JP2006134656A

JP2006134656A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JP2006134656A
Application number: JP2004320898A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Shirakawa; 宰白川
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】メタルハライドランプにおいて、ナトリウムの抜けを抑止する。さらに、発光管と外管との接合を容易にし、かつ密着性を良くする。
【解決手段】本発明のメタルハライドランプは、放電空間１１１を形成する発光管部１１、発光管部１１の両端に形成された封止部１２１、１２２とを有する透光性の気密容器１の放電空間１１１に、少なくともナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスからなる放電媒体が封入されている。封止部１２１、１２２の内部には金属箔２１、２２が封着され、その一端には、他端が放電空間１１１内で対向配置された一対の電極３１、３２が接続されている。気密容器１には透光性の外管７が包囲して取り付けられ、外管７の内周面又は外周面には、少なくとも前記発光管部を覆うように、絶縁被膜８が塗布され、その塗布量Ｗは、Ｗ＞０．５μｇ／ｍｍ２である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の前照灯等に使用されるメタルハライドランプに関するものである。

従来技術として、Ｈｇ，ＮａＩ，ＳｃＩおよびＸｅガスを封止した発光管に相当するアークチューブを囲繞するように、金属酸化物が添加された外管に相当する円筒形状のシュラウドガラスを溶着一体化したアークチューブ本体を備えている。そのシュラウドガラスは、金属酸化物の総添加量が４０００〜７０００ｐｐｍの範囲で構成されている放電バルブの発明がある。（例えば、特許文献１）
特開２００２−３６７５６２公報（第２〜５頁、図２）

上記特許文献１は、水銀が封入された放電バルブにおいて、金属酸化物を好適な量だけ添加することで、ナトリウムのアークチューブ外への通り抜けを抑制できると記載されている。また、請求項２には、Ａｌ_２Ｏ_３を１５００ｐｐｍ以上、ＣｅＯ_２を２５００ｐｐｍ以上含むことで、発光色の変化や光束の低下等を防止できると記載されている。

しかし、外管に金属酸化物を添加すると融点が下がってしまうために、発光管と外管との加工温度に温度差が生じ、それらの接合加工の工程が難しくなるばかりでなく、加工後の密着性が低くなってしまう。密着性が低くなると、発光管と外管との接合部分に外気に連通するような隙間が生じやすくなり、例えば、発光管と外管との間の空間にガスを封入した場合には、その雰囲気を長時間保つことが困難になる。

本発明の目的は、ナトリウムの抜けを抑止しつつ、発光管と外管との接合が容易で、かつ密着性がよいメタルハライドランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、前記放電空間に少なくともナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスが封入された放電媒体と、前記封止部の内部に封着された金属箔と、一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、前記気密容器を包囲して取り付けられた透光性の外管と、少なくとも前記発光管部を覆うように、前記外管の内周面又は外周面に塗布され、その塗布量Ｗが、Ｗ＞０．５μｇ／ｍｍ２である絶縁被膜とを具備していることを特徴とする。

本発明によれば、ナトリウムの抜けを抑止しつつ、発光管と外管との接合が容易で、かつ密着性を良くすることができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のメタルハライドランプについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるメタルハライドランプの全体図である。

気密容器１は、例えば、透光性の石英ガラスからなり、ほぼ楕円形の形状の発光管部１１とその長手方向の両端部に発光管部１１と同材料で形成された封止部１２１、１２２からなる。発光管部１１の内部には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間１１１が形成されており、放電空間１１１には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、および希ガスであるキセノンが封入されている。ヨウ化ナトリウムに含有されている金属ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムに含有されている金属スカンジウムは、主に発光金属として作用し、ヨウ化亜鉛に含まれている金属亜鉛は、主に水銀に代わるランプ電圧形成媒体として作用し、キセノンは、主に始動ガスとして作用する。また、ハロゲン化物としては、他のハロゲン化物よりも反応性が低いヨウ素が最も好適である。

ここで、発光管部１１に封入される放電媒体には、水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または１ｃｃあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するという意味である。つまり、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によってメタルハライドランプの電圧を所要に高くする場合、１ｃｃあたり２０〜４０ｍｇ、場合によっては５０ｍｇ以上封入しており、この水銀量と比較すれば、２ｍｇ未満の水銀量は圧倒的に少なく、本質的に水銀が含まれないと言える。

圧潰形成された板状の封止部１２１、１２２の内部には、例えばモリブデンからなる金属箔２１、２２が封着されている。放電空間１１１側の金属箔２１、２２の一端部には、直径が異なる大径部３１１、３２１と小径部３１２、３２２とが一体に形成され、かつ例えばタングステンからなる電極３１、３２の一端が、金属箔２１、２２とほぼ一体になるように抵抗溶接により接続され、電極３１、３２の他端は、発光管部１１付近の封止部１２１、１２２を通って、放電空間１１１に延出し、所定の電極間距離を保って、その先端同士が対向するように配置されている。ここで、電極３１、３２の大径部３１１、３２１は放電空間１１１に、小径部３１２、３２２は封止部１２１、１２２内にそれぞれ位置している。

電極３１、３２の金属箔２１、２２と近接する軸部分には、金属導線を数回、回巻して形成したコイル４１、４２が、その外周面と接触するように接続されている。このコイル４１、４２は、金属箔２１、２２側の端部から放電空間１１１に向けて所定距離巻かれ、コイル４１、４２の他端は封止部１２１、１２２に内在している。

金属箔２１、２２において、電極３１、３２の接続部分に対して反対側の端部には、導入導体５１、５２が溶接等により接続されており、この導入導体５２の他端は、封止部１２２の外部に延出し、Ｌ字状に形成された給電端子５３の一端とほぼ直角になるように接続されている。この給電端子５３の他端は、導入導体５１の方向、かつ封止部１２１、１２２とほぼ平行に延出している。そして、封止部１２１、１２２と平行する給電端子５３には、絶縁チューブ６が取着されている。

これらを備えた気密容器１の外側には、石英ガラスからなる透光性で筒状の外管７が、その長手方向に包囲するように取り付けられている。この外管７の外周面の発光管部１１を覆う位置には、絶縁被膜８が塗布されている。ここで、「発光管部１１を覆う位置」とは、具体的には、外管７を気密容器１に取り付けたときに、発光管部１１と封止部１２１、１２２との境界部間に位置する外管７の円周部分付近である。絶縁被膜８としては、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）及びＣｅＯ_２（酸化チタン）が塗布されている。この塗布の工程は、例えばシュラウドガラスで形成されている外管に、Ａｌ_２Ｏ_３及びＣｅＯ_２を吹き付け等により形成することができ、製造は容易に行うことができる。

外管７の長手方向の両端部には、縮径部７１が形成されており、縮径部７１は封止部１２２の発光管部１１方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着し、図示していないもう一方の縮径部は、封止部１２１の発光管部１１方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着している。このガラス溶着によって、気密容器１と外管７との間の空間は、外気と遮断され、気密に保たれている。

気密容器１を内部に包囲した状態の外管７は、その外周面を挟持するように形成された固定金属具９を介して、ソケット１０に接続されている。このソケット１０の気密容器１が接続される場所に対して反対の方向には、金属端子１０１がその外周面に沿って形成されており、この金属端子１０１は、給電端子５３とソケット１０内部で電気的に接続されている。また、図示していないが、発光管部１１に対して反対方向に延出していた導入導体５１は、ソケット１０内部を通って、ソケット１０の底部部分に位置している。

図２は、図１のメタルハライドランプの仕様の例について説明するための発光管部付近の拡大図である。発光管部１１の内径Ａは２．６ｍｍ、外径Ｂは６．２ｍｍ、長手方向の最大長Ｃは７．４ｍｍ、電極間距離Ｄは４．３ｍｍである。外管７の内径Ｅは８ｍｍ、肉厚は１ｍｍである。絶縁被膜８はＡｌ_２Ｏ_３及びＣｅＯ_２からなり、発光管部１１の長手方向の最大長Ｃよりも少し長い範囲だけ形成されている。発光管部１１には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化スカンジウム−ヨウ化ナトリウム−ヨウ化亜鉛−臭化インジウムが０．１ｍｇと希ガスであるキセノンが１１．５ａｔｍそれぞれ封入されており、水銀は一切含まれていない。また、気密容器１と外管７との間に形成されている空間には、アルゴンが１ａｔｍ気密に封入されている。

図３は、図２のランプ仕様において、絶縁被膜８の塗布量Ｗを０〜５μｇ／ｍｍ^２に変化させ、日本電球工業会に定められている自動車前照灯用メタルハライドランプの寿命試験条件であるＥＵ１２０分モードでの２０００時間点滅点灯試験を行った後の色度変化を示す図であり、Ｎａの抜けを、色度変化を用いて測定している。

塗布量Ｗが０〜０．５μｇ／ｍｍ^２では、色度変化の抑制能力が低く、０．５μｇ／ｍｍ^２よりも多く塗布すると、色度変化が少なくなっている。そして、塗布量Ｗが２μｇ／ｍｍ^２以上になると、塗布量Ｗに関わらず、色度変化はほぼ一定となっている。

図４は、図２のランプ仕様において、絶縁被膜８の塗布量Ｗが０．５μｇ／ｍｍ^２と２μｇ／ｍｍ^２のランプを、ＥＵ１２０分モードの点滅点灯試験を行ったときの試験時間に対する色度変化を示す図である。

塗布量Ｗが０．５μｇ／ｍｍ^２のランプでは、時間は経つにつれて色度変化が激しくなるが、２μｇ／ｍｍ^２のランプでは、色度変化が少なく、特に１０００時間以降では色度変化が抑制されている。

これらの図からわかるように、外管７に絶縁被膜８を塗布する場合には、その量が重要であることがわかる。すなわち、塗布量Ｗが０．５μｇ／ｍｍ^２であると、その色度変化抑制の効果は、何も塗布していない外管７と同程度の効果しか得られておらず、ナトリウムが発光管部１１から抜けていくこととなる。そして、０．５μｇ／ｍｍ^２を境に、色度変化に対して急激に効果が現れている。したがって、塗布量Ｗは、Ｗ＞０．５μｇ／ｍｍ^２であることが重要であり、さらに好適には、Ｗ≧１μｇ／ｍｍ^２が望ましい。また、塗布量Ｗが２μｇ／ｍｍ^２以上では、塗布量に関係なく色度変化がほぼ一定となっているが、塗布量Ｗが多くなりすぎると透過率が悪くなり、全光束が低下してしまうことが予想されるため、５μｇ／ｍｍ^２までが望ましい。

図５は、図２のランプ仕様において、本発明のランプａと従来のランプｂとを、ＥＵ１２０分モードの点滅点灯試験を行ったときの発光管１と外管７との間に気密封入されたアルゴンの抜けを測定した表である。ここで、ランプａには、外管７にＡｌ_２Ｏ_３及びＣｅＯ_２が２μｇ／ｍｍ^２塗布され、ランプｂには、外管７にＡｌ_２Ｏ_３及びＣｅＯ_２が１２００ｐｐｍ添加されている。

ランプａでは１０００時間が経過しても、アルゴンが抜けてしまったランプはなかったが、ランプｂでは、２００時間で全体の３割、６００時間では全てのランプにおいてアルゴンが抜けていることがわかる。

これは、発光管１の封止部１２１、１２２と外管７との接合工程における差である。すなわち、ランプａでは発光管１と外管７との融点が互いに近い状態で接合できるため接合しやすく、密着性も高いが、ランプｂでは発光管１と外管７とで融点に差ができてしまうために、接合が難しくなり、かつ接合後には発光管１と外管７との間に、外気につながる隙間が生じやすくなる。そのため、ランプｂではその隙間から徐々に内部のアルゴンが抜けてしまったと考えられる。ちなみにこれらのガスが抜けて大気が進入してしまうと、大気が含有している水分と温度の高い発光管部１１とが反応してしまい、寿命等が低下してしまう。

また、本発明のＡｌ_２Ｏ_３及びＣｅＯ_２を外管７に塗布する場合では、同じものを外管７に添加する場合に比較して、ランプ点灯直後の光束の立ち上がりが向上していることがわかった。これは、塗布された絶縁被膜８の保温作用によるもので、これにより、点灯直後に発光管１１の温度上昇が早くなり、放電媒体の蒸気化を促したためであると考えられる。

本実施の形態では、水銀を封入しないメタルハライドランプにおいて、外管７の外周面に、発光管部１１を覆うように、絶縁被膜８を塗布し、かつその塗布量Ｗを、Ｗ＞０．５μｇ／ｍｍ^２とすることで、ナトリウムの抜けに対して高い効果を得ることができる。また、外管７にはＡｌ_２Ｏ_３やＣｅＯ_２等の金属酸化物を添加しないため、発光管１と外管７との接合が容易にでき、かつ密着性を高めることができる。

また、発光管１と外管７との間の空間に、アルゴン、窒素、ドライエアー等の大気以外のガスを封入する場合、それらの雰囲気を長時間保つことができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

絶縁被膜８は、外管７の全体に塗布してもよい。また、外管７の内面に塗布してもよい。

本発明のメタルハライドランプの第１の実施の形態について説明するための全体図。図１のメタルハライドランプの仕様について説明するための発光管部付近の拡大図。図２のランプ仕様において、絶縁被膜の塗布量を変化させ、ＥＵ１２０分モードの点滅点灯試験を行った後の色度変化を示す図。図２のランプ仕様において、絶縁被膜の塗布量が０．５μｇ／ｍｍ^２と２μｇ／ｍｍ^２のランプを、ＥＵ１２０分モードの点滅点灯試験を行ったときの試験時間に対する色度変化を示す図。図２のランプ仕様において、本発明のランプと従来のランプとを、ＥＵ１２０分モードの点滅点灯試験を行ったときのアルゴン抜けを測定した表。

符号の説明

１気密容器
１１発光管部
１１１放電空間
１２１、１２２封止部
２１、２２金属箔
３１、３２電極
４１、４２コイル
５１、５２導入導体
５３給電端子
６絶縁チューブ
７外管
８絶縁被膜
９固定金属具
１０ソケット

Claims

放電空間を形成する発光管部、該発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、
前記放電空間に少なくともナトリウムを含む金属ハロゲン化物および希ガスが封入された放電媒体と、
前記封止部の内部に封着された金属箔と、
一端は前記金属箔に接続され、他端は前記放電空間内で対向配置された一対の電極と、
前記気密容器を包囲して取り付けられた透光性の外管と、
少なくとも前記発光管部を覆うように、前記外管の内周面又は外周面に塗布され、その塗布量Ｗが、Ｗ＞０．５μｇ／ｍｍ２である絶縁被膜と
を具備していることを特徴とするメタルハライドランプ。
前記放電媒体は、本質的に水銀を含まない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。