(57)【要約】【課題】  本質的に水銀を含まない放電媒体を使用しながらも、高い光束維持率を維持する。【解決手段】  内部に０．１ｃｃ以下の放電空間１１１を形成する発光管部１１を有する透光性の気密容器１の放電空間１１１内に一対の電極２１、２２が対向配置する。発光管部１１内に封入された少なくとも９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下のハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体を封入する。このように構成されたメタルハライドランプを、管壁負荷が５０（Ｗ／ｃｍ２）以上で点灯する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に０．１ｃｃ以下の放電空間を形成する発光管部を有する透光性の気密容器と、
一端に電力が印加され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、
前記発光管部内に封入された少なくとも９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下のハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備し、
前記発光管部の管壁負荷が５０（Ｗ／ｃｍ２）以上で点灯されることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記放電媒体のハロゲン化ナトリウムの大部分がヨウ化物からな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、自動車の前照灯などに使用されるメタルハライドランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のメタルハライドランプは、透光性の気密容器の内部に形成された放電空間に一対の電極が対向しており、この放電空間には、ナトリウムやスカンジウムのハロゲン化物、希ガス等を含む放電媒体が封入されている。（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１２９９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１のようなメタルハライドランプは、ランプの発光の大部分を閉めるナトリウムとスカンジウムの発光金属がハロゲン化物の状態でランプ内に封入され、その金属ハロゲン化物の状態からアーク放電の熱によってそれらが解離したときに発光をともなうが、そのうちの気化したナトリウムが気密容器の材料である石英ガラスを透過することが知られており、この透過したナトリウムの分だけ光束維持率が低下する。ここで、この光束維持率とは、全光束に対するその時の光束の割合を示し、光束維持率が低いランプは、寿命が短く実用的ではない。
【０００５】
この光束維持率の低下は、水銀入りのメタルハライドランプよりも、水銀を封入しないメタルハライドランプの方が早くなる。それは、前者のランプは、蒸気圧が低い水銀を封入するために光束立ち上がりが早いが、後者のランプは、水銀を封入しないために光束立ち上がりが遅い。そのため、後者のランプは、光束立ち上がりを良くするために、始動時に高電力を投入する必要があり、後者のランプの方が石英ガラスの管壁温度が高くなり、ナトリウムの透過がさらに発生しやすいからである。
【０００６】
このように、光束維持率が低下する原因として、ナトリウムの透過現象が知られていたが、水銀を封入しないメタルハライドランプは、この光束維持率が低く、実用レベルに達していない。
【０００７】
本発明の目的は、本質的に水銀を含まない放電媒体を使用しながら、光束維持率の向上を図った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】
【０００８】
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、内部に０．１ｃｃ以下の放電空間を形成する発光管部を有する透光性の気密容器と、一端に電力が印加され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、前記発光管部内に封入された少なくとも９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下のハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備し、前記発光管部の管壁負荷が５０（Ｗ／ｃｍ２）以上で点灯されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、本質的に水銀を含まない放電媒体でも、高い光束維持率を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明のメタルハライドランプの実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明のメタルハライドランプの第１の実施の形態を説明するための全体図である。
【００１２】
気密容器１は、透光性を有する、例えば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設けられた封止部１２１、１２２からなる。発光管部１１には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間１１１が形成されており、この放電空間１１１には、封止部１２１、１２２の内部から延出した、例えばタングステンからなる電極２１、２２が、所定の電極間距離をおいて、その先端が対向するように配置されている。これらの他端には、最終的には図示していないが外部の電力印加手段により電力が供給されることになり、電極間でアーク放電が発生する。
【００１３】
また、この放電空間１１１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、ハロゲン化物を形成するヨウ素は、他のものよりも反応性が低いため、ハロゲン化物として最も好適である。
【００１４】
ここで、放電空間１１１には水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に」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。これは、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によって放電ランプの電圧を所要に高くする場合、１ｃｃあたり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、水銀量は圧倒的に少ないといえるからである。
【００１５】
封止部１２１、１２２は、圧潰されて形成された板状の部分であり、その内部には、例えばモリブデンからなる金属箔３１、３２が封着されている。この金属箔３１、３２の一端には、その先端が放電空間１１１に延出している電極２１、２２の封止部側が溶接等により接続され、他端には、導入導体４１、４２が溶接等により接続されており、この導入導体４２の他端は、封止部１２２の外部に延出し、給電端子５の一端とほぼ直角に接続されている。この給電端子５は、Ｌ字状に形成されているため、他端は導入導体４１の方向に向かい、封止部１２１、１２２とほぼ平行に延出している。これらと平行する給電端子５の部分には、絶縁チューブ６が取着されている。
【００１６】
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の両端部には、縮径部７１が形成されており、この縮径部７１は封止部１２２の反発光管部１１方向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１２１の反発光管部１１方向の端部付近をガラス溶着している。
【００１７】
そして、気密容器１を内部に覆った外管７は、その外周面を挟持するように形成された金属具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５とソケット９内部で電気的に接続されている。
【００１８】
図２は、図１のメタルハライドランプの仕様の例について説明するための発光管部付近の拡大図である。発光管部１１の内径ｒが２．６ｍｍ、外径Ｒが６．０ｍｍ、長手方向の最大長Ｌが６．５ｍｍであり、これらで形成される放電空間１１１の体積は０．０２ｃｃであり、軸上で対向配置される電極２１、２２の電極間距離Ｄは４．２ｍｍである。発光管部１１に封入された放電媒体は、金属ハロゲン化物としてヨウ化スカンジウム−ヨウ化ナトリウム−ヨウ化亜鉛が０．８ｍｇ、希ガスとしてキセノンが１０ａｔｍ含まれており、水銀は一切含んでいない。このメタルハライドランプは、単位面積当りの電力を示す管壁負荷が５０Ｗ／ｃｍ２以上で点灯される。
【００１９】
放電空間１１１の体積を０．１ｃｃ以下としたのは、体積が大きすぎると、放電空間１１１内の最冷部温度が低くなり、発光効率が低下するからである。ここで、放電空間１１１の体積は、０．０１５ｃｃ以上、０．０２５以下が好適であり、この範囲内であると、特に発光効率の低下が少なく、また、管状部１１の管壁温度が高温になりすぎることにより活性化してしまうナトリウムの透過現象を抑止できる。
【００２０】
管壁負荷を５０Ｗ／ｃｍ２以上としたのは、管壁負荷がこの値よりも小さいと初期の全光束が低くなり、実用的でないからである。ここで、管壁負荷とは、発光管部１１の単位内表面積当りの定格ランプ電力である。
【００２１】
図３は、図２のランプ仕様において、ヨウ化ナトリウムの封入量を変え、ＥＵ１２０分モードでの１０００時間点滅点灯試験を行った結果を示すグラフである。この試験は、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寿命試験条件であり、この試験において８０％以上の光束維持率を維持するランプが実用レベルであるといわれている。
【００２２】
図からわかるように、７５μｍｏｌ／ｃｃ付近から９０μｍｏｌ／ｃｃ付近にかけて急激に光束維持率が向上し、途中、８５μｍｏｌ／ｃｃ付近で光束維持率８０％を越え、その後は緩やかな勾配で上昇し、１３５μｍｏｌ／ｃｃ辺りからは、ほぼ飽和状態となっている。したがって、ヨウ化ナトリウム封入量が９０μｍｏｌ／ｃｃより少ないとき、光束維持率が急激に低下することがいえる。
【００２３】
また、この試験において、ヨウ化ナトリウム封入量が、１６９μｍｏｌ／ｃｃ以上になると、赤く発光する現象が見られた。この赤色発光は、ナトリウムの封入量が関係していると思われるが、この赤色発光の状態ではメタルハライドランプにおいて実用的ではない。
【００２４】
したがって、ヨウ化ナトリウム封入量は、９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下が好適である。
【００２５】
ここで、本発明のヨウ化ナトリウム封入量は、光束立ち上がりを良くするために、始動時に高電力を投入する必要がある水銀を封入しないメタルハライドランプの好適な範囲である。すなわち、石英ガラスの管壁温度等が異なるために、ナトリウムの透過の度合いが異なる水銀入りのメタルハライドランプには適用できない。
【００２６】
また、水銀が１ｃｃあたり２ｍｇ未満のランプにおいても、従来に比べこの程度の微量であれば、水銀を封入しないメタルハライドランプと光束立ち上がりに大差はないため、水銀を封入しない場合と同様、始動時に高電力を投入する必要がある。そのため、本発明のヨウ化ナトリウムの封入量の範囲は、この場合でも、光束維持率改善の効果がある。
【００２７】
この実施の形態では、気密容器１の発光管部１１に封入するヨウ化ナトリウム封入量を９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下とすることで、ＥＵ１２０分モードでの１０００時間点滅点灯試験において、８０％以上の高い光束維持率を保つことができるため、長寿命で実用的なメタルハライドランプを実現することができる。
【００２８】
また、この封入量の範囲は、ヨウ化ナトリウム封入量に限らず、ナトリウムの透過現象が起こる物質であれば同様のことを言うことができ、すなわち、臭化ナトリウムであってもよく、また、ハロゲン化ナトリウムの封入量の合計が、９０μｍｏｌ／ｃｃ以上、１５０μｍｏｌ／ｃｃ以下であっても本発明の効果を得ることができる。
【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のメタルハライドランプの仕様について説明するための発光管部付近の拡大図。
【図３】図２のランプ仕様において、点滅点灯試験を行った結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３０】
１  気密容器
１１  発光管部
１１１  放電空間
２１、２２  電極
３１、３２  金属箔
４１、４２  導入導体
５  給電端子
６  絶縁チューブ
７  外管
８  金属具
９  口金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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