(57)【要約】【課題】放電バルブを水銀フリーの構成とした場合においても、アーク光源の発光効率低下およびシュラウドガラス表面の白化を抑制する。【解決手段】発光管部２０ａを有するアークチューブ１６とこれを筒状に囲むシュラウドガラス１８とを備えた放電バルブを、その発光管部２０ａ内の放電空間２４に、不活性ガスおよび金属ハロゲン化物が封入されているが水銀は封入されていない構成とする。そして、アークチューブ１６とシュラウドガラス１８との間の筒状空間３４に、空気よりも熱伝導率が大幅に低いキセノンガスが充填された構成とする。これにより、水銀フリーであるために管壁温度が高くなった発光管部２０ａから筒状空間３４を介してシュラウドガラス１８へ熱が伝達されてしまうのを抑制し、熱損失の増大およびシュラウドガラス１８の温度上昇を抑制する。【選択図】　　　　　図２
2004063158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管部を有するアークチューブと、このアークチューブを筒状に囲むシュラウドガラスと、を備えてなる放電バルブにおいて、
上記発光管部内の放電空間に、不活性ガスおよび金属ハロゲン化物が封入されているが水銀は封入されておらず、
上記アークチューブと上記シュラウドガラスとの間の筒状空間に、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含むガスが充填されている、ことを特徴とする放電バルブ。
【請求項２】
上記筒状空間に充填されたガスが、キセノンガスを６０％以上含むガスである、ことを特徴とする請求項１記載の放電バルブ。
【請求項３】
上記筒状空間への上記ガスの充填圧力が、０．２〜０．９ａｔｍに設定されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の放電バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両用前照灯等に用いられる放電バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用前照灯等に用いられる放電バルブにおいては、例えば特開平６−２０６４５号公報に記載されているように、発光管部を有するアークチューブと、このアークチューブを筒状に囲むシュラウドガラスとを備えた構成となっており、これらアークチューブとシュラウドガラスとの間の筒状空間には、空気（あるいは窒素）が充填されている。
【０００３】
また、一般に、放電バルブにおいては、上記公報にも記載されているように、発光効率を高めるため、そのアークチューブの発光管部の放電空間に、不活性ガスおよび金属ハロゲン化物と共に水銀が封入されるが、近年、環境有害物質である水銀の使用を削減しようとする社会的ニーズが高まってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水銀を使用しない、いわゆる水銀フリーの放電バルブを採用した場合には、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、水銀は放電バルブの点灯によって水銀蒸気となるが、水銀は他の金属と比較して低い温度でも高い蒸気圧を得られるため、アーク光源の周囲で発光管部の管壁との熱的な緩衝材として作用する。しかしながら、水銀フリーの放電バルブにおいては、熱的な緩衝作用が無くなるので、発光管部の管壁温度が高くなってしまう。そして、この発光管部の熱が筒状空間を介してシュラウドガラスへ伝達されてしまうので、その分だけ熱損失が大きくなり、アーク光源の発光効率が低下してしまう、という問題がある。
【０００６】
また、発光管部からの熱伝達によってシュラウドガラスの温度が上昇するため、灯具内のシリコンガス等がシュラウドガラスの表面に付着して白化してしまう、という問題もある。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、水銀フリーの構成とした場合においても、アーク光源の発光効率低下およびシュラウドガラス表面の白化を抑制することができる放電バルブを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、アークチューブとシュラウドガラスとの間の筒状空間に充填するガスの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る放電バルブは、
発光管部を有するアークチューブと、このアークチューブを筒状に囲むシュラウドガラスと、を備えてなる放電バルブにおいて、
上記発光管部内の放電空間に、不活性ガスおよび金属ハロゲン化物が封入されているが水銀は封入されておらず、
上記アークチューブと上記シュラウドガラスとの間の筒状空間に、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含むガスが充填されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含む」とは、これらアルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを単体ガスとして５０％以上含む態様と、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスの中から２種または３種のガスで構成される混合ガスを５０％以上含む態様との双方を含む概念である。
【００１１】
上記筒状空間に充填される「ガス」のうちアルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガス以外のガスの種類については、特に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る放電バルブは、発光管部を有するアークチューブとこれを筒状に囲むシュラウドガラスとを備えてなる水銀フリーの放電バルブとして構成されているが、アークチューブとシュラウドガラスとの間の筒状空間には、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含むガスが充填されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１３】
すなわち、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスは、いずれも空気や窒素に比して熱伝導率が大幅に低いガスであるので、これらアルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含むガスが筒状空間に充填された構成とすることにより、従来のように筒状空間に空気（あるいは窒素）を充填した場合に比して、筒状空間の熱伝導率を大幅に低下させることが容易に可能となる。
【００１４】
このため、発光管部の管壁温度が高くなる水銀フリーの放電バルブを採用した場合においても、その発光管部から筒状空間を介してシュラウドガラスへ熱が伝達されてしまうのを抑制することができる。そしてこれにより、従来のように熱損失が大きくなってアーク光源の発光効率が低下してしまうのを抑制することができ、また、シュラウドガラスの温度が上昇してその表面が白化してしまうのを抑制することができる。
【００１５】
このように本願発明によれば、放電バルブを水銀フリーの構成とした場合においても、アーク光源の発光効率低下およびシュラウドガラス表面の白化を抑制することができる。
【００１６】
なお、上記筒状空間の熱伝導率低下を図る観点からは、該筒状空間を真空にすることも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、発光管部の放電空間に封入された金属ハロゲン化物を構成する金属原子（特にナトリウム原子）が発光管部を透過して放電空間から抜けやすくなり、これにより放電バルブの働程特性（光束維持率）が悪化したり色度が変化してしまうので好ましくない。
【００１７】
ところで、上記筒状空間に不活性ガスが含まれている場合には、シュラウドガラス内のガスによる補助放電の効果（すなわち、発光管部内での放電開始前に、アークチューブとシュラウドガラスとの間の筒状空間での放電により発生した紫外線による放電電極への光電効果で、放電バルブの起動電圧を低下させることができるという効果）を期待することができる。したがって本願発明のように、不活性ガスであるアルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスのいずれかを５０％以上含むガスを筒状空間に充填しておくことにより、放電バルブの起動電圧低下の効果をも期待することができる。
【００１８】
上述したように、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスは、いずれも空気や窒素に比して熱伝導率が大幅に低いガスであるが、キセノンガスは特に熱伝導率が低いので、上記筒状空間に充填されるガスとして、キセノンガスを６０％以上含むガスとすることが特に効果的である。
【００１９】
また、一般に、ガスの熱伝導率は、そのガスの圧力とほとんど無関係である。したがって、上記筒状空間の熱伝導率も、該筒状空間へのガスの充填圧力とほとんど無関係である。そこで、この充填圧力を０．２〜０．９ａｔｍの値に設定すれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、０．９ａｔｍ以下の負圧に設定することにより、アークチューブに対するシュラウドガラスの封止をシュリンクシール等によって容易に行うことができる。一方、０．２ａｔｍ以上に設定しておくことにより、放電空間に封入されたナトリウム原子が発光管部を透過して放電空間から抜けてしまうのを抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本願発明の一実施形態に係る放電バルブ１０を示す側断面図であり、図２は、そのＩＩ部拡大図である。
【００２２】
これらの図に示すように、この放電バルブ１０は車両用前照灯に装着される光源バルブであって、前後方向に延びるアークチューブユニット１２と、このアークチューブユニット１２の後端部を固定支持する絶縁プラグユニット１４とを備えてなっている。
【００２３】
アークチューブユニット１２は、アークチューブ１６と、このアークチューブ１６を筒状（円筒状）に囲むシュラウドガラス１８とが、一体的に形成されてなっている。
【００２４】
アークチューブ１６は、細長円筒形の石英ガラス管を加工してなるアークチューブ本体２０と、このアークチューブ本体２０内に埋設された前後１対の電極アッシー２２Ａ、２２Ｂとからなっている。
【００２５】
アークチューブ本体２０は、中央に略楕円球状の発光管部２０ａが形成されるとともにその前後両側にピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２が形成されてなり、その発光管部２０ａの内部には前後方向に延びる略楕円球状の放電空間２４が形成されている。
【００２６】
各電極アッシー２２Ａ、２２Ｂは、タングステン製の棒状電極２６Ａ、２６Ｂとモリブデン製のリード線２８Ａ、２８Ｂとがモリブデン製の金属箔３０Ａ、３０Ｂを介して連結固定されてなり、各ピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２においてアークチューブ本体２０にピンチシールされている。その際、各金属箔３０Ａ、３０Ｂはすべてピンチシール部２０ｂ１、２０ｂ２内に埋設されているが、各棒状電極２６Ａ、２６Ｂは、その先端部が前後両側から互いに対向するようにして放電空間２４に突出している。そしてこれにより、放電バルブ１０を点灯したとき、両棒状電極２６Ａ、２６Ｂの先端部間にアーク光源（放電発光部）３２を形成するようになっている。
【００２７】
本実施形態に係る放電バルブ１０は、水銀フリーの放電バルブとして構成されている。
【００２８】
すなわち、放電空間２４には、不活性ガスと金属ハロゲン化物とが封入されているが、水銀は封入されていない。
【００２９】
その際、不活性ガスは、両棒状電極２６Ａ、２６Ｂの先端部間における放電の発生を容易化すること等を目的として封入されており、本実施形態ではキセノンガスが用いられている。また、金属ハロゲン化物は、発光効率および演色性を高めるために封入されており、本実施形態ではヨウ化ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムが用いられている。
【００３０】
なお、水銀は棒状電極２６Ａ（あるいは２６Ｂ）への電子の衝突量を減少させて棒状電極２６Ａ（あるいは２６Ｂ）の損傷を緩和する緩衝機能を有しているが、水銀フリーとすることにより、この機能が得られなくなってしまう。そこで本実施形態においては、上記緩衝機能を果たす水銀代替物質として、緩衝用金属ハロゲン化物が封入されている。この緩衝用金属ハロゲン化物としては、例えば、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔｂ、Ｚｎ等のハロゲン化物のうち１種類または複数種類を用いることができる。
【００３１】
アークチューブユニット１２におけるアークチューブ１６とシュラウドガラス１８との間の筒状空間３４には、キセノンガスが充填されている。このキセノンガスの充填圧力は、０．２〜０．９ａｔｍ（例えば０．５ａｔｍ程度）の負圧に設定されている。
【００３２】
シュラウドガラス１８のアークチューブ１６に対する封止は、シュラウドガラス１８の後端部１８ｂをアークチューブ１６に溶着した後、筒状空間３４にキセノンガスを充填し、その後、シュラウドガラス１８の前端部１８ａをアークチューブ１６に溶着することにより行われている。その際、シュラウドガラス１８の前端部１８ａにおけるアークチューブ１６への溶着は、シュリンクシールによって行われている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００３４】
本実施形態に係る放電バルブ１０は、発光管部２０ａを有するアークチューブ１６とこれを筒状に囲むシュラウドガラス１８とを備えてなる水銀フリーの放電バルブとして構成されているが、アークチューブ１６とシュラウドガラス１８との間の筒状空間３４にはキセノンガスが充填されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００３５】
すなわち、放電バルブ１０の点灯状態において筒状空間３４の温度は８００℃程度になるが、この８００℃では、空気の熱伝導率が約０．０６６（Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒素の熱伝導率が０．０６４（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるのに対し、キセノンガスの熱伝導率は約０．０１６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、空気や窒素に比して大幅に低い値となる。したがって、このキセノンガスを筒状空間３４に充填することにより、従来のように筒状空間３４に空気（あるいは窒素）を充填した場合に比して、筒状空間３４の熱伝導率を大幅に低下させることができる。
【００３６】
このため、本実施形態に係る放電バルブ１０のように発光管部２０ａの管壁温度が高くなる水銀フリーの放電バルブにおいても、発光管部２０ａから筒状空間３４を介してシュラウドガラス１８へ熱が伝達されてしまうのを抑制することができる。そしてこれにより、従来のように熱損失が大きくなってアーク光源３２の発光効率が低下してしまうのを抑制することができ、また、シュラウドガラス１８の温度が上昇してその表面が白化してしまうのを抑制することができる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、放電バルブ１０を水銀フリーの構成とした場合においても、アーク光源３２の発光効率低下およびシュラウドガラス１８の表面の白化を抑制することができる。
【００３８】
また本実施形態においては、不活性ガスであるキセノンガスが筒状空間３４に充填されているので、補助放電によって放電バルブ１０の起動電圧を低下させる効果も期待することができる。
【００３９】
さらに本実施形態においては、筒状空間３４へのキセノンガスの充填圧力が０．２〜０．９ａｔｍの負圧に設定されているので、蒸発したヨウ化ナトリウムのナトリウム原子が発光管部２０ａを透過して放電空間２４から抜けてしまうのを抑制するようにした上で、アークチューブ１６に対するシュラウドガラス１８の封止をシュリンクシールによって容易に行うことができる。
【００４０】
ところで上記実施形態においては、筒状空間３４にキセノンガスが単体ガスとして充填されているものとして説明したが、キセノンガスの代わりにアルゴンガス（８００℃での熱伝導率が約０．０４４（Ｗ／ｍ・Ｋ））あるいはクリプトンガス（８００℃での熱伝導率が約０．０２５（Ｗ／ｍ・Ｋ））を単体ガスとして充填するようにした場合においても、空気や窒素に比して熱伝導率を大幅に低下させることができるので、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
また、キセノンガスとアルゴンガスとを任意割合で混合したガス、キセノンガスとクリプトンガスとを任意割合で混合したガス、あるいはアルゴンガスとクリプトンガスとを任意割合で混合したガスを筒状空間３４に充填するようにした場合においても、空気や窒素に比して熱伝導率を大幅に低下させることができるので、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
さらに、キセノンガスとヘリウムガス（８００℃での熱伝導率が約０．３７（Ｗ／ｍ・Ｋ））とを１００％：０％〜９０％：１０％の割合で混合したガス、キセノンガスとネオンガス（８００℃での熱伝導率が約０．１１（Ｗ／ｍ・Ｋ））とを１００％：０％〜６０％：４０％の割合で混合したガス、クリプトンガスとネオンガスとを１００％：０％〜７０％：３０％の割合で混合したガス、あるいはアルゴンガスとネオンガスとを１００％：０％〜８０％：２０％の割合で混合したガス等を筒状空間３４に充填するようにした場合においても、空気や窒素に比して熱伝導率を大幅に低下させることができるので、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る放電バルブを示す側断面図
【図２】図１のＩＩ部拡大図
【符号の説明】
１０　放電バルブ
１２　アークチューブユニット
１４　絶縁プラグユニット
１６　アークチューブ
１８　シュラウドガラス
１８ａ　前端部
１８ｂ　後端部
２０　アークチューブ本体
２０ａ　発光管部
２０ｂ１、２０ｂ２　ピンチシール部
２２Ａ、２２Ｂ　電極アッシー
２４　放電空間
２６Ａ、２６Ｂ　棒状電極
２８Ａ、２８Ｂ　リード線
３０Ａ、３０Ｂ　金属箔
３２　アーク光源（放電発光部）
３４　筒状空間
【図１】
2004063158.tif 000003
【図２】
2004063158.tif 000004