(57)【要約】【課題】照明器具にランプをセットして照明したときの照射面の明るさの均整度やグレアの発生を放電ランプ自体に防止することを課題とする。【解決手段】発光部の肉厚が略均一なセラミック発光管と半球状の先端形状である石英外管１を備えた放電ランプにおいて、ランプの電極間を結ぶ方向におけるランプ中心軸を含む平面内で外管の外径が小さくなり始める点と発光管の電極間の中心を結ぶ直線とランプ中心軸のなす角度が２５°から３３°であることを特徴とするメタルハライドランプとする。【選択図】図５
2009004320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部の肉厚が略均一なセラミック製発光管と半球状の先端形状である石英外管を備えた放電ランプにおいて、ランプの電極間を結ぶ方向におけるランプの中心軸を含む平面内で外管の外径が小さくなり始める点と発光管の電極間の中心とを結ぶ直線とランプ中心軸とのなす角度が２５°から３３°であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポットライト器具等に用いられる、内部にセラミック放電管を備え、1重の外球である放電灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部にセラミック製発光管を備え、外球が一重の石英製であるメタルハライドランプは、スポットライト器具と組み合わせて、商業施設等の商品展示や壁面を照らしたり、間接照明として、雰囲気作りに役立てられている。
セラミック製発光管は一般的には、円筒形の本管部とその両端に電極へ電流を供給する電流導入体が挿通されて、端部で気密にシールされた細管を備えている。本管部の円筒と細管はそれらの部材を接合するリング状のディスク部を備えている。例えば、ディスク部とは、特許文献１の図１における「セラミックキャップ２ａ」をさす。また、前記ディスクを省略するような構造である両側の細管と本管部が一体成型された、いわゆる１ピース形の発光管も実現されている。このタイプの発光管は比較的肉厚の大きなディスクがないので、発光管の電極間で発生する放電アークから放射される光が発光管軸方向の電極外側の管壁からも放出されるので、発光管全体の発光効率がディスクを備えた発光管よりも高い。
【０００３】
石英外管内は発光管の動作温度を保つために、真空にして、断熱していることがほとんどである。そのために、外管先端部（トップ部と呼ぶ）には排気管が備えられている。また、発光管への電流の供給と発光管の保持はニオブやモリブデン製の金属線を曲げ加工した1対の支柱によっている。発光管の外部リードと支柱はそれぞれ溶接により接続される。外管のトップ側と反対側は1対の支柱と溶接されたモリブデン製金属箔が平行に置かれ、その部分をピンチシールしている。例えば、Ｇ８．５と呼ばれる口金は石英管のピンチによって断面形状がH形に成型されて、口金部を形成している。該モリブデン箔の外側方向にはモリブデン製のピンが溶接されており、ランプはソケットの給電金具にこのピンを挿入することで固定される。
【０００４】
発光管形状が１ピース形発光管を内部に備えた石英製1重外球の放電ランプはスポットライト器具に入れ、壁面を照射すると、照射面に明るいリング状の帯が発生しやすく、多くのデザイナーにとって、デザイン意図に相容れないものとなることがわかった。
照明器具にランプをセットして照明したときの照射面の明るさの均整度やグレアの防止策としては、金属製のキャップをランプのトップ部に被せるようにして、照明器具の反射鏡では制御できない光を遮光する工夫が照明器具でおこなわれている。
【０００５】
しかし、ランプのトップ部にキャップを設けることはランプ内部の発光管の動作温度を高める効果があり、発光管材料と内部に封入したメタルハライドの反応が進行しやすくなり、ランプ光色の変化や発光管の腐食によるクラックが発生しやすくなる。
また、ランプトップ側にキャップを設けて遮光することは、せっかく発生した光を消滅させることであり、省エネルギーの観点からは非常に非効率な手段である。
【特許文献１】特開２０００−１０６１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
照明器具にランプをセットして照明したときの照射面の明るさの均整度やグレアの防止策を器具として設けるのではなく、放電ランプ自体に防止策を設けることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発光部の肉厚が略均一なセラミック製発光管と半球状の先端形状である石英外管を備えた放電ランプにおいて、ランプの電極間を結ぶ方向におけるランプの中心軸を含む平面内で外管の外径が小さくなり始める点と発光管の電極間の中心とを結ぶ直線とランプ中心軸とのなす角度が２５°から３３°であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、照明器具側において遮光手段をとらずに、ランプ単体での工夫によって、照射面の明るさの均整度を悪化させるリング状の光の帯の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の７０Wのランプの実施例を示す、石英製1重外管と内部のアルミナセラミック製１ピース発光管を備えた、２ピンG１２口金形ランプの縦断面図である。
石英外管１の中に1ピース発光管４の中心が口金８の基準部より５６ｍｍの位置に、長支柱２および短支柱５によって固定されている。長支柱２には、他に石英外管１内部のガスを吸収するためのゲッター３が固定されている。
石英外管１は先端部が外側の半径が９．５ｍｍの半球殻状の管で、半球殻の中心は管全体の中心軸上にあり、該半球殻の頭頂部には石英製の排気管が溶融接合している。
また、この石英外管１の外径はφ１９ｍｍであり肉厚は１．２ｍｍとなっている。外管径が小さくなり始める点をＢ点としてこの点と発光管の電極間の中心を結ぶ直線とランプ中心軸のなす角は２５°であった。
発光管中心を通りランプ軸に垂直な平面からの高さＬ１は１９mmであった。
【実施例１】
【００１０】
次に、実験例を実験結果に基づいて説明する。
（実験１）
発光管の２種類と外管２種類の実験ランプをスポットライトに入れて、点灯させ、ランプ軸と垂直面を照射したときに、リング状の明るい帯が現れたかどうかを調べた。
ランプの中心軸において、口金からランプトップの方向を0度として、該中心軸の延長線上のランプから一定距離の位置に光度を測定するセンサーを設ける。
口金中心をとおり、ランプ軸を含む平面の法線をｚ軸として、ｚ軸を中心にランプを回転させて、ランプの中心軸を５度毎に振り、上記光度測定センサーの読み値をしたプロット図（鉛直面配光）を図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す。
図２（ａ）は外管のトップ部形状が角形で、発光管の本管部形状が円筒形のディスクをもったタイプである。
図２（ｂ）は外管のトップ部形状が丸形で、発光管の本管部形状が円筒形のディスクをもったタイプである。
図２（ｃ）は外管のトップ部形状が角形で、発光管の本管部形状が球状の１ピースタイプである。
図２（ｄ）は外管のトップ部形状が丸形で、発光管の本管部形状が球状の１ピースタイプである。
【００１１】
図３（ｂ）に輝度分布を測定する装置によって、リングが発生するランプをスポットライト器具にいれて点灯し、壁面を照射したときに発生するリング状の明るい帯の輝度分布例を示す。
図３（ａ）はリングが発生しなかったときの輝度分布である。
表１に示した結果のように、形状が円筒形で、ディスクをもった発光管では外管のトップ側形状にかかわらず、リング状の明るい帯は発生しないことがわかった。
（表１）
2009004320.tif 000003
【実施例２】
【００１２】
（実験２）
次に、筆者らは、なぜ上記のようなリングが発生するかをしらべた。まず、最もリングが発生しやすい、外管のトップ部形状が角形で、発光管の本管部形状が球状の１ピースタイプであるランプの外球トップ部外側の色々な場所に不透明な耐熱インクを塗り、部分的にリングが消えたら、そこが、リングを形成する光線が通過したところであることがわかる。
この実験によって、リングを形成するのは発光管から放射され、石英外管のトップ側平坦部分とコーナー部Rの側面と接するＡ点付近を通る光であることがわかった。前記に角形という表現を便宜的に用いたが、実際にはガラスの加工の過程で、口金とは反対側のランプトップ側の外球端における前記角形の角部は、半径３ｍｍほどの曲率をもったコーナーとなっている。(図４)
【実施例３】
【００１３】
（実験３）
次に追試として、図２（ｄ）のように外管のトップ部形状が半球殻形で、発光管の本管部形状が球状の１ピースタイプであるランプでも実験１と同様にリングを形成する光線は外管のどの部分を通過してきたか調べた。結果は、外管の円筒部分とトップ側の半球殻の接触するＢ点付近を通った光であることがわかった。（図５）
【実施例４】
【００１４】
(実験４)
外管のトップ部形状は半球殻状の外管と発光管の本管部形状が球状の１ピースタイプであるランプにおいて、発光管の中心を固定して、外管の全長を変化させ、リングが発生する条件を調べた。つまり、外管のトップ部半球殻と円筒が接触するＢ点とランプの中心軸を含む平面内でＢ点と発光管の電極間の中心を結ぶ直線とランプ中心軸がなす角度を種種変えてリングの発生条件を調べた。
結果は、Ｂ点が発光管方向に近づくとリングが発生しなくなることがわかった。発光管の電極間で発生する放電アーク部から放射する光を考えると、電極先端のＥ1点−Ｂ１点−他の電極先端のＥ2点の角度θ１はＢ点が発光管に近づく従い、大きくなる。そして、Ｅ1−Ｅ2間で発生する光束値はほぼ同一とすると、θ１が大きくなるとリングの幅が大きくなり、リングを形成する光束の単位面積当たりの値は小さくなるので、リングが人間の目に認識できなくなるからと考えられる。（図６）
【００１５】
リングの発生を抑えるには、外管トップ部における外管の外径が小さくなり始める点Ｂが発光管に近づければいいことになるが、通常良く用いられている外径φ１９ｍｍ〜φ２０ｍｍの管やφ１４ｍｍ〜φ１５ｍｍの外管では、発光管にはアークを取り囲む本管部に隣接して細管をもっているので、通常の外管径を半径とするトップ部の半球状部分は発光管へ大きく近づけることはできない。本発明のランプでは、発光管中心から発光管細管部端の外部リードとランプ支柱との溶接位置は距離は２５ｍｍである。そして、外管トップ部の肉厚を勘案すると、最もＢ点が発光管に近づいたときに、Ｂ点と発光管の電極間の中心とランプ中心軸のなす角度は３３°であった。
【００１６】
実験６の結果から、発光管の電極間の中心点とＢ点を結ぶ直線とランプ中心軸のなす角を小さくすることはリング部の幅が小さくなり、リングの明るさは増大するように考えられるが、逆に明るさは小さくなる。その理由は、発光管内部の電極間に発生するアークがＢ点より見ると、アークの軸方向から見ることになり、Ｂ点に到達する光の量は小さくなるからと考えられる。外径φ１５ｍｍの外管のG８．５といわれる口金のランプでは発光管の電極間の中心点とＢ点を結ぶ直線とランプ中心軸のなす角度が２０°以下である。このランプではリングの発生は確認できなかった。
【００１７】
筆者らの実験では外管トップ部の半球状部分は始まる点Ｂと発光管の電極間の中心を結ぶ線とランプ中心軸のなす角度が２０°から２３°でリングが発生しやすく、２５°〜３０°でリングの発生は抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
一般照明用放電ランプ、特に商業施設等の商品展示店のスポットライトとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】放電ランプの構造図
【図２】鉛直面配光図
【図３】輝度分布図
【図４】放電ランプの概観図の一例
【図５】放電ランプの概観図の一例
【図６】ランプ外球の長さの違いによるリング発生のメカニズムを示したランプ図
【符号の説明】
【００２０】
１      石英外管
２      長支柱
３      ゲッター
４      発光管
５      短支柱
６      金属箔
７      外部リード線
８      口金
９      外球チップオフ部
【図１】
2009004320.tif 000004
【図２】
2009004320.tif 000005
【図３】
2009004320.tif 000006
【図４】
2009004320.tif 000007
【図５】
2009004320.tif 000008
【図６】
2009004320.tif 000009