(57)【要約】【課題】  主としてナトリウム、タリウム、インジウムのハロゲン化物を含む自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、初期使用時に生じる発光色の変化を減少させるとともに、発光色維持率を改善する事【解決手段】  石英ガラスからなり一対の電極を具えた発光管内に、水銀及びバッファーガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、前記金属ハロゲン化物として、ナトリウム、タリウム及びインジウムのハロゲン化物を含み、ハロゲン化物総量に対してインジウムハロゲン化物を重量比にて10%以上55%以下含み、かつランタン、ネオジウム、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムからなる希土類金属のハロゲン化物を少なくとも１種以上含み、さらにセシウムのハロゲン化物を重量比にて前記金属ハロゲン化物の総量に対して５％以上含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなり一対の電極を具えた発光管内に、水銀及びバッファーガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、前記金属ハロゲン化物として、ナトリウム、タリウム及びインジウムのハロゲン化物を含み、ハロゲン化物総量に対してインジウムハロゲン化物を重量比にて10%以上55%以下含み、かつランタン、ネオジウム、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムからなる希土類金属のハロゲン化物を少なくとも１種以上含み、さらにセシウムのハロゲン化物を重量比にて前記金属ハロゲン化物の総量に対して５％以上含むことを特徴とする自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項２】
前記発光管内に、水銀及びバッファーガスと共にナトリウム、タリウム、インジウム、ネオジウム、セシウムのハロゲン化物を、前記金属ハロゲン化物の総量に対してそれぞれ重量比にて２０±５％、１０±５％、３５±５％、３０±５％、５±５％封入したことを特徴とする請求項１記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項３】
前記電極は酸化トリウムを０．５〜４ｗｔ％含有するタングステンからなる直径φ０．２５〜０．３ｍｍ、全長６〜７．５ｍｍの電極であり、かかる電極を有するランプは、管電力３５±３Ｗ、管電圧８５±１７Ｖで点灯することを特徴とする請求項１〜請求項２の何れか１項に記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項４】
前記発光管は、その外周にシュラウドチューブを具えていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項５】
所望の発光色を得るためにランタン、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムのハロゲン化物の１種または複数種を発光管に封入したことを特徴とする請求項２に記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項６】
発光管内に実質的に水銀を含まない、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車前照灯に用いられる高い色温度（例えば５０００Ｋ以上）を得ることができ、その色温度を長期間にわたって維持することができるメタルハラドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車前照灯には、高効率などの理由からメタルハライドランプが採用されつつある。このメタルハライドランプは、一対の電極を具えた発光管中に水銀やバッファーガスと各波長の発光を有するハロゲン化金属が封入されている。このハロゲン化金属にはナトリウム、スカンジウム或いはタリウム、インジウム、ナトリウムなどがヨウ化物として封入される。このメタルハライドランプの発光色(色温度)はハロゲン化金属の種類及びこれらの混合比率によって決められる。
【０００３】
近年、特に若年層ユーザを主に従来のメタルハライドランプ（色温度４０００Ｋ前後）より、発光色が白い、これ以上の色温度（５０００Ｋ以上）を有するメタルランプの要求が強まっている。
【０００４】
従来の自動車前照灯に用いられるメタルハライドランプは、図１に示すように石英ガラスにより発光管１が形成され、この発光管１内にはタングステンからなる電極２が対をなして配置してあり、電極２の発光管１と反対側の端部にはモリブデンからなる金属箔３が溶接され、この金属箔３が石英ガラスに溶着されることで発光管１内の気密が保たれている。また発光管１の外周にはシュラウドチューブ４が装着してある。
【０００５】
ここで、従来の５０００Ｋ以上の発光色を有するメタルハライドランプは、主なメタルハライドとして、ナトリウムヨウ化物、タリウムヨウ化物、インジウムヨウ化物の３種が封入される（以下三種封入ランプという）。各ヨウ化物はそれぞれが赤、緑、青の発光を担い、この配合比率を調整する事で様々な発光色（色温度）とすることができる（特開２００３−１６９９８号）。
【０００６】
しかし、三種封入ランプは、従来からあるナトリウムヨウ化物、スカンジウムヨウ化物を封入したランプに比べて、発光管内の黒化が酷く、短時間の点灯で黒化により発光管内の温度変化が生じ、封入物の発光バランスが崩れ、その結果発光色が大きく変化するという問題がある。
【０００７】
前記の三種封入ランプは、一般照明用のメタルハライドランプとして、自動車前照灯用の光源としてメタルハライドランプが導入される以前から存在する手法であるが、自動車前照灯用に適用するには、入力電力やランプ寸法などの制約からメタルハライドランプの特徴であるハロゲンサイクル機能が不十分であり、さらには、点灯・消灯を頻繁に繰り返す必要から電極消耗が激しいため、自動車用前照灯には適していないと考えられてきた。
【０００８】
一般照明用途等で使用されるメタルハライドランプの発光色を維持する技術として、例えば特開２００４−２８８６２７号公報に記載された技術があるが、これは発光管材料に透光性セラミックを用いたランプに関するもので、自動車前照灯用の石英ガラス製発光管に前記公報記載の封入物を当例記載の比率で封入して試験を行ったが、所望の発光色は得られず、発光管の腐食も著しく、実用的なランプは得られなかった。なお、自動車前照灯用ランプの発光管にセラミック材料を用いると、発光管が白濁しているため、見栄えが悪く商品価値が低下するだけでなく、コスト高にもなるため、発光管は石英ガラスで構成することが好ましい。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６９９８号
【特許文献２】特開２００４−２８８６２７号
【００１０】
前記のような従来技術の問題点、特に三種封入ランプの問題点を解決するために鋭意研究した結果、メタルハライドとしてナトリウム、タリウム、インジウムのハロゲン化物を含む場合であっても、ハロゲン化物の総量に対してインジウムハロゲン化物を重量比において一定の範囲に設定し、かつ、ランタン、ネオジウム、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムからなる希土類金属ハロゲン化物を少なくとも１種封入し、さらに、セシウムハロゲン化物を重量比で前記ハロゲン化物総量に対して５％以上封入することで、前記問題を解決できる事を見出した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明が解決しようとする問題は、主としてナトリウム、タリウム、インジウムのハロゲン化物を含む自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、初期使用時に生じる発光色の変化を減少させるとともに、発光色維持率を改善する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明では、前記の問題を解決するために次のような手段を採用する。
【００１３】
まず、石英ガラスからなり一対の電極を具えた発光管内に、水銀及びバッファーガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、前記金属ハロゲン化物として、ナトリウム、タリウム及びインジウムのハロゲン化物を含み、ハロゲン化物総量に対してインジウムハロゲン化物を重量比にて10%以上55%以下含み、かつランタン、ネオジウム、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムからなる希土類金属のハロゲン化物を少なくとも１種以上含み、さらにセシウムのハロゲン化物を重量比にて前記金属ハロゲン化物の総量に対して５％以上含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記発光管内に、水銀及びバッファーガスと共にナトリウム、タリウム、インジウム、ネオジウム、セシウムのハロゲン化物を、前記金属ハロゲン化物の総量に対してそれぞれ重量比にて２０±５％、１０±５％、３５±５％、３０±５％、５±５％封入したことを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記電極は酸化トリウムを０．５〜４ｗｔ％含有するタングステンからなる直径φ０．２５〜０．３ｍｍ、全長６〜７．５ｍｍの電極であり、かかる電極を有するランプは、管電力３５±３Ｗ、管電圧８５±１７Ｖで点灯することを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記発光管は、その外周にシュラウドチューブを具えていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、所望の発光色を得るためにランタン、ガドリニウム、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ルテチウムのハロゲン化物の１種または複数種を発光管に封入したことを特徴とする。
【００１８】
さらに、発光管内に実質的に水銀を含まないことを特徴とする
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、５０００Ｋ以上の発光を有する自動車前照灯用メタルハライドランプであって、初期使用時に生じる発光色の変化が少なく、かつ長時間の点灯・点滅にわたって良好な発光色維持率を有するメタルハライドランプが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
つぎに、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。本発明の実施例には、管電力３５±３Ｗ（管電圧８５±１７Ｖ）のメタルハライドランプを使用した。このランプは図１の従来の自動車前照灯用メタルハライドランプと同様に、石英ガラス製の発光管１を具えており、発光管１の内部の放電空間の容積は２８μｌであり、該発光管１は、酸化トリウムを１ｗｔ％含有するタングステンからなる直径φ０．２５、全長７ｍｍの電極２を一対有し、それらの一端はモリブデンからなる金属箔３に接続されており電極２の他端は石英ガラスからなる発光管１内に突出している。発光管１の外周には石英ガラスからなるシュラウドチューブ４を有する。発光管１内には０．５ｍｇの水銀、８気圧のキセノンガスからなるバッファーガスと共にナトリウム、タリウム、インジウム、ネオジウム、セシウムのヨウ化物が前記金属ハロゲン化物の総量に対してそれぞれ重量比において２０％、１０％、３５％、３０％、５％封入されている。
【００２１】
また、前記実施例との比較品（従来品）として、発光管１の内部の放電空間の容積は２８μｌ、発光管１内には０．５ｍｇの水銀、８気圧のキセノンガスからなるバッファーガスと共に金属ハロゲン化物が、ナトリウム、タリウム、インジウムのヨウ化物からなり、それぞれ重量比にて３５％、1５％、５０％封入したメタルハライドランプを作成し、特性の比較試験を行った。なお、寿命試験は日本電球工業会規格ＪＥＬ２１５に記載されている試験方法を用い、１５００時間まで評価をおこなって色温度変化を確認した。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００２２】
表１の特性から明らかなように、点灯初期（１００ｈｒ）において、従来品が８３％まで色温度変化するのに対して、本発明品の色温度変化は９９％であり、本発明品では色温度変化が抑制されている。なお表1の色温度維持率は数値が低いと色温度が低下する事を意味している。
【００２３】
従来品は、発光管内の黒化により発光管内温度が変化し、ナトリウム（赤色）の発光が初期に対して増大してくる傾向があり、これが発光色変化に寄与していると考えられる。
【００２４】
一方、本発明品にも黒化が発生したが、ナトリウムの発光増大は見られなかった。これはセシウムを封入する事で該セシウムの発光がナトリウムの発光と競合し、ナトリウムの発光を阻害している為と考えられる。
【００２５】
なお、本発明品においてセシウムハロゲン化物を５％以下にすると、封入量を少なくするにつれてナトリウム発光抑制効果がなくなり、しかも発光管の白濁を促進させるので、セシウムハロゲン化物は５％以上が好ましい。
【００２６】
また、本発明において希土類金属ヨウ化物を封入しないと、ナトリウム以外のタリウム、インジウムの発光も阻害してしまい、その結果発光効率の低下を招くことになるので、希土類金属ハロゲン化物とセシウムハロゲン化物の組み合わせが好ましい。希土類金属ハロゲン化物による発光は可視域に幅広く分布するため、セシウム封入によるナトリウム以外のタリウム、インジウムの発光低下を補う効果がある。
【００２７】
インジウムハロゲン化物を金属ハロゲン化物総量の１０％以下にすると、青発光が少なすぎて発光色の観点から商品価値が低下し、また黒化そのものが減少するため、本発明を用いる必要がない。一方、インジウムハロゲン化物を５５％以上にするとインジウムによるエネルギー消費が大きく、その結果、他の金属の発光を大幅に抑制してしまうため、青みが強い発光色となり、商品価値が低下する。したがって、インジウムハロゲン化物はハロゲン化物総量に対して重量比で１０％以上５５％以下とするのがよい。
【００２８】
本発明で封入する希土類金属は所望の発光色に応じたものを封入すればよいが、ＪＩＳ規格で定められる自動車前照灯白色範囲に入り、且つこれらに含まれる黒体軌跡近傍に色度座標が分布して自然な発光色を得る観点から、ディスプロシウム、ネオジウム、ツリウム、ホルミウムがよい。
【００２９】
また、本発明において最も大きな効果が得られるメタルハライドランプの実施例は、石英ガラスからなり一対の電極を具えた発光管を具えており、前記電極は酸化トリウムを１ｗｔ％含有するタングステンからなる直径φ０．２５ｍｍ、全長７ｍｍの電極であり、管電力３５ｗ、管電圧８５ｖ、（管電流０．４１Ａ）で点灯するように設計された自動車前照灯用メタルハライドランプである。前記発光管の外周にシュラウドチューブを取り付けることにより、点灯時の特性をより安定させることができる。
【００３０】
しかし、前記最適設計値に多少の許容範囲が存在することは当然であり、自動車前照灯用メタルハライドランプの場合、発光管１の内部の放電空間の容積は２０μｌ〜３５μｌが望ましく、発光管１内には０．２５ｍｇ〜０．７ｍｇの水銀、公知技術に基づく任意の気圧のキセノンガスからなるバッファーガスと共に、ナトリウム、タリウム、インジウム、ネオジウム、セシウムのハロゲン化物を、前記金属ハロゲン化物の総量に対してそれぞれ重量比にて２０±５％、１０±５％、３５±５％、３０±５％、５±５％とし、前記電極は、酸化トリウムを０．５〜４ｗｔ％含有するタングステンからなる直径φ０．２５〜０．３ｍｍ、全長６〜７．５ｍｍの電極を用い、管電力３５±３Ｗ、管電圧８５±１７Ｖで点灯する事によっても本発明の効果を得る事が出来る。
【００３１】
なお、本発明は、近年環境保全の点から注目されている水銀フリー（発光管内部に実質的に水銀を封入しない）型の自動車前照灯用メタルハライドランプに適用した場合においても良好な結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、初期使用時に生じる発光色の変化が少なく、かつ長時間の点灯・点滅にわたって良好な発光色維持率を有するメタルハライドランプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】自動車前照灯用メタルハライドランプの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：発光管
２：電極
３：金属箔
４：シュラウドチューブ
【図１】
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