JP4130842B2 - 金属蒸気放電ランプ及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属蒸気放電ランプ及び照明装置に関する。

高輝度、高効率、長寿命の金属蒸気放電ランプ、例えばメタルハライドランプ（以下、単に「ランプ」という。）は、その特性を生かして種々の場所で使用されている。
上記ランプを光源として使用する従来の照明装置は、上記ランプ以外に、凹状の反射面を有して当該ランプから発せられた光を所望方向に反射させる反射体を備え、その光取り出し口が、例えば前面ガラス板によって塞がれている（所謂、閉塞型の照明装置である。）。なお、光取り出し口を塞ぐ理由は、ランプ（発光管）が何らかの原因で破損したときに、その破片が装置外部に飛散するのを防止するためである。

近年、従来の照明装置の光取り出し口を前面ガラスで塞がない、所謂、開放型の照明装置が要望されている。このような要望に答えるランプとして、例えば、発光管を収納する内管がさらに外管で被覆された構造、つまり、発光管・内管・外管といった三重管構造にし、発光管の破損により内管が破損しても、その破片が外管内に留まるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平１１−９６９７３号公報

しかしながら、上記ランプは、三重管構造をしているため、大型化してしまう傾向にある。単に、ランプをコンパクト化するには、発光管と内管とを、あるいは内管と外管とを近接させれば良いが、近接した状態では、外管の温度が過度に上昇し、ひどい場合には外管に変形や亀裂等の不具合が生じ、破損するおそれもある。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、外管、内管及び発光管の位置を最適化して、外管の不具合発生を抑制しつつコンパクト化を図ることができる金属蒸気放電ランプ及び照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る金属蒸気放電ランプは、内管の内部に発光管が収納された状態で、前記内管が外管内に収納されてなる金属蒸気放電ランプであって、前記発光管の径方向における前記内管と前記発光管との間の最短距離をＡ（ｍｍ）とし、当該最短距離となる仮想線分の延長上における前記内管と前記外管との距離をＢ（ｍｍ）としたときに、
２×Ａ＋Ｂ ≧ 1．０６
の関係を満たすことを特徴としている。

最短距離Ａと、内管と外管との距離Ｂとが上記関係式を満たすと、発明者らの実験により、外管の破損が発生し難いことが判明している。
また、前記最短距離Ａが、
Ａ ≧ ０．３
の関係を満たすことを特徴としている。

最短距離Ａが上記関係式を満たすと、発明者らの実験により、内管における発光管近傍付近が茶色に変色するのを抑制できることが判明している。
また、前記発光管は、略同一線上で対向する一対の電極を内部に備え、前記一対の電極間の領域であって前記一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における前記発光管の断面のうち、前記発光管と前記内管との距離が最短となる断面における前記発光管と前記内管との距離をα（ｍｍ）とし、前記一対の電極間の領域であって前記一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における前記発光管の断面のうち、前記内管と前記外管との距離が最短となる断面における前記内管と前記外管との距離をβ（ｍｍ）とすると、
α ≦ ５ 且つ β ≦ ２．５
の関係を満たすことを特徴としている。

一方、本発明に係る照明装置は、金属蒸気放電ランプと、当該金属蒸気放電ランプから発せられた光を所望方向に反射させる反射体とを備える照明装置であって、前記金属蒸気放電ランプは、上記金属蒸気放電ランプであることを特徴としている。
金属蒸気放電ランプにおける最短距離Ａと、内管と外管との距離Ｂとが上記関係式を満たすと、発明者らの実験により、外管の破損を抑制できることが判明している。

本発明に係る金属蒸気放電ランプは、内管と発光管との間の距離であって発光管の径方向の最短距離Ａと、当該最短距離となる仮想線分上における内管と外管との距離Ｂとが本発明に係る関係式を満たす範囲内で、最短距離Ａや距離Ｂ、発光管、内管、外管の寸法を決定すれば、外管に破損等が生じるおそれの少ないコンパクトな金属蒸気放電ランプを得ることができる。

本発明に係る照明装置は、金属蒸気放電ランプにおける内管の径方向における内管と発光管との最短距離Ａと、当該最短距離上における内管と外管との距離Ｂとが、本発明に係る関係式を満たすようにすれば、外管に破損等が生じるおそれが少なくなり、しかも、前記関係式を満たす範囲内で発光管、内管、外管の寸法を決定すればコンパクト化された金属蒸気放電ランプを得ることができ、結果的に、コンパクトな照明装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る照明装置、当該照明装置の光源として用いられているランプについてそれぞれ図面を参照しながら説明する。
１．照明装置
図１は、本実施の形態に係る照明装置１０の全体図であり、反射体１６の内部が分かるように一部を切り欠いている。

照明装置１０は、図１に示すように、照明器具１２と当該照明器具１２に装着されるランプ１４とで構成される。なお、当該照明器具１２は、スポットライト用であるが、本発明に係る照明装置は他の用途に利用可能である。
照明器具１２は、内部に配置されたランプ１４から発せられた光を前方に反射させる反射体１６と、反射体１６内に組み込まれ且つランプ１４が取り付けられるソケット（図示省略）と、反射体１６を壁や天井に取着するための取着具１８とを備える。

反射体１６は、図に示すように、凹状の反射面２０を備えている。この反射面２０は、例えば、アルミ鏡を利用することで構成される。なお、この反射体１６は、その開口（光取り出し口）２２がガラス板等によって塞がれていない、所謂、（前面）開放型である。なお、開放型の反射体を利用した照明装置も、開放型の照明装置という。
ソケットは、ランプ１４の口金と電気的に接続され、ランプ１４に電力を供給する。なお、ランプ１４を点灯させるための安定器（不図示）は、例えば、天井内（又は天井裏）に埋め込まれる等しており、後述の供給線２４を介してランプ１４に給電を行う。

取着具１８は、例えば、「コ」字形状をしており、並行に配された一対のアーム２６（，２６）と、一対のアーム２６（，２６）の一端同士を連結する連結部（図示省略）とを有し、一対のアーム２６（，２６）間に反射体１６を挟んだ状態で、反射体１６がアーム２６（，２６）により回動自在に軸支され、連結部が、例えば、壁や天井に取り付けられる。なお、照明装置１０から放射される光の向きは、反射体１６に対して回動自在な取着具１８を回動させることによって調節できる。

２．ランプ
図２は、実施の形態に係るランプ１４の正面図である。
ランプ１４は、内部に一対の電極を有し、放電空間を形成している発光管３０と、当該発光管３０を収納する気密容器である内管３２と、当該内管３２に被せられた保護容器である外管３４とを備える三重管構造であって、照明器具１２のソケットから給電を受けるための口金３６とをさらに有する。

なお、本ランプ１４は、発光管３０がなんらかの原因で破損して、その破片によって内管３２が破損した場合でも、外管３４を備えているので、通常、発光管３０の破損によって外管３４が破損することはない。
図３は、発光管３０の正面断面図である。
発光管３０は、内部に気密封止された放電空間３８を有する本管部４０と当該本管部４０の管軸方向両側に延出するように形成された細管部４２，４４とからなる外囲器４６を有している。本管部４０及び細管部４２，４４は、例えば、透光性セラミックで形成されている。透光性セラミックには、例えば、多結晶性のアルミナセラミックを用いることができる。なお、他のセラミック、あるいは、石英ガラス等で構成しても良い。

本管部４０は、放電空間３８の内部で、ランプ１４の長手方向の中心軸（以下、単に、「ランプ軸」ともいう。）上、あるいはランプ軸と平行な軸上で互いに略対向する一対の電極５０，５２を備える。また、放電空間３８には、発光物質である金属ハロゲン化物、始動補助ガスである希ガス、及び緩衝ガスである水銀がそれぞれ所定量封入されている。金属ハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化ナトリウムやヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化セリウムを含む混合ヨウ化物を用いている。なお、金属ハロゲン化物は、ランプ１４の発光色に対応して適宜決定される。

電極５０，５２は、図３に示すように、電極棒５４，５６と、電極棒５４，５６の先端側（放電空間３８側）の端部に設けられた電極コイル５８，６０とを備えている。なお、電極棒５４，５６と細管部４２，４４との隙間には、発光物質の前記隙間への侵入を防ぐためのモリブデンコイル６２，６４が電極棒５４，５６に巻装された状態で挿入されている。

なお、電極５０，５２は、理想的（設計的）には上述した通り、ランプ軸上で互いに略対向するように、つまり、電極棒５４，５６の中心軸がランプ軸上に略配置される。しかし、実際には、そのプロセスの精度上、前記中心軸がランプ軸上にない場合もある。
細管部４２，４４の各々には、先端部に前記各電極５０，５２が接合された給電体６６，６８が挿入されている。給電体６６，６８は、それぞれの細管部４２，４４における、本管部４０とは反対側の端部部分に流し込まれたフリットからなるシール材６７，６９によって封着されている。なお、図２、図３に現れているシール材６７，６９の部分は、細管部４２，４４の端部からはみ出た部分である。

ランプ１４の説明に戻る。
給電体６６における電極５０がある側と反対側の端部は、図２に示すように、電力供給線７２に電気的に接続されており、同じく、給電体６８の電極５２がある側と反対側の端部が電力供給線７４に電気的に接続されている。なお、電力供給線７２，７４はそれぞれ金属箔７８，８０等を介して口金３６のシェル部８２とアイレット部８４に接続されている。

電力供給線７４において、その口金３６側に相当する部分、例えば、他方の電力供給線７２や当該電力供給線７２に接続された給電体６６と対向する部分が、例えば、石英ガラスからなるスリーブ７６で被覆されている。
上記した発光管３０等は、図２に示すように、筒状、例えば円筒状をした内管３２内に収納されている。内管３２は、例えば石英ガラスからなり、前記金属箔７８，８０の存する側の端部部分は、いわゆるピンチシール法によって圧潰され当該金属箔７８，８０に相当する部分において気密封止されている。

従って、内管３２は、片封止型の気密容器であるといえる。ここで、内管３２において前記圧潰封止されてなる部分をピンチシール部８６と称することとする。
内管３２の他端部の先端にある凸部９０は、当該内管３２内を真空引きする際に用いた排気管の残部であるチップオフ部である。内管３２内を真空にするのは、ランプ点灯時に高温にさらされる給電体６６，６８、電力供給線７２，７４等の酸化を防止するためである。

内管３２には、図２、図３に示すように有底筒状（すなわち、一端が開口され他端が閉塞されてなる筒状）をした外管３４が被せられている。外管３４は、例えば硬質ガラスからなり、保護管として機能する。すなわち、発光管３０が破損し、内管３２が損傷した場合であってもそれ以上の破片等の拡散を防ぐ役割を果たす。
この外管３４は、ランプのコンパクト性を確保するために内管３２と同じ筒状、例えば円筒状であり、外管３４の内部は、外管３４の外部と連通状態、つまり、大気開放状態となっている。なお、ここでは、発光管を内包した内管、外管及び口金の接合は、接着剤（例えば、セメント）により行なわれている。

外管３４は、上記保護管としての機能以外に、発光管３０から発せられて内管を透過した光のうち、ランプから放射されると人体等に影響を及ぼす紫外線を吸収する機能も有している。
３．発光管、内管及び外管の位置関係
図４は、発光管３０、内管３２及び外管３４をランプ軸上から見たときの位置関係を示す概略図である。

発明者らは、種々の検討により、外管３４の破損を招くことのない、発光管３０、内管３２及び外管３４の最適な位置関係を見出した。
つまり、外管３４の破損は、内管３２と発光管３０との間の距離であって発光管３０の径方向の最短距離Ａ（以下、単に「最短距離Ａ」とする。）とし、当該最短距離となる仮想線分Ｃの延長上における内管３２と外管３４との距離をＢ（以下、単に「距離Ｂ」とする。）としたときに、
２×Ａ＋Ｂ ≧ 1．０６ ・・・・（式１）
の関係を満たせば、外管３４の破損を防ぐことができることが判明した。

図５は、発光管３０、内管３２及び外管３４の位置関係と、外管温度及び寿命中の安全性・信頼性の関係を示している。
この試験は、ランプ軸が略水平になる状態でランプ１４を点灯（以下、単に「水平点灯」ともいう。）させ、外管温度は熱伝対を用いて測定している。なお、外管温度測定において、熱伝対が受ける発光管３０からの熱輻射の影響を排除し、外管３４の温度を精度良く測定するために、消灯後の温度変化から算出される外挿法を用いている。

また、寿命中の安全性・信頼性は、外管３４に発生した歪蓄積量を歪測定器で確認することで行っている。図中の「○」は、外管３４の歪蓄積量が問題のない範囲であった場合であり、「×」は、当該歪蓄積量が問題のあるレベルまで達した場合である。
試験に用いたランプ１４は、消費電力が７０（Ｗ）であり、発光管３０は、その本管部４０の最大外径Ｄ１が９．７（ｍｍ）である。内管３２は肉厚が１．２５（ｍｍ）で、内径Ｄ２が１３（ｍｍ）で、外径Ｄ３が１５．５（ｍｍ）である。外管３４は肉厚が１．３（ｍｍ）で、内径Ｄ４が１７．９（ｍｍ）で、外径が２０．５（ｍｍ）である。また、管壁負荷は２５．５（Ｗ／ｃｍ^２）に設定されている。

本発明に係る最短距離Ａや距離Ｂは、上記ランプ１４の発光管３０、内管３２、外管３４を、これらの管軸をずらして、局部的に発光管３０と内管３２を近づけ（この距離が、最短距離Ａに相当する。）、近づけた線分上において、内管３２と外管３４との距離（この距離が距離Ｂに相当する。）を調整することで、所定の設定にしている。
図５に示すように、最短距離Ａ及び距離Ｂの異なる種々のランプ１４を用いた点灯試験から以下のことが分かる。

つまり、上記の式１の関係を満たせば、寿命中の安全性・信頼性の評価が「○」になっているのが分かる。具体的に説明すると、例えば、最短距離Ａが０．５３（ｍｍ）、距離Ｂが０．１０（ｍｍ）では、「２×Ａ＋Ｂ」が１．１６となり、この数値は式１の「１．０６」以上であり、式１を満足する。このときの外管温度は４３３（℃）となり、寿命中の安全性・信頼性の評価が「○」になる。

一方、最短距離Ａが０．２４（ｍｍ）、距離Ｂが０．５３（ｍｍ）では、「２×Ａ＋Ｂ」が１．０１となり、この数値は式１の「１．０６」よりも小さく、式１を満足していない。このときの外管温度は４３６（℃）となり、寿命中の安全性・信頼性の評価が「×」になる。
４．実施例
上記試験等によりコンパクト化された、本発明に係るランプ１４の一例は、消費電力が７０（Ｗ）であり、ランプ１４の全長が約１００（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）である（使用する口金３６等により若干変化する）。また、発光管３０は、その本管部４０の最大外径Ｄ１が９．７（ｍｍ）である。

内管３２は、肉厚が１．２５（ｍｍ）で、内径Ｄ２が１３（ｍｍ）で、外径Ｄ３が１５．５（ｍｍ）である。外管３４は肉厚が１．３（ｍｍ）で、内径Ｄ４が１７．９（ｍｍ）で、外径が２０．５（ｍｍ）である。
なお、ここで説明している例では、最短距離Ａが１．６５（ｍｍ）であり、距離Ｂが１．２（ｍｍ）である。

上記ランプ１４のサイズ、つまり、外管３４の外径において、本発明に係るランプ１４では、２０．５（ｍｍ）であるのに対し、従来のランプでは、３０（ｍｍ）であり、約３２％のコンパクト化が達成できている。なお、本例においても、寿命末期での外管３４の破損・内管３２の茶化等の不具合は観察されていない。
５．考察
発明者は、外管３４の破損の発生の原因について調査した。

調査内容は、発光管３０、内管３２、外管３４の寸法・仕様を変えずに、上記方法で、発光管３０と内管３２との最短距離Ａ、内管３２と外管３４との距離Ｂの異なる複数タイプのランプを試作して、試作したランプを用いて水平点灯（寿命）試験を行った。この際、各ランプ１４について外管（最も高温となる箇所）３４の温度を測定した。
なお、蒸気の温度測定の条件としては、市場で要求されるコンパクトな器具（温度的に最も厳しくなる器具）内で測定している。

本測定を行った結果、外管３４の破損以外に、内管３２の発光管３０に対する位置によっては、内管３２が茶色に変色する問題が生じることが新たに判明した。
そして、最短距離Ａと距離Ｂを変えた複数のランプ１４の点灯試験の結果、外管３４の破損は外管３４の温度に、内管に発生する茶化の現象は内管３２と発光管３０との距離（つまり、最短距離Ａである。）にそれぞれ依拠していることが判明した。

つまり、外管３４の破損は、外管３４の温度が高温になり、外管３４を構成するガラス材料内に微小な歪が発生し、高温からの温度昇降により歪が蓄積されていき、やがてクラックから破損に至ることが判明した。なお、外管３４の熱による変形も、外管３４の温度が上昇しすぎると発生することも判明した。
一方、内管に発生する茶化の現象は、点灯中に、発光管３０の本管部４０の材料であるアルミナセラミックのアルミナが蒸発して、それが内管３２の内面に付着するために発生することが判明した。

一方、本管部４０のアルミナの内管３２への付着量は、発光管３０の本管部４０と内管３２との距離によって決まる。つまり、発光管３０と内管３２との距離が大きいと付着量は少なくなり、逆に発光管３０と内管３２との距離が小さいと付着量は多くなる。なお、この付着物による内管３２の茶化の現象は、発光管３０に接触（又は極度に近接）すると発生する現象であるため、以下「接触茶化」という。

発明者らは、外管３４が破損に至る外管温度について設計温度４３５（℃）以下であれば破損が発生しないことを試験等により確認している。
そこで、発明者らは、内管３２と外管３４との距離Ｂを一定にして、発光管３０と内管３２との間の最短距離Ａを種々変更して、外管３４の温度測定を行った。
（１）外管温度測定結果
図６は、距離Ｂを０．３４（ｍｍ）に設定し、最短距離Ａと外管温度との関係を示す図である。

本点灯試験は、ランプ１４を水平点灯させたときの外管３４の温度を測定している。外管３４の温度は、上述した外管温度の測定と同じ方法で測定している。
同図に示すように、内管３２と外管３４との距離Ｂを０．３４（ｍｍ）にした場合、外管３４の温度が４３５（℃）以上となるのは、発光管３０と内管３２との最短距離Ａが０．３６（ｍｍ）以下であることが分かる。

そして、内管３２と外管３４との距離Ｂを０．３４（ｍｍ）以外にも設定して同様の試験を行うことにより、発明者らは、式１の関係を導き出した。
（２）接触茶化の発生
図７は、最短距離Ａと接触茶化発生の関係を示す。
図７は、上記試験（その結果をまとめたものが図５である）を完了したランプについて接触茶化が発生していたか否かを目視で検査した結果を最短距離Ａの大小順に並べたものであり、茶化の発生が目視で確認できた場合は「×」と、茶化の発生が目視で確認できなかった場合は「○」とそれぞれしている。

同図に示すように、上記の式２の関係を満たせば、茶化の発生を抑えられることが分かる。具体的に説明すると、例えば、最短距離Ａが０．３２（ｍｍ）では茶化の発生が確認されていない。逆に、最短距離Ａが０．２４（ｍｍ）では茶化の発生が確認されている。このことから、茶化が発生するか否かの境界は、最短距離Ａが０．３（ｍｍ）と考えられる。

つまり、最短距離Ａが、
Ａ ≧ ０．３ （ｍｍ） （式２）
の関係を満たせば、内管の茶化（接触茶化）の発生を抑制できるのである。
なお、図７で、最短距離Ａが同じ数値のもの（例えば、０．００（ｍｍ）である。）があるが、これは、図５に示すように、最短距離Ａが同じ数値で、距離Ｂを異なる数値に設定したランプを指している。

ここで、上記説明したように、外管の破損や内管の茶化の発生を防ぐには、内管と発光管との最短距離をＡとし、その線分上で内管と外管との距離をＢとすると、
２×Ａ＋Ｂ ≧ 1．０６ や、 Ａ ≧ ０．３
の関係を満たせば良いが、ランプの大きさを考慮すると、以下の範囲であることが好ましい。

つまり、発光管内部に配されている一対の電極間の領域であって一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における発光管の断面のうち、発光管と内管との距離が最短となる断面（以下、「断面２」という。）における発光管と内管との距離をα（ｍｍ）とすると、当該距離αが、５（ｍｍ）以下が好ましく、さらには、４（ｍｍ）以下が好ましく、さらに言えば、３（ｍｍ）以下が好ましい。なお、距離αは、換言すると、以下の式で表すことができる。

α＝（断面２における内管の内径−断面２における発光管の外径）／２
また、発光管内部に配されている一対の電極間の領域であって一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における発光管の断面のうち、内管と外管との距離が最短となる断面（以下、「断面１」という。）における内管と外管との距離をβ（ｍｍ）とすると、当該距離βが、２．５（ｍｍ）以下が好ましく、さらには、２．０（ｍｍ）以下が好ましく、さらに言えば、１．５（ｍｍ）以下が好ましい。なお、距離βは、換言すると、以下の式で表すことができる。

β＝（断面１における外管の内径−断面１における内管の外径）／２
距離αや距離βが上記範囲内では、ランプの小型化を図ることができ、例えば、反射体におけるランプ装着用の孔径を小さくでき、器具効率を向上させたり、反射体の小型化を図ることができ、全体として照明装置の小型化を図ったりすることができる。なお、ここでの器具効率とは、ランプの光束を、どれだけ効率よく照明装置の光束として放出できるかを示すものである。

＜変形例＞
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を実施することができる。
１．外管
（１）形状
上記実施の形態では、一端（口金側）が開口し且つ他端が閉塞された有底筒状をし、他端が半球状をしていたが、本発明に係る外管は、実施の形態で説明した外管形状に限定するものではない。以下、実施の形態と異なる外管を有するランプについて説明する。

（１−１）変形例１
図８は、変形例１に係るランプ１０１の正面図で、その一部を切り欠いている。
変形例１に係る外管１０３は、図８に示すように、その全体形状は、一端（口金側）が開口し且つ他端が閉塞された有底筒状をし、外管１０３の管軸の延伸する方向（管軸方向という。）と直交する方向から外管１０３を見たときに長方形状をしている。つまり、外管１０３の他端１０３ａ(つまり、口金３６と反対側に位置する端である。)が平坦状をしている。

（１−２）変形例２
図９は、変形例２に係るランプ１０５の正面図で、その一部を切り欠いている。
上記実施の形態及び上記変形例１に係る外管３４，１０３は、一端（口金側）が開口し且つ他端が閉塞された有底筒状をし、その筒状が直管状をしていたが、変形例２に係る外管１０７は、図９に示すように、その全体形状は、一端（口金側）が開口し且つ他端が閉塞された有底筒状をし、その部分筒状の管軸方向の中央に膨出部１０７ａがある。

ここでの外管１０７の縦断面において、膨出部１０７ａの形状は、円弧状をしているが、他の形状、例えば、三角状等の多角状、あるいは、台形状等であっても良い。なお、外管の全体形状は、縦断面での形状を外管１０７の管軸廻りに回転させてなる立体形状である。
（１−３）変形例３
図１０は、変形例３に係るランプ１０９の正面図で、その一部を切り欠いている。

上記実施の形態及び上記変形例１及び２に係る外管３４，１０３，１０７は、一端（口金側）が開口し且つ他端が閉塞されたガラス管によって構成されていたが、変形例３に係る外管１１１は、図１０に示すように、両端が開口した筒状をしたガラス管によって構成されている。
つまり、変形例３に係る外管１１１は、両端が開口する筒状をした筒体１１３と、筒体１１３の他端（口金３６と反対側の端である。）を閉塞する閉塞体１１５とを含む。ここでの閉塞体１１５は、発光管３０の破損により内管３２が破損した場合に、内管３２や発光管３０の破片が外部に飛散しないような構造であれば良く、例えば、図１０に示す金属キャップ（例えば、ステンレス製）を用いることができる。

（１−４）その他
実施の形態及び上記変形例１及び２での外管は、その管径（内径及び外径）が略一定の直管状であるが、例えば、口金側の端部から先端側に移るに従って、徐々に、あるいは段差的に、管径が変化するような形状、例えばテーパ状であっても良い。
（２）内面・外面
実施の形態や変形例等では、外管３４，１０３，１０７，１１１の内面や外面について特に説明しなかったが、本発明に係る外管は、その内面（内周面）及び外面（外周面）の少なくとも一方の面にフロスト処理が施されていても良い。また、このフロスト処理は、外管の内面及び外面の少なくとも一方の面の全面に施されていても良いし、一部の面に施されていても良い。さらには、内面の一部と外面の一部に施されていても良い。なお、外管における口金と反対側の端部側（端部を含む。）にフロスト加工を施すとグレア防止も可能となる。

（３）グレア防止
実施の形態や変形例等では、グレア防止について特に説明しなかったが、本発明に係る外管は、グレア防止機能を有していても良い。この機能は、例えば、グレア防止部材により実施しても良い。グレア防止部材は、具体的には、ランプが反射体に装着されたときに、反射体によって反射されることなく、ランプから反射体の外部へと直接出射される光を遮るように外管の一部を覆う金属キャップにより構成しても良い。

この場合、金属キャップにより覆われる外管の形状・構造は特に限定するものではなく、例えば、実施の形態で説明したような外管３４、さらには、変形例１及び変形例２で説明したような外管１０３，１０７にも適用できる。
なお、変形例３で説明した金属キャップもグレア防止の機能を併せ持つこととなる。
２.外囲器
実施の形態における発光管３０を構成する外囲器４６は、本管部４０と細管部４２，４４とをそれぞれ別個に成形した後に焼きばめによって一体化したものであるが、本発明に係る外囲器は、実施の形態に係る外囲器に限定されるものではない。

例えば、外囲器は、本管部、細管部と別個に形成するのではなく、これらが一体で成形された単一構造から構成されていても良い。
さらには、本管部の半分と細管とが一体成形された２つの成形品を一体化したものでも良い。具体的には、本管部の半分であって、他方の本管部の半分と突き合わさる部分同士をペースト状のアルミナで接合し焼結させて一体化しても良い。

また、外囲器は、筒部材（具体的には円筒部材）と、当該筒部材の両端に焼きばめによって一体化されるリング部材と、当該リング部材の中央の貫通孔に一端が焼きばめによって一体化される細管部材とから構成しても良い。この場合の外囲器は、所謂、シリンドリカルタイプである。
３．口金
（１）接続タイプ
実施の形態や変形例１〜３では、口金３６として、図２に示すように、ねじ形状をしたシェル部８２と、アイレット部８４とを有する、所謂ねじ込みタイプのＥ形を用いたが、他のタイプの口金を使用しても良い。

図１１は、変形例４に係るランプ１１７の正面図で、その一部を切り欠いている。
変形例４に係る口金１１９は、図１１に示すように、本体部１２１と、当該本体部１２１の底１２１ａに設けられた端子部１２２とを有する。
ここでの端子部１２２は、一対のピン端子１２３，１２５を有し、当該ピン端子１２３，１２５の先端は、太径部１２３ａ，１２５ａとなっているものであっても良い。この口金１１９は、所謂スワン形である。

当然、一対のピン端子（１２３，１２５）は太径部１２３ａ，１２５ａを有しない所謂Ｇ形やＰＧ形であっても良い。
（２）形状
実施の形態では口金３６について特に説明しなかったが、口金３６，１１９は、図２に示すように、本体部３６ａ，１２１と、本体部３６ａ，１２１に設けられた端子部３６ｂ
，１２２とを有し、端子部３６ｂ，１２２が、例えば、Ｅ形、スワン形、Ｇ形、ＰＧ形等である。

実施の形態及び変形例１〜４における本体部３６ａ，１２１では、外形形状が円柱体であったが、本体部の外形形状は、このような円柱体に限定するものでなく、他の形状であっても良い。
図１２は、変形例５に係るランプ１３１がソケット１３３に装着された状態における口金部分の拡大図である。

変形例５に係る口金１３５は、本体部１３７と端子部１３９とを有し、端子部１３９は、ここでは、Ｅ形であり、ソケット１３３の接続用孔部１４１にねじ込まれているが、本変形例５に係る口金１３５の形状が実施の形態における口金３６の形状と異なる。
本体部１３７は、図１２に示すように、端子部１３９側の端部がテーパ部１３７ａとなっている。なお、ソケット１３３も、口金１３１の本体部１３７のテーパ部１３７ａに対応して、テーパ部１３７ａが当接する部分がテーパ部１３３ａとなっている。

上述のように、口金１３５の本体部１３７のテーパ部１３７ａが、ソケット１３３のテーパ部１３３ａと対をなしているため、例えば種類の異なるランプがソケット１３３に装着される（所謂、誤使用である。）のを防止することができる。
つまり、種類の異なるランプをソケット１３３に装着しようする場合に、口金の端子部（１３９）をソケット（１３３）側の接続用孔部（１４１）に挿入しようとしても、本体部（１３７）の底（１３７ａ）の形状がソケット（１３３）の接続用孔部（１４１）の形状と対応していない（異なる）ため、端子部（１３９）のアイレット部がソケット（１３３）側と電気的に接続する位置まで達することができないのである。

図１３は、変形例６に係るランプ１５１がソケット１５３に装着された状態における口金部分の拡大図である。
変形例６に係る口金１５５は、変形例５の口金１３５と同様に、本体部１５７と、端子部１５９とを有する。
変形例５に係る口金１３５は、本体部１３７にテーパ部１３７ａを有していたが、変形例６に係る口金１５５は、本体部１５７に段差部を１５７ａ有している。当然、ソケット１５３側にも、変形例６に係る本体部１５７の段差部１５７ａに対応して、本体部１５７の段差部１５７ａと対をなす段差部１５３ａが形成されている。

変形例６に示すような口金１５５が段差部１５７ａを有していても、変形例５で説明したランプの誤使用を防止することができる効果を得ることができる。
なお、変形例５及び変形例６では、端子部１３９，１５９がＥ形であったが、スワン形、Ｇ形、ＰＧ形等であっても良く、この場合でもランプ誤使用防止の効果を得ることができる。

なお、図１２及び図１３のソケット１３３，１５３は、口金１３５，１５５との装着・接続関係を説明するための図であり、実際のソケットとは構成・形状が異なる。
４．内管と口金との接合について
実施の形態では、内管３２と口金３６との接合に接着剤４８を用いていたが、他の方法で行なっても良い。以下、他の方法で、発光管を内包する内管と口金との接合を行う場合を変形例として説明する。

（１）変形例７
図１４は、内管３２と口金１６１との接合を説明するための図であり、図１５は、図１４におけるＥ−Ｅ線での断面を矢印方向から見た図である。
変形例７に係る内管３２は、実施の形態の内管と同様の構造のものであり、実施の形態と同じ符号を用いる。内管３２は、その一端が内部に発光管３０を気密状に収納するために封止された封止部を有する。ここでの封止部は、実施の形態と同様に、ピンチシール法により圧潰されたピンチシールド部８６である。

口金１６１は、図１４及び１５にも示すように、内管３２のピンチシールド部８６を保持する一対の保持部１６３，１６５を本体部１６１ａの内部に備える。一対の保持部１６３，１６５の間隔は、内管３２のピンチシールド部８６の厚みＦ（ピンチシールされる方向の寸法である。）より大きく設定されており、一対の保持部１６３，１６５間には弾性部材１６７，１６９が設けられている。ここで、保持部１６３，１６５間に弾性部材１６７，１６９が設けられた状態では、保持部１６３，１６５（弾性部材１６７，１６９）間に形成される間隔Ｇ（図１５参照。）は、ピンチシール部８６の厚みＦより狭くなっている。

内管３２と口金１６１との接合は、内管３２のピンチシールド部８６が口金１６１の一対の保持部１６３，１６５間に挿入されることで行なう。つまり、内管３２のピンチシールド部８６が口金１６１の一対の保持部１６３，１６５間に挿入されると、弾性部材１６７，１６９が変形すると共にこの変形による復元力によりピンチシールド部８６が把持されることとなり、接着剤を使用せずに内管３２が口金１６１に接合される。

具体的には、弾性部材１６５，１６７は、図１５に示すように、金属製であって、縦断面形状が「く」字状（ここでは、２個の「く」がつながったジグザグ状である。）をしている）。この構成により、弾性部材１６５，１６７の厚み（ピンチシール部が挿入される方向と直交する方向の寸法である。）が、ピンチシールド部８６の挿入に伴って弾性部材１６７，１６９が変形し、変化する。

なお、保持部１６３，１６５間に配される弾性部材は、内管の端部（ピンチシールド部）の挿入に伴って変形し、この変形によって挿入された内管の端部（ピンチヒールド部）を固定できれば良く、その形状、個数、材料等を特に限定するものではない。
例えば、変形例７での弾性部材１６５，１６７は、ジグザグ状をしているが他の形状でも良く、また、内管（ピンチシールド部）を固定することができれば、保持部間に弾性部材を１つ設けても良い。弾性部材の材料は、金属材料、例えばステンレスを用いても良いし、他の金属材料を用いても良い。なお、内管の端部挿入に伴う弾性部材の変形は、その材料、厚み等によって適宜決定される。

（２）変形例８
図１６は、変形例８に係る口金１７１の本体部１７３の斜視図であり、図１７は、本体部１７３の縦断面図である。
口金１７１は、本体部１７３のベース部１７３ａ（底に相当する部分）に内管を保持するための保持部材１７５を備える。保持部材１７５は、端壁１７７に貫通孔１７９を有する有底筒状をしている。保持部材１７５は、例えば金属製であって、端壁１７７の一部が、内管の端部の挿入に伴って変形する舌片部１８１ａ，１８１ｂとなっている。この舌片部１８１ａ，１８１ｂは、貫通孔１７９により、内管の挿入に伴って変形するように構成されている。

ここでは、貫通孔１７９は、図１６に示すように、所定方向に平行する一対の平行孔１７９ａ，１７９ａと、この一対の平行孔１７９ａ，１７９ａの略中央同士を連結するような連結孔１７９ｂとからなり、全体として略「Ｈ」字状をしている。そして連結孔１７９ｂを挟んだ両側部分が舌片部１８１ａ，１８１ｂとなっている。
保持部材１７５は、例えば、所定厚さの金属板を絞り加工して得られる。金属板の厚みは、内管が貫通孔１７９に挿入されたときに、舌片部１８１ａ，１８１ｂがその挿入方向に屈曲するような厚みである。

なお、本変形例８における保持部材１７５は、筒部１８３における端壁１７７と反対側の端に、筒部１８３の中心軸と直交する外方へ延伸するフランジ部１８５が設けられており、このフランジ部１８５が口金１７１の本体部１７３のベース部１７３ａに固着されている。
また、保持部材１７５の舌片部１８１ａ，１８１ｂは、内管の端部（ピンチシールド部）の挿入に伴って変形し、当該変形により内管を保持できれば良く、その形状や材料等を特に限定するものではない。

具体的には、舌片部の形状を決定する貫通孔の形状が、アルファベットの「Ｈ」字状をしているが、漢字の「王」字状をしていても良い。この場合、舌片部の数は、合計で４個となる。また、舌片部が対向する状態で２個あり、これらが互いに噛み合う「凸」状と「凹」状をしていても良い。
さらに、保持部材１７５の形状等も特に限定するものでなく、また、口金は、変形例８に係る保持部材１７５と本体部１７３とが一体構造で構成されたものであっても良い。
５．外管と口金との接合について
実施の形態では、口金３６の本体部３６ａは有底筒状をし、外管３４の端部が本体部３６ａの内部に挿入された状態で、外管３４の端部外周と本体部３６ａの内周面とが接着剤（例えば、セメントである。）４８で固着されているが、外管と口金の形状は他の形状でも良い。以下、外管と口金とが実施の形態や変形例１〜８と異なる形状で、外管と口金との接合を行う場合を変形例として説明する。

（１）変形例９
図１８は、変形例９に係る外管１９１と口金１９３との接合を説明するための図である。
変形例９の口金１９３は、本体部１９５と端子部１９７とを備える。
本体部１９５は、円盤状のベース部１９９と、このベース部１９９の略中央に形成された保持部２０１とを備える。この本体部１９５を外管１９１の管軸方向から見ると、ベース部１９９の外周縁は保持部２０１の外周縁よりも大きい平坦部１９９ａとなっている。

外管１９１と口金１９３との接続は、外管１９１の開口端１９１ａをベース部１９９の平坦部１９９ａに当接させた状態で、外管１９１の開口端部１９１ｂの内周面と保持部２０１の外周面とが、接着剤２０３で固着されている。
（２）変形例１０
実施の形態及び変形例９では、外管３４と口金３６との接合に接着剤４８を用いていたが、接着剤を用いない他の方法で行なっても良い。以下、他の方法で、外管と口金との接合を行う場合を変形例１０として説明する。

図１９は、変形例１０に係る外管２１１と口金２１３との接合を説明するための図である。
変形例１０におけるランプは、外管２１１と口金２１３とが連結部材２１５により連結される構造を有する。
変形例１０に係る外管２１１の口金２１３側の端部には、外方に突出する突出部２１１ａが形成されている。この突出部２１１ａは、外管２１１の端部の全周、あるいは、周方向に間隔をおいて複数形成されていても良い。

口金２１３は、内管３２を保持する本体部２１７と、ソケット側と電気的に接続される端子部２１９とを備える。
本体部２１７は、円盤状のベース部２２１と、このベース部２１１の略中央に形成された保持部２２３とを備える。この本体部２１７を外管２１１の管軸方向から見ると、ベース部２２１の外周縁は保持部２２３の外周縁よりも大きい平坦部２２１ａとなっている。

本体部２１７のベース部２２１における発光管３０と反対側の端部には、図１９に示すように、内方に凹入する凹入部２２１ｂが形成されている。凹入部２２１ｂは、外管２１１の突出部２１１ａに対応して、本体部２１７の端部の全周、あるいは、周方向に間隔をおいて複数形成されていても良い。
連結部材２１５は、例えば、外管２１１の突出部２１１ａ及び口金２１３のベース部２２１に外嵌する筒部２１５ａを有する。筒部２１５ａの一端には、外管２１１の突出部２１１ａのおける端縁（口金側と反対側の端）に係止する外管係止部２１５ｂが、また他端側には、口金２１３のベース部２２１の凹入部２２１ｂに係止する口金係止部２１５ｃがそれぞれ形成されている。

連結部材２１５の各係止部２１５ｂ，２１５ｃは、外管２１１の突出部２１１ａや口金２１３の凹入部２２１ｂに対応して、各端部の全周、あるいは、周方向に間隔をおいて複数形成されていても良い。
外管２１１と口金２１３との接続は、外管２１１の開口端２２１ａをベース部２２１の平坦部２２１ａに当接させた状態で、外管２１１の開口端２２１ａとベース部２２１の兵端部２２１ａとに連結部材２１５を被覆し、連結部材２１５の外管係止部２１５ｂを外管２１１の突出部２１１ａに係止させ、そして、連結部材２１５の口金係止部２１５ｃを口金２１３の凹入部２２１ｂに係止させることで行なわれる。

なお、変形例１０では、外管と口金とを連結部材（係止部材）で連結する（係止する）構造としていたが、例えば、外管が、口金と連結部材とが一体になったものに連結(係止）するような構造であっても良いし、外管が直接口金に係止するような構造であっても良い。
６．最後に
実施の形態では、消費電力が７０（Ｗ）であったが、本発明はこの数値に限定するものではなく、消費電力が２０Ｗ〜１５０Ｗの範囲内であれば、実施できる。また、内管は、その一端が封止された片封止であったが、両端が封止された両封止で構成しても良い。

さらには、上記の実施の形態及び変形例１〜１０までの各構成を組み合わせても良く、例えば、変形例２に係る外管と、変形例６と変形例８とを組み合わせた口金とを用いてランプを構成しても良い。

本発明は、発光管、内管及び外管を備え、コンパクト化を目指す金属蒸気放電ランプ及び照明装置に利用できる。

実施の形態に係る照明装置の全体図であり、反射体の内部が分かるように一部を切り欠いている。 実施の形態に係るランプの正面図である。 発光管の正面断面図である。 発光管、内管及び外管の位置関係を示す概略図である。 発光管、内管及び外管の位置関係と、外管温度及び寿命中の安全性・信頼性の関係を示している。 距離Ｂを０．３４（ｍｍ）に設定し、最短距離Ａと外管温度との関係を示す図である。 最短距離Ａと接触茶化発生の関係を示す。 変形例１に係るランプの正面図で、その一部を切り欠いている。 変形例２に係るランプの正面図で、その一部を切り欠いている 変形例３に係るランプの正面図で、その一部を切り欠いている 変形例４に係るランプの正面図で、その一部を切り欠いている 変形例５に係るランプがソケットに装着された状態における口金部分の拡大図である。 変形例６に係るランプがソケットに装着された状態における口金部分の拡大図である。 変形例７に係る内管と口金との接合を説明するための図である。 図１４におけるＥ−Ｅ線での断面を矢印方向から見た図である。 変形例８に係る口金の本体部の斜視図である。 変形例８に係る本体部の縦断面図である。 変形例９に係る外管と口金との接合を説明するための図である。 変形例１０に係る外管と口金との接合を説明するための図である。

符号の説明

１０ 照明装置
１２ 照明器具
１４ メタルハライドランプ
１６ 反射体
３０ 発光管
３２ 内管
３４ 外管
３６ 口金
Ａ 最短距離
Ｂ 距離
α 距離
β 距離

Claims (2)

1. 略同一線上で対向する一対の電極を内部に備える発光管が内管の内部に収納された状態で、前記内管が外管内に収納されてなる金属蒸気放電ランプであって、
   前記発光管の径方向における前記内管と前記発光管との間の最短距離をＡ（ｍｍ）とし、当該最短距離となる仮想線分の延長上における前記内管と前記外管との距離をＢ（ｍｍ）としたときに、
   ２×Ａ＋Ｂ ≧ １．０６
   Ａ ≧ ０．３
   の関係を満たし、
   前記一対の電極間の領域であって前記一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における前記発光管の断面のうち、前記発光管と前記内管との距離が最短となる断面２において下記の式で定義される値をα（ｍｍ）とし、前記一対の電極間の領域であって前記一対の電極を結ぶ仮想線分に対して直交する面における前記発光管の断面のうち、前記内管と前記外管との距離が最短となる断面１において下記の式で定義される値をβ（ｍｍ）とすると、
   α＝（断面２における内管の内径−断面２における発光管の外径）／２
   β＝（断面１における外管の内径−断面１における内管の外径）／２
   で求まるαとβが
   α ≦ ５ 且つ β ≦ ２．５
   の関係を満たす
   ことを特徴とする金属蒸気放電ランプ。
2. 金属蒸気放電ランプと、当該金属蒸気放電ランプから発せられた光を所望方向に反射させる反射体とを備える照明装置であって、
   前記金属蒸気放電ランプは、請求項１に記載の金属蒸気放電ランプである
   ことを特徴とする照明装置。

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