專利名稱：高壓放電燈以及照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)質(zhì)上不含汞的高壓放電燈(high pressuredischarge lamp)以及使用此高壓放電燈的照明裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在已經(jīng)知道有實(shí)質(zhì)上不含汞的金屬鹵化物燈(metal halide lamp)(參照日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)。)。日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)中所述的金屬鹵化物燈，取代汞，使蒸氣壓(vapor pressure)相對(duì)較大、且與第1鹵化物(halogenide)的金屬相比更難以在可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物作為第2鹵化物，將主要進(jìn)行可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物作為第1鹵化物，一同封入。
并且，在日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)中，記載有如下用于液晶投影機(jī)(liquid crystal projector)的金屬鹵化物燈，即，作為實(shí)施形態(tài)1，電極間距離為4mm，且分別封入有1 mg的碘化鏑(DyI3)及1mg的碘化釹(NdI3)作為第1鹵化物、500Torr的氬(Ar)作為稀有氣體(raregas)，并以150W的輸入功率點(diǎn)亮。在該實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)封入有例如8mg的碘化鋅(ZnI2)作為第2鹵化物時(shí)，燈電壓為73V，發(fā)光效率為68lm/W，色溫(color temperature)為9160K。
另外，在日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)中記載有如下金屬鹵化物燈，即，作為實(shí)施形態(tài)8，電極間距離為30mm，且分別封入有溴化鏑(DyBr3)、溴化鈥(HoBr3)以及溴化銩(TmBr3)各4mg作為第1鹵化物、100Torr的氬(Ar)作為稀有氣體，并以輸入功率2kW點(diǎn)亮。在該實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)封入例如30mg的碘化鋅(ZnI2)作為第2鹵化物時(shí)，燈電壓為112V，發(fā)光效率為92lm/W，色溫為5340K，平均顯色指數(shù)(color rendering index)為Ra73。
另一方面，現(xiàn)在已經(jīng)知道可獲得如下的高壓放電燈，即，通過(guò)將Na、Tl、In及Tm的鹵化物的封入質(zhì)量比規(guī)定在規(guī)定范圍內(nèi)，而封入汞以作為發(fā)光效率、光色以及壽命特性優(yōu)良的緩沖氣體(buffer gas)(例如，參照例如日本專利特開(kāi)2004-349242號(hào)公報(bào)。)。
根據(jù)日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)所述的發(fā)明，已獲得一種不使用環(huán)境負(fù)荷(environmental load)大的汞、且具有與封入有汞的現(xiàn)有金屬鹵化物燈大致相同的電特性及發(fā)光特性的金屬鹵化物燈。然而，仍期待出現(xiàn)一種實(shí)質(zhì)上不使用汞、并具有現(xiàn)有程度或現(xiàn)有程度以上的發(fā)光效率的金屬鹵化物燈。
將鈉(Na)作為高效產(chǎn)生白色系發(fā)光的物質(zhì)，與例如鈧(Sc)或稀土金屬(rare-earth metal)并用，已為人所知，但僅使用鈉仍然無(wú)法充分提高效率。并且，如果封入鈉，將產(chǎn)生燈電壓降低的弊病。因此，為了進(jìn)一步提高效率，無(wú)論是否有鈉，都必須提高最冷部溫度。
然而，由于受到構(gòu)成發(fā)光管的氣密容器的耐熱性或鈉的其他反應(yīng)性等各種各樣的限制，所以大幅度地提高發(fā)光效率較困難。不僅如此，當(dāng)在未封入汞的金屬鹵化物燈(以下為方便起見(jiàn)，稱作“無(wú)汞燈”。)的情況時(shí)，鈉盡管有助于提高發(fā)光效率，但卻成為電極間的電位梯度(potentialgradient)降低的主要原因，從而成為導(dǎo)致燈電壓方面降低的主要原因。如上所述，當(dāng)放電介質(zhì)包含較多鈉時(shí)，由于燈電壓降低，所以為了輸入所期望的燈功率，而必須增加燈電流。如此一來(lái)，就存在不僅增大電極軸徑等電極或氣密容器的設(shè)計(jì)變得困難，而且穩(wěn)定器(stabilizer)的設(shè)計(jì)也變得困難的問(wèn)題。
然而，日本專利特開(kāi)平11-238488號(hào)公報(bào)的情況時(shí)，盡管可獲得具有與現(xiàn)有的金屬鹵化物燈大致相同的電特性及發(fā)光特性的金屬鹵化物燈，然而發(fā)光效率與封入有汞的金屬鹵化物燈的程度相等。
另一方面，日本專利特開(kāi)2004-349242號(hào)公報(bào)的情況時(shí)，由于以使用汞作為緩沖氣體為前提，所以無(wú)汞燈無(wú)法獲得如所述般良好的燈特性。
在無(wú)汞的高壓放電燈中，銩(Tm)適合作為發(fā)光金屬。銩的明線光譜(bright line spectrum)在發(fā)光度曲線(luminosity curve)的峰值波長(zhǎng)(peak wavelength)附近存在無(wú)數(shù)個(gè)，且在較峰值波長(zhǎng)短的短波長(zhǎng)側(cè)，也適度存在著光譜。然而，當(dāng)是在高壓放電燈中不斷使用的碘化物形態(tài)的情況時(shí)，碘化銩由于其熔點(diǎn)高達(dá)1030℃，所以為了獲得銩的明線光譜，而必須升高發(fā)光管溫度，以使得與熔點(diǎn)相稱。
然而，如果如上所述升高發(fā)光管溫度，給高壓放電燈的壽命特性造成的影響將變得不可忽視。并且，由于碘化銩無(wú)法以單質(zhì)而粒化(pelletization)，所以給高壓放電燈的制造帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種第1鹵化物中包含銩鹵化物作為發(fā)光金屬、易于制造、且壽命特性優(yōu)良、并且發(fā)光效率及電特性優(yōu)良的無(wú)汞高壓放電燈以及使用此燈的照明裝置。
本發(fā)明的高壓放電燈的特征在于，具備透光性氣密容器，內(nèi)部具有放電空間；一對(duì)電極，封裝在透光性氣密容器中，且面對(duì)放電空間；以及電離介質(zhì)(ionization medium)，封入于透光性氣密容器內(nèi)，且此電離介質(zhì)在構(gòu)成上是包含第1鹵化物、第2鹵化物以及稀有氣體，且實(shí)質(zhì)上不含汞，其中第1鹵化物是主要在可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物，包含至少含有溴化物的銩(Tm)鹵化物，第2鹵化物主要造成燈電壓形成作用，且主體包含選自鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鈹(Be)、錸(Re)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鋯(Zr)以及鉿(Hf)的群組中的一種或多種金屬鹵化物。
(關(guān)于第1鹵化物)第1鹵化物是主要在可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物。在本發(fā)明中，第1鹵化物包含銩(Tm)鹵化物，且該銩(Tm)鹵化物至少含有溴化銩。通過(guò)含有溴化銩，而將如下所示，發(fā)揮特殊的作用、效果。
銩(Tm)如上所述，在發(fā)光度曲線的峰值附近存在無(wú)數(shù)的明線光譜，且在短波長(zhǎng)側(cè)也適度存在著光譜，而該發(fā)光的峰值與發(fā)光度曲線的峰值一致，所以可以說(shuō)，銩對(duì)高壓放電燈的發(fā)光效率的提高是極其有效的發(fā)光金屬。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)是溴化銩的情況時(shí)，不存在上述問(wèn)題。即，溴化銩的熔點(diǎn)是952℃，且可以單質(zhì)而?；ｄ寤A不僅以此單質(zhì)而?；?，而且混合有碘化銩時(shí)也可粒化。因此，制造工藝變?nèi)菀住?br> 另外，溴化銩的熔點(diǎn)如上所述，是952℃，明顯比碘化物的熔點(diǎn)低。由于當(dāng)溴化銩的熔點(diǎn)低時(shí)，即使在該低溫下蒸氣壓也將升高，所以可比只有碘化銩的情況時(shí)更有效地利用銩的明線光譜。并且，由于隨之可降低發(fā)光管的動(dòng)作溫度，從而降低透光性氣密容器的動(dòng)作溫度，所以也可改善高壓放電燈的壽命特性。
并且，第1鹵化物除銩(Tm)鹵化物以外，還可根據(jù)需要，封入鉈(Tl)以及堿金屬，例如鈉(Na)等金屬鹵化物。通過(guò)封入鉈(Tl)鹵化物，可有助于進(jìn)一步提高發(fā)光效率。并且，通過(guò)封入堿金屬鹵化物，可抑制點(diǎn)亮過(guò)程中的放電電弧(discharge arc)的彎曲，并可減少透光性氣密容器的白濁(white turbidity)現(xiàn)象。
另外，第1鹵化物，可將除銩(Tm)鹵化物以外、根據(jù)需要而封入的金屬鹵化物的金屬，限定于電離電位(ionization potential)大于等于5.4eV的金屬。由此，可避免高壓放電燈的電極間的電位梯度的降低。
(關(guān)于第2鹵化物)第2鹵化物是主要有助于燈電壓形成作用的鹵化物。在本發(fā)明中，第2鹵化物以選自鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鈹(Be)、錸(Re)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鋯(Zr)以及鉿(Hf)的群組中的一種或多種金屬鹵化物為主體。
(關(guān)于本發(fā)明的其他實(shí)施例)1.電離介質(zhì)以如下方式構(gòu)成，即，當(dāng)將銩(Tm)鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A及B分別滿足下式30＜A＜900＜B＜20。
本實(shí)施例規(guī)定了銩(Tm)鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比A(％)及第1鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)的優(yōu)選的第1范圍。
如果銩(Tm)鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比A小于等于30％，則發(fā)光效率將不充分，所以不佳。并且，如果上述封入質(zhì)量比A大于等于90％，則第1鹵化物中的其他鹵化物的封入量將變得過(guò)少，使例如白濁等不良現(xiàn)象增加，所以不佳。
第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)滿足數(shù)式0＜B＜20，意味著第2鹵化物的封入量較少。然而，當(dāng)不封入第2鹵化物、即封入質(zhì)量比為0％時(shí)，由于無(wú)法利用取代汞的燈電壓形成作用，所以電位梯度變小，從而燈電壓將過(guò)低。并且，如果第2鹵化物的封入質(zhì)量比B超過(guò)20％，發(fā)光效率將顯著降低，所以將不適合于以提高發(fā)光效率到所期望的程度為目的的情況。
如此一來(lái)，根據(jù)第1實(shí)施例，由于第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)的容許范圍為較小的值，所以可獲得發(fā)光效率優(yōu)良的高壓放電燈。
2.電離介質(zhì)以如下方式構(gòu)成，即，作為以用于投影機(jī)用的短弧(shortarc)形高壓放電燈為前提且使高電位梯度為最優(yōu)先的燈規(guī)格(容許效率降低某種程度的規(guī)格)，當(dāng)將銩(Tm)鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A及B分別滿足下式50＜A+B＜9520≤B＜90。
本實(shí)施例規(guī)定了銩(Tm)鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比A(％)、及第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)的第2優(yōu)選范圍。在本實(shí)施例中，如果根據(jù)上述2式，求出銩(Tm)鹵化物的封入質(zhì)量比A(％)，則將成為滿足數(shù)式5＜A＜75的范圍。然而，優(yōu)選的是數(shù)式30＜A＜75。該數(shù)式的數(shù)值限定理由與第1實(shí)施例中的相同，然而封入質(zhì)量比B的上限值大為降低。
銩(Tm)鹵化物的封入質(zhì)量比A(％)與第2鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)之和A+B滿足數(shù)式50＜A+B＜95，意味著在第1鹵化物中可添加除銩(Tm)鹵化物以外的金屬鹵化物。作為此類金屬鹵化物，例如有鉈(Tl)及堿金屬等的鹵化物。
第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比B(％)滿足數(shù)式20≤B＜90，意味著第2鹵化物的封入質(zhì)量比相對(duì)較大。然而，如果第2鹵化物的封入質(zhì)量比B未滿20％，則無(wú)法將一對(duì)電極間的電位梯度升高到作為短弧形燈所期望的程度，從而無(wú)法將高壓放電燈的燈電壓升高到作為短弧形燈所期望的程度。并且，如果第9的鹵化物的封入質(zhì)量比B超過(guò)90％，則發(fā)光效率將顯著降低。
如此一來(lái)，在第2實(shí)施例中，因第2鹵化物的封入質(zhì)量比相對(duì)較大，所以電位梯度相對(duì)較大，換言之，燈電壓相對(duì)變高，因而可獲得電特性優(yōu)良的無(wú)汞高壓放電燈。從而，可獲得實(shí)用性短弧形的高壓放電燈。
3.電離介質(zhì)以如下方式而構(gòu)成，即，當(dāng)將溴化銩(Tm)相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為C(％)時(shí)，封入質(zhì)量比C滿足下式5＜C＜60。
本實(shí)施例規(guī)定了溴化銩(Tm)所適合的封入質(zhì)量比的范圍。另外，本實(shí)施例也可應(yīng)用在第1及第2實(shí)施例中的任一個(gè)中。
如果溴化銩(Tm)的封入質(zhì)量比C未滿5％，則通過(guò)封入銩(Tm)鹵化物而獲得的發(fā)光效率提高的效果將不充分。并且同樣，如果超過(guò)60％，則對(duì)電極造成很大的損傷，從而有損高壓放電燈的壽命特性。另外，根據(jù)需要，可附加第1或第2實(shí)施例。
如此一來(lái)，根據(jù)第3實(shí)施例，本發(fā)明中，可充分獲得在通過(guò)封入溴化銩(Tm)而形成的上述效果。
4.電離介質(zhì)可在第1鹵化物中添加電離電位大于等于5.4eV的金屬鹵化物。另外，可根據(jù)需要，附加第1至第3實(shí)施例中的任一個(gè)。
如此一來(lái)，根據(jù)第4實(shí)施例，由于避免電位梯度的降低變得容易，所以確保與封入汞的高壓放電燈同等的燈電壓變得容易。因此，可獲得電極設(shè)計(jì)以及鎮(zhèn)流器(ballast)亦即點(diǎn)亮電路的設(shè)計(jì)變得容易的無(wú)汞高壓放電燈。
本發(fā)明的照明裝置，其特征在于具備照明裝置本體；發(fā)明的第一項(xiàng)至第四項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的高壓放電燈，配設(shè)于照明裝置本體；以及點(diǎn)亮電路，點(diǎn)亮高壓放電燈。
在本發(fā)明中，照明裝置是包括使用高壓放電燈作為光源的所有裝置的廣泛概念，而照明器具本來(lái)就包括例如顯示裝置或化學(xué)反應(yīng)裝置等。
照明裝置本體是指，從照明裝置中除去高壓放電燈及點(diǎn)亮電路的剩余的部分。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種無(wú)汞高壓放電燈以及使用此無(wú)汞高壓放電燈的照明裝置，上述無(wú)汞高壓放電燈通過(guò)封入電離介質(zhì)，使得銩鹵化物的?；蔀榭赡埽瑥亩圃旃に嚾菀?，且壽命特性優(yōu)良，而且發(fā)光效率及電特性亦優(yōu)良，其中上述電離介質(zhì)的第1鹵化物包含至少含有溴化物的銩鹵化物，第2鹵化物以選自上述規(guī)定群組中的一種或多種金屬鹵化物為主體。


圖1是表示用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第1形態(tài)的正視圖。
圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1的構(gòu)成中，當(dāng)改變相對(duì)于所有鹵化物的溴化銩TmBr3的封入質(zhì)量比變化時(shí)造成電極損傷度的程度的圖表。
圖3是表示點(diǎn)亮本發(fā)明的高壓放電燈的高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的一形態(tài)的電路方框圖。
圖4是表示作為用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的照明裝置的一形態(tài)的汽車前照燈的概念的側(cè)視圖。
1氣密容器 1a包圍部1b密封部1c放電空間1d密封管2電極3封接金屬箔 4A、4B引入線5縮徑部 11前照燈本體11a反射鏡 11b透鏡12高壓放電燈點(diǎn)亮裝置12A主點(diǎn)亮電路12B啟動(dòng)器 13汽車前照燈用高壓放電燈B燈口 BUT升壓斬波器DC直流電源 FBI全橋式變換器IG點(diǎn)火器IT發(fā)光管MHL高壓放電燈 OT外管T絕緣管 t1燈口端子具體實(shí)施方式
以下參照?qǐng)D示，說(shuō)明用以實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)。
圖1是表示用以實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第1形態(tài)的正視圖。本形態(tài)是作為本發(fā)明的一應(yīng)用例的用于汽車前照燈的高壓放電燈，在圖中，高壓放電燈MHL由發(fā)光管IT、絕緣管T、外管OT以及燈口B構(gòu)成，且被水平點(diǎn)亮。
發(fā)光管IT由透光性氣密容器1，一對(duì)電極2、2，封接金屬箔3，一對(duì)引入線4、4以及電離介質(zhì)構(gòu)成。
透光性氣密容器1，只要是具備可足以承受高壓放電燈MHL的通常工作溫度的耐火性的材料，且該材料可將通過(guò)放電而產(chǎn)生的所期望的波段(wavelength band)的可見(jiàn)光導(dǎo)出至外部，則任何此種材料均可用來(lái)制作。例如，可使用石英玻璃(quartz glass)及透光性陶瓷(translucentceramics)等。另外，作為透光性陶瓷，可使用透光性氧化鋁，YAG(yttriumaluminum garnet，釔-鋁-石榴石)，氧化釔(YOX)，多晶非氧化物，例如鋁氮化物(AlN)等多晶或單晶的陶瓷等。另外，根據(jù)需要，容許在透光性氣密容器1的內(nèi)面形成耐鹵性或耐金屬性的透明被覆膜，或?qū)ν腹庑詺饷苋萜?的內(nèi)面進(jìn)行改質(zhì)。
并且，透光性氣密容器1在其內(nèi)部具有放電空間1c。而且，為了包圍放電空間1c，透光性氣密容器1具備有包圍部1a。包圍部1a使形成在其內(nèi)部的放電空間1c形成為適當(dāng)?shù)男螤?，例如球狀、橢圓球狀、近似圓柱狀等形狀。放電空間1c的容積根據(jù)高壓放電燈MHL的額定燈功率(rated lampwattage)、電極間距離等，可選擇各種各樣的值。例如，當(dāng)是用于液晶投影機(jī)的燈的情況時(shí)，可設(shè)為小于等于0.5cc。當(dāng)是用于汽車前照燈的燈的情況時(shí)，可設(shè)為小于等于0.1cc。并且，當(dāng)是用于一般照明的燈的情況時(shí)，根據(jù)額定燈功率，設(shè)為大于等于1cc及小于等于1cc中的任一項(xiàng)均可。
并且，容許在包圍部1a的兩端具備有一對(duì)密封部1b、1b。密封部1b密封著包圍部1a，并將下述電極2的軸部支承于此，且密封部1b是一種有助于將電流從未圖示的點(diǎn)亮電路氣密地導(dǎo)入電極2的元件，通常配設(shè)在包圍部1a的兩端。
如圖示的形態(tài)，當(dāng)透光性氣密容器1的材質(zhì)由石英玻璃構(gòu)成時(shí)，密封部1b在其內(nèi)部填充石英玻璃，且氣密地埋設(shè)有封接金屬箔3。密封部1b密封著包圍部1a，并將下述電極2的軸部支承于此，且密封部1b是一種有助于將電流從點(diǎn)亮電路氣密地導(dǎo)入電極2的元件。在封接金屬箔3的放電空間1c側(cè)的端部焊接有電極2的基端，而在另一端焊接有引入線4。另外，封接金屬箔3是如下作用的元件，即，氣密地埋設(shè)在密封部1b的內(nèi)部，有助于密封部1b維持透光性氣密容器1的包圍部1a的內(nèi)部的氣密性，同時(shí)一方面與密封部1b聯(lián)動(dòng)，一方面作為電流導(dǎo)通導(dǎo)體而發(fā)揮作用。而且，作為材料，當(dāng)透光性氣密容器1由石英玻璃構(gòu)成時(shí)，以鉬(Mo)最為合適。將封接金屬箔3埋設(shè)于密封部1b的方法無(wú)特別限定，但可從例如減壓密封法、收縮密封(pinch seal)法以及上述多個(gè)方法的組合法等中適當(dāng)選擇來(lái)加以采用。
另外，在圖中，形成左方的密封部1b后，將密封管1d不切斷地從密封部1b的端部開(kāi)始整體地延長(zhǎng)，延伸至燈口B內(nèi)。
另一方面，作為當(dāng)透光性氣密容器1由透光性陶瓷構(gòu)成時(shí)的密封方法，可采用例如將玻璃料(frit)流入并密封于透光性陶瓷與導(dǎo)入導(dǎo)體之間的玻璃料密封、或利用與透光性氣密容器1或供電導(dǎo)體同質(zhì)材料的熔接來(lái)密封的技術(shù)等。
并且，由于一面將透光性氣密容器1的密封部1b保持在所需要的較低溫度，一面將形成在透光性氣密容器1內(nèi)的最冷部溫度維持在所期望的較高溫度，所以可形成與包圍部1a連通的小徑筒部。當(dāng)在如此構(gòu)造的情況時(shí)，通常將密封部1b配設(shè)在小徑筒部的端部部分，并使電極軸在小徑筒部?jī)?nèi)延伸，且在電極軸與小徑筒部的內(nèi)面之間，沿小徑筒部的軸方向形成稱作毛細(xì)管(capillary)的微小間隙。另外，電極2的基端與供電導(dǎo)體亦即引入線連接。
一對(duì)電極2、2封裝在透光性氣密容器1中，并以其前端間隔著放電空間1c以相面對(duì)的方式而配設(shè)著。在一對(duì)電極2、2之間所形成的電極間距離，當(dāng)在液晶投影機(jī)等的情況時(shí)，優(yōu)選小于等于2mm，而為0.5mm的距離也可。用作前照燈時(shí)，中心值標(biāo)準(zhǔn)化為4.2mm。當(dāng)用于一般照明的燈的情況時(shí)，如果體形小且電極間距離小，則可設(shè)定為小于等于6mm，如果體形中等或體形大，則可設(shè)定為大于等于6mm。
并且，作為電極2的構(gòu)成材料，可使用具有耐火性及導(dǎo)電性的金屬而形成，例如純鎢(W)、含有摻雜劑(例如選自鈧(Sc)、鋁(Al)、鉀(K)以及硅(Si)等群組中的一種或多種)的摻雜鎢(doped tungsten)、含有氧化釷的敷釷鎢(thoriated tungsten)、錸(Re)或鎢-錸(W-Re)合金等。
另外，當(dāng)是體形小的燈的情況時(shí)，可使用直棒狀的盤條(wire rod)或前端部形成有徑大部的盤條作為電極2。當(dāng)是體形中等或體形大的電極2的情況時(shí)，可在電極軸的前端部纏繞電極構(gòu)成材料制成的線圈等。另外，一對(duì)電極2、2，當(dāng)在交流電中工作時(shí)，設(shè)為相同構(gòu)造，但當(dāng)在直流電中工作時(shí)，通常陽(yáng)極因溫度上升急劇，而與陰極相比時(shí)散熱面積更大，因此可使用主體較粗者。
在圖中所示的形態(tài)中，電極2的整個(gè)軸方向的前端部、中間部以及基端部的軸部直徑相同，且前端部及中間部的一部分露出至放電空間1c內(nèi)。并且，將電極1b的基端部焊接于埋設(shè)在密封部1b的下述封接金屬箔3的放電空間1c側(cè)的端部，并且將中間部通過(guò)用密封部1b松弛地支承著而配設(shè)在氣密容器1的規(guī)定位置。
封接金屬箔3如上所述，由鉬箔構(gòu)成。
一對(duì)引入線4A、4B，其基端側(cè)從密封部1b的端部向外部導(dǎo)出。在圖中，從發(fā)光管IT向右方導(dǎo)出的引入線4A，其中間部沿著下述外管OT折回而導(dǎo)入至下述燈口B內(nèi)，且與配設(shè)在燈口B的外周面且呈環(huán)狀的燈口端子t1連接。并且，在圖中，從發(fā)光管IT向左方導(dǎo)出的引入線4B，沿著管軸延伸而導(dǎo)出至燈口B內(nèi)，并與未圖示的配設(shè)在中央的且呈針狀的另一個(gè)燈口端子連接。
電離介質(zhì)如上所述，是本發(fā)明的特征的構(gòu)成部分，其包含第1鹵化物、第2鹵化物以及稀有氣體，但實(shí)質(zhì)上不含汞。
第1鹵化物的構(gòu)成是，包含至少含有溴化物、即溴化銩、的銩(Tm)鹵化物。
第2鹵化物的構(gòu)成是，以選自上述規(guī)定群組中的一種或多種金屬鹵化物為主體。上述銩(Tm)鹵化物以及鋅(Zn)鹵化物的封入量如以下說(shuō)明，作為優(yōu)選的一構(gòu)成例，被規(guī)定于第1規(guī)定范圍內(nèi)。
即，在第1形態(tài)中，規(guī)定范圍是在如下范圍內(nèi)，即，當(dāng)將相對(duì)于被封入的所有鹵化物的銩(Tm)鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A以及B同時(shí)滿足數(shù)式30＜A＜90以及數(shù)式0＜B＜20。
稀有氣體作為啟動(dòng)氣體以及緩沖氣體而起作用，可將氙(Xe)、氬(Ar)以及氖(Ne)等群組中的一種單獨(dú)封入，或?qū)⒍喾N混合而封入。稀有氣體的充入壓力(charged pressure)可根據(jù)高壓放電燈的用途而適當(dāng)設(shè)定。
在稀有氣體中，氙由于其原子量比其他稀有氣體大，故熱導(dǎo)率(thermalconductivity)相對(duì)較小，所以通過(guò)封入大于等于0.6氣壓，優(yōu)選的是封入大于等于5氣壓的氙，將有助于點(diǎn)亮之后不久的燈電壓形成，并且有助于在鹵化物的蒸氣壓較低的階段進(jìn)行白色的可見(jiàn)光放射，使光束上升，因此，當(dāng)是前照燈用的高壓放電燈的情況時(shí)，以氙較為有效。當(dāng)該情況時(shí)，氙的優(yōu)選封入壓是大于等于6氣壓，更優(yōu)選的是8～16氣壓的范圍。因此，可有助于從點(diǎn)亮之后不久開(kāi)始的光束上升以及光色上升，并從點(diǎn)亮之后不久開(kāi)始，滿足作為汽車前照燈用的HID光源的白色發(fā)光的標(biāo)準(zhǔn)。
完全不含汞(Hg)有利于減少環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)，然而含有若干雜質(zhì)的汞也是容許的。
外管OT具備防紫外線(ultraviolet protection)功能，且在內(nèi)部收納有發(fā)光管IT，兩端的縮徑部5(在圖中，僅表示出右方的一端。)與發(fā)光管IT的密封部1b以玻璃焊接著。然而，外管OT的內(nèi)部并非是氣密的，而與外部空氣連通。
絕緣管T由陶瓷軟管構(gòu)成，且包覆著引入線4。
燈口B是作為用于汽車前照燈而被標(biāo)準(zhǔn)化者，且沿中心軸豎直地支承著發(fā)光管IT及外管OT，且以可裝卸的方式安裝在汽車前照燈的背面。并且，燈口B的構(gòu)成是具備有兩個(gè)燈口端子，其中一個(gè)燈口端子t1以在安裝時(shí)可與電源側(cè)的燈插座(未圖示。)連接的方式而成為配設(shè)在筒狀部的外周面的環(huán)狀，而另一個(gè)燈口端子則在形成在筒狀部的內(nèi)部的一端開(kāi)放的凹部?jī)?nèi)，在軸方向中突出并配設(shè)在中央而成為針狀。
圖1表示的是用于汽車前照燈的金屬鹵化物燈。
透光性氣密容器1最大外徑為6.0mm，球體長(zhǎng)為6.5mm，最大內(nèi)徑為2.4mm，一對(duì)電極摻雜鎢制成，軸徑為0.3mm，全長(zhǎng)為10mm，電極間距離為4.2mm電離介質(zhì)ZnI2-TmI3-TmBr3(12.4∶43.8∶43.8)為0.8mg、()內(nèi)的數(shù)字是封入質(zhì)量比(％)，Xe為13氣壓電特性燈電壓為107V，燈電流為0.65A，燈功率為60W發(fā)光特性全光束為6900lm，發(fā)光效率為115lm/W，平均顯色指數(shù)為Ra91，色偏差為+0.0007[比較例1]電離介質(zhì)ZnI2-TmI3-TlI(12.5∶72.6∶14.9)為0.8mg，()內(nèi)的數(shù)字是封入質(zhì)量比(％)，Xe為13氣壓其他與實(shí)施例1相同。
電特性燈電壓為93V，燈電流為0.86A，燈功率為60W發(fā)光特性全光束為6800lm，發(fā)光效率為113lm/W，平均顯色指數(shù)為Ra93，色偏差為+0.0016圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1的構(gòu)成中，當(dāng)改變相對(duì)于所有鹵化物的溴化銩TmBr3的封入質(zhì)量比時(shí)所造成的電極損傷度的程度的圖表。在圖中，橫軸表示溴化銩(質(zhì)量％)，縱軸表示電極損傷度(相對(duì)值)。
由圖2可得出如下結(jié)果，即，根據(jù)圖表可以理解的是，如果溴化銩的封入質(zhì)量比未滿60％，則不會(huì)形成對(duì)壽命造成嚴(yán)重影響的電極消耗、即，電極損傷。
其次，說(shuō)明用以實(shí)施本發(fā)明的第2形態(tài)。
即，在第2形態(tài)中，規(guī)定范圍是在如下所述范圍內(nèi)，即，當(dāng)將相對(duì)于所封入的所有鹵化物的銩(Tm)鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A以及B同時(shí)滿足數(shù)式50＜A+B＜95以及數(shù)式20≤B＜90。
圖1表示的是用于汽車前照燈的金屬鹵化物燈。
透光性氣密容器1最大外徑為10mm，球體長(zhǎng)為10mm，最大內(nèi)徑為6mm，
一對(duì)電極摻雜鎢制成，軸徑為0.4mm，全長(zhǎng)為10mm，電極間距離為1.2mm電離介質(zhì)ZnI2-TmI3-TmBr3(50∶20∶30)為4mg，()內(nèi)的數(shù)字是封入質(zhì)量比(％)，Xe為13氣壓電特性燈電壓為54V，燈功率為100W發(fā)光特性全光束為6500lm，發(fā)光效率為65lm/W[比較例2]電離介質(zhì)ZnI2-Tl3-TmI3(50∶12.5∶37.5)為4mg，()內(nèi)的數(shù)字是封入質(zhì)量比(％)，Xe為13氣壓其他與實(shí)施例2相同。
電特性燈電壓為48V，燈功率為100W發(fā)光特性全光束為6000lm，發(fā)光效率為60lm/W通過(guò)實(shí)施例2以及比較例2的對(duì)比可以理解，根據(jù)本發(fā)明的第2形態(tài)，可獲得高的燈電壓。
圖3是表示用以點(diǎn)亮本發(fā)明的高壓放電燈的高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的一形態(tài)的電路方框圖。本形態(tài)的點(diǎn)亮電路采用低頻交流點(diǎn)亮電路方式。在圖中，DC是直流電源，BUT是升壓斬波器(chopper)，F(xiàn)BI是全橋式變換器(full-bridge inverter)，IG是點(diǎn)火器，這些元件構(gòu)成點(diǎn)亮電路。另外，MHL是上述本發(fā)明的高壓放電燈。
直流電源DC由例如汽車的電池構(gòu)成。
升壓斬波器BUT的輸入端與直流電源DC連接。
全橋式變換器FBI的輸入端與升壓斬波器BUT的輸出端連接。
點(diǎn)火器IG輸入全橋式變換器FBI的低頻交流輸出，產(chǎn)生高壓?jiǎn)?dòng)脈沖，并在啟動(dòng)時(shí)施加到下述高壓放電燈MHL的一對(duì)電極間。
高壓放電燈MHL是圖1所示的構(gòu)成，其與全橋式變換器FBI的輸出端間連接，以低頻交流來(lái)點(diǎn)亮。
圖4是表示作為用以實(shí)施本發(fā)明的照明裝置的一形態(tài)的汽車前照燈的概念的側(cè)視圖。在圖中，11是前照燈本體，12是高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，13是用于汽車前照燈的高壓放電燈。
前照燈本體11呈容器狀，在內(nèi)部中具備反射鏡11a，在前面具備透鏡(lens)1b以及省略圖示的燈座(lamp socket)等。
高壓放電燈點(diǎn)亮裝置12具備有圖3所示的電路構(gòu)成，并具備有主點(diǎn)亮電路12A以及啟動(dòng)器(starter)12B。主點(diǎn)亮電路12A以圖3的升壓斬波器BUT以及全橋式變換器FBI為主要構(gòu)成要素而構(gòu)成。啟動(dòng)器12B同樣以點(diǎn)火器IG為主要構(gòu)成要素而構(gòu)成。
用于汽車前照燈的高壓放電燈13安裝在上述燈座后點(diǎn)亮。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，其特征在于包括透光性氣密容器，內(nèi)部具有放電空間；一對(duì)電極，封裝在透光性氣密容器中，且面對(duì)放電空間；以及電離介質(zhì)，封入于透光性氣密容器內(nèi)，且構(gòu)成是，包含第1鹵化物、第2鹵化物以及稀有氣體，且實(shí)質(zhì)上不含汞，其中第1鹵化物是主要在可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物，包含至少含有溴化物的銩鹵化物，第2鹵化物主要造成燈電壓形成作用，且主體包含選自鎂、鐵、鈷、鉻、鋅、鎳、錳、鋁、銻、鉍、鈹、錸、鎵、鈦、鋯以及鉿的群組中的一種或多種金屬鹵化物。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，電離介質(zhì)當(dāng)將銩鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A以及B分別滿足下式30＜A＜900＜B＜20。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，電離介質(zhì)當(dāng)將銩鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為A(％)，將第2鹵化物相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為B(％)時(shí)，封入質(zhì)量比A以及B分別滿足下式50＜A+B＜9520≤B＜90。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，電離介質(zhì)當(dāng)將溴化銩相對(duì)于所有鹵化物的封入質(zhì)量比設(shè)為C(％)時(shí)，封入質(zhì)量比C滿足下式5＜C＜60。
5.一種照明裝置，其特征在于包括照明裝置本體；如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的高壓放電燈，配設(shè)在照明裝置本體；以及點(diǎn)亮電路，點(diǎn)亮高壓放電燈。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)汞高壓放電燈，其第1鹵化物包含銩鹵化物作為發(fā)光金屬，易于制造，且壽命特性優(yōu)良，而且發(fā)光效率及電特性優(yōu)良。上述高壓放電燈的電離介質(zhì)的構(gòu)成是，包含第1鹵化物、第2鹵化物以及稀有氣體，且實(shí)質(zhì)上不含汞，其中第1鹵化物是主要在可見(jiàn)區(qū)發(fā)光的金屬鹵化物，包含至少含有溴化物的銩(Tm)鹵化物，第2鹵化物主要造成燈電壓形成作用，且主體包含選自規(guī)定群組中的一種或多種金屬鹵化物。
文檔編號(hào)H01J61/12GK1963988SQ20061015287
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者柏木孝仁, 石田正純, 松田干男, 上村幸三 申請(qǐng)人:東芝照明技術(shù)株式會(huì)社