本发明的目的在于提供一种陶瓷金卤灯及使用其的照明器具,在3800~4500K的高色温的陶瓷金卤灯中,具有高显色和高效率。在本发明的金卤灯中,陶瓷制发光管的壁面负荷为20~30W/cm
1.一种金卤灯,具有陶瓷制的发光管,色温为3800~4500K,上述发光管的壁面负荷为20~30W/cm²,上述发光管内封入有卤素添加物的碘化物作为发光物质,上述卤素添加物的碘化物由以下构成:(1)碘化镝:DyI₃、(2)碘化铥:TmI₃、(3)碘化铈:CeI₃、(4)碘化钠:NaI、(5)碘化钙:CaI₂和(6)碘化铊:TlI;相对于上述(1)碘化镝:DyI₃、(2)碘化铥:TmI₃、(3)碘化铈:CeI₃、(4)碘化钠:NaI、(5)碘化钙:CaI₂和(6)碘化铊:TlI的总量,上述(1)碘化镝:DyI₃为7mol%以上12mol%以下,上述(3)碘化铈:CeI₃相对于上述(1)碘化镝:DyI₃的封入mol比CeI₃/DyI₃为0.2以上0.6以下。
2.如权利要求1所述的金卤灯,其中,进而,相对于上述(1)碘化镝:DyI₃、(2)碘化铥:TmI₃、(3)碘化铈:CeI₃、(4)碘化钠:NaI、(5)碘化钙:CaI₂和(6)碘化铊:TlI的总量,上述(1)碘化镝:DyI₃为7mol%以上11mol%以下。
3.如权利要求1所述的金卤灯,灯额定功率为100W±10%。
4.一种照明器具,具有权利要求1所述的金卤灯以及安装有上述金卤灯的反射镜。技术领域
本发明涉及一种陶瓷金卤灯及使用其的照明器具,特别是涉及显色性好、效率高的高色温的陶瓷金卤灯。
背景技术
金卤灯作为商店等商业设施中射灯用的主照明使用的情况较多。特别是面向商业设施的光源,为了展示出更加活泼的空间,高色温(4200K左右)的需求多。而且,以往优选平均显色指数Ra为90以上,而近年来为追求更高性能,要求为Ra95以上。同时,为了节能要求效率为120lm/W以上。在专利文献1(特开2004-281216号公报)中公开了作为高显色灯,在色温3500~5000K时,Ra为91~95、发光效率为95lm/W左右的灯。具体而言,作为卤素添加物,封入由卤化钠、卤化铊和卤化钙构成的金属卤化物,以及由卤化镝、卤化钬、卤化铥中的一个构成的稀土类卤化物,卤化钙相对于卤化物的总量的比例为55~75mol%。在专利文献2(特开2010-251252号公报)中作为高效率灯,公开了在色温3000~4500K时,Ra为80~83、发光效率为100~120lm/W左右的灯。具体而言,作为卤素添加物,封入碘化铥、碘化铊、碘化钠和碘化钙等,碘化钠和碘化钙相对于卤素添加物的总量的比例分别为40~80mol%和0~30mol%。在专利文献3(特开2003-187744号公报)中,作为高显色、高强度灯,公开了在色温2500~4500K时,Ra为76~87以上的灯。具体而言,公开了作为卤素添加物的稀土类元素的钬、镝或铥,特别是钬作为优选。
发明内容
但是,即使根据上述的任一专利文献,在色温4200K左右的灯中,都没有实现Ra95以上的高显色且发光效率为120lm/W的高效率的灯。在此,关注各专利文献公开的卤素添加物中的稀土类卤化物时,无论哪一个,都使用碘化铥、碘化钬或碘化镝。一般地,为了提高效率,不使用在短波长侧具有发光光谱的碘化钬或碘化镝,优选只使用碘化铥(再者使用碘化铈)。另一方面,为了使高色温为4200K左右,一般使用碘化钬和碘化镝。因此,在本发明中,关注与碘化钬相比发光光谱的峰值在长波长侧(主要发光波长Ho为410nm、416nm;Dy为419nm、421nm)且在长波长侧具有宽发光的碘化镝的封入量。这是由于使用碘化镝时,相对可见度曲线具有向着555nm而变大的特性,因此有利于确保光束(发光效率)。另外,可以认为由于长波长侧的宽发光也有利于提高Ra。即在本发明的课题在于提供一种高色温(3800~4500K)的陶瓷金卤灯,作为主要的稀土类卤素添加物使用碘化镝来提高发光效率,该灯为高显色(Ra95以上)且高效率(发光效率120lm/W以上)。本发明的第1的侧面是具有陶瓷制的发光管,色温为3800~4500K的金卤灯。该金卤灯中,发光管的壁面负荷为20~30W/cm²,发光管内作为发光物质封入有卤素添加物的碘化物。卤素添加物的碘化物由:(1)碘化镝(DyI₃)、(2)碘化铥(TmI₃)、(3)碘化铈(CeI₃)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI₂)、(6)碘化铊(TlI)构成,相对于上述(1)碘化镝(DyI₃)、(2)碘化铥(TmI₃)、(3)碘化铈(CeI₃)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI₂)及(6)碘化铊(TlI)的总量,(1)碘化镝(DyI₃)为7mol%以上12mol%以下,并且(3)碘化铈(CeI₃)相对于(1)碘化镝(DyI₃)的封入mol比(CeI₃/DyI₃)为0.2以上0.6以下。进而,优选相对于上述(1)碘化镝(DyI₃)、(2)碘化铥(TmI₃)、(3)碘化铈(CeI₃)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI₂)和(6)碘化铊(TlI)的总量,(1)碘化镝(DyI₃)为7mol%以上11mol%以下。另外,灯额定功率为100W±10%。本发明的第2的侧面为具有上述第1的侧面的金卤灯及安装有金卤灯的反射镜的照明器具。
附图说明
图1是本发明的陶瓷金卤灯的图。图2是本发明的陶瓷金卤灯的图。图3是说明决定本发明的碘化镝的量的图。图4是说明决定本发明的碘化镝的量的图。图5是说明决定本发明的碘化铈对碘化镝的比的图。图6是说明决定本发明的碘化镝的量的图。图7是本发明的照明器具的图。
具体实施方式
图1表示本发明的陶瓷金卤灯(以下,称为“灯”)的一个例子。灯1具有发光管10(氧化铝管),发光管10由主管部和夹着主管部的细管部一体形成。主管部和细管部连续形成,从而形成两者的边界部分不会发生壁厚不连续的结构。在主管部内,一对电极(没有图示)相向配置,这些电极通过细管部内的导电体与导体棒11a和11b连接。导体棒11a和11b与杆12连接,并被内管13包围,内管13被外管14包围。内管13和外管14固定于杆12上,在杆12上设置有壳部15。另外,虽然没有图示,但导体棒11a和11b中的一个与壳部15的前端电连接,另一个与壳部15的侧部电连接。图2表示本发明的灯的其他的例子。灯2具有发光管20(氧化铝管),发光管20与发光管10同样地,由主管部和夹着主管部的细管部一体形成。发光管20通过导体棒21a和21b与灯头22连接,并被内管23包围,内管23被外管24包围。内管23和外管24固定于灯头22上,在灯头22上设置有壳部25。并且,导体棒21a和21b中的一个与灯头22的前端电连接,另一个与侧部的壳部25电连接。在发光管10及20的主管部内部封入有发光物质及氩气。发光物质由水银和卤素添加物构成。卤素添加物由(1)碘化镝(DyI₃)、(2)碘化铥(TmI₃)、(3)碘化铈(CeI₃)、(4)碘化钠(NaI)、(5)碘化钙(CaI₂)和(6)碘化铊(TlI)构成。在本发明中,特别是上述的碘化镝(DyI₃)和碘化铈(CeI₃)的封入量(组成比例)是最合适的。改变各成分的封入量,进行了用于获知对发光特性的影响的实验。发光管的额定功率为100W±10%。发光管的壁面负荷为20~30W/cm²。发光管内容积为0.674cc。另外,壁面负荷为灯功率(W)除以主管部的全部内面积(cm²)所得的值。即,壁面负荷=灯功率/主管部的总的内面积。每单位容积的添加物量为3.4mg/cc,水银封入量为10mg。碘化镝(DyI₃)的量,针对如下所示条件A~E进行研究。以下,各卤素添加物的量以该卤素添加物相对于卤化添加物(1)~(6)的总量的mol%来表示。【表1】 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 碘化镝(DyI₃)的封入量对Ra有影响,特别是在可视区域整个区域里能够看到发光,所以有助于提高Ra。图3是Ra相对于碘化镝(DyI₃)的量的图表。标绘的碘化镝(DyI₃)的量为3.9mol%(A)、7.4mol%(C)和12.7mol%(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线,为了使Ra达到95以上,碘化镝(DyI₃)需要大约为7mol%以上13mol%以下。图4表示发光效率相对于碘化镝(DyI₃)的量的图表。标绘的碘化镝的量为3.9mol%(A)、7.4mol%(C)、11.1mol%(D)和12.7mol%(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线,为了使发光效率达到1201m/W以上,碘化镝(DyI₃)需要大约为6mol%以上12mol%以下。进而,决定碘化铈相对于碘化镝的量的mol比(CeI₃/DyI₃)。在此,发光效率相对于碘化铈的量单调增加。但是,碘化铈的量增加过量时,碘化镝分子的发光受到阻碍,因此无法得到期望的Ra值。另外,随着碘化铈量的增加,为了提高发光效率,发光管内的温度需要保持在比较高的温度。由此,壁面负荷变高(例如,达到30W/cm²以上),出现灯寿命变短的问题。因此,碘化铈量相对于碘化镝量的封入比例需要进行适当地设定。图5表示相对于碘化铈量对碘化镝量的mol比(CeI₃/DyI₃)的发光效率。标绘的mol比为0.74(A)、0.60(B)、0.35(C)、0.22(D)及0.17(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。根据近似曲线,为了使发光效率达到1201m/W以上,上述mol比需要大约为0.2以上0.6以下。根据以上内容,决定了针对碘化镝(DyI₃₎)和碘化铈(CeI₃)的封入量(组成比例),碘化镝(DyI₃)为7mol%以上12mol%以下,碘化镝(DyI₃)与碘化铈(CeI₃)的封入mol比(CeI₃/DyI₃)为0.2以上0.6以下。由此,在高色温(3800~4500K)的灯中,能够同时实高显色性(Ra95以上)和高效率(120lm/W以上)。另外,可以知道,在色温3800~4500K的100W级别的灯中,其他的卤素添加物的量如下所述即可。与发光效率和色温有关的碘化铥(TmI₃)为15~20mol%左右。与发光效率和绿色系的光色(Duv)有关的碘化铈(CeI₃)为2~3mol%。与色温有关的碘化钠(NaI)为40~50mol%左右。与发光效率和红色的特性(R9)有关的碘化钙(CaI₂)为15~20mol%左右。与绿色系的光色(Duv)有关的碘化铊(TlI)过量封入时,会失去粉色系的光色,因此碘化铊(TlI)为6~9mol%左右。另外,图6表示相对于碘化镝(DyI₃)的量的光色(Duv)。标绘的碘化镝的量为3.9mol%(A)、7.4mol%(C)、11.1mol%(D)和12.7mol%(E)。图中的曲线为标绘点的近似曲线。Duv一般为0±3。在面向商业设施时,优选为负数侧,即-3~0。根据近似曲线,为了使Duv为-3以上0以下,碘化镝(DyI₃)为4mol%以上11mol%以下即可。因此,在与Ra及发光效率相关的组成比例中,进而更优选碘化镝(DyI₃)为7mol%以上11mol%以下。根据以上制作了实施例1~3的灯(100W型)。表2表示各实施例的卤素添加物的组成比例等。【表2】 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 在实施例1中,卤素添加物的绝对量为:碘化镝(DyI₃)0.3mg、碘化铥(TmI₃)0.8mg、碘化铈(CeI₃)0.1mg、碘化钠(NaI)0.5mg、碘化钙(CaI₂)0.4mg和碘化铊(TlI)0.2mg。水银封入量为10mg。氩气封入20kPa(150Torr),壁面负荷为25W/cm²。表3表示各实施例的特性。以下所示的各测定值为点灯开始后经过100小时时的值。【表3】 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 如表3所示,在各实施例中,在高色温(3800~4500K)时能够同时实现高显色性(Ra95以上)和高效率(120lm/W以上)。另外,即使针对Duv,也能够实现适合商业设施用的-3~0。在本发明中,作为稀土类卤素添加物,不含有碘化钬(HoI₃)。这是由于封入碘化钬的话,发光效率会降低。在适合灯功率100W的壁面负荷中,使灯功率在90~110W之间变化时,能够确定为:相对于灯功率100W的测定值,Ra大约±2%变化(相对于灯功率单调增加);发光效率约-1%变化(灯功率100W时最高);Duv约±13%变化(相对于灯功率单调减少)。该结果意味着,设定额定100W灯用的壁面负荷的状态下,灯功率即使为90~110W,也可以获得期望的特性。该结果还意味着,如果对应额定90W或110W灯用的壁面负荷来决定封入物的总量的话,能够获得与期望的特性更接近(与额定100W灯几乎相同)的特性。即,本发明可以适用于额定灯功率至少为100W±10%左右的灯。图7表示使用上述的灯1或2的照明器具30的图。照明器具30具有灯1或2及安装有灯1或2的反射镜31。灯1或2通过配线32a和32b与高压放电灯点灯装置33连接。而且,点灯装置33可以与照明器具30一体化,也可以为单独的。另外,图为模拟地图示了实施例,尺寸、配置等并不遵照图纸所示。根据上述本发明,构成了具有在高色温(3800~4500K)中为高显色(Ra95以上)且高效率(120lm/W以上)的灯的照明器具。因此,本发明能够提供适合商业设施等的照明的照明器具。