(57)【要約】    【課題】 発光管の細管部に発生するクラックを抑制し、長寿命であるメタルハライドランプを提供すること。    【解決手段】  本管部２１と、細管部２２Ａ、２２Ｂと、細管部２２Ａ、２２Ｂのうち本管部２１側の端部とは反対側の端部においてシール材２８Ａ、２８Ｂによって封着された電極導入体２４Ａ、２４Ｂとを有する発光管２０を備え、細管部２２Ａ、２２Ｂのうち少なくとも一方は、当該細管部２２Ａ、２２Ｂのうち、電極導入体２４がシール材２８によって封着された封着部分３１の熱膨張係数が、本管部２１側の端部部分の熱膨張係数よりも小さい傾斜機能材料からなり、封着部分３１における平均熱膨張係数をα[10-6/K]、電極導入体２４のうちシール材によって封着された部分の熱膨張係数をβ[10-6/K]とすると、αとβとは、β−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしている。【選択図】    図２
2005108534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を形成する本管部と、前記本管部の両端部に配設された細管部と、
先端部同士が前記放電空間内で所定距離を隔てて対向するように前記各細管部内にそれぞれ挿通され、かつ、前記細管部のうち、前記本管部側の端部とは反対側の端部においてシール材によって封着された電極導入体とを有する発光管を備えたメタルハライドランプであって、
前記細管部のうち少なくとも一方は、当該細管部のうち、前記電極導入体が前記シール材によって封着された封着部分の熱膨張係数が、前記本管部側の端部部分の熱膨張係数よりも小さい傾斜機能材料からなり、
前記封着部分における平均熱膨張係数をα[10-6/K]、前記電極導入体のうち前記シール材によって封着された部分の熱膨張係数をβ[10-6/K]とすると、
αとβとは、β−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしていることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記細管部のうち、前記本管部側の端部部分は、前記本管部と同等の熱膨張係数を有する材料からなることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記本管部の材料として、アルミナセラミック、ＹＡＧ、ＡｌＯＮのうちいずれか一つを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記細管部のうち、前記封着部分における材料の主成分として窒化アルミニウムを、前記電極導入体のうち、少なくとも前記シール材によって封着された部分における材料としてタングステン又はモリブデンを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記細管部は、アルミナセラミック、ＹＡＧ、ＡｌＯＮのうちいずれか一の材料と窒化アルミニウムとを組成に有し、管軸方向、前記封着部分に近いほど窒化アルミニウムの組成比率が高くなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項記載のメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発されているメタルハライドランプは、ランプ入力が７０Ｗから１５０Ｗの低ワットタイプのものが多く、主に店舗などの商業空間における屋内インテリア照明分野で広く用いられている。
メタルハライドランプの発光管の材料として、従来は石英を用いたものが主流であったが、近年は石英に代わってセラミック材料を用いたものが主に開発されている。石英管は、耐熱温度が約１０００℃程度であるが、セラミック管は耐熱温度が約１２００℃以上なので、セラミック管を用いることによって、より高い管壁負荷を加えることが可能となり、高効率・高演色のメタルハライドランプを実現できることが知られている。セラミック材料としては、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）（以下、「アルミナ」と表記する。）が主に用いれらており、アルミナは、全透過率が９５％以上と非常に高く、ランプ効率の面から有利であり、併せて比較的安価に製造可能であるので、コストの面からも有利である。
【０００３】
以下、図４を参照しながら、アルミナを用いた発光管の構成について簡潔に説明する。図４は、アルミナを用いた従来の発光管９０の構成を示した断面図である。発光管９０は、本管部９１と、細管部９２Ａ、９２Ｂとによって外囲器を形成されており、その内部には電極導入体９３Ａ、９３Ｂが備えられている。電極導入体９３Ａは、電極部９４Ａと給電体部９５Ａとが電気的に接合されて形成されおり、同様に電極導入体９３Ｂは、電極部９４Ｂと給電体部９５Ｂとが電気的に接合されて形成されている。
【０００４】
細管部９２Ａ、９２Ｂは、本管部９１の両端部に配設されている。細管部９２Ａ、９２Ｂは、接合部分８０Ａ、８０Ｂにおいて本管部９１にそれぞれ嵌合されており、焼き嵌めによって気密に固着されている。
電極導入体９３Ａ、９３Ｂは、電極部９４Ａ、９４Ｂの先端が本管部９１内の放電空間内で所定距離を隔てて対向するように、細管部９２Ａ、９２Ｂ内にそれぞれ挿通されており、給電体部９５Ａ、９５Ｂ全体を覆うように細管部９２Ａ、９２Ｂ内に流し込まれたＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系フリット９８Ａ、９８Ｂによって細管部９２Ａ、９２Ｂ内に気密に封着されている。
【０００５】
電極部９４Ａ、９４Ｂは、タングステン棒とその先端部に巻回されたタングステンコイル９６Ａ、９６Ｂとからなる。各タングステン棒には、放電空間の内部に封入されている発光金属が細管部９２Ａ、９２Ｂの内部に侵入するのを防止するため、モリブデンコイル９７Ａ、９７Ｂが巻回されている。
本管部９１及び細管部９２Ａ、９２Ｂは、アルミナによって形成されており、給電体部９５Ａ、９５Ｂの材料としては、ニオブが用いられている。アルミナ及びニオブの熱膨張係数は略同等であるため、細管部９２Ａ、９２Ｂと給電体部９５Ａ、９５Ｂとの封着部分８１Ａ、８１Ｂにおいて、熱応力はほとんど生じない。これにより、封着部分８１Ａ、８１Ｂで生じうるクラックを抑制することができる（例えば、特許文献１等）。
【特許文献１】特開平６−１９６１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アルミナは上記の種々の長所を有してはいるものの、熱膨張係数が７．２[10-6/K(40〜400℃)]と比較的大きく、熱衝撃に対する耐性は低いという欠点を有している。そのため、ランプのオン・オフが繰り返されると、温度変化に対して細管部９２Ａ、９２Ｂが膨張・収縮を繰り返すこととなり、細管部９２Ａ、９２Ｂと給電体部９５Ａ、９５Ｂとのそれぞれの封着部分８１Ａ、８１Ｂの強度が低下し、寿命時間である９０００時間を経過すると、ついには封着部分８１Ａ、８１Ｂでクラックが発生することが確認されている。したがって、細管部９２Ａ、９２Ｂの材料としてアルミナを用いたランプでは、さらなる長寿命化を図ることは困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、長寿命化を実現可能なメタルハライドランプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ランプの長寿命化を図るために、本発明は、放電空間を形成する本管部と、本管部の両端部に配設された細管部と、先端部同士が前記放電空間内で所定距離を隔てて対向するように各細管部内にそれぞれ挿通され、かつ、細管部のうち、本管部側の端部とは反対側の端部においてシール材によって封着された電極導入体とを有する発光管を備えたメタルハライドランプであって、細管部のうち少なくとも一方は、当該細管部のうち、電極導入体がシール材によって封着された封着部分の熱膨張係数が、本管部側の端部部分の熱膨張係数よりも小さい傾斜機能材料からなり、封着部分における平均熱膨張係数をα[10-6/K]、電極導入体のうちシール材によって封着された部分の熱膨張係数をβ[10-6/K]とすると、αとβとは、β−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしている。
【０００９】
なお、平均熱膨張係数とは、熱膨張係数の分布が一様でない領域における平均の熱膨張係数のことをいう。
上記構成において、本管部と細管部との封着部分で生じうるクラックを抑制するためには、細管部のうち本管部側の端部部分は、本管部と同等の熱膨張係数を有する材料からなることが好ましい。さらに、発光管の透光性を高めるためには、細管部のうち、本管部側の端部部分は、本管部と同じ材料からなることが好ましい。具体的に例示すると、本管部の材料として、アルミナセラミック、ＹＡＧ、ＡｌＯＮのうちいずれか一つを用いることが好適である。
【００１０】
封着部分でのクラックの発生を抑制するためには、細管部のうち、封着部分における材料の主成分として窒化アルミニウムを、電極導入体のうちシール材によって封着された部分の材料としてタングステン又はモリブデンを用いることが好適である。
上記の観点より、細管部は、アルミナセラミック、ＹＡＧ、ＡｌＯＮのうちいずれか一の材料と窒化アルミニウムとを組成に有し、管軸方向、封着部分に近いほど窒化アルミニウムの組成比率が高くなることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るメタルハライドランプでは、細管部の材料として、本管部側の端部部分から給電体部の封着部分に移行するにしたがって熱膨張係数が漸次に低下する傾斜機能材料を用いている。これにより、細管部のうち給電用の導体を封着する封着部分の熱膨張係数が従来よりも小さくなり、また、電極導入体のうちシール材によって封着される部分にも熱膨張係数が小さな材料を用いることができる。これにより、細管部の封着部分において、ランプのオン・オフサイクルによる熱衝撃に対しての耐性が高まるので、クラックの発生を抑制することできる。したがって、本発明に係るメタルハライドランプによれば、ランプの長寿命化を実現することができる。
【００１２】
上記構成において、細管部のうち本管部側の端部部分を、本管部と同等の熱膨張係数である材料によって形成すると、細管部と本管部との接合部分において、熱膨張係数が大きく相異する界面が存在しないので、当該接合部分においてクラックの発生が抑制されるという効果が得られる。
また、本管部の材料として、アルミナ、ＹＡＧ、又はＡｌＯＮのうちいずれか一つを用いると、例えば、窒化アルミニウム等の他の原料との傾斜機能材料を容易に製造することができるとともに、透光性の高い発光管を得ることができる。
【００１３】
また、細管部のうち、給電用の導体の封着部分における材料の主成分として窒化アルミニウムを、電極導入体のうちシール材によって封着された部分の材料としてタングステン又はモリブデンを用いると、これらは、熱膨張係数が略同等であるため、封着部分においてクラックが発生しにくい。
また、細管部は、アルミナセラミック、ＹＡＧ、ＡｌＯＮのうちいずれか一の材料と窒化アルミニウムとを組成に有し、管軸方向、封着部分に近いほど窒化アルミニウムの組成比率が高いので、透光性の高い発光管が得られるとともに、本管部と細管部との接合部分及び本管部と給電用の導体との封着部分においてクラックの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るメタルハライドランプの実施の形態について詳細に説明する。はじめに、図１を参照しながら、本実施の形態に係るメタルハライドランプの全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る定格電力７０Ｗのメタルハライドランプ１０の構成を示した図であって、外管ガラスバルブの一部を切り欠いてランプ内部の構造を示したものである。
【００１５】
図１に示すように、メタルハライドランプ１０は、外管ガラスバルブ１１にＥ形口金１２を装着した構成となっている。外管ガラスバルブ１１の内部には、発光管２０がガラスステム１３から導出した給電用のステム線１４、１５によって支持されている。
発光管２０は、その側面の外周を石英シールド管１６により囲繞されているが、これは発光管２０が破裂したような場合に、その影響を受けて外管ガラスバルブ１１が破損するのを防止するためである。更に、外管ガラスバルブ１１の内部には窒素が４６．５ｋＰａだけ封入されており、これはステム線１４、１５間等を絶縁して、外管ガラスバルブ１１内で放電が発生するのを防止するためである。また、外管ガラスバルブ１１は発光管２０を保温するとともに、リード線の酸化を防止する等の役割を果たしている。以下、メタルハライドランプ１０に備えられる発光管２０の各実施の形態について説明する。
【００１６】
１．（第１の実施の形態）
図２を参照しながら、第１の実施の形態に係る発光管２０の構成について説明する。図２は、発光管２０の構成を示した断面図である。発光管２０は、放電空間を形成する本管部２１と、この本管部２１の両端部に配設された細管部２２Ａ、２２Ｂと、電極導入体２３Ａ、２３Ｂとを有する。
【００１７】
細管部２２Ａ、２２Ｂは、接合部分３０Ａ、３０Ｂにおいて本管部２１にそれぞれ嵌合されており、焼き嵌めによって気密に固着されている。
電極導入体２３Ａは、電極部２４Ａと給電体部２５Ａとを電気的に接合することによって形成されている。電極導入体２３Ｂも同様に、電極部２４Ｂと給電体部２５Ｂとを電気的に接合することによって形成されている。
【００１８】
電極導入体２３Ａ、２３Ｂは、電極部２４Ａ、２４Ｂの先端が放電空間内で所定距離だけ隔てて対向するように、細管部２２Ａ、２２Ｂ内にそれぞれ挿通されており、給電体部２５Ａ、２５Ｂ全体を覆うように、細管部２２Ａ、２２Ｂ内に流し込まれたフリット２８Ａ、２８Ｂによって細管部２２Ａ、２２Ｂ内に気密に封着されている。なお、フリット２８Ａ、２８Ｂはランプ点灯時に給電体部２５Ａ、２５Ｂが発光金属により侵蝕されるのを防止する役割も果たしている。
【００１９】
電極部２４Ａはタングステン棒とこの先端部に巻回されたタングステンコイル２６Ａとを有する。電極部２４Ｂも同様の構成を有している。電極部２４Ａ、２４Ｂの各タングステン棒には、放電空間の内部に封入されている発光金属が細管部２２Ａ、２２Ｂの内部に侵入するのを防止するため、モリブデンコイル２７Ａ、２７Ｂがそれぞれ巻回されている。本管部２１内に封入される発光金属が、細管部２２Ａ、２２Ｂ内にいったん沈み込むと、当該発光金属は本管部２１内の放電空間に戻りにくく、これにより放電空間における発光金属の組成が変化することになる。発光金属の組成が変化するとランプの色温度が変化してしまうので、モリブデンコイル２７Ａ、２７Ｂによってこれを抑制している。
【００２０】
細管部２２Ａから導出している給電体部２５Ａには図１に示すステム線１５に接続され、給電体部２５Ｂにはステム線１４に接続されている。
発光管２０の寸法は、７０Ｗタイプのものでは、本管部２１の管軸方向の全長は１０．０ｍｍ、電極間距離Ｌｅは５．０ｍｍ、本管部２１の内径φは８．５ｍｍ、本管部２１の外径は９．７ｍｍであり、発光管形状パラメータＬｅ／φは０．５９である。細管部２２の寸法は、外径は２．６ｍｍ、内径は０．８ｍｍであり、電極導入体２３Ａ、２３Ｂの寸法は、外径は０．３５ｍｍ、全長は１５．０ｍｍであり、給電体部２５Ａ、２５Ｂの寸法は、外径は０．７０ｍｍ、全長は１２．０ｍｍである。フリットによって封止される長さは３．４ｍｍ程度である。
【００２１】
本管部２１の内部には、発光金属、緩衝ガス、及び始動補助用希ガスがそれぞれ所定量封入されている。なお、緩衝ガスとして水銀（Ｈｇ）が、始動補助用希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）が封入され、発光金属としては金属ハライドであるヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ3）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3）、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3）、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）、及びヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）が封入されている。
【００２２】
続いて、細管部２２の構成の詳細について、従来のメタルハライドランプの発光管９０における細管部９２の構成と比較しながら説明する。なお、上記においては、同一要素について同一の符号を付しているが、以下では、符号番号のみを記載した場合には、同一番号のすべての要素を指すものとする（例えば、「細管部２２」と表記した場合には、「細管部２２Ａ」及び「細管部２２Ｂ」の両方を指すものとする。）。
【００２３】
図４に示す従来の発光管９０のように、細管部９２の材料と給電体部９５の材料として、熱膨張係数の近い材料を用いると、細管部９２と給電体部９５とのあいだで発生しうる熱応力を抑制することが可能となり、クラックの発生を低減できることが広く知られている。具体的には、細管部９２、給電体部９５の熱膨張係数をそれぞれα、β[10-6/K]とすると、β−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たす場合には、細管部９２と給電体部９５との封着部分８１において、クラックが生じにくいことが経験的に確認されている。
【００２４】
そこで、背景技術の欄に記載したように、図４に示す従来の発光管９０においては、細管部９２の材料として熱膨張係数が７．２[10-6/K(40〜400℃)]のアルミナが用いられ、給電体部９５の材料として、熱膨張係数が７．２[10-6/K]であるニオブ、あるいは熱膨張係数が７．１  [10-6/K]である導電性サーメットを用いるものが主流である。
しかし、細管部９２の材料と給電体部９５との材料として、熱膨張係数が同等であるものを選択しただけでは、細管部９２のうち電極導入体９３がフリット９８によって封着された部分（以下、「封着部分」という。）にクラックが生じることがあることがわかった。つまり、細管部９２及び給電体部９５は熱膨張係数が７〜８[10-6/K]と比較的大きく、ランプのオン・オフサイクルによる温度変化に対して敏感に膨張・収縮を繰り返すことになる。このオン・オフサイクルにともなう膨張・収縮によって、封着部分８１の耐久性は次第に低下し、ついには封着部分８１においてクラックが生じることがある。したがって、細管部９２及び給電体部９５の材料としては、より熱膨張係数の小さなものを使用することが望まれる。
【００２５】
そこで、細管部９２の材料として、従来のアルミナに代えて、より熱膨張係数の小さな材料、例えば、熱膨張係数が４．６[10-6/K(40〜400℃)]である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（以下、「窒化アルミ」と表記する。）を用いた発光管について考察する。なお、細管部９２内に封着される給電体部９５としては、熱膨張係数が５．１[10-6/K・at27℃]であり、窒化アルミの熱膨張係数と近いモリブデンを用いることにする。この場合、細管部９２と給電体部９５との熱膨張係数がβ−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしており、これらの封着部分８１においてわずかな熱応力しか発生しないのでクラックは発生しにくい。
【００２６】
また、細管部９２及び給電体部９５の材料として従来のアルミナ及びニオブより熱膨張係数の小さいものを使用しており、熱衝撃に対する耐性が高まっている。したがって、ランプのオン・オフサイクルによる熱衝撃によって、細管部９２と給電体部９５との封着部分８１においてクラックが生じる可能性も低減されることになる。しかしながら、ランプ効率の観点より、本管部９１の材料としては、透過率の高いアルミナ等を用いることが望まれており、本管部９１にアルミナを、細管部９２に窒化アルミを用いると、本管部９１と細管部９２との熱膨張係数が大きく相異するので、本管部９１と細管部９２との接合部分８０において熱膨張係数が大きく相異する界面が存することになる。そのため、ランプを点灯させると、当該界面において、大きな熱応力が発生してクラックが生じうるので、細管部９２に熱膨張係数の小さい材料を用いただけでは、ランプの長寿命化は図られない。
【００２７】
また、細管部９２の材料として、アルミナと窒化アルミとの接合部材を用いることも考えられる。具体的に示すと、当該接合部材のうちアルミナ側を本管部９１と焼き嵌めによって気密に固着し、窒化アルミ側にモリブデンからなる給電体部９５を封着する場合を考える。このようにすると、細管部９２と本管部９１との接合部分８０、及び細管部９２と給電体部９５との封着部分８１では、熱膨張係数が略同等であるため、熱応力によるクラックは発生しにくい。しかし、細管部９２に用いたアルミナと窒化アルミとの接合部材では、当該接合部材内において、熱膨張係数が大きく相異する界面が必ず存在することになる。したがって、ランプの温度変化によって、当該界面において熱応力が発生し、この熱応力が起因となって当該界面においてクラックが発生することがある。したがって、このような構成であっても、ランプの長寿命化を図ることは困難である。
【００２８】
本発明者らは、上記の解析結果に基づいて、給電体部９５と細管部９２との封着部分、及び、本管部９１と細管部９２との接合部において、クラックが発生しにくいランプ構成について試行錯誤を重ねた。本発明者らの鋭意研究の結果、図２に示すように、細管部２２の材料として、本管部２１に用いる材料（例えば、アルミナ）と当該材料より熱膨張係数の小さい材料（例えば、窒化アルミ）との傾斜機能材料を用いることによって、クラックの発生を効果的に抑えられることが見出された。なお、図２の細管部２２内においてハッチングの種類を変えているが、ハッチングが実線から破線に近づくほど熱膨張係数が小さいものを示している。以下、当該傾斜機能材料を細管部２２の材料に用いることによって、クラックの発生が抑えられる理由について説明する。
【００２９】
本実施の形態に係る発光管２０においては、細管部２２のうち本管部２１側（二重実線のハッチング部分）ではアルミナが、その反対側、すなわち、給電体部２５を封着している封着部分３１側（破線のハッチング部分）では窒化アルミが主成分となっており、細管部２２の中央部（実線と破線のハッチング部分）は、アルミナと窒化アルミとが混合された状態であり、管軸方向に沿って封着部分３１に近いほど窒化アルミの組成比率が高くなっている。これによって、細管部２２は、熱膨張係数が本管部２１側の端部部分から封着部分３１に向かって漸次に低下する傾斜機能を有している。また、細管部２２内に封着される給電体部２５の材料として、モリブデンを使用している。モリブデンの熱膨張係数は、５．１[10-6/K・at27℃]であり、細管部２２の封着部分３１及び給電体部２５の熱膨張係数は、上述したβ−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしている。
【００３０】
はじめに、細管部２２の封着部分３１に発生しうるクラックについて考察する。細管部２２の封着部分３１においては、それらの熱膨張係数がβ−1.5≦α≦β＋1.5の関係を満たしているので、熱応力が起因となるクラックが発生し難い。また、給電体部２５及び細管部２２の熱膨張係数は、従来のものより小さいので、ランプのオン・オフサイクルによる熱衝撃が起因となるクラックも発生し難い。
【００３１】
つぎに、細管部２２と本管部２１との接合部分３０において発生しうるクラックについて考察する。本管部２１の材料としては、アルミナを用いており、細管部２２のうち、本管部２１と焼き嵌めされる端部部分の主成分はアルミナであり、本管部２１の材料と同じであるため、細管部２２と本管部２１との接合部分３０において熱応力はほとんど発生せず、クラックも生じない。
【００３２】
つづいて、細管部２２自体に発生しうるクラックについて考察する。細管部２２には、アルミナと窒化アルミとの傾斜機能材料が用いられており、その一端の主成分がアルミナであり、もう一端の主成分が窒化アルミであるので、両端の熱膨張係数は大きく相異している。しかし、細管部２２の中央付近では、アルミナ側から窒化アルミ側に移るにしたがって熱膨張係数が漸次に低下する性質を有している。そのため、細管部２２内部において熱膨張係数が大きく相異する界面は存在しないので、熱応力によって細管部２２自体が破損する可能性は極めて低い。
【００３３】
以上により、細管部２２にアルミナと窒化アルミとの傾斜機能材料を用いることによって、従来のランプ構成において発生していたクラックを効果的に抑えることができる。これにより、本実施の形態に係る発光管２０を用いると、さらなる長寿命化を図ることができる。
また、本実施の形態では、細管部２２の本管部２１側には、従来と同様に高透光性のアルミナが用いられている。放電空間で発光された光は、その多くは本管部２１を透過して外部に放射されるが、その一部は、細管部２２を透過するものもある。例えば、細管部２２の材料に傾斜機能材料を用いることにともなって、細管部２２の透過率が著しく低下し、これによりランプ効率が低下することも考えられるが、本実施の形態では、細管部２２のうちの本管部２１側にはアルミナを用いており、光が遮断されるという弊害が生じないので、従来と同等のランプ効率が確保されている。
【００３４】
さらに、図４に示す従来の発光管９０では、細管部９２及び給電体部９５の熱膨張係数が大きく、高温になるとクラックが生じ易かったので、給電体部９５の配設位置は、タングステンコイル９６から所定距離だけ離間させる必要があった。しかし、図２に示す本実施の形態に係る発光管２０では、封着部分３１の熱膨張係数が比較的小さく、熱衝撃に対する耐性が高まっているので、従来の発光管構成よりも、給電体部２５をタングステンコイル２６により近い位置に配設することが可能となり、図２に示すタングステンコイル２６から給電体部２５までの距離Ｌを従来のものよりも短くすることができる。したがって、本実施の形態に係る発光管２０では、従来の発光管９０よりも細管部２２内の容積を減少させることが可能であり、これによって発光金属が細管部２２内に深く沈み込むことはなくなるので、本管部２１内に存在する発光金属の組成が変化することを抑えることができると考えられる。したがって、本実施の形態に係る発光管２０を用いることによって、色温度の変化が起こりにくいメタルハライドランプ１０を得ることができる。
【００３５】
さらに加えて、従来の発光管９０では、給電体部９５の材料として、細管部９２の材料に用いられるアルミナと同程度の熱膨張係数を有するニオブ、あるいは導電性サーメット等を用いる必要があったが、ニオブ及び導電性サーメットは高価であり、コストの面で有利ではなかった。ところが、本実施の形態に係る発光管２０では、給電体部２５の材料として、熱膨張係数の小さいモリブデンあるいはタングステン等を用いることができる。モリブデン及びタングステンは、ニオブや導電性サーメットと比較すると非常に低廉であるので、ランプの材料原価を削減することができる。ここで、給電体部２５のうち、少なくともフリット２８によって封着される部分が、タングステン又はモリブデンによって形成されていれば十分である。例えば、給電体部２５のすべてがタングステンによって形成されていてもよいし、また、給電体部２５は、タングステンと他の材料との接合部材によって形成されており、当該接合部材のうちタングステンによって形成されている部分がフリット２８によって封着されている構成としてもよい。
【００３６】
なお、上記においては、細管部２２と給電体部２５との熱膨張係数に注目して記載したが、給電体部２５を細管部２２内に封着するフリット２８の熱膨張係数についても考慮することが好ましい。すなわち、フリット２８についても細管部２２及び給電体部２５と熱膨張係数の近い材料を用いた方がクラックの発生を効果的に抑えられる。例えば、細管部２２の封着部分３１における材料の主成分として窒化アルミを、給電体部２５の材料としてモリブデンを用いる場合には、熱膨張係数が４．７〜５．７[10-6/K]であるＤｙ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系のフリット２８で封着することが好ましい。
【００３７】
２．（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る発光管２０について説明する。はじめに図３を参照しながら、発光管２０の構成について説明する。本管部２１及び細管部２２の構成は、第１の実施の形態に係る発光管２０と同様であり、本管部２１の材料としてアルミナを、細管部２２の材料としてアルミナと窒化アルミとの傾斜機能材料を用いている。第２の実施の形態では、第１の実施の形態における電極部２４と給電体部２５とは、タングステンによって一体に成形されている。
【００３８】
図４に示す従来の発光管９０では、細管部２２の材料としてアルミナを用いているため、給電体部９５の材料としては、クラック発生防止の観点よりアルミナと同等の熱膨張係数であるニオブ、あるいは導電性サーメット等を用いる必要があった。しかし、本実施の形態に係る発光管２０では、細管部２２に上述した傾斜機能材料を用いているため、給電体部２５の材料としてより熱膨張係数の小さいもの、具体的にはタングステン、モリブデン等を使用することができる。そのため、本実施の形態では、図２における電極部２４と給電体部２５とをタングステンによって一体に成形して電極導入体２３とし、電極導入体２３に外部からの電源を直接供給する構成とすることができる。これにより、電極導入体２３を形成する製造工程が簡易化されるので、メタルハライドランプ１０の製造コストをさらに低減することができる。
【００３９】
３．（ランプ試験）  本発明者らは、上述した各実施の形態に係るメタルハライドランプ１０を製造して従来のメタルハライドランプとの比較試験を行なった。なお、試験として、管壁負荷２７Ｗ／ｃｍ2を印加して、５．５時間点灯し、０．５時間消灯する、いわゆる寿命試験を行なった。その結果、本実施の形態に係るメタルハライドランプ１０では、従来のランプと同様に、ランプ効率９５ｌｍ／Ｗ、平均演色評価数９０のレベルが得られた。また、従来のランプの発光管９０では、定格寿命の９０００時間を超えると、封着部分８１においてクラックが発生するものがあったが、本実施の形態に係る発光管２０では、１５０００時間を経過しても、封着部分３１においてクラックが発生するものは皆無であった。また、従来のランプでは、点灯時間が長くなるにつれて、色温度が次第に変化することが確認されたが、本実施の形態に係るランプでは、平均色温度４３００Ｋ程度で寿命時間中において色温度が略一定に保たれていることが確認された。以上より、本試験によって、本実施の形態に係るメタルハライドランプ１０の構成とすることによって、色温度の変化を抑えられるととともに、ランプのさらなる長寿命化を実現できることが確認された。
【００４０】
４．（変形例）  以上、本発明を種々の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
上記の各実施の形態では、細管部２２のいずれにも傾斜機能材料を用いる構成について説明したが、細管部２２のうち、片方だけに傾斜機能材料を用いる構成としてもよい。例えば、図１に示すランプ構成において、口金１２を上方にして必ず使用するランプの場合には、口金１２に近い方の細管部２２が主に熱せられ、当該細管部２２において特にクラックが発生しやすくなる。したがって、ランプの点灯時において、上方に配される細管部２２のみに傾斜機能材料を用いて、上記の構成とすることによっても、ランプの長寿命化を図ることができる。
【００４１】
上記の各実施の形態では、本管部２１にアルミナを、細管部２２にアルミナと窒化アルミとの傾斜機能材料を用いたものについて説明したが、アルミナに代えて、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）又は酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）を用いた場合でも、上記と同様の効果が得られる。ＹＡＧ及びＡｌＯＮは、アルミナと同様に、透光性が高く、かつ、他の原料との傾斜機能材料を形成しやすいという性質を有しているので、本実施の形態に係る発光管２０における本管部２１の材料として適している。なお、ＹＡＧの熱膨張係数は、７．７[10-6/K(40〜400℃)]であり、 ＡｌＯＮの熱膨張係数は、６．４[10-6/K(30〜400℃)]である。
【００４２】
上記の各実施の形態においては、本管部２１と細管部２２とを別個に製造して焼き嵌めする構成について説明したが、本管部２１と細管部２２とを一体に成形する構成としてもよい。
また、上記においては定格電力が７０Ｗタイプのものについて説明したが、これに限らずに、例えば２０Ｗから４００Ｗタイプについてもそのまま適用することできる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
上記において説明したように、本発明によれば発光管の細管部の封着部分においてクラックが発生しにくいという効果があるので、本発明に係る技術をメタルハライドランプに用いることによって、ランプの長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態におけるメタルハライドランプの全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における発光管の構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施の形態における発光管の構成を示す断面図である。
【図４】従来のメタルハライドランプの発光管の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０                  メタルハライドランプ
１１                  外管ガラスバルブ
１２                  口金
１３                  ガラスステム
１４、１５            ステム線
１６                  石英シールド管
２０                  発光管
２１                  本管部
２２Ａ、２２Ｂ        細管部
２３Ａ、２３Ｂ        電極導入体
２４Ａ、２４Ｂ        電極部
２５Ａ、２５Ｂ        給電体部
２６Ａ、２６Ｂ        タングステンコイル
２７Ａ、２７Ｂ        モリブデンコイル
２８Ａ、２８Ｂ        フリット
３０Ａ、３０Ｂ        接合部分
３１Ａ、３１Ｂ        封着部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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