(57)【要約】      （修正有）【課題】フリッカを抑制することができる放電ランプを提供する。【解決手段】放電ランプ１００は、金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、が封入された放電空間１１１を内部に有する発光部１１と；放電空間１１１の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極３２と；を具備している。金属ハロゲン化物は、ナトリウムのハロゲン化物と、スカンジウムのハロゲン化物と、を含んでいる。ナトリウムのハロゲン化物の重量／前記スカンジウムのハロゲン化物の重量は、１．６５以上、２．０以下である。電極３２の太さ寸法は、０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、が封入された放電空間を内部に有する発光部と；
前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；
を具備し、
前記金属ハロゲン化物は、ナトリウムのハロゲン化物と、スカンジウムのハロゲン化物と、を含み、
前記ナトリウムのハロゲン化物の重量／前記スカンジウムのハロゲン化物の重量は、１．６５以上、２．０以下であり、
前記電極の太さ寸法は、０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下である放電ランプ。
【請求項２】
前記ナトリウムのハロゲン化物は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）であり、
前記スカンジウムのハロゲン化物は、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）である請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記金属ハロゲン化物は、亜鉛のハロゲン化物をさらに含み、
前記金属ハロゲン化物に占める前記亜鉛のハロゲン化物の割合は、６ｗｔ％以上、１８ｗｔ％以下である請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記亜鉛のハロゲン化物は、ヨウ化亜鉛（ＺｎＩ２）である請求項３記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記不活性ガスの封入圧力は、常温（２５℃）において、１１ａｔｍ以上、１５ａｔｍ以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属ハロゲン化物が封入された放電空間を有する発光部と、一端が放電空間の内部に設けられた一対の電極とを備えた放電ランプがある。  
従来、放電空間にはさらに水銀が封入されていた。しかしながら、近年においては環境保護の観点から放電空間に水銀を含めないようにしている。  
また、従来、放電空間や電極には、トリウムが含まれていた。トリウムは放射性物質であるため、近年においては環境保護の観点から放電空間や電極にトリウムを含めないようにしている。  
ここで、水銀を含めないようにすると、光束が低下するという問題がある。  
また、トリウムを含めないようにすると、電極におけるエネルギーロスが多くなり、更に光束が低下するという問題がある。  
そのため、金属ハロゲン化物に含まれるヨウ化スカンジウムに対するヨウ化ナトリウムの質量比を適正化することで光束の低下を抑制する技術が提案されている。  
ところが、放電ランプのフリッカ（ちらつき）を抑制するという観点からは改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５４１１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、フリッカを抑制することができる放電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】
【０００５】
実施形態に係る放電ランプは、金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、が封入された放電空間を内部に有する発光部と；前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；を具備している。  
前記金属ハロゲン化物は、ナトリウムのハロゲン化物と、スカンジウムのハロゲン化物と、を含んでいる。  
前記ナトリウムのハロゲン化物の重量／前記スカンジウムのハロゲン化物の重量は、１．６５以上、２．０以下である。  
前記電極の太さ寸法は、０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、フリッカを抑制することができる放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係る放電ランプ１００を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態に係る発明は、金属ハロゲン化物と、不活性ガスと、が封入された放電空間を内部に有する発光部と；前記放電空間の内部に突出し、所定の距離を置いて対向配置させた一対の電極と；を具備した放電ランプである。  
前記金属ハロゲン化物は、ナトリウムのハロゲン化物と、スカンジウムのハロゲン化物と、を含んでいる。  
前記ナトリウムのハロゲン化物の重量／前記スカンジウムのハロゲン化物の重量は、１．６５以上、２．０以下である。  
前記電極の太さ寸法は、０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下である。  
この放電ランプによれば、放電ランプの寿命期間中におけるフリッカの発生を抑制することができる。
【０００９】
また、前記ナトリウムのハロゲン化物は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とすることができる。前記スカンジウムのハロゲン化物は、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）とすることができる。  
この様にすれば、フリッカの発生を効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、前記金属ハロゲン化物は、亜鉛のハロゲン化物をさらに含むことができる。  
前記金属ハロゲン化物に占める前記亜鉛のハロゲン化物の割合は、６ｗｔ％以上、１８ｗｔ％以下とすることができる。  
この様にすれば、フリッカの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００１１】
前記亜鉛のハロゲン化物は、ヨウ化亜鉛（ＺｎＩ２）とすることができる。  
この様にすれば、フリッカの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、前記不活性ガスの封入圧力は、常温（２５℃）において、１１ａｔｍ以上、１５ａｔｍ以下とすることができる。  
この様にすれば、フリッカの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
本発明の実施形態に係る放電ランプは、例えば、自動車の前照灯に用いられるＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプとすることができる。また、自動車の前照灯に用いられるＨＩＤランプとする場合には、いわゆる水平点灯を行うものとすることができる。
【００１４】
本発明の実施形態に係る放電ランプの用途は、自動車の前照灯に限定されるわけではないが、ここでは一例として、放電ランプが自動車の前照灯に用いられるＨＩＤランプである場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る放電ランプ１００を例示するための模式図である。  
なお、図１においては、放電ランプ１００を自動車に取り付けた場合に、前方となる方向を前端側、その反対方向を後端側、上方となる方向を上端側、下方となる方向を下端側としている。  
図１に示すように、放電ランプ１００には、バーナー１０１、ソケット１０２が設けられている。
【００１６】
バーナー１０１には、内管１、外管５、発光部１１、封止部１２、電極マウント３、サポートワイヤ３５、スリーブ４、および金属バンド７１が設けられている。  
内管１は、円筒状を呈し、透光性と耐熱性を有する材料から形成されている。内管１は、例えば、石英ガラスなどから形成することができる。  
外管５は、内管１の外側に内管１と同芯に設けられている。すなわち、二重管構造となっている。
【００１７】
外管５と内管１との接続は、内管１の円筒部１４付近に外管５を溶着することにより行うことができる。内管１と外管５との間に形成された閉空間には、ガスが封入されている。封入されるガスは、誘電体バリア放電可能なガス、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガス、またはこれらの混合ガスとすることができる。ガスの封入圧力は、例えば、常温（２５℃）で０．３ａｔｍ以下とすることができる。なお、ガスの封入圧力は、常温（２５℃）で０．１ａｔｍ以下とすることがより好ましい。
【００１８】
外管５は、内管１の材料の熱膨張係数に近く、かつ紫外線遮断性を有する材料から形成することが好ましい。外管５は、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物が添加された石英ガラスから形成することができる。  
発光部１１は、断面形状がほぼ楕円形を呈し、内管１の中央付近に設けられている。発光部１１の内部には、中央部分がほぼ円柱状で、両端がテーパ状にすぼまっている放電空間１１１が設けられている。
【００１９】
放電空間１１１には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、金属ハロゲン化物２と、不活性ガスとを含む。  
金属ハロゲン化物２は、例えば、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、スカンジウムのハロゲン化物、亜鉛のハロゲン化物などを含むものとすることができる。ハロゲンとしては、例えば、ヨウ素を例示することができる。ただし、ヨウ素の代わりに臭素や塩素などを用いることもできる。  
本実施の形態に係る放電ランプ１００においては、金属ハロゲン化物２は水銀とトリウムを含んでいない。
【００２０】
放電空間１１１に封入される不活性ガスは、例えば、キセノン、ネオン、アルゴン、クリプトンなどや、これらを組み合わせた混合ガスなどとすることができる。
【００２１】
封止部１２は、板状を呈し、発光部１１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられている。  封止部１２は、例えば、ピンチシール法を用いて形成することができる。なお、封止部１２は、シュリンクシール法により形成され、円柱状を呈したものであってもよい。  
一方の封止部１２の発光部１１側とは反対側の端部には、境界部１３を介して円筒部１４が連続的に形成されている。
【００２２】
電極マウント３は、封止部１２の内部に設けられている。  
電極マウント３は、金属箔３１、電極３２、コイル３３、およびリード線３４を有する。
金属箔３１は、薄板状を呈し、例えば、モリブデンから形成されている。
【００２３】
電極３２は、線状を呈している。電極３２の断面形状は、例えば、円形とすることができる。  
電極３２は、例えば、純タングステン、ドープタングステン、レニウムタングステンなどから形成することができる。  
本実施の形態に係る放電ランプ１００においては、電極３２はトリウムを含んでいない。
【００２４】
電極３２の一端は、金属箔３１の発光部１１側の端部近傍に溶接されている。電極３２と金属箔３１の溶接は、レーザ溶接により行うことができる。  
電極３２の他端は、放電空間１１１内に突出している。電極３２は、先端同士が所定の距離を保って互いに対向するように設けられている。  
すなわち、一対の電極３２は、放電空間１１１の内部にそれぞれ突出し、所定の距離をおいて対向配置されている。
【００２５】
コイル３３は、例えば、ドープタングステンからなる金属線から形成することができる。コイル３３は、封止部１２の内部に設けられた電極３２の外側に巻きつけられている。この場合、例えば、コイル３３の線径は３０μｍ〜１００μｍ程度、コイルピッチは６００％以下とすることができる。
【００２６】
リード線３４は、線状を呈している。リード線３４の断面形状は、例えば、円形とすることができる。リード線３４は、例えば、モリブデンなどから形成することができる。  
リード線３４の一端側は、金属箔３１の発光部１１側とは反対側の端部近傍に溶接されている。リード線３４と金属箔３１の溶接は、レーザ溶接により行うことができる。リード線３４の他端側は、内管１の外部にまで延びている。
【００２７】
サポートワイヤ３５は、Ｌ字状を呈し、放電ランプ１００の前端側から出ているリード線３４の端部に溶接されている。サポートワイヤ３５とリード線３４との溶接は、レーザ溶接により行うことができる。サポートワイヤ３５は、例えば、ニッケルから形成することができる。  
スリーブ４は、サポートワイヤ３５の内管１と平行に延びる部分を覆っている。スリーブ４は、例えば、円筒状を呈し、セラミックから形成することができる。  
金属バンド７１は、外管５の後端側の外周面に固定されている。
【００２８】
ソケット１０２は、本体部６、取り付け金具７２、底部端子８１、および側部端子８２を有する。  
本体部６は、樹脂などの絶縁性材料から形成されている。本体部６の内部には、リード線３４、サポートワイヤ３５、およびスリーブ４の後端側が設けられている。
【００２９】
取り付け金具７２は、本体部６の前端側の端部に設けられている。取り付け金具７２は、本体部６から突出しており、金属バンド７１を保持する。取り付け金具７２により金属バンド７１を保持することで、バーナー１０１がソケット１０２に保持される。
【００３０】
底部端子８１は、本体部６の後端部側の内部に設けられている。底部端子８１は、導電性材料から形成され、リード線３４と電気的に接続されている。  
側部端子８２は、本体部６の後端部側の側壁に設けられている。側部端子８２は、導電性材料から形成され、サポートワイヤ３５と電気的に接続されている。
【００３１】
そして、底部端子８１が高圧側、側部端子８２が低圧側となるように図示しない点灯回路と接続される。自動車の前照灯の場合には、放電ランプ１００は、中心軸がほぼ水平の状態で、かつサポートワイヤ３５がほぼ下端側（下方）に位置するように取り付けられる。そして、この様な方向に取り付けられた放電ランプ１００を点灯することを水平点灯という。
【００３２】
ここで、本発明者らの得た知見によれば、金属ハロゲン化物２の組成、および電極３２の太さ寸法（例えば、断面形状が円形の場合には直径寸法）がフリッカ（ちらつき）の発生に影響を及ぼす。  
まず、金属ハロゲン化物２の組成とフリッカの発生との関係について説明する。  
前述したように、金属ハロゲン化物２は、インジウムのハロゲン化物、ナトリウムのハロゲン化物、スカンジウムのハロゲン化物、および亜鉛のハロゲン化物を含むことができる。
【００３３】
本発明者らの得た知見によれば、フリッカの抑制効果に関しては、ナトリウムのハロゲン化物およびスカンジウムのハロゲン化物の影響が最も大きい。  
また、フリッカの抑制効果に関しては、スカンジウムのハロゲン化物に対するナトリウムのハロゲン化物の重量比を用いて評価することができることが判明した。
【００３４】
なお、一般的には、スカンジウムのハロゲン化物はＳｃＩ３である。ナトリウムのハロゲン化物はＮａＩである。  
そのため、以下においては、スカンジウムのハロゲン化物がＳｃＩ３であり、ナトリウムのハロゲン化物がＮａＩである場合について説明する。
【００３５】
表１は、ＳｃＩ３に対するＮａＩの重量比（ＮａＩの重量／ＳｃＩ３の重量）と、初期光束およびフリッカの発生との関係を例示するための表である。  
【表１】
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表１は、以下の構成を有する放電ランプ１００を評価した結果である。  
評価した放電ランプ１００は、安定点灯時に３０Ｗ以上４０Ｗ以下（例えば、３５Ｗ）で点灯させるものとした。  
電極間距離は、外管５の外側から観察した状態で４．２ｍｍとした。なお、実際の電極間距離は３．９ｍｍである。  
電極３２の太さ寸法は、０．３５ｍｍとした。
【００３６】
放電空間１１１に封入される不活性ガスは、キセノンとした。キセノンの封入圧力は、常温（２５℃）で１３ａｔｍとした。
【００３７】
放電空間１１１の容積は、２５ｍｍ３とした。  
金属ハロゲン化物２の重量は０．３ｍｇとした。  
また、未使用の放電ランプ１００を用い、使用開始から放電ランプ１００が所定の機能を発揮できなくなるまでの間において評価を行った。  
表１中の初期光束試験は、放電ランプ１００の使用開始直後の安定点灯時の全光束を評価したものである。  
フリッカ試験Ａは、放電ランプ１００が所定の機能を発揮できなくなる直前（寿命期間の末期）においてフリッカの抑制効果を評価したものである。  
フリッカ試験Ｂは、放電ランプ１００の使用開始直後の安定点灯時においてフリッカの抑制効果を評価したものである。
【００３８】
なお、評価基準は以下のようにした。  
初期光束試験においては、試験を行った複数の放電ランプ１００の大部分が使用開始直後に所定の光束に達した場合を「○」とした。  
複数の放電ランプ１００の過半数が使用開始直後に所定の光束に達した場合を「△」とした。  
複数の放電ランプ１００の大部分が使用開始直後に所定の光束に達しなかった場合を「×」とした。  
フリッカ試験Ａおよびフリッカ試験Ｂにおいては、試験を行った複数の放電ランプ１００の大部分においてフリッカが発生しなかった場合を「○」とした。  
複数の放電ランプ１００の過半数においてフリッカが発生しなかった場合を「△」とした。  
複数の放電ランプ１００の大部分においてフリッカが発生した場合を「×」とした。
【００３９】
表１から分かるように、ＮａＩ／ＳｃＩ３を小さくすればフリッカ試験Ｂにおいて発生するフリッカを抑制することができる。すなわち、放電ランプ１００の使用開始直後において発生するフリッカを抑制することができる。  
ところが、ＮａＩ／ＳｃＩ３を小さくしすぎると、寿命期間の末期において発生するフリッカを抑制することができない。  
一方、ＮａＩ／ＳｃＩ３を大きくすればフリッカ試験Ａにおいて発生するフリッカを抑制することができる。すなわち、寿命期間の末期において発生するフリッカを抑制することができる。  
ところが、ＮａＩ／ＳｃＩ３を大きくしすぎると、放電ランプ１００の使用開始直後において発生するフリッカを抑制することができなくなる。  
また、放電ランプ１００の使用開始直後の光束が低下してしまう。
【００４０】
そのため、表１から分かるように、ＮａＩ／ＳｃＩ３は、１．６５以上、２．０以下とすることが好ましい。
【００４１】
次に、電極３２の太さ寸法とフリッカの発生との関係について説明する。  
表２は、電極３２の太さ寸法と、初期光束およびフリッカの発生との関係を例示するための表である。  
【表２】
2016181358.tif 000004
表２は、以下の構成を有する放電ランプ１００を評価した結果である。  
評価した放電ランプ１００は、安定点灯時に３０Ｗ以上４０Ｗ以下（例えば、３５Ｗ）で点灯させるものとした。  
電極間距離は、外管５の外側から観察した状態で４．２ｍｍとした。なお、実際の電極間距離は３．９ｍｍである。  
放電空間１１１に封入される不活性ガスは、キセノンとした。キセノンの封入圧力は、常温（２５℃）で１３ａｔｍとした。
【００４２】
放電空間１１１の容積は、２５ｍｍ３とした。  
金属ハロゲン化物２の重量は０．３ｍｇとした。  
ＮａＩ／ＳｃＩ３は１．７とした。  
また、未使用の放電ランプ１００を用い、使用開始から放電ランプ１００が所定の機能を発揮できなくなるまでの間において評価を行った。  
表２中の初期光束試験、フリッカ試験Ａ、およびフリッカ試験Ｂの評価基準は、表１の場合と同様である。  
表２から分かるように、電極３２の太さ寸法を短くしすぎると、放電ランプ１００の使用開始直後、および寿命期間の末期において発生するフリッカを抑制することができない。  一方、電極３２の太さ寸法を長くすれば、放電ランプ１００の使用開始直後、および寿命期間の末期において発生するフリッカを抑制することができる。  
ところが、電極３２の太さ寸法を長くしすぎると、放電ランプ１００の使用開始直後の光束が低下してしまう。  
そのため、表２から分かるように、電極３２の太さ寸法は、０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
以上に説明したように、ＮａＩ／ＳｃＩ３を１．６５以上、２．０以下とし、且つ、電極３２の太さ寸法を０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下とすれば、放電ランプ１００の寿命期間中におけるフリッカの発生を抑制することができる。  
また、放電ランプ１００の使用開始直後に所定の光束を得ることができる。
【００４４】
またさらに、本発明者らの得た知見によれば、ナトリウムのハロゲン化物およびスカンジウムのハロゲン化物ほどではないが、亜鉛のハロゲン化物の量もフリッカの抑制効果に影響がある。  
本発明者らが、ＺｎＩ２の量に関して前述した初期光束試験、フリッカ試験Ａ、およびフリッカ試験Ｂを行った結果、ＮａＩ／ＳｃＩ３を１．６５以上、２．０以下、電極３２の太さ寸法を０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下とし、さらに金属ハロゲン化物２に占めるＺｎＩ２の割合を、６ｗｔ％以上、１８ｗｔ％以下とすれば、放電ランプ１００の寿命期間中におけるフリッカの発生をさらに抑制することができる。
【００４５】
また、本発明者らの得た知見によれば、金属ハロゲン化物２の組成、および電極３２の太さ寸法ほどではないが、放電空間１１１に封入される不活性ガスの圧力Ｘ（ａｔｍ）もフリッカの抑制効果に影響がある。  
本発明者らが、不活性ガス（キセノン）の封入圧力に関して前述した初期光束試験、フリッカ試験Ａ、およびフリッカ試験Ｂを行った結果、ＮａＩ／ＳｃＩ３を１．６５以上、２．０以下、電極３２の太さ寸法を０．３３ｍｍ以上、０．３９ｍｍ以下とし、さらに不活性ガスの封入圧力を常温（２５℃）で１１ａｔｍ以上、１５ａｔｍ以下とすれば、放電ランプ１００の寿命期間中におけるフリッカの発生をさらに抑制することができる。
【００４６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  内管、２  金属ハロゲン化物、３  電極マウント、５  外管、１１  発光部、３２  電極、１００  放電ランプ、１０１  バーナー、１０２  ソケット、１１１  放電空間
【図１】
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