JP2000277053A

JP2000277053A - メタルハライドランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2000277053A
Application number: JP7862299A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hiruta; 寿男蛭田; Toshihiko Ishigami; 敏彦石神
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電極および外部導電体と気密容器との熱膨張率
の違いにより発生する気密容器のクラックを抑制し得る
メタルハライドランプを提供することを目的とする。【解決手段】気密容器１１と；この気密容器に封着され
た一対の電極１４，１５と；この電極に接続され前記気
密容器に封着された金属箔１６と；この金属箔に接続さ
れ一方が気密容器に封着された外部導電体１７と；第１
のハロゲン化物、第２のハロゲン化物および希ガスを含
んで気密容器内に封入された放電媒体とを備え、電極お
よび外部導電体のうち少なくとも電極の表面には粒径
０．０２０〜０．０７０ミクロンのタングステン粉末が
被着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、メタルハライド
ランプおよび照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電極を備えた透光性の気密容器に希ガス
と金属ハロゲン化物と水銀を封入したメタルハライドラ
ンプは高効率で高演色性のために広く使用されている。
また、最近にあっては、環境問題がクローズアップされ
ているため、放電媒体として環境汚染が心配される水銀
を封入しないメタルハライドランプが開発されつつあ
る。

【０００３】この種のランプは、例えば車両用の前照灯
として多用されることが考えラけるが、自動車用の用途
の場合には、速やかに光束が立ち上がることが強く求め
られる。

【０００４】このため、メタルハライドランプの始動時
に、通常の定格電流の数倍程度の電流を通電して、光束
の立ち上がり時間を短縮改善することが試みられてい
る。

【０００５】しかしながら、始動時に過大な電流を通電
すると、電極や外部導電体などの金属構成部品が急激に
熱膨張して、通常石英等が使用されている気密容器との
熱膨張係数との相違に起因して気密容器とこれら金属構
成部品との封着部分にクラックが生じたり、また、気密
容器がリークする等の不具合が発生していた。

【０００６】この不具合を改善しようとするものとし
て、特開平１０−２２３１７５号公報に示されるよう
に、電極に熱膨張の緩衝材としてのコイルを巻回させる
ものや、特開平１０−２４１６３０号公報に示されるよ
うに、電極に螺旋状の溝を施して石英ガラスとの勘合性
を増そうとしたものが知られている。

【０００７】しかしながら、前者のコイルを巻きつける
ものでは、このコイルの周囲や端部付近において石英ガ
ラスが流れ込まない空洞が生じるため、気密容器のリー
クが生じ易くなり、また、後者のものも同様に空洞が生
じ易く、さらに、熱膨張を緩和する作用は期待できない
ものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては、電極および外部導電体と気密容器との熱膨張率の
違いにより発生する気密容器のクラックを抑制し得るメ
タルハライドランプを提供することを目的とする。

【０００９】特に、水銀が封入されていないメタルハラ
イドランプはランプ電圧が比較的低く、定ランプ電力で
駆動するためにはランプ電流を高めねばならないので、
電極に加わる衝撃が大きくなるという不具合があるが、
このようなメタルハライドランプにおいても、気密容器
のクラックを効果的に低減しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のメタル
ハライドランプは、気密容器と；この気密容器に封着さ
れた一対の電極と；この電極に接続され気密容器に封着
された金属箔と；この金属箔に接続され一方が気密容器
に封着された外部導電体と；第１のハロゲン化物、第２
のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封入
された放電媒体とを備え、電極および外部導電体の表面
には粒径０．０２０〜０．０７０ミクロンのタングステ
ン粉末が被着されていることを特徴とする。

【００１１】したがって、被着されたタングステン粉末
が気密容器との勘合性を増大させると共に、そのタング
ステン粉末は、緩衝材として作用して熱膨張による気密
容器と、電極及び外部導電体とに生じる応力を点の作用
で分散させ、つまり、気密容器と点で封着されることに
なるため、気密容器のクラックを抑制し得る。

【００１２】請求項２に記載のメタルハライドランプ
は、請求項１記載のものにあって、放電媒体は無水銀で
あり、Ｎａ，Ｓｃおよび希土類金属からなるグループの
中から選択された１種類または複数種類のハロゲン化物
を主体とする第１のハロゲン化物と、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚ
ｎ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｒｅ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｂｅ，Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆからなるグループの中
から選択された１種類または複数種類の元素のハロゲン
化物を主体とする第２のハロゲン化物を含むことを特徴
とするものである。

【００１３】この発明においては、放電媒体として水銀
が封入されていないため、ランプ電圧が比較的低く、定
ランプ電力で駆動するためにはランプ電流を高めねばな
らないので、電極に加わる衝撃が大きくなるが、請求項
１記載の発明と同様に気密容器のクラックを効果的に低
減し得る。

【００１４】請求項３記載の照明装置は、請求項１また
は２記載のメタルハライドランプと；このメタルハライ
ドランプを点灯する点灯回路とを備えていることを特徴
とし、前述の発明と同様の作用を有した照明装置が提供
し得る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態１
であるメタルハライドランプの構造を示す正面図であ
る。図１（ｂ）に示すように、このメタルハライドラン
プ１は、発光管２の一端側が口金３に接続、固定されて
いて、他端が外部導電体１７を介して口金３に接続され
ている。発光管２は、紫外線をカットする外管４で覆わ
れ、この外管４の両端は発光管２に固着されている。

【００１６】図１（ａ）に示すように、発光管２は、主
として石英製の気密容器１１を有し、この気密容器１１
は、径６．５ｍｍ、長さ７．０ｍｍの回転楕円面形状の
発光部と、この発光部１２の長軸方向の両端に形成され
ている一対の細長い封止部１３，１３とからなる。一対
の電極１４，１５は、例えば径０．４ｍｍ、長さ８．０
ｍｍのタングステン棒で構成され、気密容器１１内に封
着されている。また、Ｍｏ製の金属箔１６、１６が気密
容器２の封止部１３，１３部分に封着きれ、電極１４，
１５の各々に接続されている。また、金属箔１６，１６
には、各々、Ｍｏ製の外部導電体１７，１７が接続さ
れ、この外部導電体１７，１７は一方が封止部１３，１
３部分に封着されている。

【００１７】気密容器１１内には、第１のハロゲン化
物、第２のハロゲン化物および希ガスを含み、水銀を含
んではいない放電媒体が封入されている。第１のハロゲ
ン化物は、Ｎａ，Ｓｃおよび希土類金属からなるグルー
プの中から選択された１種類または複数種類の元素のハ
ロゲン化物であり、第２のハロゲン化物は、Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｒｅ，Ｍｇ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｂｅ，Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆからなるグルー
プの中から選択された１種類または複数種類の元素のハ
ロゲン化物である。

【００１８】本実施形態においては、放電媒体として、
ＳｃＩ3が０．６ｍｇ，ＮａＩが４．２ｍｇ，ＺｎＩ2が
０．６ｍｇ及びＸｅが５気圧封入され、定格ランプ入力
電力は５０Ｗに設計されている。

【００１９】また、直流点灯用のメタルハライドランプ
を構成するときには、陰極として動作する一方の電極１
５側のみの封止部１３の表面に、例えばアルミナからな
る保温膜を形成することが好ましい。

【００２０】すなわち、直流点灯のときには、気密容器
１１内の発光物質は、気密容器１１の陰極１５側の壁に
移動する。その理由は、気密容器１１内に封入されてい
るＳｃ，Ｎａなどかイオン化して陰極１５に引かれるた
めである。このように、気密容器１１内の発光物質が、
陰極１５側の気密容器１１の壁に移動して、余剰の発光
物質が陰極１５側に存在することと、陽極１４のほうが
電極温度が高いため、気密容器１１の壁の温度も、陽極
１４側より陰極１５側の方が低めになる。これにより、
光の波長に対する分光特性が変化し、メタルハライドラ
ンプ１が発する光の色が時間とともに変化する。

【００２１】そこで、陰極１５側のみの封止部１３の表
面に保温膜を形成すれば、陰極の電極１５側の気密容器
１１の壁が冷却すること防止して、メタルハライドラン
プ１が発する光が時間経過によっても変化しないように
することができる。

【００２２】また、電極１４，１５および外部導電体１
７，１７の表面には、粒径０．０２０〜０．０７０ミク
ロンのタングステン粉末が被着されている。

【００２３】すなわち、メタルハライドランプの点灯時
には、気密容器と電極および外部導電体（特に、高温に
なる電極）との間の熱膨張率の差により、気密容器に応
力がかかってクラックやリークが発生するおそれがあ
る。

【００２４】そこで、前記のように、電極１４，１５及
び外部導電体１７，１７の表面に０．０２０〜０．０７
０ミクロンの粒径のタングステンを被着すれば、電極１
４，１５や外部導電体１７，１７は気密容器１１に点で
固着されることになるため、気密容器１１にかかる応力
を分散してクラックの発生を抑制することができること
が実験により確認された。

【００２５】より具体的には、上記実施形態によるメタ
ルハライドランプと、タングステン粉末を被着させない
他は同一仕様の従来例のメタルハライドランプを多数製
作して、始動時には電流を４Ａを通電し、時間と共に定
格電流の１．２Ａまで電流を絞る始動点灯を３分間行っ
た後、５分間消灯させ、またその後、上記始動点灯状態
と消灯状態を繰り返す点滅試験を実施したところ、従来
例によるものは、３０００回以内の点滅サイクルで封着
部にクラックが発生しリークしたのに対し、本実施形態
によるものは、およそ２万回の点滅サイクル経過後で
も、クラックは生じなかったものである。

【００２６】次に、図３は、この発明の実施の形態１で
ある照明装置２１の回路図である。この照明装置は前記
メタルハライドランプ１と、このメタルハライドランプ
１を点灯駆動する点灯回路２２とからなる。点灯回路２
２は、直流電源２３と、平滑コンデンサ２４と、直流電
圧を所定値の電圧に変換するチョッパ回路２５と、チョ
ッパ回路２５を制御する制御回路２６と、ランプ電圧を
検出するランプ電圧センサ２７と、ランプ電流を検山す
るランプ電流センサ２８とからなる。

【００２７】制御回路２６は、ランプ電圧センサ２７、
ランプ電流センサ２８の検出信号に基づき、チョッパ回
路２５を制御してメタルハライドランプ１を定電力制御
する。また、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上の
電流をメタルハライドランプ１に供給し、時間の経過と
ともにランプ電流を絞るような制御も行う。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、被着さ
れたタングステン粉末が気密容器との勘合性を増大させ
ると共に、そのタングステン粉末は、緩衝材として作用
して熱膨張による気密容器と、電極及び外部導電体とに
生じる応力を点の作用で分散させ、つまり、気密容器と
点で封着されることになるため、気密容器のクラックを
抑制することができる。

【００２９】また、請求項２記載のメタルハライドラン
プにおいては、放電媒体として水銀が封入されていない
ため、ランプ電圧が比較的低く、定ランプ電力で駆動す
るためにはランプ電流を高めねばならないので電極に加
わる衝撃が大きくなり易いが、請求項１記載の発明と同
様に気密容器のクラックを効果的に低減し得る。

【００３０】請求項３記載の照明装置は、請求項１また
は２に記載の発明と同様の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態であるメタルハライドラ
ンプの構造を示す正面図。

【図２】この発明の実施の形態である照明装置の点灯回
路の回路図。

【符号の説明】

１メタルハライドランプ３口金４外管１１気密容器１３封止部１４電極１５電極１６金属箔１７外部導電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密容器と；この気密容器に封着された一
対の電極と；この電極に接続され前記気密容器に封着さ
れた金属箔と；この金属箔に接続され一方が前記気密容
器に封着された外部導電体と；第１のハロゲン化物、第
２のハロゲン化物および希ガスを含んで気密容器内に封
入された放電媒体とを備え、電極および外部導電体の表面には粒径０．０２０〜０．
０７０ミクロンのタングステン粉末が被着されているこ
とを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】放電媒体は無水銀であり、Ｎａ，Ｓｃおよ
び希土類金属からなるグループの中から選択された１種
類または複数種類のハロゲン化物を主体とする第１のハ
ロゲン化物と、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｃｒ，
Ｇａ，Ｒｅ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｂｅ，Ｔｉ，Ｚｒおよ
びＨｆからなるグループの中から選択された１種類また
は複数種類の元素のハロゲン化物を主体とする第２のハ
ロゲン化物を含む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】請求項１または２記載のメタルハライドラ
ンプと；このメタルハライドランプを点灯する点灯回路
とを備えている照明装置。