JP2001126883A

JP2001126883A - 高圧放電ランプ装置および照明装置

Info

Publication number: JP2001126883A
Application number: JP30722399A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Honda; 久司本田; Seiji Ashida; 誠司芦田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】共振周波数がほぼ単一モードで、しかも高くで
きる透光性セラミックス放電容器を備えることにより、
共振周波数以下の範囲内において点灯回路手段の動作周
波数を高くして小形化を図った高圧放電ランプ装置およ
びこれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】放電空間を包囲する真球度が０．６５以上
のほぼ球形をなしている包囲部１ａを備えた透光性セラ
ミックス放電容器１、その包囲部１ａに臨在する一対の
電極２を備え、包囲部１ａ内に放電媒体を封入したラン
プ電力が５０Ｗ以下の高圧放電ランプ１１と、高圧放電
ランプ１１を４０〜８０ｋＨｚ、好適には４０．５〜５
５ｋＨｚの高周波で点灯する点灯回路手段１２とを具備
している。透光性セラミックス放電容器１の包囲部１ａ
が所定の真球度を備えたほぼ球形であることにより、共
振周波数がほぼ単一モードで、しかも高くでき、これに
伴って点灯回路手段１２の動作周波数を高くすることが
できるから、点灯回路手段１２を著しく小形化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性セラミック
ス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこの高圧放電
ランプを点灯する点灯回路手段を備えた高圧放電ランプ
装置、ならびにこれを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小形で高効率の光源が待望されて
いる。

【０００３】高圧放電ランプは、蛍光ランプに比べて、
ランプ自体を小形化することは可能であるが、ランプを
点灯する点灯回路手段が大きくなるために、一般的には
点灯回路手段を一体化したランプ装置として見た場合に
は、小形の光源としては蛍光ランプに劣る。

【０００４】しかし、高圧放電ランプを高周波点灯する
ことができれば、ランプ電力５０Ｗ程度までの場合、点
灯回路手段の小形化が期待できる。

【０００５】ところが、高圧放電ランプの場合、音響的
共鳴現象によるアークのちらつきや、立ち消えの問題が
あるために、充分に小形化された形での実用化は困難で
あった。

【０００６】たとえば、特表平１１−５０９６８０号公
報には、シェルと、シェル内に配置された放電デバイス
と、放電デバイスからの光を反射するシェル内に配置さ
れた反射面と、シェル内に配置されたバラストとを構成
要素として具備した一体形のＨＩＤ反射ランプが開示さ
れている。

【０００７】この一体形のＨＩＤ反射ランプは、各構成
要素が以下の構造である。

【０００８】すなわち、シェルは、合成樹脂を成形し
て、逆切頭円錐形のカップ状部分と切頭部から一体に突
出した基底部分とを一体に備えていて、基底部分にねじ
込み式口金を備えている。

【０００９】放電デバイスは、酸化アルミニウムの多結
晶体からなる透光性セラミックス放電容器の内径３ｍ
ｍ、長さ３ｍｍの円筒状をなす発光部の内部に一対の電
極を電極間距離２ｍｍになるように配設し、２．３ｍｇ
の水銀と、モル比が９０：１．４：８．６である３．５
ｍｇのＮａＩ、ＤｙＩ_３およびＴｌＩのハロゲン化物
と、始動ガスおよび緩衝ガスとしてＡｒと封入してい
る。

【００１０】反射面は、成形されたガラス製の反射体の
開口面がガラス製レンズで内部をシールした構造であ
る。そして、反射面の焦点に発光中心を一致させて放電
デバイスを反射面の内部に配置するとともに、反射面の
内部にＫｒおよびＮ_２を封入している。さらに、反射面
をシェルのカップ状部分の開口部に固定している。

【００１１】なお、放電デバイスは、紫外線遮断性のス
リーブで覆うことにより放射した紫外線がスリーブで遮
断される。

【００１２】バラストは、整流器回路の直流出力をハー
フブリッジ形のＤＣ−ＡＣインバータで高周波に変換
し、ＬＣネットワークからなる共振出力回路を介して高
圧放電ランプに印加して点灯する構成で、さらに制御回
路および繰り返し周波数４００ｍｓの点弧パルスを５０
ｍｓの間発生する停止回路を備えている。

【００１３】そうして、上述した従来技術においては、
放電デバイスの最低共振周波数が３０ｋＨｚ以上で、ま
た公称ランプ電力が２０Ｗである。

【００１４】これに対して、バラストの基本的なランプ
電流の動作周波数を可聴周波数である１９ｋＨｚより高
いが、最低共振周波数よりは明らかに低い２４ｋＨｚに
選択している。

【００１５】その結果、音響的共振を回避して、放電デ
バイスは点灯し、入力電力２２Ｗ、全光束１３２０ｌｍ
／Ｗ、発光効率６０ｌｍ／Ｗで点灯する旨記載されてい
る。

【００１６】また、この一体形のＨＩＤ反射ランプは、
赤外反射形ハロゲン電球の発光部を有する既知の６０Ｗ
のＰＡＲ３８ランプおよび９０ＷのハロゲンＰＡＲ３８
ランプの外形にほぼ納まる寸法になる旨記載されてい
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術の一体形のＨＩＤ反射ランプは、その開口径がＰＡ
Ｒ３８形のランプに近似した１３５ｍｍ、管長が１３５
ｍｍであり、また重量は約１ｋｇに達すると推定される
ことから、大形で、しかも重量がすこぶる大である。

【００１８】店舗などにおけるスポットライトおよびダ
ウンライトを用いた照明には、さらに小形で、かつ軽量
の光源が要求されていて、たとえば反射鏡付きのハロゲ
ン電球の場合、定格消費電力６５〜７５Ｗ、全光束１２
５０ｌｍ程度でも反射鏡の開口径は５０ｍｍのものが使
用されている。高圧放電ランプ装置においても、これに
見合うような小形化が実現することにより、多様な照明
を、しかも手軽に行える。

【００１９】ところが、前述の従来技術においては、動
作周波数が低いために、バラストのさらなる小形化およ
び軽量化は不可能である。なぜなら、放電デバイスの最
低共振周波数が３０ｋＨｚ以上であるから、音響的共鳴
現象を回避するためには、動作周波数を共振周波数より
明らかに低い値にせざるを得ない。

【００２０】本発明者の調査によると、従来技術の放電
デバイスの最低共振周波数が低いのは、その透光性セラ
ミックス放電容器が円筒状をなしていることが原因して
いることが分かった。すなわち、透光性セラミックス放
電ランプが円筒状をなしていると、共振周波数のモード
が複雑になり、その結果最低共振周波数が低くなる。

【００２１】一方、音響共鳴の最低周波数である基本周
波数に対して、たとえば１０倍程度の十分に高い周波数
で高圧放電ランプを点灯すれば、音響共鳴の問題を回避
できることが知られている。

【００２２】しかし、このように動作周波数が非常に高
くなると、放射ノイズおよびラインノイズが極めて強く
なる。これを電波シールドによって対応すると、結局高
圧放電ランプ装置が大形化してしまうという問題があ
る。

【００２３】本発明は、共振周波数がほぼ単一モードで
あって、しかも高くなる透光性セラミックス放電容器を
備えることにより、共振周波数以下の範囲内において点
灯回路手段の動作周波数を高くして小形化を図った高圧
放電ランプ装置およびこれを用いた照明装置を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプ装置は、真球度が０．６５以上のほぼ球形をな
していて放電空間を包囲する包囲部を備えた透光性セラ
ミックス放電容器、透光性セラミックス放電容器の包囲
部に臨在する一対の電極、ならびに透光性セラミックス
放電容器内に封入された放電媒体を備え、ランプ電力が
５０Ｗ以下の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを動作
周波数４０〜８０ｋＨｚの高周波で点灯する点灯回路手
段と；を具備していることを特徴としている本発明およ
び以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定
義および技術的意味は次による。

【００２５】〔高圧放電ランプについて〕＜透光性放電容器について＞透光性セラミックス放電容
器は、少なくとも放電空間を包囲する包囲部を備えてい
て、包囲部が透光性セラミックスによって形成されてい
る。なお、「透光性」とは、放電によって発生した光を
透過して外部に導出できる程度に光透過性であることを
いい、透明ばかりでなく、光拡散性であってもよい。ま
た、透光性セラミックス放電容器が包囲部以外にたとえ
ば小径筒部などを備えている場合であっても、少なくと
も包囲部が透光性を備えていればよく、要すれば小径筒
部などは遮光性であってもよい。

【００２６】また、「透光性セラミックス」とは、単結
晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸
化物たと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）と、多結晶非酸化物たとえば
アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）と、のような光透過性お
よび耐熱性を備えた材料をいう。

【００２７】包囲部は、点灯中電極間に生起する放電の
主として陽光柱を包囲する。また、包囲部は、真球度が
０．６５以上の球状をなしている。以下、真球度につい
て図１を参照して説明する。

【００２８】図１は、本発明の放電ランプ装置における
透光性セラミックス放電容器の包囲部の真球度を説明す
る説明図である。

【００２９】図において、１は透光性セラミックス容器
ブ、１ａは包囲部、１ｂは小径筒部、ｘは中心軸，ｙは
中心軸に直角な軸である。

【００３０】透光性セラミックス容器１は、透光性セラ
ミックスを成形して形成されていて、全長はＬである。

【００３１】包囲部１ａは、透光性セラミックス容器１
の中央部に配設されていて、所与の真球度Ｒｂを有する
ほぼ球状をなしている。そして、包囲部１ａは、中心軸
ｘに直角な軸ｙに沿った最大内径ａ、最大外径Ｏａと、
中心軸ｘに沿った軸長ｂとを有している。

【００３２】小径筒部１ｂは、包囲部１ａの中心軸ｘに
沿った両端からそれぞれ一体的に突出して形成されてい
て、内部には中心軸に沿った連通孔１ｂ１が形成されて
いて、それぞれ長さＬ１、Ｌ２を有している。なお、連
通孔１ｂ１は、その内端が包囲部１ａに連通し、外端が
外部に連通している。

【００３３】また、小径筒部１ｂは、その内部に後述す
る電極が挿通されることにより、その内面と電極との間
にキャピラリーとも称されるわずかな隙間を形成すると
ともに、透光性セラミックス放電容器を封止するために
用いることができる。

【００３４】なお、一対の小径筒部１ｂの長さの和Ｌ１
＋Ｌ２は、透光性セラミックス放電容器１の全長Ｌから
包囲部１ａの軸長ｂを差し引いた値である。

【００３５】そうして、包囲部１ａの軸長ｂは、軸ｙお
よび包囲部１ａの内面の交点Ｐ１と、包囲部１ａと小径
筒部１ｂとの境界部のアール部分の内面Ｐ２との間を結
ぶ直線ｌの延長部が中心軸ｘと交差する点をＰ３とした
ときに、左右のＰ３とＰ３との間の距離をいうものとす
る。

【００３６】真球度Ｒ_Ｂは、包囲部１ａの最大内径ａお
よび軸長ｂから下式により与えられる。Ｒ_Ｂ＝ａ／ｂ本発明においては、真球度Ｒ_Ｂが０．６５以上に設定さ
れているのが特徴的構成である。真球度Ｒ_Ｂの値は、透
光性セラミックス放電容器１の包囲部１ａと小径筒部１
ｂとの境界部すなわち内面Ｐ２が角張っていて、かつ小
径筒部１ｂの通孔１ｂ１の内径が小さく、しかも包囲部
１ａが完全な真球でれば、１に接近する。しかし、真球
度Ｒ_Ｂは、その定義からすれば、内面Ｐ2のアールの大
きさおよび小径筒部１ｂの内径の大きさによって影響さ
れる。そして、内面Ｐ２のアールの大きさは、透光性セ
ラミックス放電容器の製造方法により影響を受けて変化
し得る。また、小径筒部１ｂの通孔１ｂ１の内径は、電
極の径およびわずかな隙間のギャップサイズがランプ設
計により影響を受ける。さらに、これらの如何は共振周
波数にそれほど大きな影響がないので、本発明において
は真球度Ｒ_Ｂを多少の設計の裕度を考慮して上記のよう
に規定している。

【００３７】また、本発明において、透光性セラミック
ス放電容器の包囲部の形状は、真球度Ｒ_Ｂが０．６５の
場合、一般的には軸方向に長軸がある回転楕円形にやや
類似した多少横長であるが、ほぼ球形の形状であること
を含む。

【００３８】さらに、真球度Ｒ_Ｂは、１を超えた値であ
っても図一におけるｘ軸方向よりはｙ軸方向に多少膨ら
んだほぼ球形をなす範囲が存在する。このため、真球度
Ｒ_Ｂは、一般的には１．２程度、好適には１．１まで許
容される。

【００３９】次に、透光性セラミックス放電容器を製作
するには、両側封止構造の場合、中央の包囲部と包囲部
の両端に位置する一対の小径筒部とを最初から一体に形
成することができる。しかし、たとえば包囲部を形成す
る球形部と、球形部の両端に接続して小径筒部を形成す
る小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結して所要に接合さ
せて、全体を焼結することにより、一体の透光性セラミ
ックス放電容器を形成することもできる。

【００４０】また、透光性セラミックス放電容器は、石
英ガラスと違って、加熱軟化させて加工するようなこと
ができないので、セラミックス封止用コンパウンドを用
いたシールによって封止することができる。セラミック
ス封止用コンパウンドを用いたシールは、点灯中高温に
なるセラミックスバルブを後述する給電導体とともに封
止するために、一般的に融点が１５００℃以上で、熱膨
張係数が透光性セラミックスのそれに接近しているもの
を使用する。セラミックス封止用のコンパウンドは、フ
リットとも称されるが、予め調合されたガラス質の原料
を成形して環状のペレットにされる。次に、このペレッ
トを透光性セラミックス放電容器の小径筒部の端部に載
置してから、加熱溶融すると、小径筒部と給電導体との
間の微小な隙間内に進入していき、所定の位置まで進入
したときに冷却して、固化させることにより、シールが
形成される。

【００４１】さらに、本発明において、透光性セラミッ
クス放電容器の内容積は制限されるものではないが、小
形の高圧放電ランプを得るためには、透光性セラミック
ス放電容器を０．０５ｃｃ以下、好適には０．０４ｃｃ
以下にするとよい。この場合、透光性セラミックス放電
容器は、その全長が３５ｍｍ以下、好適には１０〜３０
ｍｍである。

【００４２】＜電極について＞電極は、透光性セラミッ
クス放電容器の包囲部に臨在していて、材料にタングス
テンまたはドープドタングステンを用いている。なお、
「臨在」とは、包囲部内に放電を形成するように配設さ
れている状態を意味する。したがって、電極は、少なく
ともその主要部が包囲部の内部に位置している状態が好
適であるが、要すれば小径筒部内に位置しているなど要
すれば包囲部内に直接位置していない構成であってもよ
い。

【００４３】電極を小径筒部内に挿通して配設する場
合、電極は、細長くて小径筒部内に挿通されて小径筒部
の内面との間にいわゆるキャピラリーと称されるわずか
な隙間を形成するとともに、先端が包囲部を臨む位置に
あるか、または包囲部内に突出している。

【００４４】この場合、電極の中間部は、透光性セラミ
ックス放電容器の小径筒部の内面との間になるべく均一
なわずかな隙間を形成するために、一定の太さであるこ
とが望ましい。

【００４５】電極の先端部は、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
ルを巻装することができる。

【００４６】また、電極の基端部は、透光性セラミック
ス放電容器に対して所要の位置に固定するとともに、外
部から電流を導入するために機能する。

【００４７】さらに、電極の基端部は、給電導体に溶接
などにより固着されることによって電気的および機械的
に支持される。この場合、要すれば溶接に際してモリブ
デン、サーメットなどの部材を給電導体と電極の基端と
の間に介在させることができる。

【００４８】＜放電媒体について＞放電媒体は、少なく
とも始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガスを含むものと
し、点灯中約１気圧以上の圧力を呈するように透光性セ
ラミックス放電容器内に封入される。

【００４９】また、放電媒体は、発光物質またはその化
合物たとえば金属ハロゲン化物やアマルガムなどを含
む。

【００５０】さらに、放電媒体は、緩衝蒸気水銀を含む
ことができる。

【００５１】一方、希ガスは、本質的に特定のガスに限
定されないが、正規グロー放電から異常グロー放電に遷
移する際のグロー電流を小さくしたり、放電開始電圧を
低下させたい場合などの所要時に、ネオンおよびアルゴ
ンを混合して封入することができる。なお、この場合、
アルゴンは、ネオンに対して分圧で０．１〜１５％、好
適には１０％までの範囲で混合することができる。ま
た、ネオンおよびアルゴンは、一般的に８０〜３００ｔ
ｏｒｒ、好適には１００〜２００ｔｏｒｒの封入圧で用
いることができる。なお、封入圧が８０ｔｏｒｒ未満で
あると、グロー・アーク転移時間が長くなって、電極物
質のタングステンの蒸発による黒化が多くなる。一方、
封入圧が３００ｔｏｒｒを超えると、高圧放電ランプの
始動電圧が高くなり、グロー電力が増加する。

【００５２】さらに、ネオンやアルゴンに加えて、必要
に応じてその他の希ガスを封入することができる。

【００５３】メタルハライドランプにおいて、放電媒体
に金属ハロゲン化物を用いる場合、金属ハロゲン化物を
構成するハロゲンとしては、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。

【００５４】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。たとえば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、
スカンジウムＳｃおよび希土類金属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。

【００５５】また、緩衝蒸気として適量の水銀に代えて
蒸気圧が比較的高くて可視光領域における発光が少ない
か、発光しない金属たとえばアルミニウムなどのハロゲ
ン化物を封入することもできる。

【００５６】＜その他の構成について＞（１）給電導体について電極に対して給電するとともに、透光性セラミックス放
電容器を封止してするのに好適な構成は、以下に示す給
電導体を用いることである。

【００５７】すなわち、給電導体は、電極間に電圧を印
加し、電極に電流を供給し、かつ透光性セラミックス放
電容器を封止するために機能する導体で、先端が電極の
基端部に接続し、基端が透光性放電容器の外部に導出さ
れている。なお、「透光性放電容器の外部に導出されて
いる」とは、透光性放電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、接続導体を介
して外部から給電できる程度に外部に臨んでいることを
意味する。

【００５８】また、給電導体は、これを支持することに
より、高圧放電ランプ全体を支持するのに利用してもよ
い。

【００５９】さらに、給電導体は、ニオブ、タンタル、
チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびバナジウムな
どの封着性金属を用いることができる。透光性セラミッ
クス放電容器の材料に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るから、給電導体に好適で
ある。また、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放
電容器に用いる場合には、給電導体にジルコニウムを用
いるのがよい。

【００６０】さらにまた、給電導体は、上記金属の棒状
体、パイプ状体やコイル状体などによって構成すること
ができる。この場合、ニオブなどは酸化性金属なので、
高圧放電ランプを大気に通じた状態で点灯する場合に
は、耐酸化性の外部リード線を給電導体にさらに接続す
るとともに、給電導体が大気に接触しないようにたとえ
ばシールなどによって全体を被覆する必要がある。

【００６１】さらにまた、要すれば給電導体の先端に耐
火性金属からなる耐火性部分を付加することができる。
この耐火性部分には、モリブデン、タングステン、サー
メットなどを用いることができる。また、要すれば、電
極の基端を直接給電導体の封着性部分の先端に接続して
もよい。このことは、給電導体に付加する耐火性部分の
少なくとも先端部分をタングステンで構成すれば、耐火
性部分を電極として用いることができることを意味す
る。また、反対に電極の基端部を耐火性部分として用い
ることができることにもなり、実質的に両者は同じであ
る。

【００６２】（２）ランプ電力について高圧放電ランプのランプ電力は、５０Ｗ以下に規定され
る。点灯回路手段を小形化できるのは、せいぜい５０Ｗ
以下までの小電力の場合に限定されるからである。

【００６３】なお、本発明において「ランプ電力」と
は、高圧放電ランプ装置を定格電圧の電源に接続した場
合に、高圧放電ランプを点灯するために付設されている
点灯回路手段によって高圧放電ランプが点灯した際に、
高圧放電ランプの部分で消費される電力をいう。

【００６４】（３）外管について本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容
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、要すれば、保温や大気との間の遮
断のために、透光性セラミックス放電容器を外管内に気
密に収納することができる。また、外管の内面を高圧放
電ランプの発光部を焦点とする反射面とすることによ
り、指向性を備えた高圧放電ランプを得ることができ
る。

【００６５】（４）反射鏡について本発明の高圧放電ランプは、発光部を小さくすることが
できるから、集光が容易で、光学的に有利であるが、必
要に応じて反射鏡と一体化して用いることができる。こ
の場合、上述したように、透光性セラミックス放電容器
を内部に収納する外管の内面に反射鏡を形成してもよい
し、高圧放電ランプを別設の反射鏡に組み付けてもよ
い。

【００６６】〔点灯回路手段について〕点灯回路手段
は、高圧放電ランプを動作周波数４０〜８０ｋＨｚの高
周波で点灯するのであれば、その余の構成は問わない。
すなわち、音響的共鳴現象を回避しながら動作周波数を
従来技術より明らかに高い高周波で点灯することが可能
になり、これにより従来技術に比較して著しい小形化、
軽量化を図ることができる。

【００６７】動作周波数を４０〜８０ｋＨｚに規定して
いるのは、従来技術に比較して充分に小形化しているた
めには、動作周波数を４０ｋＨｚ以上にするのが効果的
であるとともに、透光性セラミックス放電容器の包囲部
をほぼ球状に形成して、共振周波数を上記動作周波数よ
り明らかに高くすることが可能になあるからである。ま
た、動作周波数を８０ｋＨｚ以下に規定しているのは、
透光性セラミックス放電容器の共鳴周波数をこれより明
らかに高くすることが困難になるからである。

【００６８】ところで、点灯回路手段の基本的回路構成
は、どのようなものであってもよい。たとえば、ハーフ
ハーフブリッジ形インバータ、フルブリッジ形インバー
タ、並列インバータ、一石式インバータたとえばブロッ
キング発振形インバータなどを主体とする回路構成であ
ってもよい。しかし、ハーフブリッジ形インバータは、
回路構成が簡単で使用する回路部品の数も少なくてよい
ので、小形、軽量で、しかも安価な点灯回路手段を得る
ためには、好適である。

【００６９】また、点灯回路手段としては、要すればい
わゆる蛍光ランプ用の点灯回路手段を用いることができ
る。蛍光ランプ用の点灯回路手段は、その負荷特性が一
般的に従来から高圧放電ランプ用として用いられている
点灯回路手段とは異なるが、放電媒体の希ガス、適当な
グロー・アーク転移時間（０．５〜３秒）の設定または
高圧放電ランプの重量に対するランプ電力の適当な値の
設定などにより、問題なく使用することが可能になる。

【００７０】〔その他の構成について〕（１）高圧放電ランプと点灯回路手段の一体化について本発明の高圧放電ランプ装置は、高圧放電ランプと点灯
回路手段とが機械的に結合された状態として構成され
る。

【００７１】しかし、両者は、一体不可分な状態でなけ
ればならないものではなく、必要に応じて分離可能に構
成することが許容される。たとえば、高圧放電ランプの
みまたは高圧放電ランプと一体化された反射鏡などの制
光部材とともに、点灯回路手段から分離可能に構成する
ことができる。

【００７２】（２）点灯回路手段のケースへの収納につ
いて点灯回路手段の電源への接続を容易にするとともに、取
扱いの安全を図るために、点灯回路手段をできるよう
に、適当なケースに収納するとともに、ケースの一端に
口金を配設して、口金を点灯回路手段の入力端に接続す
るのが望ましい。（３）口金について口金をケースに配設する場合、既知の各種口金を適宜選
択して用いることができる。しかし、既存の白熱電球や
電球形蛍光ランプとの互換性を重視するなら、これらと
同一仕様の口金を用いるのがよい。

【００７３】（４）その他の制光部材について高圧放電ランプの周囲に反射鏡を配設するのに代えて、
またはこれと併せて、透光性カバーやグローブ、または
レンズで高圧放電ランプを包囲してもよい。

【００７４】なお、カバーやグローブが光拡散性である
と、高圧放電ランプの高い輝度を低減するのに効果的で
ある。

【００７５】〔本発明の作用について〕本発明において
は、透光性セラミックス放電容器の包囲部を真球度０．
６５以上のほぼ球形にしたことにより、透光性セラミッ
クス放電容器の共振周波数がほぼ単一モード化するとと
もに、高くなる。これにより点灯回路手段の動作周波数
が４０〜８０ｋＨｚでも音響的共鳴現象を生じることな
く、充分安定に高圧放電ランプを点灯することができ
る。

【００７６】また、放電容器がセラミックスであること
により、バルブ形状およびサイズの工業的規模における
製作ばらつきが極めて少なくなる。これに伴い共振周波
数のばらつきがたとえば±０．５ｋＨｚ程度まで少なく
なるため、点灯回路手段の動作周波数を安全な範囲でな
るべく共振周波数に接近させて点灯することがきる。こ
のことは点灯回路手段の動作周波数を高めることにつな
がり、小形化に貢献する。

【００７７】さらに、動作周波数が、高圧放電ランプの
共振周波数が高くなるのに伴って、高くなることによ
り、点灯回路手段を小形化することができる。

【００７８】さらにまた、本発明においては、ランプ効
率が高くて、寿命が長い高圧放電ランプ装置が得られ
る。

【００７９】請求項２の発明の高圧放電ランプ装置は、
真球度が０．６５以上のほぼ球形をなしていて放電空間
を包囲する包囲部を備えた透光性セラミックス放電容
器、透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨在する一
対の電極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封
入された放電媒体を備え、ランプ電力が３０Ｗ以下の高
圧放電ランプと；高圧放電ランプを動作周波数４０．５
〜５５ｋＨｚの高周波で点灯する点灯回路手段と；を具
備していることを特徴としている。

【００８０】本発明は、ランプ電力および動作周波数の
好適な範囲を規定している。

【００８１】すなわち、ランプ電力が３０Ｗ以下であれ
ば、高圧放電ランプを一層小形化できるとともに、点灯
回路手段も小形のものを使用することができる。要すれ
ば、蛍光ランプ用の既存の点灯回路手段を流用すること
も可能になる。

【００８２】請求項３の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１または２記載の高圧放電ランプ装置において、
透光性セラミックス放電容器は、包囲部の端部に連通し
て配置され包囲部より内径が小さくて内部に電極が周囲
にわずかな隙間を形成しながら挿通するための小径筒部
を備えるとともに、全長が１０〜３５ｍｍであることを
特徴としている。

【００８３】本発明は、透光性セラミックス放電容器の
構造および全長を規定することにより、良好なランプ効
率および「寿命を有しながら高圧放電ランプの小形化を
図るとともに、共振周波数を高くしたものである。

【００８４】高圧放電ランプの透光性セラミックス放電
容器の長さは、共振周波数に影響を与え、長いと共振周
波数が低くなるので、動作周波数４０ｋＨ以上で点灯可
能にするためには、全長が３５ｍｍ以下であるのが好ま
しい。しかし、全長が１０ｍｍ以下になると、透光性セ
ラミックス放電容器の点灯中の温度が高くなりすぎて、
所望のシールが困難になるので、透光性セラミックス放
電容器の全長は１０〜３５ｍｍの範囲が望ましい。

【００８５】請求項４の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置において、放電媒体は、発光物質またはその化合物を
透光性セラミック放電容器の包囲部の内容積１ｃｃ当た
り３〜５０ｍｇ含んでいることを特徴としている。

【００８６】本発明は、共鳴周波数が高い範囲になるよ
うにするために好適な発光物質またはその化合物の封入
量を規定している。

【００８７】発光物質およびその化合物としては、メタ
ルハライドランプの場合、発光物質またはそのハロゲン
化物である。また、高圧ナトリウムランプの場合、ナト
リウムが該当する。

【００８８】透光性セラミックス放電容器の「包囲部の
内容積」とは、図１において軸方向の長さが軸長ｂの両
端に、ｘ軸に直交する離間した一対の平面によって囲ま
れた中間の領域を包囲部１ａといい、その内容積であ
る。

【００８９】透光性セラミックス放電容器の包囲部の単
位内容積（ｃｃ）当りに封入される発光物質またはその
化合物が３（ｍｇ／ｃｃ）未満であると、共鳴周波数は
高くなるが、ランプ効率が低くなるとともに、寿命が短
くなる。また、５０（ｍｇ／ｃｃ）を超えると、共鳴周
波数が低くなりすぎる。

【００９０】請求項５の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置において、放電媒体は、８０〜３００ｔｏｒｒに封入
されたＮｅ−Ａｒを含んでいることを特徴としている。

【００９１】本発明は、蛍光ランプ用の点灯回路手段の
ような回路構成の点灯回路手段を用いて高圧放電ランプ
を点灯するのに好適な高圧放電ランプの構成を規定して
いる。

【００９２】すなわち、放電媒体のうち、始動ガスおよ
び緩衝ガスとして本発明に規定するＮｅ−Ａｒの混合ガ
スを用いると、始動パルス発生手段を付設することなし
に点灯回路手段に蛍光ランプ用の点灯回路手段に多用さ
れているＬＣ共振回路を備えた構成のものを用いる場合
に、始動時に電極を構成しているタングステンの蒸発に
よる黒化を防止することができる。このため、ＬＣ共振
回路を備えた点灯回路手段を用いて高圧放電ランプ装置
の小形化を図ることができる。なお、本発明は、蛍光ラ
ンプ用の点灯回路手段を用いることに限定されるもので
はなく、高圧放電ランプ点灯用して設計され、製造され
た点灯回路手段の採用を許容することはいうまでもな
い。

【００９３】また、Ｎｅ−Ａｒ混合ガスの封入圧力は、
１００〜２００ｔｏｒｒが好適である。

【００９４】さらに、Ａｒに対するＮｅの分圧は、０．
１〜１５％の範囲からペニング効果と陰極降下電圧との
バランスを考慮して適宜選択することができる。

【００９５】そうして、始動ガスおよび緩衝ガスとして
上記の構成を用いることにより、高圧放電ランプの始動
時のグロー・アーク転移時間が適当に調整されて黒化が
少なくなる。

【００９６】また、Ｎｅ−Ａｒ混合ガスを用いることに
より、始動電圧が低下するので、高圧放電ランプの始動
が容易になるとともに、点灯回路手段を小形化できる。

【００９７】請求項６の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置において、高圧放電ランプは、そのランプ電力（Ｗ）
が透光性セラミックス放電容器の重量（ｍｇ）当たり
０．０２５〜０．０８（Ｗ／ｍｇ）であることを特徴と
している。

【００９８】本発明は、音響的共鳴現象を回避しがら、
良好なランプ効率および寿命を備えた高圧放電ランプ装
置を提供するための好適な透光性セラミックス放電容器
の重量およびランプ電力の相対関係についての構成を規
定している。

【００９９】すなわち、透光性セラミックス放電容器を
備えた高圧放電ランプにおいては、熱伝導率が大きいセ
ラミックスを放電容器の構成材料として用いているた
め、石英ガラスを用いる場合に比較して、透光性セラミ
ックス放電容器のランプ効率を決定する最冷部温度は、
殆ど透光性セラミックス放電容器の熱容量によって決定
されることが分かった。そして、この熱容量は、透光性
セラミックス放電容器の重量に比例する。

【０１００】したがって、高圧放電ランプのランプ効率
を高くするには、最冷部温度を高くするために、透光性
セラミックス放電容器の重量を小さくするのがよい。し
かし、高圧放電ランプの寿命は、透光性セラミックス放
電容器のシール部の温度が低い方が長くなるので、ラン
プ効率とは一応相反的な関係があるといえる。

【０１０１】また、透光性セラミックス放電容器の点灯
中の温度は、ランプ電力の如何によって決定される。

【０１０２】一方、高圧放電ランプの音響的共鳴現象を
支配する共鳴周波数は、透光性セラミックス放電容器の
形状ばかりでなく、大きさによっても変化し、小さいほ
ど共鳴周波数は高くなる。

【０１０３】以上のように、透光性セラミックス放電容
器の重量およびランプ電力は、ランプ効率、寿命および
音響的共鳴現象に相関的な関係を有しているが、上記の
範囲内であれば、それぞれに対して効果的であることが
分かった。

【０１０４】なお、ランプ電力（Ｗ）が透光性セラミッ
クス放電容器の重量（ｍｇ）当たり０．０２５（Ｗ／ｍ
ｇ）未満であると、ランプ効率が低すぎるとともに、音
響的共鳴現象が生じやすくなり、反対に０．０８（Ｗ／
ｍｇ）を超えると、寿命が短くなりすぎる。

【０１０５】請求項７の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプ装置に
おいて、高圧放電ランプは、そのランプ電力（Ｗ）がそ
の全重量（ｍｇ）当たり０．０２１〜０．０７（Ｗ／ｍ
ｇ）であることを特徴としている。

【０１０６】本発明は、音響的共鳴現象を回避しがら、
良好なランプ効率および寿命を備えた高圧放電ランプ装
置を提供するための好適な高圧放電ランプ全体の重量お
よびランプ電力の相対関係についての構成を規定してい
る。

【０１０７】共振周波数、ランプ効率および寿命は、上
記のように透光性セラミックス放電容器の重量に関係し
ているが、高圧放電ランプ全体の重量にも関係してい
る。ここで、高圧放電ランプの「全重量」とは、透光性
放電容器、放電媒体、給電導体およびシールを少なくと
も含む重量をいう。

【０１０８】なお、透光性セラミックス放電容器を大気
中に露出した状態で点灯するためには、給電導体にニオ
ブなどの酸化性金属を用いる場合に、その給電導体を直
接大気に露出できないので、耐酸化性金属からなる外部
リード線を給電導体に接続するのが好ましいが、このよ
うな構成のときには、外部リード線をも含む。ただし、
外部リード線または給電導体に直接接続して高圧放電ラ
ンプを点灯回路手段に接続する相対的に細い接続導体は
含まない。

【０１０９】また、外管内に高圧放電ランプを収納して
いる場合、外管は含まない。

【０１１０】さらに、始動補助導体を透光性セラミック
ス放電容器の周囲に配設する場合、始動補助導体は含ま
ない。

【０１１１】そうして、ランプ電力（Ｗ）がその全重量
（ｍｇ）当たり０．０２１（Ｗ／ｍｇ）未満であると、
ランプ効率が低くなるとともに、共振周波数が低くな
る。また、反対に０．０７（Ｗ／ｍｇ）であると、寿命
が短くなる。

【０１１２】請求項８の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置において、高圧放電ランプは、その透光性セラミック
ス放電容器の包囲部の軸長ｂに対する電極間距離ｇ_Ｅの
比率ｇ_Ｅ／ｂが０．２５〜１であることを特徴としてい
る。

【０１１３】本発明は、発光部の軸方向の長さである軸
長ｂに対する電極間距離ｇ_Ｅが共鳴周波数に影響するこ
とに鑑みなされたもので、所与の軸長ｂに対する電極間
距離ｇ_Ｅの比率ｇ_Ｅ／ｂが上記範囲内であれば、共振周
波数のモードがほぼ単一になる。これに対して、比率
ｇ_Ｅ／ｂが０．２５未満であると、共振周波数のモード
が複雑になり、音響的共鳴現象が生じやすくなる。

【０１１４】反対に、１を超えると、電極の先端が透光
性セラミックス放電容器の小径筒部の内部に位置するこ
とになるので、透光性セラミックス放電容の壁面が電極
に接近しすぎるので、透光性セラミックス放電容器がク
ラックしやすくなる。

【０１１５】なお、高圧放電ランプの働程中に電極先端
が消耗して電極間距離ｇ_Ｅが大きくなる傾向にあるが、
上記比率ｇ_Ｅ／ｂが１になるまでは共振周波数がほぼ単
一モードになるので、音響的共鳴現象の問題は生じにく
い。

【０１１６】請求項９の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置において、点灯回路手段は、ＬＣ共振形の高周波イン
バータを主体として構成されていることを特徴としてい
る。

【０１１７】本発明は、回路構成が簡単で、小形、かつ
安価な点灯回路手段として好適な構成を規定している。

【０１１８】すなわち、ＬＣ共振形の高周波インバータ
としては、ハーフブリッジ形インバータ、一石式インバ
ータたとえばブロッキング発振形インバータ、並列イン
バータなどがある。

【０１１９】また、ＬＣ共振形の高周波インバータは、
ＬＣ共振回路を備え、比較的簡単な回路構成によって安
定器の出力電圧を所望に変化させることができる。たと
えば、発振周波数が一定の態様の場合、ＬＣ共振回路の
共振周波数が状況に応じて変化するように構成すること
によって、安定器の出力電圧を制御することができる。
すなわち、無負荷時にＬＣ共振回路のインダクタＬが飽
和してそのインダクタンスが小さくなり、共振周波数が
高くなって発振周波数に接近するために、安定器の出力
電圧が高くなる。負荷時には、ランプ電流に応じてＬＣ
共振回路のインダクタの飽和がなくなって、共振周波数
が発振周波数から離れていき、これに伴って出力電圧が
低減する。

【０１２０】しかし、発振周波数が変化する態様の場合
にも、出力電圧を所望に変化させることができる。すな
わち、始動時にはＬＣ共振回路の共振周波数に発振周波
数を接近させれば、安定器の出力電圧が高くなって、２
次開放電圧を高圧放電ランプの放電開始電圧に接近させ
ることができる。点灯後には、発振周波数をＬＣ共振回
路の共振周波数から離せば、出力電圧が低下する。

【０１２１】さらに、安定器がＬＣ共振回路を備えてい
ることにより、出力電圧の波形を正弦波にすることがで
きる。

【０１２２】請求項１０の発明の照明装置は、照明装置
本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし９の
いずれか一記載の高圧放電ランプ装置と；を具備してい
ることを特徴とする照明装置。

【０１２３】本発明において、照明装置は、高圧放電ラ
ンプ装置の発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を
含む広い概念である。たとえば、照明器具、移動体用前
照灯、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学
装置、指紋判別装置などに適用することができる。

【０１２４】なお、照明装置本体とは、上記照明装置か
ら高圧放電ランプ装置を除いた残余の部分をいう。

【０１２５】なお、「電球形高圧放電ランプ」とは、高
圧放電ランプと、その安定器とを一体化し、さらに受電
用の口金を付設してなり、口金に適応するランプソケッ
トに装着することにより、白熱電球を点灯するような感
覚で使用することができるように構成した照明装置を意
味する。

【０１２６】また、照明器具は、電球形高圧放電ランプ
を装着した構成のものである。

【０１２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明実施の形態を図面を
参照して説明する。

【０１２８】図２は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
１の実施形態を示す中央断面正面図である。

【０１２９】図３は、同じく上側のみを組み立てて封止
した状態を示す高圧放電ランプの縦断面図である。

【０１３０】各図において、高圧放電ランプ装置は、高
圧放電ランプ１１およびこれに一体化された点灯回路手
段１２を必須構成要素として備えている。この他に、反
射鏡１３、ケース１４および受電手段１５を備えてい
る。以下、構成要素別に説明する。

【０１３１】＜高圧放電ランプ１１について＞高圧放電
ランプ１１は、図３に示すように、透光性セラミックス
放電容器１、一対の電極２、給電導体３、第１のシール
４、セラミックスワッシャ５、外部リード線６、第２の
シール７および図面に現れない放電媒体を備えている。
なお、図３は、構成を理解しやすくするために、上側の
みを組み立て封止した状態を示しているが、実際は上下
対称構造になっている。

【０１３２】透光性セラミックス放電容器１は、図１に
おいて説明したように、ほぼ球形の包囲部１ａ、一対の
円筒状の小径筒部１ｂ、１ｂを一体成形により備えてい
る。

【０１３３】電極２は、後述する給電導体３に支持され
て先端が包囲部１ａ内に突出し、小間隔を隔てて対向
し、図示していないが、一対の電極２の間に所定の電極
間距離を設定している。

【０１３４】また、電極２と小径筒部１ｂの内面との間
にはキャピラリーと称されるわずかな隙間ｇが形成され
ている。

【０１３５】給電導体３は、封着性金属からなり、先端
から中間部まで透光性セラミックス放電容器１の小径筒
部１ｂ内に挿通され、後述する第１のシール４により封
止されるとともに、固定され、基端がわずかに外部に露
出している。また、給電導体３の先端には、電極２の基
端を溶接して一体に支持している。

【０１３６】第１のシール４は、小径筒部１ｂおよび給
電導体３の間に介在して透光性セラミックス放電容器１
を気密に封止するとともに、電極２を所定の位置に固定
している。そして、第１のシール４を形成するには、セ
ラミックス封止用コンパウンドを小径筒部１ｂの端面に
おいて、小径筒部１ｂから外部に突出している給電導体
３の周りに施与し、加熱溶融させて給電導体３および小
径筒部１ｂの内面の間の隙間に進入させて小径筒部１ｂ
内に挿入されている給電導体３の全体を被覆するととも
に、さらに電極２の基端部をも被覆する。

【０１３７】セラミックスワッシャ５は、中央の貫通孔
５ａを備え、給電導体３および外部リード線６の接続部
を包囲している。

【０１３８】外部リード線６は、耐酸化性金属からな
り、給電導体３の基端に溶接され、給電導体３と同一方
向に延在している。

【０１３９】第２のシール７は、セラミックスワッシャ
６の貫通孔６ａ内を中心に給電導体３の小径筒部１ｂか
ら外部に露出している基端部を包囲している。したがっ
て、給電導体３は、第１および第２のシール４、７によ
って完全に被覆されている。

【０１４０】放電媒体として、発光金属のハロゲン化
物、水銀および希ガスが封入されている。

【０１４１】＜点灯回路手段１２について＞図４は、本
発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態における点
灯回路手段を示す回路図である。

【０１４２】以下、点灯回路手段１２について図４を参
照して説明する。

【０１４３】本実施形態は、ハーフブリッジ形高周波イ
ンバータを主体とする蛍光ランプ用の点灯回路手段を用
いている。

【０１４４】図において、ＡＳは低周波交流電源、ｆは
過電流ヒューズ、ＮＦはノイズフィルタ、ＲＤは整流化
直流電源、Ｑ１は第１のスイッチング手段、Ｑ２は第２
のスイッチング手段、ＧＤはゲートドライブ回路、ＳＴ
は始動回路、ＧＰはゲート保護回路、ＬＣは負荷回路で
ある。

【０１４５】低周波交流電源ＡＳは、１００Ｖ商用電源
である。

【０１４６】過電流ヒューズｆは、配線基板に一体に形
成したパターンヒューズであり、過電流が流れた際に溶
断して回路が焼損しないように保護する。

【０１４７】ノイズフィルタＮＦは、インダクタＬ１お
よびコンデンサＣ１からなり、高周波インバータの動作
に伴って発生する高周波を電源側に流出しないように除
去する。

【０１４８】整流化直流電源ＲＤは、ブリッジ形整流回
路ＢＲおよび平滑コンデンサＣ２からなり、ブリッジ形
整流回路ＢＲの交流入力端がノイズフィルタＮＦおよび
過電流ヒューズｆを介して低周波交流電源ＡＳに接続
し、また直流出力端が平滑コンデンサＣ２の両端に接続
していて、平滑化直流を供給する。

【０１４９】第１のスイッチング手段Ｑ１は、Ｎチャン
ネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのドレインが平滑コン
デンサＣ２のプラス側に接続している。

【０１５０】第２のスイッチング手段Ｑ２は、Ｐチャン
ネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのソースが第１のスイ
ッチング手段Ｑ１のソースに接続し、ドレインが平滑コ
ンデンサＣ２のマイナス側に接続している。

【０１５１】したがって、第１および第２のスイッチン
グ手段Ｑ１、Ｑ２は、順方向に直列接続されて、その両
端が整流化直流電源ＲＤの出力端間に接続していること
になる。

【０１５２】ゲートドライブ回路ＧＤは、帰還回路ＦＢ
Ｃ、直列共振回路ＳＲＣおよびゲート電圧出力回路ＧＯ
からなる。

【０１５３】帰還手段ＦＢＣは、後述する限流インダク
タＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。

【０１５４】直列共振回路ＳＲＣは、インダクタＬ３お
よびコンデンサＣ３の直列回路からなり、その両端は帰
還手段ＦＢＣに接続している。

【０１５５】ゲート電圧出力手段ＧＯは、直列共振回路
ＳＲＣのコンデンサＣ３の両端に現れる共振電圧をコン
デンサＣ４を介して取り出すように構成されている。そ
して、コンデンサＣ４の一端は、コンデンサＣ３とイン
ダクタＬ３との接続点に接続し、コンデンサＣ４の他端
は第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のそれ
ぞれのゲートに接続している。さらに、コンデンサＣ３
の他端が第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２
のソースに接続している。その結果、コンデンサＣ３の
両端に現れた共振電圧は、ゲート電圧出力回路ＧＯを介
して第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲ
ート・ソース間に印加される。

【０１５６】始動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
からなる。

【０１５７】抵抗器Ｒ２は、その一端が平滑コンデンサ
Ｃ２のプラス側に接続し、他端が第１のスイッチング手
段Ｑ１のゲートに接続しているとともに、抵抗器Ｒ２の
一端およびゲートドライブ回路ＧＤのゲート電圧出力回
路ＧＯのゲート側の出力端すなわちコンデンサＣ４の他
端に接続している。

【０１５８】抵抗器Ｒ２の他端は、直列共振回路ＳＲＣ
のインダクタＬ３および帰還回路ＦＢＣの接続点に接続
している。

【０１５９】抵抗器Ｒ３は、その一端が第１および第２
のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点すなわちそれぞ
れのソースおよびゲート電圧出力回路ＧＯのソース側に
接続し、他端が平滑コンデンサＣ２のマイナス側に接続
している。

【０１６０】ゲート保護回路ＧＰは、一対のツェナーダ
イオードを逆直列接続してなり、ゲート電圧出力回路Ｇ
Ｏに並列接続している。

【０１６１】負荷回路ＬＣは、高圧放電ランプＨＰＬ、
限流インダクタＬ２および直流カットコンデンサＣ５の
直列回路と、高圧放電ランプＨＰＬに並列接続した共振
コンデンサＣ６とからなり、一端が第１および第２のス
イッチング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点に、他端が第２のス
イッチング手段Ｑ２のドレインに接続している。

【０１６２】高圧放電ランプＨＰＬは、図３に示す構成
を備えている。

【０１６３】限流インダクタＬ２と共振コンデンサＣ６
とは、直列共振回路を形成する。なお、直流カットコン
デンサＣ５は、容量が大きいので、直列共振に大きくは
影響しない。

【０１６４】Ｑ２のドレイン・ソース間に接続されたコ
ンデンサＣ７は、第２のスイッチング手段Ｑ２のスイッ
チング中の負荷を軽減する。

【０１６５】次に、回路動作について説明する。

【０１６６】交流電源ＡＳを投入すると、整流化直流電
源ＲＤにより平滑化された直流電圧が平滑コンデンサＣ
２の両端に現れる。そして、直列接続された第１および
第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の両ドレイン間に直
流電圧が印加される。しかし、両スイッチング手段Ｑ
１、Ｑ２は、ゲート電圧が印加されてないので、オフし
ている。

【０１６７】上記直流電圧は、同時に始動回路ＳＴにも
印加されるので、抵抗器Ｒ２の両端には主として抵抗器
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値の案分比に応じた電圧が現れ
る。そして、抵抗器Ｒ２の端子電圧は、第１および第２
のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に正
極性の電圧として印加される。

【０１６８】その結果、第１のスイッチング手段Ｑ１
は、スレッシュホールド電圧を超えるように設定されて
いるため、オンする。これに対して、第２のスイッチン
グ手段Ｑ２のゲート・ソース間に印加される電圧は、所
要のゲート電圧とは逆極性であるため、オフ状態のまま
である。

【０１６９】第１のスイッチング手段Ｑ１がオンする
と、整流化直流電源ＲＤから第１のスイッチング手段Ｑ
１を介して負荷回路ＬＣに電流が流れる。これにより限
流インダクタＬ２および共振コンデンサＣ６の直列共振
回路が共振して共振コンデンサＣ６の端子間に高い共振
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＰＬに印加される。

【０１７０】一方、限流インダクタＬ２に電流が流れた
ことにより、磁気結合している帰還回路ＦＢＣに電圧が
誘起される。これにより直列共振回路ＳＲＣが直列共振
して、コンデンサＣ３には昇圧された負電圧が発生する
ので、ゲート保護回路ＧＰにより一定電圧にクリップさ
れ、ゲート電圧出力回路ＧＯを介して第１および第２の
スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に印加
される。

【０１７１】これにより、第２のスイッチング手段Ｑ２
はスレッシュホールド電圧を超えるため、オンする。

【０１７２】これに対して、今までオンしていた第１の
スイッチング手段Ｑ１は、ゲート電圧が逆極性になるの
で、オフする。

【０１７３】第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする
と、負荷回路ＬＣの限流インダクタＬ２に蓄積されてい
る電磁エネルギーおよびコンデンサＣ６の電荷が放出さ
れて、限流インダクタＬ２から第２のスイッチング手段
Ｑ２を介して負荷回路ＬＣ内を逆方向に電流が流れ、コ
ンデンサＣ６の両端には極性が反転した共振による高い
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＰＬに印加される。以
後、以上説明した動作を繰り返す。

【０１７４】ところで、高圧放電ランプＨＰＬが始動す
る以前は、発振周波数が限流インダクタＬ２およびコン
デンサＣ６が形成する直列共振回路の共振周波数に相対
的に接近した周波数でハーフブリッジ形高周波インバー
タが作動するため、その２次開放電圧は約５５０Ｖ（実
効値）すなわち約１．５ｋＶp-pで、高圧放電ランプＨ
ＰＬの製造ばらつきを考慮して、その放電開始電圧以上
に設定されている。また、２次短絡電流は約５５０ｍＡ
である。

【０１７５】したがって、パルス電圧を発生するイグナ
イタを用いなくても、やがて高圧放電ランプＨＰＬは、
始動し、１．０〜２．５秒の時間を経てグロー・アーク
転移が行われて、負荷特性曲線上の定格ランプ電流値の
位置が動作点となって安定に点灯する。なお、高圧放電
ランプは、上記グロー・アーク転移時間内に転移が行わ
れることにより、始動時に黒化は殆ど生じない。

【０１７６】＜反射鏡１３について＞反射鏡１３は、高
圧放電ランプ１１の発光を集光するために用いられてい
て、図２に示すように、基体１３ａ、反射面１３ｂおよ
び頂部開口１２ｃを備えている。

【０１７７】基体１３ａは、ガラス成形により形成され
ていて、内面が回転放物面形状をなしている。

【０１７８】反射面１３ｂは、基体１３ａの回転放物面
部分にアルミニウム蒸着により形成されている。

【０１７９】頂部開口１３ｃは、その外周に段部１２ｃ
１が形成されていて、この段部１３ｃ１を利用して後述
するケース１４に固定されている。

【０１８０】また、頂部１３ｃ１の内部側に接続導体１
６ａおよび１６ｂを絶縁体１７を介して固定し、接続導
体１６ａに高圧放電ランプ１１の一方の外部リード線６
を接続し、接続導体１６ｂに他方の外部リード線６を接
続することにより、高圧放電ランプ１１は、反射鏡１３
の光軸に沿って軸が位置して装着されている。

【０１８１】接続導体１６ａ、１６ｂは、点灯回路手段
１２の高周波出力端間に接続している。

【０１８２】＜ケース１４について＞ケース１４は、図
２に示すように、耐熱性の合成樹脂を成形して中空の手
榴弾形状に形成されている。

【０１８３】また、ケース１４は、上部体１４ａおよび
下部体１４ｂの２つ割り構成になっていて、内部に点灯
回路手段１２を収納している。

【０１８４】上部体１４ａは、後述する受電体１５を支
持しているが、そのために上端に筒状部１４ａ１を一体
に突出している。

【０１８５】また、下部体１４ｂは、高圧放電ランプ１
１および反射鏡１３を支持しているが、そのために下端
に開口１４ｂ１が形成されている。そして、反射鏡１３
の頂部１３ｃに形成した段部１３ｃ１を開口１４ｂ１に
挿入し、接着することによって反射鏡１３をケース１４
に固定している。

【０１８６】<受電手段１５について＞受電手段１５
は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、ケース１４の上部体１
４ａの筒状部１４ａ１に装着されている。

【０１８７】また、受電体１５は、その一対の受電端子
が点灯回路手段１２の入力端に接続している。

〔点灯回路手段１２〕

回路構成：ＬＣ共振形であるとともに、一対のスイッチ
ング手段をコンプリメンタリ接続したハーフブリッジ形
の高周波インバータを主体とする。

【０１８８】点灯周波数：４５ｋＨｚ〔点灯条件〕ランプ電圧：７０Ｖランプ電流：０．２６Ａランプ効率：７８ｌｍ／Ｗ不点寿命：７０００時間〔反射鏡１３〕開口径：５０ｍｍ〔高圧放電ランプ装置１１全体〕管長：８５ｍｍ図５は、本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態
を示す縦断面図である。

【０１８９】図において、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。

【０１９０】本実施形態は、反射鏡に代えてグローブ１
８を用いている点で主として異なる。

【０１９１】すなわち、グローブ１８は、透明部材製で
ほぼ半球状をなし、その開口端がケース１４の蓋体１４
ｃの周縁に形成した周溝１４ｃ１に係合し、かつ耐熱性
接着剤によって固着されている。

【０１９２】また、蓋体１４ｃと高圧放電ランプ１１と
の間に熱反射体１９および空気断熱層２０が配設されて
いる。

【０１９３】空気断熱層２０は、熱反射体１９の背面に
接して蓋体１４ｃに凹窪部１４ｃ２を形成することによ
り、蓋体１４ｃと熱反射体１９との間に形成されてい
る。

【０１９４】さらに、蓋体１４ｃには、一対の挿通孔１
４ｃ３，１４ｃ３が形成されている。一方、高圧放電ラ
ンプ１１は、横置きされ、接続導体１６ｃ、１６ｄの先
端に接続されることにより、支持されている。接続導体
１６ｃ、１６ｄは、蓋体１４ｃの挿通孔１４ｃ３に挿通
され、基端が敗戦基盤１２ａに接続されることにより、
点灯回路手段１２の高周波出力端に接続されている。

【０１９５】図６は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
３の実施形態における高圧放電ランプを示す正面図であ
る。

【０１９６】図７は、同じく高圧放電ランプを示す縦断
面図である。

【０１９７】図において、図３と同一部分についは同一
符号を付して説明は省略する。

【０１９８】本実施形態は、高圧放電ランプ１１を外管
８内に収納した点で異なる。

【０１９９】すなわち、外管８は、Ｔ形バルブからな
り、開口端にピンチシール部８ａを形成している。モリ
ブデｂン線からなる接続導体９ａ、９ｂをピンチシール
部８ａに挟持させることにより、高圧放電ランプ１１は
外管８内に固定されている。

【０２００】また、外管８内には、窒素などの不活性ガ
スを低圧封入している。

【０２０１】さらに、外管８のピンチシール部８ａから
接続導体９ａ、９ｂの端部を突出させることにより、外
部接続端子９ａ１、９ｂ１として用いることができる。

【０２０２】一方、高圧放電ランプ１１は、大気に曝さ
れないので、給電導体３の基端部を延長して小径筒部１
ｂから突出させている。

【０２０３】また、一対の電極２、２の間に所定の電極
間距離ｇ_Ｅが設定されている。

【０２０４】図８は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
４の実施形態における高圧放電ランプ組み立ての主要部
を示す正面図である。

【０２０５】図において、図６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。また、１０は始動補助
導体である。

【０２０６】本実施形態は、高圧放電ランプ１１に始動
補助導体１０を配設した点が特徴的構成である。

【０２０７】始動補助導体６は、同様にモリブデン線か
らなり、基端が接続導体９ａに溶接により接続し、先端
が下方の電極（図示しない。）の周囲を包囲する小径筒
部１ｂの中間部に巻回されている。

【０２０８】そうして、本実施形態においては、始動時
に図において下方の電極と始動補助導体１０との間に点
灯回路手段の高周波の出力電圧が印加されるので、それ
らの間の電界強度が大きくなり、放電媒体の絶縁破壊が
促進される。その結果、相対的に低い電圧でも高圧放電
ランプは始動する。

【０２０９】なお、本実施形態の高圧放電ランプ１１
は、図６に示ような外管８内に収納される。

【０２１０】図９は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
５の実施形態を示す正面図である。

【０２１１】図１０は、同じく縦断面図である。

【０２１２】図１１は、同じく高圧放電ランプの拡大正
面図である。

【０２１３】図１２は、同じく拡大要部断面図である。

【０２１４】各図において、図２および図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。

【０２１５】本実施形態は、高圧放電ランプ１１を反射
鏡１３に対して横置き、すなわち反射鏡１３の光軸に対
して透光性セラミックス放電容器１の軸が直交している
とともに、反射鏡１３の周囲を包囲する保護手段２１を
備え、さらに反射鏡１３の前面に前面保護板２２を配設
している点で異なる。

【０２１６】高圧放電ランプ１１は、図１１および図１
２に示すように、接続導体１６ｃ、１６ｄが高圧放電ラ
ンプ１１の軸に対して直交方向に導出されている。この
ため、セラミックスワッシャ５には、中心軸に沿う貫通
孔５ａに連通する放射方向のスリット５ｂを形成し、外
部接続導体１６ｃ、１６ｄを挿通している。

【０２１７】保護手段２１は、ケース１４の蓋体１４ｃ
から一体に形成されている。

【０２１８】反射鏡１３は、背面に環状の支持部１３ｄ
を一体に備えているとともに、反射面１３ｂに一対の挿
通孔１３ｅが形成されている。

【０２１９】挿通孔１３ｅは、反射鏡１３の焦点位置に
おいて、反射鏡１３の光軸と直交する直線を中心として
反射鏡１３の両側面に形成されており、高圧放電ランプ
１１の透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂが
挿通するためのものである。

【０２２０】そうして、高圧放電ランプ１１は、反射鏡
１３にその焦点が電極２，２間に位置するように配設さ
れる。この状態で高圧放電ランプ１１の両端の小径筒部
１ｂが挿通孔１３ｅを挿通して、反射鏡１３の外部であ
る背面側に露出する。

【０２２１】支持部１３ｄは、基体１３ａの背面におい
て環状に一体成形されていて、反射鏡１３を支持する際
に用いられる。

【０２２２】ケース１４の蓋体１４ｃは、耐熱性合成樹
脂などの耐熱性物質からなり、盤状をなしているととも
に、その前面中央に反射鏡１３の支持部１３ｄを受け入
れる支持溝１４ｃ４が形成されている。そして、支持溝
１４ｃ４に嵌合された反射鏡１３の支持部１３ｄは、無
機接着剤Ｂによって固着される。

【０２２３】保護手段２１は、耐熱物質からなり、蓋体
１４ｃの外周から一体に起立して筒状に形成されてい
る。そして、保護手段２１は、反射鏡１３および反射鏡
１３から外部へ露出している高圧放電ランプ１１の露出
部を保護する。

【０２２４】高圧放電ランプ１１に接続している外部接
続導体１６ｃ、１６ｄは、蓋体１４ｃの導体挿通孔１４
ｃ３を貫通して蓋体１４ｃの裏側へ導出されている。

【０２２５】前面保護板２２は、透光性耐熱部材からな
り、反射鏡１３の投光開口に耐熱性接着剤によって接着
されて、投光開口を閉塞している。

【０２２６】図１３は、本発明の照明装置の一実施形態
としてのスポットライトを示す正面図である。

【０２２７】図において、図９と同一部分についは同一
符号を付して説明は省略する。

【０２２８】３１は照明器具本体、３２は高圧放電ラン
プ装置である。

【０２２９】照明器具本体３１は、基台３１ａ、支柱３
１ｂおよび灯体３１ｃを備えている。

【０２３０】基台３１ａは、天井に直付けまたはライテ
ィングダクトを介して天井に吊り下げるように構成され
ている。

【０２３１】支柱３１ｂは、基台３１ａから垂下して灯
体３１ｃを支持している。内部に基体３１ａに接続する
絶縁被覆導線（図示しない。）を挿通している。

【０２３２】灯体３１ｃは、内部にランプソケット（図
示しない。）を収納している。ランプソケットは、絶縁
被覆導線に接続している。

【０２３３】高圧放電ランプ装置３２は、図１１に示す
ものと同一であり、ランプソケットに着脱自在に装着さ
れる。

【０２３４】そうして、灯体３１ｃのランプソケットに
高圧放電ランプ装置３２の口金を装着すれば、高圧放電
ランプ装置３２が高輝度で点灯し、反射鏡１３により集
光されるので、所望のシャープな配光特性を得て被照体
を良好に照明することができる。

【０２３５】

【発明の効果】請求項１ないし８の各発明によれば、真
球度が０．６５以上のほぼ球形をなしていて放電空間を
包囲する包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器、
その包囲部に臨在する一対の電極を備え、包囲部の内部
に放電媒体を封入したランプ電力５０Ｗ以下の高圧放電
ランプと、高圧放電ランプを動作周波数４０〜８０ｋＨ
ｚの高周波で点灯する店頭回路手段とを具備しているこ
とにより、共振周波数がほぼ単一モードになるとともに
高くできるので、これに伴って点灯回路手段の動作周波
数を高くすることができ、このため小形化を図った高圧
放電ランプ装置を提供することができる。

【０２３６】請求項２の発明によれば、加えて高圧放電
ランプのランプ電力が３０Ｗ以下で、点灯回路手段の動
作周波数が４０．５〜５５ｋＨｚであることにより、一
層小形化を図った高圧放電ランプ装置を提供することが
できる。

【０２３７】請求項３の発明によれば、加えて透光性セ
ラミックス放電容器が包囲部の両端に連通した一対の小
径筒部を備えていて、全長が１０〜３５ｍｍであること
により、電極を小径筒部内を挿通して配設し、電極と小
径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成して、良好な
封止と所望の最冷部とを形成し、良好なランプ効率と所
望の寿命を備えるとともに、音響共鳴が生じない高圧放
電ランプ装置を提供することができる。

【０２３８】請求項４の発明によれば、加えて放電媒体
が発光物質またはその化合物を透光性セラミックス放電
容器の包囲部の内容積１ｃｃ当り３〜５０ｍｇ含んでい
ることにより、共鳴周波数を高くしながらランプ効率が
高くて、寿命が長い高圧放電ランプ装置を提供すること
ができる。

【０２３９】請求項５の発明によれば、加えて放電媒体
が始動ガスおよび緩衝ガスとして８０〜３００ｔｏｒｒ
のＮｅ−Ａｒを含んでいることにより、高圧放電ランプ
の始動時のグロー・アーク転移時間が適当に調整されて
始動時の黒化が少なくなるとともに、始動電圧が低下し
て、小形の点灯回路手段でも良好に点灯する高圧放電ラ
ンプ装置を提供することができる。

【０２４０】請求項６の発明によれば、加えてランプ電
力（Ｗ）が透光性セラミックス放電容器の重量（ｍｇ）
当り０．０２５〜０．０８（Ｗ／ｍｇ）であることによ
り、音響的共鳴現象を回避しながら良好なランプ効率お
よび寿命を有する高圧放電ランプ装置を提供することが
できる。

【０２４１】請求項７の発明によれば、加えてランプ電
力（Ｗ）が高圧放電ランプの重量（ｍｇ）当り０．０２
１〜０．０７（Ｗ／ｍｇ）であることにより、音響的共
鳴現象を回避しながら良好なランプ効率および寿命を有
する高圧放電ランプ装置を提供することができる。

【０２４２】請求項８の発明によれば、加えて高圧放電
ランプの包囲部の軸長ｂに対する電極間距離ｇ_Ｅの比率
ｇ_Ｅ／ｂが０．２５〜１であることにより、共振周波数
がほぼ単一モードになる高圧放電ランプ装置を提供する
ことができる。

【０２４３】請求項９の発明によれば、加えて点灯回路
手段がＬＣ共振形の高周波インバータを主体として構成
されていることにより、回路構成が簡単で、小形、かつ
安価な高圧放電ランプ装置を提供することができる。

【０２４４】請求項１０の発明によれば、請求項１ない
９の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧放電ランプ装置における透光性セ
ラミックス放電容器の包囲部の真球度を説明する説明図

【図２】本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態
を示す中央断面正面図

【図３】同じく上側のみを組み立てて封止した状態を示
す高圧放電ランプの縦断面図

【図４】同じく点灯回路手段を示す回路図

【図５】本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態
を示す縦断面図

【図６】本発明の高圧放電ランプ装置の第３の実施形態
に置ける高圧放電ランプを示す正面図

【図７】同じく高圧放電ランプを示す縦断面図

【図８】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第４の実施
形態における高圧放電ランプ組み立ての主要部を示す正
面図

【図９】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第５の実施
形態を示す正面図

【図１０】同じく縦断面図

【図１１】同じく高圧放電ランプを示す拡大正面図

【図１２】同じく拡大要部断面図

【図１３】本発明の照明装置の一実施形態としてのスポ
ットライトを示す正面図

【符号の説明】

１…透光性セラミックス放電容器１ａ…包囲部１ｂ…小径筒部５…セラミックスワッシャ１１…高圧放電ランプ１２…点灯回路手段１２ａ…配線基板１３…反射鏡１３ａ…基体１３ｂ…反射面１３ｄ…支持部１３ｅ…挿通孔１４…ケース１４ａ…上部体１４ａ１…筒状部１４ｃ…蓋体１４ｃ３…挿通孔１４ｃ４…支持溝１５…受電体２１…保護手段２２…前面保護板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真球度が０．６５以上のほぼ球形をなして
いて放電空間を包囲する包囲部を備えた透光性セラミッ
クス放電容器、透光性セラミックス放電容器の包囲部に
臨在する一対の電極、ならびに透光性セラミックス放電
容器内に封入された放電媒体を備え、ランプ電力が５０
Ｗ以下の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを動作周波
数４０〜８０ｋＨｚの高周波で点灯する点灯回路手段
と；を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ装
置。
【請求項２】真球度が０．６５以上のほぼ球形をなして
いて放電空間を包囲する包囲部を備えた透光性セラミッ
クス放電容器、透光性セラミックス放電容器の包囲部に
臨在する一対の電極、ならびに透光性セラミックス放電
容器内に封入された放電媒体を備え、ランプ電力が３０
Ｗ以下の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを動作周波
数４０．５〜５５ｋＨｚの高周波で点灯する点灯回路手
段と；を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ
装置。
【請求項３】透光性セラミックス放電容器は、包囲部の
端部に連通して配置され包囲部より内径が小さくて内部
に電極が周囲にわずかな隙間を形成しながら挿通するた
めの小径筒部を備えるとともに、全長が１０〜３５ｍｍ
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
電ランプ装置。
【請求項４】放電媒体は、発光物質またはその化合物を
透光性セラミック放電容器の包囲部の内容積１ｃｃ当た
り３〜５０ｍｇ含んでい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装置。
【請求項５】放電媒体は、８０〜３００ｔｏｒｒに封入
されたＮｅ−Ａｒを含んでい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高圧放電ランプ装置。
【請求項６】高圧放電ランプは、そのランプ電力（Ｗ）
が透光性セラミックス放電容器の重量（ｍｇ）当たり
０．０２５〜０．０８（Ｗ／ｍｇ）であることを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ラン
プ装置。
【請求項７】高圧放電ランプは、そのランプ電力（Ｗ）
がその全重量（ｍｇ）当たり０．０２１〜０．０７（Ｗ
／ｍｇ）であることを特徴とする請求項１ないし６のい
ずれか一記載の高圧放電ランプ装置。
【請求項８】高圧放電ランプは、その透光性セラミック
ス放電容器の包囲部の軸長ｂに対する電極間距離ｇ_Ｅの
比率ｇ_Ｅ／ｂが０．２５〜１．０であることを特徴とす
る請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプ
装置。
【請求項９】点灯回路手段は、ＬＣ共振形の高周波イン
バータを主体として構成されていることを特徴とする請
求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
置。
【請求項１０】照明装置本体と；照明装置本体に支持さ
れた請求項１ないし９のいずれか一記載の高圧放電ラン
プ装置と；を具備していることを特徴とする照明装置。