(57)【要約】【課題】発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプを提供することである。【解決手段】実施形態に係る放電ランプは、スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と；前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；を具備している。常温（２５℃）における前記不活性ガスの圧力をＸ（ａｔｍ）、前記発光部の肉厚の最大値をＴ（ｍｍ）、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をＤ（ｍｍ）、前記金属ハロゲン化物の重量をＭｍ（μｇｆ）、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をＭｓ（μｇｆ）とした場合に、以下の式で表されるＡが１０以上、３０以下となり、以下の式で表されるＭが４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下となる。  Ａ＝（Ｘ−１０×Ｔ＋７．３）×１０−Ｄ３  Ｍ＝（Ｍｓ／Ｍｍ）×１００【選択図】図１
2017098173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と；
前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；
を具備し、
常温（２５℃）における前記不活性ガスの圧力をＸ（ａｔｍ）、前記発光部の肉厚の最大値をＴ（ｍｍ）、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をＤ（ｍｍ）、前記金属ハロゲン化物の重量をＭｍ（μｇｆ）、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をＭｓ（μｇｆ）とした場合に、
以下の式で表されるＡが１０以上、３０以下となり、
以下の式で表されるＭが４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下となる放電ランプ。
Ａ＝（Ｘ−１０×Ｔ＋７．３）×１０−Ｄ３
Ｍ＝（Ｍｓ／Ｍｍ）×１００
【請求項２】
前記金属ハロゲン化物は、インジウムのハロゲン化物をさらに含み、
前記インジウムのハロゲン化物の重量をＭｉ（μｇｆ）とした場合に、
以下の式で表されるＭ１が０．１ｗｔ％以上、１．０ｗｔ％以下となる請求項１記載の放電ランプ。
Ｍ１＝（Ｍｉ／Ｍｍ）×１００
【請求項３】
前記金属ハロゲン化物は、亜鉛のハロゲン化物をさらに含み、
前記亜鉛のハロゲン化物の重量をＭｚ（μｇｆ）とした場合に、
以下の式で表されるＭ２が０．５ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下となる請求項１または２に記載の放電ランプ。
Ｍ２＝（Ｍｚ／Ｍｍ）×１００
【請求項４】
前記放電空間の体積をＶ（μＬ）とした場合に、以下の式で表されるＳが７μｇｆ／μＬ以上、１５μｇｆ／μＬ以下となる請求項１〜３のいずれか１つに記載の放電ランプ。
Ｓ＝（Ｍｍ／Ｖ）×１００
【請求項５】
前記放電媒体は、実質的に水銀を含んでいない請求項１〜４のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と、放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極とを備えた放電ランプがある。  
従来、放電媒体は、金属ハロゲン化物、不活性ガス、および水銀を含んでいた。しかしながら、近年においては環境保護の観点から、放電媒体には水銀を含めないようにしている。
【０００３】
ここで、放電媒体に水銀を含めないようにすると、全光束が低くなり、ひいては発光効率が低くなるという問題がある。そのため、発光部の温度（発光管温度）を高くすることで、発光効率の向上を図る技術が提案されている。
【０００４】
ところが、単に、発光部の温度を高くすると、発光部の寿命が短くなるという新たな問題が生じる。そのため、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプの開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る放電ランプは、スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と；前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；を具備している。
常温（２５℃）における前記不活性ガスの圧力をＸ（ａｔｍ）、前記発光部の肉厚の最大値をＴ（ｍｍ）、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をＤ（ｍｍ）、前記金属ハロゲン化物の重量をＭｍ（μｇｆ）、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をＭｓ（μｇｆ）とした場合に、以下の式で表されるＡが１０以上、３０以下となり、以下の式で表されるＭが４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下となる。  
Ａ＝（Ｘ−１０×Ｔ＋７．３）×１０−Ｄ３
Ｍ＝（Ｍｓ／Ｍｍ）×１００
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る放電ランプ１００を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る発明は、スカンジウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、を含む放電媒体が封入された放電空間を内部に有する発光部と；前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；を具備する放電ランプである。  
常温（２５℃）における前記不活性ガスの圧力をＸ（ａｔｍ）、前記発光部の肉厚の最大値をＴ（ｍｍ）、前記発光部の肉厚が最大となる位置における前記放電空間の寸法をＤ（ｍｍ）、前記金属ハロゲン化物の重量をＭｍ（μｇｆ）、前記スカンジウムのハロゲン化物の重量をＭｓ（μｇｆ）とした場合に、以下の式で表されるＡが１０以上、３０以下となり、以下の式で表されるＭが４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下となる。  
Ａ＝（Ｘ−１０×Ｔ＋７．３）×１０−Ｄ３ 
Ｍ＝（Ｍｓ／Ｍｍ）×１００  
この放電ランプによれば、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる。
【００１１】
また、前記金属ハロゲン化物は、インジウムのハロゲン化物をさらに含むことができる。前記インジウムのハロゲン化物の重量をＭｉ（μｇｆ）とした場合に、以下の式で表されるＭ１が０．１ｗｔ％以上、１．０ｗｔ％以下となる。  
Ｍ１＝（Ｍｉ／Ｍｍ）×１００  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、発光色が黄色みを帯びるようになるのを抑制することができる。
【００１２】
また、前記金属ハロゲン化物は、亜鉛のハロゲン化物をさらに含むことができる。前記亜鉛のハロゲン化物の重量をＭｚ（μｇｆ）とした場合に、以下の式で表されるＭ２が０．５ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下となる。  
Ｍ２＝（Ｍｚ／Ｍｍ）×１００  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、ランプ電圧（安定点灯時に印加される電圧）が低下するのを抑制することができる。
【００１３】
また、前記放電空間の体積をＶ（μＬ）とした場合に、以下の式で表されるＳが７μｇｆ／μＬ以上、１５μｇｆ／μＬ以下となるようにすることができる。  
Ｓ＝（Ｍｍ／Ｖ）×１００  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、金属ハロゲン化物により遮られることで、光が発光部から取り出しづらくなるのを抑制することができる。
【００１４】
また、前記放電媒体は、実質的に水銀を含まないようにすることができる。  
この放電ランプによれば、放電媒体が実質的に水銀を含まないものであっても、発光効率の向上と発光部の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。  
本発明の実施形態に係る放電ランプは、例えば、自動車の前照灯に用いられるＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプとすることができる。また、放電ランプが自動車の前照灯に用いられるＨＩＤランプである場合には、いわゆる水平点灯を行うものとすることができる。
【００１６】
本発明の実施形態に係る放電ランプの用途は、自動車の前照灯に限定されるわけではないが、ここでは一例として、放電ランプが自動車の前照灯に用いられるＨＩＤランプである場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る放電ランプ１００を例示するための模式図である。  
なお、図１においては、放電ランプ１００を自動車に取り付けた場合に、前方となる方向を前端側、後方となる方向を後端側、上方となる方向を上端側、下方となる方向を下端側としている。
【００１８】
図１に示すように、放電ランプ１００には、バーナー１０１およびソケット１０２が設けられている。  
バーナー１０１には、外管５、内管１、電極マウント３、サポートワイヤ３５、スリーブ４、および金属バンド７１が設けられている。
【００１９】
外管５は、内管１の外側に内管１と同芯に設けられている。すなわち、バーナー１０１は、外管５と内管１とによる二重管構造を有している。外管５は、内管１の円筒部１４付近に接合（溶着）されている。  
内管１と外管５との間に形成された閉空間には、ガスが封入されている。封入されるガスは、誘電体バリア放電が可能なガスとすることができる。封入されるガスは、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガス、またはこれらの混合ガスとすることができる。ガスの封入圧力は、例えば、常温（２５℃）で０．３ａｔｍ以下とすることができる。なお、ガスの封入圧力は、常温（２５℃）で０．１ａｔｍ以下とすることがより好ましい。
【００２０】
外管５は、内管１の材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、且つ、紫外線遮断性を有する材料から形成することが好ましい。外管５は、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物が添加された石英ガラスから形成することができる。
【００２１】
内管１は、発光部１１、封止部１２、境界部１３、および円筒部１４を有する。発光部１１、封止部１２、境界部１３、および円筒部１４は、一体に形成することができる。  
内管１（発光部１１、封止部１２、境界部１３、および円筒部１４）は、透光性と耐熱性を有する材料から形成されている。内管１は、例えば、石英ガラスなどから形成することができる。
【００２２】
発光部１１は、ほぼ楕円体状の外形形状を有している。発光部１１は、内管１の中央付近に設けられている。内管１の軸方向における発光部１１の寸法（球体長）は、例えば、８ｍｍ程度とすることができる。内管１の軸方向に直交する方向における発光部１１の寸法は、例えば、５ｍｍ程度とすることができる。
【００２３】
発光部１１の内部には、放電空間１１１が設けられている。放電空間１１１の中央部分は、ほぼ円柱状を呈している。放電空間１１１の両端部分は、ほぼ円錐状を呈している。
【００２４】
放電空間１１１には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、金属ハロゲン化物２と、不活性ガスとを含む。
【００２５】
また、本実施の形態に係る放電ランプ１００においては、環境保護の観点から、放電媒体は、実質的に水銀を含まないものとしている。なお、本明細書において、「実質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないだけではなく、水銀が不純物程度に含まれる場合も許容される。例えば、放電媒体は、放電空間１１１中において、２ｍｇ／ｃｃ未満となるのであれば水銀を含むことができる。
【００２６】
金属ハロゲン化物２は、例えば、スカンジウムのハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物などを含むものとすることができる。  
ハロゲンとしては、例えば、ヨウ素を例示することができる。ただし、ヨウ素の代わりに臭素や塩素などを用いることもできる。
【００２７】
放電空間１１１に封入される不活性ガスは、例えば、キセノンとすることができる。また、キセノンの他に、ネオン、アルゴン、クリプトンなどを用いたり、これらを組み合わせた混合ガスを用いることもできる。不活性ガスの封入圧力は、目的に応じて変更することができる。例えば、全光束を増加させる場合には、封入圧力は、常温（２５℃）で１０ａｔｍ以上、２０ａｔｍ以下にすることが好ましい。
【００２８】
封止部１２は、板状を呈し、発光部１１の両端部のそれぞれに接合されている。封止部１２は、例えば、ピンチシール法を用いて形成することができる。なお、封止部１２は、シュリンクシール法により形成され、円柱状を呈したものであってもよい。一方の封止部１２には、境界部１３を介して円筒部１４が接合されている。
【００２９】
境界部１３および円筒部１４は、封止部１２の、発光部１１側とは反対側の端部に接合されている。
【００３０】
電極マウント３は、封止部１２の内部に設けられている。  
電極マウント３は、金属箔３１、電極３２、コイル３３、およびリード線３４を有する。
【００３１】
金属箔３１は、封止部１２の内部に設けられている。金属箔３１は、電極３２の、放電空間１１１側とは反対側の端部の近傍に接合されている。  
金属箔３１は、薄板状を呈し、例えば、モリブデン、レニウムモリブテン、タングステン、レニウムタングステンなどから形成することができる。
【００３２】
電極３２は、線状を呈している。電極３２の断面形状は、例えば、円形とすることができる。電極３２の太さ寸法（断面形状が円形の場合には直径寸法）は、０．２ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下とすることができる。
【００３３】
なお、電極３２の太さ寸法は、電極３２が延びる方向において一定でなくてもよい。例えば、電極３２の太さ寸法は、先端部側が基端部側よりも大きくなっていてもよい。また、電極３２の先端部が球形となっていてもよい。また、直流点灯タイプのように、一方の電極の太さ寸法と、他方の電極の太さ寸法が異なるものであってもよい。
【００３４】
電極３２の一方の端部は、放電空間１１１内に突出している。すなわち、電極３２の一端は放電空間１１１の内部に設けられ、他端は封止部１２の内部に設けられている。一対の電極３２は、所定の距離を置いて互いに対向するように設けられている。一対の電極３２の先端同士の間の距離（電極間距離）は、例えば、３．４ｍｍ以上、４．４ｍｍ以下とすることができる。電極３２の他方の端部は、金属箔３１の、発光部１１側の端部近傍に接合されている。電極３２と金属箔３１の接合は、例えば、レーザ溶接により行うことができる。
【００３５】
電極３２は、例えば、純タングステン、ドープタングステン、レニウムタングステンなどから形成することができる。なお、電極３２は、トリウムを含有していてもよいし、トリウムを含有していなくてもよい。
【００３６】
コイル３３は、封止部１２にクラックが発生するのを抑制するために設けられている。  コイル３３は、例えば、ドープタングステンからなる金属線から形成することができる。コイル３３は、封止部１２の内部に設けられている。コイル３３は、電極３２の外側に巻きつけられている。例えば、コイル３３の線径は３０μｍ〜１００μｍ程度、コイルピッチは６００％以下とすることができる。
【００３７】
リード線３４は、線状を呈している。リード線３４の断面形状は、例えば、円形とすることができる。リード線３４は、例えば、モリブデンなどから形成することができる。リード線３４の一方の端部側は、金属箔３１の、発光部１１側とは反対側の端部近傍に接合されている。リード線３４と金属箔３１の接合は、レーザ溶接により行うことができる。リード線３４の他方の端部側は、内管１の外部にまで延びている。
【００３８】
サポートワイヤ３５は、Ｌ字状を呈し、放電ランプ１００の前端側から出ているリード線３４の端部に接合されている。サポートワイヤ３５とリード線３４との接合は、レーザ溶接により行うことができる。サポートワイヤ３５は、例えば、ニッケルから形成することができる。
【００３９】
スリーブ４は、サポートワイヤ３５の、内管１と平行に延びる部分を覆っている。スリーブ４は、例えば、円筒状を呈している。スリーブ４は、例えば、セラミックスから形成することができる。
【００４０】
金属バンド７１は、外管５の後端側の端部近傍に固定されている。
【００４１】
ソケット１０２は、本体部６、取り付け金具７２、底部端子８１、および側部端子８２を有する。  
本体部６は、樹脂などの絶縁性材料から形成されている。本体部６の内部には、リード線３４の後端側、サポートワイヤ３５の後端側、およびスリーブ４の後端側が設けられている。
【００４２】
取り付け金具７２は、本体部６の端部に設けられている。取り付け金具７２は、本体部６の前端側に設けられている。取り付け金具７２は、本体部６から突出している。取り付け金具７２は、金属バンド７１を保持する。取り付け金具７２により金属バンド７１を保持することで、バーナー１０１がソケット１０２に保持される。
【００４３】
底部端子８１は、本体部６の内部に設けられている。底部端子８１は、本体部６の後端側に設けられている。底部端子８１は、導電性材料から形成されている。底部端子８１は、リード線３４と電気的に接続されている。
【００４４】
側部端子８２は、本体部６の側壁に設けられている。側部端子８２は、本体部６の後端側に設けられている。側部端子８２は、導電性材料から形成されている。側部端子８２は、サポートワイヤ３５と電気的に接続されている。
【００４５】
底部端子８１と側部端子８２は、図示しない点灯回路と電気的に接続される。この場合、底部端子８１は、点灯回路の高圧側と電気的に接続される。側部端子８２は、点灯回路の低圧側と電気的に接続される。
【００４６】
放電ランプ１００が自動車の前照灯に用いられるものである場合には、放電ランプ１００は、中心軸（管軸）がほぼ水平の状態で、且つ、サポートワイヤ３５がほぼ下端側（下方）に位置するように取り付けられる。なお、この様な方向に取り付けられた放電ランプ１００を点灯することは、水平点灯と称される。
【００４７】
ここで、実質的に水銀を含まない放電媒体を用いる場合には、全光束が低くなり、ひいては発光効率が低くなるという問題がある。なお、発光効率は、「全光束／ランプ電力（安定点灯時における印加電力）」である。  
この場合、発光部１１の温度（発光管温度）が高くなるようにすれば、全光束が高くなり、ひいては発光効率が高くなる。
【００４８】
このことは、以下のように説明することができる。つまり、発光部１１の温度が高くなれば、金属ハロゲン化物２の蒸気圧が高くなる。金属ハロゲン化物２の蒸気圧が高くなれば、電極３２から放出された電子と、金属ハロゲン化物２の分子とが衝突する割合が増える。電子と金属ハロゲン化物２の分子とが衝突する割合が増えると、全光束が増加し、ひいては発光効率も高くなる。
【００４９】
本発明者の得た知見によれば、発光部１１の温度は、放電媒体に含まれる不活性ガス（例えば、キセノン）の常温（２５℃）における圧力Ｘ（ａｔｍ）、発光部１１の肉厚の最大値Ｔ（ｍｍ）、および、発光部１１の肉厚が最大となる位置における放電空間１１１の寸法Ｄ（ｍｍ）により制御することができる。
【００５０】
この場合、放電媒体に含まれる不活性ガスの常温（２５℃）における圧力Ｘが、１０ａｔｍ以上、２０ａｔｍ以下であれば、不活性ガスの圧力Ｘの上昇にほぼ比例して、発光部１１の温度が上昇する。不活性ガスの圧力Ｘと、発光部１１の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、不活性ガスの圧力が１３．５ａｔｍの場合に、発光部１１の温度は９２０℃程度となる。
【００５１】
また、発光部１１の肉厚が減少した場合には、熱の拡散がされにくくなり、局所的な温度上昇が生じ易くなる。この場合、発光部１１の肉厚の最大値Ｔの減少にほぼ比例して、発光部１１の温度が上昇する。発光部１１の肉厚の最大値Ｔと、発光部１１の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、発光部１１の肉厚の最大値Ｔが１．８５ｍｍの場合に、発光部１１の温度は９２０℃程度となる。
【００５２】
また、放電空間１１１の寸法が減少した場合には、電極３２間において発生した放電と、発光部１１の内壁１１ａとの間の距離が短くなる。そのため、放電空間１１１の寸法が減少した場合には、発光部１１の温度が上昇する。この場合、発光部１１の肉厚が最大となる位置における放電空間１１１の寸法Ｄの減少にほぼ比例して、発光部１１の温度が上昇する。発光部１１の肉厚が最大となる位置における放電空間１１１の寸法Ｄと、発光部１１の温度との関係は、例えば、実験を行うことで求めることができる。例えば、発光部１１の肉厚が最大となる位置における放電空間１１１の寸法Ｄが２．５ｍｍの場合に、発光部１１の温度は９２０℃程度となる。
【００５３】
本発明者は検討の結果、以下の式で表されるＡを用いれば、発光効率の向上を図ることができるとの知見を得た。  
Ａ＝（Ｘ−１０×Ｔ＋７．３）×１０−Ｄ３ 
なお、Ｘ（ａｔｍ）は常温（２５℃）における不活性ガスの圧力、Ｔ（ｍｍ）は発光部１１の肉厚の最大値、Ｄ（ｍｍ）は発光部１１の肉厚が最大となる位置における放電空間１１１の寸法である。  
前述したように、Ｘ、Ｔ、およびＤは、発光部１１の温度に関係するものである。  
例えば、Ｘ＝１５（ａｔｍ）、Ｔ＝１．８５（ｍｍ）、Ｄ＝２．４（ｍｍ）の場合は、Ａ＝２４．１７６となる。
【００５４】
なお、一般的には、図１に示すように、発光部１１の肉厚は、発光部１１の中央近傍において最大となる。また、発光部１１の肉厚、および放電空間１１１の寸法は、発光部１１のＸ線写真を撮影し、撮影されたＸ線写真に基づいて求めることができる。不活性ガスの圧力は、以下の様にして求めることができる。まず、水中において発光部１１を切断し、発光部１１から排出された不活性ガスの体積を測定する。次に、前述したＸ線写真に基づいて放電空間１１１の体積を求める。そして、不活性ガスの体積と、放電空間１１１の体積とから不活性ガスの圧力を求める。
【００５５】
発光部１１の温度に関係する「Ａ」を用いれば、発光効率の向上を図ることができる。
ところが、発光部１１の温度を高くしすぎると、発光部１１の寿命が短くなるという新たな問題が生じる。  
発光部１１の温度を高くしすぎると、発光部１１の寿命が短くなるのは、以下のように説明することができる。つまり、発光部１１の温度を高くしすぎると、金属ハロゲン化物２と発光部１１の内壁１１ａとの化学反応が促進される。金属ハロゲン化物２と発光部１１の内壁１１ａとの化学反応が促進されると、発光部１１の内壁１１ａが曇り、全光束が減少する。そのため、発光部１１の温度を高くしすぎると、発光部１１の内壁１１ａが曇りやすくなり、発光部１１の寿命が短くなることになる。
【００５６】
この様に、発光部１１の温度に関係する「Ａ」のみでは、発光効率の向上と発光部１１の長寿命化を図ることは難しい。
【００５７】
ここで、金属ハロゲン化物２の組成によっても、発光効率の向上を図ることができる。この場合、金属ハロゲン化物２の組成を変化させても、発光部１１の温度変化は少ない。そのため、金属ハロゲン化物２の組成によっても、発光効率の向上と発光部１１の長寿命化を図ることができる。
【００５８】
前述したように、金属ハロゲン化物２は、スカンジウムのハロゲン化物、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物などを含んでいる。  
この場合、スカンジウムのハロゲン化物の量を増やせば全光束を増加させることができ、ひいては発光効率の向上を図ることができる。ところが、スカンジウムのハロゲン化物の量を増やしすぎると、全光束がかえって減少し、ひいては発光効率の向上を図ることができなくなる。そのため、スカンジウムのハロゲン化物の割合は、適正な範囲とする必要がある。
【００５９】
スカンジウムのハロゲン化物の割合は、以下の式で表すことができる。  
Ｍ＝（Ｍｓ／Ｍｍ）×１００  
Ｍｍ（μｇｆ）は金属ハロゲン化物２の重量であり、Ｍｓ（μｇｆ）はスカンジウムのハロゲン化物の重量である。  
例えば、ＳｃＩ３：ＮａＩ：ＺｎＩ２：ＩｎＢｒ＝５１．９ｗｔ％：４６．９ｗｔ％：１．０ｗｔ％：０．２ｗｔ％の場合は、Ｍ＝５１．９ｗｔ％である。
【００６０】
スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「Ｍ」のみを用いても、発光効率の向上と発光部１１の長寿命化を図ることができる。  
ところが、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「Ｍ」のみを用いたのでは、高い発光効率を得ることができない。例えば、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「Ｍ」のみを用いたのでは、発光効率が９４ ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）以上となるようにするのは難しい。
【００６１】
そこで、本実施の形態に係る放電ランプ１００においては、発光部１１の温度に関係する「Ａ」と、スカンジウムのハロゲン化物の割合に関する「Ｍ」とにより、発光効率の向上と発光部１１の長寿命化を図るようにしている。
【００６２】
表１は、「Ａ」および「Ｍ」と、発光効率および発光部１１の寿命と、の関係を例示するための表である。  
【表１】
2017098173.tif 000003
なお、発光効率の評価においては、９４ ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）以上を「○」とし、９４ ｌｍ／Ｗ未満を「×」としている。  
発光部１１の寿命の評価においては、放電ランプ１００を２０００時間点灯し、初期の全光束に対する２０００時間経過後の全光束の割合が６０％以上となった場合を「○」とし、６０％未満となった場合を「×」としている。
【００６３】
表１から分かるように、「Ａ」が３０を超えると、発光部１１の温度が高くなりすぎる。この場合、発光部１１の温度が高いので発光効率の評価は「○」となる。ところが、発光部１１の温度が高くなりすぎるので、発光部１１の寿命の評価は「×」となる。
【００６４】
「Ａ」が１０以上、３０以下の範囲では、発光部１１の温度が高くなりすぎることがないので、発光部１１の寿命の評価は「○」となる。ところが、発光部１１の温度だけでは高い発光効率が得られず発光効率の評価は「×」となる。  
しかしながら、「Ｍ」が４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下の範囲では、「Ｍ」による発光効率の向上が寄与するので、発光効率の評価は「○」となる。
【００６５】
「Ａ」が１０未満になると、発光部１１の温度が低くなりすぎる。この場合、発光部１１の温度が低いので、発光部１１の寿命の評価は「○」となる。ところが、発光部１１の温度が低くなりすぎるので、発光効率の評価は「×」となる。  
「Ｍ」が４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下の範囲では、「Ｍ」による発光効率の向上が寄与するが、「Ａ」による発光効率の向上が少ないため、発光効率の評価は「×」となる。
【００６６】
そのため、表１から分かるように、「Ａ」が１０以上、３０以下、且つ、「Ｍ」が４５ｗｔ％以上、５５ｗｔ％以下となるようにすれば、発光効率の向上と発光部１１の長寿命化とを図ることができる。
【００６７】
ここで、金属ハロゲン化物２に含まれているインジウムのハロゲン化物、および亜鉛のハロゲン化物も、スカンジウムのハロゲン化物ほどではないが、発光効率の向上に寄与する。  
本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「Ｍ１」が１．０ｗｔ％を超えると、全光束が減少することが判明した。また、「Ｍ１」が０．１ｗｔ％未満となると、発光色が黄色みを帯びるようになることが判明した。そのため、「Ｍ１」は、０．１ｗｔ％以上、１．０ｗｔ％以下となるようにすることが好ましい。  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、発光色が黄色みを帯びるようになるのを抑制することができる。
Ｍ１＝（Ｍｉ／Ｍｍ）×１００  
Ｍｍ（μｇｆ）は金属ハロゲン化物２の重量であり、Ｍｉ（μｇｆ）はインジウムのハロゲン化物の重量である。
【００６８】
また、本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「Ｍ２」が、３．０ｗｔ％を超えると、全光束が減少することが判明した。また、「Ｍ２」が０．５ｗｔ％未満となると、ランプ電圧（安定点灯時に印加される電圧）が低下することが判明した。そのため、「Ｍ２」は、０．５ｗｔ％以上、３．０ｗｔ％以下となるようにすることが好ましい。  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、ランプ電圧（安定点灯時に印加される電圧）が低下するのを抑制することができる。
Ｍ２＝（Ｍｚ／Ｍｍ）×１００
Ｍｍ（μｇｆ）は金属ハロゲン化物２の重量であり、Ｍｚ（μｇｆ）は亜鉛のハロゲン化物の重量である。
【００６９】
また、金属ハロゲン化物２の量も発光効率の向上に寄与する。例えば、金属ハロゲン化物２の量が少なくなりすぎると、発光に寄与する金属ハロゲン化物２の量が少なくなるので全光束が減少し、発光効率の向上が図れなくなる。金属ハロゲン化物２の量が多くなりすぎると、発光部１１の内部において、光が金属ハロゲン化物２により遮られる。そのため、発光部１１の外部に光が取り出しづらくなる。  
本発明者の得た知見によれば、以下の式で表される「Ｓ」が、７μｇｆ／μＬ以上、１５μｇｆ／μＬ以下とすることが好ましい。  
この様にすれば、全光束が減少するのを抑制することができる。また、金属ハロゲン化物により遮られることで、光が発光部から取り出しづらくなるのを抑制することができる。
Ｓ＝（Ｍｍ／Ｖ）×１００  
Ｍｍ（μｇｆ）は金属ハロゲン化物２の重量であり、Ｖ（μＬ）は放電空間１１１の体積である。
【００７０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  内管、２  金属ハロゲン化物、５  外管、１１  発光部、１２  封止部、３２  電極、１００  放電ランプ、１０１  バーナー、１０２  ソケット、１１１  放電空間
【図１】
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