(57)【要約】【課題】高いランプ効率と良好な光色を得ることができる、ランプ出力１８０〜４００Ｗのセラミックメタルハライドランプを提供する。【解決手段】セラミックメタルハライドランプは、発光部と細管部を有する放電容器と、前記発光部に封入された希ガスと水銀と添加物と、を有する。前記発光部の有効長さＬと有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄは、１．８≦Ｌ／Ｄ≦２．２であり、点灯時における前記発光部の最高温度部の温度が1200℃以下であり前記発光部の最低温度部の温度が800℃以上となるように前記発光部の形状及び寸法が設定されており、前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)とし、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)とし、両者のモル比をαと表すとき、次の式、α＝M(CeI3+TlI)/M(NaI)、０＜α≦０．１２４を満たす。【選択図】  図１Ａ
2015170549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と細管部を有する放電容器と、前記発光部に封入された希ガスと水銀と添加物と、該放電容器を収納する透光性外管と、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光部の有効長さＬと有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄは、１．８≦Ｌ／Ｄ≦２．２であり、
点灯時における前記発光部の最高温度部の温度が1200℃以下であり前記発光部の最低温度部の温度が800℃以上となるように前記発光部の形状及び寸法が設定されており、
前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、
ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)とし、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)とし、両者のモル比をαと表すとき、次の式
α＝M(CeI3+TlI)/M(NaI)
０＜α≦０．１２４
を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、全添加物の含有量を１００ｍｏｌ％とするとき、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量は７５〜８１ｍｏｌ％であることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記放電容器の発光部の壁面負荷は１５〜２５Ｗ／ｃｍ２であり、アーク長は１５〜２５ｍｍであることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、全添加物の含有量を１００ｍｏｌ％とするとき、ヨウ化ツリウムTmI3の含有量は１４〜１５ｍｏｌ％であることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記透光性外管の内部は真空であることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)とし、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)とし、両者のモル比をαと表すとき、次の式
α＝M(CeI3+TlI)/M(NaI)
０．０６２≦α≦０．１２３
を満たすことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光部の最高温度部の温度は1050℃以下であり前記発光部の最低温度部の温度は900℃以上であることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
【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、屋外又は高天井に使用して好適なセラミックメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミック製の放電容器を用いるセラミックメタルハライドランプが広く普及している。特に、ランプ出力１００Ｗ以上のセラミックメタルハライドランプは、工場、体育館等の高天井の照明装置、又は、屋外の照明等に用いられる。
【０００３】
このようなセラミックメタルハライドランプでは高いランプ効率（発光効率）が求められる。しかしながら、高いランプ効率を追求すると、良好な光色が得られなくなる可能性がある。即ち、高いランプ効率と良好な光色を同時に実現することは一般に困難である。
【０００４】
光色を規定するパラメータとして、相関色温度、平均演色評価数Ｒａ、色度偏差Ｄｕｖ等が知られている。これらのパラメータに影響を与える要因は様々である。従って、これらのパラメータの最適値を同時に実現することは困難である。例えば、相関色温度、及び、平均演色評価数Ｒａを所望の値に設定し、それを達成しようとすると、色度偏差Ｄｕｖの値が好ましくない値となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-251252号公報
【特許文献２】特開2011-154847号公報
【特許文献３】特開2012-195255号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高いランプ効率と良好な光色を得ることができるセラミックメタルハライドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明者は、高いランプ効率と良好な光色を得ることができるセラミックメタルハライドランプの開発に際して、既存の高効率タイプのセラミックメタルハライドランプと高演色タイプのセラミックメタルハライドランプを参照した。本願の発明者は、ランプ効率、色度偏差Ｄｕｖ、相関色温度、平均演色評価数Ｒａ等の目標値を設定した。次に、本願の発明者は、発光物質の添加物の成分、及び、組成を変化させて試験を行った。その結果、上述の目標値が達成できるランプの仕様と添加物の成分及び組成を得ることができた。
【０００８】
本発明の実施形態によると、発光部と細管部を有する放電容器と、前記発光部に封入された希ガスと水銀と添加物と、該放電容器を収納する透光性外管と、を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光部の有効長さＬと有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄは、１．８≦Ｌ／Ｄ≦２．２であり、
点灯時における前記発光部の最高温度部の温度が1200℃以下であり前記発光部の最低温度部の温度が800℃以上となるように前記発光部の形状及び寸法が設定されており、
前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、
ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)とし、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)とし、両者のモル比をαと表すとき、次の式
α＝M(CeI3+TlI)/M(NaI)
０＜α≦０．１２４
を満たす。
【０００９】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、全添加物の含有量を１００ｍｏｌ％とするとき、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量は７５〜８１ｍｏｌ％であってよい。
【００１０】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、前記放電容器の発光部の壁面負荷は１５〜２５Ｗ／ｃｍ２であり、アーク長は１５〜２５ｍｍであってよい。
【００１１】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、全添加物の含有量を１００ｍｏｌ％とするとき、ヨウ化ツリウムTmI3の含有量は１４〜１５ｍｏｌ％であってよい。
【００１２】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、前記透光性外管の内部は真空であってよい。
【００１３】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、
ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)とし、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)とし、両者のモル比をαと表すとき、次の式
α＝M(CeI3+TlI)/M(NaI)
０．０６２≦α≦０．１２３
を満たしてよい。
【００１４】
本実施形態によると前記セラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光部の最高温度部の温度は1050℃以下であり、前記発光部の最低温度部の温度は900℃以上であってよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高いランプ効率と良好な光色を得ることができるセラミックメタルハライドランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構成例を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの放電容器の構成例を説明する図である。
【図２】図２は、本願の発明者が実施した実験の結果を示し、ヨウ化タリウムTlIに対するヨウ化セリウムCeI3のモル比とランプ効率の関係を説明する図である。
【図３】図３は、本願の発明者が実施した実験の結果を示し、ヨウ化タリウムTlIに対するヨウ化セリウムCeI3のモル比と色度偏差Ｄｕｖの関係を説明する図である。
【図４】図４は、本願の発明者が実施した実験の結果を示し、ヨウ化ナトリウムNaIに対するヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの和のモル比とランプ効率の関係を説明する図である。
【図５】図５は、本願の発明者が実施した実験の結果を示し、ヨウ化ナトリウムNaIに対するヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの和のモル比と色度偏差Ｄｕｖの関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１Ａを参照して本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの一例の概略を説明する。セラミックメタルハライドランプ１００は、透光性外管１１１と、端部の口金１１２と、透光性外管１１１の内部のほぼ中央に配置された放電容器１３０を有する。透光性外管１１１の内部は圧力１０Ｐａ以下の高真空に保持される。尚、透光性外管１１１の内部に窒素などの不活性ガスを封入する場合もある。
【００１９】
放電容器１３０の周囲に透光性スリーブ１０８が設けられ、その外側に、金属製のフレーム１０９が設けられている。放電容器１３０の上側には、始動器１１０が設けられている。フレーム１０９の上端には、ゲッタ１１３が装着されている。
【００２０】
フレーム１０９は、下端のマウント支持板１１４と上端のステム１１５の導入線と接続しており、それによって、位置固定される。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の導入線を介して放電容器１３０に供給する。
【００２１】
図１Ｂを参照して放電容器１３０の構造を説明する。放電容器１３０は中央の発光部１３０Ｃとその両側の細管部（キャピラリ部）１３０Ａ、１３０Ｂを有する。本例の放電容器１３０は、略回転楕円体形状の発光部１３０Ｃとその両側の細管部１３０Ａ、１３０Ｂが一体的に形成された、所謂一体型である。しかしながら、発光部１３０Ｃの両側に、別個に製造した細管部１３０Ａ、１３０Ｂを接続することによって放電容器１３０を形成してもよい。
【００２２】
細管部１３０Ａ、１３０Ｂには、電極システム１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ装着されている。電極システム１２０ａ、１２０ｂは、タングステン電極１２３、電流供給導体１２２、及び、リード線１２１を有する。タングステン電極１２３の先端にはタングステンコイルが装着されている。タングステン電極１２３の先端は放電容器１３０の発光部１３０Ｃに配置されている。
【００２３】
電流供給導体１２２は、耐ハロゲン性中間材１２２ａと導電性サーメット棒１２２ｂを含む。タングステン電極１２３、電流供給導体１２２、及び、リード線１２１は突き合わせ溶接によって接続される。
【００２４】
放電容器１３０の発光部１３０Ｃの内部には、不活性ガス及び水銀に加えて、発光物質である添加物が封入されている。添加物には、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属のハロゲン化物等が含まれる。添加物については後に詳細に説明する。不活性ガスは例えば希ガスであるが本実施例ではアルゴンである。
【００２５】
放電容器１３０の内側寸法として、有効長さＬと有効内径Ｄを定義する。有効長さＬは、発光部１３０Ｃと細管部１３０Ａ、１３０Ｂの境界に形成された遷移曲面Ｌ１、Ｌ１の外端間の距離で定義される。尚、発光部１３０Ｃが円筒形の場合には、有効長さＬは発光部１３０Ｃの両端面間の距離である。有効内径Ｄは、発光部１３０Ｃにおける電極１２３間中央部の最大内径で定義される。放電容器の有効長さＬと有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄをアスペクト比と称することとする。放電容器１３０の電極の寸法として、アーク長を定義する。アーク長ＡＬは、２つの電極１２３間の距離で定義される。
【００２６】
セラミックメタルハライドランプを点灯させると、発光部１３０Ｃ内における放電により、水銀及び添加物が加熱され、その一部が蒸発して放電により励起され、発光する。残りの部分は、発光部１３０Ｃの底部に液相状態でプールされる。液相の一部は蒸発し、発光部１３０Ｃの内部を対流により循環し、底部に戻る。ランプの点灯中はこのようなサイクルが繰り返される。垂直点灯の場合には、下側となる発光部１３０Ｃの端部に最低温度部が形成され、上側の電極１２３付近に最高温度部が形成される。最低温度部と最高温度部における温度差は出来るだけ小さいほうがよい。
【００２７】
発光部１３０Ｃの各部の温度は、ランプ出力の他、放電容器の壁面負荷、透光性外管内のガス圧力、放電容器材質、放電容器のアスペクト比（Ｌ／Ｄ）、アーク長ＡＬ、発光部１３０Ｃの寸法等によって決まるが、特に壁面負荷に大きく依存する。壁面負荷は、ランプ出力（電力）を発光部１３０Ｃの全内面積で除した値で定義される。
【００２８】
本願の発明者は、高効率且つ光色が良好なセラミックメタルハライドランプの開発に際して、既存の高効率タイプのセラミックメタルハライドランプと高演色タイプのセラミックメタルハライドランプを参考にした。本願の発明者は、先ず目標値を設定し、次に試作した実施例を用いて試験を行い、目標値を達成することができるランプの仕様と添加物を設定した。
【００２９】
先ず、ランプ効率（発光効率）の目標値を設定した。一般に高効率とは、ランプの定格出力により異なるが、ランプ効率（発光効率）が１００ｌｍ／Ｗ以上のことをいう。本願の発明者は、定格出力１８０〜４００Ｗのセラミックメタルハライドランプにおいて、ランプ効率の目標値を「１２０ｌｍ／Ｗ以上」とした。尚、定格出力が１８０Ｗより小さい場合、例えば、定格電力が１００〜１５０Ｗ程度のセラミックメタルハライドランプでは、ランプ効率の目標値を「１００ｌｍ／Ｗ以上」とする。
【００３０】
次に、本願の発明者は、良好な光色の条件として、色度偏差Ｄｕｖ、平均演色評価数Ｒａ、相関色温度の目標値を設定した。色度偏差Ｄｕｖは、色度図上における黒体軌跡（ＢＢＬ）からのずれを表す。色度図上における黒体軌跡は、太陽光の自然な色味を表す。Ｄｕｖ＝０は、色度が黒体軌跡上にあることを表し、太陽光による自然色と同様な光色を表す。一般に、太陽光による自然色が好まれる場合には、色度偏差Ｄｕｖは小さい方が良い。しかしながら、用途に応じて太陽光による自然色よりも人工色が好まれる場合もある。そのような場合には、色度偏差Ｄｕｖは必ずしも小さい必要はない。そこで、色度偏差Ｄｕｖの目標値として「１０未満」とした。尚、色度偏差Ｄｕｖは正負の値を有するが、ここではその絶対値を意味するものとする。従って、色度偏差Ｄｕｖの目標値が「１０未満」とは、その絶対値が１０未満の意味である。
【００３１】
一般に、平均演色評価数Ｒａが８０以上であれば高演色であると言われる。そこで、平均演色評価数Ｒａの目標値を「８０以上」とした。次に、相関色温度の目標値を「３６００〜４６００Ｋ」とした。相関色温度は、光色を表す。相関色温度が高いと青色系に近づき、相関色温度が低いと黄色系又は赤色系に近づく。これらのパラメータの目標値と本願の発明者が行った試験に用いたランプのパラメータを表１に纏めた。
【００３２】
【表１】
2015170549.tif 000003
【００３３】
表１の比較例１、２は、本願の発明者が既に実施している既存のセラミックメタルハライドランプである。比較例１は、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプであり、比較例２は、高効率タイプのセラミックメタルハライドランプである。本願の発明者は、比較例１、２に基づいて多数のセラミックメタルハライドランプの実施例を試作し、点灯実験を行った。表１の実施例は、これらの多数の試作品のうち、目標値に達したものから選択した代表例である。表１の最良の実施例は、実施例のうちの最良値である。
【００３４】
表１に示すように、比較例１の場合、色度偏差Ｄｕｖ、平均演色評価数Ｒａ、及び、相関色温度については目標値に達しているが、ランプ効率については、目標値に達していない場合もあった。一方、比較例２の場合、ランプ効率、平均演色評価数Ｒａ、及び、相関色温度は目標値に達しているが、色度偏差Ｄｕｖについては目標値に達していない。ここでは相関色温度の目標値を「３６００〜４６００Ｋ」としたが、相関色温度の目標値を「３９００〜４１００Ｋ」としても、実施例は目標値を達成していた。比較例１、２、実施例、及び、最良の実施例の仕様を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2015170549.tif 000004
【００３６】
表２に示すように、試験に使用した実施例の定格出力は１８０〜４００Ｗであり、壁面負荷は１５〜２５Ｗ／ｃｍ２である。従って、発光部１３０Ｃの内壁面を構成する材料と添加物の間の化学反応速度を低く抑えることができ、ランプを長寿命化することができる。アーク長ＡＬは、実施例において、１５〜２５ｍｍであった。アスペクト比Ｌ／Ｄは、比較例１、２及び実施例において、１．８〜２．２であった。
【００３７】
更に、本願の発明者は、放電容器に封入する添加物について鋭意検討した。上述のように、添加物として金属ハロゲン化物が用いられる。金属ハロゲン化物として、一般に、アルカリ金属のヨウ化物、アルカリ土類金属のヨウ化物、及び、希土類金属のヨウ化物が用いられている。比較例１、２、実施例、及び、最良の実施例の添加物の組成を表３に示す。
【００３８】
【表３】
2015170549.tif 000005
【００３９】
比較例１、２では、添加物として、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを含む。比較例１の添加物の残余は、ヨウ化ジスプロシウムDyI3を含み、更に、ヨウ化ホルミウムHoI3、ヨウ化カルシウムCaI2等を含む。実施例では、添加物として、ヨウ化ツリウムTmI3、及び、ヨウ化ナトリウムNaIを含み、更に、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの少なくとも一方を含んでよい。実施例の添加物の残余は、比較例１と同様に、ヨウ化ホルミウムHoI3、ヨウ化カルシウムCaI2等を含んでよいが、ヨウ化ジスプロシウムDyI3を含まない。但しその含有量は１１ｍｏｌ％以下である。尚、表３において、M(CeI3+TlI) /M(NaI)は、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量に対するヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和のモル比を表すが、これについては後に説明する。
【００４０】
ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIは、ランプ効率（発光効率）の向上に寄与する。そこで本願の発明者が試作したセラミックメタルハライドランプの実施例では、添加物として、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを用いることとした。表３に示すように、実施例では、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量は７５〜８１ｍｏｌ％とし、ヨウ化ツリウムTmI3の含有量は１４〜１５ｍｏｌ％とした。ヨウ化ジスプロシウムDyI3は、演色性を向上させるが、ランプ効率を下げる機能を有する。そこで、本願の発明者が試作した実施例では、ヨウ化ジスプロシウムDyI3を用いないこととした。尚、インジウム、バリウム等は用いていない。
【００４１】
ナトリウムNaを添加すると光色は橙色系に遷移する、即ち、相関色温度が下がる。しかしながら、ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを添加すると、光色が緑色系に遷移する。そのため、本願の発明者が試作した実施例では、相関色温度を所望の範囲に収めることができる。
【００４２】
本願の発明者は、色度偏差Ｄｕｖを小さくする手段を検討した。上述の添加物のうち、色度偏差Ｄｕｖの値に影響を与えるのは、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIである。ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを添加すると、光色が緑色系に遷移するが、色度偏差Ｄｕｖの数値が大きくなる方向にずれることが知られている。
【００４３】
図２〜図５を参照して、本願の発明者が行った実験について説明する。本願の発明者は、上述の比較例１、２及び実施例を用いて、ランプの点灯試験を行った。その結果からランプ効率（発光効率）が１２０lm/W以上であり、且つ、色度偏差Ｄｕｖが１４未満であった例を選択してグラフにプロットしたものが図２〜図５である。
【００４４】
図２はヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIのモル比（横軸）とランプ効率（縦軸）の関係を示す。ランプ効率が目標値１２０lm/W以上となったのは１１件である。比較例２の場合、ランプ効率は１３０lm/Wとなった。図２の結果から、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIのモル比とランプ効率の間には明確な相関関係は認められない。
【００４５】
図３はヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIのモル比（横軸）と色度偏差Ｄｕｖ（縦軸）の関係を示す。色度偏差Ｄｕｖが１４未満となったのは１２件であり、目標値である「１０未満」を満たしたのは１１件である。比較例２の場合、色度偏差Ｄｕｖは略１４であった。図３の結果から、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIのモル比と色度偏差Ｄｕｖの間には明確な相関関係は認められない。
【００４６】
そこで、本願の発明者は、更に、ヨウ化ナトリウムNaIの添加量に着目した。即ち、ヨウ化ナトリウムNaIに対するヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの和のモル比をパラメータとして、ランプ効率及び色度偏差Ｄｕｖを検討した。ここで、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量をM(NaI)と表し、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの含有量の和をM(CeI3+TlI)と表す。両者のモル比をαとする。αは次の式１によって表される。
【００４７】
α＝ M(CeI3+TlI)/M(NaI)      式１
図４は式１のモル比α（横軸）とランプ効率（縦軸）の関係を示す。パラメータαとランプ効率の間に相関関係が見出される。即ち、モル比αが０〜０．２０の範囲では、モル比αが増加するとランプ効率が増加すると言える。ランプ効率が目標値である「１２０ｌｍ／Ｗ以上」となるのは、モル比αが少なくとも正であればよく、より確実には、モル比αが０．０６２以上であればよい。
【００４８】
図５は式１のモル比α（横軸）と色度偏差Ｄｕｖ（縦軸）の関係を示す。パラメータαと色度偏差Ｄｕｖの間に相関関係が見出される。即ち、モル比αが０〜０．２０の範囲では、モル比αが増加すると色度偏差Ｄｕｖが増加すると言える。尚、実施例では、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの和はゼロではない。色度偏差Ｄｕｖが目標値である「１０未満」となるのは、モル比αが０＜α≦０．１２４であればよく、より確実には、モル比αが０．０６２≦α≦０．１２３である。
【００４９】
次に、本願の発明者は、ランプ寿命、外管１１１の内部空間の条件、及び、放電容器の発光部１３０Ｃの温度について考察した。中ワット及び高ワットタイプのセラミックメタルハライドランプの寿命は、２４０００時間程度である。従って、定格寿命の目標値を２４０００時間以上とした。本願の発明者が行った実験によると、比較例１、２、実施例、及び、最良の実施例のランプ寿命はいずれも２４０００時間を超えていることが判った。
【００５０】
図１Ａを参照して説明したように、外管１１１の内部空間は真空であってもよいが、不活性ガスを封入してもよい。比較例１では、外管１１１内は真空であるが、比較例２では、外管１１１内に不活性ガスが封入されている。そこで本願の発明者は、外管１１１内を真空にしたセラミックメタルハライドランプと外管１１１内にガスを封入したセラミックメタルハライドランプを試作し、点灯実験を行って比較した。
【００５１】
その結果、外管１１１内を真空にしたほうが、ランプ効率（発光効率）が高くなり、良好な結果が得られることが判った。外管１１１内を真空にしたほうが放電容器の温度を高温に保持するのに有利である。発光部の温度を高温に保持することによって、比較的蒸気圧が低い希土類金属のヨウ化物の蒸発を促進させることができる。従って、本実施形態では、外管１１１内を真空にすることとした。
【００５２】
図１Ｂを参照して説明したように、垂直点灯の場合には、上側となる放電容器の発光部１３０Ｃの端部に最低温度部が形成され、上側の電極１２３付近に最高温度部が形成される。最低温度部と最高温度部における温度差は出来るだけ小さいほうがよい。本願の発明者が行った点灯実験において、放電容器の発光部１３０Ｃの最低温度部と最高温度部における温度を測定した。その結果、実施例では、最高温度部の温度は１２００℃以下であり、最低温度部の温度は８００℃以上であった。最良の実施例では、最高温度部の温度は１０５０℃以下であり、最低温度部の温度は９００℃以上であった。従って、実施例では、最高温度部と最低温度部の温度差は４００℃以下となり、ランプ効率（発光効率）及びランプ寿命を向上させることができる。比較例１、２、実施例、及び、最良の実施例のランプ寿命、外管１１１の内部空間の条件、及び、放電容器の発光部１３０Ｃの温度を表４に示す。
【００５３】
【表４】
2015170549.tif 000006
【００５４】
以上の本願の発明者が実施した実験とその結果を説明したが、この知見に基づいて本発明の実施形態を説明する。表２に示すように、本発明の実施形態では、壁面負荷は１５〜２５Ｗ／ｃｍ２であり、アスペクト比Ｌ／Ｄは１．８〜２．２である。但し、アスペクト比Ｌ／Ｄが１．８〜２．２であれば、放電容器の大きさは限定されない。即ち、Ｌ／Ｄ＝１．８〜２．２を満たす相似形の放電容器は本発明の実施形態に含まれるものとする。本発明の実施形態では、アーク長は１５〜２５ｍｍである。
【００５５】
表４に示すように、本発明の実施形態では、放電容器の最高温度部の温度は１２００℃以下であり、最低温度部の温度は８００℃以上であり、最高温度部と最低温度部の温度差は４００℃以下である。本発明の実施形態では、好ましくは、放電容器の最高温度部の温度は１０５０℃以下であり、最低温度部の温度は９００℃以上であり、最高温度部と最低温度部の温度差は２５０℃以下である。
【００５６】
表３、図４及び図５のグラフから、本発明の実施形態では、式１のモル比αは、０＜α≦０．１２４であってよく、好ましくは、０．０６２≦α≦０．１２３である。即ち、ヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIの和はゼロとはならない。全添加物の含有量を１００ｍｏｌ％とするとき、ヨウ化ナトリウムNaIの含有量は７５〜８１ｍｏｌ％であってよく、好ましくは、７５〜８０ｍｏｌ％である。ヨウ化ツリウムTmI3の含有量は１４〜１５ｍｏｌ％であってよい。
【００５７】
本発明の実施形態によると、定格出力１８０〜４００Ｗのセラミックメタルハライドランプにおいて、ランプ効率が１２０ｌｍ／Ｗ以上、平均演色評価数Ｒａが８０以上、相関色温度が３６００〜４６００Ｋ、色度偏差Ｄｕｖが１０未満、放電容器の最高温度部と最低温度部の温度差が４００℃以下、ランプ寿命が２４０００時間以上、を実現することができる。
【００５８】
本発明の実施形態によると、定格出力が１８０Ｗより小さい場合、例えば、定格電力が１００〜１５０Ｗ程度のセラミックメタルハライドランプにおいて、ランプ効率が１００ｌｍ／Ｗ以上、平均演色評価数Ｒａが８０以上、相関色温度が３６００〜４６００Ｋ、色度偏差Ｄｕｖが１０未満、放電容器の最高温度部と最低温度部の温度差が４００℃以下、ランプ寿命が２４０００時間以上、を実現することができる。
【００５９】
上述の実施例では、添加物としてヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを挙げたが、本発明の実施形態では、他の元素又はヨウ化物を添加することを妨げるものではない。しかしながら、他の元素又はヨウ化物は１１ｍｏｌ％以下とする。
【００６０】
以上、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…セラミックメタルハライドランプ、１０８…透光性スリーブ、１０９…フレーム、１１０…始動器、１１１…透光性外管、１１２…口金、１１３…ゲッタ、１１４…マウント支持板、１１５…ステム、１２０ａ、１２０ｂ…電極システム、１２１…リード線、１２２…電流供給導体、１２２ａ…耐ハロゲン性中間材、１２２ｂ…導電性サーメット棒、１２３…タングステン電極、１３０…放電容器、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１３０Ｃ…発光部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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