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JP2008181680A - Metal halide lamp, lighting device, automotive headlamp device - Google Patents

Metal halide lamp, lighting device, automotive headlamp device Download PDF

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JP2008181680A
JP2008181680A JP2007012373A JP2007012373A JP2008181680A JP 2008181680 A JP2008181680 A JP 2008181680A JP 2007012373 A JP2007012373 A JP 2007012373A JP 2007012373 A JP2007012373 A JP 2007012373A JP 2008181680 A JP2008181680 A JP 2008181680A
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JP
Japan
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metal
metal halide
halide lamp
coating film
lamp
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007012373A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ueno
貴史 上野
Takeo Kato
剛雄 加藤
Ikue Karibe
幾恵 苅部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Harison Toshiba Lighting Corp
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Publication date
Application filed by Harison Toshiba Lighting Corp filed Critical Harison Toshiba Lighting Corp
Priority to JP2007012373A priority Critical patent/JP2008181680A/en
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Abstract

【課題】水銀フリーのメタルハライドランプ寿命特性の低下などを改善する。
【解決手段】メタルハライドランプは、放電空間14と封止部12a,12bを有する放電容器11を備える。放電容器11内には、ハロゲン化金属と希ガスとを含み、水銀を含まない放電媒体が封入されている。放電空間14内には一対の電極3a2,3b2が対向配置されており、これら電極3a2,3b2の基部側端部はそれぞれ金属箔3a1,3b1に接合されている。金属箔3a1,3b1の他方の端部側にはそれぞれリード線3a3,3b3が接合されており、この状態で金属箔3a1,3b1は封止部12a,12bにより気密に封着されている。金属箔4と電極軸3aとの接合部近傍を含む領域には凹凸部4a,4bが形成される。凹凸部4a,4bは、遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応を抑制させ、ランプの長寿命化を実現させる。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To improve the deterioration of the life characteristics of a mercury-free metal halide lamp.
A metal halide lamp includes a discharge vessel 11 having a discharge space 14 and sealing portions 12a and 12b. A discharge medium containing a metal halide and a rare gas and not containing mercury is enclosed in the discharge vessel 11. A pair of electrodes 3a2 and 3b2 are disposed opposite to each other in the discharge space 14, and base side end portions of these electrodes 3a2 and 3b2 are joined to the metal foils 3a1 and 3b1, respectively. Lead wires 3a3 and 3b3 are joined to the other end portions of the metal foils 3a1 and 3b1, respectively. In this state, the metal foils 3a1 and 3b1 are hermetically sealed by the sealing portions 12a and 12b. Concave and convex portions 4a and 4b are formed in a region including the vicinity of the junction between the metal foil 4 and the electrode shaft 3a. The concavo-convex portions 4a and 4b suppress the reaction with free halogen or metal halide, thereby realizing a longer lamp life.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、メタルハライドランプと、このランプの点灯装置および自動車用前照灯装置に関する。   The present invention relates to a metal halide lamp, a lighting device for the lamp, and an automotive headlamp device.

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)
特開2002-260581公報
Conventional mercury-free metal halide lamps that do not use mercury have a problem in that the metal foil made of molybdenum foil or the like that ensures the airtightness of the discharge vessel is likely to react with the discharge medium. In order to prevent the reaction with the discharge medium and to improve the life characteristics due to the absence of mercury. (For example, Patent Document 1)
JP 2002-260581 A

上記した特許文献1の技術は、コーティング膜を金属箔全体に形成された場合でも、封止の際にコーティング膜と金属箔との熱膨張率の差により、コーティング膜にクラックが生じ、このクラックを通して放電媒体が浸入するため、封止部にクラック等が生じ長寿命化に悪影響を与える要因が発生する、という問題があった。   In the technique of Patent Document 1 described above, even when the coating film is formed on the entire metal foil, a crack occurs in the coating film due to the difference in thermal expansion coefficient between the coating film and the metal foil during sealing. Since the discharge medium permeates through the crack, there is a problem that a crack or the like is generated in the sealing portion, causing a factor that adversely affects the long life.

この発明の目的は、本質的に水銀を用いないメタルハライドランプにあって、水銀を用いないことに伴う寿命特性の低下等の改善を施したメタルハライドランプおよびこのランプを用いたメタルハライドランプ点灯装置および自動車用前照灯装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a metal halide lamp that essentially does not use mercury, a metal halide lamp that has been improved such as a decrease in life characteristics caused by not using mercury, a metal halide lamp lighting device using the lamp, and an automobile An object of the present invention is to provide a headlight device for use.

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、放電空間と前記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、前記放電空間内に対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極の基部側端部にそれぞれ接合され、かつ前記封止部により気密に封着された金属箔と、前記金属箔の他方の端部側にそれぞれ接合され、かつ前記封止部外に導出された一対の外部リードと、前記金属箔の前記電極との接合部を含む領域に、粗度が0.5μm≦Ra≦3μm、1.5μm≦Rz≦10μmで、凹部と凸部が交互に連鎖して網目状に形成した凹凸部と、を具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a metal halide lamp of the present invention includes a discharge vessel having a discharge space and sealing portions provided at both ends of the discharge space, and a metal halide sealed in the discharge vessel. A discharge medium containing noble gas and essentially free of mercury; a pair of electrodes disposed opposite to each other in the discharge space; and a base side end of each of the pair of electrodes; and A metal foil hermetically sealed by a sealing portion; a pair of external leads joined to the other end side of the metal foil and led out of the sealing portion; and the electrode of the metal foil And an uneven portion formed in a mesh shape by alternately connecting recesses and projections with a roughness of 0.5 μm ≦ Ra ≦ 3 μm and 1.5 μm ≦ Rz ≦ 10 μm. It is characterized by doing.

この発明によれば、金属箔と電極の接合部分に凹凸部を形成したことにより、金属箔と放電媒体中の遊離ハロゲンやハロゲン化金属などとの反応を抑制させることができ、ランプの長寿命化を図ることが可能となる。   According to the present invention, by forming an uneven portion at the joint between the metal foil and the electrode, the reaction between the metal foil and free halogen or metal halide in the discharge medium can be suppressed, and the lamp has a long service life. Can be achieved.

以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1〜図4は、この発明のメタルハライドランプに関する第1の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の要部を拡大して示した正面図、図3は図2の要部をさらに拡大して示した正面図、図4は図3のa−a’断面図である。   1 to 4 are diagrams for explaining a first embodiment of the metal halide lamp according to the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram, and FIG. 2 is a front view showing an enlarged main part of FIG. FIG. 3 is a front view showing the main part of FIG. 2 further enlarged, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line aa ′ of FIG.

図1において、1はメタルハライドランプを構成する内管であり、その中央部の放電容器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。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、例えば石英ガラスを使用可能である。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an inner tube constituting a metal halide lamp. Sealing portions 12a and 12b are formed at both ends of a discharge vessel 11 at the center, and cylindrical non-tubes are formed at both ends. Sealing portions 13a and 13b are formed. The inner tube 1 can be used as long as it is a material excellent in heat resistance and translucency. For example, quartz glass can be used.

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、自動車の前照灯を用途とする場合は、放電空間の容積は10μl〜40μlであるのことが望ましい。   Inside the discharge vessel 11, a discharge space 14 having a substantially cylindrical shape at the center and a tapered shape at both ends in the axial direction is formed. The volume of the discharge space 14 is preferably 100 μl or less for a short arc type discharge lamp, and the volume of the discharge space is preferably 10 μl to 40 μl when an automotive headlamp is used.

放電空間14には、ハロゲン化金属2および希ガスとからなる放電媒体が封入されている。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。   In the discharge space 14, a discharge medium composed of the metal halide 2 and a rare gas is enclosed. The discharge medium is essentially free of mercury. Next, a specific example of the discharge medium will be described.

まず、ハロゲン化金属2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。   First, as the metal halide 2, halides of various metal elements can be used. For example, a first halide that mainly contributes to light emission is used. As the first halide, a halide of one or more kinds of metal elements selected from sodium (Na), scandium (Sc), and a rare earth metal is used. Na and Sc are particularly efficient luminous materials.

ハロゲン化金属2は、蒸気圧が相対的に高く、第1のハロゲン化物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。   The metal halide 2 may contain one or a plurality of halides of a metal having a relatively high vapor pressure and less light emission in the visible light region as compared with the first halide as the second halide. it can. The metal that does not easily emit light in the visible light region has a higher energy level than the metal of the first halide and may be in a state where the metal of the first halide mainly emits light. By adding the second halide, a lamp voltage close to that of a lamp containing mercury can be obtained, and the electric and light emission characteristics of the mercury-free metal halide lamp can be improved. The second halide contributes to chromaticity improvement and the like.

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)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。   Examples of the second halide include magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), zinc (Zn), nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum (Al), and antimony. One or more metal halides selected from (Sb), beryllium (Be), rhenium (Re), gallium (Ga), indium (In), titanium (Ti), zirconium (Zr) and hafnium (Hf) Is used.

さらに、ハロゲン化金属2には第3のハロゲン化物を含んでいてもよい。第3のハロゲン化物は、遊離ハロゲンの抑制に寄与する成分として例えば錫(Sn)が、アーク温度の分布を補正して熱損失を低減させる成分等として例えばセシウム(Cs)が添加される。   Further, the metal halide 2 may contain a third halide. In the third halide, for example, tin (Sn) is added as a component that contributes to suppression of free halogen, and cesium (Cs) is added as a component that corrects the distribution of the arc temperature to reduce heat loss.

ハロゲン化金属2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。   As the halogen constituting the metal halide 2, iodine (I) is most suitable in terms of low reactivity, and the reactivity increases in the order of bromine (Br), chlorine (Cl), and fluorine (F). It can be appropriately selected as necessary. Further, different halogen compounds such as iodide and bromide can be used in combination.

ハロゲン化金属2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。   With respect to the amount of metal halide 2 enclosed, for example, the first halide that mainly contributes to light emission can be enclosed in the range of 5 mg to 110 mg per 1 cc of the internal volume of the discharge vessel (volume of the discharge space). A more preferable range is 5 mg to 35 mg per 1 cc of the internal volume of the discharge vessel. In such a range, the rise of the luminous flux can be accelerated and the light color can be stabilized. The second halide can be enclosed in the range of 0.05 mg to 200 mg per 1 cc of the internal volume of the discharge vessel. About other halides, it adjusts suitably.

また、希ガスは、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11を透過しなければ特に限定されないが、気密容器11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。   In addition to starting and buffer gas, the rare gas acts to emit main light immediately after starting. Generally, there is no particular limitation as long as it does not pass through the discharge vessel 11, but argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe) is recommended when the hermetic vessel 11 is formed of quartz glass. When light emission immediately after start-up depends on a rare gas, xenon is optimal because xenon has the highest luminous efficiency.

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。   When the enclosure pressure of the rare gas is increased, the lamp voltage is increased, and the lamp input can be increased for the same lamp current to improve the rising characteristics of the luminous flux. Good rise characteristics of the luminous flux are convenient for any purpose of use, but are particularly important for automotive headlamp devices and liquid crystal projectors. For example, the rare gas is sealed at a pressure of 3 atm or more, and is preferably sealed in a range of 5 to 15 atm.

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。   Further, “essentially no mercury is enclosed” is not limited to the state where mercury is not enclosed at all, and it is acceptable that less than 2 mg of mercury, preferably 1 mg or less of mercury exists per 1 cc of internal volume of the discharge vessel. Means. However, it is environmentally desirable that mercury is not encapsulated. In the case where the electrical characteristics of the discharge lamp are maintained by the conventional mercury vapor, the short arc type is filled with 20 mg to 40 mg of mercury per 1 cc of the internal volume of the discharge vessel, and in some cases, 50 mg or more of mercury. It can be said that the amount of mercury used in is essentially low.

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、電極3a2、3b2、リード線3a3、3b3から構成される。   In FIG. 1 again, mounts 3a and 3b are sealed inside the sealing portions 12a and 12b. The mounts 3a and 3b include metal foils 3a1 and 3b1, electrodes 3a2 and 3b2, and lead wires 3a3 and 3b3.

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。図3に示すように金属箔3a1と電極3a2の接合部とその近傍、金属箔3b1と電極3b2の接合部とその近傍には、凹部31と凸部32による凹凸部4a,4bが形成されている。   The metal foils 3a1 and 3b1 are strip-shaped thin metal plates having a high melting point such as molybdenum. As shown in FIG. 3, concave and convex portions 4a and 4b formed by the concave portions 31 and the convex portions 32 are formed at and near the joint portion between the metal foil 3a1 and the electrode 3a2, and at the joint portion between the metal foil 3b1 and the electrode 3b2. Yes.

ここで、凹凸部4a,4bは粗度が0.5μm≦Ra≦3μm、1.5μm≦Rz≦10μmであるとともに、凹部31と凸部32が交互に連鎖して網目状になることで平坦な部分が連ならないように形成されている。ここで、Raは算術平均粗さを表わし、Rzは十点平均粗さを表わすものである。   Here, the irregularities 4a and 4b have a roughness of 0.5 μm ≦ Ra ≦ 3 μm and 1.5 μm ≦ Rz ≦ 10 μm, and are flat as the concave portions 31 and the convex portions 32 are alternately linked to form a mesh shape. It is formed so that these parts do not continue. Here, Ra represents arithmetic average roughness, and Rz represents ten-point average roughness.

凹凸部4a,4bは、金属箔3a1、3b1と放電媒体中の遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応を、凹部31と凸部32によりこれらが伝わる距離を稼ぐことにより抑制するものである。金属箔3a1、3b1と遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応を抑制する上で、凹凸部4a,4bは金属箔3a1,3b1の両面全域を被覆するように形成されている(図4参照)。   The concavo-convex portions 4a and 4b suppress the reaction between the metal foils 3a1 and 3b1 and the free halogen or metal halide in the discharge medium by increasing the distance through which the concave portions 31 and the convex portions 32 are transmitted. In order to suppress the reaction between the metal foils 3a1, 3b1 and free halogen or metal halide, the concavo-convex parts 4a, 4b are formed so as to cover the entire area of both surfaces of the metal foils 3a1, 3b1 (see FIG. 4).

この実施形態では、金属箔と放電媒体中の遊離ハロゲンやハロゲン化金属などとの反応を、金属箔の表面に形成された凹凸部により抑制させることができる。このため、金属箔の反応に伴う箔切れ、封止部のクラックやそれによるリーク、さらには破裂などの発生を抑えることができ、長寿命の水銀フリーのレスメタルハライドランプを得ることが可能となる。   In this embodiment, the reaction between the metal foil and the free halogen or metal halide in the discharge medium can be suppressed by the uneven portions formed on the surface of the metal foil. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of foil breakage, cracks in the sealing portion, leakage due to the metal foil reaction, and further explosion, and it is possible to obtain a long-life mercury-free less metal halide lamp. .

図5は、この発明のメタルハライドランプに関する第2の実施形態について説明するための断面図である。この図では、金属箔の片方の表面を拡大した状態を示している。この実施形態は、凹凸部4a,4bの表面に金属および金属酸化物から選ばれる少なくとも一種からなる微粒子5aが充填されたコーティング膜51により被覆されている。   FIG. 5 is a sectional view for explaining a second embodiment relating to the metal halide lamp of the present invention. In this figure, the state which expanded the one surface of metal foil is shown. In this embodiment, the surface of the concavo-convex portions 4a and 4b is covered with a coating film 51 filled with fine particles 5a made of at least one selected from metals and metal oxides.

コーティング膜51は金属箔3a1、3b1とともに封止部12a、12bにより封着されるため、その構成材料には1500℃で5秒〜60秒の加熱条件に対して変質しない高融点材料が好ましい。   Since the coating film 51 is sealed by the sealing portions 12a and 12b together with the metal foils 3a1 and 3b1, a high melting point material that does not change in quality under heating conditions of 1500 ° C. for 5 seconds to 60 seconds is preferable.

コーティング膜51を形成している微粒子5aは、遊離ハロゲンガスやメタルハライドガスがコーティング膜中を拡散し難くするために、微細な粒子としている。コーティング膜51は、例えば今回試したような20nm〜100nm程度の金属酸化物微粒子により形成することで、良好な耐ハロゲン効果を得ることができる。   The fine particles 5a forming the coating film 51 are fine particles in order to make it difficult for free halogen gas and metal halide gas to diffuse in the coating film. By forming the coating film 51 with metal oxide fine particles of about 20 nm to 100 nm as tried this time, for example, a good halogen resistance effect can be obtained.

コーティング膜51の金属材料としては、例えば白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、レニウム(Re)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ホルミウム(Ho)、ジスプロシウム(Dy)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、およびホウ素(B)から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。金属材料は単体金属として用いる場合に限らず、上記金属元素を含む合金として使用してもよい。   Examples of the metal material of the coating film 51 include platinum (Pt), tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo), rhenium (Re), niobium (Nb), vanadium (V), zirconium (Zr), Examples thereof include at least one selected from hafnium (Hf), holmium (Ho), dysprosium (Dy), yttrium (Y), scandium (Sc), and boron (B). The metal material is not limited to being used as a single metal, but may be used as an alloy containing the above metal element.

また、金属酸化物としては、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、ハフニア(HfO)、イットリア(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ジスプロシウム(Dy)、酸化スカンジウム(Sc)、および酸化タンタル(Ta)から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。これらの化合物は、複数種の混合物として使用してもよいし、またイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)のような複合酸化物でもあってよい。 As the metal oxide, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), hafnia (HfO 2 ), yttria (Y 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ). , Dysprosium oxide (Dy 2 O 3 ), scandium oxide (Sc 2 O 3 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). These compounds may be used as a mixture of plural kinds, or may be a complex oxide such as yttrium aluminum garnet (YAG).

上記した材料からなるコーティング膜51は、ハロゲンやハロゲン化金属との反応を抑制することができるため、この反応に起因する封止部12a,12bのクラック発生、さらには破裂の発生等を大幅に抑制することが可能となる。従って、水銀フリーメタルハライドランプの寿命をより確実に延ばすことができる。   Since the coating film 51 made of the above-described material can suppress the reaction with halogen or metal halide, the occurrence of cracks in the sealing portions 12a and 12b and further the occurrence of rupture due to this reaction are greatly reduced. It becomes possible to suppress. Therefore, the lifetime of the mercury-free metal halide lamp can be extended more reliably.

コーティング膜51は、まず第1に金属箔3a1,3b1と放電媒体中の特に遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応を抑制するものであり、これらのガスがコーティング膜中を拡散して金属箔3a1,3b1表面に到達するのを微粒子31により抑制させることができる。   The coating film 51 first suppresses the reaction between the metal foils 3a1 and 3b1 and, in particular, free halogen or metal halide in the discharge medium, and these gases diffuse in the coating film to cause the metal foils 3a1 and 3b1. Reaching the surface can be suppressed by the fine particles 31.

コーティング膜51は、金属箔3a1、3b1の電極3a2、3b2との接合部を含む領域を被覆するように形成される。すなわち、放電媒体中の遊離ハロゲンガスやメタルハライドガスが侵入する部位は、金属箔3a1,3b1の電極3a2,3b2との接合部端であり、少なくともこのような部位が被覆されるように、コーティング膜を形成する。コーティング膜51は、電極3a2、3b2との接合部を含む金属箔3a1、3b1の片面領域のみに形成してもよいが、金属箔3a1、3b1の放電空間14側端部については両面、さらにはエッジ部や放電空間14側端面を含めた金属箔の全面を覆うように形成しても良い。   The coating film 51 is formed so as to cover a region including a joint portion between the metal foils 3a1, 3b1 and the electrodes 3a2, 3b2. That is, the portion where the free halogen gas or metal halide gas in the discharge medium enters is the end of the joint between the metal foils 3a1 and 3b1 and the electrodes 3a2 and 3b2, and the coating film is coated so that at least such portions are covered. Form. The coating film 51 may be formed only on one side region of the metal foils 3a1, 3b1 including the joints with the electrodes 3a2, 3b2, but both ends and further on the end portions on the discharge space 14 side of the metal foils 3a1, 3b1. You may form so that the whole surface of metal foil including an edge part and the discharge space 14 side end surface may be covered.

コーティング膜の形成方法は、上記に限定されるものではなく、溶液の塗布焼成法、静電塗装法等を適用することによって、金属箔3a1,3b1の電極3a2,3b2との接合部を含む領域にコーティング膜を形成してもよい。   The method for forming the coating film is not limited to the above, and a region including the joint portions of the metal foils 3a1 and 3b1 with the electrodes 3a2 and 3b2 by applying a solution baking method, an electrostatic coating method, or the like. A coating film may be formed.

溶液の塗布焼成法を適用する場合には、まず金属酸化物微粒子を有機溶媒や水等に分散させてスラリー溶液を調製し、これを金属箔3a1,3b2の必要部位に塗布して乾燥させた後、例えばモリブデン製の金属箔3a1,3b1が著しく酸化もしくは劣化しない条件で焼成することによって、コーティング膜51を形成することができる。   When applying the coating and firing method of the solution, first, a metal oxide fine particle is dispersed in an organic solvent, water, or the like to prepare a slurry solution, which is applied to necessary portions of the metal foils 3a1 and 3b2 and dried. Thereafter, the coating film 51 can be formed, for example, by firing the molybdenum metal foils 3a1 and 3b1 under conditions that do not significantly oxidize or deteriorate.

コーティング膜51は、電極3a2,3b2を接合する前の金属箔3a1,3b1に対して形成してもよいし、電極3a2,3b2を金属に接合した後に形成してもよい。電極を金属箔に接合した後にコーティング膜を形成した場合には、コーティング膜を金属箔の表面のみならず、電極の金属箔との接合部近傍の電極3a2,3b2の基部側表面も覆うように形成することができる。コーティング膜51の膜厚は、50nm以上でかつ金属箔3a1,3b1の最大厚の10%以下とする。   The coating film 51 may be formed on the metal foils 3a1 and 3b1 before the electrodes 3a2 and 3b2 are joined, or may be formed after the electrodes 3a2 and 3b2 are joined to the metal. When the coating film is formed after bonding the electrode to the metal foil, the coating film covers not only the surface of the metal foil but also the base side surface of the electrodes 3a2 and 3b2 in the vicinity of the bonding portion of the electrode with the metal foil. Can be formed. The film thickness of the coating film 51 is 50 nm or more and 10% or less of the maximum thickness of the metal foils 3a1 and 3b1.

この実施形態では、凹凸部に形成されたコーティング膜に充填された微粒子が、金属箔と放電媒体中の遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応をさらに抑制させることができる。金属箔の反応に伴う箔切れ、封止部のクラックやそれによるリーク、破裂などの発生をさらに抑えて、水銀フリーのメタルハライドランプのより長寿命化を実現させることができる。   In this embodiment, the fine particles filled in the coating film formed on the uneven portion can further suppress the reaction between the metal foil and the free halogen or metal halide in the discharge medium. It is possible to further extend the life of the mercury-free metal halide lamp by further suppressing the occurrence of foil breakage, cracks in the sealing portion, leaks, and rupture due to the reaction of the metal foil.

図6は、この発明のメタルハライドランプに関する第3の実施形態について説明するための、図5に相当する断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 for describing a third embodiment relating to the metal halide lamp of the present invention.

この実施形態は、凹凸部4a,4bの表面に金属および金属酸化物から選ばれる少なくとも一種からなる針状粒子61aで形成されたコーティング膜61により被覆されている。コーティング膜61は、金属箔3a1,3b1の電極3a2,3b2との接合部を含む領域を被覆するように形成されている。コーティング膜61の膜厚は、50nm以上でかつ金属箔3a1,3b1の最大厚の10%以下であるのは、図5の実施形態と同様である。   In this embodiment, the surfaces of the concavo-convex portions 4a and 4b are covered with a coating film 61 formed of needle-like particles 61a made of at least one selected from metals and metal oxides. The coating film 61 is formed so as to cover a region including a joint portion between the metal foils 3a1 and 3b1 and the electrodes 3a2 and 3b2. The thickness of the coating film 61 is 50 nm or more and 10% or less of the maximum thickness of the metal foils 3a1 and 3b1, as in the embodiment of FIG.

この実施形態では、凹凸部に形成されたコーティング膜の針状粒子が金属箔と放電媒体中の遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応をさらに抑制させ、水銀フリーのメタルハライドランプのさらなる長寿命化を実現させることができる。さらにコーティング膜に充填された針状粒子は、金属箔からの剥離を防ぐ作用も果たすことができる。   In this embodiment, the needle-like particles of the coating film formed on the concavo-convex portion further suppress the reaction between the metal foil and the free halogen or metal halide in the discharge medium, thereby realizing a longer life of the mercury-free metal halide lamp. be able to. Furthermore, the acicular particles filled in the coating film can also serve to prevent peeling from the metal foil.

図7は、この発明のメタルハライドランプに関する第4の実施形態について説明するための、図5に相当する断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 for describing a fourth embodiment relating to the metal halide lamp of the present invention.

この実施形態は、凹凸部4a,4bの表面に金属および金属酸化物から選ばれる少なくとも一種からなる微粒子51aと針状粒子61aとで形成されたコーティング膜71により被覆されている。コーティング膜71は、金属箔3a1,3b1の電極軸3a2,3b2との接合部を含む領域を被覆するように形成されている。コーティング膜71の膜厚は50nm以上でかつ金属箔4の最大厚の10%以下であるのは、図5の実施形態と同様である。   In this embodiment, the surfaces of the concavo-convex portions 4a and 4b are covered with a coating film 71 formed of fine particles 51a made of at least one selected from metals and metal oxides and needle-like particles 61a. The coating film 71 is formed so as to cover a region including a joint portion between the metal foils 3a1 and 3b1 and the electrode shafts 3a2 and 3b2. The thickness of the coating film 71 is 50 nm or more and 10% or less of the maximum thickness of the metal foil 4 as in the embodiment of FIG.

この実施形態では、凹凸部に形成されたコーティング膜を構成する微粒子と針状粒子に基づき遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応するまでの距離を稼ぐことができる。このため遊離ハロゲンやメタルハライドとの反応をさらに抑制させ、水銀フリーのメタルハライドランプのさらなる長寿命化を実現させることが可能となる。   In this embodiment, it is possible to earn a distance until reaction with free halogen or metal halide based on the fine particles constituting the coating film formed on the concavo-convex portion and the acicular particles. For this reason, it becomes possible to further suppress the reaction with free halogen or metal halide, and to realize further extension of the life of the mercury-free metal halide lamp.

次に、上記した第1〜第4の各実施形態による水銀フリーのレスメタルハライドランプの実施例とその評価結果について図8、図9を参照して説明する。   Next, examples of mercury-free less metal halide lamps according to the first to fourth embodiments and evaluation results thereof will be described with reference to FIGS.

図8は、金属箔3a1、3b1の表面に形成される凹凸部なしの従来例と凹凸部ありの各実施例1〜4について説明したもので、図9は、従来例と各実施例に基づくランプ寿命について説明したものである。   FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional example without uneven portions formed on the surface of the metal foils 3a1 and 3b1, and Examples 1 to 4 with uneven portions, and FIG. 9 is based on the conventional examples and the respective embodiments. It explains the lamp life.

寿命を試すについて放電容器11は、図1に示すように外径aを6.5mm、内径bを3mmの形状を有する石英ガラス製の気密容器を使用した。電極3a2,3b2は、外径cが0.4mmのタングステン製のものを使用し、電極3a2と3b2の電極間距離dは4.2mmとした。放電媒体のうち、ハロゲン化金属については、ScI、NaIおよびZnIを用い、これらの比率を体積比でScI:NaI:ZnI=3:5:2とするとともに、全体量で1mg封入した。希ガスはXeを使用し、このXeは10気圧で封入した。 As for the discharge vessel 11, an airtight vessel made of quartz glass having an outer diameter a of 6.5 mm and an inner diameter b of 3 mm as shown in FIG. 1 was used. The electrodes 3a2 and 3b2 were made of tungsten having an outer diameter c of 0.4 mm, and the inter-electrode distance d between the electrodes 3a2 and 3b2 was 4.2 mm. Among the discharge media, for the metal halide, ScI 3 , NaI and ZnI 2 are used, and these ratios are set to ScI 3 : NaI: ZnI 2 = 3: 5: 2 by volume ratio, and 1 mg is enclosed in the total amount. did. Xe was used as the rare gas, and this Xe was sealed at 10 atm.

さらに、金属箔3a1、3b1は厚さ20μm、長さ10mmのモリブデン製のものを用意し、その表面の凹凸部4a,4bの粗度を、Ra=1μm、Rz=3.5μmとした。   Furthermore, the metal foils 3a1 and 3b1 were made of molybdenum having a thickness of 20 μm and a length of 10 mm, and the roughness of the uneven portions 4a and 4b on the surface was Ra = 1 μm and Rz = 3.5 μm.

従来例としては、Raが0.1未満の平滑な金属箔を用いる。実施例1では、金属箔3a1、3b1の表面に凹凸部4a,4bを形成した。実施例2では、凹凸部4a,4bの表面に、平均粒径20nmのAl微粒子51aのコーティング膜51を水溶液塗布焼成法により膜厚0.3μmで形成した。実施例3ではMoの針状粒子9の膜を膜厚0.3μmで形成した。実施例4ではMoの針状粒子61aと平均粒径20nmのAl微粒子51aが混在するコーティング膜71を水溶液塗布焼成法により膜厚0.3μmで形成した。なお、従来例と実施例1の金属箔3a1、3b1表面には、コーティング膜は形成されていない。 As a conventional example, a smooth metal foil with Ra of less than 0.1 is used. In Example 1, the uneven portions 4a and 4b were formed on the surfaces of the metal foils 3a1 and 3b1. In Example 2, a coating film 51 of Al 2 O 3 fine particles 51a having an average particle diameter of 20 nm was formed on the surface of the concavo-convex parts 4a and 4b by an aqueous solution coating method with a film thickness of 0.3 μm. In Example 3, a film of Mo needle-like particles 9 was formed to a thickness of 0.3 μm. In Example 4, the coating film 71 in which the needle-like particles 61a of Mo and the Al 2 O 3 fine particles 51a having an average particle diameter of 20 nm are mixed is formed with a film thickness of 0.3 μm by an aqueous solution coating method. In addition, the coating film is not formed in the metal foil 3a1, 3b1 surface of a prior art example and Example 1. FIG.

上記した実施例1〜4と従来例による各水銀フリーメタルハライドランプを、ランプ電力35Wで点灯させ、その際の寿命時間を測定した結果を図9に示す。   FIG. 9 shows the results of measuring the lifetime of each of the above-described mercury-free metal halide lamps according to Examples 1 to 4 and the conventional example at a lamp power of 35 W.

図9から明らかなように、実施例1〜4による各水銀フリーメタルハライドランプは、従来例の水銀フリーメタルハライドランプに比べて寿命時間が延びており、実施例1〜4でも単に凹凸部4a,4bが形成されたものよりも、コーティング膜が形成されたもののランプ寿命が延びることが分かる。凹凸部4a,4bとコーティング膜の組み合わせでも、微粒子51aによるコーティング膜51よりも、針状粒子61aによりコーティング膜61の寿命が延びることが分かる。さらに微粒子51aと針状粒子61aを混在させたコーティング膜71ではさらにランプ寿命が延びることが分かる。   As is clear from FIG. 9, each of the mercury-free metal halide lamps according to Examples 1 to 4 has a longer lifetime than the conventional mercury-free metal halide lamp. It can be seen that the lamp life is longer in the case where the coating film is formed than in the case where is formed. It can be seen that the life of the coating film 61 is extended by the acicular particles 61a even in the combination of the concavo-convex portions 4a and 4b and the coating film, as compared with the coating film 51 of the fine particles 51a. Furthermore, it can be seen that the lamp life is further extended in the coating film 71 in which the fine particles 51a and the acicular particles 61a are mixed.

なお、上記した各コーティング膜の材料に代えて、SiO膜、ZrO膜、HfO膜、Y膜、HoTa膜、Al膜、Si膜、AlN膜、TiN膜、Ta膜、W膜、Re膜、Nb膜、V膜、Zr膜、Ho膜、Dy膜、Y膜、Sc膜をそれぞれ用いた水銀フリーメタルハライドランプについても、同様に良好な寿命特性を有していることを確認することができた。 In place of the material of each coating film described above, SiO 2 film, ZrO 2 film, HfO 2 film, Y 2 O 3 film, Ho 2 O 3 film , Ta 2 O 3 film, Al 2 O 3 film, Si Also for mercury-free metal halide lamps using 3 N 4 film, AlN film, TiN film, Ta film, W film, Re film, Nb film, V film, Zr film, Ho film, Dy film, Y film, and Sc film, respectively. Similarly, it was confirmed that it had good life characteristics.

図10は、この発明のメタルハライドランプに関する第5の実施形態について説明するための、図2に相当する正面図である。図10でも片方の電極3a2側について示し、他方の電極側も同様であり図示を省略する。   FIG. 10 is a front view corresponding to FIG. 2 for explaining a fifth embodiment relating to the metal halide lamp of the present invention. FIG. 10 also shows the one electrode 3a2 side, and the other electrode side is the same and is not shown.

この実施形態は、電極3a2の金属箔3a1との接合部分、電極3a2の金属箔3a1とは重なっていない部分の一部に凹凸部4aと凹凸部4aの表面にコーティング膜51を形成した。凹凸部4aの表面にコーティング膜51を形成する電極3a2の部分は、封止部12a内に埋め込まれた部分のみならず、放電空間14に露出した部分の一部まで及んで形成する。   In this embodiment, the uneven portion 4a and the coating film 51 are formed on the surface of the uneven portion 4a at a portion where the electrode 3a2 is bonded to the metal foil 3a1 and a portion of the electrode 3a2 which is not overlapped with the metal foil 3a1. The portion of the electrode 3a2 that forms the coating film 51 on the surface of the concavo-convex portion 4a extends not only to the portion embedded in the sealing portion 12a but also to a portion of the portion exposed to the discharge space 14.

この場合、電極3a2の先端部から電極3a2の封止部12aに埋め込まれている根元部までの距離Lに対して、コーティング膜51の形成範囲は電極3a2の根元部から距離Lの30%までの範囲とする。言い換えると、電極3a2の根元部から距離Lの30%の位置と電極3a2先端部との間には、凹凸部4aとこの上面にコーティング膜51は形成しない。   In this case, with respect to the distance L from the tip of the electrode 3a2 to the root embedded in the sealing portion 12a of the electrode 3a2, the coating film 51 is formed from the root of the electrode 3a2 to 30% of the distance L. The range. In other words, the coating film 51 is not formed on the concavo-convex portion 4a and the upper surface between the position of 30% of the distance L from the base portion of the electrode 3a2 and the tip portion of the electrode 3a2.

コーティング膜51で覆われた凹凸部4aを放電空間14に露出させた電極3a2の一部まで覆うことによって、電極3a2を通電しにくくすることができるため、バックアークの発生を抑制することが可能となる。このとき、コーティング膜51を電極3a2より比抵抗が大きい材料、特にSiO、Al、Sc、Dy等の金属酸化物で形成することによって、バックアークの発生をより確実に抑制することができる。 By covering the uneven portion 4a covered with the coating film 51 up to a part of the electrode 3a2 exposed in the discharge space 14, it is possible to make the electrode 3a2 difficult to energize, and thus it is possible to suppress the occurrence of a back arc. It becomes. At this time, by forming the coating film 51 with a material having a specific resistance higher than that of the electrode 3a2, in particular, a metal oxide such as SiO 2 , Al 2 O 3 , Sc 2 O 3 , and Dy 2 O 3 , the back arc is generated. It can suppress more reliably.

次に、第5の実施形態による水銀フリーメタルハライドランプを実施例5としてその評価結果について述べる。   Next, an evaluation result of the mercury-free metal halide lamp according to the fifth embodiment will be described as Example 5.

この実施例5では、厚さ25μm、長さ10mm、粗度がRa=1μm、Rz=3.5μmの凹凸6が形成された金属箔3a1,3b1を用意し、これに電極3a2,3b2を溶接により接合した後、それぞれ以下のコーティング膜51を形成した。実施例5では平均粒径20nmのAl微粒子51aの膜を水溶液塗布焼成法により膜厚0.3μmで形成した。 In Example 5, metal foils 3a1 and 3b1 on which irregularities 6 having a thickness of 25 μm, a length of 10 mm, a roughness of Ra = 1 μm, and Rz = 3.5 μm were formed, and electrodes 3a2 and 3b2 were welded thereto. Then, the following coating films 51 were formed respectively. In Example 5, a film of Al 2 O 3 fine particles 51a having an average particle diameter of 20 nm was formed with a film thickness of 0.3 μm by an aqueous solution coating and baking method.

コーティング膜51による電極3a2,3b2の被覆範囲は、電極3a2,3b2の封止部12a,12bにそれぞれ埋め込まれている根元部から放電空間側の電極先端方向に1mmまでとした。これらの条件以外は、上記した実施例1と同一として、Hgレスメタルハライドランプを作製した。   The coverage of the electrodes 3a2 and 3b2 by the coating film 51 was set to 1 mm from the root portion embedded in the sealing portions 12a and 12b of the electrodes 3a2 and 3b2 to the electrode tip direction on the discharge space side. Except for these conditions, an Hg-less metal halide lamp was manufactured in the same manner as in Example 1 described above.

この実施例5の水銀フリーメタルハライドランプ、さらにコーティング膜51を形成しない以外は同一構成を有する。そしてランプの点滅試験を、ランプ電力35Wで実施した。   The mercury-free metal halide lamp of Example 5 has the same configuration except that the coating film 51 is not formed. A lamp flashing test was performed at a lamp power of 35 W.

その結果、実施例5のHgレスメタルハライドランプによれば、従来に比べてバックアークの発生が大幅に少ないことが確認された。さらに、寿命特性についても実施例1〜4と同様に良好な結果を示した。   As a result, according to the Hg-less metal halide lamp of Example 5, it was confirmed that the occurrence of back arc was significantly less than that in the past. Further, as to the life characteristics, good results were shown as in Examples 1 to 4.

この実施形態では、ランプ寿命を延ばすことができることに加え、バックアークの発生が大幅に抑えてチラツキな異常放電の発生を少なくすることが可能となる。   In this embodiment, in addition to extending the lamp life, it is possible to greatly suppress the occurrence of back arc and reduce the occurrence of flickering abnormal discharge.

図11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して説明する。   FIG. 11 is a schematic configuration diagram for explaining a case where the metal halide lamp according to the present invention is applied to an automotive headlamp. The same reference numerals are given to the same components as those in FIG. The description will focus on the different parts.

図11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、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。   In FIG. 11, the arc tube constituting the main part of the metal halide lamp has a double tube structure, and an inner tube 1 made of, for example, quartz glass is disposed inside the arc tube. The inner tube 1 has an elongated shape in the lamp axis direction, and a substantially elliptical discharge vessel 11 is formed at a substantially central portion thereof. Plate-shaped sealing portions 12a and 12b are formed at both ends of the discharge vessel 11, and cylindrical non-sealing portions 13a and 13b are formed at both ends thereof.

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70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11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70および舌片72の接触点を溶接している。なお、ソケット7の底部にはリード線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。   A socket 7 is connected to the non-sealing portion 13a side of the arc tube. The metal band 70 attached to the outer peripheral surface of the outer tube 9 near the non-sealing portion 13a is connected to the four metal tongue pieces 72 formed on the opening end of the socket 7 on the inner tube 1 holding side. (In FIG. 11, two are shown). And in order to strengthen a connection further, the contact point of the metal band 70 and the tongue piece 72 is welded. A terminal to which a lead wire 3a3 and a support wire (not shown) are connected is formed at the bottom of the socket 7.

一端が金属箔3a1、3b1の端部に接続されたリード線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。外部に延出したリード線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。   The other ends of the lead wires 3a3 and 3b3 whose one ends are connected to the end portions of the metal foils 3a1 and 3b1 extend outside the sealing portions 12a and 12b along the tube axis. One end of an L-shaped support wire 6 made of nickel is connected to the lead wire 3 b 3 extending to the outside, and the other end extends in the direction of the socket 7. A portion of the support wire 6 parallel to the tube axis is covered with an insulating sleeve 8 made of ceramic.

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。   Outside the inner tube 1 configured as described above, a cylindrical outer tube 9 in which a metal oxide having an ultraviolet blocking effect is added to quartz glass along the tube axis is provided substantially concentrically with the inner tube 1. It has been. The inner tube 1 and the outer tube 9 are connected by welding the outer tube 9 in the vicinity of the cylindrical unsealed portions 13a and 13b at both ends of the inner tube 1, and the inner space is in an airtight state. In the space, for example, a rare gas such as nitrogen, neon, argon, xenon, or the like can be sealed or mixed.

図12は、図11で説明した自動車用前照灯用のメタルハライドランプを、この発明の自動車用前照灯装置に適用した場合の一実施形態の概略構成について説明するための斜視図である。   FIG. 12 is a perspective view for explaining a schematic configuration of an embodiment when the metal halide lamp for an automotive headlamp described in FIG. 11 is applied to the automotive headlamp apparatus of the present invention.

同図において、121は反射鏡、122は前面カバーである。反射鏡121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11に示すメタルハライドランプ(図示せず)を着脱するように構成されている。前面カバー122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121の前面開口部に気密に装着されている。   In the figure, 121 is a reflecting mirror and 122 is a front cover. The reflecting mirror 121 is formed into a deformed paraboloid by molding plastics, and is configured to attach and detach a metal halide lamp (not shown) shown in FIG. 11 from the top back surface. The front cover 122 is integrally formed with prisms or lenses by molding transparent plastics, and is airtightly attached to the front opening of the reflecting mirror 121.

図13は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、131は直流電源、132はチョッパ、133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、134は始動部、135はメタルハライドランプである。   FIG. 13 is a circuit diagram for explaining a first embodiment relating to the lighting device of the present invention. In this embodiment, a metal halide lamp is configured to be lit by direct current. In the figure, 131 is a DC power source, 132 is a chopper, 133 is a control unit, R is a lamp current detecting means, VR is a lamp voltage detecting means, 134 is a starting unit, and 135 is a metal halide lamp.

直流電源131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。   As the DC power supply 131, a battery or a rectified DC power supply is used. In the case of an automobile, a battery is generally used. However, it may be a rectified DC power source that rectifies AC. If necessary, the electrolytic capacitor C is connected in parallel to perform smoothing.

チョッパ132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135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。   The chopper 132 converts the DC voltage into a voltage having a required value and controls the metal halide lamp 135 as required. When the DC power supply voltage is low, a step-up chopper is used, and when it is high, a step-down chopper is used.

制御部133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135に定格ランプ電流の3倍以上のランプ電流をチョッパ132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133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132を定電力制御する。さらに、制御部133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。   The control unit 133 controls the chopper 22. For example, immediately after the lamp is turned on, a lamp current more than three times the rated lamp current is supplied from the chopper 132 to the metal halide lamp 135, and thereafter, the lamp current is gradually reduced as time passes, and control is performed so that the rated lamp current is eventually achieved. . In addition, the control unit 133 performs constant power control of the chopper 132 by generating a constant power control signal when a detection signal of the lamp current and the lamp voltage is fed back. Further, the control unit 133 includes a microcomputer in which a temporal control pattern is previously incorporated, and is configured to control the lamp current.

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133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23に制御入力する。始動部134は、始動時に20kVのパルス電圧をメタルハライドランプ135に供給できるように構成されている。   The lamp current detection means R is inserted in series with the lamp, detects the lamp current, and inputs the control input to the control unit 133. The lamp voltage detection means VR is connected in parallel with the lamp, detects the lamp voltage, and inputs the control voltage to the control unit 23. The starting unit 134 is configured to supply a pulse voltage of 20 kV to the metal halide lamp 135 at the time of starting.

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。   Then, when the metal halide lamp is DC-lit using the metal halide lamp lighting device of this embodiment, a required light flux is generated immediately after lighting. As a result, it is possible to realize lighting with a luminous flux of 25% and a luminous flux of 80% after 4 seconds 1 second after turning on the power necessary as a vehicle headlamp. Further, since a DC-AC conversion circuit is not required, the cost can be reduced by about 30% compared to AC lighting. Further, the weight can be reduced by 15%. Along with this, the lighting circuit becomes inexpensive.

図14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13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。   FIG. 14 is a circuit diagram for explaining a second embodiment relating to the lighting device of the present invention. The same parts as those in FIG. This embodiment is different in that the metal halide lamp is configured to be AC-lit.

141は交流変換手段であり、この交流変換手段141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132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142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。   141 is an alternating current conversion means, and this alternating current conversion means 141 consists of a full bridge inverter. That is, a pair of series circuits of a pair of switching means Q1, Q2 and Q3, Q4 are connected in parallel between the output ends of the chopper 132 to form a bridge circuit, and the oscillation output of the oscillator 142 is converted into four switching means Q1 to Q1. The switching means Q1, Q4 and Q2, Q3 in the diagonal direction are alternately supplied to Q4 to generate high-frequency alternating current between the output ends of the bridge circuit.

そして、高周波交流によってメタルハライド放電ランプ135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。   The metal halide discharge lamp 135 is turned on by high frequency alternating current. In this AC lighting type configuration, the same control as in FIG. 13 is performed.

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。   According to each embodiment of the lighting device of the present invention of AC and DC, the above-described metal halide lamp of the present invention having excellent life characteristics can be safely maintained over a long period of time as a vehicle headlamp. .

この発明のメタルハライドランプに関する第1の実施形態について説明するための構成図。The block diagram for demonstrating 1st Embodiment regarding the metal halide lamp of this invention. 図1の要部を拡大して示した正面図。The front view which expanded and showed the principal part of FIG. 図2の要部をさらに拡大して示した正面図。The front view which expanded and showed the principal part of FIG. 図3のa−a’断面図。A-a 'sectional drawing of FIG. この発明のメタルハライドランプに関する第2の実施形態について説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating 2nd Embodiment regarding the metal halide lamp of this invention. この発明のメタルハライドランプに関する第3の実施形態について説明するための、図5に相当する断面図。Sectional drawing equivalent to FIG. 5 for demonstrating 3rd Embodiment regarding the metal halide lamp of this invention. この発明のメタルハライドランプに関する第4の実施形態について説明するための、図5に相当する断面図。Sectional drawing equivalent to FIG. 5 for demonstrating 4th Embodiment regarding the metal halide lamp of this invention. この発明のメタルハライドランプの金属箔に塗布するコーティング層の各実施例について説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating each Example of the coating layer apply | coated to the metal foil of the metal halide lamp of this invention. 図8の各実施例によるメタルハライドランプの寿命について説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the lifetime of the metal halide lamp by each Example of FIG. この発明によるメタルハライドランプに関する第5の実施形態について説明するための正面図。The front view for demonstrating 5th Embodiment regarding the metal halide lamp by this invention. 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。The schematic block diagram for demonstrating the case where the metal halide lamp of this invention is applied to the headlamp for motor vehicles. この発明の自動車用前照灯装置に関する実施形態について説明するための斜視図。The perspective view for demonstrating embodiment regarding the headlamp apparatus for motor vehicles of this invention. 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。The circuit diagram for demonstrating 1st Embodiment regarding the lighting device of this invention. 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。The circuit diagram for demonstrating 2nd Embodiment regarding the lighting device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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、3b2 電極
3a3、3b3 リード線
4a,4b 凹凸部
31 凹部
32 凸部
51a 微粒子
61a 針状粒子
51,61,71 コーティング膜
6 サポートワイヤ
7 ソケット
8 絶縁スリーブ
9 外管
121 反射鏡
122 前面カバー
131 直流電源
132 チョッパ
133 制御部
134 始動部
135 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
141 交流変換手段
142 発振器
Q1〜Q4 スイッチング手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner tube 11 Discharge container 12a, 12b Sealing part 13a, 13b Unsealing part 14 Discharge space 2 Metal halide 3a, 3b Mount 3a1, 3b1 Metal foil 3a2, 3b2 Electrode 3a3, 3b3 Lead wire 4a, 4b Uneven part 31 Concave portion 32 Convex portion 51a Fine particles 61a Needle-like particles 51, 61, 71 Coating film 6 Support wire 7 Socket 8 Insulating sleeve 9 Outer tube 121 Reflecting mirror 122 Front cover 131 DC power supply 132 Chopper 133 Control unit 134 Start unit 135 Metal halide lamp R Lamp Current detection means VR Lamp voltage detection means 141 AC conversion means 142 Oscillators Q1-Q4 Switching means

Claims (8)

放電空間と前記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、
前記放電空間内に対向して配置された一対の電極と、
前記一対の電極の基部側端部にそれぞれ接合され、かつ前記封止部により気密に封着された金属箔と、
前記金属箔の他方の端部側にそれぞれ接合され、かつ前記封止部外に導出された一対の外部リードと、
前記金属箔の前記電極との接合部を含む領域に、粗度が0.5μm≦Ra≦3μm、1.5μm≦Rz≦10μmで、凹部と凸部が交互に連鎖して網目状に形成した凹凸部と、を具備することを特徴とするメタルハライドランプ。
A discharge vessel having a discharge space and sealing portions provided at both ends of the discharge space;
A discharge medium enclosed in the discharge vessel, comprising a metal halide and a noble gas, and essentially free of mercury;
A pair of electrodes disposed opposite to each other in the discharge space;
Metal foils joined respectively to the base side end portions of the pair of electrodes and hermetically sealed by the sealing portion;
A pair of external leads respectively joined to the other end side of the metal foil and led out of the sealing portion;
In the region including the junction with the electrode of the metal foil, the roughness was 0.5 μm ≦ Ra ≦ 3 μm, 1.5 μm ≦ Rz ≦ 10 μm, and the concave and convex portions were alternately linked to form a network. A metal halide lamp comprising an uneven portion.
前記凹凸部の表面に、金属および金属酸化物からから選ばれる少なくとも一種からなる微粒子からなるコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。   The metal halide lamp according to claim 1, wherein a coating film made of fine particles made of at least one selected from a metal and a metal oxide is formed on the surface of the uneven portion. 前記コーティング膜は、金属および金属酸化物からから選ばれる少なくとも一種からなる針状粒子で形成したことを特徴とする請求項2記載のメタルハライドランプ。   3. The metal halide lamp according to claim 2, wherein the coating film is formed of acicular particles made of at least one selected from metals and metal oxides. 前記コーティング膜は、金属および金属酸化物からから選ばれる少なくとも一種からなる微粒子と、金属および金属酸化物からから選ばれる少なくとも一種からなる針状粒子とにより形成したことを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。   2. The coating film is formed of fine particles made of at least one selected from metals and metal oxides and needle-like particles made of at least one selected from metals and metal oxides. Metal halide lamp. 前記コーティング膜は、前記電極の前記金属箔との接合部側の一部を含む範囲を被覆するように形成したことを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。   2. The metal halide lamp according to claim 1, wherein the coating film is formed so as to cover a range including a part of the electrode on a side of a joint portion with the metal foil. 前記コーティング膜は、前記電極より比抵抗が大きい材料からなることを特徴とする請求項5記載のメタルハライドランプ。   6. The metal halide lamp according to claim 5, wherein the coating film is made of a material having a specific resistance larger than that of the electrode. 請求項1〜6のいずれか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。
A metal halide lamp according to any one of claims 1 to 6,
A metal halide lamp lighting device comprising: a lighting circuit for lighting the metal halide lamp with a direct current.
請求項1〜6のいずれか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。
A metal halide lamp according to any one of claims 1 to 6,
An automotive headlamp device comprising: a main body of an automotive headlamp device, wherein the metal halide lamp is disposed and has an optical axis along a longitudinal direction of the discharge vessel of the metal halide lamp.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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