(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ電極部品の不所望な位置を起点とするアーク放電の発生を防止する。【解決手段】高圧放電ランプは、透光性セラミックス気密容器１と封着性部分３ａおよび封着性部分３ａの先端に接続した耐ハロゲン性部分３ｂを備え、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入された一対の電流導入導体３と電極軸部および大径部２ｂを備え、電極軸部はその基端が電流導入導体３の耐ハロゲン性部分３ｂの先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａ内に臨み、大径部２ｂは電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分３ｂにわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部２ｂから管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極２、２とを具備している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通してその両端から延在する一対の小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器と；
封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐ハロゲン性部分を備え、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入された一対の電流導入導体と；
電極軸部および大径部を備え、電極軸部はその基端が電流導入導体の耐ハロゲン性部分の先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、大径部は電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極と；
希ガスおよび金属ハロゲン化物を含んで透光性セラミックス気密容器内に封入されたイオン化媒体と；
電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着することによって透光性セラミックス気密容器を封止している封止部と；
を具備することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
一対の小径筒部のうち少なくとも一方側の外表面に補助電極が巻回されていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
希ガスが２５℃換算で１〜５気圧のキセノン主体であり、金属ハロゲン化物がツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種のハロゲン化物を含み、水銀を含まないで透光性セラミックス気密容器内に封入され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。
【請求項４】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１ないし３いずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック製発光管を用いたメタルハライドランプでは、石英製の発光管を用いたメタルハライドランプに比べて、発光管の管壁負荷を大きくし、高効率・高演色を実現している。ところが、電極コイルの先端側が軸部の先端と面一構造であると、電極コイル上の放電輝点移動により、ランプのちらつきが発生する割合が大きくなる。この問題を解決するために、電極の軸部を電極コイルから所定距離突出させることが知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４０１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧放電ランプは、セラッミックス気密容器を有しており、この気密容器は放電空間を包囲する包囲部、この包囲部から連通して延在するキャピラリと称される一対の小径筒部を有している。小径筒部の内部には金属ハロゲン化物が充填されている。小径筒部の内部の包囲部に近い部分に滞留した金属ハロゲン化物は、点灯中に液化してセラッミックス気密容器の内表面と反応することによって、セラミックス気密容器を侵食する。
【０００５】
本発明者らは、小径筒部内の封装される耐ハロゲン性部分に巻回されるコイル部を放電空間側に延在させることによって、セラミックス気密容器の侵食を低減できることを突き止め、この耐ハロゲン性部分のコイル部を放電空間側に延在させた高圧放電ランプについて特願２００８−３１７６１９号として出願している。
【０００６】
しかしながら、その後の研究により、耐ハロゲン性部分のコイル部を放電空間側に延在させると、コイル部の端部にアークスポットが形成される場合があることが判明した。このような状況に陥ると、ヒートショックによって気密容器にクラックが発生し、ついには気密容器の破裂につながる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ電極部品の不所望な位置を起点とするアーク放電の発生を防止することで、ランプ寿命を確保することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通してその両端から延在する一対の小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器と；封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐ハロゲン性部分を備え、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入された一対の電流導入導体と；電極軸部および大径部を備え、電極軸部はその基端が電流導入導体の耐ハロゲン性部分の先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、大径部は電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極と；
希ガスおよび金属ハロゲン化物を含んで透光性セラミックス気密容器内に封入されたイオン化媒体と； 電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着することによって透光性セラミックス気密容器を封止している封止部と；を具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、一対の小径筒部のうち少なくとも一方側の外表面に補助電極が巻回されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、希ガスが２５℃換算で１〜５気圧のキセノン主体であり、金属ハロゲン化物がツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種のハロゲン化物を含み、水銀を含まないで透光性セラミックス気密容器内に封入されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３いずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴とする。
【００１２】
透光性セラミックス気密容器は、透光性セラミックスを主体として気密容器が構成されていて、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することが可能であることを意味している。透光性セラミックス気密容器は、最冷部温度を高く設定して、ランプ電圧を高くするとともに、発光効率を向上させることができる。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、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、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、透光性気密容器の内面を改質することが許容される。
【００１３】
また、透光性セラミックス気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしている。
【００１４】
また、包囲部に連通して包囲部の両端から管軸方向に延在する一対の小径筒部を備えている。一対の小径筒部は、透光性セラミックス気密容器を封止するとともに、電極軸部がここに挿通し、かつ電流導入導体を経由して点灯回路から供給される電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段である。
【００１５】
透光性セラミックス気密容器の封止手段としては、例えばフリットガラスを透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着やフリットガラスに代えて金属を用いる金属封着および透光性セラミックス気密容器の封止予定の開口部を溶融させて電流導入導体に直接または間接的に封着する手段などの各種封止手段を所望により適宜選択的に採用することができる。また、封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部の長さを所要の比較的大きな値に設定することもできる。
【００１６】
電流導入導体は、後述する電極に電圧を印加して、電極に電流を供給し、かつ小径筒部を協働して透光性セラミックス気密容器を封止するために機能する導体である。そのために、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入されている先端側の部分が電極に接続し、基端側が透光性セラミックス気密容器の外部に露出している。なお、上記において、透光性セラミックス気密容器の外部に露出しているとは、透光性セラミックス気密容器から外部へ突出していてもよいし、また突出していなくてもよいが、外部から給電できる程度に外部に臨んでいればよい。また、電流導入導体は、封着性部分および耐ハロゲン性部分の直列接続体からなる。封着性部分は、小径筒部のセラミックスと直接または間接的に封着して透光性セラミックス気密容器を封止する部分であり、したがって封着性が良好な導電性物質からなる。これに対して、耐ハロゲン性部分は、金属ハロゲン化物との反応性が低いタングステンやモリブデン等の材質で形成されており、電極を支持するとともに電極と封着性部分との間に介在してそれらの間の熱膨張差を緩和する。
【００１７】
また、封着性部分は、これを封着性金属またはサーメットを用いて構成することができる。封着性金属としては、その熱膨張係数が透光性セラミックス気密容器の小径筒部を構成している透光性セラミックスのそれと近似している導電性金属であるニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）などの金属を採用することができる。サーメットとしては、上記金属およびセラミックスの混合焼結体からなるものを採用することができる。
【００１８】
また、透光性セラミックス気密容器の材料に透光性多結晶アルミナセラミックスなどのアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタンタルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同一であり、またモリブデンはその平均熱膨張係数が上記酸化物のそれと接近しているから、封止に好適である。イットリウム酸化物およびＹＡＧの場合も平均熱膨張係数の差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス気密容器に用いる場合には、電流導入導体にジルコニウムを用いるとよい。
【００１９】
さらに、封着性部分を複数の材料部分を接合して形成することもできる。例えば、一部を上記のグループから選択した金属の部分とし、この金属部分にサーメットを管軸方向に接合したり、管軸と直交する周方向に接合した構成とすることができる。そして、電流導入導体の封着性部分の少なくとも一部にサーメットを用いる場合、当該サーメットの部位または当該サーメットおよび封着性金属の両方に跨った部位で透光性セラミックス気密容器の小径筒部と電流導入導体との間の封着を行って透光性セラミックス気密容器の封止部を形成することができる。サーメットとしては、例えばその材料成分のセラミックスがアルミナセラミックスで、金属が上記グループから選択された一種または複数種の金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）またはニオブ（Ｎｂ）などの導電性金属からなるものを用いることができる。また、電流導入導体の透光性セラミックス気密容器に封着される部分のサーメットは、少なくともニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステンなどの導電性金属成分と、アルミナ、ＹＡＧおよびイットリアなどのセラミックス成分とを含み、金属成分の含有比率が５〜６０質量％であることを許容する。
【００２０】
一対の電極は、透光性セラミックス気密容器内に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される有電極形放電を生起させる形式の高圧放電ランプを構成する。本発明において、電極は、電極軸部および大径部を備えている。電極軸部は、細長くて小径筒部の内部に挿通され、基端が後述する電流導入導体の先端に接続し、先端が包囲部内に望む。大径部は、電極軸部の先端側において、電極軸部の先端部が以下に示す所定長さの突出部を構成する位置に配設される。すなわち、電極軸部の先端は、大径部から所定寸法だけ放電空間側へ突出して突出部を形成する。上記所定寸法は、突出部の先端から大径部までの長さが管軸方向に０．３〜１．５ｍｍの位置である。これに対して、突出部の長さが０．３ｍｍ未満であると、放電アークが不安定になりやすい。
【００２１】
特に、水銀フリーであってツリウムおよびホルミウムの少なくとも一種のハロゲン化物を含む本発明の構成においては、電極軸部の突出部の長さが０．３ｍｍ以上であれば放電アークが安定して実用的な高圧放電ランプが得られる。しかし、上記突出部の長さが１．５ｍｍを超えると、包囲部の内部に所望の電極間距離を確保して、かつ発光効率および光束維持率が高くて長寿命の高圧放電ランプの設計が困難になるので、本発明においては、上記突出部の長さは０．３〜１．５ｍｍの範囲とするのが好ましい。なお、好適には０．６〜１．０ｍｍである。
【００２２】
大径部の直径は、放電アークのちらつきに影響を与えやすくなるので、小径筒部の内径に対する比率Ｃが０．７０≦Ｃ≦０．９５を満足する値であるのがよい。大径部の直径の比率Ｃが０．７未満になると、放電アークのちらつきが発生しやすくなる。また、０．９５倍を超えると、電極を外部から小径筒部内に挿入するのが困難になる。なお、好適には０．８５≦Ｃ≦０．９５を満足する範囲である。
【００２３】
また、大径部は、耐熱性金属線を電極軸部の周囲に巻回して形成した電極コイルであってもよいし。全体が耐熱性金属の内部が充実した塊状であってもよい。大径部が塊状の場合、電極軸部と一体成形したり、電極軸部と別に形成した大径部を溶接などにより電極軸部に固着したりしてもよい。大径部は、電極軸部の先端近傍から電流導入導体の耐ハロゲン性部分にわたって配設されている。大径部は、耐ハロゲン性部分と一体的に形成されたものであってもよい。
【００２４】
また、電極の構成材としては、耐熱性で、かつ導電性の金属を用いるのがよい。例えば、純タングステン（Ｗ）、ドープ剤（例えばスカンジウム（Ｓｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、カリウム（Ｋ）およびケイ素（Ｓｉ）などのグループから選択された一種または複数種）を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などである。
【００２５】
電流導入導体の耐ハロゲン性部分は、電極軸部およびにわたりそれらの外周面に巻装された耐熱性金属の細線からなるサブコイルであることが好ましい。サブコイルを形成する耐熱性金属としては、タングステン、モリブデンなどを用いることができる。サブコイルは電極コイルと一体であってもよい。なお、電極および電流導入導体は、透光性セラミックス気密容器の内部に組み込まれる前に予め直列に接続され、電極マウントを構成する。
【００２６】
一対の電極の先端間に形成される電極間距離は、水銀フリーランプの場合、実用可能なランプ電圧を得る目的で以下のように比較的大きく設定するのが好ましい。なぜなら、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としてイオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物、例えばＺｎＩ２などを封入するものの高圧放電ランプが水銀フリーであるため、水銀入りの場合ほどランプ電圧が高くならないからである。すなわち、例えばランプ電力１００Ｗ級では電極間距離１６〜３８ｍｍ、３５Ｗ級で同じく９〜２２ｍｍである。また、ＺｎＩ２などのランプ電圧形成用の上記金属ハロゲン化物を気密容器の内容積に対して０．３〜１．６ｍｇ／ｃｃ封入し、かつランプ電力１００Ｗ級で同じく１４〜３２ｍｍ、３５Ｗ級で同じく７〜１８ｍｍに設定すれば、さらに高い所望のランプ電圧を得ることができる。これらの電極間距離に加えて、透光性セラミックス気密容器の最大内径を、ランプ電力１００Ｗ級で４〜７ｍｍとし、３５Ｗ級で３〜５ｍｍに設定すれば、発光管の最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持することができる。
【００２７】
封止部は、電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着
【００２８】
することによって透光性セラミックス気密容器を封止しているのであるが、本発明においては、フリットガラスを用いて上記封着を行ってもよいし、電流導入導体の封着性部分と小径筒部とが直接的に融着して行ってもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出する突出部を有し、大径部が電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されているので、セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ突出部を起点としたアーク放電が安定して発生するので、電極部品の不所望な位置を起点としたアーク放電の発生によるセラミックス気密容器の破裂を防止でき、ランプ寿命を確保することが可能な高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す正面図。
【図２】同じく発光管の拡大断面。
【図３】同じく電極マウントの拡大正面図。
【図４】本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込ダウンライトを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３２】
図１ないし図３は、本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示し、図１は高圧放電ランプ全体の正面図、図２は発光管の拡大断面図、図３は電極マウントの拡大正面図である。
【００３３】
本形態の高圧放電ランプは、定格ランプ電力１００Ｗ形であり、透光性セラミックス気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対の封止部４、４、電極マウントサブコイルＳＣおよびイオン化媒体を具備し、これらの構成部材が発光管ＩＴを構成する。また、発光管ＩＴに加えて外管ＯＴ、始動補助手段としての近接導体ＴＷおよび紫外線放射放電管ＵＶＥを具備している。なお、図中、ＳＧは保護ガラス管、ＳＦは発光管支持部材、Ｇはゲッタ、Ｂは口金である。
【００３４】
透光性セラミックス気密容器１は、透光性セラミックス、例えば透光性多結晶アルミナセラミックスからなる。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒状部１ｂ、１ｂを備えていて、一体成形された構造をなしている。包囲部１ａは、俵形をなし、中間の円筒部とその両端に連続する一対の半球部からなる。そして、包囲部１ａは、その内部に形成される放電空間１ｃを包囲する。小径筒状部１ｂは、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部１ａの半球部の中央部に連通していとともに、管軸に沿って外方へ延在している。
【００３５】
電極２は、図２および図３に示すように、電極軸部２ａおよび大径部２ｂを備えている。そして、ドープドタングステンの棒状体からなる。電極軸部２ａは、細長くて小径筒部１ｂの内部に挿入されていて、先端が透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａの内部に臨み、基端が電流導入導体３の先端に突合せ溶接されている。径大部２ｂは、電極軸部２ａの先端側において電極軸部２ａの先端からやや後退した位置から後述する耐ハロゲン性部分２ｂにわたって配設されている。このため、径大部２ｂの先端から所定長さＡ（ｍｍ）の突出部２ａ１を形成されている。なお、本形態において、径大部２ｂは、ドープドタングステン線を電極軸部２ａに巻装してなる電極コイルによって形成されている。所定長さＡ（ｍｍ）は０．３≦Ａ≦１．５を満足する範囲内に設定されている。
【００３６】
高圧放電ランプが定格ランプ電力５０Ｗ以下の場合、大径部２ｂの直径をｄ３とし、小径筒部１ｂの内径をd1としたとき、ｄ３／ｄ１が比率Ｃであり、Ｃが０．７≦Ｃ≦０．９５を満足する範囲内に設定されている。
【００３７】
電流導入導体３は、図２および図３に示すように、互いに直列に接続した封着性部分３ａおよび耐ハロゲン性部分３ｂを備えていて、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入されている。封着性部分３ａは、二オブの棒状体からなり、小径筒部１ｂと封着して透光性セラミックス気密容器１の封止部４を形成しているとともに、基端が透光性セラミックス気密容器１の外部に露出している。耐ハロゲン性部分３ｂは、モリブデンの棒状体からなり、その基端が封着性部分３ａの先端に突合せ溶接されている。また、その先端部に電極軸部２ａの基端が溶接されている。
【００３８】
図２および図３に示すように、小径筒部１ｂ内において電極軸部２ａおよび電流導入導体の耐ハロゲン性部分２ｂの外周面にドープドタングステンの細線を巻装することによってサブコイル３ｃが配設されている。したがって、サブコイル３ｃの外周面と小径筒部１ｂの内面との間にわずかな隙間が形成される。小径筒部の内径をｄ１とし、サブコイル３ｃの外径をｄ２としたとき、比ｄ２／ｄ１がサブコイル３ｃの小径筒部１ｂの内径に対するサブコイル３ｃの外径の比率Ｂである。本実施形態において、Ｂの値は０．６５≦Ｂ≦０．９５を満足する範囲内に設定されている。
【００３９】
本形態においては、大径部２ｂの電極コイルと耐ハロゲン性部分２ｂのサブコイル３ｃとはいずれもドープドタングステン線であり、両者を一体的に巻装しているが、電極軸部２ａおよび耐ハロゲン性部分２ｂに対してそれぞれ別々に巻装してもよい。
【００４０】
本形態において、封止部４は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、溶融状態のときに小径筒状部１ｂ内に進入して、小径筒状部１ｂ内に位置する電流導入導体３の封着性部分３ａと小径筒状部１ｂ内面との間の隙間に気密に充填されるとともに、封着性部分３ａの表面が透光性セラミックス気密容器１内に露出しないように包囲している。
【００４１】
本発明は、水銀が封入されたものでも適用可能であるが、環境負荷への影響が少ない水銀フリーの高圧放電ランプにも適用可能である。本実施形態としては、水銀フリーの高圧放電ランプの適用例として説明する。
【００４２】
イオン化媒体は、透光性セラミックス気密容器１内に封入され、金属ハロゲン化物および希ガスを含んでいるが、水銀は含まない。本発明において、金属ハロゲン化物はツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種を含み、希ガスはキセノン主体で、かつその封入圧が２５℃換算で１〜５気圧である。また、好ましくはイオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物がランプ電圧形成用として封入される。
【００４３】
ツリウム（Ｔｍ）は、放電時に視感度特性曲線のピーク波長付近に多数の輝線スペクトルを放射し、その発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属である。しかし、これらの金属ハロゲン化物は、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物でありながら水銀フリーにおいてランプ電圧を高める作用もある。このため、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を削減できる。そして、その結果、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の相対的に過剰な量の封入に伴って発生する弊害（色偏差の増大）を回避することができる。ホルミウムもツリウムの上述した性質に類似した性質を有している。
【００４４】
なお、一般的に主として発光に寄与する金属とは、高圧放電ランプとしての発光に対して寄与することが明らかな金属であり、ランプ電圧形成作用の有無については問わない。したがって、発光に寄与する金属は、後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた発光金属でもある。しかしながら、ツリウムおよびホルミウムは、前述のように可視域における発光が多いために、発光に寄与する金属に該当するが、これに加えてランプ電圧形成作用もある。
【００４５】
また、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種のハロゲン化物を主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の主成分として含み、かつキセノン主体の希ガスが２５℃換算で１〜３気圧封入されている本発明の好ましい態様においては、光束立上がり時の色度偏差ｄｕｖ．の変化幅が極めて小さくなるので良好である。また、この態様においては、キセノン主体の封入圧が上記より高い場合よりは青色域発光量が大幅に少なくなるために、発光効率が高くなるとともに、上記より低い場合よりは青色域発光が低減しすぎないので、色度偏差が実用レベルを越えて悪化することがない。
【００４６】
さらに、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物を主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として封入するに際して、それらの合計が後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた、したがって主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の全体に対して３５質量％以上であるのが好ましい。この範囲であれば、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）がランプ電圧を十分に実用範囲まで高める作用を発揮するとともに高い発光効率が得られる。このため、例えばＺｎＩ２などランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を例えば従来の１／５のように少なくしても、少なくする前の封入量におけるのと同等のランプ電圧を得ることができる。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量が多くなるにしたがって色偏差が増大するので、ランプ電圧形成用金属ハロゲン化物の封入量が少なくなることにより、色偏差が著しく改善される。
【００４７】
さらにまた、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物の合計が主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の全体に対して５０質量％以上であれば、より高いランプ電圧とより高い発光効率を得ることができるので、より一層好適である。しかしながら、上記封入比率が８０質量％を超えると、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）以外の金属ハロゲン化物を封入し得る比率が相応して低下してしまう。その結果、所望の白色発光が得られなくなるので、白色発光を得る目的に対しては好ましくない。また、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のハロゲン化物の封入比率が５０〜７０質量％の範囲のときには、特に高い発光効率が得られる。
【００４８】
所望によりタリウム（Ｔｌ）をイオン化媒体に添加することが許容される。タリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物または金属タリウムを封入すると、タリウム（Ｔｌ）の緑色発光がツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種の発光に加算されるので、高圧放電ランプの発光効率が高くなる。
【００４９】
上述以外のその他の金属のハロゲン化物を、白色発光を得る以外に、例えば発光の色度を調整する、または発光効率を高くするなどの目的で適宜選択的に添加することができる。以下、その他の金属のハロゲン化物を添加する場合の主な例について説明する。
【００５０】
ナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ金属を主として発光する金属のハロゲン化物を封入する場合には、その封入量を主として発光する金属のハロゲン化物の全体に対して３０質量％以下に抑制することにより、ランプ電圧を高めに維持することができる。また、２５質量％以下にすることにより、本発明においては、アルカリ金属の発光が弱くなり、反対に上記希土類金属の発光比率が増大するので、平均演色評価数Ｒａが高くなる。
【００５１】
希土類金属のハロゲン化物は、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも一種の他にプラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびサマリウム（Ｓｍ）の一種または複数種のハロゲン化物を副成分として封入することができる。上記希土類金属は、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物に次いで発光金属として有用であり、副成分としての封入比率で封入することが許容される。なお、上記希土類金属は、そのいずれも視感度特性曲線のピーク波長付近で無数の輝線スペクトルを有するため、発光効率向上に寄与することができる。
【００５２】
インジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物は、これを所望の演色性および／または色温度などを得るなどの目的で副成分として選択的に封入することが許容される。
【００５３】
以上の各ハロゲン化物を形成するハロゲンとしては、適度の反応性を有していることからヨウ素が好適であるが、所望により臭素および塩素のいずれかでもよく、またヨウ素、臭素および塩素のうち所望の二種以上を用いてもよい。
【００５４】
次に、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物について説明する。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を所望により透光性セラミックス気密容器１の内部に封入することができる。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としては、イオン化エネルギーが８ｅＶ以上で、かつ融点が５００℃以下の金属ハロゲン化物がこれに含まれることが多い。
【００５５】
本発明において、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも１種を所定比率封入し、かつキセノン主体を３〜５気圧封入する態様であれば、所望のランプ電圧が形成されるので、ランプ電圧形成用のハロゲン化物を封入しなくてもよい。しかし、本発明においては、封入するツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも１種の封入量が特段限定されないとともに、キセノン主体が２５℃換算で１〜５気圧の範囲内で封入されるが、一対の電極間に７Ｖ／ｍｍ以上の電位傾度を形成するために必要であれば、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を所要量封入することが許容される。この場合、透光性セラミックス気密容器１の内容積に対して０．３〜１．６ｍｇ／ｃｃの範囲内で封入することが好ましい。
【００５６】
また、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、本発明において透光性セラミックス気密容器１内に封入する前述のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて、高圧放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定する作用がある。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の透光性セラミックス気密容器１内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。
【００５７】
また、ランプ電圧形成用のハロゲン化物は、主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物により構成され、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）からなるグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を主体として用いることができる。そして、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。
【００５８】
次に、希ガスについて説明する。希ガスとして２５℃換算で１〜５気圧のキセノン（Ｘｅ）主体を封入する理由は、始動電圧を低下させて水銀入りの一般照明用の高圧放電ランプ、照明器具および配線と互換性を得るために必要な前提であるからである。しかし、好ましくは１〜３気圧である。
【００５９】
なお、キセノン主体とは、キセノンの体積が８０％以上であればよいことを意味する。キセノンに混合し得る希ガスとしてはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびネオン（Ｎｅ）などである。
【００６０】
外管ＯＢは、その内部に発光管ＩＴ、始動補助手段としての近接導体ＴＷおよび紫外線放射放電管ＵＶＥ、保護ガラス管ＳＧ、発光管支持部材ＳＦおよびゲッタＧなどの部材を所定の位置に収納し、内部が真空になっている。また、外管ＯＴは、図において下部に位置するネック部にフレアステム５を封着して備えている。フレアステム５は、一対の内部導入線６ａ、６ｂを外管ＯＴ内へ気密に突出させて備えている。
【００６１】
また、外管ＯＴは、発光管ＩＴを、その内部の中心軸に沿って外管ＯＴのほぼ中央部に配置しれていて、上部の電流導入導体３が後述する接続片１０に溶接されて支持されるとともに、発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。また、発光管ＩＴの下部の電流導入導体３が、接続導体７に溶接されて支持されているとともに、接続導体７を介して内部導入線６ｂに接続している。
【００６２】
保護ガラス管ＳＧは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの周囲を離間状態にして包囲することで、発光管ＩＴの破裂時に破片の飛散を抑制する。そして、後述のように発光管支持部材ＳＦに支持されている。
【００６３】
発光管支持部材ＳＦは、支持枠８、一対の支持プレート９、９および接続片１０からなる。支持枠８は、ステンレス鋼棒を縦長の変形コ字形に屈曲してなり、内部導入線６ａに接続している。一対の支持プレート９、９は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、支持枠８に固定されている。また、一対の支持プレート９、９の中央部には通孔が形成されており、透光性セラミックス気密容器１の一対の小径筒部１ｂ、１ｂを上記通孔に挿通させることにより、発光管ＩＴを外管ＯＴの管軸位置に定置しているとともに、発光管ＩＴをその管軸方向に支持している。接続片１０は、支持枠８の上部に溶接されていて、発光管ＩＴの図において上方の電流導入導体３に接続している。１対の支持プレート９、９は、保護ガラス管ＳＧの上下端面に嵌合してそれらの間に保護ガラス管ＳＧを挟持するとともに、発光管支持部材ＳＦに固定されている。したがって、保護ガラス管ＳＧは、１対の支持プレート９、９を介して発光管支持部材ＳＦに支持されている。ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦの図において上部に支持されているパフォーマンスゲッタである。
【００６４】
口金Ｂは、ねじ形口金であり、図１において外管ＯＴの下部に装着され、一対の内部導入線６ａ、６ｂに接続している。
【００６５】
本発明において、イオン化媒体のキセノンの封入圧が許容範囲内で相対的に低い場合は、比較的始動電圧が低下するので、近接導体のみを配設するのであっても５ｋＶ以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる。これに対して、希ガスの封入圧が許容範囲内で相対的に高い場合は、比較的始動電圧が高くなるので、近接導体および紫外線放射手段の両方を併用すれば、５ｋＶ以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる。なお、所望により近接導体および紫外線放射手段に加えて、それ以外の始動補助手段を併用することも許容される。
【００６６】
始動補助手段は、外管ＯＴ内に配設され、透光性セラミックス気密容器１の内部に配設された一対の電極２、２間に始動用高電圧を印加したときに発光管ＩＴ内にイオン化媒体の放電が開始するように始動を補助する手段である。始動補助手段としては、本形態においては、近接導体ＴＷおよび紫外線放射手段ＵＶＥを具備しているが、本発明においては、上記二手段の少なくとも一方のみを採用することを許容する。また、所望により始動器など既知の他の始動補助手段を併用することができる。
【００６７】
近接導体ＴＷは、その一端が発光管ＩＴの図１において上方の電流導入導体３に溶接されている。そして、中間部が上方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性セラミックス気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ１を形成し、さらに包囲部１ａの外周に近接して管軸方向に沿って下方へ延在している。また、先端が下方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性セラミックス気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ２を形成している。
【００６８】
そうして、近接導体ＴＷは、その先端と対向する他方の電極２との間の短い距離に大きな電位傾度を形成するように配設される。近接導体ＴＷを配設していることにより、高圧放電ランプは、始動用高電圧印加時に絶縁破壊されやすくなってその始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動して発光管内にグロー放電が発生し、さらにアーク放電に転移すると、近接導体ＴＷは、発光管ＩＴによって短絡されるので、高圧放電ランプの点灯に支障を来たすことはない。
【００６９】
紫外線放射放電管ＵＶは、ＵＶエンハンサであり、小形で紫外線透過性の気密容器内に一方の導体ｌ１の先端が封装されて内部電極を形成している。一方の導体ｌ１は、発光管ＩＴの図１において下方の電流導入導体３に溶接されている。そして、紫外線透過性の気密容器を抱持する他方の導体ｌ２が後述する発光管支持部材ＳＦの支持枠８に溶接されて外部電極を形成している。したがって、紫外線放射放電管ＵＶは、発光管ＩＴに並列接続している。紫外線透過性の気密容器内には紫外線放射性の希ガスなどが封入されている。
【００７０】
そうして、高圧放電ランプの始動に先立って始動用高電圧が一対の電極２、２間に印加されると、最初に放電開始し、発生した紫外線を発光管ＩＴの下方の電極近傍に照射する。これにより発光管ＩＴ内のイオン化媒体が励起されて始動しやすくなる。
【００７１】
そうして、紫外線放射手段ＵＶＥは、高圧放電ランプの始動時に作動して紫外線を発生し、それを発光管ＩＴの一方の電極近傍に照射する。その結果、電極などから電子が放出され、初期電子となって高圧放電ランプの始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動すると、紫外線放射手段は、発光管ＩＴ内に発生した放電アークにより短絡されるので、点灯に支障を来たすことはない。
【００７２】
なお、始動器は、グロースタータ、バイメタルスイッチまたは非線形コンデンサなどのスイッチング手段を備えて構成されていて、外管内に配設されて、電源投入時に急速なスイッチング動作を行い、その際に安定器に発生した始動用高電圧を発光管ＩＴの電極２、２間に印加して、高圧放電ランプの始動を容易にする。
【００７３】
本発明の高圧放電ランプに始動補助手段を具備した場合、５ｋＶ以下の始動用高電圧であっても、これを印加して高圧放電ランプを始動させることができる。もちろん、５ｋＶを超える始動用高電圧を印加して本発明の高圧放電ランプを点灯させることができる。始動用高電圧印加手段としては、例えばイグナイタと称される高電圧パルス発生器を高圧放電ランプと組み合わせて、ここから発生する高電圧パルスを印加する態様および安定器を用いて高圧放電ランプを点灯する際に、ここから発生するいわゆるキック電圧を高圧放電ランプの外部から発光管に印加する態様のいずれでもよい。
【００７４】
本実施形態の高圧放電ランプ１１によれば、大径部２ｂがサブコイル３ｃとともに電極軸部２ａの先端近傍から耐ハロゲン性部分３ｂにわたって配設されているので、セラミックス気密容器の侵食を低減するために耐ハロゲン性部分３ｂから放電空間１ｃ側に延在させたサブコイルの端部が存在せず、この部分にアークスポットが形成されることがない。したがって、セラミックス気密容器１１の侵食を低減しつつアーク放電は電極軸部２ａの先端が大径部から管軸方向に突出する突出部２ａ１を起点として発生するので、電極部品の不所望な位置を起点としたアーク放電の発生によるヒートショックを原因とした気密容器１１へのクラックの発生を防止できる。
次に、実施例を説明する。
【実施例１】
【００７５】
実施例１は、図１に示すメタルハライドランプである。
【００７６】
透光性セラミックス気密容器：多結晶アルミナセラミックス一体成形、内容積0.6cc、小径筒部内径1.0mm
【００７７】
一対の電極：電極間距離6.0mm、突出部の長さA=1.0mm、
【００７８】
電極コイルおよびサブコイル：外径（対小径筒部内径比）B=0.95
【００７９】
イオン化媒体：TmI3-NaI=6.0mg（TmI3の含有比率75%）、ZnI２=1.2mg、Xe4気圧
始動用高電圧：4.0kV
口金：市販一般照明ＨＩＤ用口金
【００８０】
電気特性：ランプ電圧64V、ランプ電力100W、安定器は専用安定器使用
【００８１】
発光特性：発光効率90 lm/W、放電アークの不安定度は０であった。
【００８２】
図４は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。
【００８３】
図において、１１は高圧放電ランプ、１２は照明器具本体である。
【００８４】
高圧放電ランプ１１は、図１に示す本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態におけるのと同じである。
【００８５】
照明器具本体１２は、天井埋込形ダウンライトを構成するもので、基体１２ａ、反射板１２ｂを具備している。基体１２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁１２ａ１を備えている。反射板１２ｂは、基体１２ａに支持されているとともに、高圧放電ランプ１１の発光中心がそのほぼ焦点に位置するように包囲している。
【００８６】
高圧放電ランプ１１を点灯させるための高圧放電ランプ点灯装置（図示を省略している。）は、これを照明器具本体１２に配設したり、照明器具本体１２に隣接する位置または遠隔した位置に別置きとしたりすることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…透光性セラミックス気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、１ｃ…放電空間、２…電極、２ａ…電極軸部、２ａ１…突出部、２ｂ…大径部、３…電流導入導体、３ａ…封着性部分、３ｂ…耐ハロゲン性部分、３ｂ…耐ハロゲン性部分、４…封止部、ＩＴ…発光管、ＯＴ…外管、ＴＷ…近接導体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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