JP2001338610A

JP2001338610A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JP2001338610A
Application number: JP2000155558A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sakai; 和彦酒井; Atsunori Okada; 淳典岡田; Shingo Tosaka; 真吾東坂; Takuma Hashimoto; 拓磨橋本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-12-07
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP3601413B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、
ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生しても
ランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少なく、しかも、
調光点灯時の発光効率の低下が少なく色温度変化が少な
いメタルハライドランプを提供する。【解決手段】一端部に口金１０を設けた外管３内に発光
管１が収納されている。発光管１は石英ガラス等により
楕円球状に形成され、少なくとも発光物質としての数種
類の金属ハロゲン化物（主としてハロゲン化ナトリウム
及びハロゲン化スカンジウム）と希ガスとが封入されて
いる。発光管１の両端部における管壁外表面に設けた保
温膜１４が、点灯時における最冷点温度が放電空間の両
端近傍よりも中央側になるように放電空間の両端近傍を
保温する保温手段を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属ハロゲン化物
を封入してなるメタルハライドランプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプは高輝度、高効
率、高演色性という特長をもつことから幅広い分野で用
いられている。一般的なメタルハライドランプには、ラ
ンプを始動させるための希ガスと、バッファガスの役割
を果たす水銀と、所望の光を発する金属ハロゲン化物が
封入されている。例えば、金属ハロゲン化物として、沃
化ナトリウム、沃化タリウム、及び沃化インジウムが発
光管に封入されたメタルハライドランプや、金属ハロゲ
ン化物として沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムが発
光管に封入されたメタルハライドランプが広く利用され
ている。

【０００３】しかし、ランプが多数設置されている場所
では、いわゆる青みが強い、あるいは赤みが強い等と言
われる全体の色の感じからずれたランプがある場合や、
数が少なくても隣のランプとの比較で色ムラとして問題
となることがある。例えば、赤成分の光を主に発する沃
化ナトリウム、緑成分の光を主に発する沃化タリウム、
及び青成分の光を主に発する沃化インジウムが発光管に
封入されたメタルハライドランプでは以下の原因により
色ムラが発生する。

【０００４】ランプの点灯中は、水銀、沃化タリウム、
沃化インジウムはほとんど蒸発している。これに対し、
沃化ナトリウムは、点灯中に消耗することを考慮して発
光管に余剰に封入されているので、ランプの点灯中であ
っても大部分が液状で発光管内の温度の一番低い場所
（いわゆる最冷点）に存在している。ところで、最冷点
の温度（以下、最冷点温度と称す）は、例えば電源電圧
の変動によるランプ入力の変動や製造時の形状ばらつき
等の様々な要因でばらつきを生じ、このメタルハライド
ランプでは、最冷点部温度にばらつきがあるとナトリウ
ムの蒸発量が変化してナトリウムの発光強度が変化する
ので、３原色の発光バランスがくずれて色ムラが発生す
る。すなわち発光管の最冷点温度が低い場合にはナトリ
ウムの発光強度が低下し青みを帯び、発光管の最冷点温
度が高い場合にはナトリウムの発光強度が上昇し赤みを
帯びることになる。

【０００５】一方、沃化ナトリウム及び沃化スカンジウ
ムが発光管に封入されたメタルハライドランプの場合に
は、スカンジウムが連続したスペクトルで発光している
ので、ナトリウムの発光強度が少々変化しても光色の変
化は目立ちにくい。

【０００６】しかしながら、光特性をほぼ一定に保った
まま入力を変化させることにより光出力を自由に変化さ
せる点灯（いわゆる調光点灯）は、以下の理由から実現
が困難であった。

【０００７】金属の発光量は金属ハロゲン化物の蒸気圧
に依存するが、封入された水銀や金属ハロゲン化物は、
温度に対する蒸気圧特性が全て異なるので、それぞれの
蒸発量は最冷点温度の変化により大きく影響を受ける。
したがって、発光量は最冷点温度の影響を大きく受け
る。そこで、メタルハライドランプにおいては、所望の
発光色が得られるように定格ランプ電力時の最冷点温度
に合わせて水銀や金属ハロゲン化物の封入比率等のラン
プ設計を行なっている。

【０００８】このようにして設計されたメタルハライド
ランプにおいて、入力電力を増減させると、最冷点温度
がそれに伴って上下し、各金属の発光スペクトルがそれ
ぞれ変動するので、色バランスが崩れてしまったり、光
色が大幅に変化してしまう。例えば、アルゴン、水銀、
沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムが発光管に封入さ
れたメタルハライドランプにおいて、入力電力を定格電
力よりも下げると、ナトリウム及びスカンジウムの発光
は大幅に弱まる。それに対して水銀は、蒸気圧が高いの
で、多少最冷点温度が低下しても発光は弱まらない。し
たがって、入力電力を定格時よりも下げると、ナトリウ
ムやスカンジウムの発光に対して水銀の発光の相対比率
が高まるので、光色に対する水銀の発光の影響が増加す
る。ここにおいて、水銀は主に青領域に発光を持ってい
るので、ランプからの放射光は白色から青白い色に変化
し、光色に大きな変化を生じてしまう。

【０００９】また、発光物質としてヨウ化スカンジウム
の代わりにヨウ化セリウムを封入した場合にも同様の効
果が生じ、ランプへの入力電力を定格時よりも下げると
光色に大きな変化を生じてしまう。

【００１０】このような光色の変化を低減させたメタル
ハライドランプとして、沃化ナトリウムおよび沃化スカ
ンジウムを封入したランプは、特開平６−８４４９６号
公報（以下、従来例１と称す）、特開平６−１１１７２
号公報（以下、従来例２と称す）、特開平８−２０３４
７１号公報（以下、従来例３と称す）に開示されたメタ
ルハライドランプがある。

【００１１】また、最冷点温度や発光物質が効率、寿
命、アークの安定性に与える影響については、例えば特
開昭５５−３２３５５号公報（以下、従来例４と称
す）、特開昭５６−１０９４４７号公報（以下、従来例
５と称す）に開示されている。

【００１２】また、ヨウ化セリウムを封入したランプ
は、米国特許第３，７８６，２９７号（以下、従来例６
と称す）に開示されている

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例１ない
し従来例３には、ランプへの入力電力を変化させた時の
色温度の変化、演色評価数の変化について開示されてい
るが、発光管の最冷点温度の影響や発光物質の封入量、
封入比率が色特性へ与える影響について明確な記載がな
い。そして、従来例１ないし従来例３に開示されたラン
プでは、ランプ個々における発光管の封止部の形状、寸
法のばらつき、ランプ電力のばらつき等のようなランプ
製造段階で生じるランプばらつき、電源電圧の変動や安
定器出力のばらつき等により、光色にばらつきが生じて
いるのが現状である。さらに、ランプへ供給される電力
（または電圧）が低下した場合に、発光効率の低下が大
きい。

【００１４】また、上述した従来例４及び従来例５に
は、最冷点温度や発光物質が効率、寿命、アークの安定
性に与える影響について開示されているが、色特性への
影響については開示されていない。また、従来例４及び
従来例５に記載されたランプ全て定格点灯時の特性につ
いて言及したものであり、ランプ電力、電源電圧変動に
よる色特性のばらつきについては解消できていない。

【００１５】また、従来例６においては、セラミック発
光管における封入物がヨウ化セリウムとヨウ化ナトリウ
ムを封入したセラミック発光管の条件が記載されている
が、ばらつき改善方法に関しては開示されておらず、こ
のときの発光効率の変化についても開示されていない。

【００１６】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、電源電圧変動あるいは安定器出力の
ばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が
発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少な
く、しかも、調光点灯時の発光効率の低下が少なく色温
度変化が少ないメタルハライドランプを提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、発光管の放電空間の両端近傍に
配設された一対の主電極と、点灯時における最冷点温度
部が放電空間の両端近傍よりも中央側になるように放電
空間の両端近傍を保温する保温手段とを備えることを特
徴とするものであり、点灯時における最冷点温度部が放
電空間の両端近傍よりも中央側になるように放電空間の
両端近傍の少なくとも一方を保温する保温手段を備えて
いることにより、電源電圧変動あるいは安定器出力のば
らつき、ランプ製造段階で生じるばらつき等が発生して
もランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすること
ができ、また、調光点灯時の発光効率が定格点灯時の発
光効率に比べて低下するのを抑制することができるとと
もに、調光点灯時の色温度の変化を少なくすることがで
きる。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記発光管は上記一対の主電極が上下方向に沿って
位置するように配設されたものであって、上記保温手段
は、上下方向における発光管の管壁外表面の下端部に主
電極よりも高い位置まで設けた保温膜を備え、点灯時に
おける当該保温膜の上端の温度と放電空間の下端近傍の
当該保温膜の温度との温度差を５０℃以内とするもので
ある。

【００１９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上下方向において発光管の放電空間の上側で主電極
が封止された電極封止部を備え、上記保温手段は、上下
方向における発光管の管壁外表面の上端部において当該
上端部と当該電極封止部との境界近傍に設けた保温膜を
備えることを特徴とする。

【００２０】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、上下方向において発光管の放電空間の上側で主電極
の近傍に配置される始動補助電極と、当該主電極および
始動補助電極が封止された電極封止部とを備え、当該電
極封止部の表面積を当該電極封止部からの放熱が抑制さ
れるように小さくしてなることを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、上記電極封止部内でそれぞれ主電極、始動補助電極
と各電極導入線との間に挿入された一対の金属箔導体を
備え、上記一対の金属箔導体は厚み方向で重なるように
対向配置されてなることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】本実施形態のメタルハライドラン
プは、図１に示すように、一端部に口金１０を設けた外
管３内に発光管１が収納されている。要するに、外管３
は発光管１を包んでいる。発光管１は外管３に溶着され
たステム４に接続された２つの発光管支柱５を介して外
管３に支持されている。ここに一方の発光管支柱５の一
部は発光管１の側方を通るように配置されている。ま
た、外管３の内部（外管３と発光管１の間の空間）は不
活性ガスたる窒素が封入されている。

【００２３】発光管１は石英ガラス等により円筒状に形
成され、少なくとも数種類の金属ハロゲン化物（主とし
てハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化セリウム、また
はハロゲン化スカンジウム）と希ガスとが封入されてい
る。

【００２４】発光管１の長手方向の両端部内には、それ
ぞれ発光管１の両端の電極封止部１１に封着された主電
極たる電極２，２が配設されている。すなわち、一対の
電極２，２が、発光管１の放電空間の両端近傍に配設さ
れている。電極２は、電極封止部１１内で例えばモリブ
デンよりなる金属箔導体８の一端に接続されている。金
属箔導体８の他端は電極導入線９を介して発光管支柱５
に接続されている。

【００２５】発光管１は上記一対の電極２，２が上下方
向（図１においては左右方向）に沿って位置するように
配設されたものであって、発光管１の上端部（図１にお
ける左端部）および下端部（図１における右端部）の管
壁外表面には、酸化ジルコニウム等からなる保温膜１４
が設けられている（保温膜１４は、図１中にクロスハッ
チングを施した部位に設けられている）。ここに、発光
管１の下端部側の保温膜１４は、電極封止部１１及び電
極２周囲を覆うように設け（電極２よりも高い位置まで
設け）、発光管１の上端部側の保温膜１４は、電極封止
部１１との境界近傍に設けてある。また、外管３の他端
部側でジルコニウム・アルミニウムゲッタ７が取り付け
られている。外管３内が真空である場合には、上記一方
の発光管支柱５には外管３の上記一端部側でバリウムゲ
ッタ６が取り付けられる。さらに、本実施形態では、発
光管１を囲む円筒状のスリーブ１２が外管３内に収納さ
れている。ここに、スリーブ１２は、発光管支柱５に接
続されたスリーブ支柱１３により支持されている。な
お、口金１０は、発光管支柱５、電極導入線９、金属箔
導体８を介して電極２と電気的に接続されている。ま
た、スリーブ１２は透光性材料により形成されている。

【００２６】図１に示したメタルハライドランプを点灯
させる放電灯点灯装置は、始動時に両電極２，２間へ印
加するパルス電圧を発生させるパルス発生器（始動装
置）を内蔵した安定器等を介して商用電源に接続される
（図示せず）。ここにおいて、安定器はメタルハライド
ランプへ供給する電力を変化させる機能を有しており、
該安定器が点灯手段を構成している。要するに、この放
電灯点灯装置では、安定器によってメタルハライドラン
プに供給される電力を変化させることができ、メタルハ
ライドランプの調光が可能になる。

【００２７】ところで、本実施形態では、発光管１の管
壁外表面の上端部および下端部に設けた保温膜１４が、
点灯時における最冷点温度が放電空間の両端近傍よりも
中央側になるように放電空間の両端近傍を保温する保温
手段を構成している。ここにおいて、保温膜１４の形成
位置や材料は、点灯時における発光管１の下端部側の保
温膜１４の上端の温度と放電空間の下端近傍の当該保温
膜１４の温度との温度差を５０℃以内とするように設計
されている。

【００２８】しかして、本実施形態のメタルハライドラ
ンプでは、点灯時における最冷点温度部が放電空間の両
端近傍よりも中央側になるように放電空間の両端近傍を
保温する保温手段を備えていることにより、定格点灯時
に高い発光効率が得られるとともに調光点灯時の発光効
率の低下を抑制することができ、また、電源電圧変動あ
るいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じる
ばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばら
つきを少なくすることができ、また、発光管１に封入す
る発光物質の比率を変化させた場合にも、色ばらつきを
小さくしたまま、発光色を設計することが可能となる。

【００２９】なお、最冷点温度の上限については限定し
ていないが、該上限は発光管１の材料の耐熱温度等に応
じて適宜設定することが望ましい。また、本実施形態で
は、発光管１の材料を石英ガラスとしているが、発光管
１の材料として透光性セラミックスを用いても良い。発
光管の材質をセラミックとした場合、上記保温手段とし
て発光管１の両端部に金属膜よりなる保温膜を塗布した
り、発光管１の両端部にタンタル（Ｔａ）などの薄膜を
巻きつけてもよい。

【００３０】ところで、図２に示すように発光管１の管
壁外表面の上端部（図２における左端部）に設ける保温
膜１４は、発光管１の管壁外表面の上端部において上端
部と電極封止部１１との境界近傍に設けることが望まし
い。また、上下方向において発光管１の放電空間の上側
で電極２の近傍に始動補助電極を設けるようにしてもよ
く、この場合には電極２と始動補助電極とが封止された
電極封止部１１の表面積を当該電極封止部１１からの放
熱が抑えられるように小さくすることが望ましい。ここ
に、始動補助電極も電極２と同様に電極封止部１１内で
電極２用の金属箔導体８とは別に設けた金属箔導体に接
続されるが、始動補助電極が接続される金属箔導体を電
極２が接続される金属箔導体と厚み方向で重なるように
対向配置して、当該電極封止部１１の表面積を小さく
し、当該電極封止部１１での放熱を抑制することが望ま
しい。

【００３１】（実施例１）実施形態にて説明したメタル
ハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の中
央部の内径を約１８ｍｍ、上記電極２間の距離を約５０
ｍｍとし、発光管１内に３．７０×１０^-6ｍｏｌ／ｃｍ
³の沃化ナトリウム（ＮａＩ）、８．００×１０^-6ｍｏ
ｌ／ｃｍ³の沃化セリウム（ＣｅＩ₃）を封入し、上記保
温手段として図２に示すように発光管１の上端部（図２
における左端部）および下端部（図２における右端部）
の両方の管壁外表面に酸化ジルコニウムからなる保温膜
１４を塗布したメタルハライドランプを作成した。ここ
において、発光管１の上端部における保温膜１４は、図
２に示すように発光管１の上端部と電極封止部１１との
境界近傍にだけ形成されている。また、比較例１とし
て、図３に示すように発光管１に保温膜１４を設けてい
ないメタルハライドランプ、比較例２として、図４に示
すように発光管１の下端部（図４における右端部）のみ
に保温膜１４を設けたメタルハライドランプ、比較例３
として、図５に示すように発光管１の上端部（図５にお
ける右端部）と下端部（図５における左端部）とに同じ
ように保温膜１４を設けたメタルハライドランプをそれ
ぞれ作成した。ここに比較例３では、発光管１の上端部
においても下端部同様、電極２を覆うように保温膜１４
が形成されている。なお、実施例１と各比較例１〜３と
では、沃化ナトリウム及び沃化セリウム各々の封入量を
上記封入量で固定してある。

【００３２】下記表１に実施例１および各比較例１〜３
それぞれのメタルハライドランプの点灯実験を行った結
果を示す。点灯実験では、安定器出力及び電源電圧の変
動による発光効率の変化や、色温度のばらつきを評価す
るために、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減
少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、
ランプ個々のばらつきは発光管１の最冷点温度の変化で
代用できると考えた。

【００３３】表１には、ランプ入力電圧を「Ｖｓ
（Ｖ）」の欄、ランプ電圧を「Ｖｌａ（Ｖ）」の欄、ラ
ンプ電流を「Ｉｌａ（Ａ）」の欄、ランプ電力を「Ｗｌ
ａ（Ｗ）」の欄、色温度を「Ｔｃ（Ｋ）」の欄、定格ラ
ンプ電力（４００Ｗ）時の色温度を基準としたときの各
ランプ電力での色温度の変化幅を「△Ｔｃ（Ｋ）」の
欄、発光効率を「η（ｌｍ／Ｗ）」の欄に、それぞれ記
載してある。

【００３４】また、表１において、「上端部温度
（℃）」の欄に示した値は図６におけるＣ点の温度、
「下端部温度（℃）」の欄に示した値は図６におけるＡ
点の温度、「温度差（℃）」の欄に示した値はＣ点の温
度とＡ点の温度との温度差である。

【００３５】なお、実施例１および比較例１〜３それぞ
れの最冷点温度部は保温膜１４の有無や形成位置などに
よって変化し図６に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点
の５箇所のいずれかであった。ここに、Ａ点は電極２の
付け根の部分、Ｂ点は発効管１の長手方向（図６におけ
る左右方向）において電極２と同じ位置の部分（つま
り、上下方向において同じ高さとなる部分）、Ｃ点は発
光管１の下端部の管壁外表面に設けた保温膜１４の上
端、Ｄ点はいわゆるチップオフ部、Ｅ点はＢ点と対向す
る電極２の付け根部分である。

【００３６】また、表１の「堆積位置」の欄には、点灯
時に発光物質が堆積している位置を示している。例え
ば、「Ａ〜Ｂ」と記載している例では、図６においてＡ
点からＢ点までの範囲に発光物質が堆積していることを
示している。「Ａ〜ＣおよびＥ」と記載している例で
は、図６においてＡ点からＣ点までの範囲およびＥ点に
発光物質が堆積していることを示している。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果から、実施例１のような部位に
保温膜１４を設けたメタルハライドランプでは、定格ラ
ンプ電力（４００Ｗ）時の発効効率ηが比較例１〜３に
比べて高く、調光点灯時（定格ランプ電力よりも低い電
力で点灯させた時）の発光効率ηを比較例１〜３に比べ
て高くなっていることが分かる。また、色温度の変化幅
△Ｔｃも比較例１〜３に比べて小さくなっていることが
分かる。

【００３９】比較例１では、Ａ点からＢ点までの範囲に
発光物質が堆積しているが、これは発光管１に保温膜１
４を設けていないので、他の比較例２，３や実施例１に
比べて全体的に温度が低く発光物が蒸発しにくい状態で
あって、発光管１の下端部の温度が低くなっていること
により、この部分に発光物質が堆積しやすくなるためで
ある。

【００４０】比較例２では、発光管１の下端部に保温膜
１４を設けているので、保温膜１４近傍では発光管１の
表面温度が上昇するが、調光点灯時には保温膜１４を設
けていない上端部の温度が低くなるので、Ｅ点に発光物
質が堆積する。

【００４１】比較例３では、発光管１の両端部に保温膜
１４を同じように塗布してあるので、保温膜１４を塗布
した周辺で発光管１の表面温度が上昇するが、下端部の
温度の方が上端部の温度より低くなり、Ａ点からＢ点の
範囲に発光物質が堆積する。

【００４２】これらの比較例１ないし３に対して、実施
例１では、図６におけるＣ点からＤまでの範囲の表面温
度が最も低くなり（つまり、両端部よりも中央側の部位
が最冷点温度部となる）、この部分に発光物質が堆積す
るが、発光物質の蒸発が盛んに行われ、発光効率が上昇
する。このような現象は定格点灯時に限らず調光点灯時
にも起こるので、調光点灯時にも調光時にも発光効率が
高く、色温度の変化が小さくなる。

【００４３】以上の結果から、発光管１の外表面に塗布
する保温膜１４の塗布部位により、最冷点部分が変化す
ることが分かり、保温膜１４の塗布部位を制御すること
により、定格ランプ電力（４００Ｗ）で点灯する時のみ
ならず調光点灯時にも高い発光効率が得られ、しかもラ
ンプ電力を減少させた調光点灯時における色温度の変化
を小さくできることがわかった。

【００４４】（実施例２）実施形態にて説明したメタル
ハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の中
央部の内径を約１８ｍｍ、上記電極２間の距離が約５０
ｍｍとし、発光管１内に約７．４１×１０^-6ｍｏｌ／ｃ
ｍ³の沃化ナトリウム（ＮａＩ）、約６．５２×１０^-6
ｍｏｌ／ｃｍ³の沃化スカンジウム（ＳｃＩ₃）を封入
し、上記保温手段として図２に示すように発光管１の上
端部（図２における左端部）および下端部（図２におけ
る右端部）の両方の管壁外表面に酸化ジルコニウムから
なる保温膜１４を塗布したメタルハライドランプを作成
した。ここにおいて、発光管１の上端部における保温膜
１４は、図２に示すように発光管１の上端部と電極封止
部１１との境界近傍にだけ形成されている。また、比較
例４として、図３に示すように発光管１に保温膜１４を
設けていないメタルハライドランプ、比較例５として、
図４に示すように発光管１の下端部のみに保温膜１４を
設けたメタルハライドランプ、比較例３として、図６に
示すように発光管１の両端部に同じように保温膜１４を
設けたメタルハライドランプをそれぞれ作成した。ここ
に比較例３では、発光管１の上端部においても下端部同
様、電極２を覆うように保温膜１４が形成されている。
なお、実施例２と各比較例１〜３とでは、沃化ナトリウ
ム及び沃化スカンジウム各々の封入量を上記封入量で固
定してある。

【００４５】下記表２に実施例２および各比較例４〜６
それぞれのメタルハライドランプの点灯実験を行った結
果を示す。点灯実験では、安定器出力及び電源電圧の変
動による発光効率の変化や、色温度のばらつきを評価す
るために、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減
少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、
ランプ個々のばらつきは発光管１の最冷点温度の変化で
代用できると考えた。

【００４６】なお、表２の見方は表１と同様なので説明
を省略する。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２の結果から、実施例２のような部位に
保温膜１４を設けたメタルハライドランプでは、定格ラ
ンプ電力（４００Ｗ）時の発効効率ηが比較例４〜６に
比べて高く、調光点灯時（定格ランプ電力よりも低い電
力で点灯させた時）の発光効率ηを比較例４〜６に比べ
て高くなっていることが分かる。また、色温度の変化幅
△Ｔｃも比較例４〜６に比べて小さくなっていることが
分かる。

【００４９】比較例４では、Ａ点からＢ点までの範囲に
発光物質が堆積しているが、これは発光管１に保温膜１
４を設けていないので、他の比較例５，６や実施例２に
比べて全体的に温度が低く発光物が蒸発しにくい状態で
あって、発光管１の下端部の温度が低くなっていること
により、この部分に発光物質が堆積しやすくなるためで
ある。

【００５０】比較例５では、発光管１の下端部に保温膜
１４を設けているので、保温膜１４近傍では発光管１の
表面温度が上昇するが、調光点灯時には保温膜１４を設
けていない上端部の温度が低くなるので、Ｅ点に発光物
質が堆積する。

【００５１】比較例６では、発光管１の両端部に保温膜
１４を同じように塗布してあるので、保温膜１４を塗布
した周辺で発光管１の表面温度が上昇するが、下端部の
温度の方が上端部の温度より低くなり、Ａ点からＢ点の
範囲に発光物質が堆積する。

【００５２】これらの比較例４ないし６に対して、実施
例２では、図６におけるＣ点からＤまでの範囲の表面温
度が最も低くなり（つまり、両端部よりも中央側の部位
が最冷点温度部となる）、この部分に発光物質が堆積す
るが、発光物質の蒸発が盛んに行われ、発光効率が上昇
する。このような現象は定格点灯時に限らず調光点灯時
にも起こるので、調光点灯時にも調光時にも発光効率が
高く、色温度の変化が小さくなる。

【００５３】以上の結果から、発光管１の外表面に塗布
する保温膜１４の塗布部位により、最冷点部分が変化す
ることが分かり、保温膜１４の塗布部位を制御すること
により、定格ランプ電力（４００Ｗ）で点灯する時のみ
ならず調光点灯時にも高い発光効率が得られ、しかもラ
ンプ電力を減少させた調光点灯時における色温度の変化
を小さくできることがわかった。

【００５４】また、実施例２のように発光物質として沃
化ナトリウム及び沃化スカンジウムを使用した実施例２
のメタルハライドランプでも、発光物質として主として
沃化ナトリウム及び沃化セリウムを使用した実施例１の
メタルハライドランプと同様に、図２に示すような部位
に保温膜１４を塗布すれば、色ばらつきを小さくしたい
場合や発光効率を高めたい場合に効果的であることが分
かった。

【００５５】また、上述の結果から、発光管１の両端部
に保温膜１４を塗布する場合も、単に塗布すれば良いの
ではなく、点灯時における最冷点温度部が放電空間の両
側近傍よりも中央側になるようにする必要があることが
分かる。

【００５６】なお、上記実施例１、２では、発光管１に
封入するハロゲン化物として沃化ナトリウム及び沃化セ
リウムを用いた場合、沃化ナトリウム及び沃化スカンジ
ウムを用いた場合について説明したが、他の金属ハロゲ
ン化物を用いた場合でも上記保温手段を設けることによ
り実施例１、２と同様の効果が得られる。また、ランプ
の設置状態に伴う点灯方向（例えば２つの電極２が上下
に位置する方向や２つの電極２が左右に位置する方
向）、発光管のサイズ、希ガスの封入圧力、定格ランプ
電力などは上記実施例に限定されるものではない。

【００５７】（実施例３〜４）ところで、上記各実施例
１，２で説明したメタルハライドランプでは、発光管１
内に始動補助電極を設けていないので、始動にパルス発
生器等の始動装置が必要であり、安定器のコストが高く
なってしまう。これに対して、実施例３，４で実施形態
にて説明したメタルハライドランプにおいて、始動補助
電極２ａを設け、石英ガラス製の発光管１の中央部の内
径を約１８ｍｍ、上記電極２，２間の距離を約５０ｍｍ
とし、発光管１内に約３．７０×１０^-6ｍｏｌ／ｃｍ³
の沃化ナトリウム（ＮａＩ）、約６．５２×１０^-6ｍｏ
ｌ／ｃｍ³の沃化スカンジウム（ＳｃＩ₃）を封入してあ
る。また、実施例４では上記保温手段として図７に示す
ように発光管１の上端部（図７における左端部）および
下端部（図７における右端部）の両方の管壁外表面に酸
化ジルコニウムからなる保温膜１４を塗布してある。ま
た、実施例３では上記保温手段として図９に示すように
発光管１の上端部（図９における左端部）および下端部
（図９における右端部）の両方の管壁外表面に酸化ジル
コニウムからなる保温膜１４を塗布してある。また、比
較例７では図８に示すように発光管１の上端部（図７に
おける左端部）および下端部（図７における右端部）の
両方の管壁外表面に酸化ジルコニウムからなる保温膜１
４を塗布してある。ここにおいて、実施例３，４では始
動補助電極２ａと電極２とを封止した側の電極封止部１
１の表面積を比較例７に比べて小さくしてある。なお、
実施例３，４と比較例７とでは、沃化ナトリウム及び沃
化スカンジウム各々の封入量を上記封入量で固定してあ
る。

【００５８】下記表３に実施例３，４および比較例７そ
れぞれのメタルハライドランプの点灯実験を行った結果
を示す。点灯実験では、安定器出力及び電源電圧の変動
による発光効率の変化や、色温度のばらつきを評価する
ために、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減
少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、
ランプ個々のばらつきは発光管１の最冷点温度の変化で
代用できると考えた。

【００５９】なお、表３の見方は表１と同様なので説明
を省略する。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３から明らかなように、比較例７のよう
に始動補助極２ａと電極２とが封止された電極封止部１
１の表面積が比較的大きなメタルハライドランプでは、
当該電極封止部１１での放熱効果が大きく、発光管１の
端部の表面温度が低下し、調光点灯時に保温膜１４の両
端の温度差が大きくなり、５０℃を超えてしまうことが
ある。

【００６２】これに対して、実施例４のように電極封止
部１１の表面積を小さくすることにより、当該電極封止
部１１での放熱効果が低くなって、発光管１の温度分布
が改善され、保温膜１４の両端の温度差が小さくなり、
比較例７に比べて、定格点灯時の発光効率η、調光点灯
時の発光効率ηおよび色温度変化幅ΔＴｃも改善され
た。

【００６３】また、実施例３のように主電極たる電極２
に接続された金属箔導体８と始動補助電極２ａに接続さ
れた金属箔導体８’とを厚み方向で重なるように対向配
置して封止することにより、電極封止部１１の表面積を
大幅に減少することがででき、電極封止部１１からの放
熱効果が減少し、発光管１の温度分布が実施例４よりも
さらに改善され、定格ランプ電力での点灯時の効率、調
光点灯時の効率、色温度変化幅が大幅に改善された。

【００６４】このように発光管１の両端部の電極封止部
１１の表面積も発光管１の温度分布に影響を与えること
が分かった。

【００６５】上記実施例３，４では、発光管１に封入す
る金属ハロゲン化物として沃化ナトリウムおよび沃化ス
カンジウムを用いた例について説明したが、他の金属ハ
ロゲン化物を用いた場合でも上記保温手段を設けること
により実施例３、４と同様の効果が得られる。また、ラ
ンプの設置状態に伴う点灯方向（例えば２つの電極２が
上下に位置する方向や２つの電極２が左右に位置する方
向）、発光管のサイズ、希ガスの封入圧力、定格ランプ
電力などは上記実施例に限定されるものではない。

【００６６】

【発明の効果】請求項１ないし請求項５の発明は、発光
管の放電空間の両端近傍に配設された一対の主電極と、
点灯時における最冷点温度部が放電空間の両端近傍より
も中央側になるように放電空間の両端近傍を保温する保
温手段とを備えるものであり、点灯時における最冷点温
度部が放電空間の両端近傍よりも中央側になるように放
電空間の両端近傍の少なくとも一方を保温する保温手段
を備えていることにより、電源電圧変動あるいは安定器
出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるばらつき等が
発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なく
することができるという効果があり、また、調光点灯時
の発光効率が定格点灯時の発光効率に比べて低下するの
を抑制することができるとともに、調光点灯時の色温度
の変化を少なくすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態を示す概略構成図である。

【図２】同上の他の構成例における保温膜の塗布部位の
説明図である。

【図３】比較例１の発光管の説明図である。

【図４】比較例２の発光管の説明図である。

【図５】比較例３の発光管の説明図である。

【図６】最冷点温度の測定位置の説明図である。

【図７】実施例４の発光管の説明図である。

【図８】比較例７の発光管の説明図である。

【図９】実施例３の発光管の説明図である。

【符号の説明】

１発光管２電極３外管４ステム５発光管支柱６バリウムゲッタ７ジルコニウム・アルミニウムゲッタ８金属箔導体９電極導入線１０口金１１電極封止部１２スリーブ１３スリーブ支柱１４保温膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東坂真吾大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者橋本拓磨大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5C039 AA10 5C043 AA02 AA05 AA10 CC03 CD01 CD05 DD12 DD27 DD39 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光管の放電空間の両端近傍に配設され
た一対の主電極と、点灯時における最冷点温度部が放電
空間の両端近傍よりも中央側になるように放電空間の両
端近傍を保温する保温手段とを備えることを特徴とする
メタルハライドランプ。
【請求項２】上記発光管は上記一対の主電極が上下方
向に沿って位置するように配設されたものであって、上
記保温手段は、上下方向における発光管の管壁外表面の
下端部に主電極よりも高い位置まで設けた保温膜を備
え、点灯時における当該保温膜の上端の温度と放電空間
の下端近傍の当該保温膜の温度との温度差を５０℃以内
とすることを特徴とする請求項１記載のメタルハライド
ランプ。
【請求項３】上下方向において発光管の放電空間の上
側で主電極が封止された電極封止部を備え、上記保温手
段は、上下方向における発光管の管壁外表面の上端部に
おいて当該上端部と当該電極封止部との境界近傍に設け
た保温膜を備えることを特徴とする請求項２記載のメタ
ルハライドランプ。
【請求項４】上下方向において発光管の放電空間の上
側で主電極の近傍に配置される始動補助電極と、当該主
電極および始動補助電極が封止された電極封止部とを備
え、当該電極封止部の表面積を当該電極封止部からの放
熱が抑制されるように小さくしてなることを特徴とする
請求項２記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】上記電極封止部内でそれぞれ主電極、始
動補助電極と各電極導入線との間に挿入された一対の金
属箔導体を備え、上記一対の金属箔導体は厚み方向で重
なるように対向配置されてなることを特徴とする請求項
４記載のメタルハライドランプ。