(57)【要約】【課題】  放電空間に本質的に水銀を含まない条件において、点灯中のアーク幅を大きく見せ、配光特性を良くする。【解決手段】  放電空間１２を形成する発光管部１１、該発光管部１１の両端に形成された封止部１３１、１３２とを有する透光性の気密容器１の放電空間１２に金属ハロゲン化物および希ガス、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体が封入されている。封止部１３１、１３２の内部には、金属箔２１、２２が封着され、一端は放電空間１２内で所望の電極間距離を保って対向配置され、他端は金属箔２１、２２の一端に接続された一対の電極３１、３２が封着されている。そして、発光管部１１は、そのアーク１０形成方向に垂直な断面において、略平行の内壁面１１１、１１２を具備している。【選択図】  図２
2006093006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、
前記放電空間に金属ハロゲン化物および希ガスが封入され、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、
前記封止部の内部に封着された金属箔と、
一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で所望の電極間距離を保って対向配置された一対の電極とを具備し、
前記気密容器の前記発光管部のアーク形成方向に垂直な断面において、略平行の内壁面を具備してなることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記略平行な内壁面は、それぞれ放電中に形成されるアークを対称の中心としてほぼ等距離に離間する壁面であることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の前照灯等に使用される放電空間に本質的に水銀を含まないメタルハライドランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、発光管内に、水銀、希ガス、希土類金属のハロゲン化物、セシウムのハロゲン化物、およびインジウムのハロゲン化物とを含む金属ハロゲン化物を封入し、上記金属ハロゲン化物の総封入量、ハロゲン化セシウムと金属ハロゲン化物の封入モル比、ハロゲン化インジウムと金属ハロゲン化物の封入モル比を好適な量だけ封入したメタルハライドランプの発明がある。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平８−３２９８８９号公報（第２〜９頁、図３〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、環境負荷の高い水銀を使用しないメタルハライドランプの開発が行われている。この水銀を封入しないメタルハライドランプにおいて、点灯中のアークが細く見えるという現象が発生している。これは水銀自体が持っていたアークを太くするという作用を得られなくなったためであると考えられており、アークが細く見える状態であるとそのランプをスクリーン等に投影したときの配光特性が悪くなってしまう。
【０００４】
この課題に対して、例えば、上記特許文献１の第３頁右２〜５行に記載されているように、アークを太くする作用があるセシウムのハロゲン化物を封入することが有効であることが知られている。しかし、セシウムのハロゲン化物を封入すると、ランプの明るさ、すなわち全光束が低下してしまうことがわかった。
【０００５】
本発明の目的は、放電空間に本質的に水銀を含まない条件において、アークの幅を大きく見せ、配光特性の良いメタルハライドランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、前記放電空間に金属ハロゲン化物および希ガスが封入され、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部の内部に封着された金属箔と、一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で所望の電極間距離を保って対向配置された一対の電極とを具備し、前記気密容器の前記発光管部のアーク形成方向に垂直な断面において、略平行の内壁面を具備してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放電空間に本質的に水銀を含まない条件において、点灯中のアーク幅を大きく見せ、配光特性を良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のメタルハライドランプについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの全体図である。
【０００９】
気密容器１は、例えば、透光性の石英ガラスからなり、ほぼ楕円形の形状の発光管部１１とその長手方向の両端部に発光管部１１と同材料で形成された封止部１３１、１３２からなる。発光管部１１の内部には、放電空間１２が形成されており、放電空間１２には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、および希ガスであるキセノンが封入されている。ヨウ化ナトリウムに含有されている金属ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムに含有されている金属スカンジウムは、主に発光金属として作用し、ヨウ化亜鉛に含まれている金属亜鉛は、主に水銀に代わるランプ電圧形成媒体として作用し、キセノンは、主に始動ガスとして作用する。また、ハロゲン化物としては、他のハロゲン化物よりも反応性が低いヨウ素が最も好適である。
【００１０】
ここで、発光管部１１に封入される放電媒体には、水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または１ｃｃあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するという意味である。つまり、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によってメタルハライドランプの電圧を所要に高くする場合、１ｃｃあたり２０〜４０ｍｇ、場合によっては５０ｍｇ以上封入しており、この水銀量と比較すれば、２ｍｇ未満の水銀量は圧倒的に少なく、本質的に水銀が含まれないと言える。
【００１１】
圧潰形成された板状の封止部１３１、１３２の内部には、例えばモリブデンからなる金属箔２１、２２が封着されている。放電空間１２側の金属箔２１、２２の一端部には、直径が異なる大径部３１１、３２１と小径部３１２、３２２とが一体に形成され、かつ例えばタングステンからなる電極３１、３２の一端が、金属箔２１、２２とほぼ一体になるように抵抗溶接により接続され、電極３１、３２の他端は、発光管部１１付近の封止部１３１、１３２を通って、放電空間１２に延出し、５ｍｍ以下の電極間距離を保って、その先端同士が対向するように配置されている。ここで、電極３１、３２の大径部３１１、３２１は放電空間１２に、小径部３１２、３２２は封止部１３１、１３２内にそれぞれ位置している。
【００１２】
電極３１、３２の金属箔２１、２２と近接する軸部分には、金属導線を数回、回巻して形成したコイル４１、４２が、その外周面と接触するように接続されている。このコイル４１、４２は、金属箔２１、２２側の端部から放電空間１２に向けて所定距離巻かれ、コイル４１、４２の他端は封止部１３１、１３２に内在している。
【００１３】
金属箔２１、２２において、電極３１、３２の接続部分に対して反対側の端部には、導入導体５１、５２が溶接等により接続されており、この導入導体５２の他端は、封止部１３２の外部に延出し、Ｌ字状に形成された給電端子５３の一端とほぼ直角になるように接続されている。この給電端子５３の他端は、導入導体５１の方向、かつ封止部１３１、１３２とほぼ平行に延出している。そして、封止部１３１、１３２と平行する給電端子５３には、絶縁チューブ６が取着されている。
【００１４】
これらを備えた気密容器１の外側には、例えば紫外線を遮断する材料からなる筒状の外管７が、その長手方向に沿って覆うように設けられている。この外管７の長手方向の両端部には、縮径部７１が形成されており、縮径部７１は封止部１３２の発光管部１１方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着しており、図示していないもう一方の縮径部は、封止部１３１の発光管部１１方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着している。
【００１５】
そして、気密容器１を内部に覆った状態の外管７は、その外周面を挟持するように形成された固定金属具８を介して、ソケット９に接続されている。このソケット９の径小部分には、金属端子９１が、その外周面に沿って形成されており、この金属端子９１は、給電端子５３とソケット９内部で電気的に接続されている。また、図示していないが、発光管部１１に対して反対方向に延出していた導入導体５１は、ソケット９内部を通って、ソケット９の底部部分に位置している。
【００１６】
これらで構成されたメタルハライドランプは、ランプの長手方向において、点灯中、電極３１、３２の軸間を結ぶ直線に対して、一方向に湾曲したアーク１０が形成される。
【００１７】
図２は、アーク形成方向に垂直な断面図である。ここで、図中の点線はアークの仮想の切断図、直線Ｘ−Ｘ’はアークと一対の電極が形成する平面の一直線、直線Ｙ−Ｙ’は発光管の略中央、かつ直線Ｘ−Ｘ’に対して垂直な直線である。
【００１８】
図２のように発光管部１１の内壁は直線Ｘ−Ｘ’と平行、かつアーク１０を対称の中心としてほぼ等距離に離間する内平壁１１１、１１２とそれらの壁をつなぐ円弧状の内弧壁１１３、１１４とからなり、外壁は直線Ｘ−Ｘ’と平行な外平壁１１５、１１６とそれらの壁をつなぐ１１７、１１８からなる。この内平壁１１１、１１２は、直線Ｙ−Ｙ’よりアーク１０側は、アーク１０の中心を通る直線Ｙ−Ｙ’と平行な直線と交わる内壁付近まで形成されるのが望ましく、アーク１０の反対側は、アーク１０側で形成された位置と直線Ｙ−Ｙ’に対して対象となる位置まで形成されるのが望ましい。また、内平壁１１１、１１２の軸方向の長さは、少なくとも一対の電極３１、３２が形成する電極間距離よりも長いことが望ましい。
【００１９】
図３は、発光管部の内壁及び外壁の断面形状が円形のランプにおいて、擬似的にアークの測定を行った図であり、発光管の長手方向の中心軸線を示す直線Ｚ−Ｚ’からＬ（ここでは０．７ｍｍ）だけ離れた位置に擬似のアークとして、直径が０．３９ｍｍの針金を配置した。ここで、図中のＤ（ｍｍ）は発光管を介さないで見た針金の直径、ｄ（ｍｍ）は発光管を介して見た針金の直径を示している。
【００２０】
この測定では発光管部１１を介さずに測定した針金の大きさＤは、０．３９ｍｍであったが、発光管部１１を介して測定した針金の大きさｄは、直径が０．３３ｍｍに縮小しており、約０．８５倍の大きさになっていることがわかった。これは、発光管部の内部の針金が、発光管部の外側では小さく見えるように作用をするレンズ効果が生じたためであると考えられる。
【００２１】
ここで、レンズ効果について説明をすると、内壁及び外壁の断面形状が円形の発光管部を光が出射する場合、内壁は凹レンズ、外壁は凸レンズの役割をしているといえる。したがって、この発光管の外部から内部の針金を見る場合、凹レンズは針金を小さく見せる作用を、凸レンズは針金を大きく見せる作用をする。また、このレンズ効果は、曲率半径が小さいほど作用すると予想されるため、結果的には、発光管内部の針金が実際の大きさよりも小さく見えたと考えられる。
【００２２】
また、例えば、発光管内部ではアークの太さが１ｍｍ、発光管外部ではアークの太さが０．８ｍｍであるランプと、本発明のように発光管の形状を変えることによって発光管内部ではアークの太さが１ｍｍ、発光管外部ではアークの太さが１ｍｍになったランプとを比較すると、後者のランプの方が配光特性が良いことがわかった。
【００２３】
したがって、本実施の形態では、放電空間に本質的に水銀を含まないランプにおいて、発光管部１１に内平壁１１１、１１２及び外平壁１１５、１１６を形成することによって、これらの部分から出射する光はレンズ効果を受けないために、日本電球工業会に定められている自動車前照灯用メタルハライドランプのアーク測定試験（ＪＥＬ−２１５）を行った場合、アーク１０の幅を大きく見せることができる。
【００２４】
また、内平壁１１１、１１２及び外平壁１１５、１１６によって、アーク１０が太くなることで、配光特性を改善することができる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態のメタルハライドランプについて説明する断面図である。この第２の実施の形態の各部について、図１の第１の実施の形態のメタルハライドランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、発光管部１１の外壁が真円状の外周壁１１９である点である。
【００２６】
発光管部１１の外側を円周状にすることで、内平壁１１１、１１２の外側に凸レンズが配置された構成となる。そして、本実施の形態では、この凸レンズによって、内壁が円周状である場合とは逆のレンズ効果を生じさせることになり、発光管内部のアーク１０が外部では大きく見える作用をするレンズ効果を得ることができる。
【００２７】
したがって、本実施の形態では、第１の実施の形態よりも、さらにアーク１０の大きさ、及び配光特性を改善することができる。
【００２８】
なお、第２の実施の形態において、外周壁１１９を真円状に形成したが、凸レンズの外壁部分の曲率を変化させても良い。これにより、アーク１０の幅や配光特性を所望に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のメタルハライドランプの第１の実施の形態について説明するための全体図。
【図２】図１において、電極間の中心を軸方向に対して垂直に切断した図。
【図３】発光管部の内壁及び外壁の断面形状が円形のランプにおいて、擬似的にアークの測定を行った図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のメタルハライドランプについて説明するための断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  気密容器
１１  発光管部
１１１、１１２  内平壁
１２  放電空間
１３１、１３２  封止部
２１、２２  金属箔
３１、３２  電極
４１、４２  コイル
５１、５２  導入導体
５３  給電端子
６  絶縁チューブ
７  外管
８  固定金属具
９  口金
１０  アーク
【図１】
2006093006.tif 000003
【図２】
2006093006.tif 000004
【図３】
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【図４】
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