JP4401762B2 - Metal halide lamp and lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、水銀を封入しないメタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置に関する。   The present invention relates to a metal halide lamp that does not enclose mercury and an illumination device using the same.

メタルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器の内部に形成される放電空間内に一対の電極を封装し、内部に発光金属のハロゲン化物を主体とする放電媒体を封入している。一対の電極は、気密容器の両端に一体に形成された細長い一対の封止部の内部に気密に埋設した封着金属箔にその基端を溶接により接続し、中間部を封止部に緩く支持させ、先端の電極主部を放電空間内に突出させるなどにより放電空間に臨ませた構造とするのが一般的である。なお、電極の先端部は、軸部がそのまま延長して先端が平坦または半球形状をなしていたり、軸部より径大のほぼ球状に膨出したりしている。   In a metal halide lamp, a pair of electrodes are sealed in a discharge space formed inside a fireproof and translucent airtight container, and a discharge medium mainly composed of a luminescent metal halide is sealed inside. The pair of electrodes is connected to a sealed metal foil hermetically embedded in a pair of long and narrow sealing portions integrally formed at both ends of the hermetic container by welding the base ends thereof, and the intermediate portion is loosened to the sealing portion. In general, the structure is such that the main electrode portion at the front end is exposed to the discharge space by, for example, protruding into the discharge space. It should be noted that the tip of the electrode has a shaft portion that extends as it is, and the tip has a flat or hemispherical shape, or bulges into a substantially spherical shape having a larger diameter than the shaft portion.

この種のメタルハライドランプを自動車前照灯用として使用する場合には、点灯開始直後の光量が少ないという課題があり、その解決のために安定時の数倍の電力を一時的に投入するように制御する。このために、点灯開始直後に安定時の数倍の電流を電極間に通流させて、光量増加を加速させるという高圧放電ランプの急速立ち上げを行い、かつ、迅速に安定状態へ移行させるように点灯回路を構成している。   When this type of metal halide lamp is used for automotive headlamps, there is a problem that the amount of light immediately after the start of lighting is small, and in order to solve the problem, power several times that at the time of stable is temporarily turned on. Control. For this purpose, immediately after the start of lighting, several times the current at the time of stabilization is passed between the electrodes, the high-pressure discharge lamp is rapidly started up to accelerate the increase in the amount of light, and the state is quickly shifted to the stable state. The lighting circuit is configured.

一方、自動車前照灯用やスポット照明用などのメタルハライドランプに用いられている内容積0.1cc以下の高圧放電ランプは、相対向する一対の電極を備えた発光管内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入した構成が一般的であり、比較的高効率で、高演色性であるため広く使用されている。このように自動車前照灯用を含めて、現在実用されているメタルハライドランプは、水銀を必須としている(以下、便宜上「水銀入りランプ」という。)。なお、自動車前照灯用のメタルハライドランプにおいては、約2〜15mgの水銀の封入が不可欠とされている。   On the other hand, a high-pressure discharge lamp having an internal volume of 0.1 cc or less used for metal halide lamps for automobile headlamps and spot illuminations, etc., contains a rare gas or a luminescent metal in an arc tube provided with a pair of electrodes facing each other. A structure in which a halide and mercury are enclosed is common, and is widely used because of its relatively high efficiency and high color rendering. Thus, metal halide lamps that are currently in practical use, including for automotive headlamps, require mercury (hereinafter referred to as “mercury-containing lamp” for convenience). In addition, in a metal halide lamp for an automobile headlamp, it is indispensable to enclose about 2 to 15 mg of mercury.

しかしながら、環境問題が深刻化してきている現在、照明分野においても、環境負荷が大きい水銀をランプから減少させ、さらに廃絶することは非常に重要なことと考えられている。この課題に対応して、メタルハライドランプにおいても、水銀を用いないための提案が既にいくつかなされている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1においては、水銀に代えてZnIなどの蒸気圧の高い物質を発光物質のハロゲン化物、例えばScI−NaIに加えて封入することにより、水銀入りランプと同等の電気特性と発光特性が得られている。 However, now that environmental problems are becoming more serious, it is considered very important in the lighting field to reduce mercury from the lamp, which has a large environmental load, and to eliminate it. In response to this problem, some proposals for not using mercury have already been made in metal halide lamps (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, instead of mercury, a substance having a high vapor pressure such as ZnI 2 is encapsulated in addition to a halide of a luminescent substance, for example, ScI 3 -NaI, so that the same electrical characteristics and luminescent characteristics as a mercury-containing lamp are obtained. Is obtained.

しかし、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。)においては、水銀入りランプと同等の電気特性が得られるとはいうものの、ランプ電圧が低めである。加えて、自動車前照灯用の場合、光束立ち上がりを早めるために点灯直後に安定時ランプ電流の数倍の電流を流す時間が水銀入りランプでは1秒間程度であるのに対して4秒程度の間継続して通流させる必要がある。このため、水銀フリーランプは、水銀入りランプに比較して電極物質の飛散が相対的に多くなり、ランプ寿命が短くなりやすいという傾向がある。そこで、これを克服するために電極温度が低くなるようなランプ設計をしている。
特開平11−238488号公報
However, a metal halide lamp that does not enclose mercury (hereinafter referred to as “mercury-free lamp” for the sake of convenience) has a low lamp voltage although it can obtain the same electrical characteristics as a mercury-containing lamp. In addition, in the case of automotive headlamps, in order to accelerate the rise of the luminous flux, the time for supplying a current several times the stable lamp current immediately after lighting is about 4 seconds compared to about 1 second for a mercury-containing lamp. It is necessary to keep it flowing for a while. For this reason, the mercury-free lamp has a tendency that the scattering of the electrode material is relatively larger than the mercury-containing lamp, and the lamp life tends to be shortened. Therefore, in order to overcome this, a lamp design is made such that the electrode temperature is lowered.
JP 11-238488 A

ところが、電極温度を低くすると、電子放射性が悪くなるために、放電アークの起点が不安定になり、放電アークの起点が移動しやすくなる。そうして、放電アークの起点が移動すると、明るさにちらつきが生じるという不都合がある。そこで、既知のように電極の先端全体を尖鋭にすると、放電アークの起点が安定しやすくなるが、電極温度が過昇してしまい、そのため電極が飛散して寿命に悪影響を与えてしまうという問題がある。   However, if the electrode temperature is lowered, the electron emission becomes worse, so that the starting point of the discharge arc becomes unstable, and the starting point of the discharge arc easily moves. Thus, if the starting point of the discharge arc moves, there is a disadvantage that the brightness flickers. Therefore, if the entire tip of the electrode is sharpened as is known, the starting point of the discharge arc is likely to be stable, but the electrode temperature is excessively increased, and thus the electrode is scattered and the life is adversely affected. There is.

本発明は、電極先端部に生じる放電アークの起点が寿命中に変化したり、移動し続けたりしにくくて、しかも寿命に悪影響のないメタルハライド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。   An object of the present invention is to provide a metal halide lamp in which the starting point of a discharge arc generated at the tip of an electrode does not easily change or continue to move during the lifetime, and has no adverse effect on the lifetime, and an illumination device using the same. And

請求項1の発明のメタルハライドランプは、内容積が0.1cc以下の耐火性で透光性の気密容器と;気密容器内に離間対向して封装されるとともに軸部を備えていて、基端の直径が、軸部の直径の30%以下である突起が軸部の先端部に接続されており、その突起の基端の断面積S(mmとし、点灯直後1秒以内に投入される電流の最大値をI(A)としたとき、I/S≦1×10(A/mm)の条件を満足する一対の電極と;スカンジウム(Sc)のハロゲン化物およびナトリウム(Na)のハロゲン化物からなる第1のハロゲン化物と、インジウム(In)のハロゲン化物および亜鉛(Zn)のハロゲン化物から選択された少なくとも一種からなる第2のハロゲン化物とを含む金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含んで気密容器内に封入されているとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と;を具備していることを特徴としている。 A metal halide lamp of the invention of claim 1, the internal volume is less refractory by a light-transmitting airtight container 0.1 cc; comprise a shaft portion while being FuSo spaced opposite the airtight container, the proximal end A protrusion whose diameter is 30% or less of the diameter of the shaft is connected to the tip of the shaft, and the cross-sectional area of the base of the protrusion is S (mm 2 ), and is inserted within 1 second immediately after lighting. when the maximum value of the current was I (a) is a pair of electrodes that satisfies the conditions of the I / S ≦ 1 × 10 4 (a / mm 2); halide and sodium scandium (Sc) (Na A metal halide comprising a first halide comprising a halide, and a second halide comprising at least one selected from a halide of indium (In) and a halide of zinc (Zn); Contains gas Together are sealed in an airtight container, a discharge medium is essentially free of mercury; is characterized in that it comprises a.

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。   In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

<気密容器容器について> 気密容器は、耐火性で透光性であるとともに、内容積が0.1cc以下である。また、包囲部および一対の封止部を備えることができる。「耐火性」とは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える意味である。したがって、気密容器は、耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよいが、好適には石英ガラスなどを用いて形成する。なお、必要に応じて、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。   <Regarding the Airtight Container> The airtight container is fireproof and translucent and has an internal volume of 0.1 cc or less. Moreover, an enclosure part and a pair of sealing part can be provided. “Fire resistance” means sufficiently withstanding the normal operating temperature of the discharge lamp. Therefore, the airtight container may be made of any material as long as it is a material having fire resistance and can emit visible light in a desired wavelength region generated by discharge to the outside. Is formed using quartz glass or the like. If necessary, it is allowed to form a halogen-resistant or halogenated-resistant transparent coating on the inner surface of the hermetic container or to modify the inner surface of the hermetic container.

また、包囲部は、その内部に内容積0.1cc以下、好適には0.05cc以下の適当な形状をなした放電空間、例えば自動車前照灯に用いるメタルハライドランプおいて好適には細長い放電空間が形成されている。なお、細長い放電空間としては、例えば放電空間を円柱状にすることができる。これにより、放電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、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。   The surrounding portion has a discharge space having a suitable shape with an internal volume of 0.1 cc or less, preferably 0.05 cc or less, such as a long and narrow discharge space in a metal halide lamp used for an automobile headlamp. Is formed. In addition, as an elongate discharge space, a discharge space can be made into a column shape, for example. As a result, the discharge arc tends to bend upward in horizontal lighting, and thus approaches the upper inner surface of the discharge vessel, so that the temperature rise at the top of the discharge vessel is accelerated.

さらに、包囲部は、そ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、放電容器の伝熱が良好になって放電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。   Furthermore, the surrounding portion can have a relatively large thickness. That is, the thickness at the substantially central portion of the distance between the electrodes can be made larger than the thickness at both sides. As a result, the heat transfer of the discharge vessel is improved and the temperature rise of the discharge medium adhering to the lower part of the discharge space and the inner side surface of the discharge vessel is accelerated, so that the rise of the luminous flux is accelerated.

一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに埋設され、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、包囲部の両端から一体に延在している。そして、電極を封装し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、内部に適当な気密封止導通手段、好適には封着金属箔を気密に埋設している。   The pair of sealing portions seals the surrounding portion, and is a means that the shaft portion of the electrode is embedded therein and contributes to airtight introduction of current from the lighting circuit to the electrode. It extends from one to the other. And in order to seal an electrode and to introduce | transduce an electric current from a lighting circuit to an electrode airtightly, the appropriate airtight sealing conduction means, Preferably the sealing metal foil is embed | buried airtightly inside.

なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン(Mo)が最適である。モリブデンは、約350℃になると酸化するので、外部側の端部の温度がこれより温度が低くなるように埋設される。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法などを採用することができる。内容積が0.1cc以下の小形でキセノン(Xe)などの希ガスを室温で5気圧以上封入する自動車前照灯などに用いるメタルハライドランプの場合は、前者が好適である。   Note that the sealing metal foil is a means for functioning as a current conducting conductor while cooperating to be embedded in the inside of the sealing portion so that the sealing portion keeps the inside of the enclosure of the airtight container airtight. When the airtight container is made of quartz glass, molybdenum (Mo) is optimal as the material. Since molybdenum oxidizes at about 350 ° C., it is buried so that the temperature of the outer end is lower. Although the method for embedding the sealing metal foil in the sealing portion is not particularly limited, for example, a reduced pressure sealing method, a pinch sealing method, or the like can be employed. In the case of a metal halide lamp used for an automobile headlamp or the like that has a small internal volume of 0.1 cc or less and in which a rare gas such as xenon (Xe) is sealed at 5 atm or more at room temperature, the former is preferable.

<一対の電極について> 一対の電極は、気密容器の包囲部の両端内部に離間対向して封装される。メタルハライドランプが、その放電空間の内容積が0.1cc以下と小形のため、電極間距離は5mm以下、自動車前照灯用のメタルハライドランプの場合には4.2±0.1mmに設定される。   <About a pair of electrodes> A pair of electrodes are sealed and opposed to the insides of both ends of the enclosure portion of the hermetic container. Since the metal halide lamp has a small discharge space with an internal volume of 0.1 cc or less, the distance between the electrodes is set to 5 mm or less, and in the case of a metal halide lamp for automobile headlamps, it is set to 4.2 ± 0.1 mm. .

また、一対の電極は、軸部を備えるとともに、軸部の先端部に突起を備えている。この突起は、軸部の先端部に比較して径小であって、軸部の先端部に接続されている基端の部分の断面積をS(mm)とする。そして、この面積Sは、後述するように点灯直後1秒以内に投入される電流の最大値I(A)に関して所定の関係、すなわち数式I/S≦1×10(A/mm)を満足するようにメタルハライドランプが構成され、かつ、点灯される。なお、突起の基端における直径は、効果的な熱移動のためには電極軸部の直径の約5%以上であるのが好ましい。一方、放電アークの起点の移動が少なくて効果的な突起であるためには、突起の基端における直径の上限は、電極軸部の0%以下であ。なお、電極の軸部の先端部の突起は、その断面形状が円形、楕円形または四角形など多様な形状であることを許容する。 The pair of electrodes includes a shaft portion and a protrusion at the tip portion of the shaft portion . This projection is a small diameter as compared to the distal portion of the shaft portion, the cross-sectional area of the portion of the proximal end which is connected to the distal end of the shaft portion and S (mm 2). As will be described later, the area S has a predetermined relationship with respect to the maximum value I (A) of the current applied within 1 second immediately after lighting, that is, the formula I / S ≦ 1 × 10 4 (A / mm 2 ). A metal halide lamp is constructed and lit to satisfy. The diameter at the base end of the protrusion is preferably about 5% or more of the diameter of the electrode shaft portion for effective heat transfer. On the other hand, in order move the origin of the discharge arc is less effective protrusions, the upper limit of the diameter at the proximal end of the projection, Ru der 3 0% or less of the shaft portion of the electrode. The protrusions at the tip of the shaft portion of the electrode allow the cross-sectional shape to be various shapes such as a circle, an ellipse, or a rectangle.

さらに、一対の電極は、その軸部の直径が一般的には3〜4mmの範囲内で適当な値に設定されるのがよい。したがって、比率I/Sの一般的な下限値は、0.005×10(A/mm)であるのが望ましい。しかし、好ましくは0.01×10(A/mm)であり、より好ましくは0.1×10(A/mm)である。 Further, the pair of electrodes is preferably set to an appropriate value within a range of 3 to 4 mm in diameter of the shaft portion. Therefore, the general lower limit of the ratio I / S is preferably 0.005 × 10 4 (A / mm 2 ). However, preferably 0.01 × 10 4 (A / mm 2), more preferably Ru 0.1 × 10 4 (A / mm 2) der.

ところで、本発明において、「電極の先端部」とは、電極本体の放電空間内に露出している部分のうち、先端およびその近傍において先端側の放電アークの起点が形成されやすい部位を含む意味であり、したがって電極の先端側における肩の部分であってもよい。また、突起は、電極と同軸関係にあるだけでなく、突起の軸が電極軸と交差する関係にあってもよい。さらに、突起は、電極を気密容器に封装する前に、予め形成してもよいし、あるいは別体として用意した突起電極の封装後で、かつ、出荷前に電極間で放電させて、その際に飛散した電極物質の例えばタングステン(W)の蒸気を遊離ハロゲンと結合させてタングステンハロゲン化物を生成させ、さらにタングステンのハロゲンサイクルを発生させることによって、電極の先端部に突起状に付着させて形成するのであってもよい。   By the way, in the present invention, the “tip portion of the electrode” means that the portion of the portion exposed in the discharge space of the electrode body includes a portion where the starting point of the discharge arc on the tip side is likely to be formed at the tip and its vicinity. Therefore, it may be the shoulder portion on the tip side of the electrode. Further, the protrusion may not only have a coaxial relationship with the electrode, but may have a relationship in which the axis of the protrusion intersects the electrode axis. Furthermore, the protrusions may be formed in advance before the electrodes are sealed in the airtight container, or may be discharged between the electrodes after sealing the protrusion electrodes prepared separately and before shipping. For example, tungsten (W) vapor of the electrode material scattered on the surface is combined with free halogen to produce tungsten halide, and further, a halogen cycle of tungsten is generated to adhere to the tip of the electrode in a protruding shape. You may do.

さらに、一対の電極は、タングステン(W)、ドープドタングステン、レニウム(Re)、タングステン−レニウム合金(W−Re)などの耐火金属製の軸部を備え、その軸部の基端が封着金属箔に溶接されるなどして封止部に埋設され、中間が気密容器の封止部により緩く支持され、先端が気密容器の放電空間に臨むように放電空間の両端に離間対向して配設される。   Further, the pair of electrodes includes a shaft portion made of a refractory metal such as tungsten (W), doped tungsten, rhenium (Re), tungsten-rhenium alloy (W-Re), and the base ends of the shaft portions are sealed. It is buried in the sealing part such as by welding to a metal foil, the middle is loosely supported by the sealing part of the hermetic vessel, and the tip of the discharge space of the hermetic vessel faces the discharge space. Established.

さらにまた、自動車前照灯に用いるメタルハライドランプの場合、電極の軸部をそのまま先端部まで延長して、切頭円錐形、半球状または半楕円球状にすることにより、放電アークの起点が安定しやすくなるが、これに加えて先端部に突起が形成されていることにより相乗的に効果が増大する。しかし、要すれば電極の先端部近傍を軸部より径大の例えばほぼ球状にすることもできる。すなわち、ランプの点滅回数が非常に多くなるとともに、また始動時には定常時より大きな電流を流すので、これに対応して電極全体を径大にすると、電極軸に接触している気密容器の構成材料が点滅のたびに熱応力を受けてクラックを生じやすい。そこで、電極の先端部近傍に径大部を形成することで、電極を点滅に対応させることができるが、軸部は径大になっていないから、クラックを生じにくい。 Furthermore, in the case of metal halide lamps used for automobile headlamps, the starting point of the discharge arc is stabilized by extending the shaft of the electrode to the tip as it is to make a truncated cone, hemisphere or semi-elliptical sphere. In addition to this, the effect is increased synergistically due to the protrusion formed at the tip . However, if necessary, the vicinity of the tip of the electrode can be made into a substantially spherical shape having a diameter larger than that of the shaft portion. That is, the number of times the lamp blinks is very large, and a larger current flows at the time of starting than at the normal time. Accordingly, if the entire electrode is made large in diameter, the constituent material of the hermetic container that is in contact with the electrode shaft Each time is blinking, it tends to crack due to thermal stress. Thus, by forming a large diameter portion in the vicinity of the tip of the electrode, the electrode can be made to flash, but since the shaft portion is not large in diameter, cracks are less likely to occur.

さらにまた、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、先端部近傍に径大部を形成すれば、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。これに対して、陰極は必ずしも径大部を形成する必要がない。   Furthermore, the electrode may be configured to operate with either alternating current or direct current. When operating with alternating current, the pair of electrodes have the same structure. When operating with direct current, the temperature of the anode generally increases greatly, so if a large diameter portion is formed in the vicinity of the tip, the heat radiation area can be increased and frequent flashing can be accommodated. On the other hand, the cathode does not necessarily have to have a large diameter portion.

<放電媒体について> 放電媒体は、金属ハロゲン化物および希ガスを含み、水銀を本質的に含まない。金属ハロゲン化物は、第1および第2のハロゲン化物を含んでいる。   <Discharge Medium> The discharge medium contains a metal halide and a rare gas and essentially does not contain mercury. The metal halide includes first and second halides.

第1のハロゲン化物は、スカンジウム(Sc)およびナトリウム(Na)のハロゲン化物からなる。これらの金属は、白色発光を効率よく発光する主たる発光金属である。しかし、上記金属ハロゲン化物は、発光金属として第1のハロゲン化物以外にも補助的に例えばジスプロシウム(Dy)などの希土類金属などを所望により選択して付加することができる。   The first halide consists of scandium (Sc) and sodium (Na) halides. These metals are main luminescent metals that emit white light efficiently. However, the above-mentioned metal halide can be selected and added as a light emitting metal in addition to the first halide, for example, a rare earth metal such as dysprosium (Dy) as desired.

第2のハロゲン化物は、インジウム(In)および亜鉛(Zn)のハロゲン化物の中から選択された少なくとも一種からなる。これらの金属は、主として水銀に代わるランプ電圧形成媒体である。しかし、これらの金属は、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、インジウム(In)のハロゲン化物として具体的には、InI、InI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。 The second halide is made of at least one selected from halides of indium (In) and zinc (Zn). These metals are primarily lamp voltage forming media that replace mercury. However, since these metals emit blue light at the same time, there is an effect of correcting the chromaticity of white light emission of the main light emitting material constituting the first metal halide. Specifically, InI, InI 3 and InBr are conceivable as halides of indium (In). Any of these may be used.

また、第2の金属ハロゲン化物に加えて、下記のグループから選択される金属のハロゲン化物をランプ電圧形成媒体として補助的に添加することができる。すなわち、マグネシウム(Mg)、コバルト(C)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、アンチモン(Sb)、レニウム(Re)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびハフニウム(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添加することにより、ランプ電圧を調整することができる。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。   In addition to the second metal halide, a metal halide selected from the following group can be supplementarily added as a lamp voltage forming medium. That is, magnesium (Mg), cobalt (C), chromium (Cr), manganese (Mn), antimony (Sb), rhenium (Re), gallium (Ga), tin (Sn), iron (Fe), aluminum (Al ), Titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), by adding one or more metal halides selected from the group, the lamp voltage can be adjusted. The above group of metals are not expected to be metals that have high vapor pressure and do not emit light in the visible range, or that emit relatively little light, that is, light emitting metals, but are mainly suitable for forming lamp voltage. is there.

そうして、第2のハロゲン化物または/および補助的なランプ電圧形成媒体としての金属ハロゲン化物を用いることにより、本発明におけるような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、比較的小さ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。   Thus, by using the second halide or / and the metal halide as an auxiliary lamp voltage forming medium, in a small metal halide lamp as in the present invention, about 25 to 70V without using mercury. Lamp voltage can be obtained. For this reason, it becomes possible to supply the required lamp power with a relatively small lamp current.

希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用し、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)およびキセノン(Xe)などの一種または複数種を用いることができる。また、自動車前照灯用のメタルハライドランプとしては、キセノンを5気圧以上、好ましくは8〜16気圧の範囲で封入するか、あるいは点灯時の放電空間内の圧力が50気圧以上になるように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。   The rare gas acts as a starting gas and a buffer gas, and one or a plurality of kinds such as argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) can be used. In addition, as a metal halide lamp for automobile headlamps, xenon is sealed at 5 atmospheres or more, preferably 8 to 16 atmospheres, or sealed so that the pressure in the discharge space when lighting is 50 atmospheres or more. By doing so, when the vapor pressure of the light emitting metal immediately after lighting is low, it is possible to contribute white light emission of Xe as a luminous flux at the time of rising.

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(Hg)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。
In addition, mention mercury. In the present invention, “essentially free of mercury” means that not only mercury (Hg) is not enclosed, but also there is less than 2 mg, preferably 1 mg or less of mercury per 1 cc of internal volume of the airtight container. It means that it is allowed. However, it is environmentally desirable not to enclose mercury at all. When the lamp voltage of the discharge lamp is increased to a required level with mercury vapor as in the conventional case, the short arc type may contain 20 to 40 mg per 1 cm 3 of the inner volume of the hermetic container, and moreover 50 mg or more in some cases. It can be said that the amount of mercury is substantially low.

ハロゲン化物を構成するハロゲンは、反応性に関してハロゲンの中で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もできる。   As the halogen constituting the halide, iodine is most suitable among the halogens in terms of reactivity, and at least the main light emitting metal is mainly encapsulated as iodide. However, if necessary, different halogen compounds such as iodide and bromide can be used in combination.

<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、内容積0.1cc以下の小形のメタルハライドランプにおいて、水銀を封入していなくても主としてZnまたは/およびInのハロゲン化物がランプ電圧を高くして比較的小さなランプ電流で所要のランプ電力を投入可能にしている。本発明のメタルハライドランプを自動車前照灯用として使用できるように光束立ち上がりを早めるためには、点灯直後に投入される電流I(A)を安定時のランプ電流に対して2〜4倍程度、好ましくは約2.1〜2.5倍として、かつ、それを4秒間程度継続して投入し、その後徐々に安定時のランプ電流になるように制御していくのがよい。   <Regarding the Action of the Present Invention> In the present invention, by having the above-described configuration, in a small metal halide lamp having an internal volume of 0.1 cc or less, Zn or / and In are mainly used even if mercury is not enclosed. The above-mentioned halide increases the lamp voltage, enabling the required lamp power to be input with a relatively small lamp current. In order to accelerate the rise of the luminous flux so that the metal halide lamp of the present invention can be used for automobile headlamps, the current I (A) input immediately after lighting is about 2 to 4 times the lamp current at the time of stability, Preferably, it is about 2.1 to 2.5 times, and it is continuously supplied for about 4 seconds, and then controlled so as to gradually become a stable lamp current.

また、一対の電極の軸部の先端部に突起が形成されていることによって放電アークの起点が突起の先端に安定しやすくなり、したがって明るさのちらつきの発生が効果的に抑制される。加えて、電極の軸部の先端部に接続された突起の基端の断面積S(mm)と点灯直後1秒以内に投入される電流の最大値I(A)との関係が数式I/S≦1×10(A/mm)を満足していることにより、突起の熱が速やかに電極先端部に移動し、さらに電極の中間部を経由して放散されるので、温度過昇を回避できる。したがって、電極温度を比較的低くなるように設計しても明るさのちらつきが生じないとともに、寿命特性が低下しなくなる。 In addition, since the protrusions are formed at the tip portions of the shaft portions of the pair of electrodes, the starting point of the discharge arc is easily stabilized at the tips of the protrusions, and therefore, the occurrence of brightness flickering is effectively suppressed. In addition, the relationship between the cross-sectional area S (mm 2 ) of the base end of the protrusion connected to the tip end portion of the shaft portion of the electrode and the maximum value I (A) of the current input within 1 second immediately after lighting is expressed by the formula I / S ≦ 1 × 10 4 (A / mm 2 ), the heat of the protrusions quickly moves to the tip of the electrode and is further dissipated through the intermediate part of the electrode. You can avoid ascending. Therefore, even if the electrode temperature is designed to be relatively low, brightness flicker does not occur and the life characteristics are not deteriorated.

<本発明のその他の構成について> 以下に示す構成を選択的に付加することにより、高圧放電ランプの性能が向上したり、機能が増加したりする。   <Other Configurations of the Present Invention> By selectively adding the configuration shown below, the performance of the high-pressure discharge lamp is improved or the function is increased.

1. 外管について 外管は、石英ガラスまたはハイシリケートガラスなどからなり、その内部に放電容器の少なくとも主要部をその収納する手段である。そして、外管、発光管から外部へ放射される紫外線を遮断し、機械的に保護し、かつ、発光管の気密容器を手で触れることで人の指紋や脂肪が付いて失透の原因とならないようにしたり、あるいは気密容器を保温したりする。また、外管の内部は、その目的に応じて外気に対して気密に封止してもよいし、外気と同程度または減圧された空気または不活性ガスが封入されていてもよい。さらに、要すれば、外気に連通していてもよい。さらに、外管の外面または内面に遮光膜を配設することもできる。   1. About the outer tube The outer tube is made of quartz glass, high silicate glass, or the like, and is a means for accommodating at least the main part of the discharge vessel therein. It blocks UV rays radiated from the outer tube and arc tube to the outside, mechanically protects them, and touches the hermetic container of the arc tube with hands to cause fingerprints and fat and cause devitrification. Do not let it go, or keep the airtight container warm. Further, the inside of the outer tube may be hermetically sealed with respect to the outside air according to the purpose, or air or an inert gas having the same or reduced pressure as the outside air may be enclosed. Further, if necessary, it may communicate with the outside air. Further, a light shielding film can be provided on the outer surface or the inner surface of the outer tube.

また、外管を形成する際に、外管の両端を気密容器の両端から管軸方向に延在する封止部にガラス溶着させることによって外管を気密容器で支持するように構成することができる。   Further, when forming the outer tube, the outer tube can be supported by the hermetic container by glass-welding both ends of the outer tube to the sealing portion extending in the tube axis direction from both ends of the hermetic container. it can.

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、加えて機械的に支持したりするのに機能する。   2. About the base The base functions to connect the metal halide lamp to the lighting circuit and, in addition, to support it mechanically.

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、これを高圧放電ランプに印加して、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、高圧放電ランプと一体化することができる。   3. About the igniter The igniter is a means for generating a high-voltage pulse voltage and applying it to the high-pressure discharge lamp to promote its start-up. The igniter can be integrated with the high-pressure discharge lamp by storing it inside the base. it can.

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、高圧放電ランプの始動を支援する手段であり、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気密容器の外面に配設する。   4). About the auxiliary starting conductor The auxiliary starting conductor is a means for increasing the electric field strength in the vicinity of the electrode to assist the starting of the high-pressure discharge lamp. One end of the auxiliary auxiliary conductor is connected to the same potential as the other electrode, and the other end It arrange | positions on the outer surface of the airtight container in the electrode vicinity.

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記載のメタルハライドランプと;メタルハライドランプを点灯する点灯装置と;を具備していることを特徴としている。     A lighting device according to a second aspect of the present invention comprises: a lighting device body; and the metal halide lamp according to claim 1 disposed in the lighting device body; and a lighting device for lighting the metal halide lamp. Yes.

本発明において、「照明装置」とは、メタルハライド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、光化学反応装置などである。なお、「照明装置本体」とは、照明装置からメタルハライド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。   In the present invention, the “illumination device” is a broad concept including all devices using a metal halide lamp as a light source, such as an automobile headlamp, a lighting fixture, a signal light, a marker lamp, an optical fiber illumination device, a photochemical reaction device, and the like. is there. The “illuminating device main body” means all remaining portions excluding the metal halide lamp and the lighting circuit from the lighting device.

点灯回路は、メタルハライドランプを点灯する手段であり、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、自動車前照灯用の点灯回路の場合、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2.1〜2.5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。   The lighting circuit is means for lighting the metal halide lamp, and is preferably an electronic one. However, if necessary, the lighting circuit may be mainly composed of a coil and an iron core. In the case of a lighting circuit for an automobile headlamp, the maximum input power for 4 seconds immediately after the metal halide lamp is turned on is 2 to 4 times, preferably 2.1 to 2.5 times the lamp power when stable. As a result, the rising of the luminous flux can be accelerated so as to fall within a range required for an automobile headlamp. Note that when the enclosure pressure of Xe as a rare gas is X (atmospheric pressure) in the range of 5 to 15 atm, and the maximum input power up to 4 seconds immediately after the metal halide lamp is turned on is AA (W), AA is By satisfying the configuration, it is possible to obtain a luminous intensity of 8000 cd at a representative point on the front face of the headlamp necessary for an automotive headlamp by speeding up the rise of the light beam up to 4 seconds immediately after lighting.

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(Xe)の発光が圧倒的になっているからである。キセノンの発光量は、その封入圧とその時の電力とで決まるので、キセノン封入圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、キセノン封入圧が高ければ、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。
AA> −2.5X + 102.5
As described above, since the Xe enclosed pressure and the maximum input power have a linear relationship only with a discharge medium having a low vapor pressure, the emission of xenon (Xe) is overwhelming at a point 4 seconds after the start. Because it is. Since the amount of light emitted from xenon is determined by the sealing pressure and the power at that time, the input power may be increased if the xenon sealing pressure is low. Conversely, if the xenon sealing pressure is high, the input power may be reduced. In the present invention, the lighting of the metal halide lamp may be either AC lighting or DC lighting.
Further, the lighting circuit can be configured to have a no-load output voltage of 200 V or less as required. Since a metal halide lamp that does not enclose mercury generally has a lower lamp voltage than a metal halide lamp containing mercury, the no-load output voltage of the lighting circuit can be reduced to 200 V or less. As a result, the lighting circuit can be miniaturized.

請求項1によれば、水銀を本質的に使用しないことで環境にやさしくて、軸部の先端部に接続された突起の基端の直径が、軸部の直径の30%以下なので、放電アークの起点の移動が少なくなり、電極温度を比較的低くなるように設計しても明るさのちらつきが生じないとともに、突起の基端の断面積S(mm)と点灯直後1秒以内に投入される電流の最大値I(A)との関係を数式I/S≦1×10(A/mm)を満足することにより突起の熱が電極に速やかに伝導して良好に冷却されて寿命特性が低下しにくい内容積0.1cc以下の小形のメタルハライドランプを提供することができる。 According to claim 1, since mercury is essentially not used, it is environmentally friendly, and the diameter of the base end of the protrusion connected to the tip end of the shaft portion is 30% or less of the diameter of the shaft portion. Even if the electrode temperature is designed to be relatively low, the flickering of brightness does not occur, and the cross-sectional area S (mm 2 ) of the base end of the protrusion and the input within 1 second immediately after lighting By satisfying the formula I / S ≦ 1 × 10 4 (A / mm 2 ) with respect to the maximum current I (A), the heat of the protrusion is quickly conducted to the electrode and is cooled well. It is possible to provide a small metal halide lamp having an internal volume of 0.1 cc or less in which the life characteristics are unlikely to deteriorate.

請求項2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。     According to claim 2, it is possible to provide a lighting device having the effect of claim 1.

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。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1ないし図3は、本発明のメタルハライドランプを実施するための第1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はランプ全体の正面図、図2は発光管の拡大要部正面図、図3は電極の拡大正面図である。メタルハライドランプHPDLは、発光管IT、絶縁チューブT、外管OTおよび口金Bからなる。     1 to 3 show a metal halide lamp for an automobile headlamp as a first embodiment for carrying out the metal halide lamp of the present invention, FIG. 1 is a front view of the whole lamp, and FIG. 2 is an enlarged view of an arc tube. FIG. 3 is an enlarged front view of an electrode. The metal halide lamp HPDL includes an arc tube IT, an insulating tube T, an outer tube OT, and a base B.

発光管ITは、気密容器1、一対の電極1b、1b、封着金属箔2、一対の外部リード線3A、3Bおよび放電媒体からなる。   The arc tube IT includes an airtight container 1, a pair of electrodes 1b and 1b, a sealing metal foil 2, a pair of external lead wires 3A and 3B, and a discharge medium.

気密容器1は、包囲部1aおよび一対の封止部1a1を備えている。包囲部1aは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部1a1を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間1cが形成されている。放電空間1cの内容積は、0.1cc以下である。   The airtight container 1 includes an enclosing portion 1a and a pair of sealing portions 1a1. The surrounding portion 1a is formed in a hollow spindle shape, and is integrally provided with a pair of elongated sealing portions 1a1 at both ends thereof, and an elongated substantially cylindrical discharge space 1c is formed therein. The internal volume of the discharge space 1c is 0.1 cc or less.

電極1bは、ドープドタングステン線からなり、軸方向の先端部Et、中間部Emおよび基端部Ebにわたり軸部の直径が同じで、かつ、図3に拡大して示すように、先端部Etおよび中間部Emの一部が放電空間1c内に露出しているとともに、先端部Etには突起Pを有している。突起Pは、先端部Etの中心部から電極1bと同軸関係に突出していて、その基端の直径が軸部の直径の30%以下であり、かつ断面積S(mm)が以下に示すように関係付けられている。なお、図3において、2本の引き出し線の間であって、かつ、電極1bの先端部Etに接する部位が突起Pの基端における断面積Sの部分である。上記の関係とは、本形態のメタルハライドランプの点灯直後1秒以内に一対の電極1b、1b間に流れる電流の最大値I(A)と上記Sの比I/SがI/S≦1×10(A/mm)の条件を満足するように構成されていることである。なお、本形態において、突起Pは、先端が半球状をなした円柱状をなしている。また、電極1bの軸部の先端部Etも半球状をなしている。さらに、電極1bは、その軸部の基端部Ebが封止部1a1に埋設された後述する封着金属箔2に溶接されるとともに、中間部Emが封止部1a1に緩く支持されることによって気密容器1の所定の位置に配設されている。 The electrode 1b is made of a doped tungsten wire, has the same diameter in the axial portion over the axial tip portion Et, the intermediate portion Em, and the proximal end portion Eb, and as shown in an enlarged view in FIG. A part of the intermediate portion Em is exposed in the discharge space 1c, and the tip portion Et has a protrusion P. The protrusion P protrudes from the central portion of the tip portion Et in a coaxial relationship with the electrode 1b, the diameter of the base end thereof is 30% or less of the diameter of the shaft portion, and the cross-sectional area S (mm 2 ) is shown below. Are related. In FIG. 3, the portion between the two lead lines and in contact with the tip portion Et of the electrode 1 b is a portion of the cross-sectional area S at the base end of the protrusion P. The above relationship is that the ratio I / S between the maximum value I (A) of the current flowing between the pair of electrodes 1b and 1b within 1 second immediately after the metal halide lamp of this embodiment is turned on is I / S ≦ 1 × It is comprised so that the conditions of 10 < 4 > (A / mm < 2 >) may be satisfied. In this embodiment, the protrusion P has a columnar shape with a hemispherical tip. Further, the tip portion Et of the shaft portion of the electrode 1b is also hemispherical. Furthermore, the electrode 1b is welded to a sealing metal foil 2 described later embedded in the sealing portion 1a1 at the base end portion Eb of the shaft portion , and the intermediate portion Em is loosely supported by the sealing portion 1a1. Is disposed at a predetermined position of the airtight container 1.

なお、図1において、下方の封止部1a1を形成した後、封止管1a2が切断されないで封止部1a1の下部から一体に延長していて、口金B内へ延在している。   In FIG. 1, after forming the lower sealing portion 1 a 1, the sealing tube 1 a 2 is integrally cut from the lower portion of the sealing portion 1 a 1 without being cut and extends into the base B.

封着金属箔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。   The sealing metal foil 2 is made of molybdenum foil, and is hermetically embedded in the sealing portion 1 a 1 of the hermetic container 1.

一対の外部リード線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の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。図1において放電容器ITから上方へ導出された外部リード線3Aは、中間部が後述する外管OTに沿って折り返されて後述する口金B内に導入されて図示しない口金端子の一方に接続している。図1において放電容器ITから下方へ導出された外部リード線3Bは、管軸に沿って延在して口金B内に導入されて口金端子の他方に接続している。   The distal ends of the pair of external lead wires 3A and 3B are welded to the other end of the sealing metal foil 2 in the sealing portions 1a1 at both ends of the airtight container 1, and the proximal end sides are led out to the outside. In FIG. 1, an external lead wire 3A led upward from the discharge vessel IT is folded back along an outer tube OT (described later) and introduced into a connector B (described later) to be connected to one of the terminal terminals (not illustrated). ing. In FIG. 1, the external lead wire 3B led downward from the discharge vessel IT extends along the tube axis, is introduced into the base B, and is connected to the other base terminal.

気密容器1の包囲部1a内には、放電媒体として発光金属のハロゲン化物からなる第1のハロゲン化物、ランプ電圧形成用金属のハロゲン化物からなる第2のハロゲン化物および希ガスが封入されている。発光金属は、ナトリウム(Na)およびスカンジウム(Sc)、ランプ電圧形成用金属は、亜鉛(Zn)およびインジウム(In)である。   The enclosure 1a of the hermetic vessel 1 is filled with a first halide made of a light emitting metal halide, a second halide made of a lamp voltage forming metal halide and a rare gas as a discharge medium. . The light emitting metals are sodium (Na) and scandium (Sc), and the lamp voltage forming metals are zinc (Zn) and indium (In).

外管OTは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ITを収納していて、両端の縮径部4が放電容器ITの封止部1a1にガラス溶着している。しかし、内部は気密ではなく、外気に連通している。   The outer tube OT has an ultraviolet ray cutting performance, houses the discharge vessel IT therein, and the reduced diameter portions 4 at both ends are glass-welded to the sealing portion 1a1 of the discharge vessel IT. However, the inside is not airtight but communicates with the outside air.

絶縁チューブTは、外部リード線3Aを被覆している。   The insulating tube T covers the external lead wire 3A.

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、放電容器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。   The base B is standardized for automobile headlamps, supports the discharge vessel IT and the outer tube OT along the central axis, and is detachable from the back of the automobile headlamp. It is configured to be mounted.

放電容器IT
気密容器1a:石英ガラス製、球体長7mm、最大外径6mm、
最大内径2.4mm、内容積0.025cc
電極1b :直径0.35mmのタングステン線、電極間距離4.2mm、
突起の基端の断面積S=6.9×10−3mm
放電媒体
金属ハロゲン化物:ScI−NaI−ZnI=0.3mg
キセノン :10気圧
外管OT :外径9mm、内径7mm、内部雰囲気;大気圧(大気)
点灯直後投入電力:85W
点灯直後投入電流:2.5A
安定時ランプ電圧:45V
安定時ランプ電力:35W
I/S=0.36×10

次に、上記実施例のメタルハライドランプ10灯と比較例として突起Pを有していない以外は実施例と同じ仕様のメタルハライドランプ10灯との2種類のランプを製作し、これらを同一条件で点灯して放電アークの起点に移動が有るか無いかについて調査した結果は次のとおりであった。すなわち、実施例では放電アークの起点の移動が全く認められなかった。これに対して、比較例では7灯に放電アークの起点の移動が認められた。
Discharge vessel IT
Airtight container 1a: made of quartz glass, sphere length 7 mm, maximum outer diameter 6 mm,
Maximum inner diameter 2.4mm, inner volume 0.025cc
Electrode 1b: a tungsten wire having a diameter of 0.35 mm, a distance between the electrodes of 4.2 mm,
Cross-sectional area S of the base end of the protrusion S = 6.9 × 10 −3 mm 2
Discharge medium Metal halide: ScI 3 —NaI—ZnI 2 = 0.3 mg
Xenon: 10 atm Outer tube OT: Outer diameter 9 mm, inner diameter 7 mm, internal atmosphere; atmospheric pressure (atmosphere)
Input power immediately after lighting: 85W
Input current immediately after lighting: 2.5A
Stable lamp voltage: 45V
Lamp power when stable: 35W
I / S = 0.36 × 10 3

Next, two types of lamps were produced, 10 metal halide lamps of the above example and 10 metal halide lamps having the same specifications as the example except that the projection P was not provided as a comparative example. As a result, the result of the investigation as to whether or not the starting point of the discharge arc is moving was as follows. That is, in the examples, no movement of the starting point of the discharge arc was recognized. On the other hand, in the comparative example, movement of the starting point of the discharge arc was recognized in seven lamps.

以下、図4および図5を参照して本発明のメタルハライドランプを実施するためのその他の形態を説明する。各図において、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。   Hereinafter, other embodiments for carrying out the metal halide lamp of the present invention will be described with reference to FIGS. In each figure, the same parts as those in FIG.

図4は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第2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における電極の拡大正面図である。本形態は、電極1bの先端部Etが平坦であり、また突起Pが円錐形状をなしている。     FIG. 4 is an enlarged front view of electrodes in a metal halide lamp for an automotive headlamp as a second embodiment for implementing the high-pressure discharge lamp of the present invention. In this embodiment, the tip end Et of the electrode 1b is flat, and the protrusion P has a conical shape.

図5は、本発明の高圧放電ランプを実施するための第3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における電極の拡大正面図である。本形態は、電極1bの先端部Etおよび突起Pの形状が図3に示す第1の形態と同様であるが、突起Pが電極1bにおける先端部Etの肩の部分において電極軸に対して傾斜する方向に向かって形成されている。     FIG. 5 is an enlarged front view of electrodes in a metal halide lamp for an automobile headlamp as a third embodiment for implementing the high-pressure discharge lamp of the present invention. In this embodiment, the shape of the tip end Et and the protrusion P of the electrode 1b is the same as the first embodiment shown in FIG. 3, but the protrusion P is inclined with respect to the electrode axis at the shoulder portion of the tip end Et in the electrode 1b. It is formed toward the direction to do.

図6および図7は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての自動車前照灯を示し、図6は背面方向から見た斜視図、図7は点灯回路の回路図である。図6において、自動車用前照灯HLは、自動車用前照灯本体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。     6 and 7 show an automobile headlamp as an embodiment for carrying out the lighting device of the present invention, FIG. 6 is a perspective view seen from the back side, and FIG. 7 is a circuit diagram of a lighting circuit. In FIG. 6, the automotive headlamp HL includes a automotive headlamp body 21, a metal halide lamp HPDL, and two lighting circuits OC.

自動車用前照灯本体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、例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。   The automotive headlamp main body 21 includes a front transmission panel 21a, reflectors 21b and 21c, a lamp socket 21d, a mounting portion 21e, and the like. The front lens 21a has a shape combined with the outer surface of the automobile, and includes necessary optical means such as a prism. The reflectors 21b and 21c are disposed in each metal halide lamp HPDL, and are configured to obtain light distribution characteristics required for each. The lamp socket 21d is connected to the output end of the lighting circuit OC and is attached to the base 21d of the metal halide lamp HPDL. The attachment portion 21e is a means for attaching the automobile headlamp body 21 to a predetermined position of the automobile.

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HPDL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、自動車用前照灯本体21のリフレクタ21b、21cの焦点にほぼ位置する。   The metal halide lamp HPDL has the structure shown in FIG. The lamp socket 21d is attached to and connected to the base. Thus, the two metal halide lamps HPDL are mounted on the automobile headlamp apparatus main body 21 to constitute a four-lamp type automobile headlamp. The light emitting part of each metal halide lamp HPDL is located substantially at the focal point of the reflectors 21b and 21c of the automotive headlamp body 21.

2つの点灯回路OC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。   Each of the two lighting circuits OC has a circuit configuration to be described later, is housed in the metal container 22, and energizes the metal halide lamp HPDL to light it.

点灯回路OCは、図7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を点灯直後に直流点灯し、その後交流点灯する。   As shown in FIG. 7, the lighting circuit OC includes a DC power source 11, a chopper 12, a control unit 13, a lamp current detection unit 14, a lamp voltage detection unit 15, an igniter 16, a metal halide lamp HPDL, and a full bridge inverter 17. Then, direct current lighting is performed immediately after the metal halide lamp HPDL is lighted, and then alternating current lighting is performed.

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。   The DC power source 11 is means for supplying DC power to a chopper 12 described later, and a battery or a rectified DC power source is used. In the case of an automobile, a battery is generally used. However, it may be a rectified DC power source that rectifies AC. If necessary, the electrolytic capacitor 11a is connected in parallel to perform smoothing.

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。   The chopper 12 is a DC-DC conversion circuit that converts a DC voltage into a DC voltage of a required value, and controls the metal halide lamp HPDL through a full bridge inverter 17 described later. When the DC power supply voltage is low, a step-up chopper is used, and when it is high, a step-down chopper is used.

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。   The control means 13 controls the chopper 12. For example, immediately after lighting, a lamp current more than three times the rated lamp current is passed through the metal halide lamp HPDL from the chopper 22 via the full-bridge inverter 17, and then the lamp current is gradually reduced over time. Control to make the lamp current. Further, the control means 13 generates a constant power control signal and performs constant power control of the chopper 22 by receiving feedback input of detection signals corresponding to the lamp current and the lamp voltage as will be described later. Further, the control means 13 has a built-in microcomputer in which a temporal control pattern is incorporated in advance, and immediately after the lamp is turned on, a lamp current more than three times the rated lamp current is supplied to the metal halide lamp HPDL. The chopper 12 is configured to control the current.

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。   The lamp current detection unit 14 is inserted in series with the lamp via the full bridge inverter 17, detects a current corresponding to the lamp current, and inputs the control input to the control unit 13.

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。   Similarly, the lamp voltage detection means 15 is connected in parallel with the metal halide lamp HPDL via the full bridge inverter 17, detects a voltage corresponding to the lamp voltage, and inputs the control input to the control means 23.

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。   The igniter 16 is interposed between the full bridge inverter 17 and the metal halide lamp HPDL, and is configured to supply a start pulse voltage of about 20 kV to the metal halide lamp HPDL at the start.

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。なお、点灯直後の直流点灯時には、ブリッジ回路17aの例えばMOSFETQ1およびQ3を継続的にオンさせ、Q2およびQ4をオフさせる。   The full bridge inverter 17 includes a bridge circuit composed of four MOSFETs Q1, Q2, Q3 and Q4, a MOSFET Q1 and Q3 of the bridge circuit 17a, a gate drive circuit 28b for alternately switching Q2 and Q4, and a polarity inversion circuit INV. Then, the DC voltage from the chopper 12 is converted into a rectangular-wave low-frequency AC voltage by the above switching and applied to the metal halide lamp HPDL to light the metal halide lamp HPDL with low-frequency AC lighting. At the time of direct current lighting immediately after lighting, for example, MOSFETs Q1 and Q3 of the bridge circuit 17a are continuously turned on, and Q2 and Q4 are turned off.

そうして、点灯回路OCを用いてメタルハライドランプHPDLを最初直流点灯し、その後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、自動車用ヘッドライト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。   Then, when the metal halide lamp HPDL is first dc-lit using the lighting circuit OC and then lit with a rectangular-wave low-frequency AC, a required light beam is generated immediately after the lighting. As a result, it is possible to realize lighting with a luminous flux of 25% and a luminous flux of 80% after 4 seconds 1 second after turning on the power necessary for an automobile headlight.

本発明のメタルハライドランプを実施するための第1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ランプ全体の正面図The front view of the whole lamp | ramp which shows the metal halide lamp for motor vehicle headlamps as the 1st form for implementing the metal halide lamp of this invention 同じく発光管の拡大要部正面図Similarly, front view of the enlarged main part of the arc tube 同じく電極の拡大正面図Similarly, an enlarged front view of the electrode 本発明のメタルハライドランプを実施するための第2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における電極の拡大正面図The enlarged front view of the electrode in the metal halide lamp for motor vehicle headlamps as the 2nd form for implementing the metal halide lamp of this invention 本発明のメタルハライドランプを実施するための第3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における電極の拡大正面図The enlarged front view of the electrode in the metal halide lamp for motor vehicle headlamps as the 3rd form for implementing the metal halide lamp of this invention 本発明の照明装置を実施するための一形態としての自動車前照灯の全体を示す背面斜視図The rear perspective view which shows the whole automobile headlamp as one form for implementing the illuminating device of this invention 同じく点灯回路の回路図Similarly, the circuit diagram of the lighting circuit

符号の説明Explanation of symbols

1b…電極、Eb…基端部、Em…中間部、Et…先端部、P…突起、S…基端の面積       DESCRIPTION OF SYMBOLS 1b ... Electrode, Eb ... Base end part, Em ... Middle part, Et ... Tip part, P ... Protrusion, S ... Area of base end

Claims (2)

内容積が0.1cc以下の耐火性で透光性の気密容器と;
気密容器内に離間対向して封装されるとともに軸部を備えていて、基端の直径が、軸部の直径の30%以下である突起が軸部の先端部に接続されており、その基端の断面積S(mmとし、点灯直後1秒以内に投入される電流の最大値をI(A)としたとき、I/S≦1×10(A/mm)の条件を満足する一対の電極と;
スカンジウム(Sc)のハロゲン化物およびナトリウム(Na)のハロゲン化物からなる第1のハロゲン化物と、インジウム(In)のハロゲン化物および亜鉛(Zn)のハロゲン化物から選択された少なくとも一種からなる第2のハロゲン化物とを含む金属ハロゲン化物、ならびに希ガスを含んで気密容器内に封入されているとともに、水銀を本質的に含まない放電媒体と;
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。
A fireproof and translucent airtight container having an internal volume of 0.1 cc or less;
A projection having a shaft portion that is sealed and opposed to the airtight container and having a base end diameter of 30% or less of the diameter of the shaft portion is connected to the tip end portion of the shaft portion. The condition of I / S ≦ 1 × 10 4 (A / mm 2 ), where S (mm 2 ) is the cross-sectional area of the end and I (A) is the maximum value of current that is input within 1 second immediately after lighting. A pair of electrodes satisfying
A first halide comprising a scandium (Sc) halide and a sodium (Na) halide; and a second halide comprising at least one selected from an indium (In) halide and a zinc (Zn) halide. A metal halide containing a halide, and a discharge medium enclosed in an airtight container containing a rare gas and essentially free of mercury;
A metal halide lamp characterized by comprising:
照明装置本体と;
照明装置本体に配設された請求項1記載のメタルハライドランプと;
メタルハライドランプを点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A lighting device body;
The metal halide lamp according to claim 1, wherein the metal halide lamp is disposed in a lighting device body;
A lighting device for lighting a metal halide lamp;
An illumination device comprising:
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JP4933850B2 (en) * 2005-07-05 2012-05-16 ハリソン東芝ライティング株式会社 Metal halide lamp and lighting device using the same
JP2007053004A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Metal-halide lamp and lighting system using it
JP2008098045A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Harison Toshiba Lighting Corp Metal halide lamp for automobile
DE102007018614A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-23 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung High pressure discharge lamp and vehicle headlight with high pressure discharge lamp
JP2011228013A (en) * 2010-04-15 2011-11-10 Koito Mfg Co Ltd Vehicular discharge lamp
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