CN108807134A - 放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯，即使由低电力点亮，也能够提高发光效率，抑制管电压的上升，延长寿命，并照射出所期望的色彩的光。包括：发光部，内部具有封入有放电介质的放电空间，所述放电介质包含金属卤化物与惰性气体，且实质上不包含水银；以及一对电极，突出至所述放电空间的内部，且隔开规定距离地相向配置。所述金属卤化物包含钪的卤化物、钠的卤化物、铟的卤化物及锌的卤化物。在将所述钪的卤化物的重量设为Ms，将所述钠的卤化物的重量设为Mn的情况下，0.8≤Mn/Ms≤1.3。所述铟的卤化物相对于所述金属卤化物的重量比为0.3wt％以上且为2.0wt％以下。

Description

放电灯

技术领域

本发明的实施方式涉及一种放电灯。

背景技术

已存在如下放电灯，其包括：发光部，内部具有封入有放电介质的放电空间；以及一对电极，突出至放电空间的内部，且隔开规定距离地相向配置。

以往，放电介质包含金属卤化物、惰性气体及水银。但是近年来，根据环境保护的观点，放电介质中不包含水银。

另外，根据省电化的要求，例如需要在稳定点亮时，由22W(瓦)以上且为28W(瓦)以下的电力点亮的放电灯。但是，若利用28W(瓦)以下的电力使放电灯点亮，则与利用35W(瓦)左右的电力使放电灯点亮的情况相比，发光部的温度降低。因此，存在如下问题：由28W(瓦)以下的电力点亮的放电灯与由35W(瓦)左右的电力点亮的放电灯相比，发光效率降低。

在所述情况下，只要对金属卤化物的成分比进行调整，就能够提高发光效率。例如，只要增加金属卤化物中所含的钪的卤化物的比率，就能够提高发光效率。但是，若仅增加金属卤化物中所含的钪的卤化物的比率，则管电压会升高，容易产生闪烁。

另外，根据金属卤化物的成分比，游离碘也有可能会增加而产生所谓的箔裂缝(foil leak)，导致寿命缩短，或色彩未处于所期望的范围内。

因此，希望开发出如下放电灯，此放电灯即使由低电力点亮，也能够提高发光效率，抑制管电压的上升，延长寿命，并照射出所期望的色彩的光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本专利特表2013-511117号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明所要解决的问题是提供如下放电灯，此放电灯即使由低电力点亮，也能够提高发光效率，抑制管电压的上升，延长寿命，并照射出所期望的色彩的光。

解决问题的技术手段

实施方式的放电灯在稳定点亮时，能够由22W(瓦)以上且为28W(瓦)以下的电力点亮。放电灯包括：发光部，内部具有封入有放电介质的放电空间，所述放电介质包含金属卤化物与惰性气体，且实质上不包含水银；以及一对电极，突出至所述放电空间的内部，且隔开规定距离地相向配置。所述金属卤化物包含钪的卤化物、钠的卤化物、铟的卤化物及锌的卤化物。在将所述钪的卤化物的重量设为Ms，将所述钠的卤化物的重量设为Mn的情况下，0.8≤Mn/Ms≤1.3。所述铟的卤化物相对于所述金属卤化物的重量比为0.3wt％以上且为2.0wt％以下。

发明的效果

根据本发明的实施方式，能够提供如下放电灯，此放电灯即使由低电力点亮，也能够提高发光效率，抑制管电压的上升，延长寿命，并照射出所期望的色彩的光。

附图说明

图1是用以例示本实施方式的放电灯的示意图。

符号的说明

1：内管；

2：金属卤化物；

3：电极安装架；

4：套筒；

5：外管；

11：发光部；

12：密封部；

13：边界部；

14：圆筒部；

31：金属箔；

32：电极；

33：线圈；

34：引线；

35：支撑线；

61：主体部；

71：金属带；

72：安装配件；

81：底部端子；

82：侧部端子；

100：放电灯；

101：燃烧器；

102：灯座；

111：放电空间。

具体实施方式

以下，参照附图来例示实施方式。

本发明的实施方式的放电灯例如能够设为使用于汽车前照灯的高强度放电(HighIntensity Discharge，HID)灯。另外，在放电灯是使用于汽车前照灯的HID灯的情况下，能够设为进行所谓的水平点亮的放电灯。

本发明的实施方式的放电灯的用途并不限定于汽车前照灯，此处，作为一例，列举放电灯为使用于汽车前照灯的HID灯的情况作为例子进行说明。

图1是用以例示本实施方式的放电灯100的示意图。

再者，在图1中，在将放电灯100安装于汽车的情况下，将成为前方的方向设为前端侧，将成为后方的方向设为后端侧，将成为上方的方向设为上端侧，将成为下方的方向设为下端侧。

如图1所示，在放电灯100中设置有燃烧器(burner)101及灯座(socket)102。

在燃烧器101中设置有外管5、内管1、电极安装架(mount)3、支撑线(supportwire)35、套筒(sleeve)4及金属带71。

外管5与内管1同芯地设置于内管1的外侧。即，燃烧器101具有由外管5与内管1形成的双重管构造。外管5接合(焊接)于内管1的圆筒部14附近。

在内管1与外管5之间所形成的封闭空间中封入有气体。封入的气体能够设为可进行电介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)的气体。封入的气体例如能够设为选自氖、氩、氙、氮的一种气体、或这些气体的混合气体。气体的封入压力例如在常温(25℃)下，能够设为0.3atm。再者，气体的封入压力在常温(25℃)下，更优选设为0.1atm以下。

外管5优选由如下材料形成，所述材料具有与内管1的材料的热膨胀系数接近的热膨胀系数，且具有紫外性阻隔性。外管5例如能够由添加有钛、铈、铝等的氧化物的石英玻璃形成。

内管1包括发光部11、密封部12、边界部13及圆筒部14。发光部11、密封部12、边界部13及圆筒部14能够形成为一体。

内管1(发光部11、密封部12、边界部13及圆筒部14)由具有透光性与耐热性的材料形成。内管1例如能够由石英玻璃等形成。

发光部11具有大致椭圆体状的外形形状。发光部11设置于内管1的中央附近。内管1的轴方向上的发光部11的尺寸(球体长度)例如能够设为8mm左右。与内管1的轴方向正交的方向上的发光部11的尺寸例如能够设为6mm左右。

发光部11的内部设置有放电空间111。放电空间111的中央部分呈大致圆柱状。放电空间111的两端部分呈大致圆锥状。

放电空间111中封入有放电介质。放电介质包含金属卤化物2与惰性气体。

另外，在本实施方式的放电灯100中，根据环境保护的观点，放电介质实质上不包含水银。再者，在本说明书中，“实质上不包含水银”不仅允许完全不包含水银的情况，还允许以杂质程度包含水银的情况。例如，在放电空间111中，只要不足2mg/cc，则放电介质能够包含水银。

金属卤化物2例如能够包含钪(Sc)的卤化物、铟(In)的卤化物、钠(Na)的卤化物、锌(Zn)的卤化物。例如能够例示碘(I)作为卤素。但是，也能够使用溴(Br)或氯(Cl)等来代替碘。

再者，与金属卤化物2的组成相关的详情将后述。

封入至放电空间111的惰性气体例如能够设为氙。另外，除了氙之外，还能够使用氖、氩、氪等，或使用将这些气体加以组合而成的混合气体。

但是，惰性气体更优选设为氙。

密封部12呈板状，且分别接合于发光部11的两端部。例如能够使用压紧密封(pinch seal)法来形成密封部12。再者，密封部12也可以是通过收缩密封(shrink seal)法形成且呈圆柱状的密封部。圆筒部14经由边界部13而接合于一个密封部12。

边界部13及圆筒部14接合于密封部12的处于发光部11侧的相反侧的端部。

电极安装架3设置于密封部12的内部。

电极安装架3包括金属箔31、电极32、线圈(coil)33及引线34。

金属箔31设置于密封部12的内部。金属箔31接合于电极32的处于放电空间111侧的相反侧的端部的附近。

金属箔31呈薄板状，且例如能够由钼、钼铼合金、钨、钨铼合金等形成。

电极32呈线状。电极32的剖面形状例如能够设为圆形。电极32的粗细度(在剖面形状为圆形的情况下，所述粗细度为直径)例如能够设为0.2mm以上且为0.4mm以下。

再者，电极32的粗细度也可以在电极32的延伸方向上不固定。例如，电极32的粗细度也可以是尖端部侧比基端部侧更粗。另外，电极32的尖端部也可以呈球形。另外，也可以像直流点亮类型那样，一个电极的粗细度与另一个电极的粗细度不同。

电极32的一个端部突出至放电空间111内。即，电极32的一端设置于放电空间111的内部，另一端设置于密封部12的内部。一对电极32是以隔开规定距离而彼此相向的方式设置。一对电极32的尖端彼此之间的距离(电极间距离)例如能够设为3.4mm以上且为4.4mm以下。电极32的另一个端部接合于金属箔31的处于发光部11侧的端部附近。例如能够通过激光焊接来接合电极32与金属箔31。

电极32例如能够由纯钨、掺杂钨、钨铼合金等形成。再者，电极32可以含有钍，也可以不含有钍。

设置线圈33，以抑制密封部12产生裂痕(crack)。

线圈33例如能够由包含掺杂钨的金属线形成。线圈33设置于密封部12的内部。线圈33卷绕于电极32的外侧。例如，线圈33的线径能够设为30μm～100μm左右，线圈节距(coilpitch)能够设为600％以下。

引线34呈线状。引线34的剖面形状例如能够设为圆形。引线34例如能够由钼等形成。引线34的一个端部侧接合于金属箔31的处于发光部11侧的相反侧的端部附近。能够通过激光焊接来接合引线34与金属箔31。引线34的另一个端部侧延伸至内管1的外部为止。

支撑线35呈L字状，且接合于从放电灯100的前端侧伸出的引线34的端部。能够通过激光焊接来接合支撑线35与引线34。支撑线35例如能够由镍形成。

套筒4覆盖支撑线35的与内管1平行地延伸的部分。套筒4例如呈圆筒状。套筒4例如能够由陶瓷(ceramics)形成。

金属带71固定于外管5的后端侧的端部附近。

灯座102包括主体部61、安装配件72、底部端子81及侧部端子82。

主体部61由树脂等绝缘性材料形成。主体部61的内部设置有引线34的后端侧、支撑线35的后端侧及套筒4的后端侧。

安装配件72设置于主体部61的端部。安装配件72设置于主体部61的前端侧。安装配件72从主体部61突出。安装配件72保持着金属带71。通过安装配件72来保持金属带71，由此，将燃烧器101保持于灯座102。

底部端子81设置于主体部61的内部。底部端子81设置于主体部61的后端侧。底部端子81由导电性材料形成。底部端子81与引线34电连接。

侧部端子82设置于主体部61的侧壁。侧部端子82设置于主体部61的后端侧。侧部端子82由导电性材料形成。侧部端子82与支撑线35电连接。

底部端子81及侧部端子82与未图示的点亮电路电连接。在此情况下，底部端子81与点亮电路的高压侧电连接。侧部端子82与点亮电路的低压侧电连接。

在放电灯100使用于汽车前照灯的情况下，放电灯100是以中心轴(管轴)处于大致水平的状态，且支撑线35位于大致下端侧(下方)的方式被安装。再者，使沿着此种方向被安装的放电灯100点亮，这被称为水平点亮。

此处，根据近年来的省电化的要求，需要能够由更低的电力点亮的放电灯。例如，需要如下放电灯，此放电灯在稳定点亮时，能够由22W(瓦)以上且为28W(瓦)以下的电力点亮。

利用如上所述的低电力使放电灯点亮后，与利用35W(瓦)左右的电力使放电灯点亮的情况相比，发光部11的温度降低。若发光部11的温度降低，则存在亮度因发光效率降低而变暗的问题。

在所述情况下，只要增加金属卤化物2中所含的钪的卤化物的比率，就能够提高发光效率。但是，若仅增加钪的卤化物的比率，则管电压会升高，容易产生闪烁。

本发明人进行研究后，结果发现：只要使钠的卤化物的重量Mn(μg)相对于钪的卤化物的重量Ms(μg)之比(Mn/Ms)处于规定范围内，则即使放电灯100由低电力点亮，也能够提高发光效率并抑制管电压的上升。

表1是用以例示钠的卤化物的重量Mn相对于钪的卤化物的重量Ms之比(Mn/Ms)与发光效率及管电压之间的关系的表。

[表1]

Mn/Ms

0.7

0.8

0.9

1.1

1.3

1.5

发光效率

○

○

○

○

○

×

管电压

×

○

○

○

○

○

综合判定

×

○

○

○

○

×

再者，在发光效率的评价中，将80lm/W(流明/瓦)以上评价为“○”，将不足80lm/W(流明/瓦)评价为“×”。

在管电压的评价中，将启动时的管电压为48V以下的情况评价为“○”，将超过48V的情况评价为“×”。

稳定点亮时的施加电压设为25W(瓦)左右，启动时的施加电压设为55W(瓦)左右。

另外，作为一例，钪的卤化物设为碘化钪(ScI₃)，钠的卤化物设为碘化钠(NaI)。

在所述情况下，金属卤化物2包含碘化钪、碘化钠、碘化铟及碘化锌。

另外，金属卤化物2的重量设为400μg。

发光部11的材料设为石英玻璃。

放电空间111的容积设为22μL。

封入至放电空间111的惰性气体设为氙，封入压力设为12atm。

电极32的直径设为0.28mm。

根据表1可知：只要设为0.8≤Mn/Ms≤1.3，则即使放电灯100在稳定点亮时，由22W(瓦)以上且为28W(瓦)以下的电力点亮，也能够提高发光效率并抑制管电压的上升。

此处，碘化钠的价数为1价，但碘化钪的价数为3价。因此，若增加碘化钪的比率，则游离碘容易增加。若游离碘增加，则碘容易与金属箔31的材料发生反应，从而容易产生与金属箔31的腐蚀相伴的裂缝(箔裂缝)。若容易产生箔裂缝，则放电灯100的寿命有可能会缩短。

即，若Mn/Ms变小，则放电灯100的寿命有可能会缩短。

本发明人进行研究后，结果发现：只要增加金属卤化物2中所含的铟的卤化物的比率，就能够抑制游离碘的增加。

能够以如下方式对所述发现进行说明。

铟的卤化物的价数为1价～3价。因此，铟会变为游离碘的吸附体(getter)，所以只要增加铟的卤化物的比率，就能够抑制游离碘的增加。

即，只要增加铟的卤化物的比率，就能够抑制箔裂缝的产生，进而能够延长放电灯100的寿命。

但是，根据本发明人获得的发现，已明确只要增加铟的卤化物的比率，则CIE1931xy色度图中的色度x及色度y会一起降低。在此情况下，也已明确色度y的降低程度比色度x的降低程度更大。

特别是在放电灯100启动时，因为发光部11的温度低，所以熔点低的铟会先蒸发，由铟产生的发出光处于支配地位。若由铟产生的发出光处于支配地位，则色度y会进一步降低，从而从放电灯100照射出泛红的光。

即，只要增加铟的卤化物的比率，寿命就会延长，但有可能难以照射出所期望的色彩的光。

根据放电灯100的用途，即使在启动时，从放电灯100照射出泛红的光，也无问题。但是，例如在放电灯100是使用于汽车前照灯的HID灯的情况下，优选在启动时及稳定点亮时，从放电灯100照射出白色的光。

本发明人进一步进行研究后，结果发现：只要使铟的卤化物的比率处于规定的范围内，就能够延长寿命并照射出所期望的色彩的光(例如白色的光)。

表2是用以例示铟的卤化物相对于金属卤化物2的重量比与寿命及启动时的光的色彩之间的关系的表。

[表2]

铟的卤化物的重量比(wt％)

0.2

0.3

0.5

1.5

1.7

2

2.2

寿命

×

○

◎

◎

◎

◎

◎

启动时的光的色彩

◎

◎

◎

◎

○

○

×

综合判定

×

○

◎

◎

○

○

×

再者，在寿命的评价中，将3000小时以上未产生箔裂缝的情况评价为“○”，将3500小时以上未产生箔裂缝的情况评价为“◎”。

另外，关于启动时的光的色彩，将y的最小值为0.28以上的情况评价为“○”，将y的最小值为0.29以上的情况评价为“◎”。此处，y的最小值是在从启动时到稳定时为止的期间，光的色彩随着时间发生变化时的最低的y的值。

再者，已确认若启动时的y的最小值为0.28以上，则稳定点亮时的光的色彩为0.355＜x＜0.400、0.640x+0.130≤y≤0.64x+0.150。

再者，x是CIE1931xy色度图中的色度x，y是色度y。

另外，作为一例，铟的卤化物设为碘化铟(InI)。

其他评价条件与表1的情况相同。

根据表2可知：只要将铟的卤化物的重量比设为0.3wt％以上且为2.0wt％以下，则即使在启动时，也能够照射出白色的光。

另外，只要将铟的卤化物的重量比设为0.5wt％以上且为1.5wt％以下，则即使在启动时，也会更容易地照射出白色的光。

如以上的说明所述，只要设为0.8≤Mn/Ms≤1.3，且将铟的卤化物相对于金属卤化物2的重量比设为0.3wt％以上且为2.0wt％以下，则即使放电灯100由低电力点亮，也能够提高发光效率，抑制管电压的上升，延长寿命，并照射出所期望的色彩的光(例如白色的光)。

此外，只要将铟的卤化物相对于金属卤化物2的重量比设为0.5wt％以上且为1.5wt％以下，就会更容易地照射出所期望的色彩的光(例如白色的光)。

以上，对本发明的若干实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为例子而提示的实施方式，并不意图对发明的范围进行限定。这些新颖的实施方式可以其他各种方式实施，能够在不脱离发明宗旨的范围内，进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式或其变形例包含于发明的范围或宗旨，并且包含于权利要求所记载的发明及其均等的范围。另外，所述各实施方式能够相互组合地实施。

Claims (4)

1.一种放电灯，其在稳定点亮时，能够由22瓦以上且为28瓦以下的电力点亮，所述放电灯的特征在于包括：

发光部，内部具有封入有放电介质的放电空间，所述放电介质包含金属卤化物与惰性气体，且实质上不包含水银；以及

一对电极，突出至所述放电空间的内部，且隔开规定距离地相向配置，

所述金属卤化物包含钪的卤化物、钠的卤化物、铟的卤化物及锌的卤化物，

在将所述钪的卤化物的重量设为Ms，将所述钠的卤化物的重量设为Mn的情况下，0.8≤Mn/Ms≤1.3，

所述铟的卤化物相对于所述金属卤化物的重量比为0.3wt％以上且为2.0wt％以下。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于：

所述铟的卤化物相对于所述金属卤化物的重量比为0.5wt％以上且为1.5wt％以下。

3.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于：

在稳定点亮时，能够照射出满足以下式子的色度的光，

0.355＜x＜0.400、

0.640x+0.130≤y≤0.64x+0.150

其中，x是CIE1931xy色度图中的色度x，y是CIE1931xy色度图中的色度y。

4.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于：

在启动时，能够照射出满足以下式子的色度的光，

y≥0.28

其中，y是CIE1931xy色度图中的色度y。