(57)【要約】【課題】点灯直後から光束の立ち上がりが早く、点灯直後から安定発光時に至るまで色度が顕著に変化しない自動車用水銀フリー放電バルブの提供【解決手段】セラミック管である発光部１４ａの両端に細管部（１４ｂ，１４ｃ）を備え、該細管部に固定された電極（１３ａ、１３ｂ）が発光部１４ａの内部で対設され、発光部１４ａに発光物質と封入圧が６ａｔｍ〜１８ａｔｍである始動用のキセノンガスを封入した発光管を有する極めて小型の自動車用水銀フリー放電バルブにおいて、前記発光物質には、Ｓｃを含まず、少なくともＮａハロゲン化物と、略１０００℃環境下においてＮａハロゲン化物との蒸気圧差が略１０ｋＰａを超えない希土類金属ハロゲン化物を含むようにした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック管である発光部の両端に細管部を備え、前記細管部の内側に固定された電極が前記発光部の内部で対設され、かつ前記発光部の内部に発光物質と封入圧が６ａｔｍ〜１８ａｔｍである始動用のキセノンガスを封入した発光管を有し、該発光管は、前記発光部の領域の長さ：Ｅａと前記発光部の内径：Ｄｉが、２≦Ｅａ／Ｄｉ≦４の関係である横長形状を有し、前記発光管の管壁負荷値が４５Ｗ／ｃｍ２以上であり、前記発光部の内部の最冷部温度が１０００℃以上の環境下で、定格ランプ電力が３５Ｗ未満で動作する自動車用水銀フリー放電バルブにおいて、
前記発光物質には、少なくともハロゲン化ナトリウムと、希土類金属ハロゲン化物（ハロゲン化スカンジウムを除く）を含み、
前記希土類金属ハロゲン化物は、略１０００℃環境下において自己の蒸気圧から前記ハロゲン化ナトリウムの蒸気圧を差し引いた差が略１０ｋＰａ以下となるものであることを特徴とする自動車用水銀フリー放電バルブ。
【請求項２】
前記希土類金属ハロゲン化物は、ハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジウム、ハロゲン化ディスプロシウム、ハロゲン化ツリウムまたはハロゲン化ホルミウムのうちいずれか１以上を含むことを特徴とする請求項１記載の自動車用水銀フリー放電バルブ。
【請求項３】
前記発光部の内部に、ハロゲン化インジウム、ハロゲン化亜鉛またはハロゲン化タリウムのうちいずれか１以上を封入したことを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車用水銀フリー放電バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部の内部に放電電極を対設し、発光物質（金属ハロゲン化物等）を始動用の希ガスとともに封入した発光管を備えた自動車前照灯用の光源として最適な特性を有する放電バルブに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製の発光管を備えた放電バルブは、自動車用前照灯の光源として一般的に利用されている。しかし、ガラス製の発光管は、封入された発光物質（金属ハロゲン化物）によってガラス管が腐食するため、黒化や失透現象によって適正な配光が得られず、寿命が短いという問題があった。
【０００３】
そこで、近年は、特許文献１に示すように、セラミック管によって発光部を形成し、その内部に画成された放電発光室に放電電極を対設すると共に発光物質を始動用希ガスとともに封入した発光管を有する放電バルブが提案されている。即ち発光管は、発光部の両端部に設けられた細管部と細管部内に挿通した電極棒を気密性を保つようにフリットガラスで接合することにより、発光部の両端部（放電発光室に連通する細管部）を封止した構造（溶接部が発光管本体両端の電極封着部を構成する構造）となっている。セラミック管は、封入された発光物質（金属ハロゲン化物）と反応しにくいことから、セラミック製発光管本体は、ガラス製発光管本体に比べて寿命が長いというものである。
【０００４】
また、前記電極棒を細管部に接合する際に細管部の内側と電極棒との間には、放電発光室内に連通する微小隙間が形成される。
【０００５】
一方、放電発光室内には、アルカリ金属ハロゲン化物の一つであるＮａＩ（ハロゲン化ナトリウム）と、希土類金属ハロゲン化物を主発光物質として封入することが一般的であり、代表的な希土類金属ハロゲン化物としてＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）が採用されている。
【特許文献１】特開２００４−３６２９７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車前照灯用の放電バルブは、当然のことながら、点灯直後に所定の光束が得られるように、光束が早く立ち上がることが要求されているため、希ガスを一般的な放電バルブよりも高圧で封入することによって始動性を向上させている。また、前記放電バルブは、点灯直後と安定時にかけて色度が顕著に変化しないことも要求されている。特許文献１の放電バルブは、直円筒型のセラミック管で構成した発光管を備え、自動車前照灯用にバルブをコンパクトに形成することを前提として発光部の領域の長さを6mm〜14mm、発光部の内径を1mm〜3mm程度に形成し、密閉空間の容積を比較的小さく構成したものである。
【０００７】
しかし、特許文献１の放電バルブは、放電発光室に発光物質が適量封入されているにもかかわらず、点灯直後の光束の立ち上がりが遅く（第一の問題）、点灯直後から安定発光時に至るまでに色度が大きく変化する（第二の問題）ことがわかった。発明者が前記第一及び第二の問題について検証したところ、前記第一の問題は、放電発光室内で気化した発光物質（ハロゲン化ナトリウムと希土類金属ハロゲン化物）が、点灯直後に放電発光室から最冷点となる電極封着部の微小隙間へ移動し、液化または固化することによって微小隙間に滞留して放電発光室に戻れなくなり、発光に寄与する主発光物質が実質的に減少することによって発生することがわかった。
【０００８】
一方、放電発光室には、前記主発光物質とは別にランプ電圧と安定時色度をコントロールするため、調整用発光物質（調整用ハロゲン化金属）を封入する。しかし、発明者が更に検証したところ、前記第二の問題は、点灯直後の放電発光室内において実質的に減少した主発光物質よりも調整用発光物質の発光色が顕著に現れるために発生することがわかった。即ち、点灯直後の色度は、発光管全体の温度が上昇して主発光物質の発光色が顕著に現れる安定発光時と比べて顕著に異なることがわかった。
【０００９】
更に、発明者が検証を進めると、前記第一及び第二の問題は、主発光物質として放電発光室内にＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）を封入した場合、他の希土類金属ハロゲン化物を主発光物質として封入した場合よりも顕著に発生することがわかった。
【００１０】
自動車の前照灯に使用する放電バルブは、取り付けスペースが限られるため、一般の放電バルブよりも発光部が小さく、発光部の領域の長さと内径が数ミリ程度となる（放電発光室内壁の表面積が小さい）。検証によると、上述したような小さな放電バルブをセラミック管で作製した場合、点灯直後の放電発光室の内部温度は、約１０００℃に達することがわかった。また、ＮａＩ（ハロゲン化ナトリウム）は、１０００℃環境下においても高圧にならないものの、１０００℃環境下におけるＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）の蒸気圧は、他の希土類金属ハロゲン化物と比べて極端に高く、ＮａＩの蒸気圧の約１００００倍にも達することが判った。
【００１１】
従って、発明者は、セラミック管を用いた自動車用の放電バルブにＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）を封入して点灯した場合、点灯直後に高圧化したＳｃＩ３がＮａＩを巻き込んで活発に移動することと、放電発光室の温度が大きく上昇して点灯直後における細管部（最冷点）との温度差が大きくなることにより、ＮａＩ（ハロゲン化ナトリウム）を含む主発光物質全体が、細管部の微小隙間へ移動して滞留しやすくなるのではないかと考えた。従って、発明者は、点灯直後に発光物質全体の蒸気圧が高圧にならないように抑制することによって発光物質が前記微小隙間に滞留せず、放電発光室内の下部（電極間で発生するアークの下方）に滞留することによって前記第一と第二の問題を解決できないかと考えて更に検証を行った。
【００１２】
具体的には、点灯直後の高温環境下においても蒸気圧が高圧にならないＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）以外の希土類金属ハロゲン化物をＮａＩと共に主発光物質として放電発光室内に封入した上で、点灯直後における光束の立ち上がりと点灯直後から安定時に至る色度の変化を検証した。本願は、検証の結果、点灯直後の光束の立ち上がりが遅くなる前記第一の問題と、点灯直後から安定時に至るまで色度が顕著に変化する前記第二の問題を解決する上で有効であることが確認できたために行われたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に係る自動車用水銀フリー放電バルブでは、セラミック管である発光部の両端に細管部を備え、前記細管部の内側に固定された電極が前記発光部の内部で対設され、かつ発光部の内部に発光物質と封入圧が６ａｔｍ〜１８ａｔｍである始動用のキセノンガスを封入した発光管を有し、該発光管は、前記発光部の領域の長さ：Ｅａと前記発光部の内径：Ｄｉが、２≦Ｅａ／Ｄｉ≦４の関係である横長形状を有し、前記発光管の管壁、前記発光管の管壁負荷値が４５Ｗ／ｃｍ２以上であり、前記発光部の内部の最冷部温度が１０００℃以上の環境下で、定格ランプ電力が３５Ｗ未満で動作する自動車用水銀フリー放電バルブにおいて、前記発光物質には、少なくともハロゲン化ナトリウムと、希土類金属ハロゲン化物（ハロゲン化スカンジウムは除く）とを含むこととし、前記希土類金属ハロゲン化物は、略１０００℃環境下において自己の蒸気圧から前記ハロゲン化ナトリウムの蒸気圧を差し引いた差が略１０ｋＰａ以下となるものを採用した。
【００１４】
（作用）ハロゲン化ナトリウム（ＮａＩ）は、略１０００℃環境下における蒸気圧が低い。従って、同環境下における蒸気圧が高いハロゲン化スカンジウムを主発光物質に封入する代わりに、自己の蒸気圧から前記ＮａＩの蒸気圧を差し引いた差が１０ｋＰａ以下であって、略１０００℃環境下における蒸気圧がＮａＩに近い希土類金属ハロゲン化物を主発光物質としてＮａＩと共に発光管内に封入することにより、主発光物質の蒸気圧は、全体として低く抑えられる。その結果、点灯直後における主発光物質は、細管部への移動が抑制されて細管部内の微小隙間に滞留することなく発光部内に滞留するため、発光部内で発光に寄与する主発光物質が減少することなく保持される。
【００１５】
前記目的を達成するために、請求項２に係る自動車用水銀フリー放電バルブは、請求項１記載の自動車用水銀フリー放電バルブにおいて、発光管に封入する前記希土類金属ハロゲン化物には、ＣｅＩ３（ハロゲン化セリウム）、ＰｒＩ３（ハロゲン化プラセオジウム）、ＤｙＩ３（ハロゲン化ディスプロシウム）、ＴｍＩ３（ハロゲン化ツリウム）またはＨｏＩ３（ハロゲン化ホルミウム）のうちいずれか１以上が含まれるようにした。
【００１６】
（作用）請求項２に記載した希土類金属ハロゲン化物ＣｅＩ３、ＰｒＩ３、ＤｙＩ３、ＴｍＩ３、ＨｏＩ３の蒸気圧は、１０００℃環境下におけるハロゲン化ナトリウム（ＮａＩ）の蒸気圧に近く、これらの蒸気圧からＮａＩの蒸気圧を差し引いた差が１０ｋＰａ以下になる。その結果、主発光物質の蒸気圧は、全体として低く抑えられ、点灯直後における主発光物質は、細管部への移動が抑制されて発光部内に残留し、発光部内で発光に寄与する主発光物質が減少することなく保持される。
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項３に係る自動車用水銀フリー放電バルブは、請求項１または２記載の自動車用水銀フリー放電バルブにおいて、前記発光部の内部に、調整用発光物質としてハロゲン化インジウム（ＩｎＩ）、ハロゲン化亜鉛（ＺｎＩ２）またはハロゲン化タリウム（ＴｌＩ）のうちいずれか１以上を封入した。
【００１８】
（作用）調整用発光物質として主発光物質と共に発光管内に封入されたハロゲン化インジウム（ＩｎＩ）、ハロゲン化亜鉛（ＺｎＩ２）及びハロゲン化タリウム（ＴｌＩ）は、ランプ電圧の調整やバルブが安定発光する際の色度の調整に寄与する。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、請求項１及び請求項２の自動車用水銀フリー放電バルブによれば、主発光物質が、点灯直後において細管部の微小隙間に移動せず、発光部の内部（放電発光室内）に滞留して発光するため、点灯直後の光束の立ち上がりが早く、点灯直後から安定発光時に至るまでの色度の変化が少ない自動車用水銀フリー放電バルブを得ることが出来る。
【００２０】
また、請求項３の放電バルブによれば、放電バルブが発生させる光束と色度が最適化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を、実施例１から４に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図８は、本発明の実施例を示すもので、図１は、本発明の各実施例に係る放電バルブをリフレクターのバルブ装着孔に装着した自動車前照灯の鉛直縦断面図、図２は、同前照灯の軸方向断面図（図１のＩ−Ｉ断面図）、図３は、同放電バルブのカプセルの拡大軸方向断面図、図４は、カプセル内の発光管の拡大軸方向断面図、図５は、４００℃から１０００℃環境下における発光物質の蒸気圧の表で、（ａ）図がＮａＩの蒸気圧表、（ｂ）図が使用可能な希土類金属ハロゲン化物の蒸気圧表、（ｃ）図が使用不可能なＳｃＩ３の蒸気圧表、図６は、各実施例の発光管の仕様を説明する表、図７は、時間経過に伴う比較例と各実施例の放電バルブの光束値と色度の最低値表、図８は、過渡時における比較例と各実施例の色度変化を表すグラフ、図９は、実施例３及び４についてアーク曲がり、発光管の最高温度及び初期不良発生率を比較したグラフである。
【００２３】
実施例１から４に係る放電バルブは、図３に示す同一の形状のものを利用する。図２において、符号１は、前面側が開口する容器状の自動車用前照灯のランプボディで、その前面開口部に前面レンズ２が組み付けられて灯室Ｓが画成される。灯室Ｓ内には、後頂部のバルブ挿着孔３に放電バルブ４を挿着したリフレクター５が収容されている。リフレクター５の内側には、有効反射面（６ａ、６ｂ）と配光制御用ステップ（図示せず）が設けられており、バルブ４の発光は、リフレクター５で反射されて前方に照射される。尚、リフレクター５とランプボディ１間には、図１に示すように、１個の玉継手構造のエイミング支点Ｅ０と、２本のエイミングスクリュー（Ｅ１，Ｅ２）で構成したエイミング機構Ｅが介装されて、リフレクター５（前照灯）の光軸Ｌを水平傾動軸Ｌｘ，鉛直傾動軸Ｌｙ周りにそれぞれ傾動（エイミング調整）できるように構成されている。
【００２４】
符号７は、リフレクタ５のバルブ挿着孔３に係合する焦点リング８が外周に設けられたＰＰＳ樹脂製の絶縁性ベースで、この絶縁性ベース７の前方には、ベース７から前方に延出する通電路である金属製リードサポート９と、ベース７の前面に固定された金属製支持部材１０とによって、カプセル１１が固定支持されて、放電バルブ４が構成されている。
【００２５】
即ち、カプセル１１の前端部から導出するリード線１８ａが、絶縁性ベース７から延出するリードサポート９の折曲された先端部にスポット溶接により固定されることで、カプセル１１の前端部がリードサポート９の折曲された先端部に担持されている。一方、カプセル１１の後端部から導出するリード線１８ｂが、絶縁性ベース７の後端部に設けられた端子１２に接続されるとともに、カプセル１１の後端部が、絶縁性ベース７の前面に固定された金属製支持部材１０で把持された構造となっている。
【００２６】
カプセル１１は、電極（１３ａ，１３ｂ）が対設された放電発光室Ｓ１をもつ発光管１４と、発光管１４を覆う円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラス１５とが一体化された構造である。発光管１４の前後端部からは、放電発光室Ｓに突出する電極（１３ａ，１３ｂ）と接続された導電用のリード線（１８ａ，１８ｂ）が導出し、リード線（１８ａ，１８ｂ）に紫外線遮蔽用のシュラウドガラス１５がシール（封着）されることで、発光管１４とシュラウドガラス１５が一体化されて、カプセル１１が構成されている。符号１６は、シュラウドガラス１５の縮径されたシール部を示す。シュラウドガラス１５内は、真空状態又は窒素ガスや不活性ガスを封入した状態とされる。
【００２７】
発光管１４は、図３に拡大して示すように、発光部１４ａと発光部両端の細管部（１４ｂ、１４ｃ）がセラミックによって一体形成されている。放電発光室Ｓ１は、発光部１４ａの内部に画成され、細管部（１４ｂ，１４ｃ）の内側と連通する。電極（１３ａ、１３ｂ）は、先端部のタングステン棒（１３ａ１，１３ｂ２）、中央部のモリブデン棒（１３ａ２，１３ｂ２）及び後端部のニオブ棒（１３ａ３，１３ｂ３）からなる接合体として構成され、細管部（１４ｂ，１４ｃ）の内側に挿入される。
【００２８】
挿入された電極（１３ａ，１３ｂ）は、先端側のタングステン棒（１３ａ１，１３ｂ１）が放電発光室Ｓ１内で対設される。また。電極後端部のニオブ棒（１３ａ３，１３ｂ３）は、細管部（１４ｂ，１４ｃ）の両端部にフリットガラス溶着（フリットシール）されて接合され、かつシュラウドガラス管１５へ突出してリード線（１８ａ，１８ｂ）と接合される。
【００２９】
細管部（１４ｂ，１４ｃ）の両端は、前記フリットシールによって封止（封止部１４ｄ，１４ｅ）され、タングステン棒（１３ａ１，１３ｂ１）及びモリブデン棒（１３ａ２，１３ｂ２）と、細管部（１４ｂ、１４ｃ）の内側との間には、微小隙間１７が形成される。前記微小隙間１７と放電発光室Ｓ１は、連通する密閉空間を形成し、主発光物質、調整用発光物質及び始動用の希ガス等が放電発光室Ｓ１内に封入される。
【００３０】
尚、本願発明の放電バルブは、自動車前照灯に取り付けるため、収納スペースを考慮して小さく形成する。各実施例においては、発光管１４の全長Ｌを３０ｍｍ、発光部１４ａの内径寸法Ｄａを２．２ｍｍ、細管部（１４ｂ、１４ｃ）の内径Ｄｂを０．７ｍｍ及び発光部１４ａと細管部（１４ｂ，１４ｃ）の肉厚ｔを０．６ｍｍに形成している。また、発光部１４ａの長さＥａは、発光部１４ａの内径Ｄａとの比において２≦Ｅａ／Ｄｉ≦４となるように形成する（実施例では５ｍｍに形成している）。上記寸法に形成することで各実施例の放電バルブは、極めてコンパクトに形成される。
【００３１】
次に各実施例に使用する主発光物質について説明する。主発光物質は、アルカリ金属ハロゲン化物であるＮａＩ（ハロゲン化ナトリウム）と、希土類金属ハロゲン化物を含有する。各実施例のセラミック管を採用した放電バルブを発光させた場合、放電発光室Ｓ１内の温度は、点灯直後に１０００℃に達し、時間の経過と共に更に上昇する。ＮａＩ（ハロゲン化ナトリウム）は、各実施例の発光管に使用したところ、７００℃近辺から蒸気圧が上昇（気化）し始めて、１０００℃環境下において０．０５８（ｋＰａ）となった（図５（ａ）を参照）。本願発明は、放電発光室Ｓ１内に封入した主発光物質の蒸気圧が点灯直後に（即ち１０００℃環境下で）急上昇することを防止して課題を解決しようとするものである。そこで、ＮａＩと共に放電発光室Ｓ１に封入する希土類金属ハロゲン化物は、点灯直後、即ち１０００℃環境下における蒸気圧が、前記Ｎａハロゲン化物より高くても１０ｋＰａを超えないものを採用する。
【００３２】
各実施例の発光管に採用可能な希土類金属ハロゲン化物は、主として図５（ｂ）に示すものである。即ち、図４の放電発光室Ｓ１に封入し、その温度が４００℃から１０００℃まで上昇した際の蒸気圧値を計測したところ、ＣｅＩ３（ハロゲン化セリウム）は、ＮａＩと同様に７００℃近辺から蒸気圧が上昇し、１０００℃環境下において３．９４４（ｋＰａ）となる。従ってこの蒸気圧値から、ＮａＩの蒸気圧値を差し引いた数値は、「ＣｅＩ３」−「ＮａＩ」＝３．８８６（ｋＰａ）であって１０ｋＰａを超えない。また、ＰｒＩ３（ハロゲン化プラセオジウム）、ＤｙＩ３（ハロゲン化ディスプロシウム）、ＴｍＩ３（ハロゲン化ツリウム）及びＨｏＩ３（ハロゲン化ホルミウム）は、ＮａＩと同様に７００℃近辺から蒸気圧が上昇し、１０００℃環境下の蒸気圧が、それぞれ６．３１６（ｋＰａ），６．５８３（ｋＰａ），１０．００２（ｋＰａ），５．６８３（ｋＰａ）となる。従って、これら希土類金属ハロゲン化物は、１０００℃環境下における蒸気圧値が、ＮａＩの蒸気圧値０．０５８（ｋＰａ）より高いものの、その差はいずれも１０ｋＰａを超えないものと言える。
【００３３】
尚、ＳｃＩ３（ハロゲン化スカンジウム）は、図５（ｃ）に示すとおりＮａＩと上記各希土類金属ハロゲン化物よりも温度上昇に伴う蒸気圧の上昇が著しい。即ち、ＳｃＩ３は、６００℃近辺から気化し始め、１０００℃環境下における蒸気圧が６６０．３（ｋＰａ）にも達し、ＮａＩの蒸気圧の１００００倍を超える。従って、発明者は、主発光物質に含まれるＳｃ（スカンジウム）の蒸気圧が、点灯直後の放電発光室Ｓ１内で急激に上昇することによって気化した主発光物質全体の移動を活発にし、点灯直後で温度が低い細管部１４の微小隙間１７へ移動させ、更に滞留させることによって、放電発光室Ｓ１内で発光する主発光物質を減少させているものと考えられることから、主発光物質にＳｃを含まない場合（後述する実施例１から４）と含む場合（比較例）との比較検証を行った。
【００３４】
即ち、本願の発明者は、図６に示す実施例１から４（図中の○１〜○４）と比較例１（図中の△１）の沃化物（ハロゲン化物）をそれぞれ封入した図４の発光管を発光させ、点灯直後に発生する光束と色度を計測した。尚、前提条件として、封入する沃化物の量は、１ｍｇとし、発光管１４とシュラウドガラス１５との間には、Ｎ２ガスを４５０ｔｏｒｒで封入した。また、各沃化物は、主発光物質としてＮａ（ナトリウム）を含有するものとした。尚、放電発光室Ｓ１の温度は、１０００℃を超えるものとし、発光管１４は、３５Ｗ未満で動作するものとし、発光管１４の管壁負荷値は、４５Ｗ／ｃｍ２以上を保持するものとする。また、放電発光室Ｓ１には、自動車用前照灯における始動性を考慮してＸｅ（キセノン）ガスを封入圧６ａｔｍ〜１８ａｔｍで封入するが、比較例と各実施例は、それぞれ１０ａｔｍで封入している。
【００３５】
また、実施例１から実施例３の沃化物は、主発光物質を構成する希土類金属としてＣｅ（セリウム）を含有し、Ｓｃ（スカンジウム）を含有する比較例１との比較を行った。一方、電圧と安定時の色度調節用に実施例２の沃化物は、Ｚｎ（亜鉛）とＴｌ（タリウム）を含有し、実施例３の沃化物は、実施例２のＺｎとＴｌに加えてＩｎ（インジウム）を含有する。一方、実施例４の沃化物は、Ｄｙ（ディスプロシウム），Ｔｌ及びＩｎを含有し、実施例３のＺｎの代わりにＤｙを含有するものとした。尚、図６中の数値は、沃化物全体における各構成物質の含有割合を表す。
【００３６】
図７は、各バルブが点灯直後から安定発光に至るまでの光束値とｙ値が最小になる場合の色度（ｘ，ｙ）を表す表である。実施例１〜４と比較例においては、１（ｓ）、４（ｓ）及び５（ｓ）経過後の光束値を計測した。表の中の「ｌｍ（ルーメン）」は光束値を示し、「％」は安定発光時の光束値と比較した比率（小数点第二位以下は四捨五入）を示す。その隣の「１００％」は、各実施例の光束が安定発光に至るまでに経過した時間（単位・秒）を示し、「安定時」は、安定発光時の光束値を示す。
【００３７】
表によると、点灯から１秒後と４秒後の光束値は、比較例と実施例１から４の全てが安定時の光束値の２０％程度であって大きな差はない。しかし、点灯から５秒を経過すると、比較例の光束値は、１４７２（ｌｍ）で安定時の光束値：３６７２（ｌｍ）の４０．１％であるが、実施例１から４の光束値は、それぞれ安定時の光束値の５２．７％（実施例１）、５７．３％（実施例２）、６０．０％（実施例３）及び５７．２（実施例４）を示している。従って、実施例１から４の放電バルブは、点灯から五秒経過後の光束の立ち上がりが、比較例と比べて１２．６％から１９．９％向上していることがわかる。更に、実施例１から４の放電バルブは、安定発光に至るまでの時間がそれぞれ６．１秒、５．５秒、５．８秒及び５．９秒であって、７．７秒かかる比較例に比べて１．６秒から２．２秒早いことがわかる。以上の検討から、実施例１から４の放電バルブは、Ｓｃを含む比較例１と比べて光束の立ち上がりが早いことが判った。
【００３８】
尚、安定発光時における実施例１から４の光束値は、４１１２から４４２５（ｌｍ）であって、比較例の光束値：３６７２（ｌｍ）よりも４００（ｌｍ）以上高い。このことから、実施例１から４のバルブは、Ｓｃを含む比較例の放電バルブと比べて、安定発光時においても放電発光室Ｓ１内で発光に寄与する主発光物質が多いものと考えられる。
【００３９】
一方、図８は、点灯直後から安定放電に至るまでの各放電バルブの色度変化を記録したものである。横軸が色度ｘを、縦軸が色度ｙを示している。図中の実線△１、図中の破線○１、一点鎖線○２及び二点鎖線○３は、それぞれ比較例と実施例１から４の色度の推移を示す。また、図中央の略平行四辺形の枠は、中央が欧州規格の白色領域を示し、その左右と中央を含む領域がJIS規格の白色領域を示す。自動車用前照灯に使用可能な放電バルブは、点灯中の色度が前記白色領域の範囲にあることが条件である。従って、発明者は、点灯直後から安定時に至るまでの色度の変化が前記範囲内に含まれるか計測を行った。
【００４０】
計測したところ、各放電バルブの色度の数値は、点灯直後にほぼ図中の「St」の位置を示し、ｘ，ｙ値共に「ymin」の位置まで一旦減少した後、ｘ，ｙ値共に増加に転じる。前記色度の数値は、白色領域を示す略平行四辺形の上辺近辺まで増加後、前記平行四辺形の上辺に沿って増加し続け、安定発光に至って増加が止まる。
【００４１】
即ち、実施例１は、ｙが最も小さいyminの数値が（ｘ，ｙ）＝（０．３４５，０．３２９）であって、点灯直後から安定発光に至るまでの色度の数値が欧州規格の白色領域を外れることが無いため、色度変化は、欧州規格の許容範囲内で行われる。また、実施例２〜４は、yminの数値がそれぞれ（ｘ，ｙ）＝（０．３３８，０．３４１），（０．３３７，０．３３０）及び（０．３４３，０．３３８）であって、点灯直後からyminに至る際に欧州規格の白色領域を一旦外れるものの、点灯直後から安定発光に至るまでの色度の数値がJIS白色領域内を外れることがない。従って、実施例２及び３の色度変化は、JIS規格の許容範囲内で行われる。従って、実施例１から４の放電バルブは、色度変化が小さく自動車用前照灯に採用しても差し支えないものとわかった。
【００４２】
一方、比較例の放電バルブの色度は、yminの数値が（ｘ，ｙ）＝（０．２６６，０．２６０）であり、点灯直後からyminに至るまでに色度の数値が欧州規格及びJIS規格の白色領域双方を大きく外れることになり、yminの地点で青紫に近い色を発することになる。従って、比較例の放電バルブは、実施例の放電バルブと異なり色度変化が大きく、自動車用前照灯に採用することができないものとわかった。
【００４３】
以上の検証により、実施例１から４におけるＣｅ（セリウム）を主発光物質に含む放電バルブは、比較例１におけるＳｃ（スカンジウム）を主発光物質に含む放電バルブと比べて点灯直後の光束の立ち上がりが良好であり、色度変化も小さいため、自動車用前照灯に最適な放電バルブとして構成されたことがわかった。
【００４４】
即ち、自動車用前照灯の放電バルブは、点灯直後の温度環境下（略１０００℃環境下）において放電発光室Ｓ１の内圧を極端に高圧化するＳｃに替えて、１０００℃環境下の蒸気圧がＮａと近い希土類金属ＣｅをＮａと共に主発光物質となる沃化物に含むことで、点灯直後の光束の立ち上がりが良好で色度変化が小さくすることが可能になるものと言える。この点は、１０００℃環境下における蒸気圧が、Ｎａに近い、Ｐｒ（プラセオジウム）、Ｄｙ（ディスプロシウム）、Ｔｍ（ツリウム）またはＨｏ（ホルミウム）を沃化物に含む場合も同様と考えられる。
【００４５】
尚、実施例４の沃化物は、構成物質の含有割合をＣｅＩ３：２０〜３０重量％、ＮａＩ：４０〜６２重量％、ＤｙＩ３：１３〜３６重量％、ＴｌＩ：０〜１重量％、ＩｎＩ：０．１〜１．０重量％とすることが考えられるが、実施例４は、実施例３の沃化物（含有割合、Ｎａ：Ｃｅ：Ｔｌ：Ｉｎ：Ｚｎ＝６２：２３：０．２：０．２：１４．６）に含有されるＺｎを含有割合同一（１４．６％）でＤｙに置き換えたものとした。実施例４においてyminとなる場合の色度の数値は、（０．３４３，０．３３８）であって実施例３の（０．３３７，０．３３０）よりも若干大きく、安定発光時の色度に更に近くなる。従って、実施例４は、実施例３の沃化物よりも立ち上がり時の色度変化が更に小さいと言える。
【００４６】
一方、自動車用前照灯の放電バルブは、発光効率と輝度を向上させるため、発光管にキセノンガスを高圧で封入し、シュラウドガラス発光管内を真空にし、放電発光部の内径を縮小している。しかし、これらの手段は、アークと放電発光室の管壁との接触を促進させること等によって発光管の温度を上昇させるため、使用可能温度を越えた場合、発光管にクラックや破裂を発生させることがあった。
【００４７】
図９は、実施例３と４のバルブを１０００時間点灯させた際のアーク曲がり（電極間を結ぶ直線に対するアークの湾曲部の距離）、発光管の最高温度及び初期不良発生率（発光管の破損率）をＡＣ点灯時とＤＣ点灯時に分けて比較したものである。
【００４８】
その結果、実施例４のアーク曲がりは、ＡＣ点灯で０．８９ｍｍから０．７８ｍｍとなって実施例３より０．１１ｍｍ小さくなり、ＤＣ点灯で０．８５ｍｍから０．７１ｍｍとなって実施例３より０．１４ｍｍ小さくなることが判明した。一方、発光管の最高温度は、ＡＣ点灯で１２３５℃から１１２５℃まで１１０℃下がり、ＤＣ点灯で１２４８℃から１１１０℃まで１３８℃下がることが判明した。その際、初期不良率は、実施例３のバルブがＡＣ点灯で３０％、ＤＣ点灯で４２％で有ったが、実施例４では、ＡＣ及びＤＣ点灯のいずれも０％に改善されていることが判明した。
【００４９】
従って、実施例４の沃化物は、Ｚｎの代わりにＤｙを含有させることによって実施例３の沃化物よりアーク曲がりが減少し、発光管の温度上昇が実施例３より低減されることから、発光バルブの寿命が長期化する点で一層望ましい。
【００５０】
また、Ｄｙは、Ｚｎよりも同温度下での蒸気圧が低いため、ＤＣ点灯時において電極の陽極側に電子が激しく衝突することが低減され、陰極側電極との温度差が小さくなる。従って、該温度差によって陰極側にハロゲン化物が滞留しやすくなる現象が改善されるため、実施例４の沃化物は、実施例３よりアークの色分離が小さくなることから、配光性能の向上が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１から４に係る放電バルブをリフレクターのバルブ装着孔に装着した自動車用前照灯の鉛直縦断面図である。
【図２】同前照灯の軸方向断面図（図１のＩ−Ｉ断面図）である。
【図３】同放電バルブのカプセルの拡大軸方向断面図である。
【図４】カプセル内の発光管の拡大軸方向断面図である。
【図５】４００℃から１０００℃環境下における発光物質の蒸気圧の表。（ａ）ＮａＩの蒸気圧表（ｂ）同放電バルブに使用可能な希土類金属ハロゲン化物の蒸気圧表（ｃ）ＳｃＩ３の蒸気圧表である。
【図６】各実施例の発光管の仕様を説明する表である。
【図７】時間経過に伴う比較例と各実施例の放電バルブの放電バルブの光束値と色度の最低値表である。
【図８】過渡時における比較例と各実施例の色度変化を表すグラフである。
【図９】実施例３及び４についてアーク曲がり、発光管の最高温度及び初期不良発生率を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
４              放電バルブ
１３ａ，１３ｂ  電極
１４            発光管
１４ａ          発光部
１４ｂ，１４ｃ  細管部
Ｄａ            発光部の内径
Ｅａ            発光部の領域の長さ
【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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