メタルハライド放電ランプ、メタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置
【課題】環境負荷の大きい水銀を用いないで水銀を封入したのとほぼ同等の電気特性および発光特性を有するとともに直流点灯により色むらが少ないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供する。
【解決手段】メタルハライド放電ランプは、第１のハロゲン化物がＮａ、Ｓｃおよび希土類金属の１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物がＭｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆの１種または複数種の金属のハロゲン化物であり、希ガスを含む放電媒体を具備し、直流で点灯するように構成されている。
【解決手段】メタルハライド放電ランプは、第１のハロゲン化物がＮａ、Ｓｃおよび希土類金属の１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物がＭｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆの１種または複数種の金属のハロゲン化物であり、希ガスを含む放電媒体を具備し、直流で点灯するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は本質的に水銀を封入しないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対向する一対の電極を備えた発光管内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入したメタルハライド放電ランプは、比較的高効率で、高演色性であるため、広く使用されている。
【０００３】
メタルハライド放電ランプには、短アーク形と長アーク形とがある。
【０００４】
短アーク形のメタルハライド放電ランプは、ランプの発光を集光してスクリーンに投射する液晶プロジェクタ、オーバヘッドプロジェクタなどの投射用、ダウンライト、スポットライトなどの店舗照明用などにおいて用いられている。また、近時自動車の前照灯として、小形で短アーク形のメタルハライド放電ランプがハロゲン電球に代わって使用されだしている。
【０００５】
自動車の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプの仕様については、例えば特開平２−７３４７号公報に記載されているが、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠とされている。
【０００６】
ところで、水銀の封入を必要としないメタルハライド放電ランプに対するニーズがあり、これに応えるものも知られている（特許文献１参照。）。発明は、水銀に代えてヘリウムまたはネオンを１００〜３００Torrの圧力で封入することにより、所要のランプ電圧を得ようとするもので、さらにこれらの希ガスは原子半径が小さいことから、石英ガラスでは透過してしまうので、気密容器を透光性セラミックスで形成するという構成である。
【０００７】
一方、長アーク形のメタルハライド放電ランプは、高天井用照明器具、投光器、街路灯および道路用照明器具などの一般照明用において主として用いられている。さらに、光硬化性の合成樹脂やインクなどでは、紫外線を発生するメタルハライド放電ランプを用いている。この用途に用いられるメタルハライド放電ランプも長アーク形である。
【０００８】
ところで、現在実用化されているメタルハライド放電ランプは、短アーク形および長アーク形のいずれも水銀を必須としている。なぜなら、メタルハライド放電ランプにおいて、水銀は、所望のランプ電圧を得て電気特性を維持するために使用されているからである。
【０００９】
すなわち、例えばランプ電圧が低いと、所望のランプ入力を得るためには、ランプ電流を大きくしなければならない。この場合には、点灯装置、照明器具および配線など関連設備の電流容量の増加および発生熱の増加が問題となる。
【００１０】
また、ランプ電流が大きいと、電極損失の増加を伴い、ランプ効率が低下するという問題もある。すなわち、メタルハライド放電ランプの電極降下電圧はランプにより一定であるから、ランプ電圧が低いと、これを補うためにランプ電流を大きくする必要から、電極損失がランプ電流に比例して増加し、ランプ効率が低下してしまう。
【００１１】
したがって、一般に放電ランプにおいては、ランプ電圧は、アークが立ち消えしない範囲でランプの入力電圧になるべく近く、すなわちなるべく高く設定する方が有利である。
【００１２】
次に、ランプ電圧について考察しながら水銀封入を必要としていた理由を説明する。
【００１３】
図２７は、メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を説明するための概念図である。図において、１は気密容器、２、２は電極、３、３はリード線である。
【００１４】
ランプ電圧Ｖｌは、メタルハライド放電ランプの点灯状態において、リード線３、３間に現れる電圧である。
【００１５】
電極２、２間の距離Ｌを電極間距離という。
【００１６】
ランプ電圧Ｖｌは、数式１により表すことができる。
［数式１］
Ｖｌ＝Ｅ×Ｌ＋Ｖｄ
ここで、Ｅは電極間のプラズマの電位傾度、Ｖｄは電極降下電圧である。
【００１７】
プラズマの電位傾度Ｅは、数式２により表すことができる。
［数式２］
Ｅ＝Ｉ／２π∫σｒ ｄｒ
ここで、Ｉはランプ電流、σはプラズマの電気伝導度であり、温度Ｔの関数である。ｒは中心から任意の位置までの径方向の距離である。
【００１８】
メタルハライド放電ランプの点灯中に放電空間内に物質Ａが存在すると仮定すると、物質Ａの温度Ｔにおける電気伝導度σは数式３により表すことができる。
［数式３］
σ＝Ｃ・ＮＥ／（Ｔ１／２・（ＮＡ・Ｑ））
ここで、Ｃは定数、ＮＥは電子密度、ＮＡは物質の密度、Ｑは電子の物質Ａに対する衝突断面積である。
【００１９】
ランプ電圧Ｖｌは、数式１から電位傾度Ｅが大きいほど、また電極間距離Ｌが大きいほど、大きくなることが分かる。
【００２０】
また、電位傾度Ｅは、数式２から電気伝導度σが小さいほど、ランプ電流Ｉが大きいほど、大きくなることが分かる。
【００２１】
さらに、電気伝導度σは、数式３からＮＥが小さいほど、ＮＡやＱが大きいほど小さくなることが分かる。
【００２２】
したがって、電極間距離Ｌおよびランプ電流Ｉが一定の場合、ランプ電圧Ｖｌが大きくなる物質Ａの条件は、イオン化しにくく（ＮＥを小さく抑えられる。）、ランプ中の密度が大きく（ＮＡを大きくできる。）、電子との衝突断面積Ｑが大きいことである。
【００２３】
そうして、水銀は、蒸気圧が極めて大きく（３６１℃で１気圧）、イオン化しにくく、電子との衝突断面積が大きい物質である。
【００２４】
そこで、ランプのサイズに応じて水銀の封入量を調節することにより、所望のランプ電圧を容易に得ることができる。
【００２５】
このように、従来のメタルハライド放電ランプにおいては、水銀を用いることにより、所望のランプ電圧を容易に得ることができるというのが、水銀が使用されている理由である。
【００２６】
ところで、メタルハライド放電ランプの場合、小形で電極間距離Ｌが短いほど所要のランプ電圧を確保するために、水銀の蒸気圧を高くする必要がある。例えば、発光管の内容積が１ｃｃ以下の小形の短アークのメタルハライド放電ランプにおいては、点灯中の水銀蒸気圧が２０気圧以上にもなる。
【特許文献１】特開平３−１１２０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
以下、メタルハライド放電ランプに水銀を封入することによる問題と、従来の水銀を封入しない場合の問題とに分けて説明する。
【００２８】
１．水銀を封入することによる問題について。
【００２９】
現在、環境問題は、地球的規模で非常にクローズアップされており、照明分野においても、環境に悪影響を与える環境負荷物質である水銀をランプから減少し、さらには廃絶することは、非常に重要な課題であると考えられている。
【００３０】
したがって、従来のメタルハライド放電ランプの最大の問題点は、水銀を封入していることである。
【００３１】
また、水銀を封入して所望のランプ電圧を得るメタルハライド放電ランプにおいては、上記の他にも以下に示す多くの問題点がある。
【００３２】
その他の問題点１：始動時の分光特性の立ち上がりが悪い。
【００３３】
自動車の前照灯にメタルハライド放電ランプを用いる場合に、光束の瞬時立ち上がりが要求される。このために、始動ガスとしてキセノンを高圧で封入し、さらに点灯初期に大電流を流し、時間の経過とともに電流を絞っていく点灯方式が採用されている。このようにして瞬時立ち上がりは可能であるが、スイッチオン時には水銀は急速に蒸発するので、水銀がエネルギーを奪ってしまい、発光金属の蒸気圧の立ち上がりが遅いために、水銀発光の強い状態が１０〜２０秒後まで続く。水銀発光は、色特性的に劣るので、演色性も悪く、また色度も白色範囲に入らない。このように、分光特性の立ち上がりが甚だ悪い。したがって、所期の分光特性の発光になるまでに時間が長くかかる。
【００３４】
その他の問題点２：調光に適さない。
【００３５】
すなわち、発光管の温度が変化すると、発光の色温度が大きく変化し、これに伴い演色性も変化する。これを図２８を参照して以下説明する。
【００３６】
図２８は、従来のプロジェクション用の短アーク形メタルハライド放電ランプの発光スペクトル分布を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対放射パワー（％）を、それぞれ示す。
【００３７】
この従来の短アーク形のメタルハライド放電ランプは、希ガスとしてアルゴン５００Torr、ハロゲン化物としてヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ３）を１ｍｇおよびヨウ化ネオジム（ＮｄＩ３）を１ｍｇ、ならびに水銀（Ｈｇ）を１３ｍｇ封入したものである。
【００３８】
発光スペクトルは、ジスプロシウムおよびネオジムによる連続発光と、それぞれ矢印の上に記号を付した元素による主な輝線スペクトルとからなり、水銀による輝線スペクトルが大きなパワーを有していることが分かる。
【００３９】
ところで、各発光金属による発光量は、そのランプ内の蒸気圧に比例的に変化する。
【００４０】
発光金属のハロゲン化物の蒸気圧は、水銀のそれに比較すると、著しく低いため、発光管の温度が変わると、発光金属は、そのハロゲン化物の蒸発量が変わってランプ内の蒸気圧が変化するから、発光量が変化する。
【００４１】
これに対して、水銀の蒸気圧は非常に高いので、発光管の温度が変化してもそれほど変化しないから、水銀の強い輝線スペクトルによる発光量は変化が少ない。
【００４２】
したがって、発光管への入力電力が少なくなると、相対的に水銀による発光が支配的になるために、発光の色温度が低くなるとともに、演色性が低下する。このことは、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプは、調光に適さないことを意味する。
【００４３】
自動車用の前照灯の場合、欧米において採用されている日中の点灯（デイライト）のためには、調光が必要になるが、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプにおいては、色特性が著しく低下してしまう。
【００４４】
その他の問題点３：特性のばらつきが大きい。
【００４５】
水銀を封入したメタルハライド放電ランプは、個々のランプの寸法ばらつきに伴い発光管の温度がばらつくため、同一入力でも特性のばらつきが発生しやすい。
また、長期寿命中の発光管黒化などによる最冷部温度の上昇によっても特性が変化しやすい。
【００４６】
このため、店舗などのように複数のメタルハライド放電ランプを用いて照明する場合に、特に問題になりやすい。
【００４７】
その他の問題点４：瞬時再始動が困難である。
【００４８】
短アーク形で小形のメタルハライド放電ランプにおいては、電極間距離が小さいので、所要のランプ電圧を得るために水銀蒸気圧を高く設定しており、水銀蒸気圧は、点灯中２０気圧以上になる。
【００４９】
さらに、自動車用の前照灯においては、前記のように光束立ち上がりを速くするために、高圧のキセノンを封入しており、キセノンは点灯中３５気圧程度になる。このように点灯中の水銀蒸気圧およびキセノン蒸気圧が非常に高くなっているので、再始動させるためには、非常に高くてパワーの大きいパルス電圧を印加しなければならない。これにより、点灯回路が高価になるのみでなく、回路、ランプおよびこれらを収納する器具を高電圧に対して絶縁する必要がある。
【００５０】
その他の問題点５：発光管が破裂しやすい。
【００５１】
上述したように、点灯時の水銀蒸気圧が高いため、初期歪ないし長期点灯中に歪が増大することにより、発光管が破裂しやすい。この問題はランプの信頼性を著しく低下させる。
【００５２】
その他の問題点６：投射用ではスクリーン照度が低い。
【００５３】
短アーク形のメタルハライド放電ランプの場合、このランプを光源として用いる液晶プロジェクタなどの光学系を介して集光し、離間位置の照射面、例えばスクリーンにおいて照度を大きく照明するような投射用の場合、放電ランプからの発光が如何にロスなく光学系を通過して照射面に到達するかが重要である。ロスを少なくして照射面の照度を向上するには、放電ランプのアークが細く絞られている必要がある。アークが絞られているということは、アーク温度の分布が急峻になっているということである。
【００５４】
ところが、水銀の発光は、吸収があって光学的に厚く、中・低温部分で発光の吸収によりエネルギーを吸収して温度が上昇するため、アーク温度の分布は放物線状に広がり、したがってアークを絞ることができない。
【００５５】
これに対して、発光金属としてスカンジウムや希土類金属を用いて、その発光を非常に多くすると、水銀が存在していても、アークを絞ることができることは知られている。しかし、上記の場合には、水銀の点灯圧力が高いと、対流が激しくなり、アークの不安定が生じて実用に供し得ない。
【００５６】
２．従来の水銀を封入しない場合の問題について。
【００５７】
前述した水銀を封入しないメタルハライド放電ランプにおいては、点灯中ヘリウムまたはネオンが著しく高い圧力になるので、これに耐えるようにすれば、確かに水銀を封入しないメタルハライド放電ランプを得ることができる。したがって、水銀を封入しないメタルハライド放電ランプが得られるという点においては、多いに評価できる。
【００５８】
しかしながら、点灯中の高圧力に従来の水銀を封入するメタルハライド放電ランプと同様な構造で実現することにはかなりの困難がある。例えば、小形のメタルハライド放電ランプにおいて、所要のランプ電圧が５０〜６０Ｖである場合、点灯中ヘリウムまたはネオンの圧力は１５０気圧を超えるであろうから、従来一般に使用されているような気密容器では、破裂に対する高い信頼性を得ることができない。
【００５９】
本発明は、環境負荷の大きい水銀を本質的に封入しないで所要のランプ電圧を形成することができ、水銀を封入したメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を有するとともに光束立ち上がりが良好なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを一般的な目的とする。
【００６０】
本発明は、加えて直流点灯により色むらが少ないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを具体的な目的とする。
【００６１】
さらに、本発明は、水銀を封入していないにもかかわらず熱損失が少なくて発光効率が低下しないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６２】
さらにまた、本発明は、直流で点灯して光色差や色分離が少なくて、点灯回路を安価にできるメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６３】
さらにまた、本発明は自動車用などの移動体の前照灯用として好適なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６４】
さらにまた、本発明は水銀を封入する従来のものと同等程度の機械的強度の気密容器であったとしても、点灯中の破裂のおそれが少ない実際的なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００６５】
請求項１の発明のメタルハライド放電ランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封着して一方が陽極で、かつ、他方が陰極としてそれぞれ作動する一対の電極と；第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まない構成で気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物はナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物はマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物である放電媒体と；を具備し、直流で点灯するように構成されていることを特徴とするメタルハライド放電ランプ。
【００６６】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００６７】
〔気密容器について〕 耐火性で透光性の気密容器とは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスまたはこれらの単結晶などを用いることができる。
【００６８】
なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
【００６９】
〔電極について〕 本発明のメタルハライド放電ランプは、直流で点灯するように構成されている。すなわち、一対の電極は、その一方陽極で、他方が陰極として作動する。なお、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きいものを用いる。
【００７０】
また、一対の電極の間に形成される電極間距離に関し、本発明はメタルハライド放電ランプが短アーク形であってもよいし、長アーク形であってもよい。
【００７１】
短アーク形とは、気密容器内に形成される電極間距離を小さくすることにより、アーク放電を電極によって安定させるいわゆる電極安定形のものである。このため、放電ランプの発光をなるべく点光源に近付けることができ、このため反射鏡またはレンズなどの光学系による集光を効率よく行うことができる。液晶プロジェクタなどの投射用や自動車用などの移動体の前照灯の場合、小形の短アーク形のメタルハライド放電ランプを用いるが、このようなメタルハライド放電ランプの電極間距離は、実際的には６ｍｍ以下が好適である。すなわち、電極間距離が６ｍｍを超えると、点光源から離れてしまい、光学系の焦点特性が悪くなり、例えば液晶プロジェクタ用光源として用いた場合にスクリーン照度が低下してしまう。
【００７２】
したがって、本発明において小形で短アーク形のメタルハライド放電ランプとは、電極間距離が６ｍｍ以下のものをいう。しかし、好ましくは４ｍｍ以下、液晶プロジェクタなどの投射用において最適には１〜３ｍｍである。なお、電極間距離は、電極の先端で計測する。
【００７３】
一方、長アーク形とは、気密容器内に形成される電極間距離を気密容器の内径より大きくすることにより、アーク放電を気密容器の内面で安定させるいわゆる管壁安定形のものをいう。長アーク形のメタルハライド放電ランプは、一般照明用などにおいて広く用いられている。
【００７４】
〔放電媒体について〕 本発明において放電媒体は、前述したように本質的に第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスからなる。
【００７５】
第１のハロゲン化物は、所望の発光、例えば可視光または紫外線を発生する金属のハロゲン化物である。可視光を利用するために、可視光を効率よく発生する金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物とする場合、一般にそれらの金属のハロゲン化物は点灯中の蒸気圧が必ずしも高くない。
【００７６】
第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高い金属ハロゲン化物であって、メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定している。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。
【００７７】
表１は、本発明の実施に際して効果的な第２のハロゲン化物をその蒸気圧が１気圧になる温度と一緒に例示している。なお、これらの値は文献などによって多少異なっており、したがって表１の温度値はおおよその値である。
［表１］
Ｎｏ． 第２のハロゲン化物 １気圧になる温度（℃）
１ ＡｌＩ３ ４２２
２ ＦｅＩ２ ８２７
３ ＺｎＩ２ ７２７
４ ＳｂＩ３ ４２７
５ ＭｎＩ２ ８２７
６ ＣｒＩ２ ８２７
７ ＧａＩ３ ３４９
８ ＲｅＩ３ ６２７
９ ＭｇＩ２ ９２７
１０ ＣｏＩ２ ８２７
１１ ＮｉＩ２ ７４７
１２ ＢｅＩ２ ４８７
１３ ＴｉＩ４ ３７７
１４ ＺｒＩ４ ４３１
１５ ＨｆＩ４ ４２７
表１に示すハロゲン化物は、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。しかし、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。例えば、ＡｌＩ３が不完全蒸発の状態になっていて、しかも所望のランプ電圧が得られていない場合にＡｌＩ３を追加してもランプ電圧は変わらない。
【００７８】
これに対して、ＡｌＩ３の追加に代えてＺｎＩ２を添加すれば、ＺｎＩ２の作用により生じる分のランプ電圧が加算されるので、ランプ電圧を増加させることができる。
【００７９】
さらに、他の第２のハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ電圧を得ることができる。
【００８０】
また、第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。「第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視域発光が多い。しかし、第２のハロゲン化物の金属が第１のハロゲン化物の金属よりエネルギー準位が高いために発光しにくいのであれば、第１および第２のハロゲン化物が共存している状態では、エネルギーが第１のハロゲン化物の発光に集中するので、第２のハロゲン化物の金属の発光は少なくなる。
【００８１】
したがって、第２のハロゲン化物は、可視光の発光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全可視光に対する割合が小さくて影響が少ないものである。
【００８２】
さらにまた、本発明においては、第１および第２のハロゲン化物に加えてアーク温度の分布を補正して熱損失を低減するためなどの目的で第３のハロゲン化物を必要に応じて封入することができる。
【００８３】
ハロゲンについて説明する。第１および第２のハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、反応性が最も適当なのはヨウ素であり、臭素、塩素、フッ素の順に反応性が強くなっていくが、要すれば以上のいずれを用いてもよい。また、例えばヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００８４】
希ガスは、１気圧以上の圧力で封入されていて、始動用および緩衝ガスとして作用する。また、希ガスは、気密容器を透過しないガスであれば、その種類は特に限定されるものではない。しかし、ネオンは、石英ガラスを透過しやすいので、気密容器を石英ガラスで形成する場合には、アルゴン、クリプトンまたはキセノンが本発明における希ガスとして推奨される。
【００８５】
希ガスの封入圧力を１気圧以上に高くすると、メタルハライド放電ランプの光束立ち上がり特性を向上させることができる。光束立ち上がり特性が良好であることは、どのような使用目的であっても好都合であるが、特に自動車などの移動体の前照灯、液晶プロジェクタなどにおいて極めて重要である。
【００８６】
水銀について説明する。本発明において、「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀を全く封入していない他に、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．３ｍｇ未満、好ましくは０．２ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。
【００８７】
しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。
【００８８】
従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０ｍｇ以上、また長アーク形においては同じく５ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は水銀量が実質的に少ないといえる。
【００８９】
〔作用について〕 次に、本発明の作用について説明する。本発明においては、水銀を本質的に封入することなしに、第１のハロゲン化物としてナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を封入したので、第１のハロゲン化物の金属が主として可視光を発光し、また第２のハロゲン化物としてマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物を封入したので、ランプ電圧が主としてこの第２のハロゲン化物により決定されている。
【００９０】
したがって、本発明のメタルハライド放電ランプは、水銀を本質的に封入することなく所望に作動して、水銀を封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性を呈する。なお、第２のハロゲン化物が不完全蒸発の場合、蒸発量は第２のハロゲン化物の蒸気圧で決まる。ハロゲン化物の蒸気圧は最冷部温度で決まる。第２のハロゲン化物の点灯中の蒸気圧は、水銀のそれより低いが、第１のハロゲン化物よりは明らかに高く、５気圧以下程度でもよい。
【００９１】
上記において、「ほぼ」とは、従来技術に比較して実用可能な範囲内で多少劣るような差があることを許容するという意味である。このことはまた、この種のメタルハライド放電ランプは電子化点灯装置によって点灯されることもあることを考慮すれば、実用上全く差し支えない範囲である。しかし、所望により気密容器に後述する保温手段を適用することにより、さらにランプ電圧を高くすることもできる。
【００９２】
また、本発明においては、一対の電極の一方が陽極として、他方が陰極として作動するように、すなわち直流点灯用として構成されているので、以下の有用な作用を呈する。
【００９３】
すなわち、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプを直流点灯すると、発光金属の例えばナトリウムＮａやスカンジウムＳｃは正にイオン化されるので、陰極側に吸引され、陽極側は陰極側に比較して発光金属の濃度が小さくなる。一方、水銀も多少陰極側に吸引されるが、元々水銀の量は圧倒的に多いので、陽極側にも十分な量の水銀が存在する。その結果、陰極側は発光金属が十分発光するが、陽極側は発光金属の発光が著しく弱くなり、水銀の発光が主となる。このため、電極間に著しい色分離を来すので、実用に適さない。したがって、色分離を問題にする応用分野においては、水銀を封入するメタルハライド放電ランプは、専ら交流点灯により使用されている。
【００９４】
これに対して、本発明においては、水銀を本質的に封入しない代わりに前期所定の第２のハロゲン化物を封入するとともに、直流点灯するように構成しているにもかかわらず、電極間の色温度の差は小さく、十分に実用できる。これは第２のハロゲン化物は、可視域に発光しにくいので、第１のハロゲン化物の金属が陽極側でも強く発光するからである。
【００９５】
また、自動車などの移動体の前照灯および液晶プロジェクタ用ランプなどでは、メタルハライド放電ランプを電子化された点灯装置を用いられているが、交流点灯の場合には、バッテリー電源の直流または商用周波数の交流を整流した直流を高周波交流に変換してからメタルハライド放電ランプに供給するのが一般的である。
【００９６】
これに対して、本発明においては、直流点灯用の構成であるから、高周波交流に変換する必要がない。このため、電子化点灯装置の回路構成を簡素化して、小形、軽量、かつ、安価な点灯装置を用いることができる。
【００９７】
なお、本発明において、希ガスの圧力を１気圧以上とすることにより、光束立ち上がり特性を向上させることができる。したがって、前照灯用などとして好適である。
【００９８】
以上を要約すると、本発明によれば、直流で点灯するように構成したことにより、直流で点灯しても色分離の問題が少ないメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【００９９】
本発明においては、水銀を本質的に封入していないので、発光に主として寄与するのは実質的に第１のハロゲン化物を構成する発光金属の発光であるから、始動時の色度立ち上がりが良好で、ランプへの入力が変化した場合でも、発光の色温度および演色性の変化が少ないから調光が可能である。
【０１００】
また、本発明においては、メタルハライド放電ランプの形状および寸法などのばらつきに対するランプ特性の変化が少ないので、発光色のばらつきが少ない。
【０１０１】
さらに、本発明においては、瞬時再始動が容易である。第２のハロゲン化物の蒸気圧は、水銀に較べると、殆どの場合、明らかに低いためである。これにより、再始動のために印加する始動パルス電圧の波高値を低減することができるから、点灯装置、始動装置、配線および照明器具の絶縁耐力を低くして安価にすることができる。
【０１０２】
さらにまた、本発明においては、点灯中の蒸気圧が極端に高くならないで、水銀封入時の６０％程度に低減させることは容易であるから、気密容器の点灯中の破裂が少なくなる。
【０１０３】
さらにまた、本発明のメタルハライド放電ランプは、発光効率は水銀を封入した従来のメタルハライド放電ランプと同程度にすることができ、加えて演色性を若干向上することもできる。
【０１０４】
以上のように、本発明においては、短アーク形および長アーク形のいずれにあっても、定常時の特性は従来技術とほぼ同等にすることができる。
【０１０５】
しかも、本発明は、ランプ電力が数１０Ｗ〜数ｋＷの広い範囲にわたってなりたつ。
【０１０６】
また、本発明においては、気密容器が外気に露出した状態で点灯する単管形であってもよいし、気密容器が外管内に封装された状態で点灯する２重管形であっても所期の作用効果を奏する。さらに、外管内を真空にして熱損失を低減して発光効率を一層向上させることもできる。
【０１０７】
しかし、本発明を短アーク形のメタルハライド放電ランプに適用する場合においては、上述のようにアークが絞られるように構成すれば、集光効率を高めることができ、液晶プロジェクタ、反射鏡と組み合わせて使用される自動車などの移動体の前照灯、店舗用照明器具、光ファイバー照明器具などのような反射鏡の光学系に用いる場合にも照射面照度の著しい向上が得られる。
【０１０８】
〔実施に際して許容される態様について〕 本発明のメタルハライド放電ランプは、その実施に際して以下の各態様を採用することが許容される。
【０１０９】
（第１の態様） 第１の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器と、気密容器に封着した一対の電極と、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物である放電媒体と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴としている。
【０１１０】
この態様は、第１のハロゲン化物を、可視光を発光し、かつ、発光効率および演色性の点から一般的な各種用途に好適な金属のハロゲン化物範囲に特定したものである。この第１のハロゲン化物の範囲内で任意の１種または複数種を用いてメタルハライド放電ランプを構成することができる。また、第２のハロゲン化物は、本発明におけるように蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している。そして、第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。
【０１１１】
第１の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１１２】
そうして、第１の態様によれば、第１のハロゲン化物を構成する金属をナトリウム、スカンジウムおよび希土類金属からなるグループの中から選択したしたもので、発光効率および演色性の点において一般的な各種用途に好適なメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１１３】
また、水銀を用いない、すなわち水銀を本質的に封入していない（以下、同じ。）ことにより、本発明の前述した作用および効果を奏する。
【０１１４】
（第２の態様） 第２の態様は、次の構成である。すなわち、前記放電媒体は、セシウムＣｓのハロゲン化物を含んでいることを特徴とし、本発明または第１の態様との組み合わせが許容される。
【０１１５】
第２の態様においては、セシウムＣｓのハロゲン化物を第３のハロゲン化物として封入していることにより、アークの温度分布が水銀を封入した場合のように平坦になって温度勾配が小さくなるために、発光管の熱損失が低減する。このため、セシウムのハロゲン化物を封入しない場合より発光効率が向上し、水銀を封入する場合に近づく。
【０１１６】
さらに詳述すると、以下のとおりである。すなわち、ハロゲン化セシウムがアーク中で分解して生じるセシウムは、イオン化電圧が低く、アーク中の比較的温度が低い領域であるところの「アーク中の中温度部分」でもイオン化して電子を放出しやすい。このため、アーク中にセシウムが存在することにより、アーク中の中温度部分の電子濃度が高くなる。
【０１１７】
ところで、電気伝導度（σ）は、電子密度に比例する。ある温度部分のエネルギー入力は、電界強度をＥとすると、σＥ２であるから、電気伝導度（σ）が大きいほど、換言すれば電子密度が大きいほど大きい。
【０１１８】
したがって、セシウムのハロゲン化物を封入すると、アーク中の中温度領域のエネルギー入力が大きくなり、その結果、アーク中の中温度領域の温度が上昇する。
【０１１９】
これに対して、メタルハライド放電ランプへの全入力は一定のため、エネルギーバランスから、アークの高温度部分の温度は相対的に低下する。
【０１２０】
以上の理由から、アークの温度分布が水銀を封入した場合のように平坦になって温度勾配が小さくなる。
【０１２１】
一方、従来の水銀を封入したメタルハライド放電ランプにおいては、水銀も発光するが、水銀自体は前述したように発光効率が高くない。これに対して、第２の態様においては、水銀を本質的に封入していないので、発光効率が水銀より高い発光金属、例えばスカンジウムＳｃやナトリウムＮａなどを用いることにより、高い発光効率を有するメタルハライド放電ランプを実現することができる。
【０１２２】
以上を要約すると、第２の態様によれば、セシウムのハロゲン化物を封入したことにより、アークの温度分布を平坦化して熱損失を低減して発光効率を向上したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１２３】
また、水銀を用いない、すなわち水銀を本質的に封入していない（以下、同じ。）ことにより、前述した本発明の作用および効果を奏する。
【０１２４】
（第３の態様） 第３の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器、気密容器に封着した一対の電極、ならびに少なくとも発光金属のハロゲン化物からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物からなる第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入された放電媒体を備えた発光管と、発光管を収納する外管と；発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴としている。
【０１２５】
本態様は、本発明または以上の各態様において、発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段を備えることにより、熱損失を低減して発光効率を向上するように構成したものである。
【０１２６】
保温手段としては、発光管から発生した熱の損失を少なくすることができるのであれば、どのような構成であってもよいが、例えば以下のような構成であることが許容される。
【０１２７】
外管内を真空にすることにより、発光管からの発生熱の対流および伝導による熱損失が低減して放電媒体が保温される。この場合、具体的な構造、形状および構成材料は問わない。なお、本発明において、外管内が真空であるとは、外管内が１０Torr以下の圧力であることをいう。
【０１２８】
また、発光管から外部に放射される熱線を反射して発光管へ戻すとともに、可視光を透過する熱線反射・可視光透過膜を備えることにより、放射による熱損失を低減して放電媒体を保温することができる。熱反射・可視光透過膜は、発光管と外管との間に配設した石英ガラスなどからなる円筒体や外管の内面、外面または内外両面に形成するか、発光管の外面に形成することができる。
【０１２９】
さらに、上記の各保温手段を適宜組み合わせて実施することができるのはいうまでもない。
【０１３０】
第３の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１３１】
そうして、本態様においては、発光管から発生する熱の損失を少なくする保温手段を備えているので、発光管の内部で放電により発生した熱の損失が少ないから、発光管の熱損失が低減して発光効率が向上する。
【０１３２】
以上を要約すると、第３の態様によれば、加えて発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段を備えたことにより、熱損失を低減して発光効率を向上したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１３３】
また、水銀を用いないことにより、前述した本発明における作用および効果を奏する。
【０１３４】
（第４の態様） 第４の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器と、気密容器に封着した一対の電極と、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃからなるハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物である放電媒体と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないとともに定格ランプ電力が１００Ｗ以下の前照灯用であることを特徴としている。
【０１３５】
自動車などの移動体の前照灯用で定格ランプ電力が１００Ｗ以下のメタルハライド放電ランプは、電極間距離が小さくて管壁負荷が大きいという特徴がある。
【０１３６】
このため、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプの場合には、既述のように所要のランプ電圧を得るために水銀蒸気圧が２０気圧以上の高圧になり、これに伴って気密容器が相対的に破損しやすい。
【０１３７】
また、光束立ち上がり特性を向上させる必要からキセノンも高圧で封入し、点灯中３５気圧程度になる。このため、始動ガスを絶縁破壊して始動させるのに高電圧で、しかもパワーの大きな始動用のパルス電圧を印加する必要がある。瞬時再始動時には、さらに高い始動用のパルス電圧が必要となるから、点灯回路、照明器具および配線の絶縁耐力のグレードを見合う高さにする必要があり、したがって、高価になる。
【０１３８】
さらに、キセノンの高圧封入と、高い始動用パルス電圧の印加および点灯直後に大電流を流し、徐々に電流を低減させる手段の採用とにより、光束立ち上がり特性の問題は解決したが、色度立ち上がり特性が悪い。すなわち、最初キセノンが発光し、次に水銀が発光する。この水銀の発光は１０〜２０秒後まで続く。水銀の発光は、演色性が悪く、必要な白色範囲にも入らない。
【０１３９】
これに対して、本態様においては、水銀を封入しないので、従来の６０％程度の圧力にすることができ、気密容器の破損の問題、始動用のパルス電圧の問題が著しく軽減される。
【０１４０】
また、第１のハロゲン化物をナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃからなるグループに限定したことにより、前照灯として必要な白色発光でありながら発光効率がすこぶる高い発光が得られる。
【０１４１】
第４の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１４２】
以上を要約すると、第４の態様によれば、加えて第１のハロゲン化物をナトリウムおよびスカンジウムに規定するとともに、定格ランプ電力を１００Ｗ以下に規定したことにより、発光効率が高く、白色光であるとともに色度立ち上がり特性が良好で自動車などの移動体の前照灯用として好適な小形のメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１４３】
さらに、水銀を封入しないことにより、本発明における作用および効果を奏するので、本発明の構成は移動体の前照灯として甚だ好適なものである。
【０１４４】
（第５の態様） 第５の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、マグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物であることを特徴としていて、第１ないし第４のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１４５】
本態様は、第２のハロゲン化物として好適な金属を特定したものである。
【０１４６】
第５の態様によれば、加えて水銀に代えることができる第２のハロゲン化物を形成する金属を効果的なものに規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１４７】
（第６の態様） 第６の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、鉄Ｆｅ、亜鉛Ｚｎ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌおよびガリウムＧａからなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を主体としていることを特徴としていて、第１ないし第６のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１４８】
本態様は、第２のハロゲン化物として最適な金属を特定したものである。ただし、これらの金属は、主成分として用いられて最適であるが、マグネシウムＭｇ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆのグループから選択された１種または複数種を副成分として添加することにより、さらにランプ電圧を高くすることができる。
【０１４９】
第６の態様によれば、加え第２のハロゲン化物を形成する金属としてさらに効果的なものを規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５０】
（第７の態様） 第７の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．０５〜２００ｍｇ封入されていることを特徴としていて、本発明または第１ないし第６のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１５１】
本態様は、第２のハロゲン化物の一般的に適用可能な封入量の範囲を特定している。封入するハロゲン化物によっては、好適な範囲はさらに狭いが、全体としての範囲であることを留意すれば許容される。
【０１５２】
第７の態様によれば、加えて第２のハロゲン化物の封入量の効果的な範囲を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５３】
（第８の態様） 第８の態様は、次の構成である。すなわち、第２のハロゲン化物は、第４記載において、気密容器の内容積１ｃｃ当たり１〜２００ｍｇ封入されていることを特徴としている。
【０１５４】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な第２のハロゲン化物の封入量を規定したものである。
【０１５５】
第８の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な第２のハロゲン化物の封入量を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５６】
（第９の態様） 第９の態様は、次の構成である。すなわち、本発明、第４の態様または第８の態様において、希ガスは、１〜１５気圧の圧力で封入されていることを特徴としている。
【０１５７】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な希ガスの封入圧力を規定したものである。
【０１５８】
第９の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な希ガスの封入圧力を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５９】
（第１０の態様） 第１０の態様は、次の構成である。すなわち、第４、８または９の態様において、気密容器は、最大径部が内径３〜１０ｍｍ、外径が５〜１３ｍｍであることを特徴としている。
【０１６０】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおける気密容器の好適な寸法を規定したものである。
【０１６１】
第１０の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な気密容器のサイズを規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６２】
（第１１の態様） 第１１の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１０のいずれか一の態様において、電極間距離が１〜６ｍｍであることを特徴としている。
【０１６３】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な電極間距離を規定したものである。電極間距離が６ｍｍを超えると、点光源から離れてしまい、集光作用が低下する。電極間距離は、さらに好ましくは１〜５ｍｍである。
【０１６４】
第１１の態様によれば、加えて移動体の前照灯として効果的な電極間距離を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６５】
（第１２の態様） 第１２の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１１のいずれか一の態様において、直流で点灯されるように構成されていることを特徴としている。
【０１６６】
本態様は、直流点灯することにより、移動体の前照灯用として点灯装置を小形、軽量かつ安価にできるメタルハライド放電ランプを提供するものである。すなわち、自動車などの移動体は、前述のように一般的にバッテリー電源を備えているので、直流を交流に変換してからメタルハライド放電ランプに供給して点灯するより、直流を使用する方が点灯装置の回路構成が簡素化される。なお、直流を所望の電圧にするために、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの制御手段を用いる場合であっても上記の効果は不変である。なぜなら、交流点灯の場合であっても上記制御手段を必要な場合には用いるからである。
【０１６７】
このように直流点灯が可能なのは、水銀を封入しないことに伴い色分離が実用上差し支えない程度になるからである。
【０１６８】
第１２の態様によれば、加えて直流で点灯するように構成したことにより、移動体の前照灯用として点灯装置を小形、軽量、かつ安価にできるメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６９】
（第１３の態様） 第１２の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１２のいずれか一の態様において、放電媒体は、セシウムのハロゲン化物を含んでいることを特徴としている。
【０１７０】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおいて、セシウムのハロゲン化物を封入してアークの勾配を平坦化して発光効率を向上するようにしたもので、これにより発光効率は従来の水銀を封入したものよりさらに高くすることができる。
【０１７１】
第１３の態様によれば、加えてセシウムのハロゲン化物を封入したことにより、移動体の前照灯用として発光効率が高いメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１７２】
（第１４の態様） 第１４の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１３のいずれか一の態様において、気密容器を収納し、内部が真空に維持された外管を備えていることを特徴としている。
【０１７３】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおいて、気密容器を内部が真空の外管に収納して気密容器の熱損失を低減することにより、発光効率を向上するようにしたもので、これにより発光効率は従来の水銀を封入したものよりさらに高くすることができる。
【０１７４】
第１４の態様によれば、加えて内部を真空にした外管内に発光管を収納したことにより、移動体の前照灯用として発光効率が高いメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１７５】
（第１５の態様） 第１５の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１４のいずれか一の態様において、外部に導出される光から紫外線を実質的に除去する紫外線除去手段を備えていることを特徴としている。
【０１７６】
「紫外線を実質的に除去する」とは、実用上紫外線の量が許容される範囲にまで除去されていることを意味するもので、紫外線が完全に１００％カットされていなければならないものではない。
【０１７７】
紫外線除去手段は、紫外線が実質的に除去されていれば、どのような構造であってもよい。たとえば、発光管を紫外線カット性能を有する組成のガラス材料からなる外管内に発光管を収納する。なお、外管内は外気と連通していてもよいし、気密で、しかも内部を真空にしてあってもよい。
【０１７８】
また、発光管の内面または自体に紫外線除去性能を付与してもよい。発光管の内面または外面の材料組織を紫外線遮断性の組織に置換したり紫外線遮断性の透光性材料の膜を被着させたりすることにより、紫外線遮断性能を付与できる。
【０１７９】
さらに、発光管の外側に紫外線遮断性の筒体を配設してもよい。
【０１８０】
そうして、本態様においては、外部に導出される紫外線を実質的に除去するので、前照灯が紫外線によって劣化したり、人の眼を紫外線の照射から防止したりする。
【０１８１】
また、外管を用いる場合には、外管によって気密容器を機械的保護することも可能である。
【０１８２】
以上を要約すると、第１５の態様によれば、加えて紫外線カット性能を有する外管を備えていることにより、前照灯の劣化がないとともに紫外線を放射しないメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１８３】
本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯する電子化直流点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【０１８４】
上記本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプを、水銀を封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性を得るように直流点灯させるのに好適なメタルハライド放電ランプ点灯装置を規定している。なお、ここで「ほぼ」とは、従来技術に比較して実用可能な範囲内で多少劣るような差があることを許容するという意味である。このことはまた、この種のメタルハライド放電ランプは電子化点灯装置によって点灯されることもあることを考慮すれば、実用上全く差し支えない範囲である。
【０１８５】
そうして、本発明によれば、水銀を封入した従来技術によるメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を得るように本発明のメタルハライド放電ランプを点灯するメタルハライド放電ランプ直流点灯装置を提供することができる。
【０１８６】
以上説明した本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置の実施に際して次の態様を採用することが許容される。
【０１８７】
すなわち、本発明は、本発明のメタルハライド放電ランプ、第４、第７または第８ないし第１４の態様のいずれか一記載のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成されている電子化直流点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【０１８８】
第１の態様は、移動体の前照灯用として要求される光束立ち上がり特性を満足するメタルハライド放電ランプ点灯装置を規定している。
【０１８９】
点灯回路は、直流動作するように構成されている。
【０１９０】
また、点灯回路は、上記の構成を具備していれば、回路構成は問わない。
【０１９１】
そうして本態様によれば、点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を流し、時間の経過とともに徐々に電流を絞る点灯回路を備えていることにより、瞬時光束立ち上がり特性および瞬時色度立ち上がりが良好で、移動体の前照灯用として好適なメタルハライド放電ランプ直流点灯装置を提供することができる。
【０１９２】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された本発明あるいは第１ないし第１４のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯する電子化直流点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【０１９３】
本発明は、本発明あるいは第１ないし第１４のメタルハライド放電ランプを何らかの照明の目的のために使用する装置の全てに適応するものである。短アーク形の場合には、特に反射鏡およびまたはレンズなどの光学系と組み合わせて用いる照明装置、例えば液晶プロジェクタ、オーバヘッドプロジェクタ、自動車などの移動体の前照灯、光ファイバー照明装置、スポットライトなどの店舗用照明器具などに好適である。なお、本発明のメタルハライド放電ランプとは、前記各態様のメタルハライド放電ランプを含む意味である。
【０１９４】
また、長アーク形の場合には、一般照明用の各種照明器具、例えばダウンライト、天井直付け灯、道路用照明器具、トンネル用照明器具および投光器など、さらには表示装置などに用いることができる。
【０１９５】
電子化直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプを直流点灯するのであればどのような構成であってもよい。
【発明の効果】
【０１９６】
本発明によれば、第１のハロゲン化物としてナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を封入したので、第１のハロゲン化物の金属が主として可視光を発光し、また第２のハロゲン化物としてマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物を封入したので、第２のハロゲン化物がランプ電圧を主として決定していることにより、環境負荷の大きい水銀を本質的に用いないで、水銀を封入したメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を有するとともに、直流点灯による色むらが生じないばかりでなく、メタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１９７】
また、本発明によれば、小形、軽量、かつ安価化が可能な直流点灯用のメタルハライド放電ランプ、これを備えたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１９８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【０１９９】
〔実施形態１について〕 実施形態１は、メタルハライド放電ランプの一例である。
【０２００】
図１は、本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、１は気密容器、２は電極、３は封着金属箔、４は外部リード線である。
【０２０１】
気密容器１は、石英ガラスを内径１４ｍｍの回転楕円面形状に成形してなり、楕円の長軸方向の両端に一対の細長い封止部１ａ、１ａを一体に備えている。
【０２０２】
電極２は、電極軸２ａおよび電極軸２ａの先端部を少し突出させて電極コイル２ｂを巻回してなる。電極軸２ａの基部は、封止部１ａ内において、封着金属箔３の一端に溶接されている。電極間距離は４ｍｍに設定されている。
【０２０３】
封着金属箔３は、モリブデン箔からなり、封止部１ａ内に気密に封着されるとともに、他端に外部リード線４が溶接されている。
【０２０４】
気密容器１内には、放電媒体として、希ガス、第１のハロゲン化物および第２のハロゲン化物が封入されている。
【０２０５】
希ガスとして、アルゴン５００Torrを封入した。
【０２０６】
第１のハロゲン化物として、ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３を１ｍｇ、ヨウ化ネオジムＮｄＩ３を１ｍｇ封入した。
【０２０７】
第２のハロゲン化物として、表１に示すハロゲン化物を８ｍｇ封入した。
【０２０８】
そうして、得られた短アーク形のメタルハライド放電ランプについて、入力電力１５０Ｗ一定で点灯して，ランプ電圧、発光効率および色温度を、以下に示す従来例とともに測定した結果を表２に示す。
【０２０９】
なお、従来例は、第２のハロゲン化物に代えて水銀１３ｍｇを封入した以外は本実施形態と同一仕様である。
【０２１０】
［表２］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 スクリーン照度比
（V） （lm/W） （K）
１（従来例） − ７５ ７１ ８７００ １．０
２ ＡｌＩ３ ６２ ７２ ９１２０ １．４
３ ＦｅＩ２ ７０ ７０ ９２１０ １．３５
４ ＺｎＩ２ ７３ ６８ ９１６０ １．４２
５ ＳｂＩ３ ６３ ７３ ８９３０ １．３５
６ ＭｎＩ２ ５５ ７２ ９０４０ １．４２
７ ＣｒＩ２ ５８ ６９ ９１００ １．４５
８ ＧａＩ３ ５９ ６８ ９０３０ １．３９
９ ＲｅＩ３ ６１ ７０ ９２４０ １．３７
１０ ＴｉＩ４ ７２ ７０ ９２２０ １．３８
表２から、本実施形態においては、ランプ電圧５０Ｖ以上、発光効率および色温度が従来例と同程度のメタルハライド放電ランプが得られた。
【０２１１】
次に、上記の放電ランプを図２に示す光学系と組み合わせてスクリーン照度比を測定し、その結果を表２に併せて掲載した。
【０２１２】
図２は、ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェクタの光学系の概念的説明図である。図において、５は図１に示すメタルハライド放電ランプ、６は反射鏡、７は紫外線・赤外線カットフィルタ、８ａ、８ｂは色分離ダイクロイックミラー、９Ｂ、９Ｇ、９Ｒは液晶パネル、１０ａ、１０ｂはミラー、１１ａ、１１ｂは色合成ミラー、１２は投射レンズ、Ｂは青色光軸、Ｇは緑色光軸、Ｒは赤色光軸である。
【０２１３】
液晶パネル９Ｂは青、９Ｇは緑、９Ｒは赤色のそれぞれの画像信号によって駆動される。
【０２１４】
表２から明らかなように、本形態のメタルハライド放電ランプによれば、従来例に比較して約１．４倍のスクリーン照度が得られた。
【０２１５】
次に、本形態のメタルハライド放電ランプおよび従来例のアーク温度分布をそれぞれ測定した結果を図３に基づいて説明する。
【０２１６】
図３は、表１におけるランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）のアーク温度分布を示すグラフである。図において、横軸は気密容器の電極間の中央断面におけるラジアル方向の位置を、縦軸はアーク温度（Ｋ）を、それぞれ示す。曲線Ａは本形態のランプ２のアーク温度分布曲線、曲線Ｂは従来例のアーク温度分布曲線である。
【０２１７】
図から本形態のメタルハライド放電ランプは、アークが絞られていることが分かる。
【０２１８】
さらに、表２におけるランプ２および３（本形態）と、ランプ１（従来例）とについて、入力電力７０Ｗ、９０Ｗ、１１０Ｗおよび１３０Ｗで点灯したときの色温度を測定した結果を表３に示す。
【０２１９】
［表３］
ランプ ７０Ｗ ９０Ｗ １１０Ｗ １３０Ｗ
１（従来例）６５１０Ｋ ６９３０Ｋ ７５６０Ｋ ８０３０Ｋ
２ ８６３０Ｋ ８７４０Ｋ ８９００Ｋ ９０６０Ｋ
３ ８７２０Ｋ ８８６０Ｋ ９０３０Ｋ ９１８０Ｋ
前述したように、ランプ１（従来例）においては、入力を低減した場合、相対的に水銀による発光が支配的になるので、色温度が著しく低下する。
【０２２０】
しかしながら、ランプ２および３（本形態）においては、水銀を本質的に封入していないし、また第２のハロゲン化物による可視光の発光が少ないから、入力を低減した場合にも発光金属による発光が主な発光である。そして、発光金属の蒸気圧が入力の低減に応じて蒸気圧が低下する分色温度が若干低下している。
【０２２１】
上記の場合、１５０Ｗ（表２参照）から７０Ｗ（表３参照）まで変化させたとき、従来例では２１９０Ｋ変化した。
【０２２２】
これに対して、本形態においては５００Ｋ以下の変化にとどまった。
【０２２３】
次に、再始動について評価した結果を表４に示す。
【０２２４】
［表４］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） １２
２ ４
３ ３
４ ５
５ ３
６ ４
７ ４
８ ５
９ ３
１０ ６
表４に示すように、本形態においては、再始動電圧は低い。それは、第２のハロゲン化物の点灯中の蒸気圧が水銀に比較して低く、例えばランプ３の場合、０．６気圧であり、他のハロゲン化物でもせいぜい５気圧以内だからである。
【０２２５】
これに対して、水銀を封入している従来例では２８気圧であるので、表４に示すように再始動電圧が高い。
【０２２６】
図４は、本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを反射鏡と一体化して構成したプロジェクタ用ランプを示す一部断面正面図である。図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０２２７】
本形態は、図１に示したメタルハライド放電ランプ５と反射鏡６とが一体化したものである。
【０２２８】
なお、５ｂは保温膜で、メタルハライド放電ランプ５における反射鏡６の投光開口側の電極を包囲する気密容器１の外面に形成している。
【０２２９】
反射鏡６は、回転２次曲面を備え、ガラス成形により形成されているが、頂部にネック部６ａを有し、反射鏡主体部６ｂの内面に可視光反射・赤外線透過性の多層干渉反射膜６ｃが被着されている。また、反射鏡主体部６ｂには、透孔６ｄが形成されている。
【０２３０】
そして、メタルハライド放電ランプ５は、その口金５ａをネック部６ａ内に口金セメント７を介して固着されている。さらに、給電線８が反射鏡６の透孔６ｄを通過して反射鏡６の背面側に導出されている。
【０２３１】
９は電子点灯装置で、メタルハライド放電ランプ５に所要の電圧およびランプ電流を供給する。
【０２３２】
〔実施形態２について〕 実施形態２は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の例である。
【０２３３】
図５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の一例としての図４に示すプロジェクタ用ランプを用いた液晶プロジェクタを示す概念図である。図において、図４と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。１１は液晶表示手段、１２は画像制御手段、１３は光学系、１４は本体ケース、１５はスクリーンである。
【０２３４】
液晶表示手段１１は、投射すべき画像を液晶によって表示するもので、その背面からメタルハライド放電ランプ５から放射され、反射鏡６で集光された照明光を照射される。
【０２３５】
画像制御手段１２は、液晶表示手段１１を駆動および制御するもので、要すればテレビジョン受信機能をも備えることができる。
【０２３６】
本体ケース１４は、以上の各要素を収納する。
【０２３７】
光学系１３は、液晶表示手段１１を通過した光をスクリーン１５に投射する。
【０２３８】
〔実施形態３について〕 実施形態３は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２３９】
図６は、本発明を実施するための第２の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す中央断面正面図である。図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、気密容器１の内容積が０．０５ｃｃの小形のメタルハライド放電ランプである点において図１に示す第１の形態と異なる。
【０２４０】
気密容器１は内径４ｍｍである。
【０２４１】
電極２は、電極コイルを装着していない。電極間距離は４．２ｍｍである。
【０２４２】
放電媒体は以下のとおりである。キセノン１気圧、第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳｃＩ3を０．１４ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩを０．８６ｍｇ封入した。また、第２のハロゲン化物としては、表５に示すハロゲン化物を１ｍｇ封入した。
【０２４３】
そうして、得られたメタルハライド放電ランプについて、入力電力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、発光効率、平均演色評価数（以下、「演色性」という。）Ｒａおよび色温度を、以下に示す従来例とともに測定した結果を併せて表５に示す。
【０２４４】
従来例は、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様である。
【０２４５】
［表５］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８０ ６３ ４１２０Ｋ
２ ＡｌＩ３ ６２ ７８ ６５ ３８６０Ｋ
３ ＦｅＩ２ ７０ ７３ ７１ ４２１０Ｋ
４ ＺｎＩ２ ７５ ７８ ６５ ３８３０Ｋ
５ ＳｂＩ３ ６３ ７５ ６６ ３７９０Ｋ
６ ＭｎＩ３ ５５ ７２ ６８ ３９５０Ｋ
７ ＣｒＩ２ ５８ ７４ ６５ ３８６０Ｋ
８ ＧａＩ３ ５９ ７６ ６６ ３７６０Ｋ
９ ＲｅＩ３ ６１ ７８ ６４ ３８４０Ｋ
表５から明らかなように、本形態においては、ランプ電圧が５０Ｖ以上で、発光効率は従来例より若干低いが、演色性が向上する傾向が見られた。
【０２４６】
以上から、本形態は、定常時の特性が従来例とほぼ同等であると評価できる。
【０２４７】
次に、表５における本形態のランプ３とランプ１（従来例）とについて、入力電力１５Ｗ、２０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの演色性および色温度を測定した結果を表６に示す。
【０２４８】
［表６］
ランプ １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ
１（従来例）演色性（Ra） ４０ ４５ ５８ ６１
色温度（K） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０
３ 演色性（Ra） ６３ ６４ ６６ ６９
色温度（K） ４５３０ ４４４０ ４３１０ ４２４０
表６に示すように、ランプ１の従来例では３５Ｗ（表５参照）から１５Ｗまで入力を変化させた場合、色温度が１５２０Ｋ変化し、演色性は２３変化した。これでは変化が大きすぎて、実際上調光できない。
【０２４９】
これに対して、本形態においては、色温度の変化は３２０Ｋ、演色性の変化はわずかに８であり、十分調光が可能である。
【０２５０】
次に、再始動について評価した結果を表７に示す。
【０２５１】
なお、ランプ１０として、キセノンＸｅを１００Torr封入した以外はランプ３と同一仕様の放電ランプを製作して、これについても再始動電圧を測定した結果を示している。
【０２５２】
［表７］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） １４
３ ７
１０ ３
表７に示すように、本形態は、再始動電圧が従来例に比較して半分になる。特に希ガスの封入圧を低くして、光束立ち上がりを重視しない放電ランプ１０においては、著しい改善が見られた。
【０２５３】
図７は、本発明を実施するための第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、キセノンＸｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグラフである。図において、横軸はＸｅ封入圧（気圧）を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示す。
【０２５４】
図から明らかなように、封入圧が１気圧以上になると、光束立ち上がり時間が著しく短縮されるが、１気圧未満では著しく長い。
【０２５５】
図８は、同じく第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ２を用いた場合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフである。図において、横軸はＦｅＩ２の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）を、それぞれ示す。
【０２５６】
図によれば、ランプ電圧が３０Ｖを超えるのは気密容器の内容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上であることが分かる。
【０２５７】
なお、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２００ｍｇ以上では未蒸発のＦｅＩ２が光を吸収するために発光効率が低下する。
【０２５８】
〔実施形態４について〕 実施形態４は本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２５９】
図９は、本発明を実施するための第３の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。本形態は、図６に示すのと同様な小形の短アーク形のメタルハライド放電ランプをさらに自動車などの移動体の前照灯に装着するように構成したものである。２１は外管、２２は口金、２３は絶縁チューブである。
【０２６０】
外管２１は、紫外線カット性能を備えており、内部に図６に示すのとほぼ同様な構造のメタルハライド放電ランプ５’を収納していて、両端が封止部１ａに固定されているが、気密ではなく、外気に連通している。一方の封止部１ａが口金２２に植立されている。他端から導出された外部リード線４は外管２１に平行に延在して口金２２内に導入され、図示しない端子に接続されている。
【０２６１】
絶縁チューブ２３は、外部リード線を被覆する。
【０２６２】
〔実施形態５について〕 実施形態５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０２６３】
図１０は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての自動車など移動体用の前照灯を示す斜視図である。図において、３１は反射鏡、３２は前面カバーである。
【０２６４】
反射鏡３１は、プラスチックスの成形によって異形の回転放物面に形成され、頂部背面から図９に示すメタルハライド放電ランプ（図示しない。）を着脱するように構成されている。
【０２６５】
前面カバー３２は、透明性のプラスチックスの成形によりプリズムまたはレンズを一体に形成していて、反射鏡の前面開口に気密に装着される。
【０２６６】
〔実施形態６について〕 実施形態６は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２６７】
図１１は、本発明を実施するための第４の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、４１は発光管、４２は第１の支持バンド、４３は第１の導体枠、４４はフレアステム、４５はバイメタルおよび始動抵抗、４６は第２の支持バンド、４７は第２の導体枠、４８は導線、４９は外管、５０は口金である。
【０２６８】
発光管４１は、内径２０ｍｍの細長い石英ガラス管の両端に一対の主電極と一方の主電極に接近して１本の始動用補助極とを封着して、電極間距離４２ｍｍに設定されている。
【０２６９】
第１の支持バンド４２は、発光管４１の図において上部側のピンチシール部を抱持して、第１の導体枠４３に固定している。
【０２７０】
第１の導体枠４３は、フレアステム４４に固定されるとともに発光管４１の上部の主電極に電圧を印加する。
【０２７１】
フレアステム４４は、外管４９のネック部に封着されている。
【０２７２】
バイメタルおよび始動抵抗４５は、始動回路を形成しており、始動時に始動用補助極に近接する主電極と反対の極性の電圧を印加する。
【０２７３】
第２の支持バンド４６は、発光管４１の図において下部のピンチシール部を抱持して、第２の導体枠４７に固定している。
【０２７４】
第２の導体枠４７は、外管４９のトップ部に固定されている。
【０２７５】
導線４８は、一端がフレアステム４４の導入線に接続し、他端が第２の支持バンド４６に接続して、第２の導体枠４７を介して発光管４１の他方の主電極に接続している。
【０２７６】
外管４９は、上記の構成により内部に発光管４１、バイメタルおよび始動抵抗４５を封装している。図示しないが初期ゲッタを装着して内部の不純ガスを吸着さている。
【０２７７】
ところで、発光管４１内には、第１のハロゲン化物としてヨウ化スカンジウムＳｃＩ３を３ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩを１５ｍｇ封入した。第２のハロゲン化物として表８に示すハロゲン化物を２０ｍｇ封入し、さらに希ガスとしてアルゴン２０Torrを封入した１５種類のメタルハライド放電ランプを製作した。これらのランプの内、ランプ１４はランプ２の仕様に加えてＺｎＩ２を５ｍｇ添加したものである。また、ランプ１５はランプ１０の仕様に加えてＦｅＩ２を５ｍｇ添加したものである。そのいずれも第２のハロゲン化物を複数種にしてランプ電圧を増大させようと企図したものである。
【０２７８】
なお、比較のために、従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀を４０ｍｇ封入した以外は、本形態と同じ仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０２７９】
そうして、本形態および従来例についてランプ入力４００Ｗ一定で点灯してランプ電圧、発光効率、色温度および演色性を、従来例とともに測定した結果を表８に示す。
【０２８０】
［表８］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （lm/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １３２ １０１ ４３２０ ６２
２ ＡｌＩ３ １１２ ９６ ４１２０ ６５
３ ＦｅＩ２ １１８ ９５ ４５１０ ６８
４ ＺｎＩ２ １２０ ９８ ４１６０ ６５
５ ＳｂＩ３ １１４ ９４ ４０４０ ６９
６ ＭｎＩ２ ８３ ９３ ４２１０ ６４
７ ＣｒＩ２ １０９ ９６ ４２６０ ６８
８ ＧａＩ３ １２５ ９７ ４１３０ ６７
９ ＲｅＩ３ １０３ ９１ ４２４０ ６９
１０ ＭｇＩ２ ７８ ９５ ４１４０ ６６
１１ ＣｏＩ２ １１８ ９５ ４４８０ ６８
１２ ＮｉＩ２ １０９ ９５ ４４１０ ６９
１３ ＢｅＩ２ ９５ ９３ ４２１０ ６３
１４ ＡｌＩ３＋ＺｎＩ２ １３７ ９７ ４１５０ ６５
１５ ＭｇＩ２＋ＦｅＩ２ １０５ ９５ ４２１０ ６７
上記形態における電気特性について説明する。
【０２８１】
表８から明らかなように、従来例のランプ電圧は、水銀の封入量で決まる。
【０２８２】
これに対して、本形態のランプ電圧は、主として第２のハロゲン化物の蒸発量により支配されている。この場合、発光管４１に保温手段を配設すると、たとえばランプ３のヨウ化鉄ＦｅＩ２を封入したものにおいても所要のランプ電圧を呈するのに必要な蒸発量を得ることができる。
【０２８３】
したがって、発光管４１の保温の程度を適当に設定することにより、従来例と同様なランプ電圧を得ることができる。
【０２８４】
次に、発光特性について説明する。
【０２８５】
ランプ３においては、可視域に少し第２のハロゲン化物の金属である鉄Ｆｅの発光が見られるが、水銀の発光がなくなる。
【０２８６】
発光効率は、少し低下するが、演色性は少し上昇する。なお、鉄Ｆｅのハロゲン化物を単独で封入すると、強い紫外線を放射するが、第１のハロゲン化物と併せて封入することにより、強い紫外線の放射は大幅に弱められることが分かった。さらに、他の第２のハロゲン化物との混合使用によっても紫外線の放射は低減する。
【０２８７】
上述したように、長アーク形のメタルハライド放電ランプにおいても、環境負荷の大きい水銀を使用しなくても、ランプの電気特性および発光特性を、水銀を封入する従来技術と同等にすることができることが確認された。
【０２８８】
また、ランプ１５およびランプ１６に見られるように、第２のハロゲン化物として、複数の金属を併用することにより、ランプ電圧を水銀と同様なレベルに調整することも確認された。
【０２８９】
次に、本発明の第４の形態と同一構造のメタルハライド放電ランプをランプ電力３５０Ｗ、３００Ｗ、２５０Ｗおよび２００Ｗで点灯したときの演色性および色温度の変化を従来例と比較して表９に示す。なお、ランプの項の数字は表８の同一数字と同一のランプを示す。
【０２９０】
［表９］
ランプ ２００Ｗ ２５０Ｗ ３００Ｗ ３５０Ｗ
１ 演色性（Ra） ３８ ４６ ５４ ６０
（従来例） 色温度（K） ６０１０ ５６３０ ５１６０ ４５３０
２ 演色性（Ra） ６０ ６１ ６２ ６４
色温度（K） ４５６０ ４４５０ ４２２０ ４１００
表９から明らかなように、従来例はランプ電力が低減するに伴い色温度が著しく高くなるとともに、演色性が大きく低下する。
【０２９１】
これに対して、本形態のランプ２は演色性、色温度ともに変化が極めて少ない。
【０２９２】
以上から本形態によれば、ランプ電力が変化しても演色性および色温度が殆ど変化しないので、調光が可能であることが確認された。
【０２９３】
図１２は、従来の長アーク形のメタルハライド放電ランプの分光分布を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対放射パワー（％）を、それぞれ示す。
【０２９４】
このメタルハライド放電ランプは、表８におけるランプ１であり、主な輝線スペクトルには矢印とその上に発光した元素の化学記号を付している。すなわち、このランプの発光は、主としてスカンジウムＳｃ、ナトリウムＮａおよび水銀Ｈｇの発光により構成されている。
【０２９５】
そうして、ランプ入力を低減していくと、ヨウ化スカンジウムＳｃＩ3やヨウ化ナトリウムＮａＩは蒸気圧が低いので、蒸発量が減少する。
【０２９６】
一方、水銀は蒸気圧が高いので、例えばランプ入力を２００Ｗまで下げても全てが蒸発している。すなわち、ランプ電力を低減すると、相対的に水銀による発光が支配的になり、色温度が高くなっていく。このように従来例においては、ランプ電力を変化させて調光しようとすると、色温度の大きな変化が発生してしまう。
【０２９７】
これに対して、第４の形態においては、ランプ電力を低減すると、ナトリウムＮａとスカンジウムＳｃとが同じような割合で減少していく。しかも、第２のハロゲン化物の可視域の発光はわずかであるので、メタルハライド放電ランプの発光特性には殆ど影響を与えない。したがって、上記形態においては、ランプ電力を低減しても色温度の変化が少ないのである。再び表８および表９に戻って説明すると、ランプ電力を４００Ｗから２００Ｗまで変化させたときに、色温度が従来例では１６９０Ｋ変化するのに対して、第４の形態においては４４０Ｋの変化にとどまった。
【０２９８】
〔実施形態７について〕 実施形態７は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の冷である。
【０２９９】
図１３は、本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図である。図において、５１は気密容器、５２は電極、５３は保温手段、５４は外管、５５は支持バンド、５６は口金、５７は導入線である。
【０３００】
気密容器５１は、石英ガラス製で、内径１２ｍｍである。気密容器５１の両端にはピンチシール部５１ａが形成されている。
【０３０１】
電極５２は、気密容器５１内の両端において縮径された部分の中心部に位置され、基端部がピンチシール部５１ａに埋設されることにより、気密容器５１に対して固定されて、電極間距離が１７ｍｍに設定されている。
【０３０２】
保温手段５３は、気密容器５１の電極を取り巻く部分の外面に配設されている。
【０３０３】
外管５４は、石英ガラスの筒体の両端をピンチシール部５４ａによってシールして形成されていて、支持バンド５５、５５を介することによって、内部に比較的狭い間隙を形成しながら気密容器５１を収納している。
【０３０４】
口金５６は、外管５４の両端のピンチシール部５４ａに口金セメントによって装着されている。
【０３０５】
導入線５７は、外管５４のピンチシール部５４ａと気密容器５１のピンチシール部５１ａとの間を接続している。
【０３０６】
ところで、気密容器５１内には、第１のハロゲン化物としてヨウ化スカンジウムＳｃＩ３を１．５ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩをを７．５ｍｇ、希ガスとしてアルゴンを２０Torr封入するとともに、表１０に示す第２のハロゲン化物をそれぞれ５ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３０７】
なお、比較のために表１０のランプ１に掲げた従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀を１２．５ｍｇ封入した以外は形態と同じ仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３０８】
そうして、製作した各ランプをランプ入力１００Ｗで点灯してランプ電圧、発光効率、色温度および平均演色評価数Ｒａを測定した結果を表１０に示す。
【０３０９】
［表１０］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （m/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １２２ ７１ ４１２０ ６１
２ ＡｌＩ３ １１２ ６７ ４１４０ ６５
３ ＦｅＩ２ １１０ ６６ ４４８０ ６７
４ ＺｎＩ２ １１１ ６８ ４１６０ ６４
５ ＳｂＩ３ １０６ ６３ ４１４０ ６８
６ ＭｎＩ２ ８０ ６６ ４２５０ ６４
７ ＣｒＩ２ １０９ ６６ ４２３０ ６８
８ ＧａＩ３ １１５ ６７ ４１８０ ６７
９ ＣｏＩ２ １１０ ６５ ４３８０ ６６
１０ ＮｉＩ２ １０５ ６５ ４４６０ ６８
表１０から明らかなように、本形態においても水銀を使用しなくても電気特性および発光特性ともに水銀を封入したランプと同等にできることが確認された。
【０３１０】
次に、上記形態において、ランプの点灯中の圧力についてランプ１およびランプ２を比較参照して説明する。
【０３１１】
ランプ１の点灯中の圧力は水銀量（モル数）に、またランプ２の圧力はヨウ化アルミニウムＡｌＩ３量に、それぞれ比例関係で依存している。
【０３１２】
モル数から見ると、ランプ１とランプ２とでは概ね５：１であり、点灯中の圧力も５：１である。ランプ１の推定圧力は約１５気圧であるから、ランプ２は約３気圧程度になる。
【０３１３】
メタルハライド放電ランプは、長期点灯中に発光管材料である石英ガラスとハロゲン化物との反応により、石英ガラスが脆くなり、そのため発光管内の圧力に耐えられないで破裂するという問題がある。
【０３１４】
以上から理解できるように、本発明においては、水銀を本質的に封入しないことにより、点灯中の圧力が低いので、破裂の危険性が大幅に低減する。
【０３１５】
さらに、前記形態において、分光特性の立ち上がりについてランプ１およびランプ２を用いた実験を行ったので、その結果を参照して説明する。
【０３１６】
実験には光束の立ち上がりがスイッチオン後８秒で１００％になるようにした点灯回路を用いた。そして、スイッチオン後１秒ごとに瞬間分光器を用いてランプ１とランプ２の可視域の分光分布を測定し、その結果に基づいて各時間点の色度座標を計算した。
【０３１７】
図１４は、本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図である。図において、横軸は色度座標のｘ座標を、縦軸は同じくｙ座標を、それぞれ示し、枠で囲まれた座標領域は日本工業規格（ＪＩＳ）で規定された自動車用前照灯の白色領域を示している。図中、曲線Ｃは本実施形態の分光特性の立ち上がりを示し、曲線Ｄは従来例の分光特性の立ち上がりを示す。なお、各曲線の測定値の傍らに付した数字は、スイッチオン後の経過時間を秒で表している。
【０３１８】
従来例の場合、当初は水銀しか発光しないので、曲線Ｄに示すように分光特性は悪く、ＪＩＳで規定された白色領域の外であり、白色領域に入るまで約１分間を要する。
【０３１９】
これに対して、本形態の場合には、最初からナトリウムＮａとスカンジウムＳｃとが発光しているので、白色領域に入っている。
【０３２０】
したがって、本形態は、スイッチオン後の光束立ち上がりと分光特性の立ち上がりとがともに早く要求される用途においても、本発明が好適であることを示している。
【０３２１】
〔実施形態８について〕 実施形態８は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３２２】
図１５は、本発明を実施するための第６の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図である。図において、６１は気密容器、６２は電極、６３は口金、６４は外部リード線である。
【０３２３】
気密容器６１は、石英ガラスからなる回転楕円球状をなし、最大内径が３２ｍｍであり、その両端から細長い封止部６１ａが延在している。そして、封止部６ａ内において、モリブデンからなる封着金属箔を介して気密容器６１を封止しながら電極６２に対して電流を導入するように構成されている。
【０３２４】
電極６２は、電極軸６２ａおよびコイル６２ｂからなり、電極軸６２ａの基端部は封止部６１ａに埋設されて支持されている。電極間距離は３０ｍｍである。
【０３２５】
口金６３は、封止部６１ａの端部に口金セメントによって装着され、中央に形成した通孔から外部リード線６４を導出している。
【０３２６】
外部リード線６４は、絶縁被覆で覆われ、先端に接続端子６４ａを備えている。
【０３２７】
ところで、気密容器６１内には第１のハロゲン化物として臭化ジスプロシウムＤｙＢｒ３、臭化ホルミウムＨｏＢｒ３および臭化ツリウムＴｍＢｒ３をそれぞれ４ｍｇ、希ガスとしてアルゴンを１００Torr封入するとともに、第２のハロゲン化物として表１１に示すハロゲン化物をそれぞれ３０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３２８】
なお、比較のために従来例として、第１のハロゲン化物として本形態と同一物質をそれぞれ４ｍｇ、第２のハロゲン化物に代えて水銀を９０ｍｇ封入した以外は本形態と同一の仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３２９】
そうして、得られたメタルハライド放電ランプについて、入力電力２ｋＷの一定入力で点灯して、ランプ電圧、発光効率、色温度および平均演色評価数Ｒａを従来例とともに測定した結果を表１１に示す。
【０３３０】
［表１１］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （lm/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １１６ ９４ ５１２０ ９１
２ ＡｌＩ３ １０４ ９２ ５０２０ ９２
３ ＦｅＩ２ １０７ ９３ ５２２０ ９０
４ ＺｎＩ２ １１２ ９２ ５３４０ ９２
５ ＳｂＩ３ １０６ ８９ ５０８０ ９２
６ ＣｒＩ２ １０９ ９０ ５０２０ ９１
７ ＧａＩ３ １１５ ９０ ５２２０ ８９
８ ＺｒＩ４ １１６ ８８ ５４３０ ９３
表１１から明らかなように、本形態においても電気特性および発光特性ともに水銀を封入する従来例とほぼ同等のメタルハライド放電ランプを得ることができるのを確認した。
【０３３１】
本形態における点灯中の圧力について説明する。表１１のランプ１およびランプ２を比較する。ランプ１の圧力は水銀量（モル数）に、またランプ２の圧力はヨウ化アルミニウムＡｌＩ３量に、それぞれ比例関係に依存しているから、モル数においては、ランプ１とランプ２とは６：１であり、したがってランプ２の点灯中の圧力はランプ１の１／６になる。ランプ１の点灯中の推定圧力は１２気圧なので、ランプ２は２気圧程度となる。
【０３３２】
ところで、本実施形態のメタルハライド放電ランプは、投光器に装着されて使用することができるように設計されているので、投光器をなるべくコンパクトにするため、これに伴ってランプもコンパクトになっている。そのため、管壁負荷が高く、発光管の作動中の温度も高い。このように高負荷のメタルハライド放電ランプは、長期点灯中に発光管材料である石英ガラスとハロゲン化物との反応が活発であり、そのため石英ガラスが脆くなり、発光管内の圧力に耐えることができないで、破裂することがあるという問題がある。
【０３３３】
しかしながら、本形態においては、点灯中の圧力が小さいから、破裂の危険が著しく減少する。
【０３３４】
また、上記の投光器はスポーツ競技場で使用されるが、このような用途においては瞬時再始動が要求される。そして、瞬時再始動時には高圧パルス電圧を印加する。ランプ１においては、３５ｋＶのパルス電圧を必要とするが、本形態においては、ランプ２ないし８のいずれにおいても点灯中の圧力が低いから、８ｋＶ以下のパルス電圧の印加で瞬時再始動が可能であった。
【０３３５】
〔実施形態９について〕 実施形態９は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３３６】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すの同様な構造およびサイズであるが、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３３７】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１２に示すハロゲン化物２０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ３ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３３８】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を４０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３３９】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力４００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１２に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３４０】
［表１２］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − １０１ ６２
ｂ あり − ９８ ６１
２ ａ なし ＡｌＩ3 ９６ ６５
ｂ あり 同上 １０６ ６７
３ ａ なし ＺｎＩ２ ９４ ６８
ｂ あり 同上 １０８ ７０
４ ａ なし ＧａＩ３ ９７ ６７
ｂ あり 同上 １０７ ７０
表１２から明らかなように、水銀を封入している従来例においては、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入すると、発光効率が若干低下する。
【０３４１】
また、水銀を封入しない比較例（ランプ２〜４のａ）では、発光効率は水銀を封入している従来例よりは低い。
【０３４２】
これに対して、本形態（ランプ２〜４のｂ）においては、発光効率が向上して従来例より良好になる。これは、従来例においてはナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃの発光に加えて水銀も発光しており、水銀は既述のように発光効率が低いからである。一方、本実施形態においては、発光のために消費されるエネルギーが水銀に分配されないで、全て発光金属の発光に回されるので、発光効率が明らかに向上する。
【０３４３】
また、本形態においては、演色性も比較例（ランプ２〜４のａ）より若干向上する。
【０３４４】
〔実施形態１０について〕 実施形態１０は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３４５】
本形態は、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径１２ｍｍ、電極間距離が１７ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３４６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３１．５ｍｇ、
ヨウ化ナトリ
ウムＮａＩ７．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１３に示すハロゲン化物５ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ１．５ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３４７】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を１２．５ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３４８】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１３に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３４９】
［表１３］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率 演色性
（lm/W） （Ra）
１（従来例） ａ なし − ７１ ６１
ｂ あり − ６９ ６０
２ ａ なし ＡｌＩ３ ６７ ６５
ｂ あり 同上 ７７ ６６
３ ａ なし ＮｉＩ２ ６５ ６８
ｂ あり 同上 ７６ ６８
４ ａ なし ＭｎＩ２ ６８ ６４
ｂ あり 同上 ７７ ６３
本形態も実施形態９におけるのと同様の傾向が認められた
〔実施形態１１について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３５０】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２５ｍｍ、電極間距離が６０ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３５１】
第１のハロゲン化物：ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３１２ｍｇ、
ヨウ化タリウムＴｌＩ３ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１４に示すハロゲン化物４０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ１５ｍｇ
希ガス ：アルゴン１８Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３５２】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を１５０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３５３】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１４に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３５４】
［表１４］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − ８１ ９２
ｂ あり − ８０ ９３
２ ａ なし ＡｌＩ３ ７４ ９２
ｂ あり 同上 ８８ ９３
３ ａ なし ＳｂＩ３ ７６ ９１
ｂ あり 同上 ８７ ９２
４ ａ なし ＦｅＩ２ ７５ ９２
ｂ あり 同上 ８６ ９２
本形態も実施形態９、１０と同様の傾向が認められた。
【０３５５】
〔実施形態１２について〕 実施形態１２は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３５６】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１５に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径３２ｍｍ、電極間距離が３０ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３５７】
第１のハロゲン化物：臭化ジスプロシウムＤｙＢｒ３４ｍｇ、
臭化ホルミウムＨｏＢｒ３４ｍｇ、
臭化ツリウムＴｍＢｒ３４ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１５に示すハロゲン化物３０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ５ｍｇ
希ガス ：アルゴン１００Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３５８】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を９０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３５９】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力２ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１５に示す。
【０３６０】
［表１５］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − ９４ ９１
ｂ あり − ９３ ９２
２ ａ なし ＡｌＩ３ ８７ ９２
ｂ あり 同上 １０１ ９３
３ ａ なし ＭｎＩ２ ８６ ９０
ｂ あり 同上 １００ ９２
４ ａ なし ＦｅＩ２ ８８ ９２
ｂ あり 同上 １０２ ９３
本形態も実施形態９ないし１１とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３６１】
〔実施形態１３について〕 実施形態１３は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３６２】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２０ｍｍ、電極間距離が４２ｍｍのサイズである。外管４９内を１０-4Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３６３】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１６に示すハロゲン化物２０ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３６４】
さらに、従来例として、さらに水銀を４０ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３６５】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力４００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１６に示す。
【０３６６】
［表１６］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − １０１ ６２
ｂ 真空 − １０３ ６３
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ９６ ６５
ｂ 真空 同上 １０６ ６７
３ ａ ガス ＦｅＩ２ ９５ ６８
ｂ 真空 同上 １０７ ７０
４ ａ ガス ＧａＩ３ ９７ ６７
ｂ 真空 同上 １０８ ６９
表１６から明らかなように、水銀を封入している従来例および比較例においては、発光効率、演色性Ｒａともに外管４９内がガス封入であると真空であるとそれほど差がない。
【０３６７】
これに対して、水銀を封入していない場合には、外管内にガスを封入した比較例においては、発光効率が水銀を封入している従来例より低い。
【０３６８】
外管内を真空にした本形態においては、発光効率が従来例より明らかに優れている。これは、従来例においてはナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃの発光に加えて水銀も発光しており、水銀は既述のように発光効率が低いからである。本形態においては、エネルギーが全て発光金属に回される。また、演色性においても本形態は若干優れている。
【０３６９】
本形態も実施形態９ないし１１とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３７０】
〔実施形態１４について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３７１】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径１２ｍｍ、電極間距離が１７ｍｍのサイズである。外管４９内は１０−４Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３７２】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３１．５ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ７．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１７に示すハロゲン化物５ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３７３】
さらに、従来例として、さらに水銀を１２．５ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３７４】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１７に示す。
【０３７５】
［表１７］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − ７１ ６１
ｂ 真空 − ７４ ６４
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ６７ ６５
ｂ 真空 同上 ７７ ６７
３ ａ ガス ＮｉＩ２ ６５ ６８
ｂ 真空 同上 ７６ ７０
４ ａ ガス ＺｎＩ２ ６８ ６４
ｂ 真空 同上 ７９ ６６
本形態も実施形態１３とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３７６】
〔実施形態１５について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３７７】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２５ｍｍ、電極間距離が６０ｍｍのサイズである。外管４９内は１０−４Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３７８】
第１のハロゲン化物：ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３１２ｍｇ、
ヨウ化タリウムＴｌＩ３ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１８に示すハロゲン化物４０ｍｇ
希ガス ：アルゴン１８Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３７９】
さらに、従来例として、さらに水銀を１５０ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３８０】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１８に示す。
【０３８１】
［表１８］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − ８１ ９２
ｂ 真空 − ８３ ９３
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ７４ ９２
ｂ 真空 同上 ８８ ９３
３ ａ ガス ＳｂＩ３ ７６ ９１
ｂ 真空 同上 ８７ ９２
４ ａ ガス ＭｎＩ２ ７５ ９２
ｂ 真空 同上 ８６ ９２
本形態も実施形態１３および１４とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３８２】
〔実施形態１６について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３８３】
図１６は、本発明を実施するための第７の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図１１と同様部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、長アーク形で直流点灯用に構成されている点で異なる。
【０３８４】
すなわち、発光管４１は、内径１８ｍｍで、一端に陰極４１ａおよび補助極４１ｂを封着し、他端に陽極４１ｃを封着している。
【０３８５】
陰極４１ａは、直径１ｍｍ、長さ１５ｍｍのトリウム入りタングステン棒の内端に直径０．４ｍｍのタングステン線を巻回することにより形成されている。
【０３８６】
補助極４１ｂは、０．３ｍｍのタングステン線からなる。
【０３８７】
陽極４１ｃは、先端側が１．８ｍｍ、基端側が１．２ｍｍに形成されたタングステン棒からなる。
【０３８８】
陰極４１ａ、補助極４１ｂおよび陽極４１ｃは、封止部４１ｅ内に気密に埋設されたモリブデンからなる封着箔４１ｄにそれぞれ接続されている。
【０３８９】
陽極４１ｃは、封着箔４１ｅ、導体４８’およびフレアステム４４を介して口金５０に接続している。
【０３９０】
補助極４１ｂは、始動抵抗器４５’を介して導体４８’に接続している。
【０３９１】
陰極４１ａは、導体４８”およびフレアステム４４を介して口金５０に接続している。
【０３９２】
電極間距離は４０ｍｍに設定されている。
【０３９３】
発光管４１の陰極４１ａ側の端部には、白金を主成分とする保温膜４１ｆが形成されている。
【０３９４】
外管４９は、内径４０ｍｍのガラス管からなり、内部は真空にしてある。
【０３９５】
放電媒体として以下のものを封入した。
【０３９６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１９に示すハロゲン化物２０ｍｇ
希ガス ：２８０Torr
また、比較例として第２のハロゲン化物に代えて水銀４０ｍｇを封入した以外は、本形態と同一仕様のランプを製作した。
【０３９７】
そうして、本形態のランプをそれぞれ各５本、比較例のランプを３本製作して、定格出力３６０Ｗ一定で直流点灯して、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を平均値にして表１９に示す。
【０３９８】
［表１９］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（比較例） − １３２ １０１ ６２ ４３２０
２ ＡｌＩ３ １１２ ９６ ６５ ４１２０
３ ＺｎＩ２ １２０ ９８ ６５ ４１６０
４ ＧａＩ３ １２５ ９７ ６７ ４１３０
本形態は、表１９から明らかなように、比較例に較べて発光効率は若干低下するが、その他の特性は遜色がない。
【０３９９】
次に、表１９のランプ３（本形態）およびランプ１（比較例）について、ランプ入力を２００Ｗ、２５０Ｗおよび３００Ｗにしたときの演色性Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２０に示す。
【０４００】
［表２０］
ランプ 項目 ２００Ｗ ２５０Ｗ ３００Ｗ
１（比較例） Ｒａ ３８ ４６ ５７
色温度（K） ６０１０ ５６８０ ５２１０
３ Ｒａ ５９ ６２ ６３
色温度（K） ４５００ ４２１０ ４１５０
表２０から明らかなように、比較例は、ランプ入力が定格値より少なくなるにしたがって演色性Ｒａが低下し、色温度（Ｋ）が上昇した。これに対して、本形態はいずれも変化が少なかった。すなわち、本形態は調光が可能である。
【０４０１】
また、本形態および比較例の各ランプについて、定格に対して１０％増しの４００Ｗにおいて２時間点灯−１０分間消灯の条件による水平点灯を行ったときの発光管破裂の有無と、定格点灯において２秒消灯した後の瞬時再始動電圧の測定と、を行った。その結果、約２５００時間の点灯を経過しても発光管の破裂はなく、瞬時再始動電圧の平均値は表２１に示すとおりであった。
【０４０２】
［表２１］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（比較例） − １．８
２ ＡｌＩ３ ０．８９
３ ＺｎＩ２ ０．８
４ ＧａＩ３ １．０
本形態は再始動電圧が比較例に較べて著しく低い。
〔実施形態１７について〕 実施形態１７は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４０３】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯用に好適なメタルハライド放電ランプの構造およびサイズにおいて、放電媒体として以下のものを封入した。
【０４０４】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１９に示すハロゲン化物０．４ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として、さらに水銀を１ｍｇ封入したものを製作した。
【０４０５】
そうして、本形態および従来例について、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、発光効率、演色性（平均塩色評価数）Ｒａおよび色温度を測定した結果を表２２に示す。
【０４０６】
［表２２］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８７ ６３ ４１２０
２ ＡｌＩ３ ６５ ８１ ６８ ３９６０
３ ＦｅＩ２ ７０ ７９ ７１ ４２１０
４ ＺｎＩ２ ７５ ８１ ６５ ３８３０
５ ＭｎＩ２ ６６ ８１ ６５ ４２３０
６ ＧａＩ３ ７６ ７８ ６５ ４３３０
従来例のランプ電圧は、水銀の封入量で決まるが、本形態では第２のハロゲン化物の蒸発量で決まる。したがって、発光管の保温を良好にしておくことにより、所要のランプ電圧を容易に得ることができる。表２２から理解できるように、本形態においてはランプ電圧は従来例より低めになるが、５０Ｖ以上であり、この種の小形のメタルハライド放電ランプは、電子化された点灯回路を用いて点灯するので、実用的に問題ない。特性面では、発光効率は少し劣るが、可視域に少し添加金属（アルミニウムＡｌなど）の発光があるので、演色性は向上する傾向がある。
【０４０７】
図１７は、実施形態１７における表２２のランプ２およびランプ１の色度の変化を示す色度図である。
【０４０８】
この色度図は、日本工業規格ＪＩＳ Ｄ ５５００−１９８４において自動車用ランプ類の解説の中で説明されている白の色度範囲を示している。そして、図中曲線Ｅは、本実施形態の色度の変化を示す。曲線Ｆは、従来例の色度の変化を示す。各曲線の測定点の近くに付与した数字は、点灯開始後の経過時間（秒）を示している。これらの測定は、各ランプを電源入力直後に２．６Ａのランプ電流を流し、徐々に電流を絞って３５Ｗの定格ランプ電力に定電力制御するように設定した点灯回路を用いて点灯して行った。
【０４０９】
図１７から明らかなように、本形態においては、点灯後０．５秒以内に発光が白色範囲に入るのに対して、従来例では１８秒後に白色範囲に入った。
【０４１０】
次に、表２２におけるランプ２および１をランプ入力１５Ｗ、２０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの平均演色評価数Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２３に示す。
【０４１１】
［表２３］
ランプ 項目 １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ
１（従来例） Ｒａ ４０ ４５ ５８ ６１
色温度（K） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０
２ Ｒａ ６３ ６４ ６５ ６６
色温度（K） ４２８０ ４２２０ ４１１０ ４０４０
ランプ１（従来例）は、水銀の蒸気圧が高いので、ランプ入力１５Ｗに低減しても水銀は全て蒸発している。このため、ランプ入力が少なくなるにしたがって水銀の発光が支配的になってきて色温度が上昇し、反対に演色性が低下していくので、従来例は実用的な意味で調光には向かないことが理解できるであろう。
【０４１２】
これに対して、ランプ２（本形態）は、演色性および色温度とも変化が少なく、十分調光に適していることを理解できる。
【０４１３】
さらに、本形態の瞬時再始動（ホットリスタート）の際の再始動電圧を測定した結果を表２４に示す。測定は、ランプを３０分間点灯して消灯し、１０秒後に再始動させたときの再始動電圧を測定した。なお、消灯時間が長くなると、電極温度が低下して始動しにくくなる。一方、発光管内の水銀や金属ハロゲン化物の蒸気圧は消灯時間が長くなると、低下して始動しやすくなる。これらの相反する傾向の結果、再始動は消灯時間１０秒程度が最も始動しにくい。
【０４１４】
［表２４］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） − １５．２
２ ＡｌＩ３ ８．７
３ ＦｅＩ２ ９．１
４ ＺｎＩ２ ９．６
５ ＭｎＩ２ ９．３
６ ＧａＩ３ ８．３
ランプ１（従来例）は、水銀蒸気圧がまだ高いため、始動電圧が高い。
【０４１５】
これに対して、ランプ２〜６（本形態）は、定常点灯中においては第２の金属ハロゲン化物の金属蒸気圧が水銀のそれより明らかに低い。それでも消灯後１０秒は、金属ハロゲン化物の金属蒸気圧と水銀との蒸気圧差が最も少なくなっているときである。このことは、本形態は、再始動特性が水銀を封入する従来例に比べてすこぶる良好であることを示している。
【０４１６】
次に、本形態を直流点灯した場合の電極付近の色特性を測定した結果を表２５に示す。なお、これはランプをランプ入力３５Ｗで点灯したときにスクリーンに投影して、陽極付近と陰極付近との色温度（Ｋ）を測定して求めたものである。
【０４１７】
［表２５］
ランプ 第２のハロゲン化物 陽極側色温度（K） 陰極側色温度（K）
１（従来例） − ５３３０ ３７２０
２ ＡｌＩ３ ４２１０ ３８４０
３ ＦｅＩ２ ４４２０ ４０１０
４ ＺｎＩ２ ４０８０ ３６５０
５ ＭｎＩ２ ４４５０ ４０６０
６ ＧａＩ３ ４５３０ ４１３０
ランプ１（従来例）は、陽極側と陰極側との色温度の差が大きい。このような色温度差を前照灯の設計でカバーするのは無理である。
【０４１８】
これに対して、ランプ２〜６（本形態）は、色温度差が小さいので、十分実用に適している。
【０４１９】
〔実施形態１８について〕 実施形態１８は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４２０】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図９に示す移動体の前照灯に装着するようにしたメタルハライド放電ランプにおいて、外管２１の両端をそれぞれ発光管１の封止部１ａ、１ａに気密に封着し、内部を真空にした構成を備えている。その他の構成は、放電媒体を含めて実施形態６と同一である。従来例においても第６の形態におけるものにおいて、外管内を真空にした。
【０４２１】
そうして、本形態および従来例について、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１２に示す。
【０４２２】
［表２６］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８４ ８９ ６３ ４０１０
２ ＡｌＩ３ ７０ ９４ ６８ ３８９０
３ ＦｅＩ２ ７６ ９１ ７３ ４１２０
４ ＺｎＩ２ ８１ ９１ ６８ ３７２０
５ ＭｎＩ２ ７１ ９２ ６７ ４１１０
６ ＧａＩ３ ８０ ９０ ６５ ４３３０
本形態においては、外管内を真空にしたことにより、ランプ電圧が高くなるとともに、発光効率が飛躍的に向上する。これに対して、従来例では若干改善される程度であった。
【０４２３】
〔実施形態１９について〕 実施形態１９は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４２４】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯用に用いることができるようにしたメタルハライド放電ランプと同じ構造およびサイズにおいて、放電媒体を以下のとおり封入した。
【０４２５】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇおよび
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：ヨウ化亜鉛ＺｎＩ２０．４ｍｇおよび表２７に示す添加ハロゲン 化物０．１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
そうして、本形態について、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１３に示す。
【０４２６】
［表２７］
ランプ 添加ハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１ ＭｇＩ２ ８８ ８１ ６５ ３８９０
２ ＮｉＩ２ ９１ ８０ ６６ ３９９０
３ ＣｏＩ２ ８８ ８２ ６７ ４０２０
４ ＣｒＩ２ ９６ ８２ ６４ ４１１０
５ ＳｂＩ３ ８３ ７９ ６６ ３８１０
６ ＲｅＩ２ ８６ ８０ ６６ ３９６０
第２のハロゲン化物は、一般に水銀より蒸気圧が低いが、同一圧力では水銀よりランプ電圧形成に大きく貢献する。
【０４２７】
しかし、水銀は、蒸気圧が常に高いので、移動体の前照灯用などの定格ランプ電力が１００Ｗ以下のような負荷が小さい小形のメタルハライド放電ランプにおいては、水銀は完全に蒸発する。このため、水銀の封入量によりランプ電圧を調節することができる。
【０４２８】
これに対して、第２のハロゲン化物を水銀に代えて封入する本発明の場合には、封入したハロゲン化物が不完全蒸発の段階で蒸気圧が飽和してしまうため、ランプ電圧はそれ以上増加しない。
【０４２９】
しかしながら、本形態のように第２のハロゲン化物を複数種封入することでランプ電圧をさらに上昇させることができる。すなわち、第２のハロゲン化物の一方のハロゲン化物が飽和したとき、添加した第２のハロゲン化物の蒸発がランプ電圧の増加に貢献する。したがって、第２のハロゲン化物は、１種のときより複数種混合したときの方がランプ電圧を高くすることができる。
【０４３０】
〔実施形態２０について〕 実施形態２０は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４３１】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯に用いることができるようにしたメタルハライド放電ランプと同じ構造およびサイズにおいて、放電媒体を以下のとおり封入した。
【０４３２】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇおよび
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：表２８に示すハロゲン化物０．４ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ０．１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４３３】
そうして、本形態および従来例について、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２８に示す。
【０４３４】
［表２８］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８６ ６３ ４１４０
２ ＡｌＩ３ ６３ ９３ ６８ ３９４０
３ ＦｅＩ２ ６８ ９２ ７０ ４１８０
４ ＺｎＩ２ ７３ ９４ ６６ ３８００
５ ＭｎＩ２ ６５ ９４ ６５ ４２００
６ ＧａＩ３ ７５ ９２ ６５ ４３１０
本形態においては、ヨウ化セシウムＣｓＩを第３のハロゲン化物として添加したことにより、演色性Ｒａおよび色温度は殆ど変わらないが、アークの温度分布が平坦化されるために、熱損失が低下して発光効率が向上する。しかし、水銀を封入した従来例においては、第３のハロゲン化物を添加しても効率向上は見られない。
【０４３５】
また、発光効率の低い水銀の発光がないことにより、発光効率は従来例より高くなる。
【０４３６】
次に、ランプ３において、第３のハロゲン化物のヨウ化セシウムＣｓＩの封入量を変化させた場合の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を表２９に示す。
【０４３７】
［表２９］
ＣｓＩ封入量（ｍｇ） 発光効率（ｌｍ／Ｗ）
０．００５ ８３
０．０１ ８５
０．０５ ８８
０．１ ９２
０．３ ９１
０．５ ９０
１．０ ８９
２．０ ８４
２．５ ７９
表２９から、ＣｓＩの添加は０．０１ｍｇから効果がある。反対に、添加量が多すぎると、発光金属の蒸気圧を低くしてしまい効率低下を来す。
【０４３８】
さらに、本形態について実施形態１７におけるのと同一条件で瞬時再始動（ホットリスタート）の際の再始動電圧を測定した結果を表３０に示す。
【０４３９】
［表３０］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） − １５．２
２ ＡｌＩ３ ９．２
３ ＦｅＩ２ ９．６
４ ＺｎＩ２ １０．１
５ ＭｎＩ２ ９．８
６ ＧａＩ３ ８．９
本形態においては、水銀を封入している従来例より格段と再始動電圧が低いが、第３のハロゲン化物であるヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない場合に較べると、若干再始動電圧が高くなる傾向がある。しかし、実用的には全く問題はない。
【０４４０】
〔実施形態２１について〕 実施形態２１は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４４１】
図１８は、本発明を実施するための第８の形態におけメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、図６と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、移動体の前照灯用に好適なものである点で共通しているが、直流点灯するように構成している点で異なる。
【０４４２】
すなわち、２Ｋは陰極、２Ａは陽極である。
【０４４３】
気密容器１は、内径４ｍｍ、長さ７ｍｍの楕円球状をなし、両端に長さ３０ｍｍの封止部１ａを備えている。
【０４４４】
陰極２Ｋは、直径０．４ｍｍ、長さ６ｍｍのトリウム入りタングステン棒からなる。その基端部は、封止部１ａ内に埋設された幅１．５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、厚さ１５μｍのモリブデン箔３の一端に溶接されている。
【０４４５】
陽極２Ａは、直径０．８ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒からなる。その基端部は、上記と同様のモリブデン箔３の一端に溶接されている。
【０４４６】
外部リード線４は、直径０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍの導体からなり、モリブデン箔３の他端に溶接されている。
【０４４７】
上記構造のメタルハライド放電ランプを製造するには、まず気密容器１の両端に封止部１ａを形成するための封止管を接合したものを用意する。
【０４４８】
次に、陰極２Ｋ、モリブデン箔３および外部リード線４の接続組立体を一方の封止管の中に挿入した後、酸水素バーナーを用いて封止管を加熱溶融し、ピンチシールにより封止して陰極２Ｋを気密容器１に封着する。
【０４４９】
その後、窒素ガス雰囲気中で他方の封止管から第１および第２のハロゲン化物を気密容器１中に封入し、さらに陽極２Ａ、モリブデン箔３および外部リード線４の接続組立体を封止管内に挿入し、所定の電極間距離４．２ｍｍに設定する。
【０４５０】
さらに、これらの組立体を封止管を介して排気系に装着して気密容器１内を排気し、続いてキセノンを２気圧導入した後、気密容器１を冷却しながら他方の封止管を酸水素バーナーで加熱溶融してからピンチシールにより陽極２Ａを気密容器１に封着してメタルハライド放電ランプを完成する。放電媒体のうち、ハロゲン化物として以下のものを封入した。
【０４５１】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１７ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．８３ｍｇ
第２のハロゲン化物：ランプ２はＺｎＩ２０．４ｍｇ
ランプ３はＡｌ３０．２ｍｇ
ランプ４はＦｅＩ２０．４ｍｇ
また、従来例（ランプ１）として、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４５２】
そうして、ランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）について、ランプ入力を定格３５Ｗに対して２０Ｗ、２５Ｗ、３０Ｗおよび３５Ｗで点灯したときの発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表３１に示す。
【０４５３】
［表３１］
ランプ ランプ電力 発光効率 演色性 色温度
（W） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例）２０ ４５ ４９７０
３５ ８０ ６５ ４１００
２ ２０ ６４ ４４００
２５ ６６ ４３１０
３０ ６９ ４２４０
３５ ７５ ７０ ４１９０
図１９は、本発明の第８の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図である。図において、曲線Ｇは本形態の光束立ち上がりを示す。曲線Ｈは従来例の光束立ち上がりを示す。
【０４５４】
本形態は、点灯初期から白色領域にある。従来例は、白色領域に入るまで約１分間を要した。
【０４５５】
次に、各ランプについて定格ランプ電力の２０％増しである４２Ｗで６０分間点灯して１５秒消灯の点滅試験を行って気密容器の破裂の有無を調査した結果、いずれも１０００時間経過では破裂したものはなかった。
【０４５６】
さらに、消灯２秒後の瞬時再始動に必要な再始動電圧の測定とを行った結果を表３２に示す。
【０４５７】
［表３２］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１ １２
２ ５
３ ４
４ ４．３
図２０は、図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、希ガスの封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関係を示すグラフである。図において、横軸はキセノン封入圧力（気圧）を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示す。
【０４５８】
図からキセノンの封入圧力が１気圧以上になると、急激に光束立ち上がり時間が短縮して、実用可能になることが分かった。
【０４５９】
図２１は、図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてＺｎＩ２の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を変化させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を示すグラフである。
【０４６０】
図からＺｎＩ２を１ｍｇ／ｃｃ以上封入すれば、電子化点灯回路を用いて点灯する場合のランプ電圧の要望値である３０Ｖ以上にできることを理解できる。
【０４６１】
〔実施形態２２について〕 実施形態２２１は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯回路の一例である。
【０４６２】
図２２は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の一例を示す回路図である。本形態は、メタルハライド放電ランプを直流点灯するように構成したものである。図において、７１は直流電源、７２はチョッパ、７３は制御手段、７４はランプ電流検出手段、７５はランプ電圧検出手段、７６は始動手段、７７はメタルハライド放電ランプである。
【０４６３】
直流電源７１は、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。移動体の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサ７１ａを並列接続して平滑化を行う。
【０４６４】
チョッパ７２は、直流電圧を所要値の電圧に変換するとともに、メタルハライド放電ランプ７７を所要に制御する。直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
【０４６５】
制御手段７３は、チョッパ７２を制御する。例えば、点灯直後にはメタルハライド放電ランプ７７に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ７２から流し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。
【０４６６】
ランプ電流検出手段７４は、ランプと直列に挿入されてランプ電流を検出して制御手段７３に制御入力する。
【０４６７】
ランプ電圧検出手段７５は、ランプと並列的に接続されてランプ電圧を検出して制御手段７３に制御入力する。
【０４６８】
制御手段７３は、ランプ電流とランプ電圧との検出信号が帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ７２を定電力制御する。また、制御手段７３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をメタルハライド放電ランプ７７に流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ７２を制御するように構成されている。
【０４６９】
始動手段７６は、始動時に２０ｋＶのパルス電圧をメタルハライド放電ランプ６７に供給できるように構成されている。
【０４７０】
そうして、本例のメタルハライド放電ランプ点灯装置によると、直流点灯しながら点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車などの移動体用の前照灯として必要な電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。
【０４７１】
本例の場合、直流−交流変換回路が不要になるため、交流点灯に比較して約３０％コスト低減が可能である。また、重量で１５％軽減できる。これに伴い点灯回路が安価になる。
【０４７２】
〔実施形態２３について〕 実施形態２３は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯回路の他の例である。
【０４７３】
図２３は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の他の例を示す回路図である。図２２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、メタルハライド放電ランプを交流点灯するように構成した点で異なる。
【０４７４】
７８は交流変換手段である。この交流変換手段７８は、フルブリッジインバータからなる。すなわち、一対のスイッチング手段７８ａ、７８ａの直列回路の一対をチョッパ７２の出力端間に並列接続してブリッジ回路を構成し、発振器７８ｂの発振出力を４個のスイッチング手段７８ａの対角方向のスイッチング手段に交互に供給してブリッジ回路の出力端間に高周波交流を発生するものである。
【０４７５】
そして、高周波交流によってメタルハライド放電ランプ７７が点灯されるようになっている。
【０４７６】
この交流点灯形式の構成においても、図１６と同様な制御が行われるようになっている。
【０４７７】
〔実施形態２４について〕 実施形態２４は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０４７８】
図２４および図２５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての移動体用の前照灯を示し、図２４は全体の概念図、図２５は光分配器の部分の概念図である。各図において、８１は点灯回路、８２は光分配器、８３は主幹光ファイバー、８４は光シャッター８５は個別光ファイバー、８６は灯器である。
【０４７９】
点灯回路８１は、図２２または図２３に示す点灯回路を用いることができる。
【０４８０】
光分配器８２は、ケース８２ａ、集光反射面８２ｂ、メタルハライド放電ランプ８２ｃおよび光コネクタ８２ｄを備えている。そして、メタルハライド放電ランプ８２ｃから発生した光を光コネクタ８２ｄの部分から主幹光ファイバー８３に分配する。
【０４８１】
主幹光ファイバー８３は、光分配器８２から分配された光を光シャッター８４に伝送する。
【０４８２】
光シャッター８４は、個別ファイバー８５を介して各灯器８６に選択的に伝送する。
【０４８３】
灯器８６は、ハイビーム灯器８６ａ、ロービーム灯器８６ｂおよびフォグ灯器８６ｃが１組となり、その２組が自動車などの移動体の前部両側に配設される。
【０４８４】
〔実施形態２５について〕 実施形態２５は、実施形態２４に用いるのに好適なメタルハライド放電ランプの例である。
【０４８５】
すなわち、定格ランプ電力が８０Ｗ、電極間距離は集光効率を高めるために２ｍｍに設定されている。その他の構造は、図６と同様に構成されているが、放電媒体として以下のものを封入している。
【０４８６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ランプ２はＺｎＩ２１ｍｇ、ＡｌＩ３１ｍｇ、ＭｎＩ２１ｍｇ
ランプ３はＺｎＩ２２ｍｇ、ＧａＩ３１ｍｇ、ＣｒＩ２１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀１５ｍｇを封入した他は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４８７】
そうして、本形態および従来例を定格８０Ｗ一定で点灯してランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表３３に示す。
【０４８８】
［表３３］
ランプ ランプ電圧（V） 発光効率（lm/W） 演色性（Ra） 色温度（K）
１（従来例） ６３ ９４ ６３ ４０２０
２ ５８ ８８ ６８ ３９２０
３ ６２ ８９ ６９ ４１１０
表３３から理解できるように、本形態においては、水銀を封入する従来例とほぼ同等の特性が得られる。また、本形態におけるシステムの場合、入力を変えて調光する必要が増し、その点で調光が可能であることは極めて有用である。
【０４８９】
［実施形態２６について］ 実施形態２６は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０４９０】
図２６は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としてのダウンライトを示す断面図である。
【０４９１】
図において、９１はメタルハライド放電ランプ、９２はダウンライト本体である。
【０４９２】
基体９２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁ｅを備えている。
【０４９３】
ソケット９２ｂは、基体９２ａに装着されている。
【０４９４】
反射板９２ｃは、基体９２ａに支持されているとともに、メタルハライド放電ランプ９１の発光中心がそのほぼ中心に位置するように包囲している。
【図面の簡単な説明】
【０４９５】
【図１】本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図２】ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェクタの光学系の概念的説明図
【図３】表１におけるランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）のアーク温度分布を示すグラフ
【図４】本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを反射鏡と一体化して構成したプロジェクタ用ランプを示す一部断面正面図
【図５】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の一例としての図４に示すプロジェクタ用ランプを用いた液晶プロジェクタを示す概念図
【図６】本発明を実施するための第２の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す中央断面正面図
【図７】本発明を実施するための第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、キセノンＸｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグラフ
【図８】同じく第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ2を用いた場合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフ
【図９】本発明を実施するための第３の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１０】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての自動車用など移動体用の前照灯を示す斜視図
【図１１】本発明を実施するための第４の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１２】従来の長アーク形のメタルハライド放電ランプの分光分布を示すグラフ
【図１３】本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図
【図１４】本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図
【図１５】本発明を実施するための第６の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図
【図１６】本発明を実施するための第７の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１７】実施形態１７における表２２のランプ２および従来例のランプ１の色度の変化を示す色度図
【図１８】本発明を実施するための第８の形態におけメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１９】本発明の第８の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図
【図２０】図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、希ガスの封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関係を示すグラフ
【図２１】図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてＺｎＩ2の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を変化させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を示すグラフ
【図２２】本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の一例を示す回路図
【図２３】本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の他の例を示す回路図
【図２４】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての移動体用の前照灯の全体を示す概念図
【図２５】同じく光分配器の部分の概念図
【図２６】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としてのダウンライトを示す断面図
【図２７】メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を説明するための概念図
【図２８】従来のプロジェクション用の短アーク形メタルハライド放電ランプの発光スペクトル分布を示すグラフ
【符号の説明】
【０４９６】
１…気密容器、１ａ…封止部、２…電極、２ａ…電極軸、２ｂ…電極コイル、３…封着金属箔、４…外部リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は本質的に水銀を封入しないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対向する一対の電極を備えた発光管内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入したメタルハライド放電ランプは、比較的高効率で、高演色性であるため、広く使用されている。
【０００３】
メタルハライド放電ランプには、短アーク形と長アーク形とがある。
【０００４】
短アーク形のメタルハライド放電ランプは、ランプの発光を集光してスクリーンに投射する液晶プロジェクタ、オーバヘッドプロジェクタなどの投射用、ダウンライト、スポットライトなどの店舗照明用などにおいて用いられている。また、近時自動車の前照灯として、小形で短アーク形のメタルハライド放電ランプがハロゲン電球に代わって使用されだしている。
【０００５】
自動車の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプの仕様については、例えば特開平２−７３４７号公報に記載されているが、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠とされている。
【０００６】
ところで、水銀の封入を必要としないメタルハライド放電ランプに対するニーズがあり、これに応えるものも知られている（特許文献１参照。）。発明は、水銀に代えてヘリウムまたはネオンを１００〜３００Torrの圧力で封入することにより、所要のランプ電圧を得ようとするもので、さらにこれらの希ガスは原子半径が小さいことから、石英ガラスでは透過してしまうので、気密容器を透光性セラミックスで形成するという構成である。
【０００７】
一方、長アーク形のメタルハライド放電ランプは、高天井用照明器具、投光器、街路灯および道路用照明器具などの一般照明用において主として用いられている。さらに、光硬化性の合成樹脂やインクなどでは、紫外線を発生するメタルハライド放電ランプを用いている。この用途に用いられるメタルハライド放電ランプも長アーク形である。
【０００８】
ところで、現在実用化されているメタルハライド放電ランプは、短アーク形および長アーク形のいずれも水銀を必須としている。なぜなら、メタルハライド放電ランプにおいて、水銀は、所望のランプ電圧を得て電気特性を維持するために使用されているからである。
【０００９】
すなわち、例えばランプ電圧が低いと、所望のランプ入力を得るためには、ランプ電流を大きくしなければならない。この場合には、点灯装置、照明器具および配線など関連設備の電流容量の増加および発生熱の増加が問題となる。
【００１０】
また、ランプ電流が大きいと、電極損失の増加を伴い、ランプ効率が低下するという問題もある。すなわち、メタルハライド放電ランプの電極降下電圧はランプにより一定であるから、ランプ電圧が低いと、これを補うためにランプ電流を大きくする必要から、電極損失がランプ電流に比例して増加し、ランプ効率が低下してしまう。
【００１１】
したがって、一般に放電ランプにおいては、ランプ電圧は、アークが立ち消えしない範囲でランプの入力電圧になるべく近く、すなわちなるべく高く設定する方が有利である。
【００１２】
次に、ランプ電圧について考察しながら水銀封入を必要としていた理由を説明する。
【００１３】
図２７は、メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を説明するための概念図である。図において、１は気密容器、２、２は電極、３、３はリード線である。
【００１４】
ランプ電圧Ｖｌは、メタルハライド放電ランプの点灯状態において、リード線３、３間に現れる電圧である。
【００１５】
電極２、２間の距離Ｌを電極間距離という。
【００１６】
ランプ電圧Ｖｌは、数式１により表すことができる。
［数式１］
Ｖｌ＝Ｅ×Ｌ＋Ｖｄ
ここで、Ｅは電極間のプラズマの電位傾度、Ｖｄは電極降下電圧である。
【００１７】
プラズマの電位傾度Ｅは、数式２により表すことができる。
［数式２］
Ｅ＝Ｉ／２π∫σｒ ｄｒ
ここで、Ｉはランプ電流、σはプラズマの電気伝導度であり、温度Ｔの関数である。ｒは中心から任意の位置までの径方向の距離である。
【００１８】
メタルハライド放電ランプの点灯中に放電空間内に物質Ａが存在すると仮定すると、物質Ａの温度Ｔにおける電気伝導度σは数式３により表すことができる。
［数式３］
σ＝Ｃ・ＮＥ／（Ｔ１／２・（ＮＡ・Ｑ））
ここで、Ｃは定数、ＮＥは電子密度、ＮＡは物質の密度、Ｑは電子の物質Ａに対する衝突断面積である。
【００１９】
ランプ電圧Ｖｌは、数式１から電位傾度Ｅが大きいほど、また電極間距離Ｌが大きいほど、大きくなることが分かる。
【００２０】
また、電位傾度Ｅは、数式２から電気伝導度σが小さいほど、ランプ電流Ｉが大きいほど、大きくなることが分かる。
【００２１】
さらに、電気伝導度σは、数式３からＮＥが小さいほど、ＮＡやＱが大きいほど小さくなることが分かる。
【００２２】
したがって、電極間距離Ｌおよびランプ電流Ｉが一定の場合、ランプ電圧Ｖｌが大きくなる物質Ａの条件は、イオン化しにくく（ＮＥを小さく抑えられる。）、ランプ中の密度が大きく（ＮＡを大きくできる。）、電子との衝突断面積Ｑが大きいことである。
【００２３】
そうして、水銀は、蒸気圧が極めて大きく（３６１℃で１気圧）、イオン化しにくく、電子との衝突断面積が大きい物質である。
【００２４】
そこで、ランプのサイズに応じて水銀の封入量を調節することにより、所望のランプ電圧を容易に得ることができる。
【００２５】
このように、従来のメタルハライド放電ランプにおいては、水銀を用いることにより、所望のランプ電圧を容易に得ることができるというのが、水銀が使用されている理由である。
【００２６】
ところで、メタルハライド放電ランプの場合、小形で電極間距離Ｌが短いほど所要のランプ電圧を確保するために、水銀の蒸気圧を高くする必要がある。例えば、発光管の内容積が１ｃｃ以下の小形の短アークのメタルハライド放電ランプにおいては、点灯中の水銀蒸気圧が２０気圧以上にもなる。
【特許文献１】特開平３−１１２０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
以下、メタルハライド放電ランプに水銀を封入することによる問題と、従来の水銀を封入しない場合の問題とに分けて説明する。
【００２８】
１．水銀を封入することによる問題について。
【００２９】
現在、環境問題は、地球的規模で非常にクローズアップされており、照明分野においても、環境に悪影響を与える環境負荷物質である水銀をランプから減少し、さらには廃絶することは、非常に重要な課題であると考えられている。
【００３０】
したがって、従来のメタルハライド放電ランプの最大の問題点は、水銀を封入していることである。
【００３１】
また、水銀を封入して所望のランプ電圧を得るメタルハライド放電ランプにおいては、上記の他にも以下に示す多くの問題点がある。
【００３２】
その他の問題点１：始動時の分光特性の立ち上がりが悪い。
【００３３】
自動車の前照灯にメタルハライド放電ランプを用いる場合に、光束の瞬時立ち上がりが要求される。このために、始動ガスとしてキセノンを高圧で封入し、さらに点灯初期に大電流を流し、時間の経過とともに電流を絞っていく点灯方式が採用されている。このようにして瞬時立ち上がりは可能であるが、スイッチオン時には水銀は急速に蒸発するので、水銀がエネルギーを奪ってしまい、発光金属の蒸気圧の立ち上がりが遅いために、水銀発光の強い状態が１０〜２０秒後まで続く。水銀発光は、色特性的に劣るので、演色性も悪く、また色度も白色範囲に入らない。このように、分光特性の立ち上がりが甚だ悪い。したがって、所期の分光特性の発光になるまでに時間が長くかかる。
【００３４】
その他の問題点２：調光に適さない。
【００３５】
すなわち、発光管の温度が変化すると、発光の色温度が大きく変化し、これに伴い演色性も変化する。これを図２８を参照して以下説明する。
【００３６】
図２８は、従来のプロジェクション用の短アーク形メタルハライド放電ランプの発光スペクトル分布を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対放射パワー（％）を、それぞれ示す。
【００３７】
この従来の短アーク形のメタルハライド放電ランプは、希ガスとしてアルゴン５００Torr、ハロゲン化物としてヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ３）を１ｍｇおよびヨウ化ネオジム（ＮｄＩ３）を１ｍｇ、ならびに水銀（Ｈｇ）を１３ｍｇ封入したものである。
【００３８】
発光スペクトルは、ジスプロシウムおよびネオジムによる連続発光と、それぞれ矢印の上に記号を付した元素による主な輝線スペクトルとからなり、水銀による輝線スペクトルが大きなパワーを有していることが分かる。
【００３９】
ところで、各発光金属による発光量は、そのランプ内の蒸気圧に比例的に変化する。
【００４０】
発光金属のハロゲン化物の蒸気圧は、水銀のそれに比較すると、著しく低いため、発光管の温度が変わると、発光金属は、そのハロゲン化物の蒸発量が変わってランプ内の蒸気圧が変化するから、発光量が変化する。
【００４１】
これに対して、水銀の蒸気圧は非常に高いので、発光管の温度が変化してもそれほど変化しないから、水銀の強い輝線スペクトルによる発光量は変化が少ない。
【００４２】
したがって、発光管への入力電力が少なくなると、相対的に水銀による発光が支配的になるために、発光の色温度が低くなるとともに、演色性が低下する。このことは、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプは、調光に適さないことを意味する。
【００４３】
自動車用の前照灯の場合、欧米において採用されている日中の点灯（デイライト）のためには、調光が必要になるが、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプにおいては、色特性が著しく低下してしまう。
【００４４】
その他の問題点３：特性のばらつきが大きい。
【００４５】
水銀を封入したメタルハライド放電ランプは、個々のランプの寸法ばらつきに伴い発光管の温度がばらつくため、同一入力でも特性のばらつきが発生しやすい。
また、長期寿命中の発光管黒化などによる最冷部温度の上昇によっても特性が変化しやすい。
【００４６】
このため、店舗などのように複数のメタルハライド放電ランプを用いて照明する場合に、特に問題になりやすい。
【００４７】
その他の問題点４：瞬時再始動が困難である。
【００４８】
短アーク形で小形のメタルハライド放電ランプにおいては、電極間距離が小さいので、所要のランプ電圧を得るために水銀蒸気圧を高く設定しており、水銀蒸気圧は、点灯中２０気圧以上になる。
【００４９】
さらに、自動車用の前照灯においては、前記のように光束立ち上がりを速くするために、高圧のキセノンを封入しており、キセノンは点灯中３５気圧程度になる。このように点灯中の水銀蒸気圧およびキセノン蒸気圧が非常に高くなっているので、再始動させるためには、非常に高くてパワーの大きいパルス電圧を印加しなければならない。これにより、点灯回路が高価になるのみでなく、回路、ランプおよびこれらを収納する器具を高電圧に対して絶縁する必要がある。
【００５０】
その他の問題点５：発光管が破裂しやすい。
【００５１】
上述したように、点灯時の水銀蒸気圧が高いため、初期歪ないし長期点灯中に歪が増大することにより、発光管が破裂しやすい。この問題はランプの信頼性を著しく低下させる。
【００５２】
その他の問題点６：投射用ではスクリーン照度が低い。
【００５３】
短アーク形のメタルハライド放電ランプの場合、このランプを光源として用いる液晶プロジェクタなどの光学系を介して集光し、離間位置の照射面、例えばスクリーンにおいて照度を大きく照明するような投射用の場合、放電ランプからの発光が如何にロスなく光学系を通過して照射面に到達するかが重要である。ロスを少なくして照射面の照度を向上するには、放電ランプのアークが細く絞られている必要がある。アークが絞られているということは、アーク温度の分布が急峻になっているということである。
【００５４】
ところが、水銀の発光は、吸収があって光学的に厚く、中・低温部分で発光の吸収によりエネルギーを吸収して温度が上昇するため、アーク温度の分布は放物線状に広がり、したがってアークを絞ることができない。
【００５５】
これに対して、発光金属としてスカンジウムや希土類金属を用いて、その発光を非常に多くすると、水銀が存在していても、アークを絞ることができることは知られている。しかし、上記の場合には、水銀の点灯圧力が高いと、対流が激しくなり、アークの不安定が生じて実用に供し得ない。
【００５６】
２．従来の水銀を封入しない場合の問題について。
【００５７】
前述した水銀を封入しないメタルハライド放電ランプにおいては、点灯中ヘリウムまたはネオンが著しく高い圧力になるので、これに耐えるようにすれば、確かに水銀を封入しないメタルハライド放電ランプを得ることができる。したがって、水銀を封入しないメタルハライド放電ランプが得られるという点においては、多いに評価できる。
【００５８】
しかしながら、点灯中の高圧力に従来の水銀を封入するメタルハライド放電ランプと同様な構造で実現することにはかなりの困難がある。例えば、小形のメタルハライド放電ランプにおいて、所要のランプ電圧が５０〜６０Ｖである場合、点灯中ヘリウムまたはネオンの圧力は１５０気圧を超えるであろうから、従来一般に使用されているような気密容器では、破裂に対する高い信頼性を得ることができない。
【００５９】
本発明は、環境負荷の大きい水銀を本質的に封入しないで所要のランプ電圧を形成することができ、水銀を封入したメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を有するとともに光束立ち上がりが良好なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを一般的な目的とする。
【００６０】
本発明は、加えて直流点灯により色むらが少ないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを具体的な目的とする。
【００６１】
さらに、本発明は、水銀を封入していないにもかかわらず熱損失が少なくて発光効率が低下しないメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６２】
さらにまた、本発明は、直流で点灯して光色差や色分離が少なくて、点灯回路を安価にできるメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６３】
さらにまた、本発明は自動車用などの移動体の前照灯用として好適なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００６４】
さらにまた、本発明は水銀を封入する従来のものと同等程度の機械的強度の気密容器であったとしても、点灯中の破裂のおそれが少ない実際的なメタルハライド放電ランプ、これを用いたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００６５】
請求項１の発明のメタルハライド放電ランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封着して一方が陽極で、かつ、他方が陰極としてそれぞれ作動する一対の電極と；第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まない構成で気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物はナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物はマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物である放電媒体と；を具備し、直流で点灯するように構成されていることを特徴とするメタルハライド放電ランプ。
【００６６】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００６７】
〔気密容器について〕 耐火性で透光性の気密容器とは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスまたはこれらの単結晶などを用いることができる。
【００６８】
なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
【００６９】
〔電極について〕 本発明のメタルハライド放電ランプは、直流で点灯するように構成されている。すなわち、一対の電極は、その一方陽極で、他方が陰極として作動する。なお、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きいものを用いる。
【００７０】
また、一対の電極の間に形成される電極間距離に関し、本発明はメタルハライド放電ランプが短アーク形であってもよいし、長アーク形であってもよい。
【００７１】
短アーク形とは、気密容器内に形成される電極間距離を小さくすることにより、アーク放電を電極によって安定させるいわゆる電極安定形のものである。このため、放電ランプの発光をなるべく点光源に近付けることができ、このため反射鏡またはレンズなどの光学系による集光を効率よく行うことができる。液晶プロジェクタなどの投射用や自動車用などの移動体の前照灯の場合、小形の短アーク形のメタルハライド放電ランプを用いるが、このようなメタルハライド放電ランプの電極間距離は、実際的には６ｍｍ以下が好適である。すなわち、電極間距離が６ｍｍを超えると、点光源から離れてしまい、光学系の焦点特性が悪くなり、例えば液晶プロジェクタ用光源として用いた場合にスクリーン照度が低下してしまう。
【００７２】
したがって、本発明において小形で短アーク形のメタルハライド放電ランプとは、電極間距離が６ｍｍ以下のものをいう。しかし、好ましくは４ｍｍ以下、液晶プロジェクタなどの投射用において最適には１〜３ｍｍである。なお、電極間距離は、電極の先端で計測する。
【００７３】
一方、長アーク形とは、気密容器内に形成される電極間距離を気密容器の内径より大きくすることにより、アーク放電を気密容器の内面で安定させるいわゆる管壁安定形のものをいう。長アーク形のメタルハライド放電ランプは、一般照明用などにおいて広く用いられている。
【００７４】
〔放電媒体について〕 本発明において放電媒体は、前述したように本質的に第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスからなる。
【００７５】
第１のハロゲン化物は、所望の発光、例えば可視光または紫外線を発生する金属のハロゲン化物である。可視光を利用するために、可視光を効率よく発生する金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物とする場合、一般にそれらの金属のハロゲン化物は点灯中の蒸気圧が必ずしも高くない。
【００７６】
第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高い金属ハロゲン化物であって、メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定している。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。
【００７７】
表１は、本発明の実施に際して効果的な第２のハロゲン化物をその蒸気圧が１気圧になる温度と一緒に例示している。なお、これらの値は文献などによって多少異なっており、したがって表１の温度値はおおよその値である。
［表１］
Ｎｏ． 第２のハロゲン化物 １気圧になる温度（℃）
１ ＡｌＩ３ ４２２
２ ＦｅＩ２ ８２７
３ ＺｎＩ２ ７２７
４ ＳｂＩ３ ４２７
５ ＭｎＩ２ ８２７
６ ＣｒＩ２ ８２７
７ ＧａＩ３ ３４９
８ ＲｅＩ３ ６２７
９ ＭｇＩ２ ９２７
１０ ＣｏＩ２ ８２７
１１ ＮｉＩ２ ７４７
１２ ＢｅＩ２ ４８７
１３ ＴｉＩ４ ３７７
１４ ＺｒＩ４ ４３１
１５ ＨｆＩ４ ４２７
表１に示すハロゲン化物は、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。しかし、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。例えば、ＡｌＩ３が不完全蒸発の状態になっていて、しかも所望のランプ電圧が得られていない場合にＡｌＩ３を追加してもランプ電圧は変わらない。
【００７８】
これに対して、ＡｌＩ３の追加に代えてＺｎＩ２を添加すれば、ＺｎＩ２の作用により生じる分のランプ電圧が加算されるので、ランプ電圧を増加させることができる。
【００７９】
さらに、他の第２のハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ電圧を得ることができる。
【００８０】
また、第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。「第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視域発光が多い。しかし、第２のハロゲン化物の金属が第１のハロゲン化物の金属よりエネルギー準位が高いために発光しにくいのであれば、第１および第２のハロゲン化物が共存している状態では、エネルギーが第１のハロゲン化物の発光に集中するので、第２のハロゲン化物の金属の発光は少なくなる。
【００８１】
したがって、第２のハロゲン化物は、可視光の発光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全可視光に対する割合が小さくて影響が少ないものである。
【００８２】
さらにまた、本発明においては、第１および第２のハロゲン化物に加えてアーク温度の分布を補正して熱損失を低減するためなどの目的で第３のハロゲン化物を必要に応じて封入することができる。
【００８３】
ハロゲンについて説明する。第１および第２のハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、反応性が最も適当なのはヨウ素であり、臭素、塩素、フッ素の順に反応性が強くなっていくが、要すれば以上のいずれを用いてもよい。また、例えばヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００８４】
希ガスは、１気圧以上の圧力で封入されていて、始動用および緩衝ガスとして作用する。また、希ガスは、気密容器を透過しないガスであれば、その種類は特に限定されるものではない。しかし、ネオンは、石英ガラスを透過しやすいので、気密容器を石英ガラスで形成する場合には、アルゴン、クリプトンまたはキセノンが本発明における希ガスとして推奨される。
【００８５】
希ガスの封入圧力を１気圧以上に高くすると、メタルハライド放電ランプの光束立ち上がり特性を向上させることができる。光束立ち上がり特性が良好であることは、どのような使用目的であっても好都合であるが、特に自動車などの移動体の前照灯、液晶プロジェクタなどにおいて極めて重要である。
【００８６】
水銀について説明する。本発明において、「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀を全く封入していない他に、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．３ｍｇ未満、好ましくは０．２ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。
【００８７】
しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。
【００８８】
従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０ｍｇ以上、また長アーク形においては同じく５ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は水銀量が実質的に少ないといえる。
【００８９】
〔作用について〕 次に、本発明の作用について説明する。本発明においては、水銀を本質的に封入することなしに、第１のハロゲン化物としてナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を封入したので、第１のハロゲン化物の金属が主として可視光を発光し、また第２のハロゲン化物としてマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物を封入したので、ランプ電圧が主としてこの第２のハロゲン化物により決定されている。
【００９０】
したがって、本発明のメタルハライド放電ランプは、水銀を本質的に封入することなく所望に作動して、水銀を封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性を呈する。なお、第２のハロゲン化物が不完全蒸発の場合、蒸発量は第２のハロゲン化物の蒸気圧で決まる。ハロゲン化物の蒸気圧は最冷部温度で決まる。第２のハロゲン化物の点灯中の蒸気圧は、水銀のそれより低いが、第１のハロゲン化物よりは明らかに高く、５気圧以下程度でもよい。
【００９１】
上記において、「ほぼ」とは、従来技術に比較して実用可能な範囲内で多少劣るような差があることを許容するという意味である。このことはまた、この種のメタルハライド放電ランプは電子化点灯装置によって点灯されることもあることを考慮すれば、実用上全く差し支えない範囲である。しかし、所望により気密容器に後述する保温手段を適用することにより、さらにランプ電圧を高くすることもできる。
【００９２】
また、本発明においては、一対の電極の一方が陽極として、他方が陰極として作動するように、すなわち直流点灯用として構成されているので、以下の有用な作用を呈する。
【００９３】
すなわち、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプを直流点灯すると、発光金属の例えばナトリウムＮａやスカンジウムＳｃは正にイオン化されるので、陰極側に吸引され、陽極側は陰極側に比較して発光金属の濃度が小さくなる。一方、水銀も多少陰極側に吸引されるが、元々水銀の量は圧倒的に多いので、陽極側にも十分な量の水銀が存在する。その結果、陰極側は発光金属が十分発光するが、陽極側は発光金属の発光が著しく弱くなり、水銀の発光が主となる。このため、電極間に著しい色分離を来すので、実用に適さない。したがって、色分離を問題にする応用分野においては、水銀を封入するメタルハライド放電ランプは、専ら交流点灯により使用されている。
【００９４】
これに対して、本発明においては、水銀を本質的に封入しない代わりに前期所定の第２のハロゲン化物を封入するとともに、直流点灯するように構成しているにもかかわらず、電極間の色温度の差は小さく、十分に実用できる。これは第２のハロゲン化物は、可視域に発光しにくいので、第１のハロゲン化物の金属が陽極側でも強く発光するからである。
【００９５】
また、自動車などの移動体の前照灯および液晶プロジェクタ用ランプなどでは、メタルハライド放電ランプを電子化された点灯装置を用いられているが、交流点灯の場合には、バッテリー電源の直流または商用周波数の交流を整流した直流を高周波交流に変換してからメタルハライド放電ランプに供給するのが一般的である。
【００９６】
これに対して、本発明においては、直流点灯用の構成であるから、高周波交流に変換する必要がない。このため、電子化点灯装置の回路構成を簡素化して、小形、軽量、かつ、安価な点灯装置を用いることができる。
【００９７】
なお、本発明において、希ガスの圧力を１気圧以上とすることにより、光束立ち上がり特性を向上させることができる。したがって、前照灯用などとして好適である。
【００９８】
以上を要約すると、本発明によれば、直流で点灯するように構成したことにより、直流で点灯しても色分離の問題が少ないメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【００９９】
本発明においては、水銀を本質的に封入していないので、発光に主として寄与するのは実質的に第１のハロゲン化物を構成する発光金属の発光であるから、始動時の色度立ち上がりが良好で、ランプへの入力が変化した場合でも、発光の色温度および演色性の変化が少ないから調光が可能である。
【０１００】
また、本発明においては、メタルハライド放電ランプの形状および寸法などのばらつきに対するランプ特性の変化が少ないので、発光色のばらつきが少ない。
【０１０１】
さらに、本発明においては、瞬時再始動が容易である。第２のハロゲン化物の蒸気圧は、水銀に較べると、殆どの場合、明らかに低いためである。これにより、再始動のために印加する始動パルス電圧の波高値を低減することができるから、点灯装置、始動装置、配線および照明器具の絶縁耐力を低くして安価にすることができる。
【０１０２】
さらにまた、本発明においては、点灯中の蒸気圧が極端に高くならないで、水銀封入時の６０％程度に低減させることは容易であるから、気密容器の点灯中の破裂が少なくなる。
【０１０３】
さらにまた、本発明のメタルハライド放電ランプは、発光効率は水銀を封入した従来のメタルハライド放電ランプと同程度にすることができ、加えて演色性を若干向上することもできる。
【０１０４】
以上のように、本発明においては、短アーク形および長アーク形のいずれにあっても、定常時の特性は従来技術とほぼ同等にすることができる。
【０１０５】
しかも、本発明は、ランプ電力が数１０Ｗ〜数ｋＷの広い範囲にわたってなりたつ。
【０１０６】
また、本発明においては、気密容器が外気に露出した状態で点灯する単管形であってもよいし、気密容器が外管内に封装された状態で点灯する２重管形であっても所期の作用効果を奏する。さらに、外管内を真空にして熱損失を低減して発光効率を一層向上させることもできる。
【０１０７】
しかし、本発明を短アーク形のメタルハライド放電ランプに適用する場合においては、上述のようにアークが絞られるように構成すれば、集光効率を高めることができ、液晶プロジェクタ、反射鏡と組み合わせて使用される自動車などの移動体の前照灯、店舗用照明器具、光ファイバー照明器具などのような反射鏡の光学系に用いる場合にも照射面照度の著しい向上が得られる。
【０１０８】
〔実施に際して許容される態様について〕 本発明のメタルハライド放電ランプは、その実施に際して以下の各態様を採用することが許容される。
【０１０９】
（第１の態様） 第１の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器と、気密容器に封着した一対の電極と、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物である放電媒体と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴としている。
【０１１０】
この態様は、第１のハロゲン化物を、可視光を発光し、かつ、発光効率および演色性の点から一般的な各種用途に好適な金属のハロゲン化物範囲に特定したものである。この第１のハロゲン化物の範囲内で任意の１種または複数種を用いてメタルハライド放電ランプを構成することができる。また、第２のハロゲン化物は、本発明におけるように蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している。そして、第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。
【０１１１】
第１の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１１２】
そうして、第１の態様によれば、第１のハロゲン化物を構成する金属をナトリウム、スカンジウムおよび希土類金属からなるグループの中から選択したしたもので、発光効率および演色性の点において一般的な各種用途に好適なメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１１３】
また、水銀を用いない、すなわち水銀を本質的に封入していない（以下、同じ。）ことにより、本発明の前述した作用および効果を奏する。
【０１１４】
（第２の態様） 第２の態様は、次の構成である。すなわち、前記放電媒体は、セシウムＣｓのハロゲン化物を含んでいることを特徴とし、本発明または第１の態様との組み合わせが許容される。
【０１１５】
第２の態様においては、セシウムＣｓのハロゲン化物を第３のハロゲン化物として封入していることにより、アークの温度分布が水銀を封入した場合のように平坦になって温度勾配が小さくなるために、発光管の熱損失が低減する。このため、セシウムのハロゲン化物を封入しない場合より発光効率が向上し、水銀を封入する場合に近づく。
【０１１６】
さらに詳述すると、以下のとおりである。すなわち、ハロゲン化セシウムがアーク中で分解して生じるセシウムは、イオン化電圧が低く、アーク中の比較的温度が低い領域であるところの「アーク中の中温度部分」でもイオン化して電子を放出しやすい。このため、アーク中にセシウムが存在することにより、アーク中の中温度部分の電子濃度が高くなる。
【０１１７】
ところで、電気伝導度（σ）は、電子密度に比例する。ある温度部分のエネルギー入力は、電界強度をＥとすると、σＥ２であるから、電気伝導度（σ）が大きいほど、換言すれば電子密度が大きいほど大きい。
【０１１８】
したがって、セシウムのハロゲン化物を封入すると、アーク中の中温度領域のエネルギー入力が大きくなり、その結果、アーク中の中温度領域の温度が上昇する。
【０１１９】
これに対して、メタルハライド放電ランプへの全入力は一定のため、エネルギーバランスから、アークの高温度部分の温度は相対的に低下する。
【０１２０】
以上の理由から、アークの温度分布が水銀を封入した場合のように平坦になって温度勾配が小さくなる。
【０１２１】
一方、従来の水銀を封入したメタルハライド放電ランプにおいては、水銀も発光するが、水銀自体は前述したように発光効率が高くない。これに対して、第２の態様においては、水銀を本質的に封入していないので、発光効率が水銀より高い発光金属、例えばスカンジウムＳｃやナトリウムＮａなどを用いることにより、高い発光効率を有するメタルハライド放電ランプを実現することができる。
【０１２２】
以上を要約すると、第２の態様によれば、セシウムのハロゲン化物を封入したことにより、アークの温度分布を平坦化して熱損失を低減して発光効率を向上したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１２３】
また、水銀を用いない、すなわち水銀を本質的に封入していない（以下、同じ。）ことにより、前述した本発明の作用および効果を奏する。
【０１２４】
（第３の態様） 第３の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器、気密容器に封着した一対の電極、ならびに少なくとも発光金属のハロゲン化物からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物からなる第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入された放電媒体を備えた発光管と、発光管を収納する外管と；発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴としている。
【０１２５】
本態様は、本発明または以上の各態様において、発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段を備えることにより、熱損失を低減して発光効率を向上するように構成したものである。
【０１２６】
保温手段としては、発光管から発生した熱の損失を少なくすることができるのであれば、どのような構成であってもよいが、例えば以下のような構成であることが許容される。
【０１２７】
外管内を真空にすることにより、発光管からの発生熱の対流および伝導による熱損失が低減して放電媒体が保温される。この場合、具体的な構造、形状および構成材料は問わない。なお、本発明において、外管内が真空であるとは、外管内が１０Torr以下の圧力であることをいう。
【０１２８】
また、発光管から外部に放射される熱線を反射して発光管へ戻すとともに、可視光を透過する熱線反射・可視光透過膜を備えることにより、放射による熱損失を低減して放電媒体を保温することができる。熱反射・可視光透過膜は、発光管と外管との間に配設した石英ガラスなどからなる円筒体や外管の内面、外面または内外両面に形成するか、発光管の外面に形成することができる。
【０１２９】
さらに、上記の各保温手段を適宜組み合わせて実施することができるのはいうまでもない。
【０１３０】
第３の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１３１】
そうして、本態様においては、発光管から発生する熱の損失を少なくする保温手段を備えているので、発光管の内部で放電により発生した熱の損失が少ないから、発光管の熱損失が低減して発光効率が向上する。
【０１３２】
以上を要約すると、第３の態様によれば、加えて発光管から発生した熱の損失を少なくする保温手段を備えたことにより、熱損失を低減して発光効率を向上したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１３３】
また、水銀を用いないことにより、前述した本発明における作用および効果を奏する。
【０１３４】
（第４の態様） 第４の態様は、次の構成である。すなわち、耐火性で透光性の気密容器と、気密容器に封着した一対の電極と、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃからなるハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物は、蒸気圧が高くてランプ電圧を主として決定している金属ハロゲン化物である放電媒体と、を具備し、本質的に水銀が封入されていないとともに定格ランプ電力が１００Ｗ以下の前照灯用であることを特徴としている。
【０１３５】
自動車などの移動体の前照灯用で定格ランプ電力が１００Ｗ以下のメタルハライド放電ランプは、電極間距離が小さくて管壁負荷が大きいという特徴がある。
【０１３６】
このため、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ランプの場合には、既述のように所要のランプ電圧を得るために水銀蒸気圧が２０気圧以上の高圧になり、これに伴って気密容器が相対的に破損しやすい。
【０１３７】
また、光束立ち上がり特性を向上させる必要からキセノンも高圧で封入し、点灯中３５気圧程度になる。このため、始動ガスを絶縁破壊して始動させるのに高電圧で、しかもパワーの大きな始動用のパルス電圧を印加する必要がある。瞬時再始動時には、さらに高い始動用のパルス電圧が必要となるから、点灯回路、照明器具および配線の絶縁耐力のグレードを見合う高さにする必要があり、したがって、高価になる。
【０１３８】
さらに、キセノンの高圧封入と、高い始動用パルス電圧の印加および点灯直後に大電流を流し、徐々に電流を低減させる手段の採用とにより、光束立ち上がり特性の問題は解決したが、色度立ち上がり特性が悪い。すなわち、最初キセノンが発光し、次に水銀が発光する。この水銀の発光は１０〜２０秒後まで続く。水銀の発光は、演色性が悪く、必要な白色範囲にも入らない。
【０１３９】
これに対して、本態様においては、水銀を封入しないので、従来の６０％程度の圧力にすることができ、気密容器の破損の問題、始動用のパルス電圧の問題が著しく軽減される。
【０１４０】
また、第１のハロゲン化物をナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃからなるグループに限定したことにより、前照灯として必要な白色発光でありながら発光効率がすこぶる高い発光が得られる。
【０１４１】
第４の態様において、希ガスの圧力を１気圧以上として光束立ち上がり特性を向上させることができる。
【０１４２】
以上を要約すると、第４の態様によれば、加えて第１のハロゲン化物をナトリウムおよびスカンジウムに規定するとともに、定格ランプ電力を１００Ｗ以下に規定したことにより、発光効率が高く、白色光であるとともに色度立ち上がり特性が良好で自動車などの移動体の前照灯用として好適な小形のメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１４３】
さらに、水銀を封入しないことにより、本発明における作用および効果を奏するので、本発明の構成は移動体の前照灯として甚だ好適なものである。
【０１４４】
（第５の態様） 第５の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、マグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物であることを特徴としていて、第１ないし第４のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１４５】
本態様は、第２のハロゲン化物として好適な金属を特定したものである。
【０１４６】
第５の態様によれば、加えて水銀に代えることができる第２のハロゲン化物を形成する金属を効果的なものに規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１４７】
（第６の態様） 第６の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、鉄Ｆｅ、亜鉛Ｚｎ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌおよびガリウムＧａからなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を主体としていることを特徴としていて、第１ないし第６のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１４８】
本態様は、第２のハロゲン化物として最適な金属を特定したものである。ただし、これらの金属は、主成分として用いられて最適であるが、マグネシウムＭｇ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆのグループから選択された１種または複数種を副成分として添加することにより、さらにランプ電圧を高くすることができる。
【０１４９】
第６の態様によれば、加え第２のハロゲン化物を形成する金属としてさらに効果的なものを規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５０】
（第７の態様） 第７の態様は、次の構成である。すなわち、前記第２のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．０５〜２００ｍｇ封入されていることを特徴としていて、本発明または第１ないし第６のいずれか一記載の態様との組み合わせを許容する。
【０１５１】
本態様は、第２のハロゲン化物の一般的に適用可能な封入量の範囲を特定している。封入するハロゲン化物によっては、好適な範囲はさらに狭いが、全体としての範囲であることを留意すれば許容される。
【０１５２】
第７の態様によれば、加えて第２のハロゲン化物の封入量の効果的な範囲を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５３】
（第８の態様） 第８の態様は、次の構成である。すなわち、第２のハロゲン化物は、第４記載において、気密容器の内容積１ｃｃ当たり１〜２００ｍｇ封入されていることを特徴としている。
【０１５４】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な第２のハロゲン化物の封入量を規定したものである。
【０１５５】
第８の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な第２のハロゲン化物の封入量を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５６】
（第９の態様） 第９の態様は、次の構成である。すなわち、本発明、第４の態様または第８の態様において、希ガスは、１〜１５気圧の圧力で封入されていることを特徴としている。
【０１５７】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な希ガスの封入圧力を規定したものである。
【０１５８】
第９の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な希ガスの封入圧力を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１５９】
（第１０の態様） 第１０の態様は、次の構成である。すなわち、第４、８または９の態様において、気密容器は、最大径部が内径３〜１０ｍｍ、外径が５〜１３ｍｍであることを特徴としている。
【０１６０】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおける気密容器の好適な寸法を規定したものである。
【０１６１】
第１０の態様によれば、加えて移動体の前照灯用として効果的な気密容器のサイズを規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６２】
（第１１の態様） 第１１の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１０のいずれか一の態様において、電極間距離が１〜６ｍｍであることを特徴としている。
【０１６３】
本態様は、移動体の前照灯用として好適な電極間距離を規定したものである。電極間距離が６ｍｍを超えると、点光源から離れてしまい、集光作用が低下する。電極間距離は、さらに好ましくは１〜５ｍｍである。
【０１６４】
第１１の態様によれば、加えて移動体の前照灯として効果的な電極間距離を規定したメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６５】
（第１２の態様） 第１２の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１１のいずれか一の態様において、直流で点灯されるように構成されていることを特徴としている。
【０１６６】
本態様は、直流点灯することにより、移動体の前照灯用として点灯装置を小形、軽量かつ安価にできるメタルハライド放電ランプを提供するものである。すなわち、自動車などの移動体は、前述のように一般的にバッテリー電源を備えているので、直流を交流に変換してからメタルハライド放電ランプに供給して点灯するより、直流を使用する方が点灯装置の回路構成が簡素化される。なお、直流を所望の電圧にするために、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの制御手段を用いる場合であっても上記の効果は不変である。なぜなら、交流点灯の場合であっても上記制御手段を必要な場合には用いるからである。
【０１６７】
このように直流点灯が可能なのは、水銀を封入しないことに伴い色分離が実用上差し支えない程度になるからである。
【０１６８】
第１２の態様によれば、加えて直流で点灯するように構成したことにより、移動体の前照灯用として点灯装置を小形、軽量、かつ安価にできるメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１６９】
（第１３の態様） 第１２の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１２のいずれか一の態様において、放電媒体は、セシウムのハロゲン化物を含んでいることを特徴としている。
【０１７０】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおいて、セシウムのハロゲン化物を封入してアークの勾配を平坦化して発光効率を向上するようにしたもので、これにより発光効率は従来の水銀を封入したものよりさらに高くすることができる。
【０１７１】
第１３の態様によれば、加えてセシウムのハロゲン化物を封入したことにより、移動体の前照灯用として発光効率が高いメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１７２】
（第１４の態様） 第１４の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１３のいずれか一の態様において、気密容器を収納し、内部が真空に維持された外管を備えていることを特徴としている。
【０１７３】
本態様は、移動体の前照灯用としてのメタルハライド放電ランプにおいて、気密容器を内部が真空の外管に収納して気密容器の熱損失を低減することにより、発光効率を向上するようにしたもので、これにより発光効率は従来の水銀を封入したものよりさらに高くすることができる。
【０１７４】
第１４の態様によれば、加えて内部を真空にした外管内に発光管を収納したことにより、移動体の前照灯用として発光効率が高いメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１７５】
（第１５の態様） 第１５の態様は、次の構成である。すなわち、第４または８ないし１４のいずれか一の態様において、外部に導出される光から紫外線を実質的に除去する紫外線除去手段を備えていることを特徴としている。
【０１７６】
「紫外線を実質的に除去する」とは、実用上紫外線の量が許容される範囲にまで除去されていることを意味するもので、紫外線が完全に１００％カットされていなければならないものではない。
【０１７７】
紫外線除去手段は、紫外線が実質的に除去されていれば、どのような構造であってもよい。たとえば、発光管を紫外線カット性能を有する組成のガラス材料からなる外管内に発光管を収納する。なお、外管内は外気と連通していてもよいし、気密で、しかも内部を真空にしてあってもよい。
【０１７８】
また、発光管の内面または自体に紫外線除去性能を付与してもよい。発光管の内面または外面の材料組織を紫外線遮断性の組織に置換したり紫外線遮断性の透光性材料の膜を被着させたりすることにより、紫外線遮断性能を付与できる。
【０１７９】
さらに、発光管の外側に紫外線遮断性の筒体を配設してもよい。
【０１８０】
そうして、本態様においては、外部に導出される紫外線を実質的に除去するので、前照灯が紫外線によって劣化したり、人の眼を紫外線の照射から防止したりする。
【０１８１】
また、外管を用いる場合には、外管によって気密容器を機械的保護することも可能である。
【０１８２】
以上を要約すると、第１５の態様によれば、加えて紫外線カット性能を有する外管を備えていることにより、前照灯の劣化がないとともに紫外線を放射しないメタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１８３】
本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯する電子化直流点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【０１８４】
上記本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプを、水銀を封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性を得るように直流点灯させるのに好適なメタルハライド放電ランプ点灯装置を規定している。なお、ここで「ほぼ」とは、従来技術に比較して実用可能な範囲内で多少劣るような差があることを許容するという意味である。このことはまた、この種のメタルハライド放電ランプは電子化点灯装置によって点灯されることもあることを考慮すれば、実用上全く差し支えない範囲である。
【０１８５】
そうして、本発明によれば、水銀を封入した従来技術によるメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を得るように本発明のメタルハライド放電ランプを点灯するメタルハライド放電ランプ直流点灯装置を提供することができる。
【０１８６】
以上説明した本発明のメタルハライド放電ランプ直流点灯装置の実施に際して次の態様を採用することが許容される。
【０１８７】
すなわち、本発明は、本発明のメタルハライド放電ランプ、第４、第７または第８ないし第１４の態様のいずれか一記載のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成されている電子化直流点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【０１８８】
第１の態様は、移動体の前照灯用として要求される光束立ち上がり特性を満足するメタルハライド放電ランプ点灯装置を規定している。
【０１８９】
点灯回路は、直流動作するように構成されている。
【０１９０】
また、点灯回路は、上記の構成を具備していれば、回路構成は問わない。
【０１９１】
そうして本態様によれば、点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を流し、時間の経過とともに徐々に電流を絞る点灯回路を備えていることにより、瞬時光束立ち上がり特性および瞬時色度立ち上がりが良好で、移動体の前照灯用として好適なメタルハライド放電ランプ直流点灯装置を提供することができる。
【０１９２】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された本発明あるいは第１ないし第１４のメタルハライド放電ランプと；メタルハライド放電ランプを点灯する電子化直流点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【０１９３】
本発明は、本発明あるいは第１ないし第１４のメタルハライド放電ランプを何らかの照明の目的のために使用する装置の全てに適応するものである。短アーク形の場合には、特に反射鏡およびまたはレンズなどの光学系と組み合わせて用いる照明装置、例えば液晶プロジェクタ、オーバヘッドプロジェクタ、自動車などの移動体の前照灯、光ファイバー照明装置、スポットライトなどの店舗用照明器具などに好適である。なお、本発明のメタルハライド放電ランプとは、前記各態様のメタルハライド放電ランプを含む意味である。
【０１９４】
また、長アーク形の場合には、一般照明用の各種照明器具、例えばダウンライト、天井直付け灯、道路用照明器具、トンネル用照明器具および投光器など、さらには表示装置などに用いることができる。
【０１９５】
電子化直流点灯装置は、本発明のメタルハライド放電ランプを直流点灯するのであればどのような構成であってもよい。
【発明の効果】
【０１９６】
本発明によれば、第１のハロゲン化物としてナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を封入したので、第１のハロゲン化物の金属が主として可視光を発光し、また第２のハロゲン化物としてマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物を封入したので、第２のハロゲン化物がランプ電圧を主として決定していることにより、環境負荷の大きい水銀を本質的に用いないで、水銀を封入したメタルハライド放電ランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を有するとともに、直流点灯による色むらが生じないばかりでなく、メタルハライド放電ランプを提供することができる。
【０１９７】
また、本発明によれば、小形、軽量、かつ安価化が可能な直流点灯用のメタルハライド放電ランプ、これを備えたメタルハライド放電ランプ直流点灯装置および照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１９８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【０１９９】
〔実施形態１について〕 実施形態１は、メタルハライド放電ランプの一例である。
【０２００】
図１は、本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、１は気密容器、２は電極、３は封着金属箔、４は外部リード線である。
【０２０１】
気密容器１は、石英ガラスを内径１４ｍｍの回転楕円面形状に成形してなり、楕円の長軸方向の両端に一対の細長い封止部１ａ、１ａを一体に備えている。
【０２０２】
電極２は、電極軸２ａおよび電極軸２ａの先端部を少し突出させて電極コイル２ｂを巻回してなる。電極軸２ａの基部は、封止部１ａ内において、封着金属箔３の一端に溶接されている。電極間距離は４ｍｍに設定されている。
【０２０３】
封着金属箔３は、モリブデン箔からなり、封止部１ａ内に気密に封着されるとともに、他端に外部リード線４が溶接されている。
【０２０４】
気密容器１内には、放電媒体として、希ガス、第１のハロゲン化物および第２のハロゲン化物が封入されている。
【０２０５】
希ガスとして、アルゴン５００Torrを封入した。
【０２０６】
第１のハロゲン化物として、ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３を１ｍｇ、ヨウ化ネオジムＮｄＩ３を１ｍｇ封入した。
【０２０７】
第２のハロゲン化物として、表１に示すハロゲン化物を８ｍｇ封入した。
【０２０８】
そうして、得られた短アーク形のメタルハライド放電ランプについて、入力電力１５０Ｗ一定で点灯して，ランプ電圧、発光効率および色温度を、以下に示す従来例とともに測定した結果を表２に示す。
【０２０９】
なお、従来例は、第２のハロゲン化物に代えて水銀１３ｍｇを封入した以外は本実施形態と同一仕様である。
【０２１０】
［表２］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 スクリーン照度比
（V） （lm/W） （K）
１（従来例） − ７５ ７１ ８７００ １．０
２ ＡｌＩ３ ６２ ７２ ９１２０ １．４
３ ＦｅＩ２ ７０ ７０ ９２１０ １．３５
４ ＺｎＩ２ ７３ ６８ ９１６０ １．４２
５ ＳｂＩ３ ６３ ７３ ８９３０ １．３５
６ ＭｎＩ２ ５５ ７２ ９０４０ １．４２
７ ＣｒＩ２ ５８ ６９ ９１００ １．４５
８ ＧａＩ３ ５９ ６８ ９０３０ １．３９
９ ＲｅＩ３ ６１ ７０ ９２４０ １．３７
１０ ＴｉＩ４ ７２ ７０ ９２２０ １．３８
表２から、本実施形態においては、ランプ電圧５０Ｖ以上、発光効率および色温度が従来例と同程度のメタルハライド放電ランプが得られた。
【０２１１】
次に、上記の放電ランプを図２に示す光学系と組み合わせてスクリーン照度比を測定し、その結果を表２に併せて掲載した。
【０２１２】
図２は、ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェクタの光学系の概念的説明図である。図において、５は図１に示すメタルハライド放電ランプ、６は反射鏡、７は紫外線・赤外線カットフィルタ、８ａ、８ｂは色分離ダイクロイックミラー、９Ｂ、９Ｇ、９Ｒは液晶パネル、１０ａ、１０ｂはミラー、１１ａ、１１ｂは色合成ミラー、１２は投射レンズ、Ｂは青色光軸、Ｇは緑色光軸、Ｒは赤色光軸である。
【０２１３】
液晶パネル９Ｂは青、９Ｇは緑、９Ｒは赤色のそれぞれの画像信号によって駆動される。
【０２１４】
表２から明らかなように、本形態のメタルハライド放電ランプによれば、従来例に比較して約１．４倍のスクリーン照度が得られた。
【０２１５】
次に、本形態のメタルハライド放電ランプおよび従来例のアーク温度分布をそれぞれ測定した結果を図３に基づいて説明する。
【０２１６】
図３は、表１におけるランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）のアーク温度分布を示すグラフである。図において、横軸は気密容器の電極間の中央断面におけるラジアル方向の位置を、縦軸はアーク温度（Ｋ）を、それぞれ示す。曲線Ａは本形態のランプ２のアーク温度分布曲線、曲線Ｂは従来例のアーク温度分布曲線である。
【０２１７】
図から本形態のメタルハライド放電ランプは、アークが絞られていることが分かる。
【０２１８】
さらに、表２におけるランプ２および３（本形態）と、ランプ１（従来例）とについて、入力電力７０Ｗ、９０Ｗ、１１０Ｗおよび１３０Ｗで点灯したときの色温度を測定した結果を表３に示す。
【０２１９】
［表３］
ランプ ７０Ｗ ９０Ｗ １１０Ｗ １３０Ｗ
１（従来例）６５１０Ｋ ６９３０Ｋ ７５６０Ｋ ８０３０Ｋ
２ ８６３０Ｋ ８７４０Ｋ ８９００Ｋ ９０６０Ｋ
３ ８７２０Ｋ ８８６０Ｋ ９０３０Ｋ ９１８０Ｋ
前述したように、ランプ１（従来例）においては、入力を低減した場合、相対的に水銀による発光が支配的になるので、色温度が著しく低下する。
【０２２０】
しかしながら、ランプ２および３（本形態）においては、水銀を本質的に封入していないし、また第２のハロゲン化物による可視光の発光が少ないから、入力を低減した場合にも発光金属による発光が主な発光である。そして、発光金属の蒸気圧が入力の低減に応じて蒸気圧が低下する分色温度が若干低下している。
【０２２１】
上記の場合、１５０Ｗ（表２参照）から７０Ｗ（表３参照）まで変化させたとき、従来例では２１９０Ｋ変化した。
【０２２２】
これに対して、本形態においては５００Ｋ以下の変化にとどまった。
【０２２３】
次に、再始動について評価した結果を表４に示す。
【０２２４】
［表４］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） １２
２ ４
３ ３
４ ５
５ ３
６ ４
７ ４
８ ５
９ ３
１０ ６
表４に示すように、本形態においては、再始動電圧は低い。それは、第２のハロゲン化物の点灯中の蒸気圧が水銀に比較して低く、例えばランプ３の場合、０．６気圧であり、他のハロゲン化物でもせいぜい５気圧以内だからである。
【０２２５】
これに対して、水銀を封入している従来例では２８気圧であるので、表４に示すように再始動電圧が高い。
【０２２６】
図４は、本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを反射鏡と一体化して構成したプロジェクタ用ランプを示す一部断面正面図である。図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０２２７】
本形態は、図１に示したメタルハライド放電ランプ５と反射鏡６とが一体化したものである。
【０２２８】
なお、５ｂは保温膜で、メタルハライド放電ランプ５における反射鏡６の投光開口側の電極を包囲する気密容器１の外面に形成している。
【０２２９】
反射鏡６は、回転２次曲面を備え、ガラス成形により形成されているが、頂部にネック部６ａを有し、反射鏡主体部６ｂの内面に可視光反射・赤外線透過性の多層干渉反射膜６ｃが被着されている。また、反射鏡主体部６ｂには、透孔６ｄが形成されている。
【０２３０】
そして、メタルハライド放電ランプ５は、その口金５ａをネック部６ａ内に口金セメント７を介して固着されている。さらに、給電線８が反射鏡６の透孔６ｄを通過して反射鏡６の背面側に導出されている。
【０２３１】
９は電子点灯装置で、メタルハライド放電ランプ５に所要の電圧およびランプ電流を供給する。
【０２３２】
〔実施形態２について〕 実施形態２は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の例である。
【０２３３】
図５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の一例としての図４に示すプロジェクタ用ランプを用いた液晶プロジェクタを示す概念図である。図において、図４と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。１１は液晶表示手段、１２は画像制御手段、１３は光学系、１４は本体ケース、１５はスクリーンである。
【０２３４】
液晶表示手段１１は、投射すべき画像を液晶によって表示するもので、その背面からメタルハライド放電ランプ５から放射され、反射鏡６で集光された照明光を照射される。
【０２３５】
画像制御手段１２は、液晶表示手段１１を駆動および制御するもので、要すればテレビジョン受信機能をも備えることができる。
【０２３６】
本体ケース１４は、以上の各要素を収納する。
【０２３７】
光学系１３は、液晶表示手段１１を通過した光をスクリーン１５に投射する。
【０２３８】
〔実施形態３について〕 実施形態３は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２３９】
図６は、本発明を実施するための第２の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す中央断面正面図である。図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、気密容器１の内容積が０．０５ｃｃの小形のメタルハライド放電ランプである点において図１に示す第１の形態と異なる。
【０２４０】
気密容器１は内径４ｍｍである。
【０２４１】
電極２は、電極コイルを装着していない。電極間距離は４．２ｍｍである。
【０２４２】
放電媒体は以下のとおりである。キセノン１気圧、第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳｃＩ3を０．１４ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩを０．８６ｍｇ封入した。また、第２のハロゲン化物としては、表５に示すハロゲン化物を１ｍｇ封入した。
【０２４３】
そうして、得られたメタルハライド放電ランプについて、入力電力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、発光効率、平均演色評価数（以下、「演色性」という。）Ｒａおよび色温度を、以下に示す従来例とともに測定した結果を併せて表５に示す。
【０２４４】
従来例は、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様である。
【０２４５】
［表５］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８０ ６３ ４１２０Ｋ
２ ＡｌＩ３ ６２ ７８ ６５ ３８６０Ｋ
３ ＦｅＩ２ ７０ ７３ ７１ ４２１０Ｋ
４ ＺｎＩ２ ７５ ７８ ６５ ３８３０Ｋ
５ ＳｂＩ３ ６３ ７５ ６６ ３７９０Ｋ
６ ＭｎＩ３ ５５ ７２ ６８ ３９５０Ｋ
７ ＣｒＩ２ ５８ ７４ ６５ ３８６０Ｋ
８ ＧａＩ３ ５９ ７６ ６６ ３７６０Ｋ
９ ＲｅＩ３ ６１ ７８ ６４ ３８４０Ｋ
表５から明らかなように、本形態においては、ランプ電圧が５０Ｖ以上で、発光効率は従来例より若干低いが、演色性が向上する傾向が見られた。
【０２４６】
以上から、本形態は、定常時の特性が従来例とほぼ同等であると評価できる。
【０２４７】
次に、表５における本形態のランプ３とランプ１（従来例）とについて、入力電力１５Ｗ、２０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの演色性および色温度を測定した結果を表６に示す。
【０２４８】
［表６］
ランプ １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ
１（従来例）演色性（Ra） ４０ ４５ ５８ ６１
色温度（K） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０
３ 演色性（Ra） ６３ ６４ ６６ ６９
色温度（K） ４５３０ ４４４０ ４３１０ ４２４０
表６に示すように、ランプ１の従来例では３５Ｗ（表５参照）から１５Ｗまで入力を変化させた場合、色温度が１５２０Ｋ変化し、演色性は２３変化した。これでは変化が大きすぎて、実際上調光できない。
【０２４９】
これに対して、本形態においては、色温度の変化は３２０Ｋ、演色性の変化はわずかに８であり、十分調光が可能である。
【０２５０】
次に、再始動について評価した結果を表７に示す。
【０２５１】
なお、ランプ１０として、キセノンＸｅを１００Torr封入した以外はランプ３と同一仕様の放電ランプを製作して、これについても再始動電圧を測定した結果を示している。
【０２５２】
［表７］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） １４
３ ７
１０ ３
表７に示すように、本形態は、再始動電圧が従来例に比較して半分になる。特に希ガスの封入圧を低くして、光束立ち上がりを重視しない放電ランプ１０においては、著しい改善が見られた。
【０２５３】
図７は、本発明を実施するための第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、キセノンＸｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグラフである。図において、横軸はＸｅ封入圧（気圧）を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示す。
【０２５４】
図から明らかなように、封入圧が１気圧以上になると、光束立ち上がり時間が著しく短縮されるが、１気圧未満では著しく長い。
【０２５５】
図８は、同じく第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ２を用いた場合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフである。図において、横軸はＦｅＩ２の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）を、それぞれ示す。
【０２５６】
図によれば、ランプ電圧が３０Ｖを超えるのは気密容器の内容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上であることが分かる。
【０２５７】
なお、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２００ｍｇ以上では未蒸発のＦｅＩ２が光を吸収するために発光効率が低下する。
【０２５８】
〔実施形態４について〕 実施形態４は本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２５９】
図９は、本発明を実施するための第３の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。本形態は、図６に示すのと同様な小形の短アーク形のメタルハライド放電ランプをさらに自動車などの移動体の前照灯に装着するように構成したものである。２１は外管、２２は口金、２３は絶縁チューブである。
【０２６０】
外管２１は、紫外線カット性能を備えており、内部に図６に示すのとほぼ同様な構造のメタルハライド放電ランプ５’を収納していて、両端が封止部１ａに固定されているが、気密ではなく、外気に連通している。一方の封止部１ａが口金２２に植立されている。他端から導出された外部リード線４は外管２１に平行に延在して口金２２内に導入され、図示しない端子に接続されている。
【０２６１】
絶縁チューブ２３は、外部リード線を被覆する。
【０２６２】
〔実施形態５について〕 実施形態５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０２６３】
図１０は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての自動車など移動体用の前照灯を示す斜視図である。図において、３１は反射鏡、３２は前面カバーである。
【０２６４】
反射鏡３１は、プラスチックスの成形によって異形の回転放物面に形成され、頂部背面から図９に示すメタルハライド放電ランプ（図示しない。）を着脱するように構成されている。
【０２６５】
前面カバー３２は、透明性のプラスチックスの成形によりプリズムまたはレンズを一体に形成していて、反射鏡の前面開口に気密に装着される。
【０２６６】
〔実施形態６について〕 実施形態６は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０２６７】
図１１は、本発明を実施するための第４の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、４１は発光管、４２は第１の支持バンド、４３は第１の導体枠、４４はフレアステム、４５はバイメタルおよび始動抵抗、４６は第２の支持バンド、４７は第２の導体枠、４８は導線、４９は外管、５０は口金である。
【０２６８】
発光管４１は、内径２０ｍｍの細長い石英ガラス管の両端に一対の主電極と一方の主電極に接近して１本の始動用補助極とを封着して、電極間距離４２ｍｍに設定されている。
【０２６９】
第１の支持バンド４２は、発光管４１の図において上部側のピンチシール部を抱持して、第１の導体枠４３に固定している。
【０２７０】
第１の導体枠４３は、フレアステム４４に固定されるとともに発光管４１の上部の主電極に電圧を印加する。
【０２７１】
フレアステム４４は、外管４９のネック部に封着されている。
【０２７２】
バイメタルおよび始動抵抗４５は、始動回路を形成しており、始動時に始動用補助極に近接する主電極と反対の極性の電圧を印加する。
【０２７３】
第２の支持バンド４６は、発光管４１の図において下部のピンチシール部を抱持して、第２の導体枠４７に固定している。
【０２７４】
第２の導体枠４７は、外管４９のトップ部に固定されている。
【０２７５】
導線４８は、一端がフレアステム４４の導入線に接続し、他端が第２の支持バンド４６に接続して、第２の導体枠４７を介して発光管４１の他方の主電極に接続している。
【０２７６】
外管４９は、上記の構成により内部に発光管４１、バイメタルおよび始動抵抗４５を封装している。図示しないが初期ゲッタを装着して内部の不純ガスを吸着さている。
【０２７７】
ところで、発光管４１内には、第１のハロゲン化物としてヨウ化スカンジウムＳｃＩ３を３ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩを１５ｍｇ封入した。第２のハロゲン化物として表８に示すハロゲン化物を２０ｍｇ封入し、さらに希ガスとしてアルゴン２０Torrを封入した１５種類のメタルハライド放電ランプを製作した。これらのランプの内、ランプ１４はランプ２の仕様に加えてＺｎＩ２を５ｍｇ添加したものである。また、ランプ１５はランプ１０の仕様に加えてＦｅＩ２を５ｍｇ添加したものである。そのいずれも第２のハロゲン化物を複数種にしてランプ電圧を増大させようと企図したものである。
【０２７８】
なお、比較のために、従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀を４０ｍｇ封入した以外は、本形態と同じ仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０２７９】
そうして、本形態および従来例についてランプ入力４００Ｗ一定で点灯してランプ電圧、発光効率、色温度および演色性を、従来例とともに測定した結果を表８に示す。
【０２８０】
［表８］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （lm/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １３２ １０１ ４３２０ ６２
２ ＡｌＩ３ １１２ ９６ ４１２０ ６５
３ ＦｅＩ２ １１８ ９５ ４５１０ ６８
４ ＺｎＩ２ １２０ ９８ ４１６０ ６５
５ ＳｂＩ３ １１４ ９４ ４０４０ ６９
６ ＭｎＩ２ ８３ ９３ ４２１０ ６４
７ ＣｒＩ２ １０９ ９６ ４２６０ ６８
８ ＧａＩ３ １２５ ９７ ４１３０ ６７
９ ＲｅＩ３ １０３ ９１ ４２４０ ６９
１０ ＭｇＩ２ ７８ ９５ ４１４０ ６６
１１ ＣｏＩ２ １１８ ９５ ４４８０ ６８
１２ ＮｉＩ２ １０９ ９５ ４４１０ ６９
１３ ＢｅＩ２ ９５ ９３ ４２１０ ６３
１４ ＡｌＩ３＋ＺｎＩ２ １３７ ９７ ４１５０ ６５
１５ ＭｇＩ２＋ＦｅＩ２ １０５ ９５ ４２１０ ６７
上記形態における電気特性について説明する。
【０２８１】
表８から明らかなように、従来例のランプ電圧は、水銀の封入量で決まる。
【０２８２】
これに対して、本形態のランプ電圧は、主として第２のハロゲン化物の蒸発量により支配されている。この場合、発光管４１に保温手段を配設すると、たとえばランプ３のヨウ化鉄ＦｅＩ２を封入したものにおいても所要のランプ電圧を呈するのに必要な蒸発量を得ることができる。
【０２８３】
したがって、発光管４１の保温の程度を適当に設定することにより、従来例と同様なランプ電圧を得ることができる。
【０２８４】
次に、発光特性について説明する。
【０２８５】
ランプ３においては、可視域に少し第２のハロゲン化物の金属である鉄Ｆｅの発光が見られるが、水銀の発光がなくなる。
【０２８６】
発光効率は、少し低下するが、演色性は少し上昇する。なお、鉄Ｆｅのハロゲン化物を単独で封入すると、強い紫外線を放射するが、第１のハロゲン化物と併せて封入することにより、強い紫外線の放射は大幅に弱められることが分かった。さらに、他の第２のハロゲン化物との混合使用によっても紫外線の放射は低減する。
【０２８７】
上述したように、長アーク形のメタルハライド放電ランプにおいても、環境負荷の大きい水銀を使用しなくても、ランプの電気特性および発光特性を、水銀を封入する従来技術と同等にすることができることが確認された。
【０２８８】
また、ランプ１５およびランプ１６に見られるように、第２のハロゲン化物として、複数の金属を併用することにより、ランプ電圧を水銀と同様なレベルに調整することも確認された。
【０２８９】
次に、本発明の第４の形態と同一構造のメタルハライド放電ランプをランプ電力３５０Ｗ、３００Ｗ、２５０Ｗおよび２００Ｗで点灯したときの演色性および色温度の変化を従来例と比較して表９に示す。なお、ランプの項の数字は表８の同一数字と同一のランプを示す。
【０２９０】
［表９］
ランプ ２００Ｗ ２５０Ｗ ３００Ｗ ３５０Ｗ
１ 演色性（Ra） ３８ ４６ ５４ ６０
（従来例） 色温度（K） ６０１０ ５６３０ ５１６０ ４５３０
２ 演色性（Ra） ６０ ６１ ６２ ６４
色温度（K） ４５６０ ４４５０ ４２２０ ４１００
表９から明らかなように、従来例はランプ電力が低減するに伴い色温度が著しく高くなるとともに、演色性が大きく低下する。
【０２９１】
これに対して、本形態のランプ２は演色性、色温度ともに変化が極めて少ない。
【０２９２】
以上から本形態によれば、ランプ電力が変化しても演色性および色温度が殆ど変化しないので、調光が可能であることが確認された。
【０２９３】
図１２は、従来の長アーク形のメタルハライド放電ランプの分光分布を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対放射パワー（％）を、それぞれ示す。
【０２９４】
このメタルハライド放電ランプは、表８におけるランプ１であり、主な輝線スペクトルには矢印とその上に発光した元素の化学記号を付している。すなわち、このランプの発光は、主としてスカンジウムＳｃ、ナトリウムＮａおよび水銀Ｈｇの発光により構成されている。
【０２９５】
そうして、ランプ入力を低減していくと、ヨウ化スカンジウムＳｃＩ3やヨウ化ナトリウムＮａＩは蒸気圧が低いので、蒸発量が減少する。
【０２９６】
一方、水銀は蒸気圧が高いので、例えばランプ入力を２００Ｗまで下げても全てが蒸発している。すなわち、ランプ電力を低減すると、相対的に水銀による発光が支配的になり、色温度が高くなっていく。このように従来例においては、ランプ電力を変化させて調光しようとすると、色温度の大きな変化が発生してしまう。
【０２９７】
これに対して、第４の形態においては、ランプ電力を低減すると、ナトリウムＮａとスカンジウムＳｃとが同じような割合で減少していく。しかも、第２のハロゲン化物の可視域の発光はわずかであるので、メタルハライド放電ランプの発光特性には殆ど影響を与えない。したがって、上記形態においては、ランプ電力を低減しても色温度の変化が少ないのである。再び表８および表９に戻って説明すると、ランプ電力を４００Ｗから２００Ｗまで変化させたときに、色温度が従来例では１６９０Ｋ変化するのに対して、第４の形態においては４４０Ｋの変化にとどまった。
【０２９８】
〔実施形態７について〕 実施形態７は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の冷である。
【０２９９】
図１３は、本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図である。図において、５１は気密容器、５２は電極、５３は保温手段、５４は外管、５５は支持バンド、５６は口金、５７は導入線である。
【０３００】
気密容器５１は、石英ガラス製で、内径１２ｍｍである。気密容器５１の両端にはピンチシール部５１ａが形成されている。
【０３０１】
電極５２は、気密容器５１内の両端において縮径された部分の中心部に位置され、基端部がピンチシール部５１ａに埋設されることにより、気密容器５１に対して固定されて、電極間距離が１７ｍｍに設定されている。
【０３０２】
保温手段５３は、気密容器５１の電極を取り巻く部分の外面に配設されている。
【０３０３】
外管５４は、石英ガラスの筒体の両端をピンチシール部５４ａによってシールして形成されていて、支持バンド５５、５５を介することによって、内部に比較的狭い間隙を形成しながら気密容器５１を収納している。
【０３０４】
口金５６は、外管５４の両端のピンチシール部５４ａに口金セメントによって装着されている。
【０３０５】
導入線５７は、外管５４のピンチシール部５４ａと気密容器５１のピンチシール部５１ａとの間を接続している。
【０３０６】
ところで、気密容器５１内には、第１のハロゲン化物としてヨウ化スカンジウムＳｃＩ３を１．５ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩをを７．５ｍｇ、希ガスとしてアルゴンを２０Torr封入するとともに、表１０に示す第２のハロゲン化物をそれぞれ５ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３０７】
なお、比較のために表１０のランプ１に掲げた従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀を１２．５ｍｇ封入した以外は形態と同じ仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３０８】
そうして、製作した各ランプをランプ入力１００Ｗで点灯してランプ電圧、発光効率、色温度および平均演色評価数Ｒａを測定した結果を表１０に示す。
【０３０９】
［表１０］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （m/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １２２ ７１ ４１２０ ６１
２ ＡｌＩ３ １１２ ６７ ４１４０ ６５
３ ＦｅＩ２ １１０ ６６ ４４８０ ６７
４ ＺｎＩ２ １１１ ６８ ４１６０ ６４
５ ＳｂＩ３ １０６ ６３ ４１４０ ６８
６ ＭｎＩ２ ８０ ６６ ４２５０ ６４
７ ＣｒＩ２ １０９ ６６ ４２３０ ６８
８ ＧａＩ３ １１５ ６７ ４１８０ ６７
９ ＣｏＩ２ １１０ ６５ ４３８０ ６６
１０ ＮｉＩ２ １０５ ６５ ４４６０ ６８
表１０から明らかなように、本形態においても水銀を使用しなくても電気特性および発光特性ともに水銀を封入したランプと同等にできることが確認された。
【０３１０】
次に、上記形態において、ランプの点灯中の圧力についてランプ１およびランプ２を比較参照して説明する。
【０３１１】
ランプ１の点灯中の圧力は水銀量（モル数）に、またランプ２の圧力はヨウ化アルミニウムＡｌＩ３量に、それぞれ比例関係で依存している。
【０３１２】
モル数から見ると、ランプ１とランプ２とでは概ね５：１であり、点灯中の圧力も５：１である。ランプ１の推定圧力は約１５気圧であるから、ランプ２は約３気圧程度になる。
【０３１３】
メタルハライド放電ランプは、長期点灯中に発光管材料である石英ガラスとハロゲン化物との反応により、石英ガラスが脆くなり、そのため発光管内の圧力に耐えられないで破裂するという問題がある。
【０３１４】
以上から理解できるように、本発明においては、水銀を本質的に封入しないことにより、点灯中の圧力が低いので、破裂の危険性が大幅に低減する。
【０３１５】
さらに、前記形態において、分光特性の立ち上がりについてランプ１およびランプ２を用いた実験を行ったので、その結果を参照して説明する。
【０３１６】
実験には光束の立ち上がりがスイッチオン後８秒で１００％になるようにした点灯回路を用いた。そして、スイッチオン後１秒ごとに瞬間分光器を用いてランプ１とランプ２の可視域の分光分布を測定し、その結果に基づいて各時間点の色度座標を計算した。
【０３１７】
図１４は、本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図である。図において、横軸は色度座標のｘ座標を、縦軸は同じくｙ座標を、それぞれ示し、枠で囲まれた座標領域は日本工業規格（ＪＩＳ）で規定された自動車用前照灯の白色領域を示している。図中、曲線Ｃは本実施形態の分光特性の立ち上がりを示し、曲線Ｄは従来例の分光特性の立ち上がりを示す。なお、各曲線の測定値の傍らに付した数字は、スイッチオン後の経過時間を秒で表している。
【０３１８】
従来例の場合、当初は水銀しか発光しないので、曲線Ｄに示すように分光特性は悪く、ＪＩＳで規定された白色領域の外であり、白色領域に入るまで約１分間を要する。
【０３１９】
これに対して、本形態の場合には、最初からナトリウムＮａとスカンジウムＳｃとが発光しているので、白色領域に入っている。
【０３２０】
したがって、本形態は、スイッチオン後の光束立ち上がりと分光特性の立ち上がりとがともに早く要求される用途においても、本発明が好適であることを示している。
【０３２１】
〔実施形態８について〕 実施形態８は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３２２】
図１５は、本発明を実施するための第６の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図である。図において、６１は気密容器、６２は電極、６３は口金、６４は外部リード線である。
【０３２３】
気密容器６１は、石英ガラスからなる回転楕円球状をなし、最大内径が３２ｍｍであり、その両端から細長い封止部６１ａが延在している。そして、封止部６ａ内において、モリブデンからなる封着金属箔を介して気密容器６１を封止しながら電極６２に対して電流を導入するように構成されている。
【０３２４】
電極６２は、電極軸６２ａおよびコイル６２ｂからなり、電極軸６２ａの基端部は封止部６１ａに埋設されて支持されている。電極間距離は３０ｍｍである。
【０３２５】
口金６３は、封止部６１ａの端部に口金セメントによって装着され、中央に形成した通孔から外部リード線６４を導出している。
【０３２６】
外部リード線６４は、絶縁被覆で覆われ、先端に接続端子６４ａを備えている。
【０３２７】
ところで、気密容器６１内には第１のハロゲン化物として臭化ジスプロシウムＤｙＢｒ３、臭化ホルミウムＨｏＢｒ３および臭化ツリウムＴｍＢｒ３をそれぞれ４ｍｇ、希ガスとしてアルゴンを１００Torr封入するとともに、第２のハロゲン化物として表１１に示すハロゲン化物をそれぞれ３０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３２８】
なお、比較のために従来例として、第１のハロゲン化物として本形態と同一物質をそれぞれ４ｍｇ、第２のハロゲン化物に代えて水銀を９０ｍｇ封入した以外は本形態と同一の仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３２９】
そうして、得られたメタルハライド放電ランプについて、入力電力２ｋＷの一定入力で点灯して、ランプ電圧、発光効率、色温度および平均演色評価数Ｒａを従来例とともに測定した結果を表１１に示す。
【０３３０】
［表１１］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 色温度 演色性
（V） （lm/W） （K） （Ra）
１（従来例） − １１６ ９４ ５１２０ ９１
２ ＡｌＩ３ １０４ ９２ ５０２０ ９２
３ ＦｅＩ２ １０７ ９３ ５２２０ ９０
４ ＺｎＩ２ １１２ ９２ ５３４０ ９２
５ ＳｂＩ３ １０６ ８９ ５０８０ ９２
６ ＣｒＩ２ １０９ ９０ ５０２０ ９１
７ ＧａＩ３ １１５ ９０ ５２２０ ８９
８ ＺｒＩ４ １１６ ８８ ５４３０ ９３
表１１から明らかなように、本形態においても電気特性および発光特性ともに水銀を封入する従来例とほぼ同等のメタルハライド放電ランプを得ることができるのを確認した。
【０３３１】
本形態における点灯中の圧力について説明する。表１１のランプ１およびランプ２を比較する。ランプ１の圧力は水銀量（モル数）に、またランプ２の圧力はヨウ化アルミニウムＡｌＩ３量に、それぞれ比例関係に依存しているから、モル数においては、ランプ１とランプ２とは６：１であり、したがってランプ２の点灯中の圧力はランプ１の１／６になる。ランプ１の点灯中の推定圧力は１２気圧なので、ランプ２は２気圧程度となる。
【０３３２】
ところで、本実施形態のメタルハライド放電ランプは、投光器に装着されて使用することができるように設計されているので、投光器をなるべくコンパクトにするため、これに伴ってランプもコンパクトになっている。そのため、管壁負荷が高く、発光管の作動中の温度も高い。このように高負荷のメタルハライド放電ランプは、長期点灯中に発光管材料である石英ガラスとハロゲン化物との反応が活発であり、そのため石英ガラスが脆くなり、発光管内の圧力に耐えることができないで、破裂することがあるという問題がある。
【０３３３】
しかしながら、本形態においては、点灯中の圧力が小さいから、破裂の危険が著しく減少する。
【０３３４】
また、上記の投光器はスポーツ競技場で使用されるが、このような用途においては瞬時再始動が要求される。そして、瞬時再始動時には高圧パルス電圧を印加する。ランプ１においては、３５ｋＶのパルス電圧を必要とするが、本形態においては、ランプ２ないし８のいずれにおいても点灯中の圧力が低いから、８ｋＶ以下のパルス電圧の印加で瞬時再始動が可能であった。
【０３３５】
〔実施形態９について〕 実施形態９は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３３６】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すの同様な構造およびサイズであるが、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３３７】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１２に示すハロゲン化物２０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ３ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３３８】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を４０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３３９】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力４００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１２に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３４０】
［表１２］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − １０１ ６２
ｂ あり − ９８ ６１
２ ａ なし ＡｌＩ3 ９６ ６５
ｂ あり 同上 １０６ ６７
３ ａ なし ＺｎＩ２ ９４ ６８
ｂ あり 同上 １０８ ７０
４ ａ なし ＧａＩ３ ９７ ６７
ｂ あり 同上 １０７ ７０
表１２から明らかなように、水銀を封入している従来例においては、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入すると、発光効率が若干低下する。
【０３４１】
また、水銀を封入しない比較例（ランプ２〜４のａ）では、発光効率は水銀を封入している従来例よりは低い。
【０３４２】
これに対して、本形態（ランプ２〜４のｂ）においては、発光効率が向上して従来例より良好になる。これは、従来例においてはナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃの発光に加えて水銀も発光しており、水銀は既述のように発光効率が低いからである。一方、本実施形態においては、発光のために消費されるエネルギーが水銀に分配されないで、全て発光金属の発光に回されるので、発光効率が明らかに向上する。
【０３４３】
また、本形態においては、演色性も比較例（ランプ２〜４のａ）より若干向上する。
【０３４４】
〔実施形態１０について〕 実施形態１０は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３４５】
本形態は、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径１２ｍｍ、電極間距離が１７ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３４６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３１．５ｍｇ、
ヨウ化ナトリ
ウムＮａＩ７．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１３に示すハロゲン化物５ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ１．５ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３４７】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を１２．５ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３４８】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１３に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３４９】
［表１３］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率 演色性
（lm/W） （Ra）
１（従来例） ａ なし − ７１ ６１
ｂ あり − ６９ ６０
２ ａ なし ＡｌＩ３ ６７ ６５
ｂ あり 同上 ７７ ６６
３ ａ なし ＮｉＩ２ ６５ ６８
ｂ あり 同上 ７６ ６８
４ ａ なし ＭｎＩ２ ６８ ６４
ｂ あり 同上 ７７ ６３
本形態も実施形態９におけるのと同様の傾向が認められた
〔実施形態１１について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３５０】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２５ｍｍ、電極間距離が６０ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３５１】
第１のハロゲン化物：ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３１２ｍｇ、
ヨウ化タリウムＴｌＩ３ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１４に示すハロゲン化物４０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ１５ｍｇ
希ガス ：アルゴン１８Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３５２】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を１５０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３５３】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１４に示す。なお、本形態、従来例および比較例のいずれも発光管を収納する外管内は窒素を４００Torr封入した。
【０３５４】
［表１４］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − ８１ ９２
ｂ あり − ８０ ９３
２ ａ なし ＡｌＩ３ ７４ ９２
ｂ あり 同上 ８８ ９３
３ ａ なし ＳｂＩ３ ７６ ９１
ｂ あり 同上 ８７ ９２
４ ａ なし ＦｅＩ２ ７５ ９２
ｂ あり 同上 ８６ ９２
本形態も実施形態９、１０と同様の傾向が認められた。
【０３５５】
〔実施形態１２について〕 実施形態１２は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３５６】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１５に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径３２ｍｍ、電極間距離が３０ｍｍのサイズである。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３５７】
第１のハロゲン化物：臭化ジスプロシウムＤｙＢｒ３４ｍｇ、
臭化ホルミウムＨｏＢｒ３４ｍｇ、
臭化ツリウムＴｍＢｒ３４ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１５に示すハロゲン化物３０ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ５ｍｇ
希ガス ：アルゴン１００Torr
比較例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない以外は本施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３５８】
さらに、従来例として、ヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない他は本形態と同一仕様の封入物に加えて水銀を９０ｍｇ封入したメタルハライド放電ランプを製作した。また、比較例として、従来例と同一仕様に加えてヨウ化セシウムＣｓＩを封入したものを製作した。
【０３５９】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力２ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１５に示す。
【０３６０】
［表１５］
ランプ ＣｓＩ 第２のハロゲン化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ なし − ９４ ９１
ｂ あり − ９３ ９２
２ ａ なし ＡｌＩ３ ８７ ９２
ｂ あり 同上 １０１ ９３
３ ａ なし ＭｎＩ２ ８６ ９０
ｂ あり 同上 １００ ９２
４ ａ なし ＦｅＩ２ ８８ ９２
ｂ あり 同上 １０２ ９３
本形態も実施形態９ないし１１とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３６１】
〔実施形態１３について〕 実施形態１３は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３６２】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２０ｍｍ、電極間距離が４２ｍｍのサイズである。外管４９内を１０-4Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３６３】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１６に示すハロゲン化物２０ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３６４】
さらに、従来例として、さらに水銀を４０ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３６５】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力４００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１６に示す。
【０３６６】
［表１６］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − １０１ ６２
ｂ 真空 − １０３ ６３
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ９６ ６５
ｂ 真空 同上 １０６ ６７
３ ａ ガス ＦｅＩ２ ９５ ６８
ｂ 真空 同上 １０７ ７０
４ ａ ガス ＧａＩ３ ９７ ６７
ｂ 真空 同上 １０８ ６９
表１６から明らかなように、水銀を封入している従来例および比較例においては、発光効率、演色性Ｒａともに外管４９内がガス封入であると真空であるとそれほど差がない。
【０３６７】
これに対して、水銀を封入していない場合には、外管内にガスを封入した比較例においては、発光効率が水銀を封入している従来例より低い。
【０３６８】
外管内を真空にした本形態においては、発光効率が従来例より明らかに優れている。これは、従来例においてはナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃの発光に加えて水銀も発光しており、水銀は既述のように発光効率が低いからである。本形態においては、エネルギーが全て発光金属に回される。また、演色性においても本形態は若干優れている。
【０３６９】
本形態も実施形態９ないし１１とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３７０】
〔実施形態１４について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３７１】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径１２ｍｍ、電極間距離が１７ｍｍのサイズである。外管４９内は１０−４Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３７２】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３１．５ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ７．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１７に示すハロゲン化物５ｍｇ
希ガス ：アルゴン２０Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３７３】
さらに、従来例として、さらに水銀を１２．５ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３７４】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１００Ｗ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１７に示す。
【０３７５】
［表１７］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − ７１ ６１
ｂ 真空 − ７４ ６４
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ６７ ６５
ｂ 真空 同上 ７７ ６７
３ ａ ガス ＮｉＩ２ ６５ ６８
ｂ 真空 同上 ７６ ７０
４ ａ ガス ＺｎＩ２ ６８ ６４
ｂ 真空 同上 ７９ ６６
本形態も実施形態１３とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３７６】
〔実施形態１５について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３７７】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図１１に示すメタルハライド放電ランプの構造において、発光管１が内径２５ｍｍ、電極間距離が６０ｍｍのサイズである。外管４９内は１０−４Torr以下の真空にした。そして、放電媒体として以下のものを封入した。
【０３７８】
第１のハロゲン化物：ヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ３１２ｍｇ、
ヨウ化タリウムＴｌＩ３ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１８に示すハロゲン化物４０ｍｇ
希ガス ：アルゴン１８Torr
比較例として、外管４９内にガスとして窒素を４００Torr封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０３７９】
さらに、従来例として、さらに水銀を１５０ｍｇ封入し、外管４９内を上記と同様にガスを封入したものと、比較例としてガスに代えて真空にしたものを製作した。
【０３８０】
そうして、本形態、比較例および従来例について、ランプ入力１ｋＷ一定で点灯して、発光効率および演色性（平均塩色評価数）Ｒａを測定した結果を表１８に示す。
【０３８１】
［表１８］
ランプ 外管内 第２のハロゲン化物化物 発光効率（lm/W） 演色性（Ra）
１（従来例） ａ ガス − ８１ ９２
ｂ 真空 − ８３ ９３
２ ａ ガス ＡｌＩ３ ７４ ９２
ｂ 真空 同上 ８８ ９３
３ ａ ガス ＳｂＩ３ ７６ ９１
ｂ 真空 同上 ８７ ９２
４ ａ ガス ＭｎＩ２ ７５ ９２
ｂ 真空 同上 ８６ ９２
本形態も実施形態１３および１４とほぼ同様の傾向が認められた。
【０３８２】
〔実施形態１６について〕 本実施形態は、本発明のメタルハライド放電ランプの他の例である。
【０３８３】
図１６は、本発明を実施するための第７の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図１１と同様部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、長アーク形で直流点灯用に構成されている点で異なる。
【０３８４】
すなわち、発光管４１は、内径１８ｍｍで、一端に陰極４１ａおよび補助極４１ｂを封着し、他端に陽極４１ｃを封着している。
【０３８５】
陰極４１ａは、直径１ｍｍ、長さ１５ｍｍのトリウム入りタングステン棒の内端に直径０．４ｍｍのタングステン線を巻回することにより形成されている。
【０３８６】
補助極４１ｂは、０．３ｍｍのタングステン線からなる。
【０３８７】
陽極４１ｃは、先端側が１．８ｍｍ、基端側が１．２ｍｍに形成されたタングステン棒からなる。
【０３８８】
陰極４１ａ、補助極４１ｂおよび陽極４１ｃは、封止部４１ｅ内に気密に埋設されたモリブデンからなる封着箔４１ｄにそれぞれ接続されている。
【０３８９】
陽極４１ｃは、封着箔４１ｅ、導体４８’およびフレアステム４４を介して口金５０に接続している。
【０３９０】
補助極４１ｂは、始動抵抗器４５’を介して導体４８’に接続している。
【０３９１】
陰極４１ａは、導体４８”およびフレアステム４４を介して口金５０に接続している。
【０３９２】
電極間距離は４０ｍｍに設定されている。
【０３９３】
発光管４１の陰極４１ａ側の端部には、白金を主成分とする保温膜４１ｆが形成されている。
【０３９４】
外管４９は、内径４０ｍｍのガラス管からなり、内部は真空にしてある。
【０３９５】
放電媒体として以下のものを封入した。
【０３９６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１５ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１９に示すハロゲン化物２０ｍｇ
希ガス ：２８０Torr
また、比較例として第２のハロゲン化物に代えて水銀４０ｍｇを封入した以外は、本形態と同一仕様のランプを製作した。
【０３９７】
そうして、本形態のランプをそれぞれ各５本、比較例のランプを３本製作して、定格出力３６０Ｗ一定で直流点灯して、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を平均値にして表１９に示す。
【０３９８】
［表１９］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（比較例） − １３２ １０１ ６２ ４３２０
２ ＡｌＩ３ １１２ ９６ ６５ ４１２０
３ ＺｎＩ２ １２０ ９８ ６５ ４１６０
４ ＧａＩ３ １２５ ９７ ６７ ４１３０
本形態は、表１９から明らかなように、比較例に較べて発光効率は若干低下するが、その他の特性は遜色がない。
【０３９９】
次に、表１９のランプ３（本形態）およびランプ１（比較例）について、ランプ入力を２００Ｗ、２５０Ｗおよび３００Ｗにしたときの演色性Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２０に示す。
【０４００】
［表２０］
ランプ 項目 ２００Ｗ ２５０Ｗ ３００Ｗ
１（比較例） Ｒａ ３８ ４６ ５７
色温度（K） ６０１０ ５６８０ ５２１０
３ Ｒａ ５９ ６２ ６３
色温度（K） ４５００ ４２１０ ４１５０
表２０から明らかなように、比較例は、ランプ入力が定格値より少なくなるにしたがって演色性Ｒａが低下し、色温度（Ｋ）が上昇した。これに対して、本形態はいずれも変化が少なかった。すなわち、本形態は調光が可能である。
【０４０１】
また、本形態および比較例の各ランプについて、定格に対して１０％増しの４００Ｗにおいて２時間点灯−１０分間消灯の条件による水平点灯を行ったときの発光管破裂の有無と、定格点灯において２秒消灯した後の瞬時再始動電圧の測定と、を行った。その結果、約２５００時間の点灯を経過しても発光管の破裂はなく、瞬時再始動電圧の平均値は表２１に示すとおりであった。
【０４０２】
［表２１］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（比較例） − １．８
２ ＡｌＩ３ ０．８９
３ ＺｎＩ２ ０．８
４ ＧａＩ３ １．０
本形態は再始動電圧が比較例に較べて著しく低い。
〔実施形態１７について〕 実施形態１７は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４０３】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯用に好適なメタルハライド放電ランプの構造およびサイズにおいて、放電媒体として以下のものを封入した。
【０４０４】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：表１９に示すハロゲン化物０．４ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として、さらに水銀を１ｍｇ封入したものを製作した。
【０４０５】
そうして、本形態および従来例について、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、発光効率、演色性（平均塩色評価数）Ｒａおよび色温度を測定した結果を表２２に示す。
【０４０６】
［表２２］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８７ ６３ ４１２０
２ ＡｌＩ３ ６５ ８１ ６８ ３９６０
３ ＦｅＩ２ ７０ ７９ ７１ ４２１０
４ ＺｎＩ２ ７５ ８１ ６５ ３８３０
５ ＭｎＩ２ ６６ ８１ ６５ ４２３０
６ ＧａＩ３ ７６ ７８ ６５ ４３３０
従来例のランプ電圧は、水銀の封入量で決まるが、本形態では第２のハロゲン化物の蒸発量で決まる。したがって、発光管の保温を良好にしておくことにより、所要のランプ電圧を容易に得ることができる。表２２から理解できるように、本形態においてはランプ電圧は従来例より低めになるが、５０Ｖ以上であり、この種の小形のメタルハライド放電ランプは、電子化された点灯回路を用いて点灯するので、実用的に問題ない。特性面では、発光効率は少し劣るが、可視域に少し添加金属（アルミニウムＡｌなど）の発光があるので、演色性は向上する傾向がある。
【０４０７】
図１７は、実施形態１７における表２２のランプ２およびランプ１の色度の変化を示す色度図である。
【０４０８】
この色度図は、日本工業規格ＪＩＳ Ｄ ５５００−１９８４において自動車用ランプ類の解説の中で説明されている白の色度範囲を示している。そして、図中曲線Ｅは、本実施形態の色度の変化を示す。曲線Ｆは、従来例の色度の変化を示す。各曲線の測定点の近くに付与した数字は、点灯開始後の経過時間（秒）を示している。これらの測定は、各ランプを電源入力直後に２．６Ａのランプ電流を流し、徐々に電流を絞って３５Ｗの定格ランプ電力に定電力制御するように設定した点灯回路を用いて点灯して行った。
【０４０９】
図１７から明らかなように、本形態においては、点灯後０．５秒以内に発光が白色範囲に入るのに対して、従来例では１８秒後に白色範囲に入った。
【０４１０】
次に、表２２におけるランプ２および１をランプ入力１５Ｗ、２０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの平均演色評価数Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２３に示す。
【０４１１】
［表２３］
ランプ 項目 １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ
１（従来例） Ｒａ ４０ ４５ ５８ ６１
色温度（K） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０
２ Ｒａ ６３ ６４ ６５ ６６
色温度（K） ４２８０ ４２２０ ４１１０ ４０４０
ランプ１（従来例）は、水銀の蒸気圧が高いので、ランプ入力１５Ｗに低減しても水銀は全て蒸発している。このため、ランプ入力が少なくなるにしたがって水銀の発光が支配的になってきて色温度が上昇し、反対に演色性が低下していくので、従来例は実用的な意味で調光には向かないことが理解できるであろう。
【０４１２】
これに対して、ランプ２（本形態）は、演色性および色温度とも変化が少なく、十分調光に適していることを理解できる。
【０４１３】
さらに、本形態の瞬時再始動（ホットリスタート）の際の再始動電圧を測定した結果を表２４に示す。測定は、ランプを３０分間点灯して消灯し、１０秒後に再始動させたときの再始動電圧を測定した。なお、消灯時間が長くなると、電極温度が低下して始動しにくくなる。一方、発光管内の水銀や金属ハロゲン化物の蒸気圧は消灯時間が長くなると、低下して始動しやすくなる。これらの相反する傾向の結果、再始動は消灯時間１０秒程度が最も始動しにくい。
【０４１４】
［表２４］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） − １５．２
２ ＡｌＩ３ ８．７
３ ＦｅＩ２ ９．１
４ ＺｎＩ２ ９．６
５ ＭｎＩ２ ９．３
６ ＧａＩ３ ８．３
ランプ１（従来例）は、水銀蒸気圧がまだ高いため、始動電圧が高い。
【０４１５】
これに対して、ランプ２〜６（本形態）は、定常点灯中においては第２の金属ハロゲン化物の金属蒸気圧が水銀のそれより明らかに低い。それでも消灯後１０秒は、金属ハロゲン化物の金属蒸気圧と水銀との蒸気圧差が最も少なくなっているときである。このことは、本形態は、再始動特性が水銀を封入する従来例に比べてすこぶる良好であることを示している。
【０４１６】
次に、本形態を直流点灯した場合の電極付近の色特性を測定した結果を表２５に示す。なお、これはランプをランプ入力３５Ｗで点灯したときにスクリーンに投影して、陽極付近と陰極付近との色温度（Ｋ）を測定して求めたものである。
【０４１７】
［表２５］
ランプ 第２のハロゲン化物 陽極側色温度（K） 陰極側色温度（K）
１（従来例） − ５３３０ ３７２０
２ ＡｌＩ３ ４２１０ ３８４０
３ ＦｅＩ２ ４４２０ ４０１０
４ ＺｎＩ２ ４０８０ ３６５０
５ ＭｎＩ２ ４４５０ ４０６０
６ ＧａＩ３ ４５３０ ４１３０
ランプ１（従来例）は、陽極側と陰極側との色温度の差が大きい。このような色温度差を前照灯の設計でカバーするのは無理である。
【０４１８】
これに対して、ランプ２〜６（本形態）は、色温度差が小さいので、十分実用に適している。
【０４１９】
〔実施形態１８について〕 実施形態１８は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４２０】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図９に示す移動体の前照灯に装着するようにしたメタルハライド放電ランプにおいて、外管２１の両端をそれぞれ発光管１の封止部１ａ、１ａに気密に封着し、内部を真空にした構成を備えている。その他の構成は、放電媒体を含めて実施形態６と同一である。従来例においても第６の形態におけるものにおいて、外管内を真空にした。
【０４２１】
そうして、本形態および従来例について、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１２に示す。
【０４２２】
［表２６］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８４ ８９ ６３ ４０１０
２ ＡｌＩ３ ７０ ９４ ６８ ３８９０
３ ＦｅＩ２ ７６ ９１ ７３ ４１２０
４ ＺｎＩ２ ８１ ９１ ６８ ３７２０
５ ＭｎＩ２ ７１ ９２ ６７ ４１１０
６ ＧａＩ３ ８０ ９０ ６５ ４３３０
本形態においては、外管内を真空にしたことにより、ランプ電圧が高くなるとともに、発光効率が飛躍的に向上する。これに対して、従来例では若干改善される程度であった。
【０４２３】
〔実施形態１９について〕 実施形態１９は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４２４】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯用に用いることができるようにしたメタルハライド放電ランプと同じ構造およびサイズにおいて、放電媒体を以下のとおり封入した。
【０４２５】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇおよび
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：ヨウ化亜鉛ＺｎＩ２０．４ｍｇおよび表２７に示す添加ハロゲン 化物０．１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
そうして、本形態について、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１３に示す。
【０４２６】
［表２７］
ランプ 添加ハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１ ＭｇＩ２ ８８ ８１ ６５ ３８９０
２ ＮｉＩ２ ９１ ８０ ６６ ３９９０
３ ＣｏＩ２ ８８ ８２ ６７ ４０２０
４ ＣｒＩ２ ９６ ８２ ６４ ４１１０
５ ＳｂＩ３ ８３ ７９ ６６ ３８１０
６ ＲｅＩ２ ８６ ８０ ６６ ３９６０
第２のハロゲン化物は、一般に水銀より蒸気圧が低いが、同一圧力では水銀よりランプ電圧形成に大きく貢献する。
【０４２７】
しかし、水銀は、蒸気圧が常に高いので、移動体の前照灯用などの定格ランプ電力が１００Ｗ以下のような負荷が小さい小形のメタルハライド放電ランプにおいては、水銀は完全に蒸発する。このため、水銀の封入量によりランプ電圧を調節することができる。
【０４２８】
これに対して、第２のハロゲン化物を水銀に代えて封入する本発明の場合には、封入したハロゲン化物が不完全蒸発の段階で蒸気圧が飽和してしまうため、ランプ電圧はそれ以上増加しない。
【０４２９】
しかしながら、本形態のように第２のハロゲン化物を複数種封入することでランプ電圧をさらに上昇させることができる。すなわち、第２のハロゲン化物の一方のハロゲン化物が飽和したとき、添加した第２のハロゲン化物の蒸発がランプ電圧の増加に貢献する。したがって、第２のハロゲン化物は、１種のときより複数種混合したときの方がランプ電圧を高くすることができる。
【０４３０】
〔実施形態２０について〕 実施形態２０は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４３１】
本形態のメタルハライド放電ランプは、図６に示す移動体の前照灯に用いることができるようにしたメタルハライド放電ランプと同じ構造およびサイズにおいて、放電媒体を以下のとおり封入した。
【０４３２】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１４ｍｇおよび
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍｇ
第２のハロゲン化物：表２８に示すハロゲン化物０．４ｍｇ
第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣｓＩ０．１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４３３】
そうして、本形態および従来例について、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表２８に示す。
【０４３４】
［表２８］
ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度
（V） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例） − ８３ ８６ ６３ ４１４０
２ ＡｌＩ３ ６３ ９３ ６８ ３９４０
３ ＦｅＩ２ ６８ ９２ ７０ ４１８０
４ ＺｎＩ２ ７３ ９４ ６６ ３８００
５ ＭｎＩ２ ６５ ９４ ６５ ４２００
６ ＧａＩ３ ７５ ９２ ６５ ４３１０
本形態においては、ヨウ化セシウムＣｓＩを第３のハロゲン化物として添加したことにより、演色性Ｒａおよび色温度は殆ど変わらないが、アークの温度分布が平坦化されるために、熱損失が低下して発光効率が向上する。しかし、水銀を封入した従来例においては、第３のハロゲン化物を添加しても効率向上は見られない。
【０４３５】
また、発光効率の低い水銀の発光がないことにより、発光効率は従来例より高くなる。
【０４３６】
次に、ランプ３において、第３のハロゲン化物のヨウ化セシウムＣｓＩの封入量を変化させた場合の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を表２９に示す。
【０４３７】
［表２９］
ＣｓＩ封入量（ｍｇ） 発光効率（ｌｍ／Ｗ）
０．００５ ８３
０．０１ ８５
０．０５ ８８
０．１ ９２
０．３ ９１
０．５ ９０
１．０ ８９
２．０ ８４
２．５ ７９
表２９から、ＣｓＩの添加は０．０１ｍｇから効果がある。反対に、添加量が多すぎると、発光金属の蒸気圧を低くしてしまい効率低下を来す。
【０４３８】
さらに、本形態について実施形態１７におけるのと同一条件で瞬時再始動（ホットリスタート）の際の再始動電圧を測定した結果を表３０に示す。
【０４３９】
［表３０］
ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ）
１（従来例） − １５．２
２ ＡｌＩ３ ９．２
３ ＦｅＩ２ ９．６
４ ＺｎＩ２ １０．１
５ ＭｎＩ２ ９．８
６ ＧａＩ３ ８．９
本形態においては、水銀を封入している従来例より格段と再始動電圧が低いが、第３のハロゲン化物であるヨウ化セシウムＣｓＩを封入しない場合に較べると、若干再始動電圧が高くなる傾向がある。しかし、実用的には全く問題はない。
【０４４０】
〔実施形態２１について〕 実施形態２１は、メタルハライド放電ランプの他の例である。
【０４４１】
図１８は、本発明を実施するための第８の形態におけメタルハライド放電ランプを示す正面図である。図において、図６と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、移動体の前照灯用に好適なものである点で共通しているが、直流点灯するように構成している点で異なる。
【０４４２】
すなわち、２Ｋは陰極、２Ａは陽極である。
【０４４３】
気密容器１は、内径４ｍｍ、長さ７ｍｍの楕円球状をなし、両端に長さ３０ｍｍの封止部１ａを備えている。
【０４４４】
陰極２Ｋは、直径０．４ｍｍ、長さ６ｍｍのトリウム入りタングステン棒からなる。その基端部は、封止部１ａ内に埋設された幅１．５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、厚さ１５μｍのモリブデン箔３の一端に溶接されている。
【０４４５】
陽極２Ａは、直径０．８ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒からなる。その基端部は、上記と同様のモリブデン箔３の一端に溶接されている。
【０４４６】
外部リード線４は、直径０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍの導体からなり、モリブデン箔３の他端に溶接されている。
【０４４７】
上記構造のメタルハライド放電ランプを製造するには、まず気密容器１の両端に封止部１ａを形成するための封止管を接合したものを用意する。
【０４４８】
次に、陰極２Ｋ、モリブデン箔３および外部リード線４の接続組立体を一方の封止管の中に挿入した後、酸水素バーナーを用いて封止管を加熱溶融し、ピンチシールにより封止して陰極２Ｋを気密容器１に封着する。
【０４４９】
その後、窒素ガス雰囲気中で他方の封止管から第１および第２のハロゲン化物を気密容器１中に封入し、さらに陽極２Ａ、モリブデン箔３および外部リード線４の接続組立体を封止管内に挿入し、所定の電極間距離４．２ｍｍに設定する。
【０４５０】
さらに、これらの組立体を封止管を介して排気系に装着して気密容器１内を排気し、続いてキセノンを２気圧導入した後、気密容器１を冷却しながら他方の封止管を酸水素バーナーで加熱溶融してからピンチシールにより陽極２Ａを気密容器１に封着してメタルハライド放電ランプを完成する。放電媒体のうち、ハロゲン化物として以下のものを封入した。
【０４５１】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．１７ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．８３ｍｇ
第２のハロゲン化物：ランプ２はＺｎＩ２０．４ｍｇ
ランプ３はＡｌ３０．２ｍｇ
ランプ４はＦｅＩ２０．４ｍｇ
また、従来例（ランプ１）として、第２のハロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４５２】
そうして、ランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）について、ランプ入力を定格３５Ｗに対して２０Ｗ、２５Ｗ、３０Ｗおよび３５Ｗで点灯したときの発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表３１に示す。
【０４５３】
［表３１］
ランプ ランプ電力 発光効率 演色性 色温度
（W） （lm/W） （Ra） （K）
１（従来例）２０ ４５ ４９７０
３５ ８０ ６５ ４１００
２ ２０ ６４ ４４００
２５ ６６ ４３１０
３０ ６９ ４２４０
３５ ７５ ７０ ４１９０
図１９は、本発明の第８の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図である。図において、曲線Ｇは本形態の光束立ち上がりを示す。曲線Ｈは従来例の光束立ち上がりを示す。
【０４５４】
本形態は、点灯初期から白色領域にある。従来例は、白色領域に入るまで約１分間を要した。
【０４５５】
次に、各ランプについて定格ランプ電力の２０％増しである４２Ｗで６０分間点灯して１５秒消灯の点滅試験を行って気密容器の破裂の有無を調査した結果、いずれも１０００時間経過では破裂したものはなかった。
【０４５６】
さらに、消灯２秒後の瞬時再始動に必要な再始動電圧の測定とを行った結果を表３２に示す。
【０４５７】
［表３２］
ランプ 再始動電圧（ｋＶ）
１ １２
２ ５
３ ４
４ ４．３
図２０は、図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、希ガスの封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関係を示すグラフである。図において、横軸はキセノン封入圧力（気圧）を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示す。
【０４５８】
図からキセノンの封入圧力が１気圧以上になると、急激に光束立ち上がり時間が短縮して、実用可能になることが分かった。
【０４５９】
図２１は、図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてＺｎＩ２の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を変化させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を示すグラフである。
【０４６０】
図からＺｎＩ２を１ｍｇ／ｃｃ以上封入すれば、電子化点灯回路を用いて点灯する場合のランプ電圧の要望値である３０Ｖ以上にできることを理解できる。
【０４６１】
〔実施形態２２について〕 実施形態２２１は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯回路の一例である。
【０４６２】
図２２は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の一例を示す回路図である。本形態は、メタルハライド放電ランプを直流点灯するように構成したものである。図において、７１は直流電源、７２はチョッパ、７３は制御手段、７４はランプ電流検出手段、７５はランプ電圧検出手段、７６は始動手段、７７はメタルハライド放電ランプである。
【０４６３】
直流電源７１は、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。移動体の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサ７１ａを並列接続して平滑化を行う。
【０４６４】
チョッパ７２は、直流電圧を所要値の電圧に変換するとともに、メタルハライド放電ランプ７７を所要に制御する。直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
【０４６５】
制御手段７３は、チョッパ７２を制御する。例えば、点灯直後にはメタルハライド放電ランプ７７に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ７２から流し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。
【０４６６】
ランプ電流検出手段７４は、ランプと直列に挿入されてランプ電流を検出して制御手段７３に制御入力する。
【０４６７】
ランプ電圧検出手段７５は、ランプと並列的に接続されてランプ電圧を検出して制御手段７３に制御入力する。
【０４６８】
制御手段７３は、ランプ電流とランプ電圧との検出信号が帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ７２を定電力制御する。また、制御手段７３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をメタルハライド放電ランプ７７に流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ７２を制御するように構成されている。
【０４６９】
始動手段７６は、始動時に２０ｋＶのパルス電圧をメタルハライド放電ランプ６７に供給できるように構成されている。
【０４７０】
そうして、本例のメタルハライド放電ランプ点灯装置によると、直流点灯しながら点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車などの移動体用の前照灯として必要な電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。
【０４７１】
本例の場合、直流−交流変換回路が不要になるため、交流点灯に比較して約３０％コスト低減が可能である。また、重量で１５％軽減できる。これに伴い点灯回路が安価になる。
【０４７２】
〔実施形態２３について〕 実施形態２３は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯回路の他の例である。
【０４７３】
図２３は、本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の他の例を示す回路図である。図２２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、メタルハライド放電ランプを交流点灯するように構成した点で異なる。
【０４７４】
７８は交流変換手段である。この交流変換手段７８は、フルブリッジインバータからなる。すなわち、一対のスイッチング手段７８ａ、７８ａの直列回路の一対をチョッパ７２の出力端間に並列接続してブリッジ回路を構成し、発振器７８ｂの発振出力を４個のスイッチング手段７８ａの対角方向のスイッチング手段に交互に供給してブリッジ回路の出力端間に高周波交流を発生するものである。
【０４７５】
そして、高周波交流によってメタルハライド放電ランプ７７が点灯されるようになっている。
【０４７６】
この交流点灯形式の構成においても、図１６と同様な制御が行われるようになっている。
【０４７７】
〔実施形態２４について〕 実施形態２４は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０４７８】
図２４および図２５は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての移動体用の前照灯を示し、図２４は全体の概念図、図２５は光分配器の部分の概念図である。各図において、８１は点灯回路、８２は光分配器、８３は主幹光ファイバー、８４は光シャッター８５は個別光ファイバー、８６は灯器である。
【０４７９】
点灯回路８１は、図２２または図２３に示す点灯回路を用いることができる。
【０４８０】
光分配器８２は、ケース８２ａ、集光反射面８２ｂ、メタルハライド放電ランプ８２ｃおよび光コネクタ８２ｄを備えている。そして、メタルハライド放電ランプ８２ｃから発生した光を光コネクタ８２ｄの部分から主幹光ファイバー８３に分配する。
【０４８１】
主幹光ファイバー８３は、光分配器８２から分配された光を光シャッター８４に伝送する。
【０４８２】
光シャッター８４は、個別ファイバー８５を介して各灯器８６に選択的に伝送する。
【０４８３】
灯器８６は、ハイビーム灯器８６ａ、ロービーム灯器８６ｂおよびフォグ灯器８６ｃが１組となり、その２組が自動車などの移動体の前部両側に配設される。
【０４８４】
〔実施形態２５について〕 実施形態２５は、実施形態２４に用いるのに好適なメタルハライド放電ランプの例である。
【０４８５】
すなわち、定格ランプ電力が８０Ｗ、電極間距離は集光効率を高めるために２ｍｍに設定されている。その他の構造は、図６と同様に構成されているが、放電媒体として以下のものを封入している。
【０４８６】
第１のハロゲン化物：ヨウ化スカンジウムＳｃＩ３０．３ｍｇ、
ヨウ化ナトリウムＮａＩ１．５ｍｇ
第２のハロゲン化物：ランプ２はＺｎＩ２１ｍｇ、ＡｌＩ３１ｍｇ、ＭｎＩ２１ｍｇ
ランプ３はＺｎＩ２２ｍｇ、ＧａＩ３１ｍｇ、ＣｒＩ２１ｍｇ
希ガス ：キセノン５気圧
また、従来例として第２のハロゲン化物に代えて水銀１５ｍｇを封入した他は本実施形態と同一仕様のメタルハライド放電ランプを製作した。
【０４８７】
そうして、本形態および従来例を定格８０Ｗ一定で点灯してランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表３３に示す。
【０４８８】
［表３３］
ランプ ランプ電圧（V） 発光効率（lm/W） 演色性（Ra） 色温度（K）
１（従来例） ６３ ９４ ６３ ４０２０
２ ５８ ８８ ６８ ３９２０
３ ６２ ８９ ６９ ４１１０
表３３から理解できるように、本形態においては、水銀を封入する従来例とほぼ同等の特性が得られる。また、本形態におけるシステムの場合、入力を変えて調光する必要が増し、その点で調光が可能であることは極めて有用である。
【０４８９】
［実施形態２６について］ 実施形態２６は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例である。
【０４９０】
図２６は、本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としてのダウンライトを示す断面図である。
【０４９１】
図において、９１はメタルハライド放電ランプ、９２はダウンライト本体である。
【０４９２】
基体９２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁ｅを備えている。
【０４９３】
ソケット９２ｂは、基体９２ａに装着されている。
【０４９４】
反射板９２ｃは、基体９２ａに支持されているとともに、メタルハライド放電ランプ９１の発光中心がそのほぼ中心に位置するように包囲している。
【図面の簡単な説明】
【０４９５】
【図１】本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図２】ＲＧＢ色分離方式液晶プロジェクタの光学系の概念的説明図
【図３】表１におけるランプ２（本形態）およびランプ１（従来例）のアーク温度分布を示すグラフ
【図４】本発明を実施するための第１の形態におけるメタルハライド放電ランプを反射鏡と一体化して構成したプロジェクタ用ランプを示す一部断面正面図
【図５】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の一例としての図４に示すプロジェクタ用ランプを用いた液晶プロジェクタを示す概念図
【図６】本発明を実施するための第２の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す中央断面正面図
【図７】本発明を実施するための第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、キセノンＸｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグラフ
【図８】同じく第２の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ2を用いた場合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフ
【図９】本発明を実施するための第３の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１０】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての自動車用など移動体用の前照灯を示す斜視図
【図１１】本発明を実施するための第４の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１２】従来の長アーク形のメタルハライド放電ランプの分光分布を示すグラフ
【図１３】本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図
【図１４】本発明を実施するための第５の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図
【図１５】本発明を実施するための第６の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す要部断面正面図
【図１６】本発明を実施するための第７の形態におけるメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１７】実施形態１７における表２２のランプ２および従来例のランプ１の色度の変化を示す色度図
【図１８】本発明を実施するための第８の形態におけメタルハライド放電ランプを示す正面図
【図１９】本発明の第８の形態におけるメタルハライド放電ランプの分光特性の立ち上がりを従来例と比較して示す色度図
【図２０】図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、希ガスの封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関係を示すグラフ
【図２１】図１８に示す本発明の第８の形態のメタルハライド放電ランプにおいて、第２のハロゲン化物としてＺｎＩ2の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を変化させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を示すグラフ
【図２２】本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の一例を示す回路図
【図２３】本発明のメタルハライド放電ランプを点灯する点灯装置の他の例を示す回路図
【図２４】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としての移動体用の前照灯の全体を示す概念図
【図２５】同じく光分配器の部分の概念図
【図２６】本発明のメタルハライド放電ランプを用いた照明装置の他の例としてのダウンライトを示す断面図
【図２７】メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を説明するための概念図
【図２８】従来のプロジェクション用の短アーク形メタルハライド放電ランプの発光スペクトル分布を示すグラフ
【符号の説明】
【０４９６】
１…気密容器、１ａ…封止部、２…電極、２ａ…電極軸、２ｂ…電極コイル、３…封着金属箔、４…外部リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封着して一方が陽極で、かつ、他方が陰極としてそれぞれ作動する一対の電極と；
第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まない構成で気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物はナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物はマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物である放電媒体と；
を具備し、直流で点灯するように構成されていることを特徴とするメタルハライド放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載のメタルハライド放電ランプと；
メタルハライド放電ランプを直流点灯する電子化直流点灯装置と；
を具備していることを特徴とするメタルハライド放電ランプ直流点灯装置。
【請求項３】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１記載のメタルハライド放電ランプと；
メタルハライド放電ランプを直流点灯する電子化直流点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封着して一方が陽極で、かつ、他方が陰極としてそれぞれ作動する一対の電極と；
第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、本質的に水銀を含まない構成で気密容器内に封入され、第１のハロゲン化物はナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物であり、第２のハロゲン化物はマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆからなるグループの中から選択された１種または複数種の金属のハロゲン化物である放電媒体と；
を具備し、直流で点灯するように構成されていることを特徴とするメタルハライド放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載のメタルハライド放電ランプと；
メタルハライド放電ランプを直流点灯する電子化直流点灯装置と；
を具備していることを特徴とするメタルハライド放電ランプ直流点灯装置。
【請求項３】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１記載のメタルハライド放電ランプと；
メタルハライド放電ランプを直流点灯する電子化直流点灯装置と；
を具備し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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００６−１２８１３４（Ｐ２００６−１２８１３４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３０４２２（Ｐ２００５−３３０４２２）
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【分割の表示】特願２００４−２６８０３６（Ｐ２００４−２６８０３６）の分割
【原出願日】平成１０年２月１０日（１９９８．２．１０）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１５日（２００５．１１．１５）
【分割の表示】特願２００４−２６８０３６（Ｐ２００４−２６８０３６）の分割
【原出願日】平成１０年２月１０日（１９９８．２．１０）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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