JP2004206980A

JP2004206980A - メタルハライドランプおよび自動車用前照灯装置

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Publication number: JP2004206980A
Application number: JP2002373219A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kamimura; 幸三上村; Nobuhiko Ando; 伸彦安藤; Hiromichi Kawashima; 弘道川島; Makoto Deguchi; 誠出口; Hiroyuki Kato; 啓幸加藤; Yoshiyuki Watanuki; 良行綿貫; Sakae Katayama; 栄片山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】水銀を本質的に用いないで環境に配慮するとともに、アークが細くなることによる明るさのちらつき発生を抑制した自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプおよびこれを用いた自動車用前照灯装置を提供する。
【解決手段】メタルハライドランプＨＰＤＬは、内容積０．１ｃｃ以下の気密容器１ａおよび電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極１ｂを備えた放電容器ＩＴと、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃ、インジウムＩｎおよび亜鉛Ｚｎのグループのハロゲン化物から選択された少なくとも２種を含み気密容器１ａの内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器１ａ内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と、外管ＯＴとを具備し、安定点灯時における管壁負荷が６０Ｗ／ｃｍ^２以上であり、かつ、水平点灯時における気密容器１ａの下部中央表面温度が５３０±３０℃である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメタルハライドランプおよびこれを用いた自動車用前照灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対向する一対の電極を備えた発光管内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入したメタルハライドランプは、比較的高効率で、高演色性であるため広く使用されている。自動車の前照灯用においても、メタルハライドランプの使用が普及してきている。自動車の前照灯用を含めて、現在実用されているメタルハライドランプは、水銀を必須としている。なお、自動車の前照灯用のメタルハライドランプの仕様においては、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠とされている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、環境問題が深刻化してきている現在、照明分野においても、環境負荷が大きい水銀をランプから減少させ、さらに廃絶することは非常に重要なことと考えられている。
【０００４】
この課題に対して、メタルハライドランプにおいても、水銀を用いないための提案が既にいくつかなされている（例えば特許文献２、３参照。）。特許文献２においては、水銀に代えてＺｎＩ_２などの蒸気圧の高い物質を発光物質のハロゲン化物、例えばＳｃＩ_３−ＮａＩに加えて封入することにより、水銀入りランプと同等の電気特性と発光特性が得られている。
【０００５】
また、特許文献３においては、発光管内容積、内径および放電媒体封入量などが開示されているが、外管を具備していない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−７３４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３８４８８号公報
【特許文献３】
特開２０００−１６４１７１号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、水銀を含まないメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）の場合、アークの立ち消えや明るさのちらつきにつながるアークの不安定化が、水銀を含むメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）の場合に比較して、極端に生じやすくなる。
【０００７】
明るさのちらつき発生の原因の一つにアークの径の問題がある。すなわち、水銀入りランプは、水銀原子が放射光を自己吸収することによりアークが太くなるが、水銀フリーランプでは、この作用が生じないため、アークが細くなる。そして、アークが細くなると、明るさのちらつきが発生する。明るさのちらつきが発生すると、照射光がちらついて見え方が悪くなる。また、点灯回路によるランプ電力の制御が困難になる。さらには、アークの立ち消えに至る、といった不具合がある。
【０００８】
しかし、特許文献２、３においては、明るさのちらつきに対する対策が行われていない。
【０００９】
本発明者は、この問題について種々検討の結果、金属ハロゲン化物の封入量と気密容器の温度とを所定範囲にすることで上記の問題が緩和することを見出した。
【００１０】
本発明は、水銀を本質的に用いないで環境に配慮するとともに、アークが細くなることによる明るさのちらつき発生を抑制した自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプおよびこれを用いた自動車用前照灯装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明のメタルハライドランプは、内部に内容積０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向して封装されて電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備えた放電容器と；ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを主体とする発光金属および亜鉛Ｚｎを主体とするランプ電圧形成用金属のハロゲン化物を含み気密容器の内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と；放電容器の少なくとも主要部を内部に収納する外管と；を具備し、安定点灯時における管壁負荷が６０Ｗ／ｃｍ^２以上であり、かつ、水平点灯時における気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃であることを特徴としている。
【００１２】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１３】
＜放電容器について＞放電容器は、気密容器および一対の電極を備えて構成されている。
【００１４】
（気密容器について）気密容器は、耐火性で透光性である。「耐火性」とは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える意味である。したがって、気密容器は、耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスまたはこれらの単結晶などを用いて形成することができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
【００１５】
また、気密容器は、その内部に適当な形状をなした放電空間、例えば細長い放電空間が形成されている。なお、細長い放電空間としては、例えば放電空間を円柱状にすることができる。これにより、アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとするために、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。
【００１６】
さらに、放電空間を包囲する部分の肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、放電容器の伝熱が良好になって放電容器の放電空間の下部およぶ側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
【００１７】
（一対の電極について）一対の電極は、気密容器の両端内部に離間対向して封装され、その電極間距離が５ｍｍ以下に設定されているものとする。
【００１８】
なお、電極は、交流および直流のいずれで作動するように構成してもよい。交流で作動する場合、一対の電極は同一構造とする。また、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、電極の先端部近傍を軸部より径大にすると好都合である。すなわち、ランプの点滅回数が非常に多くなるとともに、また始動時には定常時より大きな電流を流すので、これに対応して電極全体を径大にすると、電極軸に接触している気密容器の構成材料が点滅のたびに熱応力を受けてクラックを生じやすい。そこで、電極の先端部近傍に径大部を形成することで、電極を点滅に対応させることができるが、軸部は径大になっていないから、クラックを生じにくい。直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、先端部近傍に径大部を形成すれば、放熱面積を大きくすることができるとともに、頻繁な点滅に対応することができる。これに対して、陰極は必ずしも径大部を形成する必要がない。
【００１９】
＜放電媒体について＞本発明において、放電媒体は、前述したように金属のハロゲン化物および希ガスを含み、水銀を本質的に含まない。
【００２０】
（ハロゲン化物について）ハロゲン化物は、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを主体とする発光金属および亜鉛Ｚｎを主体とするランプ電圧形成用金属のハロゲン化物を含み気密容器の内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の金属ハロゲン化物である。上記ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃは、高効率な発光物質である。なお、要すれば、インジウムＩｎや希土類金属のハロゲン化物を添加封入することが許容される。インジウムＩｎは、発光物質およびランプ電圧形成のいずれにも寄与する。
【００２１】
亜鉛Ｚｎは、蒸気圧が高いので、ランプ電圧形成用金属として好適であるとともに、色度調整用としても寄与させることができる。ランプ電圧形成用金属としては、亜鉛ＺｎまたはおよびインジウムＩｎに加えて、所望によりＭｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を添加することができる。これらの金属ハロゲン化物を選択的に適量封入することにより、ランプ電圧を所要範囲に高めることができる。それにより、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能になる。
【００２２】
金属ハロゲン化物の封入量は、本発明において上記のように所定範囲内であることが必要である。金属ハロゲン化物の封入量が２．０ｍｇ／ｃｍ^２未満になると、アークの太さは問題ないが、発光量が低下しすぎて全光束が不足しすぎる。また、３６．０ｍｇ／ｃｍ^２を超えると、アークが細くなりすぎて、明るさのちらつきが顕著に発生するとともに、液相で気密容器の内面に付着する金属ハロゲン化物が増加しすぎて全光束が不足する。よって、アークを所要の太さに維持して明るさのちらつきを低減するためには、金属ハロゲン化物の封入量を気密容器の内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の範囲にする必要がある。
【００２３】
次に、ハロゲン化物を構成するハロゲンについて説明する。すなわち、反応性については、ハロゲンの中でヨウ素が最も適当であり、少なくとも上記主発光金属は、主としてヨウ化物として封入される。しかし、要すれば、ヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００２４】
（希ガスについて）希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。希ガスは、キセノン、アルゴンまたはクリプトンなどを用いることができる。なお、希ガスとしてキセノンを３気圧以上封入すると、上記に加えて始動直後に主発光を担当するように作用させることができる。キセノンの封入圧力は３気圧以上、好適には５〜１５気圧であり、これによりメタルハライドランプのランプ電圧が高くなり、同一ランプ電流に対してランプ入力を大きくして、光束立ち上がり特性を向上させることができる。光束立ち上がり特性が良好であることは、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および液晶プロジェクタなどにおいて極めて重要である。
【００２５】
（水銀について）本発明において、「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は水銀量が実質的に頗る少ないといえる。
【００２６】
＜外管について＞外管は、石英ガラスまたはハイシリケートガラスなどからなり、その内部に放電容器の少なくとも主要部をその収納する手段である。そして、外管、発光管から外部へ放射される紫外線を遮断し、機械的に保護し、かつ、発光管の気密容器を手で触れることで人の指紋や脂肪が付いて失透の原因とならないようにしたり、あるいは気密容器を保温したりたりする。また、外管の内部は、その目的に応じて外気に対して気密に封止してもよいし、外気と同程度または減圧された空気または不活性ガスが封入されていてもよい。さらに、要すれば、外気に連通していてもよい。さらに、外管の外面または内面に遮光膜を配設することもできる。
【００２７】
また、外管を形成する際に、外管の両端を気密容器の両端から管軸方向に延在する封止部にガラス溶着することができる。
【００２８】
＜管壁負荷について＞本発明において、管壁負荷は、メタルハライドランプの安定点灯時に６０Ｗ／ｃｍ^２以上でなければならない。なお、本発明において、「管壁負荷」とは、気密容器の単位内表面積（１ｃｍ^２）当たりのランプ電力をいう。放電媒体の蒸気圧を高くして、全光束を大きくするために、管壁負荷は、上記の条件を満足しなければならない。
【００２９】
＜気密容器の下部中央表面温度について＞気密容器の下部中央表面温度は、５３０±３０℃の範囲内に維持する必要がある。なお、「下部中央表面温度」とは、気密容器外面の管軸方向における電極間中央部の表面温度をいう。また、メタルハライドランプを水平点灯した状態における上記温度を規定しているものである。気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃未満であると、放電媒体の蒸気圧が低くなりすぎて発光効率が低下し、全光束が小さくなる。反対に下部中央表面温度が５３０±３０℃を超えると、蒸気圧が高くなりすぎてアークが細くなり、明るさのちらつきが生じる。よって、気密容器の下部中央表面温度は、５３０±３０℃の範囲内でなければならない。
【００３０】
また、気密容器の下部中央表面温度を上記の範囲に維持するには、外管を配設して、少なくとも気密容器の主要部である放電空間を形成している部位をその内部に収納する必要がある。
【００３１】
＜本発明のその他の構成について＞以下に示す構成を選択的に付加することにより、高圧放電ランプの性能が向上したり、機能が増加したりする。
【００３２】
１．口金について口金は、高圧放電ランプを点灯回路に接続したり、加えて機械的に支持したりするのに機能する。
【００３３】
２．イグナイタについてイグナイタは、パルス状の高電圧を発生し、これを高圧放電ランプに印加して、その始動を促進する手段であり、口金の内部に収納するなどにより、高圧放電ランプと一体化することができる。
【００３４】
３．始動補助導体について始動補助導体は、電極近傍における電界強度を高くして、高圧放電ランプの始動を支援する手段であり、その一端を他方の電極と同電位個所に接続し、他端を一方の電極近傍における気密容器の外面に配設する。
【００３５】
＜本発明の作用について＞本発明においては、以上の説明から明らかなように、水銀を本質的に含まないことからアークが細くになって明るさのちらつきが生じ、アークの立ち消えに至ることがあるなどの不具合があるところ、金属ハロゲン化物の封入量、管壁負荷および気密容器の下部中央表面温度を上記の範囲にすることにより、アークが太くなって明るさのちらつきが効果的に抑制されて、上記不具合がなくなるとともに、所要値の全光束を確保することができる。
【００３６】
請求項２の発明の自動車用前照灯装置は、自動車用前照灯装置本体と；放電容器の軸が自動車用前照灯装置本体の光軸に沿って自動車用前照灯装置本体内に配設された請求項１記載のメタルハライドランプと；メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００３７】
本発明の自動車用前照灯装置は、請求項１のメタルハライドランプを光源として備えているので、光束立ち上がりが早くて安全であるとともに、メタルハライドランプが環境負荷の大きな水銀を封入していないので、環境対策上すこぶる好ましい。なお、「自動車用前照灯装置本体」とは、自動車用前照灯装置からメタルハライドランプおよび点灯回路を除いた残余の全ての部分を意味する。
【００３８】
点灯回路は、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍、好適には２．５〜４倍とすることにより、光束立ち上がりを自動車前照灯用として必要な範囲内に入るように早くすることができる。なお、希ガスとしてのキセノンの封入圧を３〜１５気圧の範囲でＸ（気圧）とし、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力をＡＡ（Ｗ）としたとき、ＡＡが下式を満足するように構成することにより、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車用前照灯に必要な前照灯前面の代表点での光度８０００ｃｄを得ることができる。
【００３９】
ＡＡ＞−２．５Ｘ＋１０２．５
上記のようにキセノン封入圧と最高入力電力とが直線的な関係になるのは、蒸気圧の低い放電媒体のみであるから、始動後４秒後の時点ではキセノンの発光が圧倒的になっているからである。キセノンの発光量は、キセノンの封入圧とその時の電力とで決まるので、キセノン圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、キセノン圧が高ければ、入力電力を少なくすればよい。なお、本発明において、メタルハライドランプの点灯は、交流点灯および直流点灯のいずれであってもよい。
また、点灯回路は、所要により無負荷出力電圧を２００Ｖ以下に構成することができる。本発明に用いるメタルハライドランプは、一般に水銀封入のメタルハライドランプに比較して、ランプ電圧が低いので、点灯回路の無負荷出力電圧を２００Ｖ以下にすることができる。これにより、点灯回路の小形化が可能になる。なおて、水銀を封入したメタルハライドランプにおいては、４００Ｖ程度の無負荷出力電圧を必要としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４１】
図１および図２は、本発明のメタルハライドランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプを示し、図１はランプ全体の正面図、図２は放電容器の拡大要部正面図である。各図において、ＩＴは放電容器すなわち発光管、２は封着金属箔、３Ａ、３Ｂは一対の外部リード線、ＯＴは外管、Ｔは絶縁チューブ、Ｂは口金である。
【００４２】
放電容器ＩＴは、気密容器１ａおよび一対の電極１ｂ、１ｂからなる。気密容器１ａは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ａ１を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃが形成されている。電極１ｂは、その基端が封止部１ａ１に埋設されることによって所定の位置に支持されている。また、電極１ｂの基部は、封止部１ａ１内において、封着金属箔２の一端に溶接されている。なお、図１において、下方の封止部１ａ１を形成した後、封止管１ａ２が切断されないで封止部１ａ１の下部から一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在している。
【００４３】
封着金属箔２は、気密容器１ａの封止部１ａ１内に気密に埋設されている。
【００４４】
一対の外部リード線３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１ａの両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図１において放電容器ＩＴから上方へ導出された外部リード線３Ａは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金Ｂ内に導入されて図示しない口金端子の一方に接続している。図１において放電容器ＩＴから下方へ導出された外部リード線３Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導入されて口金端子の他方に接続している。
【００４５】
気密容器１ａ内には、放電媒体として金属ハロゲン化物および希ガスが封入されている。金属ハロゲン化物は、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを主体とする発光金属、ならびに亜鉛Ｚｎを主体とするランプ電圧形成用金属のハロゲン化物を含んでいる。希ガスは適当な圧力で封入されている。
【００４６】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、両端の縮径部４が放電容器ＩＴの封止部１ａ１にガラス溶着している。しかし、内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００４７】
絶縁チューブＴは、外部リード線３Ａを被覆している。
【００４８】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着されるように構成されている。
【実施例】

次に、本発明によらない場合の実施例を以下に示す。なお、本発明の実施例と同一部分は省略してある。
【００４９】
放電媒体
金属ハロゲン化物：ＳｃＩ_３−ＮａＩ−ＺｎＩ_２＝１．０ｍｇ
アーク太さの相対値：０．９８
図３は、図１および図２に示す構成のメタルハライドランプにおいて、金属ハロゲン化物の封入量を種々変化させ、かつ、ランプを水平点灯して気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃の範囲内にある場合のアークの幅および全光束の変化を示すグラフである。図において、横軸は金属ハロゲン化物の封入量（ｍｇ／ｃｃ）を、縦軸は左側がアークの幅の相対値、右側が全光束の相対値を、それぞれ示す。また、曲線Ａはアークの幅、曲線Ｂは全光束、をそれぞれ示す。
【００５０】
図から理解できるように、金属ハロゲン化物の封入量が本発明の範囲である２〜３６ｍｇ／ｃｃの内であれば、アークの幅が１を超え、全光束がランプ効率の低下が顕著でない範囲であるところの９０％以上を確保することができる。なお、アークの幅が１以下であると、明るさのちらつきが生じる。また、アークの幅は、放電容器を側方から観察により測定した。
【００５１】
図４および図５は、本発明の自動車用前照灯装置における一実施の形態を示し、図４は装置全体の背面斜視図、図５は点灯回路の回路図である。各図において、自動車用前照灯装置ＨＬは、自動車用前照灯装置本体２１、メタルハライドランプＨＰＤＬおよび２つの点灯回路ＯＬにより構成されている。
【００５２】
自動車用前照灯装置本体２１は、前面透過パネル２１ａ、リフレクタ２１ｂ、２１ｃ、ランプソケット２１ｄおよび取付部２１ｅなどから構成されている。前面レンズ２１ａは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。リフレクタ２１ｂ、２１ｃは、各メタルハライドランプＨＰＤＬごとに配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。ランプソケット２１ｄは、点灯回路ＯＣの出力端に接続し、メタルハライドランプＨＰＤＬの口金２１ｄに装着される。取付部２１ｅは、自動車用前照灯装置本体２１を自動車の所定の位置に取り付けるための手段である。
【００５３】
メタルハライドランプＨＰＤＬは、図１に示す構造を備えている。ランプソケット２１ｄは、口金に装着されて接続する。そうして、２灯のメタルハライドランプＫＰＤＬが自動車用前照灯装置本体２１に装着されて、４灯式の自動車用前照灯装置が構成される。各メタルハライドランプＨＰＤＬの発光部は、自動車用前照灯装置本体２１のリフレクタ２１ｂ、２１ｃの焦点にほぼ位置する。
【００５４】
２つの点灯回路ＯＬは、それぞれ後述する回路構成を備えていて、金属製容器２２内に収納されているとともに、メタルハライドランプＨＰＤＬを付勢して点灯させる。
【００５５】
点灯回路ＯＬは、図５に示すように、直流電源１１、チョッパ１２、制御手段１３、ランプ電流検出手段１４、ランプ電圧検出手段１５、イグナイタ１６、メタルハライドランプＨＰＤＬ、フルブリッジインバータ１７により構成されていて、メタルハライドランプＨＰＤＬを交流点灯する。
【００５６】
直流電源１１は、後述するチョッパ１２に対して直流電源を供給する手段であって、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。必要に応じて電解コンデンサ１１ａを並列接続して平滑化を行う。
【００５７】
チョッパ１２は、直流電圧を所要値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路であって、後述するフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬ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。
【００５８】
制御手段１３は、チョッパ１２を制御する。たとえば、点灯直後にはメタルハライドランプＨＰＤＬに定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ２２からフルブリッジインバータ１７を経由して流し、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、制御手段１３は、ランプ電流とランプ電圧と相当するそれぞれの検出信号が後述するように帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ２２を定電力制御する。さらに、制御手段１３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をメタルハライドランプＨＰＤＬに流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ１２を制御するように構成されている。
【００５９】
ランプ電流検出手段１４は、フルブリッジインバータ１７を介してランプと直列に挿入されていて、ランプ電流に相当する電流を検出して制御手段１３に制御入力する。
【００６０】
ランプ電圧検出手段１５は、同様にフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬと並列的に接続されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段２３に制御入力する。
【００６１】
イグナイタ１６は、フルブリッジインバータ１７とメタルハライドランプＨＰＤＬとの間に介在していて、始動時に約２０ｋＶ程度の始動パルス電圧をメタルハライドランプＨＰＤＬに供給できるように構成されている。
【００６２】
フルブリッジインバータ１７は、４つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４からなるブリッジ回路、ブリッジ回路１７ａのＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３と、Ｑ２およびＱ４とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路２８ｂおよび極性反転回路ＩＮＶから構成されていて、チョッパ１２からの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、メタルハライドランプＨＰＤＬに印加して、メタルハライドランプＨＰＤＬを低周波交流点灯させる。
【００６３】
そうして、点灯回路ＯＣを用いてメタルハライドランプＨＰＤＬを矩形波の低周波交流で点灯すると、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。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１によれば、内容積０．１ｃｃ以下の気密容器および電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備えた放電容器と、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃ、インジウムＩｎおよび亜鉛Ｚｎのグループのハロゲン化物から選択された少なくとも２種を含み気密容器の内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と、外管とを具備し、安定点灯時における管壁負荷が６０Ｗ／ｃｍ^２以上であり、かつ、水平点灯時における気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃であることにより、水銀を本質的に用いないで環境に配慮するとともに、アークが細くなることによる明るさのちらつき発生を抑制した自動車前照灯用として好適なメタルハライドランプを提供することができる。
【００６５】
請求項２の発明によれば、自動車用前照灯装置本体と、自動車用前照灯装置本体に配設された請求項１または２記載のメタルハライドランプと、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍とした点灯回路とを具備していることにより、請求項１の効果を有する自動車用前照灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタルハライドランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用メタルハライドランプのランプ全体を示す正面図
【図２】同じく放電容器の拡大要部正面図
【図３】図１および図２に示す構成のメタルハライドランプにおいて、金属ハロゲン化物の封入量を種々変化させ、かつ、ランプを水平点灯して気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃の範囲内にある場合のアークの幅および全光束の変化を示すグラフ
【図４】本発明の自動車用前照灯装置における一実施の形態を示す斜視図
【図５】同じく点灯回路の回路図
【符号の説明】
１ａ…気密容器、１ａ１…封止部、１ａ２…封止管、１ｂ…電極、１ｃ…放電空間、２…封着金属箔、３Ａ…外部リード線、３Ｂ…外部リード線、４…縮径部、Ｂ…口金、ＨＰＤＬ…メタルハライドランプ、ＩＴ…放電容器、ＯＴ…外管、Ｔ…絶縁チューブ

Claims

内部に内容積０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された耐火性で透光性の気密容器および気密容器内の放電空間の両端に離間対向して封装されて電極間距離が５ｍｍ以下の一対の電極を備えた放電容器と；
ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを主体とする発光金属および亜鉛Ｚｎを主体とするランプ電圧形成用金属のハロゲン化物を含み気密容器の内容積に対して２．０〜３６．０ｍｇ／ｃｍ^２の金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含み、気密容器内に封入されて水銀を本質的に含まない放電媒体と；
放電容器の少なくとも主要部を内部に収納する外管と；
を具備し、安定点灯時における管壁負荷が６０Ｗ／ｃｍ^２以上であり、かつ、水平点灯時における気密容器の下部中央表面温度が５３０±３０℃であることを特徴とするメタルハライドランプ。
自動車用前照灯装置本体と；
放電容器の軸が自動車用前照灯装置本体の光軸に沿って自動車用前照灯装置本体内に配設された請求項１記載のメタルハライドランプと；
メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍とした点灯回路と；
を具備していることを特徴とする自動車用前照灯装置。