JP2002329476A

JP2002329476A - メタルハライドランプ、メタルハライドランプ点灯装置、及び自動車用前照灯装置

Info

Publication number: JP2002329476A
Application number: JP2001131548A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kamimura; 幸三上村; Toshihiko Ishigami; 敏彦石神; Mikio Matsuda; 幹男松田; Toshio Hiruta; 寿男蛭田; Shigehisa Kawazuru; 滋久川鶴
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】長寿命の水銀レス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、及び自動車用前照灯装
置を提供する。【解決手段】本発明のメタルハライドランプ１は、水
銀が実質的に封入されていなく、安定時のランプ電力が
３７〜６０Wで動作するメタルハライドランプである。
このメタルハライドランプ１は、発光部２ａと発光部２
ａの両端に連設された一対の封止部２ｂ、２ｃと封止部
２ｂの反発光部側端部に連設された非封止部２ｄとを有
する放電容器２を具備している。この放電容器２の外側
には、発光部２ａを覆う外管７が接合されている。具体
的には、外管７の端部７ａは非封止部２ｄに接合されて
おり、かつ端部７ｂは封止部２ｃに接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、メタルハライドラ
ンプと、それを用いたメタルハライドランプ点灯装置及
び自動車用前照灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプは、発光管内に水
銀および希ガスと共に各種のハロゲン化金属（メタルハ
ライド）を封入することにより、ランプの発光効率や演
色性を向上させたものである。このように、メタルハラ
イドランプは高効率、高演色性などの特徴を有すること
から、店舗照明や道路照明などの一般照明用として幅広
く使用されている。さらに、自動車の前照灯装置におい
ても、光源としてメタルハライドランプが使用されるよ
うになってきている。

【０００３】上述したように、従来のメタルハライドラ
ンプにおいては、放電媒体の一部として水銀を用いたメ
タルハライドランプ（水銀メタルハライドランプ）が一
般的である。しかし、環境問題が深刻化してきている現
在では、照明分野においても環境負荷が大きい水銀の使
用を減少させることが求められており、さらにはランプ
全般から水銀を廃絶することが非常に重要な問題として
考えられている。

【０００４】このような問題に対して、メタルハライド
ランプにおいても水銀を使用しないための対策がいくつ
か提案されている。例えば、特許第２９８２１９８号公
報や特開平６−８４４９６号公報には、スカンジウム
（Ｓｃ）、ナトリウム（Ｎａ）、希土類元素などのハロ
ゲン化物と希ガスを放電媒体として封入したメタルハラ
イドランプが記載されている。

【０００５】特開平１１−２３８４８８号公報には、主
発光物質である第１のハロゲン化物に加えて、蒸気圧が
高くて発光しにくい第２のハロゲン化物を封入したメタ
ルハライドランプが記載されている。さらに、特開平１
１−３０７０４８号公報には、ＳｃとＮａのハロゲン化
物に加えて、第３の添加物としてイットリウム（Ｙ）や
インジウム（Ｉｎ）のハロゲン化物などを封入したメタ
ルハライドランプが記載されている。これらはいずれも
水銀（Ｈｇ）を用いないことに基づく種々の問題に対処
したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した水
銀を用いないメタルハライドランプ（水銀レスメタルハ
ライドランプ）においては、放電媒体の一部として水銀
を使用しないことに基づいて、新たに以下に示すような
問題が生じている。

【０００７】即ち、水銀はランプ電圧を上昇させる効果
を有するので、水銀レスメタルハライドランプでは、水
銀メタルハライドランプよりランプ電圧が低下してしま
う。ここで、ランプ電圧が低下しても、ランプ電圧中の
発光に寄与しない陰極降下電圧は、ほぼ変化しない。従
って、ランプ電圧が低下すると、陰極降下電圧の比率が
大きくなり、発光効率が低下してしまう。このようなこ
とから水銀レスメタルハライドランプでは、水銀メタル
ハライドランプより大きな電力を投入して、発光効率の
低下を防いでいる。

【０００８】しかしながら、大きな電力を投入すると、
点当時の放電容器の温度が上昇するので、封止部が早期
に破壊される可能性がある。その結果、水銀メタルハラ
イドランプに比べて短寿命になるという問題がある。

【０００９】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものである。即ち、長寿命の水銀を実質的に含
まないメタルハライドランプ、メタルハライドランプ点
灯装置、及び自動車用前照灯装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決しようとする手段】請求項１記載の発明の
メタルハライドランプは、発光部と前記発光部の両端に
連設された一対の封止部と一方の前記封止部の反発光部
側端部に連設された非封止部とを有する放電容器と；
前記発光部を覆い、かつ前記放電容器に接合された第１
の端部と第２の端部とを有する外管と；前記封止部に一
部が埋設され、かつ前記発光部内に対向するように配設
された、電極間距離が３．６〜４．８ｍｍである一対の
電極と；前記各封止部に封止され、かつ前記各電極に接
合された一対の金属箔と；前記各金属箔に接合され、か
つ前記放電容器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、ハロゲン化金属と希ガスとを
含み、かつ本質的に水銀を含まない放電媒体と；を具備
するメタルハライドランプであって、前記外管の前記第
１の端部は前記非封止部に、かつ前記第２の端部は前記
封止部に接合されており、前記第２の端部の内表面から
前記第２の端部側の前記放電容器端までの距離が１〜５
ｍｍであり、かつ安定時に３７〜６０Wのランプ電力で
動作することを特徴とする。

【００１１】上述した請求項１記載の発明および以下に
示す各発明において、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。

【００１２】（放電容器について）放電容器は、耐火性
で透光性の気密容器により構成されており、発光部と発
光部の両端に連設された一対の封止部と一方の封止部の
反発光部側端部に連設された非封止部とを有する。気密
容器は、放電ランプの通常の作動温度に十分耐え得る耐
火性を備え、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、どのよう材料で
作られていてもよい。例えば、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。

【００１３】発光部の内部には、放電を生じさせるため
の放電空間が形成されている。また、一方の封止部の反
発光部側端部には非封止部が連設されているが、他方の
封止部の反発光部側端部には非封止部が連設されていて
も連設されていなくともよい。さらに、非封止部の形状
としては、管状が例示されるが、必ずしもこれに限定さ
れるものではない。

【００１４】（外管について）外管は、発光部を覆い、
かつ放電容器に接合された第１の端部と第２の端部とを
有している。具体的には、外管の第１の端部は非封止部
に、かつ第２の端部は封止部に接合されている。また、
第２の端部の内表面から第２の端部側の放電容器端まで
の距離が１〜５ｍｍになるように設計されている。

【００１５】外管は、紫外線を遮断する紫外線遮断ガラ
スで形成することが好ましい。発光部から発せられる紫
外線を遮断することができるからである。なお、外管と
放電容器との間の空間は、大気圧に保たれていることが
好ましい。

【００１６】また、第２の端部の内表面から第２の端部
側の放電容器端までの距離が１〜５ｍｍであると規定し
たのは、以下の理由による。封止部の金属箔と電極とが
接合されている部分（電極接合部）は破壊され易く、こ
の電極接合部の周辺に第２の端部を接合すると、この接
合による熱歪により、電極接合部がより破壊され易くな
る。なお、第２の端部との接合位置が電極接合部から離
れれば離れるほど、電極接合部における第２の端部の接
合による熱歪の影響は低減される。また、メタルハライ
ドランプの全長は、配光面及びコスト面から水銀メタル
ハライドランプの全長と同等の長さに維持する必要があ
る。従って、第２の端部の内表面から第２の端部側の放
電容器端までの距離が小さければ小さいほど、第２の端
部との接合位置が電極接合部から離れる。よって、前記
距離が小さければ小さいほど、電極接合部における熱歪
の影響は低減される。ここで、第２の端部の内表面から
第２の端部側の放電容器端までの距離が５ｍｍ以下であ
ると、第２の端部との接合位置が電極接合部から十分に
離れているので、電極接合部において熱歪よる影響が少
なく封止部が破壊され難い。ただし、第２の端部の内表
面から第２の端部側の放電容器端までの距離が１ｍｍを
下回ると、加工上、不備が生ずる可能性があるので好ま
しくない。

【００１７】（電極について）一対の電極は、封止部に
一部が埋設され、かつ発光部内に対向するように配設さ
れている。また電極間の距離である電極間距離は、電極
間距離が３．６〜４．８ｍｍになるように調節されてい
る。

【００１８】本発明の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。交
流で作動させる場合には、一対の電極は同一構造とする
ことができる。

【００１９】また、本発明のメタルハライドランプを自
動車前照灯用として用いる場合には、先端部の径を軸部
の径より大きくすると好都合である。すなわち、自動車
前照灯ではランプの点滅回数が非常に多くなると共に、
始動時には定常時より大きな電流を流すため、先端部の
径を軸部の径より大きくすることで頻繁な点滅に対応さ
せることができ、また軸部の径を細くすることで封止部
におけるクラックの発生を抑制することができる。さら
に、直流で作動させる場合には、一般に陽極は温度上昇
が激しいので、同様に陽極の先端部の径を大きくして放
熱面積を大きくすることが好ましい。なお、陰極の先端
部は必ずしも径を大きくする必要はない。

【００２０】一対の電極の電極間距離を３．６〜４．８
ｍｍと規定したのは、電極間距離が３．６ｍｍを下回る
と、ランプ電圧が低下するためランプ効率が低下するか
らであり、電極間距離が４．８ｍｍを上回ると、配光制
御が困難になるからである。また、外管に遮光膜を形成
しない場合であっては、電極間距離は３．７５〜４．６
５ｍｍが好ましい。なお、ここで言う電極間距離は、短
アーク形のメタルハライドランプに対応するものである
が、本発明は必ずしもこれに限られるものではなく、長
アーク形のメタルハライドランプを構成することも可能
である。

【００２１】（金属箔について）一対の金属箔は、各封
止部に気密に封止されているとともに各電極に接合され
ている。また、外部リードにも接合されている。

【００２２】金属箔としては、例えばモリブデン箔を使
用することが可能である。また、金属箔は、例えば厚さ
が１０〜５０μｍの短冊状に形成されていることが好ま
しい。なお、金属箔と電極及び外部リードとの接合は特
に限定されるものではなく、溶接接合であっても、また
ろう付けであってもよい。

【００２３】（放電媒体について）放電媒体は放電容器
内に封入され、ハロゲン化金属と希ガスとを含むもので
ある。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
与する金属のハロゲン化物（第１のハロゲン化物）が使
用される。このようなハロゲン化物としては、ナトリウ
ム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類元素か
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
を用いることができる。ＮａやＳｃは特に高効率な発光
物質である。

【００２４】ハロゲン化金属は、蒸気圧が相対的に高
く、かつ第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
（第２のハロゲン化物）を含むことができる。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。このような第２の
ハロゲン化物を添加することによって、Ｈｇを含むラン
プに近いランプ電圧を得ることができるため、水銀レス
メタルハライドランプの電気特性や発光特性を改善する
ことが可能となる。第２のハロゲン化物は色度改善など
に対しても寄与する。

【００２５】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（Ｓ
ｂ）、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）、
ハフニウム（Ｈｆ）、及び錫（Ｓｎ）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が用いられる。

【００２６】さらに、ハロゲン化金属として、インジウ
ム（Ｉｎ）及びセシウム（Ｃｓ）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（第３のハロゲン化
物）を含んでいてもよい。Ｉｎのハロゲン化物は発光色
度の改善などに寄与する。また、Ｃｓのハロゲン化物は
アーク温度の分布を補正して熱損失を低減する成分など
として添加される。

【００２７】本発明におけるハロゲン化金属としては、
上述した第１のハロゲン化物に第２のハロゲン化物、さ
らには第３のハロゲン化物を混合したハロゲン化金属が
例示されるが、必ずしもこれに限定されるものではな
く、第１のハロゲン化物のうちの１種以上のハロゲン化
金属であってもよい。また、２種以上のハロゲン化金属
の一部が複合ハロゲン化物を形成していてもよい。

【００２８】ハロゲン化金属を構成するハロゲンとして
は、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）、フッ
素（Ｆ）のいずれを用いてもよい。また、これらの中で
もヨウ素（Ｉ）が最も好ましい。さらに、例えばヨウ化
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。

【００２９】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（放電空間の体積）１ｃｃ当たり５〜１１
０ｍｇ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５〜３５ｍｇ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共に、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０．０５〜２００ｍｇ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。

【００３０】希ガスは、始動用および緩衝ガスとして作
用すると共に、始動直後には主発光を担うように作用す
るもので、一般的には気密容器を透過しなければ特に限
定されないが、ネオン（Ｎｅ）は石英ガラスを透過しや
すいので、気密容器を石英ガラスで形成する場合には、
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。

【００３１】また、希ガスの封入圧力を高くすると、メ
タルハライドランプの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
特性が良好であることは、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
ジェクタなどにおいて極めて重要である。希ガスは例え
ば３．０×１０^５Ｐａ（３気圧）以上の圧力で封入さ
れ、特に５．１×１０^５〜１．５×１０^６Ｐａ（５．０
〜１５気圧）の範囲で封入することが好ましい。

【００３２】本発明のメタルハライドランプは、水銀が
本質的に封入されていない。ここで、「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状
態に限られるものではなく、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
存在していることを許容することを意味する。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、水銀蒸気により放電ランプの電気特
性を維持する場合、短アーク形においては放電容器の内
容積１ｃｃ当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によって
は５０ｍｇ以上の水銀を封入していたことからすれば、
本発明は水銀量が本質的に少ないといえる。

【００３３】（ランプ電力について）本発明のメタルハ
ライドランプは、安定時に３７〜６０Wのランプ電力で
動作する。メタルハライドランプに投入されるランプ電
力が３７〜６０Ｗ以下の小形のメタルハライドランプ
は、自動車用前照灯装置の光源として好適である。ま
た、メタルハライドランプは、安定時に４０〜６０Wの
ランプ電力で動作することが好ましい。さらに、メタル
ハライドランプの始動時の最大電流は３Ａ以上であるこ
とが好ましく、このようなメタルハライドランプは自動
車用前照灯装置の光源として好適である。

【００３４】請求項１記載の発明のメタルハライドラン
プは、外管の第１の端部は非封止部に、かつ第２の端部
は封止部に接合されており、第２の端部の内表面から第
２の端部側の放電容器端までの距離が１〜５ｍｍであ
り、第２の端部側の外部リードが略直角に折り曲げられ
ており、かつ安定時に３７〜６０Wのランプ電力で動作
するので、水銀メタルハライドランプより大きな電力を
投入した場合であっても、長寿命の水銀を実質的に含ま
ないメタルハライドランプを提供することができる。

【００３５】請求項２記載の発明のメタルハライドラン
プは、請求項１記載のメタルハライドランプであって、
内側に前記非封止部が挿入された、前記外部リードを介
して前記電極に電圧を印加する口金と；前記放電容器を
支持して前記放電容器を前記口金に固定する支持部材
と；をさらに具備し、かつ光中心が２６．７〜２７．４
ｍｍであることを特徴とする。

【００３６】口金としては、様々な形状のものを使用す
ることができる。支持部材は、放電容器を直接的或いは
間接的に保持して、支持している。また、支持部材は、
金属で形成されていることが好ましい。金属は熱伝導性
に優れているので、金属で支持部材を形成することによ
り封止部の温度をより低下させることができる。

【００３７】光中心とは、基準面から発光中心までの距
離である。ここで、光中心を２６．７〜２７．４ｍｍと
規定したのは、光中心が２６．７ｍｍを下回ると、配光
制御が困難になるからであり、光中心が２７．４ｍｍを
上回ると、従来のメタルハライドランプと同等の配光を
得るには灯部のサイズを大きくする必要があるからであ
る。また、外管に遮光膜を形成しない場合であっては、
光中心は２６．９〜２７．３ｍｍであることが好まし
い。

【００３８】請求項２記載の発明のメタルハライドラン
プでは、内側に非封止部が挿入された、外部リードを介
して電極に電圧を印加する口金と；放電容器を支持して
放電容器を口金に固定する支持部材と；をさらに具備
し、かつ光中心が２６．７〜２７．４ｍｍであるので、
配光制御が容易になるとともに灯部のサイズを大きくせ
ずに従来のメタルハライドランプと同等の配光が得られ
る。

【００３９】請求項３記載の発明のメタルハライドラン
プは、請求項１又は２記載のメタルハライドランプであ
って、前記第２の端部側の前記外部リードが、前記第２
の端部側の前記放電容器端付近に略直角に形成された直
角部を有していることを特徴とする。

【００４０】請求項３記載の発明のメタルハライドラン
プでは、第２の端部側の外部リードが、第２の端部側の
放電容器端付近に略直角に形成された直角部を有してい
るので、メタルハライドランプの全長を短くすることが
できる。

【００４１】請求項４記載の発明のメタルハライドラン
プは、請求項２又は３記載のメタルハライドランプであ
って、前記支持部材が、前記第１の端部側の前記外管を
保持して前記放電容器を支持していることを特徴とす
る。

【００４２】請求項４記載の発明のメタルハライドラン
プでは、支持部材が、第１の端部側の外管を保持して放
電容器を支持しているので、支持部材との接触面積を増
大させることができ、確実に封止部の温度をより低下さ
せることができる。

【００４３】請求項５記載の発明のメタルハライドラン
プ点灯装置は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のメタルハライドランプと；前記メタルハライドランプ
を直流で点灯する点灯回路と；を具備することを特徴と
するメタルハライドランプ点灯装置。請求項６記載のメ
タルハライドランプ点灯装置は、本発明のメタルハライ
ドランプを直流点灯することを規定したものである。

【００４４】すなわち、本発明のメタルハライドランプ
を直流点灯することによって、Ｈｇ封入のメタルハライ
ドランプを交流点灯する場合に比べて、装置を小形化す
ることができる。これは自動車では直流が用いられてい
るため、交流に電力変換する必要がないためである。さ
らに、直流点灯の場合には陽極の温度上昇が激しく、陽
極側での発光物質の蒸発量が増大して異常発光が生じや
すい。本発明によれば、このような直流点灯に起因する
異常発光についても確実に解消することができる。この
ように、本発明のメタルハライドランプ点灯装置は、特
に自動車の前照灯装置に好適である。

【００４５】請求項６記載の発明の自動車用前照灯装置
は、請求項１ないし５のいずれか１項にメタルハライド
ランプと；前記メタルハライドランプが配設され、前記
メタルハライドランプの前記放電容器の長手方向に沿っ
た光軸を有する自動車用前照灯装置本体と；を具備する
ことを特徴とする自動車用前照灯装置である。

【００４６】本発明の自動車用前照灯装置は、本発明の
メタルハライドランプを具備するので、始動時の赤色系
の発光時間が短縮され、安全性を高めることが可能とな
る。なお、自動車用前照灯装置本体とは、自動車用前照
灯装置からメタルハライドランプを除いた残余の構成を
全て含むものである。

【００４７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態に係るメタルハライドランプにつ
いて説明する。図１は本実施の形態に係るメタルハライ
ドランプの概略構成を示した断面図である。これら各図
において、１はメタルハライドランプ、２は放電容器、
３はハロゲン化金属、４は電極、５は金属箔、６は外部
リード、７は外管である。

【００４８】メタルハライドランプ１は、中空紡錘形状
の石英ガラス製気密容器からなるチップレスの放電容器
２を有している。この放電容器２は、細長い放電空間を
有する発光部２ａと発光部２ａの両端に連設された一対
の封止部２ｂ、２ｃと封止部２ｂの反発光部側端部に連
設された略管状の非封止部２ｄとを有している。

【００４９】放電容器２の発光部２ａ内には放電媒体と
して、２種以上のハロゲン化金属から実質的になるハロ
ゲン化金属３と希ガスとが封入されている。放電媒体は
本質的にＨｇを含まないものである。ハロゲン化金属３
は、具体的には、例えば発光に寄与するＮａ、Ｓｃおよ
び希土類金属から選ばれる一種または複数種の第１のハ
ロゲン化物と、前述した第２のハロゲン化物と第３のハ
ロゲン化物とから主に構成されている。

【００５０】放電容器２の発光部２ａ内には一対の電極
４が対向して配置されている。本実施の形態では、これ
らの電極４は、電極間距離Ｌ_１が３．６〜４．８ｍｍに
なるように配置されている。電極間距離Ｌ_１を３．６〜
４．８ｍｍとすることによりランプ効率を向上させるこ
とができるとももに配光制御が容易になる。また、これ
ら電極４はそれぞれ電極軸４ａとそれより径大とされた
先端部４ｂを有している。先端部４ｂは球状構造とされ
ており、電極軸４ａと一体に形成されている。電極４の
電極軸４ａは、一部が封止部２ｂ、２ｃ内に埋設されて
いる。この埋設により、電極４が発光部２ａ内の所定の
位置に配置されている。

【００５１】放電容器２の封止部２ｂ、２ｃ内には、モ
リブデン箔などの金属箔５がそれぞれ配設されており、
金属箔５の一端には、電極４の電極軸４ａの端部がそれ
ぞれ接合されている。また、金属箔５の他端には、外部
リード６ａ、６ｂの一端がそれぞれ接合されている。外
部リード６ａは、封止部２ｂ及び非封止部２ｄを介して
放電容器２外に導出されており、外部リード６ｂは、封
止部２ｃを介してから放電容器２外に導出されている。
電極４、金属箔５、及び外部リード６は上記のように接
合された状態で、封止部２ｂ、２ｃにより気密に封着さ
れている。この封着により、発光部２内を気密状態する
ことができる。

【００５２】発光部２の外側には、発光部２を覆うよう
に外管７が配設されている。外管７は、例えば紫外線遮
断ガラスから形成されており、発光部２から発せられる
紫外線を透過させないようになっている。なお、外管７
と発光部２との間の空間の圧力は、大気圧に保たれてい
る。

【００５３】外管７の一方の端部７ａ（第１の端部）は
非封止部２ｄに接合され、かつ他方の端部７ｂ（第２の
端部）は封止部２ｃに接合されている。また、外管７の
端部７ｂは、封止部２ｃの反発光部側の端部２ｅに接合
されている。また、外管７の端部７ｂは、端部７ｂの内
表面７ｃから端部７ｂ側の放電容器２の端２ｆまでの距
離Ｌ_２が１〜５ｍｍになるように封止部２ｃに接合され
ている。外管７の端部７ｂを端部７ｂの内表面７ｃから
放電容器２の端２ｅまでの距離Ｌ_２が１〜５ｍｍになる
ように封止部２ｃに接合することにより、封止部２ｃの
電極４と金属箔５との接合部分の熱歪による破壊を防止
することができる。

【００５４】さらに、本実施の形態のメタルハライドラ
ンプ１は、安定時に３７〜６０Wのランプ電力で動作す
る。

【００５５】本実施の形態では、外管７の端部７ａが非
封止部２ｄに接合され、かつ端部７ｂが封止部２ｃに接
合されているので、長寿命の水銀レスのメタルハライド
ランプ１を提供することができる。即ち、従来の水銀レ
スメタルハライドランプは、外管の両端部が封止部に接
合されている。これに対し、本実施の形態のメタルハラ
イドランプ１は、外管７の端部７ａが非封止部２ｄに接
合され、かつ端部７ｂが封止部２ｃに接合されている。
従って、従来の水銀レスメタルハライドランプよりメタ
ルハライドランプ１の方が外管７の表面積が大きいの
で、従来の水銀レスメタルハライドランプよりメタルハ
ライドランプ１の方が伝熱面積が大きい。また、封止部
２ｂ、２ｃは発光部２ａに連設されているので、点灯時
には外管７より封止部２ｂ、２ｃの方が温度が高くな
る。よって、放電により封止部２ｂ、２ｃの温度が上昇
した場合であっても、より多くの熱が封止部２ｂ、２ｃ
から外管７に移動するので、封止部２ｂ、２ｃの温度が
従来の水銀レスメタルハライドランプの封止部の温度よ
り低下する。その結果、温度上昇による封止部２ｂ、２
ｃの破壊を低減できるので、従来の水銀レスメタルハラ
イドランプよりランプ寿命が長くなる。

【００５６】（実施例１）以下、実施例１について説明
する。本実施例では、第１の実施の形態に係るメタルハ
ライドランプ１を使用して、封止部の温度及び寿命まで
の時間を測定した。

【００５７】以下、本実施例のメタルハライドランプに
ついて説明する。本実施例に係るメタルハライドランプ
の各封止部の長さは約１５ｍｍであり、発光部の両端間
の長さは約８ｍｍである。また、外管の一端は発光中心
から約３０ｍｍ離れた非封止部に、他端は発光中心から
約１８ｍｍ離れた封止部に接合されている。

【００５８】上記のようなメタルハライドランプを点灯
させて、寿命までの時間を測定した。また、本実施例に
係るメタルハライドランプと比較するために、比較例と
して従来のメタルハライドランプについても封止部の温
度及び寿命までの時間を測定した。

【００５９】以下、比較例のメタルハライドランプにつ
いて説明する。この比較例に係るメタルハライドランプ
は、水銀レスメタルハライドランプである。また、外管
の両端は発光部中心から約１８ｍｍ離れた封止部に接合
されている。なお、各封止部の長さ及び発光部の両端間
の長さは、本実施例に係るメタルハライドランプと同じ
である。

【００６０】測定結果を以下に示す。本実施例に係るメ
タルハライドランプの外管が非封止部に接合された側の
封止部の温度は、比較例に係るメタルハライドランプの
封止部の温度より約３０℃低かった。また、本実施例に
係るメタルハライドランプの平均寿命は２３００時間で
あったのに対し、比較例に係るメタルハライドランプの
平均寿命は、２０００時間であった。従って、比較例に
係るメタルハライドランプより本実施例に係るメタルハ
ライドランプの方が、封止部の温度が低く、寿命が長い
ということが確認された。

【００６１】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態について説明する。なお、以下本実施の形
態以降の実施の形態のうち先行する実施の形態と重複す
る内容については説明を省略する。図２は本実施の形態
に係るメタルハライドランプを模式的に示した垂直断面
図である。本実施の形態は、図１と同様な構成を有する
メタルハライドランプ１を、さらに自動車用前照灯装置
に装着するのに適した構造を示すものである。同図にお
いて、１１はメタルハライドランプ、１２は口金、１３
は支持部材、１４は絶縁チューブである。

【００６２】本実施の形態のメタルハライドランプ１１
は、主に、メタルハライドランプ１と、外部リード６を
介して電極４に電圧を印加する口金１２と、メタルハラ
イドランプ１を支持してメタルハライドランプ１を口金
１２に固定する支持部材１３と、から構成されている。

【００６３】口金１２は、例えば、合成樹脂から形成さ
れた基体部１２ａと、金属から形成された２つの導体部
１２ｂ、１２ｃとから構成されている。

【００６４】基体部１２ａは、上面に開口部１２ｄを有
しており、この開口部１２ｄにはメタルハライドランプ
１の非封止部２ｄが挿入されている。基体部１２ａの上
面には、例えば３箇所に突起１２ｅが設けられている。
この突起１２ｅは、基準面を形成するものであり、本実
施の形態では、この基準面から発光中心まで距離である
光中心が２６．７〜２７．４ｍｍになるように調節され
ている。光中心を２６．７〜２７．４ｍｍとすることに
より、配光制御が容易になるとともに灯部のサイズを大
きくせずに従来のメタルハライドランプと同等の配光が
得られる。

【００６５】導体部１２ｂ、１２ｃは、互いに絶縁され
ており、導体部１２ｂには外部リード６ａが接続されて
おり、導体部１２ｃには外部リード６ｂが接続されてい
る。

【００６６】また、本実施の形態の外部リード６ｂに
は、絶縁チューブ１４が被覆されている。メタルハライ
ドランプ１による光照射方向は、絶縁チューブ１４と反
対側の方向になる。この際、絶縁チューブ１４をセラミ
ックスチューブで構成し、このセラミックスチューブを
黒色などに着色することも有効である。黒色のセラミッ
クスチューブによれば、メタルハライドランプ１からの
光が反射しにくいため、光の乱反射によるグレアを抑制
することができる。グレアの抑制は自動車用前照灯装置
に対して特に有効である。セラミックスチューブの黒色
化は、金属酸化物の塗布、焼成などにより実施可能であ
る。

【００６７】また、本実施の形態の外部リード６ｂは、
封止部２ｃから引き出されたところで、略直角に折り曲
げられている。外部リード６ｂを略直角に折り曲げるこ
とにより、メタルハライドランプ１１の全長を短くする
ことができる。

【００６８】支持部材１３は、例えばステンレスのよう
な耐熱性及び耐光性に優れた金属から構成されている。
この支持部材１３は、口金１２に設けられた開口部１２
ｄの内側に配設されており、端部７ａ側の外管７を保持
してメタルハライドランプ１を支持している。この支持
により、メタルハライドランプ１が口金１２に対して植
立するように固定される。また、端部７ａ側の外管７を
支持することにより、支持部材１３が非封止部２ｄを支
持する場合よりも接触面積が大きくなる。その結果、伝
熱面積が大きくなるので、点灯時の封止部２ｂ、２ｃの
温度をより低下させることができる。

【００６９】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態について説明する。図３は本実施の形態に
係る自動車用前照灯装置の概略構成を示す斜視図であ
る。同図において、１５は反射鏡、１６は前面カバーで
ある。反射鏡１５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２に示すメ
タルハライドランプ１１（図示せず）を着脱するように
構成されている。前面カバー１６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が一体に形成
されており、反射鏡１５の前面開口部に気密に装着され
ている。

【００７０】（第４の実施の形態）以下、本発明の第４
の実施の形態について説明する。図４は本実施の形態に
係るメタルハライドランプ点灯装置の回路を模式的に示
した図である。この実施形態は、メタルハライドランプ
を直流点灯するように構成したものである。同図におい
て、２１は直流電源、２２はチョッパ、２３は制御手
段、２４はランプ電流検出手段、２５はランプ電圧検出
手段、２６は始動手段、２７はメタルハライドランプで
ある。

【００７１】直流電源２１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２１ａを並列接続して平滑化を行う。

【００７２】チョッパ２２は、直流電圧を所要値の電圧
に変換すると共に、メタルハライドランプ２７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。

【００７３】制御手段２３は、チョッパ２２を制御す
る。例えば、点灯直後にはメタルハライドランプ２７に
定格ランプ電流の例えば３倍以上のランプ電流をチョッ
パ２２から流し、その後時間の経過と共に徐々にランプ
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、制御手段２３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２２を定電力制御する。さら
に、制御手段２３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いて、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。

【００７４】ランプ電流検出手段２４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２３に制御
入力する。ランプ電圧検出手段２５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２３に制御
入力する。始動手段２６は、始動時に２０ｋＶのパルス
電圧をメタルハライドランプ２７に供給できるように構
成されている。

【００７５】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
になるため、交流点灯に比較して約３０％のコスト低減
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。

【００７６】（第５の実施の形態）以下、本発明の第５
の実施の形態について説明する。図５は本実施の形態に
係るメタルハライドランプ点灯装置の回路を模式的に示
した図である。この実施の形態は、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第４の実施の形態
と異なる。

【００７７】２８は交流変換手段である。この交流変換
手段２８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２８ａ、２８ａの直列回路
の一対をチョッパ２２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２８ｂの発振出力を4個のスイ
ッチング手段２８ａ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。

【００７８】そして、高周波交流によってメタルハライ
ドランプ２７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４と同様な制御が行われ
るようになっている。

【００７９】

【発明の効果】以上、詳説したように、請求項１記載の
発明によれば、長寿命の水銀を実質的に含まないメタル
ハライドランプを提供することができる。

【００８０】また、請求項２記載の発明によれば、配光
制御が容易になるとともに灯部のサイズを大きくせずに
従来のメタルハライドランプと同等の配光が得られる。

【００８１】また、請求項３記載の発明によれば、メタ
ルハライドランプの全長を短くすることができる。

【００８２】さらに、請求項４記載の発明によれば、確
実に封止部の温度を低下させることができる。

【００８３】また、請求項５記載の発明によれば、水銀
を封入したメタルハライドランプを交流点灯する場合よ
りも小形化した点灯装置を提供することができる。

【００８４】また、請求項６記載の発明によれば、安全
性や信頼性に優れる自動車用前照灯装置を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るメタルハライドランプ
の概略構成を示した断面図である。

【図２】第２の実施の形態に係るメタルハライドランプ
を模式的に示した垂直断面図である。

【図３】第３の実施の形態に係る自動車用前照灯装置の
概略構成を示す斜視図である。

【図４】第４の実施の形態に係るメタルハライドランプ
点灯装置の回路を模式的に示した図である。

【図５】第５の実施の形態に係るメタルハライドランプ
点灯装置の回路を模式的に示した図である。

【符号の説明】

１、１１、２７…メタルハライドランプ２…放電容器、２ａ…発光部、２ｂ，２ｃ…封止部、２ｄ…非封止部３…ハロゲン化金属４…電極５…金属箔６…外部リード７…外管、７ａ，７ｂ…端部

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）Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｆ２１Ｗ 101:10 // Ｆ２１Ｗ 101:10 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 3/02 Ｇ (72)発明者石神敏彦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 (72)発明者川鶴滋久愛媛県今治市旭町５丁目２番地の１ハリソン東芝ライティング株式会社内Ｆターム(参考） 3K042 AA08 AC06 3K072 AA13 AC11 AC20 BA03 GA02 GB18 5C015 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部と前記発光部の両端に連設された
一対の封止部と一方の前記封止部の反発光部側端部に連
設された非封止部とを有する放電容器と；前記発光部を
覆い、かつ前記放電容器に接合された第１の端部と第２
の端部とを有する外管と；前記封止部に一部が埋設さ
れ、かつ前記発光部内に対向するように配設された、電
極間距離が３．６〜４．８ｍｍである一対の電極と；前
記各封止部に封止され、かつ前記各電極に接合された一
対の金属箔と；前記各金属箔に接合され、かつ前記放電
容器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、ハロゲン化金属と希ガスとを含み、かつ
本質的に水銀を含まない放電媒体と；を具備するメタル
ハライドランプであって、前記外管の前記第１の端部は前記非封止部に、かつ前記
第２の端部は前記封止部に接合されており、前記第２の
端部の内表面から前記第２の端部側の前記放電容器端ま
での距離が１〜５ｍｍであり、かつ安定時に３７〜６０
Wのランプ電力で動作することを特徴とするメタルハラ
イドランプ。
【請求項２】請求項１記載のメタルハライドランプで
あって、内側に前記非封止部が挿入された、前記外部リ
ードを介して前記電極に電圧を印加する口金と；前記放
電容器を支持して前記放電容器を前記口金に固定する支
持部材と；をさらに具備し、かつ光中心が２６．７〜２
７．４ｍｍであることを特徴とするメタルハライドラン
プ。
【請求項３】請求項１又は２記載のメタルハライドラ
ンプであって、前記第２の端部側の前記外部リードは、
前記第２の端部側の前記放電容器端付近に略直角に形成
された直角部を有していることを特徴とするメタルハラ
イドランプ。
【請求項４】請求項２又は３記載のメタルハライドラ
ンプであって、前記支持部材は、前記第１の端部側の前
記外管を保持して前記放電容器を支持していることを特
徴とするメタルハライドランプ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のメタルハライドランプと；前記メタルハライドランプ
を直流で点灯する点灯回路と；を具備することを特徴と
するメタルハライドランプ点灯装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項に記載
のメタルハライドランプと；前記メタルハライドランプ
が配設され、前記メタルハライドランプの前記放電容器
の長手方向に沿った光軸を有する自動車用前照灯装置本
体と；を具備することを特徴とする自動車用前照灯装
置。