JPH04370646A

JPH04370646A - 高輝度放電灯用発光管

Info

Publication number: JPH04370646A
Application number: JP17445891A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hayashi; 浩一林
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高輝度放電灯用の発光
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の高輝度放電灯用発光管（
以下、単に発光管という）は、主に石英ガラスから作製
されたり、アルミナにＭｇＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３等
を透光性を改善する目的で微量添加しこれを焼結させて
得られる透光性セラミック（主にアルミナ）から作製さ
れている。

【０００３】そして、図８に示すように、石英ガラスや
上記透光性アルミナから作製された発光管５０は、両端
が開口した直線状の管体であり、この両端の開口部を、
一対の主電極を封止して保持するための二つの電極保持
穴５１，５２とする。この各電極保持穴には、主電極５
４，５５を焼結固定したセラミックの封止部材５６，５
７が固着される。つまり、発光管５０は、封止部材を介
して主電極を保持している。

【０００４】発光管５０の内部には、始動用希ガスの他
に、発光管が用いられる高輝度放電灯に応じた放電用金
属成分、例えば高圧水銀灯であれば水銀が、メタルハラ
イドランプであればナトリウム等のアルカリ金属などの
ハロゲン化物等が、数十Ｔｏｒｒの内圧で封入されてい
る。

【０００５】この放電用金属成分の封入に当たっては、
封止部材５６，５７の一方を予め発光管５０に固着し、
その後、固体の放電用金属成分を管内に入れて所定内圧
を保ちつつ他方の封止部材を発光管５０に固着する。こ
の際、内圧はアルゴン等の希ガスにより数十Ｔｏｒｒに
調整される。そして、各封止部材の固着に当たっては、
各電極保持穴の端面とこれに対向する封止部材の固着面
との隙間に所定の封止材を充填し、この封止材を局部加
熱して溶融し、その後、冷却・固化させる。

【０００６】一般に、発光管は、始動用希ガスや上記種
々の放電用金属成分（固体）を数十Ｔｏｒｒの内圧で封
入しており、その放電時には管壁温度が９００℃にも達
するとともに、温度上昇に伴って内圧も高くなる。また
、さらに高輝度を得るために点灯状態における管壁温度
を１２００℃にまですることが行なわれつつある。この
ため、石英ガラスや上記した透光性アルミナで作製され
た従来の発光管では、以下に説明するような理由から厚
肉化が図られている。

【０００７】上記したように管壁温度が９００〜１２０
０℃にまで達した安定な点灯状態では、発光管内では放
電用金属成分として封入されているアルカリ金属などの
ハロゲン化物（例えばＮａＩ）が蒸発遊離してイオンと
なる。このため、石英ガラス製の発光管においては、こ
の金属イオンが石英ガラスと反応して、石英ガラス表面
から腐食が生じ、同時に金属が石英ガラスに含浸吸収さ
れる。これに伴い、輝度は低下し、最終的に石英ガラス
の劣化によりクラックが発生し、管内の放電金属成分が
管外に漏洩してしまう。こうして、高圧放電灯（以下、
ランプという）の寿命が短時間の内に尽きてしまう。従
って、ランプの長寿命化を図るためには、発光管の内面
に当初発生した劣化部分が発光管の外表面に進展するま
での期間が長くなるよう、発光管を厚肉とすることで上
記不具合を回避している。

【０００８】一方、上記した透光性セラミックからなる
発光管では、石英ガラスの発光管に見られるような遊離
した金属イオンによる発光管内壁の侵食、即ちアルミナ
結晶粒子内部への金属の含浸等は見られないものの、以
下に説明する理由から厚肉化を余儀なくされている。セ
ラミックにおける機械的強度は、セラミックを構成して
いる結晶粒子の大きさに依存し、結晶粒子の粒径が大き
くなるほど機械的強度（曲げ強度，ワイブル係数等）が
低下することがよく知られている。更に、ＭｇＯ等を添
加することによって粒界に生成したスピネル相などの粒
界相は、常温環境下では高強度を有するものの、高温環
境下においては容易に軟化するため、これに伴い機械的
強度が低下する。したがって、室温（常温）において数
十Ｔｏｒｒの内圧を有する発光管の管壁温度が９００〜
１２００℃に達した時に発光管が内圧の増加により破壊
されないようにするために、その機械的強度を肉厚を厚
くすることにより確保している。

【０００９】更に、粒界相は、ガラスに近似した組成を
備えるので、上記した石英ガラスと同様に、アルミナ結
晶粒子内部に比較して遊離金属イオンによる劣化が著し
い。このため、発光管の内壁の粒界相に起きた劣化が粒
界に沿って外壁にまで進展すると、管内の放電金属成分
が粒界を介して管外に漏洩する。従って、外壁にまでの
劣化の進展に要する行程（距離）を長くする点からも発
光管の肉厚を厚くすることが行なわれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに発光管を厚肉化すれば、内圧の増加に耐えられる機
械的強度を確保したり、或いは電極保持穴端面と封止部
材端面の接触面積の拡大に起因して封止部材を強固に固
着できるものの、次のような問題点が指摘されている。

【００１１】即ち、肉厚の増大に伴って発光管の熱容量
は増大するので、主電極間に形成されたアーク放電の熱
による発光管の発光部全体の温度上昇に時間を要する。このため、管内の放電用金属成分が蒸発して飽和蒸気圧
となる定常状態の所定温度にまで発光管の温度が上昇す
る時間（発光が安定するまでの始動時間）を増大させる
欠点があり、上記定常状態に到るまでに約３０秒以上を
要していた。なお、この始動時間を測定するに当たって
は、上記発光管５０（肉厚：約０．６ｍｍ）内に放電用
物質としてＨｇ−ＮａＩ（０．１１ｇ）を封入し１００
Ｖの電圧（４６Ｗ）を印加した。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、始動時間が短い発光管を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の採用した手段は、高輝度放電灯の外管内に
組み込まれて使用される高輝度放電灯用発光管であって
、一対の主電極が封入される放電空間を形成する放電空
間形成体と、前記放電空間形成体を覆う透光性の熱反射
体とを備え該熱反射体を、前記放電空間形成体の外面か
ら所定のギャップを隔てて設けたことをその要旨とする
。

【００１４】また、放電空間形成体を直線管路を有する
管体とし、熱反射体を透光性のスリーブとした。このス
リーブを支持する支持体は、管体外周に設けられた突起
や開口部端面に設けた鍔部等として形成される。更には
、直線状の管体を、９９．９９ｍｏｌ％以上の高純度ア
ルミナ微粉末を焼結して得られる透光性アルミナであり
、その結晶粒子の平均粒径が１μｍ以下で最大粒径が２
μｍ以下の透光性アルミナから作製した。

【００１５】

【作用】上記構成を有する高輝度放電灯用発光管は、一
対の主電極が封入される放電空間形成体を熱反射体で覆
うので、放電空間形成体から外部に放射される熱は外管
内で熱反射体から放電空間形成体に反射されることにな
り、放電空間形成体を早く昇温させる。

【００１６】また、放電空間形成体を直線管路を有する
管体とし、熱反射体を透光性のスリーブとして形状を単
純化し、作製工程を簡略なものとする。

【００１７】更に、管体を高純度のアルミナを焼結した
透光性アルミナからなるものとし、その結晶粒子の平均
粒径が１μｍ以下で、最大粒径が２μｍ以下としたこと
から、本発明の高輝度放電灯用発光管は、従来の透光性
アルミナに比べて極めて微細な結晶構造を備えるといえ
る。また、不純物は、焼結前のアルミナ中にごく僅か（
トータルで最大０．０１ｍｏｌ％以下）しか含まれてい
ないので、不純物はアルミナに総て固溶し、スピネル相
などの粒界相をほとんど形成しない。このため、上記し
た結晶粒子の微細化と粒界相の非形成とに基づいて、常
温から放電時温度に亘っての機械的強度が改善されると
ともに、反応性に富む金属ガスに対する耐蝕性を備える
ので、開口部両端のフランジ間に渡って高輝度放電灯用
発光管の薄肉化を可能とする。

【００１８】高輝度放電灯用発光管を作製するための従
来の透光性アルミナは、ＭｇＯ等の焼結助剤とともに焼
結して結晶粒子を粗大化させて透光性を発現させたもの
である。これに対して、本発明の透光性アルミナが従来
の透光性アルミナとは異なる微小結晶粒径を備えながら
透光性を有する根拠は、次のように考えられる。

【００１９】まず第１に、上記したように粒界相を形成
しないので、一般の透光性アルミナでは光の散乱因子と
して作用していた粒界相による影響が排除されて、可視
光に対する直線透過率の向上をもたらすと考えられる。

【００２０】更に、以下のように推察される。結晶粒子
及び結晶子の断面がいずれも円形であると仮定すると、
直径ｄの結晶子がｎ個集まって直径Ｄの結晶粒子を構成
する場合、次の関係式■が成り立つ。 ■　　　　　　ｎ＝（Ｄ／ｄ）＾２（演算子＾はべき乗
を表わす）この関係式から算出されるｎの値は、１個の結晶粒子の
断面に含まれる結晶子界面に換算できる。

【００２１】高純度のアルミナから得られた種々の透光
性アルミナ（平均粒径：０．７２，０．８５，０．９９
，１．１６，１．３５，１．５２μｍ）についての格子
定数をＸ線回折装置を用いて求め、結晶子の直径ｄと回
折線の幅とを関係づけるＳｃｈｅｒｒｅｒの式に従い（
０１２）の回折ピークから上記各平均粒径の透光性アル
ミナの結晶子の直径ｄを算出したところ、結晶子の直径
ｄは結晶粒子の大きさに左右されることなく一定であっ
た。なお、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式は、「Ｐ．Ｇａｌｌｅ
ｚｏｔ，”Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ
　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．５　ｐ２２１，Ｓｐ
ｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ　（１９８４）”　」や「
Ｐ．Ｓｃｈｅｒｒｅｒ，”Ｇｏｔｔｉｎｇｅｒ　Ｎａｃ
ｈｒｉｃｈｅｎ，　２，　９８（１９１８）”」に紹介
されている。従って、上記関係式■から、結晶粒子の直
径Ｄ（平均粒径）が小さくなるほど１個の結晶粒子中に
おける結晶子界面は少ないといえる。

【００２２】一般に、光がセラミックのような多結晶体
に入射された場合、その散乱は屈折率の不連続な面、即
ち原子配列の不連続な部分で起こると考えられている。結晶粒子中の結晶子界面は、この原子配列の不連続な部
分にほかならないので、光の散乱を引き起こす。このた
め、結晶粒子中における結晶子界面が少なければ少ない
ほど、即ち結晶粒子の直径Ｄが小さいほど、光の散乱因
子である結晶子界面による影響が小さくなり、可視光に
対する直線透過率の向上をもたらすと考えられる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明にかかる発光管の好適な実施例
について、図面に基づき説明する。図１に示すように、
本実施例の発光管１Ｊは、両端の開口部端面にそれぞれ
フランジ１ｇを備えた発光領域管体１ｈと、後述する封
止部材が固着されて主電極を保持するための電極保持穴
１ａと、フランジ１ｇが遊嵌されて両端のフランジ１ｇ
に支持される透光性のスリーブ１ｉとを備える。この発
光管１Ｊにおける放電空間は、発光領域管体１ｈにより
形成されている。なお、電極保持穴１ａの内径（発光領
域の内径ｄ）は約４．０ｍｍであり、両フランジ間の発
光領域管体１ｈの肉厚は約０．２ｍｍである。また、フ
ランジ１ｇのフランジ外径は約５．２（４．０＋０．６
×２）ｍｍ、フランジ幅は約０．５ｍｍである。スリー
ブ１ｉは、軸方向に沿って形成されたスリットを備える
ので、フランジ１ｇに遊嵌されたままスリーブ１ｉ及び
フランジ１ｇの温度が上昇しても不用意に破損しない。また、このスリーブ１ｉの肉厚は約０．３ｍｍである。なお、更に薄肉としてもよいことは勿論である。

【００２４】次いで、この発光管１Ｊの製造工程につい
て、図２の工程図を用いて説明する。まず、発光管１Ｊ
の原料となるアルミナ微粉末の合成について説明する。このアルミナ微粉末を合成するには、熱分解すると純度
９９．９９ｍｏｌ％以上のアルミナになるアルミニウム
塩を、その出発原料として用意する。このような高純度
のアルミナ合成用のアルミニウム塩としては、アンモニ
ウムミョウバン、或いはアルミニウム・アンモニウム・
カーボナイト・ハイドロオキサイト（ＮＨ４ＡｌＣＯ３
（ＯＨ）２　）等を例示することができる。

【００２５】こうして用意したアルミニウム塩を秤量し
、蒸留水及び分散剤を用いて一旦懸濁水溶液とし、これ
を噴霧乾燥法により乾燥させる。その後、熱分解してア
ルミナ単独の微粉末を得る。ここで、熱分解を行なうに
当たっては、大気中で９００〜１２００℃、例えば、１
０５０℃で２時間処理する。つまり、この噴霧乾燥及び
熱分解を経ることにより、平均粒径が０．２〜０．３μ
ｍで、純度が９９．９９ｍｏｌ％以上のアルミナ微粉末
が合成される。なお、合成されたアルミナ微粉末は、上
記粒径のアルミナ微粉末が凝集してこの粒径より大きな
２次凝集体として得られる。

【００２６】そして、上記のように合成したアルミナ微
粉末（２次凝集体）に、アクリル系熱可塑性樹脂を主体
とした有機バインダーを配合し、これを有機溶媒（ベン
ゼン）を使ってプラスチック（ナイロン）ボールミルに
て約２４時間に亘って湿式混合し、有機バインダーとア
ルミナ微粉末を十分に濡らす。さらに、蒸留乾燥して溶
媒を取り除き、所望粘度（５０，０００〜１５０，００
０　ｃｐｓ）のコンパウンドを混練調製する（工程１）
。

【００２７】なお、上記有機バインダーは、アクリル系
熱可塑性樹脂とパラフィンワックスとアタクティックポ
リプロピレンとの混合物である。そして、アルミナ微粉
末１００ｇに対するこれら有機バインダーの配合量は、
総量で２５ｇである。

【００２８】上記有機バインダーにおける各成分は、次
のように配合されており、各成分の合計が上記有機バイ
ンダーの総量（２５ｇ）となる。アクリル系熱可塑性樹脂　　　　　　２０〜２３ｇ（好
ましくは２１．５ｇ）パラフィンワックス　　　　　　　　　　３ｇ以下（好
ましくは２．０ｇ）アタクティックポリプロピレン　　　　２ｇ以下（好ま
しくは１．５ｇ）

【００２９】なお、コンパウンドの調製時の蒸留乾燥に
当たっては、１３０℃で２４時間蒸留乾燥させ、その後
、アルミナ製のロールミルを用いて加熱混練（１３０℃
）を行なって所望の粘度のコンパウンドを得る。

【００３０】その後、図示しない射出成形装置の金型に
おけるキャビティに上記コンパウンドを射出して、図３
（ａ）に示すような円筒状の成形体Ｗ０　を作製する（
工程２）。コンパウンドの射出に際しては、予めコンパ
ウンドが１３０〜２００℃（好ましくは１８０℃）に加
熱されてから、９００〜１８００ｋｇ／ｃｍ２　の射出
圧力で射出機のノズルから射出される。

【００３１】そして、所定の条件下で保圧状態を維持し
（１８０〜８００ｋｇ／ｃｍ２　の保圧圧力を０．５〜
５秒間継続する）、その間に射出空間内でコンパウンド
を固化させ、成形体Ｗ０　を形成する（図３（ａ））。こうして得られる成形体Ｗ０　は、０．９９以上の転写
性（成形体の寸法／金型の寸法）で形成されており、０
．９９以上の真円度と０．９９以上の収縮率（径方向／
軸方向）とを備える。なお、この成形体Ｗ０　の寸法は
、焼結後の内径及び外径が上記した発光管１Ｊの電極保
持穴の径及びフランジ外径となるよう、焼結時の体積収
縮を見込んで設定されており、成形体の内径は約４．８
５ｍｍで、その外径は約６．３ｍｍである。

【００３２】上記した射出成形工程（工程２）の実施後
には、得られた成形体Ｗ０　を射出成形装置の金型から
離型する（工程３）。

【００３３】次に、窒素雰囲気中で、アクリル系熱可塑
性樹脂等の有機バインダーが熱分解して完全に炭化する
温度まで加熱する初期熱処理を成形体Ｗ０　に施し、成
形体Ｗ０　を脱脂する（工程４）。この初期熱処理にお
ける具体的な加熱上限温度は、使用する熱処理炉の能力
や有機バインダーの熱分解温度に応じて決定すればよく
、本実施例では室温（２０℃）から４５０℃まで７２時
間かけて昇温した。その他の処理条件は以下の通りであ
る。なお、４５０℃までの昇温の間は、一定圧力を維持した
。処理圧力　　　　　　　　　　１〜８ｋｇ／ｃｍ２　（
最適圧力８ｋｇ／ｃｍ２　）２０℃から４５０℃まで昇温させる時間　　　　　　　
　　　７２時間以下つまり、初期熱処理を行なうことによって、コンパウン
ド調製時に配合されたアクリル系熱可塑性樹脂，パラフ
ィンワックス，アタクティックポリプロピレン等の有機
バインダーを熱分解して炭化させ、成形体Ｗ０　を脱脂
する。

【００３４】次いで、この初期熱処理を経た脱脂体Ｗ０
　に、大気中で以下の条件に従った後段熱処理を施し、
脱脂体Ｗ０　を焼結する（工程５）。こうして焼結体Ｗ
が得られる。この際、１００℃／時間で昇温した。処理温度　　　　　　　　１２００〜１３００℃（最適
温度１２３５℃）上記処理温度での保持時間　　　　　　０〜４時間（最
適時間２時間）ここで、後段熱処理の焼結を１２００〜１３００℃の温
度範囲で行なうようにしたのは、焼結後の密度を理論密
度に対して９５％以上として後工程の熱間静水圧プレス
がかかるようにするとともに、焼結体における粗大結晶
の形成を回避するためである。つまり、上記焼結を１２
００℃以下で行なうと、焼結後の密度が理論密度に対し
て９５％を下回り熱間静水圧プレスがかからず、１３０
０℃以上では焼結体における粗大結晶の形成頻度が増し
強度上不利となるからである。

【００３５】上記初期熱処理及び後段熱処理を施して脱
脂後に焼結することにより、その体積収縮は焼結前の成
形体の８２．５％となり、焼結後の充填率はほぼ１００
％（嵩密度３．９７６）となる。また、この後段熱処理
の完了までに、前記初期熱処理時に変成した炭化物は焼
結体Ｗから完全に燃焼除去される。

【００３６】その後、この焼結体Ｗに、アルゴン雰囲気
中、或いは２０ｖｏｌ％以下の酸素を含有するアルゴン
雰囲気中で次の条件に基づく熱間静水圧プレスを施す（
工程６）。この際、２００℃／時間で昇温した。こうし
て、工程５を経た焼結体Ｗに透光性が発現し、透光性ア
ルミナからなる円筒体が得られる。この円筒体は、約４
．０ｍｍの内径と、約５．２ｍｍの外径を備え、その肉
厚は約０．６ｍｍである。処理温度　　　　　　　　　　１２００〜１２５０℃（
最適温度１２３０℃）処理圧力　　　　　　　　　　１０００〜２０００ａｔ
ｍ（最適圧力１０００ａｔｍ）処理時間　　　　　　　　　　　　　　　　１〜　　　
　　　４時間（最適処理２時間）ここで、熱間静水圧プレスを上記温度範囲と圧力範囲で
行なうようにしたのは、所望する高い透光性を得るとと
もに機械的強度を改善し、熱間静水圧プレスをかけてい
る最中の破損を回避するためである。つまり、熱間静水
圧プレスを１２００℃未満或いは１０００ａｔｍ未満で
行なうと透光性が発現するものの低い透光性しか得られ
なかったり、逆に１２５０℃を超えると異常粒成長を促
進させて機械的強度や透光性の低下を招き、２０００ａ
ｔｍを超えると焼結体中に存在するポアや傷などが極め
て微細であっても傷等が存在する箇所に応力集中が起こ
りクラックが発生したりするからである。

【００３７】次に、透光性アルミナからなる円筒体Ｈの
両端面及び外周面に、図３（ｂ）に示すように、ダイヤ
モンド研削砥石１６１，１６３，１６５による研削加工
（トラバース研削，プランジ研削）を施して、円筒体Ｈ
を、図３（ｂ）中に一点鎖線で示す研削ラインＫＡ，Ｋ
Ｂに沿って研削するとともに、円筒体Ｈの内面を０．５
μｍの粒径のダイヤモンド砥粒を付着させたブラシにて
研削研磨する（工程７）。

【００３８】この工程７を経ると、図３（ｃ）及び図１
に示すように、その両端にフランジ１ｇ及び電極保持穴
１ａを備え、両フランジ間に薄肉の発光領域管体１ｈを
備えた発光管１Ｊが作製される。この発光管１Ｊは、発
光領域の内径ｄが約４．０ｍｍ、発光領域管体１ｈの肉
厚が約０．２ｍｍ、フランジ外径が約５．２ｍｍ、また
その全長が約４０ｍｍであり、以下に記すような物性を
備える。なお、研削ラインＫＡに沿った円筒体Ｈの端面
研削により、発光管端面には、後述する封止部材の着座
面が形成される。また、上記ブラシによる内面研磨及び
研削ラインＫＢに沿ったダイヤモンド研削砥石１６５に
よる外面研削により、発光管内外表面の凹凸等が除去さ
れて表面における光の散乱が回避され、直線透過率が改
善される。可視光（波長３８０〜７６０ｎｍ）に対する直線透過率
：　　７０％以上５００ｎｍの波長の光に対する直線透過率：８２％（肉
厚：０．５ｍｍ）結晶粒子の平均粒径：　　約０．７μｍ（最大粒径約１
．４μｍ）機械的強度（ＪＩＳ　　Ｒ１６０１）曲げ強度　　Ｓｔ（室温）＝９８ｋｇ／　ｃｍ２（９００℃）＝８１ｋｇ／ｃｍ２ワイブル係数（室温）＝９．３（９００℃）＝８．１

【００３９】粒径や強度の測定には、上記本実施例の発
光管１Ｊの代替え品として別途作製した試料（形状，厚
み等についてはＪＩＳ　　Ｒ１６０１に準ずる）を用い
た。なお、試料の作製に当たっては、上記した工程にお
ける諸条件に従った。

【００４０】粒径の算出は、形状，厚み等がＪＩＳ　　
Ｒ１６０１に準ずるよう別途作製した上記試料の表面を
ダイヤモンド砥粒にてラップし、更に溶融した水酸化カ
リウムで粒界エッチングを施した後、走査型電子顕微鏡
により試料表面を観察し、結晶粒子の輪郭を画像解析す
ることにより行なった。なお、画像解析に当たっては、
結晶粒子を球体や多角形体として仮定して、その直径や
頂点間距離の最大値を粒径算出に用いた。結晶粒子を球
体と仮定して算出した粒径の分布図を図４に示す。

【００４１】直線透過率の測定については、別途作製し
た上記試料を０．５ｍｍ厚とし両面をラップ仕上げした
後、ダブルビーム分光光度計により求めた。

【００４２】なお、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による
組織観察の結果、光の散乱源となる粒界相や結晶粒子内
部の空隙並びに格子欠陥等の存在は認められなかった。

【００４３】次に、図５に示すように、スリーブ１ｉに
両端のフランジ１ｇを遊嵌してこのスリーブ１ｉをその
両端で支持して、発光管１Ｊを組み立てる（工程８）。このスリーブ１ｉは、結晶粒子が均一に粗大化するよう
焼結された周知の透光性アルミナから作製されており、
その直線透過率は６０％（５００ｎｍの波長の光に対す
る直線透過率，肉厚：０．５ｍｍ）である。

【００４４】そして、スリーブ１ｉをその両端で支持し
たまま、発光管１Ｊの一方の電極保持穴１ａに主電極コ
イル２を焼結固定したセラミックの封止部材４（図６参
照）を所定の封止材にて固着する。その後、こうして片
側が封止された発光管１Ｊ内に所定の始動用希ガス金属
及び所望の色で発光する放電用物質（Ｓｎ系，Ｎａ−Ｔ
ｌ−Ｉｎ系，Ｓｃ−Ｎａ系，Ｄｙ−Ｔｌ系合金又は各金
属のハロゲン化物）のアマルガムを入れ、主電極コイル
３を焼結固定したセラミックの封止部材４を発光管１Ｊ
の他方の電極保持穴１ａに所定の封止材にて固着する。こうして封止部材４が固着されても、スリーブ１ｉは固
定されるわけではなく、フランジ１ｇに単に支持されて
いるだけである。

【００４５】なお、こうして管内に封止された主電極コ
イル２，３間の距離は、約３０ｍｍであり、発光領域管
体１ｈとスリーブ１ｉとの間隙は、発光領域管体１ｈ外
径とフランジ１ｇのフランジ外径との差の半分の約０．
４ｍｍである。また、上記放電用物質の封入に際しては
、発光管の内圧が数十Ｔｏｒｒになるようアルゴン等の
始動用希ガスにより調整される。

【００４６】封止部材４及びこれを固着するための封止
材の材質としては、例えば、発光管の表面改質のために
ＣｕＯ又はＮｉＯを含有したアルミナ系のサーメットや
、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系のソルダーガラス等を
例示することができる。上記アルミナ系サーメットから
なる封止部材は、管壁温度が約１２００℃に達するよう
な発光管に適し、ソルダーガラスからなる封止部材は、
管壁温度が約９００℃に達するような発光管に適してい
る。そして、上記ソルダーガラス製の封止部材及び封止
材を使用した場合には、封止材は、所定温度（約１３７
０℃）に局部加熱されて溶融し、冷却後に固化して発光
管１Ｊと封止部材４とを完全に気密・封着する。このよ
うに主電極を取り付けた状態の発光管１Ｊは、一般に、
メタルハライドランプ等の高圧放電灯の外管内に組み込
まれて使用される。

【００４７】そして、放電用物質としてＨｇ−ＮａＩ（
０．１１ｇ）を封入した本実施例の発光管に１００Ｖの
電圧（４６Ｗ）を印加し点灯させたところ、輝度が安定
するまでの時間、即ち、管内の放電用金属成分が蒸発し
て飽和蒸気圧となって発光状態が定常状態となるまでの
時間（始動時間）は、約４秒であった。なお、この定常
状態における輝度は、９８，０００ｎｔであった。また
、放電用物質としてＨｇ−ＴｌＩ−ＩｎＩ３　（０．１
３ｇ）を封入して上記点灯試験を行なったところ、１３
９，０００　ｎｔの輝度で安定するまでに約５秒を要し
た。

【００４８】なお、上記各輝度で発光を継続したところ
、Ｈｇ−ＮａＩを封入した本実施例の発光管にあっては
４，０００　時間の長期に亘って点灯を継続してもなん
ら発光管に異常は見られなかった。また、Ｈｇ−ＴｌＩ
−ＩｎＩ３　を封入した本実施例の発光管にあっても３
，０００　時間の長期に亘って点灯を継続してもなんら
発光管に異常は見られなかった。つまり、腐食性の高い
放電用金属成分であるこれらＨｇ−ＮａＩやＨｇ−Ｔｌ
Ｉ−ＩｎＩ３　を封入した場合であっても、上記した長
期間に亘って点灯を継続しても異常は見られないのであ
る。

【００４９】以上説明したように、本実施例の発光管１
Ｊは、スリーブ１ｉで発光領域管体１ｈを被覆して、図
示しない外管内でこのスリーブ１ｉを発光領域管体１ｈ
に対する熱反射体として作用させる。このため、本実施
例の発光管１Ｊによれば、主電極コイル間のアーク放電
によって昇温した発光領域管体１ｈから外部に放射され
る熱をスリーブ１ｉにより発光領域管体１ｈに反射する
ので、発光領域管体１ｈを速やかに所定温度まで昇温さ
せることができる。この結果、スリーブを備えない発光
管に比べて始動時間を短縮することができる。

【００５０】更に、平均粒径が約０．７μｍで最大粒径
が約１．４μｍの微細な結晶粒子からなる透光性アルミ
ナであるとともに、粒界相を形成しないので、常温から
放電時温度に亘っての機械的強度（曲げ強度，ワイブル
係数）が、ＭｇＯ等の焼結助剤とともに焼結して結晶粒
子を粗大化させた一般的な透光性セラミックの発光管に
比べて改善される。このため、本実施例の発光管１Ｊに
よれば、発光管の主要部を占める発光領域管体１ｈを約
０．２ｍｍ以下の薄肉とすることができるので、発光管
自体の熱容量を減少させ、熱反射体として作用するスリ
ーブ１ｉを備えたことと相まって、発光管を速やかに所
定温度まで昇温させることができる。この結果、発光が
安定するまでの始動時間の短縮化を図ることができる。

【００５１】以上本発明の一実施例について説明したが
、本発明はこの様な実施例になんら限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。

【００５２】例えば、本実施例では発光管を作製するに
当たって、射出成形法を採用したが、周知の押出成形法
やプレス成形法といった適宜な成形方法を用いてもよい
。また、スリーブ１ｉを着色してもよく、このようにす
れば、所望の色で発色する発光管とすることができる。

【００５３】発光領域管体１ｈの肉厚を約０．２ｍｍと
したが、研削によって０．０５ｍｍ程度まで薄肉化して
も、使用上差し支えない。

【００５４】また、本実施例ではスリーブ１ｉに両端の
フランジ１ｇを遊嵌してこのスリーブ１ｉをその両端で
支持した構成としたが、次のようにすることもできる。まず、スリーブをスリットのない円筒体として作製し、
この円筒状スリーブをフランジ１ｇに組み付ける際に、
フランジ１ｇ外周と上記円筒状スリーブ内周との間に形
成される空間を真空状態としてスリーブをフランジ１ｇ
外周に密着固定する。こうして組み立てられた発光管を
外管内に組み付ければ、主電極間のアーク放電によって
一旦上昇した発光領域管体１ｈの管壁温度は、フランジ
１ｇと円筒状スリーブ内周との間に真空空間が存在する
ことから下がりにくくなる。つまり、管壁温度が高温で
保たれることになるので失灯しにくくなる利点がある。

【００５５】更には、本実施例のように高純度のアルミ
ナ単独ではなく、焼結助剤を添加して焼結した周知の透
光性アルミナから発光領域管体を作製してもよいことは
勿論である。具体的には、図８の従来の透光性アルミナ
からなる発光管５０（肉厚：約０．６ｍｍ）に、本実施
例のスリーブ１ｉと同じ肉厚のスリーブを発光管の外面
から約０．４ｍｍ隔てて支持して取り付け、上記通電条
件（１００Ｖ，４６Ｗ）で発光させたところ、始動時間
はそれぞれ２０秒（Ｈｇ−ＮａＩ封入），２３秒（Ｈｇ
−ＴｌＩ−ＩｎＩ３　封入）であった。つまり、このよ
うにスリーブを備えない従来の発光管５０に比べて始動
時間が短縮される。

【００５６】また、発光管における放電空間形成体の形
状としては、本実施例における発光領域管体１ｈのよう
に管体に限られるわけではなく、図７に示すように、一
対の主電極７１，７２を封止した球形の放電空間形成体
７３であってもよい。このような放電空間形成体７３を
備える発光管７０であれば、略半球体の開口部に筒体を
接合した形状の熱反射体７４を放電空間形成体７３の基
部に遊嵌し、この放電空間形成体７３を覆えばよい。

【００５７】加えて、スリーブ１ｉ，熱反射体７４の内
表面に、例えば赤外領域の波長の光を選択して吸収する
機能を備えた膜を形成すれば、発光領域管体１ｈや放電
空間形成体７３から外部に放射される光のうち赤外領域
の光の持つエネルギーを、スリーブ等の内面の上記膜に
より発光領域管体１ｈや放電空間形成体７３に反射する
ので、発光領域管体１ｈや放電空間形成体７３を速やか
に所定温度まで昇温させることができる。特に、スリー
ブ１ｉと発光領域管体１ｈとの間の間隙や、熱反射体７
４と放電空間形成体７３との間の間隙に希ガスが存在す
れば、上記膜による発光領域管体１ｈや放電空間形成体
７３の昇温がより有効になされる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の高輝度放電
灯用発光管によれば、放電空間形成体を熱反射体で被覆
したので、主電極間のアーク放電によって昇温した放電
空間形成体から外部に放射される熱を、外管内で熱反射
体により放電空間形成体に反射するので、放電空間形成
体を速やかに所定温度まで昇温させることができる。こ
の結果、熱反射体を備えない高輝度放電灯用発光管に比
べて始動時間を短縮することができる。

【００５９】更に、平均粒径が約１μｍ以下で最大粒径
が約２μｍ以下の微細な結晶粒子からなる透光性アルミ
ナであるとともに、粒界相をほとんど形成しないので、
常温から放電時温度に亘っての機械的強度（曲げ強度，
ワイブル係数）が、ＭｇＯ等の焼結助剤とともに焼結し
て結晶粒子を粗大化させた一般的な透光性セラミックの
発光管に比べて改善される。このため、本発明の高輝度
放電灯用発光管によれば、発光管の主要部を占める放電
空間形成体を薄肉化することができるので、発光管自体
の熱容量を減少させ、上記したように熱反射体を備えた
ことと相まって、高輝度放電灯用発光管を速やかに所定
温度まで昇温させることができる。この結果、発光が安
定するまでの始動時間を一層短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の発光管１Ｊの分解斜視図。

【図２】発光管１Ｊの製造工程を説明するための工程図
。

【図３】発光管１Ｊの製造工程を説明するための説明図
。

【図４】発光管を構成する透光性アルミナにおける粒径
分布を表わすグラフ。

【図５】発光管１Ｊの組立状態を説明するための説明図
。

【図６】発光管１Ｊの電極保持穴に固着される封止部材
４の斜視図。

【図７】他の実施例を説明するための説明図。

【図８】従来の発光管の断面図。

【符号の説明】

１Ｊ　　発光管１ａ　　電極保持穴１ｇ　　フランジ１ｈ　　発光領域管体２　　主電極コイル３　　主電極コイル４　　封止部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　高輝度放電灯の外管内に組み込まれて
使用される高輝度放電灯用発光管であって、一対の主電
極が封入される放電空間を形成する放電空間形成体と、
前記放電空間形成体を覆う透光性の熱反射体とを備え該
熱反射体を、前記放電空間形成体の外面から所定のギャ
ップを隔てて設けたことを特徴とする高輝度放電灯用発
光管。
【請求項２】　　高輝度放電灯の外管内に組み込まれて
使用される高輝度放電灯用発光管であって、一対の主電
極が封入される放電空間を形成する直線管路を有する管
体と、該管体の両開口部端面に封止材を介して固着され
、主電極を固定した封止部材と、前記管体における直線
管路を被覆する透光性のスリーブと、該スリーブを、前
記管体の直線管路外面から所定のギャップを隔てて支持
するスリーブ支持体とを備えることを特徴とする高輝度
放電灯用発光管。
【請求項３】　　請求項２記載の高輝度放電灯用発光管
であって、前記直線管路を有する管体を、９９．９９ｍ
ｏｌ％以上の高純度アルミナ微粉末を焼結して得られる
透光性アルミナであり、該透光性アルミナの結晶粒子の
結晶粒子の平均粒径が１μｍ以下で最大粒径が２μｍ以
下の透光性アルミナから作製したことを特徴とする高輝
度放電灯用発光管。
【請求項４】　　一対の主電極を前記直線管路を有する
管体の両開口部に保持して封止するとともに、発光に必
要な金属成分を管内に封入した請求項３記載の高輝度放
電灯用発光管。