(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第１の電極と、第２の電極とを有する放電チャンバであって、前記第１の電極と前記第２の電極とは対向している、放電チャンバと、
前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも２種類のハロゲン化物（ただし、ハロゲン化セリウムを除く）とを含む、イオン化可能材料と
を備えたハロゲン化金属ランプであって、
前記管壁構造の直径をＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離をＬとすると、前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは実質的に直交しており、かつ、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たす、ハロゲン化金属ランプ。
【請求項２】
前記管壁構造は多結晶アルミナから形成されている、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項３】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項４】
前記管壁構造は、前記第１の電極側に位置する第１の端部と前記第２の電極側に位置する第２の端部とを有しており、前記第１の端部および前記第２の端部は、先細りになっている、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項５】
前記放電チャンバは、前記第１の端部および前記第２の端部のうち少なくとも一方を覆う熱シールドをさらに備える、請求項４に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項６】
前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）からなる群から選択されるガスである、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項７】
前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは、７≦Ｌ／Ｄ≦９という関係を満たす、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項８】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、４ｍｇ／ｃｍ３以下である、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項９】
透明かつ球状のエンベロープと、
前記エンベロープと結合する口金であって、前記エンベロープ内部へ延びる第１のアクセスワイヤと第２のアクセスワイヤとを有する、口金と
をさらに備え、
前記放電チャンバは前記エンベロープ内に配置されており、前記第１の電極は前記第１のアクセスワイヤと接続され、前記第２の電極は前記第２のアクセスワイヤと接続されている、請求項１に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項１０】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である、請求項２に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項１１】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である、請求項７に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項１２】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である、請求項８に記載のハロゲン化金属ランプ。
【請求項１３】
ハロゲン化金属ランプと、前記ハロゲン化金属ランプを動作させる動作回路とを含む照明システムであって、
前記ハロゲン化金属ランプは、
放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第１の電極と、第２の電極とを有する放電チャンバであって、前記第１の電極と前記第２の電極とは対向している、放電チャンバと、
前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも２種類のハロゲン化物（ただし、ハロゲン化セリウムを除く）とを含む、イオン化可能材料と
を備え、
前記管壁構造の直径をＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離をＬとすると、前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは実質的に直交しており、かつ、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たしており、
前記動作回路は、前記ハロゲン化金属ランプを始動させ放電させる電圧を前記ハロゲン化金属ランプに供給し、前記ハロゲン化金属ランプの動作出力を調整する電流を前記ハロゲン化金属ランプに供給するように構成されている、照明システム。
【請求項１４】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、４ｍｇ／ｃｍ３以下である、請求項１３に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度アーク放電ランプに関し、より詳細には、高効率を有する、調光可能な高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内照明および屋外照明に用いるエネルギ保存型照明システムの必要性が高まるにつれて、より大きなランプ効率を達成するランプが、一般の照明用途向けに開発されつつある。近年、室内用途、屋外用途、工業用途および商業用途向けに、例えば、無電極蛍光ランプが市場で販売されている。そのような無電極ランプの利点は、従来の蛍光ランプの寿命を制限する一因である内部電極と加熱フィラメントとが不要である点である。しかし、無電極ランプシステムは、ランプと共に無線周波コイルを収容するためのランプ機器設計がより大きく且つ複雑となる無線周波電力システムの必要性、他の電子機器との電磁波妨害、および、複雑な始動条件のために、さらなる回路構成が必要となり、結果、かなり高価なものとなる。
【０００３】
別の種類の高効率ランプは、屋内および屋外照明用に広く使用されつつあるアーク放電ハロゲン化金属ランプである。このようなランプは周知であり、光透過性のアーク放電チャンバを備えている。チャンバ内部には１対の電極が間隔をあけて配置されており、封止されている。このアーク放電チャンバは、典型的には、特定のモル比の不活性始動ガスおよび１つ以上のイオン化可能な金属またはハロゲン化金属等の適切な活性材料を含む。１つ以上のイオン化可能な金属とハロゲン化金属とが両方含まれていもよい。このランプは、次の動作時の始動電圧および電流制限を提供する（磁気または電気のいずれかである）安定器回路を備えており、通常１２０ボルトｒｍｓ電位の標準交流電流光ソケット内で動作する、比較的低電力なランプであり得る。
【０００４】
そのようなランプは、セラミック材料から構成されたアーク放電チャンバを有し得る。アーク放電チャンバは、通常、水銀とともに、ＮａＩ、ＴｌＩ、ならびに、ＤｙＩ３、ＨｏＩ３、ＴｍＩ３等のハロゲン化希土類を含み、適切な電圧降下を提供するか、または、電極間を負荷する。これらの材料を含むランプは、補正済み色温度（ＣＣＴ）および色調指数（ＣＲＩ）の良好な性能と、９５ルーメン／ワット（ＬＰＷ）までの比較的高い効率とを有する。従来のハロゲン化金属ランプでは、アーク放電チャンバがＣｅＩ３とＮａＩとを含み、これにより高効率を達成している（例えば、特許文献１参照。）。また、アーク放電チャンバが、水銀とともにヨウ化ナトリウムを含み、これにより高効率を達成しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。当然、より効率のよいランプを用いて、照明時の電気エネルギをさらに節約するためには、いっそう高いランプ効率を有する高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプが必要である。１００％の照明出力が必要でない場合に、電流を減少させ、使用時にランプを調光することにより、より多くの電気エネルギを節約することができる。多くの照明用途に、そのような調光条件下において優れた性能を有する高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプを用いることが望ましいとされる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５,９７３,４５３号明細書
【０００６】
【特許文献２】
米国特許第６,３００,７２９号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ランプ出力が規格出力の約５０％まで低減された調光条件下において、上述のセラミック材料から構成されたチャンバを有するアーク放電ハロゲン化金属ランプは、比較的強いＴｌ放射に起因して、緑色が強く発光することになる。その結果、このようなランプは、色調指数が大幅に低下した光を発することになる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、調光条件下であってもより高い効率およびより優れた色性能を有するアーク放電ハロゲン化金属ランプおよび照明システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるハロゲン化金属ランプは、放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第１の電極と、第２の電極とを有する放電チャンバであって、前記第１の電極と前記第２の電極とは対向している、放電チャンバと、前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも２種類のハロゲン化物（ただし、ハロゲン化セリウムを除く）とを含む、イオン化可能材料とを備え、前記管壁構造の直径をＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離をＬとすると、前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは実質的に直交しており、かつ、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たし、これにより上記目的を達成する。
【００１０】
前記管壁構造は多結晶アルミナから形成されていてもよい。
【００１１】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）であってもよい。
【００１２】
前記管壁構造は、前記第１の電極側に位置する第１の端部と前記第２の電極側に位置する第２の端部とを有しており、前記第１の端部および前記第２の端部は、先細りになっていてもよい。
【００１３】
前記放電チャンバは、前記第１の端部および前記第２の端部のうち少なくとも一方を覆う熱シールドをさらに備えてもよい。
【００１４】
前記希ガスは、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）からなる群から選択されるガスであってもよい。
【００１５】
前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは、７≦Ｌ／Ｄ≦９という関係を満たしてもよい。
【００１６】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、４ｍｇ／ｃｍ３以下であってもよい。
【００１８】
上記ハロゲン化金属ランプは、透明かつ球状のエンベロープと、前記エンベロープと結合する口金であって、前記エンベロープ内部へ延びる第１のアクセスワイヤと第２のアクセスワイヤとを有する、口金とをさらに備え、前記放電チャンバは前記エンベロープ内に配置されており、前記第１の電極は前記第１のアクセスワイヤと接続され、前記第２の電極は前記第２のアクセスワイヤと接続されていてもよい。
【００１９】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）であってもよい。
【００２０】
本発明によるハロゲン化金属ランプと、前記ハロゲン化金属ランプを動作させる動作回路とを含む照明システムは、前記ハロゲン化金属ランプが、放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第１の電極と、第２の電極とを有する放電チャンバであって、前記第１の電極と前記第２の電極とは対向している、放電チャンバと、前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも２種類のハロゲン化物（ただし、ハロゲン化セリウムを除く）とを含む、イオン化可能材料とを備え、前記管壁構造の直径をＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離をＬとすると、前記直径Ｄと前記電極間距離Ｌとは実質的に直交しており、かつ、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たしており、前記動作回路は、前記ハロゲン化金属ランプを始動させ放電させる電圧を前記ハロゲン化金属ランプに供給し、前記ハロゲン化金属ランプの動作出力を調整する電流を前記ハロゲン化金属ランプに供給するように構成されおり、これにより上記目的を達成する。
【００２１】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、４ｍｇ／ｃｍ３以下であってもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１を参照する。図１は、アーク放電ハロゲン化金属ランプ１０の部分断面図を示す。この図は、一部を切り取った球状ホウケイ酸ガラスエンベロープ１１が従来のエジソン型金属口金１２にはめ込まれた状態を示している。ガラスエンベロープ１１は、透明である。ニッケルまたは軟鋼で形成された引き込み電極ワイヤ（第１および第２のアクセスワイヤ）１４および１５が、口金１２内で２つの電気的に絶縁された電極金属部分のうちそれぞれ対応する電極金属部分から、ホウケイ酸ガラスフレア（エンベロープ長軸通過フレア）１６を通って平行に延びている。ホウケイ酸ガラスフレア１６は、口金１２の位置に配置され、エンベロープ１１の長軸方向の軸（図１の点線１０４）に沿ってエンベロープ１１の内部へと延びている。第１のアクセスワイヤ１４および第２のアクセスワイヤ１５は、まず、エンベロープ長軸通過フレア１６の一方の側に位置した状態から、エンベロープ長軸通過フレア１６に平行な方向に延びて、その一部がさらにエンベロープ１１の内側に配置される。エンベロープ１１の内側にある第１のアクセスワイヤ１４および第２のアクセスワイヤ１５の残りの部分の一部が、初めの方向とは異なる方向に鋭角に折り曲げられ、その後、折り曲げられた第１のアクセスワイヤ１４は、少しだけ延びて終端する。その結果、第１のアクセスワイヤ１４は、エンベロープ長軸１０４とほぼ交差する。
【００２４】
しかし、フレア１６を通ってエンベロープ１１の内側でエンベロープ長軸１０４から離れる方向に最初に曲げられた第２のアクセスワイヤ１５は、最初に曲げられた部分に続く部分がエンベロープ長軸１０４と実質的に平行な方向に延びるように、図１の１５ａにて再度曲げられる。その後、第２のアクセスワイヤ１５は、再度曲げられた部分に続く部分がエンベロープ長軸１０４と実質的に垂直な方向に延びるように、図１の１５ｂにて再度直角に曲げられる。第２のアクセスワイヤ１５は、エンベロープ１１が口金１２に嵌め込まれた端部と逆の端部の近傍において、エンベロープ長軸１０４とほぼ交差する。第２のアクセスワイヤ１５のエンベロープ長軸１０４と平行な部分は、ランプの動作時に、第２のアクセスワイヤ１５の表面から光電子が発生しないように、酸化アルミニウムセラミックチューブ１８内を通っている。また、第２のアクセスワイヤ１５のエンベロープ長軸１０４と平行な部分は、ガス不純物を補足する従来技術のゲッター１９を支持している。第２のアクセスワイヤ１５はさらに２ヵ所（図１の１５ｃおよび１５ｄ）で直角に曲げられる。第２のアクセスワイヤ１５の端部は、上述の第２のアクセスワイヤ１５が最初にエンベロープ長軸１０４と交差する部分の下に配置され、かつ、その交差する部分と平行に配置される。この残りの端部は、最終的には、口金１２と反対側のエンベロープ１１の端部でホウケイ酸ガラスディンプル２４につながれる。
【００２５】
図１は、可視光に対して半透明である多結晶アルミナ壁を有するシェル構造として囲まれた領域の周りに構成されたセラミックアーク放電チャンバ２０の１つの可能な構成の形を示す。チャンバ２０は、管壁構造２５と、１対の小さな内径／外径セラミック切頭円筒シェル部分２１ａおよび２１ｂ（またはチューブ２１ａおよび２１ｂとも呼ぶ）とを有する。チューブ２１ａおよび２１ｂは、管壁構造２５の２つの開口端部のそれぞれ対応する端部に焼き嵌めされている。
【００２６】
管壁構造２５は、チャンバ２０の端部間に直径の大きな切頭円筒シェル部分１０１と、チャンバ２０の各端部に極めて短い直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａおよび１０２ｂとを有する。管壁構造２５は、円錐シェル部分１０３ａおよび１０３ｂを有しており、これにより直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａおよび１０２ｂと直径の大きな切頭円筒シェル部分１０１とは連結されている。
【００２７】
なお、本明細書において、直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａと円錐シェル部分１０３ａとを合わせて第１の端部と呼ぶ。同様に、直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ｂと円錐シェル部分１０３ｂとを合わせて第２の端部と呼ぶ。第１の端部は、円錐シェル部分１０３ａから直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａへと先細りになっている。同様に、第２の端部は、円錐シェル部分１０３ｂから直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ｂへと先細りになっている。第１の端部と第２の端部とは対向している。第１の端部は、後述する第１の電極側に位置しており、第２の端部は、後述する第２の電極側に位置している。
【００２８】
チャンバ２０はまた、熱を遮断するように機能する第１の熱シールド（図示せず）および第２の熱シールド（図示せず）を備え得る。第１の熱シールドは、直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａと円錐シェル部分１０３ａとチューブ２１ａとのうち少なくとも１つを覆う。第１の熱シールドは、好ましくは、第１の端部（直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ａおよび円錐シェル部分１０３ａ）を覆う。同様に、第２の熱シールドは、直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ｂと円錐シェル部分１０３ｂとチューブ２１ｂとのうち少なくとも１つを覆う。第２の熱シールドは、好ましくは、第２の端部（直径の小さな切頭円筒シェル部分１０２ｂおよび円錐シェル部分１０３ｂ）を覆う。チャンバ２０は、第１の熱シールドおよび第２の熱シールドのうちいずれか一方のみを有していてもよい。
【００２９】
チャンバ電極配線ワイヤ２６ａおよび２６ｂは、ニオビウムから形成される。チャンバ電極配線ワイヤ２６ａおよび２６ｂは、それぞれチューブ２１ａおよび２１ｂから延びている。ワイヤ２６ａは、第１のアクセスワイヤ１４がエンベロープ長軸１０４と交差する、第１のアクセスワイヤ１４の端部まで達し、溶接によって第１のアクセスワイヤ１４に取り付けられている。ワイヤ２６ｂは、上述した第２のアクセスワイヤ１５がエンベロープ長軸１０４と交差する部分まで達し、溶接によってアクセスワイヤ１５に取り付けられている。この構成により、チャンバ２０は、第１のアクセスワイヤ１４および第２のアクセスワイヤ１５のこれらの溶接部分の間に配置且つ支持され、その長さ方向の軸がエンベロープ長軸１０４とほぼ一致する。さらに、電力は、第１のアクセスワイヤ１４を通ってチャンバ２０へと提供され得る。
【００３０】
図２は、図１のアーク放電チャンバ２０の断面図である。図２には、管壁構造２５とチューブ２１ａおよび２１ｂとによって規定される、管壁内部の放電領域２０１が示されている。図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、これらについての詳細な説明は省略する。
【００３１】
放電領域２０１には、イオン化可能材料が封入される。このようなイオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化物とを含む。希ガスは、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）からなる群から選択される。ハロゲン化物は、少なくともハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む。
【００３２】
チャンバ電極配線ワイヤ２６ａは、ニオビウムから形成されている。ワイヤ２６ａはまた、チューブ２１ａおよびガラスフリット２７ａの熱膨張特性と比較的近い熱膨張特性を有している。ワイヤ２６ａは、このガラスフリット２７ａによってチューブ２１ａの内表面に固定される（そして、ワイヤ２６ａがチューブ２１ａを通った状態で、ワイヤ２６ａの開口部を密閉して封止している）。しかし、ワイヤ２６ａは、動作時にチャンバ２０の放電領域２０１内に形成されたプラズマによって生じる化学腐食に耐えることができない。したがって、プラズマ内での動作に耐え得るモリブデン引き込みワイヤ２９ａの一端が、配線ワイヤ２６ａの一端に溶接によって接続され、引き込みワイヤ２９ａの他端はタングステン主電極軸３１ａの一端に溶接によって接続される。
【００３３】
さらに、タングステン電極コイル３２ａが、主電極軸３１ａの他端の先端部分に設けられ、溶接によって一体化される。このようにして、電極３３ａは、主電極軸３１ａおよび電極コイル３２ａによって構成される。電極３３ａはタングステンから形成され、ハロゲン化金属プラズマの化学腐食に対する比較的良好な耐性を有し、電子の良好な熱イオン放射を提供する。引き込みワイヤ２９ａは、電極３３ａをアーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内の所定の位置に配置するように機能する。配線ワイヤ２６ａの直径は、典型的には、０．９ｍｍである。主電極軸３１ａの直径は、典型的には、０．５ｍｍである。なお、本明細書において、配線ワイヤ２６ａと引き込みワイヤ２９ａと主電極軸３１ａとタングステン電極コイル３２ａとは、第１のアクセスワイヤ１４と接続して電力を供給するので、これら配線ワイヤ２６ａと引き込みワイヤ２９ａと主電極軸３１ａとタングステン電極コイル３２ａとは、第１の電極としても機能する。
【００３４】
同様に、図２において、チャンバ電極配線ワイヤ２６ｂは、ニオビウムから形成されている。ワイヤ２６ｂはまた、チューブ２１ｂおよびガラスフリット２７ｂの熱膨張特性と比較的近い熱膨張特性を有している。本実施の形態では、配線ワイヤ２６ａおよび２６ｂは、ニオビウムから形成されているが、これに限定されない。配線ワイヤ２６ａおよび２６ｂは、アルミナの熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する導電性サーメット等から形成されてもよい。チャンバ電極配線ワイヤ２６ｂは、ガラスフリット２７ｂによってチューブ２１ｂの内表面に固定されている（そして、ワイヤ２６ｂがチューブ２１ｂを通った状態で、ワイヤ２６ｂの開口部を密閉して封止している）。プラズマ内での動作に耐え得るモリブデン引き込みワイヤ２９ｂの一端は、配線ワイヤ２６ｂの一端に溶接によって接続され、引き込みワイヤ２９ｂの他端がタングステン主電極軸３１ｂの一端に溶接によって接続される。
【００３５】
タングステン電極コイル３２ｂが、主電極軸３１ｂの他端の先端部分に設けられ、溶接によって一体化される。このようにして、電極３３ｂが主電極軸３１ｂおよび電極コイル３２ｂによって構成される。引き込みワイヤ２９ｂは、電極３３ｂをアーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内の所定の位置に配置するように機能する。配線ワイヤ２６ｂの直径もまた、典型的には、０．９ｍｍである。主電極軸３１ｂの直径もまた、典型的には、０．５ｍｍである。なお、本明細書において、配線ワイヤ２６ｂと引き込みワイヤ２９ｂと主電極軸３１ｂとタングステン電極コイル３２ｂとは、第２のアクセスワイヤ１５と接続して電力を供給するので、これら配線ワイヤ２６ｂと引き込みワイヤ２９ｂと主電極軸３１ｂとタングステン電極コイル３２ｂとは、第２の電極としても機能する。
【００３６】
さらにランプの構造で考慮すべき点は、アークチャンバ２０の電極３３ａと３３ｂとの間の長さまたは距離「Ｌ」（電極間距離）、対、そのアークチャンバ電極間距離Ｌにわたる、アークチャンバ２０の管壁構造２５の有効直径「Ｄ」（あるいは有効半径）の比Ｌ／Ｄである。電極間距離Ｌと直径Ｄとは、実質的に直交している。本明細書において、「実質的に直交する」とは、電極間距離Ｌの方向と直径Ｄの方向とが完全に直交する場合に加えて、電極間距離Ｌの方向と直径Ｄの方向とが完全に直交しないものの、そのことに起因して発光特性の低下が通常のランプ設計において問題にならない程度であることをいう。この比は、チャンバ２０に含まれる活性材料の量、対、チャンバ２０の容積に対する所定の比の範囲内で、（放電領域２０１を形成する）チャンバ２０に含まれる総容積と共に、アークチャンバ２０の構成を選択する上で重要な要素である。このＬ対Ｄのアスペクト比は、アークチャンバ２０から放射される光の量、活性材料原子の励起状態の分布、材料輝線の広がり等に影響する。
【００３７】
さらに、アークチャンバ２０の有効直径Ｄが小さくなるにしたがって、アークチャンバ２０内にある放射金属の強い放射スペクトル線の自己吸収が減少する。したがって、図３から示されるように、アークチャンバ２０の有効直径Ｄの増加と共に自己吸収が増加すると、ランプ効率が低下する。長寿命のランプを得る場合、アークチャンバ２０の管壁負荷は、所定の最大値（例えば、セラミック製アーク放電チャンバを有する低ワット数ハロゲン化金属ランプの場合、約３０〜３５Ｗ／ｃｍ２）までに制限される必要がある。管壁負荷が高くなるほど、通常、活性材料塩とアークチャンバ２０の管壁およびフリット材料との化学反応がさらに深刻な問題となり、このようなランプから十分に有用な動作寿命を得るのは実質的に困難である。
【００３８】
電極間距離Ｌ、および、この電極間距離Ｌに対する有効直径Ｄ（または半径）を独立して選択することはできない。有効直径Ｄが小さい場合、電極間距離Ｌを長くして、管壁内面積を増大し、アークチャンバ２０の管壁負荷が増大するのを低減するか、または、なくす必要がある。管壁負荷を一定に維持する場合、電極間距離Ｌが長くれば有効直径Ｄ（または半径）は小さくなり得る。電極間距離Ｌ、対、有効直径Ｄ（または半径）の比を一定に維持する場合、許容可能な管壁負荷が大きくなるほど、アークチャンバ２０内におけるハロゲン化金属アーク放電による光放射の効率は、その効率が制限値に達するまで上昇することになる。
【００３９】
次に図４を参照する。図４は、本発明の典型的なランプについての、ランプ効率（ＬＰＷ）と、有効直径Ｄに対する電極間距離Ｌの比Ｌ／Ｄとの関係を示す。従来の高効率ランプにおけるランプ効率は、典型的には、９５ルーメン／ワット（ＬＰＷ）である。本発明のランプにおいて、電極間距離Ｌと直径ＤとがＬ／Ｄ≧２という関係を満たす場合に、従来のランプ効率と同等である９５ルーメン／ワット（ＬＰＷ）以上のランプ効率が得られた。さらに、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たす場合に、従来のランプ効率に比べて２０％以上高い効率が得られることが分かった。ランプ効率が従来に比べて２０％以上増加するので、発光性能を維持しつつ、従来の照明設計で用いられている照明の灯数を２０％低減することができる。
【００４０】
さらに好ましくは、電極間距離Ｌと直径Ｄとは、７≦Ｌ／Ｄ≦９という関係を満たす。この場合に、最も高いランプ効率が得られることが分かった。図４から、Ｌ／Ｄ＞９という関係を満たすと、ランプ効率が低下傾向にあることがわかる。しかしながら、電極間距離Ｌと直径Ｄとが９＜Ｌ／Ｄ≦２０という関係を満たしていれば、本発明のランプ効率は、従来のランプ効率（９５ＬＰＷ）よりも高いことが分かった。なお、電極間距離Ｌと直径ＤとがＬ／Ｄ＞２０という関係を満たすと、電極間距離Ｌが非常に大きくなり、通常の点灯回路を用いた放電の始動および放電の維持が困難となるか、または、直径Ｄが小さくなり、管壁における電子の消滅に起因して放電の維持が困難となる。したがって、電極間距離Ｌと直径Ｄとは、Ｌ／Ｄ＜２０という関係を満たすことが好ましい。
【００４１】
アーク放電ランプを特徴付ける変数を、正規化管壁負荷（ワット／有効直径）と呼ぶ。正規化管壁負荷は、管壁負荷の効果と放射トラップ現象の効果とを組み合わせて１つの尺度としたものである。図５は、正規化管壁負荷（ワット／有効直径（Ｗ／Ｄ））を変数とした、上述のアークチャンバ２０のランプ効率（ＬＰＷ）のグラフを示す。図５から分かるように、アークチャンバの管壁負荷がある最大値まで上昇するにつれて、ランプ効率も上昇し得る。その後、ランプ効率は、ほぼ飽和状態になる。このことは、管壁負荷をさらに増加しても、または、アークチャンバ２０の直径（すなわち、有効直径Ｄ）をさらに減少させても、もしくは、これらを組み合わせて行って、より大きな正規化管壁負荷を得たとしても、さらなる効率の上昇は得られないことを示す。図５に示される特性を有するアークチャンバでは、正規化管壁負荷の値が約３０〜４４ワット／ｍｍの場合に最適な効率が得られる。これらの値を超えると、ランプ効率は減少するかまたはそれ以上上昇せず、おそらく、ランプの動作寿命が減少することになる。
【００４２】
アークチャンバ２０を図１および図２の構成とは異なる別の幾何学的形状に構成してもよい。このような構成の一例を図６Ａ〜図６Ｇに示す。図１および図２ならびに図６Ａ〜図６Ｇに示すそれぞれの例において、アークチャンバの長軸に沿った断面図を示す。管壁内表面および管壁外表面はアークチャンバの長軸を回転軸とする回転体の表面であるが、ここでは必ずしも必要でないので図示しない。このような管壁内表面の有効直径Ｄは、電極間の（すなわち、電極間距離Ｌにわたる）断面図の内面積を求めて、この面積をＬで除算することにより求めることができる。他の種類の内表面は、その有効直径を求めるために、より煩雑な平均化手順を必要とする場合があり得る。
【００４３】
図６Ａは、管壁構造の断面が楕円形であるアークチャンバを示す。
【００４４】
図６Ｂは、管壁構造の両端が平坦となるように切断された、直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。
【００４５】
図６Ｃは、管壁構造の両端が半球であり、管壁構造の側面が凹状となる断面を有するアークチャンバを示す。
【００４６】
図６Ｄは、管壁構造の両端が半球となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。
【００４７】
図６Ｅは、管壁構造の両端が半球であり、管壁構造の側面が楕円形である断面を有するアークチャンバを示す。
【００４８】
図６Ｆは、管壁構造の両端の直径が小さく、かつ、平坦となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。図６Ｆでは、直径の小さな端部は、直円柱と端部との間で次第に先細りになった部分円錐によって、直円柱に接続されている。
【００４９】
図６Ｇは、管壁構造の両端の直径が大きく、かつ、平坦となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。図６Ｇでは、直径の大きな端部は、直円柱と端部との間で直円柱へと先細りになった逆部分円錐によって、直円柱に接続されている。さらに別の多くの構成が可能である。各構成は、それぞれ異なる理由から望ましい形態とされる。従って、各構成はそれぞれ利点および欠点を有する。つまり、特定の活性材料および他のランプ特性を考慮した場合には、多くの構成のうちある所定のアークチャンバの構成が、他よりも多くの利点を有することになる。図６Ａ〜図６Ｆに示すいずれのアークチャンバ構成においても、放電領域に提供される、本発明によるイオン化可能材料を用い、かつ、電極間距離Ｌと直径Ｄとが上述の関係（すなわち、Ｌ／Ｄ＞４）を満たす場合に、従来に比べて高いランプ効率を有するアーク放電ハロゲン化金属ランプが得られる。
【００５０】
次に、図１および図２に示した構成における本発明のハロゲン化金属ランプの具体的な構成を説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１において、アーク放電チャンバ２０は、多結晶アルミナから形成されており、チャンバ２０の放電領域２０１内に約３６ｍｍのキャビティ長を有する。電極３３ａと電極３３ｂとの間の管壁構造２５の有効直径Ｄは約４ｍｍである。チャンバ２０の放電領域２０１内の電極３３ａと電極３３ｂとの間の電極間距離Ｌは、約３２ｍｍであり、同じ値のアーク長が得られる。ランプの規格出力は、公称１５０Ｗである。アーク放電チャンバ２０における放電領域２０１内に提供される活性材料の量は、Ｈｇが０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）およびヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が１０〜１５ｍｇであり、ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比の範囲は１：３．５〜１：１０．５であった。さらに、室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、イグニッションガスとしてキセノン（Ｘｅ）ガスを放電領域２０１内に提供した。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２において、別のハロゲン化金属（ヨウ化セリウム（ＣｅＩ３））を加え、構成は同じだが電極間距離Ｌが短くなり、有効直径Ｄが大きくなったアークチャンバを用いる。この実施の形態２において、アーク放電チャンバ２０内の放電領域２０１のキャビティ長は約２８ｍｍである。電極３３ａと電極３３ｂとの間の管壁構造２５の有効直径Ｄは約５ｍｍである。チャンバ２０内の電極３３ａと電極３３ｂとの間の電極間距離Ｌは、約２４ｍｍであり、同じ値のアーク長が得られる。ここでもランプの規格出力は１５０Ｗである。アーク放電チャンバ２０における放電領域２０１内に提供される活性材料の量は、Ｈｇが２．２ｍｇ、ハロゲン化金属であるＰｒＩ３、ＣｅＩ３およびＮａＩが１５ｍｇであり、ＰｒＩ３：ＣｅＩ３：ＮａＩのモル比は０．５：１：１５．７５、０．８８：１：１９．６９、または２：１：３１．５であった。ここでも、室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、イグニッションガスとしてＸｅガスを放電領域２０１内に提供した。
【００５３】
実施の形態１および２では、イグニッションガスとしてＸｅを採用したが、これに限定されない。イグニッションガスは、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）からなる群から選択されるガスである。
【００５４】
図７は、実施の形態１に基づく、または、実施の形態１と同様の、典型的なＰｒＩ３／ＮａＩ活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のＣＣＴ（Ｋ）の変化とランプ出力ワット数（Ｗ）の変化との関係を示す。凡例の□は、ＰｒＩ３およびＮａＩが合わせて１０ｍｇであり、ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比が１：３．５のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。凡例の○は、ＰｒＩ３およびＮａＩが合わせて１０ｍｇであり、ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比が１：７のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。凡例の△は、ＰｒＩ３およびＮａＩが合わせて１０ｍｇであり、ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比が１：１０．５のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。ランプを流れる電流を制限することによってランプ出力ワット数（Ｗ）を規格出力１００％（１５０Ｗ）から減少させると、対応するＣＣＴ（Ｋ）の値が減少する。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力１００％から（１５０Ｗ）５０％（７５Ｗ）まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるＣＣＴ値の変化も、既存のランプにおけるＣＣＴ値の変化と比較してはるかに小さい。
【００５５】
図８は、実施の形態１に基づく、または、実施の形態１と同様の、典型的なＰｒＩ３／ＮａＩ活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のランプ効率（ＬＰＷ）の変化とランプ出力ワット数（Ｗ）の変化との関係を示す。ランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって、ランプ出力ワット数を規格出力１００％（１５０Ｗ）から減少させると、ランプ出力ワット数の減少に応じてランプ効率が低下する。ここでも、図７と同じアーク放電ハロゲン化金属ランプを用いている。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力１００％（１５０Ｗ）から５０％（７５Ｗ）まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるランプ効率の変化も、既存のランプにおけるランプ効率の変化と実質的に同じであった。
【００５６】
図９は、第１の実施の形態に基づく、または、第１の実施の形態と同様の、典型的なＰｒＩ３／ＮａＩ活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のランプＣＲＩの変化とランプ出力ワット数（Ｗ）の変化との関係を示す。ランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって、ランプ出力ワット数を規格出力１００％（１５０Ｗ）から減少させると、ランプ出力ワット数の減少に応じてランプＣＲＩが減少する。ここでも、図７と同じアーク放電ハロゲン化金属ランプを用いている。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力１００％（１５０Ｗ）から５０％（７５Ｗ）まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるランプＣＲＩの変化も、既存のランプにおけるランプＣＲＩの変化と比較してはるかに小さかった。
【００５７】
図１０は、本発明の典型的なランプの、ランプ効率と、アークチャンバにおいて使用される活性材料が含まれる領域の単位容積あたりの水銀封入量との関係を示す。特定のランプ電圧で動作するランプの場合、上述の実施の形態１において使用されるチャンバのように細く、かつ、長いアークチャンバで用いられる単位容積あたりの水銀封入量は比較的低く、上述の実施の形態２において使用されるチャンバのように太く、かつ、短いアークチャンバで用いられる単位チャンバ容積あたりの水銀ド封入量は、比較的高い。活性材料として、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを用いた場合、単位容積あたりの水銀封入量が低いランプにおいて、比較的高いランプ効率が得られた。
【００５８】
本発明のランプにおいて、単位容積あたりの水銀封入量（ｍｇ／ｃｍ３）が、約１６ｍｇ／ｃｍ３以下である場合に、従来のランプ効率と同等である９５ルーメン／ワット（ＬＰＷ）以上のランプ効率が得られた。さらに、単位容積あたりの水銀封入量（ｍｇ／ｃｍ３）が、約４ｍｇ／ｃｍ３以下である場合に、従来のランプ効率に比べて、２０％以上高い効率が得られることが分かった。本発明のランプのランプ効率が従来に比べて２０％以上増加するので、発光性能を維持しつつ、従来の照明設計で用いられている照明の灯数を２０％低減することができる。
【００５９】
次に、実施の形態１および２とは異なるさらなる実施例１〜５および参考例６〜８を説明する。実施例１〜５および参考例６〜８について、規格出力１００％における種々の光特性の測定結果を示す。実施例１〜５については、規格出力１００％および５０％のそれぞれにおける種々の光特性の測定結果を示す。このような調光は、実施例１〜５のランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって行った。
【００６０】
【実施例】
（実施例１）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるＮａＩおよびＰｒＩ３を合計１５ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比は１：３．５とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．４５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約１．１（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は３２ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは４ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６１】
（実施例２）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるＮａＩおよびＰｒＩ３を合計１０ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比は１：３．５とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．４５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約１．１（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は３２ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは４ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６２】
（実施例３）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるＮａＩおよびＰｒＩ３を合計１０ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比は１：７とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．４５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約１．１（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は３２ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは４ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６３】
（実施例４）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるＮａＩおよびＰｒＩ３を合計１２．５ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比は１：７とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．４５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約１．１（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は３２ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは４ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６４】
（実施例５）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを０．５ｍｇ、ハロゲン化金属であるＮａＩおよびＰｒＩ３を合計１０ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＮａＩのモル比は１：１０とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．４５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約１．１（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は３２ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは４ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の定結果を表１に示す。
【００６５】
（参考例６）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを２．２ｍｇ、ハロゲン化金属であるＰｒＩ３、ＣｅＩ３、およびＮａＩを合計１５ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＣｅＩ３：ＮａＩのモル比は０．５：１：１０．５とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．５５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、４（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は２４ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは６ｍｍであった。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１．３Ｗ／ｃｍ２である。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６６】
（参考例７）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを２．２ｍｇ、ハロゲン化金属であるＰｒＩ３、ＣｅＩ３、およびＮａＩを合計１５ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＣｅＩ３：ＮａＩのモル比は０．８：１：１９．６９とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．５５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、４（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）は２４ｍｍであった。管壁構造２５の有効直径Ｄは６ｍｍである。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１．３Ｗ／ｃｍ２であった。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６７】
（参考例８）
アーク放電チャンバ２０の放電領域２０１内に、活性材料として、Ｈｇを２．２ｍｇ、ハロゲン化金属であるＰｒＩ３、ＣｅＩ３、およびＮａＩを合計１５ｍｇ提供した。ＰｒＩ３：ＣｅＩ３：ＮａＩのモル比は２：１：３１．５とした。室温、約３３０ｍｂａｒの圧力で、Ｘｅガスを放電領域２０１内に提供した。放電チャンバ２０の容積は０．５５ｃｍ３であり、単位容積あたりの水銀封入量は、４（ｍｇ／ｃｍ３）であった。電極３３ａと３３ｂとの間のアーク長（電極間距離Ｌ）が２４ｍｍである。管壁構造２５の有効直径Ｄは６ｍｍである。１５０Ｗにおける、管壁負荷は３１．３Ｗ／ｃｍ２である。ランプの光特性の測定結果を表１に示す。
【００６８】
表１：実施例１〜５のランプを規格出力１００％および５０％で動作させた場合の光特性の測定結果、および、参考例６〜８のランプを規格出力１００％で動作させた場合の光特性の測定結果
【００６９】
【表１】
0004065789.tif 000002
上記実施例１〜５、参考例６のランプの規格出力１００％（１５０Ｗ）から半分（７５Ｗ）に低減した際、発光される光は緑の色相を含まず実質的に白色のままであった。そのような色は、一般の照明用途に十分適用可能であり、上記の調光条件下において色または色相の変化を識別することは実質的に不可能であった。したがって、本発明のランプは、調光範囲内においても同じＣＣＴが維持され、色相の点で実質的に一定である。さらに、本発明のランプは、規格出力１００％において、従来の標準的なランプのランプ効率に比べて、より高いランプ効率を有する。
【００７０】
なお、実施の形態１および２、ならびに、実施例１〜５、参考例６〜８では、ランプの規格出力が公称１５０Ｗである例についてのみ説明してきた。しかしながら、本発明は、ランプの規格出力は１５０Ｗに限定されない。他の規格出力においても、チャンバ構成（チャンバ形状、電極間距離Ｌ、有効直径Ｄ、イオン化可能材料のモル比等）を変更するだけで、同様の効果を得ることができる。例えば、規格出力が７０Ｗ〜４００Ｗの範囲においては、放電領域内のＰｒＩ３の量は、好ましくは、０．５ｍｇ／ｃｍ３〜５０ｍｇ／ｃｍ３の範囲である。ＰｒＩ３の量が０．５ｍｇ／ｃｍ３より小さい場合、Ｐｒの発光への寄与が小さくなり、その結果、所望の効率が得られなくなる。ＰｒＩ３の量が５０ｍｇ／ｃｍ３より大きい場合、発光色として白色が得られにくくなるとともに、放電が不安定になる。
【００７１】
図１１は、本発明のランプにおける電子安定器回路４０のブロック図である。電子安定器回路４０は、ランプ動作時のランプ出力（動作出力）を変化させ、ランプを調光させる。例えば、電子安定器回路４０は、ランプ出力を１００％から５０％に低減し得る。電子安定器回路４０は、電源４７に接続される。電源４７は、６０ヘルツＡＣ電源であり得る。電源４７は、固定電圧において６０Ｈｚの交流電流を電子安定器回路４０に供給する。
【００７２】
電子安定器回路４０は、電源４７に接続された力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１と、電力調整回路部（降圧チョッパ部）４２と、フルブリッジ回路部（フルブリッジインバータ）４３と、イグナイタ４４と、調光制御回路部４６とを備える。
【００７３】
力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１は、電源４７から電力を受け取る。力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１は、ライン電圧と同相の単一周波電流を維持しつつ、極性が交互に変化するライン電圧を、ピークライン電圧よりもかなり大きな値の一定の極性の電圧に変換する。なお、力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１は、この間の電磁発光を制限する。
【００７４】
電力調整回路部（または降圧チョッパ部）４２は、力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１から単一周波電流と一定の極性の電圧とを受け取る。電力調整回路部４２は、調整された一定の極性の電圧および電流を生成し、出力する。このような調整は、電力調整回路部４２に接続された調光制御回路部４６が行う。調光制御回路部４６は、内部に設定されている基準値を用いて、受け取った電圧値を所定の電圧値へと調整する。電力調整回路部４２はまた、ランプ動作の始動時には１００％の電圧を出力し、アーク放電を行う。
【００７５】
フルブリッジ回路部（フルブリッジインバータ）４３は、電力調整回路部４２から出力された一定の電圧の波形を低周波数の方形波に変換する。
【００７６】
イグナイタ４４は、４ｋＶの始動電圧パルスを生成する。その後、イグナイタ４４は、フルブリッジインバータ４３から出力された低周波数の方形波電圧をイグナイタ４４に接続されたランプ４５に供給し、ランプ４５をアーク放電させる。
【００７７】
図１２は、図１１の電子安定器回路４０の回路図を示す。図１１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、これらについての詳細な説明は省略する。力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部４１とフルブリッジインバータ４３とは従来と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００７８】
電力調整回路部４２は、ランプ４５に流れる電流を検出するための抵抗Ｒｃを備える。
【００７９】
調光制御回路部４６は、増幅部１２０２と、比較部１２０４と、駆動回路１２０６とを備える。調光制御回路４６は、抵抗Ｒｃを流れる電流をモニタし、検出された電流を電圧に変換する。変換された電圧をフィードバック信号１２０１と呼ぶ。
【００８０】
増幅部１２０２は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、基準電圧Ｖｒｅｆと、増幅器１２０３とを備える。フィードバック信号１２０１は、抵抗Ｒ１を介して誤差増幅器１２０３に入力される。誤差増幅器１２０３は、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２とに基づいて、フィードバック信号１２０１を増幅させる。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させることによって、ランプに流れる電流を所望の値に設定することができる。これにより、ランプ出力を変化させ、ランプの調光を達成することができる。
【００８１】
比較部１２０４は比較器１２０５を備える。増幅したフィードバック信号１２０１が、比較器１２０５に入力される。比較器１２０５は、フィードバック信号１２０１と、鋸波とを比較し、電力調整回路部４２のスイッチ１２０７をスイッチングするためのスイッチングパルス信号を生成する。
【００８２】
駆動回路１２０６は、スイッチングパルス信号を所定の電圧レベルに調整し、調整されたスイッチングパルス信号をスイッチ１２０７に出力する。スイッチングパルス信号によって、電力調整回路部４２のオン／オフが制御され、所望の値に設定された電流をランプに提供する。
【００８３】
なお、ランプを動作させるために用いられる電子安定器回路４０は、図１１および図１２の構成に限定されない。電子安定器回路４０は、ランプに供給される電流を制御することによって、ランプ出力（動作出力）を変更可能な構成であれば、任意であり得る。
【００８４】
好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸れることなく、形態の変更を為し得ることを理解する。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によるハロゲン化金属ランプは、管壁構造と、第１の電極と、第２の電極とを有する放電チャンバと、放電チャンバ内に封入されるイオン化可能材料とを含む。イオン化可能材料はハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも２種類のハロゲン化物（ただし、ハロゲン化セリウムを除く）を含み、かつ、管壁構造の直径をＤとし、第１の電極と第２の電極との間の電極間距離をＬとすると、直径Ｄと電極間距離Ｌとは実質的に直交しており、かつ、Ｌ／Ｄ＞４という関係を満たすので、従来のランプ効率に比べて高いランプ効率が得られる。さらに、上述の条件を満たすことにより、調光条件下であっても、高いランプ効率および良好な色性能が維持され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックアーク放電チャンバの構成を内部に有する本発明のアーク放電ハロゲン化金属ランプの側面図（部分的に断面図）
【図２】図１のアーク放電チャンバの拡大した断面図
【図３】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率（ＬＰＷ）と放電チャンバの有効直径との関係を示す図
【図４】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率（ＬＰＷ）と、アーク放電チャンバ電極間長さ対有効直径の比との関係を示す図
【図５】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率（ＬＰＷ）と、アーク放電出力対有効直径の比との関係を示す図
【図６Ａ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｂ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｃ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｄ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｅ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｆ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図６Ｇ】図１のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図７】１５０Ｗから７５Ｗまで調光した場合の、活性材料としてＰｒＩ３およびＮａＩを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについての補正済み色温度（ＣＣＴ）の変化を示す図
【図８】１５０Ｗから７５Ｗまで調光した場合の、活性材料としてＰｒＩ３およびＮａＩを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについてのランプ効率（ＬＰＷ）の変化を示す図
【図９】１５０Ｗから７５Ｗまで調光した場合の、活性材料としてＰｒＩ３およびＮａＩを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについての色調指数（ＣＲＩ）の変化を示す図
【図１０】本発明の典型的なランプについて、ランプ効率（ＬＰＷ）と単位放電チャンバ容積あたりの水銀封入量との関係を示す図
【図１１】本発明のランプにおける電子安定器回路のブロック図
【図１２】図１１の電子安定器回路の回路図
【符号の説明】
１０  アーク放電ハロゲン化金属ランプ
１１  球状ホウケイ酸ガラスエンベロープ
１２  エジソン型金属口金
１４、１５  引き込み電極ワイヤ（アクセスワイヤ）
１８  酸化アルミニウムセラミックチューブ
１９  ゲッター
２０  セラミックアーク放電チャンバ
２１ａ、２１ｂ  内径／外径セラミック切頭円筒シェル部分（チューブ）
２５  管壁構造
２６ａ、２６ｂ  チャンバ電極配線ワイヤ
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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