(57)【要約】【課題】従来技術を利用したランプと同等のコストで、より高効率かつ長寿命のランプを製造できる設計方法を提供する。【解決手段】タングステン電極とモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒とを同一軸線上に接合した電極アセンブリを使用し、ランタノイドを含む金属ハロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光部を有するセラミックメタルハライドランプを設計する際には、透光性スリーブの端面は、前記電極アセンブリのモリブデンコイル棒が配置された部分に位置するように設計する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に水銀、ランタノイドを含む金属ハロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光部を有し、
その両端に一対の電極アセンブリが封止された細管部を有するセラミック製の発光管と、
前記発光管を包囲した透光性スリーブと、
前記発光管および前記透光性スリーブを含むランプ構成部材を内蔵した真空雰囲気の外管とを備え、
前記電極アセンブリは少なくともタングステン電極とモリブデンコイル棒と導電性サーメットとを同一軸線上に接合したもので、その導電性サーメット棒の部分はガラスフリットを介して前記細管部に気密封止されたセラミックメタルハライドランプを設計する方法において、
前記一対のタングステン電極の電極間距離は前記発光部内径寸法より大きく、
前記透光性スリーブの端面は、前記電極アセンブリのモリブデンコイル棒が配置された部分に位置するように設定したことを特徴とするセラミックメタルハライドランプの設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたセラミックメタルハライドランプの設計方法において、
前記透光性スリーブの端面は、前記電極アセンブリのモリブデンコイル棒中央から、モリブデンコイル棒と導電性サーメット棒との接合点までの範囲に位置することを特徴とするセラミックメタルハライドランプの設計方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載されたセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記透光性スリーブの内径は、前記発光管外径の２倍以下とすることを特徴とするセラミックメタルハライドランプの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックメタルハライドランプに関し、特に発光管の周囲に透光性スリーブを有する一般照明用セラミックメタルハライドランプ関するものである。以下、文中で単に「ランプ」と記載した場合には上記の「一般照明用セラミックメタルハライドランプ」を意味する。
【背景技術】
【０００２】
この種のランプは特許文献１〜３などにより既知である。ランプ中央部にはアルミナ製の発光管を有し、その周囲には発光管の保温と破裂時の外管保護のために円筒状の透光性スリーブが設けられている。
【０００３】
特に発光封入物としてランタノイド系のハロゲン化物を含むランプは、所定の発光特性を満足するために発光封入物の蒸気圧を十分な圧力に保つ必要がある。そのためには発光管の最冷部温度を比較的高い温度に保つ必要がある。しかしながら、発光管温度が高いほど、発光封入物と発光管内壁のアルミナ素材との化学反応速度が速くなる傾向があり、発光管黒化、リーク、始動不良などを誘発して寿命に至るまでの時間が早まる。
【０００４】
特に発光封入物によるアルミナの侵食は、発光封入物が液相で溜まっている場所において顕著である。本発明と同種のセラミックメタルハライドランプは、発光管の気密を保つための封止部を発光管両端に有し、発光管中央の発光部から封止部までを細管状とした構造となっている。この構造により熱伝導を減少させ、封止部温度を比較的低温に保っている。
【０００５】
透光性スリーブの寸法形状については、前記特許文献１および前記特許文献２では発光管の発光部が完全に被さるような長さ寸法に設定されており、スリーブ内径は発光管最大直径の１．３〜１．５倍以上となるように規定されている。
【０００６】
一方前記特許文献３では透光性スリーブの長さ方向寸法は発光部長さよりは長く、すなわち発光部が完全に被さるような長さであり、同時に発光管両端部の封止部を覆わないような寸法に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３４５０７３号公報
【特許文献２】特開２００１―３４５０７４号公報
【特許文献３】特開２００８―０２７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本願発明者らがタングステン電極とモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒とを同一軸線上に接合した電極アセンブリを有する発光管について、さまざまな設計仕様の発光管を用いて、特許文献３に記載された寸法範囲のランプを試作した時には、特許文献３で想定していない不具合を生じるランプや特許文献３に記載されている効果とは異なる結果となるランプがある程度の割合で存在することがわかった。
【０００９】
すなわち、透光性スリーブが短い側において、発光部を完全に覆うぎりぎりの寸法に設定すると発光管内の発光物質が十分に蒸発せず、演色性が低下するランプがあった。また透光性スリーブが長い側において、スリーブがシール部にかからない長さに設定してもシール部の熱劣化速度が従来品とあまり変わらないランプがあった。なお図２のような一体成型形の発光管において、発光管発光部とは図２において発光管中心部の内径寸法が発光管両端の細管部内径寸法と一致する位置までの領域をいう。
【００１０】
さらに追試を重ねた結果、それぞれ一つのランプ仕様ごとに上記原因による不良率はほぼ同じであることから、本発明と同種類の発光管を使用した場合に良品となることを保証するためには、スリーブ寸法に関して特許文献３では明らかになっていない規定を制定することが必要であるとわかった。更なる検討により、スリーブ長さは電極アセンブリの構造と関連して規定すべきものであることがわかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のとおり本発明は、中央部に水銀、ランタノイドを含む金属ハロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光部を有し、その両端に一対の電極アセンブリが封止された細管部を有するセラミック製の発光管と、前記発光管を包囲した透光性スリーブと、前記発光管および前記透光性スリーブを含むランプ構成部材を内蔵した真空雰囲気の外管とを備え、前記電極アセンブリは少なくともタングステン電極とモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒とを同一軸線上に接合したもので、その導電性サーメット棒の部分はガラスフリットを介して前記細管部に気密封止されたセラミックメタルハライドランプを設計する方法として、前記一対のタングステン電極の電極間距離は前記発光部内径寸法より大きく、前記透光性スリーブの端面は、前記電極アセンブリのモリブデンコイル棒が配置された部分に位置するように設定したことを特徴とするセラミックメタルハライドランプの設計方法である。
【００１２】
さらに本発明の好ましい条件として、請求項１に記載された条件のうち、前記透光性スリーブの端面は、前記電極アセンブリのモリブデンコイル棒中央から、モリブデンコイル棒と導電性サーメット棒との接合点までの範囲に位置するように設定する。 
【００１３】
また前記透光性スリーブの内径は前記発光管外径の２倍以下とすればさらによい効果を得られる。
【発明の効果】
【００１４】
上記の条件で設計すれば、発光部を保温して高効率高演色の光を発生させる効果とランプ外管の保護効果とを同時に発揮できる構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例を示す外観図。
【図２】本発明に係るスリーブ位置と電極アセンブリ構成部材との位置関係を示す概略図。
【図３】スリーブ端面位置とＲａとの関係を示す関係図。
【図４】スリーブ端面位置と封止部リークとの関係を示す関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するためには周知の技術により、発光管や透光性外管などの部材を組み合わせてランプを組み立てればよい。ただし、図２に示すとおり、透光性スリーブ１０８の長さおよび端面位置は電極アセンブリ１２０のモリブデンコイル棒１０４が配置された部分に位置するように設定する。より好ましい形態としては、透光性スリーブ１０８の端面は、電極アセンブリ１２０のモリブデンコイル棒１０４中央から、モリブデンコイル棒と導電性サーメット棒１０５との接合点までの範囲に位置するように設定する。透光性外管の内部は圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持する。
【実施例１】
【００１７】
上記セラミックメタルハライドランプの一例を図１に示す。また発光管内に封止固定された電極アセンブリと透光性スリーブとの位置関係を図２に示す。ランプのほぼ中央には発光管１０１があり、その周囲に透光性スリーブ１０８が透光性スリーブ固定板を介して金属製のフレーム１０９に固定されている。フレーム１０９はマウント支持板１１４およびステム１１５の導入線と接続することにより透光性外管１１１内に位置固定されている。フレーム１０９は位置固定用の部材であると同時に電気的接続用の部材を兼ねており、図示しない外部給電システムからの電力をステム１１５の導入線を介して発光管の外部リード１０７まで伝えている。発光管内部に給電する部材として一対の電極アセンブリ１２０が発光管両端に設けられている。それぞれの電極アセンブリ１２０はタングステン電極１０３、モリブデンコイル棒１０４導電性サーメット棒１０５からなり、導電性サーメット棒１０５と発光管細管部１０１ｂとの間にガラスフリット１０７が流し込まれて気密封止されている。
内部始動器付セラミックメタルハライドランプの場合には、始動器１１０を含む内部始動回路をフレーム１０９に組み込むこともできる。
図１の中で、口金１１２及び透光性外管１１１を除いた部品は、あらかじめ相互に接合され、外管マウント２０として組み立てられた後、透光性外管１１１の材料であるガラス球に挿入され、溶封される。
【００１８】
発光管１０１の内部には、封入発行物質１０２として沃化ホルミウム、沃化ツリウム、沃化ディスプロシウム、沃化ナトリウム、沃化タリウム、沃化セシウムが所定量封入され、他に発光管内放電を開始し、維持するために水銀およびＡｒガスが封入されている。この発光管１０１自体の構成は、周知のセラミックメタルハライドランプと特に変わるものではなく、点灯時には発光管から可視光を中心として紫外線や赤外線を含む連続した波長を有する光が放出される。
【００１９】
このような発光管を有するランプを、口金１１２を上にして垂直に点灯させると、発光管内放電により、発光物質１０２は加熱され、一部が蒸発して放電により励起され、発光する。発光物質１０２の残りの部分は液相状態で発光管内の最冷部にプールされ、一部が蒸発しては、発光管内対流により最冷部に戻ってくるというサイクルを繰返す。
【００２０】
ランプを垂直点灯した場合には、発光管発光部端部が最冷部となる。この付近にはタングステン電極１０３とモリブデンコイル棒１０４との接続部があり、液相状態の発光封入物質は９０％以上がここで滞留する。発光物質の数％はモリブデンコイル棒と発光管細管部との隙間に入りこむが、導電性サーメット棒１０５の位置まで侵入する発光物質１０２はほとんどない。
【００２１】
一方、発光部１０１ａの外部は真空雰囲気であるため、発光部における放電により発生した熱は赤外線などの形で発光部から放射されるか、細管部１０１ｂへ熱伝道するとともに細管部表面から放射熱として発散していく。透光性スリーブ１０８は可視光を数％反射するほか、その他の波長の電磁波も反射するため、発光管からの熱放射を抑制し、発光管を保温する効果がある。
【００２２】
したがって透光性スリーブ１０８の取り付け位置は真空雰囲気に保持された発光管の発光状態に影響を与える。一般的に透光性スリーブを有しない場合と比較して発光管周囲に透光性スリーブを有する発光管のほうが発光管発光部の表面温度が数十度上昇することは公知であるが、発光管最冷部の温度がランプの発光特性に鋭敏に影響するセラミックメタルハライドランプにあっては、発光管細管部の構造とスリ−ブ端面位置との相互関係がランプの発光特性に少なからぬ影響を及ぼしている。先行技術に開示されているように発光管の形状のみを基準に規定すべきものではない。
【００２３】
図３に透光性スリーブ端面位置を変えたときのランプ発光特性の違いを示す。発光特性は個々のランプによってばらつきがあるため、２００時間点灯した発光管５本を透光性外管付ランプとして組み立て、透光性スリーブの長さを変えてＲａを測定し、透光性スリーブ長さごとの平均値を算出したものである。透光性スリーブ長さの変更順は各発光管ごとに乱数表から決定した。図３に記入されている黒丸は透光性スリーブの端面位置を示している。１〜１０の数字は前記端面位置の整理番号であり、ほぼ均等寸法に割り振っているが、電極アセンブリの構造に合わせて位置調整している。図中４は透光性スリーブ端面がＬｍｉｎの位置にある場合、６は透光性スリーブ端面がＬｃｅｎの位置にある場合、８は透光性スリーブ端面がＬｍａｘの位置にある場合である。４の右側の黒丸は整理番号３で、発光管発光部端部位置に相当する。
【００２４】
図３に示した結果から明らかなように、ランプの平均演色評価数Ｒａに代表される発光特性は、透光性スリーブ１０８の端面が４の位置すなわちタングステン電極１０３とモリブデンコイル棒１０４との接続部以上であれば目に見えるほど向上している。３の位置では発光特性を向上させるには不十分であることもわかる。
【００２５】
図４は図３と同様の発光管をランプに組み立て、各スリーブ長さごとに５本、合計５０本のライフテストを行なって２万時間までの封止部リーク本数を比較した結果を示している。この結果を見れば明らかなように、８の位置すなわちモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒１０５との接合点までは封止部リークが１本もないが、９の位置では１本発生し、透光性スリーブ１０８をさらに長くした１０の位置では３本も発生している。
【００２６】
なお今回の実験においてはガラスフリット１０６の侵入位置はモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒との接続部位置より発光管側に達していたにもかかわらず、透光性スリーブ１０８の端面位置を８の位置すなわちモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒１０５との接合点と設定したランプでは２万時間までの封止部リークが１本もなかった。これにより、透光性スリーブ１０８の長さはガラスフリット１０６の位置ではなく、電極アセンブリ１２０の構造により限界値を規定すべきであることがわかる。すなわちタングステン電極１０３とモリブデンコイル棒１０４と導電性サーメット棒１０５とを同一軸線上に接合した電極アセンブリ１２０を有するセラミックメタルハライドランプにおいては、導電性サーメット棒１０５を保温しなければガラスフリット１０６の温度は上昇せず、ガラスフリット１０６や発光管細管部１０１ｂの過度な腐食を防ぐことができ、封止部リークを抑制できる。
【００２７】
以上説明したとおり、真空雰囲気の外管を有するランプにおいて、透光性スリーブの位置は発光管の外形形状のみを基準にして規定すべきものではなく、本発明の設計方法を利用して、電極アセンブリ構造との関係を考慮して規定すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、従来技術を利用したランプと同等のコストで、より高効率かつ長寿命のランプを製造できる設計方法を提供するものである。  
【符号の説明】
【００２９】
１０１    発光管
１０２ａ  発光物質
１０２ｂ  封入ガス
１０３    タングステン電極
１０４    モリブデンコイル棒
１０５    導電性サーメット棒
１０６    ガラスフリット
１０８    透光性スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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