(57)【要約】セラミックからなる外囲器（１０）と一対の電極（１６）とを有し、内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管（６）を備え、前記電極（１６）間の距離をＥＬ［ｍｍ］とし、前記発光管（６）の前記電極（１６）間の距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、前記金属ハロゲン化物には少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとが含まれているメタルハライドランプ（１）とする。これにより、高効率を維持しながら色特性を改善したメタルハライドランプ（１）を提供することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる外囲器と一対の電極とを有し、内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、
前記電極間の距離をＥＬ［ｍｍ］とし、前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、
前記金属ハロゲン化物には少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとが含ま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】
前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径Ｄｉ［ｍｍ］は、３．０≦Ｄｉ≦７．０なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］とし、前記ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たすことを特徴とする請求項３記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記金属ハロゲン化物にハロゲン化プラセオジムが含まれていることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
前記金属ハロゲン化物にハロゲン化プラセオジムが含まれていることを特徴とする請求項４記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
前記ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、
４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５、かつ、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすことを特徴とする請求項５記載のメタルハライドランプ。
【請求項８】
前記ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、
４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５、かつ、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすことを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項９】
７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすことを特徴とする請求項７記載のメタルハライドランプ。
【請求項１０】
７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすことを特徴とする請求項８記載のメタルハライドランプ。
【請求項１１】
請求項１記載のメタルハライドランプと、この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ていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のメタルハライドランプと、この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ていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、メタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  メタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成する材料にセラミックが用いられているメタルハライドランプ（以下、単に「セラミックメタルハライドランプ」という）は、高効率で、かつ高演色なランプ特性が得られ、店舗等の一般照明用として広く使用されている。
近時、この種のセラミックメタルハライドランプに対して省エネルギーの観点から一層の高効率化（例えば１２０［ｌｍ／Ｗ］以上）が望まれている。【０００３】  従来、この種の一般照明用のセラミックメタルハライドランプにおいて、一層の高効率化を図るために、発光管内にヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、発光管の形状を細長く（発光管の内径をＤｉ、電極間の距離をＥＡとしたとき、ＥＡ／Ｄｉ＞５）したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、これとは別に発光管内に例えばヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、同じく発光管の形状を細長く（発光管の内径をＤ、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ＞４）したものも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２０００−５０１５６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明者らは、上記した特許文献１や特許文献２に記載されたセラミックメタルハライドランプタイプを試作し、効率や色特性を評価した。その結果、これらの従来のセラミックメタルハライドランプは、高い効率が得られるものの、特にＤｕｖ（黒体軌跡からのずれの１０００倍）が高くなり、一般照明用としては十分な光色（白色光）が得られないことがわかった。【０００５】  本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高効率を維持しながら色特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明のメタルハライドランプは、セラミックからなる外囲器と一対の電極とを有し、内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、前記電極間の距離をＥＬ［ｍｍ］とし、前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、前記金属ハロゲン化物には少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとが含まれているという構成を有している。【０００７】  本発明の照明装置は、前記メタルハライドランプと、この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た構成を有している。
【発明の効果】
【０００８】  本発明は、高効率を維持しながら色特性を改善することができるメタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】同じくメタルハライドランプに用いられている発光管の正面断面図
【図３】ランプ効率とＥＬ／Ｄｉとの関係を示す図である。
【図４】実験に用いたメタルハライドランプの構成上の特徴を示す図
【図５】実験に用いたメタルハライドランプの特性を示す図
【図６】実施例１の光束維持率を示す図
【図７】実施例２の光束維持率を示す図
【図８】実施例３の光束維持率を示す図
【図９】実施例４の光束維持率を示す図
【図１０】実施例５の光束維持率を示す図
【図１１】実施例６の光束維持率を示す図
【図１２】ＭＮａ／ＭＮｄと効率との関係を示す図
【図１３】同じく、ＭＮａ／ＭＮｄと効率との関係を示す図
【図１４】ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）と効率との関係を示す図
【図１５】同じく、ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）と効率との関係を示す図
【図１６】本発明の第２の実施の形態である照明装置を模式的に示した図
【符号の説明】
【００１０】  １  メタルハライドランプ
２  ステムガラス
３  外管
４，５  電力供給線
６  発光管
７  口金
８  アイレット部
９  シェル部
１０  外囲器
１１  電極導入体
１２  円筒部
１３  テーパ部
１４  本管部
１５  細管部
１６  電極
１７  放電空間
１８  電極棒
１９  電極コイル
２０  内部リード線
２１  外部リード線
２２  シール材
２３  筒状体
２４  天井
２５  反射灯具
２６  ベース部
２７  ソケット部
２８  照明器具
２９  電子安定器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格電力（入力電力）２００Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）１は、一端部が閉塞され、かつ他端部にステムガラス２が封着された直管状の外管３と、一部がこのステムガラス２に封止され、かつ一端部がこのステムガラス２から外管３内に引き込まれた２本の電力供給線４，５と、外管３内でこれらの電力供給線４，５によって支持された発光管６と、外管３の他端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金７とを備えている。【００１２】  外管３の長手方向の中心軸Ｘと発光管６の長手方向の中心軸Ｙとは、略同一軸上にある。
外管３は、例えば硬質ガラス等からなり、その内部が例えば３００［Ｋ］で１×１０−１［Ｐａ］程度の真空状態になっている。
なお、外管３の形状としては、図１に示す直管タイプに限らず、例えばドロップタイプ等の公知の種々の形状のものを用いることができる。【００１３】  電力供給線４，５は、例えばニッケルまたは軟鋼からなる。一方の電力供給線４の他端部は口金７のアイレット部８に、他方の電力供給線５の他端部は口金７のシェル部９にそれぞれ電気的に接続されている。
発光管６は、図２に示すように、透光性（全透過率約９６％）の多結晶体アルミナからなる外囲器１０と、この外囲器１０内に配置されている電極導入体１１とを有している。【００１４】  外囲器１０は、略円筒状の円筒部１２とこの円筒部１２の両端部に連なって形成されているテーパ部１３からなる本管部１４と、この本管部１４の両端部に連なって形成され、その外径ｄｏが本管部１４の最大外径Ｄｏよりも小径で略円筒状の細管部１５（外径３．２ｍｍ、内径１．０ｍｍ）とを有している。
この外囲器１０は、円筒部１２、テーパ部１３および細管部１５の各部分が同時に成形される一体成形されたものであって、それぞれが別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されたものではない。外囲器１０を構成する材料としては、多結晶体アルミナ以外に、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム、イットリア、またはジルコニア等の透光性のセラミックも用いることができる。【００１５】  また、発光管６内には、発光物質としての金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀０．８［ｍｇ］、始動補助ガスとしてのキセノン２０［Ｐａ］がそれぞれ封入されている。前記金属ハロゲン化物には、少なくとも、ハロゲン化ネオジム例えばヨウ化ネオジム（ＮｄＩ３）、および、ハロゲン化ナトリウム例えばヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が含まれる。【００１６】  封入される金属ハロゲン化物には、上記したヨウ化ネオジムおよびヨウ化ナトリウムに加えて、より一層の高効率化が図れ、かつ点灯時間の経過に伴って色温度が変化するのを抑制するために、特にハロゲン化プラセオジム、例えばヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）が封入されていることが好ましい。
ここで、封入される金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン化ネオジムのみからなる場合、後述する理由により、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことが好ましい。【００１７】  また、封入される金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化ネオジムおよびハロゲン化プラセオジムのみからなる場合、後述する理由により、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４とする）を満たすことが好ましい。【００１８】  もっとも、上記した例ではヨウ化物のみを列挙しているが、これらのヨウ化物の全部または一部を臭化物に代えて用いることができる。
希ガスとしては、キセノンガス単体やアルゴンガス単体、またはそれらの混合ガス等を用いることができる。その封入量は、その成分や比率に関わらず１０［ｋＰａ］〜５０［ｋＰａ］の範囲で適宜設定されていることが好ましい。【００１９】  ここで、後述する電極１６間の距離をＥＬ［ｍｍ］、発光管６のうち、電極１６間の距離ＥＬに亘る領域の部分の最大内径（以下、単に「発光管の最大内径」という）をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たしている。
ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たすように設定されている理由について説明する。本発明に係るメタルハライドランプ１を種々作製し、それらのランプ効率を測定して、得られた結果からランプ効率とＥＬ／Ｄｉとの関係を求めたところ、図３に示すような関係にあることが判った。図３から明らかなように、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たせば目標とするランプの高効率化（例えば１２０［ｌｍ／Ｗ］以上）を達成することができる。もっとも、電極１６間の距離ＥＬが長くなりすぎると、始動時、電極１６間においてグロー放電からアーク放電へ移行しにくくなり、そのときのスパッタによって電極１６の構成材料でなるタングステンが飛散して発光管６の内面に付着し、発光管６が黒化するおそれがある。この黒化は全光束を低下させるだけでなく、外観品質上も好ましくない。また、このように始動しにくくなると、始動電圧を上げる必要が生じる。【００２０】  一方、発光管６の最大内径Ｄｉが小さくなりすぎ、アークの中心と発光管６の内面との間の距離が著しく小さくなると、放電空間１７における電子の再結合が盛んになって放電が維持しにくくなり、不点灯になるおそれがある。
したがって、電極１６間の距離ＥＬがあまり長くなりすぎないように、かつ発光管６の最大内径Ｄが小さくなりすぎないように実用的にはＥＬ／Ｄｉ≦１５なる関係式、さらにはＥＬ／Ｄｉ≦１０なる関係式を満たすことが好ましい。【００２１】  なお、より高効率で長寿命なランプを得るためには、発光管６の管壁負荷ＷＬ［Ｗ／ｃｍ２］が２５≦ＷＬ≦３７の関係式を満たすことが好ましい。ＷＬ＜２５の関係式を満たす場合は、十分な管壁（最冷点）の温度を十分に確保することができないため、高い効率が得られにくい。また、ＷＬ＞３７の関係式を満たす場合は、発光管６の温度が高くなるため、寿命試験中に電圧上昇による立ち消え、或いはクラックの発生により定格寿命以内でランプが不点灯に至る場合がある。【００２２】  図２に示す例では、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、すなわちＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、このとき、発光管６の最大外径Ｄｏは７．５［ｍｍ］、細管部１５の外径ｄｏは３．２［ｍｍ］、細管部１５の内径ｄｉは１．０［ｍｍ］である。
電極導入体１１は、その全長が６．０［ｍｍ］である。当該電極導入体１１は、外径が例えば０．５０［ｍｍ］、長さが例えば１６．５［ｍｍ］のタングステン製の電極棒１８とこの電極棒１８の一端部に取り付けられたタングステン製の電極コイル１９とを有している電極１６と、一端部がこの電極棒１８の他端部に接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９５［ｍｍ］、長さが例えば３．１［ｍｍ］の内部リード線２０と、一端部がこの内部リード線２０の他端部に接続された例えばニオビウムからなる外部リード線２１とを有している。外部リード線２１の他端部は、電力供給線４，５に電気的にそれぞれ接続されている。【００２３】  なお、内部リード線２０の他端部は、細管部１５の外部に導出している。
このような電極導入体１１は、電極１６の先端部、つまり電極コイル１９を含む端部が本管部１０内に位置するように細管部１５内に挿入され、細管部１５の端部のうち、本管部１０とは反対側の端部のみにおいて内部リード線２０全体を覆うように電極導入体１１と細管部１５との間に形成される隙間に流し込まれたガラスフリット（Ｄｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系フリット）からなるシール材２２によって、フリット封着長５．０［ｍｍ］で封着されている。ただし、封着後、シール材２２は、電極導入体１１と細管部１５との間に形成される隙間だけではなく、細管部１５の外部においても内部リード線２０と外部リード線２１との接合部を覆うように存在している。【００２４】  電極１６の先端部は、本管部１０内において略同一軸（Ｙ軸）上にあり、かつ互いに略対向するように配置されている。
前述した「電極１６間の距離ＥＬ」とは、言い換えれば互いに対向する一対の電極１６の先端同士間の最短距離を示している。したがって、本実施の形態の場合、電極棒１８の端部のうち、放電空間１７側の端部が電極コイル１９から突出しているので、ここで言う「電極１６間の距離ＥＬ」とは両電極棒１８の端を結ぶ線分の長さに相当する。このとき、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とは略直交している。【００２５】  ただし、「略直交」とは、理想的には電極導入体１１が細管部１５内に封着される際、電極棒１８の長手方向の中心軸と発光管６の長手方向の中心軸Ｙとが一致し、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とが完全に直交することになるが、実際には電極導入体１１が細管部１５内において偏芯した状態でまたは傾いた状態で封着され、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とが完全な直交の状態からわずかにずれる場合があり、その場合も含むことを意味している。【００２６】  なお、内部リード線２０として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメット以外に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とタングステン（Ｗ）との混合物を焼結した導電性サーメットや、これらの導電性サーメットに代えて単なる金属のモリブデン棒等、公知の種々の耐ハロゲン性材料を用いることができる。【００２７】  また、電極導入体１１の構造として、電極１６、内部リード線２０および外部リード線２１からなるものを示したが、これに限らず例えば内部リード線と外部リード線とが区別の無い一つのものからなり、一端部が電極棒１８に接続され、かつ他端部が細管部１５の外部に導出してそのまま電力供給線４，５に接続されているもの等、公知の種々の電極導入体を用いることができる。そして、種々の電極導入体を用いることができる結果、電極導入体の細管部内での封着方法として上記したシール材２２による封着方法以外に、公知のメタライズ封着を用いることができる。【００２８】  また、細管部１５内において、細管部１５と電極導入体１１、具体的には電極棒１８との間には金属製の筒状体２３、例えば線径が０．２０［ｍｍ］のモリブデン製の密巻きコイルが介在している。この筒状体２３は、細管部１５と電極棒１８との間に形成される隙間を可能な限り埋め、細管部１５内に沈み込んでくる金属ハロゲン化物の量を低減するためのものである。もっとも、筒状体２３が介在している場合であっても、筒状体２３が取り付けられた電極導入体１１を細管部１５内に挿入するに当たり、ある程度の裕度が必要であり、本実施の形態での場合で細管部１５と筒状体２３との間には平均で０．５０［ｍｍ］の隙間が形成される。【００２９】  そして、このようなメタルハライドランプ１は次のような電子安定器（図示せず）を用いて点灯される。すなわち、一例として、始動時および再始動時にはＬＣ共振によって周波数２４０［ｋＨｚ］〜３９０［ｋＨｚ］で最大値４．０［ｋＶ］の高周波パルス電圧を印加してランプを始動または再始動させる一方、周波数２００［Ｈｚ］の矩形波電圧によってランプを定常点灯させる。【００３０】  次に、このような本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１の作用効果を確認するための実験を行った。
まず、図４に示す実施例１〜６のメタルハライドランプ１を各々５本ずつ作製した。各メタルハライドランプ１は、基本的に第１の実施の形態に係るメタルハライドランプ１と同じ構成を有しているが、電極間の距離ＥＬ、発光管の最大内径Ｄｉ、発光物質である金属ハロゲン化物の種類および封入量、緩衝ガスである水銀の封入量等が異なっている。【００３１】  実施例１は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］（管外径７．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９Ｗ／ｃｍ２である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが４．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが８．０［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３２】  実施例２は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］（管外径７．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９Ｗ／ｃｍ２である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが３．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が０．７［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３３】  実施例３は、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが３２．８［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが４．１［ｍｍ］（管外径６．３［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが３１［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．２５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが７．７５［ｍｇ］、水銀が０．７［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３４】  実施例４は、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが２４．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．２５［ｍｍ］（管外径７．４５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝４．６、管壁負荷ＷＬが３１［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが７．５［ｍｇ］、水銀が１．９［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３５】  実施例５は、定格電力２５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４３．２［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．４［ｍｍ］（管外径７．８［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが３．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが１０．５［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３６】  実施例６は、定格電力１００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが２２．５［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが３．５［ｍｍ］（管外径５．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝６．４、管壁負荷ＷＬが３３［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが０．７５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが５．５［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３７】  実施例６は、定格電力１００Ｗのメタルハライドランプであって、電極１６間の距離ＥＬが２２．５［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが３．５［ｍｍ］（管外径５．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝６．４、管壁負荷ＷＬが３３［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ナトリウムが５．５［ｍｇ］、ヨウ化ネオジムが０．７５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．０［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００３８】  また、比較のため、図４に示す特許文献１記載のものに相当する従来例１、および、特許文献２記載のものに相当する従来例２のメタルハライドランプを各々５本ずつ作製した。従来例１および２のメタルハライドランプは、基本的に第１の実施の形態に係るメタルハライドランプ１と同じ構成を有しているが、電極間の距離ＥＬ、発光管の最大内径Ｄｉ、発光物質である金属ハロゲン化物の種類および封入量、緩衝ガスである水銀の封入量等が異なっている。【００３９】  従来例１は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプであって、電極間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、発光管内には、ヨウ化セリウムが４．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。
従来例２は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプであって、電極間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、発光管内には、ヨウ化プラセオジムが４．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。【００４０】  そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させ、全光束［ｌｍ］、効率［ｌｍ／Ｗ］、色温度［Ｋ］、Ｄｕｖ、および平均演色評価指数ＣＲＩを測定したところ、図５に示すとおりの結果が得られた。
なお、図５に示す全光束［ｌｍ］、効率［ｌｍ／Ｗ］、色温度［Ｋ］、Ｄｕｖ、および平均演色評価指数ＣＲＩの値は、いずれも１００時間点灯経過時のものであり、５本のサンプルの平均値をそれぞれ示す。ただし、色温度の設計値は４０００［Ｋ］である。【００４１】  また、点灯方法は、５．５時間点灯、０．５時間消灯を１サイクルとしてこれを繰り返した。「点灯時間」は累計の点灯時間を示す。
さらに、一般照明用として求められる色特性は、一般的に平均演色評価指数ＣＲＩが６５以上であって、かつＤｕｖが＋１０以下であると言われており、これを評価基準とした。また、効率［ｌｍ／Ｗ］は、市場からの要望等を踏まえ、現在市販されているセラミックメタルハライドランプの効率（屋内用：例えば９０［ｌｍ／Ｗ］〜１００［ｌｍ／Ｗ］、屋外用：例えば１１０［ｌｍ／Ｗ］〜１１５［ｌｍ／Ｗ］）に対して十分高い１２０［ｌｍ／Ｗ］以上得られることを評価基準とした。【００４２】  図５から明らかなように、実施例１の場合では効率が１２６．４［ｌｍ／Ｗ］、色温度が３８５０［Ｋ］、Ｄｕｖが＋１．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６５であり、実施例２の場合では効率が１２９．５［ｌｍ／Ｗ］、色温度が３９２７［Ｋ］、Ｄｕｖが＋７．４、および平均演色評価指数ＣＲＩが６５であり、実施例３の場合では効率が１２６．９［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４１２１［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．８、および平均演色評価指数ＣＲＩが７０であり、実施例４の場合では効率が１２５．８［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０９８［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．６、および平均演色評価指数ＣＲＩが６９であり、実施例５の場合では効率が１３１．０［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０２５［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６８であり、実施例６の場合では効率が１２２．９［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０７５［Ｋ］、Ｄｕｖが＋５．８、および平均演色評価指数ＣＲＩが６８であった。【００４３】  一方、従来例１の場合では効率が１４７．７［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０９１［Ｋ］、Ｄｕｖが＋２０．３、および平均演色評価指数ＣＲＩが６３であり、従来例２の場合では効率が１３０．０［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０１８［Ｋ］、Ｄｕｖが＋１２．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６７であった。
このように実施例１〜６では、上記した評価基準を上回る非常に高い効率が得られるとともに、所望の色温度が得られ、しかも一般照明用に適した良好な色特性が得られることがわかった。特に、実施例２は、金属ハロゲン化物の種類および封入量並びに緩衝ガスの封入量を除き、実施例１と略同じ構成であるにも拘わらす、その効率（１２９．５［ｌｍ／Ｗ］）が実施例１の効率（１２６．４［ｌｍ／Ｗ］）に比して２．５％向上していることがわかった。【００４４】  一方、従来例１および従来例２では、同じく上記した評価基準を上回る非常に高い効率が得られ、かつ所望の色温度が得られたものの、特にＤｕｖがいずれも上記した評価基準を満たしておらず、一般照明用としては十分な色特性、つまり光色（白色光）が得られないことがわかった。
このような結果となった理由については次のように考えた。【００４５】  まず、実施例１〜６および従来例１〜２のいずれにおいても非常に高い効率が得られたのは、発光管６がＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たす、つまり発光管６の内径が小さく、その形状が細長いという特異な形状に起因していると考えられる。すなわち、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たすべく発光管６の内径を小さくした結果、発光物質であるナトリウムの自己吸収幅が小さくなり、発光効率に寄与する波長領域の発光を増大させることができるとともに、点灯中、発光管６の内面がアークに近づき、発光管６の内面の温度が高くなるので、発光物質の蒸気圧を上昇させることができたためであると考えられる。【００４６】  実施例２の場合、金属ハロゲン化物の種類および封入量並びに緩衝ガスの封入量を除き、実施例１と略同じ構成であるにも拘わらず、その効率が実施例１の効率に比して向上しているのは、可視光の領域に分布するプラセオジムの発光スペクトルの寄与によるものであると考えられる。
これに加えて実施例１〜６の場合、ネオジムの発光スペクトルによって発光管６からの放射光が青色側にシフトし、しかも前述したとおり発光物質の蒸気圧の上昇によってこのネオジムの発光強度を増大させることができ、ともに増強されたナトリウムの発光強度とネオジムの発光強度との間での色バランスが適正化されて特にＤｕｖが小さくなり、一般照明用に適した白色光を得ることができたと考えられる。【００４７】  一方、従来例１や従来例２の場合、プラセオジムまたはセリウムの発光強度が強く、発光管６からの放射光の緑色成分が増大して、Ｄｕｖが大きくなったと考えられる。
ここで、実施例１〜６における光束維持率（％）を調べ、従来例（金属ハロゲン化物に関する構成のみ異なる従来のメタルハライドランプ）と比較したところ、図６〜図１１に示すとおりの結果が得られた。図６は、実施例１についての結果を、図７は、実施例２についての結果を、図８は、実施例３についての結果を、図９は、実施例４についての結果を、図１０は、実施例５についての結果を、図７は、実施例６についての結果を示す。【００４８】  なお、図６〜図１１中、実施例は「○」印で、従来例は「△」印でそれぞれ示す。また、図６〜図１１中の光束維持率の値は、５本のサンプルの平均値をそれぞれ示す。「光束維持率」とは、１００時間点灯経過時の全光束（ｌｍ）に対する各点灯経過時間の全光束（ｌｍ）の割合（％）を示す。
図６から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例１の光束維持率は８９．５［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８６．５［％］）に比して３．５％向上した。この結果から、実施例１は、従来のメタルハライドランプより優れた光束維持率を有することがわかる。【００４９】  図７から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例２の光束維持率は８８．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８６．５［％］）に比して１．７％向上した。この結果から、実施例２は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。
図８から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例３の光束維持率は８７．５［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８５．０［％］）に比して２．９％向上した。この結果から、実施例３は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。【００５０】  図９から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例４の光束維持率は８３．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８２．５［％］）に比して０．６％向上した。この結果から、実施例４は、従来のメタルハライドランプと同等の光束維持率を有することがわかる。
図１０から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例５の光束維持率は８９．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８７．０［％］）に比して２．３％向上した。この結果から、実施例５は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。【００５１】  図１１から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例６の光束維持率は８５．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８３．５［％］）に比して１．８％向上した。この結果から、実施例６は、従来のメタルハライドランプと同等の光束維持率を有することがわかる。
このように実施例１〜６では、その光束維持率が従来例１の光束維持率に比して同等以上であることがわかった。これは、実施例１〜６の場合、点灯中、発光物質であるネオジムと発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応が小さく、長期の点灯時間に亘ってネオジムが発光に寄与することができたためであると考えられる。【００５２】  一方、従来例の場合、点灯中、発光物質であるセリウムと発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応が大きく、点灯時間の経過に伴って発光に寄与するセリウムが減少してしまったためであると考えられる。
したがって、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、金属ハロゲン化物に少なくともヨウ化ナトリウムとヨウ化ネオジムとが含まれていることにより、高い効率を維持することができるとともに、特にＤｕｖを改善することができ、一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができるとわかった。特に、金属ハロゲン化物としてさらにヨウ化プラセオジムを加えることにより、効率を一層高くすることができるとわかった。【００５３】  次に、実施例１および実施例２の各々のランプをさらに１０本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させ、１００時間点灯経過時から１２０００時間点灯経過時までの間で点灯経過時間１０００時間毎に色温度を測定し、各点灯経過時における１００時間点灯経過時の色温度に対する色温度差［Ｋ］について調べたところ、次のような結果が得られた。【００５４】  なお、今回のケースでは、色温度差が±５００［Ｋ］以下であれば、人が目視でほとんどその差を感じないことが判ったので、これを評価基準とした。
実施例１の場合、１０本のサンプル中、９本のサンプルはいずれも１２０００時間点灯経過時まで色温度差が±５００［Ｋ］以下に抑えられていたものの、残る１本は１２０００時間点灯経過するまでの間に色温度差が±５００［Ｋ］を越えたときがあった。一方、実施例２の場合、１０本のサンプル全てが１２０００時間点灯経過時まで色温度差が±５００［Ｋ］以下に抑えられていた。【００５５】  このように実施例１では一部のサンプルで色温度差が５００［Ｋ］を越えたものの、実用的には支障がない程度であり、長期の点灯に亘って比較的安定した色温度特性が得られることがわかった。特に実施例２では、終始、色温度差が５００［Ｋ］以下であり、長期の点灯に亘って非常に安定した色温度特性が得られることがわかった。
このような結果となった理由については次のように考えた。【００５６】  発光物質としてネオジムとナトリウムとが封入されている場合、色温度の変化はネオジムの発光強度、つまりネオジムの蒸気圧に依存する。そして、封入されたネオジムの一部は点灯中、発光管６の内面のある狭い範囲に凝縮している傾向にあり、その蒸気圧は前記凝縮範囲の温度変化によって変化する。例えば、発光管６の内面が黒化して発光管６内の温度が上昇すると、ネオジムの蒸気圧が上昇して色温度も上昇する。【００５７】  一方、発光物質としてプラセオジムとナトリウムとが封入されている場合、色温度の変化はプラセオジムの発光強度、つまりプラセオジムの蒸気圧に依存する。そして、封入されたプラセオジムの一部は点灯中、発光管６の内面の広範囲に液状で存在しており、その蒸気圧は変化しにくい。ところが、プラセオジムは発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応によってその蒸気圧が低下してしまう。その結果、色温度が低下する傾向にある。【００５８】  したがって、実施例１の場合、上記した理由により色温度差が５００［Ｋ］を越えるものがあったと考えられる。一方、実施例２の場合、ネオジムの蒸気圧の上昇による色温度の上昇傾向と、プラセオジムの蒸気圧の低下による色温度の低下傾向との相乗効果によって全体的には色温度が安定し、終始、所望の範囲内に抑えられたと考えられる。
このように、金属ハロゲン化物としてヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムにヨウ化プラセオジムを加えることにより、長期の点灯時間に亘って色温度を極めて安定させることができるとわかった。【００５９】  次に、発光管６の最大内径Ｄｉ［ｍｍ］が、３．０≦Ｄｉ≦７．０の関係式を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。
最大内径Ｄｉ［ｍｍ］が３．０＞Ｄｉの関係式を満たす場合は、発光管６の管壁とアークからの距離とが近すぎるため、発光管６の温度が過度に上昇して点滅サイクル試験の際の熱衝撃等によりクラックが発生したり、管壁から熱が失われる熱量が大き過ぎてランプ効率が低下したりする。一方、Ｄｉ＞７．０の関係を満たす場合、アークの湾曲が大きく、発光管６の本管部１４の上部温度が著しく高くなるので、前記本管部１４の上部と下部との温度差、或いは前記本管部１４と細管部１５との温度差が大きくなり、前記本管部１４にクラックが発生し易い。【００６０】  次に、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとからなる場合であって、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。
まず、実施例１において、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、その比（ＭＮａ／ＭＮｄ）を図１２に示すとおり３．５〜４９の範囲内で種々変化させたものを５本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させて１００時間点灯経過時の効率［ｌｍ／Ｗ］を測定したところ、図１２および図１３に示すとおりの結果が得られた。【００６１】  なお、図１２および図１３中、効率の値は５本のサンプルの平均値を示す。
図１２および図１３から明らかなように、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことにより、略一定して１２５［ｌｍ／Ｗ］を越える極めて高い効率を得られることがわかった。また、これは、ナトリウムの自己吸収の抑制による高い発光とネオジムの視感効率の高い領域での発光との相乗効果であり、つまり視感効率の高い領域においてナトリウムとネオジムとがバランスよく発光しているためであると考えられる。【００６２】  一方、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たさなければ、ランプ効率が大幅に低下することがわかった。ＭＮａ／ＭＮｄ＜５なる関係式を満たす例えばＭＮａ／ＭＮｄ＝３．５の場合では、上記したバランスが崩れ、効率に対するナトリウムの発光の寄与が小さくなったために、効率が低下したと考えられる。また、ＭＮａ／ＭＮｄ＞２１なる関係式を満たす例えばＭＮａ／ＭＮｄ＝３５や、ＭＮａ／ＭＮｄ＝４９の場合でも、上記したバランスが崩れ、効率に対するネオジムの発光の寄与が小さくなったために、効率が低下したと考えられる。【００６３】  次に、ハロゲン化ナトリウムの封入量ＭＮａ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄ［ｍｏｌ］とが、７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たすように設定されることがより好ましい理由について説明する。
ハロゲン化ナトリウムに対するハロゲン化ネオジムの比率が高い程、ハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が激しくなる。７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たしている場合は、問題になる程の反応は起こりにくいが、前記関係式を満たさない場合は、長期寿命試験中にハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が進行して当該発光管６が侵食され、１５０００〜２００００時間でリークが発生する場合がある。【００６４】  次に、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムとからなる場合であって、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４とする）を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。【００６５】  まず、実施例２において、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ヨウ化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、ヨウ化ネオジムの封入量ＭＮｄとヨウ化プラセオジムの封入量ＭＰｒとの合計量（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）に対するヨウ化ナトリウムの封入量ＭＮａの比ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）を図１４に示すとおり３．５〜４９の範囲内で種々変化させたものを５本ずつ作製し、作製した各ランプを上記した安定器を用いて水平点灯させて１００時間点灯経過時の効率［ｌｍ／Ｗ］を測定したところ、図１４および図１５に示すとおりの結果が得られた。【００６６】  なお、図１４および図１５中、効率の各値は５本のサンプルの値の平均値を示す。
また、全サンプルにおいて、ＭＰｒ／ＭＮｄ＝３．５とした。
図１４および図１５から明らかなように、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式を満たすことにより、１２５［ｌｍ／Ｗ］を越える極めて高い効率が得られることがわかった。これは、ナトリウムの自己吸収の抑制による高い発光とネオジムおよびプラセオジムの視感効率の高い領域での発光との相乗効果であり、つまり視感効率の高い領域においてナトリウム、ネオジムおよびプラセオジムがバランスよく発光しているためであると考えられる。一方、ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＜４なる関係式を満たす例えばＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＝３．５の場合では、上記したバランスが崩れ、効率に対するナトリウムの発光の寄与が小さくなったために効率が低下したと考えられる。また、ＭＮａ／ＭＮｄ＞２１なる関係式を満たす例えばＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＝（３１．５，４９）の場合でも、上記したバランスが崩れ、効率に対するネオジムおよびプラセオジムの発光の寄与が小さくなったために効率が低下したと考えられる。【００６７】  次に、ハロゲン化ナトリウムの封入量ＭＮａ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒ［ｍｏｌ］とが、７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすように設定されることがより好ましい理由について説明する。
ハロゲン化ナトリウムに対し、ハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムの合計の比率が高い程、ハロゲン化ネオジム或いはハロゲン化プラセオジムと、発光管６との反応は激しくなる。７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たす場合は、問題になる程の反応は起こらないが、前記関係式を満たさない場合は、長期寿命試験中にハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が進行して当該発光管６が侵食され、１５０００〜２００００時間でリークが発生する場合がある。【００６８】  ここで、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすように規定した理由について説明する。通常、発光管６内に封入される金属ハロゲン化物は、点灯中、全てが蒸発するのではなく、液体または固体状の金属ハロゲン化物が存在する程度に封入される。したがって、封入される金属ハロゲン化物の全体量の上限はほぼ決まってしまう。そのため、ハロゲン化ナトリウム（赤色成分）およびハロゲン化ネオジム（青色成分）にハロゲン化プラセオジム（青緑色成分）を加える場合、所望の色温度を得るために、ほぼ同じ色成分であるハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄを減らして、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒを増やすことになる。【００６９】  したがって、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒを増やしすぎると、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄが減りすぎて、ハロゲン化ネオジムを封入しない場合と同じくらいＤｕｖが高くなり、ハロゲン化ネオジムを封入する上記したような効果が実質的になくなってしまう。そこで、ハロゲン化プラセオジムをさらに含める場合において、ハロゲン化ネオジムを封入する効果を十分に得るために、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすように規定した。【００７０】  そして、上記した実験ではＭＰｒ／ＭＮｄ＝３．５一定としたが、ＭＰｒ／ＭＮｄが４以下の範囲（ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４）内であれば、上記と同様の結果が得られることが確認された。
以上のとおり本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１にかかる構成によれば、高い効率を維持しながら、特にＤｕｖを改善して一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができる。【００７１】  特に、金属ハロゲン化物としてヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムに、さらにヨウ化プラセオジムを加えることにより、一層の高効率化を図ることができるとともに、長期の点灯時間に亘って極めて安定した色温度特性を得ることができる。
また、金属ハロゲン化物がヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムからなる場合、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことにより、より一層の高効率化を図ることができる。【００７２】  一方、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムとからなる場合、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ヨウ化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４とする）を満たすことにより、より一層の高効率化を図ることができる。【００７３】  なお、上記各実施の形態では、金属ハロゲン化物としてヨウ化物のみを用いた場合について説明したが、これらヨウ化物に代えて臭化物、またはヨウ化物と臭化物との混合物を用いた場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記各実施の形態では、外囲器１０の構成として、円筒部１２とテーパ部１３とからなる本管部１４と、細管部１５とから構成されたものを用いた場合について説明したが、これに限らずテーパ部１３が略半球状の半球部に代わった外囲器、すなわち略円筒状の円筒部とこの円筒部の両端部に連なって形成された略半球状の半球部とからなる本管部と、この本管部の両端部に連なって形成された細管部とから構成されたものや、略円筒状の円筒部とこの円筒部の両端部の内側に設けられた略リング状のリング部とからなる本管部と、この本管部の両端部に形成された、すなわちリング部の中央部に一端部がはめ込まれた略円筒状の細管部とから構成されたもの等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。【００７４】  前者の場合、円筒部、半球部および細管部はそれぞれ一体成形によって形成されているが、後者の場合、円筒部、リング部および細管部はそれぞれ別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されている。もっとも、上記したいずれの場合も略円筒状の円筒部を用いた場合について説明したが、この略円筒状の円筒部に代えて中央部が最も膨らんで最大径を有し、両端へいくほど徐々に径小となる紡錘形状のもの或いは回転楕円体形状のものを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。この場合、その中央部が最大内径Ｄｉを有する。【００７５】  さらに、上記各実施の形態では、定格電力（入力電力）が１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗおよび２５０Ｗのメタルハライドランプ１を例示して説明したが、これらに限定されず、本発明は、定格電力（入力電力）が例えば７０Ｗ〜３００Ｗの範囲のメタルハライドランプにも適用することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態である照明装置は、図１６に示すように、例えば天井に組み込まれたダウンライトとして使用される照明装置であって、天井２４に組み込まれた傘状の反射灯具２５とこの反射灯具２５の底部に取り付けられた板状のベース部２６と反射灯具２５内の底部に設けられたソケット部２７とを有する照明器具２８と、この照明器具２８内のソケット部２７に取り付けられた本発明に係るメタルハライドランプ１と、ベース部２６の反射灯具２５から離間した位置に取り付けられた電子安定器２９とを備えている。【００７６】  以上のとおり本発明の第２の実施の形態である照明装置にかかる構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１を用いているために、高効率で、特に一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができる。
なお、上記第２の実施の形態では、その照明装置の用途としてダウンライトとして天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や店舗照明等にも用いることができ、その用途は限定されるものでない。また、その用途に応じて公知の種々の照明器具や安定器を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】  本発明は、高効率を維持しながら色特性を改善することが必要な用途にも適用することができる。
【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６】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月20日(2007.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなる外囲器と一対の電極とを有し、内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、
前記電極間の距離をＥＬ［ｍｍ］とし、前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、
前記金属ハロゲン化物には少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとが含ま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】
前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径Ｄｉ［ｍｍ］は、３．０≦Ｄｉ≦７．０なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］とし、前記ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たすことを特徴とする請求項３記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記金属ハロゲン化物にハロゲン化プラセオジムが含まれていることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
前記金属ハロゲン化物にハロゲン化プラセオジムが含まれていることを特徴とする請求項４記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
前記ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、
４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５、かつ、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすことを特徴とする請求項５記載のメタルハライドランプ。
【請求項８】
前記ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、
４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５、かつ、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすことを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。
【請求項９】
７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすことを特徴とする請求項７記載のメタルハライドランプ。
【請求項１０】
７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすことを特徴とする請求項８記載のメタルハライドランプ。
【請求項１１】
請求項１記載のメタルハライドランプと、この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ていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のメタルハライドランプと、この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ていることを特徴とする照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成する材料にセラミックが用いられているメタルハライドランプ（以下、単に「セラミックメタルハライドランプ」という）は、高効率で、かつ高演色なランプ特性が得られ、店舗等の一般照明用として広く使用されている。
近時、この種のセラミックメタルハライドランプに対して省エネルギーの観点から一層の高効率化（例えば１２０［ｌｍ／Ｗ］以上）が望まれている。
【０００３】
従来、この種の一般照明用のセラミックメタルハライドランプにおいて、一層の高効率化を図るために、発光管内にヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、発光管の形状を細長く（発光管の内径をＤｉ、電極間の距離をＥＡとしたとき、ＥＡ／Ｄｉ＞５）したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、これとは別に発光管内に例えばヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、同じく発光管の形状を細長く（発光管の内径をＤ、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ＞４）したものも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２０００−５０１５６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、上記した特許文献１や特許文献２に記載されたセラミックメタルハライドランプタイプを試作し、効率や色特性を評価した。その結果、これらの従来のセラミックメタルハライドランプは、高い効率が得られるものの、特にＤｕｖ（黒体軌跡からのずれの１０００倍）が高くなり、一般照明用としては十分な光色（白色光）が得られないことがわかった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高効率を維持しながら色特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のメタルハライドランプは、セラミックからなる外囲器と一対の電極とを有し、内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、前記電極間の距離をＥＬ［ｍｍ］とし、前記発光管の前記電極間距離ＥＬに亘る領域部分の最大内径をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、前記金属ハロゲン化物には少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとが含まれているという構成を有している。
【０００７】
本発明の照明装置は、前記メタルハライドランプと、この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た構成を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、高効率を維持しながら色特性を改善することができるメタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格電力（入力電力）２００Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）１は、一端部が閉塞され、かつ他端部にステムガラス２が封着された直管状の外管３と、一部がこのステムガラス２に封止され、かつ一端部がこのステムガラス２から外管３内に引き込まれた２本の電力供給線４，５と、外管３内でこれらの電力供給線４，５によって支持された発光管６と、外管３の他端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金７とを備えている。
【００１０】
外管３の長手方向の中心軸Ｘと発光管６の長手方向の中心軸Ｙとは、略同一軸上にある。
外管３は、例えば硬質ガラス等からなり、その内部が例えば３００［Ｋ］で１×１０−１［Ｐａ］程度の真空状態になっている。
なお、外管３の形状としては、図１に示す直管タイプに限らず、例えばドロップタイプ等の公知の種々の形状のものを用いることができる。
【００１１】
電力供給線４，５は、例えばニッケルまたは軟鋼からなる。一方の電力供給線４の他端部は口金７のアイレット部８に、他方の電力供給線５の他端部は口金７のシェル部９にそれぞれ電気的に接続されている。
発光管６は、図２に示すように、透光性（全透過率約９６％）の多結晶体アルミナからなる外囲器１０と、この外囲器１０内に配置されている電極導入体１１とを有している。
【００１２】
外囲器１０は、略円筒状の円筒部１２とこの円筒部１２の両端部に連なって形成されているテーパ部１３からなる本管部１４と、この本管部１４の両端部に連なって形成され、その外径ｄｏが本管部１４の最大外径Ｄｏよりも小径で略円筒状の細管部１５（外径３．２ｍｍ、内径１．０ｍｍ）とを有している。
この外囲器１０は、円筒部１２、テーパ部１３および細管部１５の各部分が同時に成形される一体成形されたものであって、それぞれが別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されたものではない。外囲器１０を構成する材料としては、多結晶体アルミナ以外に、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム、イットリア、またはジルコニア等の透光性のセラミックも用いることができる。
【００１３】
また、発光管６内には、発光物質としての金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀０．８［ｍｇ］、始動補助ガスとしてのキセノン２０［Ｐａ］がそれぞれ封入されている。前記金属ハロゲン化物には、少なくとも、ハロゲン化ネオジム例えばヨウ化ネオジム（ＮｄＩ３）、および、ハロゲン化ナトリウム例えばヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が含まれる。
【００１４】
封入される金属ハロゲン化物には、上記したヨウ化ネオジムおよびヨウ化ナトリウムに加えて、より一層の高効率化が図れ、かつ点灯時間の経過に伴って色温度が変化するのを抑制するために、特にハロゲン化プラセオジム、例えばヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）が封入されていることが好ましい。
ここで、封入される金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン化ネオジムのみからなる場合、後述する理由により、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことが好ましい。
【００１５】
また、封入される金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化ネオジムおよびハロゲン化プラセオジムのみからなる場合、後述する理由により、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭPr／ＭＮｄ≦４とする）を満たすことが好ましい。
【００１６】
もっとも、上記した例ではヨウ化物のみを列挙しているが、これらのヨウ化物の全部または一部を臭化物に代えて用いることができる。
希ガスとしては、キセノンガス単体やアルゴンガス単体、またはそれらの混合ガス等を用いることができる。その封入量は、その成分や比率に関わらず１０［ｋＰａ］〜５０［ｋＰａ］の範囲で適宜設定されていることが好ましい。
【００１７】
ここで、後述する電極１６間の距離をＥＬ［ｍｍ］、発光管６のうち、電極１６間の距離ＥＬに亘る領域の部分の最大内径（以下、単に「発光管の最大内径」という）をＤｉ［ｍｍ］としたとき、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たしている。
ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たすように設定されている理由について説明する。本発明に係るメタルハライドランプ１を種々作製し、それらのランプ効率を測定して、得られた結果からランプ効率とＥＬ／Ｄｉとの関係を求めたところ、図３に示すような関係にあることが判った。図３から明らかなように、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たせば目標とするランプの高効率化（例えば１２０［ｌｍ／Ｗ］以上）を達成することができる。  もっとも、電極１６間の距離ＥＬが長くなりすぎると、始動時、電極１６間においてグロー放電からアーク放電へ移行しにくくなり、そのときのスパッタによって電極１６の構成材料でなるタングステンが飛散して発光管６の内面に付着し、発光管６が黒化するおそれがある。この黒化は全光束を低下させるだけでなく、外観品質上も好ましくない。また、このように始動しにくくなると、始動電圧を上げる必要が生じる。
【００１８】
一方、発光管６の最大内径Ｄｉが小さくなりすぎ、アークの中心と発光管６の内面との間の距離が著しく小さくなると、放電空間１７における電子の再結合が盛んになって放電が維持しにくくなり、不点灯になるおそれがある。
したがって、電極１６間の距離ＥＬがあまり長くなりすぎないように、かつ発光管６の最大内径Ｄｉが小さくなりすぎないように実用的にはＥＬ／Ｄｉ≦１５なる関係式、さらにはＥＬ／Ｄｉ≦１０なる関係式を満たすことが好ましい。
【００１９】
なお、より高効率で長寿命なランプを得るためには、発光管６の管壁負荷ＷＬ［Ｗ／ｃｍ２］が２５≦ＷＬ≦３７の関係式を満たすことが好ましい。ＷＬ＜２５の関係式を満たす場合は、十分な管壁（最冷点）の温度を十分に確保することができないため、高い効率が得られにくい。また、ＷＬ＞３７の関係式を満たす場合は、発光管６の温度が高くなるため、寿命試験中に電圧上昇による立ち消え、或いはクラックの発生により定格寿命以内でランプが不点灯に至る場合がある。
【００２０】
図２に示す例では、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、すなわちＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、このとき、発光管６の最大外径Ｄｏは７．５［ｍｍ］、細管部１５の外径ｄｏは３．２［ｍｍ］、細管部１５の内径ｄｉは１．０［ｍｍ］である。
電極導入体１１は、その全長が６．０［ｍｍ］である。当該電極導入体１１は、外径が例えば０．５０［ｍｍ］、長さが例えば１６．５［ｍｍ］のタングステン製の電極棒１８とこの電極棒１８の一端部に取り付けられたタングステン製の電極コイル１９とを有している電極１６と、一端部がこの電極棒１８の他端部に接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９５［ｍｍ］、長さが例えば３．１［ｍｍ］の内部リード線２０と、一端部がこの内部リード線２０の他端部に接続された例えばニオビウムからなる外部リード線２１とを有している。外部リード線２１の他端部は、電力供給線４，５に電気的にそれぞれ接続されている。
【００２１】
なお、内部リード線２０の他端部は、細管部１５の外部に導出している。
このような電極導入体１１は、電極１６の先端部、つまり電極コイル１９を含む端部が本管部１０内に位置するように細管部１５内に挿入され、細管部１５の端部のうち、本管部１０とは反対側の端部のみにおいて内部リード線２０全体を覆うように電極導入体１１と細管部１５との間に形成される隙間に流し込まれたガラスフリット（Ｄｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系フリット）からなるシール材２２によって、フリット封着長５．０［ｍｍ］で封着されている。ただし、封着後、シール材２２は、電極導入体１１と細管部１５との間に形成される隙間だけではなく、細管部１５の外部においても内部リード線２０と外部リード線２１との接合部を覆うように存在している。
【００２２】
電極１６の先端部は、本管部１０内において略同一軸（Ｙ軸）上にあり、かつ互いに略対向するように配置されている。
前述した「電極１６間の距離ＥＬ」とは、言い換えれば互いに対向する一対の電極１６の先端同士間の最短距離を示している。したがって、本実施の形態の場合、電極棒１８の端部のうち、放電空間１７側の端部が電極コイル１９から突出しているので、ここで言う「電極１６間の距離ＥＬ」とは両電極棒１８の端を結ぶ線分の長さに相当する。このとき、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とは略直交している。
【００２３】
ただし、「略直交」とは、理想的には電極導入体１１が細管部１５内に封着される際、電極棒１８の長手方向の中心軸と発光管６の長手方向の中心軸Ｙとが一致し、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とが完全に直交することになるが、実際には電極導入体１１が細管部１５内において偏芯した状態でまたは傾いた状態で封着され、電極１６間の距離ＥＬの方向と発光管６の内径Ｄｉの方向とが完全な直交の状態からわずかにずれる場合があり、その場合も含むことを意味している。
【００２４】
なお、内部リード線２０として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメット以外に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とタングステン（Ｗ）との混合物を焼結した導電性サーメットや、これらの導電性サーメットに代えて単なる金属のモリブデン棒等、公知の種々の耐ハロゲン性材料を用いることができる。
【００２５】
また、電極導入体１１の構造として、電極１６、内部リード線２０および外部リード線２１からなるものを示したが、これに限らず例えば内部リード線と外部リード線とが区別の無い一つのものからなり、一端部が電極棒１８に接続され、かつ他端部が細管部１５の外部に導出してそのまま電力供給線４，５に接続されているもの等、公知の種々の電極導入体を用いることができる。そして、種々の電極導入体を用いることができる結果、電極導入体の細管部内での封着方法として上記したシール材２２による封着方法以外に、公知のメタライズ封着を用いることができる。
【００２６】
また、細管部１５内において、細管部１５と電極導入体１１、具体的には電極棒１８との間には金属製の筒状体２３、例えば線径が０．２０［ｍｍ］のモリブデン製の密巻きコイルが介在している。この筒状体２３は、細管部１５と電極棒１８との間に形成される隙間を可能な限り埋め、細管部１５内に沈み込んでくる金属ハロゲン化物の量を低減するためのものである。もっとも、筒状体２３が介在している場合であっても、筒状体２３が取り付けられた電極導入体１１を細管部１５内に挿入するに当たり、ある程度の裕度が必要であり、本実施の形態での場合で細管部１５と筒状体２３との間には平均で０．５０［ｍｍ］の隙間が形成される。
【００２７】
そして、このようなメタルハライドランプ１は次のような電子安定器（図示せず）を用いて点灯される。すなわち、一例として、始動時および再始動時にはＬＣ共振によって周波数２４０［ｋＨｚ］〜３９０［ｋＨｚ］で最大値４．０［ｋＶ］の高周波パルス電圧を印加してランプを始動または再始動させる一方、周波数２００［Ｈｚ］の矩形波電圧によってランプを定常点灯させる。
【００２８】
次に、このような本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１の作用効果を確認するための実験を行った。
まず、図４に示す実施例１〜６のメタルハライドランプ１を各々５本ずつ作製した。各メタルハライドランプ１は、基本的に第１の実施の形態に係るメタルハライドランプ１と同じ構成を有しているが、電極間の距離ＥＬ、発光管の最大内径Ｄｉ、発光物質である金属ハロゲン化物の種類および封入量、緩衝ガスである水銀の封入量等が異なっている。
【００２９】
実施例１は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］（管外径７．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９Ｗ／ｃｍ２である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが４．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが８．０［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３０】
実施例２は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］（管外径７．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９Ｗ／ｃｍ２である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが３．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が０．７［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３１】
実施例３は、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが３２．８［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが４．１［ｍｍ］（管外径６．３［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが３１［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．２５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが７．７５［ｍｇ］、水銀が０．７［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３２】
実施例４は、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが２４．０［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．２５［ｍｍ］（管外径７．４５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝４．６、管壁負荷ＷＬが３１［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが７．５［ｍｇ］、水銀が１．９［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３３】
実施例５は、定格電力２５０Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが４３．２［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが５．４［ｍｍ］（管外径７．８［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０、管壁負荷ＷＬが２９［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが１．５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが３．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが１０．５［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３４】
実施例６は、定格電力１００Ｗのメタルハライドランプ１であって、電極１６間の距離ＥＬが２２．５［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが３．５［ｍｍ］（管外径５．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝６．４、管壁負荷ＷＬが３３［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ネオジムが０．７５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．０［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが５．５［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３５】
実施例６は、定格電力１００Ｗのメタルハライドランプであって、電極１６間の距離ＥＬが２２．５［ｍｍ］、発光管６の最大内径Ｄｉが３．５［ｍｍ］（管外径５．５［ｍｍ］）、ＥＬ／Ｄｉ＝６．４、管壁負荷ＷＬが３３［Ｗ／ｃｍ２］である。また、発光管６内には、ヨウ化ナトリウムが５．５［ｍｇ］、ヨウ化ネオジムが０．７５［ｍｇ］、ヨウ化プラセオジムが１．０［ｍｇ］、水銀が０．８［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３６】
また、比較のため、図４に示す特許文献１記載のものに相当する従来例１、および、特許文献２記載のものに相当する従来例２のメタルハライドランプを各々５本ずつ作製した。従来例１および２のメタルハライドランプは、基本的に第１の実施の形態に係るメタルハライドランプ１と同じ構成を有しているが、電極間の距離ＥＬ、発光管の最大内径Ｄｉ、発光物質である金属ハロゲン化物の種類および封入量、緩衝ガスである水銀の封入量等が異なっている。
【００３７】
従来例１は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプであって、電極間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、発光管内には、ヨウ化セリウムが４．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。
従来例２は、定格電力２００Ｗのメタルハライドランプであって、電極間の距離ＥＬが４０．０［ｍｍ］、発光管の最大内径Ｄｉが５．０［ｍｍ］、ＥＬ／Ｄｉ＝８．０である。また、発光管内には、ヨウ化プラセオジムが４．５［ｍｇ］、ヨウ化ナトリウムが９．０［ｍｇ］、水銀が１．０［ｍｇ］それぞれ封入されている。
【００３８】
そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させ、全光束［ｌｍ］、効率［ｌｍ／Ｗ］、色温度［Ｋ］、Ｄｕｖ、および平均演色評価指数ＣＲＩを測定したところ、図５に示すとおりの結果が得られた。
なお、図５に示す全光束［ｌｍ］、効率［ｌｍ／Ｗ］、色温度［Ｋ］、Ｄｕｖ、および平均演色評価指数ＣＲＩの値は、いずれも１００時間点灯経過時のものであり、５本のサンプルの平均値をそれぞれ示す。ただし、色温度の設計値は４０００［Ｋ］である。
【００３９】
また、点灯方法は、５．５時間点灯、０．５時間消灯を１サイクルとしてこれを繰り返した。「点灯時間」は累計の点灯時間を示す。
さらに、一般照明用として求められる色特性は、一般的に平均演色評価指数ＣＲＩが６５以上であって、かつＤｕｖが＋１０以下であると言われており、これを評価基準とした。また、効率［ｌｍ／Ｗ］は、市場からの要望等を踏まえ、現在市販されているセラミックメタルハライドランプの効率（屋内用：例えば９０［ｌｍ／Ｗ］〜１００［ｌｍ／Ｗ］、屋外用：例えば１１０［ｌｍ／Ｗ］〜１１５［ｌｍ／Ｗ］）に対して十分高い１２０［ｌｍ／Ｗ］以上得られることを評価基準とした。
【００４０】
図５から明らかなように、実施例１の場合では効率が１２６．４［ｌｍ／Ｗ］、色温度が３８５０［Ｋ］、Ｄｕｖが＋１．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６５であり、実施例２の場合では効率が１２９．５［ｌｍ／Ｗ］、色温度が３９２７［Ｋ］、Ｄｕｖが＋７．４、および平均演色評価指数ＣＲＩが６５であり、実施例３の場合では効率が１２６．９［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４１２１［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．８、および平均演色評価指数ＣＲＩが７０であり、実施例４の場合では効率が１２５．８［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０９８［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．６、および平均演色評価指数ＣＲＩが６９であり、実施例５の場合では効率が１３１．０［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０２５［Ｋ］、Ｄｕｖが＋６．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６８であり、実施例６の場合では効率が１２２．９［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０７５［Ｋ］、Ｄｕｖが＋５．８、および平均演色評価指数ＣＲＩが６８であった。
【００４１】
一方、従来例１の場合では効率が１４７．７［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０９１［Ｋ］、Ｄｕｖが＋２０．３、および平均演色評価指数ＣＲＩが６３であり、従来例２の場合では効率が１３０．０［ｌｍ／Ｗ］、色温度が４０１８［Ｋ］、Ｄｕｖが＋１２．２、および平均演色評価指数ＣＲＩが６７であった。
このように実施例１〜６では、上記した評価基準を上回る非常に高い効率が得られるとともに、所望の色温度が得られ、しかも一般照明用に適した良好な色特性が得られることがわかった。特に、実施例２は、金属ハロゲン化物の種類および封入量並びに緩衝ガスの封入量を除き、実施例１と略同じ構成であるにも拘わらす、その効率（１２９．５［ｌｍ／Ｗ］）が実施例１の効率（１２６．４［ｌｍ／Ｗ］）に比して２．５％向上していることがわかった。
【００４２】
一方、従来例１および従来例２では、同じく上記した評価基準を上回る非常に高い効率が得られ、かつ所望の色温度が得られたものの、特にＤｕｖがいずれも上記した評価基準を満たしておらず、一般照明用としては十分な色特性、つまり光色（白色光）が得られないことがわかった。
このような結果となった理由については次のように考えた。
【００４３】
まず、実施例１〜６および従来例１〜２のいずれにおいても非常に高い効率が得られたのは、発光管６がＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たす、つまり発光管６の内径が小さく、その形状が細長いという特異な形状に起因していると考えられる。すなわち、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たすべく発光管６の内径を小さくした結果、発光物質であるナトリウムの自己吸収幅が小さくなり、発光効率に寄与する波長領域の発光を増大させることができるとともに、点灯中、発光管６の内面がアークに近づき、発光管６の内面の温度が高くなるので、発光物質の蒸気圧を上昇させることができたためであると考えられる。
【００４４】
実施例２の場合、金属ハロゲン化物の種類および封入量並びに緩衝ガスの封入量を除き、実施例１と略同じ構成であるにも拘わらず、その効率が実施例１の効率に比して向上しているのは、可視光の領域に分布するプラセオジムの発光スペクトルの寄与によるものであると考えられる。
これに加えて実施例１〜６の場合、ネオジムの発光スペクトルによって発光管６からの放射光が青色側にシフトし、しかも前述したとおり発光物質の蒸気圧の上昇によってこのネオジムの発光強度を増大させることができ、ともに増強されたナトリウムの発光強度とネオジムの発光強度との間での色バランスが適正化されて特にＤｕｖが小さくなり、一般照明用に適した白色光を得ることができたと考えられる。
【００４５】
一方、従来例１や従来例２の場合、プラセオジムまたはセリウムの発光強度が強く、発光管６からの放射光の緑色成分が増大して、Ｄｕｖが大きくなったと考えられる。
ここで、実施例１〜６における光束維持率（％）を調べ、従来例（金属ハロゲン化物に関する構成のみ異なる従来のメタルハライドランプ）と比較したところ、図６〜図１１に示すとおりの結果が得られた。図６は、実施例１についての結果を、図７は、実施例２についての結果を、図８は、実施例３についての結果を、図９は、実施例４についての結果を、図１０は、実施例５についての結果を、図７は、実施例６についての結果を示す。
【００４６】
なお、図６〜図１１中、実施例は「○」印で、従来例は「△」印でそれぞれ示す。また、図６〜図１１中の光束維持率の値は、５本のサンプルの平均値をそれぞれ示す。「光束維持率」とは、１００時間点灯経過時の全光束（ｌｍ）に対する各点灯経過時間の全光束（ｌｍ）の割合（％）を示す。
図６から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例１の光束維持率は８９．５［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８６．５［％］）に比して３．５％向上した。この結果から、実施例１は、従来のメタルハライドランプより優れた光束維持率を有することがわかる。
【００４７】
図７から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例２の光束維持率は８８．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８６．５［％］）に比して１．７％向上した。この結果から、実施例２は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。
図８から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例３の光束維持率は８７．５［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８５．０［％］）に比して２．９％向上した。この結果から、実施例３は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。
【００４８】
図９から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例４の光束維持率は８３．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８２．５［％］）に比して０．６％向上した。この結果から、実施例４は、従来のメタルハライドランプと同等の光束維持率を有することがわかる。
図１０から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例５の光束維持率は８９．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８７．０［％］）に比して２．３％向上した。この結果から、実施例５は、従来のメタルハライドランプと同等或いはそれ以上の光束維持率を有することがわかる。
【００４９】
図１１から明らかなように、例えば１２０００時間点灯経過時において、実施例６の光束維持率は８５．０［％］であり、従来例の場合の光束維持率（８３．５［％］）に比して１．８％向上した。この結果から、実施例６は、従来のメタルハライドランプと同等の光束維持率を有することがわかる。
このように実施例１〜６では、その光束維持率が従来例１の光束維持率に比して同等以上であることがわかった。これは、実施例１〜６の場合、点灯中、発光物質であるネオジムと発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応が小さく、長期の点灯時間に亘ってネオジムが発光に寄与することができたためであると考えられる。
【００５０】
一方、従来例の場合、点灯中、発光物質であるセリウムと発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応が大きく、点灯時間の経過に伴って発光に寄与するセリウムが減少してしまったためであると考えられる。
したがって、ＥＬ／Ｄｉ＞４．０なる関係式を満たし、金属ハロゲン化物に少なくともヨウ化ナトリウムとヨウ化ネオジムとが含まれていることにより、高い効率を維持することができるとともに、特にＤｕｖを改善することができ、一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができるとわかった。特に、金属ハロゲン化物としてさらにヨウ化プラセオジムを加えることにより、効率を一層高くすることができるとわかった。
【００５１】
次に、実施例１および実施例２の各々のランプをさらに１０本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させ、１００時間点灯経過時から１２０００時間点灯経過時までの間で点灯経過時間１０００時間毎に色温度を測定し、各点灯経過時における１００時間点灯経過時の色温度に対する色温度差［Ｋ］について調べたところ、次のような結果が得られた。
【００５２】
なお、今回のケースでは、色温度差が±５００［Ｋ］以下であれば、人が目視でほとんどその差を感じないことが判ったので、これを評価基準とした。
実施例１の場合、１０本のサンプル中、９本のサンプルはいずれも１２０００時間点灯経過時まで色温度差が±５００［Ｋ］以下に抑えられていたものの、残る１本は１２０００時間点灯経過するまでの間に色温度差が±５００［Ｋ］を越えたときがあった。一方、実施例２の場合、１０本のサンプル全てが１２０００時間点灯経過時まで色温度差が±５００［Ｋ］以下に抑えられていた。
【００５３】
このように実施例１では一部のサンプルで色温度差が５００［Ｋ］を越えたものの、実用的には支障がない程度であり、長期の点灯に亘って比較的安定した色温度特性が得られることがわかった。特に実施例２では、終始、色温度差が５００［Ｋ］以下であり、長期の点灯に亘って非常に安定した色温度特性が得られることがわかった。
このような結果となった理由については次のように考えた。
【００５４】
発光物質としてネオジムとナトリウムとが封入されている場合、色温度の変化はネオジムの発光強度、つまりネオジムの蒸気圧に依存する。そして、封入されたネオジムの一部は点灯中、発光管６の内面のある狭い範囲に凝縮している傾向にあり、その蒸気圧は前記凝縮範囲の温度変化によって変化する。例えば、発光管６の内面が黒化して発光管６内の温度が上昇すると、ネオジムの蒸気圧が上昇して色温度も上昇する。
【００５５】
一方、発光物質としてプラセオジムとナトリウムとが封入されている場合、色温度の変化はプラセオジムの発光強度、つまりプラセオジムの蒸気圧に依存する。そして、封入されたプラセオジムの一部は点灯中、発光管６の内面の広範囲に液状で存在しており、その蒸気圧は変化しにくい。ところが、プラセオジムは発光管６の構成材料である多結晶体アルミナとの反応によってその蒸気圧が低下してしまう。その結果、色温度が低下する傾向にある。
【００５６】
したがって、実施例１の場合、上記した理由により色温度差が５００［Ｋ］を越えるものがあったと考えられる。一方、実施例２の場合、ネオジムの蒸気圧の上昇による色温度の上昇傾向と、プラセオジムの蒸気圧の低下による色温度の低下傾向との相乗効果によって全体的には色温度が安定し、終始、所望の範囲内に抑えられたと考えられる。
このように、金属ハロゲン化物としてヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムにヨウ化プラセオジムを加えることにより、長期の点灯時間に亘って色温度を極めて安定させることができるとわかった。
【００５７】
次に、発光管６の最大内径Ｄｉ［ｍｍ］が、３．０≦Ｄｉ≦７．０の関係式を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。
最大内径Ｄｉ［ｍｍ］が３．０＞Ｄｉの関係式を満たす場合は、発光管６の管壁とアークからの距離とが近すぎるため、発光管６の温度が過度に上昇して点滅サイクル試験の際の熱衝撃等によりクラックが発生したり、管壁から熱が失われる熱量が大き過ぎてランプ効率が低下したりする。一方、Ｄｉ＞７．０の関係を満たす場合、アークの湾曲が大きく、発光管６の本管部１４の上部温度が著しく高くなるので、前記本管部１４の上部と下部との温度差、或いは前記本管部１４と細管部１５との温度差が大きくなり、前記本管部１４にクラックが発生し易い。
【００５８】
次に、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとからなる場合であって、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。
まず、実施例１において、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、その比（ＭＮａ／ＭＮｄ）を図１２に示すとおり３．５〜４９の範囲内で種々変化させたものを５本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させて１００時間点灯経過時の効率［ｌｍ／Ｗ］を測定したところ、図１２および図１３に示すとおりの結果が得られた。
【００５９】
なお、図１２および図１３中、効率の値は５本のサンプルの平均値を示す。
図１２および図１３から明らかなように、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことにより、略一定して１２５［ｌｍ／Ｗ］を越える極めて高い効率を得られることがわかった。また、これは、ナトリウムの自己吸収の抑制による高い発光とネオジムの視感効率の高い領域での発光との相乗効果であり、つまり視感効率の高い領域においてナトリウムとネオジムとがバランスよく発光しているためであると考えられる。
【００６０】
一方、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たさなければ、ランプ効率が大幅に低下することがわかった。ＭＮａ／ＭＮｄ＜５なる関係式を満たす例えばＭＮａ／ＭＮｄ＝３．５の場合では、上記したバランスが崩れ、効率に対するナトリウムの発光の寄与が小さくなったために、効率が低下したと考えられる。また、ＭＮａ／ＭＮｄ＞２１なる関係式を満たす例えばＭＮａ／ＭＮｄ＝３５や、ＭＮａ／ＭＮｄ＝４９の場合でも、上記したバランスが崩れ、効率に対するネオジムの発光の寄与が小さくなったために、効率が低下したと考えられる。
【００６１】
次に、ハロゲン化ナトリウムの封入量ＭＮａ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄ［ｍｏｌ］とが、７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たすように設定されることがより好ましい理由について説明する。
ハロゲン化ナトリウムに対するハロゲン化ネオジムの比率が高い程、ハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が激しくなる。７≦ＭＮａ／ＭＮｄなる関係式を満たしている場合は、問題になる程の反応は起こりにくいが、前記関係式を満たさない場合は、長期寿命試験中にハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が進行して当該発光管６が侵食され、１５０００〜２００００時間でリークが発生する場合がある。
【００６２】
次に、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムとからなる場合であって、ハロゲン化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ハロゲン化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ハロゲン化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４とする）を満たすように設定されることが好ましい理由について説明する。
【００６３】
まず、実施例２において、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ヨウ化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、ヨウ化ネオジムの封入量ＭＮｄとヨウ化プラセオジムの封入量ＭＰｒとの合計量（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）に対するヨウ化ナトリウムの封入量ＭＮａの比ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）を図１４に示すとおり３．５〜４９の範囲内で種々変化させたものを５本ずつ作製し、作製した各ランプを上記した安定器を用いて水平点灯させて１００時間点灯経過時の効率［ｌｍ／Ｗ］を測定したところ、図１４および図１５に示すとおりの結果が得られた。
【００６４】
なお、図１４および図１５中、効率の各値は５本のサンプルの値の平均値を示す。
また、全サンプルにおいて、ＭＰｒ／ＭＮｄ＝３．５とした。
図１４および図１５から明らかなように、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式を満たすことにより、１２５［ｌｍ／Ｗ］を越える極めて高い効率が得られることがわかった。これは、ナトリウムの自己吸収の抑制による高い発光とネオジムおよびプラセオジムの視感効率の高い領域での発光との相乗効果であり、つまり視感効率の高い領域においてナトリウム、ネオジムおよびプラセオジムがバランスよく発光しているためであると考えられる。一方、ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＜４なる関係式を満たす例えばＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＝３．５の場合では、上記したバランスが崩れ、効率に対するナトリウムの発光の寄与が小さくなったために効率が低下したと考えられる。また、ＭＮａ／ＭＮｄ＞２１なる関係式を満たす例えばＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）＝（３１．５，４９）の場合でも、上記したバランスが崩れ、効率に対するネオジムおよびプラセオジムの発光の寄与が小さくなったために効率が低下したと考えられる。
【００６５】
次に、ハロゲン化ナトリウムの封入量ＭＮａ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄ［ｍｏｌ］と、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒ［ｍｏｌ］とが、７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たすように設定されることがより好ましい理由について説明する。
ハロゲン化ナトリウムに対し、ハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムの合計の比率が高い程、ハロゲン化ネオジム或いはハロゲン化プラセオジムと、発光管６との反応は激しくなる。７≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）なる関係式を満たす場合は、問題になる程の反応は起こらないが、前記関係式を満たさない場合は、長期寿命試験中にハロゲン化ネオジムと発光管６との反応が進行して当該発光管６が侵食され、１５０００〜２００００時間でリークが発生する場合がある。
【００６６】
ここで、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすように規定した理由について説明する。通常、発光管６内に封入される金属ハロゲン化物は、点灯中、全てが蒸発するのではなく、液体または固体状の金属ハロゲン化物が存在する程度に封入される。したがって、封入される金属ハロゲン化物の全体量の上限はほぼ決まってしまう。そのため、ハロゲン化ナトリウム（赤色成分）およびハロゲン化ネオジム（青色成分）にハロゲン化プラセオジム（青緑色成分）を加える場合、所望の色温度を得るために、ほぼ同じ色成分であるハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄを減らして、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒを増やすことになる。
【００６７】
したがって、ハロゲン化プラセオジムの封入量ＭＰｒを増やしすぎると、ハロゲン化ネオジムの封入量ＭＮｄが減りすぎて、ハロゲン化ネオジムを封入しない場合と同じくらいＤｕｖが高くなり、ハロゲン化ネオジムを封入する上記したような効果が実質的になくなってしまう。そこで、ハロゲン化プラセオジムをさらに含める場合において、ハロゲン化ネオジムを封入する効果を十分に得るために、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４なる関係式を満たすように規定した。
【００６８】
そして、上記した実験ではＭＰｒ／ＭＮｄ＝３．５一定としたが、ＭＰｒ／ＭＮｄが４以下の範囲（ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４）内であれば、上記と同様の結果が得られることが確認された。
以上のとおり本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１にかかる構成によれば、高い効率を維持しながら、特にＤｕｖを改善して一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができる。
【００６９】
特に、金属ハロゲン化物としてヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムに、さらにヨウ化プラセオジムを加えることにより、一層の高効率化を図ることができるとともに、長期の点灯時間に亘って極めて安定した色温度特性を得ることができる。
また、金属ハロゲン化物がヨウ化ナトリウムおよびヨウ化ネオジムからなる場合、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］としたとき、５≦ＭＮａ／ＭＮｄ≦２１なる関係式を満たすことにより、より一層の高効率化を図ることができる。
【００７０】
一方、金属ハロゲン化物がハロゲン化ナトリウムとハロゲン化ネオジムとハロゲン化プラセオジムとからなる場合、ヨウ化ナトリウムの封入量をＭＮａ［ｍｏｌ］、ヨウ化ネオジムの封入量をＭＮｄ［ｍｏｌ］、ヨウ化プラセオジムの封入量をＭＰｒ［ｍｏｌ］としたとき、４≦ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）≦２７．５なる関係式（ただし、ＭＰｒ／ＭＮｄ≦４とする）を満たすことにより、より一層の高効率化を図ることができる。
【００７１】
なお、上記各実施の形態では、金属ハロゲン化物としてヨウ化物のみを用いた場合について説明したが、これらヨウ化物に代えて臭化物、またはヨウ化物と臭化物との混合物を用いた場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記各実施の形態では、外囲器１０の構成として、円筒部１２とテーパ部１３とからなる本管部１４と、細管部１５とから構成されたものを用いた場合について説明したが、これに限らずテーパ部１３が略半球状の半球部に代わった外囲器、すなわち略円筒状の円筒部とこの円筒部の両端部に連なって形成された略半球状の半球部とからなる本管部と、この本管部の両端部に連なって形成された細管部とから構成されたものや、略円筒状の円筒部とこの円筒部の両端部の内側に設けられた略リング状のリング部とからなる本管部と、この本管部の両端部に形成された、すなわちリング部の中央部に一端部がはめ込まれた略円筒状の細管部とから構成されたもの等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
前者の場合、円筒部、半球部および細管部はそれぞれ一体成形によって形成されているが、後者の場合、円筒部、リング部および細管部はそれぞれ別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されている。もっとも、上記したいずれの場合も略円筒状の円筒部を用いた場合について説明したが、この略円筒状の円筒部に代えて中央部が最も膨らんで最大径を有し、両端へいくほど徐々に径小となる紡錘形状のもの或いは回転楕円体形状のものを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。この場合、その中央部が最大内径Ｄｉを有する。
【００７３】
さらに、上記各実施の形態では、定格電力（入力電力）が１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗおよび２５０Ｗのメタルハライドランプ１を例示して説明したが、これらに限定されず、本発明は、定格電力（入力電力）が例えば７０Ｗ〜３００Ｗの範囲のメタルハライドランプにも適用することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態である照明装置は、図１６に示すように、例えば天井に組み込まれたダウンライトとして使用される照明装置であって、天井２４に組み込まれた傘状の反射灯具２５とこの反射灯具２５の底部に取り付けられた板状のベース部２６と反射灯具２５内の底部に設けられたソケット部２７とを有する照明器具２８と、この照明器具２８内のソケット部２７に取り付けられた本発明に係るメタルハライドランプ１と、ベース部２６の反射灯具２５から離間した位置に取り付けられた電子安定器２９とを備えている。
【００７４】
以上のとおり本発明の第２の実施の形態である照明装置にかかる構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１を用いているために、高効率で、特に一般照明用として良好な色特性を得ることができ、しかも光束維持率を向上させることができる。
なお、上記第２の実施の形態では、その照明装置の用途としてダウンライトとして天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や店舗照明等にも用いることができ、その用途は限定されるものでない。また、その用途に応じて公知の種々の照明器具や安定器を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、高効率を維持しながら色特性を改善することが必要な用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】同じくメタルハライドランプに用いられている発光管の正面断面図
【図３】ランプ効率とＥＬ／Ｄｉとの関係を示す図である。
【図４】実験に用いたメタルハライドランプの構成上の特徴を示す図
【図５】実験に用いたメタルハライドランプの特性を示す図
【図６】実施例１の光束維持率を示す図
【図７】実施例２の光束維持率を示す図
【図８】実施例３の光束維持率を示す図
【図９】実施例４の光束維持率を示す図
【図１０】実施例５の光束維持率を示す図
【図１１】実施例６の光束維持率を示す図
【図１２】ＭＮａ／ＭＮｄと効率との関係を示す図
【図１３】同じく、ＭＮａ／ＭＮｄと効率との関係を示す図
【図１４】ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）と効率との関係を示す図
【図１５】同じく、ＭＮａ／（ＭＮｄ＋ＭＰｒ）と効率との関係を示す図
【図１６】本発明の第２の実施の形態である照明装置を模式的に示した図
【符号の説明】
【００７７】
１  メタルハライドランプ
２  ステムガラス
３  外管
４，５  電力供給線
６  発光管
７  口金
８  アイレット部
９  シェル部
１０  外囲器
１１  電極導入体
１２  円筒部
１３  テーパ部
１４  本管部
１５  細管部
１６  電極
１７  放電空間
１８  電極棒
１９  電極コイル
２０  内部リード線
２１  外部リード線
２２  シール材
２３  筒状体
２４  天井
２５  反射灯具
２６  ベース部
２７  ソケット部
２８  照明器具
２９  電子安定器
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006080189.tif 000018
【図２】
2006080189.tif 000019
【図３】
2006080189.tif 000020
【図４】
2006080189.tif 000021
【図５】
2006080189.tif 000022
【図６】
2006080189.tif 000023
【図７】
2006080189.tif 000024
【図８】
2006080189.tif 000025
【図９】
2006080189.tif 000026
【図１０】
2006080189.tif 000027
【図１１】
2006080189.tif 000028
【図１２】
2006080189.tif 000029
【図１３】
2006080189.tif 000030
【図１４】
2006080189.tif 000031
【図１５】
2006080189.tif 000032
【図１６】
2006080189.tif 000033
【国際調査報告】
2006080189.tif 000034
2006080189.tif 000035
2006080189.tif 000036
2006080189.tif 000037