JP3718077B2

JP3718077B2 - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JP3718077B2
Application number: JP06974699A
Authority: JP
Inventors: 正人 ▲吉▼田; 隆幸村瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: US6476555B1; JP2000268773A; EP1037256A1; KR20000062901A; DE60013193D1; CN1171278C; EP1037256B1; CN1273432A; DE60013193T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車前照灯等に用い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】
従来の高圧放電ランプには、電極を容器ガラスに安定支持し、またガラスクラックの発生を防止するために、石英ガラス製の容器ガラスの端部に電極棒が設けられ、この電極棒の端部にタングステンからなる耐熱金属細線が複数回巻回して形成された螺旋を有するものがあった。また、このような螺旋を用いた場合、この螺旋には、放電がほとんど発生しないので、ガラス壁の黒化はほとんどなかった（実公昭４３−２０６００号公報）。
【０００３】
また、例えばメタルハライドランプは、両端部に電極が取り付けられた発光部と、この発光部の両端部に設けられた封止部とを有する発光管を備えていた。このような従来のものは、始動時の光束立上りを早くするために、始動直後、電極に高突入電流が流されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高圧放電ランプでは、電極が過剰に高温となった場合、電極の飛散を防止することができなかった。したがって、従来のメタルハライドランプでは、この高突入電流によって電極の温度が過剰に高温となって電極が飛散して、発光管の内面に黒化が発生し、光束維持率が早期に低下するという問題があった。
【０００５】
特に、点灯回数が増えるに従って、光束維持率はより早期に低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、発光管の内面に発生した黒化によって、光束維持率が早期に低下するのを防止した長寿命なメタルハライドランプを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、このような問題を解決するために種々検討を行った結果、電極に金属体を所定の条件で被覆することで、電極の温度が過剰に高温となるのを防止することができることを見出した。
【０００８】
本発明のメタルハライドランプは、両端部に電極が設けられ、かつ内部に金属ハロゲン化物が封入された発光部と、前記電極に接続されている導入体が封止され、かつ前記発光部の両端部に設けられた封止部とを有する発光管を備えた安定点灯中における管電力が７０Ｗ以下のメタルハライドランプであって、前記電極が前記封止部に封止された部分のうち前記発光部と前記封止部との境界から前記導入体に至るまでの封止電極部の少なくとも一部に金属体を被覆しており、前記金属体の重量をＡ（ｍｇ）、前記封止電極部の重量をＢ（ｍｇ）とした場合、０．２≦Ａ／Ｂ≦１．６なる関係式を満たすとともに、前記金属体の外径をＯＤ（ｍｍ）、前記封止電極部の前記発光部と前記封止部との境界から前記金属体の前記発光部側の端までの長さをｌ（ｍｍ）とした場合、０．５≦ｌ／ＯＤ≦３．５なる関係式を満たし、かつ前記電極の外径をＤ（ｍｍ）、安定点灯中における管電流をＩ _la （Ａ）とした場合、１．２≦Ｉ _la ／Ｄ≦２．５なる関係式を満たす構成を有している。
【０００９】
この構成により、電極に発生した熱を金属体へ伝導させることにより、始動時におけるちらつきや立消えをなくし、電極の温度が過剰に高温となるのを防止することができるとともに、発光部内の金属ハロゲン化物が封止部内へ浸透するのを防止することができ、また電極と封止部との熱膨張係数に差があっても、封止部に歪が発生するのを抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明の実施の形態である管電力３５Ｗのメタルハライドランプは、図１に示すように、最大外径６ｍｍ、長さ８ｍｍの楕円体状の発光部１と、この発光部１の両端部に設けられた長さ１３ｍｍ、幅４ｍｍの封止部２とを有する発光管３を備えている。発光管３の容器は石英ガラスまたは透光性セラミック等からなる。
【００１２】
発光管３の両端部には、タングステン製、または酸化トリウムを所定量含有したタングステン製の電極４が設けられている。電極４は、封止部２に封止されたモリブデン箔等からなる導入体５を介して外部リード線６に接続されている。
【００１３】
電極４は、直径０．２５ｍｍ、長さ７ｍｍの棒状である。電極４が封止部２に封止された部分のうち発光部１と封止部２との境界から導入体５に至るまでの封止電極部Ｌ（図２参照）の一部には、金属体７が被覆されている。電極４間の距離は４ｍｍである。
【００１４】
金属体７は、線径６０μｍのタングステン線を一重に巻回したコイル状のものである。
【００１５】
発光部１内には、水銀、ナトリウムやスカンジウム等のハロゲン化物およびキセノンがそれぞれ所定量封入されている。
【００１６】
次に、封止電極部Ｌの重量Ｂ（ｍｇ）に対する金属体の重量Ａ（ｍｇ）の比を種々変化させた点を除いて本発明の実施の形態である管電力３５Ｗのメタルハライドランプと同じ構成のメタルハライドランプを作製した。そして、作製した各ランプの外部リード線間に電源を接続し、管電圧８５Ｖ、管電流０．４１Ａで点灯させ、寿命試験および発光効率を調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００１７】
なお、寿命試験は、日本電球工業会規格ＪＥＬ２１５（平成８年１０月版）に記載されている１サイクル１２０分の複数不均一点滅繰り返し試験方法を用いた。また、光束維持率の良否の判定基準は、同規格に基づいて、１５００時間点灯経過後の初期光束の６０％以上とした。
【００１８】
【表１】

【００１９】
実施例１ないし実施例６、および比較例２のようにＡ／Ｂが０．２以上であると、光束維持率が上記判定基準を満たす６０％以上となった。しかし、比較例１のようにＡ／Ｂが０．２未満では、光束維持率が５５％となり、上記判定基準を満たさなかった。これは、電極の温度が過剰に高温となったためである。また、比較例２のようにＡ／Ｂが１．６を越えると、発光効率は８０ｌｍ／Ｗ未満となり実用上支障をきたした。これは、金属体の熱容量が大きすぎるために、封止部２の熱損失が増加するためである。
【００２０】
したがって、Ａ／Ｂは、光束維持率が上記判定基準を満たし、かつ発光効率が実用上十分な８０ｌｍ／Ｗ以上を得られる範囲、すなわち０．２≦Ａ／Ｂ≦１．６に規定すればよい。また、より好ましくは光束維持率が７０％以上を得られる範囲の０．８≦Ａ／Ｂ≦１．４がよい。
【００２１】
以上のように、上記構成によって、電極４に発生した過剰な熱の分だけを金属体７へ伝導させることにより、電極４の温度が過剰に高温となるのを防止することができる。したがって、発光管３の内面の黒化を防ぎ、光束維持率が早期に低下するのを防止することができる。
【００２２】
ところで、例えば電極の外径が極端に細いのに対し、管電流が極端に大きいと、Ａ／Ｂが上記範囲内であっても、電極の温度が過剰に高温となることが考えられる。そこで、次のような実験を行った。
【００２３】
すなわち、封止電極部Ｌの重量Ｂに対する金属体の重量Ａの比を０．７〜０．９の範囲となるようにし、電極の外径Ｄ（ｍｍ）に対する安定点灯中における管電流Ｉ_la（Ａ）の比を種々変化させた点を除いて本発明の実施の形態である管電力３５Ｗのメタルハライドランプと同じ構成のメタルハライドランプを作製し、各作製したランプの１５００時間点灯経過後の光束維持率を調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００２４】
なお、点灯条件および光束維持率の良否の判定基準は、上記実験と同様である。
【００２５】
【表２】

【００２６】
実施例７ないし実施例１０、および比較例３のようにＩ_la／Ｄが２．５以下であると、光束維持率は、上記判定基準を満たす６０％以上となった。しかし、比較例３のようにＩ_la／Ｄが１．２未満であると、始動時にちらつきが生じ、場合によっては立消えが生じた。これは、電極の外径に対して管電流値が小さいのでグロー放電からアーク放電へ移行しにくく、放電が不安定になるためである。また、比較例４のようにＩ_la／Ｄが２．５を越えると、光束維持率は、４５％となり、上記判定基準を大きく下回った。これは、金属体の熱容量の大きくても、電極の外径に対する管電流値が大きすぎるために、電極の温度が過剰に高温となるためである。
【００２７】
したがって、Ｉ_la／Ｄは、光束維持率が上記判定基準を満たし、かつちらつきや立消えのない範囲、すなわち１．２≦Ｉ_la／Ｄ≦２．５に規定すればよい。また、より好ましくは光束維持率が７０％以上を得られる範囲の１．２≦Ｉ_la／Ｄ≦１．７がよい。
【００２８】
以上のように、上記構成によって、電極４の外径に対する管電流の最適な値が得られるとともに、電極４に発生した熱が金属体７へ伝導されることにより、電極４の温度が過剰に高温となるのをより防止することができる。したがって、発光管３の内面の黒化を防ぎ、光束維持率が早期に低下するのをより防止することができる。
【００２９】
なお、１．２≦Ｉ_la／Ｄ≦２．５なる関係式は、０．７≦Ａ／Ｂ≦０．９の範囲のみならず、０．２≦Ａ／Ｂ≦１．６の範囲内で成り立つ。また、このような関係式は、管電力が７０Ｗ以下のメタルハライドランプの場合に好ましい。
【００３０】
次に、通常、例えば電極４のように軸方向に対して垂直な断面が円状のものを封止部２内に封止すると、電極４と封止部２との間にわずかな隙間が生じる。電極４の直径が大きくなればなるほど、その隙間は大きくなる。そして、その隙間が大きいと、発光部１内に封入されている封入物がその隙間に浸透し、発光部１内の発光に寄与する封入物、すなわち金属ハロゲン化物が減少して、光束維持率が早期に低下する。
【００３１】
そこで、金属体の外径ＯＤ（ｍｍ）（図２参照）に対する封止電極部Ｌの発光部１と封止部２との境界から金属体７の発光部１側の端までの長さｌ（ｍｍ）（図２参照）の比を種々変化させた点を除いて本発明の実施の形態である管電力３５Ｗのメタルハライドランプと同じ構成のメタルハライドランプを作製し、各ランプの１５００時間点灯経過後の光束維持率を調べたところ、表３に示すとおりの結果が得られた。
【００３２】
なお、点灯条件および光束維持率の良否の判定基準は、上記実験と同様である。
【００３３】
【表３】

【００３４】
実施例１１ないし実施例１４、および比較例６のようにｌ／ＯＤが０．５以上であると、光束維持率は、上記判定基準を満たす６５％以上となった。しかし、比較例５のようにｌ／ＯＤが０．５未満であると、光束維持率が５０％となり、上記判定基準を満たさなかった。これは、封入物が封止部内へ多く浸透し、発光部内の金属ハロゲン化物が減少したためである。また、比較例６のようにｌ／ＯＤが３．５を越えると、１０００時間点灯以内で封止部にクラックが発生した。これは、電極と封止部との熱膨張係数の差によって、封止部に大きな歪が発生したためである。
【００３５】
したがって、ｌ／ＯＤは、光束維持率が上記判定基準を満たし、かつクラックの発生のない範囲、すなわち０．５≦ｌ／ＯＤ≦３．５に規定すればよい。また、より好ましくは光束維持率が７０％以上を得られる範囲の１．６≦ｌ／ＯＤ≦３．５がよい。
【００３６】
以上のように、上記構成によって、封止部２の気密性を十分に維持して、封止部２内へ発光部１内の金属ハロゲン化物が浸透するのを防止することができるので、光束維持率の低下を防止することができる。また、電極４と封止部２との熱膨張係数に差があっても、封止部２に歪が発生するのを抑制することができる。
【００３７】
なお、金属体７の封止電極Ｌへの被覆範囲は、気密性の均一化や熱バランスの均等化を考慮して、封止電極部Ｌの１／２以上が好ましい。
【００３８】
また、上記実施の形態であるメタルハライドランプを反射鏡内に備えた反射鏡付きランプでも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
さらに、上記実施の形態であるメタルハライドランプでは、一重巻きのコイル状の金属体７を用いた場合について説明したが、二重巻きでもよく、また円筒状のものを用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、始動時におけるちらつきや立消えをなくし、発光管の内面に黒化が発生するのを防止することができるとともに、発光部内の金属ハロゲン化物が封止部内へ浸透するのを防止することができるので、光束維持率が早期に低下するのを防止することができ、また電極と封止部との熱膨張係数に差があっても、封止部に歪が発生するのを抑制することができる長寿命なメタルハライドランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である管電力３５Ｗのメタルハライドランプの正面断面図
【図２】同じくメタルハライドランプの要部拡大断面図
【符号の説明】
１発光部
２封止部
３発光管
４電極
５導入体
７金属体

Claims

両端部に電極が設けられ、かつ内部に金属ハロゲン化物が封入された発光部と、前記電極に接続されている導入体が封止され、かつ前記発光部の両端部に設けられた封止部とを有する発光管を備えた安定点灯中における管電力が７０Ｗ以下のメタルハライドランプであって、前記電極が前記封止部に封止された部分のうち前記発光部と前記封止部との境界から前記導入体に至るまでの封止電極部の少なくとも一部に金属体を被覆しており、前記金属体の重量をＡ（ｍｇ）、前記封止電極部の重量をＢ（ｍｇ）とした場合、０．２≦Ａ／Ｂ≦１．６なる関係式を満たすとともに、前記金属体の外径をＯＤ（ｍｍ）、前記封止電極部の前記発光部と前記封止部との境界から前記金属体の前記発光部側の端までの長さをｌ（ｍｍ）とした場合、０．５≦ｌ／ＯＤ≦３．５なる関係式を満たし、かつ前記電極の外径をＤ（ｍｍ）、安定点灯中における管電流をＩ _la （Ａ）とした場合、１．２≦Ｉ _la ／Ｄ≦２．５なる関係式を満たすことを特徴とするメタルハライドランプ。
前記金属体は、コイル状または円筒状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。