JP4587216B2 - 放電灯の支持構造および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は放電灯の支持構造および照明装置に係るものである。

従来の技術

自動車用ヘッドライトとして、石英製の放電管を使用した高圧放電灯が、その明るさや発光効率の高さのために、広く使用されてきている。このような石英管を用いた放電灯は、放電管が透明であるため、放電管内の発光ガスによる発光部をそのまま放電灯の点光源として扱うことができる。

特許文献１に記載の放電灯ヘッドランプにおいては、ヘッドランプ用の光源としてメタルハライドランプと高圧ナトリウムランプとを併用することを開示している。
特開平５−８６８４号公報

また、本出願人は、特許文献２において、自動車用ヘッドランプの疑似点光源として使用可能な高圧放電灯を開示している。この公報の記載によると、石英製の発光管を使用した場合には、発光管の内部に発光体を収容し、発光させると、透明な石英発光管の外部から内部の発光体が見えるので、発光体が点光源として機能する。しかし、透光性多結晶アルミナからなる発光管を使用した高圧放電灯は、半透明であることから、外部から見ると、発光管の全体が一体の発光体をなしているように見える。従って、発光管それ自体を充分に小型化することによって疑似点光源として使用可能な状態としている。
特開２００１−７６６７７号公報

例えば、自動車用ヘッドランプにおいては、所定位置に発光管を設置し、発光管からの発光をリフレクター（反射鏡）によって反射させ、前方に投射する。この際、投射後の集光位置にズレが生じないようにするために、点光源とリフレクターとの三次元的な位置関係や、リフレクターの表面形状は厳密に定まっている。

このように、自動車用ヘッドランプにおいては、放電灯中の点光源（あるいは疑似点光源）とリフレクター（反射鏡）との三次元的な位置関係を厳密に定める必要がある。このため、放電灯の反射鏡基材に対する固定方法が問題となる。

この固定方法としては、例えば図１に示すような方法がある（特許文献３）。すなわち、例えばセラミックスからなる反射鏡基材１１に、電極固定用の貫通孔７と、放電灯固定用の設置穴１１ａとをもうける。
実開平６−６４２０１号公報

発光管５を反射鏡基材１１に対して定位置に固定する際には、発光管５の一端５ａを設置穴１１ａ内に挿入する。この状態で端部５ａおよび給電部材２Ａは設置穴１１ａを通過し、反射鏡基材１１の凸面側に突出する。端部５ａの末端には電力供給用の金具２２が設けられており、金具２２が反射鏡基材１１の外側に突出している。また、給電部材２０は、これと交叉する給電部材６に対して機械的に固定されており、電気的に接続されている。そこで、給電部材６の先端を反射鏡基材１１の貫通孔７に挿通する。このような状態で、発光管５の位置決めを行う。

しかし、このような支持構造では次の問題点がある。即ち、発光管５の一端５ａを反射鏡基材１１の設置穴１１ａ内に挿入し、発光管５内のアークＡ（点光源）の位置が反射鏡基材１１の内面に対して三次元的に厳密な位置に固定されるように位置決めする。そしてこの状態で接合材１４を設置穴１１ａ内に充填し、接合材１４を硬化させる。接合材は例えば耐熱セメント（商品名：スミセラム）がよく使用される。接合材１４は反射鏡基材１１の外側に露出しており、接合材１４内に発光管の固定具２１が挿入されており、固定されている。

しかし、発光管５内の点光源Ａの位置を三次元的に厳密に保持しつつ、設置穴１１ａ内に接合材１４を充填する工程は実施が難しい。更に、接合材１４を充填した段階では仮に放電アークＡの位置が反射鏡基材１１内面に対して三次元的に厳密に固定されていたとしても、設置穴１１ａ内で接合材１４が硬化するときには、接合材１４が収縮したり、密度分布から変形したりする傾向がある。すると、接合材１４の収縮や変形に伴い、発光管５の一端５ａの位置が三次元的に移動し、放電アークＡの位置が反射鏡基材内面に対して位置ずれを起こし、投射ビームの集光位置における集光密度が低下する。すると、この製品は不良品となるので、製造歩留りが低下する。

本発明の課題は、放電灯を脆性材料からなる反射鏡基材によって支持するための支持構造において、放電灯を反射鏡基材に対して固定する際に、投射ビームの集光位置のズレを防止しやすい構造を提供することである。

本発明は、放電用の第一の電極および第二の電極を備える放電灯を、脆性材料からなる反射鏡基材によって支持するための支持構造であって、
反射鏡基材、
第一の電極に電気的に接続された第一の給電部材、
第二の電極に電気的に接続された第二の給電部材、および
第一の給電部材を保持するための保持部材を備えており、
反射鏡基材に第一の貫通孔および第二の貫通孔が設けられており、第一の給電部材が第一の貫通孔に挿通および固定されており、第二の給電部材が第二の貫通孔に挿通および固定されており、放電灯が反射鏡基材から浮上した状態で第一の給電部材および第二の給電部材を介して反射鏡基材に支持されており、保持部材が反射鏡基材によって把持されている把持部と、第一の給電部材を支持する非把持部とを備えていることを特徴とする。

また、本発明は、前記支持構造、およびこの支持構造によって支持されている放電灯を備えていることを特徴とする、照明装置に係るものである。この発明に係る照明装置は、反射鏡基材に反射膜を成膜する前の半製品も含むが、反射鏡基材に反射膜を成膜して投射照明装置とした後の照明装置も含む。

本発明によれば、放電灯の電極と接続された第一の給電部材および第二の給電部材をそれぞれ反射鏡基材の貫通孔に挿通し、この状態で第一の給電部材および第二の給電部材を反射鏡基材に対して固定する。第一の給電部材および第二の給電部材の位置を固定することによって、放電灯を所定位置にアクティブアライメントすることができる。この時点で、放電灯を反射鏡基材の設置穴１１内に接合材１４によって固定する場合とは異なり、第一の給電部材を挿通する貫通孔１ａの孔径は小さく、接合材も少ないので、接合材の硬化時における第一の給電部材の位置ずれは無視できる。従って、投射ビームの集光位置のズレを防止して製造歩留りを上げることができるので、本発明構造の産業上の利用性は大きい。

以下、図面を参照しつつ本発明を更に詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る支持構造を概略的に示す断面図である。脆性材料からなる反射鏡基材１に、給電部材固定用の貫通孔１ａ、１ｂとを所定位置に設ける。放電灯３の発光管５からは給電部材２Ａおよび２Ｂが発光管５の軸方向に向かって突き出している。

発光管５を反射鏡基材１１に対して定位置に固定する際には、第一の給電部材２Ａを貫通孔１ａに挿通し、固定する。また、給電部材２０を、これを機械的および電気的に接続された第二の給電部材２Ｂに対して取り付けておく。第二の給電部材２Ｂを動かすと、これと同時に発光管５が同じ距離だけ同じ方向に移動する。給電部材２Ｂを貫通孔１ｂに挿通させ、接合材２１によって固定できる。このように、発光管５が反射鏡基材１内壁面から浮上した状態で、第一の給電部材２Ａおよび第二の給電部材２Ｂを所定値に位置決めすることで、放電灯３の放電アークＡを所定位置に位置決めする。

この際、図１に示したような構造であると、放電灯の発光管５の端部５ａを反射鏡基材の設置穴内に設置して接合材で固定する必要があるので、その位置は所定位置からずれ易く、また接合材の硬化過程において大きなずれが発生しやすい。しかし、例えば図２に示すような本発明の構造であると、第一の給電部材２Ａおよび第二の給電部材２Ｂを各貫通孔１ａ、１ｂに挿通することで、各給電部材２Ａ、２Ｂを動かすことで、発光管５をアクティブアライメントすることができ、これによって反射鏡による所定位置への集光密度を大きくすることができる。そして、発光管５を設置穴に挿入する場合とは異なり、各給電部材を各貫通孔に挿通するだけなので、貫通孔の孔径は小さく、接合材の量も少なくできる。従って、接合材の硬化時の収縮や変形による発光管５の位置ズレもほとんど生じない。

図２においては、いわゆる石英発光管型の高圧放電灯を主として図示した。一方、図３に示す支持構造も、図２の支持構造と同様のものであり、同じ部分には同じ符号を付けてその説明を流用する。ただし、図３の例においては、使用した放電灯１３は、いわゆるサファイア発光管型と呼ばれるものである。本発明はこうした放電灯のタイプによって制約を受けるものではなく、さまざまなタイプの放電灯に対して適用可能である。

反射鏡基材を構成する脆性材料は特に限定されない。こうした脆性材料は特に限定されないが、耐熱性と耐熱衝撃性を兼ね備えるガラス（ガラスセラミックス）、セラミックス、サーメット、単結晶を例示できる。

このガラスとしては石英ガラス、アルミシリケートガラス、硼珪酸ガラス、シリカ−アルミナ−リチウム系結晶化ガラス、シリカ−アルミナ−亜鉛系結晶化ガラス、シリカ−アルミナ−バリウム系結晶化ガラス等を例示できる。このセラミックスとしては、例えばハロゲン系腐食性ガスに対する耐蝕性を有するセラミックスを例示でき、特に好ましくは、アルミナ、イットリア、イットリウム−アルミニウムガーネット、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素である。またこれらの内いずれかからなる単結晶でもよい。このサーメットとしては、アルミナ、イットリア、イットリウム−アルミニウムガーネット、窒化アルミニウムのようなセラミックスと、モリブデン、タングステン、ハフニウム、レニウムなどの金属とのサーメットを例示できる。この単結晶としては、可視光域が光学的に透明な特性を有する、例えばダイアモンド（炭素単結晶）やサファイヤ（Ａｌ_２Ｏ_３単結晶）等を例示できる。

発光管が透明である場合には、発光管内の放電アークＡが点光源として機能する。従って、点光源Ａからの発光が反射鏡基材１上の反射膜によって反射されるので、反射後の集光効率を高くするためには、点光源Ａの位置、従って発光管５の位置を、反射鏡基材内壁面に対して三次元的に高精度で位置決めしなければならない。また、発光管が半透明（例えば全光線透過率85％以上かつ直線透過率30％以下）である場合には、発光管５の全体が疑似点光源として機能する。従って、反射後の集光効率を高くするためには、疑似点光源の位置、従って発光管５の位置を、反射鏡基材内壁面に対して三次元的に高精度で位置決めしなければならない。

放電灯には放電用の第一の電極および第二の電極を設ける。このような電極の材質や形態は特に限定されない。各電極の材質は特に限定されないが、タングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた純金属が好ましく、あるいはタングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。特に、タングステン、モリブデンまたはタングステン−モリブデン合金が好ましい。また、これらの純金属または合金とセラミックスとの複合材料が好ましい。

第一の電極と接続される第一の給電部材２Ａ、あるいは第二の電極と接続される給電部材２Ｂ、６の材質や形態は特に限定されない。これらの材質は特に限定されないが、タングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた純金属が好ましく、あるいはタングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。特に、タングステン、モリブデンまたはタングステン−モリブデン合金が好ましい。また、これらの純金属または合金とセラミックスとの複合材料が好ましい。あるいは、耐酸化性の鉄系合金（ステンレス鋼、ニクロム、鉄クロム等）およびニッケルが好ましい。

更に、各電極の材質と、各電極に接続される各給電部材の材質とを同一とすることによって、異種金属の接続を省くことができるので、製造コストを著しく低減することができる。

放電灯の種類は特に限定されず、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、超高圧水銀ランプなどであってよい。
また、放電灯の用途も特に限定されず、自動車用ヘッドランプ、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）、液晶プロジェクターなど、点光源または疑似点光源を適用可能な種々の照明装置に適用可能である。

本発明においては、放電灯を反射鏡基材から浮上した状態で支持する。これは、放電灯が反射鏡基材の反射面から離間されていれば足り、その間隔は反射鏡の設計によって決定されるものなので特に限定されない。

反射鏡基材に設けられた第一の貫通孔には第一の給電部材が挿通および固定されており、第二の貫通孔には第二の給電部材が挿通および固定されている。この具体的支持方法は特に限定されず、以下を例示できる。
（１） 貫通孔に挿通された給電部材と貫通孔壁面との間に接合材を充填し、硬化させることによって、給電部材を固定できる。
（２） 発光管を構成する脆性材料に対して保持部材を固定し、この保持部材に対して給電部材を固定することができる。（２）の方法によれば、脆性材料と給電部材とを直接接合する必要がなく、給電部材の位置決めが一層容易かつ正確にできる。

図４は、（２）の実施形態に係る接合構造を概略的に示す断面図である。第一の給電部材２Ａが反射鏡基材１の貫通孔１ａ内に挿通されており、反射鏡基材１外に突出している。一方、反射鏡基材１には板状金属片１０の把持部１０ａが取り付けられている。この把持部１０ａの第一の表面１０ｃは、反射鏡基材１を形成する脆性材料によって押圧され、把持されている。把持部１０ａの第二の表面１０ｄは、内側支持体８によって押圧され、把持されている。板状金属片１０の非把持部１０ｂは反射鏡基材１外へと突出している。そして、第一の給電部材２Ａの外周と板状金属片１０の内側面との間に固定部材９を設置することによって、第一の給電部材２Ａを板状金属片１０の非把持部１０ｂに対して取り付ける。固定部材９と給電部材２Ａ、固定部材９と板状金属片１０との間はそれぞれ接合する。

なお、内側支持体８と板状金属片１０との間、板状金属片１０と反射鏡基材１との間には、それぞれ、接合材を介在させることも可能である。

（２）の実施形態においては、保持部材の反射鏡基材への取り付け方法は特に限定されず、後述のような接合材による化学的方法や、機械的方法であってよい。特に好ましくは以下の方法がある。即ち、保持部材を板状金属片によって形成し、保持部材の把持部を脆性材料によって把持する。この際に把持部と脆性材料との接触界面に発生する応力を板状金属片の変形により緩和させる。この場合、板状金属片の把持部と脆性材料との間は圧着するだけでも良いが、好ましくは把持部と脆性材料との間に接合材を設ける。この接合材は、後述の接合材であってよい。

この場合、把持部の両側は発光管を構成する脆性材料に接触していてよい。あるいは、板状金属片の第一の表面が反射鏡基材によって把持され、第二の表面が、所定材料（例えば脆性材料）からなる内側支持体によって把持されていてよい。

この実施形態においては、板状金属片の厚み方向の両側は、熱膨張係数が同等かまたは同じ材料で圧着把持することが好ましい。これによって、金属片を両側から固定する材料間の応力発生は殆ど無く、金属材料に発生する応力は金属材料の厚み中心を対称にしてほぼ等価な応力分布となり、更に金属片は金属片を両側から固定する材料に比べて圧倒的に薄い厚みのため、発生した応力は金属片の塑性変形により緩和される。従って、圧着把持工程後であっても、温度変化を伴う使用条件下に於いても、金属片が折損したり割れたり、大変形を起こす等の致命的な損傷が発生することは無い。

本実施形態では、金属片の把持部と金属片を両側から固定する材料との接触界面に発生する応力が、板状金属片の把持部の変形により緩和される。
把持部と金属片を両側から固定する材料との接触界面に発生する応力は、例えば以下の原因によって発生する。金属材料の熱膨張係数がα１、ヤング率がＥ１、金属片を両側から固定する材料の熱膨張係数がα２、ヤング率がＥ２とする。金属材料を金属片を両側から固定する材料の中に埋設し、焼結温度Ｔ１により圧着把持させ、室温まで冷却したとき、両者が全く変形せずまた界面での滑りも生じなかった場合、金属側の発生応力σ１は次式のように表される。
σ１∝Ｅ１ｘ（Ｔ１−室温）ｘ(α１−α２) （１）
同様に金属片を両側から固定する材料側の発生応力σ２は次式の様に表される。
σ２∝Ｅ２ｘ（Ｔ１−室温）ｘ(α２−α１) （２）

モリブデンとアルミナの組合せを例に取ると、モリブデンの熱膨張係数は約５ppm/Ｋ、ヤング率は約３３０Gpa、アルミナの熱膨張係数は約８ppm/Ｋ、ヤング率は約３６０Gpaであるので、例えば焼結温度が１，５００℃で室温まで冷却したときに、モリブデン側に塑性変形が全く無ければ、モリブデン側には約１，５００MPaの圧縮応力が発生する。同様にアルミナ側では約１，６００MPaの引張応力が発生することになる。

この応力値ははるかにそれぞれの材料の強度を超えており、通常このような金属片を両側から固定する材料と金属部材の構造体ではいずれかの材料の界面で破壊が生じて、複合された部材を実現することは不可能である。

しかしながら金属では降伏応力以上の応力が発生すると塑性変形が起こる。その際破壊に至るまでの変形の大きさは「伸び」で表され、一般的に「伸び」は数％〜数１０％と非常に大きい値をとる。
本実施形態では、金属片を両側から固定する材料（例えばセラミックス材料）に対して、金属材料側を相対的に薄肉にし、金属側のみに降伏応力以上の応力を発生させて塑性変形するように設計することにより、熱膨張差による応力を緩和しようとするものである。

例えばモリブデンを１００ミクロンの厚みの薄板とし、アルミナの厚みが１０ｍｍのブロックとすると、モリブデン薄板が変形して応力を緩和するのに必要なモリブデン側の歪は（３）式で表される。
ε＝（Ｔ１−室温）ｘ(α１−α２)〜０．５％ （３）
厚み方向での変形量は
Δｔ=εｘｔ〜０．５ミクロン （４）
となり非常に僅かな変形で発生する応力を緩和することができる。

白金とアルミナの組合せを例に取ると、白金の熱膨張係数は約９ppm/Ｋ、ヤング率は約１７０GPa、アルミナの熱膨張係数は約８ppm/Ｋ、ヤング率は約３６０GPaであるので、例えば焼結温度が１，５００℃で室温まで冷却したときに、白金側に塑性変形が全く無ければ、白金側には約２５０MPaの引張応力が発生する。同様にアルミナ側では約５３０MPaの圧縮応力が発生することになる。

この場合も白金を１００ミクロンの厚みの薄板とし、アルミナの厚みが１０ｍｍのブロックとすると、白金薄板が変形して応力を緩和するのに必要な白金側の歪は（３）式で表され約０．１％となる。白金側には圧着把持方向に対して引張応力が発生するが、その深さ方向の僅か０．１％の変形が起これば引張応力は緩和される。これは１０ｍｍの圧着把持深さであれば、僅か１０μmである。

このようにアルミナ材料と金属材料との構造体において主に両者の熱膨張差に起因して発生する応力は、その歪は約１％以下の大きさである。一方金属材料の降伏強度は引張強度より小さくその破断に至るまでの伸びは、数％〜数１０％の大きさのため、金属材料側の厚みをアルミナ材料厚みより相対的に薄くして金属側にのみ降伏応力以上の応力を発生させて塑性変形させ、熱膨張差を緩和させても、その変形量は「伸び」の値以内であり、金属材料が破壊することはない。また金属材料が変形することにより、アルミナ材料側に発生した応力も緩和され、アルミナ材料−金属構造体を実現することができる。 焼成収縮を利用して一体化するような製法を用いる場合、高温での熱処理操作となり、金属材料の高温クリープ変形等によっても応力が緩和される。

好適な実施形態においては、板状金属片の把持部を圧着する両側の材料の熱膨張係数差が２ｐｐｍ／Ｋ以下であり、特に好ましくは１ｐｐｍ／Ｋ以下である。最も好ましくは両者の熱膨張係数が同じである。このように両者の熱膨張係数を合わせることによって、本発明の反射鏡基材材料−金属構造体の熱サイクルに対する安定性、信頼性を一層向上させることができる。

好適な実施形態においては、板状金属片の把持部を圧着する反射鏡基材が耐熱性と耐熱衝撃性を兼ね備えるガラス（ガラスセラミックス）、セラミックス、サーメットの緻密化された焼結体やガラスの構造体であり、内側支持体が全く同材質の材料である。内側支持体は反射鏡基材との熱膨張差が２ｐｐｍ／Ｋ以下の材料でも良い。
この場合、板状金属片は反射鏡基材と及び内側支持体の間で接合材を介して固定されたり、反射鏡基材を所定の温度まで加熱膨張させ、予め板状金属片を内側支持体の外側に仮固定したものを挿入し、焼きバメにより固定することができる。
反射鏡基材がガラス（またはガラスセラミックス）で溶解ガラスプレス成形等の方法で成形される場合、予め板状金属片と内側支持体をプレス型に装着しておけば、反射鏡基材のガラス素材のプレス成形時に板状金属片と内側支持体も同時に一体化することができる。
反射鏡基材が粉末成形体で焼結により緻密化される場合、反射鏡基材の焼結収縮を利用して板状金属片と内側支持体を一体化することができる。例えば内側支持体が焼成収縮率の異なる焼結体であり、板状金属片は反射鏡基材の焼成時の収縮差によって圧接することができる。このときの収縮率差の好適値については後述する。
あるいは、好適な実施形態においては、内側支持体が、ガラス、単結晶などの焼成収縮しない脆性材料であっても良い。

好適な実施形態においては、板状金属片の厚さが、少なくとも把持部において１０００μｍ以下であり、特に好ましくは２００μｍ以下である。このように板状金属片を薄くすることによって、板状金属片の変形によって板状金属片と反射鏡基材間に発生する応力を低減し、反射鏡基材と発光管を備える放電灯の固定が容易で且つ耐久性も改善することが可能となる。ただし、板状金属片が薄すぎると、構造体としての強度が不足するため、板状金属片の把持部の厚さは２０μｍ以上とすることが好ましく、５０μｍ以上とすることが一層好ましい。

反射鏡の焼結により板状金属片を固定する場合、板状金属片の材質は、高融点金属が好ましい。高融点金属としては、モリブデン、タングステン、レニウム、ハフニウム、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の金属、またはこの金属を含む合金が好ましい。接合材や焼きバメにより板状金属片を固定する場合、板状金属片の材質はこの反射鏡と放電灯を備えた照明装置が使用される条件下で、耐熱性や耐酸化性等の耐久性があれば良く、耐酸化性の鉄系合金（ステンレス鋼、ニクロム、鉄クロム等）およびニッケルが好ましい。

具体的には、図５に示すように、反射鏡基材１Ａ、内側支持体８Ａおよび板状金属片１０を設置する。反射鏡基材１Ａと板状金属片１０との間には接合材１５を設け、内側支持体８Ａと板状金属片１０との間にも接合材１６を設ける。

反射鏡基材１Ａは例えば耐熱性と耐熱衝撃性を兼ね備えるガラス（ガラスセラミックス）、セラミックス、サーメット等を例示できる。これらの材料は粉末からなる成形体であっても良いし、緻密化された焼結体やガラスの構造体でも良い。成形体の場合、これには有機バインダーや焼結助剤などの添加剤が含有されていてよい。また、この成形体の仮焼体あるいは脱脂体であってよい。

内側支持体８Ａは、例えばセラミック粉末、あるいはサーメット用のセラミック−金属混合粉末からなる。これには有機バインダーや焼結助剤などの添加剤が含有されていてよい。また、被焼成体８Ａは、各粉末の成形体であってよく、この成形体の仮焼体あるいは脱脂体であってよい。但し被焼成体１Ａと８Ａの焼成収縮率は．外側の被焼成体１Ａの方が大きい必要がある。

内側支持体８Ａの材質として、焼成収縮の起こらないようなセラミック焼結体、単結晶、ガラス、金属等の既に緻密化が完了しているような材料を選んでも良い。この場合反射鏡基材との熱膨張差が２ｐｐｍ／Ｋ以下であることが望ましい。

反射鏡基材成形体１Ａと内側支持体成形体８Ａが共に成形体の場合、板反射鏡基材、内側支持体及び金属片１０をそれぞれ所定の位置に仮固定後焼成させ、緻密化させる。すると、図４（焼成後）に示すように、それぞれ径が小さくなった反射鏡基材１および内側支持体８が固定され同時に金属片１０も一体化する

ここで、焼成工程においては、外側にある反射鏡基材被焼成体２Ａを単独で焼成したときの内径よりも、内側支持体用の被焼成体８Ａを単独で焼成したときの外径が大きくなるようにする。これによって、焼成時に、板状金属片１０の把持部１０ａに対して発光容器および内側支持体から発光管の半径方向へと向かって圧着力が加わり、密着性および気密性が向上する。

このような観点からは、一般的に言って、内側支持体用被焼成体を単独で焼成したときの外径ＲＯの、反射鏡基材被焼成体を単独で焼成したときの内径ＲＩに対する比率（ＲＯ／ＲＩ）は、１．０４以上であることが好ましく、１．０５以上であることが更に好ましい。

（ＲＯ／ＲＩ）が大きくなりすぎると、反射鏡基材や内側支持体にクラックが発生しやすくなる。この観点からは、（ＲＯ／ＲＩ）は、１．２０以下であることが好ましく、１．１５以下であることが一層好ましい。

（１）、（２）の実施形態において、各接合材の種類は特に限定されず、以下を例示できる。
（ａ）アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれたセラミックス、あるいは、アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれた複数種のセラミックスの混合物
（ｂ）サーメット。サーメットを構成するセラミックスとしては、アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれた一種以上のセラミックス単独またはその混合物を例示できる。

このサーメットの金属成分は、タングステン、モリブデン、レニウム、またはタングステン、モリブデンおよびレニウムからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。これによって、メタルハライドに対する高い耐食性を閉塞材に対して付与することができる。このサーメットにおいては、セラミックス成分の比率は５５重量％以上、更には６０重量％以上とすることが好ましい（金属成分の比率は残部である）。
（ｃ）多孔質に形成した金属（多孔質骨格）にセラミック組成物を含浸させて得られた接合材。

（実施例１）
図２、図４および図５を参照しつつ説明したようにして、反射鏡基材１による放電灯３の支持構造を作製した。

ただし、発光管５は石英によって形成した。反射鏡基材１はアルミナによって形成し、厚さは約４ｍｍとした。給電部材２Ａ、６および２Ｂは、それぞれ、モリブデンからなる直径１ｍｍの丸棒によって形成した。

貫通孔１ａの内径（焼成後）は１．１ｍｍとした。板状金属片１０は厚さ１００〜２００μｍのモリブデン製の円筒とした。内側支持体８は押出成形により成形し予め予備焼結し、所定の寸法に加工することによって形成した。前述の（ＲＯ／ＲＩ）は１．１となるようにした。焼成条件は１６００℃で２時間である。この状態で反射鏡基材１および内側支持体８を焼成し、両者の間に板状金属片１０の把持部１０ａを固定した。焼結後反射鏡基材の表面に機械加工を施して、形状と表面荒さを整えた後、反射鏡基材内壁面に反射膜を形成した。貫通孔１ｂの内径は１．１ｍｍとし、これに第二の給電部材２Ｂを挿通し、耐熱セメント（商品名：スミセラム）によって接合した。

板状金属片１０の反射鏡基材１への取り付け後に、固定フランジ９を用いて給電部材２Ａを固定した。固定フランジ９の厚さを２ｍｍ（好ましくは１〜３ｍｍ）とした。固定フランジ９と板状金属片１０との間に耐熱セメント（商品名：スミセラム）を介在させて接合し、固定フランジ９と第一の給電部材２Ａとを耐熱セメント（商品名：スミセラム）によって接合した。この際、放電灯を反射鏡基材１上にアクティブアライメントしながら位置決めし、固定した。

発光管内部にはアルゴンガスを充填し、通常入力で３分間オン−２分間オフの点灯−消灯サイクルを繰り返した。この結果、集光点への集光状態は良く、位置決めが容易であることが判明した。また２５００時間経過後、発光管にクラックは見られなかった。

（実施例２）
発光管５は石英によって形成した。反射鏡基材１はシリカ−アルミナ−亜鉛系結晶化ガラスによって形成し、厚さは約４ｍｍとした。シリカ−アルミナ−亜鉛系結晶化ガラスは所定ガラス組成（主成分はSiO2：５５wt％、Al2O3：２０wt%、ZnO：２５wt%、）を所定原料で調合・混合した後、１５００℃でガラス溶解した後、溶解ガラスをプレス成形で所定の反射鏡形状に成形した後、貫通孔１a、１ｂおよび内側支持体８挿入部孔１ａを加工して形成した。給電部材２A、６、および２Bは、それぞれステンレス鋼からなる直径１ｍｍの丸棒によって形成した。

貫通孔１bの内径は１．１mmとし、これに第二の給電部材２Bを挿通し、圧着端子によって接合した。貫通孔１ａの内径は１．１ｍｍとした。板状金属片１０は厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼製の円筒とした。内側支持体８はシリカ−アルミナ−亜鉛系結晶化ガラスの溶解ガラスをパイプ成形する方法によって成形した後、所定の寸法に切断加工した。反射鏡基材１の内側支持体挿入孔に板状金属片１０と内側支持体８とを挿入し、板状金属片１０と内側支持体８との間に耐熱セメント（商品名：スミセラム）を介在させて板状金属板片１０の把持部１０ａを固定した。

この状態で、反射鏡基材、内側支持体を結晶化熱処理して、ガラス中にβ―石英固溶体、Zn−ペタライト固溶体の微細結晶を析出して結晶化ガラスを得た。次いで反射鏡基材内壁内面に反射膜を形成した。

板状金属片１０の反射鏡基材１への取り付け後に、固定フランジ９を用いて給電部材２Aを固定した。固定フランジ９の厚さを２ｍｍ（好ましくは１〜３ｍｍ）とした。固定フランジ９と板状金属片１０との間に耐熱セメント（商品名：スミセラム）を介在させて接合し、固定フランジ９と第一の給電部材２Aとを耐熱セメント（商品名：スミセラム）によって接合した。この際、放電灯を反射鏡基材１上にアクティブアライメントしながら位置決めし、固定した。

反射鏡基材１１に発光管端部５ａを挿入して接合する構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る放電灯３の支持構造を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る放電灯３の支持構造を模式的に示す断面図である。 第一の給電部材２Ａの反射鏡基材１への取り付け部分を拡大して示す断面図である。 図４の取り付け部の製造前の組み立て体を示す断面図である。

符号の説明

１ 反射鏡基材 １ａ 第一の給電部材用貫通孔 １ｂ 第二の給電部材用の貫通孔 ２Ａ 第一の給電部材 ２Ｂ 第二の給電部材 ３ 放電灯 ４Ａ 第一の放電用電極 ４Ｂ 第二の放電用電極 ５ 発光管 ８ 内側支持体 ９ 固定部材（固定フランジ） １０ 板状金属片 １０ａ 把持部 １０ｂ 非把持部 １０ｃ 板状金属片の第一の表面 １０ｄ 板状金属片の第二の表面 １１ クリアランス １５、１６、２１ 接合材

Claims (10)

1. 放電用の第一の電極、第二の電極および発光管を備える放電灯を、脆性材料からなる反射鏡基材によって支持するための支持構造であって、
   反射鏡基材、
   前記第一の電極に電気的に接続された第一の給電部材、
   前記第二の電極に電気的に接続された第二の給電部材、および
   前記第一の給電部材を保持するための保持部材を備えており、
   前記反射鏡基材に第一の貫通孔および第二の貫通孔が設けられており、前記第一の給電部材が前記第一の貫通孔に挿通および固定されており、前記第二の給電部材が前記第二の貫通孔に挿通および固定されており、前記放電灯が前記反射鏡基材から浮上した状態で前記第一の給電部材および前記第二の給電部材を介して前記反射鏡基材に支持されており、前記保持部材が前記反射鏡基材によって把持されている把持部と、前記第一の給電部材を支持する非把持部とを備えていることを特徴とする、放電灯の支持構造。
2. 前記保持部材が板状金属片からなり、前記把持部と前記脆性材料との接触界面に発生する応力が前記板状金属片の変形により緩和されることを特徴とする、請求項１記載の放電灯の支持構造。
3. 前記把持部の厚さが２０〜１０００μｍであることを特徴とする、請求項１または２記載の放電灯の支持構造。
4. 前記把持部と前記脆性材料との間に接合材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の放電灯の支持構造。
5. 前記板状金属片の第一の表面が前記反射鏡基材によって把持され、前記板状金属片の第二の表面が、内側支持体によって把持されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一つの請求項に記載の放電灯の支持構造。
6. 前記反射鏡基材と前記内側支持体との熱膨張係数差が２ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする、請求項５記載の放電灯の支持構造。
7. 前記反射鏡基材を構成する脆性材料が、ガラスおよびガラスセラミックスからなる群より選ばれていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の放電灯の支持構造。
8. 前記板状金属片が耐酸化性の鉄系合金からなることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一つの請求項に記載の放電灯の支持構造。
9. 前記反射鏡基材に形成されている反射膜を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の放電灯の支持構造。
10. 請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の支持構造、およびこの支持構造によって支持されている放電灯を備えていることを特徴とする、照明装置。
    

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