JPH0836993A - 放電灯および放電灯点灯装置ならびに照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】放電を発生させる電極５ａ、５ｂを備えた発光
管１に放電媒体を封入した放電灯において、上記発光管
の気密容器２の表面に、この管壁を構成する酸化物の酸
素成分と窒素とが置換されてなり窒化物の含有率が肉厚
深さ方向に連続して滑らかに減少している窒化改質層３
を形成したことを特徴とする。 【作用】上記の窒化改質層３が放電媒体と管壁材料との
反応や、放電媒体の抜けまたは打ち込みを防止し、また
この窒化改質層は、その熱膨脹率の変化が肉厚深さ方向
に連続しているので、熱応力が軽減され、ひび割れや剥
離、脱落などの発生がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水銀ランプ、メタルハ
ライドランプまたは高圧ナトリウムランプなどの放電灯
および放電灯点灯装置ならびにこれを用いた照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に高圧金属蒸気放電灯の発光管は、
透光性に優れ、耐熱性、耐薬品性および加工性などの観
点からその材質が選択されており、高圧水銀ランプやメ
タルハライドランプの場合は石英からなる発光管が使用
されており、また高圧ナトリウムランプの場合は透光性
セラミックス、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミッ
クスからなる発光管が使用されている。

【０００３】しかしながら、このような放電灯は、上記
のような発光管材料を選択しても、依然として長期の使
用により光束が低下するという問題がある。

【０００４】光束が低下する原因は種々あるが、その１
つに、発光管に封入した放電媒体と発光管材料とが反応
することが挙げられる。

【０００５】例えばメタルハライドランプの場合、石英
からなる発光管に封入してある金属ハロゲン化物あるい
はこの金属ハロゲン化物から解離した発光金属が石英と
反応することにより、石英の失透を招き、このため光の
透過性が低下する。また発光金属が減少することからも
光束の低下をもたらす。この結果、光束維持率が低下す
る。

【０００６】また、高圧ナトリウムランプの場合は、ア
ルミナセラミックスからなる発光管に封入してあるナト
リウムまたはナトリウムイオンが発光管と反応して反応
物を生成し、いわゆるナトリウム消失を生じ、このため
放電電圧の上昇あるいは光束の低下を招く。

【０００７】さらに、中圧水銀ランプの場合は、石英か
らなる発光管に封入してある水銀が石英に打ち込まれ、
発光管が黒化する。

【０００８】このような不具合を解消するため、特公昭
５７−４４２０８号公報には、発光管の内面に窒化珪素
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）からなる被膜をコーティングする技術が
提案されている。発光管の内面に、上記公報に記載され
ている窒化珪素の被膜を形成した場合は、窒化珪素の被
膜が発光金属と発光管材料の反応を軽減し、かつ放電媒
体の抜けを阻止し、よって光束の低下を防止して光束を
高く維持することができるものと考えられる。

【０００９】また、特開昭６２−２６２３５８号公報に
は、アルミナ発光管の内面に窒化アルミニウムコーティ
ングを施してこの発光管の中央部の温度を下げ、これに
よりナトリウム消失を軽減させる技術が開示されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公報に示された手段はいずれも、発光管の気密容器の内
面にこの気密容器の管壁の材料とは別種類の材料である
窒化珪素の被膜や窒化アルミニウムの被膜を形成した構
造であるから、発光管材料とこれら被膜との熱膨張差が
異なることに起因して、窒化珪素の被膜や窒化アルミニ
ウムの被膜にひび割れや、剥離、脱落などを発生する心
配がある。

【００１１】この点について、上記後者の公報には窒化
アルミニウムの被膜の膜厚を５μｍ以下にすればよいと
開示されているが、膜厚を５μｍ以下にしてもひび割れ
などが発生することがあり、充分に効果のある被膜を形
成することが難しく、このような被膜は現在に至っても
実用化されていない。

【００１２】本発明の目的とするところは、発光管の気
密容器の表面に化学的、物理的に安定した窒化改質層を
形成し、放電媒体と発光管の気密容器の材料との反応
や、放電媒体の抜けなどを防止して光束維持率を高く保
ち、しかもひび割れや剥離、脱落などの不具合のない放
電灯およびこの点灯装置ならびに照明装置を提供しよう
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、酸化
物材料からなる管壁を有しこの管壁の少なくとも内側の
表面近傍の部分には窒化物が含まれ、窒化物の含有量が
管壁の肉厚の深さ方向に向かって連続して滑らかに減少
している窒化改質層が形成されている気密容器およびこ
の気密容器内に封入された放電媒体から構成される発光
管と、この発光管内に放電を発生させる手段と、を具備
していることを特徴とする放電灯である。

【００１４】ここで、発光管内に放電を発生させる手段
とは、気密容器内部に封装された電極の他、気密容器外
表面に配設された電極、電磁誘導形コイルなどを含む。

【００１５】また、上記の窒化改質層の内部の窒化物の
含有量が肉厚の深さ方向にわたって「連続的して滑らか
に減少」という表現は、数学的な表現に対応するもので
あり、「滑らかに」とは深さ方向に対する窒化物の含有
量の減少の特性曲線が連続的に微分できるという意味で
ある。これは、この窒化物の含有量の深さ方向にわたる
減少の特性曲線が連続的に滑らかであるとともに、その
含有量の変化率すなわちこの特性曲線の傾斜も深さ方向
にわたって連続して変化していることを意味する。

【００１６】請求項２の発明は、上記の窒化改質層は、
この気密容器の管壁を構成する酸化物材料の酸素原子を
窒素原子に置換したものである。

【００１７】請求項３の発明は、上記の窒化改質層は、
この気密容器の管壁の表面に窒化物を含んだ材料の被膜
を被覆した後にこの被膜の窒素原子と管壁の酸化物材料
の酸素原子を相互に拡散して置換したものである。

【００１８】請求項４の発明は、主として石英材料から
なる気密容器内に放電媒体として金属ハロゲン化物が封
入されたメタルハライドランプであり、この気密容器の
内側の表面の近傍には窒化けい素を含んだ窒化改質層が
形成されているものである。請求項５の発明は、主とし
て石英材料からなる気密容器内に放電媒体として水銀が
封入された水銀ランプであり、この気密容器の内側の表
面の近傍には窒化けい素を含んだ窒化改質層が形成され
ているものである。

【００１９】請求項６の発明は、主として透光性セラミ
ックス材料からなる気密容器内に放電媒体としてナトリ
ウムまたは金属ハロゲン化物が封入されたセラミック放
電灯であり、この気密容器の内側の表面の近傍には窒化
物を含んだ窒化改質層が形成されているものである。

【００２０】請求項７の発明は、主として透光性セラミ
ックスからなる気密容器内に放電媒体としてナトリウム
または金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、か
つこの発光管の外部に始動補助用の近接導体が付設され
たセラミック放電灯において、上記の気密容器の外側の
表面の近傍の部分には窒化物を含んだ部分が形成されて
いるものである。

【００２１】請求項８の発明は、上記の窒化改質層はだ
部分は、その窒化物の含有量がこの窒化改質層の表面の
窒化物の含有量の５０％まで減少する部分の深さが表面
から１０nｍ以上の深さとしたものである。

【００２２】請求項９の発明は、上記の気密容器には貫
通孔が形成され、上記の放電手段の導電体がこの貫通孔
内に挿通され無機接着剤で封止された発光管を有するも
のにおいて、少なくとも上記の貫通孔の内面の上記の窒
化改質層は、その窒化物の含有量がこの窒化改質層の表
面の窒化物の含有量の５０％まで減少する部分の深さが
表面から１００μｍ以下の深さとしたものである。

【００２３】請求項１０の発明は、上記の発光管は、上
記の気密容器に電極を封止した後にこの気密容器の表面
に上記の窒化改質層を形成したものである。

【００２４】請求項１１の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を発光させる
手段に接続されて点灯を維持する点灯回路とを具備した
放電灯点灯装置である。

【００２５】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を収容した器
具本体とを具備した照明装置である。

【００２６】

【作用】請求項１の発明は、気密容器内面に窒化物を含
む窒化改質層が形成されているので、この化学的に安定
した窒化物によって放電媒体と発光管の気密容器の管壁
の材料との反応や、放電媒体の抜けまたはイオン化した
放電媒体が管壁の内面に打ち込まれることが防止され
る。

【００２７】また、この窒化改質層は、管壁の肉厚の深
さ方向にわたる窒化物の含有量の減少の特性曲線が連続
的で滑らかであるとともに、その減少率すなわちこの特
性曲線の傾斜の変化も連続的に変化している。

【００２８】このような窒化改質層は、その組成が深さ
方向にわたって連続的に変化しているので、深さ方向に
わたる熱膨脹率の変化も連続的であり、この窒化改質層
の割れや剥がれを防止する。さらに、放電灯では発光管
内部の放電により発生した熱が気密容器の管壁を伝わっ
て外部に放出され、この管壁内の肉厚方向に大きな熱流
束で熱が流れる。このような場合には、この窒化改質層
の窒化物の減少率すなわち特性曲線の傾斜の変化に不連
続な部分があると、この不連続な部分に大きな熱応力が
発生するが、この窒化改質層はその窒化物の減少率すな
わち特性曲線の傾斜も深さ方向にわたって連続している
から、このような熱応力の集中が発生せず窒化改質層に
割れや剥がれを生じることがない。

【００２９】請求項２の発明は、気密容器の管壁を構成
する酸化物材料の酸素原子を窒素原子に置換したので、
酸素原子と窒素原子がこの気密容器の管壁の材料中で原
子レベルの挙動により置換され、その置換の割合すなわ
ち窒化物の含有量が深さ方向にわたって請求項１のよう
な特性になる。

【００３０】請求項３の発明は、気密容器の管壁の表面
に窒素物材料の被膜を被覆した後にこの被膜の窒素原子
と管壁の酸化物材料の酸素原子を相互に拡散して置換し
たので、その窒素原子と酸素原子との置換が上記と同様
に原子レベルの挙動により行われ、その置換の割合すな
わち窒化物の含有量が深さ方向にわたって請求項１のよ
うな特性になる。

【００３１】請求項４の発明は、主として石英材料から
なる気密容器の表面に安定した窒化けい素を含んだ窒化
改質層の形成されたメタルハライドランプが提供でき
る。

【００３２】請求項５の発明は、主として石英材料から
なる気密容器の表面に安定した窒化けい素を含んだ窒化
改質層の形成された水銀ランプが提供できる。

【００３３】請求項６の発明は、主として透光性セラミ
ックス材料からなる気密容器の表面傍に安定した窒化物
を含んだ窒化改質層が形成されたナトリウムまたは金属
ハロゲン化物が封入されたセラミック放電灯が提供でき
る。

【００３４】請求項７の発明は、主として透光性セラミ
ックスからなる気密容器内に放電媒体としてナトリウム
または金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、か
つこの発光管の外部に始動補助用の近接導体が付設され
たセラミック放電灯において、この近接導体の存在によ
り気密容器の管壁にその面方向の温度の不均一が生じる
が、この気密容器の内外の表面には熱伝導性の大きい窒
化改質層が形成されているので、このような温度の不均
一を減少させ、管壁の熱応力を軽減する。

【００３５】請求項８の発明は、上記の窒化改質層を、
その窒化物の含有量がこの窒化改質層の表面の窒化物の
含有量の５０％まで減少する部分の深さが表面から１０
nｍ以上の深さとしたので、窒化物の減少率が小さく、
熱応力をより軽減してこの窒化改質層の割れや剥がれを
より確実にするとともに、気密容器の管壁の面方向の熱
伝導率を向上させる。よって、この気密容器の中央部と
端部との間等の面方向の熱の不均一が軽減され、熱応力
が軽減される。

【００３６】請求項９の発明は、上記の気密容器には貫
通孔が形成され、上記の放電手段の導電体がこの貫通孔
内に挿通され無機接着剤で封止された発光管を有するも
のにおいて、少なくとも上記の貫通孔の内面の上記の窒
化改質層は、その窒化物の含有量がこの窒化改質層の表
面の窒化物の含有量の５０％まで減少する部分の深さが
表面から１００μｍ以下の深さとしたものである。した
がって、この無機接着剤とこの貫通孔の内表面近傍との
間の熱膨脹の差が小さくなり、確実な封止ができる。

【００３７】請求項１０の発明は、気密容器に電極を封
止した後にこの気密容器の表面に上記の窒化改質層を形
成したものである。したがって、この電極の封止部の気
密が損なわれることがない。

【００３８】請求項１１の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を発光させる
手段に接続されて点灯を維持する点灯回路とを具備した
放電灯点灯装置が提供できる。

【００３９】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を収容した器
具本体とを具備した照明装置が提供できる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明について、図１ないし図３に示
す第１の実施例にもとづき説明する。

【００４１】図１はメタルハライドランプの発光管の構
成を示す図、図２はメタルハライドランプの全体の構成
を示す図、図３は上記メタルハライドランプを光源とし
た照明装置の断面図を示す。

【００４２】図２の全体の構成図において、１０は硬質
ガラスからなる外管であり、この外管１０内は窒素ガス
雰囲気に保たれており、この外管１０内には発光管１が
収容されている。

【００４３】発光管１は、図１の（Ａ）に示す通り、石
英ガラスからなる気密容器２の両端部に圧潰封止部４，
４を形成してある。気密容器２の内側の表面の近傍に
は、例えば全面に亘り窒化改質層３が形成されている。
この窒化改質層３は、この発光管１の気密容器２の管壁
の材料である酸化物たとえば石英ＳｉＯ2 の中の酸素原
子が、窒素原子と置換されて形成された窒化物、この実
施例の場合には窒化けい素子を含む表面層である。

【００４４】このような窒化改質層３は、気密容器２内
をアンモニア（ＮＨ3 ）の雰囲気にして高温に加熱する
と、たとえば下記「化１」に示すような反応が生じて形
成され、このような反応により石英ＳｉＯ2 の酸素原子
が窒素原子と置換されて窒化けい素となり、この気密容
器の管壁に上記の窒化改質層３が形成される。

【００４５】

【化１】 ●上記のように構成された気密容器２の両端に形成され
た上記封止部４，４にはそれぞれ主電極５ａ，５ｂが封
装されており、かつ一方の主電極５ａの近傍には始動用
の補助電極６が封装されている。

【００４６】主電極５ａ，５ｂは、タングステンＷまた
はトリウムＴｈを含有したタングステンからなる電極軸
５１に、タングステンからなる電極コイル５２を巻装し
て構成されており、電極コイル５２には図示しない酸化
ジスプロシウムＤｙ2 Ｏ3 、酸化スカンジムＳｃ2 Ｏ3
などからなる電子放射物質（エミッタ）が塗布されてい
る。また、補助電極６はタングステンワイヤにより形成
されている。

【００４７】これら主電極５ａ，５ｂおよび補助電極６
は、封止部４，４に封着されたモリブデンＭｏなどの金
属箔導体７…を介して外部リード線８…に接続されてい
る。このような気密容器２内には、所定量の水銀Ｈｇ
と、金属ハロゲン化物、例えばヨウ化スカンジウムＳｃ
Ｉ3 とヨウ化ナトリウムＮａＩ、および始動用の希ガス
としてアルゴンＡｒが封入されている。

【００４８】このような構成の発光管１は、図２に示す
ように、上記外管１０内に収容されている。すなわち、
発光管１の両端封止部４，４は、ホルダ−１１ａ，１１
ｂを介してサポート１２ａ，１２ｂに支持されている。
一方のサポート１２ａは、ステム１３に封止した一方の
導電線１４ａに溶接されているとともに、他方のサポー
ト１２ｂは、外管１０の頂部に係着されている。

【００４９】発光管１の一方の主電極５ａは、上記一方
のサポート１２ａに電気的に接続されている。発光管１
の他方の主電極５ｂはリード線１５を介して、ステム１
３に封止した他方の導電線１４ｂに接続されている。

【００５０】また、発光管１の補助電極６は、始動用抵
抗１８を介して前記他方の導電線１４ｂに接続されてい
る。

【００５１】上記一方の導電線１４ａは、外管１０の端
部に被着した口金１６に接続されているとともに、他方
の導電線１４ｂは、上記口金１６の外部端子１７に接続
されている。

【００５２】次に、上記の発光管１の気密容器２の管壁
の内側の表面に形成された上記の窒化改質層３について
詳述する。

【００５３】図１０は、気密容器管壁の内表面から深さ
方向の窒化けい素の含有量分布をＳＩＭＳ（２次イオン
質量分析法）によって測定した結果を示す図である。縦
軸に窒化けい素の含有量、横軸に内表面からの深さを示
す。

【００５４】このような窒化改質層３は、図１０に示す
ように、その内部の窒化物の含有量すなわち窒化けい素
の含有量ｃが気密容器２の内側の表面から気密容器の管
壁の肉厚の深さｄの方向に向かって連続的にかつ滑らか
に減少しており、明確な境界はない。この窒化改質層３
は、たとえばその表面の極めて近傍では上記の窒化けい
素の分子の含有率が分子の数で約６０％程度であり、ま
たこの気密容器２の管壁の深さｄに対する窒化物すなわ
ち窒化けい素の含有量Ｃの減少の特性は概略上記の図１
０に示すような特性となっている。

【００５５】この図１０に示すような窒化けい素の含有
量Ｃの減少の特性は、上記のようにこの気密容器３の管
壁の石英材料中に上記のアンモニアガス中の窒素原子が
拡散して石英の酸素原子と置換する原子レベルの挙動の
基づいており、その窒化物（窒化けい素）の含有率の減
少の特性曲線はこの図１０に示すように連続して滑らか
に減少している。

【００５６】なお、上記の「連続して滑らか」という表
現は、数学的な意味であり、「滑らか」とはこの図１０
に示すような特性曲線の関数またはこのような特性曲線
に近似する曲線の関数が連続して微分可能であることを
意味する。

【００５７】このような窒化改質層３は、その表面のご
く近傍の部分、すなわち放電媒体に接触する部分におい
て窒化けい素等の窒化物が高い割合で含有されているの
で、この化学的に安定した窒化物によって放電媒体と発
光管の気密容器２の管壁の材料との反応や、放電媒体の
抜けまたはイオン化した放電媒体が管壁の内面に打ち込
まれることが防止される。

【００５８】また、このような窒化改質層３は、その組
成が深さｄ方向にわたって連続的に変化しているので、
深さｄ方向にわたる熱膨脹率の変化も連続的であり、熱
応力が軽減されてこの窒化改質層３の割れや剥がれを防
止する。さらに、放電灯では発光管内部の放電により発
生した熱が気密容器２の管壁を伝わって外部に放出さ
れ、この管壁内の肉厚方向に大きな熱流速で熱が流れ
る。このような場合には、この窒化改質層３の窒化物の
減少率すなわち特性曲線の傾斜の変化に不連続な部分が
あると、この不連続な部分に大きな熱応力が発生する
が、この窒化改質層３はその窒化物の減少率すなわち特
性曲線の傾斜も深さ方向にわたって連続しているから、
このような熱流速によってもこの窒化改質層３に割れや
剥がれを生じることがない。

【００５９】またこの場合に、好ましくはこの窒化改質
層３中の窒化物の含有量Ｃがこの窒化改質層の表面の窒
化物の含有量の５０％の含有率になる部分の深さｓ（以
下、単に深さｓと称する）は１０nμｍ以上、例えば８
０nｍ程度となるように形成されている。

【００６０】このような窒化改質層３によれば、窒化物
の減少率が小さく、熱応力をより軽減してこの窒化改質
層の割れや剥がれをより確実にする。また、一般に窒化
物の熱伝導率は酸化物の熱伝導率より大きい。したがっ
て、上記のように厚い窒化改質層３であると、この気密
容器２の管壁の面方向の熱伝導率を向上させる。発光管
は、その気密容器２の中央部で温度が高く、両端部で温
度が低くなり、この気密容器２の管壁の面方向に温度の
不均一が生じるが、上記のような窒化改質層であれば、
この気密容器の中央部と端部との間等、管壁の面方向へ
の熱伝導が向上し、この管壁の面方向の熱の不均一が軽
減され、熱応力が軽減される。

【００６１】上記のような構成のメタルハライドランプ
は、例えば図３に示すように、照明装置の光源として用
いられる。図３において、３０は照明器具本体を示し、
内面に反射面３１を有するとともに、下面または一側面
が開口されたハウジング構造をなしている。この照明器
具本体３０の開口部には前面カバー３２が取り付けられ
ている。この照明器具本体３０の側壁にはソケット３３
が取り付けられており、図２に示したメタルハライドラ
ンプはその口金１６がソケット３３にねじ込まれて上記
器具本体３０に取り付けられている。

【００６２】上記ソケット３３は、器具本体３０に取り
付けられた、または器具本体３０の外部に設置された安
定器を含む点灯回路３５を介して商用電源３６に接続さ
れるようになっている。

【００６３】このような構成の照明装置は、メタルハラ
イドランプを商用電源３６に接続すると、安定器を含む
点灯回路３５から始動用のパルス電圧が、補助電極６と
これに近接する一方の主電極５ａとの間、および主電極
５ａ，５ｂの間に印加される。このため、補助電極６と
これに近接する一方の主電極５ａとの間に補助放電が始
まり、この補助放電が主電極５ａ，５ｂ間の主放電へと
移行し、よって発光管１が放電する。この放電により、
発光管１内に封入した金属ハロゲン化物、例えばヨウ化
スカンジウムＳｃＩ3 とヨウ化ナトリウムＮａＩが発光
する。

【００６４】このようなメタルハライドランプから放出
された光は、器具本体３０の内面に形成した反射面３１
で反射され、開口部の前面カバー３２を通じて外に照射
される。

【００６５】上記光源として用いられたメタルハライド
ランプは、発光管１の気密容器の内表面に上述のような
窒化改質層３を形成してあるから、発光管１に封入され
ている金属ハロゲン化物あるいはこの金属ハロゲン化物
から解離したスカンジウムＳｃやナトリウムＮａなどの
発光金属が石英と接触するのが阻止され、かつ金属ハロ
ゲン化物またはスカンジウムＳｃやナトリウムＮａなど
の発光金属が石英と反応するのが防止される。このため
石英の耐蝕性が向上し、変色が防止されるとともに、発
光管１から発光金属が減少するのも防止されるから、光
束の低下が少なくなり、光束維持率を高くすることがで
きる。

【００６６】例えば、発光管１の内径が１０．５mm、電
極間距離が１８mmの１００Ｗ定格入力のメタルハライド
ランプで、ヨウ化スカンジウムＳｃＩ3 とヨウ化ナトリ
ウムＮａＩを重量比で１：５として総量１０mgを封入し
た場合、発光管１の内表面に窒化改質層３を形成しない
従来のランプでは、６０００時間点灯後の光束維持率は
５０％であるのに対し、発光管１の内表面に深さｓが８
０nμｍの窒化改質層３を形成した本発明のランプは、
６０００時間点灯後の光束維持率は７０％となり、窒化
物層３を形成することによる効果が確認されている。

【００６７】上記窒化物層３は、発光管１を構成する酸
化珪素ＳｉＯ2 のなかの酸素Ｏ2 成分と窒素Ｎ2 とが置
換された反応構造からなる層であるから、上記のように
この窒化改質層３のひび割れや剥離、脱落などの発生す
る心配がない。

【００６８】窒化物層３の深さｓは１０nμｍ以上であ
れば、石英の耐蝕性の向上に有効であり、８０nｍ程度
であれば充分に効果を発揮する。

【００６９】このようなメタルハライドランプを光源と
する点灯装置および照明装置は、光束維持率に優れた装
置となる。

【００７０】なお、上記第１の実施例のメタルハライド
ランプでは、金属ハロゲン化物としてヨウ化スカンジウ
ムＳｃＩ3 とヨウ化ナトリウムＮａＩを用いた例を説明
したが、金属ハロゲン化物はこれらに限らず、希土類金
属のハロゲン化物やアルカリ金属のハロゲン化物、その
他インジウム、タリウム等のハロゲン化物であってもよ
い。

【００７１】次に、第２の実施例について説明する。本
実施例は一般照明用の水銀ランプの場合である。一般照
明用の水銀ランプは、その構成が図１ないし図３に示す
第１の実施例の構造と略同様のものであり、その構造に
ついては上記の図１ないし図３を代用し、その説明は省
略する。

【００７２】この水銀ランプは、発光管１内に、水銀Ｈ
ｇとアルゴンＡｒなどの始動用希ガスを封入してある点
でメタルハライドランプと異なるが、水銀ランプは、水
銀イオンＨｇ+ が石英に打ち込まれることにより、発光
管の黒化が発生する。すなわち、石英の表面には微細な
空隙があり、ガラス内部のＯＨ- やガラス表面の負の電
荷により上記水銀イオンＨｇ+ が上記石英表面の微細な
空隙に引き込まれて打ち込みがなされる。このため石英
の黒化が促される。

【００７３】これに対し、本実施例では、図１に示すよ
うな前述の第１の実施例と同様の窒化改質層３が形成さ
れており、発光管１に封入されている水銀が石英と接触
するのが阻止され、かつ水銀イオンＨｇ+ が石英表面の
微細な空隙に引き込まれるのが防止されるので石英の黒
化が防止されるようになる。

【００７４】次に、第３の実施例について、図４ないし
図６にもとづき説明する。この実施例は、本発明を高圧
ナトリウムランプに適用した例を示す。

【００７５】図４は高圧ナトリウムランプの全体を示す
もので、符号１１０は外管である。外管１１０は、硬質
ガラスにより形成されており、中央部に膨出部を備え、
図示上部に小径なトップ部１１１を有するとともに図示
下部には小径なネック部１１２を有し、いわゆるＢＴ形
をなしている。このネック部１１２の端部には口金１１
３が被着されている。なお、外管１１０内は真空に保た
れている。

【００７６】上記外管１１０内には発光管１０１が収容
されている。発光管１０１の構造は後述する。発光管１
０１は、外管１１０内において、サポ−トワイヤ１１４
にて支持されている。サポートワイヤ１１４はステンレ
スのような導電性ワイヤを四角の枠状に形成したもので
あり、上部が弾性片１１５を介して外管１１０のトップ
部１１１に係止されているとともに、下部はステム１１
６に封着した一方の封着線１１７ａに溶接されている。

【００７７】発光管１０１の上端から導出された一方の
導電体１０５は、導電線を兼用する導電性ホルダー１１
８を介して上記サポートワイヤ１１４に電気的および機
械的に接続されている。発光管１０１の下端から導出さ
れた他方の導電体１０５は絶縁体１１９ａを介して他の
ホルダー１１９に機械的に支持されており、このホルダ
ー１１９はサポートワイヤ１１４に機械的に取付けられ
ている。よって、発光管１０１は上下端部でホルダ−１
１８および１１９に支持され、これらホルダ−１１８お
よび１１９を介してサポートワイヤ１１４に支持されて
いる。

【００７８】発光管１０１の下端から導出された導電体
１０５は、リード線１２５を介して、ステム１１６に封
着した他の封着線１１７ｂに電気的に接続されている。
封着線１１７ａ，１１７ｂは口金１１３のシェル１１３
ａおよび外部端子１１３ｂに接続されている。

【００７９】発光管１０１の外面には始動補助のための
近接導体１２０が接近して配置されている。この近接導
体１２０は、例えばモリブデン、タングステン、タンタ
ル、ニオビウム、鉄、ニッケル等の少なくとも１種から
なる高融点金属からなり、一端がバイメタル片１２１に
支持されているとともに、他端は上記ホルダー１１８に
形成した係止部１２２に回動自在に支持されている。上
記バイメタル片１２１の基端はサポートワイヤ１１４に
固定されている。

【００８０】ランプを始動する前には、発光管１０１お
よび周囲の温度が低いのでバイメタル片１２１の変形に
より近接導体１２０は発光管１０１の外面に接触してい
る。ランプを電源に接続すると、近接導体１２０と一方
の電極１０６との間に電位差が生じ、これら近接導体１
２０と一方の電極１０６との間で、発光管１０１内に始
動放電が発生し、この始動放電は電極１０６，１０６間
の主放電に移行する。これにより始動が容易になる。そ
して、ランプが点灯すると発光管１０１からの熱を受け
てバイメタル片１２１が熱変形し、よって近接導体１２
０が発光管１０１の外面から遠ざけられるように移動さ
れる。このため近接導体１２０が発光管１０１から放出
される光を遮るのを防止する。なお、１２６はゲッタで
ある。

【００８１】上記発光管１０１の構成について、図５お
よび図６にもとづき説明する。発光管１０１は、多結晶
または単結晶のアルミナやサファイヤなどのような透光
性セラミックス、本例では透光性アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3
）のチュ−ブ１０２により形成されている。この透光
性セラミックチュ−ブ１０２の両端部には貫通孔１０
４，１０４が形成されており、これら貫通孔１０４，１
０４にはニオビウムＮｂまたはニオビウムＮｂとジルコ
ニウムＺｎの合金からなる導電体１０５，１０５が貫通
されており、この導電体１０５，１０５はガラス封着剤
１０９，１０９により透光性セラミックチュ−ブ１０２
の両端部に気密に接合されている。

【００８２】上記導電体１０５，１０５には電極１０
８，１０８が溶接されている。電極１０８は、タングス
テンからなる電極軸１０８ａの先端部にタングステンか
らなる電極コイル１０８ｂを複数回巻回して構成されて
おり、この電極コイル１０８ｂには、例えばＢａＯ−Ｃ
ａＯ−ＷＯ3 などのような電子放射物質（エミッタ）が
塗布されている。

【００８３】このような構成の発光管１０１には、所定
量の水銀Ｈｇ、ナトリウムＮａ、および始動用希ガスと
してのキセノンＸｅガスが封入されている。

【００８４】そして、本例の場合、発光管１０１の気密
容器たとえば透光性アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）チュ−ブ１
０２の内表面および外表面にそれぞれ、図６に示すよう
な窒化改質層１０３、１０４が形成されている。これら
窒化改質層１０３、１０４は、発光管１を構成するアル
ミナＡｌ2 Ｏ3 のなかの酸素原子と窒素原子とが置換さ
れた反応構造からなる層である。

【００８５】この実施例における窒化改質層１０３，１
０４は、前述した第１の実施例の場合と同様にして形成
されたもので、前記の第１の実施例の窒化けい素が窒化
アルミニウムである点を除いて略同様の構成であり、ま
たこの窒化アルミニウム（窒化物）の肉厚深さ方向に対
する含有量の減少の特性も前述の第１の実施例の場合と
略同様で、深さ方向に連続して滑らかに減少している。

【００８６】また、この実施例のものは、透光性セラミ
ックチュ−ブ１０１の貫通孔１０４，１０４に導電体１
０５，１０５がガラス封着剤１０９，１０９等の無機接
着剤により封着されているので、これら導電体１０５，
１０５の封着前にこの透光性セラミックチュ−ブ１０１
の全表面に窒化改質層を形成した場合には、これらの貫
通孔１０４，１０４の内面の窒化改質層によって、この
ガラス接着剤との封着性が損なわれる場合がある。この
ような場合には、上記の窒化改質層の深さｓは１００μ
ｍ以下にすることが好ましい。

【００８７】このような構成の高圧ナトリウムランプの
場合、発光管１０１の内表面に窒化改質層１０３が形成
されているから、この窒化改質層１０３がナトリウムＮ
ａとアルミナＡｌ2 Ｏ3 との反応を防止して針状結晶な
どの結晶が成長するを防止し、かつナトリウムの消失を
防止する。このため光束の低下が抑止され、光束維持率
を高くすることができる。

【００８８】また、上記窒化改質層１０３は窒化物の含
有量が深さ方向に連続的に減少した構造となっているか
ら、表面から内部に向かって熱膨脹率も連続的に変化
し、ひび割れ、剥離、脱落などの不具合が発生しないば
かりでなく、むしろ熱伝導性が向上し、熱衝撃に強くな
る。このため、発光管の中央部と端部との温度差が低減
され、耐久性が向上する。このことから、発光管１０１
を構成するアルミナチューブ１０２の肉厚を薄くして光
透過率を向上させることもできる。

【００８９】一方、上記構成の高圧ナトリウムランプ
は、始動を容易にするために始動補助用の近接導体１２
０を使用している。近接導体１２０は、ランプの始動時
に発光管１０１の外面に密着しており、発光管１０１の
温度が所定温度以上に達するまでは発光管１０１の外面
に密着したままである。このような状態では、発光管１
０１の管壁温度は、近接導体１２０が密着している部分
で局部的に高温になり、昇華や溶融、または消灯の心配
があるとともに、近接導体１２０が存在しない部分とで
温度差が生じ、発光管１０１の透光性アルミナチューブ
１０２に熱歪が生じてクラックの発生原因になる。

【００９０】これに対し、本実施例の場合は、発光管１
０１の透光性アルミナチューブ１０２の外表面に窒化改
質層１０４を形成してあるから、この窒化改質層１０４
は上記したように熱伝導性を向上させる性質があり、し
たがって局部的に高温になる部分の熱を他の温度の低い
部分に効果的に逃がすようになるから、局部的に昇華や
溶融が発生することがなく、また熱歪の発生がなくな
り、破損を防止することができる。この点から発光管１
０１の耐久性が向上することになる。

【００９１】なお、上記実施例の場合、発光管１０１の
透光性アルミナチューブ１０２の内表面と外表面の両面
に窒化改質層１０３および１０４を形成したが、これら
窒化改質層１０３および１０４の作用はそれぞれ異なる
ことから、いずれか一方の表面のみに窒化改質層１０３
または１０４を形成する場合であっても実施可能であ
る。そして、発光管１０１の内表面に窒化改質層１０３
を形成する場合は請求項４の発明に相当し、発光管１０
１の外表面に窒化改質層１０４を形成する場合は請求項
６の発明に相当するものである。

【００９２】なお、発光管１０１がアルミナチューブ１
０２により構成されたセラミック放電灯の場合、発光金
属としてナトリウムに代わり、金属ハロゲン化物を封入
した場合も上記の効果と同様の効果が得られる。

【００９３】このようなランプにおいては、発光管は例
えば特開平５−２０５７０１号公報に開示されているよ
うに、予め排気管と電気導入体を兼ねたモリブデンＭｏ
またはタングステンＷのチューブをアルミナチューブに
一体に焼成したいわゆるフリットレス封着した未排気発
光管材の内表面を窒化改質することにより、封入ハロゲ
ンと封止剤１０９との反応も同時に防止することができ
る。

【００９４】次に、第４の実施例について、図７および
図８にもとづき説明する。この実施例は、紫外線照射用
の水銀ランプに適用した例である。

【００９５】図において２００は紫外線照射用水銀ラン
プの発光管であり、石英ガラスにより形成されている。
この発光管２００の両端部には封止部２０１，２０１が
形成されている。これら封止部２０１，２０１には、そ
れぞれ電極２０２，２０２が封装されている。電極２０
２，２０２は、タングステンＷからなる電極軸２０３
に、タングステンからなる電極コイル２０４を巻装して
構成されている。

【００９６】これら電極２０２，２０２の電極軸２０
３、２０３は、上記封止部２０１，２０１に封着された
モリブデンＭｏなどの金属箔導体２０５、２０５を介し
て外部リード線２０６，２０６に接続されている。

【００９７】このような発光管２００には、所定量の水
銀Ｈｇと、始動用の希ガスとしてアルゴンＡｒが封入さ
れている。

【００９８】上記発光管２００の内表面および外表面に
は、図８に示すように、全面に亘り窒化改質層２１０お
よび２２０が形成されている。これら窒化改質層２１
０、２２０は、発光管材料である石英を形成するシリカ
ＳｉＯ2 のなかの酸素原子が、窒素原子と置換されて形
成された表面層である。

【００９９】このような窒化改質層２１０、２２０も、
図８に示すように、窒化物の含有量が管２００の表面か
らバルブ壁の深さ方向に向かい連続的に減少して変化し
ており、明確な境界はないが、深さｓは１０nｍ以上、
例えば８０nｍ程度となるように形成されている。

【０１００】このような紫外線照射用水銀ランプは、例
えば水処理の大腸菌殺菌用ランプとして使用されるが、
発光管の内径２０mm、有効発光長３５０mm、定格入力１
６００Ｗのランプの場合、ランプ電圧４１０Ｖ、ランプ
電流４．４Ａ、点灯中の推定水銀蒸気圧は６６．６ＫＰ
ａとされている。

【０１０１】このような紫外線照射用水銀ランプを点灯
した場合、第２の実施例で説明した一般照明用水銀ラン
プの場合と同様に、水銀イオンＨｇ+ が石英に打ち込ま
れることにより、発光管の黒化が発生する。すなわち、
石英の表面には微細な空隙があり、ガラス内部のＯＨ-
やガラス表面の負の電荷により上記水銀イオンＨｇ+が
上記石英表面の微細な空隙に引き込まれて打ち込みがな
される。このため石英の黒化が促される。

【０１０２】これに対し、本実施例では、図８に示すよ
うに石英の内表面に窒化改質層２１０を形成してあるか
ら、この窒化改質層２１０が発光管２００に封入されて
いる水銀と石英との接触が阻止され、かつ水銀イオンＨ
ｇ+ が石英表面の微細な空隙に引き込まれるのが防止さ
れる。このため石英の黒化が防止されることになり、光
束維持率が向上する。

【０１０３】ちなみに、本実施例の窒化改質層２１０を
形成した紫外線照射用水銀ランプは、窒化改質層２１０
を持たない従来の紫外線照射用水銀ランプに対し、紫外
線２５４nmの出力で１．２倍の向上が認められ、また光
束維持率は１００００時間点灯時で従来の紫外線照射用
水銀ランプに比べて５％以上の向上が認められ、７５％
以上の維持率を保つことが確認された。

【０１０４】一方、上記のような紫外線照射用水銀ラン
プは、紫外線硬化形インクの乾燥用光源として使用され
る場合がある。すなわち、紫外線硬化形インクを用いた
印刷装置は、印刷後に紫外線照射用水銀ランプから紫外
線を照射することにより直ちにインクを乾燥させること
ができ、自然乾燥式の印刷装置に比べて、乾燥時間の待
機のためのスペースが省略でき、かつ乾燥速度が早いな
どの利点がある。しかし、現状のインクでは、水銀ラン
プからの紫外線の照射のみでは充分に乾燥しない色があ
り、紫外線の照射後の直ちに印刷用紙を重ねると未乾燥
のインク部の印刷が乱れるという問題がある。これを解
消するため、印刷面にデンプン粉（炭水化物）を薄く塗
布し、印刷の乱れを防止している。

【０１０５】このような炭水化物系の粉末は、紫外線照
射用水銀ランプの照射雰囲気で浮遊しており、したがっ
て炭水化物系の粉末が紫外線照射用水銀ランプの表面に
付着することがある。上記紫外線照射用水銀ランプの発
光管は石英にて形成されており、点灯中は７００〜８０
０℃の高温度に達する。このため、石英の表面に付着し
た炭水化物系の粉末（デンプン粉）が石英を失透させ、
白濁化させることがある。

【０１０６】そこで、本実施例では、図８に示すよう
に、石英からなる発光管２００の外表面に窒化改質層２
２０を形成した。この窒化改質層２２０は、炭水化物系
の粉末（デンプン粉）が発光管材料の石英と接触するの
を阻止する。このため石英の失透が防止されることにな
り、光束維持率が向上する。

【０１０７】ちなみに、管外径２７mm、有効発光長１０
００mm、定格入力８０００Ｗの紫外線照射用水銀ランプ
の場合、発光管２００の外表面に窒化改質層２２０を形
成すると点灯１０００時間を過ぎても白濁化が見られな
かった。これに対し、発光管２００の外表面に窒化改質
層２２０を形成しない従来の紫外線照射用水銀ランプの
場合、点灯５００時間でも白濁化を生じたランプがあ
る。

【０１０８】なお、図７および図８に示す紫外線照射用
のランプは、水銀ランプに限らず、発光管内に水銀と金
属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプであっ
ても、紫外線照射用の光源として使用できる。

【０１０９】そして、上記実施例の場合も、発光管２０
０の内表面と外表面の両面に窒化改質層２１０および２
２０を形成したが、これら窒化改質層２１０および２２
０はそれぞれ作用が異なることから、いずれか一方の表
面のみに窒化改質層２１０または２２０を形成する場合
であっても実施可能である。そして、発光管２００の内
表面に窒化改質層２１０を形成する場合は、前記第２の
実施例と同様に、請求項３の発明に相当し、発光管２０
０の外表面に窒化改質層２２０を形成する場合は請求項
５の発明に相当するものである。

【０１１０】次に、第５の実施例について、図９にもと
づき説明する。この実施例は、無電極放電灯とも称され
ているランプに適用した例である。

【０１１１】図９において符号３００は、磁界誘導結合
型無電極放電灯の発光管を示し、この発光管３００は、
透光性アルミナやサファイヤまたはガーネットなどのよ
うな単結晶または多結晶の透光性セラミック材料または
石英により構成されており、外形がほぼ偏平な球形をな
している。この発光管３００内に形成された放電空間３
１１には、ドーナツ形に発生されるプラズマ放電３１２
によって発光する発光物質、例えばヨウ化スカンジウム
ＳｃＩ3 とヨウ化ナトリウムＮａＩなどの金属ハロゲン
化物と、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオンなど
のガスの少なくとも１種からなる始動用希ガスが封入さ
れている。

【０１１２】上記発光管３００の一端には、突出筒部３
１４が一体に形成されている。この突出筒部３１４は、
一端が主放電空間３１１に連通しているとともに、他端
は後述する始動用プローブ３１５により閉塞されてい
る。

【０１１３】上記発光管３００の内表面には、窒化改質
層３１３が形成されている。この窒化改質層３１３は、
発光管材料である透光性セラミック、例えばアルミナＡ
ｌ2Ｏ3 のなかの酸素原子が、窒素原子と置換されて形
成された表面層であり、このような窒化改質層３１３
も、窒化物の含有量がバルブ壁の深さ方向に連続的に減
少して変化しており、その深さｓは１０nｍ以上、例え
ば８０nｍ程度となるように形成されている。

【０１１４】上記突出筒部３１４には始動用プローブ３
１５が挿入されている。この始動用プローブ３１５は細
径のセラミックチューブからなり、上記突出筒部３１４
に挿入される内端部は閉塞壁３１６で閉塞されており、
この閉塞壁３１６は上記主放電空間３１１に臨まされて
いる。

【０１１５】この始動用プローブ３１５の他端は、始動
用電極３１７により気密に閉止されている。始動用電極
３１７は、ニオビウムＮｂやステンレスまたは銅Ｃｕな
どのような導電性金属からなり、この始動用電極３１７
はプローブ３１５の他端にガラス接着剤３１８を介して
気密に接合されている。

【０１１６】この始動用電極３１７は、始動回路３２６
を介して高周波発振回路３２５に接続されている。

【０１１７】上記プローブ３１５内には、始動放電空間
３１９が形成されており、この始動放電空間３１９に
は、電界結合により放電する希ガス、例えばアルゴン、
キセノン、クリプトン、ネオンなどのガスの少なくとも
１種が封入されている。

【０１１８】上記のような構成の始動用プローブ３１５
は、上記した発光管３００に突設された突出筒部３１４
に挿入されており、この突出筒部３１４の外端部と始動
用プローブ３１５の外端部は他のガラス接着剤３２０に
より気密に接合されている。発光管３００の周囲には高
周波励起コイル３３０が配置されている。この励起コイ
ル３３０は、コイル素線に相当する導体が、高純度アル
ミニウム、または銅、もしくは銀などの導電性に優れた
一対の環形金属円板３３１、３３１により構成されてい
る。これら一対の環形円板３３１、３３１は、コイル軸
方向に沿って対向して配置されており、内周部の一部を
互いに溶接して接続することにより全体で螺旋形の通電
経路を形成してある。すなわち、これら一対の環形円板
３３１、３３１はそれぞれ周方向に連続するものではな
く、周方向の一部で分離されており、一方の環形円板３
３１の内周部と他方の環形円板３３１の内周部とが相互
に部分的に接続されており、全体として螺旋形の通電経
路を形成している。

【０１１９】このような一対の環形円板３３１、３３１
からなる高周波励起コイル３３０は、上記高周波発振回
路３２５に接続されており、この高周波発振回路３２５
から例えば１３．５６ＭＨｚ程度の高周波電流が流され
るようになっている。このような高周波電流により、励
起コイル３３０内にコイル軸方向に沿って磁界が発生
し、この磁界によりコイル３３０の中心部空間に収容さ
れた発光管３００内に、コイル軸を取巻くようにしてド
ーナツ形のプラズマが発生し、このため磁界結合のプラ
ズマ放電３１２が発生する。このプラズマ放電３１２に
より発光媒体が電離および励起されて光を発し、この光
が発光管３００の管壁を透過して外部に放射される。

【０１２０】このような構成の誘導結合型無電極放電灯
を始動させる場合は、高周波発振回路３２５から始動回
路３２６を通じて始動用電極３１７に始動電圧を供給
し、同時に励起コイル３３０に高周波電流を流し、発光
管３００内の主放電空間３１１に高周波磁界による電界
を発生させる。すると、始動用電極３１７と発光管３０
０内の電界との間で電位差が生じ、このためプローブ３
１５内の始動放電空間３１９に封入した希ガスがグロー
放電を発する。

【０１２１】このグロー放電は、発光管３００内の電界
との間に電界勾配を発生するようになるから、この始動
放電が主放電空間３１１内にプラズマ放電を誘起し、し
たがってドーナツ形の放電３１２が発生する。

【０１２２】このようにして主放電空間３１１内にドー
ナツ形のプラズマ放電３１２が発生すると、主放電空間
３１１内の発光物質が電離および励起されて発光する。
この発光は発光管３００の管壁から外部に放出される。

【０１２３】このような作動をなす誘導結合型無電極放
電灯においては、発光管３００の内表面に窒化改質層３
１３を形成してあるから、発光金属が透光性セラミック
と反応したり、発光金属のイオンが透光性セラミックに
打ち込まれることが防止され、発光管３００の失透や黒
化が防止される。このため光束維持率が向上する。

【０１２４】なお、本発明の気密容器の表面に形成され
る窒化改質層を形成する方法は、前述したようにこの気
密容器をアンモニアガス雰囲気中で加熱されるものには
限定されず、窒素イオンを気密容器の管壁の表面に注入
する等、その他の方法がある。

【０１２５】また、図１１に示すように、完成した発光
管２００内に発光金属や始動用ガス等の放電媒体を封入
する前に、排気管２１０を介してこの発光管２００内に
アンモニアガス、その他のガスを封入し、この発光管２
００を加熱したり、またはこの発光管２００内で放電を
発生させ、この発光管２００の気密容器の管壁の内面に
窒化改質層を形成してもよい。このようにすれば、この
窒化改質層により封止部２０１において金属箔導体２０
５，２０５のなじみが低下するようなことが防止でき
る。

【０１２６】また、気密容器の管壁の表面に窒化物から
なる薄い被膜を形成し、この後にこの気密容器を所定時
間加熱する等の手段により、この窒化物層中の窒素原子
と気密容器の管壁の酸化物材料中の酸素原子とを相互に
拡散させて相互に置換させて窒化改質層を形成してもよ
い。このような方法でも、これら窒素原子と酸素原子と
は材料中を原子レベルの挙動で拡散するものであるか
ら、この窒化改質層はその窒化物の含有量が肉厚の深さ
方向に連続して滑らかに減少するような特性が得られ
る。

【０１２７】なお、本発明は上記各実施例の構成に制約
されるものではなく、請求の範囲に記載された技術思想
の範囲で種々の変形が可能である。

【０１２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、気密容器内面
に窒化物を含む窒化改質層が形成されているので、この
化学的に安定した窒化物によって放電媒体と発光管の気
密容器の管壁の材料との反応や、放電媒体の抜けまたは
イオン化した放電媒体が管壁の内面に打ち込まれること
が防止される。

【０１２９】また、このような窒化改質層は、その組成
が深さ方向にわたって連続的に変化しているので、深さ
方向にわたる熱膨脹率の変化も連続的であり、この窒化
改質層の割れや剥がれを防止する。さらに、放電灯では
発光管内部の放電により発生した熱が気密容器の管壁を
伝わって外部に放出され、この管壁内の肉厚方向に大き
な熱流束で熱が流れる。このような場合には、この窒化
改質層の窒化物の減少率すなわち特性曲線の傾斜の変化
に不連続な部分があると、この不連続な部分に大きな熱
応力が発生するが、この窒化改質層はその窒化物の減少
率すなわち特性曲線の傾斜も深さ方向にわたって連続し
ているから、このような熱流束によってもこの窒化改質
層に割れや剥がれを生じることがない。

【０１３０】請求項２の発明によれば、気密容器の管壁
を構成する酸化物材料の酸素原子を窒素原子に置換した
ので、酸素原子と窒素原子がこの気密容器の管壁の材料
中で原子レベルの挙動により置換され、その置換の割合
すなわち窒化物の含有量が深さ方向にわたって請求項１
のような特性になる。

【０１３１】請求項３の発明によれば、気密容器の管壁
の表面に窒素物材料の被膜を被覆した後にこの被膜の窒
素原子と管壁の酸化物材料の酸素原子を相互に拡散して
置換したので、その窒素原子と酸素原子との置換が上記
と同様に原子レベルの挙動により行われ、その置換の割
合すなわち窒素原子の含有量が深さ方向にわたって請求
項１のような特性になる。

【０１３２】請求項４の発明によれば、主として石英材
料からなる気密容器の表面に安定した窒化けい素を含ん
だ窒化改質層の形成されたメタルハライドランプが提供
できる。

【０１３３】請求項５の発明によれば、主として石英材
料からなる気密容器の表面に安定した窒化けい素を含ん
だ窒化改質層の形成された水銀ランプが提供できる。

【０１３４】請求項６の発明は、主として透光性セラミ
ックス材料からなる気密容器の表面傍に安定した窒化物
を含んだ窒化改質層が形成されたナトリウムまたは金属
ハロゲン化物が封入されたセラミック放電灯が提供でき
る。

【０１３５】請求項７の発明によれば、主として透光性
セラミックスからなる気密容器内に放電媒体としてナト
リウムまたは金属ハロゲン化物が封入された発光管の外
部に始動補助用の近接導体が付設されたセラミック放電
灯において、この近接導体の存在により気密容器の管壁
にその面方向の温度の不均一が生じるが、この気密容器
の内外の表面には熱伝導性の大きい窒化改質層が形成さ
れているので、このような温度の不均一を減少させ、管
壁の熱応力を軽減する。

【０１３６】請求項８の発明によれば、上記の窒化改質
層の深さｓを１０nｍ以上の深さとしたので、窒素原子
の減少率が小さく、熱応力をより軽減してこの窒化改質
層の割れや剥がれをより確実にするとともに、気密容器
の管壁の面方向の熱伝導率を向上させる。よって、この
気密容器の中央部と端部との間等の面方向の熱の不均一
が軽減され、熱応力が軽減される。

【０１３７】請求項９の発明によれば、上記の気密容器
には貫通孔が形成され、上記の放電手段の導電体がこの
貫通孔内に挿通され無機接着剤で封止された発光管を有
するものにおいて、少なくとも上記の貫通孔の内面の上
記の窒化改質層は、その深さｓを１００μｍ以下の深さ
としたものである。したがって、この無機接着剤とこの
貫通孔の内表面近傍との間の熱膨脹の差が小さくなり、
確実な封止ができる。

【０１３８】請求項１０の発明によれば、気密容器に電
極を封止した後にこの気密容器の表面に上記の窒化改質
層を形成したものである。したがって、この電極の封止
部の気密が損なわれることがない。

【０１３９】請求項１１の発明によれば、請求項１ない
し請求項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を発光
させる手段に接続されて点灯を維持する点灯回路とを具
備した放電灯点灯装置が提供できる。

【０１４０】請求項１２の発明によれば、請求項１ない
し請求項８のいずれか一の放電灯と、この放電灯を収容
した器具本体とを具備した照明装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、（Ａ）図はメタ
ルハライドランプの発光管の断面図、（Ｂ）図は（Ａ）
図中のＢで示す部分の断面図であり、窒化改質層を模式
的に示す図。

【図２】同実施例のメタルハライドランプの全体を示す
構成図。

【図３】同実施例のメタルハライドランプを光源とした
照明装置および点灯装置を示す図。

【図４】本発明の第２の実施例を示し、高圧ナトリウム
ランプの全体を示す構成図。

【図５】同実施例の高圧ナトリウムランプの発光管を示
す断面図。

【図６】同実施例の高圧ナトリウムランプの窒化改質層
を模式的に示す図。

【図７】本発明の第３の実施例を示し、紫外線照射用水
銀ランプの発光管の断面図。

【図８】同実施例の窒化改質層を模式的に示す図。

【図９】本発明の第４の実施例を示し、磁界誘導結合型
無電極放電灯の発光管を示す断面図。

【図１０】窒化改質層の窒化物の深さ方向の減少特性を
示す線図。

【図１１】窒化改質層を形成する方法の例を示す断面
図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプの発光管 ３……窒
化改質層 ５ａ、５ｂ…電極 １０…外
管 ３０…照明器具本体 ３５…点
灯回路 １０１…高圧ナトリウムランプの発光管 １０３、
１０４……窒化改質層 １０８…電極 １１０…
外管 １２０…近接導体 ２００…紫外線照射用水銀ランプの発光管 ２０２…電極 ２１０、２２
０…窒化改質層 ３００…磁界誘導結合型無電極放電灯の発光管 ３１３…窒化改質層 ３３０…高周波励起コイル ３２５…高周波発振
回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西沢 誠 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 伊藤 彰 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 岡村 和好 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 内田 一生 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 青木 貴之 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 吉川 和彦 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 米沢 昭弘 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 佐々木 博基 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主として酸化物材料からなる管壁を有し
   この管壁の少なくとも内側の表面近傍の部分には窒化物
   が含まれ、窒化物の含有量が管壁の肉厚の深さ方向に向
   かって連続して滑らかに減少した窒化改質層が形成され
   ている気密容器およびこの気密容器内に封入された放電
   媒体から構成される発光管と；この発光管内に放電を発
   生させる手段と；を具備していることを特徴とする放電
   灯。
2. 【請求項２】 窒化改質層は、この気密容器の管壁を構
   成する酸化物材料の酸素原子を窒素原子に置換したもの
   であることを特徴とする請求項１に記載の放電灯。
3. 【請求項３】 上記の窒化改質層は、この気密容器の管
   壁の表面に窒化物を含んだ材料の被膜を被覆した後にこ
   の被膜の窒素原子と管壁の酸化物材料の酸素原子を相互
   に拡散して置換したものであることを特徴とする請求項
   １に記載の放電灯。
4. 【請求項４】 上記の放電灯は、主として石英材料から
   なる気密容器内に放電媒体として金属ハロゲン化物が封
   入されたメタルハライドランプであり、この気密容器の
   内側の表面の近傍には窒化けい素を含んだ窒化改質層が
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電
   灯。
5. 【請求項５】 上記の放電灯は、主として石英材料から
   なる気密容器内に放電媒体として水銀が封入された水銀
   ランプであり、この気密容器の内側の表面の近傍には窒
   化けい素を含んだ窒化改質層が形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の放電灯。
6. 【請求項６】 上記の放電灯は、主として透光性セラミ
   ックスからなる気密容器内に放電媒体としてナトリウム
   または金属ハロゲン化物が封入されたセラミック放電灯
   であり、この気密容器の内側の表面の近傍には窒化物を
   含んだ窒化改質層が形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の放電灯。
7. 【請求項７】 主として透光性セラミックスからなる気
   密容器内に放電媒体としてナトリウムまたは金属ハロゲ
   ン化物が封入された発光管を備え、かつこの発光管の外
   部に始動補助用の近接導体が付設されたセラミック放電
   灯において、上記の気密容器の外側の表面の近傍の部分
   には窒化物を含んだ部分が形成されていることを特徴と
   する請求項６記載の放電灯。
8. 【請求項８】 上記の窒化改質層は、その窒化物の含有
   量がこの窒化改質層の表面の窒化物の含有量の５０％ま
   で減少する部分の深さが、表面から１０nｍ以上の深さ
   であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいず
   れか１に記載の放電灯。
9. 【請求項９】 上記の気密容器には貫通孔が形成され、
   上記の放電手段となる導電体がこの貫通孔内に挿通され
   無機接着剤で封止された発光管を有するものにおいて、
   少なくとも上記の貫通孔の内面の上記の窒化改質層は、
   その窒化物の含有量がこの窒化改質層の表面の窒化物の
   含有量の５０％まで減少する部分の深さが表面から１０
   ０μｍ以下の深さであることを特徴とする請求項６また
   は請求項７に記載の放電灯。
10. 【請求項１０】 上記の発光管は、上記の気密容器に電
    極を封止した後にこの気密容器の表面の近傍の部分に上
    記の窒化改質層が形成されたものであることを特徴とす
    る請求項１ないし請求項８のいずれか１に記載の放電
    灯。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項８のいずれか一
    に記載の放電灯と、この放電灯を発光させる手段に接続
    されて点灯を維持する点灯回路とを具備したことを特徴
    とする放電灯点灯装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項８のいずれか一
    に記載の放電灯と、この放電灯を収容した器具本体とを
    具備したことを特徴とする照明装置。