JP2004006135A - 高圧放電ランプ、高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光の照射エネルギーを低くして、金属パイプと金属棒を十分に溶解させ、セラミックス発光管内を気密にすることができるとともに、電極の中心軸に対する位置精度を向上させ、かつ排気およびガス封入に必要なコンダクタンスを確保することができる高圧放電ランプ、この高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供する。
【解決手段】高圧放電ランプ１は、先端側３ａが開口していて透光性セラミックス放電容器２の両端に透光性セラミックス放電容器２の内部に連通して封着されるとともに、基端側３ｂが透光性セラミックス放電容器２の外部に露出している一対の金属パイプ３，３と、金属パイプ３内に挿入された少なくとも導電性の棒７およびこの棒７の外表面に設けられた金属体８からなる導電性部材を有してなり、基端部５ｂが加熱されて溶融し、金属パイプ３の基端側３ｂを封止しているろう材５とを具備する。
【選択図】図１
【解決手段】高圧放電ランプ１は、先端側３ａが開口していて透光性セラミックス放電容器２の両端に透光性セラミックス放電容器２の内部に連通して封着されるとともに、基端側３ｂが透光性セラミックス放電容器２の外部に露出している一対の金属パイプ３，３と、金属パイプ３内に挿入された少なくとも導電性の棒７およびこの棒７の外表面に設けられた金属体８からなる導電性部材を有してなり、基端部５ｂが加熱されて溶融し、金属パイプ３の基端側３ｂを封止しているろう材５とを具備する。
【選択図】図１
Description
【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の両端に金属パイプを封着している高圧放電ランプ、高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の高圧放電ランプは、例えば特許公報第３１５０３４１号公報、特願２０００−３７６９４７号（従来技術１）に開示され、セラミックプラグに金属パイプを焼結した後、この金属パイプ内に金属棒を挿入し、レーザ光により金属パイプおよび金属棒を溶解させ、金属パイプの端部を気密に溶接している。
【０００３】
また、特開Ｈ１０−３３４８５２号公報（従来技術２）に開示された高圧放電ランプは、セラミックプラグの少なくとも一方に金属パイプが封着され、この金属パイプ内に金属棒が挿入され、金属ハロゲン化物が金属パイプ端に到達するときのコンダクタンスを小さくすることができるように、金属パイプと金属棒間の隙間の寸法が規定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術１は、金属パイプと金属棒を溶接するときの条件の開示はなく、例えば金属パイプと金属棒に同じ材料を用い、セラミックス発光管内が気密となるように金属パイプおよび金属棒にレーザ光を照射すると、金属パイプとセラミックス発光管の接合部にクラックが生じ、逆に、当該クラックが生じないようにレーザ光の照射エネルギーを低くすると、金属パイプと金属棒が十分溶解せず、セラミックス発光管内の気密が保持できないという問題があった。
【０００５】
また、従来技術２は、金属ハロゲン化物が金属パイプ端に到達するときのコンダクタンスを小さくするために、金属パイプと金属棒間の隙間の寸法が規定されたものであり、金属棒の先端側に接続された電極の中心位置に対する精度の向上および排気、封入ガスの封入に対する金属パイプおよび金属棒間のコンダクタンスについては言及されていない。
【０００６】
本発明は、レーザ光の照射エネルギーを低くして、金属パイプと金属棒を十分に溶解させ、セラミックス発光管内を気密にすることができる高圧放電ランプ、この高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを第１の目的とする。また、電極の中心軸に対する位置の精度を向上させるとともに、排気およびガス封入に必要なコンダクタンスを確保することができる高圧放電ランプ、この高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の高圧放電ランプの発明は、包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；金属パイプ内に挿入された少なくとも導電性の棒およびこの棒の外表面に設けられた金属体からなる導電性部材を有してなり、基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；透光性セラミックス放電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。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００９】
透光性セラミックス放電容器は、包囲部の他に金属パイプが挿入される付帯的な構造、例えば小径筒部などを備えていることができる。
【００１０】
金属パイプは、先端側が透光性セラミックス放電容器の内部に連通しているので、耐火性で、かつ放電媒体によって腐食しない耐腐食性であるとともに、熱膨張率が透光性セラミックス放電容器のそれに比較的近い金属からなるのが好適である。例えば、モリブデン、タングステンなどの耐火性金属を用いて金属パイプを形成することができる。
【００１１】
また、金属パイプは、ろう材が挿入される中空部を有し、この中空部は柱状に形成されているのが好適であるが、内表面に凹凸を有していてもよい。
【００１２】
一対の電極は、特定の電極に限定されるものではなく、陽極および陰極のいずれであってもよい。したがって、交流点灯における電極のように、陽極、陰極の区別のない電極を備えた高圧放電ランプであってもよい。
【００１３】
本発明によれば、ろう材は少なくとも棒および金属体からなり、棒および金属体が個々に溶解して金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側が封止される。
【００１４】
請求項２に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材の金属体は、棒に巻回されたコイルからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、金属体は、棒に巻回されたコイルからなるので、ろう材が容易に形成される。
【００１６】
請求項３に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材は、少なくとも１つの導電性部材の融点が金属パイプの融点以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、金属パイプの融点以下の導電性部材が溶解することにより、金属パイプの溶解が助長される。
【００１８】
請求項４に記載の高圧放電ランプの製造方法は、導電性の棒にコイルを巻回してろう材を形成するろう材形成工程と；ろう材の先端部に電極の基端部を接続する電極接続工程と；金属パイプ内にろう材を挿入し、ろう材の基端部を加熱して溶融させ、金属パイプの基端側を封止する封止工程と；透光性セラミックス放電容器内を排気して封入ガスを封入する排気・封入工程と；を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、導電性の棒に金属体を設けたろう材により、金属パイプの基端側が封止される。
【００２０】
請求項５に記載の高圧放電ランプの発明は、包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；軸方向の表面に凹部または凸部が形成された導電性部材からなり、金属パイプ内に挿入され、かつ基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；透光性セラミックス放電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。
【００２１】
凹部または凸部は、軸方向の表面に連続的に形成されても断続的に形成されてもよいが、凹部は連続的に、凸部は断続的に形成されると好適である。凹部は、例えば溝であり、凸部は、例えば突起である。
【００２２】
本発明によれば、導電性部材の凹部に対する突出部または凸部が溶解し、金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側が封止されるとともに、導電性部材の凹部または凸部を形成している導電性部材の表面と金属パイプの内壁間に隙間が形成され、封止前の透光性セラミックス放電容器の排気時や封入ガスの封入時に必要なコンダクタンスが確保される。
【００２３】
請求項６に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３または５いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材には、その基端部に、ろう材が予め設定された挿入長挿入されるようにろう材の金属パイプ内への挿入を規制するストッパーが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、ストッパーがろう材の金属パイプ内への挿入を規制するので、ろう材の挿入長の精度が確保される。
【００２５】
請求項７に記載の高圧放電ランプは、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１と、金属パイプを軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満であることを特徴とする。
【００２６】
前記断面積Ｓ１と仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。そして、比Ｓ１／Ｓ２の好適な範囲は、０．８５〜０．９５である。なお、「比Ｓ１／Ｓ２が１．０未満」とは、金属パイプ内に挿入可能なろう材の大きさを規定したものである。
【００２７】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００２８】
請求項８に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０であることを特徴とする。
【００２９】
前記直径Ｄ１と直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。なお、「比Ｄ１／Ｄ２が１．０」とは、金属パイプ内に挿入可能なろう材の大きさを規定したものである。
【００３０】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００３１】
請求項９に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との差Ｄ２−Ｄ１が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
前記直径Ｄ１と直径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２が０．０５ｍｍ以下のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。
【００３３】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００３４】
請求項１０に記載の高圧放電ランプ点灯装置の発明は、請求項１ないし３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、透光性セラミックス放電容器の包囲部と金属パイプとの接合部にクラックが生じにくく、また、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保された高圧放電ランプを具備した高圧放電ランプ点灯装置が提供される。
【００３６】
請求項１１に記載の照明装置の発明は、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３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００３７】
本発明によれば、透光性セラミックス放電容器の包囲部と金属パイプとの接合部にクラックが生じにくく、また、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保された高圧放電ランプを具備した照明装置が提供される。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３９】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は高圧放電ランプの断面図、図２はろう材の構成を示す断面図、図３はレーザビーム照射装置の概略ブロック図である。
【００４０】
図１において、高圧放電ランプ１は、透光性セラミックス放電容器２、一対の金属パイプ３，３、一対の電極４，４およびろう材５を有して構成されている。
【００４１】
透光性セラミックス放電容器２は、透光性アルミナセラミックスからなり、包囲部２ａおよび比較的短寸の一対の小径筒部２ｂ，２ｂを備えている。包囲部２ａは、ほぼ真球状をなしている。小径筒部２ｂ，２ｂは、包囲部２ａと連続した曲面によってつながり一体成形によって透光性セラミックス放電容器２を形成している。
【００４２】
そして、透光性セラミックス放電容器２は、例えば包囲部２ａの最大径Ｄ３が６ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、全長１０ｍｍ、小径筒部２ｂの外径Ｄ４が２．７ｍｍである。
【００４３】
一対の金属パイプ３，３は、両端が開口し、かつ先端側３ａが小径筒部２ｂ内に挿入されて透光性セラミックス放電容器２の内部に連通し、かつ後述する接合層６により小径筒部２ｂの内面に封着されている。すなわち、一対の金属パイプ３，３は、透光性セラミックス放電容器２の両端にそれぞれ封着されている。また、金属パイプ３は、その基端側３ｂがろう材５により封止されているとともに、透光性セラミックス放電容器２の外部に露出している。
【００４４】
そして、金属パイプ３は、例えばモリブデン（融点が２６２０℃）からなり、外径Ｄ５が１．０ｍｍ、肉厚０．１５ｍｍ、内径Ｄ２が０．７ｍｍ、基端側３ｂの突出長Ｌ１が２．５ｍｍである。
【００４５】
接合層６は、金属パイプ３の外面および透光性セラミックス放電容器２の小径筒部２ｂの内面との間に介在して、その両者間を封着していて、サーメットを主体とした構成である。接合層６は、例えばモリブデン粉体およびアルミナセラミックスの粉体の焼結からなるサーメットを主体とする構成で、多孔質に形成されていて、かつサーメットの開口内にフリットガラスが含浸されている。
【００４６】
一対の電極４，４は、電極軸４ａおよび電極主部４ｂを備えている。電極軸４ａは、棒状をなしている。電極主部４ｂは、電極軸４ａの先端にタングステン細線のコイルを巻装して形成されている。また、一対の電極４，４は、その基端部がろう材５の先端部に接続され、中間部が金属パイプ３の内面から離間した状態で金属パイプ３の長手方向（軸方向）に沿って延在し、先端部が透光性セラミックス放電容器２の包囲部２ａ内に突出し臨んでいる。
【００４７】
そして、一対の電極４，４は、そのいずれもタングステンからなり、図２に示すように、外径Ｄ６が０．２ｍｍ、全長Ｌ２が３．５ｍｍ、電極主部４ｂのコイルが０．１５ｍｍのタングステン線４ターンからなる。また、電極間距離は、３．４ｍｍである。
【００４８】
ろう材５は、図１に示すように、金属パイプ３の基端側３ｂに融着することによって金属パイプ３を封止している。ろう材５は、棒７およびこの棒７に巻回された金属体としてのコイル８からなる導電性部材であり、金属パイプ３内に挿入され、基端部５ｂにＹＡＧレーザビームが照射されることにより、基端部５ｂが加熱されて溶解し、金属パイプ３の基端側３ｂを封止している。
【００４９】
そして、ろう材５の棒７およびコイル８は、モリブデンからなっている。そして、図２に示すように、棒７の直径Ｄ７が０．３ｍｍ、全長Ｌ３が６．３ｍｍ、金属パイプ３からの突出長Ｌ４が０．５ｍｍである。また、コイル８の直径は、０．２ｍｍである。
【００５０】
なお、図２は、ろう材５の基端部５ｂにＹＡＧレーザビームが照射される前の状態を示したものであり、図示のように、ろう材５には金属パイプ３の基端側３ｂの端面に当接するストッパー９が設けられている。ストッパー９は、直径０．３ｍｍの白金（Ｐｔ）からなり、ろう材５の基端部５ｂにおいて、コイル８に１ターン巻回したものである。ろう材５を金属パイプ３内に挿入するとき、ストッパー９が金属パイプ３の端面に当接すると、ろう材５を挿入できなくなり、ろう材５の挿入長が規制される。すなわち、ストッパー９は、ろう材５が予め設定された挿入長挿入されるようにろう材５の金属パイプ３内への挿入を規制するものであり、これにより、ろう材５の挿入長の精度が確保され、予め設定された電極間距離（３．４ｍｍ）が確保される。そして、ストッパー９は、図１に示すように、棒７およびコイル８とともに溶解されている。
【００５１】
そして、透光性セラミックス放電容器２内には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、発光金属のハロゲン化物、水銀および希ガスからなり、例えばハロゲン化物としてＮａＩ３：ＴｌＩ：ＤｙＩ３が重量比で７０：１０：２０、水銀が０．２１ｍｇ、希ガスとして約２６．７ＰａのＮｅ−Ａｒ３％混合ガスである。
【００５２】
以上のようにして、高圧放電ランプ１は構成され、その全長は１８ｍｍとなっている。
【００５３】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。
【００５４】
まず、予め棒７の先端部に電極４の基端部を接続し（電極接続工程）、この棒７の外表面にコイル８を巻回してろう材５を形成しておく（ろう材形成工程）。そして、金属パイプ３を封着した透光性セラミックス放電容器２を金属パイプ３の開口が上になるようにチャック１０を用いてセットする。そして、金属パイプ３の外部開口から電極４およびろう材５を挿入し、ストッパー９を金属パイプ３の外部開口端に位置させる。そして、図３に示すように、ＹＡＧレーザビームを金属パイプ３から突出したろう材５の基端部５ｂに照射する（封止工程）。
【００５５】
ＹＡＧレーザビームを出射するレーザ装置１１は、レーザ装置本体１２および照射レンズ１３を有して構成されている。レーザ装置本体１２から出射されたＹＡＧレーザビームは、ＳＩファイバー１４を介して照射レンズ１３からろう材５の基端部５ｂに向けて照射される。
【００５６】
そして、ＹＡＧレーザビームが照射されると、その照射エネルギーにより、ろう材５の棒７およびコイル８あるいは金属パイプ３が加熱されて溶解し、ろう材５が金属パイプ３によくなじんで金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されることが確認された。
【００５７】
そして、ろう材５は、棒７および金属パイプ３より比較的熱容量の小さいコイル８を有し、かつ、棒７、コイル８および金属パイプ３が個々に溶解するので、ＹＡＧレーザビームの比較的低い照射エネルギーにおいてもコイル８および棒７がよく溶解し、金属パイプ３の溶解を助長し、この結果、金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されることが確認された。
【００５８】
なお、ろう材５は、棒７またはコイル８の少なくとも１つの導電性部材が金属パイプ（モリブデン、融点２６２０℃）３の融点以下である材料、例えば白金（融点１７７０℃）としてもよい。このとき、融点の低い白金が溶解しやすいので、ＹＡＧレーザビームの低い照射エネルギーでも、ろう材５全体の溶解が助長される。
【００５９】
そして、高圧放電ランプ１は、透光性セラミックス放電容器２の一方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止された（封止工程）後、包囲部２ａに水銀やハロゲン化物などの放電媒体が封入され、他方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂに電極４およびろう材５が挿入される。そして、透光性セラミックス放電容器２内が排気され、封入ガスが封入された（排気・封入工程）後、上述したように、他方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されて形成される（封止工程）。
【００６０】
なお、金属体としてコイル８を用いたが、これに限らず、金属体は棒７の外表面に設けられた導電性部材、例えば薄板片であってもよい。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６２】
図４〜図８は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は高圧放電ランプの断面図、図５はろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、図６は金属パイプを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、図７は透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示し、（ａ）は分布図、（ｂ）は径方向のずれの説明図、図８は他のろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。なお、図１〜図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６３】
図４に示す高圧放電ランプ点灯装置１５は、図１に示す高圧放電ランプ１において、ろう材５をろう材１６にしたものである。ろう材１６は、モリブデンからなり、図５に示すように、外径Ｄ１が０．７ｍｍの直棒に表面から深さ０．２ｍｍの断面三角形状の凹部としての溝１７を軸方向（長手方向）に亘って形成したものである。
【００６４】
そして、溝１７は、ろう材１６を軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１と、金属パイプ３を軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満となるように形成されたものである。
【００６５】
このように、ろう材１６を形成することにより、第１の実施形態と同様に、金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されるとともに、一対の電極４，４が対向される透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極４，４の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。
【００６６】
図７は、透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示すものであり、本発明品の高圧放電ランプ１５および従来の高圧放電ランプに対して測定した。従来の高圧放電ランプは、本発明の高圧放電ランプ１５において、ろう材として０．６５ｍｍの棒のみを用いたものである。図示のように、本発明品は、従来品よりも透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなる傾向である。したがって、本発明品は、ランプ特性のばらつきが少なくなるとともに、電極４の電極主部４ａと透光性セラミックス放電容器２の包囲部２ａの内壁とが所定距離に離間され、包囲部２ａや包囲部２ａと金属パイプ３の接合部において過度の温度差がなくなり、クラック等が防止されて高圧放電ランプ１５が長寿命化される。
【００６７】
そして、溝１７は、ろう材１６と金属パイプ３の内壁間に排気および封入ガスの封入を十分に行える隙間であることが確認され、必要なコンダクタンスが確保されていることが判った。
【００６８】
そして、ろう材として、図８に示すろう材１８を用いても同様な結果が得られた。ろう材１８は、外径Ｄ１が０．７ｍｍの直棒に深さ０．２ｍｍの溝１９を螺旋状に軸方向（長手方向）に亘って形成したものである。
【００６９】
また、ろう材がろう材を金属パイプ３の軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプ３を軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０となるように形成したものであると、上述と同様な結果を得ることができた。
【００７０】
また、ろう材がろう材を金属パイプ３の軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプ３を軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との差Ｄ２−Ｄ１が０．０５ｍｍ以下となるように形成されても、上述と同様な結果を得ることができた。
【００７１】
金属パイプ３は、図６に示すように、中空部が円柱状に形成されているので、上記中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２は、金属パイプ３の内径Ｄ２（０．７ｍｍ）である。そして、上記仮想断面積Ｓ２は、金属パイプ３の内径Ｄ２を用いて計算で求めることができる。
【００７２】
しかし、金属パイプは、中空部が円柱状に形成されていなくてもよく、この場合、金属パイプを軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２、同じく中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２およびろう材を軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１、同じく投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１の条件に規制される。
【００７３】
そして、第１の実施形態の高圧放電ランプ１は、上記の条件を満足しており、上述と同様の結果が得られた。
【００７４】
また、ろう材は、凹部としての溝１７，溝１９の他、凸部が形成されていても上述と同様な作用、効果が得られる。
【００７５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７６】
図９は、本発明の第３の実施形態を示す高圧放電ランプ点灯装置のブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００７７】
図９に示す高圧放電ランプ点灯装置２０は、図１に示す高圧放電ランプ１および点灯装置２１を具備して構成されている。点灯装置２１は周知の回路で構成され、商用交流電源Ｖｓから交流電圧が入力されると、高圧パルスを発生して高圧放電ランプ１を始動させるとともに、点灯状態を維持する。
【００７８】
高圧放電ランプ点灯装置２０は、高圧放電ランプ１が長寿命化され、ランプ特性のばらつきが少ないので、点灯における信頼性が向上される。
【００７９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
図１０は、本発明の第４の実施形態を示す照明装置の正面図である。照明装置２２は、スポットライトであり、スポットライト本体２３および図１に示す高圧放電ランプ１を収納している投光器２４から構成されている。
【００８１】
スポットライト本体２３は、主としてライティングダクト取付部２５、アーム２６、照明装置本体としての灯体２７を具備して構成されている。ライティングダクト取付部２５は、図示しないライティングダクトに着脱可能に取付けられ、スポットライト２２を吊持するとともに、内部に点灯装置２１（図示しない。）を収納していて、ライティングダクトから受電する。アーム２６は、基端がライティングダクト取付部２５に固定されている。灯体２７は、前面が開口した容器状をなし、アーム２６の先端に垂直面内において俯仰自在および水平面内で回動可能に枢着されているとともに、内部にねじ込み形ランプソケット（図示しない。）を収納している。
【００８２】
投光器２４は、椀状に形成され、前面にガラスが配設され、背部に灯体２７のランプソケットに螺合可能な口金を有しており、内部に高圧放電ランプ１を収納している。
【００８３】
そして、請求項１ないし３、５ないし９の作用、効果を有する高圧放電ランプ１を具備した照明装置２２が提供される。
【００８４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ろう材は少なくとも棒および金属体からなり、棒および金属体が個々に溶解して金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側を封止することができる。
【００８５】
請求項２の発明によれば、金属体は、棒に巻回されたコイルからなるので、ろう材を容易に形成することができる。
【００８６】
請求項３の発明によれば、金属パイプの融点以下の導電性部材が溶解するので、金属パイプの溶解を助長することができ、ろう材および金属パイプの封止をよくすることができる。
【００８７】
請求項４の発明によれば、導電性の棒に金属体を設けたろう材により、金属パイプの基端側を封止することができる。
【００８８】
請求項５の発明によれば、導電性部材の凹部に対する突出部または凸部が溶解し、金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側を封止することができるとともに、導電性部材の凹部または外表面と金属パイプの内壁間に隙間が形成され、封止前の透光性セラミックス放電容器の排気時や封入ガスの封入時に必要なコンダクタンスを確保することができる。
【００８９】
請求項６の発明によれば、ストッパーがろう材の金属パイプ内への挿入を規制するので、ろう材の挿入長の精度を確保することができる。
【００９０】
請求項７ないし請求項９の発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスを確保することができる。
【００９１】
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし３、５ないし９記載の高圧放電ランプの作用、効果を有する高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００９２】
請求項１１の発明によれば、請求項１ないし３、５ないし９記載の高圧放電ランプの作用、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】本発明の第１の実施形態を示す高圧放電ランプの断面図。
【図２】同じく、ろう材の構成を示す断面図。
【図３】同じく、レーザ照射装置の概略ブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す高圧放電ランプの断面図。
【図５】同じく、ろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図６】同じく、金属パイプを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図７】同じく、透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示し、（ａ）は分布図、（ｂ）は径方向のずれの説明図。
【図８】同じく、他のろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す高圧放電ランプ点灯装置のブロック図。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す照明装置の正面図。
【符号の説明】
１，１５…高圧放電ランプ、２…透光性セラミックス放電容器、３…金属パイプ、４…電極、５，１６，１８…ろう材、７…棒、８…金属体としてのコイル、９…ストッパー、２０…高圧放電ランプ点灯装置、２１…点灯装置、２２…照明装置としてのスポットライト、２７…照明装置本体としての灯体
【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の両端に金属パイプを封着している高圧放電ランプ、高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の高圧放電ランプは、例えば特許公報第３１５０３４１号公報、特願２０００−３７６９４７号（従来技術１）に開示され、セラミックプラグに金属パイプを焼結した後、この金属パイプ内に金属棒を挿入し、レーザ光により金属パイプおよび金属棒を溶解させ、金属パイプの端部を気密に溶接している。
【０００３】
また、特開Ｈ１０−３３４８５２号公報（従来技術２）に開示された高圧放電ランプは、セラミックプラグの少なくとも一方に金属パイプが封着され、この金属パイプ内に金属棒が挿入され、金属ハロゲン化物が金属パイプ端に到達するときのコンダクタンスを小さくすることができるように、金属パイプと金属棒間の隙間の寸法が規定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術１は、金属パイプと金属棒を溶接するときの条件の開示はなく、例えば金属パイプと金属棒に同じ材料を用い、セラミックス発光管内が気密となるように金属パイプおよび金属棒にレーザ光を照射すると、金属パイプとセラミックス発光管の接合部にクラックが生じ、逆に、当該クラックが生じないようにレーザ光の照射エネルギーを低くすると、金属パイプと金属棒が十分溶解せず、セラミックス発光管内の気密が保持できないという問題があった。
【０００５】
また、従来技術２は、金属ハロゲン化物が金属パイプ端に到達するときのコンダクタンスを小さくするために、金属パイプと金属棒間の隙間の寸法が規定されたものであり、金属棒の先端側に接続された電極の中心位置に対する精度の向上および排気、封入ガスの封入に対する金属パイプおよび金属棒間のコンダクタンスについては言及されていない。
【０００６】
本発明は、レーザ光の照射エネルギーを低くして、金属パイプと金属棒を十分に溶解させ、セラミックス発光管内を気密にすることができる高圧放電ランプ、この高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを第１の目的とする。また、電極の中心軸に対する位置の精度を向上させるとともに、排気およびガス封入に必要なコンダクタンスを確保することができる高圧放電ランプ、この高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の高圧放電ランプの発明は、包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；金属パイプ内に挿入された少なくとも導電性の棒およびこの棒の外表面に設けられた金属体からなる導電性部材を有してなり、基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；透光性セラミックス放電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。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００９】
透光性セラミックス放電容器は、包囲部の他に金属パイプが挿入される付帯的な構造、例えば小径筒部などを備えていることができる。
【００１０】
金属パイプは、先端側が透光性セラミックス放電容器の内部に連通しているので、耐火性で、かつ放電媒体によって腐食しない耐腐食性であるとともに、熱膨張率が透光性セラミックス放電容器のそれに比較的近い金属からなるのが好適である。例えば、モリブデン、タングステンなどの耐火性金属を用いて金属パイプを形成することができる。
【００１１】
また、金属パイプは、ろう材が挿入される中空部を有し、この中空部は柱状に形成されているのが好適であるが、内表面に凹凸を有していてもよい。
【００１２】
一対の電極は、特定の電極に限定されるものではなく、陽極および陰極のいずれであってもよい。したがって、交流点灯における電極のように、陽極、陰極の区別のない電極を備えた高圧放電ランプであってもよい。
【００１３】
本発明によれば、ろう材は少なくとも棒および金属体からなり、棒および金属体が個々に溶解して金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側が封止される。
【００１４】
請求項２に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材の金属体は、棒に巻回されたコイルからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、金属体は、棒に巻回されたコイルからなるので、ろう材が容易に形成される。
【００１６】
請求項３に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材は、少なくとも１つの導電性部材の融点が金属パイプの融点以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、金属パイプの融点以下の導電性部材が溶解することにより、金属パイプの溶解が助長される。
【００１８】
請求項４に記載の高圧放電ランプの製造方法は、導電性の棒にコイルを巻回してろう材を形成するろう材形成工程と；ろう材の先端部に電極の基端部を接続する電極接続工程と；金属パイプ内にろう材を挿入し、ろう材の基端部を加熱して溶融させ、金属パイプの基端側を封止する封止工程と；透光性セラミックス放電容器内を排気して封入ガスを封入する排気・封入工程と；を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、導電性の棒に金属体を設けたろう材により、金属パイプの基端側が封止される。
【００２０】
請求項５に記載の高圧放電ランプの発明は、包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；軸方向の表面に凹部または凸部が形成された導電性部材からなり、金属パイプ内に挿入され、かつ基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；透光性セラミックス放電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。
【００２１】
凹部または凸部は、軸方向の表面に連続的に形成されても断続的に形成されてもよいが、凹部は連続的に、凸部は断続的に形成されると好適である。凹部は、例えば溝であり、凸部は、例えば突起である。
【００２２】
本発明によれば、導電性部材の凹部に対する突出部または凸部が溶解し、金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側が封止されるとともに、導電性部材の凹部または凸部を形成している導電性部材の表面と金属パイプの内壁間に隙間が形成され、封止前の透光性セラミックス放電容器の排気時や封入ガスの封入時に必要なコンダクタンスが確保される。
【００２３】
請求項６に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３または５いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材には、その基端部に、ろう材が予め設定された挿入長挿入されるようにろう材の金属パイプ内への挿入を規制するストッパーが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、ストッパーがろう材の金属パイプ内への挿入を規制するので、ろう材の挿入長の精度が確保される。
【００２５】
請求項７に記載の高圧放電ランプは、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１と、金属パイプを軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満であることを特徴とする。
【００２６】
前記断面積Ｓ１と仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。そして、比Ｓ１／Ｓ２の好適な範囲は、０．８５〜０．９５である。なお、「比Ｓ１／Ｓ２が１．０未満」とは、金属パイプ内に挿入可能なろう材の大きさを規定したものである。
【００２７】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００２８】
請求項８に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０であることを特徴とする。
【００２９】
前記直径Ｄ１と直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。なお、「比Ｄ１／Ｄ２が１．０」とは、金属パイプ内に挿入可能なろう材の大きさを規定したものである。
【００３０】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００３１】
請求項９に記載の高圧放電ランプの発明は、請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との差Ｄ２−Ｄ１が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
前記直径Ｄ１と直径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２が０．０５ｍｍ以下のとき、一対の電極が対向される透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。
【００３３】
本発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保される。
【００３４】
請求項１０に記載の高圧放電ランプ点灯装置の発明は、請求項１ないし３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、透光性セラミックス放電容器の包囲部と金属パイプとの接合部にクラックが生じにくく、また、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保された高圧放電ランプを具備した高圧放電ランプ点灯装置が提供される。
【００３６】
請求項１１に記載の照明装置の発明は、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３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００３７】
本発明によれば、透光性セラミックス放電容器の包囲部と金属パイプとの接合部にクラックが生じにくく、また、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスが確保された高圧放電ランプを具備した照明装置が提供される。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３９】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は高圧放電ランプの断面図、図２はろう材の構成を示す断面図、図３はレーザビーム照射装置の概略ブロック図である。
【００４０】
図１において、高圧放電ランプ１は、透光性セラミックス放電容器２、一対の金属パイプ３，３、一対の電極４，４およびろう材５を有して構成されている。
【００４１】
透光性セラミックス放電容器２は、透光性アルミナセラミックスからなり、包囲部２ａおよび比較的短寸の一対の小径筒部２ｂ，２ｂを備えている。包囲部２ａは、ほぼ真球状をなしている。小径筒部２ｂ，２ｂは、包囲部２ａと連続した曲面によってつながり一体成形によって透光性セラミックス放電容器２を形成している。
【００４２】
そして、透光性セラミックス放電容器２は、例えば包囲部２ａの最大径Ｄ３が６ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、全長１０ｍｍ、小径筒部２ｂの外径Ｄ４が２．７ｍｍである。
【００４３】
一対の金属パイプ３，３は、両端が開口し、かつ先端側３ａが小径筒部２ｂ内に挿入されて透光性セラミックス放電容器２の内部に連通し、かつ後述する接合層６により小径筒部２ｂの内面に封着されている。すなわち、一対の金属パイプ３，３は、透光性セラミックス放電容器２の両端にそれぞれ封着されている。また、金属パイプ３は、その基端側３ｂがろう材５により封止されているとともに、透光性セラミックス放電容器２の外部に露出している。
【００４４】
そして、金属パイプ３は、例えばモリブデン（融点が２６２０℃）からなり、外径Ｄ５が１．０ｍｍ、肉厚０．１５ｍｍ、内径Ｄ２が０．７ｍｍ、基端側３ｂの突出長Ｌ１が２．５ｍｍである。
【００４５】
接合層６は、金属パイプ３の外面および透光性セラミックス放電容器２の小径筒部２ｂの内面との間に介在して、その両者間を封着していて、サーメットを主体とした構成である。接合層６は、例えばモリブデン粉体およびアルミナセラミックスの粉体の焼結からなるサーメットを主体とする構成で、多孔質に形成されていて、かつサーメットの開口内にフリットガラスが含浸されている。
【００４６】
一対の電極４，４は、電極軸４ａおよび電極主部４ｂを備えている。電極軸４ａは、棒状をなしている。電極主部４ｂは、電極軸４ａの先端にタングステン細線のコイルを巻装して形成されている。また、一対の電極４，４は、その基端部がろう材５の先端部に接続され、中間部が金属パイプ３の内面から離間した状態で金属パイプ３の長手方向（軸方向）に沿って延在し、先端部が透光性セラミックス放電容器２の包囲部２ａ内に突出し臨んでいる。
【００４７】
そして、一対の電極４，４は、そのいずれもタングステンからなり、図２に示すように、外径Ｄ６が０．２ｍｍ、全長Ｌ２が３．５ｍｍ、電極主部４ｂのコイルが０．１５ｍｍのタングステン線４ターンからなる。また、電極間距離は、３．４ｍｍである。
【００４８】
ろう材５は、図１に示すように、金属パイプ３の基端側３ｂに融着することによって金属パイプ３を封止している。ろう材５は、棒７およびこの棒７に巻回された金属体としてのコイル８からなる導電性部材であり、金属パイプ３内に挿入され、基端部５ｂにＹＡＧレーザビームが照射されることにより、基端部５ｂが加熱されて溶解し、金属パイプ３の基端側３ｂを封止している。
【００４９】
そして、ろう材５の棒７およびコイル８は、モリブデンからなっている。そして、図２に示すように、棒７の直径Ｄ７が０．３ｍｍ、全長Ｌ３が６．３ｍｍ、金属パイプ３からの突出長Ｌ４が０．５ｍｍである。また、コイル８の直径は、０．２ｍｍである。
【００５０】
なお、図２は、ろう材５の基端部５ｂにＹＡＧレーザビームが照射される前の状態を示したものであり、図示のように、ろう材５には金属パイプ３の基端側３ｂの端面に当接するストッパー９が設けられている。ストッパー９は、直径０．３ｍｍの白金（Ｐｔ）からなり、ろう材５の基端部５ｂにおいて、コイル８に１ターン巻回したものである。ろう材５を金属パイプ３内に挿入するとき、ストッパー９が金属パイプ３の端面に当接すると、ろう材５を挿入できなくなり、ろう材５の挿入長が規制される。すなわち、ストッパー９は、ろう材５が予め設定された挿入長挿入されるようにろう材５の金属パイプ３内への挿入を規制するものであり、これにより、ろう材５の挿入長の精度が確保され、予め設定された電極間距離（３．４ｍｍ）が確保される。そして、ストッパー９は、図１に示すように、棒７およびコイル８とともに溶解されている。
【００５１】
そして、透光性セラミックス放電容器２内には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、発光金属のハロゲン化物、水銀および希ガスからなり、例えばハロゲン化物としてＮａＩ３：ＴｌＩ：ＤｙＩ３が重量比で７０：１０：２０、水銀が０．２１ｍｇ、希ガスとして約２６．７ＰａのＮｅ−Ａｒ３％混合ガスである。
【００５２】
以上のようにして、高圧放電ランプ１は構成され、その全長は１８ｍｍとなっている。
【００５３】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。
【００５４】
まず、予め棒７の先端部に電極４の基端部を接続し（電極接続工程）、この棒７の外表面にコイル８を巻回してろう材５を形成しておく（ろう材形成工程）。そして、金属パイプ３を封着した透光性セラミックス放電容器２を金属パイプ３の開口が上になるようにチャック１０を用いてセットする。そして、金属パイプ３の外部開口から電極４およびろう材５を挿入し、ストッパー９を金属パイプ３の外部開口端に位置させる。そして、図３に示すように、ＹＡＧレーザビームを金属パイプ３から突出したろう材５の基端部５ｂに照射する（封止工程）。
【００５５】
ＹＡＧレーザビームを出射するレーザ装置１１は、レーザ装置本体１２および照射レンズ１３を有して構成されている。レーザ装置本体１２から出射されたＹＡＧレーザビームは、ＳＩファイバー１４を介して照射レンズ１３からろう材５の基端部５ｂに向けて照射される。
【００５６】
そして、ＹＡＧレーザビームが照射されると、その照射エネルギーにより、ろう材５の棒７およびコイル８あるいは金属パイプ３が加熱されて溶解し、ろう材５が金属パイプ３によくなじんで金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されることが確認された。
【００５７】
そして、ろう材５は、棒７および金属パイプ３より比較的熱容量の小さいコイル８を有し、かつ、棒７、コイル８および金属パイプ３が個々に溶解するので、ＹＡＧレーザビームの比較的低い照射エネルギーにおいてもコイル８および棒７がよく溶解し、金属パイプ３の溶解を助長し、この結果、金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されることが確認された。
【００５８】
なお、ろう材５は、棒７またはコイル８の少なくとも１つの導電性部材が金属パイプ（モリブデン、融点２６２０℃）３の融点以下である材料、例えば白金（融点１７７０℃）としてもよい。このとき、融点の低い白金が溶解しやすいので、ＹＡＧレーザビームの低い照射エネルギーでも、ろう材５全体の溶解が助長される。
【００５９】
そして、高圧放電ランプ１は、透光性セラミックス放電容器２の一方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止された（封止工程）後、包囲部２ａに水銀やハロゲン化物などの放電媒体が封入され、他方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂに電極４およびろう材５が挿入される。そして、透光性セラミックス放電容器２内が排気され、封入ガスが封入された（排気・封入工程）後、上述したように、他方の小径筒部２ｂに封着された金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されて形成される（封止工程）。
【００６０】
なお、金属体としてコイル８を用いたが、これに限らず、金属体は棒７の外表面に設けられた導電性部材、例えば薄板片であってもよい。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６２】
図４〜図８は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は高圧放電ランプの断面図、図５はろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、図６は金属パイプを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、図７は透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示し、（ａ）は分布図、（ｂ）は径方向のずれの説明図、図８は他のろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。なお、図１〜図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６３】
図４に示す高圧放電ランプ点灯装置１５は、図１に示す高圧放電ランプ１において、ろう材５をろう材１６にしたものである。ろう材１６は、モリブデンからなり、図５に示すように、外径Ｄ１が０．７ｍｍの直棒に表面から深さ０．２ｍｍの断面三角形状の凹部としての溝１７を軸方向（長手方向）に亘って形成したものである。
【００６４】
そして、溝１７は、ろう材１６を軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１と、金属パイプ３を軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満となるように形成されたものである。
【００６５】
このように、ろう材１６を形成することにより、第１の実施形態と同様に、金属パイプ３の基端側３ｂが気密に封止されるとともに、一対の電極４，４が対向される透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなり、電極４，４の中心軸に対する位置の精度が向上することが確認された。
【００６６】
図７は、透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示すものであり、本発明品の高圧放電ランプ１５および従来の高圧放電ランプに対して測定した。従来の高圧放電ランプは、本発明の高圧放電ランプ１５において、ろう材として０．６５ｍｍの棒のみを用いたものである。図示のように、本発明品は、従来品よりも透光性セラミックス放電容器２の中心軸から電極先端までの径方向のずれが小さくなる傾向である。したがって、本発明品は、ランプ特性のばらつきが少なくなるとともに、電極４の電極主部４ａと透光性セラミックス放電容器２の包囲部２ａの内壁とが所定距離に離間され、包囲部２ａや包囲部２ａと金属パイプ３の接合部において過度の温度差がなくなり、クラック等が防止されて高圧放電ランプ１５が長寿命化される。
【００６７】
そして、溝１７は、ろう材１６と金属パイプ３の内壁間に排気および封入ガスの封入を十分に行える隙間であることが確認され、必要なコンダクタンスが確保されていることが判った。
【００６８】
そして、ろう材として、図８に示すろう材１８を用いても同様な結果が得られた。ろう材１８は、外径Ｄ１が０．７ｍｍの直棒に深さ０．２ｍｍの溝１９を螺旋状に軸方向（長手方向）に亘って形成したものである。
【００６９】
また、ろう材がろう材を金属パイプ３の軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプ３を軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０となるように形成したものであると、上述と同様な結果を得ることができた。
【００７０】
また、ろう材がろう材を金属パイプ３の軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプ３を軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との差Ｄ２−Ｄ１が０．０５ｍｍ以下となるように形成されても、上述と同様な結果を得ることができた。
【００７１】
金属パイプ３は、図６に示すように、中空部が円柱状に形成されているので、上記中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２は、金属パイプ３の内径Ｄ２（０．７ｍｍ）である。そして、上記仮想断面積Ｓ２は、金属パイプ３の内径Ｄ２を用いて計算で求めることができる。
【００７２】
しかし、金属パイプは、中空部が円柱状に形成されていなくてもよく、この場合、金属パイプを軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２、同じく中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２およびろう材を軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１、同じく投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１の条件に規制される。
【００７３】
そして、第１の実施形態の高圧放電ランプ１は、上記の条件を満足しており、上述と同様の結果が得られた。
【００７４】
また、ろう材は、凹部としての溝１７，溝１９の他、凸部が形成されていても上述と同様な作用、効果が得られる。
【００７５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７６】
図９は、本発明の第３の実施形態を示す高圧放電ランプ点灯装置のブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００７７】
図９に示す高圧放電ランプ点灯装置２０は、図１に示す高圧放電ランプ１および点灯装置２１を具備して構成されている。点灯装置２１は周知の回路で構成され、商用交流電源Ｖｓから交流電圧が入力されると、高圧パルスを発生して高圧放電ランプ１を始動させるとともに、点灯状態を維持する。
【００７８】
高圧放電ランプ点灯装置２０は、高圧放電ランプ１が長寿命化され、ランプ特性のばらつきが少ないので、点灯における信頼性が向上される。
【００７９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
図１０は、本発明の第４の実施形態を示す照明装置の正面図である。照明装置２２は、スポットライトであり、スポットライト本体２３および図１に示す高圧放電ランプ１を収納している投光器２４から構成されている。
【００８１】
スポットライト本体２３は、主としてライティングダクト取付部２５、アーム２６、照明装置本体としての灯体２７を具備して構成されている。ライティングダクト取付部２５は、図示しないライティングダクトに着脱可能に取付けられ、スポットライト２２を吊持するとともに、内部に点灯装置２１（図示しない。）を収納していて、ライティングダクトから受電する。アーム２６は、基端がライティングダクト取付部２５に固定されている。灯体２７は、前面が開口した容器状をなし、アーム２６の先端に垂直面内において俯仰自在および水平面内で回動可能に枢着されているとともに、内部にねじ込み形ランプソケット（図示しない。）を収納している。
【００８２】
投光器２４は、椀状に形成され、前面にガラスが配設され、背部に灯体２７のランプソケットに螺合可能な口金を有しており、内部に高圧放電ランプ１を収納している。
【００８３】
そして、請求項１ないし３、５ないし９の作用、効果を有する高圧放電ランプ１を具備した照明装置２２が提供される。
【００８４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ろう材は少なくとも棒および金属体からなり、棒および金属体が個々に溶解して金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側を封止することができる。
【００８５】
請求項２の発明によれば、金属体は、棒に巻回されたコイルからなるので、ろう材を容易に形成することができる。
【００８６】
請求項３の発明によれば、金属パイプの融点以下の導電性部材が溶解するので、金属パイプの溶解を助長することができ、ろう材および金属パイプの封止をよくすることができる。
【００８７】
請求項４の発明によれば、導電性の棒に金属体を設けたろう材により、金属パイプの基端側を封止することができる。
【００８８】
請求項５の発明によれば、導電性部材の凹部に対する突出部または凸部が溶解し、金属パイプの溶解を助長するので、レーザ光の比較的低い照射エネルギーで金属パイプの基端側を封止することができるとともに、導電性部材の凹部または外表面と金属パイプの内壁間に隙間が形成され、封止前の透光性セラミックス放電容器の排気時や封入ガスの封入時に必要なコンダクタンスを確保することができる。
【００８９】
請求項６の発明によれば、ストッパーがろう材の金属パイプ内への挿入を規制するので、ろう材の挿入長の精度を確保することができる。
【００９０】
請求項７ないし請求項９の発明によれば、電極の中心軸に対する位置の精度が向上され、かつ、ろう材と金属パイプの内壁間に排気および封入ガスの封入に必要なコンダクタンスを確保することができる。
【００９１】
請求項１０の発明によれば、請求項１ないし３、５ないし９記載の高圧放電ランプの作用、効果を有する高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００９２】
請求項１１の発明によれば、請求項１ないし３、５ないし９記載の高圧放電ランプの作用、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】本発明の第１の実施形態を示す高圧放電ランプの断面図。
【図２】同じく、ろう材の構成を示す断面図。
【図３】同じく、レーザ照射装置の概略ブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す高圧放電ランプの断面図。
【図５】同じく、ろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図６】同じく、金属パイプを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図７】同じく、透光性セラミックス放電容器の中心軸から電極先端までの径方向のずれを示し、（ａ）は分布図、（ｂ）は径方向のずれの説明図。
【図８】同じく、他のろう材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す高圧放電ランプ点灯装置のブロック図。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す照明装置の正面図。
【符号の説明】
１，１５…高圧放電ランプ、２…透光性セラミックス放電容器、３…金属パイプ、４…電極、５，１６，１８…ろう材、７…棒、８…金属体としてのコイル、９…ストッパー、２０…高圧放電ランプ点灯装置、２１…点灯装置、２２…照明装置としてのスポットライト、２７…照明装置本体としての灯体
Claims (11)
- 包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；
先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；
金属パイプ内に挿入された少なくとも導電性の棒およびこの棒の外表面に設けられた金属体からなる導電性部材を有してなり、基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；
基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；
透光性セラミックス放電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高圧放電ランプ。 - ろう材の金属体は、棒に巻回されたコイルからなることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
- ろう材は、少なくとも１つの導電性部材の融点が金属パイプの融点以下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。
- 導電性の棒の外表面に金属体を設けてろう材を形成するろう材形成工程と；
ろう材の先端部に電極の基端部を接続する電極接続工程と；
金属パイプ内にろう材を挿入し、ろう材の基端部を加熱して溶融させ、金属パイプの基端側を封止する封止工程と；
透光性セラミックス放電容器内を排気して封入ガスを封入する排気・封入工程と；
を有することを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。 - 包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器と；
先端側が開口していて透光性セラミックス放電容器の両端に透光性セラミックス放電容器の内部に連通して封着されるとともに、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出している一対の金属パイプと；
軸方向の表面に凹部または凸部が形成された導電性部材からなり、金属パイプ内に挿入され、かつ基端部が加熱されて溶融し、金属パイプの基端側を封止しているろう材と；
基端部がろう材の先端部に接続され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極と；
透光性セラミックス放電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高圧放電ランプ。 - ろう材には、その基端部に、ろう材が予め設定された挿入長挿入されるようにろう材の金属パイプ内への挿入を規制するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３または５いずれか一記載の高圧放電ランプ。
- ろう材を金属パイプの軸方向に対して直交する方向に切断したときの断面積Ｓ１と、金属パイプを軸方向に対して直交する方向に切断したときの中空部における仮想断面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７〜１．０未満であることを特徴とする請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプ。
- ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２が０．９２〜１．０であることを特徴とする請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプ。
- ろう材を金属パイプの軸方向に投影したときの投影面を内包する最小の円の直径Ｄ１と、金属パイプを軸方向に投影したときの中空部の仮想投影面を内包する最小の円の直径Ｄ２との差Ｄ２−Ｄ１が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３、５または６いずれか一記載の高圧放電ランプ。
- 請求項１ないし３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。 - 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３、５ないし９いずれか一記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを付勢する点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
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| JP2002160193A JP2004006135A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 高圧放電ランプ、高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002160193A JP2004006135A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 高圧放電ランプ、高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019381A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Osram Sylvania Inc | 放電ランプ用電気フィードスルー、放電ランプおよびフィードスルー |
| JP2007220350A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Stanley Electric Co Ltd | 高圧放電ランプ |
| JP2010040468A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Ushio Inc | ショートアーク型放電ランプとその製造方法 |
| JP2013172811A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Seiko Epson Corp | ガスセルの封止方法およびガスセル |
-
2002
- 2002-05-31 JP JP2002160193A patent/JP2004006135A/ja active Pending
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| KR101044496B1 (ko) | 2008-08-08 | 2011-06-27 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 쇼트 아크형 방전 램프와 그 제조 방법 |
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