(57)【要約】【課題】  金属ハロゲン化物の遮光の影響を軽減することで、発光効率の高い放電ランプを提供する。【解決手段】  本発明の放電ランプは、内部に放電空間１３が形成された発光部１１、発光部１１の端部に形成された封止部１２を有する気密容器１と、放電空間１３に封入された金属ハロゲン化物２および希ガスを含む放電媒体と、封止部１２に一端が封着され、他端は放電空間１１に対向配置された一対の電極３２とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプであって、管軸に対して垂直な発光部１１の断面において、発光部１１の上側を上半部１ａ、下側を下半部１ｂとしたとき、下半部１ｂの中で最も下方に位置する最下部１ｂ１の両側には、最下部１ｂ１よりも肉厚が小さい薄肉部１ｂ２が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間が形成された発光部、前記発光部の端部に形成された封止部を有する気密容器と、前記放電空間に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と、前記封止部に一端が封着され、他端は前記放電空間に対向配置された一対の電極とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプであって、
管軸に対して垂直な前記発光部の断面において、前記発光部の上側を上半部、下側を下半部としたとき、前記下半部の中で最も下方に位置する最下部の両側には、前記最下部よりも肉厚が小さい薄肉部が形成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記最下部の肉厚をＴ１、前記薄肉部の肉厚をＴ２としたとき、Ｔ１−Ｔ２≧０．２４ｍｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管軸が略水平の状態で点灯される、自動車前照灯等に用いられる放電ランプおよびそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車前照灯等には、一般にＨＩＤランプと呼ばれる高輝度な放電ランプが採用されている。この放電ランプは、中央に発光部、その両端に封止部が形成され、発光部には金属ハロゲン化物や希ガスなどの放電媒体が封入されるとともに、一対の電極が対向配置された構造となっている。実使用では管軸、すなわち一対の電極を結ぶ軸が略水平に配置された状態で点灯される。
【０００３】
この種の放電ランプでは、全光束等の発光効率を高めるべく、様々な改良が行われている。例えば、特開２００６−１８５８９７号公報（以下、特許文献１）に記載のように、発光部の下部の肉厚を上部の肉厚よりも小さく形成した放電ランプの発明が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８５８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような発光部の上部と下部とで肉厚が異なるランプにおいて、金属ハロゲン化物による遮光が原因で発光効率が低下するという問題が発生している。
【０００６】
本発明の目的は、金属ハロゲン化物の遮光の影響を軽減することで、発光効率の高い放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプは、内部に放電空間が形成された発光部、前記発光部の端部に形成された封止部を有する気密容器と、前記放電空間に封入された金属ハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と、前記封止部に一端が封着され、他端は前記放電空間に対向配置された一対の電極とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプであって、管軸に対して垂直な前記発光部の断面において、前記発光部の上側を上半部、下側を下半部としたとき、前記下半部の中で最も下方に位置する最下部の両側には、前記最下部よりも肉厚が小さい薄肉部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属ハロゲン化物の遮光の影響を軽減することで、発光効率の高い放電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】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の放電ランプの一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の放電ランプの第１の実施の形態について説明するための図である。
【００１０】
放電ランプは、主要部として耐熱性と透光性を具備した材料、例えば石英ガラスによって形成された気密容器１を有する。気密容器１は細長い形状であって、その略中央には発光部１１が形成されている。発光部１１の両端部には、板状の封止部１２が形成されている。
【００１１】
発光部１１の内部には、管軸方向において、中央が略円柱状、その両端がテーパ状の放電空間１３が形成されている。この放電空間１３の容積としては、１００ｍｍ３以下、用途が自動車前照灯用の場合は、特に１０ｍｍ３〜４０ｍｍ３であるのが望ましい。また、放電空間１３は、その管軸方向に対して垂直な断面形状は略円形である。ここで、「略円形」とは、真円が最適であるが、楕円や多少いびつな形状の円形を含む意味である。
【００１２】
放電空間１３には、金属ハロゲン化物２及び希ガスとからなる放電媒体が封入されている。
【００１３】
金属ハロゲン化物２は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）、ヨウ化亜鉛（ＺｎＩ２）、臭化インジウム（ＩｎＢｒ）で構成されている。封入量としては、０．０１〜０．０２ｍｇ／ｍｍ３が好適である。なお、金属ハロゲン化物２は上記に限定されるものではなく、ヨウ化スズ（ＳｎＩ２）等をさらに封入してもよいし、各金属と結合するハロゲンの種類や組み合わせを変更してもよい。
【００１４】
希ガスとしては、キセノンが封入されている。キセノンの封入圧力としては、１２ａｔｍ以上、さらには１３．５ａｔｍ以上であるのが好適である。上限は特にないが、現状、２０ａｔｍ程度が封入限界である。なお、キセノンの圧力は、例えば水中で発光部１１と一方の封止部１２の境界を破壊して放電空間１３内部のキセノンを収集、測量し、その後、発光部１１の内容積を測定することにより、算出することができる。
【００１５】
ここで、放電空間１３には、本質的に水銀は含まれていない。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、又は従来の水銀入りの放電ランプと比較してもほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば１ｍｌあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するものとする。
【００１６】
封止部１２の内部には、電極マウント３が封止されている。この電極マウントは、金属箔３１、電極３２、コイル３３およびアウターリード３４からなる。
【００１７】
金属箔３１、例えば、モリブデンからなる薄い金属板である。
【００１８】
電極３２は、タングステンに酸化トリウムをドープしたトリエーテッドタングステン電極である。その一端は金属箔３１の発光部１１側の端部にレーザ溶接によって接続され、他端は放電空間１３内に導出されている。その際、一対の電極３２によってなされる電極間距離は、外観上の距離で４．５ｍｍ以下（実際の距離で４．０ｍｍ以下）であるのが望ましい。
【００１９】
コイル３３は、例えば、ドープタングステンからなり、金属箔３１の端部付近から電極３２の先端方向に、軸周りに螺旋状に巻装されている。
【００２０】
アウターリード３４は、例えば、モリブデンからなり、一端は電極３２とは反対側の金属箔３１の端部に、溶接等により接続され、他端は管軸に沿って封止部１２の外部に延出されている。なお、一方のアウターリード線３４には、例えばニッケルからなり、管軸に沿う部分にセラミックスリーブ４が被覆されたＬ字状のサポートワイヤ３５の一端が接続されている。
【００２１】
上記で構成された気密容器１の外側には、石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物が添加されてなる筒状の外管５が、気密容器１に溶着された状態で、ほぼ同心状に設けられている。なお、気密容器１と外管５との間の空間には、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又は混合して封入することができる。
【００２２】
そして、外管５と一体化された気密容器１にはソケット６が接続されている。これらの接続は、外管５の周回りに取着された金属バンド７１をソケット６の開口端に形成された金属舌片７２で挟持することによって行なわれている。なお、ソケット６の底部には底部端子８１、側部には側部端子８２が形成されており、それぞれリード線３４、サポートワイヤ３５と接続されている。
【００２３】
これらで構成されたランプの底部端子８１、側部端子８２に点灯回路を接続し、電力を投入することにより、電極３２の間でアーク９が形成され、点灯状態となる。その際、放電ランプは管軸が略水平になるように配置される。「管軸が略水平」とは、通常に点灯すればアーク９が浮力や対流の影響によって湾曲するように、管軸が水平配置されている状態を意味する。なお、ランプの点灯電力は安定時が約３５Ｗ、始動時はその２倍以上である約７５Ｗに設定される。
【００２４】
ここで、発光部１１についてさらに詳しく説明する。図２は、図１に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た発光部について説明するための図である。
【００２５】
図からわかるように、放電空間１３を上下に略均等に分ける二点鎖線Ｙ−Ｙ’の発光部１１の上側を上半部１ａ、下側を下半部１ｂとしたとき、下半部１ｂには斜めに２つの平坦面１１１、１１２が形成されており、下半部１ｂが下側に向けて先細る、いわゆる楔形状になっている。そのため、発光部１１の下半部１ｂの肉量は、上半部１ａの肉量よりも小さく形成されているとともに、最下部１ｂ１の両側には、最下部１ｂ１よりも肉厚が小さい薄肉部１ｂ２が形成されている。この最下部１ｂ１の肉厚をＴ１、薄肉部１ｂ２の肉厚をＴ２、上半部１ａの肉厚をＴ３としたとき、Ｔ１−Ｔ２≧０．２４ｍｍ、かつ、０．１５≦Ｔ１／Ｔ３≦０．６０を満たすのが好適である。また、発光管１１の下半部１ａの内壁には、その壁面に沿うように金属ハロゲン化物２が堆積している。
【００２６】
ここで、本実施の形態のような放電ランプは、例えば、通常の製法、つまり図２の断面において発光部１１を円形に形成したあと、下半部１ｂをレーザによって斜めにカットすることにより形成することができ、最下部１ｂ１の肉厚Ｔ１、薄肉部１ｂ２の肉厚Ｔ２は、カットする条件によって調整することができる。
【００２７】
図３は、図１の放電ランプの一仕様について説明するための図である。なお、以下の試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。
【００２８】
放電容器１；石英ガラス製、放電空間１３の容積＝２７ｍｍ３、内径Ａ＝２．５ｍｍ、最大外径＝６．２ｍｍ、長手方向の球体長Ｂ＝７．８ｍｍ、最下部１ｂ１の肉厚Ｔ１＝１．４ｍｍ、薄肉部１ｂ２の肉厚Ｔ２＝０．８５ｍｍ、上部の肉厚Ｔ３＝１．８５ｍｍ、角度α＝１００°、
金属ハロゲン化物２；ＳｃＩ３、ＮａＩ、ＺｎＩ２、ＩｎＩ＝０．３５ｍｇ、堆積角β＝１５５°、
希ガス；キセノン＝１３ａｔｍ、
水銀；０ｍｇ、
金属箔３１；モリブデン製、
電極３２；トリエーテッドタングステン製、直径Ｒ＝０．３８ｍｍ、電極間距離Ｃ＝３．８ｍｍ（外観値＝４．２ｍｍ）、
コイル３３；ドープタングステン製、
アウターリード３４；モリブデン製、
発光部１１と外管５との距離；Ｄ１＝１．８５ｍｍ、Ｄ２＝１．４０ｍｍ。
【００２９】
この実施例のランプ、特開２００６−１８５８９７号公報に記載のように下半部に平坦面を形成し、Ｔ１＝０．８５ｍｍ、Ｔ３＝１．８５ｍｍとしたランプ（以下、比較例１）、肉厚が一律Ｔ３＝１．８５ｍｍであるランプ（以下、比較例２）について、点灯試験を行った。その結果、比較例１のランプは比較例２のランプよりも全光束が約５０ｌｍ高く、実施例のランプは比較例１のランプよりも全光束が約３０ｌｍ高いことがわかった。
【００３０】
比較例１のランプと比較例２のランプとで全光束に差が生じた原因は、特開２００６−１８５８９７号公報に記載の通り、ガラスの熱容量の違い等にある。一方、実施例のランプと比較例１のランプとで全光束に差が生じた原因は、点灯時の金属ハロゲン化物２による遮光にある。詳細に説明すると、両方の放電ランプとも、寿命特性等を考慮して、点灯中、全てが蒸発しきらず、一部は固体状ないし液体状のままで放電空間１４中に存在するように金属ハロゲン化物２を封入している。その点灯中の蒸気化しない金属ハロゲン化物２の広がりが実施例のランプの方と比較例１のランプとで異なるため、全光束に差が生じたと考えられる。
【００３１】
ここで、点灯時の金属ハロゲン化物２の広がりを小さくし、遮光による発光効率の低下を抑制するためには、下半部１ｂの温度コントロールが重要である。金属ハロゲン化物２は、温度が低い部分に堆積するためである。そこで、実施例のランプでは、下半部１ｂの肉厚の調整により、金属ハロゲン化物２の広がりを制御している。すなわち、最下部１ｂ１の両側に、最下部１ｂ１よりも肉厚が小さい薄肉部１ｂ２を形成し、点灯中、最も温度が低くなる最下部１ｂ１と薄肉部１ｂ２とに温度差を生じさせることで、最下部１ｂ１付近に金属ハロゲン化物２を集中させることを可能にした。
【００３２】
次に、最下部１ｂ１の肉厚Ｔ１と薄肉部１ｂ２との差Ｔ１−Ｔ２を変化させたときの全光束を測定する試験を行った。その結果を図４に示す。なお、肉厚Ｔ１とＴ２は、平坦面１１１、１１２のうち、二点鎖線Ｙ−Ｙ’との交点は固定し、放電空間１３を左右に分ける二点鎖線Ｚ−Ｚ’との交点を変化させる、すなわち角度αを調整することで変化させている。
【００３３】
結果から、最下部１ｂ１の肉厚Ｔ１と薄肉部１ｂ２との差Ｔ１−Ｔ２が０．２４ｍｍ以上であれば、全光束を高く維持することができるが、Ｔ１−Ｔ２が０．２４ｍｍよりも小さくなると全光束が急激に低くなることがわかる。これは、上述の通り、最下部１ｂ１と薄肉部１ｂ２との温度差による金属ハロゲン化物２の広がりが影響しているものと考えられる。したがって、Ｔ１−Ｔ２≧０．２４ｍｍ以上を満たすように構成するのが望ましい。ちなみに、図２の角度αによって金属ハロゲン化物２の遮光による発光効率の低下を抑制する場合、α≦１２０°を満たすように構成すればよい。ただし、その場合の角度αの下限は、構成上、９０°である。
【００３４】
したがって、本実施の形態では、管軸に対して垂直な発光部１１の断面において、発光部１１の下半部１ｂの肉量が上半部１ａの肉量よりも小さく形成し、かつ下半部１ｂの中で下方に位置する最下部１ｂ１の両側に、最下部１ｂ１よりも肉厚が小さい薄肉部１ｂ２を形成したことにより、点灯中、最下部１ｂ１と薄肉部１ｂ２とで温度差が生じ、最下部１ｂ１に金属ハロゲン化物２が堆積しやすい状態を形成することができるため、金属ハロゲン化物２の遮光による影響を低減でき、発光効率の高い放電ランプを実現することができる。
【００３５】
また、最下部１ｂ１の肉厚をＴ１、薄肉部１ｂ２の肉厚をＴ２としたとき、Ｔ１−Ｔ２≧０．２４ｍｍを満たすことにより、発光効率の高い放電ランプを実現することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の放電ランプについて説明するための断面図である。この第２の実施の形態の各部について、図２の第１の実施の形態の放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３７】
この実施の形態では、肉厚Ｔ１＝Ｔ３である最下部１ｂ１を通るように平坦面１１１、１１２を形成することで、下半部１ｂを楔形状にしている。この構成でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図５の角度γによって金属ハロゲン化物２の遮光による発光効率の低下を抑制するためには、９０°≦γ≦１１０°を満たすように構成すればよい。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態の放電ランプについて説明するための断面図である。
【００３９】
この実施の形態では、第１の実施の形態の発光部１１の下半部１ｂにさらに水平に平坦面１１３を形成している。この構成でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態の放電ランプについて説明するための断面図である。
【００４１】
この実施の形態では、下半部１ｂに平坦面１１４〜１１７を形成し、平坦面１１５と１１６の交点を最下部１ｂ１、平坦面１１４と１１５、平坦面１１６と１１７の交点を薄肉部１ｂ２としている。この構成では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、薄肉部１ｂ２の肉厚Ｔ２をより薄く形成しやすいため、さらに金属ハロゲン化物２の広がりを抑制しやすいというメリットを得ることができる。
【００４２】
（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施の形態の放電ランプについて説明するための断面図である。
【００４３】
この実施の形態では、中央付近で特に肉厚が薄くなるような弧状面１１８、１１９を形成している。この構成では、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００４５】
放電空間１３が発光部１１に対して同心である必要は必ずしもなく、例えば下部方向に偏心していてもよい。
【００４６】
最下部１ｂ１の両端に形成される２つの薄肉部１ｂ２の肉厚Ｔ２は、同じである必要はなく、異なっていてもよい。また、薄肉部１ｂ２の場所も互いに左右対称の位置にある必要はない。
【００４７】
下半部１ｂの加工は、レーザによるカットに限らず、機械的な研磨、薬品による溶解などの方法で行ってもよい。ただし、配光特性を考慮して、上半部１ａは加工しないのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の放電ランプの第１の実施の形態について説明するための図。
【図２】図１に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た発光部について説明するための図。
【図３】図１の放電ランプの一仕様について説明するための図。
【図４】Ｔ１−Ｔ２と全光束の関係について説明するための図。
【図５】本発明の放電ランプの第２の実施の形態について説明するための図。
【図６】本発明の放電ランプの第３の実施の形態について説明するための図。
【図７】本発明の放電ランプの第４の実施の形態について説明するための図。
【図８】本発明の放電ランプの第５の実施の形態について説明するための図。
【符号の説明】
【００４９】
１  気密容器
１１  発光部
１ａ  上半部
１ｂ  下半部
１ｂ１  最下部
１ｂ２  薄肉部
１１１、１１２  平坦面
１２  封止部
１３  放電空間
２  金属ハロゲン化物
３  電極マウント
３１  金属箔
３２  電極
３３  コイル
３４  アウターリード
３５  サポートワイヤ
４  セラミックスリーブ
５  外管
６  ソケット
７１  金属バンド
７２  舌片
８ａ  底部端子
８ｂ  側部端子
９  アーク
【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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