(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された発光管と、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備え、ハロゲン化スカンジウムに対するハロゲン化ナトリウムのモル比をＲとするとき、２．８≦Ｒ≦２２．７を満足することを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
定格ランプ電力が４００Ｗ未満であって、２．８≦Ｒ≦１７．０を満足することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
定格ランプ電力が４００Ｗ以上であって、５．７≦Ｒ≦２２．７を満足することを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
上記発光管は、ハロゲン化セシウムが封入されてなることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
上記ハロゲン化スカンジウムは、発光管への封入量が４．０８×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ未満であることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
上記発光管を包む外管を備え、該外管が上記最冷点温度維持手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
定格ランプ電力が４００Ｗ未満であって、上記外管は、内部が真空であることを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項８】
定格ランプ電力が４００Ｗ以上であって、上記外管は、内部が真空または低圧の不活性ガスが封入されていることを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項９】
上記外管は、内面に赤外線反射膜が形成されてなることを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項１０】
上記最冷点温度維持手段として上記発光管を囲むスリーブが設けられてなることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項１１】
上記スリーブは、内面に赤外線反射膜が形成されてなることを特徴とする請求項１０記載のメタルハライドランプ。
【請求項１２】
上記発光管は、両端部内にそれぞれ電極が配設されるとともに両端部で各電極が封止され、上記スリーブは、両端部に赤外線反射膜が形成されてなることを特徴とする請求項１０記載のメタルハライドランプ。
【請求項１３】
上記最冷点温度維持手段として発光管の端部に電極近傍を覆う保温膜が形成されてなることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項１４】
上記保温膜は、金属膜よりなることを特徴とする請求項１３記載のメタルハライドランプ。
【請求項１５】
上記発光管は、電極の周囲に発光管中央部等の他の部位よりも内径の小さな絞り部を上記最冷点温度維持手段として備えることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項１６】
上記発光管は、発光管の径方向に平行な方向における電極の封止部の外形寸法が発光管よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項１７】
上記発光管は、水銀が封入され、上記外管は、内面に蛍光体膜が形成されてなることを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項１８】
上記発光管は、透光性セラミックスよりなることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項１９】
長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、１．２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム、略２７０００Ｐａのキセノンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２０】
長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空であり、内面に蛍光体膜が形成されてなることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２１】
楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部が真空であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２２】
楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部に略４７０００Ｐａの窒素ガスが充填されてなることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２３】
発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項２記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１００％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２４】
発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項３記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１２５％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ハロゲン化物が封入されたメタルハライドランプ及びメタルハライドランプを点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メタルハライドランプは高輝度、高効率、高演色性という特長をもつことから幅広い分野で用いられている。一般的なメタルハライドランプには、ランプを始動させるための希ガスと、バッファガスの役割を果たす水銀と、所望の光を発する金属ハロゲン化物が封入されている。例えば、金属ハロゲン化物として沃化ナトリウム、沃化タリウム、及び沃化インジウムが発光管に封入されたメタルハライドランプや、金属ハロゲン化物として沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムが発光管に封入されたメタルハライドランプが広く利用されている。
【０００３】
しかし、ランプが多数設置されている場所では、いわゆる青みが強い、あるいは赤みが強い等と言われる全体の色の感じからずれたランプがある場合や、数が少なくても隣のランプとの比較で色ムラとして問題となることがある。例えば、赤成分の光を主に発する沃化ナトリウム、緑成分の光を主に発する沃化タリウム、及び青成分の光を主に発する沃化インジウムが発光管に封入されたメタルハライドランプでは以下の原因により色ムラが発生する。
【０００４】
ランプの点灯中は、水銀、沃化タリウム、沃化インジウムはほとんど蒸発している。これに対し、沃化ナトリウムは、点灯中に消耗することを考慮して発光管に余剰に封入されているので、ランプの点灯中であっても大部分が液状で発光管内の温度の一番低い場所（いわゆる最冷点）に存在している。ところで、最冷点の温度（以下、最冷点温度と称す）は、例えば電源電圧の変動によるランプ入力の変動や製造時の形状ばらつき等の様々な要因でばらつきを生じ、このメタルハライドランプでは、最冷点温度にばらつきがあるとナトリウムの蒸発量が変化してナトリウムの発光強度が変化するので、３原色の発光バランスがくずれて色ムラが発生する。すなわち、発光管の最冷点温度が低い場合にはナトリウムの発光強度が低下し青みを帯び、発光管の最冷点温度が高い場合にはナトリウムの発光強度が上昇し赤みを帯びることになる。
【０００５】
一方、沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムが発光管に封入されたメタルハライドランプの場合には、スカンジウムが連続したスペクトルで発光しているので、ナトリウムの発光強度が少々変化しても光色の変化は目立ちにくい。
【０００６】
しかしながら、光特性をほぼ一定に保ったまま入力を変化させることにより光出力を自由に変化させる点灯（いわゆる調光点灯）は、以下の理由から実現が困難であった。
【０００７】
金属の発光量は金属ハロゲン化物の蒸気圧に依存するが、封入された水銀や金属ハロゲン化物は、温度に対する蒸気圧特性が全て異なるので、それぞれの蒸発量は最冷点温度の変化により大きく影響を受ける。したがって、発光量は最冷点温度の影響を大きく受ける。そこで、メタルハライドランプにおいては、所望の発光色が得られるように定格ランプ電力時の最冷点温度に合わせて水銀や金属ハロゲン化物の封入比率等のランプ設計を行っている。
【０００８】
このようにして設計されたメタルハライドランプにおいて、入力電力を増減させると、最冷点温度がそれに伴って上下し、各金属の発光スペクトルがそれぞれ変動するので、色バランスが崩れてしまったり、光色が大幅に変化してしまう。例えば、アルゴン、水銀、沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムが発光管に封入されたメタルハライドランプにおいて、入力電力を定格ランプ電力よりも下げると、ナトリウム及びスカンジウムの発光は大幅に弱まる。それに対して水銀は、蒸気圧が高いので、最冷点温度が多少低下しても発光強度は弱まらない。したがって、入力電力を定格ランプ電力よりも下げると、ナトリウムやスカンジウムの発光に対して水銀の発光の相対比率が高まるので、光色に対する水銀の発光の影響が強まる。ここにおいて、水銀は主に青領域に発光を持っているので、ランプからの放射光は白色から青白い色に変化し、光色に大きな変化を生じてしまう。
【０００９】
このような光色の変化を低減させたメタルハライドランプとしては、特開平６−８４４９６号公報（以下、従来例１と称す）、特開平６−１１１７７２号公報（以下、従来例２と称す）、特開平８−２０３４７１号公報（以下、従来例３と称す）に開示されたメタルハライドランプがある。
【００１０】
また、最冷点温度や発光物質が効率、寿命、アークの安定性に与える影響については、例えば特開昭５５−３２３５５号公報（以下、従来例４と称す）及び特開昭５６−１０９４４７号公報（以下、従来例５と称す）に開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例１ないし従来例３には、ランプへの入力電力を変化させた時の色温度の変化、演色評価数の変化について開示されているが、発光管の最冷点温度の影響や発光物質の封入量、封入比率が色特性へ与える影響について明確な記載がない。そして、従来例１ないし従来例３に開示されたランプでは、ランプ個々における発光管の封止部の形状、寸法のばらつき、ランプ電力のばらつき等のようなランプ製造段階で生じるランプばらつき、電源電圧の変動や安定器出力のばらつき等により、光色にばらつきが生じているのが現状である。
【００１２】
また、上述した従来例４及び従来例５には、最冷点温度や発光物質が効率、寿命、アークの安定性に与える影響について開示されているが、色特性への影響については開示されていない。また、従来例４及び従来例５に記載されたランプは全て定格点灯時の特性について言及したものであり、ランプ電力、電源電圧変動による色特性のばらつきについては解消できていない。
【００１３】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少ないメタルハライドランプ及び放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された発光管と、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備え、ハロゲン化スカンジウムに対するハロゲン化ナトリウムのモル比をＲとするとき、２．８≦Ｒ≦２２．７を満足することを特徴とするものであり、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。また、発光管に封入する発光物質の比率を変化させた場合にも、色ばらつきを小さくしたまま、発光色を設計できる。なお、最冷点温度の上限については限定していないが、該上限は発光管の材料の耐熱温度等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、定格ランプ電力が４００Ｗ未満であって、２．８≦Ｒ≦１７．０を満足することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、定格ランプ電力が４００Ｗ以上であって、５．７≦Ｒ≦２２．７を満足することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、上記発光管は、ハロゲン化セシウムが封入されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、上記ハロゲン化スカンジウムは、発光管への封入量が４．０８×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ未満なので、アークが安定する。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、上記発光管を包む外管を備え、該外管が上記最冷点温度維持手段を兼ねることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、上記外管は、内部が真空なので、外管の外部と発光管とを熱的に絶縁することができる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、定格ランプ電力が４００Ｗ以上であって、上記外管は、内部が真空または低圧の不活性ガスが封入されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項６の発明において、上記外管は、内面に赤外線反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、上記最冷点温度維持手段として上記発光管を囲むスリーブが設けられてなることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、上記スリーブは、内面に赤外線反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、上記発光管は、両端部内にそれぞれ電極が配設されるとともに両端部で各電極が封止され、上記スリーブは、両端部に赤外線反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、上記最冷点温度維持手段として発光管の端部に電極近傍を覆う保温膜が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、上記保温膜は、金属膜よりなることを特徴とする。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１の発明において、上記発光管は、電極の周囲に発光管中央部等の他の部位よりも内径の小さな絞り部を上記最冷点温度維持手段として備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１の発明において、上記発光管は、発光管の径方向に平行な方向における電極の封止部の外形寸法が発光管よりも小さいので、封止部からの熱放出が少なくなる。
【００３１】
請求項１７の発明は、請求項６の発明において、上記発光管は、水銀が封入され、上記外管は、内面に蛍光体膜が形成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１８の発明は、請求項１の発明において、上記発光管は、透光性セラミックスよりなることを特徴とする。
【００３３】
請求項１９の発明は、長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、１．２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム、略２７０００Ｐａのキセノンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空であることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００３４】
請求項２０の発明は、長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空であり、内面に蛍光体膜が形成されてなることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００３５】
請求項２１の発明は、楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部が真空であることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００３６】
請求項２２の発明は、楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部に略４７０００Ｐａの窒素ガスが充填されてなることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００３７】
請求項２３の発明は、発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項２記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１００％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときの発光管の最冷点の温度が５５０℃以上に維持されるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少なく調光が可能な放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３８】
請求項２４の発明は、発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項３記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１２５％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えることを特徴とするものであり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときの発光管の最冷点の温度が５５０℃以上に維持されるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少なく調光が可能な放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３９】
ところで、上述したように、ランプへの入力電力（例えば、電源電圧）、安定器出力、ランプ個々の最冷点温度がばらつくこと等により、点灯したときにランプの発光色にばらつきが生じるが、本願発明者らは、上記課題の解決策を抽出するにあたって、発光管の最冷点温度を高めることにより、色ばらつきを低減できるか否かについて検討を行った。なお、検討にあたっては、発光管の形状（発光管の径、発光管の体積）、電極の周辺の保温膜の有無、赤外線反射膜の有無、発光管への封入物質の封入量、比率、添加物などが色温度及び最冷点温度に与える影響等について調査を行った。その結果、発光管内の単位体積当たりにおけるナトリウム及びスカンジウムの蒸発量と、最冷点温度とに関して発光色の色ばらつきが少なくなる非常に有用な条件を選定することができた。そこで、本願発明者らは、これらの結果に基づき、本発明を行った。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態のメタルハライドランプは、定格ランプ電力が４００Ｗ未満のメタルハライドランプであって、図１に示すように、一端部に口金１０を設けた外管３内に発光管１が収納されている。要するに、外管３は、発光管１を包んでいる。発光管１は外管３に溶着されたステム４に接続された２つの発光管支柱５を介して外管３に支持されている。ここに、一方の発光管支柱５の一部は発光管１の側方を通るように配置されている。また、外管３の内部（外管３と発光管１との間の空間）は、真空としてある。なお、外管３は、一端部に上記口金１０を設けた有底円筒状の形状に形成されている。
【００４１】
発光管１は石英ガラス等により円筒状に形成され、少なくとも発光物質としての数種類の金属ハロゲン化物（主としてハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウム）と始動ガスとが封入されている。
【００４２】
発光管１の長手方向の両端部内には、それぞれ発光管１の両端の電極封止部１１に封着された電極２が配設されている。電極２は、電極封止部１１内で例えばモリブデンよりなる金属箔導体８の一端に接続されている。金属箔導体８の他端は電極導入線９を介して発光管支柱５に接続されている。
【００４３】
発光管１の両端部それぞれの外表面には、電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように（例えば図１中にクロスハッチングを施した部位に）酸化ジルコニウム等からなる保温膜１４が形成されている。また、上記一方の発光管支柱５には、外管３の上記一端部側でバリウムゲッタ６が取り付けられ、外管３の他端部側でジルコニウム・アルミゲッタ７が取り付けられている。さらに、本実施形態では、発光管１を囲む円筒状のスリーブ１２が外管３内に収納されている。ここに、スリーブ１２は、発光管支柱５に接続されたスリーブ支柱１３により支持されている。なお、口金１０は、発光管支柱５、電極導入線９、金属箔導体８を介して電極２と電気的に接続されている。また、スリーブ１２は透光性材料より形成されている。
【００４４】
図１に示したメタルハライドランプを点灯させる放電灯点灯装置は、始動時に両電極２間へ印加するパルス電圧を発生させるパルス発生器（始動装置）を内蔵した安定器（図示せず）等を介して図示しない商用電源に接続される。ここにおいて、安定器は、メタルハライドランプへ供給する電力を変化させる機能を有しており、該安定器が点灯手段を構成している。要するに、この放電灯点灯装置では、安定器によってメタルハライドランプに供給される電力を変化させることができ、メタルハライドランプの調光が可能になる。
【００４５】
ところで、本実施形態のメタルハライドランプでは、外管３、スリーブ１２、保温膜１４それぞれが、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段を構成している。しかして、本実施形態のメタルハライドランプでは、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度が５５０℃以上に維持され、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。また、発光管１に封入する発光物質の比率を変化させた場合にも、色ばらつきを小さくしたまま、発光色を設計することが可能となる。
【００４６】
したがって、上記放電灯点灯装置において調光する場合においても、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度が５５０℃以上に維持されるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００４７】
なお、最冷点温度の上限については限定していないが、該上限は発光管１の材料の耐熱温度等に応じて適宜設定することが望ましい。また、本実施形態では、発光管１の材料を石英ガラスとしているが、発光管１の材料として透光性セラミックスを用いてもよい。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態のメタルハライドランプは、定格電力が４００Ｗ以上のメタルハライドランプであって、図２に示すような構成を有する。すなわち、本実施形態のメタルハライドランプの構成は実施形態１で説明したものと略同じであり、図２に示すように発光管１及び外管３が楕円球状の形状に形成されている点が異なる。他の構成は実施形態１と同様のなので、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
しかして、本実施形態のメタルハライドランプにおいても、実施形態１のメタルハライドランプと同様に、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度が５５０℃以上に維持され、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。また、発光管１に封入する発光物質の比率を変化させた場合にも、色ばらつきを小さくしたまま、発光色を設計することが可能となる。
【００５０】
また、図２に示したメタルハライドランプを点灯させる放電灯点灯装置の構成も実施形態１と同様であり、上記放電灯点灯装置において調光する場合においても、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度が５５０℃以上に維持されるので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができる。
【００５１】
（実施例１〜９）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に少なくとも沃化ナトリウム（ＮａＩ）及び沃化スカンジウム（ＳｃＩ３）を封入し、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度を５５０℃以上に維持する上記最冷点温度維持手段を適宜施したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。
【００５２】
後述の表１には沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムそれぞれの封入量を変化させ、最冷点温度維持手段を種々施したメタルハライドランプを作成し点灯実験を行った結果を示す。ここに、表１に示す実施例１〜９は全て異なる条件で作成されたメタルハライドランプであり、比較例１は最冷点温度維持手段を施していないものである。また、点灯実験では、安定器出力及び電源電圧の変動による色温度のばらつきを評価するために、電源電圧が±１０％変動した時の色温度の変化、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、ランプ個々のばらつきは発光管１の最冷点温度の変化で代用できると考えた。
【００５３】
（実施例１０〜１１）
実施形態２にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、電極２間の距離を４６ｍｍとし、発光管１に少なくとも沃化ナトリウム（ＮａＩ）及び沃化スカンジウム（ＳｃＩ３）を封入し、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管１の最冷点温度を５５０℃以上に維持する上記最冷点温度維持手段を適宜施したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。
【００５４】
後述の表１には沃化ナトリウム及び沃化スカンジウムそれぞれの封入量を変化させ、最冷点温度維持手段を種々施したメタルハライドランプを作成し点灯実験を行った結果を示す。ここに、表１に示す実施例１０，１１上記実施例１〜９と異なる条件で作成されたメタルハライドランプであり、比較例２は最冷点温度維持手段を施していないものである。また、点灯実験では、安定器出力及び電源電圧の変動による色温度のばらつきを評価するために、電源電圧が±１０％変動した時の色温度の変化、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、ランプ個々のばらつきは発光管１の最冷点温度の変化で代用できると考えた。
【００５５】
【表１】
0003603723.tif 000002
【００５６】
表１には、電源電圧が±１０％変動した時の色温度の変化幅を「ΔＴｃ」の欄に記載してある。さらに、定格ランプ電力を１００％とした時のランプ電力を同表の「ランプ電力Ｗｌａ」の欄に記載してある。ここに、上段は定格ランプ電力、下段は定格ランプ電力に対して略５０％又は６３％のランプ電力を示している。この各ランプ電力における発光管１の最冷点温度は同表の「ＣＳＴ」の欄に記載してある。例えば、実施例１について見れば、定格ランプ電力で点灯した時の最冷点温度は６３１℃であり、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯した時の最冷点温度は５５１℃である。なお、実施形態１のメタルハライドランプにおける最冷点温度は、発光管１において図３に示すａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点の４点のうち温度が最も低い点の温度を採用している。実施形態２のメタルハライドランプにおける最冷点温度は発光管１において図４に示すａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点の４点のうち温度が最も低い点の温度を採用している。ここに、図３及び図４のａ点はいわゆるチップオフ部、ｂ点は電極２の付け根の部分、ｃ点は保温膜１４の下部（水平点灯時における下部）、ｄ点はアークの湾曲時にアークが避ける部分（未蒸発物が残留している部分）である。
【００５７】
ところで、表１において、各実施例１〜１１及び比較例１、２それぞれの「ＮａＩ／ＳｃＩ３」の欄には、沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比（Ｒとする）を記載してある。
【００５８】
また、表１において発光管１内に沃化セシウム（ＣｓＩ）が封入されている実施例については同表の「ＣｓＩ」の欄に「○」を記載し、封入されていない例については「×」を記載してある。要するに、実施例２，３，４，５，７，８，９，１１は発光管１に沃化セシウムが封入されている（沃化セシウムが添加されている）。なお、これらの沃化セシウムが封入された実施例２，３，４，５，７，８，９，１１では沃化セシウムの封入量は１．２５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌで一定とした。
【００５９】
同様に、実施例６，１０，１１は発光管１に水銀（Ｈｇ）が封入されている。なお、実施例６では水銀の封入量は２．５０×１０−５ｍｏｌ／ｍｌ、実施例１０，１１では水銀の封入量は１．５３×１０−５ｍｏｌ／ｍｌとした。
【００６０】
ところで、外管３を設けた実施例については同表の「外管」の欄に「○」を記載し、設けていない例については「×」を記載してある。さらに、外管３内に不活性ガスとして窒素を封入した実施例については同表の「外管真空」の欄に「×窒素」を記載してある。さらに、外管３の内部を真空にしてある実施例については同表の「外管真空」の欄に「○」を記載し、真空でない例については「×」を記載してあり、また、外管３の内面に赤外線反射膜が形成されている実施例については同表の「外管ＩＲ」の欄に「○」を記載し、設けていない例については「×」を記載してある。
【００６１】
さらに、最冷点温度維持手段としてスリーブ１２を設けた実施例については同表の「スリーブ」の欄に「○」を記載し、設けていない例については「×」を記載してあり、また、スリーブ１２の内面に赤外線反射膜を形成した実施例、スリーブ１２の両端部に赤外線反射膜を形成した実施例についてはそれぞれ同表の「スリーブＩＲ」、「スリーブ端部ＩＲ」の欄に「○」を記載し、それ以外の例には「×」を記載してある。
【００６２】
また、最冷点温度維持手段として保温膜１４を設けた実施例については同表の「保温膜」の欄に「○」を記載し、それ以外の例には「×」を記載してある。さらに、保温膜１４が金属膜よりなる実施例については同表の「金属保温膜」の欄に「○」を記載し、それ以外の例には「×」を記載してある。なお、実施例５，６，８では、保温膜１４が金属膜により形成されているが、実施例５の保温膜１４の材料は白金、実施例６及び実施例８それぞれの保温膜１４の材料は金である。ここに、金属膜は、白金や金に限定されるものではなく、赤外線反射を利用して発光管１の保温効果のある材料であればよい。なお、実施例２，３，４，７，１１それぞれの保温膜１４は、全て酸化ジルコニウムにより形成されている。
【００６３】
また、最冷点温度維持手段として発光管１において図５に示すように電極２の周囲に発光管１中央部等の他の部位よりも内径の小さな絞り部１ａを備えた実施例については同表の「電極付近」の欄に「小」を記載し、それ以外の例には「−」を記載してある。なお、絞り部１ａの形状は図５に限定されるものではなく、例えば、図６に示すような形状でもよいし、図７に示すような形状でもよい。
【００６４】
また、発光管１の封止部については、図８〜図１１のいずれかに示すように、発光管の径方向に平行な方向における電極の封止部１１の外形寸法を発光管１よりも小さくすることで封止部１１の表面積を小さくした実施例については同表の「封止部」の欄に「小」と記載し、小さくしていない例には「普通」と記載してある。例えば、実施例８に示したメタルハライドランプでは、同表の「電極付近」の欄に「小」、「封止部」の欄に「小」と記載されており、図５に示すような形状となっている。なお、図１１中には、各部の寸法を記載してある。また、発光管１の長手方向における金属箔導体８の長さは真空封止時に必要な最小の長さにしてあり、上記長手方向における封止部１１の長さは金属箔導体８を封止できる長さにしてある。
【００６５】
さらに、点灯中のアークの湾曲の有無については、アークの湾曲の無いものは同表の「アークの湾曲の有無」の欄に「無」と記載し、有るものは「有」と記載してある。
【００６６】
表１より明らかなように、最冷点温度維持手段を施していない比較例１、比較例２では、定格ランプ電力（１００％）の６３％までランプ電力を低下させたときに、最冷点温度がそれぞれ４５９℃、５００℃まで低下しており、また、電源電圧が±１０％変動したときの色温度の変化幅ΔＴｃがそれぞれ４４２（Ｋ）、６５８（Ｋ）となっている。
【００６７】
これに対して、定格ランプ電力（１００％）の５０％までランプ電力を低下させたときの発光管１の最冷点温度が５５０℃以上となる実施例１〜１１では、電源電圧が±１０％変動したときの色温度の変化幅ΔＴｃが１２０（Ｋ）以下になっており、比較例１，２に比べて電源電圧の変動に伴う色ばらつきを抑えることができたといえる。
【００６８】
また、ランプ電力を表１の「ランプ電力」の欄の上段に示す値（１００％）と下段に示す値（略５０％又は６３％）との間で変化させたときの最冷点温度及び色温度の測定結果を図１２に示す。図１２中の各折れ線はＢ〜Ｌがそれぞれ実施例１〜１１、Ａが比較例１、Ｍが比較例２を示す。ここに、図１２におけるＡ〜Ｍそれぞれの右端の各プロットはランプ電力を定格ランプ電力（１００％）に対して１１０％としたときのデータであり、Ａ〜Ｍそれぞれの右端から２番目の各プロットが定格ランプ電力（１００％）のときのデータであり、また、Ｂ〜Ｍの左端の各プロットが定格ランプ電力に対して略５０％（Ａの左端のプロットは定格ランプ電力に対して６３％）としたときのデータである。
【００６９】
（実施例１２〜１７）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、沃化ナトリウム（ＮａＩ）と沃化スカンジウム（ＳｃＩ３）とを種々の比率で封入し、さらに略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノン（Ｘｅ）、１．２５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム（ＣｓＩ）を封入したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。なお、本実施例では、上述の最冷点温度維持手段として外管３及び酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を設けてあるが、スリーブ１２は設けていない。ここに、外管３の内部は真空としてある。
【００７０】
表２には沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比（Ｒ）を２．８ないし１７．０の範囲で種々変化させたメタルハライドランプを作成し点灯実験を行った結果を示す。ここに、表２に示す実施例１２〜１７は上記モル比が異なるだけである。点灯実験では、電源電圧が±１０％変動した時の色温度の変化、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、表２の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【００７１】
【表２】
0003603723.tif 000003
【００７２】
表２から明らかなように、沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を２．８ないし１７．０の範囲で変化させた場合にも表１で説明した比較例１及び比較例２よりも電源電圧変動に対する色温度の変化幅ΔＴｃを低減できることが分かった。
【００７３】
また、上述の点灯実験を行った際の各実施例１２〜１７それぞれの効率（発光効率）、演色評価数、定格ランプ電力時の色温度を図１３に示す。図１３からは、実施例１２〜１７の各メタルハライドランプは演色評価数が６０前後、発光効率が８０（ｌｍ／Ｗ）前後にそれぞれとどまっているが、沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比が大きくなると、色温度が低下することが分かる。つまり、上記モル比を変化させることにより色温度を変化できることが分かる。したがって、表２の結果と図１３の結果とを合わせて考えると、沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を適宜設定することにより、電源電圧変動による色温度の変化幅ΔＴｃを小さく抑えたまま色温度設計が可能になることが分かる。
【００７４】
（実施例１８〜２１）
実施形態２にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４６ｍｍとし、発光管１に沃化ナトリウム（ＮａＩ）と沃化スカンジウム（ＳｃＩ３）とを種々の比率で封入し、さらに略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）、１．５３×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）を封入したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。なお、本実施例では、上述の最冷点温度維持手段として外管３及び酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を設けてあるが、スリーブ１２は設けていない。ここに、外管３の内部は真空としてある。
【００７５】
表３には沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比（Ｒ）を５．７ないし２２．７の範囲で種々変化させたメタルハライドランプを作成し点灯実験を行った結果を示す。ここに、表３に示す実施例１８〜２１は上記モル比が異なるだけである。点灯実験では、電源電圧が±１０％変動した時の色温度の変化、ランプ電力を変化（定格ランプ電力よりも減少）させたときの最冷点温度の変化を測定した。なお、表３の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【００７６】
【表３】
0003603723.tif 000004
【００７７】
表３から明らかなように、沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を５．７ないし２２．７の範囲で変化させた場合にも表１で説明した比較例１及び比較例２よりも電源電圧変動に対する色温度の変化幅ΔＴｃを低減できることが分かった。
【００７８】
（実施例２２）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に４．５９×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウムを封入し、沃化ナトリウムを沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比（ＮａＩ／ＳｃＩ３）が１９．８〜０．０の範囲内で封入し、略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノン（Ｘｅ）を封入したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。なお、上述の最冷点温度維持手段として外管３及び酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を設けてあるが、スリーブ１２は設けていない。ここに、外管３の内部は真空としてある。
【００７９】
また、発光管１に２．５５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウムを封入し、沃化ナトリウムを沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比（ＮａＩ／ＳｃＩ３）が１９．８〜０．０の範囲内で封入し、略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノンを封入したメタルハライドランプをそれぞれ作成した。なお、上述の最冷点温度維持手段として外管３及び酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を設けてあるが、スリーブ１２は設けていない。ここに、外管３の内部は真空としてある。
【００８０】
これら全てのメタルハライドランプについて点灯実験を行ったところ、全てのメタルハライドランプにおいて、定格ランプ電力（１００％）に対して５０％のランプ電力で点灯したときに、発光管１の最冷点温度が５５０℃以上となった。
【００８１】
ここにおいて、沃化スカンジウムの封入量が４．５９×１０−６ｍｏｌ／ｍｌのランプでは全てのメタルハライドランプにおいていわゆるアークの湾曲が起こり、沃化スカンジウムの封入量が２．５５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌのメタルハライドランプではアークの湾曲は起こらなかった。
【００８２】
そこで、沃化スカンジウムの封入量とアークの湾曲との関係を調べるために、沃化スカンジウムの封入量を１．０２×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ〜４．５９×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの範囲内で種々変えて、さらに沃化スカンジウムの各封入量についてそれぞれ沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を１９．８〜０．０の範囲内で変化させたメタルハライドランプをそれぞれ複数本（３本）ずつ作成し、点灯実験を行った。
【００８３】
その結果、これらのメタルハライドランプにおいても、定格ランプ電力（１００％）に対して５０％のランプ電力で点灯したときに、発光管１の最冷点温度が５５０℃以上となった。また、アークの湾曲の有無の結果については表４に示す。表４においては、同一条件で作成した複数本のメタルハライドランプの全てにアークの湾曲が起こった場合には「×」を、複数本のうちの一部で湾曲が起こった場合には「△」を、複数本の全てで湾曲が起こらなかった場合には「○」をそれぞれ記載してある。
【００８４】
【表４】
0003603723.tif 000005
【００８５】
表４から、沃化スカンジウムの封入量が４．０８×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ以上になるとアークに湾曲が生じ、電気特性が不安定になることが明らかとなった。また、表４において一点鎖線で囲んだ範囲（条件）では、実施例１２〜１７と同様に電源電圧変動による色温度の変化幅が小さくなった。これらの結果より、アークの湾曲が起こっていても色温度の変化幅の小さな状態もあり得るという知見を得た。逆に言えば、沃化スカンジウムの封入量及び沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を適宜設定することにより、アークを安定させ且つ色ばらつきを少なくすることができる。
【００８６】
（実施例２３）
実施例２２と同様に、沃化スカンジウムの封入量とアークの湾曲との関係を調べるために、実施形態２で説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４６ｍｍとし、発光管１への沃化スカンジウムの封入量を５．７３×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ〜１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの範囲内で種々変えて、さらに沃化スカンジウムの各封入量についてそれぞれ沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を２８．０〜０．０の範囲内で変化させたメタルハライドランプをそれぞれ複数本（３本）ずつ作成し、点灯実験を行った。
【００８７】
その結果、これらのメタルハライドランプにおいても、定格ランプ電力（１００％）に対して５０％のランプ電力で点灯したときに、発光管１の最冷点温度が５５０℃以上となった。また、アークの湾曲の有無の結果については表５に示す。なお、表５の見方は表４と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
【表５】
0003603723.tif 000006
【００８９】
表５から、沃化スカンジウムの封入量が４．０８×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ以上になるとアークに湾曲が生じ、電気特性が不安定になることが明らかとなった。また、表５において一点鎖線で囲んだ範囲（条件）では、実施例１８〜２１と同様に電源電圧変動による色温度の変化幅が小さくなった。これらの結果より、アークの湾曲が起こっていても色温度の変化幅の小さな状態もあり得るという知見を得た。逆に言えば、沃化スカンジウムの封入量及び沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比を適宜設定することにより、アークを安定させ且つ色ばらつきを少なくすることができる。
【００９０】
（実施例２４）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム（沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比＝１１．４）、１．２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム、略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノンを封入したメタルハライドランプを作成した。なお、本実施例では、保温膜１４を酸化ジルコニウムにより形成してあり、また、外管３と発光管１との間を真空にしてあるが、スリーブ１２は設けていない。
【００９１】
表６に本実施例のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。なお、表６の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【００９２】
【表６】
0003603723.tif 000007
【００９３】
表６より明らかなように、本実施例では、ランプ電力Ｗｌａを定格ランプ電力（１００％）の５０％として点灯したときの発光管１の最冷点温度ＣＳＴは５８６℃であり、また、電源電圧を±１０％変動させたときの色温度の変化幅ΔＴｃは２２（Ｋ）という非常に小さな値が得られた。
【００９４】
（実施例２５）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム（沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比＝１１．４）、２．５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）を封入したメタルハライドランプを作成した。なお、本実施例では、保温膜１４を酸化ジルコニウムにより形成してあり、また、外管３と発光管１との間は真空にしてある。また、外管３の内面には蛍光体膜が形成されている。ただし、スリーブ１２は設けていない。
【００９５】
表７に本実施例のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。なお、表７の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【００９６】
【表７】
0003603723.tif 000008
【００９７】
表７より明らかなように、本実施例では、ランプ電力Ｗｌａを定格ランプ電力（１００％）の５０％として点灯したときの発光管１の最冷点温度ＣＳＴは５６９℃であり、また、電源電圧を±１０％変動させたときの色温度の変化幅ΔＴｃは１２（Ｋ）という極めて小さな値が得られた。本実施例では、外管３の内面に蛍光体膜が形成されていることにより、色温度の変化幅ΔＴｃが小さくなったものと考えられる。
【００９８】
（実施例２６）
実施形態２にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４８ｍｍとし、発光管１に、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）を封入したメタルハライドランプを作成した。なお、本実施例では、保温膜１４を酸化ジルコニウムにより形成してあり、また、外管３と発光管１との間は真空にしてある。ただし、スリーブ１２は設けていない。
【００９９】
表８に本実施例のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。なお、表８の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【０１００】
【表８】
0003603723.tif 000009
【０１０１】
表８より明らかなように、本実施例では、ランプ電力Ｗｌａを定格ランプ電力（１００％）の５０％として点灯したときの発光管１の最冷点温度ＣＳＴは５５２℃であり、また、電源電圧を±１０％変動させたときの色温度の変化幅ΔＴｃは１２８（Ｋ）という小さな値が得られた。
【０１０２】
（実施例２７）
実施形態２にて説明したメタルハライドランプにおいて、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４８ｍｍとし、発光管１に、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、１．５３×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）を封入したメタルハライドランプを作成した。なお、本実施例では、保温膜１４を酸化ジルコニウムにより形成してあり、また、外管３と発光管１との間は略４７０００Ｐａ（≒３５０Ｔｏｒｒ）の不活性ガスとして窒素が充填されている。ただし、スリーブ１２は設けていない。
【０１０３】
表９に本実施例のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。なお、表９の見方は表１と同様なので説明を省略する。
【０１０４】
【表９】
0003603723.tif 000010
【０１０５】
表９より明らかなように、本実施例では、ランプ電力Ｗｌａを定格ランプ電力（１００％）の５０％として点灯したときの発光管１の最冷点温度ＣＳＴは５５１℃であり、また、電源電圧を±１０％変動させたときの色温度の変化幅ΔＴｃは１０５（Ｋ）という小さな値が得られた。
【０１０６】
（実施例２８〜３０）
実施形態１にて説明したメタルハライドランプにおいて、３種類のメタルハライドランプを作成した。
【０１０７】
まず、実施例２８として、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム（沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比＝１１．４）、１．２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム、略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノンを封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、外管３と発光管１との間を真空にしたメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。なお、実施例２８は実施例２４と同じ構成である。
【０１０８】
また、実施例２９として、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム（沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比＝１１．４）、２．５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）を封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、外管３と発光管１との間を真空にしたメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。なお、実施例２９は、外管３の内面に蛍光体膜を形成していない点だけが実施例２５と異なる。
【０１０９】
さらに、実施例３０として、石英ガラス製の発光管１の内径を８ｍｍ、電極２間の距離を８０ｍｍとし、発光管１に、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム（沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウムのモル比＝１１．４）、略２７０００Ｐａ（≒２００Ｔｏｒｒ）のキセノンを封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、発光管１と外管３の間を真空にしたメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。なお、実施例３０は、沃化セシウムが封入されていない点だけが実施例２８と異なる。
【０１１０】
表１０にこれら実施例２８〜３０のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。点灯実験では、ランプに入力する電力を定格ランプ電力（１００％）から５０％のランプ電力まで変化させて点灯させ、各ランプ電力について、点灯時の光束、効率（発光効率）、色温度、演色評価数、最冷点温度などを測定した。
【０１１１】
【表１０】
0003603723.tif 000011
【０１１２】
ところで、表１０において、「電源電圧Ｖｓ（Ｖ）」の欄は電源電圧の測定値を、「電源電圧Ｖｓ（％）」の欄はランプ電力が１００％のときの電源電圧Ｖｓ（Ｖ）を１００％とした各電源電圧Ｖｓ（Ｖ）の相対値をそれぞれ記載してある。
【０１１３】
また、同表において、「光束（ｌｍ）」の欄は光束の測定値を、「光束（％）」の欄にはランプ電力が１００％のときの光束（ｌｍ）を１００％とした各光束（ｌｍ）の相対値をそれぞれ記載してある。
【０１１４】
さらに、「効率（ｌｍ／Ｗ）」の欄には各ランプ電力における発光効率の測定値を記載し、「色温度Ｔｃ（Ｋ）」の欄には各ランプ電力における色温度の測定値を記載し、「色温度変化幅ΔＴｃ（Ｋ）」の欄はランプ電力が１００％のときの色温度Ｔｃ（Ｋ）を基準値とした各色温度Ｔｃ（Ｋ）の増減値を記載してある。
【０１１５】
また、「演色性Ｒａ」の欄には、演色評価数を記載し、「最冷点ＣＳＴ（℃）」の欄には発光管１の最冷点温度を記載してある。
【０１１６】
表１０から分かるように、各実施例２８〜３０ともランプ電力の変化に対する色温度の変化が少なく、この程度の変化であれば光色の変化を感じにくい。
【０１１７】
また、実施例２８と実施例３０とを比較すると、実施例２８の方がランプ電力を変化させたときの色温度の変化が小さくなっていることが分かる。ここに、実施例２８と実施例３０とは、実施例２８には沃化セシウムが添加され実施例３０には沃化セシウムが添加されていない点だけが異なるから、沃化セシウムを添加することによって、色温度の変化幅の小さい範囲が広がり、調光特性が良くなることが分かる。
【０１１８】
さらに、現在市販されているメタルハライドランプでは、ランプ電力を変化させると各種発光物質と水銀の発光強度のバランスが崩れてしまい、ランプ電力を変化させたときに色温度が変化してしまうという不具合があったが、実施例２９のように水銀を封入した場合にも、ランプ電力に対する色温度の変化幅が小さくなっている。また、この実施例２９のメタルハライドランプにおける外管３の内面に蛍光体膜を形成することによってランプ電力に対する色温度の変化幅がさらに小さくなることが確認されている。
【０１１９】
（実施例３１〜３３）
実施形態２にて説明したメタルハライドランプにおいて、３種類のメタルハライドランプを作成した。
【０１２０】
まず、実施例３１として、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４８ｍｍとし、発光管１に、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴンを封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、外管３と発光管１との間を真空にしたメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。
【０１２１】
また、実施例３２として、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４８ｍｍとし、発光管１に、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、１．５３×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀（Ｈｇ）、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴン（Ａｒ）を封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、外管３と発光管１との間に略４７０００Ｐａ（≒３５０Ｔｏｒｒ）の不活性ガスとして窒素を充填したメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。なお、実施例３２は、外管３の内面に蛍光体膜を形成した点及び外管３と発光管１との間に窒素を充填してある点が異なる。
【０１２２】
さらに、実施例３３として、石英ガラス製の発光管１の最大内径を１８ｍｍ、平均内径を１４ｍｍ、電極２間の距離を４８ｍｍとし、発光管１に、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａ（≒５０Ｔｏｒｒ）のアルゴンを封入し、発光管１の両端部に電極封止部１１及び電極２周囲を覆うように外表面に酸化ジルコニウムよりなる保温膜１４を形成し、外管３と発光管１との間に略４７０００Ｐａ（≒３５０Ｔｏｒｒ）の不活性ガスとして窒素を充填したメタルハライドランプを作成した。ただし、スリーブ１２は設けていない。なお、実施例３３は、外管３と発光管１との間に不活性ガスとして窒素が封入されている点だけが実施例３１と異なる。
【０１２３】
表１１にこれら実施例３１〜３３のメタルハライドランプの点灯実験を行った結果を示す。点灯実験では、ランプに入力する電力を定格ランプ電力の１２５％から５０％のランプ電力まで変化させて点灯させ、各ランプ電力について、点灯時の光束、効率（発光効率）、色温度、演色評価数、最冷点温度などを測定した。なお、表１１の見方は表１０と同様なので説明を省略する。
【０１２４】
【表１１】
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【０１２５】
実施例３１と実施例３２とを比較すると、ランプ電力を変化させたときの色温度Ｔｃの変化幅ΔＴｃに殆ど差が無いことが分かる。ここに、実施例３１と実施例３２とは、実施例３２は外管３の内面に蛍光体（赤色発光成分）膜が形成され、実施例３１は外管３の内面に蛍光体膜が形成されていない点だけが異なるから、外管３に赤色発光成分の蛍光体膜を形成したことにより、わずかに色温度は低下するが、良好な調光性能が得られることが分かる。
【０１２６】
また、実施例３１と実施例３３とを比較すると、実施例３３の方がランプ電力を変化させたときの色温度の変化幅が大きくなることが分かる。ここに、実施例３１と実施例３３とは、実施例３１は外管３と発光管１との間が真空であり実施例３３は外管３と発光管１との間に不活性ガスとして窒素が封入されている点だけが異なり、外管３と発光管１との間に窒素を充填した場合にも調光性能を得られることが分かる。
【０１２７】
なお、上記各実施例１〜３３では、発光管１に封入するハロゲン化物として沃化物を用いた場合について説明したが、実施例２４〜２７以外は沃化物に限らず臭化物でも良い。さらに、ランプの設置状態に伴う点灯方向（例えば２つの電極２が上下に位置する方向や２つの電極２が左右に位置する方向）、発光管のサイズ、希ガスの封入圧力についても上記実施例と同様の効果が得られている。
【０１２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された発光管と、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備え、ハロゲン化スカンジウムに対するハロゲン化ナトリウムのモル比をＲとするとき、２．８≦Ｒ≦２２．７を満足するので、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができるという効果がある。また、発光管に封入する発光物質の比率を変化させた場合にも、色ばらつきを小さくしたまま、発光色を設計できるという効果がある。
【０１２９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、上記ハロゲン化スカンジウムは、発光管への封入量が４．０８×１０−６ｍｏｌ／ｍｌ未満なので、アークが安定するという効果がある。
【０１３０】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、上記外管は、内部が真空なので、外管の外部と発光管とを熱的に絶縁することができるという効果がある。
【０１３１】
請求項１９の発明は、長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、１．２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化セシウム、略２７０００Ｐａのキセノンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空なので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができるという効果がある。
【０１３２】
請求項２０の発明は、長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、内径が８ｍｍ、上記電極間の距離が８０ｍｍに設定され、２．３２×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、２．０４×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、外管は、内部が真空であり、内面に蛍光体膜が形成されているので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができるという効果がある。
【０１３３】
請求項２１の発明は、楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、２．１４×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの水銀、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部が真空なので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができるという効果がある。
【０１３４】
請求項２２の発明は、楕円球状であって長手方向の両端部内にそれぞれ電極が配設され両端部で各電極が封止された発光管と、発光管の外面において電極近傍を覆うように形成された保温膜と、発光管を包む外管とを備え、発光管は、石英ガラス製であって、最大内径が１８ｍｍ、平均内径が１４ｍｍ、上記電極間の距離が４８ｍｍに設定され、１．３５×１０−５ｍｏｌ／ｍｌの沃化ナトリウム、１．１５×１０−６ｍｏｌ／ｍｌの沃化スカンジウム、略６７００Ｐａのアルゴンがそれぞれ封入され、上記電極の封止部を小さくし、外管は、内部に略４７０００Ｐａの窒素ガスが充填されているので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯したときの発光管の最冷点の温度を５５０℃以上に維持することができるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきを少なくすることができるという効果がある。
【０１３５】
請求項２３の発明は、発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項２記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１００％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えるので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときの発光管の最冷点の温度が５５０℃以上に維持されるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少なく調光が可能な放電灯点灯装置を実現することができるという効果がある。
【０１３６】
請求項２４の発明は、発光管内に少なくともハロゲン化ナトリウム及びハロゲン化スカンジウムが封入された請求項３記載のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプへ供給する電力を定格ランプ電力に対して１２５％のランプ電力から５０％のランプ電力まで変化させることができる点灯手段と、該メタルハライドランプを定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときに発光管の最冷点温度を５５０℃以上に維持する最冷点温度維持手段とを備えるので、定格ランプ電力に対して５０％のランプ電力で点灯させたときの発光管の最冷点の温度が５５０℃以上に維持されるから、電源電圧変動あるいは安定器出力のばらつき、ランプ製造段階で生じるランプばらつき等が発生してもランプ点灯時の発光色の色ばらつきが少なく調光が可能な放電灯点灯装置を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】実施形態２を示す概略構成図である。
【図３】実施形態１に対応した各実施例における最冷点温度の測定位置の説明図である。
【図４】実施形態２に対応した各実施例における最冷点温度の測定位置の説明図である。
【図５】実施形態１に対応した実施例の要部構成例の説明図である。
【図６】実施形態１に対応した実施例の要部構成例の説明図である。
【図７】同上の要部構成例の説明図である。
【図８】実施形態２に対応した実施例の要部構成例の説明図である。
【図９】実施形態２に対応した実施例の要部構成例の説明図である。
【図１０】実施形態２に対応した実施例の要部構成例の説明図である。
【図１１】実施例８における発光管の説明図である。
【図１２】実施例１〜１１の特性説明図である。
【図１３】実施例１２〜１７の特性説明図である。
【符号の説明】
１  発光管
２  電極
３  外管
４  ステム
５  発光管支柱
６  バリウムゲッタ
７  ジルコニウム・アルミニウムゲッタ
８  金属箔導体
９  電極導入線
１０  口金
１１  電極封止部
１２  スリーブ
１３  スリーブ支柱
１４  保温膜
【図１】
0003603723.tif 000013
【図２】
0003603723.tif 000014
【図３】
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【図４】
0003603723.tif 000016
【図５】
0003603723.tif 000017
【図６】
0003603723.tif 000018
【図７】
0003603723.tif 000019
【図８】
0003603723.tif 000020
【図９】
0003603723.tif 000021
【図１０】
0003603723.tif 000022
【図１１】
0003603723.tif 000023
【図１２】
0003603723.tif 000024
【図１３】
0003603723.tif 000025