JP2014032858A - セラミックメタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ寿命を犠牲にすることなく２５００Ｋ程度の相関色温度を達成することができるセラミックメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】添加物はヨウ化タリウムTlI、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂、ヨウ化リチウムLiI、及び、希土類金属ヨウ化物を含み、更に、相関色温度が２２５０〜２７５０Ｋ、管壁負荷が２０〜３０Ｗ／ｃｍ²、定格出力が３５〜４００Ｗ、となるように構成され、添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率をM(NaI)[mol%]、希土類金属ヨウ化物ReI₃のモル比率とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和をM(ReI₃ +TlI)[mol%]とするとき、４＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１６、及び、２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％である。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、高輝度放電ランプに関し、特に、セラミックメタルハライドランプに関する。

高輝度放電ランプ（以下、ＨＩＤランプという。）は、高効率であり経済性に優れているため広く用いられている。ＨＩＤランプは、発光管に封入する添加物の種類に応じて、水銀ランプ、メタルハライドランプ、及び、高圧ナトリウムランプの３種類に大きく分けられる。一般に高圧ナトリウムランプは長寿命且つ高発光効率であるが、高彩度高演色形高圧ナトリウムランプは、寿命及び発光効率が一般の高圧ナトリウムランプより劣るものの赤系統の色を鮮やかに見せるための光源として知られている。近年、石英ガラス製の発光管の代わりにセラミック（透光性アルミナ：PCA）製の発光管を用いるセラミックメタルハライドランプが広く使用されている。セラミックメタルハライドランプのランプ寿命及び発光効率は、高彩度高演色形高圧ナトリウムランプのランプ寿命及び発光効率よりも優れていると言われている。

しかしながら、生鮮食品の照明には、通常、高彩度高演色形高圧ナトリウムランプが用いられている。その理由として、相関色温度CCT、演色指数CRI、および波長スペクトル分布などの、様々な要因が考えられるが、先ず、相関色温度が挙げられる。その理由は、野菜、パン、肉等の生鮮食品の照明では、赤系統の色を鮮やかに見せたいとの要求があるからである。

高彩度高演色形高圧ナトリウムランプの場合、相関色温度は２５００Ｋ程度であるが、セラミックメタルハライドランプの場合、相関色温度は比較的高く、２５００Ｋ程度を達成することは困難である。

特開2004-288617号公報（特許4279122号公報）には、相関色温度が２０００〜４５００Ｋとなるセラミックメタルハライドランプ、特開2003-187744号公報及び特開2009-520323号公報には、色温度が２５００〜４５００Ｋとなるセラミックメタルハライドランプ、特開2007-53004号公報、及び、特開2011-154847号公報には、色温度が２８００〜３７００Ｋとなるセラミックメタルハライドランプが、それぞれ記載されている。しかしながら、これらの特許文献には、相関色温度を２５００Ｋ程度まで下げるための具体的な技術は開示されていない。実際、現在市場に流通しているセラミックメタルハライドランプの色温度は、低色温度の品種でも２８００Ｋ以上である。

特開2004-288617号公報（特許4279122号公報） 特開2003-1877444号公報（特許4262968号公報） 特開2009-520329号公報 特開2007-53004号公報 特開2011-154847号公報 特開2010-3488号公報

一般に、相関色温度を低くするには、発光管に封入する添加物におけるナトリウムNaの含有量を増加させればよい。しかしながら、ナトリウムNaの含有量を増加させると、添加物総量が増加することとなる。それによって、発光管を構成する透光性アルミナ(PCA)への侵食量が増加し、ランプ寿命が短くなる。例えば、特開2010-3488号公報には、セラミックメタルハライドランプのランプ寿命を１５０００時間以上とすることが記載されているが、同時に２５００Ｋ程度の相関色温度を達成することは記載されていない。

本発明の目的は、ランプ寿命を犠牲にすることなく２５００Ｋ程度の相関色温度を達成することができるセラミックメタルハライドランプを提供することにある。

本発明によると、１対の電極を内包し透光性セラミックによって形成された発光管と、前記発光管を収納する透光性外管と、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光管は、始動用希ガス、水銀及び添加物を封入しており、該添加物はヨウ化タリウムTlI、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂、ヨウ化リチウムLiI、及び、希土類金属ヨウ化物ReI₃を含み、更に、相関色温度が２２５０〜２７５０Ｋ、管壁負荷が２０〜３０Ｗ／ｃｍ²、定格出力が３５〜４００Ｗ、となるように構成され、
前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率をM(NaI)[mol%]、希土類金属ヨウ化物ReI₃のモル比率とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和をM(ReI₃ +TlI)[mol%]とするとき、前記M(NaI)、及び、M(ReI₃ +TlI)は、次の式を満たすことを特徴とする。

４＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１６
２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％
本実施形態によると、前記添加物の発光管容積１ｃｍ³当たりの総量をG(total)[mg/cm³]、前記添加物に含まれる希土類金属のヨウ化物の発光管１ｃｍ³当たりの添加量をG(ReI₃)[mg/cm³]とするとき、前記G(total)、及びG(ReI₃)は、次の式を満たしてよい。

G(total)＜４４ｍｇ／ｃｍ³
G(ReI₃)＜１１ｍｇ／ｃｍ³
本実施形態によると、セラミックメタルハライドランプにおいて、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率M(NaI)、ヨウ化カルシウムのモル比率M(CaI₂)及びヨウ化リチウムのモル比率M(LiI)の合計をM(NaI+ CaI₂+ LiI)とするとき、該合計は、次の式を満たしてよい。

５０ｍｏｌ％＜M(NaI+ CaI₂+LiI)＜９６ｍｏｌ％
本実施形態によると、セラミックメタルハライドランプにおいて、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率M(NaI)、ヨウ化カルシウムのモル比率M(CaI₂)及びヨウ化リチウムのモル比率M(LiI)は、それぞれ次の式を満たしてよい。

３０ｍｏｌ％＜M(NaI)＜７０ｍｏｌ％
１０ｍｏｌ％＜M(CaI₂)＜４０ｍｏｌ％
１０ｍｏｌ％＜M(LiI)＜３０ｍｏｌ％
本実施形態によると、セラミックメタルハライドランプにおいて、
前記添加物は、希土類金属ヨウ化物として、ヨウ化ツリウムTmI₃、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、及び、セリウムCeのヨウ化物のいずれか１つ以上（ただしヨウ化ツリウムTmI₃は必須）を含んでよい。

本実施形態によると、セラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光管の相関色温度は２４００〜２６００Ｋであり、前記M(NaI)及びM(ReI₃ +TlI)は次の式を満たしてよい。

７＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１３

本発明によれば、ランプ寿命を犠牲にすることなく２５００Ｋ程度の相関色温度を達成することができるセラミックメタルハライドランプを提供することができる。

図１は、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの発光管の例を説明する図である。 図２は、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの例を説明する図である。 図３は、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの例を説明する図である。 図４Ａは、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの発光管の試験結果を説明する図である。 図４Ｂは、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの発光管の試験結果を説明する図である。

以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。

図１を参照して本発明に係るセラミックメタルハライドランプの発光管の例を説明する。発光管２は、発光部３と、その両端に延びるキャピラリ４Ａ、４Ｂを有する。発光部３とキャピラリ４Ａ、４Ｂは、アルミナなど透光性セラミックの粉末を圧縮して一体成形することにより形成される。キャピラリ４Ａ、４Ｂの両端には、電極アセンブリ６Ａ、６Ｂが、それぞれ挿通されている。キャピラリ４Ａ、４Ｂの両端は、電気絶縁性を有するフリットガラスによって気密にシールされる。それによって、電極アセンブリ６Ａ、６Ｂは、キャピラリ４Ａ、４Ｂ内の定位置に固定される。電極アセンブリ６Ａ、６Ｂの内端に設けられた電極５Ａ、５Ｂは、発光部３内の定位置に配置される。キャピラリ４Ａ、４Ｂの両端から、電力供給リード７Ａ、７Ｂが突出している。

発光部３の内部には、アルゴン及び水銀に加えて、添加物が封入されている。添加物には、アルカリ金属のヨウ化物、アルカリ土類金属のヨウ化物、希土類金属のヨウ化物、等の発光物質が含まれる。発光部３に封入される添加物については後に詳細に説明する。

発光管２の内側寸法として、有効長さＬと有効内径Ｄを定義する。有効長さＬは、円筒形発光管においては両端面間の距離であり、図１のように発光部とキャピラリが連続的に成形されている発光管においては直管状のキャピラリ４Ａ、４Ｂと発光管３の間の遷移曲面Ｌ１、Ｌ１の外端間の距離で定義される。有効内径Ｄは、円筒形以外の発光管にあっては、電極５Ａ、５Ｂ間中央部の最大内径で定義される。発光管２の有効長さをＬ、有効内径をＤとし、両者の比Ｌ／Ｄをアスペクト比と称することとする。

発光部３の各部の温度は、発光管の壁面負荷、透光性外管内のガス圧力、発光管材質及び発光管のアスペクト比（Ｌ／Ｄ）によって決まり、特に壁面負荷に大きく依存する。壁面負荷は、ランプ電力を発光部３の全内面積で除した値で定義される。本実施形態では、発光部３は、壁面負荷が２０〜３０Ｗ／ｃｍ²（定格出力３５〜４００Ｗ）となるように設計されている。こうして本実施形態では、発光部の内壁面を構成する材料と希土類金属ヨウ化物の化学反応速度を低く抑えることができ、ランプを長寿命化することができる。

図２を参照して本発明に係るセラミックメタルハライドランプの例を説明する。本例のセラミックメタルハライドランプ１は、発光管２と、発光部３を囲むように配置された円筒状の透光性スリーブ１８と、片端に口金１２が設けられた外球１３とを有する。発光管２の構造は図１を参照して説明した。

口金１２のステム１４に、２本の支柱１５、１６が装着されている。支柱には、２つのサポートディスク１７Ａ、１７Ｂが所定間隔にて装着されている。また、ディスク１７Ａ、１７Ｂに円筒状の透光性スリーブ１８が固定されている。ディスク１７Ｂにゲッタ２０が装着されている。キャピラリ４Ａ、４Ｂの両端から、電力供給リード７Ａ、７Ｂが突出している。電力供給リード７Ａ、７Ｂの先端は、直接、又は、ニッケル線１９Ａ、１９Ｂを介して、それぞれ、支柱１５、１６に溶接される。こうして、発光管２の電極５Ａ、５Ｂは、電力供給リード７Ａ、７Ｂ及び支柱１５、１６を介して、口金１２に電気的に接続される。

図３を参照して本発明に係るセラミックメタルハライドランプの例を説明する。本例のセラミックメタルハライドランプ１は、発光管２と外球１３を有する。発光管２の構造は図１を参照して説明した。外球１３の一端に、外球チップオフ部１３Ａが形成され、他端に、ピンチシール部１３Ｂが形成されている。ピンチシール部１３Ｂの端部には口金１２が装着されている。口金１２には外部端子９Ａ、９Ｂが装着されている。

ピンチシール部１３Ｂには、２本の支柱１５、１６が固定されている。キャピラリ４Ａ、４Ｂの両端から、電力供給リード７Ａ、７Ｂが突出している。電力供給リード７Ａ、７Ｂの先端は、それぞれ、支柱１５、１６に溶接される。支柱１５にゲッタ２０が装着されている。支柱１５、１６は、ピンチシール部１３Ｂにて、金属箔８Ａ、８Ｂを介して外部端子９Ａ、９Ｂに電気的に接続されている。

こうして、発光管２の電極５Ａ、５Ｂは、電力供給リード７Ａ、７Ｂ、及び、支柱１５、１６、及び、金属箔８Ａ、８Ｂを介して、外部端子９Ａ、９Ｂに電気的に接続される。

本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、図２及び図３に示す例のほか、凹面状の反射鏡を備えた反射型セラミックメタルハライドランプであってもよい。

本願の発明者は、生鮮食品の照明に、高彩度高演色形高圧ナトリウムランプが好んで用いられている理由を検討した。その理由として、相関色温度CCT、演色指数CRI、および波長スペクトル分布など、様々な要因が考えられるが、先ず、相関色温度CCTに着目した。その理由は、野菜、パン、肉等の生鮮食品の照明では、赤系統の色を鮮やかに見せたいとの要求があるからである。

高彩度高演色形高圧ナトリウムランプの相関色温度は、通常、２５００Ｋ前後である。一方、従来のセラミックメタルハライドランプでは、同程度の相関色温度を得ることは困難であり、通常、それよりも高い相関色温度が得られる。本願の発明者は、高彩度高演色形高圧ナトリウムランプの相関色温度と同程度の相関色温度を得ることができるセラミックメタルハライドランプを作り出すことを考えた。但し、所望の相関色温度を達成することができても、ランプ寿命、色度偏差Duv、演色指数CRI、発光効率η等が劣化したのでは意味が無い。そこで、本願の発明者は次のような目標を設定した。

（１）相関色温度の目標：約２５００Ｋ、即ち、２５００Ｋ±１０％（２２５０〜２７５０Ｋ）、好ましくは、２４００〜２６００Ｋである。

（２）ランプ寿命の目標：１５０００時間以上である。

（３）色度偏差Duvの目標：−２＜Duv＜＋１である。演色指数CRI、及び、発光効率ηは所定値以上である。色度偏差Duvは、色度図上における黒体軌跡(BBL)からのずれを表す。色度図上における黒体軌跡(BBL)は、太陽光の自然な色味を表す。Duv=0は、色度が黒体軌跡(BBL)上にあることを表す。

本願の発明者は、このような目標を達成するために、セラミックメタルハライドランプの発光管に封入する添加物を鋭意検討し、様々な添加物の組み合わせを作成して、実験を行った。添加物として、希土類金属のヨウ化物、アルカリ金属のヨウ化物、及び、アルカリ土類金属のヨウ化物を用いた。

本願の発明者が行った実験において、希土類金属のヨウ化物には、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、ツリウムTm、セリウムCe等のヨウ化物が含まれる。アルカリ金属のヨウ化物には、ナトリウムNa、リチウムLi等のヨウ化物が含まれる。アルカリ土類金属ヨウ化物には、カルシウムCa等のヨウ化物が含まれる。更に、本願の発明者が行った実験において、添加物として、タリウムTlのヨウ化物が含まれる。尚、インジウム、バリウム等は用いていない。発明者の行った実験では、ハロゲン化物として、ヨウ化物を用いたが、他のハロゲン化物であってもよい。

一般に、ナトリウムNaを添加すると、相関色温度が下がることが知られているが、本実施形態では、更にリチウムLiを加えることにより、赤色のバランスを調整することとした。ヨウ化ジスプロシウムDyI₃を添加すると、演色性が向上するが、発光効率が下がり、ヨウ化ホルミウムHoI₃、及び、ヨウ化ツリウムTmI₃を添加すると、それぞれ、発光効率が上がることが知られている。ヨウ化セリウムCeI₃、及び、ヨウ化タリウムTlIを添加すると、それぞれ、発光効率が上がり、色度偏差Duvの数値が大きくなる方向にずれることが知られている。ヨウ化カルシウムCaI₂を添加すると、色度偏差Duvの数値が小さくなる方向にずれるが、特殊演色評価数（赤系）R9が向上することが知られている。

一般に、高圧ナトリウムランプでは、添加物としてNa（例えばナトリウムと水銀のアマルガム）を用いるが、セラミックメタルハライドランプでは、ヨウ化ナトリウムNaIを用いる。液体ナトリウムと液体ヨウ化ナトリウムの飽和蒸気圧はそれぞれ次の式によって表される。

logP(Na)=-5269(1/T)+4.555 式１
logP(NaI)=-8046(1/T)+5.084 式２
P(Na)は液体ナトリウムの飽和蒸気圧[atm]、P(NaI)は液体ヨウ化ナトリウムの飽和蒸気圧[atm]である。logは常用対数、Tは絶対温度[K]である。

これらの式を用いて、例えば、温度800℃における液体ナトリウムと液体ヨウ化ナトリウムの飽和蒸気圧Ｐ[atm]を求めることができる。T=800℃=1073Ｋを式1及び式２に代入すると、P(Na)＝0.441atm、P(NaI)=0.00385atmとなる。800℃における液体ヨウ化ナトリウムの飽和蒸気圧P(NaI)は、液体ナトリウムの飽和蒸気圧P(Na)の1/100以下である。従って、セラミックメタルハライドランプの発光管内におけるヨウ化ナトリウムの気化量は、高圧ナトリウムランプの発光管内におけるナトリウムの気化量と比較すると、極めて少量である。

従って高彩度高演色高圧ナトリウムランプのように５８９ｎｍのナトリウム輝線の吸収を過剰に大きくして赤系統の発色を強調し演色指数CRIを高める手法はセラミックメタルハライドランプでは使えない。また封入するヨウ化ナトリウムの絶対量を多くしても、ヨウ化タリウムや希土類のヨウ化物が多く封入されていれば青色〜緑色系統の発光が多くなりランプ全体の相関色温度CCTは低くならない場合もある。

そこで、本願の発明者は、添加物に占めるヨウ化ナトリウム量に着目して以下のようなパラメータを選択した。

希土類金属のヨウ化物の添加量をG(ReI₃)、アルカリ金属のヨウ化物の添加量をG(AI)、アルカリ土類金属のヨウ化物の添加量をG(AeI₂)と表すこととする。ヨウ化タリウムの添加量をG(TlI)、添加物の総量をG(total)と表すこととする。添加物の総量G(total)は次の式によって表される。

G(total)＝G(ReI₃)＋G(AI)＋G(AeI₂)＋G(TlI) 式３
ここで、G(total)、G(ReI₃)、G(AI)、G(AeI₂)、及び、G(TlI)は、発光管容積１ｃｍ³当たりの質量であり、単位は[mg/cm³]である。

添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率をM(NaI)[mol%]、希土類金属のヨウ化物のモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和をM(ReI₃+TlI)[mol%]と表すこととする。このモル比率の和M(ReI₃+TlI)に対するヨウ化ナトリウムのモル比率M(NaI)の比をαとする。αは次の式によって表される。

α= M(NaI)/M(ReI₃ +TlI) 式４
図４Ａは、本願の発明者が行った実験の結果を示す図である。縦軸は、相関色温度、横軸は、式４によって表される比αである。相関色温度の目標、即ち、約２５００Ｋ±１０％（２２５０〜２７５０Ｋ）となるのは、比αが４＜α＜１６の場合である。更に、相関色温度が２４００〜２６００Ｋとなるのは、比αが７＜α＜１３の場合である。

図４Ｂは、本願の発明者が行った実験の結果を示す図である。縦軸は、色度偏差Duv、横軸は、添加物の全モル数に対する希土類金属ヨウ化物のモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和M(ReI₃ +TlI)[mol%]である。色度偏差Duvの目標、即ち、Duv＝−２〜１となるのは、２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％の場合である。

こうして図４Ａ及び図４Ｂより、相関色温度の目標、即ち、約２５００Ｋ±１０％（２２５０〜２７５０Ｋ）、及び、色度偏差Duvの目標、即ち、Duvが−２〜＋1となる条件は、次の式によって表される。

４＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１６ 式５
２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％ 式６
相関色温度の目標、２４００〜２６００Ｋ、及び、色度偏差Duvの目標、Duvが−２〜＋1となる条件は、次の式によって表される。

７＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１３ 式７
２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％ 式８
表１は、本願の発明者が行った実験に使用したセラミックメタルハライドランプの発光管の添加物の組成を示す。ここでは、相関色温度の目標と色度偏差Duvの目標を達成することができた５種のセラミックメタルハライドランプの条件を示す。

表１において、M(TmI₃)、M(HoI₃)、M(TlI)、M(NaI)、M(CaI₂)、及び、M(LiI)は、それぞれ、ヨウ化ツリウムTmI₃、ヨウ化ホルミウムHoI₃、ヨウ化タリウムTlI、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂及びヨウ化リチウムLiIのモル比率(百分率)を表す。本願の発明者が行った実験では、発光管の添加物は、ヨウ化タリウムTlI、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂及びヨウ化リチウムLiIを含む。ナトリウムNaは橙色系、カルシウムCaは赤色系、リチウムLiは真紅色系に寄与する。ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂及びヨウ化リチウムLiIをそれぞれ所定のモル比率にて添加することにより、所望の相関色温度が得られる。

ヨウ化タリウムTlIを添加することにより、発光効率が上がるが、色度偏差Duvが大きくなる方向にずれる。しかしながら、本実施形態では、ヨウ化カルシウムCaI₂を添加することにより、色度偏差Duvの増加を抑えている。

更に、添加物は、希土類金属ヨウ化物ReI₃として、ヨウ化ツリウムTmI₃を含み、更に、ヨウ化ホルミウムHoI₃を含んでもよい。ヨウ化ツリウムTmI₃、及び、ヨウ化ホルミウムHoI₃を添加することにより、それぞれ発光効率が向上する。

表１から次の知見が得られる。本実施形態によると、発光管の添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂及びヨウ化リチウムLiIを含み、これらのモル比率は次のように表される。

３０ｍｏｌ％＜M(NaI)＜７０ｍｏｌ％ 式９
１０ｍｏｌ％＜M(CaI₂)＜４０ｍｏｌ％ 式１０
１０ｍｏｌ％＜M(LiI)＜３０ｍｏｌ％ 式１１
更に、ヨウ化ナトリウムのモル比率、ヨウ化カルシウムのモル比率、及び、ヨウ化リチウムのモル比率の合計を、M(NaI+ CaI₂+ LiI)とすると、この値は、次の式を満たす。

５０ｍｏｌ％＜M(NaI+ CaI₂+ LiI)＜９６ｍｏｌ％ 式１２
表２の数値は、表１に示した添加物について、式４によって表されるαの値、希土類金属ヨウ化物のモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和M(ReI₃ +TlI)、式３によって表される発光管容積１cm³当たりの添加物の総量G(total)、発光管容積１cm³当たりの希土類金属ヨウ化物の添加量G(ReI₃)を計算した結果を示す。希土類金属ヨウ化物ReI₃は、表１に示すように、ヨウ化ツリウムTmI₃とヨウ化ホルミウムHoI₃である。

表３はこれらの５種のセラミックメタルハライドランプについて、相関色温度CCT、色度偏差Duv、平均演色評価数Ra、及び、発光効率ηを測定した結果を示す。平均演色評価数Raはいずれも９０より大きく、発光効率はいずれも７５lm/Wより大きかった。

次に、本願の発明者は、セラミックメタルハライドランプの発光管に封入する添加物をパラメータとして、ランプ寿命L[h]が１５０００時間以上となる条件を見出した。表４は、出願人が今までに開発してきたうち一部のランプ仕様を整理したものである。ここでは、No.11〜20の１０種のセラミックメタルハライドランプについてまとめた。

表４において、G(total)は、式３によって表される発光管容積１cm³当たりの添加物の総量である。G(ReI₃)は、発光管容積１cm³当たりの希土類金属ヨウ化物の添加量である。いずれも、単位は[mg/cm³]である。この結果から、ランプ寿命を長くするためには添加物総量及び希土類ヨウ化物の添加量を制限する必要があることが判る。ランプ寿命L[h]が１５０００時間より長いのは、試験番号No.16〜20である。以上の結果から、式５〜式１１の条件を有し、且つ、ランプ寿命L[h]が１５０００時間より長くなるためには、次の条件が必要である。

G(total)＜４４ｍｇ／ｃｍ³ 式１３
G(ReI₃)＜１１ｍｇ／ｃｍ³ 式１４
以上、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

１…セラミックメタルハライドランプ、 ２…発光管、 ４Ａ、４Ｂ…キャピラリ、 ５Ａ、５Ｂ…電極、 ６Ａ、６Ｂ…電極アセンブリ、 ７Ａ、７Ｂ…電力供給リード、 ８Ａ、８Ｂ…金属箔、 ９Ａ、９Ｂ…外部端子、 １２…口金、 １３…外球、 １４…ステム、 １５、１６…支柱、 １７Ａ、１７Ｂ…サポートディスク、 １８…透光性スリーブ、 １９Ａ、１９Ｂ…ニッケル線、 ２０…ゲッタ、 １３Ａ…外球チップオフ部、 １３Ｂ…ピンチシール部

Claims (6)

1. １対の電極を内包し透光性セラミックによって形成された発光管と、前記発光管を収納する透光性外管と、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
   前記発光管は、始動用希ガス、水銀及び添加物を封入しており、該添加物はヨウ化タリウムTlI、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化カルシウムCaI₂、ヨウ化リチウムLiI、及び、希土類金属ヨウ化物ReI₃を含み、更に、相関色温度が２２５０〜２７５０Ｋ、管壁負荷が２０〜３０Ｗ／ｃｍ²、定格出力が３５〜４００Ｗ、となるように構成され、
   前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率をM(NaI)[mol%]、希土類金属ヨウ化物ReI₃のモル比率とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和をM(ReI₃ +TlI)[mol%]とするとき、前記M(NaI)、及び、M(ReI₃ +TlI)は、次の式を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
   ４＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１６
   ２ｍｏｌ％＜M(ReI₃ +TlI)＜９ｍｏｌ％
2. 請求項１記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
   前記添加物の発光管容積１ｃｍ³当たりの総量をG(total)[mg/cm³]、前記添加物に含まれる希土類金属のヨウ化物の発光管１ｃｍ³当たりの添加量をG(ReI₃)[mg/cm³]とするとき、前記G(total)、及びG(ReI₃)は、次の式を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
   G(total)＜４４ｍｇ／ｃｍ³
   G(ReI₃)＜１１ｍｇ／ｃｍ³
   
3. 請求項１又は２記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率M(NaI)、ヨウ化カルシウムのモル比率M(CaI₂)及びヨウ化リチウムのモル比率M(LiI)の合計をM(NaI+ CaI₂+ LiI)とするとき、該合計は、次の式を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
   ５０ｍｏｌ％＜M(NaI+ CaI₂+LiI)＜９６ｍｏｌ％
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムのモル比率M(NaI)、ヨウ化カルシウムのモル比率M(CaI₂)及びヨウ化リチウムのモル比率M(LiI)は、それぞれ次の式を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
   ３０ｍｏｌ％＜M(NaI)＜７０ｍｏｌ％
   １０ｍｏｌ％＜M(CaI₂)＜４０ｍｏｌ％
   １０ｍｏｌ％＜M(LiI)＜３０ｍｏｌ％
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
   前記添加物は、希土類金属ヨウ化物として、ヨウ化ツリウムTmI₃、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、及び、セリウムCeのヨウ化物のいずれか１つ以上（ただしヨウ化ツリウムTmI₃は必須）を含むことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
   前記発光管の相関色温度は２４００〜２６００Ｋであり、前記M(NaI)及びM(ReI₃ +TlI)は次の式を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
   ７＜M(NaI)/M(ReI₃ +TlI)＜１３

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