JP4134493B2 - 高圧放電ランプ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イグナイタを用いて高圧放電ランプを始動させる高圧放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電ランプを照明器具内に組み込み使用するに際しては、予めねじ形口金などの口金を装着した高圧放電ランプを用いるとともに、照明器具には口金ランプに適合するランプソケットを装備して、高圧放電ランプの口金を照明器具内に配設されたランプソケットに着脱自在に構成するのが一般的である。
【０００３】
また、イグナイタを用いて高電圧パルスを発生させ、これを高圧放電ランプに印加することによって、高圧放電ランプを始動させることは、従来から一般的に行われている。この場合、イグナイタは安定器のケース内に配置されたり、安定器と高圧放電ランプとの間の空間的中間に配置されたり、高圧放電ランプを装着する照明器具内に配置されたりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、イグナイタとしては、発生する高電圧パルスが約３０ｋVp-pに達するものも用いられるので、口金およびランプソケットを高電圧パルスに耐えるように構成する必要があり、必然的に大形化する。しかも、さらに加えて防水性能が要求される場合には、一層大形化、重量化を回避することが困難になる。このため、ハンディタイプの照明器具に小形の高圧放電ランプを使用しようとしても、小形、軽量化を図ることが困難であった。
【０００５】
本発明は、イグナイタを一体的に備えるとともに構造が簡単で、小形化、軽量化および防水化を図ることが可能な高圧放電ランプ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧放電ランプ装置は、透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；イグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；を具備していることを特徴としている。
【０００７】
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。
【０００８】
〔高圧放電ランプについて〕
高圧放電ランプは、発光管、外管およびリード線を備えて構成されている。
【０００９】
＜発光管について＞
発光管は、透光性放電容器、一対の電極および放電媒体を備えて構成されている。
【００１０】
透光性放電容器は、一般的には石英ガラスまたは透光性セラミックスから形成され、放電空間を包囲する包囲部および包囲部から外方へ突出して後述する電極を封装するための封止部を備えている。封止部は、包囲部の対向する両端から反対側へ突出する両端封止構造および包囲部の一端側へのみ突出する片封止構造のいずれであってもよい。なお、「透光性」とは、透光性放電容器の全体が透光性を備えていることを要件とするものではなく、放電によって放射される光を透光性放電容器の所望の部位から透過させることができればよく、したがってその他の部位は光が不透過性であってもよいし、不透過性物質で被覆してあってもよい。
【００１１】
一対の電極は、透光性放電容器の封止部を利用して透光性放電容器の包囲部に臨んで封装されている。また、ハンディタイプの照明装置に用いる場合には、ランプ電力５０Ｗ以下の小形の高圧放電ランプが好適であり、このような高圧放電ランプにおいては、一対の電極の間に形成される電極間距離が７ｍｍ以下であるのが望ましい。さらに、電極間距離は、発光部の大きさに直接影響し、発光部を小さくして集光効率を高めるためには６ｍｍ以下が好適である。さらに、電極は、タングステンまたはタングステンを主体とする合金たとえばドープドタングステンを用いるなどを用いることができる。さらにまた、一対の電極は、交流点灯の場合、同一構造のものを用いることができる。直流点灯の場合には、陽極の熱容量および放熱面積を大きくするのがよい。
【００１２】
放電媒体は、点灯時にほぼ１気圧以上の蒸気圧またはガス圧を呈するように封入する。メタルハライドランプの場合、希ガス、発光金属のハロゲン化物および蒸気圧維持媒体たとえば水銀を適量封入する。希ガス放電ランプの場合には、キセノンなどを適当圧封入する。高圧ナトリウムランプを場合、ナトリウムおよび希ガスを少なくとも封入するが、水銀をたとえばナトリウムアマルガムの形で封入することができる。要するに、所望の放電態様に応じて最適な放電媒体を封入することができる。
【００１３】
＜外管について＞
外管は、発光管を気密に収納しているもので、発光管を機械的に保護したり、発光管の作動温度を所望の範囲に維持し、さらに発光管の充電部を絶縁するなどのために用いられる。そして、外管内は、排気されて真空ないし低圧または不活性ガスたとえば希ガスや窒素を封入することができる。しかし、電極間に印加する高電圧パルスがたとえば３０ｋVp-pのようにすこぶる高い場合には、外管内に希ガスを封入すると、高電圧パルスを印加したときに外管内で不所望な放電が生じやすいので、真空にするのがよい。
【００１４】
また、外管は、発光管から放射された光を外部へ導出するために透光性のガラスから形成されているのが好ましい。なお、上記した小形の高圧放電ランプに対しては、直径１５ｍｍ以下程度のガラス管からなる外管が適している。外管を形成するガラスは、その材質が限定されるものではないが、硬質ガラスが好適である。さらに、硬質ガラスを用いて外管を形成することにより、その開口端をピンチシールすることによってリード線を外管のピンチシール部を気密に貫通して外部へ導出することができる。なお、ここでは「硬質ガラス」の用語は、アルミナシリケートガラスなどの他に、半硬質ガラスやパイレックスガラスを選択的に含む概念として用いている。外管の材料として上記ガラスを使用する場合、封着金属箔を用いないでリード線を直接封着することができる。このため、ピンチシール部の軸方向寸法、したがって容積を小さくしてピンチシール部の熱容量を最小化でき、ピンチシール時に発光管のシールに与える影響を低減することに寄与する。
【００１５】
さらに、外管は、その内部を排気するために、必要に応じて排気チップオフ部を適当な位置に備えることができる。排気チップオフ部は、たとえば外管のトップ部に形成することができる。さらにまた、外管には、その内面および外面のいずれか一方または両方に所望により可視光透過・赤外光反射性の干渉膜、光拡散処理、ならびにカラーフィルタ膜のいずれか一または任意の複数を施すことができる。なお、可視光透過・赤外光反射性の干渉膜の可視光透過特性を制御して特定波長域をカットすることにより、カラーフィルタ機能をも付与することができる。
【００１６】
＜リード線について＞
リード線は、先端側が発光管の電極に接続し、外管の基端部から外部に露出している。リード線の発光管の電極への接続は、直接またはたとえば給電導体やブリッジ導体などを介して間接的に行うことができる。また、リード線は、外管を気密に貫通して外部に導出され、イグナイタの高電圧パルスの出力端および点灯回路手段に接続する。さらに、リード線の外管から外部へ導出された部分は、外管の基端部を通過する部分と別の部材で構成することができる。この場合、外管の外部へ導出された部分が無口金構造などの雄形コネクタを構成していることを許容する。
【００１７】
また、リード線の少なくとも外管の基端部を通過する部分は、基端部に良好に封着するために、外管を構成するガラスの熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有する導電体を用いるべきである。たとえば、外管のガラスがアルミナシリケートガラスの場合には、一対のリード線にモリブデン線を用いるのがよい。また、モリブデン線は、０．３ｍｍ以下の線径が好適である。
【００１８】
＜高圧放電ランプのその他の構成について＞
以下の態様のいずれかによって発光管を外管内の所定の位置に支持することができる。
【００１９】
（１） リード線のみで発光管を支持する。
【００２０】
（２） 発光管を支持するリード線に外管の内壁に当接する支持枠を付設する。
【００２１】
（３） リード線を湾曲させて外管の内壁に当接させる。
【００２２】
（４） 外管のチップオフ部の内面に発光管に接続したリード線を直接または他の部材を介して間接的に係止させる。
【００２３】
（５） リード線に代えて、発光管の透光性セラミックス放電容器をたとえば弾性を備えた支持バンドなどによって直接支持する。
【００２４】
〔イグナイタについて〕
イグナイタは、高圧放電ランプの始動時に高電圧パルスを発生して、高圧放電ランプに印加することにより、高圧放電ランプの始動を促進する手段であり、その回路構成は、高圧放電ランプに対する接続の態様を含めて問わない。すなわち、高電圧パルスの出力端の高圧放電ランプに対する接続は、高圧放電ランプおよび点灯回路手段の間に直列に接続する態様および高圧放電ランプに並列接続する態様のいずれであってもよい。また、イグナイタに供給される電源は、点灯回路手段の出力端から得る態様および点灯回路手段とは別に電源を得る態様のいずれであってもよい。さらに、高電圧パルスを発生する手段は、どのような回路方式であってもよいが、瞬時再始動を可能にするためには、３０ｋＶp-p程度の高電圧パルスを発生するように構成する。
【００２５】
また、高圧放電ランプのリード線とイグナイタの高電圧パルスの出力端との間を電気的に接続する電気接続手段は、どのようなものであってもよい。たとえば、以下の各態様のいずれかを選択して採用することができる。
【００２６】
１ 高圧放電ランプのリード線を直接イグナイタの高電圧パルスの出力端に直接接続する態様
２ イグナイタの出力端から接続線を導出して、その接続線を高圧放電ランプのリード線に接続する態様
３ 高圧放電ランプのリード線を雄形コネクタをもって構成するとともに、イグナイタの高電圧パルスの出力端を雌形コネクタをもって構成し、両コネクタを結合することにより、高圧放電ランプをイグナイタに電気的に接続すると同時に機械的に保持する態様
〔合成樹脂絶縁物について〕
合成樹脂絶縁物は、まずイグナイタの高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆して、電気的に絶縁するために寄与する。したがって、少なくとも高電圧パルス電圧が充電されている導電性部分は、合成樹脂絶縁物によって被覆されているものとする。なお、イグナイタの比較的電圧の低い回路部分たとえば直流電源部分は、露出した状態であってもよい。このような構成にすることにより、合成樹脂絶縁物の使用量を削減して軽量化を図ることができる。しかし、要すれば、比較的電圧の低い回路部分を含めてイグナイタ全体を合成樹脂絶縁物で被覆することができる。
【００２７】
また、合成樹脂絶縁物は、上述した電気絶縁とともに高圧放電ランプ、イグナイタおよび電気接続手段を所定の位置関係に保持するのに寄与している。したがって、高圧放電ランプは、ねじ形口金などの充電部が大きい口金を用いることなく、合成樹脂絶縁物に基端部が埋設された状態で、合成樹脂絶縁物に直接固定されている。
【００２８】
次に、合成樹脂絶縁物の種類は、特段限定されないが、たとえばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、合成樹脂絶縁物を上述のように構成するには、たとえばイグナイタおよび高圧放電ランプを接続し、かつ高圧放電ランプの頭部を外部に露出させた状態にして金型内に置き、金型内に合成樹脂絶縁物を充填して成形すればよい。また、金型に代えて合成樹脂製のケースを用意して、ケースの中にイグナイタおよび高圧放電ランプの基端部を接続状態にして収納し、ケース内に合成樹脂絶縁物を充填すればよい。
【００２９】
また、合成樹脂絶縁物を照明装置の所望の位置に固定するため、必要に応じて合成樹脂絶縁物に適当な取付手段を形成することができる。
【００３０】
さらに、イグナイタの電源への接続手段またはおよび高圧放電ランプの点灯回路手段への接続手段を合成樹脂絶縁物から導出できる。これらの接続手段は、コネクタを備えていることが許容されるが、要すれば接続線のみであってもよい。
【００３１】
〔本発明の作用について〕
本発明においては、イグナイタおよび高圧放電ランプが所定の位置関係を保持して合成樹脂絶縁物により被覆されているので、イグナイタを照明装置に取り付けることによって、高圧放電ランプを照明装置の所定の位置に配置することができる。あるいはまた、高圧放電ランプを照明装置に取り付けることによって、イグナイタを所定の位置に配置することもできる。したがって、高圧放電ランプにねじ形口金などの口金を装着しておく必要がなくなる。これに伴って、照明装置にランプソケットを配設する必要もない。このため、口金、ランプソケットおよびそれらの取付部品が不要になるので、構造が簡単化し、また照明装置の小形化およびコスト低減を図ることができる。
【００３２】
また、イグナイタの高電圧充電部、高圧放電ランプの基端部およびそれらの間の接続手段が合成樹脂絶縁物によって被覆されるので、高電圧に耐え得る電気絶縁が容易になるとともに、そのままで防水構造にすることもできる。
【００３３】
請求項２の発明の高圧放電ランプ装置は、透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；イグナイタを収納するとともに取付部を備えた合成樹脂製のイグナイタケースと；イグナイタケース内に充填されてイグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；を具備していることを特徴としている。
【００３４】
本発明は、合成樹脂製のイグナイタケース内に合成樹脂絶縁物を充填する構成であることにより、金型が不要になる。さらに、常温硬化性の合成樹脂を用いることができる。これにより、合成樹脂絶縁物を成形する作業が容易になる。
【００３５】
また、高圧放電ランプの基端部のみをケース内に収納し、残余の部分をケースの外部へ露出させることが容易なので、作業性が良好である。
【００３６】
さらに、取付手段は、ケースの成形時にケースと一体に容易に形成することができる。取付手段は、たとえばケースに取付孔を有するフランジ部の形態をとることができる。
【００３７】
さらにまた、イグナイタや高圧放電ランプの電源線をケースから導出した状態で合成樹脂絶縁物をケース内に充填することができる。
【００３８】
請求項３の発明の高圧放電ランプ装置は、請求項１または２記載の高圧放電ランプ装置において、高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通して配置され包囲部より内径が小さい小径筒部を有する透光性セラミックス放電容器、少なくとも一方が透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されて先端が包囲部に臨んでいる一対の電極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体を備えていることを特徴としている。
【００３９】
本発明は、発光管が透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプを具備した構成を規定している。以下、透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプについて分説する。
【００４０】
＜透光性セラミックス放電容器について＞
「透光性」とは、放電によって発生した光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明ばかりでなく、光拡散性であってもよい。透光性セラミックス放電容器が小径筒部を有している場合、少なくとも包囲部が利用しようとする放射に対して透光性を有していればよく、要すれば小径筒部など放電による放射を主としては導出しない部分は、遮光性であってもよい。
【００４１】
したがって、「透光性セラミックス放電容器」とは、少なくとも包囲部が単結晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物たとえば半透明の気密性アルミニウム酸化物（アルミナセラミックス）、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、多結晶非酸化物たとえばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備えた材料からなる放電容器を意味する。
【００４２】
また、透光性セラミックス放電容器を製作するには、中央の包囲部と、包囲部の両端または一端の小径筒部とを最初から一体に形成することができる。しかし、たとえば包囲部を形成する中空の球形部と、この球形部の両端に接続して小径筒部を形成する小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結してから所要に接合させて、全体を焼結することにより、一体の透光性セラミックス放電容器を形成することもできる。さらに、たとえば包囲部を形成する円筒と、円筒の両端面に嵌合して閉鎖する一対の端板と、端板の中心孔に嵌合して小径筒部を形成する小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結して所要に嵌合させて、全体を焼結することにより、一体の放電容器を形成することもできる。
【００４３】
さらに、本発明において、透光性セラミックス放電容器の内容積は制限されるものではないが、小形の高圧放電ランプを得るためには、透光性セラミックス放電容器を０．０５ｃｃ以下、好適には０．０４ｃｃ以下にするとよい。この場合、透光性セラミックス放電容器は、その全長が３５ｍｍ以下、好適には１０〜３０ｍｍである。
【００４４】
＜一対の電極について＞
一対の電極は、透光性セラミックス放電容器に封装されていて、材料にタングステンまたはドープドタングステンを用いている。なお、電極は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿通し、さらに先端が包囲部内に位置しているか、あるいは先端も小径筒部内に位置しているが、包囲部を望む位置にあって包囲部内に放電を形成するように配設されていてもよい。
【００４５】
また、電極は、細長くて小径筒部内に挿通された状態で、小径筒部の内面との間にいわゆるキャピラリーと称されるわずかな隙間を形成している。この場合、電極の中間部は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間になるべく均一なわずかな隙間を形成するために、一定の太さであることが望ましい。しかし、電極を小径筒部内に同心的に挿入しやすくするために、要すれば電極軸部の中間にタングステンコイルを巻装することができる。
【００４６】
さらに、電極の先端部は、表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じてタングステンのコイルを巻装することができる。
【００４７】
さらにまた、電極の基端部は、透光性セラミックス放電容器に対して所要の位置に固定するとともに、外部から電流を導入するために機能する。
【００４８】
さらにまた、電極の基端部は、溶接などによって給電導体などに固着されることで電気的および機械的に支持し得る。この場合、要すれば給電導体などは、電極の基端部の固着に際して電極の基端との間にモリブデン、サーメットなどの部材を介在していることが許容される。
【００４９】
＜放電媒体について＞
放電媒体は、少なくとも始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガスを含むものとし、点灯中約１気圧以上の圧力を呈するように透光性セラミックス放電容器内に封入される。
【００５０】
また、放電媒体は、発光物質またはその化合物たとえば金属ハロゲン化物やアマルガムなどを含む。
【００５１】
さらに、放電媒体は、バッファ蒸気として水銀を含むことができる。
【００５２】
一方、希ガスは、本質的に特定のガスに限定されないが、たとえばアルゴンを封入することができる。しかし、正規グロー放電から異常グロー放電に遷移する際のグロー電流を小さくしたり、放電開始電圧を低下させたりしたい場合などの所要時に、ネオンおよびアルゴンを混合して封入することができる。なお、この場合、アルゴンは、ネオンに対して分圧で０．１〜１５％、好適には１０％までの範囲で混合することができる。また、ネオンおよびアルゴンは、一般的に１０〜７０ｋＰａ、好適には１３〜２７ｋＰａの封入圧で用いることができる。なお、封入圧が１０ｋＰａ未満であると、グロー・アーク転移時間が長くなって、電極物質のタングステンのスパッタや蒸発による黒化が多くなる。一方、封入圧が７０ｋＰａを超えると、高圧放電ランプの始動電圧が高くなり、グロー電力が増加する。
【００５３】
さらに、ネオンやアルゴンに加えて、必要に応じてその他の希ガスを封入することができる。
【００５４】
高圧放電ランプがメタルハライドランプの場合において、放電媒体に発光金属の金属ハロゲン化物を用いるときに、金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一種または複数種を用いることができる。
【００５５】
発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、平均演色評価数Ｒａおよび発光効率などについて所望の発光特性を備えた放射を得るため、さらには透光性セラミックス放電容器のサイズおよびランプ電力に応じて、既知の金属ハロゲン化物の中から任意所望に選択することができる。
【００５６】
また、バッファ蒸気として適量の水銀に代えて蒸気圧が比較的高くて可視光領域における発光が少ないか、発光しない金属たとえばアルミニウムなどのハロゲン化物を封入することもできる。
【００５７】
＜発光管のその他の構成について＞
１ 給電導体について
電極に給電するために、透光性セラミックス放電容器の少なくとも一方の小径筒部に対して給電導体を用いることができる。給電導体は、電源から点灯回路手段およびイグナイタを介して電極間に始動時に高電圧パルスおよび電源電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、点灯後は所要の電源電圧を印加するとともに、ランプ電流を導入して継続的に点灯するために機能する。
【００５８】
また、給電導体の構成は、透光性封止セラミックス放電容器の封止構造に応じて異なる構造であることを許容する。すなわち、給電導体封止構造および釦封止構造のいずれであってもよい。
【００５９】
２ 給電導体封止構造について
給電導体封止構造は、給電導体の一部を透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿入して、前述のシールにより小径筒部と給電導体との間を気密に封止するとともに、電極を所定の位置に支持する。そして、この封止構造における給電導体は、封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐火性部分を備えている。
【００６０】
「封着性部分」とは、後述するシールにより透光性セラミックス放電容器を、その小径筒部と封着性部分との間で、または要すればさらにセラミックスチューブをそれらの間に介在させて封止するのに適した材料の部分であればよく、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびバナジウムなどを用いることができる。透光性セラミックス放電容器の材料にアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタンタルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同一であるから、封着性部分として好適である。イットリウム酸化物およびＹＡＧの場合も差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス放電容器に用いる場合には、封着性部分にジルコニウムを用いるのがよい。
【００６１】
また、「耐火性部分」とは、高圧放電ランプの作動中の高温に十分耐える高い融点を備えるとともに、透光性セラミックス放電容器内に存在する放電媒体に対する耐腐食性を備えている導電性物質からなる部分であることを意味する。たとえば、タングステン、モリブデンまたはこれらを主成分とする合金、さらには白金またはその合金などからなるが、単一種の金属だけでなく、上記の複数の金属を接合して構成してもよいし、サーメットなどであってもよい。さらに、耐火性部分は、内部が充実した無空の棒状や肉厚１０〜３００μｍの中空の筒状すなわちパイプ状であってもよい。小形たとえば定格消費電力が３０Ｗ以下、好ましくは２０Ｗ程度の高圧放電ランプにおいては、耐火性部分が棒状の場合、０．２５ｍｍ以下の直径が適当している。また、筒状の場合、肉厚１０〜１００μｍが適当している。さらにまた、筒状の場合、完全なパイプだけでなく、薄板を湾曲してわずかな隙間のある接合部が形成された筒状であってもよい。耐火性部分は、電極と別体に形成されているだけでなく、必要に応じて電極が給電導体の耐火性部分と一体に形成されていること、たとえば耐火性部分の先端が直接電極として作用する構成や、反対に電極軸が耐火性部分を兼ねていて、直接封着性部分の先端に接続されている構成などが許容される。
【００６２】
そうして、耐火性部分の基端には後述するシールが接着するが、耐火性部分を以上のように構成することにより、シールの熱膨張係数が明らかに小さくても、熱膨張差によって生じる応力を耐火性部分が吸収する。
【００６３】
３ 釦封止構造について
釦封止構造は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の端面にサーメットの釦を当接して、それらの間にセラミックス封止用コンパウンドのシールを進入させて封止する構造であって、給電導体封止構造に代えて釦封止構造を採用することができる。そして、サーメットの釦の内面側に電極を、外面側に給電導体を、それぞれ固定している。また、シールの一部は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の端面側の部分と、これに対向する電極との間に侵入して透光性セラミックス放電容器を封止する。
【００６４】
４ ランプ電力について
高圧放電ランプのランプ電力は、特段制限されないが、５０Ｗ以下の小電力たとえば３５Ｗであれば、点灯回路手段の小形化が比較的容易である。
【００６５】
なお、「ランプ電力」とは、高圧放電ランプを点灯回路手段に接続した場合に、高圧放電ランプが安定に点灯している状態で高圧放電ランプの部分で消費される電力をいう。
【００６６】
５ わずかな隙間について
給電導体封着構造における給電導体の耐火性部分または電極と小径筒部の内面との間には、いわゆるキャピラリーと称されるわずかな隙間が形成される。このわずかな隙間の小径筒部の端部側に位置する一部はシールによって埋められるが、残余の部分には余剰の放電媒体が点灯中液相状態になって滞留する。そして、放電空間側の液面の温度が最冷部となるが、隙間の幅寸法および長さならびに放電媒体の封入量を適当に設定することにより、所望の最冷部温度にするとともに、シールの温度を所望に設定することができる。
【００６７】
透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面と給電導体との間に形成されるわずかな隙間の幅寸法は、本発明において特段制限されないが、比較的小形の高圧放電ランプすなわち透光性セラミックス放電容器の内容積が０．１ｃｃ以下、好適には０．０５ｃｃ以下およびまたは定格消費電力が２０Ｗ以下の場合には、０．２１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６８】
６ 始動補助導体について
高圧放電ランプの始動電圧を低下させるために、透光性セラミックス放電容器の小径筒部に始動補助導体たとえば金属製コイルを配設し、かつ始動補助導体に対向電極の電圧を印加することができる。しかし、始動補助導体を配設すると、イグナイタから供給する高電圧パルスのエネルギーが始動補助導体を介してバイパスしやすいので、電極間に高いパルス電圧を印加して瞬時再始動を行わせる場合には、始動補助導体を配設しない方がよい。
【００６９】
＜本発明の作用について＞
本発明の高圧放電ランプ装置においては、透光性放電容器に透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプを用いているので、石英ガラス放電容器を備えた高圧放電ランプに比較して、長寿命、高効率が得られる。
【００７０】
また、透光性セラミックス放電容器の包囲部に連通している小径筒部内に挿入された電極と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称されるわずかな隙間が形成される。そして、そのわずかな隙間内に余剰の放電媒体が液相状態で滞留し、その放電媒体の放電空間側の表面に発光管の最冷部が形成される。この最冷部は、石英ガラス放電容器を備えた高圧放電ランプと異なり、高圧放電ランプの点灯姿勢が点灯中に変化しても、その位置が変化しない。そのため、たとえばハンディタイプの照明装置のように点灯姿勢が不規則に変化し得る場合であっても、発光の色温度に変化を生じないという利点がある。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００７２】
図１は、本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態を示す一部断面正面図である。
【００７３】
図２は、同じく平面断面図である。
【００７４】
図３は、同じく高圧放電ランプを示す一部断面正面図である。
【００７５】
図４は、同じく高圧放電ランプを示す拡大要部断面正面図である。
【００７６】
図５は、同じくイグナイタを示す回路図である。
【００７７】
各図において、ＨＰＬは高圧放電ランプ、ＩＧはイグナイタ、ＳＲＩは合成樹脂絶縁物、ＲＣはケースである。
【００７８】
〔高圧放電ランプＨＰＬについて〕
高圧放電ランプＨＰＬは、特に図３および図４に詳細に示すように、発光管ＩＢ、第１のリード線ＣＣ１、第２のリード線ＣＣ２、外管ＯＢ、一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２およびゲッタＧＴからなる。
【００７９】
＜発光管ＩＢについて＞
発光管ＩＢは、図４に示すように、透光性セラミックス放電容器１、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂ、給電導体３、シール４および滞留状態の放電媒体５を備えており、上下対称構造である。
【００８０】
透光性セラミックス放電容器１は、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備えている。包囲部１ａは、両端が連続的な曲面によって絞られていて、ほぼ球状をなしている。 小径筒部１ｂは、包囲部１ａ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１を形成している。
【００８１】
第１および第２の電極２Ａ、２Ｂは、それぞれドープドタングステンからなり、棒状をなしている軸部２ａおよびコイル部２ｂを備えている。軸部２ａは、先端が包囲部１ａ内に突出して小径筒部１ｂ内に挿通され、小径筒部１ｂと、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂとの間にわずかな隙間ｇが、それぞれ形成されている。コイル部２ｂは、軸部２ａの先端に装着されている。また、軸部２ａの中間には、タングステン線のコイル２ｃが巻装されていて、軸部２ａをセンタリングしやすくしている。
【００８２】
給電導体３は、封着性部分３ａおよび耐火性部分３ｂからなる。封着性部分３ａは、ニオブからなる棒状をなしていて、先端が小径筒部１ｂ内に挿入されるとともに、基端が透光性セラミックス放電容器１の外部に突出している。耐火性部分３ｂは、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂの軸部２ａが兼ねていて、基端が封着性部分３ａの先端に突き合せて放電溶接されている。
【００８３】
シール４は、セラミックス封止用コンパウンドを溶融し、固化することにより、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂおよび封着性の部分２ａの間に介在して透光性セラミックス放電容器１を気密に封止するとともに、給電導体３が透光性セラミックス放電容器１の内部に露出しないように被覆している。以上の封止により、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂを透光性セラミックス放電容器１の所定の位置に固定している。
【００８４】
また、シール４を形成するには、透光性セラミックス放電容器１を縦位置にセットし、さらにセラミックス封止用コンパウンドのリング状ペレット（図示しない。）を小径筒部１ｂの端面の上に載置して、リング状ペレットを加熱溶融させて給電導体３の封着性部分３ａおよび小径筒部１ｂ内面の間の隙間に進入させて小径筒部１ｂ内に挿入されている封着性部分３ａの全体を被覆するとともに、さらに耐火性部分３ｂの基端部をも被覆する。
【００８５】
放電媒体は、ネオンおよびアルゴンを含む始動ガスおよびバッファガス、発光金属としての金属ハロゲン化物、ならびにバッファ蒸気としての水銀からなり、透光性セラミックス放電容器１内に封入されている。
【００８６】
また、金属ハロゲン化物および水銀は蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部５が安定点灯時にわずかな隙間ｇ内に液相状態で滞留している。そして、液相状態で滞留している放電媒体５の界面は、最冷部を形成している。
【００８７】
＜第１および第２のリード線ＣＣ１、ＣＣ２について＞
第１のリード線ＣＣ１は、モリブデン線からなり、その先端が電極２Ａ側の給電導体３に接続し、中間が透光性セラミックス放電容器１の軸方向に対してほぼ平行に、かつ離間して延在している。
【００８８】
第２のリード線ＣＣ２は、モリブデンからなり、その先端が電極２Ｂ側の給電導体３に接続している。
【００８９】
＜外管ＯＢについて＞
外管ＯＢは、硬質ガラス製のＴ形バルブからなり、基端部ｐｓにピンチシール部が、先端に排気チップオフ部ｔが、それぞれ形成され、内部が排気されて１０−４Ｐａ程度の高真空状態になっている。
【００９０】
基端部ｐｓは、Ｔ形バルブの開口端を加熱して軟化状態のときにピンチして形成する。
【００９１】
排気チップオフ部ｔは、外管ＯＢを封止した後に外管ＯＢの内部を排気して排気管（図示しない。）を封し切った跡である。
【００９２】
＜一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２について＞
一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２は、第１および第２のリード線ＣＣ１、ＣＣ２を延長してこれらと一体に形成され、外管ＯＢから外方へそのまま突出している。
【００９３】
＜ゲッタＧＴについて＞
ゲッタＧＴは、ＺｒＡｌ合金からなり、第１のリード線ＣＣ１に溶接により支持されている。なお、ゲッタＧＴは、図において下側の小径筒部１ｂに対向する位置で第１のリード線ＣＣ１に溶接されているが、第２のリード線ＣＣ２との間で放電しにくくするには、図において上側の小径筒部１ｂに対向する位置で第１のリード線ＣＣ１に溶接するのがよい。
【００９４】
〔イグナイタＩＧについて〕
イグナイタＩＧは、その回路を図５に示すように、入力端子ｔ１１、ｔ１２、昇圧直流電源部ＢＤＣ、パルス発生部ＰＧおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２からなる。
【００９５】
入力端子ｔ１１、ｔ１２は、図２に示すように、絶縁被覆導線ｉｗの先端に接続された雌形コネクタｃｎの内部に収納されているが、後述する点灯回路手段の高周波出力端子に接続する。
【００９６】
昇圧直流電源部ＢＤＣは、後述する点灯回路手段の高周波出力電圧を多段整流して高周波出力電圧のピーク値の整数倍に昇圧する多倍圧整流回路によって構成されている。すなわち、コンデンサＣｂおよびダイオードＤｂの直列回路からなる半波整流回路を６段交互極性に縦属接続していて、最終段のコンデンサＣｂｆの両端管に点灯回路手段の高周波出力電圧のピーク値の６倍の電圧の直流電源を得る構成となっている。そして、入力端が図２に示す絶縁被覆導線ｉｗに接続している。
【００９７】
パルス発生部ＰＧは、昇圧トランスＢＴおよびエアーギャップＡＧからなる。昇圧トランスＢＴは、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓが同極性に直列接続され、１次巻線ｗｐの一端がコンデンサＣｂｆの一極に、また他端はエアーギャップＡＧの一端に、それぞれ接続している。エアーギャップＡＧの他端は、コンデンサＣｂｆの他極に接続している。
【００９８】
出力端子ｔ２１、ｔ２２は、高電圧パルスおよび後述する点灯回路手段の出力電圧が重畳してここから出力されるので、高圧放電ランプＨＰＬに接続されている。出力端子ｔ２１は、入力端子ｔ１１に直結している。出力端子ｔ２２は、昇圧トランスＢＴの２次巻線ｗｓの他端に接続している。
【００９９】
そうして、昇圧直流電源部ＢＤＣの最終段のコンデンサＣｂｆの両端の昇圧直流電圧は、昇圧トランスＢＴの１次巻線ｗｐおよびエアーギャップＡＧの直列回路に印加される。そして、エアーギャップＡＧに印加される電圧がブレークダウン電圧を超えると、エアーギャップＡＧがブレークダウンして昇圧トランスにパルス電圧が現れ、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓの巻数比により昇圧されて出力端子ｔ２１、ｔ２２間に高電圧パルスが出力される。高圧放電ランプＨＰＬは、瞬時に始動して点灯する。
【０１００】
〔合成樹脂絶縁物ＳＲＩについて〕
合成樹脂絶縁物ＳＲＩは、ウレタン樹脂からなり、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬの外管ＯＢの基端部ｐｓを被覆している。イグナイタＩＧは、その入力端子ｔ１１、ｔ１２を除いて全体すなわち昇圧直流電源部ＢＤＣ、パルス発生部ＰＧおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２が合成樹脂絶縁物ＳＲＩによって被覆されている。高圧放電ランプＨＰＬは、基端部ｐｃが合成樹脂絶縁物ＳＲＩに被覆されていることで所定の位置に保持されている。
【０１０１】
〔ケースＲＣについて〕
ケースＲＣは、有底角筒状をなしていて、合成樹脂絶縁物ＳＲＩを成形し、かつ取付手段ｆｆを提供するために用いられている。取付手段ｆｆは、ケースＲＣの底部に一体成形されて突出するフランジ部に取付孔ｔｈ１を形成することによって構成されている。また、ケースＲＣの側壁に貫通孔ｔｈ２が形成され、ブッシングｂを介して絶縁導線ｉｗが導出されている。
【０１０２】
そうして、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬを所定の位置関係に保持してケースＲＣ内に収納してケースＲＣ内常温硬化性のウレタン樹脂を充填して硬化させる。なお、図示を省略しているが、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬを所定の位置関係に保持するために、適当な保持手段を用いている。
【０１０３】
ケースＲＣの取付手段ｆｆを照明装置に取り付けると、高圧放電ランプＨＰＬは、照明装置内の所定の位置に固定することができる。
【０１０４】
図６は、本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態を示す平面断面図である。
【０１０５】
図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、ケースＲＣの内部を仕切り壁ｐｗによって２室に分離し、昇圧トランスＢＴおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２を合成樹脂絶縁物ＳＲＩにより被覆し、昇圧直流電源部ＢＤＣを露出状態にしてケースＲＣ内に収納したものである。
【０１０６】
図７は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例を示す回路ブロック図である。
【０１０７】
図において、Ｂはバッテリー、ＯＣは点灯回路手段、ＳＰは照明器具、ＣＢ１、ＣＢ２はケーブルである。
【０１０８】
〔バッテリーＢ〕について
バッテリーＢは、１２Ｖのニッケル水素電池からなる。
【０１０９】
〔点灯回路手段ＯＣについて〕
点灯回路手段ＯＣは、バッテリーＢを直流電源として２次無負荷電圧３８０Ｖの高周波交流電圧を出力する。また、点灯回路手段ＯＣは、昇圧チョッパＢＵＴ、ハーフブリッジ形インバータＨＦＩ、負荷回路ＬＣ、負荷状態検出回路ＬＤ、電源電圧検出回路ＳＤおよび制御回路ＣＣから構成されている。
【０１１０】
昇圧チョッパＢＵＴは、バッテリーＢの直流電圧を昇圧された直流電圧に変換する。ハーフブリッジ形のインバータＨＦＩは、昇圧チョッパＢＵＴの直流出力電圧を周波数一定の高周波交流電圧に変換する。負荷回路ＬＣは、インダクタＬ１およびコンデンサＣ１の直列共振回路からなる。インダクタＬ１は、直列共振のみでなく、高圧放電ランプＨＰＬの限流インダクタンスとしても作用する。なお、高圧放電ランプＨＰＬは、コンデンサＣ１の両端間に接続して、コンデンサＣ１の両端電圧に現れる正弦波交流電圧が印加されて点灯する。負荷状態検出回路ＬＤは、コンデンサＣ１の両端電圧を検出することにより、高圧放電ランプＨＰＬの異常を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。電源電圧検出回路ＳＤは、バッテリー電圧を検出して制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、負荷状態検出回路ＬＤの検出出力の制御入力を受けて昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを所要に制御して、高圧放電ランプＨＰＬの異常に適切に対処する。
【０１１１】
すなわち、高圧放電ランプＨＰＬのオープンモード異常に対しては、以下のように保護動作を行う。負荷状態検出回路ＬＤは、所定レベル以上に高い電圧が負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１に現れたときに、これを検出して制御回路ＣＣに制御入力する。このとき制御回路ＣＣは、昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを瞬時に動作を停止させる。なお、オープンモード異常の場合、高圧放電ランプＨＰＬの寿命末期か、無負荷状態と判断することができる。
【０１１２】
次に、高圧放電ランプＨＰＬの短絡モード異常に対しては、以下のように保護動作を行う。負荷状態検出回路ＬＤは、所定レベル以下に低い電圧が負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１に現れたときに、これを検出して制御回路ＣＣに制御入力する。このとき制御回路ＣＣは、一定時間後に昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩの動作をさせる。これによって高圧放電ランプＨＰＬの正常な始動時との区別を行うので、誤動作を回避することができる。なお、短絡モード異常の場合、高圧放電ランプへの配線不良などと判断することができる。
【０１１３】
また、制御回路ＣＣは、電源電圧検出回路の検出出力の制御入力を受けて昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを停止する。
【０１１４】
〔照明器具ＳＰについて〕
照明器具ＳＰは、照明器具本体ＳＰａおよび高圧放電ランプ装置ＳＰｂからなる。
【０１１５】
照明器具本体ＳＰａは、反射鏡ｍおよび前面ガラスｆｇを備えている。反射鏡ｍは、照明器具本体ＳＰａの投光開口に対面して照明器具本体ＳＰａ内に固定されている。前面ガラスｆｇは、照明器具本体ＳＰａの投光開口を覆っている。
【０１１６】
高圧放電ランプ装置ＳＰｂは、照明器具本体ＳＰａ内において、発光管ＩＢの電極間中心が反射鏡ｍの焦点位置および焦点の前方または後方に移動可能に配設されている。
【０１１７】
〔ケーブルＣＢ１、ＣＢ２について〕
ケーブルＣＢ１は、バッテリーＢおよび点灯回路手段ＯＣの入力端の間を接続している。ケーブルＣＢ２は、点灯回路手段ＯＣの出力端および高圧放電ランプ装置ＳＰｂの間を接続している。
【０１１８】
本照明装置をハンディタイプとして使用する場合、バッテリーＢおよび点灯回路手段ＯＣをそれぞれ分離構成として、たとえば人の腰に取り付ける。そして、照明器具ＳＰを手に持つ。高圧放電ランプＨＰＬがランプ電力３５Ｗで、１５０Ｗハロゲン電球と同等の明るさの照明を行うことが可能になる。なお、本照明装置をビデオ撮影の補助照明用のハンディタイプとして使用する場合、屋外用であれば相関色温度５６００Ｋ、また屋内用であれば同じく３２００Ｋの高圧放電ランプをその電気特性を大きく変えることなく、用意することができる。
【０１１９】
図８は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における点灯回路手段を示す回路図である。
【０１２０】
図において、図７と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１２１】
＜付加回路について＞
バッテリーＢおよび昇圧チョッパＢＵＴの間に過電流ヒューズｆおよびノイズフィルタＮＦが直列的に介在している。ノイズフィルタＮＦは、ツェナーダイオードＺＤ１、インダクタＬ２およびコンデンサＣ２からなり、昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形インバータＨＦＩの動作に伴って発生する高周波を電源側に流出しないように除去する。
【０１２２】
＜昇圧チョッパＢＵＴについて＞
昇圧チョッパＢＵＴは、インダクタＬ３、スイッチング手段Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１、増加電流検出回路ＩＤ、減少電流検出回路ＩＤおよび制御回路ＣＣを主体として構成されている。スイッチング手段Ｑ１は、ＭＯＳＦＥＴからなる。ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１は、トランジスタＱ２、Ｑ３を用いて制御回路ＣＣからのオン・オフ制御信号に基づき、スイッチング手段Ｑ１のゲートドライブ信号およびオフ信号を発生して、スイッチング手段Ｑ１をオン・オフさせる。増加電流検出回路ＩＤは、スイッチング手段Ｑ１に流れる増加電流を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、これを受けて、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１を制御し、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１はスイッチング手段Ｑ１のオフ制御信号を発生する。減少電流検出回路ＩＤは、インダクタＬ３に流れる減少電流を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、これを受けて、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１を制御し、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１はスイッチング手段Ｑ１のゲートドライブ信号を発生する。
【０１２３】
制御回路ＣＣは、ＴＢ１０２５ＡＦ形からなるＩＣで構成されている。
【０１２４】
そうして、スイッチング手段Ｑ１がオンすると、バッテリーＢの正極、インダクタＬ２、スイッチング手段Ｑ１およびバッテリーＢの負極の経路を増加電流が流れ、インダクタＬ２に電磁エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング手段Ｑ１がオフすると、インダクタＬ２に蓄積されていた電磁エネルギーが放出されてインダクタＬ２、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３、コンデンサＣ４およびインダクタＬ２の経路を減少電流が流れ、平滑コンデンサＣ３は昇圧された直流電圧により充電され、平滑化された昇圧直流電圧を得ることができる。
【０１２５】
＜インバータＨＦＩについて＞
インバータＨＦＩは、第１および第２のスイッチング手段Ｑ４、Ｑ５、ゲートドライブ回路ＧＤＣ２ならびに制御回路ＣＣから構成されている。
【０１２６】
第１および第２のスイッチング手段Ｑ４、Ｑ５は、それぞれエンハンスメント形のＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、直流電源すなわち昇圧チョッパＢＵＴの平滑コンデンサＣ３に対して直列接続している。ゲートドライブ回路ＧＤＣ２は、トランジスタＱ６、Ｑ７および極性転換用トランスＰＴを用いて制御回路ＣＣからのオン制御信号に基づき、第１のスイッチング手段Ｑ４および第２のスイッチング手段Ｑ５のゲートドライブ信号を交互に発生する。その結果、第２のスイッチング手段Ｑ５の両端間に高周波交流電圧が発生する。
【０１２７】
＜負荷回路ＬＣについて＞
負荷回路ＬＣは、インダクタＬ１およびコンデンサＣ１に加えて直流カットコンデンサＣ５が直列接続している。
【０１２８】
＜負荷状態検出回路ＬＤについて＞
負荷状態検出回路ＬＤは、可変抵抗器を介して負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１の両端電圧を検出するように構成され、検出レベルを調整可能になっている。
【０１２９】
＜電源電圧検出回路ＶＤについて＞
電源電圧検出回路ＶＤは、分圧回路ＶＤＣ、トランジスタＱ８および基準電圧源ＺＤ２を主体として構成されていて、直流電源電圧が基準電圧より低下したときに点灯回路手段全体を動作停止するように制御回路ＣＣに制御入力する。
【０１３０】
＜制御回路ＣＣについて＞
制御回路ＣＣは、前記したようにＩＣにより構成され、インバータＨＦＩを他励制御する。
【０１３１】
図９は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における照明器具を示す正面図である。
【０１３２】
図１０は、同じく右側面図である。
【０１３３】
図１１は、同じく高圧放電ランプ装置の位置調整機構を説明する機構説明正面図である。
【０１３４】
図１２は、同じく機構説明平面図である。
【０１３５】
各図において、図１、図２および図７と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。照明器具ＳＰは、配光可変形のスポットライトであり、照明器具本体ＳＰａ内に高圧放電ランプ装置ＳＰｂに加えて位置調整機構ＳＰｃを内蔵している。
【０１３６】
照明器具本体ＳＰａは、図７に示す構成に加えて、灯体ＳＰａ１、ハンドルＳＰａ２および点滅スイッチＳＰａ３を備えている。灯体ＳＰａ１は、円筒状をなし、内部が空洞になっている。ハンドルＳＰａ２は、灯体ＳＰａ１に取り付けられ、ハンドルを片手で握って使用できるように構成されている。ハンドルＳＰａ２の底面には第２のケーブルＣＢ２の端部が導入され、灯体ＳＰａ１内において高圧放電ランプ装置ＳＰｂに点滅スイッチＳＰａ３を直列に介して接続している。点滅スイッチＳＰａ３は、タンブラスイッチからなり、ハンドルＳＰａ２の背面に埋設され、その操作部が外部に露出している。
【０１３７】
位置調整機構ＳＰｃは、図１１および図１２に主として示すように、取付板ＳＰｃ１、スライド駒ＳＰｃ２、スライド軸ＳＰｃ３、配光調整レバーＳＰｃ４および摘みＳＰｃ５を備えて構成されている。取付板ＳＰｃ１は、高圧放電ランプ装置ＳＰｂを支持している。スライド駒ＳＰｃ２は、取付板ＳＰｃ１の下面に取り付けられていて、下面にピンｐを有している。スライド軸ＳＰｃ３は、スライド駒ＳＰｃ２に挿入し、スライド駒ＳＰｃ２がスライド軸ＳＰｃ３に沿ってスライドできるように灯体ＳＰａ１に固定されている。配光調整レバーＳＰｃ４は、くの字状に屈曲していて、中間の屈曲部が灯体ＳＰａ１内に枢支され、先端に長孔溝ｓが形成されている。長孔溝ｓは、スライド駒ＳＰｃ２のピンｐに係合している。また、配光調整レバーＳＰｃ４の他端は、灯体ＳＰａ１の背面から後方へ突出している。摘みＳＰｃ５は、灯体ＳＰａ１の外部において配光調整レバーＳＰｃ４の他端に装着されている。
【０１３８】
そうして、摘みＳＰｃ５を摘んで配光調整レバーＳＰｃ４を図１２において反時計方向へ回動させると、長溝ｓに係合しているピンｐが長溝ｓに沿って移動し、スライド駒ＳＰｃ２がスライド軸ＳＰｃ３に沿って図１２において上方へスライドして移動する。このため、取付板ＳＰｃ１が同じく上方へ移動するので、高圧放電ランプＨＰＬも上方へ移動する。これにより、図７に示すように、反射鏡ｍに対する高圧放電ランプＨＰＬの発光管ＩＢの位置が変化するので、照明器具ＳＰの配光が変化する。
【０１３９】
【発明の効果】
請求項１ないし３の各発明によれば、発光管、発光管を気密に収納している外管および外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと、高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプに接続されたイグナイタと、イグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部および両者間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物とを具備していることにより、構造が簡単で、小形化、軽量化および防水化を図ることが可能な高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【０１４０】
請求項２の発明によれば、加えてイグナイタケースを備え、その内部に充填されて合成樹脂絶縁物が成形されていることにより、製造が容易な高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【０１４１】
請求項３の発明によれば、加えて高圧放電ランプの発光管が放電空間を包囲する包囲部に連通する小径筒部を有する透明セラミックス放電容器を備えることにより、小径筒部の内面と電極との間に形成されるわずかな隙間に最冷部が形成されるので、点灯姿勢の如何にかかわず発光色の変化が少ない高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態を示す一部断面正面図
【図２】同じく平面断面図
【図３】同じく高圧放電ランプを示す一部断面正面図
【図４】同じく高圧放電ランプを示す拡大要部断面正面図
【図５】同じくイグナイタを示す回路図
【図６】本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態を示す平面断面図
【図７】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例を示す回路ブロック図
【図８】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における点灯回路手段を示す回路図
【図９】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における照明器具を示す正面図
【図１０】同じく右側面図
【図１１】同じく高圧放電ランプ装置の位置調整機構を説明する機構説明正面図
【図１２】同じく機構説明平面図
【符号の説明】
ＨＰＬ…高圧放電ランプ
ＩＢ…発光管
１…透光性セラミックス放電容器
１ａ…包囲部
１ｂ…小径筒部
３…給電導体
３ａ…封着性部分
４…シール
ＣＣ１…第１のリード線
ＣＣ２…第２のリード線
ＧＴ…ゲッタ
ＯＢ…外管
ｐｓ…基端部
ＩＧ…イグナイタ
ＢＤＣ…昇圧直流電源部
ＰＧ…パルス発生部
ｉｗ…絶縁導線
ｃｎ…雌形コネクタ
ＳＲＩ…合成樹脂絶縁物
ＲＣ…ケース
ｆｆ…取付手段
ｔｈ１…取付孔
ｔｈ２…貫通孔
ｂ…ブッシング
【発明の属する技術分野】
本発明は、イグナイタを用いて高圧放電ランプを始動させる高圧放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電ランプを照明器具内に組み込み使用するに際しては、予めねじ形口金などの口金を装着した高圧放電ランプを用いるとともに、照明器具には口金ランプに適合するランプソケットを装備して、高圧放電ランプの口金を照明器具内に配設されたランプソケットに着脱自在に構成するのが一般的である。
【０００３】
また、イグナイタを用いて高電圧パルスを発生させ、これを高圧放電ランプに印加することによって、高圧放電ランプを始動させることは、従来から一般的に行われている。この場合、イグナイタは安定器のケース内に配置されたり、安定器と高圧放電ランプとの間の空間的中間に配置されたり、高圧放電ランプを装着する照明器具内に配置されたりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、イグナイタとしては、発生する高電圧パルスが約３０ｋVp-pに達するものも用いられるので、口金およびランプソケットを高電圧パルスに耐えるように構成する必要があり、必然的に大形化する。しかも、さらに加えて防水性能が要求される場合には、一層大形化、重量化を回避することが困難になる。このため、ハンディタイプの照明器具に小形の高圧放電ランプを使用しようとしても、小形、軽量化を図ることが困難であった。
【０００５】
本発明は、イグナイタを一体的に備えるとともに構造が簡単で、小形化、軽量化および防水化を図ることが可能な高圧放電ランプ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧放電ランプ装置は、透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；イグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；を具備していることを特徴としている。
【０００７】
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。
【０００８】
〔高圧放電ランプについて〕
高圧放電ランプは、発光管、外管およびリード線を備えて構成されている。
【０００９】
＜発光管について＞
発光管は、透光性放電容器、一対の電極および放電媒体を備えて構成されている。
【００１０】
透光性放電容器は、一般的には石英ガラスまたは透光性セラミックスから形成され、放電空間を包囲する包囲部および包囲部から外方へ突出して後述する電極を封装するための封止部を備えている。封止部は、包囲部の対向する両端から反対側へ突出する両端封止構造および包囲部の一端側へのみ突出する片封止構造のいずれであってもよい。なお、「透光性」とは、透光性放電容器の全体が透光性を備えていることを要件とするものではなく、放電によって放射される光を透光性放電容器の所望の部位から透過させることができればよく、したがってその他の部位は光が不透過性であってもよいし、不透過性物質で被覆してあってもよい。
【００１１】
一対の電極は、透光性放電容器の封止部を利用して透光性放電容器の包囲部に臨んで封装されている。また、ハンディタイプの照明装置に用いる場合には、ランプ電力５０Ｗ以下の小形の高圧放電ランプが好適であり、このような高圧放電ランプにおいては、一対の電極の間に形成される電極間距離が７ｍｍ以下であるのが望ましい。さらに、電極間距離は、発光部の大きさに直接影響し、発光部を小さくして集光効率を高めるためには６ｍｍ以下が好適である。さらに、電極は、タングステンまたはタングステンを主体とする合金たとえばドープドタングステンを用いるなどを用いることができる。さらにまた、一対の電極は、交流点灯の場合、同一構造のものを用いることができる。直流点灯の場合には、陽極の熱容量および放熱面積を大きくするのがよい。
【００１２】
放電媒体は、点灯時にほぼ１気圧以上の蒸気圧またはガス圧を呈するように封入する。メタルハライドランプの場合、希ガス、発光金属のハロゲン化物および蒸気圧維持媒体たとえば水銀を適量封入する。希ガス放電ランプの場合には、キセノンなどを適当圧封入する。高圧ナトリウムランプを場合、ナトリウムおよび希ガスを少なくとも封入するが、水銀をたとえばナトリウムアマルガムの形で封入することができる。要するに、所望の放電態様に応じて最適な放電媒体を封入することができる。
【００１３】
＜外管について＞
外管は、発光管を気密に収納しているもので、発光管を機械的に保護したり、発光管の作動温度を所望の範囲に維持し、さらに発光管の充電部を絶縁するなどのために用いられる。そして、外管内は、排気されて真空ないし低圧または不活性ガスたとえば希ガスや窒素を封入することができる。しかし、電極間に印加する高電圧パルスがたとえば３０ｋVp-pのようにすこぶる高い場合には、外管内に希ガスを封入すると、高電圧パルスを印加したときに外管内で不所望な放電が生じやすいので、真空にするのがよい。
【００１４】
また、外管は、発光管から放射された光を外部へ導出するために透光性のガラスから形成されているのが好ましい。なお、上記した小形の高圧放電ランプに対しては、直径１５ｍｍ以下程度のガラス管からなる外管が適している。外管を形成するガラスは、その材質が限定されるものではないが、硬質ガラスが好適である。さらに、硬質ガラスを用いて外管を形成することにより、その開口端をピンチシールすることによってリード線を外管のピンチシール部を気密に貫通して外部へ導出することができる。なお、ここでは「硬質ガラス」の用語は、アルミナシリケートガラスなどの他に、半硬質ガラスやパイレックスガラスを選択的に含む概念として用いている。外管の材料として上記ガラスを使用する場合、封着金属箔を用いないでリード線を直接封着することができる。このため、ピンチシール部の軸方向寸法、したがって容積を小さくしてピンチシール部の熱容量を最小化でき、ピンチシール時に発光管のシールに与える影響を低減することに寄与する。
【００１５】
さらに、外管は、その内部を排気するために、必要に応じて排気チップオフ部を適当な位置に備えることができる。排気チップオフ部は、たとえば外管のトップ部に形成することができる。さらにまた、外管には、その内面および外面のいずれか一方または両方に所望により可視光透過・赤外光反射性の干渉膜、光拡散処理、ならびにカラーフィルタ膜のいずれか一または任意の複数を施すことができる。なお、可視光透過・赤外光反射性の干渉膜の可視光透過特性を制御して特定波長域をカットすることにより、カラーフィルタ機能をも付与することができる。
【００１６】
＜リード線について＞
リード線は、先端側が発光管の電極に接続し、外管の基端部から外部に露出している。リード線の発光管の電極への接続は、直接またはたとえば給電導体やブリッジ導体などを介して間接的に行うことができる。また、リード線は、外管を気密に貫通して外部に導出され、イグナイタの高電圧パルスの出力端および点灯回路手段に接続する。さらに、リード線の外管から外部へ導出された部分は、外管の基端部を通過する部分と別の部材で構成することができる。この場合、外管の外部へ導出された部分が無口金構造などの雄形コネクタを構成していることを許容する。
【００１７】
また、リード線の少なくとも外管の基端部を通過する部分は、基端部に良好に封着するために、外管を構成するガラスの熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有する導電体を用いるべきである。たとえば、外管のガラスがアルミナシリケートガラスの場合には、一対のリード線にモリブデン線を用いるのがよい。また、モリブデン線は、０．３ｍｍ以下の線径が好適である。
【００１８】
＜高圧放電ランプのその他の構成について＞
以下の態様のいずれかによって発光管を外管内の所定の位置に支持することができる。
【００１９】
（１） リード線のみで発光管を支持する。
【００２０】
（２） 発光管を支持するリード線に外管の内壁に当接する支持枠を付設する。
【００２１】
（３） リード線を湾曲させて外管の内壁に当接させる。
【００２２】
（４） 外管のチップオフ部の内面に発光管に接続したリード線を直接または他の部材を介して間接的に係止させる。
【００２３】
（５） リード線に代えて、発光管の透光性セラミックス放電容器をたとえば弾性を備えた支持バンドなどによって直接支持する。
【００２４】
〔イグナイタについて〕
イグナイタは、高圧放電ランプの始動時に高電圧パルスを発生して、高圧放電ランプに印加することにより、高圧放電ランプの始動を促進する手段であり、その回路構成は、高圧放電ランプに対する接続の態様を含めて問わない。すなわち、高電圧パルスの出力端の高圧放電ランプに対する接続は、高圧放電ランプおよび点灯回路手段の間に直列に接続する態様および高圧放電ランプに並列接続する態様のいずれであってもよい。また、イグナイタに供給される電源は、点灯回路手段の出力端から得る態様および点灯回路手段とは別に電源を得る態様のいずれであってもよい。さらに、高電圧パルスを発生する手段は、どのような回路方式であってもよいが、瞬時再始動を可能にするためには、３０ｋＶp-p程度の高電圧パルスを発生するように構成する。
【００２５】
また、高圧放電ランプのリード線とイグナイタの高電圧パルスの出力端との間を電気的に接続する電気接続手段は、どのようなものであってもよい。たとえば、以下の各態様のいずれかを選択して採用することができる。
【００２６】
１ 高圧放電ランプのリード線を直接イグナイタの高電圧パルスの出力端に直接接続する態様
２ イグナイタの出力端から接続線を導出して、その接続線を高圧放電ランプのリード線に接続する態様
３ 高圧放電ランプのリード線を雄形コネクタをもって構成するとともに、イグナイタの高電圧パルスの出力端を雌形コネクタをもって構成し、両コネクタを結合することにより、高圧放電ランプをイグナイタに電気的に接続すると同時に機械的に保持する態様
〔合成樹脂絶縁物について〕
合成樹脂絶縁物は、まずイグナイタの高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆して、電気的に絶縁するために寄与する。したがって、少なくとも高電圧パルス電圧が充電されている導電性部分は、合成樹脂絶縁物によって被覆されているものとする。なお、イグナイタの比較的電圧の低い回路部分たとえば直流電源部分は、露出した状態であってもよい。このような構成にすることにより、合成樹脂絶縁物の使用量を削減して軽量化を図ることができる。しかし、要すれば、比較的電圧の低い回路部分を含めてイグナイタ全体を合成樹脂絶縁物で被覆することができる。
【００２７】
また、合成樹脂絶縁物は、上述した電気絶縁とともに高圧放電ランプ、イグナイタおよび電気接続手段を所定の位置関係に保持するのに寄与している。したがって、高圧放電ランプは、ねじ形口金などの充電部が大きい口金を用いることなく、合成樹脂絶縁物に基端部が埋設された状態で、合成樹脂絶縁物に直接固定されている。
【００２８】
次に、合成樹脂絶縁物の種類は、特段限定されないが、たとえばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、合成樹脂絶縁物を上述のように構成するには、たとえばイグナイタおよび高圧放電ランプを接続し、かつ高圧放電ランプの頭部を外部に露出させた状態にして金型内に置き、金型内に合成樹脂絶縁物を充填して成形すればよい。また、金型に代えて合成樹脂製のケースを用意して、ケースの中にイグナイタおよび高圧放電ランプの基端部を接続状態にして収納し、ケース内に合成樹脂絶縁物を充填すればよい。
【００２９】
また、合成樹脂絶縁物を照明装置の所望の位置に固定するため、必要に応じて合成樹脂絶縁物に適当な取付手段を形成することができる。
【００３０】
さらに、イグナイタの電源への接続手段またはおよび高圧放電ランプの点灯回路手段への接続手段を合成樹脂絶縁物から導出できる。これらの接続手段は、コネクタを備えていることが許容されるが、要すれば接続線のみであってもよい。
【００３１】
〔本発明の作用について〕
本発明においては、イグナイタおよび高圧放電ランプが所定の位置関係を保持して合成樹脂絶縁物により被覆されているので、イグナイタを照明装置に取り付けることによって、高圧放電ランプを照明装置の所定の位置に配置することができる。あるいはまた、高圧放電ランプを照明装置に取り付けることによって、イグナイタを所定の位置に配置することもできる。したがって、高圧放電ランプにねじ形口金などの口金を装着しておく必要がなくなる。これに伴って、照明装置にランプソケットを配設する必要もない。このため、口金、ランプソケットおよびそれらの取付部品が不要になるので、構造が簡単化し、また照明装置の小形化およびコスト低減を図ることができる。
【００３２】
また、イグナイタの高電圧充電部、高圧放電ランプの基端部およびそれらの間の接続手段が合成樹脂絶縁物によって被覆されるので、高電圧に耐え得る電気絶縁が容易になるとともに、そのままで防水構造にすることもできる。
【００３３】
請求項２の発明の高圧放電ランプ装置は、透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；イグナイタを収納するとともに取付部を備えた合成樹脂製のイグナイタケースと；イグナイタケース内に充填されてイグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；を具備していることを特徴としている。
【００３４】
本発明は、合成樹脂製のイグナイタケース内に合成樹脂絶縁物を充填する構成であることにより、金型が不要になる。さらに、常温硬化性の合成樹脂を用いることができる。これにより、合成樹脂絶縁物を成形する作業が容易になる。
【００３５】
また、高圧放電ランプの基端部のみをケース内に収納し、残余の部分をケースの外部へ露出させることが容易なので、作業性が良好である。
【００３６】
さらに、取付手段は、ケースの成形時にケースと一体に容易に形成することができる。取付手段は、たとえばケースに取付孔を有するフランジ部の形態をとることができる。
【００３７】
さらにまた、イグナイタや高圧放電ランプの電源線をケースから導出した状態で合成樹脂絶縁物をケース内に充填することができる。
【００３８】
請求項３の発明の高圧放電ランプ装置は、請求項１または２記載の高圧放電ランプ装置において、高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通して配置され包囲部より内径が小さい小径筒部を有する透光性セラミックス放電容器、少なくとも一方が透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されて先端が包囲部に臨んでいる一対の電極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体を備えていることを特徴としている。
【００３９】
本発明は、発光管が透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプを具備した構成を規定している。以下、透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプについて分説する。
【００４０】
＜透光性セラミックス放電容器について＞
「透光性」とは、放電によって発生した光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明ばかりでなく、光拡散性であってもよい。透光性セラミックス放電容器が小径筒部を有している場合、少なくとも包囲部が利用しようとする放射に対して透光性を有していればよく、要すれば小径筒部など放電による放射を主としては導出しない部分は、遮光性であってもよい。
【００４１】
したがって、「透光性セラミックス放電容器」とは、少なくとも包囲部が単結晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物たとえば半透明の気密性アルミニウム酸化物（アルミナセラミックス）、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、多結晶非酸化物たとえばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備えた材料からなる放電容器を意味する。
【００４２】
また、透光性セラミックス放電容器を製作するには、中央の包囲部と、包囲部の両端または一端の小径筒部とを最初から一体に形成することができる。しかし、たとえば包囲部を形成する中空の球形部と、この球形部の両端に接続して小径筒部を形成する小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結してから所要に接合させて、全体を焼結することにより、一体の透光性セラミックス放電容器を形成することもできる。さらに、たとえば包囲部を形成する円筒と、円筒の両端面に嵌合して閉鎖する一対の端板と、端板の中心孔に嵌合して小径筒部を形成する小径筒体とを、それぞれ別に仮焼結して所要に嵌合させて、全体を焼結することにより、一体の放電容器を形成することもできる。
【００４３】
さらに、本発明において、透光性セラミックス放電容器の内容積は制限されるものではないが、小形の高圧放電ランプを得るためには、透光性セラミックス放電容器を０．０５ｃｃ以下、好適には０．０４ｃｃ以下にするとよい。この場合、透光性セラミックス放電容器は、その全長が３５ｍｍ以下、好適には１０〜３０ｍｍである。
【００４４】
＜一対の電極について＞
一対の電極は、透光性セラミックス放電容器に封装されていて、材料にタングステンまたはドープドタングステンを用いている。なお、電極は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿通し、さらに先端が包囲部内に位置しているか、あるいは先端も小径筒部内に位置しているが、包囲部を望む位置にあって包囲部内に放電を形成するように配設されていてもよい。
【００４５】
また、電極は、細長くて小径筒部内に挿通された状態で、小径筒部の内面との間にいわゆるキャピラリーと称されるわずかな隙間を形成している。この場合、電極の中間部は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間になるべく均一なわずかな隙間を形成するために、一定の太さであることが望ましい。しかし、電極を小径筒部内に同心的に挿入しやすくするために、要すれば電極軸部の中間にタングステンコイルを巻装することができる。
【００４６】
さらに、電極の先端部は、表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じてタングステンのコイルを巻装することができる。
【００４７】
さらにまた、電極の基端部は、透光性セラミックス放電容器に対して所要の位置に固定するとともに、外部から電流を導入するために機能する。
【００４８】
さらにまた、電極の基端部は、溶接などによって給電導体などに固着されることで電気的および機械的に支持し得る。この場合、要すれば給電導体などは、電極の基端部の固着に際して電極の基端との間にモリブデン、サーメットなどの部材を介在していることが許容される。
【００４９】
＜放電媒体について＞
放電媒体は、少なくとも始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガスを含むものとし、点灯中約１気圧以上の圧力を呈するように透光性セラミックス放電容器内に封入される。
【００５０】
また、放電媒体は、発光物質またはその化合物たとえば金属ハロゲン化物やアマルガムなどを含む。
【００５１】
さらに、放電媒体は、バッファ蒸気として水銀を含むことができる。
【００５２】
一方、希ガスは、本質的に特定のガスに限定されないが、たとえばアルゴンを封入することができる。しかし、正規グロー放電から異常グロー放電に遷移する際のグロー電流を小さくしたり、放電開始電圧を低下させたりしたい場合などの所要時に、ネオンおよびアルゴンを混合して封入することができる。なお、この場合、アルゴンは、ネオンに対して分圧で０．１〜１５％、好適には１０％までの範囲で混合することができる。また、ネオンおよびアルゴンは、一般的に１０〜７０ｋＰａ、好適には１３〜２７ｋＰａの封入圧で用いることができる。なお、封入圧が１０ｋＰａ未満であると、グロー・アーク転移時間が長くなって、電極物質のタングステンのスパッタや蒸発による黒化が多くなる。一方、封入圧が７０ｋＰａを超えると、高圧放電ランプの始動電圧が高くなり、グロー電力が増加する。
【００５３】
さらに、ネオンやアルゴンに加えて、必要に応じてその他の希ガスを封入することができる。
【００５４】
高圧放電ランプがメタルハライドランプの場合において、放電媒体に発光金属の金属ハロゲン化物を用いるときに、金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一種または複数種を用いることができる。
【００５５】
発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、平均演色評価数Ｒａおよび発光効率などについて所望の発光特性を備えた放射を得るため、さらには透光性セラミックス放電容器のサイズおよびランプ電力に応じて、既知の金属ハロゲン化物の中から任意所望に選択することができる。
【００５６】
また、バッファ蒸気として適量の水銀に代えて蒸気圧が比較的高くて可視光領域における発光が少ないか、発光しない金属たとえばアルミニウムなどのハロゲン化物を封入することもできる。
【００５７】
＜発光管のその他の構成について＞
１ 給電導体について
電極に給電するために、透光性セラミックス放電容器の少なくとも一方の小径筒部に対して給電導体を用いることができる。給電導体は、電源から点灯回路手段およびイグナイタを介して電極間に始動時に高電圧パルスおよび電源電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、点灯後は所要の電源電圧を印加するとともに、ランプ電流を導入して継続的に点灯するために機能する。
【００５８】
また、給電導体の構成は、透光性封止セラミックス放電容器の封止構造に応じて異なる構造であることを許容する。すなわち、給電導体封止構造および釦封止構造のいずれであってもよい。
【００５９】
２ 給電導体封止構造について
給電導体封止構造は、給電導体の一部を透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿入して、前述のシールにより小径筒部と給電導体との間を気密に封止するとともに、電極を所定の位置に支持する。そして、この封止構造における給電導体は、封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐火性部分を備えている。
【００６０】
「封着性部分」とは、後述するシールにより透光性セラミックス放電容器を、その小径筒部と封着性部分との間で、または要すればさらにセラミックスチューブをそれらの間に介在させて封止するのに適した材料の部分であればよく、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびバナジウムなどを用いることができる。透光性セラミックス放電容器の材料にアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタンタルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同一であるから、封着性部分として好適である。イットリウム酸化物およびＹＡＧの場合も差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス放電容器に用いる場合には、封着性部分にジルコニウムを用いるのがよい。
【００６１】
また、「耐火性部分」とは、高圧放電ランプの作動中の高温に十分耐える高い融点を備えるとともに、透光性セラミックス放電容器内に存在する放電媒体に対する耐腐食性を備えている導電性物質からなる部分であることを意味する。たとえば、タングステン、モリブデンまたはこれらを主成分とする合金、さらには白金またはその合金などからなるが、単一種の金属だけでなく、上記の複数の金属を接合して構成してもよいし、サーメットなどであってもよい。さらに、耐火性部分は、内部が充実した無空の棒状や肉厚１０〜３００μｍの中空の筒状すなわちパイプ状であってもよい。小形たとえば定格消費電力が３０Ｗ以下、好ましくは２０Ｗ程度の高圧放電ランプにおいては、耐火性部分が棒状の場合、０．２５ｍｍ以下の直径が適当している。また、筒状の場合、肉厚１０〜１００μｍが適当している。さらにまた、筒状の場合、完全なパイプだけでなく、薄板を湾曲してわずかな隙間のある接合部が形成された筒状であってもよい。耐火性部分は、電極と別体に形成されているだけでなく、必要に応じて電極が給電導体の耐火性部分と一体に形成されていること、たとえば耐火性部分の先端が直接電極として作用する構成や、反対に電極軸が耐火性部分を兼ねていて、直接封着性部分の先端に接続されている構成などが許容される。
【００６２】
そうして、耐火性部分の基端には後述するシールが接着するが、耐火性部分を以上のように構成することにより、シールの熱膨張係数が明らかに小さくても、熱膨張差によって生じる応力を耐火性部分が吸収する。
【００６３】
３ 釦封止構造について
釦封止構造は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の端面にサーメットの釦を当接して、それらの間にセラミックス封止用コンパウンドのシールを進入させて封止する構造であって、給電導体封止構造に代えて釦封止構造を採用することができる。そして、サーメットの釦の内面側に電極を、外面側に給電導体を、それぞれ固定している。また、シールの一部は、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の端面側の部分と、これに対向する電極との間に侵入して透光性セラミックス放電容器を封止する。
【００６４】
４ ランプ電力について
高圧放電ランプのランプ電力は、特段制限されないが、５０Ｗ以下の小電力たとえば３５Ｗであれば、点灯回路手段の小形化が比較的容易である。
【００６５】
なお、「ランプ電力」とは、高圧放電ランプを点灯回路手段に接続した場合に、高圧放電ランプが安定に点灯している状態で高圧放電ランプの部分で消費される電力をいう。
【００６６】
５ わずかな隙間について
給電導体封着構造における給電導体の耐火性部分または電極と小径筒部の内面との間には、いわゆるキャピラリーと称されるわずかな隙間が形成される。このわずかな隙間の小径筒部の端部側に位置する一部はシールによって埋められるが、残余の部分には余剰の放電媒体が点灯中液相状態になって滞留する。そして、放電空間側の液面の温度が最冷部となるが、隙間の幅寸法および長さならびに放電媒体の封入量を適当に設定することにより、所望の最冷部温度にするとともに、シールの温度を所望に設定することができる。
【００６７】
透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面と給電導体との間に形成されるわずかな隙間の幅寸法は、本発明において特段制限されないが、比較的小形の高圧放電ランプすなわち透光性セラミックス放電容器の内容積が０．１ｃｃ以下、好適には０．０５ｃｃ以下およびまたは定格消費電力が２０Ｗ以下の場合には、０．２１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６８】
６ 始動補助導体について
高圧放電ランプの始動電圧を低下させるために、透光性セラミックス放電容器の小径筒部に始動補助導体たとえば金属製コイルを配設し、かつ始動補助導体に対向電極の電圧を印加することができる。しかし、始動補助導体を配設すると、イグナイタから供給する高電圧パルスのエネルギーが始動補助導体を介してバイパスしやすいので、電極間に高いパルス電圧を印加して瞬時再始動を行わせる場合には、始動補助導体を配設しない方がよい。
【００６９】
＜本発明の作用について＞
本発明の高圧放電ランプ装置においては、透光性放電容器に透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプを用いているので、石英ガラス放電容器を備えた高圧放電ランプに比較して、長寿命、高効率が得られる。
【００７０】
また、透光性セラミックス放電容器の包囲部に連通している小径筒部内に挿入された電極と小径筒部の内面との間にキャピラリーと称されるわずかな隙間が形成される。そして、そのわずかな隙間内に余剰の放電媒体が液相状態で滞留し、その放電媒体の放電空間側の表面に発光管の最冷部が形成される。この最冷部は、石英ガラス放電容器を備えた高圧放電ランプと異なり、高圧放電ランプの点灯姿勢が点灯中に変化しても、その位置が変化しない。そのため、たとえばハンディタイプの照明装置のように点灯姿勢が不規則に変化し得る場合であっても、発光の色温度に変化を生じないという利点がある。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００７２】
図１は、本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態を示す一部断面正面図である。
【００７３】
図２は、同じく平面断面図である。
【００７４】
図３は、同じく高圧放電ランプを示す一部断面正面図である。
【００７５】
図４は、同じく高圧放電ランプを示す拡大要部断面正面図である。
【００７６】
図５は、同じくイグナイタを示す回路図である。
【００７７】
各図において、ＨＰＬは高圧放電ランプ、ＩＧはイグナイタ、ＳＲＩは合成樹脂絶縁物、ＲＣはケースである。
【００７８】
〔高圧放電ランプＨＰＬについて〕
高圧放電ランプＨＰＬは、特に図３および図４に詳細に示すように、発光管ＩＢ、第１のリード線ＣＣ１、第２のリード線ＣＣ２、外管ＯＢ、一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２およびゲッタＧＴからなる。
【００７９】
＜発光管ＩＢについて＞
発光管ＩＢは、図４に示すように、透光性セラミックス放電容器１、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂ、給電導体３、シール４および滞留状態の放電媒体５を備えており、上下対称構造である。
【００８０】
透光性セラミックス放電容器１は、包囲部１ａおよび一対の小径筒部１ｂ、１ｂを備えている。包囲部１ａは、両端が連続的な曲面によって絞られていて、ほぼ球状をなしている。 小径筒部１ｂは、包囲部１ａ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１を形成している。
【００８１】
第１および第２の電極２Ａ、２Ｂは、それぞれドープドタングステンからなり、棒状をなしている軸部２ａおよびコイル部２ｂを備えている。軸部２ａは、先端が包囲部１ａ内に突出して小径筒部１ｂ内に挿通され、小径筒部１ｂと、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂとの間にわずかな隙間ｇが、それぞれ形成されている。コイル部２ｂは、軸部２ａの先端に装着されている。また、軸部２ａの中間には、タングステン線のコイル２ｃが巻装されていて、軸部２ａをセンタリングしやすくしている。
【００８２】
給電導体３は、封着性部分３ａおよび耐火性部分３ｂからなる。封着性部分３ａは、ニオブからなる棒状をなしていて、先端が小径筒部１ｂ内に挿入されるとともに、基端が透光性セラミックス放電容器１の外部に突出している。耐火性部分３ｂは、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂの軸部２ａが兼ねていて、基端が封着性部分３ａの先端に突き合せて放電溶接されている。
【００８３】
シール４は、セラミックス封止用コンパウンドを溶融し、固化することにより、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂおよび封着性の部分２ａの間に介在して透光性セラミックス放電容器１を気密に封止するとともに、給電導体３が透光性セラミックス放電容器１の内部に露出しないように被覆している。以上の封止により、第１および第２の電極２Ａ、２Ｂを透光性セラミックス放電容器１の所定の位置に固定している。
【００８４】
また、シール４を形成するには、透光性セラミックス放電容器１を縦位置にセットし、さらにセラミックス封止用コンパウンドのリング状ペレット（図示しない。）を小径筒部１ｂの端面の上に載置して、リング状ペレットを加熱溶融させて給電導体３の封着性部分３ａおよび小径筒部１ｂ内面の間の隙間に進入させて小径筒部１ｂ内に挿入されている封着性部分３ａの全体を被覆するとともに、さらに耐火性部分３ｂの基端部をも被覆する。
【００８５】
放電媒体は、ネオンおよびアルゴンを含む始動ガスおよびバッファガス、発光金属としての金属ハロゲン化物、ならびにバッファ蒸気としての水銀からなり、透光性セラミックス放電容器１内に封入されている。
【００８６】
また、金属ハロゲン化物および水銀は蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部５が安定点灯時にわずかな隙間ｇ内に液相状態で滞留している。そして、液相状態で滞留している放電媒体５の界面は、最冷部を形成している。
【００８７】
＜第１および第２のリード線ＣＣ１、ＣＣ２について＞
第１のリード線ＣＣ１は、モリブデン線からなり、その先端が電極２Ａ側の給電導体３に接続し、中間が透光性セラミックス放電容器１の軸方向に対してほぼ平行に、かつ離間して延在している。
【００８８】
第２のリード線ＣＣ２は、モリブデンからなり、その先端が電極２Ｂ側の給電導体３に接続している。
【００８９】
＜外管ＯＢについて＞
外管ＯＢは、硬質ガラス製のＴ形バルブからなり、基端部ｐｓにピンチシール部が、先端に排気チップオフ部ｔが、それぞれ形成され、内部が排気されて１０−４Ｐａ程度の高真空状態になっている。
【００９０】
基端部ｐｓは、Ｔ形バルブの開口端を加熱して軟化状態のときにピンチして形成する。
【００９１】
排気チップオフ部ｔは、外管ＯＢを封止した後に外管ＯＢの内部を排気して排気管（図示しない。）を封し切った跡である。
【００９２】
＜一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２について＞
一対の外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２は、第１および第２のリード線ＣＣ１、ＣＣ２を延長してこれらと一体に形成され、外管ＯＢから外方へそのまま突出している。
【００９３】
＜ゲッタＧＴについて＞
ゲッタＧＴは、ＺｒＡｌ合金からなり、第１のリード線ＣＣ１に溶接により支持されている。なお、ゲッタＧＴは、図において下側の小径筒部１ｂに対向する位置で第１のリード線ＣＣ１に溶接されているが、第２のリード線ＣＣ２との間で放電しにくくするには、図において上側の小径筒部１ｂに対向する位置で第１のリード線ＣＣ１に溶接するのがよい。
【００９４】
〔イグナイタＩＧについて〕
イグナイタＩＧは、その回路を図５に示すように、入力端子ｔ１１、ｔ１２、昇圧直流電源部ＢＤＣ、パルス発生部ＰＧおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２からなる。
【００９５】
入力端子ｔ１１、ｔ１２は、図２に示すように、絶縁被覆導線ｉｗの先端に接続された雌形コネクタｃｎの内部に収納されているが、後述する点灯回路手段の高周波出力端子に接続する。
【００９６】
昇圧直流電源部ＢＤＣは、後述する点灯回路手段の高周波出力電圧を多段整流して高周波出力電圧のピーク値の整数倍に昇圧する多倍圧整流回路によって構成されている。すなわち、コンデンサＣｂおよびダイオードＤｂの直列回路からなる半波整流回路を６段交互極性に縦属接続していて、最終段のコンデンサＣｂｆの両端管に点灯回路手段の高周波出力電圧のピーク値の６倍の電圧の直流電源を得る構成となっている。そして、入力端が図２に示す絶縁被覆導線ｉｗに接続している。
【００９７】
パルス発生部ＰＧは、昇圧トランスＢＴおよびエアーギャップＡＧからなる。昇圧トランスＢＴは、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓが同極性に直列接続され、１次巻線ｗｐの一端がコンデンサＣｂｆの一極に、また他端はエアーギャップＡＧの一端に、それぞれ接続している。エアーギャップＡＧの他端は、コンデンサＣｂｆの他極に接続している。
【００９８】
出力端子ｔ２１、ｔ２２は、高電圧パルスおよび後述する点灯回路手段の出力電圧が重畳してここから出力されるので、高圧放電ランプＨＰＬに接続されている。出力端子ｔ２１は、入力端子ｔ１１に直結している。出力端子ｔ２２は、昇圧トランスＢＴの２次巻線ｗｓの他端に接続している。
【００９９】
そうして、昇圧直流電源部ＢＤＣの最終段のコンデンサＣｂｆの両端の昇圧直流電圧は、昇圧トランスＢＴの１次巻線ｗｐおよびエアーギャップＡＧの直列回路に印加される。そして、エアーギャップＡＧに印加される電圧がブレークダウン電圧を超えると、エアーギャップＡＧがブレークダウンして昇圧トランスにパルス電圧が現れ、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓの巻数比により昇圧されて出力端子ｔ２１、ｔ２２間に高電圧パルスが出力される。高圧放電ランプＨＰＬは、瞬時に始動して点灯する。
【０１００】
〔合成樹脂絶縁物ＳＲＩについて〕
合成樹脂絶縁物ＳＲＩは、ウレタン樹脂からなり、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬの外管ＯＢの基端部ｐｓを被覆している。イグナイタＩＧは、その入力端子ｔ１１、ｔ１２を除いて全体すなわち昇圧直流電源部ＢＤＣ、パルス発生部ＰＧおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２が合成樹脂絶縁物ＳＲＩによって被覆されている。高圧放電ランプＨＰＬは、基端部ｐｃが合成樹脂絶縁物ＳＲＩに被覆されていることで所定の位置に保持されている。
【０１０１】
〔ケースＲＣについて〕
ケースＲＣは、有底角筒状をなしていて、合成樹脂絶縁物ＳＲＩを成形し、かつ取付手段ｆｆを提供するために用いられている。取付手段ｆｆは、ケースＲＣの底部に一体成形されて突出するフランジ部に取付孔ｔｈ１を形成することによって構成されている。また、ケースＲＣの側壁に貫通孔ｔｈ２が形成され、ブッシングｂを介して絶縁導線ｉｗが導出されている。
【０１０２】
そうして、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬを所定の位置関係に保持してケースＲＣ内に収納してケースＲＣ内常温硬化性のウレタン樹脂を充填して硬化させる。なお、図示を省略しているが、イグナイタＩＧおよび高圧放電ランプＨＰＬを所定の位置関係に保持するために、適当な保持手段を用いている。
【０１０３】
ケースＲＣの取付手段ｆｆを照明装置に取り付けると、高圧放電ランプＨＰＬは、照明装置内の所定の位置に固定することができる。
【０１０４】
図６は、本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態を示す平面断面図である。
【０１０５】
図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、ケースＲＣの内部を仕切り壁ｐｗによって２室に分離し、昇圧トランスＢＴおよび出力端子ｔ２１、ｔ２２を合成樹脂絶縁物ＳＲＩにより被覆し、昇圧直流電源部ＢＤＣを露出状態にしてケースＲＣ内に収納したものである。
【０１０６】
図７は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例を示す回路ブロック図である。
【０１０７】
図において、Ｂはバッテリー、ＯＣは点灯回路手段、ＳＰは照明器具、ＣＢ１、ＣＢ２はケーブルである。
【０１０８】
〔バッテリーＢ〕について
バッテリーＢは、１２Ｖのニッケル水素電池からなる。
【０１０９】
〔点灯回路手段ＯＣについて〕
点灯回路手段ＯＣは、バッテリーＢを直流電源として２次無負荷電圧３８０Ｖの高周波交流電圧を出力する。また、点灯回路手段ＯＣは、昇圧チョッパＢＵＴ、ハーフブリッジ形インバータＨＦＩ、負荷回路ＬＣ、負荷状態検出回路ＬＤ、電源電圧検出回路ＳＤおよび制御回路ＣＣから構成されている。
【０１１０】
昇圧チョッパＢＵＴは、バッテリーＢの直流電圧を昇圧された直流電圧に変換する。ハーフブリッジ形のインバータＨＦＩは、昇圧チョッパＢＵＴの直流出力電圧を周波数一定の高周波交流電圧に変換する。負荷回路ＬＣは、インダクタＬ１およびコンデンサＣ１の直列共振回路からなる。インダクタＬ１は、直列共振のみでなく、高圧放電ランプＨＰＬの限流インダクタンスとしても作用する。なお、高圧放電ランプＨＰＬは、コンデンサＣ１の両端間に接続して、コンデンサＣ１の両端電圧に現れる正弦波交流電圧が印加されて点灯する。負荷状態検出回路ＬＤは、コンデンサＣ１の両端電圧を検出することにより、高圧放電ランプＨＰＬの異常を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。電源電圧検出回路ＳＤは、バッテリー電圧を検出して制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、負荷状態検出回路ＬＤの検出出力の制御入力を受けて昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを所要に制御して、高圧放電ランプＨＰＬの異常に適切に対処する。
【０１１１】
すなわち、高圧放電ランプＨＰＬのオープンモード異常に対しては、以下のように保護動作を行う。負荷状態検出回路ＬＤは、所定レベル以上に高い電圧が負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１に現れたときに、これを検出して制御回路ＣＣに制御入力する。このとき制御回路ＣＣは、昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを瞬時に動作を停止させる。なお、オープンモード異常の場合、高圧放電ランプＨＰＬの寿命末期か、無負荷状態と判断することができる。
【０１１２】
次に、高圧放電ランプＨＰＬの短絡モード異常に対しては、以下のように保護動作を行う。負荷状態検出回路ＬＤは、所定レベル以下に低い電圧が負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１に現れたときに、これを検出して制御回路ＣＣに制御入力する。このとき制御回路ＣＣは、一定時間後に昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩの動作をさせる。これによって高圧放電ランプＨＰＬの正常な始動時との区別を行うので、誤動作を回避することができる。なお、短絡モード異常の場合、高圧放電ランプへの配線不良などと判断することができる。
【０１１３】
また、制御回路ＣＣは、電源電圧検出回路の検出出力の制御入力を受けて昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形のインバータＨＦＩを停止する。
【０１１４】
〔照明器具ＳＰについて〕
照明器具ＳＰは、照明器具本体ＳＰａおよび高圧放電ランプ装置ＳＰｂからなる。
【０１１５】
照明器具本体ＳＰａは、反射鏡ｍおよび前面ガラスｆｇを備えている。反射鏡ｍは、照明器具本体ＳＰａの投光開口に対面して照明器具本体ＳＰａ内に固定されている。前面ガラスｆｇは、照明器具本体ＳＰａの投光開口を覆っている。
【０１１６】
高圧放電ランプ装置ＳＰｂは、照明器具本体ＳＰａ内において、発光管ＩＢの電極間中心が反射鏡ｍの焦点位置および焦点の前方または後方に移動可能に配設されている。
【０１１７】
〔ケーブルＣＢ１、ＣＢ２について〕
ケーブルＣＢ１は、バッテリーＢおよび点灯回路手段ＯＣの入力端の間を接続している。ケーブルＣＢ２は、点灯回路手段ＯＣの出力端および高圧放電ランプ装置ＳＰｂの間を接続している。
【０１１８】
本照明装置をハンディタイプとして使用する場合、バッテリーＢおよび点灯回路手段ＯＣをそれぞれ分離構成として、たとえば人の腰に取り付ける。そして、照明器具ＳＰを手に持つ。高圧放電ランプＨＰＬがランプ電力３５Ｗで、１５０Ｗハロゲン電球と同等の明るさの照明を行うことが可能になる。なお、本照明装置をビデオ撮影の補助照明用のハンディタイプとして使用する場合、屋外用であれば相関色温度５６００Ｋ、また屋内用であれば同じく３２００Ｋの高圧放電ランプをその電気特性を大きく変えることなく、用意することができる。
【０１１９】
図８は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における点灯回路手段を示す回路図である。
【０１２０】
図において、図７と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１２１】
＜付加回路について＞
バッテリーＢおよび昇圧チョッパＢＵＴの間に過電流ヒューズｆおよびノイズフィルタＮＦが直列的に介在している。ノイズフィルタＮＦは、ツェナーダイオードＺＤ１、インダクタＬ２およびコンデンサＣ２からなり、昇圧チョッパＢＵＴおよびハーフブリッジ形インバータＨＦＩの動作に伴って発生する高周波を電源側に流出しないように除去する。
【０１２２】
＜昇圧チョッパＢＵＴについて＞
昇圧チョッパＢＵＴは、インダクタＬ３、スイッチング手段Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１、増加電流検出回路ＩＤ、減少電流検出回路ＩＤおよび制御回路ＣＣを主体として構成されている。スイッチング手段Ｑ１は、ＭＯＳＦＥＴからなる。ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１は、トランジスタＱ２、Ｑ３を用いて制御回路ＣＣからのオン・オフ制御信号に基づき、スイッチング手段Ｑ１のゲートドライブ信号およびオフ信号を発生して、スイッチング手段Ｑ１をオン・オフさせる。増加電流検出回路ＩＤは、スイッチング手段Ｑ１に流れる増加電流を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、これを受けて、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１を制御し、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１はスイッチング手段Ｑ１のオフ制御信号を発生する。減少電流検出回路ＩＤは、インダクタＬ３に流れる減少電流を検出して、制御回路ＣＣに制御入力する。制御回路ＣＣは、これを受けて、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１を制御し、ゲートドライブ信号発生回路ＧＤＣ１はスイッチング手段Ｑ１のゲートドライブ信号を発生する。
【０１２３】
制御回路ＣＣは、ＴＢ１０２５ＡＦ形からなるＩＣで構成されている。
【０１２４】
そうして、スイッチング手段Ｑ１がオンすると、バッテリーＢの正極、インダクタＬ２、スイッチング手段Ｑ１およびバッテリーＢの負極の経路を増加電流が流れ、インダクタＬ２に電磁エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング手段Ｑ１がオフすると、インダクタＬ２に蓄積されていた電磁エネルギーが放出されてインダクタＬ２、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３、コンデンサＣ４およびインダクタＬ２の経路を減少電流が流れ、平滑コンデンサＣ３は昇圧された直流電圧により充電され、平滑化された昇圧直流電圧を得ることができる。
【０１２５】
＜インバータＨＦＩについて＞
インバータＨＦＩは、第１および第２のスイッチング手段Ｑ４、Ｑ５、ゲートドライブ回路ＧＤＣ２ならびに制御回路ＣＣから構成されている。
【０１２６】
第１および第２のスイッチング手段Ｑ４、Ｑ５は、それぞれエンハンスメント形のＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、直流電源すなわち昇圧チョッパＢＵＴの平滑コンデンサＣ３に対して直列接続している。ゲートドライブ回路ＧＤＣ２は、トランジスタＱ６、Ｑ７および極性転換用トランスＰＴを用いて制御回路ＣＣからのオン制御信号に基づき、第１のスイッチング手段Ｑ４および第２のスイッチング手段Ｑ５のゲートドライブ信号を交互に発生する。その結果、第２のスイッチング手段Ｑ５の両端間に高周波交流電圧が発生する。
【０１２７】
＜負荷回路ＬＣについて＞
負荷回路ＬＣは、インダクタＬ１およびコンデンサＣ１に加えて直流カットコンデンサＣ５が直列接続している。
【０１２８】
＜負荷状態検出回路ＬＤについて＞
負荷状態検出回路ＬＤは、可変抵抗器を介して負荷回路ＬＣのコンデンサＣ１の両端電圧を検出するように構成され、検出レベルを調整可能になっている。
【０１２９】
＜電源電圧検出回路ＶＤについて＞
電源電圧検出回路ＶＤは、分圧回路ＶＤＣ、トランジスタＱ８および基準電圧源ＺＤ２を主体として構成されていて、直流電源電圧が基準電圧より低下したときに点灯回路手段全体を動作停止するように制御回路ＣＣに制御入力する。
【０１３０】
＜制御回路ＣＣについて＞
制御回路ＣＣは、前記したようにＩＣにより構成され、インバータＨＦＩを他励制御する。
【０１３１】
図９は、本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における照明器具を示す正面図である。
【０１３２】
図１０は、同じく右側面図である。
【０１３３】
図１１は、同じく高圧放電ランプ装置の位置調整機構を説明する機構説明正面図である。
【０１３４】
図１２は、同じく機構説明平面図である。
【０１３５】
各図において、図１、図２および図７と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。照明器具ＳＰは、配光可変形のスポットライトであり、照明器具本体ＳＰａ内に高圧放電ランプ装置ＳＰｂに加えて位置調整機構ＳＰｃを内蔵している。
【０１３６】
照明器具本体ＳＰａは、図７に示す構成に加えて、灯体ＳＰａ１、ハンドルＳＰａ２および点滅スイッチＳＰａ３を備えている。灯体ＳＰａ１は、円筒状をなし、内部が空洞になっている。ハンドルＳＰａ２は、灯体ＳＰａ１に取り付けられ、ハンドルを片手で握って使用できるように構成されている。ハンドルＳＰａ２の底面には第２のケーブルＣＢ２の端部が導入され、灯体ＳＰａ１内において高圧放電ランプ装置ＳＰｂに点滅スイッチＳＰａ３を直列に介して接続している。点滅スイッチＳＰａ３は、タンブラスイッチからなり、ハンドルＳＰａ２の背面に埋設され、その操作部が外部に露出している。
【０１３７】
位置調整機構ＳＰｃは、図１１および図１２に主として示すように、取付板ＳＰｃ１、スライド駒ＳＰｃ２、スライド軸ＳＰｃ３、配光調整レバーＳＰｃ４および摘みＳＰｃ５を備えて構成されている。取付板ＳＰｃ１は、高圧放電ランプ装置ＳＰｂを支持している。スライド駒ＳＰｃ２は、取付板ＳＰｃ１の下面に取り付けられていて、下面にピンｐを有している。スライド軸ＳＰｃ３は、スライド駒ＳＰｃ２に挿入し、スライド駒ＳＰｃ２がスライド軸ＳＰｃ３に沿ってスライドできるように灯体ＳＰａ１に固定されている。配光調整レバーＳＰｃ４は、くの字状に屈曲していて、中間の屈曲部が灯体ＳＰａ１内に枢支され、先端に長孔溝ｓが形成されている。長孔溝ｓは、スライド駒ＳＰｃ２のピンｐに係合している。また、配光調整レバーＳＰｃ４の他端は、灯体ＳＰａ１の背面から後方へ突出している。摘みＳＰｃ５は、灯体ＳＰａ１の外部において配光調整レバーＳＰｃ４の他端に装着されている。
【０１３８】
そうして、摘みＳＰｃ５を摘んで配光調整レバーＳＰｃ４を図１２において反時計方向へ回動させると、長溝ｓに係合しているピンｐが長溝ｓに沿って移動し、スライド駒ＳＰｃ２がスライド軸ＳＰｃ３に沿って図１２において上方へスライドして移動する。このため、取付板ＳＰｃ１が同じく上方へ移動するので、高圧放電ランプＨＰＬも上方へ移動する。これにより、図７に示すように、反射鏡ｍに対する高圧放電ランプＨＰＬの発光管ＩＢの位置が変化するので、照明器具ＳＰの配光が変化する。
【０１３９】
【発明の効果】
請求項１ないし３の各発明によれば、発光管、発光管を気密に収納している外管および外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと、高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプに接続されたイグナイタと、イグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部および両者間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物とを具備していることにより、構造が簡単で、小形化、軽量化および防水化を図ることが可能な高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【０１４０】
請求項２の発明によれば、加えてイグナイタケースを備え、その内部に充填されて合成樹脂絶縁物が成形されていることにより、製造が容易な高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【０１４１】
請求項３の発明によれば、加えて高圧放電ランプの発光管が放電空間を包囲する包囲部に連通する小径筒部を有する透明セラミックス放電容器を備えることにより、小径筒部の内面と電極との間に形成されるわずかな隙間に最冷部が形成されるので、点灯姿勢の如何にかかわず発光色の変化が少ない高圧放電ランプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態を示す一部断面正面図
【図２】同じく平面断面図
【図３】同じく高圧放電ランプを示す一部断面正面図
【図４】同じく高圧放電ランプを示す拡大要部断面正面図
【図５】同じくイグナイタを示す回路図
【図６】本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態を示す平面断面図
【図７】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例を示す回路ブロック図
【図８】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における点灯回路手段を示す回路図
【図９】本発明の高圧放電ランプ装置を用いた照明装置の一例における照明器具を示す正面図
【図１０】同じく右側面図
【図１１】同じく高圧放電ランプ装置の位置調整機構を説明する機構説明正面図
【図１２】同じく機構説明平面図
【符号の説明】
ＨＰＬ…高圧放電ランプ
ＩＢ…発光管
１…透光性セラミックス放電容器
１ａ…包囲部
１ｂ…小径筒部
３…給電導体
３ａ…封着性部分
４…シール
ＣＣ１…第１のリード線
ＣＣ２…第２のリード線
ＧＴ…ゲッタ
ＯＢ…外管
ｐｓ…基端部
ＩＧ…イグナイタ
ＢＤＣ…昇圧直流電源部
ＰＧ…パルス発生部
ｉｗ…絶縁導線
ｃｎ…雌形コネクタ
ＳＲＩ…合成樹脂絶縁物
ＲＣ…ケース
ｆｆ…取付手段
ｔｈ１…取付孔
ｔｈ２…貫通孔
ｂ…ブッシング
Claims (3)
- 透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；
高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；
イグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ装置。 - 透光性放電容器、透光性放電容器内に離間して封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入された放電媒体を備えた発光管、発光管を気密に収納している外管、ならびに外管の内部において発光管の一対の電極に接続するとともに外管の基端部から外部へ導出されたリード線を備えた高圧放電ランプと；
高電圧パルスの出力端が高圧放電ランプのリード線に接続されたイグナイタと；
イグナイタを収納するとともに取付部を備えた合成樹脂製のイグナイタケースと；
イグナイタケース内に充填されてイグナイタの少なくとも高電圧充電部、高圧放電ランプの外管の基端部、ならびにイグナイタの出力端および高圧放電ランプの間を接続する電気接続手段を一体的に被覆するとともに所定の位置関係に保持している合成樹脂絶縁物と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ装置。 - 高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通して配置され包囲部より内径が小さい小径筒部を有する透光性セラミックス放電容器、少なくとも一方が透光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されて先端が包囲部に臨んでいる一対の電極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体を備えてい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装置。
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