JP2004006424A

JP2004006424A - 高圧放電ランプ

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Publication number: JP2004006424A
Application number: JP2003308338A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Takahashi; 高橋　清; Yuriko Kaneko; 金子　由利子; Makoto Horiuchi; 堀内　誠; Satoyuki Seki; 関　智行; Takeshi Ichibagase; 一番ヶ瀬　剛; Shinichiro Hataoka; 畑岡　真一郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP3493194B1

Abstract

【課題】　優れた特性を示す高圧放電ランプを提供すること。
【解決手段】　一対の電極（１２，１２’）が対向して配置された発光管１０を備え、発光管１０内には、少なくとも水銀およびハロゲンが含まれており、かつ、発光管１０内に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属が存在する、高圧放電ランプ１００である。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、高圧放電ランプに関する。特に、一般照明や、反射鏡と組み合わせてプロジェクター、自動車の前照灯などの用途に使用される高圧放電ランプに関する。

　近年、大画面映像を実現するシステムとして液晶プロジェクタやＤＭＤプロジェクタなどの画像投影装置が広く用いられており、このような画像投影装置には、高い輝度を示す高圧放電ランプが一般的に広く使用されている。従来の高圧放電ランプ１０００の構成を図１４に模式的に示す。図１４に示したランプ１０００は、いわゆる超高圧水銀ランプである。

　ランプ１０００は、石英ガラスから構成された発光管（バルブ）１１０と、発光管１１０の両端から延在する一対の封止部（シール部）１２０とを有している。発光管１１０の内部（放電空間）には、発光物質（水銀）１１８が封入されており、そして、タングステンを材料とする一対のタングステン電極（Ｗ電極）１１２が一定の間隔をおいて互いに対向して配置されている。Ｗ電極１１２の一端は、封止部１２０内のモリブデン箔（Ｍｏ箔）１２４と溶接されており、Ｗ電極１１２とＭｏ箔１２４とは電気的に接続されている。Ｍｏ箔１２４の一端には、モリブデンから構成された外部リード（Ｍｏ棒）１２６が電気的に接続されている。なお、発光管１１０内には、水銀１１８の他に、アルゴン（Ａｒ）および少量のハロゲンも封入されている。

　ランプ１０００の動作原理を簡単に説明すると、外部リード１２６およびＭｏ箔１２４を介してＷ電極１１２、１１２間に始動電圧が印加されると、アルゴン（Ａｒ）の放電が起こり、この放電によって発光管１１０の放電空間内の温度が上昇し、それによって水銀１１８が加熱・気化される。その後、Ｗ電極１１２、１１２間のアーク中心部で水銀原子が励起されて発光する。ランプ１０００の水銀蒸気圧が高いほど画像投影装置の光源として適しているが、発光管１１０の物理的耐圧強度の観点から、１５〜２０ＭＰａ（１５０〜２００気圧）の範囲の水銀蒸気圧でランプ１０００は使用されている。

　上記従来のランプ１０００は、２０ＭＰａ程度の耐圧強度を有するものであるが、ランプ特性をさらに向上させるべく、耐圧強度をより高める研究・開発が行われている。しかしながら、極めて高い耐圧強度（例えば、３０ＭＰａ程度以上）で、実用化可能な高圧放電ランプは、まだ実現されていない。また、ランプの長寿命化も望まれており、発光管１１０内で生じる黒化を効果的に防止できる高圧放電ランプであることが好ましい。

　本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、従来の高圧放電ランプよりも優れた特性（例えば、高耐圧強度、長寿命）を示す高圧放電ランプを提供することにある。

　本発明による高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記電極に溶接により接続された金属箔と、前記発光管から延在し、前記金属箔を封止する封止部とを備え、前記封止部内には、前記金属箔および前記電極の一部が埋め込まれており、前記封止部内に埋め込まれている前記電極の前記一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されており、前記金属箔と前記電極との溶接箇所には前記金属膜が形成されており、前記溶接箇所の前記金属膜の厚さをＡとし、前記溶接箇所以外の前記金属膜の厚さをＢとしたとき、Ａ＜Ｂであることを特徴とする。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管を備えた高圧放電ランプであって、前記発光管内には、少なくとも水銀およびハロゲンが含まれており、かつ、前記発光管内に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属が存在する。

　ある好適な実施形態において、前記発光管の単位容積あたりの水銀封入量は２３０ｍｇ／ｃｃ以上である。

　前記発光管の単位容積あたりの水銀封入量は３００ｍｇ／ｃｃ以上であることが好ましい。

　ある好適な実施形態において、前記発光管内の動作圧力は２３ＭＰａ以上である。

　前記発光管内の動作圧力は３０ＭＰａ以上であることが好ましい。

　前記発光管内に存在する前記金属はＰｔであることが好ましい。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記発光管から延在し、前記電極の一部を内部に有する封止部とを備え、前記封止部内に位置する部分の前記電極の少なくとも一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されている。

　ある好適な実施形態では、前記電極は、前記封止部内に設けられた金属箔に溶接により接続されており、前記金属膜は、前記金属箔との接続箇所には形成されておらず、前記封止部内に埋め込まれている前記電極の表面に形成されている。

　前記金属膜を構成している前記金属の一部が、前記発光管内に存在していることが好ましい。

　ある好適な実施形態において、前記金属膜は、Ｐｔから構成された膜である。

　前記金属膜は、下層がＡｕ層、上層がＰｔ層からなる多層構造を有していてもよい。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記電極に溶接により接続された金属箔と、前記発光管から延在し、前記金属箔を封止する封止部とを備え、前記封止部内には、前記金属箔および前記電極の一部が埋め込まれており、前記封止部内に埋め込まれている前記電極の前記一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されており、前記金属箔と前記電極との溶接箇所における前記金属膜の厚さをＡとし、前記溶接箇所以外の前記金属膜の厚さをＢとしたとき、Ａ＜Ｂであることを特徴とする。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記電極に溶接により接続された金属箔と、前記発光管から延在し、前記金属箔を封止する封止部とを備え、前記封止部内には、前記金属箔および前記電極の一部が埋め込まれており、前記封止部内に埋め込まれている前記電極の前記一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されており、前記金属箔と前記電極との溶接箇所における前記金属箔の幅をＣとし、前記溶接箇所における前記電極の外径をＤとしたとき、Ｃ＜２Ｄであることを特徴とする。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記発光管から延在し、前記電極の一部を内部に有する封止部とを備え、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属を表面に有するコイルが、前記封止部内に位置する部分の前記電極に巻き付けられている。

　ある実施形態の高圧放電ランプは、管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記電極に溶接により接続された金属箔と、前記発光管から延在し、前記金属箔を封止する封止部とを備え、前記封止部内には、前記金属箔および前記電極の一部が埋め込まれており、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属を表面に有するコイルが、前記封止部内に埋め込まれている前記電極に巻き付けられている。

　ある好適な実施形態において、前記コイルは、その表面に、Ｐｔから構成された金属膜を有している。

　ある好適な実施形態において、前記コイルは、その表面に、下層がＡｕ層、上層がＰｔ層からなる多層構造の金属膜を有している。

　ある好適な実施形態において、前記発光管内には、少なくとも水銀およびハロゲンが含まれており、かつ、前記発光管内に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属が存在する。

　ある実施形態の高圧放電ランプの製造方法は、高圧放電ランプの発光管となる発光管部と、前記発光管部から延在した側管部とを有するガラス管を用意する工程（ａ）と、電極棒の一端が金属箔に溶接により接続された電極構造体であって、前記側管部内に位置づけられる当該電極棒の部分の少なくとも一部の表面に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成された電極構造体を用意する工程（ｂ）と、前記電極棒の先端が前記発光管部内に位置するように、前記電極構造体を前記側管部に挿入する工程（ｃ）と、前記側管部と前記金属箔とが密着するように、前記側管部を加熱して封止する工程（ｄ）とを包含する。

　ある好適な実施形態では、前記工程（ｂ）において、前記金属箔と前記電極棒との溶接箇所における前記金属膜の厚さをＡとし、前記溶接箇所以外の前記金属膜の厚さをＢとしたとき、Ａ＜Ｂである前記電極構造体が用意される。

ある好適な実施形態では、前記工程（ｂ）において、前記金属箔と前記電極棒との溶接箇所における前記金属箔の幅をＣとし、前記溶接箇所における前記電極棒の外径をＤとしたとき、Ｃ＜２Ｄである前記電極構造体が用意される。

　ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）における前記金属膜は、Ｐｔから構成された膜である。

　ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）における前記金属膜は、下層がＡｕ層、上層がＰｔ層からなる多層構造を有している。

　前記工程（ｄ）における加熱により、前記金属膜を構成する前記金属の一部が前記発光管部へ導入されることが好ましい。

　ある実施形態の高圧放電ランプの製造方法は、高圧放電ランプの発光管となる発光管部と、前記発光管部から延在した側管部とを有するガラス管を用意する工程（ａ）と、電極棒の一端が金属箔に溶接により接続された電極構造体であって、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属を表面に有するコイルが、前記側管部内に位置づけられる部分の前記電極棒に巻き付けられた電極構造体を用意する工程（ｂ）と、前記電極棒の先端が前記発光管部内に位置するように、前記電極構造体を前記側管部に挿入する工程（ｃ）と、前記側管部と前記金属箔とが密着するように、前記側管部を加熱して封止する工程（ｄ）とを包含する。

　ある好適な実施形態において、前記電極構造体を用意する工程（ｂ）は、前記少なくとも１種の金属を表面に有するコイルを、前記電極構造体における前記電極棒に挿入する工程と、前記電極棒に挿入した前記コイルを、前記電極棒に溶接する工程とを含む。

　ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）における前記コイルは、その表面に、Ｐｔから構成された金属膜を有している。

　ある好適な実施形態において、前記工程（ｂ）における前記コイルは、その表面に、下層がＡｕ層、上層がＰｔ層からなる多層構造の金属膜を有している。

　前記工程（ｄ）における加熱により、前記コイルの表面を被覆する前記金属の一部が前記発光管部へ導入されることが好ましい。

　ある好適な実施形態では、少なくとも水銀およびハロゲンを前記発光管部内に導入する工程をさらに包含する。

　前記導入工程において、前記発光管の単位容積あたりの水銀封入量は２３０ｍｇ／ｃｃ以上であることが好ましい。

　前記導入工程において、前記発光管の単位容積あたりの水銀封入量は３００ｍｇ／ｃｃ以上であることが更に好ましい。

　本発明によると、従来の高圧放電ランプよりも優れた特性（例えば、高耐圧強度、長寿命）を示す高圧放電ランプを提供することができる。Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属が発光管内に存在する場合には、黒化の発生を効果的に防止し、長寿命化を図った高圧放電ランプを提供することができる。また、封止部内に位置する部分の電極の少なくとも一部の表面に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されている場合、電極周囲に位置する封止部に生じるクラックの発生を抑制することができ、高耐圧強度を有する高圧放電ランプを提供することができる。さらに、溶接箇所に金属膜が形成されていないときには、箔浮き防止の効果も得ることができる。そして、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属を表面に有するコイルが、封止部内に位置する部分の前記電極に巻き付けられている場合でも、クラックの発生を抑制することができる。

　本願発明者は、高圧放電ランプの一種である高圧水銀ランプ（特に、超高圧水銀ランプ）の特性を向上させるべく、多面的な検討を行っている際、Ｐｔ元素を発光管内に入れると、発光管内に生じる黒化を効果的に防止できるという知見を実験により見出した。この知見について更に説明する。

　この種のランプを動作させると、発光管内壁の最低温度は、一般に、約９００℃になり、このような高温では、どの物質もゲッターとして機能し得ないと考えられていた。しかし、Ｐｔを発光管に封入した超高圧水銀ランプの寿命試験を本願発明者が行ったところ、Ｐｔが酸素ゲッターとして機能し、黒化を抑制できることが見出された。ランプ動作時の高温下での酸素ゲッターの機能は、Ｐｔの他、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅのような白金族元素でも発揮し得ることもわかった。なお、Ａｕは、酸素ゲッターとしての機能は無かったが、黒化を進行させることもないことも確認された。また、酸素ゲッターとしての機能を持つことがわかったＰｔを、封止部に埋まっている部分の電極棒の表面に被覆し、そのランプの特性を本願発明者が調べたところ、そのランプの耐圧強度を著しく向上させることができるという別の知見も見出された。本発明は、これらの新たな知見に基づいてなされたものである。

　以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は、以下の実施形態により、限定的に解釈されるべきものではない。
（実施形態１）
　図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態にかかる高圧放電ランプの断面構成を模式的に示している。図１（ａ）は、平面図であり、一方、図１（ｂ）はその側面図である。

　ランプ１００は、管内に一対の電極（１２，１２’）が対向して配置された発光管（バルブ）１０と、発光管１０に連結された一対の封止部２０および２０’とを有している。発光管１０は、石英ガラスから構成されており、封止部（２０，２０’）のガラス部分は、発光管１０から延在している。電極（１２，１２’）の一部（根本部分）は、封止部（２０，２０’）の内部に埋め込まれており、そして、封止部（２０，２０’）内に位置する部分の電極（１２，１２’）の少なくとも一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜３０が形成されている。本実施形態では、Ｐｔを含む金属膜３０がメッキにより電極（１２，１２’）の一部に形成されており、金属膜３０中のＰｔの一部は、発光管１０内に存在している。

　電極（１２，１２’）は、０．２〜５ｍｍ程度（例えば、０．６〜１．０ｍｍ）の間隔（アーク長）Ｄで、発光管１０内に配置されており、電極（１２，１２’）のそれぞれは、タングステン（Ｗ）の電極棒１６から構成されている。電極棒１６の一端は、封止部（２０，２０’）内に設けられた金属箔（２４，２４’）に溶接により接続されている。Ｐｔを含む金属膜３０は、電極棒１６と金属箔２４との溶接箇所（接続箇所）３２には形成されておらず、封止部（２０，２０’）内に埋め込まれている電極棒１６の表面に形成されている。なお、電極棒１６の他端（先端）には、ランプ動作時における電極先端温度を低下させることを目的として、コイル１４が巻かれている。

　本実施形態では、電極棒１６を構成するタングステンとの密着性を向上させるために、金属膜３０は、下層がＡｕ層で、上層がＰｔ層からなる多層構造を有している。Ａｕ層およびＰｔ層は、メッキにより形成されており、Ａｕ層の厚さは、例えば０．０１〜０．１μｍであり、Ａｕ層の長手方向の長さ（メッキ長）は、約２ｍｍである。そして、Ａｕ層の上に形成されるＰｔ層の厚さは、約０．０１〜約１０μｍ（好ましくは、０．１μｍ程度）で、Ｐｔ層の長手方向の長さ（メッキ長）は、Ａｕ層のメッキ長と同じく、約２ｍｍである。メッキ量は、電極棒１６の一本あたり、例えば、Ａｕが約１〜４マイクログラムであり、Ｐｔが約４マイクログラムである。

　また、金属膜３０は、Ａｕ層とＰｔ層との多層膜でなくても、Ｐｔからなる膜であってもよい。Ｐｔのみから構成した金属膜３０の場合、Ａｕ層とＰｔ層との多層膜のときよりも、密着性は若干落ちるものの、現実の使用では問題が生じないレベルの密着性は十分確保できることが本願発明者の実験により確認されたからである。Ｐｔのみからなる金属膜３０は、Ａｕ層とＰｔ層との多層膜のものと比べて、形成が容易というメリットが得られる。ここで、Ｐｔから構成した金属膜３０の厚さは、例えば、約０．０１μｍ〜約１．０μｍである。

　封止部（２０，２０’）内に設けられた金属箔（２４，２４’）は、例えば、矩形のモリブデン箔（Ｍｏ箔）であり、電極（１２，１２’）が位置する側と反対側には、リード線（外部リード）２６が溶接により設けられている。この一対のリード線２６は、点灯回路（不図示）に電気的に接続されることになる。封止部（２０，２０’）は、封止部のガラス部と金属箔（２４，２４’）とを圧着させて、発光管１０内の放電空間の気密を保持する役割を果たしている。封止部（２０，２０’）によるシール機構を簡単に説明すると、次のようである。

　封止部（２０，２０’）のガラス部を構成する石英ガラスと、金属箔（２４，２４’）を構成するモリブデンとは互いに熱膨張係数が異なるので、熱膨張係数の観点からみると、両者は、一体化された状態にはならない。ただし、本構成の場合、封止部のガラス部からの圧力により、金属箔（２４，２４’）が塑性変形を起こして、両者の間に生じる隙間を埋めることができる。それによって、金属箔（２４，２４’）とガラス部とを互いに圧着させた状態にすることができ、封止部（２０，２０’）で発光管１０内のシールを行うことができる。すなわち、金属箔（２４，２４’）とガラス部との圧着による箔封止によって、封止部（２０，２０’）のシールは行われている。

　封止部（２０，２０’）の金属箔（２４，２４’）が位置している部分と異なり、電極棒１６が埋め込まれている部分においては、封止部のガラス部と電極棒１６とは互いに密着しておらず、両者の間には目に見えない程度の隙間が存在している。この隙間は、タングステンと石英ガラスとの熱膨張係数の差違によって生じるものである。すなわち、冷却時において、金属であるタングステンの方が、石英ガラスよりも多く収縮することに生じるものである。なお、タングステンは、モリブデンと異なり、ガラス部と電極棒１６との間の隙間を埋めるような塑性変形を起こさない。

　本実施形態のランプ１００は、発光管１０内に、少量のＰｔおよびＡｕが存在している。これは、ランプの製造工程中の加熱時において、電極棒１６の根本の表面に形成された金属膜３０を構成するＰｔおよびＡｕの一部が蒸発して、封止部のガラス部と電極棒１６との間の隙間を通じて、発光管１０内へと飛散したものである。従来、Ｐｔなどの金属が発光管１０内に存在すると、発光管１０内の封入物と反応し、それにより、黒化が促進されて、ランプ寿命が短くなると考えられていた。しかしながら、本願発明者がランプ１００の特性を調べたところ、Ｐｔは、発光管１０の黒化を促進するどころか、黒化を効果的に防止できることを確認した。Ｐｔによって黒化を防止できる機構は、現時点では明確ではないが、ランプ動作時において、Ｐｔが酸素ゲッターとして機能し、その結果、黒化を抑制できるのではないかと思われる。なお、この種のランプを動作させると、発光管１０の内壁の最低温度は、一般に、約９００℃になり、このような高温では、どの物質もゲッターとして機能し得ないと、従来、考えられていた。

　一方、Ａｕは、Ｐｔと異なり、酸素ゲッターとしての機能は無かったが、黒化を進行させることもないことを確認した。また、ランプ動作時の高温下での酸素ゲッターの機能は、Ｐｔの他、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅのような白金族元素でも発揮し得る。ランプ１００において、金属膜３０からＰｔを飛散させて発光管１０へ導入させた理由は、適量のＰｔを発光管１０内に容易に封入できるからである。つまり、この手法によれば、ゲッターとして作用させることができる程度の量のＰｔを、発光管１０を曇らせない程度だけ発光管１０内に入れることを容易に行うことが可能となる。発光管１０を曇らせないようにすることは、発光管１０から出射する光の量が低下することを防止できるので好適である。

　なお、適量のＰｔを発光管１０内に導入する手法は、上述した手法に限定されず、発光管１０内にＰｔを直接導入してもよいし、Ｐｔを含む金属膜や金属塊を発光管１０内に設けるようにしてもよい。また、金属膜３０の形成方法は、メッキに限定されず、スパッタ、蒸着でもよく、そして、金属溶液を塗布して焼き付ける手法を採用しても良い。

　電極棒１６の根本に金属膜３０が形成された本実施形態のランプ１００は、Ｐｔのゲッター作用による黒化防止効果とは別に、従来の約２０ＭＰａ（約２００気圧）を超える高耐圧（例えば、２３ＭＰａまたは２５ＭＰａまたはそれ以上、あるいは、３０〜４０ＭＰａまたはそれ以上、言い換えると、動作圧約２３０気圧または２５０気圧またはそれ以上、あるいは、約３００〜４００気圧またはそれ以上）の特性を示すものである。ランプ１００では、封止部（２０，２０’）に埋め込まれている部分の電極棒１６の表面に金属膜３０が形成されているため、電極棒１６の周囲に位置するガラスに、微小なクラックが発生することを防止することができる。以下、このことをさらに詳述する。

　封止部内に位置する電極棒１６に金属膜３０の無いランプの場合、ランプ製造工程における封止部形成の際に、封止部のガラスと電極棒１６とが一度密着した後、冷却時において、両者の熱膨張係数の差違により、両者は離されることになる。この時に、電極棒１６の周囲の石英ガラスにクラックが生じる。このクラックの存在により、従来では、動作圧力が２００気圧程度を超えるような耐圧強度を持ったランプを実現することは非常に困難であった。つまり、２００気圧を超えるような動作圧力でランプを使用すると、発光管１０のリークが生じ、つまり、封止部（２０，２０’）のシール構造の破壊が起こる。このため、耐圧強度の観点から、従来においては、２０ＭＰａ程度を超えるような超高圧水銀ランプは、実現されていなかった。

　本実施形態のランプ１００の場合、表面にＰｔ層を有する金属膜３０が電極棒１６の表面に形成されているので、封止部（２０，２０’）の石英ガラスと、電極棒１６の表面（Ｐｔ層）との間の濡れ性が悪くなっている。つまり、タングステンと石英ガラスとの組み合わせの場合よりも、白金と石英ガラスとの組み合わせの場合の方が、金属と石英ガラスとの濡れ性が悪くなるため、両者は引っ付かずに、離れやすくなるのである。その結果、電極棒１６と石英ガラスとの濡れ性の悪さにより、加熱後の冷却時における両者の離れがよくなり、微細なクラックの発生を防止することが可能となる。このような濡れ性の悪さを利用してクラックの発生を防止するという技術的思想に基づいて作製されたランプ１００は、従来では実現困難ないし実現不可能であった２０ＭＰａを超える、３０〜４０ＭＰａの動作圧力を実現できる画期的なランプである。

そのような高い耐圧強度を実現できるランプ１００によると、次のような利点が得られる。近年、より高出力・高電力の高圧水銀ランプを得るために、アーク長（電極間距離Ｄ）が短いショートアーク型の水銀ランプ（例えば、Ｄが２ｍｍ以下）の開発が進んでいるところ、ショートアーク型の場合、電流の増大に伴って電極の蒸発が早くなることを抑制するために、通常よりも多くの水銀量を封入する必要がある。上述したように、従来の構成においては、耐圧強度に上限があったため、封入水銀量にも上限（例えば、２００ｍｇ／ｃｃ程度以下）があり、さらなる優れた特性を示すようなランプの実現化に制限が加えられていた。本実施形態のランプ１００は、そのような従来における制限を取り除け得るものであり、従来では実現できなかった優れた特性を示すランプの開発を促進させることができるものである。本実施形態のランプ１００においては、封入水銀量が２００ｍｇ／ｃｃ程度を超える、３００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上のランプを実現することが可能となる。

　なお、封入水銀量が３００〜４００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（点灯動作圧３０〜４０ＭＰａ）を実現できる技術というのは、特に点灯動作圧２０ＭＰａを超えるレベルのランプ（すなわち、今日の１５ＭＰａ〜２０ＭＰａのランプを超える点灯動作圧を有するランプ。例えば、２３ＭＰａ以上または２５ＭＰａ以上のランプ）について、その安全性および信頼性を確保できる意義も有している。つまり、ランプを大量生産する場合には、ランプの特性にどうしてもばらつきが生じ得るため、点灯動作圧が２３ＭＰａ程度のランプであっても、マージンを考えた上で耐圧を確保する必要があるので、３０ＭＰａ以上の耐圧を達成できる技術は、３０ＭＰａ未満のランプについても、実際に製品を供給できるという観点からの利点は大きい。もちろん、３０ＭＰａ以上の耐圧を達成できる技術を用いて、２３ＭＰａあるいはそれ以下の耐圧でもよいランプを作製すれば、安全性および信頼性の向上を図ることができる。

　本願発明者は、電極棒１６の根本に金属膜３０をメッキした本実施形態のランプ１００と、ランプ１００と同様の構成において金属膜３０のメッキのない比較例のランプとのライフ試験を行った。ライフ試験は、点灯６０分、消灯１５分を繰り返すことにより実行した。ランプ１００を３０ＭＰａまたはそれ以上で点灯させたところ、点灯１５００時間中にリーク、破損に至ることはないことを確認した。比較例のランプでは、電極棒１６の周囲にクラックがあるため、３０ＭＰａで点灯させることは無理であることを確認した。

　図２は、本実施形態のランプ１００と、比較例のランプとのライフ試験時における光束維持率の変化を示している。比較例のランプは、３０ＭＰａで点灯させることができないので、水銀量を２０ＭＰａに相当する分（約２００ｍｇ／ｃｃ）にし、そして、電極間距離Ｄを調整して、ランプの電気特性をランプ１００のものと同じにしている。図２からわかるように、ランプ１００の光束維持率は、１５００時間の時点でも、約９５％を維持した。一方、比較例の光束維持率は、比較的早い時期から低下し始め、１５００時間の時点は、９０％を下回る、約８５％になった。この結果より、ランプ１００が優れた特性を示すことが理解できる。

　本実施形態のランプ１００の条件を例示的に示すと、次のようである。発光管１０は、アルカリ金属不純物レベルの低い（例えば、１ｐｐｍ以下）高純度の石英ガラスから構成されており、略球形をしている。発光管１０の外径は例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、発光管１０のガラス厚は例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。発光管１０内の放電空間の容積は、例えば０．０１〜１ｃｃ程度（０．０１〜１ｃｍ³）である。本実施形態では、外径９ｍｍ程度、内径４ｍｍ程度、放電空間の容量０．０６ｃｃ程度の発光管１０が用いられる。発光物質１８として水銀を使用し、３００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（例えば、３００ｍｇ〜４００ｍｇ）の水銀と、５〜３０ｋＰａの希ガス（例えば、アルゴン）と、少量のハロゲンとが発光管１０内に封入されている。

　封入されるハロゲンは、ランプ動作中に電極（１２、１２’）から蒸発したＷ（タングステン）を再び電極（１２、１２’）に戻すハロゲンサイクルの役割を担っており、例えば、臭素である。封入するハロゲンは、単体の形態だけでなく、ハロゲン前駆体の形態のものでもよく、本実施形態では、ハロゲンをＣＨ₂Ｂｒ₂の形態で発光管１０内に導入している。また、本実施形態におけるＣＨ₂Ｂｒ₂の封入量は、０．００１７〜０．１７ｍｇ／ｃｃ程度であり、これは、ランプ動作時のハロゲン原子密度に換算すると、０．０１〜１μｍｏｌ／ｃｃ程度に相当する。なお、ランプ１００の耐圧強度（動作圧力）は、２０ＭＰａ以上（例えば、３０〜４０ＭＰａ程度、またはそれ以上）にすることができる。また、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ²程度から、２００Ｗ／ｃｍ²程度の範囲（好ましくは、８０〜１５０Ｗ／ｃｍ²程度）のランプを実現することができる。なお、定格電力は、例えば、１５０Ｗ（その場合の管壁負荷は、約１３０Ｗ／ｃｍ²に相当）である。

　さらに、本実施形態のランプ１００では、電極棒１６の根本部分の表面が金属膜３０で保護されているため、通常の量よりも多くのハロゲンを封入させることが可能となる。その理由を次に述べる。多量のハロゲンを発光管１０内に存在させると、ハロゲンサイクルに寄与する分以外の過剰分のハロゲンが、電極棒１６の根本をアタックし、根本を細らせてしまうという弊害が生じる。ハロゲンサイクルを良好に継続させて、効果的に黒化を防止するには、少し過剰な程度くらいのハロゲン量が好ましい場合が多いのであるが、上述したように過剰なハロゲンの存在は、電極棒１６の根本を細らせてしまい、短寿命化の原因となる。ところが、本実施形態のランプ１００では、その根本部分を金属膜３０で保護しているため、当該電極棒１６の根本細りの問題を回避することが可能となり、それゆえ、通常よりの量も多くのハロゲンを発光管１０内に封入させることができる。したがって、本実施形態のランプ１００では、金属膜３０を、ハロゲンアタック防止膜として機能させることができ、ハロゲン量を従来の１００倍程度まで（例えば、０．１７〜１７ｍｇ／ｃｃ程度まで）入れることも可能である。なお、必要以上にハロゲンを入れることは、ランプ１００においても要求されておらず、具体的なハロゲン量は、所望のランプの特性が得られるように適宜決定すればよい。

　なお、ランプ試験で使用したランプ１００の条件を示すと、次のようである。発光管１０の外径および内径は、それぞれ、９ｍｍおよび４ｍｍである。発光管１０の容積は約０．０６ｃｃである。電極棒１６は、棒径０．３ｍｍのタングステン電極棒である。金属箔（２４，２４’）は、幅１．５ｍｍのモリブデン箔であり、リード線２６は、モリブデン製リード線である。金属膜３０は、Ｐｔ／Ａｕの２層構造からなるメッキ膜（Ａｕ膜厚；０．０１〜０．１μｍ、Ｐｔ膜厚；約０．１μｍ）で、メッキ長は約２ｍｍである。メッキ量は、電極一本あたり、Ａｕが約１〜４μｇで、Ｐｔが約４μｇである。なお、水銀量は、１８〜２４ｍｇ（発光管内容積当たりの水銀量は、３００〜４００ｍｇ／ｃｃ）で、ハロゲンを含んだ希ガス（Ａｒ）の封入圧力は、２００ｔｏｒｒである。そして、ＣＨ₂Ｂｒ₂の封入量は、約０．０１７ｍｇ／ｃｃであり、動作時のハロゲン原子密度は、約０．１μｍｏｌ／ｃｃである。

　図１に示したランプ１００において、電極棒１６と金属箔（２４，２４’）の溶接部分３２に金属膜３０を形成していないのは、金属箔（２４，２４’）の箔浮きを防止するためである。さらに具体的に説明する。

　本願発明者は、溶接部分３２まで金属膜３０を形成したランプを作製し、そのランプを観察したところ、水銀を３００ｍｇ／ｃｃ以上封入したランプでは、いわゆる「箔浮き」現象が生じることがわかった。すなわち、ランプ製造段階の封止時の熱によって、メッキした金属膜３０の一部（Ｐｔ、Ａｕ）が蒸発して、封止部（２０，２０’）のガラス部と金属箔（２４，２４’）との間に入り込み、その結果、金属箔の一部に付着する。すると、互いに密着していたガラス部と金属箔の間に、ごく僅かの隙間が形成され、それによって、箔浮きが生じる。この箔浮きは、リークや破損の原因となるために好ましくないが、溶接部分３２には金属膜３０を形成しないランプ１００の構成の場合には、効果的に箔浮きを防止することができた。水銀量が３００ｍｇ／ｃｃ以上の場合に、この箔浮きに起因するリークが顕著に生じるため、そのような場合、溶接部分３２には金属膜３０を形成しないことが好ましい。なお、水銀量が３００ｍｇ／ｃｃ未満の場合には、箔浮きの現象はあまり顕著にはみられないので、溶接部分３２まで金属膜３０を形成することも可能である。

　また、溶接部分３２には金属膜３０を全く形成しない構成に限らず、溶接箇所３２の金属膜３０の厚さを他の部分よりも薄くした構成にしても、箔浮き防止の効果を得ることが可能である。つまり、溶接箇所３２における金属膜３０の厚さをＡとし、溶接箇所３２以外の金属膜３０の厚さをＢとしたとき、Ａ＜Ｂであるような構成にしてもよく、例えば、Ａを、Ｂ／２以下、またはＢ／４以下などにすることができる。本願発明者の実験によると、Ｂが１μｍのときの構成で、箔浮きを抑制することができた。それゆえ、Ｂは１μｍとすることが好ましく、より効果的に箔浮きを抑制する上では、Ｂは０．１μｍ以下にすることがより好ましい。

　本実施形態では、金属膜３０をＰｔ／Ａｕの２層構造としているので、金属膜３０（Ｐｔ層）と石英ガラスとの濡れ性を悪くして、石英ガラスに引っ付き難くすることができるとともに、金属膜３０（Ａｕ層）と電極棒（Ｗ棒）１６との密着性を向上させることができる。金属膜３０と電極棒１６との密着性が向上すると、加熱時における金属膜３０の蒸発量を効果的に抑えることができるため、箔浮きをより確実に抑制することができる。加えて、膜強度が上がるため、保管中や製造中の電極同士の接触などによる膜剥がれも防止することができる。本実施形態では、金属膜３０を２層構造にしたが、１層構造にしても、３層構造にしてもよい。また、Ｐｔ／Ａｕの２層構造を繰り返した構造（４層、６層など）にしてもよい。ランプ１００の構成では、Ｐｔを含む金属膜３０を用いたが、Ｐｔに代えて、またはＰｔとともに、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅを含む金属膜３０を用いても良い。

　さらに、金属膜３０は、封止部（２０，２０’）内に埋め込まれて部分の電極棒１６の表面の全部に形成しなくても、一部に形成してもよい。例えば、図１に示した金属膜３０の１／３程度の面積のものでも、黒化防止およびクラック防止の効果を発揮できることを実験により確認した。なお、クラック防止効果には寄与しないが、金属膜３０を発光管１０内に露出している電極棒１６の表面に形成してもよい。ただし、その場合には、Ｐｔ等を必要以上に発光管１０内に導入することにならないように、すなわち、発光管１０内が曇ったりしないように設計することが望ましい。本願発明者の実験によれば、金属膜３０の厚さを０．０１μｍ以上にすると、金属膜３０による効果が顕著に現れた。０．０１μｍ未満では、加熱時の蒸発により金属膜３０が飛散し、その結果、クラック防止の効果が薄れてしまった。一方、１０μｍを超える膜厚にすると、発光管１０内に飛ぶ金属の量が多くなってしまい、発光管１０内の曇り現象が生じることとなった。したがって、金属膜３０の厚さは、０．０１μｍ〜１０μｍ程度にすることが好ましいと言える。

　箔浮きの問題をより積極的に回避しようとする場合には、図３に示すような構成にしてもよい。図３に示したランプ２００は、溶接箇所３２における金属箔２４の幅を狭めて、加熱により金属膜３０から蒸発飛散する金属がなるべく金属箔（２４，２４’）に付着しないようにしたものである。具体的には、溶接箇所３２における金属箔２４の幅をＣとし、溶接箇所３２における電極の外径をＤとしたとき、Ｃ＜２Ｄとなるように構成されている。電極棒１６の末端付近に位置する金属膜３０からの蒸発飛散による影響が比較的大きいため、本実施形態では、溶接箇所３２のうち、電極棒１６末端の位置を基準にして、幅Ｃと、外径Ｄとを決定した。なお、図３に示した構成の場合でも、溶接箇所３２の金属膜３０の厚さは、上述したように、Ａ＜Ｂ（Ａ；溶接箇所３２の膜厚、Ｂ；溶接箇所３２以外の膜厚）にすることが好ましく、さらに、溶接箇所３２には金属膜３０を形成しないことがより望ましい。

　次に、図４を参照しながら、本実施形態にかかるランプ１００の製造方法を説明する。図４は、放電ランプ用ガラスパイプ５０内に、電極１２を含む電極構造体５５を挿入した段階における工程断面図である。

　まず、発光管１０となる部分（発光管部）と、封止部（２０，２０’）のガラス部となる一対の側管部２２とを有する放電ランプ用ガラスパイプ５０を用意する。側管部２２は、発光管部１０から延在しており、両者（１０，２２）は、石英ガラスから構成されている。本実施形態では、石英ガラスとして、アルカリ金属不純物レベルの低い（例えば、１ｐｐｍ以下）高純度の石英ガラスを使用している。ただし、そのようなものに限定されず、アルカリ不純物レベルがそれほど低くない石英ガラスから構成された放電ランプ用ガラスパイプを用意して、それを使用してもよい。用意したガラスパイプ５０の発光管部１０の外径および内径は、それぞれ、１０ｍｍおよび５ｍｍであり、そして、側管部２２の外径および内径は、それぞれ、６ｍｍおよび２ｍｍである。

　また別途、金属膜３０が形成された電極棒１６の一端が金属箔２４に接続された電極構造体５５を用意する。電極構造体５５は、金属箔２４（Ｍｏ箔）に、電極棒１６（電極１２）と、リード線２６とが溶接されたものであり、リード線２６の一端には、側管部２２の内面に電極構造体５５を固定するための支持部材２８が設けられている。図４に示した支持部材２８は、モリブデンからなるモリブデンテープ（Ｍｏテープ）であるが、これに代えて、モリブデン製のリング状のバネを用いてもよい。

　電極棒１６のうち、側管部２２内に位置づけられる部分には金属膜３０が形成されている。また、箔浮き防止のため、Ｍｏ箔２４との溶接シロとなる部分３２には、金属膜３０は形成されていない。ここで、Ａ＜Ｂ（Ａ；溶接箇所３２の膜厚、Ｂ；溶接箇所３２以外の膜厚）の条件を満たす電極構造体５５を用いることもできる。また、ランプ２００を作製する場合には、Ｃ＜２Ｄ（Ｃ；溶接箇所３２における金属箔２４の幅、Ｄ；溶接箇所３２における電極棒１６の外径）の条件を満たす電極構造体５５を用いればよい。なお、この例においては、発光管１０内に露出する部分は、金属膜３０は形成されていない。金属棒１６は、例えば直径φ０．３ｍｍのタングステン棒であり、Ｍｏ箔２４の幅は、１．５ｍｍであり、リード線２６は、直径φ０．５ｍｍのモリブデン製リード線である。

　次に、電極棒１６の先端が発光管部１０内に位置するように、ガラスパイプ５０の側管部２２に電極構造体５５を挿入する（電極挿入工程）。この工程を経ると、図４に示した状態となる。なお、電極棒１６の先端に巻かれるコイルは、図４では省略している。

　この後、側管部２２とＭｏ箔２４とが密着するように、側管部２２を加熱して封止する（封止部形成工程）。より具体的に述べると、ガラスパイプ５０内を減圧状態（例えば、１気圧未満）にした上で、例えばバーナーで、側管部２２を加熱し軟化させると、側管部２２とＭｏ箔２４との両者が密着し、それによって封止部２０が得られる。この工程の際に、側管部２２内に位置していた電極棒１６は、封止部２０内に埋もれることになる。本実施形態では、封止部２０内の電極棒１６の表面に、石英ガラスとの濡れ性を悪くする金属膜３０が形成されているので、加熱後の冷却時に、電極棒１６の周囲に位置するガラスにおけるクラックの発生を抑制することができる。また、封止部形成工程の時に、金属膜３０を有する電極棒１６も加熱され、金属膜３０の一部は蒸発飛散する。

　次に、まだ封止していない方の側管部２２から、水銀１８等の封入物を導入し、次いで、当該側管部２２についても、電極挿入工程および封止部形成工程を行って、封止部２０’を得る。最後に、封止部（２０，２０’）を適切な長さで切断して、リード線２６を露出させると、本実施形態のランプ１００が得られる。このランプ１００の発光管１０内には、封止部形成工程の加熱時に、金属膜３０から蒸発飛散したＰｔが存在している。なお、封止部形成工程時の加熱によって、Ｐｔを発光管１０内へと導入する場合に限らず、レーザ等によって金属膜３０を加熱して、Ｐｔの発光管１０への導入を行っても良い。

　次に、図５（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本実施形態の製造方法をさらに詳細に説明する。

　まず、発光管部１０と側管部２２とを有するガラスパイプ５０を用意した後、図５（ａ）に示すように、一方の側管部２２に電極構造体５５を挿入する。電極構造体５５の電極１２の一部には、金属膜３０が形成されている。ガラスパイプ５０は、回転可能なようにチャック５２によって支持されている。なお、図５においては、Ｍｏテープ２８は省略している。

　次に、電極構造体５５を所定位置に固定した後、ガラスパイプ５０を減圧可能な状態にして、発光管１０内を真空排気し、次いで、２００ｔｏｒｒ程度のＡｒを導入する。

　次に、図５（ｂ）に示すように、ガラスパイプ５０を回転させながら、酸素水素バーナー５４で側管部２２を加熱し、シュリンク封止を実行する。一方の側管部２２のシュリンク封止が終わった後、発光管部１０内に、水銀を１８〜２４ｍｇ（発光管内容積当たりの水銀量は、３００〜４００ｍｇ／ｃｃ）導入する。

　その後、封止されてない方の側管部２２に、Ｍｏ箔２４’を含む電極構造体５５を挿入し、所定位置に固定する。次いで、発光管部１０内を真空排気した後、臭素を含んだＡｒガスを２００ｔｏｒｒ封入する。

　次に、発光管部１０内の水銀を液体窒素で冷却しながら、図５（ｂ）の工程のように、残りの側管部２２を加熱して、シュリンク封止を実行する。それにより、図５（ｃ）に示すように、一対の封止部（２０，２０’）が形成されて、放電空間１５を有する発光管１０が得られる。

　最後に、側管部２２の不要部分を切断して、リード線２６を露出させると、図５（ｄ）に示すように、ランプ１００が完成する。

　本実施形態のランプ１００では、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属が発光管１０内に存在するので、黒化の発生を効果的に防止した長寿命化を図った高圧放電ランプを実現することが可能になる。

　また、封止部（２０，２０’）内に位置する部分の電極（１２，１２’）の少なくとも一部の表面に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜３０が形成されているので、電極根本周囲に位置するガラスに生じるクラックの発生を防止することができ、その結果、従来到達できなかった極めて高い耐圧強度を有する高圧放電ランプを実現することが可能となる。

　さらに、溶接箇所３２には金属膜３０を形成しないことにより、箔浮き防止の効果も得られる。そして、Ａ＜Ｂ（Ａ；溶接箇所３２の膜厚、Ｂ；溶接箇所３２以外の膜厚）としたり、Ｃ＜２Ｄ（Ｃ；溶接箇所３２における金属箔２４の幅、Ｄ；溶接箇所３２における電極棒１６の外径）とすることによっても、箔浮き防止の効果を得ることができる。

　なお、本実施形態のランプ１００および２００では、一対の電極（１２，１２’）および一対の封止部（２０，２０’）の構成が左右対称となるようにしたが、この構成に限定されない。少なくとも一方の電極に金属膜３０が形成されていれば、従来のランプと比較して、上述したような効果を得ることが可能だからである。また、一方をランプ１００のような封止部とし、他方をランプ２００のような封止部にすることも勿論可能である。加えて、ランプ１００および２００は、交流点灯型の構成をしているため、一対の電極（１２，１２’）の構成を左右対称としているが、直流点灯型の構成にする場合には、陰極および陽極に応じて電極形状を変えることも可能である。
（実施形態２）
　図６を参照しながら、本発明による実施形態２にかかる高圧放電ランプ３００を説明する。図６は、ランプ３００の構成を模式的に示している。

　本実施形態のランプ３００は、封止部（２０，２０’）内に位置する部分の電極棒１６に、Ｐｔで表面を被覆したコイル４０が巻き付けられている点において、封止部（２０，２０’）内に位置する部分の電極棒１６の表面をＰｔで被覆していた上記実施形態１のランプ１００と異なる。なお、他の点は、基本的にランプ１００の構成と同様である。本実施形態および後述の実施形態の説明を簡潔にするために、以下では、実施形態１と異なる点を主に説明し、実施形態１と同様の点の説明は省略または簡略化する。

　ランプ３００におけるコイル４０は、例えばタングステンコイルの表面に、Ｐｔ（上層）／Ａｕ（下層）のメッキを施したものである。つまり、コイル４０の表面に、上記実施形態１における金属膜３０を形成したものである。なお、下層にＡｕ層を形成した２層構造にしたのは、密着性向上のためである。ここで、Ｐｔ（上層）／Ａｕ（下層）メッキの２層構造にせずに、Ｐｔメッキだけを施したコイル４０でも、実用上の十分な密着性を確保できることは、上記実施形態１で説明した通りである。また、金属層（３０）の形成方法は、メッキに限らず、スパッタ、蒸着でもよく、そして、金属溶液を塗布して焼き付ける手法を採用しても良い。また、コイル表面にメッキを施すのではなく、材料としてＰｔを含むコイル（Ｐｔコイルを包含する。）を用いても良い。さらに、上記実施形態１と同様に、Ｐｔに代えて、またはＰｔとともに、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅの白金属の元素を用いてもよい。

　コイル４０の径は、金属箔２４の剥がれや割れを考慮すると、電極棒１６の径の１／２以下にすることが好ましい。本実施形態では、直径φ０．３ｍｍのタングステン棒１６に、コイル径０．０６ｍｍのタングステンコイルを巻いている。図６に示したランプ３００では、コイル間に隙間がないように、２０〜５０回程度巻いた構成にしているが、これに限らず、図７に示すように、コイル間に隙間があくようにして巻いた構成にしてもよい。

　本実施形態のランプ３００のように、電極棒１６が封止部（２０，２０’）内に埋まった部分（電極の根本部分）に、表面にＰｔメッキを施したコイル４０を巻くことによっても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、コイル４０の表面のＰｔメッキ（金属膜３０）からＰｔを蒸発飛散することにより、発光管１０内に導入させることができる。加えて、Ｐｔと石英ガラスとの濡れ性の悪さを利用して、電極棒１６の周囲のガラスにクラックが生じないようにすることができる。

　上記実施形態１のランプ１００に比べて、本実施形態のランプ３００は、製造工程上の利点が大きい。すなわち、ランプ３００の場合、予めメッキしたコイル４０を大量に準備しておくことが可能であるからである。そして、そのコイル４０を、通常使用される電極構造体（図４の電極構造体５５において金属膜３０が設けられていないもの）の電極棒１６の根本に巻き付ければ良いからである。

　なお、ランプ３００を製造するには、コイル４０を巻き付けた電極構造体（５５）を用いて、図５（ａ）から（ｄ）の工程を実行すればよい。ここで、「電極棒にコイルを巻き付ける」とは、コイル用の金属線を巻いて完成したコイルを電極棒に挿入して、筒状のコイルの内面が電極棒に接触または近接するように配置するものの他、コイル用の金属線を電極棒に巻いて、電極棒の外周に配置されたコイルを直接作製するものも含む。大量生産を行う場合には、もちろん、予め、完成したコイルを用意した上で、そのコイルを電極棒に挿入して、電極棒の周囲にコイルを配置させる方が好ましい。

　コイル４０を準備しておく場合（特に、予めメッキしたコイル４０を大量に準備しておく場合）、図８（ａ）に示すように、金属線４１を用意した後、図８（ｂ）に示すように、金属線４１から第１段階のコイル４２を作製し、次いで、
図８（ｃ）に示すように、このコイル４２にメッキを施して、少なくとも表面にＰｔを有する金属膜３０を付与したコイル４３を得る。なお、メッキに限らず、蒸着等によって金属膜３０を形成してもよい。最後に、コイル４３を所定の長さに切断すると、金属膜３０が形成されたコイル４０を得ることができる。もちろん、図８（ａ）および（ｂ）に示した工程の後、図９（ａ）に示すように、第１段階のコイル４２を所定の長さに切断してコイル４４にし、次いで、図９（ｂ）に示すように、コイル４４にメッキを施して、金属膜３０を有するコイル４０を作製してもよい。

　このようにして作製されたコイル４０は、電極棒１６に挿入されて、その後、ランプの製造工程に供される。例えば、図１０（ａ）に示すように、電極棒１６および金属箔２４等を有する電極構造体５５を用意した後、図１０（ｂ）に示すように、電極構造体５５の電極棒１６にコイル４０を挿入する。その後、必要に応じて、図１０（ｃ）に示すように、コイル４０の所定の箇所（例えば、真ん中の一箇所など）を溶接し、その溶接部３４によってコイル４０を電極棒１６に固定する。

　図１０（ｃ）に示すようにして、コイル４０を電極棒１６に固定した場合には、溶接部３４以外は、コイル４０を電極棒１６から浮かす（離す）ことができるため、コイル４０と電極棒１６との間に隙間を作ることができ、コイル４０が電極棒１６へ与える圧力負荷を軽減させることが可能になる。特に、光出力で長寿命の放電ランプを実現する場合、電極棒１６として、極めて高純度のタングステンからなる電極棒を用いることが多く、この高純度のタングステン棒は、それほど純度の高くないものと比べると、強度が落ちるので、高純度のタングステン棒を用いる場合には、当該隙間による圧力負荷の軽減手段を採用する意義が大きくなる。

　ここで、好適な高純度の電極棒を例示すると、電極棒に含まれるナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、およびリチウム（Ｌｉ）の含有量がそれぞれ１ｐｐｍ以下であるものである。なお、このような高純度の電極棒を用いたランプは、アルカリ金属の存在に起因して生じ得る黒化を効果的に抑制できるとともに、光色の黄ばみを抑制することができるという効果を得ることができる。この高純度の電極棒は、国際公開ＷＯ０１／２９８６２号パンフレット（対応米国出願；１０／１１１，０６７号）に開示されており、ここで、これらの明細書を、本願明細書に参考のため援用する。

　また、コイル４０の典型的な寸法等の条件を示すと、次の通りである。コイル線径は約０．０６ｍｍ（約６０μｍ）であり、ピッチ中心間隔（ある線の中心から隣接する線の中心までの間隔）は約０．１ｍｍ（約１００μｍ）である。そして、互いに隣接する線のあいだの間隔は、０．０４ｍｍ（約４０μｍ）である。間隔をあけてコイルを巻くのは、間隔をあけずにコイルをきっちりと巻くことは、間隔をかけて巻く場合と比べて難しいからである。

　なお、上記実施形態１および２における金属膜３０をＰｔのみから構成すると次のような効果も得られる。Ｐｔのみから金属膜３０の場合、Ｐｔ（上層）／Ａｕ（下層）の２層構造の場合よりも、密着性は低下するものの、実用上の十分な密着性を確保できるともに、Ｐｔだけを発光管１０内に存在させるようにすることができ、Ａｕを用いてないことから、Ａｕの発光管１０内への混入を防ぐことができる。上述したように、Ａｕは黒化を進行させる元素ではないが、Ａｕが発光管１０内に存在すると、発光管１０内の水銀１８の粘度が上がり、場合によっては、水銀１８が電極１２、１２’間を連結する現象（いわゆる水銀ブリッジ）が生じ易くなることが本願発明者の実験によりわかった。Ｐｔのみからなる金属膜３０の場合には、このような水銀ブリッジの発生を緩和することができる。なお、水銀ブリッジの発生の防止策としては、電極棒と電極棒とを互いにずらすようにすればよい。具体的には、一対の電極のうちの一方の電極と他方の電極との配置間隔Ｄが２ｍｍ以下で、水銀の封入総質量が１５０ｍｇ／ｃｍ³以上である場合の高圧水銀ランプ（ショートアーク型水銀ランプ）において、一方の電極の先端と他方の電極の先端との最短距離ｄ（ｃｍ）を、水銀の封入総質量がＭ（ｇ）のときに、（６Ｍ／１３．６π）^1/3の数値よりも大きいようにすればよい。この水銀ブリッジの発生の防止策は、特願２００１−１４９５００号明細書（対応米国出願；０９／８６５，９６４号）に開示されており、ここで、これらの明細書を、本願明細書に参考のため援用する。
（実施形態３）
　図１１を参照しながら、本発明による実施形態３にかかる高圧放電ランプ４００を説明する。図１１は、ランプ４００の構成を模式的に示している。

　本実施形態のランプ４００は、電極棒１６と金属箔（２４，２４’）とが位置する部分にわたって、バイコールガラスを含む領域２１が封止部（２０，２０’）内に形成されている点において、上記実施形態１のランプ１００と異なる。つまり、本実施形態のランプ４００は、表面に金属膜３０を有する電極棒１６の一部と、金属箔（２４，２４’）の一部とにかかるように、バイコールガラスを含む領域２１が封止部（２０，２０’）内に設けられた構成を有するものである。この構成においては、溶接部位３２の周囲も領域２１によって覆われている。

　バイコールガラス（Vycor glass；商品名）とは、石英ガラスに添加物を混入させて軟化点を下げて、石英ガラスよりも加工性を向上させたガラスであり、その組成は、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％である。ランプ製造段階の封止工程中において、領域２１中の組成は、バイコールガラスと石英ガラスとが混じり合ったものになるのであるが、本実施形態における領域２１中の半分以上（または、大半）は、バイコールガラスが占めている。図１１に示した構成において、さらに詳述すると、領域２１中に含まれるバイコールガラスは、電極棒１６および金属箔（２４，２４’）から封止部（２０，２０’）の外壁に向かって（つまり、中心から外壁へと）分布し、電極棒および金属箔近傍の方に（つまり、中心側に）バイコールガラスは多く含まれている。

　ランプ１００の構成に領域２１を設けた本実施形態のランプ４００の耐圧強度を本願発明者が実験により調べた結果、驚くべきことに、耐圧強度を、ランプ１００のものよりも、さらに向上できることがわかった。ランプ１００は、高くても２０ＭＰａ程度の従来の耐圧強度を、３０ＭＰａ以上まで引き上げることができる構造であったが、本実施形態のランプ４００は、それよりもさらに上の、４０ＭＰａ程度またはそれ以上まで耐圧強度を高めることができるものであった。３０ＭＰａ程度の耐圧強度を有するランプが実現されていない中、４０ＭＰａまたはそれ以上の耐圧強度というのは、まさに、驚異的な耐圧強度であるといえる。

　本願発明者が実験したところ、封入水銀量が２００ｍｇ／ｃｍ³（動作圧２０ＭＰａに相当）の場合には、演色評価数Ｒａが６０だったものが、封入水銀量が４００ｍｇ／ｃｍ³（動作圧４０ＭＰａに相当）の場合には、演色評価数Ｒａは７０にまで向上した。そして、アーク輝度は、２００ｍｇ／ｃｍ³のときを１．００とすると、４００ｍｇ／ｃｍ³のときは１．２０にまで向上した。

　ランプ４００の製造方法を、図１２を参照しながら説明する。図１２は、図４で示した構成において、バイコールガラスからなるガラススリーブ２１’を、電極棒１６の根本、溶接箇所３２、そして金属箔２４の一部の周囲を覆うように、かぶせたものである。本実施形態で用意したバイコールガラス製のガラススリーブ２１’は、円筒形状を有し、その外径は１．９ｍｍ、内径は１．７ｍｍ、長さは５ｍｍである。ガラススリーブ２１’を固定しやすいように、ガラスパイプ５０の発光管１０と側管部２２との境界付近の側管部２２の内径を狭くしたガラスパイプを用いることもできる。なお、石英ガラス製のガラススリーブを用意し、その内面に、バイコールガラス粉末を付着させ、そのバイコールガラス粉末から、領域２１を形成することも可能である。

　図１２に示したようにして、電極挿入工程を行った後は、図５（ａ）から（ｄ）に示したようにして、各工程を実行すれば、ランプ４００が得られる。

　領域２１を設けた構成は、ランプ１００の構成だけでなく、ランプ２００および３００に対しても適用できる。図６および図７に示したランプ３００に適用する場合には、電極棒１６に巻かれたコイル４０と、金属箔（２４，２４’）とが位置する部分にわたって、領域２１を設ければよい。

　バイコールガラスを含む領域２１によって、耐圧強度が向上する理由は、現時点において明確にはわからない。おそらく、バイコールガラスによって、封止部（２０，２０’）内の密着性が高まったのではないかと推測される。領域２１には、酸化銅または銅の粒子を分散させた構成にしてもよい。酸化銅または銅の粒子を領域２１に分散させるには、図１２に示したガラススリーブの内面に酸化銅または銅の粉末を付着させた上で、封止部形成工程を実行すればよい。バイコールガラス中に酸化銅または銅を含ませることは、耐圧強度上昇の効果に有利に働き得るものである。領域２１中に酸化銅または銅を混入させると、黒色、あるいは赤色または茶色の粒子状の部分またはガラス状の部分が、ガラス中に点々と分散した感じとなる。
（実施形態４）
　上記実施形態１〜３の高圧放電ランプは、反射鏡と組み合わせて、ミラー付きランプないしランプユニットにすることができる。図１３は、上記実施形態１のランプ１００を備えたミラー付きランプ９００の断面を模式的に示している。

　ミラー付ランプ９００は、略球形の発光管１０と一対の封止部（２０，２０’）とを有するランプ１００と、ランプ１００から発せられた光を反射する反射鏡６０とを備えている。なお、ランプ１００は例示であり、上記実施形態のランプ２００〜４００のいずれであってもよい。また、ミラー付ランプ９００は、反射鏡６０を保持するランプハウスをさらに備えていてもよい。ここで、ランプハウスを備えた構成のものは、ランプユニットに包含されるものである。

　反射鏡６０は、例えば、平行光束、所定の微小領域に収束する集光光束、または、所定の微小領域から発散したのと同等の発散光束になるようにランプ１００からの放射光を反射するように構成されている。反射鏡６０としては、例えば、放物面鏡や楕円面鏡を用いることができる。

　本実施形態では、ランプ１００の一方の封止部２０’に口金５６が取り付けられており、封止部２０’から延びたリード線２６と口金５６とは電気的に接続されている。封止部２０’と反射鏡６０とは、例えば無機系接着剤（例えばセメントなど）で固着されて一体化されている。反射鏡６０の前面開口部側に位置する封止部２０のリード線２６には、引き出しリード線６５が電気的に接続されており、引き出しリード線６５は、リード線２６から、反射鏡６０のリード線用開口部６２を通して反射鏡６０の外にまで延ばされている。反射鏡６０の前面開口部には、例えば前面ガラスを取り付けることができる。

　このようなミラー付ランプないしランプユニットは、例えば、液晶やＤＭＤを用いたプロジェクタ等のような画像投影装置に取り付けることができ、画像投影装置用光源として使用される。上記実施形態の高圧放電ランプ、およびミラー付ランプないしランプユニットは、画像投影装置用光源の他に、紫外線ステッパ用光源、または競技スタジアム用光源や自動車のヘッドライト用光源、道路標識を照らす投光器用光源などとしても使用することができる。
（他の実施形態）
　上記実施形態では、発光物質として水銀を使用する水銀ランプを高圧放電ランプの一例として説明したが、本発明は、封止部（シール部）によって発光管の気密を保持する構成を有するいずれの高圧放電ランプにも適用可能である。例えば、金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプなどの高圧放電ランプにも適用することができる。メタルハライドランプにおいても、リーク防止やクラック防止を図ることは好適だからである。また、近年、水銀を封入しない無水銀メタルハライドランプの開発も進んでいるが、そのような無水銀メタルハライドランプに本発明を適用することも可能である。

　さらに、上記実施形態では、水銀蒸気圧が２０ＭＰａ程度以上の場合（いわゆる超高圧水銀ランプの場合）について説明したが、水銀蒸気圧が１ＭＰａ程度の高圧水銀ランプに適用することを排除するものではない。つまり、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプを含む高圧放電ランプ全般に適用できるものである。さらに付け加えて説明すると、動作圧力が極めて高くても安定して動作できるということは、ランプの信頼性が高いことを意味する。すなわち、本実施形態の構成を、動作圧力のそれほど高くないランプ（ランプの動作圧力が３０ＭＰａ程度未満、例えば、２０ＭＰａ程度〜１ＭＰａ程度）に適用した場合、当該動作圧力で動作するランプの信頼性を向上させ得ることを意味する。したがって、本実施形態の構成は、信頼性の面からも、ランプ特性を向上させることができるものである。また、上記実施形態のランプでは、封止部（２０，２０’）をシュリンク手法によって作製したが、ピンチング手法によって作製されたものを排除するものではない。

　加えて、一対の電極１２および１２’間の間隔（アーク長）は、ショートアーク型であってもよいし、それより長い間隔であってもよい。上記実施形態のランプは、交流点灯型および直流点灯型のいずれの点灯方式でも使用可能である。また、上記実施形態の構成は相互に採用することが可能であり、つまり、実施形態１から３のいずれかの構成を組み合わせた構成にすることもできる。

　以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。

　なお、比較的水銀蒸気圧の高い水銀ランプにおいて、封止部の構造に工夫をこらした公知の技術としては、次のものを挙げることができる。

　特開２００１−２３５７０号公報には、１９０気圧（１９ＭＰａ）程度の超高圧水銀ランプについて耐圧性能を向上させるための封止部構造が開示されている。その封止部構造の要部拡大図を図１５（ａ）および（ｂ）に示す。図１５（ａ）は、電極１１２が封止部１２０に埋め込まれている部分（電極根本部分）の平面図であり、図１５（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。同図に示されるように、封止部１２０のガラス部と電極１１２との間には、間隙１３２があり、間隙１３２側のガラス部の表面には、剥離層１３４が形成されている。剥離層１３４は、ランプ製造段階における封止後の冷却時に電極１１２表面から剥離して、封止部１２０のガラス部と電極１１２との間に間隙１３２をつくるものである。当該公報によれば、間隙１３２によって封止部１２０の内面での微細クラックの発生を防止できることが述べられている。

　図１５から容易に理解できるように、この封止部構造は、ガラス部の表面に剥離層１３４を密着させるものであり、封止部１２０内に埋め込まれた電極１１２の表面に金属膜が形成された構造のものではない。また、ガラス部の表面に剥離層１３４を密着させる構成にする必要上、ガラス部と濡れ性の悪いような金属膜を用いることは、同公報の技術とは相容れないものである。

　特開平１１−２６０３１５号公報には、１５０Ｗの超高圧水銀ランプにおいて、箔の無い閉塞部構造体が開示されている。この閉塞構造体の断面構成図を図１６に示す。閉塞構造体１２１は、発光管１１０を閉塞するものであり、導電性成分含有領域（モリブデン含有領域）と、導電性成分非含有領域（モリブデン非含有領域）とを有している。電極心棒１１２は、閉塞部構造体１２１の中心孔内に隙間なく焼き締められて配置されている。導電性成分非含有領域の中心孔に位置する電極心棒１１２の表面は、高融点金属薄膜１３５で被覆されており、そして、導電性成分含有領域の中心孔に位置する電極心棒１１２の表面は、高融点金属粉末１３６が塗布されている。なお、導電性成分含有領域には、陰極端子１２７が埋設されて固定されている。当該公報によると、電極芯棒１１２を閉塞部構造体１２１の中心孔内に隙間なく焼き締める際に、強く焼き締めても、高融点金属薄膜１３５および高融点金属粉末１３６により、クラックが発生しないようにできることが述べられている。

　図１６から容易に理解できるように、この閉塞部構造体１２１は、箔のないものであり、焼き締め工程により作製されるものである。したがって、本実施形態のものとは、基本的な構成を異にするものである。

　以上説明したように、本発明に係る高圧放電ランプは、電極周囲に位置する封止部に生じるクラックの発生を抑制することができるとともに箔浮きを防止することができるので、一般照明や、反射鏡と組み合わせてプロジェクター、自動車の前照灯などの用途に使用される高圧放電ランプ等として有用である。

（ａ）は、本発明の実施形態１にかかる高圧放電ランプ１００の構成を模式的に示す平面断面図である。（ｂ）は、その側面断面図である。点灯時間（ｈ）と光束維持率との関係を示すグラフである。実施形態１にかかるランプ２００の構成を模式的に示す断面図である。電極挿入工程を説明するための工程断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１にかかる製造方法の各工程を説明するための工程断面図である。実施形態２にかかるランプ３００の構成を模式的に示す断面図である。実施形態２にかかるランプ３００の改変例の構成を模式的に示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、コイル４０の作製方法を説明するための工程図である。（ａ）および（ｂ）は、コイル４０の別の作製方法を説明するための工程図である。（ａ）〜（ｃ）は、コイル４０を電極棒１６へ挿入・固定する工程を説明するための工程図である。実施形態３にかかるランプ４００の構成を模式的に示す断面図である。電極挿入工程を説明するための工程断面図である。ミラー付ランプ９００の構成を模式的に示す断面図である。従来の高圧水銀ランプの構成を模式的に示す断面図である。（ａ）および（ｂ）は、公知の封止部構造の構成を示す断面図である。公知の閉塞部構造体の構成を示す断面図である。

符号の説明

　１０　　発光管
　１２、１２’　電極（Ｗ電極）
　１４　　コイル
　１５　　放電空間（管内）
　１６　　電極棒（Ｗ棒）
　１８　　発光物質（水銀）
２０、２０’　封止部
　２１　　バイコールガラスを含む領域
　２１’　ガラススリーブ
　２２　　側管部（ガラス部）
　２４、２４’　金属箔（Ｍｏ箔）
　２６　　リード線（外部リード）
　２８　　Ｍｏテープ（支持部材）
　３０　　金属膜
　３２　　溶接箇所（接続箇所）
　４０　　コイル
　５０　　ガラスパイプ
　５２　　チャック
　５４　　バーナー
　５５　　電極構造体
　５６　　口金
　６０　　反射鏡
　６２　　リード線用開口部
　６５　　リード線
　１００、２００、３００、４００　高圧放電ランプ
　９００　　ミラー付ランプ（ランプユニット）
　１１０　　発光管
　１１２　　Ｗ電極
　１１８　　発光物質（水銀）
１２０　　封止部
　１２１　　閉塞部
　１２４　　金属箔
　１２６　　外部リード
　１３４　　剥離層
　１０００　超高圧水銀ランプ

Claims

　管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、
　前記電極に溶接により接続された金属箔と、
　前記発光管から延在し、前記金属箔を封止する封止部と
を備え、
　前記封止部内には、前記金属箔および前記電極の一部が埋め込まれており、
　前記封止部内に埋め込まれている前記電極の前記一部の表面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されており、
　前記金属箔と前記電極との溶接箇所には前記金属膜が形成されており、
　前記溶接箇所の前記金属膜の厚さをＡとし、前記溶接箇所以外の前記金属膜の厚さをＢとしたとき、Ａ＜Ｂであることを特徴とする、高圧放電ランプ。