JP2010049953A - 紫外線エンハンサ、高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
環境負荷物質の水銀を用いることなしに長波長の紫外線を放射して透光性セラミックスを用いた透光性気密容器を具備する高圧放電ランプにも効果的な紫外線エンハンサ、これを備えた高圧放電ランプおよび照明装置を提供する。
【解決手段】
紫外線エンハンサUVEは、紫外線透過性外囲器21と、紫外線透過性外囲器の内部に封入された少なくとも窒素を含むイオン化媒体と、紫外線透過性外囲器の内部に封入されたイオン化媒体の放電を生起するように配設された内部電極22および外部電極23とを具備しており、イオン化媒体の放電によって紫外線を放射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線エンハンサ、これを備えた高圧放電ランプおよび照明装置に関する。

紫外線エンハンサは、高圧放電ランプの始動補助手段の一種として既知である（例えば、特許文献１参照。）。このエンハンサは、小形の放電管からなり、発光管に隣接して外管内に配置され、高圧放電ランプの始動時に放射した紫外線を発光管に照射して高圧放電ランプの始動を補助する紫外線源である。すなわち、発光管に紫外線が照射されると、発光管内に光電効果により電子が放出されるので、始動が容易になる。従来の紫外線エンハンサには、イオン化媒体としてアルゴンなどの希ガス単体またはこれに水銀を添加している。また、一対の電極の一方を外部電極にすることで誘電体バリア放電が生起するように構成されている。

希ガスをイオン化媒体とする場合、主に２００ｎｍ以下の短波長紫外線が発生する。水銀を添加すると、波長２５４ｎｍの紫外線が発生する。

一方、高圧放電ランプの透光性気密容器に用いられている材料は、石英ガラスまたは多結晶アルミナセラミックスなどの透光性セラミックスが一般的に用いられている。

特表２００１−５１２６２２号公報

紫外線エンハンサが高圧放電ランプの始動補助手段として有効に機能するためには、紫外線エンハンサの内部で発生した紫外線のなるべく多くがその外囲器および高圧放電ランプの透光性気密容器を透過しなければならない。

ところが、石英ガラス製の透光性気密容器は、２００ｎｍ以下の短波長紫外線を殆ど吸収するので、希ガスを封入した紫外線エンハンサの場合、放射されるエネルギーの大半が発光管の内面に到達する以前にその外囲器および高圧放電ランプの石英ガラス製の透光性気密容器によって吸収されてしまう。このため、希ガスのみを封入した紫外線エンハンサは、紫外線の利用効率が低い。

他方、多結晶アルミナセラミックス製の透光性気密容器は、波長３００ｎｍ以下の紫外線の大半を吸収するため、水銀を添加した紫外線エンハンサにおいては、非常に強力な波長２５４ｎｍの紫外線を放射する以外に波長３００〜４００ｎｍの比較的長波長の紫外線をも放射する。しかしながら、高圧放電ランプの始動時においては、水銀蒸気圧が低いために、長波長の紫外線の放射強度はあまり強くない。また、水銀は環境負荷物質であるから、その使用は好ましくない。

本発明は、環境負荷物質の水銀を用いることなしに長波長の紫外線を放射する高圧放電ランプに対しても効果的な紫外線エンハンサ、これを備えた高圧放電ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

本発明の紫外線エンハンサは、紫外線透過性外囲器と；紫外線透過性外囲器の内部に封入された少なくとも窒素を含むイオン化媒体と；紫外線透過性外囲器の内部に封入されたイオン化媒体の放電を生起するように配設された一対の電極と；を具備していることを特徴としている。

本発明は、以下の態様を許容する。

紫外線透過性外囲器は、少なくとも波長３００〜４００ｎｍの長波長紫外線を透過する耐熱性の気密容器であればその余の構成は特段限定されない。この紫外線透過性外囲器を用いれば、窒素による長波長紫外線放射を外部へ導出することができる。耐熱性としては、外管内に配置されて高圧放電ランプの点灯中の高温雰囲気下で適正に作動可能な程度、好ましくは７００℃以上の耐熱性を有していればよい。以上の条件を満たす材料としては、例えばホウ珪酸ガラスまたは石英ガラスなどを用いることができる。

イオン化媒体は、紫外線透過性外囲器の内部に封入され、誘電体バリア放電またはグロー放電が生起したときに紫外線を放射するための放電媒体である。本発明において、イオン化媒体は、少なくとも窒素（Ｎ_２）を含んでいる。なお、イオン化媒体の封入圧は特段限定されないが、一般的には５００〜５００００Ｐａ程度の範囲内が好ましい。また、窒素の分圧は幅広く許容され、一般的にはイオン化媒体の全圧の０．１〜１００％、好ましくは約１〜９５％程度である。

また、イオン化媒体は、窒素に加えて希ガスを混合することができる。希ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のグループから選択した１種または複数種を適宜採用することができる。特にアルゴンを使うと、アルゴンの準安定励起準位から窒素へのエネルギーの移行によって窒素を効率よく励起できるので、波長３００〜４００ｎｍの紫外線強度が強くなる。

一対の電極は、紫外線透過性外囲器の内部に封入されたイオン化媒体中に誘電体バリア放電またはグロー放電を生起するように配設されていればどのような構成であってもよい。しかし、好適にはイオン化媒体が誘電体バリア放電を生起するような電極である。すなわち、例えば一方の電極が外囲器内に内部電極として配設され、他方の電極が外部電極として外囲器の外面に当接する構成である。この構成において、外部電極に対向する部位の外囲器の壁面が誘電体の静電容量が紫外線エンハンサの点灯回路に直列に介在する等価回路になるため、紫外線エンハンサに対する外付けのバラストを不要とすることができる。なお、要すれば、一対の電極が共に外部電極からなる構成を採用することもできる。しかし、一対の電極が共に外囲器の内部に離間して配設された構成であってもよい。この構成においては、電極間でグロー放電を生起させるために別途紫外線エンハンサ用のバラストが必要になる。

また、電極の材質は、本発明において特段限定されない。内部電極としては、好ましくは電子放射性であればよい。なお、紫外線透過性外囲器に対する封着は、内部電極自体が封着性の良好な導電性金属であれば、当該電極を直接紫外線透過性外囲器に直接封着することができる。しかし、封着金属箔などの封着金属を用いて紫外線透過性外囲器の封止と内部電極の支持を同時に行うことも許容される。なお、このような場合、内部電極は封着手段に溶接などにより固定される。

これに対して、外部電極としては、封着の問題はないので、耐熱性を有する導電性金属であればよい。また、外部電極をメッシュ体などの紫外線透過性の導電手段を用いて構成することができる。さらに、所望により外部電極の少なくとも一部が高圧放電ランプの内部に配設する際の取付手段を兼ねるように構成することができる。

そうして、本発明の紫外線エンハンサは、その一対の電極間に所要の電圧を印加すると、紫外線透過性外囲器の内部に封入された少なくとも窒素を含むイオン化媒体中に誘電体バリア放電またはグロー放電が生起して、紫外線を放射する。放射された紫外線は、窒素の発光による波長３００〜４００ｎｍの長波長紫外線を含んでいる。これらの長波長紫外線は、高圧放電ランプの発光管を構成する透光性気密容器の材料として一般に用いられている石英ガラスおよび多結晶アルミナセラミックスなどの透光性セラミックスならびに紫外線エンハンサの紫外線透過性外囲器の材料として用いられているホウ珪酸ガラスなどを良く透過する。

したがって、本発明の紫外線エンハンサは、透光性セラミックス製の透光性気密容器を備えた高圧放電ランプはもとより、石英ガラス製の透光性気密容器を備えた高圧放電ランプなどの各種材質の透光性気密容器にも効果的な始動補助手段として寄与する。また、窒素は安価に得られるので、比較的安価な紫外線エンハンサを提供することができる。

次に、本発明の高圧放電ランプは、透光性気密容器、透光性気密容器の両端内部に配設された一対の電極および透光性気密容器の内部に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；内部に発光管を収納した外管と；発光管の一対の電極の少なくとも一方に自己の放射紫外線が照射可能となるように外管内に配設された請求項１記載の紫外線エンハンサと；を具備しており、イオン化媒体の放電によって紫外線を放射いることを特徴としている。

本発明において、発光管は、透光性気密容器、一対の電極およびイオン化媒体を所定の関係になるように組み立てて構成されていて、透光性気密容器の内部に放電が生起して発光する。

透光性気密容器の材質は特段限定されない。したがって、石英ガラスおよび透光性セラミックスなどの既知の各種材質のいずれであってもよい。いずれの材料も紫外線エンハンサから放射される３００〜４００ｎｍの長波長紫外線に対する透過率が比較的高いので、上述した本発明の紫外線エンハンサの寄与を受け入れることができるので問題はない。しかし、従来、透光性セラミックス製の透光性気密容器を備えた高圧放電ランプ用として効果的な紫外線エンハンサがなかったことからすれば、透光性セラミックス製の透光性気密容器は本発明において好適である。

一方、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を添加した多結晶アルミナセラミックスは、透光性セラミックス気密容器に好適な材料として既知である。このセラミックスを用いた透光性気密容器を具備した高圧放電ランプにおいては、紫外線エンハンサによる紫外線照射により添加された酸化マグネシウムの仕事関数が約３．１ｅＶであることから、波長４００ｎｍ以下の紫外線を照射することによって、光電効果による電子放出が得られる。このため、高圧放電ランプの始動補助が容易になる。

他方、透光性セラミックスからなる透光性気密容器は、最冷部温度を高く設定して、ランプ電圧を高くするとともに、発光効率を向上させることができるので、本発明においては特に好適である。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、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、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）などの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、透光性気密容器の内面を改質することが許容される。

また、透光性気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、透光性気密容器は、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしている。放電空間の容積は、高圧放電ランプの定格ランプ電力、電極間距離などに応じてさまざまな値が選択され得る。例えば、一般照明用ランプの場合、定格ランプ電力に応じて０．１ｃｃ以上および以下のいずれにすることもできる。また、透光性気密容器の最大内径は、ランプ電力１００Ｗ級で４〜７ｍｍとし、３５Ｗ級で３〜５ｍｍに設定すれば、適切なランプ電圧を得るために電極間距離を大きくしても最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持するのに効果的である。

また、包囲部の両端に一対の封止部を備えていることが許容される。一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、一般的には包囲部の両端に配設されている。気密容器の材質が石英ガラスの場合、電極を封装し、かつ点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設した構造を採用することができる。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が透光性気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに封止部と協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、透光性気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。

一方、透光性気密容器が透光性セラミックスからなる場合の封止手段としては、例えばフリットガラスを透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着やフリットガラスに代えて金属を用いる金属封着および透光性セラミックス気密容器の封止予定の開口部を溶融させて電流導入導体に直接または間接的に封着する手段などの各種封止手段を所望により適宜選択的に採用することができる。また、透光性気密容器の封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら透光性気密容器内に形成される放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部を形成することができる。この構造の場合、封止部は小径筒部の端部部分に配設されるとともに、小径筒部内に電極軸を延在させて電極軸と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称される僅かな隙間を小径筒部の軸方向に沿って形成する。

一対の電極は、透光性気密容器内に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される一対の電極によって有電極形放電を生起させる形式の高圧放電ランプを構成する。

また、電極の構成材としては、耐火性で、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープ剤（例えばスカンジウム（Ｓｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、カリウム（Ｋ）およびケイ素（Ｓｉ）などのグループから選択された一種または複数種）を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。

さらに、小形のランプの場合、直棒状の線材や先端部に径大部を形成した線材を電極として用いることができる。中形ないし大形の電極の場合、電極軸の先端部に電極構成材製のコイルを巻回したりすることができる。なお、一対の電極は、交流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いることができる。

さらにまた、透光性気密容器が小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器であって、しかも小径筒部の内部にキャピラリーと称されるわずかな隙間を形成する場合、所望により電極軸部の周囲に耐熱金属、例えばタングステン、モリブデンなどの電極マウントサブコイルを巻装することができる。

イオン化媒体は、本発明において特段限定されない。一般的には始動ガス、発光物質および主としてランプ電圧を形成する緩衝物質からなる。

発光物質は、気体および蒸気のいずれであってもよい。高い発光効率が得られるとして既知である蒸気状の発光物質の態様として、発光金属のハロゲン化物を封入してメタルハライドランプを構成することが許容される。

メタルハライドランプの発光金属としては、特段限定されないが、例えば希土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）およびナトリウム（Ｎａ）のグループから選択された一種または複数種を主成分とすることができる。なお、希土類金属としては、例えばツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）が好適である。ツリウムは、放電時に視感度特性曲線のピーク波長付近に多数の輝線スペクトルを放射し、その発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属である。しかし、これらの金属ハロゲン化物は、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物でありながら水銀フリーにおいてランプ電圧を高める作用もある。このため、主としてランプ電圧形成用の緩衝物質としての金属ハロゲン化物の封入量を削減できる。そして、その結果、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の相対的に過剰な量の封入に伴って発生する弊害（色偏差の増大と発光効率の低下）を回避することができる。ホルミウムもツリウムの上述した性質に類似した性質を有している。

緩衝物質は、水銀および金属ハロゲン化物のいずれでもよい。後者の金属ハロゲン化物を用いることにより、水銀フリーの高圧放電ランプを得ることができる。緩衝物質の金属ハロゲン化物としては、発光金属のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて可視域に発光しにくいハロゲン化物であるのが好ましい。例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）からなるグループの中から選択された１種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。

始動ガスは、アルゴン（Ａｒ）やキセノンなどの希ガスが好適である。始動ガスを室温（２５℃）で１気圧以上封入すると、高圧放電ランプの光束立ち上がり特性が向上する。しかし、封入圧が高くなるのに伴って始動電圧が上昇するとともに透光性気密容器の耐圧性確保が困難になるので、１６気圧以下であるのがよい。また、５気圧以下であれば、始動電圧を５ｋＶ以下にすることが可能になるので、一般照明用として好適である。

外管は、その内部に発光管を収納する手段であり、一般的にはその内部が外気に対して気密に封止されている。そして、発光管を保温したり機械的に保護したりする。外管の材質は特段限定されないが、好ましくは硬質ガラスからなり、発光管から放射した発光を外部に導出するために透光性を有している。

また、外管の形状も限定されないが、例えばＢＴ形、Ｔ形など既知の各種形状であることを許容する。さらに、外管の内部は、真空または不活性ガス雰囲気になっている。外管の封止端には口金が装着され、発光管および後述する紫外線エンハンサに対して接続している。

紫外線エンハンサは、前述の本発明による構成であり、発光管の一対の電極の少なくとも一方に自己の放射紫外線が照射可能となるように外管内に配設されて、高圧放電ランプの始動時に波長３００〜４００ｎｍの紫外線を発生して発光管の電極近傍を照射する。そのために、好ましくは発光管の一方の電極に隣接する位置に配設される。

本発明の高圧放電ランプにおいては、所望により以下の構成の一部または全部を付加するか、あるいは組み合わせることが許容される。

１．（近接導体） 近接導体は、耐熱性の導体からなり、透光性気密容器の外面側において、例えば基端が一対の電極の一方に導電的に接続し、先端が、他方の電極に透光性気密容器の壁面を介して、かつ透光性気密容器に外面に近接して対向する位置に配置される。耐熱性の導体としては、例えばモリブデン、ステンレス鋼、ニッケルなどの導電性を有する金属またはそれらの合金の導線であって、トリガーワイヤと称される導体や透光性気密容器の外面に被着された導電性金属を主体とする導電膜などであることを許容する。

そうして、近接導体は、例えばその先端と対向する他方の電極との間の短い距離に大きな電位傾度を形成するように配設される。近接導体を配設していることにより、高圧放電ランプは、始動用高電圧印加時に絶縁破壊されやすくなってその始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動して発光管内にグロー放電が発生し、さらにアーク放電に転移すると、近接導体は、発光管によって短絡されるので、点灯に支障を来たすことはない。

２．（始動用高電圧印加手段） 始動用高電圧印加手段としては、例えばイグナイタと称される高電圧パルス発生器を高圧放電ランプと組み合わせて、ここから発生する高電圧パルスを印加する態様および安定器を用いて高圧放電ランプを点灯する際に、ここから発生するいわゆるキック電圧を高圧放電ランプの外部から発光管に印加する態様のいずれでもよい。また、イグナイタなどの始動用高電圧発生器は、これを安定器のケース内に収納した態様、口金内に収納した態様および外管内に収容した態様などのいずれであってもよい。なお、キック電圧を発生させるために、所望により外管内に熱応動スイッチや電圧応動スイッチなどの始動スイッチを高圧放電ランプの外管の内部に配設することが許容される。

３．（高圧放電ランプの定格ランプ電力） 本発明において、高圧放電ランプの定格ランプ電力は、広範囲にわたり自由に設定することができる。しかし、好適には約３０〜２５０Ｗ程度である。なお、高圧放電ランプの用途は、多様であることを許容されるが、好適には一般照明用である。したがって、定格ランプ電力および用途に応じて適当な形状および大きさの透光性気密容器、適当な値の電極間距離ならびにイオン化媒体およびその封入量、始動ガスの封入圧を適宜組み合わせて選択することができる。

４．（発光管破裂時の保護手段） 本発明において、高圧放電ランプの発光管が破裂した際に生じる破片の飛散から保護するために、既知の保護手段を用いることができる。例えば、シュラウドと称される石英ガラス筒を発光管の主として透光性気密容器の包囲部を中心として包囲するように外管内に保持する。または外管全体をさらにその外側から保護ガラス管で包囲することができる。さらに、発光管破裂の際に所要の防爆性能を満たすために、所望によりガラスの厚みを大きくしたり、補強のための金属または無機質繊維からなる紐条体をシュラウドの外側に巻き付けたりすることができる。

５．（高圧放電ランプの点灯装置） 本発明の高圧放電ランプを点灯するための高圧放電ランプの点灯装置は、鉄心およびコイルを主体とする安定器および電子化点灯装置のいずれであってもよい。また、点灯装置は、高圧放電ランプを付勢して点灯するための点灯回路と、始動用高電圧を発生して高圧放電ランプを始動させる始動用高電圧発生器とにより構成することができる。点灯回路としては、既知の各種点灯回路を採用することができる。例えば、フルブリッジ形インバータ回路またはハーフブリッジ形インバータ回路などの好ましくは低周波の矩形波交流電圧を発生する矩形波交流発生回路を主体とする回路構成などを用いることができる。これに代えるか、またはこれに加えて、昇圧チョッパまたは降圧チョッパなどの直流電圧変換回路を電源電圧調整および／またはアクティブフィルタ機能用としてインバータ回路の直流電源に付設したり、これらの回路を直流点灯装置として用いたりすることができる。

そうして、本発明の高圧放電ランプは、これを点灯させる点灯回路の電源を投入すると、始動用高電圧が発生して高圧放電ランプに印加される。始動用高電圧が高圧放電ランプに印加されると、発光管の一対の電極間に当該電圧が印加されると同時に紫外線エンハンサが作動して波長３００〜４００ｎｍの長波長紫外線が放射され、紫外線透過性外囲器を透過して発光管を照射する。長波長紫外線が発光管に照射されると、長波長紫外線は透光性気密容器を透過してその内部に到達して、透光性気密容器の内面および電極を照射する。その結果、電極や透光性気密容器の内面から光電効果により電子が放出する。放出された電子が初期電子として作用して発光管の内部に放電が生起され、高圧放電ランプが始動して点灯する。

次に、本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項２または３記載の高圧放電ランプと；始動時に始動用高電圧を発生する機能を有していて高圧放電ランプを始動し点灯させる高圧放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。

本発明において、照明装置とは、本発明の高圧放電ランプを光源とする装置を含む概念であり、例えば照明器具、標識灯、表示灯、光化学反応装置などである。また、照明装置本体とは、照明装置から高圧放電ランプを除外した残余の全てをいう。

本発明によれば、イオン化媒体が少なくとも窒素を含むことにより、環境負荷物質の水銀を用いることなしに３００〜４００ｎｍの長波長の紫外線を放射するとともに、窒素は気体であるから放電初期から所要量の長波長紫外線を放射するので、透光性セラミックスを用いた透光性気密容器を具備する高圧放電ランプであっても効果的な紫外線エンハンサ、これを備えた高圧放電ランプおよび照明装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の紫外線エンハンサを実施するための一形態を示す断面図である。図において、紫外線エンハンサＵＶＥは、紫外線透過性外囲器２１、イオン化媒体、内部電極２２および外部電極２３を具備している。

紫外線透過性外囲器２１は、紫外線透過性ガラスからなる。そして、基端に封止部２１ａが、先端に排気チップオフ部２１ｂが、それぞれ形成され、内部に気密な放電空間２１ｃが形成されている。なお、封止部２１ａは、ピンチシールにより形成されている。

イオン化媒体は、窒素を含んでいる。そして、紫外線透過性外囲器２１の放電空間２１ｃ内に排気チップオフ部２１ｂを形成する前に紫外線透過性外囲器２１の頂部に予め接合した排気管（図示されてない。）を経由して放電空間２１ｃ内に封入され、イオン化媒体の封入後に排気管を溶断し、かつ溶断部分を閉鎖する。その結果、上述の排気チップオフ部２１ｂが形成される。

内部電極２２は、紫外線透過性外囲器２１の封止部２１ａを気密に貫通して放電空間２１ｃ内の中心軸位置に配設されている。なお、封止部２１ａから外部へ導出された部分は導体ｌ１を構成している。外部電極２３は、紫外線透過性外囲器２１の外周面に密着して配設されている。すなわち、外部電極２３は、導電性金属のメッシュ体からなる。そして、外部電極２３は、紫外線透過性外囲器２１の外周面を包囲し、その上からバンド状の導体ｌ２の一端を巻き付けて紫外線透過性外囲器２１の外周面に密着させている。

そうして、紫外線エンハンサＵＶＥは、内部電極２２および外部電極２３間に所要の電圧すなわち後述する高圧放電ランプの一対の電極２２、２３間に始動電圧が印加されると、紫外線透過性外囲器２１の放電空間２１ｃ内においてイオン化媒体の誘電体バリア放電が生起して、紫外線が放射される。この紫外線は、イオン化媒体が少なくとも窒素を含んでいるため、波長３００〜４００ｎｍの紫外線を多く含んでいる。放射された長波長の紫外線は、透過性外囲器２１および外部電極２３のメッシュ部分を透過して外部へ導出される。

図１に示す紫外線エンハンサである。

紫外線透過性外囲器：ホウ珪酸ガラス製、外径4mm、長さ15mm
一対の電極 ：内部電極；ニッケル（Ni）製、直径0.5mm、長さ10mm
外部電極；ステンレス鋼製のメッシュ体；幅10mm
イオン化媒体 ：N₂ガス1333Pa

図２および図３は、本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示し、図２は正面図、図３は発光管の拡大断面図である。本形態の高圧放電ランプは、一般照明用途に適応し得る定格ランプ電力１００Ｗ形のメタルハライドランプであり、発光管ＩＴ、外管ＯＴおよび紫外線エンハンサＵＶＥを具備している。なお、図中、ＴＷは近接導体、ＳＧは保護ガラス管、ＳＦは発光管支持部材、Ｇはゲッタ、Ｂは口金である。

発光管ＩＴは、図３にその拡大断面を示しているように、透光性気密容器１、一対の電極２、２、一対の電流導入導体３、３、一対のシール材４、４およびイオン化媒体からなる。

透光性気密容器１は、透光性セラミックスとしての透光性多結晶アルミナセラミックスからなる。そして、包囲部１ａおよび一対の小径筒状部１ｂ、１ｂを備えていて、一体成形された構造をなしている。包囲部１ａは、俵形をなし、中間の円筒部とその両端に連続する一対の半球部からなる。小径筒状部１ｂは、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部１ａの半球部の中央部に連通している。なお、透光性多結晶アルミナセラミックスには、約３００ｐｐｍのマグネシウム（ＭｇＯ）が添加剤として含まれている。

電極２は、ドープドタングステンの棒状体２ａを主体として構成され、棒状体の先端が電極主部として透光性セラミックス気密容器１の包囲部１ａの内部に臨み、基端が電流導入導体３の先端に突合せ溶接され、中間部の周囲にタングステンなどの細線を巻回して電極マウントサブコイル２ｂが形成されている。そして、小径筒状部１ｂの内面と電極マウントサブコイル２ｂとの間に僅かな隙間であるキャピラリーを形成しながら小径筒部１ｂの内部に挿通している。

電流導入導体３は、直列に接続した封着性部分３ａおよび耐ハロゲン性部分３ｂを備えている。封着性部分３ａは、二オブの棒状体からなり、後述するシール材４と協働して透光性気密容器１を封止しているとともに、基端が透光性気密容器１の外部に露出している。耐ハロゲン性部分３ｂは、モリブデンの棒状体からなり、その基端が封着性部分３ａの先端に突合せ溶接されて透光性気密容器１の小径筒部１ｂの内部に挿入されている。また、その先端部に電極２の基端が溶接されている。

シール材４は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、小径筒状部１ｂ内に進入して、小径筒状部１ｂ内に位置する電流導入導体３の封着性部分３ａと小径筒状部１ｂ内面との間の隙間に充填されるとともに、封着性部分３ａの表面が透光性気密容器１内に露出しないように耐ハロゲン性部分３ｂの基端部をも包囲している。

イオン化媒体は、金属ハロゲン化物および始動ガスからなる。

金属ハロゲン化物は、少なくとも主として発光に寄与する金属ハロゲン化物を含む。本形態においては、主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として希土類金属、例えばツリウム（Ｔｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）の少なくとも１種のハロゲン化物を封入している。また、本形態においては、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を含んでいるが、水銀は含んでいない。したがって、本形態において、高圧放電ランプは水銀フリーである。

外管ＯＴは、硬質ガラスからなる。そして、内部に発光管ＩＴ、紫外線エンハンサＵＶＥ、近接導体ＴＷ、保護ガラス管ＳＧ、発光管支持部材ＳＦおよびゲッタＧなどの部材を所定の位置に収納し、内部が真空になっている。また、外管ＯＴは、図において下部に位置するネック部にフレアステム５を封着して備えている。フレアステム５は、一対の内部導入線６ａ、６ｂを外管ＯＴ内へ気密に突出させて備えている。

発光管ＩＴは、外管ＯＴの内部の中心軸に沿って外管ＯＴのほぼ中央部に配置されていて、その上部の電流導入導体３が後述する接続片１０に溶接されて支持されるとともに、発光管支持部材ＳＦを介して内部導入線６ａに接続している。また、発光管ＩＴは、その下部の電流導入導体３が、接続導体７に溶接されて支持されているとともに、接続導体７を介して内部導入線６ｂに接続している。

紫外線エンハンサＵＶＥは、図１に示す構成であり、内部電極２２に接続した導体ｌ１は、発光管ＩＴの図１において下方の電流導入導体３に溶接されている。外部電極に接続した導体ｌ２が後述する発光管支持部材ＳＦの支持枠８に溶接されている。したがって、紫外線エンハンサＵＶＥは、発光管ＩＴに並列接続している。

そうして、高圧放電ランプの始動に先立って始動用高電圧が内部電極２２、外部電極２３間に印加されると、最初に誘電体バリア放電が生起し、発生した長波長紫外線を発光管ＩＴの下方の電極近傍に照射する。これにより光電効果で電子が電極および透光性気密容器１を構成する多結晶アルミナセラミックスに添加されて酸化マグネシウムから電子が放出され、初期電子が供給される結果、発光管ＩＴ内のイオン化媒体が励起されて始動しやすくなる。

近接導体ＴＷは、その一端が発光管ＩＴの図２において上方の電流導入導体３に溶接されている。そして、中間部が上方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ１を形成し、さらに包囲部１ａの外周に近接して管軸方向に沿って下方へ延在している。また、先端が下方の小径筒部１ｂと包囲部１ａとの境界部近傍において透光性気密容器１に巻き付けられてリング部ｒ２を形成している。

したがって、図２において、上方の図示されていない電極の電位が同じく下方の電極の近傍において透光性気密容器１を介して近接導体ＴＷに印加されるので、そのリング部ｒ２と下方の電極との間には大きな電位傾度が生まれる。そのため、５ｋＶ以下の始動用高電圧が一対の電極２、２間に印加されると、高圧放電ランプの始動が促進される。

保護ガラス管ＳＧは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ＩＴの周囲を離間状態にして包囲することで、発光管ＩＴの破裂時に破片の飛散を抑制する。そして、後述のように発光管支持部材ＳＦに支持されている。

発光管支持部材ＳＦは、支持枠８、一対の支持プレート９、９および接続片１０からなる。支持枠８は、ステンレス鋼棒を縦長の変形コ字形に屈曲してなり、内部導入線６ａに接続している。一対の支持プレート９、９は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、支持枠８に固定されている。また、一対の支持プレート９、９の中央部には通孔が形成されており、透光性気密容器１の一対の小径筒部１ｂ、１ｂを上記通孔に挿通させることにより、発光管ＩＴを外管ＯＴの管軸位置に定置しているとともに、発光管ＩＴをその管軸方向に支持している。接続片１０は、支持枠８の上部に溶接されていて、発光管ＩＴの図において上方の電流導入導体３に接続している。１対の支持プレート９、９は、保護ガラス管ＳＧの上下端面に嵌合してそれらの間に保護ガラス管ＳＧを挟持するとともに、発光管支持部材ＳＦに固定されている。したがって、保護ガラス管ＳＧは、１対の支持プレート９、９を介して発光管支持部材ＳＦに支持されている。

ゲッタＧは、発光管支持部材ＳＦの図２において上部に支持されているパフォーマンスゲッタである。

口金Ｂは、ねじ形口金であり、図２において外管ＯＴの下部に装着され、一対の内部導入線６ａ、６ｂに接続している。

図４は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。

図において、１１は高圧放電ランプ、１２は照明器具本体である。

高圧放電ランプ１１は、図２に示す本発明の高圧放電ランプの構成を備えている。

照明器具本体１２は、天井埋込形ダウンライトを構成するもので、基体１２ａ、反射板１２ｂを具備している。基体１２ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁１２ａ１を備えている。反射板１２ｂは、基体１２ａに支持されているとともに、高圧放電ランプ１１の発光中心がそのほぼ焦点に位置するように包囲している。

高圧放電ランプ１１を点灯させるための高圧放電ランプ点灯装置（図示を省略している。）は、これを照明器具本体１２に配設したり、照明器具本体１２に隣接する位置または遠隔した位置に別置きとしたりすることができる。

本発明の紫外線エンハンサを実施するための一形態を示す断面図 本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示す正面図 同じく発光管の拡大断面図 本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図

符号の説明

２１…紫外線透過性外囲器、２１ａ…封止部、２１ｂ…排気チップオフ部、２１ｃ…放電空間、２２…内部電極、２３…外部電極、ｌ１…導体、ｌ２…、ＵＶＥ…紫外線エンハンサ

Claims (4)

1. 紫外線透過性外囲器と；
   紫外線透過性外囲器の内部に封入された少なくとも窒素を含むイオン化媒体と；
   紫外線透過性外囲器の内部に封入されたイオン化媒体の放電を生起するように配設された一対の電極と；
   を具備しており、イオン化媒体の放電によって紫外線を放射することを特徴とする紫外線エンハンサ。
2. 透光性気密容器、透光性気密容器の両端内部に配設された一対の電極および透光性気密容器の内部に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；
   内部に発光管を収納した外管と；
   発光管の一対の電極の少なくとも一方に自己の放射紫外線が照射可能となるように外管内に配設された請求項１記載の紫外線エンハンサと；
   を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
3. 透光性気密容器は、主要部が酸化マグネシウムを添加した多結晶アルミナセラミックスからなることを特徴とする請求項２記載の高圧放電ランプ。
4. 照明装置本体と；
   照明装置本体に配設された請求項２または３記載の高圧放電ランプと；
   始動時に始動用高電圧を発生する機能を有していて高圧放電ランプを始動し点灯させる高圧放電ランプ点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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