(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光空間膨出部と封止部とからなり、石英ガラス製バルブと、一対の電極と、モリブデン箔とを有し、該一対の電極は対向配置されるとともに該モリブデン箔と接合されており、かつ該石英ガラス製バルブと該モリブデン箔とが、該石英ガラス製バルブの封止部で気密封止された高圧放電灯において、
封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍの点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ1が、４０°以上であり、封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍ超〜１．５ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ２が、４５°以上であり、封止部起点から電極の長さ方向に１．５ｍｍ超〜３ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ３が、５０°以上であり、θ１＜θ２＜θ３であり、かつ該高圧放電灯内部に不活性ガスが封入され、その封入圧が６ｋＰａ以上であることを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
θ１が４５°以上である請求項１に記載の高圧放電灯。
【請求項３】
θ２が６０°以上である請求項１又は２に記載の高圧放電灯。
【請求項４】
θ３が７０°以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項５】
高圧放電灯内部に水銀が封入され、その封入量が０．１２〜０．３ｍｇ／ｍｍ３である請求項１〜４のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項６】
高圧放電灯内部にハロゲンガスが封入され、その封入量が１０−８〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３である請求項１〜５のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項７】
管壁負荷が０．８Ｗ／ｍｍ２以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項８】
電極が酸化カリウム含有タングステンからなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項９】
θ１と高圧放電灯の内部圧力Ｐ（（気圧）、ただしＰは１４０以上）との関係が、θ１≧０．２５Ｐ＋５である請求項１〜８のいずれか１項に記載の高圧放電灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電灯、さらに詳しくは、動作時に発生する石英ガラス製バルブの破裂等を防止することができる高圧放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
高圧放電灯は、例えば図３に示すような構造を有している。すなわち、高圧放電灯１は、発光空間膨出部２１と封止部２２とからなる石英ガラス製バルブ２内に一対の電極（陽極３及び陰極４）が対向配置されている。石英ガラス製バルブ２は、封止部２２を溶融して成形されている。陽極３及び陰極４は、モリブデン箔５及び５’と溶接等の手段により、接合されている。また、石英ガラス製バルブ２の封止部２２は、モリブデン箔５及び５’と溶接等の手段により気密封止されている。気密封止された石英ガラス製バルブ２の発光空間膨出部２１には、放電用ガス等が封入されている。
【０００３】
ところで、かかる高圧放電灯内の発光物質や蒸気の圧力を高くして発光効率を高くしようとすると、高圧放電灯内部の温度が高くなる傾向にある。
【０００４】
しかしながら、溶融気密封止した封止部は、石英ガラスの壁同志を軟化して溶融しているので、内部圧力が高くなると、かかる溶融箇所でリークや亀裂を生じたり、場合によっては破損を生じるという問題を有する。
【０００５】
したがって、本発明は、発光物質の封入圧や蒸気圧が高くなっても、気密性が保持され、リークや破裂等を防止することができる高圧放電灯を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、封止部近傍における石英ガラス製バルブと電極の長さ方向とがなす角度に着目した。そして、この角度が小さい場合、高圧放電灯内部の圧力が石英ガラスの溶融箇所を引き剥がす方向に強く作用するが、角度を大きくすると、石英ガラスの溶融箇所を引き剥がす方向に作用する高圧放電灯内部の圧力は小さくなるため、高圧放電灯の気密性が保持され、リークや破裂等を防止することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、発光空間膨出部と封止部とからなり、石英ガラス製バルブと、一対の電極と、モリブデン箔とを有し、該一対の電極は対向配置されるとともに該モリブデン箔と接合されており、かつ該石英ガラス製バルブと該モリブデン箔とが、該石英ガラス製バルブの封止部で気密封止された高圧放電灯において、封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍの点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ１が、４０°以上であり、封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍ超〜１．５ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ２が、４５°以上であり、封止部起点から電極の長さ方向に１．５ｍｍ超〜３ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ３が、５０°以上であり、θ１＜θ２＜θ３であり、かつ該高圧放電灯内部に不活性ガスが封入され、その封入圧が６ｋＰａ以上であることを特徴とする高圧放電灯を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高圧放電灯の一実施形態を示す概略断面説明図である。石英ガラス製バルブ２は、天然、合成いずれのものを用いてもよい。また、一体成形されたもの、２層以上に接合されたもの等いずれでもよい。両電極の間隔に特に制限はない。陽極３及び陰極４は、モリブデン箔５、５’と溶接等の手段で接合されている。石英ガラス製バルブ２は、封止部２２を溶融して成形されている。また、石英ガラス製バルブ２は、封止部２２で、モリブデン箔５、５’と気密封止されている。発光空間膨出部２１内には、放電用ガス等が封入されている。
【０００９】
発光空間膨出部２１は、封止部起点から各電極の長さ方向に０．５ｍｍの点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線と電極の長さ方向とのなす角θ1が、４０°以上であることが必要であり、４５°以上であることが好ましく、５０°以上であることがより好ましく、５５°以上であることが特に好ましい。ここでθ1は、以下のように定義される。まず、封止部起点とは、封止部と発光空間膨出部との境界点である。該封止部起点から発光空間膨出部側では、各電極と石英ガラスは離れている。また、封止部起点から各電極の長さ方向に０．５ｍｍの点における、石英ガラス製バルブの電極の長さ方向の接線とは、各電極の長さ方向の、封止部起点から発光空間膨出部側０．５ｍｍの点を通り、各電極の長さ方向に垂直な直線と、石英ガラス製バルブとの交点を通り、該石英ガラス製バルブと接する電極の長さ方向の直線をいう。θ1は、該接線と電極の長さ方向とのなす角である。図２は、高圧放電灯の封止部起点近傍の拡大概略断面説明図である。Ａ点は、封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍの点である。ＡＡ’は、Ａを通り、電極の長さ方向に垂直な直線である。接線ｋは、Ａ’で石英ガラス製バルブに接する電極の長さ方向の直線である。接線ｋと電極の長さ方向とのなす角がθ1である。かかる接線と電極の長さ方向とのなす角θ1が４０°以上であれば、高圧放電灯動作時のリークや破裂等を防止することができる。
【００１０】
本発明においては、 封止部起点から電極の長さ方向に０．５ｍｍ超〜１．５ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの接線と電極の長さ方向とのなす角θ2が、４５°以上であることが好ましく、６０°以上であることが特に好ましい。θ2が４５°以上であれば、高圧放電灯動作時のリークや破裂等の防止効果がさらに向上する。なお、θ2は、θ1の定義において、「０．５ｍｍの点における」を、「０．５ｍｍ超〜１．５ｍｍの任意の点における」とした以外は、θ1と同様に定義される。また、本発明においては、封止部起点から電極の長さ方向に１．５ｍｍ超〜３ｍｍの任意の点における、石英ガラス製バルブの接線と電極の長さ方向とのなす角θ3が、５０°以上であることが好ましく、７０°以上であることが特に好ましい。θ3が５０°以上であれば、高圧放電灯動作時のリークや破裂等の防止効果がさらに向上する。なお、θ3は、θ1の定義において、「０．５ｍｍの点における」を、「１．５ｍｍ超〜３ｍｍの任意の点における」とした以外は、θ1と同様に定義される。
【００１１】
なお、本発明においては、θ1、θ2、θ3の関係は、θ1＜θ2＜θ3であることが好ましい。θ1＜θ2＜θ3であれば、石英ガラスの溶融箇所を引き剥がす方向に作用する高圧放電灯内部の圧力がより小さくなるため、高圧放電灯動作時のリークや破裂の防止効果がさらに向上する。
【００１２】
本発明においては、高圧放電灯内部に水銀が封入され、かつその封入量が０．１２〜０．３ｍｇ／ｍｍ3であることが好ましく、０．１８〜０．２４ｍｇ／ｍｍ3であることが特に好ましい。封入量が０．１２〜０．３ｍｇ／ｍｍ3であることにより、発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することができる。
【００１３】
本発明においては、高圧放電灯内部にハロゲンガスが封入され、かつその封入量が１０-8〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3であることが好ましく、１０-6〜１０-4μｍｏｌ／ｍｍ3であることが特に好ましい。１０-8〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3であれば、発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することができる。ここで、ハロゲンガスとしては、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガス等が挙げられ、これらを１種以上封入することができる。なお、２種以上のハロゲンガスを封入する場合は、その合計封入量が、１０-8〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3となることが好ましい。
【００１４】
本発明においては、高圧放電灯内部に不活性ガスが封入され、かつその封入圧が６ｋＰａ以上であることが好ましく、２０〜５０ｋＰａであることが特に好ましい。２０ｋＰａ以上であれば、発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することができる。ここで、不活性ガスとしては、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス等が挙げられ、これらを１種以上封入することができる。なお、２種以上の不活性ガスを封入する場合は、その合計封入圧が５０ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、高圧放電灯内部の管壁負荷が０．８Ｗ／ｍｍ2以上であることが好ましく、１．２〜１．８Ｗ／ｍｍ2であることが特に好ましい。０．８Ｗ／ｍｍ2以上であれば、発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することができる。
【００１６】
本発明においては、高圧放電灯の陽極及び陰極の材質は、タングステン、モリブデン及びタンタルが好ましく、タングステンがより好ましく、酸化カリウムを含有するタングステンが特に好ましい。酸化カリウムのタングステン中の含有量は、３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。酸化カリウムを含有するタングステンであれば、発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することができる。
【００１７】
本発明においては、内部圧力Ｐ（気圧）とθ1との関係が、Ｐを１４０以上とするとき、θ1≧０．２５Ｐ＋５であれば、高圧放電灯動作時のリークや破裂の防止効果が顕著である。すなわち、従来内部圧力を高くした場合、発光効率を高くすることはできるが、高圧放電灯動作時のリークや破裂が頻出した。これを、上記各内部圧力の場合に、θ1を上記角度とすることにより、高圧放電灯動作時のリークや破裂を著しく減少させることができる。
【００１８】
本発明の高圧放電灯は、例えば図４に示すように、石英ガラス製バルブ２を事前加工して内側に出っ張り（こぶ又は凸部）を形成した後、圧潰や自然溶融等の常法に従って製造することができる。あるいは、封止部２２を形成する際、電極の長さ方向に圧力を加えることによって製造することもできる。
【００１９】
本発明の高圧放電灯の特性の一例を示すと、以下の通りである。
放電灯電力：１２０〜２００Ｗ
放電灯電圧：５０〜１００Ｖ
電極間距離：１．０〜２．０ｍｍ
発光効率：４０〜７０ｌｍ／Ｗ
管壁負荷：０．８〜１．５Ｗ／ｍｍ2
放射波長：３６０〜７００ｎｍ
【００２０】
本発明の高圧放電灯は、通常の高圧放電灯と同様に使用することができる。すなわち、高圧放電灯を電源に接続すると、陰極及び陽極端にトリガー電圧が印加され、放電が開始される。これによって所定の輝度が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の高圧放電灯は、発光物質の封入圧や蒸気圧が高くなっても、気密性が保持され、高圧放電灯動作時のリークや破裂等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る高圧放電灯を示す概略断面説明図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る高圧放電灯の封止部起点近傍の、拡大概略断面説明図である。
【図３】  従来の高圧放電灯を示す概略断面説明図である。
【図４】  事前加工した石英ガラス製バルブを用いて製造した本発明の実施形態に係る高圧放電灯を示す概略断面説明図である。
【符号の説明】
１：高圧放電灯
２：石英ガラス製バルブ
２１：発光空間膨出部
２２：封止部
２２１：封止部起点
３：電極（陽極）
４：電極（陰極）
５、５’：モリブデン箔
Ａ：封止部起点から０．５ｍｍの電極上の位置
Ａ’：Ａ点を通り、電極の長さ方向に垂直な直線と石英ガラス製バルブとの交点
ｋ：接線
Ａ”：出っ張り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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