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JPS6338830B2 - - Google Patents
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JPS6338830B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6338830B2
JPS6338830B2 JP16608078A JP16608078A JPS6338830B2 JP S6338830 B2 JPS6338830 B2 JP S6338830B2 JP 16608078 A JP16608078 A JP 16608078A JP 16608078 A JP16608078 A JP 16608078A JP S6338830 B2 JPS6338830 B2 JP S6338830B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
cadmium
color rendering
discharge lamp
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP16608078A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5591558A (en
Inventor
Katsuo Murakami
Isao Shoda
Hitoshi Kodama
Shoji Origasa
Hiroshi Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP16608078A priority Critical patent/JPS5591558A/en
Priority to PCT/JP1979/000327 priority patent/WO1980001436A1/en
Priority to NLAANVRAGE7920189,A priority patent/NL184713C/en
Priority to GB8027402A priority patent/GB2050691B/en
Priority to DE2953446T priority patent/DE2953446C2/en
Publication of JPS5591558A publication Critical patent/JPS5591558A/en
Priority to US06/196,484 priority patent/US4439711A/en
Publication of JPS6338830B2 publication Critical patent/JPS6338830B2/ja
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は演色性の良好な新規な金属蒸気放電
灯に関するものである。 現在、高能率で長寿命の特徴をもつた信頼性の
高い光源として高圧水銀灯が高い実用的価値を有
している。しかし、高圧水銀灯は平均演色評価数
Raが約23程度と演色性が悪く、(この高圧水銀灯
の一般的な分光分布を第1図に示す。)その用途
は屋外照明等特定された分野に限られているのが
実情である。このため、高効率、長寿命を有して
演色性を向上させることを目的として高圧水銀灯
の外管内壁に赤色螢光体の層を施こしたいわゆる
螢光高圧水銀灯が実用化されるに至つた。しか
し、螢光体の改良とその応用技術により、演色性
は順次改良されてきたが、螢光体のみによる改良
手段では今だ平均演色評価数Raは約53程度と低
い水準にある。(この螢光高圧水銀灯の一般的分
光分布を第2図に示す。) この様に螢光体を用いて演色性を向上させる一
方、高圧水銀灯において、その発光管の内部に水
銀以外の金属例えばカドミウムや亜鉛を封入する
ことにより、水銀蒸気放電による発光スペクトル
に加え、これら金属の蒸気放電による発光スペク
トルを付加して演色性を向上させようとする試み
が過去において行なわれた。しかしながら、カド
ミウムあるいは亜鉛の蒸気放電による発光スペク
トルを充分に得ようとすると、これら金属の蒸気
圧を高めなければならず、そのため、発光管の管
壁温度を非常に高く設定する必要があるととも
に、管壁負荷を高める等工夫を要し、しかも石英
製である発光管は高温下において、カドミウムあ
るいは亜鉛の金属の蒸気に侵されやすくなる結
果、発光管の割れ等が生じ非常に寿命の短い放電
灯となることがエレンバスの編著(W.Elenbaas
編“High pressure mercuy vapor lamps and
their appalications”(1965)294頁参照)にも示
されているように一般的な考え方であつた。そこ
で、本発明者等は、演色性の面だけに注目し、カ
ドミウムあるいは亜鉛を発光管内に添加して高圧
水銀放電灯を試作したが、平均演色評価数が約60
程度と充分な演色性が得られず(カドミウム入り
高圧水銀放電灯の分光分布を第3図に示す。)し
かも通常の高圧水銀放電灯に対して管壁負荷を50
%以上高める必要があり、その結果として約1000
時間点灯後に発光管がわれてしまうという障害が
発生した。 また、一方演色性を向上させる方法として、管
壁温度をそれ程高めなくとも高い蒸気圧が得られ
る種々の金属のハロゲン化物を発光管内に添加し
たいわゆるメタルハライドランプがある。しかし
ながら、このメタルハライドランプは良好な演色
性が得られるようになつたものの、蒸気放射性の
良好なアルカリ土類金属酸化物電極を使用できな
いことやハロゲン化物を発光管内に封入するため
管内に不純ガスを持ち込み易いなどが原因して放
電開始電圧が高くなるため、通常一般の高圧水銀
灯用安定器では点灯することができず、特別に設
計された専用安定器を用いる必要があるという欠
点を有している。そして、この専用安定器は大形
で重く、高価であり普及性に乏しい欠点を有する
ものである。 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、外管の内壁に610〜630nmの波長範囲に最
大発光をする赤色螢光体を少なくとも含有する発
光性被膜を施こし、かつ発光管内に水銀に加え、
亜鉛あるいはカドミウムの少なくとも一方を封有
して発光管内に封有された亜鉛あるいはカドミウ
ムの少なくとも一方の金属の蒸気放電による発光
スペクトルとけい光体による発光との相乗効果に
より演色性を著しく向上させ、かつ高圧水銀灯用
安定器でも点灯できる金属蒸気放電灯を提供する
ものである。 以下にこの発明の実施例を説明すると、まず第
4図はこの発明の一実施例である金属蒸気放電灯
を示す構造図であり、図において1は片側に口金
2を有するなす形形状をした光通過性のガラスで
作られた外管、3はこの外管の内壁に約0.4〜4
mg/cm2の付着量にて被着された610〜630nmの波
長範囲で最大発光を示し、かつライン(線)状の
発光をする赤色螢光体を少くとも含む単独もしく
は複数の螢光体からなる発光性被膜、4は上記外
管1内に設けられた支持枠線5により支持固定さ
れ、かつ内部に水銀と希ガスに加えて亜鉛または
カドミウムから選ばれた少くとも1種の金属が封
有された発光管、6,7はこの発光管4の両端部
に封着されるとともに上記支持枠線5またはリボ
ンリード8を介して上記口金2に電気的に接続さ
れた電極、9は一方の電極6の近傍に封着された
始動補助極、10は始動抵抗、11は発光管4端
部に塗布され白金または酸化ジルコニウム製等の
保温膜である。なおこの保温膜11は封入金属の
蒸気圧制御のため設けるもので、発光管形状や入
力電力の違いなどによつては必要としない場合も
ある。 また、外管1の内壁に付着される螢光体として
は実質的に610〜630〔nm〕の波長範囲で主とし
て発光しライン(線)状に発光する赤色螢光体を
用いるものである。これはこうすると所望する高
い演色性が得られるからであり、610〔nm〕より
短い波長域で発光する螢光体を使用すると高い演
色性が得られず、630nmよりも長い波長域で発
光する螢光体を使用すると発光効率と演色性の低
下を招くようになる。そして、上記螢光体として
適しているものは、3価のユーロピウムで付活さ
れたイツトリウムバナジン酸塩であり、第5図に
示すように主として610〜630nmの波長範囲でラ
イン(線)状の発光をするので、この発明の放電
灯に特に好適である。この螢光体は特性改善を目
的としてその発光スペクトルを大きく変えること
なくその母体結晶中のバナジウムの1部を燐、ひ
素、ホウ素、ケイ素等の元素で置換でき、イツト
リウムの1部をガドリニウム、亜鉛、カドミウ
ム、テルビウム、ビスマス等の元素で置換できる
ものであり、これらの置換によつて得た螢光体も
上記バナジン酸塩の螢光体と同様に好適に使用す
ることができるものである。 さらに、上記バナジン酸塩螢光体と共に約660
〔nm〕付近に発光ピーク波長を有する4価のマ
ンガンで付活したフルオロゲルマニウム酸マグネ
シウムを混合したものも、この発明の放電灯に好
適に使用することができる。特にバナジン酸塩螢
光体を50重量%以上、フルオロゲルマニウム酸マ
グネシウム螢光体を50重量%以下混合して外管の
内面に付着させた螢光体は特に良好な演色性を有
するので好ましい。この場合フルオロゲルマニウ
ム酸マグネシウム螢光体の混合比率が約30重量%
付近で最高の演色性が得られるようになり、50重
量%を超えると演色性と発光効率が低下して実用
的でなくなることが判明した。 また、610〜630nmの波長範囲でライン(線)
状発光する赤色螢光体として上記3価ユーロピウ
ム付活のバナジン酸塩螢光体を使用する場合、こ
の螢光体を錫付活正燐酸ストロンチウム・マグネ
シウム螢光体のようなオレンジ色螢光体、セリウ
ムとテルビウム又はテルビウムによつて付活され
たけい酸イツトリウム螢光体およびセリウムとテ
ルビウムによつて付活されたアルミン酸塩螢光体
およびユーロピウムとマンガンによつて付活され
たアルミン酸バリウム・マグネシウム螢光体等の
緑色螢光体、ユーロピウム付活クロロ燐酸ストロ
ンチウム螢光体およびユーロピウム付活アルミン
酸バリウム・マグネシウム螢光体等の青色螢光体
等と混合して用いても良好な演色性が得られる。
なお、この場合には実質的に上記3価ユーロピウ
ム付活のバナジン酸塩螢光体は全螢光体重量の約
50重量%以上含有することが望ましい。これは50
重量%以下になると演色性が悪くなり、また光色
も人間の目に不自然と感じられるようになるため
である。 次にこの放電灯の作動について説明すると、先
ず安定器に電源電圧が印加され、次いで安定器に
よつて生ずる電圧が発光管に印加されると電極6
と始動補助極9との間で放電が起り、次いで電極
6−7間の主放電に移行する。そして主放電が生
じると封有された亜鉛または(および)カドミウ
ムと水銀はその1部または全部が蒸発し封有金属
特有の光を放射する。亜鉛蒸気は主として328n
m、330nm、335nm、468nm、472nm、481nm、
636nmの各波長のラインスペクトルを発する。
カドミウム蒸気は主として326nm、340nm、
347nm、361nm、468nm、480nm、509nm、
644nmの各波長のラインスペクトルを発する。
水銀蒸気は主として254nm、313nm、365nm、
405nm、436nm、492nm、546nm、578nmの各
波長のラインスペクトルを発する。これらの放射
光のうち紫外部の放射光は外管1内壁に被覆され
た螢光体3に吸収され、610〜630nmの波長範囲
で発光ピークを有するライン(線)状の赤色光に
変換される。一方可視部の放射光の多くは螢光体
3へは吸収されずに螢光体の被膜を通過する。こ
の通過光と螢光体からの放射光が混光されて最終
的に放電管外へ放射され演色性の良好な放電灯が
得られるものである。 以下にこの発明の具体的実施例を説明する。 実施例 1 発光管4として、内径9.2〔mm〕、電極6,7間
距離31〔mm〕の石英管とし、管内部に15.5〔mg〕の
水銀と2.2〔mg〕のカドミウム(Cd)を封有し、35
〔torr〕のアルゴンガスを封入した後、発光管を
封止して管入力100〔W〕の発光管を作成する。ま
た、外管1の内壁には、70〔重量%〕の3価のユ
ーロピウム付活燐酸バナジン酸イツトリウム螢光
体と30〔重量%〕の4価マンガン付活フルオロゲ
ルマニウム酸マグネシウム螢光体とを混合したも
のを塗布、焼付して発光性被膜3を形成する。そ
して、上記発光管4を外管内に収容し封止して排
気した後、第4図に示す構造の100Wの金属蒸気
放電を作成した。 この様にして作成した金属蒸気放電灯を定格電
圧200Vのチヨーク形100W高圧水銀灯安定器で点
灯したところ、放電開始電圧(始動電圧)が100
〔V〕で、従来の100W高圧水銀灯の約130〔V〕よ
り更に低く、高圧水銀灯用安定器で点灯できるも
のであつた。その時、色温度4800〔〓〕、平均演色
評価数Ra94と非常に高い演色性を示し、発光効
率37〔lm/W〕、管壁負荷11.2〔W/cm2〕であつ
た。 実施例 2 発光管4として、内径9.2〔mm〕、電極6,7間
距離28〔mm〕の石英管とし、管内部に16.7〔mg〕の
水銀と1.41〔mg〕の亜鉛(Zn)を封有し、35
〔torr〕のアルゴンガスを封入した後、発光管を
封止して管入力100〔W〕の発光管を作成する他は
上記実施例1と同様にして100Wの金属蒸気放電
灯を作成した。この金属蒸気放電灯の放電開始電
圧は102〔V〕であり、100W高圧水銀灯用安定器
で点灯でき、色温度4700〔〓〕、平均演色評価数
Ra80と高い演色性を示し、発光効率35〔lm/
W〕、管壁負荷12.4〔W/cm2〕であつた。 なお、第6図にこの金属蒸気放電灯の分光分布
を示す。図中のラインスペクトルに付けられた
Hg、Znの記号はそれぞれ水銀(Hg)、亜鉛
(Zn)の各蒸気によるラインスペクトルを示す。 実施例 3 発光管4として、内径19.5〔mm〕、電極6,7間
距離70〔mm〕の石英管とし、管内部に59.2〔mg〕の
水銀と0.845〔mg〕のカドミウムを封有し、20
〔torr〕のアルゴンガスを封入した後、発光管を
封止して管入力400Wの発光管を作成する。また、
外管1の内壁には70〔重量%〕の3価のユーロピ
ウム付活燐酸バナジン酸イツトリウム螢光体と30
〔重量%〕の4価マンガン付活フルオロゲルマニ
ウム酸マグネシウム螢光体とを混合したものを塗
布、焼付して発光性被膜3を形成する。そして、
上記発光管4を外管1内に収容し封止して排気し
た後、第4図に示す構造の400Wの金属蒸気放電
灯を作成した。 この様にして作成した螢光体蒸気放電灯を定格
電圧200Vのチヨーク形400W高圧水銀灯用安定器
で点灯したところ、放電開始電圧が98〔V〕で、
従来の400W高圧水銀灯の約130〔V〕より更に低
く、高圧水銀灯用安定器で点灯できるものであつ
た。その時、色温度4100〔〓〕、平均演色評価数
Ra86と高い演色性を示し、発光効率56〔lm/
W〕、管壁負荷9.33〔W/cm2〕であつた。 実施例 4 発光管4内に封有される水銀の量を59.0〔mg〕
とし、カドミウムを7.9〔mg〕とした他は上記実施
例3と同様にして400Wの金属蒸気放電灯を作成
した。この金属蒸気放電灯の放電開始電圧は100
〔V〕であり、400W高圧水銀放電灯用安定器で点
灯でき、色温度4300〔〓〕、平均演色評価数Ra95
と高い演色性を示し、発光効率56〔lm/W〕、管
壁負荷9.33〔W/cm2〕であつた。 なお、第7図にこの金属蒸気放電灯の分光分布
を示す。図中のラインスペクトルに付けられた
Hg、Cdの記号はそれぞれ水銀(Hg)、カドミウ
ム(Cd)の各蒸気によるラインスペクトルを示
す。 実施例 5 発光管4として、内径19.5〔mm〕、電極6,7間
距離55〔mm〕の石英管とし、管内部に75.1〔mg〕の
水銀と6.33〔mg〕の亜鉛を封有し、20〔torr〕のア
ルゴンガスを封入した後、発光管を封止して管入
力400〔W〕の発光管を作成する他は上記実施例3
と同様にして400Wの金属蒸気放電灯を作成した。
この金属蒸気放電灯の放電開始電圧は95〔V〕で
あり、400W高圧水銀灯用安定器で点灯でき、色
温度4400〔〓〕、平均演色評価数Ra71と高い演色
性を示し、発光効率55〔lm/W〕、管壁負荷11.9
〔W/cm2〕であつた。 実施例 6 外管1内壁に形成される発光性被膜として、3
価のユーロピウム付活バナジン酸イツトリウム螢
光体のみとし、他の仕様は上記実施例3と同様に
して400Wの金属蒸気放電灯を作成した。この金
属蒸気放電灯の放電開始電圧は98〔V〕であり、
400W高圧水銀灯用安定器で点灯でき、色温度
4000〔〓〕、平均演色評価数Ra84と高い演色性を
示し、発光効率57〔lm/W〕、管壁負荷93.3
〔W/cm2〕であつた。 実施例 7 発光管4内に封有される水銀の量を59.2〔mg〕、
亜鉛を3.1〔mg〕、カドミウムを1.52〔mg〕とした他
は上記実施例3と同様にして400Wの金属蒸気放
電灯を作成した。この金属蒸気放電灯の放電開始
電圧99〔V〕であり、400W高圧水銀灯用安定器で
点灯でき、色温度4200〔〓〕、平均演色評価数
Ra88と高い演色性を示し、発光効率56〔lm/
W〕、管壁負荷9.33〔W/cm2〕であつた。 上記実施例と従来の高圧水銀灯、螢光高圧水銀
灯、および試作したカドミウム入り高圧水銀灯、
亜鉛入り高圧水銀灯のランプ特性を第1表に示
す。
This invention relates to a novel metal vapor discharge lamp with good color rendering properties. At present, high-pressure mercury lamps have high practical value as highly reliable light sources with features of high efficiency and long life. However, the average color rendering index of high-pressure mercury lamps is
Its color rendering properties are poor, with an Ra of about 23 (Figure 1 shows the general spectral distribution of this high-pressure mercury lamp), and its use is actually limited to specific fields such as outdoor lighting. For this reason, so-called fluorescent high-pressure mercury lamps, in which a layer of red phosphor is applied to the inner wall of the outer tube of high-pressure mercury lamps, have been put into practical use in order to have high efficiency, long life, and improve color rendering properties. Ivy. However, although the color rendering properties have been gradually improved through the improvement of phosphors and their applied technologies, the average color rendering index Ra is still at a low level of about 53 using only phosphors. (The general spectral distribution of this fluorescent high-pressure mercury lamp is shown in Figure 2.) While color rendering is improved by using a phosphor in this way, in a high-pressure mercury lamp, metals other than mercury, such as metals other than mercury, are used inside the arc tube. Attempts have been made in the past to add an emission spectrum due to the vapor discharge of these metals to the emission spectrum due to the mercury vapor discharge by encapsulating cadmium or zinc to improve color rendering properties. However, in order to obtain a sufficient emission spectrum from cadmium or zinc vapor discharge, it is necessary to increase the vapor pressure of these metals, and therefore it is necessary to set the wall temperature of the arc tube very high. It is necessary to take measures such as increasing the load on the tube wall, and in addition, arc tubes made of quartz are easily attacked by metal vapors such as cadmium or zinc at high temperatures, resulting in cracks in the arc tube and a very short lifespan. Becoming an electric light is edited by W. Elenbaas.
Edited by “High pressure mercuy vapor lamps and
This was a general idea as shown in "Their Applications" (1965) p. 294).The inventors focused only on the color rendering aspect and added cadmium or zinc inside the arc tube. I tried making a high-pressure mercury discharge lamp by adding it, but the average color rendering index was about 60.
(The spectral distribution of a high-pressure mercury discharge lamp containing cadmium is shown in Figure 3.) Furthermore, the tube wall load was 50
% or more, resulting in approximately 1000
A problem occurred in which the arc tube broke after being lit for a certain period of time. On the other hand, as a method for improving color rendering properties, there is a so-called metal halide lamp in which halides of various metals are added to the arc tube so that a high vapor pressure can be obtained without increasing the tube wall temperature that much. However, although this metal halide lamp has come to be able to obtain good color rendering properties, it is not possible to use alkaline earth metal oxide electrodes with good vapor emission, and because the halide is sealed in the arc tube, impure gas is introduced into the tube. Due to the fact that it is easy to carry around, the discharge starting voltage is high, so it cannot be lit with a general high-pressure mercury lamp ballast, and a specially designed ballast must be used. There is. This dedicated ballast is large, heavy, and expensive, and has the disadvantage of not being widely used. This invention was made in view of the above points, and includes applying a luminescent coating containing at least a red phosphor that emits maximum light in the wavelength range of 610 to 630 nm on the inner wall of the outer bulb, and inside the arc tube. In addition to mercury,
At least one of zinc or cadmium is sealed in the arc tube, and the color rendering properties are significantly improved by the synergistic effect of the emission spectrum caused by the vapor discharge of at least one metal of zinc or cadmium and the light emission by the phosphor, and To provide a metal vapor discharge lamp that can be lit even with a ballast for a high-pressure mercury lamp. An embodiment of the present invention will be described below. First, Fig. 4 is a structural diagram showing a metal vapor discharge lamp which is an embodiment of the present invention. An outer tube made of light-transmitting glass, 3 is about 0.4 to 4 on the inner wall of this outer tube.
Single or multiple phosphors, including at least a red phosphor that exhibits maximum luminescence in the wavelength range of 610 to 630 nm and emits linear light, deposited at a coating weight of mg/cm 2 The luminescent coating 4 is supported and fixed by a support frame line 5 provided in the outer tube 1, and contains at least one metal selected from zinc or cadmium in addition to mercury and a rare gas. The sealed arc tube 6 and 7 are sealed to both ends of the arc tube 4, and electrodes 9 are electrically connected to the cap 2 via the support frame 5 or the ribbon lead 8. A starting auxiliary electrode is sealed near one of the electrodes 6, 10 is a starting resistor, and 11 is a heat insulating film made of platinum or zirconium oxide or the like coated on the end of the arc tube 4. The heat insulating film 11 is provided to control the vapor pressure of the enclosed metal, and may not be necessary depending on the shape of the arc tube or the input power. The phosphor attached to the inner wall of the outer tube 1 is a red phosphor that emits light mainly in the wavelength range of 610 to 630 [nm] and emits in a line. This is because the desired high color rendering properties can be obtained in this way, and if a phosphor that emits light in a wavelength range shorter than 610 [nm] is used, high color rendering properties cannot be obtained, and it will emit light in a wavelength range longer than 630 nm. Use of a phosphor results in a decrease in luminous efficiency and color rendering. A suitable phosphor is yttrium vanadate activated with trivalent europium, and as shown in FIG. It is particularly suitable for the discharge lamp of the present invention. In order to improve the characteristics of this phosphor, a portion of the vanadium in the host crystal can be replaced with elements such as phosphorus, arsenic, boron, and silicon without significantly changing its emission spectrum, and a portion of the yttrium can be replaced with gadolinium, zinc, etc. , cadmium, terbium, bismuth, etc., and phosphors obtained by these substitutions can also be suitably used in the same way as the vanadate phosphors described above. Furthermore, along with the vanadate phosphor mentioned above, about 660
A mixture of magnesium fluorogermanate activated with tetravalent manganese having an emission peak wavelength around [nm] can also be suitably used in the discharge lamp of the present invention. In particular, a phosphor prepared by adhering to the inner surface of the outer tube a mixture of 50% by weight or more of a vanadate phosphor and 50% by weight or less of a magnesium fluorogermanate phosphor is preferred because it has particularly good color rendering properties. In this case, the mixing ratio of magnesium fluorogermanate phosphor is approximately 30% by weight.
It has been found that the highest color rendering properties can be obtained at around 50% by weight, and that when it exceeds 50% by weight, the color rendering properties and luminous efficiency decrease, making it impractical. In addition, the line (line) in the wavelength range of 610 to 630 nm
When using the above trivalent europium-activated vanadate phosphor as a red phosphor that emits light, this phosphor can be used as an orange phosphor such as a tin-activated strontium/magnesium orthophosphate phosphor. , yttrium silicate phosphors activated with cerium and terbium or terbium and aluminate phosphors activated with cerium and terbium and barium aluminate activated with europium and manganese.・Good color rendering even when mixed with green phosphors such as magnesium phosphors, blue phosphors such as europium-activated strontium chlorophosphate phosphors, europium-activated barium/magnesium aluminate phosphors, etc. You can get sex.
In this case, the trivalent europium-activated vanadate phosphor will substantially account for about the weight of the total phosphor.
It is desirable to contain 50% by weight or more. This is 50
This is because if the amount is less than % by weight, the color rendering properties will deteriorate and the light color will appear unnatural to the human eye. Next, to explain the operation of this discharge lamp, first, a power supply voltage is applied to the ballast, and then, when the voltage generated by the ballast is applied to the arc tube, the electrodes 6
A discharge occurs between the starting auxiliary electrode 9 and the starting auxiliary electrode 9, and then shifts to a main discharge between the electrodes 6 and 7. When the main discharge occurs, part or all of the enclosed zinc or (and) cadmium and mercury evaporate and emit light unique to enclosed metals. Zinc vapor is mainly 328n
m, 330nm, 335nm, 468nm, 472nm, 481nm,
It emits a line spectrum of each wavelength of 636nm.
Cadmium vapor mainly has wavelengths of 326nm, 340nm,
347nm, 361nm, 468nm, 480nm, 509nm,
It emits a line spectrum of each wavelength of 644nm.
Mercury vapor mainly has wavelengths of 254nm, 313nm, 365nm,
It emits line spectra of wavelengths of 405nm, 436nm, 492nm, 546nm, and 578nm. Of these radiated lights, the ultraviolet rays are absorbed by the phosphor 3 coated on the inner wall of the outer tube 1 and converted into line-shaped red light having an emission peak in the wavelength range of 610 to 630 nm. Ru. On the other hand, most of the emitted light in the visible region is not absorbed by the phosphor 3 and passes through the coating of the phosphor. This passing light and the emitted light from the phosphor are mixed and finally radiated out of the discharge tube, resulting in a discharge lamp with good color rendering properties. Specific embodiments of this invention will be described below. Example 1 The arc tube 4 was a quartz tube with an inner diameter of 9.2 [mm] and a distance between the electrodes 6 and 7 of 31 [mm], and 15.5 [mg] of mercury and 2.2 [mg] of cadmium (Cd) were sealed inside the tube. have, 35
After filling with [torr] of argon gas, the arc tube is sealed to create an arc tube with a tube input of 100 [W]. Furthermore, the inner wall of the outer tube 1 is coated with 70 [wt%] trivalent europium-activated yttrium phosphovanadate phosphor and 30 [wt%] tetravalent manganese-activated magnesium fluorogermanate phosphor. The mixture is applied and baked to form a luminescent coating 3. After the arc tube 4 was housed in the outer tube, sealed and evacuated, a 100 W metal vapor discharge having the structure shown in FIG. 4 was created. When the metal vapor discharge lamp created in this way was lit with a Chiyoke type 100W high-pressure mercury lamp ballast with a rated voltage of 200V, the discharge starting voltage (starting voltage) was 100V.
[V], much lower than the approximately 130 [V] of conventional 100W high-pressure mercury lamps, and could be lit with a ballast for high-pressure mercury lamps. At that time, it exhibited very high color rendering properties with a color temperature of 4800 [〓] and an average color rendering index of Ra94, a luminous efficiency of 37 [lm/W], and a tube wall load of 11.2 [W/cm 2 ]. Example 2 The arc tube 4 was a quartz tube with an inner diameter of 9.2 [mm] and a distance between the electrodes 6 and 7 of 28 [mm], and 16.7 [mg] of mercury and 1.41 [mg] of zinc (Zn) were sealed inside the tube. have, 35
A 100 W metal vapor discharge lamp was prepared in the same manner as in Example 1, except that the arc tube was sealed after filling with [torr] of argon gas to produce an arc tube with a tube input of 100 [W]. The discharge starting voltage of this metal vapor discharge lamp is 102 [V], it can be lit with a 100W high-pressure mercury lamp ballast, the color temperature is 4700 [〓], and the average color rendering index
Shows high color rendering properties of Ra80 and luminous efficiency of 35 [lm/
W], and the tube wall load was 12.4 [W/cm 2 ]. Incidentally, FIG. 6 shows the spectral distribution of this metal vapor discharge lamp. attached to the line spectrum in the figure.
The symbols Hg and Zn indicate the line spectra of mercury (Hg) and zinc (Zn) vapors, respectively. Example 3 The arc tube 4 was a quartz tube with an inner diameter of 19.5 [mm] and a distance between the electrodes 6 and 7 of 70 [mm], and 59.2 [mg] of mercury and 0.845 [mg] of cadmium were sealed inside the tube. 20
After filling with [TORR] argon gas, seal the arc tube to create an arc tube with a tube input of 400W. Also,
The inner wall of the outer tube 1 is coated with 70 [wt%] trivalent europium-activated yttrium phosphovanadate phosphor and 30
A mixture of [wt%] tetravalent manganese-activated magnesium fluorogermanate phosphor is coated and baked to form the luminescent coating 3. and,
After the arc tube 4 was housed in the outer bulb 1, sealed and evacuated, a 400 W metal vapor discharge lamp having the structure shown in FIG. 4 was produced. When the fluorescent vapor discharge lamp prepared in this way was lit with a 400W high-pressure mercury lamp ballast with a rated voltage of 200V, the discharge starting voltage was 98 [V].
It was even lower than the approximately 130 [V] of a conventional 400W high-pressure mercury lamp, and could be lit using a high-pressure mercury lamp ballast. At that time, color temperature 4100 [〓], average color rendering index
Shows high color rendering properties of Ra86 and luminous efficiency of 56 [lm/
W], and the tube wall load was 9.33 [W/cm 2 ]. Example 4 The amount of mercury sealed in the arc tube 4 was 59.0 [mg]
A 400W metal vapor discharge lamp was prepared in the same manner as in Example 3 above, except that the amount of cadmium was changed to 7.9 [mg]. The discharge starting voltage of this metal vapor discharge lamp is 100
[V], can be lit with a 400W high-pressure mercury discharge lamp ballast, color temperature 4300 [〓], average color rendering index Ra95
It exhibited high color rendering properties, luminous efficiency of 56 [lm/W], and tube wall load of 9.33 [W/cm 2 ]. Incidentally, FIG. 7 shows the spectral distribution of this metal vapor discharge lamp. attached to the line spectrum in the figure.
The symbols Hg and Cd indicate the line spectra of mercury (Hg) and cadmium (Cd) vapors, respectively. Example 5 The arc tube 4 was a quartz tube with an inner diameter of 19.5 [mm] and a distance between the electrodes 6 and 7 of 55 [mm], and 75.1 [mg] of mercury and 6.33 [mg] of zinc were sealed inside the tube. Embodiment 3 is the same as above except that after filling 20 [torr] of argon gas, the arc tube is sealed to create an arc tube with a tube input of 400 [W].
A 400W metal vapor discharge lamp was created in the same manner.
The discharge starting voltage of this metal vapor discharge lamp is 95 [V], it can be lit with a ballast for a 400W high-pressure mercury lamp, it exhibits high color rendering properties with a color temperature of 4400 [〓], an average color rendering index of Ra71, and a luminous efficiency of 55 [〓]. lm/W], pipe wall load 11.9
[W/cm 2 ]. Example 6 As the luminescent coating formed on the inner wall of the outer tube 1, 3
A 400W metal vapor discharge lamp was prepared using only the valent europium-activated yttrium vanadate phosphor and using the same specifications as in Example 3 above, except for the other specifications. The discharge starting voltage of this metal vapor discharge lamp is 98 [V],
Can be lit with a 400W high-pressure mercury lamp ballast, and the color temperature
4000 [〓], average color rendering index Ra84, high color rendering properties, luminous efficiency 57 [lm/W], tube wall load 93.3
[W/cm 2 ]. Example 7 The amount of mercury sealed in the arc tube 4 was 59.2 [mg].
A 400 W metal vapor discharge lamp was produced in the same manner as in Example 3 above, except that zinc was used at 3.1 [mg] and cadmium was used at 1.52 [mg]. This metal vapor discharge lamp has a discharge starting voltage of 99 [V], can be lit with a 400W high-pressure mercury lamp ballast, has a color temperature of 4200 [〓], and has an average color rendering index.
Shows high color rendering properties of Ra88 and luminous efficiency of 56 [lm/
W], and the tube wall load was 9.33 [W/cm 2 ]. The above embodiments and conventional high-pressure mercury lamps, fluorescent high-pressure mercury lamps, and prototype high-pressure mercury lamps containing cadmium,
Table 1 shows the lamp characteristics of the zinc-containing high-pressure mercury lamp.

【表】 この第1表から明白なように、上記実施例の金
属蒸気放電灯は全て、高圧水銀灯用安定器で点灯
でき、しかも、従来の高圧水銀灯、螢光高圧水銀
灯、および試作のカドミウム入り高圧水銀灯、亜
鉛入り高圧水銀灯に比し、著しく演色性が向上し
ているものである。 このように上記実施例の金属蒸気放電灯の著し
い演色性の向上は以下の理由によるものと推測さ
れる。すなわち、カドミウムあるいは亜鉛を発光
管4内に封有したことにより、カドミウムあるい
は亜鉛の蒸気放電による発光スペクトルにより、
主として青緑色部の放射光が補なわれ、また発光
性被膜の発光により、主として赤色部の放射光が
補なわれ、演色性が向上されるとともに、しかも
上記実施例のものの演色性の向上は単にこれらの
放射光の和に基づくだけではなく、カドミウムあ
るいは亜鉛の蒸気放電と発光性被膜との相乗効果
により、演色性の向上に貢献する、水銀の蒸気放
電による546nmの発光スペクトルに対する発光
性被膜による619nmの発光スペクトルの比が大
きくなることによりさらに一層の演色性が向上さ
れたものである。なおこのことは、第8図に示す
ように、400Wの放電灯にて試験して得たカドミ
ウム封有量による546nmのラインスペクトル強
度に対する619nmのラインスペクトル強度の比
の関係を示す図により、カドミウムを封有するこ
とにより、強度比が大きくなることが確かめられ
た。つまり、この様にけい光体から発せられる
619nmのラインスペクトルの放射出力自体がカ
ドミウムあるいは亜鉛を封有させると高まること
は、これらの金属蒸気放電による紫外部放射の出
力およびその波長とけい光体の励起スペクトルと
の関係が改善されることに起因するものと考えら
れる。 また、第3図に示すカドミウム入り高圧水銀灯
の分光分布と第7図に示す実施例4の分光分布を
比較するに実施例4のものはカドミウムによるラ
インスペクトル強度を低く抑えることができるの
で、管壁負荷は上記実施例の全てのものにおいて
も従来の高圧水銀灯(一般的に7〜13〔W/cm2
の範囲にある。)と同じぐらいの9〜12.5〔W/
cm2〕の範囲にでき、その結果発光管4の耐久性が
増大し、結果として寿命の長い金属蒸気放電灯と
なる。 この発明は以上に述べた様に、610〜630nmの
波長範囲に最大発光をする赤色螢光体を少なくと
も含有する発光性被膜が外管の内壁に施こされて
おり、水銀に加え亜鉛あるいはカドミウムの少な
くとも一方の金属が発光管内に封有されているの
で、亜鉛あるいはカドミウムの少なくとも一方の
金属の蒸気放電による発光スペクトルと螢光体に
よる発光との相乗効果により演色性が著しく向上
し、しかも高圧水銀灯用安定器で点灯できるとい
う効果がある。なお、この発明の主眼とするとこ
ろを考えれば、発光管に電極を設けることなく高
周波で封入金属蒸気を励起し発光させるいわゆる
無電極放電灯においても同様な効果が得られるこ
とは明らかである。
[Table] As is clear from Table 1, all of the metal vapor discharge lamps of the above examples can be lit with a high-pressure mercury lamp ballast, and can be used with conventional high-pressure mercury lamps, fluorescent high-pressure mercury lamps, and the prototype cadmium-containing ballast. The color rendering properties are significantly improved compared to high-pressure mercury lamps and high-pressure mercury lamps containing zinc. It is presumed that the remarkable improvement in color rendering properties of the metal vapor discharge lamps of the above examples is due to the following reasons. That is, by sealing cadmium or zinc inside the arc tube 4, the emission spectrum due to vapor discharge of cadmium or zinc causes
The emitted light mainly in the blue-green part is supplemented, and the emitted light in the red part is mainly supplemented by the light emission of the luminescent coating, and the color rendering properties are improved. A luminescent coating for the 546nm emission spectrum caused by mercury vapor discharge, which contributes to improved color rendering not only based on the sum of these emitted lights but also due to the synergistic effect of cadmium or zinc vapor discharge and the luminescent coating. The color rendering properties are further improved by increasing the ratio of the emission spectrum at 619 nm. This can be confirmed by the relationship between the ratio of the line spectrum intensity of 619nm to the line spectrum intensity of 546nm depending on the amount of cadmium contained in a test using a 400W discharge lamp, as shown in Figure 8. It was confirmed that the strength ratio was increased by sealing. In other words, it is emitted from the phosphor like this
The fact that the radiation output of the 619 nm line spectrum itself increases when cadmium or zinc is sealed means that the output of ultraviolet radiation from these metal vapor discharges and the relationship between its wavelength and the excitation spectrum of the phosphor are improved. This is thought to be due to this. Furthermore, when comparing the spectral distribution of the cadmium-containing high-pressure mercury lamp shown in Fig. 3 with the spectral distribution of Example 4 shown in Fig. 7, it is found that the spectral distribution of Example 4 can suppress the line spectrum intensity due to cadmium to a low level. In all of the above examples, the wall load is the same as that of a conventional high-pressure mercury lamp (generally 7 to 13 [W/cm 2 ]).
within the range of ), about the same as 9 to 12.5 [W/
cm 2 ], and as a result, the durability of the arc tube 4 is increased, resulting in a metal vapor discharge lamp with a long life. As described above, in this invention, a luminescent coating containing at least a red phosphor that emits maximum light in the wavelength range of 610 to 630 nm is applied to the inner wall of the outer tube, and contains zinc or cadmium in addition to mercury. Since at least one of the metals zinc or cadmium is sealed in the arc tube, color rendering properties are significantly improved due to the synergistic effect of the emission spectrum caused by the vapor discharge of at least one of the metals, zinc or cadmium, and the light emission from the phosphor. It has the advantage of being able to be lit using a mercury lamp ballast. Note that, considering the main purpose of this invention, it is clear that similar effects can be obtained in a so-called electrodeless discharge lamp in which the enclosed metal vapor is excited with high frequency and emitted light without providing an electrode in the arc tube.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図はそれぞれ高圧水銀
灯、螢光高圧水銀灯、カドミウム入り高圧水銀灯
の分光分布を示す図、第4図は、この発明の一例
として示す放電灯の構造図、第5図は赤色螢光体
の発光スペクトルを示す図、第6図、第7図はこ
の発明の実施例2および4の放電灯の分光分布を
示す図、第8図は、カドミウム封有量と水銀ライ
ンスペクトル強度に対する螢光体のスペクトル強
度の比との関係を示した図である。 図において、1は外管、4は発光管である。
Figures 1, 2, and 3 are diagrams showing the spectral distribution of a high-pressure mercury lamp, a fluorescent high-pressure mercury lamp, and a cadmium-containing high-pressure mercury lamp, respectively, and Figure 4 is a structural diagram of a discharge lamp shown as an example of the present invention. Fig. 5 shows the emission spectrum of the red phosphor, Figs. 6 and 7 show the spectral distribution of the discharge lamps of Examples 2 and 4 of the present invention, and Fig. 8 shows the cadmium content and the spectral distribution. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ratio of the spectral intensity of a phosphor to the mercury line spectral intensity. In the figure, 1 is an outer tube and 4 is an arc tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 610〜630nmの波長範囲に最大発光をし、か
つ線状発光する赤色螢光体を少なくとも含有する
発光性被膜が内壁に施された外管、この外管内に
配され、内部に主なる発光成分として水銀に加
え、亜鉛あるいはカドミウムの少なくとも一方が
封有された発光管を備えた金属蒸気放電灯。 2 発光性被膜として、赤色螢光体を50重量%以
上含有し、残存を4価マンガン付活フルオロゲル
マニウム酸マグネシウム螢光体としたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の金属蒸気放電
灯。 3 赤色螢光体を3価のユーロピウムにより付活
したイツトリウムのバナジン酸塩としたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
の金属蒸気放電灯。 ただし、上記バナジン酸塩螢光体として、その
母体結晶中の元素の一部を燐、ひ素、ホウ素、ケ
イ素、ガドリニウム、亜鉛、カドミウム、テルビ
ウム、ビスマスから選ばれた少なくとも一種の元
素で置換できるものとする。
[Claims] 1. An outer tube whose inner wall is coated with a luminescent coating containing at least a red phosphor that emits maximum light in the wavelength range of 610 to 630 nm and emits linear light; , a metal vapor discharge lamp equipped with an arc tube in which, in addition to mercury, at least one of zinc or cadmium is sealed as the main luminescent component. 2. The metal vapor according to claim 1, characterized in that the luminescent coating contains 50% by weight or more of a red phosphor, with the remainder being a tetravalent manganese-activated magnesium fluorogermanate phosphor. discharge lamp. 3. The metal vapor discharge lamp according to claim 1 or 2, wherein the red phosphor is yttrium vanadate activated with trivalent europium. However, as the vanadate phosphor, a part of the elements in the host crystal can be replaced with at least one element selected from phosphorus, arsenic, boron, silicon, gadolinium, zinc, cadmium, terbium, and bismuth. shall be.
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