JP2009259769A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
水銀入りの一般照明用のメタルハライドランプ、安定器および照明器具との互換性のある高圧放電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】
高圧放電ランプは、内部に放電空間1cを備えた透光性気密容器1、放電空間に臨在するように透光性気密容器内に配設された一対の電極2、2および希ガスおよび金属ハロゲン化物を含み、希ガスが雰囲気温度が２５℃のときに１〜５気圧のキセノン主体であり、かつ水銀を含まないで透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管ITと、内部に発光管を収容している外管OTと、一対の電極間に５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加したときに発光管内に放電が開始するように外管の内部に配設されて始動を補助する始動補助手段TW、UVEとを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、水銀を本質的に含まない水銀フリーの高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置に関する。

亜鉛ハロゲン化物などの可視域の発光が少なくてランプ電圧を形成するのに効果的な金属ハロゲン化物を水銀に代えて封入して水銀フリーにした高圧放電ランプは既知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、電極間距離４．２ｍｍ、キセノン１気圧、ＳｃＩ_３０．１４ｍｇ、ＮａＩ０．８６ｍｇ、ＦｅＩ_２１ｍｇの放電媒体を封入した入力電力３５Ｗで、再始動電圧が７ｋＶの実施例が記載されている（段落０２１５−０２３０）。また、陽極、陰極および補助極を備えた直流点灯用で、電極間距離４０ｍｍ、希ガス２８０Torr、ＳｃＩ_３３ｍｇ、ＮａＩ１５ｍｇ、第２のハロゲン化物（ＡｌＩ₃、ＺｎＩ₂、ＧａＩ₃の３例）各２０ｍｇの放電媒体を封入した入力電力４００Ｗで、再始動電圧が０．８〜１．０ｋＶの実施例が記載されている（段落０３４７−０３６９）。上記いずれの実施例も透光性気密容器は、図６および図１６を参照すると、石英ガラス製であると思われる。

水銀フリーの高圧放電ランプについては、上記の他にも特許文献２のように多数の特許文献が存在するが、それらには希ガスの封入圧は０．１〜２５気圧程度まで幅広く開示されている。そして、適正とされる希ガス圧は５〜７気圧以上と述べられているものが多く、この場合高圧放電ランプを始動させるために印加する始動用高電圧は８ｋＶ以上、キセノンが１０気圧では始動用高電圧が１５〜２０ｋＶになってしまう。

特開平１１−２３８４８８号公報（段落０２１６−０２３０、０３７０−０３８０） ＷＯ ２００６／０４６７０４号公報

水銀フリーにした高圧放電ランプを一般照明用途に適合させるためには、Ｅ形口金が広く普及しているため、この口金を装着している必要があるが、この口金は耐電圧が低いので、５ｋＶ以下の始動用高電圧で始動可能であることが望ましいが、単純には始動電圧を低くすることはできない。事実、従来の水銀フリーにした高圧放電ランプは、上述から推察すると始動電圧が明らかに５ｋＶを超えるため、水銀入りの高圧放電ランプ、これを用いる照明器具および配線との互換性が得られない。したがって、専用の口金を採用することになり、照明システムのコストアップを招く。

本発明者が、キセノン１０気圧程度の既知の水銀フリー高圧放電ランプと同じ透光性気密容器、電極およびイオン化媒体を用いて試験を行った結果、０．１〜５気圧程度まではランプ電圧および発光効率が低く実用上問題が生じやすい。特に１気圧未満で問題が顕著であるが、水銀フリー高圧放電ランプにおいては、キセノン封入圧が１〜５気圧であれば他のランプパラメータ設計により実用最低限レベルを維持できることが確認された。また、最大５気圧までならば、適正な始動補助手段を用いることにより、５ｋＶまでの始動用高電圧で始動可能であり、さらに透光性セラミックス気密容器を用いた水銀フリーの高圧放電ランプにおいて、従来の一般照明用セラミックメタルハライドランプでは不可能であった瞬時再点灯さえも可能になることが判明し、本発明をなすに至った。

本発明は、水銀入りの一般照明用のメタルハライドランプ、安定器および照明器具との互換性のある水銀フリーの高圧放電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。

本発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間を備えた透光性気密容器、放電空間に臨在するように透光性気密容器内に配設された一対の電極および希ガスおよび金属ハロゲン化物を含み、希ガスが雰囲気温度２５℃のときに１〜５気圧のキセノン主体であり、かつ水銀を含まないで透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；内部に発光管を収容しているとともに一端に口金を備えている外管と；一対の電極間に５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加したときに発光管内に放電が開始するように外管の内部に配設されて始動を補助する始動補助手段と；を具備していることを特徴としている。

〔発光管について〕 本発明において、発光管は、透光性気密容器、一対の電極およびイオン化媒体を備えて構成されている。

（透光性気密容器について） 透光性気密容器は、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することが可能な気密容器を意味し、透光性を有していて、ランプの通常の作動温度に十分耐える耐熱性の材料であれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性セラミックスなどを用いることができる。しかし、透光性セラミックスからなる透光性気密容器は、最冷部温度を高く設定して、ランプ電圧を高くするとともに、発光効率を向上させることができるので、本発明においては特に好適である。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、透光性気密容器の内面を改質することが許容される。

また、透光性気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、透光性気密容器は、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしている。放電空間の容積は、高圧放電ランプの定格ランプ電力、電極間距離などに応じてさまざまな値が選択され得る。例えば、一般照明用ランプの場合、定格ランプ電力に応じて０．１ｃｃ以上および以下のいずれにすることもできる。また、透光性気密容器の最大内径は、ランプ電力１００Ｗ級で４〜１２ｍｍ、好ましくは４〜７ｍｍとし、３５Ｗ級で３〜７ｍｍ、好ましくは３〜５ｍｍに設定すれば、最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持するのに効果的である。

また、包囲部の両端に一対の封止部を備えていることが許容される。一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、一般的には包囲部の両端に配設されている。気密容器の材質が石英ガラスの場合、電極を封装し、かつ点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設した構造を採用することができる。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が透光性気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに封止部と協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、透光性気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。

一方、透光性気密容器が透光性セラミックスからなる場合の封止手段としては、例えばフリットガラスを透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着やフリットガラスに代えて金属を用いる金属封着および透光性セラミックス気密容器の封止予定の開口部を溶融させて電流導入導体に直接または間接的に封着する手段などの各種封止手段を所望により適宜選択的に採用することができる。また、透光性気密容器の封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら透光性気密容器内に形成される放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部を形成することができる。この構造の場合、封止部は小径筒部の端部部分に配設されるとともに、小径筒部内に電極軸を延在させて電極軸と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称される僅かな隙間を小径筒部の軸方向に沿って形成する。

（一対の電極について） 一対の電極は、透光性気密容器内に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される一対の電極によって有電極形放電を生起させる形式の高圧放電ランプを構成する。一対の電極の先端間に形成される電極間距離は、一般照明用ランプでは、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としてイオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属のハロゲン化物、例えばＺｎＩ_２などを封入するものの水銀フリーであるため、水銀入りの場合ほどランプ電圧が高くならないので、実用可能なランプ電圧を得る目的で電極間距離を以下のように比較的大きく設定するのが好ましい。

すなわち、例えばランプ電力１００Ｗ級では電極間距離６〜３８ｍｍ、３５Ｗ級で同じく４〜２２ｍｍである。また、ＺｎＩ_２などのランプ電圧形成用の上記金属ハロゲン化物を気密容器の内容積に対して０．３〜３ｍｇ／ｃｃ封入し、かつランプ電力１００Ｗ級で同じく１４〜３２ｍｍ、３５Ｗ級で同じく７〜１８ｍｍに設定すれば、さらに高い所望のランプ電圧を得ることができる。これらの電極間距離に加えて、気密容器の最大内径を、ランプ電力１００Ｗ級で４〜７ｍｍとし、３５Ｗ級で３〜５ｍｍに設定すれば、発光管の最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持することができる。

また、電極の構成材としては、耐火性で、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープ剤（例えばスカンジウム（Ｓｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、カリウム（Ｋ）およびケイ素（Ｓｉ）などのグループから選択された一種または複数種）を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。

さらに、小形のランプの場合、直棒状の線材や先端部に径大部を形成した線材を電極として用いることができる。中形ないし大形の電極の場合、電極軸の先端部に電極構成材製のコイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極は、交流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いることができる。

さらにまた、透光性気密容器が小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器であって、しかも小径筒部の内部にキャピラリーと称されるわずかな隙間を形成する場合、所望により電極軸の周囲に耐熱金属、例えばタングステン、モリブデンなどの電極マウントサブコイルを巻装することができる。そして、このサブコイルの先端位置を、電極先端からの距離でランプ電力が３０〜７０Ｗ級では約２．５ｍｍ以下、１００〜２５０Ｗ級では３．７ｍｍ以下に設定することにより、わずかな隙間の内部に液相状態で滞留する金属ハロゲン化物の放電空間側の表面位置や電極マウントの温度分布を希ガス封入圧が１〜３気圧程度であってもランプ電圧を高く維持するのに効果的である。

また、上述のように電極部の周囲に耐熱金属、例えばタングステン、モリブデンなどの細線からなるコイルを巻装することにより、電極マウントの温度を低下させて金属ハロゲン化物と電極マウントとの反応を抑制して高圧放電ランプを長寿命にすることができる。

（イオン化媒体について） イオン化媒体は、金属ハロゲン化物および希ガスを含んでいるが、本発明においては金属ハロゲン化物の構成が特段限定されない。しかし、希ガスは、キセノン主体であり、かつその封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜５気圧封入されていなければならない。

最初に、金属ハロゲン化物について説明する。金属ハロゲン化物は、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物を少なくとも含み、好ましくはこれに加えてイオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属のハロゲン化物が主としてランプ電圧形成用として封入される。

主として発光に寄与する金属のハロゲン化物は、本発明においてはその種類および封入量が特段限定されないが、希土類金属、とりわけツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種の金属ハロゲン化物を含んでいる態様は、好ましい結果をもたらす。ツリウム（Ｔｍ）は、放電時に視感度特性曲線のピーク波長付近に多数の輝線スペクトルを放射し、その発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属であるとともに、水銀フリーにおいてランプ電圧を高める作用がある。このため、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を削減でき、その結果主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の相対的過剰封入に伴って発生する弊害（色偏差の増大）を回避することができる。また、ホルミウムもツリウムの上述の性質に類似した性質を有している。

また、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物が希土類金属のハロゲン化物（好ましくは、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物）を主体として含み、かつキセノン主体の希ガスが雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧封入されている態様においては、光束立ち上がり時の色度偏差ｄｕｖ．の変化幅が０．０１５０以下となるので良好である。また、キセノン主体の希ガスの封入圧が上記より高い場合より青色域発光量が大幅に少なくなるために発光効率が高くなり、上記より低い場合より青色域発光が低減しすぎないので、色度偏差が実用レベルを越えて悪化することがない。

また、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物を主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として封入する態様においては、それらの合計が後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の総量に対して１０質量％以上、好ましくは３５質量％以上であるのがよい。主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の総量に対して３５質量％未満であっても１０質量％以上であれば、他の構成要件を工夫することにより、実用的なランプ電圧として３５〜３７Ｖを得ることが可能である。

また、上記３５質量％以上の範囲であれば、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）がランプ電圧を十分に実用範囲まで高める作用を発揮するとともに高い発光効率が得られる。このため、例えばＺｎＩ_２などの主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を例えば１／５のように少なくしても、少なくする前の封入量におけるのと同等のランプ電圧を得ることができる。主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量が多くなるにしたがって色偏差が増大するため、その封入量を少なくすることによって色偏差が著しく改善される。さらに、５０質量％以上であれば、より高いランプ電圧とより高い発光効率を得ることができる。なお、上記封入比率が８０質量％を超えると、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）以外の金属のハロゲン化物の封入比率が相応して低下し、その結果所望の白色発光が得られなくなるので、白色発光を得る目的に対しては好ましくない。また、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物の封入比率が５０〜７０質量％の範囲のときに発光効率が高くなる。

なお、主として発光に寄与する金属とは、高圧放電ランプとしての発光に対して寄与することが明らかな金属であり、ランプ電圧形成作用の有無については問わない。すなわち、ツリウムやホルミウムは、前述のように可視域における発光が多いので、ランプ電圧形成作用もあるが、発光に寄与する金属に該当する。したがって、主として発光に寄与する金属は、後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた発光金属でもある。

ハロゲン化物を形成するハロゲンとしては、適度の反応性を有していることからヨウ素が好適であるが、所望により臭素および塩素のいずれかでもよく、またヨウ素、臭素および塩素のうち所望の二種以上を用いてもよい。

タリウム（Ｔｌ）は、これを主として発光に寄与する金属としてタリウムハロゲン化物または金属タリウムの形で封入することができる。しかし、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物としてツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を主体として含む態様の場合には、その封入量をヨウ化タリウム（ＴｌＩ）に換算して気密容器の内容積に対し０〜０．８ｍｇ／ｃｃ、好適には０〜０．２ｍｇ／ｃｃ規制することが好ましい。これにより、青色発光抑制が生じるのを効果的に抑制できる。なお、タリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物または金属タリウムを封入すると、タリウム（Ｔｌ）の緑色発光がツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種の発光に加算されるので、高圧放電ランプの発光効率が高くなる。

上述以外のその他の金属のハロゲン化物を、白色発光を得る以外に、例えば発光の色度を調整する、または発光効率を高くするなどの目的で適宜選択的に添加することができる。以下、その他の金属のハロゲン化物を添加する場合の主な例について説明する。

ナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ金属を主として発光する金属のハロゲン化物の全体に対して３０質量％以下にすることにより、ランプ電圧を高めに維持することができる。また、２５質量％以下にすることにより、主として発光する金属としてツリウムおよびホルミウムの少なくとも１種を封入する態様においては、アルカリ金属の発光が弱くなり、反対に上記希土類金属の発光比率が増大するので、平均演色評価数Ｒａが高くなる。

さらに、アルカリ金属を、発光特性や製造性などの諸条件が許容される場合には３質量％未満の範囲内で封入することによって、ランプ電圧の低下は最小限に抑制される一方、発光効率、ランプ寿命改善および光色調整、特に色偏差改善が可能になる。このような観点から、所要のランプ電圧を確保できる範囲内において、封入が許容される。なお、好ましくは２〜８質量％、より好ましくは３〜７質量％、なお一層好ましくは４〜６質量％である。また、その他のアルカリ金属としては、セシウム（Ｃｓ）およびリチウム（Ｌｉ）のグループの一種または複数種を選択的に封入することができる。

希土類金属のハロゲン化物は、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種を主として発光する金属としてそのハロゲン化物を封入する態様において、その他の希土類金属としてプラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）の一種または複数種のハロゲン化物を副成分として封入することができる。上記希土類金属は、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物に次いで発光金属として有用であり、所定量以下の封入比率で封入することが許容される。すなわち、上記希土類金属は、そのいずれも視感度特性曲線のピーク波長付近で無数の輝線スペクトルを有するため、発光効率向上に寄与することができる。

インジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物は、これを所望の演色性および／または色温度などを得るなどの目的で副成分として選択的に封入することが許容される。

ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物について説明する。本発明において、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としては、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属のハロゲン化物がこれに含まれることが多い。なお、具体的な金属については後述するが、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）およびマンガン（Ｍｎ）のハロゲン化物などがある。なお、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物とは、ランプ電圧形成に寄与する緩衝体であるが、それを構成する金属による可視光の発光が許容されることを意味する。しかし、可視光の発生量は、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物のそれに比較して明らかに少ないという共通的な特徴がある。

ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも１種を所定比率封入し、かつキセノン主体を３〜５気圧封入する態様であれば、所望のランプ電圧が形成されるので、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を封入しなくてもよい。しかし、本発明においては、封入するハロゲン化物の種類および封入量が特段限定されないので、一対の電極間に４〜７Ｖ／ｍｍ程度の電位傾度を形成するために必要であれば、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を所要量封入することが許容される。この場合、透光性気密容器の内容積に対して一般的には０．０５〜５ｍｇ／ｃｃの範囲内で封入すればよい。なお、好適には０．３〜１．６ｍｇ／ｃｃである。

また、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、本発明において透光性気密容器内に封入する前述のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて、高圧放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定する作用がある。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。

また、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物により構成され、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）からなるグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を主体として用いることができる。そして、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。しかし、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。例えば、ＡｌＩ₃が不完全蒸発の状態になっていて、しかも所望のランプ電圧が得られていない場合にＡｌＩ₃を追加してもランプ電圧は変わらない。

これに対して、ＡｌＩ₃の追加に代えてＺｎＩ₂を添加すれば、ＺｎＩ₂の作用により生じる分のランプ電圧が加算されるので、ランプ電圧を増加させることができる。さらに、他の主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ電圧を得ることができる。

さらに、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、透光性気密容器内に封入される主として発光に寄与するハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物である。「前記ハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視域発光が多い。ランプ電圧形成用ハロゲン化物の中で、鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）は紫外域発光が多いが、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）などは単独で発光させた場合には可視光域に発光が多い。しかし、上記チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）といったランプ電圧形成用ハロゲン化物は、発光させるのに必要なエネルギー準位がツリウム（Ｔｍ）を始めとする主に発光に寄与するハロゲン化物（発光用ハロゲン化物）を発光させるに必要なエネルギー準位より高い。そのため、両者を一緒に封入して高圧放電ランプを点灯させた場合には、エネルギー準位の低い主として発光に寄与するハロゲン化物による発光が相対的に支配的となり、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物による発光は少ない。

したがって、後者のハロゲン化物は、可視光の発光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全可視光に対する割合が小さくて影響が少ないものである。ところが、両ハロゲン化物を混合した状態で併用した高圧放電ランプは、後述のようにランプ特性上不都合があることが本発明者らの実験で明らかになった。

次に、希ガスについて説明する。希ガスは、前述のように雰囲気温度が２５℃のときに５気圧以下のキセノン（Ｘｅ）主体が封入される。キセノン主体の希ガスの封入圧を上記のように規定する理由は、始動電圧を低下させて水銀入りの一般照明用の高圧放電ランプ、照明器具および配線と互換性を得るために必要な前提である。しかし、好ましくは１〜３気圧である。

なお、キセノン主体とは、キセノンの体積が８０％以上であればよいことを意味する。キセノンに混合し得る希ガスとしてはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびネオン（Ｎｅ）などである。

水銀について説明する。本発明は、水銀フリーの高圧放電ランプであり、したがって水銀は封入しない。

〔外管について〕 外管は、その内部に少なくとも発光管および後述する始動補助手段を収納する手段である。外管は、任意所望の形状および大きさにすることができるが、水銀入りの一般照明用の高圧放電ランプとの互換を容易にするためにそれと同様の形状および大きさであることを許容する。また、外管の内部を外部に対して気密にし、かつ真空ないし減圧状態に保持すれば、発光管の最冷部温度を高めて発光効率を高くすることができる。しかし、所望により発光管の材質が石英ガラスの場合には外気に連通させてもよい。外気に対して気密にする場合、必要に応じて外気に代えてアルゴン、窒素などの不活性ガスを封入することができる。さらに、外管は、石英ガラス、硬質ガラスや軟質ガラスなどの透光性材料を用いて形成することができる。

また、外管には、ソケットに装着するために口金が一端側に装着されているのが一般的である。一般照明用の高圧放電ランプとしての口金は、ねじ形（Ｅ形）口金であるから、本発明においてはこのねじ形（Ｅ形）口金を用いるのが好ましい。

〔始動補助手段について〕 始動補助手段は、外管内に配設されていて、透光性気密容器の内部に配設された一対の電極間に５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加したときに発光管内に放電が開始するように始動を補助する手段である。本発明において、始動補助手段の具体的な構成は特段限定されないが、いずれも既知の近接導体および紫外線放射手段の少なくとも一方であることを許容する。また、所望により始動器など既知の他の始動補助手段を併用することができる。

近接導体は、耐熱性の導体からなり、透光性気密容器の外面側において、基端が一対の電極の一方に導電的に接続し、先端が、他方の電極に透光性気密容器の壁面を介して、かつ透光性気密容器に外面に近接して対向する位置に配置される。耐熱性の導体としては、例えばモリブデン、ステンレス鋼、ニッケルなどの導電性を有する金属またはそれらの合金の導線であって、トリガーワイヤと称される導体や透光性気密容器の外面に被着された導電性金属を主体とする導電膜などであることを許容する。

そうして、近接導体は、始動時に５ｋＶ以下の始動用高電圧が発光管の一対の電極間に印加されたときに、その先端と対向する他方の電極との間の短い距離に大きな電位傾度を形成する。その結果、高圧放電ランプは、始動用高電圧印加時に絶縁破壊されやすくなってその始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動すると、近接導体は、発光管内に発生したグロー放電がさらにアーク放電に転移して短絡されるので、点灯に支障を来たすことはない。

紫外線放射手段は、発光管に対して並列接続され、かつ少なくとも発光管の一方の電極付近に配設されて、高圧放電ランプの始動時に接近している電極近傍に紫外線を放射するのであれば、その余の構成は問わない。例えば、紫外線エンハンサと称される紫外線放射放電管やグロー放電点灯管などであることを許容する。いずれの場合も、放電容器は紫外線透過性を有していて、その内部に放電が生起した際に発生する紫外線を放電容器の外部へ導出することができる。

そうして、紫外線放射手段は、高圧放電ランプの始動時に作動して紫外線を発生し、それを発光管の一方の電極近傍に照射する。その結果、電極などから光電効果により電子が放出され、これが初期電子となって透光性気密容器の内部のイオン化媒体を励起させて高圧放電ランプの始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動すると、紫外線放射手段は、発光管内に発生したアークにより高電圧が印加されなくなり消灯するので、点灯に支障を来たすことはない。

始動器は、グロースタータ、バイメタルスイッチまたは非線形コンデンサなどのスイッチング手段を備えて構成されていて、外管内に配設されて、電源投入時に急速なスイッチング動作を行い、安定器に発生した始動用高電圧を発光管の電極間に印加して、金属蒸気放電ランプの始動を容易にする。

本発明において、イオン化媒体の希ガスの封入圧が許容範囲内で相対的に低い場合は、比較的始動電圧が低下するので、近接導体のみを配設するのであっても５気圧以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる。これに対して、希ガスの封入圧が許容範囲内で相対的に高い場合は、比較的始動電圧が高くなるので、近接導体および紫外線放射手段の両方を配設すれば、５ｋＶ以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる

〔始動用高電圧について〕 本発明の高圧放電ランプは、５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加すればこれを始動させることができるのであるが、始動用高電圧を高圧放電ランプに印加する態様は特段限定されない。例えば、イグナイタと称される高電圧パルス発生器から発生する高電圧パルスや安定器から発生するいわゆるキック電圧を高圧放電ランプの外部から発光管に印加する態様および外管内または口金内に配設された高電圧発生器から発生した始動用高電圧を発光管に印加する態様のいずれであってもよい。なお、キック電圧を発生させるために、所望により外管内に熱応動スイッチや電圧応動スイッチなどを配設することが許容される。

〔高圧放電ランプの定格ランプ電力および用途について〕 本発明において、高圧放電ランプの定格ランプ電力は、広範囲の値にわたり自由に設定することができるが、好適には約３０〜２５０Ｗ程度である。また、高圧放電ランプの用途は、多様であることを許容されるが、好適には一般照明用である。したがって、定格ランプ電力および用途に応じて適当な形状および大きさの透光性気密容器、適当な値の電極間距離ならびに適当な値のイオン化媒体およびその封入量を適宜選択することができる。

〔管壁負荷と透光性気密容器の温度の関係について〕 本発明において、管壁負荷は、特段限定されないが、好適には２２〜３５Ｗ／ｃｍ^２である。なお、管壁負荷は、ランプ電力を透光性気密容器の放電空間を包囲する包囲部の内面積で除算した値である。このような管壁負荷であっても、希ガスの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧であると、希ガスの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに０．２〜２０気圧の範囲の中では最も透光性気密容器の最高温度が低くなるということが判明した。

したがって、本発明の高圧放電ランプは、その希ガス封入圧以外の値で、かつ同等の管壁負荷の場合より透光性気密容器の包囲部および小径筒部の動作温度を低く維持することができる。その結果、高圧放電ランプが長寿命になる。その動作温度差の一例を示せば、次のとおりである。すなわち、キセノンの封入圧が２．４気圧で、ランプ電力が３０Ｗの本発明の高圧放電ランプの動作温度は、包囲部中央の温度が、キセノンの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１６気圧である以外は本発明の高圧放電ランプと同じ仕様の比較例の動作温度より９０℃低くなる。

〔高圧放電ランプのその他の構成について〕 高圧放電ランプのその他の構成として以下の構成を付加することができる。

１．（発光管破裂時の保護手段） 発光管が破裂した際に生じる破片の飛散から保護するために、既知の保護手段を用いることができる。例えば、シュラウドと称される石英ガラス筒を発光管の主として透光性気密容器の包囲部を中心として包囲するように外管内に保持する。また、外管全体をさらにその外側から保護ガラス管で包囲する。発光管破裂の際に所要の防爆性能を満たすために、所望によりガラスの厚みを大きくしたり、補強のための金属または無機質繊維からなる紐条体をシュラウドの外側に巻き付けたりすることができる。

〔本発明により得られる高圧放電ランプのその他の特性〕 本発明により得られる高圧放電ランプに、以下に示す特性を付与することができる。

１．（点灯方向） 本発明の高圧放電ランプは、キセノン主体の希ガス圧が雰囲気温度が２５℃のときに１〜５気圧、好適には１〜３気圧であり、かつ主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を封入する態様であってもその封入量を少なくすることが可能なので、アークが湾曲しにくくなるため、水平点灯しても長寿命になる。なお、垂直点灯も可である。

２．（光束立ち上がり） 本発明の高圧放電ランプは、ランプ電力３０〜７０級で光束５０％の立ち上がりが１分以内、ランプ電力１００〜２５０級で同じく２分以内であり、立ち上がりが早い。

３．（ランプ電圧立ち上がり） 本発明の高圧放電ランプは、ランプ電力３０〜７０級でランプ電圧５０％までの立ち上がりが１分以内、ランプ電力１００〜２５０級で同じく２分以内であり、立ち上がりが早い。

４．（立ち上がり時の色度変化） 本発明の高圧放電ランプは、立ち上がり時の色度の変化幅がｄｕｖ．−０.０２０〜＋０．０１５と良好である。

５．（調光） 本発明の高圧放電ランプは、水銀フリーなので調光が可能である。また、ツリウムおよびホルミウムの少なくとも一種を主として発光する金属ハロゲン化物の主成分とし、かつキセノン主体の希ガスの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧であることにより、調光時の色温度変化が小さくなる。

６．（アーク転移時間） 本発明の高圧放電ランプは、水銀フリーで、かつキセノン主体の希ガスを１〜３気圧封入することにより、始動時および瞬時再点灯時のアーク転移時間転移時間が短くなる。その結果、電極の消耗が少なくて、しかも透光性気密容器の黒化が低減するので、高圧放電ランプが長寿命になる。

７．（グロー放電時間） 本発明の高圧放電ランプは、水銀フリーで、かつキセノン主体の希ガスの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧であることにより、始動時および瞬時再点灯時のグロー放電時間が短くなる。その結果、電極の消耗が少なくて、しかも透光性気密容器の黒化が低減するので、高圧放電ランプが長寿命になる。

〔高圧放電ランプの点灯装置について〕 本発明において、高圧放電ランプの点灯装置は、鉄心およびコイルを主体とする安定器および電子化点灯装置のいずれであってもよい。本発明の高圧放電ランプは、開放電圧２６０Ｖ（または２９０Ｖ）以上の点灯装置を用いることにより、始動時の絶縁破壊後に確実にグロー放電からアーク放電に転移させることができ、しかも高温再始動が可能である。また、希ガスの封入圧を２気圧以下にしたり、始動補助手段を複数組み合わせて配設したり、始動補助手段の構成を最適化したりすれば、開放電圧２４０Ｖ（または２２０Ｖ）以下の点灯装置を用いても始動および瞬時再始動が可能になる。

また、点灯装置は、高圧放電ランプを付勢して点灯するための点灯回路と、５ｋＶ以下の始動用高電圧を発生して高圧放電ランプを始動させる始動用高電圧発生器とにより構成することができる。本発明において、点灯回路としては、既知の各種点灯回路を採用することができる。例えば、フルブリッジ形インバータ回路またはハーフブリッジ形インバータ回路などの好ましくは低周波の矩形波交流電圧を発生する矩形波交流発生回路を主体とする回路構成などを用いることができる。これに代えるか、またはこれに加えて、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの直流電圧変換回路を電源電圧調整および／またはアクティブフィルタ機能用としてインバータ回路の直流電源に付設したり、これらの回路を直流点灯装置として用いたりすることができる。

〔照明装置について〕 本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体内に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯装置と；を具備していることを特徴としている。

本発明において、照明装置とは、本発明の高圧放電ランプを光源とする装置を含む概念であり、例えば照明器具、標識灯、表示灯、光化学反応装置などである。また、照明装置本体とは、照明装置から高圧放電ランプを除外した残余の全てをいう。

本発明によれば、金属ハロゲン化物を含み、雰囲気温度が２５℃のときに１〜５気圧のキセノン主体の希ガスを封入した水銀フリーの発光管と、一対の電極間に５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加したときに発光管内に放電が開始するように外管の内部に配設された始動補助手段とを具備していることにより、水銀を封入した従来の一般照明用の高圧放電ランプと互換性があるばかりでなく、瞬時再点灯が可能な一般照明用として好適な水銀フリーの高圧放電ランプを提供することができる。

また、希ガスの封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧であり、希土類金属のハロゲン化物が封入されていることにより、加えて発光効率が高くて、光束立ち上がり時の色変化がｄｕｖ．０．０１５０と良好であるとともに調光時の色変化も少ない水銀フリーの高圧放電ランプを提供することができる。

さらに、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属のハロゲン化物を主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物として含んでいることにより、加えてランプ電圧が高い水銀フリーの高圧放電ランプを提供することができる。

さらにまた、始動補助手段が発光管の近傍に配置された紫外線放射放電管および近接導体の少なくとも一方であることにより、加えて一対の電極間に印加する始動用高電圧が５ｋＶ以下であっても確実に始動できる高圧放電ランプを提供することができる。

さらにまた、本発明の高圧放電ランプを備えた照明装置であることにより、以上の各効果を奏する一般照明用として好適な照明装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

図１および図２は、本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示し、図１は正面図、図２は発光管の断面図である。本形態の高圧放電ランプは、一般照明用途に適応し得る定格ランプ電力１００Ｗ形のメタルハライドランプであり、発光管ＩＴ、外管ＯＴ、始動補助手段としての近接導体ＴＷおよび紫外線放射放電管ＵＶを具備している。なお、図中、ＳＧは保護ガラス管、ＳＦは発光管支持部材、Ｇはゲッタ、Ｂは口金である。

発光管ＩＴは、図２に示しているように、透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール材４、４およびイオン化媒体からなる。

透光性気密容器１は、透光性セラミックス、例えば透光性多結晶アルミナセラミックスからなる。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒状部１ｂ、１ｂを備えていて、一体成形された構造をなしている。包囲部１ａは、俵形をなし、中間の円筒部とその両端に連続する一対の半球部からなる。小径筒状部１ｂは、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部１ａの半球部の中央部に連通している。

電極２は、ドープドタングステンの棒状体からなり、先端が透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａの内部に臨み、基端が電流導入導体３の先端に突合せ溶接され、中間部が小径筒状部１ｂの内部に周囲に僅かな隙間であるキャピラリーを形成しながら挿通している。なお、小径筒部１ｂの内部に位置する電極２の軸部の周囲にタングステンなどの細線を巻回して電極マウントサブコイルを形成することができる。

電流導入導体３は、直列に接続した封着性部分３ａおよび耐ハロゲン性部分３ｂを備えている。封着性部分３ａは、二オブの棒状体からなり、後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止しているとともに、基端が透光性気密容器１の外部に露出している。耐ハロゲン性部分３ｂは、モリブデンの棒状体からなり、その基端が封着性部分３ａの先端に突合せ溶接されて透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入されている。また、その先端部に電極２の基端が溶接されている。

シール材４は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、小径筒状部１ｂ内に進入して、小径筒状部１ｂ内に位置する電流導入導体３の封着性部分３ａと小径筒状部１ｂ内面との間の隙間に充填されるとともに、封着性部分３ａの表面が透光性気密容器１内に露出しないように包囲している。

イオン化媒体は、金属ハロゲン化物および希ガスからなる。

金属ハロゲン化物は、少なくとも主として発光に寄与する金属ハロゲン化物を含む。本形態においては、主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として希土類金属、例えばツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を封入している。なお、上記の他にタリウム（Ｔｌ）を封入する場合には、透光性気密容器１の内容積に対して０．８ｍｇ／ｃｃ未満に規制すると、青色発光抑制現象を効果的に低減することができる。また、本形態においては、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を含んでいるが、水銀は含んでいない。

希ガスは、雰囲気温度２５℃のときに１〜５気圧のキセノン主体の希ガスからなる。

外管ＯＴは、硬質ガラスからなる。そして、内部に発光管ＩＴ、始動補助手段としての近接導体ＴＷおよび紫外線エンハンサＵＶＥ、保護ガラス管ＳＧ、発光管支持部材ＳＦおよびゲッタＧなどの部材を所定の位置に収納し、内部が真空になっている。また、外管ＯＴは、図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、外管ＯＴの内部の中心軸に沿って外管ＯＴのほぼ中央部に配置されていて、その上部の電流導入導体３が後述する接続片１０に溶接されて支持されるとともに、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。また、発光管ＩＴは、その下部の電流導入導体３が、接続導体７に溶接されて支持されているとともに、接続導体７を介して内部導入線６ｂに接続している。

近接導体ＴＷは、その一端が発光管ＩＴの図１において上方の電流導入導体３に溶接されている。そして、中間部が上方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性セラミックス気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ１を形成し、さらに包囲部１ａの外周に近接して管軸方向に沿って下方へ延在している。また、先端が下方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ２を形成している。

したがって、図１において、上方の図示されていない電極の電位が同じく下方の電極の近傍において透光性気密容器１を介して近接導体ＴＷに印加されるので、そのリング部ｒ２と下方の電極との間には大きな電位傾度が生まれる。そのため、５ｋＶ以下の始動用高電圧が一対の電極２、２間に印加されると、高圧放電ランプの始動が促進される。

紫外線エンハンサＵＶＥは、小形で紫外線透過性の外囲器内に一方の導体ｌ１の先端が封装されて内部電極を形成している。一方の導体ｌ１は、発光管ＩＴの図１において下方の電流導入導体３に溶接されている。そして、紫外線透過性の外囲器外周面に密接したメッシュ状の外部電極を抱持する他方の導体ｌ２が後述する発光管支持部材ＳＦの支持枠８に溶接されている。したがって、紫外線エンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。紫外線透過性の外囲器内には紫外線放射性の希ガスなどが封入されている。

そうして、高圧放電ランプの始動に先立って始動用高電圧が一対の電極２、２間に印加されると、最初に紫外線エンハンサＵＶＥがグロー放電を開始し、発生した紫外線を発光管ＩＴの下方の電極近傍に照射する。これにより電極２などから光電効果により電子が放出され、これが初期電子として作用して発光管ＩＴ内のイオン化媒体が励起されて始動しやすくなる。

保護ガラス管ＳＧは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの周囲を離間状態にして包囲することで、発光管ＩＴの破裂時に破片の飛散を抑制する。そして、後述のように発光管支持部材ＳＦに支持されている。

発光管支持部材ＳＦは、支持枠８、一対の支持プレート９、９および接続片１０からなる。支持枠８は、ステンレス鋼棒を縦長の変形コ字形に屈曲してなり、内部導入線６ａに接続している。一対の支持プレート９、９は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、支持枠８に固定されている。また、一対の支持プレート９、９の中央部には通孔が形成されており、透光性気密容器１の一対の小径筒部１ｂ、１ｂを上記通孔に挿通させることにより、発光管ＩＴを外管ＯＴの管軸位置に定置しているとともに、発光管ＩＴをその管軸方向に支持している。接続片１０は、支持枠８の上部に溶接されていて、発光管ＩＴの図において上方の電流導入導体３に接続している。１対の支持プレート９、９は、保護ガラス管ＳＧの上下端面に嵌合してそれらの間に保護ガラス管ＳＧを挟持するとともに、発光管支持部材ＳＦに固定されている。したがって、保護ガラス管ＳＧは、１対の支持プレート９、９を介して発光管支持部材ＳＦに支持されている。

ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦの図において上部に支持されているパフォーマンスゲッタである。

口金Ｂは、ねじ形口金であり、図１において外管ＯＴの下部に装着され、一対の内部導入線６ａ、６ｂに接続している。

実施例１は、図１に示すメタルハライドランプである。

透光性気密容器 ：多結晶アルミナセラミックス一体成形、最大内径6mm、肉厚0.5mm、
全長34mm、内容積0.12cc
一対の電極 ：電極間距離4.2mm
イオン化媒体 ：TmI₃-HoI₃-NaI=4mg（TmI₃-HoI₃の含有比率75%）、ZnI_２=0.1mg、
Xe5気圧
始動用高電圧 ：4.5kV
電気特性 ：ランプ電圧45V、ランプ電力30W、安定器は専用安定器使用
発光特性 ：発光効率90 lm/W

イオン化媒体 ：TmI₃-HoI₃-NaI=4mg（TmI₃-HoI₃の含有比率75%）、ZnI_２=0.1mg、
Xe2.5気圧
始動用高電圧 ：3.4kV

その他は実施例1と同じ。
電気特性 ：ランプ電圧40V、ランプ電力30W、安定器は専用安定器使用
発光特性 ：発光効率86 lm/W

イオン化媒体 ：TmI₃-HoI₃-NaI=4mg（TmI₃-HoI₃の含有比率75%）、ZnI_２=0.1mg、
Xe1.5気圧
始動用高電圧 ：3.0kV

その他は実施例1と同じ。

電気特性 ：ランプ電圧38V、ランプ電力30W、安定器は専用安定器使用
発光特性 ：発光効率82 lm/W

イオン化媒体 ：TmI₃-HoI₃-NaI=4mg（TmI₃-HoI₃の含有比率75%）、ZnI_２=0.1mg、
Xe1気圧
始動用高電圧 ：2.8kV

その他は実施例1と同じ。

電気特性 ：ランプ電圧37V、ランプ電力30W、安定器は専用安定器使用
発光特性 ：発光効率80 lm/W

[比較例１]
イオン化媒体 ：TmI₃-NaI-TlI=4mg、ZnI₂=0.1mg、Xe16気圧
始動用高電圧 ：14kV

その他は実施例1と同じ。

電気特性 ：ランプ電圧70V、ランプ電力30W
発光特性 ：発光効率100 lm/W

[比較例２]
イオン化媒体 ：TmI₃-NaI-TlI=4mg、ZnI₂=0.1mg、Xe8気圧
始動用高電圧 ：8kV

その他は実施例1と同じ。

電気特性 ：ランプ電圧50V、ランプ電力30W
発光特性 ：発光効率95 lm/W

上記実施例１〜４は、比較例１、２と対比して明らかなように、始動用高電圧が３〜５ｋＶで始動し、ランプ電圧および発光効率が十分実用レベルにある。

図３は、イオン化媒体中のＴｍおよびＨｏのハロゲン化物の含有比率が実施例１ないし４の７５質量％である態様および４５質量％の２つの態様であるときのランプ電圧および発光効率とキセノン圧の関係を示すグラフである。

図において、横軸はキセノンの封入圧（気圧）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）および発光効率（ｌｍ／Ｗ）を、それぞれ示す。曲線Ｖｌ（Ｔｍ４５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３のイオン化媒体の主として発光に寄与する金属ハロゲン化物に対する含有比率が４５質量％の態様におけるランプ電圧の変化を示す。曲線Ｖｌ（Ｔｍ７５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３の同様比率が７５質量％におけるランプ電圧の変化を示す。曲線η（Ｔｍ４５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３のイオン化媒体の主として発光に寄与する金属ハロゲン化物に対する含有比率が４５質量％の態様における発光効率の変化を示す。曲線ηＶｌ（Ｔｍ７５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３の同様比率が７５質量％における発光効率の変化を示す。

ランプ電圧は、前者（Ｔｍ４５％）の態様においてキセノン封入圧が１〜５気圧であれば、２７〜４０Ｖになる。これに対して、後者（Ｔｍ７５％）の態様では、３７〜４５Ｖであり、実用的なランプ電圧（３７Ｖ以上）にすることができる。

発光効率は、前者（Ｔｍ４５％）の態様においてキセノン封入圧が１〜５気圧であれば、７３〜８８ｌｍ／Ｗになる。これに対して、後者（Ｔｍ７５％）の態様では、発光効率が８０〜９０ｌｍ／Ｗである。実用的な発光効率はキセノン封入圧が１６気圧のときの８０％以上とする必要があるが、後者の場合１気圧以上とすれば、達成可能である。

図４は、発光管の仕様が異なる場合におけるイオン化媒体中のＴｍおよびＨｏのハロゲン化物の含有比率が３５質量％と７５質量％の２つの態様であるときのランプ電圧および発光効率とキセノン圧の関係を示すグラフである。

発光管は、透光性気密容器が包囲部長さが１２ｍｍ、電極間距離が１０ｍｍである。図において、横軸はキセノンの封入圧（気圧）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）および発光効率（ｌｍ／Ｗ）を、それぞれ示す。曲線Ｖｌ（Ｔｍ３５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３のイオン化媒体の主として発光に寄与する金属ハロゲン化物に対する含有比率が３５質量％の態様におけるランプ電圧の変化を示す。曲線Ｖｌ（Ｔｍ７５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３の同様比率が７５質量％におけるランプ電圧の変化を示す。曲線η（Ｔｍ４５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３のイオン化媒体の主として発光に寄与する金属ハロゲン化物に対する含有比率が４５質量％の態様における発光効率の変化を示す。曲線ηＶｌ（Ｔｍ７５％）は、ＴｍＩ_３およびＨｏＩ_３の同様比率が７５質量％における発光効率の変化を示す。

ランプ電圧は、前者（Ｔｍ３５％）の態様においてキセノン封入圧が１〜５気圧であれば、３５〜４６Ｖになる。これに対して、後者（Ｔｍ７５％）の態様では、４０〜８５Ｖである。実用的なランプ電圧は点灯装置の小形化や電極の劣化、透光性気密容器へ作用するストレスを考慮すると、３７Ｖ以上であるが、キセノン封入圧が大きくなるにしたがってランプ電圧が実用的なレベル以上に飛躍的に上昇することが分かった。

発光効率は、前者（Ｔｍ３５％）の態様においてキセノン封入圧が１〜５気圧であれば発光効率が７４〜８９ｌｍ／Ｗになる。これに対して、後者（Ｔｍ７５％）の態様において発光効率が７８〜９１ｌｍ／Ｗであり、実用的な発光効率にすることができる。

図５は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。

図において、１１は高圧放電ランプ、１２は照明器具本体である。

高圧放電ランプ１１は、図４に示す本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態におけるのと同じである。

照明器具本体１２は、天井埋込形ダウンライトを構成するもので、基体１２ａ、反射板１２ｂを具備している。基体１２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁１２ａ１を備えている。反射板１２ｂは、基体１２ａに支持されているとともに、高圧放電ランプ１１の発光中心がそのほぼ焦点に位置するように包囲している。

高圧放電ランプ１１を点灯させるための高圧放電ランプ点灯装置（図示を省略している。）は、これを照明器具本体１２に配設したり、照明器具本体１２に隣接する位置または遠隔した位置に別置きとしたりすることができる。

本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す正面図 同じく発光管の断面図 イオン化媒体中のＴｍおよびＨｏのハロゲン化物の含有比率が実施例１ないし４の７５質量％である態様および４５質量％の２つの態様であるときのランプ電圧および発光効率とキセノン圧の関係を示すグラフ 発光管の仕様が異なる場合におけるイオン化媒体中のＴｍおよびＨｏのハロゲン化物の含有比率が３５質量％と７５質量％の２つの態様であるときのランプ電圧および発光効率とキセノン圧の関係を示すグラフ 本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込ダウンライトを示す断面図

符号の説明

１…透光性気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、１ｃ…放電空間、２…電極、３…電流導入導体、３ａ…封着性部分、３ｂ…耐ハロゲン性部分、４…シール材、５…ステム、Ｂ…口金、ＩＴ…発光管、ＯＴ…外管、ＳＦ…支持枠、ＳＧ…保護ガラス、ＴＷ…近接導体、ＵＶＥ…紫外線エンハンサ

Claims (5)

1. 内部に放電空間を備えた透光性気密容器、放電空間に臨在するように透光性気密容器内に配設された一対の電極および希ガスおよび金属ハロゲン化物を含み、希ガスが雰囲気温度２５℃のときに１〜５気圧のキセノン主体であり、かつ水銀を含まないで透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；
   内部に発光管を収容しているとともに一端に口金を備えている外管と；
   一対の電極間に５ｋＶ以下の始動用高電圧を印加したときに発光管内に放電が開始するように外管の内部に配設されて始動を補助する始動補助手段と；
   を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 希ガスは、封入圧が雰囲気温度２５℃のときに１〜３気圧であり、希土類金属のハロゲン化物が封入されていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 金属ハロゲン化物は、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属のハロゲン化物をランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物として含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の高圧放電ランプ。
4. 始動補助手段は、発光管の近傍に配置された紫外線放射放電管および透光性気密容器の外表面に近接して配置された始動補助導体の少なくとも一方であ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高圧放電ランプ。
5. 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４のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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