JP4295700B2 - メタルハライドランプの点灯方法及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタルハライドランプの点灯方法及び照明装置に関する。

メタルハライドランプは、内部に放電空間を有する本管部とこの本管部の両端部に設けられた細管部とから構成される放電容器と、放電空間で先端同士が対向するように両細管部に封着された電極導入体とからなる発光管を備え、この発光管内には、例えば、ヨウ化ディスプロシウム（以下、「ＤｙＩ₃」とする。）、ヨウ化ツリウム（以下、「ＴｍＩ₃」とする。）、ヨウ化ホルミウム（以下、「ＨｏＩ₃」とする。）、ヨウ化タリウム（以下、「ＴｌＩ」とする。）等のハロゲン化物からなる発光物質、水銀からなる緩衝ガス及びアルゴン等からなる始動補助用希ガスが封入されている。

また、放電容器の材料として透光性セラミック材が用いられているが、これは発光管の耐熱性が従来使用していた石英ガラスのものより高く、高効率、高演色及び長寿命な特性（以下、これらをまとめて、「ランプ性能」ともいう。）が得られるからである。
近年、このようなセラミック材の放電容器を用いたメタルハライドランプを、省エネルギの観点から、調光点灯させる検討が進められている。しかしながら、メタルハライドランプを調光点灯すべく低ランプ電力で点灯させると、そのランプ性能が高ランプ電力で点灯させたときに比べて、著しく低下して実用化できないという問題がある。なお、本発明では、調光点灯時の色温度との差が７５０［Ｋ］以上、或いはＤｕｖ（（黒体軌道からのずれ）×１０００）の差が７以上になると、実用化できないとしている。

すなわち、発光管内に封入されている発光物質、緩衝ガス及びアルゴン等の封入量は、調光点灯時の高ランプ電力に合せて設計されている。このため、高ランプ電力での点灯時では、発光物質を構成する各ハロゲン化物（ＴｌＩ、ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃）の蒸気圧バランスが良く、理想的な発光スペクトルを得ることができる。一方、低ランプ電力での点灯時では、希土類金属ヨウ化物（ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃）の蒸気圧が著しく低下するのに対し、ＴｌＩの蒸気圧の低下が少ないためＴｌ発光の強い発光スペクトルが得られ、ランプ効率の低下や色温度の変化が生じてしまうのである。

これに対し、例えば、低ランプ電力での点灯時に蒸気圧の低下の少ないＴｌＩを使用せずに、ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃等の希土類金属ハロゲン化物と同じ蒸気圧変化を示すＭｇＩ₂（ハロゲン化マグネシウム）を用いて、低ランプ電力時における各ハロゲン化物の蒸気圧の低下を均等化し、低ランプ電力での点灯時でも、優れた演色性を得ることができるメタルハライドランプが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−４２７２８号公報

しかしながら、上記ＭｇＩ₂を封入したメタルハライドランプは、放電容器の材料であ
る透光性セラミックとＭｇＩ₂との反応性が高く、短寿命になるという問題があり、調光
点灯用として実用可能とは言い難い。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、調光点灯させてもランプ性能の変化が少ないメタルハライドランプの点灯方法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、本発明に係るメタルハライドランプは、最高のランプ電力Ｗｍａｘ［Ｗ］と、最低のランプ電力Ｗｍｉｎ［Ｗ］との範囲内で調光点灯可能な照明装置に使用され、且つ透光性セラミック製の放電容器の内部に形成されている放電空間に、一対の電極部が保持されているとともにハロゲン化物が封入されている発光管を備える調光点灯用のメタルハライドランプであって、前記放電空間の表面積Ｓ［ｃｍ²］は、
Ｗｍａｘ／６０ ≦ Ｓ ≦ Ｗｍｉｎ／２０
の関係を満たし、前記ハロゲン化物は、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化タリウム及び少なくともハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ガドリニウム、ハロゲン化エルビウムの何れか一種類を含んでいることを特徴としている。

また、 前記最高のランプ電力Ｗｍａｘと、前記最低のランプ電力Ｗｍｉｎとの比が
０＜Ｗｍｉｎ／Ｗｍａｘ≦０．７０
であることを特徴としている。
さらに、前記放電容器は、本管部と、当該本管部の両端部から延伸する細管部とからなり、前記電極部を含む電極導入体の一部は前記細管部にシール材によって封着されていると共に、前記細管部のうち、前記電極導入体が前記シール材によって封着されている封着部分において、前記放電空間側に位置する部分の外面温度は、最高のランプ電力で点灯時に９００［℃］以下であることを特徴としている。

ここでいう「放電容器」は、一体のもので構成しても良いし、別体のものから一体にしたもので構成しても良い。つまり、本管部と細管部とが最初から一体のものであっても良いし、本管部と細管部とが別部材からなり、これらを、例えば、焼成して一体にしたものであっても良い。
前記発光管には、発光物質であるハロゲン化物（水銀を除く）が封入されており、当該ハロゲン化物の総封入量をＨｔｏｔａｌ［ｍｇ］、前記放電空間の体積をＶ［ｃｍ³］、とすると、
０．９ ≦ （Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ ≦５．２
の関係を満足する量のハロゲン化物が封入されていることを特徴としている。

また、前記ハロゲン化セリウムの封入量［ｍｏｌ］に対する前記ハロゲン化タリウムの封入量［ｍｏｌ］の比をＭ_T/Cとしたとき、当該Ｍ_T/Cが、
１．０ ≦ Ｍ_T/C ≦ ３．５
の関係を満たすことを特徴としている。

さらに、前記ハロゲン化物の総封入量［ｍｏｌ］に対する前記ハロゲン化セリウムの封入量［ｍｏｌ］の比が、４．０［ｍｏｌ％］より小であることを特徴としている。
一方、本発明に係るメタルハライドランプの点灯方法は、透光性セラミック製の放電容器内に一対の電極部が保持されている発光管を備えるメタルハライドランプを調光点灯させる点灯方法であって、前記放電容器内には、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化タリウム及び少なくともハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ガドリニウム、ハロゲン化エルビウムの何れか一種類のハロゲン化物を含んでおり、調光点灯時における最高のランプ電力での前記発光管の管壁負荷［Ｗ／ｃｍ²］をＷＬｍａｘ、最低のランプ電力での前記発光管の管壁負荷［Ｗ／ｃｍ²］をＷＬｍｉｎとすると、前記管壁負荷が、
ＷＬｍｉｎ ≧ ２０ 且つ ＷＬｍａｘ ≦ ６０
となるように前記メタルハライドランプにランプ電力を供給することを特徴としている。

本発明に係るメタルハライドランプは、放電空間の表面積を所定の範囲に規定している。このようなメタルハライドランプを調光点灯させても、ランプ性能の変化が少なく、調光点灯下でも充分に実用できる。
また、本発明に係るメタルハライドランプの点灯方法は、メタルハライドランプを、調光点灯時における発光管の管壁負荷を所定の範囲内で点灯させている。このような管壁負荷でメタルハライドランプを調光点灯させると、ランプ性能の変化を少なくできる。

以下、本発明の実施の形態であるメタルハライドランプについて、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。
本メタルハライドランプ（以下、単に、「ランプ」という。）１００は、ランプ電力値が、１５０［Ｗ］〜２２５［Ｗ］の範囲における調光点灯用であって、例えば、店舗用や展示用などの屋内照明用である。この場合、ランプ効率、色特性とも重視され、いわゆる白色光源（ＣＲＩは、８０以上、好ましくは９０以上、Ｄｕｖは＋２〜−１０）が用いられる。

１．構成
ランプ１００は、図１に示すように、口金１１０（例えば、Ｅ２６タイプ）を一端に備える外管バルブ１２０内に発光管１５０が収納されている。外管バルブ１２０内には、発光管１５０の周りを囲んで、外管バルブ１２０が破損するのを防止する石英シールド管１３０が設けられている。

外管バルブ１２０は、例えば、硬質ガラスからなり、その内部には、例えば、窒素が封入されている。なお、外管バルブ内が真空であっても良い。
ランプ１００は、発光管１５０の両端から導出する、後述の給電体１８３，１８８が、口金１１０に接続されているステム線１４１，１４２に電気的に接続されることにより、口金１１０から給電されて点灯するようになっている。なお、ステム線１４１，１４２は、通常、複数の金属線を接続して一体化したものが用いられている。

次に発光管１５０について説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る発光管の縦断面図である。
発光管１５０は、同図に示すように、内部に放電空間１６１を形成する本管部１６０と、この本管部１６０の両端部１６２，１６３に設けられた細管部１７０，１７５と、一対の電極導入体１８０，１８５とを有する。なお、細管部１７０，１７５は、その軸心が本管部１６０の軸心と略一直線状となるように、本管部１６０に設けられている。

本管部１６０及び細管部１７０，１７５は、透光性多結晶体アルミナ（全透過率が９７％）材料により形成されている。上記透光性多結晶体アルミナの耐熱性は、約１２００［℃］程度であり、従来使用していた石英ガラスの約１０００［℃］に対して、２００［℃］程度高い。
本管部１６０の端部１６２，１６３と細管部１７０，１７５とは焼結により一体化されている。放電容器１５５は、本管部１６０と細管部１７０，１７５とにより構成されている。本管部１６０は、図２に示すように、中間部１６４が大径の円筒状をし、当該中間部１６４の端部から本管部１６０の両端部１６２，１６３に移るに従って径が小さくなる形状をしている。また、細管部１７０，１７５は、ストレート状の円筒形状をしている。

電極導入体１８０，１８５は、電極棒１８１，１８６と、この電極棒１８１，１８６の放電空間１６１側の端部に巻回されたコイル１８２，１８７と、電極棒１８１，１８６の放電空間１６１とは反対側の端部に接合された給電体１８３，１８８とからなる。なお、電極棒１８１，１８６及びコイル１８２，１８７にはタングステンが用いられており、また、給電体１８３，１８８には導電性サーメットが用いられている。

ここで、電極棒１８１，１８６とコイル１８２，１８７とを合せて電極部といい、電極部の先端部は、互いに略対向するように放電空間１６１に配置されている。
電極導入体１８０，１８５は、コイル１８２，１８７側を先端として細管部１７０，１７５の内部に挿入されて、給電体１８３，１８８の一部が細管部１７０，１７５内にシール材、例えば、フリット１９１，１９２により気密封着されることで、細管部１７０，１７５に保持される。なお、フリット封着には、Ｄｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のフリット１９１，１９２が用いられている。

電極棒１８１，１８６と細管部１７０，１７５との隙間には、後述する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１９３，１９４が電極棒１８１，１８６に巻装される状態で挿入されている。
発光管１５０の放電空間１６１には、ハロゲン化物（例えば、ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃、ＴｌＩ、ヨウ化ナトリウム（以下、「ＮａＩ」とする。）からなる発光物質１６５と、緩衝ガスとしての水銀と、始動補助用希ガスとしてのアルゴンがそれぞれ所定量封入されている。

上記構成の発光管１５０についての具体例を説明する。
先ず、発光管１５０は、調光点灯される最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷ＷＬｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎにおける管壁負荷ＷＬｍｉｎとが、後述する所定の範囲になるようにそれぞれ設定されている。この管壁負荷ＷＬは、ランプ電力値をＷｉ［Ｗ］と、放電空間１６１の表面積をＳ［ｃｍ²］とそれぞれすると、ＷＬ＝Ｗｉ／Ｓ により算出される。

発光管１５０の寸法は、管壁負荷ＷＬが所定の範囲を満たす値となるように定められた放電空間１６１の表面積Ｓに基づいて決定される。なお、管壁負荷ＷＬｍａｘ（ＷＬｍｉｎ）は、ランプ電力値Ｗｍａｘ（Ｗｍｉｎ）を表面積Ｓで除した数値である。
以下、発光管１５０の寸法の一例について説明する。
発光管１５０は、外管バルブ１２０の内部に収納されており、外管バルブ１２０内部に窒素が、５６．５［ｋＰａ］で封入されている。

発光管１５０は、その最高のランプ電力値Ｗｍａｘ（ここでは２２５［Ｗ］）における管壁負荷ＷＬｍａｘが４１［Ｗ／ｃｍ²］に、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎ（ここでは１５０［Ｗ］）における管壁負荷ＷＬｍｉｎが２７［Ｗ／ｃｍ²］にそれぞれ設定されており、このときの放電空間１６１の表面積Ｓが約５．５［ｃｍ²］となるように、放電空間１６１を構成すべく放電容器１５５の各種寸法が決定されている。

放電容器１５５の全長は４４［ｍｍ］である。本管部１６０は、中間部１６４における外径が１１．４［ｍｍ］、内径が１０［ｍｍ］であり、本管部１６０における両側の細管部１７０，１７５間（図２におけるＬ１）が１５［ｍｍ］である。また、細管部１７０，１７５は、外径が３［ｍｍ］、内径が１［ｍｍ］、全長が１４．５［ｍｍ］である。
なお、本実施の形態の放電容器１５５では、本管部１６０内であって、細管部１７０と細管部１７５の端面間、つまり、図２におけるＬ１の範囲が放電空間１６１となっており、細管部１７０，１７５の孔は前記放電空間１６１には含まれない。

次に電極導入体１８０，１８５の主要な寸法について説明する。電極導入体１８０，１８５は、放電空間１６１内の電極棒１８１，１８６間が１０［ｍｍ］となるように保持されている。電極棒１８１，１８６は、その外径が０．５［ｍｍ］、全長が１２．５［ｍｍ］であり、給電体１８３，１８８は、その外径が０．９［ｍｍ］、全長が１２［ｍｍ］である。また、フリット封着されている部分の全長は４．５［ｍｍ］である。

放電空間１６１内には、発光物質１６５が、５［ｍｇ］封入されている。この発光物質１６５を構成するハロゲン化物及びそのハロゲン化物の比率は、
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝６．６：４．８：６．５：８．５：７３．５ （ｍｏｌ％）
である。

２．調光特性について
上記の具体的構成の発光管１５０を備えるランプ１００を、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが１５０［Ｗ］、最高のランプ電力値Ｗｍａｘが２２５［Ｗ］の範囲で調光点灯させる場合について説明する。
表１は、ランプ電力値を１５０［Ｗ］〜２２５［Ｗ］の範囲でランプ１００を調光点灯させた場合における、全光束、ランプ効率、色温度、ＣＲＩ（平均演色評価数）、Ｄｕｖ（（黒体軌道からのずれ）×１０００）の測定結果を示す。

全光束は、表１から分かるように、ランプ電力値の増減と同じように増減し、ランプ効率は、ランプ電力値に関係なく、略一定の値（９０．１［ｌｍ／Ｗ］〜９１．５［ｌｍ／Ｗ］）を示している。
また、従来のメタルハライドランプを調光点灯させると、ランプ電力値の変化に伴う色温度の変化が大きかった（７５０［Ｋ］以上）が、上記構成のランプ１００では、ランプ電力値に関係なく、略一定の色温度の値を示しているのが分かる。つまり、最高のランプ電力値Ｗｍａｘでの点灯時の色温度（３５５５［Ｋ］）と、最低のランプ電力Ｗｍｉｎでの点灯時の色温度（３６１５［Ｋ］）との差が６０［Ｋ］であり、従来に比べて大幅に改善されている。

ＣＲＩは、ランプ電力値が低くなっても、８６［Ｒａ］以上を維持すると共に略一定値（８６［Ｒａ］〜９３［Ｒａ］）を示し、Ｄｕｖも非常に小さいと共に略一定値（−１．９〜−２．８）を示している。
なお、厳密に言えば、上記の各値は、ランプ電力値の変化に伴って、ランプ効率では１．５［％］、色温度では１．７［％］程度変動しているが、これらの変動幅では、実際の使用で問題が生じることはなく十分実用化できる。なお、変動幅は、最高のランプ電力値（Ｗｍａｘ）での点灯を基準として、各ランプ電力値との差を基準値で割った絶対値である。

以上の測定結果から、上記の管壁負荷ＷＬに設定されたランプ１００を用いると、ランプ電力値が１５０［Ｗ］〜２２５［Ｗ］の範囲では、ランプ効率、色温度、演色性等の性能にほとんど変化が見られず、良好な状態で調光点灯できることが分かる。
次に、ランプ電力値が１５０［Ｗ］〜２２５［Ｗ］の範囲での調光点灯時におけるランプの寿命特性について説明する。

図３は、上記構成のランプ１００を用いて、１５０［Ｗ］、１８０［Ｗ］、２１０［Ｗ］、２２５［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。
なお、寿命試験は、５．５時間点灯し、０．５時間消灯する点滅繰り返し試験であり、光束維持率の基準となる初期値の光束は、１００時間点灯後の光束である。また、ランプの寿命は、上記の点灯・消灯の繰り返し試験において、光束維持率が初期値に対して７０［％］となった時点の累計の点灯時間により規定している。

試験の結果から、図３に示すように、各ランプ電力値とも良好な光束維持率を保持しており、従来のように、調光点灯の際に、低ランプ電力値で点灯したときに見られた短寿命化は観察されていない。
以上のことから、上記構成のランプ１００は、その調光点灯時（管壁負荷が、２７.３［Ｗ／ｃｍ²］（１５０［Ｗ］のランプ電力値での点灯時）から４０．９［Ｗ／ｃｍ²］（２２５［Ｗ］のランプ電力値での点灯時））の範囲において、発光物質１６５を変更させることもなく色温度の低下を防ぐことができ、しかも、各調光点灯時の全てのランプ電力値の範囲において光束維持率が大きく低下することはなく、調光点灯用のランプとして十分実用可能と考えられる。

３．管壁負荷について
これまでの調光点灯用のメタルハライドランプの開発においては、調光点灯時における最高のランプ電力値Ｗｍａｘで点灯するときが、管壁負荷ＷＬｍａｘが最も大きくなり、このときのランプ寿命が最も短いと考えられていた。つまり、管壁負荷ＷＬが小になるほど、ランプ電力が小さくなり、ランプ寿命が長くなると従来から考えられていた。

しかしながら、発明者らは、管壁負荷ＷＬを高くすることで寿命試験を短期間で行おうとしたところ、ランプ寿命が短くならず、逆に長くなることを見出した。そこで、このことをメタルハライドランプに適用すれば、調光点灯させても色温度の変化を少なくできると考えたのである。
このようにして種々の検討を行った結果、上記のような構成のランプでは、調光点灯時の管壁負荷ＷＬの設定値を、調光点灯時の最高のランプ電力値Ｗｍａｘが２５０［Ｗ］以下のときは、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎにおける管壁負荷ＷＬｍｉｎが２０［Ｗ／ｃｍ²］以上、且つ、最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷ＷＬｍａｘが６０［Ｗ／ｃｍ²］以下の範囲にすれば良いことを見出した。

この理由について、以下説明する。
まず、ランプ電力値を１３５［Ｗ］〜２２５［Ｗ］の範囲で変化させて調光点灯するときに、最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷ＷＬｍａｘが、２５［Ｗ／ｃｍ²］から７０［Ｗ／ｃｍ²］までの範囲を略５［Ｗ／ｃｍ²］単位で変化させた値となるように放電空間１６１の表面積Ｓを変化させた合計１０種類のサンプルを製作し、各サンプルを調光点灯させて、ランプ効率、調光特性等のランプ特性及び寿命特性について試験した。

なお、ランプ特性及び寿命特性についての試験内容は、放電空間１６１の表面積Ｓが、５．５［ｃｍ²］のランプ１００について行った上記試験と同じである。
この１０種類のサンプルを用いた試験結果を表２に示す。

ここで、表２について説明する。まず、管壁負荷の欄では２つの値があり、最初に記載している値が最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷の値であり、（）内に記載している値が最低のランプ電力値Ｗｍｉｎにおける管壁負荷の値である。
次に、ランプ特性及び寿命特性は、「×」、「△」、「○」、「◎」の４段階で判定しており、各判定内容は、以下の通りである。

× ・・・ 悪い
△ ・・・ やや悪い（実用上問題あり）
○ ・・・ 良い（実用上問題なし）
◎ ・・・ 良好
（ａ）ランプ特性について
先ず、ランプ特性について説明する。

表２から、管壁負荷が４０（２４）〜５５（３３）の範囲では、「◎」の判定結果となり、ランプを調光点灯させても良好なランプ特性が得られているのが分かる。さらに、管壁負荷が３３（２０）〜６５（３９）の範囲でも、「○」の判定結果となり、ランプを調光点灯させても、実用上問題のないランプ特性が得られているのが分かる。
しかしながら、管壁負荷が３３（２０）〜６５（３９）の範囲を外れる、つまり、管壁負荷が、３０（１８）以下、或いは、７０（４２）以上では、「△」、「×」の判定結果となり、実用できるランプ特性が得られていない。

これについて以下簡単に説明する。
まず、管壁負荷が３０（１８）以下の条件で、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎ（１３５［Ｗ］）で点灯させると、放電空間１６１の温度が、最高のランプ電力値Ｗｍａｘ（２２５［Ｗ］）で点灯させたときの温度より低くなり、放電空間１６１内に封入されている各ハロゲン化物の蒸気圧特性の違いから、ランプ１００を、最高のランプ電力値Ｗｍａｘで点灯させたときのランプ効率、色温度等の諸特性と、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎで点灯させたときの諸特性との差が大きくなり、「△」、「×」の判定結果となった。

一方、管壁負荷が、７０（４２）以上の条件では、最高のランプ電力値Ｗｍａｘで点灯させると、負荷が高すぎるためにランプ効率及び色温度が悪くなり、「△」の判定結果となった。
（ｂ）寿命特性について
次に、寿命特性について説明する。

表２から、管壁負荷が、３３（２０）〜５０（３０）の範囲では、「◎」の判定結果となり、良好な寿命特性が得られているのが分かる。さらに、管壁負荷が３０（１８）〜６０（３６）の範囲でも、「○」の判定結果となり、実用上問題のない寿命特性が得られているのが分かる。
しかしながら、管壁負荷が３０（１８）〜６０（３６）の範囲を外れる、つまり、管壁負荷が、２５（１５）以下、或いは、６５（３９）以上では、「△」、「×」の判定結果となり、実用できる寿命特性が得られていない。

これについて以下簡単に説明する。
まず、管壁負荷が２５（１５）以下の条件では、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎで点灯させると、放電容器１５５の管壁の温度が低く、ハロゲンサイクルが機能し難くなり、放電容器１５５の管壁が激しく黒化し、「△」の判定結果となった。
一方、管壁負荷が、６５（３９）以上では、発光管１５０の温度が上昇して放電容器１５５と当該放電容器１５５の内部の発光物質１６５とが反応しやすくなり、寿命試験において、３０００時間以内で発光管１５０の本管部１６０にクラックが発生して、リークが生じるなどのランプ不点灯が発生し、「×」の判定結果となった。

（ｃ）まとめ
以上のランプ特性及び寿命特性を考慮すると、両特性を満足するのは、管壁負荷を３３（２０）〜６０（３６）の範囲（この範囲を、「調光時における最適な管壁負荷の範囲」ともいう。）となる。
つまり、調光点灯時の管壁負荷ＷＬの設定値を、調光点灯時の最高のランプ電力値Ｗｍａｘが２５０［Ｗ］以下のときは、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎにおける管壁負荷ＷＬｍｉｎが２０［Ｗ／ｃｍ²］以上、且つ、最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷ＷＬｍａｘが６０［Ｗ／ｃｍ²］以下の範囲にすれば良い。

なお、上記の管壁負荷の範囲は、外管バルブ内に窒素が封入されているタイプ、或いは外管バルブ内が真空であるタイプとも、略同じ結果になることを試験により確認している。
従って、発光管１５０は、調光点灯の条件、具体的には、最高のランプ電力値Ｗｍａｘ及び最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが設定されれば、上記の調光時における最適な管壁負荷の範囲内の管壁負荷ＷＬとなるように放電空間１６１の表面積Ｓを決定すればよく、表面積Ｓは、上記の５．５［ｃｍ²］に限定するものではない。

＜第２の実施の形態＞
図４は、第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。
本メタルハライドランプ（以下、単に、「ランプ」という）２００は、ランプ電力値が、２７０［Ｗ］〜４００［Ｗ］までの範囲で調光可能なランプであって、例えば、街路灯などの屋外照明用、あるいは施設、体育館などの高天井用である。この場合では、ランプ効率が重視され、色特性はさほど重視されない（ＣＲＩは約５０〜７０、Ｄｕｖは＋１０〜＋２０前後）。

１．構成
ランプ２００は、図４に示すように、口金２１０（例えば、Ｅ３９タイプ）を一端に備える外管バルブ２２０内に発光管２５０が収納されている。外管バルブ２２０内には、第１の実施の形態と同様に、発光管２５０の周りを囲む石英シールド管２３０が設けられている。

外管バルブ２２０は、例えば、硬質ガラスからなり、その内部が真空にされている。なお、外管バルブ２２０の外周面には、破損時にガラス片の飛散を防止する膜（例えば、テフロン（登録商標））２２１が形成されている。
発光管２５０は、端部から導出する給電体２８３，２８８がステム線２４１，２４２に電気的に接続することにより、口金２１０から給電される。

次に発光管２５０について説明する。
図５は、第２の実施の形態に係る発光管の縦断面図である。
発光管２５０は、同図に示すように、内部に放電空間２６１を形成する本管部２６０と、この本管部２６０の両端部から延伸する細管部２７０，２７５と、一対の電極導入体２８０，２８５とを有する。

本管部２６０及び細管部２７０，２７５は、透光性多結晶体アルミナ（全透過率が９７％）材料により一体に形成されている。放電容器２５５は、本管部２６０と細管部２７０，２７５とにより構成されている。
本管部２６０は、図５に示すように、中間部２６４が大径で、両端部に移るに従って円弧状に径が小さくなる円筒形状をし、また、細管部２７０，２７５は、ストレート状の円筒形状をしている。

電極導入体２８０，２８５は、第１の実施の形態と同様に、電極棒２８１，２８６、コイル２８２，２８７、給電体２８３，２８８からなり、それぞれの材料は、第１の実施の形態と同じ材料である。
電極導入体２８０，２８５は、放電空間２６１内の電極棒２８１，２８６間が３０［ｍｍ］となるように、給電部２８３，２８８の一部が細管部２７０，２７５内に、例えば、第１の実施の形態と同様に、フリット２９１，２９２により気密封着されている。

電極棒２８１，２８６と細管部２７０，２７５との隙間には、第１の実施の形態と同様に、モリブデンコイル２９３，２９４が配されている。
発光管２５０内には、ハロゲン化物（例えば、ヨウ化セリウム（以下、「ＣｅＩ₃」とする。）、ヨウ化インジウム（以下、「ＩｎＩ₃」とする。）、ＴｌＩ、ＮａＩ）からなる発光物質２６５、水銀、アルゴンがそれぞれ所定量封入されている。

上記構成の発光管２５０についての具体例を説明する。
この発光管２５０は、その最高のランプ電力値Ｗｍａｘ（ここでは、４００［Ｗ］である。）における管壁負荷ＷＬｍａｘが３７［Ｗ／ｃｍ²］、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎ（ここでは、２７０［Ｗ］である。）における管壁負荷ＷＬｍｉｎが２５［Ｗ／ｃｍ²］にそれぞれ設定されており、このときの放電空間２６１の表面積Ｓが約１０．８［ｃｍ²］となるように、放電空間２６１を構成すべく放電容器２５５の各種寸法が決定されている。

放電容器２５５の全長は８０［ｍｍ］である。本管部２６０は、中間部２６４における外径が１４．５［ｍｍ］、内径が１２［ｍｍ］である。また、細管部２７０，２７５は、外径が４［ｍｍ］、内径が１．４［ｍｍ］、全長が２０［ｍｍ］である。
なお、本実施の形態の放電容器２５５では、図５に示すように、細管部２７０，２７５の放電空間２５５側の内周面における端部側が直線から曲線に変わり始める位置間、つまり、図５におけるＬ２の範囲が放電空間２６１となっている。

次に電極導入体２８０，２８５の主要な寸法について説明すると、電極棒２８１，２８６は、その外径が０．７５［ｍｍ］、全長が２０［ｍｍ］であり、給電体２８３，２８８は、その外径が１．３［ｍｍ］、全長が１０［ｍｍ］である。また、フリット封着されている部分の全長は５［ｍｍ］である。
放電空間２６１内には、発光物質２６５が１８［ｍｇ］封入されている。この発光物質２６５を構成するハロゲン化物及びそのハロゲン化物の比率は、
ＣｅＩ₃：ＩｎＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝１４．５：０．９：２．６：８２．０ （ｍｏｌ／％）
である。

２．調光特性について
上記の具体的構成の発光管２５０を備えるランプ２００を、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが２７０［Ｗ］、最高のランプ電力値Ｗｍａｘが４００［Ｗ］の範囲で調光点灯させる場合について説明する。
表３は、ランプ電力値が２７０［Ｗ］〜４００［Ｗ］の範囲で調光点灯させた場合における、全光束、ランプ効率、色温度、ＣＲＩ（平均演色評価数）、Ｄｕｖ（黒体軌道からのずれ）×１０００）の測定結果を示す。

全光束は、表３から分かるように、ランプ電力値の増減と同じように増減し、ランプ効率は、ランプ電力値に関係なく、略一定（１３１．１［ｌｍ／Ｗ］〜１３５．０［ｌｍ／Ｗ］）の値を示している。
また、色温度も、ランプ電力値に関係なく、略一定の値を示しているのが分かる。つまり、最高のランプ電力Ｗｍａｘでの点灯時の色温度（４１５５［Ｋ］）と、最低のランプ電力Ｗｍｉｎでの点灯時の色温度（４０９５［Ｋ］）との差が６０［Ｋ］であることから、従来に比べて大幅に改善されていることが分かる。

ＣＲＩは、ランプ電力値が低くなっても、７２［Ｒａ］以上を維持すると共に略一定値（７２［Ｒａ］〜７８［Ｒａ］）を示し、また、Ｄｕｖも略一定値（１８〜２３）を示している。
以上の測定結果から、上記の管壁負荷ＷＬに設定されたランプ２００では、ランプ電力値が２７０［Ｗ］〜４００［Ｗ］の範囲では、ランプ効率、色温度等の性能にほとんど変化が見られず、良好な状態で調光点灯できることが分かる。

次に、ランプ電力値が２７０［Ｗ］〜４００［Ｗ］までの調光点灯時におけるランプの寿命特性について説明する。
図６は、上記構成のランプ２００を用いて、２７０［Ｗ］、３００［Ｗ］、３５０［Ｗ］、４００［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。

なお、寿命試験内容、ランプの寿命特性の定義等は、第１の実施の形態で説明した通りである。
試験の結果から、図６に示すように、ランプ電力値が大きいほど光束維持率が高くなっており、寿命特性も良くなる傾向にあり、従来のように、調光点灯の際に、低ランプ電力値で点灯したときに見られた短寿命となるようなことは観察されていない。

以上のことから、上記構成のランプ２００は、その調光点灯時において、発光物質２６５を変更させることもなく色温度の変化を防ぐことができ、しかも、各調光点灯時の全てのランプ電力値の範囲において光束維持率が大きく低下することはなく、調光点灯用のランプとして十分実用可能と考えられる。
３．管壁負荷について
上記具体的寸法の説明では、調光点灯時における発光管２５０の管壁負荷ＷＬは２５［Ｗ／ｃｍ²］〜３７［Ｗ／ｃｍ²］となるように設定されていたが、調光点灯時の管壁負荷の設定値ＷＬは、調光点灯時の最高のランプ電力値Ｗｍａｘが２５０［Ｗ］より大のときも、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎにおける管壁負荷ＷＬｍｉｎが２０［Ｗ／ｃｍ²］以上、且つ、最高のランプ電力値Ｗｍａｘにおける管壁負荷ＷＬｍａｘが６０［Ｗ／ｃｍ²］以下の範囲であれば良い。

この理由は、本ランプ２００（第２の実施の形態におけるランプ）についても、上記第１の実施の形態の３．管壁負荷についての欄で説明した試験を行った結果、第１の実施の形態と同じ結果が得られたためである（このため第２の実施の形態での試験結果を示す表は省略している。）。
当然、発光管２５０は、調光点灯の条件、具体的には、最高のランプ電力値Ｗｍａｘ及び最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが設定されば、調光時における最適な管壁負荷の範囲内の管壁負荷ＷＬとなるように放電空間２６１の表面積Ｓを決定すればよく、表面積Ｓは、上記の１０．８［ｃｍ²］に限定するものではない。

なお、管壁負荷ＷＬの範囲については、外管バルブ内２２０に窒素を封入している場合と外管バルブ２２０内を真空にしている場合とも略同じ結果が得られている。
＜第３の実施の形態＞
図７は、第３の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。
本メタルハライドランプ（以下、単に、「ランプ」という）３００は、ランプ電力値が、９０［Ｗ］〜１５０［Ｗ］までの範囲で調光可能なランプであって、例えば、店舗用、展示用などの屋内照明用である。この場合、ランプ効率、色特性ともに重視され、いわゆる、白色光源（ＣＲＩは８０以上、好ましくは９０以上、Ｄｕｖは＋２〜−１０）が用いられる。

１．構成
ランプ３００は、図７に示すように、口金３１０（例えば、Ｅ２６タイプ）を一端に備える外管バルブ３２０内に発光管３５０が保持されている。外管バルブ３２０内には、第１及び第２の実施の形態と同様に、発光管３５０の周りには、外管バルブ破損防止用の石英シールド管３３０が設けられている。上記外管バルブ３２０は、例えば、硬質ガラスからなる。

発光管３５０は、端部から導出する給電体３８３，３８８がステム線３４１，３４２に電気的に接続することにより、口金３１０から給電される。
次に発光管３５０について説明する。
発光管３５０は、第１及び第２の実施の形態と同様に、内部に放電空間を形成する本管部３６０と、この本管部３６０の両端部から延伸する細管部３７０，３７５と、一対の電極導入体とを有する。

本管部３６０及び細管部３７０，３７５は、透光性多結晶体アルミナ（全透過率が９７％）材料により構成されている。なお、放電容器は、第１及び第２の実施の形態と同様に、本管部３６０と細管部３７０，３７５とにより構成されている。
本管部３６０は、図７に示すように、中間部が大径で、両端部に移るに従って径が小さくなる円筒形状をし、また、細管部３７０，３７５は、ストレート状の円筒形状をしている。

電極導入体は、第１及び第２の実施の形態と同様に、電極棒、コイル、給電体３８３，３８８からなり、放電空間内で電極棒が対向する状態で、給電体３８３，３８８が細管部３７０，３７５にフリットにより封着されている。なお、電極棒と細管部３７０，３７５との隙間には、第１及び第２の実施の形態と同様に、モリブデンコイルが配されている。
発光管３５０内には、ハロゲン化物（例えば、ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃、ＣｅＩ₃、ＴｌＩ、ＮａＩ）からなる発光物質、水銀、アルゴンがそれぞれ所定量封入されている。

上記構成の発光管３５０についての具体例を説明する。
この発光管３５０は、その最高のランプ電力値Ｗｍａｘ（ここでは、１５０［Ｗ］である。）における管壁負荷ＷＬｍａｘが４０［Ｗ／ｃｍ²］、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎ（ここでは、９０［Ｗ］である。）における管壁負荷ＷＬｍｉｎが２４［Ｗ／ｃｍ²］にそれぞれ設定されており、このときの放電空間の表面積Ｓが約３．７５［ｃｍ²］となるように、放電空間を構成する放電容器の各種寸法が決定されている。

放電容器の全長は４８［ｍｍ］である。本管部３６０は、中間部における外径が１１．４［ｍｍ］、内径が１０［ｍｍ］である。また、細管部３７０，３７５は、外径が３［ｍｍ］、内径が１［ｍｍ］、全長が１５．５［ｍｍ］である。
次に電極導入体の主要な寸法について説明すると、電極棒は、その外径が０．４５［ｍｍ］、全長が１３．５［ｍｍ］であり、給電体は、その外径が０．９［ｍｍ］、全長が１２［ｍｍ］である。なお、外管バルブ３２０の内部には、窒素が５０［ｋＰａ］で封入されている。

２．ランプ特性について
発光物質に含まれるハロゲン化物の構成及びそのハロゲン化物の比率が異なる２種類の発光管３５０を用いて、各種特性等を測定した。ここで、ハロゲン化物の構成が異なる２種類の発光管３５０は、以下の２タイプで、ハロゲン化物の構成が異なる以外は、例えば、各寸法等は同じ構成である。なお、下記の比率は、ｍｏｌ％で記載している。

タイプ１
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝９．６：９．６：９．５：１．８：３．７：６５．７
タイプ２
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝２．１：２．１：２．１：１．３：３．９：８８．５
２−１．タイプ１について
（ａ）調光特性について
上記で説明したタイプ１の発光管３５０を備えるランプ３００を、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが９０［Ｗ］、最高のランプ電力値Ｗｍａｘが１５０［Ｗ］の範囲で調光点灯させる場合について説明する。

表４は、ランプ電力値が１５０［Ｗ］と９０［Ｗ］とで、タイプ１のランプ３００を調光点灯させた場合における、全光束、ランプ効率、色温度、ＣＲＩ（平均演色評価数）、Ｄｕｖ（黒体軌道からのずれ）×１０００）の測定結果を示す。なお、表４のデータは、ランプ３００を点灯させて１００時間経過時の測定値である。

全光束は、表４から分かるように、ランプ電力値が１５０［Ｗ］の全光束（１３９６７［ｌｍ］）と、ランプ電力値が９０［Ｗ］の全光束（７８５９［ｌｍ］）との比率（０．５６）は、ランプ電力値の比率（０．６２）と略同じであり、第１及び第２の実施の形態と同様に、ランプ電力値の変化により調光点灯が可能であることが分かる。
ランプ効率については、ランプ電力値が９０［Ｗ］と１５０［Ｗ］とで比較すると、ランプ電力値が９０［Ｗ］の方（８６．８［ｌｍ／Ｗ］）が、ランプ電力値が１５０［Ｗ］（９５．４［ｌｍ／Ｗ］）より、若干低下しているものの、ともに高い値を示している。

色温度については、ランプ電力値に関係なく、略一定（４２４８［Ｋ］、４２９８［Ｋ］）の値を示している。ＣＲＩについても、ランプ電力値が９０［Ｗ］と低くなっても、８５以上を維持すると共に略一定値（９６．４［Ｒａ］、８５．９［Ｒａ］）を示し、また、Ｄｕｖも略一定値（−３．５，−４．０）を示している。
以上の測定結果から、上記の管壁負荷ＷＬ（最高のランプ電力値では４０［Ｗ／ｃｍ²］、最低のランプ電力値では２４［Ｗ／ｃｍ²］、である。）に設定されたランプ３００では、ランプ電力値が９０［Ｗ］、１５０［Ｗ］において、ランプ効率、色温度等の性能にほとんど変化が見られないため、ランプ電力値が９０［Ｗ］〜１５０［Ｗ］において良好な状態で調光点灯できる。なお、タイプ１におけるランプ３００の管壁負荷も、第１の実施の形態で説明した、調光時における最適な管壁負荷の範囲に入っている。

（ｂ）寿命特性
次に、ランプ電力値が９０［Ｗ］〜１５０［Ｗ］までの調光点灯時におけるランプの寿命特性について説明する。
図８は、上記構成のランプ３００を用いて、９０［Ｗ］、１２０［Ｗ］、１５０［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。

なお、寿命試験内容、寿命特性の定義等は、第１の実施の形態で説明した通りである。
試験の結果から、図８に示すように、ランプ電力値が大きいほど光束維持率が高くなっており、寿命特性も良くなる傾向にあり、従来のように、調光点灯の際に、低ランプ電力値で点灯したときに見られた短寿命となるようなことは観察されていない。なお、前記傾向は、第１及び第２の実施の形態と同じ傾向にある。

以上のことから、上記発光物質の構成のランプ３００は、その調光点灯時において色温度等の変化を防ぐことができ、しかも、各調光点灯時の全てのランプ電力値の範囲において光束維持率が大きく低下することはなく、調光点灯用のランプとして十分実用可能と考えられる。
２−２．タイプ２について
（ａ）調光特性について
上記で説明したタイプ２の発光管３５０を備えるランプ３００を、最低のランプ電力値Ｗｍｉｎが９０［Ｗ］、最高のランプ電力値Ｗｍａｘが１５０［Ｗ］の範囲で調光点灯させる場合について説明する。

表５は、ランプ電力値が１５０［Ｗ］と９０［Ｗ］との条件でタイプ２のランプを調光点灯させた場合における、全光束、ランプ効率、色温度、ＣＲＩ（平均演色評価数）、Ｄｕｖ（黒体軌道からのずれ）×１０００）の測定結果を示す。なお、表５のデータは、ランプを点灯させて１００時間経過時の測定値である。

全光束は、表５から分かるように、ランプ電力値が１５０［Ｗ］の全光束（１４３５８［ｌｍ］）と、ランプ電力値が９０［Ｗ］の全光束（８５２１［ｌｍ］）との比率（０．５９）は、ランプ電力値の比率（０．６２）と略同じであり、第１及び第２の実施の形態と同様に、ランプ電力値の変化により調光点灯が可能であることが分かる。
ランプ効率については、ランプ電力値が９０［Ｗ］と１５０［Ｗ］とで比較すると、ランプ電力値が９０［Ｗ］の方（９４．１［ｌｍ／Ｗ］）が、ランプ電力値が１５０［Ｗ］のランプ効率（９７．７［ｌｍ／Ｗ］）より、若干低下しているものの、高い値を示している。

色温度については、ランプ電力値が９０［Ｗ］の色温度（２８７５［Ｋ］）と、ランプ電力値が１５０［Ｗ］の色温度（３０８４［Ｋ］）とで若干差があるものの、実用上問題となるような差ではない。ＣＲＩについても、ランプ電力値が９０［Ｗ］のＣＲＩ（７７［Ｒａ］）と、ランプ電力値が１５０［Ｗ］のＣＲＩ（９３［Ｒａ］）とで若干の差があるが、調光点灯（９０［Ｗ］）時のＣＲＩ（７７［Ｒａ］）は許容範囲である。また、Ｄｕｖも略一定値（−４、−５．２）を示している。

３．ランプ特性について
（ａ）ランプ効率について
次に、発光物質にＣｅＩ₃がランプ効率に及ぼす影響について説明する。
表６は、色温度が４３００［Ｋ］で、上記タイプ１に相当するランプであって、ＣｅＩ₃を含んでいないランプ（「タイプ１相当品」という。）の調光特性を示している。また、表７は、色温度が３０００［Ｋ］で、上記タイプ２に相当するランプであって、ＣｅＩ₃を含んでいないランプ（「タイプ２相当品」という。）の調光特性を示している。

ここで、表６及び表７での調光特性は、表４及び表５と同様に、ランプ電力値が１５０［Ｗ］〜９０［Ｗ］での調光点灯時の特性である。
なお、タイプ１相当品及びタイプ２相当品に封入されている発光物質の構成比率（ｍｏｌ％）を以下に示す。
・タイプ１相当品
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ＝１０：１０：１０：１２：５８
・タイプ２相当品
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ＝２：２：２：１０：８３
表４及び表５で示す本発明に係るタイプ１及び２の両タイプは、表６及び表７で示す、ＣｅＩ₃を含んでいないタイプ１相当品及びタイプ２相当品に対して、ランプ効率が向上している。

具体的に言うと、タイプ１をランプ電力値１５０［Ｗ］で点灯させたときのランプ効率が９５．４［ｌｍ／Ｗ］で、これに対応するタイプ１相当品でのランプ効率が９１．９［ｌｍ／Ｗ］であり、タイプ１の方がタイプ１相当品に対して３．８［％］程度上昇している。
同様に、タイプ２をランプ電力値１５０［Ｗ］及び９０［Ｗ］で点灯させたときのランプ効率が９７．７［ｌｍ／Ｗ］及び９４．１［ｌｍ／Ｗ］で、これに対応するタイプ２相当品でのランプ効率が９２．５［ｌｍ／Ｗ］及び９２．１［ｌｍ／Ｗ］であり、タイプ２の方が、タイプ２相当品に対して５．６［％］及び２．２［％］程度上昇している。

以上の結果から、発光物質にＣｅＩ₃が含まれると、ランプ効率が向上することが分かる。
（ｂ）調光特性
発明者らは、上記のように、発光物質にＣｅＩ₃が含まれるとランプ効率が向上することを見出し、さらに、ＣｅＩ₃の量を変化させたところ、調光点灯時における色温度及びＤｕｖの変化量が増大する問題が発生した。

そこで、発明者らは、発光物質の構成比率の検討を進めた結果、セリウムとタリウムの量を最適化すると、調光点灯させた際に、高いランプ効率を保持しつつ、色温度及びＤｕｖの変化量を少なくできることに成功した。
つまり、ハロゲン化セリウムＣｅＩ₃の量［ｍｏｌ］と、ハロゲン化タリウムＴｌＩの量［ｍｏｌ］との比をＭ_T/Cとしたときに、当該Ｍ_T/Cが以下の範囲内にあれば、調光点灯時に良好な調光特性が得られるのである。

１．０ ≦ Ｍ_T/C ≦ ３．５
以下、上記理由について説明する。
表８は、Ｍ_T/Cを変化させたときの調光特性（１００時間点灯後）を示す表である。

ここで、表中の各タイプは、色温度が４３００［Ｋ］及び３０００［Ｋ］用のランプであって、以下のハロゲン化物及びそのハロゲン化物の構成比から発光物質が構成されている。なお、構成比はｍｏｌ％である。
・タイプ３
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝６．３：６．３：６．２：３．９：１．５：７５．８
Ｍ_T/C ＝０．４
・タイプ４
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝８．４：８．４：８．３：４．１：４．１：６６．１
Ｍ_T/C ＝１．０
・タイプ５
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝８．８：８．８：８．７：１．６：４．３：６７．８
Ｍ_T/C ＝２．６
・タイプ６
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝２．２：２．２：２．１：１．１：３．８：８８．６
Ｍ_T/C ＝３．５
・タイプ７
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＣｅＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝２．１：２．１：２．０：１．１：６．４：８６．３
Ｍ_T/C ＝５．８
上記タイプ３〜タイプ７までの各ランプを、ランプ電力値が９０［Ｗ］と１５０［Ｗ］の２種類で点灯させた。ここで、ランプ電力値が９０［Ｗ］〜１５０［Ｗ］で点灯されるランプは、例えば、屋内の店舗用として用いられる場合がある。この場合、ランプの発光色は調光点灯によって、特に色変化が少ないものが好まれ、一般に、店舗用としては、調光点灯時のＤｕｖの差が２．５以下となるようなものが求められている。

このような店舗用に使用する場合、Ｄｕｖの差が２．５以下となるのは、表８から、ＣｅＩ₃の量とＴｌＩの量との比Ｍ_T/Cが、１．０以上、３．５以下の範囲である。
なお、表８での各タイプは、色温度が４３００［Ｋ］、３０００［Ｋ］の２種類を記載しているが、特に色温度が変わっても、この傾向は変化しないものと考えられている。また、ランプの用途が屋外等の場合、色変化に対する許容量が大きく、調光点灯時のＤｕｖの差が２．５以下とする必要はない。従って、ランプの用途・出力等に対応して、背景技術の欄で説明したように、Ｄｕｖの差が７より小となるように、ＣｅＩ₃の量とＴｌＩの量との比Ｍ_T/Cを、適宜決定すれば良い。

（ｃ）その他
発明者らは、種々の検討により、発光物質にＣｅＩ₃が含まれるとランプ効率が向上することを見出し、ＣｅＩ₃とＴｌＩとの量を最適化することにより、調光点灯時の色変化（Ｄｕｖの差）を小さくできることを見出したが、さらに、ＣｅＩ₃の封入量は、ハロゲン化物（水銀を除く）総量に対する比が４．０［ｍｏｌ％］より小であれば、高いランプ効率、高演色、良好なＤｕｖ、すなわち、店舗照明などに適した白色光源を得ることができることを見出した。

つまり、ＣｅＩ₃の封入量が４．０［ｍｏｌ％］以上のとき、ランプ効率が高くなるが、Ｃｅ特有の緑色の発光強度が強くなり、高演色で良好なＤｕｖ（＋２〜−１０）を得ることが難しい。店舗用などに使用される白色光源を得るには、ＣｅＩ₃との封入量が４．０［ｍｏｌ％］より少ない量のＣｅＩ₃を封入するのが良い。
＜その他＞
１．ランプ電力について
上記の第１〜第３の実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、第１〜第３の各実施の形態で説明したランプ電力値以外にも適用できる。例えば、２００［Ｗ］〜３００［Ｗ］等の様々な範囲で調光点灯用のランプにも適用できる。

２．発光物質について
上記実施の形態では、発光物質として、ＤｙＩ₃、ＴｍＩ₃、ＨｏＩ₃、ＴｌＩ、ＮａＩ、ＣｅＩ₃、ＩｎＩを用いたが、これら以外に、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化カドリニウム、ハロゲン化ルテチウム、ハロゲン化イッテルビウム、ハロゲン化テルビウム、ハロゲン化エルビウムなどを用いても良い。なお、これらの物質は、放電容器の材料であるアルミナなどと反応し難い特質を有している。

また、実施の形態では、ハロゲン化物としてヨウ化物を用いたが、例えば、他の臭化物を用いてハロゲン化物を構成しても良い。
３．発光物質の封入量について
一般的に、メタルハライドランプは、その放電空間に封入している発光物質量によってもランプ特性が変化する。発明者らは、さらに検討を進めた結果、ランプを調光点灯させる際に、良好な調光特性が得られる発光物質量［ｍｇ］をＨｔｏｔａｌとし、放電空間の容積をＶ［ｃｍ³］としたときに、
０．９ ≦ （Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ ≦ ５．２
であれば良いことを見出した。この範囲とした理由について以下説明する。

（ａ）試験内容について
先ず、試験は、発光物質の封入量を変化させたランプを用意し、このランプをランプ電力値が９０［Ｗ］〜１５０［Ｗ］の範囲で調光点灯させたときの調光特性について評価した。なお、ここでのランプは、第３の実施の形態で説明したランプと略同じ構成のものである。

（ｂ）ランプについて
試験に用いるランプは、その内部に封入している発光物質を構成するハロゲン化物の及びハロゲン化物の構成比（ｍｏｌ％）が異なり、各発光物質は、以下の２種類（タイプ８及びタイプ９とする）である。
・タイプ８
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ＝１０：１０：１０：９：６１
・タイプ９
ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃：ＴｌＩ：ＮａＩ＝３：３：３：７：８４
（ｃ）発光物質の封入量について
各タイプにおける放電空間に封入している発光物質の封入量は異なっており、これらの封入量は、４．３［ｍｇ］、５．７［ｍｇ］、７．１［ｍｇ］、８．６［ｍｇ］、１０．０［ｍｇ］、１１．１［ｍｇ］の計６種類である。

但し、発明者らは、各種のメタルハライドランプにも適用できる変換式を導き、その式が上記の「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」であり、上記の６種類の発光物質の封入量を、（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖで変換すると、−０．５、０．９、２．４、３．８、５．２、６．３となる。
（ｄ）試験結果
上記タイプ８及びタイプ９について、上記６種類の封入量のランプを用いて調光点灯させ、そのときの各調光特性の判定結果を表９及び表１０に示す。なお、タイプ８の結果を表９に示し、タイプ９の結果を表１０に示している。

ここで、表９及び表１０について説明する。まず、１列目の「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」は、上記封入量を変換した値である。なお、ランプを調光点灯させたときの調光特性の判定内容は、以下の通りである。
× ・・・ 悪い
△ ・・・ やや悪い（実用上問題あり）
○ ・・・ 良い（実用上問題なし）
◎ ・・・ 良好
表９及び表１０から、両タイプとも、「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」が３．８以上であれば「◎」の結果となり、調光点灯させても良好なランプ特性が得られるのが分かる。さらに、「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」が０．９以上であれば、「○」の結果となり、調光点灯させても、実用上問題のない調光特性が得られているのが分かる。

次に、ランプ効率について考えた場合、同じハロゲン化物からなる発光物質を用いたランプでは、封入量によりランプ効率が変化し、通常、当該発光物質を用いて最高のランプ効率に対して、９５％以上となるように封入量の範囲を定めている。
つまり、タイプ８では、表９から、タイプ８におけるハロゲン化物の構成では、最高のランプ効率は９１［ｌｍ／Ｗ］程度と考えられ、この最高のランプ効率の９５％程度は、ランプ効率が８６［ｌｍ／Ｗ］程度である。これに対応する「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」は、５．２程度であり、これより大きくなると（例えば、６．３）、最高のランプ効率に対して確実に９５％より小さくなる。

なお、タイプ９についても表１０から、上記タイプ８と同様のことが言える事が分かる。また、参考までに、上記の第１の実施の形態で具体的に説明したランプ１００は、「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」が２．２であり、第２の実施の形態で具体的に説明したランプ２００では、「（Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ」が２．０であった。
４．発光管の形状について
発光管の本管部は、上記の第１の実施の形態では、中間部から端部かけて直線状に小径化し、第２の実施の形態では、中間部から端部にかけて円弧状に小径化している。しかしながら、本管部の形状が他の形状、例えば、中央部及び端部の径が略同じ円筒状等であっても良い。

５．最高のランプ電力値と最低のランプ電力値との比について
上記第１の実施の形態では、最高のランプ電力値Ｗｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎとの比が０．６６であり、上記第２の実施の形態では、最高のランプ電力値Ｗｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎとの比が０．６７５であり、また、上記第３の実施の形態では、最高のランプ電力値Ｗｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎとの比が０．６である。

本発明に係るランプは、最高のランプ電力値Ｗｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎとの比が０．７以下となるような、最高のランプ電力値Ｗｍａｘと最低のランプ電力値Ｗｍｉｎとの差が大きい調光点灯条件下で、ランプ性能の変化が少ないという効果が特に発揮される。
６．リークについて
第１の実施の形態において、管壁負荷が高くなると、発光管の本管部からリークが発生すると説明したが、本管部以外でもリークは発生する。例えば、第１の実施の形態のランプ１００で説明すると、発光管１５０の温度上昇に伴って、細管部１７０，１７５のうち、電極導入体１８０，１８５の一部が細管部１７０，１７５内にフリットによって封着されている部分（封着部分）において発生する。

発明者らは、種々検討した結果、封着部分で発生するリークは、当該封着部分の放電空間１６１側に位置する部分の発光管の外面温度が９００［℃］より高くなると生じることを見出した。この結果から、例えば、この封着部分のリークについては、細管部を長くして、この封着部分の放電空間側の端と放電空間とを離して、封着部分の端の温度を低下させれば、その発生を防ぐことができることが分かった。

７．ランプについて
実施の形態では、片口金Ｅ形タイプについて説明したが、他のタイプ、例えば、片口金ＰＧ形、両口金形等であっても良い。

本発明に係るメタルハライドランプは、色特性の変化の少ない、しかも長寿命な調光点灯用のランプに利用できる。

第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。 第１の実施の形態に係る発光管の縦断面図である。 第１の実施の形態に係るランプを用いて、１５０［Ｗ］、１８０［Ｗ］、２１０［Ｗ］、２２５［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。 第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。 第２の実施の形態に係る発光管の縦断面図である。 第２の実施の形態に係るランプを用いて、２７０［Ｗ］、３００［Ｗ］、３５０［Ｗ］、４００［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。 第３の実施の形態に係るメタルハライドランプの一部破断図である。 第３の実施の形態に係るランプを用いて、９０［Ｗ］、１２０［Ｗ］、１５０［Ｗ］の各ランプ電力値で寿命試験を行った際の点灯時間と光束維持率との関係を示す図である。

符号の説明

１００、２００、３００ メタルハライドランプ
１５０、２５０、３５０ 発光管
１５５、２５５ 放電容器
１６０、２６０、３６０ 本管部
１６２、２６２ 発光物質
１７０、１７５、２７０、２７５、３７０、３７５ 細管部
１８０、１８５、２８０、２８５ 電極導入体

Claims (6)

1. 透光性セラミック製の放電容器内に一対の電極部が保持されている発光管を備えるメタルハライドランプを調光点灯させる点灯方法であって、
   前記放電容器内には、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化タリウム及び少なくともハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ガドリニウム、ハロゲン化エルビウムの何れか一種類のハロゲン化物と、水銀とを含んでおり、
   前記ハロゲン化物（水銀を除く）の総封入量をＨｔｏｔａｌ［ｍｇ］、前記放電空間の体積をＶ［ｃｍ ³ ］、
   とすると、
   ０．９ ≦ （Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ ≦５．２
   の関係を満足する量のハロゲン化物が封入され、
   前記ハロゲン化セリウムの封入量［ｍｏｌ］に対する前記ハロゲン化タリウムの封入量［ｍｏｌ］の比をＭ _T/C としたとき、当該Ｍ _T/C が、
   １．０ ≦ Ｍ _T/C ≦ ３．５
   の関係を満たし、
   調光点灯時における最高のランプ電力での前記発光管の管壁負荷［Ｗ／ｃｍ²］をＷＬｍａｘ、最低のランプ電力での前記発光管の管壁負荷［Ｗ／ｃｍ²］をＷＬｍｉｎとすると、前記管壁負荷が、
   ＷＬｍｉｎ ≧ ２０ 且つ ＷＬｍａｘ ≦ ６０
   となるように前記メタルハライドランプにランプ電力を供給することを特徴とするメタルハライドランプの点灯方法。
2. 透光性セラミック製の放電容器の内部に形成され且つ水銀が封入されている放電空間に、一対の電極部が保持され、かつハロゲン化物が封入されている発光管を備えるメタルハライドランプと、当該メタルハライドランプを最高のランプ電力Ｗｍａｘ［Ｗ］と最低のランプ電力Ｗｍｉｎ［Ｗ］との範囲内で調光点灯させる点灯回路とを備える照明装置であって、
   前記メタルハライドランプの前記放電空間の表面積Ｓ［ｃｍ²］は、
   Ｗｍａｘ／６０ ≦ Ｓ ≦ Ｗｍｉｎ／２０
   の関係を満たし、
   前記ハロゲン化物は、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化タリウム及び少なくともハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ガドリニウム、ハロゲン化エルビウムの何れか一種類を含み、
   前記ハロゲン化物（水銀を除く）の総封入量をＨｔｏｔａｌ［ｍｇ］、前記放電空間の体積をＶ［ｃｍ ³ ］、
   とすると、
   ０．９ ≦ （Ｈｔｏｔａｌ−３）／Ｖ ≦５．２
   の関係を満足する量のハロゲン化物が封入され、
   前記ハロゲン化セリウムの封入量［ｍｏｌ］に対する前記ハロゲン化タリウムの封入量［ｍｏｌ］の比をＭ _T/C としたとき、当該Ｍ _T/C が、
   １．０ ≦ Ｍ _T/C ≦ ３．５
   の関係を満たす
   ことを特徴とする照明装置。
3. 前記最高のランプ電力Ｗｍａｘと、前記最低のランプ電力Ｗｍｉｎとの比が
   ０＜Ｗｍｉｎ／Ｗｍａｘ≦０．７０
   であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記放電容器は、本管部と、当該本管部の両端部から延伸する細管部とからなり、前記電極部を含む電極導入体の一部は前記細管部にシール材によって封着されていると共に、前記細管部のうち、前記電極導入体が前記シール材によって封着されている封着部分において、前記放電空間側に位置する部分の外面温度は、最高のランプ電力で点灯時に９００［℃］以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の照明装置。
5. 前記ハロゲン化物の総封入量［ｍｏｌ］に対する前記ハロゲン化セリウムの封入量［ｍｏｌ］の比が、４．０［ｍｏｌ％］より小であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 前記放電空間に封入されているハロゲン化物のうち、ハロゲン化ナトリウムが一番多く含まれていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の照明装置。

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