セラミックメタルハライドランプ
【課題】パルス発生器が無い安定器で点灯可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのセラミックメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】発光管４を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプ１０であって、前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定する。
【解決手段】発光管４を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプ１０であって、前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定する。
【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、本発明は、従来別のランプが取り付けられていた照明器具へ適用するいわゆる「レトロフィット」のランプに関するものである。
【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等を総称し、高輝度放電灯（以下、「ＨＩＤランプ」という。）と言う。ＨＩＤランプを点灯するためには、安定器が必要となる。一般に、高圧水銀ランプは、商用交流電源２００Ｖを使用する高圧水銀ランプ用安定器を使用して点灯することが出来る。
【０００３】
これに対して、高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは、始動時にパルスをかけて発光管内を絶縁破壊する必要がある。そのため、更に、イグナイターと称するパルス発生器が必要となる。従って、安定器には、パルス発生器関連の回路（以下、単に「パルス発生器」という。）が内蔵されている。
【０００４】
本発明者は、ＨＩＤランプに関する次の特許文献を承知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平11-96966「高圧金属蒸気放電灯」（公開日：1999.04.09）（出願人：岩崎電気株式会社）
【特許文献２】特開2010-251252「セラミックメタルハライドランプ」（公開日：2010.11.04）（出願人：岩崎電気株式会社）
【特許文献３】特開2011-8935セラミックメタルハライドランプ」（公開日：2010.11.04）（出願人：岩崎電気株式会社）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、ランプ特性は記載が無い。このランプと同じ外管にセラミックメタルハライドランプを収めてセラミックメタルハライドランプならではの良好な発光特性を実現する必要があった。
【０００７】
特許文献２には、少なくともヨウ化ツリウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化カルシウムが封入されると共に、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化カルシウムが、全ハロゲン化金属に対して夫々４０〜８０％及び３０％未満のモル比率で封入することで、Ｒａ ８０以上、効率１００［ｌｍ／Ｗ］以上の発光特性を実現する技術が開示されており、１１０〜３６０［Ｗ］のセラミックメタルハライドランプについての実施例が開示されている。
【０００８】
特許文献３は、特許文献２と同等のハロゲン化金属を封入したセラミックメタルハライドランプにおいて、ランプ再点灯時の再始動時間を短縮させるための外管内不活性ガス封入圧力を規定している。
【０００９】
「レトロフィット」のランプには大きく分けて２つの市場がある。１つは、高圧水銀ランプ用安定器を使用して点灯するランプの市場である。他の１つは、高圧ナトリウムランプ用安定器を使用して点灯するランプの市場である。
【００１０】
高圧水銀ランプは安価なため広く普及しているが、発光効率は４５［ｌｍ／Ｗ］程度と低く、平均演色評価数Ｒａは約４０、相関色温度Ｔｃｐは約４１００［Ｋ］となっている。
【００１１】
一方、高圧ナトリウムランプの発光効率は、８３［ｌｍ／Ｗ］程度と高圧水銀ランプより高効率だが、平均演色評価数Ｒａは、約２５となり被照射物の色再現性が悪い。また相関色温度Ｔｃｐは、約２１００［Ｋ］でオレンジ色の光となってしまう。
【００１２】
近年、発光管にセラミックを採用し、発光管内にさまざまな金属ハロゲン化物を封入することにより、発光効率と色味の両方を向上させることができるＨＩＤランプとして、セラミックメタルハライドランプが市場に投入されている。
【００１３】
しかし、一般的なセラミックメタルハライドランプは、ランプ電圧や始動に必要な始動パルスといった特性が、従来の高圧水銀ランプまたは高圧ナトリウムランプの特性とは異なっている。
【００１４】
本発明の課題は、高圧水銀ランプまたは高圧ナトリウムランプを取り付けていた照明器具に適用可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのランプを提供することにある。具体的には、高圧水銀ランプ８０Ｗ用安定器で点灯可能なランプにおいて、発光効率η≧１０５［ｌｍ／Ｗ］、Ｄｕｖ≦１０、平均演色評価数Ｒａ≧７０、相関色温度３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を目標として開発を進めた。
【００１５】
産業界では、ＣＯ2排出量の少ない燃料への転換やエネルギー使用量の削減が求められている。これに呼応して、照明業界でも、ランプの発光効率向上によるＣＯ2削減が求められている。電力消費量の少ない省エネのランプを開発することは、時代の要請でもある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題に鑑みて、本発明は、パルス発生器が無い安定器（主に、「高圧水銀ランプ用安定器」となる。）で点灯可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１７】
更に、本発明は、このようなセラミックメタルハライドランプに最適な発光管添加物の組成を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、発光管を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプであって、前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定して、（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式２）の関係を満たし、（ＮａＩ）の量は、（式５）の関係を満たしている。
【００１９】
【数１】
【００２０】
【数２】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式３）の関係を満たしてもよい。
【００２１】
【数３】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式４）の関係を満たしてもよい。
【００２２】
【数４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、更に、（ＮａＩ）の量は、（式６）の関係を満たしてもよい。
【００２３】
【数５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％とは、（ＤｙＩ3）及び（ＨｏＩ3）が含まれず、（ＴｍＩ3）単独で１００ｗｔ％であってよい。
【００２４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記パルス発生器が無い安定器は、高圧水銀ランプ用安定器であってよい。
【００２５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記セラミックメタルハライドランプは、定格ランプ電力４５〜７２Ｗのランプであってよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、パルス発生器が無い安定器で点灯可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのセラミックメタルハライドランプを提供することが出来る。
【００２７】
更に、本発明によれば、このようなセラミックメタルハライドランプに最適な発光管添加物の組成を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を示す図である。
【図２】図２は、図１のセラミックメタルハライドランプに使用される代表的な発光管４の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に発光効率ηをとっている。
【図３Ｂ】図３Ｂは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸にＤｕｖをとっている。
【図３Ｃ】図３Ｃは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に相関色温度Ｔｃｐをとっている。
【図４】図４は、行方向（縦軸）に表１の発光効率ηをとり、列方向（横軸）にＤｕｖをとり、表１に示すサンプルＮｏ．を、該当する発光効率η及びＤｕｖのセルに記入した図表である。
【図５】図５は、判定基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量の関係を示す図表である。
【図６】図６は、表２に示す（ＮａＩ）の量とＴｃｐの関係をグラフ化したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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付いて、添附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符号を付与して、重複した説明を省略する。
【００３０】
［セラミックメタルハライドランプ］
（構成）
図１は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０の構造を示す図である。外球２の内部に、ステム１４に支持された２本の支柱１６ａ，１６ｂがあり、外球トップ側で湾曲した支柱１６ａにわたされた導体バーに発光管４の上端のリード線が接続されている。発光管４の下端のリード線は、支柱１６ｂにつながる導体バーに接続されている。始動後安定した点灯状態では、支柱１６ａ−発光管４−支柱１６ｂのルートで電圧が印加され電流が流れる。
【００３１】
始動時には、パルス発生器２０の作用により電源回路に発生した高電圧パルスが支柱１６ａから発光管４に印加される。発光管内で絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生して、発光管４の熱によりバイメタル２１が開くと、このルートは遮断され安定した点灯状態になる。消灯してランプが冷えると、バイメタル２１は閉じて、再始動の準備が整う。
【００３２】
本発明者は、図２に示す発光管を開発して採用した。図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０に使用される代表的な発光管４の断面図である。ここで、図２（１）は、定格ランプ電力７２Ｗのランプ（水銀灯８０Ｗ用安定器で点灯させる。）の断面図である。この発光管４の仕様は、内容積０．７ｃｍ3、電極間距離８ｍｍ、最大内径９ｍｍ、管壁負荷（ランプ電力／発光部全内面積）１７．４Ｗ／ｃｍ2となっている。
【００３３】
以下に説明する発光管添加物の組成は、図２（１）を対象として研究・開発された。開発後、開発された発光管添加物の組成を利用して、図２（２）に示す定格ランプ電力４５Ｗのランプに対しても確認実験を行った。その結果は、後述する。
【００３４】
図２（２）は、その４５Ｗランプ（水銀灯５０Ｗ用安定器で点灯させる。）の発光管４−１断面図である。この発光管の仕様は、内容積０．４ｃｍ3、電極間距離６ｍｍ、最大内径８ｍｍ、管壁負荷（ランプ電力／発光部全内面積）１８．３Ｗ／ｃｍ2となっている。
【００３５】
本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０は、７２Ｗランプ及び４５Ｗランプのように比較的小型のランプを対象としている。
【００３６】
（発光管添加物の組成）
本発明者は、図１に示すランプ構造に関して最適な発光管添加物を決定する試作実験を行った。表１は、試作したランプの発光管添加物の組成と、その評価値とを示すデータである。
【００３７】
【表１】
セラミックメタルハライドランプの発光管添加物に関しては、一般に効率の高い発光物質として、セリウム、ツリウム等の希土類ヨウ化物であるヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）が知られている。本発明者は、発光物質として、（ＴｍＩ3）を基本添加物として採用した。発光管４，４−１の内容積の大小の影響を排除するため、（ＴｍＩ3）の量を１００ｗｔ％とし、他の添加物の量は、これに対する相対値で規定している。
【００３８】
ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）に関して、店舗等の照明に広く使用されているセラミックメタルハライドランプでは、照明効率と演色性の両方を追求した発光物質（ＤｙＩ3−ＨｏＩ3−ＴｍＩ3）−ＮａＩ−ＴｌＩを採用しており、短波長から長波長まで比較的均等に発光することが知られている。ここで分かるように、（ＴｍＩ3）の一部又は全部は、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及び／又はヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）で置き換えることが出来る。即ち、（ＴｍＩ3）単独でも良いが、発光特性を調整するために、（ＤｙＩ3）や（ＨｏＩ3）を追加し、又はこれらに置換することが知られている。以下の説明では、発光管の基本添加物として（ＴｍＩ3）単独としているが、これは（ＴｍＩ3）＋（ＤｙＩ3）＋（ＨｏＩ3）＝１００ｗｔ％の場合もあり、以下に説明する発光管添加物としての効果は変わらないことを承知されたい。
【００３９】
（ＴｌＩの量とＣｅＩ3量の関係）
表１は、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）の量とヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）の量との最適な相対量を求めるための実験データである。表中の「サンプルＮｏ．」は、試作品グループの識別番号である。各サンプルＮｏ．のデータは、５本のランプの試作品の平均値である。
【００４０】
ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）は、高い緑色の発色が主であるため、発光効率ηを高めることが出来る。しかし、過剰な量の（ＴｌＩ）は、その光色の色度座標上における点が、黒体輻射ラインからのずれを表す「Ｄｕｖ」が１０を超え、緑感が強くなるという悪影響がある。今回の試作に於いては、（ＴｌＩ）を２０〜５０ｗｔ％の範囲で変化させている。
【００４１】
ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）は、同様に、高い緑色の発色が主であるため、発光効率ηを高めることが出来る。しかし、過剰な量を入れると、Ｄｕｖが１０を超え、緑感が強くなるおそれがある。今回の試作に於いて、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％の範囲で変化させている。
【００４２】
具体的には、サンプルＮｏ．Ｃ２１〜Ｃ２７は、（ＴｌＩ）を２０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ３１〜Ｃ３７は、（ＴｌＩ）を３０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ４１〜Ｃ４７は、（ＴｌＩ）を４０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ５１〜Ｃ５７は、（ＴｌＩ）を５０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。
【００４３】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、表１のデータをグラフ化したものである。ここで、いずれも横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に、図３Ａでは発光効率η、図３ＢではＤｕｖ、図３Ｃでは相関色温度Ｔｃｐをとっている。パラメータとして、（ＴｌＩ）を、２０ｗｔ％（●）、３０ｗｔ％（■）、４０ｗｔ％（▲）、５０ｗｔ％（◆）と変化さている。
【００４４】
図３Ａからは、（ＣｅＩ3）の量が増加すると、発光効率ηも高くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が多いほど発光効率ηも高くなる。
【００４５】
図３Ｂからは、（ＣｅＩ3）の量が減少すると、Ｄｕｖも低くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が少ないほどＤｕｖも低くなる。
【００４６】
図３Ｃからは、（ＣｅＩ3）の量が増加すると、Ｔｃｐも高くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が多いほどＴｃｐも高くなる。
【００４７】
（結果の判定）
目標基準は、相関色温度３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］である。表１に挙げられた試作品は全てこの基準を満たしている。そこで、評価値として、残る発光効率η及びＤｕｖを選定し、目標基準を満たす試作品の添加物の組成を求めた。
【００４８】
図４は、行方向（縦軸）に表１の発光効率ηをとり、列方向（横軸）にＤｕｖをとり、表１に示すサンプルＮｏ．を、該当する効率η及びＤｕｖのセルに記入した図表である。目標基準である発光効率η≧１０５、且つＤｕｖ≦１０を採用し、その範囲が太線で囲まれている。これにより、目標基準を満たすサンプルＮｏ．を容易に特定できる。
【００４９】
図５は、目標基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量の関係を示す図表である。行方向に（ＣｅＩ3）の量をとり、列方向に（ＴｌＩ）の量をとっている。図４において太線で囲まれたサンプルＮｏ．を拾い出し、表１からそのサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量を確認し、表５の該当するセルに丸印（○）を記入している。なお、特に、発光効率η≧１１０のサンプルＮｏ．には二重丸（◎）を記入している。
【００５０】
図５の図表から、目標基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量には一定の相関があることが分かる。図５の図表を、横軸をＸ、縦軸をＹとするグラフと見ると、丸印（○）及び二重丸（◎）を囲む、次の上限と下限の（式１）が成り立つ。（式１）を満たせば、目標基準を満たしたサンプルとなる。
【００５１】
【数６】
これを、実際の添加物の量に置き換えると、（式２）のように書き直すことができる。
【００５２】
【数７】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５３】
(1) （ＴｌＩ）の量が２０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は３０〜６０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(4) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）はゼロ〜３０ｗｔ％。
【００５４】
次に、（ＴｌＩ）の量が２０ｗｔ％以下と比較的少ないと、ランプを数千〜数万時間継続して点灯したときの光束維持率が比較的悪くなることも判明した。この原因は、（ＣｅＩ3）は希土類であり、希土類一般の傾向として点灯時間が経過するにつれ化学反応が起こり、光束が少なくなる傾向がある、ことに起因するものと推測される。しかし、（ＴｌＩ）はその傾向が無いため、光束を比較的長期間維持できる利点を有している。（ＴｌＩ）の量を２０ｗｔ％以下にすると、光束維持率の面で懸念材料となる。従って、好ましくは、（ＴｌＩ）の量を３０ｗｔ％以上とする。（式２)は、好ましくは、（式３）となる。
【００５５】
【数８】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５６】
(1) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）はゼロ〜３０ｗｔ％。
【００５７】
更に、（ＣｅＩ3）は、平均演色評価数Ｒａを高く維持する利点を有する。（ＣｅＩ3）の量をゼロにすると、平均演色評価数Ｒａの面で懸念材料となる。従って、（ＣｅＩ3）の量は、好ましくは、１０ｗｔ％以上とする。（式３)は、更に好ましくは、（式４）となる。
【００５８】
【数９】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５９】
(1) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜３０ｗｔ％。
【００６０】
（ＮａＩの量）
（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量との最適な相対量が決定された段階で、相関色温度Ｔｃｐの関係でヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の量の実験を行った。
【００６１】
希土類ヨウ化物（ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3））だけでは電離電圧が高いため、発光管内のアークが収縮して揺れやすく、放電が不安定になる。（ＮａＩ）は、アークを太く安定させる効果があり、それ自体が比較的高率の高い発光をもたらす。反面、（ＮａＩ）は、オレンジ色単色の発色であるため、過剰な量は相関色温度Ｔｃｐの低下を招く懸念材料ともなる。
【００６２】
そこで、図５の図表の代表値（即ち、（（ＣｅＩ3）を３０ｗｔ％、（ＴｌＩ）を４０ｗｔ％）に固定し、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の量を１２０〜２７０ｗｔ％に変化させた試作品の実験を行った。
【００６３】
表２は、その試作品Ｎｏ．Ｎ３１〜Ｎ３７の実験データである。
【００６４】
【表２】
図６は、表２に示す（ＮａＩ）の量とＴｃｐの関係をグラフ化したものである。図６により、（ＮａＩ）の量が１２０〜２７０ｗｔ％の範囲で、目標基準である３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていた。しかし、グラフの傾向から、（ＮａＩ）の量が２７０ｗｔ％を超えていくと、Ｔｃｐが３０００［Ｋ］未満になることが予想される。従って、今回の実験から確認された範囲として、（ＮａＩ）の量を（式５）のように規定した。
【００６５】
【数１０】
更に、相関色温度３２００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていれば、一層好ましい。従って、（ＮａＩ）の量は、（式６）を満たせば一層好ましい。
【００６６】
【数１１】
（定格ランプ電力４５Ｗのランプへの応用）
これまで定格ランプ電力７２Ｗのランプ（図２（１）参照）の実験で得られた添加物組成の結果を、定格ランプ電力４５Ｗのランプ（図２（２）参照）へ適用して評価試験を行った。その結果は、定格ランプ電力７２Ｗのランプと同様の結果が得られた。
【００６７】
（開発品のカタログ値）
表３は、以上で決定された発光管添加物の組成に基づきメタルハライドランプを量産し、量産によるバラツキを加味して、カタログ値を求めた結果を示す表である。比較のため、従来のほぼ同等のランプ電力の高圧水銀灯、高圧ナトリウム灯の数値も示している。
【００６８】
【表３】
表３より、開発された７２Ｗランプの場合は発光効率η＝１１１［ｌｍ／Ｗ］であり、ランプ電力４５Ｗの場合はランプ効率η＝１０５（ｌｍ／Ｗ）であった。いずれも、目標基準である発光効率η≧１０５［ｌｍ／Ｗ］を満たしていた。
【００６９】
開発された７２Ｗランプの発光効率η＝１１１［ｌｍ／Ｗ］は、従来の高圧水銀灯や高圧ナトリウム灯と比較して、非常に高い効率ηとなっている。全光束は、７２（Ｗ）×１１１（ｌｍ／Ｗ）＝７９９２（ｌｍ）となる。同じ明るさを高圧水銀灯で実現するには、７９９２（ｌｍ）÷４５（ｌｍ／Ｗ）≒１７８（Ｗ）となる。同様に、高圧ナトリウム灯で実現するには、７９９２（ｌｍ）÷８３（ｌｍ／Ｗ）≒９６（Ｗ）となる。
【００７０】
即ち、１７８（Ｗ）の高圧水銀灯を、開発された７２Ｗランプで置き換えることが出来る。同様に、９６（Ｗ）の高圧ナトリウム灯を、この７２Ｗランプで置き換えることが出来る。
【００７１】
ランプ電力４５Ｗの場合の発光効率η＝１０５（ｌｍ／Ｗ）も非常に高い値となっている。開発品の全光束は、４５（Ｗ）×１０５（ｌｍ／Ｗ）＝４７２５（ｌｍ）となる。同じ明るさを高圧水銀灯で実現するには、４７２５（ｌｍ）÷４５（ｌｍ／Ｗ）≒１０５（Ｗ）となる。同様に、高圧ナトリウム灯で実現するには、４７２５（ｌｍ）÷８３（ｌｍ／Ｗ）≒５７（Ｗ）となる。
【００７２】
即ち、１０５（Ｗ）の高圧水銀灯を、開発された４５Ｗランプで置き換えることが出来る。同様に、５７（Ｗ）の高圧ナトリウム灯を、この４５Ｗランプで置き換えることが出来る。
【００７３】
このように、今回の開発品は省エネに寄与するものである。
【００７４】
相関色温度は、Ｔｃｐ＝３５００〜３７００であり、目標基準の３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていた。開発されたランプのＴｃｐは、オレンジ色の強い高圧ナトリウム灯（Ｔｃｐ＝２１００）より高く、若干青白い高圧水銀灯（Ｔｃｐ＝４１００）より低く、好ましい値となっている。
【００７５】
平均演色評価数は、Ｒａ＝７３〜７６であり、目標基準のＲａ≧７０を満たしていた。開発されたランプのＲａは、高圧水銀灯及（Ｒａ＝４０）及び高圧ナトリウム灯（Ｒａ＝２５）より遙かに高く、白熱電球（Ｒａ＝１００）に一層近付いた好ましい値となっている。
【００７６】
開発されたランプの「壁面負荷」（ランプ定格電力／発光部全内面積）は、１５〜２５［Ｗ／ｃｍ2］の範囲であり、好ましい範囲のランプであることが確認された。
【００７７】
（代替例等）
なお、本実施形態は、本発明を説明するための例示であって、本発明の範囲を何等限定するものではないことを承知されたい。本実施形態に対して、当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・削除・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添附の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【符号の説明】
【００７８】
２：管球、 ４，４−１：発光管、 ６：口金、 １０：セラミックメタルハライドランプ、 １４：ステム、 １６，１６ａ，１６ｂ：支柱、 ２０：パルス発生器、 ２１：バイメタル、
【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、本発明は、従来別のランプが取り付けられていた照明器具へ適用するいわゆる「レトロフィット」のランプに関するものである。
【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等を総称し、高輝度放電灯（以下、「ＨＩＤランプ」という。）と言う。ＨＩＤランプを点灯するためには、安定器が必要となる。一般に、高圧水銀ランプは、商用交流電源２００Ｖを使用する高圧水銀ランプ用安定器を使用して点灯することが出来る。
【０００３】
これに対して、高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは、始動時にパルスをかけて発光管内を絶縁破壊する必要がある。そのため、更に、イグナイターと称するパルス発生器が必要となる。従って、安定器には、パルス発生器関連の回路（以下、単に「パルス発生器」という。）が内蔵されている。
【０００４】
本発明者は、ＨＩＤランプに関する次の特許文献を承知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平11-96966「高圧金属蒸気放電灯」（公開日：1999.04.09）（出願人：岩崎電気株式会社）
【特許文献２】特開2010-251252「セラミックメタルハライドランプ」（公開日：2010.11.04）（出願人：岩崎電気株式会社）
【特許文献３】特開2011-8935セラミックメタルハライドランプ」（公開日：2010.11.04）（出願人：岩崎電気株式会社）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、ランプ特性は記載が無い。このランプと同じ外管にセラミックメタルハライドランプを収めてセラミックメタルハライドランプならではの良好な発光特性を実現する必要があった。
【０００７】
特許文献２には、少なくともヨウ化ツリウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化カルシウムが封入されると共に、ヨウ化ナトリウム及びヨウ化カルシウムが、全ハロゲン化金属に対して夫々４０〜８０％及び３０％未満のモル比率で封入することで、Ｒａ ８０以上、効率１００［ｌｍ／Ｗ］以上の発光特性を実現する技術が開示されており、１１０〜３６０［Ｗ］のセラミックメタルハライドランプについての実施例が開示されている。
【０００８】
特許文献３は、特許文献２と同等のハロゲン化金属を封入したセラミックメタルハライドランプにおいて、ランプ再点灯時の再始動時間を短縮させるための外管内不活性ガス封入圧力を規定している。
【０００９】
「レトロフィット」のランプには大きく分けて２つの市場がある。１つは、高圧水銀ランプ用安定器を使用して点灯するランプの市場である。他の１つは、高圧ナトリウムランプ用安定器を使用して点灯するランプの市場である。
【００１０】
高圧水銀ランプは安価なため広く普及しているが、発光効率は４５［ｌｍ／Ｗ］程度と低く、平均演色評価数Ｒａは約４０、相関色温度Ｔｃｐは約４１００［Ｋ］となっている。
【００１１】
一方、高圧ナトリウムランプの発光効率は、８３［ｌｍ／Ｗ］程度と高圧水銀ランプより高効率だが、平均演色評価数Ｒａは、約２５となり被照射物の色再現性が悪い。また相関色温度Ｔｃｐは、約２１００［Ｋ］でオレンジ色の光となってしまう。
【００１２】
近年、発光管にセラミックを採用し、発光管内にさまざまな金属ハロゲン化物を封入することにより、発光効率と色味の両方を向上させることができるＨＩＤランプとして、セラミックメタルハライドランプが市場に投入されている。
【００１３】
しかし、一般的なセラミックメタルハライドランプは、ランプ電圧や始動に必要な始動パルスといった特性が、従来の高圧水銀ランプまたは高圧ナトリウムランプの特性とは異なっている。
【００１４】
本発明の課題は、高圧水銀ランプまたは高圧ナトリウムランプを取り付けていた照明器具に適用可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのランプを提供することにある。具体的には、高圧水銀ランプ８０Ｗ用安定器で点灯可能なランプにおいて、発光効率η≧１０５［ｌｍ／Ｗ］、Ｄｕｖ≦１０、平均演色評価数Ｒａ≧７０、相関色温度３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を目標として開発を進めた。
【００１５】
産業界では、ＣＯ2排出量の少ない燃料への転換やエネルギー使用量の削減が求められている。これに呼応して、照明業界でも、ランプの発光効率向上によるＣＯ2削減が求められている。電力消費量の少ない省エネのランプを開発することは、時代の要請でもある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題に鑑みて、本発明は、パルス発生器が無い安定器（主に、「高圧水銀ランプ用安定器」となる。）で点灯可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１７】
更に、本発明は、このようなセラミックメタルハライドランプに最適な発光管添加物の組成を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、発光管を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプであって、前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定して、（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式２）の関係を満たし、（ＮａＩ）の量は、（式５）の関係を満たしている。
【００１９】
【数１】
【００２０】
【数２】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式３）の関係を満たしてもよい。
【００２１】
【数３】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式４）の関係を満たしてもよい。
【００２２】
【数４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、更に、更に、（ＮａＩ）の量は、（式６）の関係を満たしてもよい。
【００２３】
【数５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％とは、（ＤｙＩ3）及び（ＨｏＩ3）が含まれず、（ＴｍＩ3）単独で１００ｗｔ％であってよい。
【００２４】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記パルス発生器が無い安定器は、高圧水銀ランプ用安定器であってよい。
【００２５】
更に、上記セラミックメタルハライドランプでは、前記セラミックメタルハライドランプは、定格ランプ電力４５〜７２Ｗのランプであってよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、パルス発生器が無い安定器で点灯可能で、高圧水銀ランプ及び高圧ナトリウムランプよりも高効率、高演色、且つ自然な色合いのセラミックメタルハライドランプを提供することが出来る。
【００２７】
更に、本発明によれば、このようなセラミックメタルハライドランプに最適な発光管添加物の組成を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を示す図である。
【図２】図２は、図１のセラミックメタルハライドランプに使用される代表的な発光管４の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に発光効率ηをとっている。
【図３Ｂ】図３Ｂは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸にＤｕｖをとっている。
【図３Ｃ】図３Ｃは、表１のデータをグラフ化したものである。横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に相関色温度Ｔｃｐをとっている。
【図４】図４は、行方向（縦軸）に表１の発光効率ηをとり、列方向（横軸）にＤｕｖをとり、表１に示すサンプルＮｏ．を、該当する発光効率η及びＤｕｖのセルに記入した図表である。
【図５】図５は、判定基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量の関係を示す図表である。
【図６】図６は、表２に示す（ＮａＩ）の量とＴｃｐの関係をグラフ化したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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付いて、添附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符号を付与して、重複した説明を省略する。
【００３０】
［セラミックメタルハライドランプ］
（構成）
図１は、本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０の構造を示す図である。外球２の内部に、ステム１４に支持された２本の支柱１６ａ，１６ｂがあり、外球トップ側で湾曲した支柱１６ａにわたされた導体バーに発光管４の上端のリード線が接続されている。発光管４の下端のリード線は、支柱１６ｂにつながる導体バーに接続されている。始動後安定した点灯状態では、支柱１６ａ−発光管４−支柱１６ｂのルートで電圧が印加され電流が流れる。
【００３１】
始動時には、パルス発生器２０の作用により電源回路に発生した高電圧パルスが支柱１６ａから発光管４に印加される。発光管内で絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生して、発光管４の熱によりバイメタル２１が開くと、このルートは遮断され安定した点灯状態になる。消灯してランプが冷えると、バイメタル２１は閉じて、再始動の準備が整う。
【００３２】
本発明者は、図２に示す発光管を開発して採用した。図２は、図１のセラミックメタルハライドランプ１０に使用される代表的な発光管４の断面図である。ここで、図２（１）は、定格ランプ電力７２Ｗのランプ（水銀灯８０Ｗ用安定器で点灯させる。）の断面図である。この発光管４の仕様は、内容積０．７ｃｍ3、電極間距離８ｍｍ、最大内径９ｍｍ、管壁負荷（ランプ電力／発光部全内面積）１７．４Ｗ／ｃｍ2となっている。
【００３３】
以下に説明する発光管添加物の組成は、図２（１）を対象として研究・開発された。開発後、開発された発光管添加物の組成を利用して、図２（２）に示す定格ランプ電力４５Ｗのランプに対しても確認実験を行った。その結果は、後述する。
【００３４】
図２（２）は、その４５Ｗランプ（水銀灯５０Ｗ用安定器で点灯させる。）の発光管４−１断面図である。この発光管の仕様は、内容積０．４ｃｍ3、電極間距離６ｍｍ、最大内径８ｍｍ、管壁負荷（ランプ電力／発光部全内面積）１８．３Ｗ／ｃｍ2となっている。
【００３５】
本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０は、７２Ｗランプ及び４５Ｗランプのように比較的小型のランプを対象としている。
【００３６】
（発光管添加物の組成）
本発明者は、図１に示すランプ構造に関して最適な発光管添加物を決定する試作実験を行った。表１は、試作したランプの発光管添加物の組成と、その評価値とを示すデータである。
【００３７】
【表１】
セラミックメタルハライドランプの発光管添加物に関しては、一般に効率の高い発光物質として、セリウム、ツリウム等の希土類ヨウ化物であるヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）が知られている。本発明者は、発光物質として、（ＴｍＩ3）を基本添加物として採用した。発光管４，４−１の内容積の大小の影響を排除するため、（ＴｍＩ3）の量を１００ｗｔ％とし、他の添加物の量は、これに対する相対値で規定している。
【００３８】
ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）に関して、店舗等の照明に広く使用されているセラミックメタルハライドランプでは、照明効率と演色性の両方を追求した発光物質（ＤｙＩ3−ＨｏＩ3−ＴｍＩ3）−ＮａＩ−ＴｌＩを採用しており、短波長から長波長まで比較的均等に発光することが知られている。ここで分かるように、（ＴｍＩ3）の一部又は全部は、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及び／又はヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）で置き換えることが出来る。即ち、（ＴｍＩ3）単独でも良いが、発光特性を調整するために、（ＤｙＩ3）や（ＨｏＩ3）を追加し、又はこれらに置換することが知られている。以下の説明では、発光管の基本添加物として（ＴｍＩ3）単独としているが、これは（ＴｍＩ3）＋（ＤｙＩ3）＋（ＨｏＩ3）＝１００ｗｔ％の場合もあり、以下に説明する発光管添加物としての効果は変わらないことを承知されたい。
【００３９】
（ＴｌＩの量とＣｅＩ3量の関係）
表１は、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）の量とヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）の量との最適な相対量を求めるための実験データである。表中の「サンプルＮｏ．」は、試作品グループの識別番号である。各サンプルＮｏ．のデータは、５本のランプの試作品の平均値である。
【００４０】
ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）は、高い緑色の発色が主であるため、発光効率ηを高めることが出来る。しかし、過剰な量の（ＴｌＩ）は、その光色の色度座標上における点が、黒体輻射ラインからのずれを表す「Ｄｕｖ」が１０を超え、緑感が強くなるという悪影響がある。今回の試作に於いては、（ＴｌＩ）を２０〜５０ｗｔ％の範囲で変化させている。
【００４１】
ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）は、同様に、高い緑色の発色が主であるため、発光効率ηを高めることが出来る。しかし、過剰な量を入れると、Ｄｕｖが１０を超え、緑感が強くなるおそれがある。今回の試作に於いて、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％の範囲で変化させている。
【００４２】
具体的には、サンプルＮｏ．Ｃ２１〜Ｃ２７は、（ＴｌＩ）を２０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ３１〜Ｃ３７は、（ＴｌＩ）を３０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ４１〜Ｃ４７は、（ＴｌＩ）を４０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。同様に、Ｃ５１〜Ｃ５７は、（ＴｌＩ）を５０ｗｔ％に固定し、（ＣｅＩ3）をゼロ〜６０ｗｔ％としたサンプルである。
【００４３】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、表１のデータをグラフ化したものである。ここで、いずれも横軸に（ＣｅＩ3）の量をとり、縦軸に、図３Ａでは発光効率η、図３ＢではＤｕｖ、図３Ｃでは相関色温度Ｔｃｐをとっている。パラメータとして、（ＴｌＩ）を、２０ｗｔ％（●）、３０ｗｔ％（■）、４０ｗｔ％（▲）、５０ｗｔ％（◆）と変化さている。
【００４４】
図３Ａからは、（ＣｅＩ3）の量が増加すると、発光効率ηも高くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が多いほど発光効率ηも高くなる。
【００４５】
図３Ｂからは、（ＣｅＩ3）の量が減少すると、Ｄｕｖも低くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が少ないほどＤｕｖも低くなる。
【００４６】
図３Ｃからは、（ＣｅＩ3）の量が増加すると、Ｔｃｐも高くなることが分かる。同じ（ＣｅＩ3）の量では、（ＴｌＩ）の量が多いほどＴｃｐも高くなる。
【００４７】
（結果の判定）
目標基準は、相関色温度３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］である。表１に挙げられた試作品は全てこの基準を満たしている。そこで、評価値として、残る発光効率η及びＤｕｖを選定し、目標基準を満たす試作品の添加物の組成を求めた。
【００４８】
図４は、行方向（縦軸）に表１の発光効率ηをとり、列方向（横軸）にＤｕｖをとり、表１に示すサンプルＮｏ．を、該当する効率η及びＤｕｖのセルに記入した図表である。目標基準である発光効率η≧１０５、且つＤｕｖ≦１０を採用し、その範囲が太線で囲まれている。これにより、目標基準を満たすサンプルＮｏ．を容易に特定できる。
【００４９】
図５は、目標基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量の関係を示す図表である。行方向に（ＣｅＩ3）の量をとり、列方向に（ＴｌＩ）の量をとっている。図４において太線で囲まれたサンプルＮｏ．を拾い出し、表１からそのサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量を確認し、表５の該当するセルに丸印（○）を記入している。なお、特に、発光効率η≧１１０のサンプルＮｏ．には二重丸（◎）を記入している。
【００５０】
図５の図表から、目標基準を満たしたサンプルＮｏ．の（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量には一定の相関があることが分かる。図５の図表を、横軸をＸ、縦軸をＹとするグラフと見ると、丸印（○）及び二重丸（◎）を囲む、次の上限と下限の（式１）が成り立つ。（式１）を満たせば、目標基準を満たしたサンプルとなる。
【００５１】
【数６】
これを、実際の添加物の量に置き換えると、（式２）のように書き直すことができる。
【００５２】
【数７】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５３】
(1) （ＴｌＩ）の量が２０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は３０〜６０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(4) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）はゼロ〜３０ｗｔ％。
【００５４】
次に、（ＴｌＩ）の量が２０ｗｔ％以下と比較的少ないと、ランプを数千〜数万時間継続して点灯したときの光束維持率が比較的悪くなることも判明した。この原因は、（ＣｅＩ3）は希土類であり、希土類一般の傾向として点灯時間が経過するにつれ化学反応が起こり、光束が少なくなる傾向がある、ことに起因するものと推測される。しかし、（ＴｌＩ）はその傾向が無いため、光束を比較的長期間維持できる利点を有している。（ＴｌＩ）の量を２０ｗｔ％以下にすると、光束維持率の面で懸念材料となる。従って、好ましくは、（ＴｌＩ）の量を３０ｗｔ％以上とする。（式２)は、好ましくは、（式３）となる。
【００５５】
【数８】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５６】
(1) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）はゼロ〜３０ｗｔ％。
【００５７】
更に、（ＣｅＩ3）は、平均演色評価数Ｒａを高く維持する利点を有する。（ＣｅＩ3）の量をゼロにすると、平均演色評価数Ｒａの面で懸念材料となる。従って、（ＣｅＩ3）の量は、好ましくは、１０ｗｔ％以上とする。（式３)は、更に好ましくは、（式４）となる。
【００５８】
【数９】
この関係を、実際の添加物の量の代表的な値を用いて分かり易く表現すると、この関係は次のようになる。
【００５９】
(1) （ＴｌＩ）の量が３０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は２０〜５０ｗｔ％
(2) （ＴｌＩ）の量が４０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜４０ｗｔ％
(3) （ＴｌＩ）の量が５０ｗｔ％の場合、（ＣｅＩ3）は１０〜３０ｗｔ％。
【００６０】
（ＮａＩの量）
（ＴｌＩ）の量と（ＣｅＩ3）の量との最適な相対量が決定された段階で、相関色温度Ｔｃｐの関係でヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の量の実験を行った。
【００６１】
希土類ヨウ化物（ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3））だけでは電離電圧が高いため、発光管内のアークが収縮して揺れやすく、放電が不安定になる。（ＮａＩ）は、アークを太く安定させる効果があり、それ自体が比較的高率の高い発光をもたらす。反面、（ＮａＩ）は、オレンジ色単色の発色であるため、過剰な量は相関色温度Ｔｃｐの低下を招く懸念材料ともなる。
【００６２】
そこで、図５の図表の代表値（即ち、（（ＣｅＩ3）を３０ｗｔ％、（ＴｌＩ）を４０ｗｔ％）に固定し、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の量を１２０〜２７０ｗｔ％に変化させた試作品の実験を行った。
【００６３】
表２は、その試作品Ｎｏ．Ｎ３１〜Ｎ３７の実験データである。
【００６４】
【表２】
図６は、表２に示す（ＮａＩ）の量とＴｃｐの関係をグラフ化したものである。図６により、（ＮａＩ）の量が１２０〜２７０ｗｔ％の範囲で、目標基準である３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていた。しかし、グラフの傾向から、（ＮａＩ）の量が２７０ｗｔ％を超えていくと、Ｔｃｐが３０００［Ｋ］未満になることが予想される。従って、今回の実験から確認された範囲として、（ＮａＩ）の量を（式５）のように規定した。
【００６５】
【数１０】
更に、相関色温度３２００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていれば、一層好ましい。従って、（ＮａＩ）の量は、（式６）を満たせば一層好ましい。
【００６６】
【数１１】
（定格ランプ電力４５Ｗのランプへの応用）
これまで定格ランプ電力７２Ｗのランプ（図２（１）参照）の実験で得られた添加物組成の結果を、定格ランプ電力４５Ｗのランプ（図２（２）参照）へ適用して評価試験を行った。その結果は、定格ランプ電力７２Ｗのランプと同様の結果が得られた。
【００６７】
（開発品のカタログ値）
表３は、以上で決定された発光管添加物の組成に基づきメタルハライドランプを量産し、量産によるバラツキを加味して、カタログ値を求めた結果を示す表である。比較のため、従来のほぼ同等のランプ電力の高圧水銀灯、高圧ナトリウム灯の数値も示している。
【００６８】
【表３】
表３より、開発された７２Ｗランプの場合は発光効率η＝１１１［ｌｍ／Ｗ］であり、ランプ電力４５Ｗの場合はランプ効率η＝１０５（ｌｍ／Ｗ）であった。いずれも、目標基準である発光効率η≧１０５［ｌｍ／Ｗ］を満たしていた。
【００６９】
開発された７２Ｗランプの発光効率η＝１１１［ｌｍ／Ｗ］は、従来の高圧水銀灯や高圧ナトリウム灯と比較して、非常に高い効率ηとなっている。全光束は、７２（Ｗ）×１１１（ｌｍ／Ｗ）＝７９９２（ｌｍ）となる。同じ明るさを高圧水銀灯で実現するには、７９９２（ｌｍ）÷４５（ｌｍ／Ｗ）≒１７８（Ｗ）となる。同様に、高圧ナトリウム灯で実現するには、７９９２（ｌｍ）÷８３（ｌｍ／Ｗ）≒９６（Ｗ）となる。
【００７０】
即ち、１７８（Ｗ）の高圧水銀灯を、開発された７２Ｗランプで置き換えることが出来る。同様に、９６（Ｗ）の高圧ナトリウム灯を、この７２Ｗランプで置き換えることが出来る。
【００７１】
ランプ電力４５Ｗの場合の発光効率η＝１０５（ｌｍ／Ｗ）も非常に高い値となっている。開発品の全光束は、４５（Ｗ）×１０５（ｌｍ／Ｗ）＝４７２５（ｌｍ）となる。同じ明るさを高圧水銀灯で実現するには、４７２５（ｌｍ）÷４５（ｌｍ／Ｗ）≒１０５（Ｗ）となる。同様に、高圧ナトリウム灯で実現するには、４７２５（ｌｍ）÷８３（ｌｍ／Ｗ）≒５７（Ｗ）となる。
【００７２】
即ち、１０５（Ｗ）の高圧水銀灯を、開発された４５Ｗランプで置き換えることが出来る。同様に、５７（Ｗ）の高圧ナトリウム灯を、この４５Ｗランプで置き換えることが出来る。
【００７３】
このように、今回の開発品は省エネに寄与するものである。
【００７４】
相関色温度は、Ｔｃｐ＝３５００〜３７００であり、目標基準の３０００≦Ｔｃｐ≦４０００［Ｋ］を満たしていた。開発されたランプのＴｃｐは、オレンジ色の強い高圧ナトリウム灯（Ｔｃｐ＝２１００）より高く、若干青白い高圧水銀灯（Ｔｃｐ＝４１００）より低く、好ましい値となっている。
【００７５】
平均演色評価数は、Ｒａ＝７３〜７６であり、目標基準のＲａ≧７０を満たしていた。開発されたランプのＲａは、高圧水銀灯及（Ｒａ＝４０）及び高圧ナトリウム灯（Ｒａ＝２５）より遙かに高く、白熱電球（Ｒａ＝１００）に一層近付いた好ましい値となっている。
【００７６】
開発されたランプの「壁面負荷」（ランプ定格電力／発光部全内面積）は、１５〜２５［Ｗ／ｃｍ2］の範囲であり、好ましい範囲のランプであることが確認された。
【００７７】
（代替例等）
なお、本実施形態は、本発明を説明するための例示であって、本発明の範囲を何等限定するものではないことを承知されたい。本実施形態に対して、当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・削除・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添附の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【符号の説明】
【００７８】
２：管球、 ４，４−１：発光管、 ６：口金、 １０：セラミックメタルハライドランプ、 １４：ステム、 １６，１６ａ，１６ｂ：支柱、 ２０：パルス発生器、 ２１：バイメタル、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、
（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定して、
（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式２）の関係を満たし、
（ＮａＩ）の量は、（式５）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数１】
【数２】
【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、更に、
前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式３）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数３】
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、更に、
前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式４）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数４】
【請求項４】
請求項１〜３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、更に、
（ＮａＩ）の量は、（式６）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数５】
【請求項５】
請求項１〜４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（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％とは、（ＤｙＩ3）及び（ＨｏＩ3）が含まれず、（ＴｍＩ3）単独で１００ｗｔ％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、
前記パルス発生器が無い安定器は、高圧水銀ランプ用安定器である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項７】
請求項１〜６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、
前記セラミックメタルハライドランプは、定格ランプ電力４５〜７２Ｗのランプである、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項１】
発光管を備え、パルス発生器が無い安定器で点灯可能なセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記発光管の添加物組成は、所定量の水銀に加えて、少なくとも、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）と、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3）と、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）と、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを含み、
（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％としたときの相対量で規定して、
（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式２）の関係を満たし、
（ＮａＩ）の量は、（式５）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数１】
【数２】
【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、更に、
前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式３）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数３】
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、更に、
前記（ＣｅＩ3）の量及び（ＴｌＩ）の量は、（式４）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数４】
【請求項４】
請求項１〜３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、更に、
（ＮａＩ）の量は、（式６）の関係を満たす、セラミックメタルハライドランプ。
【数５】
【請求項５】
請求項１〜４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（ＴｍＩ3）、ヨウ化ジシプロシウム（ＤｙＩ3）及びヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）の合計量を１００ｗｔ％とは、（ＤｙＩ3）及び（ＨｏＩ3）が含まれず、（ＴｍＩ3）単独で１００ｗｔ％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、
前記パルス発生器が無い安定器は、高圧水銀ランプ用安定器である、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項７】
請求項１〜６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、
前記セラミックメタルハライドランプは、定格ランプ電力４５〜７２Ｗのランプである、セラミックメタルハライドランプ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９０６６１（Ｐ２０１２−１９０６６１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３５４４（Ｐ２０１１−５３５４４）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【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１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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