(57)【要約】    【課題】  紫外線エンハンサおよび始動補助導体を備えて始動性を向上した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。    【解決手段】  高圧放電ランプは、内部に放電空間1cが形成される包囲部1a、一対の小径筒部1b、1bを備えた透光性セラミックス気密容器1、小径筒部の内部に周囲にわずかな隙間を形成して挿通し、先端が包囲部の両端内部に位置して配設された一対の電極2、2およびイオン化媒体を備えた発光管ITと、内部に発光管を収納した外管OTと、一端側が発光管の一方の電極と同電位部分に接続し、かつ他端側が発光管の他方の電極に対向している小径筒部を介して他方の電極と容量結合した始動補助導体TWと、発光管の他方の電極と始動補助導体との容量結合部の側方に接近して配設された紫外線エンハンサUVEとを具備している。【選択図】図１
2010073624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間が形成される包囲部、包囲部の内部に連通するとともに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た透光性セラミックス気密容器、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に周囲にわずかな隙間を形成して挿通し、先端が包囲部の両端内部に位置して配設された一対の電極および透光性セラミックス気密容器の内部に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；
内部に発光管を収納した外管と；
一端側が発光管の一方の電極と同電位部分に接続し、かつ他端側が発光管の他方の電極に対向している小径筒部を介して容量結合した始動補助導体と；
発光管の他方の電極と始動補助導体との容量結合部の側方に接近して配設された紫外線エンハンサと；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
紫外線エンハンサは、その発光長部分の少なくとも一部の側面が容量結合部から７ｍｍ以内の位置に配設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】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１または２記載の高圧放電ランプと；
始動時に始動用高電圧を発生する機能を有していて高圧放電ランプを始動し点灯させる高圧放電ランプ点灯装置と；
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、始動補助手段を備えた高圧放電ランプおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線エンハンサは、高圧放電ランプの始動補助手段の一種として既知である（例えば、特許文献１参照。）。このエンハンサは、小形の放電管からなり、発光管に隣接して外管内に配置され、高圧放電ランプの始動時に放射した紫外線を発光管に照射して高圧放電ランプの始動を補助する紫外線源である。すなわち、発光管に紫外線が照射されると、発光管内に光電効果により電子が放出されるので、始動が容易になる。従来の紫外線エンハンサには、イオン化媒体としてアルゴンなどの希ガス単体またはこれに水銀を添加している。また、一対の電極の一方を外部電極にすることで誘電体バリア放電が生起するように構成されている。
【０００３】
また、透光性セラミックス気密容器を備えた発光管の場合、紫外線エンハンサは、発光管のサポート部材に支持される関係で、包囲部から口金側へ離間した位置において、小径筒部の側方に配置されるのが一般的である。
【０００４】
一方、高圧放電ランプの始動補助手段として近接導体などと称される始動補助導体を発光管の外側に配設することも既知である（例えば、特許文献２参照。）。そうして、始動補助導体の他端と発光管の他方の電極との間が容量結合され、この両者間の距離が短いので、始動電圧が高圧放電ランプに印加されると、最初に上記容量結合部の内部のイオン化媒体が電離して発光管の内部に電子およびイオンが供給されて、発光管の一対の電極間による放電が開始しやすくなって高圧放電ランプが始動する。
【０００５】
また、透光性セラミックス気密容器を備えた発光管の場合、始動補助導体の他端は、小径筒部の包囲部側との境界部近傍の外面に位置するように巻き付けられる。これは始動補助導体を巻き付けやすいからである。
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５１２６２２号公報
【特許文献２】特開２００２−０６３９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
紫外線エンハンサと始動補助導体とを併用して高圧放電ランプの始動を一層容易、かつ確実にすることが考えられる。
【０００８】
ところが、紫外線エンハンサが上記に位置に配設されていると、電極先端部と始動補助導体の他端とに対して斜め下方から紫外線を照射することになり、その結果始動補助導体の上記容量結合部近傍の紫外線照射強度が相対的に小さくなってしまう。
【０００９】
本発明は、紫外線エンハンサおよび始動補助導体を備えて始動性を向上した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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間が形成される包囲部、包囲部の内部に連通するとともに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た透光性セラミックス気密容器、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に周囲にわずかな隙間を形成して挿通し、先端が包囲部の両端内部に位置して配設された一対の電極および透光性セラミックス気密容器の内部に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；内部に発光管を収納した外管と；一端側が発光管の一方の電極と同電位部分に接続し、かつ他端側が発光管の他方の電極に対向している小径筒部を介して他方の電極と容量結合した始動補助導体と；発光管の他方の電極と始動補助導体との容量結合部の側方に接近して配設された紫外線エンハンサと；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
本発明は、以下の態様を許容する。
【００１２】
本発明において、発光管は、透光性セラミックス気密容器、一対の電極およびイオン化媒体を所定の関係になるように組み立てて構成されていて、点灯時に透光性セラミックス気密容器の内部に放電が生起して発光する。
【００１３】
他方、透光性セラミックス気密容器は、気密容器の少なくとも主要部が透光性セラミックスからなり、耐熱性が石英ガラスより優れているので、最冷部温度をより高く設定することが可能で、これにより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。
【００１４】
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、透光性セラミックス気密容器の内面を改質することが許容される。なお、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を添加した多結晶アルミナセラミックスは、透光性セラミックス気密容器に好適な材料として既知である。このセラミックスを用いた透光性気密容器を具備した高圧放電ランプにおいては、添加された酸化マグネシウムの仕事関数が約３．１ｅＶであることから、紫外線エンハンサによる紫外線照射により波長４００ｎｍ以下の紫外線を照射することによって、光電効果による電子放出が得られる。このため、高圧放電ランプの始動補助が容易になる。
【００１５】
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、透光性セラミックス気密容器は、中空な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ことが許容される。放電空間の容積は、高圧放電ランプの定格ランプ電力、電極間距離などに応じてさまざまな値が選択され得る。例えば、一般照明用ランプの場合、定格ランプ電力に応じて０．１ｃｃ以上および以下のいずれにすることもできる。また、透光性セラミックス気密容器の最大内径は、ランプ電力１００Ｗ級で４〜７ｍｍとし、３５Ｗ級で３〜５ｍｍに設定すれば、適切なランプ電圧を得るために電極間距離を大きくしても最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持するのに効果的である。
【００１６】
さらに、透光性セラミックス気密容器の封止手段は、既知の各種封止手段を用いることができる。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、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フリットレス封着である。
【００１７】
さらにまた、透光性セラミックス気密容器は、包囲部の管軸方向の両端に包囲部に連通する一対の小径筒部を備えている。小径筒部の内部に電極の軸部およびこれと直列に接続する電流導入導体を延在させる。そして、封止部は、小径筒部の端部部分に配設されるとともに、小径筒部内に電極軸を延在させて電極軸と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称される僅かな隙間を小径筒部の軸方向に沿って形成するのが一般的である。なお、この小径筒部の長さを適切に設定することにより、封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら透光性セラミックス気密容器内に形成される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ことができる。また、比較的耐熱性に劣るフリットガラスを用いた封止が可能になる。しかし、耐熱性に優れたフリットレス封着の場合には、小径筒部の長さをフリット封止の場合より短縮することができる。
【００１８】
一対の電極は、透光性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て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。
【００１９】
また、電極の構成材としては、耐火性で、導電性の金属、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）合金などを用いて形成することができる。
【００２０】
さらに、小形のランプの場合、直棒状の線材や先端部に径大部を形成した線材を電極として用いることができる。中形ないし大形の電極の場合、電極軸の先端部に電極構成材製のコイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極は、交流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いることができる。
【００２１】
さらにまた、透光性気密容器が小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器であって、しかも小径筒部の内部にキャピラリーと称されるわずかな隙間を形成する場合、所望により電極軸部の周囲に耐熱金属、例えばタングステン、モリブデンなどの電極マウントサブコイルを巻装することができる。
【００２２】
イオン化媒体は、本発明において特段限定されない。一般的には始動ガス、発光物質および主としてランプ電圧を形成する緩衝物質からなる。
【００２３】
発光物質は、気体および蒸気のいずれであってもよい。高い発光効率が得られるとして既知である蒸気状の発光物質の態様として、発光金属のハロゲン化物を封入してメタルハライドランプを構成することが許容される。
【００２４】
メタルハライドランプの発光金属としては、特段限定されないが、例えば希土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）およびナトリウム（Ｎａ）のグループから選択された一種または複数種を主成分とすることができる。なお、希土類金属としては、例えばツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）が好適である。ツリウムは、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緩衝物質として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（色偏差の増大と発光効率の低下）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。
【００２５】
緩衝物質は、水銀および金属ハロゲン化物のいずれでもよい。後者の金属ハロゲン化物を用いることにより、水銀フリーの高圧放電ランプを得ることができる。緩衝物質の金属ハロゲン化物としては、発光金属のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて可視域に発光しにくいハロゲン化物であるのが好ましい。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）からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。
【００２６】
水銀フリーの高圧放電ランプは、環境負荷の大きい水銀を用いないので、好ましいのであるが、この場合水銀入りの高圧放電ランプに比較して始動電圧が高い傾向にあるという問題がある。本発明によれば、始動性が顕著に改善されるので、本発明水銀フリーの高圧放電ランプに対して極めて効果的である。
【００２７】
始動ガスは、アルゴン（Ａｒ）やキセノンなどの希ガスが好適である。始動ガスを室温（２５℃）で１気圧以上封入すると、高圧放電ランプの光束立ち上がり特性が向上する。しかし、封入圧が高くなるのに伴って始動電圧が上昇するとともに透光性気密容器の耐圧性確保が困難になるので、１６気圧以下であるのがよい。また、５気圧以下であれば、始動電圧を５ｋＶ以下にすることが可能になるので、一般照明用として好適である。
【００２８】
外管は、その内部に発光管を収納する手段であり、一般的にはその内部が外気に対して気密に封止されている。そして、発光管を保温したり機械的に保護したりする。外管の材質は特段限定されないが、好ましくは硬質ガラスからなり、発光管から放射した発光を外部に導出するために透光性を有している。
【００２９】
また、外管の形状も限定されないが、例えばＢＴ形、Ｔ形など既知の各種形状であることを許容する。さらに、外管の内部は、真空または不活性ガス雰囲気になっている。外管の封止端には口金が装着され、発光管および後述する紫外線エンハンサに対して接続している。
【００３０】
始動補助導体は、耐熱性の導体からなり、透光性セラミックス気密容器の外面側において、一端側が発光管の一対の電極の一方に導電的に接続し、他端側が発光管の他方の電極に対向している小径筒部を介して他方の電極と容量結合部を形成している。容量結合部のいちとしては、小径筒部の包囲部との接合部近傍が始動性が良好になるとともに、配光特性を阻害しにくくて、しかも容量結合部の位置を決めやすいので、好ましい。
【００３１】
本発明において、容量結合部の構造は特電限定されないが、小径筒部に始動補助導体の他端を巻き付けるのが好ましい。耐熱性の導体としては、例えばモリブデン、ステンレス鋼、ニッケルなどの導電性を有する金属またはそれらの合金の導線であって、トリガーワイヤと称される導体または透光性セラミックス気密容器の外面に被着された導電性金属を主体とする導電膜などであることを許容する。
【００３２】
紫外線エンハンサは、紫外線透過性外囲器、イオン化媒体および一対の電極を備えている。
【００３３】
紫外線透過性外囲器は、少なくとも紫外線透過性の気密容器であればその余の構成は特段限定されない。例えばホウ珪酸ガラスまたは石英ガラスなどを用いることができる。
【００３４】
イオン化媒体は、紫外線透過性外囲器の内部に封入され、紫外線透過性外囲器の内部で誘電体バリア放電またはグロー放電が生起したときに、紫外線を放射するための放電媒体である。本発明において、イオン化媒体は、特段限定されない。例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のグループから選択された一種または複数種の希ガス、希ガスおよび水銀あるいは希ガスおよび窒素（Ｎ２）などを選択的にイオン化媒体として用いることができる。なお、イオン化媒体の封入圧は特段限定されないが、一般的には５００〜５００００Ｐａ程度の範囲内が好ましい。また、窒素を用いる場合、その分圧は幅広く許容され、一般的にはイオン化媒体の全圧の０．１〜１００％、好ましくは約１〜９５％程度である。
【００３５】
なお、水銀または窒素をイオン化媒体中に含有することにより、波長３００〜４００ｎｍの紫外線を多く発生させることができ、透光性セラミックス気密容器を透過しやすくなる。
【００３６】
一対の電極は、紫外線透過性外囲器の内部に封入されたイオン化媒体中に誘電体バリア放電またはグロー放電を生起するように配設されていればどのような構成であってもよい。しかし、好適にはイオン化媒体が誘電体バリア放電を生起するような電極である。すなわち、例えば一方の電極が外囲器内に内部電極として配設され、他方の電極が外部電極として外囲器の外面に当接する構成である。この構成において、外部電極に対向する部位の外囲器の壁面が誘電体の静電容量が紫外線エンハンサの点灯回路に直列に介在する等価回路になるため、紫外線エンハンサに対する外付けのバラストを不要とすることができる。なお、要すれば、一対の電極が共に外部電極からなる構成を採用することもできる。しかし、一対の電極が共に外囲器の内部に離間して配設された構成であってもよい。この構成においては、電極間でグロー放電を生起させるために別途紫外線エンハンサ用のバラストが必要になる。
【００３７】
また、電極の材質は、本発明において特段限定されない。内部電極としては、好ましくは電子放射性であればよい。なお、紫外線透過性外囲器に対する封着は、内部電極自体が封着性の良好な導電性金属であれば、当該電極を直接紫外線透過性外囲器に直接封着することができる。しかし、封着金属箔などの封着金属を用いて紫外線透過性外囲器の封止と内部電極の支持を同時に行うことも許容される。所望によりＭｏ箔のような封着金属箔を用いて内部電極の封着と電流導入導体の接続を行うことができる。
【００３８】
これに対して、外部電極としては、封着の問題はないので、耐熱性を有する導電性金属であればよい。また、外部電極をメッシュ構造などの紫外線が通過しやすい導電構造体を用いて構成することができる。さらに、所望により外部電極のリード部材が高圧放電ランプの内部に配設する際の取付手段を兼ねるように構成することができる。
【００３９】
外部電極をメッシュ構造にすると、紫外線エンハンサの紫外線放射量を増大させることができる。なお、メッシュ構造とは、金網、コイル、パンチングメタルまたは多数の空隙を形成した透光性導電膜などからなる構造を備えていることを意味する。
【００４０】
次に、始動補助導体と紫外線エンハンサとの位置関係について説明する。すなわち、紫外線エンハンサは、始動補助導体と他方の電極との容量結合部を強く照射するように容量結合部の側方に接近して配設されている。ここで、「容量結合部の側方」とは、紫外線エンハンサの発光長部分の少なくとも一部の側面が容量結合部にほぼ正対していることを意味する。また、「接近」とは、容量結合部の外面から１０ｍｍ以内の距離に紫外線エンハンサの外側面が位置していることをいう。なお、好適には７ｍｍ以内、より好適には５ｍｍ以内である。
【００４１】
上述のような位置関係であれば、紫外線エンハンサは、管軸方向の側面側へ放射される紫外線が多くなる配光特性を有しているから、容量結合部をその外側から比較的高い照度で紫外線を容量結合部に照射することができる。なお、紫外線エンハンサがメッシュ構造の外部電極を備えている態様においては、紫外線が外部電極を通過する際にいくらか吸収されるものの外部電極を通過する紫外線がその他の方向より多くなる。
【００４２】
本発明の高圧放電ランプにおいては、所望により以下の構成の一部または全部を付加するか、あるいは組み合わせることが許容される。
【００４３】
１．（始動用高電圧印加手段）    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始動用高電圧として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。また、イグナイタなどの始動用高電圧発生器は、これを安定器のケース内に収納した態様、口金内に収納した態様および外管内に収容した態様などのいずれであってもよい。なお、キック電圧を発生させるために、所望により外管内に熱応動スイッチや電圧応動スイッチなどの始動スイッチを高圧放電ランプの外管の内部に配設することが許容される。
【００４４】
２．（高圧放電ランプの定格ランプ電力）    本発明において、高圧放電ランプの定格ランプ電力は、広範囲にわたり自由に設定することができる。しかし、好適には約３０〜２５０Ｗ程度である。なお、高圧放電ランプの用途は、多様であることを許容されるが、好適には一般照明用である。したがって、定格ランプ電力および用途に応じて適当な形状および大きさの透光性セラミックス気密容器、適当な値の電極間距離ならびにイオン化媒体およびその封入量、始動ガスの封入圧を適宜組み合わせて選択することができる。
【００４５】
３．（発光管破裂時の保護手段）    本発明において、高圧放電ランプの発光管が破裂した際に生じる破片の飛散から保護するために、既知の保護手段を用いることができる。例えば、シュラウドと称される石英ガラス筒を発光管の主として透光性セラミックス気密容器の包囲部を中心として包囲するように外管内に保持する。または外管全体をさらにその外側から保護ガラス管で包囲することができる。さらに、発光管破裂の際に所要の防爆性能を満たすために、所望によりガラスの厚みを大きくしたり、補強のための金属または無機質繊維からなる紐条体をシュラウドの外側に巻き付けたりすることができる。
【００４６】
４．（高圧放電ランプの点灯装置）    本発明の高圧放電ランプを点灯するための高圧放電ランプの点灯装置は、鉄心およびコイルを主体とする安定器および電子化点灯装置のいずれであってもよい。また、点灯装置は、高圧放電ランプを付勢して点灯するための点灯回路と、始動用高電圧を発生して高圧放電ランプを始動させる始動用高電圧発生器とにより構成することができる。点灯回路としては、既知の各種点灯回路を採用することができる。例えば、フルブリッジ形インバータ回路またはハーフブリッジ形インバータ回路などの好ましくは低周波の矩形波交流電圧を発生する矩形波交流発生回路を主体とする回路構成などを用いることができる。これに代えるか、またはこれに加えて、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの直流電圧変換回路を電源電圧調整および／またはアクティブフィルタ機能用としてインバータ回路の直流電源に付設したり、これらの回路を直流点灯装置として用いたりすることができる。
【００４７】
そうして、本発明の高圧放電ランプは、これを点灯させる点灯回路の電源を投入すると、始動用高電圧が発生して高圧放電ランプに印加される。始動用高電圧が高圧放電ランプに印加されると、発光管の一対の電極間に当該電圧が印加されると同時に、始動補助導体と他方の電極との間の容量結合部ならびに紫外線エンハンサに始動電圧が印加され、紫外線エンハンサが作動して紫外線を放射し、上記容量結合部を集中的に照射する。上記容量結合部は、紫外線に照射されて電極軸部および／または小径筒部の内面から光電効果によって初期電子が放出され、初期電子が供給される。また、これと同時に始動補助導体と他方の電極との間の容量結合部における電位傾度が大きくなって電離が生じ、電子およびイオンが発生し、この電子も初期電子として作用する。
【００４８】
そうして、上記容量結合部における初期電子の供給量が多くなるので、絶縁破壊が起こりやすくなって始動が促進されるとともに始動が確実になる。
【００４９】
次に、本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１または２記載の高圧放電ランプと；始動時に始動用高電圧を発生する機能を有していて高圧放電ランプを始動し点灯する高圧放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００５０】
本発明において、照明装置とは、本発明の高圧放電ランプを光源とする装置を含む概念であり、例えば照明器具、標識灯、表示灯、光化学反応装置などである。また、照明装置本体とは、照明装置から高圧放電ランプを除外した残余の全てをいう。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、一端側が発光管の一方の電極と同電位部分に接続し、かつ他端側が発光管の他方の電極に対向している小径筒部を介して容量結合した始動補助導体と、発光管の他方の電極と始動補助導体との容量結合部の側方に接近して配設された紫外線エンハンサとを具備し、紫外線エンハンサの一対の電極間に始動用高電圧が印加されたときに、紫外線エンハンサから発生した紫外線が上記容量結合部を外部から効率的に線照射するので、容量結合部における小径筒部の内部に光電効果により初期電子を供給する。また同時に、始動補助導体と発光管の他方の電極との間の容量結合部に誘電体として介在する小径筒部の内面が始動用高電圧の印加時に帯電することにより、容量結合部における小径筒部の内面から初期電子が供給される。上記それぞれの初期電子が同時的に供給されて、初期電子が増加する結果、容量結合部に絶縁破壊が起こり、これが引き金となって高圧放電ランプが始動して発光管の一対の電極間に放電が生起する。したがって、本発明によれば、比較的低い始動電圧での高圧放電ランプの始動を可能にするので、始動性が向上した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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
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。
【００５３】
図１ないし図４は、本発明の紫外線エンハンサ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断面図、図２は発光管の拡大断面図、図３は紫外線エンハンサの断面図、図４は発光管および紫外線エンハンサの位置関係を模式的に示す断面図である。
【００５４】
図１に示す本形態の高圧放電ランプは、一般照明用途に適応し得る定格ランプ電力１００Ｗ形のメタルハライドランプであり、発光管ＩＴ、外管ＯＴ、始動補助導体ＴＷおよび紫外線エンハンサ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。
【００５５】
発光管ＩＴは、図２に示すように、透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール材４、４およびイオン化媒体からなる。
【００５６】
透光性気密容器１は、透光性セラミックスとしての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。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る。なお、透光性多結晶アルミナセラミックスには、約３００ｐｐｍのマグネシウム（ＭｇＯ）が添加剤として含まれているものを使用することができる。
【００５７】
電極２は、ドープドタングステンの棒状体２ａおよび電極マウントサブコイル２ｂを備えて構成されている。棒状体２ａは、その先端部が電極主部として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。電極マウントサブコイル２ｂは、棒状体２ａの中間部および基端部と後述する電流導入導体３の耐ハロゲン性部分３ｂとの周囲にタングステンなどの細線を巻回して形成されている。そして、小径筒状部１ｂの内面と電極マウントサブコイル２ｂとの間に僅かな隙間であるキャピラリーを形成しながら小径筒部１ｂの内部に挿通している。
【００５８】
電流導入導体３は、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を備えている。封着性部分３ａは、二オブの棒状体からなり、後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止しているとともに、基端が透光性気密容器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透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入されている。また、その先端部に電極２の棒状体２ａの基端が溶接されている。そうして、電極２および電流導入導体３は、直列に接合されて一体化し、電極マウントを構成する。
【００５９】
シール材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、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充填されるとともに、封着性部分３ａの表面が透光性気密容器１内に露出しないように耐ハロゲン性部分３ｂの基端部をも被覆している。
【００６０】
イオン化媒体は、金属ハロゲン化物および始動ガスからなる。
【００６１】
金属ハロゲン化物は、少なくとも主として発光に寄与する金属ハロゲン化物を含む。本形態においては、主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として希土類金属、例えばツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を封入している。また、本形態においては、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を含んでいるが、水銀は含んでいない。したがって、高圧放電ランプは水銀フリー形である。
【００６２】
外管ＯＴは、硬質ガラスからなる。そして、内部に発光管ＩＴ、始動補助導体ＴＷ、紫外線エンハンサ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。
【００６３】
発光管ＩＴは、外管ＯＴの内部の中心軸に沿って外管ＯＴのほぼ中央部に配置されていて、その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は、図１において、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。
【００６４】
始動補助導体ＴＷは、その一端が発光管ＩＴの図２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気密容器１に巻き付けられて第１のリング部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、他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小径筒部１ｂに巻き付けられて第２のリング部ｒ２を形成している。そうして、第２のリング部ｒ２と図１において下方の前記小径筒部１ｂの内部に挿通している図示されていない電極２の軸部との間に容量結合部が形成される。
【００６５】
したがって、始動時には、始動補助導体ＴＷの第２のリング部ｒ２の電位が図１において上方の図示されていない電極の電位と等しくなるので、上記容量結合部に始動用高電圧が印加される。そのため、そのリング部ｒ２と下方の電極との間に介在する小径筒部１ｂには大きな電位傾度が生じ、容量結合部の誘電体として作用する小径筒部１ｂの内面に電子（またはイオン）が帯電する。そのため、始動用高電圧が発光管ＩＴの一対の電極２、２間に印加されると、始動補助導体ＴＷによる帯電作用により初期電子が発光管ＩＴの内部に供給されて高圧放電ランプの始動が促進される。
【００６６】
紫外線エンハンサＵＶＥは、図３に示すように、紫外線透過性外囲器２１、イオン化媒体、内部電極２２および外部電極２３を具備している。
【００６７】
紫外線透過性外囲器２１は、紫外線透過性ガラスからなる。そして、基端に封止部２１ａが、先端に排気チップオフ部２１ｂが、それぞれ形成され、内部に気密な放電空間２１ｃが形成されている。なお、封止部２１ａは、ピンチシールにより形成されている。
【００６８】
イオン化媒体は、窒素を含んでいる。そして、紫外線透過性外囲器２１の放電空間２１ｃ内に排気チップオフ部２１ｂを形成する前に紫外線透過性外囲器２１の頂部に予め接合した排気管（図示されてない。）を経由して放電空間２１ｃ内に封入され、窒素または水銀とアルゴンなどの希ガスを含むイオン化媒体の封入後に排気管を溶断し、かつ溶断部分を閉鎖する。その結果、上述の排気チップオフ部２１ｂが形成される。
【００６９】
内部電極２２は、棒状または板状をなし、紫外線透過性外囲器２１の封止部２１ａを気密に貫通して放電空間２１ｃ内の中心軸位置に沿って延在するように配設されている。なお、封止部２１ａから外部へ導体ｌ１が導出されている。外部電極２３は、紫外線透過性外囲器２１の外周面に密着して配設されている。すなわち、外部電極２３は、導電性金属のメッシュ体からなる。そして、外部電極２３は、紫外線透過性外囲器２１の外周面を包囲し、その上からバンド状の導体ｌ２の一端を巻き付けて紫外線透過性外囲器２１の外周面に密着させている。
【００７０】
そうして、紫外線エンハンサＵＶＥは、内部電極２２および外部電極２３間に所要の電圧すなわち後述する高圧放電ランプの一対の電極２２、２３間に始動電圧が印加されると、紫外線透過性外囲器２１の放電空間２１ｃ内においてイオン化媒体の誘電体バリア放電が生起して、紫外線が放射される。この紫外線は、イオン化媒体が窒素または水銀を含んでいるため、波長３００〜４００ｎｍの長波長の紫外線を多く含んでいる。放射された長波長の紫外線は、主として透過性外囲器２１および外部電極２３のメッシュ部分を透過して外部へ導出される。
【００７１】
また、紫外線エンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴの図１において下方に位置する他方の電極と始動補助導体ＴＷの第２のリング部ｒ２との間に形成される容量結合部の側方に接近して配設されている。この状態において、外部電極２３は、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂの包囲部１ａとの接合部側の部分にほぼ平行に配置されていて、容量結合部にほぼ正対している。そして、その内部電極２２から導出された導体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。また、外部電極２３から導出された導体ｌ２が後述する発光管支持部材ＳＦの支持枠８に溶接されている。したがって、紫外線エンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。
【００７２】
そうして、高圧放電ランプの始動に際して始動用高電圧が紫外線エンハンサＵＶＥの内部電極２２と外部電極２３との間に印加されると、最初に誘電体バリア放電が生起して波長３００〜４００ｎｍの紫外線が発生し、発光管ＩＴの容量結合部を中心として小径筒状１ｂを照射する。紫外線は、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂを透過して、下方の電極および小径筒部１ｂの内面を照射する。その結果、容量結合部およびその近傍に位置する図１において下方の電極２の軸部表面または／および小径筒部１ｂの内面から光電効果による電子が放出される。
【００７３】
したがって、始動補助導体ＴＷと下方の電極２との容量結合部における小径筒部１ｂ内部には、始動補助導体ＴＷによる帯電で生じる電子（またはイオン）と紫外線エンハンサＵＶＥの紫外線照射による光電効果により供給される電子とが加わる結果、多量の初期電子が供給されるから、高圧放電ランプの始動が容易、かつ確実に促進されるので、高圧放電ランプの始動性が向上する。なお、小径筒部１ｂの内面から放出される電子は、透光性セラミックス気密容器１を構成する多結晶アルミナセラミックスに添加された酸化マグネシウムから特に多く放出される。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦの図２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。
【００７７】
口金Ｂは、ねじ形口金であり、図２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。
【００７８】
図５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。
【００７９】
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。
【００８０】
高圧放電ランプ１１は、図２に示す本発明の高圧放電ランプの構成を備えている。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示す正面図
【図２】同じく発光管の拡大断面図
【図３】同じく紫外線エンハンサを示す断面図
【図４】同じく発光管および紫外線エンハンサの関係を模式的に示す断面図
【図５】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
【符号の説明】
【００８４】
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、２１…紫外線透過性外囲器、２２…内部電極、２３…外部電極、ＩＴ…発光管、ｌ１、ｌ２…導体、ＯＴ…外管、ＴＷ…始動補助導体、ＵＶＥ…紫外線エンハンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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