JP2001266790A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 万が一発光管１が破裂するまたは、外管３が
破損した場合にも爆縮による破片の飛散を抑止する高圧
放電ランプおよびこの高圧放電ランプを使用した照明装
置を提供すること。 【解決手段】 発光管１を内装し内部を真空に封止を行
なった中管２を外管３に内装するとともに外管３内部の
圧力を、発光管１の点灯状態で７０ｋ〜１１５ｋＰａと
し、外管３の外表面にはフッ素樹脂膜３３を被着させ
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、外管の表面に保護
被膜を被着させた高圧放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧放電ランプは、たとえば、メタルハ
ライドランプにおいては、点灯中の発光管の内圧が３０
０〜１０００ｋＰａ（大気圧の３〜１０倍）にもなる。
このため、まれにではあるが寿命中に発光管が破裂し、
その勢いによって外管が破裂し、外管のガラスの破片が
落下する虞があった。

【０００３】そこで、外管破損によるガラス破片の落下
を抑止するため、特開平２−７５１４５号公報には、発
光管が収納される外管の外表面にフッ素樹脂被膜を被覆
した金属蒸気放電灯（公知例１）が記載されている。な
お、このものの外管にはガスが封入されている。

【０００４】また、特開平５−２７５０６７号公報に
は、発光管と発光管を囲む保護管を収納し、内部を真空
に保った外管を有するメタルハライドランプ（公知例
２）が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】公知例１は、外管の内
部にガスが封入されているため、ガスの対流の影響を受
け、発光管の温度分布が不均一になるやすい。このよう
な温度分布の不均一が生じると、発光管の中に封入され
た発光媒体である薬品の蒸発が促進されなくなり、効率
の低下または色むらを引き起こす原因となることがあ
る。

【０００６】一方、公知例２は、外管の内部を真空状態
となるように封止しているので、対流による発光管の温
度分布が不均一になることを抑止し、発光管の温度分布
が均一になる。また、発光管の周辺に保護管を設けるこ
とで、発光管全体の温度が上昇し、ランプの発光効率を
向上させる作用を有している。

【０００７】しかしながら、公知例２の構造では、万が
一発光管が破損した場合に、保護管によって衝撃の程度
は若干弱められるものの、その衝撃が外管にまで及んで
しまうことがある。この場合、外管の破損につながるば
かりでなく、外管が真空に封止されているために、爆縮
という現象を引き起こしてしまう。爆縮とは、内部を真
空に封止したガラスなどが破損した場合、外部から大気
圧によって加速された破片が勢いをもって飛散する現象
である。この現象は、発光管が破損した場合ばかりでな
く、外部からの衝撃によって外管が破損したときにも起
こる現象である。

【０００８】本発明は、発光管の温度分布を均一化する
とともに、万が一発光管が破裂した場合および外管が外
部からの衝撃を受けるなどして破損した場合でも破片が
飛散することを抑止できる高圧放電ランプを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプは、放電媒体を封入してなる発光管と；発光管
を収納し内部を真空に封止してなる中管と；中管を収納
し発光管の点灯状態で内圧が７０〜１１５ｋＰａとなる
外管と；外管の表面に被着した保護被膜と；を具備して
いる。

【００１０】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。

【００１１】高圧放電ランプは、例えば、高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプ全般に
適用することができる。したがって、発光管はその材質
および封入する放電媒体を高圧放電ランプの種類に応じ
て適宜選択することができるものとする。また、電極を
有する一般的な高圧放電ランプの他、電極を有さずにマ
イクロ波等の電磁波によって発光するものを許容する。

【００１２】放電媒体は、エネルギーが付勢され発光す
るものであればよく、例えば水銀、ハロゲン化金属およ
び希ガスを使用することができる。

【００１３】また、発光管材料としては、石英ガラスの
他、アルミナ等からなる透光性セラミックを使用しても
よい。発光管は電極が封止される封止部を有していても
よく例えば、発光部の両側に封止部が存在するいわゆる
両封止形のものの他、片側のみに封止部があるいわゆる
片封止形のものを採用することができる。

【００１４】中管は、管全体が透光性材料にて形成され
るのが好ましいがこれに限定されない。真空状態とは
０．１Ｐａ以下、好ましくは０．０１Ｐａ以下の真空度
を意味する。また、中管の真空度を発光管の寿命中好適
に保つために中管内部にゲッターを封入することも許容
する。

【００１５】外管は、少なくとも一部が透光性に形成さ
れていて、透光性の部分から発光管の発光が出力される
ように構成されていればよく外管全体が透光性容器にて
構成されていることを許容する。外管の形状は、円錐
形、球形、円柱形、回転楕円形、球体と円柱を組み合わ
せた形状などでもかまわない。また、発光管の発光を所
望の配光とするために外管の内面の一部に反射膜を蒸着
または塗布することも許容する。

【００１６】また、外管は発光管を封装した中管を封入
するとともに発光管の点灯状態で内圧が７０ｋＰａから
１１５ｋＰａとなるように構成されている。この範囲内
の内圧は発光管の点灯状態において外管内部が大気圧と
ほぼ同等の圧力となる値である。なお、外管を封止せず
に大気と連通させることも許容する。発光管の点灯状態
で外管の内圧が７０ｋＰａ未満である場合は、発光管が
消灯した場合など、内部の圧力が低くなりすぎるため外
管が破損した場合に外管が爆縮する虞があり、また、内
圧が１１５ｋＰａを越える場合であると発光管の点灯状
態で外管の内部が加圧になりすぎるため、外管が破損し
た場合に外管が飛散しやすくなる問題がある。

【００１７】また、保護被膜は、外管が破損したときに
破片が飛散または落下を抑止する機能を有していればよ
く、フッ素樹脂を塗布するなどして形成することを許容
する。保護被膜は、外管の外表面を覆うように一体化す
るように被覆されるのが好ましい。

【００１８】請求項２の発明の高圧放電ランプは、放電
媒体を封入してなる発光管と；発光管を収納し内部を真
空に封止してなる中管と；中管を収納し発光管の点灯状
態で内部が７０〜１１５ｋＰａとなる不活性ガスを封入
してなる外管と；外管の表面に被着した保護被膜と；を
具備している。

【００１９】不活性ガスは、反応性に乏しいガスであっ
て、例えば、アルゴン、窒素などをいう。

【００２０】請求項３の発明の高圧放電ランプは、放電
媒体を封入してなる発光管と；発光管を収納し内部を真
空に封止してなる中管と；中管を収納し大気との連通部
を有した外管と；外管の表面に被着した保護被膜と；を
具備している。

【００２１】以上の発明によれば、外管の内圧を発光管
の点灯状態で大気圧と同等となるようにしているため、
万が一発光管が破裂した場合および外管が外部からの衝
撃を受けるなどして外管が破損した場合でも外管が爆縮
するのを低減するとともに外管に被着された保護被膜に
よって破片が飛散および落下することを低減する高圧放
電ランプを提供することができる。

【００２２】また、中管を設けることによって外管の外
表面温度が従来のものより低減される。このため、従来
の保護被膜の耐熱温度が低減できるため、保護被膜の選
択が容易となる。

【００２３】請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプであっ
て、保護被膜は、フッ素樹脂膜であって、膜厚が４０〜
１２０μｍであることを特徴としている。

【００２４】本発明によれば、外管の内圧が発光管の点
灯状態で大気圧と同等の圧力であるため、外管が爆縮す
る虞が低減されるため、フッ素樹脂の膜厚を従来よりも
薄くしても、外管が飛散するのを低減できる。また、膜
厚が４０μｍよりも薄い状態にあると、発光管は破裂し
たときに外管の破片の重量にフッ素樹脂膜が耐えられ
ず、破片が落下する虞があり、膜厚が１２０μｍよりも
厚いとフッ素樹脂膜の厚みにより光透過率が低下してし
まい光利用率が低下する虞がある。

【００２５】フッ素樹脂の膜厚を薄くすることにより、
コストの低減およびフッ素樹脂膜による光透過率の低下
を抑えることができるため光利用効率を向上することが
できる。

【００２６】請求項５の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に装着された請求項１ないし４のい
ずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプの安
定点灯を行う点灯手段と；を具備している。

【００２７】本発明によれば、高圧放電ランプの外管が
爆縮するのを低減し、外管に被着された保護被膜によっ
て破片が飛散および落下を抑止することができるため、
使用者にとって安全な照明装置を提供することができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の光源装置の第１の実施形
態を図１を参照して説明する。図は、反射形の外管を有
するメタルハライドランプの一部断面図である。

【００２９】発光管１は片封止形のメタルハライドラン
プを用いており、定格ランプ電力は１５０Ｗである。発
光管１の発光部１１には、放電媒体として水銀 ２６ｍ
ｇ、沃化スカンジウム １．５６ｍｇ、沃化タリウム
０．４８ｍｇなどのハロゲン化金属および所定の希ガス
が封入されている。また、発光部には一対の電極１２が
封止部１３で封止されている。電極１２は、タングステ
ンおよびレニウムの高融点金属の合金からなり、電極１
２はモリブデン箔１４及び外部リード線１５と直列に接
続されている。封止部１３は、このモリブテン箔１４の
部分で気密に封止されている。

【００３０】中管２は、半円筒状の石英ガラスにて構成
されている。発光管１の外部リード線１５が中管封止用
のモリブデン箔２３に接続され、中管封止部２１と気密
に封止されたのち、中管２のチップ部２２に取りつけら
れていた排気管（図示しない）より中管２内部が真空に
排気され溶断し封止されている（チップオフ）。中管封
止用のモリブデン箔２３は中管リード線２４が接続され
口金４と電気的に接続される。

【００３１】外管３は、反射部３１と前面ガラス部３２
より構成される。反射部３１は、内面に発光管の光を反
射させる特性を持つ反射材（図示しない）が蒸着されて
いる。また、前面ガラス３２は発光管１の発光をより所
望の配光にするためにレンズ機能を有している。反射部
３１と前面ガラス部３２は封着によって接合され外管３
は一体化されている。

【００３２】外管３の内部は常温状態で５２ｋＰａとな
る圧力の窒素を封入して、外管３を封止している。

【００３３】外管３の外表面にはフッ素樹脂膜３３が塗
付されている。フッ素樹脂膜３３は外管の反射部３１と
前面ガラス部３２とを覆うように塗付され膜厚は約６０
μｍである。

【００３４】外管３の前面ガラス３２と対向する反射部
３１には口金４が取りつけられている。口金４は、発光
管１に封装された一対の電極１２と発光管のモリブデン
箔１４、外部リード線１５、中管封止用のモリブデン箔
２３、中管リード線２４を介して口金４と電気的に接続
されている。

【００３５】第１の実施形態の作用について説明する。
本実施形態の高圧放電ランプであれば、発光管１の周囲
は中管２によって真空に保たれているので、発光管１の
点灯中、発光部１１封入された放電媒体は均一に蒸発さ
れ発光に寄与することができるため発光管の周囲が例え
ば、窒素雰囲気であるランプと比較して、発光効率の向
上が図れた。また、外管３は、発光管１が点灯した状態
で内圧が約１００ｋＰａとなる。このような状態で、ラ
ンプ寿命末期に発光管１が破裂する現象を観察した。発
光管１の破裂による破片の飛散によって中管２までも破
損し、中管２が外管３内部で爆縮した。しかしながら、
発光管１および中管２の破片は外管３の内部のガスの圧
力によって加速が弱められ、外管３は破損したものの外
管３の破片は、フッ素樹脂膜３３によって飛散をしなか
った。

【００３６】また、外管３を外部の衝撃によって破損さ
せる現象も観察を行なった。外管３が破損しても外管３
が爆縮することがなく、さらに外管３の外表面に被着し
ているフッ素樹脂膜３３によって、破損した外管３の破
片が飛散および落下しなかった。

【００３７】本発明の第２の実施形態を図２を参照して
説明する。図は、定格電力２５０Ｗタイプの交流点灯メ
タルハライドランプであり、口金４を上側に垂直点灯を
行うタイプのものである。なお、図１と同一部分には同
一符号を付してある。

【００３８】図２において、１は発光管、２は中管、３
は外管、４は口金、５は下部支持体、６は上部支持体で
ある。図２のメタルハライドランプは、点灯状態にて口
金４が上部に位置するように垂直点灯される。

【００３９】発光管１は、石英ガラスよりなる発光部１
１に封装された一対の電極１２がそれぞれ１対の封止部
１３でモリブデン箔１５、外部リード線１５を介してそ
れぞれ封止されて構成されている。なお、１６は補助電
極であり電極１２と同様にモリブデン箔１４、外部リー
ド線１５を介して封止部１３にて封止されている。

【００４０】また、点灯時に上側に位置する封止部１３
には保温膜１７が塗布されている。

【００４１】発光部１１の内部には、放電媒体として水
銀、希ガスおよびハロゲン化金属が所定量封入されて、
外部と機密性を保っている。

【００４２】中管２は略円筒状の石英ガラスを用いてい
る。発光管１両端にある外部リード線１５が中管封止用
のモリブデン箔２３に接続され、中管２の両端にもうけ
られた封止部２１と気密に封止されたのち、中管２のチ
ップ部２２に取りつけられていた排気管（図示しない）
より中管２内部が真空に排気された状態で溶断し封止さ
れている（チップオフ）。中管封止用のモリブデン箔２
１は中管リード線２４が接続され口金４と電気的に接続
される。

【００４３】外管３は、硬質ガラスからなり一対の導入
線３４を気密に導入しており、内部には、不活性ガスで
ある窒素が室温状態で約５３ｋＰａ封入されている。ま
た、外管の外表面はフッ素樹脂３３でコーティングされ
ており、万一の落下に備えて外管の飛散を抑止すること
ができる。このフッ素樹脂３３の膜厚は６０μｍであ
り、従来のタイプより薄く形成している。フッ素樹脂３
３の膜厚を薄くすることにより、コストの低減およびフ
ッ素樹脂膜による光透過率が低下することがなくなるた
め効率の向上することができる。

【００４４】口金４は、Ｅ２６型口金であり、外管３に
固着され一対の導入線３４が接続され、内部の発光管１
に電気導通を行う役割を担っている。

【００４５】上部支持体５は、中管２の上部を支持する
とともに電極１２を電気的に接続するもので、枠形導体
５１および金属バンド５２を備えている。枠形導体５１
は導入線３４と溶接している。この枠形導体５１には、
補助電極１６に接続された外部リード線１５が限流抵抗
１６１を介して溶接されている。金属バンド５２は、中
管封止部２１を抱持することにより、中管２の上側を支
持するように枠形導体５１に溶接されている。

【００４６】下部支持体６は、中管２の下部を支持する
とともに電極１２を電気的に接続するもので、枠形導体
６１および金属バンド６２およびスプリング片６３を備
えている。枠形導体６１は中管リード線２４と接続導体
６４を介して電気的に接合している。金属バンド６５
は、中管封止部２１を抱持することにより、中管２の下
側を支持するように枠形導体６１に溶接されている。ス
プリング片６３は、枠形導体６１に溶接され、先端が外
管３の頂部内面に対して弾力的に当接して下部支持体６
を外管３内の所定の位置に保持する。

【００４７】本発明の第３の実施形態を図３を参照して
説明する。図３は第２の実施例のメタルハライドランプ
を装着した照明装置７を示している。なお、図１と同一
部分には同一符号を付してある。

【００４８】照明装置７は、反射笠７１、ソケット７２
及び安定器７３などから構成されている。メタルハライ
ドランプの口金４は照明装置のソケット７２に装着され
て使用される。ソケット７２には安定器７３の二次出力
端が接続されメタルハライドランプに電力の供給を行な
っている。照明装置７は天井面７０によって支持され
る。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、発光管を覆う
中管が真空であるため発光管の温度分布を均一とするこ
とができ、発光管の発光効率の向上および色むらを抑止
することができる。また、外管内は、大気圧と同等の圧
力に保たれているので、万が一発光管が破裂した場合お
よび外管が外部からの衝撃を受けるなどして破損した場
合でも外管が爆縮するのを抑止するとともに外管に被着
したフッ素樹脂によって破片が飛散および落下すること
を抑止する高圧放電ランプを提供することができる。

【００５０】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、外管内に不活性ガスを封入しているの
で、例えば、中管を支持する複数の金属部材を外管内に
有している場合には、各部材の不純ガス吸着による劣
化、および各部材間での放電が生じにくくなるため高圧
放電ランプが短寿命となるのを抑止している。

【００５１】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、外管に格別のガスを封入する必要がな
く、しかも外管を封止する必要がないので、安価に高圧
放電ランプを提供することができる。

【００５２】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の発明の効果に加えて、少量のフッ素樹脂の使用で安
全性の高い高圧放電ランプを提供することができるため
コストの低減が図れる。

【００５３】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４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の第１の実施形態の反
射形メタルハライドランプを示す一部断面図。

【図２】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態のメ
タルハライドランプを示す正面図。

【図３】本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態の照
明装置を示す一部断面図。

【符号の説明】

１…発光管 ２…中管 ３…外管 ３３…フッ素樹脂膜 ４…口金

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電媒体を封入してなる発光管と；発光
   管を収納し内部を真空に封止してなる中管と；中管を収
   納し発光管の点灯状態で内圧が７０〜１１５ｋＰａとな
   る外管と；外管の表面に被着した保護被膜と；を具備し
   ていることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 【請求項２】 放電媒体を封入してなる発光管と；発光
   管を収納し内部を真空に封止してなる中管と；中管を収
   納し発光管の点灯状態で内部が７０〜１１５ｋＰａとな
   る不活性ガスを封入してなる外管と；外管の表面に被着
   した保護被膜と；を具備していることを特徴とする高圧
   放電ランプ。
3. 【請求項３】 放電媒体を封入してなる発光管と；発光
   管を収納し内部を真空に封止してなる中管と；中管を収
   納し大気との連通部を有した外管と；外管の表面に被着
   した保護被膜と；を具備していることを特徴とする高圧
   放電ランプ。
4. 【請求項４】 保護被膜は、フッ素樹脂膜であって、膜
   厚が４０〜１２０μｍであ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。
5. 【請求項５】 照明装置本体と；照明装置本体に装着さ
   れた請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ラン
   プと；高圧放電ランプの安定点灯を行う点灯手段と；を
   具備していることを特徴とする照明装置。