(57)【要約】この発明のメタルハライドランプは、本管部（１６）とこの本管部（１６）の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部（１７ａ）および第二の細管部（１７ｂ）とを有する透光性セラミックからなる外囲器（１８）と、それぞれの先端部に第一の電極部（２５ａ）、第二の電極部（２５ｂ）が形成された第一の電極導入体（２１）および第二の電極導入体（２２）とを有する発光管（３）を備えている。各電極導入体（２１，２２）は各細管部（１７ａ，１７ｂ）内に挿入されており、各細管部（１７ａ，１７ｂ）との間で隙間（２３）を形成している。発光管（３）の外面には近接導体（１９）が設置され、第一の細管部（１７ａ）のうち、本管部（１６）側の端部に近接導体（１９）の一部が少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられている。近接導体（１９）は第二の電極部（２５ｂ）と電気的に接続されている。発光管（３）内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ３以下である。再始動特性が大幅に改善される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
本管部と前記本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有する発光管を備え、
前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、
前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、
前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、
前記発光管の外面には近接導体が設置され、前記第一の細管部における前記本管部側の端部に前記近接導体の一部が少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体は前記第二の電極部と電気的に接続されており、
前記発光管内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な面を第一の平面と定義し、
前記第一の平面に平行で、前記第一の平面から前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する面を第二の平面と定義し、
前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の両端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が、別の直線または曲線へと移行する変化点を含み、かつ前記第一の平面に平行な面を第三の平面と定義したとき、
前記本管部における前記第二の平面と前記第三の平面とに挟まれた端部領域全体に亘って、前記近接導体は前記本管部の外面に少なくとも０．５ターン螺旋状に巻き付けられている請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
照明器具と、前記照明器具に組み込まれた請求項１または請求項２に記載されたメタルハライドランプとを備えた照明装置。
【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】  従来から、例えば店舗やスポーツ競技場等の屋内および屋外の照明用として用いられているメタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成している材料が透光性セラミックからなるメタルハライドランプ（以下、「セラミックメタルハライドランプ」という）において、始動および再始動に要する時間を短縮するために、その発光管に近接導体を近接または接触するように配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。【０００３】  特に、この近接導体の端部を発光管の細管部に巻き付けることにより、始動時、近接導体が細管部を介して電極導入体と容量結合し、細管部と電極導入体との間に形成された隙間内で絶縁破壊が起きて初期電子を発生させることができる。また、その絶縁破壊によって紫外線が発生し、その紫外線放射に起因して本管部内に存在する分子が励起されることによっても初期電子を発生させることができる。そして、これらの初期電子によって電極間で電子なだれが起こり放電が始まる。このようにして電極間での絶縁破壊が促進され、最大パルス電圧（ピーク電圧）が２．５ｋＶという低いパスル電圧であっても点灯を可能にすることができ、しかも再始動に要する時間を５分以内に短縮することができるとされている。【０００４】  ところで、この種のセラミックメタルハライドランプでは、安定点灯時のランプ電圧が９０Ｖ前後になるように緩衝ガスとしての水銀が通常１０ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている。【０００５】  なお、近時、セラミックメタルハライドランプにおいて、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Ｄ、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ＞５）したものが提案されている（例えば特許文献２参照）。このセラミックメタルハライドランプでは、１１１〜１７７ＬＰＷ（＝ｌｍ／Ｗ）という極めて高い発光効率が得られるとされている。しかも、このセラミックメタルハライドランプでは、発光管の形状が細長いために封入する水銀量が通常より少量、例えば定格ランプ電力１５０Ｗの場合で０．７ｍｇ（＜１．６ｍｇ／ｃｍ３）でも、８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができ、環境にやさしいという利点も有している。
【特許文献１】特開平１０−２９４０８５号公報
【特許文献２】特表２０００−５０１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  以上のように従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光管の細管部に始動補助用の近接導体を配置することによって再始動特性は改善されつつあるものの、再始動時間に５分もかかる場合もある。それにより、次のような不具合が生じる。例えば、従来のセラミックメタルハライドランプを使用しているある施設では、不意の停電が発生した際、主たるランプであるセラミックメタルハライドランプが再始動するまでの間、安全性に関わる不測の事態の発生に備えて補助的に付設したハロゲン電球等を安全灯として点灯させている例がある。【０００７】  そこで、市場からはさらなる再始動特性の改善が望まれているものの、現時点では再始動時間を大幅に短縮できる実用的な技術は見出されておらず、その実現は難しいとされてきた。【０００８】  本発明は、このような現状を打破するものであり、再始動特性を大幅に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を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明のメタルハライドランプは、本管部とこの本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有する発光管を備え、前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、かつ前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、前記発光管の外面には近接導体が設置され、かつ前記第一の細管部のうち、前記本管部側の端部に前記近接導体の一部が少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体は前記第二の電極部と電気的に接続されており、前記発光管内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ３以下である構成を有している。
【発明の効果】
【００１０】  本発明のメタルハライドランプによれば、第二の電極部と電気的に接続された近接導体の一部が、第一の細管部の端部に少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられるとともに、発光管内の水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ３以下とされることにより、再始動特性が大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、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である。
【図２】図２は、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図である。
【図３】図３は、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である。
【図４】図４は、水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ３）と平均再始動時間（分）との関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプに用いられている発光管の要部拡大断面図である。
【図６】図６は、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図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態である照明装置の一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００１２】  １  メタルハライドランプ
２  外管
３  発光管
４  口金
５  フレア
６，７  ステム線
８  電力供給線
９，１０  外部リード線
１１  アイレット部
１２  シェル部
１３  バリウムゲッター
１４  円筒部
１５  半球状部
１６  本管部
１７ａ  第一の細管部
１７ｂ  第二の細管部
１８  外囲器
１９  近接導体
１９ａ  第一の螺旋状部分
２０  抵抗体
２１  第一の電極導入体
２２  第二の電極導入体
２３  隙間
２４  ガラスフリット
２５ａ  第一の電極部
２５ｂ  第二の電極部
２６ａ，２６ｂ  内部リード線
２７ａ，２７ｂ  電極軸部
２８ａ，２８ｂ  コイル
２９ａ，２９ｂ  電極コイル部
３０  天井
３１  反射灯具
３２  ベース部
３３  ソケット部
３４  照明器具
３５  電子安定器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明のメタルハライドランプにおいて好ましくは、前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な面を第一の平面と定義し、前記第一の平面に平行で、前記第一の平面から前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する面を第二の平面と定義し、前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の両端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が、別の直線または曲線へと移行する変化点を含み、かつ前記第一の平面に平行な面を第三の平面と定義したとき、前記本管部における前記第二の平面と前記第三の平面とに挟まれた端部領域全体に亘って、前記近接導体は前記本管部の外面に少なくとも０．５ターン螺旋状に巻き付けられている構成とする。【００１４】  本発明の照明装置は、照明器具と、前記照明器具に組み込まれた上記いずれかの構成のメタルハライドランプとを備える。【００１５】  以下、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。【００１６】  （第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態におけるメタルハライドランプの断面図を、図１に示す。このメタルハライドランプ１は、定格ランプ電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプであり、全長Ｔ１が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、外管２と、この外管２内に配置された発光管３と、外管２の端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金４とを備えている。【００１７】  発光管３の長手方向の中心軸（図１中、Ｘで示す）は、外管２の長手方向の中心軸（図１中、Ｙで示す）と略一致している。【００１８】  外管２は、外径Ｒ１が２５ｍｍ〜５５ｍｍ、例えば４０ｍｍの略円筒状の例えば硬質ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。【００１９】  外管２内、すなわち発光管３が配置された密閉空間内は、３００Ｋでの気圧が１×１０１Ｐａ以下、例えば１×１０−１Ｐａの真空状態になっている。このように外管２内の真空度を３００Ｋで１×１０１Ｐａ以下に規定することにより、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されるのを抑制することができる。それにより、熱ロスによって発光効率が低下するのを防止することができる。これに対して、外管２内の真空度が３００Ｋで１×１０１Ｐａを超える場合、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されやすくなる。そのため、熱ロスによって発光効率が低下するおそれがある。【００２０】  フレア５には、例えばニッケルまたは軟鋼からなる二本のステム線６，７の一部がそれぞれ封止されている。二本のステム線６，７の一端部はそれぞれ外管２内に引き込まれている。一方のステム線６は、電力供給線８を介して、発光管３から導出した一方の外部リード線９に電気的に接続されている。他方のステム線７は直接、他方の外部リード線１０に電気的に接続されている。発光管３は、これら二本のステム線６，７および電力供給線８によって外管２内で支持されている。また、ステム線６の他端部は口金４のアイレット部１１に、ステム線７の他端部は口金４のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。ステム線６，７は、複数の金属線をそれぞれ溶接して一体化された一本の金属線からなる。【００２１】  電力供給線８は、フレア５の近傍から外管２の閉塞部側まで外管２の内面形状に沿って直線状に延びた後、外管２の閉塞部の内面形状に沿って略半円状に曲げられ、さらに外部リード線９と略直角に交差するように外管２の長手方向の中心軸Ｙへ向かって折り曲げられ、真っ直ぐ延びている。また、電力供給線８のうち、外管２の閉塞部側に位置する部分には、バリウムゲッター１３が取り付けられている。【００２２】  発光管３は、図２に示すように、円筒部１４とこの円筒部１４の両端部に連接された半球状部１５とからなる本管部１６と、半球状部１５に連接された第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとからなる多結晶アルミナ製の外囲器１８とを有している。発光管３の全長Ｔ２（本管部１６、第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂを合わせた長さ）は６０ｍｍ〜８５ｍｍ、例えば７１ｍｍである。円筒部１４の外径Ｒ２は４．５ｍｍ〜８．０ｍｍ、例えば���．４ｍｍであり、内径ｒ１（図３参照）は２．５ｍｍ〜６．０ｍｍ、例えば４．０ｍｍである。第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂの外径Ｒ３は２．５ｍｍ〜４．０ｍｍ、例えば３．２ｍｍであって、内径ｒ２（図３参照）は０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ、例えば１．０ｍｍである。外囲器１８の内容積（各細管部１７ａ，１７ｂを除く）は、０．１６ｃｍ３〜０．８５ｃｍ３、例えば０．４３５ｃｍ３である。【００２３】  なお、発光管３の外囲器１８を構成する材料としては、多結晶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、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。また、外囲器１８としては、図２に示した例では、外囲器１８を構成する各部分がそれぞれ一体成形され、繋ぎ目がないものが用いられている。これに限らず、例えば本管部１６の半球状部１５に、別工程で成型された各細管部１７ａ，１７ｂを焼きばめることによって各部材を一体化させたものを用いてもよい。【００２４】  また、発光管３内には、発光物質としての例えばヨウ化プラセオジウム（ＰｒＩ３）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とからなる金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助ガスとしてのキセノンガス（Ｘｅ）がそれぞれ封入されている。金属ハロゲン化物は、総量で５．５〜１９ｍｇ、例えば９ｍｇであり、各成分のモル比が例えば１：８となるように封入されている。水銀は、２．５ｍｇ／ｃｍ３以下になるように封入されている。水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ３以下の範囲において、点灯時、所望のランプ電圧が得られるように適宜調整されるが、場合によっては封入物を調整するなどして公知の手段を用いて無水銀（０．０ｍｇ／ｃｍ３）としてもよい。キセノンガスは、３００Ｋで２５ｋＰａとなるように封入されている。【００２５】  なお、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ３以下の範囲内において、初期（点灯経過時間が１００時間以内）のランプ電圧として８０Ｖ〜１００Ｖを得るためには、定格電力に関係なく、ｒ１（図３参照）とＬ（図３参照）とが、６≦ｒ１／Ｌ≦１０なる関係式を満たすことが好ましい。【００２６】  なお、発光物質としては、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムとの組み合わせに代えて、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）とヨウ化ナトリウムとを組み合わせたものや、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプによく用いられているヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ３）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ３）、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ３）等の希土類金属のヨウ化物とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）およびヨウ化ナトリウムとを組み合わせたもの等、所望の色特性に応じて公知の種々の金属ヨウ化物を用いることができる。もっとも、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もできる。始動補助ガスとしては、キセノンガスに代えて、アルゴンガス（Ａｒ）やクリプトンガス（Ｋｒ）、またはこれらの混合ガスを用いることができる。【００２７】  また、発光管３の外面には、例えば０．２ｍｍのモリブデン線からなる始動補助用の近接導体１９が接触するように配置されている。すなわち、近接導体１９は、まず第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端部に少なくとも２ターン密着させて螺旋状に巻き付けられている。図２に示す例では、第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端から２ｍｍまでの領域全体に亘って２ターン巻き付けられている。さらに、本管部１６を縦断するように発光管３の長手方向に沿わせて、つまり本管部１６に対してほとんど巻き付けられることなく本管部１６の外面に密着させて配置されている。さらに、第二の細管部１７ｂの外面のうち、本管部１６側の端部に０．８ターンほど螺旋状に巻き付けられ、最終的に抵抗体２０を介して外部リード線９に電気的に接続されている。したがって、この近接導体１９は、後述する図３に示される第二の電極部２５ｂ（電極導入体２２）と同電位となる。また、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａに巻き付けられている第一の螺旋状部分１９ａは、この近接導体１９とは異極となる後述する第一の電極部２５ａに近接されている。【００２８】  近接導体１９として使用しているモリブデン線の線径は、螺旋形状に加工しやすく、しかもその螺旋形状を安定的に保つとともに、線の陰によって光束が低下したり配光特性が悪化したりするのを抑えるために、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。その線径が０．１ｍｍ未満では、螺旋形状に加工しにくく、その形状を安定させることができないおそれがある。一方、線径が０．３ｍｍを越えると、点灯時、近接導体１９の線の影が目視でも顕著に現れ始め、光束が低下したり配光特性が悪化したりするおそれがある。【００２９】  次に、第一の螺旋状部分１９ａの「巻きピッチ」について説明する。「巻きピッチ」とは、近接導体１９であるモリブデン線の線径（直径）に対して、コイルの各ターンのうちの隣接する一対のターンの中心間の距離の比率を％で表わした値である。したがって、巻きピッチが１００％とは、隣接するターン同士が接触していることを表わしている。第一の螺旋状部分１９ａにおいて、少なくとも隣接するターン同士が接触していなければ、つまり巻きピッチが１００％でなければ問題ないが、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が変化し、隣接するターン同士が接触するのを確実に防止するために、巻きピッチは１５０％以上であることが好ましい。巻きピッチが１５０％未満では、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が徐々に変化していき、隣接するターン同士が接触するおそれがある。一方、巻きピッチが大きすぎると、第一の螺旋状部分１９ａを第一の細管部１７ａのうち、本管部１６側の端部に局所的に配置することができなくなる。そこで、その巻きピッチは１０００％以下であることが好ましい。【００３０】  なお、上記した例では、モリブデン線は裸線を用いているので、隣接するターン同士が接触しないようにしているが、このモリブデン線を公知の絶縁部材で被覆していれば、隣接するターン同士が接触していてもよい。【００３１】  近接導体１９の一部を第二の細管部１７ｂに巻き付けているのは、近接導体１９が発光管３に対して外れないように密着させつつ保持するためである。したがって、再始動特性の観点からは、近接導体１９を第二の細管部１７ｂに必ずしも巻き付ける必要はないが、確実に保持するという観点からは複数ターン巻き���けた方がよい。また、近接導体１９は、上述したとおり、本管部１６に対して実質的にほとんど巻き付けられていない。つまり、意図的に巻き付けられているのではないが、実際には第一の細管部１７ａに巻き付けられた後、近接導体１９に特別な加工を施すことなく第二の細管部１７ｂに巻き付けるために、本管部１６全体に亘って０．１ターンほど巻き付けられることになる。【００３２】  なお、近接導体１９の材質としては、モリブデン以外にタングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）またはこれらの合金等も用いることができる。【００３３】  また、ここで言う「密着」とは、厳密な意味で近接導体１９が発光管３の外面に完全に密着している場合はもちろんのこと、近接導体１９が発光管３の外面に対して部分的に、かつ不可避的に浮き上がってしまっている場合も含むものとする。【００３４】  抵抗体２０は、ランプの不点時に近接導体１９とこれと異極の部材、例えば外部リード線１０との間で異常放電が起きるのを防止するためのものであり、その抵抗値は１０ｋΩ〜１００ｋΩ、例えば２０ｋΩに設定されている。【００３５】  図３に示すように、第一の細管部１７ａ内には第一の電極導入体２１が、第二の細管部１７ｂ内には第二の電極導入体２２がそれぞれ挿入されている。各電極導入体２１，２２は、本管部１６とは反対側の端部において各々の細管部１７ａ，１７ｂと各々の電極導入体２１，２２との間の隙間２３に流し込まれたガラスフリット２４によってそれぞれ封着されている。この部分の構造の詳細は、第２の実施の形態を示す図５に図示されている。【００３６】  第一の電極導入体２１は、先端部に形成された第一の電極部２５ａと、一端部がこの電極部２５ａに接続された内部リード線２６ａと、一端部が内部リード線２６ａに接続された外部リード線１０と、コイル２８ａとを有している。内部リード線２６ａは、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなり、直径が例えば０．９ｍｍである。外部リード線１０は、例えばニオビウムからなる。コイル２８ａは、第一の電極部２５ａのうち後述する電極軸部２７ａの一部に巻き付けられ、線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなる。【００３７】  一方、第二の電極導入体２２も同様に、先端部に形成された第一の電極部２５ｂと、一端部がこの電極部２５ｂに接続された内部リード線２６ｂと、一端部が内部リード線２６ｂに接続された外部リード線９と、コイル２８ｂとを有している。内部リード線２６ｂは、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなり、直径が例えば０．９ｍｍである。外部リード線９は、例えばニオビウムからなる。コイル２８ｂは、第一の電極部２５ｂのうち後述する電極軸部２７ｂの一部に巻き付けられ、線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなる。【００３８】  したがって、各細管部１７ａ，１７ｂの内径ｒ２が例えば１．０ｍｍの場合、各電極導入体２１，２２の最大外径（コイル２８ａ，２８ｂを含む）は１．３ｍｍとなるので、各々の細管部１７ａ，１７ｂと電極導入体２１，２２との間には、平均で０．１ｍｍの隙間が形成される。この隙間の大きさは、各��極導入体２１，２２をそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂに挿入する際、裕度を持って挿入することを可能とする。もっとも、プロセス上、各電極導入体２１，２２は、それぞれの細管部１７ａ，１７ｂの長手方向の中心軸（中心軸Ｘと同一軸上にある）に対して偏心した位置で封着されていることが多い。【００３９】  各電極部２５ａ，２５ｂは、直径が例えば０．５ｍｍのタングステンからなる電極軸部２７ａ，２７ｂと、電極軸部２７ａ，２７ｂの先端部に取り付けられた電極コイル部２９ａ，２９ｂとを有している。これら二つの電極部２５ａ，２５ｂは、先端同士が互いに略対向するような状態になっている。電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌは、２４ｍｍ〜４０ｍｍ、例えば３２ｍｍに設定されている。【００４０】  内部リード線２６ａ，２６ｂの端部のうち、電極軸部２７ａ，２７ｂとは反対側の端部は、各々の細管部１７ａ，１７ｂの端部から外部に導出されており、上述したとおりそれぞれ外部リード線１０，９を介してステム線７または電力供給線８に電気的に接続されている。【００４１】  コイル２８ａ，２８ｂは、各細管部１７ａ，１７ｂと電極軸部２７ａ，２７ｂとの間に形成される隙間を極力埋めて、その隙間に液状の金属ハロゲン化物が沈み込むのを抑制する。【００４２】  なお、電極導入体２１，２２として、タングステンからなる電極部２５ａ，２５ｂ、導電性サーメットからなる内部リード線２６ａ，２６ｂ、ニオビウムからなる外部リード線１０，９およびモリブデンからなるコイル２８ａ，２８ｂから構成されたもの以外に、その材質や構造において既知の電極導入体を用いることができる。【００４３】  そして、このようなメタルハライドランプ１は、例えば次のような電子安定器（図示せず）によって点灯される。【００４４】  すなわち、一例として使用する電子安定器は、定常点灯には周波数１６５Ｈｚの矩形波電圧を印加し、一方、始動時および再始動時には、ＬＣ共振によって周波数約１００ｋＨｚで最大値３．５ｋＶの高周波電圧をＯＮ（０．１秒）、ＯＦＦ（０．９秒）のサイクルで３０秒間に亘って印加する。メタルハライドランプ１が３０秒間で始動しない場合は、２分間の休止期間を経て、前記３０秒間の高周波電圧の印加を２分間隔で３０分間繰り返す。３０分経過した後でも始動しない場合は、電子安定器は出力を停止する。【００４５】  ここで、始動時および再始動時における近接導体１９の機能について説明する。【００４６】  近接導体１９の第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、その反対側の端部が外部リード線９に電気的に接続されているために第二の電極部２５ｂと同電位になるので、第一の電極部２５ａに対しては異極となる。また、第一の細管部１７ａの構成材料である多結晶アルミナは、誘電体としても機能する。したがって、近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、第一の細管部１７ａを介して第一の電極導入体２１と容量結合する。つまり、近接導体１９が例えばプラス電位のとき、電極軸部２７ａやコイル２８ａはマイナス電位であり、第一の細管部１７ａの外面側にはマイナス電荷が帯電し、その反対側の第一の細管部１７ａの内面側にはプラス電荷が帯電���る。その結果、始動時および再始動時において、まず第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で絶縁破壊が起きて、微小放電が発生する。それによって初期電子が発生したり紫外線が放射されたりする。また、この紫外線放射に起因して本管部１６内に存在する分子が励起されることによっても、初期電子が発生する。一方、近接導体１９のうち、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部に位置する部分も、本管部１６を介して第一の電極部２５ａと容量結合している。したがって、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部内において、前記初期電子によって近接導体１９と第一の電極部２５ａとの間で本管部１６を介して絶縁破壊が誘発され、アーク放電が発生する。これによって各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が促進され、低い始動電圧または再始動電圧であっても短時間で始動させることができる。【００４７】  次に、本実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成による作用効果を確認するために行われた実験の結果について説明する。【００４８】  上記構成のメタルハライドランプ１において、表１に示すように、水銀の封入量および近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａのターン数を変化させたランプを作製した。すなわち、水銀の封入量を１．０ｍｇ／ｃｍ３〜５．０ｍｇ／ｃｍ３の範囲で変化させるとともに、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を１ターン、２ターン、４ターンと変化させて、各条件のランプを、それぞれ１０本ずつ作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に、一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定した。なお、ここで言う「再始動」とは、電源ＯＮ後からアーク放電が始まった時の状態を言う。【００４９】  得られた結果は、表１および図４に示すとおりである。図４は片対数で示されている。図４中、「実線ａ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が１ターンの場合、「実線ｂ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターンの場合、「実線ｃ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が４ターンの場合をそれぞれ示す。「再始動時間」は、１０本のサンプルの平均値である。【００５０】
【表１】
2006028112.tif 000002
【００５１】  表１および図４から明らかなように、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上、例えば２ターンおよび４ターンの場合、１ターンの場合に比して、水銀の封入量が小さくなればなるほど平均再始動時間が著しく短くなる。水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ３以下の場合には、３０秒以下という驚くべき結果（従来のセラミックメタルハライドランプ［特許文献１参照］に比して１／１０以下）が得られた。【００５２】  なお、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ３、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターンのサンプルの中で最も再始動時間が短かったのは、１．０秒であった。【００５３】  以上のとおり、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成によれば、再始動特性を大幅に改善することができることが確認された。なお、表１に示した結果は、例えば最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加した場合であっても得られることを確認した。従って、少なくとも最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加することにより、上記したような効果を確実に得ることができる考えられる。もっとも、印加する高周波電圧を大きくすればするほど、再始動特性は一層向上するものと考えられる。【００５４】  これは、次のような理由によるものであると考えられる。つまり、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を少なくとも２ターンとしているので、再始動時において、第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で発生する微小放電の強度を高めることができるとともに、微小放電が発生する領域を拡大することができるので、本管部１６内に供給される初期電子の数や紫外線の放射量を増大させることができる。しかも、これに加えて、再始動時、水銀の蒸気圧を低下させることができるので、再始動電圧の印加によって本管部１６内の初期電子や２次電子のエネルギーを高めることができる。つまり、本管部１６内の水銀原子が少ないので、各電子が加速される前に水銀原子と衝突する確率が低くなり、十分な運動エネルギーを得ることができる。これらの結果、各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が一層促進され、再始動時間を３０秒以下にすることができるものと考えられる。【００５５】  ここで、各電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌが長すぎると、ランプ電圧が等しい場合、電界が弱まるので、初期電子を十分に加速させることができず、その結果、初期電子が水銀原子と衝突して二次電子を放出するのに必要なエネルギーが得られなくなり、前記電離過程を十分に促進することができなくなるおそれがある。したがって、距離Ｌ（ｍｍ）は、定格電力とは無関係にＬ≦５５なる関係式を満たすことが好ましい。【００５６】  （第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるメタルハライドランプについて、図５および図６を参照して説明する。本実施形態における定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１は、近接導体１９が本管部１６の外面に２ターン密着して螺旋状に巻き付けられ、特に本管部１６の外面の所定の端部領域に亘って少なくとも０．５ターン以上密着して螺旋状に巻き付けられている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態における定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と同様である。【００５７】  「本管部１６の所定の端部領域」とは、平面Ｑ（第二の平面）と平面Ｒ（第三の平面）とで挟まれた領域を示す。平面Ｑと平面Ｒは、以下のように定義される。【００５８】  まず、第一の螺旋状部分１９ａが位置している第一の細管部１７ａ側に位置する第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な面を、平面Ｐ（第一の平面）と定義する。平面Ｑは、平面Ｐに平行で、かつこの平面Ｐに対して第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面として定義される。平面Ｒは、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面（図５参照）において、第一の細管部１７ａの両端のうち、本管部１６とは反対側の端から本管部１６へ向かって延びる第一の細管部１７ａの内面の直線部から半球状部１５の内面の曲線部へ移行する変化点Ａ（図５参照）を含み、かつ平面Ｐに平行な平面として定義される。【００５９】  この変化点Ａの位置は、本管部１６の内面形状によって種々変化する。通常、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面において、第一の細管部１７ａの内面は実質的に直線的であるので、この直線が本管部１６へ向かって真っ直ぐ延びて別の直線または曲線へと変化し始める点がこれに該当する。例えば、半球状部１５の内面と第一の細管部１７ａの内面とが所定の曲率ｒを有する曲線で繋がっているとき、変化点Ａは第一の細管部１７ａの内面の直線と曲率ｒを有する曲線との境界点がこれに該当する。【００６０】  図５に示す例では、近接導体１９は、本管部１６の端部領域において、平面Ｒと交差する箇所を始点とし、平面Ｑと交差する箇所を終点とする１ターン巻きのコイルになっている。【００６１】  なお、このコイルが１ターン以上ある場合、その巻きピッチは１００％を越えていればよい。【００６２】  また、本管部１６に巻き付けられている近接導体１９のうち、本管部１６の端部領域を除く部分については、再始動特性の観点からはそのターン数は特に限定されるものではない。必ずしも巻き付けられる必要はなく、また複数ターン巻き付けてもよい。しかし、ターン数が多くなると、発光管３から放射される光を遮ってしまうために、そのターン数は少ないほどよい。図６に示す例では、近接導体１９を他方の細管部１７ｂに巻き付けるにあたり、近接導体１９を特別な加工を施すことなく自然に巻き付けるために、端部領域を除く部分に１ターン巻き付けられている。【００６３】  次に、本実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの構成による作用効果を確認するために行われた実験の結果について説明する。【００６４】  このメタルハライドランプにおいて、水銀の封入量を１．８４ｍ��／ｃｍ３（全量で０．８ｍｇ）とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとしたものを１０本作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定した。実験の結果は、以下のとおりである。【００６５】  平均再始動時間は、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１に比して１／３以下である８．２秒であった。【００６６】  なお、サンプルの中で最も短かった再始動時間は、１．０秒であった。【００６７】  再始動時、ランプを目視によって観察すると、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプについては、第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプとは異なる現象が見られた。【００６８】  すなわち、第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの場合、第一の電極部２５ａと、例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で、本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、瞬間的（０．５秒）に電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。これに対して、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの場合、以下のことがわかった。すなわち、第１の実施の形態のランプと同様に、第一の電極部２５ａと、例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ、図示せず）との間で、本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、そのアーク放電が第一の電極部２５ａと、近接導体１９のうちの前記点ａに対して第二の電極部２５ｂ寄りの点ｂ（図示せず）に連続的に移行した。さらにこれが近接導体１９のうちの電極部２５ｂ付近まで連続的に移行し続けて、電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。この間、０．２秒〜０．５秒であった。【００６９】  言い換えれば、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介してアーク放電が発生したものの、それがそのまま各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊へと移行しない場合があった。これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介して発生したアーク放電は、近接導体１９によって第二の電極部２５ｂ付近へと誘導され、高い確率で電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行しているものと考えられる。【００７０】  したがって、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成によれば、第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１に比して再始動の確実性が増し、その結果、再始動特性を一層大幅に改善することができる。【００７１】  また、上記した結果は、例えば最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加した場合であっても得られることを確認した。したがって、少なくとも最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加することにより、上記したような効果を確実に得ることができる。もっとも、印加する電圧を大きくすればするほど、再始動特性は一層向上するものと考えられる。【００７２】  なお、第２の実施の形態では、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ３とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとした場合について説明したが、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ３以下、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上であればいずれの場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。【００７３】  なお、第１および第２の実施の形態では、第一の螺旋状部分１９ａが第一の細管部１７ａ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第二の細管部１７ｂ側に位置している第二の電極部２５ｂと電気的に接続されている場合について説明したが、近接導体１９の取付け方が逆であってもよい。すなわち、第一の螺旋状部分１９ａが第二の細管部１７ｂ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第一の細管部１７ａ側に位置している第一の電極部２５ａと電気的に接続されている場合についても、上記と同様の作用効果を得ることができる。【００７４】  また、第１および第２の実施の形態では、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプを例示して説明したが、これに限らず、定格電力１００Ｗや２５０Ｗ等の、さらに３５Ｗ〜４００Ｗのメタルハライドランプについても、本発明を同様に適用することができる。【００７５】  （第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における照明装置について、図７を参照して説明する。この照明装置は、例えば天井用照明等に使用されるものであり、照明器具３４と、本発明の第１の実施の形態における定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と、電子安定器３５とを備えている。照明器具３４は、天井３０に組み込まれた傘状の反射灯具３１と、この反射灯具３１の底部に取り付けられた板状のベース部３２と、反射灯具３１内に底部に設けられたソケット部３３とを有する。この照明器具３４内のソケット部３３に、メタルハライドランプ１が取り付けられている。電子安定器３５は、ベース部３２の反射灯具３１から離間した位置に取り付けられている。【００７６】  電子安定器３５としては、公知の電子安定器が用いられる。安定器として、一般的な磁性安定器を用いた場合では、電源電圧の変動の影響を受けてランプ電力が変動してしまう。そのため、電源電圧が高くなった場合、ランプ電力が定格電力を越えてしまい、発光管（図示せず）の外面温度が上昇し、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれがある。これに対して、電子安定器３５を用いた場合では、ランプ電力を広い電圧範囲で一定に保つことができるので、発光管の外面温度を一定にコントロールすることができ、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれを低減することができる。【００７７】  以上のとおり、本発明の第３の実施の形態における照明装置の構成によれば、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプを用いているので、再始動特性を大幅に改善することができる。【００７８】  なお、第３の実施の形態では、その照明装置の用途が天井用照明である場合を例として説明したが、その他の屋内照明や、店舗照明、街路灯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、その用途に応じて種々の公知の照明器具や電子安定器を用いることができる。【００７９】  また、第３の実施の形態では、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプを用いた場合について説明したが、本発明にかかるいずれのメタルハライドランプを用いた場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】  本発明のメタルハライドランプは、高い再始動特性を要求される照明用に有用である。
【図１】
2006028112.tif 000003
【図２】
2006028112.tif 000004
【図３】
2006028112.tif 000005
【図４】
2006028112.tif 000006
【図５】
2006028112.tif 000007
【図６】
2006028112.tif 000008
【図７】
2006028112.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月5日(2007.3.5)
【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】
本管部と前記本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有する発光管を備え、
前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、
前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、
前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、
前記発光管の外面には近接導体が設置され、前記第一の細管部における前記本管部側の端部に前記近接導体の一部が少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体は前記第二の電極部と電気的に接続されており、
前記発光管内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な面を第一の平面と定義し、
前記第一の平面に平行で、前記第一の平面から前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する面を第二の平面と定義し、
前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の両端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が、別の直線または曲線へと移行する変化点を含み、かつ前記第一の平面に平行な面を第三の平面と定義したとき、
前記本管部における前記第二の平面と前記第三の平面とに挟まれた端部領域全体に亘って、前記近接導体は前記本管部の外面に少なくとも０．５ターン螺旋状に巻き付けられている請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
照明器具と、前記照明器具に組み込まれた請求項１または請求項２に記載されたメタルハライドランプとを備えた照明装置。
【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】
従来から、例えば店舗やスポーツ競技場等の屋内および屋外の照明用として用いられているメタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成している材料が透光性セラミックからなるメタルハライドランプ（以下、「セラミックメタルハライドランプ」という）において、始動および再始動に要する時間を短縮するために、その発光管に近接導体を近接または接触するように配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特に、この近接導体の端部を発光管の細管部に巻き付けることにより、始動時、近接導体が細管部を介して電極導入体と容量結合し、細管部と電極導入体との間に形成された隙間内で絶縁破壊が起きて初期電子を発生させることができる。また、その絶縁破壊によって紫外線が発生し、その紫外線放射に起因して本管部内に存在する分子が励起されることによっても初期電子を発生させることができる。そして、これらの初期電子によって電極間で電子なだれが起こり放電が始まる。このようにして電極間での絶縁破壊が促進され、最大パルス電圧（ピーク電圧）が２．５ｋＶという低いパスル電圧であっても点灯を可能にすることができ、しかも再始動に要する時間を５分以内に短縮することができるとされている。
【０００４】
ところで、この種のセラミックメタルハライドランプでは、安定点灯時のランプ電圧が９０Ｖ前後になるように緩衝ガスとしての水銀が通常１０ｍｇ／ｃｍ3以上封入されている。
【０００５】
なお、近時、セラミックメタルハライドランプにおいて、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Ｄ、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ＞５）したものが提案されている（例えば特許文献２参照）。このセラミックメタルハライドランプでは、１１１〜１７７ＬＰＷ（＝ｌｍ／Ｗ）という極めて高い発光効率が得られるとされている。しかも、このセラミックメタルハライドランプでは、発光管の形状が細長いために封入する水銀量が通常より少量、例えば定格ランプ電力１５０Ｗの場合で０．７ｍｇ（＜１．６ｍｇ／ｃｍ3）でも、８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができ、環境にやさしいという利点も有している。
【特許文献１】特開平１０−２９４０８５号公報
【特許文献２】特表２０００−５０１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光管の細管部に始動補助用の近接導体を配置することによって再始動特性は改善されつつあるものの、再始動時間に５分もかかる場合もある。それにより、次のような不具合が生じる。例えば、従来のセラミックメタルハライドランプを使用しているある施設では、不意の停電が発生した際、主たるランプであるセラミックメタルハライドランプが再始動するまでの間、安全性に関わる不測の事態の発生に備えて補助的に付設したハロゲン電球等を安全灯として点灯させている例がある。
【０００７】
そこで、市場からはさらなる再始動特性の改善が望まれているものの、現時点では再始動時間を大幅に短縮できる実用的な技術は見出されておらず、その実現は難しいとされてきた。
【０００８】
本発明は、このような現状を打破するものであり、再始動特性を大幅に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を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のメタルハライドランプは、本管部とこの本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有する発光管を備え、前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部とは反対側の端部で封着され、かつ前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、前記発光管の外面には近接導体が設置され、かつ前記第一の細管部のうち、前記本管部側の端部に前記近接導体の一部が少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体は前記第二の電極部と電気的に接続されており、前記発光管内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3以下である構成を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のメタルハライドランプによれば、第二の電極部と電気的に接続された近接導体の一部が、第一の細管部の端部に少なくとも２ターン螺旋状に巻き付けられるとともに、発光管内の水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3以下とされることにより、再始動特性が大幅に改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のメタルハライドランプにおいて好ましくは、前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な面を第一の平面と定義し、前記第一の平面に平行で、前記第一の平面から前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する面を第二の平面と定義し、前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の両端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が、別の直線または曲線へと移行する変化点を含み、かつ前記第一の平面に平行な面を第三の平面と定義したとき、前記本管部における前記第二の平面と前記第三の平面とに挟まれた端部領域全体に亘って、前記近接導体は前記本管部の外面に少なくとも０．５ターン螺旋状に巻き付けられている構成とする。
【００１２】
本発明の照明装置は、照明器具と、前記照明器具に組み込まれた上記いずれかの構成のメタルハライドランプとを備える。
【００１３】
以下、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。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態におけるメタルハライドランプの断面図を、図１に示す。このメタルハライドランプ１は、定格ランプ電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプであり、全長Ｔ1が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、外管２と、この外管２内に配置された発光管３と、外管２の端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金４とを備えている。
【００１５】
発光管３の長手方向の中心軸（図１中、Ｘで示す）は、外管２の長手方向の中心軸（図１中、Ｙで示す）と略一致している。
【００１６】
外管２は、外径Ｒ1が２５ｍｍ〜５５ｍｍ、例えば４０ｍｍの略円筒状の例えば硬質ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。
【００１７】
外管２内、すなわち発光管３が配置された密閉空間内は、３００Ｋでの気圧が１×１０1Ｐａ以下、例えば１×１０-1Ｐａの真空状態になっている。このように外管２内の真空度を３００Ｋで１×１０1Ｐａ以下に規定することにより、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されるのを抑制することができる。それにより、熱ロスによって発光効率が低下するのを防止することができる。これに対して、外管２内の真空度が３００Ｋで１×１０1Ｐａを超える場合、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されやすくなる。そのため、熱ロスによって発光効率が低下するおそれがある。
【００１８】
フレア５には、例えばニッケルまたは軟鋼からなる二本のステム線６，７の一部がそれぞれ封止されている。二本のステム線６，７の一端部はそれぞれ外管２内に引き込まれている。一方のステム線６は、電力供給線８を介して、発光管３から導出した一方の外部リード線９に電気的に接続されている。他方のステム線７は直接、他方の外部リード線１０に電気的に接続されている。発光管３は、これら二本のステム線６，７および電力供給線８によって外管２内で支持されている。また、ステム線６の他端部は口金４のアイレット部１１に、ステム線７の他端部は口金４のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。ステム線６，７は、複数の金属線をそれぞれ溶接して一体化された一本の金属線からなる。
【００１９】
電力供給線８は、フレア５の近傍から外管２の閉塞部側まで外管２の内面形状に沿って直線状に延びた後、外管２の閉塞部の内面形状に沿って略半円状に曲げられ、さらに外部リード線９と略直角に交差するように外管２の長手方向の中心軸Ｙへ向かって折り曲げられ、真っ直ぐ延びている。また、電力供給線８のうち、外管２の閉塞部側に位置する部分には、バリウムゲッター１３が取り付けられている。
【００２０】
発光管３は、図２に示すように、円筒部１４とこの円筒部１４の両端部に連接された半球状部１５とからなる本管部１６と、半球状部１５に連接された第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとからなる多結晶アルミナ製の外囲器１８とを有している。発光管３の全長Ｔ2（本管部１６、第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂを合わせた長さ）は６０ｍｍ〜８５ｍｍ、例えば７１ｍｍである。円筒部１４の外径Ｒ2は４．５ｍｍ〜８．０ｍｍ、例えば６．４ｍｍであり、内径ｒ1（図３参照）は２．５ｍｍ〜６．０ｍｍ、例えば４．０ｍｍである。第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂの外径Ｒ3は２．５ｍｍ〜４．０ｍｍ、例えば３．２ｍｍであって、内径ｒ2（図３参照）は０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ、例えば１．０ｍｍである。外囲器１８の内容積（各細管部１７ａ，１７ｂを除く）は、０．１６ｃｍ3〜０．８５ｃｍ3、例えば０．４３５ｃｍ3である。
【００２１】
なお、発光管３の外囲器１８を構成する材料としては、多結晶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、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。また、外囲器１８としては、図２に示した例では、外囲器１８を構成する各部分がそれぞれ一体成形され、繋ぎ目がないものが用いられている。これに限らず、例えば本管部１６の半球状部１５に、別工程で成型された各細管部１７ａ，１７ｂを焼きばめることによって各部材を一体化させたものを用いてもよい。
【００２２】
また、発光管３内には、発光物質としての例えばヨウ化プラセオジウム（ＰｒＩ3）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とからなる金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助ガスとしてのキセノンガス（Ｘｅ）がそれぞれ封入されている。金属ハロゲン化物は、総量で５．５〜１９ｍｇ、例えば９ｍｇであり、各成分のモル比が例えば１：８となるように封入されている。水銀は、２．５ｍｇ／ｃｍ3以下になるように封入されている。水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3以下の範囲において、点灯時、所望のランプ電圧が得られるように適宜調整されるが、場合によっては封入物を調整するなどして公知の手段を用いて無水銀（０．０ｍｇ／ｃｍ3）としてもよい。キセノンガスは、３００Ｋで２５ｋＰａとなるように封入されている。
【００２３】
なお、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3以下の範囲内において、初期（点灯経過時間が１００時間以内）のランプ電圧として８０Ｖ〜１００Ｖを得るためには、定格電力に関係なく、ｒ1（図３参照）とＬ（図３参照）とが、６≦ｒ1／Ｌ≦１０なる関係式を満たすことが好ましい。
【００２４】
なお、発光物質としては、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムとの組み合わせに代えて、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）とヨウ化ナトリウムとを組み合わせたものや、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプによく用いられているヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ3）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）等の希土類金属のヨウ化物とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）およびヨウ化ナトリウムとを組み合わせたもの等、所望の色特性に応じて公知の種々の金属ヨウ化物を用いることができる。もっとも、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もできる。始動補助ガスとしては、キセノンガスに代えて、アルゴンガス（Ａｒ）やクリプトンガス（Ｋｒ）、またはこれらの混合ガスを用いることができる。
【００２５】
また、発光管３の外面には、例えば０．２ｍｍのモリブデン線からなる始動補助用の近接導体１９が接触するように配置されている。すなわち、近接導体１９は、まず第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端部に少なくとも２ターン密着させて螺旋状に巻き付けられている。図２に示す例では、第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端から２ｍｍまでの領域全体に亘って２ターン巻き付けられている。さらに、本管部１６を縦断するように発光管３の長手方向に沿わせて、つまり本管部１６に対してほとんど巻き付けられることなく本管部１６の外面に密着させて配置されている。さらに、第二の細管部１７ｂの外面のうち、本管部１６側の端部に０．８ターンほど螺旋状に巻き付けられ、最終的に抵抗体２０を介して外部リード線９に電気的に接続されている。したがって、この近接導体１９は、後述する図３に示される第二の電極部２５ｂ（電極導入体２２）と同電位となる。また、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａに巻き付けられている第一の螺旋状部分１９ａは、この近接導体１９とは異極となる後述する第一の電極部２５ａに近接されている。
【００２６】
近接導体１９として使用しているモリブデン線の線径は、螺旋形状に加工しやすく、しかもその螺旋形状を安定的に保つとともに、線の陰によって光束が低下したり配光特性が悪化したりするのを抑えるために、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。その線径が０．１ｍｍ未満では、螺旋形状に加工しにくく、その形状を安定させることができないおそれがある。一方、線径が０．３ｍｍを越えると、点灯時、近接導体１９の線の影が目視でも顕著に現れ始め、光束が低下したり配光特性が悪化したりするおそれがある。
【００２７】
次に、第一の螺旋状部分１９ａの「巻きピッチ」について説明する。「巻きピッチ」とは、近接導体１９であるモリブデン線の線径（直径）に対して、コイルの各ターンのうちの隣接する一対のターンの中心間の距離の比率を％で表わした値である。したがって、巻きピッチが１００％とは、隣接するターン同士が接触していることを表わしている。第一の螺旋状部分１９ａにおいて、少なくとも隣接するターン同士が接触していなければ、つまり巻きピッチが１００％でなければ問題ないが、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が変化し、隣接するターン同士が接触するのを確実に防止するために、巻きピッチは１５０％以上であることが好ましい。巻きピッチが１５０％未満では、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が徐々に変化していき、隣接するターン同士が接触するおそれがある。一方、巻きピッチが大きすぎると、第一の螺旋状部分１９ａを第一の細管部１７ａのうち、本管部１６側の端部に局所的に配置することができなくなる。そこで、その巻きピッチは１０００％以下であることが好ましい。
【００２８】
なお、上記した例では、モリブデン線は裸線を用いているので、隣接するターン同士が接触しないようにしているが、このモリブデン線を公知の絶縁部材で被覆していれば、隣接するターン同士が接触していてもよい。
【００２９】
近接導体１９の一部を第二の細管部１７ｂに巻き付けているのは、近接導体１９が発光管３に対して外れないように密着させつつ保持するためである。したがって、再始動特性の観点からは、近接導体１９を第二の細管部１７ｂに必ずしも巻き付ける必要はないが、確実に保持するという観点からは複数ターン巻き付けた方がよい。また、近接導体１９は、上述したとおり、本管部１６に対して実質的にほとんど巻き付けられていない。つまり、意図的に巻き付けられているのではないが、実際には第一の細管部１７ａに巻き付けられた後、近接導体１９に特別な加工を施すことなく第二の細管部１７ｂに巻き付けるために、本管部１６全体に亘って０．１ターンほど巻き付けられることになる。
【００３０】
なお、近接導体１９の材質としては、モリブデン以外にタングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）またはこれらの合金等も用いることができる。
【００３１】
また、ここで言う「密着」とは、厳密な意味で近接導体１９が発光管３の外面に完全に密着している場合はもちろんのこと、近接導体１９が発光管３の外面に対して部分的に、かつ不可避的に浮き上がってしまっている場合も含むものとする。
【００３２】
抵抗体２０は、ランプの不点時に近接導体１９とこれと異極の部材、例えば外部リード線１０との間で異常放電が起きるのを防止するためのものであり、その抵抗値は１０ｋΩ〜１００ｋΩ、例えば２０ｋΩに設定されている。
【００３３】
図３に示すように、第一の細管部１７ａ内には第一の電極導入体２１が、第二の細管部１７ｂ内には第二の電極導入体２２がそれぞれ挿入されている。各電極導入体２１，２２は、本管部１６とは反対側の端部において各々の細管部１７ａ，１７ｂと各々の電極導入体２１，２２との間の隙間２３に流し込まれたガラスフリット２４によってそれぞれ封着されている。この部分の構造の詳細は、第２の実施の形態を示す図５に図示されている。
【００３４】
第一の電極導入体２１は、先端部に形成された第一の電極部２５ａと、一端部がこの電極部２５ａに接続された内部リード線２６ａと、一端部が内部リード線２６ａに接続された外部リード線１０と、コイル２８ａとを有している。内部リード線２６ａは、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなり、直径が例えば０．９ｍｍである。外部リード線１０は、例えばニオビウムからなる。コイル２８ａは、第一の電極部２５ａのうち後述する電極軸部２７ａの一部に巻き付けられ、線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなる。
【００３５】
一方、第二の電極導入体２２も同様に、先端部に形成された第一の電極部２５ｂと、一端部がこの電極部２５ｂに接続された内部リード線２６ｂと、一端部が内部リード線２６ｂに接続された外部リード線９と、コイル２８ｂとを有している。内部リード線２６ｂは、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなり、直径が例えば０．９ｍｍである。外部リード線９は、例えばニオビウムからなる。コイル２８ｂは、第一の電極部２５ｂのうち後述する電極軸部２７ｂの一部に巻き付けられ、線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなる。
【００３６】
したがって、各細管部１７ａ，１７ｂの内径ｒ2が例えば１．０ｍｍの場合、各電極導入体２１，２２の最大外径（コイル２８ａ，２８ｂを含む）は１．３ｍｍとなるので、各々の細管部１７ａ，１７ｂと電極導入体２１，２２との間には、平均で０．１ｍｍの隙間が形成される。この隙間の大きさは、各電極導入体２１，２２をそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂに挿入する際、裕度を持って挿入することを可能とする。もっとも、プロセス上、各電極導入体２１，２２は、それぞれの細管部１７ａ，１７ｂの長手方向の中心軸（中心軸Ｘと同一軸上にある）に対して偏心した位置で封着されていることが多い。
【００３７】
各電極部２５ａ，２５ｂは、直径が例えば０．５ｍｍのタングステンからなる電極軸部２７ａ，２７ｂと、電極軸部２７ａ，２７ｂの先端部に取り付けられた電極コイル部２９ａ，２９ｂとを有している。これら二つの電極部２５ａ，２５ｂは、先端同士が互いに略対向するような状態になっている。電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌは、２４ｍｍ〜４０ｍｍ、例えば３２ｍｍに設定されている。
【００３８】
内部リード線２６ａ，２６ｂの端部のうち、電極軸部２７ａ，２７ｂとは反対側の端部は、各々の細管部１７ａ，１７ｂの端部から外部に導出されており、上述したとおりそれぞれ外部リード線１０，９を介してステム線７または電力供給線８に電気的に接続されている。
【００３９】
コイル２８ａ，２８ｂは、各細管部１７ａ，１７ｂと電極軸部２７ａ，２７ｂとの間に形成される隙間を極力埋めて、その隙間に液状の金属ハロゲン化物が沈み込むのを抑制する。
【００４０】
なお、電極導入体２１，２２として、タングステンからなる電極部２５ａ，２５ｂ、導電性サーメットからなる内部リード線２６ａ，２６ｂ、ニオビウムからなる外部リード線１０，９およびモリブデンからなるコイル２８ａ，２８ｂから構成されたもの以外に、その材質や構造において既知の電極導入体を用いることができる。
【００４１】
そして、このようなメタルハライドランプ１は、例えば次のような電子安定器（図示せず）によって点灯される。
【００４２】
すなわち、一例として使用する電子安定器は、定常点灯には周波数１６５Ｈｚの矩形波電圧を印加し、一方、始動時および再始動時には、ＬＣ共振によって周波数約１００ｋＨｚで最大値３．５ｋＶの高周波電圧をＯＮ（０．１秒）、ＯＦＦ（０．９秒）のサイクルで３０秒間に亘って印加する。メタルハライドランプ１が３０秒間で始動しない場合は、２分間の休止期間を経て、前記３０秒間の高周波電圧の印加を２分間隔で３０分間繰り返す。３０分経過した後でも始動しない場合は、電子安定器は出力を停止する。
【００４３】
ここで、始動時および再始動時における近接導体１９の機能について説明する。
【００４４】
近接導体１９の第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、その反対側の端部が外部リード線９に電気的に接続されているために第二の電極部２５ｂと同電位になるので、第一の電極部２５ａに対しては異極となる。また、第一の細管部１７ａの構成材料である多結晶アルミナは、誘電体としても機能する。したがって、近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、第一の細管部１７ａを介して第一の電極導入体２１と容量結合する。つまり、近接導体１９が例えばプラス電位のとき、電極軸部２７ａやコイル２８ａはマイナス電位であり、第一の細管部１７ａの外面側にはマイナス電荷が帯電し、その反対側の第一の細管部１７ａの内面側にはプラス電荷が帯電する。その結果、始動時および再始動時において、まず第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で絶縁破壊が起きて、微小放電が発生する。それによって初期電子が発生したり紫外線が放射されたりする。また、この紫外線放射に起因して本管部１６内に存在する分子が励起されることによっても、初期電子が発生する。一方、近接導体１９のうち、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部に位置する部分も、本管部１６を介して第一の電極部２５ａと容量結合している。したがって、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部内において、前記初期電子によって近接導体１９と第一の電極部２５ａとの間で本管部１６を介して絶縁破壊が誘発され、アーク放電が発生する。これによって各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が促進され、低い始動電圧または再始動電圧であっても短時間で始動させることができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成による作用効果を確認するために行われた実験の結果について説明する。
【００４６】
上記構成のメタルハライドランプ１において、表１に示すように、水銀の封入量および近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａのターン数を変化させたランプを作製した。すなわち、水銀の封入量を１．０ｍｇ／ｃｍ3〜５．０ｍｇ／ｃｍ3の範囲で変化させるとともに、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を１ターン、２ターン、４ターンと変化させて、各条件のランプを、それぞれ１０本ずつ作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に、一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定した。なお、ここで言う「再始動」とは、電源ＯＮ後からアーク放電が始まった時の状態を言う。
【００４７】
得られた結果は、表１および図４に示すとおりである。図４は片対数で示されている。図４中、「実線ａ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が１ターンの場合、「実線ｂ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターンの場合、「実線ｃ」は第一の螺旋状部分１９ａのターン数が４ターンの場合をそれぞれ示す。「再始動時間」は、１０本のサンプルの平均値である。
【００４８】
【表１】
2006028112.tif 000010
【００４９】
表１および図４から明らかなように、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上、例えば２ターンおよび４ターンの場合、１ターンの場合に比して、水銀の封入量が小さくなればなるほど平均再始動時間が著しく短くなる。水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3以下の場合には、３０秒以下という驚くべき結果（従来のセラミックメタルハライドランプ［特許文献１参照］に比して１／１０以下）が得られた。
【００５０】
なお、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターンのサンプルの中で最も再始動時間が短かったのは、１．０秒であった。
【００５１】
以上のとおり、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成によれば、再始動特性を大幅に改善することができることが確認された。なお、表１に示した結果は、例えば最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加した場合であっても得られることを確認した。従って、少なくとも最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加することにより、上記したような効果を確実に得ることができる考えられる。もっとも、印加する高周波電圧を大きくすればするほど、再始動特性は一層向上するものと考えられる。
【００５２】
これは、次のような理由によるものであると考えられる。つまり、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を少なくとも２ターンとしているので、再始動時において、第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で発生する微小放電の強度を高めることができるとともに、微小放電が発生する領域を拡大することができるので、本管部１６内に供給される初期電子の数や紫外線の放射量を増大させることができる。しかも、これに加えて、再始動時、水銀の蒸気圧を低下させることができるので、再始動電圧の印加によって本管部１６内の初期電子や２次電子のエネルギーを高めることができる。つまり、本管部１６内の水銀原子が少ないので、各電子が加速される前に水銀原子と衝突する確率が低くなり、十分な運動エネルギーを得ることができる。これらの結果、各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が一層促進され、再始動時間を３０秒以下にすることができるものと考えられる。
【００５３】
ここで、各電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌが長すぎると、ランプ電圧が等しい場合、電界が弱まるので、初期電子を十分に加速させることができず、その結果、初期電子が水銀原子と衝突して二次電子を放出するのに必要なエネルギーが得られなくなり、前記電離過程を十分に促進することができなくなるおそれがある。したがって、距離Ｌ（ｍｍ）は、定格電力とは無関係にＬ≦５５なる関係式を満たすことが好ましい。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるメタルハライドランプについて、図５および図６を参照して説明する。本実施形態における定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１は、近接導体１９が本管部１６の外面に２ターン密着して螺旋状に巻き付けられ、特に本管部１６の外面の所定の端部領域に亘って少なくとも０．５ターン以上密着して螺旋状に巻き付けられている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態における定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と同様である。
【００５５】
「本管部１６の所定の端部領域」とは、平面Ｑ（第二の平面）と平面Ｒ（第三の平面）とで挟まれた領域を示す。平面Ｑと平面Ｒは、以下のように定義される。
【００５６】
まず、第一の螺旋状部分１９ａが位置している第一の細管部１７ａ側に位置する第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な面を、平面Ｐ（第一の平面）と定義する。平面Ｑは、平面Ｐに平行で、かつこの平面Ｐに対して第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面として定義される。平面Ｒは、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面（図５参照）において、第一の細管部１７ａの両端のうち、本管部１６とは反対側の端から本管部１６へ向かって延びる第一の細管部１７ａの内面の直線部から半球状部１５の内面の曲線部へ移行する変化点Ａ（図５参照）を含み、かつ平面Ｐに平行な平面として定義される。
【００５７】
この変化点Ａの位置は、本管部１６の内面形状によって種々変化する。通常、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面において、第一の細管部１７ａの内面は実質的に直線的であるので、この直線が本管部１６へ向かって真っ直ぐ延びて別の直線または曲線へと変化し始める点がこれに該当する。例えば、半球状部１５の内面と第一の細管部１７ａの内面とが所定の曲率ｒを有する曲線で繋がっているとき、変化点Ａは第一の細管部１７ａの内面の直線と曲率ｒを有する曲線との境界点がこれに該当する。
【００５８】
図５に示す例では、近接導体１９は、本管部１６の端部領域において、平面Ｒと交差する箇所を始点とし、平面Ｑと交差する箇所を終点とする１ターン巻きのコイルになっている。
【００５９】
なお、このコイルが１ターン以上ある場合、その巻きピッチは１００％を越えていればよい。
【００６０】
また、本管部１６に巻き付けられている近接導体１９のうち、本管部１６の端部領域を除く部分については、再始動特性の観点からはそのターン数は特に限定されるものではない。必ずしも巻き付けられる必要はなく、また複数ターン巻き付けてもよい。しかし、ターン数が多くなると、発光管３から放射される光を遮ってしまうために、そのターン数は少ないほどよい。図６に示す例では、近接導体１９を他方の細管部１７ｂに巻き付けるにあたり、近接導体１９を特別な加工を施すことなく自然に巻き付けるために、端部領域を除く部分に１ターン巻き付けられている。
【００６１】
次に、本実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの構成による作用効果を確認するために行われた実験の結果について説明する。
【００６２】
このメタルハライドランプにおいて、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3（全量で０．８ｍｇ）とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとしたものを１０本作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定した。実験の結果は、以下のとおりである。
【００６３】
平均再始動時間は、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１に比して１／３以下である８．２秒であった。
【００６４】
なお、サンプルの中で最も短かった再始動時間は、１．０秒であった。
【００６５】
再始動時、ランプを目視によって観察すると、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプについては、第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプとは異なる現象が見られた。
【００６６】
すなわち、第１の実施の形態に係るメタルハライドランプの場合、第一の電極部２５ａと、例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で、本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、瞬間的（０．５秒）に電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。これに対して、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの場合、以下のことがわかった。すなわち、第１の実施の形態のランプと同様に、第一の電極部２５ａと、例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ、図示せず）との間で、本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、そのアーク放電が第一の電極部２５ａと、近接導体１９のうちの前記点ａに対して第二の電極部２５ｂ寄りの点ｂ（図示せず）に連続的に移行した。さらにこれが近接導体１９のうちの電極部２５ｂ付近まで連続的に移行し続けて、電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。この間、０．２秒〜０．５秒であった。
【００６７】
言い換えれば、本発明の第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介してアーク放電が発生したものの、それがそのまま各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊へと移行しない場合があった。これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプの場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介して発生したアーク放電は、近接導体１９によって第二の電極部２５ｂ付近へと誘導され、高い確率で電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行しているものと考えられる。
【００６８】
したがって、第２の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１の構成によれば、第１の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１に比して再始動の確実性が増し、その結果、再始動特性を一層大幅に改善することができる。
【００６９】
また、上記した結果は、例えば最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加した場合であっても得られることを確認した。したがって、少なくとも最大値３．０ｋＶの高周波電圧を印加することにより、上記したような効果を確実に得ることができる。もっとも、印加する電圧を大きくすればするほど、再始動特性は一層向上するものと考えられる。
【００７０】
なお、第２の実施の形態では、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとした場合について説明したが、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3以下、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上であればいずれの場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７１】
なお、第１および第２の実施の形態では、第一の螺旋状部分１９ａが第一の細管部１７ａ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第二の細管部１７ｂ側に位置している第二の電極部２５ｂと電気的に接続されている場合について説明したが、近接導体１９の取付け方が逆であってもよい。すなわち、第一の螺旋状部分１９ａが第二の細管部１７ｂ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第一の細管部１７ａ側に位置している第一の電極部２５ａと電気的に接続されている場合についても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
また、第１および第２の実施の形態では、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプを例示して説明したが、これに限らず、定格電力１００Ｗや２５０Ｗ等の、さらに３５Ｗ〜４００Ｗのメタルハライドランプについても、本発明を同様に適用することができる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における照明装置について、図７を参照して説明する。この照明装置は、例えば天井用照明等に使用されるものであり、照明器具３４と、本発明の第１の実施の形態における定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と、電子安定器３５とを備えている。照明器具３４は、天井３０に組み込まれた傘状の反射灯具３１と、この反射灯具３１の底部に取り付けられた板状のベース部３２と、反射灯具３１内に底部に設けられたソケット部３３とを有する。この照明器具３４内のソケット部３３に、メタルハライドランプ１が取り付けられている。電子安定器３５は、ベース部３２の反射灯具３１から離間した位置に取り付けられている。
【００７４】
電子安定器３５としては、公知の電子安定器が用いられる。安定器として、一般的な磁性安定器を用いた場合では、電源電圧の変動の影響を受けてランプ電力が変動してしまう。そのため、電源電圧が高くなった場合、ランプ電力が定格電力を越えてしまい、発光管（図示せず）の外面温度が上昇し、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれがある。これに対して、電子安定器３５を用いた場合では、ランプ電力を広い電圧範囲で一定に保つことができるので、発光管の外面温度を一定にコントロールすることができ、発光管の外囲器を構成材料であるセラミックが飛散するおそれを低減することができる。
【００７５】
以上のとおり、本発明の第３の実施の形態における照明装置の構成によれば、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプを用いているので、再始動特性を大幅に改善することができる。
【００７６】
なお、第３の実施の形態では、その照明装置の用途が天井用照明である場合を例として説明したが、その他の屋内照明や、店舗照明、街路灯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、その用途に応じて種々の公知の照明器具や電子安定器を用いることができる。
【００７７】
また、第３の実施の形態では、第１の実施の形態におけるメタルハライドランプを用いた場合について説明したが、本発明にかかるいずれのメタルハライドランプを用いた場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明のメタルハライドランプは、高い再始動特性を要求される照明用に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、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である。
【図２】図２は、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図である。
【図３】図３は、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である。
【図４】図４は、水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ3）と平均再始動時間（分）との関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプに用いられている発光管の要部拡大断面図である。
【図６】図６は、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図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態である照明装置の一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  メタルハライドランプ
２  外管
３  発光管
４  口金
５  フレア
６，７  ステム線
８  電力供給線
９，１０  外部リード線
１１  アイレット部
１２  シェル部
１３  バリウムゲッター
１４  円筒部
１５  半球状部
１６  本管部
１７ａ  第一の細管部
１７ｂ  第二の細管部
１８  外囲器
１９  近接導体
１９ａ  第一の螺旋状部分
２０  抵抗体
２１  第一の電極導入体
２２  第二の電極導入体
２３  隙間
２４  ガラスフリット
２５ａ  第一の電極部
２５ｂ  第二の電極部
２６ａ，２６ｂ  内部リード線
２７ａ，２７ｂ  電極軸部
２８ａ，２８ｂ  コイル
２９ａ，２９ｂ  電極コイル部
３０  天井
３１  反射灯具
３２  ベース部
３３  ソケット部
３４  照明器具
３５  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】
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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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【国際調査報告】
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