(57)【要約】    【課題】  封着金属箔を埋設した封止部におけるクラックリークの発生を、封着金属箔の粗面化の態様を改良して抑制した水銀フリーランプに好適なメタルハライドランプを提供する。    【解決手段】  メタルハライドランプＭＨＬは、内部に放電空間１ｃを有する包囲部１ａおよび包囲部に連接した封止部１ｂを備えている石英ガラス製の透光性気密容器１と、透光性気密容器の放電空間内に封装された電極２と、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含み透光性気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と、電極の基端部が接続して透光性気密容器の封止部内に気密に埋設され、少なくとも電極接続部近傍の表面に形成された電極の軸方向に長い溝Ｇからなる粗面ＲＳを備えた封着金属箔３とを具備している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する包囲部および包囲部に連接した封止部を備えている透光性気密容器と；
透光性気密容器の放電空間内に封装され電極と；
少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含み透光性気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；
電極の基端部が接続して透光性気密容器の封止部内に気密に埋設され、電極の軸方向に溝が形成された封着金属箔と；
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。
【請求項２】
封着金属箔は、その溝の深さＤが１μｍ以上であ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。
【請求項３】
封着金属箔は、その溝の幅Ｗが１００μｍ以下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】
封着金属箔は、隣接する溝間のピッチＰ１が２００μｍ以下であ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】
前記封着金属箔の前記溝は、レーザスポットの連打により構成されたものであり、前記溝の長さ方向のスポットピッチＰ２がレーザスポットの直径をＲとしたとき、数式Ｒ／２≦Ｐ２＜Ｒを満足す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、水銀を本質的に含んでいない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。
【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用いられるメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプは、内部に一対の電極を封装した透光性気密容器の内部に発光金属のハロゲン化物を含む放電媒体を封入している。透光性気密容器の構成材料には、石英ガラスまたは透光性セラミックスが用いられている。石英ガラス製の透光性気密容器は、比較的安価であるのに加えて直線透過率が高いために、前照灯やプロジェクション用などのメタルハライドランプを中心に多用されている。石英ガラス製の透光性気密容器においては、放電空間が形成されている包囲部を封止するために包囲部に連接した封止部が包囲部と一体に形成されている。
【０００３】
透光性気密容器を上記封止部によって封止するには、封止部の内部に封着金属箔を気密に埋設することにより行うのが一般的である。そして、封着金属箔の包囲部側の一端部に電極の基端を溶接し、他端には外部リード線を溶接することで、封着金属箔を経由して電極を給電行う。
【０００４】
そうして、石英ガラス製の透光性気密容器においては、封止部の内部に気密に埋設された封着金属箔とそれを包囲する石英ガラスとがメタルハライドランプの点灯中を通じて良好な接合を形成することで、透光性気密容器の内部が所期の気密状態に維持される。封着金属箔を用いて封止部を形成する場合に、封着金属箔の表裏両面にサンドブラストや電気化学的方法によって梨地加工を施すことにより、封着金属箔の外周の長さを微細な凹凸により大きくして、封止部に生じるリークを抑制しようとすることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、水銀を本質的に封入しないいわゆる水銀フリーの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。）は知られている（特許文献２参照。）。水銀フリーランプは、ランプ電圧形成用の緩衝物質として封入されていた水銀に代えて亜鉛（Ｚｎ）などの蒸気圧が比較的高くて可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物を第２のハロゲン化物として封入しているのが一般的である。
【０００６】
水銀フリーランプは、特に環境負荷物質の使用を全廃しようとしている自動車の前照灯用のメタルハライドランプとして期待され、開発が行われ、かつ実用されだしている。このメタルハライドランプの場合、規格により立ち上がり４秒後に定格光束の８０％の光束を発生する必要がある（非特許文献１参照。）。ところが、水銀フリーランプは、水銀発光が得られないこと、および点灯直後から水銀の高い蒸気圧が得られないことにより、金属ハロゲン化物の蒸発が遅くなるために、一般に上記規格の条件を満足させることが困難である。
【０００７】
そこで、上記規格の条件を満足させるために、始動直後に水銀入りランプにおけるのより大きなランプ電力を水銀入りランプにおけるのより長時間にわたり投入している。また、水銀フリーランプは、第２のハロゲン化物の封入によりランプ電圧が水銀入りランプのそれとほぼ同等になったとはいえ、数値的にはまだ低いので、同一のランプ電力を投入するためには大きなランプ電流を流す必要がある。
【０００８】
【特許文献１】特許第３１５０９１８号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８４８８号公報
【非特許文献１】日本電球工業会規格  ＪＥＬ  ２１５「自動車前照灯ＨＩＤ光源」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、水銀フリーランプの場合、特許文献１のような、封止部と封着金属箔との密着性を高める構成にしたとしても、クラックリークが発生してしまうことが分かった。
【００１０】
上記クラックリークについて本発明者らが検討した結果、特願２００５−２７３２４３に開示のように、水銀フリー化に伴う発光管内部の希ガスの圧力の上昇や封止部の温度上昇によりハロゲン化物が封止部方向に移動しやすくなったことが原因であることが分かった。そこで、課題改善の努力の結果、封着金属箔表面の模様を特定の模様にすることで上記課題を解決することを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
本発明は、封着金属箔を埋設した封止部におけるクラックリークを封着金属箔の粗面化の態様を改良して抑制した水銀フリーランプに好適なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間を有する包囲部および包囲部に連接した封止部を備えている石英ガラス製の透光性気密容器と；透光性気密容器の放電空間内に封装され電極と；少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含み透光性気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；電極の基端部が接続して透光性気密容器の封止部内に気密に埋設され、電極の軸方向に溝が形成された封着金属箔と；を具備していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、封着金属箔の表面に電極の軸方向に溝を形成したことにより、封着金属箔と石英ガラスとの密着性が向上するとともに、ハロゲン化物が封着金属箔の周縁部方向への進行することによるクラックリークの発生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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１ないし図４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の形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプを示し、図１は側面図、図２は封着金属箔部分の拡大正面図、図３は封着金属箔の拡大断面図、図４はレーザ加工によって形成された溝の断面形状を拡大して示す模式的拡大断面図である。
【００１６】
本形態において、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を具備している。
【００１７】
〔発光管ＩＴについて〕    発光管ＩＴは、透光性気密容器１、電極２、封着金属箔３、外部リード線４Ａ、４Ｂおよび放電媒体を備えている。
【００１８】
（透光性気密容器１について）    透光性気密容器１は、石英ガラス製で、透光性で耐火性を有しているとともに、内部に放電空間１ｃが形成される包囲部１ａおよび封止部１ｂを備えている。包囲部１ａは中空で、その中空部が放電空間１ｃとなる。放電空間１ｃの内容積は、メタルハライドランプの用途に応じて適宜設定することができるが、本発明を適用するのに好適な小形のメタルハライドランプとしては一般的に０．１ｃｃ以下である。また、前照灯用の場合、好適には０．０５ｃｃ以下である。
【００１９】
上記放電空間１ｃは、その形状がほぼ円柱状、球形または楕円球形など任意の形状にすることができる。前照灯用の場合、好適にはほぼ円柱状をなしている。これに対して、透光性気密容器１の包囲部１ａの外面は、楕円球状や紡錘状などの回転２次曲面形状をなしている。そのため、包囲部１ａの肉厚は、一般的には管軸方向の中央部が最も大きく、両端方向に順次小さくなっている。
【００２０】
また、自動車前照灯用のメタルハライドランプＭＨＬとしての透光性気密容器１における包囲部１ａおよびその内部に形成される放電空間１ｃの好ましいサイズは、以下のとおりである。すなわち、包囲部１ａの管軸方向の長さは７．４〜８．２ｍｍ、放電空間１ｃの内径は２．２〜２．９ｍｍ、外径は５．６〜６．９ｍｍ、肉厚は１．７〜２．５ｍｍ、放電空間１ｃの内容積は２０〜３５μｌである。
【００２１】
さらに、透光性気密容器１が「透光性で耐火性を有している」とは、少なくとも包囲部１ａの外部へ発光を導出しようとする部位である導光部分が透光性であって、かつメタルハライドランプＭＨＬの通常の作動温度に十分耐える程度の耐熱性を少なくとも備えているという意味である。なお、必要に応じて、透光性気密容器１の包囲部１ａ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、透光性気密容器１の内面を改質することが許容される。
【００２２】
封止部１ｂは、包囲部１ａに隣接して包囲部１ａと一体的に形成されている。本形態において、封止部１ｂは、これを包囲部１ａの管軸方向の両端に延在するようにその一対を形成することができる。また、封止部１ｂは、包囲部１ａを封止するとともに、後述する電極２の基端部がここに埋設される。これを実現するために、封止部１ｂには後述する封着金属箔３が埋設されている。また、一対の封止部１ｂ、１ｂは、包囲部１ａの両端から管軸方向に沿って一体に延在している。
【００２３】
（電極２について）    電極２は、その先端側の主要部が透光性気密容器１の包囲部１ａ内の所定位置に封装される。このために電極２の中間部は、封止部１ｂに緩く支持され、かつ基端が封着金属箔３に溶接などにより接続される。包囲部１ａの内部に一対の電極１ｂ、１ｂを離間対向して封装する場合、一対の封止部１ｂ、１ｂを包囲部１ａの両端に配設する。
【００２４】
また、電極２は、その軸部の直径が一般的には０．２５〜０．４５ｍｍの範囲内で適当な値に設定されるのがよい。
【００２５】
さらに、電極２は、本形態においてタングステン（Ｗ）、ドープドタングステン、トリウムタングステン、レニウム（Ｒｅ）およびタングステン−レニウム合金（Ｗ−Ｒｅ）などのグループから選択された耐火金属により形成することができる。
【００２６】
さらにまた、電極２の先端部を軸部より径大の例えば円柱状、ほぼ球状などにすることもできる。その場合、軸部は直径０．２５〜０．３０ｍｍ、先端部は０．３０〜０．４０ｍｍとするのがよい。
【００２７】
なお、封止部１ｂ内に支持された電極２の軸部に、例えばタングステンからなるコイルを巻装する仕様であってもよい。通常、電極軸にコイルを巻装した場合、電極軸と石英ガラスとで発生するクラックに対しては効果的であるが、当該コイルによりハロゲンの侵入路が形成されやすくなるために、封着金属箔でのクラックリークが発生しやすい。しかしながら、本発明を適用すれば、上記コイルを巻装した場合であっても封着金属箔でのクラックリークを抑制することができる。
【００２８】
（封着金属箔３について）    封着金属箔３は、包囲部１ａを封止するために封止部１ｂ内に気密に埋設される。また、図示しない好ましくは電子化された点灯回路から電極２へ給電するために、封着金属箔３の包囲部１ａ側の一端に電極２の基端部が接続され、他端に後述する外部導入線４Ａ、４Ｂが接続される。なお、封着金属箔３の肉厚は、本発明において特段限定されないが、一般的には５０μｍ以下である。
【００２９】
本発明において、封着金属箔３は、最も特徴的な構成部分であり、図２、図３に示すように、封着金属箔３の表面には軸方向に溝Ｇが複数平行して形成されている。また、この溝Ｇは、表面に凹凸を発生させるため、封着金属箔３の表面に粗面ＲＳを形成させる。この溝Ｇの形成方法の一例としてはレーザを用いる方法がある。なお、本発明における溝Ｇは、レーザ加工によって形成するのみならず、機械的研削や薬品による溶融、例えば化学的エッチングなど、形成方法は特段限定されない。
【００３０】
レーザ加工により溝Ｇを形成する場合は、以下のように行うことができる。すなわち、封着金属箔３表面にレーザを１回照射することにより、当該表面の被照射部に点状の溶融痕であるレーザスポットが１つ形成される。このレーザスポットは、レーザの焦点の合わせ方や入力の制御によって、その断面の形状などを制御できる。例えば、図４の（ａ）や（ｂ）のような断面形状が逆三角形や逆台形のものを得ることができる。そして、先に形成されたレーザスポットの一部に重なるように、再びレーザをパルス状に照射しながら照射位置を移動していくことによって、図５に示すようにレーザスポットの連打により構成された溝Ｇを得ることができる。なお、図５において、溝の長さ方向に沿って隣接するレーザスポット間のスポットピッチＰ２は、単一のレーザスポットの直径Ｒに対して５Ｒ／６である。溝Ｇの深さＤはレーザの電流値を変化することにより、またレーザスポットの直径Ｒはレーザビームの焦点やレーザ照射ユニットから照射位置までの距離を変化することにより、それぞれ自由に制御することが可能である。
【００３１】
また、粗面ＲＳを形成する領域は、封着金属箔３の両面のほぼ全面である場合が最も高い密着性が得られるので好ましい。ただし、溝Ｇを形成する際に、当該溝が封着金属箔３の側縁部側へ延在しないよう形成するのが望ましい。そうすれば、ハロゲン化物が電極２の基端部から溝Ｇを伝わって封着金属箔３の面に沿って放射状に拡散すなわち進行し、封着金属箔３と石英ガラスとの封着を破壊する現象が生じにくくなるという作用、効果が得られる。また、上記の作用、効果を得る目的であれば、溝Ｇは、封着金属箔３に接続した電極２の接続部近傍に少なくとも設けるだけでもよい。なお、上記近傍とは、電極２の接続位置および当該位置からさらに封着金属箔３の中心部側へ若干進んだ位置、ならびに封着金属箔３の両側縁部側へ離れた位置を含む概念である。自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、封着金属箔３における電極２の基端部接続側の端部から管軸方向の他端側へ３ｍｍ、または電極２の基端部の端部から管軸方向の他端側へ１ｍｍの位置までを電極２の基端部の接続部近傍ということができる。
【００３２】
レーザ加工によって形成された溝Ｇの一例としては、図２に示す本形態のように、封着金属箔３の両面に、電極軸方向の溝Ｇを複数並べたものが挙げられる。このような溝を形成すると、封着金属箔３とガラスの密着性の向上と封着金属箔３の側縁部へのハロゲン化物の拡散抑制の両効果が得られるため、効果的である。
【００３３】
図３は、図２の拡大断面図である。管軸方向に長く延在したレーザ加工によって形成された封着金属箔３は、断面形状では、ほぼ等間隔、かつほぼ同じ深さの複数の溝Ｇで構成されている。なお、封着金属箔３は、当該箔と石英ガラスとの密着性をより高めるために、その側縁部が次第に薄くなるナイフエッジ形状になっている。このような形状の封着金属箔３について、レーザ加工によって粗面を形成する場合は、溝の形成位置を当該箔の側縁部が溝Ｇによって貫通したり、破壊されたりしないような位置までとして、側縁部のナイフエッジ部分には溝Ｇが形成されないように構成するのが効果的である。なお、図２に示す例において、電極２の軸方向に長く延在して形成された溝Ｇは、図３に示すようにほぼ等間隔で、かつほぼ等しい深さの複数の長く延在した溝に形成されている。
【００３４】
しかし、本発明において、電極２の軸方向の溝Ｇは、電極２の軸方向に平行で、かつ直線状に長く延在しているのが好ましいが、これに限定されるものではなく、所望により例えば後述するような屈曲または湾曲など非直線であって全体として軸方向に長い溝であればよい。
【００３５】
また、封着金属箔３の表面に形成される電極２の軸方向の溝Ｇの長さおよび溝Ｇの数は、特段限定されないので、所望により数本の溝Ｇを電極２の基端部を接続した方の面の両側にそれぞれ形成しただけでもよいし、場合によっては１本づつを形成したものであってもよい。
【００３６】
次に、電極２の軸方向の溝Ｇにおける好適な深さＤ、幅Ｗおよび隣接する溝Ｇ間のピッチＰ１について説明する。
【００３７】
まず、溝Ｇの深さＤについて説明する。すなわち、上記溝Ｇの好適な深さＤは１μｍ以上である。より一層好適には２μｍ程度である。なお、上記溝Ｇの深さＤには上限が設定されていないが、その理由は次のとおりである。すなわち、本発明において、上記溝Ｇの深さＤは、その数値が大きいほど効果的である。しかし、封着金属箔３には肉厚があり、上記溝Ｇの深さＤが肉厚を超えるようでは封着金属箔３の機能が阻害されるので、溝Ｇが封着金属箔３を肉厚方向に貫通しない深さである必要がある。また、封着金属箔３の機能を充分に活かす目安としては、凡そ肉厚の半分までの溝Ｇの深さであるのが望ましい。これらの事情を勘案すれば、自ずと上限が存在してしまうからである。
【００３８】
次に、溝Ｇの幅Ｗについて説明する。すなわち、上記溝Ｇの好適な幅Ｗは１００μｍ以下である。より一層好適には５０μｍ以下である。
【００３９】
さらに、隣接する溝Ｇ間のピッチＰ１について説明する。すなわち、上記溝Ｇ間の好適なピッチは、２００μｍ以下である。より一層好適には１００μｍ以下である。なお、上記溝Ｇ間のピッチＰ１は、隣接する一対の溝の中央部間の距離である。
【００４０】
以上、溝Ｇの深さＤ、幅Ｗ、ピッチＰ１の好適寸法について説明したが、本発明では、封着金属箔３の表面に電極２の軸方向の溝Ｇを複数並べて形成することにより、ハロゲン化物が封着金属箔の側縁部へ進行するのを抑制できるのであり、上述の好適範囲に限らず、適宜の深さＤ、幅ＷおよびピッチＰ１を調節して所望の表面距離を形成することができる。
【００４１】
次に、粗面ＲＳにおける電極２の軸方向の溝Ｇを、レーザスポットを連打することにより構成する場合について説明する。電極の軸方向に連続して形成される隣接するレーザスポット間のスポットピッチＰ２は、レーザスポットの直径をＲとしたとき、数式：Ｒ／２≦Ｐ２＜Ｒを満足する範囲内であるのがよい。その理由は以下のとおりである。
【００４２】
すなわち、スポットピッチＰ２がＲ／２未満の場合、図６（スポットピッチＰ２＝Ｒ／６）が例示しているように、見た目においても溝らしくないばかりか、溝としての機能もあまり得られない。この場合、レーザ加工によって溝を形成すると、レーザスポットの周辺には加工の影響により、盛り上がりができるが、この盛り上がり部分の高さが箔の未加工面の高さに近くなる。そのため、図７（ｂ）に示す図６の溝の断面模式図が例示しているように、軸方向に盛り上がり部が近接してしまい、溝としての機能が低くなってしまう。なお、図７（ｂ）は図６のＹ−Ｙ´線に沿う溝の断面を拡大した断面模式図である。
【００４３】
他方、スポットピッチＰ２がレーザスポットの直径Ｒより大きくなると、溝がレーザスポットごとに分断されてしまい、軸方向に長く連続した溝Ｇを形成することができなくなる。
【００４４】
これに対して、図７（ａ）に示す図５の溝の断面模式図が例示しているように、数式：Ｒ／２≦Ｐ２＜Ｒを満足する範囲内であれば、所望の溝を得ることができる。なお、図７（ａ）は図５のＸ−Ｘ´線に沿う溝の断面を拡大した断面模式図である。
【００４５】
さらに、封着金属箔３の材質としては特段限定されないが、例えばモリブデン（Ｍｏ）またはレニウム−タングステン合金（Ｒｅ−Ｗ）などを用いることができる。
【００４６】
さらにまた、封着金属箔３を封止部１ｂ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、ピンチシール法などを単独で、または組み合わせて採用することができる。包囲部１ａの内容積が０．１ｃｃ以下の小形でキセノン（Ｘｅ）などの希ガスを室温で５気圧以上封入する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。
【００４７】
ところで、図１において、左方の封止部１ｂを形成した後に、封止管１ｄが切除されないで封止部１ｂの外側端部から一体に延長していて、後述する口金Ｂ内へ延在している。
【００４８】
（外部リード線４Ａ、４Ｂについて）    本形態において、外部リード線４Ａ、４Ｂは、その先端が透光性気密容器１の両端の封止部１ｂ内において封着金属箔３の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図１において発光管ＩＴから右方へ導出された外部リード線４Ａ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内に導入されて図示しない口金端子の一方ｔ１に接続している。図１において発光管ＩＴから左方へ導出された外部リード線４Ｂは、封止管１ｄ内を管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導入されて口金端子の他方（図示されていない。）に接続している。
【００４９】
（放電媒体について）    放電媒体は、少なくとも金属ハロゲン化物および希ガスを含む。なお、水銀は、含んでもよいし、含まなくてもよい。しかし、本発明によれば、封着金属箔が電極２の軸方向に長い溝Ｇからなる粗面ＲＳを備えているために、封止部１ｂの石英ガラスとの密着性が顕著に優れているとともに、ハロゲン化物が封着金属箔の周縁部に向かって進行するのを効果的に抑制するので、水銀フリーランプであってもクラックリークが効果的に抑制されて寿命特性の良好なメタルハライドランプを得ることができる。水銀フリーランプに好適であれば、それより内圧および封着金属箔の温度が低い水銀入りランプにも全く問題がなく適応することはいうまでもない。
【００５０】
金属ハロゲン化物は、少なくとも発光金属を含む金属のハロゲン化物である。しかし、具体的な金属のハロゲン化物は、特段限定されない。例えば、前照灯用の水銀フリーランプとしての好適な構成としては、スカンジウム（Ｓｃ）、ナトリウム（Ｎａ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）および希土類金属のグループから選択された複数の金属のハロゲン化物を含んでいる。この態様において、放電媒体は、上記グループに属する金属のハロゲン化物のみからなる構成に加えて、補助的にグループ以外の金属のハロゲン化物を含有することが許容される。例えば、主発光物質としてタリウム（Ｔｌ）のハロゲン化物を添加することにより、発光効率を一層高めることができる。
【００５１】
また、上記態様において、亜鉛（Ｚｎ）のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が高くて、かつ可視域の発光が少ないので、主としてランプ電圧形成に寄与する。しかし、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としては、所望により亜鉛とほぼ同様の作用、効果を有しているために、亜鉛に代えるかまたはこれに加えて次のグループからなる金属のハロゲン化物を用いることができる。すなわち、マグネシウム（Ｍｇ）、コバルト（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）のグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を封入することにより、ランプ電圧を所望の値に高めることができる。上記のグループの金属は、いずれも蒸気圧が高くて可視域に発光しないか、または発光が比較的少ない金属すなわち光束を稼ぐ発光金属としては期待されないが、主としてランプ電圧を形成するのに好適な金属である。
【００５２】
希ガスは、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）などの一種または複数種を用いることができる。また、自動車前照灯用のメタルハライドランプＭＨＬとしては、光束立ち上がりを早めるためおよび始動直後から白色光を発光させるために、キセノンを５気圧以上、好ましくは７〜１８気圧の範囲、より一層好ましくは８〜１３気圧の範囲で封入するか、あるいは点灯時の内部空間内の圧力が５０気圧以上になるように封入するものとする。これにより、始動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Ｘｅの白色発光を寄与させることができる。
【００５３】
（水銀について）    水銀フリーランプとしての態様の場合、本質的に水銀を含まない。この態様においては、水銀（Ｈｇ）を全く封入していないだけでなく、透光性気密容器１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。
【００５４】
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。
【００５５】
（ハロゲンの種類について）    ハロゲン化物を構成するハロゲンの種類としては、反応性に関してハロゲンの中で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もできる。
【００５６】
〔絶縁チューブＴについて〕    絶縁チューブＴは、セラミックスからなり、絶縁チューブＴは、外部リード線４Ａを被覆している。
【００５７】
〔外管ＯＴについて〕    本発明において、メタルハライドランプＭＨＬは、所望により外管ＯＴを具備していることが許容される。外管ＯＴは、石英ガラスまたはハイシリケートガラスなどからなり、その内部に発光管ＩＴの少なくとも主要部を収納する手段である。そして、発光管ＩＴから外部へ放射される紫外線を遮断し、機械的に保護し、かつ発光管ＩＴの透光性気密容器１を手で触れることで人の指紋や脂肪が付いて失透の原因とならないようにしたり、あるいは透光性気密容器１を保温したりする。
【００５８】
また、外管ＯＴ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、不活性ガスが封入されていてもよい。本形態では、窒素を０．１気圧封入している。
【００５９】
さらに、外管ＯＴの外面または内面に遮光膜を配設することもできる。
【００６０】
図示の形態においては、外管ＯＴを形成する際に、その両端を透光性気密容器１の両端から管軸方向に延在する封止部にガラス溶着させることによって外管ＯＴを透光性気密容器１で支持するように構成することができる。外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に発光管ＩＴを収納していて、両端の縮径部５が発光管ＩＴの封止部１ｂにガラス溶着している。しかし、内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００６１】
〔口金Ｂについて〕    本発明において、メタルハライドランプＭＨＬは、所望により口金Ｂを具備していることが許容される。口金Ｂは、メタルハライドランプＭＨＬを図示しない点灯回路に接続したり、加えて機械的に支持したりするのに機能する手段であって、図示の形態においては、自動車前照灯用として規格化されているもので、発光管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ように構成されている。
【００６２】
次に、封着金属箔３の粗面ＲＳの実施例を示せば次のとおりである。
【００６３】
電極２の軸方向の溝Ｇの深さＤ：２μｍ、幅Ｗ；３０μｍ、隣接する溝間のピッチＰ１：５０μｍ、スポットピッチＰ２：２５μｍ、スポット重なり５μｍ
【００６４】
なお、上記実施例において、溝Ｇの形成には１８Ａ、スポット径３０μｍのＹＡＧレーザを用いた。
【００６５】
さらに、粗面ＲＳの電極２の軸方向の溝Ｇの深さＤ、幅Ｗおよび隣接する溝間のピッチＰ１を変化させた封着金属箔３を用いて製作したメタルハライドランプについてＥＵ定格モード点灯におけるリーク発生率およびリーク発生時間を試験した結果を、表１、表２、図８および図９を参照して説明する。なお、試験に供したメタルハライドランプは水銀フリーであり、その主な仕様は、次のとおりである。電極の基端部の直径：０．３ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ、封着金属箔：長さ７．０ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ２０μｍである。また、粗面ＲＳの表面粗さＲａは、封着金属箔３の表面の５０μｍ２の面積内を測定して求めた。
【００６６】
【表１】
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表１から理解できるように、電極２の軸方向に長い溝Ｇの深さＤが１μｍ以上であれば、ＥＵ定格モードで２０００時間の間リークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。
【００６７】
また、図８は表１のメタルハライドランプ各１２灯についてＥＵモードの試験を行ったときに、そのうちのいずれか１灯にクラックリークが発生したときの点灯時間を示すグラフであるが、図８から理解できるように、電極２の軸方向に長い溝Ｇの深さＤが１μｍ以上であれば、ＥＵ定格モードで２０００時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。また、溝Ｇの深さＤが３．０μｍ以上であれば、２３００時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。
【００６８】
【表２】
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表２は、溝ＧのピッチＰ１が異なるメタルハライドランプ各１２灯についてＥＵモードの試験を行ったときのリーク発生率を示す。表２から理解できるように、溝ＧのピッチＰ１が２００μｍ以下であれば、ＥＵ定格モードで２０００時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。
【００６９】
図９は、溝ＧのピッチＰ１が異なるメタルハライドランプ各１２灯についてＥＵモードの試験を行ったときのリーク発生率を示す。図９から理解できるように、溝ＧのピッチＰ１が２００μｍ以下であれば、ＥＵ定格モードで２０００時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。また、電極２の軸方向の溝ＧのピッチＰ１が１００μｍ以下であれば、２５００時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。
【００７０】
以下、図１０および図１１を参照して本発明のメタルハライドランプを実施するための他の形態について説明する。なお、各図において、図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００７１】
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の形態における封着金属箔の表面に形成した電極の軸方向に長い溝の表面パターンを示す正面図である。本形態においては、電極の軸方向に長い溝Ｇからなる粗面ＲＳの表面パターンが細かい湾曲が連続的に形成された波状に形成されている。
【００７２】
図１１は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第３の形態における封着金属箔の表面に形成した電極の軸方向に長い溝の表面パターンを示す正面図である。本形態においては、電極の軸方向に長い溝Ｇからなる粗面ＲＳの表面パターンが短い直線が屈曲して連続的に形成された波状に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプを示す側面図
【図２】同じく封着金属箔部分の拡大正面図
【図３】同じく封着金属箔の拡大断面図
【図４】同じくレーザ加工によって形成された溝の形状を拡大して示す模式的拡大断面図
【図５】同じくレーザ加工により形成された溝を拡大して示す封着金属箔表面の顕微鏡写真
【図６】レーザ加工により形成されたスポットピッチＰ２がＲ／２未満の粗面を拡大して示す封着金属箔表面の顕微鏡写真
【図７】（ａ）が図５の溝の断面模式図、（ｂ）が図６の溝の断面模式図
【図８】本発明のメタルハライドランプを実施するための第１の形態における電極の軸方向に長い溝の深さＤとリーク発生時間の関係を示すグラフ
【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２の形態における電極の軸方向に長い溝のピッチＰ１とリーク発生時間の関係を示すグラフ
【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の形態における封着金属箔の表面に形成した電極の軸方向に長い溝の表面パターンを示す正面図
【図１１】本発明のメタルハライドランプを実施するための第３の形態における封着金属箔の表面に形成した電極の軸方向に長い溝の表面パターンを示す正面図
【符号の説明】
【００７４】
１…透光性気密容器、１ａ…包囲部、１ｂ…封止部、１ｃ…内部空間、２…電極、３…封着金属箔、４Ａ、４Ｂ…外部リード線、５…縮径部、Ｇ…電極の軸方向に長い溝、ＩＴ…発光管、ＭＨＬ…メタルハライドランプ、ＯＴ…外管、ＲＳ…粗面
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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