JP4316699B2 - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透光性セラミックスからなる放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対向する一対の電極を備えた放電容器内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入してなる高圧放電ランプは、比較的高効率で、高演色性であるため、広く使用されている。
【０００３】
近年、小形で高効率な光源に対する要求が高く、発光金属のハロゲン化物を封入した高圧放電ランプにおいても開発が盛んである。
【０００４】
（従来技術１）特開平６−１９６１３１号公報には、金属ハロゲン化物を含むイオン化可能な充填物が封入され、かつ第１および第２電極が配置される放電空所を囲むセラミック放電容器を備えており、この放電容器が前記電極間に延在する中央区分の両側に、中央区分に接続される第１および第２端部区分を備え、これらの各端部区分が各電極に接続した給電導体をわずかの隙間をあけて囲み、前記給電導体が前記各端部区分を経て外部に出る個所にセラミック封止用のコンパウンドのシールを設け、少なくとも第１端部区分の外径を中央区分の最少外径よりも小さくし、第１端部区分に通す給電導体が放電空所に対向している耐ハロゲン化物部分と、放電空所とは反対側に水素および酸素に対して透過性の部分とを有している高圧放電ランプにおいて、前記給電導体の耐ハロゲン化物部分が、少なくとも前記第１端部区分の内径を２ｍｍだけ増大させた距離Ｌ１にわたり前記第１端部区分の内側に延在し、かつ第２端部区分に通す給電導体も放電空所の方へ向いている耐ハロゲン化物部分を有している構造が開示されている。
【０００５】
この従来技術１は、水素および酸素に対して透過性の部分に接続している耐ハロゲン化物部分の第１端部区分内に延在する距離Ｌ１を第１端部区分の内径＋２ｍｍ以上にすることにより、透過性の部分がハロゲンおよび遊離ハロゲン化物にさらされても腐食しないと述べている。
【０００６】
また、従来技術１では、給電導体の耐ハロゲン化物部分が直径０．７ｍｍのモリブデン棒などを用いており、このモリブデン棒の先端に電極を接続している。そして、電極は、直径０．３ｍｍ、長さ３ｍｍのタングステン棒の遊端の０．８ｍｍの距離にわたって直径０．１７ｍｍのタングステン製の単一ワイヤを巻回して形成されている。
【０００７】
そうして、従来技術１では、定格ランプ電力が７０Ｗを中心に５０Ｗおよび１５０Ｗで点灯する各実施例が記載されている。
【０００８】
（従来技術２）特開平９−１４７８０３号公報には、発光物質を封入した透光性を有するセラミックスからなる発光管の内部に、一対の電極を備えた高圧放電灯において、発光管端部の外径が発光管発光部の最大径より小さく、発光管端部の少なくとも一方は、電極と外部リード線とが一体となった導電体と封着材を用いて封止されており、発光管端部の長さＬ１と、発光管端部と導電体との封着材による接合長さＬ２とを、２ｍｍ≦Ｌ２≦２０ｍｍ、かつ４ｍｍ≦Ｌ１−Ｌ２≦２０ｍｍとする構造が開示されている。
【０００９】
この従来技術２は、発光物質と封着材との反応が生じないようにして、ランプ電圧の低下、あるいはリークによる点灯不良や寿命劣化の問題を解決しようとしている。
【００１０】
そうして、従来技術２には、発光管発光部の内容積が０．９ｃｃ、発光管端部の長さ１５ｍｍ、ランプ電力１５０Ｗの実施例と、発光管発光部の内容積が０．７５ｃｃ、ランプ電力２００Ｗの実施例とが記載されている。
【００１１】
（従来技術３）特開平１０−１４４２６１号公報には、放電管の内壁の輪郭が発光封入物を含む内室を規定し、この内室が１つの長軸ならびに開口付きの２つの端部を有し、これらの開口に導電性のブッシングが気密にはめ込まれ、これらのブッシングがそれぞれ電極に導電的に接続され、これらの電極が内室内に電極間隔（ＥＡ）を隔てて対向して配置されている高圧放電ランプにおけるセラミックス放電管において、放電管の内壁の輪郭が以下の幾何学的形状、すなわち輪郭が長さ（Ｌ）および内側半径（Ｒ）のほぼまっすぐな筒形中央部分ならびにそれと同一半径（Ｒ）のほぼ半球状の終端部分を有し、筒形中央部分の長さ（Ｌ）がその内側半径（Ｒ）より小さいか等しく（Ｌ≦Ｒ）、放電管の内長が電極距離（ＥＡ）より少なくとも１０％大きく（２Ｒ＋Ｌ≧１．１ＥＡ）、放電管の直径（２Ｒ）が電極距離（ＥＡ）の少なくとも８０％に相当し電極距離（ＥＡ）の最大で１５０％の長さ（１．５ＥＡ≧２Ｒ≧０．８ＥＡ）である構造が開示されている。
【００１２】
この従来技術３は、セラミックス放電管の温度分布を均一にしてあらゆるランプ姿勢に適用できるようにすることを目的としている。
【００１３】
そうして、この従来技術３においては、特殊な放電管形状を規定することにより、２０Ｗ定格電力の値には壁負荷を４５Ｗ／ｃｍ2まで許容し、高電力形ランプの場合に２５Ｗ／ｃｍ2まで許容する旨記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１は、実施例がいずれも定格ランプ電力５０Ｗ以上の比較的大形の高圧放電ランプである。したがって、従来技術１の発明は、電極を給電導体とは別に形成し、給電導体の耐ハロゲン化物部分の先端に電極を接続する構成を採用している。この構造は、ランプ電力３５Ｗ以下たとえば２０Ｗのような小形の高圧放電ランプに採用しようとすると、組立の困難に遭遇する。
【００１５】
また、従来技術１は、わずかな隙間をセラミック放電容器の端部区分の内面と給電導体の耐ハロゲン化物部分との間で形成している。そして、電極の軸部が端部区分内に位置している。したがって、セラミック放電容器の端部区分の長さは、わずかな隙間を形成する所要長さに加えて電極軸が挿入されている部分の長さを含むことになるから、必要以上の長さに端部区分を設定するために、セラミック放電容器の全長が大きくなってしまう。
【００１６】
さらに、従来技術１は、上記のような小形の高圧放電ランプに適用すると、ランプのセラミックス封止用コンパウンドのシールの温度をハロゲン化物による腐食されにくい範囲まで低減しながら同時に発光金属蒸気圧を最適値に維持するために必要な最冷部温度を保持することが甚だ困難であることが分かった。
【００１７】
次に、従来技術２は、従来技術１と同様で実施例がランプ電力１５０Ｗおよび２００Ｗで比較的大形の高圧放電ランプに適用されていて、電極を導電体に接続して一体化させている。
【００１８】
また、発光管端部の長さＬ１と接合部長さＬ２との長さ関係だけを規定して封着材と発光物質との反応を防止しようとしているが、小形の高圧放電ランプにおいては、従来技術２を適用して上記のようにセラミックス封止用コンパウンドのシールの温度に対する要求と最冷部の温度に対する要求とを両立させることが実際困難である。
【００１９】
さらに、従来技術３は、放電管を円筒形の筒形中央の両側に半球状の部分を備えた形状において、筒形中央の長さを筒の半径Ｒとの関係で、また内長を電極距離との関係で、それぞれ規定することにより、均一な温度分布を実現しようとしているが、実施例として図１に示されている電極は、説明されていない部材１７の先端に接続された構造であり、この実施例のランプ電力は７０Ｗである。この構造は、既述の従来技術と同様であり、小形化には問題がある。
【００２０】
ところが、ランプ電力２０Ｗ以下の一層小形で、長寿命、かつ高効率な透光性セラミックス高圧放電ランプが望まれている。
【００２１】
この要求に応えるために、比較的大形の従来の高圧放電ランプの放電容器、電極などの仕様をそのまま比例的に縮小して小形の高圧放電ランプを製作しても、点灯後間もなくシール部分にリークが発生することが分かった。これは高圧放電ランプが小形になると、放電プラズマを始めとする発熱体からシール部分への熱伝達形態、すなわち熱伝導、対流、輻射のバランスが崩れるからである。
【００２２】
小形の高圧放電ランプの実現のためには、高圧放電ランプの全体にわたって従来技術を根本から見直して、小形の高圧放電ランプに適した新たな仕様を創作する必要のあることが分かった。
【００２３】
本発明は、シール部分の温度を十分に低く抑えるとともに、最冷部の温度をなるべく高くして小形でありながら所望の寿命と良好な発光効率を有する透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを主な目的とする。
【００２４】
また、本発明は、光学的効率が良好な透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００２５】
【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は、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成された内容積が０．１ｃｃ以下の透光性セラミックス放電容器と；直径がφ Ｓ （ｍｍ）の封着性の部分および封着性の部分の先端に基端が接続されている直径がφ H （ｍｍ）の耐ハロゲン化物部分を備え、比φ Ｈ ／φ Ｓ が下式を満足するとともに、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿入されて耐ハロゲン化物部分が小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら貫通するとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の膨出部内に突出して電極部を形成している電極一体形給電導体と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部および電極一体形給電導体の封着性の部分の間を封着しているセラミックス封止用コンパウンドのシールと；金属ハロゲン化物を含み透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
０．２≦φ Ｈ ／φ Ｓ ≦０．６
【００２６】
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。
【００２７】
（透光性セラミックス放電容器について）
「透光性セラミックス放電容器」とは、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、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。なお、光透過性とは、放電による発光を放電容器を透過して外部に導出できる程度に透過すればよく、透明および光拡散性であってもよい。
【００２８】
また、透光性セラミックス放電容器を製作するには、中央の膨出部と膨出部の両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。さらに、たとえば膨出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、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。
【００２９】
さらに、透光性セラミックス放電容器は、膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができる。このことは、特に内容積が０．１ｃｃ以下の小形の透光性セラミックス放電容器においては、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい高圧放電ランプを得るうえで極めて重要である。
【００３０】
ところで、透光性セラミックス放電容器の内容積は、当該放電容器内を水中に入れてその内部に水が充満してから、両方の小径筒部の開口端を封鎖して取り出し、内部の水を計量して、測定する。
【００３１】
上記のように内容積が０．１ｃｃ以下の場合、透光性セラミックス放電容器の肉厚は１．５ｍｍ以下であることが推奨される。
【００３２】
なお、透光性セラミックス放電容器は、好適には内容積が０．０５ｃｃ以下である。さらに好ましい範囲は０．０４ｃｃ以下である。
【００３３】
（電極一体形給電導体について）
電極一体形給電導体は、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用いられる。
【００３４】
「給電導体」とは、電源からバラスト手段を介して電極間に電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、電流を導入して点灯するために、機能するものであって、透光性セラミックス放電容器の小径筒部に後述する手段により気密にシールされる。
【００３５】
「電極一体形」とは、部材が一体でありながら給電導体の先端部分が電極部を構成していること、すなわち別に形成した電極を給電導体に接続したものではなく、本質的に一体であることを意味する。
【００３６】
一方、電極一体形給電導体は、封着性の部分および耐ハロゲン化物部分を備えている。
【００３７】
「封着性の部分」とは、後述するセラミックス封止用コンパウンドの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の部分との間で、または要すればさらにセラミックスチューブを介してシール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。封着性の部分としては、水素および酸素に対する透過性は問わないが、上記した材料は、結果的に水素および酸素透過性を備えている。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、封着性の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、封着性の部分にジルコニウムを用いるのがよい。
【００３８】
「耐ハロゲン化物部分」とは、高圧放電ランプの作動中に透光性セラミックス放電容器内に存在するハロゲン化物および遊離ハロゲンによる腐食作用が殆どないか、ないしは全く起こらない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、モリブデンなどからなるが、先端が透光性セラミックス放電容器の内部に突出して電極部を構成する関係で、耐熱性が最良であるタングステンが最も適している。なお、本発明の高圧放電ランプは、交流および直流のいずれで点灯するように構成してもよい。直流点灯形の高圧放電ランプの場合、陽極側の給電導体は、電極部を一体に形成しないで、耐ハロゲン化物部分の先端に別に形成した陽極を接続する構成にすることができる。
【００３９】
耐ハロゲン化物部分と小径筒部の内面との間にわずかな隙間が形成される。このわずかな隙間には余剰のハロゲン化物が点灯中液化状態になって侵入して最冷部を形成するが、隙間の間隔を適当に設定することにより、所望の最冷部温度にすることができる。
【００４０】
本発明においては、下式を満足させることで、一方では封着性の部分をなるべく太くしてその熱抵抗を減らしながら、他方では耐ハロゲン化物部分の熱抵抗を大きくする。
【００４１】
すなわち、封着性の部分の直径をφ Ｓ （ｍｍ）とし、耐ハロゲン化物部分の直径をφ Ｈ （ｍｍ）としたときに、０．２≦φ Ｈ ／φ Ｓ ≦０．６を満足している。
【００４２】
本発明においては、上記の要求を封着性の部分の直径φ Ｓ （ｍｍ）と、耐ハロゲン化物部分の直径φ Ｈ （ｍｍ）とを、上記の式を満足するように設定することにより、上記要求を実現するものである。直径比φ Ｈ ／φ Ｓ が０．２未満では耐ハロゲン化物部分が細くなりすぎ、０．６を超えると、シールの温度およびわずかな隙間の温度を所要の値に維持することができない。
【００４３】
（セラミックス封止用コンパウンドのシールについて）
セラミックス封止用コンパウンドのシールは、小径筒部の端面において封着性の部分および小径筒部の間に施与され、加熱により溶融して小径筒部と封着性の部分との間に浸透して両者間を気密にシールする。このシールにより給電導体は所定の位置に固着される。
【００４４】
小径筒部内に挿入されている封着性の部分は、上記シールによって完全に被覆されていることが望ましい。さらに、シールを封着性の部分に接続している耐ハロゲン化物部分の基端部をもわずかな距離にわたって被覆するように構成すれば、封着性の部分がハロゲン化物によって腐食されにくくなる。
【００４５】
（放電媒体について）
放電媒体は、金属ハロゲン化物を含む。金属は少なくとも発光金属を含んでいる。
【００４６】
金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、よう素、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。
【００４７】
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入力電力に応じて、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。たとえば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、スカンジウムＳｃ、および希土類金属からなるグループの中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。
【００４８】
また、緩衝金属として適量の水銀を封入することができる。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。
【００４９】
希ガスとしては、アルゴン、キセノン、ネオンなどを用いることができる。
【００５０】
さらに、本発明の高圧放電ランプに入力する電力は３５Ｗ以下であることが望ましい。
【００５１】
（本発明の作用について）
本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器が膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成された内容積０．１ｃｃ以下の小形の高圧放電ランプであり、給電導体の封着性の部分の直径φ Ｓ （ｍｍ）と、耐ハロゲン化物部分の直径φ Ｈ （ｍｍ）とを所定範囲にしたことにより、わずかな隙間の間隔とその長さを最適にすることが容易になるために、シールの部分の温度を十分に低く抑えてシールがハロゲン化物によって腐食するのを防止して寿命を長くするとともに、わずかな隙間の温度を高くして、最冷部の温度をなるべく高く設定して発光効率を高めることができる。
【００５２】
また、膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができるので、内容積が０．１ｃｃ以下の小形の透光性セラミックス放電容器においては、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい高圧放電ランプを得ることができる。さらに、少なくも一方の給電導体が耐ハロゲン化物部分の先端が膨出部内に突出して電極を形成する電極一体形であるから、構造が簡単で組立が容易になるとともに、小形化が容易になる。
【００５３】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、最大外径がｄＢ（ｍｍ）で長さがＬＢ（ｍｍ）の膨出部および膨出部の両端に接続され外径がｄＴ（ｍｍ）で長さがＬＴ（ｍｍ）の一対の小径筒部を備え、かつ下式をそれぞれ満足することを特徴としている。
【００５４】
１≦ｄＢ／ｄＴ≦３．５
１．６≦ＬT／ＬB≦４．５
透光性セラミックス放電容器を用いた高圧放電ランプにおいては、透光性セラミックスが石英ガラスより高い温度たとえばアルミニウム酸化物では１１００℃まで耐えるので、石英ガラスを用いる場合に比較して動作温度を１００℃以上高く設定することができる。このため、緩衝金属として水銀を用いる場合、あるいは水銀に代えてアルミニウムなどのハロゲン化物を用いる場合であっても、最冷部の温度を高く維持することにより、発光効率を高くすることが可能である。
【００５５】
ところが、透光性セラミックス放電容器のシールは、ガラス性のセラミックス封止用コンパウンドを加熱溶融させて封着すべき部材の間に進入して固化させるのが一般的である。このシールは、高温の金属ハロゲン化物に接触すると、腐食してリークを生じるので、シールの温度を低く抑える必要がある。
【００５６】
そこで、最冷部とシールとの間を離間させ、かつ両者間に適当な温度勾配を形成する必要があり、そのため透光性セラミックス放電容器に小径筒部を形成するとともに、その内部を貫通する給電導体と小径筒部との間にわずかな隙間を形成するのであるが、それらの数値如何で性能が著しく変わってしまう。
【００５７】
本発明は、良好な性能を発揮する透光性セラミックス放電容器の数値を規定することにより、比較的小形の高圧放電ランプにおいて、高い発光効率と十分な寿命とを備えるように構成したものである。
【００５８】
本発明において、透光性セラミックス放電容器の膨出部の最大外径ｄＢおよび長さＬＢと小径筒部の外径ｄＴおよび長さＬＴとの関係を前式に限定する理由について以下説明する。
【００５９】
すなわち、外径比ｄＢ／ｄＴが１未満であると、小径筒部が太くなって、その熱容量が増加し、最冷部温度が低下しすぎるので、不可である。反対に、ｄＢ／ｄＴが３．５を超えると、小径筒部が細くなって、その軸方向に大きすぎる温度勾配が生じて歪によるクラックが発生しやすくなるので、不可である。
【００６０】
また、長さ比ＬＴ／ＬＢが１．５未満であると、小径筒部が短くなり、小径筒部の封着の信頼性が低下するので、不可である。反対に、ＬＴ／ＬＢが４．５を超えると、小径筒部が長くなり、その熱容量が増加して最冷部温度が低下し、発光効率が低下しすぎるので、不可である。
【００６１】
さらに、その他の構成について説明する。
【００６２】
透光性セラミックス放電容器は、必要に応じてこれを外囲器に収納することができる。外囲器内を排気して不活性ガスを適当な圧力で封入することにより、外囲器内の導体が酸化するのを防止できる。
【００６３】
また、外囲器内を真空にすることにより、透光性セラミックス放電容器の表面の温度勾配を小さくすることができる。これにより、上記放電容器をセラミックスによって形成している場合にクラックが発生しにくくなる。
【００６４】
本発明の作用について説明する。
【００６５】
本発明においては、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の外径および長さを膨出部の最大外径および長さとの比で所定範囲に規定したことにより、小径筒部の軸方向における温度勾配が許容範囲内になり、シールの温度を低くするとともに、歪によるクラックが生じにくいので、寿命を長くすることができる。
【００６６】
また、最冷部温度を許容範囲内で高くすることができ、したがって高い発光効率を得ることができる。さらに、封着部の信頼性も低下しない。
【００６７】
なお、好適には下式を満足する範囲内である。
【００６８】
２≦ｄＢ／ｄＴ≦３．２
２≦ＬＴ／ＬＢ≦３．７
請求項３の発明の高圧放電ランプは、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、膨出部が長径に対する短径の比ＲＤが下式を満足することを特徴としている。
【００６９】
０．３≦ＲＤ≦１．０
長径および短径は、いずれも膨出部の内面で規定される。
【００７０】
短径は、膨出部の中央の最大内径をいう。
【００７１】
長径は、小径筒部が楕円球の頂部に連続しているので、近似的に求める。すなわち、膨出部の中央内面から小径筒部側の内面に接する直線を引き、当該直線と楕円球の長軸の延長線との交点間の距離を長径とする。なお、ＲDが１のときは、真球となり、これも本発明の範囲に属する。
【００７２】
そうして、本発明においては、上記条件を満足する楕円球状の膨出部を備えることにより、透光性セラミックス放電容器の膨出部が均一な温度分布になるので、上記放電容器のクラック発生が少なくなる。
【００７３】
なお、好適には長径に対する短径の比ＲＤは、下式を満足している範囲内である。
【００７４】
０．３≦ＲＤ≦１．０
請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに肉厚差が０．４ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００７５】
本発明は、透光性セラミックス放電容器の肉厚差を少ない範囲に規定することにより、上記放電容器の温度分布を均一にして熱伝導抵抗を均一化して、透光性セラミックス放電容器のクラックの発生を著しく低減したものである。肉厚差が４ｍｍを超えると、温度分布が不均一になりクラックが発生しやすくなる。
【００７６】
なお、好適には肉厚差が０．２ｍｍ以下である。
【００７７】
請求項５の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、その全長が４０ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００７８】
本発明は、小形で、しかも著しく高い光学的効率が得られるの高圧放電ランプに好適な透光性セラミックス放電容器の許容される最大の全長を規定しているものである。
【００７９】
なお、本発明の実施に際して平均直線透過率を２０〜８０％にすることができる。
【００８０】
なお、好適には透光性セラミックス放電容器は、その全長が３０ｍｍ以下である。
【００８１】
請求項６の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、両端が連続的な曲面によって絞られるとともに少なくとも主要部の平均直線透過率が２０％以上の膨出部および膨出部の両端に連続的な曲面を形成しながら連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備え、定格ランプ電力が３５Ｗ以下であることを特徴としている。
【００８２】
本発明は、小形の高圧放電ランプを定格ランプ電力によって一般的範囲としてに規定したものである。
【００８３】
なお、好適には定格ランプ電力は、２０Ｗ以下である。
【００８４】
請求項７の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲＬが下式を満足していることを特徴としている。
【００８５】
０．７×１０−２≦ＲＬ≦２．５×１０−２
従来の比較的大きなサイズおよび定格ランプ電力の場合には、発光効率が決定される最冷部温度、封着部の寿命を決定するセラミックス封止用のコンパウンドのシールの温度などの諸特性を決定する各部温度は、透光性セラミックス放電容器の素材（たとえば、アルミニウム酸化物か、ＹＡＧか）、放電容器の形状（たとえば、球状か、楕円球状か）、電極および給電導体の構成など、多くのパラメータに強く影響されている。
【００８６】
そこで、高圧放電ランプの各メーカーは、各部パラメータの最適化をそれぞれ独自の設計方針によって行っていた。
【００８７】
これに対して、定格ランプ電力２０Ｗ程度以下の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おいては、発光効率および寿命などの諸特性がランプの全重量と投入される有効電力すなわち定格ランプ電力とでほぼ一義的に決定されることを本発明者は発見した。このことは、これまでに実用化されている比較的大きなサイズおよびランプ電力の領域では全く予測できなかったことである。
【００８８】
上記した本発明は、この発見に基づいてなされたものである。
【００８９】
比率ＲLが０．７×１０−２未満であると、寿命に対する信頼性が極端に低下する。また、比率ＲLが２．５×１０−２を超えると、ランプの最冷部温度が低下して発光効率が極端に低下する。これらのことは、透光性セラミックス放電容器を構成するセラミックス材料、電極などにそれほど影響されない。
【００９０】
そうして、本発明においては、長寿命で、発光効率の高い小形の高圧放電ランプを得ることができる。
【００９１】
なお、好適には定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲＬが下式を満足している範囲内である。
【００９２】
０．８×１０−２≦ＲＬ≦２．０×１０−２
請求項８の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥが下式を満足していることを特徴としている。
【００９３】
０．５×１０−２≦ＲＥ≦２．２×１０−２
定格ランプ電力２０Ｗ程度以下の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おいては、発光効率および寿命などの諸特性が透光性セラミックス放電容器の重量と投入される有効電力すなわちランプ電力とでほぼ一義的に決定されることも本発明者は発見した。
【００９４】
本発明は、上記発見に基づいてなされたものである。
【００９５】
なお、好適には定格ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥは、下式を満足している範囲内である。
【００９６】
０．６×１０−２≦ＲＥ≦１．８×１０−２
請求項９の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する内径がｒＩ（ｍｍ）の膨出部、膨出部の一端に連通して配置された長さＬ１（ｍｍ）の第１の小径筒部および膨出部の他端に連通して配置された長さＬ２（ｍｍ）の第２の小径筒部を備え、膨出部の内径ｒI、第１および第２の小径筒部の長さＬ１、Ｌ２が下式を満足することを特徴としている。
【００９７】
ｒＩ／２＜Ｌ１＜Ｌ２
透光性セラミックス放電容器の膨出部の両端から一体に突出する一対の小径筒部の長さが等しい小形の高圧放電ランプを同軸関係にして反射鏡に組み込むと、反射鏡の開口端から一方の小径筒部の一部が突出してしまう。そして、反射鏡からの反射光が小径筒部の突出部分で蹴られるために、配光が乱れてその中央部に影ができてしまう。
【００９８】
また、小径筒部の長さの等しい高圧放電ランプを垂直点灯した場合、上方に位置する小径筒部の温度上昇が大きくなり、シールが腐食してリークしやすくなる。
【００９９】
本発明においては、一対の小径筒部の長さを異ならすに当たり、短い方の小径筒部を膨出部の最大径より長くしているので、製造時のシールを良好に行うことができる。
【０１００】
また、反射鏡に同軸的に組み込むときには、短い方の小径筒部を反射鏡の開口端側に配置し、長い方の小径筒部を反射鏡の頂部側に配置することで、小径筒部を高圧放電ランプの固定に利用することができるとともに、開口端から小径筒部が突出しないように構成することが可能になる。
【０１０１】
さらに、高圧放電ランプを垂直点灯する場合には、長い方の小径筒部を上方に位置させることにより、シールの温度上昇が少なくなり、これによりリークの発生を抑制することができる。
【０１０２】
請求項１０の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし９のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、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の耐ハロゲン化物部分との間に形成されるわずかな隙間が０．２１ｍｍ以上であることを特徴としている。
【０１０３】
ランプ電力２０Ｗ程度以下の、より小形で、長寿命かつ光発光効率の高圧放電ランプが要求されている。
【０１０４】
ところが、本発明者の研究によると、このような一層小形の高圧放電ランプにおいては、従来技術を比例的に縮小して適用しても、良好なものを得ることができないことが分かった。すなわち、ランプ電力が小さくなった場合、発光効率を確保するためには、適正な最冷部温度を確保する必要があり、これは必然的に透光性セラミックス放電容器全体の熱容量の減少が不可欠である。この際、ランプ電力が比較的大きい場合の考え方で、放電容器の形状および電極寸法などを単純に比例的に減少させると、点灯後短時間でシール部分にリークが発生する。これは、放電容器を小さくすると、放電プラズマを始めとする発熱体からのシールへの熱伝達形態、すなわち熱伝導、対流、輻射のバランスが崩れるからである。
【０１０５】
本発明においては、わずかな隙間を相対的に大きく設定するもので、このためには給電導体の耐ハロゲン化物部分を相対的に細くすることになり、耐ハロゲン化物部分の熱抵抗が大きくなって、放電プラズマや電極からの熱伝達が少なくなり、シールの温度を下げることができる。このため、シールにリークが発生しにくくなる。
【０１０６】
なお、封着性の部分の長さＬの小径筒部内への挿入深さＬｎとしたとき、Ｌｎ／Ｌ≧０．３１に設定すると、さらに良好な封着を得ることができる。
【０１０７】
また、耐ハロゲン化物部分の長さを４．５ｍｍ以上に設定すると、シールの温度と最冷部の温度とをともに所望値にしやすい。
【０１０８】
請求項１１の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし１０のいずれか一記載の高圧放電ランプと；を具備していることを特徴とする照明装置。
【０１０９】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む概念であり、たとえば照明器具、移動体用前照灯、光ファイバー用光源、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに適用することができる。
【０１１０】
なお、照明装置本体とは、上記照明装置から高圧放電ランプを除いた残余の部分をいう。
【０１１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０１１２】
図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す断面図である。
【０１１３】
図において、１は透光性セラミックス放電容器、２は電極一体形給電導体、３はシールである。
【０１１４】
透光性セラミックス放電容器１は、膨出部１ａおよび小径筒部１ｂ、１ｂを備えている。
【０１１５】
膨出部１ａは、両端が連続的な曲面によって絞られている中空のほぼ楕円球状をなしている。
【０１１６】
小径筒部１ｂは、膨出部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２を形成している。
【０１１７】
図２は、本発明の高圧放電ランプにおける楕円球状の透光性セラミックス放電容器の短径および長径の測定基準を説明する要部拡大断面図である。
【０１１８】
図において、短径ｒSは、膨出部１ａの最大内径とする。長径ｒＬは、膨出部１ａの短径ｒSを示す中央位置から図の左右方向へ膨出部１ａと小径筒部１ｂとの接続部の内面に接する直線ｓ１、ｓ２を引いたときに、当該直線ｓ１、ｓ２と長径軸線ｃとの交点Ｐ１、Ｐ２間の距離とする。なお、小径筒部１ｂの長さは、長径ｒＬの端部すなわちＰ１またはＰ２と小径筒部１ｂの端面との間の距離とする。
【０１１９】
さて、図１に戻って説明を続ける。
【０１２０】
電極一体形給電導体２は、封着性の部分２ａ、耐ハロゲン化物部分２ｂおよび電極部２ｃからなる。
【０１２１】
封着性の部分２ａは、給電導体２と小径筒部１ｂとの間で透光性セラミックス放電容器１を封止する際に機能する。
【０１２２】
耐ハロゲン化物部分２ｂは、基端が封着性の部分２ａの先端に溶接され、先端が膨出部１ａ内に突出している。そして、小径筒部１ｂの内面との間にわずかな隙間を形成する。
【０１２３】
電極部２ｃは、耐ハロゲン化物部分２ｂの膨出部１ａ内に突出する部分によって構成される。
【０１２４】
シール３は、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を気密にシールするとともに、電極一体形給電導体２を所定の位置に固定している。そして、シール３を形成するには、セラミックス封止用コンパウンドを小径筒部１ｂの端面において、電極一体形給電導体２の封着性の部分２ａの周りに施与し、加熱溶融させて封着性の部分２ａおよび小径筒部１ｂの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の部分の全体を被覆するとともに、さらに耐ハロゲン化物部分２ｂの基端部をも被覆する。
【０１２５】
ところで、透光性セラミックス放電容器１内には発光金属の金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【０１２６】
【実施例１】
図１に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１２７】
透光性セラミックス放電容器：ＹＡＧ製で、膨出部１ａが長径６．５ｍｍ、短径３．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、小径筒部１ｂが内径０．７５ｍｍ、外径１．７ｍｍ、長さ８ｍｍ、全長２４ｍｍである。
【０１２８】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６５ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２５ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．２５ｍｍである。
【０１２９】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部の距離は０．５ｍｍであった。
【０１３０】
放電媒体：ＮａＩ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．６ｍｇ、ＩｎＩ０．４ｍｇと、水銀２ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１３１】
得られた高圧放電ランプの重量は、０．４２ｇであった。また、定格ランプ電力は、２５Ｗである。したがって、定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲLは、１．７×１０-2ｇ／Ｗであった。
【０１３２】
一方、透光性セラミックス放電容器１の重量は０．３１ｇであるから、定格ランプ電力に対する透光性セラミックス放電容器１の重量の比率ＲEは、１．２×１０−２ｇ／Ｗであった。
【０１３３】
そうして、発光効率は６７ｌｍ／Ｗ、色温度３２００Ｋであった。
【０１３４】
【実施例２】
図１に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１３５】
透光性セラミックス放電容器：アルミニウム酸化物製で、膨出部１ａが長径５．０ｍｍ、短径３．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、小径筒部１ｂが内径０．７０ｍｍ、外径１．７ｍｍ、長さ９．５ｍｍ、全長２４ｍｍである。
【０１３６】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６４ｍｍ、全長１０ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２５ｍｍ、長さ７．５ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．２５ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から３．５ｍｍ挿入されている。
【０１３７】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部は１ｍｍであった。
【０１３８】
放電媒体：Ｎａ１．５ｍｇ、ＴｌＩ０．８ｍｇ、ＩｎＩ１．２ｍｇと、水銀１．５ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１３９】
定格ランプ電力は、２０Ｗである。最冷部温度は７８０℃、シール３の温度は６５０℃であった。発光効率は６８ｌｍ／Ｗであった。
【０１４０】
図３は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す断面図である。
【０１４１】
図において、図１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。
【０１４２】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の膨出部１ａがほぼ球状である点で異なる。
【０１４３】
【実施例３】
図３に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１４４】
透光性セラミックス放電容器：アルミニウム酸化物製で、膨出部１ａは最大外径ｄ１が６．５ｍｍ、長さＬ１が９ｍｍ、小径筒部１ｂは外径ｄ２が２．５ｍｍ、外径内径１．５ｍｍ、長さＬ２が１５ｍｍ、全長３９ｍｍ、内容積は０．０８ｃｃである。
【０１４５】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径２ｍｍ、全長８ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径１．７ｍｍ、長さ１４ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．４ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から５ｍｍ挿入されている。
【０１４６】
耐ハロゲン化物部分２ｂの先端部分は、膨出部１ａ内に突出して電極を形成しているが、その電極間距離は４ｍｍである。
【０１４７】
シール３は、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２に、Ｄｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３などを添加してなる高融点タイプのものである。
【０１４８】
放電媒体：ＮａＩ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．１ｍｇ、ＤｙＩ３０．４ｍｇと、水銀０．８ｍｇと、キセノン約２５００ｋＰａとを封入した。
【０１４９】
図４は、図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、外径比ｄＢ／ｄＴを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフである。
【０１５０】
なお、ランプ電力６０Ｗで点灯した。
【０１５１】
図において、横軸は外径比ｄＢ／ｄＴを、縦軸は左側が最冷部温度（℃）を、右側が表面温度差（℃／ｍｍ）を、それぞれ示す。
【０１５２】
曲線Ａは、透光性セラミックス放電容器１の最冷部温度を示す。曲線Ｂは、透光性セラミックス放電容器１の表面温度差を示す。
【０１５３】
曲線Ａから、最冷部温度を実用上必要な６００℃以上に保持するためには、外径比ｄB／ｄTを１以上にすべきであることが示されている。
【０１５４】
また、曲線Ｂから、透光性セラミックス放電容器１の表面温度差をクラックが発生しにくい３５℃／ｍｍ以下にするには、外径比ｄＢ／ｄＴを３．２以下にするのがよいことが示されている。
【０１５５】
図５は、図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、長さ比ＬT／ＬBを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器のシールの温度および最冷部温度の変化を示すグラフである。
【０１５６】
図において、横軸は長さ比ＬＴ／ＬＢを、縦軸は左側がシールの温度（℃）を、右側が最冷部温度（℃）を、それぞれ示す。
【０１５７】
曲線Ｃは封着部温度を示す。曲線Ｄは最冷部温度を示す。
【０１５８】
曲線Ｃから、シールの信頼性を維持する最高温度である７５０℃以下にするには長さ比ＬT／ＬBが１．５でなければならないことが示されている。
【０１５９】
また、曲線Ｄから、最冷部温度を実用上必要な６００℃以上にするためには、長さ比比ＬT／ＬBが４．３以下にするのがよいことが示されている。
【０１６０】
次に、本実施形態により得られた高圧放電ランプの発光効率と寿命を従来例と比較して表１に示す。
【０１６１】
【表１】
発光効率（lm/W） 不点時間（h） 外径比（dB/dT） 長さ比（LT/LB）
本発明 72.5 >12000 2.6 1.67
従来例１ 71.0 1250（クラック） 5.2 1.67
従来例２ 73.0 320（リーク） 2.6 0.98
従来例３ 51.2 >12000 0.75 1.67
従来例４ 48.3 >12000 2.6 6.1
図６は、本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す断面図である。
【０１６２】
図１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。
【０１６３】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の一方の小径筒部１ｂ’の長さＬ１を他方の小径筒部１ｂの長さＬ２に対して相対的に短く形成するとともに、大気中で点灯できるように配慮した点で異なる。
【０１６４】
すなわち、電極一体形給電導体２の封着性の基端に白金２ｄを溶接し、溶接位置を包囲するようにセラミックススリーブ４を配置し、セラミックス封止用のコンパウンドのシール３’をもって封着性の部分２ａの露出部分をシール３’で被覆した構造を備えている。
【０１６５】
【実施例４】
図６に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１６６】
透光性セラミックス放電容器：ＹＡＧ製で、膨出部１ａが長径６．５ｍｍ、短径５．０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、その主要部の平均直線透過率が４５％である。なお、膨出部１ａは、機械的研磨によって平均直線透過率を高くしている。
【０１６７】
一方、小径筒部１ｂ、１ｂ’は、いずれも内径が０．７０ｍｍ、外径が１．７ｍｍであり、かつ１ｂ’の長さＬ１が７．０ｍｍ、１ｂの長さＬ２が１０ｍｍで、いずれの小径筒部もその平均直線透過率は１０％である。
【０１６８】
以上の構成を備えた透光性セラミックス放電容器１の全長は、２３．５ｍｍである。
【０１６９】
なお、膨出部の主要部の平均直線透過率は、電極間に対向する部分における５個所における測定値の相加平均値である。また、小径筒部の平均直線透過率は、軸方向の５個所における測定値の相加平均値である。
【０１７０】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６４ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２８ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒である。電極間距離は２ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から３．５ｍｍ挿入されている。
【０１７１】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部は１ｍｍであった。
【０１７２】
放電媒体：Ｎａ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．４ｍｇ、ＩｎＩ０．６ｍｇ、Ｄｙ２Ｏ３０．３ｍｇと、水銀１．５ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１７３】
定格ランプ電力は、２０Ｗである。
【０１７４】
そうして、上記実施例の高圧放電ランプを開口径３５ｍｍで内面にアルミニウム蒸着膜を備えた反射鏡に組み込んで実験した結果を比較例のそれとともに表２に示す。
【０１７５】
【表２】
平均直線透過率（％） 相対効率（％） 製造不良発生率（％）
被験品 膨出部 小径筒部 光効率 器具効率
実施例 ４５ １５ １００ １００ ０
比較例１ ４５ ４５ ９１ ９９ ２５
比較例２ ２０ ２０ ９８ ６８ ０
なお、比較例１は、膨出部および小径筒部の両者を研磨して、それらの平均直線透過率をともに４５％にした以外は、実施例と同一仕様にしたものである。
【０１７６】
比較例２は、膨出部および小径筒部の平均直線透過率がともに２０％である以外は実施例と同一仕様にしたものである。
【０１７７】
そうして、実施例によれば、比較例１、２に比較して発光効率、器具効率が優れ、製造不良発生が少ないことが表２から理解できる。
【０１７８】
図７は、本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す断面図である。
【０１７９】
図において、図１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。
【０１８０】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の膨出部１ａを長楕円球状にして電極間距離を相対的に大きくした点で異なる。
【０１８１】
図８は、本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示す正面図である。
【０１８２】
本実施形態は、２重管構造にしてスポットライトなどの照明装置用に構成した点で第１の実施形態と異なる。
【０１８３】
すなわち、５はガラス外管、６は口金、７はビードマウントである。
【０１８４】
ガラス外管５は、石英ガラスからなり、基端にピンチシール部５ａが、また先端に排気チップ部５ｂが、それぞれ形成されている。そして、ガラス外管５の内部は排気チップ部５ｂから排気されて、真空になっている。
【０１８５】
口金６は、Ｅ１１形口金で、ガラス外管５の基端のピンチシール部５ａを口金セメントにより固着している。
【０１８６】
ビードマウント７は、ビードガラス７ａ、導体７ｂ、７ｃ、発光管７ｄ、支持ワイヤ７ｅ、導入金属箔７ｆ、７ｆおよび図示しない外部導体からなる。
【０１８７】
ビードガラス７ａは、導体７ｂ、７ｃを電気的に絶縁しながら一体に支持している。
【０１８８】
導体７ｂの先端は発光管７ｄの口金６側の給電導体３に接続し、導体７ｃの先端は排気チップ部５ｂ側の給電導体３に接続している。
【０１８９】
発光管７ｄは、図３に示す本発明の第２の実施形態の高圧放電ランプである。
【０１９０】
支持ワイヤ７ｅは、導体７ｃを給電導体３の部分からさらに図において上方へ一体に延長したもので、基端が排気チップ部５ｂ側の給電導体３に接続し、先端は排気チップ部５ｂ内に埋設されている。
【０１９１】
導入金属箔７ｆは、モリブデンからなり、ガラス外管５のピンチシール部５ａ内に気密に埋設されるとともに、導体７ｂ、７ｃの基端がその一端に、また外部導体の先端がその他端に接続している。
【０１９２】
したがって、発光管７ｄは、ビードマウント７の支持ワイヤ７ｅと導体７ｂ、７ｃの基端側との間で、ガラスビード７ａの援助のもとにガラス外管５内において所定の位置に吊持されている。
【０１９３】
そうして、ガラス外管５内が真空であるために、発光管７ｄは、点灯中の温度勾配が比較的緩やかになるという特徴がある。発光管７ｄの気密容器１がセラミックスからなる場合においては、気密容器の温度差が所定値を超えると、クラックが発生しやすいが、ガラス外管５内を真空にすることにより、クラックが発生しにくくなるので、好都合である。
【０１９４】
図９は、本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態を示す正面図である。
【０１９５】
本実施形態は、２重管構造にして自動車のヘッドライト用に構成した点で第１の実施形態と異なる。
【０１９６】
すなわち、８はガラス外管、９は発光管、１０は内部導入線、１１は封着金属箔、１２は外部導入線、１３は口金、１４は絶縁チューブである。
【０１９７】
ガラス外管８は、両端にピンチシール部８ａ、８ａを備えた両端封止形で、内部は真空になっている。
【０１９８】
発光管９は、図３に示す高圧放電ランプと同一構造である。
【０１９９】
内部導入線１０は、その一端が発光管９の両端の給電導体３に接続し、他端が封着金属箔１１に接続している。
【０２００】
封着金属箔１１は、ガラス外管８のピンチシール部８ａ内に気密に埋設されている。
【０２０１】
外部導入線１２は、一端が封着金属箔１１に接続し、中間がガラス外管８と平行に延在して、他端が口金１３に接続している。
【０２０２】
絶縁チューブ１４は、外部導入線１２のガラス外管８と平行な部分に装着されている。
【０２０３】
図１０は、本発明の照明装置の第１の実施形態である自動車用のヘッドライトを示す斜視図である。
【０２０４】
図中、２０はヘッドライト本体、２１は前面カバーである。
【０２０５】
ヘッドライト本体２０は、合成樹脂を成形して形成したもので、内面にアルミニウム蒸着によって反射面が形成されている。
【０２０６】
前面カバー２１は、透明合成樹脂を成形して形成されてヘッドライト本体２０の前面に装着され、必要に応じて、内面にレンズ、プリズムなどの制光手段が形成されている。
【０２０７】
図９に示す本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態と同一構造のメタルハライド放電ランプが、ヘッドライト本体２０の背面から着脱可能に装着される。
【０２０８】
図１１は、本発明の照明装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【０２０９】
図において、３１は高圧放電ランプ装置、３２は放電ランプ点灯装置、３３は受電手段、３４はケースである。
【０２１０】
高圧放電ランプ装置３１は、高圧放電ランプ３１ａおよび反射鏡３１ｂからなる。
【０２１１】
高圧放電ランプ３１ａは、本発明の高圧放電ランプを用いているが、特に図６に示すものが好適である。この場合、長い方の小径筒部を反射鏡３１ｂの頂部側に向けて配置するのがよい。
【０２１２】
反射鏡３１ｂは、反射面３１ｂ１および頂部開口３１ｂ２を備えている。そして、高圧放電ランプ３１ａをその膨出部が反射鏡３１ｂのほぼ焦点に合致するように頂部開口３１ｂ２に無機接着剤３１ｃによって頂部側の小径筒部を固着して支持している。
【０２１３】
放電ランプ点灯装置３２は、高周波インバータおよび限流手段を備え、高圧放電ランプ３１ａを点灯する。そして、放電ランプ点灯装置３２は、高圧放電ランプ装置３１の反射鏡３１ｂの背後に配設されている。
【０２１４】
受電手段３３は、ねじ口金からなり、当該ねじ口金がランプソケット（図示しない。）に装着された際に受電して放電ランプ点灯装置３２を付勢する。
【０２１５】
ケース３４は、以上の各構成要素を収納して、所定の位置関係に保持する。
【０２１６】
図１２は、本発明の照明装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【０２１７】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２１８】
本実施形態は、受電手段が異なる。
【０２１９】
すなわち、ケース３４を吊持手段３５によってライティングダクトなどから吊持することにより、スポットライトとして用いることができるように構成したもので、受電手段は図示しないが、吊持手段３５内に挿通された導線である。
【０２２０】
図１３は、本発明の照明装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【０２２１】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２２２】
本実施形態は、高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ点灯装置３２との組立を容易にした点で異なる。
【０２２３】
すなわち、高圧放電ランプ装置３１には、保持筒３１ｄを付設するとともに、接触片３１ｅを配設している。また、ケース３４には、受け口３４ａを形成している。
【０２２４】
保持筒３１ｄは、反射鏡保持部３１ｄ１および嵌合筒部３１ｄ２を備えている。
【０２２５】
反射鏡保持部３１ｄ１は、反射鏡３１ｂの頂部開口３１ｂ２を接着などにより固着して、反射鏡３１ｂを保持している。
【０２２６】
嵌合筒部３１ｄ２の外周には、複数の係合突起３１ｄ３が配設されている。
【０２２７】
接触片３１ｅは、高圧放電ランプ３１ａの両極に接続している。
【０２２８】
一方、ケース３４の受け口３４ａは、嵌合筒部３１ｄ２を受け入れることができ、その受け入れの際に係合突起３１ｄ３に係合する複数の係合凹溝３４ａ１を備えている。
【０２２９】
また、放電ランプ点灯装置３２には、高圧放電ランプ装置３１の接触片３１ｅに接触する出力端子（図示しない。）がたとえば配線基板に配設されている。
【０２３０】
そうして、高圧放電ランプ装置３１の保持筒３１ｄの嵌合筒部３１ｄ２をケース３４の受け口３４ａに嵌合すると、その係合突起３１ｄ３が係合凹溝３４ａ１に係合して、高圧放電ランプ装置３１は、ケース３４に保持される。これと同時に接触片３ｅが放電ランプ点灯装置３２の出力端子に接触して電気的に接続されるので、高圧放電ランプ装置３１は、放電ランプ点灯装置３２によって点灯できる状態になる。すなわち、組立が完了する。
【０２３１】
図１４は、本発明の照明装置の第５の実施形態を示す中央断面正面図である。
【０２３２】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２３３】
本実施形態は、ケース３４の形状を取扱いが容易になるように改良した点で異なる。
【０２３４】
すなわち、ケース３４に流線形部分を採用してダウンライトなどに適合しやすくしている。
【０２３５】
図１５は、本発明の照明装置の第６の実施形態を示す分解状態の一部断面正面図である。
【０２３６】
図１６は、同じく組立状態の一部断面正面図である。
【０２３７】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２３８】
本実施形態は、高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ装置３２を相互に分離可能にするとともに、電球形蛍光ランプとの間の互換を可能に構成した点で異なる。
【０２３９】
すなわち、高圧放電ランプ装置３１には、その基端部に電気的接続手段３１ｆおよび機械的接続手段３１ｇを配設している。
【０２４０】
電気的接続手段３１ｆは、高圧放電ランプ装置３１の内部において高圧放電ランプ３１ａの両極に接続している。また、電気的接続手段３１ｆは、始動回路接続手段３１ｆ１を備えている。始動回路接続手段３１ｆ１は、高圧放電ランプ装置３１の内部において一方の電極に接続している。当該電極から延在する導電体を電極間に、または相手方電極に対向する位置まで延在させることにより、始動を容易にすることができる。
【０２４１】
機械的接続手段３１ｇは、高圧放電ランプ装置３１を放電ランプ点灯装置３２に機械的に接続するために機能する。
【０２４２】
一方、放電ランプ点灯装置３２には、電気的接続手段３２ａおよび機械的接続手段３２ｂを配設している。
【０２４３】
電気的接続手段３２ａは、放電ランプ点灯装置３２の内部においてその出力端子に接続している。また、電気的接続手段３２ａは、始動回路の出力端子に内部において接続するとともに、高圧放電ランプ装置３１の始動回路接続手段３１ｆ１に接続する始動回路接続手段３２ａ１を備えている。
【０２４４】
機械的接続手段３２ｂは、高圧放電ランプ装置３１の機械的接続手段３１ｇと協働して高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ点灯装置３２とを相互に接続する。そして、機械的接続を行うには、両者を軸方向に押し入れるか、押し入れた後に回動させるかの、いずれかにより係合するように構成される。
【０２４５】
そうして、両者の機械的接続と同時に電気的接続手段３１ｆと３２ｂとが相互に接続する。また、このとき始動回路接続手段３１ｆ１と３２ａ１とが相互に接続するので、受電手段３３を介して電源を接続すれば、高圧放電ランプ３１ａを点灯させることができる。
【０２４６】
また、電球形蛍光ランプと定格ランプ電力およびランプ電圧が同一または近似していれば、放電ランプ点灯装置３２を共用することができる。この場合、蛍光ランプ装置３５の電気的接続手段３５ａおよび機械的接続手段３５ｂを高圧放電ランプ装置３１と同一規格品にする。なお、３５ｃは蛍光ランプ、３５ｄはグローブである。
【０２４７】
なお、放電ランプ点灯装置３２は、ケース３４に収納され、受電手段３３は、ケース３４に支持されている。また、放電ランプ点灯装置３２が始動回路を内蔵していても本質的には問題ない。
【０２４８】
図１７は、本発明の照明装置の第７の実施形態を示す回路図である。
【０２４９】
図において、図１５と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２５０】
本実施形態は、高圧放電ランプ３１ａの始動回路３１ｈを高圧放電ランプ装置３１に内蔵させている点で異なる。
【０２５１】
なお、図中ＡＣは交流電源、Ｓはランプソケットである。
【０２５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内容積が０．１ｃｃ以下の透光性セラミックス放電容器を具備し、封着性の部分の径φ Ｓ （ｍｍ）と耐ハロゲン化物部分の径φ Ｈ （ｍｍ）との比φ Ｈ ／φ Ｓ を所定値範囲に設定することにより、わずかな隙間の間隔とその長さを最適にすることが容易になるために、シールの部分の温度を十分に低く抑えてシールがハロゲン化物によって腐食するのを防止して寿命を長くするとともに、わずかな隙間の温度を高くすることができるので、最冷部の温度をなるべく高く設定して発光効率を高め最冷部の温度を高くして高発光効率と長寿命とを両立させた小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５３】
また、透光性セラミックス放電容器の膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができ、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５４】
請求項２の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の最大外径ｄＢおよび長さＬＢと小径筒部の外径ｄＴおよび長さＬＴとを所定の割合に設定することにより、シールの温度を所要値以下にして長寿命にするとともに、わずかな隙間の温度を高くして高い発光効率を有する高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５５】
請求項３の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部を球状にしてその長径に対する短径の比ＲDを所定値範囲に規定したことにより、膨出部を均一な温度分布にして上記放電容器のクラック発生が少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５６】
請求項４の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の肉厚差を０．４ｍｍ以下に規制したことにより、上記放電容器の温度分布を均一にしてクラック発生が少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５７】
請求項５の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器を平均直線透過率が２０％以上で、膨出部および小径筒部が連続した曲面によって接続していうて、かつ全長が４０ｍｍ以下にしたことにより、小形で光学的効率が高い高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５８】
請求項６の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の少なくとも主要部を平均直線透過率が２０％以上に規定し、膨出部および小径筒部が連続した曲面によって接続していて、かつ定格ランプ電力が３５Ｗ以下に規定したことにより、小形で光学的効率が高い高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５９】
請求項７の発明によれば、加えて定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲLを所定値範囲に規定したことにより、長寿命で高発光効率の小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６０】
請求項８の発明によれば、加えて定格ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥを所定値範囲に規定したことにより、長寿命だ高発光効率の小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６１】
請求項９の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の内径ｒＩ（ｍｍ）、第１の小径筒部の長さＬ１（ｍｍ）および第２の小径筒部の長さＬ２（ｍｍ）を所定値範囲に規定したことにより、反射鏡に組み込んだときに一方の小径筒部が反射鏡の開口面から突出しないので、小径筒部の影を生じないとともに、垂直点灯した際にシールにリークを生じにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６２】
請求項１０の発明によれば、加えて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の耐ハロゲン化物部分との間に形成されるわずかな隙間を０．２１ｍｍ以上にしたことにより、シールの温度を所要値以下に維持しながら最冷部温度を高く設定して長寿命で、しかも高発光効率の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６３】
請求項１１の発明によれば、請求項１ないし１０の高圧放電ランプの効果を有する照明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の第１の実施形態を示す断面図
【図２】 本発明の高圧放電ランプにおける楕円球状の透光性セラミックス放電容器の短径および長径の測定基準を説明する要部拡大断面図
【図３】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す断面図
【図４】 図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、外径比ｄB／ｄTを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフ
【図５】 図４に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、長さ比ＬT／ＬBを変化させるとともに外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフ
【図６】 本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す断面図
【図７】 本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す断面図
【図８】 本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示す正面図
【図９】 本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態を示す正面図
【図１０】 本発明の照明装置の第１の実施形態である自動車用ヘッドライトを示す斜視図
【図１１】 本発明の照明装置の第２の実施形態を示す断面図
【図１２】 本発明の照明装置の第３の実施形態を示す断面図
【図１３】 本発明の照明装置の第４の実施形態を示す断面図
【図１４】 本発明の照明装置の第５の実施形態を示す中央断面正面図
【図１５】 本発明の照明装置の第６の実施形態を示す分解状態の一部断面正面図
【図１６】 同じく組立状態の一部断面正面図
【図１７】 本発明の照明装置の第７の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１…透光性セラミックス放電容器
１ａ…膨出部
１ｂ…小径筒部
２…電極一体形給電導体
２ａ…封着性の部分
２ｂ…耐ハロゲン化物部分
２ｃ…電極部
３…シール
【発明の属する技術分野】
本発明は透光性セラミックスからなる放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対向する一対の電極を備えた放電容器内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入してなる高圧放電ランプは、比較的高効率で、高演色性であるため、広く使用されている。
【０００３】
近年、小形で高効率な光源に対する要求が高く、発光金属のハロゲン化物を封入した高圧放電ランプにおいても開発が盛んである。
【０００４】
（従来技術１）特開平６−１９６１３１号公報には、金属ハロゲン化物を含むイオン化可能な充填物が封入され、かつ第１および第２電極が配置される放電空所を囲むセラミック放電容器を備えており、この放電容器が前記電極間に延在する中央区分の両側に、中央区分に接続される第１および第２端部区分を備え、これらの各端部区分が各電極に接続した給電導体をわずかの隙間をあけて囲み、前記給電導体が前記各端部区分を経て外部に出る個所にセラミック封止用のコンパウンドのシールを設け、少なくとも第１端部区分の外径を中央区分の最少外径よりも小さくし、第１端部区分に通す給電導体が放電空所に対向している耐ハロゲン化物部分と、放電空所とは反対側に水素および酸素に対して透過性の部分とを有している高圧放電ランプにおいて、前記給電導体の耐ハロゲン化物部分が、少なくとも前記第１端部区分の内径を２ｍｍだけ増大させた距離Ｌ１にわたり前記第１端部区分の内側に延在し、かつ第２端部区分に通す給電導体も放電空所の方へ向いている耐ハロゲン化物部分を有している構造が開示されている。
【０００５】
この従来技術１は、水素および酸素に対して透過性の部分に接続している耐ハロゲン化物部分の第１端部区分内に延在する距離Ｌ１を第１端部区分の内径＋２ｍｍ以上にすることにより、透過性の部分がハロゲンおよび遊離ハロゲン化物にさらされても腐食しないと述べている。
【０００６】
また、従来技術１では、給電導体の耐ハロゲン化物部分が直径０．７ｍｍのモリブデン棒などを用いており、このモリブデン棒の先端に電極を接続している。そして、電極は、直径０．３ｍｍ、長さ３ｍｍのタングステン棒の遊端の０．８ｍｍの距離にわたって直径０．１７ｍｍのタングステン製の単一ワイヤを巻回して形成されている。
【０００７】
そうして、従来技術１では、定格ランプ電力が７０Ｗを中心に５０Ｗおよび１５０Ｗで点灯する各実施例が記載されている。
【０００８】
（従来技術２）特開平９−１４７８０３号公報には、発光物質を封入した透光性を有するセラミックスからなる発光管の内部に、一対の電極を備えた高圧放電灯において、発光管端部の外径が発光管発光部の最大径より小さく、発光管端部の少なくとも一方は、電極と外部リード線とが一体となった導電体と封着材を用いて封止されており、発光管端部の長さＬ１と、発光管端部と導電体との封着材による接合長さＬ２とを、２ｍｍ≦Ｌ２≦２０ｍｍ、かつ４ｍｍ≦Ｌ１−Ｌ２≦２０ｍｍとする構造が開示されている。
【０００９】
この従来技術２は、発光物質と封着材との反応が生じないようにして、ランプ電圧の低下、あるいはリークによる点灯不良や寿命劣化の問題を解決しようとしている。
【００１０】
そうして、従来技術２には、発光管発光部の内容積が０．９ｃｃ、発光管端部の長さ１５ｍｍ、ランプ電力１５０Ｗの実施例と、発光管発光部の内容積が０．７５ｃｃ、ランプ電力２００Ｗの実施例とが記載されている。
【００１１】
（従来技術３）特開平１０−１４４２６１号公報には、放電管の内壁の輪郭が発光封入物を含む内室を規定し、この内室が１つの長軸ならびに開口付きの２つの端部を有し、これらの開口に導電性のブッシングが気密にはめ込まれ、これらのブッシングがそれぞれ電極に導電的に接続され、これらの電極が内室内に電極間隔（ＥＡ）を隔てて対向して配置されている高圧放電ランプにおけるセラミックス放電管において、放電管の内壁の輪郭が以下の幾何学的形状、すなわち輪郭が長さ（Ｌ）および内側半径（Ｒ）のほぼまっすぐな筒形中央部分ならびにそれと同一半径（Ｒ）のほぼ半球状の終端部分を有し、筒形中央部分の長さ（Ｌ）がその内側半径（Ｒ）より小さいか等しく（Ｌ≦Ｒ）、放電管の内長が電極距離（ＥＡ）より少なくとも１０％大きく（２Ｒ＋Ｌ≧１．１ＥＡ）、放電管の直径（２Ｒ）が電極距離（ＥＡ）の少なくとも８０％に相当し電極距離（ＥＡ）の最大で１５０％の長さ（１．５ＥＡ≧２Ｒ≧０．８ＥＡ）である構造が開示されている。
【００１２】
この従来技術３は、セラミックス放電管の温度分布を均一にしてあらゆるランプ姿勢に適用できるようにすることを目的としている。
【００１３】
そうして、この従来技術３においては、特殊な放電管形状を規定することにより、２０Ｗ定格電力の値には壁負荷を４５Ｗ／ｃｍ2まで許容し、高電力形ランプの場合に２５Ｗ／ｃｍ2まで許容する旨記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１は、実施例がいずれも定格ランプ電力５０Ｗ以上の比較的大形の高圧放電ランプである。したがって、従来技術１の発明は、電極を給電導体とは別に形成し、給電導体の耐ハロゲン化物部分の先端に電極を接続する構成を採用している。この構造は、ランプ電力３５Ｗ以下たとえば２０Ｗのような小形の高圧放電ランプに採用しようとすると、組立の困難に遭遇する。
【００１５】
また、従来技術１は、わずかな隙間をセラミック放電容器の端部区分の内面と給電導体の耐ハロゲン化物部分との間で形成している。そして、電極の軸部が端部区分内に位置している。したがって、セラミック放電容器の端部区分の長さは、わずかな隙間を形成する所要長さに加えて電極軸が挿入されている部分の長さを含むことになるから、必要以上の長さに端部区分を設定するために、セラミック放電容器の全長が大きくなってしまう。
【００１６】
さらに、従来技術１は、上記のような小形の高圧放電ランプに適用すると、ランプのセラミックス封止用コンパウンドのシールの温度をハロゲン化物による腐食されにくい範囲まで低減しながら同時に発光金属蒸気圧を最適値に維持するために必要な最冷部温度を保持することが甚だ困難であることが分かった。
【００１７】
次に、従来技術２は、従来技術１と同様で実施例がランプ電力１５０Ｗおよび２００Ｗで比較的大形の高圧放電ランプに適用されていて、電極を導電体に接続して一体化させている。
【００１８】
また、発光管端部の長さＬ１と接合部長さＬ２との長さ関係だけを規定して封着材と発光物質との反応を防止しようとしているが、小形の高圧放電ランプにおいては、従来技術２を適用して上記のようにセラミックス封止用コンパウンドのシールの温度に対する要求と最冷部の温度に対する要求とを両立させることが実際困難である。
【００１９】
さらに、従来技術３は、放電管を円筒形の筒形中央の両側に半球状の部分を備えた形状において、筒形中央の長さを筒の半径Ｒとの関係で、また内長を電極距離との関係で、それぞれ規定することにより、均一な温度分布を実現しようとしているが、実施例として図１に示されている電極は、説明されていない部材１７の先端に接続された構造であり、この実施例のランプ電力は７０Ｗである。この構造は、既述の従来技術と同様であり、小形化には問題がある。
【００２０】
ところが、ランプ電力２０Ｗ以下の一層小形で、長寿命、かつ高効率な透光性セラミックス高圧放電ランプが望まれている。
【００２１】
この要求に応えるために、比較的大形の従来の高圧放電ランプの放電容器、電極などの仕様をそのまま比例的に縮小して小形の高圧放電ランプを製作しても、点灯後間もなくシール部分にリークが発生することが分かった。これは高圧放電ランプが小形になると、放電プラズマを始めとする発熱体からシール部分への熱伝達形態、すなわち熱伝導、対流、輻射のバランスが崩れるからである。
【００２２】
小形の高圧放電ランプの実現のためには、高圧放電ランプの全体にわたって従来技術を根本から見直して、小形の高圧放電ランプに適した新たな仕様を創作する必要のあることが分かった。
【００２３】
本発明は、シール部分の温度を十分に低く抑えるとともに、最冷部の温度をなるべく高くして小形でありながら所望の寿命と良好な発光効率を有する透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを主な目的とする。
【００２４】
また、本発明は、光学的効率が良好な透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを副次的な目的とする。
【００２５】
【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は、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成された内容積が０．１ｃｃ以下の透光性セラミックス放電容器と；直径がφ Ｓ （ｍｍ）の封着性の部分および封着性の部分の先端に基端が接続されている直径がφ H （ｍｍ）の耐ハロゲン化物部分を備え、比φ Ｈ ／φ Ｓ が下式を満足するとともに、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿入されて耐ハロゲン化物部分が小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら貫通するとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の膨出部内に突出して電極部を形成している電極一体形給電導体と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部および電極一体形給電導体の封着性の部分の間を封着しているセラミックス封止用コンパウンドのシールと；金属ハロゲン化物を含み透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
０．２≦φ Ｈ ／φ Ｓ ≦０．６
【００２６】
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。
【００２７】
（透光性セラミックス放電容器について）
「透光性セラミックス放電容器」とは、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、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。なお、光透過性とは、放電による発光を放電容器を透過して外部に導出できる程度に透過すればよく、透明および光拡散性であってもよい。
【００２８】
また、透光性セラミックス放電容器を製作するには、中央の膨出部と膨出部の両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。さらに、たとえば膨出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、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。
【００２９】
さらに、透光性セラミックス放電容器は、膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができる。このことは、特に内容積が０．１ｃｃ以下の小形の透光性セラミックス放電容器においては、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい高圧放電ランプを得るうえで極めて重要である。
【００３０】
ところで、透光性セラミックス放電容器の内容積は、当該放電容器内を水中に入れてその内部に水が充満してから、両方の小径筒部の開口端を封鎖して取り出し、内部の水を計量して、測定する。
【００３１】
上記のように内容積が０．１ｃｃ以下の場合、透光性セラミックス放電容器の肉厚は１．５ｍｍ以下であることが推奨される。
【００３２】
なお、透光性セラミックス放電容器は、好適には内容積が０．０５ｃｃ以下である。さらに好ましい範囲は０．０４ｃｃ以下である。
【００３３】
（電極一体形給電導体について）
電極一体形給電導体は、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用いられる。
【００３４】
「給電導体」とは、電源からバラスト手段を介して電極間に電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、電流を導入して点灯するために、機能するものであって、透光性セラミックス放電容器の小径筒部に後述する手段により気密にシールされる。
【００３５】
「電極一体形」とは、部材が一体でありながら給電導体の先端部分が電極部を構成していること、すなわち別に形成した電極を給電導体に接続したものではなく、本質的に一体であることを意味する。
【００３６】
一方、電極一体形給電導体は、封着性の部分および耐ハロゲン化物部分を備えている。
【００３７】
「封着性の部分」とは、後述するセラミックス封止用コンパウンドの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の部分との間で、または要すればさらにセラミックスチューブを介してシール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。封着性の部分としては、水素および酸素に対する透過性は問わないが、上記した材料は、結果的に水素および酸素透過性を備えている。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、封着性の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、封着性の部分にジルコニウムを用いるのがよい。
【００３８】
「耐ハロゲン化物部分」とは、高圧放電ランプの作動中に透光性セラミックス放電容器内に存在するハロゲン化物および遊離ハロゲンによる腐食作用が殆どないか、ないしは全く起こらない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、モリブデンなどからなるが、先端が透光性セラミックス放電容器の内部に突出して電極部を構成する関係で、耐熱性が最良であるタングステンが最も適している。なお、本発明の高圧放電ランプは、交流および直流のいずれで点灯するように構成してもよい。直流点灯形の高圧放電ランプの場合、陽極側の給電導体は、電極部を一体に形成しないで、耐ハロゲン化物部分の先端に別に形成した陽極を接続する構成にすることができる。
【００３９】
耐ハロゲン化物部分と小径筒部の内面との間にわずかな隙間が形成される。このわずかな隙間には余剰のハロゲン化物が点灯中液化状態になって侵入して最冷部を形成するが、隙間の間隔を適当に設定することにより、所望の最冷部温度にすることができる。
【００４０】
本発明においては、下式を満足させることで、一方では封着性の部分をなるべく太くしてその熱抵抗を減らしながら、他方では耐ハロゲン化物部分の熱抵抗を大きくする。
【００４１】
すなわち、封着性の部分の直径をφ Ｓ （ｍｍ）とし、耐ハロゲン化物部分の直径をφ Ｈ （ｍｍ）としたときに、０．２≦φ Ｈ ／φ Ｓ ≦０．６を満足している。
【００４２】
本発明においては、上記の要求を封着性の部分の直径φ Ｓ （ｍｍ）と、耐ハロゲン化物部分の直径φ Ｈ （ｍｍ）とを、上記の式を満足するように設定することにより、上記要求を実現するものである。直径比φ Ｈ ／φ Ｓ が０．２未満では耐ハロゲン化物部分が細くなりすぎ、０．６を超えると、シールの温度およびわずかな隙間の温度を所要の値に維持することができない。
【００４３】
（セラミックス封止用コンパウンドのシールについて）
セラミックス封止用コンパウンドのシールは、小径筒部の端面において封着性の部分および小径筒部の間に施与され、加熱により溶融して小径筒部と封着性の部分との間に浸透して両者間を気密にシールする。このシールにより給電導体は所定の位置に固着される。
【００４４】
小径筒部内に挿入されている封着性の部分は、上記シールによって完全に被覆されていることが望ましい。さらに、シールを封着性の部分に接続している耐ハロゲン化物部分の基端部をもわずかな距離にわたって被覆するように構成すれば、封着性の部分がハロゲン化物によって腐食されにくくなる。
【００４５】
（放電媒体について）
放電媒体は、金属ハロゲン化物を含む。金属は少なくとも発光金属を含んでいる。
【００４６】
金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、よう素、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。
【００４７】
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入力電力に応じて、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。たとえば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、スカンジウムＳｃ、および希土類金属からなるグループの中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。
【００４８】
また、緩衝金属として適量の水銀を封入することができる。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。
【００４９】
希ガスとしては、アルゴン、キセノン、ネオンなどを用いることができる。
【００５０】
さらに、本発明の高圧放電ランプに入力する電力は３５Ｗ以下であることが望ましい。
【００５１】
（本発明の作用について）
本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器が膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成された内容積０．１ｃｃ以下の小形の高圧放電ランプであり、給電導体の封着性の部分の直径φ Ｓ （ｍｍ）と、耐ハロゲン化物部分の直径φ Ｈ （ｍｍ）とを所定範囲にしたことにより、わずかな隙間の間隔とその長さを最適にすることが容易になるために、シールの部分の温度を十分に低く抑えてシールがハロゲン化物によって腐食するのを防止して寿命を長くするとともに、わずかな隙間の温度を高くして、最冷部の温度をなるべく高く設定して発光効率を高めることができる。
【００５２】
また、膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができるので、内容積が０．１ｃｃ以下の小形の透光性セラミックス放電容器においては、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい高圧放電ランプを得ることができる。さらに、少なくも一方の給電導体が耐ハロゲン化物部分の先端が膨出部内に突出して電極を形成する電極一体形であるから、構造が簡単で組立が容易になるとともに、小形化が容易になる。
【００５３】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、最大外径がｄＢ（ｍｍ）で長さがＬＢ（ｍｍ）の膨出部および膨出部の両端に接続され外径がｄＴ（ｍｍ）で長さがＬＴ（ｍｍ）の一対の小径筒部を備え、かつ下式をそれぞれ満足することを特徴としている。
【００５４】
１≦ｄＢ／ｄＴ≦３．５
１．６≦ＬT／ＬB≦４．５
透光性セラミックス放電容器を用いた高圧放電ランプにおいては、透光性セラミックスが石英ガラスより高い温度たとえばアルミニウム酸化物では１１００℃まで耐えるので、石英ガラスを用いる場合に比較して動作温度を１００℃以上高く設定することができる。このため、緩衝金属として水銀を用いる場合、あるいは水銀に代えてアルミニウムなどのハロゲン化物を用いる場合であっても、最冷部の温度を高く維持することにより、発光効率を高くすることが可能である。
【００５５】
ところが、透光性セラミックス放電容器のシールは、ガラス性のセラミックス封止用コンパウンドを加熱溶融させて封着すべき部材の間に進入して固化させるのが一般的である。このシールは、高温の金属ハロゲン化物に接触すると、腐食してリークを生じるので、シールの温度を低く抑える必要がある。
【００５６】
そこで、最冷部とシールとの間を離間させ、かつ両者間に適当な温度勾配を形成する必要があり、そのため透光性セラミックス放電容器に小径筒部を形成するとともに、その内部を貫通する給電導体と小径筒部との間にわずかな隙間を形成するのであるが、それらの数値如何で性能が著しく変わってしまう。
【００５７】
本発明は、良好な性能を発揮する透光性セラミックス放電容器の数値を規定することにより、比較的小形の高圧放電ランプにおいて、高い発光効率と十分な寿命とを備えるように構成したものである。
【００５８】
本発明において、透光性セラミックス放電容器の膨出部の最大外径ｄＢおよび長さＬＢと小径筒部の外径ｄＴおよび長さＬＴとの関係を前式に限定する理由について以下説明する。
【００５９】
すなわち、外径比ｄＢ／ｄＴが１未満であると、小径筒部が太くなって、その熱容量が増加し、最冷部温度が低下しすぎるので、不可である。反対に、ｄＢ／ｄＴが３．５を超えると、小径筒部が細くなって、その軸方向に大きすぎる温度勾配が生じて歪によるクラックが発生しやすくなるので、不可である。
【００６０】
また、長さ比ＬＴ／ＬＢが１．５未満であると、小径筒部が短くなり、小径筒部の封着の信頼性が低下するので、不可である。反対に、ＬＴ／ＬＢが４．５を超えると、小径筒部が長くなり、その熱容量が増加して最冷部温度が低下し、発光効率が低下しすぎるので、不可である。
【００６１】
さらに、その他の構成について説明する。
【００６２】
透光性セラミックス放電容器は、必要に応じてこれを外囲器に収納することができる。外囲器内を排気して不活性ガスを適当な圧力で封入することにより、外囲器内の導体が酸化するのを防止できる。
【００６３】
また、外囲器内を真空にすることにより、透光性セラミックス放電容器の表面の温度勾配を小さくすることができる。これにより、上記放電容器をセラミックスによって形成している場合にクラックが発生しにくくなる。
【００６４】
本発明の作用について説明する。
【００６５】
本発明においては、透光性セラミックス放電容器の小径筒部の外径および長さを膨出部の最大外径および長さとの比で所定範囲に規定したことにより、小径筒部の軸方向における温度勾配が許容範囲内になり、シールの温度を低くするとともに、歪によるクラックが生じにくいので、寿命を長くすることができる。
【００６６】
また、最冷部温度を許容範囲内で高くすることができ、したがって高い発光効率を得ることができる。さらに、封着部の信頼性も低下しない。
【００６７】
なお、好適には下式を満足する範囲内である。
【００６８】
２≦ｄＢ／ｄＴ≦３．２
２≦ＬＴ／ＬＢ≦３．７
請求項３の発明の高圧放電ランプは、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、膨出部が長径に対する短径の比ＲＤが下式を満足することを特徴としている。
【００６９】
０．３≦ＲＤ≦１．０
長径および短径は、いずれも膨出部の内面で規定される。
【００７０】
短径は、膨出部の中央の最大内径をいう。
【００７１】
長径は、小径筒部が楕円球の頂部に連続しているので、近似的に求める。すなわち、膨出部の中央内面から小径筒部側の内面に接する直線を引き、当該直線と楕円球の長軸の延長線との交点間の距離を長径とする。なお、ＲDが１のときは、真球となり、これも本発明の範囲に属する。
【００７２】
そうして、本発明においては、上記条件を満足する楕円球状の膨出部を備えることにより、透光性セラミックス放電容器の膨出部が均一な温度分布になるので、上記放電容器のクラック発生が少なくなる。
【００７３】
なお、好適には長径に対する短径の比ＲＤは、下式を満足している範囲内である。
【００７４】
０．３≦ＲＤ≦１．０
請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに肉厚差が０．４ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００７５】
本発明は、透光性セラミックス放電容器の肉厚差を少ない範囲に規定することにより、上記放電容器の温度分布を均一にして熱伝導抵抗を均一化して、透光性セラミックス放電容器のクラックの発生を著しく低減したものである。肉厚差が４ｍｍを超えると、温度分布が不均一になりクラックが発生しやすくなる。
【００７６】
なお、好適には肉厚差が０．２ｍｍ以下である。
【００７７】
請求項５の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、その全長が４０ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００７８】
本発明は、小形で、しかも著しく高い光学的効率が得られるの高圧放電ランプに好適な透光性セラミックス放電容器の許容される最大の全長を規定しているものである。
【００７９】
なお、本発明の実施に際して平均直線透過率を２０〜８０％にすることができる。
【００８０】
なお、好適には透光性セラミックス放電容器は、その全長が３０ｍｍ以下である。
【００８１】
請求項６の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、両端が連続的な曲面によって絞られるとともに少なくとも主要部の平均直線透過率が２０％以上の膨出部および膨出部の両端に連続的な曲面を形成しながら連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備え、定格ランプ電力が３５Ｗ以下であることを特徴としている。
【００８２】
本発明は、小形の高圧放電ランプを定格ランプ電力によって一般的範囲としてに規定したものである。
【００８３】
なお、好適には定格ランプ電力は、２０Ｗ以下である。
【００８４】
請求項７の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲＬが下式を満足していることを特徴としている。
【００８５】
０．７×１０−２≦ＲＬ≦２．５×１０−２
従来の比較的大きなサイズおよび定格ランプ電力の場合には、発光効率が決定される最冷部温度、封着部の寿命を決定するセラミックス封止用のコンパウンドのシールの温度などの諸特性を決定する各部温度は、透光性セラミックス放電容器の素材（たとえば、アルミニウム酸化物か、ＹＡＧか）、放電容器の形状（たとえば、球状か、楕円球状か）、電極および給電導体の構成など、多くのパラメータに強く影響されている。
【００８６】
そこで、高圧放電ランプの各メーカーは、各部パラメータの最適化をそれぞれ独自の設計方針によって行っていた。
【００８７】
これに対して、定格ランプ電力２０Ｗ程度以下の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おいては、発光効率および寿命などの諸特性がランプの全重量と投入される有効電力すなわち定格ランプ電力とでほぼ一義的に決定されることを本発明者は発見した。このことは、これまでに実用化されている比較的大きなサイズおよびランプ電力の領域では全く予測できなかったことである。
【００８８】
上記した本発明は、この発見に基づいてなされたものである。
【００８９】
比率ＲLが０．７×１０−２未満であると、寿命に対する信頼性が極端に低下する。また、比率ＲLが２．５×１０−２を超えると、ランプの最冷部温度が低下して発光効率が極端に低下する。これらのことは、透光性セラミックス放電容器を構成するセラミックス材料、電極などにそれほど影響されない。
【００９０】
そうして、本発明においては、長寿命で、発光効率の高い小形の高圧放電ランプを得ることができる。
【００９１】
なお、好適には定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲＬが下式を満足している範囲内である。
【００９２】
０．８×１０−２≦ＲＬ≦２．０×１０−２
請求項８の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥが下式を満足していることを特徴としている。
【００９３】
０．５×１０−２≦ＲＥ≦２．２×１０−２
定格ランプ電力２０Ｗ程度以下の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おいては、発光効率および寿命などの諸特性が透光性セラミックス放電容器の重量と投入される有効電力すなわちランプ電力とでほぼ一義的に決定されることも本発明者は発見した。
【００９４】
本発明は、上記発見に基づいてなされたものである。
【００９５】
なお、好適には定格ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥは、下式を満足している範囲内である。
【００９６】
０．６×１０−２≦ＲＥ≦１．８×１０−２
請求項９の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する内径がｒＩ（ｍｍ）の膨出部、膨出部の一端に連通して配置された長さＬ１（ｍｍ）の第１の小径筒部および膨出部の他端に連通して配置された長さＬ２（ｍｍ）の第２の小径筒部を備え、膨出部の内径ｒI、第１および第２の小径筒部の長さＬ１、Ｌ２が下式を満足することを特徴としている。
【００９７】
ｒＩ／２＜Ｌ１＜Ｌ２
透光性セラミックス放電容器の膨出部の両端から一体に突出する一対の小径筒部の長さが等しい小形の高圧放電ランプを同軸関係にして反射鏡に組み込むと、反射鏡の開口端から一方の小径筒部の一部が突出してしまう。そして、反射鏡からの反射光が小径筒部の突出部分で蹴られるために、配光が乱れてその中央部に影ができてしまう。
【００９８】
また、小径筒部の長さの等しい高圧放電ランプを垂直点灯した場合、上方に位置する小径筒部の温度上昇が大きくなり、シールが腐食してリークしやすくなる。
【００９９】
本発明においては、一対の小径筒部の長さを異ならすに当たり、短い方の小径筒部を膨出部の最大径より長くしているので、製造時のシールを良好に行うことができる。
【０１００】
また、反射鏡に同軸的に組み込むときには、短い方の小径筒部を反射鏡の開口端側に配置し、長い方の小径筒部を反射鏡の頂部側に配置することで、小径筒部を高圧放電ランプの固定に利用することができるとともに、開口端から小径筒部が突出しないように構成することが可能になる。
【０１０１】
さらに、高圧放電ランプを垂直点灯する場合には、長い方の小径筒部を上方に位置させることにより、シールの温度上昇が少なくなり、これによりリークの発生を抑制することができる。
【０１０２】
請求項１０の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし９のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、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の耐ハロゲン化物部分との間に形成されるわずかな隙間が０．２１ｍｍ以上であることを特徴としている。
【０１０３】
ランプ電力２０Ｗ程度以下の、より小形で、長寿命かつ光発光効率の高圧放電ランプが要求されている。
【０１０４】
ところが、本発明者の研究によると、このような一層小形の高圧放電ランプにおいては、従来技術を比例的に縮小して適用しても、良好なものを得ることができないことが分かった。すなわち、ランプ電力が小さくなった場合、発光効率を確保するためには、適正な最冷部温度を確保する必要があり、これは必然的に透光性セラミックス放電容器全体の熱容量の減少が不可欠である。この際、ランプ電力が比較的大きい場合の考え方で、放電容器の形状および電極寸法などを単純に比例的に減少させると、点灯後短時間でシール部分にリークが発生する。これは、放電容器を小さくすると、放電プラズマを始めとする発熱体からのシールへの熱伝達形態、すなわち熱伝導、対流、輻射のバランスが崩れるからである。
【０１０５】
本発明においては、わずかな隙間を相対的に大きく設定するもので、このためには給電導体の耐ハロゲン化物部分を相対的に細くすることになり、耐ハロゲン化物部分の熱抵抗が大きくなって、放電プラズマや電極からの熱伝達が少なくなり、シールの温度を下げることができる。このため、シールにリークが発生しにくくなる。
【０１０６】
なお、封着性の部分の長さＬの小径筒部内への挿入深さＬｎとしたとき、Ｌｎ／Ｌ≧０．３１に設定すると、さらに良好な封着を得ることができる。
【０１０７】
また、耐ハロゲン化物部分の長さを４．５ｍｍ以上に設定すると、シールの温度と最冷部の温度とをともに所望値にしやすい。
【０１０８】
請求項１１の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし１０のいずれか一記載の高圧放電ランプと；を具備していることを特徴とする照明装置。
【０１０９】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む概念であり、たとえば照明器具、移動体用前照灯、光ファイバー用光源、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに適用することができる。
【０１１０】
なお、照明装置本体とは、上記照明装置から高圧放電ランプを除いた残余の部分をいう。
【０１１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０１１２】
図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す断面図である。
【０１１３】
図において、１は透光性セラミックス放電容器、２は電極一体形給電導体、３はシールである。
【０１１４】
透光性セラミックス放電容器１は、膨出部１ａおよび小径筒部１ｂ、１ｂを備えている。
【０１１５】
膨出部１ａは、両端が連続的な曲面によって絞られている中空のほぼ楕円球状をなしている。
【０１１６】
小径筒部１ｂは、膨出部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２を形成している。
【０１１７】
図２は、本発明の高圧放電ランプにおける楕円球状の透光性セラミックス放電容器の短径および長径の測定基準を説明する要部拡大断面図である。
【０１１８】
図において、短径ｒSは、膨出部１ａの最大内径とする。長径ｒＬは、膨出部１ａの短径ｒSを示す中央位置から図の左右方向へ膨出部１ａと小径筒部１ｂとの接続部の内面に接する直線ｓ１、ｓ２を引いたときに、当該直線ｓ１、ｓ２と長径軸線ｃとの交点Ｐ１、Ｐ２間の距離とする。なお、小径筒部１ｂの長さは、長径ｒＬの端部すなわちＰ１またはＰ２と小径筒部１ｂの端面との間の距離とする。
【０１１９】
さて、図１に戻って説明を続ける。
【０１２０】
電極一体形給電導体２は、封着性の部分２ａ、耐ハロゲン化物部分２ｂおよび電極部２ｃからなる。
【０１２１】
封着性の部分２ａは、給電導体２と小径筒部１ｂとの間で透光性セラミックス放電容器１を封止する際に機能する。
【０１２２】
耐ハロゲン化物部分２ｂは、基端が封着性の部分２ａの先端に溶接され、先端が膨出部１ａ内に突出している。そして、小径筒部１ｂの内面との間にわずかな隙間を形成する。
【０１２３】
電極部２ｃは、耐ハロゲン化物部分２ｂの膨出部１ａ内に突出する部分によって構成される。
【０１２４】
シール３は、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を気密にシールするとともに、電極一体形給電導体２を所定の位置に固定している。そして、シール３を形成するには、セラミックス封止用コンパウンドを小径筒部１ｂの端面において、電極一体形給電導体２の封着性の部分２ａの周りに施与し、加熱溶融させて封着性の部分２ａおよび小径筒部１ｂの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の部分の全体を被覆するとともに、さらに耐ハロゲン化物部分２ｂの基端部をも被覆する。
【０１２５】
ところで、透光性セラミックス放電容器１内には発光金属の金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体が封入されている。
【０１２６】
【実施例１】
図１に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１２７】
透光性セラミックス放電容器：ＹＡＧ製で、膨出部１ａが長径６．５ｍｍ、短径３．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、小径筒部１ｂが内径０．７５ｍｍ、外径１．７ｍｍ、長さ８ｍｍ、全長２４ｍｍである。
【０１２８】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６５ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２５ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．２５ｍｍである。
【０１２９】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部の距離は０．５ｍｍであった。
【０１３０】
放電媒体：ＮａＩ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．６ｍｇ、ＩｎＩ０．４ｍｇと、水銀２ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１３１】
得られた高圧放電ランプの重量は、０．４２ｇであった。また、定格ランプ電力は、２５Ｗである。したがって、定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲLは、１．７×１０-2ｇ／Ｗであった。
【０１３２】
一方、透光性セラミックス放電容器１の重量は０．３１ｇであるから、定格ランプ電力に対する透光性セラミックス放電容器１の重量の比率ＲEは、１．２×１０−２ｇ／Ｗであった。
【０１３３】
そうして、発光効率は６７ｌｍ／Ｗ、色温度３２００Ｋであった。
【０１３４】
【実施例２】
図１に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１３５】
透光性セラミックス放電容器：アルミニウム酸化物製で、膨出部１ａが長径５．０ｍｍ、短径３．５ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、小径筒部１ｂが内径０．７０ｍｍ、外径１．７ｍｍ、長さ９．５ｍｍ、全長２４ｍｍである。
【０１３６】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６４ｍｍ、全長１０ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２５ｍｍ、長さ７．５ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．２５ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から３．５ｍｍ挿入されている。
【０１３７】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部は１ｍｍであった。
【０１３８】
放電媒体：Ｎａ１．５ｍｇ、ＴｌＩ０．８ｍｇ、ＩｎＩ１．２ｍｇと、水銀１．５ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１３９】
定格ランプ電力は、２０Ｗである。最冷部温度は７８０℃、シール３の温度は６５０℃であった。発光効率は６８ｌｍ／Ｗであった。
【０１４０】
図３は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す断面図である。
【０１４１】
図において、図１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。
【０１４２】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の膨出部１ａがほぼ球状である点で異なる。
【０１４３】
【実施例３】
図３に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１４４】
透光性セラミックス放電容器：アルミニウム酸化物製で、膨出部１ａは最大外径ｄ１が６．５ｍｍ、長さＬ１が９ｍｍ、小径筒部１ｂは外径ｄ２が２．５ｍｍ、外径内径１．５ｍｍ、長さＬ２が１５ｍｍ、全長３９ｍｍ、内容積は０．０８ｃｃである。
【０１４５】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径２ｍｍ、全長８ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径１．７ｍｍ、長さ１４ｍｍのタングステン棒である。耐ハロゲン化物部分２ｂと小径筒部１ｂの内面との間に形成されるわずかな隙間は０．４ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から５ｍｍ挿入されている。
【０１４６】
耐ハロゲン化物部分２ｂの先端部分は、膨出部１ａ内に突出して電極を形成しているが、その電極間距離は４ｍｍである。
【０１４７】
シール３は、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２に、Ｄｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３などを添加してなる高融点タイプのものである。
【０１４８】
放電媒体：ＮａＩ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．１ｍｇ、ＤｙＩ３０．４ｍｇと、水銀０．８ｍｇと、キセノン約２５００ｋＰａとを封入した。
【０１４９】
図４は、図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、外径比ｄＢ／ｄＴを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフである。
【０１５０】
なお、ランプ電力６０Ｗで点灯した。
【０１５１】
図において、横軸は外径比ｄＢ／ｄＴを、縦軸は左側が最冷部温度（℃）を、右側が表面温度差（℃／ｍｍ）を、それぞれ示す。
【０１５２】
曲線Ａは、透光性セラミックス放電容器１の最冷部温度を示す。曲線Ｂは、透光性セラミックス放電容器１の表面温度差を示す。
【０１５３】
曲線Ａから、最冷部温度を実用上必要な６００℃以上に保持するためには、外径比ｄB／ｄTを１以上にすべきであることが示されている。
【０１５４】
また、曲線Ｂから、透光性セラミックス放電容器１の表面温度差をクラックが発生しにくい３５℃／ｍｍ以下にするには、外径比ｄＢ／ｄＴを３．２以下にするのがよいことが示されている。
【０１５５】
図５は、図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、長さ比ＬT／ＬBを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器のシールの温度および最冷部温度の変化を示すグラフである。
【０１５６】
図において、横軸は長さ比ＬＴ／ＬＢを、縦軸は左側がシールの温度（℃）を、右側が最冷部温度（℃）を、それぞれ示す。
【０１５７】
曲線Ｃは封着部温度を示す。曲線Ｄは最冷部温度を示す。
【０１５８】
曲線Ｃから、シールの信頼性を維持する最高温度である７５０℃以下にするには長さ比ＬT／ＬBが１．５でなければならないことが示されている。
【０１５９】
また、曲線Ｄから、最冷部温度を実用上必要な６００℃以上にするためには、長さ比比ＬT／ＬBが４．３以下にするのがよいことが示されている。
【０１６０】
次に、本実施形態により得られた高圧放電ランプの発光効率と寿命を従来例と比較して表１に示す。
【０１６１】
【表１】
発光効率（lm/W） 不点時間（h） 外径比（dB/dT） 長さ比（LT/LB）
本発明 72.5 >12000 2.6 1.67
従来例１ 71.0 1250（クラック） 5.2 1.67
従来例２ 73.0 320（リーク） 2.6 0.98
従来例３ 51.2 >12000 0.75 1.67
従来例４ 48.3 >12000 2.6 6.1
図６は、本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す断面図である。
【０１６２】
図１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。
【０１６３】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の一方の小径筒部１ｂ’の長さＬ１を他方の小径筒部１ｂの長さＬ２に対して相対的に短く形成するとともに、大気中で点灯できるように配慮した点で異なる。
【０１６４】
すなわち、電極一体形給電導体２の封着性の基端に白金２ｄを溶接し、溶接位置を包囲するようにセラミックススリーブ４を配置し、セラミックス封止用のコンパウンドのシール３’をもって封着性の部分２ａの露出部分をシール３’で被覆した構造を備えている。
【０１６５】
【実施例４】
図６に示す高圧放電ランプであって、以下の仕様である。
【０１６６】
透光性セラミックス放電容器：ＹＡＧ製で、膨出部１ａが長径６．５ｍｍ、短径５．０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、その主要部の平均直線透過率が４５％である。なお、膨出部１ａは、機械的研磨によって平均直線透過率を高くしている。
【０１６７】
一方、小径筒部１ｂ、１ｂ’は、いずれも内径が０．７０ｍｍ、外径が１．７ｍｍであり、かつ１ｂ’の長さＬ１が７．０ｍｍ、１ｂの長さＬ２が１０ｍｍで、いずれの小径筒部もその平均直線透過率は１０％である。
【０１６８】
以上の構成を備えた透光性セラミックス放電容器１の全長は、２３．５ｍｍである。
【０１６９】
なお、膨出部の主要部の平均直線透過率は、電極間に対向する部分における５個所における測定値の相加平均値である。また、小径筒部の平均直線透過率は、軸方向の５個所における測定値の相加平均値である。
【０１７０】
電極一体形給電導体：封着性の部分２ａが外径０．６４ｍｍのニオブ棒、耐ハロゲン化物部分（および電極）２ｂが外径０．２８ｍｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒である。電極間距離は２ｍｍである。封着性の部分２ａは、小径筒部１ｂの端面から３．５ｍｍ挿入されている。
【０１７１】
シール３によって被覆された耐ハロゲン化物部分の基端部は１ｍｍであった。
【０１７２】
放電媒体：Ｎａ０．６ｍｇ、ＴｌＩ０．４ｍｇ、ＩｎＩ０．６ｍｇ、Ｄｙ２Ｏ３０．３ｍｇと、水銀１．５ｍｇと、アルゴン約１３３００Ｐａとを封入した。
【０１７３】
定格ランプ電力は、２０Ｗである。
【０１７４】
そうして、上記実施例の高圧放電ランプを開口径３５ｍｍで内面にアルミニウム蒸着膜を備えた反射鏡に組み込んで実験した結果を比較例のそれとともに表２に示す。
【０１７５】
【表２】
平均直線透過率（％） 相対効率（％） 製造不良発生率（％）
被験品 膨出部 小径筒部 光効率 器具効率
実施例 ４５ １５ １００ １００ ０
比較例１ ４５ ４５ ９１ ９９ ２５
比較例２ ２０ ２０ ９８ ６８ ０
なお、比較例１は、膨出部および小径筒部の両者を研磨して、それらの平均直線透過率をともに４５％にした以外は、実施例と同一仕様にしたものである。
【０１７６】
比較例２は、膨出部および小径筒部の平均直線透過率がともに２０％である以外は実施例と同一仕様にしたものである。
【０１７７】
そうして、実施例によれば、比較例１、２に比較して発光効率、器具効率が優れ、製造不良発生が少ないことが表２から理解できる。
【０１７８】
図７は、本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す断面図である。
【０１７９】
図において、図１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。
【０１８０】
本実施形態は、透光性セラミックス放電容器１の膨出部１ａを長楕円球状にして電極間距離を相対的に大きくした点で異なる。
【０１８１】
図８は、本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示す正面図である。
【０１８２】
本実施形態は、２重管構造にしてスポットライトなどの照明装置用に構成した点で第１の実施形態と異なる。
【０１８３】
すなわち、５はガラス外管、６は口金、７はビードマウントである。
【０１８４】
ガラス外管５は、石英ガラスからなり、基端にピンチシール部５ａが、また先端に排気チップ部５ｂが、それぞれ形成されている。そして、ガラス外管５の内部は排気チップ部５ｂから排気されて、真空になっている。
【０１８５】
口金６は、Ｅ１１形口金で、ガラス外管５の基端のピンチシール部５ａを口金セメントにより固着している。
【０１８６】
ビードマウント７は、ビードガラス７ａ、導体７ｂ、７ｃ、発光管７ｄ、支持ワイヤ７ｅ、導入金属箔７ｆ、７ｆおよび図示しない外部導体からなる。
【０１８７】
ビードガラス７ａは、導体７ｂ、７ｃを電気的に絶縁しながら一体に支持している。
【０１８８】
導体７ｂの先端は発光管７ｄの口金６側の給電導体３に接続し、導体７ｃの先端は排気チップ部５ｂ側の給電導体３に接続している。
【０１８９】
発光管７ｄは、図３に示す本発明の第２の実施形態の高圧放電ランプである。
【０１９０】
支持ワイヤ７ｅは、導体７ｃを給電導体３の部分からさらに図において上方へ一体に延長したもので、基端が排気チップ部５ｂ側の給電導体３に接続し、先端は排気チップ部５ｂ内に埋設されている。
【０１９１】
導入金属箔７ｆは、モリブデンからなり、ガラス外管５のピンチシール部５ａ内に気密に埋設されるとともに、導体７ｂ、７ｃの基端がその一端に、また外部導体の先端がその他端に接続している。
【０１９２】
したがって、発光管７ｄは、ビードマウント７の支持ワイヤ７ｅと導体７ｂ、７ｃの基端側との間で、ガラスビード７ａの援助のもとにガラス外管５内において所定の位置に吊持されている。
【０１９３】
そうして、ガラス外管５内が真空であるために、発光管７ｄは、点灯中の温度勾配が比較的緩やかになるという特徴がある。発光管７ｄの気密容器１がセラミックスからなる場合においては、気密容器の温度差が所定値を超えると、クラックが発生しやすいが、ガラス外管５内を真空にすることにより、クラックが発生しにくくなるので、好都合である。
【０１９４】
図９は、本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態を示す正面図である。
【０１９５】
本実施形態は、２重管構造にして自動車のヘッドライト用に構成した点で第１の実施形態と異なる。
【０１９６】
すなわち、８はガラス外管、９は発光管、１０は内部導入線、１１は封着金属箔、１２は外部導入線、１３は口金、１４は絶縁チューブである。
【０１９７】
ガラス外管８は、両端にピンチシール部８ａ、８ａを備えた両端封止形で、内部は真空になっている。
【０１９８】
発光管９は、図３に示す高圧放電ランプと同一構造である。
【０１９９】
内部導入線１０は、その一端が発光管９の両端の給電導体３に接続し、他端が封着金属箔１１に接続している。
【０２００】
封着金属箔１１は、ガラス外管８のピンチシール部８ａ内に気密に埋設されている。
【０２０１】
外部導入線１２は、一端が封着金属箔１１に接続し、中間がガラス外管８と平行に延在して、他端が口金１３に接続している。
【０２０２】
絶縁チューブ１４は、外部導入線１２のガラス外管８と平行な部分に装着されている。
【０２０３】
図１０は、本発明の照明装置の第１の実施形態である自動車用のヘッドライトを示す斜視図である。
【０２０４】
図中、２０はヘッドライト本体、２１は前面カバーである。
【０２０５】
ヘッドライト本体２０は、合成樹脂を成形して形成したもので、内面にアルミニウム蒸着によって反射面が形成されている。
【０２０６】
前面カバー２１は、透明合成樹脂を成形して形成されてヘッドライト本体２０の前面に装着され、必要に応じて、内面にレンズ、プリズムなどの制光手段が形成されている。
【０２０７】
図９に示す本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態と同一構造のメタルハライド放電ランプが、ヘッドライト本体２０の背面から着脱可能に装着される。
【０２０８】
図１１は、本発明の照明装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【０２０９】
図において、３１は高圧放電ランプ装置、３２は放電ランプ点灯装置、３３は受電手段、３４はケースである。
【０２１０】
高圧放電ランプ装置３１は、高圧放電ランプ３１ａおよび反射鏡３１ｂからなる。
【０２１１】
高圧放電ランプ３１ａは、本発明の高圧放電ランプを用いているが、特に図６に示すものが好適である。この場合、長い方の小径筒部を反射鏡３１ｂの頂部側に向けて配置するのがよい。
【０２１２】
反射鏡３１ｂは、反射面３１ｂ１および頂部開口３１ｂ２を備えている。そして、高圧放電ランプ３１ａをその膨出部が反射鏡３１ｂのほぼ焦点に合致するように頂部開口３１ｂ２に無機接着剤３１ｃによって頂部側の小径筒部を固着して支持している。
【０２１３】
放電ランプ点灯装置３２は、高周波インバータおよび限流手段を備え、高圧放電ランプ３１ａを点灯する。そして、放電ランプ点灯装置３２は、高圧放電ランプ装置３１の反射鏡３１ｂの背後に配設されている。
【０２１４】
受電手段３３は、ねじ口金からなり、当該ねじ口金がランプソケット（図示しない。）に装着された際に受電して放電ランプ点灯装置３２を付勢する。
【０２１５】
ケース３４は、以上の各構成要素を収納して、所定の位置関係に保持する。
【０２１６】
図１２は、本発明の照明装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【０２１７】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２１８】
本実施形態は、受電手段が異なる。
【０２１９】
すなわち、ケース３４を吊持手段３５によってライティングダクトなどから吊持することにより、スポットライトとして用いることができるように構成したもので、受電手段は図示しないが、吊持手段３５内に挿通された導線である。
【０２２０】
図１３は、本発明の照明装置の第４の実施形態を示す断面図である。
【０２２１】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２２２】
本実施形態は、高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ点灯装置３２との組立を容易にした点で異なる。
【０２２３】
すなわち、高圧放電ランプ装置３１には、保持筒３１ｄを付設するとともに、接触片３１ｅを配設している。また、ケース３４には、受け口３４ａを形成している。
【０２２４】
保持筒３１ｄは、反射鏡保持部３１ｄ１および嵌合筒部３１ｄ２を備えている。
【０２２５】
反射鏡保持部３１ｄ１は、反射鏡３１ｂの頂部開口３１ｂ２を接着などにより固着して、反射鏡３１ｂを保持している。
【０２２６】
嵌合筒部３１ｄ２の外周には、複数の係合突起３１ｄ３が配設されている。
【０２２７】
接触片３１ｅは、高圧放電ランプ３１ａの両極に接続している。
【０２２８】
一方、ケース３４の受け口３４ａは、嵌合筒部３１ｄ２を受け入れることができ、その受け入れの際に係合突起３１ｄ３に係合する複数の係合凹溝３４ａ１を備えている。
【０２２９】
また、放電ランプ点灯装置３２には、高圧放電ランプ装置３１の接触片３１ｅに接触する出力端子（図示しない。）がたとえば配線基板に配設されている。
【０２３０】
そうして、高圧放電ランプ装置３１の保持筒３１ｄの嵌合筒部３１ｄ２をケース３４の受け口３４ａに嵌合すると、その係合突起３１ｄ３が係合凹溝３４ａ１に係合して、高圧放電ランプ装置３１は、ケース３４に保持される。これと同時に接触片３ｅが放電ランプ点灯装置３２の出力端子に接触して電気的に接続されるので、高圧放電ランプ装置３１は、放電ランプ点灯装置３２によって点灯できる状態になる。すなわち、組立が完了する。
【０２３１】
図１４は、本発明の照明装置の第５の実施形態を示す中央断面正面図である。
【０２３２】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２３３】
本実施形態は、ケース３４の形状を取扱いが容易になるように改良した点で異なる。
【０２３４】
すなわち、ケース３４に流線形部分を採用してダウンライトなどに適合しやすくしている。
【０２３５】
図１５は、本発明の照明装置の第６の実施形態を示す分解状態の一部断面正面図である。
【０２３６】
図１６は、同じく組立状態の一部断面正面図である。
【０２３７】
図において、図１１と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２３８】
本実施形態は、高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ装置３２を相互に分離可能にするとともに、電球形蛍光ランプとの間の互換を可能に構成した点で異なる。
【０２３９】
すなわち、高圧放電ランプ装置３１には、その基端部に電気的接続手段３１ｆおよび機械的接続手段３１ｇを配設している。
【０２４０】
電気的接続手段３１ｆは、高圧放電ランプ装置３１の内部において高圧放電ランプ３１ａの両極に接続している。また、電気的接続手段３１ｆは、始動回路接続手段３１ｆ１を備えている。始動回路接続手段３１ｆ１は、高圧放電ランプ装置３１の内部において一方の電極に接続している。当該電極から延在する導電体を電極間に、または相手方電極に対向する位置まで延在させることにより、始動を容易にすることができる。
【０２４１】
機械的接続手段３１ｇは、高圧放電ランプ装置３１を放電ランプ点灯装置３２に機械的に接続するために機能する。
【０２４２】
一方、放電ランプ点灯装置３２には、電気的接続手段３２ａおよび機械的接続手段３２ｂを配設している。
【０２４３】
電気的接続手段３２ａは、放電ランプ点灯装置３２の内部においてその出力端子に接続している。また、電気的接続手段３２ａは、始動回路の出力端子に内部において接続するとともに、高圧放電ランプ装置３１の始動回路接続手段３１ｆ１に接続する始動回路接続手段３２ａ１を備えている。
【０２４４】
機械的接続手段３２ｂは、高圧放電ランプ装置３１の機械的接続手段３１ｇと協働して高圧放電ランプ装置３１と放電ランプ点灯装置３２とを相互に接続する。そして、機械的接続を行うには、両者を軸方向に押し入れるか、押し入れた後に回動させるかの、いずれかにより係合するように構成される。
【０２４５】
そうして、両者の機械的接続と同時に電気的接続手段３１ｆと３２ｂとが相互に接続する。また、このとき始動回路接続手段３１ｆ１と３２ａ１とが相互に接続するので、受電手段３３を介して電源を接続すれば、高圧放電ランプ３１ａを点灯させることができる。
【０２４６】
また、電球形蛍光ランプと定格ランプ電力およびランプ電圧が同一または近似していれば、放電ランプ点灯装置３２を共用することができる。この場合、蛍光ランプ装置３５の電気的接続手段３５ａおよび機械的接続手段３５ｂを高圧放電ランプ装置３１と同一規格品にする。なお、３５ｃは蛍光ランプ、３５ｄはグローブである。
【０２４７】
なお、放電ランプ点灯装置３２は、ケース３４に収納され、受電手段３３は、ケース３４に支持されている。また、放電ランプ点灯装置３２が始動回路を内蔵していても本質的には問題ない。
【０２４８】
図１７は、本発明の照明装置の第７の実施形態を示す回路図である。
【０２４９】
図において、図１５と同一部分についは同一符号を付して説明は省略する。
【０２５０】
本実施形態は、高圧放電ランプ３１ａの始動回路３１ｈを高圧放電ランプ装置３１に内蔵させている点で異なる。
【０２５１】
なお、図中ＡＣは交流電源、Ｓはランプソケットである。
【０２５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内容積が０．１ｃｃ以下の透光性セラミックス放電容器を具備し、封着性の部分の径φ Ｓ （ｍｍ）と耐ハロゲン化物部分の径φ Ｈ （ｍｍ）との比φ Ｈ ／φ Ｓ を所定値範囲に設定することにより、わずかな隙間の間隔とその長さを最適にすることが容易になるために、シールの部分の温度を十分に低く抑えてシールがハロゲン化物によって腐食するのを防止して寿命を長くするとともに、わずかな隙間の温度を高くすることができるので、最冷部の温度をなるべく高く設定して発光効率を高め最冷部の温度を高くして高発光効率と長寿命とを両立させた小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５３】
また、透光性セラミックス放電容器の膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成されていることにより、光学的および熱的に不連続な個所がない透光性セラミックス放電容器を得ることができ、優れた配光特性を備えるとともに、クラックが生じにくい小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５４】
請求項２の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の最大外径ｄＢおよび長さＬＢと小径筒部の外径ｄＴおよび長さＬＴとを所定の割合に設定することにより、シールの温度を所要値以下にして長寿命にするとともに、わずかな隙間の温度を高くして高い発光効率を有する高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５５】
請求項３の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部を球状にしてその長径に対する短径の比ＲDを所定値範囲に規定したことにより、膨出部を均一な温度分布にして上記放電容器のクラック発生が少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５６】
請求項４の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の肉厚差を０．４ｍｍ以下に規制したことにより、上記放電容器の温度分布を均一にしてクラック発生が少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５７】
請求項５の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器を平均直線透過率が２０％以上で、膨出部および小径筒部が連続した曲面によって接続していうて、かつ全長が４０ｍｍ以下にしたことにより、小形で光学的効率が高い高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５８】
請求項６の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の少なくとも主要部を平均直線透過率が２０％以上に規定し、膨出部および小径筒部が連続した曲面によって接続していて、かつ定格ランプ電力が３５Ｗ以下に規定したことにより、小形で光学的効率が高い高圧放電ランプを提供することができる。
【０２５９】
請求項７の発明によれば、加えて定格ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲLを所定値範囲に規定したことにより、長寿命で高発光効率の小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６０】
請求項８の発明によれば、加えて定格ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥを所定値範囲に規定したことにより、長寿命だ高発光効率の小形の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６１】
請求項９の発明によれば、加えて透光性セラミックス放電容器の膨出部の内径ｒＩ（ｍｍ）、第１の小径筒部の長さＬ１（ｍｍ）および第２の小径筒部の長さＬ２（ｍｍ）を所定値範囲に規定したことにより、反射鏡に組み込んだときに一方の小径筒部が反射鏡の開口面から突出しないので、小径筒部の影を生じないとともに、垂直点灯した際にシールにリークを生じにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６２】
請求項１０の発明によれば、加えて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の耐ハロゲン化物部分との間に形成されるわずかな隙間を０．２１ｍｍ以上にしたことにより、シールの温度を所要値以下に維持しながら最冷部温度を高く設定して長寿命で、しかも高発光効率の高圧放電ランプを提供することができる。
【０２６３】
請求項１１の発明によれば、請求項１ないし１０の高圧放電ランプの効果を有する照明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の第１の実施形態を示す断面図
【図２】 本発明の高圧放電ランプにおける楕円球状の透光性セラミックス放電容器の短径および長径の測定基準を説明する要部拡大断面図
【図３】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す断面図
【図４】 図３に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、外径比ｄB／ｄTを変化させるとともに、外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフ
【図５】 図４に示す本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態と同様な構造および寸法であるが、長さ比ＬT／ＬBを変化させるとともに外管内に封装した複数の高圧放電ランプについて透光性セラミックス放電容器の最冷部温度および表面温度を測定して求めたグラフ
【図６】 本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す断面図
【図７】 本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す断面図
【図８】 本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示す正面図
【図９】 本発明の高圧放電ランプの第６の実施形態を示す正面図
【図１０】 本発明の照明装置の第１の実施形態である自動車用ヘッドライトを示す斜視図
【図１１】 本発明の照明装置の第２の実施形態を示す断面図
【図１２】 本発明の照明装置の第３の実施形態を示す断面図
【図１３】 本発明の照明装置の第４の実施形態を示す断面図
【図１４】 本発明の照明装置の第５の実施形態を示す中央断面正面図
【図１５】 本発明の照明装置の第６の実施形態を示す分解状態の一部断面正面図
【図１６】 同じく組立状態の一部断面正面図
【図１７】 本発明の照明装置の第７の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１…透光性セラミックス放電容器
１ａ…膨出部
１ｂ…小径筒部
２…電極一体形給電導体
２ａ…封着性の部分
２ｂ…耐ハロゲン化物部分
２ｃ…電極部
３…シール
Claims (11)
- 放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに膨出部および小径筒部を連続した曲面によって一体に形成された内容積が０．１ｃｃ以下の透光性セラミックス放電容器と；
直径がφ Ｓ （ｍｍ）の封着性の部分および封着性の部分の先端に基端が接続されている直径がφ H （ｍｍ）の耐ハロゲン化物部分を備え、比φ Ｈ ／φ Ｓ が下式を満足するとともに、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿入されて耐ハロゲン化物部分が小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しながら貫通するとともに、先端が透光性セラミックス放電容器の膨出部内に突出して電極部を形成している電極一体形給電導体と；
透光性セラミックス放電容器の小径筒部および電極一体形給電導体の封着性の部分の間を封着しているセラミックス封止用コンパウンドのシールと；
金属ハロゲン化物を含み透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
０．２≦φ Ｈ ／φ Ｓ ≦０．６ - 透光性セラミックス放電容器は、最大外径がｄＢ（ｍｍ）で長さがＬＢ（ｍｍ）の膨出部および膨出部の両端に接続され外径がｄＴ（ｍｍ）で長さがＬＴ（ｍｍ）の一対の小径筒部を備え、かつ下式をそれぞれ満足することを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
１≦ｄＢ／ｄＴ≦３．５
１．６≦ＬＴ／ＬＢ≦４．５ - 透光性セラミックス放電容器は、膨出部が長径に対する短径の比ＲＤが下式を満足す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。
０．３≦ＲＤ≦１．０ - 透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備えるとともに肉厚差が０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
- 透光性セラミックス放電容器は、その全長が４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
- 透光性セラミックス放電容器は、両端が連続的な曲面によって絞られるとともに少なくとも主要部の平均直線透過率が２０％以上の膨出部および膨出部の両端に連続的な曲面を形成しながら連通して配置され膨出部より内径が小さい小径筒部を備え、定格ランプ電力が３５Ｗ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
- ランプ電力（Ｗ）に対する全重量（ｇ）の比率ＲＬが下式を満足していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
０．７×１０−２≦ＲＬ≦２．５×１０−２ - ランプ電力（Ｗ）に対する透光性セラミックス放電容器の重量（ｇ）の比率ＲＥが下式を満足していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
０．５×１０−２≦ＲＥ≦２．２×１０−２ - 透光性セラミックス放電容器は、放電空間を包囲する内径がｒＩ（ｍｍ）の膨出部、膨出部の一端に連通して配置された長さＬ１（ｍｍ）の第１の小径筒部および膨出部の他端に連通して配置された長さＬ２（ｍｍ）の第２の小径筒部を備え、膨出部の内径ｒI、第１および第２の小径筒部の長さＬ１、Ｌ２が下式を満足することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
ｒＩ／２＜Ｌ１＜Ｌ２ - 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の耐ハロゲン化物部分との間に形成されるわずかな隙間が０．２１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
- 照明装置本体と；
照明装置本体に支持された請求項１ないし１０のいずれか一記載の高圧放電ランプと；
を具備していることを特徴とする照明装置。
Priority Applications (5)
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