(57)【要約】【課題】透光性セラミックス放電容器の温度を許容値内に維持して、不具合が生じにくい高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】放電空間を包囲する包囲部１ａの両端に連通する一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備えて一体的に成形されているとともに、管軸方向に沿って延在する凸条Ｂが外表面に形成されている透光性セラミックス放電容器１と、わずかな隙間ｇを形成しながら小径筒部１ｂ内に挿通されているとともに、先端が透光性セラミックス放電容器１の包囲部１ａに臨んでいる一対の電極２、２と、先端が電極２の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器１に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器１から外部に露出した導入導体３と、小径筒部１ｂおよび導入導体３の間を気密に封止するシール４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。【選択図】図２
2004055140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通する一対の小径筒部を備えているとともに、管軸方向に沿って延在する凸条が外表面に形成されている透光性セラミックス放電容器と；
、先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；
先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と；
透光性セラミックス放電容器の小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと；
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】
放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通する一対の小径筒部を備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形されているとともに、管軸方向に沿った凸条が包囲部の外表面に形成されている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面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されているとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；
先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と；
透光性セラミックス放電容器の小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと；
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３】
透光性セラミックス放電容器の凸条は、その高さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする１記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
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３のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器と；
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光管の放電容器に透光性セラミックスを用いたことにより、高効率、高演色および長寿命なメタルハライドランプが実現し、さらに加えて定格ランプ電力７０Ｗ以上の高圧放電ランプにおいては水銀灯安定器適合形のものも開発されている。この種の高圧放電ランプにおいて、高効率、高演色を実現するには、最冷部温度を所要値に確保するために、透光性セラミックス放電容器の点灯中の温度を十分に高める必要がある。
【０００３】
透光性セラミックス放電容器の構成材料であるセラミックスは、従来から用いられてきた石英ガラスのように軟化、溶融による加工ができないので、封止のために、放電空間を包囲する包囲部の両端から小径筒部を管軸方向に延長させ、小径筒部内に電極軸を周囲にわずかな隙間を形成しながら挿通し、小径筒部の端部側で封止するという特有の封止構造が採用されている。そして、封止は、小径筒部の端部において、フリットガラスを施与し、加熱して溶融、固化させることにより、導入導体と小径筒部との間の隙間をフリットガラスが埋めて行なうようにした構成を採用しているものが多い。この高圧放電ランプでは、最冷部は小径筒部の中のわずかな隙間に進入した液相状態で滞溜する放電媒体の前面部付近に形成される。
【０００４】
また、従来の透光性セラミックス放電容器を備えたメタルハライドランプなどで定格ランプ電力１５０Ｗ以上の高圧放電ランプにおいては、その透光性セラミックス放電容器が円筒状部分と円盤状部分とパイプ状部分とを焼き嵌めした構造（従来技術１）が多い。この透光性セラミックス放電容器は、円筒状部分と円盤状部分とが放電空間を包囲する包囲部を、またパイプ状部分が小径筒部を、それぞれ形成する。
【０００５】
一般に、包囲部および小径筒部を有する透光性セラミックス放電容器においては、最冷部の温度は、電極からの伝導熱および輻射熱と、包囲部を経由して伝導するアークからの伝導熱とのバランスで決定する。そして、放電ランプの点灯方向を変えた場合、電極からの伝導熱および輻射熱はほぼ一定であるが、包囲部を経由して伝導するアークからの熱量が大きく変化する。
【０００６】
ところが、従来技術１のような焼き嵌め構造の透光性セラミックス放電容器の場合、包囲部と小径筒部との間の焼き嵌め部分において、熱抵抗が大きくなる。その結果、包囲部を経由するアークからの伝導熱による影響が相対的に少ない。換言すれば、焼き嵌め構造の透光性セラミックス放電容器は、点灯方向を変えたときの色温度の変化（すなわち、点灯方向特性）が少ない。また、最冷部の温度を所定値に維持しやすい。なお、焼き嵌め構造の透光性セラミックス放電容器としては、特開平１０−１４４２６１号公報に記載されているように、内面が楕円球形状の包囲部と小径筒部とを別体に仮焼結し、包囲部の両端に形成した肉厚段部の中心孔に小径筒部を挿入してから、本焼結して一体化したものもある。（従来技術２）
一方、特開平９−１４７８０３、同１１−２０４０８６号公報などに見られるように、球形またはこれ類似した楕円球形の包囲部と小径筒部とを鋳込み成形などにより一体的に成形した透光性セラミックス放電容器も知られている。（従来技術３）
一体成形した透光性セラミックス放電容器は、リークや破裂に対する信頼性が高いという特長がある。また、透光性セラミックス放電容器の大きさによる制約がないので、各種ランプ電力の高圧放電ランプに適応することができる。さらに、放電容器全体にわたり熱的に連続性があり、したがって包囲部から小径筒部への熱伝導が良好に行なわれるので、最冷部の温度を高くしやすいため、高発光効率および高演色性の高圧放電ランプを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術１および２は、その構造上リークや破裂に対する信頼性が低いという問題ある。
【０００８】
これに対して、一体成形した透光性セラミックス放電容器は、セラミックスが石英ガラスに比較して熱伝導率が著しく大きいことと、上記したように包囲部と小径筒部との間の熱抵抗が小さいこととが加わって、包囲部から小径筒部への熱伝導量が過剰になって、封止部温度が許容値を超えやすい。封止部温度が許容値を超えると、リークなどの不具合が生じる。
【０００９】
また、水平点灯の場合、透光性セラミックス放電容器の構造の如何にかかわらず、アークが上方へ曲がるため、包囲部上部の温度が昇華温度に達しやすくなる。これに対して、垂直点灯の場合、対流により透光性セラミックス放電容器の上部の温度が上昇しやすく昇華温度に達しやすくなる。そうして、温度が昇華温度に達すると、セラミックスの強度が著しく低下してしまう。
【００１０】
本発明は、透光性セラミックス放電容器の温度を許容値内に維持して、不具合が生じにくい高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、透光性セラミックス放電容器の包囲部温度を許容値内に維持しやすくした高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。
【００１２】
本発明は、小径筒部のクラックを生じにくくした透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプを提供することをさらに他の目的とする。
【００１３】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通する一対の小径筒部を備えているとともに、管軸方向に沿って延在する凸条が外表面に形成されている透光性セラミックス放電容器と；先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと；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。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１５】
＜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、包囲部および一対の小径筒部を備えている。包囲部は、放電空間したがって点灯中電極間に生起する主としてアークを包囲する部分である。小径筒部は、その一対が包囲部の両端に配設たとえば一体成形されていて、透光性セラミックス放電容器の軸方向において、互いに反対方向へ延在している。そして、透光性セラミックス放電容器を封止するとともに、一対の電極を支持し、さらに小径筒部の内部に電極が挿通される。なお、要すれば、小径筒部の内面と電極との間にわずかな隙間を形成することができる。この場合、最冷部は、小径筒部の中のわずかな隙間の中に液相状態で滞留する放電媒体の表層部付近に形成される。
【００１６】
また、本発明における透光性セラミックス放電容器は、包囲部および小径筒部が透光性セラミックスによって形成されている。ここで、「透光性セラミックス」とは、単結晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物たと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、多結晶非酸化物たと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材料を意味する。なお、「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、包囲部および一対の小径筒部をともに透光性セラミックスによって一体化された透光性セラミックス放電容器を製作する場合には、鋳込み成形などにより中央の包囲部と、包囲部の両端に位置するする小径筒部とを最初から一体に形成するのがよい。
【００１７】
さらに、透光性セラミックス放電容器の外表面には、管軸方向に沿って延在する凸条が一体に形成されている。この凸条は、透光性セラミックス放電容器のそれと同じ透光性セラミックスにより形成されている。また、凸条は、包囲部および小径筒部の全体、あるいは包囲部または小径筒部に形成することができる。さらに、凸条は、その数が１本以上であればよく、したがって数が制限されるものではない。しかし、凸条は、配光特性に実質的な悪影響を与えたり、熱歪が発生してクラックしたりしない程度の大きさにすべきである。
【００１８】
次に、透光性セラミックス放電容器を封止するには、小径筒部と導入導体との間にセラミックス封止用コンパウンドを加熱溶融してなるシールすなわち封止部を形成することによって、これを行うことができる。たとえば、セラミックス封止用コンパウンドを小径筒部の端面において後述する導入導体および小径筒部の間に施与し、これを加熱により溶融して小径筒部と導入導体との間に浸透させ、冷却により固化することによってシールを形成して両者間を気密に封止する。このシールにより導入導体は、所定の位置に固着される。なお、シールは、導入導体の少なくとも封着性の部分が小径筒部内に露出しないように完全に被覆していることが望ましい。さらに、シールは、導入導体の先端に固着している電極の基端部をもわずかな距離、好適には０．２〜３ｍｍにわたって被覆するように構成すれば、導入導体がハロゲン化物などの放電媒体によって腐食されにくくなる。
【００１９】
＜一対の電極について＞　　一対の電極は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿通されているとともに、先端が透光性放電容器の包囲部に臨んでいる。また、電極は、タングステンＷ、レニウムＲｅ、ドープドタングステン、タングステン−レニウム合金、モリブデンＭｏ、サーメットなどの導電性にして、かつ、耐火性の物質を単体で、または適宜組み合わせて用いて形成することができる。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、必要に応じてタングステン、レニウムなどのコイルを巻装することができる。
【００２０】
次に、電極は、上述のように、その先端部が、包囲部内を臨む位置にあるが、「包囲部内を臨む」とは、包囲部内に位置している態様と、包囲部内に連通している小径筒部内に位置している態様とを含む概念である。
【００２１】
また、電極の中間部は、小径筒部と電極との間にわずかな隙間を形成する場合、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間になるべく均一なわずかな隙間すなわちキャピラリーを形成するために、一定の太さであることが望ましい。さらに、電極の中間部に純タングステン、レニウム、タングステンーレニウム合金またはドープドタングステンのコイルを密巻に巻装することが許容される。これにより、電極が小径筒部に対してセンタリングしやすくなる。
【００２２】
さらに、電極の基端部は、透光性セラミックス放電容器に対して所要の相対的な位置に固定するとともに、外部から電流を導入するために機能する後述する導入導体の先端に溶接などにより固着されることによって電気的および機械的に支持される。なお、溶接に際して熱的に緩衝するなどの目的のために、モリブデン、サーメットなどの部材を後述する導入導体の先端部に配設して電極の基端との間に当該部材を介在させることができる。
【００２３】
さらにまた、電極は、交流点灯および直流点灯のいずれの方式に適応する構造であってもよい。交流点灯方式の場合、低周波および高周波のいずれであってもよい。また、交流点灯方式においては一対の電極を耐火性金属棒により形成することができるが、直流点灯方式においては陰極を耐火性金属棒により形成し、陽極は少なくとも先端部を陰極より太く形成することができる。
【００２４】
さらにまた、電極は、交流点灯および直流点灯のいずれに適用されるものであっても、その先端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することができる。また、要すれば、電極の中間部には、耐火性金属からなる相対的に細い金属線を巻回して構成した中間コイル部を配設したり、セラミックスチューブを嵌めたりすることができる。電極の基端部は、後述する導入導体に溶接などにより固着されることによって電気的および機械的に支持される。
【００２５】
＜導入導体について＞　　導入導体は、電極間に電圧を印加するとともに、電極に電流を供給し、かつ、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、先端が電極の基端部に接続し、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器の小径筒部に封着され、かつ、基端が透光性放電容器の外部に露出している。なお、「透光性放電容器の外部に露出している」とは、透光性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ることを意味する。
【００２６】
また、導入導体は、その熱膨張係数が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およびバナジウムＶなどを用いることができる。透光性セラミックス放電容器の材料に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、導入導体にジルコニウムを用いるとよい。また、導入導体に用いる上記の金属は、水素、酸素透過性を有しているので、所望により透光性セラミックス放電容器の内部に残存している不純ガスを排出するのに寄与させることもできる。なお、導入導体は、これを支持することにより、高圧放電ランプ全体を支持するのに利用してもよい。
【００２７】
さらに、導入導体をニオブなどの封着性金属の棒状体、パイプ状体やコイル状体などによって構成することができる。この場合、ニオブなどは酸化性が強いので、高圧放電ランプを大気に通じた状態で点灯する場合には、耐酸化性の導体を導入導体にさらに接続するとともに、導入導体が大気に接触しないようにたとえばシールなどによって被覆する必要がある。
【００２８】
＜放電媒体について＞　　放電媒体は、少なくとも始動ガスおよびバッファガスを含み、点灯中約１気圧以上の圧力を呈するように透光性セラミックス放電容器内に封入される。また、放電媒体は、必要に応じて、金属ハロゲン化物およびまたは水銀などを発光物質またはバッファ蒸気として用いることができる。
【００２９】
放電媒体に金属ハロゲン化物を用いる場合、金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、主としてヨウ素を用いるのがよい。所望により、臭素を適量添加することができ、これにより包囲部の黒化が抑制されて、光束維持率が向上する。すなわち、金属ハロゲン化物の総量に対して３〜３５質量％、好適には５〜１５質量％の割合で金属臭化物を添加することにより、光束維持率が向上する。
【００３０】
また、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。一例を示せば、ナトリウムＮａ、タリウムＴｌおよびジスプロシウムＤｙ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ハロゲン化物の主成分として用いることができる。さらに、副成分としてホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍおよびインジウムＩｎなどの一種または複数種を添加することができる。
【００３１】
また、バッファ蒸気として適量の水銀に代えて蒸気圧が比較的高くて可視光領域における発光が少ないか、発光しない金属たとえばＡｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅなどのハロゲン化物を封入することもできる。
【００３２】
さらに、希ガスは、好適にはアルゴンを用いることができる。また、その封入圧は、一般的には８〜６７ｋＰａ、好適には１０〜４０ｋＰａ、最適には約２０ｋＰａ程度である。アルゴンの封入圧が８ｋＰａ未満になると、パッシェン曲線からも理解できるように放電開始が困難になる。また、６７ｋＰａを超えると、始動電圧が高くなり、放電開始時に投入されるグロー電力が大きくなり、包囲部の黒化が顕著になる。
【００３３】
＜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、以下の構成を必要に応じて適宜付加することにより、高圧放電ランプの製造が容易になったり、機能が充実したりする。
【００３４】
１　外管について　　外管を用いる場合、その内部に収納される透光性セラミックス放電容器、一対の電極および放電媒体を備えた高圧放電ランプが発光管として作用する。そして、外管を含めて高圧放電ランプが構成される。また、外管は、発光管を機械的に保護し、発光管の作動温度を所望の範囲に維持する場合に用いることができる。外管内は、必要に応じて排気されて真空ないし低圧または不活性ガスたとえば希ガスや窒素を封入することができる。外管には適当な透光性、気密性、耐熱性および加工性を備えている材料たとえば硬質ガラスを用いて構成することができる。
【００３５】
また、外管には透光性セラミックス放電容器および導入導体の封止のために用いているセラミックス封止用コンパウンドのシールとの相対的な熱的関係において、所定の条件を満足するようにその材料、封止構造およびサイズなどを設定する。
【００３６】
さらに、外管を気密に封止する場合は、片封止および両端封止のいずれの構造をも所望により採用することができる。なお、「片封止」とは、外管の一端にのみピンチシール部が形成されていて、他端が封止部を形成しないで閉塞されている構造をいう。これに対して、「両端封止」とは、外管の両端にピンチシール部が形成されている構造をいう。なお、外管が片封止構造であると、高圧放電ランプを反射鏡と組み合わせて使用する場合に、その光軸に高圧放電ランプの軸を一致させるのに好適である。また、両端封止構造は、反射鏡の光軸と高圧放電ランプの軸とを直交した状態に配置させるのに好適である。
【００３７】
２　始動器について　　高圧放電ランプをたとえば水銀灯安定器を用いて始動し、かつ、安定に点灯するように構成するために、始動器を内蔵することができる。始動器は、電源投入時に急速なスイッチング動作を行い、これによって安定器から高電圧パルスを発生させて高圧放電ランプに印加して始動を促進するように作用する。急速なスイッチング動作を行うために、始動器はグロースタータ、バイメタルスイッチまたは非線形コンデンサなどのスイッチング手段を備えている。
【００３８】
３　始動補助導体について　　高圧放電ランプの始動電圧を一層低下させるために、透光性セラミックス放電容器の外側に近接して始動補助導体を配設することができる。すなわち、始動補助導体は、基端を一方の電極と同電位の個所に接続し、中間を透光性セラミックス放電容器の包囲部に近接させながら先端を他方の電極に近接した位置まで延在させる。
【００３９】
＜本発明の作用について＞　　本発明の高圧放電ランプにおいては、以上説明した構成を備えているので、以下の作用を奏する。
【００４０】
１　小径筒部の外表面に凸条が形成されていると、その凸条のために透光性セラミックス放電容器の表面積が増加して、放熱が促進される。その結果、点灯時の透光性セラミックス放電容器の温度を許容値以内に維持しやすくなる。したがって、透光性セラミックス放電容器の設計の自由度が増加する。
【００４１】
２　凸条を包囲部に形成すれば、包囲部の温度過昇を防止して、点灯時の包囲部の温度を昇華温度以下に設定しやすくなる。その結果、セラミックスの強度の低下を阻止できる。
【００４２】
３　小径筒部に形成すれば、透光性セラミックス放電容器の封止部の温度を低減させて、許容値以下に設定しやすくなる。その結果、リークなどの不具合が生じにくくなる。
【００４３】
４　分割構造の成形型を用いて鋳込み成形することにより、包囲部と小径筒部とが一体化した透光性セラミックス放電容器を比較的容易に得ることができる。また、このような場合、透光性セラミックス放電容器の管軸方向に沿って成形型を分割することにより、成形型の製作が容易になる。
【００４４】
ところが、分割構造の場合、成形型の合わせ面に沿ってバリができやすい。本発明においては、このバリを凸条として利用することができる。しかし、バリが凸条として適当な高さを超えるときには、バリを研磨して低くすればよい。
【００４５】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通する一対の小径筒部を備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形されているとともに、包囲部の外表面のみに管軸方向に沿った凸条が形成されている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面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されているとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと；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。
【００４６】
本発明は、凸条を透光性セラミックス放電容器の包囲部にのみ形成している点で請求項１と異なる。すなわち、突部は、小径筒部に形成されていない。そのため、小径筒部の封止部に凸条による不所望な熱歪が生じないので、クラックが生じにくくなる。また、小径筒部には凸条がないので、熱歪によってクラックが発生しにくくなる。このため、封止不良がなくなる。なお、包囲部および小径筒部の全体にわたって凸条を形成した後に、小径筒部の凸条を研削して無くすことにより、本発明の構成を得ることもできる。
【００４７】
請求項３の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、透光性セラミックス放電容器の凸条は、０．１ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００４８】
本発明は、凸条の好適な高さを数値で規定している。すなわち、凸条の高さが０．１ｍｍを超えると、放熱面積は大きくなるので、放熱性の点ではよいが、配光特性や熱歪に対する影響が無視できなくなる。すなわち、包囲部においては、配光特性に乱れを生じる。また、小径筒部においては、熱歪が生じて、クラックが生じやすくなる。凸条の高さのより一層な範囲は、０．０５〜０．１ｍｍである。この範囲であれば、放熱性に優れるとともに、配光特性または耐クラック性においても実用上全く問題がない。なお、「凸条の高さ」とは、凸条の管軸に対して直交する面内における高さをいう。
【００４９】
そうして、本発明においては、配光特性や熱歪に対する影響がないとともに、包囲部や小径筒部の放熱が良好な高圧放電ランプが得られる。
【００５０】
請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプと；交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器と；を具備していることを特徴としている。
【００５１】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、照明器具、画像投射装置、光化学装置などに適用することができる。
【００５２】
「照明装置本体」とは、上記照明装置から高圧放電ランプを除いた残余の部分をいう。なお、照明装置が照明器具である場合においては、その照明装置本体に安定器およびランプソケットを備えていて、そのランプソケットに高圧放電ランプを装着するようにした構成にすることができる。しかし、安定器は、照明器具から離間した位置に別置きにすることもできる。
【００５３】
安定器は、高圧放電ランプの構成に応じて専用形安定器および水銀灯安定器のいずれをも用いることができる。なお、高圧放電ランプは、いずれのタイプの安定器にも適合するように構成することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５５】
図１ないし図３は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示し、図１は縦断面図、図２は透光性セラミックス放電容器の拡大正面図、図３は包囲部の要部拡大断面図である。各図において、１は透光性セラミックス放電容器、２は電極、３は導入導体、４はシールである。透光性セラミックス放電容器１の内部には、放電媒体が封入される。
【００５６】
以下、以上の構成要素について詳細に説明する。
【００５７】
透光性セラミックス放電容器１は、包囲部１ａおよび小径筒部１ｂから構成されているとともに、その全体が一体成形により形成されている。そして、小径筒部１ｂ、１ｂおよび包囲部１ａは、鋳込み成形により一体化されている。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂの外表面の全長にわたり管軸方向に延在する凸条Ｂが形成されている。
【００５８】
包囲部１ａは、その内部に放電空間を包囲する空洞１ａ１を有している。小径筒部１ｂは、その内部に貫通孔１ｂ１を有している。なお、包囲部１ａの内面は、その主要部がほぼ真球状をなし、また外面は紡錘状をなしている。そして、小径筒部が紡錘の巻取り軸棒のような形状をなしている。また、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界部は、その内面が凸曲面Ｂｉを、外面が変曲点Ｂｂを、それぞれ形成している。
【００５９】
凸条Ｂは、透光性セラミックス放電容器１の管軸を中心としてその直径方向に対向する位置に一対が形成されている。これらの凸条Ｂは、図３に示すように、透光性透光性セラミックス放電容器１を２つ割りの成形型を用いて成形した際にバリを研削することによって形成されている。
【００６０】
本実施形態においては、透光性セラミックス放電容器１の包囲部１ａの内面を真球形状にすることにより、透光性セラミックス放電容器１の音響共鳴モードを単一化して、高周波点灯する場合の音響共鳴を回避しやすい構成にしている。
【００６１】
また、透光性セラミックス放電容器１の包囲部１ａの内面を真球形状にすると、点灯中高温になる電極２が近傍に位置していることもあって、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界部に大きな熱応力が発生してクラックを生じやすいが、本実施形態においては、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界部の内外両面に急激な変曲点ができないように、包囲部１ａと小径筒部１ａとの間の変曲点近傍の肉厚を相対的に大きくしている。
【００６２】
一対の電極２、２は、それぞれ軸部２ａ、第１のコイル部２ｂおよび第２のコイル部２ｃを備え、全体として細長い棒状をなしている。第１のコイル部２ｂは、軸部２ａの先端に巻装されている。第２のコイル部２ｃは、軸部２ａの基端部近傍に巻装されている。そして、電極２は、その先端が包囲部１ａ内に突出して放電空間を包囲する空洞１ａ１内に臨んで小径筒部１ｂの貫通孔１ｂ１内に挿通され、貫通孔１ｂ１および電極２の間にわずかな隙間ｇが形成されている。
【００６３】
導入導体３は、ニオブからなり、棒状をなしていて、先端が電極２の軸部２ａの基端部に溶接され、基端が透光性セラミックス放電容器１の外部へ突出している。
【００６４】
シール４は、セラミックス封止用コンパウンドを溶融し、固化することにより、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂおよび導入導体３の間に介在して透光性セラミックス放電容器１を気密に封止するとともに、導入導体３が透光性セラミックス放電容器１の内部に露出しないように被覆している。また、この封止により、電極２を所定の位置に固定している。
【００６５】
シール４を形成するには、セラミックス封止用コンパウンドを小径筒部１ｂの端面において、導入導体３の貫通孔１ｂ１から外部に突出している部分の周りに施与し、加熱溶融させて導入導体３および貫通孔１ｂ１の内面の間に形成される隙間に進入させて小径筒部１ｂ内に挿入されている導入導体３全体を被覆するとともに、さらに電極２の基端部をも被覆し、冷却により固化させる。
【００６６】
放電媒体は、希ガスたとえばネオンおよびアルゴンを含む始動ガスおよびバッファガス、発光金属の金属ハロゲン化物、ならびにバッファガスを供給する水銀からなり、透光性セラミックス放電容器１内に封入されている。
【実施例】
透光性セラミックス放電容器１：透光性アルミナセラミックスからなり、全長２３ｍｍ、包囲部の最大外径６ｍｍ、最大内径５ｍｍ、小径筒部の外径１．７ｍｍ、内径０．７ｍｍ
電極２：ドープドタングステンからなり、軸部２ａが上側の電極で直径０．２５ｍｍ、同じく下側で直径０．２ｍｍ、長さ５．８ｍｍ、第１のコイル部２ｂが直径０．１３５ｍｍのドープドタングステン線の密巻４ターン、第２のコイル部２ｃが０．２５ｍｍのドープドタングステン線の密巻４ターン
導入導体３：ニオブ、直径０．６４ｍｍ
放電媒体：始動ガスおよびバッファガスとしてＮｅ３％＋Ａｒが約２７ｋＰａ、他に適量の水銀および発光金属としてＮａ、Ｔｌ、Ｄｙのヨウ化物（発光金属のハロゲン化物は、点灯中にその全てが蒸発しないで、余剰分がわずかな隙間ｇ内に滞留する程度の量封入している。）
ランプ電力：２０Ｗ
そうして、本実施形態によれば、高周波点灯が可能になるので、蛍光ランプの高周波点灯に使用されているような高周波インバータを備えた点灯回路を用いることができる。したがって、本実施形態は、ランプ電力が１０〜５０Ｗ程度の小形の高圧放電ランプに好適である。
【００６７】
図４は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す一部断面正面図である。高圧放電ランプＨＰＬは、発光管ＩＢ、第１および第２の接続導体ＣＣ１、ＣＣ２、外管ＯＢ、ならびに口金１４からなる。
【００６８】
発光管ＩＢは、図１に示す高圧放電ランプと同一の構造である。したがって、図１と同一部分については同一符号を付している。
【００６９】
第１および第２の接続導体ＣＣ１、ＣＣ２は、それぞれモリブデン線からなり、外管ＯＢ内の軸方向に発光管ＩＢを挟んでほぼ平行に延在している。そして、第１の接続導体ＣＣ１は、その先端が上部の電極２の給電導体３に接続しているとともに、中間が透光性セラミックス放電容器１の軸方向に対してほぼ平行に、かつ、離間して延在している。第２の接続導体ＣＣ２は、下部の電極２の給電導体３に接続している。
【００７０】
外管ＯＢは、硬質ガラス製のＴ形バルブからなり、基端にピンチシール部ｐｓが、先端に排気チップオフ部ｔが、それぞれ形成され、内部が排気されて１．３×１０−２Ｐａ程度の低真空状態になっている。ピンチシール部ｐｓは、その内部に離間した一対のモリブデン箔ｆ、ｆを気密に埋設していて、第１および第２の接続導体ＣＣ１、ＣＣ２の基端がモリブデン箔ｆ、ｆの一端に溶接されているとともに、図示を省略している一対の外部導入体の先端がモリブデン箔ｆ、ｆの他端に溶接されている。そして、Ｔ形バルブの開口端を加熱して軟化状態のときにピンチすることにより形成されている。排気チップオフ部ｔは、外管ＯＢを封止した後に外管ＯＢの内部を排気して排気管（図示しない。）を封し切った跡である。
【００７１】
口金１３は、セラミックス基台１３ａおよび口金シェル１３ｂからなり、上記一対の外部導入線がそのセンターコンタクトとシェル部とに接続している。
【００７２】
図５は、本発明の照明装置の一実施形態としてのスポットライトを示す一部中央断面正面図である。本実施形態のスポットライトは、スポットライト本体１１、高圧放電ランプ１２および高周波点灯回路からなる。なお、高周波点灯回路は、図示を省略している。
【００７３】
スポットライト本体１１は、主として天井取付部１１ａ、アーム１１ｂ、本体ケース１１ｃ、ランプソケット１１ｄ、反射鏡１１ｅ、遮光筒１１ｆおよび前面ガラス１１ｇを備えている。天井取付部１１ａは、天井に取り付けられてスポットライトを吊持するとともに、たとえば天井裏などに別置きに配設される点灯回路手段（図示しない。）に接続して、ここから受電する。アーム１１ｂは、基端が天井取付部１１ａに固定されている。本体ケース１１ｃは、前面が開口した容器状をなし、アーム１１ｂの先端に垂直面内において俯仰自在に枢着されている。なお、図中の２点鎖線は、本体ケース１１ｃを基準にしたときのアーム１１ｂの俯仰調節可能な範囲を説明している。ランプソケット１１ｄは、Ｅ１１形口金用に適合するもので、本体ケース１１ｃ内に配設されている。反射鏡１１ｅは、ランプソケット１１ｄの前方に位置して本体ケース１１ｃに配設されている。遮光筒１１ｆは、反射鏡１１ｅの開口端の中央部に配設されている。前面ガラス１１ｇは、本体ケース１１ｃの開口端に配設されている。
【００７４】
高圧放電ランプ１２は、図７に示すのと同様な仕様である。そして、高圧放電ランプ１２は、その口金Ｂをランプソケット１１ｄに装着することにより、スポットライト本体１１に取り付けられている。また、高圧放電ランプ１２が取り付けられている状態で遮光筒１１ｆが外管ＯＢ先端からの光を遮光して、グレアを防止する。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、包囲部および小径筒部が一体的に成形され、管軸方向に沿って延在する凸条が外表面に形成されている透光性セラミックス放電容器と、先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と、先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と、小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと、放電媒体とを具備していることにより、透光性セラミックス放電容器の温度を許容値内に維持して、不具合が生じにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【００７６】
請求項２の発明によれば、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通する一対の小径筒部を備え、包囲部および小径筒部が一体的に成形されているとともに、管軸方向に沿った凸条が包囲部の外表面に形成されている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面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されているとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と、先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部が透光性セラミックス放電容器に封着され、基端が透光性セラミックス放電容器から外部に露出した導入導体と、透光性セラミックス放電容器の小径筒部および導入導体の間を気密に封止するセラミックス封止用コンパウンドのシールと、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により、点灯時の包囲部の温度を昇華温度以下にしてセラミックスの強度低下を招来しないようにするとともに、小径筒部のクラックを生じにくくした高圧放電ランプを提供することができる。
【００７７】
請求項３の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の凸条は、その高さが０．１ｍｍ以下であることにより、配光特性や熱歪に対する影響がないとともに、包囲部や小径筒部の放熱が良好な高圧放電ランプを提供することができる。
【００７８】
請求項４の発明によれば、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３のいずれか一記載の高圧放電ランプと、交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器とを具備していることにより、請求項１ないし３の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す縦断面図
【図２】同じく透光性セラミックス放電容器の拡大正面図
【図３】同じく包囲部の要部拡大断面図
【図４】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す正面図
【図５】本発明の照明装置の一実施形態としてのスポットライトを示す一部中央断面正面図
【符号の説明】
１…透光性セラミックス放電容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、２…電極、３…導入導体、４…シール、Ｂ…凸条、ＨＰＬ…高圧放電ランプ
【図１】
2004055140.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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