(57)【要約】    【課題】  音響的共鳴現象を利用して放電アークを重力誘導対流に反してほぼ直線状に矯正するように安定して点灯する水銀フリーのメタルハライド放電ランプおよびこれを点灯するメタルハライド放電ランプシステムを提供する。    【解決手段】  メタルハライド放電ランプＭＨＬは、耐火性で透光性である最大内径２．０〜１２．０ｍｍの気密容器１と、一対の電極２Ａ、２Ｂと、ハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；を具備し、数式１（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に低い第１周波数ｆ１の範囲内の所定周波数および数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２の範囲内の所定周波数のいずれのリップル電流が重畳した電流を気密容器内に流して点灯したときにも放電アークが安定してストレート化するように構成されている。【選択図】    図１
2006318730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性で透光性である最大内径２．０〜１２．０ｍｍの気密容器と；
気密容器内に封着した一対の電極と；
ハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；
を具備し、数式１（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に低い第１周波数ｆ１の範囲内の所定周波数および数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２の範囲内の所定周波数のいずれのリップル電流が重畳した電流を気密容器内に流して点灯したときにも放電アークが安定してストレート化するように構成されていることを特徴とするメタルハライド放電ランプ。
［数１］
７０≦ｆ１≦１３０
［数２］
１２０≦ｆ２≦２６０
【請求項２】
第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２の範囲は、気密容器の最大内径（ｍｍ）に応じて表１に規定する範囲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放電ランプ。
［表１］
気密容器の最大内径      第１周波数ｆ１（ｍｍ）      第２周波数ｆ２（ｍｍ）
２．０                  ７０〜  ８０                ２５０〜２６０
２．２〜  ２．８            ８０〜１３０                １７０〜２５０
３．０〜１２．０          １００〜１２０                １２０〜１６０
【請求項３】
放電媒体は、ハロゲン化物が第１および第２のハロゲン化物を含み、第１のハロゲン化物が主として発光を行う金属のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物が相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域における発光量が相対的に少ない金属のハロゲン化物であることを特徴とする請求項１または２記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項４】
リップル電流の所定周波数は、第２周波数ｆ２の範囲内における所定周波数で点灯されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライド放電ランプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライド放電ランプと；
メタルハライド放電ランプの電極間を結ぶ直線と直交する方向に音響共鳴現象が発生する周波数成分を有する電流をメタルハライド放電ランプに供給して点灯する点灯回路と；
を具備していることを特徴とするメタルハライド放電ランプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に水銀を封入していないメタルハライド放電ランプおよびこれを点灯するメタルハライド放電ランプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）は、高効率・長寿命という特徴から屋外照明分野などに広く応用されている。中でもメタルハライドランプは、演色性が良好で、その特性を生かして屋外照明分野のみならず、屋内照明分野にも普及しつつあり、また映像機器用の光源・車両の前照灯用光源として注目されている。なお、従来から一般に用いられているメタルハライドランプは、緩衝体として水銀蒸気が希ガスと一緒に封入されている（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）。
【０００３】
メタルハライドランプを従来の一般に用いられているメタルハライドランプ点灯装置の構成により点灯すると、放電アークの中央部の温度は約５０００Ｋに達し、アーク中心部から所定の温度勾配で温度が低下して管壁付近では１０００Ｋになる。そのため、メタルハライドランプを水平点灯した場合、アーク中央部で加熱され密度が小さくなったガスが上方向へ移動し、管壁付近の密度の大きいガスがアーク中心へ流れ込む対流現象が発生する。対流によるガスの流れにより、放電アークは、一対の電極間を結ぶ仮想の直線の管軸より上方へ偏って位置することになる。すなわち、放電アークは、上方へ湾曲する。
【０００４】
放電アークが湾曲すると、以下のような問題がある。
１．放電空間上部の気密容器の壁面と放電アークとの距離が小さくなって気密容器の当該部分の温度上昇が大きくなり、気密容器を構成する石英ガラスが劣化しやすくなる。当該部位の石英ガラスが劣化すると、光束が低下し、また反射鏡と組み合わせたときの集光効率の低下が大きくなる。
２．気密容器の石英ガラスが軟化しやすくなり、軟化により変形（膨れ）が発生し、放電空間の内容積が増大して発光特性が変化する。
３．放電空間下部の温度低下を招き、放電ランプ電空間内の動作圧力を決定する最冷点温度が低下し、発光効率が低下する。
４．メタルハライドランプと反射鏡とを組み合わせて使用するとき、一般に反射鏡の光軸上に放電アークを配置するが、反射鏡の光軸に対して放電アークの形状が上下非対称となるので、反射鏡の光軸を含む放電アークの断面形状が光軸を取り巻く全周方向で全て異なる。そのために、反射鏡の光軸を取り巻く全周方向の断面で放電アークの異なる形状を考慮して反射鏡を設計する必要があり、したがって設計が複雑で、その結果としての反射鏡の形状も複雑になる。
【０００５】
そこで、放電アークの湾曲を矯正するためのいろいろな対策が考えられているが、その一つとして音響的共鳴現象を利用して放電アークを重力誘導対流に反して直線状に矯正する点灯方式（以下、便宜上「ストレートアーク点灯方式」という。）が知られている（特許文献１、２参照。）。このストレート点灯方式によって放電アークを直線状に矯正すれば、気密容器の温度分布が相対的に均熱化され、気密容器の局所的な温度上昇（水平点灯の際には上部の温度上昇）を小さくして石英ガラスの劣化、変形を防止でき、また放電空間下部の最冷点温度を上昇させて発光効率を向上させることができる。さらに、反射鏡の光軸を取り巻く全周方向で全てほぼ同一形状にできるので、一断面の設計を他の断面に応用できるため、反射鏡の設計が頗る簡単になる。その結果、反射鏡も単純な形状になる。
【０００６】
一方、水銀を封入しないメタルハライドランプが本発明者らにより発明され（特許文献３参照。）、以後その実用化に向けた開発が活発に行われている。そして、自動車前照灯用としては２００４年７月から実用化されだしている。水銀を封入しないメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）は、水銀を使用しないために環境的に好ましく、また始動時の分光特性の立ち上がり特性が良好であり、調光に適する、ランプ特性のばらつきが少ない、などの利点がある。今後この構成のメタルハライドランプが普及していくと考えられる。
【特許文献１】特公平０７−００９８３５号公報
【特許文献２】特許第３１８９６０９号公報
【特許文献３】特開平１１−２３８４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水銀フリーランプは、水銀入りランプに比べて放電アークが相対的に絞られて細くなる傾向があり、その結果、放電アークの重力誘導対流によって生じる湾曲が水銀を封入したメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）より大きくなる。そのため、対策が必要である。
【０００８】
そこで、本発明者は、水銀フリーランプにおける放電アークの湾曲を矯正するために、ストレートアーク点灯方式を採用することを着想し、実験を行ってみた。
【０００９】
ところが、特許文献１、２に記載されている構成をそのまま採用しても安定した放電アークのストレート化が得られないことが分かった。その原因を調査した結果、次のとおりであった。
【００１０】
すなわち、水銀フリーランプの場合、上述のように放電アークの湾曲が大きくなるが、これにより放電空間内の温度分布が水銀入りランプの場合と相違し、また分子量の大きな水銀を含まないなどの差異により放電空間内の平均音速が異なるために安定してストレート化が行われる電流の周波数が変わるからであると推定される。
【００１１】
次に、本発明者は、水銀フリーランプを種々試作して高周波リップルを含むランプ電流を流して点灯し、種々の試験を行った。その結果、ようやく安定したストレート点灯を行うためのメタルハライド放電ランプの構成を見出すことができ、本発明をなすに至った。
【００１２】
本発明は、音響的共鳴現象を利用して放電アークを重力誘導対流に反してほぼ直線状に矯正するように安定して点灯する水銀フリーのメタルハライド放電ランプおよびこれを点灯するメタルハライド放電ランプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のメタルハライド放電ランプは、耐火性で透光性である最大内径２．０〜１２．０ｍｍの気密容器と；気密容器内に封着した一対の電極と；ハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；を具備し、数式１（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に低い第１周波数ｆ１の範囲内の所定周波数および数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２の範囲内の所定周波数のいずれのリップル電流が重畳した電流を気密容器内に流して点灯したときにも放電アークが安定してストレート化するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
［数１］
７０≦ｆ１≦１３０
［数２］
１２０≦ｆ２≦２６０
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、音響的共鳴現象を利用して放電アークを重力誘導対流に反してほぼ直線状に矯正するように安定して点灯する水銀フリーのメタルハライド放電ランプおよびこれを点灯するメタルハライド放電ランプシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するに際して各構成要素の許容し得る主な形態について説明する。
【００１７】
気密容器は、耐火性で透光性でなければならない。また、その放電空間を画成する部位の最大内径をランプの用途に応じて２．０〜１２．０ｍｍの範囲内で適宜設定することができる。上記の範囲は、主として小形のメタルハライド放電ランプに採用される。例えば、前照灯用としては、最大内径が２．０〜４．０ｍｍの範囲が適している。また、液晶プロジェクタなどの投射用としては、最大内径が５．０〜１．２ｍｍの範囲である。また、その他の一般照明用としては、それぞれの具体的な用途に応じて上記最大内径２．０〜１２．０ｍｍの範囲内から適宜選択することができる。なお、気密容器の最大内径が２．０ｍｍ未満になると、放電空間の内径が小さすぎて放電アークの湾曲を気密容器の内面が規制するので、リップル電流を重畳してストレート化させる必要が実質的になくなる。また、最大内径が１２．０ｍｍを超えたメタルハライド放電ランプにおいては、気密容器の最大内径が大きくなっているのに対応して放電アークの湾曲も大きくなるために、放電アークのストレート化が困難である。
【００１８】
気密容器が「耐火性で透光性」であるとは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性を備えるとともに、放電によって発生した所望波長域の光を外部に導出することができれば、気密容器がどのような材料で作られていてもよいことを意味している。したがって、例えば石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
【００１９】
また、気密容器は、一般に包囲部および一対の封止部を備えて構成されている。包囲部は、その内部に適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などをなした放電空間として機能する中空の部分を提供する。なお、前照灯用のメタルハライドランプとして好適には放電空間をほぼ円柱状にすることができる。これにより、放電アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとした場合には、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。また、気密容器が石英ガラスからなる場合、包囲部は、その肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、放電容器の伝熱が良好になって放電容器の放電空間の下部および側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。気密容器が透光性セラミックスからなる場合、包囲部は、その肉厚がほぼ均一に形成されているのがよい。
【００２０】
一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、包囲部の両端から一体的に延在している。そして、電極を封装し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には気密容器の材質が石英ガラスの場合に、封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設している。気密容器が透光性セラミックスからなる場合、一般に採用されているように封止部を小径筒部として形成し、電極軸が小径筒部の内部にキャピラリーと称されるわずかな間隙を形成するように挿通し、小径筒部の端部に挿入された導入導体と小径筒部との間を封止し、導入導体の先端と電極軸の基端とを接合する構造を採用することができる。
【００２１】
なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに封止部と協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。モリブデンは、約３５０℃になると酸化するので、外部側の端部の温度がこれより温度が低くなるように埋設される。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。最大内径が２．０〜４．０ｍｍの気密容器を備えた小形でキセノン（Ｘｅ）などの希ガスを室温で６気圧以上封入する自動車前照灯などに用いるメタルハライドランプの場合は、後者が好適である。また、封着金属箔の包囲部側の一端には後述する電極の基端が接続し、他端には外部導入線の先端が接続する。外部導入線の基端側は封止部の端面から外部へ露出する。
【００２２】
一対の電極は、気密容器の内部に離間対向して封装されている。電極間距離は、気密容器の最大内径が２．０〜１２．０ｍｍの範囲である場合、例えば液晶プロジェクタや自動車など移動体の前照灯に用いる投射用や一般照明用として用いる小形のメタルハライド放電ランプの場合、６ｍｍ以下が好ましい。その中で液晶プロジェクタなどの場合、好適には３ｍｍ以下、例えば１ｍｍであり、所望によっては０．５ｍｍのものであってもよい。前照灯用としては中心値で４．２ｍｍが規格化されている。そして、電極は、その直径が好ましくは長手方向に沿ってほぼ同一の直棒状をなした軸部を備えている。なお、軸部の直径は、好ましくは０．２５ｍｍ以上、さらに好適には０．４５ｍｍ以下である。そして、軸部から直径が大きくなることなしに先端に至り、かつ、先端が平坦な端面を形成するか、アークの起点となる先端が曲面ないし切頭円錐形を形成している。あるいは、軸部の先端に軸部より径大の部分を形成することができる。
【００２３】
また、本発明のメタルハライドランプは気密容器内に流れる電流の向きが時間とともに変化しない単一方向で点灯する態様すなわち直流点灯であってもよいし、また気密容器内に流れる電流の向き、換言すれば極性が時間とともに交互に変化して点灯する態様すなわち交流点灯であってもよい。前者の場合、陽極として機能する側の電極は、温度上昇が激しくなるから、陰極より放熱面積の大きい、したがって先端の電極主部が太いものを用いることができる。後者の場合には、一般的に一対の電極が同一構造をなすように構成する。
【００２４】
さらに、一対の電極は、耐火性で、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープ剤を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。直流点灯用の場合、陰極として機能する側の電極の少なくとも電極主部には、電子放射性の良好な電極材料、例えばトリエーテッドタングステンなどを用いるのが好ましい。そうすれば、後述するように全光束を増加することができる。
【００２５】
放電媒体は、気密容器の内部に封入されて蒸気またはガス状態で放電を生起する媒体として作用し、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含んでいる。しかし、本質的に水銀（Ｈｇ）は封入しないものとする。また、ハロゲン化物には、メタルハライド放電ランプとしての可視域の発光に主として寄与する金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物とした場合に、これに加えて可視域における発光量が第１のハロゲン化物の金属にと比較して少なくて、主としてランプ電圧を形成するのに寄与するための第２のハロゲン化物を含むことができる。なお、第２のハロゲン化物の金属による可視域の発光量は、可視域全体として見たときの発光量が少なければよく、例えば狭い特定波長域では第１のハロゲン化物の金属による発光より放射エネルギーが大きくても差し支えない。以下、第１および第２のハロゲン化物についてさらに詳細に説明する。
【００２６】
第１のハロゲン化物は、主としてメタルハライド放電ランプとしての発光を行う金属のハロゲン化物からなる。このための金属としては、メタルハライドランプの用途に応じて所望波長域の放射を生じる多様な既知の金属群の中から適宜選択して、その一種または複数種を用いることができる。
【００２７】
例えば、自動車前照灯用のメタルハライド放電ランプとしては、ナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）のハロゲン化物を第１のハロゲン化物の主成分として用いると、規格に適合する白色光を効率よく発光させることができるので好ましい。また、発光の色度を調整するなどの目的で、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）およびツリウム（Ｔｍ）などの希土類金属のハロゲン化物、タリウム（Ｔｌ）およびインジウム（Ｉｎ）のグループからなる金属の一種または複数種のハロゲン化物を副成分として用いることができる。
【００２８】
また、液晶プロジェクタなどのプロジェクション用のメタルハライド放電ランプとしては、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）およびツリウム（Ｔｍ）などの希土類金属のハロゲン化物中から選ばれた少なくとも１種などを主成分として用いることができる。また、発光効率や発光の色度を調整するなどの目的で、ナトリウム（Ｎａ）、インジウム（Ｉｎ）およびタリウム（Ｔ１）などグループからなる金属の一種または複数種のハロゲン化物を副成分として用いることができる。
【００２９】
そうして、第１のハロゲン化物としては、上記の例だけでなくメタルハライド放電ランプの用途に応じて既知の発光用の各種金属ハロゲン化物を用いることができる。
【００３０】
第２のハロゲン化物は、次のグループの中から選択された複数種の金属のハロゲン化物が主成分を構成することができる。すなわち、第２のハロゲン化物は、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）のグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物とすることができる。上記のグループに属する金属は、第１のハロゲン化物の金属との併存下において、そのいずれも第１のハロゲン化物に比較して可視域における発光量が相対的に少なくて、しかも蒸気圧が相対的に高いという特徴を有している。上記グループの中でも、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物が特に好適である。しかし、これらの金属は、主成分として用いられて最適であるが、マグネシウム（Ｍｇ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）のグループから選択された１種または複数種を副成分として添加することにより、さらにランプ電圧を高くすることができる。また、上記グループの金属は、そのいずれも気密容器が石英ガラスおよび透光性セラミックスのいずれで形成されていても基本的には適応する。
【００３１】
ハロゲン化物を構成するハロゲンは、反応性に関してハロゲンの中でヨウ素が最も適当であり、少なくとも上記主発光金属は、主としてヨウ化物として封入される。しかし、要すれば、例えば気密容器の内面の黒化を抑制するなどの目的でヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００３２】
希ガスは、メタルハライドランプの始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のグループの一種を単独で、または複数種を混合して封入することができる。希ガスの中でもキセノンは、その原子量が他の希ガスより大きいため、熱伝導率が相対的に小さいので、これを５気圧以上封入することにより、点灯直後のランプ電圧形成に寄与するとともに、ハロゲン化物の蒸気圧が低い段階で白色の可視光発光を行い、光束立ち上がりに寄与する。このため、キセノンは、前照灯用のメタルハライドランプとして効果的である。この場合、キセノンの好ましい封入圧は、６気圧以上、より好適には８〜１６気圧の範囲である。これにより、点灯直後からの光束立ち上がりと自動車前照灯用のＨＩＤ光源としての白色発光の前記規格を満足することができる。
【００３３】
さらに、水銀について言及しておく。本発明において、水銀（Ｈｇ）は、全く含まないのが環境負荷物質削減のために好ましいことであるが、不純物程度に含んでいても許容される。
【００３４】
本発明において、メタルハライド放電ランプの点灯の態様は、前述のようにいわゆる直流点灯および交流点灯のいずれであってもよい。前者の場合、点灯時に気密容器内に流れる電流（ランプ電流）の向き（極性）が時間とともに変化しない（一定な）単一方向である。後者の場合、点灯時に気密容器内に流れる電流（ランプ電流）の向き（極性）が時間とともに交互に変化する両方向である。いずれの場合にも高周波リップル電流が基本波の電流に重畳している。そして、高周波リップル電流の周波数が数式１（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に低い第１周波数ｆ１の範囲内の所定周波数と、数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２の範囲内の所定周波数とのいずれのリップル電流が重畳した電流を気密容器内に流して点灯したときにも放電アークが安定してストレート化するように構成されている。
【００３５】
上記相対的に低い第１周波数ｆ１の範囲内の所定周波数および数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２の範囲内の所定周波数は、表１に示すように、気密容器の最大内径のサイズに応じてさらに狭い範囲内に区分することができる。
【００３６】
［表１］
気密容器の最大内径      第１周波数ｆ１（ｍｍ）      第２周波数ｆ２（ｍｍ）
２．０                  ７０〜  ８０                ２５０〜２６０
２．２〜  ２．８            ８０〜１３０                １７０〜２５０
３．０〜１２．０          １００〜１２０                １２０〜１６０
また、本発明によれば、ランプ電流の基本波に重畳するリップル電流の周波数は、数式１、数式２および表１に示すように、第１周波数ｆ１および数式２（単位：ｋＨｚ）を満足する相対的に高い第２周波数ｆ２のそれぞれの範囲内における所定周波数であれば、放電アークが安定してストレート化するように構成されるのであるが、第２周波数ｆ２の方がストレート化作用の安定化がより一層確実で、しかも容易であることが分かった。
【００３７】
次に、本発明のメタルハライド放電ランプを含むメタルハライド放電ランプシステムは、以上説明したメタルハライド放電ランプと、メタルハライド放電ランプの電極間を結ぶ直線と直交する方向に音響共鳴現象が発生する周波数成分を有する電流をメタルハライド放電ランプに供給して点灯する点灯回路とを具備して構成される。
【００３８】
本システムにおいて、上記点灯回路は、電子化されたものであるのが好ましい。そして、メタルハライド放電ランプを点灯直後の数秒間、好ましくは３〜５秒間にわたり定格ランプ電流の２．５倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成されているように構成される。また、所望により直流の基本波に重畳する高周波リップル電流の変調度を連続的または段階的に調整可能に構成することができる。
【００３９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００４０】
＜第１の形態＞
図１ないし図３は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示している。そして、図１はランプ全体の正面図、図２は平面図、図３は発光管の拡大正面図である。第１の形態のメタルハライドランプＭＨＬは、点灯時に所定周波数の高周波リップル電流が直流の基本波に重畳してなるランプ電流が流れるようにした構成であり、発光管ＩＴ、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂからなる。
【００４１】
発光管ＩＴは、気密容器１、一対の電極２Ａ、２Ｂ、一対の外部導入線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体を備えている。
【００４２】
気密容器１は、石英ガラスからなり、以下の構成を備えている。すなわち、包囲部１ａおよび一対の封止部１ｂを備えている。包囲部１ａは、外形が紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ｂ、１ｂを一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、０．０２５ｃｃ程度である。なお、放電空間１ｃがほぼ円柱状をなして細長いことにより、放電アークに相対的に接近しやすくなるので、気密容器１の上部の温度上昇が早くなる。
【００４３】
また、包囲部１ａは、その肉厚が比較的大きくなっている。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくなっている。このため、気密容器１の伝熱が良好になって気密容器１の放電空間１ｃの下部および側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
【００４４】
一対の封止部１ｂ、１ｂは、包囲部１ａを封止するとともに、後述する一対の電極２Ａ、２Ｂの軸部を緩く支持し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与しており、包囲部１ａの両端から一体に延在している。そして、一対の電極２Ａ、２Ｂを封装し、かつ、点灯回路から電流を電極１ｂへ気密に導入するために、内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔４を気密に埋設している。
【００４５】
封着金属箔４は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ｂ内に気密に埋設されている。なお、封着金属箔４は、気密容器１の封止部１ｂの内部に埋設されて当該封止部１ｂが気密容器１の包囲部１ａの内部を気密に維持するのに協働しながら電流導通導体として機能している。封着金属箔４を封止部１ｂに埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法などを採用することができる。キセノン（Ｘｅ）などの希ガスを室温で５気圧以上封入する場合は、両者を組み合わせて適用することができる。
【００４６】
電極２Ａは、陽極として機能し、電極軸部２ａおよび電極主部２ｂを備えている。電極軸部２ａは、直径０．３５ｍｍのドープドタングステンからなる。電極主部２ｂは、図３に拡大して示すように、電極軸部２ａの先端に一体に形成され、直径０．６ｍｍの球状をなしている。
【００４７】
電極２Ｂは、陰極として機能し、電極２Ａと同様に電極軸部２ａおよび電極主部２ｂを備えている。電極軸部２ａおよび電極主部２ｂは、直径０．３５ｍｍの１本のトリエーテッドタングステン棒からなり、先端部が電極主部となり、その他の部分が電極軸部となる。上記トリエーテッドタングステンは、１質量％の酸化トリウムを含有している。
【００４８】
そうして、一対の電極２Ａ、２Ｂは、そのいずれも電極軸部２ａの基端部が封着金属箔４にそれぞれ溶接され、中間部が封止部１ｂに緩く支持され、先端部および電極主部２ｂが気密容器１の包囲部１ａの放電空間１ｃ内に露出している。そして、気密容器１の包囲部１ａ内において、軸方向の両端内部に離間対向して封装され、電極間距離が所定値になるように設定されている。
【００４９】
なお、図１において、左方の封止部１ｂを形成した後、封止管１ｄの一部を切断しないで封止部１ｂの端部から管軸方向に一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在させている。
【００５０】
一対の外部導入線３Ａ、３Ｂは、一対の電極２Ａ、２Ｂに給電するために配設されている。そして、一対の外部導入線３Ａ、３Ｂの先端は気密容器１の両端の封止部１ｂ内において封着金属箔４の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図１において、気密容器１から右方へ導出された外部導入線３Ｂは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金Ｂ内に導入されて図示しない口金端子の一方ｔ１に接続している。また、図１において、気密電容器１から左方へ導出された外部導入線３Ａは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導入されて口金端子の他方（図示しない。）に接続している。
【００５１】
放電媒体は、気密容器１の内部に形成された放電空間１ｃ内に封入されており、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物からなる第１のハロゲン化物および主としてランプ電圧形成に寄与する金属のハロゲン化物からなる第２のハロゲン化物、ならびに希ガスを含んでいる。
【００５２】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に発光管ＩＴを収納していて、その両端の縮径部５が気密容器１の封止部１ｂにガラス溶着している。しかし、内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００５３】
絶縁チューブＴは、外部導入線３Ｂの折り返し部分を被覆している。
【００５４】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、発光管ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着されるように構成されている。
【００５５】
次に、第１の形態における実施例について説明する。
【実施例１】
【００５６】
発光管ＩＴ
気密容器１      ：石英ガラス製、球体長７ｍｍ、最大外径６ｍｍ、
放電空間が最大内径２．６ｍｍのほぼ円柱状をなしている。
【００５７】
電極２Ａ、２Ｂ  ：電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＳｃＩ３０．１０ｍｇ＋ＮａＩ０．２５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＺｎＩ２０．１５ｍｇ
希ガス        ：Ｘｅ１０．５気圧
外管ＯＴ          ：内部雰囲気は大気圧（大気）
安定時ランプ電力  ：３５Ｗ
点灯方向          ：水平点灯
ランプ電流        ：基本波−平滑化直流、重畳高周波リップル電流の周波数を種々変                      更して点灯した。
実施例１において、重畳高周波リップル電流の周波数（以下、「リップル周波数」とい。）を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は表２に示すとおりであった。
【００５８】
なお、表中、記号○はストレート化有り、記号×はストレート化無し、ｆ１は第１周波数、ｆ２は第２周波数、をそれぞれ示している。ストレート化有りの判断基準は、電極間の中心位置において、放電アークの中心が電極間を結ぶ軸線から０．３ｍｍ以内に矯正されたときとした。
【００５９】
［表２］
リップル周波数（ｋＨｚ）      結  果      評      価
７０〜１１０              ×            不可
１２０、１３０              ○      ｆ１として使用可
１４０〜１８０              ×            不可
１９０、２００              ○      ｆ２として使用可
２１０、２２０              ×            不可
また、実施例１の仕様において、気密容器の最大内径の値を２．０〜４．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプを試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数を表３に示す。
【００６０】
［表３］
気密容器の最大内径      第１周波数ｆ１（ｍｍ）      第２周波数ｆ２（ｍｍ）
２．０                  ７０〜  ８０                ２５０〜２６０
２．２                  ８０〜  ９０                ２４０〜２５０
２．４                  ８０〜  ９０                １８０〜１９０
２．６                １２０〜１３０                １９０〜２００
２．８                  ９０〜１００                １７０〜１９０
３．０                １００〜１２０                １５０〜１６０
４．０                １００〜１１０                １５０〜１６０
表３から理解できるように、気密容器の最大内径に応じて第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２の値が変化するが、いずれの周波数も数式１、数式２および表１の範囲内から所定周波数を選択することができる。
【００６１】
次に、本発明の第１の形態におけるその他の実施例について説明する。
【実施例２】
【００６２】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＳｃＩ３０．１０ｍｇ＋ＮａＩ０．２５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＭｎＩ２０．１５ｍｇ
その他は実施例１と同じ。
【実施例３】
【００６３】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＳｃＩ３０．１０ｍｇ＋ＮａＩ０．２５ｍｇ
第２のハロゲン化物：無し
その他は実施例１と同じ。
【実施例４】
【００６４】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＩｎＩ０．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：無し
その他は実施例１と同じ。
実施例２ないし実施例４において、重畳高周波リップル電流の周波数（以下、「リップル周波数」とい。）を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は、そのいずれも表２と同じであった。
【００６５】
また、実施例２ないし実施例４の仕様において、気密容器の最大内径の値をそれぞれに対して２．０〜４．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプを試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数も表３と同様であった。
【００６６】
以上の実施例１ないし実施例４の結果を総合すると、本発明の第１の形態において、第２のハロゲン化物の種類が変わっても、水銀を本質的に封入しないメタルハライド放電ランプにおいて、気密容器の最大内径が同じであれば、安定したストレート化が得られるリップル周波数は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２ともに実質的に同様な傾向を示すことが分かる。
【００６７】
＜第２の形態＞
図４は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態としての液晶プロジェクタ用のメタルハライドランプを示す発光管の拡大正面図である。図において、図１ないし図３と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。図中、符号６はリード部材、７は近接導体である。
【００６８】
気密容器１は、石英ガラス製で、包囲部１ａがほぼ球に近い楕円球状をなしている。
【００６９】
陽極として作用する電極２Ａは、ドープドタングステンからなり、電極軸部２ａ、電極主部２ｂおよびくわえ込みコイル部２ｃを備えている。電極軸部２ａは、直径０．７ｍｍの棒である。そして、基端が後述する封着金属箔４に溶接され、中間部が封止部１ｂに緩く支持され、かつ、先端部が気密容器１の包囲部１ａの内部に露出している。電極主部２ｂは、直径１．４ｍｍ、長さ３．５ｍｍで、電極軸部２ａの先端に一体に形成されている。くわえ込みコイル部１ｃは、ドープドタングステン細線を電極軸部２ａの中間部の少なくとも封止部１ｂの石英ガラスによるくわえ込み部分に対向する部位に適当なピッチで巻装されている。
【００７０】
陰極として作用する電極２Ｂは、電極軸部２ａ、電極主部２ｂおよびくわえ込みコイル部２ｃを備えている。電極軸部２ａは、直径０．７ｍｍの酸化トリウムを１．０質量％含有する１本のタングステン棒からなる。そして、基端が後述する封着金属箔４に溶接され、中間部が封止部１ｂに緩く支持され、かつ、先端部が気密容器１の包囲部１ａの内部に突出している。電極主部２ｂは、電極軸部２ａの先端部自体により形成されている。くわえ込みコイル部１ｃは、ドープドタングステン細線を電極軸部２ａの中間部の少なくとも封止部１ｂの石英ガラスによるくわえ込み部分に対向する部位に適当なピッチで巻装されている。
【００７１】
放電媒体は、第１および第２のハロゲン化物と希ガスとからなり、包囲部１ａの内部に封入されている。
【００７２】
口金Ｂは、図示されていない導入導体３Ａに接続するとともに、封止部１ｂに無機質接着剤により固着されていて、発光管ＩＴを図示しない周知の反射鏡に取り付ける際に利用され、また図示しない点灯回路の一極に接続する。
【００７３】
リード部材６は、図において右側の導入導体３Ｂに先端部が接続するとともに、基端部が点灯回路の他極に接続する。
【００７４】
近接導体７は、先端部が図において左側の電極２Ａに接近した位置に延在し、基端部が図において右側の導入導体３Ｂに接続している。
【００７５】
次に、第２の形態における実施例について説明する。
【実施例５】
【００７６】
発光管ＩＴ
気密容器１      ：石英ガラス製、最大内径６．０ｍｍ
電極２Ａ、２Ｂ  ：電極間距離２．０ｍｍ
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３０．５ｍｇ＋ＮｄＩ３０．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＺｎＩ２２．０ｍｇ
希ガス        ：Ａｒ１．０気圧
安定時ランプ電力  ：１５０Ｗ
点灯方向          ：水平点灯
ランプ電流        ：基本波−平滑化直流、重畳高周波リップル電流の周波数を種々変                      更して点灯した。
実施例５において、リップル周波数を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は表４に示すとおりであった。なお、表中の記号は表２と同じである。
【００７７】
［表４］
リップル周波数（ｋＨｚ）      結  果      評      価
７０〜  ９０              ×            不可
１００、１１０              ○      ｆ１として使用可
１２０、１３０              ×            不可
１４０、１５０              ○      ｆ２として使用可
１６０〜２２０              ×            不可
また、実施例５の仕様において、気密容器の最大内径の値を４．０〜８．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプを試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数を表５に示す。
【００７８】
［表５］
気密容器の最大内径      第１周波数ｆ１（ｍｍ）      第２周波数ｆ２（ｍｍ）
４．０                １００〜１１０                １５０〜１６０
５．０                １１０〜１２０                １５０〜１６０
６．０                １１０〜１２０                １４０〜１５０
７．０                １１０〜１２０                １４０〜１６０
８．０                １００〜１１０                １４０〜１５０
表５から理解できるように、気密容器の最大内径に応じて第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２の値が変化するが、いずれの周波数も数式１、数式２および表１の範囲内から所定周波数を選択することができる。
【００７９】
次に、本発明の第２の形態におけるその他の実施例について説明する。
【実施例６】
【００８０】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３０．５ｍｇ＋ＮｄＩ３０．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＭｎＩ２２．０ｍｇ
その他は実施例５と同じ。
【実施例７】
【００８１】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３０．５ｍｇ＋ＮｄＩ３０．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：無し
その他は実施例５と同じ。
実施例６および実施例７において、重畳高周波リップル電流の周波数（以下、「リップル周波数」とい。）を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は、そのいずれも表４と同じであった。
【００８２】
また、実施例６および実施例７の仕様において、気密容器の最大内径の値を４．０〜８．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプをそれぞれ試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数も表５と同様であった。
【００８３】
以上の実施例５ないし実施例７の結果を総合すると、本発明の第２の形態において、第２のハロゲン化物の種類が変わっても、水銀を本質的に封入しないメタルハライド放電ランプにおいては、気密容器の最大内径が同じであれば、安定したストレート化が得られるリップル周波数は実質的に同様な傾向を示すことが分かる。
【００８４】
＜第３の形態＞
本形態は、図４に示す第２の形態と同様な構造のメタルハライドランプであって、気密容器の最大内径を１０ｍｍにしているが、電極間距離を２ｍｍに設定されている。
【００８５】
次に、第３の形態における実施例について説明する。
【実施例８】
【００８６】
発光管ＩＴ
気密容器１      ：石英ガラス製、最大内径１０．０ｍｍ
電極２Ａ、２Ｂ  ：電極間距離２．０ｍｍ
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３１．０ｍｇ＋ＮｄＩ３１．０ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＺｎＩ２４．０ｍｇ
希ガス        ：Ａｒ１．０気圧
安定時ランプ電力  ：２５０Ｗ
点灯方向          ：水平点灯
ランプ電流        ：基本波−平滑化直流、重畳高周波リップル電流の周波数を種々変                      更して点灯した。
実施例８において、リップル周波数を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は表６に示すとおりであった。なお、表中の記号は表２と同じである。
【００８７】
［表６］
リップル周波数（ｋＨｚ）      結  果      評      価
７０、  ８０              ×            不可
９０、１００              ○      ｆ１として使用可
１１０                      ×            不可
１２０、１３０              ○      ｆ２として使用可
１４０〜２２０              ×            不可
また、実施例８の仕様において、気密容器の最大内径の値を６．０〜１２．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプを試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数を表７に示す。
【００８８】
［表７］
気密容器の最大内径      第１周波数ｆ１（ｍｍ）      第２周波数ｆ２（ｍｍ）
６．０                １１０〜１２０                １４０〜１５０
７．０                １１０〜１２０                １４０〜１６０
８．０                １００〜１１０                １４０〜１５０
９．０                １１０〜１２０                １３０〜１４０
１０．０                １００〜１１０                １２０〜１３０
１１．０                １００〜１１０                １３０〜１４０
１２．０                １００〜１１０                １４０〜１５０
表７から理解できるように、気密容器の最大内径に応じて第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２の値が変化するが、いずれの周波数も数式１、数式２および表１の範囲内から所定周波数を選択することができる。
【００８９】
次に、本発明の第３の形態におけるその他の実施例について説明する。
【実施例９】
【００９０】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３１．０ｍｇ＋ＮｄＩ３１．０ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＭｎＩ２４．０ｍｇ
その他は実施例８と同じ。
【実施例１０】
【００９１】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＤｙＩ３１．０ｍｇ＋ＮｄＩ３１．０ｍｇ
第２のハロゲン化物：無し
その他は実施例８と同じ。
実施例９および実施例１０において、重畳高周波リップル電流の周波数（以下、「リップル周波数」とい。）を７０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ高くして点灯したときの安定したストレート化の有無を調査した結果および評価は、そのいずれも表６と同じであった。
【００９２】
また、実施例９および実施例１０の仕様において、気密容器の最大内径の値を６．０〜１２．０ｍｍの間で変えたメタルハライド放電ランプをそれぞれ試作して上記と同様の点灯試験を実施した結果から得られた第１周波数ｆ１および第２周波数も表７と同様であった。
【００９３】
以上の実施例８ないし実施例７の結果を総合すると、本発明の第２の形態において、第２のハロゲン化物の種類が変わっても、水銀を本質的に封入しないメタルハライド放電ランプにおいては、気密容器の最大内径が同じであれば、安定したストレート化が得られるリップル周波数は実質的に同様な傾向を示すことが分かる。
【００９４】
＜第４の形態＞
図５は、本発明のメタルハライド放電ランプシステムを実施するための一形態を示す回路ブロック図である。図において、メタルハライド放電ランプシステムは、メタルハライド放電ランプＭＨＬ、点灯回路ＯＣおよび始動回路ＳＴを具備している。点灯回路ＯＣは、基本波形発生回路ＢＷＧおよび高周波成分重畳回路ＨＦＧを備えている。
【００９５】
メタルハライド放電ランプＭＨＬは、図１ないし図３に示す第１の形態、図４に示す第２の形態または第３の形態のランプからなる。
【００９６】
点灯回路ＯＣは、メタルハライド放電ランプＭＨＬを付勢して点灯を維持する回路であり、メタルハライド放電ランプＭＨＬに直列接続した適当な限流インピーダンスを含んでいる。メタルハライド放電ランプＭＨＬの付勢は、基本波形が交流または直流に高周波を重畳した態様の電圧、電流または電力を当該ランプに供給することにより行われる。
【００９７】
上記高周波としては、ランプ中の放電媒体の放電アークが音響的共鳴現象を利用して電極間を結ぶ直線方向に矯正されるような周波数が選択される。すなわち、上記周波数の電圧、電流または電力がランプに供給されることにより、電極間を結ぶ直線と直交する方向に音響的共鳴現象が発生し、その結果放電アークがほぼ直線状に矯正されるような周波数である。このような周波数は、メタルハライド放電ランプの放電空間に存在する放電媒体の音速と、電極間を結ぶ直線と直交する方向の放電空間の長さとで決定される音響的共鳴周波数に等しい。また、高周波の周波数は、上記音響的共鳴周波数を含む所定の範囲内で変化する態様であってもよい。
【００９８】
また、高周波の電圧、電流または電力の波形は、瞬時値が時間的に変化する波形であり、例えば正弦波、三角波、鋸歯状波、階段状波、指数関数波およびこれら二種以上の複合波などから選択することができる。なお、ランプに供給される電流の基本波形部分は、主として放電アークを生じるエネルギーを供給する。また、基本波は、矩形波や正弦波など適当な波形であることを許容する。
【００９９】
点灯回路ＯＣは、その一形態として、直流電源ＤＣ、基本波形発生回路ＢＷＧおよび高周波成分重畳回路ＨＦＧを備えている。
【０１００】
直流電源ＤＣは、基本波形発生回路ＢＷＧおよび高周波成分重畳回路ＨＦＧに対して直流の電源として機能する。低周波交流を整流して直流を得る整流化直流電源や電池電源によって直流電源ＤＣを構成することができる。
【０１０１】
基本波形発生回路ＢＷＧは、前記基本波として交流または直流の電圧、電流または電力を発生する。交流の場合、インバータを用いてこれを発生させることができる。所望により、インバータの前段に直流−直流変換回路、例えば直流チョッパを介在させることができる。これにより、交流の電圧、電流または電力を制御しやすくなる。また、直流の場合、直流−直流変換回路、例えば直流チョッパを用いてこれを発生させることができる。
【０１０２】
高周波成分重畳回路ＨＦＧは、基本波に重畳される前記高周波を発生する。例えば、インバータを用いてこれを構成することができる。
【０１０３】
また、点灯回路ＯＣは、前記のようにメタルハライド放電ランプＭＨＬに直列接続する限流インピーダンスを含んでいるが、限流インピーダンスとしては、例えばインダクタを用いて適当な値のインダクタンスを用いるのが好ましい。
【０１０４】
さらに、点灯回路ＯＣは、メタルハライド放電ランプＭＨＬの始動直後に定格ランプ電流以上のランプ電流を供給し、その後時間の経過とともに順次ランプ電流を低減していき、やがて定格電流に落ち着かせるランプ電流傾斜制御特性を備えているように構成することができる。このような構成は、例えば車両用前照灯に用いるメタルハライド放電ランプを点灯する場合に好適である。
【０１０５】
さらにまた、点灯回路ＯＣは、メタルハライド放電ランプＭＨＬのランプ特性を検出して、基本波成分に重畳する高周波成分の周波数を音響的共鳴周波数に一致させる帰還制御回路手段を具備していることが許容される。
【０１０６】
始動回路ＳＴは、メタルハライド放電ランプＭＨＬの始動時に高電圧パルスなどを発生してこれを上記ランプに印加することでその始動を容易にする。そのために、始動回路ＳＴは、メタルハライド放電ランプＭＨＬと限流インピーダンスとの間に介在するように配設されるのが好ましい。
【０１０７】
そうして、本形態のメタルハライド放電ランプシステムは、そのメタルハライド放電ランプ中の放電媒体が水銀を本質的に含まないので、放電アークが水銀を含むメタルハライド放電ランプより強く湾曲しやすいにもかかわらず、以上説明したように構成されているため、音響的共鳴による定在波が電極間を結ぶ仮想直線と直交する方向に形成されて放電アークが上記直線方向に沿ったほぼ直線状に矯正される。
【０１０８】
放電アークがほぼ直線状に矯正される理由は、以下のように推察される。すなわち、メタルハライド放電ランプＭＨＬに供給される電圧、電流または電力の周期的な変動によって放電アークにガス圧力の周期的な変動を生じる。このガス圧力の周期的な変動が粗密波（進行波）となって管軸の全周方向から気密容器１の内壁面に向かって進行し、内壁面で反射されて反射波となる。そのため、放電アークの近傍では、進行波と反射波とが衝突して、両波の変位に差があると、両波の変位が小さくなる位置に放電アークが移動してほぼ直線状に矯正されるものと推察される。
【０１０９】
高周波である音響的共鳴周波数の電圧、電流または電力をメタルハライド放電ランプＭＨＬに供給すると、電極間を結ぶ仮想直線に直交する方向の放電空間の断面において、放電アークが包囲部の内壁面に対して等距離の位置（例えば上記断面が円形である場合には円の中心）では、放電アークを含むその近傍で進行波と反射波の変位を常に同レベルに制御でき、その結果放電アークが移動することなく安定に点灯できる。このとき、上記断面では２つの疎密波（進行波と反射波）が干渉して定在波が発生している。
【０１１０】
また、放電アークと交差する方向の放電空間の長さを、電極間を結ぶ仮想直線と直交する断面の長さとすると、包囲部の内表面に対して等距離である上記断面の中心で放電アークが移動することなく安定になるため、放電アークの形状が直線状になる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すランプ全体の正面図
【図２】同じく平面図
【図３】同じく発光管の拡大正面図
【図４】本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態としての液晶プロジェクタ用のメタルハライドランプを示す発光管の拡大正面図
【図５】本発明のメタルハライド放電ランプシステムを実施するための一形態を示す回路ブロック図
【符号の説明】
【０１１２】
１…気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…封止部、１ｄ…封止管、１ｃ…放電空間、２Ａ、２Ｂ…電極、３Ａ、３Ｂ…外部導入導線、４…封着金属箔、Ｂ…口金、ＩＴ…発光管、ＭＨＬ…メタルハライド放電ランプ、ＯＴ…外管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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