ウシオライティングの
ハロゲンランプ Q&A

特徴と用途および品揃え

品種	特徴		電力 (W)	色温度 (K)	寿命 (hr)	用途
						複 写 機 露 光	複 写 機 定 着	赤 外 線 加 熱 炉	一 般 照 明	ス タ ジ オ 照 明	O H P	プ ロ ジ ェ ク タ	撮 影	イ ン テ リ ア 照 明	屋 外 照 明	デ ィ ス プ レ イ	集 魚 灯	自 動 車	8 m/m 映 写 機	カ ラ l 引 伸 機
QR	部分発光 点滅使用		130-1500	3000	20万回	●															QR
※ QIR	赤外線ヒータ 放射効率が良い		100-6000	2300	4000		●	●													※ QIR
J	線光源 長寿命		300-1500	3000	2000				●												J
JP	線光源 長寿命		500-1000	3200	200					●											JP
JPD	発光長が短い ダブルエンド		300-3000	3200	150					●	●	●									JPD
JCD	発光長が短い シングルエンド		300-2000	3200	150						●	●	●								JCD
JCV	片口金(ネジ式) 長寿命		60-5000	2900	2000									●	●	●	●				JCV
JA	耐震性大 (ツインフィラメント)		35-100	3100	150													●			JA
JCR	集光(コールド)ミラー付き 色温度が高い		50-250	3400	50														●	●	JCR
JC	角型フィラメント		30-300	3400	50						●	●									JC

※ＱＩＲには、次の４種類があります。

1. 近赤外線ハロゲンヒ－タ
2. 遠赤外線ハロゲンヒ－タ
3. 反射膜付きハロゲンヒ－タ
4. 真空用ハロゲンヒ－タ

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ランプの構造と各部の名称

ダブルエンドタイプ

シングルエンドタイプ

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ディンプル構造

• ディンブル構造のQRタイプのハロゲンランプ

高速複写機用原稿照明光源として開発されたQRタイプのランプで、高速移動により、フィラメントに加わる衝撃や振動を軽減するために、サポーターを石英管に固定した構造のランプです。
衝撃や振動の軽減に併せ、フィラメントの伸びや変形を抑える効果もあるため、複写機用以外に垂直点灯用として使用されています。

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ミラー付きハロゲンランプの機能

• ダイクロイックミラー付きハロゲンランプの構造と機能

一般照明やファイバー照明用に使用される、ダイクロイックミラー付きハロゲンランプは、反射ミラーに多層コーティングを施すことで熱線をランプ後方に逃がし、可視光のみを反射するように設計されています。

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ブルー管／イエロー管

主に自動車の補助灯（H3／フォグランプ）用に開発されたもので、バルブの外側に多層コーティングを施すことにより、イエロー管は黄色い光を、ブルー管は青っぽい光を放射することができます。
ブルー管は、最近ヘッドランプに使われ始めたメタルハライドランプと色温度が近いため、バランスのとれた色調が得られます。

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動作原理(ハロゲンサイクル)

• ハロゲンサイクル概略図

• フィラメントから蒸発したタングステンはハロゲンガスと反応し、タングステン-ハロゲン化合物が生成されます。このタングステン-ハロゲン化合物は、250℃～1400℃の範囲内でその状態を維持していますので、バルブ温度が250℃以上であれば、内壁に付着することはなく黒化も起きません。
• タングステン-ハロゲン化合物が、対流によってフィラメント付近に運ばれると、高温のためにタングステンとハロゲンガスに分解され、タングステンはフィラメントに沈澱し、自由になったハロゲンガスは、再び同じ反応を繰り返します。このような一連のサイクルをハロゲンサイクルと呼びます。

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色温度と分光分布

• 色温度と分光分布の関係

色温度はランプ定格やフィラメント長などの仕様にもよりますが、設計上では最高3400Kまで可能です。色温度が高くなると、分光分布のピークは可視光側に移ります。経時変化による色温度の変化はほとんどありません。

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製造工程

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フィラメント設計と配光(QR)

• 複写機用原稿照明光源は、原稿面上にそれぞれのマシンが必要とする配光分布を作り出す必要があります。この要求に応える方法として、フィラメント（発光部分）を短く分割し、適正な位置に配分した構造のランプがQRタイプです。
• 発光点数を増やすことで、なめらかな配光パターンを得ることができますが、透明な石英ガラスでは配光パターンにリップルが生じます。これを抑え、よりなめらかな配光パターンを得るために、一般的にはフロスト加工をした石英ガラスが使用されます。

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突入電流

• タングステンフィラメントの抵抗率は常温では小さく、高温になると大きな値になります。したがって、常温でランプに電圧を加えた瞬間には大きな電流が流れます。この電流を突入電流と呼びます。
• 突入電流の値は使用する電源の種類等により異なりますが、一般的には定格電流値の7～10倍となり、次のような悪影響を与えます。
  
  1. ランプのON/OFF制御に使用している半導体が破壊されることがある。
  2. 使用している電源電圧が瞬間的に下がり、他の機器に悪影響を与えることがある。
• 突入電流を小さくするために、定格電圧より小さな電圧で予備点灯し、フィラメントを温めておいてから点灯したり、ソフトスタートを使用する方法があります。

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光量立ち上がり時間

一般的にはランプを点灯後、最大光量の90％に達するまでの時間で規定し、フィラメントの熱容量によって変わります。
光量立ち上がり時間は、低電流で色温度の高いランプほど速く、高電流で色温度の低いランプでは長くなります。
複写機用露光ランプ（QRタイプ）の立ち上がり時間は約300msです。

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耐振構造

• 複写機の原稿照明用光源は、ハロゲンランプを装着した照明ユニットを移動（スキャニング）させて使用するのが一般的であり、移動方向に対して98m/sの衝撃に耐えられるよう設計されています。（ただし、衝撃作用時間にもよります。）
• その他自動車用等、振動や衝撃に強いハロゲンランプを要求される場合は、フィラメントに特殊な加工をする等の設計がされています。

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点灯時の適正温度

• ハロゲンランプは、点灯中のランプ各部の温度が適正範囲を超えますと、短寿命の原因になります。ハロゲンサイクルが正常に起きるか否かの判断はバルブ温度を目安とし、品種に関わらず250℃以上に保つ必要があります。
• バルブ温度の上限値は品種によって異なりますが、フィラメント温度が低く、タングステンの蒸発が少ないものほど高くなります。QRで約550℃、JA/Hで約600℃、JAおよびQIRで約800℃となり、その他のハロゲンランプは約650℃を目安とします。
• バルブ温度の他に、シール部温度を350℃以下に保つ必要があります。これを超えますとモリブデン箔が過熱のために酸化し、モリブデン箔の体積膨張を伴うため、シール部クラックを起こします。

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寿命の定義

• この場合の寿命とは、一般的に「平均寿命」を指します。定格電力で連続点灯した場合の寿命時間の平均値が平均寿命で、当社の場合、以下のいずれかが発生した場合を寿命と定義しています。
  
  1. フィラメントが断線したとき。
  2. シール部が破損したとき。
• 一般的に殆どのランプは、明るさの減衰度合いで平均寿命を定義しますが、ハロゲンランプは理論的には、寿命末期まで明るさが変わらない（実際には若干下がりますが）という考え方から、断線するまでの時間で定義します。但し、複写機の原稿照明用光源として利用されるQRタイプは、点滅を繰り返して使用されるため、点滅の回数で平均寿命を定義するのが一般的です。
• 点灯時のシール部温度が350℃を超えた状態で使用を続けますと、フィラメントの断線よりもシール部破損（箔溶断やシール部クラック等）が早くなるため、フィラメントの断線とシール部破損の両方で定義します。

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直流／交流点灯による寿命

• ハロゲンランプの寿命は、一般的に交流点灯よりも直流点灯の方が短くなるといわれています。直流点灯では電子は一方向にしか流れず、タングステンフィラメントの表皮または一部を通りやすいため、その部分が高温になってタングステンの蒸発を促進させるのがその理由です。
• この結果、フィラメントがやせ細ったり表面に凹凸が現れたりして、断面積が減少することで寿命が短くなります。但し、これはあくまで理論上の説明で、実際の寿命試験では直流点灯の方が長寿命になった事例もあります。したがって、一概に直流点灯で寿命が短くなるとは言えません。

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効率と明るさ

• 電圧変化と諸特性の関係

• ハロゲンランプはお客様のご要望に応えるための設計ができますが、発光効率を変えることで全光束（明るさ）、発光波長および寿命が変わります。
• 発光効率を高くすると全光束と色温度は高くなりますが、フィラメント温度が高くなり、タングステンの蒸発を早めるために寿命は短くなります。
• 発光効率を低くすると、全光束と色温度は低くなりますが、フィラメント温度が低く蒸発が遅くなるため、寿命は長くなります。
• 定格電圧に対し高い電圧を加えると、フィラメント温度が高くなるために発光効率が上がり、低い電圧を加えると下がります。

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ハロゲンランプが断線する理由

• ハロゲンランプは、理論的には断線せず永久に使えます。しかしながら、実際には、フィラメントから蒸発したハロゲン化タングステンは温度の低い部分に集まる性質があり、必ずしも温度の高い元の部分に戻らないため、フィラメントがやせ細り、やがて断線します。
• ハロゲンランプは、種類によって封体形状やフィラメント位置および形状が異なり、使用環境によっては冷却される場合があります。また、サポーターによってフィラメントの熱が奪われる等の理由により、封体温度やランプ内温度、フィラメント温度は必ずしも均一ではなく、場所により異なるのが普通です。

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