JPH11307048A - メタルハライドランプ - Google Patents
メタルハライドランプInfo
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- JPH11307048A JPH11307048A JP26464998A JP26464998A JPH11307048A JP H11307048 A JPH11307048 A JP H11307048A JP 26464998 A JP26464998 A JP 26464998A JP 26464998 A JP26464998 A JP 26464998A JP H11307048 A JPH11307048 A JP H11307048A
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- halide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｃのハロゲン化物とＮａのハロゲン化物を
封入したメタルハライドランプから水銀を抜くと、ラン
プ電圧が低くなり、黒化の進行が早く寿命が短くなると
いった課題がある。 【解決手段】 発光管内に希ガスとＳｃ（スカンジウ
ム）のハロゲン化物とＮａ（ナトリウム）のハロゲン化
物に加えて第３の添加物を添加した構成であり、前記第
３の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物であり、
前記第３の添加物は、金属単体での電離電圧が５〜１０
（ｅＶ）であり、かつ動作時のランプ温度で決定される
第３の添加物の蒸気圧が１＊１０-5（ａｔｍ）以上であ
るものの中から選定する。
封入したメタルハライドランプから水銀を抜くと、ラン
プ電圧が低くなり、黒化の進行が早く寿命が短くなると
いった課題がある。 【解決手段】 発光管内に希ガスとＳｃ（スカンジウ
ム）のハロゲン化物とＮａ（ナトリウム）のハロゲン化
物に加えて第３の添加物を添加した構成であり、前記第
３の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物であり、
前記第３の添加物は、金属単体での電離電圧が５〜１０
（ｅＶ）であり、かつ動作時のランプ温度で決定される
第３の添加物の蒸気圧が１＊１０-5（ａｔｍ）以上であ
るものの中から選定する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般照明および、
反射鏡などと組み合わされて自動車の前照灯などに使用
されるメタルハライドランプに関するものである。
反射鏡などと組み合わされて自動車の前照灯などに使用
されるメタルハライドランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、自動車前照灯として使用されて
いる光源として、メタルハライドランプがある。従来の
一般的なメタルハライドランプは、発光管内に希ガス
（気体）、水銀（液体）、金属ハロゲン化物（固体）の
三種を封入している。このランプの封入物のそれぞれの
役割を説明する。希ガスはおもに始動用に、金属ハロゲ
ン化物は発光に、水銀はランプ電圧を高くするといった
目的で封入されている。
いる光源として、メタルハライドランプがある。従来の
一般的なメタルハライドランプは、発光管内に希ガス
（気体）、水銀（液体）、金属ハロゲン化物（固体）の
三種を封入している。このランプの封入物のそれぞれの
役割を説明する。希ガスはおもに始動用に、金属ハロゲ
ン化物は発光に、水銀はランプ電圧を高くするといった
目的で封入されている。
【０００３】特に水銀は、封入することによって、ラン
プ電圧を高くして、ランプ電流を減らすことによって、
電極への熱負荷を軽減しランプ寿命を延ばす目的で封入
されている。一般的なランプでは、ランプ電圧が７０〜
１００（Ｖ）で動作するように水銀量を調節している。
プ電圧を高くして、ランプ電流を減らすことによって、
電極への熱負荷を軽減しランプ寿命を延ばす目的で封入
されている。一般的なランプでは、ランプ電圧が７０〜
１００（Ｖ）で動作するように水銀量を調節している。
【０００４】しかし、水銀を封入したランプは、水銀を
含まないランプと比較して、効率が低下したり、製造時
の工程に液体である水銀を注入する工程が増えることで
製造コストが高くなるといった課題がある。特に、最近
では、地球環境などに対する配慮から、水銀を含まない
メタルハライドランプが望まれている。
含まないランプと比較して、効率が低下したり、製造時
の工程に液体である水銀を注入する工程が増えることで
製造コストが高くなるといった課題がある。特に、最近
では、地球環境などに対する配慮から、水銀を含まない
メタルハライドランプが望まれている。
【０００５】ところが、水銀を抜くと、ランプ電圧が大
きく低下するために、同じ電力で動作させる場合、電流
が増加し、電極への熱負荷が上昇する。その結果、電極
の飛散が促進され、ランプの光束維持率を短くするとい
った課題が生じる。
きく低下するために、同じ電力で動作させる場合、電流
が増加し、電極への熱負荷が上昇する。その結果、電極
の飛散が促進され、ランプの光束維持率を短くするとい
った課題が生じる。
【０００６】このことについて、以下に、詳述する。水
銀をふくんだランプの電圧：Ｖｌａ（Ｖ）は、例えば、
特開平６−１３０４７等に開示されているように、公知
の式で示される。これを式１に示す。式１中の、ｎＨｇ
は発光管の単位内容積あたりの水銀密度（ｍｇ／ｃｃ）
であり、Ｌは、電極間距離（ｍｍ）である。この公知の
式により、ランプ電圧は、電極間距離と水銀原子原子密
度の約１／２乗の積に比例する。また、式１の定数２０
は、電極降下電圧と希ガスおよびメタルハライドによる
電圧上昇分の合計である。
銀をふくんだランプの電圧：Ｖｌａ（Ｖ）は、例えば、
特開平６−１３０４７等に開示されているように、公知
の式で示される。これを式１に示す。式１中の、ｎＨｇ
は発光管の単位内容積あたりの水銀密度（ｍｇ／ｃｃ）
であり、Ｌは、電極間距離（ｍｍ）である。この公知の
式により、ランプ電圧は、電極間距離と水銀原子原子密
度の約１／２乗の積に比例する。また、式１の定数２０
は、電極降下電圧と希ガスおよびメタルハライドによる
電圧上昇分の合計である。
【０００７】 Ｖｌａ ＝ ２０ ＋ ｋ（比例定数）＊ ｎＨｇ0.56 ＊ Ｌ ・・・・・・式１ 式１によると、ランプから水銀を抜くと、ｎＨｇ＝０と
なるので、ランプ電圧は、２０（Ｖ）程度まで降下す
る。故に、同じランプ電力で動作させる場合、ランプ電
圧の降下分をランプ電流の増加で補う必要がある。この
ため、電極への熱負荷が増大し、電極飛散による黒化が
顕著になり、ランプの光束維持率が悪化するといった問
題が発生する。
なるので、ランプ電圧は、２０（Ｖ）程度まで降下す
る。故に、同じランプ電力で動作させる場合、ランプ電
圧の降下分をランプ電流の増加で補う必要がある。この
ため、電極への熱負荷が増大し、電極飛散による黒化が
顕著になり、ランプの光束維持率が悪化するといった問
題が発生する。
【０００８】そこでＨｇを除去した場合の、ランプ電圧
を増加させる種々の試みがなされている。この手段の１
つとして、例えば特開平６−８４４９６に開示された方
法がある。これは、封入するＸｅ圧をある条件以上に規
定することによってランプ電圧を高くするといったもの
である。以下に詳述する。特開平６−８４４９６の構成
は、発光管内にヨウ化スカンジウム（以下ＳｃＩ3と記
す）とヨウ化ナトリウム（以下ＮａＩと記す）などの金
属ヨウ化物と希ガスのみを含み、水銀を含まないメタル
ハライドランプにおいて、ランプの電極間距離をＬ（ｍ
ｍ）、封入する希ガスがキセノン（以下Ｘｅと記す）の
場合、Ｘｅの常温での封入圧力をＰ（気圧）とした時、
ＰＬ≧４０以上とする構成のものである。つまり、Ｘｅ
圧と電極間距離の積を規定することによって、アーク中
の原子数を規定し、電子の移動度を低下させ、ランプ電
圧を高くしようとしている。また、この構成によって、
ランプ電圧を５０（Ｖ）以上にする効果が得られると記
載されている。
を増加させる種々の試みがなされている。この手段の１
つとして、例えば特開平６−８４４９６に開示された方
法がある。これは、封入するＸｅ圧をある条件以上に規
定することによってランプ電圧を高くするといったもの
である。以下に詳述する。特開平６−８４４９６の構成
は、発光管内にヨウ化スカンジウム（以下ＳｃＩ3と記
す）とヨウ化ナトリウム（以下ＮａＩと記す）などの金
属ヨウ化物と希ガスのみを含み、水銀を含まないメタル
ハライドランプにおいて、ランプの電極間距離をＬ（ｍ
ｍ）、封入する希ガスがキセノン（以下Ｘｅと記す）の
場合、Ｘｅの常温での封入圧力をＰ（気圧）とした時、
ＰＬ≧４０以上とする構成のものである。つまり、Ｘｅ
圧と電極間距離の積を規定することによって、アーク中
の原子数を規定し、電子の移動度を低下させ、ランプ電
圧を高くしようとしている。また、この構成によって、
ランプ電圧を５０（Ｖ）以上にする効果が得られると記
載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平６−８
４４９６に従い、水銀を封入しないメタルハライドラン
プを用意し、点灯、評価した。以下に、特開平６−８４
４９６に示されている従来のメタルハライドランプを図
５を使用して説明する。図５において、５１は、石英を
材料とする発光管、発光管５１の両端にある５２は封止
部である。５３は、タングステンを材料とする一対の電
極、５４はモリブデン箔、５５は同じくモリブデンを材
料とするリード線、５６は金属ハロゲン化物である。電
極５３は、それぞれ封止部５２に封止されたモリブデン
箔５４に電気的に接続され、さらにモリブデン箔５４は
それぞれリード線５５に電気的に接続されている。電極
５３の先端間距離、つまり電極間距離は約４ｍｍになる
ように配置されている。
４４９６に従い、水銀を封入しないメタルハライドラン
プを用意し、点灯、評価した。以下に、特開平６−８４
４９６に示されている従来のメタルハライドランプを図
５を使用して説明する。図５において、５１は、石英を
材料とする発光管、発光管５１の両端にある５２は封止
部である。５３は、タングステンを材料とする一対の電
極、５４はモリブデン箔、５５は同じくモリブデンを材
料とするリード線、５６は金属ハロゲン化物である。電
極５３は、それぞれ封止部５２に封止されたモリブデン
箔５４に電気的に接続され、さらにモリブデン箔５４は
それぞれリード線５５に電気的に接続されている。電極
５３の先端間距離、つまり電極間距離は約４ｍｍになる
ように配置されている。
【００１０】発光管５１の内容積は、約０．０２５ｃｃ
であり、内部には、Ｘｅが室温で１０（気圧）、金属ハ
ロゲン化物５６として、ＳｃＩ3とＮａＩが合計で０．
２５ｍｇ封入されている。図５に示す従来のメタルハラ
イドランプは、特開平６−８４４９６の式で、ＰＬ＝４
０となり、特開平６−８４４９６の条件を満たし、それ
故、特開平６−８４４９６に記述されている内容によれ
ば、ランプ電圧は５０Ｖ以上になるはずである。
であり、内部には、Ｘｅが室温で１０（気圧）、金属ハ
ロゲン化物５６として、ＳｃＩ3とＮａＩが合計で０．
２５ｍｇ封入されている。図５に示す従来のメタルハラ
イドランプは、特開平６−８４４９６の式で、ＰＬ＝４
０となり、特開平６−８４４９６の条件を満たし、それ
故、特開平６−８４４９６に記述されている内容によれ
ば、ランプ電圧は５０Ｖ以上になるはずである。
【００１１】そこで、上記のメタルハライドランプを、
入力電力３５（Ｗ）で点灯し、ランプ電圧を測定したと
ころ、電圧は３５（Ｖ）であり、記載されたランプ電圧
５０（Ｖ）には達しなかった。
入力電力３５（Ｗ）で点灯し、ランプ電圧を測定したと
ころ、電圧は３５（Ｖ）であり、記載されたランプ電圧
５０（Ｖ）には達しなかった。
【００１２】以上の実験結果から、従来の公知の技術、
特開平６−８４４９６により、Ｈｇを含まないランプで
５０Ｖ以上のランプ電圧を得るには、実際にはＰＬ≧４
０なる条件を満たす、最小のＸｅ圧：１０（ａｔｍ）で
は不足しており、それ故、さらに高い圧力でＸｅを封入
する必要がある。その予想されるＸｅ圧力は、１０（ａ
ｔｍ）より遙かに高い２０（ａｔｍ）以上である。
特開平６−８４４９６により、Ｈｇを含まないランプで
５０Ｖ以上のランプ電圧を得るには、実際にはＰＬ≧４
０なる条件を満たす、最小のＸｅ圧：１０（ａｔｍ）で
は不足しており、それ故、さらに高い圧力でＸｅを封入
する必要がある。その予想されるＸｅ圧力は、１０（ａ
ｔｍ）より遙かに高い２０（ａｔｍ）以上である。
【００１３】ところがこの様に、高い圧力でＸｅを封入
すると、実用的に次のような課題が生じる。Ｘｅの電離
電圧は、約１２（ｅＶ）と高く、そのため、２０（ａｔ
ｍ）以上の圧力下で放電を生じさせるためには、高い電
圧を印加する必要がある。一般に、７〜１０（ａｔｍ）
程度のＸｅを封入したランプにおいては、放電を確実に
起こすためには３０（ＫＶ）以上の印加電圧が必要であ
る。故に、Ｘｅを２０（ａｔｍ）以上封入したランプに
おいては、始動に必要な電圧は３０（ＫＶ）を遙かに越
え、点灯回路が複雑になったり、大型化し不経済である
といった問題点が発生する。
すると、実用的に次のような課題が生じる。Ｘｅの電離
電圧は、約１２（ｅＶ）と高く、そのため、２０（ａｔ
ｍ）以上の圧力下で放電を生じさせるためには、高い電
圧を印加する必要がある。一般に、７〜１０（ａｔｍ）
程度のＸｅを封入したランプにおいては、放電を確実に
起こすためには３０（ＫＶ）以上の印加電圧が必要であ
る。故に、Ｘｅを２０（ａｔｍ）以上封入したランプに
おいては、始動に必要な電圧は３０（ＫＶ）を遙かに越
え、点灯回路が複雑になったり、大型化し不経済である
といった問題点が発生する。
【００１４】また、ランプの破壊強度から考えても、高
い封入圧のランプは、破壊などのおそれがあるため好ま
しくはない。
い封入圧のランプは、破壊などのおそれがあるため好ま
しくはない。
【００１５】また、Ｘｅは、他の封入物と比較しても励
起電圧が高く、Ｘｅの高圧封入により発光効率の低下を
招くといった課題が発生する。
起電圧が高く、Ｘｅの高圧封入により発光効率の低下を
招くといった課題が発生する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のメタルハライドランプは以下のような特徴
を有している。
め、本発明のメタルハライドランプは以下のような特徴
を有している。
【００１７】すなわち、本発明のメタルハライドランプ
は、発光管内に希ガスとＳｃ（スカンジウム）のハロゲ
ン化物とＮａ（ナトリウム）のハロゲン化物に加えて第
３の添加物を添加した構成であり、前記第３の添加物
は、金属または金属ハロゲン化物であり、金属単体での
電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、かつ動作時のラン
プ温度で決定される金属ハロゲン化物の蒸気圧が１０-5
（ａｔｍ）以上であるものの中から選定されたことを特
徴としている。
は、発光管内に希ガスとＳｃ（スカンジウム）のハロゲ
ン化物とＮａ（ナトリウム）のハロゲン化物に加えて第
３の添加物を添加した構成であり、前記第３の添加物
は、金属または金属ハロゲン化物であり、金属単体での
電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、かつ動作時のラン
プ温度で決定される金属ハロゲン化物の蒸気圧が１０-5
（ａｔｍ）以上であるものの中から選定されたことを特
徴としている。
【００１８】また、本発明のメタルハライドランプの前
記第３の添加物は、Ｙ（イットリウム）のハロゲン化物
であることを特徴としている。
記第３の添加物は、Ｙ（イットリウム）のハロゲン化物
であることを特徴としている。
【００１９】また、本発明のメタルハライドランプの前
記第３の添加物は、Ｉｎ（インジウム）のハロゲン化物
であることを特徴としている。
記第３の添加物は、Ｉｎ（インジウム）のハロゲン化物
であることを特徴としている。
【００２０】また、本発明のメタルハライドランプの放
射光の色度点がＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で以下の式
を満たすように動作することを特徴としている。
射光の色度点がＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で以下の式
を満たすように動作することを特徴としている。
【００２１】ｘ≧０．３１０ ｘ≦０．５００ ｙ≦０．１５０＋０．６４０ｘ ｙ≦０．４４０ ｙ≧０．０５０＋０．７５０ｘ ｙ≧０．３８２（ただしｘ≧０．４４） また、本発明のメタルハライドランプの前記第３の添加
物は、ＹＩ3であり、ＹＩ3の封入量が単位発光管内容積
あたり０．８〜１２（ｍｇ／ｃｃ）であり、ランプ電力
が３０〜５５Ｗで点灯されることを特徴としている。
物は、ＹＩ3であり、ＹＩ3の封入量が単位発光管内容積
あたり０．８〜１２（ｍｇ／ｃｃ）であり、ランプ電力
が３０〜５５Ｗで点灯されることを特徴としている。
【００２２】また、本発明のメタルハライドランプの光
束が２０００（ｌｍ）以上で動作することを特徴として
いる。
束が２０００（ｌｍ）以上で動作することを特徴として
いる。
【００２３】また、本発明のメタルハライドランプの希
ガスは少なくともＸｅ（キセノン）を含み、希ガスの封
入圧力は室温で１〜１０気圧であることを特徴としてい
る。
ガスは少なくともＸｅ（キセノン）を含み、希ガスの封
入圧力は室温で１〜１０気圧であることを特徴としてい
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に本発明の
実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施
の形態１のメタルハライドランプを示す図である。本実
施の形態のランプは、図５に示す従来のランプと比較し
て、封入物以外は全くの同構成である。図１において、
１１は、石英を材料とする発光管、発光管１１の両端に
ある１２は封止部である。１３は、タングステンを材料
とする一対の電極、１４はモリブデン箔、１５は同じく
モリブデンを材料とするリード線、１６は金属ハロゲン
化物である。電極１３は、それぞれ封止部１２に封止さ
れたモリブデン箔１４に電気的に接続され、さらにモリ
ブデン箔１４はそれぞれリード線１５に電気的に接続さ
れている。電極１３の先端間距離、つまり電極間距離は
約４（ｍｍ）になるように配置されている。発光管１１
の内容積は、約０．０２５（ｃｃ）であり、内部には、
金属ハロゲン化物１６の他に、始動ガスとしてＸｅが常
温で７（ａｔｍ）封入されている。金属ハロゲン化物１
６の構成は、ＳｃＩ3とＮａＩが合計で０．２５（ｍ
ｇ）、第３の添加物としてＹＩ３を０．３（ｍｇ）添加
した構成となっている。
実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施
の形態１のメタルハライドランプを示す図である。本実
施の形態のランプは、図５に示す従来のランプと比較し
て、封入物以外は全くの同構成である。図１において、
１１は、石英を材料とする発光管、発光管１１の両端に
ある１２は封止部である。１３は、タングステンを材料
とする一対の電極、１４はモリブデン箔、１５は同じく
モリブデンを材料とするリード線、１６は金属ハロゲン
化物である。電極１３は、それぞれ封止部１２に封止さ
れたモリブデン箔１４に電気的に接続され、さらにモリ
ブデン箔１４はそれぞれリード線１５に電気的に接続さ
れている。電極１３の先端間距離、つまり電極間距離は
約４（ｍｍ）になるように配置されている。発光管１１
の内容積は、約０．０２５（ｃｃ）であり、内部には、
金属ハロゲン化物１６の他に、始動ガスとしてＸｅが常
温で７（ａｔｍ）封入されている。金属ハロゲン化物１
６の構成は、ＳｃＩ3とＮａＩが合計で０．２５（ｍ
ｇ）、第３の添加物としてＹＩ３を０．３（ｍｇ）添加
した構成となっている。
【００２５】つまり、本実施の形態のランプは、図５に
示す従来のランプと比較して、封入Ｘｅ圧を７（ａｔ
ｍ）であること、ＹＩ3を０．１（ｍｇ）添加したこと
以外は全くの同構成である。
示す従来のランプと比較して、封入Ｘｅ圧を７（ａｔ
ｍ）であること、ＹＩ3を０．１（ｍｇ）添加したこと
以外は全くの同構成である。
【００２６】ここで、実施の形態１のランプを２００
（Ｈｚ）の矩形波電流で電力４５（Ｗ）で水平点灯した
ときの最冷点温度は、発光管下部で表面温度約７００
（℃）であった。これより、ＹＩ3の存在する石英管内
面の温度は、石英の熱伝導を考慮すると約８００（℃）
と推定される。８００（℃）におけるＹＩ3の蒸気圧は
約１０-5（ａｔｍ）であり、Ｙ単体の電離電圧は、６．
４（ｅＶ）であり、請求項１を満たしている。このラン
プの電圧は３５（Ｖ）である。また、比較のために、Ｙ
Ｉ3を添加していない従来のランプの電圧は２８（Ｖ）
である。よって、ＹＩ3を添加することにより、７
（Ｖ）電圧上昇が得られる。よって、本実施の形態のラ
ンプは、図５に示す従来のメタルハライドランプと比較
して、ランプ電圧が高い分、ランプ電流が抑制でき、電
極への熱負荷が低減した結果、黒化が抑制され、光束維
持率の良好なランプとなる。
（Ｈｚ）の矩形波電流で電力４５（Ｗ）で水平点灯した
ときの最冷点温度は、発光管下部で表面温度約７００
（℃）であった。これより、ＹＩ3の存在する石英管内
面の温度は、石英の熱伝導を考慮すると約８００（℃）
と推定される。８００（℃）におけるＹＩ3の蒸気圧は
約１０-5（ａｔｍ）であり、Ｙ単体の電離電圧は、６．
４（ｅＶ）であり、請求項１を満たしている。このラン
プの電圧は３５（Ｖ）である。また、比較のために、Ｙ
Ｉ3を添加していない従来のランプの電圧は２８（Ｖ）
である。よって、ＹＩ3を添加することにより、７
（Ｖ）電圧上昇が得られる。よって、本実施の形態のラ
ンプは、図５に示す従来のメタルハライドランプと比較
して、ランプ電圧が高い分、ランプ電流が抑制でき、電
極への熱負荷が低減した結果、黒化が抑制され、光束維
持率の良好なランプとなる。
【００２７】また、本実施の形態のランプの放射光の色
度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプロットしたもの
を図２に示す。図２中の実線で示した枠は、日本電球工
業会規格の自動車前照灯用ＨＩＤ光源（ＪＥＬ ２１
５）で規格されている白色光源の色度範囲である。これ
は、請求項３に示した式で表される。よって、本実施の
形態のランプは自動車前照灯用白色光源の色度を満たし
ている。
度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプロットしたもの
を図２に示す。図２中の実線で示した枠は、日本電球工
業会規格の自動車前照灯用ＨＩＤ光源（ＪＥＬ ２１
５）で規格されている白色光源の色度範囲である。これ
は、請求項３に示した式で表される。よって、本実施の
形態のランプは自動車前照灯用白色光源の色度を満たし
ている。
【００２８】また、本実施の形態のランプの光束は、４
７００（ｌｍ）である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約２０００（ｌｍ）である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
７００（ｌｍ）である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約２０００（ｌｍ）である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
【００２９】また、ランプの放射光の色度点は、ＹＩ3
の単位発光管内容積あたりの添加量とランプ電力に大き
く依存する。ＹＩ3の添加量は、単位発光管内容積あた
りの封入重量が０．８（ｍｇ／ｃｃ）〜１２（ｍｇ／ｃ
ｃ）程度であることが望ましく、また、ランプ電力は３
５〜５５（Ｗ）であることが望ましい。図３は、本実施
の形態のランプのＹＩ３の添加量を変化させ、２００
（Ｈｚ）の矩形波電流でランプ電力４５（Ｗ）で点灯
し、放射光の色度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプ
ロットしたものである。図３中の実線で示した枠は、図
２と同様に、日本電球工業会規格の自動車前照灯用ＨＩ
Ｄ光源（ＪＥＬ ２１５）に記載されている白色光源の
色度範囲である。これは、請求項３に示す式で表されて
いる。また、図中のプロットの脇にある数字は、ＹＩ3
の添加量を示している。図３に示すように、すべてのラ
ンプは、白色の色度範囲に入っている。また、ＹＩ3の
添加量が多くなると、青領域に豊富な発光をもつ、Ｙの
発光が顕著となり、色度のｘ値、及びｙ値は小さくな
る。よって、ＹＩ3の添加量が１２（ｍｇ／ｃｃ）以上
になると白色の色度範囲から外れる。
の単位発光管内容積あたりの添加量とランプ電力に大き
く依存する。ＹＩ3の添加量は、単位発光管内容積あた
りの封入重量が０．８（ｍｇ／ｃｃ）〜１２（ｍｇ／ｃ
ｃ）程度であることが望ましく、また、ランプ電力は３
５〜５５（Ｗ）であることが望ましい。図３は、本実施
の形態のランプのＹＩ３の添加量を変化させ、２００
（Ｈｚ）の矩形波電流でランプ電力４５（Ｗ）で点灯
し、放射光の色度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプ
ロットしたものである。図３中の実線で示した枠は、図
２と同様に、日本電球工業会規格の自動車前照灯用ＨＩ
Ｄ光源（ＪＥＬ ２１５）に記載されている白色光源の
色度範囲である。これは、請求項３に示す式で表されて
いる。また、図中のプロットの脇にある数字は、ＹＩ3
の添加量を示している。図３に示すように、すべてのラ
ンプは、白色の色度範囲に入っている。また、ＹＩ3の
添加量が多くなると、青領域に豊富な発光をもつ、Ｙの
発光が顕著となり、色度のｘ値、及びｙ値は小さくな
る。よって、ＹＩ3の添加量が１２（ｍｇ／ｃｃ）以上
になると白色の色度範囲から外れる。
【００３０】また、同様にＹＩ3の添加量を０．８（ｍ
ｇ／ｃｃ）以下にした場合も、白色の色度範囲から外れ
る。よって、ＹＩ3の添加量は、０．８〜１２（ｍｇ／
ｃｃ）が望ましく、この範囲内に規定することによっ
て、ランプの色度を白色の色度範囲内に納めることがで
きる。また、ランプ電力４５Ｗの場合を示したが、ラン
プ電力３５〜５５（Ｗ）の範囲においても同様の結果で
あった。
ｇ／ｃｃ）以下にした場合も、白色の色度範囲から外れ
る。よって、ＹＩ3の添加量は、０．８〜１２（ｍｇ／
ｃｃ）が望ましく、この範囲内に規定することによっ
て、ランプの色度を白色の色度範囲内に納めることがで
きる。また、ランプ電力４５Ｗの場合を示したが、ラン
プ電力３５〜５５（Ｗ）の範囲においても同様の結果で
あった。
【００３１】（実施の形態２）以下に本発明の実施の形
態２について説明する。図１に示した実施の形態１のラ
ンプと金属ハロゲン化物１６以外全く同構成のランプを
数種類試作した。試作したランプは、第３の金属ハロゲ
ン化物をヨウ化インジウム（以下：ＩｎＩと記す）とし
ている。つまり、金属ヨウ化物１６が従来のＳｃＩ３と
ＮａＩとＩｎＩで構成されている。
態２について説明する。図１に示した実施の形態１のラ
ンプと金属ハロゲン化物１６以外全く同構成のランプを
数種類試作した。試作したランプは、第３の金属ハロゲ
ン化物をヨウ化インジウム（以下：ＩｎＩと記す）とし
ている。つまり、金属ヨウ化物１６が従来のＳｃＩ３と
ＮａＩとＩｎＩで構成されている。
【００３２】このランプを２００Ｈｚの矩形波電流で電
力４５（Ｗ）で水平点灯したときの最冷点温度は、発光
管下部で表面温度約７００（度）であった。これより、
ＩｎＩの存在する発光管内壁の温度は、約８００（度）
と推定される。８００度におけるＩｎＩの蒸気圧は約２
（ａｔｍ）であり、Ｉｎ単体の電離電圧は、５．８（ｅ
Ｖ）であり、請求項１を満たしている。このランプの電
圧は４５（Ｖ）であった。従来のＩｎＩを添加していな
いランプの電圧は２８（Ｖ）であったから、ＩｎＩを添
加したことによって、１７（Ｖ）電圧上昇したことにな
る。
力４５（Ｗ）で水平点灯したときの最冷点温度は、発光
管下部で表面温度約７００（度）であった。これより、
ＩｎＩの存在する発光管内壁の温度は、約８００（度）
と推定される。８００度におけるＩｎＩの蒸気圧は約２
（ａｔｍ）であり、Ｉｎ単体の電離電圧は、５．８（ｅ
Ｖ）であり、請求項１を満たしている。このランプの電
圧は４５（Ｖ）であった。従来のＩｎＩを添加していな
いランプの電圧は２８（Ｖ）であったから、ＩｎＩを添
加したことによって、１７（Ｖ）電圧上昇したことにな
る。
【００３３】以上、金属ハロゲン化物１６としてＳｃＩ
3とＮａＩに加えて、ＩｎＩを添加した構成の本発明の
メタルハライドランプは、従来のＳｃＩ3とＮａＩのみ
で構成されたメタルハライドランプと比較して、より高
いランプ電圧を有する。それ故、ランプ電流を抑制で
き、電極での熱ロスがより少なく、電極の過度の温度上
昇が防止できるため、黒化の少ない長寿命なランプを実
現できる。
3とＮａＩに加えて、ＩｎＩを添加した構成の本発明の
メタルハライドランプは、従来のＳｃＩ3とＮａＩのみ
で構成されたメタルハライドランプと比較して、より高
いランプ電圧を有する。それ故、ランプ電流を抑制で
き、電極での熱ロスがより少なく、電極の過度の温度上
昇が防止できるため、黒化の少ない長寿命なランプを実
現できる。
【００３４】また、本実施の形態のランプの放射光の色
度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプロットしたもの
を図４に示す。図４中の実線で示した枠は、図２、図３
と同様で、日本電球工業会規格の自動車前照灯用ＨＩＤ
光源（ＪＥＬ ２１５）に記載されている白色光源の色
度範囲内である。これは、請求項３に示した式で表され
る。よって、本実施の形態のランプは自動車前照灯用白
色光源の色度を満たしている。
度点をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上にプロットしたもの
を図４に示す。図４中の実線で示した枠は、図２、図３
と同様で、日本電球工業会規格の自動車前照灯用ＨＩＤ
光源（ＪＥＬ ２１５）に記載されている白色光源の色
度範囲内である。これは、請求項３に示した式で表され
る。よって、本実施の形態のランプは自動車前照灯用白
色光源の色度を満たしている。
【００３５】また、本実施の形態のランプの光束は、３
６００（ｌｍ）である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約２０００（ｌｍ）である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
６００（ｌｍ）である。ここで、現在、自動車前照灯用
として一般的に使用されているハロゲンランプの光束
は、約２０００（ｌｍ）である。よって、本実施の形態
のランプは自動車前照灯用として使用できる光束を持っ
ている。
【００３６】なお、本実施の形態１および２では、第３
の添加物としてＹＩ3、ＩｎＩの場合について説明し
た。第３の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物で
あり、金属単体の電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、
動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が１０-5（ａｔ
ｍ）以上であれば、ＹＩ3、ＩｎＩ以外でもかまわな
い。例えば、ＹＢｒ3（臭化イットリウム）、ＩｎＩ
3（３ヨウ化インジウム）、ＩｎＢｒ（臭化インジウ
ム）、ＴｌＩ（ヨウ化タリウム）等でも良い。
の添加物としてＹＩ3、ＩｎＩの場合について説明し
た。第３の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物で
あり、金属単体の電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、
動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が１０-5（ａｔ
ｍ）以上であれば、ＹＩ3、ＩｎＩ以外でもかまわな
い。例えば、ＹＢｒ3（臭化イットリウム）、ＩｎＩ
3（３ヨウ化インジウム）、ＩｎＢｒ（臭化インジウ
ム）、ＴｌＩ（ヨウ化タリウム）等でも良い。
【００３７】その反面、第３の添加物の金属単体での電
離電圧が５（ｅＶ）以下の物質、例えばＣｓＩ（ヨウ化
セシウム：電離電圧３．９（ｅＶ））を添加した場合
は、ランプ電圧が低下する。これは、電離電圧が低いた
め多量の電子がアーク中に供給された結果、ランプ電流
が増大し、その分ランプ電圧が減少するためである。
離電圧が５（ｅＶ）以下の物質、例えばＣｓＩ（ヨウ化
セシウム：電離電圧３．９（ｅＶ））を添加した場合
は、ランプ電圧が低下する。これは、電離電圧が低いた
め多量の電子がアーク中に供給された結果、ランプ電流
が増大し、その分ランプ電圧が減少するためである。
【００３８】また、第３の添加物の電離電圧が１０（ｅ
Ｖ）以上の物質、例えばＨｇ（水銀）を添加した場合
は、ランプの効率が低下した。
Ｖ）以上の物質、例えばＨｇ（水銀）を添加した場合
は、ランプの効率が低下した。
【００３９】また、動作時のランプ温度で決定される蒸
気圧が１０-5以下の物質、例えば、ＢａＩ2（ヨウ化バ
リウム）を封入した場合は、ランプ電圧は上昇しない。
気圧が１０-5以下の物質、例えば、ＢａＩ2（ヨウ化バ
リウム）を封入した場合は、ランプ電圧は上昇しない。
【００４０】なお、本実施の形態１〜２で記載した封入
量および封入比以外でも、ＹＩ3、ＩｎＩを添加するこ
とによって電圧上昇の効果が得られる。
量および封入比以外でも、ＹＩ3、ＩｎＩを添加するこ
とによって電圧上昇の効果が得られる。
【００４１】なお、本実施の形態１〜２では、第３の添
加物として、１種の金属ハロゲン化物を添加した場合に
ついて説明したが、請求項１を満たす物質であれば、複
数の物質の組み合わせでも同様の効果が得られる。
加物として、１種の金属ハロゲン化物を添加した場合に
ついて説明したが、請求項１を満たす物質であれば、複
数の物質の組み合わせでも同様の効果が得られる。
【００４２】なお、本実施の形態１〜２では、ハロゲン
化物のハロゲンとしてＩ（ヨウ素）の場合を説明した
が、Ｂｒ（臭素）など他のハロゲン、また、それらの組
み合わせにおいても同様の効果が得られる。
化物のハロゲンとしてＩ（ヨウ素）の場合を説明した
が、Ｂｒ（臭素）など他のハロゲン、また、それらの組
み合わせにおいても同様の効果が得られる。
【００４３】なお、本実施の形態１〜２では、電力４５
Ｗの場合を説明したが、電力に関係なくランプ電圧の上
昇の効果が得られる。
Ｗの場合を説明したが、電力に関係なくランプ電圧の上
昇の効果が得られる。
【００４４】なお、本実施の形態１〜２では、Ｘｅを常
温で７気圧封入した場合を説明したが、希ガスの種類と
圧力には関係せず、本発明の効果が得られる。また、始
動時の光立ち上がり特性とランプの破壊強度を考慮する
と、Ｘｅ圧は常温で１〜１０気圧程度が望ましい。
温で７気圧封入した場合を説明したが、希ガスの種類と
圧力には関係せず、本発明の効果が得られる。また、始
動時の光立ち上がり特性とランプの破壊強度を考慮する
と、Ｘｅ圧は常温で１〜１０気圧程度が望ましい。
【００４５】なお、本実施の形態１〜２では、１対の電
極を有するメタルハライドランプについて記載したが、
無電極のメタルハライドランプにおいても同様の効果が
得られる。
極を有するメタルハライドランプについて記載したが、
無電極のメタルハライドランプにおいても同様の効果が
得られる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明は発光管内に希ガ
スとＳｃ（スカンジウム）のハロゲン化物とＮａ（ナト
リウム）のハロゲン化物に加えて第３の添加物を添加し
た構成であり、前記第３の添加物は、金属もしくは金属
ハロゲン化物であり、前記第３の添加物は、金属単体の
電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、前記第３の添加物
は、動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が１０
-5（ａｔｍ）以上であるものの中から選定することによ
って、発光管内圧を過度に上昇させることなく、またラ
ンプの効率を低下させずに、ランプ電圧を上げることが
できる。これによって、ランプの電流を比較的低くおさ
えることができ、電極への熱負荷を低減できる。よっ
て、電極の飛散による発光管の黒化を抑制できるため、
ランプの光束維持率を向上できる。また、発光管内圧を
比較的低く抑えることができるため、発光管寿命も向上
できる。
スとＳｃ（スカンジウム）のハロゲン化物とＮａ（ナト
リウム）のハロゲン化物に加えて第３の添加物を添加し
た構成であり、前記第３の添加物は、金属もしくは金属
ハロゲン化物であり、前記第３の添加物は、金属単体の
電離電圧が５〜１０（ｅＶ）であり、前記第３の添加物
は、動作時のランプ温度で決定される蒸気圧が１０
-5（ａｔｍ）以上であるものの中から選定することによ
って、発光管内圧を過度に上昇させることなく、またラ
ンプの効率を低下させずに、ランプ電圧を上げることが
できる。これによって、ランプの電流を比較的低くおさ
えることができ、電極への熱負荷を低減できる。よっ
て、電極の飛散による発光管の黒化を抑制できるため、
ランプの光束維持率を向上できる。また、発光管内圧を
比較的低く抑えることができるため、発光管寿命も向上
できる。
【００４７】つまり、本発明のメタルハライドランプ
は、ランプ寿命が長いため、ユーザーの経済的負担が軽
く、かつ白色で明るいランプを得ることができる。
は、ランプ寿命が長いため、ユーザーの経済的負担が軽
く、かつ白色で明るいランプを得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１のメタルハライドランプ
を示す図
を示す図
【図２】本発明の実施の形態１のメタルハライドランプ
の放射光の色度点を示す図
の放射光の色度点を示す図
【図３】本発明の実施の形態１のメタルハライドランプ
のＹＩ３の添加量を変化させたときの放射光の色度点を
示す図
のＹＩ３の添加量を変化させたときの放射光の色度点を
示す図
【図４】本発明の実施の形態２のメタルハライドランプ
の放射光の色度点を示す図
の放射光の色度点を示す図
【図５】従来のメタルハライドランプを示す図
１１ 発光管 １２ 封止部 １３ 電極 １４ モリブデン箔 １５ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 毅 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 桐生 英明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】発光管内に希ガスとＳｃ（スカンジウム）
のハロゲン化物とＮａ（ナトリウム）のハロゲン化物に
加えて第３の添加物を添加した構成であり、 前記第３の添加物は、金属もしくは金属ハロゲン化物で
あり、 前記第３の添加物は、金属単体の電離電圧が５〜１０
（ｅＶ）であり、 前記第３の添加物は、動作時のランプ温度で決定される
蒸気圧が１０-5（ａｔｍ）以上であるものの中から選定
されたことを特徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項２】前記第３の添加物は、Ｙ（イットリウム）
のハロゲン化物であることを特徴とする請求項１記載の
メタルハライドランプ。 - 【請求項３】前記第３の添加物は、Ｉｎ（インジウム）
のハロゲン化物であることを特徴とする請求項１記載の
メタルハライドランプ。 - 【請求項４】ランプの放射光の色度点がＣＩＥ１９３１
ｘｙ色度図上で以下の式を満たすように動作することを
特徴とした請求項１から３のいずれかに記載のメタルハ
ライドランプ。 ｘ≧０．３１０ ｘ≦０．５００ ｙ≦０．１５０＋０．６４０ｘ ｙ≦０．４４０ ｙ≧０．０５０＋０．７５０ｘ ｙ≧０．３８２（ただしｘ≧０．４４） - 【請求項５】前記第３の添加物は、ＹＩ3であり、ＹＩ3
の封入量が単位発光管内容積あたり０．８〜１２（ｍｇ
／ｃｃ）であり、ランプ電力が３５〜５５（Ｗ）で点灯
されることを特徴とする請求項４記載のメタルハライド
ランプ。 - 【請求項６】ランプの光束が２０００（ｌｍ）以上で動
作することを特徴とする請求項１から５記載のメタルハ
ライドランプ。 - 【請求項７】希ガスは少なくともＸｅ（キセノン）を含
み、希ガスの封入圧力は室温で１〜１０気圧であること
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のメタル
ハライドランプ。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26464998A JP3388539B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-09-18 | 無水銀メタルハライドランプ |
| PCT/JP1999/000713 WO1999043020A1 (fr) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | Lampe a iodures metalliques exempte de mercure |
| EP99905225A EP1037258B1 (en) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | Mercury-free metal halide lamp |
| KR1019997007601A KR20000075542A (ko) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | 무수은 메탈 할라이드 램프 |
| CNB998001635A CN100339935C (zh) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | 无汞金属卤化物灯 |
| US09/381,140 US6265827B1 (en) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | Mercury-free metal halide lamp |
| DE69940721T DE69940721D1 (de) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | Quecksilberfreie metallhalogenidlampe |
| CNB2004100317982A CN1324643C (zh) | 1998-02-20 | 1999-02-17 | 无汞金属卤化物灯 |
| MYPI99000582A MY119744A (en) | 1998-02-20 | 1999-02-19 | Mercury-free metal halide lamp |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3841798 | 1998-02-20 | ||
| JP10-38417 | 1998-02-20 | ||
| JP26464998A JP3388539B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-09-18 | 無水銀メタルハライドランプ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002221017A Division JP2003051283A (ja) | 1998-02-20 | 2002-07-30 | 無水銀メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307048A true JPH11307048A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3388539B2 JP3388539B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=26377668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26464998A Expired - Lifetime JP3388539B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-09-18 | 無水銀メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3388539B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158567A3 (en) * | 2000-05-26 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free high-intensity discharge lamp operating apparatus and mercury-free metal halide lamp |
| US6639343B2 (en) | 2000-07-14 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free metal halide lamp |
| US6670765B2 (en) | 2001-08-24 | 2003-12-30 | Stanley Electric Co., Ltd. | Mercury-free metal halide lamp, with contents and electric power control depending on resistance properties |
| US7116050B2 (en) | 2003-11-03 | 2006-10-03 | Harison Toshiba Lighting Corp. | Metal halide lamp, headlight apparatus for vehicle using the same, and method of manufacturing metal halide lamp |
| US7242144B2 (en) | 2001-09-27 | 2007-07-10 | Harison Toshiba Lighting Corp. | High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device and automotive headlamp apparatus |
| KR100824336B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2008-04-22 | 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 | 메탈 할라이드 램프 |
| US7438620B2 (en) | 2004-12-02 | 2008-10-21 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Arc tube of discharge lamp having electrode assemblies receiving vacuum heat treatment and method of manufacturing of arc tube |
| US7583028B2 (en) | 2003-12-22 | 2009-09-01 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Mercury free arc tube for a discharge lamp |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP26464998A patent/JP3388539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158567A3 (en) * | 2000-05-26 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free high-intensity discharge lamp operating apparatus and mercury-free metal halide lamp |
| US6608444B2 (en) | 2000-05-26 | 2003-08-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free high-intensity discharge lamp operating apparatus and mercury-free metal halide lamp |
| US6639343B2 (en) | 2000-07-14 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free metal halide lamp |
| US6670765B2 (en) | 2001-08-24 | 2003-12-30 | Stanley Electric Co., Ltd. | Mercury-free metal halide lamp, with contents and electric power control depending on resistance properties |
| KR100824336B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2008-04-22 | 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 | 메탈 할라이드 램프 |
| US7242144B2 (en) | 2001-09-27 | 2007-07-10 | Harison Toshiba Lighting Corp. | High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device and automotive headlamp apparatus |
| US7116050B2 (en) | 2003-11-03 | 2006-10-03 | Harison Toshiba Lighting Corp. | Metal halide lamp, headlight apparatus for vehicle using the same, and method of manufacturing metal halide lamp |
| US7583028B2 (en) | 2003-12-22 | 2009-09-01 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Mercury free arc tube for a discharge lamp |
| US7438620B2 (en) | 2004-12-02 | 2008-10-21 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Arc tube of discharge lamp having electrode assemblies receiving vacuum heat treatment and method of manufacturing of arc tube |
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