(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が一対のピンチシール部で密閉された主放電空間を備えたアークチューブと、
補助放電空間を隔てて前記アークチューブを包囲するシュラウド管と、
前記シュラウド管の一端を支持するプラグと、
端部が前記主放電空間内で互いに対向した状態で、前記ピンチシール部に覆われたプラグ側電極ユニットと反プラグ側電極ユニットと、
前記反プラグ側電極ユニットと電気的に接続され、前記シュラウド管の外側を前記シュラウド管に沿って前記プラグまで延在する外部リードと、を有し、
前記主放電空間には水銀を含まない封入圧力が１０ａｔｍ以上の第１放電媒体が気密に封入され、
前記補助放電空間には水銀を含まない第２放電媒体が気密に封入され、
前記プラグ側電極ユニットは前記プラグと電気的に接続され、
前記プラグ側電極ユニットを覆う前記ピンチシール部の外周面のうち、前記補助放電空間を介して前記外部リードと対向する位置に、凹凸表面を有する導電膜が設けられており、
前記導電膜は４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下に形成され、
不規則な曲面からなる前記ピンチシール部の前記外周面の一部は、前記導電膜の前記凹凸表面から露出されており、
前記ピンチシール部の前記外周面の露出部分の面積は、前記導電膜の面積に対して４０％以下であり、
前記導電膜の前記凹凸表面の表面粗さＲｍａｘは、１μｍ以上５μｍ以下とされている、放電ランプ。
【請求項２】
前記導電膜の膜厚は、５μｍ以下である、請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記導電膜は、酸化スズを４０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記導電膜は、無機ガラスを１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光用の放電媒体として水銀を含まない放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用灯具の光源として、一対の電極の間に生じる放電により励起された放電媒体から励起光を出射させる放電ランプが知られている。従来、この種の放電ランプは放電媒体として水銀が用いられていた。しかし、水銀が環境有害物質であることから、水銀を用いない水銀フリーの放電ランプが求められ、様々な開発や改良が試みられている。
【０００３】
例えば特許文献１は、水銀を用いない放電ランプでも水銀入りの放電ランプと同等の特性を得るために、放電媒体が封入される密閉ガラス球（主放電空間）内に金属ハロゲン化物を封入し、更にその密閉ガラス球の封入圧力を所定の範囲とすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６８３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の提案によっても、まだ起動電圧の低下について改善の余地があった。例えば、水銀フリーの放電ランプの主放電空間内の封入圧力は従来の水銀入り放電ランプの主放電空間内の封入圧力よりも高く設定されている。そのため、主放電空間内の分子密度が高く電子の平均自由行程が短くなるので、電極間で絶縁破壊を起こすために必要な電圧（起動電圧）が高くなってしまう。起動電圧が高いと、放電ランプの電源（バラスト電源）が大型化してしまうばかりか、最悪の場合は放電ランプが点灯しない場合がある。
【０００６】
そこで本発明者らは、起動電圧を低下させるためにピンチシール部の外周面の一部に導電膜を設けることを検討した。導電膜により誘電体バリア放電により紫外線を生じさせ、この紫外線を主放電空間に入射させることにより、主放電空間のエネルギー状態を高めて主放電空間内で絶縁破壊が起こしやすくできると考えた。
【０００７】
ところで、車両のエンジンを始動した直後に点灯する場合など、アークチューブが冷えており主放電空間のエネルギー状態が低い状態では、導電膜の塗布面積が大きいと起動電圧も低下する。このため、起動電圧を２０ｋＶ以下とするためには、導電膜の作成時のばらつきを考慮すると、導電膜の塗布面積を４ｍｍ２以上とすることが好ましい。
【０００８】
しかし一方で、放電ランプを再点灯する場合など、アークチューブが既に温められている場合では、誘電体バリア放電を生じさせても起動電圧が下がらないことを本発明者らは見出した。むしろ、導電膜の形成面積を大きくすると、主放電空間内で絶縁破壊を生じさせるための電子が導電膜に取られてしまい、結果として起動電圧を上げてしまうことを、本発明者らは見出した。この観点において、放電ランプの再点灯時にも起動電圧を２０ｋＶ以下とするためには、導電膜の作成時のばらつきを考慮すると、導電膜の塗布面積を４ｍｍ２以下とすることが好ましい。
【０００９】
つまり、アークチューブの温度によらずに放電ランプの起動電圧を２０ｋＶ以下とするためには、導電膜を４ｍｍ２程度に厳密に管理する必要があることが判明した。しかし、導電膜の面積が４ｍｍ２程度となるように正確に導電膜を形成することは難しく、またコストがかかる。
【００１０】
そこで本発明は、導電膜の面積がばらついても常に起動電圧が２０ｋＶ以下となる放電ランプ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】
【００１１】
本発明によれば上記目的を達成するために、
両端が一対のピンチシール部で密閉された主放電空間を備えたアークチューブと、
補助放電空間を隔てて前記アークチューブを包囲するシュラウド管と、
前記シュラウド管の一端を支持するプラグと、
端部が前記主放電空間内で互いに対向した状態で、前記ピンチシール部に覆われたプラグ側電極ユニットと反プラグ側電極ユニットと、
前記反プラグ側電極ユニットと電気的に接続され、前記シュラウド管の外側を前記シュラウド管に沿って前記プラグまで延在する外部リードと、を有し、
前記主放電空間には水銀を含まない封入圧力が１０ａｔｍ以上の第１放電媒体が気密に封入され、
前記補助放電空間には水銀を含まない第２放電媒体が気密に封入され、
前記プラグ側電極ユニットは前記プラグと電気的に接続され、
前記プラグ側電極ユニットを覆う前記ピンチシール部の外周面のうち、前記補助放電空間を介して前記外部リードと対向する位置に、凹凸表面を有する導電膜が設けられており、
前記導電膜は４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下に形成され、
不規則な曲面からなる前記ピンチシール部の前記外周面の一部は、前記導電膜の前記凹凸表面から露出されており、
前記ピンチシール部の前記外周面の露出部分の面積は、前記導電膜の面積に対して４０％以下である、放電ランプが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、前記導電膜の前記凹凸表面の表面粗さＲｍａｘは、１μｍ以上５μｍ以下とされていてもよい。
【００１３】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、前記導電膜の膜厚は、５μｍ以下としてもよい。
【００１４】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、前記導電膜は、酸化スズを４０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下含有することが好ましい。
【００１５】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、前記導電膜は、無機ガラスを１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、
両端が一対のピンチシール部で密閉された主放電空間を備えたアークチューブと、
補助放電空間を隔てて前記アークチューブを包囲するシュラウド管と、
前記シュラウド管の一端を支持するプラグと、
端部が前記主放電空間内で互いに対向した状態で、前記ピンチシール部に覆われたプラグ側電極ユニットと反プラグ側電極ユニットと、
前記反プラグ側電極ユニットと電気的に接続され、前記シュラウド管の外側を前記シュラウド管に沿って前記プラグまで延在する外部リードと、を備えた放電ランプの製造方法であって、
加熱されたガラスを押圧治具を用いて流動変形させた不規則な曲面からなる前記ピンチシール部を形成する工程と、
前記プラグ側電極ユニットを覆う前記ピンチシール部の外周面のうち、前記補助放電空間を介して前記外部リードと対向する位置に、凹凸表面を有し面積が４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下の導電膜を形成する工程とを有し、
不規則な曲面からなる前記ピンチシール部の前記外周面の一部は、前記導電膜の前記凹凸表面から露出されており、
前記ピンチシール部の前記外周面の前記導電膜からの露出部分の面積が、前記導電膜の面積に対して４０％以下となるように前記導電膜を形成する、放電ランプの製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明によれば上記の放電ランプの製造方法において、
導電性ペーストをスタンプを用いて塗布し前記凹凸表面を有する前記前記導電膜を形成してもよい。
【００１８】
また、本発明によれば上記の放電ランプにおいて、
一対の前記ピンチシール部の配列方向に交差する方向の寸法が、前記ピンチシール部よりも大きな前記スタンプを用いて、前記導電性ペーストを前記ピンチシール部の前記外周面に塗布してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る放電ランプによれば、導電膜を設けたことにより、アークチューブが冷えた状態での起動電圧を低減させることができる。また、ピンチシール部の外周面の一部が適度に露出するように導電膜は凹凸表面とされているので、導電膜を大きく形成しても、アークチューブが温められた状態でも電子が必要以上に導電膜に取られない。このため、プラグ側電極ユニットと反プラグ側電極ユニットとの間で効率よく放電を生じさせることができ、起動電圧の上昇を抑制することができる。これにより、導電膜の形成面積が４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下の範囲でばらついても、アークチューブの温度に係らずに起動電圧が２０ｋＶ以下の放電ランプを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係る放電ランプの製造方法によれば、適度な凹凸表面となるように導電膜が形成されているため、形成面積を４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下の範囲で形成すれば、アークチューブの温度によらずに起動電圧が２０ｋＶ以下となる放電ランプを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る放電ランプの縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】導電膜が設けられたピンチシール部の拡大図である。
【図４】導電膜の拡大断面図である。
【図５】参考例に係る放電ランプにおける、導電膜の形成面積と起動電圧の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る放電ランプにおける、導電膜の形成面積と起動電圧の関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す放電ランプの製造工程を示す縦断面図である。
【図８】図１に示す放電ランプの製造工程を示す縦断面図である。
【図９】図１に示す放電ランプの製造工程を示す縦断面図である。
【図１０】図１に示す放電ランプの製造工程を示す上断面図である。
【図１１】図１に示す放電ランプの製造工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る放電ランプを、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
（全体構造）
図１は、本発明の実施形態に係る放電ランプの縦断面図である。放電ランプは例えば車両の前照灯の光源として用いられる。
【００２４】
図１に示す放電ランプは、主放電空間１１を備えたアークチューブ１０と、アークチューブ１０を包囲するシュラウド管２０と、シュラウド管２０の一端を支持するプラグ３０と、主放電空間１１内で互いの端部が対向するようにアークチューブ１０内に配置されたプラグ側電極ユニット４０Ａと反プラグ側電極ユニット４０Ｂと、反プラグ側電極ユニット４０Ｂと電気的に接続された外部リード５０とを備えている。
【００２５】
アークチューブ１０は長手方向に延びる円筒形の透明ガラス管である。また、アークチューブ１０の長手方向中央部に回転楕円体状に膨らんだ主放電空間１１が画成されている。主放電空間１１は長手方向両端のピンチシール部１２Ａ，１２Ｂにより密閉された空間であり、この内部に第１放電媒体が気密に封入されている。この主放電空間１１は内径が２．５〜３．０ｍｍ、ピンチシール部１２Ａ，１２Ｂ間の距離が７〜８ｍｍ、容積が２０〜２５μｌの大きさに画成されている。なお、長手方向とは、ピンチシール部１２Ａ，１２Ｂの配列方向であり、図１，２中の左右方向を意味する。
【００２６】
また、アークチューブ１０のプラグ側のピンチシール部１２Ａにはプラグ側電極ユニット４０Ａ、反プラグ側のピンチシール部１２Ｂには反プラグ側電極ユニット４０Ｂが設けられている。なお、以降プラグ側電極ユニット４０Ａと反プラグ側電極ユニット４０Ｂとを特に区別を付けずに両者を呼ぶ場合は、電極ユニット４０Ａ，４０Ｂと呼ぶ。
【００２７】
図２は図１の要部拡大図である。図２に示すように、電極ユニット４０Ａ，４０Ｂはそれぞれ、互いの端部が主放電空間１１内で対向する放電電極４１Ａ，４１Ｂ、アークチューブ１０から端部が突出されたリードワイヤ４３Ａ，４３Ｂ、放電電極４１Ａ，４１Ｂとリードワイヤ４３Ａ，４３Ｂとをそれぞれ電気的に接続する金属箔４２Ａ，４２Ｂとを備えている。放電電極４１Ａ，４１Ｂは例えば、０．１％〜０．５％のトリアがドープされたタングステンから形成することができる。また、放電電極４１Ａ，４１Ｂの端部同士の離間距離は、例えば４．０〜４．４ｍｍに設定される。
【００２８】
放電ランプの点灯中、主放電空間１１内の放電により放電電極４１Ａ，４１Ｂは加熱されて熱膨張するため、リードワイヤ４３Ａ，４３Ｂは放電電極４１Ａ，４１Ｂから離間した位置に設けられている。放電電極４１Ａ，４１Ｂが熱膨張によって伸縮しても、モリブデンやタングステンからなる金属箔４２Ａ，４２Ｂにより、リードワイヤ４３Ａ，４３Ｂと確実に電気的接触を保つことができる。
【００２９】
また、ピンチシール部１２Ａ，１２Ｂの内部には、線径０．０５ｍｍ、コイルピッチ０．３５ｍｍ、コイル長４．０ｍｍに形成されたコイル４４が放電電極４１Ａ，４１Ｂに巻きつけられている。このコイル４４により、ガラス製のピンチシール部１２Ａ，１２Ｂと金属製の電極ユニット４０Ａ，４０Ｂの熱膨張率の差に起因する、ピンチシール部１２Ａ，１２Ｂの破損が防止される。
【００３０】
シュラウド管２０は主放電空間１１よりも大径のガラス管であり、例えば外径が９．０ｍｍ、内径が７．０ｍｍのガラス管を用いることができる。また、シュラウド管２０はＴｉＯ２やＣｅＯ２等をドープした紫外線遮蔽作用のある石英ガラスから形成されている。これにより、主放電空間１１から放出される人体に有害な紫外線が外部に射出されることを防止している。
【００３１】
このシュラウド管２０はプラグ側及び反プラグ側のピンチシール部１２Ａ，１２Ｂの両端近傍に溶着されてアークチューブ１０と一体化されており、アークチューブ１０とシュラウド管２０との間に補助放電空間２１が画成されている。この補助放電空間２１には第２放電媒体が気密に封入されている。
【００３２】
外部リード５０は、シュラウド管２０の外側をシュラウド管２０に沿ってプラグ３０まで延在された導電性の部材である。この外部リード５０は略Ｌ字型の金属線で形成され、短尺側の端部が反プラグ側電極ユニット４０Ｂのリードワイヤ４３Ｂと電気的に接続され、長尺側の端部がプラグ３０の内部に挿入されている。
【００３３】
プラグ３０は、シュラウド管２０のプラグ側端部を保持してシュラウド管２０を支持する絶縁性の部材である。また、プラグ３０は、それぞれバラスト電源に接続された接続端子を備えており、それぞれにプラグ側電極ユニット４０Ａのリードワイヤ４３Ａと外部リード５０が電気的に接続されている。
【００３４】
また、プラグ側電極ユニット４０Ａを覆うピンチシール部１２Ａの外周面のうち、補助放電空間２１を介して外部リード５０と対向する位置に、導電性の導電膜４５が設けられている。なお、導電膜４５は、誘電体バリア放電を引き起こせるだけの導電性を備えておれば十分であり、一般的な意味で言う、良く電気を通す良導体である必要はない。この導電膜４５は、形成面積が４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下となるように形成されている。
【００３５】
図３は導電膜４５が設けられたピンチシール部１２Ａの拡大図であり、特に導電膜４５の表面を顕微鏡写真で示している。図４は導電膜４５の拡大断面図である。図３および図４に示したように、導電膜４５の表面は凹凸表面とされており、導電膜４５の下層のピンチシール部１２Ａの外周面の一部が露出されている。ピンチシール部１２Ａの外周面の露出部分１２Ａａの総面積は、導電膜４５の形成された全体の面積に対して４０％以下とされている。また、導電膜４５の表面粗さＲｍａｘは、１μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【００３６】
導電膜４５の形成されるピンチシール部１２Ａの外周面は、後述するように、軟化したガラスに押圧治具を押し当てて形成されるため、微小な凹凸が滑らかに連続している不規則曲面となっている。このピンチシール部１２Ａの不規則曲面の上に、導電膜４５は凹凸表面を有する形状に形成されているため、導電膜４５からピンチシール部１２Ａの外周面の一部が露出されやすい。
【００３７】
また、導電膜４５は、最も厚い領域でもその膜厚が５μｍ以下となるように形成されている。導電膜４５の膜厚が５μｍより厚い場合は、ピンチシール部１２Ａの外周面が露出しにくくなり、後述するアークチューブ１０が温められた状態での起動電圧が低下しにくくなる。なお、導電膜４５は、最も厚い部分の膜厚が１μｍ以上となるように形成することが好ましい。最も厚い部分でも膜厚が１μｍ未満の導電膜４５は、導電膜４５が薄すぎて誘電体バリア放電の電極として機能せず、放電ランプの起動電圧を低下させることができない。
【００３８】
主放電空間１１に封入される第１放電媒体は水銀を含まない放電媒体であり、始動用希ガスとしてＸｅの他、主発光用金属ハロゲン化物を有し、更に緩衝用金属ハロゲン化物を含むことが好ましい。主発光用金属ハロゲン化物は、例えばＮａＩ及びＳｃＩ３、ＳｃＢｒ３等のナトリウム−スカンジウム系ハロゲン化物である。緩衝用金属ハロゲン化物は、Ａｌ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｃｓ，Ｆｅ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｎｄ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｔｂ，Ｔｌ，Ｔｉ，Ｌｉ，Ｚｎのハロゲン化物から選ばれた一種以上であり、特にＺｎＩ、ＩｎＩを含むことが好ましい。
【００３９】
始動用希ガスとしてのＸｅを１５ａｔｍ以上の封入圧力で主放電空間１１に密封することにより、放電時に電極ユニット４０Ａ，４０Ｂから放出された電子が希ガス分子と衝突する割合が増える。これにより、点灯時の主放電空間１１内が高温となり、主発光用金属ハロゲン化物の蒸気圧が高められ、高い管電圧が得られる。したがって、管電流を高めることなく高い管電力を得ることができ、高い発光効率の放電ランプを得ることができる。なお、起動電圧が高くなり過ぎないようにＸｅの封入圧力は２０ａｔｍ以下に設定することが好ましい。
【００４０】
また、主発光用金属ハロゲン化物は、放電により励起され、水銀の発光色に近い色の励起光を発光させることで可視光域の発光量を増加させ、水銀を含まないことによる可視光域の光量の低下を補償する。主発光用金属ハロゲン化物及び緩衝用金属ハロゲン化物は、上記２４μｌの主放電空間１１に対して約０．３ｍｇ程度含有させることが好ましい。
【００４１】
補助放電空間２１に封入される第２放電媒体は、導電膜４５と外部リード５０との間で誘電体バリア放電を生じさせる媒体である。第２放電媒体としては、誘電体バリア放電を効率的に引き起こすことができる、Ｎ２ガス、Ｎ２とＡｒの混合ガス、Ｎ２とＸｅの混合ガスを挙げることができる。また、第２放電媒体は補助放電空間２１に０．１ａｔｍ程度の封入圧力で封入することが好ましい。
【００４２】
＜作用＞
上述のように構成される放電ランプの作用について説明する。
まず、図示せぬバラスト電源により高電圧がプラグ側電極ユニット４０Ａに印加されると、プラグ側電極ユニット４０Ａと導電膜４５との間のガラス製のピンチシール部１２Ａが分極し、導電膜４５がまた正または負に帯電する。このとき、導電膜４５と外部リード５０との間に生じた電位差が補助放電空間２１の絶縁破壊電圧以上となると、補助放電空間２１内で誘電体バリア放電が生じる。
【００４３】
補助放電空間２１内で誘電体バリア放電が生じると、補助放電空間２１内に封入された第２放電媒体が励起され、励起光が生じる。補助放電空間２１で生じた励起光を主放電空間１１に入射させることにより、主放電空間１１内の第１放電媒体のエネルギー状態が高まり、主放電空間１１内で放電が生じやすくなる。
【００４４】
続いて放電電極４１Ａ，４１Ｂによりエネルギー状態の高まった第１放電媒体に絶縁破壊が引き起こされ、放電電極４１Ａ，４１Ｂに放電が生じ、放電により励起された第１放電媒体から励起光が生じ、放電ランプを点灯させることができる。このように、導電膜４５を設けたことにより、第１放電媒体のエネルギー状態を高めて放電ランプの起動電圧を低減させることができる。
【００４５】
また、プラグ側電極ユニット４０Ａは外部電源に接続されているため、外部電源をＯＮにしたときに最初に高電圧が付与される。導電膜４５はプラグ側電極ユニット４０Ａを覆うピンチシール部１２Ａの外周面に設けられているため、導電膜４５は外部電源をＯＮにした時から速やかに帯電し、誘電体バリア放電を生じさせることができる。つまり、放電ランプの点灯までに要する時間を短くすることができる。
【００４６】
また、このプラグ側のピンチシール部１２Ａの外周面のうち、補助放電空間２１を介して外部リード５０に対向する面に導電膜４５を設けたので、外部リード５０に向かって誘電体バリア放電を生じさせ易くすることができる。
【００４７】
なお、本発明の発明者らは、アークチューブ１０が冷えている状態で放電ランプを点灯させる際には、上述のように導電膜４５によって起動電圧を低減することができるが、例えば放電ランプを再点灯する場合など、アークチューブが温められている状態で放電ランプを点灯させる際には、導電膜４５によって起動電圧が増大することを見出した。
【００４８】
図５は、参考例に係る放電ランプにおける、表面が平坦な導電膜の形成面積と起動電圧の関係を示すグラフである。横軸が導電膜の形成面積［ｍｍ２］、縦軸が起動電圧［ｋＶ］を示す。図５では、上述した導電膜４５とは異なり、その表面に凹凸が形成されず、ピンチシール部が露出しない平坦な表面を有する導電膜を有する放電ランプについて、評価した。
【００４９】
プロットａ１は、アークチューブが冷えている（アークチューブが２０℃）状態での起動電圧と導電膜の形成面積との関係を示す。また、プロットａは、アークチューブが冷えた状態で、導電膜の形成面積が３σばらついた状態（ばらつきが標準偏差の３倍）での起動電圧の最大値と導電膜の形成面積との関係を示す。
【００５０】
プロットｂ１は、アークチューブが温められている（アークチューブの温度が６００℃）状態での、起動電圧と導電膜の形成面積との関係を示す。プロットｂは、アークチューブが温められた状態で、導電膜の形成面積が３σばらついた状態（ばらつきが標準偏差の３倍）での起動電圧の最大値と導電膜の形成面積との関係を示す。
【００５１】
プロットａおよびプロットａ１に示されるように、導電膜の形成面積が大きくなるほど起動電圧が低下しているので、上述した導電膜によってアークチューブ内のエネルギー状態を高めて放電初期を助ける効果が確認できた。
【００５２】
一方、プロットｂおよびプロットｂ１は、導電膜の形成面積が大きくなるほど起動電圧が増大することを示している。これは、アークチューブが温められている状態では、そもそもアークチューブのエネルギー状態が高いので、放電電極との間で放電しやすい状態となっている。ところが、アークチューブの周辺に導電膜が形成されていると、本来は放電電極に集中していた電子が、導電膜にも分布することになる。つまり、放電電極の電子の個数が減ってしまうため、放電電極の間で放電が生じにくくなってしまう。図６は、導電膜の形成面積が大きくなるほどこの効果が顕著になることを示している。
【００５３】
また、プロットａ１とプロットｂ１とを考慮すると、起動電圧を２０ｋＶ以下とするためには、導電膜の形成面積を４ｍｍ２程度に極めて厳密に管理する必要がある。このため、起動電圧を低減するために導電膜をピンチシール部に設ける場合には、製造時の導電膜の寸法誤差を高精度に管理する必要があり、コストが嵩んでしまうことに本発明者らは気がついた。
【００５４】
ここで、本発明者らは、上述したように導電膜４５の表面を凹凸表面とすることにより、アークチューブ１０が温められた状態での起動電圧を低減できることを見出した。
図６は、本実施形態に係る放電ランプにおける、導電膜４５の形成面積と起動電圧との関係を示したグラフである。
【００５５】
図６のプロットｃ１は、アークチューブが冷えている（アークチューブが２０℃）状態での起動電圧と導電膜４５の形成面積との関係を示す。また、プロットｃは、アークチューブが冷えた状態で、導電膜４５の形成面積が３σばらついた状態（ばらつきが標準偏差の３倍）での起動電圧の最大値と導電膜４５の形成面積との関係を示す。
【００５６】
図６のプロットｄ１は、下地層であるピンチシール部１２Ｃの露出面積を導電膜４５の形成面積の４０％としたときの、アークチューブ１０が温められた（アークチューブの温度が６００℃）状態での起動電圧と導電膜４５の関係を示す。また、プロットｄは、アークチューブ１０が温められた状態で、導電膜４５の形成面積が３σばらついた状態（ばらつきが標準偏差の３倍）での起動電圧の最大値と導電膜４５の形成面積との関係を示す。
【００５７】
アークチューブ１０が温められた状態において、図５のプロットｂ，ｂ１に比べて図６のプロットｄ，ｄ１は全体的に起動電圧が低下している。このため、アークチューブ１０が温められた状態において、導電膜４５の形成面積を１６ｍｍ２程度に設計しても、製造誤差によらずに安定して起動電圧を２０ｋＶ以下とすることができる。したがって、プロットｃとプロットｄとを考慮すると、導電膜４５の形成面積を４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下と幅広く設定しても、アークチューブ１０の温度によらず、起動電圧を２０ｋＶ以下にできることが確認された。
【００５８】
つまり、導電膜４５の表面を凸凹表面としたことにより、起動電圧を２０ｋＶ以下とするために、導電膜４５の形成面積を４ｍｍ２程度に厳密にする必要が無くなった。このため、導電膜４５の形成コストを低減でき、低コストでアークチューブの温度によらず確実に２０ｋＶ以下の起動電圧で点灯できる放電ランプを提供することができる。
【００５９】
また、図６の例では、ピンチシール部１２Ｃの露出面積を導電膜４５の形成面積の４０％とした場合を例に挙げたが、ピンチシール部１２Ｃの露出面積が４０％より少ない導電膜４５を採用した場合にも、アークチューブ１０が温められた状態での起動電圧を２０ｋＶ以下とすることができ、導電膜４５の形成面積がばらついても起動電圧を２０ｋＶ以下とすることができた。
【００６０】
なお、ピンチシール部１２Ｃの露出面積を導電膜４５の形成面積の４０％より大きくすると、導電膜４５における放電に寄与する導電性の領域が少なくなる。このため、アークチューブ１０が冷えた状態で導電膜４５から誘電体バリア放電を生じさせることができず、放電ランプの起動電圧を低下させることができない。
【００６１】
＜製造方法＞
次に、上述した放電ランプの製造方法について図７から図１１を参照して説明する。
【００６２】
まず図７の縦断面図に示すように、主放電空間１１となる膨出部１１１とピンチシール部１２Ａ，１２Ｂとなる直線部１１２Ａ，１１２Ｂとを備えたアークチューブ１０となるガラス管１１０を用意する。次に、放電電極４１Ａ，金属箔４２Ａ，リードワイヤ４３Ａ及びコイル４４が一体化されたプラグ側電極ユニット４０Ａを、このガラス管１１０の開口の一端部から所定位置まで挿入する。
【００６３】
プラグ側電極ユニット４０Ａを所定位置まで挿入したら、図８に示すように、一方の直線部１１２Ａをバーナー１２０等で加熱しながら、押圧治具１３０の押圧面１３１を直線部１１２Ａに押し付け、直線部１１２Ａをピンチシールする。これにより、プラグ側電極ユニット４０Ａを覆うピンチシール部１２Ａが形成される。なおこのとき、コイル４４の周囲には微小なクラックが生じる。放電ランプの点灯時には、この微小なクラックが伸縮することにより、ガラス製のアークチューブ１０と電極ユニット４０Ａ，４０Ｂの熱膨張の差を吸収し、アークチューブ１０の破損を防止する。
【００６４】
また、ピンチシール部１２Ａを形成するとき、バーナー１２０で加熱し軟化したガラス管１１０を押圧治具１３０で押圧し、ガラス管１１０を流動変形させる。このため、ピンチシール部１２Ａの外周面は微小な凹凸が滑らかに連続している不規則な曲面に形成される。
【００６５】
次に、放電電極４１Ｂ，金属箔４２Ｂ，リードワイヤ４３Ｂ及びコイル４４が一体化された反プラグ側電極ユニット４０Ｂを、ガラス管１１０の開口の他端部からガラス管１１０内の所定位置まで挿入する。また、ガラス管１１０内の水分及び電極ユニット４０Ａ，４０Ｂに付着している水分を除去するために、電極ユニット４０Ａ，４０Ｂが挿入されたガラス管１１０を５００〜８００℃に加熱し、またガラス管１１０内を真空引きして加熱脱水処理を行う。
【００６６】
ガラス管１１０内の水分が除去されたら、上述した主発光用金属ハロゲン化物や緩衝用金属ハロゲン化物からなる外径約０．５ｍｍ程度のペレットＰを、まだピンチシールしていない反プラグ側の直線部１１２Ｂから膨出部１１１に投入する。ペレットＰを投入したら、反プラグ側電極ユニット４０Ｂを、その端部が膨出部１１１内でプラグ側電極ユニット４０Ａの端部で対向するように、その挿入位置を微調整する。ペレットＰは例えば、ＮａＩ，ＳｃＩ３，ＳｃＢｒ３，ＩｎＩ，ＺｎＩ２を５８：１２．８：２０：０．２：９の比率で含む０．３ｍｇを投入する。
【００６７】
次に、図９に示すように、ガラス管１１０内を真空引きした後にＸｅガスを供給しつつ、まだピンチシールしていない側の直線部１１２Ｂを、バーナー１２０等で加熱しながら平坦な押圧面により加圧しピンチシールすることにより、反プラグ側電極ユニット４０Ｂを覆うピンチシール部１２Ｂを形成する。なお、このときペレットＰが気化して外部に飛散しないように、膨出部１１１を冷却しながら直線部１１２Ｂを加熱する。また、Ｘｅガスの封入圧力は例えば１５．５ａｔｍとする。
【００６８】
図１０はスタンプ１４０により導電膜４５を形成する工程を示すガラス管１１０の上面図である。直線部１１２Ａ，１１２Ｂをピンチシールした後、図１０に示すように、プラグ側電極ユニット４０Ａを覆うピンチシール部１２Ａの外周面の一面（図９でいうピンチシール部１２Ａの上面）に、スタンプ１４０を用いて、形成面積が４ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下で厚みが５μｍ以下の導電膜４５が形成されるように、導電性ペーストを塗布する。スタンプ１４０は、例えばスタンプ面が５〜２０ｍｍ２のものを用いることができる。
【００６９】
導電性ペーストは、導電性材料と、無機バインダと有機バインダとを含むペーストである。導電性ペーストは、スタンプ１４０のスタンプ面に付着した導電性ペーストがピンチシール部１２Ａの外周面が転写されるように、適度な流動性と粘性を備えている。
【００７０】
更に、ピンチシール部１２Ａの外周面に塗布された導電性ペーストをバーナー１２０等で加熱し、有機バインダを蒸発させ、無機バインダを溶融固化させてピンチシール部１２Ａの外周面に導電膜４５を形成する。なお、スタンプ印刷により導電膜４５を形成するため、導電膜４５の断面形状は、断面形状で幅方向両端が先細り形状となる。
【００７１】
このとき、例えば、メッシュ状等の微小凹凸が形成されたスタンプ面を備えるスタンプ１４０を用いることにより、ピンチシール部１２Ａの外周面に導電性ペーストがまだらに付着される。これにより、導電性ペーストが付着しなかった領域でピンチシール部１２Ａが導電膜４５から露出する、凹凸表面を有する導電膜４５が形成される。また、適当な大きさの微小凹凸を有するスタンプ面のスタンプ１４０を選択することにより、ピンチシール部１２Ａの露出部分の面積が導電膜４５の形成面積の４０％以下となる導電膜４５を形成することができる。
【００７２】
また、導電性ペーストがスタンプ１４０によってピンチシール部１２Ａの不規則曲面に押し付けられて導電膜４５が形成される。このため、ピンチシール部１２Ａの凸部に押し付けられた導電性ペーストはピンチシール部１２Ａの凹部に移動し、導電膜４５の膜厚が不均一となり、ピンチシール部１２Ａの凸部の一部が導電膜４５から露出することがある。これによっても、凹凸表面を有し、ピンチシール部１２Ａの一部が露出した導電膜４５が形成される。これにより、ピンチシール部１２Ａが露出した領域と、厚みが５μｍ程度に厚く形成された領域とが混在した、膜厚が不均一な導電膜４５が形成される。
【００７３】
次に、図１１に示すようにシュラウド管２０内部にアークチューブ１０を挿入し、アークチューブ１０の長手方向両端近傍をシュラウド管２０に溶着し、アークチューブ１０とシュラウド管２０とを一体化する。
【００７４】
なおこの時、一方の端部（例えばプラグ側の端部）でシュラウド管２０とアークチューブ１０とを溶着一体化した後、補助放電空間２１を真空引きし、補助放電空間２１を第２放電媒体で満たしつつ、他方の端部（例えば反プラグ側の端部）でもシュラウド管２０とアークチューブ１０とを溶着一体化する。第２放電媒体としては例えば窒素ガスを０．１ａｔｍの封入圧力で補助放電空間２１に封入する。
【００７５】
次に、アークチューブ１０から突出された反プラグ側電極ユニット４０Ｂのリードワイヤ４３Ｂと外部リード５０とを電気的に接続し、更にシュラウド管２０のプラグ側端部をプラグ３０に取り付ける。このとき、導電膜４５が補助放電空間２１を介して外部リード５０と対向するように、シュラウド管２０をプラグ３０に取り付ける。また、プラグ側電極ユニット４０Ａのリードワイヤ４３Ａ及び外部リード５０が外部電源と電気的に接続されるように、リードワイヤ４３Ａ及び外部リード５０をプラグ３０内に挿入し、図１に示す放電ランプを作成する。
【００７６】
以上の本実施形態に係る放電ランプの製造方法によれば、所望の形状に形成したスタンプ１４０を用いることにより、ピンチシール部１２Ａの外周面に導電膜４５を容易に形成することができる。また、凹凸表面を有する導電膜４５を形成したことにより、導電膜４５の形成面積を厳密に管理する必要が無い。このため、温度によらず常に起動電圧が２０ｋＶの放電ランプを低コストで提供することができる。
【００７７】
なお、導電膜４５を形成する際には、図１０に示したように、一対のピンチシール部１２Ａ，１２Ｂの配列方向に交差する方向のスタンプ１４０の寸法（幅寸法）が、アークチューブ１０の幅寸法より大きいことが好ましい。このようなスタンプ１４０を用いて導電性ペーストをアークチューブ１０の幅いっぱいに塗布し、導電膜４５を形成することにより、導電膜４５の位置ずれや、導電膜４５の大きさのばらつきを抑制し、放電ランプの起動電圧を安定して低減することができる。
【００７８】
また、導電性ペーストは、上述したように導電性材料、無機バインダと有機バインダとを混合したものであり、導電膜４５として形成した後に誘電体バリア放電を起こすために十分な導電性と、スタンプ１４０による塗布のために必要な流動性と粘性を確保できれば特に材料は限定されないが、以下のように材料を選定することが好ましい。
【００７９】
導電性材料として酸化スズ（ＳｎＯ２）や酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を好適に用いることができる。これらの材料は金属の酸化物であるためこれ以上酸化しにくく、導電性の経時変化が少なく、また、放電ランプ点灯時の高温に曝されても電気的特性が変化しにくいからである。
【００８０】
また、無機バインダとして無機ガラスを含むことが好ましい。導電膜４５に無機ガラスを含ませることにより、ガラス製のアークチューブ１０との密着性を向上させることができるほか、導電膜４５とアークチューブ１０との熱膨張率を近づけることにより点灯時の温度上昇によっても導電膜４５がアークチューブ１０から剥離することを防止できる。
【００８１】
次に、表１，２のように組成の相異なる実施例１〜４及び比較例１，２の導電性ペーストを用いて放電ランプを作成し、起動電圧の低減効果が認められたか否か、及び、導電膜４５のアークチューブ１０に対する密着性を評価した。表１，２中の、除溶剤とは、溶剤を除いた導電材料と無機バインダと有機バインダとの組成比を示す。除有機とは、溶剤および有機バインダを除いた放電ランプとして組み立てられた状態での導電膜４５に含まれる導電材料と無機バインダの組成比を示す。また、Ｏは起動電圧低減効果または密着性が良好であることを、△は不十分ながらも起動電圧低減効果または密着性が認められたことを、Ｘは起動電圧低減効果または密着性が認められなかったことを示す。
【００８２】
【表１】
0005956790.tif 000002
【００８３】
【表２】
0005956790.tif 000003
【００８４】
表１，２に示したように、導電膜４５は、溶剤および有機バインダを除いた組成比で酸化スズを４０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下含有することが好ましい。酸化スズの含有量が４０％未満では、導電膜４５の導電性が不十分であり、起動電圧の低減効果が十分に得られなかった。酸化スズの含有量が９０ｗｔ％より多いと、無機ガラスやバインダの量が足りず、導電膜４５がピンチシール部１２Ａから剥離しやすくなる。
【００８５】
また、導電膜４５は、溶剤および有機バインダを除いた組成比で無機ガラスを１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含有することが好ましい。無機ガラスの含有量が１０ｗｔ％未満では、導電膜４５の熱膨張率をガラスからなるピンチシール部１２Ａの熱膨張率と揃えることが難しく、ピンチシール部１２Ａから導電膜４５が剥離しやすくなる。また、無機ガラスの含有量が６０ｗｔ％より多いと、導電膜４５の導電性を確保することが難しく、起動電圧の低下効果が十分に得られない。
【００８６】
また、導電性材料である酸化スズの量Ｍと無機バインダである無機ガラスの量Ｉの比率Ｍ：Ｉは２：３〜９：１とすることが好ましい。この比率よりも導電性材料が多いと、導電膜４５のピンチシール部１２Ａに対する密着性が十分ではなく、また、該比率よりも無機ガラスが多いと導電膜４５で誘電体バリア放電を効果的に引き起こすことができない。
【００８７】
また、表３は、焼付け時間と起動電圧との相関関係を調べるために、上述した表１中の実施例１，２及び比較例１，２について焼付け温度７００℃の条件下で、焼付け時間［秒］を異ならせて放電ランプを作成し、点灯時の起動電圧［ｋＶ］を測定したものである。なお表３中の−は、放電ランプが点灯しなかったことを示す。
【００８８】
【表３】
0005956790.tif 000004
【００８９】
表３より、焼付け時間は１０秒以上１５秒以下に設定することが好ましい。なお、焼付け温度は６５０℃から７５０℃の範囲に設定すれば、有機バインダを効率的に蒸発させることができる。
【００９０】
焼付け時間が５秒の場合には、放電ランプの起動電圧が２３〜２５ｋＶと高く、起動電圧の低減効果が十分ではない。これは、焼付け時間が不十分なために、導電性ペーストに含有される有機バインダ成分が導電膜４５中に残留してしまい、放電ランプの点灯時に有機バインダ由来のガスが補助放電空間２１に放出され、補助放電空間２１の絶縁破壊電圧が上昇し誘電体バリア放電が効率的に引き起こされない結果、放電ランプの起動電圧が上昇したためと考えられる。
【００９１】
実際に、焼付け時間が５秒の放電ランプの補助放電空間２１からは、有機バインダ由来と考えられる二酸化炭素、メタン、酸素等が確認された。換言すれば、起動電圧を低減するためには、補助放電空間２１内の有機バインダ由来のガスを０．０１ａｔｍ以下とすることが好ましい。
【００９２】
また、焼付け時間が２０秒と長過ぎる場合は、導電性材料である酸化スズが熱により飛散してしまい、導電膜４５が導電性を示さなくなった結果、放電ランプが点灯しなくなったものと考えられる。
【００９３】
以上、本発明をその実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
【００９４】
例えば、上述の例ではメッシュ状のスタンプ面にペーストを塗布し、これをピンチシール部１２Ａの外周面に転写して導電膜４５を形成する例を挙げて説明したが、導電性ペーストを含浸させたリボンをスタンプにより該外周面に押し付け、導電膜４５を形成してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０：アークチューブ、１１：主放電空間、１２：ピンチシール部、２０：シュラウド管、２１：補助放電空間、３０：プラグ、４０Ａ：プラグ側電極ユニット、４０Ｂ：反プラグ側電極ユニット、４１Ａ，４１Ｂ：放電電極、４２Ａ，４２Ｂ：金属箔、４３Ａ，４３Ｂ：リードワイヤ、４４：コイル、４５：導電膜、５０：外部リード、１１０：ガラス管、１１１：膨出部、１１２Ａ，１１２Ｂ：直線部、１２０：バーナー、１３０：押圧手段、１３１：押圧面、１４０：スタンプ、Ｐ：ペレット
【図１】
0005956790.tif 000005
【図２】
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【図４】
0005956790.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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