JP5242433B2

JP5242433B2 - 放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブ

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Publication number: JP5242433B2
Application number: JP2009018628A
Authority: JP
Inventors: 倫夫高垣; 晃本間; 毅史福代
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: US8174195B2; US20100187995A1; EP2214195A3; EP2214195A2; JP2010177051A

Description

本発明は、放電ランプ装置用アークチューブに係り、特に、自動車用ヘッドランプの光源として用いられる、水銀を含まない放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブに関する。

近時、自動車用ヘッドランプのバルブとしては、発光効率および演色性が良好で、かつ、寿命もフィラメント方式のバルブに比べて長いという利点から、放電ランプ装置が採用されており、この放電ランプ装置は、絶縁性の口金（ベース）から突出する一対の金属製リードサポートによって光源体であるメタルハライドアークチューブが支持されて構成されている。

アークチューブは、石英ガラス管の両開口端をピンチシールして、長手方向中央部に放電部となる密閉ガラス球を形成し、ピンチシール部には、タングステン製電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線とを直列に一体化した電極アッシーが封着されており、密閉ガラス球内に電極棒の先端が突出して、対向する一対の電極を構成している。

リード線は、ピンチシール部から外方に導出され、リードサポートに溶接されている。このリードサポートは、アークチューブを支持するとともに、リード線への通電路にもなっている。

そして、下記特許文献１では、放電部であるアークチューブの密閉ガラス球内に、水銀，ＮａＩ，ＳｃＩ_３およびＳｃＢｒ_３をＸｅガスとともに封入するが、ＳｃＢｒ_３の封入量をＳｃＩ_３とＳｃＢｒ_３の総封入量に対し２０〜８０重量％に調整する（ＳｃＩ_３の一部を、ＳｃＩ_３よりも結合エネルギーの大きい（解離しにくい）ＳｃＢｒ_３に置き換える）ことで、ＳｃＩ_３とガラスの反応（ガラスが浸食される失透現象）や電極の消耗が抑制され、点灯がちらつく（以下、フリッカーという）こともなく、光束維持率が長期間低下することがない放電ランプ装置用アークチューブが提案されている。

即ち、光束維持率低下の原因は、密閉ガラス球内に封入されている金属沃化物、特に、沃化スカンジウム（ＳｃＩ_３）の発光の減少に起因する。沃化スカンジウムの発光の減少は、沃化スカンジウムと石英ガラス（ＳｉＯ_２）間に化学反応が発生し、沃化スカンジウムが消失することにより惹起される。沃化スカンジウムの消失は、沃化スカンジウムと石英ガラスとが、以下の化学式で示す反応を起こし、その結果、沃化スカンジウムが酸化物に変化し、これによりＳｃ蒸気圧の低下が発生し、光束が減少する。
４ＳｃＩ_３＋３ＳｉＯ_２→２Ｓｃ_２Ｏ_３＋３ＳｉＩ_４ ……（１）

また、この式に示すような反応が起こると、沃化スカンジウムが消失されるだけでなく、石英ガラスの浸食（失透）も発生することになる。また、この反応で生成されたＳｉＩ_４は、電極棒のタングステンと、以下の（２）式に示すような反応を示し、この反応により低融点のＳｉＷｎが生成され、電極が溶けて電極間距離が増して管電圧が上昇する。また、蒸気圧が高い沃素（Ｉ_２）が生成されることによっても管電圧が上昇し、点灯が不安定になったり、最悪の場合は点灯不能となる。
ＳｉＩ_４＋ｎＷ→ＳｉＷｎ＋２Ｉ_２ ……（２）

このように、前記（１）式で示す反応により、石英ガラス管の内壁が浸食されることが失透の主な原因であることから、失透をなくすには、石英ガラスとＳｃＩ_３との反応量が少なければよい訳で、沃素（Ｉ）よりもＳｃとの結合エネルギーの強い臭素（Ｂｒ）に、注目した。即ち、ＳｃＩ_３の一部を、ＳｃＩ_３よりも結合エネルギーの大きい（解離しにくい）ＳｃＢｒ_３に置き換えれば、ＳｃＩ_３
と石英ガラス（ＳｉＯ_２）との反応量は少なく、（１），（２）式の反応の進行が緩和される、という観点から特許文献１が提案された。

一方、特許文献２（の第５，６の実施例）では、アークチューブの密閉ガラス球内に環境有害物質である水銀を封入しない放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブで、アークチューブの密閉ガラス球内には、ＮａＩ，ＳｃＩ_３の他に、水銀に代わる緩衝物質としてＩｎＩおよびＺｎＩ_２がＸｅガスとともに封入されているが、Ｘｅガスの封入圧、ＳｃＩ_３の封入量を調整することで、水銀入りアークチューブの初特性と略同等な初特性（管電圧，光束，光束立ち上がり）をもつ水銀フリーアークチューブが提案されている。

特開平９−２２３４８１号特開２００５−１８３１６５号

特許文献２に示す水銀フリーアークチューブは、水銀入りアークチューブと略同等の初特性を示すものの、水銀入りアークチューブよりもＸｅガスの封入圧が高く、設定管電圧が低い（電極に流れる電流が大きい）等の高負荷条件で使用されるため、ＳｃＩ_３とガラスの反応（ガラスが浸食される失透現象）や電極の消耗によるフリッカーの発生等に起因した光束維持率の低下が水銀入りアークチューブに比べると著しく、それだけ寿命が短い。

このため、水銀フリーアークチューブにこそ、ＳｃＩ_３とガラスの反応（ガラスが浸食される失透現象）や電極の消耗によるフリッカーの発生を抑制して、光束維持率の維持と長寿命化が希求されていた。

しかし、特許文献１の図４は、水銀入りアークチューブにおいてＳｃＢｒ_３の封入量の割合を増加させた場合の管電圧の変化を示しているが、この図からわかるように、ＳｃＢｒ_３が５〜１５％の実施例（発明例Ａ〜Ｄ）の初期点灯（０時間）〜２０００時間経過までの管電圧は、ＳｃＢｒ_３が０％（ＳｃＢｒ_３を全く封入しない場合）である比較例１，２の初期点灯（０時間）〜２０００時間経過までのの管電圧と比べて約１０Ｖほど低い。これは、ＳｃＩ_３に比べてＳｃＢｒ_３の蒸気圧が低いことが原因である。

そして、水銀入りアークチューブでは、水銀の封入量を調整することで管電圧の低下を補うことができるため、ＳｃＩ_３に対するＳｃＢｒ_３の割合を増加させることが失透や電極の消耗を抑制する上で有効である。一方、水銀を全く封入しない水銀フリーアークチューブでは、水銀に代わる緩衝物質としてＩｎＩ，ＺｎＩ_２を封入するものの、１０Ｖもの管電圧の大幅な低下を簡単には補えない。したがって、水銀フリーアークチューブに、水銀入りアークチューブに対し有効な「ＳｃＩ_３に対するＳｃＢｒ_３の割合を増加させる」という考えを適用することはあり得ない、と考えられてきた。

しかるに、水銀フリーアークチューブにおいて、発明者が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対してＳｃＢｒ_３の封入量を増加させる実験を行ったところ、図６，７に示すように、ＳｃＢｒ_３の封入量（割合）を僅かに増加させただけで、点灯初期の管電圧，光束が上昇するという、予想外の結果が得られた。

これは、ＳｃＩ_３とＳｃＢｒ_３を混合することによる相乗効果により密閉ガラス球内の蒸気圧が上昇したものと推定される。メタルハライドアークチューブの場合、ＮａＩ−ＳｃＩ_３系の金属は、ＮａＩ・ＳｃＩ_３の複合ハロゲン化物を形成し、密閉ガラス球内の蒸気圧が著しく上昇する。ここにＳｃＢｒ_３を添加すると、ＮａＩ・ＳｃＩ_３・ＳｃＢｒ_３の複合ハロゲン化物を形成し、密閉ガラス球内の蒸気圧がさらに高まると推定される。

即ち、「水銀フリーアークチューブの密閉ガラス球に封入するＳｃＢｒ_３の封入量を封入物質の総重量に対して所定の範囲に調整すれば、ＳｃＩ_３とガラスの反応（ガラスが浸食される失透現象）が抑制されて、所定の光束維持率および寿命が得られる。」ことが確認されたので、この度の特許出願に至ったものである。

本発明は、前記した従来技術の問題点や発明者の前記した考察の下になされたものであり、その目的は、密閉ガラス球の管壁での失透を抑制することで光束維持率および寿命が改善された放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブにおいては、シュラウドガラス管で覆われた密閉ガラス球内に、電極が対設され、主発光物質であるＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＳｃＢｒ_３および緩衝物質であるＩｎＩ，ＺｎＩ_２がＸｅガスとともに封入されて、密閉ガラス球内に水銀を含まない放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブであって、
前記ＳｃＢｒ_３の封入量を前記密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の範囲に調整するように構成した。

（作用）ＳｃＢｒ_３は、ＳｃＩ_３よりも結合エネルギーが大きい（解離しにくい）ため、密閉ガラス球の温度の低い管壁近傍で解離しにくく、前記（１）式の反応の進行が抑制される。即ち、ＳｃＩ_３の一部が、石英ガラスと反応しにくいＳｃＢｒ_３で置き換えられているため、ＳｃＩ_３と石英ガラスとの反応が緩和されて、管壁の失透が抑制される。また、（１）式の反応が緩和されることで、（２）式の反応も緩和され、電極の変形やフリッカーの発生が抑制されて、光束維持率が長期間維持されるとともに、寿命も延びる。

また、密閉ガラス球内にＳｃＩ_３よりも蒸気圧の低いＳｃＢｒ_３を入れると、密閉ガラス球内の蒸気圧が大幅に低下することが予想されるが、実際には、ＳｃＩ_３とＳｃＢｒ_３を混合することによる相乗効果により、密閉ガラス球内の蒸気圧はむしろ上昇する。即ち、この種のアークチューブでは、ＮａＩ−ＳｃＩ_３系の金属はＮａＩ・ＳｃＩ_３の複合ハロゲン化物を形成し、蒸気圧が著しく上昇する。そして、ここにＳｃＢｒ_３を添加すると、ＮａＩ・ＳｃＩ_３・ＳｃＢｒ_３の複合ハロゲン化物を形成し、さらに蒸気圧が高められると推定される。この結果、点灯初期の所望の管電圧，光束値が得られる。

ここで、ＳｃＢｒ_３の封入量が封入物質の総重量の５重量％未満では、ＳｃＢｒ_３の封入効果（ＳｃＩ_３とガラスとの反応を抑制する効果）が十分に発揮されず、また、封入物質の総重量の２４重量％を越えると、強い化学活性を示すＢｒが過剰に存在することとなって、電極を侵食・飛散させるなどの不具合が生じる他、所望の初期特性が得られない。このため、ＳｃＢｒ_３の封入量は、密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の範囲内であることが望ましい。

具体的には、この種の水銀フリーアークチューブでは、例えば、初期特性としては、点灯初期の光束値３０００ルーメン以上、働程特性としては、光束維持率（１５００時間）８５％以上、光束維持率（２０００時間）７９（約８０）％以上、寿命２５００時間以上が要求されるが、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の場合に、点灯初期の光束値が３０００ルーメン以上（図２，６参照）で、光束維持率（１５００時間）８５％以上（図２，３参照）、光束維持率（２０００時間）７９（約８０）％以上（図２，４参照）、寿命２５００時間以上が確保される（図２，５参照）。また、点灯初期の管電圧は、ＳｃＢｒ_３を全く封入しない場合の４２Ｖよりも僅かに低い４１Ｖ以上（図２，７）が確保される。

請求項２においては、前記ＳｃＢｒ_３の封入量を前記密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して２０重量％以下に調整するように構成した。

（作用）ＳｃＢｒ_３の封入量が封入物質の総重量に対して５〜２０重量％の場合に、点灯初期の管電圧が４２Ｖ以上となる（図２，７参照）ので、ＳｃＢｒ_３を全く封入しない場合の管電圧（４２Ｖ）以上の管電圧を確保するには、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２０重量％の範囲であることが望ましい。

請求項３においては、請求項１または２に記載の放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブにおいて、前記電極を、電極棒，モリブデン箔，リード線を直列に接続一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて前記密閉ガラス球内に突出する電極棒によって構成し、前記電極アッシーには、予め真空熱処理を施すように構成した。

（作用）電極アッシーに水や酸化膜等の不純物が付着していると、（１），（２）式の反応が進行して、フリッカーの発生が促進されるが、ピンチシールする電極アッシーには、予め真空熱処理が施されて、電極アッシーに付着している水分や酸化膜等の不純物が除去されたものを用いているので、密閉ガラス球内において、（１），（２）式の反応が緩和されて、フリッカーの発生が抑制される。

なお、ピンチシール工程では、ガラス管内を十分に加熱して水（Ｈ_２Ｏ）や酸素（Ｏ_２）を除去するとともに、不活性ガスを供給しつつピンチシールし、さらにアークチューブの密閉ガラス球を含む領域をシュラウドガラス管で覆うシュラウドガラス管封着工程では、シュラウドガラス管内（密閉ガラス球を取囲む空間）に不活性ガスを封入しつつシュラウドガラス管を封着することで、密閉ガラス球内およびシュラウドガラス管内（密閉ガラス球を取囲む空間）に水（Ｈ_２Ｏ）や酸素（Ｏ_２）を極力取り込まないようにすることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本願発明に係る放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブによれば、密閉ガラス球の管壁での失透が抑制されて、点灯初期における所望の光束値（３０００ルーメン以上）と管電圧（４１Ｖ以上）が確保されるとともに、光束維持率および寿命が改善された放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブが提供される。

請求項２によれば、点灯初期における所望の管電圧（４２Ｖ以上）が確保されて、光束維持率および寿命がより改善された放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブが提供される。

請求項３によれば、密閉ガラス球の管壁での失透がいっそう抑制されて、光束維持率および寿命がよりいっそう改善された放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブが提供される。

本発明に係る放電ランプ装置の実施例の縦断面図である。実験例１〜実験例６の点灯試験結果（働程特性，初期特性）を比較例とともに示す図である。実験例１〜実験例６の働程特性を比較例とともに示す図で、ＳｃＢｒ_３の封入量と光束維持率（１５００時間での光束維持率）との関係を示す図である。実験例１〜実験例６の働程特性を比較例とともに示す図で、ＳｃＢｒ_３の封入量と光束維持率（２０００時間での光束維持率）との関係を示す図である。実験例１〜実験例６の働程特性（寿命）を比較例とともに示す図で、ＳｃＢｒ_３の封入量と寿命との関係を示す図である。実験例１〜実験例６の初期特性を比較例とともに示す図で、ＳｃＢｒ_３の封入量と光束との関係を示す図である。実験例１〜実験例６の初期特性を比較例とともに示す図で、ＳｃＢｒ_３の封入量と管電圧との関係を示す図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。

図１〜７は、本発明に係る放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブの実施例を示し、図１は本発明の実施例である放電ランプ装置全体の縦断面図、図２は実験例１〜実験例６の点灯試験結果（働程特性，初期特性）を比較例とともに示す図である。図３〜５は、実験例１〜実験例６の働程特性を比較例とともに示す図で、図３はＳｃＢｒ_３の封入量と光束維持率（１５００時間での光束維持率）との関係を示し、図４はＳｃＢｒ_３の封入量と光束維持率（２０００時間での光束維持率）との関係を示し、図５はＳｃＢｒ_３の封入量と寿命との関係を示す。図６，７は、実験例１〜実験例６の初期特性を比較例とともに示す図で、図６はＳｃＢｒ_３の封入量と光束との関係を示し、図７はＳｃＢｒ_３の封入量と管電圧との関係を示す。

図１において、放電ランプ装置は、絶縁性ベース１の前方にアークチューブ５が突出する形態に一体化されている。即ち、絶縁性ベース１の前方に突出するリードサポート２によって、アークチューブ５の前端部が支持され、絶縁性ベース１の後端部に取着された金属製キャップ３にアークチューブ５から導出するリード線８が溶接されることで、アークチューブ５の後端部が支持され、さらに絶縁性ベース１の前面に固定された金属製支持部材Ｓによって、アークチューブ５の後端部寄りが把持されている。符号１ａは、絶縁性ベース１の前方に開口された、アークチューブ５の後端部収容用の凹部である。

アークチューブ５は、直線状延出部の長手方向途中に球状膨出部が形成された円パイプ形状の石英ガラス管の球状膨出部寄りがピンチシールされて、放電空間を形成する楕円体形状のチップレス密閉ガラス球５ａの両端部に横断面矩形状のピンチシール部５ｂ，５ｂを形成した非常にコンパクトに構成されている。

密閉チャンバーである密閉ガラス球５ａ内には、電極６，６が対設されるとともに、所定量の主発光用金属ハロゲン化物（ＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＳｃＢｒ_３）および緩衝用金属ハロゲン化物（ＩｎＩ，ＺｎＩ_２）が始動用希ガス（Ｘｅガス）とともに封入されているが、水銀（Ｈｇ）は全く封入されていない。

電極６，６はピンチシール部５ａに封着されたモリブデン箔７に接続され、ピンチシール部５ｂ，５ｂの端部からはモリブデン箔７，７に接続されたモリブテン製リード線８，８が導出している。即ち、電極（を構成する電極棒）６，モリブデン箔７，リード線８を直列に接続一体化した電極アッシーＡ，Ａ’の少なくともモリブデン箔７を含む領域がピンチシール部５ｂに封着されることで、密閉ガラス球５ａ内に一対の電極（電極棒）６が対向配置されている。電極（電極棒）６は、先端側が直径０．３５ｍｍと太く、基端軸部側が直径０．３０ｍｍと細い、トリウムタングステン製の段付き電極棒で構成され、密閉ガラス球５ａ内への突出長は１．８ｍｍで、電極間距離は、メカニカルギャップ３．８mm（オプティカルギャップ：４．２mm）に設定されている。

符号Ｇは、密閉ガラス球５ａから発した光の中で、人体に有害な紫外線成分をカットする円筒形状の紫外線遮蔽用シュラウドガラス管で、アークチューブ５の両端に一体的に形成されている円筒形状の非ピンチシール部に溶着されている。シュラウド管Ｇ内（密閉ガラス球５ａを取囲む空間）には、０．１気圧の窒素ガス（Ｎ_２）が封入されており、密閉ガラス球５ａからの放熱が抑制されて、密閉ガラス球５ａが高温に保持されるように構成されている。

また、密閉ガラス球５ａは、図１に示すように、最大外径（内径）ｄ１（ｄ２）が６．１ｍｍ（２．５ｍｍ）で、その内容積は２２μｌである。密閉ガラス球５ａ内には、前記したように、所定量の金属ハロゲン化物（ＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＳｃＢｒ_３，ＩｎＩ，ＺｎＩ_２）がＸｅガス（封入圧１５気圧）とともに封入されている。

詳しくは、密閉ガラス球５ａ内には、総重量０．３ｍｇの金属ハロゲン化物（ＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＳｃＢｒ_３，ＩｎＩ，ＺｎＩ_２）が封入されているが、ＳｃＢｒ_３の封入量が封入金属ハロゲン化物の総重量（０．３ｍｇ）に対して５〜２４重量％の範囲に調整されることで、電極の変形やフリッカーの発生が抑制されるとともに、密閉ガラス球５ａ内の蒸気圧の低下も抑制されて、光束維持率が長期間維持されるとともに、長寿命も確保されている。

即ち、ＳｃＢｒ_３は、ＳｃＩ_３よりも結合エネルギーが大きい（解離しにくい）ため、密閉ガラス球５ａの温度の低い管壁近傍で解離しにくく、前記（１）式の反応の進行が抑制される。換言すれば、ＳｃＩ_３の一部が、石英ガラスと反応しにくいＳｃＢｒ_３で置き換えられているため、ＳｃＩ_３と石英ガラスとの反応が緩和されて、管壁の失透が抑制される。また、（１）式の反応が緩和されることで、（２）式の反応も緩和され、電極の変形やフリッカーの発生が抑制されて、光束維持率が長期間維持されるとともに、寿命も延びる。

また、密閉ガラス球５ａ内にＳｃＩ_３よりも蒸気圧の低いＳｃＢｒ_３を入れると、密閉ガラス球５ａ内の蒸気圧が大幅に低下することが予想されるが、ＳｃＩ_３とＳｃＢｒ_３を混合することによる相乗効果により、密閉ガラス球５ａ内の蒸気圧はむしろ上昇して、管電圧が上がる。即ち、この種のアークチューブでは、ＮａＩ−ＳｃＩ_３系の金属はＮａＩ・ＳｃＩ_３の複合ハロゲン化物を形成し、蒸気圧が著しく上昇する。そして、ここにＳｃＢｒ_３を添加すると、ＮａＩ・ＳｃＩ_３・ＳｃＢｒ_３の複合ハロゲン化物を形成し、さらに蒸気圧が高まると推定される。この結果、点灯初期の所望の管電圧，光束値が得られる。

ここで、ＳｃＢｒ_３の封入量が封入物質の総重量の５重量％未満では、ＳｃＢｒ_３の封入効果（ＳｃＩ_３とガラスとの反応を抑制する効果）が十分に発揮されず、また、封入物質の総重量の２４重量％を越えると、強い化学活性を示すＢｒが過剰に存在することとなって、電極を侵食・飛散させるなどの不具合が生じる他、所望の初期特性が得られない。したがって、ＳｃＢｒ_３の封入量は、密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の範囲内であることが望ましい。

このように、働程特性を示す図２〜５からわかるように、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の場合に、１５００時間で８５％以上の光束維持率、２０００時間で７９（約８０）％以上の光束維持率、２５００時間以上の寿命を確保できる。

また、初期特性を示す図２，６，７からわかるように、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の場合に、初期点灯の光束値が３０００ルーメン以上で、初期点灯の管電圧が４１Ｖ以上となり、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２０重量％の範囲の場合に、初期点灯の管電圧が４２Ｖ以上となる。

したがって、点灯初期の管電圧４１Ｖ以上を確保するためは、ＳｃＢｒ_３の封入量は、密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の範囲内であればよいが、点灯初期の管電圧４２以上を確保するためは、ＳｃＢｒ_３の封入量が密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２０重量％の範囲であることが望ましい。

また、電極アッシーＡ，Ａ’は、ピンチシール部５ｂ，５ｂに封着される前に２００〜８００℃の真空熱処理が施されることで、電極アッシーＡ，Ａ’に付着している水分や酸化膜等の不純物が除去された形態で、ピンチシール部５ｂ，５ｂに封着一体化されている。

即ち、電極アッシーＡ，Ａ’に水や酸化膜等の不純物が付着していると、（１），（２）式の反応が進行して、フリッカーの発生が促進されるが、ピンチシールする電極アッシーＡ，Ａ’には、予め真空熱処理が施されて、電極アッシーＡ，Ａ’に付着している水分や酸化膜等の不純物が除去されたものを用いているので、密閉ガラス球５ａ内において、（１），（２）式の反応が緩和されて、フリッカーの発生が抑制される。

また、電極アッシーＡ，Ａ’をピンチシールするピンチシール工程では、ガラス管Ｗ内を十分に加熱して水（Ｈ_２Ｏ）や酸素（Ｏ_２）を除去するとともに、不活性ガスを供給しつつピンチシールし、さらにアークチューブの密閉ガラス球５ａを含む領域をシュラウドガラス管Ｇで覆うシュラウドガラス管封着工程では、シュラウドガラス管Ｇ内（密閉ガラス球５ａを取囲む空間）に不活性ガスを封入しつつシュラウドガラス管Ｇを封着することで、密閉ガラス球５ａ内およびシュラウドガラス管Ｇ内（密閉ガラス球５ａを取囲む空間）に水（Ｈ_２Ｏ）や酸素（Ｏ_２）を極力取り込まないようにすることが望ましい。

なお、電極アッシーＡ，Ａ’を構成する電極棒６，モリブデン箔７およびリード線８に対しては、それぞれ部品の段階で不純物（水分および酸化膜）除去処理を施すことは勿論であるが、これら６，７，８を電極アッシーＡ，Ａ’として接合一体化した後にも電極アッシーＡ，Ａ’に不純物（水分および酸化膜）除去処理を施して、電極アッシーＡ，Ａ’に付着している不純物（水分および酸化膜）を確実に除去した上で、ピンチシール工程が行われる。

具体的には、電極アッシーＡ，Ａ’を構成する電極棒６，モリブデン箔７およびリード線８に対しては、それぞれ部品の段階で不純物（水分および酸化膜）除去処理（例えば、電極棒６については、真空加熱炉を用いた１６００〜２２００℃の真空熱処理、モリブデン箔７については、スプール状のモリブデン箔材（所定巾の帯状のモリブデン箔材をスプール状に捲回したもの）を巻きほぐし、酸化・還元炉を用いた酸化（３００〜５００℃）・還元（９００℃）処理）を施すことは勿論であるが、これら６，７，８を電極アッシーＡ，Ａ’として接合一体化した後に、電極アッシーＡ，Ａ’を真空加熱炉に入れて２００〜８００℃の真空熱処理を施すことで、不純物（水分および酸化膜）が確実に除去された電極アッシーＡ，Ａ’が得られる。なお、不純物（水分および酸化膜）をさらに確実にするには、水分濃度を１ｐｐｍ以下に調整した不活性ガスで電極アッシーＡ，Ａ’をウォッシングしつつ真空熱処理することが望ましい。

また、ピンチシール工程では、電極アッシーＡ，Ａ’を酸化させないためにも、ガラス管Ｗ内に不活性ガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）を供給しつつ電極アッシーＡ，Ａ’をピンチシールすることが望ましい。

また、アークチューブの密閉ガラス球５ａを含む領域をシュラウドガラス管Ｇで覆うシュラウドガラス管封着工程では、シュラウドガラス管Ｇ内（密閉ガラス球を取囲む空間）に不活性ガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）を供給しつつシュラウドガラス管Ｇを封着することで、密閉ガラス球５ａ内およびシュラウドガラス管Ｇ内（密閉ガラス球５ａを取囲む空間）に水（Ｈ_２Ｏ）や酸素（Ｏ_２）を極力取り込まないようにすることが望ましい。

次に、密閉ガラス球５ａ内の金属ハロゲン化物の封入量を異ならしめた実験例１〜６に示すアークチューブについて行った初期特性試験，働程特性試験結果について、図２〜図７を参照して説明する。

図１に示す放電ランプ装置を用いて、実験例１〜実験例６および比較例のアークチューブに対して、点灯電力を３５Ｗとして、所定の時間間隔でオン，オフを繰り返す点滅モードで試験を行い、点灯初期の光束値および管電圧、１５００時間と２０００時間を経過した時の光束維持率（試験開始時の光束を１００％とする、１５００時間と２０００時間を経過した時のそれぞれの光束値の割合）を求めた。

[実験例１]
第１の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：２３．８：５：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は５重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、３１２０ルーメン，４２．５Ｖで、目標値３０００ルーメン，４２Ｖを満足する。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８５．５％、２０００時間における光束維持率が７９．７(約８０)％、寿命が２５１１時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも一応満足する。

[実験例２]
第２の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：１４：８．８：０．２：１５重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は８．８重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、３０９４ルーメン，４２．５Ｖで、目標値３０００ルーメン，４２Ｖを満足する。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８７．１％、２０００時間における光束維持率が８０．２％、寿命が２７１１時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できる。

[実験例３]
第３の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：１３．８：１５：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は１５重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、３０６０ルーメン，４２．１Ｖで、目標値３０００ルーメン，４２Ｖを満足する。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８７．２％、２０００時間における光束維持率が８２．１％、寿命が２６７５時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できる。

[実験例４]
第４の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：８．８：２０：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は２０重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、３０７０ルーメン，４２．２Ｖで、目標値３０００ルーメン，４２Ｖを満足する。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８８．４％、２０００時間における光束維持率が８１．７％、寿命が２７８８時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できる。

[実験例５]
第５の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：５：２３．８：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は２３．８重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、３０１１ルーメン，４１．３Ｖで、光束の目標値３０００ルーメンは満足するが、管電圧の目標値４２Ｖより僅かに低い。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８６．８％、２０００時間における光束維持率が７９．４％、寿命が２６６６時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できる。

[実験例６]
第６の実験例は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：０：２８．８：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は２８．８重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、２９７１ルーメン，４０．６Ｖで、目標値３０００ルーメン，４２Ｖよりかなり低い。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８４．５％、２０００時間における光束維持率が７８．５％、寿命が２３０５時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できるものではない。

[比較例]
ＳｃＢｒ_３を全く封入していない比較例（ＢＭ）は、密閉ガラス球５ａ内の各金属ハロゲン化物の封入量が、ＮａＩ：ＳｃＩ_３：ＳｃＢｒ_３：ＩｎＩ：ＺｎＩ_２＝６２：２８．８：０：０．２：９重量％に調整されている。即ち、金属ハロゲン化物の総封入量に対するＳｃＢｒ_３の封入量は０重量％である。

点灯初期の光束，管電圧は、２９８０ルーメン，４２Ｖで、光束の目標値３０００ルーメンよりかなり低い。働程特性では、１５００時間における光束維持率が８５．１％、２０００時間における光束維持率が７８．８％、寿命が２３２０時間で、光束維持率（１５００時間，２０００時間）および寿命のいずれも満足できるものではない。

５アークチューブ
５ａ密閉ガラス球
５ｂピンチシール部
Ａ，Ａ’ 電極アッシー
６電極（電極棒）
７モリブデン箔
８リード線
Ｇシュラウドガラス管

Claims

シュラウドガラス管で覆われた密閉ガラス球内に、電極が対設され、主発光物質であるＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＳｃＢｒ_３および緩衝物質であるＩｎＩ，ＺｎＩ_２がＸｅガスとともに封入された、密閉ガラス球内に水銀を含まない放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブであって、
前記ＳｃＢｒ_３の封入量が前記密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して５〜２４重量％の範囲に調整されたことを特徴とする放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブ。
前記ＳｃＢｒ_３の封入量は、前記密閉ガラス球内の封入物質の総重量に対して２０重量％以下に調整されたことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブ。
前記電極は、電極棒，モリブデン箔，リード線を直列に接続一体化した電極アッシーの少なくともモリブデン箔を含む領域がピンチシール部に封着されて前記密閉ガラス球内に突出する電極棒によって構成され、前記電極アッシーには、予め真空熱処理が施されたことを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブ。