專利名稱：金屬鹵化物燈以及使用了它的照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬鹵化物燈以及使用了它的照明裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的金屬鹵化物燈例如陶瓷金屬鹵化物燈，如圖26所示，具備發(fā)光管59，該發(fā)光管59具有外圍器56和電極導入體58，外圍器56由透光性陶瓷制成，具有筒部53和在該筒部53的兩端部經(jīng)連接部54而形成的細管部55，電極導入體58被插入細管部55內使得電極部57形成在頂端部且該電極部57位于被筒部53和連接部54包圍的區(qū)域內并被密封，在外圍器56內封入例如碘化鈧、碘化釔、碘化鈥、碘化銩等稀土類鹵化物作為發(fā)光物質(例如參照專利文獻1)。
在將這些稀土類的鹵化物用作發(fā)光物質的情況下，由于得到了連續(xù)的分光光譜，所以可得到高的顯色性。
專利文獻1特開平6-196131號公報這種陶瓷金屬鹵化物燈一般來說其額定壽命為9000小時，但近來按照降低照明裝置的維護成本和節(jié)省資源的觀點，要求更加長壽命化。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人在上述現(xiàn)有的陶瓷金屬鹵化物燈中進行了向長壽命化的競逐。
可是，在上述現(xiàn)有的陶瓷金屬鹵化物燈中，特別是在垂直點亮(在燈縱向中心軸為豎直方向的狀態(tài)下的點亮)的情況下，會引起下述問題在點亮經(jīng)過時間超過9000小時的例如10000小時內，在位于下側的細管部55之中的連接部54附近產(chǎn)生裂縫(在圖26中用CR表示的部分)，造成漏氣。
該裂縫在垂直點亮燈的情況下顯著出現(xiàn)于位于下側的細管部55，不出現(xiàn)于位于上側的細管部55。另一方面，在水平點亮燈(在燈縱向的管軸為水平方向的狀態(tài)下的點亮)的情況下，該裂縫既可以有時不出現(xiàn)于任何細管部55，又可以有時出現(xiàn)于雙方的細管部55。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決這樣的問題而進行的，其目的在于提供一種可防止在經(jīng)過長期的點亮時間后特別是在細管部之中的連接部附近產(chǎn)生裂縫造成漏氣從而可實現(xiàn)長壽命化的金屬鹵化物燈以及使用了它的照明裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人研究了裂縫的產(chǎn)生原因，分別得知首先第一，在細管部55之中產(chǎn)生了裂縫的部分的內表面上淀積有作為外圍器56的構成材料的陶瓷，該淀積物60與電極導入體58相接觸；第二，與細管部55的內表面之中淀積了陶瓷的部分相比，在與連接部54相反一側的附近，削除成細管部55的內表面被挖掉。在圖26中，61表示細管部55的內表面的被削除的部分。
本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)這些事實，認為其原因如下。
也就是說，所封入的剩余的金屬鹵化物，特別是稀土類的鹵化物在點亮過程中，進入在細管部55與電極導入體58之間所形成的間隙62，與作為外圍器56的構成材料的陶瓷發(fā)生反應，細管部55的內表面因該反應而削除成被挖掉。其后，在點亮時間經(jīng)過的同時，所削除的陶瓷慢慢淀積在細管部55的內表面之中的相同部位(從所削除的部位至連接部54一側的附近)，直至與電極導入體58接觸為止。于是，重復進行燈的點亮和熄滅，其結果是，認為在該淀積物60與電極導入體58的接觸部分，起因于它們的熱膨脹系數(shù)之差而在細管部55上產(chǎn)生大的應力，因該應力而在細管部55上產(chǎn)生了裂縫。
再有，上述說明解釋了在使之垂直點亮的情況下在位于下側的細管部55上所發(fā)生的現(xiàn)象，或者在使之水平點亮的情況下在產(chǎn)生裂縫的雙方的細管部55上所發(fā)生的現(xiàn)象，但在使之垂直點亮的情況下，雖然在樣品之中在位于上側的細管部55中尚不至產(chǎn)生裂縫，但細管部55的內表面卻被同時削除了少許。
本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)這種新的見解而進行了各種各樣的研究的結果是，找出了下述這樣的解決方法。
即，本發(fā)明的金屬鹵化物燈具備發(fā)光管，該發(fā)光管具有透光性陶瓷制的外圍器，其具有內徑為5.5mm以上的筒部和在該筒部的兩端部經(jīng)連接部而形成的細管部，并且在內部至少封入稀土類的鹵化物；以及電極導入體，以有間隙的方式插入上述細管部內，使得在頂端部形成電極部并且該電極部位于由上述筒部和上述連接部包圍的區(qū)域內，在細管部的與上述筒部相反一側的端部被密封起來，上述發(fā)光管的外圍器在用包含發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，上述筒部的內表面的直線部分與上述連接部的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°，上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面的曲率半徑為0.5mm～2.5mm。
另外，本發(fā)明的金屬鹵化物燈具備發(fā)光管，該發(fā)光管具有透光性陶瓷制的外圍器，其具有內徑為5.5mm以上的筒部和在該筒部的兩端部經(jīng)連接部而形成的細管部，并且在內部至少封入稀土類的鹵化物；以及電極導入體，以有間隙的方式插入上述細管部內，使得在頂端部形成電極部并且該電極部位于由上述筒部和上述連接部包圍的區(qū)域內，在細管部的與上述筒部相反一側的端部被密封起來，上述發(fā)光管的外圍器在用包含發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，上述筒部的內表面的直線部分與上述連接部的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°，在上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面形成錐面，在用包含上述發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，當假定上述筒部的內表面與上述錐面的邊界點為點A，上述連接部的內表面與上述錐面的邊界點為點B，包含上述筒部的內表面的直線與從上述點B對上述直線下引之垂線的交點為點C時，線段AC和線段BC的長度分別為0.5mm～2.5mm。
此處，優(yōu)選在上述發(fā)光管的外圍器內封入有堿土類金屬的鹵化物。
另外，此處，本發(fā)明的金屬鹵化物燈具有下述結構在假定該發(fā)光管中的電極部的突出長度為E(mm)、上述連接部與上述細管部的邊界部分的最小壁厚為tb(mm)的情況下，上述突出長度E和上述最小壁厚tb分別處于被(E，tb)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用下述這樣的解決方法，也能夠使金屬鹵化物燈長壽命化。
即，本發(fā)明的金屬鹵化物燈其具備發(fā)光管，其中外圍器由具有管中央的主管部和管兩端的一對細管部的透光性陶瓷管構成，并且在該外圍器內封入有發(fā)光物質，封入銩(Tm)、鈥(Ho)、鏑(Dy)之中的至少1種稀土類金屬的鹵化物和鹵化鈣作為上述發(fā)光物質，并且上述鹵化鈣對全部鹵化金屬的組成比率是5～65摩爾％的范圍，而且，在假定上述透光性陶瓷管的細管部的壁厚為tn(mm)、點亮時的管壁負荷為p(W/cm2)的情況下，滿足p/36≤tn＜1.5的關系。
此處，優(yōu)選在上述外圍器中的主管部與細管部的邊界的放電空間一側的角部形成R，其曲率半徑在0.5mm～3.0mm的范圍內。
另外，也可對上述外圍器中的主管部與細管部的邊界的放電空間一側的角部進行倒角加工，使與該外圍器的管軸平行的方向和與上述管軸正交的方向上的倒角尺寸分別在0.5～3.0mm的范圍內。
進而，作為上述發(fā)光物質，還添加鹵化鈰和鹵化鐠之中至少1種鹵化金屬作為發(fā)光物質，規(guī)定其組成比率相對于封入上述外圍器內的全部鹵化金屬的摩爾量在0.5～10摩爾％的范圍內。
而且，本發(fā)明的照明裝置的特征在于，包括上述各結構的金屬鹵化物燈；容納該金屬鹵化物燈的燈具；以及用于使上述金屬鹵化物燈點亮的點亮電路。
發(fā)明效果發(fā)光管的外圍器由筒部和在該筒部經(jīng)連接部而形成的細管部構成，在用包含燈縱向中心軸的面切開外圍器的剖面中，上述筒部的內表面的直線部分與上述連接部的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°，在此情況下，如果得到將上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面的曲率半徑做成0.5mm～2.5mm，或者在上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面上形成上述規(guī)定的錐面的結構，則即使在外圍器內封入稀土類的鹵化物，也由于可使通過削除細管部的內表面而生成的陶瓷在筒部與連接部的邊界部的內表面析出、淀積，故在經(jīng)過長期的點亮時間后，可阻止該淀積物與電極導入體等使熱膨脹系數(shù)不同的部件相接觸。其結果是，可防止在細管部，特別是在連接部附近產(chǎn)生裂縫，造成漏氣，可實現(xiàn)長壽命化。
另外，由于本發(fā)明的金屬鹵化物燈被構成為作為發(fā)光管內的發(fā)光物質，封入銩(Tm)、鈥(Ho)、鏑(Dy)之中至少1種稀土類金屬的鹵化物和鹵化鈣，并且上述鹵化鈣對全部鹵化金屬的組成比率為5～65摩爾％的范圍，而且在假定上述透光性陶瓷管的細管部的壁厚為tn(mm)、點亮時的管壁負荷為p(W/cm2)的情況下，滿足p/36≤tn＜1.5的關系；所以，由此也可實現(xiàn)長壽命化。即，在包括了具有封入尤其對透光性陶瓷管侵蝕程度大的Tm、Ho、Dy之中至少一種稀土類金屬的鹵化物作為發(fā)光物質的、一體成形型的透光性陶瓷管的發(fā)光管的金屬鹵化物燈中，通過以規(guī)定的組成比率封入鹵化鈣，可抑制成為細管部破損的原因的對細管部內表面的侵蝕，細管部內表面所生成的淀積物的量也降低了侵蝕受到了抑制的部分，并抑制了對侵蝕部位的應力施加。而且，通過將細管部的壁厚設定在與管壁負荷對應的適當?shù)姆秶鷥?，就能可靠地防止細管部破損，能得到長壽命的陶瓷金屬鹵化物燈。


圖1是作為本發(fā)明第一實施方式的金屬鹵化物燈的局部切口正視圖。
圖2是被用于上述金屬鹵化物燈的發(fā)光管的正視剖面圖。
圖3是被用于上述金屬鹵化物燈的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖4是被用于上述金屬鹵化物燈的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖5是被用于上述金屬鹵化物燈的另一發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖6是表示發(fā)光管的筒部跟連接部內表面的邊界部處的R的大小與直至產(chǎn)生裂縫的點亮時間的關系的表。
圖7是表示發(fā)光管中的電極突出長度E1與最小壁厚t1的關系和裂縫產(chǎn)生的表。
圖8是表示用于不產(chǎn)生裂縫的電極突出長度E1與最小壁厚t1的關系的圖。
圖9是被用于作為本發(fā)明第二實施方式的金屬鹵化物燈的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖10是圖9的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖11是表示在發(fā)光管的筒部跟連接部內表面的邊界部形成的錐部的大小與直至產(chǎn)生裂縫的點亮時間的關系的表。
圖12是表示作為本發(fā)明第三實施方式的照明裝置的結構的概略剖面圖。
圖13是本發(fā)明第四實施方式的金屬鹵化物燈中的發(fā)光管的結構的剖面圖。
圖14是表示封入了現(xiàn)有的發(fā)光物質的情況下發(fā)光管的細管部的侵蝕狀態(tài)的主要部分放大剖面圖。
圖15是表示第四實施方式的發(fā)光管中的細管部的侵蝕狀態(tài)的主要部分放大剖面圖。
圖16是表示發(fā)光管內的CaI2的封入量與管壁負荷、細管部的壁厚的關系的表。
圖17是表示CaI2的組成比率Mca(摩爾％)與細管部壁厚t1(mm)、管壁負荷的關系的表。
圖18是表示管壁負荷與細管部的壁厚的最大值、最小值的關系的表。
圖19是表示管壁負荷與細管部的壁厚的最大值、最小值的關系的曲線圖。
圖20是表示管壁負荷與主管部的壁厚的最大值、最小值的關系的表。
圖21是表示管壁負荷與主管部的壁厚的最大值、最小值的關系的曲線圖。
圖22是表示在主管部與細管部的內側的邊界部設置R部的結構的一體成形型陶瓷管的剖面圖。
圖23是表示在使用了圖22的一體成形型陶瓷管的情況下的淀積物的狀態(tài)的放大剖面圖。
圖24是表示對主管部與細管部的內側的邊界部進行倒角以代替圖22所示的R的結構的圖。
圖25(a)、(b)是表示使用了組裝型陶瓷管的發(fā)光管的結構的圖。
圖26是被用于現(xiàn)有的金屬鹵化物燈的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
符號說明1 金屬鹵化物燈2 外管
3、39、100、300、310 發(fā)光管4 套管5 燈頭6 喇叭管(flare)7、8 管莖線(stem line)9 電力供給線10、11、113、114 外部引線12 小眼部(eyelet)13 殼部14、15 金屬板16、40、131 筒部17、41 連接部18、45、104、105 細管部19、44 外圍器20、42 邊界部21、22、170、180 電極部23、120 放電空間24、25 電極導入體26 間隙27、111、112 密封材料28、29、172、182 電極軸30、31、171、181 電極線圈32、33、109、110 內部引線34、35、117、118 線圈36 電極插入孔37、153 淀積物38、105A 被削除的部分43、332 錐面46 頂板47 燈具48 點亮電路49 基體部
50 反射面51 燈罩部52 燈座部具體實施方式
以下，用

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
(第一實施方式)如圖1所示，作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率(輸入功率)150W的金屬鹵化物燈(陶瓷金屬鹵化物燈)1包括總長100mm～180mm，例如140mm的外管2；配置于該外管2內的發(fā)光管3和包圍該發(fā)光管3整體，萬一發(fā)光管3破損時用于防止外管2被該碎片破損的套管4；以及固定于外管2的端部的螺口式(E形)燈頭5。
再有，發(fā)光管3的縱向中心軸(在圖1中，用X表示)與外管2的縱向中心軸(在圖1中，用Y表示)大體一致。
外管2由透明的圓柱狀的例如硬質玻璃等構成，一個端部被密閉成半球狀，并且將例如由鉛玻璃構成的喇叭管6密封在另一端部。外管2內可以是真空狀態(tài)，也可根據(jù)需要封入氮氣等惰性氣體。
在喇叭管6內分別密封例如由鎳或低碳鋼構成的二條管莖線7、8的一部分。二條管莖線7、8的一個端部分別被引入到外管2內，其中的一條管莖線7經(jīng)電力供給線9與從發(fā)光管3導出的后述二條外部引線10、11之中的一條電連接，另一條管莖線8直接與剩下的外部引線11電連接。發(fā)光管3在外管2內得到這二條管莖線7、8和電力供給線9支撐。另外，一條管莖線7的另一端部與燈頭5的小眼部12電連接，另一條管莖線8的另一端部與燈頭5的殼部13電連接。另外，管莖線7、8由分別將多條金屬線熔接成為一體的一條金屬線構成。
套管4由透明的圓柱狀的例如石英玻璃等構成，兩端均開口。另外，該套管4的兩個端部通過被熟知的支撐構件，例如二決金屬板14、15夾持而得到保持。金屬板14、15本身與外部引線10、11進行機械連接并得到支撐。
如圖2所示，發(fā)光管3具有例如多晶氧化鋁制的外圍器19，外圍器19由筒部16和細管部18構成，筒部16略呈圓柱狀，其內徑r1至少為5.5mm以上，細管部18略呈圓柱狀，在該筒部16的兩端部經(jīng)連接部17形成，并且其外徑(例如外徑R2為3mm～5mm)相對地比筒部16的外徑(例如外徑R1為13mm～25mm)小。另外，該發(fā)光管3在用包含發(fā)光管3的縱向中心軸X的面所切出的剖面中，筒部16的內表面的直線部分與連接部17的內表面的直線部分的夾角α(參照圖3等)被設定為85°～115°，例如90°。筒部16的內部空間與細管部18的內部空間互相連通。作為構成該外圍器19的材料，除多晶氧化鋁以外，也可采用釔鋁石榴石(YAG)或氮化鋁等透光性陶瓷。
在發(fā)光管3內分別以規(guī)定量封入下述物質作為發(fā)光物質，至少封入稀土類的鹵化物；作為緩沖氣體，封入汞；以及作為啟動輔助氣體，封入氬或氙等稀有氣體。作為稀土類的鹵化物，例如除碘化鈧(ScI3)或碘化釔(YI3)以外，還可采用碘化鐠(PrI3)、碘化鈰(CeI3)、碘化銩(TmI3)或碘化鈥(HoI3)、碘化鏑(DyI3)等鑭族元素的碘化物。另外，作為發(fā)光物質，除稀土類的鹵化物以外，為了得到所希望的色特性等，可根據(jù)需要適當?shù)夭捎玫饣c(NaI)或碘化鈣(CaI2)等熟知的各種金屬鹵化物。不言而喻，不僅限于碘化物，也可將一部分或全部置換為溴化物。特別是，基于后述原因，理想情況是封入堿土類金屬的鹵化物。
再有，該發(fā)光管3的管壁負荷(發(fā)光管3(除去細管部18)的每單位內表面積的輸入功率)為15W/mm2～45W/mm2。
在本實施方式中，外圍器19借助于筒部16、連接部17和細管部18各自無接縫地一體成形而形成，但如后面將要述及的那樣，筒部16和連接部17通過一體成形來形成，而也可與之不同，在形成細管部18后，在各自組裝后通過熱壓配合來進行一體化。
筒部16的內徑r1如上所述被設定為5.5mm以上，但通常，從緊湊性等的觀點來看，以不超過30mm為宜。另外，筒部16的最小壁厚t2從機械強度及點亮時對封入物的蒸氣壓的耐壓性的觀點來看，理想情況是設定在至少0.4mm以上。
如圖3所示，筒部16的內表面與連接部17的內表面形成R，用平滑的凹曲面連結，它們的邊界部20的內表面的曲率半徑R被設定在0.5mm～2.5mm的范圍。
連接部17的內表面形狀在圖3所示的例子中，除了在與筒部16的邊界部分和與細管部18的邊界部分，成為對發(fā)光管3的縱向中心軸X大體垂直的大致的平面形狀，但也可以是在細管部18一側直徑變小的錐狀的曲面形狀。也就是說，連接部17的內表面形狀在用包含該中心軸X的面切開外圍器19的情況下，在其剖面中，除去細管部18的外圍器19的內表面形成在四角帶有R的大致的長方形或大致的正方形。但是，在連接部17的內表面形狀為錐狀的曲面形狀時，在用包含該中心軸X的面切開外圍器19的情況下，在其剖面中，該中心軸X與連接部17的直線部分的夾角θ(參照圖3)為75°以上95°以下。
再有，連接部17的外表面形狀未作特別限定。但是，如果連接部17的壁厚t3過厚，則點亮時從后述的放電空間23傳遞給連接部17的熱量增加，從而熱損耗增加，無法充分地提高發(fā)光金屬的蒸氣壓，存在發(fā)光效率降低的可能性。另一方面，如果該壁厚t3過薄，則存在機械強度及點亮時對封入物的蒸氣壓的耐壓性變得不充分的可能性。因此，如果考慮到這些方面，則在用包含該中心軸X的面切開外圍器19的情況下，在其剖面中，在連接部17的內表面的直線部分與外表面的直線部分變得大體平行的區(qū)域中的連接部17的最小壁厚t3在理想情況下被設定為1mm～2.5mm。
在被筒部16和連接部17包圍的區(qū)域內，如圖2所示，如后面將要述及的那樣，在電極導入體24、25的頂端部所形成的電極部21、22以大致在同一軸(中心軸X)上大致相向的方式預先被配置，形成放電空間23。
在各細管部18內，插通電極導入體24、25，并且只在與筒部16相反一側的端部利用由流入細管部18與電極導入體24、25之間的間隙26的玻璃料構成的密封材料27加以密封。從細管部18的與連接部17相反一側的端部起密封材料27流入上述間隙26的長度，即密封長度為3mm～6mm。
細管部18的內徑r2通常在發(fā)光管3的制造過程中，被設定為能夠以裕量將電極導入體24、25插入該細管部18內的最小限度的內徑。之所以設定成“最小限度的內徑”，是因為在將電極導入體24、25插入細管部18內以后，如果在細管部18與電極導入體24、25之間形成大的間隙26，則作為發(fā)光物質的金屬鹵化物大量進入該間隙26內，從而在點亮過程中可防止對發(fā)光有貢獻的金屬的量減少的緣故。但是，如上所述，在將電極導入體24、25插入細管部18內時，按照能夠以裕量插入的方式，不得不將細管部18的內徑r2設定得比電極導入體24、25的最大外徑R3(參照圖3)大，在細管部18與電極導入體24、25之間必然形成間隙26。通常，在細管部18與電極導入體24、25之間形成0.05mm～0.5mm的間隙26。不過，在該制造工序中，以電極導入體24、25的縱向中心軸與細管部18的縱向中心軸(中心軸X)完全在同一軸上的方式將電極導入體24、25插入細管部18內并加以密封是困難的，實際情況是，以電極導入體24、25在細管部18內偏心配置的情況居多。
細管部18的壁厚t4(參照圖3)從機械強度的觀點來看，例如被設定在0.7mm以上。另一方面，如果該壁厚t4過厚，則點亮時從放電空間23傳遞給細管部18的熱量增加，從而熱損耗增加，存在發(fā)光效率降低的可能性。因此，理想情況是，細管部18的壁厚t4例如被設定為2.0mm以下。
如圖2所示，電極導入體24、25的最大外徑R3(參照圖3)例如為0.9mm，具有由直徑為0.5mm的鎢制的電極軸28、29和在該電極軸28、29的頂端部所設置的鎢制的電極線圈30、31構成的電極部21、22；一個端部上連接有電極軸28、29的例如由鉬構成的內部引線32、33；與導出至細管部18外部的內部引線32、33的另一端部連接的例如由鈮構成的外部引線10、11；以及卷繞在電極軸28、29的一部分上的鉬制的線圈34、35。該線圈34、35盡可能填埋在細管部18與電極軸28、29的一部分之間所形成的間隙26，以減少金屬鹵化物進入該間隙的量。
在此處，在假定電極部21、22的突出長度(以下，僅稱為“電極突出長度E1”)為E1(mm)(參照圖4和圖5)、以連接部17與細管部18的邊界部分的最小壁厚(以下，僅稱為“最小壁厚t1”)為t1(mm)(參照圖4)的情況下，電極突出長度E1和最小壁厚t1基于后述理由，理想情況是處于被(t1，E1)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的區(qū)域。
再有，如圖4所示，所謂“電極突出長度E1”，表示從插入電極導入體24、25的電極插入孔36突出的長度，換言之，表示從電極插入孔36的放電空間23一側的開口端至包含電極部21、22的頂端并且對電極導入體24、25的縱向中心軸Z垂直的平面的最短距離。但是，“電極插入孔36的放電空間23一側的開口端”如圖5所示，在具有規(guī)定的曲率半徑RO的情況下，成為其開口端具有該曲率半徑RO的部分的連接部17一側的端點(圖5中的點P)。
另外，描繪以電極插入孔36的開口端的任意點為中心的同心圓，“最小壁厚t1”相當于與外圍器19的外表面相接的同心圓之中具有最小半徑的同心圓的半徑。不過，“電極突出長度E1”和“最小壁厚t1”的各值是在點亮初始階段即不受因點亮引起的變形等的影響的狀態(tài)下的值。
再有，作為電極導入體24、25，除了由電極部21、22，內部引線32、33(由鉬構成)，外部引線10、11(由鈮構成)和線圈34、35(由鉬構成)構成的部分以外，在其材料或結構中，可采用已知的電極導入體。
接著，說明將筒部16與連接部17的邊界部20的內表面的曲率半徑R(以下，僅稱為“曲率半徑R”)設定在0.5mm～2.5mm的范圍的理由。
首先，在上述的作為本發(fā)明第一實施方式的額定燈功率150W的金屬鹵化物燈1中，制作了使曲率半徑R分別變?yōu)?.3mm(以下，稱為“比較例1”)、0.5mm(以下，稱為“實施例1”)、1.0mm(以下，稱為“實施例2”)、1.8mm(以下，稱為“實施例3”)、2.0mm(以下，稱為“實施例4”)、2.5mm(以下，稱為“實施例5”)、2.7mm(以下，稱為“比較例2“)的燈各10具。
然后，對制成的各燈以5.5小時點亮、0.5小時熄滅為1個循環(huán)，進行重復該循環(huán)的壽命試驗，分別在經(jīng)過9000小時點亮時、經(jīng)過10000小時點亮時、經(jīng)過12000小時點亮時、經(jīng)過13000小時點亮時，調研在細管部18之中的連接部17的附近是否產(chǎn)生裂縫，得到如圖6的表1所示的結果。
再有，在實施例1～5、比較例1和比較例2中，除了曲率半徑R不同這一點外，具有完全相同的結構，作為主要的結構部分的值，筒部16的外徑R1為12.3mm，筒部16的內徑r1為11.0mm，細管部18的外徑R2為3.0mm，細管部18的內徑r2為1.0mm，電極導入體24、25的最大外徑R3為0.9mm，電極突出長度E1為0.5mm，最小壁厚t1為1.0mm，作為發(fā)光物質，碘化鏑(DyI3)、碘化銩(TmI3)或碘化鈥(HoI3)、碘化鉈(TlI3)和碘化鈉(NaI)分別被封入12重量％、12重量％、12重量％、16重量％、48重量％，以總量計，封入5.2mg，另外封入汞10mg，在300K下封入氬氣13kPa。
另外，在表1的“有無裂縫產(chǎn)生”一欄中，記作“-”的部位意味著至經(jīng)過該點亮經(jīng)過時間為止發(fā)光管3因裂縫而漏氣，變成不點亮。
進而，以燈頭5位于上側的方式使各燈垂直點亮。另外，如后面將要述及的那樣，在連接部17的附近產(chǎn)生了裂縫的細管部18表明都是在使之垂直點亮的狀態(tài)下位于下側的細管部18。
從表1可知，實施例1～實施例5的無論哪一個，在10000小時點亮經(jīng)過時刻，在細管部18之中的連接部17附近都不產(chǎn)生裂縫。特別是，對于實施例1～實施例4，即使在12000小時點亮經(jīng)過時刻，也不發(fā)生那樣的裂縫，對于實施例2和實施例3，即使在13000小時點亮經(jīng)過時刻，也不產(chǎn)生那樣的裂縫。對于實施例1和實施例4，在直至13000小時點亮經(jīng)過時刻，對于實施例5，在直至12000小時點亮經(jīng)過時刻，分別漏氣而不點亮。
另一方面，對于比較例1和比較例2，在9000小時點亮經(jīng)過時刻，在細管部18之中的連接部17附近不產(chǎn)生裂縫，而在直至10000小時點亮經(jīng)過時刻，在細管部18之中的連接部17附近產(chǎn)生裂縫，造成漏氣而不點亮。
然后，對于實施例3和實施例4，用包含發(fā)光管3的縱向中心軸X的面切斷經(jīng)過13000小時點亮后的發(fā)光管3；對于實施例1、實施例2、實施例5、比較例1和比較例2，用包含發(fā)光管3的縱向中心軸X的面切斷未點亮的發(fā)光管3，在利用電子掃描型顯微鏡(SEM)觀察其內表面時，得知如下的情況。
實施例1～實施例5、比較例1和比較例2的全部如圖4所示，在細管部18的放電空間23一側附近的內表面之中，從電極插入孔36的放電空間23一側的開口端以在3mm～10mm的區(qū)域內分別挖掉相同程度的方式來削除。
尤其是，在比較例1和比較例2中，削除掉的氧化鋁在該細管部18的內表面之中，集中在比被削除的部分更靠連接部17一側的附近淀積，其淀積物37與電極導入體24接觸，特別是與線圈34接觸。于是，淀積物37和電極導入體24的接觸部分成為基點，產(chǎn)生裂縫。
再有，在圖4中，38表示被削除的部分。另外，該現(xiàn)象被認為是與被封入的稀土類的鹵化物反應所引起的。
但是，在實施例1中，削除掉的氧化鋁的一部分雖然在該細管部18的內表面之中，在比被削除的部分38更靠放電空間23一側的附近淀積少許，但削除掉的氧化鋁的大部分淀積在筒部16與連接部17的邊界部20的附近的內表面上。不言而喻，其結果是，在細管部18內所淀積的氧化鋁與電極導入體24接觸，該處成為基點，產(chǎn)生裂縫。
在實施例2和實施例3中，削除掉的氧化鋁并不淀積在細管部18的內表面上，而淀積在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面(具有曲率半徑R的凹曲面)上。
在實施例4和實施例5中，削除掉的氧化鋁的一部分雖然在該細管部18的內表面之中，在比被削除的部分38更靠放電空間23一側的附近淀積少許，但削除掉的氧化鋁的大部分淀積在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上。不言而喻，其結果是，在細管部18內所淀積的氧化鋁與電極導入體24接觸，該處成為基點，產(chǎn)生裂縫。
從以上的結果可以認為，通過在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上設置具有適當?shù)那拾霃降腞，筒部16與連接部17的邊界部20的內表面的溫度T1可以低于細管部18之中比被削除的部分38更靠放電空間23一側的附近的內表面的溫度T2，其結果是，削除掉的氧化鋁可以不在細管部18的內表面中的溫度T2的部位析出，而在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面中的溫度T1的部位析出。
另一方面，在那樣考慮的情況下，本來在比較例1中，削除掉的氧化鋁不在細管部18的內表面之中比被削除的部分38更靠放電空間23一側的附近，而應該在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上析出并淀積。但是，可以認為，在比較例1的情況下，之所以在點亮經(jīng)過時間為9000小時～10000小時的期間產(chǎn)生裂縫造成漏氣，是因為該邊界部20的曲率半徑R過小，其結果是，在該邊界部20引起一種毛細管現(xiàn)象，液體狀的剩余金屬鹵化物大量積存在該邊界部20，削除掉的氧化鋁受到呈液體狀積存的金屬鹵化物阻礙，不能在該部分析出，接著在溫度低的部位即細管部18的內表面之中比被削除的部分38更靠放電空間23一側的附近析出并淀積的緣故。此事在實施例1的情況下，也可推測是因為與實施例2～實施例5的情況不同，削除掉的氧化鋁不在筒部16與連接部17的邊界部20本身析出，而在連接部17的稍稍離開邊界部20的部分有若干析出并淀積的緣故。
但是，可知在筒部16的內徑r1不到5.5mm的情況下，無法使因削除細管部18的內表面而生成的氧化鋁在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上析出并淀積。據(jù)認為這是若筒部16的內徑r1不到5.5mm，則邊界部20過分接近于電極部21、22而其內表面的溫度T1上升了的緣故。因此，為使上述那樣生成的氧化鋁在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上析出并淀積，必須將筒部16的內徑r1設定為5.5mm以上。
因而，由于即使封入稀土類的鹵化物，通過將筒部16的內徑r1設定為5.5mm以上，并且將筒部16與連接部17的邊界部20的內表面的曲率半徑R設定為0.5mm～2.5mm的范圍，也可使固削除細管部18的內表面而生成的氧化鋁在筒部16與連接部17的邊界部20的內表面上析出并淀積，所以在經(jīng)過長期的點亮時間后，可阻止其淀積物37與電極導入體24、25等使熱膨脹系數(shù)不同的部件接觸。其結果是，尤其可防止在連接部17的附近產(chǎn)生裂縫而造成漏氣，可實現(xiàn)長壽命化。
特別是，從表1可知，為了實現(xiàn)進一步的長壽命化，理想情況是，將筒部16與連接部17的邊界部20的內表面的曲率半徑R設定為0.5mm～2.0mm的范圍。另外，為了實現(xiàn)更進一步的長壽命化，理想情況是，將筒部16與連接部17的邊界部20的內表面的曲率半徑R設定為1.0mm～1.8mm的范圍。
接著，說明理想情況是將堿土類金屬的鹵化物封入外圍器19內的原因。
首先，作為發(fā)光物質，碘化鏑(DyI3)、碘化銩(TmI3)、碘化鈥(HoI3)、碘化鉈(TlI3)、碘化鈉(NaI)和碘化鈣(CaI2)分別被封入7.7重量％、7.6重量％、7.6重量％、11.3重量％、40.2重量％、25.6重量％，以總量計，封入7.2mg，除了這一點外，與實施例1具有相同的結構，制作了具有如此結構的額定功率150W的金屬鹵化物燈(實施例6)10具。
然后，對制成的各燈以5.5小時點亮、0.5小時熄滅為1個循環(huán)，進行重復該循環(huán)的壽命試驗，在用包含發(fā)光管3的縱向中心軸X的面切斷經(jīng)過12000小時點亮后的發(fā)光管3，在利用電子掃描型顯微鏡(SEM)觀察其內表面時，得知如下的情況。
也就是說，在實施例6中，得知因與稀土類金屬的鹵化物的反應造成的細管部18的內表面的被挖掉的部分比起實施例1的情況下的因與稀土類金屬的鹵化物的反應造成的細管部18的內表面的被挖掉的部分要少得多。從該結果可認為，通過將碘化鈣包含在封入外圍器19內的金屬鹵化物中，可抑制作為上述外圍器19的材料的氧化鋁與稀土類的鹵化物的反應。其結果是，可減少因與上述稀土類金屬的鹵化物的反應而生成的氧化鋁量本身，可實現(xiàn)進一步的長壽命化，同時可防止因與稀土類金屬的鹵化物的反應而使外圍器19的壁減薄，防止該部分的機械強度降低而變得容易破損。已確認，除碘化鈣以外，例如溴化鈣自不待言，即使在采用了鹵化鈣以外的鹵化鎂、鹵化鍶等堿土類金屬的鹵化物的情況下，也同樣地得到該作用效果。特別是，得知在采用了鹵化鈣作為堿土類金屬的鹵化物的情況下，除了上述作用效果外，可增加紅色成分，提高顯色性。
因而，由于抑制了作為外圍器19的材料的氧化鋁與稀土類的鹵化物的反應，減少了因與稀土類金屬的鹵化物的反應而生成的氧化鋁量本身，實現(xiàn)進一步的長壽命化，同時防止了因與稀土類金屬的鹵化物的反應而使外圍器19的壁減薄，防止該部分的機械強度降低而變得容易破損，所以理想情況是，將堿土類金屬的鹵化物封入外圍器19內。
接著，說明理想情況是將電極突出長度E1(mm)和最小壁厚t1(mm)分別設定在被(E1，t1)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內的原因。
首先，如圖7的表2和圖8所示，除了使電極突出長度E1(mm)和最小壁厚t1(mm)發(fā)生各種變化這一點外，與上述表1的實施例2的額定功率150W的金屬鹵化物燈具有相同的結構，制作了具有如此結構的額定功率150W的金屬鹵化物燈各10具。
然后，對制成的各燈以5.5小時點亮、0.5小時熄滅為1個循環(huán)，進行重復該循環(huán)的壽命試驗，在13000小時點亮后，分別調研在連接部17與細管部18的邊界部分是否產(chǎn)生裂縫以及初始的發(fā)光效率(lm/W)，得到如表2所示的結果。
再有，所謂“初始的發(fā)光效率”，是指經(jīng)過100小時點亮時的發(fā)光效率，表2所示的數(shù)值表示各樣品(10具)的平均值。另外，發(fā)光效率與現(xiàn)有的陶瓷金屬鹵化物燈相同或在其之上，即以得到90lm/W以上作為評價的基準。
另外，后述的所謂“光通量維持率(％)”表示在以經(jīng)過100小時點亮時的光通量(lm)為100的情況下所具有的點亮經(jīng)過時間的光通量(lm)的比例。
進而，以燈頭5位于上側的方式使各燈垂直點亮。另外，如后面將要述及的那樣，在連接部17與細管部18的邊界部分所發(fā)生的裂縫也發(fā)生在上側和下側的任何一側。
從表2可知，在實施例6、實施例7、實施例8、實施例12和實施例13中，在經(jīng)過13000小時點亮后在連接部17與細管部18的邊界部分全部產(chǎn)生裂縫，造成漏氣。另一方面，在實施例9、實施例10、實施例11、實施例14、實施例15、實施例16、實施例17和實施例18中，即使在經(jīng)過13000小時點亮后在連接部17與細管部18的邊界部分也全部不產(chǎn)生裂縫。
對于漏氣的各實施例，用包含發(fā)光管3的縱向中心軸X的面切斷該發(fā)光管3，利用SEM觀察其內表面時，不存在因與稀土類金屬的鹵化物的反應而削除掉的氧化鋁淀積在連接部17與細管部18的邊界部分并與電極導入體24、25接觸的情況。因此，認為對實施例6、實施例7、實施例8、實施例12和實施例13的情況下產(chǎn)生裂縫的主要原因進行研究的結果如下。首先，認為在實施例6、實施例7和實施例8的情況下，在點亮過程中，由于處于高溫的電極部21、22過分接近于連接部17與細管部18的邊界部分，所以在該邊界部分的點亮時的溫度與熄滅時的溫度的溫度差增大，由此在該邊界部分產(chǎn)生很大的應力，從而產(chǎn)生裂縫。另一方面，認為在實施例12和實施例13的情況下，電極部21、22、連接部17與細管部18的邊界部分之間的距離比實施例6、實施例7和實施例8要長，盡管沒有那么大的應力發(fā)生在該邊界部分，但由于壁厚t1較薄，即使沒有那么大的應力，也會產(chǎn)生裂縫。與此相對照，在實施例9、實施例10、實施例11、實施例14、實施例15、實施例16、實施例17和實施例18的情況下，據(jù)認為這是因為即使最小壁厚t1很小，其溫度差也隨之減小，在該邊界部分不產(chǎn)生大的應力，而即使溫度差較大，在該邊界部分產(chǎn)生某種程度的大的應力，也有能夠承受該應力的最小壁厚t1的緣故。
另外，從表2可知，在實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、實施例12、實施例13、實施例14、實施例15、實施例16和實施例18的情況下，初始的發(fā)光效率均在90lm/W以上，滿足上述的評價基準。另一方面，在實施例11和實施例17中，初始的發(fā)光效率均不足90lm/W，不滿足上述的評價基準。
然而，在實施例1和實施例7～實施例17的情況下，雖然經(jīng)過6000小時點亮時的光通量維持率在80％以上，與現(xiàn)有的陶瓷金屬鹵化物燈的經(jīng)過6000小時點亮時的光通量維持率為相同程度，但對于實施例18，經(jīng)過6000小時點亮時的光通量維持率僅為75％，低于現(xiàn)有的陶瓷金屬鹵化物燈的經(jīng)過6000小時點亮時的光通量維持率。在實施例18中，連接部17的內表面尤其顯著地發(fā)黑。
據(jù)認為得到這樣的結果的原因如下。
首先，在實施例11和實施例17的情況下，據(jù)認為由于最小壁厚t1過大，在點亮時，從放電空間23傳遞給該邊界部分的熱量增加，熱損耗增大，從而發(fā)光效率降低。另一方面，在實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、實施例12、實施例13、實施例14、實施例15、實施例16和實施例18的情況下，據(jù)認為其最小壁厚t1有適當?shù)拇笮?，在點亮時，從放電空間23傳遞給該邊界部分的熱量少，其結果是，由于可抑制熱損耗增大，所以可得到所希望的發(fā)光效率。但是，實施例18與其它實施例不同，光通量維持率之所以低，據(jù)認為有如下的原因。即，通常，在點亮過程中，放電空間23內的熱對流主要發(fā)生在電極部21、22之間。而且，放電空間23內的鹵素循環(huán)受到這種熱對流促進，在點亮過程中，即使作為其結構材料的鎢從高溫的電極部21、22飛散，也可抑制其附著于發(fā)光管3的內表面使之發(fā)黑，可防止光通量維持率降低?？墒?，這是因為如實施例18那樣，如果電極突出長度E1過長，則在點亮過程中，電極部21、22之中電極插入孔36的開口附近的熱對流難以發(fā)生，在該區(qū)域上述的鹵素循環(huán)的功能降低，從而發(fā)黑的緣故。這也可從如上述那樣實施例18中的連接部17的內表面顯著發(fā)黑得知。
因此，通過將電極突出長度E1(mm)和最小壁厚t1(mm)分別設定在被(E1，t1)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內，即圖8的用斜線表示的區(qū)域內可知，由于不使發(fā)光效率和光通量維持率降低，可防止在連接部17與細管部18的邊界部分因重復點亮和熄滅而產(chǎn)生大的應力，所以可防止在該應力作用下在邊界部分產(chǎn)生裂縫而造成漏氣，可實現(xiàn)更進一步的長壽命化。
因而，由于不使發(fā)光效率和光通量維持率降低，防止了在連接部17與細管部18的邊界部分產(chǎn)生裂縫而造成漏氣，實現(xiàn)了更進一步的長壽命化，所以理想情況是將電極突出長度E1(mm)和最小壁厚t1(mm)分別設定在被(E1，t1)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內。
(第二實施方式)接著，如圖9所示，作為本發(fā)明第二實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈除了在所用的發(fā)光管39中，在筒部40與連接部41的邊界部42的內表面上不形成曲率半徑0.5mm～2.5mm的R，而形成切掉圓錐的頂端部后那樣的錐面43這一點外，具有與作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1相同的結構。
再有，在圖9中，44表示外圍器，45表示細管部。
如圖10所示，在用包含發(fā)光管39的縱向中心軸X的面切開該錐面43的剖面中，在假定筒部40的內表面與錐面43的邊界點(包含筒部40的內表面的直線與包含錐面43的直線的交點)為點A，連接部41的內表面與錐面43的邊界點(包含筒部42的內表面的直線與包含錐面43的直線的交點)為點B，包含筒部40的內表面的直線與從點B對上述直線下引的垂線的交點為點C時，將線段AC和線段BC的長度分別設定在0.5mm～2.5mm的范圍。此時，可以是在上述范圍內線段AC和線段BC的長度相同，也可以是在上述范圍內線段AC和線段BC的長度不同。
再有，在用包含發(fā)光管39的縱向中心軸X的面所切出的剖面中，筒部40的內表面的直線部分與連接部41的內表面的直線部分的夾角α被設定為85°～115°，例如90°。
接著，說明將上述線段AC的長度和上述線段BC的長度分別設定在0.5mm～2.5mm的范圍的原因。
首先，在作為本發(fā)明第二實施方式的額定燈功率150W的金屬鹵化物燈中，制作了使線段AC的長度和線段BC的長度發(fā)生各種變化的燈各10具。
然后，對制成的各燈以5.5小時點亮、0.5小時熄滅為1個循環(huán)，進行重復該循環(huán)的壽命試驗，分別在經(jīng)過9000小時點亮時、經(jīng)過10000小時點亮時和經(jīng)過13000小時點亮時，調研在細管部45之中連接部42的附近是否產(chǎn)生裂縫，得到如圖11的表3所示的結果。
再有，在實施例19～30，比較例3～比較例15中，除了線段AC的長度與線段BC的長度不同這一點外，具有完全相同的結構，作為主要的結構部分的值，筒部40的外徑R1為12.3mm，筒部40的內徑r1為11.0mm，細管部45的外徑R2為3.0mm，細管部45的內徑r2為1.0mm，電極導入體24、25的最大外徑R3為0.9mm，電極突出長度E1為0.5mm，最小壁厚t1為1.0mm，作為發(fā)光物質，碘化鏑(DyI3)、碘化銩(TmI3)、碘化鈥(HoI3)、碘化鉈(TlI3)和碘化鈉(NaI)分別被封入12重量％、12重量％、12重量％、16重量％、48重量％，以總量計，封入5.2mg，另外封入汞10mg，在300K下封入氬氣13kPa。
另外，在表3的“有無裂縫產(chǎn)生”一欄中，記作“-”的部位意味著至經(jīng)過該點亮時間為止發(fā)光管39因裂縫而發(fā)生漏氣，變成不點亮。
進而，以燈頭5位于上側的方式使各燈垂直點亮。另外，如后面將要述及的那樣，在連接部41的附近產(chǎn)生了裂縫的細管部45表明都是在使之垂直點亮的狀態(tài)下位于下側的細管部45。
從表3可知，實施例19～實施例30的無論哪一個，在13000小時點亮經(jīng)過時刻，在細管部45之中的連接部41附近都不產(chǎn)生裂縫。另一方面，對于比較例3～比較例15，在9000小時點亮經(jīng)過時刻，在細管部45之中的連接部41附近也不產(chǎn)生裂縫，而直至10000小時點亮經(jīng)過時刻為止，造成漏氣而不點亮。
然后，對于實施例19～實施例30，用包含該發(fā)光管39的縱向中心軸X的面切斷經(jīng)過13000小時點亮后的發(fā)光管39；對于比較例3～比較例15，用包含該發(fā)光管39的縱向中心軸X的面切斷未點亮的發(fā)光管，在觀察其內表面時，得知如下的情況。
即，實施例19～實施例30、比較例3～比較例15均以相同程度挖除的方式分別削除細管部45之中的連接部41附近的內表面。而且，在比較例3～比較例15中，削除掉的氧化鋁在該細管部的內表面之中，與被削除的部分相比更集中淀積在放電空間23一側的附近，其淀積物與電極導入體24接觸。然后，淀積物與電極導入體24接觸的部分成為基點，產(chǎn)生裂縫。
但是，在實施例19～實施例30中，削除掉的氧化鋁并非淀積在細管部45的內表面上，而是淀積在錐面43上。據(jù)認為，這是因為在筒部40與連接部41的邊界部42的內表面上設置錐面，并且在假定筒部40的內表面與錐面43的邊界點為點A，連接部41的內表面與錐面43的邊界點為點B，包含筒部40的內表面的直線與從點B對上述直線下引的垂線的交點為點C時，通過將線段AC和線段BC的長度分別設定在0.5mm～2.5mm的范圍內，筒部40與連接部41的邊界部42的內表面，即錐面43的溫度T3比細管部45之中相對于被削除的部分更靠近連接部41一側附近的內表面的溫度T2低，其結果是，削除掉的氧化鋁不容易在細管部45的內表面上溫度T2的部位，而容易在錐面43上溫度T3的部位析出的緣故。不過，在作為本發(fā)明第二實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈中，也與作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1一樣，必須將筒部40的內徑r1設定在5.5mm以上。
因而，即使封入稀土類的鹵化物，在將筒部40的內徑r1設定在5.5mm以上的同時，在筒部40與連接部41的邊界部42的內表面上設置錐面43，并且在假定筒部40的內表面與錐面43的邊界點為點A，連接部41的內表面與錐面43的邊界點為點B，包含筒部40的內表面的直線與從點B對上述直線下引的垂線的交點為點C時，通過將線段AC和線段BC的長度分別設定在0.5mm～2.5mm的范圍內，與作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1一樣，由于可使因削除細管部45的內表面而生成的氧化鋁在該錐面43上析出并淀積，所以經(jīng)過長期的點亮時間后，可阻止其淀積物與電極導入體24、25等使熱膨脹系數(shù)不同的構件接觸。其結果是，可防止在細管部45，特別是在連接部42的附近產(chǎn)生裂縫而造成漏氣，可實現(xiàn)長壽命化。
另外，在作為本第二實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈中，在抑制作為外圍器44的結構材料的氧化鋁與稀土類的鹵化物的反應、減少因與稀土類金屬的鹵化物的反應而生成的氧化鋁量本身、實現(xiàn)進一步長壽命化的同時，由于防止了因與稀土類金屬的鹵化物的反應而使外圍器44的壁減薄，致使該部分的機械強度降低而易于破損，所以理想情況是，在外圍器44內封入堿土類金屬的鹵化物。不言而喻，據(jù)確認，即使作為堿土類金屬的鹵化物，在除碘化鈣或溴化鈣的鹵化鈣以外，還采用了鹵化鎂、鹵化鍶等的情況下，也得到與上述同樣的效果。特別是，作為堿土類金屬的鹵化物，在采用了鹵化鈣的情況下，除了上述的作用效果外，還可提高顯色性。
進而，由于防止因重復點亮和熄滅而在連接部41與細管部45的邊界部分產(chǎn)生大的應力，防止因該應力而在邊界部分產(chǎn)生裂縫，實現(xiàn)更進一步的長壽命化，所以在假定電極突出長度E1(mm)、連接部41與細管部45的邊界部分的最小壁厚為t1(mm)的情況下，理想情況是將電極突出長度E1(mm)和最小壁厚t1(mm)分別設定在被(E1，t1)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內。
(第三實施方式)如圖12所示，作為本發(fā)明第三實施方式的照明裝置例如是組裝進頂板46內的向下照光用，包括埋設在頂板46內的燈具47、容納在該燈具47內的作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1以及用于使該金屬鹵化物燈1點亮的點亮電路48。
燈具47和點亮電路48均被固定在板狀的基體部49。
燈具47具有燈罩部51和燈座部52，燈罩部51在內部具有反射面50，燈座部52被配置在該燈罩部51內，安裝有燈。
在點亮電路48中也可采用熟知的銅鐵穩(wěn)壓器或電子穩(wěn)壓器的任何一種。
按照與這樣的作為本發(fā)明第三實施方式的照明裝置有關的結構，由于采用了長壽命的金屬鹵化物燈，所以不僅可削減燈的成本，而且由于可使燈的更換頻度減少，所以還可削減因更換作業(yè)等所發(fā)生的成本。
再有，在上述各實施方式中，雖然舉出額定功率150W的金屬鹵化物燈為一個例子進行說明，但本發(fā)明也可應用于除額定功率150W以外例如70W～400W的金屬鹵化物燈。
另外，在上述第三實施方式中，雖然對采用作為本發(fā)明第一實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1的情況進行了說明，但即使是采用作為本發(fā)明第二實施方式的額定功率150W的金屬鹵化物燈1的情況，也可得到與上述同樣的作用效果。
此外，在上述第三實施方式中，雖然對采用組裝進頂板46內的向下照光用的燈具47的情況進行了說明，但除此以外即使是采用熟知的各種燈具的情況也可得到與上述同樣的作用效果。
(第四實施方式)在上述實施方式中，發(fā)光管中的由筒部與連接部構成的外圍器的、包含管軸的平面上的剖面形狀為大致的矩形形狀，按照此形狀，通過將該筒部與連接部的邊界部的內表面的R定為0.5mm～2.5mm而得到長壽命化的效果，已對此進行了說明。在本實施方式中，在筒部與連接部的邊界部的內表面的R超出了2.5mm的情況下，對于因具備其它條件而得到發(fā)光管的長壽命化的結構進行說明。
(1)發(fā)光管的結構圖13是表示本發(fā)明第四實施方式的金屬鹵化物燈中的發(fā)光管100的結構的剖面圖。
在該圖中，發(fā)光管100的額定燈功率為150W，其外圍器由將管中央的主管部103和管兩端的一對細管部104、105成形為一體并進行了燒結的一體成形型的透光性陶瓷管102構成。
主管部103由內徑φ1為11.0mm的筒部131及其兩端部的半球部132、133(相當于第一、第二實施方式中的“連接部”)構成。筒部131的全長L1為17.3mm，各半球部132、133的管軸方向的長度L1’均被設定為6.2mm。
另外，特別是為了提高透過率以謀求發(fā)光效率的提高，筒部131的壁厚t6被設定為基于現(xiàn)有上述150W品種的較小的0.5～0.8mm的范圍，例如作為典型的尺寸，被設定為0.65mm。
另一方面，對細管部104、105的形狀而言，管內徑φ2被設定為1.0mm，全長L2被設定為15.9mm，另外，基于后述的考察，壁厚t5被規(guī)定在規(guī)定的范圍內，在本例中，作為典型的尺寸被設定為1.1mm。
此外，特別是在主管部103與細管部104、105的邊界內側角部(以下，僅稱為“內側角部”)106，形成曲率半徑在0.5mm～3.0mm的范圍的R部，在本實施例中，作為典型的尺寸，該R部的曲率半徑被設定為1.5mm。
在上述發(fā)光管100的主管部103的內部，配置鎢(W)制的一對電極170、180(兩電極間距離Lc10mm)。在此處，上述電極170、180是將鎢制線圈171、181安裝在同樣的鎢制電極棒172、182的頂端部構成。
各電極棒172、182在與放電空間120相反一側的端部，與由Al2O3-Mo系導電性金屬陶瓷構成的內部引線109、110(外徑0.9mm)鍵合而被保持。另外，為了防止在各電極棒172、182的細管部104、105內留存的部分沉積發(fā)光物質，要卷繞鉬(Mo)線圈117、118。
內部引線109、110在從細管部104、105的開口端部141、151引出到外部的同時，在該開口部中，由Dy2O3-Al2O3-SiO2系玻璃料(密封材料)111、112分別進行氣密密封。
另外，在各內部引線109、110的來自細管部104、105的導出部分的端部，由鈮構成的外部引線113、114被鍵合并保持在相同的軸上，通過在該部分外插套管1131、1141來增強該鍵合部。
為了抑制特別是在點亮時的發(fā)光物質所造成的對內部引線109、110的侵蝕，上述玻璃料111、112被充填至內部引線109、110的與W電極棒172、182的鍵合部附近為止。
在放電空間120內，如后面將要敘述的那樣，封入由混合了CaI2的金屬鹵化物構成的發(fā)光物質，并封入作為緩沖氣體的汞約10mg和作為啟動輔助用氣體的氬約13kPa。
(2)發(fā)光物質的組成而且，本申請的發(fā)明人在開發(fā)初期，就制成了在一體成形型陶瓷管中封入由與現(xiàn)有的150W品種相同的組成比率(DyI312％+TmI312％+HoI312％+TlI 16％+NaI 48％)構成的總量為5.2mg的發(fā)光物質的試作發(fā)光管。
該試作發(fā)光管除了不在所封入的發(fā)光物質、細管部和主管部的內側角部6設置R部外，與上述圖13的發(fā)光管100的結構完全相同。
由此，組裝了試作發(fā)光管的金屬鹵化物燈特別是初始光通量為13800lm(流明)和發(fā)光效率為92.0lm/W。順便說一下，由于現(xiàn)有的組裝燒結型的150W品種的發(fā)光效率為88.0lm/W，與之相比，本發(fā)明的發(fā)光管改善了約4.5％。這主要是因一體成形型透光性陶瓷管的應用而引起的。
另外，取得了平均顯色評價數(shù)Ra為94并且特殊顯色評價數(shù)R9為40這樣優(yōu)越的燈特性。
可是，上述試作發(fā)光管在老化試驗中判明，在每經(jīng)過約5000小時起，細管部104、105就以特有的方式發(fā)生破損。特別是，在主要是燈頭朝上、發(fā)光管的管軸與垂直方向大體一致的狀態(tài)下點亮的情況(以下，稱為“燈頭朝上點亮”)下，細管部破損多發(fā)生在試作發(fā)光管的下側細管部。
為了究明該原因，用SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察破損了的試作發(fā)光管的破損部的剖面時，得到在圖14的示意圖中所示那樣的觀察結果。
如該圖所示，細管部5的破損在距主管部103的端部為L3(＝5～6mm左右)的部位105A處發(fā)生。而且，特別是破損部位105A受到發(fā)光物質的侵蝕而呈凹形狀，與此相對照，在離開破損部位105A而與主管部103一側鄰接的部位105B，以與Mo線圈118的周邊相接的方式新生成呈凸形狀的Al2O3淀積物153。
一旦在該狀態(tài)下點亮，隨著溫度上升，由于105B的部位中的細管部105和鉬線圈118、電極棒182等的熱膨脹，作用于空白箭頭所示方向的應力S發(fā)生，該應力S由于作為彎曲力被施加于受到侵蝕而強度減弱的105A的部分，所以產(chǎn)生裂縫152，通過該反復作用，可推知細管部105破損的情況。
接著，為了考察在105A的部分為何發(fā)生了對陶瓷管的侵蝕，通過實驗調研了對應用于現(xiàn)有的透光性陶瓷金屬鹵化物燈的各種發(fā)光物質和對透光性陶瓷管的侵蝕程度。
在該實驗中，試作在管內封入了各種發(fā)光物質和透光性陶瓷管樣品片和氬的石英管，在加熱爐中以約1100℃對其進行了2000小時加熱處理后，觀測了各透光性陶瓷管樣品片的侵蝕程度。
其結果是，侵蝕程度以TmI3＞HoI3＞DyI3＞＞CeI3≈PrI3＞TlI≈NaI≈CaI2的順序減小，可知特別是TmI3、HoI3、DyI3的稀土類金屬鹵化物的侵蝕程度較大。
而且，據(jù)推測，在細管部的稍許進入中間的部位105A，該稀土類金屬鹵化物由氣相變?yōu)橐合?，在該部分中液相狀態(tài)的稀土類金屬鹵化物的對流生成，促進了對細管部的侵蝕。
因此，本申請的發(fā)明人除了特別是包含侵蝕程度大的稀土類金屬鹵化物TmI3、HoI3、DyI3的現(xiàn)有的發(fā)光物質外，還以規(guī)定的比例混合侵蝕程度小的CaI2，封入發(fā)光管100內。因此，能夠顯著地抑制因上述試作燈中的特有的細管部侵蝕和應力施加而造成的破損，以充分的裕量確保與現(xiàn)有的150W品種的組裝燒結體產(chǎn)品相同的額定壽命12000小時。
(3)實施例以下，根據(jù)實施例，更加詳細地說明本發(fā)明的發(fā)光管100的結構和金屬鹵化物燈22的特性。
在本實施例中，特別是作為典型的結構，將由組成比率(DyI37.7％+TmI37.6％+HoI37.6％+TlI 11.3％+NaI 37.2％+CaI228.6％)構成的總量為7.2mg的發(fā)光物質封入發(fā)光管100內。
此外的結構與上述試作發(fā)光管相同。由此，由上述發(fā)光管100制作的燈22以初始光通量13500lm和效率90lm/W取得了平均顯色評價數(shù)Ra為96并且特殊顯色評價數(shù)R9為75這樣的燈特性。
在此處，之所以比上述試作發(fā)光管約降低2％，是向本發(fā)明的發(fā)光物質混合了CaI2所致。另外，R9值之所以從40上升到75，也是混合了相同的CaI2所致。
另外，本第四實施方式的金屬鹵化物燈特別是在燈頭朝上點亮的老化試驗中，得到約12000的壽命時間(由光通量維持率為70％的老化時間規(guī)定)，在該期間未曾觀測到細管部破損。
圖15是表示此時的細管部105的由掃描型顯微鏡得到的觀測結果的示意圖。
如該圖所示，105A的部位中的侵蝕程度與圖14的情況相比極端地變少，Al2O3淀積物153的量也隨之減少。由此，細管部的破損的可能性與圖14的情況相比格外減少，從而燈壽命飛速地得到延長。
上述結構的細管部侵蝕抑制的效果起因于特別是在發(fā)光物質中侵蝕程度大的稀土類金屬鹵化物TmI3、HoI3、DyI3因混合了組成比例較高的CaI2而得到稀釋，有效地減少了與細管部105的侵蝕部位105A接觸的上述稀土類金屬鹵化物的比例。
(4)CaI2混合量和細管部的壁厚的最佳范圍如上所述，通過將CaI2混合到發(fā)光物質中，證實了細管部的侵蝕大幅度地受到抑制。
在此處，混合上述CaI2的優(yōu)越性在于，如上所述在對透光性陶瓷管的侵蝕度本身小的基礎上，即使將其組成比率提得較高，對燈特性的負面效應也能夠抑制到低水平。
然而，與TmI3、HoI3、DyI3等稀土類金屬的鹵化物相比，不否認CaI2的發(fā)光效率稍差，例如，上述實施例中的混合了該稀土類金屬鹵化物CaI228.6摩爾％的發(fā)光管100與未混合CaI2的情況相比，發(fā)光效率約減少2％。
因此，為了確保作為本發(fā)明的課題之一的高效率化，混合CaI2的量有一定的上限。
實際上，對于采用了管壁負荷為30W/cm2的試驗發(fā)光管的金屬鹵化物燈，假定發(fā)光物質的成分與上述相同，使CaI2的摩爾％發(fā)生變化，來測定發(fā)光效率(lm/W)時，得到了圖16的表4那樣的實驗結果。
從該表也可知，隨著CaI2的摩爾％增加，發(fā)光效率緩慢降低，一旦超過65摩爾％，則發(fā)光效率極端地降低，低于采用了現(xiàn)有的150W品種的組裝燒結型的發(fā)光管的150W品種的金屬鹵化物燈中的發(fā)光效率即約88lm/W，因此，與該燒結型的金屬鹵化物燈相比，不可能達到使發(fā)光效率提高這樣的本發(fā)明的目的。對于管壁負荷不同的其它金屬鹵化物燈，也得到大致相同的結果，通過以上考察，可以說希望CaI2的摩爾％在65％以下。
另外，反之，如果CaI2的量過少，則存在不能充分地抑制細管部的侵蝕的程度、不能充分地避免細管部的破損這樣的可能性。
另一方面，據(jù)認為，由于即使足夠地混合CaI2，也并非細管部的侵蝕的程度完全沒有，所以希望該細管部的壁厚也要在一定值以上，但如果使細管的壁厚過厚，則發(fā)光效率降低，這是不希望的。
即，為了在確保所希望的高效率的同時，充分地得到燈壽命，希望CaI2的混合量和細管部的壁厚分別在最佳的范圍內。
因此，本申請的發(fā)明人制作了上述CaI2的組成比率Mca(摩爾％)和細管部壁厚t5(mm)對全部鹵化金屬的總量的組合的多個不同的試驗燈，將管壁負荷設定為通常的燈使用范圍內的20W/cm2、30W/cm2、40W/cm2三種，進行燈老化試驗，以確認細管部中有無裂縫產(chǎn)生。試驗燈的其它條件與上述實施例完全相同。
另外，封入發(fā)光管內的發(fā)光物質為DyI3、TmI3、HoI3、TlI、NaI、CaI2，使CaI2的組成比率從0摩爾％至上述上限的65摩爾％變化，進行實驗。
圖17的表5示出上述老化試驗的結果。
在該表中，在通常的老化試驗中，對即使經(jīng)過9000小時在細管部也不產(chǎn)生裂縫的情形標以“○”，對至此產(chǎn)生了裂縫的情形標以“×”。
在該表中，首先覺察到的是，在細管部的壁厚小于一定值的情況下，盡管封入65摩爾％的CaI2，在細管部也會產(chǎn)生裂縫。
而且，為了不產(chǎn)生裂縫的細管部壁厚的最小值因管壁負荷的值而異，根據(jù)管壁負荷為20W/cm2、30W/cm2、40W/cm2的各種情況，得知細管部所需的壁厚至少是0.5mm、0.8mm、1.1mm。
另外，如果使細管的壁厚過厚，則發(fā)光效率降低。從上述表4的實驗結果可知，在管壁負荷為30W/cm2的情況下，由于如果細管部壁厚為1.5mm，則發(fā)光效率大大降低，所以可以說希望細管部壁厚不到1.5mm。
由本申請的發(fā)明人確認，該壁厚的上限由于發(fā)光效率的降低比例的問題，所以不影響管壁負荷的大小本身，即使在其它不同的管壁負荷的情況下，仍然希望壁厚不到1.5mm。
如上所述，細管部壁厚的上限與管壁負荷無關，一律希望不到1.5mm，但壁厚的下限的大小則與管壁負荷有關。
因此，為了更詳細地闡明細管部壁厚的下限值與管壁負荷的關系，在將5摩爾％的CaI2與發(fā)光物質混合后的狀態(tài)下，將管壁負荷為20W/cm2、27W/cm2、30W/cm2、40W/cm2的各種情況下的不產(chǎn)生裂縫的細管部的最低值求到有效數(shù)字小數(shù)點后2位時，得到圖18的表6那樣的實驗結果。
圖19是將上述表6的值在曲線圖上作圖時的圖。
在該曲線圖上，橫軸p表示管壁負荷的大小(W/cm2)，縱軸t表示細管部的壁厚(mm)，如該圖中所示，可知壁厚的下限值大致排列在直線B上。如果從各作圖值近似地求得該直線B的公式，則為t＝p/36。
因此，在使細管部的壁厚為t5(mm)，管壁負荷為p(W/cm2)的情況下，希望滿足p/36≤t5＜1.5的條件。
再有，該條件是CaI2的量為5摩爾％時的實驗結果，在CaI2被包含此值以上的情況下，由于細管部更難受到侵蝕，所以CaI2的值在5摩爾％～65摩爾％的全部范圍內，只要細管部的壁厚至少為上述p/36以上，就可以說不會產(chǎn)生裂縫。
順便說一下，對于主管部的壁厚范圍也做了實驗，就其上下限而言，得到圖20的表7那樣的結果。
其上限值在考慮到使主管壁厚增大而造成的對發(fā)光效率降低的影響后，在此時的組成中以發(fā)光效率88lm/W以上為基準加以決定。另外，下限值是在燈老化試驗中即使點亮9000小時也不會產(chǎn)生裂縫的最小壁厚值。
如果將該結果在曲線圖上作圖，則為圖21那樣。
因此，例如，在管壁負荷為30W/cm2的情況下，假定細管部的最小壁厚為0.83mm，主管部的最小壁厚為0.53mm，還有CaI2為最小的5摩爾％時，能夠得到發(fā)光效率最高、而且可防止細管部的破損、還可滿足燈壽命的金屬鹵化物燈。
(5)細管部與主管部的邊界的內側角部中的R部的形成再有，還判明，在將CaI2與發(fā)光物質混合的情況下，在可抑制細管部的侵蝕的同時，如圖15所示，還發(fā)生氧化鋁的淀積位置5B與圖14的情況相比稍稍向放電空間20一側移動的現(xiàn)象。
據(jù)推測，這是因為受侵蝕而溶解析出的Al2O3與Ca形成復合物，其析出溫度發(fā)生變化，從而淀積位置也發(fā)生了變化的緣故。
因此，本申請的發(fā)明人已確認，如圖22所示，在細管部與主管部的邊界的內側角部106(圖15)，形成曲率半徑為1.5mm的R部331，在進行了與上述同樣的評價實驗并觀察時，如圖23所示，Al2O3的淀積物153在該R部331的部分形成，淀積物153與鉬線圈118完全不會接觸，其燈壽命也進一步得到延長。
而且，業(yè)已闡明，將上述發(fā)光管100的內側角部6所形成的R部331的曲率半徑規(guī)定在0.5mm～3.0mm的范圍是妥當?shù)摹?br> 如果R部331的曲率半徑不到0.5mm，則在老化約8000小時后，有上述Al2O3淀積物153與Mo線圈118接觸的情況，另一方面，如果該曲率半徑大于3.0mm，則細管部105與鉬線圈118的間隙過分增大，沉積在該間隙的發(fā)光物質的比例增大，由此造成的燈中的光通量比研究品還降低約5％以上，這是不希望的。
(6)總結從以上可知，以TmI3、HoI3、DyI3等稀土類金屬的鹵化物為發(fā)光物質使用的情況下，在具有采用了一體成形型透光性陶瓷管的發(fā)光管的室內型金屬鹵化物燈中，與采用了現(xiàn)有的組裝燒結型的陶瓷管的發(fā)光管的情形相比，為了實現(xiàn)高效率且良好地保持燈壽命，希望滿足下面的條件。
(i)Cal2與整個發(fā)光物質在5～65摩爾％的范圍內混合。
(ii)而且，在假定細管部的壁厚為t5(mm)、管壁負荷為p(W/cm2)的情況下，設定t5，使得p/36≤t5＜1.5。
(iii)進一步希望的是，在細管部與主管部的內側角部形成曲率半徑為0.5～3.0mm的R部。
(第五實施方式)本第五實施方式的發(fā)光管的特征在于，除了上述實施例4中的發(fā)光物質，還封入CeI3。
在此處，特別是作為典型的結構，將由組成比率(DyI37.5％+TmI37.5％+HoI37.4％+TlI 11.1％+NaI 36.3％+CaI227.8％+CeI32.4％)構成的總量為7.5mg的發(fā)光物質封入管內。
這樣，之所以除了實施例4中的上述CaI2外還混合CeI3，是因為通過添加以高效率發(fā)射相對視覺靈敏度高的綠光波段光譜的碘化銫CeI3來補償特別是實施例4中的因混合CaI2而造成的發(fā)光效率的降低。
此外的結構與第四實施方式中的發(fā)光管100相同。
實際上，配備了本第五實施方式的發(fā)光管的金屬鹵化物燈特別是其初始光通量為14700lm和發(fā)光效率為98lm/W，與上述第四實施方式中的金屬鹵化物燈相比，取得了約高6％的值。
另外，燈顯色性也被保持在平均顯色評價數(shù)Ra為95和特殊顯色評價數(shù)R9為70這樣比較優(yōu)越的水平。
另一方面，本實施例的金屬鹵化物燈取得與上述第四實施方式的金屬鹵化物燈相同的約12000小時以上的壽命，其間觀測不到特有的細管部破損。而且，觀測到特別是透光性陶瓷管102的細管部105的侵蝕程度也顯著地受到抑制，并且Al2O3淀積物153也在透光性陶瓷管102的主管部103與細管部105的邊界部的內側角部106所形成的R部331的部分生成。
本實施例5的結構中的添加CeI3的優(yōu)越性在于，如上所述，在對透光性陶瓷管的侵蝕程度小的基礎上，特別是即使較低的組成比率也能得到提高效率的效果，因而可將對燈壽命的負面效應抑制到低水平。
從與此有關的詳細的研究結果業(yè)已闡明，將特別是CeI3對上述全部鹵化金屬的總量的添加組成比率Mce(摩爾％)規(guī)定在0.5～10摩爾％的范圍是妥當?shù)摹?br> 這是因為如果上述比例小于0.5％摩爾，則得不到效率顯著上升約4％以上的效果，而如果大于10％摩爾，則燈發(fā)光色以偏離所謂色坐標的黑體放射軌跡的偏移值Duv約為5以上移至帶綠色的波段，成為不適合于商店等的照明的顏色。
以上，按照第四、第五實施方式，由于燈壽命長，成本性能優(yōu)越，并且顯色性高，如果將裝有這種燈的照明裝置(參照圖12)特別設置在商店等處，則商品的顏色看上去鮮艷，能夠對顧客產(chǎn)生很大的吸引力。
再有，按照配備了上述第四、第五實施方式的發(fā)光管的金屬鹵化物燈，與第一、第二實施方式的結構相比，還取得如下的效果。
即，第四、第五實施方式的金屬鹵化物燈由于在該發(fā)光管的主管部中的連接部與筒狀部的內部的邊界部上的R增大，所以將放電空間內的整個壁面的與發(fā)光中心(電極間距離的中心)的距離之差與第一、第二實施方式的情形相比，可以做到比較小。由此，其優(yōu)點在于，由于可減小點亮中的放電空間壁面的溫度差，所以在發(fā)光部內部鹵化循環(huán)均等地起作用，沒有局部發(fā)黑這樣的情況。因此，據(jù)認為，第四、第五實施方式的金屬鹵化物燈在長時間點亮后的光通量維持率與第一、第二實施方式的情形相比得到提高。
<其它>
(1)上述第四、第五實施方式中因混合CaI2而得到的防止細管部破損的效果在特別封入了包含侵蝕程度大的稀土類金屬鹵化物TmI3、HoI3、DyI3中的至少1種的發(fā)光物質的燈中也同樣地得到了確認。
(2)在上述第四、第五實施方式中，通過在發(fā)光管的內側角部形成規(guī)定的曲率半徑的R，可實現(xiàn)更長壽命化，但如圖24所示，對該角部進行倒角加工，也能得到同樣的效果。
如果假設與該倒角部332的管軸平行的方向的倒角尺寸為C1，與之正交的方向的倒角尺寸為C2，則根據(jù)與規(guī)定了上述R的曲率半徑的范圍大致相同的原因，希望C1、C2均在0.5～3.0mm的范圍。
(3)在上述第五實施方式中，作為用于使發(fā)光效率更加得到提高的發(fā)光物質，添加了CeI3，但也可添加PrI3，以代替CeI3的全部或一部分。由于該PrI3也具有與CeI3同樣的性質，可使發(fā)光效率得到提高而不至對燈壽命產(chǎn)生惡劣影響。
在此時，也希望所添加的PrI3的摩爾％(在還并存CeI3的情況下，將CeI3與PrI3合在一起的摩爾％)在與實施例5中的CeI3的情況同樣的范圍內(0.5～10摩爾％)。
(4)在上述各實施方式中，敘述了用多晶氧化鋁作為透光性陶瓷發(fā)光管材料所做的實驗結果，但由于即使在以可用作該發(fā)光管材料的透光性陶瓷而聞名的釔鋁石榴石(YAG)或氮氧化鋁等的情況下也有受到侵蝕的可能性，所以在此時也可通過形成與上述各實施方式同樣的結構，得到與上述同樣的作用效果。
(5)另外，在上述各實施方式中，以碘化金屬為例來敘述鹵化金屬，但即使是作為碘(I)以外的鹵素的溴(Br)、氯(Cl)的金屬化合物，也能得到同樣的效果。
(6)在第五實施方式中，理想情況是，在封入發(fā)光管內的鹵化物的總量之中，包含Ce、Pr的稀土類金屬鹵化物的總量的組成比率在2～40摩爾％的范圍內。通過實驗確認，如為2摩爾％以下，則得不到規(guī)定的色特性和發(fā)光效率，如為40摩爾％以上，則侵蝕反應性極度增大，此時在利用上述發(fā)明的情況下，細管部在短時間即可產(chǎn)生裂縫。
(7)在上述各實施方式中，對于室內用的比較小型的金屬鹵化物燈進行了說明，但本發(fā)明也可應用于戶外用的大型金屬鹵化物燈。即使是大型，如果為使亮度增加而增大管壁負荷，也不能說完全沒有因細管部受到侵蝕而破損的可能性。
(8)在上述第四、第五實施方式中，對額定輸出為150W的金屬鹵化物燈進行了說明，但本發(fā)明不限于此，可適用于從10W左右的低瓦數(shù)燈到400W的高瓦數(shù)燈的全部金屬鹵化物燈。
(9)再有，在上述各實施方式中，說明了發(fā)光管的外圍器完全一體成形的情況，但即使是主管部的筒部沿管軸方向一分為二，在該部分具有熱壓組裝結構的外圍器，只要細管部與主管部一體成形，就可認為在本發(fā)明中是一體成形的外圍器。
不過，如圖25(a)的發(fā)光管300那樣，也可采取用一對圓板狀的閉塞板319、320塞住圓筒構件303的兩端的開口部作為主管部301，使細管304、305貫通該主管部301的閉塞板319、320的中央部的貫通孔中，一體燒結結合而形成的結構。
進而，如圖25(b)的發(fā)光管310所示，作為發(fā)光管的外圍器，也可采用在圓筒構件303的兩端部設置小直徑部321、322作為主管部301，將細管部304、305與該小直徑部321、322直接結合并燒結結合成為一體的透光性陶瓷管。
但是，圖25(a)、(b)中的任何一種外圍器由于是在單獨制成主管部301和細管部304、305并將它們組裝在一起后進行燒結，所以被稱為組裝燒結型陶瓷管，但在這種組裝燒結型陶瓷管中，在一體燒結時存在產(chǎn)生裂縫的可能性，所以必須增厚在細管部304、305與主管部301的接合部(在圖25(a)中為319、320，在圖25(b)中為321、322)的壁厚，從而在降低該接合部中的光透過率的同時，也存在增大該部分的熱容量，增大熱傳導損耗，降低從燈射出的總光通量與燈功率的比例(發(fā)光效率)的可能性。從這種觀點看，如上述各實施方式所示，使用一體成形型的外圍器的發(fā)光管的結構這一方可以期待有高的發(fā)光效率。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的金屬鹵化物燈能夠防止在經(jīng)過長期的點亮時間后特別是在細管部之中的連接部附近產(chǎn)生裂縫而造成漏氣，作為長壽命的光源是合適的。
權利要求
1.一種金屬鹵化物燈，其中，具備發(fā)光管，該發(fā)光管具有透光性陶瓷制的外圍器，其具有內徑為5.5mm以上的筒部和在該筒部的兩端部經(jīng)連接部而形成的細管部，并且在內部至少封入稀土類的鹵化物；以及電極導入體，以有間隙的方式插入上述細管部內，使得在頂端部形成電極部并且該電極部位于由上述筒部和上述連接部包圍的區(qū)域內，在細管部的與上述筒部相反一側的端部被密封起來，上述發(fā)光管的外圍器在用包含發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，上述筒部的內表面的直線部分與上述連接部的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°，上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面的曲率半徑為0.5mm～2.5mm。
2.一種金屬鹵化物燈，其中，具備發(fā)光管，該發(fā)光管具有透光性陶瓷制的外圍器，其具有內徑為5.5mm以上的筒部和在該筒部的兩端部經(jīng)連接部而形成的細管部，并且在內部至少封入稀土類的鹵化物；以及電極導入體，以有間隙的方式插入上述細管部內，使得在頂端部形成電極部并且該電極部位于由上述筒部和上述連接部包圍的區(qū)域內，在細管部的與上述筒部相反一側的端部被密封起來，上述發(fā)光管的外圍器在用包含發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，上述筒部的內表面的直線部分與上述連接部的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°，在上述筒部與上述連接部的邊界部的內表面形成錐面，在用包含上述發(fā)光管的縱向中心軸的面所切出的剖面中，當假定上述筒部的內表面與上述錐面的邊界點為點A，上述連接部的內表面與上述錐面的邊界點為點B，包含上述筒部的內表面的直線與從上述點B對上述直線下引之垂線的交點為點C時，線段AC和線段BC的長度分別為0.5mm～2.5mm。
3.如權利要求1或2所述的金屬鹵化物燈，其中，在上述外圍器內封入有堿土類金屬的鹵化物。
4.如權利要求1或2所述的金屬鹵化物燈，其中，在假定上述電極部的突出長度為E(mm)、上述連接部與上述細管部的邊界部分的最小壁厚為tb(mm)的情況下，上述突出長度E和上述最小壁厚tb分別處于被(E，tb)＝(0.5，1.0)、(0.5，3.5)、(5.0，3.5)、(5.0，0.5)這4個點所包圍的范圍內。
5.如權利要求1或2所述的金屬鹵化物燈，其中，上述外圍器由筒部、連接部和細管部成形為一體而成。
6.一種金屬鹵化物燈，其具備發(fā)光管，其中外圍器由具有管中央的主管部和管兩端的一對細管部的透光性陶瓷管構成，并且在該外圍器內封入有發(fā)光物質，封入銩(Tm)、鈥(Ho)、鏑(Dy)之中的至少1種稀土類金屬的鹵化物和鹵化鈣作為上述發(fā)光物質，并且上述鹵化鈣對全部鹵化金屬的組成比率是5～65摩爾％的范圍，而且，在假定上述透光性陶瓷管的細管部的壁厚為tn(mm)、點亮時的管壁負荷為p(W/cm2)的情況下，滿足p/36≤tn＜1.5的關系。
7.如權利要求6所述的金屬鹵化物燈，其中，在上述外圍器中的主管部與細管部的邊界的放電空間一側的角部形成R，其曲率半徑在0.5mm～3.0mm的范圍內。
8.如權利要求6所述的金屬鹵化物燈，其中，對上述外圍器中的主管部與細管部的邊界的放電空間一側的角部進行倒角加工，使與該外圍器的管軸平行的方向和與上述管軸正交的方向上的倒角尺寸分別在0.5～3.0mm的范圍內。
9.如權利要求6～8的任一項中所述的金屬鹵化物燈，其中，作為上述發(fā)光物質，還添加鹵化鈰和鹵化鐠之中的至少1種鹵化金屬作為發(fā)光物質，規(guī)定其組成比率相對于封入上述外圍器內的全部鹵化金屬的摩爾量在0.5～10摩爾％的范圍內。
10.如權利要求6所述的金屬鹵化物燈，其中，上述外圍器由主管部與細管部成形為一體而成。
11.一種照明裝置，其中，包括權利要求1、權利要求2、權利要求6的任一項中所述的金屬鹵化物燈；容納該金屬鹵化物燈的燈具；以及用于使上述金屬鹵化物燈點亮的點亮電路。
全文摘要
發(fā)光管(3)具備透光性陶瓷制的外圍器(19)，其具有內徑為5.5mm以上的筒部(16)和在該筒部(16)的兩端部經(jīng)連接部(17)而形成的細管部(18)，并且在內部至少封入稀土類的鹵化物；以及電極導入體(24)、(25)，插入細管部(18)內并被密封起來。發(fā)光管(3)在用包含發(fā)光管(3)的縱向中心軸X的面所切出的剖面中，筒部(16)的內表面的直線部分與連接部(17)的內表面的直線部分的夾角α為85°～115°。在細管部(18)與電極導入體(24)、(25)之間形成間隙(26)。筒部(16)與連接部(17)的邊界部(20)的內表面的曲率半徑為0.5mm～2.5mm。
文檔編號H01J61/12GK1961404SQ20058001765
公開日2007年5月9日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權日2004年3月31日
發(fā)明者東昌范, 馬庭隆司, 主森理惠 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社