JP4340170B2 - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光管内にハロゲン化物を封入した高圧放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置に関する。

高圧放電ランプ、たとえばメタルハライドランプは、道路、広場や競技場などの広域照明用をはじめ店舗や車両などの照明用の他、オーバヘッドプロジェクタや液晶プロジェクタなどの光学機器用の光源として広く使用されている。

メタルハライドランプは、発光管内に金属ハロゲン化物、水銀および希ガスを封入した放電ランプであって、封入金属原子のスペクトル線や金属ハロゲン化物の分子スペクトルの発光を利用して、水銀ランプなどに比べて高い発光効率、相関色温度や演色性を得ることができるランプである。

このメタルハライドランプの発光金属としては、Ｈｇの他にＮａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｃｓなどの金属あるいはＤｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｃｅなどの希土類金属がヨウ素や臭素などのハロゲン化物として発光管内に封入され、高い発光特性を呈するよう構成されている。

しかし、たとえば高い発光効率が得られても演色性が低いとか、逆に演色性は高いが効率が低いとかあるいはランプの点灯方向によって効率が異なるなど、一つのランプで効率、相関色温度、演色性および寿命などの複数の特性に優れた数値を呈する放電ランプがなかなか見出せなかった。

そして、近時、上記金属ハロゲン化物との反応が石英ガラスより少なく耐熱性および耐蝕性に優れた透光性セラミックス製の材料からなる小形化した発光管容器が開発されたことで、さらに、高い効率、相関色温度、演色性や長寿命が得られるメタルハライドランプが出現している。

たとえば、透光性セラミックス容器からなる発光管内に、希土類金属ハロゲン化物とハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物を、ハロゲン化ナトリウムが希土類金属ハロゲン化物に対し重量比で１０〜１００％となる量添加（ＤｙＩ₃ ５５wt％：ＮａＩ３０wt％：ＴｌＩ１５wt％）して封入した高圧放電ランプで、発光効率が９６ｌｍ／Ｗ、色温度が４１００Ｋ（３５００〜５０００Ｋ）、演色性も平均演色評価数（Ｒａ）が９５という高い発光特性を呈するとともに垂直点灯と水平点灯での立ち消え電圧の差が小さくなることが特許文献１に記載されている。
特許第３２９３４９９号公報（第３頁段落［００１１］、第４頁段落［００２５］） しかし、この特許文献１に準拠してランプを試作しその特性を測定したところ、文献１に実施例として記載されている定格電力と相違する電力のランプによっては、所望の発光特性が得られないものがあった。

一方、この特許文献１に記載の高圧放電ランプでは、ランプ構造に対する寸法や封入金属ハロゲン化物の蒸発を決定するための温度（最冷点）を決定するための寸法などの記載がないため、選択する希土類ハロゲン化物の種類によっては、記載の特性が得られない懸念がある。

また、透光性セラミックス容器からなる発光管内に、セリウムハロゲン化物（２０〜６９wt％）、ナトリウムハロゲン化物（３０〜７９wt％）、タリウムハロゲン化物およびインジウムハロゲン化物（ＴｌとＩｎのハロゲン化物の合計量が１〜２０wt％）を組み合わせて封入（全体で１００wt％）したメタルハライドランプで、高い発光効率（１１７ｌｍ／Ｗ以上）と光束維持率の低下抑制がはかれることが特許文献２に記載されている。
特開２００３−１６９９８号公報（第１頁［特許請求の範囲］、第３頁段落［００２１］、第３頁段落［００２４］、第４頁段落［００２５］） しかし、この特許文献２に準拠し試作したランプは、高い発光効率および光束維持率を呈するが、ランプの発光色が著しく緑色となってしまうとともに平均演色評価数が７５以下となってしまい、店舗用や屋外照明用といった用途には不向きであった。

そこで、本発明者らは、諸種の発光金属材料やその割合、封入量などについて選択や確認を行い、種々の発光特性において優れた特性が得られる材料を選定することができた。

本発明は、発光金属材料およびその封入割合を規制することにより、効率（９０〜１３０ｌｍ／Ｗ）、相関色温度（３５００〜５０００Ｋ）、演色性（平均演色評価数（Ｒａ）７５〜９０）や寿命などの種々の発光特性が優れた白色発光をなすメタルハライドランプなどの高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の高圧放電ランプは、放電空間を形成する容器、この放電容器の両端に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続された一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とからなる発光管と、内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と、この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを具備した高圧放電ランプにおいて、上記発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物からなり、かつ、Ｔｍのハロゲン化物（ＴｍＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｍＸ）が、０＜ＩｎＸ／ＴｍＸ≦０．１５であることを特徴とする。

この発明の高圧放電ランプは、発光金属材料として青色領域（４５０ｎｍ付近）に発光ピークを呈するＩｎと、青緑色領域（４５０〜５３０ｎｍ付近）に多数の発光ピークを呈するＴｍと、緑色領域（５３５ｎｍ付近）に発光ピークを呈するＴｌと、赤色領域（５９０ｎｍ付近）に発光ピークを呈するＮａとの４種類を主成分とするハロゲン化物を封入している。
そして、ハロゲン化インジウムを適量とすることにより色温度の調整作用を奏し、あわせナトリウムのスペクトルによる効率の向上および色温度の調整ならびに希土類金属の連続スペクトルによる高い演色性とが得られる。
また、ハロゲン化インジウムは少量でも存在していれば上記作用を奏するが、ハロゲン化ツリウムに対し１５重量％（０．１５）を超えると、青色領域でのスペクトルが強くなり過ぎ発光効率を低下させ、発光色が青緑色となる現象が生じる不具合があり、この発光効率の低下と色ずれを考慮すると１〜１３重量％程度が好ましい。なお、上記ハロゲン化物のＸは、よう素Ｉ、臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌまたはフッ素Ｆを指す。

すなわち、上記発光金属を適量封入することにより可視領域に連続した発光スペクトルが得られるとともに、Ｉｎは青色発光により光色の調整の作用をなし、また、Ｔｌは光色の調整と効率を高める作用をなし、また、Ｎａは効率を高め立ち消え電圧を低下し点灯方向変動特性を改善する作用をなし、さらに、Ｔｍは演色性を高める作用を奏するなど種々の発光特性にバランスのとれた高圧放電ランプを提供できる。

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

発光管の放電容器を形成する材料としては、サファイヤ、アルミニウム酸化物（アルミナ)、イットリウム−アルミニウム−ガーネットの酸化物（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）やアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などのセラミックスあるいは石英ガラスなどの透光性、耐熱性やハロゲン化物からの耐蝕性が高いものを用いることができる。

放電容器の形状は、円筒形や中央部が膨出した長円形、球形やあるいはこれら形状の複合体などをなし、その両端または一端を直接あるいは端部に接続した小径の筒状体を気密に閉塞した封止部が形成してある。この封止部は、容器がセラミックスの場合は端部を金属製、セラミックス製やサーメット製などの栓体あるいは耐熱性接着剤などの充填剤で閉塞したり、また、石英ガラスなどの場合は圧潰や焼き絞るなどの手段で形成することができる。

また、上記の透光性とは、放電によって発生した光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず、光拡散性であってもよい。また、容器端部の小径筒状部など放電による放射を主としていない部分は、遮光性であってもよい。

さらに、本発明において、ランプの定格によっても異なり制限されるものではないが、放電容器の放電空間を形成する長円形、球形や円筒形などをなす部分の内径は４〜３０ｍｍ程度、内部の全長は３０〜９０ｍｍ程度、内容積は０．０２〜５．０ｃｃ、好ましくは０．２〜４．５ｃｃ程度のものを用いることができる。

一対の電極は、容器内において対峙するよう電極軸が放電容器両端の封止部や小径筒状部内を挿通して封装されており、材料としてはタングステンＷまたはドープドタングステンを用いている。電極の先端部は、表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じて上記材料からなるコイルを巻装することができる。

また、電極基端の電極軸部は、放電容器に対して電極を所定の位置に固定するとともに、外部から電流を導入するために機能し、その基端部は導入導体の先端に溶接などによって固着することで電気的および機械的に支持されている。

また、導入導体は、電極に接続してこれを支持し電極に放電電流を供給するとともに容器に固定される機能を有し、放電容器がセラミックスの場合は栓体の内外に接続あるいは栓体内を貫通したり、また、小径筒状部内にガラスシール材で気密に封止されていたり、また、石英ガラスの場合は気密封止用のモリブデンＭｏなどの金属箔に接続され、かつ、放電容器の端部から外部に直接または他の接続導体を介して導出され、発光管を支持するのに利用される。

セラミックス放電容器の場合、この導入導体の材料としては、ニオブＮｂ、タンタルＴａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆやバナジウムＶなどの封着性金属を用いて、棒状体、パイプ状体やコイル状体などに形成されている。そして、その選択はセラミックス放電容器の材料の熱膨張係数などに応じ適宜選ぶことができる。

放電媒体は、発光金属としてナトリウムＮａ、タリウムＴｌ、インジウムＩｎ、ツリウムＴｍを主成分としたハロゲン化物および必要に応じアマルガムを含む水銀Ｈｇが封入されるが、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒやその他の金属のハロゲン化物が少量含まれるのは構わない。また、ハロゲンとしては、よう素Ｉ、臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌまたはフッ素Ｆのいずれか一種または複数種を用いることができる。

この金属ハロゲン化物の封入量は、容器内容積１ｃｃ当たり２〜２０ｍｇ程度であり、また、上記Ｎａ−Ｔｌ−Ｉｎ−Ｔｍのハロゲン化物の比率（重量％）は、発光特性あるいはランプ電力や放電容器の内容積などに応じて決められるが、Ｎａのハロゲン化物が１０〜８０wt％程度好ましくは２０〜７０wt％、Ｔｌのハロゲン化物が５〜３０wt％程度好ましくは７〜２５wt％、Ｉｎのハロゲン化物が０．１〜１５wt％程度好ましくは０．５〜１０wt％、Ｔｍのハロゲン化物が２０〜８０wt％程度好ましくは４０〜７０wt％の範囲である。

また、始動および緩衝ガスとしてアルゴンＡｒやネオンＮｅなどの希ガスが８ｋＰａ〜８０ｋＰａ（パスカル）程度封入され、点灯中約５００ｋＰａ程度以上の圧力を呈する。なお、この希ガスの封入圧力が８ｋＰａ未満であると、パッシェン曲線にもあるように放電開始が困難になり、また、８０ｋＰａを超えると始動電圧が高くなって、口金の耐圧を超えてしまう。

外管は、石英ガラス、ほうけい酸ガラスなどの硬質ガラスや半硬質ガラスなどのガラスあるいはセラミックスからなる透光性および耐熱性を有する材料で形成されたＡ形、ＡＰ形、Ｂ形、ＢＴ形、ＥＤ形、Ｒ形、Ｔ形などをなし、端部の開口部から上記発光管を保持したマウントを入れ、この開口部をバーナで加熱し溶融閉塞してマウントを封止した封止部が形成されている。なお、上記封止部は、Ｔ（直管）形などの外管の場合は両端に形成されていてもよい。

また、外管内は真空雰囲気であっても、窒素Ｎ₂ やアルゴンＡｒなどの希ガスが封入されていてもよい。

給電部材は、１本の単独材料で形成できればよいが、封止部内に封止られる部分はガラスとの気密性やなじみがよい材料を要することから、外管内の給電線部分、封止部の封着部材部分、外管外に導出した外部リード部分など複数の材料を接続して構成するのが妥当で、材料、寸度などの形態は発光管の品種、電力、重量、外管材料などに合わせ適宜選べばよい。

また、端部に小径筒状部を有する放電容器の場合、内部に配設された電極軸と対向する小径筒状部の外面側にコイル状部を巻装し、このコイル状部を内部の電極軸と反対電位側に接続してランプ始動時の補助電極とすることにより、ランプの始動を容易にすることができる。

また、上記給電部材の外管内給電線部分は、モリブデンＭｏやタングステンＷなどの金属材料からなり、発光管両端の導入導体に電気的に接続して給電を行うとともに発光管や中管を管軸に沿って配設保持する支持部材を兼ねている。

さらに、外管内の給電線などに、外管内を清浄にするジルコニウムＺｒ−アルミニウムＡｌ合金などのゲッタを設けておくことは構わない。

さらにまた、必須の部材ではないが発光管を囲繞して容器と同様なセラミックスあるいは石英ガラスや硬質ガラスからなる耐熱透光性の材料からなる中管を設けることができる。この中管により、発光管の保温が行え発光金属を容易に作用させて高効率化や高演色化など発光特性の向上がはかれるとともに万一の発光管容器破損時の防護をなす。また、発光管および中管を電位のかからない部材に支持させることにより、点灯時に光電子作用により発光管容器内からＮａイオンなどが抜け出すことを防ぎ、ランプの発光効率の低下を抑制できる。

請求項２の発明の高圧放電ランプは、放電空間を形成する膨出部の両端に設けられた膨出部より内径が小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器、この放電容器の各小径筒状部内に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続され小径筒状部内に延在しているとともに膨出部内に先端を臨ませた一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とからなる発光管と、内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と、この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを具備した高圧放電ランプにおいて、上記発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物からなり、かつ、Ｔｍのハロゲン化物（ＴｍＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｍＸ）が、０＜ＩｎＸ／ＴｍＸ≦０．１５であることを特徴とする。

発光管を形成する放電容器を透光性セラミックスで形成することにより、石英ガラスに比べ耐熱性および耐蝕性に優れ、発光金属材料と反応して生じる失透現象に伴う光束の低下を抑制できる。したがって、発光管の管壁負荷が高められることで、石英ガラス製の発光管より高い発光効率および色特性が得られる、上記請求項１に記載したと同様な作用を奏する。

また、本発明は上記Ｎａと同様の作用を奏することで知られているカルシウムＣａのハロゲン化物をＮａのハロゲン化物とともにあるいはＮａのハロゲン化物の代替として添加しても差し支えないことを確認した。

請求項３の発明の高圧放電ランプは、発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｃｅ、Ｐｒの少なくとも一種のハロゲン化物を含むことを特徴としている。

Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物に、Ｃｅ、Ｐｒの少なくとも一種のハロゲン化物を添加することにより、発光効率を高める作用を奏する。

また、このＣｅ、Ｐｒのハロゲン化物の封入量は、金属ハロゲン化物の総封入量の２０重量％未満で、これが２０重量％を超えると緑色化が強い発光色となる現象を生じて好ましくない。

請求項４の発明の高圧放電ランプは、発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物を９０重量％以上含むことを特徴としている。

封入された金属ハロゲン化物の総封入量が８０重量％以上がＮａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物であっても、放射する初期の分光分布に大きな影響を及ぼさず所望の発光特性が得られる。なお、詳細については後述するが、総封入量の９０重量％以上あれば最適な発光特性が得られ、また、点灯経過に伴う消耗などを考慮すると総封入量の９５重量％以上であれば安定性を高めることができ好ましい。

請求項５の発明の高圧放電ランプは、発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、希土類金属ハロゲン化物を４０重量％以上含むことを特徴としている。

封入された金属ハロゲン化物の総封入量の４０重量％以上がＴｍあるいはＴｍとその他の希土類金属たとえばジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、セリウムＣｅ、プラセオジムＰｒやネオジムＮｄなどのハロゲン化物であれば、白色、かつ、発光効率の高い放射光を発することができる。なお、総封入量の４０重量％未満の場合は、所望の発光効率が得られないばかりか色温度が３５００Ｋ以下と低くなってしまう。

また、この希土類金属のハロゲン化物の封入量が多すぎると、放電容器が希土類金属と反応して光束維持率の低下を招くなどのことがあり、希土類金属ハロゲン化物の封入割合は４０〜７０重量％程度が好ましかった。

請求項６の発明の高圧放電ランプは、発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｔｍのハロゲン化物を２０重量％以上含むことを特徴としている。

封入された金属ハロゲン化物の総封入量の２０重量％以上がＴｍハロゲン化物であれば、４５０〜５３０ｎｍの青緑色領域のスペクトルを呈し、発光効率を高めるなどの作用を奏する。

また、このＴｍハロゲン化物の封入量は、放電容器が希土類金属と反応して光束維持率の低下を招くなどのことを考慮すると、Ｔｍの封入割合は２０〜７０重量％程度が好ましい。

請求項７の発明の高圧放電ランプは、発光管内に封入されたＴｌのハロゲン化物（ＴｌＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｌＸ）が０．０５＜ＩｎＸ／ＴｌＸ≦０．５であることを特徴としている。

ハロゲン化タリウムに対するハロゲン化インジウムが５重量％（０．０５）未満であると、タリウムの発光スペクトルが強くなり、ランプ光色が緑色になるなどの不具合があり、また、５０重量％（０．５）を超えると、発光効率の低下を生じる不具合がある。

封入する金属ハロゲン化物の重量比率を上記範囲内とすることによって、上記請求項１または２に記載したと同様な作用を奏する。

請求項８の発明の高圧放電ランプは、効率が９０〜１３０ｌｍ／Ｗ、相関色温度が３５００〜５０００Ｋで、かつ、平均演色評価数（Ｒａ）が７５〜９０の放射光を放射することを特徴としている。

上記請求項１ないし７のいずれか一に記載した構成とすることにより、高い効率、相関色温度および平均演色評価数を呈するバランスのとれた高圧放電ランプが得られる。

請求項９の発明の高圧放電ランプは、垂直点灯時と水平点灯時の最大色温度変動値が４００Ｋ以下であることを特徴としている。

金属ハロゲン化物を封入した放電ランプは、点灯姿勢により最冷部温度が変わりハロゲン化物の蒸気圧が変化して効率や色温度などの発光特性や電気特性も変動するが上記請求項１ないし８に記載した構成とすることにより、ランプの相関色温度変動を４００Ｋ以下に抑制できる。

この相関色温度変動を４００Ｋ以下に規制した理由は、４００Ｋを超える温度差は視感によっても明暗差が分かることによる。

請求項１０の発明の高圧放電ランプは、定格電力の５０〜１００％の範囲における動作時において、定格電力での動作に対する最大色温度変動値が４００Ｋ以下であり、かつ、平均演色評価数の最大変動値が６ポイント以内であることを特徴としている。

これは、発光管の最冷点温度が大きく変化しても、発光分布の変化が小さく、定格電力の５０％〜１００％の調光点灯においても、上記請求項９に記載と同様に最大色温度変動値が４００Ｋ以下で、また、平均演色評価数の最大変動値が小さなどランプ特性を著しく低下させることがない。

請求項１１の発明の高圧放電ランプは、電圧波形が１００Hz〜１ kHzの矩形波で、かつ、安定器からの２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯されることを特徴としている。

この場合に１００Ｈｚ未満の周波数の点灯では、点灯時にアークに揺らぎが発生する。また、１ｋＨｚを超える周波数の点灯では、音響共鳴現象によるアークの揺れが発生するとともに点灯経過に伴う光束の低下、すなわち光束維持率の低下が大きい。

また、２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯され、１５０Ｖ未満の始動ではでは、グロー放電からアーク放電に移行できないという不具合があり、４００Ｖを超える点灯では電極への印加電圧が高すぎるため発光管に黒化を生じるという不具合がある。

請求項１２の発明の高圧放電ランプは、定格電力が１０〜１０００Ｗであることを特徴
としている。

ランプの定格電力を１０〜１０００Ｗとした理由は、従来ランプでは点灯方向が限られるが、本発明の構成とすることにより点灯方向を制限することなく発光特性が高められる。

また、定格電力が１０〜１０００Ｗとは、定格が１０〜１０００Ｗ級のランプのことで、±の裕度を有する。

請求項１３の発明の高圧放電ランプは、照明装置本体と、この照明装置本体に設けられた請求項１ないし１２のいずれか一に記載の高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させる点灯回路手段とを具備していることを特徴としている。

本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、電球形高圧放電ランプ、照明器具、移動体用前照灯、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに適用することができる。

「照明装置本体」とは、上記照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路手段を除いた残余の部分をいう。また、この高圧放電ランプの点灯手段としては、ランプを上述した点灯周波数が１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの矩形波で点灯することができる。

請求項１の発明によれば、発光金属をＮａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｔｍのハロゲン化物を主成分として封入したことにより、効率、相関色温度、平均演色評価数（演色性）や寿命などの種々の発光特性が優れたバランスのとれた白色発光をなすメタルハライドランプなどの高圧放電ランプを提供することができる。

請求項２の発明によれば、発光金属をＮａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｔｍのハロゲン化物を主成分として封入したので、上記請求項１に記載と同様な効果を奏するとともに透光性セラミックスの放電容器を用いることで容器の耐熱性および耐蝕性が向上して、石英ガラスを用いたランプに比べ長寿命の高圧放電ランプを提供することができる。

請求項３の発明によれば、上記発光金属のハロゲン化物にＣｅ、Ｐｒなどのハロゲン化物を添加することにより、さらに効率向上のはかれた高圧放電ランプを提供することができる。

請求項４の発明によれば、金属ハロゲン化物の総封入量に対しＮａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｔｍのハロゲン化物を９０重量％以上封入したことにより、効率、相関色温度、平均演色評価数（演色性）や寿命などの種々の発光特性が、ランプの点灯姿勢に拘らず優れたバランスのとれた白色発光をなす高圧放電ランプを提供することができる。

請求項５の発明によれば、金属ハロゲン化物の総封入量に対し希土類金属のハロゲン化物を４０重量％以上封入したことにより、平均演色評価数（演色性）の高い高圧放電ランプを提供することができる。

請求項６の発明によれば、金属ハロゲン化物の総封入量に対しＴｍのハロゲン化物を２０重量％以上封入したことにより、平均演色評価数（演色性）が向上できるとともに効率の高い高圧放電ランプを提供することができる。

請求項７の発明によれば、Ｔｌのハロゲン化物（ＴｌＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｌＸ）を０．０５＜ＩｎＸ／ＴｌＸ≦０．５とすることによって、青緑色、青色および緑色領域における色バランス（発光スペクトル強度のバランス）がよい高圧放電ランプを提供することができる。

請求項８の発明によれば、効率が９０〜１３０ｌｍ／Ｗ、相関色温度が３５００〜５０００Ｋで、かつ、平均演色評価数（Ｒａ）が７５〜９０の放射光を放射する、一般照明用として使用可能な高圧放電ランプを提供することができる。

請求項９の発明によれば、垂直点灯時と水平点灯時の最大色温度変動値が４００Ｋ以下であることによって、点灯方向に規制のある点灯器具を選ばず使用可能な高圧放電ランプを提供することができる。

請求項１０の発明によれば、調光時など定格電力の５０〜１００％の範囲における動作時に、色特性が安定した高圧放電ランプを提供することができる。

請求項１１の発明によれば、電圧波形が１００Hz〜１ kHzの矩形波で、かつ、安定器からの２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯されることにより、点灯中のちらつきを抑制して立ち消えなどの不具合が回避できるとともに光束維持率の向上がはかれた高圧放電ランプを提供することができる。

請求項１２の発明によれば、定格電力が１０〜１０００Ｗのランプにおいて、効率、相関色温度、平均演色評価数（演色性）や寿命などランプ電力に拘らず種々の発光特性が優れたバランスのとれた白色発光をなす高圧放電ランプを提供することができる。

また、請求項１３の発明によれば、上記請求項１ないし１２のいずれか一に記載の高圧放電ランプを備えているので、諸発光特性や電気特性に優れた照明器具などの照明装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す概略正面図、図２は図１中の発光管部分を示す拡大断面正面図である。

図において、高圧放電ランプＬ１は、発光管１Ａ、この発光管１Ａを囲繞する中管３、この発光管１Ａと中管３を支持するとともに給電をなす一対の給電部材４Ａ，４Ｂを内部に収容した外管５およびこの外管５の端部に設けられた口金６を主体として構成されている。

発光管１Ａは、略球状をなしている膨出部１１の両端に連続的な曲面によって繋った小径筒状部１２ａ，１２ｂを連設した透光性セラミックスからなる放電容器１を備え、電極２Ａ，２Ｂに接続したＮｂからなる線状の導入導体２３ａ，２３ｂが、小径筒状部１２ａ，１２ｂの先端内を貫通して配設されガラスシール剤１３，１３により気密に封止られた上下対称構造をしている。

上記各電極２Ａ，２Ｂは、先端側を膨出部１１に臨ませたタングステン線（棒）からなる電極軸２１およびこの電極軸２１の先端にタングステン線を巻装したコイル状部２２から構成され、小径筒状部１２ａ，１２ｂ内において電極軸２１の基端とモリブデン細線を巻装してコイル状部２５ａ，２５ｂが形成された上記導入導体２３ａ，２３ｂの先端とを突合せ溶接などにより接続して保持されている。

なお、このとき小径筒状部１２ａ，１２ｂ内を貫通する電極軸２１と小径筒状部１２ａ，１２ｂ内壁面との隙間は０．１ｍｍ以下となっていて、隙間が大きい場合は、電極軸２１にモリブデンなどの細線からなるコイルを巻装して隙間を小さくしてもよく、このコイルの外側面が小径筒状部１２ａ，１２ｂの内面と接触していてもよい。また、上記電極軸２１の先端のコイル状電極２２は必須のものではなく、電極軸２１の先端が電極作用を行うものであってもよい。

また、この発光管１Ａの放電容器１内には、放電媒体としてアルゴンなどを含む始動および緩衝ガスならびに発光金属としての金属ハロゲン化物と水銀とが封入されている。

この金属ハロゲン化物は、よう化ナトリウムＮａＩ、よう化タリウムＴｌＩ、よう化インジウムＩｎＩおよびよう化ツリウムＴｍＩ₃ を、たとえば重量比（wt％）で３０：１５：５：５０で形成したものからなる。

また、外管５は石英ガラスなどで形成された一端（図において上側）側が閉塞されたＢＴ形をなし、他端（下部）側の開口部から上記発光管１Ａを保持したマウントを入れ、この開口部をバーナで加熱しマウントのステム４ｓを溶着して閉塞した封止部が形成してある。また、外管５内は封止部形成後に排気管（図示しない。）を介し排気された真空雰囲気あるいは窒素Ｎ₂ やアルゴンＡｒなどが封入された希ガス雰囲気にしてある。

一対の給電部材４Ａ，４Ｂは、上記マウントのステム４Ｓに気密封着された封着線から延出した内部リード線４１ａ，４１ｂの一端側に接続され外管５内に延在するモリブデン線などからなる給電線４２ａ，４２ｂ部分と、他端側に接続され外管５外に延在するモリブデン線などからなる外部リード（図示しない。）部分と、この一方の給電線４２ａに設けられた上記発光管１Ａや中管３の支持部材４３ａ，４３ｂとで構成されている。

上記一方の給電線４２ａは略Ｖ字形に形成した先端側が離間して並行するよう折曲され、延伸したその先端部がＢＴ形をなす外管５の頂部内壁と弾性的に当接するよう配設されている。また、この並行する給電線４２ａの中間部には金属板やセラミックス板などを円盤状や帯状などに成形した、ここでは円盤状の支持部材４３ａ，４３ｂが間隔を隔て直接に溶接などの手段で接続したり、固定部材４４，…を介し取り着けられ、給電線４２ａ、４２ａ間を強固に保持した構成をなしている。

そして、発光管１Ａは放電容器１の小径筒状部１２ａ，１２ｂが、離間した円盤状の支持部材４３ａ，４３ｂの中央に形成した透孔内に挿入して支持されるとともに支持部材４３ａ，４３ｂ間に中管３がこの発光管１Ａを囲繞した状態で固定部材４４，…などを介し配設固定されている。

また、一方の給電線４２ａに接続した支持部材４３ａと導入導体２３ａとが導電線４５を介し接続してあり、また、略Ｌ字形に折曲げ延伸した他方の給電線４２ｂは先端部に接続した導電線４６を介し導入導体２３ｂと接続してある。

したがって、この給電部材４Ａ，４Ｂの外管５内に延在する給電線４２ａ，４２ｂ部分は、発光管１Ａ両端の導入導体２３ａ，２３ｂと電気的に接続して給電を行うとともに発光管１Ａを管軸に沿って配設保持している。

そして、この外管５の封止部には、品種や用途に応じて口金６が被冠して設けられるとともに口金６の端子部に外部リード線を接続して放電ランプＬ１が完成される。

この放電ランプＬ１は、口金６部がソケットに装着され、図示しない１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの矩形波点灯回路装置から通電されると、口金６、給電部材４Ａ，４Ｂを介し発光管１Ａの導入導体２３ａ，２３ｂを経て電極２Ａ，２Ｂに電圧が印加され先端の電極コイル２２，２２間で放電を生起し、安定した点灯が行える。

そして、このメタルハライドランプＬ１は、封入した金属ハロゲン化物がＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ であって、ＮａＩは主として赤色領域に、ＴｌＩは主として緑色領域に、ＩｎＩは主として青色領域に、ＴｍＩ₃ は主として青緑色領域に放射スペクトルを有し、発光効率が９０〜１３０ｌｍ／Ｗ、相関色温度が３５００〜５０００Ｋ、平均演色評価数（Ｒａ）が７５〜９０と種々の発光特性において優れた値を示す高い品質のランプＬ１である。

なお、本発明者が確認したところ、上記発光金属のうちＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ を０〜０．１５と規制することにより、発光効率を著しく低下させることなく、演色性を高め、かつ、白色の放射光を発する高圧放電ランプＬ１を提供できることが分った。

また、上記ＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ を規制するとともに、ＴｌＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｌＩ₃ を０．０５〜０．５とすることによって、色度座標における黒体放射座標の線（Ｂｒａｃｋ Ｂｏｄｙ Ｌｉｎｅ）に極めて近い座標に位置する赤、緑、青色のバランスのとれた優れた白色光を放射する高圧放電ランプＬ１を提供できることが分った。

なお、上記実施の形態ではハロゲン化物のハロゲン元素としてよう素Ｉを用いたが、本発明は臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌやフツ素Ｆなど他のハロゲン元素であってもよく、また、複数種のハロゲン元素からなるものであっても差支えない。

図１および図２に示すものと同構成の高圧放電ランプであって、以下の仕様で試作を行い諸特性について測定した。

実施例１のランプは定格電力が２５０Ｗ、発光管１Ａは透光性アルミナセラミックス製で、全長約６０ｍｍ、膨出部１１の外径約１６．６ｍｍ、内径約１４．０ｍｍで内容積約１．５ｃｃ、小径筒状部１２ａ，１２ｂの外径約３．０ｍｍ、内径約１．２ｍｍで、この発光管１Ａの容器１は中管６でほぼ全体を囲ってある。

電極２Ａ，２Ｂは、タングステンからなる電極軸２１の外径約０．６ｍｍ、長さ約８ｍｍで、電極コイル状部２２は外径約０．２ｍｍのタングステン線を密ピッチで約３ターン巻回され、両者の電極間距離約１５ｍｍである。

導入導体２３ａ，２３ｂは、Ｎｂから形成され、外径が約０．９ｍｍ、長さが約１２ｍｍ、モリブデン線を巻回したコイル状部２５ａ，２５ｂは、外径が約０．９ｍｍ、長さが約１２ｍｍである。

放電媒体としては、始動および緩衝ガスとしてアルゴンを約５３ｋＰａと、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物が約３０wt％−約１５wt％−約５wt％−約５０wt％の割合で約１０ｍｇおよび水銀Ｈｇ約１３ｍｇとが封入してある。

また、外管５は硬質ガラスからなるＢＴ形で、最大部外径約１１６ｍｍ、最大部内径約１１４ｍｍ（肉厚約１．０ｍｍ）、全長約２５０ｍｍである。

また、上記放電ランプＬ１（実施例１）と同じ金属ハロゲン化物で、その組成比率を変えて封入した本発明に関わるランプ（実施例２〜４）および本発明ランプの比較用として、金属ハロゲン化物を除く他の構成を同じとした放電ランプを試作した。

実施例２は、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物が約５５wt％−約１０wt％−約２wt％−約２３wt％の割合で封入したランプ、また、実施例３は、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物が約４１wt％−約１３wt％−約５wt％−約４１wt％の割合で封入したランプ、また、実施例４は、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物が約２２wt％−約２０wt％−約６wt％−約５２wt％の割合で封入したランプである。

また、比較例１は上述した特許文献１に係わると同様な金属ハロゲン化物で、よう化ナトリウムＮａＩ−よう化タリウムＴｌＩ−よう化ディスプロシウムＤｙＩ₃ を約３０wt％−約１５wt％−約５５wt％の割合で封入したランプ、また、比較例２は公知のランプが用いているハロゲン化物で、よう化ナトリウムＮａＩ−よう化タリウムＴｌＩ−よう化セリウムＣｅＩを約３０wt％−約１５wt％−約５５wt％の割合で封入したランプ、また、比較例３はよう化ナトリウムＮａＩ−よう化タリウムＴｌＩ−よう化ツリウムＴｍＩ₃ を約３０wt％−約１５wt％−約５５wt％の割合で封入したランプである。

表１は本発明に関わる実施例１〜４の、表２は従来に関わる比較例１〜３の、各試料につき各１０本のランプの平均値で、１００時間点灯後の諸特性である。

表１から明らかなように、本発明のランプは、効率、相関色温度、色偏差ｄ．ｕ．ｖ値および平均演色評価数（演色性：Ｒａ）などの発光特性が目標とする範囲内に入り、一般照明用として好適な白色光を放射できる。

なお、本発明者等の試験によると封入するＮａ−Ｔｌ−Ｉｎ−Ｔｍの金属ハロゲン化物の比率（重量％）は、品種や要求される発光特性などに応じて変わるがナトリウムＮａのハロゲン化物が１０〜８０wt％程度好ましくは２０〜７０wt％、タリウムＴｌのハロゲン化物が５〜３０wt％程度好ましくは７〜２５wt％、インジウムＩｎのハロゲン化物が０．１〜１５wt％程度好ましくは０．５〜１０wt％、ツリウムＴｍのハロゲン化物が２０〜８０wt％程度好ましくは４０〜７０wt％の範囲であった。

これに対し、表２の比較例１のＤｙＩ₃ を封入したランプは、効率および平均演色評価数（演色性：Ｒａ）の値は高いが、この平均演色評価数（演色性：Ｒａ）が９０を超える高過ぎであると９０ｌｍ／Ｗ未満の発光効率となってしまうなどの不具合がある。

また、比較例２のＣｅＩ₃ を封入したランプは、約１２０ｌｍ／Ｗの高効率となるが、平均演色評価数（演色性：Ｒａ）が約７０と低いとともに色偏差 d.u.v値が高くなることから、著しい緑色発光となり一般照明用ランプとしては不向きである。

また、比較例３のＴｍＩ₃ を封入したランプは、効率は向上し、比較例３に比較して、演色性は高くなるが緑色の発光となるために色偏差 d.u.v値が黒体放射レベルが大きく外れてしまう。そこで、比較例３のランプにＩｎＩを添加した実施例２のランプでは、発光色が緑色となることなく色偏差 d.u.v値が改善されたランプとなった。

なお、実施例１〜４の定格電力２５０Ｗに比べて、電力が約１．４倍の定格電力４００Ｗの同種放電ランプを試作した。このランプの諸特性を実施例５としてある。また、表中には特に寿命についてのデータが記述されていないが、実施例も比較例もほぼ同等であったので省略してある。

実施例１〜４と同種の定格電力が４００Ｗのランプについて試作を行い諸特性について測定した。

実施例５の発光管１Ａは透光性アルミナセラミックス製で、全長約８０ｍｍ、膨出部１１の外径約２２ｍｍ、内径約２０ｍｍで内容積約４．０ｃｃ、小径筒状部１２ａ，１２ｂの外径約２．０ｍｍ、内径約１．６ｍｍである。

電極２Ａ，２Ｂは、タングステンからなる電極軸２１の外径約１．０ｍｍ、長さ約８ｍｍで、電極コイル状部２２は外径約０．３ｍｍのタングステン線を密ピッチで約３ターン巻回され、両者の電極間距離約２０ｍｍである。

導入導体２３ａ，２３ｂは、Ｎｂから形成され、外径が約１．５ｍｍ、長さが約１５ｍｍ、モリブデン線を巻回したコイル状部２５ａ，２５ｂは、外径が約１．４ｍｍ、長さが約１８ｍｍである。

放電媒体としては、始動およびバッファガスとしてアルゴンを約５３ｋＰａと、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物が約３０wt％−約１５wt％−約５wt％−約５０wt％の割合で約１５ｍｇおよび水銀Ｈｇ約３５ｍｇとが封入してある。

また、外管５は石英ガラスからなるＢＴ形で、最大部外径約１１６ｍｍ、最大部内径約１１４ｍｍ（肉厚約１．０ｍｍ）、全長約３００ｍｍで、この発光管１Ａの容器１は中管６でほぼ全体を囲ってある。

そして、この実施例５のランプにおいても表３に示すように、効率、相関色温度、色偏差 d.u.v値および平均演色評価数（演色性：Ｒａ）などの発光特性が目標とする範囲内に入り、一般照明用として好適な白色光を放射できた。（各資料各１０本の平均値）

また、本発明は、封入される金属ハロゲン化物がＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ であって、上記実施例１に対しＩｎＩが添加され上記物質のうちＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ を５wt％／５０wt％＝０．１とするとともにＴｌＩに対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｌＩを５wt％／１５wt％＝０．３３とすることによって、ランプの点灯方向による相関色温度の変動を４００Ｋ以下と抑制できた。

すなわち、上記実施例で示す効果のほか、放電ランプは点灯方向が垂直状態と水平状態とでは最冷部温度が変わり、ハロゲン化物の蒸気圧が変化して効率や色温度などの発光特性や電気特性も変わるが、本発明ではランプの色温度変動を抑制することができた。

図３のグラフは、上記実施例１において発光金属（ハロゲン化物）を除き同一構成とした放電ランプであって、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の組成比（ＮａＩ：ＴｌＩ：ＩｎＩ：ＴｍＩ₃ ＝３０：１５：５０：５wt％）を変えずに、ＣｅＩ₃ またはＣｓＩを総重量に対して０〜３０wt％の量を封入したときの発光効率の変化を示し、横軸は総重量に対するＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の重量比率（wt％）を、縦軸は発光効率（ｌｍ／Ｗ）を対比させてある。

これら各仕様のランプは、封入ハロゲン化物の量に応じて水銀量などを調整して、電気特性などのランプ特性に影響を及ぼすパラメータを極力揃えるようにした。（各資料各５本の点灯初期の平均値と上下限値である。）
この図から明らかなように、希土類金属ハロゲン化物としてＣｅＩ₃ を加えた場合、その添加量が多いほど発光効率が向上できることが分かった。しかし、後述するように添加量が多くなると点灯初期および点灯経過における色偏差 d.u.v値が＋０．０１以上となって緑色の発光が強い、所望の光色が得られないという不具合がある。また、希土類金属のハロゲン化物としてＣｅに代えてＰｒを加えた場合も同様な作用効果を奏する。

また、ＣｓＩを加えた場合、その添加量が２０wt％以下であれば所望の発光効率を得られることが分かった。しかし、この添加量が１０wt％を超えると、後述するように、寿命中の色特性の低下が著しく、これらを考慮するとＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の総重量が９０wt％以上であるのがよかった。

また、図４のグラフは、上述した図３に説明したＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の組成比（ＮａＩ：ＴｌＩ：ＩｎＩ：ＴｍＩ₃ ＝３０：１５：５０：５wt％）を変えずに、ＣｅＩ₃ またはＣｓＩを総重量に対して０〜３０wt％の量を封入した放電ランプの点灯初期と点灯５００時間後の色温度の変化を示し、横軸は総重量に対するＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の重量比率（wt％）を、縦軸は色温度Ｋを対比させてある。なお、図中、白抜き印は点灯初期値、黒印は点灯５００時間後値である。

これら各仕様のランプは、封入ハロゲン化物の量に応じて水銀量などを調整して、電気特性などのランプ特性に影響を及ぼすパラメータを極力揃えるようにした。（各資料各５本の平均値である。）
図４から明らかなように、ＣｅＩ₃ またはＣｓＩが２０wt％未満加えられた場合、点灯初期において色温度３５００〜５０００Ｋの白色光を得られる。しかし、点灯５００時間後において平均値的には所望の色温度となるが、ばらつきが大きくなって３５００Ｋ未満の所望の色温度範囲から外れるランプが発生し好ましくない。

また、図５のグラフは、上述した図３に説明したＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の組成比（ＮａＩ：ＴｌＩ：ＩｎＩ：ＴｍＩ₃ ＝３０：１５：５０：５wt％）を変えずに、ＣｅＩ₃ を総重量に対して０〜３０wt％の量を封入した放電ランプの点灯初期と点灯５００時間後の色偏差の変化を示し、横軸は総重量に対するＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ の重量比率（wt％）を、縦軸は色偏差 d.u.v値を対比させてある。

なお、色偏差 d.u.v値は、＋０．０１より大きくなると、緑色の発光が強くなり、本発明では d.u.v値の上限値を＋０．０１とした。なお、これら各仕様のランプは、封入ハロゲン化物の量に応じて水銀量などを調整して、電気特性などのランプ特性に影響を及ぼすパラメータを極力揃えるようにした。（各資料各５本の平均値である。）
図５から明らかなように、ＣｅＩ₃ を２０wt％以上加えた場合、点灯初期においては d.u.v値が＋０．０１を超えないで所望の白色光が得られる。しかし、点灯５００時間後において、ＣｅＩ₃ を１０wt％以上封入したランプでは d.u.v値が＋０．０１を超えてしまい緑色の発光が強くなり、所望の白色光が得られないとともにアークが不安定になりちらつきなどの不具合が発生して、ＣｅＩ₃ の封入量は１０wt％以下がよかった。

また、図６は上述した封入ハロゲン化物ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩ、ＴｍＩ₃ の総重量およびこれにＣｅＩ₃ またはＣｓＩを加えた総重量に対してＴｍＩ₃ の比率を変えたときの発光効率（ｌｍ／Ｗ）の変化を示し、横軸はＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩ、ＴｍＩ₃ およびＣｅＩ₃ またはＣｓＩを加えた総重量に対するＴｍＩ₃ の重量比率（wt％）を、縦軸は発光効率（ｌｍ／Ｗ）を対比させてある。

これら各仕様のランプは、封入ハロゲン化物の量に応じて水銀量などを調整して、電気特性などのランプ特性に影響を及ぼすパラメータを極力揃えるようにした。（各資料各５本の点灯初期の平均値である。）
封入ハロゲン化物はＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩの組成比（wt％）が、石英ガラス製容器を用いる発光管で採用しているＮａＩが１０〜８０wt％、ＴｌＩが５〜５０wt％、ＩｎＩが１〜３０wt％程度、すなわちたとえば６０：３０：１０（wt％）のものおよびこれにＣｅＩ₃ またはＣｓＩを加えた総重量に対してＴｍＩ₃ の量を変化させたものを用いた。

図６から明らかなように、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩの総重量に対しＴｍＩ₃ を重量比率で２０wt％以上にすることにより所望の発光効率が得られ、また、ＣｅＩ₃ またはＣｓＩを加えた場合であっても同様な結果を得ることができた。

また、このＴｍＩ₃ の添加比率を高くしても同様な結果が得られるが、寿命中に発光管容器とＴｍとの反応が激しくなり明るさが下がる光束維持率の大幅な低下を来し、ＴｍＩ₃ の最大重量比率は８０wt％程度、この容器のエッチングや赤色、緑色、青色のＲＧＢバランスなどを考慮すると２０〜７０wt％程度が好ましかった。

図７のグラフは上記実施例１の放電ランプＬ１における、ＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ （横軸）と、効率ｌｍ／Ｗ（縦軸）とを対比させたもので、重量比率を０．１５以下とすれば効率が所望の９０ｌｍ／Ｗ以上のランプを得ることができる。

また、図８のグラフは上記実施例１の放電ランプＬ１における、ＴｌＩに対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｌＩ（横軸）と、効率ｌｍ／Ｗおよび平均演色評価数（演色性：Ｒａ）（横軸）とを対比させたもので、比率が高くなると平均演色評価数（演色性：Ｒａ）は増加するが効率ｌｍ／Ｗが低下するという相反する関係にある。そして、重量比率が０．０５以下になると平均演色評価数（演色性：Ｒａ）が８０以下になるものもある。また、重量比率が０．５を超えると効率が９０ｌｍ／Ｗ未満となる不具合がある。

また、表４は上記実施例１の放電ランプＬ１における、ＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ を変化させた場合のランプの点灯姿勢によるランプ電圧（Ｖ）と相関色温度（Ｋ）とを測定したデータである。

この表４から明らかなように、ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ の重量比率が０．２の場合は、垂直方向と水平方向では相関色温度差が５３２Ｋあり、その点灯方向によって明暗差があることが視感で分かった。

実施例５と同種の定格電力が４００Ｗのランプについて試作を行い諸特性について測定した。

実施例６のランプの発光管１Ａ、電極２Ａ，２Ｂ、導入導体２３ａ，２３ｂおよび外管５の構造や寸法は上記実施例５と同じであるが、発光管１Ａ内に封入した放電媒体としてのハロゲン化物が実施例１〜５とは異なっている。

すなわち、この実施例６のランプＬ１は、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物に、さらにＣｅまたはＰｒの少なくとも一種の、ここではＰｒＩ₃ を含むハロゲン化物が封入されている。

このＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ −ＰｒＩ₃ からなるハロゲン化物の重量割合は約２９wt％−約１０wt％−約２wt％−約４０wt％−約１９wt％の割合で約１５ｍｇが封入してある。

そして、この実施例６のランプにおいても表３に示すように、効率、相関色温度、色偏差 d.u.v値および平均演色評価数（演色性：Ｒａ）などの発光特性が目標とする範囲内に入り、一般照明用として好適な白色光を放射できた。

この実施例６のランプは、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のハロゲン化物に約１９wt％のＰｒＩ₃ を添加してあり、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ のみを封入したランプに比べて、さらに高い発光効率を得ることができた。

なお、ハロゲン化物は上記ＰｒＩ₃ に変えてＣｅＩ₃ を添加してもあるいはＰｒＩ₃ 、ＣｅＩ₃ の両者を合わせて２０重量％未満添加しても、上述したと同様な作用効果が得られた。

また、図９および図１０は本発明の高圧放電ランプＬ２，Ｌ３の他の実施の形態を示す正面図で、図中上述した図１および図２に示す放電ランプＬ１と同一部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図９に示す高圧放電ランプＬ２は、ランプ定格電力が２８０〜４４０Ｗたとえば４００Ｗで、図２に示す発光管１Ａを収容する外管５がＴ（直管）形をなし、図１と同様に一端側の封止部（図示しない。）にマウントのステム４ｓが封止され、発光管１Ａはこのステム４ｓに設けられた一対の給電部材４Ａ，４Ｂの給電線４２ａ，４２ｂに接続支持されている。

さらに詳述すると上記外管５は、熱膨張係数が３５×１０^-7／℃〜６０×１０^-7／℃程度で、歪み点が５００℃以下の硬質ガラスからなる最大外径が約６５ｍｍ、全長が約２５０ｍｍに形成され、内部に実施例２と同形の透光性セラミックス製の最大外径が約２２ｍｍ、全長が約８０ｍｍの放電容器１を有する発光管１Ａが収容されている。なお、発光管１Ａを囲繞して設けられた中管３は必須のものではないが、設ける場合は発光管１Ａの外面より２ｍｍ以上の間隙を隔て配設するのが好ましい。

本発明は、このように外管５形状が変わった構造の場合でも、諸発光特性は上記実施の形態のランプＬ１と同等で同様な作用効果を呈する。また、この実施例３のランプＬ２は所望の発光特性が得られる他、器具内点灯において外管５の表面温度を低下でき、ランプＬ２自体およびこのランプＬ２を収容する照明器具などのコンパクト化がはかれる利点がある。

また、この図９に示すようなＴ形の外管５を用いたランプＬ２の場合、外管５の最大外径ＤＯと放電容器１の最大外径ＤＩおよびランプ定格電力Ｗとの関係を下記式の範囲内にすることにより、ランプＬ２の点灯時に発光管１Ａの温度を適温に保持して発光効率、相関色温度および平均演色評価数（Ｒａ）の向上がはかれるともに放電容器１の破壊を防止することができる。

（ＤＯ−ＤＩ）／２Ｗ＝０．０５〜０．０８７
上式において、値が０．０５未満であると、放電容器１と外管５との間隙が狭く接近状態にあるため外管５に過度の温度上昇を来し、外管５の破損や発光管１Ａにリークを生じる虞がある。また、値が０．０８７を超えると、放電容器１と外管５との間隙が広くなるため発光管１Ａに温度低下を来し、所望の発光特性が得られない虞がある。

また、図１０に示す高圧放電ランプＬ３は、図２に示す発光管１Ａを収容する外管５が石英ガラスからなるＴ（直管）形をなし、両端に発光管１Ａから導出した導入導体２３ａ，２３ｂと接続したモリブデン箔５２，５２が気密封止された圧潰封止部５１，５１を備えた構造をなし、諸発光特性は上記実施の形態のランプＬ１と同様な作用効果を呈する。

図１１は、たとえば上記高圧放電ランプＬ１が用いられた本発明に係わる照明装置８を示す一部断面正面図である。この照明装置８は天井９１に埋め込み設置される埋込形照明装置で、天井９１側に取り付けられる器具（装置）本体９２を有し、この器具（装置）本体９２内に設けられたソケット９３に上記高圧放電ランプＬ１の口金６が装着される。また、この器具（装置）本体９２内にはランプＬ１の放射光を下方に反射させる反射鏡９４が配設され、この反射鏡９４の開口側を覆ってガラスなどからなるカバー部材やレンズなどからなる制光体９５が配設されている。

そして、上記高圧放電ランプＬ１は、器具（装置）本体９２やあるいはこの本体９２とは別置された安定器などを有する点灯装置と電気的に接続され、この点灯装置からの給電により点灯することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限らず、たとえば発光管は、透光性セラミックス材料で形成したものの他、浸蝕度の低いハロゲン化物が用いられ管壁負荷が小さい場合は石英ガラスからなるものであっても差支えない。

また、照明装置も上記実施の形態に限らず、他の構造や用途をなすものであってもよく、点灯方式も矩形波点灯回路装置を用いるものに限らず、チョークコイル式やトランス式などの磁気励起式の安定器を用いるものであってもよい。

本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図である。 図１中の発光管部分を示す拡大断面正面図である。 放電ランプに封入された、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ に対するＣｅＩ₃ またはＣｓＩの重量比率（wt％）（ＣｅＩ₃ ｏｒＣｓＩ／（ＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＩｎＩ＋ＴｍＩ₃ ））（横軸）と、発光効率ｌｍ／Ｗ（縦軸）とを対比したグラフである。 放電ランプに封入された、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ に対するＣｅＩ₃ またはＣｓＩの重量比率（wt％）（ＣｅＩ₃ ｏｒＣｓＩ／（ＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＩｎＩ＋ＴｍＩ₃ ））（横軸）と、色温度Ｋ（縦軸）とを対比したグラフである。 放電ランプに封入された、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩおよびＴｍＩ₃ に対するＣｅＩ₃ の重量比率（wt％）（ＣｅＩ₃ ／（ＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＩｎＩ＋ＴｍＩ3 ））（横軸）と、色偏差 d.u.v値（縦軸）とを対比したグラフである。 放電ランプに封入された、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＩｎＩ、ＴｍＩ₃ およびＣｅＩ₃ またはＣｓＩに対するＴｍＩ₃ ）の重量比率（wt％）（ＴｍＩ₃ ／（ＮａＩ＋ＴｌＩ＋ＩｎＩ＋ＴｍＩ₃ ｏｒ＋ＣｅＩ₃ ｏｒ＋ＣｓＩ）（横軸）と、縦軸は発光効率（ｌｍ／Ｗ）とを対比したグラフである。 放電ランプに封入された、ＴｍＩ₃ に対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｍＩ₃ （横軸）と、効率ｌｍ／Ｗ（縦軸）とを対比したグラフである。 放電ランプに封入された、ＴｌＩに対するＩｎＩの重量比率ＩｎＩ／ＴｌＩ（横軸）と、効率ｌｍ／Ｗおよび平均演色評価数（演色性：Ｒａ）（横軸）とを対比したグラフである。 本発明の高圧放電ランプの他の実施形態を示す概略正面図である。 本発明の高圧放電ランプの他の実施形態を示す概略正面図である。 本発明の照明装置の実施形態を示す一部断面正面図である。

符号の説明

Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：高圧放電ランプ（メタルハライドランプ）、 １Ａ：発光管、 １：放電容器、 １１：膨出部、 １２ａ，１２ｂ：小径筒状部、 ２Ａ，２Ｂ：電極、 ２３ａ，２３ｂ：導入導体、 ４Ａ，４Ｂ：給電部材、 ８：照明装置、 ８２：器具（装置）本体、

Claims (13)

1. 放電空間を形成する容器、この放電容器の両端に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続された一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とからなる発光管と;
   内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と;
   この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを具備した高圧放電ランプにおいて、
   上記発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物からなり、かつ、Ｔｍのハロゲン化物（ＴｍＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｍＸ）が、０＜ＩｎＸ／ＴｍＸ≦０．１５であることを特徴とする特徴とする高圧放電ランプ。
2. 放電空間を形成する膨出部の両端に設けられた膨出部より内径が小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器、この放電容器の各小径筒状部内に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続され小径筒状部内に延在しているとともに膨出部内に先端を臨ませた一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とからなる発光管と;
   内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と;
   この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを具備した高圧放電ランプにおいて、
   上記発光管内に封入された金属ハロゲン化物が、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物からなり、かつ、Ｔｍのハロゲン化物（ＴｍＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｍＸ）が、０＜ＩｎＸ／ＴｍＸ≦０．１５であることを特徴とする特徴とする高圧放電ランプ。
3. 発光管内に封入された金属ハロゲン化物は、Ｃｅ、Ｐｒの少なくとも一種のハロゲン化物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧放電ランプ。
4. 発光管内に封入された金属ハロゲン化物は、Ｎａ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｔｍのハロゲン化物を９０重量％以上含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
5. 発光管内に封入された金属ハロゲン化物は、希土類金属ハロゲン化物を４０重量％以上含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
6. 発光管内に封入された金属ハロゲン化物は、Ｔｍのハロゲン化物を２０重量％以上含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
7. 発光管内に封入されたＴｌのハロゲン化物（ＴｌＸ）に対するＩｎのハロゲン化物（ＩｎＸ）の重量比率（ＩｎＸ／ＴｌＸ）が０．０５＜ＩｎＸ／ＴｌＸ≦０．５であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
8. 効率が９０〜１３０ｌｍ／Ｗ、相関色温度が３５００〜５０００Ｋで、かつ、平均演色評価数（Ｒａ）が７５〜９０の放射光を放射することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
9. 垂直点灯時と水平点灯時の色温度変動値が４００Ｋ以下であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
10. 定格電力の５０〜１００％の範囲における動作時において、定格電力での動作に対する最大色温度変動値が４００Ｋ以下であり、かつ、平均演色評価数の最大変動値が６ポイント以内であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
11. 電圧波形が１００Hz〜１ kHzの矩形波で、かつ、安定器からの２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
12. 定格電力が１０〜１０００Ｗであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一に記載の高圧放電ランプ。
13. 照明装置本体と;
    この照明装置本体に設けられた請求項１ないし１２のいずれか一に記載の高圧放電ランプと;
    この高圧放電ランプを点灯させる点灯回路手段と;
    を具備していることを特徴とする照明装置。

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