放電ランプ
放電ランプは、一定以上の圧力で密閉されたガラスバルブ内に、ネオンやアルゴンなどの希ガス、および水銀やナトリウムなどの金属蒸気を充填し、電極間のアーク放電によって発光する照明器具の総称である。一般にHIDランプ（高輝度放電灯）とも呼ばれ、白熱電球と比較して大光束かつ長寿命であるため、工場、体育館、街路灯、商業施設など、広範囲を明るく照らす用途で普及してきた。
発光原理と負特性の制御
内部の電極間に高電圧を印加すると、放出された電子が封入ガスや金属蒸気の原子と衝突し、紫外線や可視光線を放射する。この発光原理は蛍光灯と同様であるが、放電ランプは発光管内の圧力が高く、より強力なアーク放電を利用して高輝度を得る構造となっている。
放電現象には、電流が増加すると管内の電気抵抗が低下する「負特性」が存在する。そのため、電源に直接接続すると過電流が流れてランプが破損する。これを防ぎ電流を一定に制限するため、専用の安定器（バラスト）を直列に接続し、高電圧パルスを発生させるイグナイタなどの始動装置と組み合わせて点灯させる。
始動特性と再点灯時間の制約
放電ランプは、スイッチを投入しても即座に定格の明るさには達しない。点灯直後は発光管内の金属蒸気圧が低く、放電の熱によって内部の金属が完全に蒸発し、光束が安定するまでに通常5分から10分程度の時間を要する。
また、瞬時電圧低下や停電によって一度消灯すると、発光管が高温かつ高圧の状態となっているため、そのままでは始動用のパルス電圧を印加しても絶縁破壊が起きず、再放電できない。ランプが自然冷却され、内部の蒸気圧が下がるまで10分から15分の再点灯待機時間が必要となる。この即時点灯および瞬時再点灯ができないという特性から、停電時に即座の点灯が求められる非常用照明や、人感センサーと連動する防犯灯には適していない。
封入物質による分類と演色性の違い
放電ランプは、発光管内に封入される金属の種類によって発光色や演色性が異なり、用途に応じて使い分けられる。
- 水銀ランプ：水銀蒸気中の放電を利用する。青白い光を放ち、効率と寿命のバランスが良いが、演色性は低い。工場や道路照明で利用されてきた。
- 高圧ナトリウムランプ：ナトリウム蒸気を利用する。黄白色の光を放ち、発光効率が最も高いが、演色性が低いため色の識別が不要なトンネルや街路灯に用いられる。
- メタルハライドランプ：水銀に加えて金属ハロゲン化物を封入したものである。商業施設やスポーツ施設など、正確な色の再現（高演色性）が求められる環境で採用される。発光管をセラミック製にして効率と寿命を向上させたセラミックメタルハライドランプ（CDMランプなど）も存在する。
水俣条約による規制とLED照明への移行
長年にわたり大空間の主照明として利用されてきた放電ランプであるが、環境保護の観点から国際的な転換期を迎えている。「水銀に関する水俣条約」の採択および国内法の改正により、一般照明用の高圧水銀ランプは2021年以降、製造および輸出入が原則禁止となった。
現在、既存の放電ランプを使用している施設においては、水銀を含有せず、即時点灯が可能で消費電力が少ない高出力LED照明への更新が標準的な設計方針となっている。メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプの一部は規制の対象外であるが、保守部品の供給減少やライフサイクルコストの優位性から、施設全体のLED化への置き換えが推進されている。
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