JP2002093369A - 前照灯用短アーク形メタルハライドランプ、メタルハライドランプ点灯装置および前照灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水銀を用いないで、集光効率が高くて、始動時
の色度および光束の立ち上がりが良好で、瞬時再始動が
容易で、調光が可能で、気密容器が破裂しにくくて、し
かも特性のばらつきが少ない前照灯用短アーク形メタル
ハライド放電ランプ、これを備えたメタルハライドラン
プ点灯装置および前照灯を提供する。 【解決手段】内容積が０．００５〜０．１ｃｃの耐火性
で透光性の気密容器１と、電極間距離が６ｍｍ以下の一
対の電極２、２と、少なくともナトリウムＮａおよびス
カンジウムＳｃを含むハロゲン化物からなる第１のハロ
ゲン化物、蒸気圧が相対的に大きくて、かつ、第１のハ
ロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属
の一種または複数種で気密容器の内容積１ｃｃ当たり１
ｍｇ以上のハロゲン化物からなる第２のハロゲン化物、
ならびに希ガスを含んで気密容器内に封入された放電媒
体とを具備し、本質的に水銀が封入されていない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前照灯用短アーク
形メタルハライドランプ、これを備えたメタルハライド
ランプ点灯装置および前照灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】相対向する一対の電極を備えた発光管内
に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入し
たメタルハライドランプは、比較的高効率で、高演色性
であるため、広く使用されている。メタルハライドラン
プには、周知のように短アーク形と長アーク形とがあ
る。

【０００３】短アーク形メタルハライドランプは、ラン
プの発光を集光してスクリーンに投射する液晶プロジェ
クタ、オーバヘッドプロジェクタなどの投光用、ダウン
ライト、スポットライトなどの店舗照明用などにおいて
用いられている。また、投光用においては、近時自動車
の前照灯用として、小形の短アーク形メタルハライドラ
ンプがハロゲン電球に代わって使用されだしている。自
動車の前照灯用としてのメタルハライドランプの仕様に
ついてはは、たとえば特開平２−７３４７号公報に記載
されているが、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠と
されている。

【０００４】ところで、水銀の封入を必要としないメタ
ルハライドランプに対するニーズがあり、これに応える
ものとしてたとえば特開平３−１１２０４５号公報に記
載の発明がなされている。この発明は、水銀に代えてヘ
リウムまたはネオンを１００〜３００Ｔｏｒｒの圧力で
封入することにより、所要のランプ電圧を得ようとする
もので、さらにこれらの希ガスは原子半径が小さいこと
から、石英ガラスでは透過してしまうので、気密容器を
透光性セラミックスで形成するという構成である。

【０００５】しかし、現在実用化されているメタルハラ
イドランプは、所望のランプ電圧を得て電気特性を維持
するために、水銀を必須としている。すなわち、たとえ
ばランプ電圧が低いと、所望のランプ入力を得るために
は、ランプ電流を大きくしなければならない。この場合
には、点灯回路、照明器具および配線など関連設備の電
流容量の増加および発生熱の増加が問題となる。また、
ランプ電流が大きいと、電極損失の増加を伴い、ランプ
効率が低下するという問題もある。すなわち、メタルハ
ライドランプの電極降下電圧はランプにより一定である
から、ランプ電圧が低いと、これを補うためにランプ電
流を大きくする必要から、電極損失がランプ電流に比例
して増加し、ランプ効率が低下してしまう。したがっ
て、一般に放電ランプにおいては、ランプ電圧は、アー
クが立ち消えしない範囲でランプの入力電圧になるべく
近く、すなわちなるべく高く設定する方が有利である。

【０００６】次に、ランプ電圧について考察しながら水
銀封入を必要としていた理由を説明する。

【０００７】図１６は、メタルハライドランプにおける
ランプ電圧を説明するための概念図である。

【０００８】図において、１は気密容器、２、２は電
極、３、３はリード線である。

【０００９】ランプ電圧Ｖｌは、メタルハライドランプ
の点灯状態において、リード線３、３間に現れる電圧で
ある。電極２、２間の距離Ｌを電極間距離という。

【００１０】ランプ電圧Ｖｌは、数式１により表すこと
ができる。

【００１１】

【数１】Ｖｌ＝Ｅ×Ｌ＋Ｖｄ ここで、Ｅは電極間のプラズマの電位傾度、Ｖｄは電極
降下電圧である。

【００１２】プラズマの電位傾度Ｅは、数式２により表
すことができる。

【００１３】

【数２】Ｅ＝Ｉ／２π∫σｒ dr ここで、Ｉはランプ電流、σはプラズマの電気伝導度で
あり、温度Ｔの関数である。ｒは中心から任意の位置ま
での径方向の距離である。

【００１４】メタルハライドランプの点灯中に放電空間
内に物質Ａが存在すると仮定すると、物質Ａの温度Ｔに
おける電気伝導度σは数式３により表すことができる。

【００１５】

【数３】σ＝Ｃ・Ｎ_Ｅ／（Ｔ^１／２・（Ｎ_Ａ・Ｑ）） ここで、Ｃは定数、Ｎ_Ｅは電子密度、Ｎ_Ａは物質の密
度、Ｑは電子の物質Ａに対する衝突断面積である。

【００１６】ランプ電圧Ｖｌは、数式１から電位傾度Ｅ
が大きいほど、また電極間距離Ｌが大きいほど、大きく
なることが分かる。また、電位傾度Ｅは、数式２から電
気伝導度σが小さいほど、ランプ電流Ｉが大きいほど、
大きくなることが分かる。さらに、電気伝導度σは、数
式３からＮ_Ｅが小さいほど、Ｎ_ＡやＱが大きいほど小さ
くなることが分かる。

【００１７】したがって、電極間距離Ｌおよびランプ電
流Ｉが一定の場合、ランプ電圧Ｖｌが大きくなる物質Ａ
の条件は、イオン化しにくく（Ｎ_Ｅを小さく抑えられ
る。）、ランプ中の密度が大きく（Ｎ_Ａを大きくでき
る。）、電子との衝突断面積Ｑが大きいことである。

【００１８】そうして、水銀は、蒸気圧が極めて大きく
（３６１℃で１気圧）、イオン化しにくく、電子との衝
突断面積が大きい物質である。そこで、ランプのサイズ
に応じて水銀の封入量を調節することにより、所望のラ
ンプ電圧を容易に得ることができる。

【００１９】上述の説明から、従来のメタルハライドラ
ンプにおいて水銀を用いることにより、所望のランプ電
圧を容易に得ることができるという理由が理解できるで
あろう。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メタルハラ
イドランプの場合、小形で電極間距離Ｌが短いほど所要
のランプ電圧を確保するために、水銀の蒸気圧を高くす
る必要がある。たとえば、発光管の内容積が１ｃｃ以下
の小形の短アーク形メタルハライドランプにおいては、
点灯中の水銀蒸気圧が２０気圧以上にもなる。自動車な
どの移動体の前照灯用で定格ランプ電力が１００Ｗ以下
のメタルハライドランプは、電極間距離が小さくて管壁
負荷が大きいという特徴がある。このため、水銀を封入
する従来のメタルハライドランプの場合には、上述のよ
うに所要のランプ電圧を得るために水銀蒸気圧が２０気
圧以上の高圧になり、これに伴って気密容器が相対的に
破損しやすい。

【００２１】また、光束立ち上がり特性を向上させる必
要からキセノンを高圧で封入するので、点灯中キセノン
は３５気圧程度にもなる。このため、始動ガスを絶縁破
壊して始動させるのに高電圧で、しかもパワーの大きな
始動用のパルス電圧を印加する必要がある。瞬時再始動
時には、さらに高い始動用のパルス電圧が必要となるか
ら、点灯回路、照明器具および配線の絶縁耐力のグレー
ドを見合う高さにする必要があり、したがって、高価に
なる。

【００２２】さらに、キセノンの高圧封入と、高い始動
用パルス電圧の印加および点灯直後に大電流を流し、徐
々に電流を低減させる手段の採用とにより、光束立ち上
がり特性の問題は解決したが、色度立ち上がり特性が悪
い。すなわち、最初キセノンが発光し、次に水銀が発光
する。この水銀の発光は１０〜２０秒後まで続く。水銀
の発光は、演色性が悪く、必要な白色範囲にも入らな
い。

【００２３】以下、前照灯用短アーク形メタルハライド
ランプにおいて、水銀を封入することによる問題と、従
来技術における水銀を封入しない場合の問題とに分けて
整理する。 １ 水銀を封入することによる問題 （１）環境負荷物質の問題 現在、環境問題は、地球的規模で非常にクローズアップ
されており、照明分野においても、環境に悪影響を与え
る環境負荷物質である水銀をランプから減少し、さらに
は廃絶することは、非常に重要な課題であると考えられ
ている。

【００２４】したがって、従来のメタルハライドランプ
の最大の問題点は、水銀を封入していることである。

【００２５】（２）始動時における色度特性の立ち上が
りの問題 自動車の前照灯用短アーク形メタルハライドランプの場
合、光束の瞬時立ち上がりが要求される。このために、
従来の前照灯用短アーク形メタルハライドランプにおい
ては、始動ガスとしてキセノンを高圧で封入し、さらに
点灯初期に大電流を流し、時間の経過とともに電流を絞
っていく点灯方式が採用されている。このようにして瞬
時立ち上がりは可能であるが、スイッチオン時に水銀は
急速に蒸発して、エネルギーを奪ってしまうので、発光
金属の蒸気圧の立ち上がりが遅いために、水銀発光の強
い状態が１０〜２０秒後まで続く。水銀発光は、色特性
的に劣るので、演色性も悪く、また色度も白色範囲に入
らない。このように、色度特性の立ち上がりが甚だ悪
い。したがって、所期の色度特性の発光になるまでに時
間が長くかかる。

【００２６】（３）調光に適さない問題 発光管の温度が変化すると、発光の色温度が大きく変化
し、これに伴い演色性も変化する。以下、図１７を参照
してこの問題を説明する。

【００２７】図１７は、従来の投光用の短アーク形メタ
ルハライドランプの発光スペクトル分布を示すグラフで
ある。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対
放射パワー（％）を、それぞれ示す。

【００２８】この従来の短アーク形メタルハライドラン
プは、希ガスとしてアルゴン５００Ｔｏｒｒ、ハロゲン
化物としてヨウ化ジスプロシウムＤｙＩ_３を１ｍｇおよ
びヨウ化ネオジムＮｄＩ_３を１ｍｇ、ならびに水銀１３
ｍｇを封入している。発光スペクトルは、ジスプロシウ
ムおよびネオジムによる連続発光と、それぞれ矢印の上
に記号を付した元素による主な輝線スペクトルとからな
り、水銀による輝線スペクトルが大きなパワーを有して
いることが分かる。

【００２９】ところで、各発光金属による発光量は、そ
のランプ内の蒸気圧に比例的に変化する。発光金属のハ
ロゲン化物の蒸気圧は、水銀のそれに比較すると、著し
く低いため、発光管の温度が変わると、発光金属は、そ
のハロゲン化物の蒸発量が変わってランプ内の蒸気圧が
変化するから、発光量が変化する。

【００３０】これに対して、水銀の蒸気圧は非常に高い
ので、発光管の温度が変化してもそれほど変化しないか
ら、水銀の強い輝線スペクトルによる発光量は変化が少
ない。 したがって、発光管への入力電力が少なくなる
と、相対的に水銀による発光が支配的になるために、発
光の色温度が低くなるとともに、演色性が低下する。こ
のことは、水銀を封入する従来のメタルハライド放電ラ
ンプは、調光に適さないことを意味する。

【００３１】自動車用の前照灯の場合、欧米において採
用されている日中の点灯（デイライト）のためには、調
光が必要になるが、水銀を封入する従来のメタルハライ
ドランプにおいては、色特性が著しく低下してしまう。

【００３２】（４）特性のばらつきが大きい問題 水銀を封入したメタルハライドは、個々のランプの寸法
ばらつきに伴い発光管の温度がばらつくため、同一入力
でも特性のばらつきが発生しやすい。また、長期寿命中
の発光管黒化などによる最冷部温度の上昇によっても特
性が変化しやすい。

【００３３】（５）瞬時再始動が困難な問題 前照灯用短アーク形メタルハライドランプにおいては、
前述したように光束立ち上がりを速くするために、高圧
のキセノンを封入しており、キセノンは点灯中３５気圧
程度になる。このように点灯中の水銀蒸気圧およびキセ
ノン蒸気圧が非常に高くなっているので、再始動させる
ためには、非常に高くてパワーの大きいパルス電圧を印
加しなければならない。これにより、点灯回路が高価に
なるのみでなく、点灯回路、ランプおよびこれらを収納
する器具を高電圧に対して絶縁する必要がある。

【００３４】また、小形の短アーク形メタルハライドラ
ンプにおいては、電極間距離が小さいので、所要のラン
プ電圧を得るために水銀蒸気圧を高く設定しており、水
銀蒸気圧は、点灯中２０気圧以上になる。

【００３５】（６）発光管が破裂しやすい問題 上述したように、点灯時の水銀蒸気圧が高いため、初期
歪ないし長期点灯中に歪が増大することにより、発光管
が破裂しやすい。この問題はランプの信頼性を著しく低
下させる。

【００３６】（７）照射面における照度が低い問題 前照灯用短アーク形メタルハライドランプの場合、離間
位置の照射面を明るく照明するに際して、ランプの発光
が如何にロスなく光学系を経由して照射面に到達するか
が重要である。本発明により判明したことであるが、ロ
スを少なくして照射面の照度を向上するには、アークが
細く絞られている必要がある。アークが絞られていると
いうことは、アーク温度の分布が急峻になっているとい
うことである。

【００３７】ところが、水銀の発光は、吸収があって光
学的に厚く、中・低温部分で発光の吸収によりエネルギ
ーを吸収して温度が上昇するため、アーク温度の分布は
放物線状に広がり、したがってアークを絞ることができ
ない。

【００３８】これに対して、発光金属としてスカンジウ
ムや希土類金属を用いて、その発光を非常に多くする
と、水銀が存在していても、アークを絞ることができる
ことは知られている。しかし、水銀の点灯圧力が高いた
め、対流が激しくなり、アークの不安定が生じて実用に
供し得ない。 ２ 水銀を封入しない従来技術の問題 前述した水銀を封入しないメタルハライドランプにおい
ては、点灯中ヘリウムまたはネオンが著しく高い圧力に
なるので、これに耐えるようにすれば、確かに水銀を封
入しないメタルハライドランプを得ることができる。し
たがって、水銀を封入しないメタルハライドランプが得
られるという点においては、多いに評価できる。

【００３９】しかしながら、点灯中の高圧力に従来の水
銀を封入するメタルハライドランプと同様な構造で実現
することにはかなりの困難がある。たとえば、小形のメ
タルハライドランプにおいて、所要のランプ電圧が５０
〜６０Ｖである場合、点灯中ヘリウムまたはネオンの圧
力は１５０気圧を超えるであろうから、従来一般に使用
されているような気密容器では、破裂に対する高い信頼
性を得ることができない。

【００４０】本発明は、環境負荷の大きい水銀を本質的
には用いないで、水銀を封入したものとほぼ同等の電気
特性および発光特性を有するとともに、集光効率が高く
て、始動時の色度および光束の立ち上がりが良好で、瞬
時再始動が容易で、調光が可能で、気密容器が破裂しに
くくて、しかも特性のばらつきが少ない前照灯用短アー
ク形メタルハライドランプ、これを備えたメタルハライ
ド放電ランプ点灯装置および前照灯を提供することを目
的とする。

【００４１】また、本発明は、環境負荷の大きい水銀を
本質的には用いないで、水銀を封入したものとほぼ同等
の電気特性および発光特性を有するとともに、始動時の
色度の立ち上がりが良好な前照灯用短アーク形メタルハ
ライドランプ、これを備えたメタルハライド放電ランプ
点灯装置および前照灯を提供することを他の目的とす
る。

【００４２】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の前照灯
用短アーク形メタルハライド放電ランプは、内容積が
０．００５〜０．１ｃｃの耐火性で透光性の気密容器
と；気密容器に封着されていて、電極間距離が６ｍｍ以
下の一対の電極と；少なくともナトリウムＮａおよびス
カンジウムＳｃを含むハロゲン化物からなる第１のハロ
ゲン化物、蒸気圧が相対的に大きくて、かつ、第１のハ
ロゲン化物の金属に比較して可視域に発光しにくい金属
の一種または複数種で気密容器内容積１ｃｃ当たり１ｍ
ｇ以上のハロゲン化物からなる第２のハロゲン化物、な
らびに希ガスを含んで気密容器内に封入された放電媒体
と；を具備し、本質的に水銀が封入されていないことを
特徴としている。

【００４３】本発明およ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および技術的意味は次によ
る。

【００４４】＜気密容器について＞本発明において、気
密容器は、内容積が０．００５〜０．１ｃｃであり、耐
火性で透光性でなければならない。上記内容積は、前照
灯用で、短アーク形のメタルハライドランプとして適当
な数値である。また、気密容器が「耐火性で透光性」で
あるとは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える耐
火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した
所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、
どのようなもので作られていてもよい。たとえば、石英
ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスま
たはこれらの単結晶などを用いることができる。なお、
必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐
金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改
質することが許容される。

【００４５】また、気密容器は、好適には最大径部が内
径３〜１０ｍｍ、外径が５〜１３ｍｍである。

【００４６】＜一対の電極について＞一対の電極は、そ
れらの間の電極間距離が６ｍｍ以下の短アーク形構造を
構成する。そして、気密容器の内部に離間対向して封装
されている。なお、「短アーク形」とは、気密容器内に
形成される電極間距離を小さくしたものであり、アーク
放電を電極によって安定させるいわゆる電極安定形にす
ることができる。このため、短アーク形であると、電極
間距離が小さいので、放電ランプの発光をなるべく点光
源に近付けることができ、反射鏡またはレンズなどの光
学系による集光を効率よく行うことができる。電極間距
離が６ｍｍを超えると、点光源から離れてしまい、反射
鏡などによる集光性が悪くなり、被照射面の照度が低下
してしまう。電極間距離は、好ましくは１〜５ｍｍであ
り、より好ましくは４ｍｍ以下、最適には１〜３ｍｍで
ある。なお、電極間距離は、電極の先端で計測する。

【００４７】また、本発明の前照灯用短アーク形メタル
ハライドランプは、交流および直流のいずれで点灯する
ように構成してもよい。したがって、一対の電極は、交
流で作動する場合、同一構造とするが、直流で作動する
場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より放
熱面積の大きい、したがって主部が太いものを用いるこ
とができる。

【００４８】＜放電媒体について＞本発明において、放
電媒体は、前述したように本質的に第１のハロゲン化
物、第２のハロゲン化物および希ガスを含んでいる。

【００４９】（第１のハロゲン化物について）第１のハ
ロゲン化物は、少なくともナトリウムＮａおよびスカン
ジウムＳｃを主成分として含む可視光を発生する金属の
ハロゲン化物である。一般に、これらの第１のハロゲン
化物は、点灯中の蒸気圧が必ずしも相対的に高くない。

【００５０】また、第１のハロゲン化物は、要すればナ
トリウムＮａおよびスカンジウムＳｃの他に、副成分と
して希土類金属のハロゲン化物などを含むことが許容さ
れる。

【００５１】（第２のハロゲン化物について）第２のハ
ロゲン化物は、点灯中の蒸気圧が相対的に大きくて、か
つ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光
しにくい金属であれば、特定の金属に限定されない。な
お、「蒸気圧が大きい」とは、水銀のように大きすぎる
必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５
気圧程度以下のことである。「第１のハロゲン化物の金
属に比較して可視域に発光しにくい」とは、絶対的な意
味で可視光の発光が少ないという意味ではなく、相対的
な意味である。なぜなら、確かにＦｅやＮｉは、紫外域
発光の方が可視域発光より多いが、Ｔｉ、ＡｌおよびＺ
ｎなどは可視域に発光が多い。したがって、これらの可
視域発光の多い金属を単独で発光させると、エネルギー
が当該金属に集中するので、可視域発光が多い。しか
し、第２のハロゲン化物の金属が第１のハロゲン化物の
金属よりエネルギー準位が高いために発光しにくいので
あれば、第１および第２のハロゲン化物が共存している
状態では、エネルギーが第１のハロゲン化物の発光に集
中するので、第２のハロゲン化物を構成する金属の発光
は少なくなるからである。

【００５２】第２のハロゲン化物は、たとえばマグネシ
ウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚ
ｎ、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、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニ
ウムＨｆからなるグループの中から選択された１種また
は複数種のハロゲン化物を用いることができる。上記の
グループの中でも、鉄Ｆｅ、亜鉛Ｚｎ、マンガンＭｎ、
アルミニウムＡｌおよびガリウムＧａからなるグループ
の中から選択された１種または複数種のハロゲン化物が
特に好適である。しかし、これらの金属は、主成分とし
て用いられて最適であるが、マグネシウムＭｇ、コバル
トＣｏ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、アンチモンＳｂ、
ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、チタンＴｉ、ジルコニ
ウムＺｒおよびハフニウムＨｆのグループから選択され
た１種または複数種を副成分として添加することによ
り、さらにランプ電圧を高くすることができる。

【００５３】表１は、本発明の実施に際して効果的な第
２のハロゲン化物を１気圧になる温度とともに、例示し
ている。なお、これらの値は文献などによって多少異な
り、したがって表１の温度値はおおよその値である。

【００５４】

【表１】 Ｎｏ． 第２のハロゲン化物 １気圧になる温度（℃） １ ＡｌＩ_３ ４２２ ２ ＦｅＩ_２ ８２７ ３ ＺｎＩ_２ ７２７ ４ ＳｂＩ_３ ４２７ ５ ＭｎＩ_２ ８２７ ６ ＣｒＩ_２ ８２７ ７ ＧａＩ_３ ３４９ ８ ＲｅＩ_３ ６２７ ９ ＭｇＩ_２ ９２７ １０ ＣｏＩ_２ ８２７ １１ ＮｉＩ_２ ７４７ １２ ＢｅＩ_２ ４８７ １３ ＴｉＩ_４ ３７７ １４ ＺｒＩ_４ ４３１ １５ ＨｆＩ_４ ４２７ 表１に示すハロゲン化物は、その殆どが水銀より蒸気圧
が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭いが、
必要に応じてこれらを複数種混合して封入することによ
り、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。た
とえば、ＡｌＩ _３が不完全蒸発の状態になっていて、し
かも所望のランプ電圧が得られていない場合には、Ａｌ
Ｉ_３を追加してもランプ電圧は変わらない。これに対し
て、ＡｌＩ_３の追加に代えてＺｎＩ_２を添加すれば、Ｚ
ｎＩ_２の作用により生じる分のランプ電圧が加算される
ので、ランプ電圧を増加させることができる。さらに、
他の第２のハロゲン化物を添加すれば、より高いランプ
電圧を得ることができる。

【００５５】また、第２のハロゲン化物は、可視光の発
光が禁止されるものではなく、放電ランプが放射する全
可視光に対する割合が小さくて影響が少なければ、許容
される。

【００５６】さらに、本発明において第２のハロゲン化
物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上封入さ
れている。なお、好適には１〜２００ｍｇである。

【００５７】（ハロゲンについて）第１および第２のハ
ロゲン化物を構成するハロゲンとしては、ヨウ素が反応
性において最適であり、臭素、塩素、フッ素の順に反応
性が強くなっていくが、要すれば以上のいずれを用いて
もよい。また、たとえばヨウ化物および臭化物のように
異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。

【００５８】（希ガスについて）希ガスは、始動用およ
び緩衝ガスとして作用するガスであり、気密容器に封入
されている。希ガスは、キセノン、アルゴンまたはクリ
プトンを一種または複数種を混合して用いることができ
る。しかし、希ガスとしてキセノンを用いて、その封入
圧力を１気圧以上に高くすると、メタルハライドランプ
の光束立ち上がり特性を向上させることができる。光束
立ち上がり特性が良好であることは、自動車などの移動
体の前照灯において極めて重要である。キセノンの封入
圧は、好適には１〜１５気圧である。

【００５９】（水銀について）本発明において、「本質
的に水銀が封入されていない」とは、水銀を全く封入し
ていない他に、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．３ｍ
ｇ未満、好ましくは０．２ｍｇ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。しかし、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。従来の
ように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持す
る場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１
ｃｃ当たり２０ｍｇ以上、また長アーク形においては同
じく５ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は
水銀を本質的に含まないといえる。

【００６０】＜その他の構成について＞本発明の必須構
成要件ではないが、必要に応じて以下の構成を付加する
ことができる。

【００６１】１ 外管について 外管は、その内部に発光管を収納する。要すれば、外管
の内部を真空にすることができる。これにより、気密容
器の熱損失をさらに低減して、発光効率を向上すること
ができ、発光効率を従来の水銀を封入したものよりさら
に高くすることができる。

【００６２】２ 保温手段について 保温手段は、発光管から発生した熱の損失を少なくする
手段であり、発光管から発生した熱の損失を少なくする
ことができるのであれば、どのような構成であってもよ
いが、たとえば以下のような構成であることが許容され
る。

【００６３】外管内を真空にすることにより、発光管か
らの発生熱の対流および伝導による熱損失が低減して放
電媒体が保温される。この場合、具体的な構造、形状お
よび構成材料は問わない。なお、外管内が真空であると
は、外管内が１０Ｔｏｒｒ以下の圧力であることをい
う。

【００６４】また、発光管から外部に放射される熱線を
反射して発光管へ戻すとともに、可視光を透過する熱線
反射・可視光透過膜を備えることにより、放射による熱
損失を低減して放電媒体を保温することができる。熱反
射・可視光透過膜は、発光管と外管との間に配設した石
英ガラスなどからなる円筒体や外管の内面、外面または
内外両面に形成するか、発光管の外面に形成することが
できる。

【００６５】さらに、上記の各手段を適宜組み合わせて
実施することができるのはいうまでもない。

【００６６】そうして、発光管から発生する熱の損失を
少なくする保温手段を備えているので、発光管の内部で
放電により発生した熱の損失が少ないから、発光管の熱
損失が低減して発光効率が向上する。

【００６７】３ ランプ電力について ランプ電力は、前照灯用であるから、１００Ｗ以下にす
るのがよい。

【００６８】＜本発明の作用について＞以上の説明から
明らかなように、本発明においては、所望の発光を主と
して担当する金属のハロゲン化物である第１のハロゲン
化物の他に、蒸気圧が比較的大きくて、かつ、第１のハ
ロゲン化物に比較して可視域に発光しにくい金属のハロ
ゲン化物を第２のハロゲン化物として、本質的には水銀
に代えて封入したので、ランプ電圧は、主として第２の
ハロゲン化物の蒸発量で決まる。第２のハロゲン化物が
不完全蒸発の場合、蒸発量は第２のハロゲン化物の蒸気
圧で決まる。ハロゲン化物の蒸気圧は最冷部温度で決ま
る。また、第２のハロゲン化物は、その点灯中の蒸気圧
が水銀のそれよりは低いが、第１のハロゲン化物よりは
明らかに高いし、またそれが５気圧以下程度でも差し支
えない。

【００６９】したがって、本発明の前照灯用短アーク形
メタルハライドランプにおいては、水銀を本質的に封入
することなく所望に作動し、そのランプ電圧は、水銀を
封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性
を得ることができる。なお、ここで「ほぼ」とは、従来
技術に比較して実用可能な範囲内で多少劣るような差が
あることを許容するという意味である。このことはま
た、前照灯用短アーク形メタルハライド放電ランプが電
子化点灯装置によって点灯されることを考慮すれば、実
用上全く差し支えない範囲である。しかし、所望により
気密容器に保温手段を適用することにより、さらにラン
プ電圧を高くすることもできる。

【００７０】以上の動作に基づいて、以下に列挙する特
有の効果を奏する。このため、本発明の前照灯用短アー
ク形メタルハライドランプは、自動車などの移動体の前
照灯用として最適である。

【００７１】１ 反射鏡を用いた光学系において、高い
集光効率が得られる。

【００７２】本発明の前照灯用短アーク形メタルハライ
ドランプは、反射鏡を用いた光学系と組み合わせると、
驚くべきことに極めて高い集光効率が得られることが分
かった。その理由は、水銀に代えて第２のハロゲン化物
を封入すると、図１に示すよう、アークが絞られること
が効果的に作用している。

【００７３】図１は、短アーク形メタルハライドランプ
において、水銀に代えて第２のハロゲン化物を封入した
例および水銀を封入した例におけるそれぞれのアーク温
度を示すグラフである。図において、横軸は気密容器の
電極間の中央断面におけるラジアル方向の位置を、縦軸
はアーク温度（Ｋ）を、それぞれ示す。図中、曲線Ａは
水銀に代えて第２のハロゲン化物を封入した例、曲線Ｂ
は水銀を封入した例、をそれぞれ示す。なお、曲線Ａの
例は、第１のハロゲン化物としてヨウ化ジスプロシウム
ＤｙＩ３１ｍｇおよびヨウ化ネオジムＮｄＩ３１ｍｇ
を、また第２のハロゲン化物としてＡｌＩ３８ｍｇを、
内径１４ｍｍの回転楕円面形状の気密容器に、アルゴン
５００Ｔｏｒｒとともに封入した例である。曲線Ｂの例
は、第２のハロゲン化物に代えて水銀１３ｍｇを封入し
た以外は前者と同一仕様である。曲線Ａは、曲線Ｂに比
べてアークが絞られていることが分かる。

【００７４】このため、本発明の前照灯用短アーク形メ
タルハライドランプを前照灯の光源として用いると、照
射面照度を著しく向上させることができる。

【００７５】２ 始動時の色度立ち上がりが良好であ
る。

【００７６】本発明においては、水銀を本質的に封入し
ていないことにより、発光に主として寄与するのは実質
的に第１のハロゲン化物を構成する発光金属の発光であ
るから、始動時の色度立ち上がりが良好となる。

【００７７】３ 瞬時再始動が容易になる。

【００７８】本発明においては、第２のハロゲン化物の
蒸気圧が、水銀に較べると、殆どの場合、明らかに低い
ので、瞬時再始動が容易になる。このため、再始動のた
めに印加する始動パルス電圧の波高値を低減することが
できるので、電子化点灯装置、始動装置、配線および照
明器具の絶縁耐力を低くして安価にすることができる。

【００７９】４ 調光が可能になる。

【００８０】ランプへの入力が変化した場合でも、発光
の色温度および演色性の変化が少ないので、調光が可能
となる。したがって、日中の点灯（デイライト）が可能
になる。

【００８１】５ 気密容器の点灯中の破裂が少なくな
る。

【００８２】本発明においては、点灯中の蒸気圧が極端
に高くならないで、水銀封入時の６０％程度に低減させ
ることが容易であるため、気密容器の点灯中の破裂が少
なくなる。

【００８３】６ 形状および寸法などのばらつきに対す
る発光色のばらつきが少ない。

【００８４】発光管の形状および寸法などのばらつきに
対するランプ特性の変化が少ないので、発光色のばらつ
きが少ない。

【００８５】７ 白色発光が高い発光効率で得られる。

【００８６】本発明においては、水銀を本質的に封入し
ていないのに加えて、発光効率が水銀より高い発光金属
であるスカンジウムＳｃおよびナトリウムＮａのハロゲ
ン化物を第1のハロゲン化物として用いることにより、
前照灯として必要な白色発光が得られるとともに、発光
効率が高くなる。

【００８７】８ 始動時の光束立ち上がり特性を良好に
することができる。

【００８８】本発明においては、希ガスとしてキセノン
を１気圧以上の圧力で封入すれば、上記の色度立ち上が
り特性に加えて、始動時の光束立ち上がり特性を良好に
することができる。

【００８９】９ 直流点灯するのに好適である。

【００９０】水銀を封入する従来のメタルハライド放電
ランプを直流点灯すると、発光金属のたとえばナトリウ
ムＮａやスカンジウムＳｃは正にイオン化されるので、
陰極側に吸引され、陽極側は陰極側に比較して発光金属
の濃度が小さくなる。一方、水銀も多少陰極側に吸引さ
れるが、元々水銀の量は圧倒的に多いので、陽極側にも
十分な量の水銀が存在する。その結果、陰極側は発光金
属が十分発光するが、陽極側は発光金属の発光が著しく
弱くなり、水銀の発光が主となる。このため、電極間に
著しい色分離を来すので、実用に適さない。したがっ
て、色分離を問題にする応用分野においては、水銀を封
入するメタルハライド放電ランプは、専ら交流点灯によ
り使用されている。

【００９１】これに対して、本発明おいては、水銀を本
質的に封入しない代わりに第２のハロゲン化物を封入す
ることにより、直流点灯を行なっても、電極間の色温度
の差は小さく、十分に実用できる。これは第２のハロゲ
ン化物は、可視域に発光しにくいので、第１のハロゲン
化物の金属が陽極側でも強く発光するからである。

【００９２】請求項２の発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気
密容器に封着されている一対の電極と；少なくともナト
リウムＮａおよびスカンジウムＳｃを含むハロゲン化物
からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が相対的に大きく
て、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域
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
からなる第２のハロゲン化物、ならびに１気圧以上のキ
セノンを含んで気密容器内に封入された放電媒体と；を
具備し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴と
する。

【００９３】本発明は、始動時の色度の立ち上がり特性
が良好な前照灯用短アーク形メタルハライドランプであ
る。すなわち、第２のハロゲン化物を封入することで、
水銀を本質的に封入しないのに加えて、発光物質として
の第１のハロゲン化物がナトリウムＮａおよびスカンジ
ウムＳｃを含むハロゲン化物であるとともに、希ガスと
してキセノンを１気圧以上封入しているという構成上の
特徴を備えている。

【００９４】そうして、本発明のメタルハライドランプ
は、始動時から第１のハロゲン化物の発光金属が発光す
るので、色度が始動とほぼ同時に前照灯用メタルハライ
ドランプの規格に規定されている白色光の色度（日本工
業規格ＪＩＳ Ｄ ５５００-1984において自動車用ラ
ンプ類の解説の中で説明されている白の色度範囲）の範
囲に入る。このため、発光に違和感がない。

【００９５】これに対して、水銀を封入している従来の
前照灯用短アーク形メタルハライドランプの場合、始動
時の１０〜２０秒間の発光は水銀発光が主であり、その
ため演色性が悪いとともに、色度が上記の色度範囲から
大きく逸脱している。

【００９６】また、本発明によれば、キセノンを１気圧
以上の圧力で封入しているので、始動時の光束立ち上が
り特性を良好にすることができる。

【００９７】請求項３の発明のメタルハライドランプ点
灯装置は、請求項１または２記載の前照灯用短アーク形
メタルハライドランプと；前照灯用短アーク形メタルハ
ライドランプを付勢する電子化点灯装置と；を具備して
いることを特徴としている。

【００９８】電子化点灯装置は、前照灯用短アーク形メ
タルハライドランプを交流点灯する場合には交流を出力
し、直流点灯する場合には直流を出力するように構成さ
れているものとする。

【００９９】交流点灯の場合には、電子化点灯装置をバ
ッテリー電源の直流または商用周波数の交流を整流した
直流を高周波交流に変換してから前照灯用短アーク形メ
タルハライドランプに供給するように構成するのが一般
的である。

【０１００】これに対して、直流点灯の場合には、高周
波交流に変換する必要がない。このため、電子化点灯装
置の回路構成を簡素化して、小形、軽量、かつ、安価に
することができる。すなわち、自動車などの移動体は、
前述のように一般的にバッテリー電源を備えているの
で、直流を交流に変換してから前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプに供給して点灯するより、直流を使用
する方が点灯装置の回路構成が簡素化される。なお、直
流を所望の電圧にするために、昇圧チョッパまたは降圧
チョッパなどの制御手段を用いる場合であっても上記の
効果は本質的変わらない。なぜなら、交流点灯の場合で
あっても、上記制御手段を必要な場合には用いるからで
ある。このように直流点灯が可能なのは、水銀を封入し
ないことに伴い色分離が実用上差し支えない程度になる
からである。

【０１０１】また、電子化点灯装置は、これを前照灯用
短アーク形メタルハライドランプの点灯直後に、定格ラ
ンプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い
電流を低減するように構成することができる。そうすれ
ば、移動体の前照灯用として要求される光束立ち上がり
特性を満足するメタルハライドランプ点灯装置が得られ
る。なお、この場合、点灯は、交流点灯および直流点灯
のいずれの方式であってもよい。

【０１０２】請求項５の発明の前照灯は、反射鏡を備え
た前照灯本体と；前照灯本体の反射鏡に発光が入射する
ように配設される請求項１または２記載の前照灯用短ア
ーク形メタルハライドランプと；前照灯用短アーク形メ
タルハライドランプを付勢する電子化点灯装置と；を具
備していることを特徴としている。

【０１０３】「前照灯本体本」とは、前照灯から前照灯
用短アーク形メタルハライドランプおよび電子化点灯装
置を除いた残余の部分をいう。そして、反射鏡および前
面カバーなどを備えている。

【０１０４】前照灯用短アーク形メタルハライドランプ
は、反射鏡に対して発光が入射するように所定の位置に
配設される。一般的には、前照灯用短アーク形メタルハ
ライドランプは、前照灯本体内に配設される。しかし、
前照灯用短アーク形メタルハライドランプを前照灯本体
の外部に配置して、たとえば光ファイバーなどの導光手
段を介して、その発光のみを反射鏡に入射させることも
可能である。このようにすれば、一般に移動体の前面の
左右に一対の前照灯を配設するが、前照灯用短アーク形
メタルハライドランプを各前照灯に対して共有させるこ
とができる。また、前照灯がロービーム灯器およびハイ
ビーム灯器を隣接して備えている場合であっても、光分
配器を用いて各灯器に配分される光を制御すれば、前照
灯用短アーク形メタルハライドランプを各灯器に対して
共有させることができる。

【０１０５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【０１０６】図２は、本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第１の実施形態における発光管を示
す中央断面正面図である。

【０１０７】図において、ＩＢは発光管で、気密容器
１、一対の電極２、２、封着金属箔３、外部リード線４
を備えている。

【０１０８】気密容器１は、包囲部１ａおよび一対の封
止部１ｂ、１ｂを備えている。包囲部１ａは、石英ガラ
スを回転楕円面形状に成形して形成されている。封止部
１ｂ、包囲部１ａの軸方向の両端から軸方向に延在して
いる。

【０１０９】一対の電極２、２は、それぞれ電極軸２ａ
の基部が封止部１ｂ内に埋設されていて、先端が気密容
器１の包囲部１ｂ内に臨在している。

【０１１０】封着金属箔３は、モリブデン箔からなり、
封止部１ｂ内に気密に封着されるとともに、他端に外部
リード線４が溶接されている。

【０１１１】気密容器１の包囲部１ｂ内には、放電媒体
として、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物およ
びキセノンが封入されている。

【実施例１】気密容器１：包囲部の内径４ｍｍ、内容積
０．０５ｃｃ 電極間距離：４．２ｍｍ 放電媒体 ：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウム
ＳｃＩ_３０．１４ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．８
６ｍｇ、第２のハロゲン化物は表２に示すハロゲン化物
を１ｍｇ、キセノンは１気圧 実施例１の前照灯用短アーク形メタルハライドランプに
ついて、入力電力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、
発光効率、平均演色評価数（以下、「演色性」とい
う。）Ｒａおよび色温度を、以下に示す比較例とともに
測定した結果を表２に示す。なお、比較例は、第２のハ
ロゲン化物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本実施
形態と同一仕様の従来技術に基づく前照灯用短アーク形
メタルハライドランプである。

【０１１２】

【表２】 ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（従来例） − ８３ ８０ ６３ ４１２０ ２ ＡｌＩ_３ ６２ ７８ ６５ ３８６０ ３ ＦｅＩ_２ ７０ ７３ ７１ ４２１０ ４ ＺｎＩ_２ ７５ ７８ ６５ ３８３０ ５ ＳｂＩ_３ ６３ ７５ ６６ ３７９０ ６ ＭｎＩ_２ ５５ ７２ ６８ ３９５０ ７ ＣｒＩ_２ ５８ ７４ ６５ ３８６０ ８ ＧａＩ_３ ５９ ７６ ６６ ３７６０ ９ ＲｅＩ_３ ６１ ７８ ６４ ３８４０ 表２から明らかなように、本実施例においては、ランプ
電圧が５０Ｖ以上で、発光効率は比較例より若干低い
が、演色性が向上する傾向が見られた。

【０１１３】以上から、本実施例は、定常時の特性が比
較例とほぼ同等であると評価できる。

【０１１４】次に、表２における本実施例のランプ３と
ランプ１（比較例）とについて、入力電力１５Ｗ、２０
Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯したときの演色性および
色温度を測定した結果を表３に示す。

【０１１５】

【表３】 ランプ １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ １（比較例） 演色性（Ｒａ） ４０ ４５ ５８ ６１ 色温度（Ｋ） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０ ３ 演色性（Ｒａ） ６３ ６４ ６６ ６９ 色温度（Ｋ） ４５３０ ４４４０ ４３１０ ４２４０ 表３に示すように、ランプ１の比較例では３５Ｗ（表２
に関連する説明を参照）から１５Ｗまで入力を変化させ
た場合、色温度が１５２０Ｋ変化し、演色性は２３変化
した。これでは変化が大きすぎて、実際上調光できな
い。

【０１１６】これに対して、本実施例においては、色温
度の変化は３２０Ｋ、演色性の変化はわずかに８であ
り、十分調光が可能である。

【０１１７】次に、再始動について評価した結果を表４
に示す。

【０１１８】なお、ランプ１０として、キセノンＸｅを
１００Ｔｏｒｒ封入した以外はランプ３と同一仕様のも
のを製作して、これについても再始動電圧を測定した結
果を示している。

【０１１９】

【表４】 ランプ 再始動電圧（ｋＶ） １（比較例） １４ ３ ７ １０ ３ 表４に示すように、本実施例において、再始動電圧は比
較例の半分であった。なお、参考として特に希ガスの封
入圧を低くして、光束立ち上がりを重視しないランプ１
０においては、さらに著しい改善が見られた。

【０１２０】図３は、本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第１の実施形態において、キセノン
Ｘｅの封入圧に対する光束立ち上がり時間の関係を示す
グラフである。図において、横軸はＸｅ封入圧（気圧）
を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）を、それぞれ示
す。

【０１２１】図から明らかなように、封入圧が１気圧以
上になると、光束立ち上がり時間が著しく短縮される
が、１気圧未満では著しく長い。

【０１２２】図４は、同じく第１の実施形態において、
第２のハロゲン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ２を用いた場
合の封入量に対するランプ電圧の関係を示すグラフであ
る。図において、横軸はＦｅＩ_２の封入量（ｍｇ／ｃ
ｃ）を、縦軸はランプ電圧（Ｖ）を、それぞれ示す。

【０１２３】図によれば、ランプ電圧が３０Ｖを超える
のは気密容器の内容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上であるこ
とが分かる。

【０１２４】なお、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０
０ｍｇ以上では未蒸発のＦｅＩ２が光を吸収するために
発光効率が低下する。

【０１２５】図５は、本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第２の実施形態を示す正面図であ
る。図において、図２と同一部分については同一符号を
付して説明は省略する。

【０１２６】本実施形態は、図２に示すのと同様な発光
管ＩＢを移動体の前照灯に実際に装着しやすいように構
成したものである。図において、ＯＢは外管、Ｂは口
金、ＩＴは絶縁チューブである。

【０１２７】外管ＯＢは、紫外線カット性能を備えてお
り、内部に図２に示すのとほぼ同様な構造の発光管ＩＢ
を収納していて、両端が気密容器１の一対の封止部１ｂ
に固定されているが、内部は気密ではなく、外気に連通
している。また、一方の封止部１ｂが口金Ｂに植立され
ている。外管ＯＢの先端側の端部から外部へ導出された
外部リード線４は、外管ＯＢに平行に折り返されて口金
Ｂ内に導入され、図示しない端子に接続されている。

【０１２８】絶縁チューブＩＴは、外部リード線４を被
覆する。

【０１２９】図６は、本発明の前照灯の第１の実施形態
を示す斜視図である。

【０１３０】図において、３１は反射鏡、３２は前面カ
バーである。

【０１３１】反射鏡３１は、プラスチックスの成形によ
って異形の回転放物面に形成され、頂部背面から図５に
示すメタルハライド放電ランプ（図示しない。）を着脱
するように構成されている。

【０１３２】前面カバー３２は、透明性のプラスチック
スの成形によりプリズムまたはレンズを一体に形成して
いて、反射鏡３１の前面開口に気密に装着される。

【実施例２】本実施例は、図２に示す前照灯用短アーク
形メタルハライドランプの構造およびサイズにおいて、
以下の放電媒体を用いた。 放電媒体：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳ
ｃＩ_３０．１４ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．７ｍ
ｇ、第２のハロゲン化物は表５に示すハロゲン化物０．
４ｍｇ、キセノンは５気圧 また、比較例として、さらに水銀を１ｍｇ封入したもの
を製作した。

【０１３３】そうして、本実施例および比較例につい
て、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧、発
光効率、演色性（平均塩色評価数）Ｒａおよび色温度を
測定した結果を表５に示す。

【０１３４】

【表５】 ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（比較例） − ８３ ８７ ６３ ４１２０ ２ ＡｌＩ_３ ６５ ８１ ６８ ３９６０ ３ ＦｅＩ_２ ７０ ７９ ７１ ４２１０ ４ ＺｎＩ_２ ７５ ８１ ６５ ３８３０ ５ ＭｎＩ_２ ６６ ８１ ６５ ４２３０ ６ ＧａＩ_３ ７６ ７８ ６５ ４３３０ 比較例のランプ電圧は、水銀の封入量で決まるが、本実
施例では第２のハロゲン化物の蒸発量で決まる。したが
って、発光管の保温を良好にしておくことにより、所要
のランプ電圧を容易に得ることができる。表５から理解
できるように、本実施例において、ランプ電圧は比較例
より低めになるが、５０Ｖ以上であり、この種の小形の
前照灯用短アーク形メタルハライドランプは、電子化点
灯回路を用いて点灯するので、実用上問題はない。特性
面では、発光効率は少し劣るが、可視域に少し添加金属
（アルミニウムＡｌなど）の発光があるので、演色性は
向上する傾向がある。

【０１３５】図７は、本発明の実施例２における表５の
ランプ２および比較例であるランプ１の色度の変化を示
す色度図である。

【０１３６】この色度図は、日本工業規格ＪＩＳ Ｄ
５５００-1984において自動車用ランプ類の解説の中で
説明されている白の色度範囲を示している。そして、図
中曲線Ｃは、本実施例の色度の変化を示す。曲線Ｄは、
比較例の色度の変化を示す。各曲線の測定点の近くに付
与した数字は、点灯開始後の経過時間（秒）を示してい
る。これらの測定は、各ランプを電源入力直後に２．６
Ａのランプ電流を流し、徐々に電流を絞って３５Ｗの定
格ランプ電力に定電力制御するように設定した電子化点
灯回路を用いて点灯して行った。

【０１３７】図から明らかなように、本実施例において
は、点灯後０．５秒以内に発光が白色範囲に入るのに対
して、比較例では１８秒後に白色範囲に入った。

【０１３８】次に、表５におけるランプ２および１をラ
ンプ入力１５Ｗ、２０Ｗ、２５Ｗおよび３０Ｗで点灯し
たときの平均演色評価数Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定
した結果を表６に示す。

【０１３９】

【表６】 ランプ 項目 １５Ｗ ２０Ｗ ２５Ｗ ３０Ｗ １（比較例） Ｒａ ４０ ４５ ５８ ６１ 色温度（Ｋ） ５６４０ ４９７０ ４６３０ ４３５０ ２ Ｒａ ６３ ６４ ６５ ６６ 色温度(K) ４２８０ ４２２０ ４１１０ ４０４０ ランプ１（比較例）は、水銀の蒸気圧が高いので、ラン
プ入力１５Ｗに低減しても水銀は全て蒸発している。こ
のため、ランプ入力が少なくなるにしたがって水銀の発
光が支配的になってきて色温度が上昇し、反対に演色性
が低下していくので、比較例は実用的な意味で調光には
向かないことが理解できるであろう。

【０１４０】これに対して、ランプ２（本実施例）は、
演色性および色温度とも変化が少なく、十分調光に適し
ていることを理解できる。

【０１４１】さらに、本実施例の瞬時再始動（ホットリ
スタート）の際の再始動電圧を測定した結果を表７に示
す。測定は、ランプを３０分間点灯して消灯し、１０秒
後に再始動させたときの再始動電圧を測定した。なお、
消灯時間が長くなると、電極温度が低下して始動しにく
くなる。一方、発光管内の水銀や金属ハロゲン化物の蒸
気圧は消灯時間が長くなると、低下して始動しやすくな
る。これらの相反する傾向の結果、再始動は消灯時間が
１０秒程度が最も始動しにくい。

【０１４２】

【表７】 ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ） １（従来例） − １５．２ ２ ＡｌＩ_３ ８．７ ３ ＦｅＩ_２ ９．１ ４ ＺｎＩ_２ ９．６ ５ ＭｎＩ_２ ９．３ ６ ＧａＩ_３ ８．３ ランプ１（比較例）は、水銀蒸気圧がまだ高いため、始
動電圧が高い。

【０１４３】これに対して、ランプ２〜６（本実施例）
は、定常点灯中においては第２の金属ハロゲン化物の金
属蒸気圧が水銀のそれより明らかに低い。それでも消灯
後１０秒は、金属ハロゲン化物の金属蒸気圧と水銀との
蒸気圧差が最も少なくなっているときである。このこと
は、本実施例は、再始動特性が水銀を封入する従来例に
比べてすこぶる良好であることを示している。

【０１４４】次に、本実施例のランプを直流点灯した場
合の電極付近の色特性を測定した結果を表８に示す。な
お、これはランプをランプ入力３５Ｗで点灯したときに
スクリーンに投影して、陽極付近と陰極付近との色温度
（Ｋ）を測定して求めたものである。

【０１４５】

【表８】 ランプ 第２のハロゲン化物 陽極側色温度(K) 陰極側色温度(K) １（従来例） − ５３３０ ３７２０ ２ ＡｌＩ_３ ４２１０ ３８４０ ３ ＦｅＩ_２ ４４２０ ４０１０ ４ ＺｎＩ_２ ４０８０ ３６５０ ５ ＭｎＩ_２ ４４５０ ４０６０ ６ ＧａＩ_３ ４５３０ ４１３０ ランプ１（比較例）は、陽極側と陰極側との色温度の差
が大きい。このような色温度差を前照灯の設計でカバー
するのは無理である。

【０１４６】これに対して、ランプ２〜６（本実施例）
は、色温度差が小さいので、十分実用に適している。

【実施例３】本実施例は、図５に示す前照灯用短アーク
形メタルハライドランプにおいて、外管２１の両端をそ
れぞれ発光管１の封止部１ｂ、１ｂに気密に封着し、内
部を真空にした構成を備えている。その他の構成は、実
施例２と同一である。

【０１４７】そうして、本実施例および比較例につい
て、ランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性
（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した
結果を表９に示す。なお、比較例は、第２のハロゲン化
物に代えて水銀１ｍｇを封入した以外は本実施例と同一
である。

【０１４８】

【表９】 ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（比較例） − ８４ ８９ ６３ ４０１０ ２ ＡｌＩ_３ ７０ ９４ ６８ ３８９０ ３ ＦｅＩ_２ ７６ ９１ ７３ ４１２０ ４ ＺｎＩ_２ ８１ ９１ ６８ ３７２０ ５ ＭｎＩ_２ ７１ ９２ ６７ ４１１０ ６ ＧａＩ_３ ８０ ９０ ６５ ４３３０ 本実施例においては、外管内を真空にしたことにより、
ランプ電圧が高くなるとともに、発光効率が飛躍的に向
上している。これに対して、比較例では若干改善される
程度に止まった。

【実施例４】本実施例は、図２に示す前照灯用短アーク
形メタルハライドランプと同じ構造およびサイズにおい
て、放電媒体を以下のとおり封入した。 放電媒体：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳ
ｃＩ_３０．１４ｍｇおよびヨウ化ナトリウムＮａＩ０．
７ｍｇ、第２のハロゲン化物はヨウ化亜鉛ＺｎＩ_２０．
４ｍｇおよび表１０に示す添加ハロゲン化物０．１ｍ
ｇ、キセノンは５気圧 そうして、本実施例について、ランプ電圧（Ｖ）、発光
効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよ
び色温度（Ｋ）を測定した結果を表１０に示す。

【表１０】 ランプ 添加ハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １ ＭｇＩ_２ ８８ ８１ ６５ ３８９０ ２ ＮｉＩ_２ ９１ ８０ ６６ ３９９０ ３ ＣｏＩ_２ ８８ ８２ ６７ ４０２０ ４ ＣｒＩ_２ ９６ ８２ ６４ ４１１０ ５ ＳｂＩ_３ ８３ ７９ ６６ ３８１０ ６ ＲｅＩ_２ ８６ ８０ ６６ ３９６０ 第２のハロゲン化物は、一般に水銀より蒸気圧が低い
が、同一圧力では水銀よりランプ電圧形成に大きく貢献
する。

【０１４９】しかし、水銀は、蒸気圧が常に高いので、
移動体の前照灯用などの定格ランプ電力が１００Ｗ以下
のような負荷が小さい小形の前照灯用短アーク形メタル
ハライドランプにおいては、水銀は完全に蒸発する。こ
のため、水銀の封入量によりランプ電圧を調節すること
ができる。

【０１５０】これに対して、水銀に代えて第２のハロゲ
ン化物を封入する本発明の場合には、封入したハロゲン
化物が不完全蒸発の段階で蒸気圧が飽和してしまうた
め、ランプ電圧はそれ以上増加しない。

【０１５１】しかしながら、本実施例のように第２のハ
ロゲン化物を複数種封入することでランプ電圧をさらに
上昇させることができる。すなわち、第２のハロゲン化
物のうち一方のハロゲン化物が飽和したとき、添加した
第２のハロゲン化物の蒸発がランプ電圧の増加に貢献す
る。したがって、第２のハロゲン化物は、１種のときよ
り複数種混合したときの方がランプ電圧を高くすること
ができる。

【実施例５】本実施例は、図２に示すものと同じ構造お
よびサイズにおいて、放電媒体を以下のとおり封入し
た。 放電媒体：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳ
ｃＩ_３０．１４ｍｇおよびヨウ化ナトリウムＮａＩ０．
７ｍｇ、第２のハロゲン化物は表１１に示すハロゲン化
物０．４ｍｇ、第３のハロゲン化物：ヨウ化セシウムＣ
ｓＩ０．１ｍｇ、キセノンは５気圧 また、比較例として、第２のハロゲン化物に代えて水銀
１ｍｇを封入した以外は本実施形態と同一仕様のものを
製作した。

【０１５２】そうして、本実施例および比較例につい
て、ランプ入力３５Ｗ一定で点灯して、ランプ電圧
（Ｖ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価
数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１１に
示す。

【０１５３】

【表１１】 ランプ 第２のハロゲン化物 ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（従来例） − ８３ ８６ ６３ ４１４０ ２ ＡｌＩ_３ ６３ ９３ ６８ ３９４０ ３ ＦｅＩ_２ ６８ ９２ ７０ ４１８０ ４ ＺｎＩ_２ ７３ ９４ ６６ ３８００ ５ ＭｎＩ_２ ６５ ９４ ６５ ４２００ ６ ＧａＩ_３ ７５ ９２ ６５ ４３１０ 本実施例においては、ヨウ化セシウムＣｓＩを第３のハ
ロゲン化物として添加したことにより、演色性Ｒａおよ
び色温度は殆ど変わらないが、アークの温度分布が平坦
化されるために、熱損失が低下して発光効率が向上す
る。しかし、水銀を封入した比較例においては、第３の
ハロゲン化物を添加しても効率向上は見られない。

【０１５４】また、発光効率の低い水銀の発光がないこ
とにより、発光効率は比較例より高くなる。

【０１５５】次に、ランプ３において、第３のハロゲン
化物のヨウ化セシウムＣｓＩの封入量を変化させた場合
の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を表１２に示す。

【０１５６】

【表１２】 ＣｓＩ封入量（ｍｇ） 発光効率（ｌｍ／Ｗ） ０．００５ ８３ ０．０１ ８５ ０．０５ ８８ ０．１ ９２ ０．３ ９１ ０．５ ９０ １．０ ８９ ２．０ ８４ ２．５ ７９ 表１２から、ＣｓＩの添加は０．０１ｍｇから効果があ
る。反対に、添加量が多すぎると、発光金属の蒸気圧を
低くしてしまい効率低下を来す。

【０１５７】さらに、本実施例について実施例２におけ
るのと同一条件で瞬時再始動（ホットリスタート）の際
の再始動電圧を測定した結果を表１３に示す。

【０１５８】

【表１３】 ランプ 第２のハロゲン化物 再始動電圧（ｋＶ） １（従来例） − １５．２ ２ ＡｌＩ_３ ９．２ ３ ＦｅＩ_２ ９．６ ４ ＺｎＩ_２ １０．１ ５ ＭｎＩ_２ ９．８ ６ ＧａＩ_３ ８．９ 本実施例においては、水銀を封入している比較例より格
段と再始動電圧が低いが、第３のハロゲン化物であるヨ
ウ化セシウムＣｓＩを封入しない場合に較べると、若干
再始動電圧が高くなる傾向がある。しかし、実用的には
全く問題はない。

【０１５９】図８は、本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第３の実施形態における発光管を示
す正面図である。図において、図２と同一部分について
は同一符号を付して説明は省略する。

【０１６０】本実施形態は、直流点灯するように構成し
ている点で異なる。図において、２ _Ｋは陰極、２_Ａは陽
極である。陰極２_Ｋは相対的に細く、陽極２_Ａは相対的
に太い。

【０１６１】上記構造の前照灯用短アーク形メタルハラ
イドランプの発光管ＩＢを製造するには、まず気密容器
１の両端に封止部１ａを形成するための封止管を接合し
たものを用意する。

【０１６２】次に、陰極２_Ｋ、モリブデン箔３および外
部リード線４の接続組立体を一方の封止管の中に挿入し
た後、酸水素バーナーを用いて封止管を加熱溶融し、ピ
ンチシールにより封止して陰極２_Ｋを気密容器１に封着
する。

【０１６３】その後、窒素ガス雰囲気中で他方の封止管
から第１および第２のハロゲン化物を気密容器１中に封
入し、さらに陽極２_Ａ、モリブデン箔３および外部リー
ド線４の接続組立体を封止管内に挿入し、所定の電極間
距離４．２ｍｍに設定する。

【０１６４】さらに、これらの組立体を封止管を介して
排気系に装着して気密容器１内を排気し、続いてキセノ
ンを２気圧導入した後、気密容器１を冷却しながら他方
の封止管を酸水素バーナーで加熱溶融してからピンチシ
ールにより陽極２_Ａを気密容器１に封着してメタルハラ
イド放電ランプを完成する。以下、本実施形態における
実施例６を示す。

【実施例６】気密容器：包囲部は内径４ｍｍ、長さ７ｍ
ｍの楕円球状、封止部は長さ３０ｍｍ 電極 ：陰極２_Ｋは直径０．４ｍｍ、長さ６ｍｍのト
リウム入りタングステン棒、陽極２_Ａは、直径０．８ｍ
ｍ、長さ６ｍｍのタングステン棒 封着金属箔：幅１．５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、厚さ１５μ
ｍのモリブデン箔 外部リード線：直径０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍの導体 放電媒体：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳ
ｃＩ_３０．１７ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩ０．８３
ｍｇ、第２のハロゲン化物はランプ２がＺｎＩ_２０．４
ｍｇ、ランプ３がＡｌＩ_３０．２ｍｇ、ランプ４がＦｅ
Ｉ_２０．４ｍｇ 比較例（ランプ１）として、第２のハロゲン化物に代え
て水銀１ｍｇを封入した以外は本実施例と同一仕様のも
のを製作した。

【０１６５】そうして、ランプ２（本実施例）およびラ
ンプ１（比較例）について、ランプ入力を定格３５Ｗに
対して２０Ｗ、２５Ｗ、３０Ｗおよび３５Ｗで点灯した
ときの発光効率（ｌｍ／Ｗ）、演色性（平均演色評価
数）Ｒａおよび色温度（Ｋ）を測定した結果を表１４に
示す。

【０１６６】

【表１４】 ランプ ランプ電力 発光効率 演色性 色温度 （Ｗ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（比較例） ２０ − ４５ ４９７０ ３５ ８０ ６５ ４１００ ２ ２０ − ６４ ４４００ ２５ − ６６ ４３１０ ３０ − ６９ ４２４０ ３５ ７５ ７０ ４１９０ 図９は、実施例６におけるランプ２の色度特性の立ち上
がりを比較例と比較して示す色度図である。図におい
て、曲線Ｅは本実施形態の光束立ち上がりを示す。曲線
Ｆは比較例の光束立ち上がりを示す。

【０１６７】本実施例は、点灯初期から白色領域にあ
る。比較例は、白色領域に入るまで約１分間を要した。

【０１６８】次に、各ランプについて定格ランプ電力の
２０％増しである４２Ｗで６０分間点灯して１５秒消灯
の点滅試験を行って気密容器の破裂の有無を調査した結
果、いずれも１０００時間経過では破裂したものはなか
った。

【０１６９】さらに、消灯２秒後の瞬時再始動に必要な
再始動電圧の測定とを行った結果を表１５に示す。

【０１７０】

【表１５】 ランプ 再始動電圧（ｋＶ） １ １２ ２ ５ ３ ４ ４ ４．３ 図１０は、図８に示す本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第３の実施形態において、希ガスの
封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関
係を示すグラフである。図において、横軸はキセノン封
入圧力（気圧）を、縦軸は光束立ち上がり時間（秒）
を、それぞれ示す。

【０１７１】図からキセノンの封入圧力が１気圧以上に
なると、急激に光束立ち上がり時間が短縮して、実用可
能になることが分かった。

【０１７２】図１１は、同じく第３の実施形態におい
て、第２のハロゲン化物としてＺｎＩ_２の封入量（ｍｇ
／ｃｃ）を変化させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を
示すグラフである。

【０１７３】図からＺｎＩ_２を１ｍｇ／ｃｃ以上封入す
れば、電子化点灯回路を用いて点灯する場合のランプ電
圧の要望値である３０Ｖ以上にできることを理解でき
る。

【０１７４】図１２は、本発明のメタルハライドランプ
点灯装置の第１の実施形態を示す回路図である。

【０１７５】本実施形態は、メタルハライド放電ランプ
を直流点灯するように構成したものである。

【０１７６】図において、７１は直流電源、７２はチョ
ッパ、７３は制御手段、７４はランプ電流検出手段、７
５はランプ電圧検出手段、７６は始動手段、７７はメタ
ルハライド放電ランプである。

【０１７７】直流電源７１は、バッテリーまたは整流化
直流電源が用いられる。移動体の場合には、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。必要に応じて電解コンデンサ
７１ａを並列接続して平滑化を行う。

【０１７８】チョッパ７２は、直流電圧を所要値の電圧
に変換するとともに、メタルハライド放電ランプ７７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。

【０１７９】制御手段７３は、チョッパ７２を制御す
る。たとえば、点灯直後にはメタルハライド放電ランプ
７７に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッ
パ７２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。

【０１８０】ランプ電流検出手段７４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手段７３に制御
入力する。

【０１８１】ランプ電圧検出手段７５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手段７３に制
御入力する。

【０１８２】制御手段７３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
信号を発生して、チョッパ７２を定電力制御する。ま
た、制御手段７３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放
電ランプ７７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７２を制御するように構成されてい
る。

【０１８３】始動手段７６は、始動時に２０ｋＶのパル
ス電圧をメタルハライド放電ランプ６７に供給できるよ
うに構成されている。

【０１８４】そうして、本実施形態によると、直流点灯
しながら点灯直後から所要の光束を発生する。これによ
り、自動車などの移動体用の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８
０％の点灯を実現することができる。

【０１８５】本実施形態の場合、直流−交流変換回路が
不要になるため、交流点灯に比較して約３０％コスト低
減が可能である。また、重量で１５％軽減できる。これ
に伴い点灯回路が安価になる。

【０１８６】図１３は、本発明のメタルハライドランプ
点灯装置の第２の実施形態を示す回路図である。図にお
いて、図１２と同一部分には同一符号を付して説明は省
略する。

【０１８７】本実施形態は、メタルハライド放電ランプ
を交流点灯するように構成した点で異なる。

【０１８８】７８は交流変換手段である。この交流変換
手段７８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７８ａ、７８ａの直列回路
の一対をチョッパ７２の出力端間に並列接続してブリッ
ジ回路を構成し、発振器７８ｂの発振出力を４個のスイ
ッチング手段７８ａの対角方向のスイッチング手段に交
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。

【０１８９】そして、高周波交流によってメタルハライ
ド放電ランプ７７が点灯されるようになっている。

【０１９０】この交流点灯形式の構成においても、図１
２と同様な制御が行われるようになっている。

【０１９１】図１４は、本発明の前照灯の第２の実施形
態を示す概念図である。

【０１９２】図１５は、同じく光分配器の部分を示す概
念図である。

【０１９３】図において、８１は点灯回路、８２は光分
配器、８３は主幹光ファイバー、８４は光シャッター８
５は個別光ファイバー、８６は灯器である。

【０１９４】点灯回路８１は、図１２または図１３に示
す点灯回路を用いることができる。

【０１９５】光分配器８２は、ケース８２ａ、集光反射
面８２ｂ、メタルハライド放電ランプ８２ｃおよび光コ
ネクタ８２ｄを備えている。そして、メタルハライド放
電ランプ８２ｃから発生した光を光コネクタ８２ｄの部
分から主幹光ファイバー８３に分配する。

【０１９６】主幹光ファイバー８３は、光分配器８２か
ら分配された光を光シャッター８４に伝送する。

【０１９７】光シャッター８４は、個別ファイバー８５
を介して各灯器８６に選択的に伝送する。

【０１９８】灯器８６は、ハイビーム灯器８６ａ、ロー
ビーム灯器８６ｂおよびフォグ灯器８６ｃが１組とな
り、その２組が自動車などの移動体の前部両側に配設さ
れる。

【実施例７】本実施例は、図１４に示す前照灯の第２の
実施形態に用いるのに好適な前照灯用短アーク形メタル
ハライドランプである。 定格ランプ電力：８０Ｗ 電極間距離：２ｍｍ その他の構造：図２と同様に構成されている。 放電媒体：第１のハロゲン化物はヨウ化スカンジウムＳ
ｃＩ_３０．３ｍｇ、ヨウ化ナトリウムＮａＩ１．５ｍ
ｇ、第２のハロゲン化物はランプ２がＺｎＩ_２１ｍｇ、
ＡｌＩ_３１ｍｇ、ＭｎＩ_２１ｍｇ、ランプ３がＺｎＩ_２
２ｍｇ、ＧａＩ_３１ｍｇ、ＣｒＩ_２１ｍｇ、キセノンは
いずれ も５気圧 また、比較例（ランプ１）として第２のハロゲン化物に
代えて水銀１５ｍｇを封入した他は本実施例と同一仕様
のものを製作した。

【０１９９】そうして、本実施例および比較例を定格８
０Ｗ一定で点灯してランプ電圧（Ｖ）、発光効率（ｌｍ
／Ｗ）、演色性（平均演色評価数）Ｒａおよび色温度
（Ｋ）を測定した結果を表１５に示す。

【０２００】

【表１５】 ランプ ランプ電圧 発光効率 演色性 色温度 （Ｖ） （ｌｍ／Ｗ） （Ｒａ） （Ｋ） １（従来例） ６３ ９４ ６３ ４０２０ ２ ５８ ８８ ６８ ３９２０ ３ ６２ ８９ ６９ ４１１０ 表１５から理解できるように、本実施例においては、水
銀を封入する比較例とほぼ同等の特性が得られる。ま
た、図１４に示す前照灯においては、入力を変えて調光
する必要が増し、その点で調光が可能であることは極め
て有用である。

【０２０１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、内容積が０．
００５〜０．１ｃｃの耐火性で透光性の気密容器と、電
極間距離が６ｍｍ以下の一対の電極と、少なくともナト
リウムＮａおよびスカンジウムＳｃを含むハロゲン化物
からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が相対的に大きく
て、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域
に発光しにくい金属の一種または複数種で気密容器の内
容積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上のハロゲン化物からなる第
２のハロゲン化物、ならびに希ガスを含んで気密容器内
に封入された放電媒体とを具備し、本質的に水銀が封入
されていないことにより、以下に列挙する効果を奏する
前照灯用短アーク形メタルハライドランプを提供するこ
とができる。

【０２０２】１ 反射鏡を用いた光学系において、高い
集光効率が得られる。

【０２０３】２ 始動時の色度立ち上がりが良好であ
る。

【０２０４】３ 瞬時再始動が容易になる。

【０２０５】４ 調光が可能になる。

【０２０６】５ 気密容器の点灯中の破裂が少なくな
る。

【０２０７】６ 形状および寸法などのばらつきに対す
る発光色のばらつきが少ない。

【０２０８】７ 白色発光が高い発光効率で得られる。

【０２０９】８ 外管により発光管を機械的に保護する
とともに、熱損失を低減して発光効率を高い値に維持す
ることができる。

【０２１０】９ 直流点灯するのにも好適である。

【０２１１】請求項２の発明によれば、気密容器と、一
対の電極と、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを
含むハロゲン化物からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧
が相対的に大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属
に比較して可視域に発光しにくい金属のハロゲン化物か
らなる第２のハロゲン化物、ならびに１気圧以上のキセ
ノンを含む放電媒体と、を具備し、本質的に水銀が封入
されていないことにより、始動時の色度の立ち上がり特
性および光束立ち上がり特性が良好な前照灯用短アーク
形メタルハライドランプを提供することができる。

【０２１２】請求項３の発明によれば、請求項１または
２記載の前照灯用短アーク形メタルハライドランプと、
前照灯用短アーク形メタルハライドランプを付勢する電
子化点灯装置とを具備していることにより、請求項１ま
たは２の効果を奏するメタルハライドランプ点灯装置を
提供することができる。

【０２１３】請求項４の発明によれば、反射鏡を備えた
前照灯本体と、前照灯本体の反射鏡に発光が入射するよ
うに配設される請求項１または２記載の前照灯用短アー
ク形メタルハライドランプと、前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプを付勢する電子化点灯装置とを具備し
ていることにより、請求項１または２の効果を有する前
照灯を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】短アーク形メタルハライドランプにおいて、水
銀に代えて第２のハロゲン化物を封入した例および水銀
を封入した例におけるそれぞれのアーク温度を示すグラ
フ

【図２】本発明の前照灯用短アーク形メタルハライドラ
ンプの第１の実施形態を示す中央断面正面図

【図３】本発明の前照灯用短アーク形メタルハライドラ
ンプの第１の実施形態において、キセノンＸｅの封入圧
に対する光束立ち上がり時間の関係を示すグラフ

【図４】同じく第１の実施形態において、第２のハロゲ
ン化物としてヨウ化鉄ＦｅＩ２を用いた場合の封入量に
対するランプ電圧の関係を示すグラフ

【図５】本発明の前照灯用短アーク形メタルハライドラ
ンプの第２の実施形態を示す正面図

【図６】本発明の前照灯の第１の実施形態を示す斜視図

【図７】本発明の実施例２における表５のランプ２およ
び比較例であるランプ１の色度の変化を示す色度図

【図８】本発明の前照灯用短アーク形メタルハライドラ
ンプの第３の実施形態を示す正面図

【図９】実施例６におけるランプ２の色度特性の立ち上
がりを比較例と比較して示す色度図

【図１０】図８に示す本発明の前照灯用短アーク形メタ
ルハライドランプの第３の実施形態において、希ガスの
封入圧力を変化させた場合の光束立ち上がり時間との関
係を示すグラフ

【図１１】同じく第３の実施形態において、第２のハロ
ゲン化物としてＺｎＩ_２の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を変化
させた場合のランプ電圧（Ｖ）の関係を示すグラフ

【図１２】本発明のメタルハライドランプ点灯装置の第
１の実施形態を示す回路図

【図１３】本発明のメタルハライドランプ点灯装置の第
２の実施形態を示す回路図

【図１４】本発明の前照灯の第２の実施形態を示す概念
図

【図１５】同じく光分配器の部分を示す概念図

【図１６】メタルハライドランプにおけるランプ電圧を
説明するための概念図

【図１７】従来の投光用の短アーク形メタルハライドラ
ンプの発光スペクトル分布を示すグラフ

【符号の説明】

１…気密容器 １ａ…包囲部 １ｂ…封止部 ２…電極 ２ａ…電極軸 ３…封着金属箔 ４…外部リード線 ＩＢ…発光管 ＩＴ…絶縁チューブ ＯＢ…外管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｗ 101:10 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 3/02 Ｇ (31)優先権主張番号 特願平9−346035 (32)優先日 平成９年12月16日(1997．12．16) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 松田 幹男 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式会社内 (72)発明者 蛭田 寿男 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K042 AA08 AC06 3K072 AA13 BA03 GA02 GB18 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 RR05 5C039 HH03 HH04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内容積が０．００５〜０．１ｃｃの耐火性
   で透光性の気密容器と；気密容器に封着されていて、電
   極間距離が６ｍｍ以下の一対の電極と；少なくともナト
   リウムＮａおよびスカンジウムＳｃを含むハロゲン化物
   からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が相対的に大きく
   て、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域
   に発光しにくい金属の一種または複数種で気密容器内容
   積１ｃｃ当たり１ｍｇ以上のハロゲン化物からなる第２
   のハロゲン化物、ならびに希ガスを含んで気密容器内に
   封入された放電媒体と；を具備し、本質的に水銀が封入
   されていないことを特徴とする前照灯用短アーク形メタ
   ルハライドランプ。
2. 【請求項２】耐火性で透光性の気密容器と；気密容器に
   封着されている一対の電極と；少なくともナトリウムＮ
   ａおよびスカンジウムＳｃを含むハロゲン化物からなる
   第１のハロゲン化物、蒸気圧が相対的に大きくて、か
   つ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視域に発光
   しにくい金属の一種または複数種のハロゲン化物からな
   る第２のハロゲン化物、ならびに１気圧以上のキセノン
   を含んで気密容器内に封入された放電媒体と；を具備
   し、本質的に水銀が封入されていないことを特徴とする
   前照灯用短アーク形メタルハライドランプ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の前照灯用短アーク
   形メタルハライドランプと；前照灯用短アーク形メタル
   ハライドランプを付勢する電子化点灯装置と；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点灯装
   置。
4. 【請求項４】反射鏡を備えた前照灯本体と；前照灯本体
   の反射鏡に発光が入射するように配設される請求項１ま
   たは２記載の前照灯用短アーク形メタルハライドランプ
   と；前照灯用短アーク形メタルハライドランプを付勢す
   る電子化点灯装置と；を具備していることを特徴とする
   前照灯。