(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス管内に形成された放電室と、前記放電室内に一端が対向して配置された一対の電極と、前記電極の他端と重ねて接合された金属箔と、前記石英ガラス管の両端のガラス内に前記電極の他端および前記金属箔を埋設して前記放電室を気密に封止する封止部とを有する高圧放電ランプにおいて、
前記電極の前記金属箔との接合部近傍に金属コイルが巻きつけられた状態で前記ガラスに埋設されており、
前記金属箔の電極側の端部が先細り状のテーパ部となっており、かつ、前記テーパ部の電極側の先端がその幅方向に関して前記電極の径方向の幅内に在り、
前記金属コイルは前記電極の金属箔側の端部を覆うように巻かれており、
前記放電室内に水銀、ハロゲンガス及び不活性ガスが封入され、
前記水銀は0.12[mg/mm3]以上封入され、前記ハロゲンガスとしては塩素,臭素,ヨウ素のうち少なくとも１つが前記放電室内のハロゲンガス分圧が1×10-8〜1×10-6[μmol/mm3]となるように封入され、かつ、前記放電室内の残存酸素分圧が2.5×10-3[Pa]以下であることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記電極のガラスに埋まっている部分のうちの、前記金属コイルが巻かれていない電極表面と、この電極表面の周りのガラスとの間が気密に接していない、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記金属箔のテーパ部の電極側の先端の幅Ｗcは、前記電極の径をＤとしたとき、Ｗc≦Ｄ  を満たす寸法に規定されている、請求項１または２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記金属箔のテーパ部の電極側の先端の幅Ｗcは、前記電極の径をＤとしたとき、Ｗc≦0.8Ｄ  を満たす寸法に規定されている、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記金属コイルのコイル線径ｄは、前記電極の径をＤとしたとき、Ｄ/8≦ｄ≦Ｄ/2  を満たす寸法に規定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記金属コイルのコイル長Ｌ１は、前記電極の径をＤとしたとき、Ｌ１≧２Ｄ  を満たす寸法に規定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記金属箔のテーパ部のカット長Ｌ２は、前記金属箔の幅をＷとしたとき、Ｗ≦Ｌ２≦３Ｗ  を満たす寸法に規定されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶プロジェクターの光源として、超高圧水銀ランプが使用されている。一般的な水銀ランプはメタルハライドランプ等と比較して、その光学的演色性（スペクトル分布）において、赤領域の発光性に乏しい。そこで、水銀ランプでも、その動作圧力（点灯時のランプ内圧）を上げていくと、赤領域でも連続的スペクトルが得られ、さらに効率特性および寿命特性面からも、最も優れた光源となっている。
【０００３】
高圧放電ランプは一般に、図７に示すように、ガラス管の中央に放電室１ａを形成する球状部と、ガラス管の両端の開口を封止した細長の封止部１ｂ，１ｂ’とからなるバルブ１を有する。放電室１ａ内には、冷却コイル２，２’を備えた一対の電極４，４’がその先端が対向して配置されている。これらの電極４，４’の後端にはそれぞれ、モリブテン箔（Ｍｏ箔）６，６’を介してリード棒７，７’が接続されている。電極４，４’の後端、モリブテン箔（Ｍｏ箔）６，６’およびリード棒７，７’の一端は封止部１ｂ，１ｂ’を形成するガラス内に気密に埋設されている。また、放電室１ａ内には水銀、ハロゲンガス、および不活性ガスが封入されている。
【０００４】
しかし、液晶プロジェクターの光源として注目される超高圧水銀ランプの動作圧力は２００気圧以上であるため、ランプ自体の破損防止が大きな課題となっている。特に、ランプの破裂は、大きな音を発したり、水銀、ハロゲンガス等の有害な物質を飛散させたりしてエンドユーザに危険であるため、従来から、種々の破損防止対策が提案されている。
【０００５】
その一つには、特開平１１−１１１２２６号公報において、ランプの両端の封止部を形成するガラス内に、放電空間に位置する電極と接合された金属箔（例えばモリブテン箔）が埋設されていて、この金属箔の電極側の端部を丸みのある形状（曲線状）に形成することが提案されている。
【０００６】
この公報では、ガラス封止部内における金属箔の電極側端部に角部が存在しないので、この電極側端部への応力集中や、金属箔の電極側端部でのクラック発生を抑えることができ、その結果、ガラス膨らみ部の両端部が、動作圧に対して十分に強い耐圧性を持つことができるとしている。
【０００７】
また、特開２００１−２５０５０４号公報には、ガラス管の両端開口を封止する封止部内に、電極の端部とこれに溶接された金属箔とが封止されており、電極と金属箔の溶接部を、電極の端部が露出しないように金属箔でさらに覆い、その上、金属箔の電極側の端部の幅をその電極とは反対側の端部の幅より狭くする構成が提案されている。特に、金属箔は三角形型のものを準備し、その三角形型の金属箔のエッジ部分は流線形状としている。
【０００８】
この公報では、電極と金属箔の溶接部において電極と金属箔の段差がなく、また、金属箔の電極側の端部に角が無いので、ガラス管の両端を溶融して封止部を形成したときの、電極と金属箔の溶接部周りのガラスに発生するクラックを小さくすることができ、ランプの耐圧が向上するとしている。
【０００９】
また、特許第３２０４１８９号には、ランプの両端の封止部を形成するガラス内に、放電空間に位置する電極と接合された金属箔（例えばモリブテン箔）が埋設され、かつ、電極の、封止部に埋設された部分にコイルが巻きつけられた構成が提案されている。
【００１０】
この公報では、電極とガラスとの間にコイルが介在していることにより、封止部を形成する過程での、電極表面と接触しているガラスにおけるクラック発生を低減できるとしてる。また、高温で封止部を形成できるので金属箔とガラスとの密着性も良くなり、十分な耐圧特性を持つランプを提供できることが記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１１−１１１２２６号および特開２００１−２５０５０４号による破損防止対策は、封止部を形成するガラス内における金属箔の電極側の端部への応力集中、さらには電極の金属箔側の端部への応力集中に着目しているだけである。また、特許第３２０４１８９号による破損防止対策は、封止部を形成する過程での、電極表面と接触しているガラスにおけるクラック発生ならびに、ガラスと金属箔との密着性に着目しているだけである。
【００１２】
ランプ自体の破損の発生は、上記の各公報に記載の要因、すなわち、封止部形成後の冷却過程での、接触するガラスと電極との熱膨張差によって生じるガラスクラックや、電極端への応力集中によるガラスクラックや、金属箔の端部への応力集中によるガラスクラックなどの他にも様々な要因があり、これらの要因が複合して起こる。したがって、上記の各公報に記載の対策を一つや二つ実施しても実際の効果は期待できない。
【００１３】
さらに、上記の各公報に記載された要因以外では、電極のガラスに埋まった部分とそのガラスとの間での隙間の発生がある。このような隙間を有していると、点灯時にランプ内が高圧になった際、ハロゲンガスが電極とガラスの隙間を通って、電極と金属箔の接合部、ならびに金属箔の腐食が起こり、やがては、ランプの破損に繋がる。
【００１４】
また、電極のガラスに埋設されている部分にコイルが巻かれた構造においても、電極とコイルの間は完全に気密にならないため、電極のガラスに埋まった部分とそのガラスとの間に隙間があると、その隙間に侵入したハロゲンガスが電極とコイルの間を通って、上述したようなランプ破裂となる腐食が起こる。なお、特許第３２０４１８９号はコイルがガラスでのみ埋設されて発光空間に露出しない構成を開示しているが、電極と金属箔の接合部ならびに金属箔自体の、ハロゲンガスによる腐食の影響については述べられていない。
【００１５】
さらに、電極の、封止部に封止される部分にコイルを巻きつけた構造では、その巻きつけ時の金属箔の変形がランプ寿命を短縮させる要因となる。つまり、金属箔が変形した場合、ガラスと金属箔の密着性が低下して、金属箔でのガラスの剥離が生じるため、放電空間のガスのリークが生じるからである。
【００１６】
本発明の目的は、２００気圧以上という動作圧力の高圧化に鑑み、ランプの破損要因の極めて少ない高圧放電ランプを提供することであり、そのために、ランプの破損要因である、電極と金属箔との接続部周辺の応力集中およびガラスクラック、並びに、上記の接続部周辺の、ハロゲンガスによる腐食の影響を従来以上に無くすことができる高圧放電ランプの構造を提案する。
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、石英ガラス管内に形成された放電室と、前記放電室内に一端が対向して配置された一対の電極と、前記電極の他端と重ねて接合された金属箔と、前記石英ガラス管の両端のガラス内に前記電極の他端および前記金属箔を埋設して前記放電室を気密に封止する封止部とを有する高圧放電ランプにおいて、前記電極の前記金属箔との接合部近傍に金属コイルが巻きつけられた状態で前記ガラスに埋設されており、前記金属箔の電極側の端部が先細り状のテーパ部となっており、かつ、前記テーパ部の電極側の先端がその幅方向に関して前記電極の径方向の幅内に在り、  前記金属コイルは前記電極の金属箔側の端部を覆うように巻かれており、前記放電室内に水銀、ハロゲンガス及び不活性ガスが封入され、前記水銀は0.12[mg/mm3]以上封入され、前記ハロゲンガスとしては塩素,臭素,ヨウ素のうち少なくとも１つが前記放電室内のハロゲンガス分圧が1×10-8〜1×10-6[μmol/mm3]となるように封入され、かつ、前記放電室内の残存酸素分圧が2.5×10-3[Pa]以下であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、前記電極と前記金属箔の接合部近傍が金属コイルを介在してガラスに埋設されているので、封止部形成後の冷却過程において、ガラスと電極との熱膨張差によって生じるガラスクラックの発生を防止することができる。さらに、前記金属箔の電極側の端部を先細り状のテーパ部として形成し、かつ、前記電極の端部と接合された前記テーパ部の電極側の先端を、その幅方向に関して前記電極の径方向の幅内に規定していることにより、電極と金属箔の接合部近傍に金属コイルを、金属箔を変形させないで配置できるので、金属箔でのガラス剥離や、電極と金属箔の接合部周りにおける応力集中を緩和することができる。また、金属箔の電極側の端部がテーパ状に形成され、金属コイルは電極の端部まで巻かれていることにより、前記金属箔の電極側の端部だけでなく前記電極の金属箔側の端部における応力集中も緩和することができる。すなわち、本発明の構造は、従来構造で起こり得る種々のランプ破裂の要因を同時に解消するため、従来よりも著しく破損の少ないランプを提供することができる。
【００１９】
上記の高圧放電ランプにおいて、前記金属コイルは前記電極の金属箔側の端部を覆うように巻かれていることが好ましい。つまり、前記金属コイルによって前記電極の金属箔側の端部が覆われていると、一層、前記電極の金属箔側の端部への応力集中が緩和できる。
【００２０】
さらに、前記金属箔のテーパ部の電極側の先端の幅Ｗｃは、前記電極の径をＤとしたとき、Ｗｃ≦Ｄ（より好ましくは、Ｗｃ≦０．８Ｄ）を満たす寸法に規定されていること、前記金属コイルのコイル線径ｄは、前記電極の径をＤとしたとき、Ｄ／８≦ｄ≦Ｄ／２  を満たす寸法に規定されていること、前記金属コイルのコイル長Ｌ１は、前記電極の径をＤとしたとき、Ｌ１≧２Ｄ  を満たす寸法に規定されていること、前記金属箔のテーパ部のカット長Ｌ２は、前記金属箔の幅をＷとしたとき、Ｗ≦Ｌ２≦３Ｗ  を満たす寸法に規定されていることが好ましい。
【００２１】
このように、前記金属箔、前記電極および前記金属コイルの形を規定することで、封止部形成後の冷却過程での、接触するガラスと電極との熱膨張差によって生じるガラスクラックや、電極端への応力集中によるガラスクラックや、金属箔の端部への応力集中によるガラスクラックや、電極の、ガラスに埋設される部分にコイルを巻きつけた時の金属箔の変形などのランプ破裂要因を解消することができる。
【００２２】
そして、上記のような高圧放電ランプにおいて、前記水銀は０．１２［ｍｇ／ｍｍ３］以上封入され、前記ハロゲンガスとしては塩素，臭素，ヨウ素のうち少なくとも１つが前記放電室内のハロゲンガス分圧が１×１０−８〜１×１０−６［μｍｏｌ／ｍｍ３］となるように封入され、かつ、前記放電室内の残存酸素分圧が２．５×１０−３［Ｐａ］以下であることが好ましい。このような量でガスを導入した場合、前記電極のガラスに埋まっている部分のうちの、前記金属コイルが巻かれていない電極表面と、この電極表面の周りのガラスとの間に隙間があっても、電極と金属箔の接合部、ならびに金属箔のハロゲンガス腐食を抑制することができ、結果的にランプ破裂も防止できる。さらに、長時間点灯におけるガラス管の黒化および輝度低下もない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明の一つの実施形態による高圧放電ランプを示す断面図である。この図では図７の従来のランプの同一の構成要素に同一符号を用いている。
【００２８】
本実施形態の高圧放電ランプは図１に示すように、ガラス管の中央に放電室１ａを形成する球状部と、ガラス管の両端の開口を封止した細長の封止部１ｂ，１ｂ’とからなる石英ガラス製のバルブ１を有する。バルブ１の放電室１ａ内には棒状のタングステン製の一対の電極４，４’の先端が対向して位置し、各電極４，４’の先端には冷却コイル２，２’が巻きつけられている。
【００２９】
封止部１ｂ，１ｂ’を形成するガラス内には電極４，４’の後端、リード棒７，７’の一端、および電極４，４’とリード棒７，７’の間を中継したモリブテン（Ｍｏ）箔（金属箔）６，６’が埋設されている。電極４，４’の後端とモリブデン箔６，６’とを重ねて接合した接合部近傍においては電極４，４’側に金属コイル３，３’が巻きつけられた状態でガラスに埋設されている。
【００３０】
モリブテン箔６，６’の電極４，４’側の端部は先細り状のテーパ部５，５’となっている。このようなテーパ部５，５’が電極４，４’の端部と重ねて接合され、かつ、テーパ部５，５’の電極４，４’側の先端はその幅方向に関して電極４，４’の径方向の内側位置に在る。
【００３１】
放電室１ａ内には、水銀および、ハロゲンガス成分を含有する不活性ガスが封入されている。本実施形態では、水銀は０．１２〜０．３０［ｍｇ／ｍｍ３］封入されている。水銀封入量をこの範囲にしたのは次のとおりである。プロジェクター用の光源としての超高圧水銀ランプでは、３原色の赤色を出来るだけ多く得るために動作時の水銀圧をある一定以上に高める必要がある。この実用上必要な最低の水銀圧を得るために、０．１２［ｍｇ／ｍｍ３］以上が必要である。また、外囲器が石英ガラスであるために水銀の圧力を上げていくと破裂が生じるので、現状の技術的に実用化できる上限が０．３０［ｍｇ／ｍｍ３］である。したがって、プロジェクター用光源に必要な３原色の配分を含めた所定の輝度を得るために、実用的に必要な水銀の量を０．１２［ｍｇ／ｍｍ３］以上、より好ましくは０．３０［ｍｇ／ｍｍ３］以下とした。
【００３２】
さらに、不活性ガスはＮｅ（ネオン）またはＡｒ（アルゴン）などの希ガスであり、ハロゲンガスとしてはＣｌ（塩素），Ｂｒ（臭素），Ｉ（ヨウ素）のうち少なくとも１つが封入され、放電室１ａ内のハロゲンガス分圧が１×１０−８〜１×１０−６［μｍｏｌ／ｍｍ３］に調整されている。さらに、放電室１ａ内の酸素分圧が２．５×１０−３［Ｐａ］以下の到達真空度となるように、放電室１ａ内が排気されている。ここで、酸素分圧とはＯ２，ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２Ｏなど酸素含有ガスの分圧の合計であって、作製された高圧放電ランプ内のガスを採取しガス分析することによって測定することができる。また、不活性ガスの封入量は６×１０３［Ｐａ］〜６×１０４［Ｐａ］の範囲であることが好ましい。
【００３３】
このような高圧放電ランプは、そのバルブ１両端のリード棒７，７’に専用のバラスト電源から供給される初歩的なトリガー電圧（５〜２０ｋＶ）により点灯される。その後、電力１００〜３００Ｗにより動作され、所定のランプ照度が得られる。
【００３４】
また、電極４，４’、金属コイル３，３’およびモリブテン箔６，６’について以下に挙げる各部の寸法は、ランプの破損要因を無くすため、所望の範囲に規定されている。これらの寸法を説明するために図２に、接合前の電極およびモリブテン箔の拡大図を示す。但し、電極４と電極４’、金属コイル３と金属コイル３’、モリブテン箔６とモリブテン箔６’はそれぞれ同一部品であるので、図２には代表して電極４、金属コイル３およびモリブテン箔６のみを示した。
【００３５】
▲１▼金属コイルのコイル線径
図１に示したように電極４，４’とモリブテン箔６，６’の接合部近傍において電極４側に巻く金属コイル３，３’の効果は、封止部１ｂ，１ｂ’におけるガラスと電極４，４’の直接の封着（接触）を回避し、直接封着した場合の、ガラスと電極４，４’の熱膨張差により発生するガラスクラックを防止できるとともに、電極４，４’とガラスとの間に生ずる熱応力も緩和できる。つまり、電極４，４’と金属コイル３，３’の間は接合されていないため、点灯時の熱膨張によって金属コイル３，３’が電極４，４’上を滑り動くため、電極とガラス間の応力が緩和できる。
【００３６】
図１のランプ構造に対して、金属コイル３，３’のコイル線径を変えた場合のガラスクラックの発生、さらにはランプの破裂を検証した。その結果、図２に示すように金属コイル３（３’）のコイル線径をｄ、電極４（４’）の径をＤとしたときの、Ｄ／８≦ｄ≦Ｄ／２  の範囲で、ガラスクラックの発生およびランプ破裂が少ないことを確認した。
【００３７】
すなわち、金属コイル３（３’）を巻く効果はコイル線径ｄと電極径Ｄとの相対比で決まる。電極径Ｄに対し、コイル線径ｄが小さすぎる場合（ｄ＜Ｄ／８）、上記の応力緩和部分（層）が薄くなるため、効果が著しく低下する。一方、コイル線径ｄが大きすぎる場合（ｄ＞Ｄ／２）、金属コイル３（３’）のコイル巻き径が大きくなり、点灯時の熱応力が逆に大きくなる。
【００３８】
そこで、金属コイル３（３’）のコイル線径ｄは、電極４（４’）の径をＤとしたとき、Ｄ／８≦ｄ≦Ｄ／２  を満たす寸法に規定されている。
【００３９】
▲２▼モリブテン箔のテーパ状端部のカット長
図１のランプ構造に対して、モリブテン箔６，６’の電極４，４’側の端部への応力集中によるガラスクラックの発生、さらにはランプ破裂を検証した。その結果、図２に示すようにモリブテン箔６（６’）の幅をＷ、カット長をＬ２としたときの、Ｗ≦Ｌ２≦３Ｗ  の範囲で、ガラスクラックの発生およびランプ破裂が少ないことを確認した。
【００４０】
すなわち、モリブテン箔６（６’）のテーパ部５（５’）のカット長Ｌ２がモリブテン箔６（６’）の幅Ｗ未満（Ｌ２＜Ｗ）では、モリブテン箔６（６’）の幅が狭く変わる変化部６ａが鋭角となり、応力集中が大きくなる。一方、カット長Ｌ２が３Ｗより大きくなると、モリブテン箔６（６’）のテーパ部５（５’）のカット面６ｂが長くなり、ナイフエッジ形になっていないカット面からガラスの剥離が発生しやすくなる。
【００４１】
そこで、モリブテン箔６（６’）のテーパ部５（５’）のカット長Ｌ２は、モリブテン箔６（６’）の幅Ｗに対し、Ｗ≦Ｌ２≦３Ｗ  を満たす寸法に規定されている。
【００４２】
▲３▼モリブテン箔のテーパ部の先端（電極側の端部）の幅
図１のランプ構造において、モリブテン箔６，６’の電極４，４’側の端部の幅（テーパ部５，５’の先端幅）が電極４，４’の径より大きくなると、電極４，４’とモリブテン箔６，６’との接合部近傍に巻きつけた金属コイル３，３’によってモリブテン箔６，６’が変形してしまうことがある。モリブテン箔６，６’が変形した場合、モリブテン箔６，６’の周囲への石英ガラスの封着の際さらに変形が進み、その結果、石英ガラスとモリブテン箔６，６’との密着性が低下し、モリブテン箔６，６’に対して石英ガラスの剥離が発生する。最後には放電室１ａ内のガスのリークに至る。また、電極４，４’とモリブテン箔６，６’の接合部周りにガラスクラックが生じることもある。
【００４３】
これに対し、モリブテン箔６，６’の電極４，４’側の端部の幅（テーパ部５，５’の先端幅）を電極４，４’の径より小さくすることは、接合した電極４，４’とモリブテン箔６，６’の重なり部を覆うように金属コイル３，３’を配置できるので、モリブテン箔６，６’に変形のない、電極４，４’とモリブテン箔６，６’の接合部を得ることができる。その結果、電極４，４’とモリブテン箔６，６’の接合部周りにガラスクラックが発生することなく、また、モリブテン箔６，６’でのガラスの剥離も防止できる。
【００４４】
図２に示すようにモリブテン箔６（６’）のテーパ部５（５’）の先端幅をＷｃとし、電極４（４’）の径をＤとし、図１のランプ構造に対して、ＷｃとＤの関係と、モリブテン箔変形、ガラス剥離、さらにはランプ破裂を検証した。その結果、表１に示すとおり、幅Ｗｃが電極４（４’）の径Ｄより大きくなると、モリブテン箔変形およびガラス剥離、ランプ破裂ともに多くなり、問題があることを確認した。一方、幅Ｗｃが０．８Ｄ以下では変形も少なく、ガラス剥離、ランプ破裂ともなく、良好であった。また、幅Ｗｃが０．８Ｄ〜１．０Ｄの範囲では、上記の両方と中間的な結果となったが、実用上許容できる範囲である。
【００４５】
そこで、モリブテン箔６（６’）の電極４（４’）側の端部（テーパ部５（５’）の先端）の幅Ｗｃは、電極４（４’）の径Ｄに対し、Ｗｃ≦Ｄ  を満たす寸法に規定されている。より好ましくは、Ｗｃ≦０．８Ｄ  に規定されている。
【００４６】
【表１】
0003555889.tif 000002
【００４７】
▲４▼金属コイルのコイル長
図１のランプ構造において、金属コイル３，３’のコイル長は電極４，４’の径に依存して変える必要がある。
【００４８】
金属コイル３，３’のコイル長を変えた場合のガラスクラックの発生、さらにはランプ破裂を検証した。その結果、図２に示すように電極４（４’）の径をＤ、金属コイル３（３’）のコイル長をＬ１としたときの、２Ｄ≦Ｌ１  の範囲で、ガラスクラックの発生およびランプ破裂が少ないことを確認した。
【００４９】
コイル長Ｌ１が２Ｄより小さい場合、上記▲１▼の項目で述べた応力緩和の効果が乏しい。
【００５０】
そこで、金属コイル３（３’）のコイル長Ｌ１は、電極４（４’）の径Ｄに対し、Ｌ１≧２Ｄ  を満たす寸法に規定されている。
【００５１】
次に、図１に示した電極４（４’）とモリブテン箔６（６’）の接合部近傍における金属コイル３（３’）の巻きつけ状態について説明する。図３は金属コイル３（３’）の望ましい巻きつけ位置を示す要部断面図であり、図４は図３に示した金属コイル３（３’）の巻きつけ位置と比較するための比較図である。
【００５２】
電極４（４’）とモリブテン箔６（６’）の接合部近傍における金属コイル３（３’）は電極４（４’）のモリブテン箔６（６’）側の端部を覆うように巻かれることが望ましい。
【００５３】
すなわち、図４に示すように、金属コイル３（３’）を電極４（４’）のモリブテン箔６（６’）側の端部まで巻いていない構成では、電極端部４ａへの応力集中によってガラスクラック９が発生する。これに対し、図３に示すとおり、金属コイル３（３’）を少なくとも電極４（４’）のモリブテン箔６（６’）側の端部まで巻いた結果、図４に示した構造で見られたガラスクラックは皆無となり、ランプ破裂は防止できた。
【００５４】
なお、以上の図２および図３を用いて説明した電極４，４’、金属コイル３，３’およびモリブテン箔６，６’の形態は、図１のランプ構造に対して単独で適用することは勿論のこと、適宜組み合わせて本発明の高圧放電ランプに適用することも可能である。
【００５５】
また、本実施形態の高圧放電ランプは、図５に示すように電極４（４’）のガラスに埋まっている部分のうちの、金属コイル３（３’）が巻かれていない電極表面Ａと、電極表面Ａの周りのガラスとの間が気密に接しておらず、隙間を有していてもよい。その理由は以下のとおりである。
【００５６】
放電室１ａに封入されるハロゲンガスは点灯時の高温下にハロゲンイオンを生成し、ガラス管壁に蒸着したタングステン（電極材料）と結合して気化し、比較的低温の電極基部に沈着する、いわゆるハロゲンサイクルを繰り返すことによってガラス管壁の黒化を防止することができる。このため、従来では放電室１ａ内のハロゲンガス分圧が１×１０−６〜１×１０−２［μｍｏｌ／ｍｍ３］となるようにハロゲンガス封入量を調整していた。しかし、特許第３２１９０８４号に記載されているとおり、放電室１ａ内の酸素分圧を２．５×１０−３［Ｐａ］以下に規制した場合、放電室１ａ内のハロゲンガス分圧が１×１０−８〜１×１０−７［μｍｏｌ／ｍｍ３］になるようにハロゲンガス封入量を少なくしても、長時間点灯におけるガラス管の黒化および輝度低下を防止できるとしている。さらには、ハロゲンガスの封入量を従来よりも削減できるので、過剰のハロゲンガスを導入することに起因する電極やモリブテン箔の腐食も防止できるとしている。
【００５７】
そこで、本実施形態では放電室１ａ内の酸素分圧を２．５×１０−３［Ｐａ］以下に規制し、かつ、放電室１ａ内のハロゲンガス分圧が１×１０−８〜１×１０−６［μｍｏｌ／ｍｍ３］になるようにハロゲンガスを封入した。ここで、特許第３２１９０８４号に記載のハロゲン含有量の上限を１×１０−６［μｍｏｌ／ｍｍ３］まで広げたのは、製造（製品）のバラツキを考慮すると、この範囲までハロゲンを導入した方が黒化をより防止できるからである。このようなハロゲンガス導入量の場合、従来の１×１０−６〜１×１０−２［μｍｏｌ／ｍｍ３］というハロゲンガス封入量に比べて非常に少ないので、図５に示したように電極表面Ａとその周りのガラスとの間に隙間があっても、電極と金属箔の接合部、ならびに金属箔の腐食を抑制することができ、結果的にランプ破裂も防止できる。さらに、長時間点灯におけるガラス管の黒化および輝度低下もない。
【００５８】
しかし、上記の隙間は金属コイル３（３’）が放電室１ａに完全に露出するような大きな隙間でないことが望ましい。金属コイル３（３’）が放電室１ａに完全に露出していると、点灯開始直後、金属コイル４と対向する反対側の金属コイル（４’）との間で放電が生じてしまい、その結果ガラス管の黒化あるいは破裂を引き起こす恐れがあるので、このような異常放電を防止する上で望ましい。
【００５９】
次に、本発明の高圧放電ランプの製造方法の一例について説明する。図６に、本実施形態の高圧放電ランプの概略構成を用いてＡ〜Ｉの工程を示す。
【００６０】
Ａ．バルブ成形工程：石英ガラス管を用いて、中央に放電室１ａのための膨らみ部を持つバルブ１を成形した。
【００６１】
Ｂ．電極組立て工程：タングステン製の棒状の電極４，４’に金属コイル３，３’を挿入し、電極４，４’の端部とモリブテン箔６，６’のテーパ部５，５’とを重ね合わせた後、その重ね合わせ部を覆う位置に金属コイル３，３’を移動し固定させた後、圧着または溶接により、電極４，４’とモリブテン箔６，６’を接続し、電極アセンブリ８，８’を作製した。なお、金属コイル３，３’の移動及び固定は電極４，４’とモリブテン箔６，６’を接続した後でも構わない。
【００６２】
Ｃ．第１の電極組込み工程
電極アセンブリ８’をバルブ１の一端の開口１ｃ’より挿入し、所定の位置に配置する。
【００６３】
Ｄ．第１の排気工程
電極アセンブリ８’が配置されたバルブ１の開口１ｃ’側を排気台（不図示）に取り付け、１０−２Ｐａ以下の真空度まで排気後、不活性ガスを導入後、開口１ｃ’端をガスバーナ（不図示）で封じ切る（チップする）。
【００６４】
Ｅ．第１の封止工程
バルブ１の封止部１ｂ’をガスバーナ等の局部加熱治具（不図示）で約１７００℃で加熱し、封止部１ｂ’を形成する石英ガラス内に、電極４’における冷却コイル２’とは反対側端、リード棒７’の一端、および電極４’とリード棒７’の間を中継したモリブテン箔６’を埋設する。このとき、電極４’のガラスに埋まっている部分のうちの、金属コイル３’が巻かれていない電極表面と、この電極表面の周りのガラスとの間は気密に接していてもいなくても構わない。
【００６５】
Ｆ．水銀導入工程
バルブ１の他端の開口１ｃから、０．２００ｍｇ／ｍｍ３となる量の水銀（Ｈｇ）を専用治具（不図示）を用いて、秤量・導入する。
【００６６】
Ｇ．第２の電極組込み工程
電極アセンブリ８をバルブ１の開口１ｃより挿入し、適当な治具（不図示）を用いて、電極４と電極４’の間が一定の間隔になるように配置する。
【００６７】
Ｈ．第２の排気工程
バルブ１の開口１ｃ側より排気台（不図示）に取り付け、放電室１ａ内の酸素（Ｏ）分圧が２．０×１０−３になるまで排気する。
【００６８】
Ｉ．不活性ガス導入工程
バルブ１の開口１ｃから、５０ｋＰａとなる量のアルゴンガスを導入する。
【００６９】
Ｊ．ハロゲンガス導入工程
バルブ１の開口１ｃから、５×１０−７μｍｏｌ／ｍｍ３となる量の臭化メチレン（ＣＨ２Ｂｒ２）を導入する。その後、バルブ１の開口１ｃ端をガスバーナ（不図示）で封じ切る（チップする）。
【００７０】
Ｋ．第２の封止工程
バルブ１の封止部１ｂをガスバーナ等の局部加熱治具（不図示）で約１７００℃で加熱し、封止部１ｂを形成する石英ガラス内に、電極４における冷却コイル２とは反対側端、リード棒７の一端、および電極４とリード棒７の間を中継したモリブテン箔６を埋設する。このとき、電極４のガラスに埋まっている部分のうちの、金属コイル３が巻かれていない電極表面と、この電極表面の周りのガラスとの間は気密に接していてもいなくても構わない。以上により、本発明の高圧放電ランプが完成する。
【００７１】
上記のような製造方法において、水銀導入工程Ｆ、ハロゲンガス導入工程Ｊおよび不活性ガス導入工程Ｉは相互に順序を入れ替えても差し支えなく、また例えばハロゲンガスと不活性ガスとは予め混合して、または同時に放電室１ａ内に導入し、１工程を省略することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の高圧放電ランプは、電極と金属箔の接合部近傍が金属コイルを介在してガラスに埋設されているので、封止部形成後の冷却過程において、ガラスと電極との熱膨張差によって生じるガラスクラックの発生を防止することができる。さらに、前記金属箔の電極側の端部を先細り状のテーパ部として形成し、かつ、前記電極の端部と接合された前記テーパ部の電極側の先端を、その幅方向に関して前記電極の径方向の幅内に規定していることにより、電極と金属箔の接合部近傍に金属コイルを、金属箔を変形させないで配置できるので、金属箔でのガラス剥離や、電極と金属箔の接合部周りにおける応力集中を緩和することができる。また、金属箔の電極側の端部がテーパ状に形成され、金属コイルは電極の端部まで巻かれていることにより、前記金属箔の電極側の端部だけでなく前記電極の金属箔側の端部における応力集中も緩和することができる。すなわち、本発明の構造は、従来構造で起こり得る種々のランプ破裂の要因を同時に解消するため、従来よりも著しく破損の少ないランプを提供することができる。
【００７３】
さらに、ランプの放電室内の残存酸素分圧を２．５×１０−３［Ｐａ］以下に規定し、水銀の封入量を前記放電室内の空間容積に対して０．１２〜０．３０［ｍｇ／ｍｍ３］の範囲、前記ハロゲンガスの前記放電室内の分圧を１×１０−８〜１×１０−６［μｍｏｌ／ｍｍ３］の範囲としたことにより、長時間点灯におけるガラス管の黒化および輝度低下が少なく、さらに、電極と金属箔の接合部ならびに金属箔自体の、ハロゲンガスによる腐食もない高圧放電ランプを提供することができる。
【００７４】
このような、従来よりも極めてハロゲンガス導入量の場合は、電極と金属箔の接合部、ならびに金属箔のハロゲンガス腐食を抑制することができるため、電極のガラスに埋まった部分とその周りのガラスとの間に隙間があってもランプ破裂の問題はない。また、このような隙間をあけることで、ガラスと電極との熱膨張差によって生じるガラスクラックも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態による高圧放電ランプを示す断面図である。
【図２】図１に示した電極、金属コイルおよびモリブテン箔の形状について説明するための図である。
【図３】図１に示した電極とモリブテン箔の接合部周辺の金属コイルの、より望ましいコイル巻きつけ位置を示す要部断面図である。
【図４】図３に示した金属コイルの巻きつけ位置と比較するための比較図である。
【図５】図１に示した電極のガラスに埋まった部分とその周りのガラスとの気密状態について説明する図である。
【図６】本発明の高圧放電ランプの製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図７】従来の高圧放電ランプを示す要部断面図である。
【符号の説明】
１    バルブ
１ａ    放電室
１ｂ、１ｂ’    封止部
２、２’    冷却コイル
３、３’    金属コイル
４、４’    電極
５、５’    テーパ部
６、６’    モリブテン箔
６ａ    変化部
６ｂ    カット面
７、７’    リード棒
８、８’    電極アセンブリ
ｄ    金属コイルのコイル線径
Ｄ    電極径
Ｗ    モリブテン箔のテーパ部以外の幅
Ｗｃ    モリブテン箔の電極側の端部（テーパ部の先端）の幅
Ｌ１    金属コイルのコイル長
Ｌ２    モリブテン箔のテーパ部のカット長
【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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【図６】
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【図７】
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