專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及用于屋外、高天棚等的金屬鹵化物燈。
背景技術：
近年，作為金屬鹵化物燈的發(fā)光管材料，使用陶瓷的陶瓷金屬鹵化物燈的開發(fā)很盛行。陶瓷制的發(fā)光管與石英制的發(fā)光管相比，具有與發(fā)光材料的反應少，耐熱性良好的特點。
有效利用該特點，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬鹵化物燈，其與石英相比，可以在高溫下進行動作，在更高效率下，彩色再現(xiàn)性良好。
作為使用陶瓷發(fā)光管的金屬鹵化物燈的一個例子，有如特表2000-511689號公報公開的燈。該燈是一種在陶瓷發(fā)光管內(nèi)加入Na(鈉)，Tl(鉈)，Dy(鏑)，Ho(鈥)中至少一種的鹵化物，通過封入CaI2(碘化鈣)，具有平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra在90以上的良好的彩色再現(xiàn)性和相關色溫度3900K～4200K的白色光的金屬鹵化物燈。
但是，上述特表2000-511689號公報所述的金屬鹵化物燈的效率，在燈的額定功率(lamp power rating)為150W(瓦)時，是85LPW～90LPW左右，比使用石英管時，發(fā)揮更高效率。其中，所謂“LPW”是取“Lumen Per Watt”開頭字母，具有單位“l(fā)m/W”。
近年，從節(jié)省能源的觀點看，期望比以往金屬鹵化物燈更高效率的光源。高壓鈉燈的效率約110LPW(額定功率180W時)，非常高，但是，Ra約25，彩色再現(xiàn)性不足。因此，高壓鈉燈不太適用于店鋪或高天棚等，能使用于路燈等。
這樣，店鋪或高天棚的照明不只是燈的效率，良好的彩色再現(xiàn)性也很重要，但是，一般來說，如果要實現(xiàn)光源的高效率化，由于增強了視覺度高的綠系的發(fā)光，那么彩色再現(xiàn)性降低。也就是說，高效率化和高彩色再現(xiàn)性并存是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本申請發(fā)明是鑒于上述課題作出的，其目的在于，提供既保持平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra在70以上，最好在85以上的良好的彩色再現(xiàn)性，又比以往金屬鹵化物燈的效率(典型的是90LPW)提高10％以上的高效率(100LPW以上)金屬鹵化物燈。10％的效率提高(光束增加)是人類能感覺到少許亮度增加的最低水平。另外，認為平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra70以上的條件，一般來說，在工廠等中，進行操作時，識別物體顏色帶來良好的彩色再現(xiàn)性。
本發(fā)明的金屬鹵化物燈是具備由陶瓷形成的發(fā)光管和一對相對的電極的金屬鹵化物燈，在上述發(fā)光管內(nèi)部具有封入Pr(鐠)的鹵化物，Na(鈉)的鹵化物以及Ca(鈣)鹵化物，上述Pr的鹵化物的充入量Hp[mol]，上述Na的鹵化物的充入量Hn[mol]和上述Ca的鹵化物的充入量Hc[mol]]滿足關系0.4≤Hc/Hp≤15.0和3.0≤Hn/Hp≤25.0。
在最佳實施方式中，上述Pr的鹵化物，上述Na的鹵化物和上述Ca的鹵化物的充入量全都在1.0mg/cm3以上。
在最佳實施方式中，0.4≤Hc/Hp≤4.7。
在最佳實施方式中，11.9≤Hc/Hp≤15.0。
在最佳實施方式中，上述發(fā)光管的內(nèi)徑設為D(mm)，上述電極尖端間距離設為L(mm)，滿足4≤L/D≤9的關系。
在最佳實施方式中，具備收納上述發(fā)光管的外管，上述發(fā)光管和上述外管之間保持1kPa以下的負壓狀態(tài)。
在最佳實施方式中，平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra在70以上，燈效率在100LPW以上。
本發(fā)明的照明裝置具備上述任意一個金屬鹵化物燈和對上述金屬鹵化物燈進行調(diào)光的機構。
在最佳實施方式中，上述機構具有向上述金屬鹵化物燈的電極供給功率的電子穩(wěn)定器，上述電子穩(wěn)定器能在額定功率25％到上述額定功率的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)上述功率。


圖1是內(nèi)部具有陶瓷發(fā)光管的結(jié)構的本發(fā)明的弧光放電鹵化金屬燈的側(cè)面圖。
圖2是圖1發(fā)光管20的放大的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明燈的燈效率(LPW)和發(fā)光管電極間長度與內(nèi)徑比(L/D)之間的關系的圖。
圖4是表示本發(fā)明燈的Ca的鹵化物量和Pr的鹵化物量的mol比與燈效率(LPW)和平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)(Ra)之間關系的圖。
圖5是表示本發(fā)明典型的燈，從30W到150W，調(diào)光時色溫度變化圖。
圖6(A)～(G)是表示本發(fā)明燈的發(fā)光管的一實施方式的剖面圖。
圖7是表示具備本發(fā)明的金屬鹵化物燈和電子穩(wěn)定器的系統(tǒng)(照明裝置)的結(jié)構例的電路框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的金屬鹵化物燈在發(fā)光管的內(nèi)部具有封入的Pr(鐠)的鹵化物，Na(鈉)的鹵化物和Ca(鈣)的鹵化物，在Pr的鹵化物的充入量Hp[mol]，Na的鹵化物的充入量Hn[mol]和Ca的鹵化物的充入量Hc[mol]之間，以下關系同時成立。
3.0≤Hn/Hp≤25.0(式1)0.4≤Hc/Hp≤15.0(式2)在本發(fā)明中，其主要特征在于，以上述式1和式2的比率，將Pr的鹵化物、Na的鹵化物和Ca的鹵化物封入陶瓷制發(fā)光管內(nèi)。由此得到的效果的詳情，在說明后述的實施例的作用效果時一并進行說明。
下面參照附圖，對本發(fā)明的金屬鹵化物燈的最佳實施方式進行說明。
首先，參照圖1。圖1是表示本實施方式的金屬鹵化物燈10的結(jié)構的圖。該圖表示球狀硼硅酸外管11嵌入愛迪生型金屬燈頭12中的狀態(tài)。
本實施方式的金屬鹵化物燈10具備透明的外管11和收容在外管11內(nèi)部的陶瓷發(fā)光管20。
在接口12中安裝硼硅酸玻璃喇叭管(外管長軸通過喇叭管)16，沿外管11的長軸方向的軸(圖1中虛線104)，向外管11的內(nèi)部延伸。
在接口12內(nèi)側(cè)設置一對電絕緣的電極金屬部分(圖中沒有表示)，從各電極金屬部分通過硼硅酸玻璃喇叭管(外管長軸通過喇叭管)16，引入電極導線14和15(進出導線)在外管11的內(nèi)部平行延伸。導線14和15由例如鎳或低碳鋼來形成。
在導線15中，相對于外管長軸104平行的部分，是為了在燈工作時，從導線15表面不產(chǎn)生光電子，并通過氧化鋁陶瓷管18的內(nèi)部。另外，導線15相對于外管長軸104平行的部分支撐著用于捕捉(吸附)雜質(zhì)氣體的吸氣器19。
陶瓷發(fā)光管20如后面所述能采用多種多樣的結(jié)構。圖1所示的發(fā)光管20的結(jié)構只不過是一個例子而已。圖中表示的發(fā)光管20具有殼體結(jié)構，該殼體結(jié)構具備相對于可見光是半透明的多晶氧化鋁壁。
該發(fā)光管20具有本管25和1對小的內(nèi)徑/外徑陶瓷切頭圓筒殼體部分21(也可以稱為“管21”)。管21分別燒嵌到本管25的2個開口端部中。
發(fā)光管20可以由釔鋁石榴石(所謂YAG)，適宜用氮化鋁，氧化鋁，釔，氧化鋯等材料形成。
接下來，參照圖2，對發(fā)光管20的結(jié)構進行詳細說明。圖2是圖1的發(fā)光管20的放大剖視圖。
圖2所示的發(fā)光管20的本管25具有內(nèi)徑為D的殼體部分101，連接管21的一對圓筒殼體部分102以及連接殼體部分101和各圓筒殼體部分102的一對圓錐殼體部分103。
從各管21中，例如由鈮形成的引線26從管21延伸到外側(cè)。2根引線26分別與如圖1所示的導線14，15電氣連接，作為用于供給燈功率的導線使用。
2根引線26中的一根在如圖1所示的導線14與外管長軸104相交的位置，通過焊接與導線14連接。2根引線26中的另一根在如圖1所示的導線15與外管長軸104相交的位置，通過焊與接導線15連接。這樣，發(fā)光管20被配置在導線14和導線15的焊接部分之間，使發(fā)光管20的長度方向的軸與外管長軸104幾乎一致那樣被支撐著。這樣，功率燈工作需要的輸入功率通過導線14，15供給發(fā)光管20的引線26。
引線26由玻璃料27固定，封止在管21的內(nèi)表面。因此，引線26的熱膨脹特性(線膨脹系數(shù))最好與管21以及玻璃料27的熱膨脹特性(線膨脹系數(shù))相近。
在管21的內(nèi)側(cè)配置鉬引入導線29。導線29的一端通過焊接連接在引線26的一端上，另一端通過焊接連接在鎢主電極軸31的一端上。在主電極軸31的另一端(尖端部分)設置由鎢線圈構成的電極32，通過焊接，與主電極31一體化。
引線26直徑例如為0.9mm。主電極軸31的直徑例如為0.5mm。這些尺寸根據(jù)用途可以適當?shù)恼{(diào)整為合適的大小。
在規(guī)定本實施方式的燈的結(jié)構的參數(shù)中，特別重要的是發(fā)光管20的2個電極32之間的長度或距離“L(電極間距離)”以及由電極間的本管25的內(nèi)徑“D”定義的比L/D。
在本實施方式中，沿著連接1對電極32的尖端部的中心的直線(稱為“電極間直線”)測定電極間距離L。另一方面，本管25的內(nèi)徑D是在該電極間直線沿著實質(zhì)垂直相交的“平面”測定。在本說明書中，“實質(zhì)垂直相交”時，相對于上述“平面”，“電極間直線”不僅是正確垂直相交，還包括該“平面”和“電極間直線”以稍微偏離直角的角度相交的情形。具體的說，本管25的形狀或在本管25內(nèi)部的電極32位置由于圖2所示的部件產(chǎn)生變化時，規(guī)定內(nèi)徑的平面(垂直于本管25的內(nèi)壁面的面)和電極間直線的關系有偏離“垂直”的情況。這樣，即使規(guī)定內(nèi)徑D的面和電極間直線沒有正確垂直相交的情況，起因于此，導致發(fā)光特性降低，在通常的燈設計中，也不會產(chǎn)生問題。
如后面所述，L/D是影響從發(fā)光管20發(fā)射的光的量，活性材料原子激發(fā)狀態(tài)的分布，材料輝線的寬度等的常用的參數(shù)。
以下，對本實施方式的金屬鹵化物燈的具體實施例進行說明。并且，在如下說明的各實施例中，使用圖6(D)所示形狀的發(fā)光管。該發(fā)光管具有象管壁結(jié)構的兩端成為半球那樣切斷的直圓柱的剖面。
(實施例1)以下，對本發(fā)明的金屬鹵化物燈的第1實施例進行說明。
本實施例的金屬鹵化物燈的基本構成，是按照參照圖1和圖2說明的結(jié)構，但是，在本實施例中，設定燈的額定功率為150W，外管11內(nèi)保持1kPa的負壓狀態(tài)。本實施例的發(fā)光管20是由多晶氧化鋁構成，在其內(nèi)部，在發(fā)光管內(nèi)容積中封入適合于以額定功率開燈時的燈電壓80～95V的范圍量的水銀0.1～4.0mg和封入鹵化物總計總量5.5～19mg。準備的鹵化物，碘化鐠，碘化鈉，碘化鈣分別按mol比1∶10∶0.5，1∶10∶2和1∶10∶10，就是，Ca的鹵化物量(Hc)和Pr的鹵化物量(Hp)的mol比按Hc/Hp＝0.5，2.0，10這樣的3個值。在發(fā)光管20內(nèi)部還封入在300K(開爾文)，顯示為200Pa壓力的Xe(氙)氣。
在本實施例中，具有上述結(jié)構的金屬鹵化物燈，準備電極間距離L與發(fā)光管20內(nèi)徑D之比L/D從0.6到20各種變化的燈，在額定功率150W下，評價各燈在開燈狀態(tài)下，燈的光輸出特性。
圖3表示以往例和本發(fā)明的典型的燈的燈效率[LPW]和比L/D之間的關系。
其中，以往的高效率燈(以后，稱為“現(xiàn)有燈”)和本發(fā)明燈的不同點只在于封入物種類，其他的結(jié)構相同?，F(xiàn)有燈的封入物是Na，Tl，Dy，Ho，Tm和Ca的碘化物，根據(jù)特表2000-511689號公報所述的第一實施例使用這些封入物。即，以Na為29mol％，Tl為6.5mol％，Ho為6.5mol％，Tm為6.5mol％，Ca為45rnol％，與發(fā)光管內(nèi)容積一致，封入總計鹵化物的總量為5.5～19mg。
如圖3所示，可以知道，現(xiàn)有燈的燈效率，典型的不取決于L/D，約為90LPW?？墒?，在本發(fā)明燈中，電極間距離L和內(nèi)徑D滿足L/D≥1.0關系時，能得到比以往高約10％以上的效率。并且，L/D在該范圍內(nèi)時，Ra為70～90，也能夠得到非常良好的彩色再現(xiàn)性。
特別是滿足L/D≥4的關系時，由于本發(fā)明燈的燈效率達到113LPW，能夠得到比現(xiàn)有燈的燈效率90LPW提供了25％以上的效率。也就是說，L/D≥4時，能得到與作為高燈效率的燈使用的高壓鈉燈的燈效率110LPW同等以上的高效率。另外，相對于高壓鈉燈中Ra值為20.0左右，本發(fā)明燈的Ra表現(xiàn)為70～90的非常良好的值，實現(xiàn)了高效率和高彩色再現(xiàn)性并存。
本發(fā)明燈的燈效率與現(xiàn)有燈的燈效率相比由于增加了25％以上，在維持發(fā)光性能的同時，能夠使在以往的照明設計所使用的照明的燈數(shù)降低25％。并且，在滿足L/D≥4關系的范圍內(nèi)，發(fā)光管20即使在水平狀態(tài)下開燈時，已經(jīng)被確認能抑制放電弧光的彎曲，防止開燈中的閃爍效果。
電極間距離L和內(nèi)徑D滿足7≤L/D≤9的關系更好。此時，本發(fā)明燈的燈效率達到最大化，能夠?qū)崿F(xiàn)120LPW以上的高值。此時，與現(xiàn)有燈的90LPW相比，在本發(fā)明燈為高值時，燈效率能改善約35％。
并且，由圖3的曲線知，滿足L/D＞9的關系，燈效率有降低傾向。但是，電極間距離L和內(nèi)徑D如果滿足9＜L/D≤20的關系，本發(fā)明燈的燈效率，也比現(xiàn)有燈的燈效率90LPW高。
電極間距離L和內(nèi)徑D滿足L/D＞20的關系時，電極間距離L變得非常大，使用通常開燈電路的放電的起動和放電的維持變困難，或者，內(nèi)徑D變小，由于管壁上電子的消失的原因，放電的維持變困難。因此，電極間距離L和內(nèi)徑D最好滿足L/D＜20的關系。
并且，在本實施例中，設定Hc/Hp為0.5，2.0和10，3種值，在1.0≤L/D≤20范圍中，為了實現(xiàn)100LPW以上，有必要設定Hc/Hp≤2.0。但是，如果Hc/Hp≤15.0，比現(xiàn)有燈還是能夠提高燈效率。
另外，如果L/D≥4，在Hc/Hp≤15所有范圍中，能實現(xiàn)100LPW以上的高的燈效率。
為了得到本發(fā)明的效果，有必要在發(fā)光管內(nèi)封入至少1mol％以上的鹵化鐠，鹵化鈉，和鹵化鈣。
并且，為了得到本發(fā)明的效果，Pr的鹵化物，Na的鹵化物和Ca的鹵化物的充入量最好設定任意一個在1.0mg/cm3以上，優(yōu)選設定在2.0～25mg/cm3的范圍。
在本實施例中，發(fā)光管材料使用透光性陶瓷，但是，例如使用石英制的發(fā)光管時，Pr與石英反應，在壽命早期發(fā)生失透等問題。另外，Ca也是同樣的，在石英制的發(fā)光管中，使用本實施例的封入物時，不能得到本發(fā)明效果。
(實施例2)下面，對本發(fā)明的金屬鹵化物燈的第2實施例進行說明。
本實施例的燈與實施例1的燈的不同點在于，在發(fā)光管20內(nèi)部封入0.5mg水銀，作為封入鹵化物，碘化鐠和碘化鈉之比為1∶10，合計9mg封入，加入碘化鈣使Ca的鹵化物量(Hc)與Pr的鹵化物量(Hp)的mol比Hc/Hp在0.2～18的范圍。
另外，2個電極32間的本管25的內(nèi)徑D約為4mm。發(fā)光管20的放電區(qū)域201內(nèi)的2個電極32間的電極間距離L約為32mm，能夠得到相同值的弧光長度。其他方面與實施方式1一樣。以往，在燈的額定功率為150W時，考慮電極間距離L是10mm左右，本發(fā)明燈的電極間距離L極長。額定功率為150～200W時，本發(fā)明燈的電極間距離L最好設定在20mm～50mm的范圍內(nèi)。電極間距離L小于20mm，在相同的管壁負荷下，由于內(nèi)徑D變大，弧光彎曲，發(fā)光管有可能破裂。另一方面，如果電極間距離L超過50mm，燈的起動變困難。
本發(fā)明燈在額定功率150W下開燈，評價燈的光輸出特性。
圖4表示本發(fā)明燈的Ca的鹵化物量(Hc)和Pr的鹵化物量(Hp)的mol比Hc/Hp與燈效率[LPW]以及平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra的關系。如圖4所示，Hc/Hp的比越高，效率越降低，Hc/Hp＝15時，效率為117LPW。Hc/Hp比超過15，如果進一步增高，效率急劇降低。
另一方面，Ra隨著Hc/Hp比增高一律上升。Hc/Hp＝0.4時，Ra為70。即，在0.4≤Hc/Hp≤15.0的范圍，能夠兼?zhèn)浔痊F(xiàn)有燈所示的效率90LPW高25％以上的效率(115LPW以上的效率)和Ra70以上的良好的彩色再現(xiàn)性。
25％的效率提高是人能夠明確的感覺到亮度提高的量。比現(xiàn)有燈提高25％的效率意味著達到了劃時代的效率。
并且，Hc/Hp＝4.7時，效率為125LPW以上，在Hc/Hp≤4.7的范圍內(nèi)，能仍然保持Ra70以上的良好的彩色再現(xiàn)性，顯示比現(xiàn)有燈高約40％的效率125LPW。
并且，Hc/Hp＝11.9時，效率為120LPW，Ra為90以上，在Hc/Hp≥11.9的范圍內(nèi)，能夠得到比現(xiàn)有燈的效率(90LPW)高25％以上的效率(115LPW以上的效率)和Ra在90以上的非常良好的彩色再現(xiàn)性。此外，已經(jīng)確認duv呈現(xiàn)0.005以下的接近于黑體軌跡的良好的白色光。
另外，在本發(fā)明燈中，在11.9≤Hc/Hp≤15.0的范圍內(nèi)，能夠得到與現(xiàn)有燈的彩色再現(xiàn)性(Ra90～92)同等的彩色再現(xiàn)性。
如實施例1說明的，燈效率隨著電極間距離L和內(nèi)徑D之比L/D而變化。在實施例2中，設定L/D＝8，Hc/Hp≤15，如實施例1所示，在L/D≥1.0的范圍內(nèi)，能實現(xiàn)超過現(xiàn)有燈的效率90LPW的高效率。
實施例1，2中任意一個的情況，碘化鐠和碘化鈉之比都設定為1∶10，但是，如果該比值在1∶3～1∶25的范圍內(nèi)，同樣能夠發(fā)揮高效率和良好的彩色再現(xiàn)性。
(實施例3)下面，對采用本發(fā)明的金屬鹵化物燈的第3實施例進行說明。
在本實施例中的燈的結(jié)構除了封入的鹵化物的比率之外，與實施例2中的燈的結(jié)構是同樣的。
在本實施例中，Ca的鹵化物量(Hc)和Pr的鹵化物量(Hp)的mol比Hc/Hp在0.4～15.0范圍內(nèi)變化，另外，Na的鹵化物量(Hn)和Pr的鹵化物量(Hp)的mol比Hn/Hp在3.0～25.0的范圍內(nèi)變化。
圖5表示在這些范圍內(nèi)，變化Pr∶Na∶Ca取1∶3∶0.4，1∶3∶2，1∶10∶0.4，1∶10∶10，1∶25∶2，1∶25∶15為例，燈的輸入功率(W)和色溫度(K)的關系。
在圖5中，為了比較，顯示了作為現(xiàn)有燈，與實施例1同樣以特表2000-511689號公報所述的燈為基準的燈(現(xiàn)有燈)的輸入功率和色溫度之間的關系。
如圖5所示，降低現(xiàn)有燈的輸入功率，色溫度上升，但是，本發(fā)明燈即使輸入功率降低到額定功率的25％時，色溫度變化能抑制在約300K以內(nèi)，具有良好的調(diào)光特性。
如圖5所示，色溫度幾乎只由Hn/Hp決定，Hc/Hp對色溫度的影響很少。此外，如果在實施的Hn/H或Hc/Hp范圍內(nèi)，不依賴這些比值，能夠得到良好的調(diào)光特性。
現(xiàn)有燈的色溫度變動的原因是由于封入的Tl和其他封入物(特別是象Dy或Ho這樣的3A族)強烈地依賴于溫度，顯示不同的蒸気壓特性。因此，在低于額定功率的輸入功率下，發(fā)光平衡被打破，即使在調(diào)光時的恒溫狀態(tài)下，強發(fā)光的Tl呈現(xiàn)綠色的發(fā)光色，燈的色溫度上升。
對此，在本發(fā)明燈中，由于主的發(fā)光是由Pr和Na發(fā)出的，相對于溫度變化的蒸気壓的變動相對的幾乎相等。另外，由于混合了Ca的鹵化物，對于開燈條件的改變，如果用封入物的發(fā)光平衡穩(wěn)定的Pr和Na，可以得到不被發(fā)現(xiàn)的良好的調(diào)光特性。
并且，在本實施例中，設定L/D為8，但是，只要L/D滿足1.0≤L/D≤20的關系，就同樣能得到良好的調(diào)光特性。
調(diào)光本實施例的金屬鹵化物燈時，最好使用電子穩(wěn)定器來進行。圖7是表示具備本發(fā)明的金屬鹵化物燈和電子穩(wěn)定器的系統(tǒng)(照明裝置)結(jié)構的例子的電路框圖。圖7所示的電子穩(wěn)定器具備接受來自商用電源1的交流電流，轉(zhuǎn)換為直流電流的升壓斬波器(chopper)2和將直流電流調(diào)整頻率和波形，轉(zhuǎn)換為交流電流的開燈的電路部3，從開燈電路部3輸出的交流電流供給本發(fā)明的金屬鹵化物燈7。
該電子穩(wěn)定器還具備第1控制電路4，第2控制電路5和設定部6，第1控制電路4按照顯示由第1控制電路4檢測的、由設定部6設定的值的方式，控制升壓斬波器2輸出的電壓和電流大小。開燈電路部3的輸出波形和頻率由第2控制電路5控制。
金屬鹵化物燈7的調(diào)光，通過第1控制電路4控制升壓斬波器2的動作來進行的，以使從升壓斬波器2得到具有由設定部6設定的值的輸出。
通過使用具有這樣的結(jié)構的電子穩(wěn)定器，在金屬鹵化物燈的壽命末期之前，不僅能夠進行穩(wěn)定的瞬時調(diào)光，即使在額定功率下開燈時，也能減少由于電源電壓改變所帶來的影響。
在圖7的裝置中，向燈7輸入的功率即使降低到額定燈功率的25％，如前所述，色溫度變化被抑制在約300K以內(nèi)，得到良好的調(diào)光特性。
根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物燈，象實施例1～3說明的那樣，能夠得到壽命中的燈電壓上升少，到壽命末期之前，電氣特性變化少的良好的燈特性。
另外，根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物燈，已經(jīng)確認壽命中的光特性變化(特別是色溫度變化)少，還有，制造時的色特性散差(個體差)小。這是通過混合使用Pr，Na和Ca的鹵化物得到的本發(fā)明特有效果，在調(diào)光時也能作為發(fā)光平衡穩(wěn)定的效果出現(xiàn)。
并且，在實施例1～3中的任意一個情況下，特別是，作為最好的例子，設定外管11內(nèi)部為1kPa的負壓狀態(tài)，也可以設定外管11的內(nèi)部為例如50kPa以下的氮氣氛圍氣。此時，僅僅降低燈效率，和實施例的燈一樣，兼?zhèn)涓咝屎土己玫牟噬佻F(xiàn)性，并且，能夠提供調(diào)光特性良好的金屬鹵化物燈。并且，設定外管11的內(nèi)部是50kPa的氮氣氛圍氣時，由于效率只在超過120LPW的范圍內(nèi)產(chǎn)生2～3LPW的程度的效率降低，外管11內(nèi)部最好設定為1kPa以下的負壓狀態(tài)。
在實施例1～3的燈中，作為Pr，Na，Ca的鹵化物，使用碘化物，也可以使用Pr，Na，Ca的溴化物或Pr，Na，Ca的碘化物和溴化物的組合。在這樣的情況下，能夠提供兼?zhèn)涓咝屎土己玫牟噬佻F(xiàn)性，調(diào)光特性良好的金屬鹵化物燈。
如前所述，發(fā)光管20可以具有與圖1和圖2所示形態(tài)不同的其他幾何學的形狀。
圖6(A)～圖6(G)表示發(fā)光管20可能采用的各種形態(tài)的例子，是沿發(fā)光管的長軸的剖面圖。管壁內(nèi)表面和管壁外表面是以發(fā)光管的長軸作為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)體的表面，其中，不需要的不必在圖中表示。
這樣的管壁內(nèi)表面的內(nèi)徑D能夠通過求出電極間的(即，到電極尖端間距離L)剖面圖的內(nèi)面積，用該面積除以L求出。其他種類的內(nèi)表面為了求其內(nèi)徑，有時需要更煩雜的平均化步驟才能得到。
以下，記錄了各發(fā)光管的形狀說明和使用各發(fā)光管時的特長。此時，發(fā)光管形狀以外的條件是相同的。
圖6(A)表示發(fā)光管中央部的剖面是橢圓形的發(fā)光管。
圖6(B)表示具有使發(fā)光管中央部的兩端變得平坦那樣切斷的，直圓柱剖面的發(fā)光管。該發(fā)光管形狀具有開燈中色溫度變化小的特征。因此，在擔心發(fā)光色變化的場合特別有效。
圖6(C)表示具有發(fā)光管中央部的兩端是半球，發(fā)光管中央部的側(cè)面為凹狀的剖面的發(fā)光管。
圖6(D)表示具有使發(fā)光管中央部的兩端變?yōu)榘肭蚰菢忧袛嗟闹眻A柱剖面的發(fā)光管。
圖6(E)表示具有發(fā)光管中央部的兩端是半球，發(fā)光管中央部的側(cè)面是橢圓形剖面的發(fā)光管。
圖6(F)是實施例1和2使用的形狀。
圖6(G)表示具有發(fā)光管中央部的兩端直徑大，并且，變得平坦那樣切斷的直立圓柱剖面的發(fā)光管。
圖6(A)和圖6(E)的發(fā)光管具有在進行大匹量生產(chǎn)時，散差特別少的特征。因此，被大量使用于天棚照明等，在注重色溫度散差的場合，成為特別好的發(fā)光管形狀。
圖6(C)和圖6(G)的發(fā)光管具有起動時開始發(fā)光快的特征。通過設計，能夠?qū)⑦_到額定光輸出的時間縮短10～20％左右。另外，水平開燈時的弧光彎曲特別少，能夠得到開燈時散差特別少的燈。
圖6(D)和圖6(F)的發(fā)光管能夠得到開燈中色溫度變化最少的燈。
圖6(B)的發(fā)光管由于結(jié)構簡單具有生產(chǎn)成本低的特征。
還有其他很多的可能的結(jié)構。各構成根據(jù)各自不同的理由做成需要的形態(tài)。因此，各構成具有各自的優(yōu)點和缺點。也就是說，在考慮特定的活性材料和其他的燈特性時，多個結(jié)構中某個規(guī)定的發(fā)光管的結(jié)構應該具有比其他多的優(yōu)點。在圖6(A)～圖6(F)所示的任一個的發(fā)光管結(jié)構中，都使用被提供到放電區(qū)域的，本發(fā)明的可以離子化的材料，并且，電極間距離L和直徑D滿足上述關系(即，L/D≥1.0)時，能夠得到具有比以往燈效率高的弧光放電鹵化金屬燈。
并且，實施例1，2，3所述的只是在發(fā)光管20內(nèi)封入水銀時的結(jié)果，即使作為無水銀的情況，也同樣能夠得到本發(fā)明的效果。
在本實施例1，2，3中是額定功率為150W的燈，但是，本發(fā)明的金屬鹵化物燈的額定功率不局限于150W。由于升高額定功率，相對于整個消耗功率的電極損失等損失功率的比例減少，燈的發(fā)光效率上升。與此相對，由于額定功率降低，損失功率的比例增加，發(fā)光效率降低。因而，本實施例的發(fā)光效率是關于額定功率為150W左右的燈的值，根據(jù)燈的額定功率不同，該值也不同，在效果方面，與相對無關的現(xiàn)有燈相比較，能夠得到發(fā)光效率改善了的燈。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)比以往的燈效率高和良好彩色再現(xiàn)性并存的金屬鹵化物燈。此外，本發(fā)明的金屬鹵化物燈作為通過混合鹵化鈣和鹵化鐠的良好效果，成為由最冷點溫度改變產(chǎn)生的影響少的設計，對于調(diào)光時的色穩(wěn)定性也起有利的作用。
本發(fā)明的金屬鹵化物燈在效率和彩色再現(xiàn)性兩方面良好，并且，制造時的特性散差和壽命中的特性變化少，在很寬的范圍可以調(diào)光。因此，本發(fā)明的金屬鹵化物燈作為街路燈照明等屋外照明，高天棚照明等的屋內(nèi)照明是有用的，也能使用于適合于店鋪照明。
權利要求
1.一種金屬鹵化物燈，具備由陶瓷形成的發(fā)光管和一對相對電極，其特征在于，具有封入在上述發(fā)光管內(nèi)部的Pr(鐠)的鹵化物、Na(鈉)的鹵化物以及Ca(鈣)的鹵化物，上述Pr的鹵化物的充入量Hp[mol]，上述Na的鹵化物的充入量Hn[mol]和上述Ca的鹵化物的充入量Hc[mol]滿足，0.4≤Hc/Hp≤15.0和3.0≤Hn/Hp≤25.0的關系。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，上述Pr的鹵化物、上述Na的鹵化物以及上述Ca的鹵化物的充入量全都在1.0mg/cm3以上。
3.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，0.4≤Hc/Hp≤4.7。
4.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，11.9≤Hc/Hp≤15。
5.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，上述發(fā)光管的內(nèi)徑為D(mm)，上述電極尖端間距離為L(mm)時，滿足4≤L/D≤9的關系。
6.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，具備收納上述發(fā)光管的外管，上述發(fā)光管和上述外管之間保持在1kPa以下的負壓狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，平均彩色再現(xiàn)評價數(shù)Ra為70以上，燈效率為100LPW以上。
8.一種照明裝置，其特征在于，具備權利要求1～7中任意一個所述的金屬鹵化物燈，和進行上述金屬鹵化物燈的調(diào)光的機構。
9.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于，上述機構具備向上述金屬鹵化物燈的電極供給電功率的電子穩(wěn)定器，上述電子穩(wěn)定器能從額定功率的25％到上述額定功率的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)上述電功率。
全文摘要
本發(fā)明的金屬鹵化物燈具備由陶瓷形成的發(fā)光管和一對相對的電極。該燈具有在發(fā)光管內(nèi)部充入的Pr(鐠)的鹵化物，Na(鈉)的鹵化物，以及Ca(鈣)的鹵化物，Pr的鹵化物的充入量Hp[mol]，Na的鹵化物的充入量Hn[mol]以及Ca的鹵化物的充入量Hc[mol]滿足0.4≤Hc/Hp≤15.0和3.0≤Hn/Hp≤25.0的關系。
文檔編號H05B41/392GK1745454SQ200480003049
公開日2006年3月8日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權日2003年7月25日
發(fā)明者打保篤志, 野原浩司, 金澤有岐也, 西浦義晴, 高橋清, 甲斐誠, 堀內(nèi)誠 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社