(57)【要約】本発明は、水銀を本質的に封入しないメタルハライドランプ、これを用いたメタルハライドランプ点灯装置および自動車用前照灯装置に関し、光束立上りを早めた上記製品群を提供することを目的とする。本発明のメタルハライドランプ（ＭＨＬ）は、気密容器（１ａ）内の放電空間（１ａ）の両端に電極間距離５ｍｍ以下で一対の電極（２）、（２）を封装した内容積Ｃ（ｃｃ）の放電容器と；ナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含む融点Ｔ（Ｋ）のハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含む放電媒体と；を具備し、安定時ランプ電力が５０Ｗ以下で、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量をＨ（ｍｇ）とし、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比をＲとしたとき、数式（１）を満足する。（Ｈ／Ｃ）×［Ｒ／（Ｔ／５００）６］＜３．１１        （１）
2003030211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向するとともに、電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備え、単位ｃｃで表したときの気密容器の内容積の値がＣの放電容器と；
ナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含み、単位Ｋで表したときの融点の値がＴのハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含み、かつ、水銀を本質的に含まない気密容器内に封入された放電媒体と；
を具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、単位ｍｇで表したときの消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量の値をＨとし、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比をＲとしたとき、数式（１）を満足することを特徴とするメタルハライドランプ。
（Ｈ／Ｃ）×［Ｒ／（Ｔ／５００）６］＜３．１１    （１）
【請求項２】
内部に放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向して封装されていて、電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備えた放電容器と；
発光金属のハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と；
を具備し、安定時ランプ電力が５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯後１０秒以内の期間、安定時ランプ電力の２．２倍以上のランプ電力が供給され、点灯後４秒に安定時の光束の６０％以上が得られるとともに、安定時ランプ電力がＢＷ（Ｗ）、アークの最高輝度部から放電媒体溜まりまでの最短距離がＬＡ−Ｈ（ｍｍ）、気密容器の放電空間部の質量がＣＴ（ｍｇ）であるとき、数式（２）を満足することを特徴とするメタルハライドランプ。
５＜（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ＜２８        （２）
【請求項３】
一対の電極は、気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の一部に最大直径部分があり、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（３）および（４）を満足することを特徴とする請求の範囲２記載のメタルハライドランプ。
2003030211.tif 000014
【請求項４】
一対の電極は、放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（５）を満足することを特徴とする請求の範囲２記載のメタルハライドランプ。
2003030211.tif 000015
【請求項５】
一対の電極は、気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（３）および（６）を満足することを特徴とする請求の範囲２記載のメタルハライドランプ。
2003030211.tif 000016
【請求項６】
一対の電極は、先端から若干後退した位置に形成された径大部分を備え、かつ、先端の肩部から径大部分の最外周部を通過する直線と軸とがなす角度ＱＥ（°）が数式（７）を満足することを特徴とする請求の範囲２記載のメタルハライドランプ。
2003030211.tif 000017
【請求項７】
内部に放電空間が形成された石英ガラス製の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向するとともに、電極間距離が５ｍｍ以下で、先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足する一対の電極を備えた放電容器と；
ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含むハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含み、かつ、水銀を本質的に含まない気密容器内に封入された放電媒体と；
を具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯直後に安定時ランプ電力の２．０倍以上の電力が投入される期間を有することを特徴とするメタルハライドランプ。
2003030211.tif 000018
【請求項８】
一対の電極は、放電空間への突出長が１．９ｍｍ以下であることを特徴とする請求の範囲７記載のメタルハライドランプ。
【請求項９】
放電媒体は、発光金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物として含むとともに、さらにＭｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１０】
第２のハロゲン化物は、Ｚｎのハロゲン化物であることを特徴とする請求の範囲９記載のメタルハライドランプ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一記載のメタルハライドランプと；
メタルハライドランプの点灯後４秒までの点灯開始時最大ランプ電力を安定時ランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；
を具備していることを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項１２】
自動車用前照灯装置本体と；
放電容器の軸が自動車用前照灯装置本体の光軸に沿って自動車用前照灯装置本体内に配設される請求項１ないし１０のいずれか一記載の記載のメタルハライドランプと；
メタルハライドランプの点灯後４秒までの点灯開始時最大ランプ電力を安定時ランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；
を具備していることを特徴とする自動車用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、水銀を本質的に封入しないメタルハライドランプ、これを用いたメタルハライドランプ点灯装置および自動車用前照灯装置に関する。
背景技術
相対向する一対の電極を備えた気密容器内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入したメタルハライドランプは、比較的高効率で、高演色性であるため広く使用されている。自動車の前照灯用においても、メタルハライドランプの使用が普及してきている。自動車の前照灯用を含めて、現在実用されているメタルハライドランプは、水銀を必須としている（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）。なお、自動車前照灯用のメタルハライドランプの仕様については、たとえば特開平２−７３４７号公報に記載されているが、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠とされている。また、特開平５９−１１１２４４号公報には、水銀の封入量を所定量になるように規定した自動車前照灯用として好適な放電ランプすなわちメタルハライドランプが記載されている。このメタルハライドランプにおいては、水平作動状態にて放電アークが収縮して少なくともほぼ直線的となり、高効率を呈する旨記述されている。
しかしながら、環境問題が深刻化してきている現在、照明分野においても、環境負荷が大きい水銀をランプから減少させ、さらには廃絶することは非常に重要なことと考えられている。
この課題に対して、メタルハライドランプにおいても、水銀を用いないための提案が既にいくつかなされている。たとえば、特許第２９８２１９８号公報、特開平６−８４４９６号公報および特開平１１−２３８４８８公報に記載されている各発明は、本発明者らがなしたものである。前者は、スカンジウムＳｃまたは希土類金属のハロゲン化物と希ガスとを封入して、パルス電流で点灯制御する構成である。中者は、放電媒体を金属ハロゲン化物と希ガスで構成することにより、広い入力範囲で色特性の変化を少なくして調光点灯を可能にした構成である。後者は、主発光物質であるところの第１の金属ハロゲン化物に加えて、蒸気圧が高くて発光しにくい第２の金属ハロゲン化物を添加することにより、電気特性などの改善を行うようにした構成である。
また、特開平１１−３０７０４８号公報には、スカンジウムＳｃおよびナトリウムＮａのハロゲン化物に加えて、金属単体での電離電圧が５〜１０ｅＶであり、かつ、動作時の蒸気圧が１×１０−５（気圧）であるところの第３の金属ハロゲン化物としてイットリウムＹおよびインジウムＩｎのハロゲン化物を添加することにより、電極の飛散による黒化を防止する構成が記載されている。なお、この従来技術においては、発明により得られたメタルハライドランプが自動車前照灯用としての全光束および色度範囲を有している旨記述されている。
図１３は、従来の消灯時における水銀入りランプを示す要部拡大正面図である。各図において、１０１は気密容器、１０２は電極、１０３はハロゲン化物である。
放電容器１０１は、気密容器１０１ａおよび一対の電極１０１ｂからなるが、電極１０１ｂの軸部に付着するハロゲン化物１０４の電極付着量が多かった。
ところが、自動車前照灯用の水銀入りランプの場合、点灯直後はキセノンが主に発光するが、その後水銀が速やかに、しかも、急速に蒸発して発光し始める。水銀の発光効率は、キセノンのそれより数倍高いので、点灯後４秒には定格光束の８０％以上の光束が得られ、光束立上りが比較的早い。また、点灯直後に定格ランプ電力すなわち安定時ランプ電力の２倍程度の電力を投入することで上記の光束が得られ、ランプ電流は、最大電流が点灯直後だけ流れ、１〜２秒経過した後は急激に低下して、４秒後には半分以下になる。
一方、水銀を本質的に含まないメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）で自動車前照灯用の場合、点灯直後にキセノンが前者と同様に発光するが、その後ハロゲン化物が４００〜６００℃程度にまで温度上昇しないと十分に蒸発しない。また、その間点灯開始から４秒程度を要する。したがって、それまでの間は、キセノンが発光を続ける。このため、水銀入りのランプに比較すると、同一ランプ電力で十分な光束立上りを得ることができないという問題があるとともに、図１に示すように点灯後４秒程度までの間最大ランプ電流に近い電流を流し続ける必要がある。
図１は、点灯開始以降における水銀フリーランプのランプ電流の変化を水銀入りランプのそれとともに示すグラフ、図２は同じく電極温度の変化を示すグラフ、図３は同じく蒸気圧の変化を示すグラフである。各図において、横軸は時間（秒）を、縦軸はいずれも相対値で図１がランプ電流、図２が電極温度、図３が（水銀およびハロゲン化物の）蒸気圧を、それぞれ示す。なお、図中、曲線Ａは水銀フリーランプ、曲線Ｂは水銀入りランプ、をそれぞれ示す。
上述したように、自動車前照灯用の水銀フリーランプでは、光束立上りを早くするために、点灯時に比較的大きなランプ電流を一時的に流すが、図４に示すように点灯後０．２〜２秒程度までの間オレンジ色などを呈する瞬間的な強い発光が生じる。
図４は、本発明および従来の水銀フリーランプにおける点灯時の光束立上り特性を示すグラフである。図において、横軸は（点灯後の）時間（秒）、縦軸は光束立上り率（％）、をそれぞれ示す。図において、曲線Ｃは本発明、曲線Ｄは図１３に示すような従来の水銀フリーランプを示す。なお、本発明については後述する。
上述した点灯直後における瞬間的な短時間の強い発光は、その明るさが安定時の数倍に達し、発光しやすいＮａによりオレンジ色に見えることが多い。なお、Ｓｃやその他の金属による発光も含まれることがあり、光色については必ずしも一定ではない。この発光現象は、メタルハライドランプを自動車用前照灯に用いる場合、安全上好ましくなく、したがって抑制されなければならない。
これに対して、水銀入りランプにおいては、上述したような点灯直後の強い発光現象が発生しないか、たとえ発生したとしても極めてわずかであり、実用上問題にはならない。
本発明は、水銀を本質的に用いないで環境に配慮して、かつ、光束立ち上がりを早めた自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプ、これを用いたメタルハライドランプ点灯装置および自動車用前照灯装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、加えて点灯後２秒までの瞬間的な強い発光を抑制した上記の製品群を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、加えて寿命を損なうことなしに発光効率を向上した上記の製品群を提供することを他の目的とする。
さらにまた、本発明は、加えて放電の安定化を図った上記の製品群を提供することを他の目的とする。
さらにまた、本発明は、加えて所望の配光特性を備えた上記の製品群を提供することを他の目的とする。
さらにまた本発明は、加えて信頼性を向上した上記の製品群を提供することを他の目的とする。
さらにまた、本発明は、加えて電極の損耗を低減して、電極の損耗に伴う種々の不具合発生を抑制して信頼性を向上した上記の製品群を提供することを他の目的とする。
発明の開示
請求の範囲１の発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向するとともに、電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備え、単位ｃｃで表したときの気密容器の内容積の値がＣの放電容器と；ナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含み、単位Ｋで表したときの融点の値がＴのハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含み、かつ、水銀を本質的に含まない気密容器内に封入された放電媒体と；を具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、単位ｍｇで表したときの消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量の値をＨとし、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比をＲとしたとき、数式（１）を満足することを特徴としている。
（Ｈ／Ｃ）×［Ｒ／（Ｔ／５００）６］＜３．１１    （１）
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。本発明は、放電容器および放電媒体などを必須構成要素としている。以下、各構成要素について説明する。
＜放電容器について＞    放電容器は、気密容器および一対の電極を備えて構成されている。
（気密容器について）    気密容器は、耐火性で透光性であり、内部に放電空間が形成されている。「耐火性」とは、メタルハライドランプの通常の作動温度に十分耐える意味である。したがって、気密容器は、耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよい。たとえば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスまたはこれらの単結晶などを用いて形成することができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
また、気密容器の内部に形成されている放電空間は、好ましくは細長くてたとえば円柱状、楕円球状または紡錘状などをなしている。
さらに、放電空間を包囲する部分の肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、気密容器の伝熱が良好になって気密容器の放電空間の下部および側部内面に付着しているハロゲン化物の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
（一対の電極について）    一対の電極は、気密容器内の放電空間の両端に離間対向して気密容器に封装され、その電極間距離が５ｍｍ以下に設定されているものとする。また、電極は、タングステン、ドープドタングステン、レニウムまたはレニウム−タングステン合金などからなり、細長く棒状をなしていて、その先端が気密容器の内部に突出しているが、基端部が端部に埋設されるなどによって気密容器に支持されている。なお、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、電極の先端部から若干後退した位置に、所望により軸部より径大の最大直径部分を形成することができる。すなわち、ランプの点滅回数が非常に多くなるとともに、また点灯開始動時には安定時より大きなランプ電流を流すので、これに対応して電極全体を径大にすると、電極軸部に接触している気密容器の構成材料が点滅のたびに熱応力を受けてクラックを生じやすい。そこで、電極の先端部近傍に上記のように最大直径部分を形成することで、軸部は径大になっていないから、クラックを生じにくい。
また、電極は、交流および直流のいずれで作動するように構成してもよい。交流で作動する場合、一対の電極は同一構造とする。直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、先端部から若干後退した位置に最大直径部分を形成すれば、放熱面積を大きくすることができるとともに、頻繁な点滅に対応することができる。これに対して、陰極には、必ずしも最大直径部分を形成する必要がない。
さらに、電極は、気密容器に埋設されて支持されているとともに、気密容器内に気密に導入された導電性手段を介して外部から給電されるように構成される。導電性手段としては、気密容器を石英ガラスで形成する場合、周知の封着金属箔を用いることができる。すなわち、電極の基端を一端に溶接するとともに、他端に外部導入線の先端を溶接してなるモリブデンなどの箔を封着金属箔として気密容器の封止部に気密に埋設する。なお、封着金属箔を気密に埋設するには、チップレスの減圧封止法やピンチシール法などの既知の封止手段を用いることができる。
＜放電媒体について＞    放電媒体は、ハロゲン化物および希ガスを含み、かつ、水銀を本質的に含んでいない。
（ハロゲン化物について）    ハロゲン化物は、少なくともナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含む発光金属のハロゲン化物を含んでいるものとする。好ましくは上記発光金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物として、これに後述する第２の金属ハロゲン化物を添加する。
上記ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属は、高効率な発光物質であり、ナトリウムＮａとスカンジウムＳｃおよび希土類金属のいずれか一方または両方とは、本発明における主発光金属である。しかし、要すれば、上記に加えて他の発光金属たとえばＩｎなどのハロゲン化物をたとえば色補正用として添加することが許容される。なお、後述する第２の金属ハロゲン化物としてＺｎのハロゲン化物を用いる場合、Ｚｎは青色系の発光を行うので、色補正作用をも呈する。
次に、第２の金属ハロゲン化物を添加する場合について説明する。すなわち、第２の金属ハロゲン化物は、蒸気圧が高いという特長を有しているので、主としてランプ電圧形成用の放電媒体として封入する。第２のハロゲン化物として好ましい金属は、たとえばＭｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種である。水銀に代えて第２の金属ハロゲン化物を用いることにより、電極間距離が５ｍｍ以下で、かつ、ランプ電力が５０Ｗ以下のメタルハライドランプにおいて、２５〜７０Ｖ程度のランプ電圧を得ることが可能になる。
また、第２の金属ハロゲン化物は、蒸気圧が比較的高いという特長に加えて、可視域における発光が比較的少ないというほぼ共通的な特徴もあるが、この点は本発明においてさほど重要ではない。
したがって、第２の金属ハロゲン化物を第１の金属ハロゲン化物に加えて封入することにより、ランプ電圧を所要範囲に高めて、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能になる。
次に、ハロゲン化物を構成するハロゲンについて説明する。すなわち、反応性については、ヨウ素が最も適当であり、少なくとも上記主発光金属は、主としてヨウ化物として封入される。しかし、要すれば、ヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することができる。
さらに、ハロゲン化物は、余剰に封入されていて、点灯中に蒸発されない余剰の部分が放電空間の内壁の底部および側部に液相となって付着する。
（キセノンについて）    キセノンは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用するとともに、点灯直後には主発光を担当するように作用する。このため、キセノンは、その封入圧力が３気圧以上、好適には５気圧以上、最適には９〜１６気圧とするので、点灯後数秒の間ハロゲン化物の蒸気圧が低くても、メタルハライドランプのランプ電圧をなるべく高く維持することができる。これにより、同一ランプ電流に対して投入されるランプ電力が大きくなり、光束立上り特性を向上させることができる。光束立上り特性が良好であることは、どのような使用目的であっても好都合であるが、特に自動車用前照灯装置および液晶プロジェクタなどにおいては極めて重要な電気特性である。
（水銀について）    本発明において、「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は水銀量が実質的に頗る少ないといえる。
＜点灯直後のランプ電力について＞    本発明においては、点灯直後に安定時ランプ電力の２倍以上の電力が投入される期間を有している。これにより、光束立上りを早くしている。なお、好適には２．５〜４倍、最適にはほぼ３倍である。なお、投入されるランプ電力は、主として点灯回路側において調整することが可能である。
＜消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量について＞    消灯時における「ハロゲン化物の電極付着量」とは、消灯時に電極の周囲に付着したハロゲン化物の量をいう。「電極の周囲」とは、電極の軸周りの周囲０．２ｍｍ以内の領域をいう。したがって、電極の軸周りの周囲０．２ｍｍ以内の領域内において電極に付着しているハロゲン化物の量を電極付着量という。
本発明においては、消灯時のハロゲン化物の電極付着量が少なくなるように構成される。後述するように、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量が低減する程度は、点灯後２秒までの瞬間最大光束の安定時の光束に対する比率の大きさを左右する。すなわち、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量を十分に低減すれば、点灯後２秒までの瞬間最大光束の安定時の光束に対する比が１１０％以下になる。なお、本発明によれば、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量は、約０．１８ｍｇ程度以下である。
次に、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量を上記のように低減するための具体的な手段は、特定のものに限定されないが、たとえば以下の手段の一つまたは複数を採用することができる。
１．気密容器内の放電空間内に突出する電極突出長を小さくする。これにより、電極の熱がその根元に伝導しやすくなり、根元部分の温度が高くなってハロゲン化物の電極付着量が少なくなる。
２．気密容器の電極を埋設する部位に楔状やポケット状の隙間ができないようにする。これにより、電極の根元部分にハロゲン化物が滞留しにくくなって、ハロゲン化物の電極付着量が少なくなる。
３．放電空間の両端の電極を包囲する部位の壁面を電極へなるべく接近させる。
これにより、電極の根元部分の温度が高くなってハロゲン化物の電極付着量が少なくなる。
＜数式（１）について＞    本発明は、気密容器の内容積Ｃ（ｃｃ）、ハロゲン化物の融点Ｔ（Ｋ）、消灯時におけるハロゲン化物の電極付着量をＨ（ｍｇ）および点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒを変数とする数式（１）を満足することにより、点灯後２秒までの瞬間的な強い発光の発生を抑制するようにしたものである。なお、数式（１）は、実験的に得られたものである。また、各変数の値は、絶対値である。
すなわち、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒ、したがって点灯開始時最大ランプ電力が大きくなるほど点灯開始時の電極温度が高くなり、また投入電力が大きくなるので、発光が増加し、点灯後２秒までの瞬間的な発光が強くなる傾向がある。また、ハロゲン化物の融点Ｔは、それが低くなるほど、ハロゲン化物の蒸発速度が増加し、また電極への付着量が増加して瞬間的な強い発光を生じる傾向がある。
以上の各変数の相互関係を数式に表したのが数式（１）である。
＜ランプ電力について＞    ランプ電力は、メタルハライドランプに投入される電力であるが、本発明においては、定常時すなわち安定時に５０Ｗ以下である。これは小形のメタルハライドランプであることを意味する。
＜本発明のその他の構成について＞    本発明およびその他の発明のメタルハライドランプにおいては、必須構成要件ではないが、以下に示す構成を選択的に付加することにより、メタルハライドランプの性能が向上したり、機能が増加したりする。
１．外管について
外管は、その内部に放電容器を収納する。外管により、放電容器から外部へ放射される紫外線を遮断したり、放電容器を保温したり、機械的に保護したり、所望の目的に供するように構成することができる。また、外管の内部は、その目的に応じて外気に対して気密に封止してもよいし、加えて外気と同程度または減圧された空気または不活性ガスが封入されていてもよい。さらに、要すれば、外気に連通していてもよい。
２．口金について
口金は、メタルハライドランプを点灯回路に接続したり、加えて所定の位置に機械的に支持したりするのに機能する。
３．イグナイタについて
イグナイタは、高電圧パルス電圧を発生し、これをメタルハライドランプに印加して、その始動を促進する手段であり、要すれば口金の内部に収納するなどにより、メタルハライドランプと一体化することができる。
４．始動補助導体について
始動補助導体は、電極近傍における電界強度を高くして、メタルハライドランプの始動を支援する手段であり、その一端を他方の電極と同電位個所に接続し、他端を一方の電極近傍における放電容器の外面に配設する。
＜本発明の作用について＞    本発明者は、水銀フリーランプにおいては、消灯後にハロゲン化物が混合した状態で電極の軸部に付着し、これが液相の状態で流動して電極先端部にまで移動するのを観察により発見した。そして、ハロゲン化物の電極先端への流動量は、電極付着量に左右されることが分かった。このような現象が生じるのは、第１の金属ハロゲン化物に加えて第２のハロゲン化物を封入すると、混合状態のハロゲン化物の融点が第１の金属ハロゲン化物のみのときより低下して、消灯後に液相から固相に変化するまでの時間が長くなるからであると考えられる。
そうして、ハロゲン化物の融点が上記のように低下すると、ハロゲン化物の蒸発速度が大きくなるから、点灯開始時には、電極の先端部に移動したハロゲン化物が瞬間的に蒸発して、瞬間的な発光が生じる。このときには、発光しやすいＮａなどが強く発光する。また、点灯開始時に大きなランプ電力が連続して投入されるのも相まって電極温度も相対的に高めとなることも、点灯開始時の瞬間的な発光の発生を促進している。
また、本発明者は、多くの試作および詳細な観察の結果、ハロゲン化物の電極先端部への移動量は、ハロゲン化物の電極付着量に影響されることを発見した。すなわち、ハロゲン化物の電極付着量が多いと、電極先端へのハロゲン化物の移動量が多くなって、点灯開始時の瞬間的な発光が強くなる。
本発明によれば、数式（１）を満足することにより、点灯後２秒までの瞬間的な強い発光を十分に抑制することができる。これに対して、数式（１）を満足しない場合は、点灯後２秒までの瞬間的な強い発光を所望に抑制することができない。
また、本発明によれば、点灯後４秒の光束は、安定時の光束の６０％以上にすることが容易になる。これにより、自動車前照灯の規格を満足することができる。このため、点灯後２秒までの瞬間的な強い発光が実用上問題にならなくなる。なお、好適には、６０〜１１０％であり、この場合には、光束立上りが良好になるばかりか、自動車前照灯用のメタルハライドランプの規格になっている「点灯後４秒に安定時の光束の６０％以上」の要件を満足しやすくなり、しかも、点灯後２秒から４秒までの光束変化が円滑になる。さらに、１０５％以下であれば、視覚的に強い発光として殆ど感じられなくなる。なお、上記のように光束立上りが早いということは自動車前照灯用に限らず他の用途においても有意義である。
請求の範囲２の発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向して封装されていて、電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備えた放電容器と；発光金属のハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と；を具備し、安定時ランプ電力が５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯後１０秒以内の期間、安定時ランプ電力の２．２倍以上のランプ電力が供給され、点灯後４秒に安定時の光束の６０％以上が得られるとともに、安定時ランプ電力がＢＷ（Ｗ）、アークの最高輝度部から放電媒体溜まりまでの最短距離がＬＡ−Ｈ（ｍｍ）、気密容器の放電空間部の質量がＣＴ（ｍｇ）であるとき、数式（２）を満足することを特徴としている。
５＜（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ＜２８        （２）
本発明は、自動車前照灯用としての点灯制御が行なわれるメタルハライドランプにおいて、光束立上りが早くなるようにした構成を規定している。なお、本発明において、放電容器の気密容器および放電媒体ならびに電極についての上記の構成以外については、請求の範囲１において説明した構成を採用することができる。
安定時ランプ電力５０Ｗ以下でメタルハライドランプを点灯するとともに、点灯後１０秒以内の期間、安定時ランプ電力の２．２倍（好適には２．５倍）以上のランプ電力を点灯回路から供給する。これによりメタルハライドランプは、点灯後４秒に安定時の光束の６０％以上の光束で点灯する。そのため、本発明においては、点灯回路との協働の態様すなわちメタルハライドランプ点灯装置により、メタルハライドランプが所要に点灯する。
アークの最高輝度部から放電媒体溜まりまでの最短距離ＬＡ−Ｈ（ｍｍ）は、電極間の中央位置において測定するものとする。アークの最高輝度部は、輝度計を用いて計測する。放電媒体溜まりは、点灯中の放電容器を側方から観察して知ることができる。なお、放電媒体溜まりは、消灯中であっても大きな変化はない。また、「放電媒体溜まり」とは、主として余剰のハロゲン化物が放電空間の内壁に沿って液相で付着している状態をいう。
気密容器の放電空間部の質量ＣＴ（ｍｇ）は、気密容器の放電空間を包囲する外皮の部分の質量であり、上記外皮の部分に接続する封止部は含まない。なお、外皮の部分とこれに接続する封止部との間に形成される不連続部分を境界線として識別することができる。
希ガスは、キセノン、クリプトン、アルゴンおよびネオンのグループの一種または複数種を用いることができる。また、希ガスの圧力は、特に限定されないが、好ましくは３気圧以上、さらに好適には５気圧以上、最適には８〜１６気圧である。
そうして、本発明においては、水銀フリーランプ特有の放電媒体蒸発動作に対応して上記のように構成されているので、アークが放電媒体溜まりに接近して放電媒体の温度上昇を早くするとともに、気密容器の単位電力当たりの質量を小さくして熱容量を低減したことにより、光束立ち上がりが顕著に改善される。
なお、本発明の実施に際して請求の範囲１記載の構成をも組み合わせて採用することにより、より一層実用的なメタルハライドランプを得ることができる。
請求の範囲３の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲２記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の一部に最大直径部分があり、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（３）および（４）を満足することを特徴としている。
2003030211.tif 000003
本発明は、電極を改良して光束立上りを早くするとともに、高効率化および長寿命化を図る構成を規定している。すなわち、電極は、タングステン、ドープドタングステン、レニウムまたはレニウム−タングステン合金などからなるが、これらの材料は、その熱伝導率が石英ガラスなど気密容器の構成材料のそれより著しく高いため、電極を上記のとおりに構成することで、その軸部が相対的に細くなり、電極から気密容器の封止部への伝熱量が低減する。その結果、放電容器の温度が早く上昇して、光束立上りが早くなるとともに、高効率化する。また、電極の気密容器への埋設部の温度が低下するので、封止部の内部に埋設されている封着金属箔とハロゲン化物との反応が低減し、メタルハライドランプが長寿命化する。
しかし、電極の放電空間内に突出する部分の一部に水銀封入のメタルハライドランプより大きな最大径部分があり、これにより電極の熱容量が大きくなっているので、点灯開始時の大きなランプ電流が相対的に長時間にわたり流れても、電極先端が溶融することがない。
なお、本発明の実施に際して請求の範囲１記載の構成をも組み合わせることにより、より一層実用的なメタルハライドランプを得ることができる。
電極の上記最大径部分は、タングステンなどのコイルを電極軸部に巻装したり、径大のタングステン棒から削り出して軸部と一体に形成したりすることにより、形成することができる。
請求の範囲４の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲２記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（５）を満足することを特徴としている。
2003030211.tif 000004
本発明は、電極を改良して、放電の安定化を図る構成を規定している。すなわち、電極を上記のとおりに構成することで、その先端から若干後退した位置に最大直径部分が形成されるので、電極軸部が相対的に細くなってその温度が上昇し、先端部の熱電子放射性が向上して放電が安定化されるため、アークが立ち消えたり、明るさのちらつきを生じたりすることがない。また、先端から若干後退した位置に最大直径部分が形成されるので、熱容量が大きくなり、点灯開始時の大きなランプ電流が相対的に長時間にわたり流れても、電極先端が溶融することがない。
電極の最大直径部分は、タングステンなどのコイルを軸部に巻装したり、タングステンなどの棒から削り出して軸部と一体に形成したりすることにより、形成することができる。
希ガスは、キセノン、クリプトン、アルゴンおよびネオンのグループの一種または複数種を用いることができる。しかし、好適にはキセノンである。また、希ガスの圧力は、特に限定されないが、好ましくは３気圧以上、さらに好適には５気圧以上、最適には８〜１６気圧である。
なお、本発明の実施に際して請求の範囲１記載の構成をも組み合わせることにより、より一層実用的なメタルハライドランプを得ることができる。
請求の範囲５の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲２記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）であって、かつ、数式（３）および（６）を満足することを特徴としている。
2003030211.tif 000005
本発明は、陰極スポットの移動を抑制して、配光特性の乱れを防止するとともに、電極の先端部がダメージを受けにくくした構成を規定している。すなわち、上記の構成を備えていることにより、陰極スポットが形成されるようになるが、電極の先端が小さいので、陰極スポットの形成される位置が変化しにくくなり、このため配光特性の変動が生じにくくなる。
また、キセノンが８気圧以上、破裂の危険を回避する上から好適には１６気圧以下の範囲で封入していることにより、点灯直後のキセノンのみによる放電時にランプ電圧を高くすることができ、そのためこの期間に所要のランプ電力を投入するときの最大ランプ電流を小さくすることができ、これにより電極をさらに細くすることが可能になる。そのため、陰極スポットの移動がさらに低減し、配光の変動が低減する。
さらに、電極の先端から若干後退した位置に最大直径部分があるため、電極の熱容量が大きくなり、放熱が促進されて電極の温度低減が良好になる。
請求の範囲６の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲２記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、先端から若干後退した位置に形成された径大部分を備え、かつ、先端の肩部から径大部分の最外周部を通過する直線と軸とがなす角度ＱＥ（°）が数式（７）を満足することを特徴としている。
2003030211.tif 000006
本発明は、上記の構成を備えていることで、請求項５とほぼ同様な作用、効果を奏する。
また、本発明においては、重いキセノンを８気圧以上封入した場合に、アークが湾曲しやすくなって、大きく湾曲しても、電極の先端からやや後退した位置に形成される径大部分の最外周部が上記の角度ＱＥの範囲内に入るため、最大直径部分に陰極スポットが不所望に形成されるようなことがない。なお、「最外周部」とは、電極の先端の肩部から延ばした直線が径大部分の外周に最初に交差する部分をいう。
電極の径大部分の最外周部が上記の条件を満足するかを調べる際に、電極の先端が半球状または回転放物面状をなしている場合は、電極の先端部が平坦をなしているものとみなして肩部を決定するものとする。
請求の範囲７の発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間が形成された石英ガラス製の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向するとともに、電極間距離が５ｍｍ以下で、先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足する一対の電極を備えた放電容器と；ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも一種とを含むハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含み、かつ、水銀を本質的に含まない気密容器内に封入された放電媒体と；を具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯直後に安定時ランプ電力の２．０倍以上の電力が投入される期間を有することを特徴としている。
2003030211.tif 000007
本発明は、水銀を本質的に用いないことにより環境に配慮し、かつ、光束立上りを早めるとともに、電極の損耗を低減して、電極の損耗に伴う種々の不具合発生を抑制することで信頼性が向上する構成を規定している。なお、本発明において、放電容器の気密容器および放電媒体ならびに電極についての上記の構成以外については、請求の範囲１およびまたは２ないし６において説明した構成を選択的に採用することができる。
一対の電極は、放電空間の両端に離間対向して気密容器に封装され、その電極間距離が５ｍｍ以下に設定されているとともに、電極先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足するものとする。なお、電極先端の表面すなわち深さ数ｎｍまでにおけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）は、ＸＰＳ（Ｘ線回折装置）を用いて測定するものとする。
そうして、ＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足することにより、電極の損耗を低減して、電極の損耗に伴う種々の不具合発生を抑制することで信頼性が向上するという所期の目的を達成することができる。
しかし、原子密度比Ａ（％）が４３％を超えると、電極の損耗が多くなり、白濁、黒化およびまたは電極間距離の増大が許容レベル以上になり、これに伴い光束維持率も低下するので、不可である。なお、白濁は、飛散した電極物質が透光性気密容器の石英ガラスと反応して形成される。また、黒化は、電極物質が透光性気密容器の壁面に飛散して形成される。これに対して、水銀入りランプにおいては、ＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が約６８％以下まで許容される。
一方、原子密度比Ａ（％）が２．５％未満では、本発明の範囲と比較して作用、効果上の顕著な差異がないものの、ＳｉＯ２の原子密度比Ａをこのような小さな値まで低減させるための製造コストが著しく高くなるばかりか、製造が甚だ困難になるので、不可である。なお、好適には、下記の数式（９）の範囲である。すなわち、この範囲内であれば、水銀に代えてランプ電圧が高くなる金属たとえばＺｎなどのハロゲン化物を第２のハロゲン化物として発光金属のハロゲン化物に加えて封入した場合であっても、寿命中に顕著な不具合が生じなくなる。
2003030211.tif 000008
次に、電極先端表面のＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）を上述のように所望に制御するために、本発明は、特定の手段の採用を限定するものではないが、たとえば以下に例示する手段の一つまたは複数を適宜選択して採用すると効果的である。
１．透光性気密容器内に電極を封着するとともに、透光性気密容器の開口端を封止する際の加工時間すなわち封止時間を短くする。
２．透光性気密容器のバルブ状部分が上記の加工時間中に高温にならないようにバルブ状部分を遮熱する。
３．高圧の重いガスを導入した状態で封止する。
４．ガスをフローさせながら上記の加工を行う。
請求の範囲８の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲７記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、放電空間への突出長が１．９ｍｍ以下であることを特徴としている。
本発明は、所要のランプ特性を付与しやすいとともに、電極損耗を抑制した構成を規定している。電極先端表面のＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）を請求の範囲７に規定するように所望に制御するためには、放電空間への突出長を大きくして、電極先端を封止部から遠ざければよい。ところが、このような手段を採用すると、今度は所要のランプ特性を得るのが困難になるという問題がある。
本発明においては、電極突出長が上記したように１．９ｍｍ以下であれば、所要のランプ特性を確保することができる。しかし、電極突出長が１．９ｍｍ以下であると、４０％以上の確率で電極先端表面のＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）の上限を超えてしまうので、請求の範囲７において例示した手段を用いるなどすれば、数式（８）を満足させることができる。その結果、電極の損耗を効果的に抑制することが可能になる。
なお、本発明によれば、所望のランプ特性を得るために、ランプ電圧を２５〜７０Ｖの範囲内に設定することができる。
請求の範囲９の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし８のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、放電媒体は、発光金属のハロゲン化物を第１のハロゲン化物として含むとともに、さらにＭｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として含んでいることを特徴としている。
本発明は、水銀に代わるランプ電圧形成媒体である第２のハロゲン化物を発光金属のハロゲン化物である第１のハロゲン化物に添加する構成を規定している。すなわち、第２のハロゲン化物を構成する金属は、いずれも蒸気圧が比較的高くて、しかも、可視域における発光が比較的に少ないという共通した特徴があり、第２のハロゲン化物を選択的に適量封入することにより、ランプ電圧を所要範囲に高めることができる。そのため、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能になる。
請求の範囲１０の発明のメタルハライドランプは、請求の範囲９記載のメタルハライドランプにおいて、第２のハロゲン化物は、Ｚｎのハロゲン化物であることを特徴としている。
本発明は、第２のハロゲン化物の好適な構成を規定している。すなわち、Ｚｎは、蒸気圧が高く、青色系の発光が得られるので、色補正作用があるとともに、所要量を安価に入手でき、安全性が高い物質である。
請求の範囲１１の発明のメタルハライドランプ点灯装置は、請求の範囲１ないし１０記載のメタルハライドランプと；メタルハライドランプの点灯後４秒までの点灯開始時最大ランプ電力を安定時ランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
本発明は、自動車用前照灯に好適なメタルハライドランプ点灯装置である。
そうして、本発明においては、点灯装置を制御して、メタルハライドランプの点灯後４秒までの最高入力電力を安定時のそれの２〜４倍にすることにより、点灯後４秒までの光束立ち上がりを早めることができる。なお、本発明は、交流点灯および直流点灯のいずれでもよい。交流点灯の場合、低周波の矩形波交流電圧を印加して点灯することにより、音響的共鳴現象の発生を効果的に抑制することができる。
また、点灯回路は、所要により無負荷出力電圧を２００Ｖ以下に構成することができる。本発明に用いるメタルハライドランプは、水銀入りランプに比較して、ランプ電圧が低いので、点灯回路の無負荷出力電圧を２００Ｖ以下にすることができる。これにより、点灯回路の小形化が可能になる。なお、水銀入りランプにおいては、４００Ｖ程度の無負荷出力電圧を必要としている。
請求の範囲１２の発明の自動車用前照灯装置は、自動車用前照灯装置本体と；放電容器の軸が自動車用前照灯装置本体の光軸に沿って自動車用前照灯装置本体内に配設される請求の範囲１ないし１０のいずれか一記載の記載のメタルハライドランプと；メタルハライドランプの点灯後４秒までの点灯開始時最大ランプ電力を安定時ランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
本発明の自動車用前照灯装置は、請求の範囲１ないし１０のメタルハライドランプを光源として備えているので、光束立上りが早くて安全であるとともに、メタルハライドランプが環境負荷の大きな水銀を封入していないので、環境対策上すこぶる好ましい。なお、「自動車用前照灯装置本体」とは、自動車用前照灯装置からメタルハライドランプおよび点灯回路を除いた残余の全ての部分を意味する。
発明を実施するための最良の形態
以下、各請求の範囲の発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
＜請求の範囲１の発明を実施するための形態＞    図５および図６を参照して、この実施の形態を説明する。各図において、メタルハライドランプＭＨＬは、放電容器１、封着金属箔２、外部導入線３および放電媒体を具備している。
放電容器１は、透光性の気密容器１ａおよび一対の電極１ｂ、１ｂからなる。気密容器１ａは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ａ１を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円筒状の放電空間１ｃが形成されている。なお、気密容器１ａの放電空間１ｃすなわち内容積は、単位ｃｃで表した値をＣとする。
一対の電極１ｂ、１ｂは、それぞれその基端が封止部１ａ１に埋設されるとともに、先端が放電空間１ｃ内に突出していて、所定の位置に支持されている。また、電極１ｂの基部は、封止部１ａ１内において、封着金属箔２の一端に溶接されている。
封着金属箔２は、モリブデン箔からなり、気密容器１ａの封止部１ａ１内に気密に封着されている。
外部導入線３は、その先端が封止部１ａ１内において封着金属箔２溶接されている。
放電媒体は、ハロゲン化物およびキセノンからなり、気密容器１ａの放電空間１ｃ内に封入されている。メタルハライドランプの点灯中ハロゲン化物の過剰な分が液相状態となって気密容器１ａの内面に付着している。図中符号（４）は液相状態のハロゲン化物を示している。気密容器１ａ内に封入されているハロゲン化物は、発光金属のハロゲン化物からなる第１の金属ハロゲン化物と、蒸気圧が相対的に高い第２のハロゲン化物とからなり、単位Ｋで表したときの混合状態の融点がＴである。第１のハロゲン化物は、ナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物とを含んでいる。そして、封入されたハロゲン化物のかなりの部分が液相状態のハロゲン化物４となって気密容器１ａの内面に付着していて、電極１ｂに付着しているところの電極付着量が低減している。これは図６において、気密容器１ａの両端部における電極１ｂを包囲している部位の形状を一点鎖線から実線に変更して、内壁を電極に接近させたことと、電極１ｂを埋設する部位の形状を点線から実線に変更して楔状の隙間が形成されないように形成したこと、ならびに図示していないが放電空間長を短縮したことに起因している。キセノンは、３気圧以上の圧力で封入されている。
そうして、本実施の形態のメタルハライドランプは、始動時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒで点灯される。以下、実施例および比較例を掲げる。なお、比較例は、従来の水銀フリーランプに相当する。また、「始動時発光比最大値」とは、点灯後２秒までの瞬間最大光束の安定時の光束に対する比率をいう。
（実施例１）
放電容器
気密容器１ａ：石英ガラス製で、外径６ｍｍ、内径３ｍｍ、内容積０．０３ｃｃ、放電空間長６．６ｍｍ
電極１ｂ    ：タングステン製で、軸部の直径０．４ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝１．２ｍｇ、電極付着量Ｈ（ｍｇ）＝０．０３、融点Ｔ（Ｋ）＝６５０
キセノン    ：１０気圧
ランプ電力    ：点灯開始時最大ランプ電力１０５Ｗ、安定時ランプ電力３５Ｗ
数式（１）：（Ｈ／Ｃ）×［Ｒ／（Ｔ／５００）６］の値Ｘ＝０．６２
点灯開始時発光比最大値Ｅ＝１０５％（図４の曲線Ｃに示す。）、視認可能なオレンジ色発光なし
（実施例２）
放電媒体
ハロゲン化物：電極付着量Ｈ（ｍｇ）＝０．１５、融点Ｔ（Ｋ）＝７５０
その他は、実施例１と同じ。
数式（１）の値Ｘ＝１．３１
点灯開始時発光比最大値Ｅ＝１０５％、視認可能なオレンジ色発光なし
（実施例３）
ハロゲン化物：電極付着量Ｈ（ｍｇ）＝０．１５、融点Ｔ（Ｋ）＝６５０
その他は、実施例１と同じ。
ランプ電力    ：点灯開始時最大ランプ電力７０Ｗ
その他は、実施例１と同じ。
数式１の値Ｘ＝２．０７
点灯開始時発光比最大値Ｅ＝６０％、視認可能なオレンジ色発光なし
（比較例）
放電容器
気密容器１ａ：石英ガラス製で、外径６ｍｍ、内径３ｍｍ、内容積Ｃ（ｃｃ）＝０．０３ｃｃ、放電空間長７．８ｍｍ
電極１ｂ    ：タングステン製で、軸部の直径０．４ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝１．２ｍｇ、電極付着量Ｈ（ｍｇ）＝０．２２、融点Ｔ（Ｋ）＝６５０
キセノン    ：１０気圧
ランプ電力    ：点灯開始時最大ランプ電力１０５Ｗ、安定時ランプ電力３５Ｗ、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒ＝３
数式（１）の値Ｘ＝４．５６
点灯開始動時発光比最大値Ｅ＝１６０％（図４の曲線Ｄに示す。）、オレンジ色発光あり
次に、図７ないし図９を参照して、ハロゲン化物の電極付着量Ｈ、気密容器の内容積Ｃ、融点Ｔおよび点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒを変化させた場合の点灯開始時発光比最大値Ｅの変化を説明する。なお、各図において、縦軸は左側が点灯開始時発光比最大値、右側が数式（１）の値、をそれぞれ示す。また、図中曲線ｅは点灯開始時発光比最大値Ｅ、曲線ｘは数式（１）の値Ｘ、をそれぞれ示す。
図７においては、ハロゲン化物の電極付着量Ｈおよび気密容器の内容積Ｃの比Ｈ／Ｃの変化に対する点灯開始時発光比最大値および数式（１）の値の変化を示している。図において、横軸はハロゲン化物の電極付着量Ｈおよび気密容器の内容積Ｃの比Ｈ／Ｃを示す。
図８においては、ハロゲン化物の融点Ｔの変化に対する点灯開始時発光比最大値および数式（１）の値の変化を示している。図において、横軸はハロゲン化物の融点Ｔを示す。
図９においては、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒの変化に対する点灯開始時発光比最大値および数式（１）の値の変化を示している。図において、横軸は始動時最大ランプ電力／定常時ランプ電力比Ｒを示す。
各図から理解できるように、数式（１）の値が実験値と比較的近似していて、数式（１）が妥当であることが分かる。
＜請求の範囲２の発明を実施するための形態＞    図１０および図１１を参照して、この実施の形態を説明する。この実施の形態においては、メタルハライドランプが図５に示すものと外観が類似しているように見えるが、安定時ランプ電力ＢＷ（Ｗ）、アークの太さｄＡ（ｍｍ）、アークの最高輝度部から放電媒体溜まりまでの最短距離ＬＡ−Ｈ（ｍｍ）および気密容器の放電空間部（距離１の間）の質量ＣＴ（ｍｇ）が数式（２）（５＜（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ＜２８）を満足するように設定されている。
（実施例４）
放電容器
気密容器１ａ：石英ガラス製で、外径５ｍｍ、内径２．２ｍｍ、長さ６．５ｍｍ、放電空間部ＣＴ＝２５０ｍｇ
電極１ｂ    ：タングステン製で、先端部の直径０．４ｍｍ、突出長２．３ｍｍ、軸部の直径ｄＥ＝０．４ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝０．２ｍｇ
キセノン    ：６気圧
：安定時ランプ電力ＢＷ（Ｗ）＝３５
最短距離ＬＡ−Ｈ（ｍｍ）：１．４
（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ＝１９．６０
次に、実施例４において、数式（２）中の変数式部分（（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ）の値を変化させたときの点灯４秒後の光束立上りおよび電極寿命について図１２を参照して説明する。なお、図１２において、横軸は（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷを、縦軸は２．４倍入力時の光束立上り（％）および相対ランプ寿命（％）の変化の関係を、それぞれ示している。また、曲線ｒは光束立上り、曲線１は電極寿命、をそれぞれ示す。なお、上記縦軸の「２．４倍入力時の光束立上り」とは、安定時ランプ電力の２．４倍のランプ電力を投入した場合の点灯後４秒の光束立上りを意味する。また、「相対ランプ寿命」とは、最もランプ寿命の長いデータを１００％としたときのランプ寿命の相対値である。
図から理解できるように、数式２の下限値未満になると、光束立上りが非常に大きな値になるとともに、電極寿命が極端に悪化し、また上限値を超えると、光束立上りが７０％を割ってしまう。
＜請求の範囲３ないし５の発明を実施するための形態＞    図１３を参照して、この実施の形態を説明する。この実施の形態は、電極１ｂの先端部１ｂ１から若干後退した位置にタングステンコイルからなる最大直径部分１ｂ２を備えている。そして、先端部１ｂ１の直径ＡＥ（ｍｍ）、最大直径部分１ｂ２の直径ＢＥ（ｍｍ）、放電空間部１ｃ内に突出する突出部の平均直径ＤＥ（ｍｍ）、埋設部１ｂ４の平均直径ＣＥ（ｍｍ）を備えている。
そうして、請求の範囲３の実施の形態が数式６および７、請求の範囲４の実施の形態が数式８、請求の範囲５の実施の形態が数式９および１０、をそれぞれ満足する。
（実施例５）
放電容器
気密容器１ａ：石英ガラス製で、外径６ｍｍ、内径３．０ｍｍ
電極１ｂ    ：タングステン製で、先端部１ｂ１（先端から１０％）の直径ＡＥ（ｍｍ）＝０．３、最大直径部分１ｂ２の直径ＢＥ（ｍｍ）＝０．５、突出部の平均直径ｄＥ（ｍｍ）＝０．４２、埋設部１ｂ４の平均直径ＣＥ（ｍｍ）＝０．３、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝０．２ｍｇ
キセノン    ：６気圧
ランプ電力：安定時ランプ電力３５Ｗ
＜請求の範囲６の発明を実施するための形態＞    図１４を参照して、この実施の形態を説明する。この実施の形態は、電極１ｂの先端部１ｂ１から若干後退した位置にタングステンコイルからなる最大直径部分１ｂ２を備えていて、かつ、最大直径部分１ｂ２の先端側の肩部と電極先端部とを結ぶ直線と先端から気密容器１ａの軸に平行な直線とがなす電極先端部角度Ｑが２４〜４３°の間に入るように設定されている。
次に、図１５を参照して、上記実施の形態において、電極先端部角度Ｑを変化させた場合の電極寿命およびアーク起点の距離の変化を説明する。図において、横軸は電極先端部角度Ｑ（°）を、縦軸は左側が電極寿命（ｈ）、右側がアーク起点の距離（ｍｍ）を、それぞれ示す。なお、アーク起点の距離は、電極先端からアーク起点が生じている位置までの距離を示す。そして、曲線１が電極寿命、曲線ｄがアーク起点の距離、をそれぞれ示す。
図から理解できるように、電極先端部角度Ｑが２４〜４３°の範囲であれば、アーク起点の距離が０になり、電極寿命が長くなることが分かる。
以下、図１６および図１７を参照して、請求の範囲６の発明を実施するための形態の変形例について説明する。
まず、図１６に示す変形例は、電極１ｂの先端部１ｂ１が半球状になっている。この場合、電極先端部角度Ｑは、電極先端部が平面をなしているとみなして、図１４のおけるのと同様に測定するものとされ、当該角度が２４〜４３°の間に入るように設定されている。
次に、図１７に示す他の変形例は、電極１ｂの先端に径大部１ｂ３が形成されている。この場合、電極先端部角度ＱＥは、電極先端部の肩部から延ばした直線を軸方向へ回転していき、最初に径大部１ｂ３の外周部に交差するときの直線ｓ１の軸に対する角度ＱＥが２４〜４３°の範囲に入っている。
＜請求の範囲７の発明を実施するための形態＞    この実施のための形態は、メタルハライドランプの外観が図５と類似しているが、電極の先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足するように構成されている。
（実施例６）
放電容器
気密容器１ａ：石英ガラス製で、バルブ状部分１ａ１の外径６ｍｍ、内径３ｍｍ
電極１ｂ    ：タングステン製で、軸部の直径０．４ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝１．２ｍｇ
キセノン    ：６気圧
封止方法      ：周囲環境を３気圧に維持した耐圧ボックス内において気密容器１ａ内に−４４℃のキセノンを封入し、レーザーにより封止部の石英ガラスを加熱溶融してピンチャーでピンチシールを行なった。
その結果、得られたメタルハライドランプは、その電極の先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａが０．５％であった。これは、キセノンの高圧封入により、ＳｉＯ２の飛散が十分に抑制されたためである。
次に、図１８を参照して、水銀フリーランプの電極の先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａを変化させた場合の２０００時間光束維持率の変化について説明する。図において、横軸はＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）を、縦軸は２０００ｈ光束維持率（％）を、それぞれ示す。
図から理解できるように、原子密度比Ａが４３％未満であれば、光束維持率が向上する。
（実施例７）
放電容器
封止部１ａ２のバルブ状部分１ａ１との接合部の断面積Ｂ：５．３４ｍｍ２（直径２．７ｍｍ）
放電媒体
ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝０．９ｍｇ
キセノン    ：１３．５気圧
その他は、実施例６と同じ。
＜請求の範囲８の発明を実施するための形態＞    図１９を参照して、この実施の形態について説明する。図において、横軸は電極突出長（ｍｍ）を、縦軸は電極先端表面のＳｉＯ２原子密度比（％）を、それぞれ示す。なお、図は、以下のようにして作成したものである。すなわち、電極を挿入した石英ラス管の封止予定位置を大気圧のＮ２雰囲気中で加熱溶融し、ピンチャーにて封止してなる電極突出長がそれぞれ異なる複数のテストピースを製作して、電極先端表面のＳｉＯ２原子密度比を測定して得たデータを用いて作成した。
図から理解できるように、ＳｉＯ２原子密度比を低減する特別な手段を用いない場合、電極突出長が１．９ｍｍ以下になると、殆どが４３％を超えるので、このような場合には、請求の範囲７の発明の開示において説明した手段を選択的に用いる。
＜請求の範囲１ないし９の発明を実施するための形態の他の例＞    図２０を参照して、他の例について説明する。この例は、図５に示すのと同様なメタルハライドランプをさらに自動車用前照灯装置に装着するように構成したものである。すなわち、メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）は、発光管（ＬＴ）、外管（ＯＴ）、口金（Ｂ）および絶縁チューブ（ＩＴ）を具備している。
発光管（ＬＴ）は、図５に示すメタルハライドランプ（ＭＨＬ′）と同一の構造を備えている。したがって、図５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。
外管（ＯＴ）は、紫外線カット性能を備えており、内部に発光管（ＬＴ）を収納していて、両端が封止部（１ａ１）に固定されているが、気密ではなく、外気に連通している。
口金（Ｂ）は、発光管（ＬＴ）および外管（ＯＴ）を支持しているとともに、発光管（ＬＴ）の一対の電極（１ｂ）、（１ｂ）に電気的に接続している。すなわち、発光管（ＬＴ）の一方の封止部（１ａ１）が口金（Ｂ）に植立され、他端から導出された外部リード線（３）は外管（ＯＴ）に平行に延在して口金（Ｂ）内に導入され、図示しない端子に接続されている。
絶縁チューブ（ＩＴ）は、外部リード線（３）を被覆している。
＜請求の範囲１０の発明を実施するための形態＞    図２０を参照して、この形態を説明する。図において、メタルハライドランプ点灯装置は、点灯回路（ＯＣ）およびメタルハライドランプ（ＭＨＬ）を具備している。
点灯回路（ＯＣ）は、直流電源（１１）、チョッパ（１２）、制御手段（１３）、ランプ電流検出手段（１４）、ランプ電圧検出手段（１５）、イグナイタ（１６）およびフルブリッジインバータ（１７）を備えている。
直流電源（１１）は、後述するチョッパ（１２）に対して直流電力を供給する手段であって、バッテリーまたは整流化直流電源を用いる。自動車の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。いずれにしても、必要に応じて電解コンデンサ（１１ａ）を並列接続して平滑化を行うことができる。
チョッパ（１２）は、直流電源（１１）から印加される直流電圧を所要値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路であって、後述するフルブリッジインバータ（１７）を介してメタルハライドランプ（ＭＨＬ）に印加する出力電圧の値を決定する。所要の出力電圧に対して直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
制御手段（１３）は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、チョッパ（１２）を制御する。たとえば、点灯直後にはメタルハライドランプ（ＭＨＬ）に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ（１２）からフルブリッジインバータ（１７）を経由して供給し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。また、制御手段（１３）は、ランプ電流とランプ電圧と相当するそれぞれの検出信号が後述するように帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ（１２）を定電力制御する。
ランプ電流検出手段（１４）は、フルブリッジインバータ（１７）を介してランプと直列に挿入されていて、ランプ電流に相当する電流を検出して制御手段（１３）に制御入力する。
ランプ電圧検出手段（１５）は、同様にフルブリッジインバータ（１７）を介してランプと並列的に接続されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段（１３）に制御入力する。
イグナイタ（１６）は、フルブリッジインバータ（１７）とメタルハライドランプ（ＭＨＬ）との間に介在していて、始動時に約２０ｋＶ程度の始動パルス電圧をメタルハライドランプ（ＭＨＬ）に印加できるように構成されている。
フルブリッジインバータ（１７）は、４つのＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）、（Ｑ２）、（Ｑ３）および（Ｑ４）からなるブリッジ回路（１７ａ）、ブリッジ回路（１７ａ）のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）および（Ｑ３）と、（Ｑ２）および（Ｑ４）とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路（１７ｂ）および極性反転回路（１７ｃから構成されていて、チョッパ（１２）からの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、メタルハライドランプ（ＭＨＬ）に印加して、これを低周波交流点灯させる。
そうして、点灯回路（ＯＣ）を用いてメタルハライドランプ（ＭＨＬ）を矩形波の低周波交流で点灯すると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車用前照灯として必要な電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。
＜請求の範囲１２の発明を実施するための形態＞    図８を参照して、この形態について説明する。図において、自動車用前照灯装置（ＨＬ）は、自動車用前照灯装置本体（２１）、ならびにそれぞれ一対の点灯回路（ＯＣ）およびメタルハライドランプ（ＭＨＬ′）を具備している。
自動車用前照灯装置本体（２１）は、前面透過パネル（２１ａ）、リフレクタ（２１ｂ）、（２１ｃ）、ランプソケット（２１ｄ）および取付部（２１ｅ）などから構成されている。
前面透過パネル（２１ａ）は、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。
リフレクタ（２１ｂ）、（２１ｃ）は、メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）に対応して配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。
ランプソケット（２１ｄ）は、点灯回路（ＯＣ）の出力端に接続し、メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）の口金（２１ｄ）に装着される。
取付部（２１ｅ）は、自動車用前照灯装置本体（２１）を自動車の所定の位置に取り付けるための手段である。
メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）は、図２０に示す請求の範囲５の発明の実施の形態に係る構造を備えている。なお、ランプソケット（２１ｄ）は、口金に装着されて接続する。
そうして、２灯のメタルハライドランプ（ＭＨＬ′）が自動車用前照灯装置本体（２１）に装着されて、４灯式の自動車用前照灯装置（ＨＬ）が構成される。メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）の発光部は、自動車用前照灯装置本体（２１）のリフレクタ（２１ｂ）、（２１ｃ）の焦点にほぼ位置する。
点灯回路（ＯＣ）は、図２１に示す回路構成を備えていて、金属製容器（２２）内に収納されているとともに、メタルハライドランプ（ＭＨＬ′）を付勢して点灯させる。
産業上の利用可能性
請求の範囲１の発明によれば、気密容器の内容積の値がＣ（ｃｃ）の放電容器と、ナトリウムＮａのハロゲン化物と、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも１種とを含み、融点がＴ（Ｋ）のハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含む放電媒体とを具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、単位ｍｇで表したときのハロゲン化物の電極付着量をＨ（ｍｇ）とし、点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比をＲとしたとき、数式１を満足することにより、水銀を本質的に用いないで環境に配慮して、かつ、光束立上りを早めるとともに、点灯後２秒間までの瞬間的な強い発光を抑制したメタルハライドランプを提供することができる。
（Ｈ／Ｃ）×［Ｒ／（Ｔ／５００）６］＜３．１１    （１）
請求の範囲２の発明によれば、放電容器と、放電媒体とを具備し、安定時ランプ電力が５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯後１０秒以内の期間、安定時ランプ電力の２．２倍以上のランプ電力が供給され、点灯後４秒に安定時の光束の６０％以上が得られるとともに、安定時ランプ電力がＢＷ（Ｗ）、アークの最高輝度部から放電媒体溜まりまでの最短距離がＬＡ−Ｈ（ｍｍ）、気密容器の放電空間部の質量がＣＴ（ｍｇ）であるとき、数式（２）を満足することにより、水銀を含まないことで環境に配慮するとともに、光束立ち上がりが顕著に改善されたメタルハライドランプを提供することができる。
５＜（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷ＜２８        （２）
請求項３の発明によれば、電極の気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の一部に最大直径部分があり、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）で、かつ、数式（３）および（４）を満足することにより、光束立ち上がりを早くするとともに、高効率化および長寿命化を図ったメタルハライドランプを提供することができる。
2003030211.tif 000009
請求の範囲４の発明によれば、電極の放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）で、かつ、数式（５）を満足することにより、陰極スポットの移動を抑制して配光特性の変動を防止したメタルハライドランプを提供することができる。
2003030211.tif 000010
請求の範囲５の発明によれば、電極の気密容器への埋設部の平均直径がＣＥ（ｍｍ）、放電空間への突出部の最大直径がＢＥ（ｍｍ）、先端１０％の平均直径がＡＥ（ｍｍ）、突出部の平均直径がＤＥ（ｍｍ）で、かつ、数式（３）および（６）を満足すること陰極スポットの移動を抑制して配光特性の変動を防止したメタルハライドランプを提供することができる。
2003030211.tif 000011
請求項６の発明によれば、電極の先端から若干後退した位置に形成された径大部分を備え、かつ、先端の肩部から径大部分の最外周部を通過する直線と軸とがなす角度ＱＥ（°）が数式（７）を満足することにより、陰極スポットの移動を抑制して配光特性の変動を防止したメタルハライドランプを提供することができる。
2003030211.tif 000012
請求の範囲７の発明によれば、電極先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａ（％）が数式（８）を満足する放電容器と、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃおよび希土類金属のハロゲン化物の少なくとも１種とを含むハロゲン化物、ならびに３気圧以上のキセノンを含む放電媒体とを具備し、安定時ランプ電力５０Ｗ以下で点灯するとともに、点灯直後に安定時ランプ電力の２．０倍以上の電力が投入される期間を有することにより、水銀を本質的に用いないことで環境に配慮し、かつ、光束立ち上がりを早めるとともに、電極の損耗が抑制されて、電極損耗に伴って発生する種々の不具合が抑制され、その結果信頼性が向上した自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプを提供することができる。
2003030211.tif 000013
請求の範囲８の発明によれば、加えて電極突出長が１．９ｍｍ以下であることにより、長寿命で自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプを提供することができる。
請求の範囲９の発明によれば、放電媒体が、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として含んでいることにより、これがランプ電圧形成媒体として作用するので、環境負荷の大きい水銀を実質的に用いなくても自動車前照灯を始め各種用途において十分実用に供し得るメタルハライドランプを提供することができる。
請求の範囲１０の発明によれば、加えて第２のハロゲン化物がＺｎのハロゲン化物からなることにより、第２のハロゲン化物の蒸気圧が高く、青色系の発光を生じて色度補正作用が有り、安価で安全なメタルハラメタルハライドランプを提供することができる。
請求の範囲１１の発明によれば、請求の範囲１ないし１０の効果を有するメタルハライドランプ点灯装置を提供することができる。
請求の範囲１２の発明によれば、請求の範囲１ないし１０の効果を有する自動車用前照灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、点灯開始以降における水銀フリーランプのランプ電流の変化を水銀入りランプのそれとともに示すグラフである。
図２は、同じく電極温度の変化を示すグラフである。
図３は、同じく蒸気圧の変化を示すグラフである。
図４は、本発明および従来の水銀フリーランプにおける点灯時の光束立上り特性を示すグラフである。
図５は、請求の範囲１の本発明を実施するための最良の形態を示すメタルハライドランプの正面図である。
図６は、同じく消灯時における要部拡大正面図である。
図７は、同じくハロゲン化物の電極付着量Ｈおよび気密容器の内容積Ｃの比Ｈ／Ｃおよび数式（１）の値の変化に対する点灯開始時発光最大値比の変化を示すグラフである。
図８は、同じくハロゲン化物の融点Ｔおよび数式（１）の値の変化に対する点灯開始時発光最大値比の変化を示すグラフである。
図９は、同じく点灯開始時最大ランプ電力／安定時ランプ電力比Ｒおよび数式（１）の値の変化に対する点灯開始時発光最大値比の変化を示すグラフ
図１０は、請求の範囲２の発明を実施するための最良の形態を示すメタルハライドランプの要部正面図である。
図１１は、同じく中央横断面図である。
図１２は、同じく（ＬＡ−Ｈ）３×ＣＴ／ＢＷの変化と安定時ランプ電力の２．４倍のランプ電力を投入した場合の点灯後４秒の光束立上りと相対ランプ寿命の変化の関係を示すグラフである。
図１３は、請求の範囲３ないし５の発明を実施するための最良の形態を示すメタルハライドランプの要部拡大正面図である。
図１４は、請求の範囲６の発明を実施するための最良の形態を示すメタルハライドランプの要部拡大正面図である。
図１５は、図１４に示す例において、電極先端部角度Ｑを変化させた場合の電極寿命およびアーク起点の距離の変化を示すグラフである。
図１６は、請求の範囲６の発明を実施するための最良の形態の変形例を示すメタルハライドランプの要部拡大正面図である。
図１７は、請求の範囲６の発明を実施するための最良の形態の他の変形例を示すメタルハライドランプの要部拡大正面図である。
図１８は、請求の範囲７の発明に関して電極先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比Ａを変化させた場合の２０００時間光束維持率の変化を示すグラフである。
図１９は、ＳｉＯ２の原子密度比低減のための特別な手段を用いないで電極を封装しながら石英ガラス製の気密容器の一端を封止した場合の電極突出長と電極先端表面におけるＳｉＯ２の原子密度比との関係を示すグラフである。
図２０は、請求の範囲１、２および７の発明を実施するための最良の形態の他の例を示す正面図である。
図２１は、請求の範囲１１の発明を実施するための最良の形態を示すメタルハライドランプ点灯装置の回路図である。
図２２は、請求の範囲１２の発明を実施するための最良の形態を示す自動車用前照灯装置の斜視図である。
図２３は、従来の消灯時における水銀入りランプを示す要部拡大正面図である。
【図１】
2003030211.tif 000019
【図２】
2003030211.tif 000020
【図３】
2003030211.tif 000021
【図４】
2003030211.tif 000022
【図５】
2003030211.tif 000023
【図６】
2003030211.tif 000024
【図７】
2003030211.tif 000025
【図８】
2003030211.tif 000026
【図９】
2003030211.tif 000027
【図１０】
2003030211.tif 000028
【図１１】
2003030211.tif 000029
【図１２】
2003030211.tif 000030
【図１３】
2003030211.tif 000031
【図１４】
2003030211.tif 000032
【図１５】
2003030211.tif 000033
【図１６】
2003030211.tif 000034
【図１７】
2003030211.tif 000035
【図１８】
2003030211.tif 000036
【図１９】
2003030211.tif 000037
【図２０】
2003030211.tif 000038
【図２１】
2003030211.tif 000039
【図２２】
2003030211.tif 000040
【図２３】
2003030211.tif 000041
【国際調査報告】
2003030211.tif 000042
2003030211.tif 000043
2003030211.tif 000044
2003030211.tif 000045
2003030211.tif 000046
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