JP3159589B2 - Metal halide lamp - Google Patents

Metal halide lamp

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JP3159589B2 JP31631193A JP31631193A JP3159589B2 JP 3159589 B2 JP3159589 B2 JP 3159589B2 JP 31631193 A JP31631193 A JP 31631193A JP 31631193 A JP31631193 A JP 31631193A JP 3159589 B2 JP3159589 B2 JP 3159589B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメタルハライドランプに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal halide lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高演色で、低色温度のメタルハラ
イドランプとしては、Sn系のハロゲン化物を用いたもの
が知られている。また、他に、高演色メタルハライドラ
ンプとしては、希土類系金属ハロゲン化物を用いたもの
が知られているが、これは比較的相関色温度が高く、し
たがって2800〜3700Kの低色温度を実現できなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a metal halide lamp having a high color rendering and a low color temperature, a lamp using a Sn-based halide is known. In addition, as a high color rendering metal halide lamp, a lamp using a rare earth metal halide is known, but this has a relatively high correlated color temperature, and therefore cannot achieve a low color temperature of 2800 to 3700K. Was.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のSn系のハロゲン
化物を用いたメタルハライドランプでは電極の低温部で
タングステンの侵食が大きく電極が折れやすいという問
題点があった。また、高演色を実現するためには、発光
管に封入したハロゲン化物の蒸気圧を十分に高めなけれ
ばならないが、そのためには、発光管の管壁負荷(W/c
m2)を高めなければならない。しかし、管壁負荷を高め
過ぎると、発光管に膨れなどを起こし、これが原因で寿
命特性が悪化するという問題点があった。
In a conventional metal halide lamp using a Sn-based halide, there is a problem that the electrode is apt to be broken because of a large amount of tungsten erosion at a low temperature portion of the electrode. Also, in order to achieve high color rendering, the vapor pressure of the halide enclosed in the arc tube must be sufficiently increased, but for that purpose, the tube wall load (W / c
m 2 ) must be increased. However, when the tube wall load is too high, the arc tube swells and the like, which causes a problem that the life characteristics are deteriorated.

【0004】一方、ランタノイド系金属ハロゲン化物を
用いた従来の高演色メタルハライドランプは、分光分布
において短波長側の発光の割合が大きく、相関色温度が
高い。相関色温度を下げるために、管壁負荷を上げて発
光管内の金属ハロゲン化物の蒸気圧を上げると、反応性
の高いランタノイド系金属ハロゲン化物が発光管管壁と
反応し、寿命特性が悪化するという問題点があった。
On the other hand, a conventional high color rendering metal halide lamp using a lanthanoid metal halide has a high ratio of light emission on the short wavelength side in the spectral distribution and a high correlated color temperature. When the vapor pressure of the metal halide in the arc tube is increased by increasing the tube wall load in order to lower the correlated color temperature, highly reactive lanthanoid-based metal halide reacts with the arc tube wall to deteriorate the life characteristics. There was a problem.

【0005】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、寿命特性に優れ、かつ相関色温度28
00〜3700Kを実現できる高演色メタルハライドランプを
提供するものである。
The present invention has been made to solve such a problem, and has excellent life characteristics and a correlated color temperature of 28.
It is intended to provide a high color rendering metal halide lamp capable of realizing 00 to 3700K.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のメタルハライド
ランプは、両端に電極を有し、かつ内部にヨウ化ディス
プロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)およびヨウ化
ホルミウム(HoI3)のうち少なくとも1種類を含むランタ
ノイド系金属ハロゲン化物と封入ハロゲン化物総量に対
し40〜60重量%のヨウ化ナトリウム(NaI)と封入ハロゲ
ン化物総量に対し6〜10重量%のヨウ化タリウム(TlI)と
緩衝ガスとが封入された発光管と、前記発光管を内蔵し
た外管とを具備し、前記発光管の全内表面積に対するラ
ンプ電力である管壁負荷が19〜24W/cm2であり、ランプ
電力が65〜75Wでかつ相関色温度が2800〜3700Kである構
成を有する。
Metal halide lamps of the problem-solving means for the present invention has electrodes on both ends, and the internal iodide dysprosium (DyI 3), iodide thulium (TmI 3) and iodide holmium (HoI 3 Lanthanide metal halide containing at least one of the above, 40 to 60% by weight of sodium iodide (NaI) based on the total amount of encapsulated halide, and 6 to 10% by weight of thallium iodide (TlI) based on the total amount of encapsulated halide. ) and the buffer luminous tube gas and is sealed, comprising an outer tube with a built-in light emitting tube, the tube wall load is the lamp power for all the surface area of the arc tube be 19~24W / cm 2 And the lamp power is 65 to 75 W and the correlated color temperature is 2800 to 3700K.

【0007】[0007]

【作用】この構成により、封入ハロゲン化物総量のほぼ
1/2をNaIが占めることから、NaIの蒸気圧が高くなり、N
aの589nm近辺の輝線スペクトルと長波長側に広がる分子
発光のスペクトルとの放射が大きくなり、低色温度が実
現できる。NaIの封入比率を40重量%以上にすること
で、相関色温度を3700K以下にすることができる。ま
た、NaIの封入比率を60重量%以下にすることで、請求
項1に示すランプ電力と発光管の全内表面積に対するラ
ンプ電力である管壁負荷の下限値においても平均演色評
価数Raを80以上にすることができる。このとき、ラン
タノイド系金属ハロゲン化物は、Naからの放射に不足し
ている短波長側の放射を補う。また、TlIは、535nm近辺
の輝線スペクトルにより、光色を黒体放射軌跡に近づけ
るための最適化と、高効率を実現するためのものであ
る。元来、ランプ光色としては、色度座標図上で黒体放
射上の光色が好まれる。TlIの封入比率が10重量%を超
えると、y座標が大きくなり、緑っぽい光色になる。一
方、TlIの封入比率を6重量%未満にすると、y座標が小
さくなり、ピンクっぽい光色になる。また、TlIの輝線
スペクトルである535nm近辺の波長は、比視感度のピー
ク値に近く、TlIを封入することは高効率を維持するた
めの重要な要因になっている。つまり、TlIの封入比率
を6〜10重量%にすることで、黒体放射に近い光色を実
現でき、高効率を維持できる。
According to this structure, the total amount of the enclosed halide is substantially reduced.
Since NaI occupies 1/2, the vapor pressure of NaI increases, and N
The emission of the emission line spectrum around 589 nm of a and the spectrum of molecular emission spread to the longer wavelength side increases, and a low color temperature can be realized. By setting the inclusion ratio of NaI to 40% by weight or more, the correlated color temperature can be reduced to 3700K or less. By setting the NaI encapsulation ratio to 60% by weight or less, the average color rendering index Ra can be increased to 80 even at the lower limit of the lamp power and the lamp wall load, which is the lamp power with respect to the entire inner surface area of the arc tube, as shown in claim 1. Or more. At this time, the lanthanoid-based metal halide supplements the short-wavelength-side radiation, which is insufficient for the radiation from Na. The TlI is used to optimize the light color closer to the blackbody radiation locus and realize high efficiency by using a bright line spectrum around 535 nm. Originally, as the lamp light color, a light color on blackbody radiation on a chromaticity coordinate diagram is preferred. If the TlI encapsulation ratio exceeds 10% by weight, the y-coordinate becomes large and a greenish light color is obtained. On the other hand, when the TlI encapsulation ratio is less than 6% by weight, the y-coordinate becomes small and the color becomes pinkish light. Further, the wavelength around 535 nm, which is the emission line spectrum of TlI, is close to the peak value of the relative luminous efficiency, and enclosing TlI is an important factor for maintaining high efficiency. That is, by setting the TlI encapsulation ratio to 6 to 10% by weight, a light color close to blackbody radiation can be realized, and high efficiency can be maintained.

【0008】また、管壁負荷を19W/cm2以上にすること
で、封入金属蒸気圧を十分に上げることができるので、
平均演色評価数Raを80以上にすることができる。一
方、管壁負荷を24W/cm2以下にすることで、定格寿命600
0時間での光束維持率を70%以上にすることができる。
このとき、ランタノイド系金属ハロゲン化物の封入比率
は従来に比べ少ないので、発光管管壁との反応が抑制さ
れ、良好な寿命特性が得られる。
[0008] In addition, by setting the tube wall load to 19 W / cm 2 or more, the vapor pressure of the enclosed metal can be sufficiently increased.
The average color rendering index Ra can be 80 or more. On the other hand, by setting the tube wall load to 24 W / cm 2 or less,
The luminous flux maintenance rate at 0 hours can be 70% or more.
At this time, the ratio of the lanthanoid-based metal halide enclosed is smaller than in the prior art, so that the reaction with the arc tube wall is suppressed and good life characteristics can be obtained.

【0009】[0009]

【実施例】図1に示すように、本発明実施例の70Wメタ
ルハライドランプは、石英製の発光管1が外管2内に設
けられており、外管2内には窒素ガスが50000パスカル
封入されている。発光管1は内径9mmで、両端に電極
(図示せず)を有し、かつ内部に緩衝ガスとしてアルゴ
ンが10000パスカル、DyI3,TlI,NaIの組成比が37:8:55
であるハロゲン化物が4.0mg、水銀が14mg封入されてい
る。発光管1の両端外面には、ZrO2等からなる熱反射膜
3が形成されており、発光管1は、透光性筒4に囲繞さ
れている。透光性筒4の両端開口部は金属板5で塞がれ
ている。発光管1および透光性筒4はステム線6で外管
2内に保持されている。なお、図1において、7はZr-A
lゲッター、8は口金を示す。
As shown in FIG. 1, a 70W metal halide lamp according to an embodiment of the present invention has an arc tube 1 made of quartz provided in an outer tube 2, and nitrogen gas is filled in the outer tube 2 at 50,000 Pascal. Have been. The arc tube 1 has an inner diameter of 9 mm, has electrodes (not shown) at both ends, contains 10,000 Pascal of argon as a buffer gas therein, and has a composition ratio of DyI 3 , TlI, and NaI of 37: 8: 55.
4.0 mg of halide and 14 mg of mercury are enclosed. A heat reflecting film 3 made of ZrO 2 or the like is formed on both outer surfaces of the arc tube 1, and the arc tube 1 is surrounded by a translucent tube 4. Openings at both ends of the translucent cylinder 4 are closed by metal plates 5. The arc tube 1 and the translucent tube 4 are held in the outer tube 2 by a stem wire 6. In FIG. 1, 7 is Zr-A
l getter, 8 indicates a base.

【0010】上記70Wのメタルハライドランプ(本発明
実施例)を垂直点灯したときのランプ電圧、色温度初期
特性、平均演色評価数Raおよび光束維持率特性を、従
来のものと比較して表1に示す。
The lamp voltage, color temperature initial characteristics, average color rendering index Ra, and luminous flux maintenance ratio characteristics when the above 70 W metal halide lamp (Example of the present invention) is vertically lit are shown in Table 1 in comparison with the conventional lamps. Show.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】従来のSn系ランプでは、5本中2本が寿命
中に電極折れが発生し、また、従来のランタノイド系ラ
ンプは色温度が4300Kであり、本発明の目的とする色温
度が得られなかった。これらに対し、本発明のランプ
は、低色温度でかつ高演色であり、寿命特性も優れたも
のであることが確認できた。
In the conventional Sn lamps, two out of the five lamps have broken electrodes during their service life, and the conventional lanthanoid lamps have a color temperature of 4300 K, which is the color temperature desired by the present invention. I couldn't. On the other hand, it was confirmed that the lamp of the present invention had a low color temperature and a high color rendering, and also had excellent life characteristics.

【0013】次に、本発明の実施例である65Wメタルハ
ライドランプの発光管の全内表面積に対するランプ電力
である管壁負荷と平均演色評価数Raの関係、75Wメタ
ルハライドランプの管壁負荷と定格寿命6000時間での光
束維持率の関係を図2に示す。電源電圧の変動を考慮し
て、65W,70Wおよび75Wのランプについて、検討を行っ
た。なお、図2の直線Aは65Wのメタルハライドランプ
のRaを、直線Bは75Wのメタルハライドランプの光束
維持率をそれぞれ示す。
Next, the relationship between the lamp wall load, which is the lamp power, and the average color rendering index Ra with respect to the total inner surface area of the arc tube of the 65 W metal halide lamp according to the embodiment of the present invention, the tube wall load and the rated life of the 75 W metal halide lamp FIG. 2 shows the relationship of the luminous flux maintenance rate at 6000 hours. Considering the fluctuation of the power supply voltage, the lamps of 65W, 70W and 75W were examined. Note that the straight line A in FIG. 2 represents Ra of the 65 W metal halide lamp, and the straight line B represents the luminous flux maintenance factor of the 75 W metal halide lamp.

【0014】図2からも明らかなように、管壁負荷を19
W/cm2以上にすると、ランプ電力65Wのランプにおいて
も、平均演色評価数Raが80以上になる。ランプ電力が
65W以上のランプについては、発光管内の金属蒸気圧が6
5Wのランプより高くなるので、さらに高演色が実現でき
る。つまり、管壁負荷を19W/cm2以上にすることで、ラ
ンプ電力が65〜75Wのランプにおいて、平均演色評価数
Raを80以上にすることができる。また、管壁負荷を24
W/cm2以下にすると、ランプ電力75Wのランプにおいて
も、定格寿命6000時間で光束維持率70%以上になる。ラ
ンプ電力75W以下のランプについては、75Wのランプより
光束維持率特性が良好である。つまり、管壁負荷を24W/
cm2以下にすることで、ランプ電力が65〜75Wのランプに
おいて、定格寿命6000時間で光束維持率70%以上にする
ことができる。このように、本発明ランプは、平均演色
評価数Raが良好で、かつ優れた寿命特性を有する。
As is apparent from FIG.
If W / cm 2 or more, the average color rendering index Ra becomes 80 or more even in a lamp with a lamp power of 65 W. Lamp power
For lamps of 65W or more, the metal vapor pressure inside the arc tube is 6
Because it is higher than a 5W lamp, higher color rendering can be achieved. That is, by setting the tube wall load to be 19 W / cm 2 or more, the average color rendering index Ra can be made 80 or more in a lamp having a lamp power of 65 to 75 W. In addition, the pipe wall load is reduced to 24
If it is set to W / cm 2 or less, the luminous flux maintenance rate becomes 70% or more even with a rated life of 6000 hours even in a lamp with a lamp power of 75 W. The lamps having a lamp power of 75 W or less have better luminous flux retention characteristics than the 75 W lamps. In other words, tube wall load is 24W /
By the cm 2 or less, in the lamp of the lamp power 65~75W, can be at least% lumen maintenance factor 70 at 6000 hours rated life. As described above, the lamp of the present invention has a good average color rendering index Ra and has excellent life characteristics.

【0015】図3に本発明の実施例である70Wメタルハ
ライドランプのNaIの封入比率と平均演色評価数Raお
よび相関色温度Tcの関係を示す。このときのTlIの封
入比率は、8重量%一定である。
FIG. 3 shows the relationship between the NaI encapsulation ratio, the average color rendering index Ra and the correlated color temperature Tc of a 70 W metal halide lamp according to an embodiment of the present invention. At this time, the TlI inclusion ratio is constant at 8% by weight.

【0016】図3からも明らかなように、NaIの封入比
率を40重量%未満にすると、相関色温度Tcが3700Kを
超える。一方、NaIの封入比率が60重量%を超えると、
相関色温度Tcが2800K未満になり、平均演色評価数R
aも80未満になる。つまり、NaIの封入比率を40〜60重
量%にすることで、平均演色評価数Raが80以上で、か
つ相関色温度Tcが2800〜3700Kのメタルハライドラン
プを得ることができる。
As is apparent from FIG. 3, when the inclusion ratio of NaI is less than 40% by weight, the correlated color temperature Tc exceeds 3700K. On the other hand, when the inclusion ratio of NaI exceeds 60% by weight,
The correlated color temperature Tc becomes less than 2800K, and the average color rendering index R
a is also less than 80. That is, by setting the NaI inclusion ratio to 40 to 60% by weight, a metal halide lamp having an average color rendering index Ra of 80 or more and a correlated color temperature Tc of 2800 to 3700K can be obtained.

【0017】図4に本発明の実施例である70Wメタルハ
ライドランプのTlIの封入比率と光色の関係を示す。こ
のときのNaIの封入比率は、55重量%一定である。
FIG. 4 shows the relationship between the TlI encapsulation ratio and the light color of a 70 W metal halide lamp according to an embodiment of the present invention. At this time, the inclusion ratio of NaI is constant at 55% by weight.

【0018】図4は、JIS Z9112-1990で決められてい
る、蛍光灯における電球色と温白色の色度範囲を示す。
なお、□印はTlIの封入比率が10重量%を、○印はTlIの
封入比率が6重量%をそれぞれ示す。図4からも明らか
なように、TlIの封入比率が10重量%を超えると、温白
色の色度範囲から外れ、緑っぽい光色になる。また、Tl
Iの封入比率が6重量%未満になると、電球色の色度範囲
から外れ、ピンクっぽい光色になる。つまり、TlIの封
入比率を6〜10重量%にすることで、黒体放射に近い電
球色、温白色を実現できる。
FIG. 4 shows the chromaticity ranges of a bulb color and a warm white color in a fluorescent lamp, which are determined by JIS Z9112-1990.
The mark □ indicates that the TlI inclusion ratio was 10% by weight, and the mark ○ indicates that the TlI inclusion ratio was 6% by weight. As is clear from FIG. 4, when the TlI encapsulation ratio exceeds 10% by weight, the color becomes out of the warm white chromaticity range and becomes greenish light color. Also, Tl
When the encapsulation ratio of I is less than 6% by weight, the color falls out of the chromaticity range of the bulb color and becomes pinkish light color. In other words, by setting the TlI encapsulation ratio to 6 to 10% by weight, it is possible to realize a bulb color and a warm white color close to blackbody radiation.

【0019】上記実施例では、発光管内にDyI3,TlIおよ
びNaIを封入した場合について説明したが、DyI3の代わ
りに、TmI3,HoI3を用いても、同様の結果が得られた。
[0019] In the above embodiment has described the case encapsulating DyI 3, TlI and NaI within the arc tube, instead of DyI 3, be used TmI 3, HoI 3, similar results were obtained.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は黒体放射
に近く光色の相関色温度が2800〜3700Kであり、かつ寿
命特性に優れた65〜75Wの高演色メタルハライドランプ
を提供することができるものである。
As described above, the present invention provides a high color rendering metal halide lamp having a correlated color temperature of light of about 2800 to 3700 K which is close to blackbody radiation and having a good life characteristic of 65 to 75 W. Can be done.

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

【図1】本発明の一実施例である70Wメタルハライドラ
ンプの一部切欠正面図
FIG. 1 is a partially cutaway front view of a 70W metal halide lamp according to an embodiment of the present invention.

【図2】発光管の全内表面積に対するランプ電力である
管壁負荷と平均演色評価数Raおよび定格寿命6000時間
での光束維持率との関係図
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the lamp wall load, which is the lamp power with respect to the total inner surface area of the arc tube, the average color rendering index Ra, and the luminous flux maintenance factor at a rated life of 6000 hours.

【図3】NaIの封入比率と平均演色評価数Raおよび相
関色温度Tcとの関係図
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the inclusion ratio of NaI, the average color rendering index Ra, and the correlated color temperature Tc.

【図4】TlIの封入比率と光色との関係図FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the TlI encapsulation ratio and light color.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光管 2 外管 3 熱反射膜 4 透光性筒 5 金属板 6 ステム線 8 口金 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arc tube 2 Outer tube 3 Heat reflection film 4 Translucent cylinder 5 Metal plate 6 Stem wire 8 Base

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堤 伸吾 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−122972(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/20 H01J 61/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shingo Tsutsumi 1-1, Satsukicho, Takatsuki-shi, Osaka Inside Matsushita Electronics Corporation (56) References JP-A-51-212972 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 61/20 H01J 61/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 両端に電極を有し、かつ内部にヨウ化デ
ィスプロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)およびヨ
ウ化ホルミウム(HoI3)のうち少なくとも1種類を含むラ
ンタノイド系金属ハロゲン化物と封入ハロゲン化物総量
に対し40〜60重量%のヨウ化ナトリウム(NaI)と封入ハ
ロゲン化物総量に対し6〜10重量%のヨウ化タリウム(Tl
I)と緩衝ガスとが封入された発光管と、前記発光管を内
蔵した外管とを具備し、前記発光管の全内表面積に対す
るランプ電力である管壁負荷が19〜24W/cm2であり、ラ
ンプ電力が65〜75Wでかつ相関色温度が2800〜3700Kであ
ることを特徴とするメタルハライドランプ。
1. A has electrodes at both ends, and the internal iodide dysprosium (DyI 3), lanthanide metal containing at least one kind of iodide thulium (TmI 3) and iodide holmium (HoI 3) 40 to 60% by weight of sodium iodide (NaI) based on the total amount of halide and encapsulated halide and 6 to 10% by weight of thallium iodide (Tl
I) and an arc tube in which a buffer gas is sealed, and an outer tube having the arc tube built therein, and a tube wall load of 19 to 24 W / cm 2 which is a lamp power with respect to the entire inner surface area of the arc tube. A metal halide lamp having a lamp power of 65 to 75 W and a correlated color temperature of 2800 to 3700 K.
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