メタルハライドランプ
【課題】内管のピンチシール部に割れが生じないメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】メタルハライドランプは、一端がピンチシールされた内管内に発光管を格納する二重管構造体４２が外管とケースとからなる外囲器内でホルダ１０２により保持されている。発光管は内部に一対の電極を有し、二重管構造体４２のピンチシール部７８がホルダ１０２の保持孔で保持されている。ホルダ１０２の外周面が外管内周面に当接し、ホルダ１０２の外管内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸Ｙから最も近い位置をＡ点とし、Ａ点を通り且つ管軸Ｙと直交する管軸上の点を中心するＡ点を通る円の直径をＤとしたときに、電極間の中心Ｏを通り且つ管軸Ｙと直交する基準面Ｘに対してＡ点の距離Ｌ（ホルダ１０２から離れる方向を正とする）は、Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１（Ｗｌａ：ランプ電力）を満たす。
【解決手段】メタルハライドランプは、一端がピンチシールされた内管内に発光管を格納する二重管構造体４２が外管とケースとからなる外囲器内でホルダ１０２により保持されている。発光管は内部に一対の電極を有し、二重管構造体４２のピンチシール部７８がホルダ１０２の保持孔で保持されている。ホルダ１０２の外周面が外管内周面に当接し、ホルダ１０２の外管内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸Ｙから最も近い位置をＡ点とし、Ａ点を通り且つ管軸Ｙと直交する管軸上の点を中心するＡ点を通る円の直径をＤとしたときに、電極間の中心Ｏを通り且つ管軸Ｙと直交する基準面Ｘに対してＡ点の距離Ｌ（ホルダ１０２から離れる方向を正とする）は、Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１（Ｗｌａ：ランプ電力）を満たす。
【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。この水銀灯はランプ効率が比較的低いため、近年の省エネルギーの要請を背景として、当該水銀灯をランプ効率の高いメタルハライドランプへ置き換えることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、水銀灯が装着されていた既存の照明施設には水銀灯用の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、水銀灯用の安定器をそのまま残存させた状態で、ランプだけを交換できるようにしたものとして、安定器を含む点灯回路を内蔵したメタルハライドランプの要望が高まっている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
回路内蔵型ランプは、従来から電球形蛍光灯や水槽用ランプ等では検討されていたが、水銀灯置き換えランプのような高Ｗタイプのメタルハライドランプは、耐熱性などの観点から課題が多く、あまり検討されていなかったが、上記要望に応えるべく発明者らにより検討されている。
【０００６】
検討しているメタルハライドランプは、例えば、発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされてなる二重管構造体が、ホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納され、二重管構造体は、内管のピンチシール部がホルダの保持孔に挿入された状態でセメントによりホルダに接合され、ホルダの外周面が外囲器の内周面に当接する構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２９２７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８３６１号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
発明者らの検討により以下の課題が発生することが分かった。
一般的にメタルハライドランプの定常点灯中、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。
【０００９】
上記構成のメタルハライドランプでは、発光管の熱が内管を経由してホルダへと伝わり、さらに、発光管からの熱の一部がホルダに輻射される。そして、ホルダはこれらの熱により膨張しようとする。しかしながら、ホルダの外周面は外囲器と当接しているため、外周への膨張が規制され、ホルダ内に発生する力が二重管構造体側に、つまり、ホルダと接合されている二重構造体のピンチシール部側に集中して作用することとなる。
【００１０】
このよう場合、ホルダの形状や発光管に対するホルダ位置によって、発光管からの輻射熱をホルダの主面でより多く受け、酷い場合にはピンチシール部に割れや破損が生じてしまうのである。
【００１１】
本発明は、上記した課題に鑑み、内管のピンチシール部に割れが生じない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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係るメタルハライドランプは、発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされている二重管構造体がホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納されてなるメタルハライドランプであって、前記発光管は発光物質としてのハロゲン化金属と一対の電極とを放電空間内に有し、前記二重管構造体は、前記内管のピンチシール部が前記ホルダの保持孔に挿入されて、当該挿入部分と前記保持孔を形成する周面とが接合されることで前記ホルダにより保持され、前記ホルダは、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料から構成され、その外周面が前記外囲器の内周面に当接し、前記ホルダにおける前記外囲器の内周面に当接する位置のうち、前記一対の電極の先端同士を結ぶ仮想直線から最も近い位置をＡ点とし、当該Ａ点を通り且つ前記仮想直線と直交する点を中心とし且つ前記Ａ点を通る円の直径をＤ［ｍｍ］としたときに、前記一対の電極間の中心を通り且つ前記仮想直線と直交する面を基準とし、当該面に対してホルダから離れる方向を正としたときのＡ点までの距離Ｌ［ｍｍ］は、 Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１ （Ｗｌａ：ランプ電力［Ｗ］） の関係を満たすことを特徴としている。
【００１３】
ここでいう「接合」とは、挿入部分と保持孔を形成する周面とを、例えば、機械的に嵌合させて嵌着した場合、接着剤を用いた場合、両者にねじ加工を施し螺着した場合等を含む概念である。
【００１４】
ここでいう「当接」とは、外管とホルダとが直接密接する状態や、ホルダが外管を直接押圧する状態で接触する場合、外管とホルダとが無機接着剤を介して接合されている場合、外管とホルダとが他部材を介して接触する場合を含む概念である。なお、他部材を介して接触する場合とは、ホルダの熱が他部材を介して殆ど外管に伝わるような場合をいい、具体的には、ホルダにおける他部材との接触部と外管における他部材との接触部との温度差が約５℃以下のような場合をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るメタルハライドランプは、ホルダが、発光管から輻射される熱の影響が小さくなり、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減されたため、内管のピンチシール部に割れが発生するのを抑制・防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係るメタルハライドランプは、前記ホルダの前記発光管側の主面は、当該主面と前記仮想直線との交点をＢ点としたときに、前記Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面よりも前記発光管から離れた側にあることを特徴とし、さらには、前記発光管の入力電力が３０［Ｗ］以上であることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るメタルハライドランプの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】点灯回路ユニットにおける点灯回路の回路図である。
【図３】発光管の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】ホルダの形状の違いによるピンチシール部の割れ発生を説明するための図である。
【図５】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験に供したメタルハライドランプの概要を説明する図である。
【図６】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験に供した各タイプにおけるホルダの外周径Ｄと、基準面との距離Ｌを示す図である。
【図７】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験結果を示す図である。
【図８】切片とランプ電力との関係を示す図である。
【図９】ホルダ形状が異なるメタルハライドランプの変形例を示す図である。
【図１０】ホルダの変形例を示す概略図である。
【図１１】外囲器についての変形例を示す図である。
【図１２】縦軸（Ｙ）を熱膨張係数［／℃］×１０７とし、横軸（Ｘ）を熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とし、横軸を対数で表し、ホルダの種々の材料について、外管の当接部分の割れの評価をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる形態は、本発明の構成及び作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は以下に説明する形態に限定されるものではない。
＜実施の形態＞
本実施の形態に係るメタルハライドランプについて、図を用いて以下説明する。
１．ランプの構成
図１は、実施の形態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。
【００１９】
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（このタイプのランプを、「２００Ｗタイプ」ともいう）。本発明において、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も装着して用いられる。
【００２０】
メタルハライドランプは、水銀灯と比較してランプ効率［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、当該水銀灯と略同等の明るさが得られる。なお、実施の形態に係るメタルハライドランプの定格ランプ電力は、２００［Ｗ］に限らず、例えば、２００［Ｗ］より大きくても良いし、２００［Ｗ］より小さい１００［Ｗ］、４０［Ｗ］等でも構わない。発光管の温度、メタルハライドランプの大きさ等を考慮すると、特に、３０［Ｗ］以上の高Ｗ（ワット）タイプに有用である。
【００２１】
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。なお、ケース部１２と口金部１４とでケースとしても良く、このケースと外管１６とで外囲器が構成される。
【００２２】
ケース部１２は、筒状をし、その軸心を一端から他端に移るに従って、直径が小さくなるコーン状（或いは、中空の円錐台形状）をしている。ケース部１２を構成する材料として、例えば、アルミニウム、鉄などの金属、または、それ含む合金、アルミナなどのセラミック、及びＰＰＳ、ＰＢＴのような樹脂材料、硬質ガラスや軟質ガラスを使用することができる。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。
【００２３】
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（例えば、図１において符号「２２」で示す。）等からなる。
【００２４】
図２は、点灯回路ユニット１８における点灯回路の回路図である。
点灯回路ユニット１８における点灯回路２４について、図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、点灯回路２４は、ＡＣ／ＤＣ変換部２４Ａ、ＤＣ調整部２４Ｂ、及びＤＣ／ＡＣ変換部２４Ｃを有する。
【００２５】
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、例えば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Ｑ１、ダイオードＤ１及びコンデンサ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を、スイッチング素子Ｑ１にはトランジスタを、コンデンサＣ１には電解コンデンサをそれぞれ使用することができる。
【００２６】
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、例えばチョッパー方式の降圧回路であり、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタンスＬ２及びコンデンサ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を、スイッチング素子Ｑ２にはトランジスタを、コンデンサＣ２には電解コンデンサをそれぞれ使用することができる。
【００２７】
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、例えばフルブリッジインバータ回路であり、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を使用することができる。
【００２８】
なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、図外の制御部（例えばＩＣである）によりスイッチング動作が制御されている。
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及び第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。
【００２９】
口金部１４は、例えば略円筒状をし、例えば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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（上面）に半田付けにより接合されている。
【００３３】
ケース部１２の他方（大径側の）の開口側の端部には、後述する二重管構造体４２を支持するホルダ３９が、例えば耐熱性の無機接着剤により接合されている。ホルダ３９は、例えばアルミナ材料からなる、例えば、底部４０と周部４１とを有する有底筒状をしており、その底部４０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（本発明の「保持孔」に相当する）が開設されている。
【００３４】
ホルダ３９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。
図３は、発光管４４の概略構成を示す縦断面図である。なお、本図の縮尺は統一していない。
【００３５】
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５０ａ，５０ｂとからなる放電容器５２を有している。放電容器５２は、例えば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。
【００３６】
本管部４８は、気密封止された放電空間５２ａを有し、当該放電空間５２ａには、一対の電極５４ａ，５４ｂ（正確には電極棒６０ａ，６０ｂの軸心である）が略一直線上で対向して配置されている。
【００３７】
ここでの「略一直線上」とは、電極の配置が設計において一直線上にあることをいい、発光管の製造時に電極の位置のズレを許容する意味で「略」とし、上記の一直線を発光管の管軸と一致する。
【００３８】
放電空間５２ａには、ハロゲン化金属、希ガス、及び水銀がそれぞれ所定量封入されている。ハロゲン化金属は発光物質として封入されており、このハロゲン化金属としては、例えば、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。
【００３９】
細管部５０ａ，５０ｂの各々には、先端部に前記各電極５４ａ，５４ｂが接合された給電体５６ａ，５６ｂが挿入されている。給電体５６ａ，５６ｂは、それぞれの細管部５０ａ，５０ｂ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５８ａ，５８ｂ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５８ａ，５８ｂの部分は、細管部５０ａ，５０ｂの端部からはみ出た部分である。
【００４０】
電極５４ａ，５４ｂは、電極棒６０ａ，６０ｂと、電極棒６０ａ，６０ｂの先端（放電空間５２ａ内に位置する端）に巻回されたコイル６２ａ，６２ｂとを有し、電極棒６０ａ，６０ｂの他端（前記先端と反対側の端）が給電体５６ａ，５６ｂに接続されている。
【００４１】
なお、電極棒６０ａ，６０ｂと細管部５０ａ，５０ｂの内周面との隙間に発光物質が侵入するのを防ぐために、例えばモリブデンコイル６４ａ，６４ｂが電極棒６０ａ，６０ｂに巻装されている。
【００４２】
図１に戻って、給電体５６ａにおける電極５４ａとは反対側の端部は電力供給線６６ａに電気的に接続されており、同じく、給電体５６ｂにおける電極５４ｂとは反対側の端部が電力供給線６６ｂに電気的に接続されている。
【００４３】
電力供給線６６ａ，６６ｂ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、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。なお、一方の電力供給線６６ａにおいて、少なくとも他方の電力供給線６６ｂやこれに接続された給電体５６ｂ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。
【００４４】
上記した発光管４４等は、筒状、例えば円筒状をした内管４６内に気密状に収納されている。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て、金属箔６８，７０の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。
【００４５】
内管４６の他端部部分の凸部８０は、内管４６の内部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５６ａ，５６ｂ、電力供給線６６ａ，６６ｂ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。
【００４６】
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３９の底部４０の長孔４０Ａに挿入され、ピンチシール部７８と長孔４０Ａの間隙に充填された例えば無機接着剤８２によってホルダ３９に接合されている。無機接着剤８２は、シリカ及びアルミナを主成分とする、いわゆるセメントであり、１０００［℃］の耐熱温度を有する。
【００４７】
ケース部１２に固着されているホルダ３９の周部４１は、その開口端部がケース部１２から張り出しており、この張り出し部分４１ａに外管１６の開口端部１６ａが外嵌し、外管１６の開口端面がケース部１２の開口端面と当接する状態で、例えば無機接着剤（図示省略）により接合されている。なお、外管１６には、耐熱性や加工性を考慮して硬質ガラスが用いられるが、軟質ガラスを用いてもよい。
【００４８】
ホルダ３９は、上述したように、有底筒状であって、底部４０から離れるに従って拡径するコーン状をし、また、底部４０から離れるに従って厚みが薄くなっている。
２．ホルダについて
（１）材料
発明者らは、種々検討した結果、定常点灯時に、発光管からの輻射熱をホルダの主面で多く受けて、ピンチシール部に割れや破損が生じるのは、熱膨張係数が、１５０×１０−７［／℃］以上の材料をホルダに用いた場合であることを見出した。
【００４９】
従って、熱膨張係数が、１５０×１０−７［／℃］以上の材料をホルダに用いた場合について説明する。
（２）発光中心に対するホルダ位置
発明者らは、ホルダの外周面と外管との接合位置が同じであっても、ホルダの形状によって二重管構造体のピンチシール部に割れが発生するのを観察した。
【００５０】
図４は、ホルダの形状の違いによるピンチシール部の割れ発生を説明するための図である。
同図の（ａ）に示すように、ホルダ１０１が平坦な板状で、その外周面が図外の外管等により保持されているメタルハライドランプと、同図の（ｂ）に示すように、ホルダ１０２がコーン状をする板状で、その外周面が図外の外管等により保持されているメタルハライドランプとでは、ホルダ１０１，１０２の外周面と外管等とが接合する位置が同じ（図４の「Ｄ」であり、ホルダの外周径という）である。
【００５１】
しかしながら、このようにホルダ１０１，１０２の外周径Ｄと厚みｔが同じであっても、（ａ）のホルダ１０１の場合はピンチシール部に割れが発生せず、（ｂ）のホルダ１０２の場合はピンチシール部に割れが発生する。
【００５２】
これは、ホルダ１０２がコーン状をすることで、発光管からの輻射熱を多く受けることとなり、ホルダ１０２自身の温度が上昇したためと考えられる。
そこで、発明者らは、ホルダの外周径Ｄと、発光中心からのホルダの発光管側の主面までの距離との関係が、ピンチシール部の割れに及ぼす影響を試験した。なお、上記主面は、例えば、図４の（ａ）及び（ｂ）における「１０１ａ」及び「１０２ａ」である。
【００５３】
なお、発光中心とは、図３に示すように、電極５４ａ，５４ｂの先端間の中心Ｏであり、この中心Ｏは、換言すると、電極５４ａ，５４ｂの先端同士を結ぶ仮想直線上であって電極５４ａ，５４ｂ間の中心位置である。
また、発光管４４の管軸とは、電極５４ａ，５４ｂの先端同士を結ぶ仮想直線と一致し、又は、一対の電極棒６０ａ，６０ｂの軸心と設計上は一致し、図３の「Ｙ」に相当し、この「Ｙ」を仮想直線、発光管の管軸とする。
【００５４】
試験に用いたメタルハライドランプは、ランプ電力が４０［Ｗ］の４０Ｗタイプ、ランプ電力が１００［Ｗ］の１００Ｗタイプ、ランプ電力が２００［Ｗ］の２００Ｗタイプの３種類である。
【００５５】
図５は、試験に供したメタルハライドランプの概要を説明する図である。
発明者らは、図５に示すような形状であって、外周径Ｄと高さＨの異なるホルダ１０２を複数種類準備し、当該ホルダ１０２に二重管構造体４２を実際に接合して点灯させ、二重管構造体４２のピンチシール部に割れが発生するか否かを試験した。
【００５６】
ここで、ホルダ１０２の外周径Ｄは、図５に示すように、Ａ点と仮想直線（発光管の管軸）Ｙとの距離を半径とした円の直径であり、このＡ点は、ホルダ１０２における外管（外囲器）の内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸を延長する仮想直線Ｙから最も近い位置である。なお、上記外周径Ｄは、本発明の「円に直径をＤとした」の「直径」であり、Ａ点と仮想直線（発光管の管軸）Ｙとの距離は、Ａ点を通り仮想直線Ｙと直交する仮想直線上における仮想直線ＹとＡ点との距離である。
【００５７】
したがって、ホルダ１０２の外周径Ｄを換言すると、前記Ａ点を通り且つ仮想直線Ｙと直交する直線と、仮想直線Ｙとの交点を中心とし且つＡ点を通る円の直径である。
また、発光中心Ｏからのホルダ１０２の発光管側の主面との距離は、図５に示す基準面ＸからＡ点までの距離で規定している。
【００５８】
ここで、基準面Ｘは、図３に示す、発光管４４の管軸Ｙと直交する面（仮想直線）Ｘであり、図５に戻って、当該基準面Ｘに対してホルダ１０２から離れる方向（図５における上方向である。）を正とし、基準面ＸとＡ点との距離Ｌである。つまり、この距離Ｌは、Ａ点を通り基準面Ｘと直交する直線上であって基準面ＸとＡ点との距離である。
【００５９】
図６は、試験に供した各タイプにおけるホルダの外周径Ｄと、基準面Ｘとの距離Ｌを示す図である。
４０Ｗタイプでは、同図の（ａ）に示すように、外周怪Ｄが、３０、４０、５０、７０［ｍｍ］の４つで、距離Ｌを、−２０［ｍｍ］から０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６０】
１００Ｗタイプでは、同図の（ｂ）に示すように、外周怪Ｄが、３０、４０、４５、６０、８０、９０［ｍｍ］の６つで、距離Ｌを、−３０［ｍｍ］から０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６１】
２００Ｗタイプでは、同図の（ｃ）に示すように、外周怪Ｄが、４５、６０、９０、１００、１２０［ｍｍ］の５つで、距離Ｌを、−４０［ｍｍ］から−１０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６２】
ホルダの厚みｔは、２．０［ｍｍ］であり、二重管構造体のピンチシール部とホルダとの接合部分の中心と、発光中心との距離は、４０Ｗタイプでは４０［ｍｍ］、１００Ｗタイプでは４５［ｍｍ］、２００Ｗタイプでは５５［ｍｍ］である。
【００６３】
上記の図６の各表に示す各メタルハライドランプを点灯させて、二重管構造体のピンチシール部に割れが発生するか否かを試験した。
なお、点灯条件は、例えば、５．５時間点灯、０．５時間消灯を１サイクルとして３０００サイクルを繰り返した。
【００６４】
図７は、試験結果を示す図である。
図７の各図において、点灯後の検査で割れが発生していた場合が「×」であり、割れが発生していない場合が「○」である。
【００６５】
各図において、ホルダの外周径Ｄが同じでも、Ｌが小さくなる（０［ｍｍ］に近づく）と、ピンチシール部に割れが発生しているのが観察できる。これは、ホルダが、発光管から輻射される熱の影響が小さくなり、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減されたためだと考えられる。
【００６６】
そして、各外周径Ｄにおけるピンチシール部に割れが発生していないＬを結ぶと、ホルダの外周径Ｄと距離Ｌとにより、ピンチシール部が割れる範囲と割れない範囲との境界を直線で近似できることが分かる。
【００６７】
この直線の近似式は、４０ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−２７であり、１００ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−４０であり、２００ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−５０である。
【００６８】
つまり、ピンチシール部に割れが発生しない領域は、４０ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−２７、１００ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−４０、２００ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−５０となる。なお、以下の説明では上記各式を関係式（１）とする。
【００６９】
ここで、各タイプの切片（４０Ｗタイプでは「２７」であり、１００Ｗタイプでは「４０」であり、２００Ｗタイプでは「５０」である）とランプ電力との関係を示すと、図８となる。
【００７０】
図８に示すように、ランプ電力と切片との関係は、略直線で近似できる。切片をｙ、ランプ電力をｘとした場合に、切片ｙは、
ｙ＝−０．１４×ｘ−２１
となる。なお、以下の説明では、この式を関係式（２）とする。
【００７１】
以上のことから、ピンチシール部に割れが生じていない領域は、ホルダの外周径Ｄと距離Ｌとランプ電力Ｗｌａとにより、
Ｌ ≦ ０．２５×Ｄ−０．１４×Ｗｌａ−２１
と表すことができる。
【００７２】
上記の関係式（１）から、ホルダの外周径Ｄが大きくなる程、距離Ｌをとりうる範囲が大きくなる、すなわち、設計自由度が増し、ホルダの外周径Ｄによっては、距離Ｌを０［ｍｍ］以上、すなわち、基準面Ｘよりも上側にすることもできる。これは、ホルダの外周径Ｄが大きいため、発光管から輻射される熱の影響が小さくなることを示す。なお、ここで、基準面Ｘよりも上側とは、二重管構造体のピンチシール部と反対側の先端側を意味する。
【００７３】
逆に、ホルダの外周径を小さくするためには、距離Ｌを極端に小さくする必要があり、輻射の影響を受けない程に距離Ｌを負側に反らせる必要がある。
また、関係式（２）からランプ電力が大きいメタルハライドランプほど、関係式（１）の切片が小さくなる。これは、距離Ｌが小さくなることを意味する。つまり、輻射によるホルダの加熱が大きくなるため、距離Ｌが小さく、そして負側に反らせる必要がある。
（３）形状
上記試験により、二重管構造体のピンチシール部に割れが発生しない、ホルダの外周径Ｄと基準面からの距離Ｌと関係を見出した。
【００７４】
したがって、ホルダにおける発光管に対向する主面は、ホルダの外周径Ｄと基準面Ｘからの距離Ｌとで規定される上記領域内に存在するＡ点と、当該ホルダに主面を構成している仮想主面と発光管の管軸の延長直線との交点であるＢ点とを直線で結んだ仮想線分よりも外側（発光管から遠い側である）に位置すれば良い。ここで、主面とは、ホルダが有する表裏２つの面のうち、より発光管側を向いている面であり、発光管からの輻射される熱の影響を受けやすい方の面をいう。また、ここでの「仮想主面」とは、ホルダの中央部には長孔が設けられているためホルダの主面の中心部分が存在しておらず、長孔がなく主面の中心部分が存在する仮想の状態の主面をいう。
【００７５】
つまり、ホルダにおける外管の内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸を延長した直線から最も近い位置をＡ点とし、ホルダの当該主面と管軸を延長した仮想直線との交点をＢ点としたときに、Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面に対して発光管から離れた側にあれば良い。
【００７６】
図９は、ホルダ形状が異なるメタルハライドランプの変形例を示す図である。
変形例に係るメタルハライドランプ２０２は、同図の（ａ）に示すように、コーン状のホルダ２０４を有している。このホルダ２０４は、縦断面形状が楕円状をし、その底部に二重管構造体４２を保持するための長孔２０４Ａが形成されている。
【００７７】
この場合も、ホルダ２０４の発光管４４側の主面２０４ａは、発光管４４の管軸を延長させた直線とホルダ２０４の主面２０４ａの仮想主面との交点Ｂ１と、上記関係式を満たす点Ａ１とを結ぶ仮想線分Ｚ１よりも発光管４４から遠い外側に存在している（存在する形状をしている）。
【００７８】
変形例に係るメタルハライドランプ２１２は、同図の（ｂ）に示すように、平板状のホルダ２１４を有している。このホルダ２１４は、縦断面形状が矩形状をし、その中央部に二重管構造体４２を保持するための長孔２１４Ａが形成されている。
【００７９】
この場合も、ホルダ２０４の発光管４４側の主面２０４ａは、上記関係式を満たす基準面から距離Ｌよりも基準面から離れている。
また、上記実施の形態に係るホルダ３９や変形例に係るホルダ２０４，２１４は、板部材をそのまま利用したり、湾曲加工したりして構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８０】
図１０は、ホルダの変形例を示す概略図である。
ホルダを板部材により構成する場合、以下のようなホルダを用いることができる。また、ここでは、平板状のホルダであるが、上述したようなコーン状のホルダについても本変形例を適用できるのはいうまでもない。なお、本発明においてコーン状とは、縦断面形状において内面が直線状及び楕円状をした形状を含む。
【００８１】
同図の（ａ）に示すホルダ２５２は、円板状をし、その周方向に所定間隔をおいて複数の貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄを有する。なお、ここでは貫通孔は４個であるが、当然１個でも良い。さらに、複数の貫通孔は、同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８２】
また、同図の（ｂ）に示すホルダ２５４は、上記の貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄに代わって、凹部２５４ａを有している。この凹部２５４ａは上記貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄと同様に、ホルダ２５４の周方向に所定間隔をおいて複数あっても良いし、１個であっても良い。当然、複数形成する場合、各凹部は同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８３】
また、同図の（ｃ）に示すホルダ２５６は、上記の凹部２５４ａに代わって、膨出部２５６ａを有している。この膨出部２５６ａは上記凹部２５４ａと同様に、ホルダ２５６の周方向に所定間隔をおいて複数あっても良いし、１個であっても良い。当然、複数形成する場合、各膨出部は、同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８４】
また、同図の（ｄ）及び（ｅ）に示すホルダ２５８，２６０は、段差部２５８ａ，２６０ａを有している。段差部は、ホルダ２５８の中央部から周縁に向かう際に中央部を基準にして下がる段差であっても良いし、逆にホルダ２６０の中央部から周縁に向かう際に中央部を基準にして上がる段差であっても良い。当然、これらの段差部２５８ａ，２６０ａの両方が組み合わされて形成されても良い。また、段差部の数や形成位置も、上述した貫通孔、凹部、膨出部等と同様に形成しても良い。
【００８５】
さらに、同図の（ｆ）に示すホルダ２６２は、凹凸部２６２ａを有している。凹凸部２６２ａは、円弧状（曲線状）をしているが、直線状（例えば三角波状或いは鋸波状である）であっても良い。凹凸部の数や形成位置も、上述した貫通孔、凹部、膨出部等と同様に形成しても良い。
【００８６】
なお、図１０で説明した変形例では、ランプ点灯時のホルダ膨張時のピンチシール部への熱応力は緩和される方向である。
（４）厚み
実施の形態では、ホルダの厚みは２．０［ｍｍ］であり、本発明ではこの厚みに限定するものではないが、０．５［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］の範囲内が好ましい。
【００８７】
材料の厚みを上記範囲としている理由は、０．５［ｍｍ］よりも小さい厚みでは二重管構造体を保持するための強度が不足し、逆に５．０［ｍｍ］より大きい厚みではホルダ本体の形状加工及び、ホルダに形成する長孔、貫通孔、凹部などの形状加工が困難になるからである。
＜変形例＞
上記実施の形態や変形例では、ホルダの外周面と外管の開口端部部分の内周面とが、ホルダの外周面の全周に亘って無機接着剤で接合されていたが、本発明はこれに限定するものではない。
１．外囲器について
図１１は、外囲器についての変形例を示す図である。
【００８８】
メタルハライドランプ３０２は、同図の（ａ）に示すように、ホルダ３０４の外周面がケース部３０６の内周面に当接（接合の有無に関係なく）し、外管３０８がケース部３０６の端面３０６ａに形成された挿入溝３０６Ａに挿入されて、無機接着剤により接合されているような構成であっても良い。
【００８９】
また、メタルハライドランプ３１２は、同図の（ｂ）に示すように、ホルダ３１４の外周面がケース部３１６と外管３１８との内周面に当接（接合の有無に関係なく）し、外管３１８の端面とケース部３１６の端面とが突き合わす状態で両者が無機接着剤により接合するような構成であっても良い。
【００９０】
また、ホルダの外周面の一部が外管の内周面に接合されておらず、ホルダの外周面の前記一部を除く残部が外管の内周面に接合する状態であっても良い。
２．ホルダについて
実施の形態におけるホルダは、アルミナ材料により構成されていたが、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料であれば、他の材料を利用することもできる。他の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４のようなステンレス鋼、ＰＰＳ、ＰＢＩ、ＰＢＴ等の樹脂、アルミニウム、アルミＤＣ、亜鉛等がある。これらの材料は、加工性、耐熱性、及び部材としたときの軽量化という点を考慮しながら、適宜選択すれば良い。
【００９１】
また、外管に硬質ガラスや軟質ガラスを用い、ホルダの外周面が外管の内周面に当接するような構造を有する場合、点灯時の熱により、外管におけるホルダとの当接部分に割れが発生することがある。
【００９２】
図１２は、縦軸（Ｙ）を熱膨張係数［／℃］×１０７とし、横軸（Ｘ）を熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とし、横軸を対数で表し、ホルダの種々の材料について、外管の当接部分の割れの評価をプロットした図である。
【００９３】
ここで、割れの評価は、各メタルハライドランプのタイプを示すランプ電力で定格点灯させた場合と、各メタルハライドランプのタイプを示すランプ電力に対して１０［％］の過負荷で点灯させた場合との２種類で行った。なお、前者の条件下での試験を、「定常負荷試験」といい、後者の条件下での試験を、「過負荷試験」という。
【００９４】
外管割れの評価は、各試験後の外管における割れの発生具合を目視により確認し、その割れの発生状況に応じて三段階で評価した。すなわち、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった場合、過負荷試験で外管に割れが発生したが、定常負荷試験では割れが発生しなかった場合、定常負荷試験で外管に割れが発生した場合である。
【００９５】
図１２を用いて外管の割れ発生を説明すると、定常負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、図中の破線以下であり、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、図中の実線以下である。
【００９６】
つまり、定常負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、材料の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］をＸ軸と、熱膨張係数［／℃］×１０７をＹ軸とそれぞれし、材料の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］をｘと、熱膨張係数［／℃］をｙとそれぞれした場合に、
ｙ×１０７ ≦ ２５０×ｅ−０．００７ｘ
の関係を満たす領域であり、この領域内の材料であればホルダに使用しても、外管におけるホルダとの当接部分で割れをなくすることができる。
【００９７】
なお、上記関係を換言して表すと、
ｙ×１０７ ＝ ２５０×ｅ−０．００７ｘ で表された曲線と、ｘ＝０で表された直線と、ｙ＝０で表された直線とで囲まれた領域内に存在する、熱伝導率と熱膨張係数との値を有する材料であれば良い。
【００９８】
また、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった好ましい領域は、
ｙ×１０７ ≦ ２５０×ｅ−０．０４ｘ
の関係を満たす領域であり、この領域内の材料であればホルダに使用しても、１０［％］の過負荷の電力が供給された場合でも外管に割れが生じる可能性を低くすることができる。
【００９９】
なお、上記関係を換言して表すと、
ｙ×１０７ ＝ ２５０×ｅ−０．０４ｘ で表された曲線と、ｘ＝０で表された直線と、ｙ＝０で表された直線とで囲まれた領域内に存在する、熱伝導率と熱膨張係数との値を有する材料であれば良い。
３．その他
また、本発明のメタルハライドランプは、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。
【０１００】
このように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、本発明のメタルハライドランプに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。
【０１０１】
なぜならば、例えば、点灯中のメタルハライドランプが立ち消えるなどして内蔵している点灯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（電子部品）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、メタルハライドランプが立消えたりなどした場合であっても、点灯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、照明器具側の安定器からのパルス電圧を低下させることもできるからである。
【０１０２】
また、本発明においては、点灯回路の入力部にＡＣフィルタ及び／またはアクティブフィルタ回路（以下、「フィルタ回路」という。）を付設させてもよい。一般的に、水銀灯用照明器具に使用される安定器はインダクタであることが多く、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、これらのフィルタ回路を付設することにより、当該フィルタ回路の下流側の他の回路（例えば、実施の形態におけるＡＣ／ＤＣ変換部である）への入力電流の高調波成分を低減することができる。
【０１０３】
そうすると、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、結果としてランプのちらつきのような諸問題を回避することができる。
【０１０４】
ところで、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に銅鉄安定器を構成しているコイルの劣化などが懸念される。
その点、本発明の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できる。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/電流にすることができる。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、本発明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できる。
【０１０５】
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、本発明のメタルハライドランプであれば、内蔵された点灯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、本発明のメタルハライドランプを既存の水銀灯用照明器具に適用する場合には、メタルハライド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メタルハライドランプが低電流であるため、既存の照明器具の安定器が長期間にわたって使用されていても、メタルハライドランプ内の点灯回路に対する電流負荷が低いので、照明器具側のコイルに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】
【０１０６】
本発明は、ホルダへの、発光管から輻射される熱の影響が小さくなる構造を採用することにより、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減することができるので、点灯時の発光管の熱などにより、内管のピンチシール部に割れが生じるのを効率よく防ぐことができる。そのため、本発明に係るメタルハライドランプは、例えば、水銀灯代替光源として、既存の水銀灯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】
【０１０７】
１０ メタルハライドランプ
１２ ケース部
１４ 口金部
１６ 外管
２４ 点灯回路
４０ ホルダ
４２ 二重管構造体
４４ 発光管
４６ 内管
【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。この水銀灯はランプ効率が比較的低いため、近年の省エネルギーの要請を背景として、当該水銀灯をランプ効率の高いメタルハライドランプへ置き換えることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、水銀灯が装着されていた既存の照明施設には水銀灯用の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、水銀灯用の安定器をそのまま残存させた状態で、ランプだけを交換できるようにしたものとして、安定器を含む点灯回路を内蔵したメタルハライドランプの要望が高まっている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
回路内蔵型ランプは、従来から電球形蛍光灯や水槽用ランプ等では検討されていたが、水銀灯置き換えランプのような高Ｗタイプのメタルハライドランプは、耐熱性などの観点から課題が多く、あまり検討されていなかったが、上記要望に応えるべく発明者らにより検討されている。
【０００６】
検討しているメタルハライドランプは、例えば、発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされてなる二重管構造体が、ホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納され、二重管構造体は、内管のピンチシール部がホルダの保持孔に挿入された状態でセメントによりホルダに接合され、ホルダの外周面が外囲器の内周面に当接する構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２９２７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８３６１号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
発明者らの検討により以下の課題が発生することが分かった。
一般的にメタルハライドランプの定常点灯中、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。
【０００９】
上記構成のメタルハライドランプでは、発光管の熱が内管を経由してホルダへと伝わり、さらに、発光管からの熱の一部がホルダに輻射される。そして、ホルダはこれらの熱により膨張しようとする。しかしながら、ホルダの外周面は外囲器と当接しているため、外周への膨張が規制され、ホルダ内に発生する力が二重管構造体側に、つまり、ホルダと接合されている二重構造体のピンチシール部側に集中して作用することとなる。
【００１０】
このよう場合、ホルダの形状や発光管に対するホルダ位置によって、発光管からの輻射熱をホルダの主面でより多く受け、酷い場合にはピンチシール部に割れや破損が生じてしまうのである。
【００１１】
本発明は、上記した課題に鑑み、内管のピンチシール部に割れが生じない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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係るメタルハライドランプは、発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされている二重管構造体がホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納されてなるメタルハライドランプであって、前記発光管は発光物質としてのハロゲン化金属と一対の電極とを放電空間内に有し、前記二重管構造体は、前記内管のピンチシール部が前記ホルダの保持孔に挿入されて、当該挿入部分と前記保持孔を形成する周面とが接合されることで前記ホルダにより保持され、前記ホルダは、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料から構成され、その外周面が前記外囲器の内周面に当接し、前記ホルダにおける前記外囲器の内周面に当接する位置のうち、前記一対の電極の先端同士を結ぶ仮想直線から最も近い位置をＡ点とし、当該Ａ点を通り且つ前記仮想直線と直交する点を中心とし且つ前記Ａ点を通る円の直径をＤ［ｍｍ］としたときに、前記一対の電極間の中心を通り且つ前記仮想直線と直交する面を基準とし、当該面に対してホルダから離れる方向を正としたときのＡ点までの距離Ｌ［ｍｍ］は、 Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１ （Ｗｌａ：ランプ電力［Ｗ］） の関係を満たすことを特徴としている。
【００１３】
ここでいう「接合」とは、挿入部分と保持孔を形成する周面とを、例えば、機械的に嵌合させて嵌着した場合、接着剤を用いた場合、両者にねじ加工を施し螺着した場合等を含む概念である。
【００１４】
ここでいう「当接」とは、外管とホルダとが直接密接する状態や、ホルダが外管を直接押圧する状態で接触する場合、外管とホルダとが無機接着剤を介して接合されている場合、外管とホルダとが他部材を介して接触する場合を含む概念である。なお、他部材を介して接触する場合とは、ホルダの熱が他部材を介して殆ど外管に伝わるような場合をいい、具体的には、ホルダにおける他部材との接触部と外管における他部材との接触部との温度差が約５℃以下のような場合をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るメタルハライドランプは、ホルダが、発光管から輻射される熱の影響が小さくなり、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減されたため、内管のピンチシール部に割れが発生するのを抑制・防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係るメタルハライドランプは、前記ホルダの前記発光管側の主面は、当該主面と前記仮想直線との交点をＢ点としたときに、前記Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面よりも前記発光管から離れた側にあることを特徴とし、さらには、前記発光管の入力電力が３０［Ｗ］以上であることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るメタルハライドランプの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】点灯回路ユニットにおける点灯回路の回路図である。
【図３】発光管の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】ホルダの形状の違いによるピンチシール部の割れ発生を説明するための図である。
【図５】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験に供したメタルハライドランプの概要を説明する図である。
【図６】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験に供した各タイプにおけるホルダの外周径Ｄと、基準面との距離Ｌを示す図である。
【図７】ピンチシール部の信頼性評価のためのライフ試験結果を示す図である。
【図８】切片とランプ電力との関係を示す図である。
【図９】ホルダ形状が異なるメタルハライドランプの変形例を示す図である。
【図１０】ホルダの変形例を示す概略図である。
【図１１】外囲器についての変形例を示す図である。
【図１２】縦軸（Ｙ）を熱膨張係数［／℃］×１０７とし、横軸（Ｘ）を熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とし、横軸を対数で表し、ホルダの種々の材料について、外管の当接部分の割れの評価をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる形態は、本発明の構成及び作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は以下に説明する形態に限定されるものではない。
＜実施の形態＞
本実施の形態に係るメタルハライドランプについて、図を用いて以下説明する。
１．ランプの構成
図１は、実施の形態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。
【００１９】
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（このタイプのランプを、「２００Ｗタイプ」ともいう）。本発明において、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も装着して用いられる。
【００２０】
メタルハライドランプは、水銀灯と比較してランプ効率［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、当該水銀灯と略同等の明るさが得られる。なお、実施の形態に係るメタルハライドランプの定格ランプ電力は、２００［Ｗ］に限らず、例えば、２００［Ｗ］より大きくても良いし、２００［Ｗ］より小さい１００［Ｗ］、４０［Ｗ］等でも構わない。発光管の温度、メタルハライドランプの大きさ等を考慮すると、特に、３０［Ｗ］以上の高Ｗ（ワット）タイプに有用である。
【００２１】
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。なお、ケース部１２と口金部１４とでケースとしても良く、このケースと外管１６とで外囲器が構成される。
【００２２】
ケース部１２は、筒状をし、その軸心を一端から他端に移るに従って、直径が小さくなるコーン状（或いは、中空の円錐台形状）をしている。ケース部１２を構成する材料として、例えば、アルミニウム、鉄などの金属、または、それ含む合金、アルミナなどのセラミック、及びＰＰＳ、ＰＢＴのような樹脂材料、硬質ガラスや軟質ガラスを使用することができる。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。
【００２３】
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（例えば、図１において符号「２２」で示す。）等からなる。
【００２４】
図２は、点灯回路ユニット１８における点灯回路の回路図である。
点灯回路ユニット１８における点灯回路２４について、図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、点灯回路２４は、ＡＣ／ＤＣ変換部２４Ａ、ＤＣ調整部２４Ｂ、及びＤＣ／ＡＣ変換部２４Ｃを有する。
【００２５】
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、例えば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Ｑ１、ダイオードＤ１及びコンデンサ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を、スイッチング素子Ｑ１にはトランジスタを、コンデンサＣ１には電解コンデンサをそれぞれ使用することができる。
【００２６】
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、例えばチョッパー方式の降圧回路であり、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタンスＬ２及びコンデンサ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を、スイッチング素子Ｑ２にはトランジスタを、コンデンサＣ２には電解コンデンサをそれぞれ使用することができる。
【００２７】
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、例えばフルブリッジインバータ回路であり、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を使用することができる。
【００２８】
なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、図外の制御部（例えばＩＣである）によりスイッチング動作が制御されている。
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及び第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。
【００２９】
口金部１４は、例えば略円筒状をし、例えば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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（上面）に半田付けにより接合されている。
【００３３】
ケース部１２の他方（大径側の）の開口側の端部には、後述する二重管構造体４２を支持するホルダ３９が、例えば耐熱性の無機接着剤により接合されている。ホルダ３９は、例えばアルミナ材料からなる、例えば、底部４０と周部４１とを有する有底筒状をしており、その底部４０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（本発明の「保持孔」に相当する）が開設されている。
【００３４】
ホルダ３９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。
図３は、発光管４４の概略構成を示す縦断面図である。なお、本図の縮尺は統一していない。
【００３５】
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５０ａ，５０ｂとからなる放電容器５２を有している。放電容器５２は、例えば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。
【００３６】
本管部４８は、気密封止された放電空間５２ａを有し、当該放電空間５２ａには、一対の電極５４ａ，５４ｂ（正確には電極棒６０ａ，６０ｂの軸心である）が略一直線上で対向して配置されている。
【００３７】
ここでの「略一直線上」とは、電極の配置が設計において一直線上にあることをいい、発光管の製造時に電極の位置のズレを許容する意味で「略」とし、上記の一直線を発光管の管軸と一致する。
【００３８】
放電空間５２ａには、ハロゲン化金属、希ガス、及び水銀がそれぞれ所定量封入されている。ハロゲン化金属は発光物質として封入されており、このハロゲン化金属としては、例えば、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。
【００３９】
細管部５０ａ，５０ｂの各々には、先端部に前記各電極５４ａ，５４ｂが接合された給電体５６ａ，５６ｂが挿入されている。給電体５６ａ，５６ｂは、それぞれの細管部５０ａ，５０ｂ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５８ａ，５８ｂ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５８ａ，５８ｂの部分は、細管部５０ａ，５０ｂの端部からはみ出た部分である。
【００４０】
電極５４ａ，５４ｂは、電極棒６０ａ，６０ｂと、電極棒６０ａ，６０ｂの先端（放電空間５２ａ内に位置する端）に巻回されたコイル６２ａ，６２ｂとを有し、電極棒６０ａ，６０ｂの他端（前記先端と反対側の端）が給電体５６ａ，５６ｂに接続されている。
【００４１】
なお、電極棒６０ａ，６０ｂと細管部５０ａ，５０ｂの内周面との隙間に発光物質が侵入するのを防ぐために、例えばモリブデンコイル６４ａ，６４ｂが電極棒６０ａ，６０ｂに巻装されている。
【００４２】
図１に戻って、給電体５６ａにおける電極５４ａとは反対側の端部は電力供給線６６ａに電気的に接続されており、同じく、給電体５６ｂにおける電極５４ｂとは反対側の端部が電力供給線６６ｂに電気的に接続されている。
【００４３】
電力供給線６６ａ，６６ｂ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、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。なお、一方の電力供給線６６ａにおいて、少なくとも他方の電力供給線６６ｂやこれに接続された給電体５６ｂ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。
【００４４】
上記した発光管４４等は、筒状、例えば円筒状をした内管４６内に気密状に収納されている。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て、金属箔６８，７０の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。
【００４５】
内管４６の他端部部分の凸部８０は、内管４６の内部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５６ａ，５６ｂ、電力供給線６６ａ，６６ｂ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。
【００４６】
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３９の底部４０の長孔４０Ａに挿入され、ピンチシール部７８と長孔４０Ａの間隙に充填された例えば無機接着剤８２によってホルダ３９に接合されている。無機接着剤８２は、シリカ及びアルミナを主成分とする、いわゆるセメントであり、１０００［℃］の耐熱温度を有する。
【００４７】
ケース部１２に固着されているホルダ３９の周部４１は、その開口端部がケース部１２から張り出しており、この張り出し部分４１ａに外管１６の開口端部１６ａが外嵌し、外管１６の開口端面がケース部１２の開口端面と当接する状態で、例えば無機接着剤（図示省略）により接合されている。なお、外管１６には、耐熱性や加工性を考慮して硬質ガラスが用いられるが、軟質ガラスを用いてもよい。
【００４８】
ホルダ３９は、上述したように、有底筒状であって、底部４０から離れるに従って拡径するコーン状をし、また、底部４０から離れるに従って厚みが薄くなっている。
２．ホルダについて
（１）材料
発明者らは、種々検討した結果、定常点灯時に、発光管からの輻射熱をホルダの主面で多く受けて、ピンチシール部に割れや破損が生じるのは、熱膨張係数が、１５０×１０−７［／℃］以上の材料をホルダに用いた場合であることを見出した。
【００４９】
従って、熱膨張係数が、１５０×１０−７［／℃］以上の材料をホルダに用いた場合について説明する。
（２）発光中心に対するホルダ位置
発明者らは、ホルダの外周面と外管との接合位置が同じであっても、ホルダの形状によって二重管構造体のピンチシール部に割れが発生するのを観察した。
【００５０】
図４は、ホルダの形状の違いによるピンチシール部の割れ発生を説明するための図である。
同図の（ａ）に示すように、ホルダ１０１が平坦な板状で、その外周面が図外の外管等により保持されているメタルハライドランプと、同図の（ｂ）に示すように、ホルダ１０２がコーン状をする板状で、その外周面が図外の外管等により保持されているメタルハライドランプとでは、ホルダ１０１，１０２の外周面と外管等とが接合する位置が同じ（図４の「Ｄ」であり、ホルダの外周径という）である。
【００５１】
しかしながら、このようにホルダ１０１，１０２の外周径Ｄと厚みｔが同じであっても、（ａ）のホルダ１０１の場合はピンチシール部に割れが発生せず、（ｂ）のホルダ１０２の場合はピンチシール部に割れが発生する。
【００５２】
これは、ホルダ１０２がコーン状をすることで、発光管からの輻射熱を多く受けることとなり、ホルダ１０２自身の温度が上昇したためと考えられる。
そこで、発明者らは、ホルダの外周径Ｄと、発光中心からのホルダの発光管側の主面までの距離との関係が、ピンチシール部の割れに及ぼす影響を試験した。なお、上記主面は、例えば、図４の（ａ）及び（ｂ）における「１０１ａ」及び「１０２ａ」である。
【００５３】
なお、発光中心とは、図３に示すように、電極５４ａ，５４ｂの先端間の中心Ｏであり、この中心Ｏは、換言すると、電極５４ａ，５４ｂの先端同士を結ぶ仮想直線上であって電極５４ａ，５４ｂ間の中心位置である。
また、発光管４４の管軸とは、電極５４ａ，５４ｂの先端同士を結ぶ仮想直線と一致し、又は、一対の電極棒６０ａ，６０ｂの軸心と設計上は一致し、図３の「Ｙ」に相当し、この「Ｙ」を仮想直線、発光管の管軸とする。
【００５４】
試験に用いたメタルハライドランプは、ランプ電力が４０［Ｗ］の４０Ｗタイプ、ランプ電力が１００［Ｗ］の１００Ｗタイプ、ランプ電力が２００［Ｗ］の２００Ｗタイプの３種類である。
【００５５】
図５は、試験に供したメタルハライドランプの概要を説明する図である。
発明者らは、図５に示すような形状であって、外周径Ｄと高さＨの異なるホルダ１０２を複数種類準備し、当該ホルダ１０２に二重管構造体４２を実際に接合して点灯させ、二重管構造体４２のピンチシール部に割れが発生するか否かを試験した。
【００５６】
ここで、ホルダ１０２の外周径Ｄは、図５に示すように、Ａ点と仮想直線（発光管の管軸）Ｙとの距離を半径とした円の直径であり、このＡ点は、ホルダ１０２における外管（外囲器）の内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸を延長する仮想直線Ｙから最も近い位置である。なお、上記外周径Ｄは、本発明の「円に直径をＤとした」の「直径」であり、Ａ点と仮想直線（発光管の管軸）Ｙとの距離は、Ａ点を通り仮想直線Ｙと直交する仮想直線上における仮想直線ＹとＡ点との距離である。
【００５７】
したがって、ホルダ１０２の外周径Ｄを換言すると、前記Ａ点を通り且つ仮想直線Ｙと直交する直線と、仮想直線Ｙとの交点を中心とし且つＡ点を通る円の直径である。
また、発光中心Ｏからのホルダ１０２の発光管側の主面との距離は、図５に示す基準面ＸからＡ点までの距離で規定している。
【００５８】
ここで、基準面Ｘは、図３に示す、発光管４４の管軸Ｙと直交する面（仮想直線）Ｘであり、図５に戻って、当該基準面Ｘに対してホルダ１０２から離れる方向（図５における上方向である。）を正とし、基準面ＸとＡ点との距離Ｌである。つまり、この距離Ｌは、Ａ点を通り基準面Ｘと直交する直線上であって基準面ＸとＡ点との距離である。
【００５９】
図６は、試験に供した各タイプにおけるホルダの外周径Ｄと、基準面Ｘとの距離Ｌを示す図である。
４０Ｗタイプでは、同図の（ａ）に示すように、外周怪Ｄが、３０、４０、５０、７０［ｍｍ］の４つで、距離Ｌを、−２０［ｍｍ］から０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６０】
１００Ｗタイプでは、同図の（ｂ）に示すように、外周怪Ｄが、３０、４０、４５、６０、８０、９０［ｍｍ］の６つで、距離Ｌを、−３０［ｍｍ］から０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６１】
２００Ｗタイプでは、同図の（ｃ）に示すように、外周怪Ｄが、４５、６０、９０、１００、１２０［ｍｍ］の５つで、距離Ｌを、−４０［ｍｍ］から−１０［ｍｍ］の間でそれぞれ適宜変更している。
【００６２】
ホルダの厚みｔは、２．０［ｍｍ］であり、二重管構造体のピンチシール部とホルダとの接合部分の中心と、発光中心との距離は、４０Ｗタイプでは４０［ｍｍ］、１００Ｗタイプでは４５［ｍｍ］、２００Ｗタイプでは５５［ｍｍ］である。
【００６３】
上記の図６の各表に示す各メタルハライドランプを点灯させて、二重管構造体のピンチシール部に割れが発生するか否かを試験した。
なお、点灯条件は、例えば、５．５時間点灯、０．５時間消灯を１サイクルとして３０００サイクルを繰り返した。
【００６４】
図７は、試験結果を示す図である。
図７の各図において、点灯後の検査で割れが発生していた場合が「×」であり、割れが発生していない場合が「○」である。
【００６５】
各図において、ホルダの外周径Ｄが同じでも、Ｌが小さくなる（０［ｍｍ］に近づく）と、ピンチシール部に割れが発生しているのが観察できる。これは、ホルダが、発光管から輻射される熱の影響が小さくなり、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減されたためだと考えられる。
【００６６】
そして、各外周径Ｄにおけるピンチシール部に割れが発生していないＬを結ぶと、ホルダの外周径Ｄと距離Ｌとにより、ピンチシール部が割れる範囲と割れない範囲との境界を直線で近似できることが分かる。
【００６７】
この直線の近似式は、４０ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−２７であり、１００ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−４０であり、２００ＷタイプではＬ＝０．２５×Ｄ−５０である。
【００６８】
つまり、ピンチシール部に割れが発生しない領域は、４０ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−２７、１００ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−４０、２００ＷタイプではＬ≦０．２５×Ｄ−５０となる。なお、以下の説明では上記各式を関係式（１）とする。
【００６９】
ここで、各タイプの切片（４０Ｗタイプでは「２７」であり、１００Ｗタイプでは「４０」であり、２００Ｗタイプでは「５０」である）とランプ電力との関係を示すと、図８となる。
【００７０】
図８に示すように、ランプ電力と切片との関係は、略直線で近似できる。切片をｙ、ランプ電力をｘとした場合に、切片ｙは、
ｙ＝−０．１４×ｘ−２１
となる。なお、以下の説明では、この式を関係式（２）とする。
【００７１】
以上のことから、ピンチシール部に割れが生じていない領域は、ホルダの外周径Ｄと距離Ｌとランプ電力Ｗｌａとにより、
Ｌ ≦ ０．２５×Ｄ−０．１４×Ｗｌａ−２１
と表すことができる。
【００７２】
上記の関係式（１）から、ホルダの外周径Ｄが大きくなる程、距離Ｌをとりうる範囲が大きくなる、すなわち、設計自由度が増し、ホルダの外周径Ｄによっては、距離Ｌを０［ｍｍ］以上、すなわち、基準面Ｘよりも上側にすることもできる。これは、ホルダの外周径Ｄが大きいため、発光管から輻射される熱の影響が小さくなることを示す。なお、ここで、基準面Ｘよりも上側とは、二重管構造体のピンチシール部と反対側の先端側を意味する。
【００７３】
逆に、ホルダの外周径を小さくするためには、距離Ｌを極端に小さくする必要があり、輻射の影響を受けない程に距離Ｌを負側に反らせる必要がある。
また、関係式（２）からランプ電力が大きいメタルハライドランプほど、関係式（１）の切片が小さくなる。これは、距離Ｌが小さくなることを意味する。つまり、輻射によるホルダの加熱が大きくなるため、距離Ｌが小さく、そして負側に反らせる必要がある。
（３）形状
上記試験により、二重管構造体のピンチシール部に割れが発生しない、ホルダの外周径Ｄと基準面からの距離Ｌと関係を見出した。
【００７４】
したがって、ホルダにおける発光管に対向する主面は、ホルダの外周径Ｄと基準面Ｘからの距離Ｌとで規定される上記領域内に存在するＡ点と、当該ホルダに主面を構成している仮想主面と発光管の管軸の延長直線との交点であるＢ点とを直線で結んだ仮想線分よりも外側（発光管から遠い側である）に位置すれば良い。ここで、主面とは、ホルダが有する表裏２つの面のうち、より発光管側を向いている面であり、発光管からの輻射される熱の影響を受けやすい方の面をいう。また、ここでの「仮想主面」とは、ホルダの中央部には長孔が設けられているためホルダの主面の中心部分が存在しておらず、長孔がなく主面の中心部分が存在する仮想の状態の主面をいう。
【００７５】
つまり、ホルダにおける外管の内周面に当接する位置のうち、発光管の管軸を延長した直線から最も近い位置をＡ点とし、ホルダの当該主面と管軸を延長した仮想直線との交点をＢ点としたときに、Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面に対して発光管から離れた側にあれば良い。
【００７６】
図９は、ホルダ形状が異なるメタルハライドランプの変形例を示す図である。
変形例に係るメタルハライドランプ２０２は、同図の（ａ）に示すように、コーン状のホルダ２０４を有している。このホルダ２０４は、縦断面形状が楕円状をし、その底部に二重管構造体４２を保持するための長孔２０４Ａが形成されている。
【００７７】
この場合も、ホルダ２０４の発光管４４側の主面２０４ａは、発光管４４の管軸を延長させた直線とホルダ２０４の主面２０４ａの仮想主面との交点Ｂ１と、上記関係式を満たす点Ａ１とを結ぶ仮想線分Ｚ１よりも発光管４４から遠い外側に存在している（存在する形状をしている）。
【００７８】
変形例に係るメタルハライドランプ２１２は、同図の（ｂ）に示すように、平板状のホルダ２１４を有している。このホルダ２１４は、縦断面形状が矩形状をし、その中央部に二重管構造体４２を保持するための長孔２１４Ａが形成されている。
【００７９】
この場合も、ホルダ２０４の発光管４４側の主面２０４ａは、上記関係式を満たす基準面から距離Ｌよりも基準面から離れている。
また、上記実施の形態に係るホルダ３９や変形例に係るホルダ２０４，２１４は、板部材をそのまま利用したり、湾曲加工したりして構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８０】
図１０は、ホルダの変形例を示す概略図である。
ホルダを板部材により構成する場合、以下のようなホルダを用いることができる。また、ここでは、平板状のホルダであるが、上述したようなコーン状のホルダについても本変形例を適用できるのはいうまでもない。なお、本発明においてコーン状とは、縦断面形状において内面が直線状及び楕円状をした形状を含む。
【００８１】
同図の（ａ）に示すホルダ２５２は、円板状をし、その周方向に所定間隔をおいて複数の貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄを有する。なお、ここでは貫通孔は４個であるが、当然１個でも良い。さらに、複数の貫通孔は、同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８２】
また、同図の（ｂ）に示すホルダ２５４は、上記の貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄに代わって、凹部２５４ａを有している。この凹部２５４ａは上記貫通孔２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ，２５２ｄと同様に、ホルダ２５４の周方向に所定間隔をおいて複数あっても良いし、１個であっても良い。当然、複数形成する場合、各凹部は同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８３】
また、同図の（ｃ）に示すホルダ２５６は、上記の凹部２５４ａに代わって、膨出部２５６ａを有している。この膨出部２５６ａは上記凹部２５４ａと同様に、ホルダ２５６の周方向に所定間隔をおいて複数あっても良いし、１個であっても良い。当然、複数形成する場合、各膨出部は、同一の円周上（中心位置及び半径が同じ）に不規則的に形成されていても良いし、複数の円周上に規則的に或いは不規則的に形成されていても良い。
【００８４】
また、同図の（ｄ）及び（ｅ）に示すホルダ２５８，２６０は、段差部２５８ａ，２６０ａを有している。段差部は、ホルダ２５８の中央部から周縁に向かう際に中央部を基準にして下がる段差であっても良いし、逆にホルダ２６０の中央部から周縁に向かう際に中央部を基準にして上がる段差であっても良い。当然、これらの段差部２５８ａ，２６０ａの両方が組み合わされて形成されても良い。また、段差部の数や形成位置も、上述した貫通孔、凹部、膨出部等と同様に形成しても良い。
【００８５】
さらに、同図の（ｆ）に示すホルダ２６２は、凹凸部２６２ａを有している。凹凸部２６２ａは、円弧状（曲線状）をしているが、直線状（例えば三角波状或いは鋸波状である）であっても良い。凹凸部の数や形成位置も、上述した貫通孔、凹部、膨出部等と同様に形成しても良い。
【００８６】
なお、図１０で説明した変形例では、ランプ点灯時のホルダ膨張時のピンチシール部への熱応力は緩和される方向である。
（４）厚み
実施の形態では、ホルダの厚みは２．０［ｍｍ］であり、本発明ではこの厚みに限定するものではないが、０．５［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］の範囲内が好ましい。
【００８７】
材料の厚みを上記範囲としている理由は、０．５［ｍｍ］よりも小さい厚みでは二重管構造体を保持するための強度が不足し、逆に５．０［ｍｍ］より大きい厚みではホルダ本体の形状加工及び、ホルダに形成する長孔、貫通孔、凹部などの形状加工が困難になるからである。
＜変形例＞
上記実施の形態や変形例では、ホルダの外周面と外管の開口端部部分の内周面とが、ホルダの外周面の全周に亘って無機接着剤で接合されていたが、本発明はこれに限定するものではない。
１．外囲器について
図１１は、外囲器についての変形例を示す図である。
【００８８】
メタルハライドランプ３０２は、同図の（ａ）に示すように、ホルダ３０４の外周面がケース部３０６の内周面に当接（接合の有無に関係なく）し、外管３０８がケース部３０６の端面３０６ａに形成された挿入溝３０６Ａに挿入されて、無機接着剤により接合されているような構成であっても良い。
【００８９】
また、メタルハライドランプ３１２は、同図の（ｂ）に示すように、ホルダ３１４の外周面がケース部３１６と外管３１８との内周面に当接（接合の有無に関係なく）し、外管３１８の端面とケース部３１６の端面とが突き合わす状態で両者が無機接着剤により接合するような構成であっても良い。
【００９０】
また、ホルダの外周面の一部が外管の内周面に接合されておらず、ホルダの外周面の前記一部を除く残部が外管の内周面に接合する状態であっても良い。
２．ホルダについて
実施の形態におけるホルダは、アルミナ材料により構成されていたが、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料であれば、他の材料を利用することもできる。他の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４のようなステンレス鋼、ＰＰＳ、ＰＢＩ、ＰＢＴ等の樹脂、アルミニウム、アルミＤＣ、亜鉛等がある。これらの材料は、加工性、耐熱性、及び部材としたときの軽量化という点を考慮しながら、適宜選択すれば良い。
【００９１】
また、外管に硬質ガラスや軟質ガラスを用い、ホルダの外周面が外管の内周面に当接するような構造を有する場合、点灯時の熱により、外管におけるホルダとの当接部分に割れが発生することがある。
【００９２】
図１２は、縦軸（Ｙ）を熱膨張係数［／℃］×１０７とし、横軸（Ｘ）を熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とし、横軸を対数で表し、ホルダの種々の材料について、外管の当接部分の割れの評価をプロットした図である。
【００９３】
ここで、割れの評価は、各メタルハライドランプのタイプを示すランプ電力で定格点灯させた場合と、各メタルハライドランプのタイプを示すランプ電力に対して１０［％］の過負荷で点灯させた場合との２種類で行った。なお、前者の条件下での試験を、「定常負荷試験」といい、後者の条件下での試験を、「過負荷試験」という。
【００９４】
外管割れの評価は、各試験後の外管における割れの発生具合を目視により確認し、その割れの発生状況に応じて三段階で評価した。すなわち、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった場合、過負荷試験で外管に割れが発生したが、定常負荷試験では割れが発生しなかった場合、定常負荷試験で外管に割れが発生した場合である。
【００９５】
図１２を用いて外管の割れ発生を説明すると、定常負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、図中の破線以下であり、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、図中の実線以下である。
【００９６】
つまり、定常負荷試験でも外管に割れが発生しなかった領域は、材料の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］をＸ軸と、熱膨張係数［／℃］×１０７をＹ軸とそれぞれし、材料の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］をｘと、熱膨張係数［／℃］をｙとそれぞれした場合に、
ｙ×１０７ ≦ ２５０×ｅ−０．００７ｘ
の関係を満たす領域であり、この領域内の材料であればホルダに使用しても、外管におけるホルダとの当接部分で割れをなくすることができる。
【００９７】
なお、上記関係を換言して表すと、
ｙ×１０７ ＝ ２５０×ｅ−０．００７ｘ で表された曲線と、ｘ＝０で表された直線と、ｙ＝０で表された直線とで囲まれた領域内に存在する、熱伝導率と熱膨張係数との値を有する材料であれば良い。
【００９８】
また、過負荷試験でも外管に割れが発生しなかった好ましい領域は、
ｙ×１０７ ≦ ２５０×ｅ−０．０４ｘ
の関係を満たす領域であり、この領域内の材料であればホルダに使用しても、１０［％］の過負荷の電力が供給された場合でも外管に割れが生じる可能性を低くすることができる。
【００９９】
なお、上記関係を換言して表すと、
ｙ×１０７ ＝ ２５０×ｅ−０．０４ｘ で表された曲線と、ｘ＝０で表された直線と、ｙ＝０で表された直線とで囲まれた領域内に存在する、熱伝導率と熱膨張係数との値を有する材料であれば良い。
３．その他
また、本発明のメタルハライドランプは、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。
【０１００】
このように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、本発明のメタルハライドランプに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。
【０１０１】
なぜならば、例えば、点灯中のメタルハライドランプが立ち消えるなどして内蔵している点灯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（電子部品）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、メタルハライドランプが立消えたりなどした場合であっても、点灯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、照明器具側の安定器からのパルス電圧を低下させることもできるからである。
【０１０２】
また、本発明においては、点灯回路の入力部にＡＣフィルタ及び／またはアクティブフィルタ回路（以下、「フィルタ回路」という。）を付設させてもよい。一般的に、水銀灯用照明器具に使用される安定器はインダクタであることが多く、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、これらのフィルタ回路を付設することにより、当該フィルタ回路の下流側の他の回路（例えば、実施の形態におけるＡＣ／ＤＣ変換部である）への入力電流の高調波成分を低減することができる。
【０１０３】
そうすると、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、結果としてランプのちらつきのような諸問題を回避することができる。
【０１０４】
ところで、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に銅鉄安定器を構成しているコイルの劣化などが懸念される。
その点、本発明の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できる。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/電流にすることができる。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、本発明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できる。
【０１０５】
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、本発明のメタルハライドランプであれば、内蔵された点灯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、本発明のメタルハライドランプを既存の水銀灯用照明器具に適用する場合には、メタルハライド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メタルハライドランプが低電流であるため、既存の照明器具の安定器が長期間にわたって使用されていても、メタルハライドランプ内の点灯回路に対する電流負荷が低いので、照明器具側のコイルに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】
【０１０６】
本発明は、ホルダへの、発光管から輻射される熱の影響が小さくなる構造を採用することにより、ホルダの熱膨張によるピンチシール部への圧力が軽減することができるので、点灯時の発光管の熱などにより、内管のピンチシール部に割れが生じるのを効率よく防ぐことができる。そのため、本発明に係るメタルハライドランプは、例えば、水銀灯代替光源として、既存の水銀灯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】
【０１０７】
１０ メタルハライドランプ
１２ ケース部
１４ 口金部
１６ 外管
２４ 点灯回路
４０ ホルダ
４２ 二重管構造体
４４ 発光管
４６ 内管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされている二重管構造体がホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納されてなるメタルハライドランプであって、
前記発光管は発光物質としてのハロゲン化金属と一対の電極とを放電空間内に有し、
前記二重管構造体は、前記内管のピンチシール部が前記ホルダの保持孔に挿入されて、当該挿入部分と前記保持孔を形成する周面とが接合されることで前記ホルダにより保持され、
前記ホルダは、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料から構成され、その外周面が前記外囲器の内周面に当接し、
前記ホルダにおける前記外囲器の内周面に当接する位置のうち、前記一対の電極の先端同士を結ぶ仮想直線から最も近い位置をＡ点とし、当該Ａ点を通り且つ前記仮想直線と直交する点を中心とし且つ前記Ａ点を通る円の直径をＤ［ｍｍ］としたときに、
前記一対の電極間の中心を通り且つ前記仮想直線と直交する面を基準とし、当該面に対してホルダから離れる方向を正としたときのＡ点までの距離Ｌ［ｍｍ］は、
Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１ （Ｗｌａ：ランプ電力［Ｗ］）
の関係を満たす
ことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記ホルダの前記発光管側の主面は、当該主面と前記仮想直線との交点をＢ点としたときに、前記Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面よりも前記発光管から離れた側にある
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】
前記発光管の入力電力が３０［Ｗ］以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のメタルハライドランプ。
【請求項１】
発光管が内管内に格納された状態で前記内管の一端がピンチシールされている二重管構造体がホルダにより保持された状態で、前記発光管を点灯させる点灯回路とともに、外管とケースとからなる外囲器内に収納されてなるメタルハライドランプであって、
前記発光管は発光物質としてのハロゲン化金属と一対の電極とを放電空間内に有し、
前記二重管構造体は、前記内管のピンチシール部が前記ホルダの保持孔に挿入されて、当該挿入部分と前記保持孔を形成する周面とが接合されることで前記ホルダにより保持され、
前記ホルダは、熱膨張係数が１５０×１０−７［／℃］以上の材料から構成され、その外周面が前記外囲器の内周面に当接し、
前記ホルダにおける前記外囲器の内周面に当接する位置のうち、前記一対の電極の先端同士を結ぶ仮想直線から最も近い位置をＡ点とし、当該Ａ点を通り且つ前記仮想直線と直交する点を中心とし且つ前記Ａ点を通る円の直径をＤ［ｍｍ］としたときに、
前記一対の電極間の中心を通り且つ前記仮想直線と直交する面を基準とし、当該面に対してホルダから離れる方向を正としたときのＡ点までの距離Ｌ［ｍｍ］は、
Ｌ≦０．２５×Ｄ＋０．１４×Ｗｌａ−２１ （Ｗｌａ：ランプ電力［Ｗ］）
の関係を満たす
ことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記ホルダの前記発光管側の主面は、当該主面と前記仮想直線との交点をＢ点としたときに、前記Ａ点とＢ点を結ぶ仮想線分を前記仮想直線に対して回転させて形成される仮想錐面よりも前記発光管から離れた側にある
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】
前記発光管の入力電力が３０［Ｗ］以上である
ことを特徴とする請求項１又は２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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２８２９５４（Ｐ２０１０−２８２９５４Ａ）
【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２０１０−９６２５９（Ｐ２０１０−９６２５９）
【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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