メタルハライドランプは、高輝度放電（HID）ガス放電ランプの一種で、気化した水銀と金属ハロゲン化物（金属と臭素またはヨウ素の化合物）の混合物にアーク放電を通すことで発光します。
これは水銀蒸気ランプの高度な一種で、高い発光効率（75–100 lm/W）と優れた演色評価数（CRI）を特長とし、光学機器、映画照明、蛍光顕微鏡用の標準光源となっています。
構造 & 構成部品
ランプは2つの主要なガラス外管で構成されています：
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発光管（内管）： 極端な高温（1000°C+）と圧力に耐えられるよう、溶融石英または多結晶アルミナ（セラミック）で作られています。() 内部には次のものがあります：
- タングステン電極： この電極間にアークが形成されます。
- 水銀： アークを形成し、高圧を発生させます。
- メタルハライド塩： 特定の発光色を生成するために気化するヨウ化物（ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化ジスプロシウムなど）のペレット。
- 始動ガス： 通常、初期点火を容易にするためにアルゴンまたはキセノンを使用します。
- 外側バルブ： 断熱性を提供し、アークによって発生する有害なUV-BおよびUV-C放射を遮断するホウケイ酸ガラス製の外管です。
- モリブデン箔: 熱膨張によって石英を割ることなく、石英を通して電流を導く平坦な金属封止材です。
動作原理（物理）
- 点弧： 高電圧パルス（一部のタイプでは最大30kV）がアルゴンガスをイオン化し、淡い青色のグロー放電を発生させます。
- 気化（ウォームアップ）： 最初のアークの熱によって水銀が気化し始めます。圧力が上昇すると、アークは細くなり、輝度が増します。
- 解離: 温度がさらに上昇すると、固体の金属ハロゲン化物塩が気化し、金属原子とハロゲン原子に解離します。
- 発光： 遊離した金属原子がアークの中心に移動し、電子との衝突によって励起され、それぞれ固有の分光波長で光子を放出します。これにより水銀のスペクトルの隙間が「補完」され、フルスペクトルの白色光が生成されます。
光学特性
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スペクトル: 滑らかな連続曲線を示すハロゲンランプとは異なり、メタルハライドランプのスペクトルは、低強度の連続スペクトルに重なった多数の鋭い輝線で構成されています。
- 光学設計上の注意: これらのランプでバンドパスフィルターを使用する場合、信号を最大化するには、フィルターの透過帯域をランプ固有の発光ピークに合わせることが重要です。
- 色温度（CCT）： 通常は4000K～6500K（昼光）。
- 演色性（CRI）：高く、通常は80–95。
標準例：HMIランプ
光学およびエンターテインメント業界で最もよく知られているタイプは、HMI（Hydrargyrum Medium-arc Iodide）です。
- 用途: 映画撮影、太陽光シミュレーション、イベント照明に使用されます。
- 化学組成： ジスプロシウム、ホルミウム、タリウムのヨウ化物を特定の比率で混合して使用します。
- 重要な理由： 自然な正午の太陽光と同等の6000Kの色温度を出力するように設計されています。そのため、カメラ映像に色の不一致を生じさせず、屋外で「補助光」として使用できます。
安全性 & 取り扱い
- UVの危険性： これらのランプは大量のUVを発生します。外管が破損しても内部のアーク管は点灯し続ける場合があり、危険なレベルのUVが放出され、皮膚や眼に重度の損傷（光角膜炎）を引き起こす可能性があります。「R-rated」ランプには、これを防止するためのシールドが内蔵されています。
- 爆発の危険性: 内圧が30気圧を超える場合があります。ランプは安全ガラスを備えた密閉器具内で使用する必要があります。
- 冷却： ほとんどのメタルハライドランプは、消灯直後には再点灯できません（再点灯時間）。これは、ランプが冷えるまで高い内部圧力によってアークの形成が妨げられるためです（5–10分）。