複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプ
【課題】複数本の発光管を有し、一の発光管から封入物質がリークしても外球内の構造物の汚染が比較的少ないセラミックメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】セラミック・メタルハライドランプ(10)は、選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管(4-1, 4-2)と、各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管(17A-1, 17A-2)と、発光管及び内管を収納する外球(2)とを備え、内管が、内管と外球との間で連通する流通経路(17Ah)を備え、流通経路が、一の発光管から封入物質がリークした際に、封入物質が、発光管を取り囲む内管から外球内に拡散するのを減少させ、且つ外球内に拡散した封入物質が他の発光管を取り囲む内管内に流入するのを減少させる。
【解決手段】セラミック・メタルハライドランプ(10)は、選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管(4-1, 4-2)と、各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管(17A-1, 17A-2)と、発光管及び内管を収納する外球(2)とを備え、内管が、内管と外球との間で連通する流通経路(17Ah)を備え、流通経路が、一の発光管から封入物質がリークした際に、封入物質が、発光管を取り囲む内管から外球内に拡散するのを減少させ、且つ外球内に拡散した封入物質が他の発光管を取り囲む内管内に流入するのを減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプに関する。更に具体的には、本発明は、複数本の発光管を有し、一の発光管からガスがリークしても他の発光管等の外球内の構造物の汚染を減少させることのできるセラミックメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ及びセラミックメタルハライドランプのような高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ：High Intensity Discharge Lamp）は、電極間の放電を利用して発光する。このため、白熱電球と比べて、光束が大きく大規模な空間の照明に適し、エネルギー効率が良いといった種々の特徴を備えている。
【０００３】
従って、道路、店舗、工場、ホール、スポーツ施設等の照明、テレビや映画のロケーション照明、自動車や鉄道車両の前照灯として、一般に広く使用されている。
【０００４】
ＨＩＤランプにおいて、発光物質として金属ハロゲン化物を採用したメタルハライドランプは、青白い光線を放つ水銀ランプに比較して白色光（自然光）に近く優れた演色性と、また高い発光効率といった長所を有している。
【０００５】
メタルハライドランプの発光管として、従来は石英製発光管が使用されていた。最近では、透光性セラミックス製発光管（この材質は透光性の多結晶アルミナ PCA）が使用されている。透光性セラミックス製発光管は、石英製発光管に比較して、格段に長寿命化が図れ、例えば、1本で約2万4000時間の寿命が確保できる（長寿命）。更に、石英は、発光管内に封入した金属ハロゲン化物と反応し易いが、セラミックスはこれと反応せず、且つ耐熱性が良好である、といった長所を有している。このため、発光管内の封入物として、種々の金属ハロゲン化物を使用できる利点がある。
【０００６】
メタルハライドランプにおいて、透光性セラミックス製発光管を使用している場合は、特に、「セラミックメタルハライドランプ」と呼ばれ、水銀ランプだけで無く石英製発光管のメタルハライドランプと比較しても高効率で、例えば120 lm/W（ルーメン／ワット）以上の明るさを達成できるものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平06-124690「高圧放電ランプ」（公開日：1994年05月06日）
【特許文献２】特開平07-065790「メタルハライドランプ」（公開日：1995年03月10日）
【特許文献３】特開平07-073854「メタルハライドランプ」（公開日：1995年03月17日） 特許文献１では、円筒状の光透過性被覆体の開口端部を２つのセラミックホルダーによってランプ支持体に固定している技術が開示されている。特許文献２では、透光性筒体の両開口端を閉塞して発光管をその両端部で指示する１対のプレートが開示されている。特許文献３では、透光性筒の両端開口部にはそれぞれ金属製の蓋が設けられる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、それらの特許文献には、発光管の破裂エネルギーを開放し、一部吸収して阻止する開放内管の開口率を調整した部材、又は配光内管の流路を長くする部材は開示されていない。
【０００９】
一般に、ランプに対しては、更なる長寿命化の要請がある。例えば、最近広く使用され始めたＬＥＤランプの寿命は、公称４万時間と言われている。
【００１０】
本発明者等は、ＬＥＤランプに対し発光効率は勝っているものの寿命が劣っているセラミックメタルハライドランプに関して、ＬＥＤランプの寿命に対抗できるように、複数本の発光管を用いて長寿命化を達成する研究・開発を行っている。セラミックメタルハライドランプにおいて、例えば、２本の発光管を使用して点灯し易い方が選択的に点灯するランプにすると、１本の発光管の寿命を2万4,000時間として、理論上、２本の発光管では4万8,000時間の長寿命化が期待できる。３本以上の発光管の場合も、同様に比例的に長寿命化が期待できる。
【００１１】
複数本の発光管を用いてランプの長寿命化を実現するためには、点灯中の一の発光管の寿命終了時点において、他の発光管が、（例えば、2〜3分後に）正常に点灯することが必要となる。
【００１２】
しかし、セラミックメタルハライドランプは、元々、発光管の寿命末期に発光管の内部ガスがリークしたり、更には、発光管が破裂したりする、という固有の不良モードを有している。即ち、セラミックメタルハライドランプでは、演色性向上のため発光管内を従来のＨＩＤランプよりも高温にしており、点灯時の発光管内の圧力がより高く、水銀ランプや高圧ナトリウムランプなど他の一般照明用ＨＩＤランプに比較して、発光管の破裂のおそれが高くなる傾向にある。また、ガスがリークした時にグロー放電を防ぐため、外球内及び内管内にガスを封入する必要がある。
【００１３】
本発明者等は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプによる長寿命化の研究・開発を通じて、一の発光管の寿命末期から他の発光管の点灯に移る際に、これら固有の不良モードに起因して、新たな問題を引き起こすことを発見した。即ち、一の発光管からガスがリークしたり発光管が破裂したりした場合、発光管内部の発光及び放電媒体が飛散して外球内部の他の構造物を汚染する場合があることを発見した。構造物の汚染が顕著な場合、例え、他の発光管が正常に点灯しても、照度は劣化し、製品として使用を継続することが出来ない場合がある。
【００１４】
また、内管を密閉型とした場合、容積の小さな内管内にガスを封入しているため、点灯中の温度上昇に伴って内管内の圧力が上昇しているときに発光管が破裂すると、発光管自体の破裂衝撃に加え、内管部材も外球内に飛び散ることになるため、外球まで破損してしまう危険性がある。
【００１５】
なお、従来の１本の発光管のセラミックメタルハライドランプでは、発光管の破裂により外球内部の構造物が汚染しても、その時点でランプ自体の寿命が終了しているので、問題とならない。従って、この問題は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、新たに発生した問題である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従って、本発明は、複数本の発光管を有し、一の発光管のガスがリークしたり又は発光管が破裂したりしても外球内の構造物の汚染が比較的少ないセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、一の発光管が破裂した場合に、その破裂時の衝撃を増加させないセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１８】
そこで、本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管と、各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管と、前記発光管及び前記内管を収納する外球とを備え、前記内管が、該内管と前記外球との間で連通する流通経路を備え、該流通経路が、一の前記発光管から封入物質がリークした際に、該封入物質が、該発光管を取り囲む前記内管から前記外球内に拡散するのを減少させ、且つ該外球内に拡散した該封入物質が他の発光管を取り囲む前記内管内に流入するのを減少させることを特徴とする。
【００１９】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が開放され他端に前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔を有する第１内管と、一端が開放され他端に前記発光管の他方のリード線を挿通させる小孔を有する第２内管とを有し、第２内管が第１内管内に挿入されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２０】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が封止部材によって封止され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２１】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が密封され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２２】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、両端が密封され、側面に小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２３】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が密封されていて前記発光管の両端リード線が取り付けられ、他端に小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２４】
また、そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一方又は両方の端部の開口を塞ぐ部材を有し、該部材は、前記発光管の一部が貫通する小孔を有し、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数本の発光管を有し、一の発光管のガスがリークしたり又は発光管が破裂したりしても外球内の構造物の汚染が比較的少ないセラミックメタルハライドランプを提供することが出来る。
【００２６】
また、本発明によれば、一の発光管が破裂した場合に、その破裂時の衝撃を増加させないセラミックメタルハライドランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、従来のセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示すセラミックメタルハライドランプの内管の製造方法を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに続くセラミックメタルハライドランプの内管の製造工程を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプに用いることのできる５つの異なる形態の発光管の単体を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は端部の開口を塞ぐ金属製部材である。
【図６】図６は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプに採用される改良型内管の構造を説明するための簡略化した拡大斜視図である。
【図７】図７は、メタルハライドランプの回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００２９】
以下では、本実施形態の理解を容易にするため、先ず、従来の１本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造について説明する。
【００３０】
次に、第１実施形態及び第２実施形態に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプについて、従来のセラミックメタルハライドランプとの相違を明らかにしながら、夫々詳細に説明する。なお、本発明は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプを対象とするものであるが、ランプの構成を簡単にして分かり易くするため、２本の発光管の場合を代表例として説明する。この場合、「一方のランプ」は、点灯中であり且つ寿命末期にあるランプであり、「他方のランプ」は一方のランプの寿命終了後に点灯するランプとする。３本以上の発光管の場合は、２本の発光管の場合と同様の技術的手段により、本発明を実現できることを承知されたい。
【００３１】
最後に、これら実施形態に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプを点灯させる回路及び複数個の発光管を選択的させる点灯の構造について、簡単に説明する。
【００３２】
図１は、従来のセラミックメタルハライドランプ１００の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。図に示すように、ランプ１００は、外球（「外管」，「管球」又は「外管バルブ」とも言う。）２の内部に、発光部となる１個の発光管４を内封した二重構造となっている。外球２の端部には、Ｅ形（ねじ込み形）の口金６が接合されている。発光管４は、金属の線材や板を組み合わせた構造物に内管を取り付けたマウント８により、所定の位置に支持され、給電される。
【００３３】
これらの各要素について説明する。
【００３４】
発光部となる発光管４は、中央の太管部４ａ及び両端の細管部４ｂ，４ｃの形状をもつ透光性セラミックス製の容器である。１対のリード線５，７が、これら細管部４ｂ，４ｃを夫々通して太管部４ａの領域まで延びて、１対のタングステン（Ｗ）製の主電極（図示せず。）を形成している。
【００３５】
発光管４の容器内には、発光及び放電媒体として、所定量の水銀と、金属ハロゲン化物と、希ガスとして所定圧力のアルゴン（Ａｒ）ガスが封入されている（封入物質という）。希ガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガス以外に、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の他の希ガスや、それらの混合ガスでもよい。金属ハロゲン化物としては、よう素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）等のハロゲンと、ナトリウム（Ｎａ）、ツリウム（Ｔｍ）、セシウム（Ｃｓ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）等の少なくとも一種の発光金属とが封入され、発光効率、演色性や色温度等の特性の向上が図られている。
【００３６】
マウント８は、一対の導入線が気密封着されたステム管１４と、一方の導入線に接続された、モリブデン（Ｍｏ），ステンレス（ＳＵＳ），ニッケルメッキ鉄線等の線材や略長四角形状の枠状に成形した丸棒体から成る支柱１６と、発光管４の周囲を囲むように配設された透明石英ガラス管からなる内管１８とを主要部品として構成されている。
【００３７】
外球２は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラスからなる。透明型と拡散型（不透明）がある。外球２は、最大口径の中央部２ａ、図で見て下部側の閉塞されたトップ部２ｂ、及び上部側のネック部２ｃを有するＢＴ形をなしている。
【００３８】
ネック部２ｃには、ステム管１４のフレア部が封止された封止部が有る（図示せず。)。封止後、ステム管１４に設けられた排気管（図示せず。）を通じて外球２内は排気され、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスや窒素（Ｎ2 ）ガス等が封入され、或いは真空にした気密雰囲気となっている。
【００３９】
この封止部を覆ってねじ込み形口金６が耐熱性の接着剤を用いて接合され、或いはモールドにより形成された螺旋状のねじ溝に口金６が螺合されて、取付けられる。
【００４０】
図１に示すセラミックメタルハライドランプ１００は、口金６をソケット（図示せず。）に装着して、電源から所定の点灯回路装置（図示せず。）を介して通電され、主電極間の放電により安定した点灯が持続する。
【００４１】
［第１実施形態］
図２は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。図１の従来のセラミックメタルハライドランプ１００と比較すると、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０は、(1)発光管が２本有る点、(2)各発光管を半密閉型の内管１７Ａ−１及び１７Ａ−２で囲んでいる点で相違する。本出願書類では、従来の開放内管（スリーブやシュラウドなどとも呼ばれる）に改良を加えた内管を、全て、「改良型内管」と称する。
【００４２】
図２に示すように、２本の発光管４−１，４−２は、マウント８により支持され、それぞれ、半密閉型内管１７Ａ−１，１７Ａ−２によって囲まれている。２つの半密閉型内管１７Ａ−１，１７Ａ−２は同一の構造であるため、代表的に、半密閉型内管１７Ａ−１について説明する。
【００４３】
半密閉型内管１７Ａ−１は、石英管１７Ａ−１ｉが石英管１７Ａ−１ｏの内部に挿入された構造になっている。そのため、石英管１７Ａ−１ｉの外径は石英管１７Ａ−１ｏの内径より小さい。両者の肉厚は、同じでもよく、変えてもよい。
【００４４】
また、石英管１７Ａ−１ｏの一方の端部は、管の直径と同じままで開放されており、他方の端部は、細く絞られていて、先端には、発光管４−１のリード線７が挿通された小孔１７ｈが形成されている。同様に、石英管１７Ａ−１ｉの一方の端部は、管の直径と同じままで開放されており、他方の端部は、細く絞られていて、先端には、発光管４−１のリード線５が挿通された小孔１７ｈが形成されている。石英管１７Ａ−１ｉの開放された端部は、石英管１７Ａ−１ｏの細く絞られた端部の内壁に当接している。
【００４５】
小孔１７ｈでは、挿通されたリード線５，７との間にすき間が存在するため、その小孔は石英管内部と外球管との間で気体が通過できるようにそれらの間を連通する。
【００４６】
また、図２では省略しているが、図３Ｂ（ｇ）に示す通り、小孔１７ｈを貫通したリード線５，７には、ストッパーとして金属のプレートが溶接されていて、石英管１７Ａ−１ｉと石英管１７Ａ−１ｏとが互いに抜けないようにされている。
【００４７】
図３Ａ及び図３Ｂは、半密閉型内管１７Ａ−１の製造方法の一例を説明するための簡略化した図である。この製造方法では、図３Ａ（ａ）から図３Ａ（ｄ）までの工程において、内部に挿入される石英管１７Ａ−１ｉ及び外側を覆う石英管１７Ａ−１ｏの両方を２つずつ製造し、次に、図３Ｂ（ｆ）から図３Ｂ（ｇ）の工程において、それらを組み合わせて、２組の半密閉型内管１７Ａ−１を製造する。
【００４８】
まず、石英管１７Ａ−１ｉを２つ製造する工程を説明する。図３Ａ（ａ）に示すように、所定の外径及び内径を有する石英管を所定の長さにカットした石英管１７を用意する。次に、図３Ａ（ｂ）に示すようにバーナーでその石英管１７の中央部を炙り、図３Ａ（ｃ）に示すように、その中央部を細く絞る。図３Ａ（ｄ）に示すように、その細くなった部分でカットすると、各石英管１７ｉに直径２ｍｍ程度の小孔１７ｈが形成される。このように、その小孔はドリル等で開ける必要はない。
【００４９】
次に、上記と同様な工程により、石英管１７ｏを２つ製造する。石英管１７ｏと石英管１７ｉとは、石英管１７ｉの外径が石英管１７ｏの内径より小さいという点で異なるだけで、製造工程は同一である。
【００５０】
上記の製造工程の図３Ａ（ａ）から図３Ａ（ｄ）までで、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏを２つずつ製造した後、図３Ｂ（ｅ）に示すように、発光管４−１に他の金属部材を溶接してマウントを組み立てる。この工程では、それを２組組み立てる。
【００５１】
次に、図３Ｂ（ｆ）に示すように、１つの発光管４−１の両側に、１組の石英管１７ｉ及び１７ｏの開放端部を対向させて配置して、発光管４−１を石英管１７ｉ内に挿入するとともに、石英管１７ｉを石英管１７ｏ内に挿入するようにして、半密閉型内管１７Ａ−１を組み立てる。その際に、発光管４−１の両側のリード線５，７を、それぞれ、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏの小孔１７から外側に貫通させる。
【００５２】
次に、図３Ｂ（ｇ）に示すように、小孔１７ｈを貫通したリード線５，７にストッパーとして金属のプレートｓを溶接して、石英管１７ｉと石英管１７ｏとが抜けないようにする。
【００５３】
その後、図３Ｂ（ｆ）及び図３Ｂ（ｇ）の工程に沿って、残りの一組の発光管４−１、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏを用いて、他の半密閉型内管１７Ａ−１を製造する。
【００５４】
上記の製造工程では、半密閉型内管１７Ａ−１を製造するにあたり、直径の異なる２種類の石英管を１本ずつ製造し、それを利用して、２組の半密閉型内管１７Ａ−１を順に製造する方法を説明したが、それに限定されるものではなく、２種類の石英管を多数用意して多数の石英管の組を製造した後に、多数の発光管と組み合わせて多数の半密閉型内管１７Ａ−１を組み立てる工程を並行に行うようにしてもよい。
【００５５】
上記のような半密閉型内管１７Ａでは、発光管４−１を囲む部分において石英管１７ｉ及び１７ｏが二重に重ねられているため、強度が高い。
【００５６】
また、上記のような半密閉型内管１７Ａでは、石英管１７ｉ及び１７ｏの両端は細く絞られていて小孔１７ｈが形成されているだけなので、たとえ内部の発光管４−１の細管部がクラック等でリークしたとしても、その半密閉型内管１７Ａからはガスがリークしにくく、そのため、他の半密閉型内管１７Ａを汚染する可能性が低い。
【００５７】
また、一つの半密閉型内管１７Ａからガスがリークしたとしても、他の半密閉型内管１７Ａの石英管１７ｉ及び１７ｏの両端は細く絞られていて小孔１７ｈが形成されているだけなので、その小孔から汚染物質が侵入し難いため、その内管の内側が汚染される可能性も低い。
【００５８】
さらに、石英管１７ｉ及び１７ｏの小孔１７ｈには、リード線５，７が貫通しているが、そのリード線５，７と小孔１７ｈとの間には隙間があり、内管と外球との間で気体が通過する流通経路が形成されていて、内管内と外球内とが連通して同じ圧力になっているため、たとえ、発光管が破裂したとしても、その破裂時の衝撃が増加することはない。
【００５９】
図４は、上記の半密閉型内管１７Ａとは異なる他の形態の内管１７Ｂから１７Ｅまでを説明するための図である。それらのすべての内管には、流通経路となる小孔が形成されていて、内管内の圧力と内管外の圧力（外球内の圧力）とが同じ圧力になるようになっている。上記の半密閉型内管１７Ａに代えてそれらに示す内管を２つずつ用いることができる。
【００６０】
図４（Ａ）は、上記の石英管１７ｏ内に石英管１７ｉを挿入して組み合わせた半密閉型内管１７Ａであり、両端に小孔１７Ａｈが形成されている。
【００６１】
図４（Ｂ）は、一端が細く絞られて先端に小孔１７Ｂｈが形成され、他端がプラグ１７Ｂｐによって閉栓されて密閉された内管１７Ｂを示す。小孔１７Ｂｈからはリード線７が貫通しており、小孔１７Ｂｈとリード線７との間の隙間によって流通経路が形成されている。
【００６２】
図４（Ｃ）は、一端が細く絞られて先端に小孔１７Ｃｈが形成され、他端がシール１７Ｃｓによって密封された封止構造の内管１７Ｃを示す。小孔１７Ｃｈからはリード線７が貫通しており、小孔１７Ｃｈとリード線７との間の隙間によって流通経路が形成されている。
【００６３】
図４（Ｄ）は、両端がシール１７Ｄｓによって密閉された内管１７Ｄを示す。その内管の側面には小孔１７Ｄｈが形成されている。その小孔１７Ｄｈは流通経路として機能して、内管内の圧力と外側の圧力とを同じにしている。
【００６４】
図４（Ｅ）は、一端のシール１７Ｅｓによって封止された２ピンタイプの内管１７Ｅを示す。その内管の他端の先端には、小孔１７Ｅｈが形成されている。その小孔１７Ｅｈは流通経路として機能して、内管内の圧力と外側の圧力とを同じにしている。
【００６５】
また、上記図４（Ａ）〜（Ｅ）の半密閉型内管は、密閉型内管より製造が安価である。例えば、図４（Ｄ）及び（Ｅ）を用いて密閉内管を作成する場合、図４（Ｄ）の小孔１７Ｄｈ及び図４（Ｅ）の小孔１７Ｅｈからガスを排気して真空にし、その後所定圧のガスを導入し小孔を塞ぐ工程などが必要となるが、半密閉型内管の場合、それらの工程が不要となり、安価に製造できる。
【００６６】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１２の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は開放端を覆う円板状部材３２を示す平面拡大図である。
【００６７】
図１の従来のセラミックメタルハライドランプ１００と比較すると、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１２は、(1)発光管が２本有る点、(2)開放内管の両側の開放端を覆う円板状部材３２を有する改良型開放内管１８Ａを採用した点、で相違する。
【００６８】
図５に示すように、２本の発光管４−１，４−２が、改良型開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２に夫々取り囲まれて、マウント８により支持されている。この２本の発光管４−１，４−２は、始動・駆動回路に対して電気的に並列に接続されている。各改良型開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２は、その両端の開口を塞ぐように、金属製の円板状部材３２を有している。ただし、円板状部材３２は両端の開口ではなく、一端の開口のみを塞ぐように用いてもよい。
【００６９】
発光管が２本有ることにより、セラミックメタルハライドランプ１２の長寿命化が実現できる。例えば、１本の発光管の寿命を2万4000時間として、理論上、２本の発光管では4万8000時間の長寿命化が期待できる。
【００７０】
次に、図５（Ｃ）は、改良型開放内管１８Ａを軸線方向に沿って見た拡大図である。図６は、セラミックメタルハライドランプ１２の一つの改良型開放内管１８Ａを簡略化して示す拡大斜視図である。改良型開放内管１８Ａは、その両端の開口部にそれぞれ円板状部材３２を有する。各円板状部材３２は、中央に、発光管４−１，４−２のそれぞれの両端の細管部４−１ｂ，４−１ｃ及び４−２ｂ，４−２ｃが貫通する小孔３６を有する。小孔３６は気体の流通経路として機能するもので、図６に示すように、細管部４ｂ，４ｃが挿通されたときに隙間が形成される。
【００７１】
円板状部材３２は、マウント６の支柱に支持されていてもよく、或いは開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２の開口端部に取り付けられていてもよい。更に、開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２の両方の開口部に有ってもよく、或いは任意の片方の開口部に有ってもよい。
【００７２】
本発明者等の複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプによる長寿命化の研究・開発の実験において、一方の発光管４−１を強制的にリークさせた場合、その内部ガスの充填部材が拡散し発光及び放電媒体が浮遊している状態で数分後（2〜3分後）に他方の発光管４−２が点灯すると、十数秒後にはそれを取り囲む他方の開放内管１８Ａ−２の内壁面に発光及び放電媒体が集中的に沈着して、内部壁面が顕著に白濁することを発見した。
【００７３】
従って、本発明者等は、一方の発光管４−１がリークしても、円板状部材３２により、(1)それを取り巻く一方の開放内管１８Ａ−１にあっては、内部ガスの発光及び放電媒体の封入物質が外部に拡散する量を減少させ、(2)反対に、他方の開放内管１８Ａ−２にあっては、一方の発光管４−１からの封入物質の流入を減少させる、構造を有する「改良型開放内管」を考案した。
【００７４】
第２実施形態の円板状部材３２を有する改良型開放内管１８Ａを備えることにより、一方の発光管４−１がリークしたり又は破裂した際には、その改良型開放内管１８Ａから拡散する封入物質の量を減少させることが出来る。同時に、他方の改良型開放内管１８Ａは、一方の発光管４−１からの封入物質の流入を減少させることが出来る。こうして、上述した、他方の開放内管の内部壁面の白濁発生を防止している。
【００７５】
また、発光管４−１又は４−２が破裂した場合には、小孔３６を介して改良型開放内管１８Ａの内部と外球内とが同一の圧力を有しているため、その破裂時の衝撃が増加することはない。
【００７６】
上記の実施形態においては、円板状部材３２の中央に流通経路として小孔３６を形成したが、それ以外の部分に、他の小孔を形成してもよい。
【００７７】
［ランプの回路構成］
第１及び第２の実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの回路は、従来使用されていたセラミックメタルハライドランプの回路と同じである。
【００７８】
図７は、メタルハライドランプの回路を説明する図である。商用交流電源（100/200 V， 50/60Hz）２４に接続された安定器２６からセラミックメタルハライドランプ１０，１２に対して給電される。安定器２６は、チョークコイル２７及びイグナイター（始動回路）２８を有している。ランプ内の発光管４−１，４−２は、電源側に対して電気的に並列に接続されている。
【００７９】
図に示すように、セラミックメタルハライドランプは、ランプ自体に始動回路は無く、安定器２６からのパルスにより、点灯し易い状態の１個の発光管が点灯する。即ち、従来のセラミックメタルハライドランプの回路のソケットに対して、本実施形態のセラミックメタルハライドランプを取り付けることが出来る。従って、本実施形態のセラミックメタルハライドランプは、器具、安定器の組合せによっては既存設備を変更することなく、使用することが出来る。
【００８０】
［変形例等］
以上、本実施形態に係る外球保護構造を備えたセラミックメタルハライドランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００８１】
２：外球，外管，外管バルブ、 ２ａ：中央部、 ２ｂ：トップ部、 ２ｃ：ネック部 、４，４−１，４−２：発光管、 ４ａ：太管部、 ４ｂ，４ｃ：細管部、 ５，７： リード線、 ６：口金、 ８：マウント、 １０，１２：セラミックメタルハライドラ ンプ、 １４：ステム管、 １６：支柱、 １８Ａ，１８Ａ−１，１８Ａ−２：改良型 開放内管、 ２０：始動回路、 ２２，２２−１，２２−２，２２−３，２２−４：開 放型内管、 ２４，２４−１，２４−２：金属線ワイヤ、 ３２：円板状部材、 ３６ ：中央の孔、 １０，１２：セラミックメタルハライドランプ、 １００：セラミック メタルハライドランプ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプに関する。更に具体的には、本発明は、複数本の発光管を有し、一の発光管からガスがリークしても他の発光管等の外球内の構造物の汚染を減少させることのできるセラミックメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ及びセラミックメタルハライドランプのような高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ：High Intensity Discharge Lamp）は、電極間の放電を利用して発光する。このため、白熱電球と比べて、光束が大きく大規模な空間の照明に適し、エネルギー効率が良いといった種々の特徴を備えている。
【０００３】
従って、道路、店舗、工場、ホール、スポーツ施設等の照明、テレビや映画のロケーション照明、自動車や鉄道車両の前照灯として、一般に広く使用されている。
【０００４】
ＨＩＤランプにおいて、発光物質として金属ハロゲン化物を採用したメタルハライドランプは、青白い光線を放つ水銀ランプに比較して白色光（自然光）に近く優れた演色性と、また高い発光効率といった長所を有している。
【０００５】
メタルハライドランプの発光管として、従来は石英製発光管が使用されていた。最近では、透光性セラミックス製発光管（この材質は透光性の多結晶アルミナ PCA）が使用されている。透光性セラミックス製発光管は、石英製発光管に比較して、格段に長寿命化が図れ、例えば、1本で約2万4000時間の寿命が確保できる（長寿命）。更に、石英は、発光管内に封入した金属ハロゲン化物と反応し易いが、セラミックスはこれと反応せず、且つ耐熱性が良好である、といった長所を有している。このため、発光管内の封入物として、種々の金属ハロゲン化物を使用できる利点がある。
【０００６】
メタルハライドランプにおいて、透光性セラミックス製発光管を使用している場合は、特に、「セラミックメタルハライドランプ」と呼ばれ、水銀ランプだけで無く石英製発光管のメタルハライドランプと比較しても高効率で、例えば120 lm/W（ルーメン／ワット）以上の明るさを達成できるものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平06-124690「高圧放電ランプ」（公開日：1994年05月06日）
【特許文献２】特開平07-065790「メタルハライドランプ」（公開日：1995年03月10日）
【特許文献３】特開平07-073854「メタルハライドランプ」（公開日：1995年03月17日） 特許文献１では、円筒状の光透過性被覆体の開口端部を２つのセラミックホルダーによってランプ支持体に固定している技術が開示されている。特許文献２では、透光性筒体の両開口端を閉塞して発光管をその両端部で指示する１対のプレートが開示されている。特許文献３では、透光性筒の両端開口部にはそれぞれ金属製の蓋が設けられる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、それらの特許文献には、発光管の破裂エネルギーを開放し、一部吸収して阻止する開放内管の開口率を調整した部材、又は配光内管の流路を長くする部材は開示されていない。
【０００９】
一般に、ランプに対しては、更なる長寿命化の要請がある。例えば、最近広く使用され始めたＬＥＤランプの寿命は、公称４万時間と言われている。
【００１０】
本発明者等は、ＬＥＤランプに対し発光効率は勝っているものの寿命が劣っているセラミックメタルハライドランプに関して、ＬＥＤランプの寿命に対抗できるように、複数本の発光管を用いて長寿命化を達成する研究・開発を行っている。セラミックメタルハライドランプにおいて、例えば、２本の発光管を使用して点灯し易い方が選択的に点灯するランプにすると、１本の発光管の寿命を2万4,000時間として、理論上、２本の発光管では4万8,000時間の長寿命化が期待できる。３本以上の発光管の場合も、同様に比例的に長寿命化が期待できる。
【００１１】
複数本の発光管を用いてランプの長寿命化を実現するためには、点灯中の一の発光管の寿命終了時点において、他の発光管が、（例えば、2〜3分後に）正常に点灯することが必要となる。
【００１２】
しかし、セラミックメタルハライドランプは、元々、発光管の寿命末期に発光管の内部ガスがリークしたり、更には、発光管が破裂したりする、という固有の不良モードを有している。即ち、セラミックメタルハライドランプでは、演色性向上のため発光管内を従来のＨＩＤランプよりも高温にしており、点灯時の発光管内の圧力がより高く、水銀ランプや高圧ナトリウムランプなど他の一般照明用ＨＩＤランプに比較して、発光管の破裂のおそれが高くなる傾向にある。また、ガスがリークした時にグロー放電を防ぐため、外球内及び内管内にガスを封入する必要がある。
【００１３】
本発明者等は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプによる長寿命化の研究・開発を通じて、一の発光管の寿命末期から他の発光管の点灯に移る際に、これら固有の不良モードに起因して、新たな問題を引き起こすことを発見した。即ち、一の発光管からガスがリークしたり発光管が破裂したりした場合、発光管内部の発光及び放電媒体が飛散して外球内部の他の構造物を汚染する場合があることを発見した。構造物の汚染が顕著な場合、例え、他の発光管が正常に点灯しても、照度は劣化し、製品として使用を継続することが出来ない場合がある。
【００１４】
また、内管を密閉型とした場合、容積の小さな内管内にガスを封入しているため、点灯中の温度上昇に伴って内管内の圧力が上昇しているときに発光管が破裂すると、発光管自体の破裂衝撃に加え、内管部材も外球内に飛び散ることになるため、外球まで破損してしまう危険性がある。
【００１５】
なお、従来の１本の発光管のセラミックメタルハライドランプでは、発光管の破裂により外球内部の構造物が汚染しても、その時点でランプ自体の寿命が終了しているので、問題とならない。従って、この問題は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、新たに発生した問題である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従って、本発明は、複数本の発光管を有し、一の発光管のガスがリークしたり又は発光管が破裂したりしても外球内の構造物の汚染が比較的少ないセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、一の発光管が破裂した場合に、その破裂時の衝撃を増加させないセラミックメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１８】
そこで、本発明に係るセラミックメタルハライドランプは、選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管と、各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管と、前記発光管及び前記内管を収納する外球とを備え、前記内管が、該内管と前記外球との間で連通する流通経路を備え、該流通経路が、一の前記発光管から封入物質がリークした際に、該封入物質が、該発光管を取り囲む前記内管から前記外球内に拡散するのを減少させ、且つ該外球内に拡散した該封入物質が他の発光管を取り囲む前記内管内に流入するのを減少させることを特徴とする。
【００１９】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が開放され他端に前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔を有する第１内管と、一端が開放され他端に前記発光管の他方のリード線を挿通させる小孔を有する第２内管とを有し、第２内管が第１内管内に挿入されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２０】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が封止部材によって封止され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２１】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が密封され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２２】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、両端が密封され、側面に小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２３】
そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一端が密封されていて前記発光管の両端リード線が取り付けられ、他端に小孔が形成されており、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【００２４】
また、そのセラミックメタルハライドランプにおいて、前記内管は、一方又は両方の端部の開口を塞ぐ部材を有し、該部材は、前記発光管の一部が貫通する小孔を有し、前記小孔によって前記流通経路が構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数本の発光管を有し、一の発光管のガスがリークしたり又は発光管が破裂したりしても外球内の構造物の汚染が比較的少ないセラミックメタルハライドランプを提供することが出来る。
【００２６】
また、本発明によれば、一の発光管が破裂した場合に、その破裂時の衝撃を増加させないセラミックメタルハライドランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、従来のセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示すセラミックメタルハライドランプの内管の製造方法を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに続くセラミックメタルハライドランプの内管の製造工程を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプに用いることのできる５つの異なる形態の発光管の単体を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は端部の開口を塞ぐ金属製部材である。
【図６】図６は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプに採用される改良型内管の構造を説明するための簡略化した拡大斜視図である。
【図７】図７は、メタルハライドランプの回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００２９】
以下では、本実施形態の理解を容易にするため、先ず、従来の１本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプの構造について説明する。
【００３０】
次に、第１実施形態及び第２実施形態に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプについて、従来のセラミックメタルハライドランプとの相違を明らかにしながら、夫々詳細に説明する。なお、本発明は、複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプを対象とするものであるが、ランプの構成を簡単にして分かり易くするため、２本の発光管の場合を代表例として説明する。この場合、「一方のランプ」は、点灯中であり且つ寿命末期にあるランプであり、「他方のランプ」は一方のランプの寿命終了後に点灯するランプとする。３本以上の発光管の場合は、２本の発光管の場合と同様の技術的手段により、本発明を実現できることを承知されたい。
【００３１】
最後に、これら実施形態に係る複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプを点灯させる回路及び複数個の発光管を選択的させる点灯の構造について、簡単に説明する。
【００３２】
図１は、従来のセラミックメタルハライドランプ１００の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。図に示すように、ランプ１００は、外球（「外管」，「管球」又は「外管バルブ」とも言う。）２の内部に、発光部となる１個の発光管４を内封した二重構造となっている。外球２の端部には、Ｅ形（ねじ込み形）の口金６が接合されている。発光管４は、金属の線材や板を組み合わせた構造物に内管を取り付けたマウント８により、所定の位置に支持され、給電される。
【００３３】
これらの各要素について説明する。
【００３４】
発光部となる発光管４は、中央の太管部４ａ及び両端の細管部４ｂ，４ｃの形状をもつ透光性セラミックス製の容器である。１対のリード線５，７が、これら細管部４ｂ，４ｃを夫々通して太管部４ａの領域まで延びて、１対のタングステン（Ｗ）製の主電極（図示せず。）を形成している。
【００３５】
発光管４の容器内には、発光及び放電媒体として、所定量の水銀と、金属ハロゲン化物と、希ガスとして所定圧力のアルゴン（Ａｒ）ガスが封入されている（封入物質という）。希ガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガス以外に、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の他の希ガスや、それらの混合ガスでもよい。金属ハロゲン化物としては、よう素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）等のハロゲンと、ナトリウム（Ｎａ）、ツリウム（Ｔｍ）、セシウム（Ｃｓ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）等の少なくとも一種の発光金属とが封入され、発光効率、演色性や色温度等の特性の向上が図られている。
【００３６】
マウント８は、一対の導入線が気密封着されたステム管１４と、一方の導入線に接続された、モリブデン（Ｍｏ），ステンレス（ＳＵＳ），ニッケルメッキ鉄線等の線材や略長四角形状の枠状に成形した丸棒体から成る支柱１６と、発光管４の周囲を囲むように配設された透明石英ガラス管からなる内管１８とを主要部品として構成されている。
【００３７】
外球２は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラスからなる。透明型と拡散型（不透明）がある。外球２は、最大口径の中央部２ａ、図で見て下部側の閉塞されたトップ部２ｂ、及び上部側のネック部２ｃを有するＢＴ形をなしている。
【００３８】
ネック部２ｃには、ステム管１４のフレア部が封止された封止部が有る（図示せず。)。封止後、ステム管１４に設けられた排気管（図示せず。）を通じて外球２内は排気され、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスや窒素（Ｎ2 ）ガス等が封入され、或いは真空にした気密雰囲気となっている。
【００３９】
この封止部を覆ってねじ込み形口金６が耐熱性の接着剤を用いて接合され、或いはモールドにより形成された螺旋状のねじ溝に口金６が螺合されて、取付けられる。
【００４０】
図１に示すセラミックメタルハライドランプ１００は、口金６をソケット（図示せず。）に装着して、電源から所定の点灯回路装置（図示せず。）を介して通電され、主電極間の放電により安定した点灯が持続する。
【００４１】
［第１実施形態］
図２は、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。図１の従来のセラミックメタルハライドランプ１００と比較すると、第１実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１０は、(1)発光管が２本有る点、(2)各発光管を半密閉型の内管１７Ａ−１及び１７Ａ−２で囲んでいる点で相違する。本出願書類では、従来の開放内管（スリーブやシュラウドなどとも呼ばれる）に改良を加えた内管を、全て、「改良型内管」と称する。
【００４２】
図２に示すように、２本の発光管４−１，４−２は、マウント８により支持され、それぞれ、半密閉型内管１７Ａ−１，１７Ａ−２によって囲まれている。２つの半密閉型内管１７Ａ−１，１７Ａ−２は同一の構造であるため、代表的に、半密閉型内管１７Ａ−１について説明する。
【００４３】
半密閉型内管１７Ａ−１は、石英管１７Ａ−１ｉが石英管１７Ａ−１ｏの内部に挿入された構造になっている。そのため、石英管１７Ａ−１ｉの外径は石英管１７Ａ−１ｏの内径より小さい。両者の肉厚は、同じでもよく、変えてもよい。
【００４４】
また、石英管１７Ａ−１ｏの一方の端部は、管の直径と同じままで開放されており、他方の端部は、細く絞られていて、先端には、発光管４−１のリード線７が挿通された小孔１７ｈが形成されている。同様に、石英管１７Ａ−１ｉの一方の端部は、管の直径と同じままで開放されており、他方の端部は、細く絞られていて、先端には、発光管４−１のリード線５が挿通された小孔１７ｈが形成されている。石英管１７Ａ−１ｉの開放された端部は、石英管１７Ａ−１ｏの細く絞られた端部の内壁に当接している。
【００４５】
小孔１７ｈでは、挿通されたリード線５，７との間にすき間が存在するため、その小孔は石英管内部と外球管との間で気体が通過できるようにそれらの間を連通する。
【００４６】
また、図２では省略しているが、図３Ｂ（ｇ）に示す通り、小孔１７ｈを貫通したリード線５，７には、ストッパーとして金属のプレートが溶接されていて、石英管１７Ａ−１ｉと石英管１７Ａ−１ｏとが互いに抜けないようにされている。
【００４７】
図３Ａ及び図３Ｂは、半密閉型内管１７Ａ−１の製造方法の一例を説明するための簡略化した図である。この製造方法では、図３Ａ（ａ）から図３Ａ（ｄ）までの工程において、内部に挿入される石英管１７Ａ−１ｉ及び外側を覆う石英管１７Ａ−１ｏの両方を２つずつ製造し、次に、図３Ｂ（ｆ）から図３Ｂ（ｇ）の工程において、それらを組み合わせて、２組の半密閉型内管１７Ａ−１を製造する。
【００４８】
まず、石英管１７Ａ−１ｉを２つ製造する工程を説明する。図３Ａ（ａ）に示すように、所定の外径及び内径を有する石英管を所定の長さにカットした石英管１７を用意する。次に、図３Ａ（ｂ）に示すようにバーナーでその石英管１７の中央部を炙り、図３Ａ（ｃ）に示すように、その中央部を細く絞る。図３Ａ（ｄ）に示すように、その細くなった部分でカットすると、各石英管１７ｉに直径２ｍｍ程度の小孔１７ｈが形成される。このように、その小孔はドリル等で開ける必要はない。
【００４９】
次に、上記と同様な工程により、石英管１７ｏを２つ製造する。石英管１７ｏと石英管１７ｉとは、石英管１７ｉの外径が石英管１７ｏの内径より小さいという点で異なるだけで、製造工程は同一である。
【００５０】
上記の製造工程の図３Ａ（ａ）から図３Ａ（ｄ）までで、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏを２つずつ製造した後、図３Ｂ（ｅ）に示すように、発光管４−１に他の金属部材を溶接してマウントを組み立てる。この工程では、それを２組組み立てる。
【００５１】
次に、図３Ｂ（ｆ）に示すように、１つの発光管４−１の両側に、１組の石英管１７ｉ及び１７ｏの開放端部を対向させて配置して、発光管４−１を石英管１７ｉ内に挿入するとともに、石英管１７ｉを石英管１７ｏ内に挿入するようにして、半密閉型内管１７Ａ−１を組み立てる。その際に、発光管４−１の両側のリード線５，７を、それぞれ、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏの小孔１７から外側に貫通させる。
【００５２】
次に、図３Ｂ（ｇ）に示すように、小孔１７ｈを貫通したリード線５，７にストッパーとして金属のプレートｓを溶接して、石英管１７ｉと石英管１７ｏとが抜けないようにする。
【００５３】
その後、図３Ｂ（ｆ）及び図３Ｂ（ｇ）の工程に沿って、残りの一組の発光管４−１、石英管１７ｉ及び石英管１７ｏを用いて、他の半密閉型内管１７Ａ−１を製造する。
【００５４】
上記の製造工程では、半密閉型内管１７Ａ−１を製造するにあたり、直径の異なる２種類の石英管を１本ずつ製造し、それを利用して、２組の半密閉型内管１７Ａ−１を順に製造する方法を説明したが、それに限定されるものではなく、２種類の石英管を多数用意して多数の石英管の組を製造した後に、多数の発光管と組み合わせて多数の半密閉型内管１７Ａ−１を組み立てる工程を並行に行うようにしてもよい。
【００５５】
上記のような半密閉型内管１７Ａでは、発光管４−１を囲む部分において石英管１７ｉ及び１７ｏが二重に重ねられているため、強度が高い。
【００５６】
また、上記のような半密閉型内管１７Ａでは、石英管１７ｉ及び１７ｏの両端は細く絞られていて小孔１７ｈが形成されているだけなので、たとえ内部の発光管４−１の細管部がクラック等でリークしたとしても、その半密閉型内管１７Ａからはガスがリークしにくく、そのため、他の半密閉型内管１７Ａを汚染する可能性が低い。
【００５７】
また、一つの半密閉型内管１７Ａからガスがリークしたとしても、他の半密閉型内管１７Ａの石英管１７ｉ及び１７ｏの両端は細く絞られていて小孔１７ｈが形成されているだけなので、その小孔から汚染物質が侵入し難いため、その内管の内側が汚染される可能性も低い。
【００５８】
さらに、石英管１７ｉ及び１７ｏの小孔１７ｈには、リード線５，７が貫通しているが、そのリード線５，７と小孔１７ｈとの間には隙間があり、内管と外球との間で気体が通過する流通経路が形成されていて、内管内と外球内とが連通して同じ圧力になっているため、たとえ、発光管が破裂したとしても、その破裂時の衝撃が増加することはない。
【００５９】
図４は、上記の半密閉型内管１７Ａとは異なる他の形態の内管１７Ｂから１７Ｅまでを説明するための図である。それらのすべての内管には、流通経路となる小孔が形成されていて、内管内の圧力と内管外の圧力（外球内の圧力）とが同じ圧力になるようになっている。上記の半密閉型内管１７Ａに代えてそれらに示す内管を２つずつ用いることができる。
【００６０】
図４（Ａ）は、上記の石英管１７ｏ内に石英管１７ｉを挿入して組み合わせた半密閉型内管１７Ａであり、両端に小孔１７Ａｈが形成されている。
【００６１】
図４（Ｂ）は、一端が細く絞られて先端に小孔１７Ｂｈが形成され、他端がプラグ１７Ｂｐによって閉栓されて密閉された内管１７Ｂを示す。小孔１７Ｂｈからはリード線７が貫通しており、小孔１７Ｂｈとリード線７との間の隙間によって流通経路が形成されている。
【００６２】
図４（Ｃ）は、一端が細く絞られて先端に小孔１７Ｃｈが形成され、他端がシール１７Ｃｓによって密封された封止構造の内管１７Ｃを示す。小孔１７Ｃｈからはリード線７が貫通しており、小孔１７Ｃｈとリード線７との間の隙間によって流通経路が形成されている。
【００６３】
図４（Ｄ）は、両端がシール１７Ｄｓによって密閉された内管１７Ｄを示す。その内管の側面には小孔１７Ｄｈが形成されている。その小孔１７Ｄｈは流通経路として機能して、内管内の圧力と外側の圧力とを同じにしている。
【００６４】
図４（Ｅ）は、一端のシール１７Ｅｓによって封止された２ピンタイプの内管１７Ｅを示す。その内管の他端の先端には、小孔１７Ｅｈが形成されている。その小孔１７Ｅｈは流通経路として機能して、内管内の圧力と外側の圧力とを同じにしている。
【００６５】
また、上記図４（Ａ）〜（Ｅ）の半密閉型内管は、密閉型内管より製造が安価である。例えば、図４（Ｄ）及び（Ｅ）を用いて密閉内管を作成する場合、図４（Ｄ）の小孔１７Ｄｈ及び図４（Ｅ）の小孔１７Ｅｈからガスを排気して真空にし、その後所定圧のガスを導入し小孔を塞ぐ工程などが必要となるが、半密閉型内管の場合、それらの工程が不要となり、安価に製造できる。
【００６６】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１２の構造を説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は開放端を覆う円板状部材３２を示す平面拡大図である。
【００６７】
図１の従来のセラミックメタルハライドランプ１００と比較すると、第２実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１２は、(1)発光管が２本有る点、(2)開放内管の両側の開放端を覆う円板状部材３２を有する改良型開放内管１８Ａを採用した点、で相違する。
【００６８】
図５に示すように、２本の発光管４−１，４−２が、改良型開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２に夫々取り囲まれて、マウント８により支持されている。この２本の発光管４−１，４−２は、始動・駆動回路に対して電気的に並列に接続されている。各改良型開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２は、その両端の開口を塞ぐように、金属製の円板状部材３２を有している。ただし、円板状部材３２は両端の開口ではなく、一端の開口のみを塞ぐように用いてもよい。
【００６９】
発光管が２本有ることにより、セラミックメタルハライドランプ１２の長寿命化が実現できる。例えば、１本の発光管の寿命を2万4000時間として、理論上、２本の発光管では4万8000時間の長寿命化が期待できる。
【００７０】
次に、図５（Ｃ）は、改良型開放内管１８Ａを軸線方向に沿って見た拡大図である。図６は、セラミックメタルハライドランプ１２の一つの改良型開放内管１８Ａを簡略化して示す拡大斜視図である。改良型開放内管１８Ａは、その両端の開口部にそれぞれ円板状部材３２を有する。各円板状部材３２は、中央に、発光管４−１，４−２のそれぞれの両端の細管部４−１ｂ，４−１ｃ及び４−２ｂ，４−２ｃが貫通する小孔３６を有する。小孔３６は気体の流通経路として機能するもので、図６に示すように、細管部４ｂ，４ｃが挿通されたときに隙間が形成される。
【００７１】
円板状部材３２は、マウント６の支柱に支持されていてもよく、或いは開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２の開口端部に取り付けられていてもよい。更に、開放内管１８Ａ−１，１８Ａ−２の両方の開口部に有ってもよく、或いは任意の片方の開口部に有ってもよい。
【００７２】
本発明者等の複数本の発光管を有するセラミックメタルハライドランプによる長寿命化の研究・開発の実験において、一方の発光管４−１を強制的にリークさせた場合、その内部ガスの充填部材が拡散し発光及び放電媒体が浮遊している状態で数分後（2〜3分後）に他方の発光管４−２が点灯すると、十数秒後にはそれを取り囲む他方の開放内管１８Ａ−２の内壁面に発光及び放電媒体が集中的に沈着して、内部壁面が顕著に白濁することを発見した。
【００７３】
従って、本発明者等は、一方の発光管４−１がリークしても、円板状部材３２により、(1)それを取り巻く一方の開放内管１８Ａ−１にあっては、内部ガスの発光及び放電媒体の封入物質が外部に拡散する量を減少させ、(2)反対に、他方の開放内管１８Ａ−２にあっては、一方の発光管４−１からの封入物質の流入を減少させる、構造を有する「改良型開放内管」を考案した。
【００７４】
第２実施形態の円板状部材３２を有する改良型開放内管１８Ａを備えることにより、一方の発光管４−１がリークしたり又は破裂した際には、その改良型開放内管１８Ａから拡散する封入物質の量を減少させることが出来る。同時に、他方の改良型開放内管１８Ａは、一方の発光管４−１からの封入物質の流入を減少させることが出来る。こうして、上述した、他方の開放内管の内部壁面の白濁発生を防止している。
【００７５】
また、発光管４−１又は４−２が破裂した場合には、小孔３６を介して改良型開放内管１８Ａの内部と外球内とが同一の圧力を有しているため、その破裂時の衝撃が増加することはない。
【００７６】
上記の実施形態においては、円板状部材３２の中央に流通経路として小孔３６を形成したが、それ以外の部分に、他の小孔を形成してもよい。
【００７７】
［ランプの回路構成］
第１及び第２の実施形態に係るセラミックメタルハライドランプの回路は、従来使用されていたセラミックメタルハライドランプの回路と同じである。
【００７８】
図７は、メタルハライドランプの回路を説明する図である。商用交流電源（100/200 V， 50/60Hz）２４に接続された安定器２６からセラミックメタルハライドランプ１０，１２に対して給電される。安定器２６は、チョークコイル２７及びイグナイター（始動回路）２８を有している。ランプ内の発光管４−１，４−２は、電源側に対して電気的に並列に接続されている。
【００７９】
図に示すように、セラミックメタルハライドランプは、ランプ自体に始動回路は無く、安定器２６からのパルスにより、点灯し易い状態の１個の発光管が点灯する。即ち、従来のセラミックメタルハライドランプの回路のソケットに対して、本実施形態のセラミックメタルハライドランプを取り付けることが出来る。従って、本実施形態のセラミックメタルハライドランプは、器具、安定器の組合せによっては既存設備を変更することなく、使用することが出来る。
【００８０】
［変形例等］
以上、本実施形態に係る外球保護構造を備えたセラミックメタルハライドランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００８１】
２：外球，外管，外管バルブ、 ２ａ：中央部、 ２ｂ：トップ部、 ２ｃ：ネック部 、４，４−１，４−２：発光管、 ４ａ：太管部、 ４ｂ，４ｃ：細管部、 ５，７： リード線、 ６：口金、 ８：マウント、 １０，１２：セラミックメタルハライドラ ンプ、 １４：ステム管、 １６：支柱、 １８Ａ，１８Ａ−１，１８Ａ−２：改良型 開放内管、 ２０：始動回路、 ２２，２２−１，２２−２，２２−３，２２−４：開 放型内管、 ２４，２４−１，２４−２：金属線ワイヤ、 ３２：円板状部材、 ３６ ：中央の孔、 １０，１２：セラミックメタルハライドランプ、 １００：セラミック メタルハライドランプ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックメタルハライドランプにおいて、
選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管と、
各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管と、
前記発光管及び前記内管を収納する外球とを備え、
前記内管が、該内管と前記外球との間で連通する流通経路を備え、
該流通経路が、一の前記発光管から封入物質がリークした際に、該封入物質が、該発光管を取り囲む前記内管から前記外球内に拡散するのを減少させ、且つ該外球内に拡散した該封入物質が他の発光管を取り囲む前記内管内に流入するのを減少させる、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が開放され他端に前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔を有する第１内管と、一端が開放され他端に前記発光管の他方のリード線を挿通させる小孔を有する第２内管とを有し、第２内管が第１内管内に挿入されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が封止部材によって封止され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が密封され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、両端が密封され、側面に小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項６】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が密封されていて前記発光管の両端リード線が取り付けられ、他端に小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項７】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一方又は両方の端部の開口を塞ぐ部材を有し、
該部材は、前記発光管の一部が貫通する小孔を有し、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項１】
セラミックメタルハライドランプにおいて、
選択的に１本の発光管が点灯する複数本の発光管と、
各発光管を夫々取り囲む円筒形の内管と、
前記発光管及び前記内管を収納する外球とを備え、
前記内管が、該内管と前記外球との間で連通する流通経路を備え、
該流通経路が、一の前記発光管から封入物質がリークした際に、該封入物質が、該発光管を取り囲む前記内管から前記外球内に拡散するのを減少させ、且つ該外球内に拡散した該封入物質が他の発光管を取り囲む前記内管内に流入するのを減少させる、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が開放され他端に前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔を有する第１内管と、一端が開放され他端に前記発光管の他方のリード線を挿通させる小孔を有する第２内管とを有し、第２内管が第１内管内に挿入されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項３】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が封止部材によって封止され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項４】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が密封され、他端が細く絞られていて前記発光管の一方のリード線を挿通させる小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、両端が密封され、側面に小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項６】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一端が密封されていて前記発光管の両端リード線が取り付けられ、他端に小孔が形成されており、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【請求項７】
請求項１に記載のセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記内管は、一方又は両方の端部の開口を塞ぐ部材を有し、
該部材は、前記発光管の一部が貫通する小孔を有し、
前記小孔によって前記流通経路が構成される、セラミックメタルハライドランプ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３８６６５（Ｐ２０１２−３８６６５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９７４９（Ｐ２０１０−１７９７４９）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【特許番号】特許第４８５３５８０号（Ｐ４８５３５８０）
【特許公報発行日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【特許番号】特許第４８５３５８０号（Ｐ４８５３５８０）
【特許公報発行日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]