JP2000268774A - 高圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 擬似点光源化を可能とする小型なアルミナ製
放電管を使用した高圧放電灯を簡易な構成で実現する。 【解決手段】 長さ１０ｍｍ，直径３ｍｍの多結晶アル
ミナ製円筒体から成る放電管１の両端開口部１ａに直接
電極２を挿入し封止した。電極２は多結晶アルミナ製芯
材５の表面をメタライズ層６で覆った電流導体３とその
先端に接続した放電電極４とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミナ製放電管
を使用した高圧放電灯に関し、詳細には更に小型化して
擬似点光源化した高圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ヘッドライトとして、石英製の
放電管を使用した高圧放電灯が、その明るさや発光効率
の高さ等の利点のために広く使用されてきている。この
ような石英管を用いた放電灯は、放電管が透明であるた
め放電管内の発光ガスによる発光部をそのまま放電灯の
光源として扱うことができるので、点光源として扱うこ
とができ、ヘッドライトような点光源を必要とする照明
の光源として利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、石英管を用い
た高圧放電灯は長期に亘り使用していると、内部に封入
されているハロゲン化物等の腐食性物質により石英管の
腐食が進み、失透現象が現れて光源部を隠蔽し、あたか
も石英管全体が発光しているような状態となってしま
い、点光源として扱うことができなくなってしまう問題
を有し、また光束も減少し、点光源としての寿命は２０
００時間程度とそれほど長いものではなかった。

【０００４】そのため、ハロゲン化物に対して安定であ
り、石英に比べて寿命の長いアルミナで作成したセラミ
ック放電管を用いた高圧放電灯のヘッドランプへの利用
が検討されている。このアルミナ製放電管は半透明であ
るため、内部の放電電極間での発光が放電管外部から見
た場合、放電管全体が発光しているのと同じ状態とな
る。そのため、放電管全体を発光体として見なければな
らず、放電管全体を小さく擬似点光源化することで対応
していた。

【０００５】図６はそのような従来の高圧放電灯の１例
を示す断面説明図であり、アルミナ製筒体２６から成る
放電管の両端にキャピラリ２７を設けて、その中に先端
に放電電極２８を設けた電極２９を挿入し封止してい
た。この構成の場合、全体の長さＬ２＝１０ｍｍ、放電
管の直径Ｄ２＝３ｍｍ程度まで小さく形成することが可
能であるが、構造が複雑であり高価なものであった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、擬似
点光源化を可能とする小型なアルミナ製放電管を使用し
た高圧放電灯を簡易な構成で実現することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の高圧放電灯は、１本のアルミナ製円
筒体の両端開口部に電極をそれぞれ挿入封止し、イオン
化発光物質及び始動ガスを充填した放電空間を前記円筒
体内に形成した高圧放電灯であって、電極が、アルミナ
製棒状芯材の少なくとも側面に金属と非導電材料との混
合物を被覆した電流導体と、この電流導体の先端部に溶
接され又は金属もしくは金属と非導電材料との混合物に
よって接合された放電電極とから成る複合電極であり、
前記アルミナ製円筒体が、直径１ｍｍφ〜６ｍｍφで且
つ長さ６ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、金属と非導電材料との混合物の金属部分がモリブデ
ンを５０容積％以上含み、非導電材料部分がアルミナを
５０容積％以上含むよう構成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を基に詳細に説明する。図１は本発明に係る
高圧放電灯の断面説明図であり、放電管１の両端開口部
１ａに直接電極２が挿入され、内部にはハロゲン化物等
の発光物質や始動ガスが封入されて封止されている。

【００１０】放電管１は、多結晶アルミナで形成された
単純な円筒体であり、電極２は略円柱形状の電流導体３
とその先端に設けられた放電電極４とから成る複合電極
として形成されている。電流導体３は放電管１と同様に
多結晶アルミナから成る円柱状芯材５の側部全体及び先
端面にメタライズ層６を設けて形成され、放電電極４は
タングステンの棒片から成り、その基端部が電流導体先
端面３ａに溶接或いはメタライズにより結合されてい
る。また、７はリード線であり電流導体３の後部側面に
メタライズ接合されている。

【００１１】このように、電流導体３の芯材を、放電管
１と同一の多結晶アルミナで形成することで、電流導体
３の熱膨張特性が放電管１のそれとほぼ同一となり、電
極２の固着及び放電管両端の封止特性を長期の使用に亘
り良好に保つことができる。尚、メタライズ層６は、モ
リブデンとアルミナの混合物で形成すれば良く、具体的
には混合物中の導電材料のうちモリブデンを５０容積％
以上含み、且つ混合物中の非導電材料部分のうちアルミ
ナを５０容積％以上含むと良い。こうすることで、電流
導体としての電気的特性が良好であると共に、アルミナ
との密着特性も良好であり、アルミナから成る芯材の表
面に良好にメタライズ層を形成させることができる。

【００１２】ところで、アルミナ製放電管を用いた高圧
放電灯を自動車用ヘッドランプに使用する場合、上述し
たようにヘッドライトの例えばリフレクタを設計する上
で擬似点光源化即ち小型化すると都合が良く、具体的に
は放電管の長さが１５ｍｍ以下で、直径が６ｍｍφ以下
であることが望まれている。ただし、内部放電部のアー
ク長は１ｍｍ〜５ｍｍ程度必要とされている。

【００１３】この点、図１の構成にあっては、放電管１
であるアルミナ製円筒体の長さは６ｍｍ以上であれば内
部にアーク長１ｍｍ以上の放電空間を形成することが可
能であり、放電管１に直接電極を取り付けるため、放電
管の直径は実験により１ｍｍφまで小さくすることが可
能であることが確認されている。従って、上記構成の高
圧放電灯を使用して擬似点光源化した高圧放電灯を容易
に作成することができる。尚、放電管直径の最小値はラ
ンプ作動時の管壁負荷で決定され、高圧放電灯として実
用性のある管壁負荷は少なくとも１５ルーメン／ｃm²で
あり、その圧力に耐え得るためにアルミナ製筒体の直径
は１ｍｍφ（肉厚０．２５ｍｍ）以上必要であることが
実験により確認されている。

【００１４】図２は電極の固着封止方法を示し、（ａ）
は筒体開口部１ａと電流導体３との間に僅かな隙間を設
け、公知の封着用フリット９を用いて隙間をシールし、
封止した様子を示している。（ｂ）は筒体端部にもメタ
ライズ層１０を形成し、電流導体側部に形成したメタラ
イズ層６と共に、レーザ溶接により密着封止した様子を
示している。尚、上記方法を組み合わせて放電管両端の
電極を異なる方法で封止しても良い。このように、キャ
ピラリを設けず、放電管端部に直接複合電極を接続して
封止することで、簡易な構造とすることができ、容易に
小型な高圧放電灯を作成することができる。

【００１５】図３は放電電極の他の形状を示し、（ａ）
はタングステン棒体１２の基端部にモリブデンリング１
３を設け、そのモリブデンリング１３と共に電流導体３
の先端面にメタライズ或いは溶接により接合している。
（ｂ）はタングステン棒体１４の基端部に拡径したスカ
ート部１４ａを設け、接合面積を広くした形状を示して
いる。また、（ｃ）はタングステン棒体１５の基端部を
モリブデン製板体１６に溶接し、そのモリブデン製板体
を電流導体３にメタライズ接合している。そして、
（ｄ）はタングステン棒体１７の基端部を折り曲げ、リ
ング体１７ａを設けて接合面積を広げ、電流導体と接合
している。このように、放電電極の電流導体接続部の面
積を広くすることで電流導体の先端接続面が平坦であっ
ても良好に接続することができる。

【００１６】図４は電流導体と放電電極との接続形態を
示し、（ａ）は電流導体２０の先端部に凹部２１を設
け、放電電極４の基端部を埋設すると共にメタライズ或
いは溶接接合している。（ｂ）は電流導体２３先端部を
傾斜面２４とすると共に、放電電極基端部も傾斜面２５
を形成し、接触面積を拡大してメタライズ或いは溶接接
合している。このように電流導体先端部の形状を工夫し
て放電電極との接合強度を増大させ、良好な接合を得る
ようにしても良い。

【００１７】尚、上記実施の形態では、放電管を単純な
円筒形状としたが、図５に示すように中央に膨らみを持
たせた形状としても良い。また、図４に示すように、電
流導体はアルミナ製芯材の表面全体にメタライズ層を設
けても良い。更に、アルミナ製放電管は側面にメタライ
ズ層を設けることで発光面のマスキングをすることが可
能であり、放射方向の制御を容易に行うことができる
し、マスキング部は他に蒸着等によっても容易に形成す
ることができる。また、上記実施の形態では自動車用ヘ
ッドランプへの利用を前提に述べたが、上記擬似点光源
化した高圧放電灯は、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェ
クタ）用或いは液晶プロジェクター等の点光源を必要と
する機器の光源として利用することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
係る高圧放電灯によれば、１本のアルミナ製円筒体の両
端に電極を挿入封止した簡素な構成であるので、製造工
程を簡略化でき容易に小型化することができ、自動車用
ヘッドライトとして使用すれば高効率で長寿命な光源と
することができる。また、電流導体が、放電管と同一の
アルミナで形成された芯材を有するので、電流導体の熱
膨張特性が放電管の熱膨張特性とほぼ同一となり、電極
の封止特性を長期の使用に亘り良好に保つことができ
る。

【００１９】請求項２の発明に係る高圧放電灯によれ
ば、請求項１の効果に加えて、電流導体にアルミナ製芯
材を使用しても、その表面に形成したメタライズ層の電
気的特性及び芯材との密着特性を良好なものとすること
ができ、電流導体として良好な特性を保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す高圧放電灯の
断面説明図である。

【図２】図１の電極の固着封止方法を示し、（ａ）はフ
リットシールにより封止する断面説明図、（ｂ）は溶接
により封止する断面説明図である。

【図３】放電電極接続部の他の形状を示し、（ａ）はモ
リブデンリングを設けた形態、（ｂ）は拡径した形態、
（ｃ）はモリブデン板体を設けた形態、（ｄ）はリング
を形成した形態を示す断面図である。

【図４】電流導体先端部の他の形態を示す断面図で、
（ａ）は凹部を設けた図、（ｂ）は傾斜面を設けた図で
ある。

【図５】本発明の高圧放電灯の他の実施の形態を示す断
面説明図である。

【図６】従来のアルミナ製放電管を用いた高圧放電灯の
断面説明図である。

【符号の説明】

１・・放電管、２・・電極、３・・電流導体、４・・放
電電極、５・・芯材、６，１０・・メタライズ層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本のアルミナ製円筒体の両端開口部に
   電極をそれぞれ挿入封止し、イオン化発光物質及び始動
   ガスを充填した放電空間を前記円筒体内に形成した高圧
   放電灯であって、電極が、アルミナ製棒状芯材の少なく
   とも側面に金属と非導電材料との混合物を被覆した電流
   導体と、この電流導体の先端部に溶接され又は金属もし
   くは金属と非導電材料との混合物によって接合された放
   電電極とから成る複合電極であり、前記アルミナ製円筒
   体が直径１ｍｍφ〜６ｍｍφで且つ長さ６ｍｍ〜１５ｍ
   ｍであることを特徴とする高圧放電灯。
2. 【請求項２】 金属と非導電材料との混合物の金属部分
   がモリブデンもしくはタングステンの少なくとも一方を
   ５０容積％以上含み、非導電材料部分がアルミナを５０
   容積％以上含む請求項１記載の高圧放電灯。