(57)【要約】【課題】透光性セラミック発光管を用いても発光管の破損や寿命特性の悪化等の不具合が無く、長寿命の昼光色の色合いを持つセラミックメタルハライドランプを提供する。【解決手段】両端に電極を具備した透光性材料からなるセラミックメタルハライドランプの発光管の内部に始動用希ガス、水銀、ハロゲン化テルビウム（ＴｂＸ３）、ハロゲン化タリウム（ＴｌＸ）およびハロゲン化セシウム（ＣｓＸ）が封入され、かつハロゲン化ジスブロシウム（ＤｙＸ３）、ハロゲン化ホルミウム（ＨｏＸ３）、ハロゲン化エルビウム（ＥｒＸ３）、ハロゲン化ツリウム（ＴｍＸ３）の少なくとも１種が封入され、色温度が５７００〜７１００Ｋの範囲内とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電極を具備した透光性材料からなる発光管の内部に始動用希ガス、水銀、ハロゲン化テルビウム（ＴｂＸ３）、ハロゲン化タリウム（ＴｌＸ）およびハロゲン化セシウム（ＣｓＸ）が封入され、かつハロゲン化ジスブロシウム（ＤｙＸ３）、ハロゲン化ホルミウム（ＨｏＸ３）、ハロゲン化エルビウム（ＥｒＸ３）、ハロゲン化ツリウム（ＴｍＸ３）の少なくとも１種が封入され、色温度が５７００〜７１００Ｋの範囲内に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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタルハライドランプの発光管材質には石英ガラスが使用されてきたが、近年になって発光管材質に透光性セラミックを使用したセラミックメタルハライドランプが実用化されてきた。メタルハライドランプの場合、発光管材質が石英ガラスであると、点灯中に石英ガラスと発光物質であるメタルハライドが徐々に反応し、寿命特性を悪化する原因を作る。しかし発光管材質が透光性セラミックの場合、発光物質であるメタルハライドとは反応しにくい為、石英ガラス製発光管より寿命特性が良くなり、また発光管をコンパクトにできるのでランプ効率、演色性が良いランプを作ることができる可能性がある。このような理由から近年、発光管材質に透光性セラミックを使用したランプが実用化されてきた。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプは既に白色、温白色の色温度系列で製品化がされており、従来石英製に比べて高効率、長寿命という点から市場の評価は良い。その為、市場からは、昼白色、昼光色の色温度系列のランプも要望されている。その市場からの要望に対して、我々は昼光色のランプの検討を行った。従来の発光管が石英ガラスのタイプでは、昼光色の発光をする封入物質の組合せとしては、Ｄｙ−Ｎｄ−Ｃｓ−Ｉ系の組合せが代表的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−０３２１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
予備試験においてこの封入物を実際にセラミック製発光管に封入しランプ化して点灯すると、垂直点灯では問題なく点灯できたが水平点灯では高い確率で発光管が破損する現象が発生した。これは水平点灯で点灯すると放電アークが上方へ湾曲しやすくなり、特に放電アークの温度が高い封入物系では発光管上部の急激な温度上昇により破損したと考えられる。
【０００６】
実際、破損したのはランプを点灯させてから２分程度で発生しており、ちょうどＤｙ、Ｎｄが発光しだす時間帯である。この封入物系、特にＮｄを添加するとアーク温度は上昇する傾向にあり、Ｎｄの添加が発光管の破損に大きく影響していることが考えられる。
【０００７】
その対策としてアーク温度を低下させる物質（Ｔｌ、Ｉｎ）を添加してその効果を調査した。その結果、Ｔｌ及びＩｎを添加したＤｙ−Ｎｄ−Ｃｓ−Ｔｌ−Ｉｎ−Ｉ系封入物では、水平点灯時のランプの破損は無くなりはしたが、発光管上部がアークの熱の為白濁化し、光束維持率は良い結果が得られなかった。
【０００８】
そこで我々は昼光色の色合いを出す他の封入物系の検討を行った。本発明の課題は、透光性セラミック発光管を用いても発光管の破損や寿命特性の悪化等の不具合が無く、長寿命の昼光色の色合いを持つ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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のセラミックメタルハライドランプは、両端に電極を具備した透光性材料からなる発光管の内部に始動用希ガス、水銀、ハロゲン化テルビウム（ＴｂＸ３）、ハロゲン化タリウム（ＴｌＸ）およびハロゲン化セシウム（ＣｓＸ）が封入され、かつハロゲン化ジスブロシウム（ＤｙＸ３）、ハロゲン化ホルミウム（ＨｏＸ３）、ハロゲン化エルビウム（ＥｒＸ３）、ハロゲン化ツリウム（ＴｍＸ３）の少なくとも１種が封入され、色温度が５７００〜７１００Ｋの範囲内にあることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、水平点灯した場合であっても発光管の破裂を抑制でき、長寿命な色温度５７００〜７１００Ｋの昼光色のセラミックメタルハライドランプとすることができる。
【００１１】
また前記封入される物質の封入量は、モル数で前記Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍの総量をＡとしたときに、Ａに対するＴｂのモル比が０．１５〜０．２５、Ａに対するＴｌのモル比が０．１５〜０．４、Ａに対するＣｓのモル比が０．５〜０．８、の関係を満たすことが好ましい。光束維持率に優れた長寿命な昼光色のセラミックメタルハライドランプとすることができるからである。
【００１２】
前記ハロゲン化物としては、ヨウ化物あるいは臭化物が好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態により本発明について詳細に説明する。
図１は発光管の概略構成断面図である。透光性セラミック管（アルミナ）からなる発光管１０は中央部の本管１１とその両端に取り付けられた細管１２とから構成されている。細径部１３と細管１２とはアルミナ製のディスク１４を介して気密的に接合されており、細管１２の発光管外方端部における内部には電極極芯１５に接続した第１の金属からなる電気導入体１６と第２の金属からなる電気導入体１７及びセラミックスリーブ１８が封着ガラス１９により気密的に固定されている。電極極芯には第１コイル２０と第２コイル２１が巻き付けてある。発光管内には始動用希ガスと水銀、ＤｙＩ３、ＴｂＩ３、ＣｓＩ、ＴｌＩが封入されている。前記発光管は図示しない支持部材により硬質ガラス製の外球に内蔵されている。
【００１４】
封入物の選択は昼光色の色合いを出すために単体では約１００００Ｋと高い色温度の発光をもつＴｂと、高演色性を持たせるためのＤｙを中心としたＤｙ−Ｔｂ−Ｔｌ−Ｃｓ−Ｉ系封入物で構成した。
【００１５】
まず、我々は昼光色の色合いを出し、かつ高演色、高効率となる封入物の比率を調査するために、希土類金属ハロゲン化物であるＤｙＩ３とＴｂＩ３の合計をＡ（単位ｍｏｌ）とし、ＴｂＩ３／Ａ＝０〜０．５（ｍｏｌ比）、ＴｌＩ／Ａ＝０〜１．０（ｍｏｌ比）、ＣｓＩ／Ａ＝０．３〜１．０（ｍｏｌ比）と変化させた試作を行った。試験は内径１８．５ｍｍ、アーク長２７ｍｍの発光管を使用した定格電力４００Ｗのランプで行った。また、前記封入物は、合計で１００μｍｏｌとした。
【００１６】
ＣｓＩは従来から放電アークを安定化させる効果があることが分かっており、まず放電アークが安定するＣｓＩ／Ａの範囲を調査したところ、ＣｓＩ／Ａ＜０．５になるとアークの揺れや湾曲が発生する可能性が高いことが判明した。
【００１７】
次にＣｓＩ／Ａ＝０．５でＴｂＩ３／Ａを変化させて昼光色の色合いとなる範囲を調査した。その時のＴｌＩ／Ａは０．１５に設定した。その結果を図２に示す。図２より昼光色になるのはＴｂＩ３／Ａ＝０．１５〜０．４ことが分かる。
【００１８】
ＣｓＩ／Ａの上限を決める要因として、ランプ効率がある。既に製品化されている石英製発光管を用いた昼光色のランプよりも効率が高くなければセラミック発光管を用いる利点がなく、効率８０ｌｍ／Ｗ以上は必要と考えられる。ＴｂＩ３／Ａ＝０．１５〜０．４の範囲でＣｓＩ／Ａを変化させて特性を調査した。その時のＴｌＩ／Ａは０．１５に設定した。その結果を図３、図４に示す。図３、図４より昼光色の色温度と効率８０ｌｍ／Ｗ以上という条件を満たすのは、ＴｂＩ３／Ａ＝０．１５〜０．２５でＣｓＩ／Ａ＝０．５〜０．８の範囲が望ましいことが分かる。
【００１９】
次にＴｂＩ３／Ａ＝０．１５〜０．２５、ＣｓＩ／Ａ＝０．５〜０．８の範囲でＴｌＩ／Ａを０〜１．０まで変化させたところ、ＴｌＩ／Ａが高くなるほどランプ効率が上昇した。また色温度については大きな変化は見られなかったが、色合いがＴｌＩ／Ａが高くなるほど緑っぽく感じられるようになる。逆にＴｌＩ／Ａ＝０では赤っぽく感じられ、良好な昼光色の色合いを得るにはＴｌＩ／Ａ＝０．１５〜０．４の範囲が良いことが判明した。
【００２０】
なおＤｙＩ３の替わりにＨｏＩ３、ＥｒＩ３、ＴｍＩ３を単体又は複合で使用しても同様の結果が得られた。さらに沃化物の替わりに臭化物、沃化物と臭化物の混合にしても同様の結果が得られた。
【００２１】
上記の試験結果より、封入物の比率は以下の範囲内にすれば良いことが分かる。
ＴｂＸ３、ＤｙＸ３、ＨｏＸ３、ＥｒＸ３、ＴｍＸ３  の総量：Ａ
ＴｂＸ３／Ａ  ＝  ０．１５〜０．２５（ｍｏｌ比）
ＴｌＸ  ／Ａ  ＝  ０．１５〜０．４（ｍｏｌ比）
ＣｓＸ  ／Ａ  ＝  ０．５〜０．８（ｍｏｌ比）
また上記範囲内で作成したランプを水平及び垂直点灯で寿命試験したところ、破損や寿命特性の悪化等不具合は全く無く、良好な特性が得られた。
【００２２】
寿命試験結果を図５に示す。なおこの寿命特性は石英製発光管を使用したときよりも、光束維持率が大幅に改善されており、長寿命のランプと言える。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば透光性セラミック発光管を用いても発光管の破損や寿命特性の悪化等の不具合がなく、長寿命の昼光色の色合いを持つ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】
【図１】セラミック製発光管の概略構成断面図。
【図２】ＴｂＩ３／Ａ変化時の色温度変化を示す図。
【図３】ＣｓＩ／Ａ変化時の色温度変化を示す図。
【図４】ＣｓＩ／Ａ変化時の効率変化を示す図。
【図５】寿命試験結果を示す図。
【符号の説明】
１０  発光管
１１  本管
１２  細管
１４  ディスク
１５  電極極芯
１６  電気導入体
１７  電気導入体
１８  セラミックスリープ
１９  封着ガラス
２０  第１コイル
２１  第２コイル
【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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