JP2005093355A - ２重管形ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
封着金属箔を埋設した封止部にクラックやランプ点灯効率の低下、失透、白濁などの不具合が発生しにくい２重管形ランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】
２重管形ランプは、中空の包囲部１ａおよびその両端から延在する一対の封止部１ａ１を有する石英ガラス製の気密容器１、包囲部１ａからの距離が１５ｍｍ以下の位置において一対の封止部１ａ１内部に埋設された封着金属箔２、基端が封着金属箔２に接続して先端側が気密容器１の内部に導入された内部導体およびこれに導通して包囲部１ａ内に配置されたランプ作動部材としての電極１ｂ、ならびに先端が封着金属箔２に接続し基端が気密容器１から外部へ導出された外部導体３Ａ、３Ｂを備えたランプ本体ＩＴと、ランプ本体ＩＴを包囲するとともに外気に連通する面積が４ｍｍ^２以上の開口８を有する外管ＯＴとを具備している。
【選択図】
図１

Description

本発明は、２重管形ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。

高圧放電ランプやハロゲン電球などのランプにおいて、ランプ本体を外管で包囲することにより、外管でランプ本体から外部へ放射される紫外線を遮断したり、ランプ本体を保温し、あるいは機械的に保護したり、さらには配光特性を所要に整えるために所定形状の遮光膜を配設する場合に外管の表面に遮光膜を形成したりするなど多様な目的を満足させることができる。

一方、ランプ本体は、ランプが高圧放電ランプおよびハロゲン電球などのいずれであっても、気密容器、気密容器の内部に配設されたランプ作動部材および導入部材を共通して備えている。これらの部材について簡単に説明すれば、気密容器は、ランプ作動部材を外気に対して気密に保持するとともに、その内部に所要のガスまたは蒸気などランプ作動部材と協働したり、またはランプ作動部材の動作を助成したりする媒体を封入する。ランプ作動部材は、ランプ本体に投入された電力を光に変換するために主体的に作動する部材であって、放電ランプにあっては電極であり、白熱電球にあってはフィラメントがこれに該当する。導入部材は、外部から気密を損なうことなしに電力を気密容器内に導入してランプ作動部材へ伝達する部材であって、気密容器が石英ガラスからなる場合には、気密容器の一部に封止部が形成され、その封止部に埋設された封着金属箔、封着金属箔およびランプ作動部材の間を接続する内部導入部材、ならびに封着金属箔から封止部の外部へ導出された外部導入部材を備えて構成されるのが一般的である。

次に、２重管形ランプの一例として自動車前照灯用の小形のメタルハライドランプについて説明する。自動車前照灯用のメタルハライドランプは、発光金属のハロゲン化物、水銀および５気圧以上のＸｅからなる放電媒体を一対の電極を離間対向して封装した石英ガラス製の気密容器に封入している。また環境負荷の大きい水銀に代わってＺｎＩ_２などを封入することも既知である（特許文献１参照。）。

また、自動車前照灯用のメタルハライドランプにおいては、気密容器の包囲部と封止部に埋設されている封着金属箔との間の距離が１５ｍｍ以下になっていて、小形化が図られている。

一方、自動車前照灯用のメタルハライドランプでは、電源投入と同時に所定値以上の光量を発生する必要があるため、水銀を封入しているメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）および特許文献１のように水銀を封入しないメタルハライドランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）のいずれにおいても、光束立上がりを早めるべく、点灯直後に安定時の２倍以上のランプ電流を短時間通流させ、その後徐々に低減して安定時のランプ電流に落ち着くように制御する。加えて、水銀フリーランプにおいては、蒸気圧の非常に高い水銀を封入していないために、水銀入りランプにおけるよりさらに光束立上がりが遅くなるので、これを水銀入りランプと同等程度まで早めるために、点灯直後に安定時の３倍以上のランプ電流を、しかも数秒間にわたって継続して通流させ、その後徐々に低減して安定時のランプ電流に落ち着くように制御する。
特開平１１−２３８４８８号公報

ところが、２重管形ランプにおいては、気密容器の包囲部と封止部に埋設されている封着金属箔との間の距離が１５ｍｍ以下になっていると、それがメタルハライドランプなどの放電ランプやハロゲン電球などであると否とにかかわらず、点灯中に封着金属箔と内部導入線との接合部が高温になるために、封止部にクラックが発生しやすいという問題がある。加えて、封着金属箔を流れる電流の密度が大きいと、一層クラックが発生しやすくなる。例えば、自動車前照灯用のメタルハライドランプにおいては、上述したように点灯直後に安定点灯時に比べて非常に大きなランプ電流を通流させるので、特に水銀フリーランプにあっては点灯直後水銀入りランプより大きな電流を、しかも数秒間にわたり継続して流すために、気密容器の封止部にクラックが発生しやすい。そうして、封止部にクラックが発生すると、やがて気密容器の包囲部のリークに発展し、２重管形ランプが不点になる。

また、２重管形ランプの点灯により外管から水分やガスが放出されると、外管が外部に対して遮断されているために、放出された水分やガスが外管内部に篭り、その結果ランプ点灯効率の低下、失透および白濁などの不具合が発生しやすいという問題がある。これに対しては、既知の技術として真空ベーキング処理を施すことにより問題を回避することが可能であるが、大量生産の場合、複雑で大掛かりな設備が必要になるという問題がある。

本発明は、封着金属箔を埋設した封止部にクラックやランプ点灯効率の低下、失透、白濁などの不具合が発生しにくい２重管形ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、封着金属箔を埋設した封止部にクラックやランプ点灯効率の低下、失透、白濁などの不具合が発生しにくい自動車前照灯用のメタルハライドランプおよびこれを用いた自動車前照灯装置を提供することを他の目的とする。

請求項１の発明の２重管形ランプは、中空の包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を有する石英ガラス製の気密容器、包囲部からの距離が１５ｍｍ以下の位置において一対の封止部内部に埋設された封着金属箔、基端が封着金属箔に接続して先端側が気密容器の内部に導入された内部導体、気密容器の包囲部の内部に配設されて内部導体に導通したランプ作動部材、ならびに先端が封着金属箔に接続し基端が気密容器から外部へ導出された外部導体を備えたランプ本体と；ランプ本体を包囲するとともに外気に連通する面積が４ｍｍ^２以上の開口を有する外管と；を具備していることを特徴としている。

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次による。

＜ランプ本体について＞ ランプ本体は、気密容器、封着金属箔、内部導体、ランプ作動部材および外部導体を備えている。

（気密容器について） 気密容器は、石英ガラス製である。石英ガラス製の気密容器は、透明で直線透過率が高いので、自動車前照灯用など高い集光効率が要求されるメタルハライドランプを始め各種高圧放電ランプや点灯中高温になるハロゲン電球などに多用されている。なお、メタルハライドランプの場合、必要に応じて、石英ガラス製の気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。

また、気密容器は、その内部にランプ作動部材を収容するなどのために、２重管形ランプに応じた適当な内容積および所望の形状の空間が形成されている。この空間は、適宜の形状を有する包囲部により形成される。包囲部は、電極間距離が比較的小さい高圧放電ランプの場合には、外形が例えば楕円球状、紡錘状、球状などをなすことができる。また、電極間距離が比較的大きい高圧放電ランプや低圧放電ランプ、さらにはハロゲン電球の場合には、管形をなすことができる。例えば、自動車前照灯用のように小形のメタルハライドランプの場合は、内容積０．１ｃｃ以下（好ましくは０．０５ｃｃ以下）で、内径１．５〜３．５ｍｍのほぼ円柱状をなすとともに、軸方向に５〜９ｍｍの長さを有する細長い形状をなしている。これにより、アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとするために、気密容器の上側の内面に接近するので、気密容器の上部の温度上昇が早くなる。また、放電空間を包囲する部分の肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、気密容器の伝熱が良好になって気密容器の放電空間の下部および側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。

また、気密容器は、後述する封着金属箔を埋設したり、ランプ作動部材や内部導体を支持したりするために、気密容器の包囲部の内部に形成される空間の軸方向の両端に連続して棒状ないし板状をなした一対の封止部を一体に有している。そして、封着金属箔は、ピンチシール法や減圧封止法または減圧封止法およびピンチシール法の併用などにより一対の封止部内に埋設される。

（封着金属箔について） 封着金属箔は、モリブデンなどの熱膨張率が石英ガラスに接近している導電性で、耐火性の金属の箔からなり、封止部の内部に気密に埋設されている。また、封着金属箔は、気密容器の包囲部からの距離が１５ｍｍ以下の位置に埋設されている。上記において、「包囲部からの距離」とは、包囲部の端部から封着金属箔の包囲部側の先端までの距離をいう。また、「包囲部の端部」とは、包囲部と封止部との間に形成される不連続部、例えば縮径部をいう。

（内部導体について） 内部導体は、封着金属箔とランプ作動部材との間に介在してランプ作動部材に外部から電力を投入する際の導電路を提供する手段である。また、内部導体は、所望によりランプ作動部材を支持するように機能させることもできる。さらに、内部導体は、所望によりランプ作動部材の一部がこれを兼ねることができる。例えば、高圧放電ランプにおいて、電極の基端を封止部に支持させながら封着金属箔に溶接することができるが、この場合、電極は、内部導入線を兼ねていることになる。また、ハロゲン電球のコイルフィラメントの端部を引き伸ばしてその先端を封着金属箔に直接溶接することができるが、この場合、フィラメントの先端は、内部導入線を兼ねている。

（ランプ作動部材について） ランプ作動部材は、ランプ本体に投入された電力を光に変換するために主体的に作動する部材であって、放電ランプにあっては電極であり、白熱電球にあってはフィラメントがこれに該当する。なお、放電ランプの場合、一対の電極と気密容器の包囲部内に封入した放電媒体とが協働して放電が生起する。

次に、内部導体およびランプ作動部材が自動車前照灯用メタルハライドランプにおける一対の電極からなる場合について説明する。すなわち、一対の電極は、電極間距離が５ｍｍ以下になるように離間対向して気密容器の内部に封装される。また、電極は、その直径が長手方向に沿ってほぼ同一の直棒状をなした軸部を備えている。そして、軸部の直径は、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、好ましくは０．３ｍｍ以上、０．４５ｍｍ以下であり、軸部から直径が大きくなることなしに先端に至り、かつ、先端が平坦な端面を形成するか、アークの起点となる先端が曲面を形成している。あるいは、軸部の先端に軸部より径大の部分を形成することができる。なお、電極の軸部から直径が大きくなることなしに先端に至り、かつ、アークの起点となる先端に曲面を形成する場合、当該曲面は、ほぼ球形の一部を構成するような曲面であり、その半径が軸部の直径の１／２以下にすることにより、アークの起点の不所望な移動を抑制して、明るさのちらつきが生じるのを低減できる。なお、「電極のアークの起点となる先端」とは、電極の先端側において、アークの起点となる部位を意味し、必ずしも電極の幾何学的な先端の全体を示すものではない。すなわち、電極の先端側であって、アークの起点になる部位が電極の軸部の直径に対して１／２以下の半径を有する曲面を形成していればよい。しかし、電極のアークの起点となる先端の曲面は、好適にはその半径が軸部の直径の１／２の４０％以上である。

また、電極の気密容器内への突出長は、軸径とともに電極温度に影響するが、小形のメタルハライドランプにおける通例にしたがえばよく、したがってたとえば１．４±０．１ｍｍ程度に設定することができる。さらに、電極は、交流および直流のいずれで作動するように構成してもよい。交流で作動する場合、一対の電極は同一構造とする。直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、陰極より軸径を大きくして放熱面積を大きくすることができるとともに、頻繁な点滅に対応することができる。

さらに、電極は、タングステン、ドープドタングステン、レニウムまたはレニウム−タングステン合金などにより構成することができる。また、電極を気密容器に封装する構造として、気密容器の一対の封止部に電極の基端部を埋設させて支持することができる。なお、電極の基端は、封止部に気密に埋設されたモリブデンなどからなる封着金属箔に溶接などの手段によって接続される。

（外部導入線について） 外部導入線は、先端が封着金属箔に接続し、基端が気密容器から外部へ導出されて、点灯回路からの投入電力を直接または口金などを経由して２重管形ランプへ導くための手段である。

＜外管について＞ 外管は、ランプ本体を包囲するとともに、外部に連通する面積が４ｍｍ^２以上の開口を有する。なお、ランプ本体は、少なくとも包囲部および封止部の封着金属箔に対向する部分が外管により包囲されていればよく、その一部、例えば封止部の端部屋封止部に連続する封止管部が外管の外部へ露出していてもよい。

また、外管は、ランプ本体を包囲するための構造が特段限定されないので、ランプの種類および構造に応じて適宜の構造によりランプ本体を包囲することができる。２重管形ランプが自動車前照灯用のメタルハライドランプである場合、ランプ本体と外管との間を相互に固定するために、ランプ本体の気密容器の封止部または封止部から包囲部とは反対方向へ延在する封止管部にガラス溶着させることができる。なお、「封止管部」とは、包囲部に連続するガラス管部分を封止して封止部を形成した後に残った管状の部分をいう。上記のように外管の内部にランプ本体を内包する場合、ランプ本体の封止部または封止管部と外管との間のガラス溶着は、気密に封止されていてもよいし、外気と連通するような態様であってもよい。

次に、外管が有している開口について説明する。開口は、ここを経由して外管内が外気に連通しており、その面積が４ｍｍ^２以上になるように形成されている。開口の面積が４ｍｍ^２未満であると、封止部の冷却作用が十分に行われない。なお、開口の位置は、特段限定されない。例えば、（１）外管のランプ本体とのガラス溶着部、（２）外管の側面または（３）外管の端面などであってもよい。
（１）の場合、気密容器の包囲部の両端から延在する一対の封止部のいずれか一方または両方に外管とのガラス溶着部を形成することができる。自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、光投射方向の先端側のガラス溶着部を気密にし、基端側のガラス溶着部に開口を形成するのがよい。そうすれば、先端側のガラス溶着部が開口を形成するために大きくなって配光特性に影響するようなことがなくなる。なお、一対の封止部の両方と外管とのガラス溶着部に開口を形成する場合、それらの面積の和が４ｍｍ^２以上になればよい。
（２）の場合、外管側面のいずれの位置でもよいが、好ましくは配光特性に影響が少なくて、しかも封止部に近い位置、例えば封止部にほぼ正対する位置に開口を形成することができる。また、より好適には光投射方向と反対の封止部に近い位置に開口を配置するのがよい。
（３）の場合、外管の一方の端面をランプ本体にガラス溶着しないで、開放状態とする。自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合、外管の光投射方向の先端側をガラス溶着部により固着し、基端側を開放状態にするのがよい。そうすれば、外管の開放端は、口金に配設される支持バンドにより包持されるので、外管をしっかり固定することができ、耐衝撃性および耐振性の点の不安がなくなる。

また、以上の記載から理解されるように、開口の数は、単一および複数のいずれであってもよい。複数の場合には、気密容器の包囲部を挟んで一対の封止部の両端側にそれぞれ開口を配設することにより、外気の流通がより一層良好に行われる。

＜本発明の作用について＞ 本発明においては、上記の構成を具備していることにより、封止部の封着金属箔と内部導入線との接合部近傍の冷却が外管の開口を経由した外気の流通により促進される。その結果、封着金属箔と内部導入線との接合部を起点とする封止部のクラック発生が効果的に抑制される。このため、自動車前照灯用のメタルハライドランプなどの小形の２重管形ランプにおいて、気密容器の包囲部における熱量が５０Ｗ／ｃｍ^２以上で、しかも包囲部と封着金属箔との間の距離が１５ｍｍ以下であっても、上記のように封止部のクラック発生が効果的に抑制される。したがって、気密容器のリーク発生も効果的に抑制される。

また、２重管形ランプを点灯した際に、外管内面から水分やガスが放出されたとしても、外管に開口が形成されているので、これらは開口から外部へ放散される。したがって、放出された水分やガスが外管の内部に篭ることによって生じるランプ点灯効率の低下、失透および白濁などの不具合発生が阻止される。

＜本発明のその他の構成について＞ 本発明においては、必須構成要件ではないが、２重管形ランプが自動車前照灯用のメタルハライドランプである場合に、以下に示す構成を選択的に付加することにより、メタルハライドランプの性能が向上したり、機能が増加したりする。

１．（放電媒体） 放電媒体は、Ｎａ、Ｓｃおよび希土類金属のグループから選択された少なくとも１種の金属ハロゲン化物およびＸｅガスを含み、水銀を本質的に含まない。また、所望により後述するように第２のハロゲン化物を封入することができる。

Ｎａ、Ｓｃおよび希土類金属のグループから選択された少なくとも１種の金属ハロゲン化物を第１のハロゲン化物と称すれば、第１のハロゲン化物は、主として発光金属のハロゲン化物である。これらの発光金属は、白色光を発光する。第１のハロゲン化物の好ましい選択例は、ＳｃおよびＮａのハロゲン化物であり、これらの金属は、白色光を効率よく発光する金属として知られている。しかし、上記金属のハロゲン化物に加えるかまたは代えて、例えばＤｙなどの希土類金属を所望により選択することができる。なお、上記に加えてＣｓハロゲン化物を気密容器の単位内容積当たり０．００１〜０．０２ｍｇ／ｍｍ^３封入することができる。この封入量範囲内であれば、気密容器の膨らみ抑制の効果が得られる。なお、好適には０．００１〜０．００１８ｍｇ／ｍｍ^３である。しかし、封入量が０．００１ｍｇ／ｍｍ^３未満であると、気密容器の膨らみ抑制の効果が十分に得られない。反対に、０．０２ｍｇ／ｍｍ^３を超えて封入されると、発光効率が低下してしまい、実用的でなくなる。

第２のハロゲン化物は、主として水銀に代わるランプ電圧形成用媒体として用いられ、例えばＩｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を用いることができる。上記のグループの金属は、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。また、上記のグループの中で、ＩｎおよびＺｎのハロゲン化物は、ランプ電圧形成媒体であるとともに、同時に青色系の発光を行うので、第１の金属ハロゲン化物を構成する主発光物質の白色発光の色度を補正する作用がある。なお、Ｉｎのハロゲン化物として具体的には、ＩｎＩ、ＩｎＩ_３およびＩｎＢｒが考えられる。そして、これらのいずれを用いてもよい。

そうして、第２のハロゲン化物を用いることにより、小形のメタルハライドランプにおいて、水銀を用いることなしに２５〜７０Ｖ程度のランプ電圧を得ることができる。このため、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能になる。

次に、ハロゲン化物を構成するハロゲンについて説明する。すなわち、反応性については、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ができる。

Ｘｅガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。また、自動車前照灯用のメタルハライドランプとしては、Ｘｅを５気圧以上、好ましくは８〜１６気圧の範囲で封入することにより、点灯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きる。

さらに、水銀について言及しておく。本発明において、「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電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１ｃｍ^３当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、水銀量が実質的に頗る少ないといえる。

２．（口金について） 口金は、メタルハライドランプを点灯回路に接続したり、加えて灯器に機械的に支持したりするのに機能する。

３．（イグナイタについて） イグナイタは、高電圧パルス電圧を発生し、これをメタルハライドランプに印加して、その始動を促進する手段であり、口金の内部に収納するなどにより、メタルハライドランプと一体化することもできる。

４．（始動補助導体について） 始動補助導体は、電極近傍における電界強度を高くして、メタルハライドランプの始動を支援する手段であり、所要によりその一端を他方の電極と同電位個所に接続し、他端を一方の電極近傍における放電容器の外面に配設する。

請求項２の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１記載の２重管形ランプと；２重管形ランプを点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。

本発明において、「照明装置」とは、２重管形ランプを光源とする装置の全てを含む広い概念であり、例えば自動車前照灯、照明器具、信号灯、標識灯、光ファイバー照明装置、光化学反応装置、乾燥装置、暖房装置などである。なお、「照明装置本体」とは、照明装置から２重管形ランプおよび点灯回路を除いた残余の全ての部分を意味する。

点灯回路は、２重管形ランプを点灯する手段であり、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合には電子化されたものが好適であるが、要すればコイルおよび鉄心を主体とするものであってもよい。また、水銀フリータイプの自動車前照灯用メタルハライドランプの点灯回路の場合、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍、好適には２．５〜４倍とすることにより、光束立ち上がりを自動車前照灯用として必要な範囲内に入るように早くすることができる。なお、希ガスとしてのＸｅの封入圧を５〜１５気圧の範囲でＸ（気圧）とし、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力をＡＡ（Ｗ）としたとき、ＡＡが下式を満足するように構成することにより、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車用前照灯に必要な前照灯前面の代表点での光度８０００ｃｄを得ることができる。

ＡＡ＞−２．５Ｘ＋１０２．５
上記のようにＸｅ封入圧と最高入力電力とが直線的な関係になるのは、蒸気圧の低い放電媒体のみであるから、始動後４秒後の時点ではキセノンの発光が圧倒的になっているからである。Ｘｅの発光量は、Ｘｅの封入圧とその時の電力とで決まるので、Ｘｅ圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、Ｘｅ圧が高ければ、入力電力を少なくすればよい。なお、本発明において、メタルハライドランプの点灯は、交流点灯および直流点灯のいずれであってもよい。
また、点灯回路は、所要により無負荷出力電圧を２００Ｖ以下に構成することができる。水銀を封入しないメタルハライドランプは、一般に水銀入りのメタルハライドランプに比較して、ランプ電圧が低いので、点灯回路の無負荷出力電圧を２００Ｖ以下にすることができる。これにより、点灯回路の小形化が可能になる。なお、水銀入りのメタルハライドランプおいては、４００Ｖ程度の無負荷出力電圧を必要としている。

請求項１の発明によれば、中空の包囲部の両端から延在する一対の封止部を有する石英ガラス製の気密容器、包囲部からの距離が１５ｍｍ以下の位置において封止部内部に埋設された封着金属箔、封着金属箔に接続した内部導体、包囲部の内部に配設されたランプ作動部材、ならびに封着金属箔に接続した外部導体を備えたランプ本体と、ランプ本体を包囲するとともに外気に連通する面積が４ｍｍ^２以上の開口を有する外管とを具備していることにより、封止部にクラックやランプ点灯効率の低下、失透、白濁などの不具合が発生しにくい２重管形ランプを提供することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の効果を有する照明装置を提供することができる。

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。

図１ないし図３は、本発明の２重管形ランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示し、図１は正面図、図２はワイヤバルブの側面図、図３はワイヤバルブの拡大左側面図である。各図において、ＩＴはランプ本体、ＯＴは外管、Ｔは絶縁チューブ、Ｂは口金である。なお、ランプ本体ＩＴおよび外管ＯＴは、図２に示すワイヤバルブを構成している。

＜ランプ本体ＩＴ＞ ランプ本体ＩＴは、気密容器１、内部導体兼ランプ作動部材である一対の電極１ｂ、１ｂ、一対の封着金属箔２、２、一対の外部導入線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体からなる。

気密容器１は、中空の紡錘形状に成形された包囲部１ａ、一対の封止部１ａ１および封止管１ａ２を備えている。包囲部１ａは、その内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃを有し、かつ、外形が紡錘形状ないし回転楕円球形状をなしている。左右一対の封止部１ａ１は、細長くて包囲部１ａの管軸方向の両端からそれぞれ管軸方向に板状ないし棒状をなして延在している。封止管１ａ２は、図１において左方の封止部１ａ１と一体に形成されていて、後述する外管ＯＴとガラス溶着している。

内部導体兼ランプ作動部材である一対の電極１ｂ、１ｂは、それぞれの基端が封止部１ａ１に埋設された後述する封着金属箔２の一端部にレーザ溶接されるとともに、中間部が封止部１ａ１に埋設されて緩く支持されることによって所定の位置に配設されて、先端が放電空間１ｃ内へ両端から離間対向して突出している。

一対の封着金属箔２、２は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ａ１内に気密に埋設されている。

一対の外部導体３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端部に溶接され、その基端側が封止部１ａ１の外部へ導出されている。図において、ランプ本体ＩＴから右方へ導出された外部導体３Ｂは、２つの導体部材の溶接によりその中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返され、さらに後述する口金Ｂ内に導入されて、一方の口金端子５に接続している。図１において、ランプ本体ＩＴからその管軸に沿って左方へ導出された電流導入導体３Ａは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導入されて図示されない他方の口金端子に接続している。

気密容器１ａ内には、放電媒体として第１および第２のハロゲン化物、Ｃｓハロゲン化物ならびに希ガスからなる放電媒体が封入されている。第１のハロゲン化物は、Ｓｃのハロゲン化物およびＮａのハロゲン化物からなる。また、第２のハロゲン化物は、Ｚｎのハロゲン化物からなる。Ｃｓハロゲン化物は、気密容器の単位内容積当たり０．００１〜０．００２ｍｇ／ｍｍ^３が封入されている。希ガスは、Ｘｅが封入されている。

外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部にランプ本体ＩＴを包囲していて、先端側の縮径部６がランプ本体ＩＴの封止部１ａ１の図に示す位置に気密にガラス溶着している。また、図２および図３に示すように、他方の縮径部７は、封止管１ａ２に３つに分割された開口８を形成しながらガラス溶着して支持されている。したがって、外管ＯＴの内部は気密ではなく、開口８を経由して外気に連通している。

絶縁チューブＴは、外部導体３Ｂの折り返し部分を被覆している。

口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、ランプ本体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いる。また、口金Ｂは、その前面から管軸方向に突出して外管ＯＴの基端部を包持する支持バンド４を備えている。

図１ないし図３に示す一実施の形態において、以下のとおりである。

放電容器ＩＴ
気密容器１ａ：石英ガラス製、包囲部最大内径２．７ｍｍ、
包囲部最大外径６．０ｍｍ、包囲部長７．０ｍｍ
電極１ｂ ：電極間距離４．２ｍｍ、軸径０．３５ｍｍ
放電媒体
金属ハロゲン化物：ＳｃＩ_３−ＮａＩ−ＺｎＩ_２＝０．８ｍｇ、
キセノンＸｅ：１０気圧
外管ＯＴ ：外径９ｍｍ、内径７ｍｍ、開口４ｍｍ^２
点灯直後ランプ電圧：３０Ｖ
点灯直後ランプ電力：１００Ｗ
安定時ランプ電圧：４２Ｖ
安定時ランプ電力：３５Ｗ
なお、上記において、「包囲部長」とは、図２において、包囲部１ａと封止部１ａ１の間に形成された一対の縮径部間の距離をいう。

上記実施例のメタルハライドランプについてＥＵモード点灯を行った結果、寿命経過時間２０００時間経過以降でも封止部にクラックが発生していなかった。なお、ＥＵモード点灯は、自動車前照灯用のＨＩＤランプについての規格（ＩＥＣおよびＪＥＬ）に規定されている。

以下、図４ないし図６を参照して本発明のその他の実施の形態について説明する。各図において、図１ないし図３と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。

図４および図５は、本発明の２重管形ランプにおける第２の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示し、図４はワイヤバルブの側面図、図５は同じく拡大左側面図である。本実施の形態は、外管ＯＴの口金Ｂ側の一端部がランプ本体ＩＴの封止管部１ａ２にガラス溶着されないで開放状態のままになっている点で相違する。

図６は、本発明の２重管形ランプにおける第３の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すワイヤバルブの側面図である。本実施の形態は、外管ＯＴの両端がランプ本体ＩＴの封止部１ａ１および封止管部１ａ２にガラス溶着されているが、側面に開口する一対の開口８Ａ、８Ｂが形成されている点で相違する。

図７および図８は、本発明の照明装置の一実施形態としての自動車前照灯装置を示し、図７は背面方向から見た斜視図、図８は点灯回路の回路図である。図７において、自動車用前照灯装置ＨＬは、自動車用前照灯装置本体２１、メタルハライドランプＨＰＤＬおよび２つの点灯回路ＯＣにより構成されている。

自動車用前照灯装置本体２１は、前面透過パネル２１ａ、リフレクタ２１ｂ、２１ｃ、ランプソケット２１ｄおよび取付部２１ｅなどから構成されている。前面レンズ２１ａは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。リフレクタ２１ｂ、２１ｃは、各メタルハライドランプＨＰＤＬごとに配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。ランプソケット２１ｄは、点灯回路ＯＣの出力端に接続し、メタルハライドランプＨＰＤＬの口金２１ｄに装着される。取付部２１ｅは、自動車用前照灯装置本体２１を自動車の所定の位置に取り付けるための手段である。

メタルハライドランプＨＰＤＬは、図１に示す構造を備えている。ランプソケット２１ｄは、口金に装着されて接続する。そうして、２灯のメタルハライドランプＫＰＤＬが自動車用前照灯装置本体２１に装着されて、４灯式の自動車用前照灯装置が構成される。各メタルハライドランプＨＰＤＬの発光部は、自動車用前照灯装置本体２１のリフレクタ２１ｂ、２１ｃの焦点にほぼ位置する。

２つの点灯回路ＯＬは、それぞれ後述する回路構成を備えていて、金属製容器２２内に収納されているとともに、メタルハライドランプＨＰＤＬを付勢して点灯させる。

点灯回路ＯＬは、図８に示すように、直流電源１１、チョッパ１２、制御手段１３、ランプ電流検出手段１４、ランプ電圧検出手段１５、イグナイタ１６、メタルハライドランプＨＰＤＬ、フルブリッジインバータ１７により構成されていて、メタルハライドランプＨＰＤＬを交流点灯する。

直流電源１１は、後述するチョッパ１２に対して直流電源を供給する手段であって、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。自動車の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサ１１ａを並列接続して平滑化を行う。

チョッパ１２は、直流電圧を所要値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路であって、後述するフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬを所要に制御する。直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。

制御手段１３は、チョッパ１２を制御する。たとえば、点灯直後にはメタルハライドランプＨＰＤＬに定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ２２からフルブリッジインバータ１７を経由して流し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。また、制御手段１３は、ランプ電流とランプ電圧と相当するそれぞれの検出信号が後述するように帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ２２を定電力制御する。さらに、制御手段１３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をメタルハライドランプＨＰＤＬに流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ１２を制御するように構成されている。

ランプ電流検出手段１４は、フルブリッジインバータ１７を介してランプと直列に挿入されていて、ランプ電流に相当する電流を検出して制御手段１３に制御入力する。

ランプ電圧検出手段１５は、同様にフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬと並列的に接続されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段２３に制御入力する。

イグナイタ１６は、フルブリッジインバータ１７とメタルハライドランプＨＰＤＬとの間に介在していて、始動時に約２０ｋＶ程度の始動パルス電圧をメタルハライドランプＨＰＤＬに供給できるように構成されている。

フルブリッジインバータ１７は、４つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４からなるブリッジ回路、ブリッジ回路１７ａのＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３と、Ｑ２およびＱ４とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路２８ｂおよび極性反転回路ＩＮＶから構成されていて、チョッパ１２からの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、メタルハライドランプＨＰＤＬに印加して、メタルハライドランプＨＰＤＬを低周波交流点灯させる。

そうして、点灯回路ＯＣを用いてメタルハライドランプＨＰＤＬを矩形波の低周波交流で点灯すると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車用前照灯として必要な電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。

本発明の２重管形ランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプをす正面図 同じくワイヤバルブの側面図 同じくワイヤバルブの拡大左側面図 本発明の２重管形ランプにおける第２の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すワイヤバルブの側面図 同じく拡大左側面図 本発明の２重管形ランプにおける第３の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すワイヤバルブの側面図 本発明の照明装置の一実施形態としての自動車前照灯装置を示す背面方向から見た斜視図 同じく点灯回路の回路図

符号の説明

１…気密容器、１ａ…包囲部、１ａ１…封止部、１ａ２…封止管部、１ｃ…放電空間、２…封着金属箔、１ｂ…内部導体兼ランプ作動部材である電極、３Ａ…内部導体、３Ｂ…外部導体、Ｂ…口金、ＩＴ…ランプ本体、ＯＴ…外管、Ｔ…絶縁チューブ

Claims (2)

1. 中空の包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を有する石英ガラス製の気密容器、包囲部からの距離が１５ｍｍ以下の位置において一対の封止部内部に埋設された封着金属箔、基端が封着金属箔に接続して先端側が気密容器の内部に導入された内部導体、気密容器の包囲部の内部に配設されて内部導体に導通したランプ作動部材、ならびに先端が封着金属箔に接続し基端が気密容器から外部へ導出された外部導体を備えたランプ本体と；
   ランプ本体を包囲するとともに外気に連通する面積が４ｍｍ^２以上の開口を有する外管と；
   を具備していることを特徴とする２重管形ランプ。
2. 照明装置本体と；
   照明装置本体に配設された請求項１記載の２重管形ランプと；
   ２重管形ランプを点灯する点灯回路と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

Images