(57)【要約】【課題】高演色メタルハライドランプは、従来の高効率型に比べ発光管の負荷を高くし特性を得ているが、ランプ電圧を一般的な１００Ｖ級に比べてほぼ倍の２００Ｖ級にすると水平点灯時にまれにアークが安定せず、ちらつきを発生するものがある。【解決手段】両端に電極を有し石英からなる発光管内に、添加物として、少なくともヨウ化ディスプロシウムなどの希土類ハロゲン化物を含み、ヨウ化タリウム、水銀及び希ガスを封入してなる、ランプ電力１ＫＷ以上でかつ、ランプ電圧２００Ｖ級のメタルハライドランプにおいて、チラツキなどアークの不安定な状態を起こさないために、定格点灯時のランプ電流値をＡ［Ａ］とし、発光管内に封入した希土類ハロゲン化物総量密度をＢ［ｍｏｌ／ｃｍ３］、電極心棒断面積ｄ［ｍｍ２］としたとき２．０≦Ａ／ｄ  かつ、  Ｂ／ｄ≦１．５×１０−７と規定する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電極を有し石英からなる発光管内に、添加物として、少なくともヨウ化ディスプロシウムなどの希土類ハロゲン化物を含み、ヨウ化タリウム、水銀及び希ガスを封入してなる、ランプ電力１ＫＷ以上でかつ、ランプ電圧２００Ｖ級のメタルハライドランプにおいて、定格点灯時のランプ電流値をＡ［Ａ］とし、発光管内に封入した希土類ハロゲン化物総量密度をＢ［ｍｏｌ／ｃｍ３］、電極心棒断面積ｄ［ｍｍ２］としたとき
２．０≦Ａ／ｄ  かつ、  Ｂ／ｄ≦１．５×１０−７
と規定してなる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、特にランプ電力１ＫＷ以上で演色性の高いＤｙ−Ｔｌ系などの希土類ハロゲン化物を封入した、ランプ電圧２００Ｖ級のメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平均演色評価数Ｒａが９０以上の高演色メタルハライドランプは、近年のハイビジョン放送の本格化に伴い、従来の屋内店舗照明だけでなく屋外や屋内スタジアムなどのスポーツ施設の照明にも広く使われてきている。これらのランプは主として高演色ランプとして実績のあるヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ３）等の希土類ハロゲン化物とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）などを組み合わせて封入したものであり、従来の効率重視型メタルハライドランプ（主としてＳｃ−Ｎａ系の添加物）に比べ、発光管の負荷を高め希土類を発光させることにより高い演色性を実現している。
【０００３】
また高ワットのランプはランプ電流を抑えるためにランプ電圧を一般的なタイプに比べほぼ倍の２００Ｖ級にしたものが多く使われており、これは安定器２次側の配線に使われる電線の電流容量を低くすることにより、安定器２次側の配線を細くすることが出来、施設コストを下げるためである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２４５０８４号公報  （第２頁の請求項１）
【特許文献２】
特開平７−２８２７７４号公報  （第２頁の請求項１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べた高演色メタルハライドランプは、従来の高効率型に比べ発光管の負荷を高くし特性を得ているが、ランプ電圧を一般的な１００Ｖ級に比べてほぼ倍の２００Ｖ級にすると水平点灯時にまれにアークが安定せず、ちらつきを発生するものがあることがわかった。一般的なメタルハライドランプにおけるちらつき等のアーク不安定は発光管を垂直または斜めに点灯した際に、発光管内上下の温度差による水銀の対流によって影響を受け発生するが、今回問題としている水平点灯時のアーク不安定状態を細かく観察したところ、水銀の対流ではなく以下に述べる作用によって起きていることがわかった。
【０００６】
添加物に希土類ハロゲン化物を封入した高演色メタルハライドランプにおいて、ランプ電圧を２００Ｖ級にするためには封入水銀量を増やさなければならない。その結果、点灯中のアークはランプ電圧１００Ｖ級に比べ細くなり、より湾曲する。通常水平点灯時は発光管内の温度差が垂直あるいは斜め点灯時に比べ小さい状態であり、発光管内の水銀の対流は少なく点灯中のアークは一般的に安定している。この場合の一般的なメタルハライドランプとは高効率形として知られているＳｃ−Ｎａ系の添加物を封入したランプのことであり、希土類ハロゲン化物を封入した高演色メタルハライドランプに比べて発光管の動作温度は低い。
【０００７】
今回問題としている水平点灯時のアーク不安定状態は、先に述べたアークが細く湾曲していることに起因していると考えられ、なおかつ発光管動作温度を上げていくとアークの不安定状態はより顕著に現れることが確認できた。したがって、この場合のアーク不安定状態の原因は、発光管温度があまり上がっていない状態から全蒸発している水銀の対流ではなく、発光管温度によって蒸気圧が決まる希土類の対流によってチラツキを伴うアーク不安定な状態が起こっているものと推測される。
【０００８】
これらのアーク不安定現象を解決するために、特開平７−２４５０８４号の第２頁の請求項１では発光管内の水銀密度を規定することによりアークを安定させているが、この方法ではランプ電圧２００Ｖ級のものの提供は難しく、また特開平７−２８２７７４号の第２頁の請求項１で発光管内のハロゲン化物の総量を規定し、なおかつハロゲン化物中に含まれるハロゲン化セシウムの量を規定することによりアークの収縮や湾曲を抑える方法が提案されているが、この方法ではアークの安定性が十分でなくアークの不安定な状態に陥ることがあった。
【０００９】
本発明は、すくなくとも希土類ハロゲン化物を封入したランプにおいて、ランプ寿命期間を通して、電極間のアークが安定しており、かつ始動時に立ち消えが生じないなどのランプ特性が優れたメタルハライドランプを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために、両端に電極を有し石英からなる発光管内に、添加物として、少なくともヨウ化ディスプロシウムなどの希土類ハロゲン化物を含み、ヨウ化タリウム、水銀及び希ガスを封入してなる、ランプ電力１ＫＷ以上でかつ、ランプ電圧２００Ｖ級のメタルハライドランプにおいて、チラツキなどアークの不安定な状態を起こさないために、定格点灯時のランプ電流値をＡ［Ａ］とし、発光管内に封入した希土類ハロゲン化物総量密度をＢ［ｍｏｌ／ｃｍ３］、電極心棒断面積ｄ［ｍｍ２］としたとき
２．０≦Ａ／ｄ  かつ、  Ｂ／ｄ≦１．５×１０−７
と規定し安定点灯するランプを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に実施例について説明する。図１は、本発明にかかわるメタルハライドランプの実施例を示す図で、図２は本発明の発光管について示した図である。ここで、１は石英ガラスの両端に主電極２，３を配置した１０００Ｗの発光管で、内径が２．４ｃｍ、外径が２．８ｃｍ、アーク長が７．０ｃｍ、内容積が３７ｃｍ３であり、該発光管１内には、ヨウ化ディスプロシウム９ｍｇ、ヨウ化タリウム４．５ｍｇ、ヨウ化セシウム３．０ｍｇ、水銀１５０ｍｇ、希ガスとしてアルゴン２．６×１０３Ｐａを封入している。また発光管１の一方の主電極３の近接には補助電極４が設けられ、両端の外表面には、例えば酸化ジルコニウム等の微粒子からなる保温膜５が形成される。そしてこのように構成した発光管１は外球６内のステムに接続した一対の発光管支柱７，８を介して外球６内に保持され、メタルハライドランプを構成する。なお、図１において９は他方の主電極２と補助電極４とを電気的に接続するためのリード線で、１０は外球口金を示す。
【００１２】
まず電極近傍で発生する希土類ハロゲン化物の対流について検証を行なった。表１は当該メタルハライドランプの電極の大きさを固定し、ランプ電力を一定としヨウ化ディスプロシウムの封入量を変化させたときのアーク安定性について示した表であり、アークが安定している場合を○で示した。この場合のアークの安定とは、電極のアークスポットは移動せず、アーク中央部が発光管内壁に沿って径方向に振動を繰り返す現象のことである。
【００１３】
一方、電極の大きさに対して、封入希土類ハロゲン化物を増やしていくと対流が活発になり、発光管内に封入した希土類ハロゲン化物総量密度をＢ［ｍｏｌ／ｃｍ３］、電極心棒断面積ｄ［ｍｍ２］  とした時に関係式  Ｂ／ｄが  １．５×１０−７［ｍｏｌ／ｃｍ３／ｍｍ２］より多くなるとアーク不安定状態になることがわかった。この状態を×で示した。これは他の希土類ハロゲン化物ホルミウム、ツリウム等でも同様であり、それらの２種類以上の混合物であっても総量について同様の結果であった。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
次にこの条件下において実際のランプ特性についての検証を行なった。図３はこの１０００Ｗランプでの電極断面積によるランプ特性（平均演色評価数Ｒａ）の変化である。実際には、封入添加物の量、比率によってこの値は変化するが、単位断面積あたりのランプ電流が小さくなると電極温度が下がり演色性などの特性が悪くなる。更に、電極温度が上がらないためにランプ始動時に立ち消えが起こる。同様の実験をランプ電力の異なるランプを用いて行なったところ、電極単位面積あたりの電流値と平均演色評価数との関係は図４のごとくとなる。
したがって、電極単位断面積あたりのランプ点灯時の電流が２．０［Ａ／ｍｍ２］以上でなければ、Ｒａが９０以上の良好なランプ特性が得られない。
【００１６】
以上のように、希土類ハロゲン化物を封入したランプ電圧２００Ｖ級の高演色メタルハライドランプにおいて、ハロゲン化物総量密度とランプ点灯時のランプ電流に対する電極の大きさを規定することにより、水平点灯時に電極近傍で起こる希土類ハロゲン化物の対流を抑制し、かつ良好なランプ特性も得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば、少なくともヨウ化ディスプロシウムなどの希土類ハロゲン化物を含んだ、１ＫＷ以上でランプ電圧２００Ｖ級の高演色メタルハライドランプにおいて、水平点灯時に電極近傍で起こる希土類ハロゲン化物の対流を抑制し、充分アークの安定性があり、なおかつ始動時立消え等起こさないメタルハライドランプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかわるメタルハライドランプの外観図を示す平面図である。
【図２】本発明にかかわるメタルハライドランプの発光管を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例における電極心棒断面積による平均演色評価数の変化を示した図である。
【図４】本発明の実施例における電極単位面積あたりのランプ電流と平均演色評価数との変化を示した図である。
【符号の説明】
１．    発光管
２，３．  電極
４．  補助電極
５．  保温膜
６．  外球
７，８．  支柱
９．  リード線
１０．口金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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