(57)【要約】    【課題】  透光性セラミックス気密容器を備えた無水銀の高圧放電ランプを垂直点灯した場合における透光性セラミックス気密容器の寿命中におけるクラック発生が抑制され、所望の発光効率が得られるとともに、一体成形された透光性セラミックス気密容器の製作が容易な高圧放電ランプを提供する。    【解決手段】  高圧放電ランプは、垂直点灯姿勢のときに上側膨出部1a1、内径が小さい下側膨出部1a2およびそれらの間を連続面で接続する接続部1a3を備えた上下非対称膨出形状を有する包囲部1aならびに一対の小径筒状部1bが一体成形されてなる透光性セラミックス気密容器1と、一対の電流導入導体2と、上側電極が上側膨出部内に臨み、下側電極が下側膨出部内に臨み、先端間が離間対向している一対の電極3と、発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含む放電媒体とを具備している。【選択図】図１
2009032446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直点灯姿勢のときに上側膨出部、内径が小さい下側膨出部および上側膨出部と下側膨出部の間を連続面で接続する接続部を備えた上下非対称膨出形状を有し内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；
透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；
電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において上側電極が上側膨出部内に臨み、下側電極が下側膨出部内に臨み、先端間が離間対向している一対の電極と；
発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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】
垂直点灯姿勢のときに下部から上部まで肉厚が連続的に増大していて内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；
透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；
電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において上側電極が上部内に臨み、下側電極が下部内に臨み、先端間が離間対向している一対の電極と；
発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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】
内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；
透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；
垂直点灯姿勢のときに電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において先端間が離間対向していて上部側が陰極で、下部側が陽極からなる一対の電極と；
発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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４】
透光性セラミックス気密容器は、安定点灯状態における包囲部の上下部の外表面温度が、一対の電極間の距離をＧ（ｍｍ）としたとき、包囲部の管軸方向に沿った長さの中心から上下にＧ／２のそれぞれの位置における温度差ΔＴ（℃）で、数式：ΔＴ≦１００を満足することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
【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気密容器を備えた高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題が重要になってきたことから高圧放電ランプに水銀を本質的に封入しない無水銀の高圧放電ランプが開発されている（特許文献１参照。）。このランプは、自動車前照灯用として既に実用化されている。自動車前照灯用の高圧放電ランプなどの無水銀化が今後ますます進展してくと予想される。
【０００３】
一方、高耐蝕性および高耐熱性を有している透光性セラミックス気密容器を用いた高圧放電ランプが普及してきている。この高圧放電ランプによれば、高発光効率で高演色性のものが得やすくなる。
【０００４】
他方、石英ガラス製の気密容器を備えた高圧放電ランプにおいては、放電空間を包囲するアーク室の壁上の放電媒体の凝縮物の分布を促進するように上部側の内径を下部側の内径より大きくし、あるいはこれに加えて上部の電極の突出長さ下部の電極のそれより大きくすることが知られている（特許文献２参照。）。また、透光性セラミックス気密容器を用いた高圧放電ランプにおいて、ランプが垂直姿勢で点灯するとき、過剰量の放電媒体が放電質の頂部に近接するために、最冷点を形成するように下部電極の突出長さを小さくし、放電質の上部キャップの肉厚を厚くし、または上部電極の電極導体を下部導体のそれより大きくすることが知られている（特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３８４８８号公報
【特許文献２】特開昭６２−１１０２５１号公報
【特許文献３】特開表２００５−５１８０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無水銀の高圧放電ランプは、希ガスの封入圧を１気圧以上にすれば、所望の発光効率が得られることが知られているが、垂直点灯の場合、透光性気密容器の上部が過剰加熱となり、特に透光性気密容器がセラミックス製のものは、寿命中にクラックが発生しやすいことが分かった。そこで、この対策として管壁負荷を低くすれば、クラック発生を低減することができるが、発光効率が低下しすぎて所望の発光効率を得ることができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、透光性セラミックス気密容器を備えた無水銀の高圧放電ランプを垂直点灯した場合における透光性セラミックス気密容器の寿命中におけるクラック発生が抑制され、所望の発光効率が得られるとともに、一体成形された透光性セラミックス気密容器の製作が容易な高圧放電ランプ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】
【０００８】
第１の本発明の高圧放電ランプは、垂直点灯姿勢のときに上側膨出部、内径が小さい下側膨出部および上側膨出部と下側膨出部の間を連続的な曲面で接続する筒状曲面部を備えた上下非対称膨出形状を有し内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において上側電極が上側膨出部内に臨み、下側電極が下側膨出部内に臨み、先端間が離間対向している一対の電極と；発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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。
【０００９】
第１の発明は、以下の各態様を含む。
【００１０】
〔透光性セラミックス気密容器について〕    透光性セラミックス気密容器は、単結晶の金属酸化物例えばサファイヤ、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、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）、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。
【００１１】
透光性セラミックス気密容器は、放電空間を包囲するために、包囲部を備えている。包囲部の内部すなわち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。しかし、高圧放電ランプが垂直点灯されたときに、包囲部の形状が上部側膨出部と下部側膨出部とで異なっている。そして、上部側膨出部は、その内径が下部側膨出部のそれと比較すると大きくなっている。また、上部側膨出部および下部側膨出部の間を直線的または曲線的な連続面で接続する接続部が設けられている。なお、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。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。
【００１２】
また、透光性セラミックス気密容器は、包囲部に連通する一対の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、かつ電流導入導体を小径筒部に封着することによって透光性セラミックス気密容器を封止するために機能する。また、後述する放電媒体を透光性セラミックス気密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。
【００１３】
さらに、透光性セラミックス気密容器は、包囲部と一対の小径筒部とが一体成形により形成されている。一体成形により包囲部と、包囲部および小径筒部の境界部とを滑らかな曲線によって連続して形成することが可能であり、その場合には両者の境界部に熱的な不連続部が形成されにくくなる。
【００１４】
さらにまた、小径筒部には、透光性セラミックス気密容器の内部を外部に対して封止するための封止部が形成されている。この封止部は、小径筒部と電流導入導体とが直接または間接的に封着することで形成されている。本発明において、封止部は、既知のフリットガラスを用いて形成してもよいし、他の封止構造であってもよい。例えば、小径筒部またはこれと同質のセラミックスの融着により封止部を形成してもよい。また、フリットガラスによる場合には、小径筒部の内部にいわゆるキャピラリー構造を形成するのがよい。
【００１５】
〔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、かつ透光性セラミックス気密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気密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気密容器の外部に露出している。なお、透光性気密容器の外部に露出しているとは、透光性セラミックス気密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。
【００１６】
また、電流導入導体は、封着性金属すなわちその熱膨張係数が透光性セラミックス気密容器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気密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の場合も差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス気密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構成とする。
【００１７】
上記サーメットは、その構成材料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、例えばモリブデンまたはタングステン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気密容器に封着されるサーメット部分は、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。
【００１８】
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気密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気密容器の小径筒部に伝熱されることで封着予定部が溶融し、透光性セラミックス気密容器内の気密性が確保される。
【００１９】
また、金属成分の含有量が６０質量％以下なので、透光性セラミックス気密容器の熱膨張率に大きな差がなく、透光性セラミックス気密容器が直接モリブデン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。
【００２０】
さらに、電流導入導体は、主として透光性セラミックス気密容器の小径筒部に封着する部分と、主として電極を支持する部分とに機能が分かれている。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、各部分を別の材料を用いたり、別のサイズや構造にして形成し、かつ、それらを接続したりして電流導入導体を構成することがきる。例えば、主として透光性セラミックス気密容器の小径筒部に封着する部分をニオブとし、主として電極を支持する部分を耐ハロゲン性金属により形成することが既知である。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、これらを管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、所望により電流導入導体のほぼ全長を通じて同一材質の導電性部材を用いることもできる。この場合、上記それぞれの機能を発揮するために、導電性部材の周囲に所要に応じて他の材料を付加することができる。
【００２１】
〔電極について〕    電極は、透光性セラミックス気密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気密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気密容器内に封装されている。
【００２２】
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気密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気密容器の内部側に位置する先端部に接続される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
さらにまた、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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
希ガスは、その透光性セラミックス気密容器内への封入圧が室温で１気圧以上である。封入圧が１気圧以上であれば、放電媒体が無水銀であっても所望の高い発光効率を得ることができる。なお、主として透光性セラミックス気密容器の破裂や封止の容易性の観点から希ガスの封入圧は１６気圧以下にするのが好ましい。また、希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、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。
【００３０】
次に、発光金属のハロゲン化物は、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。
【００３１】
そうして、第１の発明においては、放電媒体が無水銀であるため、放電アークが水銀を封入した場合より細くなる。また、希ガスが１気圧以上の圧力で封入されていているため、点灯中放電媒体の対流が強くなる。しかしながら、透光性セラミックス気密容器の包囲部が上側膨出部、内径が小さい下側膨出部および上側膨出部と下側膨出部の間を連続曲面で接続する接続部を備えた上下非対称膨出形状を有していることにより、垂直点灯時に透光性セラミックス気密容器の包囲部上部の温度が上昇しにくくなり、寿命中のクラック発生が顕著に抑制される。
【００３２】
また、包囲部の形状が上述のようになっていることにより、透光性セラミックス気密容器の包囲部および一対の小径筒部を一体成形により得ることができるので、透光性セラミックス気密容器の製造性を損なうことがない。
【００３３】
第２の発明の高圧放電ランプは、垂直点灯姿勢のときに下部から上部まで肉厚が連続的に増大していて内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において上側電極が上部内に臨み、下側電極が下部内に臨み、先端間が離間対向している一対の電極と；発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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。
【００３４】
第２の発明において、透光性セラミックス気密容器は、その包囲部の肉厚が垂直点灯姿勢のときに下部から上部まで肉厚が連続的に増大している。なお、包囲部の内部に形成される放電空間の形状を上下対称にすることができる。しかし、所望により第１の発明の構成を付加して外形形状を上下非対称にしてもよい。
【００３５】
そうして、第２の発明においては、透光性セラミックス気密容器の包囲部上部の熱容量が下部のそれより大きくなるので、垂直点灯において包囲部上部の温度が上昇しにくくなる。また、包囲部の肉厚が下部から上部まで連続的に変化していることにより、透光性セラミックス気密容器の包囲部および一対の小径筒部を一体成形により得ることができるので、透光性セラミックス気密容器の製造性を損なうことがない。
【００３６】
第３の発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間が形成される包囲部ならびに包囲部の内部に連通した一対の小径筒状部が一体成形されてなり、かつ小径筒状部の部分に形成された封止部を備えている透光性セラミックス気密容器と；透光性気密容器の封止部を気密に貫通して内部に導入された一対の電流導入導体と；垂直点灯姿勢のときに電流導入導体の先端部に配設されて透光性気密容器の包囲部の内部において先端間が離間対向していて上部側が陰極で、下部側が陽極からなる一対の電極と；発光金属のハロゲン化物および１気圧以上の圧力で封入された希ガスを含み、かつ水銀を本質的に含まないで透光性気密容器の包囲部の内部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。
【００３７】
上部電極が陰極になる直流点灯では、下部電極が陽極になる。高圧放電ランプを直流点灯する場合、陽極には放電電流中に占める割合の大きな電子流が流入するために陽極は相対的に高温になる。これに対して、陰極には放電電流中に占める割合の小さなイオン電流が流入するために陰極は相対的に低温になる。
【００３８】
第３の発明においては、上部電極には陰極を、下部電極には陽極をそれぞれ配置しているので、高圧放電ランプの垂直方向の温度分布が均整化方向に改善される。
第１の態様、透光性セラミックス気密容器の上部の肉厚が下部の肉厚より大きくなっている第２の態様ならびに第１および第２の態様を併有している第３の態様などである。
【００３９】
第１の態様においては、熱源である放電アークの上部と透光性セラミックス気密容器の包囲部の上部内壁面との間の距離が大きくなるので、上部内壁面への熱伝導が少なくなる。第２の態様においては、透光性セラミックス気密容器の上部の熱容量が大きくなるので、当該上部の温度上昇が低下する。したがって、第３の態様においては、第１および第２の態様の作用を得ることができる。以上の作用の結果、第１ないし第３の態様によれば、透光性セラミックス気密容器上部の温度過昇が抑制されて透光性セラミックス気密容器の垂直方向の温度分布が改善されるために、透光性セラミックス気密容器のクラック発生が低減する。
【００４０】
第１ないし第３の発明において、以下の態様を採用することができる。
【００４１】
第１の態様は、垂直点灯姿勢のときに、上部に位置する電極の包囲部内への突出量が下部に位置する電極に比較して大きくなっている態様である。本態様においては、上部の電極の突出量が大きいため熱源である放電アークおよび電極先端部に生じる輝点が透光性セラミックス気密容器の上部から離れる程度が大きくなり、相応に上部内壁面への熱伝導が少なくなる。
【００４２】
第２の態様は、垂直点灯姿勢のときに、上部に位置する電極の外径が下部に位置する電極の外径に比較して大きくなっている態様である。第２の態様においては、上部の電極の熱容量が大きくなるので、透光性セラミックス気密容器の上部の温度上昇が抑制される。また、第２の態様では、上部の電極温度上昇が少なくなるので、電極物質の蒸発が抑制される結果、黒化の発生が低減する。さらに、下部の電極の外径を上部の電極外径と同じにする必要がなくなり、下部の電極として最適な外径を選択できるので、下部電極の温度が低すぎて再点弧不良が生じるのを回避することができる。なお、上部電極の外径をＲ１、下部電極の外径をＲ２とし、比Ｒ１／Ｒ２をＳとしたとき、一般的には１．１５＜Ｓ＜１．７、好ましくは１．２＜Ｓ＜１．３にするのがよい。また、電極径の上記比Ｓは、希ガスの封入圧との相関があり、希ガスの封入圧をＰ（気圧）としたとき、比Ｓ／Ｐが数式：０．１＜Ｓ／Ｐ＜１を満足することにより、透光性セラミックス気密容器のクラック発生を効果的に抑制することができる。
【００４３】
第３の態様は、透光性セラミックス気密容器の外面温度差を規定する態様である。すなわち、一対の電極の先端間の距離である電極間距離をＧとして、透光性セラミックス気密容器の包囲部の管軸方向の中心から上下にＧ／２に等しい距離に対向する透光性セラミックス気密容器の外面温度をそれぞれＴ１（℃）、Ｔ２（℃）とし、かつそれらの温度差をΔＴ（℃）としたとき、ΔＴが数式：ΔＴ≦１００、好ましくは２０≦ΔＴ≦８０を満足するように構成されている。なお、上記温度差が１００℃を超えると、温度差による応力が大きくなって寿命中に透光性セラミックス気密容器にクラックが発生しやすくなる。第２の態様において、温度差ΔＴが上記数式を満足させるためには、第１ないし第３の発明および上述の第１および第２の態様のいずれか一または複数を実施することにより実現させることができる。
【００４４】
第４の態様は、定格ランプ電力が１００Ｗ以下の態様である。なお、好ましくは５０Ｗ以下である。
【００４５】
第５の態様は、外管を具備する態様である。第１ないし第３の発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス気密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、所望により外管を具備していることが許容される。外管は、その内部に発光管を収納して、発光管を保温し、機械的に保護し、または発光管から放射される紫外線を遮断するなどの目的で所望により付加される。また、その主たる目的に沿った既知の各種構成を採用することができる。
【００４６】
本発明の高圧放電ランプを照明装置の光源とする場合、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により照明装置を構成することができる。なお、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。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。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】
【００４７】
第１ないし第３の発明によれば、無水銀で、希ガスを１気圧以上の圧力で封入して点灯中の放電媒体の対流が強くなっても、垂直点灯姿勢のときに透光性セラミックス気密容器の包囲部上部の温度が上昇にくくなるので、寿命中におけるクラック発生を抑制するとともに所望の発光効率が得られる高圧放電ランプを提供することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、第１の発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示す断面図である。本形態の放電ランプＭＨＬは、透光性セラミックス気密容器１、一対の電流導入導体２、２、一対の電極３、３および放電媒体からなる。
【００４９】
透光性セラミックス気密容器１は、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂを具備している。包囲部１ａは、上側膨出部１ａ１、下側膨出部１ａ２および接続部１ａ３を備え、内部に放電空間１ｃが形成されている。上側膨出部１ａ１は、内径が大きい膨出部であり、球状、楕円球状または紡錘状などが約半分程度に切断された形状をなしている。下側膨出部１ａ２は、その内径が上側膨出部１ａ１のそれより小さい膨出部であり、球状、楕円球状または紡錘状などが約半分程度に切断された形状をなしている。なお、上記各内径は、一対の電極の先端と交差する管軸に対して垂直な面における数値とする。接続部１ａ３は、上側膨出部１ａ１と下側膨出部１ａ２の間を連続的面で接続している。したがって、包囲部１ａは、高圧放電ランプが垂直点灯姿勢のときに上下非対称膨出形状を呈する内部空間１ｃを形成している。
【００５０】
一対の小径筒部１ｂは、包囲部１ａの管軸方向の両端に分かれて接続していて、内部が包囲部１ａ内に連通している。また、小径筒部１ｂには封止部ＳＰが形成されている。封止部ＳＰは、その構成が特段限定されない。図示の形態においては、溶融したフリットガラスを小径筒部１ｂの端部と小径筒部１ｂの内部に挿通された後述する電流導入導体２との間の形成される隙間に進入させて固化させた構成を採用している。
【００５１】
電流導入導体２は、外部に露出する基端側２ａがニオブからなり、透光性セラミックス気密容器１の内部に挿入される先端側２ａがモリブデンからなり、これらは溶接により接合されて１本の棒状をなしている。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気密容器１の外部へ露出している。
【００５２】
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の先端側２ａの先端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の中間部または電流導入導体２の先端側と小径筒部１ｂの内面との間に管軸方向に短いわずかな隙間すなわちキャピラリーが形成されている。
【００５３】
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。水銀は用いていない。希ガスは１気圧以上の封入圧である。
【実施例１】
【００５４】
実施例１は、図１に示す高圧放電ランプである。
【００５５】
透光性セラミックス気密容器：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；上側膨出部内径12mm、下側膨出部内径8mm
管軸方向長さ17mm、肉厚0.8mm 
小径筒部；内径1.0mm、肉厚0.8mm、長さ15mm
電流導入導体              ：直径0.95mm
電極                      ：W棒、直径0.4mm、電極間距離8mm
放電媒体                  ：CsI-NaI-TlI-TmI3-ZnI2=8.0mg、Xe13気圧
外管                      ：外形40mm、内部真空
垂直点灯時のΔＴ          ：10℃
発光効率（ランプ電力100W）：80lm/W
ライフ試験１０００時間で透光性気密容器のクラックによる破裂発生は５％未満であった。
［比較例１］
透光性気密容器    ：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；管軸方向の長さ16mm、最大内径9.5mm、楕円球状内面形状、
肉厚0.8mm
小径筒部；内径1.0mm、肉厚0.8mm、長さ15mm
その他は、実施例１と同じ仕様である。
【００５６】
垂直点灯時のΔＴ    ；120℃
発光効率（ランプ電力100W）:80lm/W
ライフ試験１０００時間までの透光性セラミックス気密容器にクラックによる破裂が３０％発生した。
図２は、第２の発明を実施するための一形態における透光性セラミックス気密容器を示す断面図である。なお、図において、図１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、透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａは、高圧放電ランプの垂直点灯姿勢において、上側膨出部の肉厚ｔ１が下側膨出部の肉厚ｔ２より大きく形成され、かつ下部から上部まで肉厚が連続的に増大している。
【００５７】
図３は、第３の発明を実施するための一形態を示す断面図である。なお、図において、図１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、一対の電極２Ｋ、２Ａは、高圧放電ランプの垂直点灯姿勢において、電極２Ｋが陰極であり、かつ上側膨出部１ａ１の内部に臨んでいる。また、電極２Ｋは、電流導入導体２の先端側２ａより細い。これに対して、電極２Ａが陽極であり、かつ下側膨出部１ａ２の内部に臨んでいる。また、電極２Ａは、２ａより太い。
【実施例２】
【００５８】
実施例２は、図３に示す高圧放電ランプである。
【００５９】
透光性セラミックス気密容器：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；管軸方向の長さ8mm、最大内径6mm、楕円球状内面形状、
肉厚0.5mm
小径筒部；内径0.7mm、肉厚0.5mm、長さ13mm
一対の電極          ；陰極直径0.25mm、陽極直径0.4mm、先端球状部直径0.6mm
放電媒体                  ：CsI-NaI-TlI-ZnI2=4.0mg、Xe13気圧
その他は、実施例１と同じ仕様である。
【００６０】
垂直姿勢の直流点灯時のΔＴ：50℃
発光効率（ランプ電力35W）：80lm/W
ライフ試験１０００時間で透光性気密容器のクラックによる破裂発生は５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示す断面図
【図２】第２の発明の高圧放電ランプを実施するための一形態における透光性セラミックス気密容器の断面図
【図３】第３の発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示す断面図
【符号の説明】
【００６２】
１…透光性セラミックス気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…小径筒部、１ｂ１…係止段部、２…電流導入導体、２ａ…基端側、２ｂ…先端側、３…電極、ＳＰ…封止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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