JP4229437B2 - 自動車用放電バルブおよび自動車前照灯 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス管の内部に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発光管を備えた自動車用放電バルブおよび同放電バルブを備えた自動車用前照灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用前照灯の光源としては、ガラス製発光管を備えた放電バルブが一般的であるが、発光管に封入されている金属ハロゲン化物により発光管（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。
【０００３】
そこで、近年では特許文献１（図１８参照）に示すように、直円筒型のセラミック管１２０の両端部が円筒型の絶縁体１３０を介して封止され、その内部に電極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発光管１１０を備えた放電バルブが提案されている。セラミック管１２０は金属ハロゲン化物に対して安定であり、ガラス製発光管に比べて寿命が長いというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７６６７７号（明細書段落０００５、図５参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動車前照灯用の放電バルブとしては、当然のことながら、点灯直後に所定の光束が得られるように、光束の立ち上がりが良好であることが要求されている。そして特許文献１等の現在開発途上にある直円筒型のセラミック管で構成した発光管を備えた放電バルブにおいても同様で、光束の立ち上がり特性を良好にするべくセラミック管の管径が比較的小さい（密閉空間の容積が小さい）ことが前提となっている。
【０００６】
しかし、電極間の放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるため、セラミック管の管径を小さくすればするほど、高温のアーク（の中心）が管壁と大きく接触し、それだけセラミック管には耐熱衝撃強度が要求されることとなって、発光管を構成するセラミック管として使用できるセラミックス材は非常に限定されたものとなっている。
【０００７】
また、高温のアーク（の中心）が管壁と大きく接触すると、管壁からの放熱量が増えて光束立ち上がりを遅らせる（光束の立ち上がり特性を低下させる）という問題もある。
【０００８】
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、光束立ち上がりおよび発光効率が良好にして、セラミック管における耐熱衝撃強度を緩和できる自動車用放電バルブおよび同放電バルブを備えた自動車用前照灯を提供することにある。
【０００９】
【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に係る自動車用放電バルブにおいては、前方に延出するセラミック管の内部に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発光管を備えた放電バルブにおいて、前記セラミック管の少なくとも発光部領域の横断面（セラミック管の長手方向に直交する断面）を縦長に構成するようにした。
【００１０】
（作用） 発光管を構成するセラミック管は、コンパクトであることが要求されており、発光管（セラミック管）内の密閉空間の容積は小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、セラミック管の表面積も小さく、管壁負荷（Ｗ／cm2）が上昇し、発光効率も良好である。
【００１１】
さらに、電極間の放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるが、セラミック管の発光部領域の横断面が縦長であるため、管壁が高温のアークと大きく接触することがない。このため、セラミック管に要求される耐熱衝撃強度特性が緩和される。
【００１２】
また、セラミック管の管壁が高温のアークと大きく接触することがないので、管壁からの放熱量が減り、それだけ密閉空間が速く高温となり、光束立ち上がり特性がさらに向上する。
【００１３】
また、請求項１においては、前記セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法が１〜３mm、前記電極間距離が３〜５mmで、前記セラミック管の発光部領域の長さを６ mm を超えて１４ mm 未満、好ましくは８〜１２mmに構成するようにした。
【００１４】
（作用） 電極間距離は、自動車用放電バルブの始動特性や電気特性を考慮すると約３〜５mmが望ましく、この電極間の放電により生成される上方凸に湾曲したアークが管壁と接触して熱衝撃で破損しないためには、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法を１mm以上とする必要がある。
【００１５】
また、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法が３mmを越えると、セラミック管の表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm2）が減少しセラミック管の発光効率が低下するし、光源像も大きくなって配光特性も低下するので、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法は３mm以下が望ましい。
【００１６】
また、発光管（セラミック管）の発光部領域の長さＬ１については、短かすぎる（６．０mm以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１４．０mm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（セラミック管）の発光部領域の長さは６ mm を超えて１４ mm 未満、好ましくは８．０〜１２．０mmが望ましい。
【００１７】
また、請求項１においては、前記セラミック管の少なくとも発光部領域の横断面を、その縦方向の内径寸法が幅方向の内径寸法よりも大きい略楕円形状に構成した。
【００１８】
（作用）セラミック管の発光部領域の管壁は周方向に連続する曲面で構成されており、放電バルブの点・消灯に伴ってセラミック管に作用する熱応力は、管壁全体に均一に分散されて、セラミック管の発光部領域の管壁の一部に熱応力が集中しない。
また、請求項１においては、前記セラミック管の両端部に、前記発光部領域内部に連通する小径の電極挿通固定保持用の円孔を形成した横断面真円筒形状の閉塞部が前記発光部領域と一体的に形成した。
【００１９】
請求項２においては、請求項１に記載の自動車用放電バルブにおいて、前記発光部領域における横断面縦長略楕円の長径に対応する側縁と前記閉塞部における側縁とが協働して発光管の長手方向に連続する面一の側縁を構成し、
前記一対の電極を通る放電軸を前記セラミック管の発光部領域の横断面の中心軸の下方にオフセットするように構成した。
【００２０】
（作用）一対の電極を通る放電軸をセラミック管の発光部領域の横断面の中心軸より下方にオフセットするように配置すれば、放電軸と中心軸とが一致する場合に比べて、電極間の放電により生成される上方凸に曲がるアークと管壁との距離が上下方向に拡がるので、少なくともこの拡がる分（放電軸と中心軸のオフセット量相当）だけセラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の寸法を小さくしても、アークがセラミック管の管壁と大きく接触することはない。即ち、セラミック管の発光部領域の横断面を幅方向のみならず縦方向にも小さくできる。
【００２１】
請求項３に係る自動車用前照灯においては、請求項１または２に記載の放電バルブと、前記発光管の発光を前方に反射する横長リフレクターとを備えるように構成した。
【００２２】
（作用）近年の自動車用前照灯では、横長のリフレクター（上下よりも左右に長い形状のリフレクター）が用いられる傾向にあって、発光管から上下方向に出射した光が無駄に消費されている。しかし、請求項３では、発光管を構成するセラミック管の少なくとも発光部領域の横断面の幅方向の寸法が縦方向の寸法より短いので、発光管の発光のうち無駄に消費される光の割合を低減できる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１〜図６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アークチューブの拡大鉛直縦断面図、図４はアークチューブの鉛直横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は発光管の封止部の分解斜視図、図６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図である。
【００２５】
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、その前面開口部に前面レンズ（ステップの形成されていない前面カバー）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に放電バルブＢ１を挿着したリフレクター１００が収容されている。リフレクター１００の内側には、アルミ蒸着された有効反射面１０１ａ、１０１ｂが形成されるとともに、配光制御用ステップ（図示せず）が設けられており、バルブＢ１の発光がリフレクター１００で反射されて前方に照射されることで、前照灯の所定の配光パターンが形成される。
【００２６】
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（エイミング調整）できるように構成されている。
【００２７】
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、アークチューブ１０Ａが固定支持されて、放電バルブＢ１が構成されている。
【００２８】
即ち、アークチューブ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ことで、アークチューブ１０Ａ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、アークチューブ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６０で把持された構造となっている。
【００２９】
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１０Ａ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。
【００３０】
アークチューブ１０Ａは、電極１５ａ，１５ｂの対設された密閉空間ｓをもつ発光管１１Ａと、発光管１１Ａを覆う円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラスと２０とが一体化された構造である。発光管１１Ａの前後端部からは、密閉空間ｓ内に突出する電極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がピンチシール（封着）されることで、両者（発光管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。
【００３１】
発光管１１Ａは、図３に拡大して示すように、横断面楕円形状のセラミック管１２の両端部が封止されて、透光性セラミック管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、セラミック管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、発光管１１Ａとリード線１８ａ，１８ｂが同軸上に延びている。
【００３２】
符号１４は、セラミック管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で、図４（ａ）に示すように、その外形はセラミック管１２に係合する横断面楕円形状に形成され、その中央部には電極挿通用の円孔１４ｈが設けられている。符号１４ａは、セラミック管１２とモリブデンパイプ１４とを接合してセラミック管１２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１６ａ，１６ｂが同軸状に接合一体化されており、このモリブデン部分１６ａ，１６ｂ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を介してセラミック管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、セラミック管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（図３参照）。
【００３３】
即ち、セラミック管１２の両端部には、閉塞部材であるモリブデンパイプ１４がメタライズ接合により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１６ａ、１６ｂが溶接されて、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の封止部１２ａ，１２ｂが構成されている。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同種金属であるモリブデンで構成されて、電極１５ａ，１５ｂの放電発光部における耐熱性と発光管１１Ａ（セラミック管１２）の封止部における気密性の双方を満足している。
【００３４】
なお、セラミック管１２とモリブデンパイプ１４との接合部は、図４（ｂ）に示すように、セラミック管１２の両端開口部に設けたモリブデンパイプ係合孔を真円形状に形成するとともに、横断面円形状（真円筒形状）のモリブデンパイプ１４Ａをメタライズ接合した構造であってもよい。
【００３５】
また、電極１５ａ，１５ｂ間距離は３〜５mm、セラミック管１２の横断面は、縦方向の内径寸法（セラミック管の横断面である楕円の長径の長さ）ｄ１が幅方向の内径寸法（セラミック管の横断面である楕円の短径の長さ）ｄ２より大きい縦長に構成され、縦方向の内径寸法ｄ１は１．０〜３．０mm、セラミック管の管壁１２の厚さは０．４mmに構成されている。
【００３６】
電極１５ａ，１５ｂ間距離は、自動車用放電バルブの始動特性や電気特性を考慮すると３〜５mmが望ましく、この電極１５ａ，１５ｂ間の放電により生成される上方凸に湾曲したアークが管壁と接触しないためには、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１を１mm以上とする必要がある。
【００３７】
また、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１が３mmを越えると、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm2）が減少し発光管の発光効率が低下するし、光源像も大きくなって配光特性も低下するので、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１は１〜３mmの範囲が望ましい。
【００３８】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）における両端の封止部１２ａ，１２ｂに挟まれた領域１２ｃが発光部として機能する部位であり、この発光部領域１２ｃの長さＬ１は８．０〜１２．０mmで、縦方向の内径寸法ｄ１と長さＬ１の寸法比（ｄ１／Ｌ１）が０．１〜０．４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、発光部領域１２ｃ全体がほぼ均一に発光するように構成されている。特に、封止部１２ａ，１２ｂを構成するモリブデンパイプ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、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の端部（封止部１２ａ，１２ｂ）から光が漏れることがなく、有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計する際の発光部領域１２ｃは矩形状の光源像となって、リフレクタ１００の配光設計が容易である（図６参照）。
【００３９】
また、セラミック管１２の横断面は、その幅方向の内径寸法ｄ２が０．８〜２．７mm（縦方向の内径寸法ｄ１に対する幅方向の内径寸法ｄ２の比（ｄ２／ｄ１）が０．３〜０．９）の範囲に構成されて、良好な光束の立ち上がり特性と優れた発光管の発光効率が得られるようになっている。
【００４０】
即ち、発光管１１Ａ（セラミック管１２）内の密閉空間の容積は小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、セラミック管１２の表面積も小さく、管壁負荷（Ｗ／cm2）が上昇し、発光効率も良好である。
【００４１】
さらに、セラミック管１２の中心軸Ｌ１２と電極１５ａ，１５ｂを通る放電軸Ｌ１３とは同軸上に設けられ、電極１５ａ，１５ｂの放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるが、セラミック管１２の横断面が縦長（縦方向の内径寸法１．０〜３．０mm）であるため、管壁が高温のアークと大きく接触することがない。このため、セラミック管１２に高温が頻繁に作用してクラックが発生する等の不具合がなく、長期使用にも耐えられる。
【００４２】
また、セラミック管１２の管壁が高温のアークと大きく接触しないため、本実施例のセラミック管１２で、従来の発光管を構成するセラミック管において要求されているほどの耐熱衝撃強度は必要ではない、即ち、セラミック管１２における耐熱衝撃強度特性は緩和されており、従来では耐熱衝撃強度が不足するため使用できなかったセラミックス材で構成したセラミック管であってもよい。
【００４３】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃの長さＬ１については、短かすぎる（６．０mm以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１４．０mm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。また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）には、所定の配光形成用の遮光膜を施す場合があるが、この遮光膜を施す場合では、発光部領域１２ｃの長さＬ１が６．０mm以下では配光量が不足し、１４．０mm以上ではグレア光が多くなる。したがって、発光部領域１２ｃの長さＬ１は６．０〜１４．０mm、好ましくは８．０〜１２．０mmが望ましい。
【００４４】
また、セラミック管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、セラミック管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、従って発光管１１Ａでは、従来のガラス管を用いた発光管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。
【００４５】
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、セラミック管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、アークは乳白色のセラミック管１２を透過することで輝度や色の隔差が平滑化され、発光管１１Ａ（セラミック管１２）における発光部領域１２ｃ全体が均一に発光して輝度ムラや色ムラのない光が得られる。
【００４６】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）を覆うシュラウドガラス２０は、ＴｉＯ２，ＣｅＯ２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、発光管１１Ａ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。
【００４７】
また、シュラウドガラス２０内は真空状態又は窒素ガスや不活性ガスを封入した状態とされて、発光管１１Ａからの熱の幅射に対する断熱作用を営み、放電バルブの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。
【００４８】
また、発光管１１Ａでは、電極１５ａ，１５ｂ間に発生するアークによって発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃ全体が発光するため、図６に示すように、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃを矩形状の光源像とみなして配光形成（リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂの形状が設計）されている。
【００４９】
また、図１，６に示すように、リフレクター１００は上下方向よりも左右方向に長い形状で、リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂも横長に形成されている。そして、前照灯の配光は、主に発光管１１Ａの左右方向の光によって形成され、発光管１１Ａの上下方向の光は無駄に消費されることになる。しかし、本実施例では、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の横断面の幅方向の寸法が縦方向の寸法より小さいことは勿論、従来公知の直円筒型セラミック管の管径よりも小さく構成されて、リフレクター１００の上下の非有効反射面に向かう光が少なく、即ち、発光管１１Ａの発光のうち無駄に消費される光の割合が少なく、それだけ発光管１１Ａの発光を有効に利用した構造となっている。
【００５０】
図７，８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発光管を示し、図７は同発光管の鉛直縦断面図、図８は同発光管の鉛直横断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）である。
【００５１】
前記第１の実施例の放電バルブＢ１におけるアークチューブ１０Ａ（発光管１１Ａ）では、横断面楕円形状のセラミック管１２に、電極１５ａ，１５ｂを挿通支持する横断面楕円形状または円形状のモリブデンパイプ１４，１４Ａがメタライズ接合されていたが、この第２の実施例の放電バルブＢ２における発光管１１Ｂでは、縦方向の内径寸法ｄ１，幅方向の内径寸法ｄ２の横断面縦長楕円形状のセラミック管１２の両端部に横断面楕円形状（外周が楕円で内周が真円形状）のセラミックス製閉塞部材１３が焼結一体化され、この閉塞部材１３の横断面中央部に形成された円孔１３ａに真円筒形状のモリブデンパイプ１４Ａがメタライズ接合により固定されている。
【００５２】
その他は、前記した第１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。
【００５３】
図９，１０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発光管を示し、図９は同発光管の鉛直縦断面図、図１０は同発光管の鉛直横断面図（図９に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【００５４】
この第３の実施例の放電バルブＢ３におけるアークチューブ１０Ｃ（発光管１１Ｃ）では、前記第２の実施例における筒状の閉塞部材１３がセラミック管１２の一部として一体的に形成されている。即ち、縦方向の内径寸法ｄ１，幅方向の内径寸法ｄ２の横断面縦長楕円形状のセラミック管１２Ａの両端部には、真円筒形状のモリブデンパイプ１４Ａを挿通するための円孔１３ａを設けた真円筒形状閉塞部１３Ａが形成されている。その他は、前記した第１、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。
【００５５】
図１１，１２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発光管を示し、図１１は同発光管の鉛直縦断面図、図１２は同発光管の鉛直横断面図（図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図）である。
【００５６】
前記した第１〜第３の実施例いずれの場合も、モリブデンパイプ１４，１４Ａを介して電極１５ａ，１５ｂがセラミック管１２，１２Ａに接合一体化されていたが、この第４の実施例の放電バルブＢ４におけるアークチューブ１０Ｄ（発光管１１Ｄ）では、横断面楕円形状のセラミック管１２の両端部に焼結一体化された横断面楕円形状（外周が楕円で内周が真円形状）のセラミックス製閉塞部材１３Ｂの円孔１３ａに、電極１５ａ，１５ｂが挿通されるとともに、閉塞部材１３Ｂから外方に突出する電極１５ａ，１５ｂのモリブデン部分１６ａ，１６ｂがガラス溶着（封着）により閉塞部材１３Ｂに直接接合一体化されている。符号１４ｄは、ガラス溶着部を示す。
【００５７】
その他は、前記した第１〜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。
【００５８】
図１３〜１６は本発明の第５の実施例である放電バルブの要部である発光管を示し、図１３は同発光管の鉛直縦断面図、図１４は同発光管の鉛直横断面図（図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図）、図１５は発光管の斜視図、図１６は発光管の形状を説明する説明図である。
【００５９】
この第５の実施例の放電バルブＢ５におけるアークチューブ１０Ｅ（発光管１１Ｅ）では、第３の実施例（図９，１０参照）と同様、閉塞部一体型のセラミック管１２Ｂではあるが、セラミック管１２Ｂには、電極１５ａ，１５ｂ間の放電により発光する横断面楕円形状の発光部領域１２ｃと、モリブデンパイプ１４Ａを挿入する円孔１３ａが形成された横断面真円筒形状の閉塞部１３Ｃとがそれぞれの上側縁が一致するように一体的に形成されている点に特徴がある。
【００６０】
即ち、両端の閉塞部１３Ｃを含むセラミック管１２Ｂ全体が略円柱型に形成され、セラミック管１２Ｂの長手方向中央部の発光部領域１２ｃは、円筒形状の閉塞部１３Ｃの外径よりも小さい長径をもつ横断面楕円形状に形成されている。そして、この横断面楕円形状の発光部領域１２ｃの上側縁１２ｃ１と、横断面円形状の前後２つの閉塞部１３Ｃ，１３Ｃの上側縁１３ｃ１，１３ｃ１とは、協働してセラミック管１２Ｂの長手方向に連続する面一の上側縁を構成している。
【００６１】
このため、電極１５ａ，１５ｂを通る放電軸Ｌ１３は、セラミック管１２Ｂの発光部領域１２ｃによって画成された横断面楕円形状の密閉空間ｓの中心軸（横断面楕円形状の発光部領域１２ｃの中心軸）Ｌ１２より下方にδだけオフセットした形態となって、電極１５ａ，１５ｂ間の放電により生成される上方凸に曲がるアークと管壁との距離ｄ３（図１３参照）は、放電軸Ｌ１３と中心軸Ｌ１２が同軸上に構成されている場合に比べて、上下方向に拡がり、それだけ一層アークがセラミック管１２Ｂの管壁に大きく接触することはない。
【００６２】
したがって、本実施例では、アークと管壁との距離ｄ３が拡がる分、管壁からの放熱量が減り、それだけ発光部領域１２ｃの発光効率が向上する。
【００６３】
また、本実施例では、放電軸Ｌ１３と発光部領域１２ｃ横断面の中心軸Ｌ１２とが同一軸上にある実施例（第１〜第４の実施例）における放電バルブの発光管と比べて、発光部領域１２ｃの縦方向の内径寸法（長径寸法）ｄ１を少なくとも放電軸Ｌ１３と中心軸Ｌ１２とのオフセット量δ相当短く構成したとしても管壁がアークと接触しない。したがって、発光部領域１２ｃの縦方向の内径寸法（長径寸法）ｄ１を小さくすることで、光束の立ち上がり特性および発光効率を一層好ましいものにできる。
【００６４】
その他は、前記した第１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。
【００６５】
なお、前記した第１〜第４の実施例では、発光管の放電軸Ｌ１３と発光部領域１２ｃの横断面の中心軸Ｌ１２が同軸上に構成されていたが、前記第５の実施例と同様に、放電軸Ｌ１３が発光部領域１２ｃの中心軸Ｌ１２より下方にδだけオフセットするように構成してもよい。
【００６６】
また、前記した第１〜第５の実施例では、セラミック管の少なくとも発光部領域１２ｃの横断面が縦長楕円形状である場合について説明したが、セラミック管の発光部領域の横断面は楕円形状に限るものではなく、例えば、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、卵型や小判型や円・垂直壁結合型であってもよい。なお、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）において、符号Ｌ１２は、セラミック管の発光部領域の中心軸、符号Ｌ１３は、発光管の放電軸を示す。
【００６７】
また、前記した種々の実施例の放電バルブは、ベース３０の前方に、発光管とこの発光管を包囲するシュラウドガラスとを一体化したアークチューブが配置された構造として説明されているが、ベース３０の前方に配置するアークチューブは、シュラウドガラスを設けない発光管だけの構造であってもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように、請求項１に係る自動車用放電バルブによれば、良好な光束立ち上がりと良好な発光効率が得られるとともに、セラミック管の耐熱衝撃強度においても心配のない放電バルブが得られる。
また、従来要求されている程の耐熱衝撃強度がセラミック管に要求されないので、従来では利用できなかったセラミックス材で構成したセラミック管を利用できるなど、セラミック管として使用できるセラミックスの選択肢が拡がり、それだけ種々の発光特性をもつ放電バルブを安価に提供できる。。
【００６９】
また、光束立ち上がりおよび発光効率に優れ、耐熱衝撃強度に優れたセラミック管をもつ放電バルブが得られる。
【００７０】
また、セラミック管の管壁の一部に放電バルブの点・消灯に伴う熱応力が集中しないので、長期にわたり耐久性の保証された放電バルブが得られる。
【００７１】
請求項２によれば、セラミック管の発光部領域の横断面を幅方向のみならず縦方向にも小さくできるので、セラミック管内の密閉空間の容積およびセラミック管の表面積がより小さくなって、光束の立ち上がり特性および発光効率が一層好ましいものとなる。
【００７２】
請求項３に係る自動車用前照灯によれば、無駄に消費される発光管の上下方向の光の割合が減少し、それだけ発光管の発光を有効に利用した自動車用前照灯が得られる。
【００７３】
【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自動車用前照灯の鉛直縦断面図である。
【図２】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。
【図３】同放電バルブの要部であるアークチューブの拡大鉛直縦断面図である。
【図４】アークチューブの鉛直横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。
【図５】発光管の封止部の分解斜視図である。
【図６】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図である。
【図７】本発明の第２の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図８】同発光管の鉛直横断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）である。
【図９】本発明の第３の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図１０】同発光管の鉛直横断面図（図９に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【図１１】本発明の第４の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図１２】同発光管の鉛直横断面図（図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図）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発光管の鉛直縦断面図である。
【図１４】同発光管の鉛直横断面図（図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図）である。
【図１５】同発光管の斜視図である。
【図１６】同発光管の形状を説明する説明図である。
【図１７】（ａ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
（ｂ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
（ｃ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
【図１８】セラミック管で構成した従来の発光管の鉛直縦断面図である。
【符号の説明】
Ｂ１〜Ｂ５ 放電バルブ
ｄ１ 横断面楕円形状セラミック管の縦方向の内径寸法
ｄ２ 横断面楕円形状セラミック管の幅方向の内径寸法
Ｌ１２ 横断面楕円形状セラミック管の中心軸
Ｌ１３ 発光管の放電軸
δ セラミック管の中心軸と放電軸のオフセット量
１０Ａ〜１０Ｅ アークチューブ
１１Ａ〜１１Ｅ 発光管
１２，１２Ａ，１２Ｂ セラミック管
１２ａ 発光管の前端側封止部
１２ｂ 発光管の後端側封止部
１２ｃ 発光管（セラミック管）の発光部領域
Ｌ１ 発光管（セラミック管）の発光部領域の長さ
ｓ 密閉空間
１４，１４Ａ モリブデンパイプ
１４ａ メタライズ層
１４ｃ レーザ溶接部
１４ｄ ガラス溶着部
１５ａ，１５ｂ 電極
１６ａ，１６ｂ 放電電極を構成するタングステン製の棒状部
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
６０ アークチューブ固定保持手段である金属製支持部材
１００ 横長リフレクター
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス管の内部に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発光管を備えた自動車用放電バルブおよび同放電バルブを備えた自動車用前照灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用前照灯の光源としては、ガラス製発光管を備えた放電バルブが一般的であるが、発光管に封入されている金属ハロゲン化物により発光管（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。
【０００３】
そこで、近年では特許文献１（図１８参照）に示すように、直円筒型のセラミック管１２０の両端部が円筒型の絶縁体１３０を介して封止され、その内部に電極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発光管１１０を備えた放電バルブが提案されている。セラミック管１２０は金属ハロゲン化物に対して安定であり、ガラス製発光管に比べて寿命が長いというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７６６７７号（明細書段落０００５、図５参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動車前照灯用の放電バルブとしては、当然のことながら、点灯直後に所定の光束が得られるように、光束の立ち上がりが良好であることが要求されている。そして特許文献１等の現在開発途上にある直円筒型のセラミック管で構成した発光管を備えた放電バルブにおいても同様で、光束の立ち上がり特性を良好にするべくセラミック管の管径が比較的小さい（密閉空間の容積が小さい）ことが前提となっている。
【０００６】
しかし、電極間の放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるため、セラミック管の管径を小さくすればするほど、高温のアーク（の中心）が管壁と大きく接触し、それだけセラミック管には耐熱衝撃強度が要求されることとなって、発光管を構成するセラミック管として使用できるセラミックス材は非常に限定されたものとなっている。
【０００７】
また、高温のアーク（の中心）が管壁と大きく接触すると、管壁からの放熱量が増えて光束立ち上がりを遅らせる（光束の立ち上がり特性を低下させる）という問題もある。
【０００８】
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、光束立ち上がりおよび発光効率が良好にして、セラミック管における耐熱衝撃強度を緩和できる自動車用放電バルブおよび同放電バルブを備えた自動車用前照灯を提供することにある。
【０００９】
【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に係る自動車用放電バルブにおいては、前方に延出するセラミック管の内部に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発光管を備えた放電バルブにおいて、前記セラミック管の少なくとも発光部領域の横断面（セラミック管の長手方向に直交する断面）を縦長に構成するようにした。
【００１０】
（作用） 発光管を構成するセラミック管は、コンパクトであることが要求されており、発光管（セラミック管）内の密閉空間の容積は小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、セラミック管の表面積も小さく、管壁負荷（Ｗ／cm2）が上昇し、発光効率も良好である。
【００１１】
さらに、電極間の放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるが、セラミック管の発光部領域の横断面が縦長であるため、管壁が高温のアークと大きく接触することがない。このため、セラミック管に要求される耐熱衝撃強度特性が緩和される。
【００１２】
また、セラミック管の管壁が高温のアークと大きく接触することがないので、管壁からの放熱量が減り、それだけ密閉空間が速く高温となり、光束立ち上がり特性がさらに向上する。
【００１３】
また、請求項１においては、前記セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法が１〜３mm、前記電極間距離が３〜５mmで、前記セラミック管の発光部領域の長さを６ mm を超えて１４ mm 未満、好ましくは８〜１２mmに構成するようにした。
【００１４】
（作用） 電極間距離は、自動車用放電バルブの始動特性や電気特性を考慮すると約３〜５mmが望ましく、この電極間の放電により生成される上方凸に湾曲したアークが管壁と接触して熱衝撃で破損しないためには、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法を１mm以上とする必要がある。
【００１５】
また、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法が３mmを越えると、セラミック管の表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm2）が減少しセラミック管の発光効率が低下するし、光源像も大きくなって配光特性も低下するので、セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法は３mm以下が望ましい。
【００１６】
また、発光管（セラミック管）の発光部領域の長さＬ１については、短かすぎる（６．０mm以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１４．０mm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（セラミック管）の発光部領域の長さは６ mm を超えて１４ mm 未満、好ましくは８．０〜１２．０mmが望ましい。
【００１７】
また、請求項１においては、前記セラミック管の少なくとも発光部領域の横断面を、その縦方向の内径寸法が幅方向の内径寸法よりも大きい略楕円形状に構成した。
【００１８】
（作用）セラミック管の発光部領域の管壁は周方向に連続する曲面で構成されており、放電バルブの点・消灯に伴ってセラミック管に作用する熱応力は、管壁全体に均一に分散されて、セラミック管の発光部領域の管壁の一部に熱応力が集中しない。
また、請求項１においては、前記セラミック管の両端部に、前記発光部領域内部に連通する小径の電極挿通固定保持用の円孔を形成した横断面真円筒形状の閉塞部が前記発光部領域と一体的に形成した。
【００１９】
請求項２においては、請求項１に記載の自動車用放電バルブにおいて、前記発光部領域における横断面縦長略楕円の長径に対応する側縁と前記閉塞部における側縁とが協働して発光管の長手方向に連続する面一の側縁を構成し、
前記一対の電極を通る放電軸を前記セラミック管の発光部領域の横断面の中心軸の下方にオフセットするように構成した。
【００２０】
（作用）一対の電極を通る放電軸をセラミック管の発光部領域の横断面の中心軸より下方にオフセットするように配置すれば、放電軸と中心軸とが一致する場合に比べて、電極間の放電により生成される上方凸に曲がるアークと管壁との距離が上下方向に拡がるので、少なくともこの拡がる分（放電軸と中心軸のオフセット量相当）だけセラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の寸法を小さくしても、アークがセラミック管の管壁と大きく接触することはない。即ち、セラミック管の発光部領域の横断面を幅方向のみならず縦方向にも小さくできる。
【００２１】
請求項３に係る自動車用前照灯においては、請求項１または２に記載の放電バルブと、前記発光管の発光を前方に反射する横長リフレクターとを備えるように構成した。
【００２２】
（作用）近年の自動車用前照灯では、横長のリフレクター（上下よりも左右に長い形状のリフレクター）が用いられる傾向にあって、発光管から上下方向に出射した光が無駄に消費されている。しかし、請求項３では、発光管を構成するセラミック管の少なくとも発光部領域の横断面の幅方向の寸法が縦方向の寸法より短いので、発光管の発光のうち無駄に消費される光の割合を低減できる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１〜図６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アークチューブの拡大鉛直縦断面図、図４はアークチューブの鉛直横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は発光管の封止部の分解斜視図、図６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図である。
【００２５】
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、その前面開口部に前面レンズ（ステップの形成されていない前面カバー）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に放電バルブＢ１を挿着したリフレクター１００が収容されている。リフレクター１００の内側には、アルミ蒸着された有効反射面１０１ａ、１０１ｂが形成されるとともに、配光制御用ステップ（図示せず）が設けられており、バルブＢ１の発光がリフレクター１００で反射されて前方に照射されることで、前照灯の所定の配光パターンが形成される。
【００２６】
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（エイミング調整）できるように構成されている。
【００２７】
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、アークチューブ１０Ａが固定支持されて、放電バルブＢ１が構成されている。
【００２８】
即ち、アークチューブ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ことで、アークチューブ１０Ａ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、アークチューブ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６０で把持された構造となっている。
【００２９】
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１０Ａ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。
【００３０】
アークチューブ１０Ａは、電極１５ａ，１５ｂの対設された密閉空間ｓをもつ発光管１１Ａと、発光管１１Ａを覆う円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラスと２０とが一体化された構造である。発光管１１Ａの前後端部からは、密閉空間ｓ内に突出する電極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がピンチシール（封着）されることで、両者（発光管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。
【００３１】
発光管１１Ａは、図３に拡大して示すように、横断面楕円形状のセラミック管１２の両端部が封止されて、透光性セラミック管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、セラミック管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、発光管１１Ａとリード線１８ａ，１８ｂが同軸上に延びている。
【００３２】
符号１４は、セラミック管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で、図４（ａ）に示すように、その外形はセラミック管１２に係合する横断面楕円形状に形成され、その中央部には電極挿通用の円孔１４ｈが設けられている。符号１４ａは、セラミック管１２とモリブデンパイプ１４とを接合してセラミック管１２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１６ａ，１６ｂが同軸状に接合一体化されており、このモリブデン部分１６ａ，１６ｂ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を介してセラミック管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、セラミック管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（図３参照）。
【００３３】
即ち、セラミック管１２の両端部には、閉塞部材であるモリブデンパイプ１４がメタライズ接合により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１６ａ、１６ｂが溶接されて、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の封止部１２ａ，１２ｂが構成されている。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同種金属であるモリブデンで構成されて、電極１５ａ，１５ｂの放電発光部における耐熱性と発光管１１Ａ（セラミック管１２）の封止部における気密性の双方を満足している。
【００３４】
なお、セラミック管１２とモリブデンパイプ１４との接合部は、図４（ｂ）に示すように、セラミック管１２の両端開口部に設けたモリブデンパイプ係合孔を真円形状に形成するとともに、横断面円形状（真円筒形状）のモリブデンパイプ１４Ａをメタライズ接合した構造であってもよい。
【００３５】
また、電極１５ａ，１５ｂ間距離は３〜５mm、セラミック管１２の横断面は、縦方向の内径寸法（セラミック管の横断面である楕円の長径の長さ）ｄ１が幅方向の内径寸法（セラミック管の横断面である楕円の短径の長さ）ｄ２より大きい縦長に構成され、縦方向の内径寸法ｄ１は１．０〜３．０mm、セラミック管の管壁１２の厚さは０．４mmに構成されている。
【００３６】
電極１５ａ，１５ｂ間距離は、自動車用放電バルブの始動特性や電気特性を考慮すると３〜５mmが望ましく、この電極１５ａ，１５ｂ間の放電により生成される上方凸に湾曲したアークが管壁と接触しないためには、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１を１mm以上とする必要がある。
【００３７】
また、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１が３mmを越えると、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm2）が減少し発光管の発光効率が低下するし、光源像も大きくなって配光特性も低下するので、セラミック管１２の横断面の縦方向の内径寸法ｄ１は１〜３mmの範囲が望ましい。
【００３８】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）における両端の封止部１２ａ，１２ｂに挟まれた領域１２ｃが発光部として機能する部位であり、この発光部領域１２ｃの長さＬ１は８．０〜１２．０mmで、縦方向の内径寸法ｄ１と長さＬ１の寸法比（ｄ１／Ｌ１）が０．１〜０．４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、発光部領域１２ｃ全体がほぼ均一に発光するように構成されている。特に、封止部１２ａ，１２ｂを構成するモリブデンパイプ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、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の端部（封止部１２ａ，１２ｂ）から光が漏れることがなく、有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計する際の発光部領域１２ｃは矩形状の光源像となって、リフレクタ１００の配光設計が容易である（図６参照）。
【００３９】
また、セラミック管１２の横断面は、その幅方向の内径寸法ｄ２が０．８〜２．７mm（縦方向の内径寸法ｄ１に対する幅方向の内径寸法ｄ２の比（ｄ２／ｄ１）が０．３〜０．９）の範囲に構成されて、良好な光束の立ち上がり特性と優れた発光管の発光効率が得られるようになっている。
【００４０】
即ち、発光管１１Ａ（セラミック管１２）内の密閉空間の容積は小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、セラミック管１２の表面積も小さく、管壁負荷（Ｗ／cm2）が上昇し、発光効率も良好である。
【００４１】
さらに、セラミック管１２の中心軸Ｌ１２と電極１５ａ，１５ｂを通る放電軸Ｌ１３とは同軸上に設けられ、電極１５ａ，１５ｂの放電により生成されるアークは上方凸に湾曲した形状であるが、セラミック管１２の横断面が縦長（縦方向の内径寸法１．０〜３．０mm）であるため、管壁が高温のアークと大きく接触することがない。このため、セラミック管１２に高温が頻繁に作用してクラックが発生する等の不具合がなく、長期使用にも耐えられる。
【００４２】
また、セラミック管１２の管壁が高温のアークと大きく接触しないため、本実施例のセラミック管１２で、従来の発光管を構成するセラミック管において要求されているほどの耐熱衝撃強度は必要ではない、即ち、セラミック管１２における耐熱衝撃強度特性は緩和されており、従来では耐熱衝撃強度が不足するため使用できなかったセラミックス材で構成したセラミック管であってもよい。
【００４３】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃの長さＬ１については、短かすぎる（６．０mm以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１４．０mm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。また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）には、所定の配光形成用の遮光膜を施す場合があるが、この遮光膜を施す場合では、発光部領域１２ｃの長さＬ１が６．０mm以下では配光量が不足し、１４．０mm以上ではグレア光が多くなる。したがって、発光部領域１２ｃの長さＬ１は６．０〜１４．０mm、好ましくは８．０〜１２．０mmが望ましい。
【００４４】
また、セラミック管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、セラミック管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、従って発光管１１Ａでは、従来のガラス管を用いた発光管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。
【００４５】
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、セラミック管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、アークは乳白色のセラミック管１２を透過することで輝度や色の隔差が平滑化され、発光管１１Ａ（セラミック管１２）における発光部領域１２ｃ全体が均一に発光して輝度ムラや色ムラのない光が得られる。
【００４６】
また、発光管１１Ａ（セラミック管１２）を覆うシュラウドガラス２０は、ＴｉＯ２，ＣｅＯ２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、発光管１１Ａ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。
【００４７】
また、シュラウドガラス２０内は真空状態又は窒素ガスや不活性ガスを封入した状態とされて、発光管１１Ａからの熱の幅射に対する断熱作用を営み、放電バルブの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。
【００４８】
また、発光管１１Ａでは、電極１５ａ，１５ｂ間に発生するアークによって発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃ全体が発光するため、図６に示すように、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の発光部領域１２ｃを矩形状の光源像とみなして配光形成（リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂの形状が設計）されている。
【００４９】
また、図１，６に示すように、リフレクター１００は上下方向よりも左右方向に長い形状で、リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂも横長に形成されている。そして、前照灯の配光は、主に発光管１１Ａの左右方向の光によって形成され、発光管１１Ａの上下方向の光は無駄に消費されることになる。しかし、本実施例では、発光管１１Ａ（セラミック管１２）の横断面の幅方向の寸法が縦方向の寸法より小さいことは勿論、従来公知の直円筒型セラミック管の管径よりも小さく構成されて、リフレクター１００の上下の非有効反射面に向かう光が少なく、即ち、発光管１１Ａの発光のうち無駄に消費される光の割合が少なく、それだけ発光管１１Ａの発光を有効に利用した構造となっている。
【００５０】
図７，８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発光管を示し、図７は同発光管の鉛直縦断面図、図８は同発光管の鉛直横断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）である。
【００５１】
前記第１の実施例の放電バルブＢ１におけるアークチューブ１０Ａ（発光管１１Ａ）では、横断面楕円形状のセラミック管１２に、電極１５ａ，１５ｂを挿通支持する横断面楕円形状または円形状のモリブデンパイプ１４，１４Ａがメタライズ接合されていたが、この第２の実施例の放電バルブＢ２における発光管１１Ｂでは、縦方向の内径寸法ｄ１，幅方向の内径寸法ｄ２の横断面縦長楕円形状のセラミック管１２の両端部に横断面楕円形状（外周が楕円で内周が真円形状）のセラミックス製閉塞部材１３が焼結一体化され、この閉塞部材１３の横断面中央部に形成された円孔１３ａに真円筒形状のモリブデンパイプ１４Ａがメタライズ接合により固定されている。
【００５２】
その他は、前記した第１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。
【００５３】
図９，１０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発光管を示し、図９は同発光管の鉛直縦断面図、図１０は同発光管の鉛直横断面図（図９に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【００５４】
この第３の実施例の放電バルブＢ３におけるアークチューブ１０Ｃ（発光管１１Ｃ）では、前記第２の実施例における筒状の閉塞部材１３がセラミック管１２の一部として一体的に形成されている。即ち、縦方向の内径寸法ｄ１，幅方向の内径寸法ｄ２の横断面縦長楕円形状のセラミック管１２Ａの両端部には、真円筒形状のモリブデンパイプ１４Ａを挿通するための円孔１３ａを設けた真円筒形状閉塞部１３Ａが形成されている。その他は、前記した第１、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。
【００５５】
図１１，１２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発光管を示し、図１１は同発光管の鉛直縦断面図、図１２は同発光管の鉛直横断面図（図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図）である。
【００５６】
前記した第１〜第３の実施例いずれの場合も、モリブデンパイプ１４，１４Ａを介して電極１５ａ，１５ｂがセラミック管１２，１２Ａに接合一体化されていたが、この第４の実施例の放電バルブＢ４におけるアークチューブ１０Ｄ（発光管１１Ｄ）では、横断面楕円形状のセラミック管１２の両端部に焼結一体化された横断面楕円形状（外周が楕円で内周が真円形状）のセラミックス製閉塞部材１３Ｂの円孔１３ａに、電極１５ａ，１５ｂが挿通されるとともに、閉塞部材１３Ｂから外方に突出する電極１５ａ，１５ｂのモリブデン部分１６ａ，１６ｂがガラス溶着（封着）により閉塞部材１３Ｂに直接接合一体化されている。符号１４ｄは、ガラス溶着部を示す。
【００５７】
その他は、前記した第１〜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。
【００５８】
図１３〜１６は本発明の第５の実施例である放電バルブの要部である発光管を示し、図１３は同発光管の鉛直縦断面図、図１４は同発光管の鉛直横断面図（図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図）、図１５は発光管の斜視図、図１６は発光管の形状を説明する説明図である。
【００５９】
この第５の実施例の放電バルブＢ５におけるアークチューブ１０Ｅ（発光管１１Ｅ）では、第３の実施例（図９，１０参照）と同様、閉塞部一体型のセラミック管１２Ｂではあるが、セラミック管１２Ｂには、電極１５ａ，１５ｂ間の放電により発光する横断面楕円形状の発光部領域１２ｃと、モリブデンパイプ１４Ａを挿入する円孔１３ａが形成された横断面真円筒形状の閉塞部１３Ｃとがそれぞれの上側縁が一致するように一体的に形成されている点に特徴がある。
【００６０】
即ち、両端の閉塞部１３Ｃを含むセラミック管１２Ｂ全体が略円柱型に形成され、セラミック管１２Ｂの長手方向中央部の発光部領域１２ｃは、円筒形状の閉塞部１３Ｃの外径よりも小さい長径をもつ横断面楕円形状に形成されている。そして、この横断面楕円形状の発光部領域１２ｃの上側縁１２ｃ１と、横断面円形状の前後２つの閉塞部１３Ｃ，１３Ｃの上側縁１３ｃ１，１３ｃ１とは、協働してセラミック管１２Ｂの長手方向に連続する面一の上側縁を構成している。
【００６１】
このため、電極１５ａ，１５ｂを通る放電軸Ｌ１３は、セラミック管１２Ｂの発光部領域１２ｃによって画成された横断面楕円形状の密閉空間ｓの中心軸（横断面楕円形状の発光部領域１２ｃの中心軸）Ｌ１２より下方にδだけオフセットした形態となって、電極１５ａ，１５ｂ間の放電により生成される上方凸に曲がるアークと管壁との距離ｄ３（図１３参照）は、放電軸Ｌ１３と中心軸Ｌ１２が同軸上に構成されている場合に比べて、上下方向に拡がり、それだけ一層アークがセラミック管１２Ｂの管壁に大きく接触することはない。
【００６２】
したがって、本実施例では、アークと管壁との距離ｄ３が拡がる分、管壁からの放熱量が減り、それだけ発光部領域１２ｃの発光効率が向上する。
【００６３】
また、本実施例では、放電軸Ｌ１３と発光部領域１２ｃ横断面の中心軸Ｌ１２とが同一軸上にある実施例（第１〜第４の実施例）における放電バルブの発光管と比べて、発光部領域１２ｃの縦方向の内径寸法（長径寸法）ｄ１を少なくとも放電軸Ｌ１３と中心軸Ｌ１２とのオフセット量δ相当短く構成したとしても管壁がアークと接触しない。したがって、発光部領域１２ｃの縦方向の内径寸法（長径寸法）ｄ１を小さくすることで、光束の立ち上がり特性および発光効率を一層好ましいものにできる。
【００６４】
その他は、前記した第１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。
【００６５】
なお、前記した第１〜第４の実施例では、発光管の放電軸Ｌ１３と発光部領域１２ｃの横断面の中心軸Ｌ１２が同軸上に構成されていたが、前記第５の実施例と同様に、放電軸Ｌ１３が発光部領域１２ｃの中心軸Ｌ１２より下方にδだけオフセットするように構成してもよい。
【００６６】
また、前記した第１〜第５の実施例では、セラミック管の少なくとも発光部領域１２ｃの横断面が縦長楕円形状である場合について説明したが、セラミック管の発光部領域の横断面は楕円形状に限るものではなく、例えば、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、卵型や小判型や円・垂直壁結合型であってもよい。なお、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）において、符号Ｌ１２は、セラミック管の発光部領域の中心軸、符号Ｌ１３は、発光管の放電軸を示す。
【００６７】
また、前記した種々の実施例の放電バルブは、ベース３０の前方に、発光管とこの発光管を包囲するシュラウドガラスとを一体化したアークチューブが配置された構造として説明されているが、ベース３０の前方に配置するアークチューブは、シュラウドガラスを設けない発光管だけの構造であってもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように、請求項１に係る自動車用放電バルブによれば、良好な光束立ち上がりと良好な発光効率が得られるとともに、セラミック管の耐熱衝撃強度においても心配のない放電バルブが得られる。
また、従来要求されている程の耐熱衝撃強度がセラミック管に要求されないので、従来では利用できなかったセラミックス材で構成したセラミック管を利用できるなど、セラミック管として使用できるセラミックスの選択肢が拡がり、それだけ種々の発光特性をもつ放電バルブを安価に提供できる。。
【００６９】
また、光束立ち上がりおよび発光効率に優れ、耐熱衝撃強度に優れたセラミック管をもつ放電バルブが得られる。
【００７０】
また、セラミック管の管壁の一部に放電バルブの点・消灯に伴う熱応力が集中しないので、長期にわたり耐久性の保証された放電バルブが得られる。
【００７１】
請求項２によれば、セラミック管の発光部領域の横断面を幅方向のみならず縦方向にも小さくできるので、セラミック管内の密閉空間の容積およびセラミック管の表面積がより小さくなって、光束の立ち上がり特性および発光効率が一層好ましいものとなる。
【００７２】
請求項３に係る自動車用前照灯によれば、無駄に消費される発光管の上下方向の光の割合が減少し、それだけ発光管の発光を有効に利用した自動車用前照灯が得られる。
【００７３】
【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自動車用前照灯の鉛直縦断面図である。
【図２】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。
【図３】同放電バルブの要部であるアークチューブの拡大鉛直縦断面図である。
【図４】アークチューブの鉛直横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。
【図５】発光管の封止部の分解斜視図である。
【図６】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図である。
【図７】本発明の第２の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図８】同発光管の鉛直横断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）である。
【図９】本発明の第３の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図１０】同発光管の鉛直横断面図（図９に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【図１１】本発明の第４の実施例である放電バルブの要部である発光管の鉛直縦断面図である。
【図１２】同発光管の鉛直横断面図（図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図）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発光管の鉛直縦断面図である。
【図１４】同発光管の鉛直横断面図（図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図）である。
【図１５】同発光管の斜視図である。
【図１６】同発光管の形状を説明する説明図である。
【図１７】（ａ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
（ｂ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
（ｃ）本発明の他の実施例である放電バルブの要部である発光管を構成するセラミック管（の発光部領域）の鉛直横断面図である。
【図１８】セラミック管で構成した従来の発光管の鉛直縦断面図である。
【符号の説明】
Ｂ１〜Ｂ５ 放電バルブ
ｄ１ 横断面楕円形状セラミック管の縦方向の内径寸法
ｄ２ 横断面楕円形状セラミック管の幅方向の内径寸法
Ｌ１２ 横断面楕円形状セラミック管の中心軸
Ｌ１３ 発光管の放電軸
δ セラミック管の中心軸と放電軸のオフセット量
１０Ａ〜１０Ｅ アークチューブ
１１Ａ〜１１Ｅ 発光管
１２，１２Ａ，１２Ｂ セラミック管
１２ａ 発光管の前端側封止部
１２ｂ 発光管の後端側封止部
１２ｃ 発光管（セラミック管）の発光部領域
Ｌ１ 発光管（セラミック管）の発光部領域の長さ
ｓ 密閉空間
１４，１４Ａ モリブデンパイプ
１４ａ メタライズ層
１４ｃ レーザ溶接部
１４ｄ ガラス溶着部
１５ａ，１５ｂ 電極
１６ａ，１６ｂ 放電電極を構成するタングステン製の棒状部
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
６０ アークチューブ固定保持手段である金属製支持部材
１００ 横長リフレクター
Claims (3)
- 前方に延出するセラミック管の内部に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発光管を備えた放電バルブにおいて、
前記セラミック管の少なくとも発光部領域の横断面は、縦方向の寸法が幅方向の寸法よりも大きい縦長の略楕円形状に構成されるとともに、
前記セラミック管の発光部領域の横断面の縦方向の内径寸法が１〜３mm、前記電極間距離が３〜５mm、前記セラミック管の発光部領域の長さが６mmを超えて１４mm未満に構成された放電バルブであって、
前記セラミック管の両端部には、前記発光部領域内部に連通する小径の電極挿通固定保持用の円孔を形成した横断面真円筒形状の閉塞部が前記発光部領域と一体的に形成されたことを特徴する自動車用放電バルブ。 - 前記発光部領域における横断面縦長略楕円の長径に対応する側縁と前記閉塞部における側縁とが協働して発光管の長手方向に連続する面一の側縁を構成し、
前記一対の電極を通る放電軸が前記セラミック管の発光部領域の横断面の中心軸の下方にオフセットすることを特徴する請求項１に記載の放電バルブ。 - 請求項１または２に記載の放電バルブと、前記発光管の発光を前方に反射する横長リフレクターとを備えたことを特徴する自動車用前照灯。
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