(57)【要約】【課題】  反射鏡組み込みの二重管型放電ランプにおいて、２ｋＶ以下で始動させることを可能とした紫外線放射補助光源を配置した放電ランプ装置を提供すること。【解決手段】  外管内に、透光性セラミック容器からなる発光管を備え発光管内で管軸方向にて対向する一対の電極を有する放電ランプと紫外線放射補助光源とを備えた放電ランプ装置において、紫外線放射補助光源は、気密封止され、希ガスが封入された石英ガラス容器内に金属箔部材を備え、金属箔部材は長手方向と短手方向を有し、短手方向の沿面長さは石英ガラス容器の内径の９０％以上の長さを有し、金属箔部材の管軸に垂直な方向の断面形状がＵ字状またはＶ字状となっている放電ランプ装置とする。【選択図】図２
2011009090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管内に、透光性セラミック容器からなる発光管を備え該発光管内で管軸方向にて対向する一対の電極を有する放電ランプと紫外線放射補助光源とを備えた放電ランプ装置において、
該紫外線放射補助光源は、気密封止され、希ガスが封入された円筒状の石英ガラス容器とその容器内に一方の側が露出し他方の側に外部リードが接続された金属箔部材と、該石英ガラス容器外面に巻き回された線状外部導体とを備えてなり、該外部リードおよび該線状外部導体はそれぞれ前記一対の電極のそれぞれに電気接続されてなり、
前記金属箔部材は長手方向と短手方向を有し、その短手方向の沿面長さは該石英ガラス容器の内径の９０％以上の長さを有しており、その石英ガラス容器内に位置する該金属箔部材の管軸に垂直な方向の断面形状がＵ字状またはＶ字状となっていることを特徴とする放電ランプ装置。
【請求項２】
前記石英ガラス容器は空洞部とシール部を備えてなり、前記線状外部導体は該空洞部と該シール部それぞれに複数ターンの密巻きされた部分を形成していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ装置に係わり、特に紫外線放射補助光源を有する反射鏡付きの二重管型の放電ランプを備えた放電ランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、メタルハライドランプは一般的に屋外照明や店舗照明など幅広い分野で使用されている。照明用途のメタルハライドランプの構造は放電ランプ構造が二重になっていて、内管は高温になることから石英ガラスやセラミック材料を使用したものが使用され、内管である発光管中にはアルゴンと水銀、所定の金属ハロゲン化物が封入されている。また、外管は、高温となる内管の保護のためのものであり、外管内の金属構造物の酸化防止や、内管の発光効率を上げる目的で真空にする。これらのランプは一般に始動時に発光管内にある電極間に高電圧を印加して、放電管内の放電媒体に絶縁破壊を生じさせ、このときに発生するプラズマ電子を種としてグロー放電やアーク放電を誘起する必要がある。
【０００３】
絶縁破壊を生じさせるための電圧は、冷暗下であったり、長時間の点灯を行ったりした後のランプでは上昇するため、点灯性が悪化する。絶縁破壊を生じさせ、点灯性を改善する方法として、特開２００１−１５１００６号公報に開示された技術がある。この公報には二重管構造の外管内に発光管と紫外線放射補助光源（紫外線源）を配置した放電ランプが開示される。
図５に紫外線源（本発明の紫外線放射補助光源に相当）の拡大図を示す。紫外線源２０は略円筒状をした石英ガラスからなる気密容器２１内に幅約１．５ｍｍ、長さ約８ｍｍ、厚み約３０μｍの平箔状部材２２を配置しており、箔状部材はリード線２３と接続され、そして、気密容器２１の外部に外部導電部材２４が約４回らせん状に、ほぼ気密容器２１内の空洞部２１ａにのみ巻き回してあり、リード線２３と外部導電部材２４が、発光管（不図示）の封止部（不図示）から導出した外部リード線２５ａ、２５ｂと接続されている。
【０００４】
しかしながら、特開２００１−１５１００６号公報の記載によれば、パルス電圧が２．３ｋＶよりも低い場合には点灯しなくなるものがある  とある。一般照明の用途において、この種の放電ランプは反射鏡に組み込み使用されることが一般的であり、その場合は外光が遮られるため、反射鏡のない状態のランプ単体と比べて、始動確率が大幅に低下するため、２ｋＶ以下での始動電圧が望まれている。そのためにはランプ単体の始動電圧で考えれば１．８ｋＶより更に下げる必要がある。加えて一方では、照明器具の小型化の要求から紫外線放射補助光源は狭い外管内に収納せねばならず、紫外線放射補助光源の大きさには制限があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、反射鏡組み込みの二重管型放電ランプにおいて、２ｋＶ以下で始動させることを可能とした紫外線放射補助光源（紫外線源）を配置した放電ランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外管内に、透光性セラミック容器からなる発光管を備え該発光管内で管軸方向にて対向する一対の電極を有する放電ランプと紫外線放射補助光源とを備えた放電ランプ装置において、該紫外線放射補助光源は、気密封止され、希ガスが封入された円筒状の石英ガラス容器とその容器内に一方の側が露出し他方の側に外部リードが接続された金属箔部材と、該石英ガラス容器外面に巻き回された線状外部導体とを備えてなり、該外部リードおよび該線状外部導体はそれぞれ前記一対の電極のそれぞれに電気接続されてなり、前記金属箔部材は長手方向と短手方向を有し、その短手方向の沿面長さは該石英ガラス容器の内径の９０％以上の長さを有しており、その石英ガラス容器内に位置する該金属箔部材の管軸に垂直な方向の断面形状がＵ字状またはＶ字状となっていることを特徴とする放電ランプ装置とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記石英ガラス容器は空洞部とシール部を備えてなり、前記線状外部導体は該空洞部と該シール部それぞれに複数ターンの密巻きされた部分を形成していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、反射鏡に組み込みされた二重管型の放電ランプにおいて、２ｋＶ以下の始動電圧で始動させることを可能とした紫外線放射補助光源（紫外線源）を配置した放電ランプ装置とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、線状外部導体は空洞部とシール部それぞれに複数ターンの密巻きされた部分を形成しているので、金属箔部材と該線状外部導体との間の静電容量が一層増加するので、始動電圧の低下を一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である反射鏡付きの二重管型放電ランプ装置の全体構成図を示す。
【図２】二重管型の放電ランプ単体の全体構成図を示す。
【図３】紫外線放射補助光源の拡大図を示す。
【図４】紫外線放射補助光源の金属箔部の形状例を示す。
【図５】従来技術の紫外線源の拡大図を示す。
【図６】評価実験の説明図を示す。
【図７】評価結果の表を示す。
【図８】紫外線放射補助光源と等価の測定用試験光源の発光スペクトル図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本発明の実施形態としての反射鏡付き二重管型放電ランプ装置１の全体構成図を示し、図２に二重管型の放電ランプ５の単体の全体構成図を示す。
図１において、反射鏡２の首部２ａにランプ用ベース３に二重管型の放電ランプ５が固定されランプ用ベース３には口金４が取り付けられている。なお、反射鏡２とランプ用ベース３については断面表示してある。
【００１３】
放電ランプ５は石英ガラス製の外管６と管軸方向にて対向するタングステンなどからなる一対の電極８ａ、８ｂをその中に備えた内管である例えば多結晶アルミナやＹＡＧなど透光性セラミック容器からなる発光管７を配置し、紫外線放射補助光源９を外管６と発光管７との間に備えている。
外管６内は真空となっており、不図示だが、不純ガスを吸着するゲッター部材を外管６内に配置することもある。
【００１４】
図２において、放電ランプ５の発光管７の両端から突出したランプリード１６ａ、１６ｂはそれぞれが外管６内に配置された給電材１７ａ、１７ｂに接続される。給電材１７ａ、１７ｂは外管シール部６ａにおいてモリブデン金属箔１８ａ、１８ｂに接続され、モリブデン金属箔１８ａ、１８ｂはそれぞれが外部給電部材１９ａ、１９ｂに接続され給電される。
【００１５】
図２及び図３を用いて説明する。紫外線放射補助光源９は、気密封止され、アルゴンやキセノンなどの希ガスが封入された石英ガラス容器１３とその容器内に一方の側が露出し他方の側に外部リード１０が接続された金属箔部材１１と、石英ガラス容器１３外面に巻き回された線状外部導体１２とを備えてなり、外部リード１０および線状外部導体１２は、発光管７の両端から突出したランプリード１６ａ、１６ｂと並列で外管６内に配置された給電材１７ａ、１７ｂに接続される。
【００１６】
図３は、紫外線放射補助光源９の拡大図を示す。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。紫外線放射補助光源９は空洞部１３ａとシール部１３ｂを備える。金属箔部材１１は長手方向と短手方向を有し、その短手方向の沿面長さは石英ガラス容器１３の内径の９０％以上の長さを有しており、その石英ガラス容器１３内に位置する金属箔部材１１の管軸に垂直な方向の断面形状がＵ字状となっている。
【００１７】
短手方向の沿面長さは石英ガラス容器１３の内径の９０％以上の長さである。内径の９０％以上の長さとする理由は、従来技術である平面状の金属箔部材の場合に石英ガラス容器内に生産性良く挿入することが可能な幅（短手方向の長さ）が石英ガラス容器の内径の９０％であり、Ｕ字状にすることで９０％以上の長さの金属箔部材を挿入することが可能となり、９０％以上であることで従来の平面状の金属箔部材の場合と比べて点灯始動性で優位性がでるからである。また、石英ガラス容器１３内には希ガスのアルゴンが数kＰａ封入されている。石英ガラス容器１３の外部には空洞部１３ａとシール部１３ｂ上に線状外部導体１２が複数ターンで密に巻かれている。
【００１８】
具体的な材料と具体的な寸法を例示するならば、紫外線放射補助光源の石英ガラス容器の全長は１４ｍｍ、外径３ｍｍ、内径１．６ｍｍ、金属箔部材１１はモリブデン製で厚み２０μｍ、金属箔部材の短手方向の沿面長さは１．５ｍｍ、長手方向の長さは９ｍｍであり、線状外部導体１２はモリブデン製であり、線径０．５ｍｍであり、空洞部１３ａの外周には２０ターン、シール部１３ｂの外周には１０ターンを巻き回している。
ターン数は多いほどいいが、石英ガラス容器１３の大きさによって変わる。ただ、密巻きにすることで空洞部１３ａの外周とシール部１３ｂの外周に巻回した線状外部導体１２を結束し締め付けることで、線状外部導体１２を石英ガラス容器１３に強固に密着せしめ、線状外部導体１２を石英ガラス容器１３に緩く巻き回した場合と比べて、空洞内にある金属箔部材１１との間に印加される高周波高電圧によって誘電体障壁放電が生じやすくなる。図３の結束導線１２ａは線状外部導体１２を結束し締め付け１本にしたことを示している。
【００１９】
シール部１３ｂはピンチシールに代えてシュリンクシールであってもかまわない。シュリンクシールの場合は、金属箔部材の管軸に垂直な方向の断面形状をＵ字状のままとすることも可能となる。そして、金属箔部材の大きさを短手方向の沿面長さは該石英ガラス容器の内径の１００％以上の長さとすることも可能となる。なぜなら、シール部で平らに金属箔部材を押し付けることがないため、空洞部の内径以上の短手方向の沿面長さを有する金属箔部材も収容可能であるからである。
【００２０】
図４には、金属箔部材１１と外部リード１０部分だけ取り出して示した図を示す。図４（ａ）、はＵ字状の金属箔部材１１に外部リード１０を接続した状態を示し、図４（ｂ）はピンチシール後の形態を示している。ピンチシールするので、石英ガラス容器１３内に位置する金属箔部材１１の管軸に垂直な方向の断面形状をＵ字状としシール部に近づくにつれて徐々に平らな形状となる。
図４（ｃ）はＶ字状の金属箔部材１１に外部リード１０を接続した状態を示し、図４（ｄ）はピンチシール後の形態を示している。
【００２１】
図６および図７には、本発明の効果を確認して実験について方法とその結果について示している。
一般照明の用途において、この種の放電ランプは反射鏡に組み込み使用されることが一般的であり、その場合は外光が遮られるため、反射鏡のない状態のランプ単体と比べて、始動確率が大幅に低下するため、２ｋＶ以下での始動電圧が望まれている。そのためにはランプ単体の始動電圧で考えれば１．８ｋＶより更に下げる必要がある。
【００２２】
ランプ、安定器の製品寿命中において、ランプ自身の電極の摩耗や発光管黒化によってランプ点灯電圧が上昇したり、安定器自身の電子部品の劣化等において高圧劣化などの問題が起こったりする理由で、反射鏡付の状態では点灯しにくい状態にある。そのため、反射鏡付の形態でも低い高圧２ｋＶで点灯させるためには、紫外線放射補助光源が単体で１．３ｋＶ以下で放電が生じれば、反射鏡に組み込み使用された場合でも十分に２ｋＶ以下での始動電圧が確保できると発明者らは考えた。そこで、以下の始動電圧の測定実験を行った。
【００２３】
＜実験条件＞
紫外線放射補助光源の測定用試験光源として、箔部材形状が従来技術にある平面状のもの、本願発明に係るＵ字状の箔（実施例１）、Ｖ字状の箔（実施例２）の３種の形状の箔部材を備えたその３種の箔形状の測定用試験光源をそれぞれ２０本作製した。石英ガラス容器の空洞部に露出する面積を同じにするように箔部材の一部を封止した。
【００２４】
箔幅は従来例にある平面状の箔では短手方向の長さは１．２ｍｍである。空洞部の長手方向の長さを、５．５ｍｍとし、面積は６．６ｍｍ２とした。Ｕ字状の箔（実施例１）、Ｖ字状の箔（実施例２）においては、その空洞部内に位置する面積を従来例と同じにするため短手方向の沿面長さを１．５ｍｍとし、空洞部の内径の９０％のものとした。また、空洞部の長手方向の長さを、４．４ｍｍとし、面積は６．６ｍｍ２とした。すなわち、従来例、実施例１、実施例２とも箔部材の面積を同じにした。沿面長さとは図４においてＶ字状であれば、ａ長さとｂ長さを合わせた長さである。Ｕ字状の場合は、Ｕ字に沿った長さである。線状外部導体は空洞部に２０ターン、シール部に１０ターン巻き回した。箔部材の外側端にはリード線が溶接されており、シール部から突出している。
【００２５】
測定用試験光源の容器は石英ガラス製であり、箔部材は厚み２０μｍのモリブデン製、線状外部導体はΦ０．２ｍｍのモリブデン製である。空洞部にはアルゴンを５ｋＰａ封入している。
【００２６】
＜製造方法＞
モリブデン製金属箔（幅１．５ｍｍ×長さ９ｍｍ×厚さ２０μｍ）に外部リード棒Φ０．５長さ１３ｍｍを溶接する。このときの溶接しろは１ｍｍ〜２ｍｍである。
外部リードの溶接されたモリブデン金属箔を、Ｕ字状（ここでいうＵ字状とは例えば曲率R＝０．８〜１．５ｍｍである）又はV字状（例えば折れ曲がり角度が角度＝１００°）で溝を掘った冶具でプレス加工にて、箔形状を変形させる。Ｕ字状加工を施した外部リード付金属箔を外径３ｍｍ、内径１．６ｍｍの石英ガラス容器に挿入してピンチシール又は、シュリンクシールにて、片側を封止する。このとき、石英ガラス容器空洞部内に突出する金属箔が４．４ｍｍとなるように封止が行われている。
【００２７】
次に、ピンチシールまたはシュリンクシールによって封止された方と反対側から、排気、真空熱処理を行ったのち、アルゴン等の希ガスの封入を行う。このときのガス圧として、２〜１０ｋＰａ程度封入を行いバーナー等で封止を行う。アルゴンの封入された紫外線放射補助光源にモリブデン製でΦ０．２ｍｍの線状外部導体を取り付ける。
【００２８】
線状外部導体は紫外線放射補助光源の空洞部外周に螺旋状に約１０〜２０ターン巻いた形状をとる。密巻きが望ましい。螺旋状に巻いた両端を数回ネジって線状外部導体が、振動や熱膨張変化によって緩んだり、外れたり、しないようにする。また、線状外部導体を紫外線放射補助光源の封止部外周にも巻き、空洞部同様にネジって設置すればさらに強固に固定される。
【００２９】
＜点灯始動試験＞
図６に示したように、測定用試験光源２６の線状外部導体２６ａとシール部から突出している外部リード２６ｂとをそれぞれ安定器２７に結線し、スイッチ２８をＯＮにし、高周波３００ｋＨｚ、高圧高さ１．３ｋＶの高電圧を印加した。点灯の確認は、暗黒下に測定用試験光源を配置し、ウシオライティング社製５０Ｗ用安定器を用い２次側の電線の線の長さを高圧が１．３ｋＶになるように調節し印加し行った。図８に紫外線放射補助光源と等価の測定用試験光源２６の発光スペクトル図を示す。点灯の確認はアルゴンによる約３００ｎｍ〜４２０ｎｍの領域の発光の長波長側の可視光を目視で観察した。
【００３０】
その実験結果を図７に示すが、平面状の箔（平箔）の補助光源は、１．３ｋＶの高圧印加では２０本中１０本しか点灯しなかった。しかし、本発明に係るＵ字状の箔の補助光源、およびＶ字状の箔の補助光源では２０本全ての補助光源が不具合無く点灯した。そして、本発明に係るＵ字状の箔の補助光源を反射鏡付の放電ランプに具備させて、始動電圧の測定を行ったところ２ｋＶ以下での始動が確認された。
【００３１】
この実験結果から、補助光源を構成する金属箔部材の形状は同じ面積の箔で比較した場合に、平面状の箔に比べ、Ｕ字状またはＶ字状の箔を使用したほうが、より低い始動電圧で点灯することが判明した。
【符号の説明】
【００３２】
１  反射鏡付き二重管型放電ランプ装置
２  反射鏡
２ａ  首部
３  ランプ用ベース
４  口金
５  放電ランプ
６  外管
７  発光管
８ａ、８ｂ  電極
９  紫外線放射補助光源
１０  外部リード
１１  金属箔部材
１２  線状外部導体
１３  石英ガラス容器
１３ａ  空洞部
１３ｂ  シール部
１６ａ、１６ｂ  ランプリード
１７ａ、１７ｂ  給電材
１８ａ、１８ｂ  モリブデン金属箔
１９ａ、１９ｂ  外部給電部材
２０  紫外線源
２１  気密容器
２１ａ  空洞部
２２  平箔状部材
２３  リード線
２４  外部導電部材
２５ａ、２５ｂ  外部リード線
２６  測定用試験光源
２６ａ  外部導電部材
２６ｂ  外部リード
２７  安定器
２８  スイッチ
【図１】
2011009090.tif 000003
【図２】
2011009090.tif 000004
【図３】
2011009090.tif 000005
【図４】
2011009090.tif 000006
【図５】
2011009090.tif 000007
【図６】
2011009090.tif 000008
【図７】
2011009090.tif 000009
【図８】
2011009090.tif 000010