JP2002175703A - 高圧放電ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共振周波数がほぼ単一モードで、しかも高くで
きる透光性セラミックス放電容器を備えることにより、
共振周波数以下の範囲内において点灯回路手段の動作周
波数を高くして小形化を図った高圧放電ランプ装置およ
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真球度が０．６〜１．
０かつ最大内径２．０〜５．５ｍｍのほぼ球形をなして
いる包囲部１ａを備えた透光性セラミックス放電容器
１、その包囲部１ａに臨在する一対の電極２を備え、包
囲部１ａ内に放電媒体を封入したランプ電力が５０Ｗ以
下の高圧放電ランプ１１と、 高圧放電ランプを動作周
波数ｆ（ｋＨｚ）、内径ａ（ｍｍ）としたときa／ｆが
０．４以内となる高周波で点灯する点灯回路手段１２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の高圧放電
ランプを点灯する点灯回路手段を備えた高圧放電ランプ
装置、ならびにこれを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小形で高効率の光源が待望されて
いる。

【０００３】高圧放電ランプは、蛍光ランプに比べて、
ランプ自体を小形化することは可能であるが、ランプを
点灯する点灯回路手段が大きくなるために、一般的には
点灯回路手段を一体化したランプ装置として見た場合に
は、小形の光源としては蛍光ランプに劣る。しかし、高
圧放電ランプを高周波点灯することができれば、ランプ
電力５０Ｗ程度までの場合、点灯回路手段の小形化が期
待できる。ところが、高圧放電ランプの場合、音響的共
鳴現象によるアークのちらつきや、立ち消えの問題があ
るために、充分に小形化された形での実用化は困難であ
った。たとえば、特表平１１−５０９６８０号公報に
は、シェルと、シェル内に配置された放電デバイスと、
放電デバイスからの光を反射するシェル内に配置された
反射面と、シェル内に配置されたバラストとを構成要素
として具備した一体形のＨＩＤ反射ランプが開示されて
いる。この一体形のＨＩＤ反射ランプは、各構成要素が
以下の構造である。すなわち、シェルは、合成樹脂を成
形して、逆切頭円錐形のカップ状部分と切頭部から一体
に突出した基底部分とを一体に備えていて、基底部分に
ねじ込み式口金を備えている。放電デバイスは、酸化ア
ルミニウムの多結晶体からなる透光性セラミックス放電
容器の内径３ｍｍ、長さ３ｍｍの円筒状をなす発光部の
内部に一対の電極を電極間距離２ｍｍになるように配設
し、２．３ｍｇの水銀と、モル比が９０：１．４：８．
６である３．５ｍｇのＮａＩ、ＤｙＩ３およびＴｌＩの
ハロゲン化物と、始動ガスおよび緩衝ガスとしてＮｅ３
％−Ａｒを封入している。

【０００４】反射面は、成形されたガラス製の反射体の
開口面がガラス製レンズで内部をシールした構造であ
る。そして、反射面の焦点に発光中心を一致させて放電
デバイスを反射面の内部に配置するとともに、反射面の
内部にＫｒおよびＮ２を封入している。さらに、反射面
をシェルのカップ状部分の開口部に固定している。

【０００５】なお、放電デバイスは、紫外線遮断性のス
リーブで覆うことにより放射した紫外線がスリーブで遮
断される。

【０００６】バラストは、整流器回路の直流出力をハー
フブリッジ形のＤＣ−ＡＣインバータで高周波に変換
し、ＬＣネットワークからなる共振出力回路を介して高
圧放電ランプに印加して点灯する構成で、さらに制御回
路および繰り返し周波数４００ｍｓの点弧パルスを５０
ｍｓの間発生する停止回路を備えている。そうして、上
述した従来技術においては、放電デバイスの最低共振周
波数が３０ｋＨｚ以上で、また公称ランプ電力が２０Ｗ
である。これに対して、バラストの基本的なランプ電流
の動作周波数を可聴周波数である１９ｋＨｚより高い
が、最低共振周波数よりは明らかに低い２４ｋＨｚに選
択している。その結果、音響的共振を回避して、放電デ
バイスは点灯し、入力電力２２Ｗ、全光束１３２０ｌｍ
／Ｗ、発光効率６０ｌｍ／Ｗで点灯する旨記載されてい
る。また、この一体形のＨＩＤ反射ランプは、赤外反射
形ハロゲン電球の発光部を有する既知の６０ＷのＰＡＲ
３８ランプおよび９０ＷのハロゲンＰＡＲ３８ランプの
外形にほぼ納まる寸法になる旨記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術の一体形のＨＩＤ反射ランプは、その開口径がＰＡ
Ｒ３８形のランプに近似した１３５ｍｍ、管長が１３５
ｍｍであり、また重量は約１ｋｇに達すると推定される
ことから、大形で、しかも重量がすこぶる大である。店
舗などにおけるスポットライトおよびダウンライトを用
いた照明には、さらに小形で、かつ軽量の光源が要求さ
れていて、たとえば反射鏡付きのハロゲン電球の場合、
定格消費電力６５〜７５Ｗ、全光束１２５０ｌｍ程度で
も反射鏡の開口径は５０ｍｍのものが使用されている。
高圧放電ランプ装置においても、これに見合うような小
形化が実現することにより、多様な照明を、しかも手軽
に行える。ところが、前述の従来技術においては、動作
周波数が低いために、バラストのさらなる小形化および
軽量化は不可能である。なぜなら、放電デバイスの最低
共振周波数が３０ｋＨｚ以上であるから、音響的共鳴現
象を回避するためには、動作周波数を共振周波数より明
らかに低い値にせざるを得ない。

【０００８】本発明者の調査によると、従来技術の放電
デバイスの最低共振周波数が低いのは、その透光性セラ
ミックス放電容器が円筒状をなしていることが原因して
いることが分かった。すなわち、透光性セラミックス放
電ランプが円筒状をなしていると、共振周波数のモード
が複雑になり、その結果最低共振周波数が低くなる。

【０００９】一方、音響共鳴の最低周波数である基本周
波数に対して、たとえば１０倍程度の十分に高い周波数
で高圧放電ランプを点灯すれば、音響共鳴の問題を回避
できることが知られている。しかし、このように動作周
波数が非常に高くなると、放射ノイズおよびラインノイ
ズが極めて強くなる。これを電波シールドによって対応
すると、結局高圧放電ランプ装置が大形化してしまうと
いう問題がある。

【００１０】本発明は、共振周波数がほぼ単一モードで
あって、しかも高くなる透光性セラミックス放電容器を
備えることにより、共振周波数以下の範囲内において点
灯回路手段の動作周波数を高くして小形化を図った高圧
放電ランプ装置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】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプ装置は、真球度が０．６〜１．０のほぼ球形を
なしていて放電空間を包囲する最大内径aが２．０〜
５．５ｍｍの包囲部を備えた透光性セラミックス放電容
器、透光性セラミックス放電容器の包囲部に臨在する一
対の電極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封
入された放電媒体を備え、ランプ電力が５０Ｗ以下の高
圧放電ランプと；高圧放電ランプを動作周波数ｆ（ｋＨ
ｚ）、最大内径ａ（ｍｍ）としたときａ／ｆが０．４以
内となる高周波で点灯する点灯回路手段と；を具備して
いる。

【００１２】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。

【００１３】〔高圧放電ランプについて〕

【００１４】＜透光性放電容器について＞

【００１５】透光性セラミックス放電容器は、少なくと
も放電空間を包囲する包囲部を備えていて、包囲部が透
光性セラミックスによって形成されている。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。また、透光性セラ
ミックス放電容器が包囲部以外にたとえば小径筒部など
を備えている場合であっても、少なくとも包囲部が透光
性を備えていればよく、要すれば小径筒部などは遮光性
であってもよい。また、「透光性セラミックス」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）と、のような光透過
性および耐熱性を備えた材料をいう。

【００１６】包囲部は、点灯中電極間に生起する放電の
主として陽光柱を包囲する。また、包囲部は、真球度が
０．６〜１．０かつ最大内径ａが２．０〜５．５ｍｍの
球状をなしている。以下、真球度について図１を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、本発明の放電ランプ装置における
透光性セラミックス放電容器の包囲部の真球度を説明す
る説明図である。

【００１８】図において、１は透光性セラミックス容
器、１ａは包囲部、１ｂは小径筒部、ｘは中心軸，ｙは
中心軸に直角な軸である。

【００１９】透光性セラミックス容器１は、透光性セラ
ミックスを成形して形成されていて、全長はＬである。

【００２０】包囲部１ａは、透光性セラミックス容器１
の中央部に配設されていて、所与の真球度Ｒｂを有する
ほぼ球状をなしている。そして、包囲部１ａは、中心軸
ｘに直角な軸ｙに沿った最大内径ａ、最大外径Ｏａと、
中心軸ｘに沿った軸長ｂとを有している。本発明におい
て、最大内径ａとはランプ軸に対して直角方向の長さを
いう。

【００２１】小径筒部１ｂは、包囲部１ａの中心軸ｘに
沿った両端からそれぞれ一体的に突出して形成されてい
て、内部には中心軸に沿った連通孔１ｂ１が形成されて
いて、それぞれ長さＬ１、Ｌ２を有している。なお、連
通孔１ｂ１は、その内端が包囲部１ａに連通し、外端が
外部に連通している。

【００２２】また、小径筒部１ｂは、その内部に後述す
る電極が挿通されることにより、その内面と電極との間
にキャピラリーとも称されるわずかな隙間を形成すると
ともに、透光性セラミックス放電容器を封止するために
用いることができる。

【００２３】なお、一対の小径筒部１ｂの長さの和Ｌ１
＋Ｌ２は、透光性セラミックス放電容器１の全長Ｌから
包囲部１ａの軸長ｂを差し引いた値である。そうして、
包囲部１ａの軸長ｂは、軸ｙおよび包囲部１ａの内面の
交点Ｐ１と、包囲部１ａと小径筒部１ｂとの境界部のア
ール部分の内面Ｐ２との間を結ぶ直線ｌの延長部が中心
軸ｘと交差する点をＰ３としたときに、左右のＰ３とＰ
３との間の距離をいうものとする。真球度ＲＢは、包囲
部１ａの最大内径ａおよび軸長ｂから下式により与えら
れる。

【００２４】ＲＢ＝ａ／ｂ

【００２５】本発明においては、真球度ＲＢが０．６〜
１．０かつ最大内径２．０〜５．５ｍｍに設定されてい
るのが特徴的構成である。真球度ＲＢの値は、透光性セ
ラミックス放電容器１の包囲部１ａと小径筒部１ｂとの
境界部すなわち内面Ｐ２が角張っていて、かつ小径筒部
１ｂの通孔１ｂ１の内径が小さく、しかも包囲部１ａが
完全な真球でれば、１に接近する。しかし、真球度ＲＢ
は、その定義からすれば、内面Ｐ2のアールの大きさお
よび小径筒部１ｂの内径の大きさによって影響される。
そして、内面Ｐ２のアールの大きさは、透光性セラミッ
クス放電容器の製造方法により影響を受けて変化し得
る。また、小径筒部１ｂの通孔１ｂ１の内径は、電極の
径およびわずかな隙間のギャップサイズがランプ設計に
より影響を受ける。さらに、これらの如何は共振周波数
にそれほど大きな影響がないので、本発明においては真
球度ＲＢを多少の設計の裕度を考慮して上記のように規
定している。また、本発明において、透光性セラミック
ス放電容器の包囲部の形状は、真球度ＲＢが０．６５の
場合、一般的には軸方向に長軸がある回転楕円形にやや
類似した多少横長であるが、ほぼ球形の形状であること
を含む。さらに、真球度ＲＢは、１を超えた値であって
も図一におけるｘ軸方向よりはｙ軸方向に多少膨らんだ
ほぼ球形をなす範囲が存在する。このため、真球度ＲＢ
は、一般的には１．２程度、好適には１．１まで許容さ
れる。

【００２６】さらに、本発明において、透光性セラミッ
クス放電容器の内容積は制限されるものではないが、小
形の高圧放電ランプを得るためには、透光性セラミック
ス放電容器を０．０４ｃｃ以下、好適には０．０３ｃｃ
以下にするとよい。

【００２７】球体部最大内径ａ（ｍｍ）、周波数ｆ（ｋ
Ｈｚ）とした場合、ａ／ｆが０．４以内であると、音響
共鳴は少なくなる。

【００２８】＜電極について＞

【００２９】電極は、透光性セラミックス放電容器の包
囲部に臨在していて、材料にタングステンまたはドープ
ドタングステンを用いている。なお、「臨在」とは、包
囲部内に放電を形成するように配設されている状態を意
味する。したがって、電極は、少なくともその主要部が
包囲部の内部に位置している状態が好適であるが、要す
れば小径筒部内に位置しているなど要すれば包囲部内に
直接位置していない構成であってもよい。

【００３０】＜放電媒体について＞

【００３１】放電媒体は、少なくともディスプロシウム
およびハロゲン原子を含むものとし、点灯中約１気圧以
上の圧力を呈するように透光性セラミックス放電容器内
に封入される。ディスプロシウムは発光金属としてよく
用いられるスカンジウムに比べて原子量が大きいことか
ら、音速を低下させる分子量を増加させる作用をもたら
す。その結果として、音響共鳴周波数を下げることがで
き、広範囲の点灯周波数特性を実現することが可能とな
る。

【００３２】＜その他の構成について＞

【００３３】（１）給電導体について

【００３４】電極に対して給電するとともに、透光性セ
ラミックス放電容器を封止してするのに好適な構成は、
以下に示す給電導体を用いることである。

【００３５】すなわち、給電導体は、電極間に電圧を印
加し、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、基端が透光性放電容器の外部に導出さ
れている。なお、「透光性放電容器の外部に導出されて
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、接続導体を介
して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。

【００３６】（２）ランプ電力について

【００３７】高圧放電ランプのランプ電力は、５０Ｗ以
下好ましくは１５〜２５Ｗに規定される。点灯回路手段
を極小形化できるのは、せいぜい５０Ｗ以下までの小電
力の場合に限定されるからである。なお、本発明におい
て「ランプ電力」とは、高圧放電ランプ装置を定格電圧
の電源に接続した場合に、高圧放電ランプを点灯するた
めに付設されている点灯回路手段によって高圧放電ラン
プが点灯した際に、高圧放電ランプの部分で消費される
電力をいう。

【００３８】一方、管壁負荷（w/cm2）は、２８〜１６
０とするのが望ましい。

【００３９】〔点灯回路手段について〕

【００４０】点灯回路手段は、高圧放電ランプを動作周
波数１５〜３０ｋＨｚの高周波で点灯するのであれば、
その余の構成は問わない。すなわち、音響的共鳴現象を
回避しながら動作周波数を従来技術より明らかに高い高
周波で点灯することが可能になり、これにより従来技術
に比較して著しい小形化、軽量化を図ることができる。

【００４１】ところで、点灯回路手段の基本的回路構成
は、どのようなものであってもよい。たとえば、ハーフ
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、並列インバータ、一石式インバータたとえばブロッ
キング発振形インバータなどを主体とする回路構成であ
ってもよい。しかし、ハーフブリッジ形インバータは、
回路構成が簡単で使用する回路部品の数も少なくてよい
ので、小形、軽量で、しかも安価な点灯回路手段を得る
ためには、好適である。

【００４２】〔本発明の作用について〕

【００４３】本発明においては、透光性セラミックス放
電容器の包囲部を真球度０．６〜１．０かつ最大内径ａ
（ｍｍ）を２．０〜５．５ｍｍのほぼ球形にして、ａ／
ｆを０．４以下としたたことにより、透光性セラミック
ス放電容器の共振周波数がほぼ単一モード化するととも
に、高くなる。これにより点灯回路手段の動作周波数ｆ
が１５〜３０ｋＨｚでも音響的共鳴現象を生じることな
く、充分安定に高圧放電ランプを点灯することができ
る。

【００４４】また、放電容器がセラミックスであること
により、バルブ形状およびサイズの工業的規模における
製作ばらつきが極めて少なくなる。また上記周波数で点
灯するので、周波数のばらつきがたとえば±１〜３ｋＨ
ｚ程度まで少なくなるため、安全な範囲でなるべく共振
周波数に接近させて点灯することがきる。このことは点
灯回路手段の動作周波数を高めることにつながり、小形
化に貢献する。通常の安価な点灯回路であると動作周波
数の＋−１０％程度ばらつくことが考えられるが、本発
明であればこのばらつきを十分許容することができる。

【００４５】さらにまた、本発明においては、ランプ効
率が高くて、寿命が長い高圧放電ランプ装置が得られ
る。

【００４６】請求項２の発明の高圧放電ランプ装置は、
真球度が０．６〜１．０のほぼ球形をなしていて放電空
間を包囲する最大内径aが２．０〜５．５ｍｍの包囲部
を備えた透光性セラミックス放電容器、透光性セラミッ
クス放電容器の包囲部に臨在する一対の電極、ならびに
透光性セラミックス放電容器内に封入されたディスプロ
シウムおよびハロゲン原子を含む放電媒体を備え、ラン
プ電力が１５〜２５Ｗの高圧放電ランプと；高圧放電ラ
ンプを動作周波数ｆ（ｋＨｚ）、最大内径ａ（ｍｍ）と
したときa／ｆが０．３７以下となる高周波で点灯する
点灯回路手段と；を具備している。

【００４７】本発明は、請求項１の好適な範囲を規定し
ている。

【００４８】請求項３の発明の高圧放電ランプ装置は、
請求項１または２記載の高圧放電ランプ装置において、
点灯回路手段は、ＬＣ共振形の高周波インバータを主体
として構成されていることを特徴としている。

【００４９】本発明は、回路構成が簡単で、小形、かつ
安価な点灯回路手段として好適な構成を規定している。

【００５０】すなわち、ＬＣ共振形の高周波インバータ
としては、ハーフブリッジ形インバータ、一石式インバ
ータたとえばブロッキング発振形インバータ、並列イン
バータなどがある。

【００５１】また、ＬＣ共振形の高周波インバータは、
ＬＣ共振回路を備え、比較的簡単な回路構成によって安
定器の出力電圧を所望に変化させることができる。たと
えば、発振周波数が一定の態様の場合、ＬＣ共振回路の
共振周波数が状況に応じて変化するように構成すること
によって、安定器の出力電圧を制御することができる。
すなわち、無負荷時にＬＣ共振回路のインダクタＬが飽
和してそのインダクタンスが小さくなり、共振周波数が
高くなって発振周波数に接近するために、安定器の出力
電圧が高くなる。負荷時には、ランプ電流に応じてＬＣ
共振回路のインダクタの飽和がなくなって、共振周波数
が発振周波数から離れていき、これに伴って出力電圧が
低減する。

【００５２】しかし、発振周波数が変化する態様の場合
にも、出力電圧を所望に変化させることができる。すな
わち、始動時にはＬＣ共振回路の共振周波数に発振周波
数を接近させれば、安定器の出力電圧が高くなって、２
次開放電圧を高圧放電ランプの放電開始電圧に接近させ
ることができる。点灯後には、発振周波数をＬＣ共振回
路の共振周波数から離せば、出力電圧が低下する。

【００５３】さらに、安定器がＬＣ共振回路を備えてい
ることにより、出力電圧の波形を正弦波にすることがで
きる。

【００５４】請求項４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３記載の高圧放
電ランプ装置と；を具備していることを特徴とする照明
装置。

【００５５】本発明において、照明装置は、高圧放電ラ
ンプ装置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、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
プ装置を除いた残余の部分をいう。なお、「電球形高圧
放電ランプ」とは、高圧放電ランプと、その安定器とを
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。また、照明器具は、電球
形高圧放電ランプを装着した構成のものである。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００５７】図２は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
１の実施形態を示す中央断面正面図である。

【００５８】図３は、同じく上側のみを組み立てて封止
した状態を示す高圧放電ランプの縦断面図である。

【００５９】各図において、高圧放電ランプ装置は、高
圧放電ランプ１１およびこれに一体化された点灯回路手
段１２を必須構成要素として備えている。この他に、反
射鏡１３、ケース１４および受電手段１５を備えてい
る。以下、構成要素別に説明する。

【００６０】＜高圧放電ランプ１１について＞

【００６１】高圧放電ランプ１１は、図３に示すよう
に、透光性セラミックス放電容器１、一対の電極２、給
電導体３、第１のシール４、セラミックスワッシャ５、
外部リード線６、第２のシール７および図面に現れない
放電媒体を備えている。なお、図３は、構成を理解しや
すくするために、上側のみを組み立て封止した状態を示
しているが、実際は上下対称構造になっている。

【００６２】透光性セラミックス放電容器１は、図１に
おいて説明したように、ほぼ球形の包囲部１ａ、一対の
円筒状の小径筒部１ｂ、１ｂを一体成形により備えてい
る。電極２は、後述する給電導体３に支持されて先端が
包囲部１ａ内に突出し、小間隔を隔てて対向し、図示し
ていないが、一対の電極２の間に所定の電極間距離を設
定している。また、電極２と小径筒部１ｂの内面との間
にはキャピラリーと称されるわずかな隙間ｇが形成され
ている。

【００６３】給電導体３は、封着性金属からなり、先端
から中間部まで透光性セラミックス放電容器１の小径筒
部１ｂ内に挿通され、後述する第１のシール４により封
止されるとともに、固定され、基端がわずかに外部に露
出している。また、給電導体３の先端には、電極２の基
端を溶接して一体に支持している。

【００６４】第１のシール４は、小径筒部１ｂおよび給
電導体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、電極２を所定の位置に固定
している。そして、第１のシール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、小径筒部１ｂから外部に突出している給電導体
３の周りに施与し、加熱溶融させて給電導体３および小
径筒部１ｂの内面の間の隙間に進入させて小径筒部１ｂ
内に挿入されている給電導体３の全体を被覆するととも
に、さらに電極２の基端部をも被覆する。セラミックス
ワッシャ５は、中央の貫通孔５ａを備え、給電導体３お
よび外部リード線６の接続部を包囲している。外部リー
ド線６は、耐酸化性金属からなり、給電導体３の基端に
溶接され、給電導体３と同一方向に延在している。第２
のシール７は、セラミックスワッシャ６の貫通孔６ａ内
を中心に給電導体３の小径筒部１ｂから外部に露出して
いる基端部を包囲している。したがって、給電導体３
は、第１および第２のシール４、７によって完全に被覆
されている。放電媒体として、発光金属のハロゲン化
物、水銀および希ガスが封入されている。

【００６５】＜点灯回路手段１２について＞

【００６６】図４は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
１の実施形態における点灯回路手段を示す回路図であ
る。以下、点灯回路手段１２について図４を参照して説
明する。本実施形態は、ハーフブリッジ形高周波インバ
ータを主体とする蛍光ランプ用の点灯回路手段を用いて
いる。

【００６７】図において、ＡＳは低周波交流電源、ｆは
過電流ヒューズ、ＮＦはノイズフィルタ、ＲＤは整流化
直流電源、Ｑ１は第１のスイッチング手段、Ｑ２は第２
のスイッチング手段、ＧＤはゲートドライブ回路、ＳＴ
は始動回路、ＧＰはゲート保護回路、ＬＣは負荷回路で
ある。低周波交流電源ＡＳは、１００Ｖ商用電源であ
る。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。

【００６８】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。

【００６９】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
整流回路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を介して低周波交流電源ＡＳ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。第１のスイッチング
手段Ｑ１は、Ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そ
のドレインが平滑コンデンサＣ２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。

【００７０】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。

【００７１】ゲートドライブ回路ＧＤは、帰還回路ＦＢ
Ｃ、直列共振回路ＳＲＣおよびゲート電圧出力回路ＧＯ
からなる。

【００７２】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ＳＲＣ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ＳＲ
Ｃ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。

【００７３】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
ＲＣ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。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。

【００７４】負荷回路ＬＣは、高圧放電ランプＨＰＬ、
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ＨＰＬ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。高圧放
電ランプＨＰＬは、図３に示す構成を備えている。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。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。

【００７５】＜反射鏡１３について＞

【００７６】反射鏡１３は、高圧放電ランプ１１の発光
を集光するために用いられていて、図２に示すように、
基体１３ａ、反射面１３ｂおよび頂部開口１２ｃを備え
ている。

【００７７】基体１３ａは、ガラス成形により形成され
ていて、内面が回転放物面形状をなしている。

【００７８】反射面１３ｂは、基体１３ａの回転放物面
部分にアルミニウム蒸着により形成されている。

【００７９】頂部開口１３ｃは、その外周に段部１２ｃ
１が形成されていて、この段部１３ｃ１を利用して後述
するケース１４に固定されている。

【００８０】また、頂部１３ｃ１の内部側に接続導体１
６ａおよび１６ｂを絶縁体１７を介して固定し、接続導
体１６ａに高圧放電ランプ１１の一方の外部リード線６
を接続し、接続導体１６ｂに他方の外部リード線６を接
続することにより、高圧放電ランプ１１は、反射鏡１３
の光軸に沿って軸が位置して装着されている。

【００８１】接続導体１６ａ、１６ｂは、点灯回路手段
１２の高周波出力端間に接続している。

【００８２】＜ケース１４について＞

【００８３】ケース１４は、図２に示すように、耐熱性
の合成樹脂を成形して中空の手榴弾形状に形成されてい
る。また、ケース１４は、上部体１４ａおよび下部体１
４ｂの２つ割り構成になっていて、内部に点灯回路手段
１２を収納している。上部体１４ａは、後述する受電体
１５を支持しているが、そのために上端に筒状部１４ａ
１を一体に突出している。また、下部体１４ｂは、高圧
放電ランプ１１および反射鏡１３を支持しているが、そ
のために下端に開口１４ｂ１が形成されている。そし
て、反射鏡１３の頂部１３ｃに形成した段部１３ｃ１を
開口１４ｂ１に挿入し、接着することによって反射鏡１
３をケース１４に固定している。

【００８４】<受電手段１５について＞受電手段１５
は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、ケース１４の上部体１
４ａの筒状部１４ａ１に装着されている。また、受電体
１５は、その一対の受電端子が点灯回路手段１２の入力
端に接続している。

【００８５】

【実施例】〔高圧放電ランプ１１〕

【００８６】透光性セラミックス放電容器１：材質−透
光性アルミナセラミックス製、全長−２３ｍｍ

【００８７】包囲部１ａ−外径ａが５ｍｍ、内径４ｍ
ｍ、真球度は０．８、軸長ｂ（図１参照）が７．０ｍｍ

【００８８】小径筒部１ｂ−外径１．７ｍｍ、内径０．
７ｍｍ（肉厚０．５ｍｍ）、長さ９ｍｍ

【００８９】電極２：材質−主成分タングステン、直径
０．２５ｍｍ、長さ７．５ｍｍ、電極間距離３ｍｍ

【００９０】わずかな隙間ｇ：０．２２５ｍｍ

【００９１】給電導体３：材質−ニオブ、直径０．６ｍ
ｍ、長さ４ｍｍ、小径筒部１ｂへの挿入深さ３ｍｍ

【００９２】外部リード線：材質−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金、直径０．６４ｍｍ、長さ５．５ｍｍ

【００９３】第１のシール４：材質−Ａｌ２Ｏ３−Ｓｉ
Ｏ２−Ｄｙ２Ｏ３系のセラミックス封止用コンパウンド
すなわちチフリットガラス、融点１５００゜Ｃ

【００９４】セラミックスワッシャ：材質−アルミナセ
ラミックス

【００９５】第２のシール７：材質−ＣａＯ−ＢａＯ−
ＳｉＯ系の結合用ガラスすなわちフリットガラス、融点
１０４５゜Ｃ

【００９６】放電媒体：始動ガスおよび緩衝ガス−分圧
でＮｅ３％＋Ａｒ９７％の混合ガスを１５０ｔｏｒｒ

【００９７】緩衝蒸気−水銀２ｍｇ

【００９８】発光金属の化合物−Ｎａ：Ｔｌ：Ｄｙ：I
ｎの沃化物重量比を０．４２：１：１．２５：１で２ｍ
ｇ

【００９９】ランプ電力：２０Ｗ

【０１００】球体部内径ａは、点灯周波数ｆ（ｋＨｚ）
とした場合、ａ／ｆが０．３７以内となるように周波数
は、例えば２０ＫＨｚとした。

【０１０１】〔点灯回路手段１２〕

【０１０２】回路構成：ＬＣ共振形であるとともに、一
対のスイッチング手段をコンプリメンタリ接続したハー
フブリッジ形の高周波インバータを主体とする。

【０１０３】図５は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
２の実施形態を示す縦断面図である。

【０１０４】図において、図２と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１０５】本実施形態は、反射鏡に代えてグローブ１
８を用いている点で主として異なる。

【０１０６】すなわち、グローブ１８は、透明部材製で
ほぼ半球状をなし、その開口端がケース１４の蓋体１４
ｃの周縁に形成した周溝１４ｃ１に係合し、かつ耐熱性
接着剤によって固着されている。

【０１０７】また、蓋体１４ｃと高圧放電ランプ１１と
の間に熱反射体１９および空気断熱層２０が配設されて
いる。

【０１０８】空気断熱層２０は、熱反射体１９の背面に
接して蓋体１４ｃに凹窪部１４ｃ２を形成することによ
り、蓋体１４ｃと熱反射体１９との間に形成されてい
る。

【０１０９】さらに、蓋体１４ｃには、一対の挿通孔１
４ｃ３，１４ｃ３が形成されている。一方、高圧放電ラ
ンプ１１は、横置きされ、接続導体１６ｃ、１６ｄの先
端に接続されることにより、支持されている。接続導体
１６ｃ、１６ｄは、蓋体１４ｃの挿通孔１４ｃ３に挿通
され、基端が敗戦基盤１２ａに接続されることにより、
点灯回路手段１２の高周波出力端に接続されている。

【０１１０】図６は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
３の実施形態における高圧放電ランプを示す正面図であ
る。

【０１１１】図７は、同じく高圧放電ランプを示す縦断
面図である。

【０１１２】図において、図３と同一部分についは同一
符号を付して説明は省略する。

【０１１３】本実施形態は、高圧放電ランプ１１を外管
８内に収納した点で異なる。

【０１１４】すなわち、外管８は、Ｔ形バルブからな
り、開口端にピンチシール部８ａを形成している。モリ
ブデン線からなる接続導体９ａ、９ｂをピンチシール部
８ａに挟持させることにより、高圧放電ランプ１１は外
管８内に固定されている。

【０１１５】また、外管８内には、窒素などの不活性ガ
スを低圧封入している。

【０１１６】さらに、外管８のピンチシール部８ａから
接続導体９ａ、９ｂの端部を突出させることにより、外
部接続端子９ａ１、９ｂ１として用いることができる。

【０１１７】ピンチシール部８aは規格化されたＥ１１
口金Ｂが取付けられてもよく、この場合にはピンチシー
ル部の露出幅は、口金Ｂの端部から２.５ｍｍ以下であ
れば、照明器具は小形の反射鏡のものを使用することが
できる。また、電極間距離が４ｍｍ以下で口金の受電部
先端から発光中心までの距離を５０ｍｍ以下であっても
同様である。また、電極間距離が４ｍｍ以下で口金のラ
ンプ側端部から発光中心までの距離を４５ｍｍ以下であ
っても同様である。 一方、口金の最大外径分の電極間
距離を０．５以内にすれば照明器具にランプを装着する
際に、位置ずれがしにくい。一方、高圧放電ランプ１１
は、大気に曝されないので、給電導体３の基端部を延長
して小径筒部１ｂから突出させている。

【０１１８】また、一対の電極２、２の間に所定の電極
間距離ｇＥが設定されている。

【０１１９】図８は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
４の実施形態における高圧放電ランプ組み立ての主要部
を示す正面図である。

【０１２０】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。また、１０は始動補助
導体である。

【０１２１】本実施形態は、高圧放電ランプ１１に始動
補助導体１０を配設した点が特徴的構成である。

【０１２２】始動補助導体６は、同様にモリブデン線か
らなり、基端が接続導体９ａに溶接により接続し、先端
が下方の電極（図示しない。）の周囲を包囲する小径筒
部１ｂの中間部に巻回されている。そして、その先端
は、他の部分よりも放電しないように巻回部分よりも気
密容器から遠ざかるように、折り曲げてもよい。

【０１２３】そうして、本実施形態においては、始動時
に図において下方の電極と始動補助導体１０との間に点
灯回路手段の高周波の出力電圧が印加されるので、それ
らの間の電界強度が大きくなり、放電媒体の絶縁破壊が
促進される。その結果、相対的に低い電圧でも高圧放電
ランプは始動する。

【０１２４】なお、本実施形態の高圧放電ランプ１１
は、図６に示ような外管８内に収納される。

【０１２５】図９は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
５の実施形態を示す正面図である。図１０は、同じく縦
断面図である。図１１は、同じく高圧放電ランプの拡大
正面図である。図１２は、同じく拡大要部断面図であ
る。

【０１２６】各図において、図２および図３と同一部分
については同一符号を付して説明は省略する。

【０１２７】本実施形態は、高圧放電ランプ１１を反射
鏡１３に対して横置き、すなわち反射鏡１３の光軸に対
して透光性セラミックス放電容器１の軸が直交している
とともに、反射鏡１３の周囲を包囲する保護手段２１を
備え、さらに反射鏡１３の前面に前面保護板２２を配設
している点で異なる。

【０１２８】高圧放電ランプ１１は、図１１および図１
２に示すように、接続導体１６ｃ、１６ｄが高圧放電ラ
ンプ１１の軸に対して直交方向に導出されている。この
ため、セラミックスワッシャ５には、中心軸に沿う貫通
孔５ａに連通する放射方向のスリット５ｂを形成し、外
部接続導体１６ｃ、１６ｄを挿通している。

【０１２９】保護手段２１は、ケース１４の蓋体１４ｃ
から一体に形成されている。

【０１３０】反射鏡１３は、背面に環状の支持部１３ｄ
を一体に備えているとともに、反射面１３ｂに一対の挿
通孔１３ｅが形成されている。

【０１３１】挿通孔１３ｅは、反射鏡１３の焦点位置に
おいて、反射鏡１３の光軸と直交する直線を中心として
反射鏡１３の両側面に形成されており、高圧放電ランプ
１１の透光性セラミックス放電容器１の小径筒部１ｂが
挿通するためのものである。

【０１３２】そうして、高圧放電ランプ１１は、反射鏡
１３にその焦点が電極２，２間に位置するように配設さ
れる。この状態で高圧放電ランプ１１の両端の小径筒部
１ｂが挿通孔１３ｅを挿通して、反射鏡１３の外部であ
る背面側に露出する。支持部１３ｄは、基体１３ａの背
面において環状に一体成形されていて、反射鏡１３を支
持する際に用いられる。ケース１４の蓋体１４ｃは、耐
熱性合成樹脂などの耐熱性物質からなり、盤状をなして
いるとともに、その前面中央に反射鏡１３の支持部１３
ｄを受け入れる支持溝１４ｃ４が形成されている。そし
て、支持溝１４ｃ４に嵌合された反射鏡１３の支持部１
３ｄは、無機接着剤Ｂによって固着される。

【０１３３】保護手段２１は、耐熱物質からなり、蓋体
１４ｃの外周から一体に起立して筒状に形成されてい
る。そして、保護手段２１は、反射鏡１３および反射鏡
１３から外部へ露出している高圧放電ランプ１１の露出
部を保護する。高圧放電ランプ１１に接続している外部
接続導体１６ｃ、１６ｄは、蓋体１４ｃの導体挿通孔１
４ｃ３を貫通して蓋体１４ｃの裏側へ導出されている。

【０１３４】前面保護板２２は、透光性耐熱部材からな
り、反射鏡１３の投光開口に耐熱性接着剤によって接着
されて、投光開口を閉塞している。

【０１３５】図１３は、本発明の照明装置の一実施形態
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、図９と同一部分についは同一符号を付して説明は省
略する。３１は照明器具本体、３２は高圧放電ランプ装
置である。照明器具本体３１は、基台３１ａ、支柱３１
ｂおよび灯体３１ｃを備えている。基台３１ａ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ている。支柱３１ｂは、基台３１
ａから垂下して灯体３１ｃを支持している。内部に基体
３１ａに接続する絶縁被覆導線（図示しない。）を挿通
している。灯体３１ｃは、内部にランプソケット（図示
しない。）を収納している。ランプソケットは、絶縁被
覆導線に接続している。

【０１３６】高圧放電ランプ装置３２は、図１１に示す
ものと同一であり、ランプソケットに着脱自在に装着さ
れる。

【０１３７】そうして、灯体３１ｃのランプソケットに
高圧放電ランプ装置３２の口金を装着すれば、高圧放電
ランプ装置３２が高輝度で点灯し、反射鏡１３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。

【０１３８】

【発明の効果】請求項１または３ないし４の各発明によ
れば、真球度が０．６〜１．０かつ最大内径２．０〜
５．５ｍｍのほぼ球形をなしていて放電空間を包囲する
包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器を備えたラ
ンプ電力が５０Ｗ以下の高圧放電ランプと高圧放電ラン
プを動作周波数ｆ（ｋＨｚ）、内径ａ（ｍｍ）としたと
きa／ｆが０．４以内となる高周波で点灯する点灯回路
手段とを具備しているから、共振周波数がほぼ単一モー
ドになるとともに高くできるので、これに伴って点灯回
路手段の動作周波数を高くすることができ、このため小
形化を図った高圧放電ランプ装置を提供することができ
る。

【０１３９】請求項２の発明によれば、加えて、ディス
プロシウムおよびハロゲン原子を含む放電媒体、高圧放
電ランプのランプ電力が１５〜２０Wで、ａ／ｆを０．
３７以下としたので、一層小形化を図った高圧放電ラン
プ装置を提供することができる。

【０１４０】請求項３の発明によれば、加えて点灯回路
手段がＬＣ共振形の高周波インバータを主体として構成
されていることにより、回路構成が簡単で、小形、かつ
安価な高圧放電ランプ装置を提供することができる。

【０１４１】請求項４の発明によれば、請求項３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装置における透光性
セラミックス放電容器の包囲部の真球度を説明する説明
図

【図２】 本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形
態を示す中央断面正面図

【図３】 同じく上側のみを組み立てて封止した状態を
示す高圧放電ランプの縦断面図

【図４】 同じく点灯回路手段を示す回路図

【図５】 本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形
態を示す縦断面図

【図６】 本発明の高圧放電ランプ装置の第３の実施形
態に置ける高圧放電ランプを示す正面図

【図７】 同じく高圧放電ランプを示す縦断面図

【図８】 本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第４の実
施形態における高圧放電ランプ組み立ての主要部を示す
正面図

【図９】 本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第５の実
施形態を示す正面図

【図１０】 同じく縦断面図

【図１１】 同じく高圧放電ランプを示す拡大正面図

【図１２】 同じく拡大要部断面図

【図１３】 本発明の照明装置の一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 １ｂ…小径筒部 ５…セラミックスワッシャ １１…高圧放電ランプ １２…点灯回路手段 １２ａ…配線基板 １３…反射鏡 １３ａ…基体 １３ｂ…反射面

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｊ 61/88 Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｌ // Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｓ 5/00 Ａ (72)発明者 坂口 貞雄 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 小田部 辰男 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K014 AA01 DA05 EA00 3K072 AA11 AC11 BA03 BB01 BC01 BC03 CA00 GA02 GB12 5C039 BB05 BB17 5C043 AA12 CD02 DD03 EA01 EC11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真球度が０．６〜１．０のほぼ球形をなし
   ていて放電空間を包囲する最大内径ａが２．０〜５．５
   ｍｍの包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器、透
   光性セラミックス放電容器の包囲部に臨在する一対の電
   極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封入され
   た放電媒体を備え、ランプ電力が５０Ｗ以下の高圧放電
   ランプと；高圧放電ランプを動作周波数ｆ（ｋＨｚ）、
   内径ａ（ｍｍ）としたときａ／ｆが０．４以内となる高
   周波で点灯する点灯回路手段と；を具備していることを
   特徴とする高圧放電ランプ装置。
2. 【請求項２】真球度が０．６〜１．０のほぼ球形をなし
   ていて放電空間を包囲する最大内径ａが２．０〜５．５
   ｍｍの包囲部を備えた透光性セラミックス放電容器、透
   光性セラミックス放電容器の包囲部に臨在する一対の電
   極、ならびに透光性セラミックス放電容器内に封入され
   たディスプロシウムおよびハロゲン原子を含む放電媒体
   を備え、ランプ電力が１５〜２５Ｗの高圧放電ランプ
   と；高圧放電ランプを動作周波数ｆ（ｋＨｚ）、内径ａ
   （ｍｍ）としたときa／ｆが０．３７以内となる高周波
   で点灯する点灯回路手段と；を具備していることを特徴
   とする高圧放電ランプ装置。
3. 【請求項３】点灯回路手段は、ＬＣ共振形の高周波イン
   バータを主体として構成されていることを特徴とする請
   求項１または２のいずれか一記載の高圧放電ランプ装
   置。
4. 【請求項４】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項３記載の高圧放電ランプ装置と；を具備してい
   ることを特徴とする照明装置。