メタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置
【課題】色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得る。
【解決手段】色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、次のような発光物質が封入されている。すなわち、少なくとも希土類金属、ＮａおよびＣａを含み、前記希土類金属はＤｙ、ＴｍおよびＨｏのうちの少なくとも一種と、ＣｅおよびＰｒのうちの少なくとも一方とからなる。前記希土類金属のうち、Ｄｙ、ＴｍおよびＨｏのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率ＭAが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、ＣｅおよびＰｒのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率ＭBが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、Ｎａの組成比率ＭNaが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、Ｃａの組成比率ＭCaが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］である。
【解決手段】色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、次のような発光物質が封入されている。すなわち、少なくとも希土類金属、ＮａおよびＣａを含み、前記希土類金属はＤｙ、ＴｍおよびＨｏのうちの少なくとも一種と、ＣｅおよびＰｒのうちの少なくとも一方とからなる。前記希土類金属のうち、Ｄｙ、ＴｍおよびＨｏのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率ＭAが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、ＣｅおよびＰｒのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率ＭBが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、Ｎａの組成比率ＭNaが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、Ｃａの組成比率ＭCaが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］である。
【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】
近時、外囲器を構成する材料が透光性セラミックからなる発光管を用いた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）は、高効率で、かつ高演色なランプであり、例えば店舗等の商業施設で屋内照明用として広く使用されている。
【０００３】
この種のセラミックメタルハライドランプでは、特に高い演色性を得るために、発光物質としてジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）の希土類金属、タリウム（Ｔｌ）およびナトリウム（Ｎａ）等を組み合わせたものが用いられている。
【０００４】
一例として、従来の定格電力１５０［Ｗ］の温白色タイプ（色温度３５００［Ｋ］）のセラミックメタルハライドランプ（以下、「従来のセラミックメタルハライドランプ」という）では、発光物質としてジスプロシウムが６［ｍｏｌ％］、ツリウムが６［ｍｏｌ％］、ホルミウムが６［ｍｏｌ％］、タリウムが９［ｍｏｌ％］、ナトリウムが７３［ｍｏｌ％］封入されているものがある。この従来のセラミックメタルハライドランプは、透明形で発光光束が１３５００［ｌｍ］、ランプ効率が９０［ｌｍ／Ｗ］、平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、黒体放射軌跡からの変位を表すＤＵＶが−７というランプ特性が得られている。ただし、ここで言う「発光光束」、「ランプ効率」、「平均演色評価数Ｒａ」、「特殊演色評価数Ｒ９」および「ＤＵＶ」は、いずれも１００時間点灯経過時の値を示す。
【０００５】
なお、前記従来のセラミックメタルハライドランプでは、図３に示すとおり、略円筒状の円筒部１５とこの円筒部１５の両端部に焼きばめによって一体化された肉厚な略円板状の閉塞部１６とを有する本管部１７と、一端部が閉塞部１６の中央部に設けられた貫通孔１６ａに挿入され、かつ焼きばめによって一体化された略円筒状の細管部１９とから構成された外囲器２０を有する発光管１８が用いられている。
【０００６】
こ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、特殊演色評価数Ｒ９が特に低いという問題があった。
【０００７】
そこで、従来、前記発光物質にカルシウム（Ｃａ）を付加することにより、赤色領域の発光を増大させ、平均演色評価数Ｒａや特殊演色評価数Ｒ９を改善することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、この種のセラミックメタルハライドランプにおいて、一層の高い効率を得るために、発光物質としてセリウム（Ｃｅ）やプラセオジム（Ｐｒ）を用いることが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８１２１６号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この種のセラミックメタルハライドランプが店舗等の商業施設で屋内照明用として使用される中で、店舗等における被照射体の物体色の彩度を高め、これをより好ましく見せるという演色効果が強く求められている。また同時に、今日の省エネルギー化の要請により、一層の高効率化も求められている。
【００１０】
そこで、本発明者らは、まず色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］（電球色タイプから温白色タイプまで）のセラミックメタルハライドランプにおいて、従来のセラミックメタルハライドランプよりも高演色（例えば平均演色評価数Ｒａが９０以上、特殊演色評価数Ｒ９が４０以上、ＤＵＶが０〜−１０）で、かつより高効率（例えばランプ効率が９４［ｌｍ／Ｗ］）なランプの実現を試みた。
【００１１】
まず、従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光物質にカルシウムを付加し、高い演色性が得られる組成比率を調べたところ、４０［ｍｏｌ％］以上とすることが好ましいことがわかった。
【００１２】
しかしながら、従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光物質にカルシウムを前記組成比率で付加したことにより、ランプ効率が８８［ｌｍ／Ｗ］に低下してしまうことがわかった。
【００１３】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のメタルハライドランプは、内部に電極体が配置され、かつ発光物質が封入されているセラミック製の発光管を備えた色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］のメタルハライドランプであって、前記発光物質は、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、前記ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、前記カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］であるという構成を有している。
【００１５】
また、本発明の照明装置は、前記メタルハライドランプと、このメタルハライドランプを点灯させるための点灯回路と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備えているという構成を有している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得ることができる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。
【００１７】
また、本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高効率な照明装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、一端部が略半球状に閉塞され、かつ他端部にステム２が封着されている例えば硬質ガラス製の略円筒状（両端部を除く）の外管３と、この外管３の内部に収納されている発光管４と、外管３と発光管４との間に位置し、万一発光管４が破損してもその破片によって外管３が破損するのを防止するための例えば石英ガラス製のスリーブ５と、外管３の他端部側に取り付けられた例えばＥ形の口金６とを備えている。
【００２０】
ステム２には、２本の電力供給線７が封着されている。これらの電力供給線７の一端部は、外管３の内部に導入され、後述する発光管４の外部リード部８にそれぞれ電気的に接続されている。一方、電力供給線７の他端部は外管３の外部に導出されており、そのうちの一方が口金６のアイレット部６ａに、残る他方が口金６のシェル部６ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
なお、電力供給線７は、複数の金属線を一体化した一本の金属線からなる。口金６は、Ｅ形に限らず、ピン状のＧ形やＰＧ形等、公知の種々のものを用いることができる。
【００２２】
外管３の内部には、例えば常温（２５［℃］）で４０［ｋＰａ］〜８０［ｋＰａ］となるように窒素ガスが封入されている。もっとも、外管３の内部は、必要に応じて真空状態であってもよい。
【００２３】
なお、外管３は、その外形形状として略円筒状に限らず、中央部が最も膨出し、それぞれの端部に近付くに従って径が徐々に小さくなっていく形状等、公知の種々の形状のものを用いることができる。
【００２４】
発光管４は、図２に示すように、放電空間９を形成する本管部１０とこの本管部１０の両端部にそれぞれ連なって形成された細管部１１とから構成された例えば多結晶アルミナ等の透光性セラミックからなる外囲器１２を有している。この外囲器１２を構成している本管部１０および細管部１１は、各部材１０，１１を同時に成形する一体成形によって形成されたものであって、それぞれ別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されたものではない。外囲器１２の全体の長さＬ１は、例えば４８［ｍｍ］である。本管部１０は、最大内径ｒ１が例えば１１［ｍｍ］、肉厚ｔ１が例えば０．６［ｍｍ］の略円筒状の円筒部１３と、その両端部に一体成形によって連なって形成された略半球状の半球部１４とからなる。細管部１１は、略円筒状であって、内径ｒ２が例えば１．０［ｍｍ］、肉厚ｔ２が例えば１．１［ｍｍ］である。
【００２５】
ここで、外囲器の構造として、上記したように本管部１０と細管部１１とが一体成形されたものについて説明したが、これに限らず従来のセラミックメタルハライドランプにおける発光管の外囲器と同じ構造のもの、すなわち図３に示すように略円筒状の円筒部１５とこの円筒部１５の両端部に焼きばめによって一体化された肉厚な略円板状の閉塞部１６とを有する本管部１７と、一端部が閉塞部１６の中央部に設けられた貫通孔１６ａに挿入され、かつ焼きばめによって一体化された略円筒状の細管部１９とから構成されたもの等、公知の種々の構造のものを用いることができる。しかし、このように図３に代表されるような発光管１８の外囲器２０では、円筒部１５、閉塞部１６および細管部１９の３つのパーツからなり、円筒部１５と閉塞部１６、閉塞部１６と細管部１９とをそれぞれ焼きばめによって一体化しているので、各部材１５，１６，１９の接合部における気密性を十分に保つとともに、焼きばめ時に破損しないように機械的強度を十分に確保するべく、特に閉塞部１６の肉厚（例えば２．６［ｍｍ］）を厚くしている。このように外囲器２０の肉厚を厚くすると、その肉厚部分において光透過率が低下したり、熱伝導損失が増大したりしてランプ効率が低下するおそれがある。そこで、外囲器に図２に示すような本管部１０と細管部１１とが一体成形されたものを用いることにより、図３に示すような外囲器２０に比して肉厚な閉塞部１６が不要になり、光透過率を上げることができるとともに、熱伝導損失を低減させることができるので、ランプ効率を向上させることができる。
【００２６】
なお、外囲器１２，２０を構成する材料としては、上記した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）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム、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。
【００２７】
また、発光管４の内部には、図２に示すように電極体２１が配置されている。具体的に、本管部１０の内部には、先端部同士が互いに対向し、かつ長手方向の中心軸Ｘ（図２参照）が略同一軸上に位置するように電極部２２が配置されている。電極部２２間の距離Ｌｅは例えば１０［ｍｍ］である。各細管部１１の内部には、上述したとおり先端部に形成されている電極部２２が本管部１０内に位置するように、かつその反対側の端部（後述する内部リード部２３の一部と外部リード部８）が細管部１１の外部に導出するように電極体２１がそれぞれ挿入されている。挿入された電極体２１は、細管部１１の端部のうち、本管部１０とは反対側の端部のみにおいて内部リード部２３全体を覆うように細管部１１と電極体２１とで形成される隙間に流し込まれたガラスフリットからなるシール材２４によって封着されている。シール材２４は、細管部１１と電極体２１とで形成される隙間だけではなく、細管部１１の外部においても内部リード部２３を覆うように存在している。
【００２８】
電極体２１は、先端部に形成された電極部２２と、一端部がこの電極部２２に接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９［ｍｍ］、長さが例えば６［ｍｍ］の内部リード部２３と、一端部がこの内部リード部２３に接続された例えばニオビウムからなる外部リード部８とを有している。外部リード部８の他端部は、電力供給線７に電気的にそれぞれ接続されている。
【００２９】
なお、内部リード部２３として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメット以外に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とタングステン（Ｗ）との混合物を焼結した導電性サーメットや、これらの導電性サーメットに代えて単なる金属のモリブデン棒等、公知の種々の耐ハロゲン性材料を用いることができる。
【００３０】
電極部２２は、直径が例えば０．５［ｍｍ］、長さが例えば１６．５［ｍｍ］のタングステン製の電極棒２５とこの電極棒２５の先端部に設けられた外径が例えば０．９［ｍｍ］のタングステン製の電極コイル２６とを有している。電極棒２５には、細管部１１と電極棒２５との間に形成される隙間を可能な限り埋め、その隙間に発光物質が沈み込んで発光に寄与しなくなるのを防止するために、例えばモリブデン製のコイル２７が取り付けられている。
【００３１】
なお、電極体の構造として、電極部２２、内部リード部２３および外部リード部８からなるものを示したが、これに限らず例えば内部リード部と外部リード部とが単一部材からなり、一端部が電極棒２５に接続され、かつ他端部が細管部１１の外部に導出してそのまま電力供給線７に接続されているもの等、公知の種々の電極体を用いることができる。そして、種々の電極体を用いることができる結果、電極体の細管部１１内での封着方法として上記したシール材２４による封着方法以外に、公知のメタライズ封着を用いることができる。
【００３２】
さらに、発光管４の内部には、発光物質、緩衝ガスとして水銀、および始動補助ガスとしての希ガス、例えばアルゴンガス等がそれぞれ所定量封入されている。
【００３３】
発光物質としては、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含んでいる。前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなる。前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］にそれぞれ規定されている。
【００３４】
ここで、各発光物質の組成比率を上記のように規定した理由について説明する。
【００３５】
まず、色温度として２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］が得られることを前提として、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性（平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、ＤＵＶが−７）およびランプ効率（９０［ｌｍ／Ｗ］）に比して、より高い演色性（平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９およびＤＵＶ）と、より高いランプ効率とがともに得られるように各発光物質の組成比率を種々組み合わせて検討した結果、次のような知見を得た。
【００３６】
すなわち、色温度は、主としてグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡおよびナトリウムの組成比率ＭＮａにそれぞれ依存し、組成比率ＭＡに対する組成比率ＭＮａの割合が増加するに従って低くなることがわかった。その結果、３７００［Ｋ］以下という低色温度を得るためには、グループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡを１０［ｍｏｌ％］以下に抑え、ナトリウムの組成比率を３５［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。一方、色温度が２８００［Ｋ］を下回らないようにするためには、グループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡを２［ｍｏｌ％］以上にし、かつナトリウムの組成比率を４５［ｍｏｌ％］以下にすべきであることがわかった。
【００３７】
次に、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９およびＤＵＶは、主としてグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡおよびカルシウムの組成比率ＭＣａにそれぞれ依存し、組成比率ＭＡおよび組成比率ＭＣａがともに増加するに従って上昇することがわかった。特に、特殊演色評価数Ｒ９は、カルシウムの組成比率ＭＣａに大きく依存していた。その結果、２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］という低色温度を得つつ、より高い演色性を得るためには、カルシウムの組成比率ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］以上にし、かつグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡも２［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。また、特にＤＵＶは、カルシウムの組成比率ＭＣａおよびグループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢにそれぞれ大きく依存していることがわかった。組成比率ＭＣａが６０［ｍｏｌ％］を超えると、ピンク色の発光が目立ち過ぎるようになり、ＤＵＶが大きくマイナス領域へシフトすることがわかった。また、組成比率ＭＢが４［ｍｏｌ％］を超えても、ＤＵＶがマイナス領域からプラス領域へとシフトしてしまうことがわかった。したがって、ＤＵＶの値を適度にマイナス領域に維持させるためには、カルシウムの組成比率ＭＣａを６０［ｍｏｌ％］以下にし、かつグループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢを４［ｍｏｌ％］以下にすべきであることがわかった。
【００３８】
次に、ランプ効率を向上させるためには、発光物質としてセリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方を封入することが効果的であるとわかっている。そこで、各発光物質（グループＢからなる希土類金属を除く）を上記した組成比率とした場合において、より高いランプ効率を得るためには、グループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。
【００３９】
以上の結果に基づき、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比して、より高い演色性と、より高いランプ効率とがともに得られるように、希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率ＭＡを２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］に、希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］に、ナトリウムの組成比率ＭＮａを３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］に、カルシウムの組成比率ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］にそれぞれ規定した。
【００４０】
なお、これらの発光物質は、通常、その封入過程において金属単体で封入されるのではなく、金属ハロゲン化物の形態で封入される。例えばジスプロシウムはヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ３）、ツリウムはヨウ化ツリウム（ＴｍＩ３）、ホルミウムはヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ３）、タリウムはヨウ化タリウム（ＴｌＩ）、セリウムはヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）、プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）、ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カルシウムはヨウ化カルシウム（ＣａＩ２）の形態でそれぞれ封入される。もっとも、これらは全てがヨウ化物の形態である必要はなく、任意の発光物質の一部または全部が臭化物の形態であってもよい。しかし、この種のメタルハライドランプ１は高負荷（例えば管壁負荷（２０）［Ｗ／ｃｍ２］〜（４０）［Ｗ／ｃｍ２］）で点灯されるため、その臭化物と電極部２２を構成しているタングステンとが過剰に反応するおそれがある。そこで、各発光物質を封入するに当たり、金属ハロゲン化物は主として、例えば９５［重量％］以上を金属ヨウ化物の形態で封入することが好ましい。
【００４１】
また、発光物質としては、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比して、より高い演色性と、より高いランプ効率とがともに得られることを条件として、必要に応じて上記した金属に加えて例えばネオジム（Ｎｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、リチウム（Ｌｉ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等を封入してもよい。このネオジムを付加することにより、ランプ効率をより一層向上させることができる。また、これらテルビウムやルテチウムを付加することにより、平均演色評価数Ｒａをより一層高めることができる。さらに、これらリチウム、バリウム、ストロンチウムを付加することにより、特殊演色評価数Ｒ９をより一層高めることができる。
【００４２】
以上のとおり本発明の第１の実施の形態にかかるメタルハライドランプ１の構成によれば、発光物質として少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属がジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡを２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａを３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］としているので、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプよりも高演色で、かつ高いランプ効率を得ることができる。
【００４３】
特に、発光管４の外囲器１２を構成している本管部１０と細管部１１とが一体成形からなるので、複数のパーツを焼きばめ等によって一体化されている外囲器を有するものに比して、光透過率を上げることができるとともに、熱伝導損失を低減することができるので、ランプ効率をより一層向上させることができる。
【００４４】
次に、上記した本発明の第１の実施の形態にかかる定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１（以下、単に「本発明品Ａ」という）の作用効果を確認するための実験を行った。
【００４５】
まず、本発明品Ａにおいて各発光物質の組成比率を表１に示すとおりのものを１本作製した（以下、「実施例ａ」という）。すなわち、ジスプロシウムが３［ｍｏｌ％］、ツリウムが２［ｍｏｌ％］、ホルミウムが２［ｍｏｌ％］、タリウムが２［ｍｏｌ％］、セリウムが２［ｍｏｌ％］、ナトリウムが３５［ｍｏｌ％］、カルシウムが５４［ｍｏｌ％］である。ただし、各発光物質は全てがヨウ化物の形態で封入されており、金属ヨウ化物としての合計封入量が５［ｍｇ］（４．２［ｍｇ／ｃｍ３］）である。そして、作製したランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べたところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
なお、実施例ａでは、外囲器が図２に示すような本管部１０と細管部１１とが一体成形からなる外囲器１２（表１中、「一体成形型」という）である。
【００４８】
また、図３に示すような定格電力１５０［Ｗ］の従来のセラミックメタルハライドランプの発光管１８の外囲器２０（表１中、「組立型」という）を用いている点を除いては実施例ａと同じ構成を有している定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ（実施例ｂ）を１本作製した。そして、作製したランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べたところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。
【００４９】
また参考のため、定格電力１５０［Ｗ］の従来のセラミックメタルハライドランプ（従来例ａ）１本を口金が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べた結果を同じく表１に示す。発光物質は、ジスプロシウムが６［ｍｏｌ％］、ツリウムが６［ｍｏｌ％］、ホルミウムが６［ｍｏｌ％］、タリウムが９［ｍｏｌ％］、ナトリウムが７３［ｍｏｌ％］である。ただし、各発光物質は全てがヨウ化物の形態で封入されており、金属ヨウ化物としての合計封入量が５［ｍｇ］（４．２［ｍｇ／ｃｍ３］）である。
【００５０】
なお、実施例ａ、実施例ｂおよび従来例ａのいずれも外管３は透明形である。
【００５１】
表１に示すとおり実施例ａは、色温度が３５３０［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが９５、特殊演色評価数Ｒ９が４５、ＤＵＶが−５．４、発光光束が１４４００［ｌｍ］、ランプ効率が９６［ｌｍ／Ｗ］であった。実施例ｂは色温度が３６００［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが９２、特殊演色評価数Ｒ９が３０、ＤＵＶが−４、発光光束が１４１００［ｌｍ］、ランプ効率が９４［ｌｍ／Ｗ］であった。一方、従来例ａは、色温度が３５００［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、ＤＵＶが−７、発光光束が１３５００［ｌｍ］、ランプ効率が９０［ｌｍ／Ｗ］であった。
【００５２】
このように実施例ａおよび実施例ｂでは、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプを上回る高い演色性、および高いランプ効率を得ることができると確認された。
【００５３】
なお、上記実験では、グループＢからなる希土類金属としてセリウムのみを用いているが、セリウムの代わりにプラセオジムを、またはセリウムに加えてプラセオジムをそれぞれ前記組成比率の範囲内で用いた場合であっても上記と同様の結果が得られることが確認された。
【００５４】
なお、上記第１の実施の形態では定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを例示して説明したが、定格電力が例えば２０［Ｗ］〜３００［Ｗ］のメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプは、図１および図２に示すように発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されており、かつ発光管４内における発光物質が金属ハロゲン化物の形態で封入されているとともに、前記金属ハロゲン化物が主として（例えば９５［重量％］以上）金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上、好ましくは１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内、さらに好ましくは１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１と同じ構成を有している。したがって、本発明の第２の実施の形態にかかるメタルハライドランプの構成に関して、上記異なる点以外については上述したとおりであるので、その詳細を省略する。
【００５６】
ここでは、前記金属ハロゲン化物が主として（例えば９５［重量％］以上）金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定した理由について説明する。
【００５７】
まず、金属ハロゲン化物としては、全てがヨウ化物の形態である必要はなく、その一部が臭化物の形態であってもよいが、上述したとおりこの種のメタルハライドランプが高負荷で点灯されることを考慮して、主として、例えば９５［重量％］以上を金属ヨウ化物の形態で封入することが好ましい。
【００５８】
次に、表１に示す実施例ａにおいて、発光物質の組成比率を変えずに、封入される金属ハロゲン化物（ただし、ここでは全てを金属ヨウ化物とした）の合計封入量のみを表２に示すとおり１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．５［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内で種々変化させたランプを１本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における特殊演色評価数Ｒ９およびランプ効率［ｌｍ／Ｗ］についてそれぞれ調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００５９】
【表２】
【００６０】
なお、実施例ｃにおける合計封入量は１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｄにおける合計封入量は１１．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｅにおける合計封入量は１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｆにおける合計封入量は１８．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｇにおける合計封入量は２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｈにおける合計封入量は２０．５［ｍｇ／ｃｍ３］である。
【００６１】
また、実施例ａを含めて、実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈに基づき金属ヨウ化物の合計封入量と特殊演色評価数Ｒ９との関係を図４に示す。
【００６２】
表２および図４から明らかなように合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上になると、特殊演色評価数Ｒ９の顕著な上昇が見られ、具体的に実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈの場合、特殊演色評価数Ｒ９が６５以上得られ、従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９（１０）に比して著しく上昇し、より一層高い演色性が得られることがわかった。したがって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性に比してより一層高い演色性を得るために、金属ヨウ化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定すべきことがわかった。
【００６３】
一方、合計封入量が２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］を越える場合、例えば実施例ｈの場合、特殊演色評価数Ｒ９が従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９をはるかに上回るものの、ランプ効率（９５［ｌｍ／Ｗ］）が実施例ａのランプ効率（９６［ｌｍ／Ｗ］）に比して低下することがわかった。したがって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比してより一層高い演色性が得られ、かつより一層高いランプ効率を得るための実用的な範囲を考慮して、金属ヨウ化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定することが好ましいことがわかった。さらには、１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定することが好ましいことがわかった。
【００６４】
なお、実施例ｅにおいて、１００時間点灯経過時の色温度は３４８０［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａは９４．５、ＤＵＶは−７、発光光束は１４７００［ｌｍ］であった。
【００６５】
また、上記実験では、各発光物質全てを金属ヨウ化物の形態で封入したが、金属ヨウ化物の合計封入量が９５［重量％］以上（１００［重量％］を含まず）となる条件の範囲内で、各発光物質のうち、任意の発光物質の一部または全部を臭化物の形態で封入した場合であっても、上記と同様の結果が得られることがわかった。また、上記実験では、グループＢからなる希土類金属としてセリウムのみを用いているが、セリウムの代わりにプラセオジムを、またはセリウムに加えてプラセオジムをそれぞれ前記組成比率の範囲内で用いた場合であっても上記と同様の結果が得られることがわかった。さらに、発光物質としては、上記した金属に加えて例えばネオジム（Ｎｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、リチウム（Ｌｉ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等を封入してもよい。
【００６６】
ここで、各実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈにおいて、口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして点灯させたときの発光管４の内面を観測したところ、図５に示すように、本管部１０のうち、下側に位置する半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物と考えられる物質２８が薄膜状に付着していることがわかった。このような現象は、実施例ａのように金属ハロゲン化物の合計封入量が少ないときには観測されず、また図３に示すような複数のパーツを焼きばめ等によって一体化された外囲器２０を有する発光管１８に、合計封入量として１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上封入したときにも観測されなかった。このことから上記したように金属ハロゲン化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定することにより、特殊演色評価数Ｒ９が従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９に比して著しく上昇し、より一層高い演色性が得られる理由については次のように考えられる。
【００６７】
発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されている場合、上述したとおり発光管４の熱伝導損失が低減するために、特に細管部１１の温度が図３に示す外囲器２０における細管部１９の温度に比して高くなるので、金属ハロゲン化物の細管部１１への沈み込みが少なくなり、その結果、本管部１０のうち、下側に位置する半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物（物質２８）が付着したと考えられる。この半球部１４の内面の温度は細管部１１の内面の温度よりも高いので、半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物が付着していることから発光物質の蒸気圧はかなり上昇していると考えられる。しかも、これに加えて封入合計量を増大させているので、発光物質の蒸気圧は著しく上昇していると考えられる。このように発光物質の蒸気圧が著しく上昇した結果、分光分布が長波長側にシフトし、特殊演色評価数Ｒ９が著しく上昇したと考えられる。
【００６８】
一方、上記したとおり分光分布が長波長側にシフトすることにより、ランプ効率は比視感度曲線からずれて低下する傾向にある。しかし、表２に示すとおり各実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈが高いランプ効率を得ているのは、金属ハロゲン化物の合計封入量を増加したことにより、発光物質の蒸気圧が上昇し、特に発光効率の高いセリウム（プラセオジム）の蒸気分圧が増加し、ランプ効率が上昇したと考えられる。
【００６９】
以上のとおり本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプの構成によれば、発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されており、かつ発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、前記金属ハロゲン化物が主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定されているので、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプのランプ効率と演色性に比して、十分に高いランプ効率を維持しつつ、より一層高い演色性を得ることができる。
【００７０】
なお、上記第２の実施の形態では定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを例示して説明したが、定格電力が例えば２０［Ｗ］〜３００［Ｗ］のメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００７１】
また、外囲器の形状が外囲器１２の形状とは異なる場合であっても、その外囲器が一体成形によって形成されており、かつ発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、前記金属ハロゲン化物が主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定されていれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態である照明装置は、図６に示すように、例えば天井に組み込まれたダウンライトとして使用される照明装置であって、天井２９に組み込まれた傘状の反射灯具３０とこの反射灯具３０の底部に取り付けられた板状のベース部３１と反射灯具３０内の底部に設けられたソケット部３２とを有する照明器具３３と、この照明器具３３内のソケット部３２に取り付けられた本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１と、ベース部３１の反射灯具３０から離間した位置に取り付けられた点灯回路３４とを備えている。
【００７３】
点灯回路３４は、公知の電子安定器または公知の銅鉄形安定器である。
【００７４】
以上のとおり本発明の第３の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１を用いているために、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、極めて高演色で、かつ高効率な照明装置を実現することができる。
【００７５】
なお、上記第３の実施の形態では、その照明装置の用途としてダウンライトとして天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や店舗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、その用途に応じて公知の種々の照明器具や安定器を用いることができる。
【００７６】
また、上記第３の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１を用いた場合について説明したが、本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを用いた場合であって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】
【００７７】
本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得ることが必要なメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００７８】
また、本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高効率が必要な照明装置にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１および第２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
【図２】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
【図３】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に用いることができる発光管、および従来のセラミック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
【図４】発光物質の合計封入量と特殊演色評価数Ｒ９との関係を示す図
【図５】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
【図６】本発明の第３の実施の形態である照明装置を模式的に示した図
【符号の説明】
【００８０】
１ メタルハライドランプ
２ ステム
３ 外管
４，１８ 発光管
５ スリーブ
６ 口金
６ａ アイレット部
６ｂ シェル部
７ 電力供給線
８ 外部リード部
９ 放電空間
１０，１７ 本管部
１１，１９ 細管部
１２，２０ 外囲器
１３，１５ 円筒部
１４ 半球部
１６ 閉塞部
１６ａ 貫通孔
２１ 電極体
２２ 電極部
２３ 内部リード部
２４ シール材
２５ 電極棒
２６ 電極コイル
２７ コイル
２８ 物質
２９ 天井
３０ 反射灯具
３１ ベース部
３２ ソケット部
３３ 照明器具
３４ 点灯回路
【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】
近時、外囲器を構成する材料が透光性セラミックからなる発光管を用いた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）は、高効率で、かつ高演色なランプであり、例えば店舗等の商業施設で屋内照明用として広く使用されている。
【０００３】
この種のセラミックメタルハライドランプでは、特に高い演色性を得るために、発光物質としてジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）の希土類金属、タリウム（Ｔｌ）およびナトリウム（Ｎａ）等を組み合わせたものが用いられている。
【０００４】
一例として、従来の定格電力１５０［Ｗ］の温白色タイプ（色温度３５００［Ｋ］）のセラミックメタルハライドランプ（以下、「従来のセラミックメタルハライドランプ」という）では、発光物質としてジスプロシウムが６［ｍｏｌ％］、ツリウムが６［ｍｏｌ％］、ホルミウムが６［ｍｏｌ％］、タリウムが９［ｍｏｌ％］、ナトリウムが７３［ｍｏｌ％］封入されているものがある。この従来のセラミックメタルハライドランプは、透明形で発光光束が１３５００［ｌｍ］、ランプ効率が９０［ｌｍ／Ｗ］、平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、黒体放射軌跡からの変位を表すＤＵＶが−７というランプ特性が得られている。ただし、ここで言う「発光光束」、「ランプ効率」、「平均演色評価数Ｒａ」、「特殊演色評価数Ｒ９」および「ＤＵＶ」は、いずれも１００時間点灯経過時の値を示す。
【０００５】
なお、前記従来のセラミックメタルハライドランプでは、図３に示すとおり、略円筒状の円筒部１５とこの円筒部１５の両端部に焼きばめによって一体化された肉厚な略円板状の閉塞部１６とを有する本管部１７と、一端部が閉塞部１６の中央部に設けられた貫通孔１６ａに挿入され、かつ焼きばめによって一体化された略円筒状の細管部１９とから構成された外囲器２０を有する発光管１８が用いられている。
【０００６】
こ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、特殊演色評価数Ｒ９が特に低いという問題があった。
【０００７】
そこで、従来、前記発光物質にカルシウム（Ｃａ）を付加することにより、赤色領域の発光を増大させ、平均演色評価数Ｒａや特殊演色評価数Ｒ９を改善することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、この種のセラミックメタルハライドランプにおいて、一層の高い効率を得るために、発光物質としてセリウム（Ｃｅ）やプラセオジム（Ｐｒ）を用いることが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８１２１６号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この種のセラミックメタルハライドランプが店舗等の商業施設で屋内照明用として使用される中で、店舗等における被照射体の物体色の彩度を高め、これをより好ましく見せるという演色効果が強く求められている。また同時に、今日の省エネルギー化の要請により、一層の高効率化も求められている。
【００１０】
そこで、本発明者らは、まず色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］（電球色タイプから温白色タイプまで）のセラミックメタルハライドランプにおいて、従来のセラミックメタルハライドランプよりも高演色（例えば平均演色評価数Ｒａが９０以上、特殊演色評価数Ｒ９が４０以上、ＤＵＶが０〜−１０）で、かつより高効率（例えばランプ効率が９４［ｌｍ／Ｗ］）なランプの実現を試みた。
【００１１】
まず、従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光物質にカルシウムを付加し、高い演色性が得られる組成比率を調べたところ、４０［ｍｏｌ％］以上とすることが好ましいことがわかった。
【００１２】
しかしながら、従来のセラミックメタルハライドランプにおいて、発光物質にカルシウムを前記組成比率で付加したことにより、ランプ効率が８８［ｌｍ／Ｗ］に低下してしまうことがわかった。
【００１３】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のメタルハライドランプは、内部に電極体が配置され、かつ発光物質が封入されているセラミック製の発光管を備えた色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］のメタルハライドランプであって、前記発光物質は、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、前記ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、前記カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］であるという構成を有している。
【００１５】
また、本発明の照明装置は、前記メタルハライドランプと、このメタルハライドランプを点灯させるための点灯回路と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備えているという構成を有している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得ることができる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。
【００１７】
また、本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高効率な照明装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、一端部が略半球状に閉塞され、かつ他端部にステム２が封着されている例えば硬質ガラス製の略円筒状（両端部を除く）の外管３と、この外管３の内部に収納されている発光管４と、外管３と発光管４との間に位置し、万一発光管４が破損してもその破片によって外管３が破損するのを防止するための例えば石英ガラス製のスリーブ５と、外管３の他端部側に取り付けられた例えばＥ形の口金６とを備えている。
【００２０】
ステム２には、２本の電力供給線７が封着されている。これらの電力供給線７の一端部は、外管３の内部に導入され、後述する発光管４の外部リード部８にそれぞれ電気的に接続されている。一方、電力供給線７の他端部は外管３の外部に導出されており、そのうちの一方が口金６のアイレット部６ａに、残る他方が口金６のシェル部６ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
なお、電力供給線７は、複数の金属線を一体化した一本の金属線からなる。口金６は、Ｅ形に限らず、ピン状のＧ形やＰＧ形等、公知の種々のものを用いることができる。
【００２２】
外管３の内部には、例えば常温（２５［℃］）で４０［ｋＰａ］〜８０［ｋＰａ］となるように窒素ガスが封入されている。もっとも、外管３の内部は、必要に応じて真空状態であってもよい。
【００２３】
なお、外管３は、その外形形状として略円筒状に限らず、中央部が最も膨出し、それぞれの端部に近付くに従って径が徐々に小さくなっていく形状等、公知の種々の形状のものを用いることができる。
【００２４】
発光管４は、図２に示すように、放電空間９を形成する本管部１０とこの本管部１０の両端部にそれぞれ連なって形成された細管部１１とから構成された例えば多結晶アルミナ等の透光性セラミックからなる外囲器１２を有している。この外囲器１２を構成している本管部１０および細管部１１は、各部材１０，１１を同時に成形する一体成形によって形成されたものであって、それぞれ別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されたものではない。外囲器１２の全体の長さＬ１は、例えば４８［ｍｍ］である。本管部１０は、最大内径ｒ１が例えば１１［ｍｍ］、肉厚ｔ１が例えば０．６［ｍｍ］の略円筒状の円筒部１３と、その両端部に一体成形によって連なって形成された略半球状の半球部１４とからなる。細管部１１は、略円筒状であって、内径ｒ２が例えば１．０［ｍｍ］、肉厚ｔ２が例えば１．１［ｍｍ］である。
【００２５】
ここで、外囲器の構造として、上記したように本管部１０と細管部１１とが一体成形されたものについて説明したが、これに限らず従来のセラミックメタルハライドランプにおける発光管の外囲器と同じ構造のもの、すなわち図３に示すように略円筒状の円筒部１５とこの円筒部１５の両端部に焼きばめによって一体化された肉厚な略円板状の閉塞部１６とを有する本管部１７と、一端部が閉塞部１６の中央部に設けられた貫通孔１６ａに挿入され、かつ焼きばめによって一体化された略円筒状の細管部１９とから構成されたもの等、公知の種々の構造のものを用いることができる。しかし、このように図３に代表されるような発光管１８の外囲器２０では、円筒部１５、閉塞部１６および細管部１９の３つのパーツからなり、円筒部１５と閉塞部１６、閉塞部１６と細管部１９とをそれぞれ焼きばめによって一体化しているので、各部材１５，１６，１９の接合部における気密性を十分に保つとともに、焼きばめ時に破損しないように機械的強度を十分に確保するべく、特に閉塞部１６の肉厚（例えば２．６［ｍｍ］）を厚くしている。このように外囲器２０の肉厚を厚くすると、その肉厚部分において光透過率が低下したり、熱伝導損失が増大したりしてランプ効率が低下するおそれがある。そこで、外囲器に図２に示すような本管部１０と細管部１１とが一体成形されたものを用いることにより、図３に示すような外囲器２０に比して肉厚な閉塞部１６が不要になり、光透過率を上げることができるとともに、熱伝導損失を低減させることができるので、ランプ効率を向上させることができる。
【００２６】
なお、外囲器１２，２０を構成する材料としては、上記した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）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム、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。
【００２７】
また、発光管４の内部には、図２に示すように電極体２１が配置されている。具体的に、本管部１０の内部には、先端部同士が互いに対向し、かつ長手方向の中心軸Ｘ（図２参照）が略同一軸上に位置するように電極部２２が配置されている。電極部２２間の距離Ｌｅは例えば１０［ｍｍ］である。各細管部１１の内部には、上述したとおり先端部に形成されている電極部２２が本管部１０内に位置するように、かつその反対側の端部（後述する内部リード部２３の一部と外部リード部８）が細管部１１の外部に導出するように電極体２１がそれぞれ挿入されている。挿入された電極体２１は、細管部１１の端部のうち、本管部１０とは反対側の端部のみにおいて内部リード部２３全体を覆うように細管部１１と電極体２１とで形成される隙間に流し込まれたガラスフリットからなるシール材２４によって封着されている。シール材２４は、細管部１１と電極体２１とで形成される隙間だけではなく、細管部１１の外部においても内部リード部２３を覆うように存在している。
【００２８】
電極体２１は、先端部に形成された電極部２２と、一端部がこの電極部２２に接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９［ｍｍ］、長さが例えば６［ｍｍ］の内部リード部２３と、一端部がこの内部リード部２３に接続された例えばニオビウムからなる外部リード部８とを有している。外部リード部８の他端部は、電力供給線７に電気的にそれぞれ接続されている。
【００２９】
なお、内部リード部２３として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とモリブデン（Ｍｏ）との混合物を焼結した導電性サーメット以外に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とタングステン（Ｗ）との混合物を焼結した導電性サーメットや、これらの導電性サーメットに代えて単なる金属のモリブデン棒等、公知の種々の耐ハロゲン性材料を用いることができる。
【００３０】
電極部２２は、直径が例えば０．５［ｍｍ］、長さが例えば１６．５［ｍｍ］のタングステン製の電極棒２５とこの電極棒２５の先端部に設けられた外径が例えば０．９［ｍｍ］のタングステン製の電極コイル２６とを有している。電極棒２５には、細管部１１と電極棒２５との間に形成される隙間を可能な限り埋め、その隙間に発光物質が沈み込んで発光に寄与しなくなるのを防止するために、例えばモリブデン製のコイル２７が取り付けられている。
【００３１】
なお、電極体の構造として、電極部２２、内部リード部２３および外部リード部８からなるものを示したが、これに限らず例えば内部リード部と外部リード部とが単一部材からなり、一端部が電極棒２５に接続され、かつ他端部が細管部１１の外部に導出してそのまま電力供給線７に接続されているもの等、公知の種々の電極体を用いることができる。そして、種々の電極体を用いることができる結果、電極体の細管部１１内での封着方法として上記したシール材２４による封着方法以外に、公知のメタライズ封着を用いることができる。
【００３２】
さらに、発光管４の内部には、発光物質、緩衝ガスとして水銀、および始動補助ガスとしての希ガス、例えばアルゴンガス等がそれぞれ所定量封入されている。
【００３３】
発光物質としては、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含んでいる。前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなる。前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］にそれぞれ規定されている。
【００３４】
ここで、各発光物質の組成比率を上記のように規定した理由について説明する。
【００３５】
まず、色温度として２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］が得られることを前提として、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性（平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、ＤＵＶが−７）およびランプ効率（９０［ｌｍ／Ｗ］）に比して、より高い演色性（平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９およびＤＵＶ）と、より高いランプ効率とがともに得られるように各発光物質の組成比率を種々組み合わせて検討した結果、次のような知見を得た。
【００３６】
すなわち、色温度は、主としてグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡおよびナトリウムの組成比率ＭＮａにそれぞれ依存し、組成比率ＭＡに対する組成比率ＭＮａの割合が増加するに従って低くなることがわかった。その結果、３７００［Ｋ］以下という低色温度を得るためには、グループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡを１０［ｍｏｌ％］以下に抑え、ナトリウムの組成比率を３５［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。一方、色温度が２８００［Ｋ］を下回らないようにするためには、グループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡを２［ｍｏｌ％］以上にし、かつナトリウムの組成比率を４５［ｍｏｌ％］以下にすべきであることがわかった。
【００３７】
次に、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９およびＤＵＶは、主としてグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡおよびカルシウムの組成比率ＭＣａにそれぞれ依存し、組成比率ＭＡおよび組成比率ＭＣａがともに増加するに従って上昇することがわかった。特に、特殊演色評価数Ｒ９は、カルシウムの組成比率ＭＣａに大きく依存していた。その結果、２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］という低色温度を得つつ、より高い演色性を得るためには、カルシウムの組成比率ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］以上にし、かつグループＡからなる希土類金属の組成比率ＭＡも２［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。また、特にＤＵＶは、カルシウムの組成比率ＭＣａおよびグループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢにそれぞれ大きく依存していることがわかった。組成比率ＭＣａが６０［ｍｏｌ％］を超えると、ピンク色の発光が目立ち過ぎるようになり、ＤＵＶが大きくマイナス領域へシフトすることがわかった。また、組成比率ＭＢが４［ｍｏｌ％］を超えても、ＤＵＶがマイナス領域からプラス領域へとシフトしてしまうことがわかった。したがって、ＤＵＶの値を適度にマイナス領域に維持させるためには、カルシウムの組成比率ＭＣａを６０［ｍｏｌ％］以下にし、かつグループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢを４［ｍｏｌ％］以下にすべきであることがわかった。
【００３８】
次に、ランプ効率を向上させるためには、発光物質としてセリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方を封入することが効果的であるとわかっている。そこで、各発光物質（グループＢからなる希土類金属を除く）を上記した組成比率とした場合において、より高いランプ効率を得るためには、グループＢからなる希土類金属の組成比率ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］以上にすべきであることがわかった。
【００３９】
以上の結果に基づき、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比して、より高い演色性と、より高いランプ効率とがともに得られるように、希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率ＭＡを２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］に、希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］に、ナトリウムの組成比率ＭＮａを３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］に、カルシウムの組成比率ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］にそれぞれ規定した。
【００４０】
なお、これらの発光物質は、通常、その封入過程において金属単体で封入されるのではなく、金属ハロゲン化物の形態で封入される。例えばジスプロシウムはヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ３）、ツリウムはヨウ化ツリウム（ＴｍＩ３）、ホルミウムはヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ３）、タリウムはヨウ化タリウム（ＴｌＩ）、セリウムはヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）、プラセオジムはヨウ化プラセオジム（ＰｒＩ３）、ナトリウムはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、カルシウムはヨウ化カルシウム（ＣａＩ２）の形態でそれぞれ封入される。もっとも、これらは全てがヨウ化物の形態である必要はなく、任意の発光物質の一部または全部が臭化物の形態であってもよい。しかし、この種のメタルハライドランプ１は高負荷（例えば管壁負荷（２０）［Ｗ／ｃｍ２］〜（４０）［Ｗ／ｃｍ２］）で点灯されるため、その臭化物と電極部２２を構成しているタングステンとが過剰に反応するおそれがある。そこで、各発光物質を封入するに当たり、金属ハロゲン化物は主として、例えば９５［重量％］以上を金属ヨウ化物の形態で封入することが好ましい。
【００４１】
また、発光物質としては、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比して、より高い演色性と、より高いランプ効率とがともに得られることを条件として、必要に応じて上記した金属に加えて例えばネオジム（Ｎｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、リチウム（Ｌｉ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等を封入してもよい。このネオジムを付加することにより、ランプ効率をより一層向上させることができる。また、これらテルビウムやルテチウムを付加することにより、平均演色評価数Ｒａをより一層高めることができる。さらに、これらリチウム、バリウム、ストロンチウムを付加することにより、特殊演色評価数Ｒ９をより一層高めることができる。
【００４２】
以上のとおり本発明の第１の実施の形態にかかるメタルハライドランプ１の構成によれば、発光物質として少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属がジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭＡ［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭＢ［ｍｏｌ％］、ナトリウムの組成比率をＭＮａ［ｍｏｌ％］、カルシウムの組成比率をＭＣａ［ｍｏｌ％］としたとき、ＭＡを２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭＢを０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭＮａを３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭＣａを４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］としているので、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプよりも高演色で、かつ高いランプ効率を得ることができる。
【００４３】
特に、発光管４の外囲器１２を構成している本管部１０と細管部１１とが一体成形からなるので、複数のパーツを焼きばめ等によって一体化されている外囲器を有するものに比して、光透過率を上げることができるとともに、熱伝導損失を低減することができるので、ランプ効率をより一層向上させることができる。
【００４４】
次に、上記した本発明の第１の実施の形態にかかる定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１（以下、単に「本発明品Ａ」という）の作用効果を確認するための実験を行った。
【００４５】
まず、本発明品Ａにおいて各発光物質の組成比率を表１に示すとおりのものを１本作製した（以下、「実施例ａ」という）。すなわち、ジスプロシウムが３［ｍｏｌ％］、ツリウムが２［ｍｏｌ％］、ホルミウムが２［ｍｏｌ％］、タリウムが２［ｍｏｌ％］、セリウムが２［ｍｏｌ％］、ナトリウムが３５［ｍｏｌ％］、カルシウムが５４［ｍｏｌ％］である。ただし、各発光物質は全てがヨウ化物の形態で封入されており、金属ヨウ化物としての合計封入量が５［ｍｇ］（４．２［ｍｇ／ｃｍ３］）である。そして、作製したランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べたところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
なお、実施例ａでは、外囲器が図２に示すような本管部１０と細管部１１とが一体成形からなる外囲器１２（表１中、「一体成形型」という）である。
【００４８】
また、図３に示すような定格電力１５０［Ｗ］の従来のセラミックメタルハライドランプの発光管１８の外囲器２０（表１中、「組立型」という）を用いている点を除いては実施例ａと同じ構成を有している定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ（実施例ｂ）を１本作製した。そして、作製したランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べたところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。
【００４９】
また参考のため、定格電力１５０［Ｗ］の従来のセラミックメタルハライドランプ（従来例ａ）１本を口金が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における色温度［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ９、ＤＵＶ、光束（発光光束）［ｌｍ］、ランプ効率［ｌｍ／Ｗ］をそれぞれ調べた結果を同じく表１に示す。発光物質は、ジスプロシウムが６［ｍｏｌ％］、ツリウムが６［ｍｏｌ％］、ホルミウムが６［ｍｏｌ％］、タリウムが９［ｍｏｌ％］、ナトリウムが７３［ｍｏｌ％］である。ただし、各発光物質は全てがヨウ化物の形態で封入されており、金属ヨウ化物としての合計封入量が５［ｍｇ］（４．２［ｍｇ／ｃｍ３］）である。
【００５０】
なお、実施例ａ、実施例ｂおよび従来例ａのいずれも外管３は透明形である。
【００５１】
表１に示すとおり実施例ａは、色温度が３５３０［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが９５、特殊演色評価数Ｒ９が４５、ＤＵＶが−５．４、発光光束が１４４００［ｌｍ］、ランプ効率が９６［ｌｍ／Ｗ］であった。実施例ｂは色温度が３６００［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが９２、特殊演色評価数Ｒ９が３０、ＤＵＶが−４、発光光束が１４１００［ｌｍ］、ランプ効率が９４［ｌｍ／Ｗ］であった。一方、従来例ａは、色温度が３５００［Ｋ］であって、平均演色評価数Ｒａが８７、特殊演色評価数Ｒ９が１０、ＤＵＶが−７、発光光束が１３５００［ｌｍ］、ランプ効率が９０［ｌｍ／Ｗ］であった。
【００５２】
このように実施例ａおよび実施例ｂでは、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプを上回る高い演色性、および高いランプ効率を得ることができると確認された。
【００５３】
なお、上記実験では、グループＢからなる希土類金属としてセリウムのみを用いているが、セリウムの代わりにプラセオジムを、またはセリウムに加えてプラセオジムをそれぞれ前記組成比率の範囲内で用いた場合であっても上記と同様の結果が得られることが確認された。
【００５４】
なお、上記第１の実施の形態では定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを例示して説明したが、定格電力が例えば２０［Ｗ］〜３００［Ｗ］のメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプは、図１および図２に示すように発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されており、かつ発光管４内における発光物質が金属ハロゲン化物の形態で封入されているとともに、前記金属ハロゲン化物が主として（例えば９５［重量％］以上）金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上、好ましくは１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内、さらに好ましくは１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１と同じ構成を有している。したがって、本発明の第２の実施の形態にかかるメタルハライドランプの構成に関して、上記異なる点以外については上述したとおりであるので、その詳細を省略する。
【００５６】
ここでは、前記金属ハロゲン化物が主として（例えば９５［重量％］以上）金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定した理由について説明する。
【００５７】
まず、金属ハロゲン化物としては、全てがヨウ化物の形態である必要はなく、その一部が臭化物の形態であってもよいが、上述したとおりこの種のメタルハライドランプが高負荷で点灯されることを考慮して、主として、例えば９５［重量％］以上を金属ヨウ化物の形態で封入することが好ましい。
【００５８】
次に、表１に示す実施例ａにおいて、発光物質の組成比率を変えずに、封入される金属ハロゲン化物（ただし、ここでは全てを金属ヨウ化物とした）の合計封入量のみを表２に示すとおり１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．５［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内で種々変化させたランプを１本ずつ作製した。そして、作製した各ランプを口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして定格電力（１５０［Ｗ］）で裸点灯させ、１００時間点灯経過時における特殊演色評価数Ｒ９およびランプ効率［ｌｍ／Ｗ］についてそれぞれ調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００５９】
【表２】
【００６０】
なお、実施例ｃにおける合計封入量は１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｄにおける合計封入量は１１．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｅにおける合計封入量は１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｆにおける合計封入量は１８．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｇにおける合計封入量は２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］、実施例ｈにおける合計封入量は２０．５［ｍｇ／ｃｍ３］である。
【００６１】
また、実施例ａを含めて、実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈに基づき金属ヨウ化物の合計封入量と特殊演色評価数Ｒ９との関係を図４に示す。
【００６２】
表２および図４から明らかなように合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上になると、特殊演色評価数Ｒ９の顕著な上昇が見られ、具体的に実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈの場合、特殊演色評価数Ｒ９が６５以上得られ、従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９（１０）に比して著しく上昇し、より一層高い演色性が得られることがわかった。したがって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性に比してより一層高い演色性を得るために、金属ヨウ化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定すべきことがわかった。
【００６３】
一方、合計封入量が２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］を越える場合、例えば実施例ｈの場合、特殊演色評価数Ｒ９が従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９をはるかに上回るものの、ランプ効率（９５［ｌｍ／Ｗ］）が実施例ａのランプ効率（９６［ｌｍ／Ｗ］）に比して低下することがわかった。したがって、従来のセラミックメタルハライドランプの演色性およびランプ効率に比してより一層高い演色性が得られ、かつより一層高いランプ効率を得るための実用的な範囲を考慮して、金属ヨウ化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定することが好ましいことがわかった。さらには、１２．５［ｍｇ／ｃｍ３］〜２０．０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内に規定することが好ましいことがわかった。
【００６４】
なお、実施例ｅにおいて、１００時間点灯経過時の色温度は３４８０［Ｋ］、平均演色評価数Ｒａは９４．５、ＤＵＶは−７、発光光束は１４７００［ｌｍ］であった。
【００６５】
また、上記実験では、各発光物質全てを金属ヨウ化物の形態で封入したが、金属ヨウ化物の合計封入量が９５［重量％］以上（１００［重量％］を含まず）となる条件の範囲内で、各発光物質のうち、任意の発光物質の一部または全部を臭化物の形態で封入した場合であっても、上記と同様の結果が得られることがわかった。また、上記実験では、グループＢからなる希土類金属としてセリウムのみを用いているが、セリウムの代わりにプラセオジムを、またはセリウムに加えてプラセオジムをそれぞれ前記組成比率の範囲内で用いた場合であっても上記と同様の結果が得られることがわかった。さらに、発光物質としては、上記した金属に加えて例えばネオジム（Ｎｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、リチウム（Ｌｉ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等を封入してもよい。
【００６６】
ここで、各実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈにおいて、口金６が上向きになるように垂直に立てた姿勢にして点灯させたときの発光管４の内面を観測したところ、図５に示すように、本管部１０のうち、下側に位置する半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物と考えられる物質２８が薄膜状に付着していることがわかった。このような現象は、実施例ａのように金属ハロゲン化物の合計封入量が少ないときには観測されず、また図３に示すような複数のパーツを焼きばめ等によって一体化された外囲器２０を有する発光管１８に、合計封入量として１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上封入したときにも観測されなかった。このことから上記したように金属ハロゲン化物の合計封入量を１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定することにより、特殊演色評価数Ｒ９が従来のセラミックメタルハライドランプの特殊演色評価数Ｒ９に比して著しく上昇し、より一層高い演色性が得られる理由については次のように考えられる。
【００６７】
発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されている場合、上述したとおり発光管４の熱伝導損失が低減するために、特に細管部１１の温度が図３に示す外囲器２０における細管部１９の温度に比して高くなるので、金属ハロゲン化物の細管部１１への沈み込みが少なくなり、その結果、本管部１０のうち、下側に位置する半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物（物質２８）が付着したと考えられる。この半球部１４の内面の温度は細管部１１の内面の温度よりも高いので、半球部１４の内面に液状化した金属ハロゲン化物が付着していることから発光物質の蒸気圧はかなり上昇していると考えられる。しかも、これに加えて封入合計量を増大させているので、発光物質の蒸気圧は著しく上昇していると考えられる。このように発光物質の蒸気圧が著しく上昇した結果、分光分布が長波長側にシフトし、特殊演色評価数Ｒ９が著しく上昇したと考えられる。
【００６８】
一方、上記したとおり分光分布が長波長側にシフトすることにより、ランプ効率は比視感度曲線からずれて低下する傾向にある。しかし、表２に示すとおり各実施例ｃ、実施例ｄ、実施例ｅ、実施例ｆ、実施例ｇおよび実施例ｈが高いランプ効率を得ているのは、金属ハロゲン化物の合計封入量を増加したことにより、発光物質の蒸気圧が上昇し、特に発光効率の高いセリウム（プラセオジム）の蒸気分圧が増加し、ランプ効率が上昇したと考えられる。
【００６９】
以上のとおり本発明の第２の実施の形態であるメタルハライドランプの構成によれば、発光管４の外囲器１２が一体成形によって形成されており、かつ発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、前記金属ハロゲン化物が主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定されているので、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、従来のセラミックメタルハライドランプのランプ効率と演色性に比して、十分に高いランプ効率を維持しつつ、より一層高い演色性を得ることができる。
【００７０】
なお、上記第２の実施の形態では定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを例示して説明したが、定格電力が例えば２０［Ｗ］〜３００［Ｗ］のメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００７１】
また、外囲器の形状が外囲器１２の形状とは異なる場合であっても、その外囲器が一体成形によって形成されており、かつ発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、前記金属ハロゲン化物が主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ３］以上に規定されていれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施の形態である照明装置は、図６に示すように、例えば天井に組み込まれたダウンライトとして使用される照明装置であって、天井２９に組み込まれた傘状の反射灯具３０とこの反射灯具３０の底部に取り付けられた板状のベース部３１と反射灯具３０内の底部に設けられたソケット部３２とを有する照明器具３３と、この照明器具３３内のソケット部３２に取り付けられた本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１と、ベース部３１の反射灯具３０から離間した位置に取り付けられた点灯回路３４とを備えている。
【００７３】
点灯回路３４は、公知の電子安定器または公知の銅鉄形安定器である。
【００７４】
以上のとおり本発明の第３の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプ１を用いているために、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、極めて高演色で、かつ高効率な照明装置を実現することができる。
【００７５】
なお、上記第３の実施の形態では、その照明装置の用途としてダウンライトとして天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や店舗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、その用途に応じて公知の種々の照明器具や安定器を用いることができる。
【００７６】
また、上記第３の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプ１を用いた場合について説明したが、本発明の第２の実施の形態である定格電力１５０［Ｗ］のメタルハライドランプを用いた場合であって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】
【００７７】
本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高いランプ効率を得ることが必要なメタルハライドランプにも適用することができるものである。
【００７８】
また、本発明は、色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］であって、高演色で、かつ高効率が必要な照明装置にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１および第２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
【図２】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
【図３】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に用いることができる発光管、および従来のセラミック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
【図４】発光物質の合計封入量と特殊演色評価数Ｒ９との関係を示す図
【図５】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
【図６】本発明の第３の実施の形態である照明装置を模式的に示した図
【符号の説明】
【００８０】
１ メタルハライドランプ
２ ステム
３ 外管
４，１８ 発光管
５ スリーブ
６ 口金
６ａ アイレット部
６ｂ シェル部
７ 電力供給線
８ 外部リード部
９ 放電空間
１０，１７ 本管部
１１，１９ 細管部
１２，２０ 外囲器
１３，１５ 円筒部
１４ 半球部
１６ 閉塞部
１６ａ 貫通孔
２１ 電極体
２２ 電極部
２３ 内部リード部
２４ シール材
２５ 電極棒
２６ 電極コイル
２７ コイル
２８ 物質
２９ 天井
３０ 反射灯具
３１ ベース部
３２ ソケット部
３３ 照明器具
３４ 点灯回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電極体が配置され、かつ発光物質が封入されているセラミック製の発光管を備えた色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］のメタルハライドランプであって、
前記発光物質は、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、
前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭA［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭB［ｍｏｌ％］、前記ナトリウムの組成比率をＭNa［ｍｏｌ％］、前記カルシウムの組成比率をＭCa［ｍｏｌ％］としたとき、ＭAが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭBが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭNaが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭCaが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］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】
前記発光管の外囲器は一体成形によって形成されており、
前記発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、
前記金属ハロゲン化物は主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ3］以上であ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】
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、このメタルハライドランプを点灯させるための点灯回路と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
内部に電極体が配置され、かつ発光物質が封入されているセラミック製の発光管を備えた色温度が２８００［Ｋ］〜３７００［Ｋ］のメタルハライドランプであって、
前記発光物質は、少なくとも希土類金属、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）を含み、前記希土類金属はジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のうちの少なくとも一種と、セリウム（Ｃｅ）およびプラセオジム（Ｐｒ）のうちの少なくとも一方とからなり、
前記希土類金属のうち、ジスプロシウム、ツリウムおよびホルミウムのうちの少なくとも一種からなるグループＡの組成比率をＭA［ｍｏｌ％］、前記希土類金属のうち、セリウムおよびプラセオジムのうちの少なくとも一方からなるグループＢの組成比率をＭB［ｍｏｌ％］、前記ナトリウムの組成比率をＭNa［ｍｏｌ％］、前記カルシウムの組成比率をＭCa［ｍｏｌ％］としたとき、ＭAが２［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］、ＭBが０．５［ｍｏｌ％］〜４［ｍｏｌ％］、ＭNaが３５［ｍｏｌ％］〜４５［ｍｏｌ％］、ＭCaが４０［ｍｏｌ％］〜６０［ｍｏｌ％］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】
前記発光管の外囲器は一体成形によって形成されており、
前記発光物質は金属ハロゲン化物の形態で封入されており、
前記金属ハロゲン化物は主として金属ヨウ化物であって、その合計封入量が１０．５［ｍｇ／ｃｍ3］以上であ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】
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、このメタルハライドランプを点灯させるための点灯回路と、前記メタルハライドランプが組み込まれている照明器具とを備えていることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−５３００４（Ｐ２００７−５３００４Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３７１８１（Ｐ２００５−２３７１８１）
【出願日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]