(57)【要約】  水銀を封入しないにもかかわらず水銀入りのメタルハライドランプと電気特性が同等で、発光特性がほぼ同等ないし優れているメタルハライドランプおよび照明装置を提供する。  メタルハライドランプＭＨＬは、気密容器１と、一対の電極２と、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、第１のハロゲン化物は主として発光金属のハロゲン化物であり、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物中で最大封入比率のツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、かつ、アルカリ金属ハロゲン化物が多くても１０質量％未満であり、第２のハロゲン化物は主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物からなり、かつ、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％であり、水銀を本質的に含まないで構成されていて気密容器内に封入された放電媒体とを具備している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する透光性の気密容器と；
気密容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極と；
第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、第１のハロゲン化物は主として発光金属のハロゲン化物であり、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物中で最大封入比率のツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、かつ、アルカリ金属ハロゲン化物が１０質量％未満であり、第２のハロゲン化物は主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物からなり、かつ、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％であり、水銀を本質的に含まないで構成されていて気密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メタルハライドランプ。
【請求項２】
放電媒体は、アルカリ金属ハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）およびリチウム（Ｌｉ）のグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を主体として含んでい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】
内部に放電空間を有する透光性の気密容器と；
気密容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極と；
第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、第１のハロゲン化物は主として発光金属のハロゲン化物であり、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物中で最大封入比率のツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、第２のハロゲン化物は主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物からなり、かつ、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％であり、全ての金属ハロゲン化物を形成する金属のイオン化ポテンシャルが５．４ｅＶ以上であり、水銀を本質的に含まないで構成され、気密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メタルハライドランプ。
【請求項４】
放電媒体は、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対するツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物の封入比率ＨＴｍ（質量％）が下式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メタルハライドランプ。
３０＜ＨＴｍ＜９０
【請求項５】
放電媒体は、第１のハロゲン化物がプラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）のグループから選択された希土類金属の一種または複数種のハロゲン化物を含み、ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を加えた希土類金属ハロゲン化物の全ハロゲン化物に対する封入比率が５０質量％以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
放電媒体は、第１のハロゲン化物がタリウム（Ｔｌ）ハロゲン化物およびインジウム（Ｉｎ）ハロゲン化物の少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
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メタルハライドランプと；
メタルハライドランプを点灯する点灯装置と；
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、水銀を本質的に含まないメタルハライド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】
内部に一対の電極を有する発光部と、発光部の両端部に細管部をそれぞれ有するセラミック材料からなる発光管を備え、発光管の内部には封入物として、ハロゲン化ジィスプロシウム、ハロゲン化ツリウム、ハロゲン化ホルミウム、および、ハロゲン化セリウムのうち少なくとも一種と、ハロゲン化ナトリウムとを含む金属ハロゲン化物が封入された低ワットタイプのメタルハライドランプであって、発光部内における電極間距離をＬｅ（ｍｍ）および発光部の中央部の管内径をφｉ（ｍｍ）としたとき、発光管形状パラメータＬｅ／φｉ値が０.４５〜０.６５の範囲を満足していることにより、特定の点灯方向による発光色変動を抑制でき、ランプ寿命特性を向上させ、点灯方向自由形で高効率・長寿命のメタルハライドランプを得ることは既知である（特許文献１参照）。【０００３】
また、水銀を本質的に含まないメタルハライドランプは既知である（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載されたメタルハライドランプは、水銀に代えて相対的に蒸気圧が大きくて、かつ第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として主たる可視域発光を行う金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物ととともに封入している。【０００４】
また、特許文献２中には、実施形態１として電極間距離４ｍｍ、第１のハロゲン化物がヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ3）１ｍｇおよびヨウ化ネオジム（ＮｄＩ3）１ｍｇを、希ガスがアルゴン（Ａｒ）５００Ｔｏｒｒを、それぞれ封入していて、入力電力１５０Ｗで点灯する液晶プロジェクタ用のメタルハライドランプが記載されている。この実施形態においては、第２のハロゲン化物として例えばヨウ化亜鉛（ＺｎＩ2）８ｍｇを封入した場合、ランプ電圧７３Ｖ、発光効率６８ｌｍ／Ｗ、色温度９１６０Ｋである。【０００５】
さらに、特許文献２中には、実施形態８として電極間距離３０ｍｍ、第１のハロゲン化物が臭化ジスプロシウム（ＤｙＢｒ3）、臭化ホルミウム（ＨｏＢｒ3）および臭化ツリウム（ＴｍＢｒ3）のそれぞれ４ｍｇを、希ガスがアルゴン（Ａｒ）１００Ｔｏｒｒを、それぞれ封入していて、入力電力２ｋＷで点灯するメタルハライドランプが記載されている。この実施形態においては、第２のハロゲン化物として例えばヨウ化亜鉛（ＺｎＩ2）３０ｍｇを封入した場合のランプ電圧１１２Ｖ、発光効率９２ｌｍ／Ｗ、色温度５３４０Ｋ、平均演色評価数Ｒａ７３である。【０００６】
一方、色温度３５００Ｋ程度のウオームホワイトや３９００〜４２００Ｋのニュートラルホワイトの光色を実現するためにナトリウム（Ｎａ）を用いると、ナトリウムはそのイオン半径が小さいために容易に拡散してしまうので問題があるとして、第１のグループの金属ハロゲン化物が沸点１０００℃以上で、少なくともジスプロシウム（Ｄｙ）およびカルシウム（Ｃａ）を用いることが知られている（特許文献３参照。）。【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７２５６０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８４８８号公報
【特許文献３】特開２００１−０７６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された発明は、緩衝ガスとして水銀を封入する必要があり、環境負荷物質を使用するのは好ましくない。【０００９】
特許文献２に記載された発明によれば、環境負荷の大きな水銀を使用しないで水銀を封入した従来のメタルハライドランプとほぼ同様な電気特性および発光特性を有するメタルハライドランプが得られた。しかし、水銀を本質的に使用しないで、従来以上の発光効率を有するメタルハライドランプの出現が期待されている。【００１０】
白色系の発光を高効率で発生する物質としてナトリウムが用いられているが、ナトリウムのＤ線は、波長５８９ｎｍであり、視感度曲線のピーク波長の５５５ｎｍから離れているので、さらなる効率向上を図る必要がある。【００１１】
一方、メタルハライドランプにおいて、発光効率を高めるためには、上述のように発光金属にナトリウムを用いる方法の他に、発光管の最冷部温度を上昇させる方法が一般的に知られている。【００１２】
ところが、発光管を構成する気密容器の耐熱性やナトリウムの反応性などさまざまな規制を受けるために、上記のような手段だけでは大幅な発光効率の向上が困難である。加えて、水銀を封入しない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。）の場合、ナトリウムは、発光効率に寄与するものの電極間の電位傾度、したがってランプ電圧の点では低下要因となる。放電媒体がナトリウムを多く含む場合、ランプ電圧が低くなるので、所望のランプ電力を投入するためにはランプ電流を増加させる必要がある。その結果、電極軸径を大きくするなど電極や気密容器の設計が困難になるばかりか、安定器の設計も困難になるという問題がある。【００１３】
ところで、特許文献２の場合、従来のメタルハライドランプとほぼ同様な電気特性および発光特性を有するメタルハライドランプが得られるものの発光効率が水銀入りのメタルハライドランプと同等程度である。【００１４】
また、特許文献３の場合、ジスプロシウムおよびカルシウムを用いることを必須としているため、演色評価数Ｒ９は高いものの発光効率は６０ｌｍ／Ｗと極めて低い。【００１５】
本発明は、水銀を封入しないにもかかわらず水銀入りのメタルハライドランプと電気特性が同等で、発光特性がほぼ同等ないし優れているメタルハライド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】
【００１６】
本発明の第１の態様において、メタルハライドランプは、内部に放電空間を有する透光性の気密容器と；気密容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極と；第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、第１のハロゲン化物は主として発光金属のハロゲン化物であり、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物中で最大封入比率のツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、かつ、アルカリ金属ハロゲン化物が多くても１０質量％未満であり、第２のハロゲン化物は主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物からなり、かつ、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％であり、水銀を本質的に含まないで構成されていて気密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。【００１７】
〔気密容器について〕    本発明において、気密容器が透光性であるとは、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することを意味する。気密容器は、透光性を有していて、ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性の材料であれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性セラミックスなどを用いることができる。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、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）などの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。【００１８】
また、気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、気密容器は、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、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。放電空間の容積は、メタルハライド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、０．１ｃｃ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。【００１９】
また、包囲部の両端に一対の封止部を備えていることが許容される。一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、一般的には包囲部の両端に配設されている。気密容器の材質が石英ガラスの場合、電極を封装し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設している。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに封止部と協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。【００２０】
一方、気密容器が透光性セラミックスからなる場合の封止手段としては、例えばフリット材を透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着やフリット材に代えて金属を用いる金属封着などを用いることができる。また、気密容器の封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら気密容器内に形成される放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部を形成することができる。この構造の場合、封止部は小径筒部の端部部分に配設されるとともに、小径筒部内に電極軸を延在させて電極軸と小径筒部の内面との間にキャピラリーラリーと称される僅かな隙間を小径筒部の軸方向に沿って形成する。【００２１】
〔一対の電極について〕    本発明において、一対の電極は、気密容器に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される。一対の電極の間に形成される電極間距離は、液晶プロジェクタなどの場合、好適には２ｍｍ以下であり、０．５ｍｍのものであってもよい。前照灯用としては中心値で４．２ｍｍが規格化されている。一般照明用ランプの場合、小形で電極間距離の小さいものでは６ｍｍ以下、中形ないし大形では６ｍｍ以上に設定することができる。【００２２】
また、電極の構成材としては、耐火性で、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。【００２３】
さらに、小形のランプの場合、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コイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極は、交流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、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。【００２４】
〔放電媒体について〕    放電媒体は、本発明の第１の態様における特徴的構成部分であり、第１および第２のハロゲン化物および希ガスを含んで構成されている。【００２５】
（第１のハロゲン化物）    第１のハロゲン化物は、少なくとも主成分としてツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、アルカリ金属ハロゲン化物を所定量以下とする。また、第１のハロゲン化物は、主として可視光の発光に寄与する金属のハロゲン化物により構成される。【００２６】
ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物は、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して最大封入比率として封入されているものとする。また、ツリウムハロゲン化物は、後述する第２のハロゲン化物との共存下において、それ自体電極間の電位傾度、したがってランプ電圧を高くする作用を有していて、水銀フリーランプとして好適な発光金属のハロゲン化物である。ツリウム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。さらに、ツリウムは、そ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。【００２７】
アルカリ金属のハロゲン化物は、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して１０質量％未満（０％を含む。）の範囲内で封入することが許容される。アルカリ金属の封入比率が１０質量％以上になると、ランプ電圧が低下しやすくなるので、ランプ電圧の形成の観点からは好ましくない。しかしながら、アルカリ金属の封入比率が１０質量％未満であれば、ランプ電圧の低下は最小限に抑制される一方、発光効率、ランプ寿命改善および光色調整、特に色偏差改善が可能になる。このような観点から、所要のランプ電圧を確保できる場合には、上記の範囲内であれば封入が許容される。なお、好ましくは２〜８質量％、より好ましくは３〜７質量％、なお一層好ましくは４〜６質量％である。【００２８】
また、アルカリ金属としては、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）およびリチウム（Ｌｉ）のグループの一種または複数種を選択的に封入することができる。なお、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。【００２９】
また、第１のハロゲン化物は、所望により以下の金属ハロゲン化物を封入することができる。
（１）プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）からなる希土類金属の一種または複数種のハロゲン化物
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。
（２）タリウム（Ｔｌ）または／およびインジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物
上記ハロゲン化物は、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。【００３０】
（第２のハロゲン化物）      第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて、メタルハライド放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定している。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。【００３１】
また、第２のハロゲン化物は、主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物により構成され、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、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のハロゲン化物を主体として用いることができる。そして、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。しかし、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。例えば、ＡｌＩ3が不完全蒸発の状態になっていて、しかも所望のランプ電圧が得られていない場合にＡｌＩ3を追加してもランプ電圧は変わらない。【００３２】
これに対して、ＡｌＩ3の追加に代えてＺｎＩ2を添加すれば、ＺｎＩ2の作用により生じる分のランプ電圧が加算されるので、ランプ電圧を増加させることができる。さらに、他の第２のハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ電圧を得ることができる。【００３３】
さらに、第２のハロゲン化物は、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物でもある。「第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視域発光が多い。しかし、第２のハロゲン化物の金属が第１のハロゲン化物の金属よりエネルギー準位が高いために発光しにくいのであれば、第１および第２のハロゲン化物が共存している状態では、エネルギーが第１のハロゲン化物の発光に集中するので、第２のハロゲン化物の金属の発光は少なくなる。【００３４】
したがって、第２のハロゲン化物は、可視光の発光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全可視光に対する割合が小さくて影響が少ないものである。【００３５】
さらにまた、第２のハロゲン化物は、その封入比率が気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％でなければならない。封入比率が５質量％未満になると、ランプ電圧の形成が不十分になる。また、２０質量％を超えると、ランプ電圧の形成は問題がないが、発光効率の低下が顕著になる。【００３６】
（希ガス）    希ガスは、主として緩衝ガスおよび始動ガスとして作用する。そして、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）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、メタルハライドランプの用途に応じて適宜設定することができる。【００３７】
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1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発光を行い、光束立ち上がりに寄与するので、前照灯用のメタルハライド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と自動車前照灯用の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。【００３８】
（水銀）    本発明において、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。【００３９】
〔その他の構成について〕    本発明においては、以下の構成を所望により選択的に付加することができる。【００４０】
１．（外管）    気密容器、一対の電極および放電媒体を備えた構成部分を発光管として、外管の内部に配設することができる。外管は、任意所望の形状および大きさにすることができる。また、外管の内部を外部に対して気密にしてもよいし、外気に連通させてもよい。前者の場合、必要に応じてアルゴン、窒素などの不活性ガスを封入することができる。さらに、外管は、石英ガラス、硬質ガラスや軟質ガラスなどの透光性材料を用いて形成することができる。【００４１】
２．（反射ミラー）    気密容器を反射ミラー内の所定の位置に固定的に配設することができる。なお、反射ミラーには、ガラス基体の内面にダイクロイックミラーを形成した物を用いることができる。【００４２】
〔本発明の第１の態様における作用について〕    本発明の第１の態様において、放電媒体は、気密容器に封入される全ての金属ハロゲン化物のうちで最大封入比率として封入されているツリウム（Ｔｍ）のハロゲン化物を含んでいることにより、メタルハライドランプの発光は、ツリウムの発光が支配的になる。ツリウムの発光は、視感度曲線のピーク波長の５５５ｎｍ付近で多くの輝線スペクトルを有しているので、全体として高い発光効率が得られる。【００４３】
また、ツリウムは、そのイオン化ポテンシャルがナトリウムなどアルカリ金属に比較して高く、ツリウムハロゲン化物の封入がランプ電圧低下要因にならないばかりでなく、驚くべきことに第２のハロゲン化物との共存下においては、封入量に比例してランプ電圧を高くする作用のあることを本発明者は見出した。ランプ電圧が高くなれば、所要のランプ電力を投入するに当たりランプ電流の増加を回避しやすくなるので、電極や気密容器の設計が容易になる。【００４４】
さらに、本発明の第１の態様において、メタルハライドランプの定格ランプ電力は、広範囲の値の中から自由に設定することができ、例えば数ｋＷ以下の任意の値に設定することができる。用途においても多様であることを許容し、例えば自動車前照灯用、プロジェクション用、一般照明用などに適している。したがって、定格ランプ電力および用途に応じて適当な形状および大きさの気密容器、適当な値の電極間距離ならびに適当な値の放電媒体の封入量とすることができる。【００４５】
本発明の第２の態様において、メタルハライドランプは、内部に放電空間を有する耐火性で透光性の気密容器と；気密容器に封装されて放電空間に臨む一対の電極と；第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、第１のハロゲン化物は主として発光金属のハロゲン化物であり、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物中で最大封入比率のツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含み、第２のハロゲン化物は主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物からなり、かつ、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対して５〜２０質量％であり、全ての金属ハロゲン化物を形成する金属のイオン化ポテンシャルが５．４ｅＶ以上であり、水銀を本質的に含まないで構成され、気密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】
本発明の第２の態様は、第１および第２の金属ハロゲン化物を、そのイオン化ポテンシャルの値により選択して封入するように構成することを規定したもので、本態様において気密容器の内部にハロゲン化物として封入し得る金属のイオン化ポテンシャル（ｅＶ）を金属元素記号の後にある括弧の中に示す。
（１）第１のハロゲン化物の金属：Ｔｍ（６．１８）、Ｐｒ（５．４２）、Ｃｅ（５．４７）、Ｓｍ（５．６３）、Ｉｎ（５．７８６）、Ｔｌ（６．１０８）
（２）第２のハロゲン化物の金属：Ｍｇ（７．６４４）、Ｆｅ（７．８７）、Ｃｏ（７．８６４）、Ｃｒ（６．７６５）、Ｚｎ（９．３９４）、Ｎｉ（７．６３５）、Ｍｎ（７．４３２）、Ａｌ（５．９８６）、Ｓｂ（８．６４２）、Ｂｉ（７．２８７）、Ｒｅ（９．３２３）、Ｇａ（５．９９９）、Ｔｉ（６．８４）、Ｚｒ（６．８３７）、
Ｈｆ（７）
これに対して、Ｎａ（イオン化ポテンシャル５．１４ｅＶ）、Ｌｉ（５．３９２）などのアルカリ金属は、そのイオン化ポテンシャルが５．４ｅＶ未満であり、封入量が多くなるほどランプ電圧が低下する。したがって、本態様においては、アルカリ金属は、実質的に含まないようにするものとする。【００４７】
本発明の第３の態様において、メタルハライドランプは、第１または第２の態様のメタルハライドランプにおいて、放電媒体は、気密容器内に封入されている全ての金属ハロゲン化物に対するツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物の封入比率ＨＴｍ（質量％）が下式を満足することを特徴としている。【００４８】
３０＜ＨＴｍ＜９０
本発明の第３の態様は、本発明の目的を達成するために一般的に採用し得るツリウムハロゲン化物の全ハロゲン化物に対する封入比率ＨＴｍの範囲を規定している。封入比率ＨＴｍが３０質量％未満になると、本発明の効果が少なくなる。また、９０質量範囲を超えると、発光効率は問題がないものの、色温度や色度の所望値を得にくくなる。なお、好適には５０〜８０質量％の範囲である。封入比率ＨＴｍが８０質量％を超えると、発光効率およびランプ電圧形成は問題がないものの、ペレット化が困難になり、製造コストが上昇する。【００４９】
本発明の第４の態様において、メタルハライドランプは、第１ないし第３の態様のいずれか一のメタルハライドランプにおいて、放電媒体は、第１のハロゲン化物がプラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）のグループから選択された希土類金属の一種または複数種のハロゲン化物を含み、ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を加えた希土類金属ハロゲン化物の全ハロゲン化物に対する封入比率が５０質量％以上であることを特徴としている。【００５０】
本発明の第４の態様は、ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物以外に封入が許容される希土類金属ハロゲン化物およびそれらを封入する場合の好適な封入比率範囲を規定している。すなわち、プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）およびサマリウム（Ｓｍ）のグループの金属は、そのいずれも視感度曲線のピーク近傍に輝線スペクトルを有しており、ツリウムハロゲン化物の一部をこれらの金属のハロゲン化物に代えるか、またはツリウムハロゲン化物に加えて添加するものである。すなわち、上記希土類金属ハロゲン化物は、ツリウムハロゲン化物に対する副成分として封入することができる。【００５１】
上記グループ中に含まれる希土類金属ハロゲン化物の一般的に採用し得る封入比率範囲は、ツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を含む希土類金属ハロゲン化物全体がランプに封入される全ての金属ハロゲン化物に対して５０質量％以上となっているのが本発明の目的を満足するうえで好ましい。【００５２】
本発明の第５の態様において、メタルハライドランプは、第１ないし第４の態様のいずれか一のメタルハライドランプにおいて、放電媒体は、第１のハロゲン化物がタリウム（Ｔｌ）ハロゲン化物およびインジウム（Ｉｎ）ハロゲン化物の少なくとも一種を含んでいることを特徴としている。【００５３】
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。本態様の場合、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。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。【００５４】
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。
の改善に寄与する。【００５５】
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のメタルハライドランプと；メタルハライドランプを点灯する点灯装置と；を具備していることを特徴としている。【００５６】
本発明において、照明装置は、メタルハライド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。【００５７】
照明装置本体は、照明装置からメタルハライドランプおよび点灯回路を除いた残余の部分をいう。【００５８】
点灯装置は、電子化点灯装置を用いることにより、メタルハライドランプの制御が容易になるので好ましい。また、点灯装置は、照明装置本体に配設するだけでなく、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】
【００５９】
本発明によれば、ツリウムハロゲン化物を最大封入比率で封入しているとともに、第２のハロゲン化物を封入していることにより、ツリウムの発光が支配的になって高発光効率になるのに加えて、ランプ電圧を高くすることができ、水銀を封入しないにもかかわらず水銀入りのメタルハライドランプと同等の電気特性を有するとともに、水銀入りのメタルハライドランプとほぼ同等ないし優れた発光効率を有するメタルハライド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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示す正面図
【図２】封入する金属ハロゲン化物の種類および封入比率をパラメータとする電位傾度と発光効率との関係を示すグラフ
【図３】本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す正面図
【図４】図３に示す第２の形態の透光性セラミックス発光管を封止する際の手順を示す工程図
【図５】透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第１の形態を示す概念図
【図６】透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第２の形態を示す概念図
【図７】透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第３の形態を示す概念図
【図８】透光性セラミックス製気密容器の封止の第１の形態を示す概念的正面図および平面図
【図９】透光性セラミックス製気密容器の封止の第２の形態を示す概念的正面図および平面図
【図１０】透光性セラミックス製気密容器の封止の第３の形態を示す概念的正面図
【図１１】透光性セラミックス製気密容器の封止の第４の形態を示す概念的一部断面正面図
【符号の説明】
【００６１】
１…気密容器、１ａ…包囲部、…封止部、１ｂ…電極、１ｃ…放電空間、２…封着金属箔、３Ａ、３Ｂ…外部リード線、Ｂ…口金、ＩＴ…発光管、ＭＨＬ…メタルハライドランプ、ＯＴ…外管、Ｔ…絶縁チューブ
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
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。【００６３】
図１は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示す正面図である。本形態は、本発明の一適用例としての自動車前照灯用のメタルハライドランプであり、図においてメタルハライドランプＭＨＬは、発光管ＩＴ、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂからなり、水平点灯される。【００６４】
発光管ＩＴは、気密容器１、一対の電極２、２、封着金属箔３、一対の外部リード線４Ａ、４Ｂおよび放電媒体からなる。【００６５】
気密容器１は、石英ガラスからなり、包囲部１ａおよび一対の封止部１ｂ、１ｂを備えている。包囲部１ａは、中空で外形が紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ａ１が一体に形成されているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、０．１ｃｃ以下である。なお、図において、左方の封止部１ｂを形成した後、封止管１ｄが切断されないで封止部１ｂの端部から一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在している。【００６６】
一対の電極２、２は、ドープド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２の基端部が封止部１ｂに埋設された後述する封着金属箔３に溶接されるとともに、中間部が封止部１ｂに緩く支持されることによって気密容器１の所定の位置に配設されている。【００６７】
封着金属箔３は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ｂ内に気密に埋設されている。【００６８】
放電媒体は、金属ハロゲン化物および希ガスからなる。【００６９】
金属ハロゲン化物は、第１のハロゲン化物、主としてランプ電圧を形成するのに寄与する第２のハロゲン化物および希ガスを含んでいる。【００７０】
第１のハロゲン化物は、主として所望の発光を行うのに寄与し、少なくともツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物を気密容器１内に封入される全ての金属ハロゲン化物に対して最大封入比率で含んでいるものとする。また、所望によりツリウム以外の希土類元素金属ハロゲン化物、タリウム（Ｔｌ）、インジウム（Ｉｎ）、および／またはアルカリ金属ハロゲン化物などが適量封入される。【００７１】
第２のハロゲン化物は、蒸気圧が相対的に大きくて、第１のハロゲン化物に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物である。可視域に発光しにくいとは、ランプ全体の発光色に与える影響が僅かで、第１のハロゲン化物との共存下において、第２のハロゲン化物を構成する金属による可視光放射が少ないことを意味する。例えば、下記グループの中から選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物からなる。また、第２のハロゲン化物は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、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。【００７２】
希ガスは、例えばネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）などから選択されている。【００７３】
一対の外部リード線４Ａ、４Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ｂ内において封着金属箔３の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図において放電容器ＩＴから右方へ導出された外部リード線４Ａは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金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。また、図において放電容器ＩＴから左方へ導出された外部リード線４Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導出されて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。【００７４】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、両端の縮径部５（図では右方の一端のみが示されている。）が放電容器ＩＴの封止部１ｂ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。【００７５】
絶縁チューブＴは、セラミックスのチューブからなり、外部リード線４Ａを被覆している。【００７６】
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、放電容器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に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（図示しない。）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】
【００７７】
実施例１は、図１に示す自動車前照灯用のメタルハライドランプである。【００７８】
気密容器１：最大外径６．５ｍｍ、球体長６．５ｍｍ、最大内径２．４ｍｍ、
内容積０．０２５ｃｃ
一対の電極：ドープドタングステン製、軸径０．３ｍｍ、全長１０ｍｍ、
電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体  ：ＺｎＩ２（１２．１）−ＩｎＩ（３．１）−ＴｌＩ（１２．１）−
ＴｍＩ３（６４．２）−ＬｉＩ（８．５）＝０．７ｍｇ、
（）内の数字は封入比率
（質量％）、Ｘｅ１３気圧
電気特性  ：ランプ電圧６６．７Ｖ、ランプ電流０．５８４Ａ、ランプ電力３８．９Ｗ
発光特性  ：全光束３９８３ｌｍ、発光効率１０２．４ｌｍ／Ｗ、色温度４８２７Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ８５．９
[比較例１]
放電媒体  ：Ｈｇ０．２ｍｇ−ＳｃＩ３（１６．６７）−ＮａＩ（８３．３３）
＝０．３ｍｇ、（）内の数字は封入比率（質量％）、Ｘｅ５気圧
その他の仕様は実施例１と同じ。【００７９】
電気特性  ：ランプ電圧８５．０Ｖ、ランプ電流０．４１２Ａ、ランプ電力３５．０Ｗ
発光特性  ：全光束３５５０ｌｍ、発光効率１０１．４ｌｍ／Ｗ、色温度４２００Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ６５．０
上記の比較例１は、その仕様ならびに電気特性および発光特性から理解できるように、現行の水銀を封入する自動車前照灯用のメタルハライドランプに相当している。【００８０】
これに対して、実施例１によれば、電気特性は、ランプ電圧が既知の水銀フリーランプよりは比較例に近くて概ね同等であり、発光特性は全光束および平均演色評価数Ｒａが明らかに優れている。また、発光効率はやや高く、色温度が昼白色（５０００Ｋ）に近い値である。
【実施例２】
【００８１】
放電媒体  ：ＺｎＩ２（１３．８）−ＩｎＩ（３．４）−ＴｌＩ（１３．８）−
ＴｍＩ３（６９．０）＝０．５ｍｇ、（）内の数字は封入比率（質量％）、
Ｘｅ１３気圧
その他の仕様は実施例１と同じ。【００８２】
電気特性  ：ランプ電圧７８．０Ｖ、ランプ電流０．５００Ａ、ランプ電力３８．９Ｗ
発光特性  ：全光束３８４１ｌｍ、発光効率９８．７ｌｍ／Ｗ、色温度５１５８Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ８１．０
実施例２によれば、電気特性が比較例１とほぼ同等であり、発光特性は全光束および平均演色評価数Ｒａが明らかに優れている。また、発光効率はやや低いが概ね同等であり、色温度が昼白色（５０００Ｋ）に近い値である。
【実施例３】
【００８３】
放電媒体  ：ＺｎＩ２（１０．８）−ＴｌＩ（１０．８）−ＴｍＩ３（６０．１）−
ＰｒＩ３（１８．３）＝０．６ｍｇ、（）内の数字は封入比率（質量％）、
Ｘｅ１３気圧
その他の仕様は実施例１と同じ。【００８４】
電気特性  ：ランプ電圧７８．０Ｖ、ランプ電流０．５００Ａ、ランプ電力３８．９Ｗ
発光特性  ：全光束３４４６ｌｍ、発光効率８８．６ｌｍ／Ｗ、色温度５１５８Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ８１．０
実施例３によれば、電気特性が比較例とほぼ同等であり、発光特性は平均演色評価数Ｒａが明らかに優れている。また、全光束がほぼ同等であり、発光効率が低く、色温度が昼白色（５０００Ｋ）に近い値である。
【実施例４】
【００８５】
気密容器１：最大外径６．０ｍｍ、球体長６．５ｍｍ、最大内径２．４ｍｍ、
内容積０．０２５ｃｃ
放電媒体  ：ＺｎＩ２（１３．０）−ＴｌＩ（７．０）−ＴｍＩ３（７２．０）−
ＮａＩ（８．０）＝０．８ｍｇ、（）内の数字は封入比率（質量％）、
Ｘｅ１３気圧
その他の仕様は実施例１と同じ。【００８６】
電気特性  ：ランプ電圧７５Ｖ、ランプ電流０．８Ａ、ランプ電力５０Ｗ
発光特性  ：全光束５０００ｌｍ、発光効率１００ｌｍ／Ｗ、色温度４２００Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ８１、色偏差０．００４５
[比較例２]
放電媒体  ：Ｈｇ０．２ｍｇ−ＳｃＩ３（１６．６７）−ＮａＩ（８３．３３）
＝０．７ｍｇ、（）内の数字は封入比率（質量％）、Ｘｅ５気圧
その他の仕様は比較例１と同じ。【００８７】
電気特性  ：ランプ電圧８５．０Ｖ、ランプ電流０．７１Ａ、ランプ電力５０Ｗ
発光特性  ：全光束５５００ｌｍ、発光効率１１１ｌｍ／Ｗ、色温度４３００Ｋ、
平均演色評価数Ｒａ６５．０
実施例４によれば、電気特性および発光特性が比較例２とほぼ同等である。【００８８】
次に、封入する金属ハロゲン化物の種類および封入比率を変化させたときに、ランプ電圧と発光効率とがどのような影響を受けるかについて調査した結果を図２に基づいて説明する。【００８９】
図２は、封入する金属ハロゲン化物の種類および封入比率をパラメータとする電位傾度と発光効率との関係を示すグラフである。図において、横軸は電位傾度（Ｖ／ｍｍ）を、縦軸は効率（ｌｍ／Ｗ）を、それぞれ示す。なお、上記効率は発光効率を意味する。図中の各曲線は以下のとおりである。いずれの曲線も、実施例１におけるのと基本的に同様な仕様において、放電媒体をそれぞれ変更して製作したメタルハライドランプを用いて測定して得たデータに基づいて作成したものである。【００９０】
曲線「Ｔｍ比率１」および「Ｔｍ比率２」：実施例１において、ツリウムハロゲン化物（ＴｍＩ３）の封入比率を変化させたもので、前者はランプ電力３５Ｗで点灯した場合、後者は同じく４９Ｗで点灯させた場合である。ツリウムハロゲン化物の封入比率は、記号●が５０．０質量％、記号▲が６０．０質量％、記号■が７４質量％である。【００９１】
曲線「希土類元素金属種」：封入質量比率が希土類金属ハロゲン化物２５％、インジウムハロゲン化物ＩｎＩ３％、ヨウ化亜鉛ＺｎＩ３４０％、タリウムハロゲン化物ＴｌＩ３２％であり、希土類金属ハロゲン化物としてツリウム（Ｔｍ）ハロゲン化物、プラセオジム（Ｐｒ）ハロゲン化物、セリウム（Ｃｅ）ハロゲン化物およびネオジム（Ｎｄ）ハロゲン化物を封入したそれぞれの場合である。記号●がツリウム（Ｔｍ）、記号◆がセリウム（Ｃｅ）、記号■がネオジム、記号▲がプラセオジムである。【００９２】
曲線「ランプ電圧形成用金属比率」：封入質量比率がツリウムハロゲン化物２５％、インジウムハロゲン化物３％、ヨウ化亜鉛ＺｎＩ３３３．３、５０．０および６０．０％ならびにタリウムハロゲン化物ＴｌＩ残部である。なお、ヨウ化亜鉛ＺｎＩ３の封入質量比率は、記号●が３３．３％、記号▲が５０．０％、記号■が６０．０％である。【００９３】
曲線「アルカリ金属比率」：封入質量比率がツリウムハロゲン化物２５％、インジウムハロゲン化物３％、ヨウ化亜鉛ＺｎＩ３３３％およびタリウムハロゲン化物ＴｌＩ３９％に対して、ナトリウムハロゲン化物を添加し、かつナトリウムハロゲン化物の封入質量比率を１１．７％、３３．７％および５０．７％に変化した場合である。なお、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の封入質量比率は、記号●が５０．７％、記号▲が３３．％、記号■が１１．７％である。【００９４】
図２から次のことが分かる。すなわち、曲線「Ｔｍ比率１」および「Ｔｍ比率２」から理解できるように、ツリウムハロゲン化物の封入質量比率が大きくなるにしたがって電位傾度および効率の数値が大きくなる。また、最冷部温度が高いほど電位傾度および効率の数値が大きくなる。【００９５】
曲線「希土類元素金属種」からは、ツリウムハロゲン化物の方がその他の希土類金属ハロゲン化物より電位傾度および効率の数値が大きくなる。また、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｍの順に上記数値が大きくなる。【００９６】
曲線「ランプ電圧形成用金属比率」からは、ヨウ化亜鉛（ＺｎＩ３）の封入質量比率が大きくなるほど電位傾度は大きくなるが、一方で効率の数値が小さくなる。【００９７】
曲線「アルカリ金属比率」からは、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）の封入質量比率が大きくなるほど発光効率は高くなるが、電位傾度は低下する。【００９８】
図３は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す正面図である。本形態は、本発明の一適用例としての一般照明用として実施をすることができるメタルハライドランプであり、透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の外部リード線４、４、一対の封止剤６、６および放電媒体からなる。上記透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の外部リード線４、４、一対の封止剤６、６および放電媒体は、一体化されて透光性セラミックス発光管ＩＴを構成し、図示を省略している外管内に封装されて、使用に供される。【００９９】
透光性気密容器１は、透光性アルミナセラミックスからなる透光性セラミックス製であり、包囲部１ａおよび一対の細長い筒状部１ｂ´、１ｂ´を備えていて、以下に示す複数の構成部分の焼き嵌め構造により形成されている。包囲部１ａは、俵形をなし、中間の円筒部１ａ１とその両端に連続する一対の半球部１ａ２、１ａ２からなる。筒状部１ｂ´は、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部１ａの半球部１ａ２の中央部に連通している。なお、図中の１点鎖線は管軸位置を示す中心軸線である。発光管ＩＴの一例を示せば、気密容器１は、全長３５ｍｍで、包囲部１ａの外径６ｍｍ、内径５ｍｍ、筒状部１ｂ´の外径１．７ｍｍ、内径０．７ｍｍである。電極２は、軸部の外径０．３ｍｍ、外部リード線４の外径０．６５ｍｍである。【０１００】
電極２は、ドープドタングステンの棒状体からなり、先端が気密容器１の包囲部１ａの内部に臨み、基端が外部リード線４の先端に突合せ溶接され、中間部が筒状部１ｂ´の内部に周囲に僅かな隙間であるキャピラリーラリーを形成しながら挿通している。【０１０１】
外部リード線４は、二オブの棒状体からなり、先端部が筒状部１ｂ´の端部内部に挿入し、基端部が外部へ導出されている。【０１０２】
封止剤５は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、筒状部１ｂ´内に進入して外部リード線４の先端部および電極２の基端部の一部を被覆している。【０１０３】
放電媒体は、第１の実施の形態におけるのと同様であるが、点灯中余剰のハロゲン化物ＨＧが液相となってキャピラリーラリー内部の図の位置に滞留する。なお、最冷部ＰＴは、余剰のハロゲン化物ＨＧの放電空間１ｃ側の先端部に形成される。【０１０４】
図４は、図３に示す第２の形態の透光性セラミックス発光管を封止する際の手順を示す工程図である。【０１０５】
封止工程は、図において左端の工程（ａ）から右端の工程（ｅ）に向けて進行する。【０１０６】
工程（ａ）は、未封止の気密容器１であり、図において上側に位置する筒状部１´の点線円で囲んだ部分を最初に封止する。【０１０７】
工程（ｂ）において、電極マウントＭＥを筒状部１´から所定の位置まで挿入する。なお、電極マウントＭＥは、電極２および外部リード線４を予め溶接してなり、外部リード線４の所定位置にはストッパーｓを形成してある。すなわち、ストッパーｓが筒状部１ｂ´の端面に当接した位置が所定の挿入位置となる。【０１０８】
工程（ｃ）において、電極マウントＭＥの外部リード線４の上から予めドーナッツ状に成形したフリットガラス粉体ＨＧを挿入する。【０１０９】
工程（ｄ）において、フリットガラス粉体ＨＧを含む封止予定部を例えばレーザービームなどを用いて加熱する。【０１１０】
工程（ｅ）において、フリットガラス粉体Ｇが溶融すると、ガラスフリットが筒状部１ｂ´の端面から内部に進入し、外部リード線４の挿入部分を包囲する。その後、冷却すれば透光性セラミックス発光管のＩＴ封止が終了する。【０１１１】
次に、図５ないし図７を参照して透光性セラミックス発光管ＩＴの封止装置の構成例について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分である。【０１１２】
図５は、透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第１の形態を示す概念図である。図において、１１は封着チャンバ、１２はドライボックス、１３はＹＡＧレーザ、１４は光ファイバ、１５はレーザヘッド、１６は排気系、１７は封入ガス系、ＩＴは透光性セラミックス発光管である。なお、レーザビーム源１３としてＹＡＧレーザを用いることにより、気密容器１の加熱が容易になり、良好な封止を行うことができる。【０１１３】
図６は、透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第２の形態を示す概念図である。本形態において、封着チャンバ１１は、その内部にｘｙステージを備えている。また、封着チャンバ１１とドライボックス１２との間に扉が配設されている。【０１１４】
図７は、透光性セラミックス製気密容器の封止装置の第３の形態を示す概念図である。本形態において、封着チャンバ１１は、透光性セラミックス製気密容器ＩＴの封止部のみを局部的に包囲するとともに、封着チャンバ１１、レーザヘッド１５、排気系１６および封入ガス系１７をドライボックス１２内に収納している。【０１１５】
次に、透光性セラミックス製気密容器の封止の態様について説明する。なお、図において、図３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。【０１１６】
図８は、透光性セラミックス製気密容器の封止の第１の形態を示す概念的正面図である。本形態においては、気密容器１の筒状部１ｂ´における封止予定部２１およびフリットガラス粉体Ｇ以外の部分が不所望に加熱されるのを回避するために、筒状部１ｂ´の封止予定部２１に隣接する部分を円筒状の吸熱部材２２で包囲しながらレーザビーム２３で加熱する。【０１１７】
吸熱部材２２は、封止予定部２１の加熱時に吸熱するので、レーザビームが照射されない封止予定部２１に隣接する筒状部１ｂ´の領域も一緒に加熱されて温度上昇する。その結果、フリットガラスが筒状部１ｂ´の内部に進入しやすくなり、良好な封止部を形成することができる。【０１１８】
なお、レーザビーム２３は、焦点Ｐ１に向かって収束する。そして、レーザビーム２３の焦点位置Ｐ１を図において上下方向へ可変にして、焦点距離ｄ１を可調整とすることで、デフォーカス距離ｄ２を変化させると、封止予定部２１の加熱程度を可調整にしている。なお、図中、符号１３はレーザヘッドである。【０１１９】
図９は、透光性セラミックス製気密容器の封止の第２の形態を示す概念的正面図および平面図である。本形態においては、円筒状をなす吸熱部材２２の下部の周囲に９０°間隔の突起ｐを有している点で図８に示す第１の形態と異なる。【０１２０】
図１０は、透光性セラミックス製気密容器の封止の第３の形態を示す概念的正面図および平面図である。本形態においては、吸熱部材２２は、切頭円錐形状をなしていて、吸熱部材２２の下方に位置する透光性セラミックス製気密容器の部分に対する遮熱を容易、かつ、確実にして、当該部分の不所望な温度上昇を防止する。【０１２１】
図１１、透光性セラミックス製気密容器の封止の第４形態を示す概念的一部断面正面図である。本形態において、吸熱部材２２は、図８と同様に円筒形状をなしているが、透光性セラミックス製気密容器の包囲部１ａと筒状部１ｂ´との境界部に遮熱部材２３を嵌合させて封止を行う。これにより、遮熱部材２３の下方に位置する透光性セラミックス製気密容器の包囲部１ａに対するレーザビームの照射を遮熱部材２３により遮断するように構成している。なお、遮熱部材２３は、遮熱性の材質のドーナッツ状をなした円盤からなり、中心部に筒状部１ｂ´に緩く挿入するための通孔２３ａを有している。【０１２２】
このため、封止時に透光性セラミックス製気密容器の包囲部１ａの不所望な加熱が行われなくなる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
車両の前照灯用だけでなく、その他一般照明用など種々の用途にも適用できる。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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