(57)【要約】【課題】高い発光効率を得つつ、発光管を囲む例えば外管やスリーブ等の管状体が着色され、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止する。【解決手段】外囲器が透光性セラミックからなる発光管３内に、一対の電極２０ａ，２０ｂが配置され、かつナトリウムのハロゲン化物が封入されており、発光管３の内径をＤ（ｍｍ）、電極２０ａ，２０ｂ間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たす。発光管３の外側には発光管３の放電空間のうち、少なくとも一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌを含む部分を囲むように配置された管状体２，３１を有しており、発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２，３１との間において、各々が最も近接する部分における発光管３の外径をｒ（ｍｍ）、管状体２，３１の内径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ／ｒ≧３．０なる関係式を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲器が透光性セラミックからなる発光管内に、一対の電極が配置され、かつナトリウム（Ｎａ）のハロゲン化物、プラセオジウム（Ｐｒ）のハロゲン化物およびセリウム（Ｃｅ）のハロゲン化物が封入されており、前記発光管の内径をＤ（ｍｍ）、前記電極間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たすメタルハライドランプであって、前記発光管の外側には前記発光管の放電空間のうち、少なくとも前記一対の電極間の距離Ｌを含む部分を囲むように配置された管状体を有しており、前記発光管のうち、前記一対の電極間の距離Ｌにわたる部分と前記管状体との間において、各々が最も近接する部分における前記発光管の外径をｒ（ｍｍ）、前記管状体の内径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ／ｒ≧３．０なる関係式を満たすことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
４．７≦Ｒ／ｒ≦８．０なる関係式を満たす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】
４≦Ｌ／Ｄ≦１０なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記発光管は密閉された空間内に配置されており、この空間内の真空度が３００Ｋで１×１０1Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記発光管は密閉された空間内に配置されており、前記空間内には酸素放出型ゲッターが配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
前記発光管の肉厚ｔ1は１．２（ｍｍ）以上であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
照明装置本体と、この照明装置本体に取り付けられた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のメタルハライドランプと、このメタルハライドランプを点灯させるための電子安定器とを備えていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプ、およびそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、例えば屋外照明や高天井照明等に使用されているメタルハライドランプに対して、省エネルギーの観点から、発光効率の向上が強く求められている。
【０００３】
そこで、発光管の外囲器を構成する材料に高い管壁負荷、つまり高温での使用にも耐え得ることができる例えばアルミナからなる透光性セラミックを用い、かつこの発光管内にヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、発光管の形状を
細長く（発光管の内径をＤ、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ＞５）したセラミックメタルハライドランプが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このセラミックメタルハライドランプでは、１１１〜１７７（ｌｍ／Ｗ）という極めて高い発光効率が得られるとされている。
【特許文献１】特表２０００−５０１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは上記した特許文献１に記載のようなセラミックメタルハライドランプを試作、評価したところ、点灯経過時間が５００時間以内という短時間で、発光管が収容されている硬質ガラス製の外管の内面、特に発光管の放電空間に近接した部分が茶色に着色し、光束維持率が低下するとともに、外観品質が損なわれるという予期せぬ問題が起こった。
【０００６】
なお、外管と発光管との間に防爆用として石英ガラス製のスリーブを配置する場合があるが、その場合はそのスリーブの内面に上記と同様の茶色の着色が生じた。
【０００７】
本発明は、このような従来のセラミックメタルハライドランプでは起こらなかった新たな問題を解決するためになされたものであり、高い発光効率を得つつ、発光管を囲む例えば外管やスリーブ等の管状体が着色され、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することができるメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、このようなメタルハライドランプを用い、高い発光効率を得つつ、管状体が着色されることによって光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することができる照明装置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】
【０００９】
まず、本発明者らが外管またはスリーブの着色した部分を分析したところ、その外管またはスリーブの内面に発光管の外囲器を構成しているセラミック（アルミナ）の成分であるアルミニウムやその添加剤であるマグネシウム等が付着していることがわかった。つまり、発光管の外囲器の構成材料であるセラミックが蒸発、飛散して外管またはスリーブの内面に付着し、その付着物によって着色していることがわかった。
【００１０】
これは、本来、高温での使用に耐え得る材料としてセラミックを用いているにもかかわらず、高い発光効率を得るために発光管の形状を細長く（例えばＬ／Ｄ＞５）した結果、点灯中、アークが発光管の内面に近接し、発光管の外囲器の構成材料であるセラミックの温度が予想をはるかに上回る温度になり、耐熱性のあるセラミックといえども蒸発、飛散してしまったためであると考えられる。
【００１１】
この問題について、本発明者らがさらに分析、検討を進めた結果、このように発光管の外囲器の構成材料であるセラミックが蒸発、飛散するという現象は、Ｌ／Ｄが５を超える場合に限らず、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たした場合でもなり得ることがわかった。
【００１２】
本発明は、このような新たな知見に基づきなされたものであり、次のような構成を有している。
【００１３】
つまり、本発明の請求項１記載のメタルハライドランプは、外囲器が透光性セラミックからなる発光管内に、一対の電極が配置され、かつナトリウム（Ｎａ）のハロゲン化物、プラセオジウム（Ｐｒ）のハロゲン化物およびセリウム（Ｃｅ）のハロゲン化物が封入されており、前記発光管の内径をＤ（ｍｍ）、前記電極間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たすメタルハライドランプであって、前記発光管の外側には前記発光管の放電空間のうち、少なくとも前記一対の電極間の距離Ｌを含む部分を囲むように配置された管状体を有しており、前記発光管のうち、前記一対の電極間の距離Ｌにわたる部分と前記管状体との間において、各々が最も近接する部分における前記発光管の外径をｒ（ｍｍ）、前記管状体の内径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ／ｒ≧３．０なる関係式を満たす構成を有している。
【００１４】
なお、本発明で言う「発光管の内径Ｄ」とは、発光管のうち、一対の電極間の距離Ｌにわたる部分の内面積を求めて、この内面積を距離Ｌで除算することにより求めることができる。もちろん、発光管の内面形状が複雑な場合はその内径Ｄを求めるために、煩雑な平均化手順を必要とする場合があり得る。
【００１５】
また、「前記発光管の放電空間のうち、少なくとも前記一対の電極間の距離Ｌを含む部分」とは、言い換えれば、電極の先端をそれぞれ含み、かつその電極の長手方向の中心軸に対してそれぞれ垂直な二つの平面の間に存在する部分を示す。
【００１６】
さらに、「管状体」とは発光管の放電空間のうち、少なくとも一対の電極間の距離Ｌを含む部分を囲み、かつ最も近接して配置されている部材を示している。例えば、発光管が外管内に収納されており、発光管と外管との間にはスリーブ等の部材が無い場合は、「管状体」とは外管を意味している。また、同じく発光管が外管内に収納されており、発光管と外管との間には発光管を覆う防爆用のスリーブが配置されている場合は、「管状体」とはスリーブを意味している。もちろん、発光管とそのスリーブとの間にさらに何らかの部材が配置されている場合はその部材が該当する。管状体の材料としては、透光性や耐熱性があることが好ましく、一例として石英ガラスが考えられるが、使用条件等に合わせて適宜選択されるものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載のメタルハライドランプは、本発明の請求項１記載のメタルハライドランプにおいて、４．７≦Ｒ／ｒ≦８．０なる関係式を満たす構成を有している。
【００１８】
また、本発明の請求項３記載のメタルハライドランプは、本発明の請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプにおいて、４≦Ｌ／Ｄ≦１０なる関係式を満たす構成を有している。
【００１９】
また、本発明の請求項４記載のメタルハライドランプは、本発明の請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプにおいて、前記発光管は密閉された空間内に配置されており、この空間内の真空度が１×１０1Ｐａ以下である構成を有している。  
【００２０】
また、本発明の請求項５記載のメタルハライドランプは、本発明の請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のメタルハライドランプにおいて、前記発光管は密閉された空間内配置されており、前記空間内には酸素放出型ゲッターが配置されている構成を有している。
【００２１】
また、本発明の請求項６記載のメタルハライドランプは、本発明の請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のメタルハライドランプにおいて、前記発光管の肉厚ｔ1が１．２（ｍｍ）以上である構成を有している。
【００２２】
さらに、本発明の請求項７記載の照明装置は、照明装置本体と、この照明装置本体に取り付けられた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のメタルハライドランプと、このメタルハライドランプを点灯させるための電子安定器とを備えている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１記載のメタルハライドランプの構成によれば、高い発光効率を得ることができつつ、管状体が着色され、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２記載のメタルハライドランプの構成によれば、特に管状体の内面が着色されるのを一層防止することができ、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを一層防止することができるとともに、市販されている照明器具への適合率が低下するのを防止することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項３記載のメタルハライドランプの構成によれば、高い発光効率を得ることができつつ、放電を維持しやすくすることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項４記載のメタルハライドランプの構成によれば、発光効率が低下するのを防止することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項５記載のメタルハライドランプの構成によれば、高い発光効率を得ることができるとともに、管状体の内面が着色され、この着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が低下したりするのを防止することができることに加えて、光束維持率を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６記載のメタルハライドランプの構成によれば、機械的強度を高く維持することができる。
【００２９】
さらに、本発明の請求項７記載の照明装置の構成によれば、高い発光効率を得ることができつつ、管状体が着色され、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の最良な実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００３１】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）１は、全長が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、外管となる管状体２と、この管状体２内に配置された発光管３と、管状体２の端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金４とを備えている。
【００３２】
なお、発光管３の長手方向の中心軸（図１中、Ｘで示す）は管状体２の長手方向の中心軸（図１中、Ｙで示す）と略一致している。
【００３３】
管状体２は、円筒状の例えば硬質ガラスまたはホウケイ酸ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。また、管状体２内（発光管３が配置された密閉の空間内）は、３００Ｋでの気圧が１×１０1Ｐａ以下、例えば１×１０-1Ｐａの真空状態になっている。このように管状体
２内の真空度を３００Ｋで１×１０1Ｐａ以下に規定することにより、発光管３の熱がその空間内のガスを介して管状体（外管）２に伝わり、外部へ放出されるのを抑制することができるので、熱ロスによって発光効率が低下するのを防止することができる。一方、管状体２内の真空度が３００Ｋで１×１０1Ｐａを超える場合、発光管３の熱がその空間内
のガスを介して管状体２に伝わり、外部へ放出されやすくなるので、熱ロスによって発光効率が低下するおそれがある。また、その真空度が３００Ｋで１×１０2Ｐａを超えると
発光効率が著しく低下するおそれがあることがわかった。したがって、発光効率が著しく低下するのを防止するために、管状体２内の真空度を３００Ｋでの気圧が１×１０2Ｐａ
以下に規定することが好ましい。また、管状体２内の真空度を３００Ｋでの気圧が１×１０1Ｐａ以下に規定することがさらに好ましい。
【００３４】
フレア５には、例えばニッケルまたは軟鋼からなる二本のステム線６，７の一部がそれぞれ封止されている。二本のステム線６，７の一端部はそれぞれ管状体２内に引き込まれており、そのうちの一方のステム線６は電力供給線８を介して発光管３から導出した後述の二本の外部リード線９，１０のうちの一方に、他方のステム線７は直接、残る外部リード線１０にそれぞれ電気的に接続されている。発光管３は、これら二本のステム線６，７および電力供給線８によって管状体２内で支持されている。また、一方のステム線６の他端部は口金４のアイレット部１１に、他方のステム線７の他端部は口金４のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。
【００３５】
ステム線６，７は、複数の金属線をそれぞれ溶接して一体化された一本の金属線からなる。
【００３６】
電力供給線８は、フレア５近傍から管状体２の閉塞部側まで管状体２の内面形状に沿って直線状に延びる第一の直線部１３と、この第一の直線部１３からさらに管状体２の閉塞部の内面形状に沿って略半円状に曲げられた半円部１４と、この半円部１４につながった第二の直線部１５とを有している一本の金属線からなる。また、第二の直線部１５と外部リード線９とは略直角に交差している。
【００３７】
発光管３は、図２に示すように、円筒部１６とこの円筒部１６の両端部に連接されている半球状部１７とからなる本管部１８と、半球状部１７に連接された細管部１９とからなる多結晶アルミナ製の外囲器を有している。
【００３８】
また、発光管３のうち、後述する一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間において、各々が最も近接する部分における発光管３の外径をｒ、管状体２の内径をＲ（図１参照）としたとき、３≦Ｒ／ｒなる関係式を満たしている。
【００３９】
なお、「発光管３のうち、後述する一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間」とは、一方の電極２０ａの先端を含み、かつその電極２０ａの長手方向の中心軸に対して垂直な平面（図１中、破線Ａで示す）と、他方の電極２０ｂの先端を含み、かつその電極２０ｂの長手方向の中心軸に対して垂直な平面（図１中、破線Ｂで示す）との間に位置する部分を示している。
【００４０】
図１および図２に示す例では、発光管３のうち一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間において、各々が最も近接する部分とは、発光管３においては円筒部１６（電極２０ａ，２０ｂを囲む部分は除く）が、管状体２においてはその円筒部１６に対面する部分がそれぞれ対応する。
【００４１】
また、この発光管３は、本管部１８のうち、一対の電極間の距離Ｌにわたる部分における内径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たしている。また、このとき、管壁負荷（発光管の単位内面積あたりの入力ランプ電力）は２８Ｗ／ｃｍ2〜３５Ｗ／ｃｍ2である。
【００４２】
ただし、この発光管３の内径Ｄが４．０ｍｍ未満の場合、アークの中心と発光管３の内面との間の距離が著しく小さくなることによって放電空間における電子の再結合が盛んになって放電が維持しにくくなり、不点灯になるおそれがあることがわかった。したがって、放電を維持しやすくし、不点灯になるのを防止するために、発光管３の内径Ｄを４．０ｍｍ以上に規定することが好ましい。
【００４３】
そして、発光管３の肉厚ｔ1は発光管３の機械的強度を維持するために少なくとも１．
２ｍｍ以上にすることが好ましく、発光管３の内径Ｄを上記規定値以上に設定した場合、その肉厚ｔ1を考慮して発光管３の外径ｒは必然的に６．４ｍｍ以上に規定することが好
ましいことになる。
【００４４】
なお、図２に示した例において、発光管３の外囲器を構成する各部分はそれぞれ一体成形されており、繋ぎ目はないが、例えば本管部１８の半球状部１７に細管部１９を焼きばめることによって各部分を一体化させたものを用いてもよい。
【００４５】
また、発光管３の外囲器を構成する材料としては、多結晶アルミナ以外にイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミ、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。
【００４６】
さらに、発光管３内には、ヨウ化プラセオジウム（ＰｒＩ3）とヨウ化ナトリウム（Ｎ
ａＩ）とからなる金属ハロゲン化物、水銀、およびキセノンガス（Ｘｅ）がそれぞれ封入されている。金属ハロゲン化物は、総量で５．５〜１９ｍｇ、例えば９ｍｇであり、各成分のモル比が１：１０となるように封入されている。水銀は、定格点灯時のランプ電圧が８０Ｖ〜９５Ｖとなるように例えば０．５ｍｇ封入されている。キセノンガスは、３００Ｋ時で２０ｋＰａとなるように封入されている。
【００４７】
本管部１８内には、一対の電極２０ａ，２０ｂが略同一軸（図２中、Ｚで示す）上で略対向するように配置されており、放電空間が形成されている。
【００４８】
電極２０ａ，２０ｂは、直径０．５ｍｍのタングステン製の電極軸２１ａ，２１ｂとこの電極軸２１ａ，２１ｂの先端部に設けられたタングステン製の電極コイル２２ａ，２２ｂとを有している。
【００４９】
細管部１９内には、一端部に電極２０ａ，２０ｂが電気的に接続された電極導入体２３が挿通され、かつ本管部１８とは反対側の端部において細管部１９と電極導入体２３との間の隙間に流し込まれたガラスフリット２４によって封着されている。
【００５０】
電極導入体２３は、電極軸２１ａ，２１ｂが接続されている例えばモリブデンからなる内部リード線２５と、例えばニオビウムからなる外部リード線２６と、電極軸２１ａ，２１ｂの一部と内部リード線２５の一部とに巻き付けられたモリブデン製のコイル２７を有している。外部リード線２６の端部のうち、内部リード線２５とは反対側の端部は、細管部１９の外部に導出しており、それぞれステム線７または電力供給線８に電気的に接続されている。コイル２７は、細管部１９と、電極軸２１ａ，２１ｂの一部および内部リード線２５との間に形成される隙間をほぼ埋め、その隙間に封入された金属ハロゲン化物が沈み込んでくるのを抑制している。
【００５１】
なお、電極導入体２３として、モリブデンからなる内部リード線２５、ニオビウムからなる外部リード線２６およびモリブデンからなるコイル２７から構成されたもの以外に、その材質や構造において既知の電極導入体を用いることができる。
【００５２】
次に、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１の作用効果を確認するための実験を行った。
【００５３】
まず、上記したメタルハライドランプ１において、発光管３の外径ｒを６．４ｍｍと一定にし、管状体２の内径Ｒを１８ｍｍ〜５１ｍｍの範囲で段階的に変化させたものを作製した。そして、作製した各ランプを公知の電子安定器を用いて水平点灯させ、５００時間点灯経過時における目視による管状体２への着色の状況と光束維持率（％）、および１２０００時間点灯経過時における光束維持率（％）をそれぞれ調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００５４】
なお、作製した各ランプにおいて、発光管３の内径Ｄを４ｍｍ、電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌを３２ｍｍとして、Ｌ／Ｄ＝８とした。
【００５５】
また、光束維持率（％）は点灯経過時間１００における発光光束（ｌｍ）を１００とした場合の割合を示している。
【００５６】
さらに、光束維持率の評価基準として、市場からの要望を踏まえ、５００時間点灯経過時における光束維持率が８５％以上、また１２０００時間点灯経過時における光束維持率が５０％以上あれば実用上問題ないとした。
【００５７】
【表１】
2008071761.tif 000003
【００５８】
表１から明らかなように、管状体２の内径Ｒが１９ｍｍ以上、例えば１９ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍおよび５１ｍｍの場合、つまりＲ／ｒ≧３．０なる関係式を満たす場合では、管状体２の内面への着色は少なく、５００時間点灯経過時における光束維持率が８５％以上、また１２０００時間点灯経過時における光束維持率が５０％以上となり、上記評価基準を満足することがわかった。特に、管状体の内径Ｒが３０ｍｍ以上、例えば３０ｍｍ、および５１ｍｍの場合、つまりＲ／ｒ≧４．７なる関係式を満たす場合では、管状体２の内面への着色は極めて少なく、５００時間点灯経過時における光束維持率が９７％、また１２０００時間点灯経過時における光束維持率が８０％となり、上記評価基準を十分に上回ることがわかった。
【００５９】
このような結果が得られたのは、Ｌ／Ｄ＝８なる関係式を満たし、アークが発光管３の内面に近接して発光管３の温度がかなり高温になっているものの、発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間の空間が広いので、管状体２による発光管３への保温作用が小さく、その結果、発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）がその外囲器の構成材料であるセラミックが激しく蒸発、飛散するほどに至らなかったためであると考えられる。
【００６０】
一方、管状体２の内径Ｒが例えば１８ｍｍの場合、つまりＲ／ｒ＜３．０なる関係式を満たす場合では、管状体２の内面への着色は多く、５００時間点灯経過時における光束維持率が７５％、また１２０００時間点灯経過時における光束維持率が４０％となり、上記評価基準を満足しないことがわかった。
【００６１】
このような結果となったのは、Ｌ／Ｄ＝８なる関係式を満たし、アークが発光管３の内面に近接して発光管３の温度がかなり高温になっていることに加えて、発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間の空間が狭いので、管状体２による発光管３への保温作用が大きくなり、その結果、発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）がその外囲器の構成材料であるセラミックが激しく蒸発、飛散するに至るまで上昇してしまったためであると考えられる。
【００６２】
ここで、Ｒ／ｒと発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）との関係について調べた。
【００６３】
上記したメタルハライドランプ１において、発光管３の外径ｒを６．４ｍｍと一定にし、Ｒ／ｒを１〜７の範囲で段階的に変化させたものを作製し、作製した各ランプを公知の電子安定器を用いて水平点灯させ、安定点灯時における発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）を測定したところ、図３に示すとおりの結果が得られた。
【００６４】
なお、作製した各ランプにおいて、発光管３の内径Ｄを４ｍｍ、電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌを３２ｍｍとして、Ｌ／Ｄ＝８とした。
【００６５】
また、各ランプを水平点灯させた場合、発光管３の外面のうち、その上方の中央部が最高温度点になる。これは、水平点灯させた場合、アークが浮力によって上方に湾曲し、発光管３の内面のうち、その上方の中央部に最も近接するためである。温度測定は、その中央部の外面に白金−白金−ロジウム熱電対をタルクからなるセメントによって固着させて行った。
【００６６】
図３から明らかなように、Ｒ／ｒが３．０のとき、発光管３の外面の最高温度Ｔが１４００Ｋとなることがわかった。
【００６７】
以上のとおりＲ／ｒ≧３．０なる関係式を満たすことにより、Ｔ≦１４００Ｋなる関係式を満たし、管状体２の内面が着色されるのを防止することができ、その着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することができることが確認された。
【００６８】
また、特に、上記の結果から管状体２の内面が着色されるのを一層防止し、その着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを一層防止するためにＲ／ｒ≧４．０なる関係式を満たすことが好ましい。
【００６９】
なお、上記した結果はＬ／Ｄ＝８の場合に限らず、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たせばＬ／Ｄの値に関わらず、いずれの場合でも得られることを確認した。
【００７０】
ここで、Ｒ／ｒ＞８．０なる関係式を満たす場合、ランプの外径寸法が大きくなり、従来から市販されている照明器具への適合率が低下するおそれがあるため、Ｒ／ｒ≦８．０なる関係式を満たすことが好ましい。
【００７１】
次に、上記したメタルハライドランプ１において、Ｄ＝４ｍｍと一定にし、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌを１６ｍｍ〜４４ｍｍの範囲で段階的に変えてＬ／Ｄを種々変化させたものを５本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを公知の電子安定器を用いて水平点灯させ、１００時間点灯経過時における発光効率（ｌｍ／Ｗ）および不点灯の発生確率について調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００７２】
なお、ｒは６．４ｍｍ、Ｒ／ｒは４．０とした。
【００７３】
また、「不点灯の発生確率」について、分母は全サンプルの数を、分子は不点灯になったサンプルの数をそれぞれ示している。
【００７４】
【表２】
2008071761.tif 000004
【００７５】
表２から明らかなように、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たす例えばＬ／Ｄが４，８，１０，１１の場合では、全数のものにおいて、１００時間点灯経過時における発光効率が１１５ｌｍ／Ｗ以上であり、市販されている高効率、高演色の一般的なセラミックメタルハライドランプの発光効率（９０ｌｍ／Ｗ〜９５ｌｍ／Ｗ）に比して、約２８％以上向上させることができることがわかった。
【００７６】
このような結果となったのは、ナトリウムの自己吸収幅が小さくなり、発光効率に寄与する波長領域の発光を増加させることができ、しかも発光管３の内面の温度が従来のものの温度に比して高くなるので、金属ハロゲン化物の蒸気圧を上昇させることができたためであると考えられる。
【００７７】
しかし、Ｌ／Ｄ＞１０なる関係式を満たす例えばＬ／Ｄが１１の場合では、発光効率は高いものの、５本中１本が不点灯になった。これは、電極２０ａ，２０ｂ間の距離が長くなりすぎ、放電が維持しにくくなったためであると考えられる。したがって、高い発光効率を得つつ、放電を維持しやすくするためにＬ／Ｄ≦１０なる関係式を満たすことが好ましい。
【００７８】
なお、上記実験では、一例としてＲ／ｒを４．０に一定とし、Ｌ／Ｄを種々変化させて発光効率について調べたが、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たせば、Ｒ／ｒの値に関わらず高い発光効率を得ることができることが確認された。
【００７９】
以上のとおり本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの構成によれば、特にＬ／Ｄ≧４なる関係式を満たしているので、ナトリウムの自己吸収幅が小さくなり、発光効率に寄与する波長領域の発光を増加させることができ、しかも発光管３の内面の温度を高くし、金属ハロゲン化物の蒸気圧を上昇させることができるので、高い発光効率を得ることができるとともに、その一方で発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体２との間の空間を広くし、管状体２による発光管３への保温作用を小さくしているので、発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）が過剰に高温となるのを抑制することができ、発光管３の外囲器の構成材料であるセラミックが激しく蒸発、飛散するのを防止することができる。その結果、管状体２の内面が飛散したセラミックによって着色されるのを防止することができ、この着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が低下したりするのを防止することができる。
【００８０】
次に、図４に示すとおり、本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）２８は、電力供給線８において管状体２の閉塞部側とフレア５側との二箇所に酸素放出型ゲッター２９がそれぞれ取り付けられている点を除いて本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と同じ構成を有している。
【００８１】
なお、Ｌ／Ｄは８、Ｒ／ｒは３．０である。
【００８２】
酸素放出型ゲッター２９は、その成分が過酸化バリウム（ＢａＯ2）であり、管状体２
内のガス不純物を補足するとともに、管状体２内へ酸素を放出する。
【００８３】
ここで、管状体２内は、酸素放出型ゲッター２９が酸素を放出する前では３００Ｋでの気圧が１×１０-1Ｐａであったが、酸素放出型ゲッター２９による酸素放出後では３００Ｋでの気圧が１×１０1Ｐａであった。
【００８４】
このような本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ２８について、公知の電子安定器を用いて水平点灯させ、５００時間点灯経過時における光束維持率（％）、および１２０００時間点灯経過時における光束維持率（％）をそれぞれ調べたところ、表３に示すとおりの結果が得られた。
【００８５】
なお、表３には、比較のため、表１のデータに基づき、酸素放出型ゲッターを設けていない場合での光束維持率についても併せて示している。
【００８６】
【表３】
2008071761.tif 000005
【００８７】
表３から明らかなように、酸素放出型ゲッターを設けた場合では、５００時間点灯経過時における光束維持率が９６％、１２０００時間点灯経過時における光束維持率が６５％になり、各々の点灯経過時間における光束維持率が酸素放出型ゲッターを設けない場合の光束維持率に比して、それぞれ１３％、３０％向上することがわかった。
【００８８】
このような結果となったのは、発光管３の外囲器の構成材料であるセラミックの飛散は外表面に位置するセラミックが酸素欠陥を持つ場合に著しく激しくなることに起因していると考えられる。つまり、酸化アルミ（ＡｌＯ）の蒸気圧がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の蒸気圧よりも高いため、酸素を微量に放出する酸素放出型ゲッター２９を用いた場合、酸素欠陥部におけるＡｌＯに酸素が供給され、Ａｌ2Ｏ3になりやすいためであると考えられる。
【００８９】
以上のとおり本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプの構成によれば、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプと同様に、高い発光効率を得ることができるとともに、管状体２の内面が飛散したセラミックによって着色されるのを防止することができ、この着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が低下したりするのを防止することができることに加えて、光束維持率を向上させることができる。
【００９０】
なお、上記第２の実施の形態では、酸素放出型ゲッター２９を二つ取り付けた場合について説明したが、取り付け個数として一つまたは三つ以上であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００９１】
また、上記第２の実施の形態では、酸素放出型ゲッター２９を電力供給線８において管状体２の閉塞部側とフレア５側とにそれぞれ取り付けた場合について説明したが、取り付け場所はこれに限られることはなく、取り付けやすさや配光特性への影響等を考慮して適宜決定されるものである。
【００９２】
さらに、上記第２の実施の形態では、その成分が過酸化バリウムの酸素放出型ゲッター２９を用いた場合について説明したが、これ以外に別の成分からなる公知の酸素放出型ゲッターを用いた場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００９３】
次に、図５に示すように、本発明の第３の実施の形態である定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ３０は、全長が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、本発明の第１の実施の形態である定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成に加えて、外管２と発光管３との間に介在しており、かつこの発光管３の全体（発光管３の外部に導出している外部リード線９，１０の一部は除く）を囲む一重管のスリーブからなる管状体３１と、この管状体３１を支持するための支持部材３２を備えている。
【００９４】
なお、発光管３の長手方向の中心軸（図５中、Ｘで示す）、外管２の長手方向の中心軸（図５中、Ｙで示す）、および管状体３１の長手方向の中心軸（図５中、Ｓで示す）はそれぞれ略一致している。
【００９５】
外管２は、外径ａが３０ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば４０ｍｍであり、内径ｂが２８．５ｍｍ〜４８．５ｍｍ、例えば３８．５ｍｍの円筒状の例えば硬質ガラスまたはホウケイ酸ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。
【００９６】
電力供給線８には、必要に応じて酸素放出型ゲッターが取り付けられる。
【００９７】
発光管３は、図２に示すものと同じ構成を有しており、発光管３の放電空間のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体３１との間において、各々が最も近接する部分における発光管３の外径をｒ、管状体３１の内径をＲとしたとき、３．０≦Ｒ／ｒなる関係式を満たしている。
【００９８】
なお、「発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体３１との間」とは、一方の電極２０ａの先端を含み、かつその電極２０ａの長手方向の中心軸に対して垂直な平面（図５中、破線Ａで示す）と、他方の電極２０ｂの先端を含み、かつその電極２０ｂの長手方向の中心軸に対して垂直な平面（図５中、破線Ｂで示す）との間に位置する部分を示している。
【００９９】
また、この発光管３は、本管部１８のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分における内径をＤ（図２参照）としたとき、Ｌ／Ｄ≧４なる関係式を満たしている。また、このとき、管壁負荷（発光管の単位内面積あたりの入力ランプ電力）は２６Ｗ／ｃｍ2〜３４Ｗ／ｃｍ2である。
【０１００】
管状体３１は、例えば石英ガラスからなり、発光管３が破損したときにその破片等によって外管２が破損するのを防止する機能を有している。
【０１０１】
また、管状体３１の開口部には発光管３の外部に導出している外部リード線９，１０に絶縁部材３２ａを介して固定された公知の円板状の金属プレートからなる支持部材３２が設けられており、管状体３１はその開口部がこれらの支持部材３２に挟まれることによって外管２内の所定位置に保持されている。管状体３１の開口部はほぼ全体が金属プレートによって覆われ、閉じられている。
【０１０２】
なお、支持部材３２は円板状の金属プレートに限らず、種々の公知の形状のものを用いることができる。また、金属プレートに代えて、管状体３１の両端部の外面にリング状の部材（図示せず）を取り付けてもよい。このリング状の部材を用いた場合、その部材の一部が電力供給線８に固定されることによって管状体３１を保持する。
【０１０３】
以上のとおり本発明の第３の実施の形態であるメタルハライドランプの構成によっても、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプと同様に、特にＬ／Ｄ≧４なる関係式を満たしているので、ナトリウムの自己吸収幅が小さくなり、発光効率に寄与する波長領域の発光を増加させることができ、しかも発光管３の内面の温度を高くし、金属ハロゲン化物の蒸気圧を上昇させることができるので、高い発光効率を得ることができるとともに、その一方で発光管３のうち、一対の電極２０ａ，２０ｂ間の距離Ｌにわたる部分と管状体３１との間の空間を広くし、管状体３１による発光管３への保温作用を小さくしているので、発光管３の外面の最高温度Ｔ（Ｋ）が過剰に高温となるのを抑制することができ、発光管３の外囲器の構成材料であるセラミックが激しく蒸発、飛散するのを防止することができる。その結果、管状体３１の内面が飛散したセラミックによって着色されるのを防止することができ、この着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が低下したりするのを防止することができる。
【０１０４】
なお、上記第３の実施の形態では、管状体３１が発光管３の全体（発光管３の外部に導出している外部リード線９，１０の一部は除く）を囲むように配置された場合について説明したが、管状体３１が発光管３の放電空間のうち、少なくとも一対の電極間の距離Ｌを含む部分を囲むように配置された場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
また、上記第３の実施の形態では、管状体３１の開口部のほぼ全体が支持部材３２である金属プレートによって閉塞されている場合について説明したが、これに限らず一方の開口部全体がほぼ開放状態になっている場合や、開口部の一部が開放状態になっている場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。つまり、管状体の内部と外部との間でどれだけ空間的につながっているかに関わらず、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】
また、上記第２の実施の形態では、一重管のスリーブからなる管状体を用いた場合について説明したが、これに限らず、二重管等の多重管のスリーブからなる管状体を用いた場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
なお、上記第１〜第３の実施の形態では、封入物の金属ハロゲン化物として、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムを封入した場合について説明したが、ヨウ化プラセオジムに代えてヨウ化セリウム、またはヨウ化プラセオジウムに加えてヨウ化セリウムを封入した場合や、ヨウ化物に代えて臭化物等を封入した場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０８】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、封入物の金属ハロゲン化物として、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムを封入した場合について説明したが、これらの金属ハロゲン化物に加えて所望の演色性等のランプ特性が得られるように公知の金属ハロゲン化物を添加してもよい。
【０１０９】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプを例示して説明したが、本発明は定格ランプ電力が１５０Ｗに限らず例えば２０Ｗ〜４００Ｗのメタルハライドランプに適用した場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１０】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、発光管３において本管部が円筒状のものを例示して説明したが、これに限らず、その本管部が例えば略回転楕円体形状等のような公知の形状や通常考え得る使用可能な形状の場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。もちろん、発光管そのものの形状についても公知の形状や通常考え得る使用可能な形状について上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１１】
また、上記各第１〜第３の実施の形態では、管状体２，３１が円筒状のものを例示して説明したが、これに限らず、公知の形状や通常考え得る使用可能な形状についても上記と同様の作用効果を得ることができる。もちろん、種々の形状の管状体と上記した種々の形状の発光管とが組み合わせられても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１２】
次に、本発明の第４の実施の形態である照明装置は、図６に示すように、例えば天井用照明等に使用されるものであり、天井３３に組み込まれた傘状の反射灯具３４とこの反射灯具３４の底部に取り付けられた板状のベース部３５と反射灯具３４内に底部に設けられたソケット部３６とを有する照明装置本体３７と、この照明装置本体３７内のソケット部３６に取り付けられた本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と、ベース部３５の反射灯具から離間した位置に取り付けられた電子安定器３８とを備えている。
【０１１３】
なお、反射灯具３４の反射面３９の形状等については、その用途や使用条件等によって適宜設定されるものである。
【０１１４】
電子安定器３８は、公知の電子安定器を用いている。安定器として、一般的な磁性安定器を用いた場合では、電源電圧の変動の影響を受けてランプ電力が変動してしまう。そのため、電源電圧が高くなった場合、ランプ電力が定格電力を越えてしまい、発光管（図示せず）の外面温度が上昇し、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれがある。これに対して、電子安定器３８を用いた場合では、ランプ電力を広い電圧範囲で一定に保つことができるので、発光管の外面温度を一定にコントロールすることができ、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれを低減することができる。
【０１１５】
以上のとおり本発明の第４の実施の形態である照明装置にかかる構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプを用いているので、発光管の外囲器の構成材料であるセラミックが激しく蒸発、飛散するのを防止することができ、その結果、管状体２の内面が飛散したセラミックによって着色されるのを防止することができ、この着色に起因して光束維持率が低下したり外観品質が低下したりするのを防止することができる。特に、安定器として電子安定器３８を用いているので、発光管の外面温度を一定にコントロールすることができるので、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれを確実に低減することができる。
【０１１６】
なお、上記第４の実施の形態では、その照明装置の用途として天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や、店舗照明、街路灯照明等にも用いることができ、その用途は限定されるものでない。また、その用途に応じて種々の公知の照明装置本体や電子安定器を用いることができる。
【０１１７】
また、上記第４の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプを用いた場合について説明したが、本発明にかかるメタルハライドランプのいずれを適用した場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明のメタルハライドランプ、およびそれを用いた照明装置は、高い発光効率を得つつ、発光管を囲む例えば外管やスリーブ等の管状体が着色され、光束維持率が低下したり外観品質が損なわれたりするのを防止することが必要な用途にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】同じくメタルハライドランプに用いられている発光管の正面断面図
【図３】Ｒ／ｒと発光管の外面の最高温度Ｔとの関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図５】本発明の第３の実施の形態であるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図６】本発明の第４の実施の形態である照明装置の一部切欠正面図
【符号の説明】
【０１２０】
１，２８，３０  メタルハライドランプ
２  管状体（外管）
３  発光管
４  口金
５  フレア
６，７  ステム線
８  電力供給線
９，１０  外部リード線
１１  アイレット部
１２  シェル部
１３  第一の直線部
１４  半円部
１５  第二の直線部
１６  円筒部
１７  半球状部
１８  本管部
１９  細管部
２０ａ，２０ｂ  電極
２１ａ，２１ｂ  電極軸
２２ａ，２２ｂ  電極コイル
２３  電極導入体
２４  ガラスフリット
２５  内部リード線
２６  外部リード線
２７  コイル
２９  酸素放出型ゲッター
３１  管状体（スリーブ）
３２  支持部材
３２ａ  絶縁部材
３３  天井
３４  反射灯具
３５  ベース部
３６  ソケット部
３７  照明装置本体
３８  電子安定器
３９  反射面
【図１】
2008071761.tif 000006
【図２】
2008071761.tif 000007
【図３】
2008071761.tif 000008
【図４】
2008071761.tif 000009
【図５】
2008071761.tif 000010
【図６】
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