WO2007086527A1

WO2007086527A1 - メタルハライドランプ

Info

Publication number: WO2007086527A1
Application number: PCT/JP2007/051310
Authority: WO
Inventors: Osamu Shirakawa; Hidehiko Noguchi
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp.
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2007-08-02
Also published as: EP1981061A4; US20100259169A1; EP1981061A1; US8203271B2

Abstract

　封着金属箔に高低差を形成して封着金属箔を埋設した封止部におけるクラックリーク発生を抑制したメタルハライドランプを提供する。　メタルハライドランプＭＨＬは、内部に放電空間１ｃを有する包囲部１ａおよび包囲部に連接した封止部１ｂを備えている石英ガラス製の透光性気密容器１と、透光性気密容器の放電空間内に封装された電極２と、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含み透光性気密容器１の放電空間１ｃ内に封入された放電媒体と、電極２の基端部が接続して透光性気密容器１の封止部１ｂ内に気密に埋設され、レーザー加工により箔表面に高低差が形成された封着金属箔３と、を具備している。

Description

明細書

メタノレノ、ライドランプ

技術分野

[0001] 本発明は、封止構造を改良したメタルノ、ライドランプに関する。

背景技術

[0002] メタルノ、ライドランプは、内部に一対の電極を封装した透光性気密容器の内部に発光金属の放電媒体を封入している。透光性気密容器の構成材料には、石英ガラスまたは透光性セラミックスが用いられている。石英ガラス製の透光性気密容器は、比較的安価であるのにカ卩えて直線透過率が高いために、前照灯ゃプロジェクシヨン用などの光源を中心に多用されている。石英ガラス製の透光性気密容器においては、放電空間が形成されている包囲部を封止するために包囲部に連接した封止部が包囲部と一体に形成されている。

[0003] 透光性気密容器を上記封止部によって封止するには、封止部の内部に封着金属箔を気密に埋設することにより行うのが一般的である。そして、封着金属箔の包囲部側の一端部に電極の基端を溶接し、他端には外部リード部材を溶接することで、封着金属箔を経由して電極に給電する。

[0004] そうして、石英ガラス製の透光性気密容器においては、封止部の内部に埋設された封着金属箔とそれを包囲する石英ガラスとがメタルノ、ライドランプの点灯中を通じて良好な気密接合を形成することで、透光性気密容器の内部が所期の気密状態に維持されるとともに、外部リード部材から封着金属箔を経由して電極に給電すること力 Sできる。封着金属箔を用いて封止部を形成する場合に、封着金属箔の表裏両面にサンドブラストや電気化学的方法によって梨地加工を施すことにより微細な凹凸により封着金属箔の外周の長さを大きくして、封止部に生じるリークを抑制しょうとすることが知られている (特許文献 1参照。 ) o

[0005] また、厚み方向に箔を貫通した複数の穴部を面部に分散して形成して、穴部を形成した部位の箔断面積を、穴部を形成しな、部位に比較して小さくした封着金属箔を用いて封止部を形成するメタルハライドランプも知られて、る (特許文献 2参照。）。特許文献 2に記載されたメタルノヽライドランプは、封止部の密着性が向上して、寿命中のクラックおよび剥離が発生しなくなり、ランプ破損を抑止することができる旨記載されている。

[0006] 一方、水銀を本質的に封入しないいわゆる水銀フリーのメタルノヽライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）が知られている (特許文献 3参照。；)。水銀フリーランプは、従来ランプ電圧形成用の緩衝物質として封入されて!、た水銀に代えて、亜鉛 (Zn)ハロゲンィ匕物など蒸気圧が比較的高くて可視域に発光しにく!/、金属のハロゲン化物を第 2のハロゲンィ匕物として封入しているとともに、光束立ち上がり特性を良好にするために始動用の希ガス封入圧力を水銀入りランプのそれより高くするのが一般的である。

特許文献 1 :特許第 3150918号公報

特許文献 2：特開 2001— 266794号公報

特許文献 3：特開平 11― 238488号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかし、上述の水銀フリーランプ、特に自動車前照灯用の水銀フリーランプのように、発光管内部に封入する希ガスを高圧にしたり、比較的大きなランプ電流が比較的長時間にわたり流入するなどで封止部温度が顕著に上昇したりするなど動作条件が厳、メタルノヽライドランプの場合、特許文献 1や 2のような封止部と封着金属箔との密着性を高める構成にしたとしても、クラックリークが発生してしま、やす、ことが分かつた o

[0008] また、特許文献 1に記載されて、る封着金属箔のようにサンドブラスト法による粗面形成の場合、箔の所望の一部領域にのみ粗面を形成したり、領域によって粗面の表面粗さを所望に変化させたりするなど、粗面の形成位置や表面粗さを所望に制御することができない。このため、表面粗さを種々変化させて封着金属箔と石英ガラスの密着性を向上するのに効果的な表面粗さを追及することが困難であり、所望の粗面を形成しょうとすると、強度的に脆い側縁部などが破壊されやすいという問題がある。

[0009] また、サンドブラスト法により粗面を形成すると、吹き付けた研粒が封着金属箔に付着して残留しやす!ヽので、研粒が不純物となって電極や外部リード部材と封着金属箔との導電接続部の形成や封止部の密着性が阻害されやすくなる。そこで、封着金属箔に付着した研粒を除去しょうとすると、後処理が必要になって手間を要するばかりでなぐ充分に除去するのには困難を伴う。

[0010] これに対して、特許文献 2の場合、封止部の封止工程において、箔の端部と端部に近接する穴部との間で亀裂 (箔切れ)が生じて微小クラックが発生しやす、と、う問題のあることが分かった。

[0011] 上述の従来技術にお!、て発生しやす!/、上記クラックリークにっ、て本発明者らが検討した結果、放電媒体のハロゲンィ匕物が封止部方向に移動しやすくなつたことが原因であることが分力つた。

[0012] そこで、本発明者は、課題改善に対して種々努力の結果、レーザー加工によって封着金属箔の表面に高低差を形成すると、封着金属箔と石英ガラスとの密着性が良好になるとともに、高低差がハロゲンィ匕物の移動を阻止ないし抑制する作用を呈することを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

[0013] また、加えて高低差を所定の態様にすることで、自動車前照灯用の水銀フリーランプのように動作条件が厳、高圧放電ランプメタルハライドランプであっても、上記課題をより効果的に解決できることを見出した。

[0014] 本発明は、封着金属箔の表面に高低差を形成して封着金属箔を埋設した封止部におけるクラックリーク発生を抑制した高圧放電ランプメタルノヽライドランプを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明のメタルノ、ライドランプは、内部に放電空間を有する包囲部および包囲部に連接した封止部を備えている石英ガラス製の透光性気密容器と;透光性気密容器の放電空間内に封装され電極と;少なくとも発光金属のハロゲンィ匕物および希ガスを含み透光性気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；電極の基端部が接続して透光性気密容器の封止部内に気密に埋設され、レーザー加工により箔表面に高低差が形成された封着金属箔と；を具備してヽることを特徴として!ヽる。

発明の効果 [0016] 本発明によれば、封着金属箔の表面にレーザー加工により高低差を形成したことによって、封着金属箔と封止部の石英ガラスとの密着性に優れるとともに、ハロゲン化物の移動を阻止ないし抑制してクラックリークの発生を抑制するメタルハライドランプを提供することができる。

[0017] また、本発明によれば、レーザー加工により高低差を形成するので、その形成に際して、封着金属箔の所望領域に、所望態様で、しかも所望に制御することが可能になる。

[0018] さらに、加えて封着金属箔の高低差の深さ、幅などが所定範囲内であれば、封着金属箔と石英ガラスとの密着性およびハロゲンィ匕物の移動阻止ないし抑制が一層良好になる。

[0019] さらにまた、少なくとも電極の基端部が接続されている部位の近傍に高低差が形成されていれば、放電媒体が上記基端部から封着金属箔の周縁方向へ移動するのを効果的に阻止な、し抑制できる。

[0020] さらにまた、管軸方向に延在した複数の溝部により高低差が形成されていれば、ハロゲン化物の電極基端部力封着金属箔の側縁方向への移動をより一層効果的に阻止できる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 1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す側面図

[図 2]同じく封着金属箔部分の拡大正面図

[図 3]同じく封着金属箔の拡大断面図

[図 4]同じくレーザー加工によって形成された凹部高低差の 2種類の断面形状を拡大して示す模式的拡大断面図

[図 5]同じく封着金属箔の表面に形成された溝部を拡大して示す封着金属箔表面の顕微鏡写真

[図 6]スポットピッチ P2が RZ2未満の溝部を拡大して示す封着金属箔表面の顕微鏡写真

[図 7] (a)が図 5に示す溝部の断面模式図、（b)が図 6に示す溝部の断面模式図 [図 8]高低差部の表面粗さ Raとリーク発生時間の関係を示すグラフ

[図 9]高低差部の高低差 Dとリーク発生時間の関係を示すグラフ

[図 10]複数の溝部間のピッチ P1とリーク発生時間の関係を示すグラフ

[図 11]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 2の形態における封着金属箔の表面に形成した溝部の表面パターンを示す正面図

[図 12]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 3の形態における封着金属箔の表面に形成した溝部の表面パターンを示す正面図

[図 13]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 4の形態における封着金属箔の表面に形成した並列する複数の溝部の態様を示し、 (a)は隣接する溝部間のピツチが変化している拡大横断面図、 (b)は溝部の高低差が変化している拡大横断面図

[図 14]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 5の形態における封着金属箔の表面に形成した溝部の表面パターンを示す正面図

[図 15]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 6の形態における封着金属箔の表面に形成した溝部の表面パターンを示す正面図

[図 16]本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 7の形態における封着金属箔の表面に形成した溝部の表面パターンを示す正面図

[図 17]同じく封着金属箔の拡大横断面図符号の説明

[0022] 1…透光性気密容器、 la…包囲部、 lb…封止部、 lc…内部空間、 2…電極、 3· ·· 封着金属箔、 4Α、 4Β· ··外部リード部材、 5…縮径部、 G…溝部、 G，…凹部、 IT…発光管、 MHL…メタルハライドランプ、 OT…外管

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

[0024] 図 1ないし図 6は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 1の形態としての自動車前照灯用メタルノヽライドランプを示して、る。

[0025] 本発明のメタルノヽライドランプは、少なくとも透光性気密容器 1、電極 2、放電媒体および封着金属箔 3を具備してヽる。

[0026] 本形態にお、て、メタルノヽライドランプ MHLは、上記の構成に加えて発光管 IT、絶縁チューブ T、外管 ΟΤおよび口金 Βを具備している。

[0027] 〔発光管 ITについて〕発光管 ITは、透光性気密容器 1、電極 2、封着金属箔 3、外部リード部材 4A、 4Bおよび放電媒体を備えている。なお、発光管 ITは、本発明の上記各構成要素を全て含んで、るので、本発明にお、ては所望により上記外管 OT などの構成部材を備えて!/、なくてもょ、。

[0028] (透光性気密容器 1について）透光性気密容器 1は、石英ガラス製で、透光性で耐火性を有しているとともに、内部に放電空間 lcが形成される包囲部 laおよび包囲部 laに連接した封止部 lbを備えている。包囲部 laは中空で、その中空部が放電空間 lcとなる。放電空間 lcの内容積は、メタルノヽライドランプの用途に応じて適宜設定することができるが、本発明を適用するのに好適な小形のメタルハライドランプとしては一般的に 0. Ice以下である。また、前照灯用のメタルノヽライドランプの場合、好適には 0. 05cc以下である。

[0029] 上記放電空間 lcは、その形状がほぼ円柱状、球形または楕円球形など任意の形状にすることができる。自動車前照灯用のメタルノヽライドランプの場合、好適にはほぼ円柱状をなしている。これに対して、透光性気密容器 1の包囲部 laの外面は、楕円球状や紡錘状などの回転 2次曲面形状をなしている。そのため、包囲部 laの肉厚は、一般的には管軸方向の中央部が最も大きぐ両端方向に順次小さくなつている。

[0030] また、自動車前照灯用のメタルノヽライドランプとしての透光性気密容器 1における包囲部 laおよびその内部に形成される放電空間 lcの好ましいサイズは、以下のとおりである。すなわち、包囲部 laの管軸方向の長さは 7. 4〜8. 2mm、放電空間 lcの内径は 2. 2〜2. 9mm、外径は 5. 6〜6. 9mm、肉厚は 1. 71. 5〜2. 5mm,放電空間 lcの内容積は 20〜35 μ 1である。

[0031] さらに、透光性気密容器 1が「透光性で耐火性を有している」とは、少なくとも包囲部 laの外部へ発光を導出しょうとする部位である導光部分が透光性であって、かつ高圧放電ランプメタルノ、ライドランプ MHLの通常の作動温度に十分耐える程度の耐熱性を少なくとも備えているという意味である。なお、必要に応じて、透光性気密容器 1 の包囲部 laの内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲンィ匕物性の透明性被膜を形成するカゝ、透光性気密容器 1の内面を改質することが許容される。 [0032] 封止部 lbは、包囲部 laに連接して包囲部 laと一体的に形成されている。なお、封止部 lbは、包囲部 laの両端にガラス溶着により接合させて形成してもよいし、包囲部 laと一体に形成してもよい。

[0033] また、本形態において、封止部 lbは、これを包囲部 laの管軸方向の両端から延在するようにその一対を形成することができる。しかし、所望により包囲部 laの一端にのみ連接した構造であってもよ、。

[0034] さらに、封止部 lbは、包囲部 laを封止するとともに、後述する電極 2の基端部がここに埋設される。これを実現するために、封止部 lbには後述する封着金属箔 3が埋設されている。また、一対の封止部 lb、 lbは、包囲部 laの両端から管軸方向に沿つて一体に、かつほぼ直線状に延在している。

[0035] (電極 2について）電極 2は、その先端側の主要部が透光性気密容器 1の包囲部 la内の所定位置に封装される。このために電極 2の中間部は、封止部 lbに支持され、かつ基端が後述する封着金属箔 3に溶接などにより接続される。

[0036] 本形態においては、包囲部 laの内部に一対の電極 lb、 lbが離間対向して封装されている。そして、上述のように一対の封止部 lb、 lbが配設される場合、それぞれの封止部 lbにそれぞれ 1つの電極 2が支持される。これに対して、単一の封止部 lbが配設され、かつ 1対の電極 2、 2を配設する場合には、その封止部 lbに 1対の電極 2、

2が互いに離間して支持される。

[0037] また、電極 2は、その軸部の直径が小形のメタルノヽライドランプの場合、一般的には

0. 25-0. 45mmの範囲内で適当な値に設定されるのがよい。

[0038] さらに、電極 2は、本形態においてタングステン (W)、ドープドタングステン、トリウムタングステン、レニウム（Re)およびタングステン一レニウム合金（W— Re)などのグループから選択された耐火金属により形成することができる。

[0039] さらにまた、電極 2の先端部を軸部より径大の例えば円柱状、ほぼ球状などにすることもできる。その場合、軸部は直径 0. 25-0. 30mm,先端部は 0. 30〜0. 40m mとするのがよい。

[0040] なお、封止部 lb内に支持された電極 2の軸部に、例えばタングステン力もなるコィルを卷装する仕様であってもよい。通常、電極軸にコイルを卷装した場合、電極軸と石英ガラスとで発生するクラックに対しては効果的である力当該コイルによりハロゲンの侵入路が形成されやすくなるために、封着金属箔でのクラックリークが発生しやすい。しカゝしながら、本発明を適用すれば、上記コイルを卷装した場合であっても封着金属箔でのクラックリークを抑制することができる。

[0041] また、 1対の電極 2、 2が配設される場合、既知のように各電極を同一の仕様として高圧放電ランプメタルノヽライドランプ MHLが交流点灯されるのに適した構成とすることができる。しかし、一方の電極 2の熱容量を大きくして陽極とし、他方の電極 2の熱容量を小さくして陰極として、直流点灯に適した構成とすることも許容される。

[0042] (封着金属箔 3について）封着金属箔 3は、封止部 lb内に気密に埋設される。

そして、図示しない点灯回路、好ましくは電子化された点灯回路力電極 2へ給電するために、封着金属箔 3の包囲部 la側の一端に電極 2の基端部が接続され、また所望により他端には後述する外部リード部材 4A、 4Bが接続される。なお、封着金属箔 3の肉厚は、本発明において特段限定されないが、一般的には 50 m以下である。

[0043] 本発明において、封着金属箔 3は、最も特徴的な構成部分であり、その表面にはレ一ザ一加工により形態としての高低差が形成されている。高低差は、例えば図 2、図 3に示すような凹窪状の溝部 Gや凹部 G'などにより形成される。すなわち、封着金属箔 3の表面には高低差が生じている。ここで、溝部 Gは、レーザーを 1回照射することによって得られるスポット状の凹部 G'の集合である。この凹部 G'は、レーザーの焦点の合わせ方や入力制御によって凹窪状部分の断面形状および寸法などを制御することができる。例えば、図 4の (a)や (b)のような基本形が逆三角形や逆台形の断面形状を得ることができる。

[0044] ここで、箔表面に形成された溝部 Gを顕微鏡で見ると、図 5に示すように凹部 G'が互いに連接して構成されているのがわかる。このような形状は、先に形成された凹部 G'の一部に重ねるように順次レーザーを照射していくことによって形成することができる。なお、この図からわ力るように、封着金属箔 3の表面にレーザーを照射した場合には、溶融形成された特徴的なスポット状のレーザー痕が残存することから、表面の高低差がレーザー加工により形成されたの力どうかを容易に判別することができる。

[0045] ここで、高低差の寸法は、深さについてはレーザースポットを発生させる際の電流値を、幅についてはレーザー照射装置のスポット径を、隣接する溝部 G凹部 G'間のピッチにっヽてはレーザースポットの照射位置を、それぞれ変化させることで所望の値に設定することができる。

[0046] 高低差の深さについてさらに説明すれば、以下のとおりである。すなわち、高低差の深さは、高低差の断面において、箔の厚み方向における高低差の頂部と底部との間の寸法である。したがって、高低差が箔表面に形成された凹部であれば、凹部の深さが高低差の深さとなる。また、高低差が箔表面に形成された凸部であれば、高低差の深さは、高低差の頂部と箔表面との間の箔の厚み方向における寸法すなわち高さである。さらに、高低差が箔表面から凹窪した凹部と突出した凸部とで形成されていれば、箔表面を基準として凹部と凸部が隣接している状態であり、この態様においては、凹部の深さと凸部の高さとの和が高低差の深さである。

[0047] さらに、封着金属箔 3にレーザー加工によって形成された高低差が配設される領域は、以下のとおりである。

[0048] 第 1の態様は、封着金属箔 3の両面のほぼ全面である。この態様によれば、最も高い密着性が得られるので好ましい。しかし、所望により封着金属箔 3の一部例えば側縁部に達して形成されな、ようにすることができる。

[0049] 第 2の態様は、封着金属箔 3に接続された電極 2の接続部近傍にのみに高低差を形成する。この態様においても、ハロゲンィ匕物が電極 2の基端部力も周囲の封着金属箔 3の面に沿って放射状に拡散すなわち移動し、封着金属箔 3と石英ガラスとの封着を破壊する現象が生じにくくなり、本発明の所期の作用効果が得られる。なお、上記近傍とは、電極 2の接続位置および当該位置カゝらさらに封着金属箔 3の中心部側へ若干進んだ位置、ならびに封着金属箔 3の両側縁部側へ離れた位置を含む概念である。自動車前照灯用のメタルノヽライドランプの場合、封着金属箔 3における電極 2の基端部接続側の端部から管軸方向の他端側へ 3mm、または電極 2の基端部の端部から管軸方向の他端側へ lmmの位置までを電極 2の基端部の接続部近傍ということができる。

[0050] 次に、レーザー加工によって形成された高低差の態様についてさらに説明する。

[0051] 第 1の態様は、図 2に示す構成である。すなわち、封着金属箔 3の両面に、側縁部を除いて管軸方向に延在した複数の溝が形成されている。この第 1の態様は、最も効果的である。この態様によれば、封着金属箔 3とガラスの密着性の向上と封着金属箔 3の側縁部側へのハロゲンィ匕物の拡散抑制の両効果が得られるので、好都合である

[0052] 図 3は、図 2の断面形状を拡大して示す。封着金属箔 3は、当該箔とガラスとの密着性を高めるために、その側縁端に向力つて次第に薄くなるナイフエッジ状になっている。このような形状の封着金属箔 3にレーザー加工によって高低差を形成する場合は、その側縁の部分が貫通したり、破壊されたりしないような位置までとするのが好ましい。

[0053] また、封着金属箔 3の表面の高低差を形成しな、残余の部分は、平坦面とすることができる。しかし、所望により箔表面の残余の部分が粗面化されていてもよい。例えば、箔表面をサンドブラストなどの手段によって粗面を形成した後にレーザー加工により高低差を形成したものでもよい。なお、粗面とは、従来技術に見られるように深さ 0 . 以下、好ましくは 0. 4 m以下の粗面が多数表面に形成された状態であるが、レーザー加工による高低差との識別が可能なように表面粗さは、好ましくは高低差に対して、その半分以下のように明らかに小さな値に設定されているものとする。

[0054] 本発明におヽて、電極 2の軸方向に延在する溝部 Gを形成する場合、溝部 Gが電極 2の軸方向に平行で、かつ直線状に長く延在しているのが好ましいが、これに限定されるものではなぐ所望により例えば後述するような屈曲または湾曲や網目状など多様な形状をなして、ることが許容される。

[0055] また、封着金属箔 3の表面に形成される溝部 Gの長さおよび本数は、特段限定されないので、所望により数本の溝部 Gを電極 2の基端部を接続した方の面の両側にそれぞれ形成しただけでもよ、し、場合によっては 1本ずつ形成したものであってもよヽ

[0056] 第 2の態様は、複数の凹部 G'により構成された散点状をなしている。

[0057] 第 3の形態は、凹部 G'が重ならず、かつ密接した形状をなしている。

[0058] なお、第 2および第 3の態様については後述する。

[0059] 次に、レーザー加工による高低差を以下の所定範囲内に収まるように構成することにより、本発明の効果がさらに高まる。以下、そのことについて説明する。

[0060] 第 1の所定範囲は、高低差の表面粗さを JIS B0601において規格ィ匕されている表面粗さ Raおよび Rzにより以下のように規定する。

[0061] まず、表面粗さ Raの好ましい範囲について説明する。レーザー加工によって形成された高低差部 Gの高低差の表面粗さ Ra ( μ m)が数式： 0. 4≤Raを満足する範囲とする。なお、上記数式には、上限がないが、その理由は次のとおりである。すなわち、本発明において、表面粗さ Raは、その数値が大きいほど効果的であり、またレーザ一加工であれば、力なり大きな Raとすることが可能であるが、封着金属箔の強度を維持するために、数式: Ra≤4. 0を満足する範囲がより好適である。

[0062] さらに、表面粗さ Rzについて説明する。表面粗さ Rz ( m)は、数式： 1. 0≤Rz≤7 . 0を満足する範囲である。高低差の深さが肉厚を超えるようでは穴部が形成されてしまい封着金属箔 3の機能が阻害されるので、封着金属箔 3を肉厚方向に貫通しない高低差である必要がある。また、封着金属箔 3の機能を充分に活かす目安としては、凡そ肉厚の半分までの高低差であるのが望ましい。

[0063] 第 2の所定範囲は、高低差が溝部 Gをなす力否かにかかわらず、例えば図 5を参照して説明すれば、好適な深さ D、幅 Wおよびピッチ PIは以下の範囲である。この範囲における数値は顕微鏡写真により測定する。

[0064] 高低差の好適な深さ Dは 1 μ m以上である。し力し、好適には 2 μ m程度である。なお、高低差の深さ Dには上限が設定されていないが、箔を貫通してはならない。本発明において、深さ Dは、その数値が大きいほど効果的である。しかし、封着金属箔 3 には肉厚という限界があり、深さが箔を貫通する値であると、既述のように封着金属箔 3の機能が阻害されるので、不可である。また、封着金属箔 3の機能を充分に活かす目安としては、凡そ肉厚の半分までの深さの高低差とするのが望ましい。これらの事情を勘案すれば、自ずと深さ Dの上限が存在することになる。

[0065] 次に、高低差の幅 Wについて図 4および図 5を参照して説明する。すなわち、幅 W は好適には 100 μ m以下である。より一層好適には 50 μ m以下である。

[0066] さらに、隣接する高低差間のピッチ P1について図 5を参照して説明する。すなわち、複数が並列した溝状をなす場合の好適なピッチ P1は、 200 m以下である。より一層好適には 100 /z m以下である。なお、ピッチ P1は、隣接する一対の高低差の中央間の距離をいう。

[0067] 次に、高低差が、レーザースポットを連打することにより形成された溝部 G力もなる場合について説明する。管軸方向に連続して隣接するレーザースポット間のスポットピッチ P2は、レーザースポットの直径を Rとしたとき、数式: RZ2≤P2く Rを満足する範囲内であるのがよい。その理由は以下のとおりである。

[0068] すなわち、スポットピッチ P2が RZ 2未満の場合、図 6 (スポットピッチ P2=RZ6)が例示しているように、見た目においても溝らしくないばかりか、溝としての機能もあまり得られない。この場合、レーザー加工によって溝を形成すると、レーザースポットの周辺には加工の影響により、盛り上がり換言すれば凸部ができる力この盛り上がり部分の高さが箔の未加工状態における基準面の高さに近くなる。そのため、図 7 (b)に示す図 6の溝部 Gの断面模式図が例示しているように、管軸方向に盛り上がり部が近接しすぎてしまい、溝部 Gとしての機能が低下してしまう。なお、図 7 (b)は図 6の Y— 線に沿う溝の断面を拡大した断面模式図である。

[0069] 他方、スポットピッチ P2がレーザースポットの直径 Rより大きくなると、溝がレーザースポットごとに分断されてしま、、軸方向に長く連続した溝状をなした溝部 Gを形成することができなくなる。

[0070] これに対して、図 7 (a)に示す図 5の溝部の断面模式図が例示しているように、数式： RZ2≤P2<Rを満足する範囲内であれば、所望の溝状をなした溝部 Gを得ることができる。

[0071] 次に、封着金属箔 3の材質について説明する。封着金属箔 3の材質は特段限定されな、が、例えばモリブデン（Mo)またはレニウムタングステン合金 (Re—W)などを用いることができる。

[0072] また、封着金属箔 3を封止部 lbに埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法などを単独で、または組み合わせて採用することができる。包囲部 laの内容積が 0. Ice以下の小形でキセノン (Xe)などの希ガスを室温で 5 気圧以上封入する前照灯などに用いるメタルノヽライドランプの場合は、後者が好適である。 [0073] ところで、図 1において、左方の封止部 lbを形成した後に、封止管 Idが切除されないで封止部 lbの外側端部から一体に延長していて、後述する口金 B内へ延在している。

[0074] (外部リード部材 4A、 4Bについて）本形態において、外部リード部材 4A、 4B は、その先端が透光性気密容器 1の両端の封止部 lb内において封着金属箔 3の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図 1において発光管 ITから右方へ導出された外部リード部材 4A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、口金端子の一方 tlに接続して、る。図 1 において発光管 ITから左方へ導出された外部リード部材 4Bは、封止管 Id内を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（図示されていない。 )に接続している。

[0075] (放電媒体について）放電媒体は、少なくとも金属ハロゲンィ匕物および希ガスを含む。なお、水銀は、含んでもよいし、含まなくてもよい。しかし、本発明によれば、封着金属箔が高低差を備えているために、封止部 lbの石英ガラスとの密着性が顕著に優れているとともに、ハロゲンィ匕物が封着金属箔の周縁部に向力つて進行するのを効果的に抑制するので、水銀フリーランプであってもクラックリークが効果的に抑制されて寿命特性の良好なメタルノヽライドランプを得ることができる。水銀フリーランプに好適であれば、それより内圧および封着金属箔の温度が低い水銀入りランプにも全く問題がなく適応することは、うまでもな、。

[0076] 金属ハロゲン化物は、少なくとも発光金属を含む金属のハロゲンィ匕物である。しかし、具体的な金属のハロゲン化物は、特段限定されない。例えば、前照灯用の水銀フリーランプとしての好適な構成としては、スカンジウム（Sc)、ナトリウム (Na)、インジゥム（In)、亜鉛 (Zn)および希土類金属のグループ力選択された複数の金属のハロゲン化物を含んでいる。この態様において、放電媒体は、上記グループに属する金属のハロゲンィ匕物のみ力もなる構成にカ卩えて、補助的にグループ以外の金属のハロゲン化物を含有することが許容される。例えば、主発光物質としてタリウム (T1)のハロゲン化物を添加することにより、発光効率を一層高めることができる。

[0077] また、上記態様において、亜鉛 (Zn)のハロゲンィ匕物は、相対的に蒸気圧が高くて、かつ可視域の発光が少ないので、主としてランプ電圧形成に寄与する。しかし、ランプ電圧形成用の金属ハロゲンィ匕物としては、所望により亜鉛とほぼ同様の作用、効果を有しているために、亜鉛に代えるかまたはこれに加えて次のグループ力もなる金属のハロゲン化物を用いることができる。すなわち、マグネシウム（Mg)、コバルト（C) 、クロム（Cr)、マンガン（Mn)、アンチモン（Sb)、レニウム（Re)、ガリウム（Ga)、スズ（ Sn)、鉄（Fe)、アルミニウム（A1)、チタン (Ti)、ジルコニウム（Zr)、ハフニウム（Hf) およびインジウム (In)のグループ力選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を封入することにより、ランプ電圧を所望の値に高めることができる。上記のグループの金属は、いずれも蒸気圧が高くて可視域に発光しないか、または発光が比較的少ない金属すなわち光束を稼ぐ発光金属としては期待されないが、主としてランプ電圧を形成するのに好適な金属である。

[0078] 希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、アルゴン (Ar)、クリプトン (Kr)およびキセノン (Xe)などの一種または複数種を用いることができる。また、自動車前照灯用のメタルノヽライドランプ MHLとしては、光束立ち上がりを早めるためおよび始動直後から白色光を発光させるために、キセノンを 5気圧以上、好ましくは 7〜18気圧の範囲、より一層好ましくは 8〜13気圧の範囲で封入する力あるいは点灯時の内部空間内の圧力が 50気圧以上になるように封入するものとする。これにより、始動直後の発光金属の蒸気圧が低いときに、立ち上がり時の光束として Xeの白色発光を寄与させることがでさる。

[0079] (水銀について）本発明において、水銀の封入は、自由な選択が許容される。

水銀フリーランプとしての態様の場合、本質的に水銀を含まない。この態様においては、水銀 (Hg)を全く封入していないだけでなぐ透光性気密容器 1の内容積 lcc当たり 2mg未満、好ましくは lmg以下の水銀が存在していることを許容する。

[0080] しかし、水銀を全く封入しな!、ことは環境上望ま、ことである。従来のように水銀蒸気によってメタルノヽライドランプのランプ電圧を所要に高くする場合、短アーク形においては気密容器の内容積 lcm3当たり 20〜40mg、さらに場合によっては 50mg 以上封入して!/、たことからすれば、水銀量が実質的に頗る少な!、と!、える。

[0081] (ハロゲンの種類について）ハロゲン化物を構成するハロゲンの種類としては、反応性に関して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。

[0082] 〔絶縁チューブ Tについて〕絶縁チューブ Tは、セラミックスからなり、絶縁チューブ Tは、外部リード線 4Aを被覆している。

[0083] 〔外管 OTについて〕本発明において、メタルノヽライドランプ MHLは、所望により外管 OTを具備していることが許容される。外管 OTは、石英ガラスまたはハイシリケートガラスなど力もなり、その内部に発光管 ITの少なくとも主要部を収納する手段である。そして、発光管 IT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 ITの透光性気密容器 1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、あるいは透光性気密容器 1を保温したりする。

[0084] また、外管 OT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、不活性ガスが封入されていてもよい。本形態では、窒素を 0. 1気圧封入している。

[0085] さらに、外管 OTの外面または内面に遮光膜を配設することもできる。

[0086] 図示の形態においては、外管 OTを形成する際に、その両端を透光性気密容器 1 の両端力管軸方向に延在する封止部にガラス溶着させることによって外管 OTを透光性気密容器 1で支持するように構成することができる。外管 OTは、紫外線カット性能を備えており、内部に発光管 ITを収納していて、両端の縮径部 5が発光管 ITの封止部 lbにガラス溶着している。しかし、内部は気密ではなぐ外気に連通している。

[0087] 〔口金 Bについて〕本発明において、メタルハライドランプ MHLは、所望により口金 Bを具備していることが許容される。口金 Bは、メタルノヽライドランプ MHLを図示しない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手段であつて、図示の形態においては、自動車前照灯用として規格ィ匕されているもので、発光管 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ヽる。

実施例 1

[0088] 実施例 1は、封着金属箔 3が図 3および図 5に示す構成であり、箔表面の高低差部 Gが以下のように設定されて!、る。 [0089] Ra=0. 8、 Rz = 2. 7

なお、上記実施例において、レーザー加工には、 18A、スポット径 30 mの YAG レーザーを用いた。

[0090] 次に、表面粗さ Raを変化させた封着金属箔 3を用いて製作した自動車前照灯用のメタルハライドランプについて EU定格モード点灯におけるリーク発生率およびリーク発生時間を試験した結果を、表 1および図 5を参照して説明する。なお、試験に供したメタルノ、ライドランプは水銀フリーであり、その主な仕様は、次のとおりである。電極の基端部の直径： 0. 3mm、電極間距離 4. 2mm、封着金属箔：長さ 7. Omm、幅 1. 5mm、厚さ 20 μ mである。また、表面粗さ Raは、封着金属箔 3の表面の 50 μ m230 0 μ m²の面積内を測定して求めた。

[0091] [表 1]

表 1から理解できるように、表面粗さ Raが 0. 以上であれば、 EU定格モードでリークしないメタルノヽライドランプを得ることができる。

[0092] また、図 8は、表 1のメタルハライドランプ 12灯について EUモードの試験を行ったときに、そのうちのいずれ力 1灯にクラックリークが発生したときの点灯時間を示すダラフであるが、表面粗さ Raが 0. 4 m以上であれば、上記モードで 2000時間までリークが発生しない。また、 Raが 0. 以上であれば、 2500時間までリークが発生しない、さらに Raが 1. 7 m以上であれば、 2700時間までリークが発生しない、メタルノ、ライドランプを得ることができる。

実施例 2

[0093] 実施例 2は、封着金属箔 3が図 3および図 5に示す構成であり、溝部 G力もなる高低差を有する箔表面が以下のように設定されて!、る。高低差の寸法は以下のとおり。

[0094] 深さ D; 2 μ m、幅 W; 30 μ m、ピッチ PI： 50 μ mである。

[0095] さらに、溝部 Gの深さ D、幅 Wおよびピッチ PIを変化させた封着金属箔 3を用いて製作したメタルノヽライドランプについて EU定格モード点灯におけるリーク発生率およびリーク発生時間を試験した結果を、表 2、表 3、図 9および図 10を参照して説明する。なお、試験に供したメタルノヽライドランプは水銀フリーであり、その主な仕様は、実施例 1と同じである。また、実施例 1と同様にして求めた。

[0096] [表 2]

表 2から理解できるように、高低差の深さ Dが 1 μ m以上であれば、 EU定格モードで 2000時間の間リークが発生しないメタルノヽライドランプを得ることができる。

[0097] また、図 9は表 2のメタルハライドランプ各 12灯について EUモードの試験を行ったときに、そのうちのいずれ力 1灯にクラックリークが発生したときの点灯時間を示すダラフであるが、図 9から理解できるように、高低差の深さ Dが 1 /z m以上であれば、 EU定格モードで 2000時間までリークが発生しないメタルノヽライドランプを得ることができる。また、高低差の深さが 3. O /z m以上であれば、 2300時間までリークが発生しないメタルノ、ライドランプを得ることができる。

[0098] [表 3]

表 3は、ピッチ P1が異なるメタルノヽライドランプ各 12灯にっレヽて EUモードの試験を行ったときのリーク発生率を示す。表 2から理解できるように、ピッチ P1が 200 /z m以下であれば、 EU定格モードで 2000時間までリークが発生しな!/、メタルハライドランプを得ることができる。

[0099] 図 10は、ピッチ P1が異なるメタルノヽライドランプ各 12灯について EUモードの試験を行ったときのリーク発生率を示グラフである。図 10から理解できるように、溝部 Gすなわち高低差間のピッチ P1が 200 m以下であれば、 EU定格モードで 2000時間までリークが発生しないメタルハライドランプを得ることができる。また、ピッチ P1が 10 0 μ m以下であれば、 2500時間までリークが発生しないメタルノヽライドランプを得ることがでさる。

[0100] 以下、図 11ないし図 17を参照して本発明のメタルノヽライドランプを実施するための他の形態について説明する。なお、各図において、図 2と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

[0101] 図 11は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 2の形態における封着金属箔の表面に形成した高低差の表面パターンを示す正面図である。本形態においては、複数の溝部 Gが形成する表面パターンが細かい湾曲が連続的に形成された波状溝部 Gをなしている。に形成されている。

[0102] そうして、本形態においては、溝部 Gの長さが直線のときょり大きくなり、ハロゲンィ匕物の保留が助長され、結果として放電媒体の移動が抑制される。

[0103] 図 12は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 3の形態における封着金属箔の表面に形成した高低差部の表面パターンを示す正面図である。

[0104] そうして、本形態においては、高低差の表面パターンが短い直線が屈曲して連続的に形成された溝部 Gをなしてヽる。波状に形成されて!ヽる。

[0105] そうして、本形態においても溝部 Gの長さが大きくなり、溝部 Gでのハロゲンィ匕物の保留が助長され、結果として放電媒体の移動が抑制される。

[0106] 図 13は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 4の形態を示し、 (a) は封着金属箔の表面に形成した並列する複数の隣接する溝部間のピッチが変化している封着金属箔の拡大横断面図、（b)は封着金属箔の表面に形成した並列する複数の隣接する溝部の高低差が変化している封着金属箔の拡大横断面図である。

[0107] 本形態において、 (a)は、箔表面に形成した並列する複数の隣接する溝部 G間のピッチが中央部で小さくて側縁部に近づくにしたが!、大きくなつて!/、る。

[0108] また、 (b)においては、箔表面に形成した並列する複数の隣接する溝部 Gの深さが中央部で大きくて側縁部に近づくにしたが、小さくなつて、る。

[0109] 図 14は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 5の形態における封着金属箔の表面に形成した高低差の表面パターンを示す正面図である。本形態においては、封着金属箔 3に形成した溝部 Gの表面パターンが斜め格子状をなしている。

[0110] そうして、溝状の溝部 Gが斜め格子状をなしていることにより、ハロゲン化物の移動が阻害されやすくなるために、放電媒体の拡散が抑制される。

[0111] 図 15は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 6の形態における封着金属箔の表面に形成した高低差の表面パターンを示す正面図である。本形態においては、封着金属箔 3に形成した表面パターンが複数の凹部 G'により構成された散点状をなしている。

[0112] そうして、複数の凹部 G'が散点状をなしていることにより、溝部 Gが放電媒体の貯蔵作用を行うために、放電媒体の拡散が抑制される。

[0113] 図 16は、本発明のメタルノヽライドランプを実施するための第 7の形態における封着金属箔の表面に形成した表面パターンを示す正面図、図 17は、第 7の形態における封着金属箔の拡大横断面図である。本実施の形態においては、表面パターンが互いに重ならず、かつ密接した複数の凹部 G'からなる。なお、密接とは、レーザーを照射した部分、すなわち凹部 G'の周辺に形成される基準面よりも高い盛り上がりにより、隣り合う凹部 G'間に基準面が残っていない程度の状態を示している。

[0114] そうして、複数の凹部 G'が互いに重ならず、かつ密接していることにより、隣り合う凹部 G'間の高さが高くなるため、より一層大きな高低差を形成させることができることになり、放電媒体の拡散が抑制される。

Claims

請求の範囲

[1] 内部に放電空間を有する包囲部および包囲部に連接した封止部を備えている石英ガラス製の透光性気密容器と；

透光性気密容器の放電空間内に封装された電極と；

少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含み透光性気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；

電極の基端部が接続して透光性気密容器の封止部内に気密に埋設され、レーザ一加工により箔表面に高低差が形成された封着金属箔と；

を具備していることを特徴とするメタルノヽライドランプ。

[2] 封着金属箔は、高低差のその表面に形成された高低差部の高低差が表面粗さ Ra で数式: 0. 4≤Raを、 Rzで数式： 1. 0≤Rz≤7. 0を、それぞれ満足することを特徴とする請求項 1記載のメタルノヽライドランプ。

[3] 封着金属箔は、その表面に形成された高低差高低差の深さ Dが 1 m以上である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。

[4] 封着金属箔は、高低差のその表面に形成された高低差幅 Wが 100 μ m以下であることを特徴とする請求項 1または 2記載のメタルノヽライドランプ。

[5] 封着金属箔は、隣接する高低差間のピッチ P1が 200 m以下であることを特徴とする請求項 1なヽし 3の、ずれか一記載のメタルノヽライドランプ。

[6] 封着金属箔は、高低差が箔その表面に形成された高低差部が表面に管軸方向に延在する複数の溝状溝部からなることを特徴とする請求項 1な!、し 5の、ずれか一記載のメタルハライドランプ。

[7] 封着金属箔は、その表面に形成された高低差部溝部がレーザースポットの連打により形成されたものであり、かつ高低差部の溝溝部の長さ方向に沿ったスポットピッチ

P2がレーザースポットの直径を Rとしたとき、数式: RZ2≤P2く Rを満足することを特徴とする請求 6記載のメタルノヽライドランプ。

[8] 封着金属箔は、高低差が箔表面に互いに重ならず、かつ密接した複数の凹部により形成されていることを特徴とする請求項 1記載のメタルノヽライドランプ。

[9] 封着金属箔は、その表面に形成された高低差部が封着金属箔の表裏両面のほぼ全体にわたり高低差が形成されていることを特徴とする請求項 1記載のメタルノヽライドランプ。

放電媒体は、水銀を本質的に含んでいないことを特徴とする請求項 1および 2、 6な V、し 9の!、ずれか一記載のメタルハライドランプ。