(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極を有し、かつ金属ハロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光部と、前記発光部の両端に連設され、前記電極に接続された金属箔が封止された封止部とを有する発光管と、前記発光管を包囲した透光性筒と、前記発光管および前記筒を内蔵した外管とを備え、前記筒の表面に可視領域光の一部を反射する反射膜が形成され、かつ前記筒の両端開口から前記封止部が突出しており、前記封止部の長さをａ（ｍｍ）、前記筒から突出している前記封止部の部分の長さをｂ（ｍｍ）、前記発光部の長さをｃ（ｍｍ）としたとき、ａ／３≦ｂ≦ａかつａ≦ｃ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】
発光管が石英からな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３】
金属ハロゲン化物がランタノイド系金属ハロゲン化物を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はメタルハライドランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メタルハライドランプは、コンパクト・高演色になるにしたがって、店舗等の屋内商業エリアで頻繁に使用される傾向にある。特に、色温度が３０００〜４０００Ｋの白熱電球の光に近い光色を有したメタルハライドランプは、暖かみがある高級な雰囲気を演出する光源として盛んに用いられている。
【０００３】
この電球色に近い放射光を持つメタルハライドランプは、封入物としてハロゲン化錫を用いたものが古くから知られている。しかし、ハロゲン化錫を用いたメタルハライドランプは、動程中に電極の低温部がその封入物によって激しく侵食されるため、電極折れを引き起こすという問題があった。
【０００４】
そこで、従来、電極折れを引き起こすハロゲン化錫を用いることなく、高演色で電球色に近い放射光を実現するために、発光管の発光部および封止部を透光性筒で完全に包囲して、発光管および透光性筒を外管内に支持した構成のメタルハライドランプがあった。さらにこのメタルハライドランプは、透光性筒の表面に、可視領域光の一部を反射する多層干渉膜からなる反射膜が形成されており、この多層干渉膜の特性により任意の色温度を選択でき、また多層干渉膜による多重反射のうちにエネルギーが発光管に返還され、高効率が得られるというものであった。このような従来のメタルハライドランプに、例えばＤｙＩ3 のようなランタノイド系金属ハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物を封入することによって、色温度が３０００〜４０００Ｋで平均演色評価数が９０以上の高演色メタルハライドランプを実現することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、透光性筒に反射膜を形成した構造のメタルハライドランプは、反射膜からの反射光の一部が発光管に返還され高効率が得られる一方、反射膜がない場合に比べて発光管の温度が上昇するため、動程中において発光管の劣化が著しいという問題が生じる。発光管の劣化には様々な要因があるが、特に問題となるのが発光管内に封入された封入物と発光管材料の反応である。このような封入物と発光管材料、例えば石英との反応は発光管負荷を減じることによって抑制することができる。しかしこれとは別に、封入物が電極に沿って発光管封止部に侵入し、気密封止のために用いられている金属箔の表面上を侵食するといった問題ある。これは、反射膜からの反射光によって封止部および金属箔の温度が上昇し、金属箔と石英の密着面上を封入物が反応・侵食することにより生じる。このような侵食が金属箔の外側端部まで進行すると、封入物が発光管外部に漏出し、ランプは点灯不能となる。特に、メタルハライドランプのコンパクト性を維持する必要上、封止部の長さを発光部の長さ以下としたときに、封止部の温度が上昇し、封入物の外部への漏出が生じやすい。上記した問題は、石英と反応性の高いランタノイド系の金属ハロゲン化物が封入されているときに、特に多く生じることが分かった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、寿命中に発光管から封入物が漏出して点灯不能となることがなく、良好な動程特性を持ち、電球色に近い光色を有する高演色性のメタルハライドランプを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のメタルハライドランプは、内部に一対の電極を有し、かつ金属ハロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光部と、前記発光部の両端に連設され、前記電極に接続された金属箔が封止された封止部とを有する発光管と、前記発光管を包囲した透光性筒と、前記発光管および前記筒を内蔵した外管とを備え、前記筒の表面に可視領域光の一部を反射する反射膜が形成され、かつ前記筒の両端開口から前記封止部が突出しており、前記封止部の長さをａ（ｍｍ）、前記筒から突出している前記封止部の部分の長さをｂ（ｍｍ）、前記発光部の長さをｃ（ｍｍ）としたとき、ａ／３≦ｂ≦ａかつａ≦ｃである構成を有する。
【０００８】
【作用】
この構成により、動程中の発光管から封入物の漏出は生じることがなくなる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１０】
図２に示すように、本発明の一実施例である１００Ｗメタルハライドランプは、石英からなる内径１０ｍｍの発光管１を有し、この発光管１は、内部に一対の電極（図示せず）を有し、緩衝ガスとしてアルゴンが１００００パスカル、Ｈｇが１２ｍｇ、ＤｙＩ3 −ＴｌＩ−ＣｓＩの組成をもつ金属ハロゲン化物が２ｍｇ封入された発光部２と、この発光部２の両端に連設され、モリブ箔からなる金属箔（図示せず）を封止した封止部３とを有する。発光管１は、透光性筒４に包囲されており、かつ発光管１の封止部３が透光性筒４の両端開口から突出するよう設けられている。透光性筒４の外表面には反射膜として、ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 からなる多層干渉膜１３が形成されている。発光部２の両端部外面と封止部３の外面には、ＺｒＯ2 等からなる熱反射膜５が形成されている。発光管１の封止部３からは金属箔を介して電極に接続された外部リード線６，７がそれぞれ導出されている。発光管１は、ステム８から導出したステム線９，１０と外部リード線６，７がそれぞれ接続されて外管１１内に支持されている。透光性筒４は、支持体１２とステム線１０とが接続されて外管１１内に支持されている。また、外管３内は真空である。図１に示すように、発光管１の発光部２の長さｃは１６ｍｍ、封止部３の長さａは１３ｍｍ、および透光性筒４から突出している封止部３の長さｂは６．５ｍｍである。すなわち、封止部の長さａ、透光性筒から突出している封止部の部分の長さｂおよび発光部の長さｃは４．３≦６．５≦１３、かつ１３≦１６となり、ａ／３≦ｂ≦ａかつａ≦ｃの関係を満足している。
【００１１】
なお、図２中、１４はゲッター、１５は口金をそれぞれ示している。
図３は、上記した本発明の一実施例のメタルハライドランプ（以下、本発明ランプという）に用いた多層干渉膜付き透光性筒の可視領域光の透過特性を示した。この多層干渉膜は、ランプの光色を電球色に近づけるために、可視領域光の青緑色領域を選択的に反射する特性を持っている。
【００１２】
本発明ランプおよび発光管の発光部および封止部を透光性筒で完全に包囲した従来のメタルハライドランプ（以下、従来ランプという）の特性は、いずれも全光束が６３００ｌｍ、放射光の色温度が３７００Ｋ、放射光の平均演色評価数が９７である。しかしながら、本発明ランプと従来ランプの寿命試験をそれぞれ行ったところ、寿命６０００時間の間に従来ランプは２０本中７本が封入物の漏出により点灯不能となったのに対し、本発明ランプは点灯不能となるランプはなく２０本全数が良好に点灯することが確認できた。
【００１３】
また、寿命中に点灯不能となった従来ランプの発光管の封止部の熱反射膜をはぎ取り金属箔の観察を行った結果、金属箔全体が封入物の侵食により褐色に変色しているのが確認できた。また、金属箔の変色部の断面を削りだして分析した結果、発光管材料である石英と封入物との反応によって、金属箔と石英との間にわずかな隙間が生じているのが確認できた。さらに、寿命６０００時間点灯可能であった従来ランプに対して同様の観察を行った結果、金属箔の変色はいずれも金属箔の７０％以上まで進行しているのが確認され、従って、この従来ランプに対して寿命試験を継続すれば金属箔の侵食が進み、封入物の漏出が生じ、ついには点灯不能となるのは明らかであった。
【００１４】
これに対して、本発明ランプのすべてに対して、上記と同様な観察を行った結果、金属箔の変色は最も進行しているものでも金属箔の５０％以下までしか進行しておらず、従って本発明により、金属箔が侵食されるのを抑制でき、このため、寿命中における封入物の漏出による点灯不能を防止できる。また、この本発明ランプに対して寿命試験を継続しても、石英と封入物との反応はゆるやかになるため、発光管からの封入物の漏出は生じることがなく、従って封入物の漏出による点灯不能は生じない。
【００１５】
また、真空容器の中で本発明ランプと従来ランプを組立マウントに外管をかぶせて点灯させ、発光管封止部の中央部の温度を測定したところ、従来ランプはその温度が７３０℃であったのに対し、本発明ランプは６８９℃であり、従来ランプよりも本発明ランプの封止部の温度が明らかに低下しているのが確認できた。
【００１６】
本発明は、発光管の封止部に返還される反射膜からの反射光は減少するため、封止部および封止部に封止された金属箔の温度上昇は抑制される。また、透光性筒の両端開口から突出している封止部の部分は、温度の比較的高い透光性筒に包囲されていないため、透光性筒による保温効果が無く、従って、熱放射が促進され、封止部の温度を減少させる。すなわち、封止部および金属箔の温度が下がるため、封止部と金属箔との密着面上における封入物と発光管材料の反応が抑制され、封入物によって金属箔が侵食される速度が遅延される。したがって、動程中の発光管からの封入物の漏出を抑制することができ、良好な動程特性を持ち、電球色に近い光色および寿命特性に優れた高演色性のメタルハライドランプを得ることができる。また、発光管材料、例えば石英との反応性が高いランタノイド系のハロゲン化金属を封入した場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
表１は、透光性筒から突出している封止部の部分の割合と、封止部の中央部の温度、寿命中点灯不能品の発生状態の関係を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１から明らかなように、透光性筒から突出している封止部の部分の率、すなわち、封止部突出率ｂ／ａが１／３以上であれば、封止部の中央部の温度が７００℃以下となり、定格寿命の６０００時間の動程中に点灯不能品が発生しないことがわかる。一方、透光性筒から突出している封止部の部分の長さｂが封止部の長さａを超えた場合、つまり発光管の発光部までもが透光性筒の両端開口より突出した場合は、発光管内の電極付近にある発光管内最冷部の保温までもが損なわれるため、封入物の蒸気圧の低下が生じ、ランプの色温度が変化し、演色性が著しく低下する。
【００２０】
以上のように、本発明実施例のメタルハライドランプは、反射膜によって例えば電球色に近いような任意の光色が選択でき、ＤｙＩ3 のように反応性の高いランタノイド系の金属ハロゲン化物を封入した場合でも寿命中に発光管から封入物の漏出が生じず、良好な動程特性を有する極めて高演色なメタルハライドランプを提供することができる。
【００２１】
なお、上記実施例では、封入ハロゲン化物にＤｙＩ3 −ＴｌＩ−ＣｓＩの組成のものを用いたが、その他の組成のハロゲン化物を用いてもよい。また、反射膜としてＴｉＯ2 とＳｉＯ2からなる多層干渉膜を用いているが、その他の材質からなる反射膜を用いてもよい。また、反射膜は透光性筒の外表面に形成されているが、内表面でも、内外両面でもよい。さらに発光管や透光性筒に関しても、石英以外の材質を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、寿命中に発光管から封入物が漏出するのを防止でき、良好な動程特性を持ち、電球色に近い光色および寿命特性に優れた高演色性のメタルハライドランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるメタルハライドランプの要部拡大正面図
【図２】同じくメタルハライドランプの正面図
【図３】同じく多層干渉膜付き透光性筒の可視領域光の透過率特性を示す図
【符号の説明】
１  発光管
２  発光部
３  封止部
４  透光性筒
５  熱反射膜
１３  多層干渉膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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