JPH04370653A - 高輝度放電灯用発光管 - Google Patents

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
管に関し、特に複数の直線管路を有する高輝度放電灯用
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、単に多管状発光管という）は、一対の主電極が封
止された単管発光管を備え、高輝度放電灯の外管内に組
み込まれて使用されている。この多管状発光管を構成す
る各単管発光管は、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１０（ａ）に示すように、個別
に作製された３本の単管発光管８０を平行にして接合さ
せて多管状発光管８１とし、各単管発光管８０の両端開
口部（電極保持穴）周囲の着座面８０ａには、図１０（
ｂ）に示すように主電極８２，８３，８４をそれぞれ焼
結固定したセラミックの封止部材８５が後述するように
固着される。

【０００４】各単管発光管８０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８５の一つを多管状発光管８１端面に固着し、
その後、固体の放電用金属成分を各管内に入れて所定内
圧を保ちつつもう一つの封止部材８５を多管状発光管８
１端面に固着する。この際、管内部はアルゴン等の希ガ
スに一旦置換され、この置換された希ガスにより内圧が
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、各電極保持穴内に主電極を挿入して各電
極保持穴周囲の各着座面８０ａと各封止部材８５の固着
面８５ａとを密着させ、この両面の間隙に所定の封止材
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。その後、多管状発光管８１は、この
状態で図示しない外管内に組み込まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
（ｃ）に示すように、隣合う各単管発光管がその側面に
沿って線接触するに過ぎないため、単管発光管相互の熱
の授受が行なわれず、単管発光管８０を平行にして接合
させた上記の多管状発光管８１にあっては、次のような
問題点が指摘されている。

【０００７】一般に、発光管が安定した点灯状態に到る
には、発光管自体の温度（管壁温度）が所定温度まで昇
温し、管内に封入された放電用金属成分（固体）が蒸発
して飽和蒸気圧となることが必要である。例えば、輝度
が１００，０００　ｎｔ程度の発光管であれば管壁温度
が９００℃に達する必要があり、より高輝度の発光管の
場合には、管壁温度が１２００℃に達する必要がある。

【０００８】ところが、単管発光管８０において主電極
間で起きるアーク放電の開始の様子は各単管発光管８０
ごとに一様ではなく、アーク放電に基づく熱の発生の様
子が一様ではない。このため、各単管発光管８０の管壁
温度が上記所定温度まで昇温する時間が各単管発光管８
０ごとに異なるので、多管状発光管８１を構成する複数
の単管発光管８０の個々が同時に安定した点灯状態にな
らず、多管状発光管８１が全体としても安定した点灯状
態とはならない。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、多管状発光管を構成する複数の単管発光管個々が
安定した点灯状態に到る時間を均一化させることを目的
とする。

【００１０】

【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、一対の主電極が封止され
る直線管路を有する高輝度放電灯用発光管であって、互
いに平行に隣接する複数の前記直線管路を備え、該隣接
した直線管路の側壁を前記隣接した直線管路どうしで共
有させたことをその要旨とする。

【００１１】また、この直線管路を形成する管体を、９
９．９９ｍｏｌ％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２μｍ以下の透光性アル
ミナから作製した。

【００１２】

【作用】上記構成を有する高輝度放電灯用発光管は、互
いに隣接する直線管路の側壁を共有することで、この共
有した側壁を通して直線管路どうしの熱の授受を行ない
、各直線管路周囲の側壁の温度上昇を一律化する。

【００１３】また、直線管路を形成する管体が、高純度
のアルミナを焼結した透光性アルミナからなる発光管で
あるとともに、結晶粒子の平均粒径が１μｍ以下で、最
大粒径が２μｍ以下であることから、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。更に、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、各管体
側壁の薄肉化を可能とする。

【００１４】このため、高輝度放電灯用発光管自体の熱
容量を減少させて、各管体側壁を速やかに所定温度まで
昇温させる。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【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（ａ）に示すよ
うに、本実施例の発光管１Ｋは、一対の主電極（コイル
）が封止される放電空間を直線管路で形成する３本の単
管発光管１ｋを、各単管発光管１ｋを平行に隣接させて
一体にして備えた多管状の発光管である。そして、図１
（ｂ）に示すように、図中斜線で示す範囲に渡って、隣
接する単管発光管１ｋの側壁を共有させている。

【００２１】なお、各単管発光管１ｋ両端の開口部は、
主電極コイル２ａ，２ｂ，２ｃが封止される電極保持穴
１ａであり、この電極保持穴１ａ周囲、即ち発光管１Ｋ
の端面は、上記主電極コイルを図２に示すように焼結固
定したセラミックの封止部材４の着座面１ｍとなる。ま
た、電極保持穴１ａの内径（図１（ｂ）中におけるｄ）
は約４．０ｍｍであり、両端の電極保持穴１ａ間の発光
領域における各単管発光管１ｋの肉厚（図１（ｂ）中に
おけるｄ０　）は約０．２ｍｍである。

【００２２】次いで、この発光管１Ｋの製造工程につい
て、図３の工程図を用いて説明する。まず、発光管１Ｋ
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。

【００２３】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。

【００２４】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）
。

【００２５】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。

【００２６】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）

【００２７】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。

【００２８】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１
（ａ）に示すように３本の円筒状管体が平行に隣接して
一体化された多管状の成形体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。

【００２９】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。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における各円筒状管体の内径は、
焼結後に上記電極保持穴１ａの径となるよう、焼結時の
体積収縮を見込んで設定されており、成形段階で約４．
８５ｍｍで、各円筒状管体の肉厚（図１（ｂ）中におけ
るｄ０　）は、焼結時の体積収縮と後述する研削代を見
込んで約０．３ｍｍである。

【００３０】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）。

【００３１】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。

【００３２】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、この後段熱処理における焼結を１２００〜１３
００℃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１２００℃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、１３００℃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。

【００３３】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。

【００３４】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
ルミナからなる多管状の発光管１Ｋが得られる。 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。

【００３５】次に、透光性アルミナからなる多管状の発
光管１Ｋの両端面をダイヤモンド研削砥石によって研削
するとともに、この発光管１Ｋの内外表面を、０．５μ
ｍの粒径のダイヤモンド砥粒を付着させたブラシにて、
肉厚が０．２ｍｍ以下となるよう研削研磨する（工程７
）。この表面研磨により、発光管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。また、発光管端面には、封止部材４（図２）
の着座面１ｍが形成される。

【００３６】この工程７を経ると、図１に示すように、
３本の単管発光管１ｋが平行に隣接されて一体となり、
隣接する単管発光管１ｋどうしで図中斜線で示す範囲に
渡って側壁を共有した発光管１Ｋが作製される。この発
光管１Ｋは、発光領域の内径ｄが約４．０ｍｍ（肉厚：
約０．２ｍｍ）で、全長が約４０ｍｍであり、以下に記
すような物性を備える。 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

【００３７】粒径や強度の測定には、上記本実施例の発
光管１Ｋ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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】そして、この発光管１Ｋの一方の側の着座
面１ｍに、主電極コイル２ａ，２ｂ，２ｃを焼結固定し
たセラミックの封止部材４（図２参照）を所定の封止材
にて固着して、各電極保持穴１ａに各主電極コイル２ａ
，２ｂ，２ｃを封止する。その後、こうして片側が封止
された発光管１Ｋの各単管発光管１ｋ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−Ｔｌ−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、上
記封止部材４を発光管１Ｋの他方の側の着座面１ｍに所
定の封止材にて固着する。なお、こうして管内に封止さ
れて対向する主電極コイル間の距離は、約３０ｍｍ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。

【００４２】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１Ｋ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１Ｋ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。

【００４３】そして、放電用物質としてＨｇ−ＮａＩ（
０．１１ｇ）を各単管発光管１ｋに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、発光管１Ｋ全体としての輝度が安定するまでの
時間、即ち、各単管発光管１ｋの管壁温度が所定温度ま
で昇温して各管内の放電用金属成分が蒸発し飽和蒸気圧
となるまでの時間（始動時間）は、約６秒であった。 また、放電用物質としてＨｇ−ＴｌＩ−ＩｎＩ３　（０
．１３ｇ）を封入して上記点灯試験を行なったところ、
始動時間は約５秒であった。なお、この定常状態におけ
る発光管１Ｋの各単管発光管１ｋの輝度は、それぞれ１
８３，０００　ｎｔ（Ｈｇ−ＮａＩ封入），２４０，０
００ｎｔ（Ｈｇ−ＴｌＩ−ＩｎＩ３　封入）であった。

【００４４】また、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−Ｔｌ
Ｉ−ＩｎＩ３　を封入した発光管にあっても、３，００
０　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−ＴｌＩ−Ｉ
ｎＩ３　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。

【００４５】以上説明したように、本実施例の発光管１
Ｋは、この発光管１Ｋを構成する単管発光管１ｋの側壁
を、図１（ｂ）中に斜線で示す範囲に渡って隣接する単
管発光管１ｋどうしで共有させているので、この共有し
た側壁を隣接する単管発光管１ｋ間の熱伝達の媒体とし
て、単管発光管どうしの熱の授受を行なう。この結果、
本実施例の発光管１Ｋによれば、各単管発光管１ｋの管
壁温度の温度上昇を一律化することができるので、短時
間の内に発光管１Ｋを全体として安定した点灯状態とす
ることができる。

【００４６】さらに、発光管１Ｋは、複数の単管発光管
１ｋの間で、側壁を通した熱の授受ができるよう隣接し
て備えるので、以下に説明するように、各単管発光管の
調光可能な範囲が拡大されるという利点がある。発光管
を組み込んだ高輝度放電灯の調光可能な範囲は１０％程
度であり、白熱灯やハロゲンランプなどに比べて調光可
能範囲が著しく狭いことが知られている。これは、次の
ような理由による。高輝度放電灯において光束を落とす
ために発光管への入力を抑えると、発光管内の温度が低
下し、これによって発光管内のＩｎ，Ｔｌ，Ｎａ等の発
光物質の蒸気分圧が変化する。そして、これらの蒸気分
圧が所定の値以下になるとランプが失灯してしまう。発
光管が１本しかない従来の高輝度放電灯では、失灯しな
いで調光できる範囲は定格出力のせいぜい約９０％程度
であった。

【００４７】これに対して、３本の単管発光管を有する
上記発光管１Ｋでは、各単管発光管をその側壁を共有し
て平行に隣接して備えるので、各単管発光管から放射さ
れる熱が他の単管発光管に側壁を通して供給される。従
って、一つの単管発光管への入力を低下させた時には、
他の二つの単管発光管から当該一つの単管発光管に熱が
与えられる。この結果、発光管が一つしか無い高輝度放
電灯においてその発光管への入力を低下させた場合に比
べて、発光管１Ｋでは、入力を低下させた一つの単管発
光管はより高温に保たれることになる。このため、入力
の低下した当該一つの単管発光管内部の発光物質の蒸気
分圧は変化しないので失灯しにくく、調光可能な範囲が
拡大される。

【００４８】なお、一つの単管発光管への入力を低下さ
せるときに、他の二つの単管発光管への入力を上昇させ
るようにすれば、当該一つの単管発光管の温度低下を防
止ことができ、さらに低い入力レベルまで調光できる。 このように、本実施例の発光管１Ｋによれば、発光管の
調光可能な範囲が拡大されてランプ全体の発生光の色度
もより広い範囲で変更できる。

【００４９】また、本実施例の発光管１Ｋは、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、アルミナ
の純度が高いことに起因して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１Ｋによれば、各単管発光管の肉厚を約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、封入した放電用金属成分が蒸
発して飽和蒸気圧となるまでの始動時間の短縮化を更に
図ることができる。

【００５０】更に、粒界相を形成しないとともに、光の
散乱因子となる結晶粒子内部の結晶子界面を微小粒径に
基づいて少なくしたことに起因して、光が発光管１Ｋの
壁面を透過する間における光の散乱を抑制し、３８０〜
７６０ｎｍの波長の光（可視光）に対する７０％以上の
高い直線透過率を備える。このため、この発光管１Ｋを
用いた高圧放電灯における輝度が向上する。

【００５１】加えて、従来のように粒界相が存在しない
ことから、放電用金属蒸気成分（イオン）による粒界へ
の侵食が抑制されて、発光管外への放電用金属蒸気成分
のリークが薄肉であっても阻止される。つまり、薄肉で
あっても発光管壁面からの放電用金属蒸気成分の漏洩が
阻止されるので、より高輝度放電灯の長寿命化を図るこ
とができる。

【００５２】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。

【００５３】例えば、本実施例では直線管路を有する発
光管の作製に当たって、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、単管発光管の肉厚を約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】加えて、単管発光管から構成される多管状
の発光管の形状は、上記した発光管１Ｋに限らず、図５
ないし図９に示すような形状の発光管であってもよい。 図５に示す発光管１Ｌは、各単管発光管をその側壁を共
有させて隣接・一体化させることに加え、各単管発光管
の隣接部に余肉を付けて発光管１Ｌの周囲の凹凸をなく
し、発光管全体の水平断面の形状が、丸みを帯びた三角
形になるようにしたものである。この発光管１Ｌでは周
囲にくびれた部分がないので、焼結時や点灯時に発生す
る熱応力による応力集中が起こりにくい。従って、熱応
力による破壊が起きにくいという利点がある。

【００５５】図６に示す発光管１Ｍは、上記したように
各単管発光管（１ｍ１，１ｍ２　，１ｍ３　）の側壁の
共有に加え、各単管発光管を一列に配置したので、図中
上下の方向に沿って総ての単管発光管が光を放つので、
図中上下の方向に沿って輝度が高まる。つまり、図中上
下の方向をより明るく照らすことができる。

【００５６】更に、この発光管１Ｍでは、各単管発光管
（１ｍ１　，１ｍ２　，１ｍ３　）で共有した側壁を通
した熱の授受に基づいて、上記発光管１Ｋと同様に調光
可能な範囲を拡大できるという効果に加え、次のような
利点がある。つまり、発光管１Ｍの各単管発光管のうち
、真ん中の単管発光管１ｍ２　内にはＴｌやＮａに比べ
て調光範囲の狭い発光物質であるＩｎを封入し、単管発
光管１ｍ１　内にはＴｌを、単管発光管１ｍ３　内には
Ｎａをそれぞれ封入して、単管発光管１ｍ２　への入力
を下げ他の単管発光管への入力を上げた場合、Ｉｎを封
入した真ん中の単管発光管１ｍ２　がその両側の単管発
光管１ｍ１　，１ｍ３　から熱が与えられて高温に保た
れるので、調光範囲の狭いＩｎを封入した単管発光管１
ｍ２　の調光可能な範囲が拡大するという効果が顕著と
なる。

【００５７】図７に示す発光管１Ｎは、各単管発光管の
管路断面が四角形であるので、共有する管壁面積、即ち
熱伝達面積が増大するので、単管発光管どうしの熱授受
がより促進され、より短時間の内に発光管１Ｎを全体と
して安定した点灯状態とすることができるとともに、上
記発光管１Ｍと同様に調光可能な範囲をより拡大するこ
とができる。更に、すわりのよい形状であるので、砥石
等による研削研磨加工が容易となる利点がある。

【００５８】図８に示す発光管１Ｐは、各単管発光管の
管路断面が三角形であるので、各単管発光管を隣接させ
る際に、図示するように一つの頂点の位置を互い違いに
して隣接させることができる。このため、発光管１Ｐの
幅を狭くしてコンパクトなものとすることができる。ま
た、上記発光管１Ｎと同様、熱伝達面積を増大させてよ
り短時間の内に発光管１Ｐを全体として安定した点灯状
態とすることができるとともに、上記発光管１Ｍ，１Ｎ
と同様に調光可能な範囲をより拡大することができる。

【００５９】図９に示す発光管１Ｑは、管路断面が三角
形の単管発光管を２本隣接させて一体化したものである
。このように、単管発光管の本数は上記した発光管１Ｋ
等のように３本に限られるわけではなく、２本或いは４
本以上であってもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の高輝度放電
灯用発光管は、一対の主電極が封止される直線管路の側
壁を隣接する直線管路どうしで共有させているので、こ
の共有した側壁を隣接する直線管路の熱伝達の媒体とし
て、直線管路どうしの熱の授受を行なう。この結果、本
発明の高輝度放電灯用発光管によれば、各直線管路周囲
の側壁の温度上昇を一律化することができるので、短時
間の内に高輝度放電灯用発光管を全体として安定した点
灯状態とすることができる。

【００６１】更に、本発明の高輝度放電灯用発光管では
複数の直線管路をその側壁を共有するよう隣接して配置
しているので、以下に説明するように、各直線管路（単
管発光管）の調光可能な範囲が拡大されるという利点が
ある。一つの直線管路の発光管を組み込んだ高輝度放電
灯の調光可能な範囲は１０％程度であり、白熱灯やハロ
ゲンランプなどに比べて調光可能範囲が狭いが、これは
、次のような理由による。高輝度放電灯において光束を
落とすために発光管への入力を抑えると、発光管内の温
度が低下し、これによって発光管内のＩｎ，Ｔｌ，Ｎａ
等の発光物質の蒸気分圧が変化する。そして、これらの
蒸気分圧が所定の値以下になるとランプが失灯してしま
う。発光管が１本しかない従来の高輝度放電灯では、失
灯しないで調光できる範囲は定格出力の約９０％までと
されていた。

【００６２】これに対して、複数の直線管路を有する本
発明の高輝度放電灯用発光管では、各直線管路をその側
壁を共有して平行に隣接して備えるので、各直線管路か
ら放射される熱が他の直線管路に管路側壁を通して供給
される。従って、一つの直線管路への入力を低下させた
時にも、他の二つの直線管路から当該一つの直線管路に
熱が与えられる。この結果、直線管路が一つしか無い発
光管を組み込んだ高輝度放電灯においてその発光管への
入力を低下させた場合に比べて、本発明の高輝度放電灯
用発光管では、入力を低下させた一つの直線管路はより
高温に保たれることになる。このため、入力の低下した
当該一つの直線管路内部の発光物質の蒸気分圧が変化し
ないので失灯しにくく、調光可能な範囲が拡大される。

【００６３】なお、一つの直線管路への入力を低下させ
るときに、他の二つの直線管路への入力を上昇させるよ
うにすれば、発光管全体として入力を一定にしたまま当
該一つの直線管路の温度低下を防止ことができ、さらに
低い入力レベルまで調光できる。このように、発光管の
調光可能な範囲が拡大されて高輝度放電灯全体の発生光
の色度もより広い範囲で変更できる利点がある。

【００６４】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高純度な透光
性アルミナであるとともに、アルミナの純度が高いこと
に起因して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。この結果、本発明の高輝度放電灯用
発光管によれば、単管発光管の肉厚を薄肉化することが
できる。また、薄肉化に付随して発光管自体の熱容量が
減少するので、発光管の発光部全体を速やかに所定温度
まで昇温させて、封入した放電用金属成分が蒸発して飽
和蒸気圧となるまでの始動時間の短縮化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の発光管１Ｋを説明するための説明図。

【図２】発光管１Ｋの端面に固着する封止部材の斜視図
。

【図３】発光管１Ｋの製造工程を説明するための工程図
。

【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】他の実施例の発光管１Ｌの斜視図。

【図６】他の実施例の発光管１Ｍの斜視図。

【図７】他の実施例の発光管１Ｎの斜視図。

【図８】他の実施例の発光管１Ｐの斜視図。

【図９】他の実施例の発光管１Ｑの斜視図。

【図１０】従来の発光管とその問題点を説明するための
説明図。

【符号の説明】

１Ｋ　　発光管 １Ｌ　　発光管 １Ｍ　　発光管 １Ｎ　　発光管 １Ｐ　　発光管 １Ｑ　　発光管 １ａ　　電極保持穴 １ｋ　　単管発光管 １ｍ　　着座面 ４　　封止部材 ８０　　単管発光管 ８０ａ　　着座面 ８１　　多管状発光管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の主電極が封止される直線管路を
   有する高輝度放電灯用発光管であって、互いに平行に隣
   接する複数の前記直線管路を備え、該隣接した直線管路
   の側壁を前記隣接した直線管路どうしで共有させたこと
   を特徴とする高輝度放電灯用発光管。
2. 【請求項２】　　前記複数の直線管路を形成する管体を
   、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、該透光性アルミ
   ナの結晶粒子の平均粒径が１μｍ以下で最大粒径が２μ
   ｍ以下の透光性アルミナから作製したことを特徴とする
   請求項１記載の高輝度放電灯用発光管。
3. 【請求項３】　　前記複数の各直線管路内に一対の主電
   極を封止するとともに、発光に必要な金属成分を前記各
   直線管路内に封入した請求項２記載の高輝度放電灯用発
   光管。