[发明专利]无汞金属卤化物灯

说明书

                      技术领域

本发明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。

                      背景技术

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)×nHg^0.56×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。