(57)【要約】    【課題】  封止予定部における小径筒部の平均結晶粒径を所定範囲内にすることにより、封着部のセラミックスに生じるクラック発生を抑制した高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプMHLは、透光性セラミックスからなる包囲部1aおよび包囲部に接続して形成され、封止予定部に接近した位置における外表面の平均結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスからなる小径筒部1bを備えた透光性セラミックス放電容器１と、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に挿入され、主として透光性セラミックス放電容器の小径筒部の封止予定部における多結晶アルミナセラミックスの融着によって形成された封着部SPにおいて小径筒部に封着された電流導入導体3と、電流導入導体に接続した電極と、放電媒体とを具備している。【選択図】図２
2008177151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性セラミックスからなる包囲部および包囲部に接続して形成されるとともに封止部に接近した位置の外表面における平均結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスからなる小径筒部を備えた透光性セラミックス放電容器と；
透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に挿入され、主として透光性セラミックス放電容器の小径筒部の多結晶アルミナセラミックスの融着によって形成された封止部において小径筒部に封着された電流導入導体と；
電流導入導体に接続して透光性セラミックス放電容器内に封装された電極と；
透光性セラミックス放電容器内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】
透光性セラミックス放電容器は、その小径筒部の封止部に接近した位置の外表面における平均結晶粒径が０．５〜４μｍの多結晶アルミナセラミックスからな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】
封止部は、その外表面におけるアルミナの平均結晶粒径が、封止部に接近した位置の外表面における平均結晶粒径より大きくなっ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。
【請求項４】
透光性セラミックス放電容器は、その小径筒部の有効長Ｌが小径筒部の外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯで０．５〜３．０の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
透光性セラミックス放電容器は、その小径筒部の内径ＤＩが小径筒部の肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔで１．４〜１７の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
透光性セラミックス放電容器は、その包囲部の外表面における平均結晶粒径が１５〜８０μｍの多結晶アルミナセラミックスからなり、小径筒部の封止部に接近した位置の外表面における平均結晶粒径が３μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；
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。
【請求項８】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプにおいては、電流導入導体を介して上記放電容器を封止するために、種々の態様が提案されたり、試みられたりしてきた。その中でも最も普及しているのは、ガラスフリットを用いる態様である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ガラスフリットを用いて封着する態様を改良して、２００〜４００Ｗの高ワットタイプにおけるアルミナセラミック細管部のフリット封着部におけるクラック・破損の発生を防止するために、封着部に当接する上記細管部の平均結晶粒径を２０μｍ以下のように小さくし、封着部に当接していない細管部の平均結晶粒径を２５μｍ以上のように大きくすることが知られている（特許文献２参照。）。特許文献２に記載された高圧放電ランプは、封着部に当接する細管部の平均結晶粒径をその他の部分におけるのより小さくすることで、機械的強度を増大してフリット封着部におけるクラック・破損の発生をランプ特性を損なうことなしに防止しようとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１９６１３１号公報
【特許文献２】特開２００３−０５９４５１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に記載されているようなガラスフリットを用いて透光性セラミックス放電容器を封止する場合、ガラスフリットの耐熱性が充分に高いとはいえないことから、ランプの寿命特性を得るためには封止部の温度を所要に抑制しなければならず、そのために以下の構成を採用する必要がある。
（１）放電空間を画成する包囲部の両端から小径筒部を管軸方向に延在させる、いわゆるキャピラリー構造を形成する。
（２）管壁負荷を小さくする。
【０００６】
上記構成の採用により以下の問題が生じる。
【０００７】
上記（１）の結果、ランプの全長が大きくなってしまう。これに伴って、さらに次の問題が派生する。
・キャピラリー部分が折損しやすくなる。
・封入するハロゲン化物などの放電媒体の封入量がキャピラリーを形成しない場合に比較して数倍以上、場合によっては１０倍以上必要になる。その結果、コストアップ、放電媒体の安定性、放電媒体から放出される不純ガス増加に起因する始動性低下、白濁、黒化および電極損耗などの不具合が発生しやすくなる。
【０００８】
上記（２）の実施によって温度が低下するので、ハロゲン化物の蒸発が充分に行われなくなり、蒸気圧を高めることができない。その結果、発光効率を所期の程度まで高くすることができない。また、発光特性は良好であるが反応性が高いハロゲン化物を用いることができない。
【０００９】
また、特許文献２に記載された高圧放電ランプは、フリット封着を前提としていて、細管部の封着部を構成する多結晶アルミナセラミックスの溶融性とは関係のない発明である。
【００１０】
本発明者らは、フリットガラスを用いないで透光性セラミックス放電容器を封着する研究を行った結果、フリットガラスレスの構成を見出した。このフリットガラスレスの構成は、種々の材料および構造を用いる幾つかの態様を含んでいる。
【００１１】
しかしながら、比較的高い信頼性および安定性で封着することのできる構成は、透光性セラミックス放電容器の封着予定部のセラミックスを加熱溶融して、電流導入導体に溶着させる封止構造であることが分かった。
【００１２】
そこで、本発明者は、透光性セラミックス放電容器の封止予定部のセラミックスを加熱溶融して、電流導入導体に溶着させる封止構造についてさらに研究した結果、以下のこと見出した。すなわち、セラミックスが溶融して固化する以前に熱衝撃でクラックが発生することがあり、良好な封着部を歩留まりよく形成することが難しい。
【００１３】
本発明は、透光性セラミックス放電容器の封止予定部を加熱溶融して、電流導入導体に溶着させる封止構造において、封止予定部における小径筒部の平均結晶粒径を所定範囲内にすることにより、封着部のセラミックスに生じるクラック発生を抑制した高圧放電ランプ、高圧放電ランプ点灯装置および照明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】
【００１４】
本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックスからなる包囲部および包囲部に接続して形成されるとともに封止予定部に接近した位置における外表面の平均結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスからなる小径筒部を備えた透光性セラミックス放電容器と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に挿入され、主として透光性セラミックス放電容器の小径筒部の封止予定部における多結晶アルミナセラミックスの融着によって形成された封着部において小径筒部に封着された電流導入導体と；電流導入導体に接続して透光性セラミックス放電容器内に封装された電極と；透光性セラミックス放電容器内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。
【００１５】
本発明は、以下の各態様を含む。
【００１６】
〔透光性セラミックス放電容器について〕    透光性セラミックス放電容器は、後述するように包囲部および小径筒部を備えているが、包囲部については単結晶の金属酸化物例えばサファイヤと、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すなわち透光性多結晶アルミナセラミックス、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）のような光透過性および耐熱性を備えたセラミック材料からなり、内部に放電空間が外部に対して気密に形成される容器である。しかし、上記材料の中でも透光性多結晶アルミナセラミックスは、工業的に量産できて比較的容易に入手できるため、透光性セラミックス放電容器の構成材料として好適である。
【００１７】
従来では思いもよらないことであったが、本発明者は、透光性セラミックスを比較的容易に溶融できることを見出した。本発明は、この発見に基づいてなされたものである。
【００１８】
また、透光性多結晶アルミナセラミックスで一般的に使用されているものは、その結晶平均粒径が７０μｍ程度であるが、本発明においては、少なくとも後述する小径筒部の封着予定部に接近した位置、換言すれば封止のために溶融する以前の平均結晶粒径が一般的には５０μｍ以下である。すなわち、上記部位の平均結晶粒径が５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であると、小径筒部のセラミックスを溶融させて封止を行う際に、導入導体との馴染みが良好で、かつ溶融により小径筒部と電流導入導体とが接合した後の冷却時に、接合部やその近傍にクラックが発生しにくい。以上の理由からすれば、小径筒部の封止予定部の平均結晶粒径は、好適には０．１〜３０μｍであり、より好適には０．５〜２０μｍである。
【００１９】
上述した透光性セラミックス放電容器の少なくとも小径筒部の封止部に接近した位置の平均結晶粒径を一般的には５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下にする態様において、平均結晶粒径を上記のように規定する部位は、小径筒部のみであってもよいし、透光性セラミックス放電容器の全体であってもよい。
【００２０】
しかしながら、小径筒部の封止予定部の平均結晶粒径を４μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下にすることにより、アルミナセラミックスの融着による封止部の形成がより一層容易になることが分かった。これは、平均結晶粒径が４μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下になると、接合によるクラック発生が極めて少なくなるとともに、平均結晶粒径が３μｍ以下になると、平均結晶粒径がこれより平均結晶粒径が大きいアルミナセラミックスに比較して融点が低くなり、したがってより低温度で変形およびクリープしやすくなるためである。また、平均結晶粒径が０．５μｍ以下になると、接合によるクラック発生が全く発生しなくなる。この態様において、包囲部も多結晶アルミナセラミックスを用い、したがって透光性セラミック放電容器の全体を多結晶アルミナセラミックスで形成する態様の場合、後述する包囲部の外表面における平均結晶粒径を１５〜８０μｍの範囲内から適宜選択することができる。平均結晶粒径が１５〜８０μｍになると、融点の上述のような低下がないとともに、透光性を確保することができる。そうして、この態様によれば、クラック発生抑制とランプ特性、特に発光効率および演色性の確保との両立を図ることができる。なお、多結晶アルミナセラミックスの平均結晶粒径の下限値は、理論上制限がない。しかし、実際的にはその製造面から０．１μｍ程度、好ましくは０．５μｍ程度が下限になっている。
【００２１】
なお、透光性セラミックス放電容器における透光性とは、放電によって発生した光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明ばかりでなく、光拡散性であってもよい。そして、少なくとも放電空間を包囲する部分の主要部が透光性を備えていればよく、要すれば上記主要部以外の付帯的構造を備えているときには、当該部分は遮光性であってもよい。
【００２２】
透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲するために、包囲部を備えている。包囲部の内部に形成される放電空間が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしていることを許容する。放電空間の容積は、高圧放電ランプの定格ランプ電力、電極間距離などに応じてさまざまな値が選択され得る。例えば、液晶プロジェクタ用ランプの場合、０．５ｃｃ以下にすることができる。自動車前照灯用ランプの場合、０．０５ｃｃ以下にすることができる。また、一般照明用ランプの場合、定格ランプ電力に応じて１ｃｃ以上および以下のいずれにすることもできる。
【００２３】
また、透光性セラミックス放電容器は、包囲部に連通する小径筒部を備えている。小径筒部は、少なくとも後述する電流導入導体をそこに挿入し、かつその封止予定部が加熱溶融したときに電流導入導体と協働して封止部を形成することによって透光性セラミックス放電容器を封止するために機能する。そして、小径筒部における封止部の直近の断面積が後述する所定の関係となるような値に規定されている。また、後述する放電媒体を透光性セラミックス放電容器すなわち包囲部の内部へ封入するためにも機能させることができる。
【００２４】
封止部は、小径筒部に形成されるが、封止部を形成する前の製造段階においては、以下の態様であることが許容される。すなわち、
（１）小径筒部の少なくとも端部を所定の平均結晶粒径にして、当該端部を融着させる態様。
（２）小径筒部の端部の内部で、かつ電流導入導体の周囲に所定の平均結晶粒径のセラミックススリーブを介在させて、当該スリーブを小径筒部と電流導入導体とに融着させる態様。
（３）小径筒部の端部に所定の平均結晶粒径のセラミックスリング体を当接させて当該リング体が溶融して小径筒部と電流導入導体との間の隙間内に進入および固化させて小径筒部と電流導入導体とに融着させる態様。
【００２５】
小径筒部の数は、一般的な一対の電極を封装する構成のためには２つであるが、配設する電流導入導体の数に応じて１つないし３つ以上の複数であることを許容する。一対の電極を封装するために２つの開口部を配設する場合、各小径筒部は、それぞれ離間した位置に配設されるが、好適には管軸に沿って離間対向している。なお、小径筒部を構成するセラミックスは遮光性であってもよい。
【００２６】
本発明において、小径筒部は、その内部にキャピラリー構造を形成してもよいし、形成しなくてもよい。したがって、小径筒部の長さは本発明において特段限定されない。要するに、少なくとも小径筒部に当該小径筒部と電流導入導体との直接的または間接的なセラミックスの溶着による封止部を形成しやすい長さであればよい。上述の小径筒部の長さは、従来のフリットガラスを用いて封止する場合の小径筒部の長さより明らかに短くすることができる。
【００２７】
透光性セラミック放電容器を封止するために、小径筒部にセラミックスの融着による封止部を形成するに際して、セラミックスを溶融させるための手段は、本発明において特段限定されない。例えば、小径筒部のセラミックスを加熱して、その溶融温度以上に温度を上昇させれば、セラミックスが溶融し、小径筒部に挿入されている電流導入導体の表面に馴染ませることができる。そうしたら、加熱を止めて馴染んだ個所を冷却すれば、セラミックスが固化して、電流導入導体が開口部に封着され、かつ小径筒部が封止される。小径筒部のセラミックスを加熱する手段は、例えばレーザーや反射鏡付ハロゲン電球などの熱線投射形の局部加熱手段、誘導加熱手段および電気ヒータなどを用いることができる。なお、レーザーとしては、例えばＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザーなどを用いることができる。
【００２８】
熱線投射形の上記局部加熱手段を用いて小径筒部の封止予定部の全周を加熱する場合、局部加熱手段を上記予定部に対して所定の離間位置、例えば予定部の側方に固定し、局部加熱手段を作動させながら透光性セラミック放電容器の小径筒部および局部加熱手段のいずれか一方または双方を回転させれば、小径筒部の全周を均一に加熱することができる。しかし、所望により、小径筒部の延在方向、例えば管軸方向からレーザーを照射したり、固定的に配置された小径筒部の周囲に複数の局部加熱手段を配置したり、局部加熱手段を小径筒部の周囲に回転させたり、あるいは小径筒部の全周を包囲する加熱手段を配設したりすれば、透光性セラミック放電容器を静止状態で加熱することもできる。
【００２９】
そうして、封止予定部が加熱されて主として小径筒部のセラミックスが溶融し、小径筒部と電流導入導体とに融着することにより、セラミックスの融着による封止部が形成される。この封止部は、電流導入導体の成分が固溶して固溶体となっていることが多い。そして、好ましい封止部は、その外表面におけるアルミナの平均結晶粒径が非封着部の外表面におけるアルミナの平均結晶粒径より大きくなっている。なお、これにはアモルファス（非結晶化）しているケースも含む。封止部が上記のような態様をなしている場合、溶融部の全体または一部で結晶成長が行われ、その結果結晶方向がランダムとなるため、またはアモルファス化しているために、耐熱性および機械的強度が高くなる。このため、ランプ点灯によるヒートショックによる破損やリークが発生しにくくなると考えられる。
【００３０】
次に、透光性セラミックス放電容器を製作するには、包囲部および小径筒部を一体的に成形して形成することができる。しかし、所望により複数の構成部材を接合させたり、嵌合させたりして形成してもよい。例えば、包囲部の他に小径の筒部などの付帯的構造を備えている場合、包囲部の両端または一端に付帯的構造を最初から一体に成形することができる。しかし、例えば包囲部と、付帯的構造とを、それぞれ別に仮焼結してから所要に接合させて、全体を焼結することにより、一体の透光性セラミックス放電容器を形成することもできる。また、筒状部分と端板部分とをそれぞれ別に仮焼結してから接合して、全体を焼結することにより、一体化された包囲部を形成することもできる。
【００３１】
〔電流導入導体について〕    電流導入導体は、後述する電極に電圧を印加して、電極に電流を供給し、かつ小径筒部を協働して透光性セラミックス放電容器を封止するために機能する導体である。そのために、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に挿入されている先端側の部分が電極に接続し、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している。なお、上記において、透光性セラミックス放電容器の外部に露出しているとは、透光性セラミックス放電容器から外部へ突出していてもよいし、また突出していなくてもよいが、外部から給電できる程度に外部に臨んでいればよい。
【００３２】
また、電流導入導体は、封着性金属またはサーメットを用いて構成できる。封着性金属としては、その熱膨張係数が透光性セラミックス放電容器の小径筒部を構成している透光性セラミックスのそれと近似している導電性金属であるニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）などの金属やそれらのサーメットなどを用いることができる。また、透光性セラミックス放電容器の材料に透光性多結晶アルミナセラミックスなどのアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタンタルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同一であり、またモリブデンはその平均熱膨張係数が上記酸化物のそれと接近しているから、封止に好適である。イットリウム酸化物およびＹＡＧの場合も平均熱膨張係数の差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス放電容器に用いる場合には、電流導入導体にジルコニウムを用いるとよい。また、電流導入導体を複数の材料部分を接合して形成することもできる。例えば、一部を上記のグループから選択した金属の部分とし、この金属部分にサーメットを管軸方向に接合したり、管軸と直交する周方向に接合したりした構成とすることができる。そして、電流導入導体の少なくとも一部にサーメットを用いる場合、当該サーメットの部位または当該サーメットおよび封着性金属の両方に跨った部位で透光性セラミックス放電容器の小径筒部と電流導入導体との間の封着を行うと、小径筒部のセラミックスの溶融による封着時にセラミックスの温度上昇が後述する理由により容易になるので、良好な封着部を形成しやすくなる。
【００３３】
上記サーメットは、セラミックスと金属の混合焼結体であり、例えばその材料成分のセラミックスがアルミナセラミックスで、金属が上記グループから選択された一種または複数種の金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）またはニオブ（Ｎｂ）などの導電性金属からなるものを用いることができる。また、電流導入導体の透光性セラミックス放電容器に封着される部分のサーメットは、少なくともニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステンなどの導電性金属成分と、アルミナ、ＹＡＧおよびイットリアなどのセラミックス成分とを含み、金属成分の含有比率が５〜６０質量％であることを許容する。
【００３４】
そうして、サーメットが上記のような構成であると、加熱手段による封着予定部を加熱した際に、加熱の仕方にもよるが、一般的には透光性セラミックス放電容器では熱吸収が生じにくい。これに対して、サーメット表面では熱吸収が大きくなり、その結果サーメットの表面が加熱されて温度上昇し、さらに透光性セラミックス放電容器の小径筒部に伝熱されることで封着予定部が溶融する。
【００３５】
また、金属成分の含有量が６０質量％以下であれば、透光性セラミックス放電容器の熱膨張率に大きな差がなく、透光性セラミックス放電容器が直接モリブデンに接触した場合と比較して、高圧放電ランプを点灯した際のヒートショックによる破損およびリークが生じにくい。
【００３６】
上記サーメットは、上記とは異なる以下の観点からすれば、金属成分の含有比率が５０〜８０質量％であるのが好ましい。
【００３７】
すなわち、主としてサーメットの導電性を重視する観点からすれば、金属成分の含有比率を上記の範囲内にあるようにすれば、十分な導電性を得ることができる。そして、サーメットが上記のような構成であれば、所要の導電性を有するサーメットであっても、そ
の直径を小さくすることができるので、本発明による封着がより一層容易になる。
【００３８】
しかし、金属成分の含有量が８０質量％を超えると、透光性セラミックス放電容器との間の熱膨張率が大きくなりすぎるので、所望の封着を得るのが困難になる。また、金属成分の含有量が５０質量％未満になると、所望の導電性を得るのが困難になる。
【００３９】
さらに、所望により少なくとも封着予定部におけるサーメットを、主として封着性を良好に構成した第１のサーメットが外周側に位置し、主として導電性を良好にした第２のサーメットを中心側に位置する同心傾斜構造とすることもできる。なお、この場合、第１および第２のサーメットを段階傾斜構造または無段階傾斜構造とすることができる。
【００４０】
さらにまた、電流導入導体には、主として透光性セラミックス放電容器の小径筒部に直接的または間接的に封着して封止部を形成するのに寄与する部分と、主として電極を支持し、かつ電流を供給する部分との機能がある。そこで、各部分をそれぞれの機能に対して最適化するために、各部分を、それぞれ別の材料を用いて形成したり、別のサイズや構造にして形成し、かつそれらを軸方向に接続して電流導入導体を構成したりすることがきる。例えば、主として透光性セラミックス放電容器の小径筒部と協働して封止部を形成する部分をサーメットとし、主として電極を支持する部分を耐ハロゲン性金属、例えばモリブデンにより形成することがフリットガラスにより封止する構造において既知である。本発明においても主たる機能に応じた材料、サイズおよび形状などの仕様を異ならせて、これらを軸方向に接続して電流導入導体を構成することを許容する。しかし、本発明においては、所望により電流導入導体を、そのほぼ全長を通じて同一材質の導電性部材を用いて構成することもできる。
【００４１】
〔電極について〕    電極は、透光性セラミックス放電容器の内部に後述する放電媒体の放電を生起させる手段である。電極は、一般的にその一対が透光性セラミックス放電容器の内部において電極間でアーク放電が生起されるように離間対向して配設される。なお、本発明においては、少なくとも１個の電極が上記導入導体に接続して透光性セラミックス放電容器内に封装されている。
【００４２】
また、電極は、電流導入導体に接続して透光性セラミックス放電容器内の所定位置に支持されている。例えば、電極の基端が電流導入導体の透光性セラミックス放電容器の内部側に位置する先端部に接続される。
【００４３】
さらに、電極を電極主部または／および電極軸部により構成することができる。電極主部は、放電の起点となる部分で、したがっ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、所望により電極軸部を介さないで直接電流導入導体に接続することができる。また、電極主部の表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じてタングステンのコイルを巻装したり、電極軸部より径大にしたりすることができる。電極が電極軸部を備えている場合、電極軸部は、電極主部と一体に、または溶接されて、電極主部の背面から後方へ突出して電極主部を支持し、かつ電流導入導体に接続する。なお、所望により電極軸部と電流導入導体の先端部を単一のタングステンにより一体化させることができる。
【００４４】
さらにまた、電極の材料には、タングステン、ドープドタングステン、トリエーテッドタングステン、レニウムまたはタングステン−レニウム合金などを用いることができる。なお、一対の電極を用いる場合、交流点灯形の場合にはそれらを対称構造とするが、直流点灯形の場合には、非対称構造にすることができる。
【００４５】
〔放電媒体について〕    放電媒体は、その放電により所望の発光を得るための手段であるが、本発明においてその構成が特段限定されない。例えば、下記に列挙する態様であることを許容する。しかし、好ましくは発光金属のハロゲン化物、ランプ電圧形成媒体および希ガスにより構成される。なお、本発明において、「高圧放電」とは、イオン化媒体の点灯中の圧力が大気圧以上になる放電をいい、いわゆる超高圧放電を含む概念である。
【００４６】
発光金属のハロゲン化物は、主として可視光を発光する発光金属のハロゲン化物であり、既知の各種金属ハロゲン化物を採用することができる。すなわち、発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、平均演色評価数Ｒａおよび発光効率などについて所望の発光特性を備えた可視光の放射を得るため、さらには透光性セラミックス放電容器のサイズおよび入力電力に応じて、既知の金属ハロゲン化物の中から任意所望に選択することができる。例えば、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、希土類金属（ジスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ランタン（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）など）、タリウム（Ｔｌ）、インジウム（Ｉｎ）およびリチウム（Ｌｉ）からなるグループの中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。なお、発光金属のハロゲン化物のハロゲンとしてよう素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一種または複数種を用いることができる。
【００４７】
ランプ電圧形成媒体は、ランプ電圧を形成するのに効果的な媒体であり、例えば水銀または下記の金属のハロゲン化物を用いることができる。すなわち、ランプ電圧形成媒体としてのハロゲン化物は、点灯中の蒸気圧が相対的に大きくて、かつ可視域の発光量が上記発光金属による可視域の発光量に比較して少ない金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）などのハロゲン化物が好適である。
【００４８】
希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。例えば、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）などを単体でまたは混合して用いることができる。
【００４９】
所望の発光を得るための放電媒体の構成例は、次のとおりである。
１．発光金属のハロゲン化物＋水銀＋希ガス：いわゆる水銀入りのメタルハライドランプの構成である。
２．発光金属のハロゲン化物＋ランプ電圧形成媒体としてのハロゲン化物＋希ガス：環境負荷の大きな水銀を用いないいわゆる水銀フリーのメタルハライドランプの構成である。
３．水銀＋希ガス：いわゆる高圧水銀ランプの構成である。
４．希ガス：希ガスとしてＸｅを用いると、いわゆるキセノンランプの構成である。
【００５０】
次に、本発明において許容されるその他の態様について説明する。なお、以下の態様は、これを独立的に実施することができるが、所望により本発明に組み合わせたり、各態様の任意の複数の態様を組み合わせたりして実施できるのはいうまでもない。
【００５１】
第１の態様は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の有効長Ｌが小径筒部の外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯで０．５〜３．０の範囲にあることを特徴としている。
【００５２】
本態様は、小径筒部の有効長Ｌを、小径筒部の外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯにより上記所定範囲に規定することで、透光性セラミックス放電容器の内部に封入する放電媒体の量をなるべく少なくて済むようにしたものである。なお、小径筒部の有効長Ｌは、小径筒部の管軸方向の長さのうち、封着部を除く部分の長さである。また、小径筒部の外径ＤＯは、小径筒部の封着部に接近した位置における外径とする。
【００５３】
小径筒部の長さＬを小径筒部の外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯにより規定する理由は次のとおりである。すなわち、本発明の場合、小径筒部の外径ＤＯに応じて透光性セラミックス放電容器の所要の封止を形成するのに必要な小径筒部の長さＬが影響を受けるとともに、小径筒部の長さがその内部に滞留する放電媒体の量、したがって放電媒体の封入量に依存するからである。フリットガラスを用いていないために、小径筒部の長さＬを短くして封止部が高温になっても封止部の劣化が生じにくく、ランプ寿命中耐えることができる。
【００５４】
比Ｌ／ＤＯが上記範囲内であれば、所望のランプ特性を得るために必要な放電媒体の封入量が比較的少なくて済むが、比Ｌ／ＤＯが３．０を超えるとランプ点灯中に小径筒部に形成される最冷部に凝集する金属ハロゲン化物などの放電媒体の量が急激に多くなるため、発光に必要な放電媒体の封入量を多くしなければならなくなる。この現象はＤＯが１．０〜５．０ｍｍ、Ｌが０．５〜１５ｍｍの範囲内にあるときに顕著に発生する。また、比Ｌ／ＤＯが０．５未満になると、放電媒体の封入量は少なくなるが、小径筒部が短くなりすぎるか、外径が大きくなりすぎて透光性セラミックス放電容器の良好な封止を行うのが困難になる。
【００５５】
第２の態様は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内径ＤＩが小径筒部の肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔで１．４〜１７の範囲内にあることを特徴としている。
【００５６】
本態様は、小径筒部の内径ＤＩを、小径筒部の肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔにより上記所定範囲に規定することで、透光性セラミックス放電容器の内部に封入する放電媒体の量をなるべく少なくて済むようにしたものである。なお、小径筒部の内径ＤＩおよび小径筒部の肉厚ｔは、小径筒部の封着部に接近した部位の内径および肉厚とする。
【００５７】
小径筒部の内径ＤＩを小径筒部の肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔにより規定するのは、次の理由による。すなわち、本発明の場合、透光性セラミックス放電容器の所要の封止に対する小径筒部の内径ＤＩは、小径筒部の肉厚ｔに依存する関係があるとともに、小径筒部内に滞留する放電媒体の量、したがって放電媒体の封入量が小径筒部の内径に依存するからである。
【００５８】
比ＤＩ／ｔが上記範囲内であれば、所望のランプ特性を得るために必要な放電媒体の封入量が比較的少なくて済むが、比ＤＩ／ｔが１７を超えるとランプ点灯中に小径筒部に形成される最冷部に凝集する金属ハロゲン化物などの放電媒体の量が急激に多くなるため、発光に必要な放電媒体の封入量を多くしなければならなくなる。この現象はＤＩが０．５〜１．５ｍｍ、ｔが０．３〜２．０ｍｍの範囲内にあるときに顕著に発生する。また、比ＤＩ／ｔが１．４未満になると、放電媒体の封入量は急激に少なくなるが、小径筒部の内径が小さくなりすぎるか、肉厚が薄くなりすぎて透光性セラミックス放電容器の良好な封止を行うのが困難になる。なお、比ＤＩ／ｔの最適範囲は１．６〜２．５である。
【００５９】
第３の態様は、透光性セラミックス放電容器の全体が平均結晶粒径５０μｍ以下で、かつ放電媒体のキセノンの封入圧が２５℃において０．３〜２ＭＰａの水銀フリータイプの高圧放電ランプであることを特徴としている。
【００６０】
本態様は、本発明では透光性セラミックス放電容器全体の平均結晶粒径が５０μｍ以下、最適には０．５〜２０μｍで、キセノンの封入圧が０．５〜１．２ＭＰａであれば、より好ましい効果が得られる。
【００６１】
小径筒部を備えた透光性セラミックス放電容器の場合、小径筒部に応力が集中するので、透光性セラミックス放電容器が耐圧不足になると、小径筒部の部分での破損が多くなるという傾向がある。
【００６２】
キセノンの封入圧が上記範囲内であれば、透光性セラミックス放電容器の耐圧性に問題がなく、したがって点灯中に透光性セラミックス放電容器、特にその小径筒部が不所望に破損することがなくなるとともに、所望の光束立ち上がり特性が得られる。
【００６３】
〔本発明の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、所望により以下の構成の一部または全部を具備することにより、高圧放電ランプの機能が付加されたり、性能が向上したりする。
【００６４】
（１）（外管について）    本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器が大気中に露出した状態で点灯するように構成することができる。しかし、要すれば、透光性セラミックス放電容器を外管内に収納することができる。なお、外管内は、真空、ガス入り、または大気に連通した雰囲気にすることもできる。
【００６５】
（２）（反射鏡について）    本発明の高圧放電ランプは、反射鏡を一体化して具備することができる。
【００６６】
次に、本発明の高圧放電ランプ点灯装置は、前記本発明の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００６７】
本発明において、点灯回路は、どのような構成であってもよい。また、交流点灯および直流点灯のいずれの点灯方式であってもよい。交流点灯の場合、例えばインバータを主体とする電子化点灯回路を構成することができる。所望により、インバータの入力端子間に接続する直流電源に昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの直流−直流間変換回路を付加することができる。直流点灯の場合、例えば上記直流−直流間変換回路を主体とする電子化点灯回路を構成することができる。
【００６８】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された本発明の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００６９】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプを光源とする全ての装置を含む概念である。例えば、屋外用および屋内用の各種照明器具、自動車前照灯、画像または映像投射装置、標識灯、信号灯、表示灯、化学反応装置、検査装置などである。
【００７０】
照明装置本体は、照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路を除いた残余の部分をいう。
【００７１】
点灯回路は、照明装置本体から離間した位置に配置されるのであってもよい。
【発明の効果】
【００７２】
本発明によれば、透光性セラミックス放電容器の封止予定部を加熱溶融して、電流導入導体に溶着させる封止構造において、少なくとも透光性セラミックス放電容器の小径筒部が、封止予定部に接近した位置における外表面の平均結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスにより形成されていることにより、封着部にセラミックスに生じるクラック発生を抑制した高圧放電ランプ、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することができる。
【００７３】
また、封着部の外表面におけるアルミナの平均結晶粒径が、非封着部の外表面におけるアルミナの平均結晶粒径より大きいことにより、封着部の耐熱性および機械的強度を高くすることができる。
【００７４】
さらに、透光性セラミック放電容器の包囲部が平均結晶粒径１５〜８０μｍの多結晶アルミナセラミックスからなり、小径筒部の封止部に接近した位置の表面における平均結晶粒径３μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスからなることにより、セラミックスの融着による封止部を形成する際の融点が低くなって封止部の形成が容易になるとともに、クラック発生が効果的に抑制され、かつ包囲部の耐熱温度を高く維持できるので、動作温度を高くして発光効率および演色性を良好にした高圧放電ランプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
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。
【００７６】
図１ないし図４は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプを示し、図１はランプ全体の正面図、図２は発光管の拡大断面図、図３は小径筒部の外表面における多結晶アルミナセラミックスの結晶粒径を説明する電子顕微鏡拡大写真、図４は平均結晶粒径を測定する方法を説明するための基準直線を記入した多結晶アルミナセラミックスの電子顕微鏡拡大写真である。
【００７７】
本形態の自動車前照灯用メタルハライドランプＭＨＬは、発光管ＩＴ、リード線Ｌ１、Ｌ２、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂを主たる部品として構成されている。
【００７８】
発光管ＩＴは、図２に示すように、透光性セラミックス放電容器１、電流導入導体２、電極３および放電媒体からなり、封着部ＳＰを有している。
【００７９】
透光性セラミックス放電容器１は、本形態において図２に示すように、外表面における平均結晶粒径が５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下の透光性多結晶アルミナセラミックスを主材料として一体成形により形成されており、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂを具備している。なお、結晶粒径ＣＳは、図３に示すように小径筒部１ｂの外表面を放電子顕微鏡で拡大すれば容易に視認することができる。また、平均結晶粒径を測定するには、例えば図４に示す透光性多結晶アルミナセラミックス外表面の電子顕微鏡拡大写真画像に平均的な結晶粒径の１００倍程度の長さを有する基準直線を、アルミナセラミックス中の適当な部位に設定する。そして、当該基準線と交わる多数の結晶粒子についてその直径の平均値を求めることにより、平均結晶粒径データを得ることができる。
【００８０】
包囲部１ａは、肉厚がほぼ一定な中空の紡錘形状に成形され、内部に同様形状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、約０．０５ｃｃ以下である。一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、それぞれが包囲部１ａの管軸方向の両端から一体に延長された短くて包囲部１ａに比較して細い筒状部分によって形成されている。そして、その端部側の封止予定部に封着部ＳＰが形成されている。
【００８１】
上記封着部ＳＰは、図２に示すように、主として封止予定部における小径筒部１ｂのセラミックスが溶融し、固化して形成されている。
【００８２】
電流導入導体２は、サーメットからなり、透光性セラミックス放電容器１のそれぞれの小径筒部１ｂに挿入され、かつ少なくとも小径筒部１ｂのセラミックスの融着により封着されて、透光性セラミックス放電容器１を封止している。
【００８３】
したがって、電流導入導体２の先端部は、小径筒部１ｂ内に位置し、基端部は透光性セラミックス放電容器１の外部へ露出している。なお、小径筒部１ｂは、電流導入導体２を封着する際に、加熱されて十分に溶融すると、表面張力により軸方向に凝縮しながら径方向に膨出して楕円球状ないし涙滴状に変形する傾向があるが、加熱時間や温度などの加工要因により多様な形状となる。
【００８４】
電極３は、タングステン線からなり、軸方向の先端部、中間部および基端部にわたり軸部の直径が同じで、かつ先端部および中間部の一部が放電空間１ｃ内に露出している。また、電極３は、その基端部が電流導入導体２の先端部に溶接により接続していることによって、透光性セラミックス放電容器１の管軸方向に沿って支持されている。なお、電極３の中間部と小径筒部１ｂの内面との間に管軸方向に短いわずかな隙間ｇすなわちキャピラリーが形成されている。しかし、このキャピラリーは、フリットガラスを用いて透光性セラミックス放電容器を封止する従来の高圧放電ランプにおけるそれに比較すると、明らかに短くすることができる。
【００８５】
放電媒体は、発光金属のハロゲン化物、ランプ電圧形成用媒体および希ガスからなる。ランプ電圧形成用媒体は、水銀またはランプ電圧計形容用ハロゲン化物からなる。なお、ランプ電圧形成用ハロゲン化物は、蒸気圧が高くて発光金属のハロゲン化物との共存下で可視域の発光量が発光金属の発光量に比較して少ない金属のハロゲン化物である。
【００８６】
リード線Ｌ１、Ｌ２は、それぞれの先端が電流導入導体２、２の基端に溶接により接続して発光管ＩＴを支持している。リード線Ｌ１は、管軸に沿って延在して後述する口金Ｂ内に導出され、図示されていない中央に配設されたピン状をなす他方の口金端子に接続している。リード線Ｌ２は、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて口金Ｂ内に導入されて口金Ｂの外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１に接続している。
【００８７】
絶縁チューブＴは、セラミックスのチューブからなり、リード線Ｌ２を被覆している。
【００８８】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に発光管ＩＴを収納していて、両端の縮径部４（図では右方の一端のみが示されている。）がリード線Ｌ２にガラス溶着している。しかし、外管ＯＴの内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００８９】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、発光管ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面から内部へ着脱可能に装着される。また、装着時に電源側のランプソケットと接続し得るように筒状部の外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１と、筒状部の内部に形成された一端開放の凹部内において中央で軸方向に突出して配設されたピン状をなす他方の口金端子とを備えて構成されている。
【実施例１】
【００９０】
実施例１は、図１および図２に示す高圧放電ランプである。
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.5mm、
小径筒部；外径1.7mm、内径0.7mm、長さ5mm、平均結晶粒径30μｍ
電流導入導体              ：Mo-Al2O3=50：50体積％のサーメット棒、直径0.65mm
電極                      ：電極間距離3mm
放電媒体                  ：DyI3-NdI3-CsI=3mg、Xe
0.5MPa
定格ランプ電力            ：35W
［比較例１］
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.8mm、
小径筒部；外径1.7mm、内径0.7mm、長さ12mm、
平均結晶粒径70μｍ
電流導入導体              ：Nb棒、直径0.65mm
【００９１】
その他の仕様は実施例１と同じである。
【００９２】
以下、その他の形態について説明する。なお、図５ないし図１４において、図２と同一部分については図２と同一符号を付して説明は省略する。
【００９３】
図５は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図である。本形態は、透光性セラミックス放電容器1の包囲部１ａと小径筒部１ｂを、直線透過率の異なる透光性セラミックスを用いて、包囲部１ａの主たる機能および小径筒部１ｂの主たる機能に対して最適化を図っている。
【００９４】
すなわち、図中の（ａ）ないし（ｄ）の例において、包囲部１ａの主要部は、直線透過率が高いセラミックス、例えば単結晶アルミナ、高直線透過率透光性多結晶アルミナセラミックスなどである。また、小径筒部１ｂは、本発明の特徴的構成である平均結晶粒径が３０μｍ以下の多結晶アルミナセラミックスである。このような２部材構成の透光性セラミックス放電容器１を製作するには、例えば焼き嵌め構造など既知のセラミックス部材製造法を用いることができる。
【００９５】
次に、（ａ）ないし（ｄ）の例について説明する。
（ａ）は、両端部が切除されたような紡錘状の包囲部１ａの主要部と先端が拡開した部分を一体に化した小径筒部１ｂとを、例えば仮焼結して用意し、上記各部材を成形型内に組み合わせて収納して本焼結して一体的に成形された透光性セラミックス放電容器１を得る構造である。
（ｂ）は、包囲部１ａが円筒体の両端に小径筒部の外径に合わせた開口を有する一対の端版が一体化して形成され、包囲部１ａの端版の開口に合致するが外径は包囲部の外径より小さい鍔部を有する小径筒部をそれぞれ別に焼結して用意し、上記端板に上記鍔部を、開口を一致させて接合して焼き嵌めした構造である。
（ｃ）は、上記（ｂ）と同様な焼き嵌め構造であるが、包囲部１ｂが紡錘状をなしている構造である。
（ｄ）は、上記（ｂ）とほぼ同様であるが、鍔部の外径が包囲部１ａのと等しい構造である。
【実施例２】
【００９６】
高圧放電ランプは、図５の（ａ）に示す構造である。
透光性セラミックス放電容器：二体成形の透光性アルミナセラミックス製、
包囲部；直線透過率40%多結晶アルミナセラミックス、
最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.8mm、
小径筒部；アルミナセラミックス、外径1.7mm、内径0.7mm、
長さ5mm、平均結晶粒径1μｍ
電流導入導体              ：サーメット（Mo-Al2O3=1:1体積比）棒、直径0.65mm
【００９７】
その他の仕様は実施例１と同じである。
【実施例３】
【００９８】
高圧放電ランプは、図５の（ｂ）に示す構造である。
透光性セラミックス放電容器：二体成形の透光性アルミナセラミックス製、
包囲部；直線透過率40%多結晶アルミナセラミックス、
最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.8mm、
小径筒部；アルミナセラミックス、外径1.7mm、内径0.7mm、
長さ5mm、平均結晶粒径1μｍ
電流導入導体              ：サーメット（Mo-Al2O3=1:1体積比）棒、直径0.65mm
【００９９】
その他の仕様は実施例１と同じである。
［比較例２］
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.8mm、
直線透過率19%
小径筒部；外径1.7mm、内径0.7mm、長さ12mm、平均結晶粒径70μｍ
電流導入導体              ：Nb棒、直径0.65mm
【０１００】
その他の仕様は実施例１と同じである。
【０１０１】
図６および図７は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第３の形態を示し、図６は透光性セラミックス放電容器の断面図、図７はレーザー照射により封止予定部を加熱する場合の経過時間とレーザーの相対出力の関係を示すグラフである。本形態は、透光性セラミックス放電容器１および電流導入導体３をＹＡＧレーザービームＬＢに対して図中の右側の矢印に示すように回転しながら図中の上から下に向かう矢印方向にレーザー照射を行って封着部ＳＰを形成する方法に関し、レーザー照射の出力を時間とともに図７に示すように所定に制御する。なお、本形態において、電流導入導体２は、サーメット棒からなる。
【０１０２】
すなわち、レーザー出力を相対値で１００％とすると、小径筒部１ｂの封止予定部が溶融するまではレーザー出力を徐々に大きくしていき、出力１００％に到達したところで暫く、例えば数秒間１００％を維持してセラミックスを十分な溶融状態にする。その後、電流導入導体３にセラミックスが濡れて馴染んだころを見計らって封着出力を１００％から０％まで徐々に低下させていく。なお、レーザービームは、その焦点位置を被加熱部の背方へ幾らかずらして照射する。
【０１０３】
そうして、レーザー出力を制御しながら封止予定部に照射することにより、封着時にクラックや気泡が生じないで良好な封着部ＳＰが得られる。
【０１０４】
図８は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第４の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図である。本形態は、電流導入導体２がサーメット棒２ａおよびＭｏ棒２ｂを軸方向に接合した接合体構造であり、サーメット棒２ａの部分で封着が行われる点を除くと図６に示す第３の形態と同じである。
【０１０５】
図９は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第５の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図である。本形態において、上記封着部ＳＰは、図に示すように、管軸と直交する方向に膨出して異形な形状をなしている。これは、主として封止予定部における小径筒部１ｂのセラミックスが溶融したときに表面張力で管軸方向に収縮しているためである。また、封着部ＳＰは、セラミックス中に後述する電流導入導体２の成分が固溶して固溶体を構成していることが多く、この場合にはセラミックスの固有色と異なる色に変色している。
【０１０６】
図１０および図１１は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第６の形態を示し、図１０は比Ｌ／ＤＯと放電媒体の封入量の関係を説明するグラフ、図１１は透光性セラミックス放電容器の各部の寸法の関係を説明する高圧放電ランプの管軸に沿った断面図（上）および小径筒部の封着部に接近した位置において管軸に直交する面に沿った拡大断面図（下）である。なお、図１０において、横軸は小径筒部の有効長Ｌの小径筒部の外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯを、縦軸は放電媒体の封入量（相対値）を、それぞれ示す。
【０１０７】
本形態において、高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂの有効長Ｌが小径筒部１ｂの外径ＤＯに対する比Ｌ／ＤＯで０．５〜３．０の範囲にあるように構成されている。なお、小径筒部１ｂの有効長Ｌは、小径筒部１ｂの長さから封着部ＳＰを除外した部分の長さをいい、内部に放電媒体が滞留し得る部分の長さを示している。また、小径筒部１ｂの外径ＤＯは、小径筒部１ｂの封着部ＳＰに接近した位置における外径である。
【０１０８】
図１０から理解できるように、比Ｌ／ＤＯが０．５〜３．０の範囲内であれば、放電媒体の封入量を相対的に低減することができる。
【０１０９】
図１２は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第７の形態を示す比ＤＩ／ｔと放電媒体の封入量の関係を説明するグラフである。なお、図において、横軸は小径筒部の内径ＤＩの小径筒部の肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔを、縦軸は放電媒体の封入量（相対値）を、それぞれ示す。
【０１１０】
本形態において、高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂの内径ＤＩが小径筒部１ｂの肉厚ｔに対する比ＤＩ／ｔで１．４〜１７の範囲にあるように構成されている。なお、図１２に示すように、小径筒部１ｂの内径ＤＩは、封着部ＳＰに接近した位置における内径、ｔは同じく肉厚である。
【０１１１】
図１２から理解できるように、比ＤＩ／ｔが１．４〜１７の範囲内であれば、放電媒体の封入量を相対的に低減することができる。
【実施例４】
【０１１２】
実施例４は、図１および図２に示す高圧放電ランプである。
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
容器全体の平均結晶粒径10μｍ
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.4mm
小径筒部；外径（DO）1.5mm、内径（DI）0.7mm、肉厚（t）0.4mm
有効長（L）0.75mm、L/DO=0.5、DI／t=1.8
電流導入導体              ：Mo-Al2O3=50：50体積％のサーメット棒、直径0.65mm
電極                      ：電極間距離3mm
放電媒体                  ：DyI3-NdI3-CsI=3mg、Xe1MPa
定格ランプ電力            ：35W
【実施例５】
【０１１３】
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
容器全体の平均結晶粒径10μｍ、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.4mm
小径筒部；外径（DO）1.5mm、内径（DI）0.7mm、
有効長（L）1.5mm、L/DO=1.0、DI／t=1.8
【０１１４】
その他は実施例４と同じである。
【実施例６】
【０１１５】
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
容器全体の平均結晶粒径10μｍ、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.4mm
小径筒部；外径（DO）1.5mm、内径（DI）0.7mm、
有効長（L）4.5mm、L/DO=3.0、DI／t=1.8
【０１１６】
その他は実施例４と同じである。
【実施例７】
【０１１７】
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
容器全体の平均結晶粒径10μｍ、
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.5mm
小径筒部；外径（DO）2.05mm、内径（DI）1.0mm、
有効長（L）6.0mm、L/DO=3.0、DI／t=2.0
【０１１８】
その他は実施例４と同じである。
［比較例３］
透光性セラミックス放電容器：一体成形の透光性多結晶アルミナセラミックス製、
容器全体の平均結晶粒径70μｍ
包囲部；最大内径6mm、最大内径5mm、肉厚0.8mm
小径筒部；外径（DO）1.5mm、内径（DI）0.7mm、
有効長（L）12mm、L/ DO=8.0、DI／t=1.8
【０１１９】
その他は実施例４と同じである。
【０１２０】
図１３は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第８の形態を説明するための平均結晶粒径と耐圧力の関係を示すグラフである。なお、図において、横軸は平均結晶粒径（μｍ）を、縦軸はランプ点灯状態での耐圧力（Ｐａ）を、それぞれ示す。本形態においては、平均結晶粒径５０μｍ以下であれば０．８ＭＰａ以上の最高耐圧値が得られ、同様に３０μｍ以下であれば１．１ＭＰａ以上、２０μｍ以下であれば１．８ＭＰａ以上、１０μｍ以下であれば２．５ＭＰａ以上の最高耐圧値が得られる。
【０１２１】
したがって、平均結晶粒径５０μｍ以下で、封入圧０．３〜２．０ＭＰａの範囲が本形態の範囲である。また、平均結晶粒径０．５〜２０μｍの範囲で、封入圧０．５〜１．２ＭＰａの範囲が最適範囲である。
【０１２２】
図１４は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第９の形態おける透光性セラミックス放電容器の封止工程を説明する工程図である。なお、図において、図２および図８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、透光性セラミック放電容器１は、その小径筒部１ｂの端部側の平均結晶粒径がその他の部分および包囲部１ａの平均結晶粒径と相違している。
【０１２３】
すなわち、小径筒部１ｂの端部１ｂ１側における外表面の平均結晶粒径が３μｍ以下であり、封止部ＳＰの形成後においても当該封止部に接近した位置の外表面における平均結晶粒径は、封止部ＳＰを形成する前と本質的に変化していない。これに対して、小径筒部１ｂのその他の部分および包囲部の外表面における平均結晶粒径は、１５〜８０μｍの範囲内にある。しかしながら、透光性セラミック放電容器１は、その全体が一体成形により形成されている。
【０１２４】
本形態において、封止部ＳＰを形成する工程は、図１４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の順に遂行される。すなわち、まず、図１４（ａ）に示すように図示の電極マウントと図示を省略しているが、図１４（ｂ）に図示している透光性セラミック放電容器１をそれぞれ別に用意する。なお、電極マウントは、電流導入導体２と電極３の組立体である。また、電流導入導体２は、長さ方向の基端から先端に向けてニオブ部２ａ１、サーメット部２ａ２およびモリブデン部２ｂの直列接続構造になっている。サーメット部２ａ２は、アルミナセラミックス粉末とモリブデン粉末の焼結体からなる。
【０１２５】
次に、図１４（ｂ）に示すように電極マウントを透光性セラミック放電容器１の小径筒部１ｂ内部の所定位置まで挿入する。そして、小径筒部１ｂの端部１ｂ１の周囲を集中的に加熱して端部１ｂ１が対向している電流導入導体２のニオブ部２ａ１およびサーメット部２ａ２の部分が吸熱して温度上昇し、次いでニオブ部２ａ１およびサーメット部２ａ２の熱が端部１ｂ１に伝導して当該部分が温度上昇する。そうして、端部１ｂ１の温度がやがて融点に到達すると、端部１ｂ１のセラミックスが溶融し、電流導入導体２の対向するニオブ部２ａ１およびサーメット部２ａ２に濡れる。
【０１２６】
次に、図１４（ｃ）に示すように加熱を停止すれば主として端部１ｂ１を構成しているセラミックスの溶融部が固化して、小径筒部１および電流導入導体２がセラミックス融着により封止されてなる封止部ＳＰが形成される。なお、封止部ＳＰは、端部１ｂ１が溶融したときに表面が表面張力により収縮するので、管軸方向に短縮し、径方向に少し膨出する。
【０１２７】
そうして、本形態においては、小径筒部１ｂの端部１ｂ１の平均結晶粒径が３μｍ以下であるから、セラミックスの融点が小径筒部１ｂのその他の部分および包囲部１ａの融点より低くなるので、封止が容易になるとともに、包囲部１ａの動作温度を相対的に高く設定することが可能になるので、ランプ特性を良好にすることができる。また、封止部ＳＰが電流導入導体２のニオブ部２ａ１およびサーメット部２ａ２にセラミックス融着しているので、液相の放電媒体がニオブ２ａ１に到達するのをサーメット部２ａ２で確実に阻止することができるので、信頼性および耐久性に優れた封止を行うことができる。
【０１２８】
図１５は本発明の高圧放電ランプ点灯装置における一実施形態を示すブロック回路図である。本発明の高圧放電ランプ点灯装置は、第１または第２の高圧放電ランプと、高圧放電ランプを点灯する点灯回路とを具備している。なお、本形態において、その点灯回路が低周波交流点灯回路方式を採用している。
【０１２９】
本形態において、点灯回路は、電子化されていて、直流電源ＤＣ、昇圧チョッパＢＵＴ、フルブリッジ形インバータＦＢＩおよびイグナイタＩＧを具備しており、自動車前照灯用メタルハライドランプＭＨＬを点灯する。
【０１３０】
直流電源ＤＣは、例えば自動車のバッテリーからなる。
【０１３１】
昇圧チョッパＢＵＴは、その入力端が直流電源ＤＣに接続している。
【０１３２】
フルブリッジ形インバータＦＢＩは、その入力端が昇圧チョッパＢＵＴの出力端に接続している。
【０１３３】
イグナイタＩＧは、フルブリッジ形インバータＦＢＩの低周波交流出力を入力して高電圧始動パルスを発生し、始動時に後述する自動車前照灯用メタルハライドランプＭＨＬの一対の電極間に印加する。
【０１３４】
自動車前照灯用メタルハライドランプＭＨＬは、以上説明した本発明の高圧放電ランプを実施するための各形態に示すものを任意所望により選択して使用することができ、フルブリッジ形インバータＦＢＩの出力端間に接続して低周波交流点灯する。
【０１３５】
図１６は、本発明の照明装置における一実施形態としての自動車前照灯を示す概念的側面図である。図において、１１は前照灯本体、１２は高圧放電ランプ点灯装置、１３は自動車前照灯用メタルハライドランプである。
【０１３６】
前照灯本体１１は、容器状をなし、内部に反射鏡１１ａ、前面にレンズ１１ｂおよび図示を省略しているランプソケットなどを備えている。
【０１３７】
高圧放電ランプ点灯装置１２は、図９に示す回路構成を備えていて、主点灯回路１２Ａおよび始動器１２Ｂを具備している。主点灯回路１２Ａは、図３の昇圧チョッパＢＵＴおよびフルブリッジ形インバータＦＢＩを主構成要素として構成されている。始動器１２Ｂは、同じくイグナイタＩＧを主構成要素として構成されている。
【０１３８】
自動車前照灯用メタルハライドランプ１３は、上記ランプソケットに装着されて点灯する。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の高圧放電ランプにおける第１の実施形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプの全体を示す正面図
【図２】同じく発光管の拡大断面図
【図３】同じく小径筒部の外表面における多結晶アルミナセラミックスの結晶粒径を説明する電子顕微鏡拡大写真
【図４】平均結晶粒径を測定する方法を説明するための基準直線を記入した多結晶アルミナセラミックスの電子顕微鏡拡大写真
【図５】本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図
【図６】本発明の高圧放電ランプを実施するための第３の形態における透光性セラミックス放電容器の断面図
【図７】レーザー照射により封止予定部を加熱する場合の経過時間とレーザーの相対出力の関係を示すグラフ
【図８】本発明の高圧放電ランプを実施するための第４の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図
【図９】本発明の高圧放電ランプを実施するための第５の形態を示す透光性セラミックス放電容器の断面図
【図１０】本発明の高圧放電ランプを実施するための第６の形態における比Ｌ／ＤＯと放電媒体の封入量の関係を説明するグラフ
【図１１】同じく透光性セラミックス放電容器の各部の寸法の関係を説明する高圧放電ランプの管軸に沿った断面図（上）および小径筒部の封着部に接近した位置において管軸に直交する面に沿った拡大断面図（下）
【図１２】本発明の高圧放電ランプを実施するための第７の形態を示す比ＤＩ／ｔと放電媒体の封入量の関係を説明するグラフ
【図１３】本発明の高圧放電ランプを実施するための第８の形態を説明するための平均結晶粒径と耐圧力の関係を示すグラフ
【図１４】本発明の高圧放電ランプを実施するための第９の形態おける透光性セラミックス放電容器の封止工程を説明する工程図
【図１５】本発明の高圧放電ランプ点灯装置における一実施形態を示すブロック回路図
【図１６】本発明の照明装置における一実施形態としての自動車前照灯を示す概念的側面図
【符号の説明】
【０１４０】
１…透光性セラミックス放電容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、２…電流導入導体、ＩＴ…発光管、ＳＰ…封着部
【図１】
2008177151.tif 000003
【図２】
2008177151.tif 000004
【図３】
2008177151.tif 000005
【図４】
2008177151.tif 000006
【図５】
2008177151.tif 000007
【図６】
2008177151.tif 000008
【図７】
2008177151.tif 000009
【図８】
2008177151.tif 000010
【図９】
2008177151.tif 000011
【図１０】
2008177151.tif 000012
【図１１】
2008177151.tif 000013
【図１２】
2008177151.tif 000014
【図１３】
2008177151.tif 000015
【図１４】
2008177151.tif 000016
【図１５】
2008177151.tif 000017
【図１６】
2008177151.tif 000018