JP2000090877A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】グロー・アーク転移におけるスパッタリングを
低減し、転移時間を短くするとともに、始動電圧を低下
して点灯装置の小形化を図れる高圧放電ランプおよびこ
れを用いた照明装置を提供する。 【解決手段】透光性放電容器の両端に封着される給電導
体を封着性部分および耐ハロゲン化物部分によって構成
し、給電導体の先端に配設される電極を板を主体として
構成した。電極は、その板の部分をたとえば筒状のよう
に給電導体の軸の周りに湾曲させていることにより、表
面積の増大の割りにコンパクトに構成することができ
る。その結果、電極の表面積が増大して電極表面電流密
度が低下するので、スパッタリングが低減する。また、
電極の熱容量を小さくできることによってグロー・アー
ク転移時間は短縮する。さらに、電極の板の端面の縁に
よるエッジ効果により、電子放射性能が向上して始動電
圧が低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透光性放電容器を備
えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来の石英ガラス放電容器に比較
して、長寿命、高効率の利点を有する透光性セラミック
ス放電容器を備えた高圧放電ランプが開発され、広く普
及しつつある。

【０００３】また、上記の特徴を活かした定格消費電力
２０Ｗ程度の小形の高圧放電ランプに関する技術が本発
明者らによって開示されている。

【０００４】上述した高圧放電ランプの小形化に伴い高
圧放電ランプ点灯装置の小形化も要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、高圧放電ランプ点灯装置を小形化すると、
高圧放電ランプの特性に支障を来し、反対に高圧放電ラ
ンプの特性を優先させると、その点灯装置の小形化を図
れないという相反する問題があった。

【０００６】すなわち、高圧放電ランプ点灯装置の小形
化は、事実上昇圧トランスのサイズを小さくすることに
支配される。昇圧トランスを小形化するには、その２次
巻線数を少なくしなければならず、これにより２次開放
電圧が低下する。これに伴い高圧放電ランプが始動困難
になったり、回路方式によっては始動状態から通常点灯
状態であるところのアーク放電へ転移する過渡期におい
て、高圧放電ランプに投入されるランプ電力が多くな
り、そのため高圧放電ランプの電極が過渡的に局所的に
過熱されて、スパッタリングなどを生じて透光性セラミ
ックス放電容器が黒化する。

【０００７】本発明は、グロー・アーク転移におけるス
パッタリングを低減し、転移時間を短くするとともに、
始動電圧を低下して、点灯装置の小形化を図れる高圧放
電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプは、透光性放電容器と；封着性部分および封着
性部分から突出している耐ハロゲン化物部分を備え、主
として封着性部分で透光性放電容器の両端に封着されて
いる給電導体と；給電導体の先端に配設されて透光性放
電容器の内部に位置している板を主体として構成された
電極と；金属ハロゲン化物を含み透光性放電容器内に封
入されたイオン化媒体と；を具備していることを特徴と
している。

【０００９】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１０】（透光性放電容器について）透光性放電容
器は、石英ガラスまたは透光性セラミックスからなり、
内部に放電空間が形成されている。なお、ここで「透光
性」とは、放電による発光を透過して外部に導出できる
程度に透過すればよく、透明ばかりでなく、光拡散性を
備えているものであってもよい。

【００１１】透光性セラミックスとしては、単結晶の金
属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物た
とえば半透明にして気密性のアルミニウム酸化物、イッ
トリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イッ
トリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物たとえば
アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および
耐熱性を備えた材料を意味する。

【００１２】透光性放電容器に石英ガラスを用いる場
合、石英ガラスは、加熱すると軟化するので、加工性が
ある。石英ガラスの加工性を利用してピンチシールなど
の既知の封止手段を用いることができる。

【００１３】これに対して、透光性セラミックスは、溶
融させるのが困難で加工性がないから、セラミックス封
止用コンパウンドを用いたシールによって封止する。

【００１４】（給電導体について）「給電導体」とは、
電源からバラスト手段を介して透光性放電容器を気密に
貫通して内部の電極間に電圧を印加して、高圧放電ラン
プを始動し、電流を導入して点灯し、さらには場合によ
り電極を支持するために機能するものである。

【００１５】給電導体は、透光性放電容器が石英ガラス
および透光性セラミックスのいずれを用いる場合であっ
ても、封着性部分および耐ハロゲン化物部分を備えてい
る。

【００１６】封着性部分は、透光性放電容器に主として
封着されることにより、透光性放電容器を封止するとと
もに、給電導体を固定する。

【００１７】耐ハロゲン化物部分は、封着性部分の先端
から延在して電極に達している。したがって、耐ハロゲ
ン化物部分は、その一部が放電空間に露出して高圧放電
ランプの作動中放電容器内に存在する高温のハロゲン化
物および遊離ハロゲンに曝されるので、これらによる腐
食が殆どないか、ないしは全く起こらない物質から構成
される。たとえば、タングステン、モリブデンまたはこ
れらを主成分とする合金によって形成される。

【００１８】また、耐ハロゲン化物部分は、これを肉厚
１０〜３００μｍのタングステンまたはタングステンを
主成分とする合金の中空パイプから構成することができ
る。小形たとえば定格消費電力３０Ｗ以下好ましくは２
０Ｗ程度の高圧放電ランプにおいては、肉厚１０〜１０
０μｍが適当している。さらに、定格消費電力１５０〜
４００Ｗの高圧放電ランプの場合には、最高３００μｍ
までの肉厚の中空パイプを用いることができる。

【００１９】さらに、上記中空パイプは、合わせ目のな
いパイプであってもよいし、合わせ目にわずかな隙間の
ある接合線を有するパイプであってもよい。後者は、パ
イプの成形が容易であるので、安価に得ることができ
る。また、パイプを封着性部分に挿入して接続する場合
に、接合線があるため相手の部材に柔軟に馴染むから、
良好な接続を得られる。

【００２０】そうして、上記タングステン系の中空パイ
プを耐ハロゲン化物部分に用いる場合、その先端を電極
として作用させることができる。このため、給電導体お
とび電極の構造を著しく簡素化することができる。ま
た、このような中空パイプの基端部側に封着により石英
ガラスが付着したり、セラミックス封止用コンパウンド
のシールが付着しても、中空パイプが熱膨張差によって
生じる応力を吸収するので、クラックが発生しにくくな
る。

【００２１】また、中空パイプに成形することにより、
機械的強度が向上するので、耐ハロゲン化物部分として
十分その機能を発揮する。

【００２２】石英ガラスをピンチシールにより封止する
場合、封着性部分は、モリブデンなどの金属箔によって
構成するのがよい。

【００２３】これに対して、透光性セラミックスを封止
する場合、封着性部分は、一般にニオブなどの透光性セ
ラミックスおよびセラミックス封止用コンパウンドのシ
ールと熱膨張係数が近い封着性金属の無空棒を用いる。
本発明においては、封着性部分として封着性金属の無空
棒または中空パイプなどを用いることができる。そし
て、給電導体は、透光性放電容器の小径筒部内に後述す
る手段により気密に封止される。

【００２４】（電極について）電極は、本発明の特徴的
構成を備えている。すなわち、電極は、給電導体の耐ハ
ロゲン化物部分の先端に配設されて透光性放電容器の内
部に位置するが、板を主体として構成されており、その
ため表面積が増大されるとともに熱容量をなるべく小さ
くしている。しかし、板の部分は種々の形状を採用する
ことができる。たとえば、板の部分が平坦であったり、
湾曲していることができる。湾曲にあっては筒状、コ字
状、半円状、筒状すなわちパイプ状などにすることがで
きる。

【００２５】電極を支持し、かつ給電導体に接続するた
めに、電極を給電導体の耐ハロゲン化物部分と別体に形
成して、耐ハロゲン化物部分の先端に固着することがで
きる。 しかし、給電導体の耐ハロゲン化物部分と一体
に形成してもよい。この場合、耐ハロゲン化物部分が中
空パイプであるなら、先端をそのまま電極として作用さ
せてもよい。また、耐ハロゲン化物部分と電極とが一体
でっても、たとえば無空棒からなる耐ハロゲン化物部分
の先端をピンチして板に成形してもよい。さらに、交流
点灯形の高圧放電ランプの場合には、一対の電極を耐ハ
ロゲン化物部分と一体に形成することができるが、直流
点灯形の場合には、陰極を一体に形成し、陽極は別に形
成することもできる。

【００２６】電極を耐ハロゲン化物部分と一体に形成す
る場合の好適な構成は、耐ハロゲン化物部分の少なくと
も先端部分をタングステンまたはタングステンを主成分
とする合金を中空パイプにして透光性セラミックス放電
容器の膨出部内に突出させる構造である。そうすれば、
耐ハロゲン化物部分の先端がそのまま筒状に湾曲された
板を主体とする電極を構成することになる。

【００２７】（イオン化媒体について）本発明におい
て、イオン化媒体は、特に限定されない。イオン化媒体
として、水銀および希ガスを用いて高圧水銀蒸気放電ラ
ンプ（いわゆる水銀ランプ）を得ることができる。ま
た、少なくとも発光金属を含む金属のハロゲン化物を封
入することにより、高圧メタルハライド放電ランプ（い
わゆるメタルハライドランプ）を得ることもできる。こ
の場合、さらに緩衝媒体として水銀を適当圧力の希ガス
とともに適量封入することができる。

【００２８】（本発明の作用について）本発明において
は、電極を板を主体として構成したことにより、電極の
表面積が増大する。電極の表面積が増大すると、グロー
・アーク転移においてグロー放電モードでスパッタリン
グの割合を決定する要因の一つである電極表面電流密度
（Ａ／ｃｍ²）が低下し、これに伴い陰極降下電圧が低
下するので、スパッタリングが軽減する。

【００２９】また、電極の熱容量を小さくできるので、
グロー・アーク転移時間が短縮する。

【００３０】さらに、電極が板を主体として構成されて
いるので、電極の板の端面の縁によるエッジ効果で電子
放射性能が著しく向上する。これにより高圧放電ランプ
の始動電圧が低下する。

【００３１】請求項２の発明の高圧放電ランプは、請求
項１記載の高圧放電ランプにおいて、イオン化媒体は、
金属ハロゲン化物を含むことを特徴としている。

【００３２】本発明は、いわゆるメタルハライドランプ
としての構成を規定している。

【００３３】金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとし
ては、よう素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一種
または複数種を用いることができる。

【００３４】発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、
平均演色評価数Ｒａおよび発光効率などについて所望の
発光特性を備えた放射を得るため、さらには透光性セラ
ミックス放電容器のサイズおよび入力電力に応じて、既
知の金属ハロゲン化物の中から任意所望に選択すること
ができる。たとえば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、
スカンジウムＳｃ、および希土類金属からなるグループ
の中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を
用いることができる。

【００３５】また、緩衝金属として適量の水銀を封入す
ることができる。水銀に代えて蒸気圧が比較的高くて可
視光領域における発光が少ないか、発光しない金属たと
えばアルミニウムなどのハロゲン化物を封入することも
できる。

【００３６】希ガスとしては、アルゴン、キセノン、ネ
オンなどを用いることができる。

【００３７】請求項３の発明の高圧放電ランプは、請求
項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、電極は、
板の部分が給電導体の軸の周りに湾曲していることを特
徴としている。

【００３８】板の部分が湾曲しているとは、給電導体の
軸の周りに沿って円弧状、半円状、一部が開放された円
状または完全な円状などをいう。なお、「軸の周り」と
は、軸からの放射方向の距離が適当な範囲であることを
許容する意味である。

【００３９】そうして、本発明においては、電極の板の
部分が給電導体の軸の周りに湾曲しているので、電極
は、その表面積が大きい割にはコンパクトに構成するこ
とができる。

【００４０】請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、透光性放電容器は、放電空間を包囲する膨出部およ
び膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小
さい小径筒部を備えた透光性セラミックスからなり；給
電導体は、透光性放電容器の小径筒部内に挿入されてお
り；透光性放電容器の小径筒部および給電導体の主とし
て封着性部分の間を封止して小径筒部および耐ハロゲン
化物部分の間にわずかな隙間を形成しているセラミック
ス封止用コンパウンドのシールを具備している；ことを
特徴としている。

【００４１】本発明は、透光性放電容器が透光性セラミ
ックスから構成されているのが特徴である。

【００４２】（透光性放電容器について）透光性セラミ
ックスからなる透光性放電容器は、放電空間を包囲する
中央の膨出部と、透光性放電容器を封止するとともに、
給電導体を封着するために、膨出部の両端に位置する一
対の小径筒部とから構成されている。

【００４３】膨出部および小径筒部とは、これを最初か
ら一体に形成することができる。また、たとえば膨出部
を形成する円筒と、円筒の両端面に嵌合して閉鎖する一
対の端板と、端板の中心孔に嵌合して小径筒部を形成す
る小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結して所要に嵌合さ
せて、焼結することにより、一体の放電容器を形成する
こともできる。

【００４４】さらに、透光性放電容器の内容積は制限さ
れるものはないが、本発明は、内容積が０．０５ｃｃ以
下、好ましくは０．０４ｃｃ以下の小形のものにおいて
特に効果的である。このような小形の透光性放電容器
は、その全長を３０ｍｍ以下に形成することができる。
さらに、定格ランプ電力を２０Ｗ以下にするのがよい。

【００４５】（給電導体について）給電導体は、透光性
放電容器の少なくとも一方の小径筒部に対して用いられ
る。

【００４６】封着性部分は、後述するセラミックス封止
用コンパウンドのシールにより透光性放電容器を、その
小径筒部と封着性部分との間で、または要すればさらに
セラミックスチューブをそれらの間に介在させて封止す
るのに適した構成であればよく、従来一般に知られてい
る熱膨張係数が透光性放電容器のそれに比較的接近して
いる材料を用いるという考えに基づいてニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびバナジウ
ムなどを用いることができる。この場合、封着性部分は
無空棒や中空パイプであってもよい。

【００４７】しかし、本発明は、上記に限定されるもの
ではなく、封着性部分として熱膨張係数が小さくて透光
性放電容器のそれとの差が相対的に大きくても、熱膨張
差により生じる応力を吸収するような構成であってもよ
い。後者の構成としては、たとえば肉厚が１０〜１００
μｍのモリブデンを中空パイプに成形して用いることが
できる。また、モリブデンの中空パイプに熱膨張係数が
接近している上記のいわゆる封着性金属をさらに付加し
てもよい。

【００４８】封着性部分を構成するモリブデン製の中空
パイプは、合わせ目のない完全なパイプであってもよい
し、合わせ目に接合線のあるパイプであってもよい。接
合線にわずかな隙間が存在すると、パイプの製造が容易
になるとともに、外部導入線およびまたは耐ハロゲン化
物部分の挿入による接続が容易かつ確実になるので、好
都合である。

【００４９】耐ハロゲン化物部分は、その全体ないし基
端から中間までを肉厚が１０〜１００μｍのモリブデ
ン、タングステンまたはこれらを主成分とする合金製の
中空パイプによって構成することができる。これらの金
属は、その熱膨張係数がセラミックス封止用コンパウン
ドのシールおよび透光性放電容器のそれに比較して明ら
かに小さいが、上記のように薄肉にすることにより、熱
膨張差によって生じる応力を吸収しやすい。これととも
に中空パイプに成形することにより、機械的強度を向上
させるとともに、電極または封着性部分などの他の部材
の接続を容易、正確および確実にする。上記の金属の薄
板を筒状に湾曲させて合わせ目にわずかな隙間のある接
合線を形成した中空パイプを用いると、電極およびまた
は封着性部分などとの接続が一層良好になる。

【００５０】耐ハロゲン化物部分と小径筒部の内面との
間には、キャピラリーと称されるわずかな隙間が形成さ
れる。このわずかな隙間の端部側の一部はセラミックス
封止用コンパウンドのシールによって埋められるが、残
余の部分には余剰のハロゲン化物が点灯中液相状態にな
って滞留する。そして、放電空間側の液面の温度が最冷
部となる。わずかな隙間の幅寸法および長さならびにイ
オン化媒体の封入量を適当に設定することにより、所望
の最冷部温度にすることができる。

【００５１】封着性部分と耐ハロゲン化物部分とが別体
である場合、それらの間の接続は、前もって焼き嵌め、
溶接などにより行うことができる。しかし、封着性部分
およびまたは耐ハロゲン化物部分に中空パイプを用いる
場合、一方の中空パイプに他方の部材を挿入して接続し
てもよい。

【００５２】（セラミックス封止用コンパウンドのシー
ルについて）セラミックス封止用コンパウンドのシール
は、小径筒部の端面において封着性部分および透光性放
電容器の小径筒部の間において少なくとも封着性部分に
封着性金属が一部または全部用いられている場合には、
封着性部分が透光性放電容器内の放電空間側に露出しな
いように封着性部分を包囲して透光性放電容器を封止す
るように構成するものとする。また、封着性部分に薄肉
のモリブデン製の中空パイプの他に封着性金属が用いら
れていない場合には、封着性部分を放電空間側に露出し
ないように包囲していなくてもよい。

【００５３】一方、高圧放電ランプを排気された外管内
に封入して点灯する場合には、封着性金属がシールから
外部へ露出していてもよい。しかし、高圧放電ランプを
大気中に暴露した状態で点灯させる場合には、さらに封
着性金属が酸化しないように外部に露出させないで、セ
ラミックス封止用コンパウンドのシールによって包囲す
る。そして、封着性部分に予め耐酸化性金属からなる外
部リード線を接続しておき、セラミックス封止用コンパ
ウンドのシールから外部に露出させる。

【００５４】セラミックス封止用コンパウンドのシール
を所定の位置に形成するには、封止予定部を上にして透
光性放電容器を固定し、封止予定部の外側に固形のセラ
ミックス封止用コンパウンドを施与して加熱する。する
と、セラミックス封止用コンパウンドは、加熱により溶
融して小径筒部と封着性部分との間に進入し、さらに溶
融したセラミックス封止用コンパウンドの先端が耐ハロ
ゲン化物部分の中間部の所定位置まで進入したところで
冷却する。

【００５５】そうして、セラミックス封止用コンパウン
ドのシールにより給電導体は所定の位置に固着されると
ともに、透光性放電容器は封止される。

【００５６】さらに、小形の高圧放電ランプの場合、セ
ラミックス封止用コンパウンドのシールによって給電導
体の耐ハロゲン化物部分を０．２〜３ｍｍに距離にわた
って被覆することができる。耐ハロゲン化物部分の被覆
距離が０．２ｍｍ未満では点灯中に筒状封着性部分がハ
ロゲン化物によって腐食されやすく、また３ｍｍを超え
ると、クラックが発生しやすくなくなる。しかし、耐ハ
ロゲン化物部分が肉厚１０〜３００μｍのタングステ
ン、モリブデンまたはこれらを主成分とする合金の中空
パイプからなる場合には、熱膨張差によって生じる応力
を上記パイプが吸収するので、クラック発生のおそれは
ない。

【００５７】（その他の構成について）透光性放電容器
の小径筒部の内面と給電導体との間に形成されるわずか
な隙間の幅寸法は、本発明において特段制限されない
が、比較的小形の高圧放電ランプにおいては、０．２１
ｍｍ以上であることが好ましい。

【００５８】本発明者らの研究によると、小形の高圧放
電ランプにおいては、従来技術を比例的に縮小して適用
しても、良好なものを得ることができないことが分かっ
た。すなわち、ランプ電力が小さくなった場合、発光効
率を確保するためには、適正な最冷部温度を確保する必
要があり、これには透光性放電容器全体の熱容量の減少
が不可欠である。この際、ランプ電力が比較的大きい場
合の考え方で、透光性放電容器の形状および電極寸法な
どを単純に比例的に減少させると、点灯後短時間で封止
部分にリークが発生する。これは、透光性放電容器を小
さくすると、放電プラズマを始めとする発熱体からの封
止部分への熱伝達形態、すなわち熱伝導、対流、輻射の
バランスが崩れるからであると考えられる。

【００５９】前述したように透光性放電容器から外部に
露出する外部リード線を耐酸化性導電体で構成すること
により、高圧放電ランプを大気中で点灯させることがで
きる。しかし、必要に応じて高圧放電ランプを外囲器に
収納し、外囲器内を排気して不活性ガスを適当な圧力で
封入することにより、外囲器内の外部リード線として筒
状封着性部分を直接外部に露出させるか、筒状封着性部
分の基端に別の封着性導電体を挿入して接続したうえで
外部に露出させても、当該封着性導電体が酸化するのを
防止できる。

【００６０】また、外囲器内を真空にすることにより、
透光性放電容器の表面の温度勾配を小さくすることがで
きる。これにより、上記放電容器を透光性セラミックス
によって形成している場合にクラックが発生しにくくな
る。

【００６１】請求項５の発明の高圧放電ランプは、請求
項４記載の高圧放電ランプにおいて、封着性部分は、中
空パイプからなり；耐ハロゲン化物部分は、封着性部分
の先端に挿入されて接続している；ことを特徴としてい
る。

【００６２】本発明は、封着性部分を上記のように構成
することにより、封着性部分に耐ハロゲン化物部分を挿
入することによって接続できるようにしたものである。

【００６３】また、封着性部分のパイプの側面に開口を
形成することにより、溶融状態のセラミックス封止用コ
ンパウンドを開口からパイプの内部に流入させて内部に
シールの膜を形成させることができる。封止工程におけ
る加熱時に過渡的に給電導体の温度が透光性放電容器の
温度より高くなるので、溶融状態のセラミックス封止用
コンパウンドが優先的に開口内に流入すると考えられ
る。これにより、シールの膜が形成されている横断面に
おいて透光性セラミックスからなる透光性放電容器、シ
ールおよび封着性部分からなる気密断面を形成すること
ができる。

【００６４】さらに、シールの膜を耐ハロゲン化物部分
の接続部まで延在させることができる。そうすれば、当
該接続部をシールの膜によって包囲することができる。
耐ハロゲン化物部分と封着性部分との間の接続が気密に
行われていない場合であっても、ハロゲン化物および遊
離ハロゲンなどが封着性部分のパイプ内に侵入して腐食
させるのを阻止することができる。

【００６５】そうして、本発明においては、封着性部分
と耐ハロゲン化物部分との接続が容易、正確かつ確実に
なる。

【００６６】請求項６の発明の高圧放電ランプは、４ま
たは５記載の高圧放電ランプにおいて、封着性部分は、
中空パイプからなり；耐ハロゲン化物部分は、基端が封
着性部分の先端に挿入されている耐ハロゲン化物の無空
棒導体を介して封着性部分に接続されている中空パイプ
からなる；ことを特徴としている。

【００６７】無空棒導体は、熱膨張係数が封着性部分の
それに接近している耐ハロゲン性の金属または当該金属
のサーメットによって構成される。たとえば、モリブデ
ンまたはモリブデンおよび透光性セラミックス放電容器
を構成するセラミックスのサーメットを用いる。

【００６８】また、無空棒導体は、封着性部分に耐ハロ
ゲン化物部分の中空パイプを接続できる程度の長さを備
えていればよい。

【００６９】そうして、本発明によれば、無空棒導体が
中空パイプの封着性部分と耐ハロゲン化物部分の中空パ
イプとの間に介在しているので、無空棒導体が両中空パ
イプの間を気密的に遮断することができるため、中空パ
イプ内を通じてのリークを低減することができる。

【００７０】また、無空棒導体として上記サーメットを
用いることにより、サーメットの低熱伝導性のために、
電極から耐ハロゲン化物部分の中空パイプおよび無空棒
導体を介した封着性部分への熱伝導が少なくなり、した
がって封着性部分の温度上昇が少なくなり、シールによ
る封止の信頼性が向上する。

【００７１】請求項７の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし６のい
ずれか一記載の高圧放電ランプと；を具備していること
を特徴としている。

【００７２】本発明において、照明装置は、高圧放電ラ
ンプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む
概念であり、たとえば照明器具、移動体用ヘッドライ
ト、光ファイバー用光源、画像投射装置、光化学装置、
指紋判別装置などに適用することができる。なお、照明
装置本体とは、上記照明装置から高圧放電ランプを除い
た残余の部分をいう。

【００７３】ところで、高圧放電ランプを点灯するのに
放電ランプ点灯装置を用いることは周知であるが、放電
ランプ点灯装置としては、インバータを用いた高周波点
灯回路および限流手段を備える構成のものが小形化およ
び軽量化の点で好ましい。しかし、要すれば低周波交流
を直接限流手段を介して高圧放電ランプに印加する構成
であってもよい。この場合の限流手段はインダクタ、抵
抗器またはコンデンサを用いることができる。

【００７４】さらに、本発明は、高圧放電ランプを反射
鏡の内部に配設し、反射鏡の背面に放電ランプ点灯装置
を配設するとともに、放電ランプ点灯装置の背面に受電
手段を配設してなる照明装置すなわち電球形高圧放電ラ
ンプであってもよい。この場合、放電ランプ点灯装置を
適当なケースに収納することにより、外観を良好に整え
ることができるとともに、取扱いが容易で、しかも安全
にすることができる。なお、受電手段としては、放電ラ
ンプ点灯装置に電源を供給するために、電源から受電す
るものである。受電手段として電源に導線を接続する態
様、周知の口金または引掛シーリングキャップ構造を備
えていて、電源側のランプソケットまたは引掛シーリン
グボディに装着する態様などを適宜選択して採用するこ
とができる。

【００７５】そうして、上記照明装置は、後者の受電手
段の態様を採用することにより、一般の白熱電球用のラ
ンプソケットまたは引掛シーリングボディに装着するだ
けで白熱電球と同様の感覚で高圧放電ランプを点灯する
ことができる。

【００７６】電球形蛍光ランプは、上記と同様の感覚で
用いられるようになったが、指向性を要求される照明目
的には適していない。

【００７７】これに対して、上記の照明装置において
は、発光部が理想点光源に近いので、反射鏡によって所
望の指向性のある配光を得ることができる。

【００７８】また、高圧放電ランプの点灯により、発熱
による温度上昇が懸念されるが、反射鏡によって熱が放
電ランプ点灯装置側に輻射されるのを軽減できるので、
電球形蛍光ランプ用の放電ランプ点灯装置を流用するこ
とも可能になる。

【００７９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００８０】図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の
実施形態を示す正面図である。

【００８１】図２は、同じく要部拡大断面図である。

【００８２】図３は、同じく封着性部分を示す拡大斜視
図である。

【００８３】各図において、１は透光性放電容器、２は
給電導体、３は外部リード線、４は電極、５はシールで
ある。

【００８４】透光性放電容器１は、透光性アルミナ酸化
物からなり、膨出部１ａおよび小径筒部１ｂ、１ｂを備
えている。

【００８５】膨出部１ａは、両端が連続的な曲面によっ
て絞られている中空のほぼ楕円球状をなしている。

【００８６】小径筒部１ｂは、膨出部１ａと連続した曲
面によってつながり一体成形によって透光性放電容器２
を形成している。

【００８７】給電導体２は、封着性部分２ａおよび耐ハ
ロゲン化物部分２ｂからなる。

【００８８】封着性部分２ａは、給電導体２と小径筒部
１ｂとの間で透光性放電容器１を封止する際に機能す
る。そして、封着性部分２ａは、図３に示すように、ニ
オブ製の中空パイプからなり、その先端部近傍において
側面に開口２ａ１、２ａ１を備えている。

【００８９】また、封着性部分２ａは、ニオブの板を筒
状に湾曲させて合わせ目にわずかな隙間があるととも
に、軸と平行な接合線２ａ２を備えている。

【００９０】耐ハロゲン化物部分２ｂは、タングステン
製のパイプからなり、封着性部分２ａの先端に挿入され
て接続するとともに、先端が透光性放電容器１の膨出部
１ａ内に延在して電極４を構成している。

【００９１】また、耐ハロゲン化物部分２ｂは、タング
ステンの薄板を筒状に湾曲させて合わせ目にわずかな隙
間があるとともに、軸と平行な接合線２ｂ１を備えてい
る。

【００９２】外部リード線３は、白金製の無空棒にから
なり、封着性部分２ａの基端に先端が挿入されて接続し
ていて、後述するセラミックス封止用コンパウンドのシ
ール５から外部に突出している。

【００９３】電極４は、前述したように耐ハロゲン化物
部分２ｂの先端部によって構成されているので、電極４
の先端は板の部分が円筒状をなしている。

【００９４】そうして、給電導体２は、透光性放電容器
１の小径筒部１ｂの内面と、耐ハロゲン化物部分２ｂの
外面との間にわずかな隙間ｇを形成するように透光性放
電容器１の小径筒部１ｂから内部に挿入される。

【００９５】シール５は、透光性放電容器１の小径筒部
１ｂおよび封着性部分２ａおよび耐ハロゲン化物部分２
ｂの間に形成されたわずかな隙間ｇにおいて、先端が耐
ハロゲン化物部分２ｂの基端部まで達していて封着性部
分２ａの全体を包囲している。 また、セラミックス封
止用コンパウンドは、溶融状態のときに封着性部分２ａ
の一対の開口２ａ１、２ａ１からパイプの中に流入し
て、耐ハロゲン化物部分２ｂの封着性部分２ａとの接続
部分をも包囲しているシールの膜５ａを形成する。これ
により、シールの膜５ａのある位置の横断面において透
光性放電容器１、封着性部分２ａおよびシール５による
気密断面を形成している。

【００９６】透光性セラミックス放電容器１内には、希
ガス雰囲気中で封止の前に発光金属の金属ハロゲン化物
を導入している。

【００９７】

【実施例１】図１ないし図３に示す高圧放電ランプであ
って、以下の仕様である。

【００９８】透光性セラミックス放電容器１：透光性の
酸化アルミニウムからなり、膨出部１ａの最大外径約
５．５ｍｍ、小径筒部１ｂの外径１．７ｍｍ、全長３０
ｍｍ、内容積は０．０３ｃｃである。

【００９９】給電導体２：封着性部分２ａが外径０．６
８ｍｍ、肉厚０．１８ｍｍ、全長３．５ｍｍのニオブ製
の中空パイプからなる。耐ハロゲン化物部分２ｂが内径
０．２９ｍｍ、肉厚約５０ｎｍ、全長８ｍｍのタングス
テン製の中空パイプからなる。封着性部分２ａ、耐ハロ
ゲン化物部分２ｂは、いずれも平均約２μｍのわずかな
隙間のある接合線２ａ２、２ｂ１を備えている。

【０１００】外部リード線３：白金からなり、外径約
０．２９ｍｍである。

【０１０１】電極４：耐ハロゲン化物部分２ｂの先端に
よって構成されている。

【０１０２】そうして、透光性セラミックス放電容器１
の小径筒部１ｂの内面と、耐ハロゲン化物部分２ｂの外
面との間に形成されるわずかな隙間ｇは０．２１ｍｍで
ある。

【０１０３】シール５：Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃
系の固形のセラミックス封止用コンパウンドを用いてい
る。

【０１０４】イオン化媒体：ＮａＩ、ＩｎＩ、ＴｌＩ、
ＤｙＩ₃および水銀を適量透光性セラミックス放電容器
１内に封入し、さらにアルゴンガスを約１３３００Ｐａ
封入した。

【０１０５】得られた高圧放電ランプは、定格ランプ電
力２０Ｗである。

【０１０６】図４は、本発明の高圧放電ランプの第２の
実施形態を示す要部拡大断面図である。

【０１０７】図において、図２と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１０８】本実施形態は、封着性部分２ａ’を封着金
属製の中空パイプ２ａＡおよびモリブデン製の中空パイ
プ２ａＢにより構成するとともに、耐ハロゲン化物部分
２ｂ’をモリブデン製の中空パイプ２ｂＡおよびタング
ステンの中空パイプ２ｂＢによって構成している点で主
に異なる。

【０１０９】すなわち、封着性部分２ａ’は、封着金属
製の中空パイプ２ａＡの内面に肉厚１０〜１００μｍの
モリブデン製の中空パイプ２ａＢが積層されて構成され
ている。

【０１１０】耐ハロゲン化物部分２ｂ’は、モリブデン
製の中空パイプ２ｂＡが封着性部分２Ａのモリブデン製
の中空パイプ２ａＢをそのまま先方へ延長して一体に形
成され、タングステン製の中空パイプ２ｂＢがモリブデ
ン製の中空パイプ２ｂＡの先端に基端が挿入して接続し
ている。

【０１１１】また、耐ハロゲン化物部分２ｂ’の中間部
の側面に開口２ｂＡ１を形成している。

【０１１２】シール５は、その先端が耐ハロゲン化物部
分のモリブデン製の中空パイプ２ｂＡの開口２ｂＡ１の
近傍まで達していて、開口２ｂＡ１の内部にシールの膜
５ａを形成している。

【０１１３】電極４は、耐ハロゲン化物部分２ｂ’のタ
ングステン製の中空パイプの先端によって構成されてい
る他に、筒の周囲にコイル４ａを巻回して放熱を良好に
している。

【０１１４】図５は、本発明の高圧放電ランプの第３の
実施形態における給電導体および電極を示す断面図であ
る。

【０１１５】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１６】本実施形態は、給電導体２の封着性部分２
ａ’のモリブデン製の中空パイプ２ａＢ’が封着金属製
の中空パイプ２ａＡの中間部までしか積層していない点
で主に異なる。

【０１１７】すなわち、封着性部分２ａ’の封着金属製
の中空パイプ２ａＡの基端側の部分はモリブデン製の中
空パイプ２ａＢが積層していないので、外部リード線
３’として径大のものを用いることができる。このた
め、外部リード線３’の機械的強度がその分向上するの
で、高圧放電ランプの支持が確実になる。

【０１１８】図６は、本発明の高圧放電ランプの第４の
実施形態を示す要部拡大断面図である。

【０１１９】図において、図２と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２０】本実施形態は、封着性部分２ａと耐ハロゲ
ン化物部分２ｂとの間をモリブデン製の無空棒２ｂＣを
介して接続している点で異なる。

【０１２１】すなわち、モリブデン製の無空棒導体２ｂ
Ｃの基端は封着性部分２ａの先端に挿入され、同じく先
端は耐ハロゲン化物部分２ｂの基端に挿入されて、それ
ぞれ接続している。

【０１２２】そうして、本発明においては、無空棒導体
２ｂＣによって中空パイプからなる耐ハロゲン化物部分
２ｂと、中空パイプからなる封着性部分２ａとを気密的
遮断できる。

【０１２３】また、耐ハロゲン化物部分のタングステン
製の中空パイプを径大にできるので、これに伴い電極
４’の径を相対的に大きくすることができる。

【０１２４】図７は、本発明の高圧放電ランプの第５の
実施形態を示す要部拡大斜視図である。

【０１２５】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２６】本実施形態は、無空棒導体２ｂＣに代えて
サーメットからなる無空棒導体２ｂＣ’を用いている点
で異なる。

【０１２７】すなわち、本実施形態のサーメットは、モ
リブデンおよびアルミニウム酸化物のセラミックスを混
合してなる導電性焼結体であり、熱伝導率が小さいの
で、電極４’から耐ハロゲン化物部分を伝導してきた熱
遮断して封着性部分への熱伝導を低下させる。

【０１２８】図８は、本発明の高圧放電ランプの第６の
実施形態における耐ハロゲン化物部分および電極を示す
拡大斜視図である。

【０１２９】図において、図２と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１３０】本実施形態は、電極４”を平板状に形成す
るとともに、耐ハロゲン化物部分２ｂの先端に接続した
ものである。

【０１３１】図９は、本発明の高圧放電ランプの第７の
実施形態を示す断面図である。

【０１３２】図において、図２と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１３３】本実施形態は、透光性放電容器１”が石英
ガラスからなり、これに伴い給電導体の構成が異なる。

【０１３４】すなわち、透光性放電容器１”は、膨出部
１ａ”および膨出部１ａ”の両端に接続した一対の封止
部１ｂ”、１ｂ”を備えている。

【０１３５】膨出部１ａ”は、概ね楕円球状をなしてい
る。

【０１３６】封止部１ｂ”は、封止前はパイプ状をなし
ているが、封止時にピンチされてシール部を形成する。

【０１３７】給電導体２”は、封着性部分２ａ”がモリ
ブデン箔からなり、耐ハロゲン化物部分２ｂ”がタング
ステン製の中空パイプからなる。

【０１３８】封着性部分２ａ”に先端には、耐ハロゲン
化物部分２ｂ”の基端が、また基端には外部リード線
が、それぞれ予め溶接されている。

【０１３９】そうして、透光性放電容器１’の封止部１
ｂ”内に給電導体２”が挿入され、封止部１ｂ”をピン
チシールして透光性放電容器１”は封止され、給電導体
２”は固定される。

【０１４０】図１０は、本発明の高圧放電ランプの第８
の実施形態を示す正面図である。

【０１４１】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１４２】本実施形態は、保護管で包囲して自動車の
ヘッドライト用に構成した点で異なる。

【０１４３】すなわち、６は発光管、７は保護管、８
ａ、８ｂは接続線、９は絶縁チューブ、１０は口金であ
る。

【０１４４】発光管６は、図１に示す高圧放電ランプと
同様な構造である。

【０１４５】保護管７は、発光管６を包囲し、かつ支持
しているが、内部は気密になっていない。

【０１４６】接続線８ａは、図において上方の外部リー
ド線３に接続し、折り返して口金１０側へ延在させてい
る。接続線８ｂは、下方の外部リード線３に接続してい
る。

【０１４７】絶縁チューブ９は、接続線８ａの折り返し
部を被覆している。

【０１４８】口金１０は、保護管７の下端を固定し、接
続線８ａ、８ｂをそれぞれの口金端子（図示しない。）
に接続している。

【０１４９】図１１は、本発明の照明装置の第１の実施
形態としての自動車用のヘッドライトを示す斜視図であ
る。

【０１５０】図中、２１はヘッドライト本体、２２は前
面カバーである。

【０１５１】ヘッドライト本体２１は、合成樹脂を成形
して形成したもので、内面にアルミニウム蒸着によって
反射面が形成されている。

【０１５２】前面カバー２２は、透明合成樹脂を成形し
て形成されてヘッドライト本体２０の前面に装着され、
必要に応じて、内面にレンズ、プリズムなどの制光手段
が形成されている。

【０１５３】図１０に示す本発明の高圧放電ランプの第
６の実施形態と同一構造のメタルハライド放電ランプ
が、ヘッドライト本体２１の背面から着脱可能に装着さ
れる。

【０１５４】図１２は、本発明の照明装置の第２の実施
形態としての電球形高圧放電ランプを示す中央断面正面
図である。

【０１５５】図において、３１は高圧放電ランプ、３２
は反射鏡、３３は放電ランプ点灯装置、３４は受電手
段、３５はケースである。

【０１５６】高圧放電ランプ３１は、図１に示すのと同
様構造であるが、透光性セラミックス放電容器１の一方
の小径筒部が短寸に形成されているものであり、その外
部リード線３、３にそれぞれ接続線３６ａ、３６ｂを接
続している。

【０１５７】反射鏡３２は、その頂部開口３２ａに接続
線３６ａ、３６ｂを無機質接着剤３２ｂを介して固定す
ることにより、高圧放電ランプ３１をその軸を反射鏡の
軸上に一致させ、かつ焦点に高圧放電ランプ３１の発光
中心を一致させて支持している。また、頂部開口３２ａ
を画成している筒部３２ｃを備えている。なお、高圧放
電ランプ３１の短寸の小径筒部１ｂ’は、反射鏡３２の
開口端側に配設されている。

【０１５８】放電ランプ点灯装置３３は、高周波インバ
ータおよび限流手段を備え、高圧放電ランプ３１を点灯
する。そして、放電ランプ点灯装置３３は、反射鏡３２
の背後に配設されている。

【０１５９】受電手段３４は、Ｅ２６形ねじ口金からな
り、当該ねじ口金がランプソケット（図示しない。）に
装着された際に受電して放電ランプ点灯装置３３を付勢
する。

【０１６０】ケース３５は、放電ランプ点灯装置３３を
内部に収納しているが、さらにその一端は反射鏡３２の
頂部にある筒部３２ｃを支持することにより反射鏡３２
を支持するとともに、内部に接続線３６ａ、３６ｂを導
入し、他端には受電手段３４を装着している。

【０１６１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、透光性放電容
器内に位置する電極を板を主体として構成したことによ
り、電極の表面積が増大して電極表面電流密度が低下す
るのに伴ってスパッタリングが軽減し、電極の熱容量を
小さくできることにより、グロー・アーク転移時間が短
縮し、電極の板の端面の縁によるエッジ効果により、電
極の電子放射性能が向上して始動電圧が低下し、これに
より高圧放電ランプ点灯装置の小形化を可能にする高圧
放電ランプを提供することができる。

【０１６２】請求項２の発明によれば、加えてイオン化
媒体が金属ハロゲン化物を含むことにより、メタルハラ
イドランプとして作動する高圧放電ランプを提供するこ
とができる。

【０１６３】請求項３の発明によれば、加えて電極の板
の部分が給電導体の軸の周りに湾曲していることによ
り、電極の表面積が大きい割りにコンパクトに構成され
ている高圧放電ランプを提供することができる。

【０１６４】請求項４の発明によれば、加えて透光性放
電容器が透光性セラミックスからなり、長寿命で、高効
率な高圧放電ランプを提供することができる。

【０１６５】請求項５の発明によれば、加えて封着性部
分が中空パイプからなり、この中空パイプに耐ハロゲン
化物部分を挿入して接続していることにより、給電導体
の接続が容易、正確かつ確実な高圧放電ランプを提供す
ることができる。

【０１６６】請求項６の発明によれば、加えて封着性部
分および耐ハロゲン化物部分が中空パイプからなり、そ
れらの間が無空棒導体によって接続されていることによ
り、無空棒導体によって両パイプの間を気密的に遮断し
てパイプの内部を通じてのリークを防止した高圧放電ラ
ンプを提供することができる。

【０１６７】請求項７の発明によれば、請求項１ないし
６の発明の効果を有する照明装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示
す正面図

【図２】同じく要部拡大断面図

【図３】同じく封着性部分を示す拡大斜視図

【図４】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示
す要部拡大断面図

【図５】本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態にお
ける給電導体および電極を示す要部拡大断面図

【図６】本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示
す要部拡大断面図

【図７】本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示
す要部拡大断面図

【図８】本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態にお
ける耐ハロゲン化物部分および電極を示す拡大斜視図

【図９】本発明の高圧放電ランプの第７の実施形態を示
す断面図

【図１０】本発明の高圧放電ランプの第８の実施形態を
示す正面図

【図１１】本発明の照明装置の第１の実施形態としての
自動車用のヘッドライトを示す斜視図

【図１２】本発明の照明装置の第２の実施形態としての
電球形高圧放電ランプを示す中央断面正面図

【符号の説明】

１…透光性放電容器 １ａ…膨出部 １ｂ…小径筒部 ２…給電導体 ２ａ…封着性部分 ２ａ１…開口 ２ａ２…接合線 ２ｂ…耐ハロゲン化物部分 ２ｂ１…接合線 ２ｂ２…開口 ３…外部リード線 ４…電極 ５…シール ５ａ…シールの膜 ｇ…わずかな隙間

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性放電容器と；封着性部分および封着
   性部分から突出している耐ハロゲン化物部分を備え、主
   として封着性部分で透光性放電容器の両端に封着されて
   いる給電導体と；給電導体の先端に配設されて透光性放
   電容器の内部に位置している板を主体として構成された
   電極と；透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体
   と；を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 【請求項２】イオン化媒体は、金属ハロゲン化物を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 【請求項３】電極は、板の部分が給電導体の軸の周りに
   湾曲していることを特徴とする請求項１または２記載の
   高圧放電ランプ。
4. 【請求項４】透光性放電容器は、放電空間を包囲する膨
   出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より
   内径が小さい小径筒部を備えた透光性セラミックスから
   なり；給電導体は、透光性放電容器の小径筒部内に挿入
   されており；透光性放電容器の小径筒部および給電導体
   の主として封着性部分の間を封止して小径筒部および耐
   ハロゲン化物部分の間にわずかな隙間を形成しているセ
   ラミックス封止用コンパウンドのシールを具備してい
   る；ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記
   載の高圧放電ランプ。
5. 【請求項５】封着性部分は、中空パイプからなり；耐ハ
   ロゲン化物部分は、封着性部分の先端に挿入されて接続
   している；ことを特徴とする請求項４記載の高圧放電ラ
   ンプ。
6. 【請求項６】封着性部分は、中空パイプからなり；耐ハ
   ロゲン化物部分は、無空導体を介して封着性部分に接続
   している中空パイプからなる；ことを特徴とする請求項
   ４または５記載の高圧放電ランプ。
7. 【請求項７】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプ
   と；を具備していることを特徴とする照明装置。