(57)【要約】【課題】水銀フリーメタルハライドランプの寿命特性を大幅に向上させる。【解決手段】ハロゲン化物、希ガスを含み、水銀を含まない放電媒体が封入された放電空間１４の両端の封止部１２ａ，１２ｂで放電容器１１が構成される。放電空間１４内に陽極３ａ２および陰極３ｂ２が対向配置され、陽極３ａ２の基部側端部に金属箔３ａ１の一端部が、陰極３ｂ２の基部側端部に金属箔３ｂ１の一端部が結合される。金属箔３ａ１，３ｂ１は、封止部１２ａ、１２ｂにより気密に封着される。金属箔３ａ２，３ｂ２の他端部は、それぞれ外部リード３ａ３，３ｂ３に結合され封止部１２ａ、１２ｂ外にそれぞれ導出される。放電容器１４内に流れる電流の向きは一定とし、陽極３ａ２側の金属箔３ａ１はモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、金属箔箔３ａ１面上にレニウム金属膜を被覆した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間と該放電空間の両端に設けられた封止部とを有する放電容器と、
前記放電空間内に対向して配置された電極と、
前記電極の基部側端部にそれぞれ一端部が接合されるとともに、前記封止部により気密に封着された金属箔と、
前記金属箔の他端部にそれぞれ結合されるとともに、前記封止部外に導出された一対の外部リードと、
前記放電容器内に封入され、ハロゲン化物および希ガスとを含み、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、を具備し、
前記金属箔はモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、金属箔面上にレニウム金属膜を被覆したことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
放電空間と該放電空間の両端に設けられた封止部とを有する放電容器と、
前記放電空間内に対向して配置された陽極および陰極と、
前記陽極および陰極の基部側端部にそれぞれ一端部が接合されるとともに、前記封止部により気密に封着された金属箔と、
前記金属箔の他端部にそれぞれ結合されるとともに、前記封止部外に導出された一対の外部リードと、
前記放電容器内に封入され、ハロゲン化物および希ガスとを含み、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、を具備し、
前記放電容器内に流れる電流は向きを一定とし、少なくとも前記陽極側の前記金属箔はモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、
金属箔面上にレニウム金属膜を被覆したことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記金属膜の膜厚は、２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内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】
請求項１または３のいずれかに記載のメタルハライドランプと、
電流をメタルハライドランプに供給して点灯する点灯回路と、を具備したことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項５】
請求項２または３のいずれかに記載のメタルハライドランプと、
前記放電容器内に流れる電流の向きが時間とともに変化せず、常に単一方向である電流をメタルハライドランプに供給して点灯する点灯回路と、を具備したことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電ランプ、特に水銀フリーのメタルハライドランプ、メタルハライドランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水銀を使用しない、いわゆる水銀フリーメタルハライドランプは、放電容器の気密性を確保するモリブデン箔等からなる金属箔と放電媒体との反応が起こりやすいという問題があり、金属箔を緻密なコーティング膜で被覆を行い、放電媒体との反応防止を図り、水銀を用いないことに伴う寿命特性の低下等の改善が図られている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−２６０５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、自動車前照灯のように点滅が頻繁で、始動時に大電流を通過させるランプの金属箔は、耐ハロゲン性と石英との密着性の向上を満足させなくてはならない。特に直流点灯方式の自動車前照灯のように点滅が頻繁で、始動時に大電流を通過させるランプの陽極側の金属箔は、耐ハロゲン性と石英との密着性の向上を十分に満足させなくてはならない。
【０００４】
ところが、耐ハロゲン性を得るためにモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔の表面にコーティング膜を形成すると、今度は膜材料が金属箔の表面と石英ガラスの間に介在して総合的な密着性は必ずしも改善されないという、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、寿命特性を向上させた水銀フリーのメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ点灯装置を提供することにある。また、特に直流点灯方式おける寿命特性を向上させた水銀フリーのメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明のメタルハライドランプは、放電空間と該放電空間の両端に設けられた封止部とを有する放電容器と、前記放電空間内に対向して配置された電極と、前記電極の基部側端部にそれぞれ一端部が接合されるとともに、前記封止部により気密に封着された金属箔と、前記金属箔の他端部にそれぞれ結合されるとともに、前記封止部外に導出された一対の外部リードと、前記放電容器内に封入され、ハロゲン化物および希ガスとを含み、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、を具備し、前記金属箔はモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、金属箔面上にレニウム金属膜を被覆したことを特徴とする。
【０００７】
また、放電空間と該放電空間の両端に設けられた封止部とを有する放電容器と、前記放電空間内に対向して配置された陽極および陰極と、前記陽極および陰極の基部側端部にそれぞれ一端部が接合されるとともに、前記封止部により気密に封着された金属箔と、前記金属箔の他端部にそれぞれ結合されるとともに、前記封止部外に導出された一対の外部リードと、前記放電容器内に封入され、ハロゲン化物および希ガスとを含み、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と、を具備し、前記放電容器内に流れる電流は向きを一定とし、少なくとも前記陽極側の前記金属箔はモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、金属箔面上にレニウム金属膜を被覆したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、金属箔がモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、その表面にレニウム金属膜が被覆されたことにより、寿命特性の改善が可能となる。特に、直流点灯では、陽極側の金属箔がモリブデン金属を主体としてレニウム金属を０．５〜８ｗｔ％含有し、その表面にレニウム金属膜が被覆されたことにより、寿命特性を大幅に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１、図２は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図１は概略的な構成図、図２は図１の拡大した構成図である。  
１はメタルハライドランプを構成する内管であり、この中央部の放電容器１１の両端部には、板状の封止部１２ａ、１２ｂが形成されており、その両端には、筒状の非封止部１３ａ，１３ｂが形成されている。なお、内管１は耐熱性と透光性に優れた材料であれば使用でき、例えば石英ガラスが使用可能である。
【００１１】
放電容器１１の内部には、軸方向において、中央部が略円柱状、その両端部がテーパ状の放電空間１４が形成されている。この放電空間１４の容積は、ショートアーク型の放電ランプでは１００μｌ以下、自動車の前照灯用として用途を指定する場合には、放電空間の容積は１０μｌ〜４０μｌであるのが望ましい。
【００１２】
放電空間１４には、金属ハロゲン化物２および希ガスとからなる放電媒体が封入され、放電媒体には本質的に水銀を含まないものとする。次に、放電媒体の具体例について説明する。
【００１３】
まず、ハロゲン化金属としては、種々の金属元素のハロゲン化物を用いることができ、例えば主として発光に寄与する金属の第１のハロゲン化物が使用される。第１のハロゲン化物としては、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属から選ばれる一種または複数種の金属元素のハロゲン化物を用いる。ＮａやＳｃは、特に高効率な発光物質である。
【００１４】
ハロゲン化金属は、蒸気圧が相対的に高く、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視光域に発光しにくい金属の一種または複数種のハロゲン化物を、第２のハロゲン化物として含むことができる。可視光域に発光しにくい金属とは、第１のハロゲン化物の金属よりエネルギー準位が高く、第１のハロゲン化物の金属が主として発光する状態であればよい。第２のハロゲン化物を添加することで、水銀を含むランプに近いランプ電圧を得ることができ、水銀フリーメタルハライドランプの電気特性や発光特性の改善が可能となる。第２のハロゲン化物は、色度改善等に対しても寄与する。
【００１５】
第２のハロゲン化物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）および錫（Ｓｎ）から選ばれる一種または複数種の金属のハロゲン化物が用いられる。
【００１６】
ハロゲン化金属を構成するハロゲンとしては、ヨウ素（Ｉ）が反応性の低さにおいて最も適当であり、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）の順に反応性が強くなるが、必要に応じ適宜選択可能である。また、ヨウ化物と臭化物のように、異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００１７】
ハロゲン化金属の封入量については、例えば主として発光に寄与する第１のハロゲン化物は、放電容器の内容積（放電空間の容積）１ｃｃ当たり５ｍｇ〜１１０ｍｇの範囲で封入することができる。さらに好適な範囲は、放電容器の内容積１ｃｃ当たり５ｍｇ〜３５ｍｇである。このような範囲において、光束の立ち上がりを早くすることができるとともに、光色を安定させることができる。第２のハロゲン化物は、放電容器の内容積１ｃｃ当たり０．０５ｍｇ〜２００ｍｇの範囲で封入することができる。他のハロゲン化物については適宜調整される。
【００１８】
また、希ガスとしては、始動用および緩衝ガスとしての他に、始動直後には主発光を担うように作用する。一般的には放電容器を透過しなければ特に限定されないが、放電容器が石英ガラスで形成される場合は、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）またはキセノン（Ｘｅ）が推奨される。始動直後の発光を希ガスに依存する場合には、最も発光効率が高いのはキセノンであるため、キセノンが最適である。
【００１９】
希ガスの封入圧力を高くすると、ランプ電圧が高くなり、同一ランプ電流に対してランプ入力を大きくして、光束の立ち上がり特性を向上させることができる。光束の立ち上がり特性が良いことは、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や液晶プロジェクタ等では極めて重要である。希ガスは例えば３気圧以上の圧力で封入され、特に５〜１５気圧の範囲で封入することが好ましい。
【００２０】
さらに、「本質的に水銀が封入されていない」とは、水銀が全く封入されない状態に限らず、放電容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満の水銀、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在することの許容を意味する。しかし、水銀が封入されないことは環境上望ましいことである。従来の水銀蒸気により放電ランプの電気特性を維持する場合、短アーク形では放電容器の内容積１ｃｃ当たり２０ｍｇ〜４０ｍｇ、場合によっては５０ｍｇ以上の水銀を封入していたことからすれば、この実施形態で使用される水銀量は、本質的に少ないと言うことができる。
【００２１】
再び図１において、封止部１２ａ、１２ｂの内部には、マウント３ａ、３ｂが封止されている。マウント３ａ，３ｂは、金属箔３ａ１，３ｂ１、陽極３ａ２、陰極３ｂ２、外部リード３ａ３，３ｂ３からなる。金属箔３ａ１，３ｂ１は、例えば、モリブデンのような高融点の短冊形状の薄い金属板である。
【００２２】
金属箔３ａ１はモリブデンを主体としレニウム金属を８ｗｔ％以内で含有させ、さらにその表面にはレニウム金属が被覆されたレ二ウム金属膜４で構成される。レ二ウム金属膜４は、後述するイオンプレーティング法により２００ｎｍ〜２５００ｎｍ範囲の膜厚で被覆している。
【００２３】
図３は、この発明のメタルハライドランプを自動車用前照灯に適用した場合について説明するための概略的な構成図であり、図１と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分を中心にして説明する。  
図３において、メタルハライドランプの主要部を構成する発光管は、２重管構造となっており、発光管内部には例えば石英ガラス製の内管１が配置されている。内管１はランプ軸方向に細長い形状であって、その略中央部には略楕円形の放電容器１１が形成されている。放電容器１１の両端部には、封止部１２ａ，１２ｂが形成されており、その両端には、筒状の非封止部１３ａ，１３ｂが形成されている。
【００２４】
発光管の非封止部１３ａ側には、ソケット７が接続される。それらの接続は、非封止部１３ａ付近の外管９外周面に装着された金属バンド７１を、ソケット７の内管１保持側の開口端に形成された４本の金属製の舌片７２（図３では、２本を図示）により挟持することによって行なわれている。そして、接続をさらに強化するために、金属バンド７１および舌片７２の接触点を溶接している。なお、ソケット７の底部には外部リード３ａ３と図示しないサポートワイヤがそれぞれ接続される端子が形成される。
【００２５】
一端が金属箔３ａ１，３ｂ１の端部に接続された外部リード３ａ３，３ｂ３の他端は、管軸に沿って封止部１２ａ，１２ｂの外部に延出している。外部に延出した外部リード３ｂ３には、ニッケルからなるＬ字状のサポートワイヤ６の一端が接続され、その他端は、ソケット７の方向に延出している。そして、管軸と平行するサポートワイヤ６の部分には、セラミックからなる絶縁スリーブ８が被覆されている。
【００２６】
上記で構成された内管１の外側には、管軸に沿って石英ガラスに紫外線の遮断作用を有する金属酸化物が添加された筒状の外管９が内管１と略同心状に設けられている。内管１と外管９の接続は、内管１両端の筒状の非封止部１３ａ，１３ｂ付近に外管９を溶着することにより行なわれており、内部空間は気密状態である。その空間には、例えば、窒素やネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスを一種または混合して封入したりすることができる。
【００２７】
図４は、レ二ウム金属膜をイオンプレーティング法により、陽極３ａ２の基部側、金属箔３ａ１、それに金属箔３ａ１に接続された外部リード３ａ３に被覆する方法について説明するための説明図である。また、図５はレ二ウム金属膜が施されるマウントについて説明するための説明図である。  
図４において、６１は高真空にされた真空槽であり、真空槽６１の上側には陰極となる基板支持台６２に設置された基板６３に、図５（ａ）に示すマウント３ａを多数取り付ける。このとき、陽極３ａ２を下向きにした状態で、外部リード３ａ３を基板６３に固定する。真空槽６１の下側の蒸発台６４上に置かれたレ二ウム金属は、電極放電により加熱され蒸発する。蒸発台６４と基板６３の間に設置された高周波コイル６５により、蒸発したレ二ウム金属はイオン化され、加速されてマウント３ａの表面に、レニウム金属膜４として被覆される。
【００２８】
真空槽６１全体は、例えばＸ軸とＹ軸方向の２種類の回転を掛けることで、マウント３ａ全面に均一に被覆される。このとき、高周波コイル６５の出力や時間などを制御することにより、被覆の膜厚が決めることができる。
【００２９】
なお、レニウム金属膜の成膜時には、陽極３ａ２はかさばる。このことから、図５（ｂ）に示すように、陽極３ａ２がない状態のマウント３ａ’を成膜させた場合は、１度にレニウム金属膜４を成膜できる個数を多くすることができるという利点がある。陽極３ａ２と金属箔３ａ１は、レーザ溶接や抵抗溶接などの接合手段を用いて接合する。
【００３０】
このようにしてレニウム金属膜４が被覆されたマウント３ａを、図１に示すメタルハライドランプに使用している。金属箔３ａ１に被覆されたレ二ウム金属膜４は、金属箔３ａ１に対する遊離ヨウ素（Ｉ）などの反応を防止する。また、金属箔３ａ１の表面に形成された高品質のレニウム金属膜４は金属箔３ａ１中のレニウム金属成分との結合効果により、金属箔３ａ１と封止部１２ａ部分の石英ガラスとの密着性をより強固にすることができ、封止部１２ａの封止力の向上で点滅特性の改善を図れることが判明した。
【００３１】
レニウム金属膜４の形成は、イオンプレーティング法の他にメッキ法が考えられる。メッキ法の場合は、外部リード３ａ３側を支持して、陽極３ａ２を下にした図５（ａ）マウント３ａを電解液に漬けてレニウム金属をメッキすることにより、マウント３ａのレニウム金属膜４を被覆させることができる。
【００３２】
ここで、図３で説明したこの発明のメタルハライドランプを用いた自動車前照用ランプとして適用した場合のメタルハライドランプの具体的な数値を挙げ、再び図１を参照しながら説明する。
【００３３】
石英ガラス製の放電容器１の内径Ａは、２．６ｍｍで回転楕円形状に成形する。楕円の長軸方向の両端に細長い封止部１２ａ，１２ｂを備えている。陽極３ａ２、陰極３ｂ２の先端部は、放電空間１４に突出させる。陽極３ａ２、陰極３ｂ２の基部は、封止部１２ａ，１２ｂ内において、金属箔３ａ１，３ｂ１の一端にそれぞれ溶接されている。陽極３ａ２の先端は、直径Ｂが０．６５ｍｍの球、直径Ｃが０．３５ｍｍの軸形状を有し、材料はドープタングステンである。また、陰極３ｂ２は、直径Ｄが０．３５ｍｍの軸形状を有し、材料は１．０％トリア含有のタングステンである。陽極３ａ２と陰極３ｂ２の電極間距離Ｅは４．２ｍｍに設定されている。
【００３４】
さらに、封止部１２ａの直径Ｆは５ｍｍとし、金属箔３ａ１は長さを１２ｍｍ、厚さを２０μｍ、幅を２．０ｍｍとする。放電容器１内には、放電媒体として、希ガス、第１のハロゲン化物および第２のハロゲン化物が封入されている。陰極３ｂ２の金属箔３ｂ１の長さは７ｍｍとする。
【００３５】
希ガスとしては、キセノン１１気圧を封入した。また、第１のハロゲン化物としてヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）０．２０ｍｇ、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）０．５ｍｇを、第２のハロゲン化物としてヨウ化亜鉛（ＺｎＩ２）０．２４ｍｇをそれぞれ封入した。
【００３６】
（実施例１）
この実施形態の金属箔は、直流点灯の水銀フリーランプの寿命改善に特に効果があるが、交流点灯の水銀フリーランプの寿命改善にも効果がある。この実施例１では、上記したメタルハライドランプの具体的な数値のうち、図１と電極と金属箔の寸法のみが異なる３５Ｗの交流タイプのランプで実施した。
【００３７】
ここで、両側の電極（図１では３ａ２，３ｂ２に相当）の材質は、１％トリア含有のタングステンで、軸径０．３６ｍｍ、長さ８ｍｍである。金属箔３ａ１，３ｂ１の寸法はそれぞれ、幅２ｍｍ、厚さ２０μｍ、長さ７ｍｍである。
【００３８】
金属箔３ａ１，３ｂ１の材料は、（Ａ）〜（Ｄ）の４種類を用意した。金属箔（Ａ）は０．５ｗｔ％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）を含有したモリブデン箔、金属箔（Ｂ）は０．５ｗｔ％のイットリアとレニウムを２ｗｔ％含有したモリブデン箔、金属箔（Ｃ）は金属箔（Ａ）の表面にレニウム膜を４００ｎｍの厚さでコーティングしたもの、金属箔（Ｄ）は金属箔（Ｂ）の表面にレニウム膜を４００ｎｍの厚さでコーティングしたものである。
【００３９】
モリブデンに微量で添加するイットリアは、石英との密着性を増大させる効果を有する。シリカ（ＳｉＯ２），ハフニア（ＨｆＯ２），ジルコニア（ＺｒＯ２），酸化チタン（ＴｉＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などを微量添加することも同様の効果を持つことが知られている。
【００４０】
そして、これらの金属箔（Ａ）〜（Ｄ）を、金属箔３ａ１，３ｂ１にそれぞれ用いた交流用のランプを５本ずつ製作した。後述する交流点灯回路を用い、始動時は７５Ｗで、定常時は３５Ｗの交流電力で点滅試験を行った。点滅試験は、日本電球工業会規格「ＪＥＬ２１５」の点滅方式で点滅試験を行い、５本の平均のリーク不点となるまでの時間、換言すれば点灯時間は、図６に示すとおりとなった。
【００４１】
すなわち、金属箔（Ａ）で１５００時間、金属箔（Ｂ）で１７００時間、金属箔（Ｃ）で２７００時間、金属箔（Ｄ）で４２００時間であった。
【００４２】
交流点灯の場合は、薬品とモリブデンの金属箔の反応の影響は直流点灯での陽極側の場合に比較して少ない。点滅の激しい自動車前照灯に対応して、日本電球工業会規格「ＪＥＬ２１５」の点滅方式は、多種の点滅時間の組み合わせからなる。点滅時間が進むと、薬品との弱い反応により箔の電極側から次第に箔が変色して行くのが見られる。交流点灯の場合は、この変色により、その部分で箔と石英との剥離が進み易くなる。激しい点滅で石英と箔の接着部分で応力が働き石英部分にクラックが生じて不点となる。金属箔（Ａ）はこのようにして不点となる。０．０１〜５ｗｔ％のレニウムを含有したモリブデン箔は国際特許公開ＷＯ２００６／０３５３２７公報に開示されている。レニウムを含有することによりモリブデン箔の表面状態を改善するとされている。しかし、この実施例１において、金属箔（Ｂ）は金属箔（Ａ）より少し寿命が延びているが大きな改善ではない。
【００４３】
金属箔（Ｃ）は金属箔（Ａ）にレニウム膜をコーティングしたものであるが、レニウム膜でモリブデン箔の表面をカバーすることにより薬品との反応を防止しており、そのため頻繁な点滅でも箔と石英の剥離が進みにくい。また、モリブデンと石英との密着性よりレニウムと石英との密着性が優れているという利点も効果を及ぼしていると考えられる。しかし、点滅が進むと、金属箔のモリブデンとレニウム膜との境界で剥離方向の歪が増大してくる。このため、総合的な金属箔と石英の密着性が低下してきて、石英に応力を及ぼしクラックが進行してきてリークに至る。金属箔（Ｄ）の場合が実施例であるが、金属箔のモリブデンにレニウムを含有することにより、レニウム膜と金属箔との結合性が増大する。このため、金属箔（Ｃ）で見られたレニウム膜と金属箔との境界での剥離方向の歪は小さい。このため、金属箔（Ｄ）では金属箔（Ｃ）に比較して寿命の改善が行われる。
【００４４】
金属箔（Ｄ）のタイプで金属箔のレニウムの含有ｗｔ％と寿命の関係を調べた。レニウム含有率が０．５％〜８％からこのような、レニウム膜と金属箔（Ｍｏ−Ｒｅ）との良好な結合性の効果が見られた。しかし、レニウム含有率が８％を越すと、金属箔と石英との間の歪が顕著になり、短寿命になった。より好適な範囲としてはレニウム含有率が１〜５％であった。
【００４５】
水銀フリーランプでは直流点灯では薬品と陽極側の金属箔との反応が顕著になり、大きな問題となる。すなわち、水銀フリーハロゲンランプでは、ランプ電圧形成物質として蒸気圧の大きい、例えばヨウ化亜鉛が封入されているので、ハロゲン陰イオン（Ｉ−）のランプ中の量は大きい。このハロゲン陰イオン（Ｉ−）は直流点灯では陽極に引かれ、その後中性のハロゲン（Ｉ）と推定される状態で電極軸と石英ガラスの間を通過して金属箔に到達して金属箔と反応してヨウ化モリブデン（ＭｏＩ２）が生成する。ヨウ化モリブデン（ＭｏＩ２）はＭｏよりもずっと密度が小さいため、モリブデンがヨウ化モリブデン（ＭｏＩ２）に変化する時に体積が増加して周囲の石英ガラスに多大な応力を及ぼすことになる。水銀が封入されている場合は、ハロゲン陰イオン（Ｉ−）は低温部で遊離ハロゲン（I）となり水銀と化合してハロゲン化水銀（ＨｇＩ２、ＨｇＩ）となるために、上記のような問題が表面化しない。
【００４６】
（実施例２）
次に、図１に示したメタルハライドランプの構造を直流点灯用ランプとした場合を実施した。すなわち、封止部１２ａの直径Ｆは５ｍｍとし、陽極側の金属箔３ａ１は長さを１２ｍｍ、厚さを２０μｍ、幅を２．０ｍｍとする。陰極３ｂ２の側の金属箔３ｂ１の長さは７ｍｍとする。
【００４７】
そして、金属箔３ａ１，３ｂ１の材料は、（Ａ）〜（Ｄ）の４種類を用意した。金属箔（Ａ）は０．５ｗｔ％のイットリアを含有したモリブデン箔、金属箔（Ｂ）は０．５ｗｔ％のイットリアとレニウムを２ｗｔ％含有したモリブデン箔、金属箔（Ｃ）は金属箔（Ａ）の表面にレニウム膜を４００ｎｍの厚さでコーティングしたもの、金属箔（Ｄ）は金属箔（Ｂ）の表面にレニウム膜を４００ｎｍの厚さでコーティングしたものである。
【００４８】
そして、これらの金属箔（Ａ）〜（Ｄ）を、金属箔３ａ１，３ｂ１にそれぞれ用いた直流点灯用のランプを５本ずつ製作した。後述する直流点灯回路を用い、始動時は７５Ｗで、定常時は３５Ｗの直流電力で点滅試験を行った。点滅試験は、日本電球工業会規格「ＪＥＬ２１５」に基づく点滅方式による点滅試験を行い、５本の平均のリーク不点となるまでの時間（点灯時間）は、図７に示すとおりとなった。
【００４９】
すなわち、金属箔（Ａ）で２１０時間、金属箔（Ｂ）で２３０時間、金属箔（Ｃ）で２１００時間、金属箔（Ｄ）で３７００時間であった。
【００５０】
交流点灯の場合の薬品とモリブデンの金属箔の反応の影響は、直流点灯での陽極側の場合に比較して少なく、リークするのは特にどちらの電極側の金属箔近傍とは限定されない。しかし、直流点灯の場合は、薬品との反応は陽極側の金属箔で激しく進むので、リークするのは陽極側の金属箔の近傍の石英からである。薬品との反応の対策を施していない、金属箔（Ａ）と金属箔（Ｂ）は交流点灯の場合と比較して非常に短寿命である。
【００５１】
金属箔（Ｃ）は、金属箔（Ａ）にレニウム膜をコーティングしたものであるが、レニウム膜でモリブデン箔の表面をカバーすることにより薬品との反応を防止しており、そのため金属箔（Ａ）と金属箔（Ｂ）に比較して大幅な寿命改善がなされる。また、モリブデンと石英との密着性よりレニウムと石英との密着性が優れているという利点も効果を及ぼしていると考えられる。
【００５２】
しかし、点滅が進むと、金属箔のモリブデンとレニウム膜との境界で剥離方向の歪が増大してくる。このため、総合的な金属箔と石英の密着性が低下してきて、石英に応力を及ぼしクラックが進行してきてリークに至る。また、点滅が進むと金属箔とレニウム膜の間に部分的に剥がれが生じてその間に薬品（遊離ヨウ素）が侵食してモリブデンと反応して石英のクラックを進める。
【００５３】
金属箔（Ｄ）の場合が実施例であるが、金属箔のモリブデンにレニウムを含有することにより、レニウム膜と金属箔との結合性が増大する。このため、金属箔（Ｃ）で見られたレニウム膜と金属箔との境界での剥離方向の歪は小さい。また、この結合性の増大のために、金属箔（Ｃ）で見られた金属箔とレニウム膜との部分的な剥がれが防止される。この二つの効果のため、金属箔（Ｄ）では金属箔（Ｃ）に比較して大きな寿命の改善が行われる。
【００５４】
直流点灯の場合も交流点灯と同じく、レニウム含有率が０．５％からレニウム膜と金属箔（Ｍｏ−Ｒｅ）との良好な結合性の効果が見られ、レニウム含有率が８％を越すと、金属箔と石英との間の歪が顕著になり、短寿命になった。また、好適な範囲は同様にレニウム含有率が１〜５％であった。
【００５５】
レニウム膜の膜厚は、２００〜２５００ｎｍが適する。膜厚が２００ｎｍ未満では点灯時間が長くなると遊離ハロゲンとの反応が顕著になってくる。膜厚が厚すぎると石英との密着性が低下してくる。好適な範囲は４００〜２０００ｎｍであった。
【００５６】
図８はこの発明のメタルハライドランプ点灯装置に関する第１の実施形態について説明するための回路図である。この実施形態は、この発明のメタルハライドランプを直流点灯させる点灯装置である。  
同図において、８１は直流電源、８２はチョッパ、８３は制御部、Ｒはランプ電流検出手段、ＶＲはランプ電圧検出手段、８４は始動部、８５は図３の構成のメタルハライドランプである。
【００５７】
直流電源８１には、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。自動車の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。また必要に応じて、電解コンデンサＣを並列接続して平滑化を行う。
【００５８】
チョッパ８２は、直流電圧を所要値の電圧に変換するとともに、メタルハライドランプ８５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、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
【００５９】
制御部８３は、チョッパ８２を制御する。例えば、点灯直後にはメタルハライドランプ８５に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ８２から流し、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するように制御する。また、制御部８３はランプ電流とランプ電圧との検出信号が帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生させてチョッパ８２を定電力制御する。さらに、制御部８３には時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されて、これによりランプ電流を制御するように構成されている。
【００６０】
ランプ電流検出手段Ｒは、ランプと直列に挿入されてランプ電流を検出して制御部８３に制御入力する。ランプ電圧検出手段ＶＲは、ランプと並列的に接続されてランプ電圧を検出して制御部８３に制御入力する。始動部８４は、始動時に２０ｋＶのパルス電圧をメタルハライドランプ８５に供給できるように構成されている。
【００６１】
そして、この実施形態のメタルハライドランプ点灯装置を用いてメタルハライドランプを直流点灯すると、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後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。また、直流／交流変換回路が不要で、直流点灯のメタルハライドランプの有利性を享受しながら寿命特性の向上を図ることが可能となる。
【００６２】
図９は、この発明の点灯装置に関する第２の実施形態について説明するための回路図である。図８と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。この実施形態は、メタルハライドランプを交流点灯するように構成した点で異なる。
【００６３】
９１は直流を交流に変換するインバータであり、このインバータ９１は、フルブリッジインバータからなる。すなわち、一対のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２とＱ３，Ｑ４の直列回路の一対をチョッパ８２の出力端間に並列接続させてブリッジ回路を構成し、発振器９２の発振出力を、４個のスイッチング手段Ｑ１〜Ｑ４に対し、対角方向のスイッチング手段Ｑ１，Ｑ４とＱ２，Ｑ３を交互に供給してブリッジ回路の出力端間に高周波交流を発生するものである。
【００６４】
そして、高周波交流によってメタルハライド放電ランプ８５が点灯されるようになっている。この交流点灯形式の構成においても、図１３と同様な制御が行われるようになっている。
【００６５】
交流と直流のこの発明の点灯装置の各実施形態によれば、上記した寿命特性の優れたこの発明のメタルハライドランプを、車両の前照灯としての機能を長期間にわたって安全に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図２】図１要部の拡大示す構成図。
【図３】この発明のメタルハライドランプを自動車前照灯用に適用した場合について説明するための概略的な構成図。
【図４】イオンプレーティング法によるレ二ウム金属の成膜について説明するための概念図。
【図５】この発明のレニウム金属膜を施す対象物について説明するための説明図。
【図６】この発明の実施例１の結果について説明するための説明図。
【図７】この発明の実施例２の結果について説明するための説明図。
【図８】この発明の点灯装置に関する第１の実施形態について説明するための回路図。
【図９】この発明の点灯装置に関する第２の実施形態について説明するための回路図。
【符号の説明】
【００６７】
１  内管
１１  放電容器
１２ａ，１２ｂ  封止部
１３ａ，１３ｂ  非封止部
１４  放電空間
２  金属ハロゲン化物
３ａ，３ｂ  マウント
３ａ１，３ｂ１  金属箔
３ａ２  陽極
３ｂ２  陰極
３ａ３，３ｂ３  外部リード
４  レ二ウム金属膜
８１  直流電源
８２  チョッパ
８３  制御部
８４  始動部
８５  メタルハライドランプ
Ｒ  ランプ電流検出手段
ＶＲ  ランプ電圧検出手段
【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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