(57)【要約】    【課題】  ２０％以上の直線透過率を有する透光性多結晶セラミックスを用いた透光性気密容器を備えていて白濁の発生による直線透過率の低下を抑制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。    【解決手段】  高圧放電ランプは、透光性多結晶セラミックスからなり放電空間１ｃを包囲する包囲部１ａおよび包囲部の管軸方向の両端から延在する一対の小径筒部１ｂを連続して一体化して備え、包囲部における主要部の直線透過率が２０％を超えており、高さが包囲部の最大内径に対して１０〜８０％の突起部１ｄが包囲部の水平点灯における下半部の内面に形成されている透光性気密容器１と、一対の電極２、２と、透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体とを具備している。【選択図】    図１
2007179975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性多結晶セラミックスからなり放電空間を包囲する包囲部および包囲部の管軸方向の両端から延在する一対の小径筒部を連続して一体化して備え、包囲部における主要部の直線透過率が２０％を超えており、高さが包囲部の最大内径に対して１０〜８０％の突起部が包囲部の水平点灯における下半部の内面に形成されている透光性気密容器と；
透光性気密容器内に封装された一対の電極と；
透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；
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】
透光性多結晶セラミックスからなり放電空間を包囲する包囲部および包囲部の管軸方向の両端から延在する一対の小径筒部を連続して一体化して備え、包囲部における主要部の直線透過率が２０％を超えており、点灯時に包囲部の温度より高温になる突起部が包囲部の水平点灯における下半部の内面に形成されている透光性気密容器と；
透光性気密容器内に封装された一対の電極と；
透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；
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】
透光性気密容器は、その突起部の厚さが包囲部の肉厚の２０〜４００％であ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】
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；
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、透光性多結晶セラミックスからなる透光性気密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。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染物質低減の必要性が増加している。従来から実用に供されている高圧放電ランプにおいては、環境汚染物質である水銀が封入されているが、水銀に代えて亜鉛（Ｚｎ）などの蒸気圧が比較的高くて可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物を封入する水銀フリーのメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）が発明されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
水銀フリーランプは、特に環境負荷物質の使用を全廃しようとしている自動車の前照灯用のメタルハライドランプとして期待され、開発が行われている。
【０００４】
一方、従来の高圧放電ランプの透光性気密容器の材料に目を向けてみると、石英ガラスが一般的には用いられてきたが、近時においては耐熱性、耐食性に優れた透光性セラミックス気密容器の採用が増加している。透光性セラミックスには多結晶性の透光性アルミナセラミックスが主に用いられているが、従来のものは直線透過率が高くないので、集光目的の高圧放電ランプには不向きであった。
【０００５】
これに対して、直線透過率の高い多結晶アルミナセラミックスを得る技術も開示されている（非特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３８４８８号公報
【非特許文献１】K.Morinaga, T. Torikai, K. Nakagawa, and S. Fujino, “lochFabrication of fine α loch-alumina powders by thermaldecomposition of ammonium aluminium carbonate hydro-oxide (AACH)” lochActamaterialia, 48, p4375-4741(2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１は、直線透過率の高い多結晶アルミナセラミックスを得る技術を開示しているものの、高圧放電ランプの透光性気密容器の構成については言及していない。
【０００８】
本発明者は、直線透過率の高い多結晶セラミックスを用いた高圧放電ランプを開発する過程において、透光性気密容器の上面部に白濁が発生しやすいという問題のあることが分かった。この白濁は、放電媒体と透光性多結晶セラミックスの反応による生成物質であったり、セラミックス構成物質が何らかの原因で昇華エッチングされたり、結晶化したりしたためであることが多い。そして、白濁が生じると、透明性が失われ、全透過率に劣化はないものの直線透過率が大幅に低下する。このため、白濁が生じると集光性能に影響するという問題がある。
【０００９】
本発明者が上述の白濁発生について調査したところ、白濁は、特に放電アークが接近した高温部に集中して発生する傾向が見られた。そこで、透光性気密容器の包囲部の高温部よりさらに高温になる部分を別に作ると、当該部分に白濁が集中的に発生し、当該部分を形成しない場合に白濁が発生した壁面部位における白濁が顕著に減少することを発見した。本発明は、この発見に基づいてなされたものである。
【００１０】
また、水銀フリーの自動車前照灯用の高圧放電ランプでは、白濁の発生が相対的に顕著である。これは、水銀入りの高圧放電ランプにおけるより圧力でキセノンを封入することと水銀が封入されていないことで、放電アークが細くなるとともに、放電媒体の対流が激しくなって放電アークの湾曲が大きくなるために、透光性気密容器の包囲部の上面部が温度過昇となりやすくなり、これに伴って白濁が発生するからである。
【００１１】
本発明は、２０％以上の直線透過率を有する透光性多結晶セラミックスを用いた透光性気密容器を備えていて白濁の発生による直線透過率の低下を抑制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一般的な目的とする。
【００１２】
また、本発明は、透光性多結晶セラミックスを用いた透光性気密容器を備えていて白濁の発生による直線透過率の低下が抑制された水銀フリーで自動車前照灯用として好適な高圧放電ランプを提供することを具体的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明の高圧放電ランプは、透光性多結晶セラミックスからなり放電空間を包囲する包囲部および包囲部の管軸方向の両端から延在する一対の小径筒部を連続して一体化して備え、包囲部における主要部の直線透過率が２０％を超えており、高さが包囲部の最大内径に対して１０〜８０％の突起部が包囲部の水平点灯における下半部の内面に形成されている透光性気密容器と；透光性気密容器内に封装された一対の電極と；透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１４】
突起部の高さは、突起部の先端と当該先端を含む管軸に直角な断面において管軸位置との間を結ぶ仮想直線と、包囲部の内面との交点から当該先端までの距離をいう。突起部の先端位置が包囲部の最大内径に対して１０〜８０％、好適には２０〜７０％の範囲内であれば、当該先端が包囲部の高温部より若干以上に高くなり、その結果当該先端に集中的に白濁を発生させることができる。
【００１５】
突起部の高さが１０％未満であると、突起部の先端が放電アークから離れすぎるとともに、突起部の熱抵抗が小さくなり、突起部の温度が高くなりにくくなる。一方、突起部の高さが８０％を超えると、突起部が放電アークに接近しすぎるために、放電アークが太い場合はもちろんであるが、例えば水銀フリーの場合のように最も放電アークが細くて、しかも包囲部の上部に偏在する態様であっても、突起部の先端の白濁と昇華による劣化が顕著になる。場合によっては、熱衝撃でクラック破壊を招くなどの劣化が発生する。高さが７０％以下であれば、劣化の回避がより一層容易になることが分かった。
【００１６】
突起部の管軸方向の長さ、厚さおよび数は特段限定されない。突起部の厚さは、突起部を含む管軸に対して直角な断面における突起部の高さの１／２の位置における幅をいう。突起部は単一であってもよいし、複数であってもよい。
【００１７】
第２の発明の高圧放電ランプは、透光性多結晶セラミックスからなり放電空間を包囲する包囲部および包囲部の管軸方向の両端から延在する一対の小径筒部を連続して一体化して備え、包囲部における主要部の直線透過率が２０％を超えており、点灯時に包囲部の温度より高温になる突起部が包囲部の水平点灯における下半部の内面に形成されている透光性気密容器と；透光性気密容器内に封装された一対の電極と；透光性気密容器内に封入されたイオン化媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１８】
第２の発明において、突起部は、点灯時に包囲部の高温部より高温になるのであれば、結果として包囲部の高温になる壁面に生じる白濁が抑制されるので、その形状および寸法は特段限定されない。なお、突起部の温度は、包囲部内面の高温部の温度より若干程度以上に高ければよい。
【００１９】
第１および第２の発明において、透光性気密容器の包囲部の主要部における直線透過率が２０％未満であると、配光制御が困難になるので、集光目的には不向きになる。すなわち、直線透過率が２０％未満であると、突起部による白濁抑制効果があっても、８０％以上の光が拡散するので、配光制御に貢献することができない。また、直線透過率が２０％を超える範囲では、直線透過率が大きくなるにしたがい突起部による白濁抑制効果の配光制御に寄与する程度が順次増加し、直線透過率が５０％を超えれば、顕著に寄与するようになる。よって、直線透過率の好適な範囲は５０％以上である。
【００２０】
また、突起部は、包囲部の水平点灯における下半部に配設される。下半部は、高圧放電ランプを水平点灯した際に、配光に対する影響が少ないからである。
【００２１】
さらに、突起部は、少なくともその先端部の一部が一対の電極間の領域内に形成されている。そして、突起部は、透光性気密容器と一体的に形成されている。突起部を形成する透光性多結晶セラミックスの直線透過率は２０％を超えていなくてもよいが、好ましくは直線透過率が２０％を超えている。
【００２２】
さらにまた、突起部の厚さは、包囲部の肉厚の２０〜４００％であるのがよい。なお、包囲部の肉厚は、一対の電極間に対向する領域における肉厚の最大値と最小値の平均値とする。突起部の厚さが包囲部の肉厚の２０％未満になると、例えば１．５〜２．５ｍｍのように包囲部の肉厚が大きい場合であっても、突起部の熱抵抗が大きくなりすぎてしまい、突起部先端が劣化するという問題がある。また、ある厚さの突起部に対して、包囲部の肉厚が小さい透光性気密容器の場合、突起部の厚さを包囲部の肉厚比で表すと相対的に大きな値になる。しかし、いずれの包囲部の肉厚であっても突起部の肉厚が５０％以上であれば、突起部として良好に作用する。よって、突起部の肉厚の好適な下限値は５０％である。
【００２３】
一方、突起部の肉厚の上限値は、４００％以下であるが、例えば０．２〜０．３ｍｍのように最も肉厚の小さな包囲部の場合、適切な突起部の厚さの上限値は４００％に近い値になる。包囲部の肉厚が大きくなるにしたがい適切な突起部の厚さの上限値は小さくなる。しかし、いずれの包囲部の肉厚であっても突起部の肉厚が４００％を超えると、突起部の成形が困難になるばかりでなく、熱抵抗が低くなりすぎて、突起部の先端温度が低下し、所期の白濁抑制効果を得ることができなくなるという問題が生じる。突起部の肉厚が２００％以下であればこのような問題は生じなくなる。よって、突起部の肉厚の好適な上限値は２００％である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、所定の突起部を具備していることにより、包囲部における白濁発生が抑制されるので、白濁発生に伴う包囲部の直線透過率が低下しにくい自動車前照灯用などの集光用途に好適な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ができる。また、この効果は、水銀フリーの高圧放電ランプにおいて特に顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１ないし図３は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示し、図１は管軸方向に沿う断面図、図２は管軸に直角な断面における端面図、図３は突起部の構造説明図である。本形態において、高圧放電ランプは、透光性気密容器１、一対の電極２、２およびイオン化媒体を具備して構成されている。
【００２７】
最初に透光性気密容器１について説明する。
【００２８】
透光性気密容器１は、透光性多結晶セラミックス、好ましくは透光性多結晶アルミナセラミックスからなるとともに、一体的に成形して形成されている。そして、包囲部１ａ、一対の小径筒部１ｂ、１ｂおよび突起部１ｄを有している。なお、一体的に成形するとは、一体成形するだけでなく、例えば複数に分けて製作した構成部品を接合してから焼結して、結果的に単一で一体的に成形された透光性気密容器を形成するものを含む意味である。
【００２９】
包囲部１ａは、その内部に放電空間１ｃを包囲する中空の部分であり、自動車前照灯用などの高圧放電ランプなどの場合には、上記放電空間１ｃが好ましくはほぼ円柱状をなしていて、少なくとも後述する一対の電極２、２間に対向する領域の肉厚がほぼ均一であるのが好ましい。したがって、この場合の包囲部１ａはほぼ円筒状をなす。しかし、包囲部１ａの外形および放電空間１ｃの形状は、所望によりその他の形状、例えば球状および楕円球状などの形状を有していることを許容する。包囲部１ａの内部に形成される放電空間１ｃ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。
【００３０】
また、本発明において、包囲部１ａは、その主要部の直線透過率が２０％超、好適には３０％超、より一層好適には５０％超である。なお、上記主要部は、放電により発生する光の導出に対して配光上影響の大きい重要な部分であり、主として後述する一対の電極２、２間に対向する部位である。
【００３１】
そうして、包囲部１ａの主要部の直線透過率が上記の範囲内であれば、反射鏡などの光学系との組み合わせる集光目的において配光制御が容易になるため、自動車前照灯用などの用途に適した高圧放電ランプを得ることができる。しかしながら、直線透過率が２０％以下であると、見かけ上放電アークが太くなりすぎて配光制御が困難になり、所望の配光パターンを得ることができない。したがって、自動車前照灯などに組み込んで所定の規格を満足するように配光を厳格に制御することが要求される場合には、それが困難になる。加えて、直線透過率が３０％超であれば、見かけ上の放電アークがさらに細くなって配光制御がさらに容易になる。さらに、５０％超であれば、なお一層配光制御が容易になる。なお、本発明において、直線透過率は高い方が好ましいので、その上限はない。
【００３２】
直線透過率の高い包囲部１ａを形成する手段は既知である。したがって、既知の手段を用いれば、上記のように直線透過率が高い包囲部１ａを実現することができる。そのために、本発明においては、直線透過率の高い包囲部１ａを形成する手段は特段限定されない。しかし、直線透過率の高い包囲部１ａを形成する手段の一例を列挙すれば、次のとおりである。
（１）透光性多結晶セラミックス、例えばアルミナセラミックスの材料であるセラミックス微粒子の平均粒径をサブミクロンのオーダー、例えば平均粒径０．１〜６μｍの高直線透過率セラミックス微粒子を用いて透光性気密容器１を成形する。
（２）透光性多結晶セラミックスの成形後に透光性気密容器１の所望部分の表面、例えば内面、外面または内面および外面を研磨する。
（３）包囲部１ａには高直線透過率セラミックス微粒子を用いるとともに小径筒部１ｂには一般的な平均粒径が高直線透過率セラミックス微粒子のそれより１桁以上大きなセラミックス微粒子を用いて一体に成形する。
（４）上記（１）ないし（３）の各手段を適宜組み合わせる。
【００３３】
高直線透過率セラミックス微粒子を用いて形成された透光性多結晶セラミックスは、従来一般に用いられている透光性多結晶セラミックスに比べて機械的強度が高いので、前者のセラミックスを用いて形成されている包囲部１ａは、後者のセラミックスを用いて形成されている小径筒部の肉厚に比較して肉厚を小さくしても所要の機械的強度を保有させることができることが分かった。
【００３４】
上記の理由から、透光性気密容器１における包囲部１ａの好ましくは一対の電極２、２間に対向する領域において、肉厚を０．２〜１．５ｍｍの範囲内で、かつ実質的一定に形成することができる。上記部位における肉厚が上記の範囲内であれば、点灯時における包囲部１ａに耐圧の問題がないとともに、肉厚が小さい分に応じて包囲部１ａの直線透過率を本発明所定の範囲内に収めるのが容易に容易になる。しかしながら、上記肉厚が０．２ｍｍ未満になると耐圧が低下しすぎるし、また１．５ｍｍを超えると直線透過率を前記範囲内に収めるのが困難になる。包囲部１ａの上記肉厚は、好適には０．３〜０．８ｍｍである。この範囲内であれば、直線透過率および耐圧がともになお一層好ましくなる。なお、包囲部の管軸方向のサイズは、後述する小径筒部が接合する部分までであり、当該部分は曲率が大きく変化する部位である。
【００３５】
また、包囲部１ａの上記所定部分の肉厚がほぼ一定であれば、肉厚の不均一によって高圧放電ランプの配光パターンが不所望な劣化や配光設計の困難化を生じることがない。なお、包囲部１ａの肉厚を一定にするのは、一対の電極２、２間に対向した領域についてだけでよく、残余の領域は肉厚が異なっていてもよいし、肉厚が不均一であってもよい。残余の領域は、配光に対する影響が少ないからである。例えば、包囲部１ａの残余の領域が、一対の電極２、２間Ｌに対向する領域から小径筒部１ｂに至る部分に向かって順次肉厚が増すような構成であってもよい。所望により、包囲部１ａにおける一対の電極２、２間Ｌに対向する領域を除いた透光性気密容器１の残余の領域すなわち電極２の先端から小径筒部１ｂに至るまでの領域において平均肉厚が、一対の電極２、２間に対向する部分におけるそれより大きく、かつ最厚部が０．８〜２．５ｍｍの範囲内にあるように構成することができる。そうして、上記残余の領域は、高圧放電ランプの配光にあまり影響がないので、肉厚であっても差し支えない。また、このような構成により、透光性気密容器１の機械的強度が確保され、また透光性気密容器１の設計の自由度が増大し、製造が容易になる。
【００３６】
本発明において、包囲部１ａの内径は特段限定されない。なお、自動車前照灯用などの高圧放電ランプの場合、放電空間１ｃがほぼ円柱状をなしていて、包囲部１ａの主要部が円筒状をなし、かつ、内径が好適には２．１〜３．７ｍｍまたは４．５ｍｍ、好適には２．４〜３．４ｍｍの範囲内であることにより最適となる。
【００３７】
すなわち、透光性気密容器１が石英ガラスからなる場合とは異なり、材料の屈折率および肉厚が相違するために、仮に同一形状の放電アークが生起したとしても、見かけ上のアーク湾曲量が多結晶セラミックスと石英ガラスとでは異なって見えるためである。しかし、内径が２．１ｍｍ未満になると、放電アークの高熱によって包囲部の内面が、セラミックスの昇華により白濁したり、クラックが発生したりしやすくなる。また、３．７ｍｍまたは４．５ｍｍを超えると、放電アークの浮力による湾曲が大きくなり、特に自動車前照灯用の場合には所望の配光パターンが得られなくなる。
【００３８】
次に、一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、包囲部１ａの管軸方向の両端に接続している。小径筒部１ｂの内径は、包囲部１ａの内径より明らかに小さくて、例えばその１／３以下である。そして、透光性気密容器１が封止されない状態において、小径筒部１ａの内部には管軸方向に延在する細長い貫通孔を有していて、その一端が包囲部１ａの放電空間１ｃに連通し、他端が外部へ開口している。
【００３９】
また、一対の小径筒部１ｂ、１ｂは、その直線透過率が包囲部１ａにおける直線透過率より低い。小径筒部１ｂの直線透過率は直接配光に影響することが少ないので、包囲部１ａの直線透過率より低くてもよい。
【００４０】
そうして、直線透過率が相対的に低ければ、例えば包囲部１ａの表面、例えば外面を研磨して直線透過率を高める場合であっても、小径筒部１ｂの表面、例えば外面は研磨しなくてよくなったり、通常用いられる平均粒径が前述のように大きい透光性セラミックス粒子を用いて小径筒部１ｂを形成することができたりする。そのため、高圧放電ランプの製造が容易で、しかも安価になる。
【００４１】
透光性気密容器１の包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂは連続して一体化している。このため、透光性気密容器１には熱的および光学的な不連続部分が形成されていない。この構成における最も典型的な構造によれば、透光性気密容器１の包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂは一体成形により形成されている。また、異なる構造によれば、透光性気密容器１を形成する前の段階において、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂの全体またはそれらの部分がそれぞれ別の部材としてセラミックス微粒子材料を圧縮成形するか、または仮焼結して用意され、次にそれぞれの部材を焼結型内にて透光性気密容器の形になるように組み込んで本焼結することで、隣接する別部材間のセラミックス粒子が直接結合して熱的および光学的な不連続部分の存在しない透光性気密容器１を得る。なお、いわゆる焼き嵌め構造の透光性気密容器では、熱的および光学的な不連続部分が形成されているが、本発明の効果を奏するものであれば特段の事情がない限り適用が可能である。
【００４２】
次に、突起部１ｄについて説明する。
【００４３】
突起部１ｄは、包囲部１ａの内面の水平点灯における底面中央から垂直に、かつ管軸方向に延在し、襞状をなして突出して形成されている。そして、突起部１ｄの高さは、図３に示すように、管軸ｘに対して直角で、かつ突起部１ｄの先端１ｄ１を含む断面において、当該先端１ｄ１と管軸ｘとの間を結ぶ仮想直線ｓｌと包囲部１ａの内面との交点Ｐから管軸ｘに向かう距離Ｌにより求める値であるが、この高さＬが包囲部１ａの最大内径に対して１０〜８０％に設定されている。
【００４４】
また、突起部１ｄの高さの１／２における幅である厚さｔは、包囲部の肉厚の２０〜４００％に設定されている。さらに突起部１ｄは、その管軸方向の位置が後述する一対の電極２、２間に位置し、かつ管軸方向に延在している。
【００４５】
次に、一対の電極２、２について説明する。
【００４６】
一対の電極２、２は、透光性気密容器１に封装されてその内部の放電空間１ｃに離間して臨むように配設される。一対の電極２、２間に形成される電極間距離は、一般的には１．０〜５０ｍｍが好適であり、自動車前照灯用の高圧放電ランプの場合には、５ｍｍ以下が好適であって、中心値で４．２ｍｍが規格化されている。
【００４７】
また、電極２の構成材としては、耐熱性があって、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープ剤（例えばスカンジウム（Ｓｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、カリウム（Ｋ）およびケイ素（Ｓｉ）などのグループから選択された一種または複数種）を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。
【００４８】
さらに、小形の高圧放電ランプの場合、直棒状の線材や先端部に径大部を形成した線材を電極として用いることができる。中形ないし大形の電極の場合、電極軸の先端部に電極構成材製の電極コイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極２、２は、交流で作動する場合に同一構造とする。しかし、直流で作動する場合には、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いることができる。
【００４９】
また、一対の電極２、２は、所望によりその中間部および基端が透光性気密容器１の小径筒部１ｂ、１ｂ内に挿入され、小径筒部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を形成することが許容される。なお、一対の電極２、２の基端は、後述する導入導体３の先端に接続して支持される。
【００５０】
次に、イオン化媒体について説明する。
【００５１】
イオン化媒体は、少なくとも始動ガスおよび発光に寄与するイオン化媒体を含んでいる。なお、発光に寄与する媒体は、所望により始動ガスがこれを兼ねていていもよい。また、水銀フリーの高圧放電ランプの場合、好ましくはランプ電圧形成用のイオン化媒体を含んでいることが許容される。
【００５２】
始動ガスは、緩衝ガスとしても作用し、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）およびネオン（Ｎｅ）などのグループの一種を単独で、または複数種を混合して封入することができる。希ガスの封入圧力は、高圧放電ランプの用途に応じて適宜設定することができる。
【００５３】
希ガスの中でもキセノンは、その原子量が他の希ガスより大きいため、熱伝導率が相対的に小さいので、これを０．６気圧以上、好適には５気圧以上封入することにより、点灯直後のランプ電圧形成に寄与するとともに、ハロゲン化物の蒸気圧が低い段階で白色の可視光放射を行って光束立ち上がりに寄与するので、前照灯用の高圧放電ランプの場合に効果的である。この場合、キセノンの好ましい封入圧は、６気圧以上、より好適には８〜１６気圧の範囲である。このため、点灯直後からの光束立ち上がりおよび光色立ち上がりに寄与して点灯直後から自動車前照灯用のＨＩＤ光源としての白色発光の規格を満足することができる。
【００５４】
発光に寄与する媒体は、発光金属のハロゲン化物を主体とする他、所望により発光金属をそのまま封入することも許容される。発光金属は、本発明において、特段限定されないが、一好適例としてツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を主体として封入することができる。
【００５５】
ツリウムハロゲン化物は、水銀フリーの高圧放電ランプとして好適な発光金属のハロゲン化物であり、放電により主として可視光を放射する。また、ツリウムハロゲン化物は、透光性気密容器１内に封入されるイオン化媒体中最大封入比率、好適にはこの条件に加えて４０〜９０質量％で封入することができる。そして、ツリウムハロゲン化物は、後述するランプ電圧形成用のイオン化媒体であるところの蒸気圧が高くて、可視光発光の少ない金属のハロゲン化物との共存下において、それ自体電極２、２間の電位傾度、したがってランプ電圧を高くする作用を有している。
【００５６】
また、ツリウムハロゲン化物は、その蒸気圧が低いが、ツリウムの発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属である。ツリウムの発光強度は、高圧放電ランプの点灯中の動作温度に大きく依存しており、その最冷部温度が約８００℃となる条件下で効率が最大になる。透光性気密容器１が透光性セラミックスからなる場合、最冷部温度が約８００℃となる条件下での動作に全く問題がなく、しかも耐薬品性が強いので、本発明の場合、ツリウムハロゲン化物の封入は、ランプ寿命および光束維持率に悪影響を与えない。すなわち、ツリウムハロゲン化物は、透光性セラミックスからなる気密容器を用いる高圧放電ランプに好適な発光金属ハロゲン化物である。
【００５７】
上記以外に封入することが許容されるその他の発光金属のハロゲン化物としては以下がある。
【００５８】
１．（アルカリ金属）    アルカリ金属としては、主としてナトリウム（Ｎａ）、しかし所望によりまたは／およびセシウム（Ｃｓ）およびリチウム（Ｌｉ）の少なくとも一方を選択的に封入することができる。
【００５９】
ナトリウム（Ｎａ）は、主として発光効率向上に寄与する。セシウム（Ｃｓ）は、放電アーク温度の適正化による寿命特性の向上に寄与する。リチウム（Ｌｉ）は、赤色演色性の改善に寄与する。
【００６０】
２．（その他の希土類金属のハロゲン化物）    ツリウムハロゲン化物に加えて以下の金属ハロゲン化物を主として発光金属のハロゲン化物として封入することができる。プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ネオジム（Ｎｄ）およびサマリウム（Ｓｍ）からなるグループの希土類金属の一種または複数種のハロゲン化物である。
【００６１】
上記希土類金属は、ツリウムハロゲン化物に次いで発光金属として有用であり、所定量以下の封入比率で封入することが許容される。すなわち、上記希土類金属は、そのいずれも視感度特性曲線のピーク波長付近で無数の輝線スペクトルを有するため、発光効率向上に寄与することができる。
【００６２】
また、上記希土類金属のハロゲン化物を添加する場合には、ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含めて全イオン化媒体に対する封入比率が５０質量％以上になるように構成するのが好ましい。
【００６３】
３．（タリウムまたは／およびインジウムのハロゲン化物）    タリウム（Ｔｌ）または／およびインジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物は、所望の演色性および／または色温度などを得るなどの目的で副成分として選択的に封入することが許容される。また、インジウムは、ランプ電圧形成用のイオン化媒体としても効果的である。
【００６４】
タリウム（Ｔｌ）ハロゲン化物は、波長５３５ｎｍに輝線を有するタリウムの緑色成分を発光中に加えることができる。なお、一般的に採用し得るタリウムハロゲン化物の封入比率範囲は、封入される全ての金属ハロゲン化物に対して３０質量％未満であるのが望ましい。タリウムハロゲン化物の封入比率範囲が３０質量％以上になると、発光効率の低下が顕著になる。なお、好適には１５質量％未満の範囲で封入するのがよい。
【００６５】
また、インジウム（Ｉｎ）ハロゲン化物を添加することにより、ハロゲン化物の発光中に青色成分を増加させることができるとともに、ランプ電圧形成にも寄与する。
【００６６】
以上説明した各発光金属ハロゲン化物のハロゲンとしては、適度の反応性を有していることからヨウ素が好適であるが、所望により臭素および塩素のいずれかでもよく、またヨウ素、臭素および塩素のうち所望の二種以上を用いてもよい。
【００６７】
次に、ランプ電圧形成用のイオン化媒体は、水銀フリーの高圧放電ランプを得る場合には、前記のように蒸気圧が高くて、可視光発光の少ない金属のハロゲン化物を封入するのがよい。この場合、水銀（Ｈｇ）は、全く含まないのが環境負荷物質削減のために好ましいことであるが、不純物程度に含んでいても許容される。また、水銀入りの高圧放電ランプを得る場合には、水銀を封入する。
【００６８】
また、水銀フリーの場合に、ランプ電圧形成用のイオン化媒体として封入するのが効果的な金属は、例えば次のとおりである。すなわち、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、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）からなるグループから選択された一種または複数種の金属である。上記の各金属のハロゲン化物は、蒸気圧が高く、電子との衝突断面積が大きくて、しかもイオン化ポテンシャルが大きいため、前述の透光性気密容器１との組み合わせにおいて、水銀に代わるランプ電圧形成用のイオン化媒体として好適な物質である。
【００６９】
次に、その他の構成について説明する。
【００７０】
本形態において、以上の主要な各構成に加えて以下の構成を具備することができる。
【００７１】
１．導入導体３について。
【００７２】
導入導体３は、電極２に給電するための機能、小径筒部１ｂおよび後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止する機能および電極２を支持する機能を有する部材である。そして、その基端部が小径筒部１ｂの端部から外部に露出して図示しない点灯回路に接続し、先端部が電極２の基端に接続する。導入導体３の先端部は、透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入され、さらに小径筒部１ｂの内部において電極２の基端に接続している。
【００７３】
また、導入導体３の小径筒部１ｂ内に挿入される部分の直径を、電極２の少なくとも基端部、好ましくは電極軸の直径より大きくすることができる。これにより、電極２または電極軸２ａの直径を導入導体３の直径に影響されることなく最適なサイズに設定することができるとともに、イオン化媒体の滞留に伴う侵食が低減する。
【００７４】
さらに、導入導体３は、その全体を封着性導電部材により形成してもよいし、また封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の直列接続構体により形成することができる。導入導体３の全体を封着性導電部材により形成する場合には、当然ながら封着性導電部材が上記３機能を奏するように配慮して構成される。これに対して、導入導体３が封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材の直列接続構体により形成される場合には、封着性導電部材が小径筒部および後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止する機能を担当し、耐ハロゲン性導電部材が電極を支持する機能を担当し、さらに両部材はともに電極に給電する機能を担当する。
【００７５】
封着性導電部材としては、電極の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する導電性部材を用いるのがよい。例えば、透光性セラミックスの種類に応じてニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）および白金（Ｐｔ）などを用いることができる。なお、透光性気密容器１が透光性多結晶アルミナセラミックスからなる場合にはニオブが好適である。
【００７６】
耐ハロゲン性導電部材としては、電極からの伝熱に耐える耐火性と電極構成物質の接近した熱膨張係数を有している部材を用いるのがよい。例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびサーメットなどから選択することができる。なお、サーメットは、セラミックス粒子と耐火性の導電性金属（例えば、ＭｏやＷ）粉末の混合体を焼成して形成される。
【００７７】
導入導体３に予め電極２を接続して電極２を支持し、透光性気密容器１に対する組立を容易にするために、例えば両者を突合せ溶接により一体化して電極マウントを構成することができる。また、導入導体３を封着性導電部材および耐ハロゲン性導電部材により形成する場合にもこれらを突合せ溶接して一体化することができる。
【００７８】
２．シール材４について。
【００７９】
シール材４は、高融点フリットガラスなどからなり、透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内面と導入導体３との間に進入して透光性気密容器１を気密に封止する。この封止を行うには、一般的な方法として採用されているように、小径筒部１ｂの端部において、導入導体３の周囲にシール材４のペレットを施与して、加熱溶融させることができる。そうすると、高温で溶融したシール材４が小径筒部１ｂの内面と導入導体３との間に形成されるわずかな隙間に進入して固化するので、封止が形成される。なお、シール材４は、導入導体３の封止に機能する部位を被覆するので、導入導体３がニオブのように耐ハロゲンに劣る物質で一部または全部が形成されている場合であっても問題ない。
【００８０】
３．外管について。
【００８１】
透光性気密容器１、一対の電極２、２、イオン化媒体、電流導入導体３およびシール材４からなる組立体を発光管として、この発光管をさらに外管（図示しない。）内に収納することができる。
【実施例１】
【００８２】
実施例１は、図１および図２に示す高圧放電ランプについてのものである。
【００８３】
透光性気密容器  ：一体成形、包囲部長８ｍｍ、最大内径２．９ｍｍ、
肉厚０．５ｍｍ均一、包囲部直線透過率３０％、
小径筒部内径０．７ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ１２ｍｍ、
小径筒部直線透過率２０％
突起部の高さ１．４５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ３ｍｍ
イオン化媒体    ：ＴｍＩ３−ＴｌＩ−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝３ｍｇ
（５０：２０：２０：１０）、Ｘｅ１０気圧、
（）内の数字は封入比率（質量％）
定格ランプ電力  ：３５Ｗ
白濁の程度      ：点灯１０００時間で、突起部を有していない以外は本実施例と同一                    仕様の比較例の約１／４であった。
図４および図５は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示し、図４は管軸方向に沿う断面図、図５は管軸に直角な断面における端面図である。なお、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。
【００８４】
本形態は、突起部１ｄの構造が異なる。すなわち、本形態においては、管軸ｘに向かって包囲部１ａの左右壁面の下側から管軸ｘに向かって一対の棒状をなす突起部１ｄ、１ｄが斜め上側へ突出することにより形成されている。また、突起部１ｄ、１ｄの管軸方向における形成位置は、一対の電極２、２間のほぼ中央部である。
【実施例２】
【００８５】
実施例２は、図４および図５に示す高圧放電ランプについてのものである。
【００８６】
突起部          ：直径０．８ｍｍ、高さ１．２ｍｍ
その他は実施例１と同じ。
【００８７】
白濁の程度      ：点灯１０００時間で、突起部を有していない以外は本実施例と同一                    仕様の比較例の約１／３であった。
次に、図６ないし図８を参照して突起部および包囲部の直線透過率が変化した場合における影響について説明する。
【００８８】
図６は、突起部の高さを変化させた場合における白濁抑制効果と突起部の劣化の関係を試験した結果を示すグラフである。図において、横軸は突起部の高さ（％）を、縦軸は白濁発生抑制率（％）および劣化不良発生率（％）を、それぞれ示す。なお、突起部の高さは包囲部の最大内径に対する比率である。図中、の曲線Ａは白濁発生抑制率、曲線Ｂは劣化不良発生率、をそれぞれ示している。
【００８９】
図から理解できるように、高さが２０〜８０％であれば高い方が、白濁発生がより多く抑制されるが、突起部の高さが８０％を超えると、劣化不良発生率が大きくなりすぎる。
【００９０】
図７は、突起部の厚さを変化させた場合における白濁抑制効果と突起部の劣化の関係を示すグラフである。図において、横軸は突起部の厚さ（％）を、縦軸は白濁発生抑制率（％）および劣化不良発生率（％）を、それぞれ示す。なお、突起部の厚さは包囲部の肉厚に対する比率で示されている。図中、の曲線Ｃは白濁発生抑制率、曲線Ｄは劣化不良発生率、をそれぞれ示している。
【００９１】
図から理解できるように、厚さが２０〜４００％であれば厚い方が白濁発生がより多く抑制されるが、突起部の厚さが４００％を超えると、劣化不良発生率の増加が顕著になる。
【００９２】
図８は、包囲部の直線透過率と配光制御可能率の関係を示すグラフである。図において、横軸は直線透過率（％）を、縦軸は配光制御可能率（％）を、それぞれ示す。
【００９３】
図から理解できるように、直線透過率が２０％以上であれば、比例的に配光制御可能率が増加していく。
【００９４】
図９は、本発明の高圧放電ランプを点灯するための高圧放電ランプ点灯装置を示す回路図である。図において、高圧放電ランプ点灯装置は、直流電源２１、昇圧チョッパ２２、インバータ２３および制御回路２４からなり、図１ないし図３のいずれかの高圧放電ランプ１３を点灯する。直流電源２１は、電池電源、整流化直流電源などからなり、直流出力端間に接続された平滑コンデンサＣ１を有している。昇圧チョッパ２２は、直流電源２１から供給される直流電圧を所要の電圧まで昇圧し、かつ、平滑化して後述するインバータ２３に入力電圧を供給する。なお、符号２２ａは駆動回路で、昇圧チョッパ２２のスイッチング素子を駆動する。インバータ２３は、フルブリッジ形インバータからなる。そして、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をブリッジ接続し、その対向２辺を構成する一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３と他の対向２辺を構成する一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４とを交互にスイッチングさせて、その出力端間に矩形波交流電圧を出力する。なお、符号２３ａは駆動回路で、インバータ２３の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動する。制御回路２４は、昇圧チョッパ２２およびインバータ２３を所要に、例えば高圧放電ランプ１３が冷却状態のときには、高圧放電ランプ１３を始動直後の数秒間定格ランプ電力の約２倍以上、例えば２．５倍程度で点灯し、その徐々に低減させて安定点灯時の定格ランプ電力に移行させるように制御する。
【００９５】
始動器１２Ｂは、高圧放電ランプ１３の始動時に高電圧パルスを出力して高圧放電ランプ１３に印加して、これを瞬時に始動させる。
【００９６】
図１０は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての自動車前照灯を示す概念図である。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は高圧放電ランプである。
【００９７】
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。
【００９８】
高圧放電ランプ点灯装置１２は、図４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。
【００９９】
高圧放電ランプ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】
【０１００】
【図１】本発明の高圧放電ランプを実施するための第１の形態を示す管軸方向に沿う断面図
【図２】同じく管軸に直角な断面における端面図
【図３】同じく突起部の構造説明図
【図４】本発明の高圧放電ランプを実施するための第２の形態を示す管軸方向に沿う断面図
【図５】同じく管軸に直角な断面における端面図
【図６】突起部の高さを変化させた場合における白濁抑制効果と突起部の劣化の関係を示すグラフ
【図７】突起部の厚さを変化させた場合における白濁抑制効果と突起部の劣化の関係を示すグラフ
【図８】包囲部の直線透過率と配光制御可能率の関係を示すグラフ
【図９】本発明の高圧放電ランプを点灯するための高圧放電ランプ点灯装置を示す回路図
【図１０】本発明の照明装置を実施するための一形態としての自動車前照灯を示す概念図
【符号の説明】
【０１０１】
１…透光性気密容器、１ａ…包囲部、１ａ１…直線部、１ｂ…封止部、１ｃ…放電空間、１ｄ…突起部、２…電極、３…導入導体、４…シール材
【図１】
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【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】
2007179975.tif 000011
【図１０】
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