(57)【要約】【課題】高効率でかつ、立ち消えを防止し、長寿命で調光時にランプ特性の変化が少ないセラミックメタルハライドランプを得る。【解決手段】  メタルハライドランプは、透光性を有するセラミック製の放電容器２３の内部に、一対の電極部２５，２７が保持され且つ希ガス及び発光物質としてのハロゲン化物が封入されている発光管７を備え、前記ハロゲン化物は、少なくともハロゲン化セリウム（２９）を含み、放電容器２３の内部に、融点が６８０℃以下で、沸点が１５５０℃以上である金属化合物３０が封入されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有するセラミック製の放電容器の内部に、一対の電極部が保持され且つ希ガス及び発光物質が封入されている発光管を備えたメタルハライドランプにおいて、
前記発光物質は、少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物を含み、
前記放電容器の内部に、融点が６８０℃以下で、沸点が１５５０℃以上である金属化合物が封入されている
ことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物の封入量をＷ１（ｍｏｌ）、前記金属化合物の封入量をＷ２（ｍｏｌ）とすると、Ｗ１≦Ｗ２を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記金属化合物は、金属ハロゲン化物である
ことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記金属ハロゲン化物は、ユーロピウム、サマリウムのうち少なくとも１つの元素を有している
ことを特徴とする請求項３に記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物は、ヨウ化物、臭化物あるいはその混合物である
ことを特徴とする請求項１〜４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】
メタルハライドランプと、当該メタルハライドランプを点灯させるための安定器と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備える照明装置において、
前記メタルハライドランプは、請求項１〜５のいずれかに記載されたメタルハライドランプである
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
前記安定器が、最大のランプ電力Ｗｍａｘ（Ｗ）と最低のランプ電力Ｗｍｉｎ（Ｗ）との間でランプ電力を変化させて、ランプ光束を変化させる調光点灯用である
ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有するセラミック製の放電容器の内部に形成されている放電空間に一対の電極部が保持され、かつ希ガス及びハロゲン化物が封入されている発光管を備えたメタルハライドランプ及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光管材料として石英ガラスに代ってセラミックを用いたメタルハライドランプの開発・展開が活発に進められている。セラミックによって構成される発光管の特長は、従来の石英ガラスよりも耐熱性が高く、管壁負荷を高く設定することができ、高効率・高演色性が得られることである。
従来技術による典型的なセラミック製の発光管は、多結晶体アルミナセラミック材料からなり且つ放電アーク領域に対応する発光部とその両側に具備された細管部を有する放電容器と、当該放電容器に設けられ且つタングステン電極棒とタングステンコイルを有する１対の電極部とを備える。
【０００３】
電極部は、例えば導電性サーメットからなる給電体に接続され、当該給電体がフリット材料により上記細管部に気密封着される。これにより、発光管（放電容器）内に放電空間が形成され、当該放電空間内には、ヨウ化セリウム（以下、「ＣｅＩ3」とする。）、ヨウ化ディスプロシウム（以下、「ＤｙＩ３」とする。）、ヨウ化ツリウム（以下、「ＴｍＩ３」とする。）、ヨウ化ホルミウム（以下、「ＨｏＩ３」とする。）、ヨウ化タリウム（以下、「ＴｌＩ」とする。）、ヨウ化ナトリウム（以下、「ＮａＩ」とする。）などの金属ハロゲン化物からなる発光物質、緩衝ガスとしての水銀及び始動補助用希ガスとしてのアルゴン等が封入されている。
【０００４】
前記フリット材料は、ランプ点灯時に高温となった発光物質による侵蝕を抑制するために、通常前記タングステン電極棒と給電体との接合位置まで充填されている。この構成によって、高温でも発光管内部の気密性を長期に亘り保持でき、高い管壁負荷を設定できるセラミック製メタルハライドランプが具現化される。
なお、細管部とタングステン電極棒との間に必然的に形成される隙間には、通常、モリブデン製のコイルがタングステン電極棒に巻かれる形で設けられている。
【０００５】
上記の従来技術による発光管の典型的寸法としては、例えば消費電力が１５０Ｗタイプのランプでは、放電容器の発光部の内径Ｄｉが１０．０（ｍｍ）、電極間距離ＥＬが１０．０（ｍｍ）、発光部（放電空間）の全長Ｌｉが１５．０（ｍｍ）である。
発光管の形状を示す主要パラメータ、いわゆる形状パラメータＥＬ／Ｄｉの値が１．０となり、また管壁負荷ＷＬが２７（Ｗ／ｃｍ２）に設定されている。なお、ランプ入力を「Ｗｌａ」、発光部の全内表面積を「Ｓ」とすると、管壁負荷ＷＬは、Ｗｌａ／Ｓにより規定される。
【０００６】
上記構成の１５０Ｗタイプのメタルハライドランプ（この従来のメタルハライドランプを、以下、「従来ランプ」という。）においては、ランプ光束１４，２５０（ｌｍ）、ランプ効率９５（ｌｍ／Ｗ）で平均演色評価数Ｒａ９０以上という優れたランプ特性が達成されている。また、９，０００〜１２，０００時間の定格寿命時間が得られている。なお、ランプ寿命時間は、光束維持率が初期値に対して７０（％）となる時点の点灯時間により規定している。
【０００７】
一方、省エネルギの観点から、長寿命で調光点灯が可能なセラミック製メタルハライドランプの開発も盛んに行なわれている。上記従来ランプを例えば１５０Ｗ〜７５Ｗの範囲のランプ電力で調光する場合、高ランプ電力（１５０Ｗ）付近で点灯するときの色温度、Ｄｕｖ(黒体軌跡からのずれ×１０００)と、低ランプ電力（７５Ｗ）付近で点灯するときの色温度、Ｄｕｖとの差が大きくなるという問題がある。
【０００８】
これは、高ランプ電力で点灯した場合には各封入物(この場合ＣｅＩ３、ＤｙＩ３、ＴｍＩ３、ＨｏＩ３、ＴｌＩ，ＮａＩ)の蒸気圧バランスがよく、理想的な発光スペクトルが得られるが、低ランプ電力で点灯した場合には希土類金属ヨウ化物(この場合ＣｅＩ３、ＤｙＩ3、ＴｍＩ3、ＨｏＩ3)の蒸気圧が著しく低下するのに対し、ＴｌＩ、ＮａＩの蒸気圧低下が少ないため、Ｔｌ、ＮａＩ発光の強いスペクトルが得られる結果、大きな色温度変化を招くと共に、高Ｄｕｖとなる。
【０００９】
そこで、調光時でも色温度特性の変化が少ないセラミック製メタルハライドランプとして、第２の従来技術がある(特許文献１参照)。この第２の従来技術によると、窒素が封入された外管を備え、発光物質としてハロゲン化タリウムを含まず、希土類金属ハロゲン化物、ハロゲン化マグネシウムを封入することで、調光状態下でも変化の少ない良好なランプ特性が得られる。
【特許文献１】特開２００２−４２７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、近年さらなる高効率なセラミックメタルハライドランプが要望されている。ランプ効率を高くするために、従来ランプに対して、発光管を小型化したり、或いは管壁負荷を高く設定したりすることで、ランプの動作温度を上げると、立ち消えが発生するという問題があり、また、依然として、調光点灯時の特性変化が大きいという問題もある。  ここで言う「立ち消え」とは、点灯するがすぐに消灯してしまう現象である。これは、放電に必要とするランプ電圧（負荷としてランプにつないだときの電圧）が、安定器のランプへの供給可能な電圧を上回った場合に、放電維持ができなくなる現象である。
【００１１】
また、従来ランプに対して第２の従来技術を適用する、つまり、従来ランプの放電容器にハロゲン化マグネシウムを封入すると、放電容器を構成している材料である多結晶アルミナとの反応性が高く、発光管にリークが発生して短寿命になる。
本発明は、高効率でかつ、立ち消えを防止し、長寿命なメタルハライドランプおよび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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係るメタルハライドランプは、透光性を有するセラミック製の放電容器の内部に、一対の電極部が保持され且つ希ガス及び発光物質が封入されている発光管を備えたメタルハライドランプにおいて、前記発光物質は、少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物を含み、前記放電容器の内部に、融点が６８０℃以下で、沸点が１５５０℃以上である金属化合物が封入されていることを特徴としている。なお、本発明における融点および沸点とは、１気圧下で定義される通常の各金属化合物の融点、沸点である。
【００１３】
この構成にすることで、高効率でかつ、立ち消えが防止され、長寿命で、調光時の特性変化の少ない特性が得られることが、実験により検証された。
また、前記少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物の封入量をＷ１（ｍｏｌ）、前記金属化合物の封入量をＷ２（ｍｏｌ）とすると、Ｗ１≦Ｗ２を満たすことを特徴とし、また、前記金属化合物は、金属ハロゲン化物であることを特徴としている。
【００１４】
さらに、前記金属ハロゲン化物は、ユーロピウム、サマリウムのうち少なくとも１つの元素を有していることを特徴とし、前記少なくともハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジム、ハロゲン化ネオジムの１つ又はこれらの混合物は、ヨウ化物、臭化物あるいはその混合物であることを特徴としている。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、メタルハライドランプと、当該メタルハライドランプを点灯させるための安定器と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備え、前記メタルハライドランプは、上記のメタルハライドランプであることを特徴とし、また、前記安定器が、最大のランプ電力Ｗｍａｘ（Ｗ）と最低のランプ電力Ｗｍｉｎ（Ｗ）との間でランプ電力を変化させて、ランプ光束を変化させる調光点灯用であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るメタルハライドランプは、放電容器の内部に金属化合物が封入されている。これにより、高効率でかつ、立ち消えが防止され、長寿命で、調光点灯時でも優れた特性を得ることができる。
本発明に係る照明装置は、上記のメタルハライドランプを備えているため、高効率でかつ、立ち消えが防止され、長寿命で、調光点灯時でも優れた特性の照明装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
１．メタルハライドランプの構成
図１は、第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの概略図である。
メタルハライドランプ１は、図１に示すように、一端に口金３を有する外管バルブ５の内部に発光管７が収納されている。なお、ここでの口金３は、Ｅ形であるが、他のタイプでも良い。
【００１７】
外管バルブ５は、例えば、硬質ガラスからなり、その内部には不活性ガス、例えば窒素が充填されていると共に発光管７の周りを囲むシールド管９が取着されている。このシールド管９は、例えば、石英ガラスからなり、発光管７が飛散した際に、外管バルブ５が破損するのを防止ためのものである。なお、外管バルブ５の内部は、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入されているが、例えば、真空であっても良い。
【００１８】
発光管７は、その両端から導出する後述の給電体が、口金３に接続されているステム線１１，１３に接続（電気的にも）されることにより、外管バルブ５の内部で保持されると共に、口金３から給電される。
なお、ステム線１１，１３は、通常、複数の金属線を接続して一体化したものが用いられている。また、ステム線１３には、上述のシールド管９も取着されている。
【００１９】
２．発光管の構成
図２は、第１の実施の形態のメタルハライドランプの発光管を示す。
発光管７の構成としては、内部に放電空間２１を形成するための放電容器２３と、放電空間２１で対向する一対の電極部２５，２７とを備え、前記放電空間２１の内部には、発光物質と、緩衝ガスとしての水銀と希ガスとしてのアルゴンが封入されている。
【００２０】
放電容器２３は、透光性を有するセラミック材料、例えば、多結晶体アルミナで構成され、その全透過率が約９６（％）である。この放電容器２３は、図２に示すように、内部にアーク放電が発生する領域を有する発光部３１と、その両側から延出する細管部３３，３５とを備える。
電極部２５，２７は、電極棒（３７，３９）と、当該電極棒（３７，３９）の先端（放電空間２１内の一端）に設けられた電極コイル（４１，４３）とから構成されている。電極棒は、例えば、タングステンを用いたタングステン電極棒３７，３９であり、電極コイルは、例えば、タングステンを用いたタングステンコイル４１，４３である。
【００２１】
電極部２５，２７は、タングステン電極棒３７，３９の他端（タングステンコイル４１，４３がある側と反対側の端）が、例えば導電性サーメットからなる給電体４５，４７に接続され、当該給電体４５，４７が、放電容器２３の細管部３３，３５にフリット材料５１，５３により気密封着されている。なお、フリット材料５１，５３は、例えば、Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の材料が用いられている。
【００２２】
タングステン電極棒３７，３９と細管部３３，３５の内周面との隙間には、例えば、モリブデン製のコイル５５，５７が、タングステン電極棒３７，３９に巻回された状態で、設けられている。
放電容器２３の内部には、発光物質が金属ハロゲン化物として、ＤｙＩ３、ＨｏＩ３、ＴｍＩ３、ＣｅＩ３、ＴｌＩ、ＮａＩの他、ＣｅＩ３（特に、この金属ハロゲン化物を、以下「第１金属ハロゲン化物２９」という。）を含み、緩衝ガスとして水銀が、また希ガスとしてのアルゴンがそれぞれ封入されている他、本発明の特徴構成である金属化合物としてＥｕＩ２が封入されている。なお、この金属化合物には、例えば、金属ハロゲン化物（「第２金属ハロゲン化物」という。）３０であるヨウ化ユウロピウム（以下「ＥｕＩ２」とする。）を用い、その作用は後述する。
【００２３】
３．実施例１
上記構成のメタルハライドランプの実施例１として、消費電力が１５０Ｗタイプの典型的なメタルハライドランプについて説明する。
放電容器２３は、発光部３１における発光管７の長手方向（細管部の延出方向）の略中央位置での外径が１１．４（ｍｍ）、内径Ｄｉが１０．１（ｍｍ）であり、細管部３３，３５の外径が３．２（ｍｍ）、内径が１．０（ｍｍ）である。また、放電空間２１で対向する一対の電極部２５，２７の先端同士の距離ＥＬが７．１（ｍｍ）で、形状パラメータＥＬ／Ｄｉが、０．７であり、管壁負荷ＷＬは、３６（Ｗ／ｃｍ２）に設定されている。
【００２４】
また、タングステン電極棒３７，３９は、外径が０．５０（ｍｍ）で、全長が１６．５（ｍｍ）である。また、給電体４５，４７は、外径が０．９５（ｍｍ）で、全長が６．０（ｍｍ）である。なお、フリット材料５１，５３による封止長さは、５．０（ｍｍ）である。
放電容器２３には、緩衝ガスとしてのＨｇ、希ガスとしてのＡｒが、２００（ｍｂ）で封入されている。
【００２５】
発光物質として封入されている金属ハロゲン化物の構成比率（ｍｏｌ比）は、
ＤｙＩ３：ＨｏＩ３：ＴｍＩ３：ＣｅＩ３：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝１．１：０．８：１．１：０．２：１４．７：１．０
で、合計１８．９（μｍｏｌ）封入され、また第２金属ハロゲン化物３０であるＥｕＩ２が１．９（μｍｏｌ）封入されている。
【００２６】
また、第１金属ハロゲン化物２９であるＣｅＩ３の封入量は０．２（μｍｏｌ）、第２金属ハロゲン化物３０におけるＥｕＩ２の封入量は１．９（μｍｏｌ）であり、第２の金属ハロゲン化物３０の封入量の方が、ＣｅＩ３より多く封入されている。
４．比較試験
上記実施例１で説明したメタルハライドランプについて、ランプ特性、調光時のランプ特性の測定及び寿命試験による光束維持率の測定を行った。なお、実施例１で説明したメタルハライドランプを「第１発明ランプ」とし、当該第１発明ランプと比較のために、従来ランプの１５０Ｗタイプ（以下、このランプを「第１従来ランプ」という。）についても各測定を行った。
（１）調光時のランプ特性
図３は、第１の実施の形態に係るメタルハライドランプと従来ランプとのランプ特性についての測定結果を示す。
【００２７】
図３では、ランプ電力が１５０（Ｗ）と９０（Ｗ）で点灯したときの、第１発明ランプと、第１従来ランプ(ＥｕＩ２の添付がないランプ。）とのランプ効率、色温度Ｔｃ、平均演色評価数ＣＲＩ、Ｄｕｖ(黒体軌跡からのずれ×１０００)を示す。
なお、ランプ効率、色温度、演色性、Ｄｕｖの各特性をまとめてランプ特性ともいい、個々の特性をランプ特性ともいう。またランプ電力が１５０（Ｗ）と９０（Ｗ）と変化させているのは、調光点灯時でのランプ特性の変化を測定するためであり、図中のデータはランプ点灯１００時間での測定値である。
【００２８】
第１発明ランプと第１従来ランプとの各ランプ特性を比較すると、ランプ電力の変化に伴うランプ特性の変化は、明らかに、第１発明ランプの方が第１従来ランプに対して小さくなっており、調光時のランプ特性においても変化が少ないことが分かる。
（２）寿命特性
図４は、第１発明ランプと第１従来ランプとの光束維持率の測定結果を示す。
【００２９】
図４から、第１発明ランプ及び第１従来ランプとも、点灯時間が１２，０００時間に達しても、光束維持率が初期値に対して７０（％）以上を維持しており、良好な寿命特性が得られている。
第１発明ランプでは、１２，０００時間での光束維持率が８０（％）以上であるのに対して、第１従来ランプでは、１２，０００時間の光束維持率が７５（％）以上となっており、第１発明ランプの方が第１従来ランプよりも寿命特性が優れていることが分かる。
【００３０】
（３）立ち消え
上記の光束維持率測定（寿命特性試験）中において、第１発明ランプ及び第１従来ランプについて立ち消えの発生確率を測定した。
まず、ランプを４０本用意し、当該ランプを用いて寿命試験を行い、寿命試験中ランプが何本立ち消えるかによって算出した。寿命試験は、５．５時間点灯（ＯＮ）させた後０．５時間消灯（ＯＦＦ）を１サイクルとした点滅試験で、点灯時間が１２，０００時間に達するまで行った。発生確率の算出は以下のように行った（全ランプ数は４０本である。）。
【００３１】
立ち消え発生確率（％）＝（立ち消えランプ本数）／（全ランプ数）×１００
上記試験の測定結果は、第１発明ランプにおける立ち消えの発生確率が「０（％）」であり、第１従来ランプにおける立ち消えの発生確率が「１２．５（％）」であった。この結果から、第１発明ランプでは、第１従来ランプで発生していた立ち消えをなくせることが分かった。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
１．メタルハライドランプの構成
図５は、第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの概略図である。
第２の実施の形態におけるメタルハライドランプも、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプの構成と基本的には同じであるが、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプは、１５０（Ｗ）タイプであるのに対して、第２の実施の形態におけるメタルハライドランプは、２５０（Ｗ）タイプであり、入力電力が異なるために、ランプ形状・放電空間内の発光物質の種類等が第１の実施の形態と異なる。
【００３３】
第２の実施の形態に係るメタルハライドランプ１０１は、図５に示すように、一端に口金１０３を有する外管バルブ１０５の内部に発光管１０７が収納されている。外管バルブ５は、例えば、硬質ガラスからなり、その内部には真空状態に保たれている。外管バルブ１０５は、その内部に発光管１０７の周りを囲むシールド管１０９が取着されていると共にその外周面には、破損時にガラス片の飛散を防止する膜（例えば、テフロン（登録商標））１１１が形成されている。
【００３４】
発光管１０７は、その端部から導出する給電体がステム線１１３，１１５に（電気的にも）接続することにより、支持されると共に口金１０３から給電される。
２．発光管（図２参照）
発光管１０７の構成は、第１の実施の形態と同様に、放電容器（２３）と一対の電極部（２５，２７）とを備え、放電容器（２３）内の放電空間内に金属ハロゲン化物、緩衝ガス及び希ガスが封入されている。放電容器は、透光性を有するセラミック材料、例えば、多結晶体アルミナで構成され、その透光率が約９７（％）である。この放電容器（２３）も、発光部（３１）と、その両側の細管部（３３，３５）とを備える。
【００３５】
電極部（２５，２７）は、タングステン電極棒（３７，３９）とタングステンコイル（４１，４３）とから構成され、導電性サーメットからなる給電体（４５，４７）に接続され、当該給電体（４５，４７）が放電容器（２３）の細管部（３３，３５）にフリット材料（５１，５３）により気密封着されている。なお、タングステン電極棒（３７，３９）と細管部（３３，３５）の内周面との隙間には、モリブデン製のコイル（５５，５７）が同様に設けられている。
【００３６】
放電容器（２３）の内部には、発光物質である金属ハロゲン化物として、ＩｎＩ３ 、ＴｌＩ、ＮａＩが封入されている他、第１金属ハロゲン化物（２９）としてＣｅＩ３が、また第２金属ハロゲン化物（３０）としてＥｕＩ２がそれぞれ封入されている。
３．実施例２
上記構成のメタルハライドランプの実施例２として、２５０Ｗタイプの典型的なメタルハライドランプについて説明する。
【００３７】
発光部（３１）における発光管１０７の長手方向（細管部（３３，３５）の延出方向）の略中央位置での外径が１６．０（ｍｍ）、内径Ｄｉが１４．０（ｍｍ）であり、細管部（３３，３５）の外径が３.２（ｍｍ）、内径が１．３（ｍｍ）、長さが２２．５（ｍｍ）である。
また、放電空間（２１）で対向する一対の電極部（２４，２７）の先端同士の距離ＥＬが１５．０（ｍｍ）であり、発光管１０７の形状パラメータＥＬ／Ｄiが、１．１であり、管壁負荷ＷＬは、２８（Ｗ／ｃｍ2）に設定されている。
【００３８】
また、タングステン電極棒は、外径が０．６（ｍｍ）で、全長が２１．５（ｍｍ）である。また、給電体は、外径が１．２（ｍｍ）で、全長が１０.０（ｍｍ）である。なお、フリット材料（５１，５３）による封止長さは、６.０（ｍｍ）である。
放電容器（２３）には、緩衝ガスとしてのＨｇ、希ガスとしてのＡｒが、２００（ｍｂ）で封入されている。
【００３９】
発光物質として封入されている金属ハロゲン化物の構成比率（ｍｏｌ比）は、
ＣｅＩ３ ：ＩｎＩ３ ：ＴｌＩ：ＮａＩ
＝６．４：０．４：０．８：２２．３
で、合計２９．９（μｍｏｌ）封入され、また第２金属ハロゲン化物（３０）であるＥｕＩ２が６．８（μｍｏｌ）封入されている。
【００４０】
また、第１金属ハロゲン化物２９におけるＣｅＩ３の封入量は６．４（μｍｏｌ）で、第２金属ハロゲン化物３０におけるＥｕＩ２の封入量は６．８（μｍｏｌ）であり、第２の金属ハロゲン化物３０の封入量は、ＣｅＩ３の封入量と略同じ量となっている。
４．比較試験
上記実施例２で説明したメタルハライドランプについて、ランプ特性、調光時のランプ特性の測定及び寿命試験による光束維持率の測定を行った。なお、実施例２で説明したメタルハライドランプを「第２発明ランプ」とし、当該第２発明ランプと比較のために従来ランプの２５０Ｗタイプ（以下「第２従来ランプ」という。）についても各測定を行った。
【００４１】
（１）調光時のランプ特性
図６は、第２の実施の形態に係るメタルハライドランプと従来ランプとのランプ特性についての測定結果を示す。
図６では、ランプ電力が２５０（Ｗ）と１５０（Ｗ）で点灯したときの、第２発明ランプと、第２従来ランプ（ＥｕＩ２の添付がなし。）におけるランプ効率、色温度Ｔｃ、平均演色評価数ＣＲＩ、Ｄｕｖを示す。なお、図中のデータもランプ点灯１００時間での測定値である。
【００４２】
第２発明ランプと第２従来ランプとの各ランプ特性を比較すると、ランプ電力の変化に伴うランプ特性の変化は、第２発明ランプの方が第２従来ランプに対して小さくなっており、特に色温度とＤｕｖにおいて第２発明ランプの方が小さくなっている。以上のことから、第２発明ランプの方が第２従来ランプに比べて、調光時のランプ特性においても変化が少ないことが分かる。
【００４３】
（２）寿命特性
図７は、第２発明ランプと第２従来ランプとの光束維持率の測定結果を示す。
図７から、第１発明ランプ及び第２従来ランプとも、点灯時間が１２，０００時間に達しても、光束維持率が初期値に対して略７０（％）を維持しており、良好な寿命特性が得られている。
【００４４】
第２発明ランプでは、１２，０００時間での光束維持率が７５（％）以上であるのに対して、第２従来ランプでは、１２，０００時間での光束維持率が略７０（％）で、第２発明ランプの方が第２従来ランプよりも寿命特性が優れていることが分かる。
（３）立ち消え
上記の光束維持率測定（寿命特性試験）中において、第２発明ランプ及び第２従来ランプについて立ち消えの発生回数（発生確率）を測定した。
【００４５】
測定結果は、第２発明ランプの立ち消えの発生確率が「０（％）」であり、第２従来ランプの立ち消えの発生確率が「１７．５（％）」であった。この結果から、第２発明ランプでは、第２従来ランプで頻繁に発生していた立ち消えをなくせることが分かった。
＜考察＞
１．立ち消えについて
１−１．発生原因
発明者は、立ち消えが発生する理由に種々検討した結果、立ち消え及びランプ特性変化(ランプ全点灯時）は、以下の２つのモードにより生じると推測する。
【００４６】
・モード１について
例えばＣｅＩ３が封入されている場合、発光管を点灯させると、放電空間内であって発光部と細管部とが連設している部分（「連設部分」という。）の周辺箇所にＣｅＩ３が液状で凝集する。一方、ランプ点灯時は、電極部の電極コイルが高温になり、当該電極コイルに接続しているタングステン電極棒に巻回されているモリブデン製のコイルも高温になる。
【００４７】
そして、点灯中に、連設部分の周辺で凝集した液状のＣｅＩ３が、例えば電極部やモリブデン製のコイルに接触したり、滴下して電極部やモリブデン製のコイルに接触したりすると、電極部やモリブデン製のコイルの熱により急激に蒸発（気化）する。
その結果、放電空間で急激に蒸発したＣｅＩ３の発光が増え、ランプ特性が変化すると共に、放電空間内の蒸気圧の上昇に従ってランプ電圧が急激に上昇し、立ち消えを起こすと考えた。
【００４８】
・モード２について
長時間のランプ点灯により、ＣｅＩ３などの希土類金属ハロゲン化物が、放電容器、特に容器内面であって電極部付近のアルミナセラミック材料と反応し、遊離ヨウ素が発生する。この遊離ヨウ素の発生により放電空間内の蒸気圧が上昇すると共にランプ電圧が著しく上昇し、その結果、立ち消えを起こすと考えた。
【００４９】
１−２．立ち消え抑制理由
発明者は、上記実施の形態で説明したように、発光物質である金属ハロゲン及び第１金属ハロゲン化物以外に、第２金属ハロゲン化物であるＥｕＩ２を放電空間に封入することで、立ち消えの発生を抑制することができることを見出し、その理由を以下のように推測している。
【００５０】
・モード１について
まず、セラミック製メタルハライドランプでは、ランプ点灯中の細管部の内部（発光部と連通している部分）は、その長手方向に約７００（℃）〜約１５００（℃）の温度分布が存在すると考えられる。最も低い７００（℃）は、細管部の内面であって電極部から離れた部分での温度であり、最も高い１５００（℃）は、細管部の内面であってタングステンコイルに近い部分の温度である。
【００５１】
発光物質の第１金属ハロゲン化物として封入されているハロゲン化セリウム（以下「ＣｅＸ３」とする。）、ハロゲン化プラセオジム（以下「ＰｒＸ３、」とする。）、ハロゲン化ネオジム（以下「ＮｄＸ３」とする。）の融点は比較的低く、沸点は比較的高いため、細管部であって電極部周辺の高温な部分でも、蒸発せずに液状として存在する。
一方、融点が６８０（℃）以下で沸点が１５５０（℃）以上の第２金属ハロゲン化物を封入した場合、この第２金属ハロゲン化物も、細管部であって電極部周辺の高温な部分でも蒸発せずに、液状で存在する。この第２金属ハロゲン化物の沸点が１５５０（℃）と、点灯時のモリブデン製のコイルの温度よりも若干高いと考えられるため、例えば、第２金属ハロゲン化物が液状のままでもモリブデン製のコイルと接触しても蒸発することはない。
【００５２】
そして、この第２金属ハロゲン化物は、点灯時に、モリブデン製のコイルに接触した状態（モリブデン製のコイルをコートするような状態）になると、発光物質であるＣｅＸ３等は、従来のようにモリブデン製のコイルに直接接触するようなことはなくなる。
つまり、第２金属ハロゲン化物が、細管部とモリブデン製のコイルとの間に入り緩衝材として働き、ＣｅＸ３等の急激な蒸発(突沸)を防ぐことができる。これにより、上記のモード１により発生する立ち消えを抑制できると発明者は推測した。
【００５３】
・モード２について
発明者は、長期点灯中において、何らかの原因でランプ電圧の上昇が起こり、場合によっては立ち消えに至ると考えた。このランプ電圧の上昇は、ＣｅＸ３、ＰｒＸ３、ＮｄＸ３などが放電容器と反応し、遊離ヨウ素が形成されたことに起因していると考えた。
一方、従来ランプの寿命試験では、１２，０００時間点灯した後のランプ電圧が平均約３０（Ｖ）の上昇し、一部で立ち消えが発生した。これに対して、ハロゲン化ユウロピウム（ＩＩ）（以下「ＥｕＸ２」とする。）、ハロゲン化サマリウム（ＩＩ）（以下「ＳｍＸ２」とする。）を封入した発明ランプでは、ランプ電圧の上昇は僅か平均１２Ｖであり、立ち消えは発生しなかった。
【００５４】
これは、ＥｕＸ２（ＥｕＩ２）、ＳｍＸ２（ＳｍＩ２）を封入することで、下記の反応式（１）の反応により、遊離ヨウ素がＥｕＸ２（ＥｕＩ２）、ＳｍＸ２（ＳｍＩ２）に吸収され、その結果、ランプ電圧の上昇を抑えることができると推定した。
ＥｕＩ２  又は  ＳｍＩ２  ＋  Ｉ  ⇒  ＥｕＩ３  又は  ＳｍＩ３  ・・・（１）
２．調光時のランプ特性変化について
発明者は、融点が６８０℃以下で沸点が１５５０℃以上の第２金属ハロゲン化物を封入した場合に調光時のランプ特性の変化を抑制できる理由を次のように考えた。
【００５５】
つまり、第２金属ハロゲン化物は、点灯時に細管部に先に存在し、そのために発光物質であるＣｅＸ３、ＰｒＸ３、ＮｄＸ３などが細管部から押し出され、細管部内に入ることができず、発光部内に凝集する傾向にあると発明者は推測した。
そのため、調光点灯した場合でも、ＣｅＸ３、ＰｒＸ３、ＮｄＸ３などは細管部に凝集せずに、依然として発光部に凝集し続けるため、色温度変化が小さくなると考えられる。
【００５６】
３．まとめ
以上のことから、立ち消え、ランプ特性の変化抑制、調光点灯時でのランプ特性の変化抑制等を効果的に行うには、第１金属ハロゲン化物として、ＣｅＸ３、ＰｒＸ３、ＮｄＸ３の少なくとも１つを選定し、第２金属ハロゲン化物として、セラミック製メタルハライドランプでの細管部内の温度で液状化し、点灯中にモリブデン製のコイルに接触しても蒸発しない物質、より具体的には、融点が６８０（℃）以下で、沸点が１５５０（℃）以上の金属化合物を用いれば良いと考えた。
【００５７】
また、ＥｕＸ２及びＳｍＸ２は放電容器（アルミナセラミック）とほとんど反応しないことも判明し、寿命特性にも影響を与えないため、第２金属ハロゲン化物は金属としてユーロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）のうち少なくとも１つの元素を含めば、遊離ヨウ素の発生を抑制でき、ランプ特性の変化抑制につながると考えた。
なお、第２の従来技術でも説明したように、調光時のランプ特性の変動を改善するために、ハロゲン化マグネシウム（ＭｇＸ２）あるいはハロゲン化スカンジウム（ＳｃＸ３）を意図的に封入した場合、ハロゲン化マグネシウム（ＭｇＸ２）あるいはハロゲン化スカンジウム（ＳｃＸ３）は放電容器(アルミナセラミック)と激しく反応するため、放電容器のリーク、あるいは立ち消え(モード２)が発生する確率が飛躍的に増えるため好ましくない。
【００５８】
なお、ここで言う意図的に封入するという意味は、ランプ点灯初期において単位容積当たり０．０１ｍｇ／ｃｍ３以上のＭｇＸ２、ＳｃＸ３を含む場合をいい、不純物として混入したような微量なものは除外する。また、ランプを一旦点灯した場合は、Ｍｇ、Ｓｃを定量分析し、ＭｇＸ２、ＳｃＸ３が化学量論的に存在していたと仮定して算出することができる。
【００５９】
以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例をさらに実施することができる。
１．第２金属ハロゲン化物の物質について
上記各実施の形態において、第２金属ハロゲン化物としてヨウ化物を用いたが、臭化物あるいはヨウ化物と臭化物の混合物を用いても良い。
【００６０】
また、融点が６８０℃以下で沸点が１５５０℃以上の金属ハロゲン化物として、ヨウ化ストロンチウム（ＳｒＩ２）、臭化ストロンチウム（ＳｒＢｒ２）、臭化イッテリビウム（ＹｂＢｒ２）などもあるが、ランプ効率の若干の低下が見られる。
一方、ヨウ化ユーロピウム（ＥｕＩ２）、臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ２）、ヨウ化サマリウム（ＳｍＩ２）、臭化サマリウム（ＳｍＢｒ２）を用いた方が、ランプ効率の低下がほとんど見られないため、本発明においてより好ましい形態といえる。
【００６１】
２．第２金属ハロゲン化物の量
また、第１金属ハロゲン化物の封入量をＷ１（ｍｏｌ）、第２金属ハロゲン化物の封入量をＷ２（ｍｏｌ）とすると、Ｗ１とＷ２とが略同じ、あるいは、Ｗ１＜Ｗ２とするのが好ましい。この理由は以下の通りである。
本発明の第２の実施形態である２５０Ｗセラミックメタルハライドランプを用い、第１金属ハロゲン化物及び第２金属ハロゲン化物の封入量を変えたランプを作製し、立ち消えの発生確率を調査した。結果を図８に示す。
【００６２】
図８から分かるように、第２金属ハロゲン化物を少量加えただけでも立ち消えの確率は劇的に減るが、第１金属ハロゲン化物の封入量より第２金属ハロゲン化物の封入量が多ければ、立ち消えが発生しないことが分かる。
したがって、第１金属ハロゲン化物の封入量をＷ１（ｍｏｌ）、第２金属ハロゲン化物の封入量をＷ２（ｍｏｌ）とすると、Ｗ１＜Ｗ２とするのが好ましい。
【００６３】
なお、一旦点灯したランプにおいては金属ハロゲン化物の封入時と状態が変わっているが、上記第１金属ハロゲン化物の封入量Ｗ１（ｍｏｌ）、第２金属ハロゲン化物の封入量Ｗ２（ｍｏｌ）を求めるには、前記各金属単体を定量分析した結果より、各金属ハロゲン化物を化学量論的に推定して算出することができる。
２．メタルハライドランプ
（１）種類
上記の各実施の形態による発光管の構成は、各実施の形態の１５０Ｗ、２５０Ｗ以外のタイプ、例えば７０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗなどにもそのまま適用できる。
【００６４】
また実施の形態では、片口金Ｅタイプのメタルハライドランプについて説明したが、例えば、口金を両側にランプの両端にある両口金タイプであっても良い。
（２）発光管
上記各実施の形態では、発光管の発光部は、直管形状をしていたが、他の形状、例えば、発光部における長手方向の中央部がその両側よりも太いバレル形状をしても良いし、段階的に中央部が太くなるような形状であっても良い。当然、逆に、発光部の中央部が両側よりも細くなるような形状であっても良い。さらには、発光部の一端から他端に移るにしたがって、その太さが徐々に（段階的に）変化するような形状であっても良い。
【００６５】
また、放電容器の横断面形状は、円形状であっても良いし、楕円形状、６角形等の多角形状をしていても良い。
（３）電極部
各実施の形態での電極軸、電極コイルは、タングステンを用いたが、他の材料、例えば、モリブデンを用いて構成することもできる。
【００６６】
さらに、各実施の形態では、発光部と細管部とが１つの材料で構成され且つ一体化したものであったが、例えば、同じ材料から構成される発光部と細管部とを別体で製作して、両者を結合したものであっても良い。
３．照明装置
図９は、本発明に係る照明装置の概略を示す。
【００６７】
照明装置２００は、図９に示すように、例えば、取着壁２０１に取着された照明器具２０３と、この照明器具２０３に装着されたメタルハライドランプ１とから構成される。
照明器具２０３は、照射側が拡がるラッパ形状の反射部材２０５と、この反射部材２０５内に配置され且つメタルハライドランプ１を着脱自在に装着するためのソケット部２０７と、ソケット部２０７に装着されたメタルハライドランプ１を全光点灯及び調光点灯させるための安定器２０９とを備え、取着壁２０１に形成された取付孔２０１ａに反射部材２０５の外周が当接して装着されている。
【００６８】
反射部材２０５の内周面は、鏡面に仕上げられたり、白色の塗料が塗布されたりして、メタルハライドランプ１から発せられた光が前方を効率良く照射するようになっている。反射部材２０５の一端には、取着壁２０１の主面と平行な方向（図９では上下方向）に延びるベース板２１１が取り付けられており、このベース板２１１における反射部材２０５内に対応する部分にソケット部２０７が装着されている。また、反射部材２０５外に対応する部分に設けられた筐体２１３の内部に安定器２０９が格納されている。
【００６９】
安定器２０９は、最大のランプ電力Ｗｍａｘ（Ｗ）と最低のランプ電力Ｗｍｉｎ（Ｗ）との間でランプ電力を変化させて、メタルハライドランプ１のランプ光束を変化させる調光点灯用であり、例えば、１５０Ｗタイプのメタルハライドランプの場合では、最大のランプ電力Ｗｍａｘ（Ｗ）が略１５０（Ｗ）で、最低のランプ電力Ｗｍｉｎ（Ｗ）が略９０（Ｗ）である。なお、言うまでもなく、上記調光点灯時のランプ電力は一例であり、この数値に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、高効率でかつ、立ち消えがない、長寿命で、調光時のランプ特性の変動の少ない特性を必要とするメタルハライドランプおよび照明装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの概略図である。
【図２】第１の実施の形態のメタルハライドランプの発光管を示す。
【図３】第１の実施の形態に係るメタルハライドランプと従来ランプとのランプ特性についての測定結果を示す。
【図４】第１発明ランプと第１従来ランプとの光束維持率の測定結果を示す。
【図５】第２の実施の形態に係るメタルハライドランプの概略図である。
【図６】第２の実施の形態に係るメタルハライドランプと従来ランプとのランプ特性についての測定結果を示す。
【図７】第２発明ランプと第２従来ランプとの光束維持率の測定結果を示す。
【図８】第２の実施形態である２５０Ｗセラミックメタルハライドランプを用い、第１金属ハロゲン化物及び第２金属ハロゲン化物の封入量を変えたランプを作製し、立ち消えの発生確率の調査結果である。
【図９】本発明に係る照明装置の概略を示す。
【符号の説明】
【００７２】
１    ランプ
７    発光管
２５，２７    電極部
２９    第１金属ハロゲン化物
３０    第２金属ハロゲン化物
３１    発光部
３３，３５    細管部
２００    照明装置
【図１】
2007273377.tif 000003
【図２】
2007273377.tif 000004
【図３】
2007273377.tif 000005
【図４】
2007273377.tif 000006
【図５】
2007273377.tif 000007
【図６】
2007273377.tif 000008
【図７】
2007273377.tif 000009
【図８】
2007273377.tif 000010
【図９】
2007273377.tif 000011