JP2002110099A - 無水銀高輝度放電ランプ点灯装置、および無水銀メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アークのゆれを抑制してちらつきを防止した
無水銀高輝度放電ランプ点灯装置を提供すること。 【解決手段】 発光物質６が封入される管内に一対の電
極３、３が配置された発光管１を有し、水平点灯される
高輝度放電ランプ１１と、点灯回路１２とを備えた無水
銀高輝度放電ランプ点灯装置１００である。発光管１内
には、発光物質６として水銀が含まれていない。ランプ
点灯装置１００は、磁界印加手段１０をさらに備えてお
り、磁界をＢ（ｍＴ）とし、電極先端間の距離をｄ（ｍ
ｍ）とし、定常点灯時の発光管１の管内圧力をＰ₀（Ｍ
Ｐａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ（Ｗ）と
し、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）としたとき
に、０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００の関係を
満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光物質に水銀が
含まれていない無水銀高輝度放電ランプ点灯装置、およ
び無水銀メタルハライドランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般照明用、プロジェクタ用およ
び自動車前照灯用に高輝度放電ランプが使用されつつあ
る。高輝度放電ランプは、ハロゲンランプに比べて、高
効率、低消費電力、そして明るいという利点を有するた
め、普及が期待されている。普及が期待されている高輝
度放電ランプの一つとして、メタルハライドランプがあ
る。メタルハライドランプの断面構成を図１に示す。

【０００３】図１に示したメタルハライドランプは、石
英ガラスからなる発光管１と、発光管１の両端に位置
し、発光管１内部を密閉する封止部２とを有している。
発光管１内には、タングステンからなる一対の電極３が
配置されており、発光管１の内部には、水銀および金属
ハロゲン化物を含む発光物質６と、希ガス（不図示）と
が封入されている。発光管１内の一対の電極３は、モリ
ブデン箔４の一端に接続されており、モリブデン箔４
は、封止部２によって封止されている。モリブデン箔４
の他端には、リード線５が接続されている。リード線５
は、点灯回路（不図示）に電気的に接続されることにな
る。

【０００４】図１に示したメタルハライドランプの発光
原理を簡単に説明する。点灯回路からリード線５に電圧
を印加してランプを点灯させると、金属ハロゲン化物
（６）の一部または全部が蒸発し、次いで、一対の電極
３の間で発生するアーク放電により、金属原子とハロゲ
ン原子に解離して、金属原子の励起・発光が生じる。発
光管１の管壁付近では、解離した金属原子は、ハロゲン
原子と再結合して、金属ハロゲン化物に戻る。このサイ
クル現象を繰り返して、ランプは安定に点灯する。一般
に、金属ハロゲン化物は、水銀よりも蒸気圧が低いもの
の、励起されやすく、発光しやすい性質を有しているの
で、メタルハライドランプでは、水銀発光よりも添加金
属の発光の方が強くなる傾向がある。したがって、水銀
は、主に、発光管１の内部の電圧を決めるための緩衝ガ
スとしての役割を担っている。なお、発光管１内の希ガ
スは、始動用ガスとしての役割を担っている。

【０００５】図１に示したメタルハライドランプを含む
一般的な高輝度放電ランプでは、一対の電極３の間を結
ぶ直線を水平にして点灯すると（以下、「水平点灯」と
呼ぶ。）、発光管１内部の蒸気の対流により、図２に示
すように、一対の電極３の間に発生するアーク７は上方
に湾曲する。湾曲の程度が大きくアーク７が発光管１の
管壁に張り付いてしまうと、発光管上部１ａの温度が局
所的に高くなるため、発光管上部１ａの失透や変形が比
較的早期に始まり、その結果、ランプの寿命特性を劣化
させてしまう。

【０００６】アーク７の湾曲を抑制して、ランプの寿命
特性を改善するために、幾つかの提案がなされている。
その一例として、メタルハライドランプに磁界を印加
し、アークの湾曲を抑制する技術があり、例えば、特開
昭５５−８６０６２号公報や特開平９−１６１７２５号
公報などに開示されている。特開昭５５−８６０６２号
公報に開示された技術は、発光管１内に水銀を含んだメ
タルハライドランプにおける発光管１の上部に強力な希
土類磁石を配置し、その磁石とアーク７との反発力（ロ
ーレンツ力）を利用して、アーク７を下方へ押し下げ、
それにより、アーク７の湾曲を抑制するものである。一
方、特開平９−１６１７２５号公報に開示された技術
は、希土類磁石に代えて、磁界を印加する手段として電
磁石を用いるものである。なお、電磁石を利用して、ア
ーク位置を変更させる技術としては、特開平１１−３１
２４９５号公報、特開平１１−３１７１０３号、特開２
０００−１２２５１号公報に開示されたものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】昨今、環境問題が重視
されており、廃棄時の地球環境の配慮から水銀を含まな
いメタルハライドランプが望まれている。そこで、本願
発明者は、水銀を含まない無水銀メタルハライドランプ
を開発すべく、無水銀メタルハライドランプと、水銀を
含むメタルハライドランプとを比較検討した。

【０００８】検討の結果、無水銀メタルハライドランプ
は、水銀を含むメタルハライドランプと比較して、特性
がかなり異なるものであることがわかった。例えば、無
水銀メタルハライドランプにおいても、無水銀メタルハ
ライドランプに磁界を印加することによって、アーク湾
曲を抑制できるものの、その磁界の印加手法や湾曲抑制
の原理などは、水銀を含むものとは異なるものであっ
た。また、磁界の強さによってはアーク７自身が不安定
となり、アーク７がゆれる現象が観察された。このアー
ク７のゆれは、ランプとして使用する際、ちらつきとな
るため好ましくない。

【０００９】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、アークのゆれを抑制してちら
つきを防止した無水銀高輝度放電ランプ点灯装置および
無水銀メタルハライドランプを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による無水銀高輝
度放電ランプ点灯装置は、発光物質が封入される管内に
一対の電極が配置された発光管を有し、水平点灯される
高輝度放電ランプと、前記一対の電極に交流電流を供給
する交流電流発生手段を含む点灯回路とを備え、前記発
光管内には、前記発光物質として水銀が含まれておら
ず、前記一対の電極の先端間を結ぶ直線に対して略垂直
な成分を含む磁界を印加する磁界印加手段をさらに備
え、前記一対の電極の先端間の中心に印加される前記磁
界をＢ（ｍＴ）とし、前記一対の電極の先端間の距離を
ｄ（ｍｍ）とし、定常点灯時の前記発光管の管内圧力を
Ｐ₀（ＭＰａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ
（Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）とし
たときに、０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００の
関係を満たすことを特徴とする。

【００１１】本発明による他の無水銀高輝度放電ランプ
点灯装置は、発光物質が封入される管内に一対の電極が
配置された発光管を有し、水平点灯される高輝度放電ラ
ンプと、前記一対の電極に交流電流を供給する交流電流
発生手段を含む点灯回路とを備え、前記発光管内には、
前記発光物質として水銀が含まれておらず、かつ、少な
くとも希ガスが含まれており、前記一対の電極の先端間
を結ぶ直線に対して略垂直な成分を含む磁界を印加する
磁界印加手段をさらに備え、前記一対の電極の先端間の
中心に印加される前記磁界をＢ（ｍＴ）とし、前記一対
の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）とし、２０℃での前
記希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）とし、定常点灯時に
消費される電力をＷ（Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波
数をｆ（Ｈｚ）としたときに、０＜（１０ＢＷ／ｆ）−
Ｐｄ＜１０の関係を満たすことを特徴とする。

【００１２】前記封入圧力Ｐは、０．１（ＭＰａ）＜Ｐ
＜２．５（ＭＰａ）の範囲にあることが好ましい。

【００１３】前記封入圧力Ｐおよび前記距離ｄは、Ｐ・
ｄ＜８の関係を満たすことが好ましい。

【００１４】前記封入圧力Ｐおよび前記距離ｄは、Ｐｄ
≦４．６の関係を満たすことがさらに好ましい。

【００１５】前記定常点灯時の点灯周波数ｆは、４０
（Ｈｚ）＜ｆの範囲であることが好ましい。

【００１６】前記磁界Ｂは、Ｂ＜５００（ｍＴ）の範囲
であることが好ましい。

【００１７】前記一対の電極の先端の間の前記距離ｄ
が、２＜ｄ（ｍｍ）の範囲であることが好ましい。

【００１８】前記高輝度放電ランプが、前記発光管内に
前記発光物質として少なくともインジウムハロゲン化物
を含むメタルハライドランプであることが好ましい。

【００１９】ある好適な実施形態において、さらに、前
記高輝度放電ランプから発せられる光を反射する反射鏡
とを備え、前記反射鏡の光軸上に、前記無水銀高輝度放
電ランプのアークの中心が配置されている。

【００２０】本発明による無水銀メタルハライドランプ
は、発光物質が封入される管内に一対の電極が配置され
た発光管を備え、前記発光管内には、希ガスと、前記発
光物質としてインジウムのハロゲン化物とが少なくとも
含まれており、かつ、前記発光物質として水銀が含まれ
ておらず、前記一対の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）
とし、室温での前記希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）と
したときに、Ｐｄ≦４．６を満たすことを特徴とする。

【００２１】前記希ガスの封入圧力Ｐは、室温で０．３
（ＭＰａ）以上であることが好ましい。

【００２２】前記距離ｄは、２（ｍｍ）以上であること
が好ましい。

【００２３】ある好適な実施形態において、前記メタル
ハライドランプの点灯方向は垂直である。

【００２４】ある好適な実施形態において、前記メタル
ハライドランプの点灯方向は水平であり、かつ、前記一
対の電極の先端間を結ぶ直線に対して略垂直な成分を含
む磁界を印加し、それによってアーク湾曲を抑制する磁
界印加手段をさらに備えている。

【００２５】ある好適な実施形態において、前記メタル
ハライドランプは、前記一対の電極に交流電流が供給さ
れる交流点灯型である。

【００２６】ある好適な実施形態において、前記発光物
質として、スカンジウムのハロゲン化物と、ナトリウム
のハロゲン化物と、タリウムのハロゲン化物とが前記発
光管内に含まれている。

【００２７】ある好適な実施形態において、前記ハロゲ
ン化物を構成するハロゲンは、ヨウ素および臭素からな
る群から選択される少なくとも１つである。

【００２８】ある好適な実施形態において、前記希ガス
はＸｅ（キセノン）である。

【００２９】ある好適な実施形態において、さらに、前
記無水銀メタルハライドランプから発せられる光を反射
する反射鏡とを備え、前記反射鏡の光軸上に、前記無水
銀メタルハライドランプのアークの中心が配置されてい
る。

【００３０】本発明の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置
では、一対の電極の先端間の中心に印加される磁界をＢ
（ｍＴ）とし、一対の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）
とし、定常点灯時の前記発光管の管内圧力をＰ₀（ＭＰ
ａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ（Ｗ）と
し、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）としたとき
に、０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００の関係、
または、２０℃での前記希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰ
ａ）としたときに、０＜（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐｄ＜１０
の関係を満たしているので、アークのゆれを抑制してち
らつきを防止することができる。

【００３１】また、アークが発光管の管壁に張り付かな
いようにできるので、寿命特性に優れたものにすること
ができる。すなわち、｛（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ｝
の値、または｛（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐ・ｄ｝の値を０以
下とした場合、アークが湾曲し管壁に沿うようになり、
発光管上部温度が上昇してしまい、無水銀高輝度放電ラ
ンプ点灯装置の発光管の失透や変形が発生し、その結
果、寿命特性を劣化させてしまう。本発明では、そのよ
うな寿命特性の劣化を防止することが可能となる。

【００３２】Ｐ・ｄの値を８未満にした場合、起動電圧
の低下という効果を得ることができる。つまり、Ｐ・ｄ
の値が８以上にした場合、起動電圧が３０（ｋＶ）を越
えることがある。３０ｋＶを越える起動電圧を発生させ
る駆動回路は大型化してしまうことから、Ｐ・ｄの値は
８を下回る範囲であることが好ましい。さらに、Ｐ・ｄ
の値を６以下にすると、起動電圧を２５（ｋＶ）以下に
することができる。駆動回路としては、２５（ｋＶ）以
下の起動電圧で駆動する回路の方がより回路を小型化で
きるため、Ｐ・ｄの値を６以下にすることによって、回
路の小型化の効果も得ることができる。Ｐ・ｄの値を
４．６以下にすることがより好適である。

【００３３】希ガスの２０℃での封入圧力Ｐの値を０．
１ＭＰａ以上とすると、アークの安定性をさらに高める
効果がえられる。Ｐの値を０．３ＭＰａ以上にすると、
点灯直後の封入物が蒸発していない時にも、アークの安
定性を維持する効果が得られる。さらに、Ｐの値を０．
５（ＭＰａ）以上にすると、発光管内の熱伝導を促進す
ることができ、発光管温度の安定までの時間を短縮する
ことができる。これにより、封入物が蒸発するまでの時
間を短縮することができ、その結果、無水銀高輝度放電
ランプ点灯装置の安定時間を早めることができる。

【００３４】Ｐの値は２．５（ＭＰａ）以下にすると、
発光管の破裂を効果的に防止することができるという効
果が得られる。すなわち、Ｐの値が２．５（ＭＰａ）を
超えると、点灯時の発光管内の圧力Ｐ₀が２５（ＭＰ
ａ）を超えることになり、点灯時に発光管が破壊すると
いう現象が起こりやくなる。したがって、Ｐの値は２．
５（ＭＰａ）以下にすることが好ましい。

【００３５】Ｐの値を２．０（ＭＰａ）以下にすると、
起動電圧の低下の効果を得ることができる。すなわち、
Ｐの値が２．０（ＭＰａ）を超えると、点灯開始時の起
動電圧が３０（ｋＶ）を超えることがある。３０（ｋ
Ｖ）を超える起動電圧を発生させる無水銀高輝度放電ラ
ンプ点灯装置の駆動回路は、大型化してしまうという不
具合が発生する。それゆえ、装置の小型化の観点から
も、Ｐの値は２．０（ＭＰａ）以下にすることが好まし
い。加えて、３０（ｋＶ）以上の起動電圧を印加した場
合、起動電圧自身が大きなノイズとして発生することと
なり、ランプの周辺機器にも、影響を及ぼすという不具
合が発生する。加えて、無水銀高輝度放電ランプ点灯装
置を構成する絶縁材料もより高い絶縁が要求されること
となり、コスト的にデメリットとなる。したがって、Ｐ
の値を２．０（ＭＰａ）以下にすることが好適である。

【００３６】点灯周波数ｆを４０（Ｈｚ）を超えるよう
にすると、寿命特性の向上をより効果的に発揮させるこ
とができる。つまり、点灯周波数ｆを４０（Ｈｚ）以下
にした場合、極性反転間の間に電子が片側の電極に衝突
している時間が長くなり、電極先端の温度が上がり、電
極の消耗が促進されることになるからである。

【００３７】磁界Ｂを５００（ｍＴ）未満にすると、導
入線及び周辺の電気機器に対するノイズの影響を低減で
きるという効果が得られる。すなわち、磁界をアークに
対して印加した場合、アーク中のみならず周辺にも磁界
が発生するところ、定常時に電極間中心に印加される磁
界Ｂが５００（ｍＴ）以上にした場合、周辺にかかる磁
界が増加する。それゆえに、導入線及び周辺の電気機器
に対してノイズを発生させ、その結果、誤作動を起こす
ことになる。それゆえ、磁界Ｂは５００（ｍＴ）を下回
るようにすることが好ましい。

【００３８】電極先端間の距離ｄが２（ｍｍ）を超える
ようにすると、電極の消耗の防止して、寿命特性の向上
をより効果的に発揮させることができる。すなわち、電
極先端間の距離ｄを２（ｍｍ）以下にした場合、水銀の
無い形態の無水銀メタルハライドランプでは、適切なラ
ンプ電圧（例えば、６０（Ｖ）以上）を得ることが困難
になる。このため、ランプの電流値が上昇する結果とな
り、電極先端温度が上昇し、電極の消耗が促進されるこ
とになる。このことから、電極先端間の距離は２（ｍ
ｍ）を超えるようにすることが好ましい。製造バラツキ
を考慮すると、６０（Ｖ）以上を安定的に得るという観
点から、３（ｍｍ）以上にすることががさらに好まし
い。

【００３９】さらに反射鏡を設けて、反射鏡の光軸上に
アークの中心を配置した構成にした場合、アークからの
光を有効に投射することができ、その結果、効率の良い
無水銀高輝度放電ランプ点灯装置を提供することができ
る。また、この構成によれば、高輝度放電ランプのアー
ク位置を制御可能なものを簡便に実現することができ
る。

【００４０】本発明の無水銀メタルハライドランプによ
ると、一対の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）とし、室
温での希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）としたときに、
Ｐｄ≦４．６を満たしているので、アークのゆれを抑制
してちらつきを防止することができる。すなわち、水銀
を含まないメタルハライドランプ点灯時のちらつきを無
くし、安定したアークを得ることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態を説明
する前に、従来の水銀を含むメタルハライドランプと、
水銀を含まない無水銀メタルハライドランプとの比較検
討により、本願発明者が得た知見を述べる。

【００４２】本願発明者が検討した従来のメタルハライ
ドランプは、一般的に発光特性が良好であると知られて
いるＳｃ−Ｎａ系メタルハライドランプであり、図１に
示した構成において、発光物質６として、水銀（Ｈ
ｇ）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ₃）、およびヨウ化
ナトリウム（ＮａＩ）を含むものである。一方、無水銀
メタルハライドランプは、発光物質６として、３価のヨ
ウ化インジウム（ＩｎＩ₃）、ヨウ化タリウム（Ｔｌ
Ｉ）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ₃）、およびヨウ化
ナトリウム（ＮａＩ）を含み、かつ、水銀（Ｈｇ）を含
まないものである。両者とも、一対の電極３間の先端距
離は約４ｍｍであり、発光管１の内容積は約０．０２５
ｃｃであり、そして、発光管１内には、室温で約１．４
ＭＰａのキセノンガスが封入されている。

【００４３】この両ランプを周波数４００Ｈｚの矩形波
で水平点灯させる構成において、アークの湾曲をなくす
ために必要な磁界の大きさを調べるとともに、図３
（ａ）および（ｂ）に示すように、フェライト永久磁石
１０の位置を移動させて、磁界の方向による影響を調べ
た。図３（ａ）に示した構成では、フェライト永久磁石
１０を発光管１の下部に配置し、一方、図３（ｂ）に示
した構成では、フェライト永久磁石１０を発光管１の上
部に配置した。磁界の方向は逆になるものの、どちらの
構成でも、フェライト永久磁石１０は、アークに対して
垂直な方向に磁界を印加し、かつ、鉛直な方向に磁界を
印加する。その結果は、以下のようであった。

【００４４】従来の有水銀ランプの場合、上部に磁石１
０を配置したとき（図３（ｂ））、０．０５Ｔでアーク
抑制の効果が得られたが、下部に磁石１０を配置したと
き（図３（ａ））には、アーク湾曲が逆に大きくなり、
アーク抑制の効果は得られなかった。一方、無水銀ラン
プの場合、驚くべきことに、上部および下部のいずれに
磁石１０を配置したときでも、０．０１Ｔでアークの湾
曲抑制の効果が得られた。どちらのランプについても、
Ｎ極とＳ極との極性を代えたが、効果は同じであり、極
性依存は見られなかった。このような驚くべき現象が起
こるのは、有水銀ランプと無水銀ランプとで、アーク湾
曲抑制の原理が異なるからではないかと考えたものの、
明確な理由は、現時点においてまだわからない。

【００４５】アーク湾曲抑制に必要な磁束密度に着目す
ると、有水銀ランプのときの磁束密度が０．０５Ｔだっ
たの対し、無水銀ランプのときは、その１／５の０．０
１Ｔしか必要でなかった。これは次のようなことを意味
している。すなわち、有水銀ランプの場合は、アーク湾
曲抑制効果を得るために、０．０５Ｔという比較的大き
い磁束密度を必要とし、それゆえ、強力な磁束密度を持
った希土類磁石を用いる必要が出てくるのに対し、無水
銀ランプの場合は、比較的安価なフェライト永久磁石を
用いてアーク湾曲抑制効果を得ることが可能となる。

【００４６】本願発明者は、さらに検討を進め、アーク
の湾曲方向と同じ方向の成分を持つ磁界の強さＢと、ラ
ンプ電流Ｉと、電極間距離ｄと、点灯周波数ｆと、磁界
を作用させた時のアーク湾曲を抑制しようとする力の大
きさＦとの間に、下式１（比例関係） Ｆ ∝ （Ｂ・Ｉ・ｄ）／ｆ ・・・（式１） が成り立つことを実験的に見出した。これら本願発明者
による知見については、特願２０００−３８８０００号
明細書（対応米国特許出願第０９／７３９９７４号明細
書、出願人；松下電器産業株式会社）に詳述されてい
る。ここで、当該明細書を、本願明細書に参考のため援
用する。

【００４７】式１に示したＦによってアークの湾曲部分
を下方に移動させて、アークの湾曲を抑制できることは
確認できたものの、さらに検討を続けると、条件によっ
ては、アーク自身が不安定となり、アークがゆれる現象
が観察された。このアークのゆれに影響を与えるパラメ
ータとしては、磁界Ｂ、電流Ｉ、電極間距離ｄ、および
点灯周波数ｆが考えられるが、これらのパラメータのそ
れぞれとアークのゆれとの間には、直接的な相関がない
ことを、本願発明者は実験により確認した。そこで、本
願発明者は、アークに影響を与えるもう一つの要因であ
る対流に着目した。

【００４８】対流に着目して検討を進めた結果、本願発
明者は、Ｐ・ｄに比例してアーク上向きの力が働くこと
を見出した。一方、上述した（Ｂ・Ｉ・ｄ）／ｆの項を
変形した（ＢＷ／ｆ）に比例してアーク下向きの力が働
くことも導き出した。したがって、これらの力のバラン
スで、アークの湾曲が変化することを突き止めた。以
下、アーク上向きの力がどのような原理に基づいて働く
かを説明した後、アーク下向きの力について説明する。 ＜アーク上向きの力＞発光管１内の電極３の先端間の上
向き対流に起因して、アーク７の湾曲が発生することを
前提として、対流によるアーク上向きの力を式で表すた
めに、次のモデルを考えた。そのモデルを図４に示す。

【００４９】図４は、図１に示した発光管１内をモデル
化したものであり、一対の電極３、３間に発生するアー
ク７に加わる上向き力をＦ１としている。アーク７の周
囲には、発光管１の管壁付近に位置するガス８が取りま
いている。管壁付近のガス８のガス密度をＰｗとし、ア
ーク７中のガス密度をＰａとし、アーク７の有効半径を
Ｒとし、重力をｇとし、そして、電極３、３の先端間距
離をｄとすると、対流による上向きの力Ｆ１（すなわ
ち、アーク７に働く浮力Ｆ１）は、下式２で表すことが
できる。なお、モデル化にあたり、アーク７およびガス
８の外形を円柱とみなしている。

【００５０】 Ｆ１＝π・Ｒ²・ｄ（Ｐｗ−Ｐａ）ｇ ・・・（式２） 次に、アーク７中のガス温度を均一と仮定した上でＴａ
とし、管壁付近のガス８の温度を均一と仮定した上でＴ
ｗとすると、気体の状態方程式より、式２は、下式３に
変形することができる。

【００５１】 Ｆ１＝π・Ｒ²・ｄ・Ｐａ・（Ｔｗ−Ｔａ）／Ｔａ・ｇ ・・・（式３） ここで、Ｐｗは、封入するガス圧を変化させることで大
きく変化させることができる。それに対し、（Ｔｗ−Ｔ
ａ）／Ｔａの変化は、Ｐｗの変化に対して小さくため無
視することが可能である。よって、式３を下式４に変形
することができる。

【００５２】 Ｆ１ ∝ Ｐａ・ｄ ・・・（式４） 式４において、Ｐａは、封入するガス圧Ｐと比例すると
みなせるので、式４を下式５に書き換えることができ
る。

【００５３】 Ｆ１ ∝ Ｐ・ｄ ・・・（式５） 式５から、対流による上向きの力は、Ｐ・ｄに比例する
ことがわかる。したがって、アークの湾曲量はＰ・ｄに
比例することになる。 ＜アーク下向きの力＞まず、アーク下向きの力を説明す
る前に、ローレンツ力について説明する。水平点灯させ
たランプのアーク７に対して垂直な方向かつ鉛直方向に
磁界を印加した場合、フレミングの左手の法則によりア
ークの横方向（水平方向）に、ローレンツ力が加わる。
この横方向に加わるローレンツ力は、ランプ電流をＩと
し、電極間距離をｄとしたとき、Ｆ（ローレンツ力）＝
ＢＩｄとなる。ランプ電圧Ｖは、Ｌに比例するので、Ｂ
Ｉｄは、ＢＷと比例関係にあり、ＢＷ ∝ ＢＩｄとな
る。

【００５４】アーク下向きの力（以下、「Ｆ２」と称す
る。）は、アーク横向きでなく、鉛直方向の下向きに加
わるので、ローレンツ力と同じものではないものの、上
記式１の（Ｂ・Ｉ・ｄ）／ｆを同様にＢＷ／ｆに変形す
ることは可能であると思われる。

【００５５】また、本願発明者は、アーク下向きの力Ｆ
２がＢＷ／ｆに比例することを実験によっても確認し
た。実験の結果をふまえると、アークの湾曲を抑制する
下向きの力Ｆ２は、１０ＢＷ／ｆで表すことができるこ
とがわかった。つまり、アークの湾曲を抑制する下向き
の力は、磁界Ｂの強さに比例して大きくなり、かつ点灯
時に消費される電力Ｗに比例し、かつ点灯周波数ｆに反
比例する。

【００５６】アークの湾曲量とＢＷ／ｆの関係とを図５
に示す。図５におけるアークの湾曲率とは、アークが管
壁についた状態を１００％、アークがまっすぐな状態を
０％として、アークの湾曲を表したものである。なお、
図５は、Ｐｄの値が６の構成において実験を行ったもの
である。図５から理解できるように、ＢＷ／ｆの値が大
きくなると、アークの湾曲率は小さくなっており、アー
ク湾曲を抑制する下向きの力が強くなっていることがわ
かる。ＢＷ／ｆの値が１０を越えると、アークの湾曲率
（％）は０になり、アークはまっすぐ（直線状）になっ
た。

【００５７】本願発明者は、以上説明したアーク上向き
の力Ｆ１と、アーク下向きＦ２とのバランスをとり、ア
ークのゆれを抑制するには、ランプの構成を以下のよう
にすればよいことを見出し、本発明に至った。

【００５８】それは、一対の電極３の先端間の中心に印
加される磁界をＢ（ｍＴ）とし、一対の電極３の先端間
の距離をｄ（ｍｍ）とし、定常点灯時の発光管１の管内
圧力（動作圧力）をＰ₀（ＭＰａ）とし、定常点灯時に
消費される電力をＷ（Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波
数をｆ（Ｈｚ）としたときに、 ０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００ ・・・（式６） の関係を満たす構成にしたものである。式６中の（１０
０ＢＷ／ｆ）の項がアーク下向きの力Ｆ２の項であり、
Ｐ₀ｄの項がアーク上向きの力Ｆ１の項である。

【００５９】（１００ＢＷ／ｆ）の項中の「１００」
は、ディメンジョンを合わせるための係数であり、実験
的に求めた係数である。つまり、アークの湾曲を抑制す
る力Ｆ２の１００ＢＷ／ｆとアークの湾曲させる力Ｆ２
のＰ₀・ｄは、ＢＷ／ｆにつけられる係数１００によっ
てバランスされ、（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄは、アー
クの湾曲率と比例する。したがって、１００ＢＷ／ｆ−
Ｐ₀ｄが大きくなると、アークの湾曲は大きくなり、Ｐ
・ｄ−１０ＢＷ／ｆが小さくなると、アークの湾曲は小
さくなる。

【００６０】一方、定常点灯時の発光管１の管内圧力Ｐ
₀（ＭＰａ）は、無水銀メタルハライドランプにおける
希ガスの封入圧力Ｐ（ＭＰａ）の１０倍程度であるとい
う経験則があるので、式６は、下式７に変形することも
可能である。その場合には、係数１０が、Ｆ１とＦ２と
をバランスする。

【００６１】 ０＜（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐｄ＜１０ ・・・（式７） 式７において、２０℃での希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰ
ａ）としている。発光管１の管内圧力Ｐ₀が封入圧力Ｐ
の約１０倍となることを熱力学的に説明すると、次のよ
うになる。無水銀メタルハライドランプでは、ランプ点
灯中、希ガスと金属ハロゲン化物のガスが発光管内に存
在する。点灯中においてアーク中心部の温度が５０００
〜６０００Ｋで、発光管の管壁付近部の温度が１０００
Ｋであり、それゆえ、発光管１内の平均ガス温度は約３
０００Ｋと考えることができる。点灯中の約３０００Ｋ
は、室温２９３Ｋの約１０倍であるため、気体の状態方
程式から、圧力は約１０倍となる。例えば、希ガスの封
入圧力Ｐが１．０ＭＰａのとき、点灯時の圧力Ｐ₀は、
１０ＭＰａとなる。点灯時の発光管１内の圧力を図６に
示す。

【００６２】図６に示すように、希ガスの点灯時の圧力
Ｐ₀が１０ＭＰａのとき、金属ハロゲン化物のガス圧
は、１ＭＰａであり、希ガスのものの１０分の１であ
る。したがって、希ガスによる圧力が大半であるので、
金属ハロゲン化物の影響を無視しても、特段の問題は生
じない。それゆえに、実質的に、２０℃での希ガスの封
入圧力Ｐに基づいた構成を採用することができる。な
お、有水銀のメタルハライドランプの場合には、点灯時
の発光管１内の総圧力を１００とした場合、３０くらい
の割合でＨｇのガスが占めるので、２０℃での希ガスの
封入圧力Ｐに基づいた構成では、実際に点灯しているラ
ンプの特性を必ずしも反映できない可能性がある。ま
た、無水銀メタルハライドランプの場合でも、希ガスに
対して無視できないほど、金属ハロゲン化物のガスが存
在するような構成では、２０℃での希ガスの封入圧力Ｐ
に基づいた構成を採用するよりも、発光管１の管内圧力
Ｐ₀に基づいた構成を採用する方が、ランプの特性をよ
り正確に反映できるため好ましい。

【００６３】以下、図面を参照しながら、本発明による
実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の
簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を
同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態
に限定されない。 （実施形態１）図７から図１５を参照しながら、本発明
の実施形態１を説明する。本実施形態１では、おもにア
ークに印加する磁界Ｂを変化させたときの特性について
説明する。図７は、本実施形態１にかかる無水銀高輝度
放電ランプ点灯装置１００の構成を模式的に示してい
る。一方、図８は、ランプ点灯装置１００に含まれる高
輝度放電ランプ１１の断面構成を模式的に示している。

【００６４】図７に示すように、本実施形態のランプ点
灯装置１００は、高輝度放電ランプ１１と、ランプ１１
を点灯するための点灯回路１２とを備えている。図８に
示すように、高輝度放電ランプ１１は、発光物質６が封
入される管内に一対の電極３、３が配置された発光管１
を含むランプである。

【００６５】本実施形態の高輝度放電ランプ１１は、発
光物質６として水銀（Ｈｇ）を含んでおらず、そして、
一対の電極３、３の先端を結ぶ直線が略水平になるよう
に配置されて水平点灯させるメタルハライドランプであ
る。図７に示した点灯回路１２には、一対の電極３（ま
たは一対の外部リード５）に交流電流を供給する交流電
流発生手段が設けられている。交流電流発生手段は、公
知のものを使用すればよい。ランプ１１は、一対の電極
３、３の軸線を水平にした状態で点灯回路１２に電気的
に接続され、接続されたランプ１１は、例えば矩形波の
交流電流が供給されて定格電力で点灯することになる。

【００６６】点灯回路１２の構成を詳しく説明すると、
本実施形態における点灯回路１２は、点灯周波数、点灯
電力が自由に設定できるように設計されており、電源が
ＯＮされると、ランプの電極間に約２０（ｋＶ）のパル
ス電圧が連続的に印加される。これにより、ランプの電
極間にアークが形成され、ランプ１１が始動する。ラン
プ１１が始動すると、電極間の電圧が数十Ｖまで低下す
る。同時に、ランプ電流が増大する。この時、点灯回路
１２の周波数は、設定された周波数（例えば、１５０Ｈ
ｚ一定）でランプ１１に電流を供給する。ランプ１１の
用途が特に自動車用の場合、スイッチＯＮ後の光の立ち
上がりが早いことが要求されるため、ランプの電圧が安
定するまでの数秒〜数十秒は、定格の約２倍の電力を供
給する。点灯回路１２は、ランプ安定時において、設定
された周波数の矩形波で設定された電力になるように、
ランプ電圧に応じてランプ電流を調節する機能を有して
いる。なお、ランプ電力Ｗの多い点灯初期だけ、周波数
を変化させる機能を備えていてもよい。また、製品の最
適周波数のバラツキを吸収するために、例えば点灯周波
数を変調させることにより、時間的に変化させるような
機能を備えていてもよい。

【００６７】次に、ランプ１１をさらに詳しく説明す
る。発光管１は、例えば石英ガラスからなり、その内容
積Ｖは、約０．０２５（ｃｃ）である。一対の電極３、
３の先端間の距離ｄは、４（ｍｍ）である。封入物６
は、金属ハロゲン化物であり、封入物６に水銀は含まれ
ていない。発光管１の一対の電極間の中央部であって、
電極間を結んだ直線と垂直方向の発光管１の内径（以
下、内径と記す）は、約２．８（ｍｍ）である。発光管
１は、外管１４によって覆われており、外管１４は、口
金１３に固定されている。

【００６８】一対の電極３、３は、それぞれ発光管１の
側部で封止された金属箔４を介して、外部リード線５に
接続されている。ランプ１１は、一対の電極３、３の先
端間を結ぶ直線に対して略垂直な成分を含む磁界を、略
鉛直方向に印加する磁界印加手段１０を備えており、本
実施形態では、磁界印加手段１０として永久磁石を使用
し、アークに印加する磁界Ｂを４．０（ｍＴ）にする永
久磁石１０が、外部リード線５のうちの一方に固定され
ている。この永久磁石１０により、電極３、３間のアー
ク部分に、磁力線の方向が鉛直方向である磁界が形成さ
れる。

【００６９】発光管１内に封入される封入物６は、例え
ば、＋３価のヨウ化インジウム（ＩｎＩ₃）、ヨウ化タ
リウム（ＴｌＩ）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ₃）お
よびヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である。また、図には
示していないが、希ガスであるキセノンが、２０℃で
１．０（ＭＰａ）にて封入されている。

【００７０】本実施形態のランプ１１は、一対の電極
（３、３）の先端間の中心に印加される磁界をＢ（ｍ
Ｔ）とし、一対の電極３の先端間の距離をｄ（ｍｍ）と
し、定常点灯時の発光管１の管内圧力（動作圧力）をＰ
₀（ＭＰａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ
（Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）とし
たときに、 ０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００ ・・・（式６） の関係を満たすものである。

【００７１】また、２０℃での希ガスの封入圧力をＰ
（ＭＰａ）とした場合に、 ０＜（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐｄ＜１０ ・・・（式７） の関係を満たすものである。動作圧力Ｐ₀よりも、希ガ
スの封入圧力をＰの方が測定しやすい点と、動作圧力Ｐ
₀でなく、希ガスの封入圧力Ｐで規定しても特段の問題
がないことから、式７によって構成を規定する方がラン
プ設計上は利点が大きい。ただし、勿論、動作圧力Ｐ₀
を含む式６によって構成を規定して問題はない。

【００７２】これらの関係を満たす構成にすることによ
って、アークのゆれが抑制された無水銀高輝度放電ラン
プ点灯装置１００が実現されている。本願発明者が行っ
た種々の実験のうち、最も好適な効果を示したランプ点
灯装置１００の条件を例示すると以下のようであった。
以下に示していない条件は、上述した構成のものを用い
ている。例えば、発光管１の内容積Ｖは、約０．０２５
ｃｃである。 ＜封入物＞ ＋３価のヨウ化インジウム（ＩｎＩ₃）：０．１ｍｇ ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）：０．１ｍｇ ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ₃）：０．１９ｍｇ ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：０．０６ｍｇ ＜希ガス＞ キセノンガス：１．４ＭＰａ（２０℃の封入圧力） ＜電極間距離＞ ｄ：４ｍｍ ＜点灯条件＞ Ｂ：５ｍＴ、Ｗ：３５Ｗ、ｆ：１５０Ｈｚ 上記条件の構成においては、 ０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００ ・・・（式６） ≒０＜（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐｄ＜１０ ・・・（式７） ＝５．３ となる。この条件に基づくものは、全くちらつきを感じ
ず（光出力変動：１％未満）、かつ、ランプ寿命中にお
いて失透も見られなかった。

【００７３】なお、本実施形態および上記の好適な条件
の例では、４種の金属ハロゲン化物を示したが、本発明
は、それに限定されない。その理由は、図６に示すよう
に、無水銀高輝度放電ランプにおいては、ランプ点灯時
の金属ハロゲン化物のガスが占める割合は、希ガス（キ
セノン）と比べて少なく、アークの上向きの力（浮力）
Ｆ１は、ほとんど希ガスに起因するものであるため、金
属ハロゲン化物の種類に依存しないからである。金属ハ
ロゲン化物は、ヨウ化物に限らず、臭化物、塩化物でも
よく、さらにはその他の単体金属元素及びその化合物で
もよい。

【００７４】ハロゲン化物の中でも、インジウムのハロ
ゲン化物、好ましくはＩｎＩ₃および／またはＩｎＩ
（特に好ましくはＩｎＩ₃）は、ランプ電圧を高くする
ので、少ない電流で点灯が可能となり、点灯回路を小型
化でき、また、発光効率を高くすることができるので、
実用的な観点から発光管１内に含めることが好ましい。
ＩｎＩ₃、ＩｎＩ、またはＴｌＩは、蒸気圧の高いハロ
ゲン化物であり、例えば９００℃で蒸気圧が１気圧以上
となる金属ハロゲン化物（ＩｎＩ₃等を含む）は、メタ
ルハライドランプの封入物６として好適に用いることが
できる。

【００７５】また、本実施形態では、希ガスとしてキセ
ノンガスを使用しているが、これに限定されるものでは
なく、希ガスであれば、例えばアルゴン、クリプトンお
よびこれらの混合ガスでもよい。さらに、アークの上向
きの力Ｆ１は、Ｐｄの項に基づくものであるため、発光
管１の形状や内容積にも依存しない。これは、発光管１
の形状や内容積の要素は、すでに圧力Ｐの要素に反映さ
れているものと考えることができるからである。したが
って、本実施形態では、発光管の内容積Ｖを約０．０２
５（ｃｃ）としているが、これに限定されるものではな
い。加えて、本実施形態では、発光管１の構成材料が石
英ガラスの場合を示しているが、発光管材料はこれに限
定されず、例えば、アルミナ、ＹＡＧなどのセラミック
材料で構成されていてもよい。本実施形態では、発光管
１は、外管１４に覆われる構成を有しているが、この構
造に限定されるものでなく、勿論、外管１４を有しない
の構造でも構わない。

【００７６】さらに、永久磁石１０は、外部リード線５
に固定される場合に限らず、本実施形態で示したような
磁界が発光管内に形成できるように確実に固定されるよ
うになっていればよい。さらには、磁界印加手段とし
て、永久磁石１０の代わりに電磁石等を用いても同様の
効果が得られる。永久磁石１０としては、フェライト永
久磁石、アルニコ磁石、希土類永久磁石などを用いるこ
とができる。フェライト永久磁石は、安価で一般的であ
るのでコスト的に有利である。ただし、温度上昇による
磁力低下の影響を考慮すると、ランプの熱の受けにくい
場所に配置することが好ましい。アルニコ磁石であれ
ば、温度上昇しても磁力低下が少ないので、ランプ近傍
に配置することも可能である。また、フェライト永久磁
石と比較して小型のものを使用することができる。磁力
の非常に強い希土類永久磁石であれば、さらに小型なも
のを使用することが可能である。

【００７７】なお、磁力線の向き（Ｎ曲、Ｓ曲の極性）
は、特に限定されるものではない。永久磁石や電磁石
は、１つに限らず、発光管１の上部と下部との両方に設
けてもよい。また、本実施形態では、点灯回路１２から
ランプ１１に印加する電流波形を矩形波としているが、
これに限定されるものではなく、例えば、正弦波や三角
波でもよい。

【００７８】以下、アークのゆれ（ちらつき）およびそ
の抑制の程度を調べるために本願発明者が行った実験お
よびその結果を示す。アークのゆれを調べるためには、
光出力の変動を調べればよい。図９は、光出力変動の測
定に用いた実験装置の構成を模式的に示している。

【００７９】図９に示すように、アークの湾曲およびち
らつきを定量化するために、ランプ１１の近傍に、照度
計４０の測定ヘッド４２を配置した構成にて、照度計４
０の光出力の変化をノイズカットのためのローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）を通して、オシロスコープ４１で観測し
た。また、ＣＣＤ５０によって、ランプ１１のアークの
湾曲およびちらつきの様子を撮像し、その撮像画像をＶ
ＴＲ６０に記憶するとともに、その撮像画像をモニタ７
０に表示し、それにより、アークの湾曲およびちらつき
の様子を被験者が観察した。なお、ランプ１１とＣＣＤ
５０との間には、フィルター２０を配置した。

【００８０】さらに、寿命試験も実行した。寿命試験
は、下記表１に示すモードを１サイクルとして点滅点灯
し、このモードの繰り返しによって行った。なお、その
点灯している全時間を点灯時間とした。

【００８１】

【表１】

【００８２】この実験においては、点灯回路１２を用い
てランプ１１が定常時に消費する電力Ｗと、定常時の点
灯周波数ｆとをパラメータとして、アークの湾曲、ちら
つき、および寿命特性の測定を行った。電力Ｗは、２
０、３５、５０、７０（Ｗ）の４水準にしてパラメータ
をふり、点灯周波数ｆは、音響共鳴を起こさないように
３０〜２００００（Ｈｚ）の間で測定した。また、点灯
電流波形は矩形波で測定した。その結果を図１０および
図１１に示す。

【００８３】図１０は、光出力の変動を測定することに
より、ちらつきを調べた結果を示すグラフである。図１
０中の横軸は、希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）とした
ときの１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値を示し、縦軸は、光出
力の変動（％）を示している。ここで、光出力の変動と
は、光出力の最大値と最小値の差を、光出力の平均値で
割った値を（％）で示したものである。

【００８４】図１０からわかるように、ランプ１１の光
出力の変動は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存している。
１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが７を越えると、光出力の変動が
１（％）を越え、変動が生じたといえるレベルとなっ
た。さらに、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、
光出力の変動が６％を越えた。この６％を越えた時、被
験者はちらつきを感じた。

【００８５】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【００８６】図１１は、発光管の内径の変化を測定する
ことにより、発光管の変形および失透の発生を調べた結
果を示すグラフである。図１１中の横軸は、図１０のも
のと同様に、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値を示している。
縦軸は、１０００時間の点滅点灯後の発光管１の内径の
変化量を初期の発光管１の内径で割った値を（％）で示
している。

【００８７】図１１からわかるように、ランプの発光管
１の内径の変化は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存してい
る。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値が０を下回った場合、発
光管内径の変化は５（％）を越えた。この時、アーク位
置の変化が発生し、さらには初期光束に対して７０
（％）以下に光束が低下し、色温度の変化が３００
（Ｋ）を越える結果も示され、寿命特性が劣化している
ことが確認された。また、発光管の内径変化は少ないも
のの、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値が２を下回った場合、
発光管の上部に失透が観測された。

【００８８】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【００８９】ここで、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０
の範囲内に入る場合であっても、ｆが４０（Ｈｚ）以下
のランプ点灯装置１００においては、発光管１に失透お
よび発光管１の内径変化はみられないものの、発光管内
壁の黒化が観測された。これらのランプ点灯装置におい
ては、失透及び発光管の内径変化の抑制効果は有するも
のの、寿命特性が劣化している。したがって、定常時の
点灯周波数は４０（Ｈｚ）を越えることが好ましい。

【００９０】次に、ランプ点灯装置１００と同様の構造
で、アーク中に印加する磁界Ｂが４０（ｍＴ）になるよ
うに永久磁石１０を調整したものを、図１２および図１
３に示す。図１２および図１３に示した結果において
も、図１０および図１１のものと同様に、ランプ１１が
定常時おいて消費される電力Ｗと、定常時の点灯周波数
をｆをパラメータとして、ちらつきおよび寿命特性の測
定を行った。Ｗは２０、３５、５０、７０（Ｗ）の４水
準をふり、ｆは３０〜２００００（Ｈｚ）の間で測定し
た。

【００９１】図１２は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図１２中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【００９２】図１２からわかるように、磁界を４０（ｍ
Ｔ）にした時でも、図１０に示した磁界が４（ｍＴ）の
時と同様に、ランプ１１の光出力の変動は、１０ＢＷ／
ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが７を越
えると、光出力の変動がおおよそ１（％）を越え、変動
が生じたといえるレベルとなった。さらに、１０ＢＷ／
ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出力の変動がおおよそ
６％を越えた。この時、被験者はちらつきを感じた。

【００９３】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【００９４】ここで、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０
の範囲内に入る場合であっても、ｆが４０（Ｈｚ）以下
のランプ点灯装置１００においては、発光管１に失透お
よび発光管１の内径変化はみられないものの、発光管内
壁の黒化が観測された。これらのランプ点灯装置におい
ては、失透及び発光管の内径変化の抑制効果は有するも
のの、寿命特性が劣化している。したがって、定常時の
点灯周波数は４０（Ｈｚ）を越えることが好ましい。

【００９５】図１３は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図１３中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【００９６】図１３からわかるように、磁界を４０（ｍ
Ｔ）にした時でも、図１１に示した磁界が４（ｍＴ）の
時と同様に、発光管１の内径の変化は、１０ＢＷ／ｆ−
Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値が０を下
回った場合、発光管内径の変化はおおよそ５（％）を越
えた。この時、アーク位置の変化が発生し、さらには初
期光束に対して７０（％）以下に光束が低下し、色温度
の変化が３００（Ｋ）を越える結果も示され、寿命特性
が劣化していることが確認された。また、発光管の内径
変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値が２を
下回った場合、発光管の上部に失透が観測された。

【００９７】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【００９８】次に、ランプ点灯装置１００と同様の構造
で、アーク中に印加する磁界Ｂが４００（ｍＴ）になる
ように永久磁石１０を調整したものを、図１４および図
１５に示す。図１４および図１５に示した結果において
も、ランプ１１が定常時おいて消費される電力Ｗと、定
常時の点灯周波数をｆをパラメータとして、ちらつきお
よび寿命特性の測定を行った。Ｗは２０、３５、５０、
７０（Ｗ）の４水準をふり、ｆは３０〜２００００（Ｈ
ｚ）の間で測定した。

【００９９】図１４は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図１４中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【０１００】図１４からわかるように、磁界を４００
（ｍＴ）にした時でも、図１０に示した磁界が４（ｍ
Ｔ）の時と同様に、ランプ１１の光出力の変動は、１０
ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが
７を越えると、光出力の変動がおおよそ１（％）を越
え、変動が生じたといえるレベルとなった。さらに、１
０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出力の変動が
おおよそ６％を越えた。この時、被験者はちらつきを感
じた。

【０１０１】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【０１０２】ここで、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０
の範囲内に入る場合であっても、ｆが４０（Ｈｚ）以下
のランプ点灯装置１００においては、発光管１に失透お
よび発光管１の内径変化はみられないものの、発光管内
壁の黒化が観測された。これらのランプ点灯装置におい
ては、失透及び発光管の内径変化の抑制効果は有するも
のの、寿命特性が劣化している。したがって、定常時の
点灯周波数は４０（Ｈｚ）を越えることが好ましい。

【０１０３】図１５は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図１５中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【０１０４】図１５からわかるように、磁界を４００
（ｍＴ）にした時でも、図１１に示した磁界が４（ｍ
Ｔ）の時と同様に、発光管１の内径の変化は、１０ＢＷ
／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄの値が
０を下回った場合、発光管内径の変化はおおよそ５
（％）を越えた。この時、アーク位置の変化が発生し、
さらには初期光束に対して７０（％）以下に光束が低下
し、色温度の変化が３００（Ｋ）を越える結果も示さ
れ、寿命特性が劣化していることが確認された。また、
発光管の内径変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・
ｄの値が２を下回った場合、発光管の上部に失透が観測
された。

【０１０５】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【０１０６】また、同様の試験をアーク中に印加される
磁界を５００（ｍＴ）にした高輝度放線ランプ装置１０
０で行ったところ、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の
範囲内に入る範囲においては４（ｍＴ）の磁界を印加し
た時と同様に、ちらつきが無く寿命特性に優れた無水銀
高輝度放電ランプ点灯装置が実現されることがわかっ
た。ただし、５００（ｍＴ）の磁界をアーク中に印加し
た場合には回路の誤動作の発生が見られた。この原因は
磁界がアーク中のみならず、回路や電流供給線に対して
も印加されるためであり、このことから、アーク中に印
加される磁界は５００（ｍＴ）を超えない範囲であるこ
とが好ましい。（実施形態２）上記実施形態１では、主
に磁界の強さを変化させたときの特性について説明した
が、本実施形態では、発光管１内に封入する希ガスの圧
力を変化させたときの特性について説明する。他の点に
ついては上記実施形態１と同様であるので説明を省略ま
たは簡略化する。

【０１０７】本実施形態の無水銀高輝度放電ランプ点灯
装置および高輝度放電ランプは、図１および図２にそれ
ぞれ示した無水銀高輝度放電ランプ点灯装置１００と同
様の構成を有している。本実施形態では、アークに印加
する磁界Ｂを４．０（ｍＴ）に固定した上で、発光管２
１内に封入するキセノンガスの圧力Ｐを０．１（ＭＰ
ａ）にし、そして、定常時おいて消費される電力Ｗと、
定常時の点灯周波数をｆをパラメータとして、ちらつき
および寿命特性の測定を行った。上記実施形態１と同様
に、Ｗは２０、３５、５０、７０（Ｗ）の４水準をふ
り、ｆは３０〜２００００（Ｈｚ）の間で測定した。

【０１０８】図１６は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図１６中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【０１０９】図１６からわかるように、磁界を一定に
し、キセノンガスの圧力を０．１ＭＰａにしたときで
も、上記実施形態１と同様に、ランプ１１の光出力の変
動は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄが７を越えると、光出力の変動がおおよそ１
（％）を越え、変動が生じたといえるレベルとなった。
さらに、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出
力の変動がおおよそ６％を越えた。この時、被験者はち
らつきを感じた。

【０１１０】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【０１１１】図１７は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図１７中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【０１１２】図１７からわかるように、磁界を一定に
し、キセノンガスの圧力を０．１（ＭＰａ）にしたとき
でも、上記実施形態１と同様に、発光管１の内径の変化
は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−
Ｐ・ｄの値が０を下回った場合、発光管内径の変化はお
およそ５（％）を越えた。この時、アーク位置の変化が
発生し、さらには初期光束に対して７０（％）以下に光
束が低下し、色温度の変化が３００（Ｋ）を越える結果
も示され、寿命特性が劣化していることが確認された。
また、発光管の内径変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄの値が２を下回った場合、発光管の上部に失透
が観測された。

【０１１３】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【０１１４】ここで、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０
の範囲内に入る場合であっても、ｆが４０（Ｈｚ）以下
の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置においては、実施の
形態１と同様に、発光管１に失透および発光管１の内径
変化はみられないものの、発光管内壁の黒化が観測され
た。これらのランプ点灯装置においては、失透及び発光
管の内径変化の抑制効果は有するものの、寿命特性が劣
化している。したがって、定常時の点灯周波数は４０
（Ｈｚ）を越えることが好ましい。

【０１１５】さらに、Ｐの値が０．１（ＭＰａ）のラン
プ点灯装置においては、ちらつきの防止および寿命特性
の劣化防止の効果を有しているが、次の現象が見られ
た。すなわち、光出力変動はないものの、反射鏡に組み
合わせた場合、ときおり、一瞬アークがゆれた現象が見
られた。その場合、光出力としての変動は５（％）以下
であったものの、出射光のちらつきが観測された。この
ときのランプ１１を観察すると、電極先端の輝点が移動
していることがわかった。このような出射光のちらつき
を抑制するためには、希ガスの封入圧力Ｐの値は、０．
１（ＭＰａ）を超える範囲にすることが好ましい。

【０１１６】次に、キセノンガスの圧力Ｐを２．５（Ｍ
Ｐａ）とした構成のものを、図１８および図１９に示
す。図１８および図１９に示した結果においても、ラン
プ１１が定常時おいて消費される電力Ｗと、定常時の点
灯周波数をｆをパラメータとして、ちらつきおよび寿命
特性の測定を行った。Ｗは２０、３５、５０、７０
（Ｗ）の４水準をふり、ｆは３０〜２００００（Ｈｚ）
の間で測定した。

【０１１７】図１８は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図１８中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【０１１８】図１８からわかるように、磁界を一定に
し、キセノンガスの圧力を２．５ＭＰａにしたときで
も、上記実施形態１と同様に、ランプ１１の光出力の変
動は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄが７を越えると、光出力の変動がおおよそ１
（％）を越え、変動が生じたといえるレベルとなった。
さらに、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出
力の変動がおおよそ６％を越えた。この時、被験者はち
らつきを感じた。

【０１１９】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【０１２０】図１９は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図１９中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【０１２１】図１９からわかるように、磁界を一定に
し、キセノンガスの圧力を２．５（ＭＰａ）にしたとき
でも、上記実施形態１と同様に、発光管１の内径の変化
は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−
Ｐ・ｄの値が０を下回った場合、発光管内径の変化はお
およそ５（％）を越えた。この時、アーク位置の変化が
発生し、さらには初期光束に対して７０（％）以下に光
束が低下し、色温度の変化が３００（Ｋ）を越える結果
も示され、寿命特性が劣化していることが確認された。
また、発光管の内径変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄの値が２を下回った場合、発光管の上部に失透
が観測された。

【０１２２】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【０１２３】ここで、Ｐの値が２．５（ＭＰａ）の無水
銀高輝度放電ランプ点灯装置１００においては、ちらつ
きの防止および寿命特性の劣化防止の効果を有している
が、試験数１５本中２本が１０００時間以内に破損して
不点灯となった。したがって、高輝度放電ランプの使用
時間を考慮すると、発光管破損防止の観点から、Ｐの値
は２．５（ＭＰａ）を下回る範囲であることが好まし
い。

【０１２４】さらに、Ｐの値が０．３（ＭＰａ）の無水
銀高輝度放電ランプ点灯装置１００を作成し、ちらつ
き、寿命特性の評価を行ったところ、上記実施形態１と
同様に、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の範囲内に入
る範囲においては、ちらつきが無く寿命特性に優れた無
水銀高輝度放電ランプ点灯装置が実現された。しかしな
がら、点灯直後においては、圧力が低いことに起因する
ちらつきが見られた。０．１（ＭＰａ）封入のものでも
同様の現象が観測されている。これは、点灯直後の圧力
が低いことによって、アーク中での熱分布が不均一にな
ってしまっていることに起因するものと考えられる。し
たがって、点灯直後のちらつきを回避することを考慮す
ると、希ガスの封入圧力Ｐは０．３（ＭＰａ）を超える
範囲にすることが望ましい。

【０１２５】次に、Ｐの値が０．５（ＭＰａ）の無水銀
高輝度放電ランプ点灯装置１００を作製し、ちらつき、
寿命特性の評価を行ったところ、実施形態１と同様に、
０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の範囲内に入る場合に
は、ちらつきが無く寿命特性に優れた無水銀高輝度放電
ランプ点灯装置を実現することができた。しかしなが
ら、点灯してからの光出力が定常時の８０％に到達する
までの時間が１０秒を超えてしまうという現象が見られ
た。この現象は、０．１（ＭＰａ）と０．３（ＭＰａ）
の封入圧力のものでも観察された。これは、希ガスの封
入圧力Ｐが０．５（ＭＰａ）以下の場合、発光管２１内
の熱伝導が少なく、封入物６が蒸発しにくくなっている
ことに起因していると考えられる。したがって、希ガス
の封入圧力Ｐは０．５（ＭＰａ）を超える範囲にするこ
とが望ましい。

【０１２６】さらに、Ｐの値が２．０（ＭＰａ）の無水
銀高輝度放電ランプ点灯装置１００を作製し、ちらつ
き、寿命特性の評価を行ったところ、実施の形態１と同
様に０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の範囲内に入る範
囲においては、ちらつきが無く寿命特性に優れた無水銀
高輝度放電ランプ点灯装置を実現することができた。た
だし、起動電圧が３０（ｋＶ）を越える結果となった。
３０（ｋＶ）を越える起動電圧を発生させる駆動回路は
大型化してしまうことから、Ｐの値が２．０（ＭＰａ）
を下回る範囲すなわち、Ｐ・ｄの値が８を下回る範囲で
あることが好ましい。

【０１２７】次に、Ｐの値が１．５（ＭＰａ）の無水銀
高輝度放電ランプ点灯装置１００を作製し、ちらつき、
寿命特性の評価を行ったところ、実施形態１と同様に０
＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の範囲内に入る範囲にお
いては、ちらつきが無く寿命特性に優れた無水銀高輝度
放電ランプ点灯装置を実現することができた。ただし、
この場合、起動電圧が２５（ｋＶ）を越える結果となっ
た。２５（ｋＶ）以下に、起動電圧を制限することによ
って駆動回路をより小型化することが可能となるため、
Ｐの値が１．５（ＭＰａ）を下回る範囲、すなわち、Ｐ
・ｄの値が６を下回る範囲であることがより好ましい。
（実施形態３）本実施形態では、主に、ランプの電極先
端間距離を変化させたときの特性について説明する。他
の点については上記実施形態１および２と同様であるの
で説明を省略または簡略化する。

【０１２８】本実施形態の無水銀高輝度放電ランプ点灯
装置および高輝度放電ランプは、図１および図２にそれ
ぞれ示した無水銀高輝度放電ランプ点灯装置１００と同
様の構成を有している。本実施形態では、アークに印加
する磁界Ｂを４．０（ｍＴ）に固定し、キセノンガスの
圧力を１．０（ＭＰａ）とした上で、一対の電極３，３
の先端間の距離ｄを２ｍｍにした。そして、定常時おい
て消費される電力Ｗと、定常時の点灯周波数をｆをパラ
メータとして、ちらつきおよび寿命特性の測定を行っ
た。上記実施形態１と同様に、Ｗは２０、３５、５０、
７０（Ｗ）の４水準をふり、ｆは３０〜２００００（Ｈ
ｚ）の間で測定した。

【０１２９】図２０は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図２０中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【０１３０】図２０からわかるように、磁界を一定に
し、電極先端間の距離を２．０（ｍｍ）にしたときで
も、ランプ１１の光出力の変動は、上記実施形態１と同
様に、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄが７を越えると、光出力の変動がおおよそ１
（％）を越え、変動が生じたといえるレベルとなった。
さらに、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出
力の変動がおおよそ６％を越えた。この時、被験者はち
らつきを感じた。

【０１３１】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【０１３２】図２１は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図２１中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【０１３３】図２１からわかるように、磁界を一定に
し、電極先端間の距離を２．０（ｍｍ）にしたときで
も、上記実施形態１と同様に、発光管１の内径の変化
は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−
Ｐ・ｄの値が０を下回った場合、発光管内径の変化はお
およそ５（％）を越えた。この時、アーク位置の変化が
発生し、さらには初期光束に対して７０（％）以下に光
束が低下し、色温度の変化が３００（Ｋ）を越える結果
も示され、寿命特性が劣化していることが確認された。
また、発光管の内径変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄの値が２を下回った場合、発光管の上部に失透
が観測された。

【０１３４】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【０１３５】ここで、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０
の範囲内に入る場合であっても、ｆが４０（Ｈｚ）以下
の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置においては、実施の
形態１と同様に、発光管１に失透および発光管１の内径
変化はみられないものの、発光管内壁の黒化が観測され
た。これらのランプ点灯装置においては、失透及び発光
管の内径変化の抑制効果は有するものの、寿命特性が劣
化している。したがって、定常時の点灯周波数は４０
（Ｈｚ）を越えることが好ましい。

【０１３６】また、０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の
範囲内に入る場合でも、電極先端間の距離が２．０（ｍ
ｍ）のときは、ランプ電圧は約４８（Ｖ）となった。６
０（Ｖ）を下回るランプ電圧を有する高輝度放電ランプ
においては、発光管１に失透および発光管１の内径変化
はみられないものの、電極先端の激しい消耗が見られ
た。これはランプ電流値が増加したことに起因している
と考えられる。したがって、電極先端間の距離は２．０
（ｍｍ）を超える範囲であることが好ましい。

【０１３７】さらにｄの値が３（ｍｍ）の無水銀高輝度
放電ランプ点灯装置１００を作成し、ちらつき、寿命特
性の評価を行ったところ、実施の形態１と同様に０＜１
０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜１０の範囲内に入る範囲において
は、ちらつきが無く寿命特性に優れた無水銀高輝度放電
ランプ点灯装置を実現することができた。ただし、この
場合、ランプ電圧は６２（Ｖ）となった。この範囲では
６０（Ｖ）を上回るものの、製造的バラツキを加味する
と６０（Ｖ）を下回るものが発生すると考えられること
から、３（ｍｍ）を超える範囲であることがより好まし
い。

【０１３８】次に、一対の電極３、３の先端間の距離ｄ
を６（ｍｍ）にした構成のものを、図２２および図２３
に示す。図２２および図２３に示した結果においても、
ランプ１１が定常時おいて消費される電力Ｗと、定常時
の点灯周波数をｆをパラメータとして、ちらつきおよび
寿命特性の測定を行った。Ｗは２０、３５、５０、７０
（Ｗ）の４水準をふり、ｆは音響共鳴現象が起こらない
ように３０〜２００００（Ｈｚ）の間で測定した。点灯
電流波形は矩形波で測定を行った。

【０１３９】図２２は、図１０と同様に光出力の変動を
測定することにより、ちらつきを調べた結果を示すグラ
フである。図２２中の横軸および縦軸は、図１０のもの
と同じである。

【０１４０】図２２からわかるように、磁界を一定に
し、電極先端間の距離を６．０（ｍｍ）にしたときで
も、ランプ１１の光出力の変動は、上記実施形態１と同
様に、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄが７を越えると、光出力の変動がおおよそ１
（％）を越え、変動が生じたといえるレベルとなった。
さらに、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが１０を越えると、光出
力の変動がおおよそ６％を越えた。この時、被験者はち
らつきを感じた。

【０１４１】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを１０
を超えない範囲に規定することによって、被験者がちら
つきを感じない無水銀高輝度放電ランプを実現すること
ができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄを７を超えない範囲に
規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、光出力
変動のない無水銀高輝度放電ランプにすることもできる
ためより好ましい。

【０１４２】図２３は、図１１と同様に発光管の内径の
変化を測定することにより、発光管の変形および失透の
発生を調べた結果を示すグラフである。図２３中の横軸
および縦軸は、図１１のものと同じである。

【０１４３】図２３からわかるように、磁界を一定に
し、電極先端間の距離を６．０（ｍｍ）にしたときで
も、上記実施形態１と同様に、発光管１の内径の変化
は、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄに依存した。１０ＢＷ／ｆ−
Ｐ・ｄの値が０を下回った場合、発光管内径の変化はお
およそ５（％）を越えた。この時、アーク位置の変化が
発生し、さらには初期光束に対して７０（％）以下に光
束が低下し、色温度の変化が３００（Ｋ）を越える結果
も示され、寿命特性が劣化していることが確認された。
また、発光管の内径変化は少ないものの、１０ＢＷ／ｆ
−Ｐ・ｄの値が２を下回った場合、発光管の上部に失透
が観測された。

【０１４４】したがって、１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが０を
超える範囲に規定することによって、発光管の変形の少
ない寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプを実現す
ることができる。１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄが２を超える範
囲に規定すると、発光管変形が少ないばかりでなく、失
透も抑制された、より寿命特性の優れた無水銀高輝度放
電ランプにすることができるのでより好ましい。

【０１４５】次に、一対の電極３、３の先端間の距離ｄ
を８（ｍｍ）にした無水銀高輝度放電ランプ点灯装置１
００を作製し、ちらつき、寿命特性の評価を行ったとこ
ろ、実施の形態１と同様に０＜１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄ＜
１０の範囲内に入る範囲においては、ちらつきが無く寿
命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプ点灯装置を実現
することができた。ただし、この場合、起動電圧が３０
（ｋＶ）を越える結果となった。３０（ｋＶ）を越える
起動電圧を発生させる駆動回路は大型化してしまうこと
から、ｄの値が８下回る範囲、すなわち、Ｐ・ｄの値が
８を下回る範囲であることがより好ましい。

【０１４６】また、ｄの値が６ｍｍの構成でも、ちらつ
きが無く寿命特性に優れた無水銀高輝度放電ランプ点灯
装置を実現することができた。ただし、この場合、起動
電圧が２５（ｋＶ）を越える結果となった。２５（ｋ
Ｖ）以下に、起動電圧を制限することによって駆動回路
をより小型化することが可能となるため、ｄの値が６
（ｍｍ）下回る範囲、すなわち、Ｐ・ｄの値が６を下回
る範囲であることがさらに好ましい。 （実施形態４）本実施形態４では、上記実施形態１〜３
にかかる高輝度放電ランプを含んだ点灯システムの例に
ついて説明する。

【０１４７】図２４は、上記実施形態の高輝度放電ラン
プ１１と、点灯回路１２と、ランプ１１から発せられる
光を反射する反射鏡８０とを備えたミラー付きランプ
（点灯システム）の構成を模式的に示している。反射鏡
８０の光軸上に、ランプ１１のアークの中心が位置する
ように配置されている。なお、一対の電極３、３の先端
同士を結ぶ直線は、あたかも水平方向になるように反射
鏡８０に取り付けられている。その状態で、ランプ１１
は点灯回路１２に接続されている。

【０１４８】図２４に示した構成にすることによって、
アークからの光を有効に投射することができ、効率の良
い無水銀高輝度放電ランプ点灯装置（点灯システム）を
実現することができる。また、上述したように、（１０
ＢＷ／ｆ）の項による下向きの力Ｆ２と、Ｐ・ｄの項に
よる上向きの力Ｆ１とを規定することによって、高輝度
放電ランプ中のアーク位置を制御することが可能となる
ことから、投射光の配光特性を可変できるシステムが容
易に実現することができる。 （実施形態５）上述したように、廃棄時の地球環境への
配慮から、水銀を含まないメタルハライドランプが望ま
れているが、水銀を含んだメタルハライドランプにおい
ては、Ｉｎ（インジウム）のハロゲン化物を封入したメ
タルハライドランプが好適に使用されている。Ｉｎは、
発光特性に優れると共に、ELECTRIC DISCHERGE LAMPS
（P218,JOHN F.WAYMOUTH）に示されているように、アー
クを太らせて、アークを安定させる効果が知られてい
る。

【０１４９】本願発明者は、Ｓｃ−Ｎａ系の有水銀メタ
ルハライドランプから、水銀を取り除いた無水銀メタル
ハライドランプを試作し特性を検討したところ、期待し
ていた発光特性は得られないことを確認した。そこで、
発光特性に優れると共に、アークを安定させる効果で知
られているＩｎを添加し、水銀を含まないメタルハライ
ドランプを試作した。このメタルハライドランプの構成
は、封入物６以外は、図１に示したものと同じである。

【０１５０】ここで、電極間距離ｄは約４．２（ｍｍ）
にし、２０℃でのキセノンガス封入圧力は、１．４（Ｍ
Ｐａ）にした。発光管１内の内容積は、約０．０２５
（ｃｃ）であり、その内部には、約０．１ｍｇの＋３価
のインジウムの沃化物ＩｎＩ₃（単位発光管内容積当た
り約４．２ｍｇ／ｃｃ）と、約０．１９ｍｇのヨウ化ス
カンジウム（単位発光管内容積当たり約８．０ｍｇ／ｃ
ｃ）と、約０．１６ｍｇのヨウ化ナトリウム（単位発光
管内容積当たり約６．４ｍｇ／ｃｃ）とから構成された
ハロゲン化物６が封入されている。勿論、発光管１内に
は、水銀は含まれていない。

【０１５１】この無水銀メタルハライドランプを、ラン
プの電極先端間を結ぶ直線が鉛直方向になるように配置
して点灯させた（以下、この点灯を「垂直点灯」と呼
ぶ）。ところが、Ｉｎを添加することで、アークを安定
させるどころか、この無水銀メタルハライドランプにお
いては、アークが不安定になった。つまり、アークが静
止していない状態になり、ランプの光出力が不安定にな
った。したがって、見た目にちらつきを感じるという問
題点があることがわかった。

【０１５２】次に、当該無水銀メタルハライドランプ
を、ランプの電極先端間を結ぶ直線が水平方向になるよ
うに、ランプを配置して点灯させた（以下、この点灯を
「水平点灯」と呼ぶ）ところ、アークは発光管内表面に
接触して安定した。しかし、安定したといっても、アー
クと発光管内表面とが接触している状態では、その接触
している部分が膨張し、発光管破裂につながってしま
う。したがって、アークが発光管内表面に接触して安定
している状態で、ランプを使用することは不可能であ
る。そこで、本願発明者の知見に基づくアーク下向きの
力Ｆ２を加えるために磁界を印加して、アークと発光管
内表面の接触をなくすようにして点灯させたが、垂直点
灯時と同様に、アークが不安定になった。そのため、ラ
ンプの光出力が不安定になり、見た目にちらつきを感じ
るようになった。

【０１５３】このような現象は、水銀を含む従来のメタ
ルハライドランプでは、アーク安定効果を有するＩｎを
発光金属として封入していれば起こり得ないことであ
る。しかしながら、水銀を含まないメタルハライドラン
プでは、Ｉｎを封入するとアークが不安定になる。つま
り、水銀を含む従来のメタルハライドランプからは予測
不可能な現象が生じた。

【０１５４】本願発明者は、発光管１内の上向きの力
（浮力）Ｆ１を制御することにより、Ｉｎを含む無水銀
メタルハライドランプの安定させることに成功し、アー
クを安定にさせたＩｎを含む無水銀メタルハライドラン
プを実現した。

【０１５５】以下、図２５から図２７を参照しながら、
本実施形態にかかる無水銀メタルハライドランプの説明
をする。

【０１５６】本実施形態の無水銀メタルハライドランプ
は、図１に示したランプの構成を有しているが、電極間
距離をｄ（ｍｍ）、２０℃での封入希ガス圧をＰ（ＭＰ
ａ）としたとき、Ｐｄ≦４．６を満たすように封入希ガ
ス圧力と主電極間距離が規定されている。本実施形態で
は、電極間距離ｄは約４．２（ｍｍ）にし、２０℃での
キセノンガス封入圧力は、１．４（ＭＰａ）にしてい
る。本実施形態では、ランプ点灯を容易にするための補
助電極は設けられていないが、補助電極を設けても構わ
ない。補助電極を設けた構成は、本実施形態に限らず、
上記実施形態１〜４にも採用してもよい。補助電極を設
けたときの電極間距離ｄは、補助電極を除いた主電極間
の距離にすればよいこと言うまでもない。

【０１５７】本実施形態において、発光管１内での電極
３の先端間距離は、つまり、電極間距離ｄは約４．２
（ｍｍ）である。発光管１内の内容積は、約０．０２５
（ｃｃ）であり、その内部には、約０．１ｍｇの＋３価
のインジウムの沃化物ＩｎＩ₃（単位発光管内容積当た
り約４．２ｍｇ／ｃｃ）と、約０．１９ｍｇのヨウ化ス
カンジウム（単位発光管内容積当たり約８．０ｍｇ／ｃ
ｃ）と、約０．１６ｍｇのヨウ化ナトリウム（単位発光
管内容積当たり約６．４ｍｇ／ｃｃ）とから構成された
ハロゲン化物６が封入されている。図示していないが、
発光管１内には室温（２０℃）で、０．３ＭＰａ（メガ
パスカル）、０．７ＭＰａ、１．０ＭＰａ、１．１ＭＰ
ａ、１．４ＭＰａのＸｅガスが封入された４種のランプ
を試作し、これらの試作ランプに１５０Ｈｚの矩形波電
流を供給し、ランプ電力３５Ｗで垂直点灯させた。

【０１５８】アークの不安定さ（ちらつき）を定量化す
るために、図９に示した構成にて、照度計４０で光出力
の変化を、そしてモニタ７０でちらつきを観測した。な
お、本実施形態および上記実施形態１の場合とも、測定
ヘッド４２とランプ１１との距離は３２ｃｍとした。

【０１５９】その結果を図２５に示す。図２５の横軸は
Ｐ×ｄ（ＭＰａ・ｍｍ）を示し、縦軸は光出力の変動を
示している。本実施形態においても、光出力の変動は、
光出力の最大値と最小値の差を、光出力の平均値で割っ
た値を％で示している。

【０１６０】図２５からわかるように、ランプ１１の光
出力の変動は、Ｐ×ｄに依存している。Ｐ×ｄが２．９
４を超えると変動が起き始めた。さらに、Ｐ×ｄが４．
６より高くなると、光出力の変動は６％を越えた。この
とき、被験者はちらつきを感じた。

【０１６１】したがって、Ｐ×ｄを４．６以下に規定す
ることによって、ちらつきを感じない無水銀メタルハラ
イドランプを実現することができる。Ｐ×ｄを２．９４
以下に規定すれば、ちらつきを感じないばかりでなく、
光出力変動のない無水銀メタルハライドランプにするこ
とができるのでより好ましい。

【０１６２】次に、上記無水銀メタルハライドランプと
同様の構成で、Ｘｅ圧を室温で１．０ＭＰａ（一定）と
し、電極間距離ｄを２．０ｍｍ、４．２ｍｍ、４．６ｍ
ｍ、５．０ｍｍと変化させたランプ１１についても、ア
ークの不安定さ（ちらつき）を定量化した。このランプ
１１も、同様に、１５０Ｈｚの矩形波電流を供給し、ラ
ンプ電力３５Ｗで垂直点灯させた。その結果を図２６に
示す。図２５と同様に、図２６の横軸は、Ｐ×ｄを示
し、縦軸は、光出力の変動を示している。

【０１６３】図２６からわかるように、ランプ１１の光
出力の変動は、Ｐ×ｄに依存している。Ｐ×ｄが４．６
より高くなると、光出力の変動は６％を越え、光出力の
変動は６〜１０Ｈｚ程度であった。このとき、被験者は
ちらつきを感じた。

【０１６４】したがって、Ｐ×ｄを４．６以下に規定す
ることによって、ちらつきを感じない無水銀メタルハラ
イドランプを実現することができる。以上のことから、
希ガス（Ｘｅ）圧Ｐ（ＭＰａ）と電極間距離ｄ（ｍｍ）
を、Ｐｄ≦４．６とすることによって、Ｉｎ入りの無水
銀メタルハライドランプであっても、ちらつきを感じな
いものを実現することができることがわかる。

【０１６５】なお、上述の実施形態で説明したことと重
複することもあるが、アークの湾曲の原理および本願発
明者の検討を説明する。

【０１６６】通常、メタルハライドランプを点灯する
と、アークは、発光管内に発生する温度分布による浮力
の作用で上方に湾曲する。このことから、水銀を含まな
いメタルハライドランプでの点灯時のちらつき（アーク
の不安定さ）は、浮力の大きさに左右されるのではない
かと、本願発明者は考えた。しかし、アークにかかる浮
力は、温度分布だけに依存しているのではなく、発光管
内の封入希ガス圧や電極間距離との関係をも考えなけれ
ばならないと考えた。

【０１６７】そこで、図２７に示すようなモデルを考え
た。以下、アークにかかる浮力とガス密度とアーク長の
関係式を求める。

【０１６８】アークにかかる浮力Ｆ₁は、 Ｆ₁＝πｌ²ｄ（ρ_w−ρ_a）ｇ ・・・（式８） (式８において、ρ_w：管壁付近のガス密度、ρ_a：アー
ク中のガス密度、ｌ：アークの有効半径、ｇ：重力、
ｄ：アーク長) 次に、アークのガス温度をＴ_a（一定）、管壁付近のガ
ス温度をＴ_w（一定）と仮定すると、式８は、次のよう
に変形できる。

【０１６９】 Ｆ₁＝πｌ²ｄρ_a｛（Ｔ_w−Ｔ_a）／Ｔ_a｝ｇ ・・・（式９） 本実施形態では、ρ_wは約５倍程変化させた。したがっ
て、（Ｔ_w−Ｔ_a）／Ｔ_aの項変化が小さいことから、
（Ｔ_w−Ｔ_a）／Ｔ_aの項の変化を無視することが可能で
ある。よって、式９から、 Ｆ₁∝ρ_aｄ ・・・（式１０） という関係があることがわかる。なお、ρ_aはガス圧と
みなすことができ、ｄは電極間距離とみなすことができ
る。したがって、式１０の比例式と実験結果とから、浮
力（Ｐ×ｄ）が大きくなると、アークが不安定になるこ
とがわかる。それゆえ、アークが不安定にならない範囲
となるようにランプのＰ×ｄの値を規定すれば、ちらつ
きを感じない無水銀メタルハライドランプを実現するこ
とができる。

【０１７０】次に、本実施形態の他の構成を説明する。
この構成の無水銀メタルハライドランプの図２８に示
す。図２８に示した無水銀メタルハライドランプは、上
記構成のものとは、水平点灯させる点と、永久磁石１０
による磁界印加という点とが異なる。

【０１７１】永久磁石１０は、図２８に示すように、電
極先端間部分の磁界Ｂの向きが鉛直方向になるように配
置される。なお、電極先端間の磁界の強さは５．０〜１
０．０（ｍＴ）であり、電極間距離ｄは４．６ｍｍであ
る。図示していないが発光管１内にＸｅ圧力が１．０
（ＭＰａ）、１．４（ＭＰａ）と変化させたランプを試
作した。これらの試作したそれぞれのバルブに１５０Ｈ
ｚの矩形波電流を供給しランプ電力３５Ｗで水平点灯さ
せた。

【０１７２】アークの不安定さ（ちらつき）を定量化す
るために、図９に示した構成にて、照度計４０で光出力
の変化を、そしてモニタ７０でちらつきを観測した。そ
の結果を述べると、Ｐ×ｄに依存しており、Ｐ×ｄが
４．６より高くなると、光出力の変動は６％を越えた。
このとき、被験者は、ちらつきを感じた。したがって、
Ｐ×ｄを４．６以下に規定することによって、ちらつき
を感じない無水銀メタルハライドランプを実現すること
ができる。

【０１７３】以上のことから、垂直点灯および水平点灯
の両方でも、希ガス（Ｘｅ）圧Ｐ（ＭＰａ）と電極間距
離ｄ（ｍｍ）を、Ｐｄ≦４．６とすることによって、ち
らつきを感じない無水銀メタルハライドランプを実現す
ることができる。

【０１７４】なお、自動車前照灯用として、本実施形態
の無水銀メタルハライドランプを使用する場合、始動直
後、瞬時に光立ち上がりが要求され、かつ始動直後の発
光は主に希ガス（Ｘｅ）に基づくものであるため、Ｘｅ
圧Ｐ（ＭＰａ）は、０．３（ＭＰａ）以上が好ましい。
また、０．５（ＭＰａ）以上がより好ましい。

【０１７５】また、自動車前照灯用として使用する場
合、ランプ電圧は、アーク長ｄ（ｍｍ）に比例するた
め、アーク長が短すぎると、適切なランプ電圧、例え
ば、６０〜７０Ｖが得られないことがある。したがっ
て、アーク長ｄは２ｍｍ以上が好ましく、３ｍｍ以上が
より好ましい。

【０１７６】なお、上記実施形態１でも述べたように、
本実施形態においても、キセノンガス圧、電極間距離以
外の発光管１の内容積、スカンジウムの沃化物やナトリ
ウムの沃化物の量などの構成要素はあくまでも例示であ
る。よって、例えば、発光管１の内容積は０．０２５ｃ
ｃに限られることはないし、ヨウ化スカンジウムの量は
０．１９ｍｇに限られることはない。また、始動を補助
する目的でキセノンガスを発光管１内に封入した構成と
したが自動車前照灯への利用を考慮すると希ガスはキセ
ノンガスが好適であるだけで、希ガスはキセノンガス以
外の希ガス、例えばアルゴンガスでも良い。同様に、ラ
ンプ電力も３５Ｗに限られることはない。

【０１７７】本実施形態の無水銀メタルハライドランプ
も、上記実施形態４に示したミラー付きランプの構成に
することができる。また、上記実施形態１から５に示し
たものは、自動車前照灯用だけでなく、勿論、一般照明
用を始め、他の用途にも使用可能である。例えば、液晶
やＤＭＤを用いたプロジェクタ等のような画像投写装置
用の光源としても使用できる。さらに、競技スタジアム
用や、道路標識を照らす投光器用としても使用すること
ができる。

【０１７８】

【発明の効果】本発明によると、一対の電極の先端間の
中心に印加される磁界をＢ（ｍＴ）とし、一対の電極の
先端間の距離をｄ（ｍｍ）とし、定常点灯時の前記発光
管の管内圧力をＰ₀（ＭＰａ）とし、定常点灯時に消費
される電力をＷ（Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波数を
ｆ（Ｈｚ）としたときに、０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ
₀ｄ＜１００の関係を満たしているので、アークのゆれ
を抑制してちらつきを防止した無水銀高輝度放電ランプ
点灯装置を提供することができる。

【０１７９】また、本発明の無水銀メタルハライドラン
プによると、一対の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）と
し、室温での希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）としたと
きに、Ｐｄ≦４．６にしているので、アークのゆれを抑
制してちらつきを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルハライドランプの構成を模式的に示す断
面図である。

【図２】アークの上方への湾曲の状態を示す断面図であ
る。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、永久磁石１０を発光管
１の下部または上部に配置した構成を示す断面図であ
る。

【図４】アークに加わる上向きの力Ｆ１を説明するため
にアーク周辺の構成をモデル化した図である。

【図５】アークの湾曲量とＢＷ／ｆの関係との関係を示
すグラフである。

【図６】点灯時の発光管１内の圧力を示すグラフであ
る。

【図７】本発明による実施形態１にかかる無水銀高輝度
放電ランプ点灯装置１００の構成を示す図である。

【図８】ランプ点灯装置１００に含まれる高輝度放電ラ
ンプ１１の構成を模式的に示す断面図である。

【図９】光出力変動の測定に用いた実験装置の構成図で
ある。

【図１０】磁界Ｂが４．０（ｍＴ）の場合における１０
ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変動との関係を示すグラフで
ある。

【図１１】磁界Ｂが４．０（ｍＴ）の場合における１０
ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光管内径変化率との関係を示すグ
ラフである。

【図１２】磁界Ｂが４０（ｍＴ）の場合における１０Ｂ
Ｗ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変動との関係を示すグラフ

【図１３】磁界Ｂが４０（ｍＴ）の場合における１０Ｂ
Ｗ／ｆ−Ｐ・ｄと発光管内径変化率との関係を示すグラ
フである。

【図１４】磁界Ｂが４００（ｍＴ）の場合における１０
ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変動との関係を示すグラフで
ある。

【図１５】磁界Ｂが４００（ｍＴ）の場合における１０
ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光管内径変化率との関係を示すグ
ラフである。

【図１６】希ガスの２０（℃）の封入圧力が０．１（Ｍ
Ｐａ）の場合における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変
動との関係を示すグラフである。

【図１７】希ガスの２０（℃）での封入圧力が０．１
（ＭＰａ）の場合における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光
管内径変化率との関係を示すグラフである。

【図１８】希ガスの２０（℃）での封入圧力が２．５
（ＭＰａ）の場合における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出
力変動との関係を示すグラフである。

【図１９】希ガスの２０（℃）での封入圧力が２．５
（ＭＰａ）の場合における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光
管内径変化率との関係を示すグラフである。

【図２０】電極先端間の距離ｄが２．０（ｍｍ）の場合
における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変動との関係を
示すグラフである。

【図２１】電極先端間の距離ｄが２．０（ｍｍ）の場合
における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光管内径変化率との
関係を示すグラフである。

【図２２】電極先端間の距離ｄが６．０（ｍｍ）の場合
における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと光出力変動との関係を
示すグラフである。

【図２３】電極先端間の距離ｄが６．０（ｍｍ）の場合
における１０ＢＷ／ｆ−Ｐ・ｄと発光管内径変化率との
関係を示すグラフである。

【図２４】実施形態４にかかる無水銀高輝度放電ランプ
点灯装置（ミラー付きランプ）の構成を示す図である。

【図２５】実施形態５にかかる無水銀メタルハライドラ
ンプを３５Ｗの電力で垂直点灯させた場合における光出
力変動とＰ×ｄとの関係をＸｅ圧について示すグラフで
ある。

【図２６】実施形態５にかかる無水銀メタルハライドラ
ンプを３５Ｗの電力で垂直点灯させた場合における光出
力変動との関係を電極間距離について示すグラフであ
る。

【図２７】浮力とガス密度とアーク長の関係式を求める
ためのモデル図

【図２８】実施形態５にかかる無水銀メタルハライドラ
ンプの他の構成を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１ 発光管 ２ 封止部 ３ 電極 ４ モリブデン箔 ５ リード線 ６ ハロゲン化物 ７ アーク ９ 交流電源 １０ 磁界印加手段（永久磁石） １１ 高輝度放電ランプ（無水銀メタルハライドラン
プ） １２ 点灯回路 １３ 口金 １４ 外管 ２０ フィルター ４０ 照度計 ４１ オシロスコープ ５０ ＣＣＤ ６０ ＶＴＲ ７０ モニタ ８０ 反射鏡 １００ 無水銀高輝度放電ランプ点灯装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 由利子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲よし▼田 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村瀬 隆幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 南畑 亮 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K083 AA61 AA65 BA04 BA05 BA25 BC33 CA33 EA01 EA07 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 QQ34 QQ35 QQ58 QQ59

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質が封入される管内に一対の電極
   が配置された発光管を有し、水平点灯される高輝度放電
   ランプと、 前記一対の電極に交流電流を供給する交流電流発生手段
   を含む点灯回路とを備え、 前記発光管内には、前記発光物質として水銀が含まれて
   おらず、 前記一対の電極の先端間を結ぶ直線に対して略垂直な成
   分を含む磁界を、略鉛直方向に印加する磁界印加手段を
   さらに備え、 前記一対の電極の先端間の中心に印加される前記磁界を
   Ｂ（ｍＴ）とし、前記一対の電極の先端間の距離をｄ
   （ｍｍ）とし、定常点灯時の前記発光管の管内圧力をＰ
   ₀（ＭＰａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ
   （Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）とし
   たときに、 ０＜（１００ＢＷ／ｆ）−Ｐ₀ｄ＜１００ の関係を満たすことを特徴とする、無水銀高輝度放電ラ
   ンプ点灯装置。
2. 【請求項２】 発光物質が封入される管内に一対の電極
   が配置された発光管を有し、水平点灯される高輝度放電
   ランプと、 前記一対の電極に交流電流を供給する交流電流発生手段
   を含む点灯回路とを備え、 前記発光管内には、前記発光物質として水銀が含まれて
   おらず、かつ、少なくとも希ガスが含まれており、 前記一対の電極の先端間を結ぶ直線に対して略垂直な成
   分を含む磁界を、略鉛直方向に印加する磁界印加手段を
   さらに備え、 前記一対の電極の先端間の中心に印加される前記磁界を
   Ｂ（ｍＴ）とし、前記一対の電極の先端間の距離をｄ
   （ｍｍ）とし、２０℃での前記希ガスの封入圧力をＰ
   （ＭＰａ）とし、定常点灯時に消費される電力をＷ
   （Ｗ）とし、定常点灯時の安定周波数をｆ（Ｈｚ）とし
   たときに、 ０＜（１０ＢＷ／ｆ）−Ｐｄ＜１０ の関係を満たすことを特徴とする、無水銀高輝度放電ラ
   ンプ点灯装置。
3. 【請求項３】 前記封入圧力Ｐが、０．１（ＭＰａ）＜
   Ｐ＜２．５（ＭＰａ）の範囲にある、請求項２に記載の
   無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
4. 【請求項４】 前記封入圧力Ｐおよび前記距離ｄが、Ｐ
   ・ｄ＜８の関係を満たすことを特徴とする、請求項２ま
   たは３に記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
5. 【請求項５】 前記封入圧力Ｐおよび前記距離ｄが、Ｐ
   ｄ≦４．６の関係を満たすことを特徴とする、請求項４
   に記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
6. 【請求項６】 前記定常点灯時の点灯周波数ｆが、４０
   （Ｈｚ）＜ｆの範囲である、請求項１から５の何れか一
   つに記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
7. 【請求項７】 前記磁界Ｂが、Ｂ＜５００（ｍＴ）の範
   囲である、請求項１から６の何れか一つに記載の無水銀
   高輝度放電ランプ点灯装置。
8. 【請求項８】 前記一対の電極の先端の間の前記距離ｄ
   が、２＜ｄ（ｍｍ）の範囲である、請求項１から７の何
   れか一つに記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
9. 【請求項９】 前記高輝度放電ランプが、前記発光管内
   に前記発光物質として少なくともインジウムハロゲン化
   物を含むメタルハライドランプである、請求項１から８
   の何れか一つに記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装
   置。
10. 【請求項１０】 さらに、前記高輝度放電ランプから発
    せられる光を反射する反射鏡とを備え、 前記反射鏡の光軸上に、前記無水銀高輝度放電ランプの
    アークの中心が配置されている、請求項１から９の何れ
    か一つに記載の無水銀高輝度放電ランプ点灯装置。
11. 【請求項１１】 発光物質が封入される管内に一対の電
    極が配置された発光管を備え、 前記発光管内には、希ガスと、前記発光物質としてイン
    ジウムのハロゲン化物とが少なくとも含まれており、か
    つ、前記発光物質として水銀が含まれておらず、 前記一対の電極の先端間の距離をｄ（ｍｍ）とし、室温
    での前記希ガスの封入圧力をＰ（ＭＰａ）としたとき
    に、Ｐｄ≦４．６を満たすことを特徴とする、無水銀メ
    タルハライドランプ。
12. 【請求項１２】 前記希ガスの封入圧力Ｐが、室温で
    ０．３（ＭＰａ）以上である、請求項１１に記載の無水
    銀メタルハライドランプ。
13. 【請求項１３】 前記距離ｄが２（ｍｍ）以上である、
    請求項１１または１２に記載の無水銀メタルハライドラ
    ンプ。
14. 【請求項１４】 前記メタルハライドランプの点灯方向
    が垂直である、請求項１１から１３の何れか一つに記載
    の無水銀メタルハライドランプ。
15. 【請求項１５】 前記メタルハライドランプの点灯方向
    が水平であり、かつ、 前記一対の電極の先端間を結ぶ直線に対して略垂直な成
    分を含む磁界を印加し、それによってアーク湾曲を抑制
    する磁界印加手段をさらに備えている、請求項１１から
    １３の何れか一つに記載の無水銀メタルハライドラン
    プ。
16. 【請求項１６】 前記メタルハライドランプは、前記一
    対の電極に交流電流が供給される交流点灯型である、請
    求項１５に記載の無水銀メタルハライドランプ。
17. 【請求項１７】 前記発光物質として、スカンジウムの
    ハロゲン化物と、ナトリウムのハロゲン化物と、タリウ
    ムのハロゲン化物とを前記発光管内に含む、請求項１１
    から１６に記載の無水銀メタルハライドランプ。
18. 【請求項１８】 前記ハロゲン化物を構成するハロゲン
    は、ヨウ素および臭素からなる群から選択される少なく
    とも１つである、請求項１７に記載の無水銀メタルハラ
    イドランプ。
19. 【請求項１９】 前記希ガスはＸｅ（キセノン）であ
    る、請求項１１から１８の何れか一つに記載の無水銀メ
    タルハライドランプ。
20. 【請求項２０】 さらに、前記無水銀メタルハライドラ
    ンプから発せられる光を反射する反射鏡とを備え、 前記反射鏡の光軸上に、前記無水銀メタルハライドラン
    プのアークの中心が配置されている、請求項１１から１
    ９の何れか一つに記載の無水銀メタルハライドランプ。