JP2004134100A

JP2004134100A - 金属蒸気放電ランプ、投光装置、車両前照灯および金属蒸気放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP2004134100A
Application number: JP2002294617A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ishigami; 石神　敏彦; Kozo Kamimura; 上村　幸三; Mikio Matsuda; 松田　幹男; Toshio Hiruta; 蛭田　寿男; Hiroyoshi Takanishi; 高西　宏佳; Hideo Inoue; 井上　英夫
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30
Also published as: CN1497658A; EP1418612A3; US20040070322A1; CN1321434C; US7388332B2; EP1418612A2

Abstract

【課題】従来の高圧放電ランプに比べて近赤外領域における放射量を多くした金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを用いた投光装置、車両前照灯ならびに金属蒸気放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【解決手段】耐火・透光性の気密容器１と、気密容器１に設けられた一対の電極３，３と、気密容器１に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備した発光管Ｌで、点灯時の放射出力が近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）を主体とする金属蒸気放電ランプＬ１およびこの放電ランプＬ１を用いた投光装置、車両前照灯８ならびに金属蒸気放電ランプ点灯装置である。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近赤外領域を主放射する金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを装着した投光装置、車両前照灯ならびに金属蒸気放電ランプの点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】夜間の防犯や安全確保をはかるため出入者を記録したり不法侵入者の監視や検出が行われている。
【０００３】
この監視や検出手段としては、被写体や対象物等の映像をＣＣＤカメラ等で撮影することにより行われているが、その撮影に際して、可視光ではその存在が明らかになり眩しさや不快感を受ける等の問題から、人間が感知できない近赤外領域の光を利用することが広く行われている。
【０００４】
たとえば光源として、電球を用いれば赤外領域の放射が多いが、反面、可視領域での効率が放電ランプに比べて低いということが知られている。また、希ガスの種類やその封入圧力等を規制して近赤外領域の波長を多く発光する低圧希ガス放電ランプを用いた防犯用等の近赤外照明器および近赤外撮像装置が、たとえば特公平４−７０７３６号公報に開示されている。
【０００５】
しかし、この公報に記載の低圧希ガス放電ランプの場合は、比較的長尺のガラス管バルブを用いているため、近赤外照明器や近赤外撮像装置が屋内や屋外に固定して用いられればよいが、車両等の移動体に搭載される場合は設置スペースが大きくなるとともに電極にコイル状フィラメントを使用したときに細線のフィラメントが振動や衝撃に弱く断線し易く、長期間に亘り安定した発光が得られないという不具合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等は、近赤外領域を多く放射するとともに大きさが電球並みに小形化できる光源として最近、自動車等の前照灯に用いられている金属蒸気放電ランプで対応することに着目した。
【０００７】
すなわち、自動車等の前照灯において夜間やトンネル内の走行時に前方の視認性をよくして安全を高めるためハロゲン電球が用いられているが、近時、このハロゲン電球に比べて高い光度および光量が得られるとともに振動や衝撃に対し高強度の電極を有するたとえばショートアークタイプのメタルハライドランプ等の高圧金属蒸気放電ランプが採用されるようになってきている。
【０００８】
夜間における交通事故は、車相互の事故は減少傾向にあるが、歩行者に対する事故件数は横ばいの状況にあり、ドライバーが道路上の歩行者を早く発見して対応することが求められ、この金属蒸気放電ランプを用いた場合は従来の電球に比べ遠方まで高い光照射が得られ、ドライバー側の視認性が高められ早い対処ができる。
【０００９】
しかし、前照灯からの照射光が明るく遠くまで到達できるということは、光照射を受けた歩行者にとっては遠方に居ても眩しさを感じ、不快感を受けるという不具合がある。
【００１０】
そこで、たとえば自動車等の前照灯による照射や金融機関等における監視等で通行者側や顧客側に、近赤外波長領域の照射をするとともに不快感のない明るさの可視光を照射して対応できる高圧金属蒸気放電ランプを開発した。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、従来の高圧放電ランプに比べて近赤外領域における放射量を多くした金属蒸気放電ランプおよびこの放電ランプを用いた投光装置、車両前照灯ならびに金属蒸気放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載の金属蒸気放電ランプは、耐火・透光性の気密容器と、気密容器に設けられた一対の電極と、気密容器に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備した発光管で、点灯時の放射出力が近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）を主体とすることを特徴とする。
【００１３】
このランプは、可視領域の光放射総出力に対して、７５０〜１１００ｎの近赤外領域の光放射総出力の比率が５０％以上の、視感的には劣るが近赤外領域に主発光をなす高圧放電ランプであり、可視領域に発光が認められないランプも含むものである。
【００１４】
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つぎによる。
【００１５】
本発明でいう可視領域とは３８０〜７８０ｎｍの範囲を、また、近赤外領域とは７５０〜１１００ｎｍの範囲の波長の放射を指す。なお、上記可視領域と近赤外領域とが重複している７５０〜７８０ｎｍの範囲は、可視としては視感度が低いので眩しくなく、また、ＣＣＤカメラの感度が大きいので近赤外放射として利用する。
【００１６】
発光管を形成する耐火・透光性の気密容器とは通常バルブと呼ばれているもので、その材料としては、石英ガラスやアルミナシリケートガラス等の硬質ガラスの他、アルミナ等からなる透光性セラミックスの使用が可能であり、発光管の端部に形成される封止部の形態は、ガラスの場合は圧潰封止やシュリンク（焼き絞り）封止等が、また、セラミックスの場合はディスクやキャップをコンパウンド等により封止することができ、封止部はバルブの一端であっても両端であってもよい。また、容器の空間部形状は円筒形、長円形、球形等やこれらの複合形のものからなる。
【００１７】
また、気密容器は、内部容器が気密封止されていることはもちろんではあるが、一重管構造であっても発光管を石英ガラスや硬質ガラス等からなる透光性外管内に収容し、その両者の端部において接合した二重管や発光管と外管との間に保護管を設けた多重管構造の場合にも適用できる。また、発光管を収容した外管内は内部が真空状態または不活性ガス雰囲気であってもあるいは外気と連通する非気密雰囲気であってもよい。
【００１８】
また、金属蒸気放電ランプとしては、ショートアーク形のメタルハライドランプ等が適用可能である。
【００１９】
また、気密容器内に封入する放電媒体としては、エネルギーが付勢されて発光するもので、可視波長領域の発光物質としては、ナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃやディスプロシウムＤｙ、ツリウムＴｍ、ホルミウムＨｏ、ネオジムＮｄ等の希土類金属のうちから選ばれた少なくとも一種を含むハロゲン化物を用いることができる。
【００２０】
また、近赤外波長領域の発光物質としてはカリウムＫ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのうちから選ばれた少なくとも一種を含むハロゲン化物を用いることができる。
【００２１】
また、水銀Ｈｇ封入の有無は問はないが、本願出願人の出願に関わる特願平１０−２８１３４号（特開平１１−２３８４８８号公報）に記載されているように、蒸気圧が相対的に大きくて、かつ、上記可視領域の発光物質に比較して可視領域に発光しにくいアルミニウムＡｌや亜鉛Ｚｎ等の金属をハロゲン化物として封入することによって、水銀Ｈｇを封入しない発光管を得ることができ、このランプはランプ電圧の調整等の電気的特性が安定するとともに環境的にも好ましい。
【００２２】
上記においてハロゲン化物を構成するハロゲンとしては、ヨウ素Ｉ、臭素Ｂｒ、や塩素Ｃｌを用いることができ、たとえばヨウ化物と臭化物のような異なるハロゲンの化合物を用いることもできる。
【００２３】
また、希ガスとしてはキセノンＸｅ、アルゴンＡｒやクリプトンＫｒ等を封入することができ、その封入圧力を約１×１０^２　ｋＰａ以上、最大１５×１０^２　ｋＰａ程度としておけば、光束の立上がり特性を向上できて、車両の前照灯用等において好適する。
【００２４】
上記発光管の材質および封入する放電媒体の物質や量は、要求される特性や放電ランプの種類等に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
また、一対の電極は、タングステン等からなる無空棒状やこの無空棒状の電極軸にコイルを巻装したり焼結体を設けたものであっても、電極軸の先端部が電極を兼ねるものであってもよい。この両電極の先端間の距離は１〜６ｍｍ程度あれば点光源を形成して集光性を高くできる。また、電極は、交流点灯の場合は同一構造であってもよいが、直流点灯の場合は、陽極側の温度上昇が激しいので、陰極よりも放熱面積の大きいものを用いるのが好ましい。
【００２６】
さらに、放電ランプの点灯は交流または直流のいずれでもよくその回路構成は問わないが、車両用前照灯等の場合はバッテリー電源からの直流を使用する方が回路構成が簡素化できる。また、点灯回路を、放電ランプの点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成することにより、光束の立上がり特性を向上でき、前照灯用等の場合に好ましい。
【００２７】
本発明の請求項２に記載の金属蒸気放電ランプは、耐火・透光性の気密容器と、気密容器に設けられた一対の電極と、気密容器に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体とを具備した発光管で、点灯時の可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）との放射パワー比が０．５〜４．０：１であることを特徴とする。
【００２８】
この放電ランプは、１本のランプで可視領域の放射と、近赤外領域の放射を利用する用途に好適する。
【００２９】
本発明は７５０〜１１００ｎｍの近赤外波長領域の放射パワー（出力）を１とした場合に、３８０〜７８０ｎｍの可視波長領域の放射パワー（出力）が０．５〜４．０で、すなわち可視波長領域に対する近赤外波長領域の放射パワー（出力）は１／４倍ないし２倍である。
【００３０】
この近赤外波長領域の放射パワー（出力）／可視波長領域の放射パワー（出力）の比が１／４倍未満であると、近赤外波長領域の放射パワーが少なすぎて赤外認識装置等の近赤外放射利用の用途に適さない等の不具合があり、また、比率が２倍を越えると可視放射パワーが少なすぎて車両前照灯等の可視放射利用の用途に適さない等の不具合がある。
【００３１】
なお、この可視領域および近赤外領域の放射パワー（出力）の測定（算出）は、つぎのようにして行われる。まず、可視領域において一般照明用ランプで行われているように積分球の中で点灯して可視領域の各波長毎の放射パワー（単位はＷ）を測定する。つぎに、２００〜２０００ｎｍ間の相対放射パワーを分光器で測定する。この２つの測定により２００〜２０００ｎｍ間の波長毎の放射パワー（単位はＷ）が測定できる。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の金属蒸気放電ランプは、ハロゲン化物が、可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）に放射発光するナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、希土類金属のうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物であることを特徴とする。
【００３３】
これら発光物質は所定の可視波長領域および紫外波長領域を発するもので、発光効率および演色性の点から一般的な各種用途に好適な金属のハロゲン化物に特定したものである。なお、上記ハロゲン化物の任意の一種または複数種を用いることができる。
【００３４】
本発明の請求項４に記載の金属蒸気放電ランプは、ハロゲン化物が、近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）に放射発光する金属のカリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物であることを特徴とする。
【００３５】
カリウムＫは、７６６．４、７６９．８、１１６８．９、１１７７．１ｎｍに、また、セシウムＣｓは、７６０．９、８０１．５、８０７．９、８５２．１、８７６．１、８９４．３、９２０．８、９１７．２、１００２．０、１０１２．０ｎｍに、さらに、ルビジウムＲｂは７７５．７、７７５．９、７６１．９、７８０．０、７９４．７、８８７．３ｎｍに発光線があり、これら発光物質は、約７５０〜１１００ｎｍの近赤外領域における放射パワー（出力）が高い。
【００３６】
本発明の請求項５に記載の金属蒸気放電ランプは、第１のハロゲン化物としてナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、希土類金属のうちの少なくとも一種のハロゲン化物を含み、第２のハロゲン化物として相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物と、第３のハロゲン化物として近赤外領域に放射発光を有する金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物とを封入し、実質的に水銀を封入しないことを特徴とする。
【００３７】
本発明において、可視領域に放射発光を有するナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃ、希土類金属のうちの少なくとも一種を含む金属の、点灯中の蒸気圧が必ずしも高くない上記請求項３に記載のハロゲン化物を第１のハロゲン化物として封入している。
【００３８】
また、封入している第２のハロゲン化物とは、点灯中の蒸気圧が相対的に大きくて、かつ、第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくいマグネシウムＭｇ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、アルミニウムＡｌ、アンチモンＳｂ、ベリリウムＢｅ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、スズＳｎ等のうちの少なくとも一種または複数種の金属からなるハロゲン化物である。
【００３９】
ここでいう「蒸気圧が大きい」とは、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の気密容器内の圧力は５気圧程度以下のことである。また、「第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくい」とは、絶対的な意味で可視領域の発光が少ないという意味ではなく、相対的な意味である。
【００４０】
なぜなら、確かに鉄ＦｅやニッケルＮｉは、紫外領域発光の方が可視領域発光より多いが、チタンＴｉ、アルミニウムＡｌおよび亜鉛Ｚｎ等は可視領域に発光が多い。
【００４１】
したがって、これらの可視領域に発光が多い金属を単独で発光させると、エネルギーが当該金属に集中するので、可視領域に発光が多い。しかし、第２のハロゲン化物の金属が、第１のハロゲン化物の金属よりエネルギー準位が高いために発光しにくいのであれば、第１および第２のハロゲン化物が共存している状態では、エネルギーが第１のハロゲン化物に集中するので、第２のハロゲン化物の金属の発光は少なくなるからである。
【００４２】
また、ＡｌＩ_３　やＺｎＩ_２等のハロゲン化物は、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、また、ランプ電圧の調整範囲が水銀より狭いが、必要に応じてこれらを複数種混合して封入することにより、ランプ電圧の調整範囲を拡大することができる。
【００４３】
また、第２のハロゲン化物は、可視領域に発光が禁止されるものではなく、ランプが放射する全可視領域に対する割合が小さくて影響が少なければ、許容される。
【００４４】
また、「実質的に水銀を封入しない」とは、水銀を全く封入していない他に、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．３ｍｇ未満、好ましくは０．２ｍｇ以下の水銀が存在していても許容されることを意味する。
【００４５】
さらに、封入している第３のハロゲン化物とは、カリウムＫ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂの少なくとも一種であって、上記請求項４に記載した通りの近赤外領域に放射発光を有する。
【００４６】
このように所定の可視領域の放射発光を司る金属からなる第１のハロゲン化物、蒸気圧が比較的大きくて第１のハロゲン化物の金属に比較して可視領域に発光しにくい金属のハロゲン化物であり、水銀に代えて封入した第２のハロゲン化物および所定の近赤外領域に放射発光する金属からなる第３のハロゲン化物の３種類の金属のハロゲン化物が封入された放電ランプである。
【００４７】
この放電ランプは、封入した第２のハロゲン化物の蒸発量で所定のランプ電圧が得られるとともに、上記水銀に代えて第２のハロゲン化物を封入した、水銀レスないしは使用量減少による環境の改善がはかれる。
【００４８】
したがって、本発明の金属蒸気放電ランプは、水銀を実質的に封入することなく所定の作動をなし、そのランプ電圧は、水銀を封入した従来技術とほぼ同等の電気特性および発光特性を得ることができる。
【００４９】
本発明の請求項６に記載の金属蒸気放電ランプは、可視領域遮断フィルタ機能が設けられたことを特徴とする。
【００５０】
気密容器を形成するバルブ自体または表面に可視領域遮断フィルタが設けられ、さらに、可視領域の放射を低減ないしは遮断して、近赤外領域の放射が高められる。
【００５１】
すなわち、バルブ原料中に可視領域を低減ないしは遮断する材料を添加してバルブを成形したり、バルブの表面に高・低屈折率膜を交互積層した光干渉による可視領域遮断・近赤外領域透過膜を形成する等の手段で可視領域を低減ないしは遮断することができる。
【００５２】
本発明の請求項７に記載の投光装置は、反射体と、この反射体に設けられた上記請求項１ないし６のいずれか一に記載の金属蒸気放電ランプと、上記反射体の前面を覆うように配設された制光体とを具備していることを特徴とする。
【００５３】
上記可視領域の放射を低減ないしは遮断して、近赤外領域の放射が高められた金属蒸気放電ランプを反射体内に配設するとともに、この反射体の開口部にレンズやグローブ等の制光体が設けられている。
【００５４】
この放電ランプからの可視領域や近赤外領域の放射光が制光体により制御されて、所定の配光分布が得られるとともに反射体内放電ランプの破損および塵埃等による曇り等の汚損を防止することができる。
【００５５】
なお、この制光体は放射光の配光を制御するものに限らず、単に放電ランプや反射体等の保護をなすグローブ等を含む。
【００５６】
この投光装置は、近赤外領域、近赤外領域から可視領域までの広い波長域の光放射を行うことができ、屋内外の照明用や監視用等あるいは自動車や鉄道等の車両用の前照灯として用いられる。
【００５７】
たとえば、この投光装置の放電ランプから被写体（人）に向け近赤外領域の放射光を照射し、被写体からの反射近赤外光を、近赤外領域に感度を有する近赤外撮像器で撮像することにより被写体（人）の状態が分かる等、近赤外撮像システムとして構成することができる。
【００５８】
また、この近赤外撮像システムは、金融機関、防衛施設、空港や高速道路等での、防犯や安全確保をはかるため出入者を記録したり不法侵入者の監視や検出ができる。
【００５９】
本発明の請求項８に記載の投光装置は、制光体または制光体の前面側か後面側の少なくとも一に可視領域遮断フィルタ機能が設けられたことを特徴とする。
【００６０】
制光体自体を可視領域を低減ないしは遮断する材料を添加して成形するか、または制光体の表面に多層光干渉膜等からなる可視領域遮断フィルタを形成するか、あるいは制光体の外面側または内面側に可視領域遮断フィルタを設ける等により、さらに、可視領域を低減ないしは遮断して、近赤外領域の放射を高めることができる。
【００６１】
なお、これら可視領域遮断フィルタ機能は、固定されていても、必要に応じ制光体またはフィルタが移動できる可動形であってもよい。
【００６２】
本発明の請求項９に記載の車両前照灯は、請求項７または８に記載の投光装置を車両に搭載したことを特徴とする。
【００６３】
この投光装置を搭載した車両は、前照灯として可視領域の波長とともに近赤外領域の放射光を前方に照射できる。そして、この車両前照灯は、前方に向け放射した近赤外光が被写体（人）を照射し、その被写体（人）からの反射近赤外光をＣＣＤカメラや赤外検知装置等で撮像して、その映像や映像に基ずく音声等によって車両前方の障害物（人）の存在を知ることができ、ドライバが道路上の障害物（人）等の存在を容易に把握して早期に対応がはかれる。
【００６４】
この前照灯は、定格電力が１００Ｗ以下の車両用前照灯に好適し、近赤外放射の検知専用であっても可視光放射の照明用と近赤外放射の検知用とを兼用するものであっても差支えない。もちろん、近赤外放射の検知専用であっても幾分の可視光放射がなされるのは構わない。
【００６５】
本発明の請求項１０に記載の車両前照灯は、走行ビーム照射時には可視領域の放射を遮断して赤外領域の放射を照射し、すれ違いビーム照射時には可視遮断手段をランプの照射方向から外すことを特徴とする。
【００６６】
たとえば現在、自動車に採用されている４灯方式に適用して説明する。この場合、走行ビーム用に使用される光源としては一対のハロゲン電球が、また、すれ違いビーム用に使用される光源としては一対の金属蒸気放電ランプが用いられている。
【００６７】
本発明では、走行ビームの使用時に、この金属蒸気放電ランプを点灯し可視遮断手段により可視領域の放射光を遮断して、赤外放射により赤外認知装置を作動させる。このようにして車両より相当離れた遠方にいる通行人（対象者）が眩しさを感ずることをなくその存在を認知できる。
【００６８】
つぎにすれ違いビームに切り替えたときには、可視遮断手段の作用を解除して可視領域の放射光を放射して、通常のすれ違いビームとして使用する。この場合に、ビームの切り替えに伴い、通常、走行ビームに使用されているハロゲン電球を一時的にすれ違いビームに切り替えることもありうる。
【００６９】
放電ランプのみを両側に使用する２灯方式では、つぎのような使用方法も考えられる。すなわち、走行ビームでは可視領域を放射して走行ビームとして使用する。この場合に、眩しさを抑えるため調光したり、器具に眩しさを抑える工夫をしてもよい。すれ違いビームにしたときに、可視遮断手段を作動させて可視領域の放射を遮断して赤外認知装置を作動させる。この場合、可視領域の放射を遮断しないと、通常のＣＣＤカメラは図８に示されるような可視領域にも強い感度があるので、画像がハレーションを起し、これを防ぐため検知感度を下げると、赤外認知の能力が低下する。すれ違いビームのときは、可視遮断手段を作動させないで、通常の、すれ違いビームとして使用してもよい。
【００７０】
なお、本発明でいう可視遮断とは、可視領域の放射を完全に遮断または低減することを意味する。
【００７１】
本発明の請求項１１に記載の金属蒸気放電ランプ点灯装置は、請求項１ないし１０のいずれか一に記載の金属蒸気放電ランプと、放電ランプの点灯後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成されている点灯回路とを具備していることを特徴とする。
【００７２】
本発明は、上記構成の点灯回路とすることにより、車両前照灯等で要求される光束および近赤外放射の立ち上がり特性を満足する規定で、点灯回路は交流動作でも直流動作でもよい。
【００７３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１はたとえば金属蒸気放電ランプからなる発光管を外管内に封装した二重管構造の片口金型管球Ｌ１を示す正面図である。
【００７４】
この放電ランプＬ１はたとえばショートアーク形の小形金属蒸気放電ランプからなる発光管Ｌを外管４内に封装している。
【００７５】
図中、１は石英ガラスからなる耐火・透光性の気密容器（バルブ）で、中央に膨出した略球形や略長円形状をなす空間部１１を有し、この空間部１１の両端部にガラス管部を溶融圧潰して形成した封止部１２，１２が形成してある。
【００７６】
各封止部１２，１２内には一対のモリブデン等からなる金属箔２１，２１が気密封着されていて、この金属箔２１，２１の一端側にはそれぞれ空間部１１内に延出するタングステンを主体とする棒状の電極軸２２，２２が、また、他端側にはそれぞれ容器１外に導出するモリブデン等からなる外部導線２３，２３が溶接等の手段で接続されている。上記各電極軸２２，２２は、先端が放電電極３，３をなし所定の放電間隙を隔て対向配設されている。
【００７７】
また、空間部１１内には放電媒体として、後述するハロゲン化金属および所定の希ガスが封入してある。また、外管４は円筒状の石英ガラスからなり、その両端部を内部に収容した上記発光管１の端部と外管４側を加熱収縮させる等の手段で一体的に溶着した接合部４１を有している。なお、この接合は気密接合で外管４内を真空または希ガス雰囲気等としても、外気と連通した非気密接合であってもよい。
【００７８】
また、上記外管４の円筒状をなす一方（図において下方）の端部には、略四角形状をなす金属套体５の各辺が囲繞して配設され、耳片（図示しない。）相互を溶接することにより金属套体５が外管４を抱持する状態で取付けられている。また、この金属套体５に設けられた複数個の舌片（図示しない。）が、固定部材（図示しない。）の上面に当接載置された状態で溶接し固定してある。
【００７９】
また、７は口金で、ポリフェニルアミドやポリエーテルイミド等の耐熱・電気絶縁性の合成樹脂材料からなる大径のフランジ部７２、本体部７３および小径の端子形成部７４の３段の外径を有する本体７１の開口部（図示しない。）内に、上記外管４を抱持した金属套体５および固定部材（図示しない。）を収容装着して、機械的な係止あるいは耐熱性接着剤を介し固定している。
【００８０】
また、上記外管４の他方（図において上方）の端部から導出した外部導線２３は、リード線２５と接続され、このリード線２５は口金７の案内孔を挿通して端子形成部７４に形成した板状の端子部７８と接続してあり、また、一方（図において下方）の端部から導出した外部導線２３は、口金７の端子形成部７４内に設けられたピン状の端子部７９と接続してある。なお、図中２６はリード線２５の露出部を覆うセラミックス管等からなる絶縁管である。
【００８１】
なお、この外管４と口金７とは、放電電極３，３と口金７のフランジ部７２等との関係位置合わせが行われた後、固定される。
【００８２】
この実施の形態に示す金属蒸気放電ランプＬ１は、安定器等を有する点灯回路装置に接続したソケット（図示しない。）に口金７部を装着し通電すると、端子部７８，７９に電気的に接続した（一方はリード線２５を介し）外部導線２３，２３−金属箔２１，２１−内部導線を兼ねる電極軸２２，２２を介し放電電極３，３に所定の電圧が印加される。この電圧の印加によって、発光管１内にある電極３，３間に放電が生起し、点灯回路装置によって安定した点灯を行わせることができる。
【００８３】
つぎに、この実施の形態における放電ランプについて、さらに詳述する。
実施例１
１Ａ〜１Ｅは近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）における放射パワー（出力）が比較的高い封入物を用いたランプ（発光管Ｌ）である。この発光管Ｌは、定格が３５Ｗ、気密容器（バルブ）の大きさが両封止部１２，１２を含む全長が約５０ｍｍ、中央の膨出した略長円形状をなす空間部１１の最大径部の外径が約６ｍｍ、内径が約２．７ｍｍ、内容積が約０．０５ｃｃで、一対の棒状の放電電極３，３が電極間距離約４ｍｍを隔てて対峙している。
【００８４】
また、それぞれの発光管Ｌ（１Ａ〜１Ｅ）の空間部１１内には表１中に示す物質が封入されている。また、この表１には、各発光管Ｌ（１Ａ〜１Ｅ）の可視領域Ｖ（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域Ｒ（７５０〜１１００ｎｍ）における放射パワー（出力）（Ｗ）およびその比率Ｖ／Ｒが記載してある。
【表１】

なお、表１中の１Ｈは、比較用の従来の３５Ｗのハロゲン電球である。
【００８５】
そして、図２は表１中の発光管１Ａ（ＣｓＩ封入）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性（横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対放射パワー）を示す。図２からこの発光管１Ａは、９００ｎｍを中心として、８００〜１０００ｎｍに多くの赤外放射があることが分かる。
【００８６】
また、図３は表１中の発光管１Ｂ（ＫＩ封入）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性（横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は相対放射パワー）を示す。図３からこの発光管１Ｂは、カリウムＫの７７６．４、７６９．８ｎｍの発光線が強力に放射していることが分かる。
【００８７】
さらに、分光分布特性は示さないが、発光管１Ｃ（ＲｂＩ封入）も７７０〜８００ｎｍに強い放射がある。
【００８８】
表１から明らかなように、発光管１Ａ〜１Ｅでは、近赤外領域における放射パワーが、可視領域における放射パワーより圧倒的に大きく、点灯時の放射パワー（出力）が近赤外領域を主体としていることが分かる。また、従来のハロゲン電球１Ｈに比べて、近赤外領域における放射パワーが約４０％増加した。
実施例２
２Ａ〜２Ｇは可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）とにおける放射パワー（出力）が比較的近い封入物を用いた、後述する前照灯の照明用光源および赤外線認知装置用の光源を兼用するのに適するランプ（発光管Ｌ）である。
【００８９】
この発光管Ｌは、封入物を種々変えた本発明に係わる発光管Ｌで、定格（入力）が４０Ｗ、気密容器（バルブ）の大きさが両封止部１２，１２を含む全長が約５０ｍｍ、中央の膨出した略長円形状をなす空間部１１の最大径部の外径が約６ｍｍ、内径が約２．７ｍｍ、内容積が約０．０５ｃｃで、一対の棒状の放電電極３，３が電極間距離約４ｍｍを隔てて対峙している。
【００９０】
また、それぞれの発光管Ｌ（２Ａ〜２Ｇ）の空間部１１内には表２に示す物質が封入されている。また、この表２には、各発光管Ｌ（２Ａ〜２Ｇ）の可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）における放射パワー（出力）（Ｗ）およびその比率が記載してある。
【００９１】
なお、表２中の２Ｈは、比較用の従来の３５Ｗの放電ランプである。
【表２】

そして、図４は表２中の発光管２Ａ（ＮａＩ＋ＳｃＩ_３　＋Ｈｇ＋ＣｓＩ＋Ｘｅ封入）の、図５は表２中の発光管２Ｂ（ＮａＩ＋ＳｃＩ_３　＋Ｈｇ＋ＫＩ＋Ｘｅ封入）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図を示す。
【００９２】
発光管２Ａでは、可視領域は従来の発光管２Ｈと、近赤外領域は上記発光管１Ａの特徴を呈し、また、発光管２Ｂでは、可視領域は従来の発光管２Ｈと、近赤外領域は上記発光管１Ｂの特徴を呈する。
【００９３】
また、発光管２Ａ〜２Ｃ、２Ｈにおいては封入した水銀が可視領域において微弱に発光している。発光管２Ｄ〜２Ｇは、水銀Ｈｇが封入してなく、水銀Ｈｇの代替物としてヨウ化亜鉛ＺｎＩ_２　が封入してあって、この場合も可視領域において亜鉛Ｚｎが微弱に発光している。
【００９４】
このように、水銀Ｈｇおよび亜鉛Ｚｎは、可視領域への寄与は少ないので、発光管２Ａ〜２Ｃ、２Ｈと発光管２Ｄ〜２Ｇの可視領域における分光分布特性は相似している。
【００９５】
また、表３には上記実施例２の各発光管Ｌ（２Ａ〜２Ｈ）の可視領域Ｖ（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域Ｒ（７５０〜１１００ｎｍ）における放射パワー（出力）（Ｗ）およびその比率Ｖ／Ｒならびに全光束値が記載してある。
【表３】

この表３から、近赤外領域における放射パワー（出力）を大きくすると、可視領域における放射パワー（出力）は低下するが、可視領域から近赤外領域（３８０〜１１００ｎｍ）における放射効率が大きくなる。このため、近赤外放射が増大したほど可視領域のパワー（出力）は低下しない。
【００９６】
たとえば自動車前照灯のランプとして全光束は２０００Ｌｍ以上、望ましくは２５００Ｌｍ以上は欲しいので、上記各発光管Ｌ（２Ａ〜２Ｈ）の構造寸法は同一であるが、各発光管Ｌ（２Ａ〜２Ｇ）は入力を４０Ｗとしている。
【００９７】
しかし、負荷が大きくなったにも拘らず寿命特性は同じである。これは、カリウムＫ、セシウムＣｓやルビジウムＲｂ等の物質は電離電圧が低く、そのためアークの温度を低下させるためである。
【００９８】
このような物質を使用すると、大きな近赤外放射を得ることができて、しかも、その割りに全光束を大きく低下させない。このため、可視領域および近赤外領域の放射を同一のランプで達成できる。
【００９９】
このような可視領域と近赤外領域の放射をする兼用の発光管（ランプ）の可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）および近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）の総放射パワー（出力）比は、０．５〜４．０：１の範囲内である必要がある。この比率が０．５：１の場合、４０Ｗの発光管（ランプ）で、全光束が１９００Ｌｍ程度、近赤外領域は１０Ｗを超える総放射パワー（出力）が得られ、十分満足できる。全光束を２０００Ｌｍ以上得たい場合には、定格入力を４０Ｗより高めればよい。
【０１００】
また、上記比率が４．０：１であれば、定格入力を６０Ｗ程度にすると、近赤外領域の放射パワー（出力）を５Ｗ程度とすることができる。
【０１０１】
つぎに、本発明の投光装置の実施の形態を図６を参照して説明する。この投光装置は自動車等の車両用前照灯の灯具８であり、図６はその一部を切欠して示す縦断側面図で、図中、図１と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【０１０２】
図６中、８１は反射体（鏡）で、耐熱性合成樹脂、硬質ガラスまたは金属板等で成形した反射体８２の内面にアルミニウム等の光反射膜（図示しない。）を形成したものからなり、この反射体８１の前面開口部には所定の配光特性を呈するよう設計されたレンズに代表される制光体８３が設けられている。
【０１０３】
そして、反射体８２背面中央に設けたホルダ８４の貫通孔内に上記実施の形態に示す放電ランプＬ１のフランジ部７２が挿入され位置決めされると、フランジ部７２は背面からばね部材８５によりホルダ８４に保持され灯具８として完成する。
【０１０４】
そして、このような構成の灯具８は、光源部と口金７との寸法位置関係の精度が高いランプＬ１を用いているので、口金７にソケット９を接続して点灯回路装置を介し点灯したとき、ばらつきの小さい所定の配光分布特性を得ることができる。
【０１０５】
また、図７は上記自動車の前照灯から照射された近赤外領域の波長を感知する赤外撮像システムの概略説明図である。
【０１０６】
この図７中、８Ａは上記自動車前照灯の灯具８に装着された上記実施例１のランプＬ１からの照射パターン、Ｍはこの自動車から約１００ｍ離れた道路Ｒ上を通りこの前照灯８に照らされた対象物である通行人である。また、６１は４００〜１２００ｎｍに感度が設定された感知用のＣＣＤカメラ、６２はこのカメラ６１の撮像を写し出すモニタ、６３は通行人Ｍが先方に居ることを音声等で発する警告信号発生器である。
【０１０７】
また、８Ｆは前照灯８の前面に設けられた可視遮断赤外透過フィルタで、可視領域の波長をカットして近赤外領域の波長を透過する作用をなす。なお、このフィルタ８Ｆは、走行またはすれ違いビームの切り替えに連動して、開閉される構造であってもよい。
【０１０８】
なお、このＣＣＤカメラ６１は、よく知られているもので、たとえば図８に示す感度特性を有している。この図８は横軸に光源の波長（ｎｍ）を、縦軸に感度を示す電圧（Ｖ）が対比されていて、近赤外領域に高い感度を有したとえば上記実施例１，２のランプＬ１と対応がとれている。
【０１０９】
たとえば夜間、自動車の走行時に前照灯８からは実施例１の分光分布特性を示す放電ランプＬ１からの照射光が放射されていて、その近赤外撮像はＣＣＤカメラ６１を介しモニタ６２に写し出されドライバーはときどきこのモニタ６２像を確認する。
【０１１０】
特に進行方向の道路上に障害物がないときは道路等が写っているが道路Ｒを横切る通行人Ｍが居るときは近赤外光が通行人Ｍに照射され、その反射赤外光をＣＣＤカメラ６１がキャッチしてモニタ６２に写し出しドライバーに注意を促して、スピードを下げる等の対応をとらせ事故を未然に防ぐことができる。
【０１１１】
また、この検知をモニタ６２像によるもののほか、警告信号発生器６３から異常を警告音により発する等のことを行うことができる。また、状況はカーナビゲーションを利用して表示するようにしてもよい。
【０１１２】
たとえば、上述した実施例１の放電ランプＬ１が放射する近赤外領域の波長は、汎用されているＣＣＤカメラ６１の感度の高い帯域にある。このため図７に示す赤外撮像システムの光源として上記実施例１の放電ランプＬ１を用いた場合には、従来のハロゲン電球１Ｈを用いたときよりも認識限界距離が延びる。
【０１１３】
すなわち、ハロゲン電球１Ｈを使用したときは認識限界距離が約９０ｍであったが、本発明に係わる放電ランプ１Ａ〜１Ｅを用いた場合には認識限界距離は約１８０ｍと２倍の距離となり、状況を早期に感知して不測の事態を回避できる。
【０１１４】
また、ハロゲン電球１Ｈの寿命は８００時間程度であるが、この放電ランプ１Ａ〜１Ｅの場合は、頻繁に点滅を行っても３０００時間以上の寿命があり交換等の費用や手間を省くことができる。
【０１１５】
このように、近赤外領域の波長の放射をなす放電ランプ１Ａ〜１Ｅを用いれば、ＣＣＤカメラの感度特性ともうまく適合するとともに赤外撮像システム等に長寿命でメンテナンスの容易な光源として適する。
【０１１６】
また、上述した実施例２の放電ランプＬ１は、１本のランプで可視領域および近赤外領域に強い放射光を発するので、車両の前照灯として可視領域が明るい照明をなすとともに近赤外の放射が赤外撮像システム等の光源として兼用の働きをするので、いずれか一方の働きしかしない専用の光源に比べて低コストな光源を提供することができる。
【０１１７】
また、この放電ランプは小形化できるとともに電極にフィラメントコイルを有していないので振動や衝撃に強く、上記特公平４−７０７３６号公報に開示されているような低圧ガス放電ランプに対して小形・高効率化できるとともに対振性に優れた長寿命の投光装置を提供できる。
【０１１８】
また、上記実施例のランプＬ１を前照灯の補助灯としてや近赤外領域放射専用として用いる場合は、可視領域遮断フィルタとして気密容器１や制光体８３の形成材料に可視領域の波長を低減ないしは遮断する材料を混ぜ成形したり、または気密容器１や制光体８３の表面に可視領域の波長を低減ないしは遮断する材料からなる単層膜や多重光干渉膜等の被覆を形成するようにしてもよい。
【０１１９】
また、制光体８３の光放射側に可視領域の透過光を低減ないしは遮断するフィルタを固定して設けてもよい。
【０１２０】
また、フィルタを移動可能に設け、前照灯として可視領域の放射を得たいときはフィルタを外し、赤外領域の放射を得たいときはフィルタを介し放射させるようにすればよい。たとえば、図６中に点線で示すように制光体８３と放電ランプＬ１との間に板状のフィルタ８Ｆを設け、赤外領域の放射を得たいときはフィルタ８Ｆを垂直にし、可視領域の放射を得たいときは８フィルタＦを水平にすることにより選択できる。また、この板状のフィルタ８Ｆを二つ折り可能とし、開閉することにより開放と遮光を行う等のことができる。
【０１２１】
また、上記実施例のランプＬ１の１個を前照灯と近赤外領域放射用の兼用としたり前照灯として走行ビーム用とすれ違いビーム用の兼用とした場合は、可視領域遮断フィルタ位置またはランプ位置を移動可能に設けるようにしてもよく、この移動は電磁弁あるいはエンジンの負圧を利用する等のことにより容易に行える。
【０１２２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載に限らず、たとえば赤外撮像システムは自動車等の車両の前照灯に用いた感知に限らず、金融機関、空港や高速道路等での防犯や安全確保に適用できる。
【０１２３】
【発明の効果】本発明の請求項１の発明は、可視領域の放射パワー（出力）に対して、近赤外領域の放射パワー（出力）の比率が５０％以上の、視感的には劣るが近赤外領域に主放射をなす金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２４】
本発明の請求項２の発明は、３８０〜７８０ｎｍの可視領域と７５０〜１１００ｎｍの近赤外領域の波長の放射パワー（出力）の比率を規制したもので、１本のランプで照明用の可視領域と赤外線認知用の近赤外領域の機能を併せ備えた光源で、バランスがよく、かつ、小形化、低コストがはかれる金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２５】
本発明の請求項３の発明は、可視波長領域における発光物質としてナトリウム、スカンジウム、希土類金属のうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物を封入したことにより、発光効率および演色性の高い金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２６】
本発明の請求項４の発明は、カリウム、セシウム、ルビジウムのうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物を封入したことにより、近赤外領域における放射パワー（出力）が高い金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２７】
本発明の請求項５の発明は、実質的に水銀を封入することなく所定の発光をなし、そのランプ電圧は水銀を封入した従来のランプとほぼ同等の電気特性および発光特性を呈する金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２８】
本発明の請求項６の発明は、気密容器を形成するバルブ自体または表面に可視領域遮断フィルタを設け、さらに、可視領域の波長を低減ないしは遮断した金属蒸気放電ランプを提供できる。
【０１２９】
本発明の請求項７の発明は、放電ランプからの放射光が制光体により制御されて、所定の配光分布が得られるとともに反射体内放電ランプの破損および塵埃等による発光効率の低下を防げる、屋内外の一般照明用や監視、防犯用等あるいは自動車や鉄道車両等の前照灯として用いられる投光装置を提供できる。
【０１３０】
本発明の請求項８の発明は、制光体自体またはその放射面側に、可視領域の波長を低減ないしは遮断する手段が講じてあり、上記請求項６に記載したと同様の効果を奏する投光装置を提供できる。
【０１３１】
本発明の請求項９の発明は、前方に近赤外領域または可視領域と近赤外領域の放射光を照射して、近赤外放射の認知用や可視光放射の照明用あるいは両者を兼用する車両用の前照灯を提供できる。
【０１３２】
本発明の請求項１０の発明は、照射ビームの切替えにより可視領域と近赤外領域の放射光を照射する車両用の前照灯を提供できる。
【０１３３】
本発明の請求項１１の発明は、点灯直後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を流し、時間の経過とともに徐々に電流を絞る点灯回路を備えていることにより、瞬時に光束および色度の立ち上がり特性が良好な金属蒸気放電ランプの点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属蒸気放電ランプの実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係わるＣｓＩを封入した発光管（１Ａ）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図である。
【図３】本発明に係わるＫＩを封入した発光管（１Ｂ）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図である。
【図４】本発明に係わるＮａＩ＋ＳｃＩ_３　＋Ｈｇ＋ＣｓＩを封入した発光管（２Ａ）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図である。
【図５】本発明に係わるＮａＩ＋ＳｃＩ_３　＋Ｈｇ＋ＫＩを封入した発光管（２Ｂ）の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図である。
【図６】本発明の投光装置（自動車の前照灯）の実施の形態を示す一部切欠縦断側面図である。
【図７】自動車の前照灯から照射された近赤外領域の波長を感知する赤外撮像システムの概略説明図である。
【図８】ＣＣＤカメラの感度特性図である。
【図９】従来のＮａＩ＋ＳｃＩ_３＋Ｈｇを封入した発光管の分光分布（３００〜２０００ｎｍ）特性図である。
【符号の説明】Ｌ１：金属蒸気放電ランプ、　Ｌ：発光管、
１：気密容器、　３：電極、　４：外管、　８：灯具、　８１：反射体、
８３：制光体、

Claims

耐火・透光性の気密容器と；
気密容器に設けられた一対の電極と；
気密容器に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；
を具備した発光管で、点灯時の放射出力が近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）を主体とすることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。
耐火・透光性の気密容器と；
気密容器に設けられた一対の電極と；
気密容器に封入されたハロゲン化物および希ガスを含む放電媒体と；
を具備した発光管で、点灯時の可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）と近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）との放射パワー比が０．５〜４．０：１であることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。
ハロゲン化物が、可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）に放射発光するナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、希土類金属のうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物であることを特徴とする請求項２に記載の金属蒸気放電ランプ。
ハロゲン化物が、近赤外領域（７５０〜１１００ｎｍ）に放射発光する金属のカリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のうちの少なくとも一種を含むハロゲン化物であることを特徴とする上記請求項１または２に記載の金属蒸気放電ランプ。
第１のハロゲン化物としてナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、希土類金属のうちの少なくとも一種のハロゲン化物を含み、第２のハロゲン化物として相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物と、第３のハロゲン化物として近赤外領域に放射発光を有する金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物とを封入し、実質的に水銀を封入しないことを特徴とする請求項２または３に記載の金属蒸気放電ランプ。
可視領域遮断フィルタ機能が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の金属蒸気放電ランプ。
反射体と：
この反射体に設けられた上記請求項１ないし６のいずれか一に記載の金属蒸気放電ランプと；
上記反射体の前面を覆うように配設された制光体と；
を具備していることを特徴とする投光装置。
制光体または制光体の前面側か後面側の少なくとも一に可視領域遮断フィルタ機能が設けられたことを特徴とする請求項７に記載の投光装置。
請求項７または８に記載の投光装置を車両に搭載したことを特徴とする車両前照灯。
走行ビーム照射時には可視領域の放射を遮断して赤外領域の放射を照射し、すれ違いビーム照射時には可視遮断手段をランプの照射方向から外すことを特徴とする請求項９に記載の車両前照灯。
請求項１ないし１０のいずれか一に記載の金属蒸気放電ランプと；
放電ランプの点灯後に定格ランプ電流の３倍以上の電流を供給し、時間の経過に伴い電流を低減するように構成されている点灯回路と；
を具備していることを特徴とする金属蒸気放電ランプ点灯装置。