JP2003092080A

JP2003092080A - 高圧放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2003092080A
Application number: JP2001284842A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ashida; 誠司芦田; Hisashi Honda; 久司本田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】最冷部温度を所要値に確保するとともに、点灯
方向を変化させたときの色温度変化を抑制する透光性セ
ラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれ
を用いた照明装置を提供する。【解決手段】放電空間を包囲する包囲部１ａおよび包囲
部１ａの両端に連通した小径筒部１ｂを備えて一体的に
成形されるとともに、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境
界部の外面が連続した凹曲面ＣＦで、かつ、内面が不連
続な変曲点ＤＰを、それぞれ形成している透光性セラミ
ックス放電容器１と、透光性セラミックス放電容器１の
小径筒部１ｂの内面との間にわずかな隙間ｇを形成しな
がら小径筒部１ｂ内に挿通されている一対の電極２、２
と、先端が電極２の基端部に接続され少なくとも中間部
が透光性放電容器１に封着された導入導体３と、放電媒
体とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性セラミック
ス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】近年、透光性セラミックス製の放電容器
を備えたメタルハライドランプが普及している。このメ
タルハライドランプは、従来の石英ガラス製の放電容器
を備えたメタルハライドランプに比べて、高効率、長寿
命といった特長の他、寿命中の色温度変化およびランプ
間の色ばらつきが少ないという特長がある。

【０００３】従来の透光性セラミックス放電容器を備え
たメタルハライドランプなどの高圧放電ランプに使用さ
れている透光性セラミックス放電容器は、円筒状部分と
円盤状部分とパイプ状部分とを焼き嵌めしてなる構造
（従来技術１）のものが多い。なお、この場合、透光性
セラミックス放電容器は、円筒状部分と円盤状部分とが
放電空間を包囲する包囲部を、またパイプ状部分が小径
筒部を、それぞれ形成する。この構造の透光性セラミッ
クス放電容器を備えた高圧放電ランプは、点灯方向を変
えたときの色温度変化が少ない。これは最冷部温度の変
化が小さいからである。上述した従来の高圧放電ランプ
では、最冷部がパイプ状部分の一端部付近に形成され
る。この部分の温度は、電極からの伝導熱および輻射熱
と、透光性セラミックス放電容器の熱伝導量とのバラン
スにより決定される。そして、点灯方向を変えた場合、
電極からの伝導熱および輻射熱はほぼ一定であるが、透
光性セラミックス放電容器の熱伝導量が大きく変化す
る。すなわち、水平点灯時においてはアークが上方へ曲
がり、透光性セラミックス放電容器の上部壁面に接近す
ることで、その上部をより多く加熱する。しかし、透光
性セラミックス放電容器に用いる透光性アルミナなどの
セラミックスの熱伝導率は、石英ガラスのそれに比較し
て格段に高い。そのため、本来なら最冷部が形成される
小径筒部の端部への熱伝導量が増加し、最冷部温度が変
化して色温度が変化するところだが、透光性セラミック
ス放電容器の焼き嵌め部が熱抵抗となって、最冷部が形
成される小径筒部への熱伝達量をある程度制限してお
り、色温度変化を実用に支障のない程度に低減してい
て、これが点灯方向を変えたときの色温度の変化（すな
わち、点灯方向特性）が少ない理由である。

【０００４】一方、特開平９−１４７８０３、同じく１
１−２０４０８６号公報などに見られるように、鋳込み
成形などにより一体的に成形された透光性セラミックス
放電容器も用いられている。（従来技術２）また、従
来技術２には、熱容量が比較的小さくなる傾向にある
が、包囲部と小径筒部との境界部の内外両面が緩やかな
連続した曲面に形成されているものと、内外両面が不連
続な変曲面に形成されているものとがある。

【０００５】ところで、高圧放電ランプを高周波点灯す
る場合、音響共鳴を回避する必要があり、そのために
は、透光性セラミックス放電容器の音響共鳴モードを単
一化することが望ましい。そして、これを実現するため
には、透光性セラミックス放電容器の包囲部の内面を真
球形状にする必要がある。しかし、従来技術２におい
て、透光性セラミックス放電容器の包囲部をなるべく真
球に近い形状にしたものは、たとえば特開平９−１４７
８０３号公報に見られるように、包囲部と小径筒部との
境界部の内外両面に不連続な変曲点ができ、さらに点灯
中高温になる電極が変曲点の近傍に位置していることも
あって、上記変曲点に大きな熱応力が発生し、製造時に
小径筒部が折損したり、点灯中にクラックを生じたりし
やすくなるという問題があった。これに対して、従来技
術２において、包囲部と小径筒部との境界部の内外両面
を連続した曲面に形成にしたものは、機械的強度が向上
して上記の問題が改善される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１に
おけるより、さらに色温度変化を小さくとの要望も高
い。また、従来技術１の焼き嵌め構造の透光性セラミッ
クス放電容器の場合、熱容量が比較的大きくなる傾向が
ある。したがって、ランプ電力が小さくなってくると、
高効率を確保するために必要な最冷部温度を確保できな
くなるという問題がある。

【０００７】また、従来技術２において包囲部と小径筒
部との境界部の内外両面を連続した曲面に形成したもの
は、点灯方向特性の問題が解消されない。すなわち、包
囲部と小径筒部との境界部の内外両面が連続した曲面で
あると、点灯中の伝導熱および対流熱が最冷部に伝導し
やすくなるために、点灯方向特性が大きくなる。そこ
で、点灯方向特性を軽減するためには、金属ハロゲン化
物の封入量を多くすれば、点灯方向を変更したときの金
属ハロゲン化物の位置が変化しにくくなるので、効果的
である。しかし、今度は、金属ハロゲン化物に混入しや
すいＨ_２Ｏなどの不純物が増加するために、寿命中のラ
ンプ特性が著しく低下する虞がある。

【０００８】さらに、導電性金属線からなり、反対側の
電極と導電位に接続したコイルからなる始動補助導体を
小径筒部に巻装して、始動性を改善した高圧放電ランプ
が開発された。この場合、当該始動補助導体とこれによ
り包囲される電極との間に静電容量が形成される。そし
て、この静電容量を通じて先駆微小放電が発生して始動
を促進する。したがって、上記静電容量は、グロー・ア
ーク転移時間を適正な値（０．５〜３秒）にするのに有
効である。すなわち、始動時に上記コイルと小径筒部内
に挿通されている電極との間に上記静電容量を通じて先
駆微小放電が発生して、始動が補助される。しかし、微
小放電が発生した際に、透光性セラミックス放電容器の
包囲部と小径筒部との境界部に熱衝撃が加わり、当該境
界部にクラックが生じやすいという問題がある。

【０００９】さらにまた、透光性セラミックス放電容器
の一対の小径筒部に始動補助導体をそれぞれ配設するこ
とにより、始動性が一層改善されると期待される。この
場合、始動補助導体のコイルの巻数を等しくしたとして
も、実際は一対の電極におけるグロー・アーク転移時間
は異なり、そのために短い方のグロー放電時間において
は、グロー・アーク転移に必要な電力が短時間で電極に
投入されるため、電極が過剰に加熱されて電極材料の蒸
発が増加し、その結果透光性セラミックス放電容器の黒
化を生じるという問題がある。

【００１０】本発明は、透光性セラミックス放電容器を
備え、最冷部温度を所要値に確保するとともに、点灯方
向を変化させたときの色温度変化を抑制した高圧放電ラ
ンプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的
とする。

【００１１】本発明は、加えて透光性セラミックス放電
容器の音響共鳴モードを単一化して、音響共鳴を回避し
やすくするとともに、透光性セラミックス放電容器の包
囲部と小径筒部との境界部に熱応力によるクラックが生
じにくい高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を
提供することを他の目的とする。

【００１２】本発明は、加えて小径筒部に始動補助用の
コイルを配設していることによって生じる先駆微小放電
による熱衝撃で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装置を提供することをさらに他
の目的とする。

【００１３】本発明は、加えて小径筒部に始動補助用の
コイルを配設していることによって生じやすい透光性セ
ラミックス放電容器の黒化を抑制した高圧放電ランプお
よびこれを用いた照明装置を提供することをさらに他の
目的とする。

【００１４】

【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、放電空間を包囲する包囲部および包囲部の
両端に連通した小径筒部を備えて一体的に成形されると
ともに、包囲部と小径筒部との境界部の外面が連続した
凹曲面で、かつ、内面が不連続な変曲点を、それぞれ形
成している透光性セラミックス放電容器と；透光性セラ
ミックス放電容器の小径筒部に挿通されているとともに
先端が透光性放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極
と；先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部
が透光性放電容器に封着され、基端が透光性放電容器か
ら外部に露出した導入導体と；透光性セラミックス放電
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。

【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。本発明の高圧放電ランプは、上記のように透光性セ
ラミックス放電容器、一対の電極、導入導体および放電
媒体を構成要素としている。以下、構成要素ごとに説明
する。

【００１６】＜透光性セラミックス放電容器について＞
「透光性セラミックス放電容器」とは、単結晶の金属酸
化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物たとえ
ば半透明の気密性アルミニウム酸化物、イットリウム−
アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム酸
化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物たとえばアルミニウ
ム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備
えた材料からなる放電容器を意味する。なお、「透光
性」とは、放電によって発生した光を透過して外部に導
出できる程度に光透過性であることをいい、透明ばかり
でなく、光拡散性であってもよい。そして、少なくとも
包囲部が透光性を備えていればよく、要すれば小径筒部
は遮光性であってもよい。

【００１７】また、透光性セラミックス放電容器は、放
電空間を包囲する包囲部と包囲部の端部に連通して配設
された小径筒部とを備えている。そして、包囲部と小径
筒部とは、一体的な成形により一体化されている。した
がって、焼き嵌めによる材料断面の不均質構造がない。
包囲部は、その内部に放電空間を包囲するために、包囲
部の内面を連続的な曲面に形成することが許容される。
さらに、包囲部内部の主要部を球状の中空にすることが
できる。「球状」とは、音響共鳴周波数が単一モードに
なることから好ましくは真球状であるが、要すれば楕円
球状などであってもよい。なお、包囲部の「主要部」と
は、小径筒部と接している側の端部近傍を除いた残余の
大部分であって、放電による発光が主として透過する部
分をいう。

【００１８】次に、小径筒部は、その内部に後述する電
極および電極に接続する導入導体が挿通し、電極の周囲
にキャピラリーと称するわずかな隙間を形成して、その
内部に最冷部が形成されるとともに、透光性セラミック
ス放電容器を封止するのに寄与する。なお、熱容量をな
るべく小さくするため、小径筒部の内径は１ｍｍ以下、
好適には０．８ｍｍ以下であるのが望ましい。また、小
径筒部の断面は、好ましくはほぼ円形である。

【００１９】ところで、本発明の構成上の特徴は、上述
した構成の透光性セラミックス放電容器において、その
包囲部と小径筒部との境界部の外面が連続した凹曲面
で、かつ、内面が不連続な変曲点を、それぞれ形成して
いることである。上記凹曲面の程度については特段限定
されない。しかし、凹曲面の曲率半径をｒとし、包囲部
の最大内径をＲとしたとき、下式を満足していると、一
層効果的である。

【００２０】０．１≦ｒ／Ｒ≦１．５なお、ｒ／Ｒが０．１未満であると、機械的強度が低下
し、製造時に小径筒部が折損しやすいばかりでなく、寿
命中のヒートサイクルにより小径筒部にクラックが発生
しやすくなる。また、ｒ／Ｒが１．５を超えると、放電
媒体の水銀などのランプ電圧形成媒体を効率よく冷却さ
れにくくなるために、製造時に不具合が生じやすくな
る。

【００２１】さらに、透光性セラミックス放電容器の包
囲部の内径と全長Ｌとの関係が下式を満足するように設
定することにより、所望のランプ特性を維持しながら透
光性セラミックス放電容器のリーク発生を抑制すること
ができる。

【００２２】０．１＜Ｒ／Ｌ＜０．３なお、Ｒ／Ｌが０．１未満であると、最冷部温度を所要
値に維持することが困難になるので、発光効率が低下
し、所望の発光色が得られなくなる。また、Ｒ／Ｌが
０．３を超えると、透光性セラミックス放電容器のシー
ル部にリークが発生しやすくなる。

【００２３】また、透光性セラミックス放電容器の全長
Ｌは、投入されるランプ電力Ｗとの関係があり、Ｗ／Ｌ
が下式を満足するように設定することにより、良好な高
圧放電ランプを得ることができる。

【００２４】０．５＜Ｌ／Ｗ＜１．８なお、Ｌ／Ｗが０．５未満であると、透光性セラミック
ス放電容器のシール部にリークが発生しやすくなる。ま
た、Ｌ／Ｗが１．８を超えると、最冷部温度を維持する
ことが困難になる。

【００２５】さらに、本発明において、透光性セラミッ
クス放電容器の全長および内容積は特に制限されない。
しかし、ランプ電力が１０〜５０W程度、さらに好適に
は１０〜３０Ｗの小形の高圧放電ランプを得ようとする
ならば、全長は、一般的には３５ｍｍ以下、好適には１
０〜３０ｍｍであるのがよい。また、内容積は、０．１
０ｃｃ以下、好適には０．０１〜０．０８ｃｃであるの
がよい。

【００２６】さらにまた、透光性セラミックス放電容器
の点灯中の外表面における最高温度が１０００〜１２０
０℃になるように設計されているのが好ましい。

【００２７】＜一対の電極について＞一対の電極は、透
光性セラミックス放電容器の小径筒部の内面との間にわ
ずかな隙間を形成しながら小径筒部内に挿通されている
とともに、先端が透光性放電容器の包囲部に臨んでい
る。また、電極は、タングステン、レニウム、ドープド
タングステン、タングステン−レニウム合金、モリブデ
ン、サーメットなどの導電性にして、かつ、耐火性の物
質を単体で、または適宜組み合わせて用いて形成するこ
とができる。さらに、電極は、好ましくは細長い電極軸
部および電極軸部の先端部に配設される電極主部から構
成することができる。この場合、電極主部は、電極軸の
先端に配設されて主として陰極およびまたは陽極として
作用する部分であり、電極の先端部を構成する。また、
電極主部は、その表面積を大きくして放熱を良好にする
ために、必要に応じてタングステン、レニウムなどのコ
イルを巻装することができる。

【００２８】次に、電極は、上述のように、その先端部
が、包囲部内を臨む位置にあるが、「包囲部内を臨む」
とは、包囲部内に位置している態様と、包囲部内に連通
している小径筒部内に位置している態様とを含む概念で
ある。

【００２９】また、電極の中間部は、透光性放電容器の
小径筒部の内面との間になるべく均一なわずかな隙間す
なわちキャピラリーを形成するために、一定の太さであ
ることが望ましい。さらに、電極の中間部に純タングス
テン、レニウム、タングステンーレニウム合金またはド
ープドタングステンのコイルを巻装することが許容され
る。これにより、電極が小径筒部に対してセンタリング
しやすくなる。

【００３０】さらに、電極の基端部は、透光性放電容器
に対して所要の相対的な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する導入導体の先端に溶
接などにより固着されることによって電気的および機械
的に支持される。なお、溶接に際して熱的に緩衝するな
どの目的のために、モリブデン、サーメットなどの部材
を後述する導入導体の先端部に配設して電極の基端との
間に当該部材を介在させることができる。

【００３１】＜導入導体について＞導入導体は、電極間
に電圧を印加するとともに、電極に電流を供給し、か
つ、透光性セラミックス放電容器を封止するために機能
する導体で、先端が電極の基端部に接続し、少なくとも
中間部が透光性セラミックス放電容器の小径筒部に封着
され、かつ、基端が透光性放電容器の外部に露出してい
る。なお、「透光性放電容器の外部に露出している」と
は、透光性放電容器から外部へ突出していてもよいし、
また突出していなくてもよいが、外部から給電できる程
度に外部に臨んでいることを意味する。

【００３２】また、導入導体は、その熱膨張係数が透光
性セラミックスのそれと近似している導電性金属である
ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム
およびバナジウムなどを用いることができる。透光性セ
ラミックス放電容器の材料にアルミナセラミックスなど
のアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタン
タルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同
一であるから、封止に好適である。イットリウム酸化物
およびＹＡＧの場合も差が少ない。窒化アルミニウムを
透光性セラミックス放電容器に用いる場合には、導入導
体にジルコニウムを用いるとよい。また、導入導体に用
いる上記の金属は、水素、酸素透過性を有しているの
で、所望により透光性セラミックス放電容器の内部に残
存している不純ガスを排出するのに寄与させることもで
きる。なお、導入導体は、これを支持することにより、
高圧放電ランプ全体を支持するのに利用してもよい。

【００３３】さらに、導入導体をニオブなどの封着性金
属の棒状体、パイプ状体やコイル状体などによって構成
することができる。この場合、ニオブなどは酸化性が強
いので、高圧放電ランプを大気に通じた状態で点灯する
場合には、耐酸化性の導体を導入導体にさらに接続する
とともに、導入導体が大気に接触しないようにたとえば
シールなどによって被覆する必要がある。

【００３４】＜放電媒体について＞放電媒体は、発光金
属のハロゲン化物、ランプ電圧形成媒体および希ガスを
たとえば以下の組み合わせで用いることができる。な
お、発光金属のハロゲン化物は、可視光を発光する発光
金属のハロゲン化物である。ランプ電圧形成媒体には、
水銀またはハロゲン化物を主体的に用いることができ
る。水銀は、下記の３．の場合に発光金属としても寄与
する。ランプ電圧形成媒体としてのハロゲン化物は、点
灯中の蒸気圧が相対的に大きくて、可視域の発光が比較
的少ない金属、たとえばＡｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｍｎ
などのハロゲン化物が好適である。希ガスは、始動ガス
および緩衝ガスとして作用する。希ガスとしては、キセ
ノン、アルゴン、クリプトン、ネオンなどを単体でまた
は混合して用いることができる。なお、本発明におい
て、「高圧放電」とは、イオン化媒体の点灯中の圧力が
大気圧以上になる放電をいい、いわゆる超高圧放電を含
む概念である。

【００３５】１．発光金属のハロゲン化物＋水銀＋希ガ
ス：いわゆるメタルハライドランプの構成である。

【００３６】２．発光金属のハロゲン化物＋ランプ電圧
形成媒体としてのハロゲン化物＋希ガス：環境負荷の大
きな水銀を用いないいわゆる水銀レスのメタルハライド
ランプの構成である。

【００３７】３．水銀＋希ガス：いわゆる高圧水銀ラン
プの構成である。

【００３８】４．希ガス：希ガスとしてＸｅを用いる
と、いわゆるキセノンランプの構成である。

【００３９】次に、発光金属のハロゲン化物は、ハロゲ
ンとしてよう素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一
種または複数種を用いることができる。発光金属の金属
ハロゲン化物は、発光色、平均演色評価数Ｒａおよび発
光効率などについて所望の発光特性を備えた可視光の放
射を得るため、さらには透光性セラミックス放電容器の
サイズおよび入力電力に応じて、既知の金属ハロゲン化
物の中から任意所望に選択することができる。たとえ
ば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、スカンジウムＳ
ｃ、タリウムＴｌおよび希土類金属からなるグループの
中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を用
いることができる。

【００４０】＜その他の構成について＞本発明におい
て、必須構成要件ではないが、所望により以下の構成の
一部または全部を具備することができる。

【００４１】（１）セラミックス封止用コンパウンドの
シールについて先端に電極を配設した導入導体を透光性セラミックス放
電容器の小径筒部に挿入し、透光性セラミックス放電容
器と導入導体とを封着して透光性セラミックス放電容器
を封止するために、セラミックス封止用コンパウンドの
シールを用いることができる。そして、セラミックス封
止用コンパウンドのシールを用いて封止するには、小径
筒部の端面において導入導体および小径筒部の間に施与
され、加熱により溶融して小径筒部と導入導体との間に
浸透し、冷却により固化して両者間を気密にシールす
る。このシールにより導入導体は所定の位置に固着され
る。

【００４２】小径筒部内に挿入されている導入導体は、
上記シールによって完全に被覆されていることが望まし
い。さらに、シールを導入導体に固着している細長い電
極の基端部をもわずかな距離、好適には０．２〜３ｍｍ
にわたって被覆するように構成すれば、導入導体がハロ
ゲン化物などの放電媒体によって腐食されにくくなる。

【００４３】（２）始動補助導体について透光性セラミックス放電容器の包囲部の内径を大きくす
るとともに、これに対応して電極間距離を大きくする
と、高圧放電ランプの始動電圧が上昇する傾向があるの
で、必要に応じて始動補助導体を配設することにより、
始動電圧を低減することができる。始動補助導体は、少
なくとも一方の電極が挿通している小径筒部の外周に配
設されるとともに、始動補助導体によって包囲されてい
る電極と放電空間を介して対向している他方の電極と同
電位になるように接続されている金属製コイルによって
構成することができる。

【００４４】（３）外管について本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容
器が大気中に露出した状態で点灯するように構成するこ
とができる。しかし、要すれば、透光性セラミックス放
電容器を外管内に気密に収納することができる。なお、
外管の内面を高圧放電ランプの発光部を焦点とする反射
面とすることにより、指向性を備えた高圧放電ランプを
得ることができる。

【００４５】（４）反射鏡について本発明の高圧放電ランプを反射鏡と一体化することがで
きる。この場合、透光性セラミックス放電容器を内部に
収納する外管の内面に反射鏡を形成してもよいし、高圧
放電ランプを別設の反射鏡内に組み付けてもよい。ま
た、外管を用いないで反射鏡を付設してもよい。

【００４６】（５）導入導体の直径と電極の直径との関
係について導入導体の直径をφｓ（ｍｍ）とし、電極の直径をφｅ
（ｍｍ）としたときに下式を満足させると効果的であ
る。

【００４７】０．２≦φｅ／φｓ≦０．６すなわち、セラミックス封止用コンパウンドのシールの
温度を低減してシールがハロゲン化物によって腐食する
のを防止するとともに、わずかな隙間の温度を高くして
発光効率を高めるためには、一方では導入導体をなるべ
く太くしてその熱抵抗を減らしながら、他方では電極の
熱抵抗を大きくするのがよい。なお、直径比φｅ／φｓ
が０．２未満では電極が細くなりすぎる。また、０．６
を超えると、シールの温度およびわずかな隙間の温度を
所要の値に維持することが困難になる。

【００４８】（６）透光性セラミックス放電容器の内容
積と直線透過率の関係について透光性セラミックス放電容器の内容積を０．１ｃｃ以
下、好適には０．０７ｃｃ以下にするとともに、中空部
の平均直線透過率を１０％以上好適には３０％以上にす
ることができる。ただし、直線透過率は、波長５５０ｎ
ｍにおいて測定したものとする。また、「平均直線透過
率」とは、対象部分に対して異なる５個所の位置におい
て測定した直線透過率データを相加平均して求めた値を
いう。さらに、透光性セラミックス放電容器の内容積
は、当該容器を水中に入れて内部に水が充満してから、
両方の小径筒部の開口端を封鎖して水中から取り出し、
内部の水を軽量して、測定する。

【００４９】内容積が上記のように小さい透光性セラミ
ックス放電容器の場合、その包囲部の平均直線透過率が
１０％以上であると、組み合わせる光学系たとえば反射
鏡との光学的効率（器具効率）を高くできるとともに、
透光性セラミックス放電容器のクラックが生じにくい。

【００５０】（７）ランプ電力について本発明は、ランプ電力１０〜５０Ｗ程度の小形メタルハ
ライドランプに好適である。しかし、より好適には１０
〜３０Ｗである。また、管壁負荷は、１５〜４５Ｗ／ｃ
ｍ^２の範囲が好適である。

【００５１】＜本発明の作用について＞本発明において
は、前述の構成を備えていることにより、透光性セラミ
ックス放電容器の包囲部と小径筒部との境界部の内面が
不連続な変曲点を形成しているため、当該部分が肉厚に
なることと合わせて境界部の熱容量が大きくなり、その
結果、放電空間と最冷部との間の熱隔離が行なわれる。
このため、ハロゲン化物の移動が低減するので、小径筒
部に形成される最冷部の温度が安定する。これにより、
高圧放電ランプの点灯方向特性が改善される。その結
果、点灯方向に対する最大色温度変化を±１５０Ｋ以内
にすることもできる。

【００５２】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、透光性セラミック
ス放電容器は、包囲部の内面がほぼ真球形状であること
を特徴としている。

【００５３】本発明においては、透光性セラミックス放
電容器の包囲部と小径筒部との境界部が不連続な変曲点
を形成していることにより、包囲部をほぼ真球形状に構
成することが可能になり、その結果、音響的共鳴周波数
が単一化される。なお、「ほぼ真球形状」とは、実質的
に真球形状であることをいい、多少の製造上の変形程度
は許容される。一般に、高圧放電ランプを高周波点灯す
る場合、その動作周波数を音響的共鳴周波数の基本周波
数に対する２次と３次の高調波の間に存在する周波数帯
に設定しているが、本発明によれば、上記周波数帯域が
たとえば９ないし１０ｋＨｚとなり、２ｋＨｚ程度帯域
幅が拡大するので、高周波点灯回路の設計が容易にな
る。

【００５４】請求項３の発明の高圧放電ランプは、請求
項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セ
ラミックス放電容器の小径筒部の周囲に配設されて小径
筒部の内部に挿通する電極を包囲するとともに、対向電
極と同電位にされた始動補助導体を具備していることを
特徴としている。

【００５５】本発明において、「対向電極」とは、小径筒
部を介して始動補助導体により包囲されている方の電極
と放電空間を経由して対向している電極をいう。また、
始動補助導体は、一対の電極の両方または一方に対して
配設することができる。始動補助導体を対向電極と同電
位にするには、たとえば導体を介して始動補助導体を対
向電極に接続すればよい。

【００５６】始動補助導体は、第１の電極が挿通してい
る一方の小径筒部の外周に巻装されるとともに、一端が
第２の電極と同電位になるように接続されている第１の
金属製コイルと、第２の電極が挿通している他方の小径
筒部の外周に巻装されるとともに、一端が第１の電極と
同電位になるように接続されている第２の金属製コイル
とによって構成することができる。

【００５７】また、始動補助導体は、その端部が透光性
セラミックス放電容器の包囲部と小径筒部との境界部に
接近してように、これを配設すると効果的である。さら
に、始動補助導体は、金属製コイル、導電性被膜などに
よって形成することができる。

【００５８】始動補助導体の好適な構成を以下に示す。
実施に際しては、下記項目の一または複数を組み合わせ
ることができる。

【００５９】１金属製コイルの巻き数を４ターン以上
にする。

【００６０】２金属製コイルの巻きピッチを１００〜
５００％にする。

【００６１】３金属製コイルの長さをＬ_ＳＡ１とし、
小径筒部の長さをＬ_ＳＡ２としたとき、Ｌ_ＳＡ１／Ｌ
_ＳＡ２を０．３〜１．０にする。（図３を参照）そうして、本発明においては、透光性セラミックス放電
容器の包囲部と小径筒部との境界部の内面が不連続な変
曲点で、かつ、外面が連続的な凹曲面に、それぞれ形成
されている結果、前述のように小径筒部の機械的強度が
向上するので、小径筒部に配設した始動補助導体および
電極間の先駆微小放電による熱応力で小径筒部の付け根
部分すなわち上記境界部近傍にクラックを生じるような
不具合の発生が低減する。もちろん、始動補助導体の配
設により、高圧放電ランプの始動特性が向上するのはい
うまでもない。

【００６２】請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求
項１ないし３のいずれか一記載の高圧放電ランプにおい
て、金属コイルからなり、透光性セラミックス放電容器
の一対の小径筒部に巻装されて小径筒部の内部に挿通す
る電極を包囲するとともに、対向電極と同電位で、か
つ、互いに非対称構造になっている一対の始動補助導体
を具備していることを特徴としている。

【００６３】本発明において、一対の始動補助導体が
「非対称構造である」とは、始動補助機能が等しくない
ように構造が非対称になっていることを意味する。始動
補助機能が等しくないためには、たとえば始動補助導体
と、この導体が小径筒部を介して包囲する電極との間に
形成される静電容量が異なっていることにより実現する
ことができる。この静電容量は、始動補助導体および電
極の間の距離、小径筒部の比誘電率、ならびに始動補助
導体およびこれと対向する電極の間の実効的な面積のい
ずれか一または複数を変化することにより変化するが、
後者を変化させるのが最も容易である。また、始動補助
導体およびこれと対向する電極の間の実効的な面積は、
始動補助導体の実効的な面積を変えることで容易に変え
ることができる。たとえば、金属コイルからなる始動補
助導体の場合には、コイルのターン数、コイルの導体径
またはコイルピッチを変えることで静電容量を変化させ
ることができる。

【００６４】ところで、始動時に生じる一対の電極にお
ける好適なグロー・アーク転移時間は、たとえば０．５
〜３秒程度であるが、これが好適な時間より短いと、グ
ロー・アーク転移に必要な電力が短時間のうちに投入さ
れるため、電極が過剰に加熱されてタングステンなどの
構成材料の蒸発が増加し、透光性セラミックス放電容器
の黒化を生じる。このような現象は、温度の高い方の小
径筒部内に保持される放電媒体が少なくて、その小径筒
部内に挿通する電極に投入されるグロー電力が小径筒部
内に発生する先駆微放電の際に、放電媒体が蒸発するエ
ネルギーとして消費されないことによって生じる。

【００６５】これに対して、本発明によれば、点灯中上
になる小径筒部のように、温度が高くなる小径筒部に配
設される始動補助導体を静電容量が大きくなるように反
対側の始動補助導体に対して非対称構造にすることがで
きる。

【００６６】そうして、上記のように非対称化した指導
補助導体とこれにより包囲される電極との間の静電容量
が大きくなり、これに伴い始動時における先駆微放電電
流が相対的に大きくなる。その結果、放電媒体の蒸発に
消費されるエネルギーが増加し、その分電極の加熱が抑
制され、黒化が低減する。

【００６７】請求項５の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし４のい
ずれか一記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点
灯する点灯回路と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００６８】本発明において、「照明装置」とは、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。なお、「照明装置本体」とは、上
記照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路を除いた
残余の部分をいう。

【００６９】また、「電球形高圧放電ランプ」とは、高
圧放電ランプと、その高周波点灯回路とを一体化し、さ
らに受電用の口金を付設してなり、口金に適応するラン
プソケットに装着することにより、白熱電球を点灯する
ような感覚で使用することができるように構成した照明
装置を意味する。電球形高圧放電ランプを構成する場
合、高圧放電ランプの発光を所望の配光特性が得られる
ように、集光するための反射鏡を備えることができる。
さらに、高圧放電ランプの高い輝度を低減するために、
光拡散性のグローブまたはカバーを備えることができ
る。さらにまた、口金は、所望の仕様のものを用いるこ
とができる。したがって、在来の光源ランプとの代替を
図る目的の場合には、在来の光源ランプの口金と同じ口
金を採用すればよい。

【００７０】点灯回路は、交流および直流点灯のいずれ
であってもよい。また、交流点灯の場合、高周波および
低周波のいずれであってもよい。しかし、本発明に用い
る高圧放電ランプは、その透光性セラミックス放電容器
が包囲部と小径筒部とが一体的に成形されていて、包囲
部の真球度が高いものに好適であるから、音響的共鳴現
象による影響を回避しやすいので、５〜２００ｋＨｚ程
度の周波数範囲の高周波点灯に好適である。高周波発生
手段には、たとえばインバータを用いることができる。
なお、インバータは、ハーフブリッジ形インバータ、フ
ルブリッジ形インバータなど種々の回路方式のものを用
いることができる。限流インピーダンスは、インダクタ
ンス、キャパシタンスおよび抵抗のいずれか一種または
複数種の組み合わせを用いることができるが、実用上イ
ンダクタンスが好適である。インダクタンスは、インダ
クタ、漏洩トランスなどを用いることができる。そし
て、限流インダクタンスおよびコンデンサの共振回路を
備えた負荷回路を形成することにより、２次開放電圧か
ら２次短絡電流まで連続した負荷特性を備えた点灯回路
の構成にすることにより、高周波点灯の場合に、点灯回
路の小形、かつ、軽量化を図ることができるので、特に
好適である。

【００７１】これに対して、低周波点灯の場合、点灯回
路は、昇圧チョッパまたは降圧チョッパと、その直流出
力電圧を電源として作動するフルブリッジ形インバータ
とを主体とする回路構成を用いると好適である。なお、
この構成においては、チョッパのインダクタが限流イン
ダクタンスとして作用するので、見かけ上の限流インピ
ーダンスが不要になる。

【００７２】また、直流点灯の場合、点灯回路は、昇圧
チョッパまたは降圧チョッパの出力端に降圧放電ランプ
を接続する回路構成が、点灯回路のより一層の小形、か
つ、軽量化を図ることができるので、好適である。

【００７３】なお、点灯回路は、照明装置本体に配設さ
れていてもよいし、照明装置本体から離間した位置、た
とえば天井裏に配設されていてもよいよい。

【００７４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００７５】図１および図２は、本発明の高圧放電ラン
プの第１の実施形態を示し、図１は縦断面図、図２は同
じく透光性セラミックス放電容器の断面を模式的に示す
説明図である。各図において、１は透光性セラミックス
放電容器、２は電極、３は導入導体、４はシールであ
る。透光性セラミックス放電容器１の内部には、放電媒
体が封入される。以下、各構成要素について詳細に説明
する。

【００７６】＜透光性セラミックス放電容器１について
＞透光性セラミックス放電容器１は、包囲部１ａおよび
小径筒部１ｂから構成されているとともに、その全体が
一体成形により形成されている。包囲部１ａは、その内
部に放電空間を包囲する空洞１ａ１を有している。小径
筒部１ｂは、その内部に貫通孔１ｂ１を有している。そ
して、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界部の外面が連
続した凹曲面ＤＦ、同じく内面が不連続な変曲点ＤＰと
なっている。なお、包囲部１ａの内面は、真球形状をな
し、また外面は紡錘状をなしている。そして、小径筒部
１ｂが紡錘の巻取り軸棒のような形状をなしている。

【００７７】＜一対の電極２、２について＞一対の電極
２、２は、それぞれ軸部２ａ、第１のコイル部２ｂおよ
び第２のコイル部２ｃを備え、全体として細長い棒状を
なしている。第１のコイル部２ｂは、軸部２ａの先端に
巻装されている。第２のコイル部２ｃは、軸部２ａの基
端部近傍に巻装されている。そして、電極２は、その先
端が包囲部１ａ内に突出して放電空間を包囲する空洞１
ａ１内に臨んで小径筒部１ｂの貫通孔１ｂ１内に挿通さ
れ、貫通孔１ｂ１および電極２の間にわずかな隙間ｇが
形成されている。

【００７８】＜導入導体３について＞導入導体３は、ニ
オブからなり、棒状をなしていて、先端が電極２の軸部
２ａの基端部に溶接され、少なくとも中間が後述するシ
ール４を介して透光性セラミックス放電容器１の小径筒
部１ｂに封着され、かつ、基端が透光性セラミックス放
電容器１の外部へ突出している。

【００７９】＜シール４について＞シール４は、セラミ
ックス封止用コンパウンドを溶融し、固化することによ
り、透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂおよ
び導入導体３の間に介在して透光性セラミックス放電容
器１を気密に封止するとともに、導入導体３を封着し、
かつ、透光性セラミックス放電容器１の内部に露出しな
いように被覆している。また、この封止により、電極２
を所定の位置に固定している。

【００８０】シール４を形成するには、セラミックス封
止用コンパウンドを小径筒部１ｂの端面において、導入
導体３の貫通孔１ｂ１から外部に突出している部分の周
りに施与し、加熱溶融させて導入導体３および貫通孔１
ｂ１の内面の間に形成される隙間に進入させて小径筒部
１ｂ内に挿入されている導入導体３全体を被覆するとと
もに、さらに電極２の基端部をも被覆し、冷却により固
化させる。

【００８１】＜放電媒体について＞放電媒体は、希ガス
たとえばネオンおよびアルゴンを含む始動ガスおよびバ
ッファガス、発光金属の金属ハロゲン化物、ならびにバ
ッファガスを供給する水銀からなり、透光性セラミック
ス放電容器１内に封入されている。

【実施例１】透光性セラミックス放電容器１：透光性ア
ルミナセラミックスからなり、全長２３ｍｍ、包囲部の
最大外径６ｍｍ、最大内径Ｒ＝５ｍｍ、小径筒部の外径
１．７ｍｍ、内径０．７ｍｍ、包囲部１ａと小径筒部１
ｂとの境界部の外面の凹曲面ＣＦの曲率半径ｒ＝４ｍｍ電極２：ドープドタングステンからなり、軸部２ａが上
側の電極で直径０．２５ｍｍ、同じく下側で直径０．２
ｍｍ、長さ５．８ｍｍ、第１のコイル部２ｂが直径０．
１３５ｍｍのドープドタングステン線の密巻４ターン、
第２のコイル部２ｃが０．２５ｍｍのドープドタングス
テン線の密巻４ターン導入導体３：ニオブ、直径０．６４ｍｍわずかな隙間ｇ：０．２２５ｍｍ放電媒体：始動ガスおよびバッファガスとしてＮｅ３％
＋Ａｒが約２７ｋＰａ、他に適量の水銀および発光金属
としてＮａ、Ｔｌ、Ｄｙのヨウ化物（発光金属のハロゲ
ン化物は、点灯中にその全てが蒸発しないで、余剰分が
わずかな隙間ｇ内に滞留する程度の量封入している。）ランプ電力：２０Ｗ全光束：１８００ｌｍ、発光効率：９０ｌｍ／Ｗ色温度：３５００Ｋ定格寿命：８０００ｈ

【実施例２】透光性セラミックス放電容器１：透光性ア
ルミナセラミックスからなり、全長３１．６ｍｍ、包囲
部の最大外径ｍｍ、最大内径５．０ｍｍ、小径筒部
の外径１．７ｍｍ、内径０．７ｍｍ、包囲部１ａと小径
筒部１ｂとの境界部の外面Ｂoの凹曲面の曲率半径４．
０ｍｍ電極２：ドープドタングステンからなり、軸部２ａが上
側の電極で直径０．２ｍｍ、長さ２．５ｍｍ、第１のコ
イル部２ｂが直径０．１６ｍｍのドープドタングステン
線の密巻４ターン、第２のコイル部２ｃが０．１３ｍｍ
のドープドタングステン線の密巻７０ターン、電極間距
離３．５ｍｍ導入導体３：ニオブ、直径０．６４ｍｍ放電媒体：始動ガスおよびバッファガスとしてＮｅ３％
＋Ａｒが約１３ｋＰａ、水銀約２ｍｇ、および発光金属
としてＮａ、Ｔｌ、Ｄｙのヨウ化物＝２．０ｍｇランプ電力：２１Ｗ全光束：１８００ｌｍ、発光効率：９０ｌｍ／Ｗ色温度：３０００Ｋ定格寿命：８０００ｈ以下、図３および図４を参照して本発明の他の実施形態
について説明する。なお、図中、図１および図２と同一
部分については同一符号を付して説明を省略する。

【００８２】図３は、本発明の高圧放電ランプの第２の
実施形態を示す一部透視正面図である。本実施形態は、
始動補助導体ＳＡＣ１、ＳＡＣ２などを備えた２重管構
造である点で異なる。すなわち、高圧放電ランプは、発
光管ＩＢ、第１および第２の接続導体ＣＣ１、ＣＣ２、
ブリッジ導体ＢＣ、第１および第２の始動補助導体ＳＡ
Ｃ１、ＳＡＣ２、外管ＯＢ、ゲッタＧＴ、外部接続導体
ＯＣＴ１、ＯＣＴ２、ならびに口金Ｂからなる。

【００８３】発光管ＩＢは、図１に示す高圧放電ランプ
と同一の構造である。なお、金属ハロゲン化物および水
銀は蒸発する分より過剰に封入されているので、その一
部が安定点灯時にわずかな隙間ｇ内に液相状態で滞留す
る。そして、液相状態の放電媒体の界面は、最冷部を形
成する。

【００８４】第１および第２の接続導体ＣＣ１、ＣＣ２
は、それぞれモリブデン線からなり、外管ＯＢ内の軸方
向に発光管ＩＢを挟んでほぼ平行に延在している。そし
て、第１の接続導体ＣＣ１は、その先端が上部の電極２
の給電導体３に接続しているとともに、中間が透光性セ
ラミックス放電容器１の軸方向に対してほぼ平行に、か
つ、離間して延在している。第２の接続導体ＣＣ２は、
ブリッジ導体ＢＣを介して下部の電極２の給電導体３に
接続している。

【００８５】始動補助導体ＳＡＣ１、ＳＡＣ２は、それ
ぞれ直径０．３ｍｍのモリブデン線により形成した金属
製コイルからなる。ターン数は、始動補助導体ＳＡＣ１
が８ターン、始動補助導体ＳＡＣ２が４ターンである。
そして、それぞれ小径筒部１ｂの外周の包囲部１ａ側に
近接して、すなわち包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界
部側に巻装されている。すなわち、一方の始動補助導体
ＳＡＣ１は、上部の小径筒部１ｂに巻装され、かつ、第
２の接続導体ＣＣ２に図のゲッタＧＴの背方で接続され
ることによって、下部にある反対側の電極２と同電位に
なっている。また、他方の始動補助導体ＳＡＣ２は、下
部の小径筒部１ｂに巻装され、かつ、第１の接続導体Ｃ
Ｃ１に接続されることによって、図において上部にある
反対側の電極２と同電位になっている。

【００８６】外管ＯＢは、硬質ガラス製のＴ形バルブか
らなり、基端にピンチシール部ｐｓが、先端に排気チッ
プオフ部ｔが、それぞれ形成され、内部が排気されて
１．３×１０^−２Ｐａ程度の低真空状態になっている。
ピンチシール部ｐｓは、Ｔ形バルブの開口端を加熱して
軟化状態のときにピンチし、第１および第２の接続導体
ＣＣ１、ＣＣ２と外部接続導体ＯＣＴ１、ＯＣＴ２とを
溶接したモリブデンの封着金属箔ＭＦを内部に気密に埋
設して形成する。排気チップオフ部ｔは、外管ＯＢを封
止した後に外管ＯＢの内部を排気して排気管（図示しな
い。）を封し切った跡である。

【００８７】ゲッタＧＴは、ＺｒＡｌ合金からなり、第
２の接続導体ＣＣ１の上端に溶接により支持されてい
る。

【００８８】外部接続導体ＯＣＴ１、ＯＣＴ２は、接続
導体ＣＣ１、ＣＣ２を一体に延長して、外管ＯＢのピン
チシール部ｐｓを気密に貫通させて外部に導出すること
により、構成されている。

【００８９】口金Ｂは、Ｅ１１形ねじ口金導体ｂ１およ
びセラミックス基体ｂ２からなる。Ｅ１１形ねじ口金導
体ｂ１は、一対の外部接続導体ＯＣＴ１、ＯＣＴ２を所
要に接続している。セラミックス基体ｂ２は、その内部
を透視した形で表示しているが、実際はセラミックス成
形により形成されていて、Ｅ１１形ねじ口金導体ｂ１を
支持するとともに、外管ＯＢのピンチシール部ｐｓを受
け入れて無機質接着剤（図示しない。）によって固着し
ている。

【００９０】そうして、本実施形態の高圧放電ランプ
は、ハロゲン電球と同様な外形構造を備えているので、
ハロゲン電球用のダウンライトやスポットライトなどの
照明装置に代替可能な光源として好適である。

【００９１】図４および図５は、本発明の高圧放電ラン
プの第３の実施形態および照明装置の第１の実施形態と
しての電球形高圧放電ランプ装置を示し、図４は一部断
面正面図、図５はハーフブリッジ形高周波インバータを
主体とする高周波点灯回路である。高圧放電ランプ１２
としての本実施形態は、図３と比較した場合に口金Ｂを
備えていない点で異なる。また、照明装置としての本実
施形態は、高圧放電ランプ１２、台座１３、反射鏡１
４、高周波点灯回路１５、基体１６および口金１７を備
えた電球形高圧放電ランプとして特徴付けされている。
以下、電球形高圧放電ランプの各構成要素について説明
する。

【００９２】〔高圧放電ランプ１２について〕高圧放電
ランプ１２は、図３に示す第２の実施形態に類似してい
るが、口金がなく、外部接続端子ＯＣＴ１、ＯＣＴ２が
外管ＯＢのピンチシール部ｐｓから図において上方へ突
出して、高周波点灯回路１５に直接接続している。

【００９３】〔台座１３について〕台座１３は、耐熱性
合成樹脂を成形して形成され、中心部に装着孔１３ａ、
図において上部外周縁に取付部１３ｂ、また下部外周縁
に中空のコップ状のスカート部１３ｃを備えている。装
着孔１３ａは、高圧放電ランプ１２および反射鏡１４を
装着するためのもので、そこに挿入された高圧放電ラン
プ１２のピンチシール部ｐｓおよび後述する反射鏡１４
の縁部１４ａを同心にして無機質接着剤１９を介して固
定している。取付部１３ｂは、後述する基体１６の開口
端に固着される。スカート部１３ｃは、反射鏡１４の周
囲を包囲して保護するとともに、外観を整えている。

【００９４】〔反射鏡１４について〕反射鏡１４は、高
圧放電ランプ１２の周囲に配設されているとともに、高
圧放電ランプ１２の少なくとも発光部すなわち包囲部１
ａを包囲している。そして、反射鏡１４は、台座１３に
固定されている。本実施形態においては、前記したよう
に、高圧放電ランプ１２と一緒に固定されている。ま
た、反射鏡１４は、ガラス成形により臥せ椀状に成形さ
れ、同時に頂部の円筒状の縁部１４ａを一体に形成して
いるとともに、内面にアルミニウム蒸着膜からなる反射
面１４ｂを形成している。なお、この縁部１４ａは、台
座１３の装着孔１３ａに挿入され、無機接着剤ＢＣで台
座１３に固定されている。さらに、反射鏡１３の開口部
に前面ガラス１４ｃが配設されている。前面１４ｂは、
透明ガラスを成形して製作され、低融点フリットガラス
１８で反射鏡１４に気密に封着されている。さらにま
た、反射鏡１４および前面ガラス１４ｂにより形成され
ている内部空間には、不活性ガスとして窒素が封入され
ている。

【００９５】〔高周波点灯回路１５について〕高周波点
灯回路１５は、配線基板１５ａの図１０において主とし
て上側に実装され、また配線基板１５ａの下面から高圧
放電ランプ１２の外部接続端子ＯＣＴ１，ＯＣＴ２を受
け入れて、配線基板１５ａと所要に接続している。

【００９６】〔基体１６について〕基体１６は、杯状を
なしていて、その基部に後述する口金１７が装着され、
また開口縁に周段部１６ａが形成されている。また、基
体１６の内部には、点灯回路手段１５が収納されてい
る。さらに、開口縁の周段部１６ａに台座１３の周段部
１３ｃを嵌合して、接着剤によって固着している。な
お、基体１６の適所または台座との嵌合部に空気抜きや
放熱のための孔隙を必要に応じて形成する。

【００９７】〔口金１７について〕口金１７は、Ｅ２６
形の口金からなり、基体１６の基部に装着されている。

【００９８】次に、高周波点灯回路１５の回路構成を図
１１を参照して説明する。

【００９９】図１１において、高周波点灯回路１５は、
交流電源ＡＳ、過電流ヒューズｆ、ノイズフィルタＮ
Ｆ、整流化直流電源ＲＤ、高周波インバータＨＦＩ、負
荷回路ＬＣからなる。以下、構成要素ごとに説明する。

【０１００】交流電源ＡＳは、商用１００Ｖ電源であ
る。

【０１０１】過電流ヒューズｆは、配線基板に一体に形
成したパターンヒューズであり、過電流が流れた際に溶
断して回路が焼損しないように保護する。

【０１０２】ノイズフィルタＮＦは、インダクタＬ１お
よびコンデンサＣ１からなり、高周波インバータの動作
に伴って発生する高周波を電源側に流出しないように除
去する。

【０１０３】整流化直流電源ＲＤは、ブリッジ形整流回
路ＢＲおよび平滑コンデンサＣ２からなり、ブリッジ形
整流化色ＢＲの交流入力端がノイズフィルタＮＦおよび
過電流ヒューズｆを介して交流電源Ａに接続し、また直
流出力端が平滑コンデンサＣ２の両端に接続していて、
平滑化直流を供給する。

【０１０４】高周波インバータＨＦＩは、ハーフブリッ
ジ形インバータからなり、第１および第２のスイッチン
グ手段Ｑ１、Ｑ２、ゲートドライブ回路ＧＤ、始動回路
ＳＴおよびゲート保護回路ＧＰを備えて構成されてい
る。第１のスイッチング手段Ｑ１は、Ｎチャンネル形Ｍ
ＯＳＦＥＴからなり、そのドレインが平滑コンデンサＣ
２のプラス側に接続している。第２のスイッチング手段
Ｑ２は、Ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのソ
ースが第１のスイッチング手段Ｑ１のソースに接続し、
ドレインが平滑コンデンサＣ２のマイナス側に接続して
いる。したがって、第１および第２のスイッチング手段
Ｑ１、Ｑ２は、順方向に直列接続されて、その両端が整
流化直流電源ＲＤの出力端間に接続していることにな
る。

【０１０５】ゲートドライブ回路ＧＤは、帰還回路ＦＢ
Ｃ、直列共振回路ＳＯＣおよびゲート電圧出力回路ＧＯ
からなる。帰還手段ＦＢＣは、後述する限流インダクタ
Ｌ２に磁気結合している補助巻線からなる。直列共振回
路ＳＯＣは、インダクタＬ３およびコンデンサＣ３の直
列回路からなり、その両端は帰還手段ＦＢＣに接続して
いる。ゲート電圧出力手段ＧＯは、直列共振回路ＳＯＣ
のコンデンサＣ３の両端に現れる共振電圧をコンデンサ
Ｃ４を介して取り出すように構成されている。そして、
コンデンサＣ４の一端は、コンデンサＣ３とインダクタ
Ｌ３との接続点に接続し、コンデンサＣ４の他端は第１
および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のそれぞれの
ゲートに接続している。さらに、コンデンサＣ３の他端
が第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のソー
スに接続している。その結果、コンデンサＣ３の両端に
現れた共振電圧は、ゲート電圧出力回路ＧＯを介して第
１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・
ソース間に印加される。

【０１０６】始動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
からなる。抵抗器Ｒ２は、その一端が平滑コンデンサＣ
２のプラス側に接続し、他端が第１のスイッチング手段
Ｑ１のゲートに接続しているとともに、抵抗器Ｒ２の一
端およびゲートドライブ回路ＧＤのゲート電圧出力回路
ＧＯのゲート側の出力端すなわちコンデンサＣ４の他端
に接続している。抵抗器Ｒ２の他端は、直列共振回路Ｓ
ＯＣのインダクタＬ３および帰還回路ＦＢＣの接続点に
接続している。抵抗器Ｒ３は、その一端が第１および第
２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点すなわちそれ
ぞれのソースおよびゲート電圧出力回路ＧＯのソース側
に接続し、他端が平滑コンデンサＣ２のマイナス側に接
続している。

【０１０７】ゲート保護回路ＧＰは、一対のツェナーダ
イオードを逆直列接続してなり、ゲート電圧出力回路Ｇ
Ｏに並列接続している。

【０１０８】負荷回路ＬＣは、高圧放電ランプ１２、限
流インダクタＬ２および直流カットコンデンサＣ５の直
列回路と、高圧放電ランプ１２に並列接続した共振コン
デンサＣ６とからなり、一端が第１および第２のスイッ
チング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点に、他端が第２のスイッ
チング手段Ｑ２のドレインに接続している。限流インダ
クタＬ２と共振コンデンサＣ６とは、直列共振回路を形
成する。なお、直流カットコンデンサＣ５は、容量が大
きいので、直列共振に大きくは影響しない。

【０１０９】Ｑ２のドレイン・ソース間に接続されたコ
ンデンサＣ７は、第２のスイッチング手段Ｑ２のスイッ
チング中の負荷を軽減する。

【０１１０】次に、回路動作について説明する。

【０１１１】交流電源ＡＳを投入すると、整流化直流電
源ＲＤにより平滑化された直流電圧が平滑コンデンサＣ
２の両端に現れる。そして、直列接続された第１および
第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の両ドレイン間に直
流電圧が印加される。しかし、両スイッチング手段Ｑ
１、Ｑ２は、ゲート電圧が印加されてないので、オフし
ている。

【０１１２】上記直流電圧は、同時に始動回路ＳＴにも
印加されるので、抵抗器Ｒ２の両端には主として抵抗器
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値の案分比に応じた電圧が現れ
る。そして、抵抗器Ｒ２の端子電圧は、第１および第２
のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に正
極性の電圧として印加される。

【０１１３】その結果、第１のスイッチング手段Ｑ１
は、スレッシュホールド電圧を超えるように設定されて
いるため、オンする。これに対して、第２のスイッチン
グ手段Ｑ２のゲート・ソース間に印加される電圧は、所
要のゲート電圧とは逆極性であるため、オフ状態のまま
である。

【０１１４】第１のスイッチング手段Ｑ１がオンする
と、整流化直流電源ＲＤから第１のスイッチング手段Ｑ
１を介して負荷回路ＬＣに電流が流れる。これにより限
流インダクタＬ２および共振コンデンサＣ６の直列共振
回路が共振して共振コンデンサＣ６の端子間に高い共振
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＰＬに印加される。

【０１１５】一方、限流インダクタＬ２に電流が流れた
ことにより、磁気結合している帰還回路ＦＢＣに電圧が
誘起される。これにより直列共振回路ＳＯＣが直列共振
して、コンデンサＣ３には昇圧された負電圧が発生する
ので、ゲート保護回路ＧＰにより一定電圧にクリップさ
れ、ゲート電圧出力回路ＧＯを介して第１および第２の
スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に印加
される。

【０１１６】これにより、第２のスイッチング手段Ｑ２
はスレッシュホールド電圧を超えるため、オンする。

【０１１７】これに対して、今までオンしていた第１の
スイッチング手段Ｑ１は、ゲート電圧が逆極性になるの
で、オフする。

【０１１８】第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする
と、負荷回路ＬＣの限流インダクタＬ２に蓄積されてい
る電磁エネルギーおよびコンデンサＣ６の電荷が放出さ
れて、限流インダクタＬ２から第２のスイッチング手段
Ｑ２を介して負荷回路ＬＣ内を逆方向に電流が流れ、コ
ンデンサＣ６の両端には極性が反転した共振による高い
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＰＬに印加される。以
後、以上説明した動作を繰り返す。高周波インバータＨ
ＦＩの動作周波数は４５ｋＨｚであり、高圧放電ランプ
１２は音響的共鳴現象を生じることなく良好に始動し、
点灯した。

【０１１９】次に、上記実施形態のランプ仕様について
説明する。外径：５０ｍｍ、全長：１１０ｍｍ口金：Ｅ２６定格電圧：１００Ｖ消費電力：２３Ｗ最大光度：４２００ｃｄビームの開き：２８° ビーム光束：７８０ｌｍ定格寿命：８０００ｈ図６は、本発明の照明装置の第２の実施形態としてのス
ポットライトを示す一部中央断面正面図である。本実施
形態のスポットライトは、スポットライト本体１１、高
圧放電ランプ１２および高周波点灯回路からなる。な
お、高周波点灯回路は、別置きであり、図示を省略して
いる。

【０１２０】スポットライト本体１１は、主として天井
取付部１１ａ、アーム１１ｂ、本体ケース１１ｃ、ラン
プソケット１１ｄ、反射鏡１１ｅ、遮光筒１１ｆおよび
前面ガラス１１ｇを備えている。天井取付部１１ａは、
天井に取り付けられてスポットライトを吊持するととも
に、たとえば天井裏などに別置きに配設される点灯回路
手段（図示しない。）に接続して、ここから受電する。
アーム１１ｂは、基端が天井取付部１１ａに固定されて
いる。本体ケース１１ｃは、前面が開口した容器状をな
し、アーム１１ｂの先端に垂直面内において俯仰自在に
枢着されている。なお、図中の２点鎖線は、本体ケース
１１ｃを基準にしたときのアーム１１ｂの俯仰調節可能
な範囲を説明している。ランプソケット１１ｄは、Ｅ１
１形口金用に適合するもので、本体ケース１１ｃ内に配
設されている。反射鏡１１ｅは、ランプソケット１１ｄ
の前方に位置して本体ケース１１ｃに配設されている。
遮光筒１１ｆは、反射鏡１１ｅの開口端の中央部に配設
されている。前面ガラス１１ｇは、本体ケース１１ｃの
開口端に配設されている。

【０１２１】高圧放電ランプ１２は、図３に示すのと同
様な仕様である。そして、高圧放電ランプ１２は、その
口金Ｂをランプソケット１１ｄに装着することにより、
スポットライト本体１１に取り付けられている。また、
高圧放電ランプ１２が取り付けられている状態で遮光筒
１１ｆが外管ＯＢ先端からの光を遮光して、グレアを防
止する。

【０１２２】図７は、本発明の高圧放電ランプの第４の
実施形態および照明装置の第３の実施形態としてのスポ
ットライトを示す正面図である。図において、２１は照
明器具本体、２２は高圧放電ランプである。

【０１２３】照明器具本体２１は、基台２１ａ、支柱２
１ｂおよび灯体２１ｃを備えている。

【０１２４】基台２１ａは、天井に直付けまたはライテ
ィングダクトを介して天井に吊り下げるように構成さ
れ、内部に高周波点灯回路（図示しない。）を収納して
いる。支柱２１ｂは、基台２１ａから垂下して灯体２１
ｃを支持している。内部に高周波点灯回路から灯体２１
ｃに接続する絶縁被覆導線（図示しない。）を収容して
いる。灯体２１ｃは、内部にランプソケット（図示しな
い。）を収納している。

【０１２５】高圧放電ランプ２２は、高圧放電ランプ本
体２２ａ、反射鏡付ガラスバルブ２２ｂおよび口金２２
ｃを備えている。高圧放電ランプ本体２２ａは、図３に
示すのと類似している。反射鏡付ガラスバルブ２２ｂ
は、Ｒ形ガラスバルブの前面を除く内面にアルミニウム
蒸着反射面２２ｂ１を形成することによって構成されて
いる。口金２２ｃは、口金導体およびセラミックス基体
２２ｃ２から構成されている。口金導体は、Ｅ２６形で
あり、灯体２１ｃの内部に配設されているランされてい
るとともに、高圧放電ランプ本体２２ａおよび反射鏡付
ガラスバルブ２プソケットに装着されている。セラミッ
クス基体２２ｃ２は、口金導体と一体化２ｂの基部を同
心関係に受け入れて無機接着剤により固着している。

【０１２６】そうして、灯体２１ｃのランプソケットに
高圧放電ランプ２２の口金２２ｃを装着すれば、高圧放
電ランプ２２が高輝度で点灯し、反射鏡付ガラスバルブ
２２ｂのアルミニウム蒸着反射面２２ｂ１により集光さ
れるので、所望のシャープな配光特性を得て被照体を良
好に照明することができる。したがって、本実施形態の
高圧放電ランプ２２は、従来の反射鏡付水銀ランプを用
いるスポットライトなどにおいて、反射鏡付水銀ランプ
と代替するのに好適である。

【０１２７】

【発明の効果】請求項１ないし４の各発明によれば、放
電空間を包囲する包囲部および包囲部の両端に連通した
小径筒部を備えて一体的に成形されるとともに、包囲部
と小径筒部との境界部の外面が連続した凹曲面で、か
つ、内面が不連続な変曲点を、それぞれ形成している透
光性セラミックス放電容器と、透光性セラミックス放電
容器の小径筒部の内面との間にわずかな隙間を形成しな
がら小径筒部内に挿通されている一対の電極と、先端が
電極の基端部に接続され少なくとも中間部が透光性放電
容器に封着された導入導体と、放電媒体とを具備してい
ることにより、上記境界部の熱容量が大きくなり、放電
空間と最冷部との間の熱隔離が行なわれ、ハロゲン化物
の移動が低減するので、小径筒部に形成される最冷部の
温度が安定して、点灯方向特性が改善される高圧放電ラ
ンプを提供することができる。

【０１２８】請求項２の発明によれば、加えて透光性セ
ラミックス放電容器は、包囲部の内面がほぼ真球形状で
あることにより、音響的共鳴周波数が単一化されて、音
響的共鳴現象を回避した周波数帯域が拡大するので、高
周波点灯回路の設計が容易になる高圧放電ランプを提供
することができる。

【０１２９】請求項３の発明によれば、加えて透光性セ
ラミックス放電容器の小径筒部の周囲に配設されて小径
筒部の内部に挿通する電極を包囲するとともに、対向電
極と同電位にされた始動補助導体を具備していることに
より、小径筒部の機械的強度が向上するので、始動補助
導体および電極間の先駆微小放電による熱応力で小径筒
部の付け根部分すなわち上記境界部近傍にクラックを生
じるような不具合が低減する高圧放電ランプを提供する
ことができる。

【０１３０】請求項４の発明によれば、加えて透光性セ
ラミックス放電容器の一対の小径筒部の周囲に配設され
て小径筒部の内部に挿通する電極を包囲するとともに、
対向電極と同電位で、かつ、互いに非対称構造になって
いる一対の始動補助導体を具備していることにより、非
対称化した始動補助導体および電極の間の静電容量が大
きくなり、始動時における先駆微放電電流が相対的に大
きくなる結果、放電媒体の蒸発に消費されるエネルギー
が増加し、その分電極の加熱が抑制され、黒化が低減す
る高圧放電ランプを提供することができる。

【０１３１】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４の効果を有する照明装置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
す縦断面図

【図２】同じく透光性セラミックス放電容器の断面を模
式的に示す説明図

【図３】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示
す一部透視正面図

【図４】本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態およ
び照明装置の第１の実施形態としての電球形高圧放電ラ
ンプ装置を示す一部断面正面図

【図５】ハーフブリッジ形高周波インバータを主体とす
る高周波点灯回路

【図６】本発明の照明装置の第２の実施形態としてのス
ポットライトを示す一部中央断面正面図

【図７】本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態およ
び照明装置の第３の実施形態としてのスポットライトを
示す正面図

【符号の説明】

１…透光性セラミックス放電容器１ａ…包囲部１ａ１…空洞１ｂ…小径筒部１ｂ１…貫通孔２…電極２ａ…軸部２ｂ…第１のコイル部２ｃ…第２のコイル部３…導入導体４…シール部ＣＦ…凹曲面ＤＰ…変曲点ｇ…わずかな隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｌ // Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 3K014 AA01 EA00 3K072 AA11 BA03 BB01 GA02 GB12 5C039 BA07 BB23 5C043 AA05 AA06 AA14 AA20 CC03 CD01 DD03 DD04 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電空間を包囲する包囲部および包囲部の
両端に連通した小径筒部を備えて一体的に成形されると
ともに、包囲部と小径筒部との境界部の外面が連続した
凹曲面で、かつ、内面が不連続な変曲点を、それぞれ形
成している透光性セラミックス放電容器と；透光性セラ
ミックス放電容器の小径筒部に挿通されているとともに
先端が透光性放電容器の包囲部に臨んでいる一対の電極
と；先端が電極の基端部に接続され、少なくとも中間部
が透光性放電容器に封着され、基端が透光性放電容器か
ら外部に露出した導入導体と；透光性セラミックス放電
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。
【請求項２】透光性セラミックス放電容器は、包囲部の
内面がほぼ真球形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。
【請求項３】透光性セラミックス放電容器の小径筒部の
周囲に配設にされて小径筒部の内部に挿通する電極を包
囲するとともに、対向電極と同電位にされた始動補助導
体を具備していることを特徴とする請求項１または２記
載の高圧放電ランプ。
【請求項４】透光性セラミックス放電容器の一対の小径
筒部の周囲に配設されて小径筒部の内部に挿通する電極
を包囲するとともに、対向電極と同電位で、かつ、互い
に非対称構造になっている一対の始動補助導体を具備し
ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一
記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
た請求項１ないし４のいずれか一記載の高圧放電ランプ
と；高圧放電ランプを付勢する点灯回路と；を具備して
いることを特徴とする照明装置。