(57)【要約】    【課題】  水銀および水銀代替材料すなわちランプ電圧形成用のハロゲン化物を実質的に封入しないで実用的な電気特性および発光特性を有し、色偏差が少なくて、しかも寿命特性が改善された高圧放電ランプを提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプは、内部に放電空間１ｃを有する透光性気密容器１と、放電空間に臨む一対の電極２、２と、金属ハロゲン化物および希ガスを備え、金属ハロゲン化物は封入されている全ての金属ハロゲン化物に対する封入比率が３０質量％以上のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含み、希ガスは２５℃で３気圧以上のキセノン（Ｘｅ）であるイオン化媒体とを具備し、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物および水銀を透光性気密容器内に実質的に含んでいない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する透光性気密容器と；
透光性気密容器の放電空間内に放電を生起する放電生起手段と；
金属ハロゲン化物および希ガスを含み、さらに金属ハロゲン化物は封入されている全ての金属ハロゲン化物に対する封入比率が３０質量％以上のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含み、希ガスは２５℃で３気圧以上のキセノン（Ｘｅ）である透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；
を具備し、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物および水銀を透光性気密容器内に実質的に含んでいないことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物または金属は、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
イオン化媒体は、全ての金属ハロゲン化物に対する封入比率が５０質量％以上のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
イオン化媒体は、全ての金属ハロゲン化物に対する封入比率が８０質量％以下のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含んでい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高圧放電ランプ。
【請求項５】
イオン化媒体は、５気圧以上のキセノンを含んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
照明装置本体と；
照明装置本体内に配設された請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯する点灯装置と；
を具備し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、水銀を本質的に含まない高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀代替材料であるＺｎＩ２の封入量を規制した高圧放電ランプは既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、主発光金属にＮａ、ＴｌおよびＤｙのグループから選択された金属を主成分として用い、副成分としてＨｏ、ＴｍおよびＩｎの１種または複数種を封入し、水銀代替材料としてＡｌ、ＺｎおよびＦｅなどのハロゲン化物を用いる高圧放電ランプは既知である（特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０３５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−０５５１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知の水銀フリーの高圧放電ランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）は、発光金属のハロゲン化物に加えてＺｎＩ２などランプ電圧形成用としてのいわゆる第２の金属ハロゲン化物を封入している。なお、第２の金属ハロゲン化物を封入しない水銀フリーランプも知られているが、実用的なランプ電圧が得られないか、特殊な点灯態様を要求し実用的でない。
【０００６】
ところが、ＺｎＩ２などランプ電圧形成用としての第２の金属ハロゲン化物を封入する場合に問題点がある。それは、吸湿性が顕著で、不純物として水分をランプ内に導入する主要因となることである。そのため、ランプ寿命は、ＺｎＩ２などの第２の金属ハロゲン化物を減量するほど改善される。
【０００７】
また、ＺｎＩ２などの第２のハロゲン化物の封入量が多くなるほどこれらのハロゲン化物と透光性気密容器との反応による白濁が顕著になる傾向があるという問題もある。このため、ＺｎＩ２などのいわゆる第２のハロゲン化物の封入量を減量することにより、ランプ寿命が改善される。
【０００８】
さらに、ＺｎＩ２などの第２のハロゲン化物は、例えばＴｍなどの発光金属のハロゲン化物に比べて低融点であるため、これらを混合して一体化したペレットを製造することができないという問題もある。このため、透光性気密容器内に封入するペレットが２種以上になってしまい、製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
本発明者は、ＺｎＩ２などのいわゆる第２のハロゲン化物および水銀を用いることなしでも発光金属として既知のツリウム（Ｔｍ）またはホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物を透光性気密容器内に封入すると、ランプ電圧が高くなるとともに、色偏差が小さくなることを発見した。本発明は、この発見に基づいてなされたものである。
【００１０】
本発明は、水銀および水銀代替材料すなわちランプ電圧形成用のハロゲン化物を実質的に封入しないで実用的な電気特性および発光特性を有し、色偏差が少なくて、しかも寿命特性が改善された高圧放電ランプおよびこれを備えた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】
【００１１】
本発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する透光性気密容器と；透光性気密容器の放電空間内に放電を生起する放電生起手段と；金属ハロゲン化物および希ガスを含み、さらに金属ハロゲン化物は封入されている全ての金属ハロゲン化物に対する封入比率が３０質量％以上のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含み、希ガスは２５℃で３気圧以上のキセノン（Ｘｅ）である透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；を具備し、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物および水銀を透光性気密容器内に実質的に含んでいないことを特徴としている。
【００１２】
〔透光性気密容器について〕    本発明において、透光性気密容器は、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することが可能な気密容器を意味し、透光性を有していて、ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性の材料であれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性セラミックスなどを用いることができる。しかし、透光性セラミックスからなる透光性気密容器は、最冷部温度を高く設定して、ランプ電圧を高くするとともに、発光効率を向上させることができるので、本発明においては特に好適である。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）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、透光性気密容器の内面を改質することが許容される。
【００１３】
また、透光性気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、透光性気密容器は、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしている。放電空間の容積は、メタルハライドランプの定格ランプ電力、電極間距離などに応じてさまざまな値が選択され得る。例えば、液晶プロジェクタ用ランプの場合、１．０ｃｃ以下にすることができる。自動車前照灯用ランプの場合、０．０５ｃｃ以下にすることができる。また、一般照明用ランプの場合、定格ランプ電力に応じて１ｃｃ以上および以下のいずれにすることもできる。
【００１４】
また、包囲部の両端に一対の封止部を備えていることが許容される。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、一般的には包囲部の両端に配設されている。気密容器の材質が石英ガラスの場合、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た構造を採用することができる。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が透光性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、透光性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。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。
【００１５】
一方、透光性気密容器が透光性セラミックスからなる場合の封止手段としては、例えばフリットガラスを透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着、フリットガラスに代えて金属を用いる金属封着および透光性セラミックス気密容器の封止予定の開口部を溶融させて電流導入導体に直接または間接的に封着する手段など各種封止手段を所望により適宜選択的に採用することができる。また、透光性気密容器の封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら透光性気密容器内に形成される放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部を形成することができる。この構造の場合、封止部は小径筒部の端部部分に配設されるとともに、小径筒部内に電極軸を延在させて電極軸と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称される僅かな隙間を小径筒部の軸方向に沿って形成する。
【００１６】
〔放電生起手段について〕    放電生起手段は、例えば透光性気密容器に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される一対の電極によって形成することができる。この場合の間に形成される電極間距離は、液晶プロジェクタなどの場合、好適には２ｍｍ以下であり、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。一般照明用ランプの場合、小形で電極間距離の小さいものでは６ｍｍ以下、中形ないし大形では６ｍｍ以上に設定することができる。
【００１７】
また、電極の構成材としては、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（例えばスカンジウム（Ｓｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、カリウム（Ｋ）およびケイ素（Ｓｉ）などのグループから選択された一種または複数種）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。
【００１８】
さらに、小形のランプの場合、直棒状の線材や先端部に径大部を形成した線材を電極として用いることができる。中形ないし大形の電極の場合、電極軸の先端部に電極構成材製のコイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極は、交流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いることができる。
【００１９】
また、放電生起手段としては、透光性気密容器内に封装される一対の電極の他に、当該容器の外部に設けられて、誘導結合形放電を生起するいわゆる無電極形や誘電体バリア放電を生起する外部電極形の放電生起手段であってもよい。
【００２０】
〔イオン化媒体について〕    イオン化媒体は、本発明の特徴的構成部分であり、金属ハロゲン化物および希ガスを含んでいる。
【００２１】
（金属ハロゲン化物について）    金属ハロゲン化物は、所定比率のツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を含んでいる。上記所定比率は、透光性気密容器内に封入されている全ハロゲン化物に対して３０質量％以上である。したがって、最大で７０質量％までその他の金属のハロゲン化物の添加が許容される。なお、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物の封入比率が３０質量％未満になると、ランプ電圧の上昇が所望の範囲まで高くならない。
【００２２】
また、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物の少なくとも１種の上記封入比率が５０質量％以上になれば、より一層高いランプ電圧が得られるので、好適である。
【００２３】
ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を形成するハロゲンとしては、適度の反応性を有していることからヨウ素が好適であるが、所望により臭素および塩素のいずれかでもよく、またヨウ素、臭素および塩素のうち所望の二種以上を用いてもよい。さらに、ツリウムは、その発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属である。また、ホルミウムもツリウムに類似した性質を有している。
【００２４】
なお、上記封入比率が８０質量％を超えると、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）以外のその他の金属のハロゲン化物の封入比率が相応して低下し、その結果所望の白色発光が得られなくなるので、白色発光を得る目的に対しては好ましくない。
【００２５】
その他の金属のハロゲン化物は、上記のように白色発光を得る以外に、例えば発光の色度を調整する、または発光効率を高くするなどの目的でツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種に添加して封入することができる。発光効率は、上記封入比率が５０〜７０質量％の範囲のときに高くなる。
【００２６】
上記その他の金属のハロゲン化物は、多様な目的で適宜添加することができるので、本発明では特段限定されない。以下、その他の金属のハロゲン化物の主な例について説明する。
【００２７】
１．（アルカリ金属）    アルカリ金属は、全ての金属ハロゲン化物に対して６０質量％、好ましくは５０質量％とすれば、ランプ電圧低下の効果が得られ、さらに３０質量％未満程度が最適であるが、発光特性や製造性などの諸条件が許容される場合には３質量％未満の範囲内で封入することによって、ランプ電圧の低下は最小限に抑制される一方、発光効率、ランプ寿命改善および光色調整、特に色偏差改善が可能になる。このような観点から、所要のランプ電圧を確保できる範囲内において、封入が許容される。なお、好ましくは２〜８質量％、より好ましくは３〜７質量％、なお一層好ましくは４〜６質量％である。また、その他のアルカリ金属としては、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）およびリチウム（Ｌｉ）のグループの一種または複数種を選択的に封入することができる。
【００２８】
２．（その他の希土類金属のハロゲン化物）    ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）以外の希土類金属のハロゲン化物としてプラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）からなる希土類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封入することができる。上記希土類金属は、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物に次いで発光金属として有用であり、所定量以下の封入比率で封入することが許容される。すなわち、上記希土類金属は、そのいずれも視感度特性曲線のピーク波長付近で無数の輝線スペクトルを有するため、発光効率向上に寄与することができる。
【００２９】
３．（タリウム（Ｔｌ）または／およびインジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物）    タリウム（Ｔｌ）または／およびインジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物は、所望の演色性および／または色温度などを得るなどの目的で副成分として選択的に封入することが許容される。
【００３０】
（希ガスについて）    希ガスは、キセノン（Ｘｅ）が室温（２５℃）換算で３気圧以上封入される。キセノンの封入圧を上記のように高くする理由は、ランプ電圧の上昇および発光効率の向上が得られるからである。すなわち、本発明においては、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種の上記混合比率での封入によるランプ電圧の上昇と、キセノンの上記封入圧によるランプ電圧の上昇とが共存することで所望の高いランプ電圧を得ることができる。しかし、キセノンの封入圧が３気圧未満になると、ランプ電圧の上昇が所望の程度まで得られなくなる。そして、キセノンの封入圧が５気圧以上になると、さらにランプ電圧上昇の効果が顕著になるので、好適である。しかし、１５気圧を超えると、ランプ電圧上昇率が大幅に鈍る。
【００３１】
一方、キセノンの封入圧と発光効率は、正の相関を示すが、３気圧未満になると、所期の発光効率が得られない。また、１５気圧を超えると、発光効率の上昇が鈍る。
【００３２】
以上を総合すると、キセノンの封入圧は１５気圧以下が好ましい。
【００３３】
〔ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物および水銀について〕    本発明においては、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物および水銀を実質的に透光性気密容器の内部に封入しない。従来技術においては、既述のようにランプ電圧を形成するための媒体としてＺｎＩ２に代表されるランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物には、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物が含まれることが多い。なお、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物としては、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）およびマンガン（Ｍｎ）のハロゲン化物などがある。
【００３４】
本発明の場合、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも１種を所定比率封入し、かつキセノンを３気圧以上封入することで、所望のランプ電圧が形成されるので、上記ハロゲン化物または金属を実質的に封入しない。なお、実質的に封入しないとは、例えば全封入物質の１質量％以下の不純物程度に含む場合は許容されるという意味である。
【００３５】
ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、前記本発明において透光性気密容器内に封入するハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて、高圧放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定する作用がある。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。
【００３６】
また、ランプ電圧形成用のハロゲン化物は、主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物により構成され、例えばマグネシウム（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）からなるグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を主体として用いることができる。そして、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。しかし、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。例えば、ＡｌＩ3が不完全蒸発の状態になっていて、しかも所望のランプ電圧が得られていない場合にＡｌＩ3を追加してもランプ電圧は変わらない。
【００３７】
これに対して、ＡｌＩ3の追加に代えてＺｎＩ2を添加すれば、ＺｎＩ2の作用により生じる分のランプ電圧が加算されるので、ランプ電圧を増加させることができる。さらに、他のランプ電圧形成用のハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ電圧を得ることができる。
【００３８】
さらに、ランプ電圧形成用のハロゲン化物は、透光性気密容器内に封入される前記ハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。「前記ハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視域発光が多い。ランプ電圧形成用ハロゲン化物の中で、鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）は紫外域発光が多いが、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）などは単独で発光させた場合には可視光域に発光が多い。しかし、上記チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）といったランプ電圧形成用ハロゲン化物は、発光させるのに必要なエネルギー準位がツリウム（Ｔｍ）を始めとする主に発光に寄与するハロゲン化物（発光用ハロゲン化物）を発光させるに必要なエネルギー準位より高い。そのため、両者を一緒に封入して高圧放電ランプを点灯させた場合には、エネルギー準位の低い発光用ハロゲン化物による発光が相対的に支配的となり、ランプ電圧形成用ハロゲン化物による発光は少ない。
【００３９】
したがって、後者のハロゲン化物は、可視光の発光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全可視光に対する割合が小さくて影響が少ないものである。ところが、両ハロゲン化物を混合した状態で併用した高圧放電ランプは、後述のようにランプ特性上不都合があることが本発明者らの実験で明らかになった。
【００４０】
〔その他の構成について〕    本発明においては、以下の構成を所望により選択的に付加することができる。
【００４１】
１．（外管）    透光性気密容器、一対の電極および放電媒体を備えた構成部分を発光管として、この発光管を外管の内部に配設することができる。外管は、任意所望の形状および大きさにすることができる。また、外管の内部を外部に対して気密にし、かつ真空ないし減圧状態に保持して発光管の最冷部温度を高めてもよいし、発光管の材質が石英ガラスの場合には外気に連通させてもよい。外気に対して気密にする場合、必要に応じてアルゴン、窒素などの不活性ガスを封入することができる。さらに、外管は、石英ガラス、硬質ガラスや軟質ガラスなどの透光性材料を用いて形成することができる。
【００４２】
２．（反射ミラー）    透光性気密容器を反射ミラー内の所定の位置に固定的に配設することができる。なお、反射ミラーには、ガラス基体の内面に赤外線透過・可視光反射形のダイクロイックミラーを形成した物を用いることができる。
【００４３】
３．（定格ランプ電力）    本発明において、高圧放電ランプの定格ランプ電力は、広範囲の値の中から自由に設定することができ、例えば数ｋＷ以下の任意の値に設定することができる。用途においても多様であることを許容し、例えば自動車前照灯用、プロジェクション用、一般照明用などに適している。したがって、定格ランプ電力および用途に応じて適当な形状および大きさの気密容器、適当な値の電極間距離ならびに適当な値の放電媒体の封入量とすることができる。
【００４４】
〔本発明の作用について〕    本発明の作用は以下のとおりである。
【００４５】
１．実用的な高いランプ電圧が得られる。本発明において、イオン化媒体中のツリウムおよびホルミウムの少なくとも１種は、所定封入比率で封入すると、ランプ電圧を高くすることができる。また、キセノンを所定圧力で封入することにより、ランプ電圧が高くなる。そうして、本発明においては、上記両者のランプ電圧上昇作用によって所望のランプ電圧が得られる。
【００４６】
したがって、本発明においては、従来技術におけるようなＺｎＩ２などのイオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物からなるランプ電圧形成用のハロゲン化物や水銀を封入しなくても所要の実用的なランプ電圧を得ることができる。
【００４７】
２．実用的な発光特性が得られる。本発明においては、ツリウムおよびホルミウムの少なくとも１種のハロゲン化物を所定封入比率で封入していることにより、白色系の発光を高効率で発光する。
【００４８】
したがって、本発明においては、所要の実用的な発光効率を得ることができる。
【００４９】
３．色偏差が減少する。本発明においては、ツリウムおよびホルミウムの少なくとも１種のハロゲン化物を所定封入比率で封入し、ランプ電圧形成用のハロゲン化物として例えばＺｎＩ２を封入しないことにより、色度図におけるｘが増加し、かつｙが減少する傾向がある。その結果、プラスの色偏差値が小さくなり、黒体放射ラインに接近する方向に色度が改善される。これに対して、例えば既知の封入物であるＳｃＩ３−ＮａＩ系において、ＺｎＩ２を封入しないと、色度図におけるｘおよびｙがともに増加して、プラスの色偏差値がさらに大きくなってしまうという問題がある。
【００５０】
４．ランプ寿命が改善される。
（１）本発明においては、吸湿性の高いランプ電圧形成用のハロゲン化物を封入しないので、不純物の水分が透光性気密容器の内部に持ち込まれなくなる。その結果、ランプ寿命が改善される。
（２）ランプ電圧形成用のハロゲン化物を封入しないことにより、当該ハロゲン化物と透光性気密容器との反応によって生じる白濁が発生しなくなる。その結果、ランプ寿命が改善される。
【００５１】
５．製造コストの上昇を回避できる。本発明においては、ランプ電圧形成用のハロゲン化物を封入しないので、ペレット製造上の既述の問題がない。そのため、製造コストの上昇を回避できる。
【００５２】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体内に配設された請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００５３】
本発明において、照明装置とは、本発明の高圧放電ランプを光源とする装置を含む概念であり、例えば照明器具、標識灯、表示灯、光化学反応装置などである。また、照明装置本体とは、照明装置から高圧放電ランプを除外した残余の全てをいう。
【００５４】
点灯装置は、高圧放電ランプを付勢して点灯するための点灯回路と、高圧放電ランプを始動して点灯を開始させる高電圧パルス発生装置とにより構成することができる。本発明において、点灯回路としては、既知の各種点灯回路を採用することができる。例えば、フルブリッジ形インバータ回路またはハーフブリッジ形インバータ回路などの好ましくは低周波の矩形波交流電圧を発生する矩形波交流発生回路を主体とする回路構成などを用いることができる。これに加えて、所望により昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの直流電圧変換回路を電源電圧調整および／またはアクティブフィルタ用としてインバータ回路の直流電源に付設することができる。高電圧パルス発生装置としては、既知の各種高電圧パルス発生装置を採用することができる。例えば、イグナイタなどを用いることができる。
【００５５】
また、高電圧パルス発生装置と高圧放電ランプとの間を接続する接続導体には、絶縁耐力が９ｋＶ以上のものを用いるのがよい。本発明の高圧放電ランプは、ランプ電圧形成物質として水銀を封入しないので、始動電圧が相対的に高くなる傾向があり、このため始動時に印加する高電圧パルスを水銀封入の高圧放電ランプに印加するより高い９ｋＶ以上にする必要があり、このような高電圧に耐える耐電圧が要求されるからである。
【００５６】
さらに、高電圧パルス発生装置と高圧放電ランプとの間の距離は、最大５００ｍｍ以下にするのよい。この距離であれば、高電圧パルスの減衰が比較的少なくなる。しかし、高圧放電ランプの定格ランプ電力に比例的に上記距離の最小距離が変化する。すなわち、定格ランプ電力５０〜１５０Ｗでは６０ｍｍ、１５０超〜４００Ｗでは８０ｍｍ、４００超〜１０００Ｗでは１３０ｍｍが最小距離にするのがよい。これより距離が短いと、高圧放電ランプの熱影響を受けるなどの不都合が生じやすくなる。
【００５７】
さらにまた、高電圧発生装置と高圧放電ランプとを機械的に結合させると取り扱いの都合がよくなる。その場合の態様の一例として、例えば高圧放電ランプのソケットと高電圧発生回路とを一体化することで両者を機械的に結合する。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、水銀および水銀代替材料すなわちランプ電圧形成用のハロゲン化物を実質的に封入しないで実用的な電気特性および発光特性を有し、色偏差が少なくて、寿命特性が改善され、しかもペレット製造上の問題がない高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置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】
【００５９】
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。
【００６０】
図１は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す断面図である。本形態の高圧放電ランプは、一般照明用や自動車前照灯用など多様な用途に適応し得るメタルハライドランプであり、透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール材４、４およびイオン化媒体からなる。なお、上記各構成要素は、所要に組み立てられ一体化されて発光管ＩＴを構成し、図示を省略している外管内に封装されて、使用に供される。
【００６１】
透光性気密容器１は、透光性セラミックス、例えば透光性多結晶アルミナセラミックスからなる。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒状部１ｂ、１ｂを備えていて、一体成形された構造をなしている。包囲部１ａは、俵形をなし、中間の円筒部とその両端に連続する一対の半球部からなる。小径筒状部１ｂは、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部１ａの半球部の中央部に連通している。
【００６２】
電極２は、ドープドタングステンの棒状体からなり、先端が透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａの内部に臨み、基端が電流導入導体３の先端に突合せ溶接され、中間部が小径筒状部１ｂの内部に周囲に僅かな隙間であるキャピラリーを形成しながら挿通している。
【００６３】
電流導入導体３は、直列に接続した封着性部分３ａおよび耐ハロゲン性部分３ｂを備えている。封着性部分３ａは、二オブの棒状体からなり、後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止しているとともに、基端が透光性気密容器１の外部に露出している。耐ハロゲン性部分３ｂは、モリブデンの棒状体からなり、その基端が封着性部分３ａの先端に突合せ溶接されて透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入されている。また、その先端部に電極２の基端が溶接されている。
【００６４】
シール材４は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、小径筒状部１ｂ内に進入して、小径筒状部１ｂ内に位置する電流導入導体３の封着性部分３ａと小径筒状部１ｂ内面との間の隙間に充填されるとともに、封着性部分３ａの表面が透光性気密容器１内に露出しないように包囲している。
【００６５】
イオン化媒体は、金属ハロゲン化物および希ガスからなる。
【００６６】
金属ハロゲン化物は、ツリウムおよびホルミウムの少なくとも１種のハロゲン化物を全ハロゲン化物に対して３０質量％以上の割合で含んでいる。また、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物または金属を含んでいない。
【００６７】
希ガスは、室温換算（２５℃）で３気圧以上のキセノンからなる。
【実施例１】
【００６８】
実施例１は、図１に示すメタルハライドランプである。
【００６９】
透光性気密容器  ：一体成形、包囲部長8mm、最大内径2.9mm、肉厚0.5mm、全長34mm
一対の電極      ：電極間距離4.2mm
イオン化媒体    ：TmI3−NaI（75：25質量％）＝2mg、Xe13気圧、
電気特性        ：ランプ電圧55V、ランプ電力30W
発光特性        ：発光効率97 lm/W
色偏差duv.      ：0.0030
【実施例２】
【００７０】
イオン化媒体    ：HoI3−NaI（75：25質量％）＝2mg、Xe13気圧
その他は実施例1と同じ。
【００７１】
電気特性        ：ランプ電圧52V、ランプ電力30W
発光特性        ：発光効率94 lm/W
色偏差duv.      ：0.0020
[比較例１]
イオン化媒体    ：TmI3−NaI（75：25質量％）＝1mg、ZnI2＝1mg、Xe 13気圧
その他は実施例1と同じ。
【００７２】
電気特性        ：ランプ電圧70V、ランプ電力30W
発光特性        ：発光効率100 lm/W
色偏差duv.      ：0.0070
【実施例３】
【００７３】
イオン化媒体    ：TmI3−NaI（75：25質量％）＝2mg、Xe5気圧、
その他は実施例1と同じ。
【００７４】
電気特性        ：ランプ電圧40V、ランプ電力30W
発光特性        ：発光効率87 lm/W
色偏差duv.      ：0.0050
【実施例４】
【００７５】
イオン化媒体    ：TmI3−NaI−TlI（40：40：20質量％）＝2mg、Xe13気圧、
電気特性        ：ランプ電圧45V、ランプ電力30W
発光特性        ：発光効率97 lm/W
色偏差duv.      ：0.0080
上記実施例１および２は、比較例１と比較するとイオン化媒体にＺｎＩ２を含んでいない点で共通しているが、ランプ電圧については比較例１に及ばないものの、十分実用に供し得る範囲内である。また、発光効率については比較例１とほぼ同等であるといえる。さらに、色偏差については、比較例に比較して極めて良好であり、特にホルミウムハロゲン化物を封入する実施例２の場合、色偏差が頗る小さい。
【００７６】
上記実施例３は、実施例１と比較するとキセノンの封入圧が５気圧に低下していて、ランプ電圧、発光効率がともに実施例１のそれより低いものの、実用に供し得る範囲内である。また、色偏差については、実施例１のそれより大きいものの、比較例１に比較すれば明らかに小さい。
【００７７】
上記実施例４は、実施例１と比較すると、ハロゲン化物にＴｌＩを追加している点で異なり、ランプ電圧、発光効率がともにやや低いが、十分実用的な範囲内である。しかし、色偏差については比較例１に比べてやや劣る。
【００７８】
図２は、ツリウムハロゲン化物の封入比率とランプ電圧および発光効率との関係を示すグラフである。図において、横軸はツリウムハロゲン化物の全ハロゲン化物に対する封入比率（質量％）を、縦軸は右側がランプ電圧（Ｖ）、左側が発光効率ｌｍ／Ｗを、それぞれ示す。また、図中の曲線は、測定点が■はランプ電圧を、◆は発光効率を、それぞれ示す。
【００７９】
図から理解できるように、ランプ電圧については、ツリウムハロゲン化物の封入比率が３０％以上であれば、実用的なランプ電圧が得られる。これに対して、３０％未満ではランプ電圧が低くて実用的でなくなる。
【００８０】
また、発光効率については、ツリウムハロゲン化物の封入比率が３０％以上であれば、高くて実用的な発光効率が得られる。これに対して、上記封入比率が３０％未満になると、発光効率が急激に低下してしまい、実用的でなくなる。
【００８１】
図３は、キセノンの封入圧とランプ電圧および発光効率との関係を示すグラフである。図において、横軸はキセノンの封入圧（気圧）を、縦軸は右側がランプ電圧（Ｖ）、左側が発光効率ｌｍ／Ｗを、それぞれ示す。また、図中の曲線は、測定点が■はランプ電圧を、◆は発光効率を、それぞれ示す。
【００８２】
図から理解できるように、ランプ電圧については、キセノンの封入圧が３気圧以上であれば、実用的なランプ電圧が得られる。これに対して、３気圧未満ではランプ電圧が急激に低くなり、実用的なランプ電圧が得られない。
【００８３】
また、発光効率については、キセノンの封入圧が３気圧以上であれば、発光効率が高くなり、実用的な発光効率が得られる。これに対して、上記封入比率が３気圧未満になると、発光効率が急激に低下してしまい、所要のランプ電圧が得られないので、実用的でなくなる。
【００８４】
図４は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す正面図である。図において、図１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。本形態は、定格ランプ電力１００Ｗ形のメタルハライドランプであり、発光管ＩＴが外管ＯＴ内に収納されている。なお、図中、ＳＧはシュラウドガラス、ＳＦは発光管支持部材、Ｇはゲッタ、Ｂは口金である。
【００８５】
外管ＯＴは、硬質ガラスからなるＴ形バルブを用いている。そして、内部に発光管ＩＴ、シュラウドガラスＳＧおよび発光管支持部材ＳＦなどの部材を所定の位置に収納している。また、外管ＯＴは、図において下部に位置するネック部にフレアステム５を封着して備えている。フレアステム５は、一対の内部導入線６ａ、６ｂを外管ＯＴ内へ気密に突出させて備えている。
【００８６】
発光管ＩＴは、図１に示すものと同様な構成である。そして、上部の電流導入導体３が後述する接続片１０に溶接されて支持されるとともに、発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。また、発光管ＩＴは、その下部の電流導入導体３が、接続導体７に溶接されて支持されているとともに、接続導体７を介して内部導入線６ｂに接続している。
【００８７】
シュラウドガラスＳＧは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの周囲を離間状態にして包囲するとともに、後述のように発光管支持部材ＳＦに支持されている。
【００８８】
発光管支持部材ＳＦは、支持枠８、一対の支持プレート９、９および接続片１０からなる。支持枠８は、ステンレス鋼棒を縦長の変形コ字形に屈曲してなり、内部導入線６ａに接続している。一対の支持プレート９、９は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、支持枠８に固定されている。また、一対の支持プレート９、９の中央部には通孔が形成されており、透光性気密容器１の一対の小径筒部１ｂ、１ｂを上記通孔に挿通させることにより、発光管ＩＴを外管ＯＴの管軸位置に定置しているとともに、発光管ＩＴをその管軸方向に支持している。接続片１０は、支持枠８の上部に溶接されていて、発光管ＩＴの図において上方の電流導入導体３に接続している。１対の支持プレート９、９は、シュラウドガラスＳＧの上下端面に嵌合してそれらの間にシュラウドガラスＳＧを挟持するとともに、発光管支持部材ＳＦに固定されている。したがって、シュラウドガラスＳＧは、１対の支持プレート９、９を介して発光管支持部材ＳＦに支持されている。
【００８９】
ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦの図において上部に支持されているパフォーマンスゲッタである。
【００９０】
口金Ｂは、Ｅ２６形ねじ口金からなり、外管ＯＴのネック部に装着されていて、外管ＯＴを気密に介して一対の内部導入線６ａ、６ｂに接続している。
【実施例５】
【００９１】
実施例５は、図４に示すメタルハライドランプである。
透光性気密容器  ：一体成形、包囲部長18mm、最大内径10mm、肉厚0.7mm、全長40mm
一対の電極      ：電極間距離10mm
イオン化媒体    ：TmI3−NaI（75：25質量％）＝4mg、Xe13気圧、
電気特性        ：ランプ電圧70V、ランプ電力100W
発光特性        ：発光効率97 lm/W
色偏差duv.      ：0.0030
実施例５によれば、イオン化媒体が実施例１と同じであるが、ランプ電圧は７０Ｖになる。
【００９２】
図５は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。
【００９３】
図において、１１は高圧放電ランプ、１２は照明器具本体である。
【００９４】
高圧放電ランプ１１は、図４に示す本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態におけるのと同じである。
【００９５】
照明器具本体１２は、天井埋込形ダウンライトを構成するもので、基体１２ａ、反射板１２ｂを具備している。基体１２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁１２ａ１を備えている。反射板１２ｂは、基体１２ａに支持されているとともに、高圧放電ランプ１１の発光中心がそのほぼ焦点に位置するように包囲している。
【００９６】
高圧放電ランプ１１を点灯させるための高圧放電ランプ点灯装置（図示を省略している。）は、これを照明器具本体１２に配設したり、照明器具本体１２に隣接する位置または遠隔した位置に別置きとしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す断面図
【図２】ツリウムハロゲン化物の封入比率とランプ電圧および発光効率との関係を示すグラフ
【図３】キセノンの封入圧とランプ電圧および発光効率との関係を示すグラフ
【図４】本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す正面図
【図５】本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込ダウンライトを示す断面図
【符号の説明】
【００９８】
１…透光性気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、１ｃ…放電空間、２…電極、３…電流導入導体、３ａ…封着性部分、３ｂ…耐ハロゲン性部分、４…シール材
【図１】
2008177160.tif 000003
【図２】
2008177160.tif 000004
【図３】
2008177160.tif 000005
【図４】
2008177160.tif 000006
【図５】
2008177160.tif 000007