(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電極を具備した透光性材料からなる発光管の内部に始動用希ガス、水銀、ハロゲン化テルビウム（ＴｂＸ３）、ハロゲン化タリウム（ＴｌＸ）およびハロゲン化セシウム（ＣｓＸ）が封入され、かつハロゲン化ジスブロシウム（ＤｙＸ３）、ハロゲン化ホルミウム（ＨｏＸ３）、ハロゲン化エルビウム（ＥｒＸ３）、ハロゲン化ツリウム（ＴｍＸ３）の少なくとも１種が封入され、色温度が５７００〜７１００Ｋの範囲内にあるとともに、前記封入される物質の封入量が、モル数で前記Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍの総量をＡとしたときに、Ａに対するＴｂのモル比が０．１５〜０．２５、Ａに対するＴｌのモル比が０．１５〜０．４、Ａに対するＣｓのモル比が０．５〜０．８、の関係を満たすことを特徴とするセラミック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、セラミックメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタルハライドランプの発光管材質には石英ガラスが使用されてきたが、近年になって発光管材質に透光性セラミックを使用したセラミックメタルハライドランプが実用化されてきた。メタルハライドランプの場合、発光管材質が石英ガラスであると、点灯中に石英ガラスと発光物質であるメタルハライドが徐々に反応し、寿命特性を悪化する原因を作る。しかし発光管材質が透光性セラミックの場合、発光物質であるメタルハライドとは反応しにくい為、石英ガラス製発光管より寿命特性が良くなり、また発光管をコンパクトにできるのでランプ効率、演色性が良いランプを作ることができる可能性がある。このような理由から近年、発光管材質に透光性セラミックを使用したランプが実用化されてきた。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプは既に白色、温白色の色温度系列で製品化がされており、従来石英製に比べて高効率、長寿命という点から市場の評価は良い。その為、市場からは、昼白色、昼光色の色温度系列のランプも要望されている。その市場からの要望に対して、我々は昼光色のランプの検討を行った。従来の発光管が石英ガラスのタイプでは、昼光色の発光をする封入物質の組合せとしては、Dy−Nd−Cs−I系の組合せが代表的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−０３２１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
予備試験においてこの封入物を実際にセラミック製発光管に封入しランプ化して点灯すると、垂直点灯では問題なく点灯できたが水平点灯では高い確率で発光管が破損する現象が発生した。これは水平点灯で点灯すると放電アークが上方へ湾曲しやすくなり、特に放電アークの温度が高い封入物系では発光管上部の急激な温度上昇により破損したと考えられる。
【０００６】
実際、破損したのはランプを点灯させてから２分程度で発生しており、ちょうどDy、Ndが発光しだす時間帯である。この封入物系、特にNdを添加するとアーク温度は上昇する傾向にあり、Ndの添加が発光管の破損に大きく影響していることが考えられる。
【０００７】
その対策としてアーク温度を低下させる物質（Tl、In）を添加してその効果を調査した。その結果、Tl及びInを添加したDy−Nd−Cs−Tl−In−I系封入物では、水平点灯時のランプの破損は無くなりはしたが、発光管上部がアークの熱の為白濁化し、光束維持率は良い結果が得られなかった。
【０００８】
そこで我々は昼光色の色合いを出す他の封入物系の検討を行った。本発明の課題は、透光性セラミック発光管を用いても発光管の破損や寿命特性の悪化等の不具合が無く、長寿命の昼光色の色合いを持つセラミックメタルハライドランプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のセラミックメタルハライドランプは、両端に電極を具備した透光性材料からなる発光管の内部に始動用希ガス、水銀、ハロゲン化テルビウム（ＴｂＸ３）、ハロゲン化タリウム（ＴｌＸ）およびハロゲン化セシウム（ＣｓＸ）が封入され、かつハロゲン化ジスブロシウム（ＤｙＸ３）、ハロゲン化ホルミウム（ＨｏＸ３）、ハロゲン化エルビウム（ＥｒＸ３）、ハロゲン化ツリウム（ＴｍＸ３）の少なくとも１種が封入され、色温度が５７００〜７１００Ｋの範囲内にあるとともに、前記封入される物質の封入量が、モル数で前記Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍの総量をＡとしたときに、Ａに対するＴｂのモル比が０．１５〜０．２５、Ａに対するＴｌのモル比が０．１５〜０．４、Ａに対するＣｓのモル比が０．５〜０．８、の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、水平点灯した場合であっても発光管の破裂を抑制でき、光束維持率に優れた長寿命な色温度５７００〜７１００Ｋの昼光色のセラミックメタルハライドランプとすることができる。
【００１２】
前記ハロゲン化物としては、ヨウ化物あるいは臭化物が好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態により本発明について詳細に説明する。
図１は発光管の概略構成断面図である。透光性セラミック管（アルミナ）からなる発光管１０は中央部の本管１１とその両端に取り付けられた細管１２とから構成されている。細径部１３と細管１２とはアルミナ製のディスク１４を介して気密的に接合されており、細管１２の発光管外方端部における内部には電極極芯１５に接続した第１の金属からなる電気導入体１６と第２の金属からなる電気導入体１７及びセラミックスリーブ１８が封着ガラス１９により気密的に固定されている。電極極芯には第１コイル２０と第２コイル２１が巻き付けてある。発光管内には始動用希ガスと水銀、DyI3、TbI3、CsI、TlIが封入されている。前記発光管は図示しない支持部材により硬質ガラス製の外球に内蔵されている。
【００１４】
封入物の選択は昼光色の色合いを出すために単体では約10000Kと高い色温度の発光をもつTbと、高演色性を持たせるためのDyを中心としたDy−Tb−Tl−Cs−I系封入物で構成した。
【００１５】
まず、我々は昼光色の色合いを出し、かつ高演色、高効率となる封入物の比率を調査するために、希土類金属ハロゲン化物であるDyI3とTbI3の合計をA（単位mol）とし、TbI3／A＝0〜0.5（mol比）、TlI／A＝0〜1.0（mol比）、CsI／A＝0.3〜1.0（mol比）と変化させた試作を行った。試験は内径18.5mm、アーク長27mmの発光管を使用した定格電力400Wのランプで行った。また、前記封入物は、合計で１００μｍｏｌとした。
【００１６】
CsIは従来から放電アークを安定化させる効果があることが分かっており、まず放電アークが安定するCsI／Aの範囲を調査したところ、CsI／A＜0.5になるとアークの揺れや湾曲が発生する可能性が高いことが判明した。
【００１７】
次にCsI／A＝0.5でTbI3／Aを変化させて昼光色の色合いとなる範囲を調査した。その時のTlI／Aは0.15に設定した。その結果を図２に示す。図２より昼光色になるのはTbI3／A＝0.15〜0.4ことが分かる。
【００１８】
CsI／Aの上限を決める要因として、ランプ効率がある。既に製品化されている石英製発光管を用いた昼光色のランプよりも効率が高くなければセラミック発光管を用いる利点がなく、効率80lm/W以上は必要と考えられる。TbI3／A＝0.15〜0.4の範囲でCsI／Aを変化させて特性を調査した。その時のTlI／Aは0.15に設定した。その結果を図３、図４に示す。図３、図４より昼光色の色温度と効率80lm/W以上という条件を満たすのは、TbI3／A＝0.15〜0.25でCsI／A＝0.5〜0.8の範囲が望ましいことが分かる。
【００１９】
次にTbI3／A＝0.15〜0.25、CsI／A＝0.5〜0.8の範囲でTlI／Aを0〜1.0まで変化させたところ、TlI／Aが高くなるほどランプ効率が上昇した。また色温度については大きな変化は見られなかったが、色合いがTlI／Aが高くなるほど緑っぽく感じられるようになる。逆にTlI／A＝0では赤っぽく感じられ、良好な昼光色の色合いを得るにはTlI／A＝0.15〜0.4の範囲が良いことが判明した。
【００２０】
なおDyI3の替わりにHoI3、ErI3、TmI3を単体又は複合で使用しても同様の結果が得られた。さらに沃化物の替わりに臭化物、沃化物と臭化物の混合にしても同様の結果が得られた。
【００２１】
上記の試験結果より、封入物の比率は以下の範囲内にすれば良いことが分かる。
TbX3、DyX3、HoX3、ErX3、TmX3  の総量：A
TbX3／A  =  0.15〜0.25（mol比）
TlX ／A  =  0.15〜0.4（mol比）
CsX ／A  =  0.5〜0.8（mol比）
また上記範囲内で作成したランプを水平及び垂直点灯で寿命試験したところ、破損や寿命特性の悪化等不具合は全く無く、良好な特性が得られた。
【００２２】
寿命試験結果を図５に示す。なおこの寿命特性は石英製発光管を使用したときよりも、光束維持率が大幅に改善されており、長寿命のランプと言える。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば透光性セラミック発光管を用いても発光管の破損や寿命特性の悪化等の不具合がなく、長寿命の昼光色の色合いを持つセラミックメタルハライドランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック製発光管の概略構成断面図。
【図２】TbI3／A変化時の色温度変化を示す図。
【図３】CsI／A変化時の色温度変化を示す図。
【図４】CsI／A変化時の効率変化を示す図。
【図５】寿命試験結果を示す図。
【符号の説明】
１０  発光管
１１  本管
１２  細管
１４  ディスク
１５  電極極芯
１６  電気導入体
１７  電気導入体
１８  セラミックスリープ
１９  封着ガラス
２０  第１コイル
２１  第２コイル
【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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