(57)【要約】【課題】従来の自動車前照灯用メタルハライドランプにおいては使用に応じて発光色が大きく変化するようになるという欠点があった。【解決手段】本発明の自動車前照灯用メタルハライドランプにおいては、石英ガラスからなる発光管と、この発光管の両端に設けられた封止部の石英ガラス内に溶着した、外部電源接続用金属箔と、上記発光管の中空発光部内に封入したハロゲン化金属及び希土類元素ハロゲン化物と、一端を上記金属箔に溶接し、他端を上記中空発光部内に突出せしめた対をなす高融点金属からなる電極と、上記封止部内において上記電極に被せた高融点金属からなるコイルとより成り、上記電極径ｄとコイル内径ＩＤが１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなる発光管と、この発光管の両端に設けられた封止部の石英ガラス内に溶着した、外部電源接続用金属箔と、上記発光管の中空発光部内に封入したハロゲン化金属及び希土類元素ハロゲン化物と、一端を上記金属箔に溶接し、他端を上記中空発光部内に突出せしめた対をなす高融点金属からなる電極と、上記封止部内において上記電極に被せた高融点金属からなるコイルとより成り、上記電極径ｄとコイル内径ＩＤが１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６であることを特徴とする自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項２】
上記コイルの上記金属箔側端部が上記封止部内において上記電極に溶着されており、上記コイルの他端が上記中空発光部内に露出していることを特徴とする請求項１記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項３】
上記希土類元素ハロゲン化物が、上記中空発光部内に封入されたハロゲン化物総量に対し重量比で４０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車前照灯に用いられるメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車前照灯としては、高効率なメタルハライドランプが採用されつつある。このメタルハライドランプは発光管の中空発光部内に水銀や希ガスと各波長の光を発するハロゲン化金属が封入されている。このハロゲン化金属はナトリウム、スカンジウム或いはタリウム、インジウム等の希土類元素に含まれない金属とハロゲンとの化合物である。このメタルハライドランプの発光色（色温度）はハロゲン化金属の種類及びこれらの混合比率によって決められる。しかし近年、メタルハライドの種類、混合比率は顧客のニーズ、特に発光色が多様化した事に合わせ、従来の一般照明用メタルハライドランプ等で多用されているディスプロシウムやネオジウム、ツリウムなどのランタナイド系に含まれる希土類元素とハロゲンとの化合物を含むものもある。
【０００３】
従来の自動車前照灯に用いられるメタルハライドランプは図３に示すように石英ガラスにより発光管１が形成され、この発光管１の中空発光部内にタングステンからなる電極２が対向して配置してあり、この電極２はタングステンコイル３によって被覆されていると共に、電極２の基端部にはモリブデンからなる金属箔４が溶接され、この金属箔４が発光管１を形成する石英ガラス内に溶着されることで発光管１の中空発光部内の気密が保たれている。
【０００４】
なお、電極２と石英ガラスが溶着していれば点灯時、電極２と石英の熱膨張差により石英ガラスに電極２からクラック（以下電極クラックという）が生じ、リークの原因となるが図３の様に石英ガラスが溶着される電極２部分にタングステンコイル３を被覆する事で、電極２と石英ガラスの溶着を防止し、電極クラックを防いでいる事は周知の技術である。
【０００５】
また、放電灯の高性能化に伴い、更なる改良も検討され、例えば特許文献１に示すような「両端部に電極が設けられ、かつ内部に金属ハロゲン化物が封入された発光部と、前記電極に接続されている導入体が封止され、かつ前記発光部の両端部に設けられた封止部とを有する発光管を備えた安定点灯中における管電力が７０Ｗ以下のメタルハライドランプであって、前記電極が前記封止部に封止された部分のうち前記発光部と前記封止部との境界から前記導入体に至るまでの封止電極部の少なくとも一部に金属体を被覆しており、前記金属体の重量Ａ（ｍｇ）、前記封止電極部の重量をＢ（ｍｇ）とした場合、０．２≦Ａ／Ｂ≦１．６なる関係式を満たすとともに、前記金属体の外径をＯＤ（ｍｍ）、前記封止電極部の前記発光部と前記封止部との境界から前記金属体の前記発光部側の端までの長さを１（ｍｍ）とした場合、０．５≦１／ＯＤ≦３．５なる関係式を満たし、かつ前記電極の外径をＤ（ｍｍ）、安定点灯中における管電流をＩla（Ａ）とした場合、１．２≦Ｉla／Ｄ≦２．５なる関係式を満たすことを特徴とするメタルハライドランプ。」が知られている。
【０００６】
また、電極２をコイル３で被覆すると石英と電極２の接着部分を通じて、中空発光部から金属箔４までの間に僅かな隙間が生じ、ここに封入物が入り込む事で発光色が変化するという問題が生じる。これについても改善技術が提案され、例えば特許文献２に示すような「電極棒にタングステンコイルを被着し石英ガラスバルブで封止を行うメタルハライドランプの製造方法において、前記タングステンコイルは前記電極棒の外径よりも適宜に大きい内径で且つ前記石英ガラスバルブで封止を行うときにコイルピッチ間から溶融した石英ガラスが入り込むことのないピッチとして形成され、前記電極棒に被着を行った後に一端を前記電極棒が溶接されているモリブデン箔に溶接し、しかる後に前記タングステンコイルの長さの略半分の位置を保持して前記電極棒の放電端側に引張ることで、該タングステンコイルの前記モリブデン箔側の部分のピッチを伸長させると共に密着させることを特徴とするメタルハライドランプ。」が知られている。
【特許文献１】特許第３７１８０７７号。
【特許文献２】特許第３０３９６２６号。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では金属箔と電極が溶接している箇所にコイルが接触・融合される為、コイルが無い場合に対して、発光管の中空発光部内から金属箔までに形成される隙間はどうしても多くなっていた。ここでディスプロシウム等、融点が高いランタナイド系に含まれる希土類元素のハロゲン化物を主として上記中空発光部内に封入すると、点灯・消灯を繰り返すにつれて、電極、金属箔溶接部に電極とコイル間の僅かな隙間から、従来から用いられてきたＮａ−Ｓｃ等に比べ、より多くのハロゲン化物が侵入してしまい、従来と同様に封入物減少により発光色が大きく変化するという問題が生じている。これは前記希土類元素ハロゲン化物は従来のナトリウム、タリウム、インジウム等の希土類元素以外の金属から成るハロゲン化金属より融点が高いものが多い為、温度の低い金属箔側の隙間に侵入しやすく、また、中空発光部内に戻りにくいものと推定される。
【０００８】
ここで本発明者は前記課題を克服する為に鋭意研究した結果、電極にコイルを被覆する場合においてコイルがその金属箔側端部で電極に溶着されており、且つコイルの中空発光部側端部が電極と石英の溶着部に埋没しておらず、発光管１の中空発光部内に露出され、且つ発光管の中空発光部内に封入した希土類元素ハロゲン化物が上記中空発光部内に封入したハロゲン化物総量に対して重量比で４０％以上８０％以下にすることにより、更に、上記電極の電極径ｄとコイル内径ＩＤが１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６を満たす構造とすれば前記問題を解決できる事を見出した。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいて成されたものである。
【００１０】
本発明の目的は希土類元素ハロゲン化物を主として封入しても点灯時における発光色変化の少ないメタルハライドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の自動車前照灯用メタルハライドランプは、石英ガラスからなる発光管と、この発光管の両端に設けられた封止部の石英ガラス内に溶着した、外部電源接続用金属箔と、上記発光管の中空発光部内に封入したハロゲン化金属及び希土類元素ハロゲン化物と、一端を上記金属箔に溶接し、他端を上記中空発光部内に突出せしめた対をなす高融点金属からなる電極と、上記封止部内において上記電極に被せた高融点金属からなるコイルとより成り、上記電極径ｄとコイル内径ＩＤが１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６であることを特徴とする。
【００１２】
上記コイルの上記金属箔側端部が上記封止部内において上記電極に溶着されており、上記コイルの他端が上記中空発光部内に露出していることを特徴とする。
【００１３】
上記希土類元素ハロゲン化物が、上記中空発光部内に封入されたハロゲン化物総量に対し重量比で４０％以上８０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自動車前照灯用メタルハライドランプによれば使用に応じて発光色が大きく変化することがないという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明においては図１及び図２に示すように例えば、管電力３５Ｗ（管電圧８５Ｖ、管電流０．４１Ａ）のメタルハライドランプを発光管１として用い、酸化トリウムを１％ｗｔ含有するタングステンからなる直径０．２５ｍｍ、全長７ｍｍの電極２の基端をモリブデンからなる金属箔４に接続し、上記電極２の遊端を石英ガラスからなる発光管１の中空発光部内に突出せしめ、電極２には従来と同様、線径０．０５ｍｍのコイル３を被覆せしめ、電極２とコイル３はインバータ式溶接機を用いてスポット溶接し、発光管１の中空発光部内には水銀と、バッファーガスとしての例えばキセノンガスと、ナトリウム、スカンジウム或いはタリウム、インジウム等の希土類元素以外の金属とハロゲンとの化合物であるハロゲン化金属と、デイスプロシウム、ネオジウム、ツリウムなどのランタナイド系に含まれる希土類元素とハロゲンの化合物である希土類元素ハロゲン化物とを封入し、上記希土類元素ハロゲン化物は、上記中空発光部内に封入されるハロゲン化物総量に対し重量比で７０％とし、且つ電極径ｄとコイル内径ＩＤが１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６を満たすようにする。
【００１７】
この実施例１では希土類元素ハロゲン化物を重量比で上記ハロゲン化物総量の７０％としたがこれ以外の４０％以上８０％以下でも発光色変化抑制効果は良好であった。しかし８０％以上とすると発光効率が低下し、商品価値が下がるので８０％以下が好ましい。また４０％以下であると希土類元素による演色性の向上等の効果が薄くなるので４０％以上が好ましい。
【００１８】
なお、寿命試験を日本電球工業会規格ＪＥＬ２１５に記載されている試験方法を用い、１５００時間まで評価を行って色温度変化を確認した。色温度変化は前照灯白色範囲を考慮し、初期の１１０％までを良とした。
【００１９】
コイル内径ＩＤと電極２に対するコイルの溶接箇所をそれぞれ変更したランプを作成、評価し、１５００時間点灯後の色温度変化を確認した実施例１〜１０を表１に示す。
【００２０】
ここでコイル溶接箇所「箔側」とは箔側コイル端部から２ｍｍまでのコイル部分を電極に溶接したもので、「発光管側」とは発光管の中空発光部側コイル端部から２ｍｍまでのコイル部分を電極に溶接したものを指す。
【００２１】
【表１】
2008021502.tif 000003
【００２２】
ＩＤ／ｄと発光色変化（％）の関係を表２に示す。
【００２３】
【表２】
2008021502.tif 000004
【００２４】
上記表１より明らかなように色温度変化が初期に対し１１０％以下の良好なものは実施例３、５及び７であり、他の実施例１、２、４、６、８、９及び１０は１１０％以上となった。ここで色温度が上昇する理由は水銀発光が強くなった為と考えられる。
【００２５】
なお、実施例１、２、４では電極径ｄとコイル内径ＩＤが同じ、すなわちＩＤ／ｄ＝１であるが、融点が高い希土類元素のハロゲン化物を用いた場合には、従来の融点が低い元素からなるハロゲン化物を用いた場合に比べて、点灯時間が経つにつれて徐々にハロゲン化物が、電極、コイルの接触空孔および電極と箔溶接近傍の空孔に蓄積・固化される一方で、発光管の中空発光部分内に戻れなくなる為色温度変化が大きくなるものと考えられる。
【００２６】
他方、実施例３、５及び７は電極径ｄに対し、コイル内径ＩＤを大きくし電極と熱伝導の高い金属のコイル間に、適度な空孔を設けたもので、これにより、ここにハロゲン化物が侵入しても、点灯時の熱によって蒸発し発光管の中空発光部内に戻りやすく、また電極と箔溶接部近傍の空孔への侵入も実施例１と２に比べて少ないので色温度変化が少ないと推定される。
【００２７】
実施例９と１０はＩＤ／ｄ＝１．８（コイル内径ＩＤが大きすぎるもの）で電極とコイル間の空孔が大きすぎる為、ほぼ全量のハロゲン化物がここに侵入してしまい、また空孔のサイズが大きくなるとここの温度が低下してしまう為に、色温度の変化が大きくなったと推定される。よって電極径ｄとコイル内径ＩＤは１．２≦ＩＤ／ｄ≦１．６に設定するのが好ましい。
【００２８】
また電極に対するコイルの溶接箇所を発光管側とした場合に比べ、各コイルを箔側で溶接した方が色温度の変化が抑制できる。これは発光管側で溶接してしまうと電極とコイル間の空孔が著しく狭くなり、実施例１と２と同様に箔側に侵入したハロゲン化物が発光管の中空発光部内に戻れなくなる為と考えられる。よってコイルの溶接は箔側が好ましい。
【００２９】
また発光管の中空発光部側のコイル端部は電極と石英の溶着部に埋没させるのではなく、発光管の中空発光部内に露出させる。なお、更にコイル端部を中空発光部内に２乃至３ターン程露出させた方がハロゲン化物の発光管の中空発光部内への戻りが早い事が確認されている。
【００３０】
コイルの一部を発光管の中空発光部内に露出させる事により発光管の中空発光部内で最高温度となる電極先端にコイルが近づく為コイル温度が上昇し、また空孔が発光管の中空発光部内まで途切れる事なく続く為、ハロゲン化物がより発光管の中空発光部内に戻りやすいと推定される。
【００３１】
即ち、発光管の中空発光部側コイル端部は電極と石英の溶着部に埋没させるのではなく、発光管の中空発光部内に突出させるのが良い。ここで３ターン以上突出させると、点灯時コイルから放電し、スパッタを生じる事があるので突出させるターン数は２乃至３が良い。
【００３２】
なお、上記中空発光部に水銀を封入しない水銀フリーメタルハライドランプにおいては水銀を封入しない分、水銀によるエネルギー損失が無いのでデイスプロシウム等蒸気圧の低い希土類物質がより発光しやすくなり、これによる演色性が向上するが、このような水銀フリーのものでも各メタルハライドの蒸気圧等は同様であり、点灯による箔クラックの発生、発光色変化が生じ易い。従って、本発明は水銀フリーのものにも同様にして適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の自動車前照灯用メタルハライドランプの縦断正面図である。
【図２】図１に示す自動車前照灯用メタルハライドランプの要部の拡大図である。
【図３】従来の自動車前照灯用メタルハライドランプの縦断正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  発光管
２  電極
３  タングステンコイル
４  金属箔
【図１】
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【図２】
2008021502.tif 000006
【図３】
2008021502.tif 000007