JPH1031977A - 高圧放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】封止部における電流導入部材の偏心によって電
極が放電空間部に接触せず、バックアーク放電による、
放電容器のクラックを生じにくくする。 【解決手段】放電容器３は放電空間部１と封止部２を備
えたセラミックス製で、先端に電極６，７を接続した電
流導入部材５，９を中間部材４を介して封止部に挿入
し、封止部と中間部材との間及び中間部材と電流導入部
材との間には僅かな間隙があり、中間部材は先端が放電
容器内に突出する。このため中間部材と電流導入部材の
偏心があっても電極が放電空間部において放電容器に接
触せず、放電容器にこれが原因でクラックが生じること
はない。また、余剰の水銀や発光金属の放電媒体は封止
部と中間部材との間隙に多く集中して滞留し、中間部材
と電流導入部材との間隙に侵入する放電媒体が少ないか
ら、バックアーク放電が発生しにくく、これが原因で放
電容器のクラックが生じることも少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス製の
放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照
明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス製の放電容器を備えた高圧
放電ランプは、放電容器が金属ハロゲン化物に対して化
学的に安定であるため、長寿命のメタルハライドランプ
を提供できる可能性を有しているとして、従来から知ら
れている。

【０００３】図７は、従来の高圧放電ランプの断面図で
ある。

【０００４】図のものは、ロングアークタイプの交流点
灯用の高圧放電ランプである。円筒状の放電空間部６１
の両端に別部材として予め用意した一対の円筒状の封止
部６２を気密に接合して放電容器６３を形成し、封止部
６２内に先端に電極６４を接続した電流導入部材６５を
挿入してフリットガラス６６により放電容器６３に気密
に封止してなる。そして、封止部６２と電流導入部材６
５との間に小さな間隙を形成している。

【０００５】図８は、他の従来の高圧放電ランプの断面
図である。

【０００６】図のものは、ショートアークタイプの直流
点灯用の高圧放電ランプである。球状の放電空間部７１
の両端に一体に成形した一対の封止部７２を有する放電
容器７３を形成し、封止部７２内にわずかな間隙を介し
て円筒状の中間部材７４を挿入し、さらに中間部材７４
内に陽極７５の基端部および先端に陽極７５を接続した
電流導入部材７６をわずかな間隙を介して挿入し、封止
部７２の端面からフリットガラス７７を侵入させて封止
部７２、中間部材７４および電流導入部材７６を気密に
封止している。なお、陰極７８はその電流導入部材７９
が同一材料で一体に形成されている。

【０００７】図７における封止部６２と電流導入部材６
５との間の小さな間隙、図８における封止部７２と中間
部材７４との間、中間部材７４と電流導入部材７６およ
び陽極７５との間ならびに中間部材７４と電流導入部材
７９との間のそれぞれの間隙は、いずれも高圧放電ラン
プの点灯および消灯時の温度差で相対向する部材間の熱
膨張係数の差によって生じる熱応力の緩和、放電容器内
の排気、希ガスの封入からびにフリットガラスの侵入の
ために形成される。したがって、熱膨張係数差が大きい
ときは、間隙も大きくするし、フリットガラスをより侵
入しやすくするためにもある程度の間隙が必要である。

【０００８】また、図７の高圧放電ランプにおいては、
点灯中余剰の発光金属などの放電媒体は封止部６２と電
流導入部材６５との間の間隙内に滞留している。図８の
場合は、中間部材７４と封止部７２との間の間隙と、電
流導入部材７６と中間部材７４との間の間隙とに分散し
て滞留する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の高圧放電ランプは、いずれも間隙を介するために電
流導入部材６５、７６、７９が封止部６２、７２に対し
て偏心して封着されやすい。電流導入部材６５、７６が
偏心すると、電極６４、陽極７５または陰極７８が放電
容器６３、７３に接近しすぎたり接触することがある。
この接近ないし接触が生じると、両部材の熱膨張率差さ
らには過熱によって熱応力を受けやすいために、点灯中
高温になる放電容器６３、７３にクラックを生じるとい
う問題がある。

【００１０】また、前述のように間隙には余剰の放電媒
体が滞留すると、電極の根元で放電するいわゆるバック
アーク放電が発生しやすくなり、これによって放電容器
が部分的に過熱されてクラックを生じるという問題もあ
る。

【００１１】本発明は、封止部における部材の偏心によ
って電極が放電容器に接近しすぎたり接触することのな
いようにするとともに、バックアーク放電が発生しにく
い、したがって放電容器にクラックが発生しにくい高圧
放電ランプおよびこれを用いた照明器具を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプは、放電空間部および放電空間部に接続した複
数の筒状の封止部を備えたセラミックス製の放電容器
と；封止部内にわずかな間隙を介して挿入され、先端が
放電空間部内に突出している筒状の中間部材と；基端が
中間部材内にわずかな間隙を介して挿入されるととも
に、放電空間部に臨在する電極と；電極の基端に接続さ
れるとともに中間部材内にわずかに間隙を介して挿入さ
れた電流導入部材と；封止部、中間部材および電流導入
部材を気密に封止するシール部材と；放電容器内に封入
された放電媒体と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００１３】本発明および以下の請求項の各発明におい
て、特に指示しない限り用語の定義は以下による。

【００１４】放電容器は、セラミックス製であればよ
く、形状、大きさ、材質などを問わないが、発光を外部
に導出するために、少なくとも一部が透光性を有する必
要がある。透光性としては、透明性および光拡散性のい
ずれでもよい。また、封止部は、図６に示す従来技術の
ように放電空間部と予め別体に成形したものを接合して
形成してもよいし、図７に示す従来技術のように予め一
体に成形して形成してもよい。

【００１５】中間部材は、耐火性にして絶縁性であるこ
とが好ましいが、材質は限定されない。したがって、中
間部材を放電容器のセラミックスと同一材料のセラミッ
クスで形成することができるし、また要すれば互いに異
なるセラミックスとすることもできる。さらに要すれ
ば、セラミックス以外の耐火性材料からなるものであっ
てもよい。いずれにしても、この中間部材は、その先端
が放電空間内に突出している点において、図７に示す従
来技術とは明確に相違している。中間部材の放電空間部
内への突出の程度はかなり裕度があり、電極が露出して
いればよい。

【００１６】電極は、図６におけるようなロングアーク
タイプおよび図７におけるようなショートアークタイプ
のいずれでもよい。また、交流点灯用および直流点灯用
のいずれでもよい。電極の基端たとえば軸部が中間部材
内に位置していることは必須ではないが、好ましいこと
である。

【００１７】電流導入部材は、電極に電流を供給すると
ともに、電極を支持する機能を担っている。電流導入部
材の材質としては、電極と同一または異種材質のいずれ
でもよい。

【００１８】封止部と中間部材との間のわずかな間隙
と、中間部材と電流導入部材またはおよび電極の基端部
との間のわずかな間隙とは、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ
の範囲好ましくは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であ
ることをいう。

【００１９】シール部材は、封止部、中間部材および電
流導入部材の間を気密に封止しているが、封止部と中間
部材との間の封止と、中間部材と電流導入部材との間の
封止とを別個に行ってもよいし、同時であってもよい。
また、シール部材は従来技術と同じフリットガラスでよ
いが、その他の材料、手法であってもよい。

【００２０】放電媒体は、高圧放電ランプをメタルハラ
イドランプ、高圧水銀ランプおよびガス放電ランプたと
えばキセノンランプなど任意に構成することができる。
メタルハライドランプの場合は、発光金属のハロゲン化
物、水銀および希ガスを封入する。高圧水銀ランプの場
合は、水銀および希ガスを封入する。また、ガス放電ラ
ンプたとえばキセノンランプの場合は、発光媒体として
希ガスたとえばキセノンガスを封入する。

【００２１】そうして、本発明の高圧放電ランプは、中
間部材が放電容器の放電空間部内に先端が突出している
ため、たとえ電流導入部材が偏心し、これによって中間
部材が放電容器内壁に接触することはあっても、従来技
術のように電極が放電容器に接近しすぎたり接触するよ
うなことはない。

【００２２】また、中間部材の先端が放電空間部内に突
出していることにより、中間部材と電流導入部材との間
の間隙に滞留する余剰な水銀および発光金属などの放電
媒体の滞留が非常に少なくなる。反対に封止部と中間部
材との間の間隙に滞留する水銀などの放電媒体が多くな
る。このことは電極の根元放電すなわちバックアーク放
電が著しく少なくなることを保障する。封止部と中間部
材との間の間隙の方が温度が低くなるのがその理由であ
ると考えられるが、理由のいかんを問わないでも、その
作用については反復再現する。

【００２３】請求項２の発明の高圧放電ランプは、請求
項１記載の高圧放電ランプにおいて、放電空間部は、球
状であることを特徴としている。

【００２４】本発明は、ショートアークタイプの高圧放
電ランプに好適である。

【００２５】請求項３の発明の高圧放電ランプは、請求
項１記載の高圧放電ランプにおいて、放電空間部は、楕
円球状であることを特徴としている。

【００２６】本発明も前項と同様ショートアークタイプ
の高圧放電ランプに好適である。

【００２７】請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求
項１記載の高圧放電ランプにおいて、放電空間部は、少
なくとも主要部が円筒状であることを特徴としている。

【００２８】本発明は、ロングアークタイプの高圧放電
ランプに好適である。

【００２９】請求項５の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、中間部材は、放電容器と異なるセラミックスからな
ることを特徴としている。

【００３０】本発明において、中間部材はその熱膨張係
数が放電容器および電流導入部材のそれぞれの熱膨張係
数と極端に大きな差がなければ差があることは支障にな
らない。

【００３１】請求項６の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、放電容器は、ＹＡＧセラミックスからなり；中間部
材は、アルミナセラミックスからなる；ことを特徴とし
ている。

【００３２】本発明において、放電容器はＹＡＧセラミ
ックスからなるので、耐熱性、透明性が良好であるとと
もに、成形が比較的容易である。なお、ＹＡＧセラミッ
クスとは、イットリウム、アルミナ、ガーネット系のセ
ラミックスのことで、化学記号はＡｌ₁₀Ｙ₆Ｏ₂₄であ
る。アルミナセラミックスはＹＡＧセラミックスとの熱
膨張係数差も特に問題ない範囲にある。

【００３３】請求項７の高圧放電ランプは、請求項１な
いし５記載の高圧放電ランプにおいて、放電容器は、ア
ルミナセラミックスからなり；中間部材は、ＹＡＧセラ
ミックスからなる；こと特徴としている。

【００３４】本発明において、放電容器はアルミナセラ
ミックスからなるので、耐熱性、透光性が良好であると
ともに、成形が比較的容易である。アルミナセラミック
スは光拡散性であるが、全透過率はすこぶる高い。

【００３５】請求項８の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし７のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、放電媒体は、希ガス、水銀および金属ハロゲン化物
を含んでいることを特徴としている。

【００３６】本発明の高圧放電ランプは、メタルハライ
ドランプである。放電容器がセラミックス製であるの
で、本発明の場合特に長寿命のランプを構成することが
できる。

【００３７】請求項９の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、電流導入部材は、ニオブ、白金およびタングステン
のいずれか一種または複数種からなることを特徴として
いる。

【００３８】本発明の電流導入部材は上記のとおりであ
るから、いずれもセラミックスに対する熱膨張係数差お
よび耐熱性が実用可能な範囲である。

【００３９】請求項１０の発明の高圧放電ランプは、請
求項１ないし９記載の高圧放電ランプにおいて、放電容
器を収納して気密にシールされた外囲器と；外囲器に装
着された口金と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００４０】本発明は２重管タイプの高圧放電ランプで
ある。

【００４１】請求項１１の発明の照明装置は、照明装置
本体と；照明装置本体内に配設された請求項１ないし９
のいずれか一記載の高圧放電ランプと；を具備している
ことを特徴としている。

【００４２】本発明の照明装置は、高圧放電ランプを何
らかの照明のために使用する装置の全てに適応するもの
である。たとえば照明器具、信号灯装置、画像投射装置
などに実施することが可能である。照明器具としては、
屋内用のダウンライト、天井直付け灯およびスポットラ
イトなど、屋外用の投光器、街路灯および車両などの移
動体用前照灯などあらゆる照明用途に実施することがで
きる。画像投射装置としては、液晶プロジェクタ、オー
バーヘッドプロジェクタなどに適用することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００４４】図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の
実施形態を示す断面図である。

【００４５】図において、１は放電空間部、２は封止
部、３は放電容器、４は中間部材、５は電流導入部材、
６は陽極、７は陰極、８はシール部材であり、ショート
アークタイプの直流点灯用の高圧放電ランプである。

【００４６】放電容器３は、透光性ＹＡＧセラミックス
からなり、球状の放電空間部１と放電空間部に接続して
いる複数たとえば２個の筒状の封止部２を一体に成形し
て形成されている。放電容器３の肉厚は１ｍｍ、外径１
０ｍｍ、封止部２の内径は１．５ｍｍである。

【００４７】中間部材４は、アルミナセラミックスから
なり、円筒状をなしている。この中間部材４は放電容器
３の封止部２内にわずかな間隙を介して挿入され、先端
４ａは放電空間部１内に突出している。中間部材４の肉
厚は０．２ｍｍである。

【００４８】電流導入部材５は、ニオブ棒からなり、先
端に陽極６を接続し、中間部材４内にわずかな間隙を介
して挿入されている。電流導入部材５の直径は０．２ｍ
ｍである。

【００４９】陽極６は、タングステンからなり、陽極主
体部ａと陽極主体部６ａから延在した軸部６ｂとからな
る。電流導入部材５と陽極６とは電気溶接により接続さ
れている。

【００５０】陰極７は、タングステンからなり、電流導
入部材９と同一線材で構成されていて、中間部材４内に
わずかな間隙を介して挿入されている。

【００５１】シール部材８は、フリットガラスであり、
封止部２、中間部材４および電流導入部材５、９の端面
に施与され、溶融して封止部２と中間部材４との間およ
び中間部材４と電流導入部材５、９の間のわずかな間隙
（本実施形態では０．０５〜０．２ｍｍ）から約５ｍｍ
程度侵入してそれぞれ対向する部材を気密に封止してい
る。

【００５２】放電媒体は、微量の水銀、ヨウ化スカンジ
ウム、デイスプロシウムなどの発光金属のハロゲン化物
およびアルゴンである。

【００５３】１０、１１は電流導入部材５、９に接続さ
れた外部導体で、白金からなる。

【００５４】図２は、本発明の高圧放電ランプの第２の
実施形態を示す断面図である。

【００５５】図１と同一部分には同一符号を付して説明
は省略する。

【００５６】本実施形態は、図１のものに比べると放電
空間部１’が楕円球状をなしている点が特徴である。本
実施形態もまたショートアークタイプの直流点灯用の高
圧放電ランプである。

【００５７】図３は、本発明の高圧放電ランプの第３の
実施形態を示す断面図である。

【００５８】図１と同一部分には同一符号を付して説明
は省略する。

【００５９】本実施形態は、放電空間部が円筒状をなし
ている点に特徴である。そして、本実施形態の高圧放電
ランプはロングアークタイプの交流点灯用である。すな
わち、放電容器３”は、主要部分が円筒状で、その両端
が円錐筒状にくびれている放電空間部１”と放電空間部
１”の両端に一体に成形された円筒状の封止部２を備え
ている。

【００６０】一対の電極１２は同一形状で、電流導入導
体１３と一体に形成されている。

【００６１】図４は、本発明の高圧放電ランプの第４の
実施形態を示す正面図である。

【００６２】本実施形態は２重管式のもので図１に示す
高圧放電ランプを発光管１４として、これを気密にシー
ルした外囲器１５内に封装し、口金１６を装着したもの
である。そして、発光管１４は外部導体１１、１１の一
方をフレアステム１７の一方の封止部に、他方をブリッ
ジ部材１８および給電部材１９を介してフレアステム１
７の他方の封止部にそれぞそれ機械的および電気的に接
続されている。

【００６３】図５は、本発明の照明装置を照明器具に実
施した場合の一実施形態を示す概念図である。

【００６４】本実施形態はダウンライトである。図にお
いて、２０は照明器具本体、２１は高圧放電ランプであ
る。

【００６５】照明器具本体２０は、天井面に埋設される
枠体２０ａと、枠体２０ａに内装される反射体２０ｂ
と、その他図示しないがランプソケット、端子台などの
部品を配設している。

【００６６】高圧放電ランプは図４に示すものを用いて
いる。

【００６７】図６は、本発明の照明装置を液晶プロジェ
クタに実施した一実施形態を示す概念図である。

【００６８】図において、２２は本発明の高圧放電ラン
プ、２３は反射鏡で、両者は予め一体化されて、光源２
４を構成している。２５は液晶画像表示手段で、その背
方から高圧放電ランプ２２が放射し、反射鏡で集光した
光が照射される。２６は画像制御手段で、液晶画像表示
手段２５を駆動および制御するもので、要すれば、テレ
ビジョン受信手段をも備えることができる。２７は交流
電源で、高圧放電ランプ点灯装置２８および画像制御手
段２６に対して所要の電源を供給する。高圧放電ランプ
点灯装置２８は整流化手段を内蔵するか、交流電源２７
との間に整流化手段を介在させるものとする。２９は光
学系で、液晶画像表示手段２５を透過した光を集光して
スクリーン３０に投射する。３１は本体ケースで、以上
の各構成要素を収納している。

【００６９】

【発明の効果】請求項１ないし１０の発明によれば、封
止部における電流導入部材の偏心によって電極が放電容
器に接触することがないとともに、バックアーク放電が
発生しにくい、したがって放電容器にクラックが生じに
くい高圧放電ランプを提供することができる。

【００７０】請求項２および３の発明によれば、加えて
ショートアークタイプに好適な高圧放電ランプを提供す
ることができる。

【００７１】請求項４の発明によれば、加えてロングア
ークタイプに好適な高圧放電ランプを提供することがで
きる。

【００７２】請求項５の発明によれば、加えて放電容器
と中間部材を互いにことなるセラミックスからなる高圧
放電ランプを提供することができる。

【００７３】請求項６の発明によれば、加えて放電容器
がＹＡＧセラミックスからなり、中間部材がアルミナセ
ラミックスからなる高圧放電ランプを提供することがで
きる。

【００７４】請求項７の発明によれば、加えて放電容器
がアルミナセラミックスからなり、中間部材がＹＡＧセ
ラミックスからなる高圧放電ランプを提供することがで
きる。

【００７５】請求項８の発明によれば、加えてメタルハ
ライドランプを提供することができる。

【００７６】請求項９の発明によれば、加えて電流導入
部材がニオブ、白金およびタングステンのいずれかから
なる高圧放電ランプを提供することができる。

【００７７】請求項１０の発明によれば、加えて２重管
タイプの高圧放電ランプを提供することができる。

【００７８】請求項１１の発明によれば、請求項１ない
し１０の効果を有する照明器具を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示
す断面図

【図２】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示
す断面図

【図３】本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示
す断面図

【図４】本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示
す断面図

【図５】本発明の照明器具の一実施形態を示す概念図

【図６】本発明の照明装置を液晶プロジェクタに実施し
た一実施形態を示す概念図

【図７】従来の高圧放電ランプの断面図

【図８】他の従来の高圧放電ランプの断面図

【符号の説明】

１…放電空間部 ２…封止部 ３…放電容器 ４…中間部材 ５…電流導入部材 ６…陽極 ７…陰極 ８…シール部材 ９…電流導入部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 61/34 Ｈ０１Ｊ 61/34 Ｃ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電空間部および放電空間部に接続した複
   数の筒状の封止部を備えたセラミックス製の放電容器
   と；封止部内にわずかな間隙を介して挿入され、先端が
   放電空間部内に突出している筒状の中間部材と；基端が
   中間部材内にわずかな間隙を介して挿入されるととも
   に、放電空間部に臨在する電極と；電極の基端に接続さ
   れるとともに中間部材内にわずかな間隙を介して挿入さ
   れた電流導入部材と；封止部、中間部材および電流導入
   部材を気密に封止するシール部材と；放電容器内に封入
   された放電媒体と；を具備していることを特徴とする高
   圧放電ランプ。
2. 【請求項２】放電空間部は、球状であることを特徴とす
   る請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 【請求項３】放電空間部は、楕円球状であることを特徴
   とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
4. 【請求項４】放電空間部は、少なくとも主要部が円筒状
   であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ラン
   プ。
5. 【請求項５】中間部材は、放電容器と異なるセラミック
   スからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
   か一記載の高圧放電ランプ。
6. 【請求項６】放電容器は、ＹＡＧセラミックスからな
   り；中間部材は、アルミナセラミックスからなる；こと
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧
   放電ランプ。
7. 【請求項７】放電容器は、アルミナセラミックスからな
   り；中間部材は、ＹＡＧセラミックスからなる；こと特
   徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電
   ランプ。
8. 【請求項８】放電媒体は、希ガス、水銀および金属ハロ
   ゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１ないし
   ７のいずれか一記載の高圧放電ランプ。
9. 【請求項９】電流導入部材は、ニオブ、白金およびタン
   グステンのいずれか一種または複数種からなることを特
   徴とする請求項１ないし８のいずれか一記載の高圧放電
   ランプ。
10. 【請求項１０】放電容器を収納して気密にシールされた
    外囲器と；外囲器に装着された口金と；を具備している
    ことを特徴とする請求項１ないし９記載の高圧放電ラン
    プ。
11. 【請求項１１】照明装置本体と；照明装置本体内に配設
    された請求項１ないし１０のいずれか一記載の高圧放電
    ランプと；を具備していることを特徴とする照明装置。