説明

高圧放電ランプおよび照明装置

【課題】紫外線照射による始動方式を採用したランプにおいて、外管内に配設される始動部品点数の低減やコンパクト化および部品配設位置の精度向上などをはかった高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供する。
【解決手段】外管5内に封装された発光管1Aが、膨出部、導入導体、小径筒状部12a,12bを備えた放電容器を有し、この小径筒状部12a,12bの少なくとも一方側には、放電容器内と隔離され希ガス封入気密小容器部が設けられ、この気密小容器部の内部を貫通する上記導入導体を内部電極とし、上記気密小容器部を形成する小径筒状部12a,12bの外周部に形成されるとともに上記導入導体とは異電位の給電部材6a,6bに接続された外部電極60とで構成された始動用の紫外線発生源2を備えた高圧放電ランプL1およびこの放電ランプL1を装着した照明装置である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外管内に発光管とともにランプ始動用の紫外線発生源を封装したメタルハライドランプなどの高圧放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高圧放電ランプ、たとえばメタルハライドランプは、道路、広場や競技場などの広域照明用をはじめ店舗や車両などの照明用の他、オーバヘッドプロジェクタや液晶プロジェクタなどの光学機器用の光源として広く使用されている。
【0003】
メタルハライドランプは、発光管内にナトリウム(Na)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)などの金属あるいはディスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、ツリウム(Tm)、スカンジウム(Sc)、ネオジム(Nd)、セリウム(Ce)などの希土類金属がヨウ素や臭素などとのハロゲン化物として水銀および希ガスとともに封入された放電ランプであって、封入金属原子のスペクトル線や金属ハロゲン化物の分子スペクトルの発光を利用して、水銀ランプなどに比べて高い発光効率、相関色温度や演色性を得ることができるランプである。
【0004】
この高圧放電ランプの始動手段としてはいくつかの方式があり、たとえば発光管内の主電極の近くに補助電極を設けておき、始動時、主電極と近接した補助電極との間で放電を生起させた後、主電極間の放電に移行させる補助電極方式、一対の主電極間に点灯管やバイメタル、抵抗やフィラメントなどから構成された始動ユニットを並列的に接続しておき、点灯管やバイメタルの接点離脱時の高圧パルスを利用するパルス方式あるいは一対の主電極間にエンハンサなどの紫外線発生源を並列的に接続しておき、始動時、エンハンサから紫外線を主電極に向け放射して主電極間に放電生起をさせる紫外線照射方式などがある。
【0005】
このような始動手段は高圧放電ランプの種類、定格、特性や構造などにより選択されるが、発光管などランプの高効率化や小形化などの観点から、近時、たとえば特許文献1に示されるような紫外線発生源(エンハンサ)を用いた上記紫外線照射方式を採用することが多くなってきた。
【0006】
この方式による紫外線発生源(エンハンサ)は特許文献1に示されるように、略円筒状をした石英ガラスからなる紫外線透過性の気密容器と、この気密容器内に封入されたアルゴン(Ar)などの希ガスと、上記気密容器の端部に封止したリード線と、このリード線に接続され気密容器内に延在したモリブデン箔や線からなる内部電極と、気密容器の外周面に巻装された鉄−ニッケル合金線からなる外部電極とで構成されている。
【0007】
この紫外線発生源(エンハンサ)は、発光管に向け紫外線が効率よく照射するよう、紫外線発生源を発光管の端部外側付近や端部側面の近傍に位置して給電部材に発光管と同様に支持固定されるとともに内部電極と外部電極とから延在した導電部材を接続している。
【0008】
そして、発光管の近くにこの始動用の紫外線発生源(エンハンサ)を配設した高圧放電ランプは、始動時、発光管内の電極間に比べインピーダンスの低い紫外線発生源(エンハンサ)の内部電極と外部電極との間に放電が起こり、この放電により気密容器内に紫外線が発生するとともに、この気密容器を透過して紫外線が発光管を含む外部に放射されることにより、電極間の放電が促進され短時間のうちにランプを容易に始動できるという利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2004−288617号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
近時、この種高圧放電ランプ分野においても省資源、省エネルギー化が要望され、本発明者等はこの紫外線照射方式について構成や製造について検討見直しを行い本発明の完成にいたった。
【0011】
本発明は、紫外線照射による始動方式を採用したランプにおいて、外管内に配設される始動部品点数の低減やコンパクト化および部品配設位置の精度向上などをはかった高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1の発明の高圧放電ランプは、放電空間を形成する膨出部の両端に設けられた膨出部より内径の小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器、この放電容器の各小径筒状部内に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続されるとともに膨出部内に先端を臨ませた一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とを備えた発光管と;内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と;この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを備えた高圧放電ランプにおいて、上記放電容器を形成する小径筒状部の少なくとも一方側には、放電容器内と隔離されるとともに希ガスが封入された気密小容器部を有し、この気密小容器部の内部を貫通する上記導入導体を内部電極とし、上記気密小容器部を形成する小径筒状部の外周部に設けられるとともに上記導入導体とは異電位の給電部材に接続された外部電極とで構成された始動用の紫外線発生源が設けられていることを特徴とする。
【0013】
本発明は外管内に単体容器により形成した始動用の紫外線発生源を設けず、発光管の放電容器を構成する導電導体が挿通された小径筒状部に紫外線発生源を設けたもので、ランプの始動時にはこの紫外線発生源で発生放射される紫外線を放電容器に照射し、放電容器内の希ガスを励起して電極間の放電へと導き容易に始動して点灯を開始できる。
【0014】
そして、本発明では発光管と紫外線発生源とが連設され一体化されたことで、部品点数や組み立て作業工程を減らせるとともに格別な製造装置を用いず同じ装置で余り手間をかけずに製造が可能になる。また、個々のランプ間における発光管と紫外線発生源との間隔をほぼ一定化できる。また、紫外線発生源は、発光管の一対の小径筒状部のうちの少なくとも一方に設けられていればよい。
【0015】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0016】
<発光管の放電容器について>
発光管の放電容器を形成する材料としては、サファイヤ、アルミニウム酸化物(アルミナ)、イットリウム−アルミニウム−ガーネットの酸化物(YAG)、イットリウム酸化物(YOX)やアルミニウム窒化物(AlN)などの透光性、紫外線透過性、耐熱性やハロゲン化物からの耐蝕性が高いセラミックスを用いることができる。
【0017】
放電容器の形状は、円筒形や中央部が膨出した長円形、球形やあるいはこれら形状の複合体などをなし、この膨出部の両端には膨出部と一体成形または別途成形して接合した小径の筒状部が設けられ、この筒状部の端部は封止して気密に閉塞されている。この端部の封止部は金属製、サーメット(セラミックスとタングステン(W)やモリブデン(Mo)などとの混合粉末を焼結した導電性のもの。)製やセラミックス製などの栓体あるいはセラミックス系の耐熱性接着剤などの充填剤で閉塞することにより形成できる。
【0018】
また、膨出部の両端に連設する小径筒状部の長さは同一であっても、紫外線発生源が設けられることにより異なっていてもよい。
【0019】
また、上記の透光性とは、放電によって発生した光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず、光拡散性であってもよく、また、紫外線透過性とは、200〜460nmの波長の紫外線の少なくとも一部を透過するものであればよい。
【0020】
また、本発明において、ランプの定格によっても異なり制限されるものではないが、放電容器の放電空間を形成する長円形、球形や円筒形などをなす部分の内径は4〜30mm程度、内部の全長は30〜90mm程度、内容積は0.02〜5.0cc、好ましくは0.2〜4.5cc程度のものを用いることができる。
【0021】
さらに、ランプ電力Wとこの放電容器の内表面積cmとの関係を示す管壁負荷は、電力が10〜40W程度のランプでは26W/cm以上、50W程度〜500W未満のランプでは23W/cm以上、500〜1000W程度のランプでは13W/cm以上がよい。
【0022】
<導入導体および電極について>
導入導体は、電極に接続してこれを支持し電極に放電電流を供給するとともに小径筒状部内に固定される機能を有し、小径筒状部の端部を閉塞する栓体を貫通したりまたは栓体の内外に接続したり、あるいは小径筒状部内にセラミックス系の耐熱性接着剤などの充填剤で気密に封止されていて、かつ、小径筒状部の端部から外部に直接または他の接続導体を介して導出され、発光管を支持するのに利用される。
【0023】
導入導体はニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)やバナジウム(V)などの封止用金属からなる封止部材を兼ねる無空棒状や管状などに形成されている外部導入導体に、電極が設けられたタングステン(W)やドープドタングステンからなる電極軸を直接溶接した2部材あるいは両者間にモリブデン(Mo)やサーメットなどの1ないし2つの導電部材からなる中間導体を介し直列的に計2ないし4部材の複数部材を突合せ溶接などの手段で接続したものからなる。
【0024】
なお、外部導入導体の選択はセラミックス放電容器や耐熱性接着剤の材料の熱膨張係数などに応じ適宜選ぶことができる。
【0025】
また、電極の電極軸部は、放電容器に対して電極を所定の位置に固定するとともに、外部から電流を導入するために機能し、上述のようにその基端部は導入導体の先端に固着することで電気的および機械的に支持されている。
【0026】
電極は、容器内において一対が対峙するよう配設されており、電極軸の先端部が直接電極を兼ねても、また、表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じて先端部にタングステン(W)線やドープドタングステン線からなるコイルを巻装することができる。
【0027】
また、小径筒状部に位置する上記電極軸または中間にある給電用導体は、その外面と小径筒状部の内面との最小間隔が0.1mm以下(接触していてもよい。)となるように挿通されているのが好ましい。この間隔を小さくする(接触していてもよい。)手段としては挿通部材の一部にタングステン(W)やモリブデン(Mo)などの材料からなる線材をコイル状に巻装したり、板材をパイプ状に成形したものを巻装して対応させるようにしてもよい。
【0028】
<放電媒体について>
放電媒体は、水銀(Hg)などの発光物質の金属ハロゲン化物やアマルガムなどを含む。この金属ハロゲン化物の種類および封入量は、発光効率、演色性や色温度などの発光特性あるいはランプ電力や発光管容器の内容積などに応じて選択することができる。
【0029】
発光金属としては水銀(Hg)、ナトリウム(Na)、タリウム(Tl)、インジウム(In)、リチウム(Li)やセシウム(Cs)など、あるいはディスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、ツリウム(Tm)、スカンジウム(Sc)、ネオジム(Nd)やセリウム(Ce)などの希土類金属が、また、ハロゲンとしてはヨウ素(I)、臭素(Br)、塩素(Cl)やフッ素(F)のいずれか一種または複数種を用いることができる。なお、上記ハロゲン化物は発光用のほか電気的特性調整用として封入されるものを含む。
【0030】
また、始動および緩衝ガスとしてアルゴン(Ar)やネオン(Ne)などが封入されるが、必要に応じてその他の希ガスを封入することができる。なお、希ガスは、点灯中、約1気圧以上の圧力を呈するよう放電容器内に封入されている。
【0031】
<外管について>
外官は発光管を収容する外囲器であって、石英ガラス、ほうけい酸ガラスなどの硬質ガラス、半硬質ガラスや軟質ガラスなどのガラスあるいはセラミックスからなる透光性および耐熱性を有する材料で形成されたA形、AP形、B形、BT形、ED形、R形、T形などをなし、端部の開口部から上記発光管を保持したマウントを入れ、この開口部をバーナで加熱し溶融閉塞してマウントを封止した封止部が形成されている。なお、T(直管)形などの外管の場合は両端に封止部が形成されていてもよい。
【0032】
また、外管内は真空雰囲気であっても、窒素(N)やアルゴン(Ar)などの希ガスが封入された不活性ガス雰囲気であってもよい。
【0033】
<給電部材について>
給電部材は、外管の封止部内に封止られる部分がガラスとの気密性やなじみがよい封止用金属部分と、この封止用金属の一端側に接続し外管内に延在して発光管などと電気的な接続をなすとともにこれらを固定支持するサポート部材と、封止用金属の他端側に接続し外管外に導出された外部リードとからなる。
【0034】
上記サポート部材はモリブデン(Mo)、タングステン(W)やステンレスなどの線材や板材で略直線形状や略長四角形状の枠状あるいは略コ字形状に形成され小径筒状部の端部から導出した外部導体と電気的に接続するとともに発光管や始動補助回路部品などを管軸に沿って配設固定している。また、外部リードはモリブデン(Mo)やニッケル(Ni)系材料などの線材からなり、キャップ状口金のシェルやアイレット端子あるいはピン状の端子に接続される。
【0035】
なお、上記構成の材料、寸度などの形態は発光管の品種、電力、重量、外管材料などに合わせ適宜選べばよい。
【0036】
また、外管内のサポート部材などに、外管内を清浄にするジルコニウムZr−アルミニウム(Zr−Al)合金などのゲッタを設けておくことは構わない。<口金について>
口金は、高圧放電ランプの本体をソケットに保持し、電源と電気的に接続する機能を果たすランプ構成要素であり、本発明においてはねじ込み形(E形など)、差込み形(G形やS形など)、ピンなし差込み形やバイポスト形の口金など既知の多様な構造を採用することができる。
【0037】
なお、外管と口金を相互に固定支持させるのに用いられる接着剤は、高圧放電ランプの点灯中の動作温度に耐えるものであれば特段限定されない。一般的には耐熱性のセラミックス系無機質接着剤が適するが、接着剤を用いないで、凹凸やかしめなどのメカニカル的な手段によって固定される態様でもよい。
【0038】
<その他>
発光管を囲繞してセラミックスあるいは石英ガラスや硬質ガラスからなる耐熱透光性の材料からなる中管を設けることができる。この中管により、発光管の保温が行え発光金属を容易に作用させて高効率化や高演色化など発光特性の向上がはかれるとともに万一の発光管容器破損時の防護をなすことができる。また、発光管および中管を電位のかからない部材に支持させることにより、点灯時に光電子作用により発光管容器内からナトリウム(Na)イオンなどが抜け出すことを防ぎ、ランプの発光効率の低下を抑制できる。
【0039】
さらに、紫外線発生源部分の外周に巻装や添設されて外部電極となる導電体は線状、箔状やメッシュ状の材料を用いることが可能であるが、できる限り紫外線放射を遮蔽しない小面積のものが好ましい。
【0040】
請求項2の発明の高圧放電ランプは、紫外線発生源を構成する気密小容器部が、小径筒状部内に設けられていることを特徴とする。
【0041】
小径筒状部を直接容器として、耐熱性接着剤で気密閉塞した気密小容器(気密室)を形成することにより紫外線発生源を得ることができる。
【0042】
請求項3の発明の高圧放電ランプは、紫外線発生源を構成する気密小容器部が、小径筒状部に接合して一体的に設けられていることを特徴とする。
【0043】
小径筒状部の外端部にこの筒状部と同質同形などの筒状体を容器として、耐熱性接着剤で気密接合や閉塞して気密小容器(気密室)を形成することにより紫外線発生源を得ることができる。
【0044】
請求項4の発明の照明装置は、照明装置本体と、この装置本体に設けられた請求項1ないし3のいずれか一に記載の高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させる点灯回路手段とを具備していることを特徴としている。
【0045】
上記照明装置本体とは、照明器具を含み上記照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路手段を除いた筐体、反射鏡、透光性カバーやレンズなどの残余の部分を指すがこれら部材全部が必須のものではない。
【0046】
この高圧放電ランプの点灯手段としては、矩形波点灯回路方式、チョークコイル式やトランス式などの磁気励起式の安定器を用いることができる。
【0047】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、電球形高圧放電ランプ、照明器具、移動体用前照灯、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに適用することができる。
【発明の効果】
【0048】
請求項1ないし3の発明によれば、ランプ部品点数の低減、組立作業の軽減化や製造が容易など生産性の向上および紫外線放射強度に関係する発光管との間隔や指向性などの精度が高められるランプ間における始動特性にばらつきの小さい品質の向上した高圧放電ランプを提供することができる。
【0049】
請求項4の発明によれば、上記請求項1ないし3のいずれか一に記載の効果を奏する高圧放電ランプを備えているので、始動特性に優れた照明器具などの照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】図1は本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図である。
【図2】図1中の発光管部分を示す拡大断面正面図である。
【図3a】図2中の小径筒状部近傍部分をさらに拡大して示す封止前の断面正面図である。
【図3b】図2中の小径筒状部近傍部分をさらに拡大して示す封止後の断面正面図である。
【図4】本発明に係わる小径筒状部近傍部分の封止前の状態を示す拡大断面正面図である。
【図5】本発明の高圧放電ランプの他の実施の形態を示す正面図である。
【図6】本発明の照明装置の実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0051】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図、図2は図1中の発光管部分を示す拡大断面正面図、図3は図2中の紫外線発生源が設けられた側の小径筒状部近傍部分をさらに拡大して示す(a)図は封止前の断面正面図、(b)図は封止後の断面正面図である。
【0052】
高圧放電ランプL1は、発光管1A、この発光管1Aを囲繞する中管8、この発光管1Aと中管8を支持するとともに給電をなす一対の給電部材6a,6bを内部に収容した外管5およびこの外管5の端部に設けられた口金7を主体として構成されている。なお、図中の中管8は必須のものではない。
【0053】
発光管1Aは、略球状をなしている膨出部11の両端に連続的な曲面によって繋った膨出部より内径の小さい小径筒状部12a,12bを連設した透光性セラミックスたとえばアルミニウム酸化物(アルミナ)からなる放電容器1を備え、この放電容器1の小径筒状部12a,12b内を貫通して膨出部11に臨む先端部に電極4a,4bが設けられた線状の導入導体3a,3bを小径筒状部12a,12bの端部においてセラミックス系の耐熱性接着剤13,13により気密に封止された構造をしている。
【0054】
上記導入導体3a,3bは、ニオブ(Nb)線が小径筒状部12a,12bとの気密封止部および外部導入導体31として、このニオブ(Nb)線にモリブデン(Mo)線が中間導体32として、また、このモリブデン(Mo)線にタングステン(W)線が電極軸33として接続構成されている。この接続は突合せ溶接などの手段で行われ一本の直線状の部材としてある。
【0055】
また、上記各電極4a,4bは、電極軸33の先端部にタングステン線を巻装したコイル状電極として構成されている。
【0056】
なお、このとき小径筒状部12a,12b内を貫通する導入導体3a,3bと小径筒状部12a,12b内壁面との隙間は0.1mm以下となっていて、隙間が大きい場合は、電極軸33や中間導体32にモリブデンなどの細線からなるコイル34を巻装して隙間を小さくしてもよく、このコイルの外側面が小径筒状部12a,12bの内面と接触していてもよい。また、上記電極軸33の先端のコイルは必須のものではなく、電極軸33の先端が電極作用を行うものであってもよい。
【0057】
また、発光管1A放電容器1の膨出部11に連設している一方、ここ図2では下方側の小径筒状部12bの先端側中間部内には耐熱性接着剤14を充填することにより隔離された小さい容積の紫外線発生源2となる気密小容器部(気密室)20が形成されている。
【0058】
上記発光管1Aの放電容器1内には、放電媒体としてアルゴン(Ar)などを含む始動および緩衝ガスならびに発光金属としてよう化ナトリウム(NaI)、よう化タリウム(TlI)、よう化インジウム(InI)およびよう化ツリウム(TmI)などの金属ハロゲン化物と水銀とが封入されている。
【0059】
また、下方側の小径筒状部12b先端部の気密小容器部(気密室)20内はアルゴン(Ar)が封入されている。
【0060】
外管5はホウケイ酸ガラスなどで形成された一端側(図において上側)が閉塞されたBT形をなし、他端側(下側)の開口部には発光管1Aを支持したステム6sを溶着することにより閉塞された封止部(図示しない。)が形成してある。また、外管5内は封止部形成後に排気管(図示しない。)を介し排気された真空雰囲気あるいは極低圧の窒素(N)やアルゴン(Ar)などの希ガス雰囲気にしてある。なお、55はゲッタである。
【0061】
一対の給電部材6a,6bは、上記ステム6sに気密封着された封着線(図示しない。)から延出した内部リード線61a,61b,61cの一端側に接続され外管5内に延在するモリブデン(Mo)やステンレスなどの線材や板材からなる給電を兼ねるサポート部材62a,62b部分と、他端側に接続され外管5外に延在するモリブデン線などからなる外部リード(図示しない。)部分と、この一方のサポート部材62bに設けられた上記発光管1Aや中管8を支持する支持部材63a,63bとで構成されている。
【0062】
上記一方のサポート部材62aは略V字形に形成した先端側が離間して並行するよう折曲され、延伸したその先端部がBT形をなす外管5の頂部内壁と弾性的に当接するよう配設されている。また、この並行するサポート部材62aの中間部には金属板やセラミックス板などでドーナツ状や帯状などに成形した、ここではドーナツ状の支持部材63a,63bが間隔を隔て直接に溶接などの手段で接続したり、固定部材64,…を介し取り着けられ、離間したサポート部材62a,62a間を強固に保持する構成をなしている。なお、この支持部材63a,63bは光線や紫外線をできるだけ遮蔽しないよう広い窓部が形成してあるのが好ましい。
【0063】
そして、発光管1Aは放電容器1の小径筒状部12a,12bが、離間したドーナツ状の支持部材63a,63bの中央に形成した透孔内に挿入して支持されるとともに支持部材63a,63b間に中管8がこの発光管1Aを囲繞した状態で固定部材64,…などを介し配設固定されている。
【0064】
また、一方のサポート部材62aに接続した支持部材63aと発光管1Aから導出された外部導入導体31とが導電線65を介し接続してあり、また、略直線状の他方のサポート部材62bは先端部に接続した導電線66を介し外部導入導体31と接続してある。
【0065】
また、60は外部電極で、鉄−ニッケル(Fe−Ni)合金などの金属線や金属箔からなり一端側がサポート部材62aに接続され、他端側が小径筒状部12bの先端側に形成した気密小容器20の外周面に1ないし5ターン巻装してある。すなわち、この外部電極60は、他方の小径筒状部12a内に挿通される導入導体3aと同電位置である。
【0066】
したがって、この給電部材6a,6bの外管5内に延在するサポート部材62a,62b部分は、発光管1A両端の導入導体3a,3bと電気的に接続して給電を行うとともに発光管1Aを外管5軸に沿って配設保持している。
【0067】
そして、この外管5の封止部には、品種や用途に応じて口金7が被冠して設けられるとともに口金7の端子部に外部リードが接続されメタルハライドランプを構成する高圧放電ランプL1が完成する。
【0068】
この放電ランプL1は、口金7部をソケットに装着して図示しない安定器などを備えた点灯回路装置からランプに通電すると、口金7、給電部材6a,6bを介し発光管1Aの外部導入導体31,31−中間部材32,32−電極軸33,33を経て両電極4a,4bに電圧が印加されるとともに一方の小径筒状部2bの先端側の気密小容器部(気密室)20の外周面に巻装してある外部電極60にも電圧が印加される。
【0069】
この電圧印加によって、まず、上記両電極4a,4b間よりもインピーダンスの低い気密小容器部(気密室)20の外周面の外部電極60と、この気密小容器部(気密室)20内を貫通している導入導体3bの内部電極を兼ねる外部導入導体31との間の気密小容器部(気密室)20内に封入したアルゴン(Ar)が励起され放電が生起して紫外線を発生し、この紫外線が気密小容器部(気密室)20壁を透過して外部に放射される。すなわち、この気密小容器部(気密室)20は紫外線発生源として作用する。
【0070】
そして、放射された紫外線の一部は放電容器1の膨出部11壁を透過して放電空間内を照射するので、放電容器1内に封入されたアルゴン(Ar)などを含む始動および緩衝ガスが励起されるためランプL1の始動電圧が低下して、電極4a,4b間の放電が促進される結果、きわめて短時間のうちに容易に始動することができるとともにその後は安定した点灯を持続させることができる。
【0071】
すなわち、セラミックス製の発光管容器1で遮蔽されることなく放電空間内に紫外線を照射することができランプ1Aの始動性を高めることができる。
【0072】
なお、上述した高圧放電ランプL1に用いた発光管1Aの製造は、たとえば図3(a)に示すように、気密小容器部(気密室)20を形成する側の導入導体3bが挿通される小径筒状部12bの透孔15の端部側の内径を大きく形成しておき、小径筒状部12b側を上方にして小径筒状部12b内に導入導体3bを挿通させるとともに筒状部12b内面に形成された段部16および開口端部17上にセラミックスフリットなどをドーナツ状に成形した耐熱性接着剤13a,14aを載置した状態で封止作業を行うことができる。
【0073】
すなわち、上記状態の半製品1ないし複数十組をチャンバー式の封止装置内に直立状態でセットしておき、装置内を真空にした後、気密小容器部(気密室)20内に封入するたとえばアルゴン(Ar)を所定圧充填し、ついで小径筒状部2b付近を加熱し、耐熱性接着剤13a,14aを溶融して段部16付近および開口端部17付近に流下させ固化することにより接着剤13,14が充填され小径筒状部2b側の2か所の気密封止が行われ、この作業により図3(b)に示す気密小容器部(気密室)20の形成ができる。
【0074】
この小径筒状部2b側の封止が済んだ放電容器1は、小径筒状部12a内に導入導体3aを挿通させるとともに開口端部17上にドーナツ状に成形した耐熱性接着剤13aを載置し小径筒状部12a側を上方にした直立状態でチャンバー式の封止装置内にセットする。つぎに、装置内を真空にした後、放電容器1内に発光金属のハロゲン化物と始動用および緩衝用の希ガスを所定量封入したら小径筒状部12a付近を加熱し、耐熱性接着剤13aを溶融して開口端部17付近に接着剤13を流下充填させる小径筒状部12a側の気密封止を行い、発光管1Aを完成させることができる。
【0075】
上記実施の形態では、紫外線発生源を形成する気密小容器部(気密室)20を放電容器1と一体の小径筒状部12bの端部内に設けたが、これに限らず図4に示すように小径筒状部12bの端部に別途成形した気密小容器部(気密室)20部を接合するようにしてもよい。
【0076】
図4は一方の小径筒状部12b側の封止前の断面正面図で、図中、図3と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【0077】
この図4の場合は、小径筒状部12bの開口端部17上に外部導入導体31の外径に近い内径の孔が形成されたドーナツ状に成形した耐熱性接着剤14aを載置し、この耐熱性接着剤14aの上面に小径筒状部12と略同質で同径や異径の内外径をした円筒状の容器部20aを載せ、さらにこの容器部20aの上にドーナツ状に成形した耐熱性接着剤13aを載置し、これら部材内に導入導体3bを挿通させた後、耐熱性接着剤13a,14aを加熱溶融して各部材を接合するとともに気密閉塞したものである。
【0078】
このものは、小径筒状部12bの端部に別途成形した円筒状の容器部20aが耐熱性接着剤14aを介し、また、外端部は耐熱性接着剤13aによりそれぞれ気密接合や閉塞されることにより、小径筒状部12bと一体化した気密小容器部(気密室)20部が形成できるもので、上記実施の形態と同様な作用効果を奏させることができる。
【0079】
そして、本発明によればは上述したように放電容器1の小径筒状部12bと一体あるいは一体的に紫外線発生源となる気密小容器部(気密室)20部を形成したので、外管5内に別途製造したエンハンサなどの紫外線発生源を設ける必要がなく、ランプ部品点数の低減、取付作業の軽減や製造の容易など生産性の向上および紫外線放射強度に関係する発光管との間隔や指向性などの精度が高められランプ間の始動特性にばらつきの小さい品質の向上した高圧放電ランプを提供することができる。
【0080】
また、図5は本発明の高圧放電ランプL2の他の実施の形態を示す正面図で、図中、上記図1ないし図4に示す放電ランプL1と同一部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0081】
図5に示す高圧放電ランプL2は、上述した発光管1Aや1Bを収容する外管5が石英ガラスからなるT(直管)形をなし、基端部には圧潰封止部51が、他端部には排気管のチップオフ部52が形成されている。圧潰封止部51内には一対のモリブデン(Mo)箔67,67が気密封止され、このモリブデン(Mo)箔67,67の一方側にはサポート部材を兼ねるモリブデン(Mo)線からなる長短の内部リード62a,62b(給電部材6a,6b)が、また、他方側にはモリブデン(Mo)線からなる外部リード68,68がそれぞれ接続され給電部材6a,6bを構成している。
【0082】
外管5内に延在する長短一対の内部リード62a,62bは、発光管1Aの端部から導出した外部導入導体31,31を溶接などの手段で固定し、支持と電気的接続をするとともに一方の外部導入導体31は先端部をチップオフ部52内に位置させるなどして発光管1Aを外管5の管軸に沿うよう配設している。
【0083】
また、他方の小径筒状部12a内に挿通する電極と同電位の内部リード62aの下方側において一端を接続し、他端側を発光管1Aの下方側の小径筒状部12bの端部に形成した紫外線発生源2を形成する気密小容器部(気密室)20に巻装した鉄−ニッケル(Fe−Ni)合金製の板やメッシュからなる帯状の外部電極60が設けられている。
【0084】
また、外管5内は、真空雰囲気あるいは窒素(N)やアルゴン(Ar)などの不活性ガス雰囲気にしてあり、封止部51にはセラミックス製などの筺体を有する口金が接合されていてもよい。
【0085】
そして、この高圧放電ランプL2も、小径筒状部12bの先端部に設けた紫外線発生源2を形成する気密小容器部(気密室)20からの紫外線放射により始動点灯を容易に行える上記実施の形態のランプL1と同様な作用効果を奏する。
【0086】
また、図6は、たとえば上記高圧放電ランプL1が用いられた本発明に係わる照明装置(または器具と称される)9の実施の形態の概略を示す正面図である。
【0087】
この照明装置(ダウンライト)9は、装置本体を形成する筺体91の内部上方に設けられた基台92にソケット93が取着されているとともに金属板製の円錐形状をして内面に反射面が形成された反射鏡94が固定され、上記ソケット93に上記高圧放電ランプL1の口金7を装着することによりランプL1の保持と電気的な接続がなされる。なお、図中、95は反射鏡94の開口部を覆うよう設けられた透光性のガラス板などからなる保護カバー部材であるが必須のものではない。
【0088】
この照明装置(ダウンライト)9は、たとえばデパートなどの天井面に筺体91が反射鏡94の開口部側を下方に向けて取付けられ、電源スイッチを入れることにより電源から点灯回路装置(図示しない。)、ソケット93を介し放電ランプL1に通電されると、紫外線発生源2の作用により所定の始動がなされ点灯する。
【0089】
そして、この反射鏡94内で口金7側を上方のベースアップの略垂直状態にあるランプL1からの放射光は反射面で反射され、あるいは直接に開口部を透過して、被照射物である下方の催場、商品や通路などを照射して所定の照度を得ることができる。
【0090】
なお、本発明は上記実施の形態に限るものではない。たとえば実施の形態では、発光管の一方の小径筒状部に紫外線発生源を設けたが、この種ランプは小径筒状部がランプの発光特性を制御する最冷部となり、また、どの点灯方向にも対処できるよう、両小径筒状部に紫外線発生源を設けるようにしてもよい。
【0091】
また、発光管の放電容器は一体成形されたものであっても、別体成形した膨出部と小径筒状部とを接合したり、膨出部の最大外径部で縦断した形状の成形品を一対接合したりするなどして一体化したものであってもよい。
【0092】
また、照明装置も上記実施の形態に限らず、他の構造をなすものであってもよい。また、用途は一般用照明器具、スポーツ、公共施設や工場などの施設用照明器具、前照灯、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学装置など発光を何らかの目的で利用する高圧放電ランプおよびこのランプを用いた照明装置(器具)に利用することができる。
【実施例1】
【0093】
図3に示すものと略同構造の小径筒状部の端部内に直接紫外線発生源を設けた発光管の構造寸法仕様。
【0094】
ランプは定格電力が70W、透光性アルミナセラミックス製の発光管1Aで、全長約41mm、膨出部11の長さ約13mm、最大外径約9.4mm、最大内径約7.8mmで内容積約0.4cc、小径筒状部12a,12bの長さ約11.5mm(12a)と約16.5mm(12b)、外径約2.6mm、内径約0.8mmで、小径筒状部12b側には気密小容器20部分として、外端部から長さ約5mmの範囲の内径を約1.2mmとし開口部と段部付近を耐熱性接着剤で気密封止し、内部にアルゴン(Ar)を約40kPa封入した小容器部(気密室)20を形成した。
【実施例2】
【0095】
図4に示すものと略同構造の小径筒状部の先端部にスリーブ状の紫外線発生源を設けた発光管の構造寸法仕様。
【0096】
ランプは定格電力が400W、透光性アルミナセラミックス製の発光管1Aで、全長約82mm、膨出部11の長さ約33mm、最大外径約21mm、最大内径約19mmで内容積約53cc、各小径筒状部12a,12bの長さ約22mm(12a)と約27mm(12b)、外径約3.6mm、内径約1.5mmで、小径筒状部12b側には気密小容器20部分として、小径筒状部12bと略同材質の長さ約8mm、外径約3.6mm、内径約2.6mmの円筒状の容器部を用意し、耐熱性接着剤を介し小径筒状部12bの端部と容器部および容器部の開口部を気密封止し、内部にアルゴン(Ar)を約26kPa封入した小容器部(気密室)20を形成した。
【符号の説明】
【0097】
L1,L2;高圧放電ランプ、 1A,1B;発光管、 1;放電容器、
11;膨出部、 12a,12b;小径筒状部、 2;紫外線発生源、
20;気密小容器部(気密室)、 3a,3b;導入導体、
4a,4b;電極、 6a,6b;給電部材、 9;照明装置、
91;装置本体(筺体)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放電空間を形成する膨出部の両端に設けられた膨出部より内径の小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器、この放電容器の各小径筒状部内に気密封止された導入導体およびこの導入導体に接続されるとともに膨出部内に先端を臨ませた一対の電極、上記放電容器内に封入された金属ハロゲン化物および始動ガスを含む放電媒体とからなる発光管と;
内部にこの発光管を管軸に沿って配設するとともに気密閉塞された外管と;
この外管の端部に封止され、上記発光管の導入導体に電気的に接続するとともに発光管を保持する一対の給電部材とを備えた高圧放電ランプにおいて、
上記放電容器を形成する小径筒状部の少なくとも一方側には、放電容器内と隔離されるとともに希ガスが封入された気密小容器部を有し、この気密小容器部の内部を貫通する上記導入導体を内部電極とし、上記気密小容器部を形成する小径筒状部の外周部に設けられるとともに上記導入導体とは異電位の給電部材に接続された外部電極とで構成された始動用の紫外線発生源が設けられていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項2】
紫外線発生源を構成する気密小容器部が、小径筒状部内に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の高圧放電ランプ。
【請求項3】
紫外線発生源を構成する気密小容器部が、小径筒状部に接合して一体的に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の高圧放電ランプ。
【請求項4】
照明装置本体と;
この装置本体に設けられた請求項1ないし3のいずれか一に記載の高圧放電ランプと;
この高圧放電ランプを点灯させる点灯回路手段と;
を具備していることを特徴とする照明装置。

【図1】
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【図2】
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【図3a】
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【図3b】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−154876(P2011−154876A)
【公開日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−15495(P2010−15495)
【出願日】平成22年1月27日(2010.1.27)
【出願人】(301010951)オスラム・メルコ・東芝ライティング株式会社 (37)
【Fターム(参考)】