JP2014143107A - 発光管および放電灯 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の態様は、機械的な強度と直線透過率に優れた発光管および放電灯を提供する。
【解決手段】アルミナの結晶を主相として含む多結晶アルミナからなり、前記アルミナの結晶粒子の平均粒子径が５μｍ以上、直線透過率が１０％以上である発光管が提供される。
【選択図】図５

Description

本発明の態様は、一般に、発光管に関し、具体的には、高輝度な放電灯に用いるのに適した発光管に関する。

メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、水銀ランプなどの高輝度な放電灯には、透光性を有する発光管が設けられている。発光管の内部には、一対の電極が突出するとともに、ＳｃＩ_３などの金属ハロゲン化物、ナトリウム、水銀などが封入されている。そして、一対の電極間に高電圧を印加することでアーク放電を発生させ、このアーク放電による熱で封入した金属ハロゲン化物などを解離させて特有の波長を有する光を発生させるようにしている。
従来、発光管は石英（ＳｉＯ_２）から形成されていたが、耐食性および耐熱衝撃性の点で問題があるため、発光管を多結晶アルミナ（透光性アルミナ）から形成するようになってきている。

ここで、発光管の材料として多結晶アルミナを用いる場合には、機械的な強度と直線透過率（インライン透過率）に優れた多結晶アルミナとすることが重要となる。
そのため、アルミナ（酸化アルミニウム；Ａｌ_２Ｏ_３）にＭｇＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３などの焼結用助剤を添加することで機械的な強度と直線透過率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

アルミナにＭｇＯなどの焼結用助剤を添加すれば、アルミナの結晶粒界に焼結用助剤から生成された相が形成されるので、アルミナの結晶粒子の成長が抑制される。そのため、アルミナの結晶粒子が大きくなるのが抑制されるので、機械的な強度が向上する。
しかしながら、アルミナの結晶粒界に焼結用助剤から生成された相があると、光の屈折や散乱が生じやすくなり、直線透過率が低下することが判明した。すなわち、アルミナの結晶粒子の大きさを適正なものとするために添加した焼結用助剤が直線透過率を低下させる要因となることが判明した。つまり、機械的な強度の向上と直線透過率の向上との間には、トレードオフの関係が存在することになる。

例えば、特許文献１には、「Ａｌ_２Ｏ_３の最大粒子の長軸は３０μｍ以下、短軸は２０μｍ以下で、上記介在する酸化物の最大粒子の長軸は１０μｍ以下、短軸は５μｍ以下である」ことが記載されている。この場合、介在する酸化物の円相当径の最大値は８μｍ程度となる。円相当径の最大値が８μｍ程度の酸化物がアルミナの結晶粒界にあれば、アルミナの結晶粒界における光の屈折や散乱の影響により、発光管の内部で発生し放出される光の直進性が阻害されるおそれがある。そのため、特許文献１の図８に記載されているように、機械的な強度は優れるが、直線透過率が６％程度となり直線透過率の向上に改善の余地を残していた。

特許第３７００１７６号公報

本発明の態様は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、機械的な強度と直線透過率に優れた発光管および放電灯を提供する。

第１の発明は、アルミナの結晶を主相として含む多結晶アルミナからなり、前記アルミナの結晶粒子の平均粒子径が５μｍ以上、直線透過率が１０％以上である発光管である。 この発光管によれば、機械的な強度と直線透過率に優れたものとすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記アルミナの結晶粒子の平均粒子径が７．５μｍ以上である発光管である。
この発光管によれば、直線透過率をさらに向上させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記直線透過率が１５％以上である発光管である。
この発光管によれば、機械的な強度と直線透過率に優れたものとすることができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、Ｌａを成分に含む焼結用助剤から生成された相を、前記アルミナの結晶粒界にさらに有し、前記アルミナの結晶からなる主相の総面積をＳ１、前記焼結用助剤から生成された相の総面積をＳ２とした場合に以下の式を満足し、前記焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が５μｍ以下である発光管である。

この発光管によれば、機械的な強度と直線透過率に優れたものとすることができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、Ｌａを成分に含む焼結用助剤から生成された相を、前記アルミナの結晶粒界にさらに有し、前記アルミナの結晶からなる主相の総面積をＳ１、前記焼結用助剤から生成された相の総面積をＳ２とした場合に以下の式を満足し、前記焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が４．５μｍ以下である発光管である。

この発光管によれば、機械的な強度と直線透過率に優れたものとすることができる。

第６の発明は、上述した発光管を備えた放電灯である。
この放電灯によれば、ランプ効率の向上を図ることができる。

本発明の態様によれば、機械的な強度と直線透過率に優れた発光管および放電灯を提供できる。

本発明の実施の形態に係る発光管および放電灯を例示するための模式図である。 発光管を例示するための模式図である。 アルミナの結晶粒子の平均粒子径と機械的な強度との関係を例示するためのグラフ図である。 焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。 アルミナの結晶粒子の平均粒子径と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。 アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の面積が占める割合（占有面積比率）と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。 直線透過率とランプ効率との関係を例示するためのグラフ図である。 直線透過率の測定方法を例示するための模式図である。（ａ）は発光管２を置かない状態で測定する様子を表し、図８（ｂ）は発光管２を置いた状態で測定する様子を表している。 発光管２の製造方法について例示をするためのフローチャートである。 （ａ）〜（ｆ）は、一次焼結の焼成温度の影響を例示するための電子顕微鏡写真である。 熱間静水圧プレス処理に用いる処理装置２００を例示するための模式図である。 熱間静水圧プレス処理の工程を例示するための模式図である。 熱間静水圧プレス処理の温度条件と圧力条件とを例示するための模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（発光管および放電灯の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る発光管および放電灯を例示するための模式図である。 図１は、一例として、メタルハライドランプの構成を例示するための模式図である。
図２は、発光管を例示するための模式図である。

図１に示すように、放電灯１には、発光管２、電極３、外管４、リード線５、本体部６、端子７、封止部８が設けられている。
図１、図２に示すように、発光管２は円筒状の本体部２ａの両端に半球状の端部２ｂが接続された形態を有している。また、半球状の端部２ｂには、細管部２ｃがそれぞれ接続されている。発光管２の内部は放電空間２ｄとなっている。

電極３は、一対設けられ、先端部３ａと導入部３ｂを有する。
先端部３ａの一方の端部は、放電空間１２の内部に突出している。一対の先端部３ａは、所定の距離を置いて対向配置されている。先端部３ａは、例えば、Ｔａ（タンタル）やＭｏ（モリブデン）などから形成することができる。先端部３ａの他方の端部は、細管部２ｃの内部に設けられ、導入部３ｂと電気的に接続されている。

導入部３ｂの先端部３ａと電気的に接続される側の端部は細管部２ｃの内部に設けられている。導入部３ｂの反対側の端部は細管部２ｃから露出している。導入部３ｂは、例えば、Ｎｂ（ニオビウム）などから形成することができる。
細管部２ｃの内壁と、先端部３ａ及び導入部３ｂとの間には、シール材からなる封止部８が設けられ、放電空間２ｄが気密に封止されている。封止部８を形成するためのシール剤は、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３などを含むフリットガラスとすることができる。

放電空間２ｄには、放電媒体が封入されている。放電媒体は、金属ハロゲン化物９と、不活性ガスとを含む。金属ハロゲン化物９は、例えば、ＳｃＩ_３などとすることができる。不活性ガスは、例えば、アルゴンガスなどとすることができる。またさらに、水銀を含めることができる。

外管４は、発光管２の本体部２ａと同芯に設けられている。すなわち、二重管構造となっている。外管４の一方の端部は塞がれており、外管４の他方の端部は本体部６により封止されている。外管４と発光管２との間に形成された閉空間は、例えば、大気圧よりも減圧された雰囲気とすることができる。外管４は、例えば、石英ガラスなどから形成することができる。

リード線５は、電極３の導入部３ｂと端子７を電気的に接続する。
本体部６は、樹脂などの絶縁性材料から形成されている。
端子７の一方の端部は本体部６の内部に設けられ、リード線５が電気的に接続されている。端子７の他方の端部は本体部６から露出している。
放電灯１を機器に装着した際には、機器に設けられた点灯回路と端子７とが電気的に接続されるようになっている。

次に、放電灯１の作用について説明する。
機器に設けられた点灯回路により３０ｋＶ程度の高圧パルスが、端子７に印加されると、一対の電極３の先端部３ａ間にアーク放電が発生する。このアーク放電による熱により、放電空間２ｄに封入されている金属ハロゲン化物９が蒸発し、さらに金属とハロゲンとに解離することで特有の波長を有する光が発生する。
発生した光は、発光管２と外管４を透過し、放電灯１の外部に放出される。

ここで、発光管２の内部において発生した光は発光管２を透過して外部に放出されるため、発光管２の直線透過率を向上させることが重要となる。
また、発光管２の機械的な強度を充分なものとする必要がある。
発光管２の材料として多結晶アルミナを用いる場合には、アルミナの結晶粒子の大きさを大きくすれば直線透過率を高くすることができる。しかしながら、アルミナの結晶粒子の大きさを大きくすれば、発光管２の機械的な強度が低下することになる。

図３は、アルミナの結晶粒子の平均粒子径と機械的な強度との関係を例示するためのグラフ図である。
図３における縦軸は強度指数、横軸はアルミナの結晶粒子の平均粒子径である。
強度指数とは、結晶粒子の平均粒子径が１０μｍのアルミナから形成された発光管２の機械的な強度に対する値である。また、発光管２の機械的な強度は、発光管２の内部に水圧を付加し、発光管２が破壊された時の圧力（水圧）としている。

図３から分かるように、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を大きくすれば、発光管２の機械的な強度が低下する。すなわち、発光管２の機械的な強度の向上と直線透過率の向上との間には、トレードオフの関係が成立することになる。
従来技術においては、直線透過率を確保するためにアルミナの結晶粒子の平均粒子径を大きくして、光の直進性が妨げられる要因となる粒界の影響を低減させてきた。しかしながら、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を大きくすると機械的な強度が低下してしまうので、発光管２の機械的な強度と直線透過率の両方を向上させることは困難であった。

そこで、以下に説明する多結晶アルミナからなる発光管２とすることで機械的な強度と直線透過率を向上させるようにしている。
この場合、以下に説明する多結晶アルミナからなる発光管２とすれば、前述した発光管２の形態にかかわらず機械的な強度と直線透過率を向上させることができる。すなわち、発光管２の材料として以下に説明する多結晶アルミナを用いるものとすれば、前述した発光管２や放電灯１の形態は適宜変更することができる。

前述したように、従来の多結晶アルミナの場合には、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を小さくすれば発光管２の機械的な強度を高めることができるが、直線透過率が低下してしまうことになる。
本発明者の得た知見によれば、アルミナに焼結用助剤を添加すればアルミナの結晶粒子の成長を抑制することができるので、発光管２の機械的な強度を向上させることができる。そして、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値を適切な範囲とすれば、光の屈折や散乱を抑制することができるので直線透過率の向上を図ることができる。
すなわち、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値を適切な範囲とすれば、発光管２の機械的な強度と直線透過率の両方を向上させることができる。
ここで、焼結用助剤としては、例えば、Ｌａ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｔａ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、Ｃｅ２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３などの酸化物を用いることができる。
そのため、以下においては一例として、焼結用助剤がＬａ_２Ｏ_３である場合について説明することにする。

図４は、焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。
また、図４は、アルミナの結晶粒子の平均粒子径が５μｍ以上の場合である。
なお、焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値の測定方法、直線透過率の測定方法に関する詳細は後述する。

図４から分かるように、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値を５μｍ以下とすれば、直線透過率が１０％以上となるようにすることができる。
この場合、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値を４．５μｍ以下とすれば、直線透過率をさらに向上させることができる。

図５は、アルミナの結晶粒子の平均粒子径と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。
また、図５は、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が５μｍ以下の場合である。
なお、アルミナの結晶粒子の平均粒子径の測定方法に関する詳細は後述する。

図５から分かるように、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を５μｍ以上とすれば、直線透過率が１０％以上となるようにすることができる。
この場合、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を７．５μｍ以上とすれば、直線透過率をさらに向上させることができる。

すなわち、従来は、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を５μｍ〜７．５μｍ程度とすれば、発光管２の機械的な強度を高めることができたが、直線透過率は低いものとなっていた。
これに対して、本実施の形態によれば、アルミナの結晶粒子の平均粒子径を５μｍ〜７．５μｍ程度としても直線透過率が１０％以上となるようにすることができる。

また、本発明者の得た知見によれば、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の面積を抑制すれば、直線透過率を向上させることができる。
図６は、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の面積が占める割合（占有面積比率）と、直線透過率との関係を例示するためのグラフ図である。
また、図６は、アルミナの結晶粒子の平均粒子径が５μｍ以上、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が５μｍ以下の場合である。 なお、占有面積比率の測定方法に関する詳細は後述する。
図６から分かるように、占有面積比率を０．５５％以下とすれば、直線透過率が１０％以上となるようにすることができる。
この場合、占有面積比率を０．５０％以下とすれば、直線透過率をさらに向上させることができる。

また、本発明者の得た知見によれば、発光管２の直線透過率を向上させることができれば、放電灯１のランプ効率を向上させることができる。
図７は、直線透過率とランプ効率との関係を例示するためのグラフ図である。
図７における縦軸はランプ効率指数、横軸は直線透過率である。
ランプ効率指数とは、直線透過率が２５％の時のランプ効率に対する比率である。
また、図７は、前述した多結晶アルミナからなる発光管２を備えた放電灯１における直線透過率とランプ効率との関係を例示するものである。
なお、ランプ効率の測定方法に関する詳細は後述する。

図７に示すように、直線透過率を向上させることができれば、ランプ効率指数、すなわち、ランプ効率を向上させることができる。
そして、直線透過率を１０％以上とすれば、ランプ効率を向上させることができるとともに、直線透過率の変動によるランプ効率の変動を抑制することができる。すなわち、直線透過率を１０％以上とすれば、ランプ効率の向上と安定化を図ることができる。
（測定方法）
次に、アルミナの結晶粒子の平均粒子径、直線透過率、焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値、占有面積比率、およびランプ効率について、それぞれの測定方法を説明する。
（アルミナの結晶粒子の平均粒子径の測定方法）
アルミナの結晶粒子の平均粒子径は、以下のようにして測定した。
まず、発光管２を破壊して測定用のサンプルを作成する。
次に、サンプルの表面をレーザ顕微鏡を用いて撮像する。
この際、発光管２の内壁面を撮像した。
レーザ顕微鏡は、オリンパス製、走査型共焦点レーザー顕微鏡ＯＬＳ−１１００とした。 撮像範囲（観察範囲）は、６８０μｍ×４８０μｍとした。
アルミナの結晶粒界にある相は遷移金属を含んでいるため輝度が高い。そのため、画像解析により高輝度部分をアルミナの結晶粒界にある相として分離することができる。

画像解析には、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４（三谷商事）を用いた。
Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４を用いた画像解析は、以下のようにすることができる。

撮像された画像をモノクロ化し、単色閾値２０００〜２３００の範囲内で二値化して、アルミナの結晶粒子と、アルミナの結晶粒界にある相とを分離する。
そして、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４のコマンドを実行することで、アルミナの結晶粒子径を算出する。
この場合、アルミナの結晶粒子径は、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４の「円相当径」により算出することができる。
そして、アルミナの結晶粒子の平均粒子径は、算出された複数の円相当径の相加平均を算出することで求めることができる。
（直線透過率の測定方法）
図８は、直線透過率の測定方法を例示するための模式図である。
図８（ａ）は発光管２を置かない状態で測定する様子を表し、図８（ｂ）は発光管２を置いた状態で測定する様子を表している。
直線透過率の測定には、紫外線可視分光光度計１００を用いた。
紫外線可視分光光度計１００は、島津製作所製、ＵＶｍｉｎｉ−１２４０とした。
測定用の光は、波長が１１００ｎｍの光とした。
また、測定用の光の受光部に測定用の光以外の光が入射しないように、暗箱中で測定した。

まず、図８（ａ）に示すように、測定用の光の投光部と受光部との間に発光管２を置かない状態で測定を行い、発光管２を置かない状態における信号強度を測定する。
次に、図８（ｂ）に示すように、測定用の光の投光部と受光部との間に発光管２を置く。 発光管２は、発光管２の中心軸が測定用の光の光軸に対してほぼ垂直となるように保持させた。この際、発光管２のパーティングラインに測定用の光が当たらないようにするために、発光管２の保持位置を調整した。
発光管２は、破壊や加工したサンプル片とせず実際の形状のままとした。
つまり、直線透過率を発光管２の形状を含めて評価した。

そして、測定用の光を発光管２に照射し、発光管２を透過して受光部により受光された光の信号強度を測定する。
直線透過率（％）は、以下の式により算出した。

また、発光管２のパーティングライン以外の部分を任意に３箇所測定し、その平均値を最終的な直線透過率とした。
（焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値の測定方法、および占有面積比率の測定方法）
焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値、および占有面積比率は、以下のようにして測定した。
まず、発光管２を破壊して測定用のサンプルを作成する。
次に、サンプルの表面を電子顕微鏡を用いて撮像する。
この際、発光管２の内壁面を撮像した。
電子顕微鏡は、日立製作所製、走査電子顕微鏡Ｓ−３０００Ｎとした。

撮像範囲（観察範囲）は、４２５μｍ×３２０μｍとした。
アルミナの結晶粒界にある相は遷移金属を含んでいるため輝度が高い。そのため、画像解析により高輝度部分をアルミナの結晶粒界にある相として分離することができる。

画像解析には、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４（三谷商事）を用いた。
Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４を用いた画像解析は、以下のようにすることができる。

撮像された画像をモノクロ化し、単色閾値１５０〜２１０の範囲内で二値化して、アルミナの結晶粒子と、アルミナの結晶粒界にある相とを分離する。
そして、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４のコマンドを実行することで、焼結用助剤から生成された相の円相当径を算出する。
この場合、焼結用助剤から生成された相の円相当径は、Ｗｉｎ−ＲＯＯＦＶｅｒ６．４の「円相当径」により算出することができる。
そして、算出された複数の円相当径のうちの最大値を、焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値とした。

また、算出された複数の円相当径に基づいて、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の総面積を算出する。
この際、ポアの部分は除外して相の総面積を算出した。
そして、占有面積比率（％）を以下の式により算出した。

ここで、Ｓ１はアルミナの結晶からなる主相の総面積、Ｓ２は焼結用助剤から生成された相の総面積である。

（ランプ効率の測定方法）
放電灯１は、図１、図２において例示をしたものとした。
放電空間２ｄに封入される放電媒体は、希土類系のハロゲン化物、水銀、およびアルゴンガスとした。アルゴンガスの圧力は、５０ｔｏｒｒ〜３００ｔｏｒｒとした。
放電灯１を光束球内で１０分間点灯後、マルチチャンネル分光器を用いて全光束照度（ｌｍ）を測定した。また、同時に、放電灯１への入力電力（Ｗ）を測定した。
ランプ効率（ｌｍ／Ｗ）は、以下の式により算出した。
ランプ効率（ｌｍ／Ｗ）＝全光束照度／入力電力
（発光管２の製造方法）
次に、前述した多結晶アルミナからなる発光管２の製造方法について説明する。
前述したように焼結用助剤としては種々の酸化物を用いることができる。
そのため、以下においては一例として、焼結用助剤がＬａ_２Ｏ_３である場合について説明することにする。

図９は、発光管２の製造方法について例示をするためのフローチャートである。
図９に示すように、まず、原料であるＡｌ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３、純水、バインダー及び分散剤を湿式混合分散させスラリーを生成する。
スラリーの生成は、以下のようにして行うことができる。
ボールミルにＡｌ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を投入する。
Ａｌ_２Ｏ_３の割合は９９．８ｗｔ％〜８２ｗｔ％、Ｌａ_２Ｏ_３の割合は０．０１ｗｔ％〜１８ｗｔ％とすることができる。
そして、Ａｌ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３の混合体（粉体）に対して、純水、バインダー及び分散剤を加える。
純水は、混合体重量の２０％〜１００％に相当する量を加える。分散剤は、混合体重量の０．２％〜１％に相当する量を加える。
そして、ボールミルで１０時間以上湿式混合してスラリーを生成する。

Ａｌ_２Ｏ_３の純度は９５ｗｔ％以上、好ましくは９８ｗｔ％以上、さらに好ましくは９９ｗｔ％以上とされる。
Ａｌ_２Ｏ_３の出発原料としては、ＡＡＣＨ（アンモニウム・アルミニウム・カーボネイト・ハイドロオキサイド）を用いることができる。
この場合、ＡＡＣＨの純度は４Ｎ（フォーナイン）以上、粒径分布は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下とされる。

Ｌａ_２Ｏ_３の純度は３Ｎ（スリーナイン）以上、粒径分布は０．１μｍ以上２．０μｍ以下とされる。
バインダーは、例えば、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、アクリルエマルジョン、糖アルコールなどとすることができる。
分散剤は、例えば、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸のアンモニウム塩などとすることができる。

次に、生成したスラリーに必要に応じて消泡剤を加え、真空下で脱泡する。
次に、脱泡したスラリーを用いて鋳込成形を行う。例えば、脱泡したスラリーを石膏型、多孔質樹脂型或いは多孔質セラミックス型に注入して未焼結のセラミックス成形体を形成する。未焼結のセラミックス成形体は、発光管２の形態を有したものとされる。

鋳込み成形を用いれば、種々の形態を有する発光管２を容易に製造することができる。 例えば、発光管２の両端部の径が発光管２の中央部の径の１／２以下であり、発光管２の両端部と中央部とが滑らかに接続された形態を有する発光管２を容易に製造することができる。この様な形態を有する発光管２とすれば、金属蒸気のリークおよびクラックの発生を抑制することができる。
なお、未焼結のセラミックス成形体中にＣａ成分の混入が予想される場合には、鋳込み成形に引き続いて仮焼工程及び温水（酸）を用いた洗浄工程を設け、Ｃａ成分の除去を行うようにすればよい。

なお、Ｌａ_２Ｏ_３の代わりに前述したＭｇＯなどの焼結用助剤を用いることもできる。
また、鋳込み成形の代りに押出し成形或いは射出ブロー成形を行うようにしてもよい。 射出ブロー成形を行う場合には、純水を添加せずに混合を行い、射出ブロー成形後に脱脂処理してから一次焼結を行うようにすればよい。

次に、未焼結のセラミックス成形体を乾燥させた後、一次焼結する。
一次焼結の条件は、雰囲気を真空、空気、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈ_２又は水蒸気とし、焼成温度を１３００℃以上１５００℃以下、焼成時間を０．５時間以上とする。そして、一次焼結により嵩密度が９８％以上となるようにする。

ここで、一般的には、一次焼結の焼成温度は１３５０℃〜１８００℃程度であるが、この様な温度範囲で一次焼結を行うと、前述した組成を有する多結晶アルミナが得られないことが判明した。
すなわち、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の状態が制御しきれないことが判明した。

図１０（ａ）〜（ｆ）は、一次焼結の焼成温度の影響を例示するための電子顕微鏡写真である。
なお、図１０は、後述する熱間静水圧プレス（HIP；Hot Isostatic Pressing ）処理後の多結晶アルミナの表面を撮影したものである。
図１０においては、図１０（ａ）の場合の焼成温度が一番低く、図１０（ｆ）の場合の焼成温度が一番高くなっている。そして、図１０（ａ）から図１０（ｆ）になるに従い、焼成温度が段階的に高くなっている。また、各写真中における白点の部分が、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相である。

図１０（ａ）〜図１０（ｆ）から分かるように、一次焼結の焼成温度が変化すれば、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の大きさや総面積が変化する。そのため、原料粒子の形状や原料の純度（Ｆｅなどの不純物の除去）を管理したとしても、前述した組成を有する多結晶アルミナを得ることができず、直線透過率にばらつきが発生したり、より高い直線透過率が得られなかったりするおそれがある。
本発明者の得た知見によれば、一次焼結における焼成温度を１２５０℃以上１３５０℃未満とすれば、アルミナの結晶粒界にある焼結用助剤から生成された相の大きさや総面積を適正なものとすることができる。

次に、一次焼結体を熱間静水圧プレス処理する。
次に、熱間静水圧プレス処理されたものに機械加工などを施すことで、発光管２の製造が完了する。

ここで、熱間静水圧プレス処理についてさらに説明する。
図１１は、熱間静水圧プレス処理に用いる処理装置２００を例示するための模式図である。
図１１に示すように、処理装置２００には、圧力容器２０１、ジャケット２０２、上蓋２０３、下蓋２０４、るつぼ２０６、断熱層２０７、ヒータ２０８、配管２０９、配管２１０、排気ポンプ２１１、及びコンプレッサ２１２が設けられている。

圧力容器２０１は円筒状を呈している。
ジャケット２０２は、圧力容器２０１の外壁を覆うように設けられている。ジャケット２０２の内部には冷却水が流れるようになっている。
上蓋２０３は、圧力容器２０１の上側の開口を塞ぐように設けられている。
下蓋２０４は、圧力容器２０１の下側の開口を塞ぐように設けられている。
るつぼ２０６は、円筒状を呈し、下蓋２０４側が閉鎖され、上蓋２０３側が開口した形態を有している。るつぼ２０６は、下蓋２０４の上方に設けられている。るつぼ２０６の内部には、一次焼結体２２が収納される。
断熱層２０７は、るつぼ２０６を覆うようにして設けられている。
ヒータ２０８は、断熱層２０７とるつぼ２０６の間に設けられている。
排気ポンプ２１１は、配管２０９を介して圧力容器２０１に接続されている。排気ポンプ２１１は、圧力容器２０１の内部のガスを排気する。
コンプレッサ２１２は、配管２１０を介して圧力容器２０１に接続されている。コンプレッサ２１２は、圧力容器２０１の内部を所定の圧力まで加圧する。コンプレッサ２１２による加圧に用いられるガスとしては、例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈ_２、Ｏ_２からなる群より選ばれた少なくとも一種を用いることができる。
なお、圧力容器２０１の内部を所定の圧力まで加圧する際には、排気ポンプ２１１により圧力容器２０１の内部のガスを排気し、加圧に用いられるガスと置換するようにする。

処理装置２００を用いた熱間静水圧プレス処理は、以下のようにして行うことができる。 まず、発光管２の形態を有する一次焼結体２２をるつぼ２０６の内部に収納する。
そして、収納された一次焼結体２２の上からビーズ２１３を充填し、ビーズ２１３で一次焼結体２２を覆う。ビーズ２１３の材料は、一次焼結体２２の材料と同じとすることができる。

次に、この様にして一次焼結体２２とビーズ２１３が収納されたるつぼ２０６を圧力容器２０１の内部にセットする。
一次焼結体２２と同じ材料のビーズ２１３で覆った状態で熱間静水圧プレス処理を行うようにすれば、焼結を充分に完結させることができる。

なお、ビーズ２１３、及びるつぼ２０６の材料は、一次焼結体２２の材料と同じ、若しくは、一次焼結体２２の主成分と同じ（Ａｌ_２Ｏ_３）、あるいは、一次焼結体２２の形成に用いられた焼結用助剤（例えば、Ｌａ_２Ｏ_３など）と同じとすることもできる。
一次焼結体２２の形成に用いられた焼結用助剤（例えば、Ｌａ_２Ｏ_３）と異なる酸化物（例えば、ＭｇＯ）を用いてビーズ２１３やるつぼ２０６を形成した場合には、形成された発光管２の表面に酸化物が不純物として残る可能性がある。しかしながら、酸化物が不純物として残ったとしても、表面のみであるため、後述する機械加工により簡単に除去することができる。

また、ビーズ２１３、及びるつぼ２０６の材料を一次焼結体２２の形成に用いられた焼結用助剤と同じとすれば、アルミナの結晶粒子の成長を抑制することができる。
低温、低圧の条件であれば、ビーズ２１３、及びるつぼ２０６の材料を一次焼結体２２の形成に用いられた焼結用助剤と同じとしても、アルミナの結晶粒子の成長の抑制には全く関与しない。しかしながら、１３５０℃以上の高温、且つ、５００ａｔｍ以上の高圧のもとでは、一次焼結体２２の形成に用いられた焼結用助剤と同じ元素がるつぼ２０６の内部に存在すると、アルミナの結晶粒子の成長が抑制されると考えられる。

次に、熱間静水圧プレス処理の処理条件についてさらに説明する。
図１２は、熱間静水圧プレス処理の工程を例示するための模式図である。
図１２に示すように、圧力容器２０１の内部の温度を室温から１５８０℃まで上昇させ、１５８０℃を６時間程度維持する。昇温速度は、２００℃／ｈとすることができる。
また、昇温とともに圧力容器２０１の内部の圧力を大気圧から１０００ａｔｍまで上昇させ、１０００ａｔｍを６時間程度維持する。
加圧に用いられるガスとしては、例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈ_２、Ｏ_２からなる群より選ばれた少なくとも一種を用いることができる。

図１３は、熱間静水圧プレス処理の温度条件と圧力条件とを例示するための模式図である。
図１３から分かるように、熱間静水圧プレス処理を１３００℃未満で行えば、充分な透光性が得られない。また、１８００℃を越えるとＬａ_２Ｏ_３がＡｌ_２Ｏ_３に固溶され、直線透過率の向上に不利となる。
また、圧力を５００ａｔｍ未満で行えば、充分な透光性が得られない。１２００ａｔｍを越えるとクラックが発生する。
そのため、熱間静水圧プレス処理の温度は１３００℃以上１８００℃以下、圧力は５００ａｔｍ以上１２００ａｔｍ以下とすることが好ましい。

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ 放電灯、２ 発光管、２ｄ 放電空間、３ 電極、４ 外管、５ リード線、６ 本体部、７ 端子、８ 封止部、９ 金属ハロゲン化物

Claims (6)

1. アルミナの結晶を主相として含む多結晶アルミナからなり、前記アルミナの結晶粒子の平均粒子径が５μｍ以上、直線透過率が１０％以上である発光管。
2. 前記アルミナの結晶粒子の平均粒子径が７．５μｍ以上である請求項１記載の発光管。
3. 前記直線透過率が１５％以上である請求項１または２に記載の発光管。
4. Ｌａを成分に含む焼結用助剤から生成された相を、前記アルミナの結晶粒界にさらに有し、
   前記アルミナの結晶からなる主相の総面積をＳ１、前記焼結用助剤から生成された相の総面積をＳ２とした場合に以下の式を満足し、
   前記焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が５μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光管。
   
5. Ｌａを成分に含む焼結用助剤から生成された相を、前記アルミナの結晶粒界にさらに有し、
   前記アルミナの結晶からなる主相の総面積をＳ１、前記焼結用助剤から生成された相の総面積をＳ２とした場合に以下の式を満足し、
   前記焼結用助剤から生成された相の円相当径の最大値が４．５μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光管。
   
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光管を備えた放電灯。