(57)【要約】    【課題】  ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を封入し、希ガスとしてキセノンを０．５〜１０気圧封入した水銀フリーの構成において特有の電極損耗に伴う放電アークの不安定および透光性セラミックス気密容器の黒化による光束維持率低下を効果的に抑制した高圧放電ランプを提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する包囲部1aおよび包囲部内部に連通し、かつ包囲部両端から延在する一対の小径筒部1bを備えた透光性セラミックス気密容器１と、先端部2bがほぼ円錐状をなしているとともに包囲部内に臨み、かつ基端が小径筒部内に挿通して配設された一対の電極2と、ランタノイドに属する希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含み、水銀を本質的に含まない透光性セラミックス気密容器の内部に封入された放電媒体とを具備している。【選択図】図２
2011028930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する包囲部および包囲部内部に連通し、かつ包囲部両端から延在する一対の小径筒部筒部を備えた透光性セラミックス気密容器と；
先端部がほぼ円錐状をなしているとともに透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、かつ基端が小径筒部筒部内に挿通して配設されたタングステンを主成分とする一対の電極と；
ランタノイドに属する希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含み、水銀を本質的に含まない透光性セラミックス気密容器の内部に封入された放電媒体と；
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】
放電媒体は、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のヨウ化物を全体の３０質量％以上含むハロゲン化物、および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含み；
一対の電極は、最大径をＤとし、高圧放電ランプの定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）とし、小径筒部の内径をｄ（ｍｍ）としたとき、電極の最大径Ｄが√ＷＬ×０．０４≦Ｄ≦ｄ−０．０５を満足す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】
透光性セラミックス気密容器は、一対の電極の先端間に対向する包囲部の最大肉厚をｔ１とし、電極先端から管軸に直角な方向に引いた仮想直線と透光性セラミックス気密容器の包囲部との交点から小径筒部に至る包囲部における包囲部の最大肉厚をｔ２としたとき、比ｔ１／ｔ２が０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足する発光管を構成しており；
発光管の近傍に紫外線放射性始動補助体が配設されている；
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀を本質的に封入しない高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀代替材料であるＺｎＩ２の封入量を規制した高圧放電ランプは既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、主発光金属にＮａ、ＴｌおよびＤｙのグループから選択された金属を主成分として用い、副成分としてＨｏ、ＴｍおよびＩｎの１種または複数種を封入し、水銀代替材料としてＡｌ、ＺｎおよびＦｅなどのハロゲン化物を用いる高圧放電ランプは既知である（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０３５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−０５５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、水銀を本質的に封入しないとともにＴｍ、Ｈｏなどのランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を封入し、希ガスとしてキセノンを０．５気圧以上封入する水銀フリーの高圧放電ランプは、従来の水銀フリーの高圧放電ランプに比べて発光効率が高くて、しかも比較的高いランプ電圧が得られるという特徴がある。
【０００６】
しかし、上述に高圧放電ランプは、他の水銀フリーの高圧放電ランプおよび水銀入りの高圧放電ランプに比較すると、アーク放電が不安定になりやすいとともに、黒化が生じて光束維持率が低下したり、短寿命になったりしやすいという課題がある。
【０００７】
すなわち、本発明者の試験によれば、例えばＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩやＴｌＩ−ＩｎＩ−ＬｉＩ−ＣａＩ２といった非ランタノイドの金属ハロゲン化物に、ＺｎＩ２などのランプ電圧形成物質を添加した放電媒体の場合、他の設計が同じであっても、放電アークの不安定は殆ど生じない。また、一般的に希土類金属として分類されることのあるスカンジウム（Ｓｃ）については、例えばＳｃＩ３−ＮａＩといった一般的な放電媒体においても、放電アークがわずかに不安定になることがあるものの基本的には放電アークの不安定は殆ど生じないといって差し支えない程度である。
【０００８】
一方、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を封入した水銀フリーの高圧放電ランプは、そのランプ電圧がその他（非ランタノイド）の水銀フリーの高圧放電ランプに比べて高いものの、水銀入りの高圧放電ランプに比較すればまだランプ電圧が低いので、最大で約２倍程度のランプ電流を供給して点灯させるのが一般的である。このため、電極先端部の形態が適切でないと、水銀入りの高圧放電ランプではアークが安定となるような電極形態であっても、電極先端が消耗して、黒化が極端に進み、光束維持率が低下したり、アークが不安定化したりする傾向がある。
【０００９】
本発明は、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を封入し、希ガスとしてキセノンを０．５〜１０気圧封入した水銀フリーの構成において特有の電極損耗に伴う放電アークの不安定および透光性セラミックス気密容器の黒化による光束維持率低下を効果的に抑制した高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ランタノイドに属する希土類金属のヨウ化物を封入し、希ガスとしてキセノンを０．５〜１０気圧封入した水銀フリーの構成において特有の遊離ハロゲン発生に伴う始動性の低下を効果的に防止した高圧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】
上記の課題を解決するために、本発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間を有する包囲部および包囲部内部に連通し、かつ包囲部両端から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と；先端部がほぼ円錐状をなしているとともに透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、かつ基端が小径筒部内に挿通して配設された一対の電極と；ランタノイドに属する希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含み、水銀を本質的に含まない透光性セラミックス気密容器の内部に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
本発明において、電極の先端部とは、電極の包囲部内に臨んでいる部分のうち、放電が生起し得る先端の部位をいう。電極の先端部がほぼ円錐状をなしているとは、電極の先端部の基本形状が円錐形であることをいう。なお、先端部の基本形状が円錐形であれば、多少の変形は許容される。例えば、円錐形の先端が半球状をなしていたり、平面状などをなしていたりするが、先端の当該部位の直径が先端部最大径ＤＭＸの３０％以下である第１の形態、電極の直線状の軸部と先端部の円錐状部分との接合部の電極軸に沿った断面形状が比較的緩やかな曲線を介して連続した曲面を形成している第２の形態および先端が砲弾状をなしている第３の形態などであることを許容する。
【００１３】
また、電極は、先端の円錐状をなしている部分の先端の中央から見た見開き角が５０〜１５０°の範囲であるのが好ましい。なお、見開き角が５０°未満であると、電極の先端の熱抵抗が大きくなるために、先端に接触するアークからの熱でより先端の温度が上昇しがちになり、また同時に先端部の軸方向長さ当たりの表面積が小さくなるために、放射による冷却が不十分になり、先端温度が上昇しがちになり、寿命中に許容できない電極変形や黒化が生じる。また、見開き角が１５０°を超えると、放電アークが安定化しない。これは、対向電極からの距離が円錐状部分の基端部でも先端部でもあまり変わらなくなり、円錐先端部以外の部位でも放電アークが接触する確率が高くなるためと考えられる。なお、見開き角は、好適には６０〜１１０°の範囲である。
【００１４】
また、電極は、トリウムを添加しないタングステン（Ｗ）を主成分とする高耐熱性金属用いて構成されているのが好ましい。
【００１５】
さらに、電極は、その先端部の最大径をＤＭＸ（ｍｍ）とし、定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）としたとき、最大径ＤＭＸが√ＷＬ×０．０４≦ＤＭＸを満足するのが好ましい。なお、より好適には√ＷＬ×０．０５≦ＤＭＸを満足する範囲である。また、ＤＭＸが√ＷＬ×０．０４を下回ると、黒化防止の効果が低減する。
【００１６】
本発明において、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物は、封入される全てのハロゲン化物に対して３０質量％以上含むのが好ましい。ランタノイドに属する希土類金属は、好ましくはツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種である。ツリウムは、発光効率が高くて、しかもランプ電圧が高くなる。また、ホルミウムは、ツリウムに準じる効果がある。したがって、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のヨウ化物を全体の３０質量％以上含むハロゲン化物は、好適な態様である。
【００１７】
水銀フリーで、かつランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を封入すると、放電アークが顕著に収縮する傾向を示し、放電アークの収縮が強いほど放電アークが一層不安定になる。放電アークが収縮する要因は様々であるが、第１に水銀が存在しないことで大幅に収縮する。このため、一般に水銀フリーの高圧放電ランプは、放電アーク不安定の課題を本質的に内包している。また、水銀の存在下では許容されたハロゲン化物であっても、水銀フリー下では放電アークが不安定になるために、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物は、許容されないハロゲン化物に相当するが、驚くべきことに特定の電極構造との組み合わせにおいて、放電アークの安定化を実現することができ、本発明の完成を見たのである。
【００１８】
すなわち、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物は、水銀フリーで、かつ上述の特定の電極構造との組み合わせにおいて、放電アークの安定性が特に優れることを本発明者が初めて見出したのである。また、放電の安定化に伴い電極の消耗が抑制されて、光束維持率が向上するという効果もある。なお、ランタノイドに属する希土類金属ハロゲン化物は、蒸気圧が低めであるが、衝突断面積がスカンジウムなどより大きく、また自己吸収が少ないという特徴を有しているが、これらが放電アークを細くしている可能性があると推定される。
【００１９】
本発明において、ハロゲンは、ヨウ素であるのが好ましい。なお、臭素は、その封入量が封入される全ハロゲン化物に対して３質量％未満であれば許容されるが、水銀フリーの高圧放電ランプにおいては、３質量％を超えると黒化が激しくなるので、好ましくない。
【００２０】
キセノンは、２５℃換算で０．５〜１０気圧封入される。なお、上限は、好ましくは５気圧である。５気圧以下であれば、５ｋＶ以下の始動用高電圧の印加で始動が可能になるからである。
【００２１】
本発明の高圧放電ランプにおける第１の態様は、放電媒体がツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のヨウ化物を全体の３０質量％以上を含んでいて；一対の電極が、最大径をＤとし、高圧放電ランプの定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）とし、小径筒部の内径をｄ（ｍｍ）としたとき、電極の最大径Ｄが√ＷＬ×０．０４≦Ｄ≦ｄ−０．０５を満足することを特徴としている。
【００２２】
第１の態様において、電極は、先端部がほぼ円錐状をなしているだけでなく、先端部の形状を問わなくても所期の効果が得られる。また、電極の最大径は、電極の軸状をなす部分の主として包囲部内に位置する先端領域に存在するのが好ましいが、中間領域であってもよい。放電媒体は、上記ヨウ化物に加えて所定量未満であれば臭化物を封入することができる。すなわち、封入される全ハロゲン化物の３質量％未満であれば、臭化物の封入が許容される。なお、３％以上になると、水銀フリーの場合には、黒化が増加して第２の発明の効果を奏することができない。
【００２３】
また、第１の態様において、電極の最大径Ｄが√ＷＬ×０．０４未満になると、電極温度の過昇を招き、黒化が増加するので、不可である。また、最大径Ｄがｄ−０．０５を超えると、電極を小径筒部内に挿通するのが困難になり、電極組立の容易性が低下する。なお、好適には√ＷＬ×０．０５の範囲内である。この範囲であれば、黒化が顕著に低減して光束維持率が向上する。
【００２４】
上述の第１の態様において、電極の損耗による透光性セラミックス気密容器の黒化が抑制される理由を以下に説明する。すなわち、ツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のヨウ化物を封入されるハロゲン化物全体の３０質量％以上含み、キセノンが２５℃で０．５〜１０気圧の構成だけであると、高発光効率および高ランプ電圧が得られるが、電極の損耗が激しくなり、黒化が生じて光束維持率が低下するという課題がある。特に環境面の問題からトリウム入りタングステン電極を用いない場合には上記問題が顕著になる。さらに、封入希ガス圧によって大きく黒化程度が変化し、希ガス圧が１０気圧を超える場合になれば電極の損耗は十分抑制されるが、始動電圧が高くなる。そこで、始動電圧を低減するために、キセノンを１０気圧以下の圧力で封入する場合には黒化の問題が残る。これは点灯中の気体の密度が主にキセノンで支配されるため、キセノンのガス密度低下によりタングステンの蒸気圧比率が相対的に増加して電極の飛散による黒化が促進されると推定される。特にキセノンの封入圧が５気圧以下になると、電極温度を調整しても黒化の問題が改善されない。これに対して、上述した第１の態様によれば、上記の問題が解消される。
【００２５】
本発明の第２の態様は、透光性セラミックス気密容器が、一対の電極の先端間に対向する包囲部の中間領域の最大肉厚をｔ１とし、包囲部の上記中間領域を除いた包囲部の管軸方向の両端側に位置する残余領域における最大肉厚をｔ２としたとき、比ｔ１／ｔ２が０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足する発光管を構成しており；発光管の近傍に紫外線放射性始動補助体が配設されている；ことを特徴としている。
【００２６】
第２の態様は、透光性セラミックス気密容器が、包囲部と小径筒部の間が連続した曲線によって一体的に成形されている態様において特に効果的である。本発明において、上記のような一体成形の透光性セラミックス気密容器の場合、包囲部の端部領域の小径筒部側に位置する端部、換言すれば包囲部と小径筒部との間の境界を次のように定義する。すなわち、小径筒部の内径一定の部分におけるその内径に対して、内径が１．１倍に拡大している部分を包囲部の端部とする。
【００２７】
ハロゲン化物を封入した水銀フリーの高圧放電ランプにおいては、寿命中にハロゲン化物の金属成分が反応などによって分解、消失して遊離ハロゲンが発生する。特にヨウ素は、それが電極表面に多く付着した際に、絶縁破壊電圧を著しく高くするという問題がある。すなわち、電極表面に付着したヨウ素は、ＵＶエンハンサが放射する紫外光を遮断するだけでなく、ヨウ素の非常に高い電子付着性と高い室温蒸気圧とのために、電極のタングステンから放出した電子が絶縁破壊に寄与する前に消滅するためと推測される。これは水銀フリー高圧放電ランプ特有の現象である。
【００２８】
これに対して、水銀入りの高圧放電ランプにおいては、遊離ヨウ素が水銀に結合してヨウ化水銀（ＨｇＩ２）などを生成するため、遊離ヨウ素が多く析出することはない。
【００２９】
一方、透光性セラミックス気密容器は、石英ガラス気密容器に比べて耐熱温度が高いので、放電媒体の蒸気圧を高くすることができ、高圧放電ランプの発光効率を高くすることができることが知られている。また、透光性セラミックス気密容器は、石英ガラス気密容器に比べて熱伝導率がはるかに大きいとともに、同一ランプ電力で最小肉厚が約半分程度であることから、電極周囲のセラミックスの熱容量が石英ガラス気密容器に比べて極端に小さく、消灯後に高い熱伝導のために早く冷却する。この影響で遊離ヨウ素は包囲部の壁面に付着し、電極には付着しにくいために、始動性が維持できる傾向にある。
【００３０】
しかしながら、焼き嵌め構造の円筒状の透光性セラミックス気密容器の場合、電極周囲の肉厚が大きくなるため、熱容量が大きくなって消灯後の冷却が遅くなる。その結果、電極に遊離ヨウ素が付着しやすくなる。
【００３１】
第２の態様において、０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足すれば、消灯後に電極周囲の包囲部端部領域の冷却が早くなって、遊離ヨウ素が包囲部端部領域の内壁面に付着しやすくなるから、電極には付着しにくくなる。その結果、高圧放電ランプの始動性が阻害されにくくなる。
【００３２】
また、第２の態様において、０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足するための具体的な構成については、特段限定されない。例えば、包囲部と小径筒部筒が連続した曲面により結合した一体成形によって透光性セラミックス気密容器を製作すれば、上記数式を満足するのが容易になる。なお、上記数式は、好適には、０．８５≦ｔ１／ｔ２≦１．２である。
【００３３】
紫外線放射性始動補助体は、発光管に対して並列接続され、かつ発光管付近に配設されて、高圧放電ランプの始動時に接近している電極近傍に紫外線を放射するのであれば、その余の構成は問わない。例えば、紫外線エンハンサと称される紫外線放射放電管やグロー放電点灯管などであることを許容する。いずれの場合も、放電容器は紫外線透過性を有していて、その内部に放電が生起した際に発生する紫外線を放電容器の外部へ導出することができる。
【００３４】
そうして、紫外線放射性始動補助体は、高圧放電ランプの始動時に作動して紫外線を発生し、それを発光管の一方の電極近傍に照射する。その結果、電極などから光電効果により電子が放出され、これが初期電子となって透光性セラミックス気密容器の内部の放電媒体を励起させて高圧放電ランプの始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動すると、紫外線放射性始動補助体は、発光管内に発生したアークにより高電圧が印加されなくなり消灯するので、点灯に支障を来たすことはない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、ランタノイドに属する希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含む放電媒体と先端部がほぼ円錐状をなしている電極とを組み合わせたことにより、電極の損耗が低減して放電の不安定と黒化が抑制され、光束維持率が向上する水銀フリーの高圧放電ランプが得られる。
【００３６】
本発明の第１の態様は、ランタノイドに属する希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物および２５℃で０．５〜１０気圧のキセノンを含む放電媒体と最大径が所定範囲内の電極とを組み合わせたことにより、電極の損耗が低減して黒化が抑制され、光束維持率が向上するとともに、高いランプ電圧により高発光効率で点灯する水銀フリーの高圧放電ランプが得られる。
【００３７】
本発明の第２の態様は、透光性セラミックス気密容器の肉厚分布を規制することで紫外線放射性始動補助体の機能を有効に維持することが可能になり、ランタノイドに属する希土類金属のヨウ化物を封入し、希ガスとしてキセノンを０．５〜１０気圧封入した水銀フリーの構成において特有の遊離ハロゲン発生に伴う始動性の低下を効果的に防止した高圧放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施するための第１および第２の形態に係わる発光管の正面図である。
【図２】同じく要部拡大断面図である。
【図３】同じく電極の先端形状の変形例を示す要部拡大正面図である。
【図４】本発明における電極先端部の最大径と光束維持率および電極挿入可能率の関係を示すグラフである。
【図５】同じく電極先端部の円錐状部分の見開き角と光束維持率および放電アークの揺れ発生率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明を実施するための第３の形態における高圧放電ランプの正面図である。
【図７】同じく発光管の拡大断面図である。
【図８】本発明の第２の態様における点灯時間に対する遊離沃素発生量および絶縁破壊電圧の関係を比較例のそれと対比して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４０】
図１および図２に示す第１の形態において、高圧放電ランプは、図１に示す発光管ＩＴを具備している。発光管ＩＴは、透光性セラミックス気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール部４、４および透光性セラミックス気密容器１の内部に封入された放電媒体を備えている。
【００４１】
透光性セラミックス気密容器１は、例えば透光性多結晶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を備えている。そして、小径筒部１ｂおよび包囲部１ａは、鋳込み成形により一体に成形され、かつ連続した曲面を介して接続している。
【００４２】
包囲部１ａは、その内部に放電空間１ｃが形成されている。
【００４３】
一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、それぞれの内部が包囲部１ａ内に連通している。
【００４４】
一対の電極２、２は、タングステンを主成分として形成され、それぞれ電極軸部２ａ、先端部２ｂおよび電極マウントサブコイル２ｃを備えている。電極軸部２ａは、小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿通されている。先端部２ｂは、図２に示すように、円錐状をなしていて、包囲部ａ内に臨んでいる。電極マウントサブコイル２ｃは、タングステンを主成分とする細線からなり、電極軸部２ａの外周に巻装されている。そうして、電極マウントサブコイル２ｃと小径筒部１ｂ、１ｂの内面との間にキャピラリーと称されるわずかな隙間が形成されている。
【００４５】
また、電極２の先端部２ｂのほぼ円錐状をなしている形状は、図３（ａ）ないし（ｄ）にその例を示すように、種々の変形が許容される。すなわち、図３の（ａ）は図２に示す形態であり、（ｂ）は先端が小面積の平面になっている切頭円錐体形状をなした形態である。（ｃ）は先端が小径の半球面状になっている円錐体形状をなした形態である。（ｄ）は砲弾状をなした形態である。各変形例において、円錐状をなす先端部２ｂの見開き角は、図中点線で示した先端中心部を頂点とする三角形の頂角の角度をもって定義される。
【００４６】
一対の電流導入導体３、３は、それぞれニオブ棒状体３ａおよびモリブデン棒状体３ｂからなる。ニオブ棒状体３ａは、その先端が小径筒部の内部に挿入され、基端が小径筒部１ｂから外部へ突出している。モリブデン棒状体３ｂは、ニオブ棒状体３ａの先端に突合せ溶接されており、その先端に電極軸部２ａの基端を突合せ溶接して、電極２を支持している。
【００４７】
一対のシール部４、４は、いずれもＤｙ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系のフリットガラスを加熱して溶融し、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、透光性セラミックス気密容器１の小径筒部１ｂ、１ｂの端面側の部分と、これに対向する電流導入導体３、３と、の間に介在して透光性セラミックス気密容器１を気密に封止していて、電流導入導体３、３のニオブ棒状体３ａが透光性セラミックス気密容器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を透光性セラミックス気密容器１の所定の位置に固定している。
【００４８】
放電媒体は、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物および始動ガスとして２５℃で０．５〜１０気圧のキセノン（Ｘｅ）を含み、所望により可視域の発光が少なくて、蒸気圧が比較的高い金属のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として添加することができるが、水銀を本質的に含まない。そして、放電媒体は、透光性セラミックス気密容器１内に封入される。
【００４９】
ランタノイドに属する希土類金属には、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウムＹｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）が含まれる。上記グループの中でツリウム（Ｔｍ）は、最も発光効率が高くて、しかも高いランプ電圧が得られるので、最適であり、ホルミウム（Ｈｏ）がこれに次いで優れている。
【００５０】
また、封入する全部のハロゲン化物を１００％としたとき、ランタノイドに属する希土類金属のハロゲン化物を好ましくは３０質量％以上含んでいるのであれば、非ランタノイドの金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物として用いることができる。例えば、第１のハロゲン化物として、例えばツリウム（Ｔｍ）およびナトリウム（Ｎａ）を主成分とすることができる。
【００５１】
第２のハロゲン化物は、主として発光金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物としたとき、これと区別される意味であって、主としてランプ電圧形成作用に優れている。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第２のハロゲン化物として用いることができる。
【００５２】
さらに、ハロゲン化物は、蒸発する分より過剰に封入するのが一般的であり、その場合、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。
【００５３】
キセノンは、０．５〜１０気圧であり、好適には上限が５気圧である。
【００５４】
本発明において、電極先端部最大径と光束維持率および電極挿入可能率の関係は、図４に示すとおりである。なお、図４に示すグラフおいて、横軸は電極先端部最大径ＤＭＸ（ｍｍ）を、縦軸は光束維持率（％）および電極挿入可能率（％）を、それぞれ示している。図中の曲線LFMFは光束維持率、曲線EIFは電極挿入可能率である。
【００５５】
図４から理解できるように、電極先端部最大径ＤＭＸが√ＷＬ×０．０４以上であれば、光束維持率が６５％以上となり、電極先端部最大径ＤＭＸが√ＷＬ×０．０５以上であれば、光束維持率が７５％以上となる。
【００５６】
また、小径筒部の内径をｄ（ｍｍ）としたとき、電極先端部最大径ＤＭＸがｄ−０．０５ｍｍ以下であれば、小径筒部内への電極挿入可能率が９０％になる。
【００５７】
図５は、本発明における電極先端の円錐状部の見開き角と光束維持率および放電アークの揺れ発生率の関係を示すグラフである。図４において、横軸は電極先端部見込み角θ（°）を、縦軸が光束維持率（％）および放電アーク揺れ発生率（％）を、それぞれ示している。図中の曲線LFMFは光束維持率、曲線ASは放電アーク揺れ発生率である。
【００５８】
図５から理解できるように、電極先端部最大径ＤＭＸが√ＷＬ×０．０４以上であれば、光束維持率が６５％以上となり、電極先端の円錐状部の見開き角θが５０°以上であれば、光束維持率が８０％以上となる。また、見開き角θが１５０°を超えると、放電アーク揺れ発生率が急激に高くなる。
【実施例１】
【００５９】
図１に示す発光管を具備している高圧放電ランプである。
【００６０】
透光性セラミックス気密容器：PCA製、包囲部内径9.5mm、一体成形、全長46mm、
中間部が円筒状、両端が半球状、肉厚0.8mm
電極                      ：W製、直径0.7mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部円錐状部の見開き角100°
放電媒体                  ：TmI3-NaI 4mg（TmI33mg）、ZnI2 0.2mg、Xe 2.4気圧
定格ランプ電力            ：入力100W、垂直点灯
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間5hでのアーク不安定発生率：3%
点灯経過時間1000hでの光束維持率：85%（電極損耗少ない）
［比較例１］
電極                      ：W製、直径0.7mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部平面
その他は、実施例１と同じ。
【００６１】
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間5hでのアーク不安定発生率：95%
点灯経過時間1000hでの光束維持率：85%（電極損耗少い）
［比較例２］
電極                      ：W製、直径0.35mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部円錐状部の見開き角100°、
先端部最大径0.35mm
その他は、実施例１と同じ。
【００６２】
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間5hでのアーク不安定発生率：3%
点灯経過時間1000hでの光束維持率：45%（電極損耗多い）
［比較例３］
電極                      ：W製、直径0.7mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部平面、
先端部最大径0.35mm
放電媒体                  ：NaI-TlI-InI 4mg、ZnI2 0.2mg、Xe 2.4気圧
その他は、実施例１と同じ。
【００６３】
ランプ電圧                ：28V
点灯経過時間5hでのアーク不安定発生率：2%
点灯経過時間1000hでの光束維持率：90%（電極損耗少ない）
［比較例４］
電極                      ：W製、直径0.7mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部平面
先端部最大径0.7mm
放電媒体                  ：TlI-InI-LiI-CaI2 4mg、ZnI2 0.2mg、Xe 2.4気圧
その他は、実施例１と同じ。
【００６４】
ランプ電圧                ：28V
点灯経過時間5hでのアーク不安定発生率：4%
点灯経過時間1000hでの光束維持率：90%（電極損耗少ない）
次に、図１を参照して本発明の第２の形態について説明する。なお、第２の形態は、本発明の第１の態様に対応する。すなわち、第２の形態は、電極２の先端部２ｂおよび電極軸部２ａを含めて領域内における最大径Ｄが、定格ランプ電力をＷＬ（Ｗ）とし、小径筒部１ｂの内径をｄ（ｍｍ）としたとき、電極２の最大径Ｄが√ＷＬ×０．０４≦Ｄ≦ｄ−０．０５を満足するが、電極先端部の形状は問わない構成であり、放電媒体は少なくともツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）のヨウ化物を含む他は、第１の発明の構成と同様である。
【実施例２】
【００６５】
電極                      ：W製、先端部直径0.7mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部平面
その他は実施例１と同じである。
【００６６】
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間1000hでの光束維持率：85%（電極損耗少ない）
【実施例３】
【００６７】
放電媒体                  ：TmI3-NaI-TmBr3 4.1mg（TmBr3 0.1mg）、ZnI2 0.2mg、
（全ハロゲン化物中の臭化物比率2.4%）、Xe 2.4気圧
定格ランプ電力            ：入力100W
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間1000hでの光束維持率：83%（電極損耗少ない）
［比較例５］
電極                      ：W製、先端部直径0.38mm、電極間距離7mm、
包囲部内突出長約4.2mm、先端部平面
その他は、実施例３と同じ。
【００６８】
ランプ電圧                ：40V
点灯経過時間1000hでの光束維持率：48%（電極損耗多い）
図６および図７は、本発明の第３の形態における正面図および発光管の拡大断面図を示す。なお、本形態は、本発明の第２の態様に対応する。また、各図において、図１および図２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。本形態において、高圧放電ランプは、発光管ＩＴ、外管ＯＴ、ＵＶエンハンサＵＶＥ、支持構体ＳＦおよび口金Ｂを具備して構成されている。
【００６９】
発光管ＩＴは、図７に示すように、包囲部１ａの一対の電極２、２の先端間に対向している中央領域における最大肉厚をｔ１とし、中央領域に隣接する一対の端部領域における最大肉厚をｔ２としたとき、比ｔ１／ｔ２が０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足する関係にある。なお、放電媒体は、図１に示す形態におけるのとほぼ同様である。
【００７０】
外管ＯＴは、硬質ガラスからなるＴ形バルブ状をなしていて、そのネック部にフレアステム１１を封着して備えている。フレアステム１１は、一対の導入線１１ａ、１１ｂを気密に導入している。そして、外管ＯＴは、その内部の所定位置に発光管ＩＴを後述する支持構体ＳＦにより支持して収納している。
【００７１】
支持構体ＳＦは、金属棒状体を湾曲して形成されていて、その下部がフレアステム１１に封着されている導入線１１ｂに溶接され、上部が外管ＯＴの頭部内面に係止され得るようになっているとともに、発光管ＩＴの図７において上部の電流導入導体３に溶接されている。これによって、発光管ＩＴに電気的に接続し、かつ機械的に発光管ＩＴの上部を支持している。発光管ＩＴの下部から突出した電流導入導体３は、接続導体１２を介して導入線１１ａに溶接により電気的に接続され、かつ機械的に適度に支持されている。
【００７２】
そうして、発光管ＩＴは、導入線１１ａおよび１１ｂの間に接続されている。
【００７３】
ＵＶエンハンサUVEは、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、その一端部にピンチシール部が形成されていることにより、内部に細長い放電空間が形成されている。導入線は、先端が後述する内部電極に溶接し、ピンチシール部から外部へ導出され、基端部の部分で図６に示すように、導入線１１ａに溶接されている。
【００７４】
上記内部電極は、モリブデン製の板状をなしていて、気密容器の放電空間内に封装されており、その基部がピンチシール部内に気密に埋設されている。放電媒体は、アルゴンなどの不活性ガスが封入されており、気密容器の内部に封入されている。外部電極は、モリブデンリボンからなり、気密容器の外周に密着して包囲しているとともに、その基端部が支持構体ＳＦに溶接されている。そうして、ＵＶエンハンサUVEは、その導入線の基端部および外部電極の基端部により、外管ＯＴ内の所定の位置に配置されている。
【００７５】
以上説明した構造により、ＵＶエンハンサUVEは、外管ＯＴ内において発光管ＩＴと並列に接続されているとともに、発光管ＩＴの図６において下方の電極２に接近した位置に保持されている。
【００７６】
口金Ｂは、Ｅ３９形口金であり、外管ＯＴ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。
【００７７】
なお、図６において、符号Ｇはゲッタであり、外管ＯＴ内を清浄化するもので、支持構体ＳＦの上部に溶接されている。
【００７８】
図８は、本発明の第２の態様における点灯時間と遊離ヨウ素発生量および絶縁破壊電圧の関係を示すグラフであり、図中の◆が遊離ヨウ素発生量を、□が絶縁破壊電圧を、それぞれ示している。
【００７９】
図８から理解できるように、点灯時間が１０時間を超えると遊離ヨウ素の発生量が増加しだすが、１００時間位から飽和傾向を示し始める。その結果、第３の発明によれば、絶縁破壊電圧が低く抑制される。これに対して、ＵＶエンハンサUVEを具備しない場合および肉厚ｔ２がｔ１に比較して大きくてｔ１／ｔ２が２となって、０．７≦ｔ１／ｔ２≦１．３を満足しない場合には、図８において、点線で示す□のように絶縁破壊電圧が甚だ高くなった。
【符号の説明】
【００８０】
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、２…電極、２ａ…電極軸部、２ｂ電極先端部、２ｃ…電極マウントサブコイル、３…電流導入導体、ＩＴ…発光管
【図１】
2011028930.tif 000003
【図２】
2011028930.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011028930.tif 000007
【図６】
2011028930.tif 000008
【図７】
2011028930.tif 000009
【図８】
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