JPH07296783A

JPH07296783A - 車両用ハロゲン電球およびこれを用いた前照灯

Info

Publication number: JPH07296783A
Application number: JP6089913A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Fukue; 一成福恵
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】高電圧と低電圧とに切換え使用される電球にお
いて、黒化の防止および内部リード線のエッチングを抑
制した車両用ハロゲン電球およびこれを用いた前照灯を
提供する。【構成】バルブ２にフィラメント６を収容し、このフィ
ラメントを内部リード線７，８に接続し、上記バルブに
希ガスとハロゲンの混合ガスを封入して高電圧と低電圧
とに切換えて点灯される車両用ハロゲン電球において、
上記内部リード線はタンタルを主体とする導電線からな
り、かつ希ガスとハロゲンの混合ガスは、クリプトンと
臭素および塩素とからなることを特徴とする。【作用】低電圧により点灯する場合に、沸点および蒸気
圧の低い塩素がハロゲンサイクルを円滑に行い、また高
融点でゲッター作用の強いタンタルが不純物を吸着する
から、バルブの黒化と内部リード線のエッチングを防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば１２〜１３．５
Ｖの高電圧および５．３〜６．８Ｖの低電圧に切換えて
点灯可能な車両用ハロゲン電球およびこれを用いた前照
灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動車用前照灯の光源としてハロ
ゲン電球が使用されている。ハロゲン電球は白熱電球の
一種であるが、バルブ内に封入したハロゲンの作用で発
光効率が高く、したがって通常の白熱電球に比べて低電
力でも高い輝度が得られるので自動車用の前照灯に用い
て有効である。

【０００３】ところで、従来の前照灯用ハロゲン電球
は、石英または硬質ガラスからなるバルブにタングステ
ンＷからなるフィラメントが収容されており、このフィ
ラメントはモリブデンＭｏからなる内部リード線に接続
され、この内部リード線はバルブ端部に形成した圧潰封
止部に封着されたモリブデンなどからなる金属箔導体を
介して外部リード線に接続されている。そして、バルブ
内には、希ガスとしてのクリプトンＫｒと、ハロゲンと
しての臭素Ｂｒとの混合ガスが封入されている。

【０００４】このような構成の前照灯用ハロゲン電球
は、車両用の電源電圧として規格されている１２〜１
３．５Ｖの電圧によって点灯されるように設計されてい
る。これは、夜間やトンネルなどのような真っ暗闇で点
灯使用した場合に、所定の明るさが得られるように設定
されているものである。

【０００５】しかしながら、例えば北米やカナダ、また
は北欧などのように緯度の高い国では、冬季の昼間でも
太陽の光量が少なくて薄暗いことから、前照灯を点灯し
て走行するなどのような使用が見直されている。つま
り、昼間でも前照灯を点灯して走行することにより、走
行車両の視認性が高まり、交通の安全が高くなるもので
ある。（以下ＤＴＲＬ点灯と称す。＝ｄａｙｔｉｍｅ
ｒｕｎｎｉｎｇｌｉｇｈｔｓ）このようなＤＴＲＬ点灯の場合、夜間やトンネルなどの
ような真っ暗闇で使用する場合に比べてそれ程の明るさ
は必要でなく、車の走行を確認できればよいから、通常
の半分以下の電圧、すなわち例えば５．３〜６．８Ｖの
電圧で点灯することが検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前照灯用ハロゲン電球は、前述した通り１２〜１３．５
Ｖの高電圧で点灯されるように設計されているので、こ
のような仕様の電球を低電圧に切換えて５．３〜６．８
Ｖで点灯すると、以下のような不具合が生じる。すなわ
ち、高圧仕様のハロゲン電球を低電圧で点灯すると、ラ
ンプ電流が小さくなるから管壁負荷が低くなり、バルブ
温度が低くなる。バルブ温度が２５０℃以下になると、
ハロゲンサイクルが円滑に行われず、蒸発したタングス
テンとハロゲンとの化合物、つまりハロゲン化タングス
テンが管壁に付着し、管壁の黒化を発生させる。

【０００７】また、ハロゲンサイクルが崩れることから
過剰のハロゲンによりモリブデンからなる内部リード線
がエッチングされ、細りを生じて早期に折損し易くな
る。これを防止するため、バルブを小さくすることが検
討された。すなわち、バルブを小さくすると、低電圧で
使用する場合にバルブ温度が２５０℃以上になり、ハロ
ゲンサイクルが平衡に行われる。しかし、これを高電圧
で使用した場合はバルブ温度が高くなり過ぎて、バルブ
が熱で膨らむなどの変形を生じる不具合がある。

【０００８】一方、管壁黒化および内部リード線の折損
を防止するために、ハロゲンの濃度を低くすることも考
えられる。すなわち、ハロゲン電球を低電圧で点灯する
とハロゲンサイクルの平衡が崩れて過剰のハロゲンが発
生するため内部リード線のエッチングが進むから、過剰
のアロゲンが発生しないように、封入するハロゲンの濃
度を低くすることが検討された。しかしながら、このよ
うにすると低電圧で点灯した場合には内部リード線がエ
ッチングされる割合は少なくなるが、これを高電圧で点
灯すると、ハロゲン量がタングステンの蒸発量に対して
不足することになり、早期に黒化が発生する欠点があ
る。

【０００９】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、高電圧と低電圧と
に切換え使用される電球において、黒化の防止および内
部リード線のエッチングを抑制することができる車両用
ハロゲン電球およびこれを用いた前照灯を提供しようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、石英
または硬質ガラスからなるバルブと、このバルブに収容
されたフィラメントと、上記バルブ内に導入され上記フ
ィラメントが接続された内部リード線と、上記バルブに
封入された希ガスとハロゲンの混合ガスとを備え、１２
〜１３．５Ｖの高電圧と５．３〜６．８Ｖの低電圧とに
切換えて点灯される車両用ハロゲン電球において、上記
内部リード線はタンタルを主体とする導電線からなり、
かつ希ガスとハロゲンの混合ガスは、クリプトンと臭素
および塩素とからなることを特徴とする。

【００１１】ここでタンタルを主体とする導電線とは、
Ｔａが１００％であってもよいが、Ｔａを５０重量％以
上を含むモリブデンやタングステンとの混合物質であっ
てもよい。

【００１２】請求項２の発明は、クリプトンと臭素およ
び塩素の混合比を、モル比で１：１：１．５としたこと
を特徴とする。請求項３の発明は、上記内部リード線
は、点灯使用される姿勢においてフィラメントの対流領
域から外れた領域に配置されていることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、上記請求項１ないし請
求項３のいずれか１に記載のハロゲン電球と、このハロ
ゲン電球を収容し、この電球から放射される光を反射す
る反射体と、からなることを特徴とする前照灯である。

【００１４】

【作用】本発明者等は、高電圧と低電圧とに切換えて使
用可能なハロゲン電球について、バルブの黒化と内部リ
ード線のエッチングを防止する対策を検討した結果、内
部リード線の材質と、ハロゲンの種類により改善できる
ものと考えた。

【００１５】すなわち、ハロゲン電球を低電圧で点灯す
るとハロゲンサイクルが円滑に進まなくなるが、これは
前述したように、バルブ温度が低すぎることに原因があ
る。そこで、本発明者等はハロゲンの種類について検討
した。従来の場合、ハロゲンとして臭素を用いていた
が、臭素は比較的蒸気圧が高いハロゲンである。これに
対し沸点および蒸気圧の低い塩素を用いることを考え
た。沸点および蒸気圧の低い塩素を用いると、低電圧で
使用する場合にバルブ温度が低くても塩素がハロゲンサ
イクルを促し、タングステンが管壁に付着するのを軽減
することができる。したがって、管壁黒化と内部リード
線のエッチングを防止することができる。

【００１６】また、黒化の発生原因は、蒸発したタング
ステンやモリブデンがバルブ内の不純物と結合して化合
物を生成することにも原因するものと考えられる。つま
り、バルブ内は排気工程で浄化されているが、点灯中に
バルブやフィラメントおよび内部リード線に吸着されて
いた水分や酸素がバルブ内に放出され、この不純物が蒸
発したタングステンやモリブデンに付着して化合物を作
る。この化合物は安定性が高いから、低電圧で点灯して
ハロゲンサイクルが円滑に進まない場合は、バルブ壁に
付着する。すなわち、蒸発したタングステンやモリブデ
ンは、上記不純物として管壁に付着し、かつハロゲン化
タングステンやハロゲン化モリブデンの形態で管壁に付
着する。この結果、管壁の黒化を促す。しかも、蒸発し
たタングステンやモリブデンがフィラメントや内部リー
ド線に戻されないから、内部リード線の細りが発生す
る。

【００１７】そこで、本発明者らは、内部リード線とし
て高融点でありながらゲッタ作用の強いタンタルを主体
に使用した。タンタルを主体として使用すれば、不純物
の吸着作用が高いので不純物がタングステンやモリブデ
ンと結合して化合物を作る割合が少なくなり、よって管
壁に付着する割合を低減することができる。したがっ
て、管壁黒化と内部リード線のエッチングを防止するこ
とができる。

【００１８】よって、請求項１の発明によれば、ハロゲ
ンとして臭素と塩素を用い、かつ内部リード線にはタン
タルを主体とした導電線を用いるようにし、これによ
り、高電圧と低電圧とに切換えて使用可能なハロゲン電
球において、バルブの黒化と内部リード線のエッチング
を防止することができる。

【００１９】請求項２の発明によれば、クリプトンと臭
素および塩素の混合比を、モル比で１：１：１．５の割
合としたから、高電圧および低電圧のいずれの場合で
も、ハロゲンサイクルを円滑に行わせることができる。

【００２０】請求項３の発明によれば、内部リード線
は、点灯使用される姿勢においてフィラメントの対流領
域から外れた領域に配置されているから、点灯中に高温
に晒されることがなくなり、蒸発が抑制され、よってエ
ッチングによる細りが一層軽減される。

【００２１】請求項４の発明によれば、上記請求項１な
いし請求項３のいずれか１に記載のハロゲン電球を反射
体に収容した前照灯であるから、高電圧と低電圧に切換
えて用いられるという実情に対応した前照灯に用いて上
記ハロゲン電球の特性を生かすことができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図１および図２は、自動車の前照灯
の光源に使用されるハロゲン電球の構成を示し、図３は
これを用いた前照灯を示す。

【００２３】図において符号１はハロゲン電球であり、
２はそのバルブを示す。バルブ２は石英ガラスまたは硬
質ガラスよりなり、一端に円筒形の発光部２が形成され
ているとともに他端に圧潰封止部４が形成されており、
このためこのハロゲン電球１は片封止構造をなしてい
る。

【００２４】このバルブ２の外面には可視光透過赤外線
反射膜５が形成されている。上記赤外線反射膜５は、高
屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して２０〜６０層
の多層干渉膜として構成されたものである。

【００２５】なお、高屈折率層としては、ＴｉＯ₂ およ
びＴａ₂ Ｏを主成分とし、その他ＺｒＯ₂ 、ＺｎＳなど
の金属酸化物により形成されており、低折率層として
は、ＳｉＯ₂ を主成分とし、その他ＭｇＦ₂ などにより
形成されている。このような赤外線反射膜５は、後述す
るフィラメント６から放射される光のうち、可視光を透
過するとともに赤外線を反射し、この赤外線をフィラメ
ント６に戻し、フィラメント６を加熱する。このため消
費電力を節約することができる。

【００２６】上記バルブ２内には、タングステンからフ
ィラメント６が収容されている。このフィラメント６は
Ｃ−８形のフィラメントであり、両端部が内部リード線
７、８に接続されている。

【００２７】内部リード線７および８はそれぞれ、タン
タルＴａ、またはタンタルＴａ主成分としてその他モリ
ブデンＭｏを混合した導電線により形成されている。タ
ンタルとモリブデンを混合して用いる場合、融点の高い
タンタルの混合割合は５０％以上とされているこのよう
な内部リード線７，８は、バルブ２の端部に形成された
圧潰封止部４に導かれ、この封止部４に封着されたモリ
ブデンＭｏ等からなる金属箔導体９，９に接続されてい
る。なお、バルブ２を硬質ガラスにより形成した場合
は、モリブデンＭｏ等からなる金属箔導体９，９を省略
することができる。

【００２８】上記内部リード線７，８は、点灯中にフィ
ラメント６の周囲に発生する対流領域Ｓを避けた位置に
配置されている。すなわち、図１に示す姿勢が、ハロゲ
ン電球１の取り付け使用姿勢であり、この場合、内部リ
ード線７，８は、フィラメント６に対してその上方に位
置するのを避け、フィラメント６よりも下方またはフィ
ラメント６の側方に配置されている。なお、内部リード
線７，８をフィラメント６の側方に配置する場合、図２
に示すように、フィラメント６を通る鉛直線に対して２
２．５°の角度θ以上の領域に設置すれば、フィラメン
ト６の対流領域Ｓを避けた位置に配置され、フィラメン
ト６の対流の影響を受けないようにすることができる。

【００２９】上記封止部４に封着されたモリブデンＭｏ
等からなる金属箔導体９，９はそれぞれ外部リード線１
０、１０に接続されている。この場合、外部リード線１
０，１０におけるそれぞれ封止部４に埋め込まれている
端部には、石英と外部リード線１０，１０との間に、ソ
ーダガラス１１，１１が詰め込まれて溶着されている。
このソーダガラス１１，１１は、Ｍｏ箔９，９が外気に
触れて酸化するのを防止するものである。つまり、石英
と外部リード線１０，１０は熱膨脹差があるから、点灯
と消灯を繰り返して使用するうちに石英と外部リード線
１０，１０との間に隙間が生じ、このためＭｏ箔９，９
が外気に触れて酸化し、この結果、スローリークやクラ
ックの発生を招く恐れがある。これに対し、上記ソーダ
ガラス１１，１１を埋め込むと、石英と外部リード線１
０，１０との間に隙間を発生させることがなくなり、Ｍ
ｏ箔９，９の酸化を防止し、スローリークやクラックの
発生を防止することができる。

【００３０】上記バルブ２内には、希ガスとしてクリプ
トンＫｒが封入されているとともに、ハロゲンとして、
臭素Ｂｒおよび塩素Ｃｌがともに封入されている。これ
らクリプトンＫｒ、臭素Ｂｒおよび塩素Ｃｌは混合ガス
の形態で封入されているが、この場合Ｋｒ：Ｂｒ：Ｃｌ
の封入割合はモル比で１：１：１．５の割合となってい
る。

【００３１】このようなハロゲン電球１は、図３に示す
ように、鍔付き口金２０に取付けられている。鍔付き口
金２０は、円筒形の口金本体２１にフランジ２２を設け
るとともに、口金本体２１の端部にレグ端子２３，２４
を設けたものであり、この円筒形口金本体２１は上記バ
ルブ２の圧潰封止部４に被せられて図示しない接着剤に
より接合されている。上記レグ端子２３、２４は、上記
バルブ２の封止部４より導出された外部リード線１０，
１０に接続されている。

【００３２】上記のように構成されたハロゲン電球１
は、図３に示すように、車両の前照灯をなすミラー形反
射体３０に収容されている。反射体３０は、反射面３１
を形成した曲面をなすリフレクタ３２と、このリフレク
タ３２の前面開口部に取り付けた前面レンズ３３とで構
成されており、リフレクタ３２の背面頂部には取付孔３
４が形成されている。この取付孔３４には前記ハロゲン
電球１を保持した口金２０が差し込まれており、この口
金２０に設けたフランジ２２が取付孔３４の周縁に固定
されることにより、上記ハロゲン電球１はリフレクタ３
２に対し所定の位置に位置決めして取り付けられてい
る。

【００３３】そして、上記ハロゲン電球１は、レグ端子
２３，２４が図示しない車両の電源に接続して点灯され
るが、電源は１２〜１３．５Ｖの高電圧と５．３〜６．
８Ｖの低電圧とがあり、上記ハロゲン電球１はこれら電
源を切換えて点灯される。すなわち、前照灯を夜間やト
ンネルなどのような真っ暗闇で点灯使用する場合は、上
記ハロゲン電球１を１２〜１３．５Ｖの高電圧の電源に
接続して点灯し、また、北米やカナダ、北欧などのよう
に冬季の薄暗い昼間に運転したり（ＤＴＲＬ点灯）、薄
暮で運転する場合には上記ハロゲン電球１を５．３〜
６．８Ｖの低電圧の電源に接続して点灯させるようにな
っている。

【００３４】このような構成の実施例について、作用を
説明する。上記ハロゲン電球１は、レグ端子２３，２４
を介して図示しない車両の電源に接続して点灯される
が、１２〜１３．５Ｖの高電圧および５．３〜６．８Ｖ
の低電圧のいずれに接続された場合でも、フィラメント
６に通電されてこれが発光し、この光はバルブ２を透過
し、リフレクタ３２の反射面３１で反射されて前方を照
射する。したがって、前照灯として機能する。

【００３５】ところで、５．３〜６．８Ｖの低電圧でハ
ロゲン電球１を点灯すると、１２〜１３．５Ｖの高電圧
で点灯する場合に比べてバルブ２の温度上昇が低くな
る。しかし、本実施例のハロゲン電球１は、封入ハロゲ
ンとして臭素と塩素を用いたから、沸点の低い塩素が低
温であってもハロゲンサイクルを促す。したがって、管
壁付近の遊離タングステンを掴まえてフィラメント６に
戻すから、管壁の黒化を防止する。

【００３６】また、ハロゲンサイクルが円滑におこなわ
れるので、過剰のハロゲンが発生せず、内部リード線
７，８がエッチングされるのが防止され、折損し難くな
る。一方、このようなハロゲン電球１を１２〜１３．５
Ｖの高電圧で点灯すると、バルブ２の温度上昇が大きく
なるが、この場合は沸点が高く、蒸気圧の高い臭素が従
来と同様に作用し、ハロゲンサイクルを促し、管壁付近
の遊離タングステンを掴まえてフィラメント６に戻すた
め、管壁の黒化を防止する。

【００３７】この場合もハロゲンサイクルが円滑におこ
なわれるので、過剰のハロゲンが発生せず、内部リード
線７，８がエッチングされるのが防止され、折損し難く
なる。

【００３８】そして、このような混合ガスは、クリプト
ンと臭素および塩素の混合比を、モル比で１：１：１．
５の割合としたから、高電圧および低電圧のいずれの場
合でも、ハロゲンサイクルを円滑に行わせることができ
る。

【００３９】また、内部リード線７，８として、タンタ
ルまたはタンタルの合金を用いたから、タンタルはモリ
ブデンに比べて融点が高く、したがって蒸発し難くて内
部リード線７，８の細りを防止するとともに、タンタル
またはタンタルの合金はゲッター作用が大きく、自己の
体積の１００倍の不純物を吸着する性質があり、点灯中
にバルブ２内に放出される不純物を取り込む作用を奏す
る。このため、管壁付近に遊離する不純物とタングステ
ンやモリブデンとの結合が防止され、不純物とタングス
テンとが結合して管壁に付着するのが抑制され、黒化を
防止するができる。

【００４０】さらに、内部リード線７，８は、図１およ
び図２に示されるように、点灯される姿勢において、フ
ィラメント６の対流領域Ｓから外れた領域に配置されて
いるから、点灯中に高温に晒されることがなくなり、蒸
発が抑制される。この点に加え、内部リード線７，８を
融点の高いタンタルを主体とする材料によって形成した
から、エッチングが軽減され、細りが一層防止されるこ
とになる。

【００４１】図４は、バルブに封入される混合ガスの種
類と、エッチング度合および黒化度を調べた結果を示す
特性図である。図において、ＤＴＲＬ点灯時間というの
は、１３．５Ｖの高電圧で１５分間点灯し、１時間休止
して、５．３Ｖの低電圧で２２時間１５分間点灯し、さ
らに３０分休止するような点灯モードで点灯試験を行っ
た試験時間という。

【００４２】図４より、Ｋｒ−Ｂｒの混合ガスの場合は
エッチング度合および黒化度ともに低下するが、Ｋｒ−
Ｂｒ−Ｃｌの混合ガスの場合は、エッチング度合および
黒化度ともに向上することが確認される。

【００４３】なお、上記実施例においては、ハロゲン電
球に１個のフィラメント６を収容した場合を説明した
が、走行ビーム用フィラメントとすれ違い用フィラメン
トの２個のフィラメントを収容して切換えるものであっ
てもよい。また、バルブ２の形状は、円筒形に限らず球
形形であってもよい。さらに、赤外線反射膜５は無くて
もよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
電圧と低電圧とに切換えて使用可能なハロゲン電球にお
いて、ハロゲンとして臭素および塩素を用い、内部リー
ド線に融点が高くてゲッタ作用に優れたタンタルを主体
とした導電線を用いたから、ハロゲンサイクルが円滑に
行われるとともに、不純物が内部リード線に吸着されて
除去されることになり、バルブの黒化が防止され、かつ
内部リード線のエッチングが防止されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す車両用ハロゲン電球の
側面図。

【図２】同実施例のハロゲン電球の断面図。

【図３】同実施例のハロゲン電球を前照灯に用いた場合
の断面図。

【図４】点灯時間に伴うエッチング度および黒化度を測
定した結果を示す特性図。

【符号の説明】

１…ハロゲン電球２…バルブ３…円筒部４…圧潰封止
部５…赤外線反射膜６…フィラメ
ント７，８…内部リード線９…金属箔導
体１０…外部リード線２０…口金３０…反射体３１…反射面３２…リフレクタ３３…前面レ
ンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石英または硬質ガラスからなるバルブ
と、このバルブに収容されたフィラメントと、上記バル
ブ内に導びかれ上記フィラメントが接続された内部リー
ド線と、上記バルブに封入された希ガスおよびハロゲン
の混合ガスとを備え、１２〜１３．５Ｖの高電圧と５．３〜６．８Ｖの低電圧
とに切換えて点灯される車両用ハロゲン電球において、上記内部リード線はタンタルを主体とする導電線からな
り、かつ希ガスとハロゲンの混合ガスは、クリプトンと
臭素および塩素とからなることを特徴とする車両用ハロ
ゲン電球。
【請求項２】クリプトンと臭素および塩素の混合比
を、モル比で１：１：１．５としたことを特徴とする請
求項１に記載の車両用ハロゲン電球。
【請求項３】上記内部リード線は、点灯姿勢でフィラ
メントの対流領域から外れた領域に配置されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ハ
ロゲン電球。
【請求項４】上記請求項１ないし請求項３のいずれか
１に記載のハロゲン電球と、このハロゲン電球を収容し、この電球から放射される光
を反射する反射体と、からなることを特徴とする前照
灯。