无汞金属卤化物灯制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种不封入汞，同时使发光管的内压不过高，具有高的灯工作电压和长寿命的无汞金属卤化物灯。因此，本发明专利技术的灯，作为填充物２０２，包含０．０４ｍｇ的ＳｃＩ↓［３］，０．２１ｍｇ的ＮａＩ，Ｘｅ在常温下为７ａｔｍ，同时还包含其金属单体中的电离电压为５～１０ｅＶ，灯点火时的温度下的蒸汽压在１０↑［－５］ａｔｍ以上的０．１ｍｇ的Ｙ的碘化物ＹＩ↓［３］。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在一般照明和组装有反射镜等的汽车前灯等中使用的无汞金属卤化物灯。
技术介绍
以往，作为在汽车前灯等中使用的光源，有金属卤化物灯。以往的一般金属卤化物灯具有在发光管内密封入稀有气体(气体)、汞(液体)和金属卤化物(固体)的三种物质的结构。具体地说，例如如附图说明图12所示，具有在大致球形形状的发光管101中封入填充物102的结构。由石英构成的透光性容器形成上述发光管101。利用各个密封部分103、103密封该发光管101的两端。在发光管101的内部，设有一对钨制的电极104、104。通过在各个密封部分103、103内气密密封的钼箔105、105，将该电极104、104与由钼构成的外部引线106、106连接。该金属卤化物灯的主要尺寸可如下设定。发光管的内容积1.7cc电极间距离约16mm此外，填充物107的成分如下。Hg (汞) 21.5mg(12.6mg/cc)TlI (碘化铊) 0.27mg(0.16mg/cc)InI (碘化铟) 0.04mg(0.021mg/cc)NaI (碘化钠) 1.9mg(1.14mg/cc)Xe (氙) 12kPa(常温)将上述结构的灯通电，如果控制电流使灯功率固定在100W，那么通过电极104、104之间的放电，可发射约6200(lm)的光通量。此时，所有的汞、TlI等金属卤化物的一部分蒸发，同时在电极104、104的前端部分之间产生约100V的电压降(工作电压)。其中，主要为了容易起动(放电开始)，同时使起动后的光输出变大，而封入上述稀有气体(Xe)。为了获得稳定点火时适当的光输出，封入金属卤化物(TlI等)。此外，由于灯在适当的状态下工作，所以为了获得必要的充分高的电极间电压(工作电压)而密封入汞。更详细地说，例如，如在特开平6-13047等中披露的，由上述汞产生的工作电压的上升作用可如下表示。Vla＝20+k(比例常数)×nHg0.56×L其中，Vla为工作电压(V)nHg为发光管平均单位容积的汞密度(mg/cc)L为电极间距离(mm)。就是说，工作电压与电极间距离和汞原子密度的约1/2次方的乘积成正比。再有，上述常数‘20’是电极附近的电压和因稀有气体及金属卤化物产生的电压之和。其中，在未密封入汞的情况下，由于工作电压大幅度下降(由于nHg＝0，所以工作电压变为20V左右)，所以为了能够按与密封入汞情况相同的功率工作，就必须增加电流(工作电压为100V的情况下增加5倍，约5A)，因此，对电极的热负荷增大，因电极飞溅产生的发光管的黑化显著，灯的光通量维持率变低。具体地说，例如在数十小时左右发光管就变黑，达到寿命。因此，在一般的灯中，调节汞量，使工作电压例如可升高至70～100V左右，并减小和抑制灯的电流，降低对电极的热负荷(焦耳损失)。由此，可以获得寿命达到数千小时(例如，约6000小时)的灯。但是，与具有上述使工作电压升高效果的方面相反，汞有以下缺点。首先，由于导致灯的发光效率下降，所以难以获得明亮的灯。这是因为在所有元素中汞对稀有气体有高激励电压，与作为金属卤化物添加的其它金属元素相比，不容易发射光的缘故。从图13所示的所述金属卤化物灯的光谱分布中也可明白这一情况。就是说，灯发射的光有多个线光谱，其主要的波长有In产生的410.1nm和451.1nm，Tl产生的535.0nm，和Na产生的589.0nm和589.6nm，由于汞基本上不产生发光，所以几乎观测不到由汞产生的发光。另一方面，在上述灯中未密封入汞的情况下，可获得约70(lm/W)高的发光效率(所有光通量约7000(lm))。此外，在制造时，由于必须有注入液体汞的工艺，所以制造成本容易增加。而且，近年来，考虑到对地球环境的影响，期望有不包含汞的金属卤化物灯。因此，为了不密封入汞使工作电压上升，在例如特开平6-84496号公报中披露了提高设定Xe的封入压力的技术。更详细地说，其中主要记载了在发光管内，仅含有ScI3、NaI等金属碘化物和稀有气体，在不包含汞的金属卤化物灯中，在灯的电极间距离为L(mm)，封入的稀有气体为Xe的情况下，在常温下Xe的封入压力为P(气压)时，按P×L≥40进行设定，可以使工作电压达到50V以上。因此，本专利技术者们试制了有与所述图12相同的形状，主要尺寸和填充物的成分按以下设定的灯，并测定了工作电压。发光管的内容积 0.025cc电极间距离 约4mm此外，填充物107的成分如下。ScI3(碘化钪) 0.04mgNaI (碘化钠) 0.21mg(ScI3与NaI之和 0.25mg)Xe(氙) 10atm(常温)这种情况下，由于P×L＝40，所以满足上述条件。但是，在把该灯用35W的灯功率点火时，工作电压为35V，未达到上述公报中所述的50V。因此，仍然因灯电流大的原因造成电极飞溅，将电极材料附着在发光管的内壁上，产生管壁的黑化，使灯的发射光通量早期减少。就是说，为了获得50V以上的工作电压，满足P×L≥40条件的最小Xe压力(10atm)并不充分，按照本专利技术者们的推断，必须设定远大于10atm的超过25atm左右的压力。但是，象上述那样提高Xe的封入压力，会产生以下的新课题。就是说，由于Xe电离电压约高12eV，在超过25atm压力下为了在灯点火开始时产生放电，就必须施加相当高的起动电压。具体地说，一般地，在按7～10atm左右的压力封入Xe的灯中，为了确实产生放电，必须有30kV以上的起动电压，而在封入压力超过25atm的情况下，则需要比其高得多的起动电压。因此，导致产生起动电压的点火电路的复杂化和大型化，以及制造成本增大等。此外，与其它填充物相比，由于Xe的激励电位高，所以如果高压封入Xe，也会导致发光效率的下降。而且，在封入压力象上述那样高的情况下(点火时的发光管内压力进一步升高)，发生发光管的破裂和填充物质漏泄的可能性增大。因此，在以往的金属卤化物灯中，存在难以既不封入汞，同时又不使发光管的内压过高，减小和抑制电流以便使灯的工作电压升高，使灯寿命延长的问题。此外，由于没有汞的发光，所以以往的不包含汞的金属卤化物灯来自在发射光中色度点的CIE1960uv色度图上的黑体轨迹的色度偏差(DUV)为0.011，在作为白色的汽车前灯使用的情况下，存在超出日本电灯工业协会规格的用于汽车前灯的HID光源(JEL 215)所示规格的问题。专利技术的公开本专利技术的目的在于解决上述课题，提供一种在不密封汞的同时，也不使发光管的内压过高，并可获得高的灯工作电压和灯长寿命的无汞金属卤化物灯。为了实现上述目的，本专利技术提供一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，至少封入稀有气体，Sc(钪)和其卤化物的至少其中之一，Na(钠)和其卤化物的至少其中之一，和金属和其卤化物的至少其中之一，其特征在于，所述金属在金属单体中的电离电压为5～10eV，并且，所述金属或其卤化物在灯点火时的温度下的蒸汽压在10-5atm以上。具体地说，作为所述金属或其卤化物，例如可以使用Y(钇)、In(铟)、或它们的卤化物。通过封入上述金属或其卤化物，由于可以不必在高压力下封入稀有气体，可以使灯的工作电压提高，可以使灯中流动的电流减少，所以可减轻对电极的热负荷，可抑制因电极飞溅产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，至少封入包括：稀有气体，Ｓｃ（钪）和其卤化物的至少其中之一，Ｎａ（钠）和其卤化物的至少其中之一，和金属和其卤化物的至少其中之一，其特征在于，所述金属在金属单体中的电离电压为５～１０ｅ Ｖ，并且，所述金属或其卤化物在灯点火时的温度下的蒸汽压在１０↑［－５］ａｔｍ以上。

【技术特征摘要】
JP 1998-2-20 38417/98;JP 1998-9-16 261153/98;JP 191.一种无汞金属卤化物灯，该灯在发光管内，至少封入包括稀有气体，Sc(钪)和其卤化物的至少其中之一，Na(钠)和其卤化物的至少其中之一，和金属和其卤化物的至少其中之一，其特征在于，所述金属在金属单体中的电离电压为5～10eV，并且，所述金属或其卤化物在灯点火时的温度下的蒸汽压在10-5atm以上。2.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，所述金属或其卤化物为Y(钇)或其卤化物。3.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，所述金属或其卤化物为In(铟)或其卤化物。4.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，按所述灯的发射光中的色度点在CIE1931xy色度图上满足x≥0.310x≤0.500y≤0.150+0.640xy≤0.440y≥0.050+0.750xy≥0.382(但是x≥0.44)的条件来设定所述Sc或其卤化物的封入量、Na或其卤化物的封入量、金属或其卤化物的封入量和所述灯的额定功率。5.如权利要求4的无汞金属卤化物灯，其特征在于，所述金属卤化物为YI3，所述YI3的封入量为平均单位发光管内容积0.8mg/cc以上，12mg/cc以下，同时把所述灯的额定功率设定在25W以上，55W以下。6.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，这样设定所述Sc或其卤化物的封入量、Na或其卤化物的封入量、金属或其卤化物的封入量和所述灯的额定功率，以使来自所述灯的发射光中色度点的CIE1960uv色度图上的黑体轨迹的色度偏差可到达-0.025以上、0.01以下。7.如权利要求6的无汞金属卤化物灯，其特征在于，所述Sc的卤化物为ScI3，所述Na的卤化物为NaI，同时在A＝ScI3的封入重量/(ScI3的封入重量+NaI的封入重量)B＝额定功率/电极间距离(W/mm)时，按-0.025≤D＝-0.066+0.05A+0.008B+0.007A2-0.0009AB-0.0003B2≤0.01来设定所述ScI3的封入量、NaI的封入量和所述灯的额定功率。8.如权利要求1的无汞金属卤化物灯，其特征在于，这样设定所述Sc或其卤化物的封入量、Na或其卤化物的封入量、金属或其卤化物的封入量和所述灯的额定功率，以使所述灯的发射光的光通量达到约1100(1m)以上。9.如权利要求8的无汞金属卤化物灯，其特征在于，这样设定所述Sc或其卤化物的封入量、Na或其卤化物的封入量、金属或其卤化物的封入量和所述灯的额定功率，以使所述灯的发射光的光通量达到约2750(1m)以上。10.如权利要求9的无汞金属卤化物灯，其特征在于，在所述Sc的卤化物为ScI3，所述Na的卤化物为NaI，同时在A＝ScI3的封入重量/(ScI3的封入重量+NaI的封入重量)C＝灯功率(W)时，按1100≤-4054+2759A+182C-1628A2+18AC-0.7C2来设定所述ScI3的封入量、NaI的封入量和所述灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥清，堀内诚，竹田守，齐藤毅，桐生英明，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]