JP2005203177A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い気密性とクラックが生じ難いなどの利点を有する封止部を備えた高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供する。
【解決手段】金属ハロゲン化物を含む放電媒体を備えた高圧放電ランプ（発光管１Ａ）において、封止用導体２１の外径をＤＦ、外部導入体２２の外径をＤＧとしたとき、０．５ＤＧ≦ＤＦ≦ＤＧの関係とする高圧放電ランプ（発光管１Ａ）およびこの放電ランプ（発光管１Ａ）を装着した照明装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、セラミックス製の発光管内に発光金属としてハロゲン化物を封入したメタルハライドランプなどの高圧放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置に関する。

高圧放電ランプ、たとえばメタルハライドランプは、道路、広場や競技場などの広域照明用をはじめ店舗や車両などの照明用の他、オーバヘッドプロジェクタや液晶プロジェクタなどの光学機器用の光源として広く使用されている。

メタルハライドランプは、発光管内に金属ハロゲン化物、水銀および希ガスを封入した放電ランプであって、封入金属原子のスペクトル線や金属ハロゲン化物の分子スペクトルの発光を利用して、水銀ランプなどに比べて高い発光効率、相関色温度や演色性を得ることができるランプである。

このメタルハライドランプの発光金属としては、Ｈｇの他にＮａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｃａなどの金属あるいはＤｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｃｅなどの希土類金属がヨウ素や臭素などのハロゲン化物として発光管内に封入され、高い発光特性を呈するよう構成されている。

そして、このメタルハライドランプにおいて、上記発光金属との反応が少なく効率、相関色温度、演色性などの発光特性が高く長寿命であるとともに小形化がはかれる発光管として透光性セラミックス製の容器が多く用いられている。

この透光性セラミックス製の容器を用いた発光管は、石英ガラスなどの容器に比べ容器端部の封止（密封）手段が複雑で、 (1)容器端部に電極を設けた導入導体を直接に耐熱性接着剤を介し気密に封止したり、あるいは (2)導入導体を気密貫通したセラミックス製の筒状体や栓体を介在させ耐熱性接着剤を充填して気密に封止したり、 (3)導入導体を接続したニオブ板製のキャップ状体を容器開口部に嵌め耐熱性接着剤を介し気密に封止するなどの手段で行われている。

そして、上記 (1)や (2)の手段が多く採用されているが、これらの場合は導入導体が、発光管外に延在する外部導入体部と、封止部に埋没する封止用導体部と、電極が設けられた電極体部とが端面の突き合わせ溶接などの手段で直列的に１本、接続されたものからなる。

また、この導入導体の線材は、外部導入体部がニオブ、タンタルや白金など、封止用導体部がサーメットやモリブデンなど、電極体部がタングステンやモリブデンなど、外部導入体部と封止用導体部は耐熱性接着剤との気密封止性がよいものが、また、この封止用導体部と電極体部とは耐ハロゲン性の高いものから構成されている。

しかし、この導入導体を構成する線材はほぼ同径のものからなるため、溶接時に電流が過大であると、接続部周囲には低融点側材料の溶融流れ出しによる瘤やバリが突出形成され、この瘤やバリ部分は酸化や多孔質状をなしていて容器内に封入したハロゲンにより浸蝕され早期に細径化や脆弱化を招いたり不純ガス発生の原因となっていた。また、逆に溶接時の電流が不足していると、接続部の溶着が不十分であったり、境界部にハロゲンによる浸蝕が起きたりして、機械的衝撃を受けたときなどに溶接部から折れ（外れ）が発生し、導通不良による不点や接触不良で過熱して封止部にクラックを生じるなどの不具合があった。

また、もともと異なる線材の接続であるのでランプ点滅による温度差や接続作業時に接続部から折損することがあり、特に封止用導体部にサーメットを用いた場合は、モリブデンなどに比べて機械的強度が弱いためこの現象が生じ易かった。

すなわち、早期に発光効率の低下を招いたり、導入導体の損傷による短寿命になるなどのことがあった。

そして、上述した各部材の端面を突き合わせ接続したものに代え、導入導体をセラミックス製などのスリーブを介し接続したものが特許文献１〜３に記載されている。

しかし、これら特許文献１〜３に記載の場合は、別途、スリーブを用いる必要があり部品点数が多くなるとともに製造も複雑で作業性が悪いために、ランプのコストアップを招くという問題がある。
特開２００３−１９７１４９号公報 特開２０００−９０８７７号公報 特開２００３−１３２８３９号公報

そこで、本発明者らは、上記導入導体の不具合についての究明を行い、試行錯誤の結果、改善をはかることができた。

すなわち、本発明は、セラミックス製の放電容器に封止される導入導体の構成に起因する不具合の発生を抑制して、高い気密性および封止部にクラックの生じ難いなどの種々の利点を有するメタルハライドランプなどの高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の高圧放電ランプは、放電空間を形成する膨出部および膨出部の両端に連設した膨出部より小径の小径筒体で構成される透光性セラミックスからなる放電容器と、この放電容器の小径筒体内に貫通して配設された外部導入体、外部導入体に接続され、この外部導入体より細径の高融点金属およびセラミックスからなるサーメット製の封止用導体、封止用導体に接続されたこの封止用導体より大径の電極体を直列接続して構成された導入導体と、放電容器の小径筒体内において導入導体の封止用導体を接着剤を介し気密封止して形成した封止部と、放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とを備えた高圧放電ランプにおいて、
上記封止用導体の外径をＤＦ、外部導入体の外径をＤＧとしたとき、 ０．５ＤＧ≦ＤＦ＜ＤＧ の関係にあることを特徴としている。

本発明によれば、導入導体を構成する封止用導体と、外部導入体および電極体との相互の端面を突き合わせ溶接電流を流したとき、細径化により熱容量が小さくなった封止用導体側が外部導入体側および電極体側より多く溶融して融合され固化するが、このときの接続（溶接）部の構造は、円錐状ないしは釣鐘状をなし、大径側の外部導入体の周囲より溶融物が流れ出ることにより形成される瘤やバリなどの発生がないかあっても僅かに抑えることができる。

このような構成の導入導体を放電容器の小径筒体内に貫通させて、外部導入体が位置する小径筒体の開口部から外部導入体と封止用導体との接続部を経て封止用導体の中間部までを封止用の接着剤で埋めることにより気密性の高い封止部が得られる。

そして、外部導入体の外径ＤＧに対し封止用導体の外径ＤＦが小径であって、同径以上の大径であると、溶接部で溶融した金属が瘤状やバリとなって接着剤が不均一に固着されクラックを生じるなどの不具合がある。また、封止用導体の外径ＤＦが外部導入体の外径ＤＧの１／２未満であると、径差（接続部面積差）が大きく接続強度の低下を生じるだけではなく封止が接着剤と封止用導体の厚みが増し残留歪みが発生するため、封止時、始動または立上がりの昇温時にクラックを生じるなど好ましくない。

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。

放電ランプを構成する発光管の放電容器を形成する材料としては、サファイヤ、アルミニウム酸化物（アルミナ)、イットリウム−アルミニウム−ガーネットの酸化物（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）やアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などの透光性、耐熱性やハロゲン化物からの耐蝕性が高いセラミックスを用いることができる。

放電容器の形状は、円筒形や中央部が膨出した長円形、球形やあるいはこれら形状の複合体などをなし、中央の膨出部の両端部にはこの膨出部より小径の小径筒体部を備えている。この小径筒体部は放電容器と一体に形成してあっても、容器と同材料で別体形成した小径筒体を後から容器に焼嵌めや接着剤を介し接合するようにしてもよい。

また、上記の透光性とは、放電によって発生した光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず、光拡散性であってもよい。また、容器端部の小径筒体など放電による放射を主としていない部分は、遮光性であってもよい。

また、放電容器の小径筒体端部の開口部から内方に沿って接着剤を充填して気密に閉塞した封止部が形成してある。上記放電容器形成のための部材の気密接続や開口した端部を気密封止する接着剤としては、容器を形成するセラミックス材料と熱膨張係数が同じか近似しているとともに熱的にも６００℃程度に耐える、たとえばＤｙＯ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ のコンパウンド剤（別名ガラスシール剤とも呼ばれている。）やＭｏ−Ａｌ₂ Ｏ₃ のメタライズペースト状のものを塗布や充填し加熱・溶融して封止する材料が用いられている。

また、本発明において、ランプの定格によっても異なり制限されるものではないが、放電容器の放電空間を形成する長円形、球形や円筒形などをなす部分の内径は４〜３０ｍｍ程度、内部の全長は３０〜９０ｍｍ程度、内容積は０．０２〜５．０ｃｃ、好ましくは０．２〜４．５ｃｃ程度のものを用いることができる。

さらに、ランプ電力Ｗとこの放電容器の内表面積ｃｍ² との関係を示す管壁負荷は、電力が１０〜４０Ｗ程度のランプでは２６Ｗ／ｃｍ² 以上、５０Ｗ程度〜５００Ｗ未満のランプでは２３Ｗ／ｃｍ² 以上、５００〜１０００Ｗ程度のランプでは１３Ｗ／ｃｍ² 以上がよい。

導入導体は、電極に接続してこれを支持し電極に放電電流を供給するとともに容器に固定される機能を有し、封止用導体部を中央として端部に外部導入体部と電極体部とを突き合わせ溶接などで直列して接続した少なくとも３種の線材で１本を形成したものからなる。

そして、上記封止用導体部は外部導入体より外径が細径であるので、接着剤によって放電容器との気密封止性が高くできる。また、材質がハロゲンに浸蝕され難い高融点金属、たとえばタングステンＷ、モリブデンＭｏ、レニウムＲｅまたはこれらの合金とセラミックス材料である金属酸化物や金属窒化物からなるサーメットからなる。

また、封止用導体は、電極体、接着剤、放電容器を構成する元素の少なくとも２種類以上を含み形成されているのが好ましい。このような構成とすることにより、放電容器と接着剤との熱膨張係数が近づき、加熱封止した後の冷却時の歪をできるだけ小さくして気密性を確保し、点滅によるヒートサイクルでのクラックなどの発生を回避できる作用がある。

上記外部導入体部は、容器を形成するセラミックス材料および接着剤と気密封止性が高く、また、発光管を機械的に支持するのに耐える材料、たとえばニオブＮｂ、タンタルＴａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、バナジウムＶやプラチナＰｔなどからなる。

上記電極体部は、ハロゲンに浸蝕され難い高融点の材料、たとえばタングステンＷ、モリブデンＭｏ、レニウムＲｅ、これらの合金やこれらと他の金属との合金などからなる。また、この電極体部は単一部材に限らず、たとえば封止用導体部寄りにはモリブデンＭｏ線が、先端側にはモリブデンＭｏより融点の高いタングステンＷ線など、長手方向に異なる材質のもので構成されていてもよい。また、電極体部には封止用導体部との接続部からモリブデンＭｏなどの高融点金属細線を巻回しておいてもよい。 さらに、放電空間に位置する上記電極体部の放電電極を支持するために支持部材を分割することも許容する。

また、放電電極は、放電容器内において少なくとも一対が対峙するよう電極体部の先端に設けられており、材料としてはタングステンＷまたはドープドタングステンが用いられている。電極は電極体部の先端部を利用してもよいが、表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じて上記材料からなるコイルを巻装固着することができ、電極部には放電生起を容易にする電子放射性物質が設けられている。

このように導入導体の各部材料の選択はセラミックス放電容器の材料の熱膨張係数などに応じ適宜選ぶことができる。また、導入導体の容器内に存在する外部導入体部、封止用導体部および電極体部の一部を耐ハロゲン性の高いセラミックス材料や金属からなる管状体で覆うことにより、導入導体の気密性や耐蝕性の向上をはかることができる。

また、容器の端部内に延在する導入導体のうち接着剤の充填によって覆われる部分は、外部導入体部と封止用導体部との接続部を含む接続部から続く外部導入体部と封止用導体部の一部であって、容器内に外部導入体部が露出しているとハロゲンによって浸蝕を受け好ましくない。また、封止用導体部は全外表面が覆われていてもよい。

放電媒体は、発光金属としてナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、スカンジウムＳｃ、インジウムＩｎ、タリウムＴｌ、セリウムＣｅ、ネオジムＮｄ、ジスプロシウムＤｙ、ホロミウムＨｏ、ツリウムＴｍやその他の金属を主成分とするハロゲン化物および必要に応じアマルガムを含む水銀Ｈｇが封入されている。また、ハロゲンとしては、よう素Ｉ、臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌまたはフッ素Ｆのいずれか一種または複数種を用いることができる。

また、始動および緩衝ガスとしてアルゴンＡｒやネオンＮｅなどの希ガスが８ｋＰａ〜８０ｋＰａ（パスカル）程度封入され、点灯中約５００ｋＰａ程度以上の圧力を呈する。なお、この希ガスの封入圧力が８ｋＰａ未満であると、パッシェン曲線にもあるように放電開始が困難になり、また、８０ｋＰａを超えると始動電圧が高くなって、口金の耐圧を超えてしまう。

また、本発明は、上記放電容器、導入導体、放電電極および放電媒体で構成される発光管をそのまま高圧放電ランプとして用いることも差し支えない。また、発光管は必要に応じ外管内に収容されて放電ランプを構成することもできる。

この外管は、石英ガラス、ほうけい酸ガラスなどの硬質ガラスや半硬質ガラスなどのガラスあるいはセラミックスからなる透光性および耐熱性を有する材料で形成されたＡ形、ＡＰ形、Ｂ形、ＢＴ形、ＥＤ形、Ｒ形、Ｔ形などをなし、端部の開口部から上記発光管を保持したマウントを入れ、この開口部をバーナで加熱し溶融閉塞してマウントを封止した封止部が形成されている。なお、上記封止部は、Ｔ（直管）形などの外管の場合は両端に形成されていてもよい。

また、外管内は、外気と連通した雰囲気であっても発光管保護の作用をなし差し支えないが、不活性ガス、窒素や真空雰囲気としておけば、内部に対流が起こらず過度な発光管温度の低下を防ぐことができるとともに外管内において不所望な放電が生起することを防げる。

また、外管内において発光管の支持と給電をなす給電部材は、１本の単独材料で形成できればよいが、封止部内に封止られる部分はガラスとの気密性やなじみがよい材料を要することから、外管内の給電線部分、封止部の封着部材部分、外管外に導出した外部導入体部分など複数の材料を接続して構成するのが妥当で、材料、寸度などの形態は発光管の品種、電力、重量、外管材料などに合わせ適宜選べばよい。

また、発光管は内部に配設された電極体と対向する小径筒体の外面側にコイル状部を巻装し、このコイル状部を内部の電極体と反対電位側に接続してランプ始動時の補助電極とすることにより、ランプの始動を容易にすることができる。

また、上記給電部材の外管内給電線部分は、モリブデンＭｏやタングステンＷなどの金属材料からなり、発光管両端の導入導体に電気的に接続して給電を行うとともに発光管や中管を管軸に沿って配設保持する支持部材を兼ねている。

また、外管内の給電線などに、外管内を清浄にするジルコニウムＺｒ−アルミニウムＡｌ合金などのゲッタを設けておくことは構わない。

また、発光管を囲繞して容器と同様なセラミックスあるいは石英ガラスや硬質ガラスからなる耐熱透光性の材料からなる中管を設けることができる。この中管により、発光管の保温が行え発光金属を容易に作用させて高効率化や高演色化など発光特性の向上がはかれるとともに万一の発光管容器破損時の防護をなす。また、発光管および中管を電位のかからない部材に支持させることにより、点灯時に光電子作用により発光管容器内からＮａイオンなどが抜け出すことを防ぎ、ランプの発光効率の低下を抑制できる。

また、点灯始動時、発光管に向け始動補助のため紫外線照射を行うように外管内に紫外線源を配設しておいてもよい。

また、本発明の高圧放電ランプは、定格電力が１０〜１０００Ｗのものに適用して点灯方向を制限することなく発光特性が高められる。なお、この定格電力が１０〜１０００Ｗとは、定格が１０〜１０００Ｗ級のランプのことで、±の裕度を有する。

請求項２の発明の高圧放電ランプは、導入導体の封止用導体の長さをＬＦ、放電容器端部の小径筒体の内径をＤＢ、この小径筒体端部の開口端から封止用導体に沿って形成された接着剤の延在する長さをＬＳとしたとき、
ＤＢ≦ＬＦ≦１．５ＬＳ の関係にあることを特徴としている。

本発明は封止用導体の長さＬＦが容器両端部の内径または小径筒体端部の内径ＤＢより小さいと、封止用導体の両端での溶接が困難となる。

また、封止用導体の長さＬＦより容器内に充填された接着剤の延在長さＬＳを長くすることにより、放電容器との封止強度および気密性を高めることができる。

また、本発明の放電ランプにおいて、導入導体の電極体と外部導入体との間で実質的に露出する封止用導体の長さＬＣの最大値を０．５〜６ｍｍとしておくことができる。この実質的に露出するとは、封止用導体と放電容器との封止強度および気密性を高めるためで、この長さが０．５ｍｍ未満であると気密性が保たれないなどの不具合があり、また、６ｍｍを超えるとランプ点灯時の昇温により封止用導体から不純ガスが放電空間内に入り、ランプの始動特性を著しく悪化するなどの不具合があり、好ましくは１〜５ｍｍ程度である。

請求項３の発明の照明装置は、照明装置本体と、この照明装置本体に設けられた請求項１または２に記載の高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させ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。

高圧放電ランプは、矩形波点灯回路装置まちはチョークコイル式やトランス式などの磁気励起方式の安定器点灯回路装置を用い点灯させることができる。

たとえば高圧放電ランプを点灯周波数が１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの矩形波で、かつ、安定器からの２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯することができる。この場合に１００Ｈｚ未満の周波数の点灯では、点灯時にアークにちらつきが発生する。また、１ｋＨｚを超える周波数の点灯では、音響共鳴現象によるアークの揺れが発生するとともに点灯経過に伴う光束の低下、すなわち光束維持率の低下が大きい。

また、２次開放電圧が１５０〜４００Ｖで点灯され、１５０Ｖ未満の始動ではグロー放電からアーク放電に移行できないという不具合があり、４００Ｖを超える点灯では電極への印加電圧が高すぎるため発光管に黒化を生じるという不具合がある。

なお、上記照明装置本体とは、上記照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路手段を除いた筐体、反射鏡、透光性カバーやレンズなどの残余の部分をいうがこれら部材全部が必須のものではない。

本発明において、照明装置は、高圧放電ランプ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、電球形高圧放電ランプ、照明器具、移動体用（車両用などの）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。

請求項１の発明によれば、放電容器の小径筒体内に封止られた導入導体は、外部導入体と封止用導体との外径比を規制して適正値とすることにより、外部導入体と封止用導体との接続部に瘤やバリの発生がなく、これに起因するハロゲンによる浸蝕などを抑制した高い接続強度が得られるとともに封止部のクラック発生の低減がはかれた高圧放電ランプを提供することができる。

また、請求項２の発明によれば、放電容器と封止用導体との封止気密性が高められる効果を奏する高圧放電ランプを提供することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、上記請求項１または２に記載の効果を奏する高圧放電ランプを備えているので、諸発光特性や電気特性に優れた照明器具などの照明装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図、図２は図１中の発光管部分を示す拡大断面正面図、図３（ａ）は図２中の発光管に用いられた導入導体部分を示す拡大正面図である。

図において、高圧放電ランプＬ１は、発光管１Ａ、この発光管１Ａを囲繞する中管３、この発光管１Ａと中管３を支持するとともに給電をなす一対の給電部材４Ａ，４Ｂを内部に収容した外管５およびこの外管５の端部に設けられた口金６を主体として構成されている。

発光管１Ａは、略球状をなしている膨出部１１の両端に連続的な曲面によって繋った小径筒体１２ａ，１２ｂを連設した透光性セラミックスからなる放電容器１を備え、この放電容器１の小径筒体１２ａ，１２ｂ内を貫通して、先端に電極２０，２０が設けられた線状の導入導体２Ａ，２Ｂが耐熱性の接着剤１３，１３により気密に閉塞された封止部１０，１０を有する対称構造をしている。

また、上記各導入導体２Ａ，２Ｂは、サーメットからなる封止用導体２１の一端にこの封止用導体２１より外径が大径のニオブＮｂからなる外部導入体２２が、他端には同様にモリブデンＭｏからなる第１の電極体２３ａが溶接により接続され、さらに、この第１の電極体２３ａにはモリブデンＭｏより融点の高いタングステンＷからなる第２の電極体２３ｂが溶接により接続され、この第２の電極体２３ｂ先端の膨出部１１に臨ませた部位においてタングステンＷ線を巻装したコイル状の電極２０が設けられている。

なお、図中、２ｗは溶接（接続）部を、また、２３は上記第１の電極体２３ａおよび第２の電極体２３ｂを総称したものを示す。また、上記電極体２３ａ、２３ｂは単一の線材２３から形成され、封止用導体２１と接続されたものであってもよい。

このとき小径筒体１２ａ，１２ｂ内を貫通する電極体２３ａ，２３ｂ外表面と小径筒体１２ａ，１２ｂ内壁面との隙間間隔は０．１ｍｍ以下となっていて、隙間が大きい場合は、電極体２３ａにモリブデンＭｏなどの細線からなるコイル２３ｃを巻装して隙間を小さくしてもよく、このコイル２３ｃの外側面が小径筒体１２ａ，１２ｂの内壁面と接触していてもよい。なお、上記電極体２３ｂ先端のコイル状電極２０は必須のものではなく、電極体２３ｂの先端自体が電極作用を行うものであってもよい。

また、この発光管１Ａの放電容器１内には、放電媒体としてアルゴンＡｒなどを含む始動および緩衝ガスならびに発光金属としての金属ハロゲン化物と水銀とが封入されている。

この金属ハロゲン化物は、たとえばよう化ナトリウムＮａＩ、よう化タリウムＴｌＩ、よう化インジウムＩｎＩおよびよう化ツリウムＴｍＩ₃ で、その総封入量は放電容器１の内容積当り２ｍｇ／ｃｃ程度、また、水銀は３〜２５ｍｇ／ｃｃ程度の割合で封入されている。

また、外管５は石英ガラスなどで形成された一端（図において上側）側が予め閉塞されたＴ形をなし、他端（下部）側の開口部から上記発光管１Ａを保持したマウントを入れ、この開口部をバーナで加熱しマウントのステム４ｓを溶着して閉塞した封止部（図示しない。）が形成してある。また、外管５内は封止部形成後に排気管（図示しない。）を介し排気された真空雰囲気あるいは極低圧の窒素Ｎ₂ やアルゴンＡｒなどの希ガス雰囲気にしてあり、その圧力は１３３Ｐａ以下である。

一対の給電部材４Ａ，４Ｂは、上記マウントのステム４Ｓに気密封着された封着線から延出した内部リード線４１ａ，４１ｂの一端側に接続され外管５内に延在するモリブデン線などからなる給電線４２ａ，４２ｂ部分と、他端側に接続され外管５外に延在するモリブデン線などからなる外部導入体線４７ａ，４７ｂと、この一方の給電線４２ａに設けられた上記発光管１Ａや中管３の支持部材４３ａ，４３ｂとで構成されている。

上記一方の給電線４２ａは略Ｖ字形に形成した先端側が離間して並行するよう折曲され、延伸したその先端部がＴ形をなす外管５の頂部内壁と弾性的に当接するよう配設されている。また、この並行する給電線４２ａの中間部には金属板やセラミックス板などを円盤状や帯状などに成形した、ここでは円盤状の支持部材４３ａ，４３ｂが間隔を隔て直接に溶接などの手段で接続したり、固定部材４４，…を介し取り着けられ、給電線４２ａ、４２ａ間を強固に保持した構成をなしている。

そして、発光管１Ａは放電容器１の小径筒体１２ａ，１２ｂが、離間した円盤状の支持部材４３ａ，４３ｂの中央に形成した透孔内に挿入して支持されるとともに支持部材４３ａ，４３ｂ間に中管３がこの発光管１Ａを囲繞した状態で固定部材４４，…などを介し配設固定されている。

また、一方の給電線４２ａに接続した支持部材４３ａと導入導体２Ａの外部導入体２２とが導電線４５を介し接続してあり、また、他方の給電線４２ｂは先端部に接続した導電線４６を介し導入導体２Ｂの外部導入体２２と接続してある。

したがって、この給電部材４Ａ，４Ｂの外管５内に延在する給電線４２ａ，４２ｂ部分は、発光管１Ａ両端の導入導体２Ａ，２Ｂと電気的に接続して給電を行うとともに発光管１Ａを管軸に沿って配設保持している。

そして、この外管５の封止部には、品種や用途に応じて口金６が被冠して設けられるとともに口金６の端子部に外部導入体線４７ａ，４７ｂが接続されメタルハライドランプを構成する高圧放電ランプＬ１が完成する。

この放電ランプＬ１は、口金６部がソケットに装着され、たとえば図示しない１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの矩形波点灯回路装置から通電されると、口金６、給電部材４Ａ，４Ｂを介し発光管１Ａの導入導体２Ａ，２Ｂを経て電極２０，２０に電圧が印加され先端のコイル状電極２０，２０間で放電を生起し、安定した点灯を行うことができる。

そして、本発明は、放電容器１端部内を貫通して配設される導入導体２Ａ，２Ｂの構成を改善したもので、外部導入体２２と電極体２３との間に接続する封止用導体２１の外径を外部導入体２２の外径より細径とした（逆に表せば封止用導体に接続する外部導入体２２の外径を大径とした。）ことを特徴とするものである。

すなわち、たとえば導入導体２Ａ，２Ｂを構成するニオブＮｂからなる外部導入体２２と、モリブデンＭｏの酸化物とアルミニウムＡｌの酸化物とのサーメットからなる封止用導体２１との相互の端面を突き合わせ溶接電流を流したとき、融点が低く、かつ、細径化により熱容量が小さくなったサーメット側がニオブＮｂ側より多く溶融して大径のニオブＮｂ側の端面と融合し温度の低下に伴い固化する。このときの接続（溶接）部２ｗの形状は、略円錐状をなし、大径側の外部導入体２２の周囲より溶融物が流れ出ることにより形成されるバリなどの発生がないかあっても僅かである。

また、上記サーメットからなる封止用導体２１とモリブデンＭｏからなる電極体２３ａとの相互の端面を突き合わせ溶接したときは、融点が低いサーメット側がモリブデンＭｏ側より多く溶融して接続強度が高くなり、始動時や点灯時における溶接外れなどの損傷を防ぐことができる。

そして、このような構成の導入導体２Ａ（２Ｂ）を垂直に保持させた放電容器１の小径筒体１２ａ（１２ｂ）内に貫通させておいて、小径筒体１２ａの上端に載置したドーナツ状の接着剤を加熱溶融することにより小径筒体１２ａの内壁面と導入導体２Ａの外周表面との隙間に流下させる。

この溶融した接着剤は、外部導入体２２が位置する小径筒体１２ａの開口部から外部導入体２２と封止用導体２１との接続部２ｗを経て封止用導体２１の中間部にまでを埋め気密性の高い封止部１０を形成している。なお、この耐熱性接着剤は、ドーナツ状の径および厚さあるいは重量を管理規制することにより所望位置までを埋めることができる。

このようにして、放電容器１の小径筒体１２ａ，１２ｂ内に封止られた導入導体２Ａ，２Ｂは、外部導入体２２より細径化した封止用導体２１を溶接によって接続しているので、接続部２ｗにバリ発生やバリに起因するハロゲンによる浸蝕などを抑制した高い接続強度が得られるとともに封止部１０のクラック発生の低減がはかれた高圧放電ランプを提供することができる。

図１に示すものと同構造の高圧放電ランプであって、以下の仕様で製作した。ランプは定格電力が２５０Ｗ、発光管１Ａは透光性アルミナセラミックス製で、全長約６０ｍｍ、膨出部１１の外径約１６．６ｍｍ、内径約１４．０ｍｍで内容積約１．５ｃｃ、管壁負荷約２８Ｗ／ｃｍ² 、小径筒体１２ａ，１２ｂの外径約３．０ｍｍ、内径約１．１ｍｍで、この発光管１Ａの容器１は中管３でほぼ全体が囲われている。

導入導体２Ａ，２Ｂは、封止用導体２１が外径約０．８ｍｍ、長さ約３ｍｍでモリブデンＭｏとアルミニウム酸化物Ａｌ₂ Ｏ₃ との混合物で形成されたサーメットからなる。また、外部導入体２２は外径約１．０ｍｍ、長さ約１２ｍｍのニオブＮｂからなる。また、第１の電極体２３ａは外径約０．８ｍｍ、長さ約１２ｍｍのモリブデンＭｏからなるとともにこの電極体２３ａの外周には外径約０．１ｍｍのモリブデンＭｏ線が密ピッチで巻回してあり、さらに第２の電極体２３ｂが外径約１．０ｍｍ、長さ約５ｍｍのタングステンＷからなり、この第２の電極体２３ｂの先端には外径約０．１ｍｍのタングステンＷ線を約４ターン巻回したコイル状の電極２０が設けられている。なお、両者の電極２０，２０間距離は約１５ｍｍである。

上記導入導体２Ａ，２Ｂの封止用導体２１と外部導入体２２との接続（溶接）部２ｗを含む近傍が小径筒体１２ａ，１２ｂ内に挿入され、耐熱性の接着剤１３を充填して封止部１０が形成されている。

このとき外部導入体２２の外径ＤＧに対する封止用導体２１の外径ＤＦが約０．８（約８０％）であり、また、接着剤１３の充填深さ（長さ）（小径筒体１２ａ，１２ｂの開口部端面から）ＬＳは約４．５ｍｍ、また、封止用導体２１の外部導入体２２と電極体２３ａの間で実質的に露出する部分ＬＣの長さが約２．５ｍｍであり、また、封止用導体２１の長さＬＦと小径筒体１２ａ，１２ｂの内径ＤＢと接着剤１３の充填深さＬＳとの関係ＤＢ≦ＬＦ≦１．５ＬＳが１．１≦２．５≦６．７５である。

放電媒体としては、始動および緩衝ガスとしてアルゴンを約２４ｋＰａと、ハロゲン化物がＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ₃ の組成で約３０wt％−約１５wt％−約５wt％−約５０wt％の割合で約１０ｍｇおよび水銀Ｈｇ約１３ｍｇとが封入してある。

また、外管５は硬質ガラスからなるＴ形で、最大部外径約５０ｍｍ、最大部内径約４８ｍｍ（肉厚約１．０ｍｍ）、全長（口金６を含む）約２５０ｍｍで、内部は１００Ｐａ以下の真空状態としてある。

実施例１と同種の放電ランプであって、以下の仕様で製作した。ランプは定格電力が４００Ｗ、発光管１Ａは透光性アルミナセラミックス製で、全長約８０ｍｍ、膨出部１１の外径約２２ｍｍ、内径約２０ｍｍで内容積約４．０ｃｃ、管壁負荷約２６Ｗ／ｃｍ² 、小径筒体１２ａ，１２ｂの外径約３．５ｍｍ、内径約１．４ｍｍで、この発光管１Ａの容器１は中管３でほぼ全体が囲われている。

導入導体２Ａ，２Ｂは、封止用導体２１が外径約１．０ｍｍ、長さ約４ｍｍで実施例１と同組成のサーメットからなり、また、外部導入体２２が外径約１．３２ｍｍ、長さ約１５ｍｍのニオブＮｂからなり、また、第１の電極体２３ａが外径約１．３２ｍｍ、長さ約１５ｍｍのモリブデンＭｏからなるとともにこの電極体２３ａの外周には外径約０．８ｍｍのモリブデンＭｏ線が密ピッチで巻回してあり、さらに第２の電極体２３ｂが外径約０．８ｍｍ、長さ約６．５ｍｍのタングステンＷからなり、この第２の電極体２３ｂの先端には外径約０．２ｍｍのタングステンＷ線を約４ターン巻回したコイル状の電極２０が設けられている。なお、両者の電極２０，２０間距離は約１８ｍｍである。

上記導入導体２Ａ，２Ｂの封止用導体２１と外部導入体２２との接続（溶接）部２ｗを含む近傍が小径筒体１２ａ，１２ｂ内に挿入され、耐熱性の接着剤１３が充填され封止部１０が形成されている。

このとき外部導入体２２の外径ＤＧに対する封止用導体２１の外径ＤＦが約０．７５８（約７６％）であり、また、接着剤１３の充填深さ（長さ）（小径筒体１２ａ，１２ｂの開口部端面から）ＬＳは約４．５ｍｍ、また、封止用導体２１の外部導入体２２と電極体２３ａの間で実質的に露出する部分ＬＣが約３．５ｍｍであり、また、封止用導体２１の長さＬＦと小径筒体１２ａ，１２ｂの内径ＤＢと接着剤１３の充填深さ（長さ）ＬＳとの関係ＤＢ≦ＬＦ≦１．５ＬＳが１．４≦４≦６．７５である。

放電媒体としては、始動およびバッファガスとしてアルゴンを約２４ｋＰａと、ＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ−ＴｍＩ3 −のハロゲン化物が約１５ｍｇおよび水銀Ｈｇ約３５ｍｇとが封入してある。

また、外管５は硬質ガラスからなるＴ形で、最大部外径約５０ｍｍ、最大部内径約４８ｍｍ（肉厚約１．０ｍｍ）、全長（口金６を含む）約２９０ｍｍ）で、内部は約１００Ｐａ以下の真空状態としてある。

そして、上記実施例１および２のランプは、封止部１０が存在する効率、相関色温度や平均演色評価数（演色性：Ｒａ）などの発光特性が目標とする範囲内に入り、一般照明用として好適な白色光を放射できた。

また、上記実施例１および２の構造のランプにおいて、外部導入体２２の外径を一定として封止用導体２１の外径を変化させた発光管の場合の、封止部１０のクラック発生を調べたところ表１のような結果を得た。

表１から明らかなように、外部導入体２２の外径ＤＧに対して封止用導体２１の外径ＤＦを１／２（５０％）ＤＧ以上、ＤＧ未満と細径のものを用いたときには、封止部１０に発生するクラックの大幅な低減がはかれることを確認できた。

また、図３（ｂ）〜（ｄ）は本発明に適用できる導入導体２Ｃ〜２Ｅの各種形態を示す正面図で、図中、図３（ａ）と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

図３（ｂ）は、電極体２３がモリブデンＭｏ線２３ａとタングステンＷやレニウムＲｅ入りタングステンＷ線２３ｂを接続したものからなり、その先端が電極２４の作用をなす、外部導入体２２および封止用導体２１との４線材からなる導入導体２Ｃである。

また、図３（ｃ）は、電極体２３がタングステンＷやレニウムＲｅ入りタングステンからなり、その先端にはタングステンＷ線からなるコイル状電極２０が設けられた、外部導入体２２および封止用導体２１との３線材からなる導入導体２Ｄである。

また、図３（ｄ）は、電極体２３が大径のモリブデンＭｏ線２３ａと小径のタングステンＷやレニウムＲｅ入りタングステンＷ線２３ｂを接続したものからなり、その先端にはタングステンＷ線からなるコイル状電極２０が設けられた、外部導入体２２および封止用導体２１との４線材からなる導入導体２Ｅである。

これら導入導体２Ｃ〜２Ｅも、外部導入体２２より細径な封止用導体２１の端面と外部導入体２２や電極体２３（２３ａ）の端面とを突き合わせ溶接することにより得られたもので、上記発光管１Ａに適用して上記実施の形態と同様な作用効果を呈する。

なお、この高圧放電ランプＬ１において必須のものではないが、外管５内の発光管１Ａに近接して図１中に示すように紫外線発生源７を配設しておいてもよい。この紫外線発生源７は、気密容器７１を備え給電線４２ａ，４２ｂに接続した導電部材７１，７２に接続支持されている。

そして、放電ランプＬ１の始動時、口金６に電気的に接続した内部リード線４１ａ，４１ｂを介し給電部材４Ａ，４Ｂを兼ねる給電線４２ａ，４２ｂを介し発光管１Ａ内にある電極２０，２０および給電線４２ａ，４２ｂに並列的に接続した紫外線発生源７の導電部材７１，７２に高圧パルスが印加される。

この高圧パルスの印加によって、発光管１Ａ内にある電極２０，２０間に比べインピーダンスの低い紫外線発生源７の内部で放電が生起する。この放電により紫外線透過性の気密容器７１内に紫外線が発生するとともにこの気密容器７１を透過して紫外線が外部に放射される。

この放電ランプＬ１は、発光管１Ａに近接して配設した紫外線発生源７から、発光管１Ａ内の電極２０，２０間に向けて紫外線が放射される結果、紫外線により上記電極２０，２間の放電が促進されて、発光管１Ａを約１秒の極めて短時間のうちに容易に始動するとともに、その後は安定した点灯を持続させることができる。

また、上記放電ランプＬ１に限らないが、メタルハライドランプなどハロゲン化物を封入したランプは、ハロゲンによる電子吸着作用により初期電子が不足して始動特性がよくないということがあるが、上記紫外線発生源７などの始動補助手段を付加した場合は、ランプの始動特性をさらに向上できる。

図４は本発明の他の実施の形態を示す発光管部分の一部切欠断面正面図で、図中、図１〜図３と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

この発光管１Ｂは、透光性セラミックス製の主放電容器１の両端（一方側のみ図示）の開口部に別途形成したセラミックス製のカラー１４を介しセラミックス製の小径の筒状体１５を嵌合や挿入して焼き嵌めたり、隙間に導入導体２Ａ（２Ｂ）を封止するのに用いる耐熱性の接着剤を充填し気密接合してある。なお、上記カラー１４および小径筒体１５は透光性であっても非透光性であってもよい。

そして、上記小径筒体１５内に上記図２および図３に示すと同様な構成で、導入導体２Ａ（２Ｂ）を封止することによって発光管１Ｂが得られ、この発光管１Ｂを用いた高圧放電ランプも上記実施の形態と同様な作用効果を奏する。

また、図５は、たとえば上記高圧放電ランプＬ１が用いられた本発明に係わる照明装置９を示す一部断面正面図である。この照明装置９は天井９１に埋め込み設置される埋込形照明装置で、天井９１側に取り付けられる器具（装置）本体９２を有し、この器具（装置）本体９２内に設けられたソケット９３に上記高圧放電ランプＬ１の口金６が装着される。また、この器具（装置）本体９２内にはランプＬ１の放射光を下方に反射させる反射鏡９４が配設され、この反射鏡９４の開口側を覆ってガラスなどからなるカバー部材やレンズなどからなる制光体９５が配設されている。

そして、上記高圧放電ランプＬ１は、器具（装置）本体９２やあるいはこの本体９２とは別置された安定器などを有する点灯装置と電気的に接続され、この点灯装置からの給電により点灯することができる。

また、照明装置は上記実施の形態に限らず、他の構造や用途をなすものであってもよく、点灯方式も矩形波点灯回路装置を用いるものに限らず、チョークコイル式やトランス式などの磁気励起式の安定器を用いるものであってもよい。

なお、本発明が適用できるランプは定格電力が１０〜１０００Ｗ級のもので、本発明は代表品種について製作した実施例１、２に示したランプに限らず、本発明を適用した他の品種や構造の放電ランプにおいても同様な作用効果が得られることを確認できた。

また、上述したように本発明において、放電ランプは外管や中管を備えていない発光管自体を点灯器具内に配設して使用することも可能で、この場合発光管は放電ランプとして読み替えられるものである。

本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図である。 図１中の発光管部分を示す拡大断面正面図である。 （ａ）〜（ｄ）図は図２中の発光管に用いられる導入導体部分を示す拡大正面図である。 本発明の高圧放電ランプの発光管の他の実施形態を示す一部切欠断面正面図である。 本発明の照明装置の実施形態を示す一部断面正面図である。

符号の説明

Ｌ：高圧放電ランプ、 １Ａ，１Ｂ：発光管（高圧放電ランプ）、 １：放電容器、 １１：膨出部、 １２ａ，１２ｂ：小径筒体、 ２０：電極、 ２Ａ〜２Ｅ：導入導体、 ２１：封止用導体、 ２２：外部導入体、 ２３：電極体、 ２ｗ：溶接（接続）部、 ４Ａ，４Ｂ：給電部材、 ９：照明装置、 ９２：器具（装置）本体。

Claims (3)

1. 放電空間を形成する膨出部および膨出部の両端に連設した膨出部より小径の小径筒体で構成される透光性セラミックスからなる放電容器と；
   この放電容器の小径筒体内に貫通して配設された外部導入体、外部導入体に接続され、この外部導入体より細径の高融点金属およびセラミックスからなるサーメット製の封止用導体、封止用導体に接続されたこの封止用導体より大径の電極体を直列接続して構成された導入導体と；
   放電容器の小径筒体内において導入導体の封止用導体を接着剤を介し気密封止して形成した封止部と；
   放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体と;を備えた高圧放電ランプにおいて、
   上記封止用導体の外径をＤＦ、外部導入体の外径をＤＧとしたとき、
   ０．５ＤＧ≦ＤＦ＜ＤＧ
   の関係にあることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 導入導体の封止用導体の長さをＬＦ、放電容器端部の小径筒体の内径をＤＢ、この小径筒体端部の開口端から封止用導体に沿って形成された接着剤の延在する長さをＬＳとしたとき、
   ＤＢ≦ＬＦ≦１．５ＬＳ
   の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 照明装置本体と;
   この照明装置本体に設けられた請求項１または２に記載の高圧放電ランプと;
   この高圧放電ランプを点灯させる点灯回路手段と;
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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