(57)【要約】【課題】高効率でアークを安定させた高圧放電ランプを提供する。【解決手段】高圧放電ランプ用発光管１９の放電空間１５に、アルゴンガスと水銀とともに、スカンジウムおよびナトリウムのヨウ化物および臭化物とヨウ化セシウムの混合物の放電媒体を封入し、発光効率、演色性や色温度特性の向上および黒化を抑制している。スカンジウム、ナトリウム、セシウム、ヨウ素および臭素のモル数を、それぞれＭＳｃ、ＭＮａ、ＭＣｓ、ＭＩおよびＭＢｒとしたとき、（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６を満足するようにする。必要以上に電流を大きくして点灯回路などにストレスを与えることなく、セシウムを放電空間１５内に充填することにより、電気抵抗を小さくして電流を流れやすくし、電極１６，１７間のアークが太くなることにより、アークの湾曲および揺らぎを抑制する。【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放電容器と；
放電空間内に放電させる少なくとも一対の電極と；
放電空間内に希ガスおよび水銀とともに封入され、スカンジウムおよびナトリウムのヨウ化物および臭化物とヨウ化セシウムの混合物を含み、これらスカンジウム、ナトリウム、セシウム、ヨウ素および臭素のモル数を、それぞれＭＳｃ、ＭＮａ、ＭＣｓ、ＭＩおよびＭＢｒとしたとき、
（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６
の放電媒体と；
を具備したことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
定格電流が５００Ｗ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電媒体を有する高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高圧放電ランプとしては、透光性放電容器内の放電空間に電極を設け、また、透光性放電容器内に放電媒体としてスカンジウム（Ｓｃ）およびナトリウム（Ｎａ）系を用いるとともに、臭化ナトリウムを封入し、高効率にし、立ち消え電圧を上昇を抑制するとともにナトリウムの消失の防止を図って、電極間にアークを放電させて点灯させている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４３３４９号公報（第４頁−第５頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の場合には、点灯の際に高効率化を図ることができるものの、電極間のアークが湾曲したり揺らいだりしてしまう。
【０００５】
特に、大電力の高圧放電ランプは、電極管距離が長くなり、アークの湾曲あるいは揺らぎが発生しやすくなる問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高効率にするとともにアークを安定させた高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する透光性放電容器と；放電空間内に放電させる少なくとも一対の電極と；放電空間内に希ガスおよび水銀とともに封入され、スカンジウムおよびナトリウムのヨウ化物および臭化物とヨウ化セシウムの混合物を含み、これらスカンジウム、ナトリウム、セシウム、ヨウ素および臭素のモル数を、それぞれＭＳｃ、ＭＮａ、ＭＣｓ、ＭＩおよびＭＢｒとしたとき、（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６の放電媒体とを具備したもので、臭素を含むことにより発光効率を向上した場合でも、ナトリウムの損失による短寿命や黒化による光束維持率低下を回避するとともに、セシウムを放電媒体に含むことにより、電極間の電流の流れを向上させてアークを太くし、アークが湾曲したり、揺らぐことを防止する。
【０００８】
請求項２記載の高圧放電ランプは、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、定格電流が５００Ｗ以上のもので、定格電力が大きく、電極間距離の長くなったランプにおいても、アークの湾曲および揺らぎを防止する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高圧放電ランプの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は高圧放電ランプを示す断面図で、図１に示すように、高圧放電ランプ１は、定格消費電力、たとえば５００Ｗ以上、具体的には７００Ｗのメタルハライドランプで、透光性を有するホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスで電球状、いわゆるＢＴ型の外管２を有し、この外管２の内部に不活性ガスまたは窒素ガスが充填されている。また、外管２の封止された基端部には、エジソン形のねじ込み式の口金３が取り付けられている。
【００１１】
また、この口金３が取り付けられている外管２の基端側の内部には電気的絶縁性を有するステム４が設けられている。そして、このステム４の先端側には、中管支持板５が嵌合して取り付けられ、この中管支持板５には金属製支持体である外管２の縦断面の内面にほぼ対応してコ字状に線材が折り曲げられて形成されたガイドサポート６が取り付けられている。また、このガイドサポート６には、基端近傍および先端近傍にスプリングサポート７，８が取り付けられ、これらスプリングサポート７，８によりガイドサポート６の形状を安定させている。
【００１２】
さらに、ガイドサポート６の間には内部が中空で透光性を有する両端が閉塞されたシュラウドといわれるほぼ円筒状の石英製の中管１１が外管２に収容されるように配設され、この中管１１には図示しない破損防止用の耐火性アルミナ繊維ロープが巻回されており、この中管１１の長手方向の両端は、帯状の金属板で形成されたバンド部材１２，１３でガイドサポート６に固定されている。
【００１３】
また、この中管１１内には、透光性を有する透光性放電容器１４が収容され、この透光性放電容器１４内には内部が中空の放電空間１５が形成されている。この放電空間１５には、アルゴン（Ａｒ）などの希ガスと水銀とともに封入されるスカンジウム（Ｓｃ）およびナトリウム（Ｎａ）のハロゲン化物であるヨウ化物および臭化物とヨウ化セシウム（ＣｓＩ）の混合物の放電媒体、たとえば４２．８ｍｇのＳｃ−Ｎａ−Ｉ−Ｂｒ、９ｍｇのヨウ化スカンジウムおよび１ｍｇの金属のスカンジウムが封入され、発光効率、演色性や色温度特性の向上および黒化を抑制している。また、スカンジウム、ナトリウム、セシウム（Ｃｓ）、ヨウ素（Ｉ）および臭素（Ｂｒ）のモル数を、それぞれＭＳｃ、ＭＮａ、ＭＣｓ、ＭＩおよびＭＢｒとしたとき、（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６を満足するようにしている。なお、具体的には、表１に示すようなｍｏｌ％とする。また、金属のスカンジウムは７００℃以上好ましくは点灯時の以下に説明する高圧放電ランプ用発光管１９の表面温度の８５０℃以上でも不純ガスである水素ガス（Ｈ２）を発生しないものが好ましい。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
そして、放電空間１５の長手方向の両端には、タングステン（Ｗ）またはトリウム（Ｔｈ）入りタングステンで形成された電極１６，１７が対をなして設けられ、これら電極間１６，１７の距離はたとえば６５ｍｍに設定されている。また、電極１６の近傍に位置して、始動補助の補助電極１８が設けられ、高圧放電ランプ用発光管１９が形成されている。
【００１６】
さらに、ステム４からは口金３に電気的に接続されるワイヤ２１，２２が導出され、ワイヤ２１はＬ字状の一方の端子２３に接続され、ワイヤ２２はＬ字状の他方の端子２４に接続されており、一方の端子２３の長辺と他方の端子２４の長辺とはガイドサポート６の長手方向に沿って互いに平行に配設されている。また、一方の端子２３はガイドサポート６に碍子２５により電気的に絶縁されて固定され、他方の端子２４は同様にガイドサポート６に碍子２６により電気的に絶縁されて固定されている。そして、一方の端子２３は電極１６に、他方の端子２４は電極１７に電気的に接続されている。
【００１７】
また、他方の端子２４には抵抗体３１が取り付けられ、この抵抗体３１には電気的に切離可能なバイメタル３２を介して抵抗体３３が電気的に接続され、この抵抗体３３はニッケル（Ｎｉ）の補極導電体３４に接続され、この補極導電体３４は補助電極１８に接続されている。そして、これら抵抗体３１，３３は碍子３５，３６により、ガイドサポート６に電気的に絶縁されて固定されている。このように、ガイドサポート６は、碍子２６，３５，３６などにより電気的に絶縁されているため、外管２内で電気的に独立し，電位的に浮いている。
【００１８】
さらに、ガイドサポート６には、ホルダ４１により内部に始動用グロースタータを有する始動器４２が固定され、この始動器４２は一方の端子２３および抵抗体３１およびバイメタル３２を介した他方の端子２４に電気的に接続されている。
【００１９】
また、短時間で不純ガスを吸着するジルコニウム（Ｚｒ）−アルミニウム（Ａｌ）で形成されたリボン状のＺｒ−Ａｌゲッタ４５が比較的短時間で温度が上昇する高圧放電ランプ用発光管１９の近傍に位置して配設され、長時間に渡って不純ガスを吸着する太鼓状の過酸化バリウム（ＢａＯ２）のＢａＯ２ゲッタ４６が比較的温度が上昇しにくいガイドサポート６の先端近傍に位置して配設されている。
【００２０】
そして、口金３は図示しない高圧放電ランプ用安定器を備えた高圧放電ランプ点灯装置のソケットなどに電気的に接続される。
【００２１】
次に，上記実施の形態の始動、点灯動作について説明する。
【００２２】
まず、口金３を図示しないソケットなどに装着して電源を投入すると、最初のうちは外管２内の温度が低いためバイメタル３２は導通状態を維持し、始動器４２に電源を供給するとともに、一方の電極１６および補助電極１８間に電圧を印加する。この状態で、一方の電極１６および補助電極１８間で放電が生起し、始動器４２によりキック電圧が発生すると、電極１６，１７間でグロー放電からアーク放電に転移して、放電を開始する。
【００２３】
その後、電極１６，１７間で放電が続くと、外管２内の温度が上昇し、バイメタル３２は開放され、始動器４２への電力および一方の電極１６および補助電極１８間への電圧の印加が終了し、不必要なエネルギの消費をなくす。
【００２４】
上記実施の形態によれば、セシウムを放電空間１５内に充填することにより、電気抵抗を小さくして電流を流れやすくし、電極１６，１７間のアークが太くなることにより、アークの湾曲および揺らぎを抑制でき、特に電極１６，１７間の距離が長い大出力のものに有効である。また、臭素を放電空間１５内に充填することにより、放電媒体中のナトリウム損失を抑制して黒化を防止し短寿命を回避する。
【００２５】
また、放電空間１５内のスカンジウム、ナトリウム、セシウム、ヨウ素および臭素のモル数を、それぞれＭＳｃ、ＭＮａ、ＭＣｓ、ＭＩおよびＭＢｒとしたとき、（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６を満足するようにすることにより、必要以上に電流値が上昇して高圧放電ランプ点灯装置の回路などにストレスを与えることも防止する。
【００２６】
ここで、上記実施の形態のもので、ヨウ化セシウムの量を２ｍｇ、６ｍｇおよび１０ｍｇにしたもので実験すると、ヨウ化セシウムの量が多いほど、図２に示すようにランプ電流が増加するとともに、図３に示すようにランプ力率も向上するが、ヨウ化セシウムの量が１０ｍｇ、すなわち（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）＞０．１１６となると、ランプ電流が増加することにより、高圧放電ランプ点灯装置の回路などにストレスを与えてしまうおそれがあるので、（ＭＣｓ＋ＭＢｒ）／（ＭＳｃ＋ＭＮａ＋ＭＣｓ＋ＭＩ＋ＭＢｒ）≦０．１１６であることが好ましい。そして、この範囲でセシウムおよび臭素を封入した場合には、セシウムおよび臭素を封入しない場合と比較して、１０００時間点灯後の光束維持率が１０％以上向上した。
【００２７】
さらに、ガイドサポート６は電気的に絶縁され、外管２内で電気的に独立し電位的に浮いているため、中管１１その他始動器４２を取り付ける際にも電気的絶縁が必要なく、容易に取り付けることができる。
【００２８】
また、高圧放電ランプ用発光管１９を始動して放射スペクトルを瞬間分光器にて測定した際に、始動過程中における６５６．２ｎｍの水素スペクトルの最大ピーク値をＰｈ、７０６．５ｎｍのアルゴンのスペクトルの最大ピーク値をＰａとした場合に、最初の始動直後のスペクトル比がＰｈ／Ｐａ≦１であれば、水素放射ピークの相対強度が１以下となり、水素の量が少ないことがわかる。したがって、高圧放電ランプ用発光管１９を非破壊の状態で水素の量を検出できる。
【００２９】
そして、このように高圧放電ランプ用発光管１９の水素放射ピークが１以下でない場合には、１０００時間点灯後の光束維持率が４０％ないし８０％であったのに対し、水素放射ピークが１以下の場合には、１０００時間点灯後の光束維持率が６５％ないし１００％になる。具体的には、放電空間１５内の温度が８００℃以上でも金属のセシウムから水素が発生しないことが望ましい。したがって、水素放射ピークが１以下の高圧放電ランプを選択することにより、光束維持率を高くできる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、７００Ｗの高圧放電ランプを用いたが、１ｋＷ以上の高圧放電ランプでも同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の高圧放電ランプによれば、臭素を含むことにより発光効率を向上した場合でも、ナトリウムの損失による短寿命や黒化による光束維持率低下を回避するとともに、セシウムを放電媒体に含むことにより、電極間の電流の流れを向上させてアークを太くし、アークが湾曲したり、揺らぐことを防止できる。
【００３２】
請求項２記載の高圧放電ランプによれば、請求項１記載の効果に加え、定格電流が５００Ｗ以上のもので、定格電力が大きく、電極間距離の長くなったランプにおいても、アークの湾曲および揺らぎを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】同上ヨウ化セシウムの量に対するランプ電流の関係を示すグラフである。
【図３】同上ヨウ化セシウムの量に対するランプ効率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　高圧放電ランプ
１４　　透光性放電容器
１５　　放電空間
１６，１７　　電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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