(57)【要約】    【課題】  寿命中の近赤外光放射パワー維持率を改善したメタルハライドランプおよびこれを用いるメタルハライドランプ点灯装置を提供する。    【解決手段】  メタルハライドランプMHLは、耐火性で透光性の気密容器１と；気密容器１内に封装された一対の電極１ｂ、１ｂと；ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器１内に寿命中徐々に放出する金属貯蔵手段ＭＳと；を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１である。本発明を実施するための一形態において、金属貯蔵手段ＭＳは、カリウムをドープしたタングステンからなる電極１ｂが兼ねている。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封装された一対の電極と；
ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；
カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に寿命中徐々に放出する金属貯蔵手段と；
を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封装された一対の電極と；
ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；
カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に徐々に放出する金属貯蔵手段と；
を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が２．０〜３．２：１であることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項３】
安定点灯時における発光中の波長７８０〜８００ｎｍの第１の近赤外域と波長７８０〜１０００ｎｍの第２の近赤外域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることを特徴とする請求項１または２記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
金属貯蔵手段は、一対の電極の少なくとも一方がその内部にカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を含有していることによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
放電媒体は、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項６】
放電媒体は、そのハロゲン化物がカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項７】
放電媒体は、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含む第１のハロゲン化物と、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含む第２のハロゲン化物と、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物とを備えるとともに、実質的に水銀を含まないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項８】
放電媒体は、その希ガスがキセノン（Ｘｅ）を主体として含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項９】
キセノン（Ｘｅ）は、その封入圧が６気圧以上であることを特徴とする請求項８記載のメタルハライドランプ。
【請求項１０】
一対の電極は、タングステン（Ｗ）を主材料として構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１１】
金属貯蔵手段は、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を１０〜２００ｐｐｍの割合で含有していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１２】
定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１３】
自動車前照灯のランプと赤外暗視装置のランプとに兼用されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１４】
赤外暗視装置用として主として波長７５０ｎｍ以上の近赤外光を利用することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項１５】
請求項１ないし１４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を付勢する点灯回路と；
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車前照灯および／または赤外暗視装置の光源として好適なメタルハライドランプおよびこれを用いたメタルハライドランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全についてはいろいろな研究が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。非特許文献１には、自動車の安全手段としての自動車用の赤外暗視装置について記載されている。自動車用の赤外暗視装置は、「ナイトビジョン」（登録商標）と称されていて、赤外線の特性を利用した運転者夜間安全運転支援システムとして自動車前方の歩行者などの障害物や交通標識などの視認性を確保するための補助的な手段として開発されたもので、１９９９年に米国において初めて商品化された。そして、この赤外暗視装置を利用することにより、前照灯では視認できない距離にある障害物などを、赤外光を利用したカメラで撮影し、その映像を表示して運転者に視認できるようにすることができる。この装置によれば、赤外光が可視光より波長が長いため、対向車の前照灯の眩しさなどに影響されないとともに、運転者が可視光によって直接視認するより雨や霧中における障害物検出に優れた特性を有している。
【０００３】
自動車用の赤外暗視装置には、パッシブ方式とアクティブ方式とがある。パッシブ方式は、障害物から放射されている遠赤外光（波長８〜１４μｍ）を遠赤外線カメラで検出する方式である。この方式は、カメラが高価であるとともに、雨、雪などの天候では映像認識が落ちるという欠点がある。これに対して、アクティブ方式は、投光器を用いて近赤外光を障害物に投射して、その反射光を近赤外光に感応するＣＣＤカメラで検出する方式である。また、投光器に用いる赤外暗視装置用の従来の光源は、ハロゲン電球および波長補正フィルタを組み合わせて構成されていて、波長７８０ｎｍ〜１．２μｍの近赤外光を投射する。この方式は、カメラが安価であるとともに、可視光映像に近い認識が可能である。なお、上記いずれの方式も検出した映像をヘッドアップディスプレイまたはヘッドロウディスプレイに表示するように構成されている。
【０００４】
また、アクティブ方式において、赤外暗視装置用の光源として、中空にセシウムハロゲン化物を封入した放電管と、その周りに設けられた近赤外線透過フィルタとを備えるランプユニットが知られている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載されているランプユニットは、セシウムハロゲン化物としてヨウ化セシウムおよび臭化セシウムのいずれかを用いることによって、放電により近赤外線を発光させる。そして、その近赤外線をランプの周囲に配設した近赤外線透過フィルタにより選択的に抽出することによって、主として赤外暗視装置の専用光源として作用させようと意図されている。また、特許文献１には、上記近赤外線透過フィルタを放電管の周りから退避可能に設けることによって、車両用フォグランプの光源として切り換えが可能なようにすることも記載されている。したがって、特許文献１のランプユニットは、暗視装置の専用光源として作用させる際には、フォグランプとして作用させることができる旨記載されているものの、自動車前照灯用としては作用させることができない。
【０００５】
アクティブ方式の自動車用の赤外暗視装置は、上述したようにパッシブ方式に比較して利点があるにもかかわらず、従来は、そのいずれも少なくとも赤外暗視装置の作動時には専用となる光源を用いる必要があり、そのため赤外暗視装置用の光源装置を自動車前照灯とは別に配設するか、可動部を供えた複雑な構造のフォグライトを採用する必要があるので、その分装備費が高価になるという問題がある。
【０００６】
これに対して、本発明者は、先に発明を実施するための一形態として自動車前照灯用光源と赤外暗視装置用光源とを兼用した光源を含む金属蒸気放電ランプ他の発明をなした。そして、当該発明は、特願２００２−２９４６１７号（以下、便宜上「先願発明１」という。）として出願されている。また、本発明者は、特願２００３−３７７８１３号（以下、便宜上「先願発明２」という。）において、自動車前照灯と赤外暗視装置兼用で水銀フリーの３５Ｗのメタルハライドランプを提案している。
【０００７】
上述の特許文献１および先願発明１、２のランプユニットおよびランプにおいて、近赤外光の発光には、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）などのアルカリ金属による発光が主として貢献している。すなわち、上記アルカリ金属は、近赤外域に以下に示す発光線をそれぞれ有している。そして、これらの金属はハロゲン化物として封入されている。
【０００８】
Ｎａ：８１８．３、８１９．４、１１３８．１、１１４０．１ｎｍ
Ｋ  ：７６６．４、７６９．８、１１６８．９、１１７７．１ｎｍ
Ｒｂ：７６１．９、７７５．７、７７５．９、７８０．０、７９４．７、
８８７．３ｎｍ
Ｃｓ：７６０．９、８０１．５、８０７．９、８５２．１、８７６．１、８９４．３、
９２０．８、９１７．２、１００２．０、１０１２．０ｎｍ
【非特許文献１】「照明学会誌」第８６巻、第１２号、第８９６頁〜第８９９頁、平成１４年発行
【特許文献１】特開２００３−２５７３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および先願発明１、２において、上述のアルカリ金属は、ハロゲン化物として封入されるが、ランプの点灯中においては中性金属やイオンなどとして存在している。アルカリ金属は、最外郭電子が一つであり、特にイオン化されやすい。このため、電位により気密容器材料の中を移動しやすい。原子半径の小さいＬｉやＮａは、この傾向が強く、Ｌｉ抜けやＮａ抜けとして知られているが、Ｋ、ＲｂおよびＣｓなどもこの傾向があり、長期点灯中に気密容器中の存在量が減少することが観測される。
【００１０】
上述の現象は、メタルハライドランプの長期点灯中に近赤外光の放射が減少するという問題をもたらす。したがって、メタルハライドランプの近赤外光を主に利用するような用途において、近赤外光放射源としての寿命短縮という実際上の問題を提起する。しかし、メタルハライドランプの可視光と近赤外光とを同時に利用する用途においては、さらに深刻な問題を提起する。すなわち、可視域の光束の維持率（ランプの光束維持率）より近赤外光の放射パワーの維持率が大幅に悪くなり、そのため照明用途では長寿命の特性を有しているにもかかわらず、近赤外光の放射パワーの維持率が原因で赤外暗視装置の監視可能な距離が短縮されてしまうので、ランプが短寿命になる。
【００１１】
上述の問題は、先願発明２におけるように初期光束を規格内に維持しなければならないときに特にその程度が大きくなる。すなわち、エネルギー配分的に近赤外域に発光量を増加させれば、可視域の発光エネルギーは相対的に減少する。このため、全光束を規格内に維持しようとする場合には、近赤外光の放射パワーはそれほど大きくは設定できないという事情がある。
【００１２】
ところで、メタルハライドランプを可視光の光源とするいわゆるＨＩＤ前照灯は、明るいことで知られているので、かなり大きな全光束の低下が認められている（日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８では、１５００時間点灯で６０％以上）。これに対して、赤外暗視装置用としてのメタルハライドランプは、近赤外光の放射パワーが上述の理由で点灯初期から低く抑えられているために、放射パワーには余裕が少ないので、長期点灯中に大きな近赤外光出力の低下が生じると、赤外暗視装置による視認効果自体がなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、寿命中の近赤外光放射パワー維持率を改善したメタルハライドランプおよびこれを用いるメタルハライドランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、特に前照灯用の水銀フリーのＨＩＤランプとして予定されている規格を満足し、しかも赤外暗視装置の光源として十分な近赤外光の放射パワーを長期にわたり得られるメタルハライドランプおよびこれを用いるメタルハライドランプ点灯装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明のメタルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封装された一対の電極と；ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に寿命中徐々に放出する金属貯蔵手段と；を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１であることを特徴としている。
【００１６】
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。
【００１７】
＜気密容器について＞    気密容器は、耐火性で透光性でなければならない。また、その内容積は、用途に応じて適宜設定することができる。しかし、前照灯用としては、一般的には０．００５〜０．１ｃｃがよく、好適には０．０１〜０．０５ｃｃである。この場合、気密容器は、好適には最大径部が内径２〜１０ｍｍ、外径が５〜１３ｍｍである。ところで、気密容器が「耐火性で透光性」であるとは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える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および赤外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。例えば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。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金属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。
【００１８】
また、気密容器は、一般に包囲部および一対の封止部を備えて構成されている。包囲部は、その内部に適当な形状をなした放電空間、好適には細長い放電空間が形成されていて、上述した内容積の部分を提供する。なお、細長い放電空間としては、例えば放電空間をほぼ円柱状にすることができる。これにより、放電アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとした場合には、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。また、包囲部は、そ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、放電容器の伝熱が良好になって放電容器の放電空間の下部および側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
【００１９】
一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、包囲部の両端から一体的に延在している。そして、電極を封装し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には気密容器の材質が石英ガラスの場合に、封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設している。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに封止部と協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。モリブデンは、約３５０℃になると酸化するので、外部側の端部の温度がこれより温度が低くなるように埋設される。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。内容積が０．１ｃｃ以下の小形でキセノン（Ｘｅ）などのガスを室温で６気圧以上封入する自動車前照灯などに用いるメタルハライドランプの場合は、後者が好適である。
【００２０】
＜一対の電極について＞    一対の電極は、放電空間に臨むように気密容器内にそれらの間に所定の電極間距離が形成されて対向して封装されている。なお、電極間距離は、自動車前照灯用のメタルハライドランプとしては、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好適には４．２±０．３ｍｍである。そして、電極は、その直径が好ましくは長手方向に沿ってほぼ同一の直棒状をなした軸部を備えている。なお、軸部の直径は、好ましくは０．２５ｍｍ以上、さらに好適には０．４５ｍｍ以下である。そして、軸部から直径が大きくなることなしに先端に至り、かつ、先端が平坦な端面を形成するか、アークの起点となる先端が曲面ないし切頭円錐形を形成している。あるいは、軸部の先端に軸部より径大の部分を形成することができる。
【００２１】
また、一対の電極は、耐火性で、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープ剤を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。ただし、電極が後述する金属貯蔵手段を兼ねる場合は、ドープ剤を含有しているものとするのが好ましい。
【００２２】
＜放電媒体について＞    放電媒体は、気密容器の内部に封入されて蒸気またはガス状態で放電を生起する媒体として作用し、ハロゲン化物および希ガスを含んでいる。
【００２３】
（ハロゲン化物について）    ハロゲン化物は、第１ないし第３のいずれか一または複数のハロゲン化物として所望により選択的に用いることができる。
【００２４】
第１のハロゲン化物は、主として可視光の発光を行う金属の蒸気圧を所要に高めるために封入される。したがって、第１のハロゲン化物は、主として可視光を発生させるためには必須であるが、主として近赤外光を発生させる場合には所望により選択的に封入することができる。また、第１のハロゲン化物としては、メタルハライドランプの用途に応じて多様な可視光を発光する金属の中から選択して単独で、または複数種を混合して用いることができる。
【００２５】
第２のハロゲン化物は、主として近赤外域の放射を行う金属の蒸気圧を所要に高めるために封入される。したがって、第２のハロゲン化物は、主として近赤外光を発生させるためには封入していることが望ましい。しかし、本発明は、結果として波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外光が放射されるのであればよく、第２のハロゲン化物による近赤外光の放射は必須ではない。また、後述する金属貯蔵手段からも近赤外光を放射する金属が放出され、フリーハロゲンと結合してハロゲン化物を形成し、放電により近赤外光を放射する。
【００２６】
また、第２のハロゲン化物は、近赤外域の放射を行う金属が気密容器の構成材料と反応するのを抑制するように作用する。
【００２７】
第２のハロゲン化物を封入する場合、波長７５０〜１１００ｎｍの範囲内に主発光がある金属のハロゲン化物が好適である。波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域の放射パワーに対して、自動車用の赤外暗視装置が比較的高感度に感応する。なお、「近赤外域に主発光がある」とは、発光スペクトルが輝線スペクトルおよび連続スペクトルの如何にかかわらず、最も大きな放射パワーを有する波長域が上記近赤外域に存在すること、および赤外暗視装置に対して明らかに貢献し得る実効的な放射エネルギーを有する波長領域が上記近赤外域に存在することを含む概念である。したがって、これらのいずれかに該当すればよい。なぜなら、これらのいずれの場合であっても、赤外暗視装置用の光源として効果的な近赤外光を放射するからである。しかし、最も大きな放射パワーを有する波長領域が上記近赤外域内に存在すれば、赤外暗視装置を感応させるのに必要な赤外光の放射パワーが最少になる。したがって、それに伴い可視光発生に振り向ける放射パワーを多くできるので、可視光用および赤外暗視装置用のそれぞれの光源として兼用するタイプのメタルハライドランプの場合には、より一層好ましいことである。
【００２８】
一般に「近赤外域」とは、波長７８０〜２μｍの範囲をいうが、本発明においては、第２のハロゲン化物を封入することにより、上記のように波長７５０〜１１００ｎｍの範囲における近赤外域内に主発光を行わせるのが好ましい。なお、このような金属は、その一種および複数種のいずれであってもよい。しかし、最適にはカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）のグループから選択した一種または複数種の金属を用いることができる
第３のハロゲン化物は、水銀に代わる緩衝金属蒸気として作用する金属の蒸気圧を高めるために封入される。したがって、第３のハロゲン化物は、水銀を実質的に封入しない水銀フリーランプを得る場合には必須であるが、水銀を封入する水銀入りランプを得る場合には不要である。
【００２９】
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。臭化物として臭素を適量封入すると、気密容器の内面の黒化抑制に効果的である。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。
【００３０】
（希ガスについて）    希ガスは、メタルハライドランプの始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）のグループの一種を単独で、または複数種を混合して封入することができる。希ガスの中でもキセノンは、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外域に主発光があるので、近赤外光の放射を増加するのに効果的である。波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外域の放射パワーは、自動車用の赤外暗視装置が有効に感応する。
【００３１】
また、キセノン（Ｘｅ）は、本発明のメタルハライドランプの始動ガスおよび緩衝ガスとして作用するばかりでなく、点灯直後のハロゲン化物の蒸気圧が低い段階で白色の可視光発光を行うが、これを適当圧封入することによって光束立ち上がりに所要に寄与するとともに、近赤外域の放射パワーを大きくするのに寄与するところが大きくなる。キセノンの好ましい封入圧は、６気圧以上、より好適には８〜１６気圧の範囲で封入することにより、上記近赤外域の放射パワーを多く放射するとともに、点灯直後の発光金属の蒸気圧が低いときに立ち上がり時の光束としてキセノンの白色発光を寄与させることができる。このため、点灯直後から自動車前照灯用のＨＩＤランプとしての白色発光の規格を満足することができる。
【００３２】
（水銀について）    さらに、水銀について言及しておく。本発明において、メタルハライドランプは、水銀入りタイプおよび水銀フリータイプのいずれであってもよい。
【００３３】
＜金属貯蔵手段について＞    金属貯蔵手段は、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）のグループの少なくとも一種を貯蔵して、点灯中の加熱により貯蔵している金属を気密容器内に寿命中徐々に放出する。したがって、上記グループ内の任意の複数金属を同時に貯蔵することもできる。なお、本発明の特徴から理解できるように金属を貯蔵するための種々の具体的な構造は問うものではない。上記金属は、いずれもアルカリ金属であって、融点（Ｋ：６３．６５℃、Ｒｂ：３８．８９℃、Ｃｓ：２８．４０℃）および沸点（Ｋ：７７４℃、Ｒｂ：６８８℃、Ｃｓ：６７８．４℃）が低いので、点灯中の加熱により比較的容易に放出させる金属貯蔵手段を具体的に構成することが可能である。金属貯蔵手段は、例えば上記の金属をドーピングしたタングステンやモリブデンなどの耐火性金属によって構成することができる。なお、ドーピングは、常法にしたがい耐火性金属の粉末を焼結する前に行い、その後焼結してドープした耐火性金属を得ることができる。
【００３４】
また、金属貯蔵手段は、メタルハライドランプの点灯中に適当な方法により加熱すればよい。例えば、メタルハライドランプ自体が点灯により温度上昇するので、この温度上昇によって金属貯蔵手段が加熱されるように構成することができる。また、点灯により発生する放射熱を受けて加熱されるのでもよい。また、点灯中に電極にランプ電流が流れることによるジュール熱および主として陽極位相時に電子流入により生じる発生熱が電極を介して熱伝導されることによって加熱されるように構成することもできる。さらに、要すれば、ランプ電流とは別に通電加熱により金属貯蔵手段を加熱するように構成してもよい。
【００３５】
さらに、金属貯蔵手段は、一対の電極の少なくとも一方がこれを兼ねることができる。この態様において、電極は、上記金属をドープしたタングステンなどの耐火性金属を用いて形成される。しかし、要すれば、金属貯蔵手段を電極とは別に用意して、これを電極に溶接などによって支持させてもよいし、あるいは気密容器の内面に支持させてもよい。
【００３６】
耐火性金属の内部にカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属をドーピングして貯蔵させることにより金属貯蔵手段を構成する場合、耐火性金属１ｇに対して上記金属を１０〜２００μｇすなわち１０〜２００ｐｐｍ程度、好ましくは３０〜１００μｇ程度含有させるのがよい。例えば、タングステンにカリウム（Ｋ）を４０〜７０μｇドーピングした電極材料すなわちドープドタングステンを用いて良好に作用する金属貯蔵手段を構成することができる。なお、この場合、カリウムの他にアルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）およびシリコン（Ｓｉ）などの金属を微量含有しているが、本発明の作用、効果に特段の問題を招くものではない。また、本発明において、ドーピングの際に基体となるタングステンは、酸化トリウムを混合して電子放射性をさらに高めたトリエーテッドタングステンであることを許容する。
【００３７】
＜可視域と近赤外域の放射エネルギー比について＞    本発明においては、波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１である。上記近赤外光の波長範囲に一部可視域（７５０〜７８０ｎｍ）が含まれている理由を、図１を参照して以下説明する。
【００３８】
図１は、一般的に広く使用されているとともに、赤外暗視装置にも用いられるＣＣＤカメラの感度特性を示すグラフである。図から理解できるように、赤外暗視装置としてのＣＣＤカメラの感度特性は、７５９ｎｍ近傍にピーク感度があり、ピーク波長より長波長になるにしたがって感度が低下していく。したがって、近赤外線方式のＣＣＤカメラでは近赤外光のうち波長７８０〜１２００ｎｍ程度の範囲が有効であることが分かる。実際にはＣＣＤカメラに有効な放射パワーを多くするために、波長７５０〜７８０ｎｍの可視域の放射も利用するように構成するのがよい。
【００３９】
したがって、本発明においては、波長７５０〜１１００ｎｍの範囲の放射を近赤外域として赤外暗視装置の光源として利用するものである。これに対して、波長７５０ｎｍ未満の可視光も赤外暗視装置に利用することができることは図１から理解できるところであるが、そうすると可視光として利用できる光束が減少しすぎてしまう。また、波長１１００ｎｍを超える範囲になると、ＣＣＤカメラの感度が極端に小さくなってしまう。
【００４０】
そうして、放射パワー比が０．５〜４．０：１の範囲であれば、後述するようにメタルハライドランプの多様な用途を可能にする。なお、本発明および後述する請求項２および３の各発明において、放射パワー比は、メタルハライドランプが製品として流通する段階における初期に計測するものとする。
【００４１】
＜本発明の作用について＞    本発明は、上記の構成を具備していることにより、以下の作用を奏する。
【００４２】
１．本発明のメタルハライドランプをその点灯回路に接続して点灯すると、波長３８０〜８０ｎｍの可視光と、波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外光とが０．５〜４．０：１の放射パワー比で発生する。
【００４３】
本発明においては、放射パワー比が上記の範囲内にあるため、（１）近赤外域を主体とする赤外暗視装置用の専用光源としての利用、（２）可視域を主体とする自動車前照灯用の専用光源としての利用、および（３）赤外暗視装置および自動車前照灯の兼用光源としての利用に、それぞれ好適なメタルハライドランプを得ることができる。なお、兼用光源としての利用においては、同時的に兼用する態様および時間差をもって兼用する態様のいずれであってもよい。「時間差を持って兼用する」とは、あるときにはいずれか一方の光源として利用し、また別のあるときには他方の光源として利用する態様をいう。
【００４４】
２．本発明においては、金属貯蔵手段を具備していて、点灯中加熱されることによって金属貯蔵手段が寿命中徐々にカリウム、ルビジウムおよびセシウムの少なくとも一種の金属を気密容器の内部に放出する。放出された当該金属は、気密容器内のフリーハロゲンと結合して当該金属蒸気による主として近赤外域の放射を生じる。ランプに第２のハロゲン化物としてカリウム、ルビジウムおよびセシウムを封入した場合、これらの金属は、既述のようにメタルハライドランプの寿命中に気密容器の材料中を移動して消失しやすいが、本発明においては金属貯蔵手段からランプの寿命中に徐々に放出される金属が上記消失を適度に補うか、場合によっては消失する金属より多くの当該金属を放出することも許容され、このような場合には、上記金属は増加することすらある。
【００４５】
以上の結果、メタルハライドランプの寿命中における近赤外光の放射パワーの維持率を所望に設定することが可能になる。近赤外光の放射パワーの維持率としては、例えば近赤外光放射パワーがほぼ一定に維持されるような特性や寿命の進展に伴って近赤外光放射量が適当な割合で増加または減少したりするような特性になるように設定することができる。これらの維持率の特性は、製造時に封入する放電媒体の構成および封入量と金属貯蔵手段から寿命中に放出される金属の放出量との相関を適切に設計することにより、所望により選択的に設定することが可能である。
【００４６】
３．次に、本発明のメタルハライドランプを自動車前照灯の光源と赤外暗視装置の近赤外光の光源とを兼用する場合の作用について説明する。可視光については、主として発光金属の選択およびそのハロゲン化物（第１のハロゲン化物）の封入量の選択によって所望により自動車前照灯用の光源としての規格、例えば日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８を満足させることができる。なお、上記規格は、いずれも定格入力３５±３Ｗで、Ｄ２Ｓ形の場合、全光束が３２００±４５０ｌｍであり、Ｄ２Ｒ形の場合、全光束が２８００±４５０ｌｍである。
【００４７】
一方、近赤外光については、１．において記述したように主として近赤外光を放射する金属のハロゲン化物（第２のハロゲン化物）と金属貯蔵手段から放出される所定の金属と希ガスとにより発生する。したがって、上記ハロゲン化物を構成する金属および当該ハロゲン化物の封入量、金属貯蔵手段ならびに希ガスの種類および封入圧力を適切に設定することにより、その所要量を、同時に所要量の可視光を確保しながら、容易に得ることができる。
【００４８】
４．自動車用におけるアクティブ方式の赤外暗視装置の場合、これに用いるＣＣＤカメラは、その感度特性が７５９ｎｍ付近をピークとして長波長側へ徐々に感度が低下していくＣＣＤ撮像素子を装備している。しかしながら、このＣＣＤ撮像素子は、波長１２００ｎｍ辺りまで感応する感度特性を有している。
【００４９】
したがって、本発明のメタルハライドランプを自動車前照灯・赤外暗視装置兼用の光源として構成する場合、上述のように波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外光と可視光とを同時に発生するので、その近赤外光を赤外暗視装置用の光源として利用するとともに、その可視光を前記規格が満足される形で自動車前照灯用として同時に利用可能である。また、近赤外光を放射する金属がメタルハライドランプの寿命中金属貯蔵手段から徐々に放出されるので、寿命中常に近赤外光の放射パワーの維持率が所要の程度に維持される。したがって、メタルハライドランプの寿命中に赤外暗視装置の監視可能な距離が不所望に短縮されてしまうようなことがなくなる。
【００５０】
５．本発明のメタルハライドランプを自動車前照灯および赤外暗視装置のそれぞれの光源として兼用する場合に、装着可能な自動車前照灯は、次のとおりである。すなわち、自動車前照灯には、プロジェクタ４灯式、リフレクタ４灯方式、プロジェクタ２灯方式およびリフレクタ２灯方式がある。
【００５１】
プロジェクタ４灯方式は、ロービーム用として、Ｄ２Ｓ、Ｄ３ＳまたはＤ４Ｓタイプのメタルハライドランプ２灯を、ハイビーム用としてハロゲン電球２灯を、それぞれ用いている。そして、メタルハライドランプから放射される光のうち、ハイビームになる方向に放射される光を、前照灯に遮光体を配設するなどによりカットする。本発明のメタルハライドランプにおいては、ハイビームになる方向に放射される光のうち近赤外光のみを例えば近赤外光フィルタなどを用いて選択的に導出するようにすれば、この近赤外光を赤外暗視装置用の光源とすることができる。リフレクタ４灯方式は、ロービーム用としてＤ２Ｒ、Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯を、ハイビーム用としてハロゲン電球２灯を、それぞれ用いている。Ｄ２Ｒ、Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプは、Ｄ２Ｓ、Ｄ３ＳまたはＤ４Ｓタイプのメタルハライドランプの外管に不要なグレアを防止するための遮光膜を形成している。ハイビーム用として２灯のハロゲン電球を用いる点は、プロジェクタ４灯方式と同様である。なお、Ｄ３ＳおよびＤ３Ｒタイプは、口金部にイグナイタを備えている以外は、Ｄ４ＳおよびＤ４Ｒタイプと同様の仕様である。
【００５２】
これに対して、プロジェクタ２灯方式の場合には、Ｄ２Ｒ、Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯の点灯位置をロービームとハイビームとで切り換える構成である。切り換える手段は、例えば遮光板を機械的に動かして切り換える。リフレクタ２灯方式の場合は、Ｄ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯の点灯位置をロービームとハイビームとで切り換える構成である。切り換える手段は、例えばメタルハライドランプの位置を機械的に動かして切り換える。
【００５３】
次に、図２に示すアクティブ方式の赤外暗視装置における動作原理を説明する概念図および図１に示す赤外暗視装置に用いるＣＣＤカメラの分光感度特性曲線図を参照して、本発明のメタルハライドランプを用いる際におけるアクティブ方式の赤外暗視装置の動作原理を説明する。図２において、ＨＤは自動車前照灯、ＮＣは赤外暗視カメラ、ＨＭは障害物である。
【００５４】
自動車前照灯ＨＤは、その内部に本発明のメタルハライドランプを装備していて、点灯により放射される可視光ＶＬがロービームの照射パターンとなるように外部へ指向される。これに対して、点灯により可視光ＶＬと同時に放射される近赤外光ＩＲは、可視光遮蔽体などを用いることによって可視光ＶＬと分離され、かつ、ハイビーム方向に指向されて前方を照射する。
【００５５】
赤外暗視カメラＮＣは、自動車に搭載されている。そして、自動車前照灯ＨＤから投射される近赤外光によって照明された走行中の自動車前方にある障害物ＨＭ、例えば人などを撮影して、その映像を車内の運転者が認知し得るように、例えばヘッドアップディスプレイ（図示しない。）に表示する。また、赤外暗視カメラＮＣは、近赤外光に感応する半導体撮像素子、例えばＣＣＤ撮像素子を備えている。このＣＣＤ撮像素子は、ＣＣＤカメラとして一般に広く用いられているもので、図１に示す分光感度特性を有している。
【００５６】
すなわち、近赤外光領域においては、波長７５９ｎｍ付近に感度のピークがあり、波長７５０〜１１００ｎｍの範囲において有効な感度がある。なお、赤外暗視カメラＮＣにおいて、波長７５０ｎｍ以下の可視光に対する感応を抑制するための光学フィルタを使用することができる。
【００５７】
したがって、自動車から照射される近赤外光の放射パワーが大きいほど赤外暗視装置による撮影可能距離が大きくなって視認距離が長くなる。一方、障害物ＨＭ、例えば人などの側から見ると、走行中の自動車から近赤外光を照射された場合、これによる眩しさは特段感じない。
【００５８】
６．本発明のメタルハライドランプを赤外暗視装置専用の光源として使用する場合は、その専用の照明器具に装着し、点灯回路に接続すればよい。
【００５９】
請求項２の発明のメタルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封装された一対の電極と；ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に徐々に放出する金属貯蔵手段と；を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が２．０〜３．２：１であることを特徴としている。
【００６０】
本発明は、自動車前照灯用の光源と赤外暗視装置用の光源を同時に兼用するのに適したメタルハライドランプの構成を規定している。すなわち、可視光と上記波長域の近赤外光の放射エネルギー比が２．０〜３．２：１の範囲であれば、自動車前照灯用の光源として既述の規格を満足する可視光を発光すると同時に赤外暗視装置用の光源として所要の視認距離を得るのに必要な近赤外光の放射が得られる。したがって、可視光と近赤外光とを光学手段を用いて分離すれば、自動車前照灯用の光源と赤外暗視装置用の光源を同時に兼用することができる。上記放射パワー比が２．０：１未満であると、上記の用途に対しては可視光が不足する。また、上記放射パワー比が３．２：１超であると、上記の用途に対しては近赤外光が不足する。
【００６１】
なお、上記放射パワー比以外の構成については請求項１における既述が援用される。
【００６２】
請求項３の発明のメタルハライドランプは、請求項１または２記載のメタルハライドランプにおいて、安定点灯時における発光中の波長７８０〜８００ｎｍの第１の近赤外域と波長７８０〜１０００ｎｍの第２の近赤外域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることを特徴としている。
【００６３】
本発明は、赤外暗視装置に対して有効な第２の近赤外域であるところの７８０〜１０００ｎｍの範囲内に占めるとりわけ効果的な近赤外域であるところの第１の近赤外域の好ましい割合を規定している。すなわち、第１の近赤外域（波長７８０〜８００ｎｍ）は、近赤外域（波長７８０ｎｍ〜２μｍ）の放射の中でも近赤外線方式のＣＣＤカメラを用いる赤外暗視装置の感度がとりわけ高い領域である。したがって、放射パワーが同じであっても、第１の近赤外域の放射パワーを含有する割合が大きいほど赤外暗視装置の視認距離が長くなる。そして、第１の近赤外域：第２の近赤外域が０．１〜０．３３：１の範囲内であれば、赤外暗視装置において比較的少ないエネルギー消費でありながら所要の視認距離を確保できる程度に近赤外光を放射させることが実際上可能になる。なお、メタルハライドランプから放射される近赤外光の全部が第１の近赤外光であれば、最小限の消費エネルギーで所要の視認距離を確保できて申し分ないのであるが、実際上このような状態を実現することは極めて困難である。
【００６４】
そうして、本発明においては、実現可能でありながらなるべく近赤外光の放射に消費されるエネルギーを低減することができる。
【００６５】
請求項４の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、金属貯蔵手段は、一対の電極の少なくとも一方がその内部にカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を含有していることによって構成されていることを特徴としている。
【００６６】
本発明は、金属貯蔵手段の好適な構成を規定している。すなわち、一対の電極の少なくとも一方が金属貯蔵手段を兼ねているので、メタルハライドランプの構造が簡単である。したがって、メタルハライドランプのコストアップを招かない。なお、電極の一方のみが金属貯蔵手段を兼ねているのでもよいが、両方の電極が金属貯蔵手段を兼ねている方が金属の放出量およびランプ製造のいずれにおいても好ましい。
【００６７】
また、本発明においては、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を電極の主材料、例えばタングステンなどに対してドープ剤として添加させることができる。この場合、上記金属の他にアルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）およびクロム（Ｃｒ）などを含有することが許容される。これらの金属は、ドープ剤または不純物として含有されている。
【００６８】
請求項５の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし４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、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含んでいることを特徴としている。
【００６９】
本発明は、可視光を発光する金属の好適な構成を規定している。上記の発光金属は、主として可視光を高効率に発光する金属であり、本発明においては、これらの金属のいずれか二種を含有していることを許容するものである。しかしながら、白色系の発光を高効率で発光させるには、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含むのがよい。例えば、自動車前照灯用の光源としては、ナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）を含み、所望により希土類金属を含む構成が好適である。このような構成の第１のハロゲン化物を用いることにより、自動車前照灯の規格（日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８）に規定されている色度範囲に入る白色光を高効率で発生させることができる。なお、希土類金属としては例えばディスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）などである。
【００７０】
請求項６の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし５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、そのハロゲン化物がカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含んでいることを特徴としている。
【００７１】
本発明は、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属の供給源を金属貯蔵手段と封入ハロゲン化物とした好適な構成を規定している。すなわち、上記金属のハロゲン化物をランプ製造時に気密容器の内部に封入しておくことにより、点灯初期においては主として上記ハロゲン化物により近赤外光を放射させ、しかもランプの寿命中においては上記ハロゲン化物に金属貯蔵手段から放出された金属が近赤外光を維持率よく放射させることができる。
【００７２】
上記金属をハロゲン化物として封入する場合、その封入量は、波長７８０〜１２００ｎｍの範囲に属する近赤外光の放射量と波長３８０〜７８０ｎｍの範囲に属する可視光との放射パワー比の所望割合に応じて適宜設定すればよい。
【００７３】
請求項７の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし６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、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含む第１のハロゲン化物と、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含む第２のハロゲン化物と、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物とを備えるとともに、実質的に水銀を含まないことを特徴としている。
【００７４】
本発明は、自動車前照灯と赤外暗視装置とに用いる光源を兼用するためのメタルハライドランプとして好適な放電媒体の構成を規定している。すなわち、可視光の色度が点灯初期から前記規格を満足する白色で、かつ、安定点灯時の光束が前記規格を満足し、さらに赤外暗視装置の所要の視認距離が長期間にわたり確保できるとともに、加えて水銀フリーである。
【００７５】
第３のハロゲン化物について以下説明する。第３のハロゲン化物は、金属の蒸気圧が相対的に高いので、水銀に代わってメタルハライドランプのランプ電圧を形成するのに寄与する。このため、水銀を封入しなくてもランプ電圧を高くして、同一のランプ電力を投入する際にランプ電流を小さくするのに効果的である。この条件に合致する金属としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびスズ（Ｓｎ）などを用いることができる。第３のハロゲン化物を構成する金属には、上記のグループの一種または複数種を併用することができる。
【００７６】
次に、水銀フリーについて説明する。本発明において、放電媒体が「水銀を本質的に含まない」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０．５〜１ｍｇ、場合によっては１．５ｍｇ程度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ランプ電圧を所要に高くする場合、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｍ３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、水銀量が実質的に頗る少ないといえる。
【００７７】
請求項８の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし７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、その希ガスがキセノン（Ｘｅ）を主体として含んでいることを特徴としている。
【００７８】
本発明は、放電媒体中の希ガスの好適な構成を規定している。すなわち、キセノン（Ｘｅ）は、近赤外域として８２３．１、８８１．９、８９５．２、９０４．５、９１６．２、９３７．４、９５１．３、９７９．９、９９２．３ｎｍに発光線を有しているので、上記近赤外域の放射パワーを多く放射する。図３は、キセノンのみを封入したランプの分光分布曲線であり、図中の波長表記は、簡略化のために小数点以下を省略しているが、上記近赤外領域の放射の波長分布を理解することができる。
【００７９】
請求項９の発明のメタルハライドランプは、請求項８記載のメタルハライドランプにおいて、キセノン（Ｘｅ）は、その封入圧が６気圧以上であることを特徴としている。
【００８０】
本発明は、キセノン（Ｘｅ）の好適な封入圧を規定している。すなわち、キセノンは、水銀を封入しないメタルハライドランプの場合、緩衝ガスとして水銀に代わってプラズマの温度を保持する作用を行い、その封入圧を高くするにしたがいランプの熱損失が減少して全光束が増加する。また、これと同時に波長８２０〜１０００ｎｍ付近の近赤外光の発光も増大する。そして、キセノンの封入圧が６気圧以上であれば、全光束が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足するように構成することが可能になる。また、波長７５０〜１１００ｎｍまたは波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外光の発光も増大して赤外暗視装置による障害物の赤外視認距離が長くなる。なお、キセノン（Ｘｅ）の封入圧は、室温換言すれば２５℃におけるものとする。
【００８１】
請求項１０の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし９のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、一対の電極は、タングステン（Ｗ）を主材料として構成されていることを特徴としている。
【００８２】
本発明は、電極材料の好適な構成を規定している。すなわち、タングステンは、優れた耐火性および電子放射性を備えているので、メタルハライドランプの電極材料として好適であるとともに、電極が金属貯蔵手段を兼用する場合にも好適である。
【００８３】
請求項１１の発明のメタルハライドランプは、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において、金属貯蔵手段は、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を１０〜２００ｐｐｍの割合で含有していることを特徴としている。
【００８４】
本発明は、金属貯蔵手段のカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の含有量の一般的に許容される範囲を規定している。好ましくは３０〜１００ｐｐｍ程度含有させるのがよい。
【００８５】
そうして、本発明においては、構造が簡単で、しかも好ましい金属放出特性を有する金属貯蔵手段を具備したメタルハライドランプを得ることができる。
【００８６】
請求項１２の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし１１のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることを特徴としている。
【００８７】
本発明は、メタルハライドランプが自動車前照灯用のＨＩＤランプの前記規格に適合する定格ランプ電力を有する構成を規定している。すなわち、上記の範囲内にあれば、定格入力が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足する。この範囲は、ハロゲン電球の自動車前照灯用の光源に対してほぼ半分の電力である。
【００８８】
そうして、本発明においては、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格に規定された定格入力に適合するメタルハライドランプを得ることができる。
【００８９】
請求項１３の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし１２のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、自動車前照灯のランプと赤外暗視装置のランプとに兼用されることを特徴としている。
【００９０】
本発明において、メタルハライドランプの自動車前照灯のランプとしての使用と、赤外暗視装置のランプとしての使用とは、同時的であってもよいし、時間差を有したものであってもよい。後者の場合、例えば自動車前照灯のランプとしての使用時には、赤外暗視装置のランプとしての使用は行わないし、赤外暗視装置のランプとしての使用時には、自動車前照灯のランプとしての使用は行わないような態様である。
【００９１】
そうして、本発明においては、赤外暗視装置を併設する場合に好適な構造が簡単で、安価な照明装置、例えば自動車前照灯を実現するのに貢献するメタルハライドランプが得られる。
【００９２】
請求項１４の発明のメタルハライドランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、赤外暗視装置用として主として波長７５０ｎｍ以上の近赤外光を利用することを特徴としている。
【００９３】
波長７５０〜７８０ｎｍの範囲は、可視光域の長波長側の一部であるが、赤外暗視装置の感度が比較的高い波長域でもある。したがって、この波長域の可視域の放射を近赤外光に加えて赤外暗視装置の光源として利用することによって、赤外暗視装置の光源として利用できる放射パワーが大きくなる。一方、波長３８０〜７５０ｎｍの可視光は、自動車前照灯の光源として利用することができる。この場合、波長７５０〜７８０ｎｍの放射は、自動車前照灯の光源として利用し得ないことになるが、比視感度の非常に小さな赤色光域の一部のみが自動車前照灯用の可視光から一部または全部除外されるだけなので、色度および光束の変化が視認性に実質的な影響を与えることは少ない。
【００９４】
そうして、本発明においては、赤外暗視装置の光源として利用する近赤外光が波長７５０〜７８０ｎｍの範囲内の放射を含むために、赤外暗視装置の出力が大きくなる、したがって視認距離が大きくなるメタルハライドランプを得ることができる。
【００９５】
請求項１５の発明のメタルハライドランプ点灯装置は、請求項１ないし１４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を付勢する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００９６】
本発明のメタルハライドランプ点灯装置は、メタルハライドランプを光源とする各種照明装置、例えば自動車前照灯などに用いることができる。
【００９７】
点灯回路は、メタルハライドランプを点灯する手段であり、電子化されたものが好適であるが、要すればコイルおよび鉄心を主体とするものであってもよい。また、自動車前照灯用の点灯回路の場合、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍、好適には２〜３倍とすることにより、光束立ち上がりを自動車前照灯用として必要な範囲内に入るように早くすることができる。
【００９８】
さらに、８２０〜１０００ｎｍの近赤外光を放射するガスとしてキセノン（Ｘｅ）の封入圧を６〜１８気圧の範囲でＸ（気圧）とし、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力をＡＡ（Ｗ）としたとき、ＡＡが数式ＡＡ＞−２．５Ｘ＋１０２．５を満足するように構成することにより、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車用前照灯に必要な前照灯前面の代表点での光度８０００ｃｄを得ることができる。上記数式のようにキセノンの封入圧と最高入力電力とが直線的な関係になるのは、蒸気圧の低い放電媒体のみであるから、始動後４秒後の時点ではキセノンの発光が圧倒的になっているからである。キセノンの発光量は、その封入圧とその時の電力とで決まるので、キセノンの封入圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、キセノンの封入圧が高ければ、入力電力を少なくすればよい。なお、本発明において、メタルハライドランプの点灯は、交流点灯および直流点灯のいずれであってもよい。
【００９９】
さらにまた、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。水銀フリーのメタルハライドランプは、一般に水銀入りのメタルハライドランプに比較して、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。
【発明の効果】
【０１００】
請求項１の発明によれば、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に寿命中徐々に放出する金属貯蔵手段を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１であることにより、寿命中の近赤外光の放射パワーの維持率を改善したメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０１】
請求項２の発明によれば、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に徐々に放出する金属貯蔵手段を具備し、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が２．０〜３．２：１であることにより、寿命中の近赤外光の放射パワーの維持率を改善するとともに、可視光を利用する照明装置、例えば自動車前照灯と近赤外光を利用する赤外暗視装置とのそれぞれの光源として利用可能なメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０２】
請求項３の発明によれば、加えて安定点灯時における発光中の波長７８０〜８００ｎｍの第１の近赤外域と波長７８０〜１０００ｎｍの第２の近赤外域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることにより、赤外暗視装置の光源として効率よく近赤外光を放射するとともに、寿命中の近赤外光の放射パワーの維持率を改善したメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０３】
請求項４の発明によれば、加えて金属貯蔵手段が、一対の電極の少なくとも一方がその内部にカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を含有していることによって構成されていることにより、構造が簡単で、コストアップを招くことなく寿命中の近赤外光の放射パワーの維持率を改善したメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０４】
請求項５の発明によれば、加えて放電媒体が、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含んでいることにより、主として可視光を高効率に発光するメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０５】
請求項６の発明によれば、加えて放電媒体が、そのハロゲン化物がカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含んでいることにより、点灯初期から所望量の近赤外光を放射させ、しかもランプの寿命中も近赤外光を維持率よく放射するメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０６】
請求項７の発明によれば、加えて放電媒体が、そのハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも１種の金属のハロゲン化物を含む第１のハロゲン化物と、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含む第２のハロゲン化物と、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物とを備えるとともに、実質的に水銀を含まないことにより、可視光の色度および安定点灯時の光束が日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８を満足して、赤外暗視装置の所要の視認距離が長期間にわたり確保できるとともに、水銀フリーのメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０７】
請求項８の発明によれば、加えて放電媒体が、その希ガスがキセノン（Ｘｅ）を主体として含んでいることにより、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外光を放射するとともに、点灯直後に白色光を放射して光色立ち上がりの早いメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０８】
請求項９の発明によれば、加えてキセノン（Ｘｅ）は、その封入圧が６気圧以上であることにより、可視光の全光束が増加するとともに、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外光の放射パワーが増加するメタルハライドランプを提供することができる。
【０１０９】
請求項１０の発明によれば、加えて一対の電極が、タングステン（Ｗ）を主材料として構成されていることにより、好適な電極材料として好適であるとともに、電極が金属貯蔵手段を兼用する場合にも好適なメタルハライドランプを提供することができる。
【０１１０】
請求項１１の発明によれば、加えて金属貯蔵手段が、がカリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を１０〜２００ｐｐｍの割合で含有していることにより、構造が簡単で、しかも好ましい金属放出特性を有する金属貯蔵手段を具備したメタルハライドランプを提供することができる。
【０１１１】
請求項１２の発明によれば、加えて定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることにより、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格に規定された定格入力に適合するメタルハライドランプを提供することができる。
【０１１２】
請求項１３の発明によれば、加えて自動車前照灯のランプと赤外暗視装置のランプとを兼用することにより、構造が簡単で、安価な赤外暗視装置を併設する場合に好適な照明装置を実現するのに貢献するメタルハライドランプを提供することができる。
【０１１３】
請求項１４の発明によれば、加えて赤外暗視装置用として主として波長７５０ｎｍ以上の近赤外光を利用することにより、赤外暗視装置の出力が大きくなるメタルハライドランプを提供することができる。
【０１１４】
請求項１５の発明によれば、請求項１ないし１４の発明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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【０１１６】
図４および図５は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示し、図４はＤ４Ｓタイプのランプ全体の正面図、図５は平面図である。メタルハライドランプＭＨＬは、発光管ＩＴ、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂからなる。
【０１１７】
発光管ＩＴは、気密容器１、金属貯蔵手段ＭＳ、一対の電極１ｂ、１ｂ、封着金属箔２、一対の外部リード線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体からなる。
【０１１８】
気密容器１は、包囲部１ａおよび一対の封止部１ａ１を備えている。包囲部１ａは、中空のほぼ柱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柱状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、０．０５ｃｃ以下である。
【０１１９】
金属貯蔵手段ＭＳは、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器１内に寿命中徐々に放出する手段であり、後述する一対の電極１ｂ、１ｂがこれを兼ねている。
【０１２０】
電極１ｂは、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を１０〜２００ｐｐｍの範囲内において含有することによって、金属貯蔵手段ＭＳを兼ねたタングステン線からなる。そして、軸方向の先端部、中間部および基端部にわたり軸部の直径が同じで、かつ、先端部および中間部の一部が放電空間１ｃ内に露出している。すなわち、放電空間１ｃ内に露出した部分の電極１ｂが金属貯蔵手段ＭＳとして作用する。また、電極１ｂの基端部が封止部１ａ１に埋設された後述する封着金属箔２に溶接されるとともに、中間部が封止部１ａ１に緩く支持されることによって気密容器１の所定の位置に配設されている。
【０１２１】
なお、各図において、左方の封止部１ａ１を形成した後、封止管１ａ２が切断されないで封止部１ａ１の下部から一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在している。
【０１２２】
封着金属箔２は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ａ１内に気密に埋設されている。
【０１２３】
放電媒体は、第１ないし第３のハロゲン化物および希ガスからなる。第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含んでいる。第２のハロゲン化物は、波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる。第３のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物を含んでいる。希ガスは、キセノンガスからなる。
【０１２４】
一対の外部リード線３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。各図において放電容器ＩＴから右方へ導出された外部リード線３Ａは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金Ｂ内に導入されて口金Ｂの外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１に接続している。図６において放電容器ＩＴから左方へ導出された外部リード線３Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導出されて図示されていない中央に配設されたピン状をなす他方の口金端子に接続している。
【０１２５】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、両端の縮径部４（図では右方の一端のみが示されている。）が放電容器ＩＴの封止部１ａ１にガラス溶着している。しかし、外管ＯＴの内部は気密ではなく、外気に連通している。
【０１２６】
絶縁チューブＴは、セラミックスのチューブからなり、外部リード線３Ａを被覆している。
【０１２７】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着される。また、装着時に電源側のランプソケットと接続し得るように筒状部の外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１と、筒状部の内部に形成された一端開放の凹部内において中央で軸方向に突出して配設されたピン状をなす他方の口金端子とを備えて構成されている。
【０１２８】
そうして、以上説明したメタルハライドランプは、安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７５０〜１１００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が０．５〜４．０：１であるか、または安定点灯時における発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの可視域と波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外域との放射パワー比が２．０〜３．２：１である。
【実施例１】
【０１２９】
本発明のメタルハライドランプを実施するための図４に示す第１の形態において、以下の仕様である。
放電容器ＩＴ
気密容器１ａ：石英ガラス製、球体長７ｍｍ、最大外径６ｍｍ、全長約５０ｍｍ、
最大内径２．６ｍｍ、内容積０．０２５ｃｃ
金属貯蔵手段ＭＳ：電極の気密容器内に露出する部分が兼ね、カリウム６０ｐｐｍを主                体としてドープしたタングステン線（ドープ成分は、表１のとおり。）
電極１ｂ  ：直径０．３５ｍｍのドープドタングステン線、電極間距離４．２ｍｍ、
突出長１．３ｍｍ
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＮａＩ０．２６ｍｇ、ＳｃＩ３０．１３ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＲｂＩ０．０４ｍｇ
第３のハロゲン化物：ＺｎＩ２０．２ｍｇ
希ガス      ：キセノン（Ｘｅ）１０気圧
外管ＯＴ      ：外径９ｍｍ、内径７ｍｍ、内部雰囲気；大気圧（大気）
点灯直後投入電力：８５Ｗ
定格ランプ電力：３５Ｗ
放射パワー比（安定点灯時）：
可視域（波長３８０〜７８０ｎｍ）／近赤外域（波長７５０〜１１００                ｎｍ）＝２．３７
可視域（波長３８０〜７８０ｎｍ）／近赤外域（波長７８０〜１２００                ｎｍ）＝２．６１
第１の近赤外域（波長７８０〜８００ｎｍ）／第２の近赤外域（波長
７８０〜１０００ｎｍ）＝０．２４
【０１３０】
【表１】
2005183276.tif 000003
下記の表２は、電極材料だけを変えてあるが、その他は実施例１と同じ仕様のメタルハライドランプにおけるドープ材の種類、点灯３０００時間後の光束維持率（点灯３０００時間後の全光束／点灯初期の全光束）、同じく近赤外放射パワー維持率（点灯３０００時間後の波長７５０〜１２００ｎｍにおける近赤外光の放射パワー／点灯初期の同じく放射パワー）を示す。なお、ランプの試験は、日本電球工業会規格  ＪＥＬ  ２１５−１９９８に規定されている点滅サイクルで行った。表２は、ランプ２灯の平均値を示す。
【０１３１】
【表２】
2005183276.tif 000004
表２において、ランプＡとＢは従来例を示す。Ａは、電極材料が純タングステンで形成されている電極を具備している。Ｂは、酸化トリウム（ＴｈＯ２）を１．０％含有したトリエーテッドタングステンで形成された電極を具備している。
【０１３２】
表２において、ランプＣ〜Ｗが本発明の第１の形態における実施例およびその変形例である。すなわち、ランプＣは実施例１であり、その他は変形例である。これらのランプの中で電極が、カリウム（Ｋ）を含有するランプは長期点灯中に近赤外域にＫの発光が、またセシウム（Ｃｓ）を含有するランプは長期点灯中に近赤外域にＣｓの発光が、それぞれ生じて点灯時間とともに増加している。また、ルビジウム（Ｒｂ）を含有する電極の場合には長期点灯中に第２のハロゲン化物として封入されている近赤外域の発光が増加していく。
【０１３３】
図６は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態の実施例１における光束維持率特性および近赤外放射パワー維持率特性を示すグラフである。図において、実線で示す「全光束」と表示した曲線が可視光についての光束維持率特性を、点線で示す「赤外放射パワー（７５０〜１２００ｎｍ）」と表示した曲線が波長７５０〜１２００ｎｍの近赤外域についての近赤外放射パワー維持率特性を、それぞれ示している。
【０１３４】
図から理解できるように、実施例１においては、全光束が点灯時間の経過に伴って減退傾向を示す。これに対して、近赤外放射パワーは、金属貯蔵手段ＭＳが点灯中に加熱されることによってカリウム（Ｋ）を寿命中徐々に放出するために、その減退は非常に少なく、約８００時間以降はほぼ一定に維持されている。なお、近赤外放射パワーは、場合によっては点灯初期より増加する。このような効果のために、赤外暗視作用は、点灯３０００時間後であっても点灯初期と殆ど変わらない。
【０１３５】
図７および図８は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態における実施例１の波長３８０〜１３００ｎｍの分光分布曲線を示し、図７は点灯初期のそれを示すグラフ、図８は点灯３０００時間後のそれを示すグラフである。
【０１３６】
図から理解できるように、カリウム（Ｋ）の発光線は、点灯初期には存在しないが、点灯３０００時間後には大きな放射パワーが現れている。このため、図６に示したように、優れた近赤外放射パワー維持率特性を示す。なお、第１のハロゲン化物として封入したナトリウム（Ｎａ）の８１８．３および８１９．４ｎｍの発光線の放射パワーが初期のそれより小さくなっている。
【０１３７】
図９は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態における変形例として第２のハロゲン化物としてセシウム（Ｃｓ）のハロゲン化物をルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物に代えて封入したメタルハライドランプの点灯初期の波長３８０〜１３００ｎｍの分光分布特性曲線を示すグラフである。
【実施例２】
【０１３８】
本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態において、以下の仕様であり、その他の構成は実施例１と同じである。
電極１ｂ  ：直径０．３８ｍｍのドープドタングステン線
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＮａＩ０．５ｍｇ、ＳｃＩ３０．１ｍｇ
第２のハロゲン化物：ＣｓＩ０．４ｍｇ
第３のハロゲン化物：ＺｎＩ２０．２ｍｇ
定格ランプ電力：４０Ｗ
放射パワー比（安定点灯時）：
可視域（波長３８０〜７８０ｎｍ）／近赤外域（波長７５０〜１１００                ｎｍ）＝０．８２
表３は、電極材料だけを変えて、その他は実施例２と同じ仕様のメタルハライドランプにおけるドープ材の種類、点灯３０００時間後の光束維持率（点灯３０００時間後の全光束／点灯初期の全光束）、同じく近赤外放射パワー維持率（波長７５０〜１２００ｎｍにおける点灯３０００時間後の近赤外光の放射パワー／点灯初期の同じく放射パワー）を示す。なお、ランプの試験および表３のデータは、表２における説明と同様である。
【０１３９】
【表３】
2005183276.tif 000005
表３から理解できるように、傾向は実施例１と同じである。実施例２の方が実施例１より近赤外光発光物質（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）の封入量が多いので、変化の割合が少なく、点灯３０００時間後の近赤外放射パワー維持率は高めとなっている。ここで、金属貯蔵手段がカリウム（Ｋ）を貯蔵する場合には長期点灯中に近赤外域にＫの発光が、またルビジウム（Ｒｂ）を貯蔵する場合には長期点灯中に近赤外域にＲｂの発光が、さらにセシウム（Ｃｓ）を貯蔵する場合には長期点灯中に近赤外域にＣｓの発光が、それぞれ増加してくる。
【０１４０】
図１０は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す発光管の一部切欠正面図である。発光管ＩＴは、気密容器１、金属貯蔵手段ＭＳ、一対の電極１ｂ、１ｂ、封着金属箔２、一対の外部リード線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体からなる点においては図４に示す第１の形態におけるのと同様であるが、金属貯蔵手段ＭＳと一対の電極１ｂ、１ｂとが別体に構成されている点で異なる。
【０１４１】
すなわち、金属貯蔵手段ＭＳは、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびセシウム（Ｃｓ）の少なくとも一種の金属を貯蔵し、点灯中の加熱により上記金属を気密容器内に寿命中徐々に放出する手段であり、基体金属であるタングステン中に上記金属をドープした棒状体によって構成されている。そして、電極１ｂの軸部の中間部に、例えば電極１ｂと交差するなどにより、溶接されている。
【０１４２】
電極１ｂは、純タングステンによって形成されている。
【０１４３】
図１１は、本発明のメタルハライドランプ点灯装置を実施するための一形態を示す回路図である。図において、メタルハライドランプ点灯装置は、メタルハライドランプ２７および点灯回路ＯＣを具備している。
【０１４４】
メタルハライドランプ２７は、前記第１および第２の形態におけるいずれの構成であってもよい。
【０１４５】
点灯回路ＯＣは、直流電源２１、チョッパ２２、制御手段２３、ランプ電流検出手段２４、ランプ電圧検出手段２５、イグナイタ２６、およびフルブリッジインバータ２８により構成されていて、上記メタルハライドランプ２７を点灯直後に直流点灯し、その後交流点灯する。
【０１４６】
直流電源２１は、後述するチョッパ２２に対して直流電源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が用いられる。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。必要に応じて電解コンデンサ２１ａを並列接続して雑音吸収や平滑化を行う。
【０１４７】
チョッパ２２は、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２８を介して上記メタルハライドランプ２７を所要に制御する。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。
【０１４８】
制御手段２３は、チョッパ２２を制御する。たとえば、点灯直後には上記メタルハライドランプ２７に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ２２からフルブリッジインバータ２８を経由して流し、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２３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２２を定電力制御する。さらに、制御手段２３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、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流を上記メタルハライドランプ２７に流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ２２を制御するように構成されている。
【０１４９】
ランプ電流検出手段２４は、フルブリッジインバータ２８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。
【０１５０】
ランプ電圧検出手段２５は、同様にフルブリッジインバータ２８を介して上記メタルハライドランプ２７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２３に制御入力する。
【０１５１】
イグナイタ２６は、フルブリッジインバータ２８と上記メタルハライドランプ２７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上記メタルハライドランプ２７に供給できるように構成されている。
【０１５２】
フルブリッジインバータ２８は、４つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４からなるブリッジ回路、ブリッジ回路２８ａのＭＯＳＦＥＴＱ１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２８ｂおよび極性反転回路ＩＮＶから構成されていて、チョッパ２２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、上記メタルハライドランプ２７に印加して、上記メタルハライドランプ２７を低周波交流点灯させる。なお、点灯直後の直流点灯時には、ブリッジ回路１７ａの例えばＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３を継続的にオンさせ、Ｑ２およびＱ４をオフさせる。
【０１５３】
そうして、点灯回路ＯＣを用いて上記メタルハライドランプ２７を最初直流点灯し、その後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、自動車前照灯に本形態のメタルハライドランプ点灯装置を組み込んだ場合、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。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】一般的に広く使用されているＣＣＤカメラの感度特性を示すグラフ
【図２】アクティブ方式の赤外暗視装置における動作原理を説明する概念図
【図３】キセノンのみを封入したランプの分光分布曲線図
【図４】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態を示すＤ４Ｓタイプのランプ全体の正面図
【図５】同じく平面図
【図６】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態の実施例１における光束維持率特性および近赤外放射パワー維持率特性を示すグラフ
【図７】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態における実施例１の波長３８０〜１３００ｎｍの点灯初期の分光分布曲線を示すグラフ
【図８】同じく点灯３０００時間後の分光分布曲線を示すグラフ
【図９】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態における変形例として第２のハロゲン化物としてセシウム（Ｃｓ）のハロゲン化物をルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物に代えて封入したメタルハライドランプの点灯初期の波長３８０〜１３００ｎｍの分光分布特性曲線を示すグラフ
【図１０】本発明のメタルハライドランプを実施するための第２の形態を示す発光管の一部切欠正面図
【図１１】本発明のメタルハライドランプ点灯装置を実施するための一形態を示す回路図
【符号の説明】
【０１５５】
Ｋ…セシウムの発光線、Ｎａ…ナトリウムの発光線、Ｒｂ…ルビジウムの発光線
【図１】
2005183276.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005183276.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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