JPH11233064A

JPH11233064A - 放電ランプ

Info

Publication number: JPH11233064A
Application number: JP5004798A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ikeuchi; 満池内; Kazuyuki Mori; 和之森; Akishi Miyanaga; 晶司宮永; Takuya Tsukamoto; 卓也塚本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP3381609B2

Abstract

(57)【要約】【課題】封止管部内に封止管内壁と電極構造体との間
に発光空間につながる間隙を有するセラミック製放電ラ
ンプにおいて、発光効率の低下や色温度の変化がなく、
しかもランプ内に持ち込まれる水分の量を最小限に抑え
た放電ランプを提供すること。【解決手段】封止管部内に封止管内壁と電極構造体と
の間に発光空間につながる間隙を有するセラミック製放
電ランプにおいて、少なくともスカンジウム・イットリ
ウム・ランタニドの中から１種類以上の金属ハロゲン化
物と、バリウム・ストロンチウム・カルシウムの中から
選ばれた金属のハロゲン化物を封入し、前記スカンジウ
ム・イットリウム・ランタニドの総原子数をｎＲ、バリ
ウム・ストロンチウム・カルシウムの総原子数をｎＡと
するとき、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）の値を所定の範囲にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はメタルハライドラン
プや超高圧水銀ランプなどの放電ランプに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、例えば液晶表示装置のバックライ
ト用光源や紫外線処理装置の光源として、高圧または低
圧水銀放電ランプやメタルハライドランプなどの放電ラ
ンプが使用されている。このような放電ランプでは、バ
ルブの発光空間囲繞部内に一対の電極が互いに対向する
よう配置されると共に、水銀と希ガス、並びに必要に応
じて各種の金属のハロゲン化物よりなる発光物質が封入
されている。放電ランプのバルブは、通常、石英ガラス
により形成され、球形または楕円球形の発光空間囲繞部
と、その両端に連設された封止管部とを具えてなり、先
端に電極を有する電極構造体がこの封止管部において封
着されて気密封止構造が形成され、発光空間囲繞部内に
気密に伸びる電流供給部が構成されている。

【０００３】一方、透光性材料としては、例えばアルミ
ナ、イットリア、イットリウム−アルミニウム−ガーネ
ット（いわゆる「ＹＡＧ」）、ジルコニアなどの透光性
セラミックスが知られており、これらは石英ガラスより
も強度が大きくて耐熱温度も高い利点を有している。こ
のため、最近においては、バルブを透光性セラミック
ス、特に透光性アルミナで形成したセラミック製放電ラ
ンプが注目されている。このようなセラミック製放電ラ
ンプのバルブも、球形や楕円球形あるいは円筒状の形状
を有する発光空間囲繞部を具えたものである。

【０００４】このようなセラミック製放電ランプにおい
ては、バルブの材質が透光性セラミックスであるため
に、封止管部に気密封止構造を形成する工程において、
当該封止管部を溶融変形加工することができず、このた
め、図１に示すように、通常は封止管部１２とこれに挿
通された電極構造体２０との間の間隙に封止用のフリッ
ト３０を充填することにより、気密封止構造が形成され
ている。

【０００５】しかしながら、フリット３０はその耐熱温
度が約８４０℃と十分に高いものではないため、当該放
電ランプの点灯時に過熱状態となることを避けなければ
ならない。このような要請から、図２に示すように、セ
ラミック製放電ランプの封止管部１２においては、点灯
時にきわめて高い温度となる発光空間囲繞部１１の中央
部と、気密封止領域Ｎとの間を離隔させるために、発光
空間囲繞部１１に続いて適宜の長さの温度緩衝領域Ｒを
設ける構成とされている。

【０００６】然るに、このような温度緩衝領域Ｒは、十
分な温度緩衝機能を得るためには相当の長さにすること
が必要であり、その結果、封止管部１２と電極構造体１
０の間には狭くて長い間隙が形成されることとなる。し
かし、そのような構成では、当該間隙において当該放電
ランプの封入物の凝縮が生ずることがある。これは、放
電ランプの封入物の蒸気圧は、一般に封入物のガスが接
触する部分のうちで温度が最低となる最冷点の温度によ
って決定されるところ、セラミック製放電ランプでは、
長い温度緩衝領域が設けられる結果、最冷点が上記の間
隙の個所に生ずるからである。

【０００７】特にメタルハライドランプにおいては、演
色性を向上させるためにスカンジウム・イットリウム・
ランタニド（以下３Ａ族系金属と呼ぶ）のハロゲン化物
が封入されることがあるが、３Ａ族系金属のハロゲン化
物は他の金属ハロゲン化物に比して蒸気圧が低く、その
ために封止管部内で凝縮が生ずると発光空間囲繞部内に
おいて、発光に必要な高さにまで有効蒸気圧が到達せ
ず、その結果、ランプの発光色が変化したり、ランプの
発光効率が低くて十分な演色性を得ることができない、
という問題がある。

【０００８】以上のような問題点を考慮して、従来、電
極構造体２０の温度緩衝領域Ｒに位置する部分にセラミ
ックスリーブ２５を挿入したり、図３に示すように、金
属のコイル２６を巻き付けたりすることにより、封止管
部１２と電極構造体２０との間の間隙を小さくし、これ
により封入物の凝縮量を少なくするようにしたセラミッ
ク製放電ランプが提案されている。それでも、温度緩衝
領域Ｒの封止管部１２と電極構造体２０との間には、該
間隙を埋める金属のコイルやセラミックスリーブ部分を
除いた、微小な間隙（以降デッドスペース（Ｇ）と呼
称）が存在する。

【０００９】しかしながら、前記デッドプペースにはか
なり多量の封入物が凝縮するため、必要な発光特性を得
るためには、セラミック製メタルハライドランプにおい
ては、封入すべき金属ハロゲン化物の量が、石英ガラス
製のメタルハライドランプに比べ約１０倍にもなる。典
型的には、封入物としてＤｙＩ₃-ＴｌＩ-ＮａＩを封入
した電力７０Ｗのメタルハライドランプの場合、石英ガ
ラス製のメタルハライドランプでは約０．５ｍｇの封入
量であったのに対し、セラミック製メタルハライドラン
プでは約５ｍｇ封入することになる。当該金属ハロゲン
化物が相当に高い吸湿性を有するので、多量の金属ハロ
ゲン化物を封入すると、バルブ内に多量の水分を導入す
ることになる。すなわち、封入物中に存在する水分の量
も上述の例では、約１桁多くなるのでランプ製造に困難
を伴う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そのような理由から、
吸湿性がきわめて高い３Ａ族系金属のハロゲン化物の封
入量を少なくすることで、バルブ内に持ち込まれる水分
量を最小限に抑えることがセラミック製放電ランプでは
要請されている。しかしながら、単に３Ａ族系金属のハ
ロゲン化物の量を減らしただけでは、ランプの点灯中に
色温度の変化や、発光効率の低下を招く。そこで、本発
明の目的は、封止管部内に封止管内壁と電極構造体との
間に発光空間につながる間隙を有する放電ランプにおい
て、発光効率の低下や色温度の変化がなく、しかもバル
ブ内に持ち込まれる水分の量を最小限に抑えた放電ラン
プを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は放電ランプの
色温度の変化や、発光効率の低下を招くことなく、しか
も３Ａ族系の金属のハロゲン化物の封入量を少なくする
方法を探索した。吸湿性の低い沃化セリウムＣｓＩを用
いると、色温度はほとんど変化しないが、発光効率が低
下した。この理由は、３Ａ族系金属のハロゲン化物とＣ
ｓＩが複合熔融塩を形成した結果、３Ａ族系金属のハロ
ゲン化物の蒸気圧が低下し、放電空間中の気相の発光物
質が減少したためと推定できる。ＺｎＩ₂やＨｇＩ₂など
も検討したが発光効率がいくぶん低下することは避けら
れなかった。

【００１２】種々の物質を鋭意検討した結果、いくつか
の有効な物質が見つかった。バリウム・ストロンチウム
・カルシウム・マグネシウムの金属ハロゲン化物、銅・
銀・金の金属ハロゲン化物、などである。この中で特に
バリウム・ストロンチウム・カルシウムの金属ハロゲン
化物が、ランプの発光効率を低下させずに、色温度の変
化も起こさず、しかもそれらの金属ハロゲン化物は吸湿
性が低いことにより、バルブ内に持ち込まれる水分の量
を最小限に抑えるのに優れていることを見出した。

【００１３】そこで、請求項１に記載の発明は、透光性
セラミックスよりなり、発光空間を囲む発光空間囲繞部
とこの発光空間囲繞部に連設された封止管部とを有する
バルブを具え、該封止管部内に電極を先端に有する電極
構造体が挿通された状態で当該封止管部の外端側部分に
おいて気密封止され、該発光空間囲繞部内に一対の前記
電極が互いに対向するように配置されると共に、該封止
管部内に封止管内壁と前記電極構造体との間に前記発光
空間につながる間隙を有する放電ランプにおいて、前記
バルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウム・
ランタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハロゲ
ン化物と、バリウムの金属ハロゲン化物とを封入し、前
記スカンジウム・イットリウム・ランタニドの原子数の
合計をｎＲ、バリウムの総原子数をｎＡとするとき、
０．１０≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．６９の関係を満
たす放電ランプとするものである。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、透光性セ
ラミックスよりなり、発光空間を囲む発光空間囲繞部と
この発光空間囲繞部に連設された封止管部とを有するバ
ルブを具え、該封止管部内に電極を先端に有する電極構
造体が挿通された状態で当該封止管部の外端側部分にお
いて気密封止され、該発光空間囲繞部内に一対の前記電
極が互いに対向するように配置されると共に、該封止管
部内に封止管内壁と前記電極構造体との間に前記発光空
間につながる間隙を有する放電ランプにおいて、前記バ
ルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウム・ラ
ンタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハロゲン
化物と、ストロンチウムの金属ハロゲン化物とを封入
し、前記スカンジウム・イットリウム・ランタニドの総
原子数の合計をｎＲ、ストロンチウムの総原子数をｎＡ
とするとき、０．１１≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．６
７の関係を満たす放電ランプとするというものである。

【００１５】そして請求項３に記載の発明は、透光性セ
ラミックスよりなり、発光空間を囲む発光空間囲繞部と
この発光空間囲繞部に連設された封止管部とを有するバ
ルブを具え、該封止管部内に電極を先端に有する電極構
造体が挿通された状態で当該封止管部の外端側部分にお
いて気密封止され、該発光空間囲繞部内に一対の前記電
極が互いに対向するように配置されると共に、該封止管
部内に封止管内壁と前記電極構造体との間に前記発光空
間につながる間隙を有する放電ランプにおいて、前記バ
ルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウム・ラ
ンタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハロゲン
化物と、カルシウムの金属ハロゲン化物とを封入し、前
記スカンジウム・イットリウム・ランタニドの総原子数
の合計をｎＲ、カルシウムの総原子数をｎＡとすると
き、０．１２≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．５６の関係
を満たす放電ランプとするというものである。

【００１６】さらに、請求項４に記載の発明は、透光性
セラミックスよりなり、発光空間を囲む発光空間囲繞部
とこの発光空間囲繞部に連設された封止管部とを有する
バルブを具え、該発光空間囲繞部内に一対の電極が互い
に対向するように配置されると共に、該封止管部内に前
記電極を先端に有する電極構造体が挿通された状態で当
該封止管部の外端側部分において気密封止され、、該封
止管部内に封止管内壁と前記電極構造体との間に前記発
光空間につながる間隙を有する放電ランプにおいて、少
なくともスカンジウム・イットリウム・ランタニドの中
から１種類以上の金属のハロゲン化物と、バリウム・ス
トロンチウム・カルシウムの中から２種類以上の金属ハ
ロゲン化物を封入し、前記スカンジウム・イットリウム
・ランタニドの総原子数をｎＲ、バリウム・ストロンチ
ウム・カルシウムの総原子数をｎＡとするとき、０．１
２≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．５６の関係を満たす放
電ランプとするというものである。

【００１７】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の放電ランプにおいて、
全ての金属ハロゲン化物の合計量が２．５ｍｇ以上であ
る放電ランプとするというものである。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載の放電ランプにおいて、全ての金属ハロゲン化物
の総量が前記間隙を埋める量より少ない放電ランプとし
たものである。

【００１９】

【作用】セラミック製のバルブの温度緩衝領域に存在す
るデッドスペースを埋めるための材料として、バリウム
・ストロンチウム・カルシウムの金属ハロゲン化物は、
３Ａ族系金属のハロゲン化物に比べ、吸湿性が低いた
め、同じ量を封入してもバルブ内に持ち込まれる水分量
を低く抑えられる。３Ａ族系金属のハロゲン化物は単体
で封入するより、バリウムの金属ハロゲン化物またはス
トロンチウムの金属ハロゲン化物またはカルシウムの金
属ハロゲン化物と共に混合して球状のペレットにしたほ
うが吸湿しにくく、バルブ内に持ち込まれる水分量を低
く抑えるのに有利である。この場合、沃化ナトリウムＮ
ａＩのようなアルカリ金属の金属ハロゲン化物を添加す
るのがより好ましい。

【００２０】加えて、ＢａＩ₂、ＳｒＩ₂、ＣａＩ₂は３
Ａ族系金属のハロゲン化物に比べ蒸気圧が低いため、発
光しにくく、ランプの発光色を変化させない。最も重要
な点は、バリウム・ストロンチウム・カルシウムの金属
ハロゲン化物を加えて封入して、３Ａ族系金属のハロゲ
ン化物の量を減らしても発光効率が実用上あまり落ちな
いことである。これはバリウム・ストロンチウム・カル
シウムの金属ハロゲン化物を加えても３Ａ族系金属のハ
ロゲン化物の蒸気圧が急に下がらないためと推定され
る。さらに好ましいことに、バリウム・ストロンチウム
・カルシウムの金属ハロゲン化物を加えて３Ａ族系金属
のハロゲン化物の封入量を減らすことによって、３Ａ族
系金属のハロゲン化物だけ封入したときより、アルミナ
やＹＡＧに対する腐食性が弱くなり、長時間点灯しても
バルブが浸食されにくいという特徴がある。

【００２１】そして、さらによいことには、バリウム・
ストロンチウム・カルシウムの金属ハロゲン化物は、酸
素があると酸化物となり放電ランプ内のゲッターとして
働くと期待できる。反対に、バリウム・ストロンチウム
・カルシウムの金属ハロゲン化物量が少ないと、３Ａ族
系金属のハロゲン化物が多くなるので、始動性の良いラ
ンプを製造しようとすると、露点の低い高価なグローブ
ボックスが必要になるので好ましくない。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
具体的に説明する。（実施例１）図１にセラミック製放電ランプの一例にお
ける構成を示す説明用断面図を示す。本実施例はこのラ
ンプ構成をとる。多結晶の透光性アルミナ製で最大径φ
５．８、肉厚０．５ｍｍ、全長３０ｍｍ、内容積約０．
１ｃｍ³のバルブ１０中に、φ０．２のタングステン製
の電極棒２２にφ０．０８のタングステン線を６ターン
巻き付けた電極コイル２４を備えた電極２１とこれを保
持し温度緩衝領域Ｒを貫通する電極棒２２、およびフリ
ットを用いて封着する封着部、ランプ外部に電流を引き
出すニオブ製のリード棒２３を備え、電極間距離３．５
ｍｍとし、ＴＩＩ＝０．３ｍｇ、水銀量＝２．５ｍｇ、
Ａｒ封入圧力１３ｋＰａ、ＤｙＩ₃＋Ｎａｌ(ＤｙＩ₃：
Ｎａｌ＝１：１モル比)とＢａＩ₂を合計４ｍｇとなるよ
うにして封入し、露点−７０℃のグローブボックス内で
ランプを製作した。なお、以下の実施例においても同様
であるが、フリットはアルミナ−シリカ−希土類酸化物
系のものを使用した。温度緩衝領域の封止管部は外径φ
１．８、内径φ０．７５であり、空間をおよそ満たすた
めのスリーブはアルミナ製で外径φ０．７２、内径φ
０．２３、長さ５ｍｍである。本試作ランプの初期の２
０Ｗ入力時の発光効率（ＢａＩ₂を加えず、従来の３Ａ
族系金属ハロゲン化物を封入したランプの発光効率を１
００としたときの相対効率）と始動電圧を測定した。そ
の結果を表１に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１を見て分かるように、バリウムの金属
ハロゲン化物ではｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．１０以上
で、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）＝１のとき（バリウムの金属
ハロゲン化物を入れないとき）の９０％以上の発光効率
がある。しかし、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．６９を超
えると始動性が悪くなる。すなわち、３Ａ族系金属原子
の総原子数をｎＲ、バリウムの総原子数をｎＡとすると
き、０．１０≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．６９の範囲
で有効なランプが得られていることがわかる。

【００２５】（実施例２）本実施例は図３のランプ構成
をとる。多結晶の透光性アルミナ製で最大径φ１０、肉
厚０．７ｍｍ、全長３６ｍｍ、内容積約０．６ｃｍ³の
バルブ１０中に、φ０．３のタングステン製の電極棒２
２にφ０．２のタングステン線を６ターン巻き付けた電
極コイル２４を備えた電極２１とこれを保持し温度緩衝
領域Ｒを貫通する電極棒２２、およびフリット３０を用
いて封着する封着部、外部に電流を引き出すリード棒２
３を備え、電極間距離７ｍｍとし、ＴｌＩ＝０．４ｍ
ｇ、水銀量＝６．５ｍｇ、Ａｒ封入圧力６．７ｋＰａ、
ＤｙＩ₃＋ＮａＩ(ＤｙＩ₃：ＮａＩ＝１：１モル比)とＳ
ｒＩ₂を合計５ｍｇとなるようにして封入し、露点−７
０℃のグローブボックス内でランプを製作した。温度緩
衝領域Ｒの封止管部１２は外径φ１．８、内径φ０．７
５であり、間隙をおよそ満たすためのコイル２６はφ
０．２のモリブデン製で、φ０．３のタングステン製電
極棒２２に密着巻きし、その長さは５ｍｍである。本試
作ランプの初期の７５Ｗ入力時の発光効率（ＳｒＩ₂を
加えず、従来の３Ａ族系金属ハロゲン化物を封入したラ
ンプの発光効率を１００としたときの相対効率）と始動
電圧を測定した。その結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２を見て分かるように、ストロンチウム
の金属ハロゲン化物ではｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．１
１以上で、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）＝１のとき（ストロン
チウムの金属ハロゲン化物を入れないとき）の９０％以
上の発光効率がある。しかし、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が
０．６７を超えると始動性が悪くなる。すなわち、３Ａ
族系金属原子の総原子数をｎＲ、ストロンチウムの総原
子数をｎＡとするとき、０．１１≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎ
Ａ）≦０．６７の範囲で有効なランプが得られているこ
とがわかる。

【００２８】（実施例３）本実施例は図１のランプ構成
をとる。多結晶の透光性アルミナ製で最大径φ５．８、
肉厚０．５mm、全長３０ｍｍ、内容積約０．１ｃｍ³の
バルブ１０中に、φ０．２のタングステン製の電極棒２
２にφ０．０８のタングステン線を６ターン巻き付けた
電極コイル２４を備えた電極２１とこれを保持し温度緩
衝領域Ｒを貫通する電極棒２２、およびフリット３０を
用いて封着する封着部、外部に電流を引き出すリード棒
２３を備え、電極間距離３．５ｍｍとし、ＴｌＩ＝０．
３ｍｇ、水銀量＝２．５ｍｇ、Ａｒ封入圧力１３ｋＰ
ａ、ＤｙとＴｍとＨｏの沃化物（（ＤｙＩ₃＋ＴｍＩ₃＋
ＨｏＩ₃）、ＤｙＩ₃：ＴｍＩ₃：ＨｏＩ₃＝１：１：１モ
ル比）とＮａの沃化物の混合ペレット（（（ＤｙＩ₃＋
ＴｍＩ₃＋ＨｏＩ₃）＋ＮａＩ）、（ＤｙＩ₃＋ＴｍＩ₃＋
ＨｏＩ₃）：ＮａＩ＝１：１モル比）とＣａＩ２を合計
４ｍｇとなるようにして封入し、露点−７０℃のグロー
ブボックス内でランプを製作した。温度緩衝領域Ｒの封
止管部は外径φ１．８、内径φ０．７５であり、間隙を
およそ満たすためのセラミックスリーブ２５はアルミナ
製で外径φ０．７２、内径φ０．２３、長さ５ｍｍであ
る。本試作ランプの初期の２０Ｗ入力時の発光効率（Ｃ
ａＩ₂を加えず、従来の３Ａ族系金属ハロゲン化物を封
入したランプの発光効率を１００としたときの相対効
率）と始動電圧を測定した。その結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３を見て分かるように、カルシウムの金
属ハロゲン化物ではｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．１２以
上で、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）＝１のとき（カルシウムの
金属ハロゲン化物を入れないとき）の９０％以上の発光
効率がある。しかし、ｎＲ＋ｎＡが０．５６を超えると
始動性が悪くなる。すなわち、３Ａ族系金属原子の総原
子数をｎＲ、カルシウムの総原子数をｎＡとするとき、
０．１２≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．５６の範囲で有
効なランプが得られていることがわかる。

【００３１】（実施例４）本実施例は図１のランプ構成
をとる。多結晶の透光性アルミナ製で最大径φ５．８、
肉厚０．５ｍｍ、全長３０ｍｍ、内容積約０．１ｃｍ³
のバルブ１０中に、φ０．２のタングステン製の電極棒
２２にφ０．０８のタングステン線を６ターン巻き付け
た電極コイル２４を備えた電極２１とこれを保持し温度
緩衝領域Ｒを貫通する電極棒２２、およびフリット３０
を用いて封着する封着部、外部に電流を引き出すリード
棒２７を備え、電極間距離３．５ｍｍとし、ＴｌＩ＝
０．３ｍｇ、水銀量＝２．５ｍｇ、Ａｒ封入圧力１３ｋ
Ｐａとし、ＤｙＩ₃＋ＮａＩ(ＤｙＩ₃：ＮａＩ＝1:1モル
比)とＢａＩ₂＋ＳｒＩ₂（ＢａＩ₂：ＳｒＩ₂＝1：1モル
比）を合計４ｍｇとなるようにして封入し、露点−７０
℃のグローブボックス内でランプを製作した。温度緩衝
領域Ｒの封止管部１２は外径φ１．８、内径φ０．７５
であり、間隙をおよそ満たすためのセラミックスリーブ
２５はアルミナ製で外径φ０．７２、内径φ０．２３、
長さ５ｍｍである。本試作ランプの初期の２０Ｗ入力時
の発光効率（ＢａＩ₂＋ＳｒＩ₂を加えず、従来の３Ａ族
系金属ハロゲン化物を封入したランプの発光効率を１０
０としたときの相対効率）と始動電圧を測定した。その
結果を表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４を見て分かるように、３Ａ族系金属原
子の総原子数をｎＲ、バリウムとストロンチウムの総原
子数をｎＡとするとき、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．０
８以上で、バリウムとストロンチウムの金属ハロゲン化
物を入れないとき）の９０％以上の発光効率がある。し
かし、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）が０．６５を超えると始動
性が悪くなる。すなわち、０．０８≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎ
Ａ）≦０．６５の範囲で有効なランプが得られているこ
とがわかる。

【００３４】（実施例５）本実施例も図１のランプ構成
をとる。多結晶の透光性アルミナ製で最大径φ５．８、
肉厚０．５ｍｍ、全長３０ｍｍ、内容積約０．１ｃｍ³
のバルブ１０中に、φ０．２のタングステン製の電極棒
２２にφ０．０８のタングステン線を６ターン巻き付け
た電極コイル２４を備えた電極２１とこれを保持し温度
緩衝領域Ｒを貫通する電極棒２２、およびフリット３０
を用いて封着する封着部、外部に電流を引き出すリード
棒２７を備え、電極間距離３．５ｍｍとし、ＴｌＩ＝
０．３ｍｇ、水銀量＝２．５ｍｇ、Ａｒ封入圧力１３ｋ
Ｐａとし、(ＤｙＩ₃＋ＮａＩ（ＤｙＩ₃＋ＮａＩ＝１：
１モル比)とＢａＢｒ₂を合計４ｍｇとなるようにして
封入し、露点−７０℃のグローブボックス内でランプを
製作した。温度緩衝領域Ｒの封止管部１２は外径φ１．
８、内径φ０．７５であり、間隙をおよそ満たすための
セラミックスリーブはアルミナ製で外径φ０．７２、内
径φ０．２３、長さ５ｍｍである。本試作ランプの２０
Ｗ入力時の初期の発光効率（ＢａＢｒ₂を加えず、従来
の３Ａ族系金属ハロゲン化物を封入したランプの発光効
率を１００としたときの相対効率）と始動電圧を測定し
た。その結果を表５に示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】実施例１〜４は金属ハロゲン化物として沃
化物を使用したが、表５から、臭化物を使用した場合
も、３Ａ族系金属原子の総原子数をｎＲ、バリウムの総
原子数をｎＡとするとき、０．０８≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎ
Ａ）≦０．５６の範囲で有効なランプが得られているこ
とがわかる。汎用の−７０℃の露点のグローブボックス
を用いてランプを製作したときに、バリウム・ストロン
チウム・カルシウムの総原子数をｎＡ、３Ａ族系金属原
子の総原子数をｎＲ、とするとき、ｎＲ／（ｎＲ＋ｎ
Ａ）≦０．５６であれば、ランプの始動性が悪化しない
ことが実施例１−５の始動性悪化の結果からわかる。ま
た、３Ａ族系元素として、Ｄｙの代わりにＹ、Ｃｅ、Ｇ
ｄ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｌｕを用いても実施例１〜５と
同様な結果がえられた。

【００３７】なお、上述の実施例では封止管の気密封止
のためにフリットを充填して封着する例を示したが、本
発明は、封止管部内に封止管内壁と電極構造体との間に
発光空間につながる間隙を有するセラミック製の放電ラ
ンプであれば適用可能であり、フリットだけでなく、フ
リット以外の材料の部材（例えば傾斜機能材料製やサー
メット製の部材）で封止管の外端部を封止したセラミッ
ク製の放電ランプについても適用可能である。さらに、
上述の実施例では、バルブは発光空間囲繞部と封止管部
が一体に連設されているランプ構造の例を示したが、発
光空間囲繞部と封止管部は別々の部材からなり、封止管
部を発光空間囲繞部の開口部に差込んで焼結時に焼き締
めて、発光空間囲繞部と封止管部を連設されたものでも
よい。

【００３８】点灯時間が進むにつれて、セラミック製の
放電ランプの温度緩衝領域に不可避的に存在する間隙で
あるデッドスペースへ金属ハロゲン化物が入り込んでい
くため、金属ハロゲン化物の封入量が少ないとランプの
特性変化をもたらす。そのため、金属ハロゲン化物の封
入量には下限値が存在する。前述の実施例１〜実施例５
のランプにおいて確認したが、前記の間隙を狭くする手
段としてセラミックスリーブを使用しても、金属コイル
を使用しても、ランプ寿命の末期まで色温度の変化を２
００Ｋ以内に抑えるためには、およそ２．５ｍｇ以上の
金属ハロゲン化物をバルブ内に封入する必要があること
がわかった。

【００３９】また、金属ハロゲン化物の封入量は上限値
も存在する。すなわち、前記のデッドスペースより多く
の金属ハロゲン化物を封入すると発光空間囲繞部や電極
の付け根のような高温部に多量の金属ハロゲン化物が付
着し、バルブを浸食するからである。このような理由で
前記の間隙より多くの金属ハロゲン化物を封入してはい
けない。全金属ハロゲン化物の量がデッドスペースを埋
める量より少ない必要がある。

【００４０】

【発明の効果】透光性セラミックスよりなり、封止管部
内に封止管内壁と電極構造体との間に発光空間につなが
る間隙を有する放電ランプにおいて、バリウムやストロ
ンチウムやカルシウムの金属ハロゲン化物を封入するこ
とによって、吸湿性の高い３Ａ族系金属のハロゲン化物
の封入量を減らすことができるので、ランプ内に持ち込
む水分の量を減らせるため、始動性のよい放電ランプを
提供できる。また、本発明の放電ランプは、従来のセラ
ミック製放電ランプと比べて発光効率を減じることもな
い。

【００４１】従来は、３Ａ族系の金属ハロゲン化物を封
入したランプを製作する場合には、露点−９０℃の高価
なグローブボックス内でランプを組み立てする必要であ
ったが、本発明によれば、３Ａ族系金属のハロゲン化物
の封入を最小限の量に抑えて、それに加えて、バリウム
の金属ハロゲン化物、またはストロンチウムの金属ハロ
ゲン化物、またはカルシウムの金属ハロゲン化物をラン
プに封入することで、露点−７０℃の汎用グローブボッ
クスを使用しても、始動電圧の低い良好な特性を有する
放電ランプが製作可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック製放電ランプの一例における構成
を示す説明用断面図である。

【図２】図１のセラミック製放電ランプの封止管部を
含む部分の構成を示す拡大断面図である。

【図３】セラミック製放電ランプの他の一例の封止管
部を含む部分の構成を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１０バルブ１１発光空間囲繞部１２封止管部２０電極構造体２１電極２２電極棒２３リード棒２４電極コイル２５セラミックスリーブ２６コイル３０フリットＳ発光空間ＧデッドスペースＲ温度緩衝領域Ｎ気密封止領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本卓也兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性セラミックスよりなり、発光空間
を囲む発光空間囲繞部とこの発光空間囲繞部に連設され
た封止管部とを有するバルブを具え、該封止管部内に電
極を先端に有する電極構造体が挿通された状態で当該封
止管部の外端側部分において気密封止され、該発光空間
囲繞部内に一対の前記電極が互いに対向するように配置
されると共に、該封止管部内に封止管内壁と前記電極構
造体との間に前記発光空間につながる間隙を有する放電
ランプにおいて、前記バルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウ
ム・ランタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハ
ロゲン化物と、バリウムの金属ハロゲン化物とを封入
し、前記スカンジウム・イットリウム・ランタニドの総
原子数の合計をｎＲ、バリウムの総原子数をｎＡとする
とき、０．１０≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．６９の関
係を満たすことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】透光性セラミックスよりなり、発光空間
を囲む発光空間囲繞部とこの発光空間囲繞部に連設され
た封止管部とを有するバルブを具え、該封止管部内に電
極を先端に有する電極構造体が挿通された状態で当該封
止管部の外端側部分において気密封止され、該発光空間
囲繞部内に一対の前記電極が互いに対向するように配置
されると共に、該封止管部内に封止管内壁と前記電極構
造体との間に前記発光空間につながる間隙を有する放電
ランプにおいて、前記バルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウ
ム・ランタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハ
ロゲン化物と、ストロンチウムの金属ハロゲン化物とを
封入し、前記スカンジウム・イットリウム・ランタニド
の総原子数の合計をｎＲ、ストロンチウムの総原子数を
ｎＡとするとき、０．１１≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦
０．６７の関係を満たすことを特徴とする放電ランプ。
【請求項３】透光性セラミックスよりなり、発光空間
を囲む発光空間囲繞部とこの発光空間囲繞部に連設され
た封止管部とを有するバルブを具え、該封止管部内に電
極を先端に有する電極構造体が挿通された状態で当該封
止管部の外端側部分において気密封止され、該発光空間
囲繞部内に一対の前記電極が互いに対向するように配置
されると共に、該封止管部内に封止管内壁と前記電極構
造体との間に前記発光空間につながる間隙を有する放電
ランプにおいて、前記バルブ内に、少なくともスカンジウム・イットリウ
ム・ランタニドの中から選ばれた１種類以上の金属のハ
ロゲン化物と、カルシウムの金属ハロゲン化物とを封入
し、前記スカンジウム・イットリウム・ランタニドの総
原子数の合計をｎＲ、カルシウムの総原子数をｎＡとす
るとき、０．１２≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．５６の
関係を満たすことを特徴とする放電ランプ。
【請求項４】透光性セラミックスよりなり、発光空間
を囲む発光空間囲繞部とこの発光空間囲繞部に連設され
た封止管部とを有するバルブを具え、該封止管部内に電
極を先端に有する電極構造体が挿通された状態で当該封
止管部の外端側部分において気密封止され、該発光空間
囲繞部内に一対の前記電極が互いに対向するように配置
されると共に、該封止管部内に封止管内壁と前記電極構
造体との間に前記発光空間につながる間隙を有する放電
ランプにおいて、少なくともスカンジウム・イットリウ
ム・ランタニドの中から１種類以上の金属のハロゲン化
物と、バリウム・ストロンチウム・カルシウムの中から２種類
以上の金属のハロゲン化物を封入し、前記スカンジウム
・イットリウム・ランタニドの総原子数をｎＲ、バリウ
ム・ストロンチウム・カルシウムの総原子数をｎＡとす
るとき、０．１２≦ｎＲ／（ｎＲ＋ｎＡ）≦０．５６の
関係を満たすことを特徴とする放電ランプ。
【請求項５】全金属ハロゲン化物の量が２．５ｍｇ以
上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
れかに記載の放電ランプ。
【請求項６】全金属ハロゲン化物の量が前記間隙を埋
める量より少ないことを特徴とする請求項５に記載の放
電ランプ。