照明装置
【課題】光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管１１と発光管１１を包む外管１２とを有するセラミックメタルハライドランプ１と、セラミックメタルハライドランプ１を点灯させる点灯装置である電子式安定器４とを備え、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材として、外管１２を囲むガラス管５を備えている。
【解決手段】ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管１１と発光管１１を包む外管１２とを有するセラミックメタルハライドランプ１と、セラミックメタルハライドランプ１を点灯させる点灯装置である電子式安定器４とを備え、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材として、外管１２を囲むガラス管５を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてセラミックメタルハライドランプを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光管の材料として多結晶アルミナセラミックのような透光性を有するセラミックを用いたセラミックメタルハライドランプ（例えば、特許文献１参照）や、セラミックメタルハライドランプを光源として用いた照明装置の研究開発が盛んに進められている。セラミックメタルハライドランプは、発光管の材料として石英を用いた従来のメタルハライドランプ（例えば、特許文献２参照）に比べて発光管の耐熱温度が高いので、発光管の管壁負荷を高く設定することが可能となり、効率や光色を改善することができるという利点を有している。
【０００３】
このため、定格ランプ電力が２０〜１５０ワット程度の低ワットのセラミックメタルハライドランプが店舗などの商業施設を中心とした一般屋内照明として用いられ始め、定格ランプ電力が２００ワット以上の高ワットのセラミックメタルハライドランプが高天井用の照明や街路灯などの一般屋外照明として用いられ始めている。このような一般照明用途のセラミックメタルハライドランプの管壁負荷は、２０〜３０〔Ｗ／ｃｍ２〕前後に設定されることが多い。なお、発光管内には、発光物質としてのハロゲン化金属と、バッファガスとしての水銀と、始動用の希ガスとが封入されている。また、発光管の長手方向の両端部内には電極が配設されている。
【０００４】
ところで、従来のメタルハライドランプの光束劣化は、一般的に、電極の材料であるタングステンの飛散・蒸発などに起因する発光管の管壁の黒化や、発光物質と発光管の管壁との反応による発光管の透過率の低下や、発光物質の減少などによって生じる。これに対して、セラミックメタルハライドランプでは、発光管は発光物質との反応性が低い（つまり、発光管と発光物質との反応が起こりにくい）ので、光束劣化は発光管の管壁にタングステンが付着し黒化することによって透過率が低下することによるところが大きい。
【特許文献１】特開２００３−８６１３０号公報
【特許文献２】特開平８−２６４１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、セラミックメタルハライドランプの寿命の改善も進み、９０００〜１２０００時間を定格寿命しているものが多く、定格寿命時の光束維持率も７０〜８５％程度と比較的高い値が得られているが、市場からはセラミックメタルハライドランプの更なる長寿命化が強く望まれている。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能な照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ところで、照明の分野において『ハロゲンサイクル』と呼ばれる循環作用が知られている（例えば、参考文献１：社団法人 照明学会，「大学課程 照明学会」，第１版，オーム社，ｐ．２３）。ここにおいて、上記参考文献１には、ハロゲン電球の説明で「点灯中に蒸発したタングステンがハロゲン原子あるいは分子と結合してハロゲン化タングステンとなる。管壁温度は２５０℃以上になるよう設計されていて、ハロゲン化タングステンは管壁に付着せずに、拡散または対流作用により再び高温のフィラメント付近でタングステンとハロゲンに解離し、タングステンはフィラメントに戻る。この循環作用をハロゲンサイクルと呼び、ハロゲン電球の黒化防止に効果をもたらしている。」と記載されている。
【０００８】
上記参考文献１では、作用が最もよく知られたハロゲン電球でハロゲンサイクルを説明しているが、セラミックメタルハライドランプにおいても同様にハロゲンサイクルが起こる。すなわち、ハロゲン電球のフィラメントがセラミックメタルハライドランプの電極に相当し、ハロゲンは発光管内に発光物質として封入されたハロゲン化金属が放電空間中で解離することにより供給される。ここで、ハロゲンサイクルは、化学反応であり、発光管の管壁から離れるハロゲン化タングステンの量は発光管の管壁の温度に依存する。定格点灯時のセラミックメタルハライドランプでは、定格点灯時の発光管の管壁温度により発光管の管壁から離れるハロゲン化タングステンの量が決定されるが、発光管の管壁から離れるタングステンの量よりも電極の蒸発・飛散などで発光管の管壁に付着するタングステンの量が上回ると、発光管の管壁へのタングステンの付着量が増加するので、発光管の黒化が進んで発光管の透過率が低下し、その結果、光束維持率が低下する。一般的なセラミックメタルハライドランプでは点灯時間が増加するに従い発光管の管壁の黒化が進行することから、ハロゲンサイクルにより発光管の管壁から離れるタングステンの量よりも電極の蒸発・飛散などで発光管の管壁に付着するタングステンの量が上回っていると考えられる。
【０００９】
セラミックメタルハライドランプの寿命を延ばす方策は様々考えられるが、本願発明者らは、電極の材料であるタングステンが発光管の管壁に付着し黒化することにより引き起こされる透過率の低下がセラミックメタルハライドランプの寿命に大きく影響していることに着目した。ここで、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させるか、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除くことができれば、透過率の低下が軽減されて光束維持率が改善されるから、セラミックメタルハライドランプの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１０】
そこで、本願発明者らは、様々なアプローチで、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させる、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除く検討を行った。その結果、セラミックメタルハライドランプのランプ温度を従来よりも高い温度に保温することによって、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させる、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除く効果が高まり、黒化が抑制されるという知見を得た。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいて為されたものであり、請求項１の発明は、ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管と発光管を包む外管とを有するセラミックメタルハライドランプと、セラミックメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に配置されセラミックメタルハライドランプを保温する保温部材とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に保温部材が配置されていない場合に比べて、点灯時の発光管の管壁温度が高くなってハロゲンサイクルが促進されることにより発光管の管壁の黒化が抑制され、光束維持率を改善できるので、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記保温部材は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を有効に利用したままで前記発光管の管壁温度を高めることができる。つまり、前記保温部材を設けたことによる光出力の低下を防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記保温部材は、少なくとも前記外管を囲む筒状に形成された筒状部を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、点灯時に前記外管と筒状部との間で熱が輸送されることによって前記外管の温度が上昇し、前記外管と前記発光管との間で熱が輸送されることによって前記発光管の温度が上昇する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体の開口面を覆う形で器具本体に取り付けられるガラス板を備え、ガラス板が可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有することにより前記保温部材を兼ねる、あるいは、ガラス板に可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有する膜が積層され当該膜により前記保温部材が構成されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光に含まれている赤外線が前記保温部材で吸収ないし反射されて器具本体内の温度や前記セラミックメタルハライドランプの温度が上昇して前記発光管の温度が上昇するので、前記保温部材をガラス板とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体内に配置され前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を前記開口面側へ反射させる反射板とを備え、反射板に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光の一部を前記セラミックメタルハライドランプ側へ反射させる部位を設けることで反射板が前記保温部材を兼ねていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光により前記セラミックメタルハライドランプの温度が上昇して前記発光管の温度が上昇するので、前記保温部材を反射板とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記保温部材は、通電により発熱する熱源からなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、熱源へ通電して熱源を発熱させることにより前記セラミックメタルハライドランプを直接的あるいは間接的に加熱して前記発光管の温度を上昇させることができるので、前記発光管の温度を必要に応じて上昇させることが可能となる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記セラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段と、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに前記熱源を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されると前記熱源への通電が開始されて前記発光管の温度が上昇してハロゲンサイクルが促進されることとなるので、前記セラミックメタルハライドランプの光束にかかわらず前記熱源へ通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらも前記セラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記セラミックメタルハライドランプの温度を検出する温度検出手段を備え、前記点灯装置が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように前記熱源を制御する制御手段を有し、制御手段は、予め設定されたタイムチャートに従って動作することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、制御手段の動作時のみ前記熱源により前記セラミックメタルハライドランプが加熱されることとなるので、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記熱源へ常時通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらも前記セラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８の発明において、前記熱源は、ハロゲンランプからなることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、前記熱源に通電することにより、前記セラミックメタルハライドランプを加熱するだけでなく、前記熱源を光源としても有効利用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の発明では、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態の照明装置は、図１に示すように、セラミックメタルハライドランプ１と、セラミックメタルハライドランプ１を接続保持するランプソケット２と、ランプソケット２から導出されたランプ線３を介してセラミックメタルハライドランプ１へ電力を供給してセラミックメタルハライドランプ１を点灯させる点灯装置である電子式安定器４とを備えている。なお、電子式安定器４は、商用電源（図示せず）に接続されており、低周波（例えば、１２０Ｈｚ）の矩形波電圧をセラミックメタルハライドランプ１に印加することでセラミックメタルハライドランプ１を点灯させる。
【００３１】
セラミックメタルハライドランプ１は、一端部（図１における下端部）に口金（図示せず）が設けられ他端部（図１における上端部）が閉塞された円筒状の外管１２内に透光性セラミック製の発光管１１が収納されている。言い換えれば、外管１２は、発光管１１を包んでいる。なお、発光管１１は外管１２に溶着されたステム１４に接続された２つの導電線（発光管支柱）１５を介して外管１２に支持されている。ここに、一方の導電線１５の一部は発光管１１の側方を通るように配置されている。また、外管１２と発光管１１との間の空間は気密に保たれている。
【００３２】
発光管１１の長手方向の両端部内には、タングステンにより形成された電極（図示せず）がそれぞれ配設されており、各電極はそれぞれ導電線１５を介して口金と接続されている。また、ランプソケット２の内部には、セラミックメタルハライドランプ１の口金および導電線１５，１５を介して発光管１１内の各電極とそれぞれ電気的に接続される通電部（図示せず）が設けられており、通電部に接続されたランプ線３がランプソケット２の外部へ導出されている。
【００３３】
発光管１１は、透光性を有するセラミック（例えば、多結晶アルミナセラミックなど）により形成されており、発光物質としてのハロゲン化金属（例えば、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｎａ，Ｔｌなどのヨウ化物）と、バッファガスとしての水銀と、始動用の希ガス（例えば、Ａｒガス）とが封入されている。
【００３４】
ところで、本実施形態の照明装置は、セラミックメタルハライドランプ１を囲みセラミックメタルハライドランプ１から離間して配置される円筒状のガラス管５を備えている。ガラス管５とセラミックメタルハライドランプ１の外管１２と発光管１１とは同軸的に配置されており、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔を所定距離（例えば、５ｍｍ程度）に設定してある。ここにおいて、ガラス管５は、ランプソケット２に連結された支持部材６を介してランプソケット２に支持されている。ガラス管５は、硬質ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラスなど）により形成してあるが、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の高温下で破損しない材質であればよく、例えば、ソーダライムガラスや石英などにより形成してもよい。また、支持部材６は、鉄とニッケルとの合金である所謂ステンレスにより形成してある。
【００３５】
以上説明した本実施形態の照明装置において、電子式安定器４を動作させると、発光管１１内に放電が維持され発光物質が励起されて光を放射する。ここにおいて、発光管１１から放射された光に含まれる赤外線が外管１２に吸収されることと、発光管１１から熱輻射、熱伝導、対流により熱が輸送されることにより、外管１２の温度が上昇する。また、外管１２の熱は、熱輻射、熱伝導、対流により輸送され、ガラス管５の温度を上昇させる。ガラス管５の熱も同様に輸送され、平衡状態で各部の温度が一定になる。ここで、外管１２からの熱伝導による熱輸送される熱量は外管１２の温度とガラス管５の温度との温度差に比例するので、ガラス管５がない場合に比べて、外管１２の温度が高くなる。また、ガラス管５からの熱輻射、熱伝導、対流は外管１２へも寄与し、外管１２の温度を上昇させる要因として働く。したがって、ガラス管５を設けることにより、ガラス管５を設けていない場合に比べて、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の外管１２の温度が上昇し、同様のプロセスにより発光管１１の温度が上昇する。要するに、本実施形態では、ガラス管５がセラミックメタルハライドランプ１を暖めて保温する機能を有しており、ガラス管５が、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材を構成している。
【００３６】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に保温部材を構成するガラス管５が配置されていない場合に比べて、点灯時の発光管１１の管壁温度が高くなる。その結果、ガラス管５を備えていない場合に比べて、電極の蒸発やスパッタリングにより発光管１１に付着したタングステンが発光管１１内に存在するハロゲンガス（例えば、ヨウ素ガス）と反応して発光管１１から蒸発し、電極の近傍で解離してタングステンが電極に戻る、いわゆるハロゲンサイクルが促進されることにより、発光管１１の管壁の黒化が抑制される。ここで、発光管１１の管壁の黒化が抑制されることにより発光管１１の透過率の低下が抑制されるので、ガラス管５を設けていない場合に比べて、光束維持率を改善でき、光源として用いるセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。また、保温部材が硬質ガラスなどのガラスにより形成されているので、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光を有効に利用したままで発光管１１の管壁温度を高めることができる。言い換えれば、保温部材をガラスにより形成してあるので、保温部材を設けたことによる光出力の低下を防止することができる。
【００３７】
上述の図１に示した構成では、保温部材としてのガラス管５の長手方向の両端部が開放されているが、端部を閉じた形状としてもよく、端部を閉じた形状とすれば保温効果を増すことができ、また、閉じた端部に１ないし複数の開口部を適宜設けた形状としてもよい。要するに、保温部材は、少なくとも外管１２を囲む筒状に形成された筒状部を有していればよく、図１に示した構成では、ガラス管５全体が筒状部を構成している。
【００３８】
また、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔である所定距離は５ｍｍに限定するものではなく、５ｍｍよりも小さくても大きくてもよい。所定距離が短いほど保温効果が高いことは明らかであるが、ランプ動作時の温度を高くしすぎると（例えば、１２００℃以上にすると）、発光物質と発光管１１や封止材料との反応により放電維持電圧が上昇するなどの不具合が生じる可能性があるので、上記所定距離、ガラス管５の形状、上記開口部の大きさや数などの設計パラメータを、ガラス管５の周辺に存在する構成要素（例えば、図示しない器具本体や反射板など）の材質や形状などに応じて適宜設計することが望ましい。また、図１に示した構成では、支持部材６をランプソケット２に連結してあるが、支持部材６は器具本体や反射板やセラミックメタルハライドランプ１に設けるようにしてもよい。なお、支持部材６の材質や形状それぞれも設計パラメータの一つであることは勿論である。
【００３９】
（実施例）
本実施例では、セラミックメタルハライドランプ１として、店舗照明に多く用いられている定格ランプ電力が１５０ワットのセラミックメタルハライドランプであって、発光管１１内に、発光物質であるハロゲン化金属として、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）それぞれのヨウ化物が封入されるとともに、バッファガスとしての水銀および希ガスとしてのアルゴンガスが封入されており、管壁負荷が２７Ｗ／ｃｍ２、定格光束が１３５００ルーメン、定格寿命が９０００時間とされているセラミックメタルハライドランプを用いている。また、本実施例では、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔である所定距離が５ｍｍとなるように内径が設定されたガラス管５を用いた。また、ガラス管５の材質は硬質ガラスとした。
【００４０】
上述のセラミックメタルハライドランプ１を複数本用意し、まず、比較例として、上述の保温部材としてのガラス管５を設けずに、定格ランプ電力である１５０ワットで長期点灯試験を行って光束維持率を求めた。ここに、電子式安定器４としては、周波数が約１２０Ｈｚの矩形波電圧を出力するものを用いた。また、長期点灯試験は、５．５時間の点灯と０．５時間の消灯との合計６時間のサイクルを繰り返し行うもので、この試験条件はセラミックメタルハライドランプの一般的な試験条件である。なお、上記サイクルは試験架台に設けたタイマにより別途制御される。
【００４１】
上述のような長期点灯試験を行ったところ、点灯時間が長くなるにつれて光束が徐々に低下し、定格寿命である９０００時間の時点での光束維持率の平均値は約７３％であった。
【００４２】
これに対して、本実施例では、定格寿命である９０００時間の時点での光束維持率の平均値が８３％であり、光束維持率が改善されていることが確認された。要するに、本実施例では、ガラス管５を設けていない場合に比べてセラミックメタルハライドランプ１の寿命を長くできることが確認された。なお、本実施例において、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の発光管１１の温度は、ガラス管５を設けていない場合に比べて約７０℃上昇し１０２０℃になっていた。
【００４３】
（実施形態２）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、ガラス管５の外面に可視光を透過し且つ赤外線を反射する赤外線反射膜が設けられている点が相違するだけで他の構成は実施形態１と同じなので、要部となる部位についてのみ図２を参照しながら説明する。
【００４４】
図２（ａ）はガラス管５の外面に設けられた赤外線反射膜５１が高屈折率の誘電体（例えば、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３など）からなる第１の誘電体膜５１ａと低屈折率の誘電体（例えば、ＳｉＯ２）からなる第２の誘電体膜５１ｂとを交互に積層した多重反射膜（光学多層膜）により構成されており、反射させたい赤外線の中心波長は膜厚により設計することができる。
【００４５】
図２（ａ）に示すような多重反射膜からなる赤外線反射膜５１をガラス管５の外面に積層することにより、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち赤外線が効率良くセラミックメタルハライドランプ１の外管１２側へ戻されることとなり、発光管１１の温度が効率良く上昇することになる。したがって、ガラス管５によりセラミックメタルハライドランプ１の外管１２を囲む範囲を狭く（例えば、ガラス管５の長手方向の寸法を小さく）しても十分な保温効果を得ることが可能となる。なお、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち可視光は赤外線反射膜５１を透過して外部へ放射されることは勿論である。
【００４６】
図２（ｂ）はガラス管５の外面に設けられた赤外線反射膜５１がＩｎＯ３あるいはＳｎＯ３からなる単層膜により構成されている。ここにおいて、上述の多重反射膜では干渉現象を利用しているので設計値の中心波長付近の赤外線を選択的に反射できるのに対して、単層膜の場合には、より広い波長域の赤外線を反射することとなる。ただし、上述の多重反射膜の方が上述の単層膜に比べて耐熱性に優れているので、セラミックメタルハライドランプ１から放射される赤外線の波長域やセラミックメタルハライドランプ１の温度などを考慮して、多重反射膜と単層膜とのいずれを採用するか決めればよい。
【００４７】
なお、本実施形態では、図２（ａ），（ｂ）のいずれの場合もガラス管５の外面に赤外線反射膜５１を積層してあるが、赤外線反射膜５１はガラス管５の内面あるいは外面と内面との両方に積層してもよい。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の照明装置は、図３および図４に示すように、前面に開口面を有しセラミックメタルハライドランプ１が収納される器具本体７と、器具本体７の開口面を覆う形で器具本体７に取り付けられるガラス板８と、器具本体７内に配置されセラミックメタルハライドランプ１から放射された光を上記開口面側へ反射させるアルミニウム製の反射板９とを備えており、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光がガラス板８を通して出射されるようになっている。ここにおいて、反射板９は、断面放物線状（断面Ｕ字状）の形状に形成されているが、反射板９の形状は特に限定するものではない。なお、図示していないが、セラミックメタルハライドランプ１の口金は実施形態１と同様にランプソケットおよびランプ線を介して点灯装置である電子式安定器に接続されている。
【００４９】
ところで、本実施形態では、ガラス板８におけるセラミックメタルハライドランプ１および反射板９との対向面に、実施形態２にて説明した多重反射膜もしくは単層膜からなる赤外線反射膜が積層されており、当該赤外線反射膜が、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材を構成している。
【００５０】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時にセラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち可視光は直接あるいは反射板９で反射されて上記赤外線反射膜およびガラス板８を通して外部へ放射される一方で、赤外線が上記赤外線反射膜で反射されて器具本体７内へ戻ることとなるから、器具本体７およびセラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇して発光管１１の温度が上昇するので、実施形態１と同様に、ハロゲンサイクルが促進されてセラミックメタルハライドランプ１の光束維持率が改善され寿命が長くなる。また、保温部材となる上記赤外線反射膜はガラス板８に積層されているので、保温部材をガラス板８とは別部品（例えば、実施形態１のようなガラス管５）として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、保温部材として可視光を透過し且つ赤外線を反射する特性を有する赤外線反射膜を採用しているが、ガラス板８に設ける保温部材は赤外線反射膜に限らず、可視光を透過し且つ赤外線を吸収する特性を有する膜により構成してもよい。また、ガラス板８自体に、可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を持たせてもよい。
【００５２】
（実施形態４）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態３と略同じであって、実施形態３にて説明したガラス板８に赤外線反射膜を設けず、図５に示した形状の反射板９を用いている点に特徴がある。
【００５３】
ところで、実施形態３にて説明した反射板９はセラミックメタルハライドランプ１から放射され反射板９へ到達した光が一度の反射で外部へ放射されるような形状に設計されているが、本実施形態では、反射板９に、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光の一部をセラミックメタルハライドランプ１側へ反射させる（セラミックメタルハライドランプ１へ戻す）ように突出させた部位９ａを設けることで反射板９が保温部材を兼ねている。なお、図５中の矢印は、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光の進行経路の例を示している。他の構成は実施形態３と同様なので図示および説明を省略する。
【００５４】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時にセラミックメタルハライドランプ１から放射された光によりセラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇して発光管１１の温度が上昇するので、保温部材を反射板９とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。なお、本実施形態の照明装置では、ガラス板８は必ずしも設ける必要はなく、用途などに応じて適宜設ければよい。
【００５５】
（実施形態５）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１にて説明したガラス管５および支持部材６を備えておらず、図６に示すように、通電により発熱するヒータからなる熱源２１がセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に配設されている点などが相違し、熱源２１が保温部材を構成している。したがって、熱源２１へ通電して熱源２１を発熱させることによりセラミックメタルハライドランプ１を直接的あるいは間接的に加熱して発光管１１の温度を上昇させることができるので、熱源２１を発熱させることで実施形態１と同様にハロゲンサイクルを促進させることができる。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
また、本実施形態では、セラミックメタルハライドランプ１から放射される光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する受光素子２２が、外管１２の近傍で熱源２１から離間して配設されており、受光素子２２および熱源２１が電子式安定器４に設けられた制御部２３に接続されている。
【００５７】
ところで、発光管１１の管壁の内面に電極からのタングステンが付着する黒化が進行するにつれてセラミックメタルハライドランプ１の光束が徐々に劣化し受光素子２２の出力が低下するが、制御部２３は、受光素子２２の出力に基づいて光束劣化を検知するためにあらかじめ設定した閾値と受光素子２２との出力とを比較し、受光素子２２の出力が閾値を下回ると熱源２１を動作させるように構成されており、熱源２１が動作することにより、セラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇しハロゲンサイクルが促進されて発光管１１の黒化の度合いが低減され、発光管１１の光透過率が回復するので、セラミックメタルハライドランプ１の寿命を長くすることができる。
【００５８】
本実施形態では、受光素子２２と制御部２３とでセラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段を構成し、制御部２３が、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに熱源２１を動作させる制御手段を構成している。
【００５９】
要するに、本実施形態の照明装置では、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されると熱源２１への通電が開始されて発光管１１の温度が上昇してハロゲンサイクルが促進されることとなるので、セラミックメタルハライドランプ１の光束にかかわらず熱源２１へ通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらもセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態では、制御部１５が受光素子２２の出力に基づいて熱源２１の動作を制御するようにしてあるが、熱源１１への通電を入り切りするためのスイッチを設けて、ユーザがマニュアルでスイッチをオンすることにより熱源２１を動作させることができるようにしてもよい。また、図６に示した構成ではセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に熱源２１を配置してあるが、熱源２１の出力レベルによってはセラミックメタルハライドランプ１から比較的離れた位置に配置しても同様の保温効果を得ることができる。特に、照明装置が密閉型の照明器具の場合には、照明器具内の大気を暖めることで同様の保温効果を得ることができ、ハロゲンサイクルが促進されてセラミックメタルハライドランプ１の寿命が長くなる。また、熱源２１をセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に配置した場合には所望の配光特性を得ることが困難な場合もあるので、所望の配光特性に応じて熱源２１の配置や出力レベルを設定する必要がある。
【００６１】
（実施形態６）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態５と略同じであって、セラミックメタルハライドランプ１の温度を検出する温度センサからなる温度検出手段を備え、電子式安定器４に設けた制御部２３が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように熱源２１を制御する制御手段を構成している。
【００６２】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の外管１２の外面の温度を略一定の温度に保つことが可能となるので、ハロゲンサイクルをより確実に促進させることが可能となるとともに、信頼性を高めることが可能となる。
【００６３】
ところで、実施形態５では受光素子２２を設けていたが、かならずしも受光素子２２は設ける必要がなく、制御部２３が予め設定されたタイムチャートに従って動作するようにすれば、制御部２３の動作時のみ熱源２１によりセラミックメタルハライドランプ１が加熱されることとなるので、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時に熱源２１へ常時通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらもセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００６４】
（実施形態７）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態５と略同じであって、熱源としてハロゲンランプを用いている点が相違するだけなので図示を省略する。
【００６５】
しかして、本実施形態の照明装置では、熱源２１に通電することにより、セラミックメタルハライドランプ１を加熱するだけでなく、熱源２１を光量の減退分を補償する光源としても有効利用することができる。セラミックメタルハライドランプ１は消灯後に再始動するには十数分待つ必要があるが、その間、熱源２１が動作している（つまり、ハロゲンランプが点灯している）ように制御部２３が熱源２１を制御するようにすれば、熱源２１を再始動時の補償光源として利用することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、熱源２１としてハロゲンランプを用いているが、ハロゲンランプ以外の電球を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】実施形態２の要部説明図である。
【図３】実施形態３を示し、ガラス板を取り外した状態の概略斜視図である。
【図４】同上を示す概略断面図である。
【図５】実施形態４における要部概略断面図である。
【図６】実施形態５を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ セラミックメタルハライドランプ
２ ランプソケット
３ ランプ線
４ 電子式安定器
５ ガラス管
６ 支持部材
１１ 発光管
１２ 外管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてセラミックメタルハライドランプを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光管の材料として多結晶アルミナセラミックのような透光性を有するセラミックを用いたセラミックメタルハライドランプ（例えば、特許文献１参照）や、セラミックメタルハライドランプを光源として用いた照明装置の研究開発が盛んに進められている。セラミックメタルハライドランプは、発光管の材料として石英を用いた従来のメタルハライドランプ（例えば、特許文献２参照）に比べて発光管の耐熱温度が高いので、発光管の管壁負荷を高く設定することが可能となり、効率や光色を改善することができるという利点を有している。
【０００３】
このため、定格ランプ電力が２０〜１５０ワット程度の低ワットのセラミックメタルハライドランプが店舗などの商業施設を中心とした一般屋内照明として用いられ始め、定格ランプ電力が２００ワット以上の高ワットのセラミックメタルハライドランプが高天井用の照明や街路灯などの一般屋外照明として用いられ始めている。このような一般照明用途のセラミックメタルハライドランプの管壁負荷は、２０〜３０〔Ｗ／ｃｍ２〕前後に設定されることが多い。なお、発光管内には、発光物質としてのハロゲン化金属と、バッファガスとしての水銀と、始動用の希ガスとが封入されている。また、発光管の長手方向の両端部内には電極が配設されている。
【０００４】
ところで、従来のメタルハライドランプの光束劣化は、一般的に、電極の材料であるタングステンの飛散・蒸発などに起因する発光管の管壁の黒化や、発光物質と発光管の管壁との反応による発光管の透過率の低下や、発光物質の減少などによって生じる。これに対して、セラミックメタルハライドランプでは、発光管は発光物質との反応性が低い（つまり、発光管と発光物質との反応が起こりにくい）ので、光束劣化は発光管の管壁にタングステンが付着し黒化することによって透過率が低下することによるところが大きい。
【特許文献１】特開２００３−８６１３０号公報
【特許文献２】特開平８−２６４１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、セラミックメタルハライドランプの寿命の改善も進み、９０００〜１２０００時間を定格寿命しているものが多く、定格寿命時の光束維持率も７０〜８５％程度と比較的高い値が得られているが、市場からはセラミックメタルハライドランプの更なる長寿命化が強く望まれている。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能な照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ところで、照明の分野において『ハロゲンサイクル』と呼ばれる循環作用が知られている（例えば、参考文献１：社団法人 照明学会，「大学課程 照明学会」，第１版，オーム社，ｐ．２３）。ここにおいて、上記参考文献１には、ハロゲン電球の説明で「点灯中に蒸発したタングステンがハロゲン原子あるいは分子と結合してハロゲン化タングステンとなる。管壁温度は２５０℃以上になるよう設計されていて、ハロゲン化タングステンは管壁に付着せずに、拡散または対流作用により再び高温のフィラメント付近でタングステンとハロゲンに解離し、タングステンはフィラメントに戻る。この循環作用をハロゲンサイクルと呼び、ハロゲン電球の黒化防止に効果をもたらしている。」と記載されている。
【０００８】
上記参考文献１では、作用が最もよく知られたハロゲン電球でハロゲンサイクルを説明しているが、セラミックメタルハライドランプにおいても同様にハロゲンサイクルが起こる。すなわち、ハロゲン電球のフィラメントがセラミックメタルハライドランプの電極に相当し、ハロゲンは発光管内に発光物質として封入されたハロゲン化金属が放電空間中で解離することにより供給される。ここで、ハロゲンサイクルは、化学反応であり、発光管の管壁から離れるハロゲン化タングステンの量は発光管の管壁の温度に依存する。定格点灯時のセラミックメタルハライドランプでは、定格点灯時の発光管の管壁温度により発光管の管壁から離れるハロゲン化タングステンの量が決定されるが、発光管の管壁から離れるタングステンの量よりも電極の蒸発・飛散などで発光管の管壁に付着するタングステンの量が上回ると、発光管の管壁へのタングステンの付着量が増加するので、発光管の黒化が進んで発光管の透過率が低下し、その結果、光束維持率が低下する。一般的なセラミックメタルハライドランプでは点灯時間が増加するに従い発光管の管壁の黒化が進行することから、ハロゲンサイクルにより発光管の管壁から離れるタングステンの量よりも電極の蒸発・飛散などで発光管の管壁に付着するタングステンの量が上回っていると考えられる。
【０００９】
セラミックメタルハライドランプの寿命を延ばす方策は様々考えられるが、本願発明者らは、電極の材料であるタングステンが発光管の管壁に付着し黒化することにより引き起こされる透過率の低下がセラミックメタルハライドランプの寿命に大きく影響していることに着目した。ここで、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させるか、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除くことができれば、透過率の低下が軽減されて光束維持率が改善されるから、セラミックメタルハライドランプの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１０】
そこで、本願発明者らは、様々なアプローチで、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させる、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除く検討を行った。その結果、セラミックメタルハライドランプのランプ温度を従来よりも高い温度に保温することによって、発光管の管壁へのタングステンの付着量を減少させる、もしくは、発光管の管壁に付着したタングステンをより多く取り除く効果が高まり、黒化が抑制されるという知見を得た。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいて為されたものであり、請求項１の発明は、ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管と発光管を包む外管とを有するセラミックメタルハライドランプと、セラミックメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に配置されセラミックメタルハライドランプを保温する保温部材とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に保温部材が配置されていない場合に比べて、点灯時の発光管の管壁温度が高くなってハロゲンサイクルが促進されることにより発光管の管壁の黒化が抑制され、光束維持率を改善できるので、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記保温部材は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を有効に利用したままで前記発光管の管壁温度を高めることができる。つまり、前記保温部材を設けたことによる光出力の低下を防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記保温部材は、少なくとも前記外管を囲む筒状に形成された筒状部を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、点灯時に前記外管と筒状部との間で熱が輸送されることによって前記外管の温度が上昇し、前記外管と前記発光管との間で熱が輸送されることによって前記発光管の温度が上昇する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体の開口面を覆う形で器具本体に取り付けられるガラス板を備え、ガラス板が可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有することにより前記保温部材を兼ねる、あるいは、ガラス板に可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有する膜が積層され当該膜により前記保温部材が構成されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光に含まれている赤外線が前記保温部材で吸収ないし反射されて器具本体内の温度や前記セラミックメタルハライドランプの温度が上昇して前記発光管の温度が上昇するので、前記保温部材をガラス板とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体内に配置され前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を前記開口面側へ反射させる反射板とを備え、反射板に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光の一部を前記セラミックメタルハライドランプ側へ反射させる部位を設けることで反射板が前記保温部材を兼ねていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光により前記セラミックメタルハライドランプの温度が上昇して前記発光管の温度が上昇するので、前記保温部材を反射板とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記保温部材は、通電により発熱する熱源からなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、熱源へ通電して熱源を発熱させることにより前記セラミックメタルハライドランプを直接的あるいは間接的に加熱して前記発光管の温度を上昇させることができるので、前記発光管の温度を必要に応じて上昇させることが可能となる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記セラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段と、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに前記熱源を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されると前記熱源への通電が開始されて前記発光管の温度が上昇してハロゲンサイクルが促進されることとなるので、前記セラミックメタルハライドランプの光束にかかわらず前記熱源へ通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらも前記セラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記セラミックメタルハライドランプの温度を検出する温度検出手段を備え、前記点灯装置が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように前記熱源を制御する制御手段を有し、制御手段は、予め設定されたタイムチャートに従って動作することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、制御手段の動作時のみ前記熱源により前記セラミックメタルハライドランプが加熱されることとなるので、前記セラミックメタルハライドランプの点灯時に前記熱源へ常時通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらも前記セラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８の発明において、前記熱源は、ハロゲンランプからなることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、前記熱源に通電することにより、前記セラミックメタルハライドランプを加熱するだけでなく、前記熱源を光源としても有効利用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の発明では、光源として用いるセラミックメタルハライドランプの寿命を従来に比べて長くすることが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態の照明装置は、図１に示すように、セラミックメタルハライドランプ１と、セラミックメタルハライドランプ１を接続保持するランプソケット２と、ランプソケット２から導出されたランプ線３を介してセラミックメタルハライドランプ１へ電力を供給してセラミックメタルハライドランプ１を点灯させる点灯装置である電子式安定器４とを備えている。なお、電子式安定器４は、商用電源（図示せず）に接続されており、低周波（例えば、１２０Ｈｚ）の矩形波電圧をセラミックメタルハライドランプ１に印加することでセラミックメタルハライドランプ１を点灯させる。
【００３１】
セラミックメタルハライドランプ１は、一端部（図１における下端部）に口金（図示せず）が設けられ他端部（図１における上端部）が閉塞された円筒状の外管１２内に透光性セラミック製の発光管１１が収納されている。言い換えれば、外管１２は、発光管１１を包んでいる。なお、発光管１１は外管１２に溶着されたステム１４に接続された２つの導電線（発光管支柱）１５を介して外管１２に支持されている。ここに、一方の導電線１５の一部は発光管１１の側方を通るように配置されている。また、外管１２と発光管１１との間の空間は気密に保たれている。
【００３２】
発光管１１の長手方向の両端部内には、タングステンにより形成された電極（図示せず）がそれぞれ配設されており、各電極はそれぞれ導電線１５を介して口金と接続されている。また、ランプソケット２の内部には、セラミックメタルハライドランプ１の口金および導電線１５，１５を介して発光管１１内の各電極とそれぞれ電気的に接続される通電部（図示せず）が設けられており、通電部に接続されたランプ線３がランプソケット２の外部へ導出されている。
【００３３】
発光管１１は、透光性を有するセラミック（例えば、多結晶アルミナセラミックなど）により形成されており、発光物質としてのハロゲン化金属（例えば、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｎａ，Ｔｌなどのヨウ化物）と、バッファガスとしての水銀と、始動用の希ガス（例えば、Ａｒガス）とが封入されている。
【００３４】
ところで、本実施形態の照明装置は、セラミックメタルハライドランプ１を囲みセラミックメタルハライドランプ１から離間して配置される円筒状のガラス管５を備えている。ガラス管５とセラミックメタルハライドランプ１の外管１２と発光管１１とは同軸的に配置されており、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔を所定距離（例えば、５ｍｍ程度）に設定してある。ここにおいて、ガラス管５は、ランプソケット２に連結された支持部材６を介してランプソケット２に支持されている。ガラス管５は、硬質ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラスなど）により形成してあるが、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の高温下で破損しない材質であればよく、例えば、ソーダライムガラスや石英などにより形成してもよい。また、支持部材６は、鉄とニッケルとの合金である所謂ステンレスにより形成してある。
【００３５】
以上説明した本実施形態の照明装置において、電子式安定器４を動作させると、発光管１１内に放電が維持され発光物質が励起されて光を放射する。ここにおいて、発光管１１から放射された光に含まれる赤外線が外管１２に吸収されることと、発光管１１から熱輻射、熱伝導、対流により熱が輸送されることにより、外管１２の温度が上昇する。また、外管１２の熱は、熱輻射、熱伝導、対流により輸送され、ガラス管５の温度を上昇させる。ガラス管５の熱も同様に輸送され、平衡状態で各部の温度が一定になる。ここで、外管１２からの熱伝導による熱輸送される熱量は外管１２の温度とガラス管５の温度との温度差に比例するので、ガラス管５がない場合に比べて、外管１２の温度が高くなる。また、ガラス管５からの熱輻射、熱伝導、対流は外管１２へも寄与し、外管１２の温度を上昇させる要因として働く。したがって、ガラス管５を設けることにより、ガラス管５を設けていない場合に比べて、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の外管１２の温度が上昇し、同様のプロセスにより発光管１１の温度が上昇する。要するに、本実施形態では、ガラス管５がセラミックメタルハライドランプ１を暖めて保温する機能を有しており、ガラス管５が、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材を構成している。
【００３６】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に保温部材を構成するガラス管５が配置されていない場合に比べて、点灯時の発光管１１の管壁温度が高くなる。その結果、ガラス管５を備えていない場合に比べて、電極の蒸発やスパッタリングにより発光管１１に付着したタングステンが発光管１１内に存在するハロゲンガス（例えば、ヨウ素ガス）と反応して発光管１１から蒸発し、電極の近傍で解離してタングステンが電極に戻る、いわゆるハロゲンサイクルが促進されることにより、発光管１１の管壁の黒化が抑制される。ここで、発光管１１の管壁の黒化が抑制されることにより発光管１１の透過率の低下が抑制されるので、ガラス管５を設けていない場合に比べて、光束維持率を改善でき、光源として用いるセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。また、保温部材が硬質ガラスなどのガラスにより形成されているので、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光を有効に利用したままで発光管１１の管壁温度を高めることができる。言い換えれば、保温部材をガラスにより形成してあるので、保温部材を設けたことによる光出力の低下を防止することができる。
【００３７】
上述の図１に示した構成では、保温部材としてのガラス管５の長手方向の両端部が開放されているが、端部を閉じた形状としてもよく、端部を閉じた形状とすれば保温効果を増すことができ、また、閉じた端部に１ないし複数の開口部を適宜設けた形状としてもよい。要するに、保温部材は、少なくとも外管１２を囲む筒状に形成された筒状部を有していればよく、図１に示した構成では、ガラス管５全体が筒状部を構成している。
【００３８】
また、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔である所定距離は５ｍｍに限定するものではなく、５ｍｍよりも小さくても大きくてもよい。所定距離が短いほど保温効果が高いことは明らかであるが、ランプ動作時の温度を高くしすぎると（例えば、１２００℃以上にすると）、発光物質と発光管１１や封止材料との反応により放電維持電圧が上昇するなどの不具合が生じる可能性があるので、上記所定距離、ガラス管５の形状、上記開口部の大きさや数などの設計パラメータを、ガラス管５の周辺に存在する構成要素（例えば、図示しない器具本体や反射板など）の材質や形状などに応じて適宜設計することが望ましい。また、図１に示した構成では、支持部材６をランプソケット２に連結してあるが、支持部材６は器具本体や反射板やセラミックメタルハライドランプ１に設けるようにしてもよい。なお、支持部材６の材質や形状それぞれも設計パラメータの一つであることは勿論である。
【００３９】
（実施例）
本実施例では、セラミックメタルハライドランプ１として、店舗照明に多く用いられている定格ランプ電力が１５０ワットのセラミックメタルハライドランプであって、発光管１１内に、発光物質であるハロゲン化金属として、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、ナトリウム（Ｎａ）、タリウム（Ｔｌ）それぞれのヨウ化物が封入されるとともに、バッファガスとしての水銀および希ガスとしてのアルゴンガスが封入されており、管壁負荷が２７Ｗ／ｃｍ２、定格光束が１３５００ルーメン、定格寿命が９０００時間とされているセラミックメタルハライドランプを用いている。また、本実施例では、ガラス管５および外管１２それぞれの長手方向の中間部におけるガラス管５の内面と外管１２の外面との間の間隔である所定距離が５ｍｍとなるように内径が設定されたガラス管５を用いた。また、ガラス管５の材質は硬質ガラスとした。
【００４０】
上述のセラミックメタルハライドランプ１を複数本用意し、まず、比較例として、上述の保温部材としてのガラス管５を設けずに、定格ランプ電力である１５０ワットで長期点灯試験を行って光束維持率を求めた。ここに、電子式安定器４としては、周波数が約１２０Ｈｚの矩形波電圧を出力するものを用いた。また、長期点灯試験は、５．５時間の点灯と０．５時間の消灯との合計６時間のサイクルを繰り返し行うもので、この試験条件はセラミックメタルハライドランプの一般的な試験条件である。なお、上記サイクルは試験架台に設けたタイマにより別途制御される。
【００４１】
上述のような長期点灯試験を行ったところ、点灯時間が長くなるにつれて光束が徐々に低下し、定格寿命である９０００時間の時点での光束維持率の平均値は約７３％であった。
【００４２】
これに対して、本実施例では、定格寿命である９０００時間の時点での光束維持率の平均値が８３％であり、光束維持率が改善されていることが確認された。要するに、本実施例では、ガラス管５を設けていない場合に比べてセラミックメタルハライドランプ１の寿命を長くできることが確認された。なお、本実施例において、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の発光管１１の温度は、ガラス管５を設けていない場合に比べて約７０℃上昇し１０２０℃になっていた。
【００４３】
（実施形態２）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、ガラス管５の外面に可視光を透過し且つ赤外線を反射する赤外線反射膜が設けられている点が相違するだけで他の構成は実施形態１と同じなので、要部となる部位についてのみ図２を参照しながら説明する。
【００４４】
図２（ａ）はガラス管５の外面に設けられた赤外線反射膜５１が高屈折率の誘電体（例えば、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３など）からなる第１の誘電体膜５１ａと低屈折率の誘電体（例えば、ＳｉＯ２）からなる第２の誘電体膜５１ｂとを交互に積層した多重反射膜（光学多層膜）により構成されており、反射させたい赤外線の中心波長は膜厚により設計することができる。
【００４５】
図２（ａ）に示すような多重反射膜からなる赤外線反射膜５１をガラス管５の外面に積層することにより、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち赤外線が効率良くセラミックメタルハライドランプ１の外管１２側へ戻されることとなり、発光管１１の温度が効率良く上昇することになる。したがって、ガラス管５によりセラミックメタルハライドランプ１の外管１２を囲む範囲を狭く（例えば、ガラス管５の長手方向の寸法を小さく）しても十分な保温効果を得ることが可能となる。なお、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち可視光は赤外線反射膜５１を透過して外部へ放射されることは勿論である。
【００４６】
図２（ｂ）はガラス管５の外面に設けられた赤外線反射膜５１がＩｎＯ３あるいはＳｎＯ３からなる単層膜により構成されている。ここにおいて、上述の多重反射膜では干渉現象を利用しているので設計値の中心波長付近の赤外線を選択的に反射できるのに対して、単層膜の場合には、より広い波長域の赤外線を反射することとなる。ただし、上述の多重反射膜の方が上述の単層膜に比べて耐熱性に優れているので、セラミックメタルハライドランプ１から放射される赤外線の波長域やセラミックメタルハライドランプ１の温度などを考慮して、多重反射膜と単層膜とのいずれを採用するか決めればよい。
【００４７】
なお、本実施形態では、図２（ａ），（ｂ）のいずれの場合もガラス管５の外面に赤外線反射膜５１を積層してあるが、赤外線反射膜５１はガラス管５の内面あるいは外面と内面との両方に積層してもよい。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の照明装置は、図３および図４に示すように、前面に開口面を有しセラミックメタルハライドランプ１が収納される器具本体７と、器具本体７の開口面を覆う形で器具本体７に取り付けられるガラス板８と、器具本体７内に配置されセラミックメタルハライドランプ１から放射された光を上記開口面側へ反射させるアルミニウム製の反射板９とを備えており、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光がガラス板８を通して出射されるようになっている。ここにおいて、反射板９は、断面放物線状（断面Ｕ字状）の形状に形成されているが、反射板９の形状は特に限定するものではない。なお、図示していないが、セラミックメタルハライドランプ１の口金は実施形態１と同様にランプソケットおよびランプ線を介して点灯装置である電子式安定器に接続されている。
【００４９】
ところで、本実施形態では、ガラス板８におけるセラミックメタルハライドランプ１および反射板９との対向面に、実施形態２にて説明した多重反射膜もしくは単層膜からなる赤外線反射膜が積層されており、当該赤外線反射膜が、セラミックメタルハライドランプ１の外管１２の外側に配置されセラミックメタルハライドランプ１を保温する保温部材を構成している。
【００５０】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時にセラミックメタルハライドランプ１から放射された光のうち可視光は直接あるいは反射板９で反射されて上記赤外線反射膜およびガラス板８を通して外部へ放射される一方で、赤外線が上記赤外線反射膜で反射されて器具本体７内へ戻ることとなるから、器具本体７およびセラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇して発光管１１の温度が上昇するので、実施形態１と同様に、ハロゲンサイクルが促進されてセラミックメタルハライドランプ１の光束維持率が改善され寿命が長くなる。また、保温部材となる上記赤外線反射膜はガラス板８に積層されているので、保温部材をガラス板８とは別部品（例えば、実施形態１のようなガラス管５）として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、保温部材として可視光を透過し且つ赤外線を反射する特性を有する赤外線反射膜を採用しているが、ガラス板８に設ける保温部材は赤外線反射膜に限らず、可視光を透過し且つ赤外線を吸収する特性を有する膜により構成してもよい。また、ガラス板８自体に、可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を持たせてもよい。
【００５２】
（実施形態４）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態３と略同じであって、実施形態３にて説明したガラス板８に赤外線反射膜を設けず、図５に示した形状の反射板９を用いている点に特徴がある。
【００５３】
ところで、実施形態３にて説明した反射板９はセラミックメタルハライドランプ１から放射され反射板９へ到達した光が一度の反射で外部へ放射されるような形状に設計されているが、本実施形態では、反射板９に、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光の一部をセラミックメタルハライドランプ１側へ反射させる（セラミックメタルハライドランプ１へ戻す）ように突出させた部位９ａを設けることで反射板９が保温部材を兼ねている。なお、図５中の矢印は、セラミックメタルハライドランプ１から放射された光の進行経路の例を示している。他の構成は実施形態３と同様なので図示および説明を省略する。
【００５４】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時にセラミックメタルハライドランプ１から放射された光によりセラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇して発光管１１の温度が上昇するので、保温部材を反射板９とは別部品として備えるものに比べて、部品点数を削減することができる。なお、本実施形態の照明装置では、ガラス板８は必ずしも設ける必要はなく、用途などに応じて適宜設ければよい。
【００５５】
（実施形態５）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１にて説明したガラス管５および支持部材６を備えておらず、図６に示すように、通電により発熱するヒータからなる熱源２１がセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に配設されている点などが相違し、熱源２１が保温部材を構成している。したがって、熱源２１へ通電して熱源２１を発熱させることによりセラミックメタルハライドランプ１を直接的あるいは間接的に加熱して発光管１１の温度を上昇させることができるので、熱源２１を発熱させることで実施形態１と同様にハロゲンサイクルを促進させることができる。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
また、本実施形態では、セラミックメタルハライドランプ１から放射される光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する受光素子２２が、外管１２の近傍で熱源２１から離間して配設されており、受光素子２２および熱源２１が電子式安定器４に設けられた制御部２３に接続されている。
【００５７】
ところで、発光管１１の管壁の内面に電極からのタングステンが付着する黒化が進行するにつれてセラミックメタルハライドランプ１の光束が徐々に劣化し受光素子２２の出力が低下するが、制御部２３は、受光素子２２の出力に基づいて光束劣化を検知するためにあらかじめ設定した閾値と受光素子２２との出力とを比較し、受光素子２２の出力が閾値を下回ると熱源２１を動作させるように構成されており、熱源２１が動作することにより、セラミックメタルハライドランプ１の温度が上昇しハロゲンサイクルが促進されて発光管１１の黒化の度合いが低減され、発光管１１の光透過率が回復するので、セラミックメタルハライドランプ１の寿命を長くすることができる。
【００５８】
本実施形態では、受光素子２２と制御部２３とでセラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段を構成し、制御部２３が、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに熱源２１を動作させる制御手段を構成している。
【００５９】
要するに、本実施形態の照明装置では、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されると熱源２１への通電が開始されて発光管１１の温度が上昇してハロゲンサイクルが促進されることとなるので、セラミックメタルハライドランプ１の光束にかかわらず熱源２１へ通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらもセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態では、制御部１５が受光素子２２の出力に基づいて熱源２１の動作を制御するようにしてあるが、熱源１１への通電を入り切りするためのスイッチを設けて、ユーザがマニュアルでスイッチをオンすることにより熱源２１を動作させることができるようにしてもよい。また、図６に示した構成ではセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に熱源２１を配置してあるが、熱源２１の出力レベルによってはセラミックメタルハライドランプ１から比較的離れた位置に配置しても同様の保温効果を得ることができる。特に、照明装置が密閉型の照明器具の場合には、照明器具内の大気を暖めることで同様の保温効果を得ることができ、ハロゲンサイクルが促進されてセラミックメタルハライドランプ１の寿命が長くなる。また、熱源２１をセラミックメタルハライドランプ１の外管１２の近傍に配置した場合には所望の配光特性を得ることが困難な場合もあるので、所望の配光特性に応じて熱源２１の配置や出力レベルを設定する必要がある。
【００６１】
（実施形態６）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態５と略同じであって、セラミックメタルハライドランプ１の温度を検出する温度センサからなる温度検出手段を備え、電子式安定器４に設けた制御部２３が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように熱源２１を制御する制御手段を構成している。
【００６２】
しかして、本実施形態の照明装置では、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時の外管１２の外面の温度を略一定の温度に保つことが可能となるので、ハロゲンサイクルをより確実に促進させることが可能となるとともに、信頼性を高めることが可能となる。
【００６３】
ところで、実施形態５では受光素子２２を設けていたが、かならずしも受光素子２２は設ける必要がなく、制御部２３が予め設定されたタイムチャートに従って動作するようにすれば、制御部２３の動作時のみ熱源２１によりセラミックメタルハライドランプ１が加熱されることとなるので、セラミックメタルハライドランプ１の点灯時に熱源２１へ常時通電する場合に比べて無駄な電力消費を低減しながらもセラミックメタルハライドランプ１の寿命を従来に比べて長くすることが可能となる。
【００６４】
（実施形態７）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態５と略同じであって、熱源としてハロゲンランプを用いている点が相違するだけなので図示を省略する。
【００６５】
しかして、本実施形態の照明装置では、熱源２１に通電することにより、セラミックメタルハライドランプ１を加熱するだけでなく、熱源２１を光量の減退分を補償する光源としても有効利用することができる。セラミックメタルハライドランプ１は消灯後に再始動するには十数分待つ必要があるが、その間、熱源２１が動作している（つまり、ハロゲンランプが点灯している）ように制御部２３が熱源２１を制御するようにすれば、熱源２１を再始動時の補償光源として利用することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、熱源２１としてハロゲンランプを用いているが、ハロゲンランプ以外の電球を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】実施形態２の要部説明図である。
【図３】実施形態３を示し、ガラス板を取り外した状態の概略斜視図である。
【図４】同上を示す概略断面図である。
【図５】実施形態４における要部概略断面図である。
【図６】実施形態５を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ セラミックメタルハライドランプ
２ ランプソケット
３ ランプ線
４ 電子式安定器
５ ガラス管
６ 支持部材
１１ 発光管
１２ 外管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管と発光管を包む外管とを有するセラミックメタルハライドランプと、セラミックメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に配置されセラミックメタルハライドランプを保温する保温部材とを備えてなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記保温部材は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記保温部材は、少なくとも前記外管を囲む筒状に形成された筒状部を有することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体の開口面を覆う形で器具本体に取り付けられるガラス板を備え、ガラス板が可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有することにより前記保温部材を兼ねる、あるいは、ガラス板に可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有する膜が積層され当該膜により前記保温部材が構成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体内に配置され前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を前記開口面側へ反射させる反射板とを備え、反射板に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光の一部を前記セラミックメタルハライドランプ側へ反射させる部位を設けることで反射板が前記保温部材を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記保温部材は、通電により発熱する熱源からなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
前記セラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段と、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに前記熱源を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
前記セラミックメタルハライドランプの温度を検出する温度検出手段を備え、前記点灯装置が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように前記熱源を制御する制御手段を有し、制御手段は、予め設定されたタイムチャートに従って動作することを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項９】
前記熱源は、ハロゲンランプからなることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１】
ハロゲン化金属および水銀および希ガスが封入された透光性セラミック製の発光管と発光管を包む外管とを有するセラミックメタルハライドランプと、セラミックメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、セラミックメタルハライドランプの外管の外側に配置されセラミックメタルハライドランプを保温する保温部材とを備えてなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記保温部材は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記保温部材は、少なくとも前記外管を囲む筒状に形成された筒状部を有することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体の開口面を覆う形で器具本体に取り付けられるガラス板を備え、ガラス板が可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有することにより前記保温部材を兼ねる、あるいは、ガラス板に可視光を透過し且つ赤外線を反射もしくは吸収する特性を有する膜が積層され当該膜により前記保温部材が構成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前面に開口面を有し前記セラミックメタルハライドランプが収納される器具本体と、器具本体内に配置され前記セラミックメタルハライドランプから放射された光を前記開口面側へ反射させる反射板とを備え、反射板に前記セラミックメタルハライドランプから放射された光の一部を前記セラミックメタルハライドランプ側へ反射させる部位を設けることで反射板が前記保温部材を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記保温部材は、通電により発熱する熱源からなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
前記セラミックメタルハライドランプの光束劣化を検知する光束劣化検知手段と、光束劣化検知手段により光束劣化が検知されたときに前記熱源を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
前記セラミックメタルハライドランプの温度を検出する温度検出手段を備え、前記点灯装置が、温度検出手段による検出温度が目標値に近づくように前記熱源を制御する制御手段を有し、制御手段は、予め設定されたタイムチャートに従って動作することを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項９】
前記熱源は、ハロゲンランプからなることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２３６７１０（Ｐ２００６−２３６７１０Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４８０３４（Ｐ２００５−４８０３４）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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