(57)【要約】    【課題】  矩形波電流により点灯する際に発生する可聴領域、特に周波数９００Ｈｚ〜４ｋＨｚの騒音の発生を抑制した高圧放電ランプおよびこれを備えた高圧放電ランプ点灯装置を提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプは、内部に放電空間１ｃを有する耐火性の透光性放電容器１、透光性放電容器１に封装されて放電空間１ｃに臨む一対の電極２、２および透光性放電容器１内に封入された放電媒体を備えている発光管ＩＴと、発光管ＩＴを内部に収納している透光性の外管ＯＴと、一部が外管ＯＴの内面に接触することにより発光管ＩＴを外管ＯＴ内の所定位置に支持するとともにランプ電流が流れないように構成された発光管支持部材ＳＦとを具備し、矩形波電流により付勢される。【選択図】    図１
2006164709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する透光性放電容器、透光性放電容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えている発光管と；
発光管を内部に収納している透光性の外管と；
一部が外管の内面に接触することにより発光管を外管内の所定位置に支持するとともにランプ電流が流れないように構成された発光管支持部材と；
を具備し、矩形波電流により付勢されることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
内部に放電空間を有する耐火性の透光性放電容器、透光性放電容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極および透光性放電容器内に封入した放電媒体を備えている発光管と；
発光管を内部に収納している透光性の外管と；
発光管および外管の間に介在して管軸に対して直交する方向において発光管を包囲して外管内に収納されている中管と；
一部が外管の内面に接触することにより発光管および中管を外管内の所定位置に支持するとともにランプ電流が流れないように構成された発光管支持部材と；
を具備し、矩形波電流により付勢されることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
発光管支持部材は、非強磁性体からな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】
外管は、その内面に全光透過率４０％以上の光拡散膜を備え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。
【請求項５】
光拡散膜は、平均粒径１．０〜３．０μｍ、粒度分布３．０〜６．０μｍの光拡散性粉末を用いて形成され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。
【請求項６】
透光性放電容器は、透光性セラミックスからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
ランプ電流１．５Ａ以上で点灯することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
矩形波電流を出力して高圧放電ランプを付勢する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形波電流により付勢される高圧放電ランプおよびこれを備えた高圧放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主として一般照明用の高圧放電ランプにおいては、外管内の所定位置に発光管を支持するために、発光管の上下部分をステンレス鋼などからなる枠状の支持部材に固定している。そうして、支持部材は、その一部が外管の内面に弾力的に接触する一方、同時に外管のネック部を封止しているフレアガラスから外管内へ気密に導入されて内部に突出する内部導入線に溶接されている。また、発光管の外管先端側に位置する電極に対して支持部材に溶接されたバンド状導電体を溶接することによって、内部導入線と当該電極とを接続している。上記の構造により、発光管は、外管と内部導入線とによって外管内の所定位置に保持され、外部から加わる振動や衝撃に対して所定位置からずれないようになっている。このような発光管支持構造であるため、発光管中を放電により流れるランプ電流は、支持部材を経由して流れる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプを、矩形波電流を出力する電子化点灯回路を用いて点灯することが知られている（特許文献２参照。）。電子化点灯回路を用いて高圧放電ランプを点灯することにより、ランプ電力などの制御が容易になる。透光性セラミックス製の気密容器を備えたメタルハライドランプの場合、再点弧電圧が高くなる傾向があるが、上記の電子化点灯回路を用いて点灯することにより、再点弧電圧が低くなるという利点もある。
【０００４】
一方、発光金属としてナトリウム（Ｎａ）のハロゲン化物を発光管内に封入したメタルハライドランプは、温白色系の可視光を高効率で発光するが、ナトリウムはそのイオン半径が小さいため、正に帯電したナトリウムイオンが発光管外表面の負の光電子による電位に引かれて発光管バルブを通過して発光管外へ消失してしまい、発光効率が低下するとともに、短寿命になるという問題がある。この問題を解決するために、支持部材に電位がかからない、したがってサポート部材にランプ電流が流れない構造を採用したメタルハライドランプが知られている（特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００４−０５５３１９号公報
【特許文献２】特開平０７−２９６７７８号公報
【特許文献３】特開２００３−１００２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、高圧放電ランプを、矩形波電流を出力する電子化点灯回路を用いて点灯すると、ランプから可聴周波数領域の騒音が発生するという問題がある。この騒音は、人が特に不快に感じる９００Ｈｚ〜５ｋＨｚの周波数帯域を含んでいるので、低減することが要求される。
【０００６】
本発明者が調査したところ、主として発光管支持部材に矩形波のランプ電流が流れることによって発生した磁界が矩形波電流の立ち上がりおよび立ち下がりの際に急激な変化を起す際に、支持部材がある固有の振動数によって共振し、そのときに生じる共振音が外管に伝播して騒音が発生することが分かった。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明は、矩形波電流により点灯する際に発生する可聴領域、特に周波数９００Ｈｚ〜４ｋＨｚの騒音の発生を抑制した高圧放電ランプおよびこれを備えた高圧放電ランプ点灯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に係る発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する透光性放電容器、透光性放電容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えている発光管と；発光管を内部に収納している透光性の外管と；一部が外管の内面に接触することにより発光管を外管内の所定位置に支持するとともにランプ電流が流れないように構成された発光管支持部材と；を具備し、矩形波電流により付勢されることを特徴としている。
【０００９】
〔発光管について〕    本発明において、発光管は、透光性放電容器、一対の電極および放電媒体を少なくとも備えている。
【００１０】
（透光性放電容器について）    透光性放電容器は、透光性であり、内部に放電空間を有したものである。透光性であるとは、放電により発生した放射のうち、所望波長域の発光成分を少なくとも所望の部位から外部へ透過させることができればよいことを意味する。また、透光性放電容器は、高圧放電ランプの正常な作動状態において、透光性放電容器として問題なく機能する程度を有していればよい。透光性放電容器の構成材料としては、例えば石英ガラスおよび透光性セラミックスなどを用いることができる。透光性セラミックスとしては、例えばサファイヤなどの単結晶の金属酸化物と、多結晶の金属酸化物、例えば半透明の気密性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、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などを用いることができる。透光性放電容器の内容積すなわち放電空間の容積は、高圧放電ランプの定格ランプ電力の大きさに応じて多様な値に設定することができる。また、放電空間の形状も円筒状、球状、楕円球状など多様であることを許容する。
【００１１】
（一対の電極について）    一対の電極は、透光性放電容器に封装されて先端が互いに離間して放電空間に臨んでいる。また、電極は、タングステン（Ｗ）、ドープドタングステン、トリウム入りタングステン、レニウム（Ｒｅ）、レニウム−タングステン合金またはモリブデン（Ｍｏ）などの耐火性金属を用いて形成することができる。また、電極は、その基端側などの一部を異種の耐火性金属またはサーメットなどを用いて形成することができる。例えば、電極の主要部をタングステンで形成し、基端部をモリブデンまたはサーメットで形成する。さらに、電極は、好ましくは細長い電極軸部および電極軸部の先端部に配設される電極主部から構成することができる。この場合、電極主部は、電極軸の先端に配設されて主として陰極およびまたは陽極として作用する部分であり、電極の先端部を構成する。また、電極主部は、その表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じて例えばタングステンのコイルを巻装したりすることができる。
【００１２】
また、一対の電極に電流を供給するために、電極に接続する導入導体を透光性放電容器から外部へ導出することができる。導入導体としては、透光性放電容器が石英ガラス製の場合、モリブデンが好適である。透光性アルミナセラミックス製の場合、ニオブ（Ｎｂ）またはタンタル（Ｔａ）などが好適である。
【００１３】
（放電媒体について）    放電媒体は、透光性放電容器の放電空間内において一対の電極間に所要の放電が生起するような媒体であればよく、本発明においては具体的な物質名が特段限定されるものではない。例えば、メタルハライドランプの場合、発光金属のハロゲン化物、ランプ電圧形成物質および希ガスにより構成される。ランプ電圧形成物質は、主としてランプ点灯中に一対の電極間に生じる電圧降下すなわちランプ電圧を所望の値にするのに効果的な物質であり、例えば水銀や蒸気圧の比較的高い金属ハロゲン化物などからなる。
【００１４】
また、希ガスは、主として始動ガスおよび緩衝ガスとして作用するが、具体的な希ガスの種類は限定されない。一般照明用のメタルハライドランプの場合、好適にはネオン（Ｎｅ）およびアルゴン（Ａｒ）の混合ガスである。希ガスの封入圧は、一般的には８〜８０ｋＰａである。８ｋＰａ未満では、パッシェン曲線から理解できるように始動が困難になる。また、８０ｋＰａを超えると始動電圧が高くなり、口金の耐圧を超えてしまう。
【００１５】
〔外管について〕    外管は、その内部に発光管を収納して、例えば発光管を保温したり、機械的に保護したり、あるいは光拡散作用を呈したりさせる目的で配設される。外管の内部は、ランプ外部の雰囲気に対して気密に保持するのが一般的である。外管内部を真空または不活性ガス（例えば、窒素やアルゴンなど）雰囲気にすることができる。また、外管の構成材料は、特段限定されない。例えば、硬質ガラス、半硬質ガラスまたは石英ガラスなどを用いて外管を構成することができる。所望により、透光性セラミックスを用いて外管を形成してもよい。
【００１６】
外管に光拡散作用を付与するために、従来から所望により外管の内面に蛍光体膜やシリカ膜などの光拡散膜を形成している。本発明においては、光拡散膜を備えることによって、光拡散形の高圧放電ランプが得られるのに加えて、矩形波点灯により後述する発光管支持部材から発生する騒音が光拡散膜によって拡散されたり、あるいは吸収されたりするなどのために、騒音レベルが低減する作用を奏することが分かった。
【００１７】
また、外管は、ＢＴ形バルブやＴ形バルブなどの形状を採用することができる。したがって、外管の形状は特段限定されない。しかし、外管の最大径が大きくなるにしたがって騒音レベルが大きくなる傾向があるので、最大径は１２０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、最大径が３０ｍｍ未満になると、発光管および付随的構造体の内部への収納が困難になるので、外管の最大径は３０〜１２０ｍｍの範囲内にあるのがよい。
【００１８】
〔発光管支持部材について〕    発光管支持部材は、少なくとも発光管を外管内の所定位置に保持するのを助成するための手段であり、そのために一部が外管の内面に接触、好ましくは弾性的に接触する。例えば、外管の先端部（トップ部）側において外管の内面に接触させることができる。この接触のみで発光管を支持するように構成することができる。
【００１９】
しかし、所望により上記発光管支持部材に加えて、発光管をより安定に支持するために、所望により外管の基端部（一般的には口金が装着される端部）側において、ステム部分に支持させたり、ステム部から外管内部へ導出された内部導入線または内部導入線に溶接した接続線に支持させたりすることができる。また、例えば電極に接続する導入導体と発光管支持部材とが協働して発光管を支持しているような構成も許容される。したがって、以上の各変形例において、ステム部、内部導入線、接続線および導入導体は、発光管支持部材には含まれない補助的支持部材として作用する。
【００２０】
また、発光管支持部材は、単一化された構造であってもよいが、複数に分割された構造であってもよい。後者の場合、発光管の一端を支持する第１の支持部材と、他端を支持する第２の支持部材とで支持部材を構成することができる。
【００２１】
さらに、発光管支持部材は、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）などの金属またはそれらを主体とする合金、例えばステンレス鋼、Ｎｉ−Ｃｕ合金、真鍮などを用いて形成することができる。したがって、発光管支持部材は、強磁性体、常磁性体または反磁性体のいずれであってもよい。また、ステンレス鋼は、その合金比率により強磁性体にもなるし、非強磁性体になる。ステンレス鋼は、それが強磁性体および非強磁性体のいずれであっても、当該材料を比較的容易に入手できるとともに加工が容易で、しかも機械的強度に優れているので、発光管支持部材を構成するための材料として実際上好適である。
【００２２】
さらにまた、本発明においては、発光管支持部材にはランプ電流が実質的に流れないように構成される。このために、外管の内部に流入したランプ電流を、発光管支持部材を経由しないで発光管の電極に供給するように、例えば内部導入線と発光管から導出されたリード導体との間を発光管支持部材とは別に配設された接続導体で接続することができる。なお、発光管支持部材は、ランプ電流の流路を形成する部材（例えば上記の構成の場合、内部導入線、接続導体および導入導体）に対して絶縁関係を形成しているのが好ましいが、ランプ電流が実質的に流れないのであれば、所望により電位的には接続している場合であっても、一応の作用効果を奏するので許容される。
【００２３】
〔矩形波電流により付勢する手段について〕    本発明の高圧放電ランプは、矩形波電流により付勢されて点灯する。矩形波電流は、一般的には電子化点灯回路を用いることにより容易に得ることができ、最も一般的には正負の極性側に波形が略四角形の交流電流であるが、本発明においては、再点弧電圧を抑えることが可能な範囲で０電位からの立ち上がりが若干傾斜するような半波が略台形形状の電流波形を含むものとする。また、電流の上限値が一定な波形に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、半波サイクル中の電流の瞬時値が連続的または段階的に増加または減少するような電流波形であってもよい。電子化点灯回路は、既知のものであることを許容する。例えば、フルブリッジ形インバータなどの直流−交流変換回路を主体とする回路構成を採用することができる。
【００２４】
〔本発明の作用について〕    本発明においては、高圧放電ランプが上記の構成を具備しているので、高圧放電ランプの点灯中を通じて発光管を外管内の所定位置に支持する発光管支持部材にランプ電流が実質的に流れないことで、発光管支持部材に磁界が発生しなくなる。このため、発明が解決しようとする課題の項において説明したように発光管支持部材が磁界により共振するなどによって発生する騒音が顕著に抑制され、騒音レベルが低下する。
【００２５】
〔その他の構成について〕    本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を所望により適宜付加することができる。
【００２６】
１．（中管について）    中管は、シュラウドと称されているものがこれに含まれ、外管内において発光管の周囲を少なくとも管軸に直交する方向において包囲する透光性部材であり、発光管支持部材に発光管とともに支持される。そして、例えば発光管を保温したり、発光管の破裂時にその飛散を防止したりするなどを行うことができる。
【００２７】
２．（口金について）    口金は、一般的には外管の基端側に装着されてステム部から外管内部に気密に突出する内部導入線に点灯回路から矩形波電流を供給するための受電端子構造体であるとともに、ランプソケットを介して高圧放電ランプを機械的に支持するための手段である。なお、口金は、非強磁性体によって形成されていることによって、口金が強磁性体により形成されている場合より騒音レベルが低くなる傾向がある。
【００２８】
請求項２に係る発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する耐火性の透光性放電容器、透光性放電容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極および透光性放電容器内に封入した放電媒体を備えている発光管と；発光管を内部に収納している透光性の外管と；発光管および外管の間に介在して管軸に対して直交する方向において発光管を包囲して外管内に収納されている中管と；一部が外管の内面に接触することにより発光管および中管を外管内の所定位置に支持するとともにランプ電流が流れないように構成された発光管支持部材と；を具備し、矩形波電流により付勢されることを特徴としている。
【００２９】
本発明は、発光管支持部材が発光管および中管をともに支持するように構成されている点で請求項１に係る発明と異なる。したがって、中管は、発光管支持部材により発光管に対して常に所定の位置関係に保持されている。また、中管を介して発光管を発光管支持部材に支持されるように構成することができる。
【００３０】
請求項３に係る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、発光管支持部材は、非強磁性体からなることを特徴としている。
【００３１】
非強磁性体としては、例えば銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）などの金属またはＮｉ−Ｃｕ合金および真鍮などの合金を用いることができる。
【００３２】
本発明において、発光管支持部材は、非強磁性体からなるため、点灯中ランプ電流により磁界がランプ内に発生しても発光管支持部材が当該磁界の影響を受けて共振しにくくなる。このため、共振による騒音の発生がなお一層抑制される。
【００３３】
請求項４に係る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、外管は、その内面に全光透過率４０％以上の光拡散膜を備えていることを特徴としている。本発明は、光拡散形であるとともに光拡散膜による騒音低減効果のある高圧放電ランプの好適な構成を規定している。なお、光拡散および騒音低減効果がより一層優れている好ましい全光透過率の範囲は、６０％以上である。
【００３４】
光拡散膜は、高圧放電ランプを光拡散形にするために、その全光透過率が６０％以上になっている。また、光拡散膜は、例えば蛍光体膜またはシリカ膜などにより構成することができる。なお、蛍光体膜は、蛍光体の種類を特段限定しないが、例えば３波長発光形の蛍光体を用いることができる。そして、発光管を透過する紫外線により励起されて赤色、緑色および青色の可視光を発生し、各発光色が加法混色して白色光となる。また、シリカ膜の場合、所望により主成分のシリカ（ＳｉＯ２）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）などの光拡散性粒子を数質量％添加することが許容される。また、外管を形成しているガラスの直線透過率は、６５％程度である。
【００３５】
請求項５に係る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、光拡散膜は、平均粒径１．０〜３．０μｍ、粒度分布３．０〜６．０μｍの光拡散性粉末を用いて形成されていることを特徴としている。本発明は、光拡散膜を形成しやすい光拡散粉末の平均粒径および粒度分布を規定している。なお、光拡散膜の好ましい範囲は、平均粒径２．０〜２．６μｍ、粒度分布４．０〜５．０μｍである。
【００３６】
そうして、上記の光拡散性粉末を用いて外管の内面に形成された光拡散膜は、表面に適度の凹凸が形成されるために、騒音が拡散したり、吸収されたりしやすくなる。
【００３７】
請求項６に係る発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし５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、透光性セラミックスからなることを特徴としている。本発明は、騒音低減の効果が効果的に寄与する高圧放電ランプの構成を規定している。
【００３８】
すなわち、矩形波電流により点灯する際に発生する騒音は、理由は詳らかでないが、発光管の透光性放電容器の材質が透光性セラミックスからなる方が石英ガラスからなるより一般にやや高い傾向が見受けられる。そして、その騒音レベルは、透光性セラミックス製の透光性放電容器のサイズや構造により変化するものの、石英ガラスからなる場合より数ｄＢ程度高い。
【００３９】
しかしながら、以上説明した各発明によれば、透光性セラミックス製の透光性放電容器を備えている場合であっても、効果的に騒音が低減する。
【００４０】
請求項７に係る発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ランプ電流１．５Ａ以上で点灯することを特徴としている。本発明は、矩形波電流により点灯する際に騒音が発生しやすいランプ電流、したがって本発明による騒音低減が効果的に寄与するランプ電流範囲を規定している。なお、上記ランプ電流は、一般的には定格ランプ電流を意味するが、必ずしも定格ランプ電流に限定されるものではない。
【００４１】
以上説明した請求項１ないし７に規定する高圧放電ランプは、そのランプ電力が２５０Ｗ以上において、騒音低減に対する寄与が特に顕著である。なお、上記ランプ電力は、一般的には定格ランプ電力を意味するが、必ずしもこれに限定されない。
【００４２】
請求項８に係る発明の高圧放電ランプ点灯装置は、請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプと；矩形波電流を出力して高圧放電ランプを付勢する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００４３】
本発明において、点灯回路は、矩形波電流を出力して高圧放電ランプに供給することができればどのような回路構成であってもよい。しかし、電子化点灯回路が好適であり、電子化点灯回路を例えばフルブリッジ形インバータ、ハーフブリッジ形インバータなどの直流−交流変換回路を主体として構成することができる。また、矩形波電流の立ち上がりおよび立下りは、波形が時間軸に対して垂直に変化するだけでなく、多少傾斜しながら変化するような構成であってもよい。
【００４４】
また、点灯回路は、これを直流−交流変換回路を主体として構成する場合に、直流電源と直流−交流変換回路との間の電圧不整合を解消するためや矩形波電流出力を制御するためなどの目的で、直流電源と直流−交流変換回路との間にチョッパ回路などの直流−直流間変換回路を介在させることができる。
【００４５】
さらに、点灯回路に加えてイグナイタなどの始動装置を具備することができる。イグナイタの場合、高圧放電ランプの始動時に高電圧パルスを発生して、高圧放電ランプの一対の電極間に印加するので、これにより高圧放電ランプが始動する。
【発明の効果】
【００４６】
請求項１ないし７の各発明によれば、矩形波電流により点灯する際に発生する可聴領域、特に周波数９００Ｈｚ〜４ｋＨｚの騒音の発生を抑制した高圧放電ランプを提供することができる。
【００４７】
請求項６の発明によれば、請求項１ないし７の効果を有する高圧放電ランプ点灯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】
【００４８】
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。
【００４９】
図１および図２は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態としてのメタルハライドランプを示しており、図１は外管の一部を破断して要部を示す一部切欠正面図、図２は発光管の拡大断面図である。本形態のメタルハライドランプは、定格ランプ電力４００Ｗ用として好適な構造であり、図１に示すように、発光管ＩＴ、外管ＯＴ、中管ＳＧ、発光管支持部材ＳＦ、ＵＶエンハンサＵＶＥ、ゲッタＧおよび口金Ｂを具備して構成されている。なお、定格ランプ電流は、４．０Ａである。
【００５０】
発光管ＩＴは、図２に示すように、透光性放電容器１、一対の電極２、２、一対の導入導体３Ａ、３Ｂ、一対のシール部４、４および透光性放電容器１の内部に封入された放電媒体を備えている。
【００５１】
透光性放電容器１は、透光性アルミナセラミックスからなり、包囲部１ａおよび包囲部１ａの両端に連通して配設された一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備え、内部に放電空間１ｃを有している。そして、包囲部１ａおよび小径筒部１ｂ、１ｂは、鋳込み成形により一体化されていて、全長が約８０ｍｍである。
【００５２】
包囲部１ａは、２つの球体が、その一部が互いに重なるように軸方向に離間して両端部の半球状の部分を形成し、半球状の部分の間を直線で結んでなるほぼ俵形の形状をなしていて、外径約２２ｍｍ、内径２０ｍｍで、肉厚が１．０ｍｍ、内容積約４．０ｃｃである。
【００５３】
一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、それぞれ外径約３．５ｍｍ、内径約１．６ｍｍのパイプ状をなし、先端が対応する包囲部１ａの半球状部分の中央部に接続している。なお、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂの境界部は、その内外両面が曲面によって形成されている。
【００５４】
一対の電極２、２は、電極軸２ａおよび電極主部２ｂを備えている。電極軸２ａは、外径０．９ｍｍ、長さ約８ｍｍのタングステン棒からなり、小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿通されていている。そして、電極軸２ａと小径筒部１ｂ、１ｂの内面との間にわずかな隙間が形成されている。電極主部２ｂは、電極軸１ａの先端部に外径０．３ｍｍのタングステン細線を約５ターン密ピッチで巻回することによって形成されていて、包囲部１ａ内に突出している。電極間距離は約２０ｍｍである。
【００５５】
一対の導入導体３Ａ、３Ｂは、図２に示すように、それぞれニオブ棒状体Ｎｂおよびサーメット棒状体ＳＭからなる。そして、ニオブ棒状体Ｎｂが外径約１．０ｍｍ、長さが約１５ｍｍであり、サーメット棒状体ＳＭがモリブデン−アルミナの焼結体からなり、外径が約１．４ｍｍ、長さが約１８ｍｍであり、上記両棒状体Ｎｂ、ＳＭが直線状に溶接されて一体に形成されている。ニオブ棒状体Ｎｂは、その先端が小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿入されるとともに、基端が小径筒部１ｂ、１ｂから外部へ突出している。
【００５６】
一対のシール部４、４は、いずれもＤｙ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３からなるセラミックス封止用コンパウンドを加熱して溶融し、固化することにより形成されている。そうして、一対のシール部４、４は、透光性放電容器１の小径筒部１ｂ、１ｂの端面側の部分と、これに対向する導入導体３、３のニオブ棒状体Ｎｂと、の間に介在して透光性セラミックス放電容器１を気密に封止していて、いわゆる導入導体挿入封止構造を提供するとともに、一対の導入導体３Ａ、３Ｂが透光性放電容器１の内部に露出しないように小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿入されている部分の全体を被覆している。以上の封止により、電極２、２を透光性放電容器１の所定の位置に固定している。
【００５７】
また、シール部４を形成するには、透光性放電容器１を縦位置にセットし、さらにセラミックス封止用コンパウンドのリング状フリットガラス（図示しない。）を、そのとき上側に位置して封止しようとする例えば小径筒部１ｂの端面の上に載置して、リング状ペレットを加熱して溶融させて導入導体３Ａと小径筒部１ｂとの間の隙間に進入させ、小径筒部１２ａ内に挿入されている部分を構成している導入導体３Ａのニオブ棒状体Ｎｂの全体を被覆する。次に、透光性放電容器１を１８０°反転して、他方の小径筒部１ｂ側についても上記と同様にシール部４を形成する。
【００５８】
放電媒体は、始動ガスおよびバッファガスとしてアルゴン、下記のハロゲン化金属、ならびにバッファ蒸気としての水銀からなり、透光性放電容器１内に封入されている。なお、金属ハロゲン化物および水銀は、蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部が安定点灯時に小径筒部１ｂ、１ｂ内に形成されるわずかな隙間内に液相状態で滞留している。そして、点灯中下側となる例えば小径筒部１ｂ内に液相状態で滞留している放電媒体の表層部付近に最冷部が形成される。
【００５９】
ハロゲン化金属は、発光金属のハロゲン化物からなり、例えばツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物、ナトリウム（Ｎａ）ハロゲン化物、タリウム（Ｔｌ）ハロゲン化物および希土類金属ハロゲン化物などのグループから選択された金属のハロゲン化物により構成することができる。
【００６０】
外管ＯＴは、硬質ガラスからなるＢＴ形バルブを用いていて、その最大径部の外径約１１６ｍｍ、最大内径約１１４ｍｍ、肉厚約１．０ｍｍ、全長約３００ｍｍである。そして、内部に発光管ＩＴ、中管ＳＧおよび発光管支持部材ＳＦなどの部材を収納している。また、外管ＯＴは、図１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導入している。そして、発光管ＩＴの図１において下部の導入導体３Ａは、接続導体７を介して内部導入線６Ａに接続している。発光管ＩＴの上部の導入導体３Ｂは、湾曲導体８を介して内部導入線６Ｂに接続している。これにより、発光管ＩＴの一対の電極２、２は、接続導体７および湾曲導体８を介して内部導入線６Ａ、６Ｂ間に接続している。なお、湾曲導体８は、発光管ＩＴから離間する方向の外管ＯＴの内面に沿って湾曲している。そうして、発光管ＩＴは、主として接続導体７により、また補助的に湾曲導体８により主として管軸方向に支持されている。
【００６１】
中管ＳＧは、肉厚１．０ｍｍの円筒状石英ガラス体からなり、外管ＯＴ内において発光管ＩＴを管軸と直交する方向の側方を包囲する位置に後述する発光管支持部材ＳＦによって保持されている。
【００６２】
発光管支持部材ＳＦは、支持枠１１、ステム嵌合プレート１２、一対の支持プレート１３、１４およびスプリング片１５からなる。支持枠１１は、ステンレス鋼棒を門形に屈曲してなる。ステム嵌合プレート１２は、ステンレス鋼板が円盤状に形成されていて、フレアステム５の頭部に嵌合して係止されている。そして、支持枠１１の両脚部を固定している。これにより、支持枠１１は、図１においてステム嵌合プレート１２に下端が支持されている。一対の支持プレート１３、１４は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、中管ＳＧの上下両端を周縁に形成した係止爪１３ａ、１４ａを利用して支持し、かつ、取付爪１３ｂ、１４ｂを利用して支持枠１１に固定している。また、一対の支持プレート１３、１４の中央部には通孔が形成されており、透光性放電容器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を主として管軸に直交する方向に支持している。スプリング片１５は、支持枠１１の図１において上部において左右に分かれて溶接されていて、外管ＯＴの頭部内面に弾性的に接触することにより、支持枠１１の上部を外管ＯＴの頭部内面に対して弾性的に支持する。
【００６３】
以上から明らかなように、発光管支持部材ＳＦは、発光管ＩＴおよび中管ＳＧを外管ＯＴに対して所定位置に機械的に支持しているが、導電的ないし導電位的には発光管ＩＴに接続していない。なお、発光管ＩＴは、発光管支持部材ＳＦにより主として管軸に対して直交する方向に支持されている。
【００６４】
ＵＶエンハンサＵＶＥは、原理的に既知であるので、詳細構造については図示を省略しているが、気密容器、導入線、内部電極、放電媒体および外部電極を具備して構成されている。気密容器は、石英ガラスなどの紫外線透過性ガラス製で、内部に細長い放電空間が形成されている。導入線は、モリブデンからなり、先端が後述する内部電極に溶接し、図１に示すように、基端が湾曲導体８に溶接され、したがって湾曲導体８を介して内部導入線６Ｂに接続している。内部電極は、モリブデン製で板状をなしていて、気密容器の放電空間内に封装されている。放電媒体は、アルゴン約１．３ｋＰａからなり、気密容器の内部に封入されている。外部電極は、外径０．４ｍｍのモリブデン線からなり、気密容器の外周に密着して５ターンほど巻き付けられているとともに、導体１６を介して接続導体７に接続している。以上から明らかなように、ＵＶエンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。
【００６５】
そうして、高圧放電ランプを、矩形波電流を出力する点灯回路に接続してこれを作動させる際に、口金Ｂを経由して一対の内部導入線６Ａ、６Ｂ間に点灯回路の矩形波の無負荷出力電圧が印加されると、まず最初にＵＶエンハンサＵＶＥの内部電極と外部電極との間で放電が生起する。これによって、透光性放電容器内の放電媒体が紫外光を発生する。紫外光は、透光性放電容器を透過して外管ＯＴ内へ放射する。そして、この紫外光は、発光管ＩＴを照射するので、発光管ＩＴ内部の電極２が励起されるので、光電子が放出し、結果として発光管ＩＴ内の一対の電極２、２間における放電が生起しやすくなり、高圧放電ランプの始動が促進される。なお、ＵＶエンハンサＵＶＥから放射される紫外光は、実質的に外管ＯＴにより遮断されるので、高圧放電ランプの外部には殆ど影響しない。
【００６６】
ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦに溶接されており、外管ＯＴ内を清浄にする。
【００６７】
口金３は、Ｅ３９形口金であり、外管５のネック部に固着され、外管ＯＴから外部へ露出した図示しない一対の外部導入線の一方がシェル部に、他方がセンターコンタクトに、それぞれ接続している。なお、一対の外部導入線は、フレアステム５を気密に経由して内部導入線６Ａ、６Ｂと接続している。
【００６８】
次に、本発明の高圧放電ランプにおける矩形波電流による点灯時の騒音レベルを比較例のそれと対比しながら図３および図４を参照して説明する。なお、比較例は、図７に示す構造であり、図中図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。比較例は、矩形波電流により点灯する高圧放電ランプの従来構造であり、発光管支持部材ＳＦの図において下部が内部導入線６Ｂに溶接されているとともに、発光管支持部材ＳＦがバンド上導体１７を含み、発光管ＩＴの図において上側の導入導体３Ｂが上記バンド状導体１７に接続している。このため、ランプ電流が発光管支持部材ＳＦ中を経由して発光管ＩＴの一対の電極間に供給される構成になっている。
【００６９】
図３は、図１に示す本発明の高圧放電ランプと図７に示す比較例とのそれぞれ１０灯について点灯時の騒音レベルを測定した結果を示す表である。なお、表中の従来構造は比較例を、本発明構造は本発明の高圧放電ランプを、それぞれ示している。矩形波電流の周波数は２００Ｈｚである。高圧放電ランプは、照明器具内において点灯し、騒音はランプ直下５０ｃｍの距離で測定した。使用した高圧放電ランプは、定格ランプ電力が４００Ｗで、外管がＢＴ１１６形バルブである。
【００７０】
図３から明らかなように、本発明の場合、比較例に比べて騒音レベルが顕著に低減していることが分かる。
【００７１】
図４は、図１に示す本発明の高圧放電ランプと図６に示す比較例とにおいて、外管ＯＴの最大径を変化した場合の騒音レベルを示すグラフである。図において、横軸は外管最大径（ｍｍ）を、縦軸は図３におけると同様で器具内点灯、直下５０ｃｍにおける騒音レベル（ｄＢ）を、それぞれ示す。また、図中記号◆が比較例の騒音レベル、記号■が本発明の騒音レベル、をそれぞれ示している。なお、上記各記号の上下に示された幅の大きさは、測定値の分布範囲を示している。
【００７２】
図４から理解できるように、本発明によれば、外管がいずれの最大径の場合においても比較例のそれより騒音レベルが低い。また、本発明および比較例のいずれも外管の最大径が大きくなるほど騒音レベルが大きくなる傾向がある。
【００７３】
次に、本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態としてのメタルハライドランプについて説明する。本形態は、図示していないが、図１および図２に示す本発明を実施するための第１の形態において、外管ＯＴの内面に光拡散膜を形成した点で異なる。
【００７４】
光拡散膜は、蛍光体膜からなり、外管ＯＴのネック部を除いた残余の部分に形成されている。なお、用いた蛍光体の平均粒径は２．０〜２．６μｍ、粒度分布が４．０〜５．０μｍである。
【００７５】
本発明の第１および第２の形態における騒音レベルを比較するために、外管ＯＴに透明外管バルブを備えた第１の形態における高圧放電ランプと、内面に光拡散膜を形成した拡散形外管バルブを備えた第２の形態における高圧放電ランプとをそれぞれ５灯試作し、それらの騒音レベルを測定した結果を表にして図５に示す。なお、上記両高圧放電ランプは、上記から明らかなように、それらの外管の仕様が異なる以外は同一の仕様である。
【００７６】
図５から理解できるように、拡散形外管バルブを備えていることにより、透明外管バルブを備えたものに比較して約２．５ｄＢ騒音が低減している。
【００７７】
図６は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置の一形態を示す回路図である。図において、２１は直流電源、２２は直流−直流変換回路、２３は直流−交流変換回路、２４はイグナイタ、２５は高圧放電ランプである。
【００７８】
直流電源２１は、整流化直流電源からなり、商用電源などの低周波交流電源を整流して直流を得る。
【００７９】
直流−直流変換回路２２は、直流電源２１から出力される直流電圧を異なる直流電圧に変換する。例えば、昇圧形直流チョッパからなる。
【００８０】
直流−交流変換回路２３は、直流−直流変換回路２２から出力される直流電圧を矩形波の低周波交流電圧に変換する。例えば、フルブリッジ形インバータからなる。したがって、高圧放電ランプ２５は矩形波電流により点灯する。
【００８１】
イグナイタ２４は、高圧放電ランプ２５の始動時に高電圧パルスを発生して高圧放電ランプ２５を始動させる。
【００８２】
高圧放電ランプ２５は、図１に示す高圧放電ランプであり、直流−交流変換回路２３から出力される矩形波電流で、点灯周波数ｆが５０≦ｆ≦１０００を満足する低周波交流電圧が印加されて点灯する。
【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としてのメタルハライドランプについて外管の一部を破断して要部を示す一部切欠正面図
【図２】同じく発光管の拡大断面図
【図３】図１に示す本発明の高圧放電ランプと図６に示す比較例とのそれぞれ１０灯について点灯時の騒音レベルを測定した結果を示す表
【図４】図１に示す本発明の高圧放電ランプと図６に示す比較例とにおいて、外管ＯＴの最大径を変化した場合の騒音レベルを示すグラフ
【図５】本発明の高圧放電ランプにおいて、透明外管バルブを備えたもの５灯と、内面に光拡散膜を形成した拡散形外管バルブを備えたもの５灯との騒音レベルを測定した結果を比較して示す表
【図６】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の一形態を示す回路図
【図７】従来構造の比較例について外管の一部を破断して要部を示す一部切欠正面図
【符号の説明】
【００８４】
１…透光性放電容器、１ｂ…小径筒部、１ｃ…放電空間、２…電極、３Ａ、３Ｂ…導入導体、５…フレアステム、６Ａ、６Ｂ…内部導入線、７…接続導体、８…湾曲導体、１１…支持枠、１２…ステム嵌合プレート、１３、１４…支持プレート、１５…スプリング片、Ｂ…口金、ＩＴ…発光管、ＯＴ…外管、ＳＦ…発光管支持部材、ＳＧ…中管、ＵＶＥ…ＵＶ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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【図６】
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【図７】
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