JP4346494B2 - 放電チャンバ構成を有する高効率メタルハライドランプ - Google Patents

Description

本発明は、高輝度放電ランプに関する。より詳細には、本発明は、高い効率を有する高輝度メタルハライドランプに関する。

屋内および屋外の照明のために使用される省エネルギー照明システムの需要は増加の一途をたどっており、一般の照明アプリケーションのためにランプ効率の良いランプが開発されている。例えば、メタルハライドランプは屋内および屋外の照明のためにますます広範囲に使用されている。このようなランプは周知であり、分離された一対の電極を封入するシーリングされた光透過型放電チャンバと、通常はさらに不活性始動ガスなどの適切な活物質、および１つ以上のイオン化金属またはハロゲン化金属またはその両方を特定のモル比で含む。これらのランプは比較的低電力であり、通常の１２０ボルト実効値ポテンシャルの標準の交流電流照明ソケットに差し込んで使用し、安定器回路で（磁気的にまたは電気的に）始動電圧を与え、その後の動作中の電流を制限する。

これらのランプは通常、ある量のＣｅＩ_３およびＮａＩ（またはＰｒＩ_３およびＮａＩ）およびＴｌＩなどのハロゲン化金属と、電極間と不活性開始ガスとの間に十分な電圧降下または負荷を与えるための水銀とを含むセラミック材料放電チャンバを有する。そのようなランプは、２５０Ｗで１０５ＬＰＷという高さの効率、６０より高い演色評価数（ＣＲＩ）、２５０Ｗで３０００Ｋ〜６０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する。

当然ながら、さらに効率的なランプを使用することによって照明における電気エネルギーをさらに節約するために、さらに高いランプ効率を有する高輝度メタルハライドランプが要求される。ランプ効率は、放電チャンバの形状によって影響される。チャンバ内の電極を分離する距離とチャンバの直径との比が２未満などの過度に小さい値であると、アークとチャンバ壁との間のＮａが相対的に大量に存在することになり、生成された光の放射がそのようなＮａによって大量に吸収される。なぜなら、Ｎａの吸収線が可視光のピーク値に近いからである。他方、チャンバ内の電極を分離する距離とチャンバの直径との比が５より大などの過度に大きい値であると、放電チャンバ内でのアーク放電の開始が困難となる。なぜなら、電極間のブレイクダウン距離は相対的に大きいからである。さらに、そのようなランプは、動作中に垂直方向を向いていると比較的に性能がよくない。ランプの含有要素は、浮力が異なるので、アーク長に沿ってかなりの程度で互いに分離し、数個の色分離が現れるからである。

形状について考慮すべき別の点は、チャンバ内面の不連続を避けることである。その不連続には、例えば、チャンバ端部とチャンバ中央部分の付け合わされる位置近傍の角の存在、またはその間の同様の厚さの重複する接合壁などである。このような不連続が存在すると、ランプ動作中にチャンバプラズマ内に「最冷点」が生じる。最冷点は、チャンバ内の蒸気圧を低下させるので放射束を低減する。さらに、チャンバ端部の形状は、チャンバ壁と電極との間に十分なクリアランスを残すことによって、端部の温度がこれらの壁の構造上の一体化にダメージを与える程度に大きくならないようにしなければならない。したがって、現在使用される安定器回路によって動作可能にしつつ、良好な色を強く光放射する放電チャンバが望まれる。

本発明は、円筒状の放電チャンバを有する選択された照明器具において使用されるメタルハライドランプを提供する。放電チャンバは、一対の端部領域壁部分を内部に含む選択された体積の放電領域を境界づける選択された形状の光透過壁を有する。ここで、その端部領域壁部分のそれぞれを通って、一対の電極の対応する１つが、その内部端が該放電領域内に位置するように支持され、それらは、ある分離長で互いに分離される。これらの壁は、端部壁部分間に側面としての部分を有する。壁は、対応する有効接合内部直径を端部壁部分のそれぞれに有し、有効動作内部直径を分離長に実質的に垂直な方向に分離長にわたって有する。分離長と有効動作内部直径との比は２より大きい。端部壁部分間の壁側面の長さは、有効動作内部直径よりも長い。端部壁部分の内面は、電極の中心を含む平面との交差が滑らかであり、内面に沿った曲率半径が対応の有効接合内部直径の半分以下であり、電極の内部端部からは１ミリメートルより大きく分離する。また、放電チャンバは、結合部分の壁の厚さとその周辺部分の壁の厚さとが同一である。さらに、放電チャンバは、多結晶アルミナから構築されていてもよい。

放電チャンバは、放電領域内にハロゲン化金属などのイオン化可能物質を有する。これらのハロゲン化物は、ＣｅＩ_３、ＰｒＩ_３およびＮａＩを含む。

本発明のメタルハライドランプは、円筒状の放電チャンバと、上記放電チャンバ内に設けられ、所定の分離長で互いに分離された一対の電極と、上記放電チャンバ内に封入されたイオン化物質とを備え、上記所定の分離長は、上記放電チャンバのうち放電空間が形成される主要チャンバの内部直径の２倍より長く、上記放電チャンバの両端部の間にある側面部の長さは上記内部直径よりも長く、前記主要チャンバの内面と上記放電チャンバの両端部の内面とは滑らかに結合し、上記放電チャンバの両端部のそれぞれの内面に沿った曲率半径は、上記内部直径の半分以下であり、上記放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は上記一対の電極のうちの対応する電極の端部から１ミリメートルより大きく離れている。

上記放電チャンバは、多結晶アルミナを含む壁から形成されてもよい。

上記所定の分離長と上記内部直径との比は５以下であってもよい。

上記所定の分離長と上記内部直径との比は５より大きくてもよい。

上記イオン化物質はＣｅＩ_３およびＮａＩを含んでもよい。

上記イオン化物質はＰｒＩ_３およびＮａＩを含んでもよい。

上記放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は半球形状であってもよい。

本発明によれば、放電チャンバの両端部の内面と、放電チャンバのうちの所定の分離長にわたる位置の内面とは滑らかに結合している。結合部に角および突起等が存在しないことにより結合部近傍の温度低下が防止され、それにより、最冷点の発生を防止することができる。その結果、ランプ効率を増加させることができる。

また、本発明によれば、放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は、一対の電極のうちの対応する電極の端部から１ミリメートルより大きく離れている。これにより放電チャンバの破損を防止することができる。

図１にメタルハライドランプ１０の部分断面図を示す。メタルハライドランプ１０は、従来のエジソン型口金１２にはめ込まれた球状の、透明硼珪酸塩ガラス封体部１１（図中では一部が裁断されている）を有する。ニッケルまたは軟鋼の引込電極ワイヤ１４および１５は、それぞれ口金１２の２つの電気的に分離された電極金属部分のうちの対応する１つから、口金１２に位置する硼珪酸塩ガラスフレア１６を通り抜けて、封体部１１の長軸に沿って封体部１１の内部へ延びる。電気アクセスワイヤ１４および１５は、まず封体部長軸の一方の側からそれに沿ってフレア１６を抜け、封体部１１のさらに内部に位置する部分を有する。封体部１１の内部にあるアクセスワイヤ１４および１５のそれぞれの一部の残りの部分は、初期方向から鋭角に曲がり、曲がったアクセスワイヤ１４は、それからいくらかさらに延びたところで終端し、多少封体部長軸と交差する。

しかし、アクセスワイヤ１５は、フレア１６を抜けて第１の曲げを有し、封体部長軸から離れる方向に延び、再び曲がって次の部分を有する。この部分は封体部長軸に実質的に平行に延び、さらに直角に再び曲がり、封体部長軸に実質的に垂直に延び、口金１２にはめ込まれた端部の反対の封体部１１の他端の近傍で封体部長軸に多少交差する。ワイヤ１５の封体部長軸に平行に延びる部分は、ガス不純物を捕捉するための従来のゲッタ１９を支持する。ワイヤ１５はさらに２回直角に曲がり、封体部長軸に交差する上記したワイヤ１５の部分の下にかつ平行に短い端部を残す。この短い端部は最後に、封体部１１の口金１２から遠い端部の硼珪酸塩ガラスディンプル１６’に固定される。

メタルハライドランプ１０はセラミック放電チャンバ２０を備える。セラミック放電チャンバ２０は、可視光に対して透明な多結晶主アルミナ壁などのセラミック壁を有するシェル構造として含まれる部分の周りに構成される。図１に１つの可能な構成を示し、図２により詳細に示す。チャンバ２０は、一対の小さな内径および外径を有するセラミック切頭円筒シェル部（管）２１ａおよび２１ｂを有する。各フレアは内部端で、一対の丸みを帯びたシェル構造端部２２ａおよび２２ｂ（セラミック放電チャンバ２０の両端部）のうちの対応の１つに向かう。丸みを帯びたシェル構造端部２２ａおよび２２ｂは、その間の主中央部チャンバシェル構造２５に滑らかに結合（すなわち結合部分の壁の厚さとその周辺部分の壁の厚さとが同一である）し、チャンバ２０の両端部において対応する多少半球形のシェルを与える（管２１ａおよび２１ｂを除く）。シェル構造端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれの内面と主中央部チャンバシェル構造２５の内面とは滑らかに結合している（すなわち結合部分の内面部およびその近傍の内面部に角および凸部等が無い）。これにより、組み合わされた異なる部品の重複する壁構造の存在なしに封入内部空間の周りに単一の単体チャンバ構造が完全に形成される。主中央部分チャンバ構造２５は、管２１ａおよび２１ｂの直径に対して、より大きな直径の切頭円筒シェルをチャンバ端の間に有する。そのような構造は、アルミナ粉を固めて出来た粉成形体を焼結することによって形成される。あるいは、構造２５、端部２２ａおよび２２ｂ、ならびに管２１ａおよび２１ｂを別々に同じ方法で形成し、その後、焼結によってその端部表面でいっしょに結合して、やはり重複壁構造を回避する。

チャンバ２０の主中央部分チャンバ構造２５に対して直角切頭円筒形シェル構造の場合、その切頭円筒シェルの回りの内面の半径はＲで示される。シェル構造２０が異なる閉壁中央部２５形状を有する場合、平均の内部半径はまたＲで示される。半球形を有する端部２２ａおよび２２ｂに対して、半球内面の半径Ｒ_ｈは、主中央部チャンバ構造に対する円筒形シェル構造の第１例におけるＲに等しく、別の閉壁形状の第２例におけるＲ±ΔＲに等しい（ここで、ΔＲは主中央部構造２５の両端に生じる平均半径からのずれであり、その平均よりも大きいかまたは小さいかのいずれでもあり得る）。すなわち、構造２５の内面の対称長軸を含む任意の平面および端部２２ａおよび２２ｂのいずれかの内部半球表面の交差によって形成される平面における半円の曲率半径は、第１例におけるＲおよび第２例におけるＲ±ΔＲに等しい（すなわちセラミック放電チャンバ２０の両端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれの内面は半球形状である）。なお、本発明の実施の形態では、端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれの内面に沿った曲率半径は内部直径（実効内径）２Ｒの半分以下である。

チャンバ２０の封入空間の全長は、管２１ａおよび２１ｂと端部２２ａおよび２２ｂの対応の１つとの継ぎ目の間の長さであり、Ｌ_ｃで示される。チャンバ２０の主中央部チャンバ構造２５の長さは、端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれとの継ぎ目の間の長さ（すなわち放電チャンバ２０の両端部の間にある側面部の長さ）であり、Ｌ_ｃｃｐで示される。Ｌ_ｃｃｐは内部直径２Ｒよりも長い。

ニオブのチャンバ電極相互接続ワイヤ２６ａおよび２６ｂは、それぞれ細管２１ａおよび２１ｂのうちの対応の１つを延び出る対応の導出ワイヤに軸方向に溶接により付着される。これにより、ワイヤ２６ａおよび２６ｂはそれぞれ、封体部長軸に交差する端部において第１例のアクセスワイヤ１４に達し、溶接によって付着され、封体部長軸に交差するように上述されたチャンバ２０の遠い端部を最初に通過する端部において第２の例のアクセスワイヤ１５に達し、溶接によって付着される。この構成の結果、チャンバ２０はアクセスワイヤ１４および１５のこれらの部分の間に位置および支持されるので、その長軸は封体部長軸とほぼ一致し、電力がアクセスワイヤ１４および１５を介してチャンバ２０に供給されることが可能となる。

図２は、主中央部チャンバシェル構成２５、シェル構造端部２２ａおよび２２ｂ、ならびに端部２２ａおよび２２ｂから延びる管２１ａおよび２１ｂによって与えられる境界壁内に含まれる放電領域を示す図１の放電チャンバ２０の拡大断面図である。ガラスフリット２７ａは、アルミナ−モリブデン導出ワイヤ２９ａを管２１ａの内面に貼付する（ワイヤ２９ａの通る相互接続ワイヤ開口部を密封する）。したがって、ワイヤ２９ａは、動作中のチャンバ２０の主要体積部のプラズマ形成による化学侵食に耐えることができ、管２１ａおよびガラスフリット２７ａの熱膨張特性に比較的近く一致する熱膨張特性を有し、上記のように溶接によって導出ワイヤ２６ａの一端に接続される。導出ワイヤ２９ａの他端は、溶接によってタングステン主電極シャフト３１ａの一端に接続される。

さらに、タングステン電極コイル３２ａは、第１主電極シャフト３１ａの他端の先端部に溶接によって一体化および装着され、電極３３ａが主電極シャフト３１ａおよび電極コイル３２ａによって構成される。一対の電極３３ａおよび３３ｂはセラミック放電チャンバ２０内に設けられ、所定の分離長（電極間の距離）Ｌ_ｅで互いに分離されている。電極３３ａは、ハロゲン化プラズマの化学侵食に相対的によく耐えつつ、良好な電子の熱電子放射を得るためにタングステンから構成される。導出ワイヤ２９ａは、電極３３ａを放電チャンバ２０の主体積に含まれる領域内の所定位置に配置するように機能する。相互接続ワイヤ２６ａの典型的な直径は１．２ｍｍであり、電極シャフト３１ａの典型的な直径は０．６ｍｍである。分離長Ｌ_ｅは、セラミック放電チャンバ２０の内部直径２Ｒ（または内部直径２Ｒ±２ΔＲ）の２倍より長い。

同様に、図２において、ガラスフリット２７ｂは、アルミナ−モリブデン導出ワイヤ２９ｂを管２１ｂの内面に貼付する（ワイヤ２９ｂの通る相互接続ワイヤ開口部を密封する）。したがって、ワイヤ２９ｂは、動作中のチャンバ２０の主要体積部のプラズマ形成による化学侵食に耐えることができ、管２１ｂおよびガラスフリット２７ｂの熱膨張特性に比較的近く一致する熱膨張特性を有し、上記のように溶接によって導出ワイヤ２６ｂの一端に接続される。導出ワイヤ２９ｂの他端は、溶接によってタングステン主電極シャフト３１ｂの一端に接続される。タングステン電極コイル３２ｂは、第１主電極シャフト３１ｂの他端の先端部に溶接によって一体化および装着され、電極３３ｂが主電極シャフト３１ｂおよび電極コイル３２ｂによって構成される。導出ワイヤ２９ｂは、電極３３ｂを放電チャンバ２０の主体積に含まれる領域内の所定位置に配置するように機能する。相互接続ワイヤ２６ｂの典型的な直径は１．２ｍｍであり、電極シャフト３１ｂの典型的な直径は０．６ｍｍである。電極３３ａおよび３３ｂ間の距離はＬ_ｅで示され、構造２５の内面の対称長軸を含む任意の平面はこれらの電極の長軸中心を通る。

内面の端部においてまたはその近傍に通常生じる角による内面の不連続を有する放電チャンバ２０の構成では、そのような不連続の近傍に存在する構造壁材料の量が滑らかな壁に沿った位置の量よりも大きい。したがって、端部は主中央部チャンバ構成２５に結合された円形ディスクとして形成されるので平坦であり、構造２５に結合するディスク結合部の周縁の回りおよび細管２１ａおよび２１ｂに結合するこれらのディスクの内部開口部の回りで直角の角が形成される。ディスクではなく切頭円錐を使用して端部がそれぞれ主中央部チャンバ構成２５と細管２１ａおよび２１ｂの対応する１つとの間に先細りするように延びるようにした場合でも、上記と同じ位置で角が、より鈍角であるが、形成される。このような角の近傍におけるさらなる壁構造は、そのような領域における熱損失を増加させ、その近傍における温度を低下させるので、そのような位置の周辺に１以上の「最冷点」が生じる。チャンバ２０は、単一の構造に形成された細管２１ａおよび２１ｂ、端部構造２２ａおよび２２ｂ、ならびに中央部構造２５に対して滑らかな壁を有することによって、上記の結果となることを回避する。当然ながら、滑らかな壁の単一構造ではなく、この構造が、独立した中央ボディ部、独立した端部および細管部から形成され、これらの部分が部分的に１つが別の１つに含まれるように組み立てられる場合は、各部分の結合部において壁が重なり合う構造が形成されるので、これらの重なり合う壁の位置において壁材料が非常に付け加わるので、それに応じて「最冷点」が生じる。

そのような最冷点は上記放電チャンバの動作を決定する。なぜなら、チャンバ内に含まれる構成要素の蒸気圧は最冷点温度に直接左右され、「最冷点」のために蒸気圧が下がると、チャンバ内に生じるアーク放電に寄与する（したがって、放射に利用可能な）ハロゲン化金属塩物質の量が減る。したがって、滑らかに形状化され、突起のない壁シェル構造を有するチャンバを使用して壁構造材料の局所的に体積密度がより大きくなるような位置ができるのを回避することによって、そのような最冷点を排除するか、または少なくともチャンバ最冷点位置における熱損失の割合を低減させてチャンバ最冷点の温度を有効に上昇させることで、ランプ効率を増加させる。

さらに、丸みのある端部構造２２ａおよび２２ｂはそれぞれ、動作中に電極において発生する熱がこれらの端部構造にダメージを与えないように電極を収容する必要がある。そのようなダメージを回避するためには、丸みのあるシェル構造端部２２ａおよび２２ｂの温度が約１２５０℃より下である必要がある。電極３３ａおよび３３ｂは通常、チャンバ２０の封入空間に最も入り込んだその端部において約２３００℃〜２５００℃で動作するので、この端部構造に対する温度要件は、電極３３ａおよび３３ｂの内部端部が丸みのあるシェル構造端部２２ａおよび２２ｂの対応する１つの壁からの距離が少なくとも最小限離れている（通常、内部に位置する）を必要とする。分離距離が１ｍｍ未満であると、壁の温度が過度に上昇し、チャンバ２０のシェル構造壁が割れやすくなる。したがって、実用的な最小分離距離は、約１ｍｍ以上を維持しなければならないので、チャンバ２０およびランプ１０の許容可能な長寿命を提供するためには端部２２ａおよび２２ｂの半球半径がＲ_ｈ＞１ｍｍに制限される。本実施の形態では、セラミック放電チャンバ２０の両端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれの内面は前記一対の電極３３ａおよび３３ｂのうちの対応する電極の端部から１ミリメートルより大きく離れている。両端部２２ａおよび２２ｂのそれぞれの内面と、前記一対の電極３３ａおよび３３ｂのうちの対応する電極の端部との間の距離は、１ｍｍより長く、且つ３Ｒ_ｈ以下（この例では６ｍｍ以下）が望ましい。

図３に示す棒グラフは、先細りまたは平坦なディスクチャンバ端部を使用するチャンバと比較した場合の、放電チャンバのための滑らかに丸みのある半球形状端部シェル構造を使用することで達成された相対的なランプ効率の向上を示す。このグラフに示すこれらのチャンバはすべて、電極分離距離Ｌ_ｅ対主中央部チャンバ構造内面直径２Ｒの選択比がほぼ同じであり、この選択比は４．５〜４．８の範囲にある。対応するデータを以下の表に示す。

図４は、滑らかに丸みのある半球形状端部シェル構造を有するチャンバを備えるランプについての、ランプ効率対、電極分離距離Ｌ_ｅ対主中央部チャンバ構造内面直径２Ｒの選択比のプロットを示すグラフである。このグラフから明らかなように、ランプ効率は、４より低くなるＬ_ｅ／２Ｒに対して急激に降下し、５を超えて大きくなるＬ_ｅ／２Ｒに対してはほとんど向上しない。しかし、Ｌ_ｅ／２Ｒが５を超えて大きくなる場合は、電極分離距離Ｌ_ｅの値が大きくなるにつれ、チャンバ内に提供される活物質の電極間経路にわたる電圧ブレイクダウンを開始させて光を生成するアーク放電を始めるために放電チャンバ電極間に外部から生成し印加される電圧が大きくなる。

上記のような構成を有するランプは、１５０Ｗ消費で１４０ルーメン／ワット（ＬＰＷ）、２５０Ｗで１４５ＬＰＷという高い視感度効率を示す。後者の場合、演色評価数（ＣＲＩ）は６０より高く、相関色温度（ＣＣＴ）は３０００Ｋ〜６００Ｋである。上記のようなランプは、放電チャンバ内にイオン化物質としてハロゲン化金属（希土類元素対ナトリウムのモル比が５〜２０でＣｅＩ_３およびＮａＩを含む）を含む。場合によっては、他のハロゲン化金属を共に含む。あるいは、ＣｅＩ_３およびＮａＩの代わりにＰｒＩ_３およびＮａＩを希土類元素対ナトリウムのモル比が５〜２０で含み、やはり場合によっては、他のハロゲン化金属を共に含む。電極間に十分な電圧降下または負荷を提供する水銀と同様に、キセノンがまた、ブレイクダウン開始ガスとしてチャンバ内に提供される。

本発明の一つの実施形態においては、２＜Ｌ_ｅ／２Ｒ≦５である。この場合には、ランプから発せられる光が黒体放射体から発せられる光に近くなるとともに、安定したアーク放電が得られる。また、２＜Ｌ_ｅ／２Ｒ≦５のとき、セラミック放電チャンバ２０内に提供されるイオン化物質はＣｅＩ_３およびＮａＩを含むことにより、ランプ効率がさらに高まると共に、低い色温度を得ることができる。

本発明の別の実施形態においては、５＜Ｌ_ｅ／２Ｒであり、この場合には、ランプ効率をさらに高めることができる。また、５＜Ｌ_ｅ／２Ｒのとき、セラミック放電チャンバ２０内に提供されるイオン化物質はＰｒＩ_３およびＮａＩを含むことにより、ランプ光により強い白色感が得られると共に、高い色温度を得ることができる。

例えば、上記滑らかな壁の丸みのある端部構造ランプの１実施形態は、半球形状端部構造を有しかつ２５０Ｗの定格ランプ電力を有する多結晶アルミナから構成される放電チャンバを有する。放電チャンバ封入空間の全長Ｌ_ｃは約３４ｍｍであり、電極の先端を分離するＬ_ｅ（放電アークの長さを設定する）は約２９ｍｍであり、かつ主中央部チャンバ構造の内面直径Ｄ（＝２Ｒ）は約７ｍｍであるので、Ｌ_ｅ／Ｄ＝４．１すなわちＬ_ｅ／Ｄ＞２となる。放電チャンバ内に含まれる放電領域内に提供される活物質の量については、５．６ｍｇのＨｇおよび１５ｍｇのハロゲン化金属ＣｅＩ_３およびＮａＩ（モル比１：１０．５）が含まれた。さらに、室温における圧力が２６０ｍｂａｒのキセノンが開始ガスとして機能するように放電領域内に提供された。このランプは、主中央部チャンバ構造の内面の対称長軸を水平位置にして動作した場合に、１４４ＬＰＷの視感度効率を有する。ランプによって放射された光は３７８０ＫのＣＣＴおよび７１のＣＲＩを有した。

別の例において、ランプには、同じ材料および一般形状を有し、定格電力が２５０Ｗ、封入空間の全長Ｌ_ｃが約３４ｍｍ、電極先端分離距離Ｌ_ｅ（放電アークの長さを設定する）が約３２ｍｍ、かつ主中央部チャンバ構造の内面直径Ｄ（＝２Ｒ）は約７ｍｍであるので、Ｌ_ｅ／Ｄ＝４．６すなわちやはりＬ_ｅ／Ｄ＞２となる、放電チャンバを有する。ここで、放電チャンバ内に含まれる放電領域内に提供される活物質の量については、４．０ｍｇのＨｇおよび１５ｍｇのＣｅＩ_３およびＮａＩ（モル比１：１１．４）が含まれた。やはり、圧力が２６０ｍｂａｒのキセノンが開始ガスとして機能するように放電領域内に提供された。このランプは、１４０ＬＰＷの視感度効率、３１５０のＣＣＴおよび５６のＣＲＩを有した。

別の例において、ランプには、同じ材料および一般形状を有し、定格電力が１５０Ｗ、封入空間の全長Ｌ_ｃが約２７．５ｍｍ、電極先端分離距離Ｌ_ｅ（放電アークの長さを設定する）が約２５ｍｍ、かつ主中央部チャンバ構造の内面直径Ｄ（＝２Ｒ）は約５．２ｍｍであるので、Ｌ_ｅ／Ｄ＝４．８すなわちやはりＬ_ｅ／Ｄ＞２となる、放電チャンバを有する。ここで、放電チャンバ内に含まれる放電領域内に提供される活物質の量については、１．８ｍｇのＨｇおよび１０ｍｇのＣｅＩ_３およびＮａＩ（モル比１：１９．７）が含まれた。やはり、圧力が２６０ｍｂａｒのキセノンが開始ガスとして機能するように放電領域内に提供された。このランプは、１４０ＬＰＷの視感度効率、３４００のＣＣＴおよび６４のＣＲＩを有した。

半球形状に続いて内面および外面を滑らかに丸みを付けて、主中央部チャンバ構造２５の内面の対称長軸を含む任意の平面と端部のいずれかの半球内面との交差によって半円が形成されるようにされた端部シェル構造２２ａおよび２２ｂの代わりに、他の形状の端部シェル内面を使用して丸みのある端部を提供することも可能である。図５に、そのような別の実施形態の、上記チャンバ２０と同じ材料の滑らかな壁を有する単一放電チャンバ２０’を示す。ここで、端部シェル構造２２ａ’および２２ｂ’それぞれの内面および外面は、細管２１ａおよび２１ｂの近傍を除いて、回転放物面をなす。構造２２ａ’および２２ｂ’の開放端における内面の半径は、円筒中央部２５の半径Ｒ、または構造２５の異なる対称閉壁形状のＲ±ΔＲのいずれかに等しくてもよい。

したがって、切頭の平面の両側が２Ｒ（中央シェル構造２５の閉壁形状が対称であるが円筒とは異なる場合はＲ±ΔＲ）だけ離れた切頭放物線が、主中央部チャンバ構造の内面の対称長軸を含む任意の平面と端部のいずれかの回転放物面内面（および外面（より大きな切頭平面の分離を有する））との交差によって形成される。このように、上記交差平面の放物曲線の曲率半径は、Ｒ（中央シェル構造２５の閉壁形状が円筒とは異なる場合はＲ±ΔＲ）と同じであるが、このような滑らかな連続曲線がその曲線の閉端部（細管２１ａおよび２１ｂの交差を無視する）により接近する点でＲ（またはＲ±ΔＲ））未満となる。放電チャンバ２０’は、端部シェル２２ａ’および２２ｂ’の曲がった部分を電極３３ａおよび３３ｂの対応する１つからより離れるように大きく距離をとっている。

本発明を実施形態を参照して記載してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱せずに形態および詳細を変更し得ることが当業者に理解される。

本発明によれば、放電チャンバの両端部の内面と、放電チャンバのうちの所定の分離長にわたる位置の内面とは滑らかに結合している。結合部に角および突起等が存在しないことにより結合部近傍の温度低下が防止され、それにより、最冷点の発生を防止することができる。その結果、ランプ効率を増加させることができる。

また、本発明によれば、放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は、一対の電極のうちの対応する電極の端部から１ミリメートルより大きく離れている。これにより放電チャンバの破損を防止することができる。

このように本発明は、高輝度メタルハライドランプ等の放電ランプに特に有用である。

内部にセラミック放電チャンバを有する本発明のメタルハライドランプの一部断面を示す側面図である。 図１の放電チャンバの拡大断面図である。 ランプ効率（ＬＰＷ）対放電チャンバ形状の棒グラフである。 本発明の典型的なランプについての、ランプ効率（ＬＰＷ）対、放電チャンバ電極分離距離対有効直径の選択比のプロットを示すグラフである。 図１のランプとは別の放電チャンバの拡大断面図である。

符号の説明

２０ セラミック放電チャンバ
２１ａ、２１ｂ セラミック切頭円筒シェル部
２２ａ、２２ｂ シェル構造端部
２５ 主中央部チャンバシェル構造

Claims (7)

1. 円筒状の放電チャンバと、
   前記放電チャンバ内に設けられ、所定の分離長で互いに分離された一対の電極と、
   前記放電チャンバ内に封入されたイオン化物質と
   を備え、
   前記所定の分離長は、前記放電チャンバのうち放電空間が形成される主要チャンバの内部直径の２倍より長く、
   前記放電チャンバの両端部の間にある側面部の長さは前記内部直径よりも長く、
   前記主要チャンバと円筒状の前記放電チャンバの両端部の内面とは滑らかに結合し、
   前記放電チャンバ両端部のそれぞれの内面に沿った曲率半径は、前記内部直径の半分以下であり、
   前記放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は前記一対の電極のうちの対応する電極の端部から１ミリメートルより大きく離れている、メタルハライドランプ。
2. 前記放電チャンバは、多結晶アルミナを含む壁から形成される、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
3. 前記所定の分離長と前記内部直径との比は５以下である、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
4. 前記所定の分離長と前記内部直径との比は５より大きい、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
5. 前記イオン化物質はＣｅＩ_３およびＮａＩを含む、請求項３に記載のメタルハライドランプ。
6. 前記イオン化物質はＰｒＩ_３およびＮａＩを含む、請求項４に記載のメタルハライドランプ。
7. 前記放電チャンバの両端部のそれぞれの内面は半球形状である、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
   

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