JP2004006198A

JP2004006198A - High pressure discharge lamp, lighting system, headlamp for automobile, and arc tube for high pressure discharge lamp

Info

Publication number: JP2004006198A
Application number: JP2002218422A
Authority: JP
Inventors: Tokuichi Niimi; 新見　徳一
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate design capable of improving converging efficiency of a projection beam into a focus when a high pressure discharge lamp is used as a pseudo point source. <P>SOLUTION: This high pressure discharge lamp 1A is formed of semi-transparent translucent ceramics, and provided with a pair of openings 2a and a light emitting part 2b. The discharge lamp is provided with: an arc tube 2A having an internal space 6 filled with an ionizable light emitting substance and a starter gas; a pair of discharge electrodes 5 housed in the internal space 6; and electrode supporting materials 4 fixed to the openings 2a with the discharge electrodes 5 mounted. The arc tube 2A is provided with a thicker wall part 2g and a thinner wall part 2c in the light emitting part 2b. The cross-sectional area of the thinner wall part 2c is 35 to 80% of that of the thicker wall part 1g. The brightness center 9 of the light emitting part 2b is present in the thinner wall part 2c. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ヘッドランプ等に適した高圧放電灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ヘッドライトとして、石英製の放電管を使用した高圧放電灯が、その明るさや発光効率の高さのために、広く使用されてきている。このような石英管を用いた放電灯は、放電管が透明であるため、放電管内の発光ガスによる発光部をそのまま放電灯の点光源として扱うことができる。
【０００３】
特開平５−７４２０４号公報に記載の自動車用ヘッドランプにおいては、放電バルブを紫外線遮蔽用容器内に収容し、リフレクターによって放電バルブからの発光を反射し、投影している。特開平５−８６８４号公報に記載の放電灯ヘッドランプにおいては、ヘッドランプ用の光源としてメタルハライドランプと高圧ナトリウムランプとを併用することを開示している。
【０００４】
また、本出願人は、特開２００１−７６６７７号公報において、自動車用ヘッドランプの疑似点光源として使用可能な高圧放電灯を開示している。この公報の記載によると、石英製の発光管を使用した場合には、発光管の内部に発光体を収容し、発光させると、透明な石英発光管の外部から内部の発光体が見えるので、発光体が点光源として機能する。しかし、透光性の多結晶アルミナからなる発光管を使用した高圧放電灯は、半透明であることから、外部から見ると、発光管の全体が一体の発光体をなしているように見える。従って、発光管それ自体を充分に小型化することによって疑似点光源として使用可能な状態としている。具体的には、発光管の長さを６−１５ｍｍとし、放電灯内のアーク長を１−６ｍｍとしている。そして、このような小型の発光管を用いた高圧放電灯を実現可能とする構造を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば自動車用ヘッドランプにおいては、所定位置に発光管を設置し、発光管からの発光をリフレクター（反射板）によって反射させ、前方に投射する。この際、投射後の集光位置にズレが生じないようにするために、点光源とリフレクターとの三次元的な位置関係や、リフレクターの表面形状は厳密に定まっている。更に、自動車用ヘッドランプの場合には、２つの点灯モード、即ち走行モードとすれ違いモードとがある。周知のとおり、走行モードの場合にはヘッドランプからのビームを集光して前方に投射し、すれ違いモードの場合には、ビームを斜め下方へと投射する。高圧放電灯を疑似点光源として利用した自動車用ヘッドランプの場合には、相異なる点灯モードに対応して、高圧放電灯とリフレクターとの位置関係を変更することによって、投射ビームの集光位置を変更する必要がある。
【０００６】
しかし、高圧放電灯の発光管を疑似点光源として利用した場合には、相異なる点灯モードに対応して、発光管とリフレクターとの位置関係を変更し、投射ビームの集光位置を変化させると共に、各集光位置に高効率で投射ビームの焦点を合わせることが、設計上は現実的には難しいことが判明してきた。
【０００７】
即ち、発光管にある程度の大きさがあることから、例えば走行モードにおいて発光管とリフレクターとをほぼ完全に位置合わせし、集光位置に焦点が合うようにすると、すれ違いモードにおいてリフレクターを動かしたときに、集光位置へと投射ビームの焦点を完全に合わせることが設計上難しい。この問題を解決するためには、発光管の寸法を小さくすることが有効であるが、発光管を更に小型化すると、製造が困難となり、製造コストが上昇するおそれがある。
【０００８】
更に、透光性の多結晶アルミナからなる発光管を使用した高圧放電灯を、リフレクターを備えた自動車用ヘッドランプに適用した場合には、長時間にわたって高いエネルギーで点灯−消灯サイクルを実施した後に、発光管にクラックが見られることがあった。石英発光管を用いた自動車用ヘッドランプでは、たとえ定格よりも高いエネルギーを供給して長時間点灯−消灯サイクルを実施した後にも、このような現象は見られない。
【０００９】
本発明の課題は、高圧放電灯を疑似点光源として使用したときに、投射ビームの焦点への集光効率を向上させ得るような設計を容易化することである。
【００１０】
また、本発明の課題は、高圧放電灯を疑似点光源として使用したときに、長時間にわたって高いエネルギーで点灯−消灯サイクルを実施した後にも、発光管でのクラック発生を防止できるような構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半透明な透光性セラミックスからなり、一対の開口部と発光部とを備えており、内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されている発光管、発光管の内部空間に収容されている一対の放電用電極、および放電用電極が取り付けられており、発光管の開口部に固定されている電極保持材を備えており、発光部が肉厚部と肉薄部とを備えており、肉薄部の横断面の断面積が、肉厚部の横断面の断面積の３５％以上、８０％以下であり、発光部の輝度中心が肉薄部に存在することを特徴とする、高圧放電灯に係るものである。
【００１２】
また、本発明は、前記の高圧放電灯を疑似点光源として備えていることを特徴とする、自動車用ヘッドランプに係るものである。
【００１３】
また、本発明は、半透明な透光性セラミックスからなり、一対の開口部と発光部とを備えており、内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されるべき高圧放電灯用発光管であって、発光部が肉厚部と肉薄部とを備えており、肉薄部の横断面の断面積が、肉厚部の横断面の断面積の３５％以上、８０％以下であることを特徴とする、発光管に係るものである。
【００１４】
本発明者は、発光部において発光管に肉厚部と肉薄部とを設け、肉薄部の横断面の断面積を肉厚部の横断面の断面積の３５％以上、８０％以下とすることによって、発光部の輝度中心を肉薄部に配置することを想到した。
【００１５】
即ち、いわゆる石英管のように透明な発光管を使用した場合には、発光管の内部の発光体が外部から見えるので、この発光体が点光源として機能する。この場合には、石英管内部の発光体の位置とリフレクターとの相対的位置を決定することによって、リフレクターによる反射後の投射ビームの焦点の位置を定めることができる。
【００１６】
本発明者は、この方法とは異なり、半透明な透光性セラミックスからなる発光管を前提とし、発光管の全体を疑似点光源とした。これと共に、発光管の発光部に肉薄部を設けることによって、肉薄部からの光束を肉厚部からの光束に比べて多くし、肉薄部を輝度中心とすることを想到した。こうした肉薄部の発光部内における位置と寸法とは比較的自由に設定できる。従って、発光管の肉薄部の位置と寸法とを適宜設定することによって、発光管における輝度中心の位置と輝度の分布とを適宜設定できる。
【００１７】
高圧放電灯を疑似点光源として利用する場合には、発光管からの発光を利用して投射ビームを得る場合に、上記のようにして予め設定された輝度中心の位置を点光源とみなし、各光学部品の位置と形状とを設計することによって、投射ビームの焦点への集光の度合いを向上させることが容易になる。
【００１８】
更に、前記高圧放電灯を疑似点光源として使用したときに、長時間にわたって高いエネルギーで点灯−消灯サイクルを実施した後にも、発光管でのクラック発生を防止できることを見出した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る高圧放電灯１Ａの縦断面図であり、図２は、発光管２Ａの要部を示す縦断面図である。
【００２０】発光管２Ａは、一対の開口部２ａと、一対の開口部２ａによって挟まれた発光部２ｂとを備えている。各開口部２ａの内側開口には、接合材３を介して電極保持材４が挿入され、固定されている。発光管２Ａの内部空間６にはイオン化発光物質、始動ガスが封入されている。メタルハライド高圧放電灯の場合には、放電管の内部空間に、アルゴン・キセノン等の不活性ガスとメタルハライドとを封入し、更に必要に応じて水銀もしくは金属亜鉛を封入する。
【００２１】
電極保持材４は、円筒部４ｃと、円筒部４ｃの末端に溶接された基部４ｂと、基部４ｂから内側へと向かって突出する電極保持部４ａとを備えている。電極保持部４ａは、本例では円柱形状をしている。電極保持部４ａの内側末端には電極５が突出し、電極５の先端にコイル５ａが巻き付けられている。なお、本例では電極５の先端にコイル５ａを設けたが、コイル５ａは必ずしも必要ない。
【００２２】
図２に示すように、発光管２Ａの外周面２ｅには凹部も凸部も設けられていない。従って、発光部２ｂにおける発光管２Ａの外径は略一定である。発光管２Ａの内周面２ｆ側には凹部２ｄが設けられており、凹部２ｄに対応して肉薄部２ｃが設けられている。本例では発光部２ｂに一つの連続した肉薄部２ｃを設けた。
【００２３】
この高圧放電灯１Ａに電力を供給すると、一対の電極５間で放電アークが発生し、イオン化発光物質が発光する。この発光によって、発光管の発光部２ｃの全体から光束が発生する。ここで、肉薄部２ｃの光透過率は、肉厚部２ｇの光透過率よりも高いので、肉薄部２ｃから主として発光する。この結果、発光部２ｂの肉薄部２ｃには、相対的に光束の多い明部７が発生し、肉厚部２ｇには、相対的に光束の少ない暗部８が発生する。肉薄部２ｃのうち最も肉厚の小さい点９が輝度中心となる。この輝度中心は、発光管１Ａの外周に沿ってリング状に延びる。
【００２４】
図３の高圧放電灯１Ｂにおいては、図１と同じ構成部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００２５】
高圧放電灯１Ｂの発光管２Ｂの発光部２ｂには、２個所の肉薄部２ｃが設けられており、２個所の肉薄部２ｃの間および各肉薄部２ｃの外側に、それぞれ肉厚部２ｇが設けられている。発光管２Ｂの外周面２ｅには凹部も凸部も設けられておらず、発光部２ｂにおける発光管２Ｂの外径は略一定である。発光管２Ｂの内周面２ｆ側には、２個所に凹部２ｄが設けられており、各凹部２ｄに対応して肉薄部２ｃが設けられている。
【００２６】
この高圧放電灯１Ｂに電力を供給すると、発光管の発光部２ｂの全体から光束が発生する。ここで、各肉薄部２ｃの光透過率は、各肉厚部２ｇの光透過率よりも高いので、各肉薄部２ｃから主として発光する。特に、各肉薄部２ｃのうち最も肉厚の小さい点９が輝度中心となる。各輝度中心２ｄは、発光管１Ａの外周に沿ってリング状に延びる。
【００２７】
図５は、石英管１８を使用した自動車用ヘッドランプ１５を示す模式図である。石英管１８は容器１９に収容されており、容器１９が、リフレクターを備えた容器１６の基部１７に取り付けられている。ランプ１５の前面側には窓１４が取り付けられている。石英管１８の内部には発光体２２が設けられている。
【００２８】
図６は、高圧放電灯を装備した自動車用ヘッドランプ２０を示す模式図である。２１は電気的接続手段である。
【００２９】
図５においては、石英製の発光管１８が透明であるので、発光体２２が、点光源として機能するような外径と長さとを有していればよい。
【００３０】
図６の自動車用ヘッドランプにおいては、発光管２Ａ、２Ｂの発光部の全体が発光するので、発光部の全体を疑似点光源化させる。従って、発光管２Ａ、２Ｂの発光部２ｂの外径および長さが、発光体２２（図５）と同程度であることが望ましい。
【００３１】
この観点から、具体的には、発光管の発光部２ｂの長さＬＯを１５ｍｍ以下とし、直径φ０を６ｍｍ以下とすることが望ましい（図１〜図４参照）。また、放電アーク長は１ｍｍ〜５ｍｍ程度は必要とされている。発光管の長さＬ０を６ｍｍ以上とすることによって、発光管の内部空間６のアーク長を１ｍｍ以上とすることが可能である。
【００３２】
ここで、本発明に従い、発光部２ｂの一部を輝度中心９とし、輝度中心９およびその近傍に光束を集中させることによって、輝度中心９を点光源として、リフレクターやその他の投射ビーム発生用光学部品の位置と形状とを設計することができる。これによって、従来よりも投射ビームの焦点位置への集光効率を向上させるような設計が容易になる。
【００３３】
発光管を構成する半透明な透光性セラミックスとしては以下を例示できる。
多結晶Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ。又は表面粗度Ｒａ≧１．０μｍの単結晶Ａｌ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３等。
【００３４】
また、半透明とは、以下の光透過率を意味している。
全光線透過率８５％以上かつ直線透過率３０％以下
【００３５】
放電用電極や電極保持材の材質は限定されないが、タングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた純金属が好ましく、あるいはタングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。特に、タングステン、モリブデンまたはタングステン−モリブデン合金が好ましい。また、これらの純金属または合金とセラミックスとの複合材料が好ましい。
【００３６】
前記肉厚部とは、発光部内において相対的に肉厚の大きい部分を言い、肉薄部とは、発光部内において相対的に肉厚の小さい部分を言う。
【００３７】
本発明においては、肉薄部の横断面の断面積を、肉厚部の横断面の断面積の３５％以上、８０％以下とする。これが８０％を超えると、肉厚部と肉薄部との間の輝度の相違が少なくなり、本発明の作用効果が得られなくなる。この観点からは、肉薄部の横断面の断面積を肉厚部の横断面の断面積の７０％以下とすることが更に好ましい。また、肉薄部の横断面の断面積が肉厚部の横断面の断面積の３５％未満であると、発光時に肉薄部において割れが発生しやすくなるので、肉薄部の強度を確保するという観点からは３５％以上とすることが必要である。この観点からは、肉薄部の横断面の断面積が肉厚部の横断面の断面積の５０％以上とすることが更に好ましい。
【００３８】
ここで、図１−図４の例においては、肉薄部２ｃの横断面の断面積が、肉厚部２ｇの近傍では大きく、輝度中心（最も肉厚の小さい部分）９で最小になる。このように肉薄部の横断面の断面積が段階的あるいは傾斜的に変化するような場合には、前述した「肉薄部の横断面の断面積」は、肉薄部の横断面の断面積の最小値をとる。
【００３９】
また、肉薄部２ｃの肉厚を、肉薄部の全体にわたって略一定とすることもできる。この場合には、肉薄部の横断面の断面積は、肉薄部の全長にわたって略一定となる。しかし、この場合には、肉厚部と肉薄部との境界において肉厚が非連続的に変化するために、点灯時にこの境界の近傍において発光管に割れが発生しやすくなるものと考えられる。従って、肉薄部の横断面の断面積は、肉厚部と肉薄部との境界から輝度中心へと向かって、連続的に変化していることが好ましい。
【００４０】
前記輝度中心とは、発光部において輝度の最も高い部分を意味する。輝度中心は一点である必要はなく、縦断面の方向に向かって延びていても良い。
【００４１】
輝度中心９からの単位面積当たりの光束は、暗部８からの単位面積当たりの光束の１．５倍以上とすることが好ましく、２倍以上とすることが更に好ましい。
【００４２】
好適な実施形態においては、発光管の外径が発光部の全長にわたって略一定である。このように発光管の外径を略一定とすることによって、発光管を疑似点光源として使用したときに、投射ビームの対称性が高くなる。
好適な実施形態においては、発光管の内壁面に凹部を設けることによって、肉薄部を形成する。これによる作用効果について述べる。
【００４３】
図７は、本発明外の高圧放電灯１１を概略的に示す縦断面図である。
【００４４】
発光管１２は、発光部１２ｂと、発光部１２ｂを挟む一対の開口部１２ａとを備えている。発光部１２ｂにおいて、発光管１２の外周面１２ｅ、内周面１２ｆには凹部や凸部は設けられていない。従って、発光管１２の発光部１２ｂの外径および内径は略一定である。
【００４５】
この高圧放電灯に電力を供給すると、一対の電極５間に放電アーク１０が発生する。高圧放電灯１１を水平方向に保持すると、放電アーク１０は、若干上方に向かって膨らむ傾向がある。この結果、発光管１２の上部の温度が、下部の温度に比べて相対的に上昇する。こうなると、発光停止時に上部が下部よりも急速に冷却され、収縮するので、下部には引張応力が加わる傾向がある。こうした引張応力はセラミックスの割れの原因となるおそれがある。
【００４６】
このような問題点を回避するためには、上部の温度が過度に上昇しないように、上部の最高温度について、大きい裕度をもって低めに設定する必要がある。しかし、この場合には、発光管の下部の両端において温度が低下し、イオン化発光物質の液化が生じやすくなり、これによって発光効率の低下が生ずる。
【００４７】
これに対して、発光管の内周面に凹部を形成すると、凹部においては放電アークから発光管への熱伝達が少なくなり、発光管の温度上昇が抑制される。従って、前述したように放電アークが発光管の内周面へと向かって膨らんだ場合に、発光管の局所的な温度上昇を抑制できる。
【００４８】
特に好適な実施形態においては、例えば図１、図２に示すように発光管に肉薄部を一つ設ける。特に好ましくは凹部２ｄを一つ設ける。この凹部２ｄは発光管の内部空間６に面する。この場合には、内部空間６および凹部２ｄによって形成される空間の形状が、放電アーク１０の形状と類似するので、発光管の局所的な温度上昇が一層抑制される。
【００４９】
次に、リフレクターを用いた照明装置中で本発明の高圧放電灯を使用した場合の作用効果について述べる。
【００５０】
半透明な発光管を疑似点光源として使用し、発光管から発光した光をリフレクターを用いて反射し、前方に投射する場合には、試験的に長時間にわたって高い電力で発光管を点灯−消灯サイクルに供した後に、発光管にクラックが発生することがあった。図５に示すように、発光管内のフィラメントを点光源として使用した場合には、このような問題点は発生しないことも分かった。
【００５１】
この原因は次のように考えられる。即ち、図５に示すように、発光管が透明であり、発光管内の発光体２２を点光源として使用した場合には、点光源から放射された光が発光管を通過し、リフレクター１６によって反射され、前方に投射される。この際、リフレクター１６と点光源２２との位置関係を正確に制御していれば、リフレクター１６から反射された光のうち、発光管に再び入射する光は少量である。
【００５２】
ところが、発光管を疑似点光源として使用する場合には、発光管の右半分と左半分との間で加熱温度が異なることがある。即ち、図８に示すように、発光管２Ａ（２Ｂ、１１）から矢印Ａのように赤外線が発光したものとする。この赤外線のうち大部分はリフレクター１６によって反射され、矢印Ｂのように前方に投射されるはずである。しかし、発光管が不透明な場合には、発光管での散乱等の理由によって、リフレクター１６表面での反射方向も若干ランダムになり、一部が矢印Ｃのように発光管２Ａ（２Ｂ、１１）へと再び入射する。この際、図９に示すように、発光管１１のうちリフレクターに近いハーフＥの方には、リフレクターから遠いハーフＦに比べて、多量の赤外線が入射することになる。この結果、ハーフＥとＦとでは温度が若干異なることになる。
【００５３】
ここで、点灯時には、放電灯の発光効率をできるだけ高くするために、発光管内の温度はできる限り高くすることが通常である。例えば発光管が多結晶アルミナからなる場合には、多結晶アルミナの実質的な軟化点である１２００℃付近より若干低い程度の高温で発光管を点灯させる。従って、点灯時には、ハーフＥとＦとの間で温度差が生じていたとしても、ハーフＥとＦとの境界Ｄ付近での応力は緩和され、クラックは生じない。
【００５４】
一方、消灯時には、放電によるエネルギー供給が瞬間的に停止し、発光管内部からの熱の放出が開始される。この際、図９において、熱の放出は、主として電極４を通した熱伝導と、発光管１２から雰囲気への熱輻射とによる。発光管も電極もほぼ左右対称であるので、熱放射量もＥとＦとでほぼ等しいと考えられる。このため、冷却初期において、領域ＥとＦとの間での温度差が残ったまま、発光管の温度が、その軟化点よりもかなり低い温度にまで低下し、応力を発生させる。この結果、２４のようにクラックが発生するものと思われる。
【００５５】
これに対して、図１０に示すように、発光管に薄肉部７および輝度中心９を設けると、下記の機構によってクラックが抑制されるものと思われる。即ち、ハーフＥとＦとの間の温度差を残したままで発光管２Ａが冷却されても、肉薄部７内においては、肉厚部に比べて、応力による割れが発生しにくい。その上、本発明においては、輝度中心９を設けているので、全体が均一厚さの場合と比べて、リフレクター表面における乱反射が少なく、リフレクターから反射してハーフＥに入射する赤外線を少なくできる。これらの相乗効果によって、発光管のクラックを抑制できるものと思われる。
【００５６】
図２、図４を参照しつつ、発光管における好適な寸法について述べる。
本発明の作用効果の観点からは、肉薄部２ｃの長さｍは短いことが好ましく、具体的には発光部２ｂの全長Ｌ０の０．７倍以下であることが好ましく、０．５倍以下であることが更に好ましい。ただし、肉薄部２ｃの長さｍが小さすぎると、肉薄部からの光束が少なくなり、かえって肉薄部を設けた意味が乏しくなるので、ｍはＬ０の０．２倍以上であることが好ましい。
【００５７】
肉厚部の厚さＴと肉薄部の厚さｔとの比率Ｔ／ｔは、前述したような横断面の断面積の比率から一義的に算出できる。
肉厚部の厚さＴは、発光管に強度を付与して長期間使用時の寿命を高くするという観点からは０．８ｍｍ以上が好ましく、１．１ｍｍ以上が更に好ましい。また、肉厚部の厚さＴが大きくなると、発光管からの発光効率が低下する。従って、発光管の発光効率を高くするという観点からは、肉厚部の厚さＴを０．８５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５５ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
肉薄部の厚さｔは、発光管に強度を付与して長期間使用時の寿命を高くするという観点からは０．６ｍｍ以上が好ましく、０．９ｍｍ以上が更に好ましい。また、肉薄部の厚さｔが大きくなると、輝度中心における光束が低くなる。従って、本発明の作用効果の観点から、肉薄部の厚さｔを０．７ｍｍ以下とすることが好ましく、０．４ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
【００５８】
接合材３の材質は特に限定されないが、以下のものを例示できる。
（１）アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれたセラミックス、あるいは、アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれた複数種のセラミックスの混合物
（２）サーメット。サーメットを構成するセラミックスとしては、アルミナ、マグネシア、イットリア、ランタニアおよびジルコニアからなる群より選ばれた一種以上のセラミックス単独またはその混合物を例示できる。
このサーメットの金属成分は、タングステン、モリブデン、レニウム、またはタングステン、モリブデンおよびレニウムからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。これによって、メタルハライドに対する高い耐食性を閉塞材に対して付与することができる。このサーメットにおいては、セラミックス成分の比率は５５重量％以上、更には６０重量％以上とすることが好ましい（金属成分の比率は残部である）。
（３）多孔質に形成した金属（多孔質骨格）にセラミック組成物を含浸させて得られた接合材。
【００５９】
図１１を参照しつつ、この接合材３について述べる。この接合材は、特開２００１−７６６７７号公報に記載のものである。
接合材３を作製するには、金属粉末の焼結体からなる多孔質骨格にガラスを含浸させる。この焼結体は開気孔を有している。
この金属粉末の材質としては、モリブデン、タングステン、レニウム、ニオブ、タンタル等の純金属、及びこれらの合金を例示できる。
金属焼結体に含浸させるべきセラミック組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３及びＭｏＯ_３から成る群より選ばれた材質によって構成されることが好ましく、特にＡｌ_２Ｏ_３を含有していることが好ましい。特に好ましくは、このセラミック組成物は、酸化ジスプロシウム６０重量％、アルミナ１５重量％、シリカ２５重量％の組成を有する。
【００６０】
この含浸プロセスによって、図１１に示すように、含浸セラミック組成物層３ａと界面セラミック組成物層３ｂとが生成する。含浸セラミック組成物層３ａにおいては、金属焼結体の開気孔にセラミック組成物が含浸している。界面セラミック組成物層３ｂは、前述した組成からなり、金属焼結体は含んでいない。
【００６１】
なお、上記実施形態では、本発明の高圧放電灯を自動車用ヘッドランプへの利用した実施形態について述べた。しかし、本発明の高圧放電灯は、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）、液晶プロジェクターなど、疑似点光源を適用可能な他の照明装置に適用可能である。
【００６２】
図７に示す形態の比較例の高圧放電灯１１を製造した。ただし、発光管１２は多結晶アルミナによって形成した。この全光線透過率は９６％であり、直線透過率は３％である。発光管１１の外径は３．４ｍｍであり、内径は１．１ｍｍであり、長さは１１ｍｍであり、肉厚は略一定である。接合材は、モリブデン多孔質骨格に酸化ジスプロシウム−アルミナ−シリカ系組成物を含浸させて製造する。発光管内部にＳｃＩ_３−ＮａＩ及びＸｅガスを充填し、図６に示すようにリフレクター１６を設置する。１５個の高圧放電灯を準備した。通常入力で３分間オン−２分間オフの点灯−消灯サイクルを繰り返した。この結果、２５００時間経過後、いずれの高圧放電灯にもクラックは見られなかった。
【００６３】
次いで、この比較例の高圧放電灯１１について、通常入力よりも２０％高い電圧値を入力し、前記の点灯−消灯サイクル試験を行った。この結果、１５個の高圧放電灯のうち２個にクラックが見られた。
【００６４】
図１に示す形態の比較例の高圧放電灯１Ａを製造した。ただし、発光管２Ａは多結晶アルミナによって形成した。この全光線透過率は９６％であり、直線透過率は３％である。発光管２Ａの外径は３．４ｍｍであり、内径は１．１ｍｍであり、長さは１１ｍｍである。肉厚部２ｇの肉厚は１．０ｍｍである。肉薄部の最小断面積が肉厚部の断面積の６０％になるようにした。接合材は、モリブデン多孔質骨格に酸化ジスプロシウム−アルミナ−シリカ系組成物を含浸させて製造する。発光管内部にＳｃＩ_３−ＮａＩ及びＸｅガスを充填し、図６に示すようにリフレクター１６を設置する。１５個の高圧放電灯を準備する。通常入力よりも２０％高い電圧値を入力し、３分間オン−２分間オフの点灯−消灯サイクルを繰り返した。この結果、２５００時間経過後、いずれの高圧放電灯にもクラックは見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高圧放電灯１Ａを概略的に示す縦断面図であり、発光部２ｂに肉厚部２ｇと一つの肉薄部２ｃとが設けられている。
【図２】図１の高圧放電灯の発光管２Ａの要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る高圧放電灯１Ｂを概略的に示す縦断面図である。
【図４】図３の高圧放電灯の発光管２Ｂの要部を示す縦断面図である。
【図５】石英管１８を使用した自動車用ヘッドランプ１５を示す模式図である。
【図６】高圧放電灯２Ａ、２Ｂを使用した自動車用ヘッドランプ２０を示す模式図である。
【図７】本発明外の高圧放電灯１１を概略的に示す縦断面図である。
【図８】自動車用ヘッドランプ２０内での反射状態を説明するための模式図である。
【図９】本発明外の高圧放電灯１１を使用したときのクラックの発生状態を説明するための概略的断面図である。
【図１０】本発明の高圧放電灯１ＡのハーフＥ、Ｆを示す概略的断面図である。
【図１１】本発明の高圧放電灯の製造例において、発光管と電極保持材との接合部分の拡大図を示す縦断面図である。
【符号の説明】１Ａ、１Ｂ　本発明の高圧放電灯　　　　２Ａ、２Ｂ　発光管
２ａ　開口部　　　　２ｂ　発光部　　　　２ｃ　肉薄部　　　　２ｅ発光管の外周面　　　　２ｆ　発光管の内周面　　　　２ｇ　肉厚部　　　　３接合材　　　　４　電極保持材　　　　４ａ　電極保持部　　　　５　電極
６　内部空間　　　　８　暗部　　　　９　輝度中心　　　　１１　本発明外の高圧放電灯　　　　１５、２０　自動車用ヘッドランプ　　　　１６　リフレクター　　　　１８　石英管　　　　２２　発光体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp suitable for an automobile headlamp and the like.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART High pressure discharge lamps using quartz discharge tubes have been widely used as automotive headlights because of their high brightness and high luminous efficiency. In a discharge lamp using such a quartz tube, since the discharge tube is transparent, a light-emitting portion formed by a luminous gas in the discharge tube can be used as a point light source of the discharge lamp as it is.
[0003]
In the automotive headlamp described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-74204, a discharge bulb is housed in a container for shielding ultraviolet rays, and light emitted from the discharge bulb is reflected and projected by a reflector. In the discharge lamp headlamp described in JP-A-5-8684, it is disclosed that a metal halide lamp and a high-pressure sodium lamp are used in combination as a light source for the headlamp.
[0004]
In addition, the applicant of the present application discloses, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-76677, a high-pressure discharge lamp that can be used as a pseudo point light source of a headlamp for an automobile. According to the description of this publication, when a quartz arc tube is used, a light emitter is housed inside the arc tube, and when the light is emitted, the light emitter inside the transparent quartz arc tube can be seen from the outside. The illuminant functions as a point light source. However, since a high-pressure discharge lamp using an arc tube made of translucent polycrystalline alumina is translucent, when viewed from the outside, it appears that the entire arc tube forms an integrated luminous body. Therefore, the arc tube itself is sufficiently miniaturized so that it can be used as a pseudo point light source. Specifically, the length of the arc tube is 6 to 15 mm, and the arc length in the discharge lamp is 1 to 6 mm. And the structure which can implement | achieve a high pressure discharge lamp using such a small arc tube is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in an automobile headlamp, an arc tube is installed at a predetermined position, and light emitted from the arc tube is reflected by a reflector (reflection plate) and projected forward. At this time, the three-dimensional positional relationship between the point light source and the reflector and the surface shape of the reflector are strictly determined in order to prevent a shift in the condensing position after the projection. Further, in the case of an automobile headlamp, there are two lighting modes, that is, a running mode and a passing mode. As is well known, in the traveling mode, the beam from the headlamp is condensed and projected forward, and in the passing mode, the beam is projected obliquely downward. In the case of an automotive headlamp using a high-pressure discharge lamp as a pseudo point light source, by changing the positional relationship between the high-pressure discharge lamp and the reflector in accordance with different lighting modes, the focusing position of the projection beam is changed. Need to change.
[0006]
However, when the arc tube of the high-pressure discharge lamp is used as a pseudo point light source, the positional relationship between the arc tube and the reflector is changed in accordance with the different lighting modes, and the focusing position of the projection beam is changed. It has been found that it is practically difficult to design the focusing of the projection beam at each light-collecting position with high efficiency.
[0007]
That is, since the arc tube has a certain size, for example, when the arc tube and the reflector are almost completely aligned in the traveling mode so that the focusing position is focused, when the reflector is moved in the passing mode In addition, it is difficult in design to completely focus the projection beam on the focusing position. In order to solve this problem, it is effective to reduce the size of the arc tube. However, if the arc tube is further miniaturized, the production becomes difficult and the production cost may increase.
[0008]
Furthermore, when a high-pressure discharge lamp using an arc tube made of translucent polycrystalline alumina is applied to an automobile headlamp equipped with a reflector, after performing a lighting-extinguishing cycle with high energy for a long time, In some cases, cracks were observed in the arc tube. In an automotive headlamp using a quartz arc tube, such a phenomenon is not observed even after supplying energy higher than the rated value and performing a long lighting-extinguishing cycle.
[0009]
It is an object of the present invention to facilitate a design that can improve the efficiency of converging a projection beam to a focus when a high-pressure discharge lamp is used as a pseudo point light source.
[0010]
Further, an object of the present invention is to provide a structure that can prevent the occurrence of cracks in the arc tube even after performing a lighting-extinguishing cycle with high energy for a long time when a high-pressure discharge lamp is used as a pseudo point light source. To provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is made of translucent translucent ceramics, has a pair of openings and a light emitting portion, and has an inner space filled with an ionized luminescent substance and a starting gas, and an inner space of the arc tube. A pair of accommodated discharge electrodes, and a discharge electrode are attached, and an electrode holding material fixed to the opening of the arc tube is provided, and the light emitting portion includes a thick portion and a thin portion. Wherein the cross-sectional area of the thin section is 35% or more and 80% or less of the cross-sectional area of the thick section, and the luminance center of the light-emitting section exists in the thin section. It relates to a high-pressure discharge lamp.
[0012]
Further, the present invention relates to an automobile headlamp comprising the high pressure discharge lamp as a pseudo point light source.
[0013]
Further, the present invention is an arc tube for a high-pressure discharge lamp, which is made of translucent translucent ceramics, has a pair of openings and a light-emitting portion, and has an internal space filled with an ionized light-emitting substance and a starting gas. The light emitting portion includes a thick portion and a thin portion, and a cross-sectional area of a cross section of the thin portion is 35% or more and 80% or less of a cross-sectional area of a cross section of the thick portion. Which relates to the arc tube.
[0014]
The inventor has provided a thick portion and a thin portion in an arc tube in a light emitting portion, and a cross-sectional area of a cross section of the thin portion is 35% or more and 80% or less of a cross-sectional area of a cross section of the thick portion. Thus, the inventors have conceived of arranging the luminance center of the light emitting portion in the thin portion.
[0015]
That is, when a transparent luminous tube such as a so-called quartz tube is used, the luminous body inside the luminous tube can be seen from the outside, and this luminous body functions as a point light source. In this case, the position of the focal point of the projection beam after reflection by the reflector can be determined by determining the position of the light emitter inside the quartz tube and the relative position of the reflector.
[0016]
The present inventor, unlike this method, presupposes an arc tube made of translucent translucent ceramics, and uses the entire arc tube as a pseudo point light source. At the same time, by providing a thin portion in the light emitting portion of the arc tube, the light flux from the thin portion is increased as compared with the light flux from the thick portion, and the thin portion is set as the center of luminance. The position and size of such a thin portion in the light emitting portion can be set relatively freely. Therefore, by appropriately setting the position and size of the thin portion of the arc tube, the position of the luminance center and the distribution of luminance in the arc tube can be appropriately set.
[0017]
When a high-pressure discharge lamp is used as a pseudo point light source, when a projection beam is obtained using light emission from an arc tube, the position of the luminance center set in advance as described above is regarded as a point light source. By designing the position and shape of the optical component, it is easy to improve the degree of focusing of the projection beam on the focal point.
[0018]
Furthermore, it has been found that when the high-pressure discharge lamp is used as a pseudo point light source, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the arc tube even after performing a lighting-extinguishing cycle with high energy for a long time.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a high-pressure discharge lamp 1A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a main part of an arc tube 2A.
The arc tube 2A has a pair of openings 2a and a light emitting section 2b sandwiched between the pair of openings 2a. An electrode holding member 4 is inserted into and fixed to the inner opening of each opening 2a via a bonding material 3. An ionized luminescent substance and a starting gas are sealed in the internal space 6 of the arc tube 2A. In the case of a metal halide high-pressure discharge lamp, an inert gas such as argon or xenon and a metal halide are sealed in the inner space of the discharge tube, and mercury or metal zinc is further sealed as required.
[0021]
The electrode holding member 4 includes a cylindrical portion 4c, a base 4b welded to an end of the cylindrical portion 4c, and an electrode holding portion 4a protruding inward from the base 4b. The electrode holding portion 4a has a cylindrical shape in this example. The electrode 5 protrudes from the inner end of the electrode holding portion 4a, and a coil 5a is wound around the tip of the electrode 5. In this example, the coil 5a is provided at the tip of the electrode 5, but the coil 5a is not always necessary.
[0022]
As shown in FIG. 2, neither the concave portion nor the convex portion is provided on the outer peripheral surface 2e of the arc tube 2A. Therefore, the outer diameter of the arc tube 2A in the light emitting section 2b is substantially constant. A concave portion 2d is provided on the inner peripheral surface 2f side of the arc tube 2A, and a thin portion 2c is provided corresponding to the concave portion 2d. In this example, one continuous thin portion 2c is provided in the light emitting portion 2b.
[0023]
When power is supplied to the high-pressure discharge lamp 1A, a discharge arc is generated between the pair of electrodes 5, and the ionized luminescent material emits light. By this light emission, a light flux is generated from the entire light emitting portion 2c of the arc tube. Here, since the light transmittance of the thin portion 2c is higher than the light transmittance of the thick portion 2g, light is mainly emitted from the thin portion 2c. As a result, a light portion 7 having a relatively large light flux is generated in the thin portion 2c of the light emitting portion 2b, and a dark portion 8 having a relatively small light flux is generated in the thick portion 2g. The point 9 having the smallest thickness in the thin portion 2c is the luminance center. This luminance center extends in a ring shape along the outer circumference of the arc tube 1A.
[0024]
In the high-pressure discharge lamp 1B of FIG. 3, the same components as those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0025]
The light emitting portion 2b of the arc tube 2B of the high-pressure discharge lamp 1B is provided with two thin portions 2c, and between the two thin portions 2c and outside each thin portion 2c, a thick portion 2g is provided. Is provided. Neither concave portions nor convex portions are provided on the outer peripheral surface 2e of the arc tube 2B, and the outer diameter of the arc tube 2B in the light emitting section 2b is substantially constant. On the inner peripheral surface 2f side of the arc tube 2B, two concave portions 2d are provided, and a thin portion 2c is provided corresponding to each concave portion 2d.
[0026]
When power is supplied to the high-pressure discharge lamp 1B, a luminous flux is generated from the entire light emitting portion 2b of the arc tube. Here, since the light transmittance of each thin portion 2c is higher than the light transmittance of each thick portion 2g, light is mainly emitted from each thin portion 2c. In particular, the point 9 having the smallest thickness among the thin portions 2c is the luminance center. Each luminance center 2d extends in a ring shape along the outer periphery of the arc tube 1A.
[0027]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an automobile headlamp 15 using a quartz tube 18. The quartz tube 18 is housed in a container 19, which is attached to a base 17 of a container 16 provided with a reflector. A window 14 is mounted on the front side of the lamp 15. A luminous body 22 is provided inside the quartz tube 18.
[0028]
FIG. 6 is a schematic diagram showing an automotive headlamp 20 equipped with a high-pressure discharge lamp. 21 is an electrical connection means.
[0029]
In FIG. 5, since the luminous tube 18 made of quartz is transparent, it is sufficient that the luminous body 22 has an outer diameter and a length that function as a point light source.
[0030]
In the automotive headlamp of FIG. 6, since the entire light emitting portions of the light emitting tubes 2A and 2B emit light, the entire light emitting portion is turned into a pseudo point light source. Therefore, it is desirable that the outer diameter and the length of the light emitting portion 2b of the light emitting tubes 2A and 2B are substantially the same as the light emitting body 22 (FIG. 5).
[0031]
From this viewpoint, specifically, it is desirable that the length LO of the light emitting portion 2b of the arc tube be 15 mm or less and the diameter φ0 be 6 mm or less (see FIGS. 1 to 4). Further, the discharge arc length is required to be about 1 mm to 5 mm. By setting the length L0 of the arc tube to 6 mm or more, the arc length of the internal space 6 of the arc tube can be 1 mm or more.
[0032]
Here, according to the present invention, a part of the light emitting section 2b is set as the luminance center 9, and the luminous flux is concentrated on the luminance center 9 and the vicinity thereof. The position and shape of the part can be designed. This facilitates a design that improves the light collection efficiency of the projection beam at the focal position as compared with the related art.
[0033]
The following can be exemplified as the translucent translucent ceramic constituting the arc tube.
Polycrystalline Al ₂ O ₃ , AlN, AlON. Or single crystal Al with a surface roughness Ra ≧ 1.0 μm ₂ O ₃ , YAG, Y ₂ O ₃ etc.
[0034]
Further, translucent means the following light transmittance.
Total light transmittance of 85% or more and linear transmittance of 30% or less
[0035]
The material of the discharge electrode and the electrode holding material is not limited, but is preferably a pure metal selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, niobium, rhenium and tantalum, or selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, niobium, rhenium and tantalum. Preferred are alloys of two or more metals. In particular, tungsten, molybdenum, or a tungsten-molybdenum alloy is preferable. Further, a composite material of these pure metals or alloys and ceramics is preferable.
[0036]
The thick portion refers to a portion having a relatively large thickness in the light emitting portion, and the thin portion refers to a portion having a relatively small thickness in the light emitting portion.
[0037]
In the present invention, the cross-sectional area of the thin section is 35% or more and 80% or less of the cross-sectional area of the thick section. If it exceeds 80%, the difference in luminance between the thick part and the thin part is reduced, and the effect of the present invention cannot be obtained. From this viewpoint, it is more preferable that the cross-sectional area of the thin section is 70% or less of the cross-sectional area of the thick section. Further, if the cross-sectional area of the cross section of the thin portion is less than 35% of the cross-sectional area of the cross section of the thick portion, cracks tend to occur in the thin portion during light emission, so that the strength of the thin portion is ensured. Should be at least 35%. From this viewpoint, it is more preferable that the cross-sectional area of the thin section is 50% or more of the cross-sectional area of the thick section.
[0038]
Here, in the example of FIGS. 1 to 4, the cross-sectional area of the cross section of the thin portion 2 c is large near the thick portion 2 g and becomes minimum at the luminance center (the portion with the smallest thickness) 9. In such a case where the cross-sectional area of the thin section changes stepwise or in an inclined manner, the aforementioned “cross-sectional area of the thin section” is the minimum cross-sectional area of the thin section. Take a value.
[0039]
Further, the thickness of the thin portion 2c can be made substantially constant over the entire thin portion. In this case, the cross-sectional area of the thin section is substantially constant over the entire length of the thin section. However, in this case, since the thickness changes discontinuously at the boundary between the thick portion and the thin portion, it is considered that the arc tube is likely to be cracked near this boundary during lighting. Therefore, it is preferable that the cross-sectional area of the cross section of the thin portion continuously changes from the boundary between the thick portion and the thin portion toward the luminance center.
[0040]
The luminance center means a portion having the highest luminance in the light emitting section. The luminance center does not need to be one point, and may extend in the direction of the longitudinal section.
[0041]
The luminous flux per unit area from the luminance center 9 is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, the luminous flux per unit area from the dark part 8.
[0042]
In a preferred embodiment, the outer diameter of the arc tube is substantially constant over the entire length of the light emitting section. By making the outer diameter of the arc tube substantially constant as described above, the symmetry of the projection beam is enhanced when the arc tube is used as a pseudo point light source.
In a preferred embodiment, a thin portion is formed by providing a concave portion on the inner wall surface of the arc tube. The operation and effect of this will be described.
[0043]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-pressure discharge lamp 11 outside the present invention.
[0044]
The arc tube 12 includes a light emitting section 12b and a pair of openings 12a sandwiching the light emitting section 12b. In the light emitting portion 12b, no concave portion or convex portion is provided on the outer peripheral surface 12e and the inner peripheral surface 12f of the arc tube 12. Therefore, the outer diameter and the inner diameter of the light emitting portion 12b of the arc tube 12 are substantially constant.
[0045]
When power is supplied to the high-pressure discharge lamp, a discharge arc 10 is generated between the pair of electrodes 5. When the high pressure discharge lamp 11 is held in the horizontal direction, the discharge arc 10 tends to slightly expand upward. As a result, the temperature of the upper part of the arc tube 12 rises relatively as compared with the temperature of the lower part. In this case, when the light emission stops, the upper portion is cooled more rapidly than the lower portion and contracts, so that a tensile stress tends to be applied to the lower portion. Such tensile stress may cause cracking of the ceramic.
[0046]
In order to avoid such a problem, it is necessary to set the maximum temperature of the upper portion to be lower with a large margin so that the temperature of the upper portion does not excessively increase. However, in this case, the temperature decreases at both ends of the lower part of the arc tube, so that the ionized luminescent material is liable to be liquefied, thereby lowering the luminous efficiency.
[0047]
On the other hand, when the concave portion is formed on the inner peripheral surface of the arc tube, heat transfer from the discharge arc to the arc tube is reduced in the concave portion, and the temperature rise of the arc tube is suppressed. Therefore, as described above, when the discharge arc expands toward the inner peripheral surface of the arc tube, a local temperature rise of the arc tube can be suppressed.
[0048]
In a particularly preferred embodiment, one thin portion is provided in the arc tube, for example, as shown in FIGS. Particularly preferably, one concave portion 2d is provided. The recess 2d faces the internal space 6 of the arc tube. In this case, since the shape of the space formed by the internal space 6 and the concave portion 2d is similar to the shape of the discharge arc 10, the local temperature rise of the arc tube is further suppressed.
[0049]
Next, the operation and effect when the high-pressure discharge lamp of the present invention is used in a lighting device using a reflector will be described.
[0050]
Using a translucent arc tube as a pseudo-point light source, and using a reflector to reflect the light emitted from the arc tube and projecting it forward, turns on and off the arc tube with high power for a long time on a trial basis. After subjecting to cycling, the arc tube sometimes cracked. As shown in FIG. 5, it was also found that such a problem did not occur when the filament in the arc tube was used as a point light source.
[0051]
The cause is considered as follows. That is, as shown in FIG. 5, when the luminous tube is transparent and the luminous body 22 in the luminous tube is used as a point light source, light emitted from the point light source passes through the luminous tube and is reflected by the reflector 16. Is projected forward. At this time, if the positional relationship between the reflector 16 and the point light source 22 is accurately controlled, a small amount of the light reflected from the reflector 16 and reentering the arc tube is small.
[0052]
However, when the arc tube is used as a pseudo point light source, the heating temperature may be different between the right half and the left half of the arc tube. That is, as shown in FIG. 8, it is assumed that infrared rays are emitted from the arc tube 2A (2B, 11) as shown by the arrow A. Most of this infrared light will be reflected by the reflector 16 and projected forward as indicated by arrow B. However, when the arc tube is opaque, the direction of reflection on the surface of the reflector 16 becomes slightly random due to scattering at the arc tube and the like, and a part of the arc tube 2A (2B, 11) as shown by the arrow C. Again. At this time, as shown in FIG. 9, a larger amount of infrared light enters the half E of the arc tube 11 closer to the reflector than the half F far from the reflector. As a result, the temperatures of the halves E and F are slightly different.
[0053]
Here, at the time of lighting, it is usual to make the temperature inside the arc tube as high as possible in order to make the luminous efficiency of the discharge lamp as high as possible. For example, when the arc tube is made of polycrystalline alumina, the arc tube is turned on at a high temperature slightly lower than about 1200 ° C., which is a substantial softening point of polycrystalline alumina. Therefore, at the time of lighting, even if a temperature difference occurs between the halves E and F, the stress near the boundary D between the halves E and F is alleviated, and no crack occurs.
[0054]
On the other hand, when the light is turned off, the energy supply by the discharge is momentarily stopped, and the emission of heat from inside the arc tube is started. In this case, in FIG. 9, the heat is mainly released by heat conduction through the electrode 4 and heat radiation from the arc tube 12 to the atmosphere. Since both the arc tube and the electrodes are substantially symmetrical, it is considered that the amount of heat radiation is substantially equal between E and F. For this reason, in the initial stage of cooling, the temperature of the arc tube decreases to a temperature considerably lower than its softening point while a temperature difference between the regions E and F remains, thereby generating stress. As a result, it is considered that a crack occurs as shown in FIG.
[0055]
On the other hand, as shown in FIG. 10, if the arc tube is provided with the thin portion 7 and the luminance center 9, it is considered that cracks are suppressed by the following mechanism. That is, even if the arc tube 2A is cooled while the temperature difference between the halves E and F remains, cracks due to stress are less likely to occur in the thin portion 7 than in the thick portion. In addition, in the present invention, since the luminance center 9 is provided, irregular reflection on the reflector surface is small, and infrared rays reflected from the reflector and incident on the half E can be reduced as compared with the case where the whole is of a uniform thickness. It seems that these synergistic effects can suppress cracks in the arc tube.
[0056]
Preferred dimensions of the arc tube will be described with reference to FIGS.
From the viewpoint of the operation and effect of the present invention, the length m of the thin portion 2c is preferably short, and specifically, is preferably 0.7 times or less the total length L0 of the light emitting portion 2b, and is 0.5 times or less. Is more preferable. However, if the length m of the thin portion 2c is too small, the luminous flux from the thin portion is reduced, and the meaning of providing the thin portion is rather poor. Therefore, m is preferably 0.2 times or more of L0.
[0057]
The ratio T / t between the thickness T of the thick portion and the thickness t of the thin portion can be uniquely calculated from the ratio of the cross-sectional area of the cross section as described above.
The thickness T of the thick portion is preferably 0.8 mm or more, and more preferably 1.1 mm or more, from the viewpoint of imparting strength to the arc tube to increase the life in long-term use. Further, when the thickness T of the thick portion increases, the luminous efficiency from the arc tube decreases. Therefore, from the viewpoint of increasing the luminous efficiency of the arc tube, the thickness T of the thick portion is preferably set to 0.85 mm or less, more preferably 0.55 mm or less.
The thickness t of the thin portion is preferably 0.6 mm or more, more preferably 0.9 mm or more, from the viewpoint of imparting strength to the arc tube to increase the life in long-term use. Further, when the thickness t of the thin portion increases, the luminous flux at the luminance center decreases. Therefore, from the viewpoint of the function and effect of the present invention, the thickness t of the thin portion is preferably set to 0.7 mm or less, more preferably 0.4 mm or less.
[0058]
Although the material of the bonding material 3 is not particularly limited, the following materials can be exemplified.
(1) A ceramic selected from the group consisting of alumina, magnesia, yttria, lanthania and zirconia, or a mixture of ceramics selected from the group consisting of alumina, magnesia, yttria, lanthania and zirconia
(2) Cermet. Examples of the ceramic constituting the cermet include one or more ceramics alone or a mixture thereof selected from the group consisting of alumina, magnesia, yttria, lanthania, and zirconia.
The metal component of the cermet is preferably an alloy of tungsten, molybdenum, rhenium, or an alloy of two or more metals selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, and rhenium. Thereby, high corrosion resistance to metal halide can be imparted to the plugging material. In this cermet, the ratio of the ceramic component is preferably 55% by weight or more, more preferably 60% by weight or more (the ratio of the metal component is the balance).
(3) A bonding material obtained by impregnating a porous metal (porous skeleton) with a ceramic composition.
[0059]
The joining material 3 will be described with reference to FIG. This joining material is described in JP-A-2001-76677.
In order to produce the bonding material 3, a porous skeleton made of a sintered body of metal powder is impregnated with glass. This sintered body has open pores.
Examples of the material of the metal powder include pure metals such as molybdenum, tungsten, rhenium, niobium, and tantalum, and alloys thereof.
The ceramic composition to be impregnated into the metal sintered body is Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Y ₂ O ₃ , Dy ₂ O ₃ , B ₂ O ₃ And MoO ₃ Preferably, it is made of a material selected from the group consisting of ₂ O ₃ It is preferred to contain. Particularly preferably, the ceramic composition has a composition of 60% by weight of dysprosium oxide, 15% by weight of alumina and 25% by weight of silica.
[0060]
By this impregnation process, as shown in FIG. 11, an impregnated ceramic composition layer 3a and an interfacial ceramic composition layer 3b are generated. In the impregnated ceramic composition layer 3a, the open pores of the metal sintered body are impregnated with the ceramic composition. The interface ceramic composition layer 3b has the above-described composition, and does not include a metal sintered body.
[0061]
In the above embodiment, the embodiment in which the high-pressure discharge lamp of the present invention is used for an automobile headlamp has been described. However, the high-pressure discharge lamp of the present invention can be applied to other lighting devices to which a pseudo point light source can be applied, such as an OHP (overhead projector) and a liquid crystal projector.
[0062]
A high-pressure discharge lamp 11 of a comparative example having the configuration shown in FIG. 7 was manufactured. However, the arc tube 12 was formed of polycrystalline alumina. The total light transmittance is 96%, and the linear transmittance is 3%. The outer diameter of the arc tube 11 is 3.4 mm, the inner diameter is 1.1 mm, the length is 11 mm, and the wall thickness is substantially constant. The bonding material is manufactured by impregnating a molybdenum porous skeleton with a dysprosium oxide-alumina-silica-based composition. ScI inside the arc tube ₃ -Fill with NaI and Xe gas, and install a reflector 16 as shown in FIG. Fifteen high pressure discharge lamps were prepared. The ON / OFF cycle of 3 minutes ON and 2 minutes OFF with normal input was repeated. As a result, no crack was observed in any of the high-pressure discharge lamps after 2500 hours.
[0063]
Next, with respect to the high-pressure discharge lamp 11 of this comparative example, a voltage value higher than the normal input by 20% was input, and the above-described light-on / off cycle test was performed. As a result, cracks were observed in two of the 15 high pressure discharge lamps.
[0064]
A high-pressure discharge lamp 1A of a comparative example having the form shown in FIG. 1 was manufactured. However, the arc tube 2A was formed of polycrystalline alumina. The total light transmittance is 96%, and the linear transmittance is 3%. The outer diameter of the arc tube 2A is 3.4 mm, the inner diameter is 1.1 mm, and the length is 11 mm. The thickness of the thick portion 2g is 1.0 mm. The minimum cross-sectional area of the thin part was set to be 60% of the cross-sectional area of the thick part. The bonding material is produced by impregnating a molybdenum porous skeleton with a dysprosium oxide-alumina-silica-based composition. ScI inside the arc tube ₃ -Fill with NaI and Xe gas, and install reflector 16 as shown in FIG. Prepare 15 high pressure discharge lamps. A voltage value 20% higher than the normal input was input, and the on-off cycle of on for 3 minutes and off for 3 minutes was repeated. As a result, no crack was observed in any of the high pressure discharge lamps after 2500 hours.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-pressure discharge lamp 1A according to an embodiment of the present invention, in which a light-emitting portion 2b is provided with a thick portion 2g and one thin portion 2c.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a main part of an arc tube 2A of the high-pressure discharge lamp of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-pressure discharge lamp 1B according to another embodiment of the present invention.
4 is a longitudinal sectional view showing a main part of an arc tube 2B of the high-pressure discharge lamp of FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing an automotive headlamp 15 using a quartz tube 18.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an automotive headlamp 20 using high-pressure discharge lamps 2A and 2B.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-pressure discharge lamp 11 outside the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a reflection state in the automobile headlamp 20.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a state of occurrence of cracks when a high-pressure discharge lamp 11 outside the present invention is used.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing halves E and F of the high-pressure discharge lamp 1A of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an enlarged view of a joint portion between an arc tube and an electrode holding member in a production example of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B High-pressure discharge lamp 2A, 2B arc tube of the present invention
2a Opening portion 2b Light emitting portion 2c Thin portion 2e Outer peripheral surface of arc tube 2f Inner peripheral surface of arc tube 2g Thick portion 3 Bonding material 4 Electrode holding material 4a Electrode holding portion 5 Electrode
Reference Signs List 6 Internal space 8 Dark part 9 Luminance center 11 High-pressure discharge lamp other than the present invention 15, 20 Automotive headlamp 16 Reflector 18 Quartz tube 22 Light-emitting body

Claims

It is made of translucent translucent ceramics, has a pair of openings and a light-emitting portion, and has an inner space filled with an ionized light-emitting substance and a starting gas, and a pair of light-emitting tubes housed in the inner space. A discharge electrode, and the discharge electrode is attached to the discharge electrode, the electrode holding material being fixed to the opening, the light-emitting portion includes a thick portion and a thin portion, and the thin portion A high-pressure discharge lamp, wherein a cross-sectional area of a cross-section of the light-emitting portion is 35% or more and 80% or less of a cross-sectional area of a cross-section of the thick portion, and a luminance center of the light-emitting portion exists in the thin portion. .

The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein an outer diameter of the arc tube is substantially constant over the entire length of the light emitting section.

The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein a concave portion is provided on an inner wall surface of the arc tube in the thin portion.

The high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitting unit includes a plurality of the thin portions.

5. The high pressure discharge lamp according to claim 4, wherein said arc tube has a size capable of operating as a pseudo point light source.

An illumination device comprising the high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 5 as a pseudo point light source.

The lighting device according to claim 6, wherein the lighting device is a headlamp for an automobile.

It is made of translucent translucent ceramics, has a pair of openings and a light-emitting part, and is an arc tube for a high-pressure discharge lamp to be filled with an ionized light-emitting substance and a starting gas in an internal space,
The light emitting unit includes a thick part and a thin part, and a cross-sectional area of a cross section of the thin part is 35% or more and 80% or less of a cross-sectional area of a cross section of the thick part. , An arc tube for a high pressure discharge lamp.

The arc tube according to claim 8, wherein an outer diameter of the arc tube is substantially constant over the entire length of the light emitting section.

The arc tube according to claim 8, wherein a concave portion is provided on an inner wall surface of the arc tube in the thin portion.

The luminous tube according to any one of claims 8 to 10, wherein the luminous portion includes a plurality of the thin portions.

The arc tube according to any one of claims 8 to 11, wherein the arc tube has a dimension capable of operating as a pseudo point light source.