JP2006185682A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止した自動車前照灯および／または赤外線暗視装置に使用されるメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 ０．１ｃｃ以下の放電空間１２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１３１、１３２とを有する透光性の気密容器１からなり、放電空間１２には少なくともヨウ化ナトリウムおよびヨウ化セシウムを含み、それらヨウ化ナトリウムの封入量Ｘと、ヨウ化セシウムの封入量Ｙとの封入量の比Ｙ／Ｘが、０．０５≦Ｙ／Ｘ≦０．１２の放電媒体が封入されているであり、水銀は本質的に含まれていない。また、放電空間１２には、５ｍｍ以下の電極間距離を保って一対の電極３１、３２が対向配置され、電極３１、３２の他端は封止部１３１、１３２に封止されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車前照灯および／または赤外線暗視装置の光源として使用されるメタルハライドランプに関するものである。

近年、自動車の夜間安全走行の手段として、赤外線暗視システムの開発がなされている。この赤外線暗視システムでは、近赤外光を歩行者、障害物等に照射し、その反射光をＣＣＤカメラなどで受光して、画面に表示することで、暗闇であっても歩行者等の存在を確認することができる。

赤外光を利用したランプとして、中空の放電管にセシウムハロゲン化物が封入されており、その放電管の周りに近赤外線透過フィルタを備えたランプユニットの発明がある。（例えば、特許文献１）この発明は、近赤外線透過フィルタを備えることにより、ランプから発せられる可視光等を遮断していることから、近赤外光のみを得る赤外線暗視システム専用の光源を意図しており、セシウムのハロゲン化物を封入することで近赤外線を高効率で出力することができると記載されている。

また、ハロゲン化ナトリウムをＡ（ｍｇ／ｃｃ）、ハロゲン化セシウムをＢ（ｍｇ／ｃｃ）だけ放電媒体として封入したメタルハライドランプにおいて、ハロゲン化ナトリウムとハロゲン化セシウムとの封入比を０．０１≦Ｂ／Ａ≦０．１５とした発明がある。（たとえば、特許文献２）この発明は、ハロゲン化セシウムを封入することによって、ナトリウムの消失を抑制することで、立ち消えを抑え、可視光の光束維持率および初期光束を高くすることができると記載されているが、近赤外線を使用するランプの発明ではない。

これらの発明に対して、本願発明者等は、一つのランプで、可視光及び近赤外光を出力するメタルハライドランプの開発を行っている。（例えば、特許文献３）
特開２００３−２５７３６７号公報 特開平９−７３８７６号公報 特開２００４−１３４１００号公報

特許文献３のような、可視光及び近赤外光の両方を利用するランプにおいて、さまざまな実験を行った結果、可視光の光束維持率と近赤外光の放射維持率とでは、近赤外光の放射維持率のほうが著しく低下することが確認された。また、その近赤外光の放射維持率の低下を抑制するために、近赤外光を発する放電媒体の封入量を多くすると、可視光の全光束が低下し、自動車の前照灯として実用的でないランプになってしまうこともわかった。そこで、さらに実験を重ねた結果、ナトリウムとセシウムの封入比がある範囲内であれば、可視光の全光束および近赤外光の放射維持率の両方の特性が良好なランプを実現することができることを見出し、本発明を提案するに至った。

本発明の目的は、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止した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、０．１ｃｃ以下の放電空間を形成する発光管部、前記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のハロゲン化物およびセシウムのハロゲン化物を含む放電媒体と、一端は前記放電空間内で５ｍｍ以下の電極間距離を保って対向配置され、他端は前記封止部に封止された一対の電極とを具備し、前記放電媒体のナトリウムのハロゲン化物の封入量Ｘと、セシウムのハロゲン化物の封入量Ｙとの封入量の比Ｙ／Ｘが、０．０５≦Ｙ／Ｘ≦０．１２であることを特徴とする。

本発明によれば、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止することができる。

（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、軸方向の形状がほぼ円筒形の発光管部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１３１、１３２からなり、発光管部１１の内部には、放電空間１２が形成されている。放電空間１２の内容積は、０．１ｃｃ以下であって、小型の高圧放電ランプであることを示す。

放電空間１２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、ヨウ化インジウム、ヨウ化セシウム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する。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、ヨウ化インジウムに含まれている金属インジウムは、主に青色を発光するため、色温度を調節する作用をする。また、ヨウ化セシウムに含有されている金属セシウムは、波長が８４０〜９３０ｎｍの近赤外域に主発光があるため、高効率の近赤外光を得ることができる。キセノンは、主に始動ガスとして作用するが、発光時は８２０〜１０００ｎｍの近赤外域の波長を発光するため、近赤外光の放射の増加も図ることができる。

ここで、本実施の形態では、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１３１、１３２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１２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１３１、１３２を通って、放電空間１２に延出し、５ｍｍ以下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１２に、小径部３１２、３２２は封止部１３１、１３２内にそれぞれ位置している。

電極３１、３２の小径部３１２、３２２の金属箔２１、２２方向の軸部分には、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おり、主に封止部１３１、１３２との封着を改善するために設けている。このコイル４１、４２は、金属箔２１、２２側の端部から放電空間１２に向けて所定距離巻かれ、コイル４１、４２の他端は封止部１３１、１３２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１３２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１３１、１３２とほぼ平行に延出している。そして、封止部１３１、１３２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、例えば紫外線を遮断する材料からなる筒状の外管７が、その長手方向に沿って覆うように設けられている。この外管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１３２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おり、図示していないもう一方の縮径部は、封止部１３１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。

そして、気密容器１を内部に覆った状態の外管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８を介して、ソケット９に接続されている。このソケット９の径小部分には、金属端子９１が、その外周面に沿って形成されており、この金属端子９１は、給電端子５３とソケット９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９内部を通って、ソケット９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について説明するための発光管部付近の拡大図である。放電空間１２の内容積が０．０２ｃｃであり、内径Ａは２．６ｍｍ、発光管部１１の外径Ｂは６．０ｍｍ、長手方向の最大長Ｃは７．０ｍｍである。電極３１、３２の大径部３１１、３２１の直径は０．３５ｍｍ、小径部３１２、３２２の直径は０．３ｍｍ、電極間距離Ｄは４．２ｍｍである。発光管部１１には、放電媒体としてヨウ化スカンジウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化インジウム、ヨウ化セシウムが０．５ｍｇ、希ガスであるキセノンが１０ａｔｍそれぞれ封入されている。

図３は、図２の仕様のランプにおいて、放電媒体中のヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比のみを変え、可視光の全光束を測定した結果を説明するための図である。

セシウムとナトリウムの封入比Ｙ／Ｘが小さくなるほど、全光束が高くなっており、特に、封入比Ｙ／Ｘが０．１２、全光束３０５０ｌｍを境に、その前後で大きく全光束の値が異なる傾向が得られている。すなわち、封入比Ｙ／Ｘが０．１２よりも大きくなると、全光束の低下の割合が大きくなり好適ではない。

図４は、図２の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比を変え、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時間点滅点灯試験後の近赤外光の放射維持率を測定した結果を説明するための図である。

セシウムとナトリウムの封入比Ｙ／Ｘが大きくなるほど、２０００時間での近赤外光の放射維持率が高くなっている。しかし、封入比Ｙ／Ｘが０．０５、赤外放射維持率８０％を境に、その前後で大きく赤外放射維持率の値が異なる傾向が得られている。すなわち、封入比Ｙ／Ｘが０．０５よりも小さくなると、赤外放射維持率の低下の割合が大きくなり好適ではない。

図３および図４の結果より、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比Ｙ／Ｘは、０．０５≦Ｙ／Ｘ≦０．１２とすることが好適である。

本実施の形態では、ヨウ化ナトリウムの封入量Ｘとヨウ化セシウムの封入量Ｙの封入比Ｙ／Ｘを、０．０５≦Ｙ／Ｘ≦０．１２とすることで、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止することができる可視光および赤外光兼用のランプを提供することができる。

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。

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が、他のハロゲン化物、例えば臭素を使用したり、複数のハロゲン化物を使用したりしても本発明の効果を得ることができる。

電極３１、３２に、近赤外域の波長を発するカリウムをドープしてもよい。この場合、ランプの寿命中に、カリウムが徐々に電極３１、３２から放出されるため、赤外維持率の低下を抑制することができる。また、これに適した物質として、カリウムの他に、ルビジウム、セシウムを使用することができる。

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の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比を変え、可視光の全光束を測定した結果を説明するための図。 図２の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムと封入比を変え、寿命試験後の近赤外光の放射維持率を測定した結果を説明するための図。

符号の説明

１ 気密容器
１１ 発光管部
１２ 放電空間
１３１、１３２ 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 固定金属具
９ 口金

Claims (1)

1. ０．１ｃｃ以下の放電空間を形成する発光管部、前記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のハロゲン化物およびセシウムのハロゲン化物を含む放電媒体と、
   一端は前記放電空間内で５ｍｍ以下の電極間距離を保って対向配置され、他端は前記封止部に封止された一対の電極とを具備し、
   前記放電媒体のナトリウムのハロゲン化物の封入量Ｘと、セシウムのハロゲン化物の封入量Ｙとの封入量の比Ｙ／Ｘが、０．０５≦Ｙ／Ｘ≦０．１２であることを特徴とするメタルハライドランプ。
   
   
   

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