WO2005010921A1

WO2005010921A1 - メタルハライドランプ

Info

Publication number: WO2005010921A1
Application number: PCT/JP2004/010789
Authority: WO
Inventors: Atsushi Utsubo; Hiroshi Nohara; Yukiya Kanazawa; Yoshiharu Nishiura; Kiyoshi Takahashi; Makoto Kai; Makoto Horiuchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2005-02-03
Also published as: EP1650785A1; JP3737102B2; CN1745454A; EP1650785B1; US7468585B2; EP1650785A4; CN100390923C; US20060170363A1; DE602004025118D1; JPWO2005010921A1; ATE455363T1

Abstract

　本発明のメタルハライドランプは、セラミックから形成された発光管と、一対の対向する電極とを備えている。このランプは、発光管の内部に封入されたＰｒ（プラセオジム）のハロゲン化物、Ｎａ（ナトリウム）のハロゲン化物、およびＣａ（カルシウム）のハロゲン化物を有しており、Ｐｒのハロゲン化物の封入量Ｈｐ［ｍｏｌ］、Ｎａのハロゲン化物の封入量Ｈｎ［ｍｏｌ］、およびＣａのハロゲン化物の封入量Ｈｃ［ｍｏｌ］が、０．４≦Ｈｃ／Ｈｐ≦１５．０、および３．０≦Ｈｎ／Ｈｐ≦２５．０の関係を満たす。

Description

明細書

メタルハラィドランプ

技術分野

本発明は、屋外 ·高天井等に用いられるメタルハライドランプに関する。背景技術

近年、メタルハライドランプの発光管材料として、セラミックを用いたセラミックメタル八ライドランプの開発が盛んである。セラミック製の発光管は、石英製の発光管と比較して、発光材料との反 ^が少なく、耐熱性に優れているという特長がある。

この特長をいかして、石英に比べて高温で動作させることが可能となり、より高い効率で演色性に優れてメタルハラィドランプを実現することができる。

セラミック発光管を用いメタルハライドランプの一例として、特表 2000— 51 1689号公報に開示されているようなランプがある。このランプは、セラミック発光管内に Na (ナ卜リウ厶） T 1 (タリウム）、 Dy (デイスプロシゥ厶）、 Ho (ホルミゥム）のうち少なくとも一つのハロゲン化物に加え、 C a I ₂ (沃化カルシウム）を封入することにより、平均演色評価数 R aが 9〇以上の良好な演色性と、相関色温度 3900K〜420〇Kの白色光を備えメタル八ライドランプである。しかしながら、上記の特表 2000— 51 1 689号公報に記載されているメタル八ライドランプの効率は、ランプの定格電力

(lamp power rating) が 1 50W (ワット）の場合に 85L PW ~90 L PW程度であり、石英管を使用する場合より高い効率を発揮する。ここで、「LPW」とは「L ume n P e r Wa t t」の頭文字を取ったもので、「 I m/W」の単位を有する。

近年、省エネルギーの観点から、従来のメタルハライドランプよりも効率の高い光源が望まれている。高圧ナ卜リウ厶ランプの効率は約 1 1 OL PW (電力定格 1 80Wの場合）と非常に高いが、 R aが約 25であり、演色性が乏しい。このため、高圧ナ卜リウムランプは、店舗ゆ高天井等に用いられることはあまりなく、道路灯などに使用されている。

このように店舗ゆ高天井の照明には、ランプの効率のみならず、演色性に優れていることち重視されるが、一般に、光源の高効率化を達成しょうとすると、視感度の高い緑系の発光が強められるため，演色性が低下してしまう。すなわち、高効率化と高演色性の両立は非常に困難とされている。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされ ^ちのであり、その目的とするところは、平均演色評価数 R aが了 0以上、好ましくは 85以上となる良好な演色性を保ちながら、従来のメタル八ライドランプの効率（典型的には 90LPW) に比べて 1 0%以上は高い効率 (1 OOLPW以上）を示すメタル八ライドランプを提供することにある。 1 0%の効率向上（光束増加）は、人間が若干の明るさ増加を感じることができる最低レベルである。ま、平均演色評価数

R a 70以上という条件は、一般に工場などで作業をする場合に物の色を識別するに良好な演色性をちたらすちのであると考える。

発明の開示

本発明のメタルハラィドランプは、セラミックから形成された発光管と、一対の対向する電極とを備えたメタルハライドランプであつて、前記発光管の内部に封入された P r (プラセオジム）のハロゲン化物、 N a (ナトリウム）の八ロゲン化物、および C a (カルシゥ厶）の八ロゲン化物を有しており、前記 P rのハロゲン化物の封入量 H p [mo l ] 、前記 N aのハロゲン化物の封入量 H n [m o l ] 、および前記 C aのハロゲン化物の封入鼉 H c [mo l ] が、

〇. 4≤H c/H p≤ 1 5. 〇、および 3. 0≤H n/H p≤25.

Oの関係を満たしている。

好ましい実施形態において、前記 P 「のハロゲン化物、前記 N a のハロゲン化物、および前記 C aのハロゲン化物の封入量は、いずれも、 1 . 〇m g/ c m³以上である。

好ましい実施形態において、〇. 4≤H c/H p≤4. 了である。好ましい実施形態において、 1 1 . 9≤H c/H p≤ 1 5. 〇である。

好ましい実施形態において、前記発光管の内径を D (mm) 、前記電極先端間距離を L (mm) としたとき、 4≤ L/D≤ 9の関係を満たしている。

好ましい実施形態において、前記発光管を収納する外管を備え、前記発光管と前記外管との間が 1 k P a以下の減圧状態に保たれてし、る。

好ましい実施形態において、平均演色評価数 R aが 70以上、ランプ効率が 1 OOL PW以上である。

本発明の照明装置は、上記いずれかのメタル八ライドランプと、前記メタル八ライドランプの調光を行なう手段とを備えている。

好ましい実施形態において、前記手段は、前記メタル八ライドランプの電極に電力を供給する電子安定器を有し、前記電子安定器は、前記電力を定格の 25%から前記定格までの範囲で調節することがでさる。図面の簡単な説明

図 1は、セラミック発光管の構成を内部に有する本発明のアーク放電八ロゲン化金属ランプの側面図である。

囡2は、図 1の発光管 20の拡大した断面図である。

図 3は、本発明ランプについての、ランプ効率（LPW) と、発光管電極間長さ対内径の比（L/D) との関係を示す図である。

図 4は、本発明ランプについての、 C aの八ロゲン化物量と P r のハロゲン化物量との mo I比による、ランプ効率（L PW) および平均演色評価数（R a) との関係を示す囡である。

図 5は、本発明の典型的なランプについて、 30Wから 1 50W まで調光した場合の色温度の変化を示す図である。

図 6 (A) ~ (G) は、本発明ランプの発光管の一実施形態の断面を示す図である。

図 7は、本発明によるメタル八ライドランプと電子安定器とを備えたシステム（照明装置）の構成例を示すブロック回路図である。発明を実施するための最良の形態本発明のメタル八ライドランプは、発光管の内部に封入された P r (プラセオジム）のハロゲン化物、 N a (ナ卜リウム）のハロゲン化物、および C a (カルシウム）のハロゲン化物を有しており、

P rの八ロゲン化物の封入量 H p [mo l ] 、 N aの八ロゲン化物の封入量 H n [mo l ] , C aのハロゲン化物の封入量 H c [mo

1 ] の間に以下の関係が同時に成立している。

3. 0≤H n/H p≤25. 〇 · · · （式 1 ) 〇. 4≤H c/H p≤ 1 5. 0 · · · (式 2) 本発明では、上記の式 1 および式 2を満足する比率で、 P rの八ロゲン化物、 N aのハロゲン化物、および C aの八ロゲン化物をセラミック製発光管内に封入している点に主る特徴点を有しているこのことにより得られる効果の詳細については、後述する実施例の作用効果を説明する際に併せて説明する。

以下、図面を参照しながら、本発明によるメタル八ライドランプの好ましい実施形態を説明する。

まず、図 1 を参照する。図 1 は、本実施形態のメタルハライドランプ 1 〇の構成を示す図である。この図は、球状ホウケィ酸外管 1 1がエジソン型の金属口金 1 2にはめ込まれた状態を示している。本実施形態のメタル八ライドランプ 1 0は、透明な外管 1 1 と、外管 1 1 の内部に収容されセラミック発光管 20とを備えている口金 1 2にはホウケィ酸ガラスフレア（外管長軸通過フレア） 1 6が取り付けられており、外管 1 1 の長軸方向の軸（図 1 の点線 1 04) に沿って外管 1 1 の内部へと延びている。

口金 1 2の内側には、電気的に絶縁された一対の電極金属部分 (不図示）が設けられており、各電極金属部分からは、ホウケィ酸ガラスフレア（外管長軸通過フレア） 1 6を通って、引き込み電極ワイヤ 1 4および 1 5 (アクセスワイヤ）が外管 1 1の内部で平行に延びている。ワイヤ 1 4および 1 5は、例えばニッケルまたは軟鋼から形成されている。

ワイヤ 1 5のうち、外管長軸 1 0 4に対して平行な部分は、ランプの動作時にワイヤ 1 5の表面から光電子が発生しないよに、酸化アルミニウムセラミックチューブ 1 8の内部を通っている。ま、ワイヤ 1 5の外管長軸 1 0 4に対して平行な部分は、ガス不純物を捕捉（吸着）するためのゲッター 1 9を支持している。

セラミック発光管 2〇は、後述するように多様な構成をとり得る c 図 1 に示す発光管 2〇の構成は一例に過ぎない。図示されている発光管 2 0は、可視光に対して半透明である多結晶アルミナ壁を有するシェル構造を有している。

この発光管 2 0は、本管 2 5と、 1対の小さな内径/外径セラミック切頭円筒シェル部分 2 1 ( 「チューブ 2 1」と称してち良い）とを有している。チューブ 2 1 は、本管 2 5の 2つの開口端部のそれぞれに焼き嵌めされている。

発光管 2 0は、イツ卜リウムーアルミ二ゥムーガーネッ卜（いわゆる Y A G ) 、窒化アルミ、アルミナ、イツ卜リア、ジルコニァなどの材料から好適に形成され得る。

次に、図 2を参照しながら、発光管 2 0の構成を詳細に説明する ₍ 図 2は、図 1の発光管 2 0を拡大した断面図である。

図 2に示す発光管 2 0の本管 2 5は、内径 Dのシェル部分 1 〇 1 , チューブ 2 1 に接続される一対の円筒シェル部分 1 〇2、および、シェル部分 1 0 1 と各円筒シェル部分 1 0 2とを連結する一対の円錐シェル部分"！〇3を有している。

各チューブ 21からは、例えば二オビゥ厶から形成されるリード線 26が外側にチューブ 21から延びている。 2本のリード線 26 は、それぞれ、図 1に示すワイヤ 1 4、 1 5を電気的に接続され、ランプ電力を供給するための導線として用いられる。

2本のリード線 26の一方は、図 1に示すようにワイヤ 1 4が外管長軸 1 04と交差する位置で、溶接によってワイヤ 1 4に接続されている。 2本のリード線 26の他方は、図 1に示すようにワイヤ 1 5が外管長軸 1 04と交差する位置で、溶接によってワイヤ 1 5 に接続されている。このように発光管 20は、ワイヤ 1 4およびヮィャ 1 5との溶接部分の間に配置され、発光管 20の長さ方向の軸が外管長軸 1 04とほぼ一致するように支持されている。こうして、ランプ動作に必要な入力電力は、ワイヤ 1 4、 1 5を介して発光管 20のリード線 26に供給される。

リード線 26は、ガラスフリット 27によってチューブ 21の内表面に固定され、封止されている。このため、リード線 26の熱膨張特性（線膨張係数）は、チューブ 21およびガラスフリツ卜 2了の熱膨張特性（線膨張係数）に近いことが好ましい。

チューブ 21の内側には、モリプデン引き込みワイヤ 29が配置されている。ワイヤ 29の一端は、リード線 26の一端に溶接によつて接続され、他端はタングステン主電極軸 31の一端に溶接によつて接続されている。主電極軸 31の他端（先端部分）には、タングステンコイルからなる電極 32が設けられ、溶接によって主電極 31 と一体化されている。

リード線 26の直径は、例えば 0. 9mmである。主電極軸 31 の直径は、例えば 0. 5mmである。これらのサイズは用途に麻じて適宜適切な大きさに変更可能である。

本実施形態のランプの構成を規定するパラメータのうちで特に重要なちの、発光管 2 0の 2つの電極 3 2の間の長さまたは距離「L (電極間距離）」、および、電極間における本管 2 5の内径「D」によって定義される比 L Z Dである。

本実施形態では、 1 対の電極 3 2の先端部の中心を結 '直線 ( 「電極間直線」と称することにする）に沿って電極間距離 Lが測定される。一方、本管 2 5の内径 Dは、この電極間直線に実質的に直交する「平面」に沿って測定される。本明細書において、「実質的に直交する」場合には、上記の「平面」に対して「電極間直線」が正確に直交する場合のみならず、この「平面」と「電極間直線」とが直角から僅かにずれた角度で交差している場合を含む。具体的には、本管 2 5の形伏ゆ、本管 2 5の内部における電極 3 2の位置が図 2に示すものから変化した場合、内径を規定する平面（本管 2 5の内壁面に垂直な面）と電極間直線との関係が「垂直」から外れる場合がある。このように内径 Dを規定する面と電極間直線とが正確に直交しない場合でも、そのことに起因して発光特性の低下が通常のランプ設計において問題にならない程度であれば良い。

後述するように、 L Z Dは、発光管 2 0から放射される光の量、活性材料原子の励起伏態の分布、材料輝線の広がり等に影響する常用なパラメータである。

以下、本実施形態に係るメタル八ライドランプの具体的な実施例を説明する。なお、以下に説明する各実施例では、図 6 ( D ) に示す形状の発光管を使用している。この発光管は、管壁構造の両端が半球となるように切断された直円柱の断面を有している。

(実施例 1 ) 以下、本発明によるメタル八ライドランプの第 1の実施例を説明する。

本実施例のメタル八ライドランプの基本的な構成は、図 1および図 2を参照して説明し通りのものであるが、本実施例では、ランプの定格電力を 1 50Wに設定し、外管 1 1内を 1 k P aの減圧状態に保持している。本実施例の発光管 20は、多結晶アルミナから構成されており、その内部には定格電力で点灯している時のランプ電圧が 80〜95Vの範囲となるに適した量の水銀〇. 1〜4. 0 mgと、封入八ロゲン化物を発光管内容積に合わせて総量 5. 5〜 1 9mg封入し。用意した八ロゲン化物は、ヨウ化プラセオジムと、ヨウ化ナトリウムと、ヨウ化カルシウムがそれぞれ、 mo l比で 1 ： 10 ： 0. 5、 1 ： 10： 2および 1 : 10 : 1 0、すなわち、 C aの八ロゲン化物量（H e) と P rの八ロゲン化物鼉（H P) との m o I比が、 HcZHp =〇. 5、 2. 0、 10の 3通りである。発光管 20の内部には、更に、 300K (ケルビン）において 200P aの圧力を示す X e (キセノン）ガスが封入されている。

本実施例では、上記の構成を有するメタル八ライドランプであつて、発光管 20の内径 Dに対する電極間距離 Lの比 LZDを 0. 6 から 20まで種変化させ 7£ランプを用意し、各ランプを定格電力 1 50Wで点灯させた状態でランプの光出力特性を評価し。

図 3は、従来例と本発明の典型的なランプについて、ランプ効率 [LPW] と比 L/Dとの関係を示してし、る。

ここで、従来の高効率ランプ（以降、「従来ランプ」と称する）と本発明ランプとの相違点は封入物の種類のみにあり、その他の構成は同じである。従来ランプの封入物は N a、 T l、 Dy、 Ho、 Tmおよび C aのヨウ化物であり、これらを特表 2〇0〇一 51 1 689号公報に記載されている第一の実施例にしたがって用い。すなわち、が 29mo l 96、 T Iが 6. 5mo I % Hoが 6. 5mo l %、 Tmが 6. 5mo l %>、 C aが 45 m o l %となるように発光管内容積に合わせて八ロゲン化物の総量を 5. 5〜19m g封入した。

従来ランプにおけるランプ効率は、図 3に示すように、典型的には LZDによらず、約 90LPWである。ところが、本発明ランプにおいて、電極間距離 Lと内径 Dとが L/D≥ 1. 0という関係を満たす場合に、従来より約 1〇¾>以上の高い効率を得ることができることがわかった。さらに、 LZDがこの範囲にあるとき、 Raは 7〇から 90であり、非常に良好な演色性も得られることがわかつた。

特に L ZD≥ 4という関係を満たす場合、本発明ランプのランプ効率は 1 1 3LPWとなるため、従来ランプのランプ効率 90 L P Wに比べて 25%以上も高い効率が得られる。つまり、 LZD≥4 のとき、ランプ効率が高いランプとして使用される高圧ナトリウム灯のランプ効率 1 1 0 L PWと同等以上の高い効率が得られることが分かった。また、高圧ナトリウム灯では、 1=! &の値が20〜30 程度であるのに対し、本発明ランプの R aは了 0〜90の非常に良好な値を示し、高効率と高演色の両立を実現している。

本発明ランプのランプ効率は、従来ランプのランプ効率に比べて 25%以上増加するので、発光性能を維持しつつ、従来の照明設計で用いられている照明の灯数を 25%低減することができる。さらに、 LZD≥4の関係を満たす範囲では、発光管 2〇を水平となる状態で点灯し場合においても放電アークの湾曲が抑えられ、点灯中のちらつきを防止する効果が確認された。

電極間距離 Lおよび内径 Dは、 LZD≤9という関係を満たすことが更に好ましい。この場合、本発明ランプのランプ効率は最大化され、 1 20 L PW以上の高い値を達成することができる。このとき、従来ランプの 90 L PWに比べて、本発明ランプの高いものでは、約 35%もランプ効率を改善することができる。

なお、図 3のグラフからは、 LZD>9という関係を満すと、ランプ効率が低下傾向にあることがわかる。しかしながら、電極間距離 Lと内径 Dとが 9く L/D≤ 20という関係を満たしていれば、本発明ランプのランプ効率は、従来ランプのランプ効率 90 L PW よりも高いことが分かる。

電極間距離 Lと内径 Dとが L/D> 20という関係を満たすとき、電極間距離 Lが非常に大きくなり、通常の点灯回路を用い放電の始動および放電の維持が困難となるか、または、内径 Dが小さくなり、管壁における電子の消滅に起因して放電の維持が困難となる。したがって、電極間距離 Lと内径 Dとは、 LZDく 20という関係を満たすことが好ましい。

なお、本実施例では、 He/Hpを〇. 5、 2. 0、および 1 0 に 3種類の値に設定しが、 1. 〇≤L/D≤2〇の範囲において, 100 L PW以上を実現する £めには、 Hc /Hp≤2. 0に設定する必要がある。ただし、 Hc/Hp≤1 5. 〇であれば、従来ランプよりもランプ効率を向上させることができる。

また、 L/D≥4であれば、 H c/H p≤ 1 5の範囲すべてにおいて 1 OOLPW以上の高いランプ効率を実現できる。

本発明の効果を得るためには、発光管内にハロゲン化プラセォジ厶、ハロゲン化ナ卜リウ厶、およびハロゲン化カルシウムを少なくとも 1 mo 1 %以上は封入する必要がある。

なお、本発明の効果を得るめには、 P rの八ロゲン化物、 Na のハロゲン化物、および C aのハロゲン化物の封入量は、いずれち、 1. Omg/cm³以上に設定することが好ましく、 2. 0〜25 mg/cm³。の範囲に設定することがより好ましい。

本実施例では発光管材料に透光性セラミックを使用しているが、例えば石英製の発光管を使用し揚合、 P rと石英が反^し、寿命早期に失透等の問題が発生する。また、 C aについてち同様であり、石英製の発光管で本実施例の封入物を使用した場合には本発明の効果を得ることはできなし、。

(実施例 2)

以下、本発明によるメタルハラィドランプの第 2の実施例を説明する。

本実施例のランプが実施例 1のランプと異なる点は、発光管 20 内部に、水銀を 0. 5mg、封入ハロゲン化物として、ヨウ化プラセ才ジムと、ヨウ化ナトリウムの比が 1 ： 1 〇、合計 9mgとなるよに封入し、 C aのハロゲン化物量（H e) と P rのハロゲン化物量（Hp) との mo ]比 He/Hpが 0. 2から 1 8の範囲となるとなるようにヨウ化カルシウムを加えた。

また、 2つの電極 32間の本管 25の内径 Dは約 4mmである。発光管 20の放電領域 2〇 1内における 2つの電極 32間の電極間距離 Lは、約 32mmであり、同じ値のアーク長が得られる。その他の点は実験の形態 1 と同一である。従来、ランプの定格電力 1 5 OWの場合において、電極間距離 Lは 1 Omm程度であったことを考慮すると、本発明ランプの電極間距離 Lは極めて長い。定格電力 1 50〜2〇0Wの場合、本発明ランプの電極間距離 Lを 20mm 〜5〇 mmの範囲内に設定することが好ましい。電極間距離 Lが 2 〇 mmを下まわると、同じ管壁負荷では内径 Dが大きくなるため、アークが湾曲して、発光管が割れるおそれがある。一方、電極閏距離 Lが 5〇mmを超えると、ランプの始動が困難になる。

本発明ランプを定格電力 1 5〇Wで点灯させてランプの光出力特性を評価した。

図 4は、本発明ランプについて、 C aのハロゲン化物量（He) と P rのハロゲン化物量（Hp) との mo I比 H cZH pに対するランプ効率 [LPW] および平均演色評価数 R aとの関係を示す。図 4に示すように、 H c/H ρの比が高くなるほど効率が低下し、 HcZHp二 1 5のとき、効率は 1 17 L PWとなる。 H cZH p の比が 1 5を超えてさらに高くなると、効率は急激に低下する。

一方、 R aは H c /H pの比が高 <なるに従って一律に上昇する H c/H p = 0. 4のとき。 Raは 70である。すなわち、 0. 4 ≤H c/H p≤ 1 5. 0の範囲では、従来ランプが示す効率 90 L PWよりも 25%以上も高い効率 (1 1 5 L PW以上の効率) と、 R a了〇以上の良好な演色性を兼ね備えることができる。

25%の効率上昇は、人間がはっきりと明るさの向上を感じることができる量である。従来ランプより 25%の効率アップは画期的な効率であることを意味する。

なお、 Hc/Hp = 4. 7のとき、効率 1 25LPWであることから、 Hc/Hp 4. 7の範囲では、 Ra7〇以上の良好な演色性を保ったまま、従来ランプと比べて約 40%ち高い効率である 1 25 L PWを示している。

なお、 HcZHp = 1 1. 9のとき、効率は 1 20LPWであり,

R aが 9〇であることから、 HcZHp 1 1. 9の範囲では、従来ランプの効率（90 L PW) より 25%以上も高い効率（1 1 5 L PW以上の効率）と、 R aが 9〇以上という非常に良好な演色性得ることができる。更に、リは0. 005以下という黒体軌跡に近い優れた白色光を呈していることち確認し。

ま、本発明ランプでは、 1 1 . 9≤H c/H p≤ 1 5. 0の範囲で、従来ランプの演色性（R a 90〜92) と同等の演色性を得ることができている。

実施例 1 について説明しように、ランプ効率は電極間距離 Lと内径 Dの比 LZDによって化する。実施例 2では、し ZD二 8に設定しているが、 H cZH p≤ 1 5であれば、実施例 1で示したように、 LZD≥ 1 . 〇の範囲で従来ランプの効率 90 L PWを超える高い効率が達成される。

実施例 1、 2のいずれの場合ち、ヨウ化プラセオジムとヨウ化ナ卜リウムの比を 1 ： 1 0に設定しているが、この比が、 1 ： 3〜 1 : 25の範囲内にあれば、同様に高い効率で良好な演色性を発揮させることができる。

(実施例 3)

以下、本発明によるメタル八ライドランプの第 3の実施例を説明する。

本実施例におけるランプの構成は、封入した八ロゲン化物の比率を除いて、実施例 2におけるランプの構成と同一である。

本実施例では、 C aのハロゲン化物量（H c) と P rのハロゲン化物量（H p) との mo I 比 H eノ H pを◦. 4から 1 5. 0の範囲で変化させ、ま、 N aの八ロゲン化物量（H n) と P rのハロゲン化物量（H p) との m o I 比 H n/H pを 3. 0から 25. 〇の範囲で変化させ。図 5は、それらの内、 P r : N a : Caを、 1 : 3 : 0. 4、 1 : 3 : 2、 1 : 10 : 0. 4、 1 ： 1 0： 1 Os 1 : 25 : 2、 1 ： 25 ： 1 5と変化させた例について、ランプへの入力電力 (W) と色温度（K) の関係を示している。

囡5においては、比較のため、従来ランプとして、実施例 1と同様に特表 2〇〇〇ー51 1689号公報に記載されているランプに準じたランプ（従来ランプ）の入力電力と色度との関係をも示してし、る。

図 5に示すよろに、従来ランプへの入力電力を低下させると、色温度が上昇するが、本発明ランプでは、入力電力を定格電力の 2 5%に低下させ場合でち、色温度変化が約 300 K以内に抑制され、優れ調光特性を有している。

図 5に示すよに、 H nZH pによってランプの色温度がほぽ決定され、 H cZH pによる色温度への影響は少ない。さらに、実施しだ H n/H pや H cZH pの範囲であれば、これらの比によらず優れた調光特性が得られる。

従来ランプの色温度変動の原因は、封入している T 1と他の封入物（特に D yゆ H oのよラな 3 A族）が、温度に強く依存して巽なつだ蒸気圧特性を示すからである。このため、定格電力を下回る入力電力では、発光のバランスが崩れ、調光時の低温伏態でち強 <発光する T 1が緑色の発光色を呈し、ランプの色温度が上昇する。これに対し、本発明ランプでは、主な発光が P rおよび N aから発せられるため、温度変化に対する蒸気圧変動は相対的にほぼ等しし、。加えて、 C aの八ロゲン化物を混合しているため、点灯条件の変動に対してち、封入物の発光バランスを安定させるといろ、 P r および N aだけでは見られない優れた調光特性が得られる。なお、本実施例では、 L Z Dを 8に設定しが、 L Z Dが 1 . 0 L Z D 2 0の関係を満足する限り、同様に良好な調光特性が得られた。

本実施例のメタルハラィドランプを調光する際、電子安定器を使用して行なうことが好ましい。図了は、本発明によるメタル八ライドランプと電子安定器とを備えシステム（照明装置）の構成例を示すプロック回路図である。図了に示す電子安定器は、商用電源 1 から交流電流を受け取り、直流電流に変換する昇圧チヨツバ 2と、直流電流を周波数および波形の調整された交流電流に変換する点灯する回路部 3とを備えており、点灯回路部 3から出力される交流電流は、本発明に係るメタル八ライドランプ了に供給される。

この電子安定器は、第 1制御回路 4、第 2制御回路 5、および設定部 6を更に備えており、第 1制御回路 4は、昇圧チヨッパ 2の出力する電圧および電流の大きさは、第 1制御回路 4によって検知され、設定部 6によって設定された値を示すように制御される。点灯回路部 3の出力波形および周波数は、第 2制御回路 5によって制御される。

メタルハラィドランプ了の調光は、設定部 6によって設定された値を持つ出力が昇圧チヨツバ 2から得られるように第 1制御回路 4 が昇圧チヨツバ 2の動作を制御することによって行なわれる。

このような構成を有する電子安定器を用いることにより、メタル八ライドランプの寿命末期まで、安定した瞬時調光を行ろことができるだけでなく、定格電力で点灯する場合にち、電源電圧変動による影響を少なくすることができる。

図了の装置では、ランプ 7に入力する電力を定格ランプ電力の 2

5 %まで低下しても、前述しように、色温度変化が約 3〇O K以内に抑制され、優れた調光特性が得られる。

本発明のメタル八ライドランプによれば、実施例 1から 3について説明したように、寿命中のランプ電圧上昇が少なく、寿命末期まで電気特性変化の少ない良好なランプ特性が得られる。

また、本発明のメタル八ライドランプによれぱ、寿命中の光特性変化（特に色温度変化）が少なく、さらに製造時の色特性バラツキ (個体差）も小さいことが確認された。これは、 P r、 N a、および C aのハロゲン化物を混合して用いたことによって得られる本発明に特有の効果であり、調光時にも発光バランス安定の効果として発現される。

なお、実施例 1〜3のいずれの場合も、特に好ましい例として、外管 1 1の内部を 1 k P aの減圧状態に設定しているが、外管 1 1 の内部を例えば 5 0 k P a以下の窒素雰囲気に設定しても良い。その場合、ランプ効率が僅かに低下するが、実施例のランプと同様に、高効率かつ良好な演色性を兼ね備え、かつ、調光特性に優れたメタルハライドランプを提供することができる。なお、外管 1 1 の内部を 5 0 k P aの窒素雰囲気に設定し場合、効率が 1 2 0 L P Wを超える範囲でのみ、 2〜3 L P W程度の効率低下が生じるめ、外管 1 1 の内部は 1 k P a以下の減圧状態に設定することが好ましい _c 実施例 1 ~ 3のランプでは、 P 「、 N si、および C aのハロゲン化物としてヨウ化物を用い /£が、 P r、 N a、および C aの臭化物または、 P r、 N a、および C aのヨウ化物および臭化物の組み合わせを用いてよい。このよラな場合にち、高効率かつ良好な演色性を兼ね備え、調光特性に優れたメタル八ライドランプを提供することができる。

[発光管の形態] 前述したよに発光管 20は、図 1および図 2に示す形態とは異なる他の幾何学的形状を有していてちよい。

図 6 (A) 〜図 6 (G) は、発光管 20が採用しえる種々の形態の例を示しており、発光管の長軸に沿った断面図である。管壁内表面および管壁外表面は、発光管の長軸を回転軸とする回転体の表面であるが、ここでは必ずしも必要でないので図示しない。

このよな管壁内表面の内径 Dは、電極間の（すなわち、電極先端間距離 Lにわたる）断面図の内面積を求めて、この面積を Lで除算することにより求めることができる。他の種類の内表面は、その内径を求めるめに、より煩雑な平均化手順を必要とする場合があり得る。

以下、各発光管の形状の説明とそれぞれの発光管を用いた時の特長を記す。この時、発光管形状以外の条件は等しい。

図 6 (A) は、発光管中央部の断面が楕円形である発光管を示す c 図 6 (B) は、発光管中央部の両端が平坦となるように切断された、直円柱の断面を有する発光管を示す。この発光管形状は、点灯中の色温度の変化が小さいといっ特徴を持つ。よって、発光色の変化が気になる場合に特に有効である。

図 6 (C) は、発光管中央部の両端が半球であり、発光管中央部の側面が凹伏となる断面を有する発光管を示す。

図 6 (D) は、発光管中央部の両端が半球となるように切断された直円柱の断面を有する発光管を示す。

図 6 (E) は、発光管中央部の両端が半球であり、発光管中央部の側面が楕円形である断面を有する発光管を示す。

図 6 (F) は、実施例 1および 2で使用した形状である。

図 6 (G) は、発光管中央部の両端の直径が大きく、かつ、平坦となるよに切断され直円柱の断面を有する発光管を示す。

図 6 (A) と図 6 (E) の発光管は、大量に生産した場合の色温度の個ばらつきが特に少ないといった特徴を持つ。そのため、大量に天井照明などで使用され、色温度バラツキが目立つ場合は、特に好ましい発光管形状となる。

図 6 (C) と図 6 (G) の発光管は、始動時の光立ち上がりが早し、といっ特徴を持つ。設計にちょるが、定格光出力に達するまでの時間が 1 0~2〇％)程度短くできる。また、水平点灯時のアーク湾曲が特に少なく、点灯時のちらつきが特に少ないランプを得ることができる。

図 6 (D) と図 6 (F) の発光管は、点灯中の色温度の変化がちつとも少ないランプを得ることができる。

図 6 (B) の発光管は、構造が簡単なため生産コス卜が低いといつた特徴がある。

さらに別の多くの構成が可能である。各構成は、それぞれ異なる理由から望ましい形態とされる。従って、各構成はそれぞれ利点および欠点を有する。つまり、特定の活性材料および他のランプ特性を考慮し場合には、多くの構成のうちある所定の発光管の構成が、他よりち多くの利点を有することになる。図 6 (A) 〜図 6 (F) に示すいずれの発光管構成においても、放電領域に提供される、本発明によるイオン化可能材料を用い、かつ、電極間距離 Lと直径 D とが上述の関係（すなわち、 L/D≥1. 0) を満^す揚合に、従来に比べて高いランプ効率を有するアーク放電八ロゲン化金属ランプが得られる。

なお、実施例 1、 2、 3は発光管 20内に水銀を封入し場合の結果のみ記載したが、無水銀とし 7ά場合についてち同様に本発明の効果を得ることができる。

本実施例 1 、 2、 3では、定格電力が 1 5 0 Wのランプであるが、本発明のメタル八ライドランプの定格電力は 1 5 0 Wに限定されるものではない。定格電力が上昇すると、全消費電力に対する電極口スなどのロス電力の割合が減少するために、ランプの発光効率は上昇する。これに対して、定格電力が低下すると、ロス電力の割合が増加するため発光効率は低下する。よって、本実施例の発光効率は、定格電力が 1 5 0 W程度のランプについての値であり、ランプの定格電力によって、その値は異なるが、効果には関係なく相対的に従来ランプと比較して発光効率が改善されたランプを得ることができる。

このように本発明によれば、従来に比べて高いランプ効率と良好な演色性を両立しメタル八ライドランプが実現できる。さらに、本発明のメタルハラィドランプはハロゲン化カルシウムとハロゲン化プラセオジムの混合による優れ効果として、最冷点温度の変動による影響が少ない設計になっており、調光時の色安定性に対しても有利に働く。産業上の利用可能性

本発明にかかるメタル八ライドランプは、効率および演色性の両方に優れ、しかち、製造時の特性バラツキや寿命中の特性変化が少なく、広い範囲で調光可能である。このため、本発明のメタル八ライドランプは、街路灯照明などの屋外照明、高天井照明などの屋内照明として有用であり、店舗照明にも好適に使用され得る。

Claims

請求の範囲

1. セラミックから形成され発光管と、一対の対向する電極とを備え; eメタルハラィドランプであって、

前記発光管の内部に封入され P r (プラセオジム）の八ロゲン化物、 N a (ナ卜リウム）のハロゲン化物、および Ga (カルシゥム）の八ロゲン化物を有してお (0、

前記 P rのハロゲン化物の封入量 H p [mo 〗 ] 、前記 N aのハロゲン化物の封入量 Hn [mo 〗 ] 、および前記 C aのハロゲン化物の封入量 H c [mo 】 ] が、

0. 4≤H c/Hp≤1 5. 0

および

3. 0≤Hn/Hp≤25. 0

の関係を満たす、メタル八ライドランプ。

2. 前記 P rのハロゲン化物、前記 N aのハロゲン化物、および前記 C aのハロゲン化物の封入量は、いずれち、 1. 〇mg/c m³以上である、請求項 1に記載のメタル八ライドランプ。

3. 0. 4≤H c/H p≤4. 7である、請求項 1に記載のメタル八ライドランプ。

4. 1 1. 9≤H c/H p≤ 1 5である、請求項 1に記載のメタル八ライドランプ。

5. 前記発光管の内径を D (mm) 、前記電極先端間距離を L (mm) としとき、 4≤ LZD≤9の関係を満す、請求項 1 に記載のメタルハラィドランプ。

6. 前記発光管を収納する外管を備え、

前記発光管と前記外管との間が 1 k P a以下の減圧状態に保れている請求項 1 に記載のメタル八ライドランプ。

7. φ均演色評価数 R aが了 0以上、ランプ効率が 1 00 L P W以上である、請求項 1 に記載のメタル八ライドランプ。

8. 請求項 1 から 7のいずれかに記載のメタルハラィドランプと、

前記メタルハラィドランプの調光を行な手段と、

を備えた照明装置。

9. 前記手段は、前記メタルハライドランプの電極に電力を供給する電子安定器を有し、

前記電子安定器は、前記電力を定格の 25%から前記定格までの範囲で調節することができる、請求項 8に記載の照明装置。