JP2011065942A - 高圧金属蒸気放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、外管内に発光管を囲繞して耐熱透光性のシュラウドを設けた高圧放電ランプにおいて、シュラウドの配設によって生じる発光管の温度不均一による効率の低下を防ぐとともに色むらを低減するなど発光特性の向上がはかれる高圧金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置を提供することを課題としている。
【解決手段】 容器５１内に導入導体を介して一対の電極６ａ，６ｂが封装されるとともに放電媒体が封入された発光管５と；この発光管５を囲繞するように配設された少なくとも一端側を閉塞した耐熱透光性部材からなる円筒状のシュラウド４と；上記発光管５およびシュラウド４を支持するサポート部材３ａ、３ｂと；上記発光管５、シュラウド４およびサポート部材３ａ、３ｂを収容した外管バルブ１とを備えた高圧金属蒸気放電ランプＬおよびこの放電ランプＬを用いた照明装置（器具）９である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外管内において発光管を囲繞するようシュラウドが設けられた高圧金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置に関する。

高圧金属蒸気放電ランプ、たとえばセラミックス製の容器を用いた発光管内にハロゲン化物を封入したメタルハライドランプは、上記発光管温度の上昇を図りさらに高い効率や演色性などの発光特性を得るためおよび万一の発光管容器の破裂による容器破片で外管バルブをも破壊しこれら飛散部材による事故、損傷や受傷などを防ぐため発光管を囲繞してシュラウドが設けられている。

この従来のシュラウドは、発光管容器と所定の間隔を隔て同軸的に設けられた耐熱透光性の例えば石英ガラス製の円筒状のものからなり、この放電ランプの点灯時には、発光管の保温や容器の飛散時などに対応して上記所定の作用効果を奏する。

しかし、この種放電ランプを垂直点灯した場合、外管内で高温状態にある発光管の周囲には熱の移動が生じ、特に発光管をシュラウドで囲んだものではシュラウドの煙突作用により下方から上方への対流が起こりやすくなる。

そして、この対流は発光管の下方側より上方側の温度が高くなる発光管温度の不均一を招き、発光管内の発光金属濃度の分布が不均一になって光束の低下や輝度むら、色むらなどを生じ、すなわち発光効率の低下、放射光や光照射面に色むらが発生するなど発光特性の低下を来たすことがある。

特に略球形状や長円形状をなす膨出部の対向部位に細管部（キャピラリ）を連設したセラミックス製の容器からなる発光管を有するメタルハライドランプでは、発光管の膨出部と最冷部を形成する突出した上記細管部分との温度差が大きくなって上記現象が発生しやすかった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、外管内に発光管を囲繞して耐熱透光性のシュラウドを設けた高圧放電ランプにおいて、シュラウドの配設によって生じる発光管の温度不均一による効率の低下を防ぐとともに色むらを低減するなど発光特性の向上がはかれる高圧金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に記載の高圧金属蒸気放電ランプは、容器内に導入導体を介して一対の電極が封装されるとともに放電媒体が封入された発光管と；この発光管を囲繞するように配設された少なくとも一端側を閉塞した耐熱透光性部材からなる円筒状のシュラウドと；上記発光管およびシュラウドを支持するサポート部材と；上記発光管、シュラウドおよびサポート部材を収容した外管バルブとを具備していることを特徴とする。

本発明の高圧金属蒸気放電ランプは、少なくとも一端を閉塞した円筒状のシュラウドで発光管を囲む多重管構造の例えばメタルハライドランプで、鉛直や水平状態あるいは傾斜状態で点灯される。

この放電ランプは、シュラウドに囲まれている発光管の周囲においては対流の発生がないか生じても僅かで、対流は外管バルブ内面とシュラウド外面との間で起こる。

そして、シュラウド内の発光管は、シュラウドにより熱遮蔽されるとともに対流には曝されていないが側面部および閉塞部からの輻射熱を受け、端部が開放され対流に直接曝される構造のシュラウドに比べ保温効率がよく、発光管端部を含め温度を高く発光金属の蒸気圧を高め、かつ、各部の温度差を小さくできる。

また、発光管を囲繞してシュラウドが設けられているので、万一、発光管が破損し部材の破片が飛散しても、シュラウがドがこれを阻止ないしは衝撃を緩和して外管バルブに及ぶ応力を低減して、外管バルブの破損を防止して安全上も大いに寄与できる。

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。以下、その構成要素ごとに説明する。

発光管の放電容器を形成する材料としては、サファイヤ、アルミニウム酸化物（アルミナ)、イットリウム−アルミニウム−ガーネットの酸化物（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）やアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などのセラミックスを用いても、あるいは放電ランプの種類によっては石英ガラス、ホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラスなどの酸化ケイ素を主成分とする高シリカガラスなどからなる耐熱透光性およびハロゲン化物からの耐蝕性が高いものを用いることができる。

また、上記発光管容器は、放電によって発生した光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず、光拡散性であってもよく、容器端部など放電による放射を主としていない部分は、遮光性であってもよい。発光管容器の端部に形成される封止部の形態はセラミックスの場合は接着剤の充填、ディスクやキャップを焼嵌めたり接着剤による封止を採用することができ、また、ガラスの場合は金属箔や金属線などの導入導体を容器端部内に圧潰封止やシュリンク（焼き絞り）封止などで封止することができる。

また、発光管容器の形状は、略球形や楕円形などの略長円形、略円筒形あるいはこれら形状の複合体などあるいは上記形状を主体とする膨出部の対向する両端に細管（キャピラリー）が設けられたものからなり、一体成形されたものであっても膨出部と細管部とが別体で成形され焼嵌めなどの手段で一体的に形成されたものであってもよく、細管外端の開口部を耐熱性シール材などの充填剤で気密に閉塞した封止部が形成してある。

電極構体は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）やバナジウム（Ｖ）などの封止用金属からなる封止部材を兼ねる無空棒状やパイプ状などに形成されている外部導入導体に、電極が設けられるタングステン（Ｗ）やドープドタングステンからなる電極軸を直接溶接した２部材あるいは両者間にモリブデン（Ｍｏ）やサーメット（セラミックスとタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などとの混合粉末を焼結したもの。）などからなる１ないし２の中間部材からなる給電用導体を介し直列的に２ないし４部材などの複数部材を突合せ溶接などの手段で接続したものからなる。

電極は、発光管容器の細管内を挿通し、先端部が膨出部内に臨んでいて、電極軸の先端部が電極を兼ねてもまたは電極軸の先端部にタングステン（Ｗ）やドープドタングステン線からなるコイルが巻装されていてもよい。

また、発光管容器の細管内に位置する電極構体の上記電極軸または中間にある給電用導体は、細管部内面との最小間隔が０．１ｍｍ以下（接触していてもよい。）となるように挿通されているのが好ましい。また、この細管内面との間隔を小さくする（接触していてもよい。）手段として挿通部材の一部にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの材料からなる線材をコイル状に巻装したり、板材をパイプ状に成形したものを巻装したりして対応させてもよい。

なお、上記電極構体の各部材料の選択は発光管容器やシール材の材料の熱膨張係数などに応じ適宜選ぶことができる。上記モリブデン（Ｍｏ）やサーメットなどの耐ハロゲン性材料からなる給電用導体は、電極部材と封止用金属との間の熱膨張率差を緩和するとともに高温となる電極部から封止部への伝熱を緩和する。

放電媒体は、水銀（Ｈｇ）などの発光物質の金属ハロゲン化物やアマルガムなどを含む。この金属ハロゲン化物は、発光効率、演色性や発光色などの発光特性あるいはランプ電力や発光管容器の内容積などに応じて、たとえば発光金属として既知の水銀（Ｈｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）などあるいはディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ネオジム（Ｎｄ）やセリウム（Ｃｅ）などの希土類金属が、また、ハロゲンとしては、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）やフッ素（Ｆ）のいずれか一種または複数種を用いることができる。なお、上記ハロゲン化物は発光用のほか電気的特性調整用として封入されるものを含む。

また、希ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）やネオン（Ｎｅ）などが封入されるが、必要に応じてその他の希ガスを封入することができる。この希ガスは始動用ガスおよび緩衝用ガスで、点灯中は約１気圧以上の圧力を呈するように発光管容器内に封入される。

シュラウドは中管とも呼ばれているもので、発光管からの放熱を遮蔽し発光管の保温を促くし、管内の発光金属の蒸気圧を高めてランプの高効率化や高演色化など発光特性の向上がはかれるとともに万一の発光管容器破損時の防護をなす。

材料はセラミックス、石英ガラスや硬質ガラスなどの肉厚が１．０〜３．０ｍｍ程度の耐熱透光性の材料からなり、形状は発光管を管軸に沿って囲繞するように配設された円筒状をなし、少なくとも一端が略半球状、円錐状、平板状あるいはこれらの複合形状で閉塞されている。また、シュラウドは外周面に耐熱性のセラミックスなどの無機系繊維を編んだ線状やメッシュ状の補強体を巻装するようにしてもよい。

なお、上記閉塞部は気密閉塞であっても差し支えないが、発光管の細管部が貫通する場合など部材の熱膨張などによるストレスを考慮すると完全接触でなく少々の空隙があってもよく、また、閉塞部は両端に設けてもよいが少なくとも一端側に設けておくことによりシュラウド内における対流を抑制することができる。この閉塞部は、ランプの種類や定格、外管バルブやサポート部材の形状、大きさなどを考慮して決めればよい。

外管バルブは、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスや半硬質ガラスなどのガラスあるいはセラミックスからなる透光性および耐熱性を有する材料で形成されたＡ形、ＡＰ形、Ｂ形、ＢＴ形、ＥＤ形、Ｒ形、Ｔ形などをなし、端部の開口部から上記発光管を保持したマウント（サポート部材）を入れ、この開口部をバーナで加熱し直接溶融閉塞したりステムを用い封止した封止部が形成されている。

なお、上記封止部は、Ｔ（直管）形などの外管バルブの場合は両端に形成されていてもよい。また、外管バルブ内は真空雰囲気であっても、窒素（Ｎ₂）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスが封入された不活性ガス雰囲気であってもよい。

サポート部材は、モリブデン（Ｍｏ）やステンレスなどの線材や板状体からなり、略長四角形状の枠状や略コ字形状に成形され発光管両端の外部導線に電気的に接続して給電を行うとともに発光管、シュラウドおよび始動補助回路部品などを管軸に沿って配設保持する支持部材を兼ねている。

このサポート部材は、封止部内に封止られる部分が外管バルブとの気密性やなじみがよい材料を要することから、外管バルブ内の給電線部分、封止部の封着部材部分、外管バルブ外に導出した外部リード線部分など複数の材料を接続して構成することができ、材料、寸度などの形態は発光管（や中管）の品種、電力、重量、外管材料などに合わせ適宜選べばよい。

口金は金属あるいは一部がセラミックスなどの電気絶縁性の材料で形成されたシェル部と一体的に設けられた端子部を有し、シェル部が外管バルブの封止部およびネック部を収容して接合されるねじ込（Ｅ）形や差し込み（Ｓ）形のものを用いることができる。

本発明の請求項２に記載の高圧金属蒸気放電ランプは、発光管容器が膨出部とこの膨出部の対向部位から突出した全長がＡｍｍの細管部とからなり、この細管部内部に挿通した電極構体を端部で封止する耐熱性シール材の細管部端縁からの埋め込み長さをＢｍｍとしたとき、上記細管部に対するシュラウドの閉塞部の挿通位置から細管部端縁までの長さＰが、Ｂ＜Ｐ＜（Ａ＋Ｂ）／２の範囲内にあるよう配設されていることを特徴とする。

膨出部とこの膨出部の対向部位から突出した細管部とからなる発光管容器を用いた発光管において、電極が対峙し放電時温度上昇が高い中央の膨出部に比べ電極の背後で温度上昇が小さい最冷部を形成する突出した細管部がシュラウドの側面部および閉塞部で囲われていることにより保温され、上記請求項１に記載したように発光管各部の昇温と温度の均一化がはかれるとともに容器内の発光金属の蒸気圧を高めることができる。

本発明の請求項３に記載の高圧金属蒸気放電ランプは、外管バルブ内には不活性ガスが封入され、シュラウドの閉塞部側を下方位置にして点灯されることを特徴とする。

ランプを鉛直状態の発光管を囲うシュラウドの閉塞部側を下方側にして点灯した際、下方側は対流には曝されていないが閉塞部からの輻射熱を受け、端部が開放され対流に直接曝される構造のシュラウドに比べ保温効率がよく発光管容器端部の細管部などの温度を高く、かつ、各部の温度差を小さくすることができる。

なお、本発明において鉛直状態とは、垂直を指すものではなくランプ点灯時にシュラウドの閉塞部側が他端に対し下方側にある状態をいう。

本発明の請求項４に記載の照明装置は、器具本体と；この器具本体内に配設された上記請求項１ないし４のいずれか一に記載の高圧金属蒸気放電ランプと；この高圧金属蒸気放電ランプに接続した点灯回路装置とを具備していることを特徴とする。

器具本体内に配設された上記請求項１ないし３に記載の高圧金属蒸気放電ランプを組み込んでいるので、発光特性の向上および万一の発光管破損時の部材破片の飛散を防止することができる。

請求項１の発明によれば、発光管を囲繞して配設したシュラウドがシュラウド内に起こる対流を抑制するとともに熱遮蔽して、発光管の端部を含み昇温させることができることにより発光管各部の昇温化および均一化がはかれ、格別の部材を用いることなく発光効率、演色性や色温度あるいは光束維持率などの発光特性の向上がはかれた放電ランプを提供できる。

また、万一、発光管が破損し部材の破片が飛散しても、シュラウドによりこれを阻止ないしは衝撃を緩和して外管バルブに及ぶ応力を低減し、外管バルブの破損を防止した安全性の向上にも大いに寄与できる。

請求項２の発明によれば、発光管容器の膨出部から突出した細管部をシュラウドの閉塞部で覆うことにより、上記請求項１に記載と同様な発光管各部の昇温化と温度の均一化がはかれるとともに容器内の発光金属の蒸気圧を高め発光効率の向上がはかれたメタルハライドランプなどの放電ランプを提供できる。

請求項３の発明によれば、シュラウドの閉塞部の配設位置を特定させてランプを点灯することにより、高い効果を奏する放電ランプとすることができる。

請求項４の発明によれば、上記請求項１ないし３に記載の効果を有する高圧金属蒸気放電ランプを組み込んでいるので、発光特性の向上がはかれるとともに、万一、発光管が破損しても装置部材の破片を飛散させることがない安全性の高い照明装置を提供できる。

本発明に係る高圧金属蒸気放電ランプ（始動器内蔵形のメタルハライドランプ）の概略を示す正面図である。 図１中の外管バルブ内に配設した発光管部分を示す拡大断面正面図である。 図１中における発光管とシュラウド閉塞部との位置関係を模式的に示す説明図である。 （ａ）図および（ｂ）図は本発明に関わるシュラウドの他の実施の形態を示す正面図である。 本発明に係わる高圧金属蒸気放電ランプを装着した照明器具の概略を示す縦断面図である。 安定点灯時の発光管容器各部の表面温度を示す分布図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る高圧金属蒸気放電ランプとして、始動器内蔵形のメタルハライドランプの概略を示す正面図、図２は図１中の外管バルブ内に配設した発光管部分を示す拡大断面正面図、図３は図１中における発光管とシュラウド閉塞部との位置関係を模式的に示す説明図である。

この図１に示すメタルハライドランプＬは、外管バルブ１の一端部に封止されたステム２から導出した一対の内導線２ａ，２ｂの一方に金属部材からなる略長四角枠形状のサポート部材３ａを、他方に短尺のサポート部材３ｂを接続するとともに枠状のサポート部材３ａの中間部の上下に設けた支持部材３１，３２に発光管５およびこの発光管５を囲繞した耐熱透光性のシュラウド４の端部を支持させた構造となっている。

これら各部分を詳述すると、外管バルブ１はホウケイ酸ガラスなどの透光性の硬質ガラスからなり、図示中央部に膨出部１１を有するとともに下部側の閉塞されたトップ部１２および上部側にネック部１３を有するいわゆるＢＴ形をなしている。上記ネック部１２側にはステム２との封止部（図示しない。）が形成され、気密化されたバルブＩ内には不活性ガスや窒素が封入されている。また、上記封止部を覆ってＥ形の口金１５が取付けられている。

発光管５は図２に拡大して示すように、略長円形状をしている膨出部５２の対向した両端に連続的な曲面によって繋った細管部（キャピラリー）５３ａ，５３ｂを連設したアルミナなどの透光性セラミックス製の放電容器を形成する発光管容器５１を備え、この発光管容器５１の細管部５３ａ，５３ｂ内を貫通するとともにこの細管部５３ａ，５ｂに気密封止された電極構体６，６が設けられた上下対称構造をしている。

この電極構体６，６は、先端側を膨出部５２側に臨ませたタングステン（Ｗ）線からなる電極軸６１およびこの電極軸６１の先端にタングステン（Ｗ）細線を巻装したコイル状電極６２から構成された電極６ａ（６ｂ）と、この電極軸６１の他端側に接続されたサーメット線などからなる中間部材６３と、この中間部材６３に接続されて細管部５３ａ，５３ｂ外に導出した封止線を兼ねるニオブなどからなる線状の外部導入導体６４とを、例えば直列的に突合せ溶接したものからなり上記電極軸６１から中間部材６３にかけてモリブデン（Ｗ）細線からなるコイル部６５を巻装して構成されている。

そして、この電極構体６，６は、細管部５３ａ，５３ｂの外端部側において充填された耐熱性シール材６０，６０を介し細管部５３ａ，５３ｂ内に気密封止されている。

なお、上記コイル状部６５は細管部５３ａ，５３ｂ内を貫通する電極軸６１と細管部５３ａ，５３ｂ内壁面との隙間が大きい場合に形成されたもので、細線からなるコイルを巻装して隙間を０．１ｍｍ以下と小さくしてあり、このコイルの外側面が細管部５３ａ，５３ｂの内面と接触していてもよい。また、上記電極軸６１の先端のコイル状電極６２は必須のものではなく、電極軸６１の先端が電極作用を行うものであってもよい。

また、この発光管５の容器５１内には、放電媒体としてたとえばアルゴン（Ａｒ）などを含む始動および緩衝ガスならびに発光金属としてよう化ナトリウム、よう化タリウム、よう化インジウムおよびよう化ツリウムなどの金属ハロゲン化物と水銀とが封入されている。

シュラウド４は、石英ガラスからなる円筒形状をなす側面４０を有し、発光管５の側面や下方側の周囲を所定の間隔を隔て囲繞しているとともに少なくとも発光管容器５１の細管部５３ａ，５３ｂの中間部までを覆う長さで配設され、一方（図において上方側）の端部は開口されているが、他方（図において下方側）の端部は略半球状に絞られた閉塞部４１が形成してあり、この閉塞部４１の頭頂部に設けられた透孔４２に上記発光管５の細管部５３ｂが貫通している。

また、ステム２の内導線２ａ，２ｂに接続して外管バルブ１内に延在するサポート部材３ａ、３ｂは、モリブデンやステンレスなどからなる線材や板材が用いられ、略長四角形状の枠形状のサポート部材３ａの中間部において支持部材３１，３２を介し発光管５およびシュラウド４を支持固定している。

上方側の支持部材３１は、ステンレスや鉄−ニッケル合金などの導電性の金属薄板を例えば中央に透孔（図示しない）が設けられた円盤状をなし周囲に複数の切起こし片３３，…，３４，…が形成されていて、その一部の切起こし片３３，…でシュラウド４の開口端部を外側から抑えたり内外面の両側から挟むようにするとともに切起こし片３４，…をサポート部材３ａに溶接やかしめなどの手段で接続することにより固定され、また、下方側の支持部材３２は帯状の金属板をサポート部材３ｂに橋絡して溶接などの手段で固定している。

そして、上記支持部材３１の中央に形成された透孔（図示しない）内には発光管５の細管部５３ａが挿通され、細管部５３ａから導出した部導入導体６４が給電部材３５を介し、他方のサポート部材３ｂに溶接などの手段で電気的に接続され、シュラウド４の閉塞部４１の透孔４２内を貫通し細管部５３ｂから導出した外部導入導体６４が、サポート部材３ａの下方側に橋絡して固定された帯状の支持部材３２に溶接などの手段で電気的に接続してある。

すなわち、発光管５は細管部５３ａ，５３ｂがシュラウド４の透孔４２と支持部材３１の透孔（図示しない）を貫通してサポート部材３ａ軸に沿って配設されるとともにサポート部材３ｂと支持部材３２に支持固定され、また、シュラウド４は支持部材３１に片持ち支持で固定されている。

なお、上記において発光管５の細管部５３ｂとシュラウド４閉塞部４１との関係は、図３に拡大して示すような位置にあるのが好ましい。すなわち、細管部５３ｂの全長をＡｍｍ、細管部５３ｂ端縁５４から耐熱性シール材６０先端部までの長さ（細管部５３ｂ内における耐熱性シール材６０の埋め込み長さ）をＢｍｍとしたとき、細管部５３ｂがシュラウド４の閉塞部４１の透孔４２に挿通されて透孔４２と対向する挿通位置Ｓの細管部５３ｂの端縁５４からの長さＰが、Ｂ＜Ｐ＜（Ａ＋Ｂ）／２の範囲内にあるよう配設されているのがよい。すなわち、耐熱性シール材６０の内方端部位置から（Ａ−Ｂ）／２の範囲内に収めている。ここで細管部５３ｂの全長Ａは膨出部５２から突出して外径寸法が一定となっている（長手方向断面の側面形状が直線的になっている）部分の長さで定義される。

これは発光管容器５１の細管部５３ｂが形成する空間は耐熱性シール材６０が充填されている以外の部分であり、通常、この端部は容器５１中最も温度が低く余剰の発光金属が滞留している部分で、この耐熱性シール材６０充填部の端部近傍にシュラウド４の閉塞部４１を配設することにより滞留している発光金属の昇温が促進され蒸気圧を高めることができ発光特性を向上させることができる。

また、このシュラウド４の閉塞部４１の位置が膨出部５２に近い細管部５３ｂであると、閉塞部４１の外方に延出した細管部５３ｂ部分は温度が上昇せず最冷部を形成するなど好ましくない。

また、上記においてシュラウド４に形成された閉塞部４１の透孔４２部内面と細管部５３ｂ外面とは接触していてもよいが、両者部材の熱膨張などによるストレスや熱伝導による細管部５３ｂの温度低下などを考慮すると接触でなく空隙があるのが望ましい。この閉塞部４１のほぼ中央の頭頂部に形成される透孔４２は細管部５３ｂの外径より２〜６ｍｍ大きく形成しておくことによって、互いが中心軸上にあれば１ないし３ｍｍの空隙を隔て貫通、すなわち遊貫しているのが好ましい。

この空隙が１ｍｍ未満であると製造のばらつきや輸送時の衝撃、振動により相互が接触して損傷するなどの虞があり、また、３ｍｍを超えると対流の影響を受け細管部５３ｂの温度低下を招くなどの虞があり好ましくない。

また、図中７１はグロースタータ（点灯管）、７２は限流抵抗、７３はバイメタルを用いた熱応動スイッチ、７４，７５はこれら部品を絶縁支持するための絶縁体で、これら部品がサポート部材３ａ，３ｂ間に接続されて始動補助回路７を構成している。また、８は外管バルブ１内を清浄にするゲッタである。

なお、上記においてサポート部材３ａ，３ｂおよび支持部材３１，３２の形状、固定手段や接続構造などは図示のものに限らず、例えば閉塞部４１側を支持するための支持部材を設けることやサポート部材３ｂにこれら部材３ｂを外管バルブ１の中心軸上に保持するための弾性部材３６，…などを設けることは差し支えない。また、始動補助回路部品７としてエンハンサ（紫外線放射始動素子）などが設けられていてもよい。

そして、図１に示す高圧金属蒸気放電ランプＬは、外管バルブ１内に発光管５やシュラウド４を収容した三重管構造のメタルハライドランプＬとして、ソケットに口金１５部を装着して、電源から安定器などを有する点灯回路装置（図示しない。）を介し通電され、鉛直や水平状態あるいは傾斜状態で点灯される。

例えばベースアップ（口金１５が上方）で点灯されたメタルハライドランプＬは、側面４０側と下方側がシュラウド４に囲まれ熱遮蔽されていて発光管５の周囲においては対流の発生がないか生じても僅かで、対流は外管バルブ１内面とシュラウド４外面との間で起こる。

そして、シュラウド４の閉塞部４１に覆われた発光管容器５１の下方側は、対流には曝されていないが側面４０や閉塞部４１からの輻射熱を受け、端部が開放され対流に直接曝される構造のシュラウドに比べ保温効率がよく発光管容器５１端部の細管部５３ｂの温度を高く、かつ、各部の温度差を小さくできる。

特に、図示の発光管容器５１形状など電極６ａ，６ｂが対峙し放電時温度上昇が高い中央の膨出部５２に比べ電極６ａ，６ｂの背後で温度上昇も小さい最冷部を形成する突出した細管部５３ｂが閉塞部４１により保温されるので、発光管容器５１内の蒸気圧を高め発光特性を高めることができる。なお、上記発光管容器５１の上方に位置する細管部５３ａは、輻射熱、導伝熱や僅かな対流で下方の細管部５３ｂより温度は高くなっている。

このランプを鉛直状態の発光管を囲うシュラウドの閉塞部側を下方側にして点灯した際、下方側は対流には曝されていないが閉塞部からの輻射熱を受け、端部が開放され対流に直接曝される構造のシュラウドに比べ保温効率がよく発光管容器端部の細管部などの温度を高く、かつ、各部の温度差を小さくすることができる。

上述したように発光管５を囲繞して配設したシュラウド４で少なくとも一端部を閉塞してシュラウド４内に起こる対流を抑制するとともに、円筒状の側面４０や閉塞部４１によって放熱を遮蔽し発光管５の端部を輻射熱などで昇温させることにより発光管５の各部温度の均一化を図ったもので、格別の部材を用いることなく発光効率、演色性、色温度や光束維持率などの発光特性の向上した高圧金属蒸気放電ランプＬを提供できる。

なお、上記実施の形態ではシュラウド４の閉塞部４１の位置がランプの点灯時、下方側にある状態で説明したが、閉塞部４１の位置は上方側にあっても、発光管の周囲における熱対流を抑制できるので、両端が開放した従来形のランプに比べ諸発光特性を向上することができる。

また、シュラウド４の両端に閉塞部４１を形成してあるランプにおいても、外管バルブ１に比べ内容積の小さいシュラウド４内においては熱対流が生じ難く保温効果が上がり、諸発光特性の向上がはかれる。したがって、このランプは点灯方向が鉛直、水平や傾斜状態などどの方向における点灯においても所定の保温が行える指向性に左右されないランプを提供することができる。

また、本発明のランプＬは、万一、発光管容器５１が破損し部材の破片が飛散しても、発光管５の周囲を囲繞してシュラウド４を設けたことにより、これを阻止ないしは衝撃を緩和して外管バルブ１に及ぶ応力を低減できて、外管バルブ１の破損を防止して安全上も大いに寄与できる。

また、図４（ａ）、（ｂ）は本発明に関わるシュラウド４の他の実施の形態を示す正面図で、図中、図１と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

（ａ）図のシュラウド４は円筒形状をなす一端部を円錐状に絞った形状をなし、（ｂ）図のシュラウド４は円筒形状をなす一端部を平板状に絞った形状をなしていて、いずれのシュラウド４も上記実施の形態と同様な作用効果を奏する。

なお、上述した各シュラウド４，…は耐熱透光性のセラミックス、石英ガラスや硬質ガラスなどの材料から形成でき、一体成形されたものであっても、円筒状部と端部閉塞部とが別体や中央部から二分された複数の成形部品を一体的に構成したものであってもよい。また、シュラウド４の外周面に耐熱性のセラミックスなどの無機系繊維で編んだ線状体やメッシュ状体などを巻装して補強するようにしてもよい。

また、シュラウド４の形成材料原料を選択したり、シュラウド４の内外表面の少なくとも一方に赤外線や紫外線の反射膜や吸収膜、蛍光体膜、光拡散膜、着色膜などの被膜を形成したりあるいは表面をサンドブラストや蝕刻して光拡散層を形成するなどして制光手段を付加させることは差し支えない。外管バルブ１などに代え、シュラウド４に制光手段を施すようにすれば、作業性の向上や材料の節減がはかれる利点がある。

図５は本発明に係わる高圧金属蒸気放電ランプＬを装着した店舗照明用などの照明装置（または器具と称される）９の実施の形態の概略を示す縦断面図である。

この図５の照明装置（ダウンライト）９は、器具本体を形成する筐体９１の内部上方に設けられた基台９２にソケット９３が取着されているとともに内部に金属板製の円錐形状をして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９３に放電ランプＬの口金１５が装着されることによりランプＬの保持と電気的な接続がなされる。なお、図中、９５は反射笠９４の開口部を覆うよう設けられた透光性のガラス板からなる保護カバー部材であるが必須のものではない。

この照明装置９は、たとえば百貨店などの天井面などに筐体９１が反射笠９４の開口部側を下方に向けて取付けられ、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（図示しない。）、ソケット９３を介して放電ランプＬに通電される。

そして、この反射笠９４内で口金１０側を上方（ヘースアップ）にした垂直状態にあるランプＬが点灯されると、ランプＬからの放射光は反射面で反射され、あるいは直接に開口部を透過して、被照射物である下方の商品、催場や通路などを照射して所定の照度を得ることができる。

したがって、上記高圧金属蒸気放電ランプＬを用いた本発明の実施の形態に係わる照明装置９は、諸発光特性の向上した放電ランプＬを用いているので、従来の装置より高い発光効率、演色性、色温度や光束維持率などの発光特性を呈する照明が行えるとともに安全性の向上が図れるので、器具の開口部に強化ガラスや金網などからなる飛散防止用の保護カバー部材などの配設を省くことが可能なコストの低下も図れる照明装置（器具）９を提供できる。

なお、本発明は上記実施の形態に示したものに限らず、構造寸法や形状が変わった定格が３５〜４００Ｗ級のメタルハライドランプにも適用が可能であるとともに上記実施の形態と同様な作用効果を奏することが確認されている。

また、本発明が適用できる高圧金属蒸気放電ランプは、たとえば、メタルハライドランプ、ショートアークメタルハライドランプや高圧水銀ランプなどで発光管が外管バルブ内に封装された二重管などの多重管構造をしている。

さらに、照明装置（器具）も上記実施の形態では、筐体、基台、ソケット、反射笠などで器具本体を構成しているが、一部部材を省略したりあるいは他の部材を付加することにより構成しても差し支えない。また、ランプＬの点灯回路装置、電源装置やスイッチなどは器具本体とは別の所に設けられていても、器具本体内などに納められていてもよい。

図１に示す構造の定格消費電力が１５０Ｗ、定格寿命１５０００時間のセラミック製発光管５を封装したメタルハライドランプＬで、ランプＬは次のような構成である。

発光管５はアルミナ製の容器５１が用いられ中央の膨出部５２の最大外径約１５ｍｍ、最大内径約１３ｍｍ、内部長さ約１７ｍｍ、細管部５３ａ，５３ｂの外径約３．０ｍｍ、内径約１．０ｍｍ、内部長さ約１７ｍｍ、内容積約２．０ｃｍ^３、内表面積約７．０ｃｍ^２である。

また、電極構体６，６は図２に示すものと同じ構造で、タングステン（Ｗ）線からなる外径約０．５ｍｍ、長さ約１２ｍｍの電極軸６１、サーメット線からなる外径約０．９ｍｍ、長さ約４ｍｍの中間部材６３、ニオブ（Ｎｂ）線からなる外径約０．９ｍｍ、長さ約１６ｍｍの外部導入導体６４の３部材を直列して突合せ溶接などにより接続した棒材、この棒材の電極軸６１部分の先端部に巻装したコイル状電極６２、電極軸６１および中間部材６３の長さ約１０ｍｍの範囲に亘り巻装した外径約０．９ｍｍのコイル６５で対峙するコイル状電極６ａ，６ｂの離間距離は約１３ｍｍで構成され細管部５３ａ，５３ｂの開口端部から約５ｍｍの長さにシール材６０が充填され外部導入導体６４などを気密封止している。

また、発光管５内には放電媒体として、アルゴン（Ａｒ）、水銀（Ｈｇ）およびＮａＩ−ＴｌＩ−ＴｍＩ₃−ＩｎＩなどの金属ハロゲン化物が封入してある。

シュラウド４は、肉厚が約１．５ｍｍ、内径が約２２ｍｍ、円筒状部の長さが約２０ｍｍ、閉塞部４１の高さが約１５ｍｍの石英ガラス製である。

外管１は、ホウケイ酸ガラス製のトップ部１２から口金１５端部までの長さが約２４０ｍｍ、膨出部１１の中間部の最大外径が約９０ｍｍのＢＴ形をなして、内部に約５０ｋＰａの窒素（Ｎ₂）ガスが封入してある。

図６は上記実施例のランプＬの安定点灯時の発光管５容器５１各部の表面温度を示す分布図である。図４において左側は発光管容器５１の姿図で、右側は縦軸が姿図に対応する各部、横軸は温度を示す。

試料は定格電力１５０ＷのランプＬを用い、測定はランプを図１に示す口金１５上方の鉛直状態で点灯させた場合の発光管５の表面温度で、本発明に関わるシュラウド４を用いたランプＬは四角い黒印で、また、比較用の単一円筒形状をなすシュラウドを用いた従来型のランプ（シュラウドを除く他の構造仕様は同じ。）は○印で示してある。

図のように細管部５３ｂをシュラウド４の閉塞部４１で対応させた本発明に関わる発光管５は、細管部５３ｂを含めた下方側の表面温度が従来型に比べ最大約１００℃上昇し、目的とする効果が得られることを確認できた。

また、表１は上記それぞれのランプ各５本を定格１００時間点灯後に測定したランプ効率（光束ｌｍ／電力Ｗ）で、本発明ランプＬは従来型のランプに対し平均で約４％効率の向上ができた。

さらに、表２は上記それぞれのランプ各５本を電源電圧２００Ｖで５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで４０００時間点灯後における光束維持率（％）で、本発明ランプＬは従来型のランプに対し平均で約５％光束維持率の向上ができたとともに個々のランプ間におけるばらつきも低減できた。

本発明が適用できる高圧金属蒸気放電ランプは、メタルハライドランプに限らず、ショートアークメタルハライドランプや高圧水銀ランプなどで発光管が外管バルブ内に封装された二重管などの多重管構造をしている放電ランプに適用できる。

また、用途は一般用照明器具、スポーツ、公共施設や工場などの施設用照明器具、前照灯、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学装置など発光を何らかの目的で利用する高圧放電ランプおよびこのランプを用いた上記照明装置（器具）に利用することができる。

Ｌ：金属蒸気高圧放電ランプ（メタルハライドランプ）
１：外管バルブ
３ａ，３ｂ：サポート部材
４：シュラウド
４１：閉塞部
５：発光管
５１：発光管容器（放電容器）
５２：膨出部
５３ａ，５３ｂ：細管部
５４：端縁
６：電極構体
６ａ，６ｂ：電極
６４：外部導入導体
６０：耐熱性シール材
９：照明装置（器具）
９１：装置（器具）本体（筐体）

Claims (4)

1. 容器内に導入導体を介して一対の電極が封装されるとともに放電媒体が封入された発光管と；
   この発光管を囲繞するように配設された少なくとも一端側を閉塞した耐熱透光性部材からなる円筒状のシュラウドと；
   上記発光管およびシュラウドを支持するサポート部材と；
   上記発光管、シュラウドおよびサポート部材を収容した外管バルブと；
   を具備していることを特徴とする高圧金属蒸気放電ランプ。
2. 発光管容器が膨出部とこの膨出部の対向部位から突出した全長がＡｍｍの細管部とからなり、この細管部内部に挿通した電極構体を端部で封止する耐熱性シール材の細管部端縁からの埋め込み長さをＢｍｍとしたとき、上記細管部に対するシュラウドの閉塞部の挿通位置Ｓから細管部端縁までの長さＰが、Ｂ＜Ｐ＜（Ａ＋Ｂ）／２の範囲内にあるよう配設されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧金属蒸気放電ランプ。
3. 外管バルブ内には不活性ガスが封入され、シュラウドの閉塞部側を下方位置にして点灯されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の高圧金属蒸気放電ランプ。
4. 器具本体と；
   この器具本体内に配設された上記請求項１ないし３のいずれか一に記載の高圧金属蒸気放電ランプと；
   この高圧金属蒸気放電ランプに接続した点灯回路装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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