(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、
放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、
前記放電空間に突出する一端部を対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、
非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び希ガスを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、
前記白点の位置と関連付けて前記外管に設けられ前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する目印と、
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】
長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、
放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、
前記放電空間に突出する一端部を５ｍｍ以下の電極間距離で対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、
非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び８気圧以上のキセノンを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、
前記白点の位置と関連付けて前記外管に設けられ前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する目印と、
を具備し、点灯後４秒で安定点灯時光束の６０％以上の光束を得、安定点灯時にランプ電力が５０Ｗ以下で点灯することを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項３】
長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、
放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、
前記放電空間に突出する一端部を対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、
非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び希ガスを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、
前記白点の位置と関連付けて前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する位置決め部を有して前記バルブの一端部に装着され、前記内管の略最冷部に前記白点が位置されるように前記バルブを支持する口金と、
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４】
長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、
放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、
前記放電空間に突出する一端部を５ｍｍ以下の電極間距離で対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、
非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び８気圧以上のキセノンを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、
前記白点の位置と関連付けて前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する位置決め部を有して前記バルブの一端部に装着され、前記内管の略最冷部に前記白点が位置されるように前記バルブを支持する口金と、
を具備し、点灯後４秒で安定点灯時光束の６０％以上の光束を得、安定点灯時にランプ電力が５０Ｗ以下で点灯することを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプと、
このメタルハライドランプの放電空間を略焦点位置に配置して前記メタルハライドランプと組合わされたリフレクタと、
を具備していることを特徴とする灯具。
【請求項６】
請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプ、又は請求項５記載の灯具と、
前記請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプ、又は前記灯具が備えるメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
車両用前照灯装置本体と、
この前照灯装置本体内に配置された請求項５記載の灯具と、
この灯具が備えるメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、
を具備していることを特徴とする車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平な使用姿勢で点灯されるメタルハライドランプ、このランプを光源とした灯具、照明装置、及び自動車等車両用の前照灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電媒体に水銀を本質的に含まない自動車の前照灯として好適な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。）が、本発明者らにより開発されている。この水銀フリーランプでは、バルブが備える透明石英ガラス製内管の放電空間に、発光金属を含む金属のハロゲン化物及びキセノン等の希ガスを放電媒体として封入している。ハロゲン化物には、発光金属のハロゲン化物の他に、蒸気圧が高くて可視域の発光がないか、比較的少ない金属のハロゲン化物を、従来一般的な水銀蒸気に代わるランプ電圧形成用として加えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水銀を含んだメタルハライドランプであっても、水銀フリーランプであっても、その製造後に特性を安定させるためエージングが行なわれる。エージングは、ランプの軸線を略水平にした使用姿勢での点灯（水平点灯）で行なわれる。
【０００４】
このエージングによって、水銀フリーランプでは、内管の放電空間を規定する壁の上部内面に「白点」が、例外なく発生することが、本発明者により見出された。「白点」は所定の面積を有して層状に付着しており白っぽく視認される。この「白点」が発生する理由は解明されていないが、その主成分がＳｉＯ２であることは分かっているので、現状では、内管を作っている石英ガラスと、放電媒体に含まれる金属ハロゲン化物との反応によるものと考えられている。こうした「白点」発生現象は水銀入りメタルハライドランプでは報告されていない。又、「白点」は既述のようにエージングに伴って発生して残るが、その後の点灯では新たな「白点」が発生しないことも、本発明者により見出された。
【０００５】
そして、水銀フリーランプの光の利用方向に前記「白点」が位置する状態で、この水銀フリーランプが使用される場合には、「白点」を原因とする光の散乱を生じて、グレアが発生するので、こうしたことがないように配慮する必要がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エージングに伴い不可避的に生じる白点を原因とするグレアの発生を防止できるメタルハライドランプ、灯具、照明装置、及び車両用前照灯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のメタルハライドランプは、長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、前記放電空間に突出する一端部を対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び希ガスを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、前記白点の位置と関連付けて前記外管に設けられ前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する目印と、を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明及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及び技術的意味は以下の通りである。
【０００９】
バルブをなす内管及び外管は透光性である。透光性とは、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に放射できる性能である。この透光性を得るために、透明石英ガラスなどを用いて内管及び外管を形成できる。なお、必要に応じて、内管の放電空間を規定する壁の内面に、耐ハロゲン性又耐ハロゲン化物性の透明被膜を形成するか、又は耐ハロゲン性又耐ハロゲン化物性を得るように前記壁の内面を改質することは妨げない。
【００１０】
内管の放電空間は、最大内径が2.1mm〜2.6mm、軸方向長さが５mm〜９mmの横長な紡錘形状に形成される。これにより、水平点灯においてアークが上方へ湾曲しようとするために、放電空間の上部を規定する壁部分にアークが接近して、この上部規定壁部分の温度上昇を早くできる。更に、放電空間を包囲して規定する壁の肉厚を比較的厚くできる。すなわち、電極間距離の略中央部に対応する壁部分の肉厚をその両側の壁部分の肉厚より大きくできる。これにより、放電空間を規定する壁の伝熱が良好になって、放電空間の下部を規定する壁部分の内底面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりを速くできる。
【００１１】
電極を内管の内部に封止して設けるために、一対の封止部を放電空間の軸方向の両端部に一体に形成して備えることができる。これらの封止部で、好適には減圧封止法により埋設される封着金属箔を介して電極と線状の外部導入体とを接続でき、それにより、電極に電流を供給できる。
【００１２】
内管は放電空間に連続するチップがない、いわゆるチップレスの構成とすることが望ましい。チップレスの内管を使用することで、光の利用方向にチップを原因とする光の散乱がなくなり、グレアの発生を防止できる。
【００１３】
所定の電極間距離を設けて対向配置される一対の電極は、その長手方向に沿って略同一直径の直棒状をなす軸部を備えている。この軸部の直径は、点灯直後のランプ電圧が低い時に流れる大きなランプ電流に耐えるために、0.3mm以上に設定される。これら一対の電極の放電空間への突出長さは、軸径とともに電極温度に影響するが、例えば自動車用前照灯装置の光源として用いられている小形のメタルハライドランプにおける通例に従えばよい。そのため、前記突出長さは例えば1.4mm程度に設定できる。
【００１４】
これらの電極は、交流及び直流のいずれかで作動され、交流で作動される場合には、一対の電極は同一構造とすればよい。直流で作動される場合には、一般に陽極となる電極の温度上昇が激しいので、この陽極は、陰極となる電極より軸径を大きくして放熱面積を大きく確保し、それにより頻繁な点滅に対応することができる。又、一対の電極は、タングステン、ドープドタングステン、レニウム、又はレニウムータングステン合金などにより構成できる。電極を内管に封止する構成として、内管に設けた一対の封止部に電極の端部を埋設して支持することができ、この場合、電極の端部は封止部に気密に埋設されたモリブデンなどからなる封着金属に溶接などの手段で接続される。
【００１５】
放電空間に封入された放電媒体は、金属のハロゲン化物と例えばキセノンなどの希ガスとを含んでいる。金属のハロゲン化物は、水銀を本質的に含まない構成であって、少なくとも主発光金属を含んでいる。したがって、金属のハロゲン化物は、主発光金属以外の金属のハロゲン化物、例えば所要より蒸気圧が高くて可視域に発光しないか、発光が比較的少ない金属などを含んでいてもよい。
【００１６】
発光金属のハロゲン化物は、特定の物質に限定されないが、例えば自動車用前照灯装置としては、スカンジウムＳｃ、ナトリウムＮａ、及び希土類金属のハロゲン化物の内で、少なくとも２種を含んでいるものとすることが好ましい。スカンジウムＳｃ、ナトリウムＮａ、及び希土類金属は、高効率な発光物質であり、主発光金属として好適である。しかし、既述のように主発光金属に加えて他の発光金属を放電空間に封入することは許容される。
【００１７】
一方、蒸気圧が高くて可視域に発光しないか、発光が比較的少ない金属は、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のハロゲン化物で形成される。この種のハロゲン化物としては、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆのグループの内から選択された一種又は複数種のハロゲン化物を用いることができる。これらのハロゲン化物からなるランプ電圧形成媒体は、水銀に代わって主としてランプ電圧を形成するのに寄与し、２５Ｖ〜７０Ｖ程度のランプ電圧を得ることができる。放電媒体に添加されるこれらのハロゲン化物は、蒸気圧が比較的高く、しかも、可視域での発光が比較的少ないという特徴があるので、これらの媒体を適宜放電空間に封入することにより、ランプ電圧を所要範囲に高めることができる。そのため、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能となる。
【００１８】
本発明により放電空間に封入される金属のハロゲン化物は、水銀入りランプに比較するとかなり多く封入され、しかも、余剰に封入される。そのため、点灯に伴って蒸発されない余剰分は、放電空間を規定する壁の内底面に点灯時には液層となって付着し、非点灯時には凝固状態で前記内底面に付着する。
【００１９】
ハロゲン化物を構成するハロゲンには、反応性に優れたヨウ素を好適に使用できる。したがって、少なくとも主発光金属は、主としてヨウ素化物として放電空間に封入される。しかし、これに制約されず、ヨウ素化物及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。
【００２０】
放電媒体をなすキセノン等の希ガスは、始動ガス及び緩衝ガスとして作用するとともに、始動直後には主発光を担当するように作用する。キセノンの封入圧力は、例えば２５℃で８気圧以上、好適には８気圧〜１６気圧である。このようにキセノンの封入圧力が高いので、メタルハライドランプのランプ電圧が高くなり、同一ランプ電流に対してランプ電力を大きくして、光束立ち上がり特性を向上できる。この特性が良好であることは、どのような使用目的であっても好都合であるが、特に、自動車用前照灯装置及び液晶プロジェクタなどにおいては重要で好ましい。
【００２１】
希ガスとしてはキセノン以外にも使用可能である。すなわち、放電空間に封入される希ガスとしては、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒ、Ｎｅのグループの内から選択された一種又は複数種を用いることができる。
【００２２】
水銀について説明する。本発明において「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を放電空間に全く封入しないことに制約されず、放電空間の内容積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という意味である。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。水銀蒸気によってランプ電圧を所要に高くする水銀入りランプで、短アーク形においては放電空間の内容積１ｃｃ当たり２０mg〜４０mg、場合によっては５０mg以上の水銀が封入されている。したがって、この対比からすれば、本質的に水銀を含まない放電媒体を用いた本発明に係る水銀フリーランプが、前記のように水銀を封入している場合であっても、必要とする水銀量が実質的にすこぶる少なく、環境上望ましい。
【００２３】
ランプ電力は、メタルハライドランプに投入される電力であり、メタルハライドランプを自動車前照灯装置の光源として使用する場合、例えば安定点灯時のランプ電力は５０Ｗ以下であることが好ましい。これは小形のメタルハライドランプであることを意味する。
【００２４】
バルブの外管は、その内部に内管を収容する。この外管は、放電により外部へ放射される紫外線を遮断したり、内管を保温したり、内管を機械的に保護したりするのに用いられる。この外管の内部、つまり、内管との間の空間は、ランプ等の使用目的に応じて外気に対して気密に封止されていてもよいし、外気と同程度又は減圧された空気又は不活性ガスが封入されていてもよい。要すれば、前記空間は外気に連通してしてもよい。
【００２５】
外管に設けられた目印は、水平点灯される水銀フリーランプの光の利用方向を、放電空間内の白点との関係で上向きに規定するために使用される。具体的には、光が利用されない下側に白点が配置されるように水銀フリーランプの使用姿勢を指定して、このランプを使用に供するために外管に設けられる。目印としては、例えば遮光膜であってもなくてもよい。遮光膜で目印を設ける場合にブラックトライプとして設けることが可能であり、この場合、白点を通った下向きの光を遮るように設けることも、又、このような条件を有することなく設けることもできる。要すれば、光が利用されない下側、つまり、水平点灯される姿勢の水銀フリーランプが有した放電空間の内底面に白点が来るように水銀フリーランプの設置姿勢を関連付ける視覚的効果を発揮できるものであれば、どのような目印であってもよい。
【００２６】
次に、請求項１に係る発明の作用を説明する。この発明の水銀フリーランプ（メタルハライドランプ）は、環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。更に、この水銀フリーランプは、口金を備えない形のランプに係るものであるが、そのバルブの外面に付された目印の指定にしたがって上下を決めて設置できるので、このランプを、製造後にエージングした時の水平点灯姿勢とは軸線まわりに略１８０°反転した姿勢に設置できる。それにより、光が利用されない下側、言い換えれば、非点灯時に金属のハロゲン化物が付着する領域内に白点が位置する姿勢に水銀フリーランプを設置できる。よって、光の利用方向に前記エージングにより作られた白点が存在しないので、この白点を原因とするグレアの発生を防止できる。
【００２７】
請求項２に係る発明のメタルハライドランプは、長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、前記放電空間に突出する一端部を５ｍｍ以下の電極間距離で対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び８気圧以上のキセノンを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、前記白点の位置と関連付けて前記外管に設けられ前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する目印と、を具備し、点灯後４秒で安定点灯時光束の６０％以上の光束を得、安定点灯時にランプ電力が５０Ｗ以下で点灯することを特徴としている。
【００２８】
この発明は、請求項１の発明と同様に、口金を備えない水銀フリーランプ（メタルハライドランプ）において、そのバルブ外面の目印を設けたので、非点灯時に金属のハロゲン化物が付着する領域内に白点が位置する姿勢に水銀フリーランプを設置でき、エージングにより作られた白点を原因とするグレアの発生を防止できる。しかも、電極間距離、キセノンの封入圧力、及びランプ電力等の設定により、小形でかつ光束立ち上がり特性を良好にできる。そのため、この請求項２の発明のメタルハライドランプは、例えば自動車前照灯装置の光源として好適であるとともに、環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。
【００２９】
請求項３に係る発明のメタルハライドランプは、長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にエージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、前記放電空間に突出する一端部を対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び希ガスを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、前記白点の位置と関連付けて前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する位置決め部を有して前記バルブの一端部に装着され、前記内管の略最冷部に前記白点が位置されるように前記バルブを支持する口金と、を具備していることを特徴としている。
【００３０】
この発明及び以下の発明において、口金は、メタルハライドランプを点灯装置に接続したり、機械的に支持するために使用される。この口金に設けられた位置決め部は、水平点灯される水銀フリーランプの光の利用方向を、放電空間内の白点との関係で上向きに規定するために使用される。具体的には、光が利用されない下側、つまり、水平点灯される姿勢の水銀フリーランプが有して放電空間の内底面に白点が配置されるように水銀フリーランプの姿勢を指定して、この水銀フリーランプの設置姿勢を関連付ける位置決め的効果を発揮して、水銀フリーランプを使用に供するために設けられる。
【００３１】
次に、請求項３に係る発明の作用を説明する。この発明の口金付き水銀フリーランプ（メタルハライドランプ）は、環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。更に、この水銀フリーランプは、口金に設けられた位置決め部の指定にしたがって上下を決めて設置することができるので、このランプを、製造後にエージングした時の水平点灯姿勢とは軸線まわりに略１８０°反転した姿勢に設置できる。それにより、光が利用されない下側、言い換えれば、非点灯時に金属のハロゲン化物が付着する領域内に白点が位置する姿勢に水銀フリーランプを設置できる。よって、光の利用方向に前記エージングにより作られた白点が存在しないので、この白点を原因とするグレアの発生を防止できる。
【００３２】
請求項４に係る発明のメタルハライドランプは、長手方向に延びる軸線を有しこの軸線を水平にした姿勢で点灯されるメタルハライドランプであって、放電空間を規定する壁部を有し前記軸線を水平にした姿勢で点灯したときの前記壁部の内底面にグレアの発生原因となり得るエージングにより作られて白点が存在する透光性の内管、及びこの内管の外側に配置された透光性の外管を備えるバルブと、前記放電空間に突出する一端部を５ｍｍ以下の電極間距離で対向させて前記内管の内部に封止して設けられた一対の電極と、非点灯時に前記白点が存在する前記内底面に付着する金属のハロゲン化物及び８気圧以上のキセノンを含んで前記放電空間に封入されるとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と、前記白点の位置と関連付けて前記軸線を水平にした姿勢でのランプの上下を指定する位置決め部を有して前記バルブの一端部に装着され、前記内管の略最冷部に前記白点が位置されるように前記バルブを支持する口金と、を具備し、点灯後４秒で安定点灯時光束の６０％以上の光束を得、安定点灯時にランプ電力が５０Ｗ以下で点灯することを特徴としている。
【００３３】
この発明は、請求項３の発明と同様に、口金付き水銀フリーランプ（メタルハライドランプ）において、口金に位置決め部を設けたので、非点灯時に金属のハロゲン化物が付着する領域内に白点が位置する姿勢に水銀フリーランプを設置でき、エージングにより作られた白点を原因とするグレアの発生を防止できる。しかも、電極間距離、キセノンの封入圧力、及びランプ電力等の設定により、小形でかつ光束立ち上がり特性を良好にできる。そのため、この請求項４の発明のメタルハライドランプは、例えば自動車前照灯装置の光源として好適であるとともに、環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。
【００３４】
請求項５に係る発明の灯具は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプと、このメタルハライドランプの放電空間を略焦点位置に配置して前記メタルハライドランプと組合わされたリフレクタと、を具備していることを特徴としている。
【００３５】
この発明の灯具は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプを光源として備えているので、エージングに伴い不可避的に生じる白点を原因とするグレアの発生を防止できるとともに、メタルハライドランプが環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。
【００３６】
請求項６の発明に係る照明装置は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプ、又は請求項５記載の灯具と、前記請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプ、又は前記灯具が備えるメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、を具備していることを特徴としている。
【００３７】
この発明及び以下の発明において、点灯装置は、メタルハライドランプを点灯させるものであり、好ましくはメタルハライドランプの点灯後４秒で安定点灯時光束の６０％以上の光束を得、かつ、安定点灯時にランプ電力が５０Ｗ以下で点灯させるとよい。これにより、点灯後４秒までの光束立ち上がりを早めて、例えば自動車用前照灯装置に必要とされる前照灯前面での代表点での必要光度（例えば８０００ｃｄ）を得ることができる。
【００３８】
請求項６に係る発明の照明装置は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載のメタルハライドランプを光源として、又はこのランプを有した請求項５記載の灯具を備えているので、エージングに伴い不可避的に生じる白点を原因とするグレアの発生を防止できるとともに、メタルハライドランプが環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。
【００３９】
請求項７に係る発明の車両用前照灯装置は、車両用前照灯装置本体と、この前照灯装置本体内に配置された請求項５記載の灯具と、この灯具が備えるメタルハライドランプを点灯させる点灯装置と、を具備していることを特徴としている。
【００４０】
この発明の車両用前照灯装置は、請求項１から４記載のメタルハライドランプを光源として備えているので、このランプのエージングに伴い不可避的に生じる白点を原因とするグレアの発生を防止できるとともに、メタルハライドランプが環境負荷の大きな水銀を本質的に含んでいないので、環境対策上すこぶる好ましい。
【００４１】
なお、この発明において、車両用前照灯装置本体とは、車両用前照灯装置から灯具をなすメタルハライドランプ及びリフレクタ、並びに点灯装置を除いた残余の全ての部分を意味する。この発明の車両用前照灯装置は、例えば自動車の前照灯装置として好適に実施できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００４３】
図１に示す口金無しメタルハライドランプ（水銀フリーランプ）１は、内管２及び外管３を備えるバルブ４と、一対の電極５と、希ガス及び金属のハロゲン化物６を含んだ水銀フリーの放電媒体と、一対の封着金属箔７と、一対の外部導入体８と、バルブ４に設けた目印９とを具備している。
【００４４】
内管２及び外管３は、耐火性でかつ透光性の材料である透明石英ガラスで作られている。ここに、耐火性とは、メタルハライドランプ１の通常の作動温度に充分耐えるという意味である。内管２は、チップレス形のものであって、その長手方向中間部に放電空間１１を有している。放電空間１１を紡錘形状に規定する中空の壁２ａは、軸方向に例えば7.0mmの長さで延びる細長い球状をなしている。壁２ａの最大外径は6.0mm、内径は2.1mm〜2.6mmである。後述する電極間距離の略中央部に対応する壁２ａの壁部分の肉厚はその両側の壁部分の肉厚より大きい。
【００４５】
内管２は、壁２ａの両側に一体に連続する一対の封止部２ｂを有している。一対の封着金属箔７は、夫々リボン状のモリブデン箔で形成され、減圧封止法により一対の封止部２ｂの内部に気密に埋設されている。
【００４６】
外管３は紫外線カット機能を備えている。外管３は内管２の殆どを収容しており、外管３の両端はいずれも封止部２ｂの端部に溶着されている。しかし、この外管３と内管２との間の空間は、気密ではなく、外気に連通されるように前記溶着がなされている。
【００４７】
一対の電極３はタングステンにより直径0.35mmの直棒状に形成されている。これらの電極３は、その一端部以外の部分を封止部２ｂに埋設して支持され、この埋設された部分は封着金属箔７の放電空間１１寄りの端部に接続されている。一対の電極の非埋設端部は、夫々放電空間１１内に突出されている。これらの非埋設端部は、その先端間の距離、つまり電極間距離Ａが５mm以下、例えば4.2mmとなるように対向して設けられている。
【００４８】
一対の細長いリボン状の外部導入体８は、夫々の一端部が封止部２ｂに個別に埋設されて封着金属箔７に接続されている。外部導入体８の他端側はいずれもバルブ４の外部に導出されている。
【００４９】
放電空間１１には、ランプ電圧形成用の希ガスが、キセノンを主成分として25℃で８気圧以上例えば10気圧で封入されている。更に、放電空間１１には、発光金属及びランプ電圧形成用として金属のハロゲン化物６が封入されている。この金属ハロゲン化物６は例えばＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２―であり、0.8mg封入されている。
【００５０】
上記構成のランプ１からなる発光管は、その長手方向に延びる軸線を水平にした姿勢で点灯され、それにより、上向きに放射される光が利用されるようになっている。この場合、ランプ電圧は安定点灯時に２０Ｖ〜７０Ｖ、たとえば４２Ｖであり、又、ランプ電力は５０Ｗ以下例えば３５Ｗで点灯され、しかも、点灯後４秒で安定光束の６０％以上の光束が得られるように設定されている。
【００５１】
目印９は外管３の外面に設けられている。図１（Ａ）（Ｂ）及び図２（Ａ）では目印９を識別し易くするために、この目印９をなす部分に平行斜線を付してある。この目印９は、メタルハライドランプ１の製造後にエージングをする際、及びこの後に水平点灯する使用姿勢等において、メタルハライドランプ１の上下を指定する目安として機能する。
【００５２】
そのために、例えば、非発光部である両封止部２ｂの内の一方に対応して外管３の上部外面にその周方向に沿って黒色系塗料を用いた膜９ａが設けられているとともに、この膜９ａの両下端に連続して他方の封止部２ｂに向かうように延びる一対の黒色系塗料を用いた膜９ｂが設けられている。目印９として使用される膜９ａ、９ｂは焼き付けられていて、膜９ｂはエージング後の水平点灯時にメタルハライドランプ１の水平な軸線より下側に設けられている。膜９ａはエージング後の水平点灯時にメタルハライドランプ１の上部を指定し、膜９ｂはメタルハライドランプ１の下部を指定する。
【００５３】
目印９が設けられたメタルハライドランプ１の製造後には、このランプ１を水平点灯させて、特性を安定化させるエージングがなされる。この場合、目印９によってメタルハライドランプ１の上下が明らかであるので、その膜９ａが下向きになり、一対の膜９ｂが横側となる水平姿勢、言い換えれば、膜９ａ、９ｂとで囲まれるアパ−チャ部が下側となる水平姿勢にメタルハライドランプ１をセットして、エージングを実施できる。
【００５４】
そのため、前記水平姿勢でのエージングに伴って水銀フリーのメタルハライドランプ１の放電空間１１を規定する壁２ａの上部内面には、白点１２が発生する。図１及び図２（Ａ）では理解を容易にするために、白点１２を点状に強調して示してあるが、実際の白点１２は層状に付着する。したがって、エージング後の水平点灯において白点１２に対して、膜９ａは上側に位置するように関連付けられており、膜９ｂは白点１２と同じ下側に位置するように関連付けられている。
【００５５】
そして、エージング後における実際の使用状態では、膜９ａが上向きとなり、一対の膜９ｂが横側となる水平姿勢、言い換えれば、エージングの際とは軸線周りに略１８０°反転した姿勢でメタルハライドランプ１が点灯して使用される。そのため、白点１２は、光の利用方向である上側には位置されず、放電空間１１を規定する壁２ａの内底面２ｃに位置される。この内底面２ｃを覆う壁部分２ａｂは内管２の最冷部であり、したがって、非点灯時に金属ハロゲン化物６は前記内底面２ｃ上に溜まって付着し、このハロゲン化物６の内底面２ｃへの付着範囲内に白点１２が位置される。なお、点灯時に金属ハロゲン化物６の余剰分が内底面２ｃに残留して、メタルハライドランプ１下側方向への光に金属ハロゲン化物６の余剰分の影響が出ても、この下側方向の光は利用されないので支承がない。
【００５６】
図２は口金付きのメタルハライドランプ１を示している。この図中符号２１に示した口金はバルブ４の長手方向一端部に装着されている。この一端部には口金２１に寄せて金属製のバンド状バルブホルダ２２が装着されていて、このバルブホルダ２２を外側から挟む複数の金具２３を介してバルブ４の長手方向一端部が口金２１に支持されている。金具２３は口金２１から突出されている。
【００５７】
口金２１は耐熱性樹脂製の口金本体２４に高圧端子２５を取付けている。図５に示すように口金本体２４には、バルブ４の長手方向一端部が埋め込まれていて、この本体２４内において高圧端子２５と一方の外部導入体８とが電気的に接続されている。他方の外部導入体８は、光が利用されないバルブ４の下側に位置して、このバルブ４と略平行に口金２１に向けて折り返されて、口金本体２４内に挿入されている。この挿入端には図示しないが低圧端子が接続される。他方の外部導入体８は絶縁チューブ２６で被覆されている。
【００５８】
口金本体２４はその外周に一体に張出した取付けフランジ２７を有している。このフランジ２７には位置決め部として例えば９０°ごと３箇所に凹部２８ａ〜２８ｃが設けられている。これらの凹部２８ａ〜２８ｃにより、図５に示したリフレクタ３１に対する位置決めが行なわれるようになっている。リフレクタ３１は要求される配光特性を得るように構成されている。口金２１付きのメタルハライドランプ１は、その発光部、すなわち放電空間１１を規定する壁２ａをリフレクタ３１の略焦点位置に配置して、以下のようにリフレクタ３１と組合わされている。
【００５９】
口金２１はその位置決め部と関連付けてバルブ４を片持ち支持している。この場合、フランジ２７の径方向に対応する一対の凹部２８ａ、２８ｃと、目印９をなす膜９ｂとが対応する位置に、又、中間位置の凹部２８ｂが目印９をなす膜９ａと対応する位置に設けられている。それにより、凹部２８ｂは上側で、凹部２８ａ、２８ｃは下側に位置されている。そして、このようにバルブ４を口金２１に片持ち支持する際にも、目印９はバルブ４の上下を示す目安として使用される。
【００６０】
この関連付けにより、口金２１付きのメタルハライドランプ１が、その口金２１をリフレクタ３１の奥壁３１ａに係合させて取付けられると、メタルハライドランプ１は、上下に位置決めされて、水平点灯する姿勢でリフレクタ３１に装着される。なお、リフレクタ３１の奥壁３１ａは、凹部２８ａ〜２８ｃの夫々に嵌合する位置決め部受けとしての凸部（図示しない）が対応して設けられているものである。
【００６１】
口金２１付きのメタルハライドランプ１とりフレクタ３１とが組合わされて灯具３５をなした状態を図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示す。これらの図中符号３６、３７は夫々フードを示している。フード３６は奥壁３１ａから突設され、フード３７はリフレクタ３１の下側壁３１ｂから突設されている。これらのフード３６、３７は、メタルハライドランプ１からの直射光が外部に放射されることを防ぐために設けられている。そのため、図５に示した灯具３５では、一対の電極５間での放電により発生した光の内、主にメタルハライドランプ１から上向きに出た光が利用され、この利用光はリフレクタ３１の反射内面で反射されて前方へ放出される。
【００６２】
こうした灯具３５での照明においては、既述の位置決めに伴い放電空間１１の内底面２ｃに白点１２が位置していて、光の利用方向には白点１２は存在しない。そのため、白点１２での光の散乱によるグレアを生じないで照明できる。
【００６３】
図３は自動車用前照灯装置４１を示している。この装置４１は、自動車用前照灯装置本体４２を備え、この本体４２には、図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示した一対の灯具３５と、これら灯具３５を点灯させる一対の点灯装置４３とを設けている。灯具３５及びこの灯具３５のメタルハライドランプ１を点灯させる点灯装置４３により照明装置４０が構成されている。
【００６４】
自動車用前照灯装置本体４２は、前面透過パネル４２ａ、各灯具３５に個別に対応したランプソケット４２ｂ、及び取付け部４２ｃなどから構成されている。前面透過パネル４２ａは、自動車の車体の外面形状と合わせた形状をなし、所要の光学的を手段例えばプリズムレンズを有している。ランプソケット４２ｂは、点灯装置４３の出力端に接続して口金２１に装着される。取付け部４２ｃは自動車用前照灯装置本体４２車体の所定位置に取付けるために使用される。
【００６５】
自動車用前照灯装置４１は２灯の口金２１付きのメタルハライドランプ１を備えるので、この装置４１が一対自動車の車体に装着されることにより、４灯式の自動車用前照灯装置４１が構成される。なお、図３中符号４４は車幅灯を示し、符号４５は車幅灯４を覆う側面透過パネルを示している。
【００６６】
次に、図４を参照して点灯装置４３の回路構成を説明する。この点灯装置４３は、メタルハライドランプ１を交流点灯させるもので、直流電源５１、チョッパ５２、制御手段５３、ランプ電流検出手段５４、ランプ電圧検出手段５５、イグナイタ５６、及びフルブリッジインバータ５７を備えている。
【００６７】
直流電源５１は、チョッパ５２に直流電源を供給する手段であって、自動車の場合には一般にバッテリーが用いられるが、これに代えて交流を整流する整流化直流電源を用いることもできる。必要に応じて電解コンデンサ５１ａを並列接続して平滑化を行なうとよい。
【００６８】
チョッパ５２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、フルブリッジインバータ５７を介してメタルハライドランプ１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、反対に直流電源電圧が高い場合には降圧チョッパを用いる。
【００６９】
制御手段５３はチョッパ５２を制御する。例えば、点灯直後にはメタルハライドランプ１に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ５２からフルブリッジインバータ５７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なるように制御する。又、制御手段５３は、ランプ電流とランプ電圧と相当する夫々の検出信号が後述の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５２を定電力制御する。更に、制御手段５３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンを備えていて、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メタルハライドランプ１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５２を制御する構成となっている。
【００７０】
ランプ電流検出手段５４は、フルブリッジインバータ５７を介してメタルハライドランプ１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５３に制御入力する。
【００７１】
ランプ電圧検出手段５５は、フルブリッジインバータ５７を介してメタルハライドランプ１と並列に挿入されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段５３に制御入力する。
【００７２】
イグナイタ５６は、高電圧パルス電圧を発生し、これをメタルハライドランプ１に印加して、その始動を促進する手段である。このイグナイタ５６は、フルブリッジインバータ５７とメタルハライドランプ１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メタルハライドランプ１に供給できるように構成されている。なお、イグナイタ５６は、口金２１の内部に収容することなどによりメタルハライドランプ１と一体化できる。
【００７３】
フルブリッジインバータ５７は、４個のＭＯＳ型ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるブリッジ回路５７ａ、ゲートドライブ回路５７ｂ、及び極性反転回路ＩＮＶから構成されている。ゲートドライブ回路５７ｂは、ブリッジ回路５７ａのＭＯＳ型ＦＥＴＱ１及びＱ３と、Ｑ２及びＱ４とを交互にスイッチングさせる。このフルブリッジインバータ５７は、チョッパ５２からの直流電圧をゲートドライブ回路５７ｂでのスイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換し、それをメタルハライドランプ１に印加して、このランプ１を低周波交流点灯させる。
【００７４】
前記構成のメタルハライドランプ用点灯装置４３を用いて、メタルハライドランプ１を矩形波の低周波交流点灯させると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車用前照灯として必要な電源投入から１秒後に、定格点灯時光束の２５パーセント以上の光束を得、更に電源投入から４秒後に、定格点灯時光束の６０パーセント以上の光束を得、そして、ランプ電力が５０Ｗ以下で定格点灯させることができる。
【００７５】
なお、本発明は前記実施形態には制約されない。例えば、口金２１付きのメタルハライドランプ１として実施する場合には、メタルハライドランプ１が口金２１に対して所定の向きで取付けられてさえいれば、金属ハロゲン化物６が重力で溜まる放電空間１１の内底面に白点１２が位置され、この白点１２が光を利用する上方向には存在しないように、口金２１の位置決め部で位置決めできる。そのため、バルブ４の外面の目印を省略して実施することもできる。
【００７６】
又、口金２１付きのメタルハライドランプ１は、図２（Ｂ）の実線で示すように位置決め用凹部２８ａ、２８ｃが水平線上に位置する姿勢で水平点灯する場合には制約されない。具体的には、図２（Ｂ）の２点鎖線で示すように、メタルハライドランプ１の軸心と放電空間１１内の白点１２とを直線で結んだ鉛直線を基準として、ランプ１をその軸線周りに例えば時計方向（又は反時計方向でもよい）に略１５度回動した姿勢で、水平点灯させることもできる。このように口金２１付きのメタルハライドランプ１を略１５度回動させた自動車用前照灯装置４１では、左側通孔の場合に対向車にまぶしさを与えずらく、また歩行者を見やすくできる。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、エージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が光の利用方向に存在しないように、バルブの外面に付された目印にしたがって上下を決めて設置し水平点灯できるので、白点を原因とするグレアの発生を防止できるとともに、放電媒体が水銀を本質的に含んでいないことにより、環境配慮できる水銀フリータイプのメタルハライドランプを提供できる。
【００７８】
請求項３及び４の発明によれば、エージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点が光の利用方向に存在しないように、バルブを支持する口金に設けられた位置決め部によって上下を決めて設置し水平点灯できるので、白点を原因とするグレアの発生を防止できるとともに、放電媒体が水銀を本質的に含んでいないことにより、環境配慮できる水銀フリータイプのメタルハライドランプを提供できる。
【００７９】
請求項５の発明によれば、請求項１から４の内のいずれかに記載の水銀フリータイプのメタルハライドランプを光源として備えているので、エージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点を原因とするグレアの発生を防止できる灯具を提供できる。
【００８０】
請求項６の発明によれば、請求項１から４の内のいずれかに記載の水銀フリータイプのメタルハライドランプを光源として備えるとともに、このランプを点灯させる点灯装置を備えているので、エージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点を原因とするグレアの発生を防止できる照明装置を提供できる。
【００８１】
請求項７の発明によれば、請求項１から４の内のいずれかに記載の水銀フリータイプのメタルハライドランプを光源とした請求項５記載の灯具を備えるとともに、このランプを点灯させる点灯装置を備えているので、エージングにより作られてグレアの発生原因となり得る白点を原因とするグレアの発生を防止できる車両用前照灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は本発明の一実施形態に係る口金無しメタルハライドランプを示す平面図。（Ｂ）は同ランプを示す側面図。（Ｃ）は同ランプを示す縦断側面図。
【図２】  （Ａ）は口金が取付けられた図１のメタルハライドランプを一部断面して示す側面図。（Ｂ）は口金付きメタルハライドランプを図２（Ａ）中矢印Ｚ方向から見て示す図。
【図３】  図２のメタルハライドランプを備える本発明の自動車用前照灯装置の一実施形態を背面方向から見て示す斜視図。
【図４】  図４の自動車用前照灯装置が備える点灯装置を例示する回路図。
【図５】  （Ａ）は図４の自動車用前照灯装置が備える灯具の一例を示す断面図。（Ｂ）は図４の自動車用前照灯装置が備える灯具の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１…メタルハライドランプ、２…内管、２ａ…放電空間を規定する内管の壁、２ｂ…内管の封止部、２ｃ…放電空間の内底面、２ａｂ…内管の最冷部、３…外管、４…バルブ、５…電極、６…金属ハロゲン化物（放電媒体）、７…封着金属箔、８…外部導入体、９…目印、９ａ、９ｂ…目印をなす膜、Ａ…電極間距離、１２…白点、２１…口金、２１…口金の取付けフランジ、２８ａ〜８ｃ…口金の凹部（位置決め部）、３１…リフレクタ、３５…灯具、４０…照明装置、４１…自動車用前照灯装置、４１…自動車用前照灯装置本体、４３…点灯装置
【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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