JP2006302737A - 高圧放電ランプ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々のランプ間においてビーム角がばらつくのを抑制する。
【解決手段】リフレクタ４は、前面に開口部２を有し、かつ内部に凹面状の反射面３が形成されている。このリフレクタ４内には、長手方向の中心軸がリフレクタ４の長手方向の中心軸と略同一軸上に位置するように配置されている中管５と、この中管５内に収容され、かつ光中心が反射面３の焦点上に略位置しているセラミック製の発光管６とが設けられている。中管５の端部のうち、開口部２側の端部には、リフレクタ４内における中管５の位置を規定するための基準面として、この中管５の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部９が形成されている。発光管６の外面には、中管５内におけるこの発光管６の位置を規定するための基準となる凹部または凸部２４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧放電ランプおよびその製造方法に関する。

高圧放電ランプ、例えばメタルハライドランプは、商業施設などの屋内照明等として広く普及している。

この種のメタルハライドランプの一つに、透光性のランプ容器（以下、「中管」という）内に収容された発光管が反射体（以下、「リフレクタ」という）の内部に配置された構造を有するものがある（例えば、特許文献１等参照）。中管の長手方向の中心軸とリフレクタの長手方向の中心軸（光軸）とは略同一軸上に位置している。

リフレクタは、前面の開口部に前面ガラスが取り付けられ、かつ内部に凹面状、例えば回転放物面状の反射面が形成されている。

中管は、一端部にこの中管の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が、他端部に圧潰封止された封止部がそれぞれ形成されている。また、この中管の平面部の中央部には、排気管を封止切ったときの残部であるチップオフ部が形成されている。

発光管は、外囲器が透光性セラミックからなり、その内部に電極構造体が設けられ、かつ金属ハロゲン化物等の封入物が封入されている。電極構造体の一部を構成する給電部の端部は、外囲器の外部に導出して発光管の長手方向に真っ直ぐに延び、それぞれ電力供給線の一端部に電気的に、かつ機械的に接続されている。この電力供給線の他端部は、中管の封止部に封止された金属箔を介して外部導入線に電気的に、かつ機械的に接続されている。

そして、このような反射形のメタルハライドランプは、発光管の光中心（電極間の中心）が反射面の焦点上に略位置しており、発光管から放射され、かつ反射面によって反射された光を前面の開口部から前面ガラスを通じて効率的に取り出すことができる。

次に、このような反射形のメタルハライドランプの製造方法の一例について簡単に説明する。

まず、第１の工程では、後に中管を形成するガラス管を準備する。このガラス管の一端部には、予め、長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が形成されているとともに、その平面部の中央部に排気管が取り付けられている。一方、このガラス管の他端部は開口している。ただし、排気管の長手方向の中心軸とガラス管（中管）の長手方向の中心軸とは略同一軸に位置している。また、この工程では、予め作製された発光管と、電力供給線、金属箔および外部導入線が順次接続された電力供給構造体とを、発光管の給電部の他端部に電力供給線をそれぞれ接続することによって一体化したもの（以下、単に「第一の組立体」という）を準備する。

第２の工程では、第一の組立体の外部導入線をチャックによって把持し、発光管が上方に位置するように第一の組立体を垂直に立てた状態で保持する。その後、ガラス管をその開口端が下向けになるように第一の組立体の上方に配置する。

そして、ガラス管を第一の組立体へ向かってほぼ垂直に降ろし、第一の組立体をガラス管内に挿入する。このとき、必要に応じて電力供給線または金属箔を把持しながら、外囲器の外部に導出している給電部のうち、上方へ向かって真っ直ぐ延びる給電部の先端部を排気管内に位置させる。このように給電部の先端部を排気管内に位置させることにより、中管内における発光管の位置調整を行う。

その後、この状態でガラス管の他端部、つまり金属箔が位置する部分を公知のピンチシール法によって圧潰封止して封止部を形成する。これにより、第一の組立体は、電力供給構造体を介してガラス管に固定される。封止部の形成後、排気管を通じてガラス管内を真空排気し、必要に応じて窒素ガス等を封入して、排気管の根元部分を封止切り、チップオフ部を形成する。こうして中管内に発光管が収容されたもの（以下、「第二の組立体」という）が組み立てられる。

次に、この第二の組立体をリフレクタ内に配置する第３の工程へ移行する（図８参照）。

第３の工程では、公知の凸状の治具を用いてリフレクタ内における中管の位置調整を行う。この凸状の治具は、円板状の基体部と、この基体部の中央部に形成された略円柱体状の突起部とを有している。基体部のうち、突起部が形成されている側の面の外縁部には、外縁側を一段高くした段差部が全周に亘って形成されている。また、基体部のうち、突起部が形成されている側の面において、その段差部よりも内側の部分は突起部を除いて平面状である。この段差部の側壁部の直径はリフレクタの前面の開口部の外径と略同じである。突起部の先端部には、中管の外径と略同じ直径を有する第一の穴部と、この第一の穴部の中央部に形成され、かつチップオフ部全体が十分な裕度を持って入ることができる第二の穴部が形成されている。第一の穴部の底面（第二の穴部を除く）は平面状である。

まず、この凸状の治具を、突起部側が上になるように設置する。次に、リフレクタの前面の開口部を段差部の内側にはめ込み、リフレクタを凸状の治具上に載せる。このとき、リフレクタの前面の開口端は、基体部の面のうち、突起部が形成されている側の面（以下、「開口端基準面」という）に当接している。

その後、第二の組立体をチップオフ部側を先頭にしてリフレクタの後端の開口部からリフレクタ内へ挿入し、チップオフ部を第二の穴部に挿入するとともに、平面部が第一の穴部の底面に当接するように中管の一端部を第一の穴部に挿入する。こうして第二の組立体は、倒立した状態で突起部によって保持される。

ここで、開口端基準面から第一の穴部の底面までの距離は、リフレクタの前面の開口端が凸状の治具の開口端基準面に当接し、かつ中管の平面部が第一の穴部の底面に当接した状態において、予め、発光管の光中心がリフレクタの反射面の焦点上に位置するように設定されている。つまり、リフレクタの前面の開口面から前記焦点までの距離が５０［ｍｍ］であり、中管の平面部から発光管の光中心までの距離が３０［ｍｍ］のとき、開口端基準面から第一の穴部の底面までの距離はこれらの差に等しい２０［ｍｍ］に設定されている。ただし、リフレクタの前面の開口面から前記焦点までの距離は、実測値ではなく、リフレクタの設計上の設計値である。また、中管の平面部から発光管の光中心までの距離は、中管内における発光管の位置が所望の位置にあるという前提に基づき導き出されている設計値であって実測値ではない。

また、突起部の長手方向の中心軸は、予め、リフレクタの前面の開口部が段差部の内側にはめ込まれた状態において、リフレクタの長手方向の中心軸と略同一軸上に位置するとともに、中管の一端部が第一の穴部に挿入された状態において、中管の長手方向の中心軸と略同一軸上に位置するように設定されている。

したがって、この凸状の治具を用いることにより、リフレクタの長手方向をｘ軸方向とした場合、ｘ軸方向はもちろんのこと、そのｙ軸方向およびｚ軸方向に対してもリフレクタ内における中管の位置調整を行うことができる。

その後、接着剤（図示せず）をリフレクタの後端の開口部からリフレクタと中管の封止部との間の隙間に流し込み固化させることにより、リフレクタに対して中管を固定する。最後に前面ガラス等を取り付け、反射形のメタルハライドランプが完成する。
特表平１０−５０８４２７号公報

しかしながら、従来のこの種のメタルハライドランプでは、個々のランプ間においてビーム角が大きくばらついてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、個々のランプ間においてビーム角がばらつくのを抑制することができる高圧放電ランプ、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の高圧放電ランプは、前面に開口部を有し、かつ内部に凹面状の反射面が形成されているリフレクタと、このリフレクタ内に、長手方向の中心軸が前記リフレクタの長手方向の中心軸と略同一軸上に位置するように配置されている中管と、この中管内に収容され、かつ光中心が前記反射面の焦点上に略位置しているセラミック製の発光管とを備え、前記中管の端部のうち、前記開口部側の端部には、前記リフレクタ内における前記中管の位置を規定するための基準面として、この中管の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が形成され、前記発光管の外面には、前記中管内におけるこの発光管の位置を規定するための基準となる凹部または凸部が形成されているという構成を有している。

本発明の高圧放電ランプの製造方法は、前面に開口部を有し、かつ内部に凹面状の反射面が形成されているリフレクタと、このリフレクタ内に配置され、かつ長手方向の中心軸が前記リフレクタの長手方向の中心軸と略同一軸上に位置している中管と、この中管内に収容され、かつ光中心が前記反射面の焦点上に略位置しているセラミック製の発光管とを備えた高圧放電ランプの製造方法において、前記中管を形成するガラス管であって、一端部に、前記リフレクタ内における前記中管の位置を規定するための基準面としてこのガラス管の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が予め形成されている前記ガラス管と、外面に、前記中管内における前記発光管の位置を規定するための基準として凹部または凸部が予め形成されている前記発光管とを準備する準備工程と、前記凹部または凸部に合わせて前記中管内における前記発光管の長手方向に対する前記発光管の位置を規定するために、前記ガラス管の外面のうち、前記平面部から所定の距離を離れた位置に別の基準をマーキングするマーキング工程と、前記ガラス管内に前記発光管を挿入し、前記別の基準を前記ガラス管の長手方向の中心軸に対して垂直な方向から見た場合に前記別の基準と前記凹部または凸部とが略重なり合うように前記発光管をその長手方向に移動させ、その後、前記別の基準と前記凹部または凸部とが略重なり合った状態で前記ガラス管を加工して前記発光管を前記中管に固定する第一の組立工程と、内部に前記発光管が収容された前記中管を前記リフレクタ内に挿入し、前記リフレクタの開口端と前記平面部との間が所定の距離になるように前記リフレクタ内における前記中管の位置を調整し、その後、前記中管を前記リフレクタ内に固定する第二の組立工程とを含むという方法を用いている。

本発明は、個々のランプ間においてビーム角がばらつくのを抑制することができる高圧放電ランプ、およびその製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態である定格電力７０［Ｗ］の反射形のメタルハライドランプ１は、前面に開口部２を有し、かつ内部に凹面状、例えば回転放物面状の反射面３が形成されている略漏斗形状のリフレクタ４と、このリフレクタ４内に長手方向の中心軸Ｘがリフレクタ４の長手方向の中心軸Ｙと略一致するように配置され、かつ気密空間を形成している略円筒状の中管５と、この中管５内に収容され、かつ光中心が反射面の焦点上に略位置している発光管６と、リフレクタ４の後端部に取り付けられている口金７とを備えている。

リフレクタ４は、例えば硬質ガラスまたは石英ガラス等からなる。リフレクタ４の反射面３は、リフレクタ４の内面に形成された例えばアルミニウム等の金属層からなる。また、リフレクタ４の前面の開口部２には、前面ガラス８が接着剤（図示せず）または止め金具（図示せず）等によって固定され、設けられている。

中管５は、例えば石英ガラス等からなり、全長（後述するチップオフ部１０および封止部１１を含む）が例えば８５［ｍｍ］、最大外径（封止部１１を除く）が例えば１６［ｍｍ］である。中管５内の気密空間（発光管６は除く）には、窒素ガスが常温時で２０［ｋＰａ］となるように封入されている。もっとも、中管５内は、窒素ガスを封入せず、必要に応じて真空状態としてもよい。また、中管５の一端部（リフレクタ４の前面の開口部２側の端部）には、このランプの製造工程において、リフレクタ４内における中管５の位置を規定するための基準面として、この中管５の長手方向の中心軸Ｘと略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部９が形成されている。ただし、この平面部９の中央部には、後述する排気管２７の残部であるチップオフ部１０が形成されている。一方、中管５の他端部には、図２に示すように、公知のピンチシール法によって圧潰封止された封止部１１が形成されている。

なお、「略垂直」および「略平面形状」における「略」の意味は次のとおりである。例えば両端が開口した円筒状のガラス管を加工して平面部９を形成するに当たり、ガラス加工の精度上、完全な「平面」を形成することは難しく、多少の凹凸が形成されてしまう場合がある。そのため、ここで言う「略垂直」および「略平面形状」とは、完全な垂直および完全な平面形状を含むのはもちろんのこと、ガラス加工でのばらつき等によって完全な垂直および完全な平面形状からずれた場合も含むことを意味している。

発光管６は、図２に示すように、その外囲器が透光性のセラミック、例えば多結晶アルミナ等からなり、全長が例えば５０［ｍｍ］、最大外径が例えば１０［ｍｍ］であって、本管部１２とその両端部に形成された略円筒状の細管部１３とを有している。本管部１２の詳細な構造については後述する。

なお、この発光管６の長手方向の中心軸Ｚと中管５の長手方向の中心軸Ｘとは略同一軸上に位置している。

また、発光管６の外囲器内には、図３に示すように、本管部１２内に位置する電極部１４と、一端部にこの電極部１４が接続されており、かつ細管部１３内に挿入されて本管部１２とは反対側の端部においてシール材１５によって封着されている給電部１６とを有する電極構造体１７が設置されている。各給電部１６の他端部は、図２に示すように、細管部１３の端部から発光管６の長手方向に真っ直ぐ延びるように導出し、電力供給線１８の一端部に電気的に、かつ機械的に接続されている。この電力供給線１８の他端部は、中管５の封止部１１に封止された金属箔１９を介して外部導入線２０に電気的に、かつ機械的に接続されている。発光管６は、この２本の電力供給線１８によって中管５内で支持されている。

なお、本管部１２内に位置する一対の電極部１４は、図３に示すように、それらの長手方向の中心軸が発光管６の長手方向の中心軸Ｚと略同一軸上にあり、かつ互いに対向して配置されている。

電極構造体１７として電極部１４と給電部１６とからなるものを用いた場合について説明したが、特にこの構造に限定されるものではなく、公知の種々の電極構造体を用いることができる。もちろん、電極部１４および給電部１６は、それぞれ一部材からなるのでなく、複数の部材から構成されている場合が多い。また、細管部１３内において、細管部１３と給電部１６との間には、通常、シール材１５による封着部分を除いてわずかな隙間が存在している。

さらに、この発光管６内には、発光物質となるヨウ化ナトリウム、ヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化タリウムおよびヨウ化ホルミニウム等の金属ハロゲン化物と、緩衝ガスとしての水銀と、始動補助ガスとしてのアルゴンガス等の希ガスとがそれぞれ所定量封入されている。もっとも、金属ハロゲン化物としては、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化タリウムおよびヨウ化ホルミニウムに限らず、所望の色特性等に応じて公知の種々の金属ハロゲン化物を用いることができる。その際、ヨウ化物のみに限らず、その一部または全部を臭化物としてもよい。

本管部１２は、図３に示すように、最大外径が例えば１０［ｍｍ］の略円筒状の第一の筒部２１と、この第一の筒部２１に略テーパ状のテーパ部２２を介して形成され、第一の筒部２１よりも小径の略円筒状の第二の筒部２３とを有している。細管部１３は、その一端部が第二の筒部２３内に挿入され焼きばめによって本管部１２と一体化されている。

なお、本管部１２の構造としては、略円筒状の第一の筒部２１、略テーパ状のテーパ部２２および略円筒状の第二の筒部２３とからなるもの以外に、例えばテーパ部２２に代えて略半球状の半球部を有しているもの、すなわち略円筒状の第一の筒部２１と、この第一の筒部２１に略半球状の半球部を介して形成された略円筒状の第二の筒部２３とからなるもの等、公知の種々のものを用いることができる。また、外囲器自体の構造としても、略円筒状の筒部と、この筒部の両端部に円板状の閉塞部材を介して形成された略円筒状の細管部とが焼きばめによって一体化されたものや、略紡錘形状をした本管部と略円筒状の細管部とが一体成形されたもの等、公知の種々のものを用いることができる。

本管部１２の外面には、中管５と発光管６との組立工程において、中管５内における発光管６の位置を規定するための基準となる凹部または凸部、例えば直径が１．０［ｍｍ］の略半球状の凸部２４が形成されている。この凸部２４を形成する位置は、中管５内における発光管６の位置を規定するための基準として明確な位置であれば発光管６の外面のうちのいずれの部分であってもよい。しかし、中管５内における発光管６の位置合わせ精度をより向上させるためには、凸部２４を発光管６の外面のうちの光中心Ｃ（図３参照）、すなわち一対の電極部１４間の中心に対応する位置に形成することが好ましい。これは、最終的に光中心Ｃをリフレクタ４の焦点上に位置させるに当たり、凸部２４を発光管６の外面のうちの光中心Ｃに対応する位置に形成することにより、実質的に光中心Ｃをその基準としていることになるので、発光管６の形状や寸法ばらつきに影響を受けることなく、その位置合わせを行うことができるからである。

ここで、「発光管６の外面のうちの光中心Ｃに対応する位置」とは、発光管６の外面のうち、一対の電極部１４間の中心を通り、かつ発光管６の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な直線と交わる位置を示す。ところで、凸部２４の大きさは、位置合わせの基準として不明確になるのを防ぐために小さい方が好ましいが、その反面、位置合わせ作業を容易化するためにはある程度大きい方が好ましい。そこで、「発光管６の外面のうちの光中心Ｃに対応する位置」の中でも、特に凸部２４が発光管６の外面のうち、１．０［ｍｍ］の間隔を有する平行な２つの平面Ｐ，Ｑ（図３参照）で挟まれた領域内に収まるように形成されており、その２つの平面Ｐ，Ｑが発光管６の長手方向の中心軸Ｚに対して略垂直に交わるとともに、発光管６の光中心Ｃからそれぞれ等しい距離の位置にあることが好ましい。凸部２４が発光管６の外面のうち、１．０［ｍｍ］の間隔を有する平行な２つの平面Ｐ，Ｑで挟まれた領域内に収まらない大きさを有している場合、例えば直径１．５［ｍｍ］の略半球状の場合、その大きさが大きすぎ、位置合わせの基準として不明確になるおそれがあり、その結果、位置合わせ精度が低くなるおそれがある。

また、この凸部２４は、本管部１２の成形と同時に一体成形されたものであって、当然、本管部１２の構成材料と同じセラミックからなる。このように凸部２４を本管部１２の成形と同時に一体成形することにより、凸部２４を本管部１２とは別部品として後工程において本管部１２と一体化する場合に比して、発光管６の製造工程における工程数の増加を抑えることができるとともに、凸部２４を本管部１２の所望の位置に精度よく形成することができ、また発光管６の製造工程中に凸部２４が外れてしまうといった不良の発生をなくすことができる。もちろん、これらのことは凸部２４を本管部１２に形成する場合に限らず、細管部１３に形成する場合であっても、すなわち外囲器のいずれの部分であっても同様である。

凸部２４を本管部１２等とは別部品として後工程において本管部１２等と一体化する場合、凸部２４の構成材料には、点灯、消灯の繰り返しによって本管部１２等にクラックが発生するのを防止するために、その熱膨張係数が本管部１２等の熱膨張係数と略等しいものを用いることが好ましく、また点灯中における高温下での環境に耐え得る耐熱性を有し、中管５内での放電を誘引するようなガスを発生させるものは好ましくない。

なお、凸部２４としては、上記したような略半球状の凸部以外にも、略円錐状、略半紡錘形状、または略円柱状等の凸部であってもよく、またこの凸部２４に代えて凹部、例えば略半球状、略円錐状、略半紡錘形状または略円柱状等の窪みからなる凹部を形成してもよい。さらに、凹部または凸部２４としては、前記したような点状のものに限らず、線状の凹部または凸部であってもよい。図４に示す例は、発光管６の外面を全周する幅１．０［ｍｍ］の線状の凸部２５である。ただし、凸部は、本管部１２に形成される場合、いずれの形状であっても配光特性への悪影響を抑えるために、発光管６の長手方向に対する最大幅が１．０［ｍｍ］（ただし、０［ｍｍ］は含まず）以下、同じく高さが１．０［ｍｍ］以下（ただし、０［ｍｍ］は含まず）であることが好ましい。凹部の場合も同様であり、本管部１２に形成される場合、いずれの形状であっても配光特性への悪影響を抑えるために、発光管６の長手方向に対する最大幅が１．０［ｍｍ］以下（ただし、０［ｍｍ］は含まず）、同じく最大深さが１．０［ｍｍ］以下（ただし、０［ｍｍ］は含まず）であることが好ましい。

次に、このような反射形のメタルハライドランプ１の製造方法について説明する。

まず、第１の工程（準備工程）では、図５に示すようなガラス管２６を準備する。このガラス管２６は、後に中管５を形成する。ガラス管２６の一端部には、予め、長手方向の中心軸Ｘと略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部９が形成されているとともに、その平面部９の中央部に排気管２７が取り付けられている。一方、このガラス管２６の他端部は開口している。

なお、排気管２７の長手方向の中心軸とガラス管２６（中管５）の長手方向の中心軸Ｘとは略同一軸に位置している。

また、この工程では、予め作製された発光管６と、電力供給線１８、金属箔１９および外部導入線２０が順次接続された電力供給構造体２８とを、発光管６の給電部１６の他端部に電力供給線１８をそれぞれ接続することによって一体化したもの（以下、単に「第一の組立体２９」という）を準備する。

第２の工程（マーキング工程）では、図６に示すように、中管５内において発光管６の長手方向に対する位置を規定するためのマーキング用の治具３０を用意する。このマーキング用の治具３０は、例えばＬ字状を有しており、短辺側の部分が平面部９に当接し、長辺側の部分の先端部に、ガラス管２６にインク等を付着させてマーキングするためのマーキング部３１が設けられている。平面部９が当接する短辺側の部分の面からマーキング部３１の先端までの距離Ｌ_Mは、発光管６の光中心Ｃから平面部９までの距離（光中心距離）に等しくなるように設定されている。このように距離Ｌ_Mを光中心距離に等しくなるように設定したのは、凸部２４に合わせて中管５内における発光管６の長手方向（以下、この方向を「ｘ軸方向」とする）に対する発光管６の位置を規定するに当たり、その凸部２４が発光管６の外面のうち、光中心Ｃに対応する位置に形成されているためである。したがって、凸部２４が発光管６の外面の任意の位置に形成されている場合、その位置に合わせて距離Ｌ_Mが適宜設定される。

そして、このマーキング用の治具３０の長辺側の部分をガラス管２６に沿わせつつ、短辺側の部分を平面部９に当接させ、ガラス管２６の外面の所定位置にマーキング部３１によってインクを点状に付着させてマーキングする。このマーキングされた箇所（図６中の点Ｍ）は、中管５内における発光管６の位置を規定するための別の基準点となる。

その後、第３の工程（第一の組立工程）では、第一の組立体２９の外部導入線２０をチャック３２によって把持し、発光管６が上方に位置するように第一の組立体２９を垂直に立てた状態で保持する。その後、ガラス管２６をその開口端が下向けになるように第一の組立体２９の上方に配置する。

そして、図５に示すように、ガラス管２６を第一の組立体２９へ向かってほぼ垂直に降ろし、第一の組立体２９をガラス管２６内に挿入する。このとき、必要に応じて電力供給線１８または金属箔１９を把持しながら、図７に示すように、外囲器の外部に導出している給電部１６のうち、上方へ向かって真っ直ぐ延びる給電部１６の先端部を排気管２７内に位置させると同時に、中管５の長手方向に対して垂直な方向からマーキング点Ｍ（別の基準点）を例えば目視によって直接見て、凸部２４とマーキング点Ｍとが略重なり合うように発光管６をその長手方向に移動させ、中管５内における発光管６の位置調整を行う。

なお、この位置調整は、目視以外にも例えばカメラ等によって映し出された画像を見ながら行ってもよい。その際、画像を拡大しながら行うことにより、位置合わせ精度を一層向上させることができる。

こうして中管５内において発光管６の長手方向（ｘ軸方向）に対する発光管６の位置を精度よく規定することができる。つまり、発光管６の光中心Ｃから平面部９までの距離（光中心距離）を精度よく規定することができる。その結果、個々のランプ間において、中管５内における発光管６の長手方向に対する発光管６の位置がばらつくのを抑制することができる。一方、外囲器の外部に導出している給電部１６が発光管６の長手方向の中心軸Ｚ上に略位置し、かつ排気管２７の長手方向の中心軸とガラス管２６（中管５）の長手方向の中心軸Ｘとが略同一軸上に位置しているために、この給電部１６の一部を排気管２７内に位置させることにより、第一の組立体２９をガラス管２６内に設置した状態において、ガラス管２６（中管５）の長手方向の中心軸Ｘと発光管６の長手方向の中心軸Ｚとを略同一軸上に位置させることができる。つまり、前記ｘ軸方向に対して、中管５内におけるそのｙ軸方向およびｚ軸方向に対する発光管６の位置を精度よく規定することができる。その結果、個々のランプ間において、中管５内におけるｙ軸方向およびｚ軸方向に対しても発光管６の位置がばらつくのを抑制することができる。

その後、この状態でガラス管２６の他端部、つまり金属箔１９が位置する部分を公知のピンチシール法によって圧潰封止して封止部１１を形成する。これにより、第一の組立体２９は、電力供給構造体２８を介してガラス管２６に固定される。封止部１１の形成後、排気管２７を通じてガラス管２６内を真空排気し、必要に応じて窒素ガス等を封入して、排気管２７の根元部分を封止切り、チップオフ部１０を形成する。こうして図４に示すような中管５内に発光管６が収容されたもの（以下、「第二の組立体３２」という）が組み立てられる。

次に、この第二の組立体３２をリフレクタ４内に配置する第４の工程（第二の組立工程）へ移行する。

第４の工程では、図８に示すような公知の凸状の治具３３を用いてリフレクタ４内における中管５の位置を調整する。この凸状の治具３３は、円板状の基体部３４と、この基体部３４の中央部に形成された略円柱体状の突起部３５とを有している。基体部３４のうち、突起部３５が形成されている側の面の外縁部には、外縁側を一段高くした段差部３６が全周に亘って形成されている。また、基体部３４のうち、突起部３５が形成されている側の面において、段差部３６よりも内側の部分は平面状である。段差部３６の側壁部の直径Ｒ₁は、リフレクタ４の前面の開口部２の外径と略同じである。突起部３５の先端部には、中管５の外径Ｒ₂と略同じ直径を有する第一の穴部３７と、この第一の穴部３７の中央部に形成され、かつチップオフ部１０全体が十分な裕度を持って入ることができる第二の穴部３８が形成されている。第一の穴部３７の底面（第二の穴部３８を除く）は平面状である。

まず、この凸状の治具３３を、突起部３５側が上になるように設置する。次に、リフレクタ４の前面の開口部２を段差部３６の内側にはめ込み、リフレクタ４を凸状の治具３３上に載せる。このとき、リフレクタ４の前面の開口端は、基体部３３の面のうち、突起部３５が形成されている側の面（以下、「開口端基準面Ｔ」という）に当接している。

その後、第二の組立体３２をチップオフ部１０側を先頭にしてリフレクタ４の後端の開口部からリフレクタ４内へ挿入し、チップオフ部１０を第二の穴部３８に挿入させるとともに、平面部９が第一の穴部３７の底面に当接するように中管５の一端部を第一の穴部３７に挿入する。こうして第二の組立体３２は、倒立した状態で突起部３５によって保持される。

ここで、開口端基準面Ｔから第一の穴部３７の底面までの距離Ｌ_Bは、リフレクタ４の前面の開口端が凸状の治具３３の開口端基準面Ｔに当接し、かつ中管５の平面部９が第一の穴部３７の底面に当接した状態において、予め、発光管６の光中心Ｃがリフレクタ４の反射面３の焦点上に位置するように設定されている。つまり、リフレクタ４の前面の開口面から前記焦点までの距離Ｌ_Rが５０［ｍｍ］であり、中管５の平面部９から発光管６の光中心Ｃまでの距離Ｌ_Cが３０［ｍｍ］のとき、開口端基準面から第一の穴部３７の底面までの距離Ｌ_Bはこれらの差に等しい２０［ｍｍ］に設定されている。

なお、前記距離Ｌ_Rは、実測値ではなく、リフレクタ４の設計上の設計値である。また、前記距離Ｌ_Cは、中管５内における発光管６の位置が所望の位置にあるという前提に基づき導き出されている設計値であって実測値ではない。

また、突起部３５の長手方向の中心軸は、予め、リフレクタ４の前面の開口部２が段差部３６の内側にはめ込まれた状態において、リフレクタ４の長手方向の中心軸Ｙと略同一軸上に位置するとともに、中管５の一端部が第一の穴部３７に挿入された状態において、中管５の長手方向の中心軸Ｘと略同一軸上に位置するように設定されている。

したがって、リフレクタ４内における中管５の位置を調整し、発光管６の光中心Ｃをリフレクタ４の反射面の焦点上に位置させるに当たり、ｘ軸方向はもちろんのこと、そのｙ軸方向およびｚ軸方向についてもこの凸状の治具３３によって調整されることになる。

その後、接着剤（図示せず）をリフレクタ４の後端の開口部からリフレクタ４と中管５の封止部１１との間の隙間に流し込み固化させることにより、リフレクタ４に対して中管５を固定する。最後に口金７と前面ガラス８とを取り付け、反射形のメタルハライドランプ１が完成する。

以上のような本発明の実施の形態である反射形のメタルハライドランプ１にかかる構成によれば、発光管６の外面に、中管５内におけるこの発光管６の位置を規定するための基準となる凸部２４が形成されているので、この凸部２４を基準として中管５内における発光管６の位置精度を向上させることができ、特にリフレクタ４の長手方向（ｘ軸方向）において発光管６の光中心Ｃをリフレクタ４の反射面３の焦点上に正確に位置させることができる。その結果、個々のランプ間においてビーム角がばらつくのを抑制することができる。

また、本発明の実施の形態である反射形のメタルハライドランプ１の製造方法によれば、発光管６の外面に形成された凸部２４を基準として中管５内における発光管６の位置を決定しているので、特にリフレクタ４の長手方向においてその位置決め精度を向上させることができ、発光管６の光中心Ｃをリフレクタ４の反射面３の焦点上に正確に位置させることができる。その結果、個々のランプ間においてビーム角がばらつくのを抑制することができる。

次に、本発明の実施の形態である反射形のメタルハライドランプ１（以下、「本発明品」という）の作用効果を確認するための実験を行った。

まず、本発明品を上記した製造方法によって５本作製した。そして、作製した各々のランプの光中心距離とビーム角とを調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。

なお、光中心距離の設計値は３０［ｍｍ］、ビーム角の設計値は３３．０［°］である。

また、比較のため、発光管６の外面に凸部または凹部を形成していない点を除いて上記した本発明の実施の形態である定格電力７０［Ｗ］の反射形のメタルハライドランプと同じ構成を有する定格電力７０［Ｗ］の反射形のメタルハライドランプ（以下、単に「比較品」という）を従来の製造方法によって５本作製した。そして、本発明品と同様に作製した各々のランプの光中心距離とビーム角とを調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。

表１から明らかなように、本発明品では、光中心距離が２９．０［ｍｍ］〜３１．０［ｍｍ］の範囲内にあり、前記設計値に対して±１．０［ｍｍ］、ビーム角が３１．０［°］〜３６．０［°］の範囲内にあり、前記設計値に対して−２．０［°］〜＋３．０［°］であった。一方、比較品では、光中心距離が２８［ｍｍ］〜３２［ｍｍ］範囲内にあり、前記設計値に対して±２．０［ｍｍ］、ビーム角が２９．０［°］〜３９．０［°］の範囲内にあり、前記設計値に対して−４．０［°］〜＋６．０［°］であった。

このように本発明品では個々のランプ間におけるビーム角のばらつきが最大で３．０［°］と小さいのに対して、比較品では個々のランプ間におけるビーム角のばらつきが最大で６．０［°］と非常に大きかった。

したがって、本発明品では、個々のランプ間におけるビーム角のばらつきを抑制することができることが確認された。

一方、比較品においては、リフレクタ４内におけるｙ軸方向およびｚ軸方向に対する発光管６の位置は、個々のランプ間でほとんどばらつきがなかった。ところが、ｘ軸方向については、最大のものと最小のものとの差が４ｍｍ以上もあり、個々のランプ間で大きくばらついていることがわかった。したがって、この個々のランプ間におけるｘ軸方向のばらつきがビーム角のばらつきを引き起こしていると考えられる。

なお、上記実施の形態では、中管５内における発光管６の位置を規定するための基準として略半球状の凸部２４を形成した場合について説明したが、その形状として略半球状に限らず例えば略円錐状、略半紡錘形状または略円柱状等の凸部を形成した場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。また、その基準として凸部２４に限らず、この凸部２４に代えて例えば略半球状、略円錐状、略半紡錘形状または略円柱状に窪んだ凹部を形成した場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。さらに、その基準としての凹部または凸部が必ずしも点状である必要はなく、例えば線状の凹部または凸部であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、回転放物面状の反射面３が形成されているリフレクタ４を用いた場合について説明したが、反射面の形状として回転放物面状に限らず例えば回転楕円体面状等の公知の種々の形状のものを用いた場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、略円筒状の第一の筒部２１とこの第一の筒部２１にテーパ部２２を介して形成された略円筒状の第二の筒部２３とからなる本管部１２と、この本管部１２の両端部に焼きばめによって一体化された略円筒状の細管部１３とを有した構造の発光管６を用いた場合について説明したが、発光管６の構造や形状において特にこのような形状や構造に限定されるものではなく、上記した公知の種々の構造や形状の発光管を用いた場合でもあっても上記と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記実施の形態では、定格電力７０［Ｗ］の反射形のメタルハライドランプ１に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず例えば定格電力２０［Ｗ］〜４００［Ｗ］の反射形のメタルハライドランプ等にも適用することができる。

本発明は、個々のランプ間においてビーム角が大きくばらつくのを防止することが必要な用途にも適用することができる。

本発明の実施の形態である反射形のメタルハライドランプの一部切欠正面図 同じくメタルハライドランプに用いられている中管内に発光管が収容されているものの一部切欠正面図 同じくメタルハライドランプに用いられている発光管の正面断面図 同じくメタルハライドランプに用いられている中管内に発光管が収容されている別の例の一部切欠正面図 同じくメタルハライドランプの製造方法を説明するための図 同じくメタルハライドランプの製造方法を説明するための図 同じくメタルハライドランプの製造方法を説明するための図 同じくメタルハライドランプの製造方法を説明するための図

符号の説明

１ メタルハライドランプ
２ 開口部
３ 反射面
４ リフレクタ
５ 中管
６ 発光管
７ 口金
８ 前面ガラス
９ 平面部
１０ チップオフ部
１１ 封止部
１２ 本管部
１３ 細管部
１４ 電極部
１５ シール材
１６ 給電部
１７ 電極構造体
１８ 電力供給線
１９ 金属箔
２０ 外部導入線
２１ 第一の筒部
２２ テーパ部
２３ 第二の筒部
２４，２５ 凸部
２６ ガラス管
２７ 排気管
２８ 電力供給構造体
２９ 第一の組立体
３０ マーキング用の治具
３１ マーキング部
３２ 第二の組立体
３３ 凸状の治具
３４ 基体部
３５ 突起部
３６ 段差部
３７ 第一の穴部
３８ 第二の穴部

Claims (4)

1. 前面に開口部を有し、かつ内部に凹面状の反射面が形成されているリフレクタと、このリフレクタ内に、長手方向の中心軸が前記リフレクタの長手方向の中心軸と略同一軸上に位置するように配置されている中管と、この中管内に収容され、かつ光中心が前記反射面の焦点上に略位置しているセラミック製の発光管とを備え、
   前記中管の端部のうち、前記開口部側の端部には、前記リフレクタ内における前記中管の位置を規定するための基準面として、この中管の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が形成され、
   前記発光管の外面には、前記中管内におけるこの発光管の位置を規定するための基準となる凹部または凸部が形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記凹部または凸部は、前記発光管の外面のうち、光中心に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 前記凹部または凸部は、前記発光管の外面のうち、１．０［ｍｍ］の間隔を有する平行な２つの平面で挟まれた領域内に収まるように形成されており、
   前記２つの平面は、前記発光管の長手方向の中心軸に対して略垂直に交わるとともに、前記発光管の光中心からそれぞれ等しい距離の位置にあることを特徴とする請求項２記載の高圧放電ランプ。
4. 前面に開口部を有し、かつ内部に凹面状の反射面が形成されているリフレクタと、このリフレクタ内に配置され、かつ長手方向の中心軸が前記リフレクタの長手方向の中心軸と略同一軸上に位置している中管と、この中管内に収容され、かつ光中心が前記反射面の焦点上に略位置しているセラミック製の発光管とを備えた高圧放電ランプの製造方法において、
   前記中管を形成するガラス管であって、一端部に、前記リフレクタ内における前記中管の位置を規定するための基準面としてこのガラス管の長手方向の中心軸と略垂直な位置関係を有する略平面形状の平面部が予め形成されている前記ガラス管と、外面に、前記中管内における前記発光管の位置を規定するための基準として凹部または凸部が予め形成されている前記発光管とを準備する準備工程と、
   前記凹部または凸部に合わせて前記中管内における前記発光管の長手方向に対する前記発光管の位置を規定するために、前記ガラス管の外面のうち、前記平面部から所定の距離を離れた位置に別の基準をマーキングするマーキング工程と、
   前記ガラス管内に前記発光管を挿入し、前記別の基準を前記ガラス管の長手方向の中心軸に対して垂直な方向から見た場合に前記別の基準と前記凹部または凸部とが略重なり合うように前記発光管をその長手方向に移動させ、その後、前記別の基準と前記凹部または凸部とが略重なり合った状態で前記ガラス管を加工して前記発光管を前記中管に固定する第一の組立工程と、
   内部に前記発光管が収容された前記中管を前記リフレクタ内に挿入し、前記リフレクタの開口端と前記平面部との間が所定の距離になるように前記リフレクタ内における前記中管の位置を調整し、その後、前記中管を前記リフレクタ内に固定する第二の組立工程とを含むことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。

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