セラミックメタルハライドランプ
【課題】2本の発光管の内の点灯し易い1本が点灯するセラミックメタルハライドランプにおいて、照射ムラを低減し、均一な配光を実現するランプを提供すること
【解決手段】
このセラミックメタルハライドランプは、常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、前記２本の発光管を内封する外球とを備え、前記外球には拡散膜が形成され、点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である。
【解決手段】
このセラミックメタルハライドランプは、常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、前記２本の発光管を内封する外球とを備え、前記外球には拡散膜が形成され、点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックメタルハライドランプに関する。更に具体的には、２本の発光管を有し、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯するセラミックメタルハライドランプの外球表面の拡散膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ及びセラミックメタルハライドランプのような高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）は、電極間の放電を利用して発光する。このため、白熱電球と比べて、光束が大きく大規模な空間の照明に適し、エネルギー効率が良いといった種々の特徴を備えている。従って、道路、店舗、工場等の照明、テレビや映画のロケーション照明、自動車や鉄道車両の前照灯として、一般に広く使用されている。
【０００３】
ＨＩＤランプにおいて、発光物質として金属ハロゲン化物を採用したメタルハライドランプは、青白い光線を放つ高圧水銀ランプに比較して白色光（自然光）に近く優れた演色性と、高い発光効率といった長所を有している。このメタルハライドランプの発光管として、従来は石英製発光管が使用されていた。
【０００４】
最近では、発光管として、透光性セラミックス製発光管（材質は透光性の多結晶アルミナ）が使用されている。透光性セラミックス製発光管は、石英製発光管に比較して、格段に長寿命化が図れ、例えば、1本で24,000時間の寿命が確保できる。更に、セラミックスは、発光管内に封入した金属ハロゲン化物と反応しないため種々の金属ハロゲン化物を使用できる利点があり、且つ耐熱性が良好である、といった長所を有している。
【０００５】
透光性セラミックス製発光管を使用しているメタルハライドランプは、特に、「セラミックメタルハライドランプ」と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開WO 03/0883896 A1「電球形蛍光ランプ」（国際公開日：2003年10月09日）
【特許文献２】特開2003-297284「メタルハライドランプ」（公開日：2003年10月17日）
【特許文献３】特開2010-123542「高圧放電ランプ用拡散膜の塗布用液剤及び高圧放電ランプ」（公開日：2010年6月3日） 特許文献１は、「…外管バルブの内面に拡散膜を形成して拡散透過率τを９５％とすると共に、…」（要約）と開示する。
【０００７】
しかし、特許文献１の対象は、螺旋状に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであり（第２頁第１４〜１５行）、本願発明の対象である、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する２本の発光管を備えたセラミックメタルハライドランプに関する記載は無い。
【０００８】
同様に、特許文献２及び特許文献３は、いずれも、本願発明の対象である、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する２本の発光管を備えたセラミックメタルハライドランプに関する記載は無い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ランプ一般に対しては、更なる長寿命化の要請がある。例えば、最近使用され始めたＬＥＤランプの寿命は、公称40,000時間と言われている。
【００１０】
本発明者等は、ＬＥＤランプの寿命に対抗できるように、外球内に2本の発光管を封入して、常に点灯し易い1個のランプのみが点灯するセラミックメタルハライドランプに関する研究・開発を行っている。例えば、2本の発光管の内の常に点灯し易い一方のランプのみが点灯するランプにすると、理論上、2本の発光管では4万8,000時間の長寿命化が期待できる。
【００１１】
しかし、2本の発光管を封入したランプにおいては、点灯中の発光管（以下、「一方の発光管」という。）から照射された光は、隣接する点灯していない発光管（以下、「他方の発光管」という。）によって遮光されるため、一方の発光管から見て他方の発光管の裏側は陰になり光が到達しないという問題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の問題に鑑みて、本発明は、2本の発光管の内の点灯し易い1本が点灯するセラミックメタルハライドランプにおいて、照射ムラを低減し、均一な配光を実現するランプを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、前記２本の発光管を内封する外球とを備え、前記外球には拡散膜が形成され、点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である。
【００１４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記直線透過率ＳＲは、10％≦ＳＲ≦20％であってよい。
【００１５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、エリアＢの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＡの直線透過率ＳＲは相対的に低くしてもよい。
【００１６】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割し、エリアＣの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＤの直線透過率ＳＲは相対的に低くしてもよい。
【００１７】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、更に、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割して、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割し、エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割し、外球の直線透過率ＳＲは、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣであってよい。
【００１８】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記拡散膜は、前記外球の内面、外面又はその内層に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、2本の発光管の内の点灯し易い1本が点灯するセラミックメタルハライドランプにおいて、照射ムラを低減し、均一な配光を実現するランプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る２本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図である。
【図２】図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０の中央部２ａにおける軸線に垂直方向の断面概略図であり、遮光の状況及び拡散の状況を説明する図である。
【図３】図３は、拡散膜の直線透過率による光束比率の測定結果である。
【図４】図４は、図３の直線透過率の測定方法を説明する図である。
【図５】図５は、拡散膜の直線透過率と配光特性との関係をＬＥＤを使って測定した結果である。
【図６】図６は、図５の直線透過率と拡散性の関係を測定するための測定方法を説明する図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係るランプ単体の配光を測定した結果である。
【図８】図８は、図７のランプ単体の配光と比較するため、透明形ランプ単体の配光を測定した結果である。
【図９】図９は、直線透過率を変えたランプ１０（１００）を照明器具に取り付けた場合の配光を測定した結果を曲線グラフ表示したものである。
【図１０】図１０は、図９の縦軸スケールを拡大した拡大図である。
【図１１】図１１は、図９を円グラフ表示したものである。
【図１２】図１２は、図１０を円グラフ表示したものである。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るランプ１０−１を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るランプ１０−２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２２】
［第１実施形態］
（構成）
図１は、第１実施形態に係る２本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図である。図に示すように、ランプ１０は、外球２の内部に２個の発光管４−１，４−２が内封されて、発光管は、内管１８−１，１８−２に夫々取り囲まれ保護されている。外球２の一方の端部には、口金６が接合されている。発光管４は、内管１８を取り付けたマウント８により所定の位置に支持され給電される。発光管４は透光性セラミックス製であり、内管１８は透明石英ガラス製である。
【００２３】
外球２は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラス製である。外球２は、最大口径の中央部２ａ、図で見て下側のトップ部２ｂ、及び上側の口金に接続するネック部２ｃを有するＢＴ形をなしている。
【００２４】
外球２には、発光管４からの光線をそのまま直線的に透す透明型外球と、内面を白色の曇りガラス状にして光線を或る程度拡散して透す拡散型外球とがある。後述するように、ここでは拡散型外球を使用している。拡散型外球は、外球内面に、ＳｉＯ２を主成分とした静電塗布膜を塗布する方法、蛍光体を塗布する方法、外球内面をサンドブラストにより梨地加工する方法等によって形成される。なお、本出願書類では、これらの方法を含む任意の方法で形成された拡散膜、拡散層等を、「拡散膜」と呼ぶこととする。また、拡散膜は一般に白色であるので、拡散膜による拡散の程度を、便宜的に「拡散膜の濃度」と呼ぶこともある。本実施形態では、静電塗布膜２ｆを塗布している。
【００２５】
（遮光の問題）
このランプ１０は、２本の発光管４を使用して、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する。この時、点灯中の発光管（一方の発光管）の光線は、隣接する点灯していない発光管（他方の発光管）によって遮光され、他方の発光管の裏側は陰になり光が到達しないという問題が生じた。
【００２６】
図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０の中央部２ａにおける軸線に垂直方向の断面概略図であり、遮光の状況及び拡散の状況を説明する図である。一方の発光管からの光線は、他方の発光管に遮られ、その裏側（斜線部）には光が到達しない。本来、発光管４は透光性の多結晶アルミナ製であるが、現実問題として、この遮光は無視できないレベルにあった。
【００２７】
ランプ１０は、口金６を壁等に取り付けられたソケットにそのままねじ込み点灯する場合と、天井に設置された照明器具内のソケットにねじ込み点灯する場合とがある。たとえ照明器具にランプを組み込んだ場合であっても、この遮光レベルにあると照射面に陰が現れて、照射ムラとなる。
【００２８】
本発明者等は、ランプの製品化に際して、この遮光及び照射ムラを低減するため、拡散型外球を備えたランプを採用することとした。図２に示すように、拡散型外球を採用することにより、直線透過光ｓは減るが、拡散光ｄが増加して、遮光の問題を低減することが出来る。
【００２９】
更に、そのまま点灯する場合及び照明器具を利用する場合に於いて、適当な拡散のレベルを検討することとした。
【００３０】
（外球の拡散レベル）
図３は、拡散膜の直線透過率ＳＲによる光束比率の測定結果である。図４は、図３の直線透過率ＳＲの測定方法を説明する図である。図４に示すように、測定は、中央部２ａの半径が58ｍｍの外球を使用し、外球内に光源としてハロゲン電球１２を配置して、このハロゲン電球から90ｍｍ離れた箇所に照度計１４を配置して照度を測定した。
【００３１】
図３は、拡散レベルの異なる外球、即ち、直線透過率ＳＲ100％（透明形外球）及び直線透過率ＳＲ60〜5％の外球を製作して、光束を測定した結果である。図３のグラフから、直線透過率ＳＲ≦5％になると、光束は10％以上減衰して、極端なランプ減光となる。しかし、直線透過率ＳＲ≧10％であれば、光束は90％以上確保されている。従って、拡散型ランプにおいて、少なくても、直線透過率ＳＲ＞5％が必要であり、好ましくは、直線透過率ＳＲ≧10％が必要であることが判明した。
【００３２】
図５及び図６は、直線透過率ＳＲと拡散光とが相関関係を有すること、及び用語「直線透過率ＳＲ」に関する参考情報である。図５は、拡散膜の直線透過率ＳＲと配光特性との関係をＬＥＤを使って測定した結果である。図６は、図５の直線透過率ＳＲの測定方法を説明する図である。測定は、光度計２２をＬＥＤ１６を中心に半径2ｍの円を描くように順次移動させた位置（図の紙面上でＬＥＤを中心に描いた円の位置）で夫々測定した。
【００３３】
図５の（Ａ）（透明型：直線透過率ＳＲ100％）に示すように、ＬＥＤは発光方向（測定角度0度）のみに光度が高い直線性の強いランプである。測定角度10％以上では、光度はほぼゼロである。しかし、直線透過率ＳＲを、26.2％（図５のＢ）、16.2％（同Ｃ）、14.2％（同Ｄ）と順次下げることにより、測定角度±10％〜±30％の範囲で、拡散光ｄによる或る程度の光度が測定されている。従って、外球には、直線透過率ＳＲを下げると拡散光が上昇する相関関係が有ることが分かる。
【００３４】
次に、用語「直線透過率ＳＲ」に関して説明する。図６のＬＥＤを使った光度の測定は、図２に示す拡散光ｄを効果的に補足するため、ＬＥＤ１６から比較的遠い位置、即ち、2ｍの箇所で光度を測定した。これに対して、図４に示すハロゲン電球を使った照度の測定は、図２に示す直線透過光ｓを選択的に補足するため、ハロゲン電球１２から比較的近い位置、即ち、0.09ｍ（＝90ｍｍ）の箇所で照度を測定した。従って、（透明型外球の）全照度に対し、図４の方法で測定された（拡散型外球の）照度の割合を、本出願書類では「直線透過率ＳＲ」と呼ぶこととする。
【００３５】
（測定結果と考察）
図７は、第１実施形態に係るランプ単体の配光を測定した結果である。図８は、図７のランプ単体の配光と比較するため、透明形ランプ単体の配光を測定した結果である。両方のデータは、150Ｗランプを使用している。図７のデータは外球の直線透過率ＳＲ14.2％であり、図８のデータは透明形外球（直線透過率ＳＲ100％）である。測定方法は、図４に示す方法に準じて行い、図中の左上部分に示すように、一方の発光管のみを点灯させ、光度計２２をランプ１０を中心に同じ半径で左右にトップ側から口金側に移動しながら測定した結果である。
【００３６】
図８の透明型ランプ１００では、点灯していない発光管側は極端に光度が落ちているのに対して、図７の拡散型ランプでは、配光が是正され、かなりの程度均一化されているのが分かる。この程度であれば、ランプの口金を、壁等に取り付けられたソケットにそのままねじ込み点灯する場合であっても、人間の眼で見て不快な配光差を感じることは無い。
【００３７】
図９は、直線透過率ＳＲを変えたランプ１０（１００）を照明器具に取り付けた場合の配光を測定した結果を曲線グラフ表示したものである。図１０は、図９の縦軸スケールを拡大した拡大図である。図１１は、図９を円グラフ表示したものである。図１２は、図１０を円グラフ表示したものである。照明器具は、図に示す測定使用器具である。
【００３８】
測定は、図４に示す方法に準じて行い、一方の発光管のみを点灯させ、光度計２２を照明器具を中心に同じ半径で左右にトップ側から口金側に移動しながら測定した。ランプの直線透過率ＳＲ100％（透明形ランプ１００）及び60％〜10％の範囲で5％おきに6種の拡散型ランプ１０で実施したが、図を見易くするため、図９及び図１１では100、60％、50％の各データを表示し、図１０及び図１２では50％、20％、10％の各データを表示する。
【００３９】
一般に、照明器具は、天井に設置され、床に向かって照明している。理想的には、所定の照射角度の範囲で、光度が左右対称となり、均一であることが望ましい。ランプからの配光は、使用する照明器具の形状（特に、光線反射形態）によって著しく異なる。更に、かなり大きな配光ムラでなければ、人間の眼で配光差を感じることはない。
【００４０】
なお、照明器具を使用している場合、器具の反射光により、床では、一方の発光管とは反対側が明るい配光となる。即ち、ランプ配光と器具配光は逆になる点を承知されたい。
【００４１】
図９及び図１１に示すように、透明型（直線透過率ＳＲ100％）に比較して、直線透過率ＳＲ60％では、配光が改善されている。更に、拡散光の割合を高くして、直線透過率ＳＲ＝50％にすることにより、陰が発生し易い側にも一層配光されていることが分かる。拡大図である図１０及び図１２に示すように、直線透過率ＳＲ≦20％にすると、配光は一層均一になるように是正され、陰が発生し易い側にも十分配光されている。従って、少なくても、拡散型ランプに於いて、直線透過率ＳＲ＜50％が必要であり、好ましくは、直線透過率ＳＲ≦20％が必要であることが判明した。
【００４２】
上述のように、直線透過率ＳＲの上限は、透明型ランプ１００が示す配光分布上の問題が解消される範囲で決定され、直線透過率ＳＲの下限は、全光束が実質的に低下しない範囲、即ち、全光束に問題が無い範囲で決定された。その結果は、拡散型ランプに於いて、少なくても、5％＜直線透過率ＳＲ＜50％が必要であり、好ましくは、10％≦直線透過率ＳＲ≦20％が必要であった。
【００４３】
［第２実施形態］
第１実施形態では、直線透過率ＳＲをランプ外球２全体にわたって一様なものとしている。しかし、直線透過率ＳＲをランプ外球の位置に応じて変化させることも可能である。第２実施形態は、ランプ外球の高さ方向（軸線方向）で、直線透過率ＳＲを位置に応じて変化させた実施形態である。
【００４４】
図１３は、第２実施形態に係るランプ１０−１を示し、ここで、外球はトップ部２ｂからネック部２ｃにわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割されている。このランプ１０−１は、エリアＢは直線透過率ＳＲを相対的に高くし、エリアＡは直線透過率ＳＲを相対的に低くしたランプである。遮光は、エリアＡにおいて特に問題となる。従って、エリアＡの直線透過率ＳＲを相対的に低くすることにより、遮光の問題は一層低減できる。エリアＢの直線透過率ＳＲを相対的に高くすることにより、ランプ全体からの光束の低下を少なくすることが出来る。
【００４５】
［第３実施形態］
第３実施形態は、ランプ外球２の円周方向（軸線に垂直方向断面の外球円周方向）で、直線透過率ＳＲを位置に応じて変化させた実施形態である。
【００４６】
図１４は、第３実施形態に係るランプ１０−２を示し、ランプ外球２の軸線に垂直方向断面の略図である。２個の発光管４の並列方向をエリアＣとし、対面方向をエリアＤとして、四分割している。このランプ１０−２は、外球２のエリアＣは直線透過率ＳＲを相対的に高くし、外球２のエリアＤは直線透過率ＳＲを相対的に低くしたランプである。エリアＤの直線透過率ＳＲを相対的に低くすることにより、エリアＤに照射される光の拡散性を上げ、遮光されている領域にも効率よく光が到達するため、遮光の問題を一層低減できる。
【００４７】
［第４実施形態］
図示していないが、第４実施形態は、第２実施形態及び第３実施形態の組み合わせである。第２実施形態のように、外球２のトップ部２ｂからネック部２ｃにわたって、Ｂエリア、Ａエリア、Ｂエリアと三分割し、更に、第３実施形態のように、外球２の円周方向でＣエリアとＤエリアに四分割する。この結果、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割される。エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割される。このランプは、外球の直線透過率ＳＲが、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣとなるように製造される。
【００４８】
［変形例等］
以上、本発明の第１〜４実施形態について説明したが、これらは例示であって、本発明はこれらに限定されない。
【００４９】
(1)例えば、外球内面の拡散膜の形成は、静電塗布膜を塗布する方法に限定されず、その他の方法であってもよい。
【００５０】
(2)実施形態では、拡散膜は外球内面に形成されていると説明している。ランプ製品としては、拡散膜は外球内面に形成されているが、発明としては、拡散膜は外球の外面、内面または外球ガラスの内層に形成されていても良い。この場合であっても、同様の効果を奏する。
【００５１】
その他、当業者が容易になしえる、本実施形態に対する追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００５２】
２：外球、 ２ａ：中央部、 ２ｂ：トップ部、 ２ｃ：ネック部、 ２ｆ：静電塗布 膜、 ４，４−１，４−２：発光管、 ６：口金、 ８：マウント、 １０，１０−２，１０−３：セラミックメタルハライドランプ、 １２：ハロゲン電球、 １４：照度計、 １６：ＬＥＤ、 １８，１８−１，１８−２：内管、 ２２：光度計、 ＳＲ：直線透過率、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックメタルハライドランプに関する。更に具体的には、２本の発光管を有し、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯するセラミックメタルハライドランプの外球表面の拡散膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ及びセラミックメタルハライドランプのような高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）は、電極間の放電を利用して発光する。このため、白熱電球と比べて、光束が大きく大規模な空間の照明に適し、エネルギー効率が良いといった種々の特徴を備えている。従って、道路、店舗、工場等の照明、テレビや映画のロケーション照明、自動車や鉄道車両の前照灯として、一般に広く使用されている。
【０００３】
ＨＩＤランプにおいて、発光物質として金属ハロゲン化物を採用したメタルハライドランプは、青白い光線を放つ高圧水銀ランプに比較して白色光（自然光）に近く優れた演色性と、高い発光効率といった長所を有している。このメタルハライドランプの発光管として、従来は石英製発光管が使用されていた。
【０００４】
最近では、発光管として、透光性セラミックス製発光管（材質は透光性の多結晶アルミナ）が使用されている。透光性セラミックス製発光管は、石英製発光管に比較して、格段に長寿命化が図れ、例えば、1本で24,000時間の寿命が確保できる。更に、セラミックスは、発光管内に封入した金属ハロゲン化物と反応しないため種々の金属ハロゲン化物を使用できる利点があり、且つ耐熱性が良好である、といった長所を有している。
【０００５】
透光性セラミックス製発光管を使用しているメタルハライドランプは、特に、「セラミックメタルハライドランプ」と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開WO 03/0883896 A1「電球形蛍光ランプ」（国際公開日：2003年10月09日）
【特許文献２】特開2003-297284「メタルハライドランプ」（公開日：2003年10月17日）
【特許文献３】特開2010-123542「高圧放電ランプ用拡散膜の塗布用液剤及び高圧放電ランプ」（公開日：2010年6月3日） 特許文献１は、「…外管バルブの内面に拡散膜を形成して拡散透過率τを９５％とすると共に、…」（要約）と開示する。
【０００７】
しかし、特許文献１の対象は、螺旋状に湾曲形成された発光管を外管バルブにて外套した電球形蛍光ランプであり（第２頁第１４〜１５行）、本願発明の対象である、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する２本の発光管を備えたセラミックメタルハライドランプに関する記載は無い。
【０００８】
同様に、特許文献２及び特許文献３は、いずれも、本願発明の対象である、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する２本の発光管を備えたセラミックメタルハライドランプに関する記載は無い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ランプ一般に対しては、更なる長寿命化の要請がある。例えば、最近使用され始めたＬＥＤランプの寿命は、公称40,000時間と言われている。
【００１０】
本発明者等は、ＬＥＤランプの寿命に対抗できるように、外球内に2本の発光管を封入して、常に点灯し易い1個のランプのみが点灯するセラミックメタルハライドランプに関する研究・開発を行っている。例えば、2本の発光管の内の常に点灯し易い一方のランプのみが点灯するランプにすると、理論上、2本の発光管では4万8,000時間の長寿命化が期待できる。
【００１１】
しかし、2本の発光管を封入したランプにおいては、点灯中の発光管（以下、「一方の発光管」という。）から照射された光は、隣接する点灯していない発光管（以下、「他方の発光管」という。）によって遮光されるため、一方の発光管から見て他方の発光管の裏側は陰になり光が到達しないという問題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の問題に鑑みて、本発明は、2本の発光管の内の点灯し易い1本が点灯するセラミックメタルハライドランプにおいて、照射ムラを低減し、均一な配光を実現するランプを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、前記２本の発光管を内封する外球とを備え、前記外球には拡散膜が形成され、点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である。
【００１４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記直線透過率ＳＲは、10％≦ＳＲ≦20％であってよい。
【００１５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、エリアＢの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＡの直線透過率ＳＲは相対的に低くしてもよい。
【００１６】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割し、エリアＣの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＤの直線透過率ＳＲは相対的に低くしてもよい。
【００１７】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、更に、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割して、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割し、エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割し、外球の直線透過率ＳＲは、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣであってよい。
【００１８】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記拡散膜は、前記外球の内面、外面又はその内層に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、2本の発光管の内の点灯し易い1本が点灯するセラミックメタルハライドランプにおいて、照射ムラを低減し、均一な配光を実現するランプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る２本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図である。
【図２】図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０の中央部２ａにおける軸線に垂直方向の断面概略図であり、遮光の状況及び拡散の状況を説明する図である。
【図３】図３は、拡散膜の直線透過率による光束比率の測定結果である。
【図４】図４は、図３の直線透過率の測定方法を説明する図である。
【図５】図５は、拡散膜の直線透過率と配光特性との関係をＬＥＤを使って測定した結果である。
【図６】図６は、図５の直線透過率と拡散性の関係を測定するための測定方法を説明する図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係るランプ単体の配光を測定した結果である。
【図８】図８は、図７のランプ単体の配光と比較するため、透明形ランプ単体の配光を測定した結果である。
【図９】図９は、直線透過率を変えたランプ１０（１００）を照明器具に取り付けた場合の配光を測定した結果を曲線グラフ表示したものである。
【図１０】図１０は、図９の縦軸スケールを拡大した拡大図である。
【図１１】図１１は、図９を円グラフ表示したものである。
【図１２】図１２は、図１０を円グラフ表示したものである。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るランプ１０−１を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るランプ１０−２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るセラミックメタルハライドランプの実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２２】
［第１実施形態］
（構成）
図１は、第１実施形態に係る２本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図である。図に示すように、ランプ１０は、外球２の内部に２個の発光管４−１，４−２が内封されて、発光管は、内管１８−１，１８−２に夫々取り囲まれ保護されている。外球２の一方の端部には、口金６が接合されている。発光管４は、内管１８を取り付けたマウント８により所定の位置に支持され給電される。発光管４は透光性セラミックス製であり、内管１８は透明石英ガラス製である。
【００２３】
外球２は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラス製である。外球２は、最大口径の中央部２ａ、図で見て下側のトップ部２ｂ、及び上側の口金に接続するネック部２ｃを有するＢＴ形をなしている。
【００２４】
外球２には、発光管４からの光線をそのまま直線的に透す透明型外球と、内面を白色の曇りガラス状にして光線を或る程度拡散して透す拡散型外球とがある。後述するように、ここでは拡散型外球を使用している。拡散型外球は、外球内面に、ＳｉＯ２を主成分とした静電塗布膜を塗布する方法、蛍光体を塗布する方法、外球内面をサンドブラストにより梨地加工する方法等によって形成される。なお、本出願書類では、これらの方法を含む任意の方法で形成された拡散膜、拡散層等を、「拡散膜」と呼ぶこととする。また、拡散膜は一般に白色であるので、拡散膜による拡散の程度を、便宜的に「拡散膜の濃度」と呼ぶこともある。本実施形態では、静電塗布膜２ｆを塗布している。
【００２５】
（遮光の問題）
このランプ１０は、２本の発光管４を使用して、常に点灯し易い一方のランプのみが点灯する。この時、点灯中の発光管（一方の発光管）の光線は、隣接する点灯していない発光管（他方の発光管）によって遮光され、他方の発光管の裏側は陰になり光が到達しないという問題が生じた。
【００２６】
図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０の中央部２ａにおける軸線に垂直方向の断面概略図であり、遮光の状況及び拡散の状況を説明する図である。一方の発光管からの光線は、他方の発光管に遮られ、その裏側（斜線部）には光が到達しない。本来、発光管４は透光性の多結晶アルミナ製であるが、現実問題として、この遮光は無視できないレベルにあった。
【００２７】
ランプ１０は、口金６を壁等に取り付けられたソケットにそのままねじ込み点灯する場合と、天井に設置された照明器具内のソケットにねじ込み点灯する場合とがある。たとえ照明器具にランプを組み込んだ場合であっても、この遮光レベルにあると照射面に陰が現れて、照射ムラとなる。
【００２８】
本発明者等は、ランプの製品化に際して、この遮光及び照射ムラを低減するため、拡散型外球を備えたランプを採用することとした。図２に示すように、拡散型外球を採用することにより、直線透過光ｓは減るが、拡散光ｄが増加して、遮光の問題を低減することが出来る。
【００２９】
更に、そのまま点灯する場合及び照明器具を利用する場合に於いて、適当な拡散のレベルを検討することとした。
【００３０】
（外球の拡散レベル）
図３は、拡散膜の直線透過率ＳＲによる光束比率の測定結果である。図４は、図３の直線透過率ＳＲの測定方法を説明する図である。図４に示すように、測定は、中央部２ａの半径が58ｍｍの外球を使用し、外球内に光源としてハロゲン電球１２を配置して、このハロゲン電球から90ｍｍ離れた箇所に照度計１４を配置して照度を測定した。
【００３１】
図３は、拡散レベルの異なる外球、即ち、直線透過率ＳＲ100％（透明形外球）及び直線透過率ＳＲ60〜5％の外球を製作して、光束を測定した結果である。図３のグラフから、直線透過率ＳＲ≦5％になると、光束は10％以上減衰して、極端なランプ減光となる。しかし、直線透過率ＳＲ≧10％であれば、光束は90％以上確保されている。従って、拡散型ランプにおいて、少なくても、直線透過率ＳＲ＞5％が必要であり、好ましくは、直線透過率ＳＲ≧10％が必要であることが判明した。
【００３２】
図５及び図６は、直線透過率ＳＲと拡散光とが相関関係を有すること、及び用語「直線透過率ＳＲ」に関する参考情報である。図５は、拡散膜の直線透過率ＳＲと配光特性との関係をＬＥＤを使って測定した結果である。図６は、図５の直線透過率ＳＲの測定方法を説明する図である。測定は、光度計２２をＬＥＤ１６を中心に半径2ｍの円を描くように順次移動させた位置（図の紙面上でＬＥＤを中心に描いた円の位置）で夫々測定した。
【００３３】
図５の（Ａ）（透明型：直線透過率ＳＲ100％）に示すように、ＬＥＤは発光方向（測定角度0度）のみに光度が高い直線性の強いランプである。測定角度10％以上では、光度はほぼゼロである。しかし、直線透過率ＳＲを、26.2％（図５のＢ）、16.2％（同Ｃ）、14.2％（同Ｄ）と順次下げることにより、測定角度±10％〜±30％の範囲で、拡散光ｄによる或る程度の光度が測定されている。従って、外球には、直線透過率ＳＲを下げると拡散光が上昇する相関関係が有ることが分かる。
【００３４】
次に、用語「直線透過率ＳＲ」に関して説明する。図６のＬＥＤを使った光度の測定は、図２に示す拡散光ｄを効果的に補足するため、ＬＥＤ１６から比較的遠い位置、即ち、2ｍの箇所で光度を測定した。これに対して、図４に示すハロゲン電球を使った照度の測定は、図２に示す直線透過光ｓを選択的に補足するため、ハロゲン電球１２から比較的近い位置、即ち、0.09ｍ（＝90ｍｍ）の箇所で照度を測定した。従って、（透明型外球の）全照度に対し、図４の方法で測定された（拡散型外球の）照度の割合を、本出願書類では「直線透過率ＳＲ」と呼ぶこととする。
【００３５】
（測定結果と考察）
図７は、第１実施形態に係るランプ単体の配光を測定した結果である。図８は、図７のランプ単体の配光と比較するため、透明形ランプ単体の配光を測定した結果である。両方のデータは、150Ｗランプを使用している。図７のデータは外球の直線透過率ＳＲ14.2％であり、図８のデータは透明形外球（直線透過率ＳＲ100％）である。測定方法は、図４に示す方法に準じて行い、図中の左上部分に示すように、一方の発光管のみを点灯させ、光度計２２をランプ１０を中心に同じ半径で左右にトップ側から口金側に移動しながら測定した結果である。
【００３６】
図８の透明型ランプ１００では、点灯していない発光管側は極端に光度が落ちているのに対して、図７の拡散型ランプでは、配光が是正され、かなりの程度均一化されているのが分かる。この程度であれば、ランプの口金を、壁等に取り付けられたソケットにそのままねじ込み点灯する場合であっても、人間の眼で見て不快な配光差を感じることは無い。
【００３７】
図９は、直線透過率ＳＲを変えたランプ１０（１００）を照明器具に取り付けた場合の配光を測定した結果を曲線グラフ表示したものである。図１０は、図９の縦軸スケールを拡大した拡大図である。図１１は、図９を円グラフ表示したものである。図１２は、図１０を円グラフ表示したものである。照明器具は、図に示す測定使用器具である。
【００３８】
測定は、図４に示す方法に準じて行い、一方の発光管のみを点灯させ、光度計２２を照明器具を中心に同じ半径で左右にトップ側から口金側に移動しながら測定した。ランプの直線透過率ＳＲ100％（透明形ランプ１００）及び60％〜10％の範囲で5％おきに6種の拡散型ランプ１０で実施したが、図を見易くするため、図９及び図１１では100、60％、50％の各データを表示し、図１０及び図１２では50％、20％、10％の各データを表示する。
【００３９】
一般に、照明器具は、天井に設置され、床に向かって照明している。理想的には、所定の照射角度の範囲で、光度が左右対称となり、均一であることが望ましい。ランプからの配光は、使用する照明器具の形状（特に、光線反射形態）によって著しく異なる。更に、かなり大きな配光ムラでなければ、人間の眼で配光差を感じることはない。
【００４０】
なお、照明器具を使用している場合、器具の反射光により、床では、一方の発光管とは反対側が明るい配光となる。即ち、ランプ配光と器具配光は逆になる点を承知されたい。
【００４１】
図９及び図１１に示すように、透明型（直線透過率ＳＲ100％）に比較して、直線透過率ＳＲ60％では、配光が改善されている。更に、拡散光の割合を高くして、直線透過率ＳＲ＝50％にすることにより、陰が発生し易い側にも一層配光されていることが分かる。拡大図である図１０及び図１２に示すように、直線透過率ＳＲ≦20％にすると、配光は一層均一になるように是正され、陰が発生し易い側にも十分配光されている。従って、少なくても、拡散型ランプに於いて、直線透過率ＳＲ＜50％が必要であり、好ましくは、直線透過率ＳＲ≦20％が必要であることが判明した。
【００４２】
上述のように、直線透過率ＳＲの上限は、透明型ランプ１００が示す配光分布上の問題が解消される範囲で決定され、直線透過率ＳＲの下限は、全光束が実質的に低下しない範囲、即ち、全光束に問題が無い範囲で決定された。その結果は、拡散型ランプに於いて、少なくても、5％＜直線透過率ＳＲ＜50％が必要であり、好ましくは、10％≦直線透過率ＳＲ≦20％が必要であった。
【００４３】
［第２実施形態］
第１実施形態では、直線透過率ＳＲをランプ外球２全体にわたって一様なものとしている。しかし、直線透過率ＳＲをランプ外球の位置に応じて変化させることも可能である。第２実施形態は、ランプ外球の高さ方向（軸線方向）で、直線透過率ＳＲを位置に応じて変化させた実施形態である。
【００４４】
図１３は、第２実施形態に係るランプ１０−１を示し、ここで、外球はトップ部２ｂからネック部２ｃにわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割されている。このランプ１０−１は、エリアＢは直線透過率ＳＲを相対的に高くし、エリアＡは直線透過率ＳＲを相対的に低くしたランプである。遮光は、エリアＡにおいて特に問題となる。従って、エリアＡの直線透過率ＳＲを相対的に低くすることにより、遮光の問題は一層低減できる。エリアＢの直線透過率ＳＲを相対的に高くすることにより、ランプ全体からの光束の低下を少なくすることが出来る。
【００４５】
［第３実施形態］
第３実施形態は、ランプ外球２の円周方向（軸線に垂直方向断面の外球円周方向）で、直線透過率ＳＲを位置に応じて変化させた実施形態である。
【００４６】
図１４は、第３実施形態に係るランプ１０−２を示し、ランプ外球２の軸線に垂直方向断面の略図である。２個の発光管４の並列方向をエリアＣとし、対面方向をエリアＤとして、四分割している。このランプ１０−２は、外球２のエリアＣは直線透過率ＳＲを相対的に高くし、外球２のエリアＤは直線透過率ＳＲを相対的に低くしたランプである。エリアＤの直線透過率ＳＲを相対的に低くすることにより、エリアＤに照射される光の拡散性を上げ、遮光されている領域にも効率よく光が到達するため、遮光の問題を一層低減できる。
【００４７】
［第４実施形態］
図示していないが、第４実施形態は、第２実施形態及び第３実施形態の組み合わせである。第２実施形態のように、外球２のトップ部２ｂからネック部２ｃにわたって、Ｂエリア、Ａエリア、Ｂエリアと三分割し、更に、第３実施形態のように、外球２の円周方向でＣエリアとＤエリアに四分割する。この結果、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割される。エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割される。このランプは、外球の直線透過率ＳＲが、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣとなるように製造される。
【００４８】
［変形例等］
以上、本発明の第１〜４実施形態について説明したが、これらは例示であって、本発明はこれらに限定されない。
【００４９】
(1)例えば、外球内面の拡散膜の形成は、静電塗布膜を塗布する方法に限定されず、その他の方法であってもよい。
【００５０】
(2)実施形態では、拡散膜は外球内面に形成されていると説明している。ランプ製品としては、拡散膜は外球内面に形成されているが、発明としては、拡散膜は外球の外面、内面または外球ガラスの内層に形成されていても良い。この場合であっても、同様の効果を奏する。
【００５１】
その他、当業者が容易になしえる、本実施形態に対する追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００５２】
２：外球、 ２ａ：中央部、 ２ｂ：トップ部、 ２ｃ：ネック部、 ２ｆ：静電塗布 膜、 ４，４−１，４−２：発光管、 ６：口金、 ８：マウント、 １０，１０−２，１０−３：セラミックメタルハライドランプ、 １２：ハロゲン電球、 １４：照度計、 １６：ＬＥＤ、 １８，１８−１，１８−２：内管、 ２２：光度計、 ＳＲ：直線透過率、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、
前記２本の発光管を内封する外球とを備え、
前記外球には拡散膜が形成され、
点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記直線透過率ＳＲは、10％≦ＳＲ≦20％である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、エリアＢの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＡの直線透過率ＳＲは相対的に低い、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割し、エリアＣの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＤの直線透過率ＳＲは相対的に低い、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、更に、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割して、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割し、エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割し、外球の直線透過率ＳＲは、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣである、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記拡散膜は、前記外球の内面、外面又はその内層に形成されている、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項１】
常に点灯し易い一方の発光管のみが点灯する２本の発光管と、
前記２本の発光管を内封する外球とを備え、
前記外球には拡散膜が形成され、
点灯中の前記一方の発光管からの光線は、前記拡散膜によって部分的に拡散され、該拡散膜の直線透過率ＳＲは、5％＜ＳＲ＜50％である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記直線透過率ＳＲは、10％≦ＳＲ≦20％である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、エリアＢの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＡの直線透過率ＳＲは相対的に低い、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割し、エリアＣの直線透過率ＳＲは相対的に高く、エリアＤの直線透過率ＳＲは相対的に低い、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記外球をトップ部からネック部にわたって、エリアＢ、エリアＡ、エリアＢに三分割し、更に、前記外球の軸線に垂直方向断面でみて、該外球を前記２個の発光管の並列方向のエリアＣと、対面方向のエリアＤとに四分割して、エリアＡは、更に小さいサブエリアＡＣと、サブエリアＡＤに分割し、エリアＢも同様に、サブエリアＢＣとサブエリアＢＤに分割し、外球の直線透過率ＳＲは、サブエリア毎に、ＡＤ≦ＡＣ≦ＢＤ≦ＢＣ、又はＡＤ≦ＢＤ≦ＡＣ≦ＢＣである、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記拡散膜は、前記外球の内面、外面又はその内層に形成されている、セラミックメタルハライドランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１４２３０２（Ｐ２０１２−１４２３０２Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６８１５０（Ｐ２０１２−６８１５０）
【出願日】平成２４年３月２３日（２０１２．３．２３）
【分割の表示】特願２０１０−２３２６７９（Ｐ２０１０−２３２６７９）の分割
【原出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２３日（２０１２．３．２３）
【分割の表示】特願２０１０−２３２６７９（Ｐ２０１０−２３２６７９）の分割
【原出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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