技術コラム/技術情報

ショートアークメタルハライドランプとは

紫外線照射装置における光源の一つであるショートアークメタルハライドランプは、その名の通り、ランプ内部の電極間の放電アーク長が比較的短い構造を持つ高輝度放電ランプの一種です。ショートアークメタルハライドランプを理解するためには、まず「ショートアークランプ」と「メタルハライドランプ」それぞれの特徴を知ることが必要です。

その他のランプについて解説した記事もありますので、合わせてご確認ください。

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■ショートアークランプ

ショートアークランプは、電極間距離が1〜10mm程度と短く、その間で生じるアーク放電によって発光するランプです。発光領域が非常に小さく、高輝度な点光源に近い特性を持ちます。
この光の出発点が一点に揃っているという特性から、レンズや反射鏡などの光学デバイスと組み合わせることで、集光や拡散といった精密な光学制御が可能となります。
ショートアークランプには、主にキセノンランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプのショートアークタイプが該当します。

■メタルハライドランプ

メタルハライドランプは、高圧水銀蒸気中に様々な金属ハロゲン化物（メタルハライド）を添加した高輝度放電ランプ（HIDランプ）の一種で、その特徴は高い発光効率です。その発光効率は80〜120lm/Wにも達するため、一般照明用として広く利用されてきました。キセノンランプの発光効率が30lm/W程度であることと比較すると、その効率の高さが際立ちます。また、添加する金属ハロゲン化物の種類によって発光色を調整できるため演色性にも優れており、現在も舞台・スタジオ照明や一部の産業用プロジェクションなどで利用されています。

ショートアークメタルハライドランプの特徴

ショートアークメタルハライドランプは、前述したショートアークランプの高輝度な点光源に近い性質と、メタルハライドランプの高い発光効率を両立している光源です。この組み合わせにより、以下のような特徴を持ちます。

高輝度・高集光性

点光源に近い発光領域が小さいため、光を効率よく集光・平行化することが可能です。これにより、微細な領域への高輝度照射や精密な描画に適しています。

高い発光効率

金属ハロゲン化物（メタルハライド）の封入により、キセノンランプと比較してはるかに高い発光効率（80〜120lm/W）を実現します。

優れた演色性

太陽光に近い自然な光を再現できるため、かつては色の見え方が重要な液晶プロジェクタなどに広く利用されてきました。現在も一部の用途で高演色性が求められる場面で使われています。

これらの特性から、ショートアークメタルハライドランプは、高輝度を要求される光学デバイスや優れた演色性が必要な映像・投影分野（液晶プロジェクタや特殊映像機器）などで利用されています。

ショートアークメタルハライドランプと他の紫外線光源との比較

ロングアークメタルハライドランプ

ロングアークメタルハライドランプは電極間のアーク長が長く、複数本並列配置で広範囲を一度に照射するのに向いています。輝度はショートアークより低いものの、比較的長いランプ寿命を持ち、広範囲のUV硬化に適しています。

UV-LED光源

UV-LED光源は特定の狭い波長域の光を高効率に照射します。小型・長寿命・低消費電力という利点がありますが、広範囲を照射したり、ショートアークメタルハライドランプのような高出力を得たりするには多くのLEDを配置、使用する必要があります。

低圧水銀ランプ

低圧水銀ランプは特定の波長（185nm、254nm）の強い光を発し、光エネルギーが高い事から殺菌や表面改質などに用いられます。広帯域の光は得られませんが、用途に応じてU字型やストレート型など様々な形状があります。

このように、ショートアークメタルハライドランプは、高輝度な点光源としての優れた集光性と高い発光効率を持つ光源として、高輝度を要求される光学デバイスなどにおいて重要な役割を果たしています。用途に応じて他の光源の特性と比較検討し、最適な光源を選択することが重要です。

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