JP2008027745A - メタルハライドランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
透光性セラミックス気密容器を備えたものにおいて、発光管の破裂の際に外管がダメージを受けにくくしたメタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】
メタルハライドランプは、包囲部および一対の小径筒部を有する全長がＬＰ（ｍｍ）の透光性セラミックス気密容器、一対の電極、一対の電流導入導体、小径筒部および電流導入導体の間で管軸方向に長さＬＦ（ｍｍ）にわたり透光性セラミックス気密容器をシールしている一対のシール部、ならびに金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を備えた発光管と；管軸方向の長さＬＳ（ｍｍ）が数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足するとともに発光管を側方から包囲する透明質部材製の筒状のシュラウドと；線径が１．０ｍｍ以下の金属線からなり、シュラウド外周面にほぼ密着して配設された補強体と；を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、透光性セラミックス放電容器を備えた発光管を包囲する石英ガラス部材からなるシュラウドおよびこれを補強する補強体を外管内に配設したメタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置に関する。

メタルハライドランプは、コンパクトで、高効率、高演色が得られることから店舗、商店街、ホールやスポーツ施設などで照明用光源として多く用いられている。

このメタルハライドランプは、高効率、高演色を得るため発光管を小形化して温度を高めるとともに金属部品の酸化を防止するため、発光管を不活性ガスや窒素ガスあるいは真空雰囲気とした外管内に封装した二重管構造となっている。しかしながら、この種のメタルハライドランプは、点灯中極希に発光管の破裂が発生する。

そこで、発光管を石英ガラス筒からなるシュラウドにて覆い、万一発光管が破裂して発光管を形成する透光性気密容器の破片が飛散した場合に、シュラウドによって外管に到達する破片の衝撃を和らげることにより、破片が外管に直接飛来して、さらに外管をも破損するのを抑止するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、シュラウドの外周に金属線からなる補強体をコイル状に巻装することにより、シュラウドの耐衝撃強度を高めることも知られている（特許文献２参照。）。

ところで、透光性気密容器が石英ガラス製の場合、シュラウドの外周に金属線からなる補強体をコイル状に巻装すると、点灯中に発光管から放射された紫外線により金属線から光電子が放出されて発光管外表面が負電位に帯電するため、封入物質中のナトリウムイオンが吸引されてしまい、その結果発光管内のナトリウムが消失する問題がある。そのため、特許文献２においては、シュラウドの表面に紫外線反射特性を有する多層干渉膜を形成して、紫外線が金属線に照射されないように対策している。

また、透光性気密容器が石英ガラス製の場合、金属線に紫外線照射が行われなくてもシュラウドの外周に金属線からなるコイル状の補強体を電源に接続することで負電位が付与されると、放電媒体中のナトリウムイオンが吸引されてナトリウムが消失するとともに失透などの白濁現象が発生して、石英ガラスの強度低下をもたらす虞があるので、補強体が電源に接続しないように巻装することも知られている（特許文献３参照。）。

一方、メタルハライドランプの発光管には、その透光性気密容器が石英ガラス製のものと透光性セラミックス製のものとがある。後者すなわち透光性セラミックス気密容器は、石英ガラスに比較して耐熱温度が高いので、石英ガラス製よりかなり高い動作温度の設定が可能になるため、点灯時の内部圧力が後者より高くなることが多い。

特開平０５−１２１０４７号公報 特開平０２−２０１８６０号公報 米国特許第５，７２９，０７８号公報

シュラウドの外面に配設する補強体に金属線を用いることにより、シュラウドおよび補強体の組立体の透過率を高くしやすくなるとともに、補強体の形成が容易になり製造性が向上するという利点がある。

ところが、特許文献２においては、紫外線反射特性を有する多層干渉膜を形成するので、コストアップになるという問題がある。

また、特許文献３においては、電源に接続するサポート部材に導通する金属部材には溶接することができないので、補強体をシュラウドに固定しにくいという問題がある。

一方、透光性セラミックス気密容器を用いたメタルハライドランプは、前述のように透光性セラミックス気密容器内の圧力が石英ガラス製の透光性気密容器に比較して大きいので、破裂の際に飛散する発光管の破裂片などには過剰な熱が蓄積されている。その結果、破裂片が飛散したり、落下したりしたときに外管が熱衝撃によってダメージを受けやすくなる。

このため、透光性セラミックス気密容器を備えたメタルハライドランプにおいては、石英ガラス製の透光性気密容器を備えたメタルハライドランプにおいて従来既知の外管表面にフッ素樹脂被膜を形成する構成や前記シュラウドを配設する構成を採用するだけでは外管のダメージを回避することができない虞がある。すなわち、メタルハライドランプをＡＮＳＩ強制破裂試験の規格（ANSI C78.389）を満足するのが困難である。

本発明は、透光性セラミックス気密容器を備えたものにおいて、発光管の破裂の際に外管がダメージを受けにくくしたメタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明のセラミックメタルハライドランプは、透光性セラミックスからなり、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通した一対の小径筒部を有する全長がＬＰ（ｍｍ）の透光性セラミックス気密容器、小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通し、先端が離間対向して透光性セラミックス気密容器内に封装された一対の電極、小径筒部の内部において電極の基端側に接続した一対の電流導入導体、小径筒部および電流導入導体の間で管軸方向に長さＬＦ（ｍｍ）にわたり透光性セラミックス気密容器をシールしている一対のシール部、ならびに透光性セラミックス気密容器内に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を備えた発光管と；管軸方向の長さＬＳ（ｍｍ）が数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足するとともに発光管を側方から包囲する透明質部材製の筒状のシュラウドと；線径が１．０ｍｍ以下の金属線からなり、シュラウド外周面にほぼ密着して配設された補強体と；を具備していることを特徴としている。

本発明において、発光管は、上記のように透光性セラミックス気密容器、一対の電極ならびに放電媒体を備えて構成されている。

透光性セラミックス気密容器は、透光性セラミックスを主体として形成された透光性気密容器である。また、透光性セラミックスとしては、単結晶の金属酸化物、例えばサファイヤと、多結晶の金属酸化物、例えば半透明の気密性アルミニウム酸化物（透光性アルミナセラミックス）、ＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）、ＹＯＸ（イットリウム酸化物）と、多結晶非酸化物、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備えた材料からなる放電容器である。なお、透光性とは、放電によって発生した可視光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明であるのが好ましいが、要すれば光拡散性であってもよい。そして、少なくとも包囲部が透光性を備えていればよい。

また、透光性セラミックス放電容器は、少なくとも放電空間を包囲する包囲部を備えている。また、包囲部の両端部に連通して配設された一対の小径筒部を備えている。そして、包囲部と小径筒部とは、一体的な成形により一体化するのが後述する理由により好適であるが、材料断面の熱的または光学的な不均質構造を特に問題としないのであれば、複数のパーツを接合して透光性セラミックス放電容器を形成する焼き嵌め構造や溶接構造などであってもよい。

一対の電極は、それらの先端間に形成される電極間距離を用途に応じて適当な値に設定することができる。また、一対が対称構造である交流点灯用の電極であってもよいし、また陰極および陽極からなる直流点灯用の電極であってもよい。

放電媒体は、希ガスおよびおよび発光金属のハロゲン化物を含むのであれば、その余の構成は特段限定されない。なお、希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、本発明において具体的なガスに限定されないが、ネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスが好適である。この場合、一般的には８〜８０ｋＰａの範囲で封入するのがよい。８ｋＰａr未満ではパッシェン曲線にもあるように、放電開始が困難になる。また、８０ｋＰａ超では始動電圧が高くなり、給電部材の耐圧を超えてしまう。発光金属のハロゲン化物は、金属蒸気放電時に所望の発光を行う。放電媒体は、上記の構成に加えて所望により次の構成を備えることが許容される。主としてランプ電圧形成用媒体として、水銀または発光金属のハロゲン化物とは別に第２のハロゲン化物を封入することができる。第２のハロゲン化物としては、例えば亜鉛ハロゲン化物などの蒸気圧が高くて可視光発光の少ない金属のハロゲン化物を用いることができる。

シュラウドは、透光性を有するとともに機械的強度に優れた物質として好適には透明の石英ガラスや透光性セラミックスなどの部材からなり、筒状をなして、その内部に発光管の側方が包囲されるような以下の条件を満たす関係において配設される。また、シュラウドは、好ましくは両端が開口している。

すなわち、シュラウドの管軸方向の長さをＬＳ（ｍｍ）とし、前記透光性セラミックス気密容器の管軸方向の全長をＬＰ（ｍｍ）とし、かつシール部の管軸方向の長さをＬＦ（ｍｍ）としたとき、数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足するように構成されている。しかし、好適には透光性セラミックス気密容器の包囲部の管軸方向における長さをＬＥ（ｍｍ）としたとき、ＬＳが数式：ＬＥ＜ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足する範囲である。なお、包囲部の管軸方向の長さＬＥは、包囲部の両端に接続する一対の小径筒部と包囲部との間に形成される凹曲面の中心部間の距離をいう。また、シール部の管軸方向の長さＬＦは、シール材の色が黒色系の場合、小径筒部の外部から目視により容易に識別できる。しかし、所望により管軸方向の断面を形成すれば、上記長さを正確に求めることができる。

また、シュラウドの肉厚は、本発明において特段限定されないが、好適には０．５〜４ｍｍ程度にするのがよい。肉厚が０．５ｍｍ未満であると、発光管が破裂した際に十分な防爆性能を付与するのが困難になる。反対に、肉厚が４ｍｍを超えると、全光透過率が低下しやすくなるので、メタルハライドランプとしての全光束低下が無視できなくなる。

さらに、所望によりシュラウドの材質を紫外線カット特性や赤外線カット特性を有するものとしたり、シュラウドの表面に紫外線カットフィルタや赤外線カットフィルタを形成したりすることができる。

さらにまた、シュラウドを発光管に対して所定の位置に保持するために、サポート部材を用いることができる。サポート部材としては、既知の構成を採用することができる。例えば、サポート部材は、導電性金属からなる枠体からなり、その枠部でシュラウドおよび発光管を支持する。

また、シュラウドをサポート部材に支持する際の補助的手段としてシュラウドの両端に開口している場合には、その両端または一端を金属プレートで保持し、当該金属プレートを介してシュラウドをサポート部材に支持させるように構成することができる。一方、発光管をサポート部材に支持する際の補助的手段として一方の電流導入導体と枠体とを導電性金属からなるバンドで接続するように構成することができる。この場合、サポート部材は、発光管に対する一方の導電路を提供する。

さらに、枠体を外管内の所定の位置に固定するために、既知のように枠体を一方の内部導入線に接続することができる。

そうして、シュラウドの管軸方向の長さＬＳが前者の数式を満足する範囲内であれば、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の端部側に形成されるシール部がシュラウドから外部へ露出するので、点灯中のシール部の温度を所望範囲内に収めることができる。そのため、シール部が熱劣化しにくくなり、長期間にわたり良好なシールを維持し続けることができる。

また、シュラウドの管軸方向の長さＬＳが後者の数式を満足する範囲内であれば、シュラウドが包囲部を包囲するので、上記に加えて透光性セラミックス気密容器が破裂した際の防爆性能が十分に発揮される。

補強体は、シュラウドの外周面にほぼ密着して配設された線径が１ｍｍ以下の金属線からなるが、シュラウドの外周面に対する巻装の具体的な態様は特段限定されない。

次に、所望によりメタルハライドランプの一部として採用することができるその他の構成について説明する。

１．外管について
外管は、発光管、シュラウドおよび補強体を外側から包囲する手段であり、透光性セラミックス気密容器を備えた発光管を包囲する場合には、ニオブなどの酸化性の金属を電流導入導体に用いることが多いので、その内部が真空に保持されるのが好ましい。なお、真空の程度は、０．１ｋＰａ以下の圧力であればよい。

２．給電部材について
給電部材は、点灯回路から発光管に、多くの場合に外管を経由して、給電するための手段であり、既知の口金を採用することができる。

次に、本発明の好ましい態様について説明する。

１．前記本発明において、補強体は、メッシュ状またはコイル状である。また、コイル状の場合、左右方向にそれぞれ巻回して金属線の間に菱形状の隙間が形成されるような構成であることを許容する。メッシュ状の場合、メリヤス編み状や平織り状などを採用することができる。

第１の態様においては、補強体の形状をコイル状またはメッシュ状とすることで、十分な強度を確保すると同時に補強体の製造が容易になる。

２．メタルハライドランプは、透光性セラミックスからなり、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通した一対の小径筒部を有する透光性セラミックス気密容器、小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通し、先端が離間対向して透光性セラミックス気密容器内に封装された一対の電極、小径筒部の内部において電極の基端側に接続した一対の電流導入導体、小径筒部および電流導入導体の間で透光性セラミックス気密容器をシールしている一対のシール部、ならびに透光性セラミックス気密容器内に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を備えた発光管と；発光管を側方から包囲する透明質部材製の筒状のシュラウドと；金属線からなり、シュラウド外周面にほぼ密着して配設され、かつ少なくとも３ターンを超えるターン数で巻回されたコイル状をなす補強体と；を具備している。

第２の態様においては、透光性セラミックス気密容器にシュラウドおよび補強体を配設するに当たり、補強体を金属線とし、かつ３ターンを超えるターン数で巻回されたコイル状としたことにより、点灯時の内部圧力を大きくして発光効率を高めても、防爆性能が向上して例えばＡＮＳＩ強制破裂試験の規格（ANSI C78.389）をも満足するセラミックメタルハライドランプおよびこれを備えた照明装置を提供することができる。なお、第２の態様においては、補強体を固定するために、シュラウドの管軸方向両端部に緊締リング部分を形成する場合、当該緊締リング部分はこれをターン数に算入しない。

３．前記第２の態様において、補強体は、透光性セラミックス気密容器の包囲部に正対する部位に１ターン以上巻回されている。

第３の態様において、包囲部に正対する位置に１ターン以上のコイル部分が配設されていれば、最低限の防爆性能が発揮される。

４．前記第２または第３の態様において、補強体は、金属線の線径が１ｍｍ以下である。

第４の態様において、金属線の線径が１ｍｍ以下であれば、シュラウドおよび補強体の組立体の全光透過率を８５％以上、好適には９０％以上とすることができる。このため、実用性あるメタルハライドランプを提供できる。なお、全光透過率は、以下による。すなわち、シュラウドおよび補強体の組立体の中に既知の明るさＡ（ｌｍまたはｌｘ）を有する光源を挿入し、上記組立体を透過する明るさＢ（ｌｍまたはｌｘ）の比率Ｂ／Ａ（％）である。

５．前記第２ないし第４の態様のいずれか一において、補強体は、透光性セラミックス気密容器の包囲部に正対する部位に４ターン以上巻回されている。

第５の態様において、補強体のターン数が４ターン以上であれば、所要の全光透過率を確保しながら十分な防爆性能が付与される。

６．前記本発明または第１ないし第５の態様のいずれか一において、シュラウドおよび補強体からなる組立体の全光透過率が８５％以上である。

第６の態様において、上記全光透過率が８５％以上であれば、メタルハライドランプとして所要の全光束を確保しやすくなる。

７．前記本発明または第１ないし第６の態様のいずれか一において、補強体は、金属線の線径が０．４ｍｍ以下である。

第７の態様において、金属線の線径が０．４ｍｍ以下であると、メタルハライドランプとして所要の全光束を確保しやすくなる。すなわち、防爆性能を高い値に維持した状態で全光透過率を高くすることができる。

８．前記本発明または第１ないし第７の態様のいずれか一において、補強体は、金属線がステンレス、カンタル、モリブデン、タングステン、タンタルおよびニオブのグループから選択された金属からなる。

第８の態様において、上記金属グループは、補強体としての好適な金属である。

９．前記本発明または第１ないし第８の態様のいずれか一において、発光管およびシュラウドを支持するサポート部材を具備し、補強体は、サポート部材の上からシュラウドの外周面に配設され、かつ少なくとも１箇所がサポート部材に溶接されている。

第９の態様において、上記構造であれば、サポート部材にシュラウドを組み付けた後に金属線をサポート部材の上からシュラウドの外周に巻き付けることができるので、補強体延いてはメタルハライドランプの製造性が向上する。特に金属線をサポート部材に溶接するので、金属線の巻き付け作業が容易で、しかも適度の張力を付与しながら金属線を巻き付けることで、シュラウドの外周に密着させやすくなる。また、サポート部材を経由して補強体に電位を与えることができ、その結果メタルハライドランプの始動性が向上する。しかし、気密容器が透光性セラミックスからなるので、補強体に電位が付与されてもナトリウム抜けを生じることがない。なお、発光管は、シュラウドと一緒に予め組み立ててもよいし、補強体を配設した後にサポート部材に組み付けてもよい。

１０．前記本発明または第１ないし第９の態様のいずれか一のメタルハライドランプを用いた照明装置は、照明装置本体と、照明装置本体に配設された上記メタルハライドランプと、メタルハライドランプを点灯する点灯回路と、を具備している。

第１０の態様において、照明装置は、メタルハライドランプを光源とするあらゆる装置を含む概念であり、例えば照明器具、標識灯、表示灯、化学反応装置および光照射検査装置などが該当する。

そうして、第１０の態様によれば、前記本発明および第１ないし第９の態様の効果を有する照明装置を得ることができる。

本発明によれば、発光管が透光性セラミックス気密容器を備え、発光管を側方から包囲する筒状のシュラウドおよび金属線からなる補強体を具備していることにより、点灯中の透光性セラミックス気密容器内の圧力を石英ガラス製の透光性気密容器に比較して大きくして発光効率を高めると、破裂の際に飛散する発光管の破裂片などには過剰な熱が蓄積されていて、破裂片が飛散したり、落下したりしたときに外管が熱衝撃によってダメージを受けやすくなるにもかかわらず、防爆性能が向上して例えばＡＮＳＩ強制破裂試験の規格（ANSI C78.389）をも満足するセラミックメタルハライドランプおよびこれを備えた照明装置を提供することができる。

また、加えて金属線の線径が１ｍｍ以下であるから、シュラウドおよび補強体の組立体の全光透過率を高い値に維持することができる。

さらに、加えてシュラウドの間軸方向の長さが数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足することにより、小径筒部の端部側に形成されるシール部がシュラウドから外部へ露出するので、点灯中のシール部の温度を所望範囲内に収めることができるため、シール部が熱劣化しにくくなり、長期間にわたり良好なシールを維持し続けることができる。

さらにまた、加えて補強体を構成する金属線が透光性セラミックス気密容器に対向する部位に３ターンを超えるターン数で巻回されたコイル状をなしていることにより、防爆性能をANSI基準判定に合格する程度に高めることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１ないし図３は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示し、図１は正面図、図２は発光管およびシュラウドの寸法関係を示す分解正面図、図３は発光管の拡大断面図である。

本形態において、メタルハライドランプは、定格ランプ電力が２００〜４００Wであるが、図示の形態は定格ランプ電力が４００Ｗのものである。本形態のメタルハライドランプＭＨＬは、発光管ＩＴ、シュラウドＳＧ、補強体ＲＦおよびサポート部材ＳＦを具備している。なお、上記本発明の構成要素に加えて、所望により付設される構成として外管ＯＴ、金属プレート部材ＭＰ、落下物受止プレートＲＭ、給電部材Ｂ、ＵＶエンハンサＵＶＥおよびゲッタＧａ、Ｇｂを具備している。

［発光管ＩＴについて］
発光管ＩＴは、透光性セラミックス気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール部４、４および透光性セラミックス気密容器１の内部に封入された放電媒体を備えている。

透光性セラミックス気密容器１は、図２（ａ）および図３にその詳細を示すように、包囲部１ａおよび包囲部１ａの両端に連通して配設された一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備え、内部に放電空間１ｃを有していて、その全長は図２に示すようにＬＰ（ｍｍ）である。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、鋳込み成形により一体化されている。

包囲部１ａは、その全長が図２（ａ）に示すようにＬＥ（ｍｍ）であり、２つの球体が、その一部が互いに重なるように軸方向に離間して両端部の半球状の部分を形成し、半球状の部分の間を直線で結んでなるほぼ俵形の形状をなしている。なお、透光性セラミックス気密容器１は、管軸方向に沿って分割された複数のセラミックス部材を接合した後に焼結させて一体化した構成であってもよい。

一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、全体としてそれぞれ細長いパイプ状をなしている。そして、小径筒部１ｂの中心部には管軸方向に貫通して包囲部１ａ内に連通する細長い孔が形成されている。なお、本形態において、上記細長い孔は、その内径が一定である。

一対の電極２、２は、図３に示すように電極軸２ａおよび電極コイル２ｂを備えて構成されている。

電極軸２ａは、タングステン充実棒からなり、基端および中間部が小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿通されていて、先端部が放電空間１ｃ内に望んでいる。そして、電極軸２ａと小径筒部１ｂ、１ｂの内面との間にキャピラリーと称される０．１ｍｍ以下のわずかな隙間が形成されている。電極コイル２ｂは、電極軸２ａの先端部にわずかな長さの突出部が形成されるように電極軸２ａの先端から少し後退した位置において、タングステン細線を適当ターン数密ピッチで巻回することによって形成されていて、包囲部１ａ内に位置している。

一対の電流導入導体３、３は、図３に示すように、封着性導電部材３ａおよび耐ハロゲン性導電部材３ｂの直列接続構体によって構成され、その直径が電極軸２ａのそれより大きく設定されている。このため、電極軸２ａと給電部材３の接合部には段差が形成される。

封着性導電部材３ａは、ニオブ棒状体からなる。また、封着性導電部材３ａは、先端が小径筒部１ｂの端部からその内部に挿入して後述するシール部４により被覆され、基端が小径筒部１ｂの外部へ露出している。

耐ハロゲン性導電部材３ｂは、モリブデン棒およびモリブデンコイルからなる。モリブデン棒は、その基端が封着性導電部材３ａの先端の突合せ溶接されている。また、モリブデン棒の先端は、電極軸２ａの基端に突合せ溶接されている。モリブデンコイルは、モリブデン棒の周囲に巻回されている。

そうして、電極２および電流導入導体３は、予め直線状に一体化されて電極マウントを形成している。

一対のシール部４、４は、それぞれＤｙ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３からなるフリットガラスと称されるセラミックス封止用コンパウンドを加熱して溶融し、固化することにより図２（ｂ）に示すように小径筒部の内部側に、端部からの管軸方向の長さがＬＦに形成されている。

そうして、一対のシール部４、４は、上記組成のフリットガラスを用いて形成すると黒色系の色を呈するので、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂの内部であっても、その存在が小径筒部１ｂの外側から目視で確認できる。

さらに詳述すれば、一対のシール部４、４は、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂ、１ｂの端面側の部分と、これに対向する電流導入導体３、３の封着性導電部材３ａと、の間に介在して透光性セラミックス気密容器１を気密に封止していて、いわゆる電流導入導体挿入封止構造を提供する。そして、一対の電流導入導体部材３、３が透光性セラミックス気密容器１の内部に露出しないように小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿入されている部分の全体を被覆している。以上の構成によって透光性セラミックス気密容器１は封止されるとともに、電極２、２が透光性セラミックス気密容器１内の所定の位置に固定されている。

放電媒体は、例えば希ガス、金属ハロゲン化物および水銀からなり、透光性セラミックス気密容器１内に封入されている。なお、金属ハロゲン化物および水銀は、蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部が点灯時に小径筒部１ｂ、１ｂ内に形成されるわずかな隙間内に液相状態で滞留している。そして、点灯中下側となる例えば小径筒部１ｂ内に液相状態で滞留している放電媒体の表層部付近に最冷部が形成される。ハロゲン化金属は、いずれも主として発光金属のハロゲン化物であり、例えばＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ_３からなる。

［シュラウドＳＧについて］
シュラウドＳＧは、図２（ｃ）に示すように管軸方向の長さがＬＳ（ｍｍ）の石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの側方を離間状態にして包囲するとともに、図１に示すように一対の金属プレート部材ＭＰ、ＭＰによって所定位置に支持されている。

また、シュラウドＳＧの上記長さＬＳは、透光性セラミックス気密容器１の全長ＬＰおよび一対のシール部４、４の長さＬＦとの相関において、数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを、好ましくは数式：ＬＥ＜ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを、それぞれ満足するように構成されている。

［補強体ＲＦについて］
補強体ＲＦは、図１に示すように、線径１ｍｍ以下の金属線からなり、シュラウドＳＧの外周面にほぼ密着している。本形態において、補強体ＲＦは、例えば図示のように一本の金属線の中央をシュラウドＳＧの一端から左右反対方向にそれぞれ巻始め、途中ターンが交差しながら他端まで巻き付けて、交差した２個のコイル部分として巻装することによって形成されている。

［サポート部材ＳＦについて］
サポート部材ＳＦは、支持枠３１、バンド状導体３２および落下物受止プレートＲＭからなる。支持枠３１は、ステンレス鋼棒を折り曲げ、かつ落下物受止プレートＲＭと協働して縦長の変形ロ字形に屈曲しているとともに、その基底部を後述する外管ＯＴの一方の内部導入線６ａに接続している。バンド状導体３２は、支持枠３１にブリッジ状に溶接されていて、発光管ＩＴの図１において右側の電流導入導体３をバンド状導体３２に溶接することにより、発光管ＩＴが所定の位置に配置される。

［その他の構成について］
（外管ＯＴについて）
外管ＯＴは、図１に示すように、硬質ガラスからなるＢＴ形バルブを用いている。そして、内部に発光管ＩＴ、シュラウドＳＧおよびサポート部材ＳＦなどの部材を所定の位置に収納している。また、外管ＯＴは、図１において下部に位置するネック部にフレアステム５を封着して備えている。フレアステム５は、一対の内部導入線６ａ、６ｂを外管ＯＴ内へ気密に突出させて備えている。

発光管ＩＴは、その上部の給電部材３が後述するサポート部材ＳＦに支持されるとともに、サポート部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。また、発光管ＩＴは、その下部の給電部材３が、接続導体７、８に接続しているとともに、さらに接続導体７、８を介して内部導入線６ｂに接続している。

（金属プレート部材ＭＰについて）
金属プレート部材ＭＰは、シュラウドＳＧの上下端面に嵌合するとるとともに、後述するサポート持部材ＳＦに固定される。さらに詳述すれば、金属プレート部材ＭＰは、金属板を打ち抜いて形成されていて、複数の開口部が形成されている。中心部の開口部１１は小径筒部１ｂのシール部４がそこに挿通されてシュラウドＳＧの外部へ露出するため円形であるが、その他の開口部１２は扇形、四角形および円形など所望の形状であることが許容される。

さらに、金属プレート部材ＭＰには、爪片が例えば１２０°間隔で３箇所に一定に形成されていて、爪片がシュラウドＳＧの筒の内面に嵌合する。加えて、金属プレート部材ＭＰには、外方へ突出する一対の固定片が一体に形成されていて、サポート部材ＳＦに溶接されることでシュラウドＳＧを所定位置に固定する。

（落下物受止プレートＲＭについて）
落下物受止プレートＲＭは、図１に示すようにサポート部材ＳＦの一部をなして外管ＯＴのトップ部側に配設されていて、外管ＯＴのトップ部が下向き点灯において、発光管ＩＴが破裂してその破裂片が金属プレート部材ＭＰの複数の開口部を通過して落下したときに、落下物を受け止める。

さらに詳述すれば、落下物受止プレートＲＭは、金属板を打ち抜いて形成されていて、受止部、一対の固定部および一対のスプリング部を有している。受止部は、円形をなしていて、複数の小さな開口部が形成され、面積が落下物受止プレートＲＭの受止部１が対向する部位の外管ＯＴの内部断面積の例えば７０％以上になっている。一対の固定部は、受止部の外周部分から一体に突出しているとともに折り曲げられて後述するサポート部材ＳＦの支持枠３１の先端に支持枠３１の一部を構成するように溶接されている。また、一対のスプリング部２３、２３は、一対の固定部と一体に形成されていて、外管ＯＴの頭部内面に弾性的に接触することにより、支持枠１１の上部を外管ＯＴの頭部内面に対して弾性的に支持する。

（給電部材Ｂについて）
給電部材Ｂは、Ｅ３９形ねじ口金からなり、外管ＯＴのネック部に装着されていて、前記一対の外部導入線が接続している。

（ＵＶエンハンサＵＶＥについて）
ＵＶエンハンサＵＶＥは、セラミックメタルハライドランプＭＨＬの始動に先立って作動して紫外線を放射して発光管ＩＴを照射することで、セラミックメタルハライドランプＭＨＬの発光管ＩＴ内の電子放射を促進してセラミッスメタルハライドランプＭＨＬの始動を容易にする手段である。そして、原理的には既知であるので、詳細構造については図示を省略するが、気密容器、導入線、内部電極、放電媒体および外部電極を具備して構成されている。気密容器は、石英ガラスなどの紫外線透過性ガラス製で、内部に細長い放電空間が形成されている。導入線は、モリブデンからなり、先端が後述する内部電極に溶接し、図１に示すように、基端が発光管支持部材ＳＦに溶接され、したがって発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。上記内部電極は、モリブデン製で板状をなしていて、気密容器の放電空間内に封装されている。放電媒体は、アルゴン約１．３ｋＰａからなり、気密容器の内部に封入されている。上記外部電極は、外径０．４ｍｍのモリブデン線からなり、気密容器の外周に密着して５ターンほど巻き付けられているとともに、導体９を介して接続導体８に接続している。以上から明らかなように、ＵＶエンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。

（ゲッタＧａ、Ｇｂについて）
ゲッタＧａは、発光管支持部材ＳＦに接続してフレアステム５の近傍に位置するイニシャルゲッタである。ゲッタＧｂは、サポート部材ＳＦのトップ部に支持されたパフォーマンスゲッタである。

図１に示すのとほぼ同じランプ構造のセラミックメタルハライドランプである。
発光管
透光性セラミックス気密容器：全長80mm、包囲部最大外径約22mm、最大内径20mm、
小径筒部外径3.5mm、同内径約1.5mm
一対の電極 ：電極軸が直径約1.0mm、電極コイルが直径0.3mmの
W線を密ピッチ約3ターン、電極間距離約20mm
電流導入導体 ：封着性導電部材3aが直径約1.5mm、Nb、
耐ハロゲン性導電部材3bが直径約1.0mmのMo棒の外周
にMo線を巻回した直径約1.4mm
放電媒体 ：Ar約24kPa、
Na-TlI-InI-TmI₃約15mg、
Hg40mg
シール部 ：管軸方向長さ5mm
外管 ：硬質ガラス製のBT形、最大部外径約116mm、
全長約300mm
シュラウド ：石英ガラス製、外径約32mm、長さ55mm
補強体 ：線径0.38mmのMo線を3ターン巻回（図１と異なる。）
定格ランプ電力 ：400W
シュラウド・補強体全光透過率：96%

次に、図４の表を参照して、上記実施例において、補強体ＲＦを構成している金属線の線径および形態を変えたオプション１〜５の場合の全光透過率（％）およびランプ全光束値（ｌｍ）について試験結果を説明する。なお、図４において、補強体ＲＦの包囲パターンすなわち形態は、図の左側から右側に向かって以下のとおりである。
（１）補強体なし。
（２）金属線からなる３個のリングを上下に離間配置した形態。
（３）３．５ターンのコイル状部分と、その上下両端部に配置されたそれぞれ１個の緊締リング部とを金属線により一体形成した形態。
（４）左右反対方向に巻回されたそれぞれ１．５ターンのコイル状部分と、その上下両端部に配置されたそれぞれ１個の緊締リング部とを金属線により一体形成した形態。
（５）上下方向に離間した６個のリング状横材と外周方向に離間した１０本の縦材とを金属線により形成し、かつ交差部を溶接して多数の正格子状にして一体化したメッシュ状の形態。
（６）鋸歯状に屈曲した金属線を外周面に配置した形態。
（７）鋸歯状に屈曲した２本の金属線を外周面に半ピッチずらして配置した形態。

試験に供された補強体ＲＦの金属線の線径は、１ｍｍ（オプション１）、０．８ｍｍ（オプション２）、０．６ｍｍ（オプション３）、０．３８ｍｍ（オプション４）および０．２５ｍｍ（オプション５）である。

そうして、図４から理解できるように、補強体ＲＦが配設されていない場合、シュラウドの全光透過率は９８％で、ランプ全光束は４５６００ｌｍであるが、補強体ＲＦの金属線の線径が１ｍｍ以下であれば、上記のいずれの包囲パターンすなわち形態においても全光透過率８５％以上を確保できる。また、上記金属線の線径が０．３８ｍｍ以下（約０．４ｍｍ以下）であれば、全光透過率８８％以上（殆どの形態においては９０％以上）を確保できる。

図５は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す正面図である。なお、図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

本形態においては、金属線からなる補強体ＲＦをサポート部材ＳＦの外側からシュラウドＳＧの外面に配設している第１の点、および補強体ＲＦの透光性セラミックス気密容器に対向する部分が３ターン超巻回されたコイル状をなしている第２の点で、第１の形態と異なっている。

そうして、本形態においては、第１の点に関し、補強体ＲＦの金属線をシュラウドＳＧに全周にわたり密着させることができないものの、サポート部材ＳＦおよびその近傍を除く全周において密着させることができるので、補強効果に本質的な問題はない。

また、第２の点に関し、後述するように金属線が３ターン以上であればＡＮＳＩ強制破裂試験に合格するが、３ターン付近は境界領域であるので、３．５ターン超であれば、強度が一層増すので、所要の防爆性能がより確実に得られる。

次に、図６の表を参照して補強体ＲＦを構成する金属線のターン数とＡＮＳＩ強制破裂試験との関係について説明する。すなわち、図６は、補強体ＲＦのターン数を０（補強体なし。）〜１０の場合についての線径を変えてＡＮＳＩ強制破裂試験の結果を示している。なお、金属線の線径は、０．２５〜１．０ｍｍの間における５種類であり、表中の「合格」、「不合格」はＡＮＳＩ強制破裂試験の結果を示している。なお、「再試験→合格」は境界領域であるものの結果として合格であったことを意味する。

そうして、図６から理解できるように、金属線が３ターン超巻回されていれば、実際的な上記線径の範囲内において確実に上記試験に合格するので、防爆性能として問題がない。

次に、図７を参照して補強体を構成する金属線のターン数と全光透過率との線径をパラメータとした関係について説明する。なお、図において、横軸は補強体を構成する金属線のターン数であり、縦軸はシュラウドおよび補強体の組立体の全光透過率（％）である。なお、金属線の線径は、０．２５〜１．０ｍｍの間における５種類である。

図７から理解できるように、金属線が６ターン以下巻回されていれば、実際的な上記線径の範囲内において、全光透過率８５％以上を確保できるので、実用上問題がない。また、線径４ｍｍ以下であれば、６．５ターンであっても全光透過率８５％以上を確保できるし、さらに４．５ターン以下ならば、全光透過率９０％以上を確保できる。

図８は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての高天井用照明器具の概略を示す縦断面図である。図において、照明器具９０は、天井面などへの取付部をなす基台９１にソケット９２が取着されているとともに、このソケット９２を囲みガード９３が設けられている。そして、このガード９３の下端には金属板やほうろう製の円錐状をなし、内面に反射面が形成された反射笠９４が固定され、上記ソケット９２にメタルハライドランプＭＨＬの口金Ｂが装着されることにより保持と電気的な接続がなされる。

なお、本形態では上記基台９１、ガード９３および反射笠９４などで器具本体を構成している。また、ランプの点灯回路装置および電源スイッチ（ともに図示しない。）は、器具本体離間した位置に設けることができる。

このような照明器具９０は、例えばスポーツ施設の天井面に反射笠９４の開口部側を下方に向けて取り付けられ、電源スイッチを入れることにより電源から点灯回路装置、ソケットを介して高圧放電ランプＬに通電される。

本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示す正面図 同じく発光管、シュラウドおよび補強体組立体の分解正面図 同じく発光管の拡大断面図 補強体を構成する金属線の線径および形態を変えた場合の全光透過率およびランプ全光束値の関係を示す表 本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す正面図 補強体を構成する金属線のターン数とＡＮＳＩ強制破裂試験との関係を示す表 補強体を構成する金属線のターン数と全光透過率との線径を示すグラフ 本発明の照明装置を実施するための一形態としての高天井用照明器具の概略を示す縦断面図

符号の説明

１…透光性セラミックス放電容器、３…電流導入導体、Ｂ…給電部材、ＩＴ…発光管、ＭＨＬ…メタルハライドランプ、ＯＴ…外管、ＳＧ…シュラウド、ＳＦ…サポート部材、ＲＦ…補強体

Claims (11)

1. 透光性セラミックスからなり、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通した一対の小径筒部を有する全長がＬＰ（ｍｍ）の透光性セラミックス気密容器、小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通し、先端が離間対向して透光性セラミックス気密容器内に封装された一対の電極、小径筒部の内部において電極の基端側に接続した一対の電流導入導体、小径筒部および電流導入導体の間で管軸方向に長さＬＦ（ｍｍ）にわたり透光性セラミックス気密容器をシールしている一対のシール部、ならびに透光性セラミックス気密容器内に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を備えた発光管と；
   管軸方向の長さＬＳ（ｍｍ）が数式：ＬＳ＜ＬＰ−２ＬＦを満足するとともに発光管を側方から包囲する透明質部材製の筒状のシュラウドと；
   線径が１．０ｍｍ以下の金属線からなり、シュラウド外周面にほぼ密着して配設された補強体と；
   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。
2. 補強体は、メッシュ状またはコイル状であ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。
3. 透光性セラミックスからなり、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通した一対の小径筒部を有する透光性セラミックス気密容器、小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通され、先端が離間対向して透光性セラミックス気密容器内に封装された一対の電極、小径筒部の内部において電極の基端側に接続した一対の電流導入導体、小径筒部および電流導入導体の間で透光性セラミックス気密容器をシールしている一対のシール部、ならびに透光性セラミックス気密容器内に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を備えた発光管と；
   発光管を側方から包囲する透明質部材製の筒状のシュラウドと；
   金属線からなり、シュラウド外周面にほぼ密着して配設され、かつ少なくとも３ターンを超えるターン数で巻回されたコイル状をなす補強体と；
   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。
4. 補強体は、透光性セラミックス気密容器の包囲部に正対する部位に１ターン以上巻回されていることを特徴とする請求項３記載のメタルハライドランプ。
5. 補強体は、金属線の線径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載のメタルハライドランプ。
6. 補強体は、透光性セラミックス気密容器の包囲部に正対する部位に４ターン以上巻回されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
7. シュラウドおよび補強体からなる組立体の全光透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
8. 補強体は、金属線の線径が０．４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
9. 補強体は、金属線がステンレス、カンタル、モリブデン、タングステン、タンタルおよびニオブのグループから選択された金属からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
10. 発光管およびシュラウドを支持するサポート部材を具備し；
    補強体は、サポート部材の上からシュラウドの外周面に配設され、かつ少なくとも１箇所がサポート部材に溶接されている；
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
11. 照明装置本体と；
    照明装置本体に配設された請求項１ないし１０のいずれか一記載のメタルハライドランプと；
    メタルハライドランプを点灯する点灯回路と；
    を具備していることを特徴とする照明装置。

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