JP2001068061A

JP2001068061A - メタルハライドランプ、放電ランプ点灯装置および照明装置

Info

Publication number: JP2001068061A
Application number: JP2000029641A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inukai; 伸治犬飼; Kazuo Takita; 和雄瀧田; Naoya Matsumoto; 直也松本; Shinji Atago; 慎司愛宕; Hisanori Sano; 久則佐野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ランプ効率を向上させ、光束維持率が良好で、
安価な安定器に適合させたメタルハライドランプ、これ
を用いた放電ランプ点灯装置及び照明装置を提供する。【解決手段】２５０〜４００Ｗクラスは管壁負荷を１６
〜２１．５Ｗ／ｃｍ２、温度低減作用を点灯時下側の封
止部１ａ２は大きく、下側の封止部１ａ３は小さく形成
し、ランプ効率が２５０Ｗクラスで９１ｌｍ／Ｗ以上、
３００Ｗクラスで９５ｌｍ／Ｗ以上、４００Ｗクラスで
１０５ｌｍ／Ｗ以上の発光管１を具備し、２００Ｗクラ
ス以下は放電空間部１ａ１が回転楕円体形状の透光性放
電容器１ａで、管壁負荷が１０〜２０Ｗ／ｃｍ^２、放電
空間部の電位傾度Ｘ（Ｖ／ｍｍ）を定格ランプ電力ＷＬ
（Ｗ）に対して７７／ＷＬ^０．５５≦Ｘ≦２１０／ＷＬ
^０．６９、放電空間部の重量Ａ（ｇ）及び下側の封止部
１ａ３の重量Ｂ（ｇ）を０．０１９×ＷＬ＋０．４８≦
Ａ＋Ｂ≦０．0２９×ＷＬ＋２．１５に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタルハライドラ
ンプ、これを用いた放電ランプ点灯装置および照明装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプは、高ランプ効率
で、しかも高演色であるという特徴を備えていて、広く
普及しているが、近年の省エネルギー指向の観点からさ
らなる高ランプ効率のものが要求されている。

【０００３】ところで、メタルハライドランプのランプ
効率を大きく左右する要因として、発光管最冷部温度が
ある。一般に、メタルハライドランプを垂直点灯する場
合、点灯中下側の電極周辺特に電極の根本付近が最冷部
となっている。この最冷部温度が高いほど発光管に封入
した金属ハロゲン化物の蒸気圧は高くなり、これに伴い
金属の発光が強くなりランプ効率が高くなる。

【０００４】最冷部の温度を高くする方策の一つとし
て、たとえば電極間距離を短くすることによって管壁負
荷を高く設定することが考えられる。なお、この場合の
管壁負荷とは、発光管の内表面積当たりのランプ電力を
いう。

【０００５】本件出願人により製造され、現在市販され
ている水銀灯安定器適合形の中形のメタルハライドラン
プ（ＨＬ−ネオハライドランプ）である定格ランプ電力
２５０Ｗのランプ効率は、８６ｌｍ／Ｗである。また、
同じく定格ランプ電力４００Ｗのランプ効率は、１００
ｌｍ／Ｗである。

【０００６】図１は、メタルハライドランプにおける管
壁負荷とランプ効率の関係を示すグラフである。

【０００７】図において、横軸は管壁負荷（Ｗ／ｃ
ｍ^２）を、縦軸はランプ効率（ｌｍ／Ｗ）を、それぞれ
示す。また、曲線Ａは定格ランプ電力２５０Ｗ、曲線Ｂ
は定格ランプ電力４００Ｗクラス、をそれぞれ示す。な
お、図１は、本発明者らが種々の実験に基づいて作成し
たものである。

【０００８】そうして、上述した現行のメタルハライド
ランプのランプ効率をそれぞれ５ｌｍ／Ｗ向上させて、
直線ａ、ｂ以上のランプ効率にするためには、管壁負荷
を定格ランプ電力２５０Ｗの場合には１６．５〜２１Ｗ
／ｃｍ^２に、また定格ランプ電力４００Ｗの場合には１
６〜２１．５Ｗ／ｃｍ^２に、それぞれすればよいことが
図１から理解できる。

【０００９】一方、定格ランプ電力２００Ｗ以下の小形
メタルハライドランプが店舗などの屋内の低天井に多く
用いられるようになってきている。従来のこのような用
途のメタルハライドランプの主流は、発光金属としてＤ
ｙを用いて、その連続発光を利用する構成である。この
メタルハライドランプは、力率が悪いため、専用安定器
を用いて点灯するように構成されており、そのランプ効
率は７５ｌｍ／Ｗ程度である。

【００１０】また、発光金属としてＳｃ−Ｎａを主成分
としてさらにＬｉを添加して平均演色評価数Ｒａを８０
程度まで高めたものもあるが、このものも専用安定器に
より点灯する構成である。

【００１１】ところで、従来のこの種のハロゲン化物を
封入したメタルハライドランプでは、石英ガラス管の両
端をそのままピンチシールした構造（フルプレスタイ
プ）が主流になっている。このような構造では封止部が
比較的大きくなるため、当該部分における熱損失が増加
して、最冷部温度が低くなる傾向にある。

【００１２】たとえば、特開昭５７−５３０６２号公報
などに開示されているように、上記の構造の発光管の封
止部の熱損失を低減するために、封止部の電極側の断面
積を小さくすることができる。これにより最冷部温度を
上昇させて発光金属の蒸気圧を高めることにより、現在
市販されているメタルハライドランプよりさらに高いラ
ンプ効率を見込むことが可能になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の中形メタルハラ
イドランプにおいては、さらにランプ効率の向上が要求
されるので、これに応えようとして管壁負荷を大きくす
ると、図４の曲線Ｆに示すように、光束維持率特性が現
行品より低下してしまうことが分かった。これは管壁負
荷を高く設定したために、点灯中上側の封止部付近の発
光管の温度が高くなり、金属ハロゲン化物（特にハロゲ
ン化スカンジウム）と発光管構成材料の石英とが反応し
てハロゲン化シリコンが生成され、さらにシリコンとハ
ロゲンに解離してシリコンが電極先端付近に輸送され、
さらに電極構成材料のタングステンとシリコンとが低融
点の合金を形成し、この合金が飛散して発光管の内表面
に付着して遮光されるためであると考えられる。

【００１４】また、発光管の下側の封止部の断面積を小
さくすると、０時間のランプ効率は向上するが、０−１
００時間での光束低下が発生し、甚だしいものでは２０
％も低下するものが発生する。このように断面積を小さ
くしないメタルハライドランプにおいても、０−１００
時間の光束低下を生じるが、せいぜい１０％以内であ
る。その原因として、以下のことが考えられる。すなわ
ち、０−１００時間の光束低下の原因は、封入物が発光
管内で落ちつくまである程度時間がかかるためである。
さらに詳述すると、０時間では、封入物はエージングに
よって発光管内全体に分散しているが、使用される際の
点灯方向や使用される照明器具との組み合わせにおい
て、点灯、消灯を繰り返すことにより、封入物の溜まり
具合が決まってくる。このときの封入物の溜まりにより
実質的な封入量の低下が生じて１００時間における光束
低下が生じる。特開平９−２２３４８３号公報に開示さ
れているような溝（窪み）を設けた場合には、特に封入
物の溜まりによる光束低下の割合が大きくなる。

【００１５】一方、封止部の幅が広いメタルハライドラ
ンプであると、最冷部は封止部の肩に形成されやすくな
るが、最冷部温度が低く、これに伴い封入物の蒸気圧が
比較的低くなるため、アーク中に対流が生じやすい状態
になっている。このため、１００時間経過後において
も、その光束低下はそれほど問題にならない。

【００１６】これに対して、封止部の断面積を小さくし
て、封止部の熱損失を少なくすることで最冷部温度を上
昇させると、最冷部は電極軸の基端部付近に生じやすく
なるとともに、最冷部温度が高く発光金属の蒸気圧が高
くなるため、アーク中の対流が少なくなる。そして、点
灯、消灯の繰り返しにより電極の後背部に溜まった封入
物は、発光に寄与しなくなる。

【００１７】以上を要約すると、優れた寿命特性を備え
ながら高いランプ効率のメタルハライドランプの実現が
望まれている。

【００１８】また、小形メタルハライドランプにおいて
も、中形と同様さらにランプ効率の向上が要求される
し、また併せてトータルコストの低減も要求される。

【００１９】本発明は、中形および小形においてランプ
効率を向上するとともに、光束維持特性が優れたメタル
ハライドランプ、これを用いた放電ランプ点灯装置およ
び照明装置を提供することを目的とする。

【００２０】また、本発明は、トータルコストを低減し
た中形および小形のメタルハライドランプ、これを用い
た放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを
他の目的とする。

【００２１】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明のメタル
ハライドランプは、ほぼ円筒状の石英ガラス管の両端を
封止して放電空間部および放電空間部の両端に形成され
た一対の封止部を有する透光性放電容器、透光性放電容
器の両端の封止部に封装されて透光性放電容器の放電空
間部内に臨在する一対の電極、ならびに透光性放電容器
の放電空間部内に封入された少なくとも発光金属のハロ
ゲン化物および希ガスを含むイオン化媒体を備え、管壁
負荷が１６〜２１．５Ｗ／ｃｍ^２、ランプ電力が２５０
〜４００Ｗクラスであり、点灯時上側の封止部が相対的
に温度低減作用が大きく形成され、点灯時下側の封止部
が相対的に温度低減作用が小さく形成されていて、ラン
プ効率がランプ電力２５０Ｗクラスにおいては９１ｌｍ
／Ｗ以上、同じく３００Ｗクラスにおいては９５ｌｍ／
Ｗ以上、同じく４００Ｗクラスにおいては１０５ｌｍ／
Ｗ以上である発光管を具備していることを特徴としてい
る。

【００２２】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００２３】＜透光性放電容器について＞透光性放電容
器は、石英ガラスによって構成され、両端に封止部が形
成されている。そして、一方の封止部は、点灯中上側と
なり、他方の封止部は下側になる。すなわち、透光性放
電容器は、鉛直または適当な角度たとえば±１５°以内
で傾斜した状態で点灯されるように規制される。

【００２４】また、透光性放電容器の両端の封止部は、
ピンチシールによる構造を採用することができる。ピン
チシール構造の封止部には、内部にモリブデン箔が気密
に埋設され、モリブデン箔の一端に電極の軸の基端が溶
接され、他端には導入線が溶接される。

【００２５】さらに、透光性放電容器の点灯中上側にな
る封止部は、相対的に温度低減作用が大きく形成され
る。好適には、透光性放電容器の内部空間の端部がほぼ
半球状をなすか、開角がなるべく大きなたとえばほぼ９
０゜のほぼ円錐またはほぼ切頭円錐状をなすように成形
されたり、封止部の面積を相対的に大きくしているなど
によって構成された封止部である。なお、上記半球状と
は、幾何学的に完全な半球だけでなく、球体を半分以上
切除して、封止部端から頂点までの距離が半径より小さ
いような形状を含む。また、開角がほぼ９０゜とは、９
０゜±１０゜程度の許容範囲である。

【００２６】これに対して、透光性放電容器の点灯中下
側になる封止部は、相対的に温度低減作用が小さく形成
される。透光性放電容器の上下端側の形状がそれぞれほ
ぼ円錐またはほぼ切頭円錐状をなすように成形される場
合、下側は上側より開角が小さく設定される。上側の開
角をθＵとし、下側の開角をθＤとすると、θＵ＞θ
Ｄ、好ましくはθＵ＞θＤ＋２０゜の条件を満足するよ
うに設定する。

【００２７】したがって、上側の開角を９０゜にする場
合、下側の開角をほぼ７０゜のほぼ円錐状またはほぼ切
頭円錐状をなすように成形することができる。また、封
止部の面積を相対的に小さくした形状などの封止部であ
ってもよい。

【００２８】＜電極について＞一対の電極は、透光性放
電容器両端の一対の封止部に封装されて透光性放電容器
の内部に臨在している。電極の構造は、特に限定されな
いが、一般的にはタングステンの軸とその先端部に巻装
されたタングステンのコイルとによって構成される。

【００２９】＜イオン化媒体について＞イオン化媒体
は、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを
含んでいる。さらに好適には水銀がバッファガスとして
イオン化媒体に含まれる。

【００３０】発光金属としては、Ｎａと希土類金属好ま
しくはＳｃとが用いられる。

【００３１】ハロゲンとしては、一般的にはＩが用いら
れ、要すればさらに適量のＢｒが添加される。

【００３２】＜管壁負荷について＞管壁負荷は、発光管
の内表面積当たりのランプ電力とする。すなわち、透光
性放電容器の内径を２ｒ（ｃｍ）とし、電極間距離をｄ
（ｃｍ）とし、ランプ電力をＷＬ（Ｗ）とすれば、放電
空間がほぼ円筒状のとき、管壁負荷は、下式により近似
することができる。ＷＬ／２πｒｄ（Ｗ／ｃｍ^２）また、放電空間がほぼ回転楕円体形状のときは、その長
軸径を２ａ、短軸径を２ｂとすると、管壁負荷は、回転
楕円体の表面積を求める数式を用いて下式により近似す
ることができる。

【００３３】ＷＬ／｛２π〔ｂ^２＋〈ａ^２ｂ／（ａ^２−
ｂ^２）^１／２〉ｃｏｓ^−１ｂ／ａ〕｝そうして、ランプ電力２５０Ｗクラスにおいては、管壁
負荷を１６．５〜２１Ｗ／ｃｍ^２の範囲の中に設定する
ことにより、ランプ効率を９１ｌｍ／Ｗ以上にできるこ
とが図１から分かる。さらに、１７．８Ｗ／ｃｍ^２では
最高の９７ｌｍ／Ｗが得られる。

【００３４】また、ランプ電力４００Ｗクラスにおいて
は、管壁負荷を１６〜２１．５ｌｍ／Ｗの範囲の中に設
定することにより、ランプ効率を１０５ｌｍ／Ｗ以上に
できることが同様に図１から分かる。さらに、１７．７
Ｗ／ｃｍ^２では最高の１１２ｌｍ／Ｗが得られる。

【００３５】さらに、ランプ電力３００Ｗクラスにおい
ては、図１から推定して、１６〜１６．５Ｗ／ｃｍ^２か
ら２０．５〜２１Ｗ／ｃｍ^２の管壁負荷の範囲で９５ｌ
ｍ／Ｗが得られるとともに、最高１００ｌｍ／Ｗ程度ま
で得られる。

【００３６】なお、本発明において、ランプ電力につい
て２５０〜４００Ｗの後に「クラス」を追記したのは、
メタルハライドランプの定格ランプ電力を直接意味する
ためだけではなく、目安としてのランプ電力の区分を示
すためである。

【００３７】＜その他の構成について＞以上の説明の構
成に対して、以下に示す各構成を単独で、または複数を
まとめて組み合わせることができる。１安価な安定器に適合させる構成について水銀灯安定器のように安価な安定器に適合するように構
成するためには、ランプ力率をある程度高い値にする必
要がある。なぜなら、安価な安定器の場合、二次電圧を
あまり高くしないので、小形ではあるが、寿命中のアー
ク立ち消えの懸念があり、これを克服するためである。
ランプ力率を高くするには、イオン化媒体の発光金属に
Ｓｃ−Ｎａを主成分として用いることにより実現可能に
なる。２専用安定器点灯形の構成についてランプ電圧が高い従来の専用安定器点灯形に構成する場
合は、発光金属はＳｃ−Ｎａ以外であってもよい。した
がって、本発明においては、発光金属として一般的には
希土類金属およびＮａを用いることができる。３Ｎａハロゲン化物の封入量についてＮａハロゲン化物を重量比でＳｃハロゲン化物の３倍以
上封入して、高いランプ効率を得ることができる。４外管について一般照明用として用いる場合のように、必要に応じて発
光管を外管内に収納することができる。この場合、外管
内は、不活性ガスたとえば窒素を定常点灯時に約０．１
ＭＰａの圧力を呈するように封入するか、真空にする
か、またはわずかな酸素分圧の真空に近い雰囲気にする
ことができる。外管の一端または両端に受電手段たとえ
ば口金を装着することができる。なお、口金が一端にの
み装着する片口金の場合、口金を点灯中上にするか、下
にするかは、専ら使用目的に応じて任意に設定すること
ができる。

【００３８】＜本発明の作用について＞本発明において
は、管壁負荷を上記範囲内で増加するとともに、点灯中
下側の封止部を相対的に温度低減作用が小さく形成した
ことにより、最冷部温度が上昇してランプ効率を向上さ
せることができる。なお、発光管は、その長軸を鉛直方
向にして点灯することは好ましいが、適度の角度たとえ
ば±１５゜の傾斜状態で点灯する場合を許容する。

【００３９】また上記に加えて、透光性放電容器の点灯
中上側になる封止部を相対的に温度低減作用が大きく形
成したことにより、点灯中に透光性放電容器上部の封止
部に現れる最高温度を低減することができ、これにより
金属ハロゲン化物と石英との反応によるハロゲン化シリ
コンの生成を抑制して、解離したシリコンが電極付近に
輸送され、電極のタングステンとシリコンとの低融点の
合金が形成されるのを阻止ないし大幅に抑制するから、
上記合金が飛散して透光性放電容器の内表面に付着して
遮光することによって生じる光束維持率の低下を回避す
ることができる。

【００４０】さらに、点灯中上側の封止部を放電空間部
の上端部がほぼ半球状になるように構成する場合、放電
空間部の内径を２ｒとし、電極の突出長をＬとしたとき
に、０＜Ｌ＜ｒの条件を満足するように設定することが
望ましい。なお、Ｌがｒより大きくなると、温度低減の
効果が小さくなり、光束維持率改善が小さくなる。

【００４１】以上要するに、本発明によれば、ランプ電
力２５０〜４００Ｗクラスの中形において、ランプ効率
を現在市販されているものより明らかに向上させながら
十分な寿命特性を備えたメタルハライドランプを得るこ
とができる。また、イオン化媒体にＮａ―Ｓｃ系のハロ
ゲン化物を用いることにより、ランプ力率を高めて水銀
灯安定器のように安価な安定器に適合するメタルハライ
ドランプを得ることができる。

【００４２】請求項２の発明のメタルハライドランプ
は、長手方向の中央部の径が最大で両端に向かって順次
径が小さくなっている放電空間部および放電空間部の長
軸方向の両端に形成された一対の封止部を有する石英ガ
ラスからなる透光性放電容器、透光性放電容器の両端の
封止部に封装されて透光性放電容器の放電空間部内に臨
在する一対の電極、ならびに透光性放電容器の放電空間
部内に封入された少なくとも発光金属のハロゲン化物お
よび希ガスを含むイオン化媒体を備え、管壁負荷が１０
〜２０Ｗ／ｃｍ^２、ランプ電力が４００Ｗクラス以下で
あり、透光性放電容器内の電位傾度をＸ（Ｖ／ｍｍ）と
し、定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、電位傾度
Ｘが７７／ＷＬ^０．５５≦Ｘ≦２１０／ＷＬ^０．６９の
条件を、透光性放電容器の放電空間部の石英ガラスの重
量をＡ（ｇ）、下側封止部の石英ガラスの重量をＢ
（ｇ）としたとき、重量Ａ＋Ｂが０．０１９×ＷＬ＋
０．４８≦Ａ＋Ｂ≦０．０２９×ＷＬ＋２．１５の条件
を、それぞれ満足する発光管を具備していることを特徴
としている。

【００４３】本発明は、ランプ効率またはおよび演色性
を向上するとともに、要すれば水銀灯安定器適合形に代
表されるように安価な安定器に適合するように構成して
トータルコストの低減を可能にしたものである。すなわ
ち、本発明においては、管壁負荷を上記の範囲まで高く
し、透光性放電容器の放電空間部の形状を長手方向の両
端部近傍が中央部より小さくし、電極の放電空間への突
出長を上記の範囲として発光管内の電位傾度を大きく
し、かつ封止部の断面積を上記の範囲として封止部の熱
損失を小さくすることによって、ランプ効率および演色
性の改善を実現可能にしたものである。以下、本発明の
各構成要件について分説する。

【００４４】＜放電空間部の形状について＞発光管の放
電空間部の形状において、「長手方向の中央部の径が最
大で両端に向かって順次小さくなっている」とは、回転
楕円体形状に代表される形状であるが、これに限定され
るものではなく、さらに紡錘形状やほぼ回転菱形体形状
などであってもよいという意味である。なお、「回転菱
形体」とは、一対の円錐体の底面を接合して一体化した
基本形状をなしているような形状をいう。このように本
発明の放電空間部形状であると、局部的な温度変化が少
ないので、放電空間内の対流が少なくなる。

【００４５】＜管壁負荷について＞本発明において、管
壁負荷は、定格ランプ電力を透光性放電容器の内表面積
で除した値をいう。管壁負荷は、一般に高いほどランプ
効率および演色性が改善される方向であるが、高すぎる
と光束維持率などの寿命特性が悪化するので、本発明に
おいては、１０〜２０Ｗ／ｃｍ^２の範囲に規定してい
る。この範囲であれば、寿命特性に問題はないととも
に、ランプ効率および演色性の改善が容易になる。

【００４６】＜電位傾度について＞電位傾度Ｘは、定格
ランプ電圧を電極間距離で除した値であるが、本発明に
おいて、これを７７／ＷＬ^０．５５≦Ｘ≦２１０／ＷＬ
^０．６９と規定したのは、以下の理由による。すなわ
ち、電位傾度Ｘを７７／ＷＬ^０．５５未満にすると、電
極間距離が大きくなって色分離が発生しやすくなる。ま
た、２１０／ＷＬ^０． ^６９を越えると、初期のランプ効
率は高くなる方向であるが、光束維持率が悪化する。さ
らに、電位傾度を大きくすることは、電極管距離を短く
することによっても実現できるが、この場合には所望の
ランプ電圧を確保するために、水銀蒸気圧を高める必要
から水銀封入量を多くする必要があり、発光管が破裂す
る危険性が高くなる。しかも、たとえばナトリウムハロ
ゲン化物をスカンジウムハロゲン化物に対してモル比で
３倍以上とするようにＮａを多く封入する場合、アーク
温度が低下するため、ランプ電圧が低下する傾向にあ
り、所定のランプ電圧を得るにはより多くの水銀を封入
する必要がある。このため、従来この種ランプにおいて
は、電極間距離を大きくすることによって、水銀封入量
を抑制していた。ところが、電極間距離が大きくなる
と、発光金属としてＮａおよびＳｃを封入している場
合、色分離が生じる傾向が強くなる。すなわち、発光管
の上下における温度差が大きくなることによる熱拡散に
より、Ｎａイオンは点灯中上部に、Ｓｃなどは下部に多
く存在する。なお、水銀はアークの中央に存在する。

【００４７】これに対して、電位傾度が上記の範囲内で
あれば、現行の市販されている１００Ｗクラスの石英ガ
ラス管の両端をそのままピンチシールした構造（フルプ
レスタイプ）のメタルハライドランプと同等以上の光束
維持率が得られる。しかも、本発明によれば、適度な範
囲において電位傾度を大きくすることと、その他の構成
との組み合わせにより、上述した種々の問題を解決する
ことができた。

【００４８】＜透光性放電容器の重量Ａ＋Ｂについて＞
透光性放電容器における放電空間部の石英ガラスの重量
Ａ（ｇ）と下側封止部の石英ガラスの重量Ｂ（ｇ）との
和Ａ＋Ｂを前記のように規定している理由は、以下のと
おりである。すなわち、重量Ａ＋Ｂは、封止部の熱損失
を小さくするために前記条件を満足させる。この範囲で
あれば、最冷部温度を所定値範囲にして発光金属の蒸気
圧を十分高く維持でき、所望の高いランプ効率を得るこ
とができる。したがって、重量Ａ（ｇ）を大きくする場
合には、重量Ａ＋Ｂの許容範囲内で重量Ｂ（ｇ）を小さ
くすればよい。反対に、重量Ａが小さいときには、放電
空間が小さく最冷部の温度が高くなるので、重量Ａ＋Ｂ
の許容範囲内で重量Ｂを大きくすればよい。なお、透光
性放電容器の放電空間部の重量には、厳密には放電空間
部の上下両端部に配設されている上側封止部および下側
封止部との接合部における放電空間部の肉厚相当分を加
味した領域を含むが、測定の簡便のために放電空間部と
上側封止部および下側封止部とのそれぞれの形状線の接
合部の位置を含む透光性放電容器の軸に対して直交する
二つの平面に挟まれた部分の重量を放電空間部の重量と
いうものとする。したがって、下側封止部の重量は、上
記のうち下側の平面から下に位置する下側封止部の重量
をいう。

【００４９】ところで、重量Ａ＋Ｂ値が０．０１９×Ｗ
Ｌ＋０．４８未満であると、定格ランプ電力当たりの放
電空間部の体積が小さくなり、また下側封止部の熱損失
が小さくなりすぎて放電空間部の温度が上昇しすぎてし
まい、Ｎａ抜け速度の上昇や発光管リークの問題が生じ
るので、不可である。これに対して、重量Ａ＋Ｂ値が
０．０２９×ＷＬ＋２．１５を超えると、発光管の表面
積が増加し、また熱容量が増加するために、封止部の熱
損失が増加して最冷部温度が低くなりすぎ、ランプ効率
を所要の高さに維持できなくなるとともに、色分離を十
分に少なくできないので、不可である。したがって、重
量Ａ＋Ｂ値は、前記の数値条件内において放電空間内の
温度を適切にすることができる。

【００５０】＜ランプ電力について＞ランプ電力は、４
００Ｗクラス以下において本発明が成立する。すなわ
ち、以上説明した管壁負荷、電位傾度およびＡ＋Ｂ値
は、そのいずれも２００Ｗクラス以下だけでなく、４０
０Ｗクラス以下でも成り立つことは後述する図８および
図９から明らかである。

【００５１】＜その他の構成について＞以上の説明の構
成に対して、以下に示す各構成を単独で、または複数を
まとめて組み合わせることができる。１安価な安定器に適合させる構成について請求項１と同様な理由である。２専用安定器点灯形の構成について請求項１と同様な理由である。３Ｎａハロゲン化物の封入量について請求項１と同様な理由である。

【００５２】＜本発明の作用について＞本発明において
は、透光性放電容器の放電空間部を中央部の径が最大で
両端に向かって順次小さくなっている形状とし、管壁負
荷、電位傾度Ｘおよび透光性放電容器の放電空間部およ
び下側封止部の石英ガラスの重量Ａ＋Ｂ値の数値条件を
前記のように規定したことにより、発光管の最冷部温度
が上昇して放電媒体の蒸気圧が高くなり、また発光管内
の温度差が小さくなって熱拡散および対流が少なくなる
ために、ＮａだけでなくたとえばＳｃなどのその他の発
光金属が発光管内の上部までバランスよく拡散して色分
離が少なくなる。また、発光金属の蒸気圧が上昇するこ
とによって発光金属による発光が強くなり、反対に水銀
の発光が少なくなる。このため、ランプ効率が高くて、
しかも色分離が少ないランプ電力４００Ｗクラス以下、
好適には２００Ｗ以下のメタルハライドランプを得るこ
とができる。さらに、所望により水銀灯安定器のように
安価な安定器に適合するランプ電力４００Ｗクラス以
下、好適には２００Ｗ以下のメタルハライドランプを得
ることができる。

【００５３】さらにまた、ナトリウムハロゲン化物をス
カンジウムハロゲン化物に対して重量比で３倍以上封入
した場合であっても、水銀を過剰に封入することなく、
所望のランプ電圧を有するとともに、ランプ効率の高い
メタルハライドランプを得ることができる。

【００５４】請求項３の発明のメタルハライドランプ
は、放電空間部および放電空間部の両端部に形成された
一対の封止部を有する石英ガラスからなる透光性放電容
器、透光性放電容器の両端の封止部に封装されて放電空
間部内に臨在する一対の電極、ならびに透光性放電容器
の放電空間部内に封入された少なくとも発光金属のハロ
ゲン化物および希ガスを含むイオン化媒体を備え、ラン
プ電力が４００Ｗクラス以下であり、透光性放電容器の
電極側の封止部の断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、定格ラン
プ電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、断面積Ｓが６．５log
_ｅＷＬ−１５≦Ｓ≦７．０log_ｅＷＬの条件を、電極の
放電空間部への突出長をＬ（ｍｍ）としたとき、突出長
Ｌが１．２log_ｅＷＬ−２．５≦Ｌ≦２．３６log_ｅＷＬ
−４．０の条件を、それぞれ満足する発光管を具備して
いることを特徴としている。

【００５５】＜ランプ電力について＞本発明は、ランプ
電力４００Ｗクラス以下の中形および小形、好適には２
００Ｗクラス以下において、高いランプ効率を備えなが
ら０−１００時間の光束維持率を向上するとともに、所
望により水銀灯安定器適合形のように小形の安定器に適
合させることが可能なメタルハライドランプである。

【００５６】＜封止部の断面積について＞本発明におけ
る封止部の断面積は、封止部の断面積を変えた試験を行
った結果、特開昭５７−５３０６２号公報に開示されて
いるのとは若干異なるが、以下のとおりに構成する。す
なわち、断面積をＳ（ｍｍ^２）、定格ランプ電力をＷＬ
（Ｗ）としたとき、Ｓ≦７．０log_ｅＷＬの条件を満足
するように小さくすればよいことが分かった。しかし、
断面積Ｓを小さくしすぎると、発光管リークが発生しや
すくなるので、６．５log_ｅＷＬ−１５≦Ｓの条件をも
満足する必要のあることも分かった。なお、上記封止部
の断面積Ｓは、放電空間部の下端側において、放電空間
部を画成する肉厚相当分を見込んだ封止部の位置におい
て、発光管の長軸に直角な断面の面積をいう。

【００５７】＜電極の突出長について＞本発明において
は、さらに電極の放電空間内の突出長Ｌ（ｍｍ）を以下
に示す条件を満足するように構成することにより、ラン
プ効率を高い値に維持しながら０−１００時間の光束維
持率低下の問題を解決することができた。すなわち、定
格ランプ電力ＷＬ（Ｗ）としたとき、突出長Ｌを１．２
log_ｅＷＬ−２．５≦Ｌ≦２．３６log_ｅＷＬ−４．０に
規制する。この範囲であれば、最冷部温度が高く、対流
が少ない条件で、しかも電極軸の基端部付近になって
も、電極軸の基端部付近の温度が十分に高くなるため、
封入物が溜まることが少なくなる。

【００５８】これに対して、上記条件の上限値を超える
と、０−１００時間の光束低下が大きいので、不可であ
る。すなわち、電極の突出長Ｌが大きすぎると、封止部
の断面積Ｓを小さくしても、１００時間経過中に電極後
背部に封入物が溜まり、ランプ効率が低下するためであ
る。

【００５９】反対に、上記条件の下限値未満であると、
最冷部温度が高くなり過ぎて寿命中に発光管のリークや
クラックなどの不具合が生じやすくなるから、これまた
不可である。なお、電極の放電空間内の突出長Ｌ（ｍ
ｍ）を１．２log_ｅＷＬ−２．５≦Ｌ≦３．２１log_ｅＷ
Ｌ−９．９の条件を満足するように構成することによ
り、一層確実に０−１００時間の光束低下を防止するこ
とができる。

【００６０】＜その他の構成について＞以上の説明の構
成に対して、以下に示す各構成を単独で、または複数を
まとめて組み合わせることができる。１安価な安定器に適合させる構成について請求項１と同様な理由である。２専用安定器点灯形の構成について請求項１と同様な理由である。３Ｎａハロゲン化物の封入量について請求項１と同様な理由である。４透光性放電容器の形状について本発明において、透光性放電容器をその放電空間部を回
転楕円体形状に構成することができ、この場合において
も所期の作用効果を奏することを評価の結果確認した。
しかも、石英ガラス管の両端を封止して、かつ封止部の
断面積を規制した前述した透光性放電容器の場合より初
期ランプ効率の高いメタルハライドランプを得ることが
できる。これは回転楕円体形状であると、透光性放電容
器の温度分布が相対的に均一になって電極周辺の対流が
少なくなる傾向があるため、電極の突出長を規制する手
段がより効果的であるからと考えられる。５管壁負荷について本発明は、管壁負荷が１０〜２５Ｗ／ｃｍ^２の範囲に好
適である。なお、管壁負荷は、石英ガラス管の両端を封
止した透光性放電容器の場合には、電極間に位置する放
電空間部の内表面積とする。放電空間部が回転楕円体形
状をなす場合には、放電空間部の全内表面積とする。

【００６１】＜本発明の作用について＞本発明によれ
ば、ランプ効率が高くて、０−１００時間の光束維持率
が良好な４００Ｗクラス以下の中形および小形のメタル
ハライドランプを得ることができる。

【００６２】また、所望によりランプ電圧を高くして水
銀灯安定器のように安価な安定器に適合するトータルコ
ストを低くすることが可能なメタルハライドランプを得
ることができる。

【００６３】請求項４の発明のメタルハライドランプ
は、請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライ
ドランプにおいて、イオン化媒体は、発光金属として少
なくともＮａおよびＳｃのハロゲン化物を含んでいるこ
とを特徴としている。

【００６４】イオン化媒体は、その発光金属がＮａ−Ｓ
ｃのハロゲン化物を主成分としていればよく、所要によ
り副成分としてその他の発光金属を含むことが許容され
る。

【００６５】そうして、本発明においては、ランプ電圧
を高くできて水銀灯安定器のように安価な安定器に適合
するように構成しやすいとともに、優れたランプ効率お
よび演色性のメタルハライドランプを得ることができ
る。

【００６６】請求項５の発明のメタルハライドランプ
は、請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライ
ドランプにおいて、発光管は、ランプ電力が１００Ｗク
ラスのときに定格ランプ電圧が１１５Ｖ、同じく２００
Ｗクラスのときに定格ランプ電圧が１２０Ｖ、その他の
ランプ電力のクラスときに定格ランプ電圧が１３０Ｖで
あり；発光管を内部に収納する外管を具備しており；始
動時に発光管に高電圧パルスを印加するパルス発生装置
を具備している；ことを特徴としている。

【００６７】本発明は、日本における水銀灯安定器のよ
うに安価な安定器に適合するメタルハライドランプの構
成を規定している。

【００６８】パルス発生装置は、それ自体が高電圧パル
スを発生するのではなく、主としてスイッチング手段を
含み、そのスイッチングによって安定器に流れる電流の
急激な遮断を行い、安定器のインダクタンスから高電圧
パルスを発生させて、発光管の電極に印加して、発光管
内を絶縁破壊してメタルハライドランプを始動させるよ
うに作用するものである。

【００６９】上記に規定するメタルハライドランプのラ
ンプ電圧は、水銀灯用安定器のように安価な安定器で安
定に点灯するために必要な値である。

【００７０】請求項６の発明の放電ランプ点灯装置は、
請求項５記載のメタルハライドランプと；二次電圧が２
００Ｖないし２１０Ｖで、定格電圧が１００Ｖまたは２
００Ｖであり、交流電源およびメタルハライドランプの
間に直列に介在して、メタルハライドランプに定格ラン
プ電圧を形成する安定器と；を具備していることを特徴
としている。

【００７１】本発明は、水銀灯安定器のように安価な安
定器に適合するメタルハライドランプと、これを点灯す
る水銀灯安定器のように安価な安定器とによって構成さ
れる放電ランプ点灯装置を規定している。

【００７２】本発明において、「二次電圧」とは、出力
端間にメタルハライドランプを接続しないで安定器の入
力端間に定格電圧を印加したときに、出力端間に現れる
出力電圧をいい、２次無負荷電圧と同義である。また、
「定格電圧」とは、安定器の入力端間に印加すべき入力
電圧の定格値をいう。一方、周知のようにメタルハライ
ドランプ用の安定器には、チョークコイル形と漏れ変圧
器形とがある。そして、前者はチョークコイルを主体と
する構成なので、２次電圧は定格電圧と同じになる。こ
のため、主として定格電圧が２００Ｖの場合に採用され
る。これに対して、後者は漏れ変圧器を主体とする構成
なので、昇圧作用により定格電圧より高い２次電圧を得
ることが可能である。このため、主として定格電圧が１
００Ｖの場合に採用される。

【００７３】そうして、本発明においては、水銀灯安定
器のように安価な安定器を用いてメタルハライドランプ
を安定に点灯することができるので、高ランプ効率の放
電ランプ点灯装置を低いトータルコストで得ることがで
きる。

【００７４】請求項７の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体にメタルハライドランプが支持され
た請求項６記載の放電ランプ点灯装置と；を具備してい
ることを特徴としている。

【００７５】本発明において、「照明装置」とは、メタ
ルハライドランプの発光を何らかの目的で利用するあら
ゆる装置を含む概念であり、たとえば照明器具、移動体
用ヘッドライト、光ファイバー用光源装置、画像投射装
置、光化学装置などに用いることができる。なお、「照
明装置本体」とは、上記照明装置からメタルハライドラ
ンプを備えた放電ランプ点灯装置を除いた残余の部分を
いう。

【００７６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００７７】図２は、本発明のメタルハライドランプの
第１の実施形態を示す正面図である。

【００７８】図３は、同じく発光管を示す拡大正面図で
ある。

【００７９】図において、１は発光管、２は外管、３は
口金、４は下部支持構体、５は上部支持構体、６は接続
導体、７はパルス発生装置である。

【００８０】発光管１は、透光性放電容器１ａ、一対の
電極１ｂ、図示しないイオン化媒体、モリブデン箔１ｃ
および導入線１ｄを備えている。

【００８１】透光性放電容器１ａは、石英ガラス管の両
端を封止して構成され、放電空間部１ａ１および一対の
封止部１ａ２、１ａ３を備えている。なお、１ａ１１
は、排気チップオフ部である。封止部１ａ２は、点灯中
上側となり、放電空間部１ａ１の上端部が半球状をなす
ようにピンチシールにより形成されている。すなわち、
放電空間部１ａ１の内径を２ｒとし、半球状部分の深さ
をｌとしたとき、ｒ＝ｌになっている。封止部１ａ３
は、点灯中下側となり、放電空間部１ａ１の下端部が切
頭円錐形状をなすようにピンチシールにより形成されて
いる。そして、切頭円錐形状の開角が７０゜に設定され
ている。

【００８２】一対の電極１ｂは、タングステンからな
り、軸１ｂ１とその先端部に巻装されたコイル１ｂ２と
を備えている。そして、軸１ｂ１の基端がそれぞれ封止
部１ａ２、１ａ３内に埋設され、モリブデン箔１ｃに溶
接されている。モリブデン箔１ｃは、封止部１ａ２、１
ａ３内に気密に埋設されている。

【００８３】導入線１ｄは、モリブデン箔１ｃに先端が
溶接され、封止部１ａ２、１ａ３から外部に導出されて
いる。

【００８４】イオン化媒体は、発光金属のハロゲン化
物、希ガスおよび水銀からなる。

【００８５】外管２は、硬質ガラスからなり、ネック部
にフレアステム２ａを封着して備えている。フレアステ
ム２ａは、一対の導入線２ａ１、２ａ２を気密に導入し
ている。

【００８６】口金３は、Ｅ２６形口金であり、外管２の
ネック部２ａに固着され、一対の導入線２ａ１、２ａ２
の一方がシェル部に、他方がセンターコンタクトに、そ
れぞれ接続している。

【００８７】下部支持構体４は、発光管１の下部を支持
するとともに、下側の電極１ｂに電気的に接続するもの
で、枠形導体４ａおよび金属バンド４ｂを備えている。
枠形導体４ａは、導入線２ａ１に溶接されている。発光
管１の下部の導入線１ｄは、枠形導体４ａに溶接されて
いる。金属バンド４ｂは、封止部１ａ３を抱持すること
により、発光管１の下側を支持するとともに、枠形導体
４ａに溶接されている。

【００８８】上部支持構体５は、枠形導体５ａ、金属バ
ンド５ｂおよびスプリング片５ｃを備えている。金属バ
ンド５ｂは、封止部１ａ２を抱持することにより、発光
管１の上側を支持するとともに、枠形導体５ａに溶接さ
れている。スプリング片５ｃは、基端が枠形導体５ａに
溶接され、先端が外管２の頂部内面に対して弾力的に当
接して上部支持構体５を外管２内の所定の位置に保持す
る。発光管１の上部の導入線１ｄは、枠形導体５ａに溶
接されている。

【００８９】接続導体６は、下端が導入線２ａ２に溶接
され、中間が外管２の内面側に沿って湾曲して延在する
とともに、上端が上部支持構体５の枠形導体５ａに溶接
されている。

【００９０】パルス発生装置７は、バイメタル接点７ａ
および点灯管７ｂを直列に備え、始動時にのみ作動して
図示しない安定器と協働して高電圧パルスを発生して、
発光管１に印加する。

【実施例１】定格ランプ電力：２５０Ｗ金属ハロゲン化物：ＳｃＩ＋ＮａＩ＝２０ｍｇ電極間距離：２８ｍｍ発光管内径：１６ｍｍ管壁負荷：１７．８Ｗ／ｃｍ^２（＝２５０／（π×１．
６×２．８））１００時間でのランプ効率：９７ｌｍ／Ｗ光束維持率：図４の曲線Ｃ

【実施例２】定格ランプ電力：４００Ｗ金属ハロゲン化物：ＳｃＩ＋ＮａＩ＝３０ｍｇ電極間距離：３６ｍｍ発光管内径：２０ｍｍ管壁負荷：１７．７Ｗ／ｃｍ^２（＝４００／（π×２×
３．６））１００時間でのランプ効率：１１２ｌｍ／Ｗ光束維持率：図４の曲線Ｃとほぼ同様図４は、本発明のメタルハライドランプの各実施例にお
ける光束維持率特性を比較例のそれと対比して示すグラ
フである。

【００９１】図において、横軸は点灯時間（ｈ）を、縦
軸は光束維持率（％）を、それぞれ示す。曲線Ｃは実施
例１、曲線Ｄは実施例３（後述する。）、曲線Ｅは比較
例１、曲線Ｆは比較例２を、それぞれ示す。

【００９２】なお、比較例１は、現在市販されている２
５０Ｗクラスのメタルハライドランプ（ＨＬ−ネオハラ
イドランプ）である。また、比較例２は、上側の封止部
が放電空間部の上側の端部が開角７０゜の切頭円錐形状
になる構造である以外は、実施例１と同一仕様の試作品
である。

【００９３】図５は、本発明のメタルハライドランプの
第２の実施形態における発光管を示す拡大正面図であ
る。

【００９４】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００９５】本実施形態は、上側の封止部１ａ２’を放
電空間部１ａ１の上側の端部が開角９０゜の切頭円錐形
状になるように構成している点で異なる。

【実施例３】封止部以外は実施例１と同一１００時間でのランプ効率：９７ｌｍ／Ｗ光束維持率：図４の曲線Ｄ

【実施例４】封止部以外は実施例２と同一１００時間でのランプ効率：１１２ｌｍ／Ｗ光束維持率：図４の曲線Ｄとほぼ同様図６は、本発明のメタルハライドランプの実施例１、３
および比較例２における発光管の各部の温度を示すグラ
フである。

【００９６】図において、横軸は発光管の各部分を、縦
軸は温度（℃）を、それぞれ示す。また、曲線Ｇは実施
例１、曲線Ｈは実施例３、曲線Ｉは比較例２を、それぞ
れ示す。

【００９７】図７は、本発明のメタルハライドランプの
第３の実施形態における発光管を示す拡大正面図であ
る。

【００９８】図３と同一部分については同一符号を付し
て説明は省略する。

【００９９】本実施形態は、発光管１の放電空間部１ａ
が回転楕円体形状をなしている点で異なる。

【０１００】また、本実施形態においては、定格ランプ
電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、透光性放電容器１ａの内
部の電位傾度Ｘ（Ｖ／ｍｍ）を７７／ＷＬ^０．５５≦Ｘ
≦２１０／ＷＬ^０．６９とし、放電空間部１ａ１の重量
をＡ（ｇ）、下側封止部１ａ３の重量をＢ（ｇ）とした
とき、Ａ＋Ｂを０．０１９×ＷＬ＋０．４８≦Ａ＋Ｂ≦
０．０２９×ＷＬ＋２．１５を満足するように設定され
る。なお、軸方向における放電空間部１ａ１の長さはＬ
ｄｄ下側封止部１ａ３の長さはＬｓである。

【０１０１】図８は、請求項２の発明のメタルハライド
ランプにおける電位傾度の要件を説明するグラフであ
る。

【０１０２】図９は、同じく発光管の放電空間部の重量
Ａおよび下側封止部の重量Ｂの要件を説明するグラフで
ある。

【０１０３】両図は、横軸がランプ電力ＷＬ（Ｗ）を示
し、縦軸が図８は電位傾度Ｘ（Ｖ／ｍｍ）を、また図９
はＡ＋Ｂ値（ｇ）を、それぞれ示す。

【０１０４】図８は、ランプ電力１００Ｗ、２００Ｗ、
２５０Ｗ、３００Ｗおよび４００Ｗのそれぞれにおい
て、電極間距離を変えて電位傾度の異なる複数の試作品
を製作し、点灯した結果を記号で示している。図中、記
号○は色分離および光束維持率ともに問題ないので可で
ある、記号△は色分離が大きいので問題がある、記号×
は点灯６０００時間における光束維持率が４０％を下回
る結果なので不可である、をそれぞれ示している。した
がって、ランプ電力４００Ｗ以下において、曲線ａおよ
び曲線ｂの間の斜線を施した領域が発明の成立範囲であ
ることが分かる。図９は、同様にランプ電力１００Ｗ、
２００Ｗ、２５０Ｗ、３００Ｗおよび４００Ｗのそれぞ
れにおいて、Ａ＋Ｂ値の異なる複数の試作品を製作し、
点灯した結果を記号で示している。図中、記号○は色分
離および発光管リークともに問題ないので可である、記
号△は色分離が大きいので問題がある、記号×は６００
０時間以内の点灯で発光管リークが発生したので不可で
ある、をそれぞれ示している。したがって、ランプ電力
４００Ｗ以下において、直線ｃおよび直線ｄの間の斜線
を施した領域が発明成立範囲であることが分かる。

【０１０５】図１０は、本発明のメタルハライドランプ
の第４に実施形態における発光管を示す拡大正面図であ
る。

【０１０６】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１０７】本実施形態は、下側封止部１ａ３の断面積
Ｓ（ｍｍ^２）が定格ランプ電力ＷＬ（Ｗ）に対して６．
５log_ｅＷＬ−１５≦Ｓ≦７．０log_ｅＷＬを満足するよ
うに設定されている。すなわち、断面積Ｓを所定範囲に
小さく整形しており、図においては線ｙ−ｙにおける断
面が円形をなしている。

【０１０８】また、下側封止部における電極１ｂの放電
空間部１ａ内への突出長Ｌ（ｍｍ）を定格ランプ電力Ｗ
Ｌ（Ｗ）に対して１．２log_ｅＷＬ−２．５≦Ｌ≦２．
３６log_ｅＷＬ−４．０を満足するように設定されてい
る。

【０１０９】図１１は、請求項３の発明のメタルハライ
ドランプにおける下側封止部の断面積Ｓの要件を従来技
術のそれと対比して説明するグラフである。

【０１１０】図１２は、同じく電極の放電空間部への突
出長Ｌの要件を説明するグラフである。

【０１１１】両図は、横軸がランプ電力ＷＬ（Ｗ）を示
し、縦軸が図１０は封止部断面積Ｓ（ｍｍ^２）を、また
図１電極突出長Ｌ（ｍｍ）をそれぞれ示す。

【０１１２】図１１において、曲線ｅおよび曲線ｆの間
の斜線を施した領域は、請求項３の発明の成立範囲を示
している。なお、曲線ｇは、従来技術における断面積と
定格ランプ電力との関係を示す。また、図中において、
記号○は初期光束および発光管リークともに問題ない、
記号△は０時間の光束が目標値以下である、記号×は６
０００時間以内の点灯で発光管リークが発生した、をそ
れぞれ示している。

【０１１３】図１２において、ランプ電力４００Ｗ以下
であって、かつ曲線ｈおよび曲線ｉの間の斜線を施して
いる領域は、請求項３の発明成立範囲を示している。な
お、ランプ電力４００Ｗ超の範囲は未検討である。そし
て、曲線ｊおよび曲線ｉの間のクロス斜線を施している
領域は、請求項３の発明の発明における、より好ましい
範囲を示している。また、図中において、記号□は０−
１００時間の全光束低下が５％未満である、記号○は０
−１００時間の全光束低下が５％以上１０％未満であ
る、記号△は０−１００時間の全光束低下が１０％以上
である、記号×は６０００時間以内の点灯で発光管リー
クが発生した、をそれぞれ示している。

【実施例５】定格ランプ電力：１００Ｗ金属ハロゲン化物：ＳｃＩ＝１．７ｍｇ、ＮａＩ＝８．
３ｍｇ水銀：１７．５ｍｇ希ガス：Ａｒ６６６６Ｐａ電極間距離：１６．５ｍｍ発光管内径：１０．５ｍｍ封止部断面積Ｓ：２０ｍｍ^２電極長Ｌ（ｍｍ）０時間光束（ｌｍ）１００時間光束（ｌｍ）５９５００９２００６９５００８５００７９５００７５００図１３は、本発明の放電ランプ点灯装置の一実施形態を
示す回路図である。

【０１１４】図において、１１は交流電源、１２は水銀
灯安定器、１３はメタルハライドランプである。

【０１１５】交流電源１１は、商用２００Ｖ電源であ
る。

【０１１６】水銀灯安定器１２は、チョークコイル１２
ａ、力率改善用コンデンサ１２ｂおよび放電用抵抗器１
２ｃから構成されている。チョークコイル１２ａは、交
流電源１１に対して、限流インピーダンスとしてメタル
ハライドランプ１３と直列に接続される。力率改善用コ
ンデンサ１２ｂは、交流電源１１に対して、チョークコ
イル１２ａおよびメタルハライドランプ１３の直列回路
と並列に接続されて、そこを流れる進相電流によって遅
相の始動電流を相殺して低始動電流化を図る。放電用抵
抗器１２ｃは、力率改善用コンデンサ１２ｂに並列接続
されて、力率改善用コンデンサ１２ｂの残留電荷を放電
させて電撃を防止する。

【０１１７】メタルハライドランプ１３は、本発明の各
実施形態のものを用いる。

【０１１８】図１４は、本発明の照明装置の一実施形態
としてのダウンライトを示す断面図である。

【０１１９】図において、２１はダウンライト本体、２
２はランプソケット、２３はメタルハライドランプであ
る。

【０１２０】ダウンライト本体２１は、枠体２１ａおよ
び反射板２１ｂを備えている。

【０１２１】枠体２１ａは、天井に装着される。

【０１２２】反射板２１ｂは、枠体２１ａ内に着脱可能
に装着される。

【０１２３】ランプソケット２２は、枠体２１ａに装着
される。

【０１２４】メタルハライドランプ２３は、本発明の各
実施形態のものを用いる。

【０１２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ランプ電力２
５０〜４００Ｗクラスにおいて、管壁負荷を１６〜２
１．５Ｗ／ｃｍ^２、点灯時上側の封止部が相対的に温度
低減作用が大きく形成され、点灯時下側の封止部が相対
的に温度低減作用が小さく形成されていて、ランプ効率
がランプ電力２５０Ｗクラスにおいては９１ｌｍ／Ｗ以
上、３００Ｗクラスにおいては９５ｌｍ／Ｗ以上、４０
０Ｗクラスにおいては１０５ｌｍ／Ｗ以上である発光管
を具備していることにより、ランプ効率が高くても光束
維持特性が優れたメタルハライドランプを提供すること
ができる。

【０１２６】請求項２の発明によれば、ランプ電力４０
０Ｗクラス以下において、透光性放電容器の放電空間部
が中央部の径が最大で両端に向かって順次径が小さくな
っている形状であり、管壁負荷が１０〜２０Ｗ／ｃ
ｍ^２、透光性放電容器内の電位傾度Ｘが定格ランプ電力
ＷＬ（Ｗ）に対して７７／ＷＬ^０．５５≦Ｘ≦２１０／
ＷＬ^０．６９、放電空間部の重量Ａ（ｇ）、下側封止部
の重量Ｂ（ｇ）としたときＡ＋Ｂが０．０１９×ＷＬ＋
０．４８≦Ａ＋Ｂ≦０．０２９×ＷＬ＋２．１５を満足
する発光管を具備していることにより、発光管内の対流
が良好になってランプ効率を高くしたメタルハライドラ
ンプを提供することができる。

【０１２７】請求項３の発明によれば、ランプ電力４０
０Ｗ以下において、透光性放電容器における下側の封止
部の断面積Ｓ（ｍｍ^２）を定格ランプ電力ＷＬ（Ｗ）に
対して６．５log_ｅＷＬ−１５≦Ｓ≦７．０log_ｅＷＬ、
電極の放電空間内への突出長Ｌ（ｍｍ）を１．２log_ｅ
ＷＬ−２．５≦Ｌ≦２．３６log_ｅＷＬ−４．０を満足
する発光管を具備していることにより、ランプ効率が高
くて、しかも０−１００時間の光束維持率特性が良好な
メタルハライドランプを提供することができる。

【０１２８】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の効果に加えて発光金属としてＳｃおよびＮａのハロ
ゲン化物を含んでいることにより、ランプ電圧を高くし
てトータルコストの低い水銀灯安定器のように安価な安
定器に適合するメタルハライドランプを提供することが
できる。

【０１２９】請求項５の発明によれば、加えて発光管が
１００Ｗクラスのときに定格ランプ電圧が１１５Ｖ、２
００Ｗクラスのときに１２０Ｖ、その他のクラスのとき
に１３０Ｖであり、外管およびパルス発生装置を具備し
ていることにより、日本における水銀灯安定器のように
安価な安定器に適合するメタルハライドランプを提供す
ることができる。

【０１３０】請求項６の発明によれば、二次電圧が２０
０Ｖないし２１０Ｖで、定格電圧が１００Ｖまたは２０
０Ｖであり、水銀灯安定器のように安価な安定器に適合
するメタルハライドランプに定格ランプ電圧を形成する
安定器を具備していることにより、コストの低い放電ラ
ンプ点灯装置を提供することができる。

【０１３１】請求項７の発明によれば、請求項１ないし
５の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルハライドランプにおける管壁負荷とラン
プ効率の関係を示すグラフ

【図２】本発明のメタルハライドランプの第１の実施形
態を示す正面図

【図３】同じく発光管を示す拡大正面図

【図４】本発明のメタルハライドランプの各実施例にお
ける光束維持率特性を比較例のそれと対比して示すグラ
フ

【図５】本発明のメタルハライドランプの第２の実施形
態における発光管を示す拡大正面図

【図６】本発明のメタルハライドランプの実施例１、３
および比較例２における発光管の各部の温度を示すグラ
フ

【図７】本発明のメタルハライドランプの第３の実施形
態における発光管を示す拡大正面図

【図８】請求項２の発明のメタルハライドランプにおけ
る電位傾度の要件を説明するグラフ

【図９】同じく発光管の放電空間部の重量Ａおよび下側
封止部の重量Ｂの要件を説明するグラフ

【図１０】本発明のメタルハライドランプの第４の実施
形態における発光管を示す拡大正面図

【図１１】請求項３の発明のメタルハライドランプにお
ける下側封止部の断面積Ｓの要件を従来技術のそれと対
比して説明するグラフ

【図１２】同じく電極の放電空間部への突出長Ｌの要件
を説明するグラフ

【図１３】本発明の放電ランプ点灯装置の一実施形態を
示す回路図

【図１４】本発明の照明装置の一実施形態としてのダウ
ンライトを示す断面図

【符号の説明】

１…発光管１ａ…透光性放電容器１ａ１…放電空間部１ａ２…封止部１ａ３…封止部１ａ１１…排気チップオフ部１ｂ…電極１ｂ１…軸１ｂ２…コイル１ｃ…モリブデン箔１ｄ…導入線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本直也東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者愛宕慎司東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者佐野久則東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ円筒状の石英ガラス管の両端を封止し
て放電空間部および放電空間部の両端に形成された一対
の封止部を有する透光性放電容器、透光性放電容器の両
端の封止部に封装されて透光性放電容器の放電空間部内
に臨在する一対の電極、ならびに透光性放電容器の放電
空間部内に封入された少なくとも発光金属のハロゲン化
物および希ガスを含むイオン化媒体を備え、管壁負荷が
１６〜２１Ｗ／ｃｍ^２、ランプ電力が２５０〜４００Ｗ
クラスであり、点灯時上側の封止部が相対的に温度低減
作用が大きく形成され、点灯時下側の封止部が相対的に
温度低減作用が小さく形成されていて、ランプ効率がラ
ンプ電力２５０Ｗクラスにおいては９１ｌｍ／Ｗ以上、
同じく３００Ｗクラスにおいては９５ｌｍ／Ｗ以上、同
じく４００Ｗクラスにおいては１０５ｌｍ／Ｗ以上であ
る発光管を具備していることを特徴とするメタルハライ
ドランプ。
【請求項２】長手方向の中央部の径が最大で両端に向か
って順次径が小さくなっている放電空間部および放電空
間部の長軸方向の両端に形成された一対の封止部を有す
る石英ガラスからなる透光性放電容器、透光性放電容器
の両端の封止部に封装されて透光性放電容器の放電空間
部内に臨在する一対の電極、ならびに透光性放電容器の
放電空間部内に封入された少なくとも発光金属のハロゲ
ン化物および希ガスを含むイオン化媒体を備え、管壁負
荷が１０〜２０Ｗ／ｃｍ^２、ランプ電力が４００Ｗクラ
ス以下であり、透光性放電容器内の電位傾度をＸ（Ｖ／
ｍｍ）とし、定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、
電位傾度Ｘが７７／ＷＬ ^０．５５≦Ｘ≦２１０／ＷＬ
^０．６９の条件を、透光性放電容器の放電空間部の石英
ガラスの重量をＡ（ｇ）、下側封止部の石英ガラスの重
量をＢ（ｇ）としたとき、重量Ａ＋Ｂが０．０１９×Ｗ
Ｌ＋０．４８≦Ａ＋Ｂ≦０．０２９×ＷＬ＋２．１５の
条件を、それぞれ満足する発光管を具備していることを
特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項３】放電空間部および放電空間部の両端部に形
成された一対の封止部を有する石英ガラスからなる透光
性放電容器、透光性放電容器の両端の封止部に封装され
て放電空間部内に臨在する一対の電極、ならびに透光性
放電容器の放電空間部内に封入された少なくとも発光金
属のハロゲン化物および希ガスを含むイオン化媒体を備
え、ランプ電力が４００Ｗクラス以下であり、透光性放
電容器の電極側の封止部の断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、
定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、断面積Ｓが
６．５log_ｅＷＬ−１５≦Ｓ≦７．０log_ｅＷＬの条件
を、電極の放電空間部への突出長をＬ（ｍｍ）としたと
き、突出長Ｌが１．２log_ｅＷＬ−２．５≦Ｌ≦２．３
６log_ｅＷＬ−４．０の条件を、それぞれ満足する発光
管を具備していることを特徴とするメタルハライドラン
プ。
【請求項４】イオン化媒体は、発光金属として少なくと
もＮａおよびＳｃのハロゲン化物を含んでいることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハ
ライドランプ。
【請求項５】発光管は、ランプ電力が１００Ｗクラスの
ときに定格ランプ電圧が１１５Ｖ、同じく２００Ｗクラ
スのときに定格ランプ電圧が１２０Ｖ、その他のランプ
電力クラスのときに定格ランプ電圧が１３０Ｖであり；
発光管を内部に収納する外管を具備しており；始動時に
発光管に高電圧パルスを印加するパルス発生装置を具備
している；ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か一記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】請求項５記載のメタルハライドランプと；
二次電圧が２００Ｖないし２１０Ｖで、定格電圧が１０
０Ｖまたは２００Ｖであり、交流電源およびメタルハラ
イドランプの間に直列に介在して、メタルハライドラン
プに定格ランプ電圧を形成する安定器と；を具備してい
ることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項７】照明装置本体と；照明装置本体にメタルハ
ライドランプが支持された請求項６記載の放電ランプ点
灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装置。