メタルハライドランプ
【課題】点灯回路の過熱を効果的に防止し、水銀灯の代替光源として満足し得る性能を有するメタルハライドランプを提供すること。
【解決手段】発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管４４と発光管４４を気密封止する内管４６とからなる二重管構造体４２と、二重管構造体４２を収納する外管１６と、外管１６の開口端部と接合され、外管１６を支持する筒状をしたケース部１０２と、ケース部１０２に収納された、発光管４４を点灯するための点灯回路ユニット１８と、を有し、少なくとも外管１６を支持するケース部１２部分である外管保持部１０４を、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成した。
【解決手段】発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管４４と発光管４４を気密封止する内管４６とからなる二重管構造体４２と、二重管構造体４２を収納する外管１６と、外管１６の開口端部と接合され、外管１６を支持する筒状をしたケース部１０２と、ケース部１０２に収納された、発光管４４を点灯するための点灯回路ユニット１８と、を有し、少なくとも外管１６を支持するケース部１２部分である外管保持部１０４を、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成した。
【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に関し、特に、水銀灯代替光源として好適なメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路、広場、競技場などの屋外照明、体育館や工場などの高天井の屋内照明には、従来、主として水銀灯が用いられているが、水銀灯は比較的効率が低いため、近年の省エネルギーの要請を背景として、当該水銀灯を効率の高いメタルハライドランプへ置き換えることが推奨されている。
【０００３】
しかし、水銀灯用の既存の照明施設には安定器が設けられているため、当該水銀灯用の照明器具にメタルハライドランプをそのまま装着して水銀灯と同等の明るさを得るためには、前記安定器をメタルハライドランプ用の安定器に取り替える必要があり、このことが、メタルハライドランプへの置き換えの阻害要因の一つとなっている。
【０００４】
そこで、水銀灯用の安定器はそのまま残存させた状態で、当該水銀灯と同等の明るさが得られるメタルハライドランプとして、安定器を含む点灯回路をケース内部に収納した所謂回路内蔵型のメタルハライドランプへの要望が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５８３６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から、回路内蔵型のランプに関しては、電球型蛍光ランプや水槽用ランプのような低ワットタイプのランプについては検討されているが、水銀灯の代替品となる高ワットタイプのランプについては耐熱性などの観点から課題が多いため検討されていない。発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、当該二重構造体を収納する外管とを有するメタルハライドランプにおいては、定常点灯中、例えば、前記発光管で発生する熱により前記内管は４００［℃］を超える高温状態になる。そして、内管に伝わった熱は、外管内に生じる対流によって外管へと伝達され、当該外管が加熱される。また、外管は、発光管からの輻射熱によっても加熱されるため、その開口端部の温度が１５０［℃］程度に達する場合がある。
【０００７】
そして、外管の熱は、開口端部と接合され、当該外管を支持するケースへと伝達されて、ケース内の雰囲気温度を上昇させる。この場合、当該雰囲気温度の上昇に伴って、点灯回路を構成する素子が過熱され、その寿命が短くなってしまうことが懸念される。その結果、既存の水銀灯よりも寿命が短くなってしまったのでは、代替の利点が半減してしまう。
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑み、点灯回路の過熱を効果的に防止し、水銀灯の代替光源として満足し得る性能を有するメタルハライドランプ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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明に係るメタルハライドランプは、発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、当該二重管構造体を収納する外管と、前記外管の開口端部と接合され、当該外管を支持するケースと、当該ケースに収納された、前記発光管を点灯するための複数の素子を含む点灯回路と、を有し、前記ケースは、少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されており、当該ケース部分以外の残余の部分が、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以上の材料で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記点灯回路を構成する複数の素子の内、スイッチング素子が前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする。ここで、スイッチング素子が残余の部分と「熱的に結合」とは、スイッチング素子と残余の部分とが接触している状態、または、スイッチング素子と残余の部分とが両者の間に在って空気よりも熱伝導率の高い物質に接触しているため、両者の間に空気のみが存在する場合よりも、スイッチング素子から残余の部分、または残余の部分からスイッチング素子に熱が伝わり易い状態にあることをいう。
【００１１】
この場合に、前記スイッチング素子は、前記残余の部分の内壁面に接触状態で設けられることにより、当該残余の部分と熱的に結合させることとすることができる。あるいは、前記スイッチング素子は、熱伝導性ペーストを介して前記残余の部分と熱的に結合させることとすることができる。
【００１２】
さらに、前記ケースの、外管とは反対側端部に連設された口金部を有し、当該口金部が、照明器具に設けられたソケットに装着されて用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の係るメタルハライドランプによれば、点灯回路を収納し、外管と接合されているケースの、少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その全周に渡って、熱伝導率が１.０×１０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されているため、外管からケース部へ熱が伝導するのを可能な限り抑制できる。その結果、後記する試験結果が示すように、水銀灯と同等以上の寿命を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係るメタルハライドランプの断面図である。
【図２】上記メタルハライドランプにおけるケース部の半断面図である。
【図３】上記メタルハライドランプに内蔵されている点灯回路ユニットの回路図である。
【図４】定格ランプ電力２００［Ｗ］の上記メタルハライドランプにおいて、（ａ）は、ケース部における外管保持部の材料選択のために実施した試験の結果を示す図であり、（ｂ）はこの試験の結果を表したグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、定格ランプ電力３０［Ｗ］、１００［Ｗ］のメタルハライドランプにおける試験結果を示す図である。
【図６】実施の形態２に係るメタルハライドランプの断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、回路収納部を種々の材料で形成した場合の、スイッチング素子の表面温度の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
（ランプ構造）
図１は、実施の形態１に係るメタルハライドランプ１０の概略構成を示す縦断面図である。なお、本図において、後述する発光管４４と点灯回路ユニット１８とは切断していない。また、各構成部材間の縮尺は統一していない。
【００１６】
メタルハライドランプ１０の定格ランプ電力は、２００［Ｗ］である。ここで、定格ランプ電力とは、回路込みのランプにおいて光源で消費される電力をいう。メタルハライドランプ１０は、水銀灯代替光源として、水銀灯用の既存の照明器具に装着して用いられる。メタルハライドランプは、水銀灯と比較して効率［ｌｍ／Ｗ］が良いため、本例の２００［Ｗ］のメタルハライドランプは、４００［Ｗ］の水銀灯に代替し、当該水銀灯とほぼ同等の明るさが得られる。
【００１７】
図１に示すように、メタルハライドランプ１０は、ケース部１２と、ケース部１２に一体的に連設された口金部１４と、ケース部１２に接合された外管１６とを有する。
ケース部１２は、中空の略円錐台形をした筒状をしている。図２にケース部１２の半断面図を示す。図２を参照しながら、ケース部１２の概略寸法を示す。ケース部１２の長さＬ＝１００［ｍｍ］、大きい方の開口部外径φＡ＝１２０［ｍｍ］、小さい方の開口部外径φＢ＝５３［ｍｍ］、平均の肉厚Ｔ＝２.０［ｍｍ］である。ケース部１２を構成する
材料については後述する。
【００１８】
図１に戻り、ケース部１２内には、点灯回路ユニット１８が収納されている。点灯回路ユニット１８は、ケース部１２の内壁面に固定されたプリント配線板２０と複数個の電子部品２２等からなる。
【００１９】
点灯回路ユニット１８における点灯回路２４について、図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、点灯回路２４は、ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａ、ＤＣ調整部２４Ｂ、およびＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃを有する。
【００２０】
ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａは、商用交流電源からの交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａは、整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢから出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路とを備える。昇圧回路は、チョッパー方式の昇圧回路であり、インダクタンスＬ１、スイッチング素子であるトランジスタＱ１、ダイオードＤ１、およびコンデンサＣ１を備える。本例において、インダクタンスＬ１にはチョークコイルが、コンデンサＣ１には電解コンデンサが、それぞれ使用される。
【００２１】
ＤＣ調整部２４Ｂは、ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａから出力される直流電圧を所定の電圧に調整する。ＤＣ調整部２４Ｂは、チョッパー方式の降圧回路からなる。当該降圧回路は、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタンスＬ２、およびコンデンサＣ２を備える。本例において、インダクタンスＬ２にはチョークコイルが、スイッチング素子Ｑ２にはトランジスタが、コンデンサＣ２には電解コンデンサが、それぞれ使用される。
【００２２】
ＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃは、ＤＣ調整部２４Ｂから出力される直流電力を交流電力に変換して、発光管４４に給電する。ＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃは、直流電力を交流電力に変換する変換回路と、発光管４４に流れる電流を制御し放電を安定させる安定器Ｌ３とを備える。変換回路は、フルブリッジ回路であり、４つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を備える。また、安定器Ｌ３には例えばチョークコイルが使用される。
【００２３】
なお、メタルハライドランプ１０は、入力電力を適宜調整するなどすると、銅鉄安定器が残存している既設の照明施設に使用することも可能である。
図１に戻り、点灯回路ユニット１８は、口金部１４から第１リード線２６および第２リード線２８を介して供給される商用交流電力を、後述する発光管４４を点灯させるための電力に変換して、発光管４４に給電する。なお、第１リード線２６、第２リード線２８は、いずれも被覆線であり被覆が両端部部分において一部ストリップされ、導線が露出してなるものである。
【００２４】
口金部１４は、略円筒状をし、耐熱性の合成樹脂材料からなる第１絶縁体部３０を有している。第１絶縁体部３０は、ケース部１２の一方の開口端部に接合されている。
口金部１４は、また、筒状胴部とも称されるシェル３２と円形皿状をしたアイレット３４とを有する。シェル３２とアイレット３４とは、ガラス材料からなる第２絶縁体部３６を介して一体となっている。この一体となったものが、第１絶縁体部３０に嵌め込まれている。
【００２５】
第１絶縁体部３０には、貫通孔３０Ａが開設されており、貫通孔３０Ａを介して第１リード線２６が第１絶縁体部３０内から外部に導出されている。
第１リード線２６の一端部の導線部分は、シェル３２の内周面と第１絶縁体部３０外周面との間に挟持されている。これにより、第１リード線２６とシェル３２とは電気的に接続されている。
【００２６】
アイレット３４は、中央部に開設された貫通孔３４Ａを有している。第２リード線２８の導線部がこの貫通孔３４Ａから外部へ導出され、アイレット３４の外面に半田付けにより接合されている。
【００２７】
ケース部１２の他方の開口端部には、後述する二重管構造体４２を支持するホルダ４０が、耐熱性の無機接着剤により接合されている。ホルダ４０は、アルミニウムからなる円板状をしており、その中央部には、二重管構造体４２における後述するピンチシール部７８の横断面形状に合わせた長孔４０Ａが開設されている。
【００２８】
ホルダ４０に支持されている二重管構造体４２は、発光管４４と内管４６とを有する。
発光管４４は、本管部４８と本管部４８の管軸方向両側に形成された細管部５０，５２とからなる放電容器５４を有している。放電容器５４は、透光性セラミックで形成されている。透光性セラミックには、例えば、アルミナセラミックを用いることができる。
【００２９】
本管部４８は、気密封止された放電室（不図示）を有し、当該放電室には、一対の電極（不図示）が対向して配置されている。また、放電室には、発光物質としてハロゲン化金属、希ガス、および水銀がそれぞれ所定量封入されている。ハロゲン化金属としては、ヨウ化ナトリウムやヨウ化ジスプロシウム等が用いられる。
【００３０】
細管部５２，５４の各々には、先端部に前記各電極が接合された給電体５６，５８が挿入されている。給電体５６，５８は、それぞれの細管部５０，５２における、本管部４８とは反対側の端部部分に流し込まれたフリットからなるシール材６０，６２によって封着されている。なお、図１に現れているシール材６０，６２部分は、細管部５０，５２端部からはみ出た部分である。
【００３１】
給電体５６の、電極とは反対側の端部は電力供給線６４に電気的に接続されており、同じく、給電体５８の、電極とは反対側の端部が電力供給線６６に電気的に接続されている。
【００３２】
電力供給線６４，６６はそれぞれ、金属箔６８，７０を介して、外部リード線７２，７４に電気的に接続されている。なお、一方の電力供給線６４において、少なくとも他方の電力供給線６６やこれに接続された給電体５８と対向する部分は、例えば石英ガラスからなるスリーブ７６で被覆されている。
【００３３】
外部リード線７２，７４は、プリント配線板２０に接続されている。
上記した発光管１２等は、筒状、例えば円筒状をした内管４６内に収納されている。内管４６は、例えば石英ガラスからなり、金属箔６８，７０の存する側の一端部部分は、いわゆるピンチシール法によって圧潰され金属箔６８，７０相当部分において気密封止されている。したがって、内管４６は、片封止型の気密容器であるといえる。ここで、内管４６において前記圧潰封止されてなる部分をピンチシール部７８と称することとする。ピンチシール部７８の横断面は、略長方形をしている。
【００３４】
内管４６の他端部部分の凸部８０は、内管４６内を真空引きする際に用いた排気管の残部であるチップオフ部８０である。内管４６内を真空にするのは、ランプ点灯時に高温にさらされる給電体５６，５８、電力供給線６４，６６等の金属部材の酸化を防止するためである。酸化防止の観点から、内管４６の内部（であって、発光管４４の外部）は、真空にするのではなく、不活性ガスを充満させることとしても構わない。
【００３５】
上記構成からなる二重管構造体４２は、ピンチシール部７８がホルダ４０の長孔４０Ａに挿入され、ピンチシール部７８と長孔４０の間隙に充填された無機接着剤８２によってホルダ４０に接合されている。無機接着剤８２は、シリカおよびアルミナを主成分とするものであり、１０００［℃］の耐熱温度を有する。
【００３６】
ケース部１２のホルダ４０が接合されている端部部分には、ホルダ４０の外周に沿って、円形の挿入溝８４が開設されている。
外管１６は、その開口端縁部１６Ａが挿入溝８４に挿入され、開口端縁部１６Ａと挿入溝８４の間隙に充填された無機接着剤（不図示）によってケース部１２に接合されている。当該無機接着剤は、無機接着剤８２と同様のものを使用することができる。外管１６には、耐熱性や加工性を考慮して硬質ガラスや軟質ガラスが用いられる。また、外管１６の平均厚みは１.０［ｍｍ］であり、全長は１４０［ｍｍ］である。硬質ガラスの熱膨張係数は、３０×１０−７［／℃］〜６０×１０−７［／℃］、熱伝導率は１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］、軟質ガラスの熱膨張係数は、８０×１０−７［／℃］〜１００×１０−７［／℃］、熱伝導率は０．７４［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］である。
【００３７】
（ケース部材料）
上記の構成からなるメタルハライドランプ１０では、発光管４４が存する空間（以下、「第１空間」と言う。）と点灯回路ユニット１８とが存する空間（以下、「第２空間」と言う。）とは、ホルダ４０で仕切られている。しかし、ランプ点灯中に発光管４４で発生した熱は、第１空間で生じる対流および輻射によって外管１６を加熱し、これと一体的に接合されているケース部１２を伝達して、第２空間の温度を上昇させる。なお、第１空間で発生した熱はホルダ４０を介しても、第１空間へ伝導される。
【００３８】
点灯回路ユニット１８の収納空間である第２空間が過度に昇温すると、点灯回路ユニット１８を構成する電子部品の寿命低下を招来する。
ここで、メタルハライドランプ１０は、水銀灯の代替光源としての位置づけから、当該水銀灯と同等かそれ以上の寿命を実現する必要がある。水銀灯の寿命は１２０００［ｈ］であるため、その代替光源としては、少なくとも１２０００［ｈ］、好ましくは１５０００［ｈ］の寿命を確保したい。この場合、回路設計上は、電子部品における品質のバラツキやランプの使用環境を考慮して、２倍の寿命、すなわち３００００［ｈ］を設計寿命とすることが好ましい。
【００３９】
よって、個々の電子部品の寿命を３００００［ｈ］確保する必要がある。ここで、問題となる電子部品は、図２に示す点灯回路２４を構成する素子の内、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６であり、３００００［ｈ］の寿命を確保するためには、全てのスイッチング素子の表面温度を８５［℃］以下に維持した状態で使用をする必要がある。
【００４０】
そこで、本願の発明者らは、ケース部１２を形成する材料を種々に変え、その際のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を、熱電対を用いて測定した。そして、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の内、点灯開始後第２空間の温度が安定する３［ｈ］経過時において、最も高い温度を示すスイッチング素子の温度を得た。当該最も高い温度を示すスイッチング素子の温度を「測定温度」として以下進める。
【００４１】
ケース部に用いた材料とその熱伝達率、並びに、上記測定温度および判定結果（半導体素子の表面温度が８５［℃］以下か（○）、８５［℃］を超えるか（×））を、図４（ａ）に示す。
【００４２】
図４（ａ）から、ケース材料として、ステアタイト、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金（ＡＤＣ１０）を用いた場合は、測定温度は８５［℃］を超えた。一方、ケース材料として、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、硬質ガラス、軟質ガラスを用いた場合は、測定温度は８５［℃］以下になった。
【００４３】
これは、ケース材料としてステアタイト、アルミニウム合金、ステンレススチール等の熱伝達率の高いものを用いると、外管からの熱が当該ケース部に良く伝達し、その結果、第２空間内温度が昇温し、その結果、スイッチング素子が過熱状態となるためであると考えられる。一方、ケース材料として、ＰＰＳやＰＢＴ、硬質ガラス、軟質ガラス等の熱伝達率の低いものを用いると、ケース部は、断熱材のような効果を発揮し、第２空間内の昇温を抑制するためであると考えられる。
【００４４】
図４（ａ）に示す熱伝導率と測定温度の関係のグラフを図４（ｂ）に示す。
図４（ｂ）から、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料でケース部を形成することにより、全スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を８５［℃］以下に維持できることが分かる。これにより、点灯回路２４を構成する電子部品の内、寿命に関し最も熱の影響を受けやすいスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の寿命を確保し、もって水銀灯に代替したとしても、当該水銀灯と同等かそれ以上に寿命を確保できることとなる。
【００４５】
定格ランプ電力が３０［Ｗ］のものと１００［Ｗ］のものについてした上記と同様の試験の結果について、図５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。
＜実施の形態２＞
（ランプ構造）
図６は、実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００の概略構成を示す縦断面図であり、図１と同様に作図したものである。
【００４６】
実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００は、実施の形態１のメタルハライドランプ１０（図１）とは、ケース部の構成が異なる以外は、基本的に同様である。よって、図６において、メタルハライドランプ１０（図１）と同様な構成部分については、同じ符号を付してその説明については省略し、以下、異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
実施の形態１では中空の略円錐台形をしたケース部１２（図１）を単一の材料で形成したが、実施の形態２では２部構成とし、各々を異なる材料で形成した。
実施の形態２では、ケース部１０２は、主として外管１６を保持する外管保持部１０４と、専ら点灯回路ユニット１８の収納空間を形成する回路収納部１０６からなる。なお、ケース部１０２の全体寸法は、図２に示す実施の形態１のケース部１２と同様である。
【００４８】
ケース部１０２の一部を構成する外管保持部１０４は、環状をしている。外管保持部１０４には、ホルダ４０も接合されている。また、外管保持部１０４には、ホルダ４０の外周に沿って、実施の形態１と同様、円形の挿入溝１０８が開設されている。なお、外管保持部１０４の長さＳ＝１０［ｍｍ］である。なお、外管保持部はホルダを収容できる形状であれば環状に限定されず、例えば、ホルダを蓋のように収容するような皿状であってもよい。
【００４９】
外管１６は、その開口端縁部１６Ａが挿入溝１０４に挿入され、実施の形態１と同様、開口端縁部１６Ａと挿入溝１０８の間隙に充填された無機接着剤（不図示）によってケース部１０２（外管保持部１０４）に接合されている。
【００５０】
外管保持部１０４は、実施の形態１のケース部１２と同様の材料で形成されている。すなわち、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されている。例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、硬質ガラスや軟質ガラスである。これは外管１６を伝導した熱が、回路収納部１０６へと伝導するのを外管保持部１０４によって可能な限り遮断するためである。
【００５１】
回路収納部１０６は、中空の略円錐台形をし、大きい方の開口端部が外管保持部１０４と耐熱性の接着剤によって接合されている。一方、小さい方の開口端部には、口金部１４が一体的に連設されている。
【００５２】
回路収納部１０６内には、点灯回路ユニット１８が収納されている。
（回路収納部材料）
メタルハライドランプ１００では、回路収納部１０６を、外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成し、回路収納部１０６にヒートシンクの機能をもたせることとした。
【００５３】
また、点灯回路２４を構成する電子部品２２の内、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からの熱を積極的に放散させるべく、図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６の内壁に接触状態で設け、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させた。
【００５４】
本願の発明者らは、回路収納部１０６を種々の材料で形成し、定格電力で点灯中のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を測定する試験をした。なお、測定温度は、点灯開始から３［ｈ］時点での温度である。なお、本試験において外管保持部１０４には、ＰＰＳを用いた。
【００５５】
回路収納部に用いた材料とその熱伝達率［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］、並びに、上記測定温度［℃］および判定結果（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の全ての表面温度が８５［℃］以下か（○）、一つでも８５［℃］を超えるか（×））を、図７（ａ）に示す。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、いずれの材料を用いた場合も測定温度は８５［℃］以下になった。さらに言うと、回路収納部１０６を外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成することにより、さらにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を下げることができた。
【００５７】
定格ランプ電力が３０［Ｗ］のものと１００［Ｗ］のものについてした上記と同様の試験の結果について、図７（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。
なお、上記の例では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６の内壁に接触状態で設け、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させた。しかし、これに限らず、例えば、熱伝導性ペーストを介して、トランジスタＱ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させても構わない。なお、ここで、好適に使用できる熱伝導性ペーストとしては、放熱用シリコン，ペースト状熱伝導ゲル，熱伝導性グリースなど、熱伝導性ペーストとして入手可能はものが挙げられる。
【００５８】
以上説明したように実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００は、外管１６を支持する支持するケース部分（外管保持部１０４）を、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成することにより、点灯回路ユニット１８が収納されているケース部分（回路収納部１０６）への外管１６からの熱の伝導を可能な限り抑制している。さらに、回路収納部１０６を外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成することにより、回路を構成する電子部品の過熱を防止している。
【００５９】
なお、上記実施の形態１，２に係るメタルハライドランプの定格ランプ電力は、２００［Ｗ］であったが、これに限らず、例えば、１００［Ｗ］、４０［Ｗ］でも構わない。特に、本メタルハライドランプは、３０［Ｗ］以上の高Ｗ（ワット）タイプに有用である。
【００６０】
また、実施の形態に係る回路内蔵型ランプは、銅鉄式のような安定器を含む照明器具にも適用することができる。
このように回路内蔵型ランプの取替え対象となる既存の水銀灯用照明器具が安定器を含んでいる場合、実施の形態に係るメタルハライドランプにおいて内蔵している点灯回路を保護するという観点からは、点灯回路の入力部にパルス保護回路を付設することが好ましい。なぜならば、例えば、点灯中のランプが立ち消えるなどして回路への入力電流が急激に遮断された場合には、インダクタンス成分を含む安定器から高電圧のパルスが発生することがあり、このパルス電圧により回路素子が破損するおそれがあるが、上記のようにパルス保護回路を付設すると、パルス電圧による回路素子の破損を抑えることができるためである。また、ランプが立消えたりなどした場合であっても、回路への入力電流が急激に遮断されることなく、緩やかに減少させるための保護回路を設けることによって、安定器からのパルス電圧を低下させることもできる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、回路の入力部にＡＣフィルタおよび／またはアクティブフィルタ回路を付設させてもよい。一般的に、水銀灯用に使用される安定器はインダクタであるため、本実施の形態に係るメタルハライドランプの点灯回路への入力電流が高調波成分を多く含む場合、本来の入力電流波形を歪ませることがある。その点、これらの回路を付設することにより、回路への入力電流の高調波成分を低減することが出来るため、安定器によって電流波形を歪ませられることなく、ランプ（発光管）に対して適正な電流を安定して供給することができるので、ちらつきなどの問題が回避できる。
【００６２】
ところで、本実施の形態に係るメタルハライドランプの取替え対象となる既存の水銀灯用照明器具は、既に数十年という長期にわたって使用されている場合が多く、コイル劣化などが懸念される。
【００６３】
その点、本実施の形態に係るメタルハライドランプはセラミック発光管を使用しているため、水銀灯の２倍程度の効率を得ることが出来る。そのため、既存の水銀灯に対して同等の光束（光量）を得るのであれば、およそ半分の電力/電流にすることが出来る。このため、既存の安定器が長期間にわたって使用されていても、本実施の形態のメタルハライドランプに交換した後は、安定器の電流負荷を低減することができるため、コイル劣化を抑制させる効果や発煙などの不具合を抑制することが出来る。さらに、水銀灯を使用している際、コイル劣化により安定器が短絡状態になった場合は水銀灯の発光管が爆発することがあるが、本実施の形態に係るメタルハライドランプであれば内蔵された回路により電流が制限されているため、発光管が爆発するなどの危険性もない。そのため、本実施の形態の回路内蔵型ランプを既存の水銀灯用照明器具に適用する場合には、回路内蔵型ランプとして既存の水銀灯よりも低電力タイプのものを選択することが好ましい。このように低電力タイプを選択すると、取替え対象となる水銀灯よりも回路内蔵型ランプが低電流であるため、既存の安定器が長期間にわたって使用されていても、回路に対する電流負荷が低いので、コイル劣化等が生じている場合でも発煙などの不具合を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るメタルハライドランプは、点灯回路を内蔵しているにも関わらず、高Ｗタイプであっても寿命信頼性を確保することができるので、例えば、水銀灯代替光源として、既存の水銀灯用の照明器具にそのまま装着して用いる光源として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１００ メタルハライドランプ
１２，１０２ ケース部
１６ 外管
１８ 点灯回路ユニット
４２ 二重管構造体
４４ 発光管
４６ 内管
１０４ 外管保持部
１０６ 回路収納部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプに関し、特に、水銀灯代替光源として好適なメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路、広場、競技場などの屋外照明、体育館や工場などの高天井の屋内照明には、従来、主として水銀灯が用いられているが、水銀灯は比較的効率が低いため、近年の省エネルギーの要請を背景として、当該水銀灯を効率の高いメタルハライドランプへ置き換えることが推奨されている。
【０００３】
しかし、水銀灯用の既存の照明施設には安定器が設けられているため、当該水銀灯用の照明器具にメタルハライドランプをそのまま装着して水銀灯と同等の明るさを得るためには、前記安定器をメタルハライドランプ用の安定器に取り替える必要があり、このことが、メタルハライドランプへの置き換えの阻害要因の一つとなっている。
【０００４】
そこで、水銀灯用の安定器はそのまま残存させた状態で、当該水銀灯と同等の明るさが得られるメタルハライドランプとして、安定器を含む点灯回路をケース内部に収納した所謂回路内蔵型のメタルハライドランプへの要望が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５８３６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から、回路内蔵型のランプに関しては、電球型蛍光ランプや水槽用ランプのような低ワットタイプのランプについては検討されているが、水銀灯の代替品となる高ワットタイプのランプについては耐熱性などの観点から課題が多いため検討されていない。発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、当該二重構造体を収納する外管とを有するメタルハライドランプにおいては、定常点灯中、例えば、前記発光管で発生する熱により前記内管は４００［℃］を超える高温状態になる。そして、内管に伝わった熱は、外管内に生じる対流によって外管へと伝達され、当該外管が加熱される。また、外管は、発光管からの輻射熱によっても加熱されるため、その開口端部の温度が１５０［℃］程度に達する場合がある。
【０００７】
そして、外管の熱は、開口端部と接合され、当該外管を支持するケースへと伝達されて、ケース内の雰囲気温度を上昇させる。この場合、当該雰囲気温度の上昇に伴って、点灯回路を構成する素子が過熱され、その寿命が短くなってしまうことが懸念される。その結果、既存の水銀灯よりも寿命が短くなってしまったのでは、代替の利点が半減してしまう。
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑み、点灯回路の過熱を効果的に防止し、水銀灯の代替光源として満足し得る性能を有するメタルハライドランプ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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明に係るメタルハライドランプは、発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、当該二重管構造体を収納する外管と、前記外管の開口端部と接合され、当該外管を支持するケースと、当該ケースに収納された、前記発光管を点灯するための複数の素子を含む点灯回路と、を有し、前記ケースは、少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されており、当該ケース部分以外の残余の部分が、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以上の材料で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記点灯回路を構成する複数の素子の内、スイッチング素子が前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする。ここで、スイッチング素子が残余の部分と「熱的に結合」とは、スイッチング素子と残余の部分とが接触している状態、または、スイッチング素子と残余の部分とが両者の間に在って空気よりも熱伝導率の高い物質に接触しているため、両者の間に空気のみが存在する場合よりも、スイッチング素子から残余の部分、または残余の部分からスイッチング素子に熱が伝わり易い状態にあることをいう。
【００１１】
この場合に、前記スイッチング素子は、前記残余の部分の内壁面に接触状態で設けられることにより、当該残余の部分と熱的に結合させることとすることができる。あるいは、前記スイッチング素子は、熱伝導性ペーストを介して前記残余の部分と熱的に結合させることとすることができる。
【００１２】
さらに、前記ケースの、外管とは反対側端部に連設された口金部を有し、当該口金部が、照明器具に設けられたソケットに装着されて用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の係るメタルハライドランプによれば、点灯回路を収納し、外管と接合されているケースの、少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その全周に渡って、熱伝導率が１.０×１０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されているため、外管からケース部へ熱が伝導するのを可能な限り抑制できる。その結果、後記する試験結果が示すように、水銀灯と同等以上の寿命を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係るメタルハライドランプの断面図である。
【図２】上記メタルハライドランプにおけるケース部の半断面図である。
【図３】上記メタルハライドランプに内蔵されている点灯回路ユニットの回路図である。
【図４】定格ランプ電力２００［Ｗ］の上記メタルハライドランプにおいて、（ａ）は、ケース部における外管保持部の材料選択のために実施した試験の結果を示す図であり、（ｂ）はこの試験の結果を表したグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、定格ランプ電力３０［Ｗ］、１００［Ｗ］のメタルハライドランプにおける試験結果を示す図である。
【図６】実施の形態２に係るメタルハライドランプの断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、回路収納部を種々の材料で形成した場合の、スイッチング素子の表面温度の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
（ランプ構造）
図１は、実施の形態１に係るメタルハライドランプ１０の概略構成を示す縦断面図である。なお、本図において、後述する発光管４４と点灯回路ユニット１８とは切断していない。また、各構成部材間の縮尺は統一していない。
【００１６】
メタルハライドランプ１０の定格ランプ電力は、２００［Ｗ］である。ここで、定格ランプ電力とは、回路込みのランプにおいて光源で消費される電力をいう。メタルハライドランプ１０は、水銀灯代替光源として、水銀灯用の既存の照明器具に装着して用いられる。メタルハライドランプは、水銀灯と比較して効率［ｌｍ／Ｗ］が良いため、本例の２００［Ｗ］のメタルハライドランプは、４００［Ｗ］の水銀灯に代替し、当該水銀灯とほぼ同等の明るさが得られる。
【００１７】
図１に示すように、メタルハライドランプ１０は、ケース部１２と、ケース部１２に一体的に連設された口金部１４と、ケース部１２に接合された外管１６とを有する。
ケース部１２は、中空の略円錐台形をした筒状をしている。図２にケース部１２の半断面図を示す。図２を参照しながら、ケース部１２の概略寸法を示す。ケース部１２の長さＬ＝１００［ｍｍ］、大きい方の開口部外径φＡ＝１２０［ｍｍ］、小さい方の開口部外径φＢ＝５３［ｍｍ］、平均の肉厚Ｔ＝２.０［ｍｍ］である。ケース部１２を構成する
材料については後述する。
【００１８】
図１に戻り、ケース部１２内には、点灯回路ユニット１８が収納されている。点灯回路ユニット１８は、ケース部１２の内壁面に固定されたプリント配線板２０と複数個の電子部品２２等からなる。
【００１９】
点灯回路ユニット１８における点灯回路２４について、図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、点灯回路２４は、ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａ、ＤＣ調整部２４Ｂ、およびＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃを有する。
【００２０】
ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａは、商用交流電源からの交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａは、整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢから出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路とを備える。昇圧回路は、チョッパー方式の昇圧回路であり、インダクタンスＬ１、スイッチング素子であるトランジスタＱ１、ダイオードＤ１、およびコンデンサＣ１を備える。本例において、インダクタンスＬ１にはチョークコイルが、コンデンサＣ１には電解コンデンサが、それぞれ使用される。
【００２１】
ＤＣ調整部２４Ｂは、ＡＣ/ＤＣ変換部２４Ａから出力される直流電圧を所定の電圧に調整する。ＤＣ調整部２４Ｂは、チョッパー方式の降圧回路からなる。当該降圧回路は、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタンスＬ２、およびコンデンサＣ２を備える。本例において、インダクタンスＬ２にはチョークコイルが、スイッチング素子Ｑ２にはトランジスタが、コンデンサＣ２には電解コンデンサが、それぞれ使用される。
【００２２】
ＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃは、ＤＣ調整部２４Ｂから出力される直流電力を交流電力に変換して、発光管４４に給電する。ＤＣ/ＡＣ変換部２４Ｃは、直流電力を交流電力に変換する変換回路と、発光管４４に流れる電流を制御し放電を安定させる安定器Ｌ３とを備える。変換回路は、フルブリッジ回路であり、４つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を備える。また、安定器Ｌ３には例えばチョークコイルが使用される。
【００２３】
なお、メタルハライドランプ１０は、入力電力を適宜調整するなどすると、銅鉄安定器が残存している既設の照明施設に使用することも可能である。
図１に戻り、点灯回路ユニット１８は、口金部１４から第１リード線２６および第２リード線２８を介して供給される商用交流電力を、後述する発光管４４を点灯させるための電力に変換して、発光管４４に給電する。なお、第１リード線２６、第２リード線２８は、いずれも被覆線であり被覆が両端部部分において一部ストリップされ、導線が露出してなるものである。
【００２４】
口金部１４は、略円筒状をし、耐熱性の合成樹脂材料からなる第１絶縁体部３０を有している。第１絶縁体部３０は、ケース部１２の一方の開口端部に接合されている。
口金部１４は、また、筒状胴部とも称されるシェル３２と円形皿状をしたアイレット３４とを有する。シェル３２とアイレット３４とは、ガラス材料からなる第２絶縁体部３６を介して一体となっている。この一体となったものが、第１絶縁体部３０に嵌め込まれている。
【００２５】
第１絶縁体部３０には、貫通孔３０Ａが開設されており、貫通孔３０Ａを介して第１リード線２６が第１絶縁体部３０内から外部に導出されている。
第１リード線２６の一端部の導線部分は、シェル３２の内周面と第１絶縁体部３０外周面との間に挟持されている。これにより、第１リード線２６とシェル３２とは電気的に接続されている。
【００２６】
アイレット３４は、中央部に開設された貫通孔３４Ａを有している。第２リード線２８の導線部がこの貫通孔３４Ａから外部へ導出され、アイレット３４の外面に半田付けにより接合されている。
【００２７】
ケース部１２の他方の開口端部には、後述する二重管構造体４２を支持するホルダ４０が、耐熱性の無機接着剤により接合されている。ホルダ４０は、アルミニウムからなる円板状をしており、その中央部には、二重管構造体４２における後述するピンチシール部７８の横断面形状に合わせた長孔４０Ａが開設されている。
【００２８】
ホルダ４０に支持されている二重管構造体４２は、発光管４４と内管４６とを有する。
発光管４４は、本管部４８と本管部４８の管軸方向両側に形成された細管部５０，５２とからなる放電容器５４を有している。放電容器５４は、透光性セラミックで形成されている。透光性セラミックには、例えば、アルミナセラミックを用いることができる。
【００２９】
本管部４８は、気密封止された放電室（不図示）を有し、当該放電室には、一対の電極（不図示）が対向して配置されている。また、放電室には、発光物質としてハロゲン化金属、希ガス、および水銀がそれぞれ所定量封入されている。ハロゲン化金属としては、ヨウ化ナトリウムやヨウ化ジスプロシウム等が用いられる。
【００３０】
細管部５２，５４の各々には、先端部に前記各電極が接合された給電体５６，５８が挿入されている。給電体５６，５８は、それぞれの細管部５０，５２における、本管部４８とは反対側の端部部分に流し込まれたフリットからなるシール材６０，６２によって封着されている。なお、図１に現れているシール材６０，６２部分は、細管部５０，５２端部からはみ出た部分である。
【００３１】
給電体５６の、電極とは反対側の端部は電力供給線６４に電気的に接続されており、同じく、給電体５８の、電極とは反対側の端部が電力供給線６６に電気的に接続されている。
【００３２】
電力供給線６４，６６はそれぞれ、金属箔６８，７０を介して、外部リード線７２，７４に電気的に接続されている。なお、一方の電力供給線６４において、少なくとも他方の電力供給線６６やこれに接続された給電体５８と対向する部分は、例えば石英ガラスからなるスリーブ７６で被覆されている。
【００３３】
外部リード線７２，７４は、プリント配線板２０に接続されている。
上記した発光管１２等は、筒状、例えば円筒状をした内管４６内に収納されている。内管４６は、例えば石英ガラスからなり、金属箔６８，７０の存する側の一端部部分は、いわゆるピンチシール法によって圧潰され金属箔６８，７０相当部分において気密封止されている。したがって、内管４６は、片封止型の気密容器であるといえる。ここで、内管４６において前記圧潰封止されてなる部分をピンチシール部７８と称することとする。ピンチシール部７８の横断面は、略長方形をしている。
【００３４】
内管４６の他端部部分の凸部８０は、内管４６内を真空引きする際に用いた排気管の残部であるチップオフ部８０である。内管４６内を真空にするのは、ランプ点灯時に高温にさらされる給電体５６，５８、電力供給線６４，６６等の金属部材の酸化を防止するためである。酸化防止の観点から、内管４６の内部（であって、発光管４４の外部）は、真空にするのではなく、不活性ガスを充満させることとしても構わない。
【００３５】
上記構成からなる二重管構造体４２は、ピンチシール部７８がホルダ４０の長孔４０Ａに挿入され、ピンチシール部７８と長孔４０の間隙に充填された無機接着剤８２によってホルダ４０に接合されている。無機接着剤８２は、シリカおよびアルミナを主成分とするものであり、１０００［℃］の耐熱温度を有する。
【００３６】
ケース部１２のホルダ４０が接合されている端部部分には、ホルダ４０の外周に沿って、円形の挿入溝８４が開設されている。
外管１６は、その開口端縁部１６Ａが挿入溝８４に挿入され、開口端縁部１６Ａと挿入溝８４の間隙に充填された無機接着剤（不図示）によってケース部１２に接合されている。当該無機接着剤は、無機接着剤８２と同様のものを使用することができる。外管１６には、耐熱性や加工性を考慮して硬質ガラスや軟質ガラスが用いられる。また、外管１６の平均厚みは１.０［ｍｍ］であり、全長は１４０［ｍｍ］である。硬質ガラスの熱膨張係数は、３０×１０−７［／℃］〜６０×１０−７［／℃］、熱伝導率は１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］、軟質ガラスの熱膨張係数は、８０×１０−７［／℃］〜１００×１０−７［／℃］、熱伝導率は０．７４［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］である。
【００３７】
（ケース部材料）
上記の構成からなるメタルハライドランプ１０では、発光管４４が存する空間（以下、「第１空間」と言う。）と点灯回路ユニット１８とが存する空間（以下、「第２空間」と言う。）とは、ホルダ４０で仕切られている。しかし、ランプ点灯中に発光管４４で発生した熱は、第１空間で生じる対流および輻射によって外管１６を加熱し、これと一体的に接合されているケース部１２を伝達して、第２空間の温度を上昇させる。なお、第１空間で発生した熱はホルダ４０を介しても、第１空間へ伝導される。
【００３８】
点灯回路ユニット１８の収納空間である第２空間が過度に昇温すると、点灯回路ユニット１８を構成する電子部品の寿命低下を招来する。
ここで、メタルハライドランプ１０は、水銀灯の代替光源としての位置づけから、当該水銀灯と同等かそれ以上の寿命を実現する必要がある。水銀灯の寿命は１２０００［ｈ］であるため、その代替光源としては、少なくとも１２０００［ｈ］、好ましくは１５０００［ｈ］の寿命を確保したい。この場合、回路設計上は、電子部品における品質のバラツキやランプの使用環境を考慮して、２倍の寿命、すなわち３００００［ｈ］を設計寿命とすることが好ましい。
【００３９】
よって、個々の電子部品の寿命を３００００［ｈ］確保する必要がある。ここで、問題となる電子部品は、図２に示す点灯回路２４を構成する素子の内、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６であり、３００００［ｈ］の寿命を確保するためには、全てのスイッチング素子の表面温度を８５［℃］以下に維持した状態で使用をする必要がある。
【００４０】
そこで、本願の発明者らは、ケース部１２を形成する材料を種々に変え、その際のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を、熱電対を用いて測定した。そして、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の内、点灯開始後第２空間の温度が安定する３［ｈ］経過時において、最も高い温度を示すスイッチング素子の温度を得た。当該最も高い温度を示すスイッチング素子の温度を「測定温度」として以下進める。
【００４１】
ケース部に用いた材料とその熱伝達率、並びに、上記測定温度および判定結果（半導体素子の表面温度が８５［℃］以下か（○）、８５［℃］を超えるか（×））を、図４（ａ）に示す。
【００４２】
図４（ａ）から、ケース材料として、ステアタイト、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金（ＡＤＣ１０）を用いた場合は、測定温度は８５［℃］を超えた。一方、ケース材料として、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、硬質ガラス、軟質ガラスを用いた場合は、測定温度は８５［℃］以下になった。
【００４３】
これは、ケース材料としてステアタイト、アルミニウム合金、ステンレススチール等の熱伝達率の高いものを用いると、外管からの熱が当該ケース部に良く伝達し、その結果、第２空間内温度が昇温し、その結果、スイッチング素子が過熱状態となるためであると考えられる。一方、ケース材料として、ＰＰＳやＰＢＴ、硬質ガラス、軟質ガラス等の熱伝達率の低いものを用いると、ケース部は、断熱材のような効果を発揮し、第２空間内の昇温を抑制するためであると考えられる。
【００４４】
図４（ａ）に示す熱伝導率と測定温度の関係のグラフを図４（ｂ）に示す。
図４（ｂ）から、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料でケース部を形成することにより、全スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を８５［℃］以下に維持できることが分かる。これにより、点灯回路２４を構成する電子部品の内、寿命に関し最も熱の影響を受けやすいスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の寿命を確保し、もって水銀灯に代替したとしても、当該水銀灯と同等かそれ以上に寿命を確保できることとなる。
【００４５】
定格ランプ電力が３０［Ｗ］のものと１００［Ｗ］のものについてした上記と同様の試験の結果について、図５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。
＜実施の形態２＞
（ランプ構造）
図６は、実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００の概略構成を示す縦断面図であり、図１と同様に作図したものである。
【００４６】
実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００は、実施の形態１のメタルハライドランプ１０（図１）とは、ケース部の構成が異なる以外は、基本的に同様である。よって、図６において、メタルハライドランプ１０（図１）と同様な構成部分については、同じ符号を付してその説明については省略し、以下、異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
実施の形態１では中空の略円錐台形をしたケース部１２（図１）を単一の材料で形成したが、実施の形態２では２部構成とし、各々を異なる材料で形成した。
実施の形態２では、ケース部１０２は、主として外管１６を保持する外管保持部１０４と、専ら点灯回路ユニット１８の収納空間を形成する回路収納部１０６からなる。なお、ケース部１０２の全体寸法は、図２に示す実施の形態１のケース部１２と同様である。
【００４８】
ケース部１０２の一部を構成する外管保持部１０４は、環状をしている。外管保持部１０４には、ホルダ４０も接合されている。また、外管保持部１０４には、ホルダ４０の外周に沿って、実施の形態１と同様、円形の挿入溝１０８が開設されている。なお、外管保持部１０４の長さＳ＝１０［ｍｍ］である。なお、外管保持部はホルダを収容できる形状であれば環状に限定されず、例えば、ホルダを蓋のように収容するような皿状であってもよい。
【００４９】
外管１６は、その開口端縁部１６Ａが挿入溝１０４に挿入され、実施の形態１と同様、開口端縁部１６Ａと挿入溝１０８の間隙に充填された無機接着剤（不図示）によってケース部１０２（外管保持部１０４）に接合されている。
【００５０】
外管保持部１０４は、実施の形態１のケース部１２と同様の材料で形成されている。すなわち、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されている。例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、硬質ガラスや軟質ガラスである。これは外管１６を伝導した熱が、回路収納部１０６へと伝導するのを外管保持部１０４によって可能な限り遮断するためである。
【００５１】
回路収納部１０６は、中空の略円錐台形をし、大きい方の開口端部が外管保持部１０４と耐熱性の接着剤によって接合されている。一方、小さい方の開口端部には、口金部１４が一体的に連設されている。
【００５２】
回路収納部１０６内には、点灯回路ユニット１８が収納されている。
（回路収納部材料）
メタルハライドランプ１００では、回路収納部１０６を、外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成し、回路収納部１０６にヒートシンクの機能をもたせることとした。
【００５３】
また、点灯回路２４を構成する電子部品２２の内、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からの熱を積極的に放散させるべく、図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６の内壁に接触状態で設け、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させた。
【００５４】
本願の発明者らは、回路収納部１０６を種々の材料で形成し、定格電力で点灯中のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を測定する試験をした。なお、測定温度は、点灯開始から３［ｈ］時点での温度である。なお、本試験において外管保持部１０４には、ＰＰＳを用いた。
【００５５】
回路収納部に用いた材料とその熱伝達率［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］、並びに、上記測定温度［℃］および判定結果（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の全ての表面温度が８５［℃］以下か（○）、一つでも８５［℃］を超えるか（×））を、図７（ａ）に示す。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、いずれの材料を用いた場合も測定温度は８５［℃］以下になった。さらに言うと、回路収納部１０６を外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成することにより、さらにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の表面温度を下げることができた。
【００５７】
定格ランプ電力が３０［Ｗ］のものと１００［Ｗ］のものについてした上記と同様の試験の結果について、図７（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。
なお、上記の例では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６の内壁に接触状態で設け、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させた。しかし、これに限らず、例えば、熱伝導性ペーストを介して、トランジスタＱ１〜Ｑ６を回路収納部１０６に熱的に結合させても構わない。なお、ここで、好適に使用できる熱伝導性ペーストとしては、放熱用シリコン，ペースト状熱伝導ゲル，熱伝導性グリースなど、熱伝導性ペーストとして入手可能はものが挙げられる。
【００５８】
以上説明したように実施の形態２に係るメタルハライドランプ１００は、外管１６を支持する支持するケース部分（外管保持部１０４）を、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成することにより、点灯回路ユニット１８が収納されているケース部分（回路収納部１０６）への外管１６からの熱の伝導を可能な限り抑制している。さらに、回路収納部１０６を外管保持部１０４よりも熱伝導性の良い材料で形成することにより、回路を構成する電子部品の過熱を防止している。
【００５９】
なお、上記実施の形態１，２に係るメタルハライドランプの定格ランプ電力は、２００［Ｗ］であったが、これに限らず、例えば、１００［Ｗ］、４０［Ｗ］でも構わない。特に、本メタルハライドランプは、３０［Ｗ］以上の高Ｗ（ワット）タイプに有用である。
【００６０】
また、実施の形態に係る回路内蔵型ランプは、銅鉄式のような安定器を含む照明器具にも適用することができる。
このように回路内蔵型ランプの取替え対象となる既存の水銀灯用照明器具が安定器を含んでいる場合、実施の形態に係るメタルハライドランプにおいて内蔵している点灯回路を保護するという観点からは、点灯回路の入力部にパルス保護回路を付設することが好ましい。なぜならば、例えば、点灯中のランプが立ち消えるなどして回路への入力電流が急激に遮断された場合には、インダクタンス成分を含む安定器から高電圧のパルスが発生することがあり、このパルス電圧により回路素子が破損するおそれがあるが、上記のようにパルス保護回路を付設すると、パルス電圧による回路素子の破損を抑えることができるためである。また、ランプが立消えたりなどした場合であっても、回路への入力電流が急激に遮断されることなく、緩やかに減少させるための保護回路を設けることによって、安定器からのパルス電圧を低下させることもできる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、回路の入力部にＡＣフィルタおよび／またはアクティブフィルタ回路を付設させてもよい。一般的に、水銀灯用に使用される安定器はインダクタであるため、本実施の形態に係るメタルハライドランプの点灯回路への入力電流が高調波成分を多く含む場合、本来の入力電流波形を歪ませることがある。その点、これらの回路を付設することにより、回路への入力電流の高調波成分を低減することが出来るため、安定器によって電流波形を歪ませられることなく、ランプ（発光管）に対して適正な電流を安定して供給することができるので、ちらつきなどの問題が回避できる。
【００６２】
ところで、本実施の形態に係るメタルハライドランプの取替え対象となる既存の水銀灯用照明器具は、既に数十年という長期にわたって使用されている場合が多く、コイル劣化などが懸念される。
【００６３】
その点、本実施の形態に係るメタルハライドランプはセラミック発光管を使用しているため、水銀灯の２倍程度の効率を得ることが出来る。そのため、既存の水銀灯に対して同等の光束（光量）を得るのであれば、およそ半分の電力/電流にすることが出来る。このため、既存の安定器が長期間にわたって使用されていても、本実施の形態のメタルハライドランプに交換した後は、安定器の電流負荷を低減することができるため、コイル劣化を抑制させる効果や発煙などの不具合を抑制することが出来る。さらに、水銀灯を使用している際、コイル劣化により安定器が短絡状態になった場合は水銀灯の発光管が爆発することがあるが、本実施の形態に係るメタルハライドランプであれば内蔵された回路により電流が制限されているため、発光管が爆発するなどの危険性もない。そのため、本実施の形態の回路内蔵型ランプを既存の水銀灯用照明器具に適用する場合には、回路内蔵型ランプとして既存の水銀灯よりも低電力タイプのものを選択することが好ましい。このように低電力タイプを選択すると、取替え対象となる水銀灯よりも回路内蔵型ランプが低電流であるため、既存の安定器が長期間にわたって使用されていても、回路に対する電流負荷が低いので、コイル劣化等が生じている場合でも発煙などの不具合を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るメタルハライドランプは、点灯回路を内蔵しているにも関わらず、高Ｗタイプであっても寿命信頼性を確保することができるので、例えば、水銀灯代替光源として、既存の水銀灯用の照明器具にそのまま装着して用いる光源として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１００ メタルハライドランプ
１２，１０２ ケース部
１６ 外管
１８ 点灯回路ユニット
４２ 二重管構造体
４４ 発光管
４６ 内管
１０４ 外管保持部
１０６ 回路収納部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、
当該二重管構造体を収納する外管と、
前記外管の開口端部と接合され、当該外管を支持するケースと、
当該ケースに収納された、前記発光管を点灯するための複数の素子を含む点灯回路と、
を有し、
前記ケースは、
少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されており、
当該ケース部分以外の残余の部分が、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以上の材料で形成されていることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記点灯回路を構成する複数の素子の内、スイッチング素子が前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記残余の部分の内壁面に接触状態で設けられることにより、当該残余の部分と熱的に結合していることを特徴とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、熱伝導性ペーストを介して前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記ケースの、外管とは反対側端部に連設された口金部を有し、当該口金部が、照明器具に設けられたソケットに装着されて用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のメタルハライドランプ。
【請求項１】
発光物質としてハロゲン化金属が封入されてなる発光管および当該発光管を気密封止する内管からなる二重管構造体と、
当該二重管構造体を収納する外管と、
前記外管の開口端部と接合され、当該外管を支持するケースと、
当該ケースに収納された、前記発光管を点灯するための複数の素子を含む点灯回路と、
を有し、
前記ケースは、
少なくとも前記外管を支持するケース部分が、その周方向全周に渡って、熱伝導率が１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以下の材料で形成されており、
当該ケース部分以外の残余の部分が、熱伝導率１.０［Ｗ/(ｍ・Ｋ)］以上の材料で形成されていることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記点灯回路を構成する複数の素子の内、スイッチング素子が前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記残余の部分の内壁面に接触状態で設けられることにより、当該残余の部分と熱的に結合していることを特徴とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、熱伝導性ペーストを介して前記残余の部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記ケースの、外管とは反対側端部に連設された口金部を有し、当該口金部が、照明器具に設けられたソケットに装着されて用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８２９５３（Ｐ２０１０−２８２９５３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６２５８（Ｐ２０１０−９６２５８）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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