專利名稱：無汞金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一般照明和組裝有反射鏡等的汽車前燈等中使用的無汞金屬鹵化物燈。
背景技術(shù)：
以往，作為在汽車前燈等中使用的光源，有金屬鹵化物燈。以往的一般金屬鹵化物燈具有在發(fā)光管內(nèi)密封入稀有氣體(氣體)、汞(液體)和金屬鹵化物(固體)的三種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。具體地說，例如如圖12所示，具有在大致球形形狀的發(fā)光管101中封入填充物102的結(jié)構(gòu)。由石英構(gòu)成的透光性容器形成上述發(fā)光管101。利用各個密封部分103、103密封該發(fā)光管101的兩端。在發(fā)光管101的內(nèi)部，設(shè)有一對鎢制的電極104、104。通過在各個密封部分103、103內(nèi)氣密密封的鉬箔105、105，將該電極104、104與由鉬構(gòu)成的外部引線106、106連接。該金屬鹵化物燈的主要尺寸可如下設(shè)定。
發(fā)光管的內(nèi)容積1.7cc電極間距離約16mm此外，填充物107的成分如下。
Hg(汞)21.5mg(12.6mg/cc)TlI(碘化鉈)0.27mg(0.16mg/cc)InI(碘化銦)0.04mg(0.021mg/cc)NaI(碘化鈉)1.9mg(1.14mg/cc)Xe(氙)12 kPa(常溫)將上述結(jié)構(gòu)的燈通電，如果控制電流使燈功率固定在100W，那么通過電極104、104之間的放電，可發(fā)射約6200(lm)的光通量。此時，所有的汞、TlI等金屬鹵化物的一部分蒸發(fā)，同時在電極104、104的前端部分之間產(chǎn)生約100V的電壓降(工作電壓)。
其中，主要為了容易起動(放電開始)，同時使起動后的光輸出變大，而封入上述稀有氣體(Xe)。為了獲得穩(wěn)定點火時適當(dāng)?shù)墓廨敵?，封入金屬鹵化物(TlI等)。
此外，由于燈在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下工作，所以為了獲得必要的充分高的電極間電壓(工作電壓)而密封入汞。更詳細(xì)地說，例如，如在特開平6-13047等中披露的，由上述汞產(chǎn)生的工作電壓的上升作用可如下表示。
Vla＝20+k(比例常數(shù))×nHg0.56×L其中，Vla為工作電壓(V)nHg為發(fā)光管平均單位容積的汞密度(mg/cc)L為電極間距離(mm)。
就是說，工作電壓與電極間距離和汞原子密度的約1/2次方的乘積成正比。再有，上述常數(shù)‘20’是電極附近的電壓和因稀有氣體及金屬鹵化物產(chǎn)生的電壓之和。其中，在未密封入汞的情況下，由于工作電壓大幅度下降(由于nHg＝0，所以工作電壓變?yōu)?0V左右)，所以為了能夠按與密封入汞情況相同的功率工作，就必須增加電流(工作電壓為100V的情況下增加5倍，約5A)，因此，對電極的熱負(fù)荷增大，因電極飛濺產(chǎn)生的發(fā)光管的黑化顯著，燈的光通量維持率變低。具體地說，例如在數(shù)十小時左右發(fā)光管就變黑，達(dá)到壽命。
因此，在一般的燈中，調(diào)節(jié)汞量，使工作電壓例如可升高至70～100V左右，并減小和抑制燈的電流，降低對電極的熱負(fù)荷(焦耳損失)。由此，可以獲得壽命達(dá)到數(shù)千小時(例如，約6000小時)的燈。
但是，與具有上述使工作電壓升高效果的方面相反，汞有以下缺點。
首先，由于導(dǎo)致燈的發(fā)光效率下降，所以難以獲得明亮的燈。這是因為在所有元素中汞對稀有氣體有高激勵電壓，與作為金屬鹵化物添加的其它金屬元素相比，不容易發(fā)射光的緣故。從圖13所示的所述金屬鹵化物燈的光譜分布中也可明白這一情況。就是說，燈發(fā)射的光有多個線光譜，其主要的波長有In產(chǎn)生的410.1nm和451.1nm，Tl產(chǎn)生的535.0nm，和Na產(chǎn)生的589.0nm和589.6nm，由于汞基本上不產(chǎn)生發(fā)光，所以幾乎觀測不到由汞產(chǎn)生的發(fā)光。另一方面，在上述燈中未密封入汞的情況下，可獲得約70(lm/W)高的發(fā)光效率(所有光通量約7000(lm))。
此外，在制造時，由于必須有注入液體汞的工藝，所以制造成本容易增加。
而且，近年來，考慮到對地球環(huán)境的影響，期望有不包含汞的金屬鹵化物燈。
因此，為了不密封入汞使工作電壓上升，在例如特開平6-84496號公報中披露了提高設(shè)定Xe的封入壓力的技術(shù)。更詳細(xì)地說，其中主要記載了在發(fā)光管內(nèi)，僅含有ScI3、NaI等金屬碘化物和稀有氣體，在不包含汞的金屬鹵化物燈中，在燈的電極間距離為L(mm)，封入的稀有氣體為Xe的情況下，在常溫下Xe的封入壓力為P(氣壓)時，按P×L≥40進(jìn)行設(shè)定，可以使工作電壓達(dá)到50V以上。
因此，本發(fā)明者們試制了有與所述圖12相同的形狀，主要尺寸和填充物的成分按以下設(shè)定的燈，并測定了工作電壓。
發(fā)光管的內(nèi)容積0.025cc電極間距離約4mm此外，填充物107的成分如下。
ScI3(碘化鈧)0.04mgNaI(碘化鈉)0.21mg(ScI3與NaI之和0.25mg)Xe(氙)10atm(常溫)這種情況下，由于P×L＝40，所以滿足上述條件。但是，在把該燈用35W的燈功率點火時，工作電壓為35V，未達(dá)到上述公報中所述的50V。因此，仍然因燈電流大的原因造成電極飛濺，將電極材料附著在發(fā)光管的內(nèi)壁上，產(chǎn)生管壁的黑化，使燈的發(fā)射光通量早期減少。就是說，為了獲得50V以上的工作電壓，滿足P×L≥40條件的最小Xe壓力(10atm)并不充分，按照本發(fā)明者們的推斷，必須設(shè)定遠(yuǎn)大于10atm的超過25atm左右的壓力。
但是，象上述那樣提高Xe的封入壓力，會產(chǎn)生以下的新課題。
就是說，由于Xe電離電壓約高12eV，在超過25atm壓力下為了在燈點火開始時產(chǎn)生放電，就必須施加相當(dāng)高的起動電壓。具體地說，一般地，在按7～10atm左右的壓力封入Xe的燈中，為了確實產(chǎn)生放電，必須有30kV以上的起動電壓，而在封入壓力超過25atm的情況下，則需要比其高得多的起動電壓。因此，導(dǎo)致產(chǎn)生起動電壓的點火電路的復(fù)雜化和大型化，以及制造成本增大等。
此外，與其它填充物相比，由于Xe的激勵電位高，所以如果高壓封入Xe，也會導(dǎo)致發(fā)光效率的下降。
而且，在封入壓力象上述那樣高的情況下(點火時的發(fā)光管內(nèi)壓力進(jìn)一步升高)，發(fā)生發(fā)光管的破裂和填充物質(zhì)漏泄的可能性增大。
因此，在以往的金屬鹵化物燈中，存在難以既不封入汞，同時又不使發(fā)光管的內(nèi)壓過高，減小和抑制電流以便使燈的工作電壓升高，使燈壽命延長的問題。
此外，由于沒有汞的發(fā)光，所以以往的不包含汞的金屬鹵化物燈來自在發(fā)射光中色度點的CIE1960uv色度圖上的黑體軌跡的色度偏差(DUV)為0.011，在作為白色的汽車前燈使用的情況下，存在超出日本電燈工業(yè)協(xié)會規(guī)格的用于汽車前燈的HID光源(JEL 215)所示規(guī)格的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述課題，提供一種在不密封汞的同時，也不使發(fā)光管的內(nèi)壓過高，并可獲得高的燈工作電壓和燈長壽命的無汞金屬鹵化物燈。
根據(jù)本發(fā)明的一種無汞金屬鹵化物燈，該燈在發(fā)光管內(nèi)，封入稀有氣體，Sc的鹵化物，Na的鹵化物，和YI3，其特征在于，所述YI3的封入量是每單位發(fā)光管內(nèi)體積0.8～12mg/cc。
另外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無汞金屬鹵化物燈，該燈在發(fā)光管內(nèi)，至少封入稀有氣體，Sc(鈧)和其鹵化物的至少其中之一，Na(鈉)和其鹵化物的至少其中之一，和金屬和其鹵化物的至少其中之一，其特征在于，所述金屬在金屬單體中的電離電壓為5～10eV，并且，所述金屬或其鹵化物在燈點火時的溫度下的蒸汽壓在1Pa以上。具體地說，作為所述金屬或其鹵化物，例如可以使用Y(釔)、In(銦)、或它們的鹵化物。
通過封入上述金屬或其鹵化物，由于可以不必在高壓力下封入稀有氣體，可以使燈的工作電壓提高，可以使燈中流動的電流減少，所以可減輕對電極的熱負(fù)荷，可抑制因電極飛濺產(chǎn)生的發(fā)光管的黑化，可以獲得長壽命的燈。
再有，在添加未滿足上述條件的物質(zhì)，即添加金屬單體中的電離電壓在5eV以下的物質(zhì)，例如添加CsI(碘化銫電離電壓3.9eV)的情況下，工作電壓會下降。這是由于電離電壓低使大量電子供給電弧的結(jié)果使燈電流增大，因而工作電壓下降的緣故。此外，在添加金屬單體中的電離電壓為10eV以上的物質(zhì)，例如添加Hg(汞)的情況下，燈的效率會下降。此外，在封入燈點火時的溫度下的蒸汽壓為1Pa以下的物質(zhì)，例如封入BaI2(碘化鋇)的情況下，不能獲得工作電壓的上升效果。
此外，本發(fā)明的特征在于，按所述燈的發(fā)射光中的色度點在CIE1931xy色度圖上滿足x≥0.310x≤0.500y≤0.150+0.640xy≤0.440y≥0.050+0.750xy≥0.382(但是x≥0.44)的條件來設(shè)定所述各填充物的量和額定功率。具體地說，例如，作為所述金屬鹵化物，在封入平均單位發(fā)光管內(nèi)容積0.8mg/cc以上、12mg/cc以下的YI3的同時，可以把額定功率設(shè)定在25W以上、55W以下。此外，本發(fā)明的特征在于，設(shè)定所述各填充物的量和額定功率，以便使來自所述燈發(fā)射光中色度點的CIE1960uv色度圖上的黑體軌跡的色度偏差達(dá)到-0.025以上、0.01以下。具體地說，其特征在于，例如，所述Sc的鹵化物為ScI3，所述Na的鹵化物為NaI，同時
A＝ScI3的封入重量/(ScI3的封入重量+NaI的封入重量)B＝額定功率/電極間距離(W/mm)時，按-0.025≤D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A2-0.0009AB-0.000382≤0.01來設(shè)定所述ScI3的封入量、NaI的封入量和所述燈的額定功率。
通過這樣的設(shè)定，可以獲得發(fā)特別高的白色感高的光的燈，例如可以用作汽車前燈等。
此外，本發(fā)明的特征在于設(shè)定所述各填充物的量和額定功率，以便所述燈的發(fā)射光的光通量達(dá)到約1100(lm)以上，最好達(dá)到約2750(lm)以上。具體地說，其特征在于，例如，所述Sc的鹵化物為ScI3，所述Na的鹵化物為NaI，同時A＝ScI3的封入重量/(ScI3的封入重量+NaI的封入重量)C＝燈功率(W)時，按1100≤D＝-4054+2759A+182C-1628A2+18AC-0.7C2來設(shè)定所述ScI3的封入量、NaI的封入量和所述燈的額定功率。
由此，可以獲得發(fā)射特別大光通量光的燈，例如可以用作汽車前燈等。
此外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無汞金屬鹵化物燈，該燈在發(fā)光管內(nèi)，至少封入稀有氣體，In(銦)和其鹵化物的至少其中之一，Tl(鉈)和其鹵化物的至少其中之一，和Na(鈉)和其鹵化物的至少其中之一，其特征在于，所述In或其鹵化物的封入量為在所述燈的發(fā)射光的光譜分布中按410nm附近和451nm附近的波長產(chǎn)生吸收光譜的量，所述Tl或其鹵化物的封入量為在所述燈的發(fā)射光的光譜分布中按535nm附近的波長產(chǎn)生吸收光譜的量，所述Na或其鹵化物的封入量為在所述燈的發(fā)射光的光譜分布中按589nm附近的波長產(chǎn)生吸收光譜的量。
就是說，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，越是產(chǎn)生上述的吸收光譜，即通過封入根據(jù)以往公知的封入量不能預(yù)計的大量In等，越是可大幅度地使燈的工作電壓上升，從而完成了本發(fā)明。因此，由于不必在高壓力下封入稀有氣體，就可以提高燈的工作電壓，使燈中流動的電流減少，所以可減輕對電極的熱負(fù)荷，抑制因電極飛濺產(chǎn)生的發(fā)光管的黑化，可以獲得長壽命的燈。
具體地說，所述密封量可以這樣設(shè)定，例如把所述In或其鹵化物的封入量設(shè)定為平均單位發(fā)光管內(nèi)容積4mg/cc以上、12mg/cc以下，把所述Tl或其鹵化物的封入量設(shè)定為平均單位發(fā)光管內(nèi)容積2mg/cc以上、16mg/cc以下，而把所述Na或其鹵化物的封入量設(shè)定為平均單位發(fā)光管內(nèi)容積4mg/cc以上、12mg/cc以下等。
此外，本發(fā)明的特征在于，按所述燈的發(fā)射光中的色度點在CIE1931xy色度圖上滿足x≥0.310x≤0.500y≤0.150+0.640xy≤0.440y≥0.050+0.750xy≥0.382(但是x≥0.44)的條件來設(shè)定所述各填充物的量和額定功率。
通過這樣的設(shè)定，可以獲得發(fā)白色感高的光的燈，例如可以用作汽車前燈等。
此外，其特征在于所述燈的額定功率設(shè)定在25W以上、55W以下。
由此，可以獲得發(fā)射特別大光通量光的燈，例如可以用作汽車前燈等。
此外，本發(fā)明的特征在于，作為所述稀有氣體，把Xe在室溫下按100kPa以上、2500kPa以下進(jìn)行封入。
通過按這樣的壓力進(jìn)行封入，不容易發(fā)生發(fā)光管的破裂和填充物質(zhì)的漏泄，并且可以獲得象上述那樣的工作電壓低的無汞金屬鹵化物燈。


圖1是表示實施例1～4的無汞金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示實施例1的無汞金屬鹵化物燈的發(fā)射光的色度點的說明圖。
圖3是表示在把實施例1的無汞金屬鹵化物燈的YI3的封入量進(jìn)行各種設(shè)定情況下的發(fā)射光的色度點的說明圖。
圖4是表示實施例2的無汞金屬鹵化物燈的發(fā)射光的色度點的說明圖。
圖5是表示實施例3的無汞金屬鹵化物燈的ScI3重量比、單位功率和DUV的關(guān)系的說明圖。
圖6是表示實施例3的無汞金屬鹵化物燈的發(fā)射光的色度點的DUV處于-0.025～0.01區(qū)域的說明圖。
圖7是表示實施例3的無汞金屬鹵化物燈的ScI3重量比、燈功率和光通量大小的關(guān)系的說明圖。
圖8是表示實施例3的無汞金屬鹵化物燈的發(fā)射光的光通量大小處于2750(lm)以上區(qū)域的說明圖。
圖9是表示實施例4的無汞金屬鹵化物燈的光譜分布的說明圖。
圖10是表示實施例4的無汞金屬鹵化物燈的發(fā)射光的色度點的說明圖。
圖11是表示實施例4的無汞金屬鹵化物燈的燈功率與發(fā)射光光通量大小的關(guān)系的說明圖。
圖12是表示以往的金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是表示以往的金屬鹵化物燈的光譜分布的說明圖。
具體實施例方式
(實施例1)如圖1所示，在大致球形形狀的發(fā)光管201中封入填充物202構(gòu)成實施例1的無汞金屬鹵化物燈。上述發(fā)光管201由石英構(gòu)成的透光性容器形成。由各密封部分203、203密封該發(fā)光管201的兩端。在發(fā)光管201的內(nèi)部，設(shè)有一對鎢制的電極204、204。該電極204、204通過在各密封部分203、203內(nèi)氣密密封的鉬箔205、205與由鉬構(gòu)成的外部引線206、206連接。該燈的主要尺寸如下設(shè)定。
發(fā)光管的內(nèi)容積約0.025cc電極間距離約4mm此外，填充物202的成分如下。
ScI3(碘化鈧)約0.04mgNaI(碘化鈉)約0.21mg
(ScI3與NaI之和約0.25mg，ScI3/(ScI3+NaI)＝約0.16)YI3(碘化釔)約0.1mgXe(氙)約700kPa(常溫)上述Xe具有作為起動氣體的作用。此外，YI3中包含的Y(釔)單體中的電離電壓為6.4eV。
使上述結(jié)構(gòu)的燈保持在水平方向，如果控制電流使燈功率固定至45W，那么燈的兩端電壓(工作電壓)就為35V。就是說，與在不含YI3的燈(Xe為700kPa)情況下是28V的情況不同，可以使工作電壓上升7V。于是，通過提高工作電壓，可以減小和抑制相同燈功率點火情況下的燈電流。因此，由于可減輕電極204、204的熱負(fù)荷(熱損失)，防止過度的溫度上升，所以可抑制發(fā)光管201的黑化現(xiàn)象，光通量維持率良好，燈的壽命延長。
再有，如上所述，為了在填充物202中不包含汞，并使工作電壓上升，并不限于YI3，也可以使用金屬單體中的電離電壓為5～10eV，燈點火時的溫度下蒸汽壓在1Pa以上的材料。其中，Y的單體中的電離電壓為如上所述的6.4eV。此外，可以如下求出燈點火時的溫度下的蒸汽壓。就是說，在上述燈的實例中，點火時的發(fā)光管201外面的最冷點溫度在發(fā)光管201的下部約為700℃。因此，如果考慮石英的熱傳導(dǎo)系數(shù)，那么可把發(fā)光管201內(nèi)面的溫度推斷為約800℃，而在該溫度下的YI3的蒸汽壓約為1Pa。
此外，上述燈的光通量約為4700(lm)。就是說，例如作為汽車前燈，相對于約1100(lm)的一般使用的金屬鹵化物燈的光通量來說，可獲得充分大的光通量。因此，滿足作為汽車前燈使用的光通量條件。
下面，說明上述燈的顏色特性。
圖2表示在CIE1931xy色度圖上繪出的上述燈的發(fā)射光的色度點的圖。在該圖中，用實線圍成的區(qū)域P是按日本電燈工業(yè)協(xié)會規(guī)格的汽車前燈使用的HID光源(JEL 215)規(guī)定的白色光源的色度范圍，該范圍可按下式表示。
x≥0.310x≤0.500y≤0.150+0.640x
y≤0.440y≥0.050+0.750xy≥0.382(但是x≥0.44)由圖可知，本實施例的燈滿足汽車前燈使用的白色光源的色度。
上述色度根據(jù)YI3的添加量和燈功率有所不同。因此，對于把YI3的添加量進(jìn)行不同設(shè)定的燈來說，圖3表示與圖2同樣繪出的45W的燈功率下點火情況的色度的圖。就是說，如果YI3的添加量增多，那么在藍(lán)區(qū)域中產(chǎn)生豐富發(fā)光的Y的發(fā)光影響就變大，而色度中的x和y的值則變小。因此，由該圖可知，YI3的添加量在平均單位發(fā)光管內(nèi)容積0.8～12mg/cc(發(fā)光管內(nèi)容積為0.025cc情況下為0.02～0.3mg)的范圍內(nèi)，可獲得上述規(guī)格中白色光源的色度。此外，在把燈功率進(jìn)行各種變化時，在25～55W的情況下，可得到同樣的色度。
(實施例2)作為實施例2的無汞金屬鹵化物燈，說明代替上述實施例1燈中的YI3，使用InI(碘化銦)的實例。就是說，作為該燈填充物中的金屬鹵化物，包含約0.04mg的ScI3、約0.21mg的NaI和約0.2mg的InI。其它填充物和燈的形狀與實施例1相同。
與實施例1同樣，把上述燈在例如200Hz的矩形波電流、45W的燈功率下點火時，工作電壓為55V。就是說，相對于如上所述的不包含YI3也不包含InI燈情況下的28V來說，可以使工作電壓上升27V。因此，與實施例1的燈相比，可以進(jìn)一步延長燈的壽命。
此外，上述燈的光通量約為3600(lm)。就是說，作為汽車前燈，如果與一般使用的金屬鹵化物燈(約1100(lm))相比，那么可獲得充分大的光通量，因而滿足作為汽車前燈使用的光通量條件。
其中，上述InI中含有的I(銦)單體中的電離電壓為5.8eV。此外，與實施例1同樣，發(fā)光管的內(nèi)面溫度可推斷為約800℃，該溫度下的InI蒸汽壓約為2kPa。
此外，圖4表示與圖2同樣繪出的上述燈的發(fā)射光的色度點的圖。由該圖可確認(rèn)，本實施例的燈也滿足用于汽車前燈的白色光源的色度。
(實施例3)作為實施例3的無汞金屬鹵化物燈，說明把填充物中的ScI3和NaI的比例進(jìn)行各種設(shè)定的實例。就是說，作為該燈填充物中的金屬鹵化物，含有0.4mg的YI3，而ScI3和NaI之和為0.25mg(金屬鹵化物合計為0.65mg)。其中，把相對于ScI3和NaI之和的ScI3的重量比(該值越大，ScI3的封入量越大。以下，稱為‘ScI3重量比’)設(shè)定為0.016、0.75、或1(不含NaI)。其它填充物和燈的形狀與實施例1相同。
如下(表1)表示把上述燈在35W的燈功率下點火時的工作電壓。再有，在該表中，還記載有實施例1的燈和不含有YI3的燈的工作電壓。
(表1)燈功率35(W)

由該表可知，與ScI3重量比無關(guān)，與不含YI3的燈相比，可以獲得更高的工作電壓。再有，在該表中，僅示出了燈功率為35W的情況，但在其它燈功率下也可以獲得同樣的工作電壓上升效果。但是，燈的顏色特性和光通量的大小根據(jù)ScI3重量比和燈功率而有所不同。因此，以下說明獲得高白色感和大光通量的條件。
首先，說明上述燈的顏色特性。
把按上述各種ScI3重量比設(shè)定的燈在20-55W的燈功率下點火，求出來自各自情況下發(fā)射光中色度點的CIE1960uv色度圖上的黑體軌跡的色度偏差(來自黑體軌跡的偏差，以下稱為‘DUV’)。根據(jù)該結(jié)果，以ScI3重量比為橫軸，平均單位電極間距離的燈功率(燈功率/電極間距離以下稱為‘單位功率’)為縱軸繪圖時，就如圖5所示。在該圖中，曲線的位置表示實際的發(fā)光條件，在各曲線位置上，帶有在其發(fā)光條件下的DUV。此外，在把ScI3重量比、單位功率和DUV三個參數(shù)按最小平方法用2次式近似時，對應(yīng)于發(fā)光條件的DUV可如下表示。
D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A2-0.0009AB-0.0003B2其中，A為ScI3重量比(ScI3/(ScI3+NaI))B為單位功率(燈功率/電極間距離)(W/mm)D為DUV。
因此，也求出DUV達(dá)到每個0.005的預(yù)定值的發(fā)光條件，用曲線連接圖5中上述發(fā)光條件的坐標(biāo)位置，繪制DUV的等高線。此外，在圖6中，用斜線表示DUV在-0.025以上、0.01以下的區(qū)域Q。該區(qū)域Q是日本電燈工業(yè)協(xié)會規(guī)格的汽車前燈使用的HID光源(JEL 215)規(guī)定的白色光源的DUY范圍。就是說，通過按-0.025≤D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A2-0.0009AB-0.0003B2≤0.01設(shè)定發(fā)光條件，可滿足汽車前燈使用的白色光源的DUV，可以獲得作為汽車前燈使用的白色光源的燈。
下面，說明上述燈的光通量大小。
與上述顏色特性的情況同樣，把按各種ScI3重量比設(shè)定的燈用400Hz的矩形波電流在20～55W的燈功率下點火，測定各自情況下的光通量大小。根據(jù)該結(jié)果，以ScI3重量比為橫軸，燈功率為縱軸繪圖時，就如圖7所示。在該圖中，曲線的位置表示實際的發(fā)光條件，在各曲線中，附帶其發(fā)光條件下的光通量大小。此外，在把ScI3重量比、燈功率和光通量大小這三個參數(shù)按最小平方法用2次式近似時，對應(yīng)于發(fā)光條件的光通量大小可如下表示。
E＝-4054+2759A+182C-1628A2+18AC-0.7C2其中，A為ScI3重量比(ScI3/(ScI3+NaI))C為燈功率(W)E為光通量的大小(lm)。
因此，還求出光通量大小每達(dá)到1000(lm)的預(yù)定值的發(fā)光條件，用曲線連接圖7中上述發(fā)光條件的坐標(biāo)位置，繪制光通量大小的等高線。此外，在圖8中，用斜線表示光通量大小在2750(lm)以上的區(qū)域R。該區(qū)域R是日本電燈工業(yè)協(xié)會規(guī)格的汽車前燈使用的HID光源(JEL 215)規(guī)定的通常金屬鹵化物燈光通量大小的范圍。就是說，通過按1100≤-4054+2759A+182C-1628A2+18AC-0.7C2設(shè)定發(fā)光條件，比以往的鹵素?zé)舾髁?。最好通過把上式右邊的值設(shè)定在2750以上，作為汽車前燈使用的白色光源，有在使用通常的金屬鹵化物燈情況下必須達(dá)到的同等光通量以上的光通量，獲得作為汽車前燈的白色光源使用的燈。
(實施例4)下面，說明使工作電壓上升的無汞金屬鹵化物燈的其他實例。除電極間距離約為4.2mm以外，該燈與實施例1的燈有相同的形狀。
此外，填充物的成分如下。
InI(碘化銦)約0.2mg(8.0mg/cc)TlI(碘化鉈)約0.2mg(8.0mg/cc)NaI(碘化鈉)約0.2mg(8.0mg/cc)Xe(氙) 約700kPa(常溫)(上述括號內(nèi)表示平均單位發(fā)光管內(nèi)容積的封入量)。
在使上述燈在45W的燈功率下點火時，工作電壓為55V。這樣，由于工作電壓提高，經(jīng)過數(shù)百小時以上，未發(fā)生發(fā)光管的黑化，可以保持明亮的發(fā)光。此外，如圖9所示，此時的光譜分布與以往的燈完全不同。
如上所述，如以往的燈那樣，不封入汞也能獲得高工作電壓的原因在于封入大量鹵化物的緣故。就是說，為了獲得上述那樣高的工作電壓，在發(fā)光分布中，在由于In(銦)，產(chǎn)生波長410.1nm、451.1nm附近的吸收光譜，由于Tl(鉈)，產(chǎn)生波長535.0nm附近的吸收光譜，和由于Na(鈉)，產(chǎn)生波長589.0nm、589.6nm附近的吸收光譜的產(chǎn)生程度上，也可以封入In、Tl和Na的鹵化物。
更具體地說，為了使這些鹵化物大量地蒸發(fā)，按平均單位發(fā)光管內(nèi)容積可以封入In的鹵化物為約0.2mg/cc以上Tl的鹵化物為約1mg/cc以上Na的鹵化物為約2mg/cc以上。
下面，說明上述燈的顏色特性。
與實施例1同樣，圖10表示在CIE1931xy色度圖上繪制上述燈在按35～45W的燈功率點火情況下的發(fā)射光的色度點的圖。由該圖可知，本實施例的燈滿足日本電燈工業(yè)協(xié)會規(guī)格的汽車前燈使用的HID光源(JEL 215)規(guī)定的白色光源的色度。
再有，用于滿足上述規(guī)格色度的In、Tl和Na的鹵化物的封入量可按平均單位發(fā)光管內(nèi)容積設(shè)定為In的鹵化物為約4～12mg/ccTl的鹵化物為約2～16mg/ccNa的鹵化物為約4～12mg/cc。
由此，在10～60W左右的燈功率下可以充分滿足上述規(guī)格的色度。
下面，說明上述燈的發(fā)光效率。
上述燈的發(fā)光效率為約70(lm/w)，就是說，在45W的燈功率下有3150(lm)的全光通量。其中，例如，一般作為汽車前燈使用的鹵化物燈在55W的額定功率下有約1100(lm)的全光通量。因此，如圖11所示，本實施例的燈即使在25W的額定功率下也可以獲得比上述以往的鹵素?zé)舸蟮墓馔?。此外，如果設(shè)定更大的額定功率，那么可獲得更大的光通量，可以獲得更明亮的汽車前燈。就是說，如果設(shè)定例如25～55W左右的額定功率，那么可獲得如圖10所示的還考慮色度的最適合汽車前燈使用的光源的燈。再有，在作為汽車前燈使用的情況下，一般來說，可以把額定功率設(shè)定在不超過以往鹵素?zé)舻南墓β实?5W以下。
再有，在上述實施例1～3中，在填充物中示出了包含YI3或InI的實例，但并不限于此，作為金屬或金屬鹵化物，如果金屬單體中的電離電壓為5～10eV，在燈點火時的溫度下的蒸汽壓在1Pa以上，那么同樣可獲得工作電壓的上升效果。具體地說，例如可以包含YBr3(溴化釔)、InI3(三碘化銦)、SbI3(碘化銻)、InBr(溴化銦)、TlI(碘化鉈)等。此外，也可以包括它們的多種組合。
此外，在上述各實施例中，作為鹵化物的鹵素，說明了采用I(碘)的實例，但即使在采用Br(溴)和Cl(氯)等其它鹵素，或它們的組合例如YI3和YBr3、NaI和TlI和InBr等情況下，也可以獲得同樣的效果。
此外，在上述各實施例中，為了使燈的起動容易，示出了常溫下封入700kPa的Xe的實例，但稀有氣體的種類和壓力并不限于上述實例。就是說，除Rn(氡)外，由于Xe在稀有氣體中有最高的沸點，具有適合容易進(jìn)行高壓封入的優(yōu)點，此外，還考慮到特別適合汽車前燈的使用，但是并不限于此，使用其它稀有氣體例如Ar(氬)氣等也可以獲得工作電壓的上升效果。另一方面，封入壓力也不限于上述說明，如果考慮起動時光通量的增大特性，那么可以在約100kPa以上的高壓，此外，如果考慮到燈的破壞強(qiáng)度，那么可以在25kPa以下。
此外，在上述各實施例中，作為填充物的封入量和封入比以及燈功率，示出了在汽車前燈中按獲得必要的色度和光通量進(jìn)行設(shè)定的實例，但是并不限于此。就是說，在上述情況下，可獲得特別高的白色感和大的光通量，但即使封入量和封入比、燈功率不在這些范圍內(nèi)，也可以獲得良好的白色感和比較大的光通量，此外，由于可獲得工作電壓的上升效果，所以可以作為汽車前燈以外的燈使用。
而且，有關(guān)燈的形狀和大小等，也不限于上述實例。
工業(yè)上的利用可能性如以上說明，按照本發(fā)明，在發(fā)光管內(nèi)，由于封入稀有氣體、Sc或其鹵化物、Na或其鹵化物、金屬單體中的電離電壓為5～10eV并且燈點火時的溫度下蒸汽壓為1Pa以上的金屬或其鹵化物，無汞金屬鹵化物燈可以提高燈的工作電壓，減少燈中流動的電流，所以具有可減輕對電極的熱負(fù)荷，抑制因電極飛濺產(chǎn)生的發(fā)光管的黑化，獲得長壽命燈的效果。
此外，在發(fā)光管內(nèi)，在封入In或其鹵化物、Tl或其鹵化物、Na或其鹵化物的同時，還通過把In或其鹵化物、Tl或其鹵化物、Na或其鹵化物的封入量按在各自發(fā)射光的光譜分布中，410nm附近和451nm附近、535nm附近、或589nm附近的波長時產(chǎn)生的吸收光譜的量來設(shè)定，從而提高了燈的工作電壓，具有可以獲得長壽命燈的效果。
而且，上述稀有氣體為Xe，通過在室溫下按100kPa以上、2500kPa以下的封入壓進(jìn)行封入，可以使發(fā)光管的破裂和填充物質(zhì)的漏泄不易發(fā)生。
因此，本發(fā)明可用于一般照明和汽車前燈等領(lǐng)域中。
權(quán)利要求
1.一種無汞金屬鹵化物燈，該燈在發(fā)光管內(nèi)封入稀有氣體，Sc(鈧)的鹵化物，和Na(鈉)的鹵化物，其特征在于，在所述發(fā)光管內(nèi)還封入了In(銦)的鹵化物。
2.如權(quán)利要求1所述的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于，所述燈的發(fā)射光中的色度點在CIE1931xy色度圖上滿足以下各式x≥0.310，x≤0.500，y≤0.150+0.640x，y≤0.440，y≥0.050+0.750x，和y≥0.382，但是x≥0.44。
3.如權(quán)利要求1所述的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于，所述稀有氣體的封入壓力為25氣壓以下。
4.如權(quán)利要求1所述的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于，所述燈的放射光的光束在2750流明(lumen)以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種不封入汞，同時使發(fā)光管的內(nèi)壓不過高，具有高的燈工作電壓和長壽命的無汞金屬鹵化物燈。因此，本發(fā)明的燈，作為填充物202，包含0.04mg的ScI
文檔編號H01J61/12GK1979755SQ20061015986
公開日2007年6月13日 申請日期1999年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月20日
發(fā)明者高橋清, 堀內(nèi)誠, 竹田守, 齊藤毅, 桐生英明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社