JP2003187742A - Metal halide lamp and headlight for vehicle - Google Patents
Metal halide lamp and headlight for vehicleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
前照などに用いられるメタルハライドランプ及びこのメ
タルハライドランプを具備した車両用前照灯に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal halide lamp used for headlighting a vehicle such as an automobile and a vehicle headlamp including the metal halide lamp.
【０００２】[0002]
【従来の技術】メタルハライドランプなどの高圧放電ラ
ンプにおいて、水銀は、それ自体の発光の他に、緩衝ガ
スとして発光管の温度を高めて発光材料の蒸発を促進し
たり、発光管電圧を調整する目的で使用されてきた。し
かしながら、水銀は環境汚染物質であるため、当該製造
業者には水銀を使用しない発光管の開発が強く望まれて
いる。2. Description of the Related Art In a high-pressure discharge lamp such as a metal halide lamp, mercury raises the temperature of the arc tube as a buffer gas in addition to its own light emission to promote evaporation of the light emitting material and adjust the arc tube voltage. It has been used for a purpose. However, since mercury is an environmental pollutant, the manufacturer is strongly desired to develop an arc tube that does not use mercury.
【０００３】メタルハライドランプでは，発光管内に例
えば室温で数気圧のキセノンガスを封入することで、高
温のキセノンアークからの熱伝達で発光管壁の金属ハロ
ゲン化物を蒸発させることにより、水銀を全く含まない
発光管（以下、水銀フリー発光管と称す）の実現が可能
である。しかしながら、一般に、キセノンガスを緩衝ガ
スに用いた場合には、水銀を用いた場合よりも発光効率
が低下するとされている。また、キセノンガスを高い圧
力で封入すると、放電開始電圧が上昇するため、駆動電
源装置がより高い電圧の始動パルスを発生する必要があ
り、口金やリード線などについてもより高い耐電圧を有
する部材を使用しなければならないなど、コストの上昇
が避けられないものとなっていて、実用化を妨げてい
る。In a metal halide lamp, xenon gas having a pressure of several atmospheres is filled in the arc tube at room temperature to evaporate a metal halide on the wall of the arc tube by heat transfer from a high temperature xenon arc. It is possible to realize a non-luminous arc tube (hereinafter referred to as a mercury-free arc tube). However, it is generally said that when xenon gas is used as a buffer gas, the luminous efficiency is lower than when mercury is used. Also, if xenon gas is charged at a high pressure, the discharge start voltage rises, so the drive power supply unit must generate a higher-voltage start pulse, and the member with a higher withstand voltage for the base and lead wires. The increase in cost is unavoidable, such as the need to use, which hinders its practical application.
【０００４】一方、自動車の前照灯用のメタルハライド
ランプは、上記とは別の目的、すなわち、安全上の必須
条件として、瞬時始動性を実現するため、キセノンガス
を数気圧から十数気圧の範囲の圧力で封入している。こ
の場合、キセノンガスは始動と同時に高温のアークを形
成し，管壁に熱を伝達して水銀や金属ハロゲン化物の蒸
発を促進することにより，実用的な瞬時点灯性が実現さ
れる。この発光管の始動電圧は約１０ｋＶと非常に高
く、さらに瞬時再始動をも可能にするため、電源装置は
２０ｋＶ以上の始動パルスを発生させる。当然ながら口
金などの周辺部品にも耐高電圧の対策が取られている。
したがって、自動車用のメタルハライドランプにおいて
は、水銀の代わりに高圧のキセノンガスを緩衝ガスとし
て用いた場合にコストの上昇をもたらす要因は存在しな
い。On the other hand, a metal halide lamp for a headlight of an automobile has a purpose different from the above, that is, as a prerequisite for safety, to realize instantaneous startability. It is sealed at a pressure within the range. In this case, the xenon gas forms a high-temperature arc at the time of start-up, and transfers heat to the tube wall to promote evaporation of mercury or metal halide, thereby realizing practical instantaneous lighting. The starting voltage of this arc tube is as high as about 10 kV, and the power supply device generates a starting pulse of 20 kV or more in order to enable instant restart. As a matter of course, peripheral parts such as the base are also subjected to high voltage resistance.
Therefore, in metal halide lamps for automobiles, there is no factor that causes an increase in cost when high-pressure xenon gas is used as a buffer gas instead of mercury.
【０００５】また、本発明者等は、先の出願（特願平１
０―３３６３９５号）に記載したように、水銀フリー発
光管において発光管の内容積，肉厚およびキセノンガス
の圧力を適切に選ぶことにより，水銀を含有する発光管
と同等の可視光発光効率が得られることを確認してい
る。自動車用のメタルハライドランプの発光管における
水銀の役割は、比較的小さい可視発光と発光管電圧の調
整、および始動から金属ハロゲン化物が有効な光束を発
生させるまでの期間の光束の不足を補うことである。In addition, the inventors of the present invention filed a prior application (Japanese Patent Application No.
0-336395), in a mercury-free arc tube, by appropriately selecting the inner volume, wall thickness and pressure of the xenon gas, the visible light emission efficiency equivalent to that of the arc tube containing mercury can be obtained. It is confirmed that it can be obtained. The role of mercury in the arc tube of metal halide lamps for automobiles is to compensate for the relatively small visible light emission and adjustment of the arc tube voltage, and to make up for the shortage of the luminous flux during the period from startup to when the metal halide produces an effective luminous flux. is there.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図２は発光管の発光ス
ペクトル分布をあらわす図で，実線と破線はそれぞれ水
銀フリー発光管と水銀を含有する発光管の発光スペクト
ル分布を示す。図２に示すように、金属ハロゲン化物と
してヨウ化ナトリウムとヨウ化スカンジウムを含有し、
水銀を含有しない発光管では、水銀による４０４ｎｍ及
び４３５ｎｍなどの青色域の発光がなくなる結果、青色
の波長成分が不足して色度座標上の白色範囲から逸脱し
てしまう。FIG. 2 is a diagram showing an emission spectrum distribution of an arc tube, and a solid line and a broken line respectively show an emission spectrum distribution of a mercury-free arc tube and an arc tube containing mercury. As shown in FIG. 2, containing sodium iodide and scandium iodide as metal halides,
A mercury-free arc tube does not emit light in the blue region such as 404 nm and 435 nm due to mercury, and as a result, the wavelength component of blue is insufficient and deviates from the white range on the chromaticity coordinate.
【０００７】また自動車用の光源としては、放電の開始
から１秒において定格光束の２５％、放電の開始から４
秒において定格光束の８０％の光束を発生することが要
求されているが、水銀発光の欠如により特に４秒におけ
る光束の要求を満たすことが困難となっている。Further, as a light source for automobiles, 25% of the rated luminous flux in 1 second from the start of discharge, and 4% from the start of discharge
It is required to generate a luminous flux of 80% of the rated luminous flux per second, but it is difficult to satisfy the luminous flux requirement especially at 4 seconds due to lack of mercury emission.
【０００８】本発明は、水銀を含有しない自動車用メタ
ルハライドランプにおいて、主として、前記した色度お
よび始動特性の改善を図り、実用的な水銀フリー発光管
を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a mercury-free arc tube for automobiles, which is a mercury-free metal halide lamp mainly for the purpose of improving the above-mentioned chromaticity and starting characteristics.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手投】本発明は、上記課題を解
決するための具体的手段として、第１の発明は、発光管
の内部の放電空間に突出して対向する一対の電極を備
え、前記放電空間には水銀を含まず、前記一対の電極の
先端間に略円柱状のアークを生成するメタルハライドラ
ンプにおいて、前記放電空間には、室温において７乃至
２０気圧のキセノンからなる始動ガスを兼ねる緩衝ガス
と、ハロゲン化ナトリウムおよぴハロゲン化スカンジウ
ムまたはこれらの複合ハロゲン化物を含み、さらに融点
が４００℃以下の低融点金属ハロゲン化物を含むことを
特徴とするメタルハライドランプを提供するものであ
る。これにより、環境汚染物質である水銀を全く使用せ
ずに、従来のメタルハライドランプと同等の発光特性を
実現することができる。The present invention is, as a concrete means for solving the above-mentioned problems, the first invention is provided with a pair of electrodes projecting and opposed to a discharge space inside an arc tube, In the metal halide lamp that does not contain mercury in the discharge space and generates a substantially columnar arc between the tips of the pair of electrodes, the discharge space also serves as a starting gas composed of xenon at 7 to 20 atm at room temperature. The present invention provides a metal halide lamp characterized by containing a buffer gas, sodium halide, scandium halide or a composite halide thereof, and further containing a low melting metal halide having a melting point of 400 ° C. or lower. As a result, it is possible to realize the light emitting characteristics equivalent to those of the conventional metal halide lamp without using mercury, which is an environmental pollutant, at all.
【００１０】第２の発明は、前記発光管の内径は前記電
極の先端間において前記アークの直径よりも０．６ｍｍ
以上１．７ｍｍ以下の範囲で大きく、前記電極が前記放
電空間に突出する長さは１．０ｍｍ以上１．７ｍｍ以下
であることを特徴とするメタルハライドランプを提供す
るものである。これにより、低融点金属ハロゲン化物の
蒸発を促進して発光管の始動特性が改善される。In a second aspect, the inner diameter of the arc tube is 0.6 mm larger than the diameter of the arc between the tips of the electrodes.
The metal halide lamp is characterized in that it is large in the range of 1.7 mm or less and the length of the electrode protruding into the discharge space is 1.0 mm or more and 1.7 mm or less. This accelerates the evaporation of the low melting point metal halide and improves the starting characteristics of the arc tube.
【００１１】第３の発明は、前記発光管の管軸を略水平
に配置し、前記発光管の最冷部は発光管の中央下部に位
置し、放電の開始から４秒における前記最冷部の温度は
４００℃以上であることを特徴とするメタルハライドラ
ンプを提供するものである。これにより、放電の開始か
ら４秒において、定格光束の８０％を発生させることが
できる。In a third aspect of the invention, the tube axis of the arc tube is arranged substantially horizontally, the coldest part of the arc tube is located at the lower center of the arc tube, and the coldest part is 4 seconds after the start of discharge. The temperature of the metal halide lamp is 400 ° C. or higher. As a result, 80% of the rated luminous flux can be generated in 4 seconds after the start of discharge.
【００１２】第４の発明は、前記低融点金属ハロゲン化
物を構成する金属のイオン化ポテンシャルは、５．５ｅ
Ｖ以上６．５ｅＶ以下であることを特徴とするメタルハ
ライドランプを提供するものである。これにより、発光
管の安定動作時における低融点金属ハロゲン化物を構成
する金属による発光を制御して、良好な白色発光が実現
される。A fourth invention is that the ionization potential of the metal constituting the low melting point metal halide is 5.5e.
A metal halide lamp having a voltage of V or more and 6.5 eV or less is provided. As a result, excellent white light emission is realized by controlling light emission by the metal constituting the low melting point metal halide during stable operation of the arc tube.
【００１３】第５の発明は、前記低融点金属ハロゲン化
物は、少なくともハロゲン化インジウムを含むことを特
徴とするメタルハライドランプを提供するものである。
これにより、発光管の光束の立上り時間を短縮するとと
もに、発光管の安定動作時において、青色域の波長の光
の発生を増強し、良好な白色発光を実現するものであ
る。A fifth invention provides a metal halide lamp characterized in that the low melting metal halide contains at least indium halide.
As a result, the rise time of the luminous flux of the arc tube is shortened, and at the time of stable operation of the arc tube, the generation of light having a wavelength in the blue region is enhanced to realize good white light emission.
【００１４】第６の発明は、前記低融点金属ハロゲン化
物は、少なくともハロゲン化ガリウムを含むことを特徴
とするメタルハライドランプを提供するものである。こ
れにより、発光管の光束の立上り時間を短縮するととも
に、発光管の安定動作時において、青色域の波長の光の
発生を増強し、良好な白色発光を実現するものである。A sixth invention provides a metal halide lamp characterized in that the low-melting metal halide contains at least gallium halide. As a result, the rise time of the luminous flux of the arc tube is shortened, and at the time of stable operation of the arc tube, the generation of light having a wavelength in the blue region is enhanced to realize good white light emission.
【００１５】第７の発明は、前記低融点金属ハロゲン化
物は、ハロゲン化錫であることを特徴とするメタルハラ
イドランプを提供するものである。これにより、光束の
立上り時間を短縮するとともに、始動期間においても良
好な白色発光を得ることができる。A seventh invention is to provide a metal halide lamp characterized in that the low-melting metal halide is tin halide. As a result, the rise time of the luminous flux can be shortened and excellent white light emission can be obtained even during the starting period.
【００１６】第８の発明は、前記低融点金属ハロゲン化
物は，ハロゲン化インジウムおよびハロゲン化ガリウム
から選択された少なくとも１種とハロゲン化錫であるこ
とを特徴とするメタルハライドランプを提供するもので
ある。これにより、光束の立上り時間を短縮するととも
に、始動期間と安定時の両方において良好な白色発光を
得ることができる。An eighth aspect of the present invention provides a metal halide lamp characterized in that the low melting point metal halide is tin halide and at least one selected from indium halide and gallium halide. . This makes it possible to shorten the rise time of the luminous flux and obtain good white light emission during both the starting period and the stable period.
【００１７】第９の発明は、前記ハロゲン化スカンジウ
ムに対する前記ハロゲン化ナトリウムの含有モル比は
１．０以上１５以下であり、前記ハロゲン化スカンジウ
ムに対する前記低融点金属ハロゲン化物の含有モル比は
０．１以上１０以下の範囲であることを特徴とするメタ
ルハライドランプを提供するものである。これにより、
ナトリウム、スカンジウムおよび低融点金属ハロゲン化
物を構成する金属による発光のバランスをとり、良好な
白色発光を得ることができる。In a ninth aspect of the present invention, the molar ratio of the sodium halide to the scandium halide is 1.0 or more and 15 or less, and the molar ratio of the low melting metal halide to the scandium halide is 0. A metal halide lamp having a range of 1 or more and 10 or less. This allows
It is possible to balance the light emission by sodium, scandium, and the metal constituting the low-melting-point metal halide, and obtain good white light emission.
【００１８】第１０の発明は、前記ハロゲン化スカンジ
ウムに対する前記ハロゲン化ナトリウムの含有モル比は
１．０以上１５以下であり、前記ハロゲン化スカンジウ
ムに対する前記低融点金属ハロゲン化物の含有モル比は
０．５以上３．０以下の範囲であることを特徴とするメ
タルハライドランプを提供するものである。これによ
り、低融点金属ハロゲン化物の添加による可視光発光効
率の低下を最小限に抑えながら，低融点金属ハロゲン化
物を溝成する金属の発光による発光色の改善効果を得る
ことができる。In a tenth aspect of the invention, the molar ratio of the sodium halide to the scandium halide is 1.0 or more and 15 or less, and the molar ratio of the low-melting metal halide to the scandium halide is 0. A metal halide lamp having a range of 5 or more and 3.0 or less. As a result, it is possible to obtain the effect of improving the emission color due to the light emission of the metal forming the groove of the low-melting metal halide while minimizing the decrease in the visible light emission efficiency due to the addition of the low-melting metal halide.
【００１９】第１１の発明は、前記金属ハロゲン化物を
構成するハロゲンは沃素であることを特徴とするメタル
ハライドランプを提供するものである。これにより、ハ
ロゲンによる電極の浸食を最小限に抑え、長寿命で光束
維持特性の良好な発光管が実現できる。The eleventh invention provides a metal halide lamp characterized in that the halogen constituting the metal halide is iodine. Thereby, the erosion of the electrodes due to halogen can be suppressed to a minimum, and a long-life arc tube having excellent luminous flux maintenance characteristics can be realized.
【００２０】第１２の発明は、前記発光管は５０Ｗ以下
の交流または直流電力で駆動されることを特徴とするメ
タルハライドランプを提供するものである。これによ
り、自動車などの前照灯に好適な光量を有するメタルハ
ライドランプを提供することができる。A twelfth invention provides a metal halide lamp in which the arc tube is driven by AC or DC power of 50 W or less. As a result, it is possible to provide a metal halide lamp having a light amount suitable for a headlight of an automobile or the like.
【００２１】第１３の発明は、前記発光管は５０Ｗ以下
の交流または直流電力で駆動されるメタルハライドラン
プを具備したことを特徴とする車両用前照灯を提供する
ものである。これにより、水銀を用いずに良好な発光特
性を有する自動車前照灯を提供することができる。A thirteenth aspect of the present invention is to provide a vehicle headlamp, wherein the arc tube comprises a metal halide lamp driven by AC or DC power of 50 W or less. As a result, it is possible to provide an automobile headlamp having good light emission characteristics without using mercury.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】図１に本発明のメタルハライドラ
ンプ１０の一つの実施形態を示す。発光管１は石英ガラ
ス管で成形され、内部に放電空間２を有し、放電空間２
に一端を突出するように埋設されたタングステンなどの
高融点金属からなる一対の電極３を備え、電極３の放電
空間２と反対の端にはモリブデンなどからなる金属箔４
を溶接などの手段で連接し、さらに，金属箔４の放電空
間２と反対側の端にはモリブデンなどからなるリードワ
イヤ５を溶接などの手段で連接し、放電空間２内への突
出部分を除く電極３からリードワイヤ５のある部分まで
をピンチシールなどの手法で石英ガラス内に埋め込むこ
とにより、金属箔４の周囲で気密封止が成されるととも
に電極３への電気伝導を成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows one embodiment of a metal halide lamp 10 of the present invention. The arc tube 1 is formed of a quartz glass tube and has a discharge space 2 inside.
A pair of electrodes 3 made of a refractory metal such as tungsten and embedded in one end of the electrode 3 are provided, and a metal foil 4 made of molybdenum or the like is provided at an end of the electrodes 3 opposite to the discharge space 2.
Are connected by means such as welding, and furthermore, a lead wire 5 made of molybdenum or the like is connected at the end of the metal foil 4 opposite to the discharge space 2 by means such as welding so that the protruding portion into the discharge space 2 is formed. By embedding the part other than the electrode 3 to the part where the lead wire 5 is present in the quartz glass by a method such as a pinch seal, airtight sealing is performed around the metal foil 4 and electrical conduction to the electrode 3 is achieved. There is.
【００２３】リードワイヤ５は図示しない口金および駆
動電源に接続され給電を行う。一対の電極３は同一の寸
法および材料からなり、前記駆動電源は交流電流を発光
管に供給する。放電空間２の内部には、室温において７
乃至１５気圧のキセノンからなる始動ガスを兼ねる緩衝
ガスを含む。The lead wire 5 is connected to a base and a driving power source (not shown) to supply power. The pair of electrodes 3 have the same size and material, and the driving power supply supplies an alternating current to the arc tube. Inside the discharge space 2, at room temperature, 7
A buffer gas which also serves as a starting gas and which consists of xenon at a pressure of 15 atm is included.
【００２４】放電の開始とともにキセノンガスによる高
温のアークが形成され、キセノンの発光によって定格光
束の２５％を超える光束を発生する。自動車用３５Ｗの
発光管の場合、規格で求められる定格光束は３２００ル
ーメン（ｌｍ）であり、その２５％は８００ルーメン
（ｌｍ）である。When the discharge starts, a high-temperature arc is formed by the xenon gas, and the luminous flux of more than 25% of the rated luminous flux is generated by the emission of xenon. In the case of a 35 W arc tube for automobiles, the rated luminous flux required by the standard is 3200 lumens (lm), 25% of which is 800 lumens (lm).
【００２５】放電の開始直後に発生する光束は、キセノ
ンガスの封入圧力に依存し、封入圧力が室温で７気圧未
満の場合には、前記した定格光束の２５％に到達するこ
とができない。また、キセノンガスの室温における封入
圧力が２０気圧よりも大きくなると、発光管の動作中に
おける圧力が１２０気圧を超えるため、約２４０気圧の
耐圧限界に対して十分な安全率を確保できなくなる。The luminous flux generated immediately after the start of the discharge depends on the filling pressure of the xenon gas, and cannot reach 25% of the rated luminous flux when the filling pressure is less than 7 atm at room temperature. Further, if the pressure at which the xenon gas is filled in at room temperature is higher than 20 atm, the pressure during operation of the arc tube exceeds 120 atm, and a sufficient safety factor cannot be secured against the withstand pressure limit of about 240 atm.
【００２６】また、本発明のメタルハライドランプ１０
は、金属ハロゲン化物としてハロゲン化ナトリウムおよ
びハロゲン化スカンジウムまたはこれらの複合ハロゲン
化物と、融点が４００℃以下の低融点金属ハロゲン化物
を含む。ナトリウムとスカンジウムのハロゲン化物の組
み合わせは、可視光波長のほぼ全域にスペクトルを発生
させるため、高効率の白色発光を得る目的に好適であ
る。Further, the metal halide lamp 10 of the present invention.
Contains sodium halide and scandium halide or a composite halide thereof as a metal halide, and a low-melting metal halide having a melting point of 400 ° C. or lower. The combination of sodium and scandium halides is suitable for the purpose of obtaining highly efficient white light emission because it generates a spectrum over almost the entire visible light wavelength.
【００２７】低融点金属ハロゲン化物は、放電の開始か
らナトリウムおよびスカンジウムの有効な光束が発生す
るまでの期間に蒸発して高温のアークプラズマ内で熱分
解し金属が励起されて発光し、始動期間の光束の不足を
補う。金属による発光は、発光管の最冷部の温度が上昇
して金属ハロゲン化物の融点付近に到達した時点から急
速に強まる。本発明による高圧放電ランプは、融点が４
００℃以下の低融点金属ハロゲン化物を含んでいるた
め、遅くとも発光管１の最冷部の温度が４００℃以下に
到達した段階から、前記低融点金属ハロゲン化物として
封入した金属の発光が強まる。The low-melting metal halide is vaporized during the period from the start of discharge to the generation of an effective luminous flux of sodium and scandium, is thermally decomposed in the high-temperature arc plasma, the metal is excited and emits light, and the starting period To compensate for the lack of luminous flux. The light emission by the metal rapidly increases from the time when the temperature of the coldest part of the arc tube rises and reaches the vicinity of the melting point of the metal halide. The high pressure discharge lamp according to the present invention has a melting point of 4
Since it contains a low-melting metal halide having a temperature of 00 ° C. or lower, the metal enclosed as the low-melting metal halide emits light more strongly from the stage when the temperature of the coldest part of the arc tube 1 reaches 400 ° C. or lower at the latest.
【００２８】また、本発明者等は、発光管１内に前記し
た低融点金属ハロゲン化物を添加した場合に、発光管１
の管壁温度の上昇が著しく促進されることを偶然に発見
した。この理由は、前記ハロゲン化金属が高温のアーク
内で熱分解し、比較的低温の管壁近傍で再結合する際に
余剰なエネルギーを熱として放散することと、アーク内
の金属原子密度の増加により電子の弾性衝突損失が増加
し、アークの電圧降下が増加した結果、一定の電流のも
とでは発光管の入力電力が増加したことによるものと思
われる。Further, the present inventors have found that when the above-mentioned low melting point metal halide is added to the arc tube 1, the arc tube 1
It was discovered by accident that the rise in the tube wall temperature of the above was significantly accelerated. The reason for this is that the metal halide is thermally decomposed in a high temperature arc and dissipates excess energy as heat when recombining in the vicinity of a relatively low temperature tube wall, and an increase in metal atom density in the arc. It is thought that this is because the elastic collision loss of electrons increases and the voltage drop of the arc increases, and as a result, the input power of the arc tube increases under a constant current.
【００２９】また、本発明によるメタルハライドランプ
１０は、発光管１の内径が対向する電極３の先端問の領
域においてアークの直径よりも０．６ｍｍ以上１．７ｍ
ｍ以下の範囲で大きく、電極３が放電空間２に突出する
長さを１．０ｍｍ以上１．７ｍｍ以下としている。Further, in the metal halide lamp 10 according to the present invention, the inner diameter of the arc tube 1 is 0.6 mm or more and 1.7 m or more than the diameter of the arc in the region between the tips of the electrodes 3 facing each other.
The length is large in the range of m or less and the length by which the electrode 3 projects into the discharge space 2 is 1.0 mm or more and 1.7 mm or less.
【００３０】自動車用メタルハライドランプの発光管で
は、アークの直径は最大輝度の２０％までの範囲を指
し、前記アークの直径は１．１ｍｍとなるように規定さ
れている。アークの直経を１．１ｍｍとした場合、電極
３先端間の領域における発光管の内径が１．７ｍｍより
小さいと、アーク周辺部における約２５００℃の高温域
から石英ガラス管壁の耐熱温度の約１０００℃まで低下
させるための熱拡散領域が確保されなくなり、アークは
管壁によって冷却されるため電離度が低下して不安定と
なり立ち消えを生じやすくなるとともに、石英ガラス管
壁は過度の加熱を受け、金属ハロゲン化物と石英ガラス
管壁との化学反応が活発になるとともに、シリカの蒸発
による失透や発光管自体の溶融変形が起こるようにな
る。In the arc tube of a metal halide lamp for automobiles, the diameter of the arc refers to a range of up to 20% of the maximum brightness, and the diameter of the arc is specified to be 1.1 mm. When the inner diameter of the arc tube in the region between the tips of the electrodes 3 is smaller than 1.7 mm when the diameter of the arc is 1.1 mm, the heat-resistant temperature of the quartz glass tube wall increases from a high temperature range of about 2500 ° C. around the arc. The heat diffusion area for lowering to about 1000 ° C is no longer secured, and the arc is cooled by the tube wall, so the ionization degree decreases and it becomes unstable and easily extinguishes, while the quartz glass tube wall does not overheat. As a result, the chemical reaction between the metal halide and the quartz glass tube wall becomes active, and devitrification due to evaporation of silica and melting and deformation of the arc tube itself occur.
【００３１】また、発光管１の内径が２．８ｍｍより大
きくなると、アークに作用する重力の反作用の結果とし
てアークの上方への変位が大きくなり、発光管１の下部
にある最冷部の温度が低下するため、低融点の金属ハロ
ゲン化物を用いても、迅速な蒸気圧の上昇は望めなくな
る。When the inner diameter of the arc tube 1 is larger than 2.8 mm, the upward displacement of the arc becomes large as a result of the reaction of gravity acting on the arc, and the temperature of the coldest part in the lower part of the arc tube 1 increases. Therefore, even if a metal halide having a low melting point is used, a rapid increase in vapor pressure cannot be expected.
【００３２】アークの直径は、キセノンガスの圧力、ハ
ロゲン分圧および発光管１の入力電力などにより制御可
能であり、アークの適正な直径が上記以外の場合におい
ても、対向する電極３の先端間の領域において発光管の
内径がアークの直径に対して０．６ｍｍ以上１．７ｍｍ
以下の範囲で大きくすることにより、上記と同様の効果
を得ることができる。The diameter of the arc can be controlled by the pressure of the xenon gas, the halogen partial pressure, the input power of the arc tube 1 and the like. Even when the proper diameter of the arc is other than the above, the distance between the tips of the opposing electrodes 3 can be controlled. In the area of, the inner diameter of the arc tube is 0.6 mm or more and 1.7 mm with respect to the arc diameter.
The same effect as described above can be obtained by increasing the size in the following range.
【００３３】さらに、電極３の放電空間２内へ突出する
長さが１．０ｍｍより小さいと電極３から放出された電
子が管壁方向に拡散して消失する割合が大きくなって放
電が不安定となる。また、電極３の突出長が１．７ｍｍ
よりも大きいと、電極３の石英ガラス管壁への埋設部付
近の温度低下により、この部分に金属ハロゲン化物が堆
積するようになって、やはり金属ハロゲン化物の迅速な
蒸発が起こらなくなる。Further, if the length of the electrode 3 protruding into the discharge space 2 is less than 1.0 mm, the rate of the electrons emitted from the electrode 3 diffusing and disappearing in the tube wall direction becomes large and the discharge becomes unstable. Becomes The protruding length of the electrode 3 is 1.7 mm.
If it is larger than this, the temperature of the electrode 3 in the vicinity of the portion embedded in the quartz glass tube wall is lowered, so that the metal halide is deposited on this portion, and the rapid evaporation of the metal halide also does not occur.
【００３４】本発明のメタルハライドランプ１０では、
キセノンガスと金属ハロゲン化物の組み合わせおよび発
光管１内径と電極３の放電空間２内への突出長を適正化
することにより、放電開始から４秒における発光管最冷
部の温度を４００℃以上とし、定格光束の８０％を超え
る光束を発生させることに成功した。In the metal halide lamp 10 of the present invention,
By optimizing the combination of xenon gas and metal halide, and optimizing the inner diameter of the arc tube 1 and the projection length of the electrode 3 into the discharge space 2, the temperature of the coldest part of the arc tube at 400 ° C. or higher in 4 seconds from the start of discharge is set to 400 ° C. or higher. , Succeeded in generating a luminous flux exceeding 80% of the rated luminous flux.
【００３５】更に、前記低融点金属ハロゲン化物を構成
する金属のイオン化ポテンシャルを５．５ｅＶ乃至６．
５ｅＶの範囲の材料から選択することにより、発光管の
温度が高まってナトリウムとスカンジウムの発光が開始
されてからは、その高効率発光を妨げないために、前記
低融点金属ハロゲン化物を構成する金属による発光を適
度に減衰させることができる。これは、イオン化ポテン
シャルが異なる複数の気体原子または分子が存在する場
合には、イオン化ポテンシャルの小さい原子または分子
が、イオン化および再結合、または励起および再結合の
過程を活発に行い、アークプラズマの熱エネルギーを光
に変換して外部に放出するため、イオン化ポテンシャル
の高い原子または分子は、相対的に発光しにくくなる現
象を利用したものである。Further, the ionization potential of the metal constituting the low melting point metal halide is set to 5.5 eV to 6.
By selecting from a material in the range of 5 eV, the metal constituting the low melting point metal halide does not interfere with the high-efficiency emission of sodium and scandium after the temperature of the arc tube rises and the emission of sodium and scandium starts. The light emission due to can be appropriately attenuated. This is because when there are multiple gas atoms or molecules with different ionization potentials, the atoms or molecules with low ionization potentials actively perform the process of ionization and recombination, or excitation and recombination, and the heat of the arc plasma is increased. This is because atoms or molecules having a high ionization potential are relatively difficult to emit light because they convert energy into light and emit it to the outside.
【００３６】発光管１の安定動作時においてもある程度
の発光を得るためには、低融点金属ハロゲン化物を構成
する金属のイオン化ポテンシャルとしてはナトリウム
（５．１４ｅＶ）とスカンジウム（６．５４ｅＶ）の中
間で、より好ましくは５．５〜６．５ｅＶ にあるもの
が適切であり、インジウム（５．７９ｅＶ ）とガリウ
ム（６．００ｅＶ ）はいずれもこの条件に適合する。In order to obtain a certain amount of light emission even during stable operation of the arc tube 1, the ionization potential of the metal constituting the low melting point metal halide is intermediate between sodium (5.14 eV) and scandium (6.54 eV). And more preferably 5.5 to 6.5 eV, and indium (5.79 eV) and gallium (6.00 eV) both meet this condition.
【００３７】金属ハロゲン化物を構成するハロゲンとし
ては、塩素、臭素および沃素から選択して使用すること
ができるが、電極を形成するタングステンなどの金属材
料に対する浸食の少ない沃素が最も好適である。低融点
金属ハロゲン化物を構成する金属としては、インジウム
またはガリウムが特に好適である。インジウムは４１０
ｎｍと４５１ｎｍに、またガリウムは４０３ｎｍと４１
７ｎｍにそれぞれ発光波長を有しており、青色域の発光
を強め発光特性を改善することができる。As the halogen constituting the metal halide, chlorine, bromine or iodine can be selected and used, but iodine which is less corrosive to a metal material such as tungsten forming the electrode is most preferable. Indium or gallium is particularly suitable as the metal constituting the low melting point metal halide. Indium is 410
nm and 451 nm and gallium 403 nm and 41
Since each has an emission wavelength of 7 nm, emission in the blue region can be enhanced and the emission characteristics can be improved.
【００３８】またこれらの沃化物の融点は、沃化インジ
ウムが３５９℃、沃化ガリウムが２１４℃であり、始動
期間において蒸発して初期光束を高めるために好適であ
る。しかしながら，沃化インジウムまたは沃化ガリウム
は添加量を大きくしていくと、イオン化ポテンシャルの
比較的大きいスカンジウムの発光を妨げる傾向があり、
その添加量は制限される。The melting points of these iodides are 359 ° C. for indium iodide and 214 ° C. for gallium iodide, and are suitable for evaporating during the starting period and increasing the initial luminous flux. However, when the amount of indium iodide or gallium iodide added is increased, the emission of scandium having a relatively large ionization potential tends to be hindered,
The amount added is limited.
【００３９】沃化錫は融点が３２０℃であり、可視光全
域に連続スペクトルを発生させるため、発光管１の始動
期間においても良好な白色発光を得ることができる。た
だし、沃化錫は赤外域に広がる分子発光スペクトルを発
生するため、添加量が多いと可視光発光効率が低下して
しまうので添加量は制限される。Since tin iodide has a melting point of 320 ° C. and produces a continuous spectrum over the entire visible light range, good white light emission can be obtained even during the starting period of the arc tube 1. However, tin iodide generates a molecular emission spectrum that spreads in the infrared region, and therefore, if the addition amount is large, the luminous efficiency of visible light decreases, so the addition amount is limited.
【００４０】本発明のメタルハライドランプの含有する
金属ハロゲン化物の横成は、ハロゲン化スカンジウムに
対するハロゲン化ナトリウムの含有モル比は１．０以上
１５以下であり、ハロゲン化スカンジウムに対する低融
点金属ハロゲン化物の含有モル比は０．１以上１０以
下、より好ましくは、ハロゲン化スカンジウムに対する
低融点金属ハロゲン化物の含有モル比は０．５以上３．
０以下の範囲とする。In the lateral formation of the metal halide contained in the metal halide lamp of the present invention, the content ratio of sodium halide to scandium halide is 1.0 or more and 15 or less, and the low melting point metal halide to scandium halide is The content molar ratio is 0.1 or more and 10 or less, and more preferably the content molar ratio of the low melting point metal halide to scandium halide is 0.5 or more and 3.
The range is 0 or less.
【００４１】ハロゲンが例えば沃素の場合、沃化ナトリ
ウムと沃化スカンジウムは複合ハロゲン化物（ＮａＳｃ
Ｉ４）を形成し、著しく蒸気圧が高まることが知られて
いる。このため、発光管１の動作中に発生するナトリウ
ムやスカンジウムを含有する蒸気のほとんどが前記した
複合ハロゲン化物として発生する。したがって、少量種
であるハロゲン化スカンジウムの含有量が特に重要であ
り、ハロゲン化ナトリウムの含有量はある範囲で許容さ
れる。When the halogen is, for example, iodine, sodium iodide and scandium iodide are combined halides (NaSc).
I4) is formed and the vapor pressure is significantly increased. Therefore, most of the vapor containing sodium and scandium generated during the operation of the arc tube 1 is generated as the above-mentioned composite halide. Therefore, the content of scandium halide, which is a minor species, is particularly important, and the content of sodium halide is acceptable within a certain range.
【００４２】ハロゲン化スカンジウムに対するハロゲン
化ナトリウムのモル比が１より小さいと、アーク中のナ
トリウム分圧が低下して発光色が青味を帯びる。逆に、
前記モル比が１５より大きいと、発光管１の動作中に未
蒸発で管壁に残るハロゲン化ナトリウムの量が多くな
り、それによる遮光や光の散乱のために光源配光の不均
一性や発光効率の低下をもたらす。When the molar ratio of sodium halide to scandium halide is smaller than 1, the partial pressure of sodium in the arc is lowered and the emission color is bluish. vice versa,
When the molar ratio is greater than 15, the amount of sodium halide that has not been evaporated and remains on the tube wall during the operation of the arc tube 1 is large, which causes non-uniformity of the light source distribution due to light blocking and light scattering. This causes a decrease in luminous efficiency.
【００４３】また、ハロゲン化スカンジウムに対する低
融点金属ハロゲン化物のモル比が０．５より小さいと、
始動特性や発光色に十分な改善が得られなくなり、前記
モル比が３．０より大きいと低融点金属ハロゲン化物を
構成する金属による発光が優勢となって、発光色が好ま
しい範囲から逸脱したり、可視光発光効率の低下が無視
できない大きさとなる。If the molar ratio of the low-melting metal halide to scandium halide is less than 0.5,
Sufficient improvement in starting characteristics and emission color cannot be obtained, and when the molar ratio is more than 3.0, light emission by the metal constituting the low melting point metal halide becomes dominant, and the emission color deviates from the preferable range. However, the reduction in the luminous efficiency of visible light becomes a size that cannot be ignored.
【００４４】本発明のメタルハライドランプ１０は、自
動車の前照灯用の光源として用いられる場合には、５０
Ｗ以下の交流または直流電力での駆動が好適である。本
発明によれば、水銀を含有していないため、発光管１を
直流駆動した場合に陽極と陰極の近傍での発光色が異な
る色分離の問題が生じ難いという利点を有する。When the metal halide lamp 10 of the present invention is used as a light source for an automobile headlight, it is 50
Driving with AC or DC power of W or less is preferable. According to the present invention, since mercury is not contained, there is an advantage that, when the arc tube 1 is driven by direct current, the problem of color separation in which the emission colors in the vicinity of the anode and the cathode are different is unlikely to occur.
【００４５】上記以外にも、本発明のメタルハライドラ
ンプは、いくつかの優れた点を有する。In addition to the above, the metal halide lamp of the present invention has some excellent points.
【００４６】第一に、低融点金属ハロゲン化物として沃
化インジウム（ＩｎＩ）または沃化錫（ＳｎＩ２）を用
いた場合に遊離ハロゲンの捕獲効果が生じることであ
る。ハロゲン化スカンジウムは可視波長に多数の線スペ
クトルを発生するため、可視光の発光材料として優れる
が、発光管１を形成する石英ガラスとの反応によりスカ
ンジウム珪酸塩と遊離ハロゲンを生じる。発光管１が水
銀を含有する場合には、遊離ハロゲンは水銀と反応して
ハロゲン化水銀を生成するが、水銀フリー発光管では、
ハロゲンのまま存在することになる。ハロゲンは、電子
の付着性が強いため、過剰に存在すると始動電圧の上昇
や放電の不安定性をもたらす。沃化インジウム（Ｉｎ
Ｉ）および沃化錫（ＳｎＩ２）は、遊離沃素と反応し
て、より酸化数の大きいＩｎＩ２〜３やＳｎＩ３〜４の
分子を形成することにより、遊離沃素を消失させること
ができる。それにより、前記した始動性や安定性の問題
が解決される。First, when indium iodide (InI) or tin iodide (SnI2) is used as the low melting point metal halide, the effect of trapping free halogen is produced. Scandium halide is excellent as a light-emitting material for visible light because it generates a large number of line spectra at visible wavelengths, but scandium silicate and free halogen are generated by the reaction with quartz glass forming the arc tube 1. When the arc tube 1 contains mercury, free halogen reacts with mercury to produce mercury halide, but in the mercury-free arc tube,
It will remain as halogen. Since halogen has a strong electron attachment property, when it is present in excess, it causes an increase in starting voltage and instability of discharge. Indium iodide (In
I) and tin iodide (SnI2) can eliminate free iodine by reacting with free iodine to form molecules of InI2-3 and SnI3-4 having a higher oxidation number. This solves the problems of startability and stability described above.
【００４７】第二に、発光管の封止部の耐久性が改善さ
れることである。図１に示すように、タングステンなど
からなる棒状の電極３は、金属箔４と接合した側のある
範囲を石英ガラス内に埋め込まれるが、タングステンな
どの金属と石英ガラスとの熱膨張の差により、タングス
テンなどの金属と石英ガラスは完全には密着せず、わず
かな隙間を生じる。この隙間部分は発光管１内の放電空
間２よりも低温であるため、発光材料が侵入して凝固す
る。従来の水銀を含むメタルハライドランプの場合、発
光管１の消灯時にこの隙間に水銀が侵入し、点灯時には
急激な温度上昇によって気化し隙間部分に極大の圧力を
発生する。点灯および消灯を繰り返すと、前記した隙間
部分に繰り返し発生する極大の圧力によって石英ガラス
部分にクラックを発生し、ついには発光管にリークを生
じ点灯不能となることがある。Secondly, the durability of the sealed portion of the arc tube is improved. As shown in FIG. 1, the rod-shaped electrode 3 made of tungsten or the like is embedded in the quartz glass in a certain area on the side bonded to the metal foil 4. However, due to the difference in thermal expansion between the metal such as tungsten and the quartz glass. Metals such as tungsten and quartz glass do not completely adhere to each other, and a slight gap is generated. Since this gap portion has a temperature lower than that of the discharge space 2 in the arc tube 1, the light emitting material enters and solidifies. In the case of the conventional metal halide lamp containing mercury, mercury enters this gap when the arc tube 1 is turned off, and when it is turned on, it vaporizes due to a rapid temperature rise and a maximum pressure is generated in the gap. When lighting and extinguishing are repeated, cracks may be generated in the quartz glass portion due to the maximum pressure repeatedly generated in the above-mentioned gap portion, and finally the arc tube may be leaked and may not be turned on.
【００４８】水銀を含有せず沃化ナトリウムおよび沃化
スカンジウムを含有する発光管１の場合には、比較的融
点の低いナトリウムとスカンジウムの複合沃化物が前記
隙間部分に侵入する。この複合ハロゲン化物は、水銀と
比較すると遥かに蒸気圧が小さいため、発光管１の点灯
時にも固体または液状で隙間内にとどまるため、極大の
圧力を発生することはなく、したがって、石英ガラス部
分のクラックの発生が防がれ、封止部の耐久性が改善さ
れる。In the case of the arc tube 1 which does not contain mercury but contains sodium iodide and scandium iodide, a complex iodide of sodium and scandium having a relatively low melting point penetrates into the gap. Since this composite halide has a much smaller vapor pressure than mercury, it stays in the gap as a solid or liquid even when the arc tube 1 is turned on, and thus does not generate a maximum pressure. The generation of cracks is prevented, and the durability of the sealed portion is improved.
【００４９】しかし、前述したように、このタイプの発
光管１では複合沃化物の量が発光特性に重大な影響を及
ぼすため、前記した隙間に複合ハロゲン化物が侵入する
のは好ましくない。However, as described above, in the arc tube 1 of this type, since the amount of the complex iodide has a great influence on the light emitting characteristics, it is not preferable that the complex halide enters the above-mentioned gap.
【００５０】本発明では、ナトリウムおよびスカンジウ
ムのハロゲン化物に加えて低融点の金属ハロゲン化物を
添加しているため、先に低融点金属ハロゲン化物が前記
隙間に侵入し、複合沃化物の隙間への侵入が抑制され
る。沃化インジウムや沃化錫はナトリウムとスカンジウ
ムの複合ハロゲン化物よりも蒸気圧が高いものの、水銀
のように極大の圧力を発生させることはない。したがっ
て、本発明のメタルハライドランプは、封止部の耐久性
を改善することができる。In the present invention, since the low-melting metal halide is added in addition to the sodium and scandium halides, the low-melting metal halide first penetrates into the above-mentioned gaps and enters the gaps of the complex iodide. Intrusion is suppressed. Although indium iodide and tin iodide have a higher vapor pressure than the composite halide of sodium and scandium, they do not generate the maximum pressure unlike mercury. Therefore, the metal halide lamp of the present invention can improve the durability of the sealing portion.
【００５１】第三に、発光管の光束維持的性が改善され
る。ナトリウムとスカンジウムのハロゲン化物を含有す
る発光管１においては点灯開始から１００時間程度に期
間に比較的大きな光束の低下が起こる。その原因は、主
として、上記したハロゲン化スカンジウムと石英ガラス
の反応によるスカンジウム珪酸塩の生成により発光に寄
与するスカンジウムが減少すること、および同時に生成
する遊離ハロゲンが自由電子を付着させることによリア
ーク辺縁部の発光が抑制されること、並びに電極埋設部
の前記隙間への複合ハロゲン化物の侵入により発光に寄
与する複合ハロゲン化物の減少などであるが、本発明に
よれば、遊離ハロゲンの生成や電極埋設部の隙間への複
合ハロゲン化物の侵入が抑制されるため、光束維持特性
が著しく改善される。Thirdly, the luminous flux maintaining property of the arc tube is improved. In the arc tube 1 containing a halide of sodium and scandium, a relatively large decrease in luminous flux occurs in about 100 hours from the start of lighting. The cause is mainly that the scandium which contributes to light emission is reduced by the formation of scandium silicate by the reaction of scandium halide and quartz glass described above, and the free halogen produced at the same time attaches free electrons to the rear arc side. The emission of light at the edge is suppressed, and the amount of composite halide that contributes to light emission by the intrusion of the composite halide into the gap of the electrode-buried portion is reduced. Since the intrusion of the compound halide into the gap of the electrode-buried portion is suppressed, the luminous flux maintaining characteristic is remarkably improved.
【００５２】第四に、本発明によるメタルハライドラン
プでは、低融点の金属ハロゲン化物を添加することによ
り発光管電圧が上昇する。その理由は、上記したよう
に、アーク内の金属原子密度の増加により電子の弾性衝
突損失が増加し、アークの電圧降下が増加することによ
るものと考えられる。発光管電圧の上昇により、発光管
電流を小さくすることができ、電極の劣化が抑制される
ため、光束維持特性が改善される。また、駆動電源の発
熱などによる損失が抑制されるため、電源装置の小型化
や低コスト化に有利である。Fourthly, in the metal halide lamp according to the present invention, the arc tube voltage is increased by adding the metal halide having a low melting point. It is considered that the reason is that, as described above, the elastic collision loss of electrons increases due to the increase of the metal atom density in the arc and the voltage drop of the arc increases. The arc tube current can be reduced by the increase of the arc tube voltage, and the deterioration of the electrodes is suppressed, so that the luminous flux maintaining characteristic is improved. Further, loss due to heat generation of the driving power supply is suppressed, which is advantageous for downsizing and cost reduction of the power supply device.
【００５３】[0053]
【実施例】図１と同様の発光管の形態で、内部に、室温
において１０気圧のキセノンガスと、沃化ナトリウム、
沃化スカンジウムおよび沃化インジウムを封入して発光
管を製作した。沃化スカンジウムに対する沃化ナトリウ
ムのモル比は８．５、沃化スカンジウムに対する沃化イ
ンジウムのモル比は２．０で、内容積が２３μｌの発光
管内に合計０．５ｍｇの金属ハロゲン化物を含有する。
対向する一対の電極間の領域における発光管の内径は最
少が２．１ｍｍで最大が２．３ｍｍであり、直径が１．
１ｍｍのアークに対して１．０〜１．２ｍｍの範囲で大
きくなっている。電極の先端が放電空間に突出する距離
は１．６ｍｍで、電極先端間の距離は３．８ｍｍであ
る。EXAMPLE A xenon gas having a pressure of 10 atm at room temperature, sodium iodide, and an arc tube similar to that shown in FIG.
An arc tube was manufactured by enclosing scandium iodide and indium iodide. The molar ratio of sodium iodide to scandium iodide is 8.5, the molar ratio of indium iodide to scandium iodide is 2.0, and a total of 0.5 mg of metal halide is contained in an arc tube having an internal volume of 23 μl. .
The inner diameter of the arc tube in the region between the pair of electrodes facing each other is 2.1 mm at the minimum, 2.3 mm at the maximum, and the diameter is 1.
It becomes large in the range of 1.0 to 1.2 mm for an arc of 1 mm. The distance that the tip of the electrode projects into the discharge space is 1.6 mm, and the distance between the electrode tips is 3.8 mm.
【００５４】図３には、この実施例の発光管の発光スペ
クトル分布を示す。短波長側にはインジウムの連続スペ
クトルが現れ、長波長側のナトリウムの連続スペクトル
とスカンジウムの多線スペクトルが組み合わされてお
り、白色光源としては理想的な発光スペクトル分布が得
られている。発光管の入力電力が３５Ｗのとき、全光束
は２９５０ルーメン、可視光発光効率は約８４ルーメン
／ワット、平均演色評価数Ｒａは７４、ＣＩＥ色度座標
値はｘ＝０．３５２、ｙ＝０．３３８、相関色温度は４
６５０Ｋであった。FIG. 3 shows the emission spectrum distribution of the arc tube of this example. A continuous spectrum of indium appears on the short wavelength side, a continuous spectrum of sodium on the long wavelength side and a multiline spectrum of scandium are combined, and an emission spectrum distribution ideal for a white light source is obtained. When the input power of the arc tube is 35 W, the total luminous flux is 2950 lumens, the visible light emission efficiency is about 84 lumens / watt, the average color rendering index Ra is 74, the CIE chromaticity coordinate value is x = 0.352, y = 0. .338, correlated color temperature is 4
It was 650K.
【００５５】図４には、発光管の始動時における光束の
立上り特性を示す。図４に示した二つの特性曲線の内、
Ａは本発明の実施例の発光管の光束立上り特性を、Ｂは
低融点金属ハロゲン化物を含まないこと以外は上記実施
例と同一の構成の発光管の光束立上り特性を示す。図４
より、低融点金属ハロゲン化物の添加により、始動後３
秒から１５秒に至る期間の光束が増加しており、実用に
供するに十分な光束の立上り特性を備えていることがわ
かる。FIG. 4 shows the rising characteristics of the luminous flux when the arc tube is started. Of the two characteristic curves shown in Fig. 4,
A shows the luminous flux rising characteristics of the arc tube of the embodiment of the present invention, and B shows the luminous flux rising characteristics of the arc tube having the same structure as that of the above embodiment except that the low melting point metal halide is not included. Figure 4
After the start, by adding a low melting point metal halide,
It can be seen that the luminous flux is increased in the period from second to 15 seconds, and the luminous flux has sufficient rising characteristics for practical use.
【００５６】なお、発光管Ａの安定時における発光管の
電圧は４４．１Ｖ、電流は０．７９Ａであり、発光管Ｂ
の電圧は２７．３Ｖ、電流は１．２８Ａであり、ともに
始動期間には最大２．６Ａの電流を通流させることによ
り、光束の立上りを促進している。When the arc tube A was stable, the voltage of the arc tube was 44.1 V and the current was 0.79 A.
Has a voltage of 27.3 V and a current of 1.28 A. Both of them allow a maximum current of 2.6 A to flow during the starting period to promote the rise of the luminous flux.
【００５７】図５は、図４と同一のサンプルについて、
発光管下部の最冷部温度の立上りを測定したものであ
る。低融点金属ハロゲン化物を添加した発光管Ａは、低
融点金属ハロゲン化物を含まない発光管Ｂよりも、管壁
温度の上昇が著しく速い。図４と比較することにより、
発光管Ａの場合、融点が４００℃以下の低融点金属ハロ
ゲン化物を添加しているので、管壁の温度が４００℃を
超える４秒以降十分な光束が発生するのに対し、発光管
Ｂでは、管壁温度がナトリウムとスカンジウムの複合沃
化物が溶融する６００℃以上になる１４秒前後からよう
やく十分な光束が立上ることがわかる。すなわち、低融
点金属ハロゲン化物の添加は、比較的低い管壁温度で光
束を発生することと、管壁温度の上昇を促進するという
二つの作用があり、これらの作用が相乗して光束の素早
い立上りを実現しているのである。FIG. 5 shows the same sample as FIG.
This is a measurement of the rise of the coldest temperature in the lower part of the arc tube. The arc tube A to which the low melting point metal halide is added has a significantly higher rise in tube wall temperature than the arc tube B containing no low melting point metal halide. By comparing with FIG.
In the case of the arc tube A, since the low melting point metal halide having a melting point of 400 ° C. or less is added, a sufficient luminous flux is generated after 4 seconds when the temperature of the tube wall exceeds 400 ° C. It can be seen that a sufficient luminous flux rises only after about 14 seconds when the tube wall temperature becomes 600 ° C. or higher at which the complex iodide of sodium and scandium is melted. That is, the addition of the low-melting-point metal halide has two functions of generating a light flux at a relatively low tube wall temperature and promoting the rise of the tube wall temperature. The rise has been achieved.
【００５８】図６は、電極の先端が放電空間内に突出す
る距離が異なる以外は上記実施例と同一構成の発光管に
ついて、電極の突出長と放電開始から４秒における光束
の関係を示したグラフである。電極の放電空間内への突
出距離を１．７ｍｍ以下とすることにより、光束の立上
りを改善することができる。FIG. 6 shows the relationship between the projection length of the electrode and the luminous flux at 4 seconds after the start of discharge in the arc tube having the same structure as that of the above-mentioned embodiment except that the tip of the electrode is different from the discharge space in the distance. It is a graph. By setting the protrusion distance of the electrode into the discharge space to be 1.7 mm or less, the rise of the luminous flux can be improved.
【００５９】以上、発光管にハロゲン化インジウムを添
加した実施例について詳しく述べたが、ハロゲン化ガリ
ウムやハロゲン化錫を添加した場合も同様の効果が得ら
れる。Although the examples of adding indium halide to the arc tube have been described in detail above, the same effect can be obtained when gallium halide or tin halide is added.
【００６０】また、本発明のメタルハライドランプは、
電極の設計を変更することにより、直流電流で駆動する
ことも可能である。Further, the metal halide lamp of the present invention is
It is also possible to drive with direct current by changing the design of the electrodes.
【００６１】図７は、本発明のメタルハライドランプ１
０を自動車等車両の前照灯１１用の光源として用いた場
合の前照灯１１の縦断側面図である。前照灯１１は、水
平軸Ｚ上に配置したメタルハライドランプ１０の光が反
射面１２にて反射して前方のアウターレンズ１３を通し
て自動車の前方を照射する。１４は、ほぼ垂直位置にお
いて反射面１２からの光を下方へ屈折及び左右へ拡散す
るインナーレンズで、ほぼ垂直位置で自動車の前方近傍
を照射するすれ違い配光状態となり、上方に回動したほ
ぼ水平状態で前方遠方を照射する走行配光状態となる。FIG. 7 shows a metal halide lamp 1 of the present invention.
It is a vertical side view of headlight 11 when 0 is used as a light source for headlight 11 of vehicles, such as a car. In the headlight 11, the light of the metal halide lamp 10 arranged on the horizontal axis Z is reflected by the reflecting surface 12 and illuminates the front of the vehicle through the outer lens 13 at the front. Reference numeral 14 denotes an inner lens that refracts light from the reflecting surface 12 downward and diffuses it left and right at a substantially vertical position. The inner lens 14 illuminates the vicinity of the front of the vehicle at a substantially vertical position and is in a passing light distribution state, and is rotated upwards to a substantially horizontal position. In this state, the vehicle is in a traveling light distribution state in which it illuminates the front and the distance.
【００６２】[0062]
【発明の効果】本発明のメタルハライドランプは、環境
汚染物質である水銀を全く使用せずに、従来のメタルハ
ライドランプと同等の発光特性を実現することができ
る。特に、水銀を使用しないことにより生じる、始動期
間の光束の不足及び発光色の問題を解決できるものであ
る。Industrial Applicability The metal halide lamp of the present invention can realize the light emitting characteristics equivalent to those of the conventional metal halide lamp without using mercury, which is an environmental pollutant. In particular, it is possible to solve the problems of insufficient luminous flux and emission color during the starting period, which are caused by not using mercury.
【００６３】また、本発明のメタルハライドランプは、
低融点金属ハロゲン化物の添加より、始動性、放電安定
性、光束維持特性、発光管封止部の耐久性及び発光管の
電気的特性などが著しく改善される等さまざまな利点を
有する。Further, the metal halide lamp of the present invention is
The addition of the low-melting metal halide has various advantages such as markedly improved startability, discharge stability, luminous flux maintenance characteristics, durability of the arc tube sealing portion, and electrical characteristics of the arc tube.
【図１】 本発明のメタルハライドランプの実施形態を
示す縦断側面図である。FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of a metal halide lamp of the present invention.
【図２】 水銀フリー発光管と水銀を含有する発光管の
発光スペクトル分布図である。FIG. 2 is an emission spectrum distribution diagram of a mercury-free arc tube and an arc tube containing mercury.
【図３】 本発明のメタルハライドランプの実施形態で
ある発光管の発光スペクトル分布図である。FIG. 3 is an emission spectrum distribution diagram of an arc tube which is an embodiment of the metal halide lamp of the present invention.
【図４】 本発明のメタルハライドランプの実施形態で
ある発光管の始動時における光束の立上り特性を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a rising characteristic of a luminous flux at the time of starting an arc tube which is an embodiment of the metal halide lamp of the present invention.
【図５】 本発明のメタルハライドランプの実施形態で
ある発光管の下部の最冷部温度の立上りを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing the rise of the temperature of the coldest part in the lower part of the arc tube which is the embodiment of the metal halide lamp of the present invention.
【図６】 本発明のメタルハライドランプの実施形態で
ある発光管の電極の突出長と放電開始から４秒における
光束関係図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the projection length of the electrodes of the arc tube that is the embodiment of the metal halide lamp of the present invention and the luminous flux at 4 seconds after the start of discharge.
【図７】 本発明のメタルハライドランプを具備した車
両用前照灯の縦断側面図である。FIG. 7 is a vertical sectional side view of a vehicle headlamp including the metal halide lamp of the present invention.
１……発光管 ２……放電空間 ４……金属箔 ５……リードワイヤ １０…メタルハライドランプ １１…車両用前照灯 1 ... Arc tube 2 ... Discharge space 4 ... Metal foil 5: Lead wire 10 ... Metal halide lamp 11 ... Vehicle headlight
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） Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 3/02 Ｇ Ｆターム(参考） 3K042 AA08 AC06 BB01 BC01 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 QQ58 QQ62 RR02 RR05 5C039 HH03 HH04 HH05 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F21Y 101: 00 F21M 3/02 G F term (reference) 3K042 AA08 AC06 BB01 BC01 5C015 PP05 PP07 QQ03 QQ14 QQ58 QQ62 RR02 RR05 5C039 HH03 HH04 HH05
Claims (6)
する一対の電極を備え、前記一対の電極の先端間に略円
柱状のアークを生成する５０Ｗ以下の交流または直流電
力で駆動されるメタルハライドランプにおいて、前記放
電空間には、室温において７乃至２０気圧のキセノンか
ら成る始動ガスを兼ねる緩衝ガスと、ハロゲン化ナトリ
ウムと、ハロゲン化スカンジウムと、融点が４００℃以
下の低融点金属ハロゲン化物を主成分として含み、前記
発光管の内径は、前記アークの直径に対して０．６mm以
上１．７mm以下の範囲で大きく、前記電極の放電空間に
突出する長さが１．０mm以上１．７mm以下であることを
特徴とするメタルハライドランプ。1. A pair of electrodes projecting and facing a discharge space inside an arc tube, and driven by AC or DC power of 50 W or less for generating a substantially columnar arc between the tips of the pair of electrodes. In the metal halide lamp, in the discharge space, a buffer gas also serving as a starting gas composed of xenon at 7 to 20 atm at room temperature, sodium halide, scandium halide, and a low-melting metal halide having a melting point of 400 ° C. or less. The inner diameter of the arc tube is large in the range of 0.6 mm or more and 1.7 mm or less with respect to the diameter of the arc, and the length of the electrode protruding into the discharge space is 1.0 mm or more and 1.7 mm. A metal halide lamp characterized in that:
記ハロゲン化ナトリウムの含有モル比は１．０以上１５
以下であり、前記ハロゲン化スカンジウムに対する前記
低融点金属ハロゲン化物の含有モル比は０．１以上１０
以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のメ
タルハライドランプ。2. The molar ratio of the sodium halide to the scandium halide is 1.0 or more and 15
And the content molar ratio of the low melting point metal halide to the scandium halide is 0.1 or more and 10 or less.
The metal halide lamp according to claim 1, wherein the range is as follows.
化インジウムもしくはハロゲン化錫から選択された少な
くとも１種であることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のメタルハライドランプ。3. The metal halide lamp according to claim 1, wherein the low melting point metal halide is at least one selected from indium halide and tin halide.
ンは沃素であることを特徴とする請求項１から請求項３
のいずれかに記載のメタルハライドランプ。4. The halogen constituting the metal halide is iodine, as claimed in any one of claims 1 to 3.
The metal halide lamp according to any one of 1.
両用のメタルハライドランプであって、放電の開始から
４秒における最冷部が前記発光管の中央下部に位置し、
その温度が４００℃以上であることを特徴とする請求項
１から請求項４のいずれかに記載のメタルハライドラン
プ。5. A metal halide lamp for a vehicle, in which the tube axis of the arc tube is arranged substantially horizontally, wherein the coldest part 4 seconds after the start of discharge is located in the lower center part of the arc tube.
The metal halide lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature is 400 ° C or higher.
と、上記メタルハライドランプの後方に配設する反射面
と、上記メタルハライドランプおよび反射面の前方に配
設するアウターレンズとを備え、上記アウターレンズを
通して車両前方を照射する車両用前照灯。6. The metal halide lamp according to claim 5, a reflection surface arranged behind the metal halide lamp, and an outer lens arranged in front of the metal halide lamp and the reflection surface. A vehicle headlight that illuminates the front of the vehicle.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002326664A JP2003187742A (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Metal halide lamp and headlight for vehicle |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18028599A Division JP3728983B2 (en) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | Metal halide lamps and vehicle headlamps |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=27606777
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002326664A Pending JP2003187742A (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Metal halide lamp and headlight for vehicle |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2003187742A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005141917A (en) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Koito Mfg Co Ltd | Vehicular headlight |
| WO2008056469A1 (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Harison Toshiba Lighting Corp. | Metal halide lamp |
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-
2002
- 2002-11-11 JP JP2002326664A patent/JP2003187742A/en active Pending
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