JP2007250225A - 自動車灯具用直流高圧放電バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】アークの色ムラが目立たず、働程特性および光束が低下することのない自動車灯具用直流高圧放電バルブを提供する。
【解決手段】電極15a,15bを対設し発光物質を希ガスとともに封入した放電発光室sをもつセラミック製発光管本体11を備えた放電バルブＶで、放電発光室sの管壁を長手方向に同一の肉厚で陰極側の管内径を陽極側より小さく（本体11の陰極側の熱容量を小さく）し、放電発光室sの温度分布の偏りをなくすことで、アークの色ムラの増幅が抑制されて、セラミック管12でアークの色ムラが緩和（吸収）され、最冷点でなくなった陰極側の電極封着部の微小隙間に発光物質がたまらず（発光に寄与する発光物質の量が減少せず）、働程特性および光束が低下しない。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミック管の内部に放電電極が対設されかつ発光物質等（金属ハロゲン化物等）が始動用希ガスとともに封入されたセラミック製発光管本体（セラミックで構成された発光管）を備えた自動車灯具用の光源として最適な放電バルブであって、特に、直流点灯方式を適用した自動車灯具用高圧放電バルブに関する。

自動車用前照灯の光源としては、ガラス製発光管本体（ガラス管で構成された発光管）を備えた放電バルブが一般的であるが、ガラス管に封入されている発光物質（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。

そこで、近年では特許文献１（図９参照）に示すように、放電電極を対設し発光物質を始動用希ガスとともに封入した放電発光室をもつセラミック製発光管本体を備えた放電バルブが提案されている。即ち、発光管本体は、セラミック管２００両端部の細管部２０１にモリブデンパイプ２１２がメタライズ接合され、セラミック管２００（の放電発光室ｓ）内にその先端部が突出するようにモリブデンパイプ２１２内に挿通した電極棒２１４の後端部を、セラミック管２００から突出するモリブデンパイプ２１２後端部に接合（溶接）することで、セラミック管２００の両端部（放電発光室ｓに連通する細管部２０１）を封止した構造（溶接部２１８が発光管本体両端の電極封着部を構成する構造）となっている。セラミック管２００は封入された発光物質（金属ハロゲン化物に対して安定であることから、セラミック製発光管本体は、ガラス製発光管本体に比べて寿命が長いというものである。符号２１５は、モリブデンパイプ２１２と電極棒２１４間の微小隙間である。

さらに、最近では、システムの小型化および低コスト化を目的として直流点灯方式の高圧放電バルブを開発する動きもあり、その開発を進める過程で、直流点灯方式でセラミック製発光管本体を点灯させる高圧放電バルブとして、下記特許文献２に示す液晶バックライト用高圧放電バルブがあることがわかった。

特開平２００４−３６２９７８号 特開平１０−１８８８９３号

しかし、特許文献２に示すものは、液晶バックライト用であり、色ムラ等のない白色発光が望ましい自動車灯具用の光源としては利用できない。

そして、自動車灯具用の光源としての直流点灯方式の高圧放電バルブの開発過程で、直流点灯方式ではカタホレシス現象に起因するアークの色ムラは避けられないが、ガラス管に比べると直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管を使用しただけでは、アークの色ムラを十分に緩和（吸収）できないという第１の問題が発生した。さらに、放電発光室ｓに発光物質が適量封入されているにもかかわらず、働程特性が低下したり光束が低下するという第２の問題も発生した。

発明者が検討したところ、前記した第１の問題については、点灯中の発光管本体（放電発光室）の温度分布が陽極側で高く陰極側で低いという偏った分布となって、アークの色ムラが増幅されるため、出射光が拡散されるセラミック管を使用しただけでは、アークの色ムラを十分に緩和（吸収）できないということがわかった。

また、前記した第２の問題については、電子が頻繁に電極に衝突して高温となる陽極側に比べて温度の低い陰極側では、最冷点となる電極封着部の微小隙間に侵入した発光物質（金属ハロゲン化物）が液化・固化して放電発光室に戻れないために、発光に寄与する発光物質の量が実質的に減少し、働程特性が低下したり光束が低下するということがわかった。

そこで、発明者は、陰極側における発光管本体の熱容量を陽極側よりも小さくすれば、第１には、点灯時における発光間本体の陰極側の温度が上がり、発光管本体の温度分布の偏りが小さくなって、アークの色ムラが増幅されず、出射光が拡散されるセラミック管の使用により、アークの色ムラを緩和（吸収）できる。第２には、点灯時における発光間本体の陰極側の温度が上がることで、最冷点が陰極近傍から陽極側に移動し、陰極側の電極封着部が最冷点とならず、陰極側の電極封着部の微小隙間で発光物質が液化・固化することもない、と考えた。

そして、陰極側における発光管本体の熱容量を陽極側よりも小さくする具体的な方法として、軸方向（長手方向）に均一の内径をもつ従来の発光管本体（放電発光室）に対し、陽極側から陰極側に行くほど内径が小さくなるように構成した発光管本体（放電発光室）を試作し、アークの色ムラ，バルブの働程特性および光束について検証したところ、前記した第１，第２の問題点を解決する上で有効であることが確認されたので、この度の出願に至ったものである。

本発明は前記従来技術の問題点および発明者の前記した知見に基づいてなされたもので、その目的は、発光管本体の陰極側の熱容量を陽極側よりも小さして点灯時の発光管本体の陰極側の温度を上げることで、アークの色ムラが目立たず、働程特性および光束が低下することのない自動車灯具用直流高圧放電バルブを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る自動車灯具用直流高圧放電バルブにおいては、電極が対設されかつ発光物質が始動用希ガスとともに封入された放電発光室をセラミック管の長手方向略中央部に設けたセラミック製発光管本体を備えた直流高圧放電バルブであって、前記放電発光室を画成する管壁の内径を陽極側から陰極側に徐々に小さくなるように構成した。

（作用）直流点灯方式では、点灯時の電極の極性に伴い発光物質が正，負のイオンに分離するというカタホレシス現象が生じ、陰極側にＮａイオンが集まり、アークの陰極側が赤く発光し、ガラス製発光管本体の場合はアークの色むらを回避できないが、セラミック製発光管本体では、ガラス管に比べると直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管を使用するため、アークの色ムラを緩和（吸収）できるはずである。

しかし、陽極側では電子が頻繁に電極に衝突するため、陰極側に比べて温度が高く、点灯中の発光管本体（放電発光室）の温度分布は、陽極側で高く陰極側で低い偏った分布となって、アークの色ムラが増幅されるため、セラミック管を使用しただけでは、アークの色ムラを十分に緩和（吸収）できないし、最冷点となる陰極側の電極封着部の微小隙間に侵入した発光物質（金属ハロゲン化物）が液化・固化して放電発光室に戻れないために、発光に寄与する発光物質の量が実質的に減少し、働程特性が低下したり光束が低下するおそれもある。

しかるに、請求項１では、放電発光室を画成する管壁の内径が陽極側から陰極側に徐々に小さくなるように構成されているので、陽極側では電極・管壁間距離が長いのに対し、陰極側では電極・管壁間距離が短く、管壁の熱容量は陰極側では小さく陽極側では大きい。このため、点灯中の発光管本体（放電発光室）の温度分布は、陽極側と陰極側間において偏ることなくほぼ一定となって、アークの色ムラが増幅されず、直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管を使用することで、アークの色ムラが十分に緩和（吸収）される。

また、点灯時の発光管本体における陰極側の温度は、内径が長手方向に均一である従来の発光管本体の陰極側の温度よりも上昇して陽極側の温度に近づくため、陰極近傍から陽極側に最冷点が移動し（陰極から陽極側に幾分離れた位置が最冷点となり）、陰極側の電極封着部の微小隙間において発光物質（金属ハロゲン化物）が液化したり固化したりすることがなく、発光に寄与する放電発光室中の発光物質の量が減少することもなくなって、働程特性が低下したり光束が低下することもない。

また、放電発光室を画成する管壁の内径は長手方向に急激に変化しないことから、管壁の内径が長手方向に均一のものに比べて耐熱衝撃強度が劣ることもない。

また、発光管本体を構成するセラミック管の両端部には放電発光室に連通する細管部が形成されているが、陰極側の細管部の容積を陽極側の細管部の容積より小さく構成したり、陰極側の棒状電極の容積を陽極側の棒状電極の容積より小さく構成すれば、発光管本体の陰極側の熱容量が陽極側の熱容量よりもさらに一層小さくなって、点灯時の発光管本体における陰極側の温度がさらに一層上昇する。この結果、第１には、放電発光室における陽極と陰極間の温度分布の偏りがより一層なくなるため、アークの色ムラの増幅が一層抑制されることとなって、直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管を使用することで、アークの色ムラがより緩和（吸収）されてる。

第２には、最冷点がさらに陽極側に移動するため、陰極側の電極封着部の微小隙間において発光物質が液化したり固化したりすることもより少なくなる。

請求項２においては、請求項１に記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブにおいて、前記放電発光室に封入する発光物質中のＮａＩまたはアルカリ金属のハロゲン化物の含有率（重量％）を４０〜７０％の範囲にした。

（作用）赤色に発光する発光物質であるＮａは、ＮａＩとして放電発光室に封入されているが、図７に示すように、発光物質中のＮａＩ（またはアルカリ金属のハロゲン化物）の含有率（重量％）が４０〜７０％の範囲の場合に、アークの色ムラ（アークの陰極側の赤色と陽極側の青色の色温度差で、例えば電極間距離４．２ｍｍに対し電極間中心の前後±１．６ｍｍの位置におけるアークの色温度差（ΔＣＣＴ））が許容値（１０００Ｋ以内）に収まって、アークの赤味（特に、アークの陰極側における極端な赤色発光）が抑制された十分な輝度の白色光が得られる。

請求項３においては、請求項１または２に記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブにおいて、前記放電発光室に封入する発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）を１５％以下となるようにした。

（作用）青色に発光する発光物質であるＺｎは、緩衝物質であるＨｇに代わってＺｎＩ_２として放電発光室に封入されているが、図７に示すように、封入発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）が１５％以下の範囲の場合に、アークの色ムラ（アークの陰極側の赤色と陽極側の青色の色温度差（ΔＣＣＴ））が許容値（１０００Ｋ以内）に収まって、アークの青味（特に、アークの陽極側における極端な青色発光）が抑制された十分な輝度の白色光が得られる。

請求項４においては、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブにおいて、前記セラミック製発光管本体を、絶縁性ベースの前面側に陽極側が前方となるように固定保持するように構成した。

（作用）リフレクターの有効反射面は、図５，６に示すように、リフレクターの前方に配置した配光スクリーン上に、放電発光部（アーク）の光源像をカットラインエルボー部を中心に放射状に投影する（貼り付ける）ことで設計されており、放電発光部（アーク）ａｂと、配光スクリーン上に投影され（貼り付けられ）た放電発光部（アーク）ａｂの光源像ａ１ｂ１，ａ２ｂ２，ａ３ｂ３との位置関係は、放電発光部（アーク）ａｂの前端側ａが放射状方向外側ａ１，ａ２，ａ３に対応し、放電発光部（アーク）ａｂの後端側ｂがカットラインエルボー部側ｂ１，ｂ２，ｂ３に対応する。

そして、放電発光部（アーク）ａｂの後端側（リフレクター側）ｂである陰極側では、発光効率の高いＮａイオンが引き寄せられるため輝度が高く、配光スクリーンに貼り付けられた光源像における輝度の高い部分がカットラインエルボー部近傍となって、それだけ自動車用灯具の配光における最大中心輝度が上がる。

請求項１に係る自動車灯具用直流高圧放電バルブによれば、自動車用灯具の光源として有効な色ムラの少ない白色の発光が得られ、働程特性に優れ、十分な光束が得られる直流高圧放電バルブを提供できる。

請求項２によれば、アークの赤味（特に、アークの陰極側の極端な赤色発光）が抑制されるので、赤の色ムラが緩和された自動車用灯具の光源として望ましい白色の配光が得られる直流高圧放電バルブを提供できる。

請求項３によれば、アークの青味（特に、アークの陽極側の極端な青色発光）が抑制されるので、青の色ムラが緩和された自動車用灯具の光源として望ましい白色の配光が得られる直流高圧放電バルブを提供できる。

請求項４によれば、カットラインエルボー部近傍に輝度の高いホットゾーンをもつ自動車用灯具としての望ましい配光を形成できる直流高圧放電バルブを提供できる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の第１の実施例を示すもので、図１は第１の実施例である放電バルブを光源とする自動車用前照灯の正面図、図２は同前照灯の鉛直縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）、図３は同放電バルブの要部である発光管の拡大鉛直縦断面図、図４は発光管の横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は光源像を配光スクリーンに投影し（貼り付け）てリフレクターの有効反射面を設計する様子を説明する斜視図、図６は光源像を投影した（貼り付けた）配光スクリーンの正面図、図７は放電発光室に封入する発光物質中におけるＮａＩとＺｎＩ_２のそれぞれの含有率と色温度差の許容範囲の関係を示す図である。

これらの図において、符号８０は、前面側が開口する容器状の自動車用前照灯のランプボディで、その前面開口部に透明な前面カバー９０が組み付けられて灯室Ｓが画成され、灯室Ｓ内には、後頂部のバルブ挿着孔１０２に直流高圧放電バルブＶを挿着したすれ違いビーム形成用のリフレクター１００が収容されている。リフレクター１００の内側にはアルミ蒸着された反射面が形成され、リフレクター１００の略上半分には、曲面形状が異なる複数の配光制御用ステップ（多重反射面）で構成された有効反射面１０１が形成され、バルブＶの発光が有効反射面１０１ａで反射されて前方に照射されることで、所定のカットオフラインＣＬをもつすれ違いビーム用の配光パターン（図５、６参照）が形成される。

また、リフレクター１００とランプボディ８０間には、図１に示すように、１個の玉継手構造のエイミング支点Ｅ０と、２本のエイミングスクリューＥ１，Ｅ２で構成したエイミング機構Ｅが介装されて、リフレクター１００（前照灯）の光軸Ｌを水平傾動軸Ｌｘ，鉛直傾動軸Ｌｙ周りにそれぞれ傾動（前照灯の光軸Ｌをエイミング調整）できるように構成されている。

符号３０は、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６０とによって、発光管１０が固定支持されて、放電バルブＶが構成されている。

即ち、発光管１０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ことで、発光管１０の前端部がリードサポート３６の折曲された先端部に担持されている。一方、発光管１０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、発光管１０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６０で把持された構造となっている。

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内に発光管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。

発光管１０は、図３に示すように、棒状電極１５ａ，１５ｂが対設されかつ例えば、ＮａＩ，ＳｃＩ_３，ＺｎＩ_２等の発光物質が始動用希ガスとともに封入された放電発光室ｓをもつ発光管本体１１と、発光管本体１１を覆う円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラスと２０とが一体化されて構成されている。発光管本体１１の前後端部からは、放電発光室ｓ内に電極間距離が４．２ｍｍとなるように突出する棒状電極１５ａ，１５ｂに電気的に接続されたリード線１８ａ，１８ｂが導出し、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がシール（封着）されることで、発光管本体１１とシュラウドガラス２０が一体化されている。符号２２は、シュラウドガラス２０の縮径されたシール部を示す。なお、シュラウドガラス２０の外表面には、カットオフラインＣＬ形成用の遮光膜（図示せず）が形成されており、発光管本体１１の発光が主にリフレクター１００の有効反射面１０１に導かれるように構成されている。

発光管本体１１は、直線透過率８０％以下の透光性セラミック管１２で構成されており、略円筒形状に形成されたセラミック管１２の長手方向略中央部には、容積２０μｌの放電発光室ｓを画成する最大内径２．３ｍｍ，最大外径３．０ｍｍの放電発光部１２ａが形成され、陽極側となるセラミック管１２前端側（図３右側）には、放電発光部１２ａの放電発光室ｓに連通する内外径の大きい大径細管部１２ｂが形成され、大径細管部１２ｂと放電発光部１２ａ間には括れ部１ｃが形成されている。一方、陰極側となるセラミック管１２後端側（図３左側）には、放電発光部１２ａの放電発光室ｓに連通する内外径の小さい小径細管部１２ｄが形成されている。

大径細管部１２ｂ内周の開口寄りには、モリブデンパイプ１４がメタライズ接合により固定されて、大径細管部１２ｂからモリブデンパイプ１４が突出している。モリブデンパイプ１４内に挿通されてその先端部が放電発光室ｓ内に突出する大径棒状電極１５ａは、その後端部がモリブデンパイプ１４突出端部に溶着（接合）されることで、セラミック管１２に一体化されるとともに、放電発光室ｓに連通する大径細管部１２ｂ内が封止されている。符号１４ａはレーザ溶接部である。

即ち、大径棒状電極１５ａは、先端側の段付きタングステン電極棒１５ａ１と基端側の太いモリブデン棒１５ａ２とが同軸状に接合一体化されたもので、レーザ溶接部１４ａが、発光管本体１１の陽極側の電極封着部を構成し、モリブデンパイプ１４と棒状電極１５ａ（のモリブデン棒１５ａ２）間には、棒状電極１５ａを挿通できるように、また大径細管部１２ｂに発生する熱応力を吸収できるように、２５μｍ程度の微小隙間１６が形成されている。

一方、セラミック管１２の後端側の小径細管部１２ｄ内には、挿通された小径棒状電極１５ｂがフリットシールによって接合一体化されている。小径棒状電極１５ｂは、先端側のタングステン棒１５ｂ１と中央部のモリブデン棒１５ｂ２と後端側のニオブ棒１５ｂ３との接合体で構成されており、先端側のタングステン棒１５ｂ１は放電発光室ｓに突出し、後端側のニオブ棒１５ｂ３は小径細管部１２ｄから大きく突出するとともに、細管部１２ｄ内から細管部１２ｄの端面にかけてガラス溶着により一体化されている。即ち、ガラス溶着部１７が発光管本体１１の陰極側の電極封着部を構成している。

そして、発光管本体１１の前端部（セラミック管１２前端側の大径細管部１２ｂ）から突出するモリブデンパイプ１４には、前端側リード線１８ａの先端側屈曲部が溶接により固定され、発光管本体１１の後端部（セラミック管１２後端側の小径細管部１２ｄ）から突出する棒状電極１５ｂ（のニオブ棒１５ｂ３）には、後端側リード線１８ｂの先端側屈曲部が溶接により固定されて、発光管本体１１（セラミック管１２）とリード線１８ａ，１８ｂが同一軸状に配置されている（図３参照）。

また、直流点灯方式で点灯する発光管本体１１の陽極側では、電極に電子が頻繁に衝突して電極の消耗が激しいことから、陽極となるタングステン棒１５ａの先端側に径の大きい電極先端部１５ａ１が形成されて、耐久性が確保（長期間の使用が保証）されている。

また、直流点灯方式で点灯する発光管本体１１では、点灯時の電極の極性に伴い発光物質が正，負のイオンに分離するというカタホレシス現象が生じ、陰極側にＮａイオンが集まり、アークの陰極側が赤く発光し、アークに色ムラが発生するが、発光管本体１１の陰極側では、電子が衝突して高温となる陽極側に比べて温度が低い。このため、点灯中の発光管本体１１（放電発光室ｓ）の温度分布は、陽極側で高く陰極側で低い偏った分布となって、アークの色ムラが増幅されてしまい、セラミック管１２を使用しただけでは、アークの色ムラを十分に緩和（吸収）できないし、最冷点となる陰極側の電極封着部の微小隙間（棒状電極１５ｂと細管部１２ｄ間の微小隙間）において発光物質が液化・固化して放電発光室ｓに戻れなくなり、発光に寄与する発光物質の量が実質的に減少し、働程特性が低下したり光束が低下するおそれがある。

しかし、本実施例では、第１に、図３に示すように、放電発光室ｓを画成する管壁が長手方向に略均一の肉厚ｔに形成されるとともに、管壁の内径ｄが陽極側よりも陰極側の方が小さい。このため、陽極側では電極・管壁間距離ｄ１が長いのに対し、陽極側では電極・管壁間距離ｄ２が短く、管壁の熱容量は陽極側よりも陰極側が小さい。

第２に、大径細管部１２ｂの容積は小径細管部１２ｄの容積に比べて、また陽極側の大径棒状電極１５ａの容積は陰極側の小径棒状電極１５ｂの容積に比べて、それぞれ著しく小さいので、発光管本体１１の陰極側の熱容量は陽極側に比べて小さい。

このため、点灯中の発光管本体１１（放電発光室ｓ）の温度分布は、陽極側と陰極側間において偏ることなくほぼ一定となって、アークの色ムラが増幅されず、直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管１２を使用することで、アークの色ムラが十分に緩和（吸収）される。

また、点灯時の発光管本体における陰極側の温度は、内径が長手方向に均一である従来の発光管本体の陰極側の温度よりも上昇して陽極側の温度に近づくため、陰極近傍から陽極側に最冷点が移動し（陰極から陽極側に幾分離れた位置が最冷点となり）、陰極側の電極封着部の微小隙間（小径細管部１２ｄと小径棒状電極１５ｂ間の微小隙間）において発光物質（金属ハロゲン化物）が液化したり固化したりすることがなく、発光に寄与する放電発光室ｓ中の発光物質の量が減少することもなくなって、働程特性が低下したり光束が低下することもない。

また、小径細管部１２ｄと小径棒状電極１５ｂ間の微小隙間の略全域がガラス溶着（小径細管部１２ｄと棒状電極１５ｂ間の微小隙間の略全域にガラス溶着層が充填）されているため、小径細管部１２ｄと棒状電極１５ｂ間には発光物質が侵入できる隙間がほとんど存在せず、放電に寄与できる発光物質の量が実質的に減少するおそれは全くない。

なお、発光管本体１１における陽極側では、大径細管部１２ｂ内周面およびモリブデンパイプ１４と大径棒状電極１５ａ間に微小隙間１６が存在するが、点灯時の最冷点は高温となる陽極側から十分に陰極側に離れた位置にあるため、この微小隙間１６において発光物質が液化したり固化したりするおそれはない。

また、アークの色ムラは、前記したように直線透過率が８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管１２によって緩和（吸収）て目立たないが、本実施では、放電発光室ｓに封入する発光物質を調整することによって、色ムラがさらに目立たない白色のアークが得られるように構成されている。

第１に、放電発光室ｓには発光物質としてＮａＩが封入されているが、全発光物質中のＮａＩの含有率（重量％）は４０〜７０％とされて、アークは赤味ムラの少ない白色発光が得られる。

即ち、赤色に発光する発光物質であるＮａは、ＮａＩとして放電発光室ｓに封入されているが、図７に示すように、発光物質中のＮａＩの含有率（重量％）が４０〜７０％の範囲の場合に、アークの色ムラ（アークの陰極側の赤色と陽極側の青色の色温度差で、具体的には電極間距離４．２ｍｍに対し電極間中心の前後±１．６ｍｍの位置におけるアークの色温度差（ΔＣＣＴ））が許容値（１０００Ｋ以内）に収まって、アークの赤味（特に、アークの陰極側における極端な赤色発光）が抑制された十分な輝度の白色光が得られる。具体的には、発光物質中のＮａの含有率（重量％）が７０％を超えると、陰極側のＮａの発光が過剰（ΔＣＣＴが１０００ｋを超える）となり、逆に４０％未満となると、発光効率が低下するので、発光物質中のＮａの含有率（重量％）は、赤味ムラの少ない白色発光のアークが得られる４０〜７０％の範囲に調整されている。

第２に、放電発光室ｓには発光物質としてＺｎＩ_２が封入されているが、全発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）は１５％以下とされて、アークは青味ムラの少ない白色発光が得られる。

即ち、青色に発光する発光物質であるＺｎは、緩衝物質であるＨｇに代わってＺｎＩ_２として放電発光室に封入されているが、図７に示すように、封入発光物質中のＺｎの含有率（重量％）が１５％以下の範囲の場合に、アークの色ムラ（アークの陰極側の赤色と陽極側の青色の色温度差（ΔＣＣＴ））が許容値（１０００Ｋ以内）に収まって、アークの青味（特に、アークの陽極側における極端な青色発光）が抑制された十分な輝度の白色光が得られる。具体的には、発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）が１５％を超えると、陰極側のＺｎＩ_２の発光が過剰（ΔＣＣＴが１０００ｋを超える）となるので、発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）は、青味ムラの少ない白色発光のアークが得られる１５％以下の範囲に調整されている。

なお、実施例では、放電発光室ｓに赤色発光物質としてＮａＩが封入されているが、ＮａＩに代わるアルカリ金属のハロゲン化物を、封入されている全発光物質に対し４０〜７０重量％含むものであってもよい。

また、絶縁性ベース３０の前方に配置される発光管１０（発光管本体１１）は、図２，３に示されるように、陽極となる大径棒状電極１５ａ側がバルブＶの前方（陰極となる小径棒状電極１５ｂ側がバルブＶの後方）となるように絶縁性ベース３０に一体化されることで、放電バルブＶを光源とする自動車用前照灯の配光において、大きな最大中心輝度が得られるようになっている。

即ち、リフレクター１００の有効反射面１０１ａは、図５、６に示すように、リフレクター１００の前方に配置した配光スクリーンＳ１上に、放電発光部（アーク）ａｂの光源像をカットラインエルボー部を中心に放射状に投影する（貼り付ける）ことで設計されており、放電発光部（アーク）ａｂと、配光スクリーンＳ１上に投影され（貼り付けられ）た放電発光部（アーク）ａｂの光源像ａ１ｂ１，ａ２ｂ２，ａ３ｂ３との位置関係は、放電発光部（アーク）ａｂの前端側ａが放射状方向外側ａ１，ａ２，ａ３に対応し、放電発光部（アーク）ａｂの後端側ｂがカットラインエルボー部側ｂ１，ｂ２，ｂ３に対応する。

そして、放電発光部（アーク）ａｂの後端側（リフレクター１００側）である放電発光室における陰極側では、発光効率の高いＮａイオンが引き寄せられるため輝度が高く、配光スクリーンＳ１に貼り付けられた光源像における輝度の高い部分（光源像のカットラインエルボー部側）ｂ１，ｂ２，ｂ３がカットラインエルボー部近傍にホットゾーンＨｚを形成し、それだけ配光における最大中心輝度が上がる。

図８は、本発明の第２の実施例の放電バルブの要部である発光管の拡大鉛直縦断面図である。

前記した第１の実施例では、発光管本体１１の陰極側の電極封着部であるガラス溶着部１７が小径細管部１２ｄ内周の略全域に形成されているが、この第２の実施例では、同ガラス溶着部１７が、小径細管部１２ｄの開口側だけに形成された構造で、小径細管部１２ｄ内の放電発光室ｓに臨む側には微小隙間１９が形成されている。その他は、前記第１の実施例と同一につき、同一の符号を付すことで重複した説明は省略する。

この第２の実施例においても、発光管本体１１の陰極側の熱容量が陽極側に比べて小さいので、点灯時の発光管本体１１における陰極側の温度が陽極側の温度に近づいたものとなって、放電発光室ｓにおける温度分布がほぼ一定となってアークの色ムラが増幅されないため、直線透過率が例えば８０％以下と低く出射光が拡散されるセラミック管１２によって、アークの色ムラが十分に緩和（吸収）される。また、陰極近傍から陽極側に最冷点が移動し（陰極から陽極側に幾分離れた位置が最冷点となって）、最冷点ではない陰極側の小径細管部１２ｄと棒状電極１５ｂ間の微小隙間１９において発光物質が液化・固化することがなくなり、発光に寄与する発光物質の量が減少することもなく、働程特性が低下したり光束が低下することもない。

また、前記した２つの実施例における発光管本体１１の陰極側の電極封着部は、ガラス溶着部１７で構成されているが、即ち、セラミック管１２の陰極側の小径細管部１２ｄに挿通された棒状電極１５ｂがフリットシールされた構造であるが、陽極側と同様の構造（小径細管部にメタライズ接合されたモリブデンパイプに棒状電極の端部を溶接した構造）であってもよい。

本発明の第１の実施例である直流高圧放電バルブを光源とする自動車用前照灯の正面図である。 同前照灯の鉛直縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。 同放電バルブの要部である発光管の拡大鉛直縦断面図である。 発光管の鉛直横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。 光源像を配光スクリーンに投影し（貼り付け）てリフレクターの有効反射面を設計する様子を説明する斜視図である。 光源像を投影した（貼り付けた）配光スクリーンの正面図である。 放電発光室に封入する発光物質中におけるＮａＩとＺｎＩ_２のそれぞれの含有率と色温度差の許容範囲の関係を示す図である。 本発明の第２の実施例である直流高圧放電バルブの要部である発光管の拡大鉛直縦断面図である。 従来の放電バルブの要部であるガラス製発光管本体の鉛直縦断面図である。

符号の説明

１０ 発光管
１１ 発光管本体
１２ セラミック管
s 放電発光室
１２ａ 放電発光部
１２ｂ 大径細管部
１２ｄ 小径細管部
１４ モリブデンパイプ
１４ａ レーザ溶接部
１５ａ 陽極側の大径棒状電極
１５ａ１ タングステン棒
１５ａ２ モリブデン棒
１５ｂ 陰極側の小径棒状電極
１５ａ１ タングステン棒
１５ｂ２ モリブデン棒
１５ｂ３ ニオブ棒
１６ 微小隙間
１７ ガラス溶着部
１９ 微小隙間
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

Claims (4)

1. 電極が対設されかつ発光物質が始動用希ガスとともに封入された放電発光室をセラミック管の長手方向略中央部に設けたセラミック製発光管本体を備えた直流高圧放電バルブであって、前記放電発光室を画成する管壁の内径が陽極側から陰極側に徐々に小さくなることを特徴する自動車灯具用直流高圧放電バルブ。
2. 前記放電発光室に封入する発光物質中のＮａＩまたはアルカリ金属のハロゲン化物の含有率（重量％）が４０〜７０％の範囲にされたことを特徴する請求項１に記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブ。
3. 前記放電発光室に封入する発光物質中のＺｎＩ_２の含有率（重量％）が１５％以下にされたことを特徴する請求項１に記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブ。
4. 前記セラミック製発光管本体は、絶縁性ベースの前面側に陽極側が前方となるように固定保持されたことを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の自動車灯具用直流高圧放電バルブ。

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