JP2004220867A

JP2004220867A - 放電バルブ

Info

Publication number: JP2004220867A
Application number: JP2003004987A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tsuda; 俊明津田; Masao Kinoshita; 雅夫木下
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05
Also published as: US20040174121A1; DE102004001654A1

Abstract

【課題】クリアカットオフライン近傍にホットゾーンがあって遠方視認性に優れ、かつグレア光が発生しない配光の形成に最適な放電バルブを提供する。
【解決手段】直円筒型のセラミックス製発光管１２の両端部が封止されて、発光管１２の内部に電極１５ａ，１５ｂを対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間Ｓが形成されたアークチューブ１１Ａが、背後の絶縁性ベース３０によって、前方に延出する形態に固定保持された放電バルブで、アークチューブ１１Ａを包囲するシュラウドガラス２０における少なくとも後端側封止部１２ｂに対応する部位に遮光膜５０Ａを設けることで、リフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂの設計時に、配光スクリーン上に投影する光源像が矩形状で、特に垂直方向に投影する矩形状光源像における水平カットオフライン寄りの上端部が鮮明となるので、ホットゾーンをクリアカットオフライン・エルボ部近傍とするべく、放射状方向に投影する光源像がエルボ部に接近するように有効反射面１０１ａを形成しても、グレア光とならない配光を形成できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車前照灯用放電バルブに係り、特に、直円筒型のセラミックス製発光管の両端部が封止されて、発光管の内部に電極を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入したアークチューブを備えた放電バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車前照灯の光源としての放電バルブは、図１５に示すように、ガラス製発光管で構成したアークチューブ２にシュラウドガラス４を溶着一体化したアークチューブ本体１が、背後の合成樹脂製絶縁性ベース９に組み付け一体化されて、前方に延出する形態に固定保持されている。具体的には、アークチューブ本体１の後端側が絶縁性ベース９の前面側に金具５を介して把持固定され、アークチューブ本体１の前端側が絶縁性ベース９から延出する通電路でもあるリードサポート６で支持されている。
【０００３】
アークチューブ２は、ガラス管の両端部が封止されて、ガラス管の長手方向略中央部に発光物質（金属ハロゲン化物等）を始動用希ガスとともに封入しかつ電極を対設した密閉ガラス球２ａが形成された構造で、対向電極間の放電により発光する。アークチュブ２に溶着一体化されたＵＶカット作用のある円筒形状のシュラウドガラス４の外側面には、リフレクタ―８の有効反射面８ａに向かう光の一部を遮って鮮明なクリアカットオフラインを形成するための配光制御用の遮光膜７が設けられている。
【０００４】
しかし、前記したガラス製アークチューブ２では、封入されている金属ハロゲン化物によりガラス管の腐食が進み、黒化や失透現象が現れて適正な配光が得られず、寿命もそれほど長いものでもないという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１（図１６参照）に示すように、直円筒型のセラミックス製発光管１２０の両端部が円筒型の絶縁体１３０を介して封止されて、発光管１２０の内部に電極１４０，１４０を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブ１１０が提案されるに至った。セラミックス製発光管１２０は金属ハロゲン化物に対して安定であり、ガラス製アークチューブに比べて寿命が長いというものである。
【特許文献１】特開２００１−７６６７７号（明細書段落０００５、図５参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の直円筒型のセラミックス製発光管で構成したアークチューブでは、ホットゾーンが水平カットオフラインから下方に大きく下がった前方視認性の悪い配光しか得られないという問題が提起された。
【０００７】
即ち、一般的に自動車用前照灯では、少なくともリフレクターのバルブ配置位置より上側に形成した有効反射面によってすれ違いビームを形成する構造となっており、リフレクターの有効反射面を設計するには、リフレクター前方の配光スクリーン上に、発光管１２０に対応する矩形状の光源像をクリアカットオフライン・エルボー部を中心に放射状に投影することで設計する。例えば、水平方向には、図１７符号Ａ１に示すように、左右に隣接する光源像の一部が互いに重なるように投影することで設計し、上下（斜め）方向には、図１７符号Ｂ１（Ｃ１）に示すように、上下（斜め）に隣接する光源像の一部が互いに重なるように投影することで設計する。そして、ドライバーの遠方視認性を良好とするためには、ホットゾーンＨＺができるだけ水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくることが望ましく、特に垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくるように配光設計（リフレクターの有効反射面を設計）する。
【０００８】
しかし、発光管１２０の長手方向端部１２０ａでは、セラミック製発光管壁の導光作用により導かれた光が出射して鈍く光るため、図１８に示すように、垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくるように配光設計すると、符号Ｐｂ２に示すように、鈍く光る光源像が水平カットオフラインＣＬＨから上方に突出してグレア光となる。このため、一般には、図１７に示すように、垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨから幾分下方に離れるように配光設計せざるを得ず、このためホットゾーンが水平カットオフライン位置から下方に下がった前方視認性の悪い配光しか得られないのである。
【０００９】
そこで発明者は、アークチューブにおける発光管のベース寄りの封止部に対応する位置の少なくとも円周方向上方所定範囲に遮光部を設けた試作品を作って考察したところ、垂直方向に投影する矩形状光源像の水平カットオフライン側の端部が鈍く光ることなく鮮明となって、垂直方向に投影する光源像が配光スクリーンの水平カットオフラインに接近するように設計したとしても、グレア光が発生しないということが確認されたので、本発明を提案するに至ったものである。
【００１０】
前記したように、本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、水平カットオフライン近傍にホットゾーンがあり、かつグレア光の発生しない配光を形成するに最適な放電バルブを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る放電バルブにおいては、直円筒型のセラミックス製発光管の両端部が封止されて、発光管の内部に電極を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブが、その背後に配置された絶縁性ベースから前方に延出する形態に固定保持された放電バルブあって、前記アークチューブには、前記発光管の前後の封止部の少なくとも後端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向上方から側方の所定範囲にわたって遮光部を設けるように構成した。
【００１２】
また、前記目的を達成するために、請求項３に係る放電バルブおいては、直円筒型のセラミックス製発光管の両端部が封止されて、発光管の内部に電極を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブが、その背後に配置された絶縁性ベースから前方に延出する形態に固定保持された放電バルブであって、前記アークチューブの周りには、前記発光管を包囲する紫外線遮蔽用のシュラウドガラスを配置するとともに、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスには、前記発光管の前後の封止部の少なくとも後端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向上方から側方の所定範囲にわたって遮光部を設けるように構成した。
【００１３】
（作用）発光管がガラス製であるアークチューブでは、密閉ガラス球内の電極間に発生する円弧状のアークが発光するのに対し、発光管がセラミックス製であるアークチューブでは、発光管全体がほぼ均一に発光して棒状の発光部（直円筒型発光部）が得られるので、リフレクターの有効反射面を設計する際のリフレクター前方の配光スクリーン上に投影する光源像は矩形状となって、リフレクターの反射面形状による配光制御がし易い。
【００１４】
自動車用前照灯では、一般的に、少なくともリフレクターのバルブ配置位置より上側に形成した有効反射面によってすれ違いビームを形成する構造となっており、請求項１ではアークチューブ（請求項３ではアークチューブまたは／およびシュラウドガラス）における発光管の後端側封止部に対応する部位に設けた遮光部が、配光スクリーン上に垂直方向に投影する光源像の上端部の明暗境界を鮮明化するべく作用する。
【００１５】
即ち、リフレクターの有効反射面を設計するには、リフレクター前方の配光スクリーン上に発光管に対応する矩形状の光源像を放射状に投影することで設計する。例えば、水平方向には、図４符号Ａに示すように、左右に隣接する光源像の一部が互いに重なるように投影し、垂直方向には、符号Ｂに示すように、上下に隣接する光源像の一部が互いに重なるように投影し、斜め方向には、符号Ｃ（Ｄ）に示すように、斜め方向に隣接する光源像の一部が互いに重なるように投影しすることで設計する。そして、ドライバーの遠方視認性を良好とするためには、ホットゾーンができるだけ配光スクリーン上の水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくることが望ましく、特に垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくるように配光設計（リフレクターの有効反射面を設計）することが望ましい。
【００１６】
しかし、発光管の長手方向端部では、セラミック製発光管壁の導光作用により導かれた光が出射して鈍く光るため、垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくるように配光設計すると、この鈍く光る光源像が水平カットオフラインＣＬＨから上方に突出してグレア光となる。このため、一般には、垂直方向に投影する光源像を水平カットオフラインＣＬＨから幾分下方に離した配光設計とならざるを得ないが、請求項１ではアークチューブ（請求項３ではアークチューブまたは／およびシュラウドガラス）における発光管の後端側封止部に対応する部位に設けた遮光部が、配光スクリーン上に垂直方向に投影する光源像の上端部の明暗境界を鮮明化するので、垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインＣＬＨに接近するようにリフレクターの有効反射面を設計したとしても、従来構造のように鈍く光る光源像が水平カットオフラインＣＬＨから上方に突出せず、グレア光とならない。従って、垂直方向に投影する光源像ができるだけ水平カットオフラインＣＬＨに接近するようにリフレクターの有効反射面を設計することで、水平カットオフラインＣＬＨ近傍にホットゾーンがあり、かつグレア光の発生しない配光が得られる。
【００１７】
なお、遮光部を設ける範囲は、発光管の封止部からリフレクターの上側の有効反射面に向かう光を遮光できる範囲に設けることが望ましい。
【００１８】
また、請求項２においては、請求項１に記載の放電バルブにおいて、前記アークチューブには、前記発光管の前端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向下方から側方の所定範囲にわたって遮光部を設けるように構成した。
【００１９】
また、請求項４においては、請求項３に記載の放電バルブにおいて、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスには、前記発光管の前端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向下方から側方の所定範囲にわたって遮光部を設けるように構成した。
【００２０】
（作用）一般的な自動車用前照灯では、リフレクターのバルブ挿着位置よりも上側に設けたすれ違いビーム形成用の有効反射面によって、クリアカットオフラインをもつ所定のすれ違いビームを形成するように構成されているが、リフレクターの上側有効反射面とリフレクターのバルブ挿着位置よりも下側に設けた下側有効反射面の双方によって、クリアカットオフラインをもつ所定のすれ違いビームを形成するように構成されている自動車用前照灯では、リフレクターの下側有効反射面によって形成される配光についても考慮する必要がある。そして、下側有効反射面では、発光管前端部が配光スクリーン上の水平カットオフライン側となる光源像の端部を規定することになり、アークチューブにおける発光管の前端側封止部に対応する部位に設けた遮光部が、配光スクリーン上に垂直方向に投影する光源像の上端部の明暗境界を鮮明化するので、垂直方向に投影する光源像が水平カットオフラインに接近するように設計したとしても、従来構造のように鈍く光る光源像が水平カットオフラインから上方に突出せず、グレア光とならない。従って、垂直方向に投影する光源像ができるだけ水平カットオフラインに接近するようにリフレクターの上側有効反射面および下側有効反射面を設計することで、水平カットオフライン近傍にホットゾーンがあり、かつグレア光の発生しない配光が得られる。
【００２１】
なお、前端側の遮光部を設ける範囲は、発光管の封止部からリフレクターの下側の有効反射面に向かう光を遮光できる範囲に設けることが望ましい。
【００２２】
請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載の放電バルブにおいて、前記遮光部を、前記発光管の封止部に対応する部位から最大でも前記電極先端までの所定幅に形成するように構成した。
【００２３】
（作用）遮光部によって発光管の封止部から出射が妨げられた光の熱エネルギーが電極根元部分の最冷点温度の低下を抑制し、発光管の発光効率を高めるべく作用するので、遮光部の軸方向の幅は大きい方が好ましく、また、封止部からの光の出射を妨げるためには、遮光部の軸方向の幅は少なくとも封止部の幅以上の幅とする必要がある。しかし、遮光部の幅が電極先端位置を越える程の幅であると、それだけ有効発光部の長さが短く、しかもリフレクターに形成できる有効反射面の面積も狭められて十分な光量の配光を確保できないので、遮光部の軸方向の幅は、発光管の封止部に対応する部位を含む電極先端までの所定幅であることが望ましい。
【００２４】
請求項６においては、請求項１〜５のいずれかに記載の放電バルブにおいて、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの後端側の遮光部を、前記発光管の後端側封止部の最下部と水平方向に一致する位置まで円周方向に設けるように構成した。
【００２５】
（作用）発光管の後端側封止部から出射してリフレクターの上側有効反射面に向かう光は、アークチューブまたは／およびシュラウドガラスに設けた後端側遮光部によって確実に遮光されて、リフレクターの上側有効反射面を介して配光スクリーンに放射状に投影される矩形状光源像の投影中心であるクリアカットオフライン・エルボー部側の端部が鮮明となる。
【００２６】
請求項７においては、請求項１〜６のいずれかに記載の放電バルブにおいて、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの前端側の遮光部を、前記発光管の前端側封止部の最上部と水平方向に一致する位置まで円周方向に設けるように構成した。
【００２７】
（作用）発光管の前端側封止部から出射してリフレクターの下側有効反射面に向かう光は、アークチューブまたは／およびシュラウドガラスに設けた前端側遮光部によって確実に遮光されて、リフレクターの下側有効反射面を介して配光スクリーンに放射状に投影される矩形状光源像の投影中心であるクリアカットオフライン・エルボー部側の端部が鮮明となる。
【００２８】
請求項８においては、請求項１〜７のいずれかに記載の放電バルブにおいて、前記遮光部を、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの円周方向全周にわたって設けるように構成した。
【００２９】
（作用）アークチューブまたは／およびシュラウドガラスに設ける遮光部の円周方向の範囲は、リフレクターの上側有効反射面や下側有効反射面にそれぞれ対応する周方向の範囲だけに設ければ十分であるが、有効反射面に対応する周方向の範囲だけに設けること自体がマスキング塗装などの面で面倒であり、また遮光部をアークチューブまたは／およびシュラウドガラスの全周に設けたとしても、配光スクリーンに放射状に投影される矩形状光源像のクリアカットオフライン・エルボー部側の端部を鮮明化するという作用は変わらず、むしろ遮光材料の増大によるコストの増加よりも製造工程の簡略化によるコストの減少が勝るなど、メリットの方が大きい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００３１】
図１〜図９は本発明の第１の実施例を示すもので、図１は本発明の第１の実施例である放電バルブをリフレクターのバルブ挿着孔に挿着した状態の縦断面図、図２は同放電バルブの要部であるアークチューブ本体の拡大縦断面図、図３はリフレクターの有効反射面と配光スクリーンに形成される配光パターンを示す斜視図、図４は光源像を投影した配光スクリーンの正面図、図５は発光管の内径と全光束の関係を示す図、図６は発光管の長さと全光束の関係を示す図、図７は発光管の長さおよび外径が光源初期性能および前照灯の配光性能に及ぼす影響を検査した試験結果を示す図、図８は平行光透過率２０％の発光管における輝度分布特性を示す図、図９は平行光透過率１０％の発光管における輝度分布特性を示す図である。
【００３２】
これらの図において、符号３０は、自動車用前照灯のリフレクタ１００のバルブ挿着孔１０２に係合する焦点リング３４が外周に設けられたＰＰＳ樹脂からなる絶縁性ベースで、この絶縁性ベース３０の前方には、ベース３０から前方に延出する通電路である金属製リードサポート３６と、ベース３０の前面に固定された金属製支持部材５０とによって、アークチューブ本体１０Ａが固定支持されて、放電バルブが構成されている。
【００３３】
即ち、アークチューブ本体１０Ａの前端部から導出するリード線１８ａが、絶縁性ベース３０から延出するリードサポート３６の折曲された先端部にスポット溶接により固定されるとともに、アークチューブ本体１０Ａの前端部がリードサポート３６の折曲された先端部に金属製支持部材３７を介して担持されている。一方、アークチューブ本体１０Ａの後端部から導出するリード線１８ｂが、絶縁性ベース３０後端部に設けられた端子４７に接続されるとともに、アークチューブ本体１０Ａの後端部が、絶縁性ベース３０の前面に固定された金属製支持部材５０で把持された構造となっている。
【００３４】
絶縁性ベース３０の前端部には凹部３２が設けられ、この凹部３２内にアークチューブ本体１０の後端部が収容保持されている。そして、絶縁性ベース３０の後端部には、後方に延出する円筒形状外筒部４２で囲まれた円柱形状ボス４３が形成され、外筒部４２の付け根部外周には、リードサポート３６に接続された円筒形状のベルト型端子４４が固定一体化され、ボス４３には、後端側リード線１８ｂが接続されたキャップ型端子４７が被着一体化されている。
【００３５】
アークチューブ本体１０Ａは、電極１５ａ，１５ｂの対設された密閉空間Ｓをもつアークチューブ１１Ａを覆うように円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラス２０が配置一体化された構造で、アークチューブ１１Ａの前後端部からは、密閉空間Ｓ内に突出する電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続されたリード線１８ａ，１８ｂが導出している。そして、これらのリード線１８ａ，１８ｂに紫外線遮蔽用のシュラウドガラス２０がピンチシール（封着）されることで、両者（アークチューブ１１Ａとシュラウドガラス２０）が一体化されて、アークチューブ本体１０Ａが構成されている。符号２２は、シュラウドガラス２０の縮径されたピンチシール部を示す。
【００３６】
アークチューブ１１Ａは、図２に拡大して示すように、透光性セラミックスからなる直円筒体形状の発光管１２の両端部が封止されて、発光管１２の内部に電極１５ａ，１５ｂが対設されかつ発光物質（水銀及び金属ハロゲン化物）が始動用希ガスとともに封入された密閉空間Ｓが設けられた構造で、発光管１２の前後の封止部１２ａ，１２ｂにリード線１８ａ，１８ｂがそれぞれ接合されて、同軸状に延びている。
【００３７】
符号１４は、アークチューブ１１Ａ（発光管１２）の両端開口部を封止するとともに、電極１５ａ，１５ｂを固定保持するために用いられているモリブデンパイプ、符号１４ａは、発光管１２とモリブデンパイプ１４とを接合して発光管の両端開口部を封止するするメタライズ層である。電極１５ａ，１５ｂには所定長さのモリブデン部分１７ａ，１７ｂが同軸状に接合一体化されており、このモリブデン部分１７ａ，１７ｂがモリブデンパイプ１４に溶接されることで、電極１５ａ，１５ｂがモリブデンパイプ１４を介して発光管１２に固定されている。符号１４ｃはレーザ溶接部である。そして、発光管１２の前後端に突出するモリブデンパイプ１４には、モリブデン製リード線１８ａ，１８ｂの先端屈曲部１８ａ１，１８ｂ１が溶接により固定されて、リード線１８ａ，１８ｂと電極１５ａ，１５ｂとが同一軸上に配置されている。
【００３８】
即ち、発光管１２の両端部には、メタライズ接合によりモリブデンパイプ１４が接合固定されるとともに、このパイプ１４に電極１５ａ，１５ｂのモリブデン部分１７ａ、１７ｂが溶接されて、発光管１２の封止部１２ａ，１２ｂ（前端側封止部１２ａ、後端側封止部１２ｂ）が構成されている。したがって、発光管の封止部１２ａ，１２ｂとは、モリブデンパイプ１４を介して封止された発光管１２の端部をいい、詳しくは、発光管１２の端部におけるレーザ溶接部１４ｃを含むモリブデンパイプ１４の長さ相当の部位をいう。そして、電極１５ａ，１５ｂにおける密閉空間Ｓ内への突出部は、耐熱性に優れたタングステンで構成され、電極１５ａ，１５ｂにおけるモリブデンパイプ１４との接合部は、モリブデンと馴染みがよいモリブデンで構成されて、電極１５ａ，１５ｂにおける放電発光部における耐熱性と発光管１２の封止部における気密性の双方を満足している。
【００３９】
そして、発光管１２は、外径２．０〜４．０ｍｍ、長さ８．０〜１２．０ｍｍで、外径と長さＬの寸法比ｄ／Ｌが０．２〜０．５の範囲という非常にコンパクトに構成されて、耐熱性および耐久性が確保されるとともに、アークチューブ１１Ａ（発光管１２）全体がほぼ均一に発光するように構成されている。
【００４０】
即ち、図５，６，７には、発光管の内径と全光束の関係，発光管の長さと全光束の関係，発光管の長さと外径が光源初期性能および前照灯の配光性能に及ぼす影響が示されているが、図５，７に示すように、発光管の内径が１．０ｍｍ以下で細すぎる場合（外径が１．５ｍｍ未満の場合）は、２０００ルーメン以上の安定した光束が出ないので、２０００ルーメン以上の安定した光束を得るためには、発光管の内径は１．５ｍｍ以上（外径は２．０ｍｍ以上）とする必要がある。一方、発光管が太すぎる（外径４．５ｍｍ以上）と、配光における最大照度が低下し、かつ最大照度点位置も水平線位置から下方に下がり、遠方の視認性が悪くなるので、配光における最大照度が低下せず、かつ最大照度点位置も水平線位置近傍に保持できて、遠方の視認性を確保するためには、発光管の外径は４．０ｍｍ以下とする必要がある。したがって、発光管の外径は２．０〜４．０ｍｍ、好ましくは２．５〜３．５ｍｍの範囲が望ましい。
【００４１】
また、発光管の長さについては、図７に示すように、短かすぎる（４．０ｍｍ以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１６．０ｍｍ以上）と、電極根元部の最冷点温度が下がってしまって、発光効率が低下し、２０００ルーメン以上の光束が得られない。したがって、発光管の長さは６．０〜１４．０ｍｍ、好ましくは８．０〜１２．０ｍｍが望ましい。
【００４２】
そして、図７に示すように、円筒状の発光管の大きさを外径ｄと全長Ｌの寸法比ｄ／Ｌで特定すると、視認性の良い２０００ルーメン以上の安定した光束を得るためには、ｄ／Ｌが０．２〜０．５の範囲にあることが望ましく、本実施例では、発光管１２の大きさ（ｄ／Ｌ）が０．２〜０．５の範囲に設定されている。なお、図７の図表中の小数値はｄ／Ｌの値を示し、２０００ルーメン以上の安定した光束が得られた場合は○印が、得られない場合は×印が表示されている。
【００４３】
また、発光管１２の密閉空間Ｓには、発光物質である金属ハロゲン化物等が封入されているが、発光管１２の素材であるセラミックスはガラスとは異なり封入物とほとんど反応せず、従ってアークチューブ１１Ａでは、従来のガラス製アークチューブに見られるような失透現象、光束低下，色度変化等の経時劣化を抑制できる。
【００４４】
また、密閉空間（放電空間）Ｓが狭いため、電極１５ａ，１５ｂ間に発生するアークは、図２に示すように、直円筒形状の発光管１２の管壁に倣う直線状となる。そして、アーク中心からの距離によってアークの輝度や色が異なるが、透光性のセラミックスで構成した発光管１２は乳白色でしかも出射光を拡散させる作用があるため、アークは乳白色の発光管を透過することで輝度や色の隔差が平滑化され、発光管１２全体が均一に発光して輝度ムラや色ムラのない発光部が得られる。
【００４５】
シュラウドガラス２０は、ＴｉＯ_２，ＣｅＯ_２等をドープした紫外線遮光作用のある石英ガラスで構成されており、放電部である発光管１２における発光から人体に有害となる所定波長域の紫外線を確実にカットするようになっている。
【００４６】
また、シュラウドガラス２０内は真空状態又は不活性ガスを封入した状態とされて、放電部である密閉空間Ｓからの熱の幅射に対する断熱作用を営み、ランプ特性が外部環境の変化に影響を受けないように設計されている。
【００４７】
また、アークチューブ１１Ａでは、電極間に発生するアークによってセラミックス製発光管１２全体が発光するため、発光管１２を光源とみなして配光形成（リフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂの形状を設計）する。そのため、特に車両用に用いられる所定の配光パターンを形成する上では、光源像は矩形状であることが望ましく、発光管１２は直円筒形状が望ましい。
【００４８】
また、発光管１２を包囲する円筒型シュラウドガラス２０の外周面の封止部１２ａ，１２ｂに対応する位置には、円周方向全範囲にわたって帯状の遮光膜５０Ａ，５０Ｂが塗布形成されている。遮光膜５０Ａ，５０Ｂは、封止部１２ａ，１２ｂの幅ｄ_１を越えるが電極１５ａ，１５ｂの先端１５ａ１，１５ｂ１までは届かない所定幅ｄに形成されており、発光管１２の管壁の導光作用により導かれて、封止部１２ａ，１２ｂから出射してリフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂに向かう光を確実に遮光できるように構成されている。なお、モリブデンパイプ１４，メタライズ層１４ａおよびレーザ溶接部１４ｃは不透光性部材であるので、これらから漏光するおそれはなく、シュラウドガラス２０前後端部側には、レーザ溶接部１４ｃを覆う位置まで遮光膜５０Ａ，５０Ｂが存在すればよい。一方、遮光膜５０Ａ，５０Ｂを設ける発光中心寄りの限界は、電極先端部１５ａ１，１５ｂ１を越えると、遮光膜５０Ａ，５０Ｂで挟まれた有効発光部１２ｃが短くなって、発光量が減少するので、封止部１２ａ，１２ｂを含み電極先端部１５ａ１，１５ｂ１を越えない位置が望ましい。
【００４９】
そして、発光管１２のうちの一対の遮光膜５０Ａ，５０Ｂで挟まれた領域１２ｃだけが発光部として機能し、図３，４に示すように、リフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計する際のリフレクター前方の配光スクリーン上に投影される光源像が矩形状となって、リフレクターの反射面形状による配光制御がし易いようになっている。
【００５０】
即ち、図１に示されるように、発光管１２の発光は、リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂで矢印Ｌ２，Ｌ３に示されるように反射されて、図３に示すようにリフレクター１００前方の配光スクリーンＳ１上には、図４に示されるように矩形状の光源像が集合してクリアカットオフラインＣＬをもつ所定の配光パターン（図３参照）が形成される。図３符号Ｌ’はリフレクター１００（１０１ａ，１０１ｂ）の光軸を示す。このため、リフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計するには、リフレクター前方に配置した配光スクリーンＳ１上に発光管１２（の発光領域１２ｃ）に対応する矩形状の光源像をクリアカットオフラインＣＬのエルボ部Ｅを中心として放射状に投影することで設計する。例えば、有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計する際に、水平方向には、図４号Ａに示すように、左右に隣接する矩形状の光源像の一部が互いに重なるように投影することで設計し、垂直方向には、符号Ｂに示すように、上下に隣接する矩形状の光源像の一部が互いに重なるように投影することで設計し、斜め方向には、符号Ｃ，Ｄに示すように、斜めに隣接する矩形状の光源像の一部が互いに重なるように投影することで設計する。そして、ドライバーからの遠方視認性を良好とするためには、ホットゾーンＨＺができるだけ水平カットオフラインＣＬＨの近傍にくることが望ましく、このためには、放射状各方向に投影する光源像、特に垂直方向に投影する光源像がエルボ部Ｅの近傍にくるように配光設計（有効反射面１０１ａ，１０１ｂの形状を設計）することが望ましい。
【００５１】
そして、本実施例では、シュラウドガラス２０の前後端部に設けられた遮光膜５０Ａ，５０Ｂによって、配光スクリーンＳ上に投影する矩形状の光源像の長手方向両端部の明暗境界が鮮明となっている（特に、垂直方向に投影する光源像の上端部の明暗境界が鮮明となる）ので、垂直方向に投影する光源像を図４符号Ｂに示すようにクリアカットオフラインＣＬのエルボ部Ｅに接近するように投影したとしても、従来構造のように鈍く光る光源像が水平カットオフラインから上方に突出せず、グレア光とならない。
【００５２】
そして、本実施例では、クリアカットオフラインＣＬのエルボ部Ｅを中心とした放射状方向いずれの方向においても光源像ができるだけエルボ部Ｅに接近する形態となるようにリフレクターの有効反射面１０１ａ，１０１ｂが設計されている。
【００５３】
この点につき、さらに詳しく説明すると、図３，４に示すように、発光管１２の有効発光部１２ｃの前後端をａ，ｂとすると、上側の有効反射面１０１ａによって配光スクリーンＳ１上に放射状方向に投影される有効発光部１２ｃの光源像ｂ１ａ１（ａ２ｂ２）は、光源像の放射状方向内側端部ｂ１（外側端部ａ１）が有効発光部１２ｃの後端ｂ（前端ａ）に対応する。一方、下側の有効反斜面１０１ｂによって配光スクリーン上に放射状方向に投影される有効発光部１２ｃの光源像は、光源像の放射状方向内側端部ａ２（外側端部ｂ２）が有効発光部１２ｃの前端ａ（後端ｂ）に対応する。そして、上側の有効反射面１０１ａによって形成される矩形状の光源像の放射状方向内側端部ｂ１を規定する有効発光部１２ｃの後端ｂは、シュラウドガラス２０の周方向全周に設けた後端側の遮光部５０Ｂによって画成されているため、配光スクリーン上に投影される矩形状の光源像ｂ１ａ１の放射状方向内側端部ｂ１が鮮明となる。また、下側の有効反射面１０１ｂによって形成される矩形状の光源像の放射状方向内側端部ａ２を規定する有効発光部１２ｃの前端ａは、シュラウドガラス２０の周方向全周に設けた前端側の遮光部５０Ａによって画成されているため、配光スクリーン上に投影される矩形状の光源像ａ２ｂ２の放射状方向内側端部ａ２が鮮明となる。
【００５４】
このため、本実施例では、リフレクターの上側有効反射面１０１ａおよび下側有効反射面１０１ｂの形状が、配光スクリーンＳ１に投影する有効発光部１２ｃの光源像がクリアカットオフラインＣＬのエルボ部Ｅに接近するように設計されて、ホットゾーンが水平カットオフラインＣＬＨ近傍にくるが、従来構造のように鈍く光る光源像が水平カットオフラインＣＬＨから上方に突出しない（グレア光の発生しない）配光パターンが形成される。
【００５５】
なお、クリアカットオフラインＣＬに沿った方向には、図４における符号ＡやＣに示すように、明暗境界がある程度はっきりしている発光管１２の側縁部がクリアカットオフラインＣＬに沿って並ぶため、エルボ部Ｅに接近するように光源像を貼り付けたとしても、もともとクレア光の問題は生じない。
【００５６】
このため、本実施例の前照灯では、クリアカットオフラインＣＬのエルボ部Ｅ近傍にホットゾーンがあって、ドライバーには遠方視認性に優れるとともに、対向車等にはグレア光とならない適正なすれ違いビームの配光が形成される。
【００５７】
また、発光管１２は、平行光線透過率が２０％以下で、全光線透過率が８５％以上となるように構成されて、発光管１２全体が均一に発光するように構成されている。
【００５８】
即ち、発光管１２の全光線透過率は８５％以上で、２０００ルーメン以上の全光束が得られる。また、アークの明るさや色は、アーク中心からの距離によって異なるが、発光管１２の平行光線透過率が２０％以下であるため、透光性のセラミックスは乳白色でしかも出射光を拡散させる作用が強く（拡散透過率が大きく）、アーク（の光）は乳白色の発光管を透過することで明るさや色の隔差が十分に平滑化され、発光管１２全体が均一に発光して輝度ムラや色ムラのない発光部を構成する。
【００５９】
また、発光管１２内に封入されている金属ハロゲン化物は、図２符号１３に示すように、円筒形状の発光管における最冷点位置となる電極１５ａ，１５ｂ近傍（発光管の両端部）に溜まるが、この金属ハロゲン化物１３の黄色を帯びた光は乳白色の発光管を透過する際に黄色が薄められ、かつ出射する際に拡散されて目立たないので、配光上は全く問題ない。
【００６０】
図８，９は、セラミックス製発光管１２の平行光線透過率が２０％，１０％の場合の発光管の輝度分布特性をそれぞれ示しており、横軸はアークの断面寸法で、アークの輝度中心位置が零点（０、０）であり、外径３．０ｍｍの発光管についての特性である。図８，９に示すように、発光管の平行光線透過率が２０％以下であると、拡散透過率（全光線透過率−平行光線透過率）がそれだけ大きく、符号Ｐで示す発光管外周縁位置の輝度分布がシャープ（鮮明）で、発光管を介してアークの輝度ムラや色ムラが目立たない。一方、図示しないが、発光管の平行光線透過率が２０％を越えると、拡散透過率がそれだけ低く、符号Ｐで示す発光管外周縁位置の輝度分布がなだらかとなって（鮮明でなく）、発光管を介してアークの輝度ムラや色ムラが目立つ。
【００６１】
図１０は本発明の第２の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。
【００６２】
前記した第１の実施例では、アークチューブを包囲するように配置されたシュラウドガラス２０に遮光膜５０Ａ，５０Ｂが設けられているが、この第２の実施例では、シュラウドガラス（図示せず）ではなく、アークチューブ１１Ｂに直接、発光管１２の封止部１２ａ，１２ｂからの漏光を遮光する遮光膜５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。
【００６３】
即ち、この第２の実施例の放電バルブの要部であるアークチューブ１１Ｂでは、電極１５ａ，１５ｂに接合されたリード線１８ａ，１８ｂがモリブデンパイプ１４に溶接固定されている。符号１４ｂは、レーザ溶接部を示す。そして、このアークチューブ１１Ｂの前後端部（発光管１２の封止部１２ａ，１２ｂ）には、封止部１２ａ，１２ｂからの漏光を遮光する遮光膜５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。遮光膜５０Ｃ，５０Ｄは、発光管１２の端面上からモリブデンパイプ１４と発光管１２との封止部を越えた電極先端１６より手前の所定幅ｄ’に形成されて、封止部１２ａ，１２ｂからの漏光を確実に遮光できる。
【００６４】
また、発光管１２の端部が遮光膜５０Ｃ，５０Ｄで覆われているため、遮光された光の熱エネルギーによって電極根元部分の最冷点温度の低下が抑制されて、発光効率が向上し、起動性が高められている。
【００６５】
図１１は本発明の第３の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。
【００６６】
この第３の実施例の放電バルブにおけるアークチューブ１１Ｃでは、メタライズ層１４ａが形成されている発光管１２の端部領域５０Ｅ，５０Ｆが黒色などの遮光性セラミックスで構成されて、一対の遮光部である端部領域５０Ｅ，５０Ｆに挟まれた領域だけが有効発光部１２ｃとして発光して、有効発光部１２ｃの長手方向端部の明暗境界が鮮明（有効発光部１２ｃのコントラストが明確）となって、リフレクターレクタ１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂによる配光制御が容易となっている。
【００６７】
なお、遮光部である端部領域５０Ｅ，５０Ｆの軸方向の長さは、前記した第２の実施例における遮光膜５０Ｃ，５０Ｄの幅ｄ’と同一である。
【００６８】
その他は、前記した第２の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００６９】
図１２は本発明の第４の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。
【００７０】
前記した第２，第３の実施例では、遮光膜５０Ｃ，５０Ｄや遮光部５０Ｅ，５０Ｆが発光管１２に直接設けられていたが、この第４の実施例では、アークチューブ１１Ｄを構成する発光管１２における封止部１２ａ，１２ｂからの光の漏光を遮光する遮光部５０Ｇ，５０Ｈが、発光管１２の端部（封止部１２ａ，１２ｂ）を覆う金属（例えば、モリブデン）製円筒体で構成されて、発光管１２に固定されたモリブデンパイプ１４の外周に溶接により固定一体化されている。
【００７１】
その他は、前記した第２，第３の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００７２】
なお、前記した第４の実施例では、遮光部５０Ｇ，５０Ｈである金属製円筒体がモリブデンパイプ１４に溶接固定されているが、発光管１２における封止部１２ａ，１２ｂからの漏光を遮光する遮光部が、発光管１２の端部（封止部１２ａ，１２ｂ）を覆うセラミックス製円筒体で構成され、このセラミックス製円筒体がモリブデンパイプ１４から導出するリード線１８ａ，１８ｂに溶接固定されるように構成してもよい。
【００７３】
また、前記した第１〜第４の実施例では、アークチューブまたはシュラウドガラス２０のいずれかに設けた遮光部５０Ａ，５０Ｂ、５０Ｃ，５０Ｄ、５０Ｅ，５０Ｆ、５０Ｇ，５０Ｈが、円周方向全周囲に形成されているが、上側有効反射面１０１ａでは、配光スクリーンＳ１上に光源像を放射状方向に投影する際の光源像のクリアカットオフライン・エルボー部Ｅ側の端部に対応する発光管１２（有効発光部１２ｃ）の後端が少なくとも鮮明であればよく、同じく、下側有効反射面１０１ｂでは、配光スクリーンＳ１上に光源像を放射状方向に投影する際の光源像のエルボー部Ｅ側の端部に対応する発光管１２（有効発光部１２ｃ）の前端が少なくとも鮮明であればよい。
【００７４】
したがって、図１３や図１４に示す第５の実施例の放電バルブにおけるアークチューブ本体１０Ｂのように、発光管の後端側封止部１２ｂに対向して設けるシュラウドガラス２０の後端側遮光膜５０Ｊは、円周方向上側から発光管の封止部１２ｂの最下部１２Ｄと水平に一致する位置まで設ければよい。一方、発光管の前端側封止部１２ａに対向して設けるシュラウドガラス２０の前端側遮光膜５０Ｉは、円周方向下側から発光管の封止部１２ａの最上部１２Ｕと水平に一致する位置まで設ければよい。
【００７５】
なお、前記した実施例では、リフレクター１００の上側と下側の有効反射面１０１ａ，１０１ｂの双方によってすれ違いビームの配光が形成されるように構成されているが、リフレクター１００の下側の反射面はクリアカットオフラインＣＬより下方の車両手前寄りを照明する配光として利用し、リフレクター１００の上側の有効反射面１０１ａだけですれ違いビームの配光が形成されるように構成されている場合は、発光管１２の後端側の封止部１２ｂからの漏光を遮光する遮光部だけを設ければよい。
【００７６】
また、前記実施例では、いずれの放電バルブも、ベース３０の前方に、アークチューブと、アークチューブを包囲するシュラウドガラスが配置された構造であって、シュラウドガラスまたはアークチューブのいずれか一方に遮光部を設けるように構成されているが、シュラウドガラスとアークチューブの双方に遮光部を設けるようにしてもよい。
【００７７】
また、前記した実施例の放電バルブは、ベース３０の前方に、アークチューブと、アークチューブを包囲するシュラウドガラスが配置された構造として説明されているが、シュラウドガラスを設けない構造であってもよい。
【００７８】
また、前記した実施例の放電バルブでは、ベース３０に対してアークチューブがリード線１８ａ，１８ｂによってのみ支持されているが、耐震性をもたせるために発光管１２の前後端部を金属などの支持部材で支持するように構成し、この支持部材に発光管の封止部からの漏光を遮光する遮光部としての機能をもたせるようにしてもよい。このように構成した場合は、塗装工程等の別途遮光部を設ける工程を削減できるという利点がある。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように、請求項１，３によれば、クリアカットオフライン近傍にホットゾーンがあって、ドライバーには遠方視認性に優れ、かつ対向車等にはグレア光とならない適正な配光を形成できる。
【００８０】
請求項２，４によれば、リフレクターの上下の２つ有効反射面によって所定のすれ違いビームが形成されるので、ドライバーにとっての遠方視認性により優れた適正な配光を形成できる。
【００８１】
請求項５によれば、遮光部により遮光された光の熱エネルギーにより電極根元部分の最冷点温度の低下が抑制されて発光管の発光効率が向上するので、起動性に優れたアークチューブが得られる。
【００８２】
また、遮光部の軸方向の幅が発光管の封止部から電極先端までの所定幅に形成されて、十分な光量の配光を確保できるアークチューブが得られる。
【００８３】
請求項６，７によれば、クリアカットオフライン近傍にホットゾーンがあって、ドライバーには遠方視認性に優れ、かつ対向車等にはグレア光とならない適正な配光を確実に形成できる。
【００８４】
請求項８によれば、遮光部の形成が容易で、放電バルブの製造工程が簡単となる分、放電バルブを安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である放電バルブをリフレクターのバルブ挿着孔に挿着した状態の縦断面図である。
【図２】同放電バルブの要部であるアークチューブ本体の拡大縦断面図である。
【図３】リフレクターの有効反射面と配光スクリーンに形成される配光パターンを示す斜視図である。
【図４】光源像を投影した配光スクリーンの正面図である。
【図５】発光管の内径と全光束の関係を示す図である。
【図６】発光管の長さと全光束の関係を示す図である。
【図７】発光管の長さおよび外径が光源初期性能および前照灯の配光性能に及ぼす影響を検査した試験結果を示す図である。
【図８】平行光透過率２０％の発光管における輝度分布特性を示す図である。
【図９】平行光透過率１０％の発光管における輝度分布特性を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブ拡大縦断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施例である放電バルブの要部であるアークチューブ本体の縦断面図である。
【図１４】同アークチューブ本体の縦断面図（図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図）である。
【図１５】従来の放電バルブの縦断面図である。
【図１６】セラミック製アークチューブの拡大縦断面図である。
【図１７】光源像を投影した配光スクリーンの正面図である。
【図１８】垂直方向に形成する光源像をクリアカットオフラインに接近させて投影した配光スクリーンの正面図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ｂアークチューブ本体
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄアークチューブ
１２セラミックス製発光管
１２ａ発光管の前端側封止部
１２ｂ発光管の後端側封止部
１２Ｄ発光管の後端側封止部の最下部
１２Ｕ発光管の前端側封止部の最上部
Ｓ密閉空間
１４モリブデンパイプ
１４ａメタライズ層
１４ｂ、１４ｃレーザ溶接部
１５ａ，１５ｂ電極
１６放電電極を構成するタングステン製の棒状部
１７リード線を構成するモリブデン線
１８ａ，１８ｂリード線
２０紫外線遮蔽用シュラウドガラス
３０合成樹脂製絶縁性ベース
３６アークチューブ固定保持手段である金属製リードサポート
５０Ａ，５０Ｂ、５０Ｃ，５０Ｄ、５０Ｉ，５０Ｊ遮光部である遮光膜
５０Ｅ，５０Ｆ遮光部である不透光性セラミックス
５０Ｇ，５０Ｈ遮光部である金属製円筒体

Claims

直円筒型のセラミックス製発光管の両端部が封止されて、発光管の内部に電極を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブが、その背後に配置された絶縁性ベースから前方に延出する形態に固定保持された放電バルブあって、前記アークチューブには、前記発光管の前後の封止部の少なくとも後端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向上方から側方の所定範囲にわたって遮光部が設けられたことを特徴する放電バルブ。
前記アークチューブには、前記発光管の前端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向下方から側方の所定範囲にわたって遮光部が設けられたことを特徴する請求項１に記載の放電バルブ。
直円筒型のセラミックス製発光管の両端部が封止されて、発光管の内部に電極を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブが、その背後に配置された絶縁性ベースから前方に延出する形態に固定保持された放電バルブであって、前記アークチューブの周りには、前記発光管を包囲する紫外線遮蔽用のシュラウドガラスが配置されるとともに、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスには、前記発光管の前後の封止部の少なくとも後端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向上方から側方の所定範囲にわたって遮光部が設けられたことを特徴する放電バルブ。
前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスには、前記発光管の前端側封止部に対応する部位に、少なくとも円周方向下方から側方の所定範囲にわたって遮光部が設けられたことを特徴する請求項３に記載の放電バルブ。
前記遮光部は、前記発光管の封止部に対応する部位から最大でも前記電極先端までの所定幅に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電バルブ。
前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの後端側の遮光部は、前記発光管の後端側封止部の最上部と水平方向に一致する位置まで円周方向に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電バルブ。
前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの前端側の遮光部は、前記発光管の前端側封止部の最下部と水平方向に一致する位置まで円周方向に設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電バルブ。
前記遮光部は、前記アークチューブまたは／およびシュラウドガラスの円周方向全周にわたって設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放電バルブ。