(57)【要約】【課題】放電容器割れ、及び、外管又はスリーブの黒化を防止することが可能な高ワットタイプの水平点灯型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】ランプ電力が５００〜１０００Ｗの水平点灯型であり、前記発光部における電極間距離をアーク長ＡＬとするとき、該アーク長は２５〜３４ｍｍであり、前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ジスプロシウムDyI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、前記添加物の全モル数に対するヨウ化セリウムのモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和をM(CeI3+TlI)[mol%]と表し、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムNaIのモル比率をM(NaI)[mol%]と表すとき、両者の比M(CeI3+TlI)／M(NaI)は０．０５〜０．１９となる。【選択図】  図４
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【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、
ランプ電力が５００〜１０００Ｗの水平点灯型であり、
前記発光部における電極間距離をアーク長ＡＬとするとき、該アーク長は２５〜３４ｍｍであり、
前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ジスプロシウムDyI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、
前記添加物の全モル数に対するヨウ化セリウムのモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和をM(CeI3+TlI)[mol%]と表し、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムNaIのモル比率をM(NaI)[mol%]と表すとき、両者の比M(CeI3+TlI)／M(NaI)は０．０５〜０．１９とな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、前記比M(CeI3+TlI)／M(NaI)は０．１２〜０．１８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、
前記アーク長ＡＬと前記発光部の有効内径Ｄの比ＡＬ／Ｄは１．０〜２．０であり、前記発光部の電極突出長Ｌと前記有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄは０．６〜１．０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、
前記発光部の壁面負荷は１０〜３０Ｗ／ｃｍ2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、
前記放電容器を囲む透光性スリーブを有し、該透光性スリーブと前記放電容器の間の隙間、及び、前記外管と前記放電容器の間の隙間は２０ｍｍ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。
【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、
前記外管と前記放電容器の間の隙間は２０ｍｍ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、高ワットタイプの水平点灯型の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、高ワットタイプの水平点灯型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、屋外看板の照明等に用いられる。尚、ここで高ワットタイプとは、ランプ出力５００Ｗ以上のものをいう。また、水平点灯型とは、ランプの中心軸線が略水平となるように設置されるものを言うが、実際には、ランプの中心軸線が水平に対して０〜７５度の角度で傾斜した状態で設置されてもよい。
【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、色温度、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、色温度、及び、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2003-86130号公報（特許第3990582号）
【特許文献２】WO2006/088128（特許第5274830号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水平点灯型のセラミックメタルハライドランプでは、略水平に配置されるため、それに特有の問題がある。先ず、アークの浮上に起因して放電容器が局所的に過熱され、放電容器割れが起きることがある。特許文献１には、放電容器割れを防止するために、管壁負荷及びアーク長を所定の値に設定することが記載されている。
【０００７】
本願の発明者は、水平点灯型のセラミックメタルハライドランプでは、更に外管（外球）内が真空の場合に、外管又はスリーブの黒化が問題となることを見出した。特許文献１及び２には放電容器の黒化については記載されているが、外管又はスリーブの黒化については記載されていない。
【０００８】
本発明の目的は、放電容器割れ、及び、外管又はスリーブの黒化を防止することが可能であり、且つ、高いランプ効率と良好な光色を得ることができる高ワットタイプの水平点灯型の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】
【０００９】
本願の発明者は、先ず、所望のランプ効率を得ることができるためのアーク長を設定した。次に、アーク長に基づいて、放電容器の仕様を設定し、それに基づいて複数のランプを試作した。更に、本願の発明者は、色度偏差Ｄｕｖ、色温度、演色評価数Ｒａ等の目標値を設定し、これらの目標値を達成することができるように添加物を選定した。本願の発明者は、これらの目標値のうち、特に、色度偏差Ｄｕｖに着目した。その結果、本実施形態では、本願の発明者が設定した目標値を達成することができた。
【００１０】
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、
ランプ電力が５００〜１０００Ｗの水平点灯型であり、
前記発光部における電極間距離をアーク長ＡＬとするとき、該アーク長は２５〜３４ｍｍであり、
前記添加物は、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ジスプロシウムDyI3、ヨウ化セリウムCeI3及びヨウ化タリウムTlIを含み、
前記添加物の全モル数に対するヨウ化セリウムのモル比率とヨウ化タリウムのモル比率の和をM(CeI3+TlI)[mol%]と表し、前記添加物の全モル数に対するヨウ化ナトリウムNaIのモル比率をM(NaI)[mol%]と表すとき、両者の比M(CeI3+TlI)／M(NaI)は０．０５〜０．１９となる。
【００１１】
本発明の実施形態によると、前記比M(CeI3+TlI)／M(NaI)は０．１２〜０．１８であってよい。
【００１２】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプにおいて、前記アーク長ＡＬと前記発光部の有効内径Ｄの比ＡＬ／Ｄは１．０〜２．０であり、前記発光部の電極突出長Ｌと前記有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄは０．６〜１．０であってよい。
【００１３】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプにおいて、前記発光部の壁面負荷は１０〜３０Ｗ／ｃｍ2であってよい。
【００１４】
本発明の実施形態によると、前記セラミックメタルハライドランプにおいて、前記放電容器を囲む透光性スリーブを有し、該透光性スリーブと前記放電容器の間の隙間は２０ｍｍ以上であってよい。透光性スリーブを設けない場合には、前記外管と前記放電容器の間の隙間は２０ｍｍ以上であってよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放電容器割れ、及び、外管又はスリーブの黒化を防止することが可能であり、且つ、高いランプ効率と良好な光色を得ることができる高ワットタイプの水平点灯型の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１】図１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２Ａ】図２Ａ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２Ｂ】図２Ｂ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の寸法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試験の結果を示し、アーク長とランプ効率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試験の結果を示し、ヨウ化ナトリウムNaIに対するヨウ化タリウムTlIのモル比率とヨウ化セリウムCeI3のモル比率の和と色度偏差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１は、本実施形態に係る高ワットタイプの水平点灯型のセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図である。高ワットタイプとは、ランプ出力が５００〜１０００Ｗであり、代表的には７００Ｗ程度のものを言う。水平点灯型とは、ランプの中心軸線が略水平になるように設置されるものを言うが、実際には、ランプの中心軸線が水平に対して０〜７５度程度の角度にて傾斜してもよい。セラミックメタルハライドランプ１００は、透光性の外管（外球）１１１と、その内部に配置されたセラミック製の放電容器（発光管）１３０を有する。セラミックメタルハライドランプ１００は、更に始動器等を有するが、ここではその説明を省略する。本例では、外管１１１は、略卵形の中央部１１１ａと、円筒状の閉鎖端部を有するトップ部１１１ｂと、それと反対側のネック部１１１ｃとを有するＢＴ形である。
【００１９】
外管１１１のネック部１１１ｃには封止部（図示せず。）が形成されている。この封止部を覆うようにねじ込み形のＥ形口金１１２が装着されている。口金１１２は耐熱性の接着剤を用いて接合され、或いはモールドにより形成された螺旋状のねじ溝に螺合されている。ネック部１１１ｃの封止部には、一対の導入線が気密封着されたステム管１１５のフレア部が封止されている。
【００２０】
ステム管１１５によって、逆Ｕ字形に整形された金属製の線材からなる支柱１０９が支持されている。支柱１０９の端部にマウント支持板１１４が装着されている。マウント支持板１１４は外管１１１のトップ部１１１ｂに配置されている。支柱１０９は、放電容器１３０を所定の位置に支持すると同時に、放電容器１３０に電力を供給する給電機能を有する。
【００２１】
尚、放電容器１３０が破裂したときに外管１１１が損傷するのを防止するために、放電容器１３０の周囲に透光性のスリーブを設けてもよい。更に、スリーブの周囲にワイヤを螺旋状に巻いてもよい。
【００２２】
外管１１１は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラスからなる。外管１１１内は真空の場合もあるが、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）等の不活性ガスを封入する場合もある。外管１１１内を真空にしたほうが放電容器１３０の温度を高温に保持するのに有利である。放電容器１３０の温度を高温に保持することによってランプ効率（発光効率）が高くなり、放電容器１３０内に封入された比較的蒸気圧が低い発光物質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内は真空である。しかしながら、外管１１１内を真空にすると、上述のように、外管１１１又はスリーブの黒化が問題となるが、これについては後に説明する。
【００２３】
図１に示すランプは、口金１１２をソケット（図示せず。）に装着して、電源から所定の点灯回路装置（図示せず。）を介して通電され、放電容器１３０の内部にある電極間の放電により安定した点灯が持続される。
【００２４】
図２Ａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。水銀の添加量は、最大１００ｍｇであり、好ましくは、約８５ｍｇである。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、これらの添加物の総量は、最大２０ｍｇである。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。
【００２８】
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。
【００２９】
水平点灯型のセラミックメタルハライドランプでは、電極１２３間に生じた放電アーク１２３Ａが浮上し、放電容器の発光部１３０Ｃの内面に近接し、又は、接触する状態となることがある。それによって発光部１３０Ｃが局所的に過熱され、放電容器割れが起きることがある。本願の発明者は放電容器割れの課題について鋭意考察し、それを解決する方法を見つけ出したが、これについては後に説明する。
【００３０】
図２Ｂを参照して本実施形態によるセラミックメタルハライドランプの放電容器１３０の寸法を説明する。放電容器１３０の発光部１３０Ｃの外径寸法をＤ1、放電容器１３０の軸線方向の寸法をＬ１とする。上述のように、放電容器１３０の周囲にスリーブ１０８を設けてもよい。スリーブ１０８と発光部１３０Ｃの間の距離をｐとする。尚、スリーブ１０８を設けない場合には、距離ｐは、外管１１１と発光部１３０Ｃの間の距離を表すものとする。
【００３１】
放電容器１３０の内側寸法として、アーク長ＡＬと有効内径Ｄを定義する。アーク長ＡＬは、２つの電極１２３の間の距離で定義される。即ち、アーク長ＡＬは、発光部１３０Ｃにおける２つの電極１２３の先端の間の距離である。有効内径Ｄは、発光部１３０Ｃの最大内径で定義される。即ち、有効内径Ｄは、発光部１３０Ｃの中央部における内径である。放電容器のアーク長ＡＬと有効内径Ｄの比ＡＬ／Ｄを放電容器１３０の形状パラメータと称する。発光部１３０Ｃが細長型の場合には、形状パラメータＡＬ／Ｄの値は大きくなり、発光部１３０Ｃが短太型の場合には、形状パラメータＡＬ／Ｄの値は小さくなる。
【００３２】
さらに、電極突出長Ｌを定義する。電極突出長Ｌは、発光部１３０Ｃ内に突出した電極１２３の長さである。電極突出長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Ｌsの外端と電極１２３の先端の間の距離で定義される。尚、発光部１３０Ｃが円筒形の場合には、電極突出長Ｌは、発光部１３０Ｃの端面と電極１２３の先端の間の距離である。電極突出長Ｌと有効内径Ｄの比Ｌ／Ｄを電極パラメータと称する。放電容器１３０の性能パラメータとして壁面負荷が用いられる。ここでは、壁面負荷は、ランプ電力を発光部１３０Ｃの全内面積で除した値で定義される。
【００３３】
本願の発明者は、先ず、放電容器割れを回避する方法を鋭意考察した。上述のように、放電容器割れは、放電アーク１２３Ａが発光部１３０Ｃの内面に近接し、又は、接触することにより起きる。そこで、放電容器割れを回避するには、発光部１３０Ｃを短太型にすればよい。即ち、形状パラメータＡＬ／Ｄの値を小さくすればよい。しかしながら、一般に、高ワットタイプのセラミックメタルハライドランプでは、細長型の放電容器が用いられる。即ち、形状パラメータＡＬ／Ｄの値は比較的大きい。その理由は、放電容器１３０の内部に黒化が生じることを防止するためである。即ち、高ワットタイプの水平点灯型のセラミックメタルハライドランプでは、放電容器割れを回避することと放電容器の黒化を回避することを両立させることは困難である。そこで、本願の発明者は、細長型の放電容器において形状パラメータＡＬ／Ｄの値をできるだけ小さくすることを検討した。
【００３４】
本願の発明者は、次に、外管１１１又はスリーブ１０８の黒化を回避する方法を鋭意考察した。外管１１１又はスリーブ１０８の黒化は、発光部１３０Ｃを構成するアルミナが局所的に過熱されることによって還元され、それによって生じたアルミニウム粒子が蒸散し、外管１１１又はスリーブ１０８の内面に付着することによって起きると考えられる。そこで、外管１１１又はスリーブ１０８の黒化を回避するには、外管１１１又はスリーブ１０８と発光部１３０Ｃの間の距離ｐを十分大きくすればよい。それによって、発光部１３０Ｃから蒸散したアルミニウム粒子は、外管１１１又はスリーブ１０８に到達する前に拡散されて冷却され、外管１１１又はスリーブ１０８に付着することはない。しかしながら、外管１１１の寸法及び内部に設置される構造物の寸法は大きく変更できない。従って、距離ｐには上限がある。そこで、本願の発明者は、多数の試験を行い、スリーブ１０８の黒化を回避することができる距離ｐの範囲を設定した。
【００３５】
以下に、本願の発明者が行った試験と本発明の実施形態について説明する。試験に使用したセラミックメタルハライドランプは高ワットタイプの水平点灯型であり、その定格出力は６６０Ｗ、壁面負荷は１７．２Ｗ／ｃｍ2、放電容器１３０の有効内径はＤ＝２１．８ｍｍ、放電容器１３０の軸線方向の寸法はＬ１＝１０７ｍｍであった。又、外管１１１内は真空とした。本願の発明者が行った試験では、アーク長ＡＬ及び電極突出長Ｌが異なるランプを用いてランプ効率を測定した。表１に試験に用いたランプの仕様と本発明の実施形態の仕様を纏めた。本発明の実施形態の仕様については以下に説明する。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示すように、試験例のアーク長は２４〜４４ｍｍ、形状パラメータＡＬ／Ｄは１．２８〜１．５６、電極パラメータＬ／Ｄは０．６８８〜０．８９４、外管１１１又はスリーブ１０８と発光部１３０Ｃの間の距離ｐは２０ｍｍ以上である。
【００３８】
図３を参照して説明する。図３は、本願の発明者が行った試験の結果を示し、ランプ効率とアーク長ＡＬの関係を示す図である。縦軸はランプ効率［ｌｍ／Ｗ］、横軸はアーク長［ｍｍ］を表す。一般にセラミックメタルハライドランプの高効率とはランプ効率（発光効率）が１００ｌｍ／Ｗ以上をいう。そこで、ランプ効率の目標値を１００ｌｍ／Ｗ以上とした。図示のように、アーク長が短すぎても長すぎてもランプ効率が低下する。ランプ効率（発光効率）が１００ｌｍ／Ｗ以上となるのは、アーク長が、ＡＬ＝２５〜４７ｍｍの場合であると判定できる。しかしながら、上述のように、放電容器割れを回避するために、細長型の放電容器において形状パラメータＡＬ／Ｄの値をできるだけ小さくするほうがよい。従って、アーク長ＡＬは出来るだけ小さいほうがよい。そこで、本実施形態では、アーク長を、ＡＬ＝２５〜３４ｍｍとした。
【００３９】
本願の発明者は、このアーク長に基づいて、ランプ出力が５００〜１０００Ｗの高ワットタイプの水平点灯型のセラミックメタルハライドランプの実施形態の仕様を設定した。即ち、本実施形態では、アーク長は、上述のようにＡＬ＝２５〜３４ｍｍであるが、他のパラメータは以下のとおりである。形状パラメータは、ＡＬ／Ｄ＝１．００〜２．００、電極パラメータは、Ｌ／Ｄ＝０．６０〜１．００、スリーブ１０８と発光部１３０Ｃの間の距離は、ｐ＝２０ｍｍ以上、である。更に好ましくは、形状パラメータは、ＡＬ／Ｄ＝１．２０〜１．６０、電極パラメータは、Ｌ／Ｄ＝０．７０〜０．９０、ｐ＝２０〜４０ｍｍである。
【００４０】
更に、本実施形態では、壁面負荷は、１０〜３０Ｗ／ｃｍ2とした。更に好ましくは、壁面負荷は、１５〜２０Ｗ／ｃｍ2である。こうして本実施形態では、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、高いランプ効率とランプの長寿命化を実現することができた。
【００４１】
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。色度図上の黒体軌跡は、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。
【００４２】
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又は赤色系に近づく。これらのパラメータの目標値を表２に纏めた。表２には、ランプ効率の目標値も記載されている。ランプ効率の目標値は、上述のように１００ｌｍ／Ｗ以上である。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
先ず、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。セラミックメタルハライドランプの放電容器に封入する添加物として、水銀に加え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。
【００４５】
本願の発明者が試験で使用した高ワットタイプの水平点灯型のセラミックメタルハライドランプでは、アルカリ金属のヨウ化物として、ヨウ化ナトリウムNaI、希土類金属のヨウ化物として、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ジスプロシウムDyI3、及び、ヨウ化セリウムCeI3を用いた。更に、ヨウ化タリウムTlIを用いた。一方、インジウム、バリウム等は用いていない。
【００４６】
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、本実施形態ではヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを添加することにより、相関色温度を所望の範囲に収めることができる。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。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。従って、ヨウ化ジスプロシウムDyI3の添加量は抑制する必要がある。
【００４７】
本願の発明者が行った試験では、ヨウ化ナトリウムNaIの添加量を変化させて、表２の各種のパラメータを測定した。その結果、多数の試験例において、色度偏差Ｄｕｖ以外のパラメータについては目標値を達成することができた。以下に、色度偏差Ｄｕｖについて説明する。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うち、色度偏差Ｄｕｖの目標値を達成した試験例のデータを表３に示す。表３に示す３つの試験例のうち、色度偏差Ｄｕｖを含むすべてのパラメータについて最も良好であったのは試験例１であった。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
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、同時に色度偏差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。従って、本願の発明者は、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の合計量のモル比をパラメータとすることとした。ここで、ヨウ化ナトリウムNaIのモル比率をM(NaI) [mol%]と表し、ヨウ化セリウムCeI3のモル比率とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和をM(CeI3+TlI)[mol%]と表す。ヨウ化ナトリウムNaIのモル比率に対するM(CeI3+TlI)の比をαとする。尚、モル比率[mol%]は表３に示す全ての添加物に対するモル比率である。αは次の式１によって表される。
α＝ M(CeI3+TlI)/M(NaI)      式１
【００５０】
このパラメータαと色度偏差Ｄｕｖの関係を調べたところ、αと色度偏差Ｄｕｖの数値との間に相関関係が見出された。
【００５１】
図４はαと色度偏差Ｄｕｖの関係を示す。横軸はα、即ち、ヨウ化ナトリウムNaIのモル比率に対するヨウ化セリウムCeI3とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和、縦軸は色度偏差Ｄｕｖである。図示のように、αと色度偏差Ｄｕｖの間に相関関係が認められる。即ち、αが増加すると色度偏差Ｄｕｖが増加する。αが０．０５〜０．１９のとき、より好ましくは、αが０．１２〜０．１８のとき、色度偏差Ｄｕｖは１０未満となると判定できる。即ち、αが０．０５〜０．１９のとき、より好ましくは、αが０．１２〜０．１８のとき、色度偏差Ｄｕｖの目標値を達成することができる。
【００５２】
以上の試験結果から本発明の実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの添加物の種類及び組成は次のとおりである。ヨウ化ナトリウムNaIの添加量は５〜１０ｍｇ、ヨウ化ナトリウムNaIのモル比率に対するヨウ化セリウムCeI3のモル比率とヨウ化タリウムTlIのモル比率の和の比をα＝０．０５〜０．１９とし、より好ましくは、α＝０．１２〜０．１８とする。
【００５３】
ヨウ化ツリウムTmI3の添加量は、１０ｍｇ以下、好ましくは７ｍｇ以下である。ヨウ化セリウムCeI3の添加量は、２ｍｇ以下、好ましくは１ｍｇ以下である。ヨウ化タリウムTlIの添加量は、４ｍｇ以下、好ましくは３ｍｇ以下である。ヨウ化ジスプロシウムDyI3の添加量は、６ｍｇ以下、好ましくは４ｍｇ以下である。ヨウ化ジスプロシウムDyI3の添加量は８ｍｏｌ％未満とする。
【００５４】
ここでは本実施形態における添加物として、ヨウ化ナトリウムNaI、ヨウ化ツリウムTmI3、ヨウ化ジスプロシウムDyI3、及ヨウ化セリウムCeI3、及び、ヨウ化タリウムTlIを挙げたが、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精々１０ｍｏｌ％未満とする。
【００５５】
本願の発明者は、放電容器の発光部１３０Ｃの温度、及び、ランプ寿命、について考察した。本実施形態では、放電容器の発光部１３０Ｃにおける位置的な温度偏差は小さかった。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。本願の発明者が行った試験によると、本実施形態、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。
【００５６】
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】
【００５７】
１００…セラミックメタルハライドランプ、１０８…スリーブ、１０９…支柱、１１１…外管、１１２…口金、１１４…マウント支持板、１１５…ステム管、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、１２３Ａ…放電アーク、１３０…放電容器、１３０Ａ、１３０Ｂ…細管部、１３０Ｃ…発光部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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