專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鹵化物燈的發(fā)光管。
背景技術(shù)：
近來，使用陶瓷制的發(fā)光管的金屬鹵化物燈與使用石英制發(fā)光管的金屬鹵化物燈相比較具有高效率、高顯色性，而且壽命長，所以主要作為店鋪等的室內(nèi)照明使用正在得到普及。
圖5、圖6分別是現(xiàn)有的采用陶瓷制發(fā)光管的金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)。作為發(fā)光管28的結(jié)構(gòu)，發(fā)光管容器29由多晶氧化鋁陶瓷材料構(gòu)成的放電發(fā)光管部30和在其兩端部燒結(jié)的一對細(xì)管部31、32構(gòu)成。在發(fā)光管28的兩端部設(shè)置一對鎢線圈電極33、34。而且在所述發(fā)光管細(xì)管部31、32中通過玻璃料37氣密封裝由鈮或?qū)щ娦越饘偬沾蓸?gòu)成的供電體35、36，所述鎢電極33、34分別連接到所述供電體35、36。在發(fā)光管28內(nèi)分別封入由金屬鹵化物構(gòu)成的發(fā)光物質(zhì)38和作為緩沖氣體的水銀和氬等啟動(dòng)輔助用稀有氣體。作為具有所述發(fā)光管28的燈39的整體結(jié)構(gòu)，如圖6所示，發(fā)光管28設(shè)置在由石英或硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的外管燈泡40內(nèi)部，在外管燈泡40上安裝燈頭41。在外管燈泡40的內(nèi)部封入約50kPa的氮為主體的氣體。而且，利用通常的啟動(dòng)裝置內(nèi)裝的電子式鎮(zhèn)流器或銅鐵式電感鎮(zhèn)流器點(diǎn)燃所述燈39。
另外，以往作為可適用于一般室內(nèi)及室外照明用金屬鹵化物燈的發(fā)光物質(zhì)，例如在(日本)特開昭57(1982)-92747號(hào)公報(bào)、美國專利第5973453號(hào)說明書中提出了在碘化鈰與碘化鈉的組合中碘化鈰的實(shí)用性。這種碘化鈰作為發(fā)光物質(zhì)的特征是，鈰的發(fā)光光譜大部分分布在人眼的相對可見度高的區(qū)域，僅通過該物質(zhì)就可獲得高的燈效率。這種情況下，例如在美國專利第5973453號(hào)說明書、特表2000-501563號(hào)公報(bào)中提出了3-25(相當(dāng)于CeI3組成比為12.2-53.7wt％)的范圍作為獲得白色光源色的合適的NaI/CeI3的摩爾組成比。
但是，在現(xiàn)有的封入了作為發(fā)光物質(zhì)的碘化鈰和碘化鈉的金屬鹵化物燈中，存在隨著點(diǎn)燈時(shí)間的經(jīng)過光束維持率顯著下降的問題，同時(shí)還存在燈色溫變化大的問題。
發(fā)明概述為解決上述課題，本發(fā)明的金屬鹵化物燈包括外殼由氧化物系透光性陶瓷材料構(gòu)成的發(fā)光管，其特征在于，至少將作為發(fā)光物質(zhì)的鈰的鹵化物、鈉的鹵化物、鉈的鹵化物和銦的鹵化物組合封入所述發(fā)光管內(nèi)。
附圖的簡要說明

圖1是作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬鹵化物燈的發(fā)光管的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬鹵化物燈的燈整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示使用本發(fā)明實(shí)施例1的金屬鹵化物燈的光束維持率相對于老化的曲線圖。
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例2的優(yōu)選組成范圍的圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)的金屬鹵化物燈的發(fā)光管的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是現(xiàn)有技術(shù)的金屬鹵化物燈的整體結(jié)構(gòu)圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的金屬鹵化物燈發(fā)光管本身的結(jié)構(gòu)可以與現(xiàn)有的相同，也可以應(yīng)用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的特征在于，發(fā)現(xiàn)能維持高的光束維持率，并且使燈色溫度沒有大變化的封入物。
在上述金屬鹵化物燈中，相對于全部金屬鹵化物來說優(yōu)選20wt％以上、69.0wt％以下的鈰的鹵化物，30wt％以上79.0wt％以下的鈉的鹵化物，1.0wt％以上20wt％以下鉈的鹵化物和銦的鹵化物合計(jì)量。特別是，優(yōu)選按鉈的鹵化物在1.0wt％以上、7.0wt％以下，并且鉈的鹵化物和銦的鹵化物之比在0.6≤TIXwt％/InXwt％≤4.0(其中X是鹵素)的范圍將其封入。并且鹵素優(yōu)選溴(Br)或碘(I)。
鈰的鹵化物不足20wt％時(shí)，有色溫在3000K以下而過低的傾向，超過69.0wt％，則電弧不穩(wěn)定，有壽命短的傾向，都不理想。
而且，鈉的鹵化物不足30wt％時(shí)，有壽命短的傾向，超過79.0wt％，則有色溫過低的傾向，都不理想。
而且，鉈的鹵化物和銦的鹵化物合計(jì)量不足1.0wt％時(shí)由于封入量過少，存在引起燈間色偏差的傾向，超過20wt％時(shí)，光束降低的傾向變強(qiáng)，都不理想。例如，TlI和InI是分別具有在546nm和450nm附近的輝線光譜的發(fā)光物質(zhì)，但封入量變多時(shí)因自吸收而使效率降低。因此在重視燈效率的情況下最好限制封入量。
并且，鉈的鹵化物不足1.0wt％時(shí)，其自身的效果小，超過7.0wt％，則光色的綠色傾向變大，都不理想。
并且，鉈的鹵化物和銦的鹵化物之比不足0.6時(shí)，有燈效率顯著降低的傾向，而超過4.0時(shí)有綠色過強(qiáng)的傾向，都不理想。
在所述金屬鹵化物燈中，優(yōu)選燈的額定壽命時(shí)間為12000小時(shí)以上，并且光束維持率60％以上。
如以上的說明，本發(fā)明可使放電電弧展寬，抑制向發(fā)光管管壁方向的彎曲，其結(jié)果是即使長時(shí)間使用也可以抑制光束維持率的降低，還可以補(bǔ)償發(fā)光色的色調(diào)，可提高燈壽命。而且，通過使相對可見度高的鉈的鹵化物的封入量最佳化，可以改善燈效率。從而，可提供作為一般室內(nèi)和室外用的白色光源色的高瓦數(shù)類型的、長壽命且高效率的金屬鹵化物燈。
以下使用圖1至圖2說明本發(fā)明實(shí)施例。
圖1和圖2分別表示作為本發(fā)明實(shí)施例的燈瓦數(shù)為200W的氧化鋁陶瓷管金屬鹵化物燈的發(fā)光管結(jié)構(gòu)和燈整體結(jié)構(gòu)。
發(fā)光管1的發(fā)光管容器2由多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成的放電發(fā)光管部3和在其兩端部燒結(jié)的一對細(xì)管部4、5構(gòu)成。除多晶氧化鋁陶瓷外，氧化物系的透光性陶瓷同樣可以用做所述發(fā)光管容器2。例如也可以使用Al2O3(氧化鋁)，Y3AlO3(YAG)，BeO，MgO，Y2O3，Yb2O3，ZrO2等。
在發(fā)光管1的兩端設(shè)置一對鎢線圈電極6、7，鎢線圈電極6、7分別由鎢電極棒8、9和鎢線圈10、11兩個(gè)部件構(gòu)成。電極間距離定為18.0mm。而且在所述發(fā)光管細(xì)管部4、5中通過玻璃料14氣密封裝由導(dǎo)電性金屬陶瓷構(gòu)成的供電體12、13，在所述供電體12、13各自的一個(gè)端部焊接所述鎢棒8、9，在其各自的另一端部焊接由鈮構(gòu)成的外部引線15、16。在發(fā)光管1內(nèi)封入鈰的鹵化物的發(fā)光物質(zhì)17和作為緩沖氣體的水銀和氬氣構(gòu)成的啟動(dòng)輔助用稀有氣體。
作為包括所述發(fā)光管1的燈18的整體結(jié)構(gòu)，如圖2所示，發(fā)光管1設(shè)置在由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的外管燈泡19的內(nèi)部。并且，為使燈啟動(dòng)開始電壓更低，沿發(fā)光管容器2的放電發(fā)光管3附設(shè)由鉬線構(gòu)成的啟動(dòng)輔助導(dǎo)體20。這里，在外管燈泡19的內(nèi)部封入作為惰性氣體的例如氮?dú)?0kPa。并且外管內(nèi)是真空也可以。21是燈頭。
(實(shí)施例1)制備將CeI32.4mg(40.0wt％)、NaI: 3.15mg(52.5wt％)、TlI0.27mg(4.5wt％)、InI 0.18mg(3.0wt％)作為發(fā)光物質(zhì)17而封入的燈18，測定其初期特性及與老化相關(guān)的光束維持率。
結(jié)果觀測到，基本上由于TlI和InI的封入使放電電弧展寬，還抑制了放電電弧向發(fā)光管上側(cè)和發(fā)光管側(cè)面的彎曲。而且，本實(shí)施例燈18的與老化相關(guān)的光束維持率被改善，可以達(dá)到光束維持率60％以上的額定壽命時(shí)間12000小時(shí)。這基本上可以說是因?yàn)殂BTl和銦In的平均激勵(lì)電壓Ve與電離電壓Vi相比比較高(Ve＞0.585Vi)，從而得到如此的放電電弧展寬效果。
而且可確認(rèn)，對于初期燈效率的提高，特別是發(fā)出相對可見度高的546nm綠色光的碘化鉈TlI的封入是有效的。但另一方面在這種情況下，由于作為對效率提高有效的TlI的封入會(huì)使燈發(fā)光色向綠色方向偏移，因而要封入用于對此進(jìn)行補(bǔ)償?shù)陌l(fā)出450nm青色光的碘化銦InI。總之，為獲得與一般室內(nèi)和室外照明相適應(yīng)的白色光源色，需要將TlI封入量控制在適當(dāng)范圍以便防止發(fā)光色向綠色方向過度偏移，并將由適當(dāng)范圍的組成比構(gòu)成的TlI和InI組合封入。
(實(shí)施例2)與實(shí)施例1同樣，作為發(fā)光物質(zhì)17，封入CeI32.5mg和NaI3.0mg，并且封入相對于金屬鹵化物的總量，分別在0-15wt％的范圍內(nèi)改變其組成的TlI和InI，從而制備燈18，測定其初期特性及與老化相關(guān)的光束維持率。
結(jié)果觀測到基本上伴隨TlI和InI的封入使放電電弧展寬，還抑制了放電電弧向管壁方向的彎曲。而且，本實(shí)施例燈18的與老化相關(guān)的光束維持率被改善，如果TlI和InI的封入量在1.0≤TlIwt％≤7.0，并且在0.6≤TlIwt％/InIwt％≤4.0的范圍，則可以達(dá)到光束維持率60％以上的額定壽命時(shí)間12000小時(shí)。該結(jié)果示于圖3的Ce/Na/Tl/In曲線圖中。這可以說是基本上因?yàn)殂BTl和銦In的平均激勵(lì)電壓Ve與電離電壓Vi相比比較高(Ve＞0.585Vi)，從而得到如此的放電電弧展寬效果。這里，如果作為TlI和InI的封入量(TlI+InI)合計(jì)組成在3.0wt％以上，則觀測到從比較小的范圍放電電弧比較顯著的展寬，達(dá)到壽命時(shí)間12000小時(shí)。
而且，關(guān)于初期燈效率的提高，可確認(rèn)特別是發(fā)出相對可見度高的546nm綠色光的碘化鉈TlI的封入是有效的。但另一方面在這種情況下，作為對效率提高有效的TlI的封入會(huì)使燈發(fā)光色向綠色方向偏移，因而要封入用于對此進(jìn)行補(bǔ)償?shù)陌l(fā)出450nm青色光的碘化銦InI?？傊瑸楂@得與一般室內(nèi)和室外照明相適應(yīng)的白色光源色，需要將TlI封入量控制在適當(dāng)范圍以便防止發(fā)光色向綠色方向過度偏移，并組合封入由適當(dāng)范圍的組成比構(gòu)成的TlI和InI。根據(jù)本發(fā)明人的上述測定結(jié)果可知，將可同時(shí)獲得超過目標(biāo)值117lm/W的效率提高以及可適用為一般室內(nèi)和室外用白色光源色的TlI和InI的封入量規(guī)定為1.0≤TlIwt％≤7.0，并且0.6≤TlIwt％/InIwt％≤4.0的范圍就可以。
圖4顯示了上述本實(shí)施例的優(yōu)選組成范圍。
(比較例)按照現(xiàn)有技術(shù)，制備由發(fā)光管1構(gòu)成的試制的燈18，該發(fā)光管1封入了作為發(fā)光物質(zhì)17的鈰·鈉碘化物(CeI336wt％+NaI64wt％)6mg。并且，通過現(xiàn)有技術(shù)的這樣的NaI/CeI3組成比獲得3500-4000K附近的白色光源色。
最初，在測定燈老化時(shí)間100小時(shí)的初期特性時(shí)，在色溫度4100K的白色光源色中獲得燈光束23600lm，效率118lm/W(均為4個(gè)燈的平均值)。但一般顯色評(píng)價(jià)數(shù)Ra為60，未達(dá)到目標(biāo)值65。
接著，進(jìn)行燈老化試驗(yàn)，測定其光束維持率，如圖3的Ce/Na的線所示，其光束維持率在老化時(shí)間約6800小時(shí)中已降低到50％。通常以光束維持率為50％的老化時(shí)間來規(guī)定金屬鹵化物燈的壽命時(shí)間。燈的光色在初期為4100K，但在5000小時(shí)的壽命中緩慢下降到3700K。
接著根據(jù)對老化后氧化鋁陶瓷發(fā)光管的分析，可知由于與鈰的反應(yīng)發(fā)光管內(nèi)壁受侵蝕，特別是在發(fā)光管上側(cè)的侵蝕比較強(qiáng)。而且判明，例如在老化時(shí)間5000小時(shí)的管內(nèi)殘存的NaI的量為殘存了當(dāng)初封入量的90％，與此相比CeI3量則大幅度降低為當(dāng)初封入量的40-60％。
而且作為上述實(shí)施例中的發(fā)光物質(zhì)，說明了鈰的鹵化物、鈉的鹵化物、鉈的鹵化物和銦的鹵化物四元系的情況，但本發(fā)明不限于此，如果鈰的鹵化物、鈉的鹵化物的組成在上述范圍內(nèi)，則可以將鈧的鹵化物和鑭系元素(ランタノィド系)的鹵化物作為第5、第6成分進(jìn)行組合。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，包括外殼由氧化物系透光性陶瓷材料構(gòu)成的發(fā)光管，其特征在于，至少作為發(fā)光物質(zhì)的鈰的鹵化物、鈉的鹵化物、鉈的鹵化物和銦的鹵化物被組合封入所述發(fā)光管內(nèi)。
2.如權(quán)利要求所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，相對于全部金屬鹵化物來說，所述鈰的鹵化物在20wt％以上69.0wt％以下，所述鈉的鹵化物在30wt％以上、79.0wt％以下，所述鉈的鹵化物和所述銦的鹵化物的合計(jì)量在1.0wt％以上、20wt％以下。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，按所述鉈的鹵化物在1.0wt％以上、7.0wt％以下，并且所述鉈的鹵化物和所述銦的鹵化物之比在0.6≤TIXwt％/InXwt％≤4.0(但X是鹵素)的范圍將其封入。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，氧化物系陶瓷材料是從多晶氧化鋁陶瓷，Al2O3(氧化鋁)，Y3Al5O3(YAG)，BeO，MgO，Y2O3，Yb2O3，和ZrO2中選擇的至少一種陶瓷。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述鹵化物的鹵素是碘。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，在所述發(fā)光管的外側(cè)還設(shè)置由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的外管燈泡。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，在所述外管燈泡的內(nèi)部封入惰性氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，沿所述發(fā)光管容器的放電發(fā)光管部附設(shè)由鉬線構(gòu)成的啟動(dòng)輔助導(dǎo)體，使燈啟動(dòng)起始電壓降低。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述燈的額定壽命時(shí)間為12000小時(shí)以上，并且光束維持率為60％以上。
全文摘要
提供一種金屬鹵化物燈，包括外殼由氧化物系透光性陶瓷材料構(gòu)成的發(fā)光管(3)，在發(fā)光管(3)內(nèi)，組合封入了作為發(fā)光物質(zhì)的鈰的鹵化物、鈉的鹵化物、鉈的鹵化物和銦的鹵化物。相對于全部金屬鹵化物來說，優(yōu)選鈰的鹵化物在20wt％以上69.0wt％以下，鈉的鹵化物在30wt％以上79.0wt％以下，鉈的鹵化物和銦的鹵化物的合計(jì)量在1.0wt％以上20wt％以下。由此使放電電弧被展寬，向發(fā)光管管壁方向的彎曲被抑制，燈效率被改善，即使長時(shí)間使用也可以抑制光束維持率的降低，還可以補(bǔ)償發(fā)光色的色調(diào)。
文檔編號(hào)H01K1/00GK1407596SQ0212755
公開日2003年4月2日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者東昌范, 西浦義晴, 織田重史, 柿坂俊介, 榎并博司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社