(57)【要約】【課題】封体容器およびプレシールガラス部材に同一の材料を用いて高い耐圧性能を発揮することができ、かつ、始動電圧をより低くすることのできる高圧放電灯を提供する。【解決手段】封止部２８の空間内において、金属箔３２を覆う金属箔内包部４０、金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する電極内包部４２および金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する外部リード棒内包部４４で一体的に形成されたプレシールガラス部材３８および金属箔３２との間で放電する導電体１６を備える高圧放電灯１０において、電極内包部４２を基部３０に融着し、外部リード棒内包部４４の外周面を封止部２８の内周面に気密的に融着し、電極内包部４２と外部リード棒内包部４４との間において気密された隙間４６に不活性ガスを封入することにより、上記課題を解決することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物質を封入した空間を有する発光管部と、内部に空間を有し、前記発光管部の両側から延びる封止部と、前記発光管部の空間および前記封止部の空間を互いに隔絶する基部とを有する封体容器、
前記封止部の空間内に配設された金属箔と、前記基部を貫通し、一端が前記発光管部の空間内に配設され、他端が前記金属箔の一端に取り付けられた電極と、前記金属箔の他端に取り付けられ、前記封止部の外部へ突出した外部リード棒と、前記封止部の空間内において、前記金属箔を覆う金属箔内包部、前記金属箔の一端よりも前記基部の側において前記電極を内包する電極内包部および前記金属箔の他端よりも前記外部の側において前記外部リード棒を内包する外部リード棒内包部で一体的に形成されたプレシールガラス部材とを有するマウント、および
前記封止部の外周に配設され、前記金属箔との間で放電する導電体を備える高圧放電灯において、
前記プレシールガラス部材の外周面と前記封止部の内周面との間には隙間が設けられており、
前記プレシールガラス部材の前記電極内包部は、前記基部に融着されており、
前記プレシールガラス部材の前記外部リード棒内包部の外周面は、前記封止部の内周面に気密的に融着されており、
前記電極内包部と前記外部リード棒内包部との間において気密された前記隙間には、不活性ガスが封入されていることを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
前記隙間に封入された前記不活性ガスには、ネオンガスが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電灯。
【請求項３】
前記隙間には、前記不活性ガスの他に水銀蒸気が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧放電灯。
【請求項４】
前記隙間には、金属片が配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧放電灯。
【請求項５】
前記金属片は、前記隙間において前記プレシールガラス部材の外周に巻きつけられた金属線であることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電灯。
【請求項６】
前記導電体は、金属線であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高圧放電灯。
【請求項７】
前記導電体は、前記封止部の外周面に形成された導電性被膜であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高圧放電灯。
【請求項８】
前記プレシールガラス部材には、前記隙間に封入された前記不活性ガスと前記金属箔とが接触するための連通孔が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の高圧放電灯。
【請求項９】
前記プレシールガラス部材には、誘電率の高い石英ガラスが用いられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれに記載の高圧放電灯。
【請求項１０】
前記封止部には、誘電率の高い石英ガラスが用いられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の高圧放電灯。
【請求項１１】
発光物質を封入した空間を有する発光管部と、内部に空間を有し、前記発光管部の両側から延びる封止部と、前記発光管部の空間および前記封止部の空間を互いに隔絶する基部とを有する封体容器、
前記封止部の空間内に配設された金属箔と、前記基部を貫通し、一端が前記発光管部の空間内に配設され、他端が前記金属箔の一端に取り付けられた電極と、前記金属箔の他端に取り付けられ、前記封止部の外部へ突出した外部リード棒と、前記封止部の空間内において、前記金属箔を覆う金属箔内包部、前記金属箔の一端よりも前記基部の側において前記電極を内包する電極内包部および前記金属箔の他端よりも前記外部の側において前記外部リード棒を内包する外部リード棒内包部で一体的に形成されたプレシールガラス部材とを有するマウント、および
前記金属箔との間で放電する導電体を備える高圧放電灯であって、
前記プレシールガラス部材の外周面と前記封止部の内周面との間には隙間が設けられており、
前記プレシールガラス部材の前記電極内包部は、前記基部に融着されており、
前記プレシールガラス部材の前記外部リード棒内包部の外周面は、前記封止部の内周面に気密的に融着されており、
前記電極内包部と前記外部リード棒内包部との間において気密された前記隙間には、不活性ガスが封入されており、
前記導電体は、前記隙間において前記プレシールガラス部材の外周に巻きつけられており、
前記封止部の前記プレシールガラス部材の前記外部リード棒内包部との融着部分には、導電体用金属箔と、前記導電体用金属箔の一端に取り付けられ、前記封止部の外部へ突出した導電体用外部リード棒とが埋設されており、
前記導電体の一端は、前記導電体用金属箔の他端に取り付けられている高圧放電灯。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の高圧放電灯、および
前記高圧放電灯の前記外部リード棒と前記導電体との間に高周波の高圧電圧を印加する高周波始動回路を備える光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターなどに使用される高圧放電灯およびこれを用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどの光源として使用される高圧放電灯は、内部の空間に水銀蒸気が封入された発光管部と、この発光管部の両側から延び、発光管部の内部の空間を封止する封止部とを備えており、この発光管部に封入された水銀蒸気の圧力が高いほど高圧放電灯から放射される光の量も多くなるという性質を有している。このため、より多くの光を放射することを目的として、発光管部に封入する水銀蒸気の圧力をより高くすること、換言すれば、封止部における耐圧能力を向上させることが要求されている。
【０００３】
そこで、この要求に応えるべく、図１０に示す高圧放電灯１のように、金属箔２をプレシールガラス部材３で内包し、次に、当該プレシールガラス部材３を封体容器４に形成された封止部５に埋設することにより、封止部５における耐圧能力を向上させる技術が開発されている（特許文献１）。
【０００４】
また、高圧放電灯１の発光は、電極６に高い始動電圧を印加することにより、電極６間において絶縁破壊を生じさせ、この絶縁破壊により形成されたアークで発光管部７に封入された水銀を励起することにより行われるが、電極６に高い電圧を印加しなければならない点で高圧放電灯１の始動性はよいといえなかった。そこで、低い始動電圧で発光を開始させることで、高圧放電灯１の始動性を向上させる技術が開発されており、例えば、特許文献１に記載された高圧放電灯１は、封体容器４とプレシールガラス部材３との間に空間８が形成され、当該空間８に不活性ガスが封入され、さらに、空間８を囲繞する封止部５の外周に導電体９が配設されている。この金属箔２と導電体９との間に高電圧を印加することにより、金属箔２と導電体９との間に放電が生じて紫外線が放射される。そして、この紫外線を受けた電極６の表面から電子が放出されることにより、電極６間における絶縁破壊が生じ易くなるので、高圧放電灯１の始動電圧を低下させることができる。
【特許文献１】特開２００４−２４１３７５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、特許文献１に記載された高圧放電灯１では、プレシールガラス部材３の材料に、封体容器４の材料よりも軟化点が低いものを用いることを必須の構成要素としている。この点について詳述すると、金属箔２は封体容器４とプレシールガラス部材３とを融着するための熱を受けて膨張する。すると、特許文献１に記載された高圧放電灯１では、金属箔２を内包するプレシールガラス部材３の金属箔内包部分と封止部５の内面とが融着されていることから、金属箔２が膨張する際の応力がプレシールガラス部材３と封止部５との融着部分へ伝搬してクラックが発生し、発光管部７の内部空間に封止された水銀蒸気が流出するおそれがある。そこで、特許文献１に記載された高圧放電灯１では、封体容器４の材料よりも軟化点が低いものをプレシールガラス部材３の材料として用い、プレシールガラス部材３に圧縮応力が加わった状態で封体容器４の封止部５に埋設することにより、金属箔２が膨張する際の応力をプレシールガラス部材３に加えられた圧縮応力で抑制し、クラックの発生を防止して封止部５における耐圧能力を向上させている。
【０００６】
しかしながら、封体容器４およびプレシールガラス部材３にそれぞれ異なった材料を用いることは、高圧放電灯１のコストアップ要因となるばかりでなく、製作における工数の増加や原材料ガラスの供給安定性の低下などを引き起こす要因となる。加えて、封体容器４およびプレシールガラス部材３をそれぞれ別材料で形成すると、封体容器４とプレシールガラス部材３との熱膨張係数が当然に異なることから、高圧放電灯１の点灯・消灯を繰り返すことにより、当該熱膨張係数の違いに起因して封体容器４とプレシールガラス部材３との融着界面にクラックが生じるおそれがある。
【０００７】
また、上述の技術でもある程度の低電圧始動が可能となるが、より低い始動電圧で点灯させることのできる高圧放電灯の開発が待たれていた。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、封体容器およびプレシールガラス部材に同一の材料を用いて高い耐圧性能を発揮することができ、かつ、始動電圧をより低くすることのできる高圧放電灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の高圧放電灯１０は、「発光物質を封入した空間を有する発光管部２６と、内部に空間を有し、発光管部２６の両側から延びる封止部２８と、発光管部２６の空間および封止部２８の空間を互いに隔絶する基部３０とを有する封体容器１２、封止部２８の空間内に配設された金属箔３２と、基部３０を貫通し、一端が発光管部２６の空間内に配設され、他端が金属箔３２の一端に取り付けられた電極３４と、金属箔３２の他端に取り付けられ、封止部２８の外部へ突出した外部リード棒３６と、封止部２８の空間内において、金属箔３２を覆う金属箔内包部４０、金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する電極内包部４２および金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する外部リード棒内包部４４で一体的に形成されたプレシールガラス部材３８とを有するマウント１４、および封止部２８の外周に配設され、金属箔３２との間で放電する導電体１６を備える高圧放電灯１０において、プレシールガラス部材３８の外周面と封止部２８の内周面との間には隙間４６が設けられており、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２は、基部３０に融着されており、プレシールガラス部材３８の外部リード棒内包部４４の外周面は、封止部２８の内周面に気密的に融着されており、電極内包部４２と外部リード棒内包部４４との間において気密された隙間４６には、不活性ガスが封入されている」ことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る高圧放電灯１０によれば、プレシールガラス部材３８の「金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する」電極内包部４２が封体容器１２の基部３０に融着されており、また、「金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する」外部リード棒内包部４４が封止部２８の内周面に気密的に融着されている。すなわち、プレシールガラス部材３８の融着は、「金属箔３２を覆う」金属箔内包部４０から離れた位置で行われており、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０は、封止部２８の内周面に融着されていないので、金属箔３２は、基部３０および封止部２８とプレシールガラス部材３８との融着に用いられる熱を直接受けない。
【００１１】
したがって、特許文献１に記載された従来技術に比べて金属箔３２が受ける熱量が格段に小さくなり、金属箔３２の熱による膨張量も小さくなる。また、金属箔３２の膨張量が小さくなることから、金属箔３２が膨張することによりプレシールガラス部材３８に与える応力も小さくなる。さらに、この膨張による応力はプレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０にのみ与えられるにすぎず、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２および外部リード棒内包部４４は、金属箔３２の膨張による応力を受けない。
【００１２】
以上より、封体容器１２とプレシールガラス部材３８との融着位置において、金属箔３２からの応力に起因するクラックの発生を防止することができる。
【００１３】
また、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２と外部リード棒内包部４４とは、それぞれプレシールガラス部材３８の端に位置していることから、本発明の構成によれば、プレシールガラス部材３８の外周面と封止部２８の内周面との間において気密された隙間４６の容積を極大化することができる。この隙間４６の容積を極大化することにより、より多くの不活性ガスを当該隙間４６に封入することが可能となる。このように、不活性ガスの量が多くなると、金属箔３２と導電体１６との間における放電により生じる紫外線の量も多くなることから、電極３４間の絶縁破壊が生じ易くなり、従来の高圧放電灯に比べて始動電圧をより低くすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の高圧放電灯１０は、請求項１に記載の高圧放電灯１０に関し、「隙間４６に封入された不活性ガスには、ネオンガスが含まれている」ことを特徴とする。
【００１５】
発光管部２６の内部空間や隙間４６に封入される不活性ガスとして、アルゴンガスが一般的に用いられるが、アルゴンガスよりも絶縁破壊電圧が低いネオンガスを不活性ガスに混入することにより、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の高圧放電灯１０は、請求項１または２に記載の高圧放電灯１０に関し、「隙間４６には、不活性ガスの他に水銀蒸気が含まれている」ことを特徴とする。
【００１７】
水銀蒸気は、不活性ガスとのペニング効果によって導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低下させることができる。このため、隙間４６に封入する不活性ガスの他に水銀蒸気を含めることにより、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「隙間４６には、金属片５４が配設されている」ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１ないし３に記載の高圧放電灯１０は、導電体１６と不活性ガスとの間に封止部２８が存在しており、また、不活性ガスと金属箔３２との間にプレシールガラス部材３８が存在している。すなわち、導電体１６と不活性ガスとはそれぞれ離隔されているとともに、不活性ガスと金属箔３２ともそれぞれ離隔された「無電極構造」となっている。このような無電極構造において、隙間４６に金属片５４を配設することにより、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が増大し、静電容量が増大すると電気が通過し易くなることから、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより一層低くすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の高圧放電灯１０は、請求項４に記載の高圧放電灯１０に関し、「金属片５４は、隙間４６においてプレシールガラス部材３８の外周に巻きつけられた金属線５６である」ことを特徴とする。
【００２１】
金属片５４に金属線５６を用いることによって、上述したように、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量結合を強化して導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができるだけでなく、金属線５６をプレシールガラス部材３８の外周面に巻き付けて容易に固定することができ、高圧放電灯１０の製造時において封止を行う際に金属線５６が不所望に移動することがない。このため、高圧放電灯１０の製造を容易にすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし５のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「導電体１６は、金属線である」ことを特徴とする。
【００２３】
導電体１６に金属線を用いることにより、導電体１６としての金属線を封止部２８の外周面に巻き付けて固定することが容易となり、導電体１６としての金属線が封止部２８の外周面から不所望にずれることがない。また、高圧放電灯１０の始動性を改善するために一般的に使用されるトリガワイヤーと導電体１６とを共通の金属線で形成することができる。
【００２４】
請求項７に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし５のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「導電体１６は、封止部２８の外周面に形成された導電性被膜６０である」ことを特徴とする。
【００２５】
封止部２８の外表面に形成された導電性被膜６０を導電体として用いることにより、例えば金属線で形成された導電体１６と比較して放電面積を広くすることができるので、導電性被膜６０と金属箔３２との間における放電が生じ易くなり、ひいては高圧放電灯１０の始動性能を向上させることができる。
【００２６】
また、導電性被膜６０は、封止部２８の外表面に形成された膜状体であることから、例えば、線状の導電体１６を配設したときのように、封止部２８の外周面に線状の導電体１６が出っ張ることがない。したがって、例えば、高圧放電灯１０の封止部２８が挿入されるアクセスホール６４を有するリフレクター６６に高圧放電灯１０を配設した後、焦点位置を調整する際に導電性被膜６０がアクセスホール６４の内面に干渉することがなく、焦点位置の調整を容易に行うことができる。
【００２７】
請求項８に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし７のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「プレシールガラス部材３８には、隙間４６に封入された不活性ガスと金属箔３２とが接触するための連通孔５８が設けられている」ことを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る高圧放電灯１０では、連通孔５８を介して不活性ガスと金属箔３２とが接触し、一方で、導電体１６と不活性ガスとはそれぞれ離隔された「片電極構造」となっている。このため、請求項１〜７に記載した発明に係る「無電極構造」の高圧放電灯１０と比較して、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなることから、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００２９】
また、不活性ガスと金属箔３２とを接触させるために、連通孔５８は、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０に設けられるため、連通孔５８を設けても、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２および外部リード棒内包部４４には何ら影響がなく、高圧放電灯１０の耐圧性能は低下しない。したがって、本発明によれば、高圧放電灯１０の耐圧性能を維持しつつ、始動性能を向上させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし８のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「プレシールガラス部材３８には、誘電率の高い石英ガラスが用いられている」ことを特徴とする。
【００３１】
このように、プレシールガラス部材３８に誘電率の高い石英ガラスを用いることにより、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなるので、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００３２】
請求項１０に記載の高圧放電灯１０は、請求項１ないし９のいずれかに記載の高圧放電灯１０に関し、「封止部２８には、誘電率の高い石英ガラスが用いられている」ことを特徴とする。
【００３３】
このように、封止部２８に誘電率の高い石英ガラスを用いることにより、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなるので、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００３４】
請求項１１に記載の高圧放電灯１０は、「発光物質を封入した空間を有する発光管部２６と、内部に空間を有し、発光管部２６の両側から延びる封止部２８と、発光管部２６の空間および封止部２８の空間を互いに隔絶する基部３０とを有する封体容器１２、封止部２８の空間内に配設された金属箔３２と、基部３０を貫通し、一端が発光管部２６の空間内に配設され、他端が金属箔３２の一端に取り付けられた電極３４と、金属箔３２の他端に取り付けられ、封止部２８の外部へ突出した外部リード棒３６と、封止部２８の空間内において、金属箔３２を覆う金属箔内包部４０、金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する電極内包部４２および金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する外部リード棒内包部４４で一体的に形成されたプレシールガラス部材３８とを有するマウント１４、および、金属箔３２との間で放電する導電体１６を備える高圧放電灯１０であって、プレシールガラス部材３８の外周面と封止部２８の内周面との間には隙間４６が設けられており、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２は、基部３０に融着されており、プレシールガラス部材３８の外部リード棒内包部４４の外周面は、封止部２８の内周面に気密的に融着されており、電極内包部４２と外部リード棒内包部４４との間において気密された隙間４６には、不活性ガスが封入されており、導電体１６は、隙間４６においてプレシールガラス部材３８の外周に巻きつけられており、封止部２８のプレシールガラス部材３８の外部リード棒内包部４４との融着部分には、導電体用金属箔６８と、導電体用金属箔６８の一端に取り付けられ、封止部２８の外部へ突出した導電体用外部リード棒７０とが埋設されており、導電体１６の一端は、導電体用金属箔６８の他端に取り付けられている高圧放電灯１０」であり、導電体１６が隙間４６に配設されている点に特徴を有する。
【００３５】
本発明に係る高圧放電灯１０によれば、請求項１に記載した発明に係る高圧放電灯１０が奏することのできる作用効果を全て奏することができる。加えて、不活性ガスと導電体１６とが接触しており、一方で、金属箔３２と不活性ガスとはそれぞれ離隔された「片電極構造」となっているので、「無電極構造」の高圧放電灯１０と比較して、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなることから、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００３６】
また、導電体１６は、封止部２８とプレシールガラス部材３８との間の隙間４６に配設されていることから、封止部２８の外周面に導電体１６が出っ張ることがない。したがって、請求項７に記載した発明と同様に、高圧放電灯１０の封止部２８が挿入されるアクセスホール６４を有するリフレクター６６に高圧放電灯１０を配設した後、焦点位置を調整する際にアクセスホール６４の内面に干渉する部材がないので、焦点位置の調整を容易に行うことができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明は、「請求項１ないし１１のいずれかに記載の高圧放電灯１０、および高圧放電灯１０の外部リード棒３６と導電体１６との間に高周波の高圧電圧を印加する高周波始動回路２２を備える光源装置２４」である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る高圧放電灯によれば、封体容器とプレシールガラス部材との融着位置におけるクラックの発生を防ぐことができるので、封体容器とプレシールガラス部材とに同一の材料を用いて、非常に高い圧力で発光物質を発光管部の内部空間に封止できる優れた耐圧性能を発揮することができる。また、金属箔と導電体との間の放電により発生する紫外線の量を多くして、高圧放電灯の始動電圧をより低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（第１の実施例）
以下、本発明が適用された第１の実施例に係る高圧放電灯１０Ａについて説明する。図１は、本発明に係るダブルエンド型の高圧放電灯１０Ａの断面図である。もちろん、本発明はシングルエンド型の高圧放電灯についても適用できるが、ここではダブルエンド型の高圧放電灯をその代表例として説明する。
【００４０】
本発明に係る高圧放電灯１０Ａは、大略、封体容器１２と、この封体容器１２の内部に埋設された一対のマウント１４と、導電体１６とで構成されている。また、この高圧放電灯１０Ａに直流電源１８と安定器回路２０と高周波始動回路２２とを組み合わせて、光源装置２４が構成されている。
【００４１】
封体容器１２は、内部に空間を有する略球状の発光管部２６と、内部に空間を有し、発光管部２６の両側から延びる封止部２８と、発光管部２６の空間および封止部２８の空間を互いに隔絶する基部３０とを備えており、熱膨張および熱収縮がほとんど発生しない石英ガラスで形成されている。
【００４２】
発光管部２６は、その内部の空間に不活性ガスや水銀蒸気が高圧で封入されており、当該空間において互いに離隔して配設された電極（後述）間に絶縁破壊による放電を生じさせることにより発光する。
【００４３】
マウント１４は、封体容器１２に埋設される部材であってモリブデンで形成された金属箔３２と、基部３０を貫通し、一端が発光管部２６の空間内に配設され、他端が金属箔３２の一端に取り付けられたタングステン製の電極３４と、金属箔３２の他端に取り付けられ、封止部２８の外部へ突出した外部リード棒３６と、プレシールガラス部材３８とで構成されている。なお、交流点灯用の高圧放電灯１０の場合、発光管部２６内に配設された電極３４の端部形状は両方とも略同一形状であるが、直流点灯用の高圧放電灯１０の場合、陽極側の電極が陰極側に比べて大きく形成される。
【００４４】
プレシールガラス部材３８は、封止部２８の空間内において金属箔３２を内包する部材であって、金属箔３２を覆う金属箔内包部４０、金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する電極内包部４２および金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する外部リード棒内包部４４で一体的に形成されている。なお、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２の電極側先端は、円錐台状に成型されている。また、プレシールガラス部材３８は、封体容器１２と同一種類の石英ガラスで形成されている。
【００４５】
また、プレシールガラス部材３８は、その径が封止部２８の内側の空間が有する径よりも小さく形成されており、プレシールガラス部材３８の外周面と封体容器１２の封止部２８の内周面との間には隙間４６が形成されている。また、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２は、封体容器１２の基部３０に融着されており、外部リード棒内包部４４の外周面は、封止部２８の内周面に気密的に融着されている。これにより、当該隙間４６は、電極内包部４２と外部リード棒内包部４４との間において気密されている（以下、当該隙間４６を「気密空洞部４６」とよぶ）。また、気密空洞部４６には、不活性ガスであるアルゴンガスが封入されている。
【００４６】
導電体１６は、リング状に形成された金属線であって、気密空洞部４６を覆う封止部２８の外周を囲むように配置されている。
【００４７】
安定器回路２０は、直流電源１８からの電圧を受けて、高圧放電灯１０Ａに供給される電圧のばらつきや、経時的な電圧変化などを考慮し、高圧放電灯１０Ａの点灯に必要な一定電力を安定的に高圧放電灯１０Ａの一対の電極３４間に印加するための回路である。また、安定器回路２０は、導電体１６が配設されている一方のマウント１４ａに設けられた一方の外部リード棒３６ａと、他方のマウント１４ｂに設けられた他方の外部リード棒３６ｂとにそれぞれ高周波始動回路２２を介して導線４８により電気的に接続されている。また、安定器回路２０と他方の外部リード棒３６ｂとを電気的に接続する導線４８ｂには、一端が導電体１６に電気的に接続された導電体用導線５０の他端が接続されている。
【００４８】
高周波始動回路２２は、高圧放電灯１０Ａの点灯時（始動時）において、電極３４間および金属箔３２と導電体１６との間における絶縁破壊を生じ易くするために安定器回路２０から受けた電圧の周波数を高くして高圧放電灯１０Ａに供給する回路である。つまり、電気的に直接接続されていない金属箔３２と導電体１６との間は、静電容量結合により一種のコンデンサを形成しており、コンデンサは、周波数の高い電圧ほど通過させ易いという性質を有している。このため、高圧放電灯１０Ａの点灯時に供給する電圧の周波数を高くすることにより、電極３４間や金属箔３２と導電体１６との間における通電、すなわち絶縁破壊を生じ易くすることができる。
【００４９】
（高圧放電灯の製造手順）
本実施例に係る高圧放電灯１０Ａの製造手順の一例について、図２に基づいて簡単に説明する。金属箔３２の一端に電極３４の他端をスポット溶接し、続いて外部リード棒３６の端部を金属箔３２の他端にスポット溶接した後、一連に形成された電極３４−金属箔３２−外部リード棒３６を肉厚ｔが０．５〜０．８ｍｍのプレシールガラス管３８ａ内に挿入する（ａ）。然る後、プレシールガラス管３８ａを２０００℃以上の高温（石英ガラスの軟化点は、１６５０℃付近であることから、加熱温度は、２０００℃以上に設定されている。）で加熱して熱収縮させ（ｂ）、所定の位置で切断し、略柱状のプレシールガラス部材３８とすることによってマウント１４を製造する（ｃ）。この場合、プレシールガラス部材３８の肉厚ｔが薄いほど加熱時間を短くすることができるので、プレシールガラス部材３８と金属箔３２との熱収縮率が異なることに起因して、金属箔３２の表面からプレシールガラス部材３８が剥離するおそれを少なくすることができる。
【００５０】
このようにして形成した１つのマウント１４を封体容器１２の一方の封止部２８の内部空間に挿入し（この段階では、未だ基部３０が封体容器１２に形成されていない）、マウント１４から引き出された外部リード棒３６に仮止めされたリング５２の弾発力にて一方の封止部２８の内部空間でマウント１４を位置決めし（ｄ）、この状態で封体容器１２の内部を真空にしつつ、封体容器１２の発光管部２６と封止部２８との接合部Ａ（完成品における基部３０に対応する部分）を不活性雰囲気下において２０００℃以上の高温で例えば１０〜１２秒間熱してシュリンクさせることにより、発光管部２６の内部空間および封止部２８の内部空間を互いに隔絶する基部３０を形成するとともに、基部３０とプレシールガラス部材３８の電極内包部４２とを融着する（ｅ）。もちろん、上述したシュリンクシールの他に、熱した封体容器１２を挟み込むことにより基部３０を形成するピンチシールを行ってもよい。
【００５１】
続いて封止部２８の内周面とプレシールガラス部材３８の外周面との間に形成された空間にアルゴンガスを供給した後、プレシールガラス部材３８の外部リード棒内包部４４の外周面に対応する封止部２８を外側から２０００℃以上の高温で例えば１０〜１２秒間熱し、外部リード棒内包部４４の外周面と封止部２８の内周面とを融着して当該空間を気密することによって気密空洞部４６が形成されるとともに、一方のマウント１４の封止部２８への埋設が完了する。この部分は、シュリンクシールによって融着されているが、もちろんピンチシールを行ってもよい。
【００５２】
一方のマウント１４を一方の封止部２８に埋設した後、発光管部２６の内部空間に必要ガス、水銀および必要充填物を封入したのち、上述したのと同様の手順で他方の封止部２８に他方のマウント１４を埋設する。
【００５３】
このように、本実施例に係る高圧放電灯１０Ａでは、プレシールガラス部材３８の「金属箔３２の一端よりも基部３０の側において電極３４を内包する」電極内包部４２が封体容器１２の基部３０に融着されており、また、「金属箔３２の他端よりも外部の側において外部リード棒３６を内包する」外部リード棒内包部４４が封止部２８の内周面に気密的に融着されている。すなわち、プレシールガラス部材３８の融着は、「金属箔３２を覆う」金属箔内包部４０から離れた位置で行われており、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０は、封止部２８の内周面に融着されていないので、金属箔３２は、基部３０および封止部２８とプレシールガラス部材３８との融着に用いられる熱を直接受けない。
【００５４】
したがって、従来技術に比べて金属箔３２が受ける熱量が格段に小さくなり、熱による金属箔３２の膨張量も小さくなる。また、金属箔３２の膨張量が小さくなることから、金属箔３２が膨張することによりプレシールガラス部材３８に与える応力も小さいものになる。さらに、この膨張による応力はプレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０にのみ与えられるにすぎず、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２および外部リード棒内包部４４は、金属箔３２の膨張による応力を受けない。このように、封体容器１２とプレシールガラス部材３８との融着位置において、金属箔３２からの応力によるクラックの発生を防止することができることから、封体容器１２とプレシールガラス部材３８とに同一の材料を用いて、非常に高い圧力で発光物質を発光管部２６の内部空間に封止できる優れた耐圧性能を発揮することができる。
【００５５】
また、導電体１６に金属線を用いることにより、導電体１６としての金属線を封止部２８の外周面に巻き付けて固定することが容易となり、導電体１６としての金属線が封止部２８の外周面から不所望にずれることがない。また、高圧放電灯１０の始動性を改善するために一般的に使用されるトリガワイヤー（図示せず）と導電体１６とを共通の金属線で形成することができる。
【００５６】
（高圧放電灯の点灯手順）
次に、本実施例に係る高圧放電灯１０Ａを点灯する手順について説明する（図１）。直流電源１８、安定器回路２０および高周波始動回路２２が協働して高周波の高電圧を発生させ、導線４８、外部リード棒３６および金属箔３２を介して電極３４間に当該高電圧を印加する。また、導電体用導線５０を介して導電体１６と一方のマウント１４ａに設けられた金属箔３２との間にも同じ高電圧を印加する。すると、電極３４間で絶縁破壊が生じるよりも低く、かつ、アルゴンガスの絶縁破壊電圧を超える電圧で金属箔３２と導電体１６との間で絶縁破壊が生じ、アルゴンガスから紫外線が放射される。そして、この紫外線が封体容器１２の封止部２８を通して発光管部２６に伝わり（いわゆる、光ファイバ効果）、発光管部２６の内部空間に導かれることによって電極３４の表面から電子が放射される。この電子の放射により、電極３４間の絶縁破壊が誘引され、紫外線の放射がない場合に比べてはるかに低い始動電圧で電極３４間の絶縁破壊が生じる。これにより、導電体１６や気密空洞部４６を備えていない高圧放電灯に比べて低い始動電圧で高圧放電灯１０Ａを点灯することができる。
【００５７】
さらに言えば、本実施例に係る高圧放電灯１０Ａでは、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２と外部リード棒内包部４４とは、それぞれプレシールガラス部材３８の端に位置している。このため、プレシールガラス部材３８の外周面と封止部２８の内周面との隙間の容積、つまり気密空洞部４６の容積を極大化することができる。気密空洞部４６の容積を極大化することにより、より多くのアルゴンガスを気密空洞部４６に封入することが可能となる。そして、アルゴンガスの量が多くなると、金属箔３２と導電体１６との間に放電が生じたときに発生する紫外線の量も多くなることから、電極３４間の絶縁破壊が生じ易くなり、従来の高圧放電灯に比べて始動電圧をより低くすることができる。
【００５８】
本実施例に係る高圧放電灯１０Ａの場合、高圧放電灯１０Ａが冷えた状態からの始動電圧が２ｋＶ以下となる。これは、気密空洞部４６や導電体１６を備えていない従来型の高圧放電灯の始動電圧が１０ないし１５ｋＶであったことと比べて格段に低い電圧で高圧放電灯１０Ａを始動することができることを意味している。また、２ｋＶ以下の始動電圧で高圧放電灯を始動することができるので、高圧放電灯の始動時に生じるノイズも低減することができる。
【００５９】
（第２の実施例）
次に、本発明に係る第２の実施例（高圧放電灯１０Ｂ）について、図３に基づいて説明する。第２の実施例は、上述した第１の実施例と比較して、気密空洞部４６に金属片５４が配設されている点が異なっている。そこで、以下ではこの金属片５４に関係する事項についてのみ説明し、第２の実施例に係る他の部分についての構成および作用効果については、第１の実施例における記載を援用することとする。
【００６０】
本実施例において、気密空洞部４６に配設された金属片５４は、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０を囲繞する、モリブデンで形成された耐熱性の金属箔である。
【００６１】
第１の実施例に係る高圧放電灯１０Ａは、導電体１６と不活性ガスとの間に封止部２８が存在しており、また、不活性ガスと金属箔３２との間にプレシールガラス部材３８が存在している。すなわち、導電体１６と不活性ガスとはそれぞれ離隔されているとともに、不活性ガスと金属箔３２ともそれぞれ離隔された「無電極構造」となっている。このような無電極構造において、気密空洞部４６に金属片５４を配設することにより、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が増大する。一般に、コンデンサは、静電容量の大きいものほど電気を通し易いという性質を有しているので、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量を増大させることにより、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができる。
【００６２】
なお、本実施例で用いられる金属片５４は、図３に示すような金属箔に限られず、例えば、図４に示す高圧放電灯１０Ｃのように金属線５６を用いてもよい。このように、金属線５６を用いることにより、上述した作用効果に加えて、金属線５６をプレシールガラス部材３８の外周面に巻き付けて容易に固定することができ、高圧放電灯１０Ｃの製造において封止を行う際に、金属線５６が不所望に移動することがないので、高圧放電灯１０Ｃの製造を容易に行うことができる。
【００６３】
（第３の実施例）
本発明に係る第３の実施例（高圧放電灯１０Ｄ）について、図５に基づいて説明する。第３の実施例は、上述した第１の実施例と比較して、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０に連通孔５８が設けられており、連通孔５８を介して気密空洞部４６に封入された不活性ガスと金属箔３２とが接触するように形成されている点が異なっている。そこで、以下ではこの連通孔５８に関係する事項についてのみ説明し、第３の実施例に係る他の部分についての構成および作用効果については、第１の実施例における記載を援用することとする。
【００６４】
本実施例に係る高圧放電灯１０Ｄでは、不活性ガスと金属箔３２とが連通孔５８を介して接触し、一方で、導電体１６と不活性ガスとはそれぞれ離隔された「片電極構造」となっている。このため、「無電極構造」の高圧放電灯と比較して、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなることから、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。また、不活性ガスと金属箔３２とを接触させるために、連通孔５８は、プレシールガラス部材３８の金属箔内包部４０に設けられるため、連通孔５８を設けても、プレシールガラス部材３８の電極内包部４２および外部リード棒内包部４４には何ら影響がなく、高圧放電灯１０Ｄの耐圧性能は低下しない。したがって、本実施例によれば、高圧放電灯１０Ｄの耐圧性能を維持しつつ、始動性能を向上させることができる。
【００６５】
（第４の実施例）
本発明に係る第４の実施例（高圧放電灯１０Ｅ）について、図６に基づいて説明する。第４の実施例は、上述した第１の実施例と比較して、封止部２８の外周面に形成された導電性被膜６０を導電体として用いる点で異なっている。そこで、以下ではこの導電性被膜６０に関係する事項についてのみ説明し、第４の実施例に係る他の部分についての構成および作用効果については、第１の実施例における記載を援用することとする。
【００６６】
本実施例では、封止部２８の外周面に導電性被膜６０が形成されており、導電体用導線５０は、この導電性被膜６０と電気的に接続されている。
【００６７】
このように、封止部２８の外表面に形成された導電性被膜６０を導電体として用いることにより、例えば金属線で形成された導電体１６と比較して放電面積を広くすることができるので、導電性被膜６０と金属箔３２との間における放電が発生し易くなり、ひいては高圧放電灯１０Ｅの始動性能を向上させることができる。
【００６８】
また、導電性被膜６０は、封止部２８の外表面に形成された膜状体であることから、例えば、導電線を配設したときのように、封止部２８の外周面に導電線が出っ張ることがない。したがって、例えば、図７に示すように、高圧放電灯１０Ｅを備えたランプ６２を構成する場合、高圧放電灯１０Ｅの封止部２８が挿入されるアクセスホール６４を有するリフレクター６６に高圧放電灯１０Ｅを配設した後、高圧放電灯１０Ｅとリフレクター６６との位置関係を調整することによって焦点位置を合わせる作業が必要となる。このとき、封止部２８の周囲に金属線などで形成された導電体が配設されていると、アクセスホール６４の内面と金属線とが干渉して焦点位置を合わせる作業の邪魔になるが、本実施例に係る高圧放電灯１０Ｅであれば、封止部２８の外周面に導電性被膜６０が形成されているだけで金属線などの邪魔な部材は存在しない。したがって、本実施例に係る高圧放電灯１０Ｅであれば、リフレクター６６に高圧放電灯１０Ｅを組み込んだ後、焦点位置の調整を容易に行うことができる。
【００６９】
（第５の実施例）
本発明に係る第５の実施例（高圧放電灯１０Ｆ）について、図８に基づいて説明する。第５の実施例は、上述した第１の実施例と比較して、導電体１６が気密空洞部４６に配設されている点で異なる。そこで、以下ではこの導電体１６に関係する事項についてのみ説明し、第５の実施例に係る他の部分についての構成および作用効果については、第１の実施例における記載を援用することとする。
【００７０】
本実施例に係る高圧放電灯１０Ｆでは、線状の導電体１６がプレシールガラス部材３８の外周に巻き付けられており、また、封止部２８におけるプレシールガラス部材３８の外部リード棒内包部４４との融着部分には、モリブデン製の導電体用金属箔６８と、導電体用金属箔６８の一端に取り付けられ、封止部２８の外部へ突出した導電体用外部リード棒７０とが埋設されている。
【００７１】
本実施例に係る高圧放電灯１０Ｆによれば、不活性ガスと導電体１６とが接触しており、一方で、金属箔３２と不活性ガスとはそれぞれ離隔された「片電極構造」となっている。このため、「無電極構造」の高圧放電灯１０と比較して、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなることから、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００７２】
また、導電体１６は、封止部２８とプレシールガラス部材３８との間の隙間４６に配設されていることから、封止部２８の外周面に導電体１６が出っ張ることがない。したがって、第４の実施例と同様に、高圧放電灯１０の封止部２８が挿入されるアクセスホール６４を有するリフレクター６６に高圧放電灯１０を配設した後、焦点位置を調整する際にアクセスホール６４の内面に干渉する部材がないので、焦点位置の調整を容易に行うことができる。
【００７３】
なお、本明細書に記載した全ての本実施例では、封体容器１２およびプレシールガラス部材３８に石英ガラスを用いているが、封体容器１２およびプレシールガラス部材３８の材質は、これに限られるものではない。例えば、酸化チタンあるいは酸化セリウムを混合した石英ガラスのような誘電率の高い石英ガラスでプレシールガラス部材３８を形成することもできる。これにより、導電体１６と金属箔３２との間の静電容量が大きくなり、容量結合が強くなるので、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。
【００７４】
また、図９に示すように、封体容器１２における封止部２８の一部をこのような誘電率の高い石英ガラスで形成してもよい。図９に示す、第６の実施例に係る高圧放電灯１０Ｇは、封止部２８の端部（図中Ｘ）が上述した誘電率の高い石英ガラスで形成されており、封止部２８の残部、基部３０および発光管部２６（図中Ｙ）は、一般的な石英ガラスで形成されている。これにより、誘電率の高い石英ガラスでプレシールガラス部材３８を形成したときと同様に、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧をより低くすることができる。なお、上述した誘電率の高い石英ガラスは、一般に高温になると結晶化して失透し易い性質を有しているが、プレシールガラス部材３８や封止部２８は、透明である必要がないので、プレシールガラス部材３８や封止部２８に誘電率の高い石英ガラスを用いても問題が生じることはない。
【００７５】
また、熱膨張係数の違いに起因して封体容器１２とプレシールガラス部材３８との融着界面にクラックが生じるおそれがなくなることから、封体容器１２とプレシールガラス部材３８とには、同一の材質を用いることが好適であるが、もちろん、互いに異なる材質を用いても、本発明の効果を奏することができる。
【００７６】
また、本実施例では、モリブデン製の金属箔３２およびタングステン製の電極３４を用いているが、金属箔３２および電極３４の材質はこれに限られず、他の材質を用いてもよい。
【００７７】
また、導電体１６として導電線を用いているが、金属箔３２との間で放電を生じるものであれば、導電線以外の形状（例えば、導電片など）を用いることができる。
【００７８】
また、気密空洞部４６に封入する不活性ガスとしてアルゴンガスを用いているが他の不活性ガスを用いてもよい。特に、アルゴンガスよりも絶縁破壊電圧が低いネオンガスを不活性ガスに混入することにより、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができる。また、水銀蒸気は、不活性ガスとのペニング効果によって導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低下させることができるので、気密空洞部４６に封入する不活性ガスの他に水銀蒸気を含めることにより、導電体１６と金属箔３２との間における放電開始電圧を低くすることができる。
【００７９】
さらに、上述した高圧放電灯の製造手順は一つの例であり、本明細書に記載した本実施例に係る高圧放電灯１０を製造できるのであれば、他の製造手順を用いてもよい。
【００８０】
また、本明細書では、交流点灯用の高圧放電灯１０について説明したが、直流点灯用の高圧放電灯についても、陽極側の電極を陰極側の電極に比べて大きく形成すること以外は、全て上述した交流点灯用の高圧放電灯１０と同様の構成を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明にかかる第１の実施例およびこれを用いた光源装置を示す図である。
【図２】第１の実施例に係る高圧放電灯の製造手順を示す図である。
【図３】本発明にかかる第２の実施例を示す図である。
【図４】第２の実施例に関する他の実施例を示す図である。
【図５】本発明にかかる第３の実施例を示す図である。
【図６】本発明にかかる第４の実施例を示す図である。
【図７】第４の実施例に係る高圧放電灯をリフレクターに配設した状態を示す図である。
【図８】本発明にかかる第５の実施例を示す図である。
【図９】本発明にかかる第６の実施例を示す図である。
【図１０】従来技術に係る高圧放電灯を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…高圧放電灯
１２…封体容器
１４…マウント
１６…導電体
１８…直流電源
２０…安定器回路
２２…高周波始動回路
２４…光源装置
２６…発光管部
２８…封止部
３０…基部
３２…金属箔
３４…電極
３６…外部リード棒
３８…プレシールガラス部材
４０…金属箔内包部
４２…電極内包部
４４…外部リード棒内包部
４６…隙間（気密空洞部）
４８…導線
５０…導電体用導線
５２…リング
５４…金属片
５６…金属線
５８…連通孔
６０…導電性被膜
６２…ランプ
６４…アクセスホール
６６…リフレクター
６８…導電体用金属箔
７０…導電体用外部リード棒
【図１】
2008293912.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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