘化鏑濃度和燈效率的關(guān)系的說明圖。
[0034]圖6為用于說明高亮度放電燈中碘化鉈與碘化銦之比和色度偏差的關(guān)系的說明圖。
[0035]圖7A為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的調(diào)光的實施例進行說明的說明圖。
[0036]圖7B為對本實施方式涉及的高亮度放電燈的調(diào)光的代表例進行說明的說明圖。
[0037]圖8A為用于對在本實施方式涉及的高亮度放電燈中使用額定功率時的波長的分光光譜進行說明的說明圖。[0038]圖8B為用于對在本實施方式涉及的高亮度放電燈中使用額定功率的70%功率時的波長的分光光譜進行說明的說明圖。
[0039]圖8C為用于對在本實施方式涉及的高亮度放電燈中使用額定功率的50%功率時的波長的分光光譜進行說明的說明圖。
[0040]符號說明[0041]L...陶瓷金屬鹵化物燈、3…放電管、3A、3B…毛細管、3C...發(fā)光部、5A、5B…電極、6A、6B…電極組件、7A、7B…供電導(dǎo)線、9A、9B…外部端子、12…燈頭、13…外管、14…管座(8七6111)、15、價..支柱、174、178吣支撐盤、收..透光性套管、194、198吣鎳線、20...吸氣劑(getter)
【具體實施方式】
[0042]以下參照附圖對本發(fā)明涉及的高亮度放電燈的實施方式進行詳細說明。需要說明的是，在圖中對相同要素標注相同的參考符號，以省略重復(fù)的說明。
[0043]參照圖1~圖3對本發(fā)明涉及的高亮度放電燈的示例進行說明。此處，對作為高亮度放電燈的陶瓷金屬鹵化物燈的示例進行說明。參照圖1對本發(fā)明涉及的陶瓷金屬鹵化物燈的一個示例進行說明。本例的陶瓷金屬鹵化物燈1具有放電管3、圍著放電管3配置的圓筒狀透光性套管18、在一端設(shè)置有燈頭12的透光性外管13。在本例中，外管13為圓筒狀的T型。在外管13中封入了氮氣作為惰性氣體。放電管3具有位于中央的發(fā)光部3C和向其兩側(cè)延伸的毛細管3A、3B。參照圖4對放電管3的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0044]燈頭12的管座14上安裝有2根支柱15、16。支柱15、16上以規(guī)定間隔安裝有2個支撐盤17A、17B。另外，盤17A、17B上固定有透光性套管18。其中之一的盤17B的安裝有吸氣劑20。
[0045]自毛細管3A、3B的兩端起突出有供電導(dǎo)線7A、7B。供電導(dǎo)線7A、7B直接地或經(jīng)由鎳線19A、19B而分別連接于支柱15、16。由此，自放電管3的兩端起延伸出的供電導(dǎo)線7A、7B經(jīng)由支柱15、16而電連接于燈頭12。
[0046]參照圖2對本發(fā)明涉及的陶瓷金屬鹵化物燈的另一示例進行說明。本例的陶瓷金屬鹵化物燈1具有放電管3、在一端設(shè)置有燈頭12的外管13。本例中，外管13為旋轉(zhuǎn)橢圓體狀的B型。燈頭12的管座14上安裝有2根支柱15、16。其中之一的支柱16上安裝有安裝支撐板16A和吸氣劑20。
[0047]從放電管3的兩端起突出有供電導(dǎo)線7A、7B。供電導(dǎo)線7A、7B分別連接于支柱15、16。由此，從放電管3的兩端起延伸出的供電導(dǎo)線7A、7B經(jīng)由支柱15、16而電連接于燈頭12。
[0048]參照圖3對本發(fā)明涉及的陶瓷金屬鹵化燈的再一示例進行說明。本例的陶瓷金屬鹵化物燈1具有:在一端形成有燈頭12的透光性外管13、配置于其內(nèi)部的放電管3和圍著放電管3配置的圓柱狀透光性套管18。燈頭12的管座14上安裝有支柱15、16。支柱15上安裝有支撐盤17A、17B。支撐盤17A、17B上固定有透光性套管18。
[0049]從放電管3的兩端起突出有供電導(dǎo)線7A、7B。供電導(dǎo)線7A、7B分別連接于支柱15、16。
[0050]圖1~圖3所示的本發(fā)明涉及的高亮度放電燈中具有在一端具備燈頭的透光性外管13，但在本發(fā)明涉及的高亮度放電燈中，也可以為具有在兩側(cè)具備燈頭的透光性外管的結(jié)構(gòu)。
[0051]參照圖4對本實施方式涉及的金屬鹵化物燈的放電管3的結(jié)構(gòu)進行說明。放電管3具有位于中央的發(fā)光部3C和向其兩端側(cè)延伸出的一對毛細管3A、3B。本例的發(fā)光部3C具有近似旋轉(zhuǎn)橢圓體的形狀。毛細管3A、3B上插接有一對電極組件6A、6B。在電極組件6A、6B的內(nèi)端分別設(shè)置有電極5A、5B，在電極組件6A、6B的外端分別連接有供電導(dǎo)線7A、7B。毛細管3A、3B的兩端由具有電絕緣性的熔結(jié)玻璃(fritted glass)等密封材料氣密密封，同時利用該密封材料將電極組件6A、6B固定在毛細管3A、3B內(nèi)的固定位置。
[0052]發(fā)光部3C和毛細管3A、3B之間為通過過渡曲面4A、4B而連續(xù)形成的沒有拐角處的形狀。本例的放電管3使用所謂單件式的發(fā)光部，其是對透光性氧化鋁的粉末壓縮體進行造型而使發(fā)光部3C和毛細管3A、3B成形為一體得到的。
[0053]定義有效長度L和有效內(nèi)徑ID來作為放電管3的內(nèi)側(cè)尺寸。有效長度L由直管狀的毛細管3A、3B的內(nèi)徑開始擴大的位置2A和2B之間的距離來定義。在使用單件式放電管3的情況下，有效內(nèi)徑ID由電極5A、5B間的發(fā)光部3C的中央的最大內(nèi)徑來定義。放電管3的有效長度L和有效內(nèi)徑ID之比L/ID被稱為縱橫比。根據(jù)本實施方式，縱橫比被設(shè)計為 1.8 ≤ L/ID ≤ 2.3。
[0054]使用壁面負荷作為影響燈壽命和燈效率的參數(shù)。壁面負荷由燈功率P[W]除以放電管3的發(fā)光部3C的總內(nèi)面積S [cm2]得到的值來定義。
[0055]根據(jù)本實施方式，額定功率 為100W~400W。根據(jù)本實施方式，額定功率下使用時，壁面負荷為15W/cm2~40W/cm2。調(diào)光時，例如在使用額定功率的70%功率的情況下，壁面負荷為10.5ff/cm2~28.0W/cm2，在使用額定功率的50%功率的情況下，壁面負荷為7.5W/cm2 ~20.0ff/cm2。
[0056]在本發(fā)明的實施方式中，縱橫比L/ID為1.8~2.3，因此放電管3的發(fā)光部3C的總內(nèi)面積S[cm2]比較大，可以使壁面負荷比較小。因此,可以實現(xiàn)高的燈效率、高演色性，并且不犧牲燈壽命。進一步，本實施方式中，可以抑制構(gòu)成放電管3的發(fā)光部3C的內(nèi)壁面的材料與其中所封入的發(fā)光物質(zhì)、特別是稀土類金屬碘化物之間的化學(xué)反應(yīng)速度至較低，從而可以使燈長壽命化。
[0057]放電管3的發(fā)光部3C的各部分的溫度由壁面負荷、透光性外管內(nèi)的氣體壓力、放電管材質(zhì)和放電管的縱橫比(L/ID)來決定。根據(jù)本實施方式，對放電管的壁面負荷、透光性外管內(nèi)的氣體壓力、放電管材質(zhì)和放電管的縱橫比(L/ID)進行設(shè)定，使點亮?xí)r的放電管的最低溫度為800°C以上且放電管的最高溫度為1200°C以下。
[0058]放電管3中封入了作為發(fā)光物質(zhì)的水銀及金屬鹵化物、和啟動用氣體。此處對使用金屬碘化物作為金屬鹵化物的示例進行說明，但也可以使用金屬溴化物。本實施方式中，使用堿金屬的碘化物、堿土類金屬的碘化物、稀土類金屬的碘化物等作為金屬鹵化物。本實施方式中可以使用碘化鈉Nal、碘化鈣Cal2、碘化鉈T11、碘化鏑Dyl3、碘化銦Inl和碘化鈰Cel3作為金屬鹵化物。之后對這些發(fā)光物質(zhì)的添加量進行詳細說明。
[0059]本申請的發(fā)明人為了制成燈效率及光特性良好且調(diào)光時不會發(fā)生脫離白色區(qū)域的光色偏移的高亮度放電燈，對封入放電管的發(fā)光物質(zhì)進行了深入考察。在高亮度放電燈中，為了追求高的燈效率，使用鉈T1作為發(fā)光物質(zhì)。然而，鉈T1在綠色區(qū)域(535nm附近)具有發(fā)光峰，此外其蒸汽壓比其他發(fā)光物質(zhì)高。因此，若使用鉈T1，則調(diào)光時會產(chǎn)生朝向綠色的光色偏移。因此，需要尋求抑制起因于鉈T1的朝向綠色的光色偏移的手段。
[0060]首先，本申請的發(fā)明人著眼于鏑Dy。鏑Dy在青色區(qū)域(421nm附近)具有發(fā)光峰。通過混合起因于鏑Dy的青色和起因于鉈T1的綠色，可以抑制朝向綠色的光色偏移、維持白色的發(fā)光。
[0061]進一步，鏑Dy在紅色區(qū)域具有起因于分子發(fā)光的連續(xù)光譜。通過混合起因于鏑Dy的紅色和起因于鉈τι的綠色，可以抑制朝向綠色的光色偏移、維持白色。即，通過添加適量的鏑Dy，可以在調(diào)光時維持白色，同時得到高的燈效率和高的色特性。
[0062]接著，本申請的發(fā)明人著眼于銦In。銦In在青色區(qū)域(450nm附近)具有發(fā)光峰。因此，通過混合起因于銦In的青色和起因于鉈T1的綠色，可以抑制朝向綠色的光色偏移、維持白色。另外，銦In的蒸汽壓比較高。因此，通過為銦In相對于鉈T1之比選定適當(dāng)?shù)闹?，可以抑制起因于鉈T1的朝向綠色的光色偏移。 [0063]接著，本申請的發(fā)明人著眼于銩Tm。已知銩Tm具有改善燈效率、提高演色性的作用。然而，錢Tm在青綠色區(qū)域(450nm~530nm附近)具有多個發(fā)光峰。因此，若使用錢Tm，則與其說是抑制，還不如說是助長起因于鉈T1的朝向綠色的光色偏移。因此，本申請的發(fā)明人決定不使用銩Tm。通過不使用銩Tm可以抑制起因于鉈T1的朝向綠色的光色偏移。即使不使用銩Tm，也可以通過使用鏑Dy維持燈效率和演色性。
[0064]已知鏑Dy、欽Ho、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd等稀土類金屬的鹵化物通常具有改善燈效率、使白色光產(chǎn)生的作用。稀土類金屬的鹵化物的封入量較多時，其與放電管之間生成反應(yīng)生成物，導(dǎo)致光通維持率(lumen maintenance)降低。因此，稀土類金屬的鹵化物的封入量需要設(shè)定為適量來使其不會過剩。本實施方式中，作為封入放電管的添加物，如上所述使用鉈T1、鏑Dy、銦In ;此外，使用鈰Ce的鹵化物。
[0065]接著，對于本申請的發(fā)明人所實施的實驗進行說明。本申請的發(fā)明人試制了陶瓷金屬鹵化物燈，并且與以往的陶瓷金屬鹵化物燈進行了比較。本申請的發(fā)明人試制的燈中至少含有碘化鈉Nal作為發(fā)光物質(zhì)。進一步，本申請的發(fā)明人試制的燈中，含有碘化鈰Cel3作為發(fā)光物質(zhì)。碘化鈉Nal的添加量記為D[NaI]、碘化鈰Cel3的添加量記為D[CeI3]時，這些添加量由下式表示。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具有在內(nèi)部封入了發(fā)光物質(zhì)和啟動用氣體的透光性陶瓷制放電管、和容納該放電管的透光性外管，其特征在于，所述發(fā)光物質(zhì)含有碘化鈉Nal、碘化鈰Cel3、碘化鉈T11、碘化鏑Dyl3和碘化銦Inl，所述碘化鏑Dyl3的添加量記為D [Dyl3]時，該添加量由下式表示，0.07mg/cm3 = D [Dyl3] = 1.53mg/cm3,所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化銦Ini相對于碘化鉈T1I的重量比記為R[InI/TlI]時，該重量比由下式表示，0 < R[InI/TlI]蘭 0.23。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其特征在于，所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化銦Ini相對于碘化鉈T1I的重量比R[InI/TlI]由下式表示，0.05 蘭 R[InI/TlI]蘭 0.23。
3.如權(quán)利要求1或2所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其特征在于，所述發(fā)光物質(zhì)中含有的碘化鈉Nal的添加量記為D [Nal]、碘化鈰Cel3的添加量記為D [Cel3]、碘化鉈T1I的添加量記為D[T1I]時，這些添加量由下式表示，0.70mg/cm3 = D[Nal] = 1.73mg/cm30.15mg/cm3 = D [Ce l3] = 0.29mg/cm30.15mg/cm3 = D[Til] = 0.26mg/cm3。
4.如權(quán)利要求1~3任一項所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其特征在于，燈的額定功率為100W~400W，燈的壁面負荷為15W/cm2~40W/cm2，所述放電管的有效長度記為L、有效內(nèi)徑記為ID時，兩者之比L/ID為1.8蘭L/ID ^ 2.3，在使用燈的額定功率的70%功率時，燈的壁面負荷為10.5ff/cm2~28.0W/cm2，在使用燈的額定功率的50%功率時，燈的壁面負荷為7.5ff/cm2 ~20.0W/cm2。
5.如權(quán)利要求1~4任一項所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其特征在于，所述發(fā)光物質(zhì)含有碘化鈣Cal2。
【文檔編號】H01J61/82GK103681209SQ201310412515
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】松本泰久, 笹井泰, 前原昭美 申請人:巖崎電氣株式會社