JP2005339999A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 放電空間に本質的に水銀を含まない条件において、色度変化およびクラックリークの発生を抑止する。
【解決手段】 放電空間１１１を形成する発光管部１１の両端に形成された封止部１２１、１２２とを有する透光性の気密容器１の放電空間１１１に、金属ハロゲン化物および希ガスからなり、水銀は含んでいない放電媒体が封入されている。封止部１２１、１２２には、金属箔２１、２２が封着されており、放電空間１１１内で対向配置された一対の電極３１、３２が一端に接続され、電極３１、３２の金属箔２１、２２側の端部には放電空間１１１の方向に、その外周に接触するようにコイル４１、４２が設けられている。そして、コイル４１、４２の放電空間１１１側の端部から、封止部１２１、１２２と発光管部１１との境界までの長さをＬとしたとき、１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍの関係になっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の前照灯等に使用される放電空間に本質的に水銀を封入しないメタルハライドランプに関するものである。

従来のメタルハライドランプは、発光部とその両端に封止部が設けられた発光管の封止部に、導入体に接続された電極が封止されている。封止部に封止された電極の一部には、例えばコイル状の金属体が被覆されている。（たとえば、特許文献１）
特開２０００−２６８７７３公報（第１、４頁、図１、２）

上記特許文献１のような電極にコイルが被覆されたメタルハライドランプは、コイルと封止部との間に局部的に隙間が形成されることにより、接触面積が減り、特にリークにつながるクラックの発生に対して効果を得ることができる。

しかし、電極にコイルを巻いたメタルハライドランプは、発光管の発光部から封止部内のコイルまでの距離によっては、発光部内に封入された金属ハロゲン化物などの放電媒体が導入体の方向に浸透し、浸透した分だけ発光の色度が変化する等の問題が発生することが知られている。

また、水銀を封入しないメタルハライドランプでは、ランプ電圧が減少してしまうため、水銀を封入するランプと同等の電力を供給すると、ランプ電流が多くなる。そのため、電極が高温になりやすく、溶解してしまう等の不具合が発生する。これを防止するために、電極の軸径を太くし、熱により電極が溶解してしまわないよう設計する必要がある。したがって、封止部分が封止する電極軸の直径が太くなり、薬品が入り込みやすくなる。

本発明の目的は、放電空間に本質的に水銀を含まない条件において、色度変化を抑止するメタルハライドランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、前記放電空間に金属ハロゲン化物および希ガスが封入され、本質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部に封着された金属箔と、一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、前記金属箔の端部付近から前記放電空間方向に所定距離、前記電極の外周に接触して設けられた覆設体とを具備し、前記放電空間側の前記覆設体の端部から前記封止部と前記発光管部との境界までの長さＬが１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍの関係であることを特徴とする。

本発明によれば、色度変化およびリークにつながるクラックの発生を抑止することができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のメタルハライドランプについて図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの全体図である。

気密容器１は、例えば、透光性の石英ガラスからなる楕円形状の発光管部１１と、その長手方向の両端部に発光管部１１と同材料で形成された封止部１２１、１２２からなる。発光管部１１には、その長手方向にほぼ楕円形状の放電空間１１１が形成されており、放電空間１１１には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、および希ガスであるキセノンが封入されている。ヨウ化ナトリウムに含有されている金属ナトリウム、およびヨウ化スカンジウムに含有されている金属スカンジウムは、主に発光金属として作用し、ヨウ化亜鉛に含まれている金属亜鉛は、主に水銀に代わるランプ電圧形成媒体として作用し、キセノンは、主に始動ガスとして作用する。また、ハロゲン化物としては、他のハロゲン化物よりも反応性が低いヨウ素が最も好適である。

ここで、発光管部１１に封入される放電媒体には、水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または１ｃｃあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するという意味である。つまり、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によって電圧を所要に高くするメタルハライドランプの場合、１ｃｃあたり２０ｍｇ〜４０ｍｇ、場合によっては、５０ｍｇ以上封入しており、この水銀量と比較すれば、２ｍｇ未満の水銀量は圧倒的に少なく、本質的に水銀が含まれないと言える。

封止部１２１、１２２は、圧潰されて形成された板状の部分であり、その内部には、例えばモリブデンからなる金属箔２１、２２が封着されている。金属箔２１、２２の一端部には、例えばタングステンからなる電極３１、３２が、ほぼ一体になるように接続されており、他端は封止部１２１、１２２を介して、放電空間１１１に延出し、所定の電極間距離をおいて、その先端が対向するように配置されている。電極３１、３２は、一体に形成された、直径が異なる大径部３１１、３２１と小径部３１２、３２２とからなり、大径部３１１、３２１は放電空間１１１に、小径部３１２、３２２は封止部１２１、１２２内にそれぞれ位置している。

電極３１、３２の小径部３１２、３２２には、金属導線を数回、回巻して形成したコイル４１、４２が、その外周面と接触するように接続されている。このコイル４１、４２は、覆設体であり、金属箔２１、２２側の端部から放電空間１１１に向けて所定距離だけ、コイル４１、４２の他端は封止部１２１、１２２に内在している。

金属箔２１、２２において、電極３１、３２の接続部分とは反対側の他端には、導入導体５１、５２が溶接等により接続されており、この導入導体５２の他端は、封止部１２２の外部に延出し、給電端子５３の一端とほぼ直角に接続されている。この給電端子５３は、Ｌ字状に形成されているため、他端は導入導体５１の方向に向かい、封止部１２１、１２２とほぼ平行に延出している。これらと平行する給電端子５３の部分には、絶縁チューブ６が取着されている。

これらを備えた気密容器１の外側には、例えば紫外線を遮断する材料からなる筒状の外管７が、その長手方向に沿って覆うように設けられている。この外管７の両端部には、縮径部７１が形成されており、この縮径部７１は封止部１２２の反発光管部１１方向の端部付近をガラス溶着しており、図示していないもう一方の縮径部は、発光管部１１とは逆方向の封止部１２１の端部付近をガラス溶着している。

そして、気密容器１を内部に覆った状態の外管７は、その外周面を挟持するように形成された金属具８を介して、ソケット９に接続されている。このソケット９の径小部分には、金属端子９１が、その外周面に沿って形成されており、この金属端子９１は、給電端子４３とソケット９内部で電気的に接続されている。

図２は、図１のメタルハライドランプの仕様の例について説明するための発光管部付近の拡大図である。コイルの直径が０．０７ｍｍ、コイルピッチが１００％、電極軸方向の長さＡが５．５ｍｍ、そのうち金属箔上のコイルの電極軸方向長さは１．５ｍｍであり、電極の直径は封止部内が０．３ｍｍ、放電空間内が０．３８ｍｍである。発光管部の内径Ｂが２．６ｍｍ、外径Ｃが６．０ｍｍ、長手方向の最大長Ｄが６．６ｍｍである。発光管部には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化スカンジウム−ヨウ化ナトリウム−ヨウ化亜鉛が０．５ｍｇと希ガスであるキセノンが約１１ａｔｍそれぞれ封入されており、水銀は一切含まれていない。

図３は、図２のランプ仕様において、放電空間側のコイルの端部から封止部と発光管部との境界までの長さＬを、両コイルの長さを変化させて所定距離に調節し、日本電球工業会に定められている自動車前照灯用メタルハライドランプの寿命試験条件であるＥＵ１２０分モードの２０００時間点滅試験後の色度変化を示す図である。

図の縦軸は、製造時のランプの色度に対する２０００時間後の色度の変化、横軸は放電空間側のコイルの端部から封止部と発光管部との境界までの長さＬ（ｍｍ）を示している。また、図中の実線および点線が試験の結果であり、実線が青色から赤色の色度を示す色度Ｘ、点線が青色から緑色の色度を示す色度Ｙである。

色度Ｘについては、Ｌの長さが約０．７ｍｍのところで色度変化の割合の変化点があり、Ｌの長さをそれ以上に長くしても、色度変化があまり発生していない。しかし、Ｌの長さを０．７ｍｍよりも短くすると、急激に色度変化が大きくなっていることがわかる。

色度Ｙについては、Ｌの長さが約１ｍｍのところで色度変化の割合の変化点があり、Ｌの長さを１ｍｍ以上にした場合と、それよりも短くした場合で、色度Ｘとほぼ同様の結果が得られている。

すなわち、Ｌの長さが１ｍｍ以上であると、色度Ｘおよび色度Ｙの色度変化を少なくすることができる。

図４は、放電空間側のコイルの端部から封止部と発光管部との境界までの長さが異なる図２のランプ仕様において、ＥＵ１２０分モードの２０００時間点滅試験後のリーク発生率を示す図である。

図の縦軸は、ＥＵ１２０分モード２０００時間後のリーク発生率（％）、横軸は放電空間側のコイルの端部から封止部と発光管部との境界までの長さＬ（ｍｍ）を示している。

この図からわかるように、Ｌの長さが０〜５ｍｍの場合、リークにつながるクラックは発生していないが、５ｍｍを超えるとリークにつながるクラックの発生率が増加している。

すなわち、Ｌの長さが０ｍｍ以上、５ｍｍ以下であると、リークにつながるクラックの発生を少なくすることができる。

したがって、この実施の形態では、放電空間側のコイルの端部から封止部と発光管部との境界までの長さＬを、１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍとすることで、寿命中の色度変化を抑止しつつ、電極にコイルを巻く効果、すなわちリークにつながるクラックの発生を防止する効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

コイル４１、４２の電極３１、３２の小径部３１２、３２２への接続場所は、放電空間１１１側の金属箔２１、２２の端部、またはその端部から多少の隙間を介して設けてもよく、すなわち、金属箔２１、２２の端部付近であれば、本発明の効果を得ることができる。

コイル４１、４２のコイルピッチは、リークにつながるクラックの発生に対して高い効果が得られるように、１００％に近いことが望ましい。

覆設体としては、上記で説明したコイルに限らず、例えば、封止部１２１、１２２と同様の材料からなるスリーブを使用してもよく、このスリーブはコイルを巻いたときと同様に隙間形成の役割をするため、本発明の効果を得ることができる。ここで、スリーブとは、内部に電極３１、３２を通すための電極の径よりもひとまわり大きい穴を有する管のことをいう。本発明では、電極３１、３２の軸に対して垂直方向の断面の全周を覆うように設けられていること場合に最も高い効果を得ることができるが、全周３６０度に渡って、覆われていないスリーブであっても、同様の効果を得ることができる。

本発明のメタルハライドランプの第１の実施の形態について説明するための全体図。 図１のメタルハライドランプの仕様について説明するための発光管部付近の拡大図。 本発明の点滅試験後の色度変化について説明するための説明図。 本発明の点滅試験後のリーク発生率について説明するための説明図。

符号の説明

１ 気密容器
１１ 発光管部
１１１ 放電空間
１２１、１２２ 封止部
２１、２２ 金属箔
３１、３２ 電極
４１、４２ コイル
５１、５２ 導入導体
５３ 給電端子
６ 絶縁チューブ
７ 外管
８ 金属具
９ 口金

Claims (2)

1. 放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、
   前記放電空間に金属ハロゲン化物および希ガスが封入され、本質的に水銀を含まない放電媒体と、
   前記封止部に封着された金属箔と、
   一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、
   前記金属箔の端部付近から前記放電空間方向に所定距離、前記電極の外周に接触して設けられた覆設体とを具備し、
   前記放電空間側の前記覆設体の端部から前記封止部と前記発光管部との境界までの長さＬが１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍの関係であることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 前記覆設体はコイルまたはスリーブであることを特徴とする請求項１記載のバックライト。
   
   

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