JP4743847B2 - 自動車用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、内部に電極が対設され発光物質等が封入されたセラミックス製発光管を発光部とする放電バルブを備えた自動車用前照灯に関する。

自動車用前照灯の光源としての放電バルブは、図１２に示すように、ガラス製発光管で構成したアークチューブ２にシュラウドガラス４を溶着一体化したアークチューブ本体１が、背後の合成樹脂製絶縁性ベース９に組み付け一体化されて、前方に延出する形態に固定保持されている。具体的には、アークチューブ本体１の後端側が絶縁性ベース９の前面側に金具５を介して把持固定され、アークチューブ本体１の前端側が絶縁性ベース９から延出する通電路でもあるリードサポート６で支持されている。

アークチューブ２は、ガラス管の両端部が封止されて、ガラス管の長手方向略中央部に発光物質（金属ハロゲン化物等）を始動用希ガスとともに封入しかつ電極を対設した密閉ガラス球２ａが形成された構造で、対向電極間の放電により発光する。アークチューブ２に溶着一体化されたＵＶカット作用のある円筒形状のシュラウドガラス４の外側面には、アークチューブ２の発光を反射制御するリフレクタ―８の有効反射面８ａに向かう光の一部を遮って、鮮明なカットオフラインを形成するための配光制御用の遮光膜７が設けられている。

しかし、前記したガラス製アークチューブ２（アークチューブ本体１）では、封入されている金属ハロゲン化物によりガラス管の腐食が進み、黒化や失透現象が現れて適正な配光が得られず、寿命もそれほど長いものでもないという問題があった。

そこで、特許文献１（図１３参照）に示すように、直円筒型のセラミックス製発光管１２０の両端部が円筒型の絶縁体１３０を介して封止されて、発光管１２０の内部に電極１４０，１４０を対設しかつ発光物質を始動用希ガスとともに封入した密閉空間が形成されたアークチューブ１１０が提案されるに至った。セラミックス製発光管１２０は金属ハロゲン化物に対して安定であり、ガラス製アークチューブに比べて寿命が長いというものである。
特開２００１−７６６７７号（明細書段落０００５、図５参照）

しかし、この種の直円筒型のセラミックス製発光管で構成したアークチューブでは、ホットゾーンがカットオフラインから下方に大きく下がった遠方視認性の悪い配光しか得られないという問題が提起された。

即ち、一般的に自動車用前照灯では、リフレクターのバルブ配置位置より上側に形成した有効反射面によってすれ違いビームの配光を形成する構造となっており、この有効反射面を設計するには、リフレクター前方の配光スクリーン上に、発光管１２０に対応する矩形状の光源像Ａをカットオフライン・エルボー部を中心に放射状に投影することで設計する。例えば、リフレクターにおける発光管と左右方向に水平な位置近傍に設けられるカットオフライン形成用の有効反射面の形状は、図１４符号Ａ，Ｃに示すように、エルボー部を中心とする放射状方向である左右方向（カットオフラインに沿った方向）に隣接する光源像ａ，ａの一部が互いに重なるようにカットオフラインに沿って投影する（貼り付ける）ことで設計し、カットオフライン形成用の有効反射面の上側に設けられる左右拡散配光形成用の有効反射面の形状は、図１４符号Ｂに示すように、エルボー部を中心とする放射状方向である下方向または斜め方向に隣接する光源像ａ，ａの一部が互いに重なるように投影する（貼り付ける）ことで設計する。なお、この図１４に示す配光パターンは、反射面を回転放物面で構成した場合の配光パターンを示しており、実際には、反射面に拡散ステップを形成する等して、光源像ａを所定方向（主に左右方向）に拡散させることで、図１５に示すような配光ムラのない所定の形状の配光パターンＡ１，Ｂ１，Ｃ１を形成する。

しかし、矩形状光源像ａ中の放電アークに対応する最大輝度部（電極間に生成されるアークに対応する部位）ａ１が巾ｗの矩形状光源像ａの略中央に位置するため、ホットゾーンＨｚ位置がカットオフラインＣＬ位置に接近する配光となるように設計（リフレクターの有効反射面を設計）するには限界があり、どうしてもホットゾーンＨｚ位置がカットオフラインＣＬに対し下がり気味となって、それだけ遠方方視認性が悪いという問題があった。

また、自動車用前照灯用の放電バルブとしては、当然のことながら、点灯直後に所定の光束が得られるように、光束の立ち上がりが良好であることが要求されている。そして特許文献１等の現在開発途上にある直円筒型のセラミック製発光管管を備えた放電バルブにおいても同様で、光束の立ち上がり特性を良好にするべく発光管の管径が比較的小さい（密閉空間の容積が小さい）ことが前提となっている。

このため、符号Ｂ（Ｂ１）に示す配光パターンを形成する光源像ａ、即ちエルボー部を中心とする下方向または斜め方向放射状に投影する（貼り付ける）光源像ａも、発光管１２０に対応した幅がそれほどない矩形状で、エルボー部周りに隣接する光源像ａ，ａ同士の重なる領域も少なく、それだけ配光中に色ムラや光度ムラが目立ち、前方視認性も悪いという問題もあった。

そこで、発明者は、発光管の横断面（長手方向と直交する断面）の形状を上下（高さ）方向よりも幅方向の寸法が大きい横長の楕円や長円や半円で構成すれば、カットオフラインＣＬに沿って投影する（貼り付ける）矩形状光源像ａの最大輝度部ａ１に対する大きさがスリム（幅狭）になる（矩形状光源像ａの幅ｗ１が小さくなる）ため、最大輝度部ａ１がカットオフラインＣＬに接近するように配光設計（リフレクターの有効反射面を設計）することができる。この結果、ホットゾーンＨｚ位置がカットオフラインＣＬ位置に近くなって遠方方視認性が改善されるし、エルボー部を中心に下方向または斜め方向放射状に投影する貼り付ける）矩形状光源像ａの幅ｗ２は太くなるため、エルボー部周りに隣接する光源像ａ，ａ同士の重なる領域も増えて、配光における色ムラや光度ムラが目立たなくなって、前方視認性も改善されると考えた。そして、試作品を作ってその効果のほどを検証したところ、有効であることが確認されたので、この度の特許出願に至ったものである。

本発明は前記従来技術の問題点および発明者の前記した知見に基づいてなされたもので、その目的は、自動車からの遠方および前方の視認性に優れた配光を形成できる自動車用前照灯を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る自動車用前照灯においては、電極が対設され発光物質が封入されたセラミックス製発光管を発光部とする放電バルブと、前記発光管の発光を反射制御してカットオフラインを含む所定の配光パターンを形成するリフレクターとを備えた自動車用前照灯であって、前記発光管の横断面を灯具を正面視して横長に構成するようにした。

ここで、発光管の横断面とは、長手方向と直交する断面をいい、発光管の横断面が横長とは、発光管の横断面の幅（左右）方向の外形寸法が縦(上下)方向の外形寸法より大きい形状をいう。
（作用） 発光管は、コンパクトであることが要求されており、セラミック製発光管内の密閉空間の容積は、５〜３０μｌと小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、発光管の表面積も小さく、管壁負荷（Ｗ／cm²）が上昇し、発光効率も良好である。

また、リフレクターの有効反射面を設計するには、図７に示されるように、リフレクター前方に配置した配光スクリーン上に、発光管の外形に対応する矩形状の光源像ａをカットオフライン・エルボー部を中心に放射状に投影する（貼り付ける）ことで設計するが、横断面（長手方向と直交する断面）が横長に構成された発光管では、以下の作用がある。

第１に、カットオフラインに沿って投影する（貼り付ける）矩形状光源像ａの最大輝度部（電極間に生成されるアークに対応する部位）ａ１に対する大きさが、横断面が真円である発光管の場合と比べてスリム（幅狭）になる（矩形状光源像ａの幅ｗ１が小さくなる、即ちｗ１＜ｗとなる）分、最大輝度部ａ１がカットオフラインに接近するように配光設計（リフレクターの有効反射面を設計）することができ、これにより配光のホットゾーンがカットオフライン位置に近づく（０．５〜１．５Ｄ位置となる）。

第２に、カットオフライン・エルボー部を中心にカットオフラインに沿った方向以外の下方向または斜め方向放射状に投影する（貼り付ける）矩形状光源像ａは、横断面が真円である発光管の場合に比べて太く（幅広に）、即ち矩形状光源像ａの幅ｗ２が大きく（ｗ２＞ｗ）なる分、エルボー部の周りに隣接する光源像ａと重なる領域が増え、それぞれの光源像ａ，ａ間の色や光度の格差が平滑化されて、車両前方の配光における色ムラや光度ムラが目立たない。

第３に、この種の放電バルブでは、過飽和状態で封入されている発光物質である金属沃化物等の金属ハロゲン化物が最冷点部分となる発光管内底部に溜まって出射光が金属ハロゲン化物の色（黄色）を帯びる傾向にあるが、発光管の容積一定を前提として横断面が横長に構成された発光管では、横断面が真円である発光管の場合と比べて、発光管の底部が電極間に生成されるアークに接近する分、発光管における最冷点部分が発光管の両端側に移動することとなって、電極間の真下に金属沃化物が溜まりにくく、それだけ発光管から出射する黄色光が減少する。

請求項２においては、請求項１に記載の自動車用前照灯において、前記発光管の横断面を、楕円または長円であって、幅（左右）方向の外形寸法を１．５〜４．５ｍｍ、縦(上下)方向の外形寸法を１．０〜３．５ｍｍとなるように構成した。

（作用）発光管の横断面が矩形状などの角張った形状では、角部に熱応力が集中して亀裂が生じるおそれがあるのに対し、発光管の横断面が楕円や長円といった円弧形状では、発光管全体がほぼ均一な温度となるので、一部に熱応力が集中するようなことがなく耐久性に優れる。

また、発光管の横断面の幅方向（左右方向）の外形寸法は、４．５ｍｍを超えると、発光管の表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm²）が減少し発光管の発光効率が低下するし、１．５ｍｍ未満では、車両前方の配光における色ムラや光度ムラが目立つ。

また、発光管の横断面の縦方向（上下方向）の外形寸法は、３．５ｍｍを超えると、カットオフラインに沿った領域を照明する矩形状光源像が太くなって、ホットゾーン位置がカットオフライン位置より下がり気味となるなど配光特性が低下するし、１．０ｍｍ未満では、アークが管壁と接触し発光管の耐久性（耐熱衝撃強度）が問題となる。

したがって、発光管の横断面の幅方向（左右方向）の外形寸法は１．５〜４．５ｍｍ、縦方向（上下方向）の外形寸法は１．０〜３．５ｍｍの範囲が望ましい。

以上の説明から明かなように、請求項１に係る自動車用前照灯によれば、カットオフラインの近傍（０．５〜１．５Ｄ位置）にホットゾーンがくる遠方視認性に優れた配光を形成できる。

また、車両前方のカットオフラインより下方の左右拡散配光における色ムラや光度ムラが目立たない前方視認性に優れた配光を形成できる。

また、発光管から出射する黄色光が少ない前照灯としての適正な白色配光が得られる。

請求項２によれば、セラミック製発光管の耐久性および発光効率に優れた自動車用前照灯が提供される。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の第１の実施例を示すもので、図１は本発明の第１の実施例である自動車用前照灯の正面図、図２は同前照灯の縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）、図３は要部であるアークチューブの拡大縦断面図、図４はアークチューブの横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は発光管の拡大断面図で、（ａ）は発光管の拡大縦断面図、（ｂ）は発光管の拡大水平断面図、図６は発光管の拡大斜視図、図７はリフレクターの有効反射面を設計する場合の様子を示す斜視図、図８はリフレクターを配光設計する際の配光スクリーンに投影した（貼り付けた）光源像を示す図である。

これらの図において、符号８０は、前面側が開口する容器状の自動車用前照灯のランプボディで、その前面開口部に透明な前面カバー９０が組み付けられて灯室Ｓが画成され、灯室Ｓ内には、後頂部のバルブ挿着孔１０２に放電バルブＶ１を挿着したリフレクター１００が収容されている。リフレクター１００の内側には、アルミ蒸着された有効反射面１０１ａ、１０１ｂが形成され、有効反射面１０１ａ、１０１ｂは、曲面形状が異なる複数の配光制御用ステップ（多重反射面）で構成され、バルブＶ１の発光がリフレクター１００（の有効反射面１０１ａ、１０１ｂ）で反射されて前方に照射されることで、前照灯の所定の配光パターン（図７，８参照）が形成される。

また、リフレクター１００とランプボディ８０間には、図１に示すように、１個の玉継手構造のエイミング支点Ｅ０と、２本のエイミングスクリューＥ１，Ｅ２で構成したエイミング機構Ｅが介装されて、リフレクター１００（前照灯）の光軸Ｌを水平傾動軸Ｌｘ，鉛直傾動軸Ｌｙ周りにそれぞれ傾動（前照灯の光軸Ｌの傾動軸をいわゆるエイミング調整）できるように構成されている。

符号３０は、リフレクタ１００のバルブ挿着孔１０２に係合する焦点リング３４が外周に設けられたＰＰＳ樹脂からなる絶縁性ベースで、この絶縁性ベース３０の前方には、ベース３０から前方に延出する通電路である金属製リードサポート３６と、ベース３０の前面に固定された金属製支持部材６０とによって、アークチューブ１０Ａが固定支持されて、放電バルブＶ１が構成されている。

即ち、アークチューブ１０Ａの前端部から導出するリード線１８ａが、絶縁性ベース３０から延出するリードサポート３６の折曲された先端部にスポット溶接により固定されることで、アークチューブ１０Ａの前端部がリードサポート３６の折曲された先端部に担持されている。一方、アークチューブ１０Ａの後端部から導出するリード線１８ｂが、絶縁性ベース３０後端部に設けられた端子４７に接続されるとともに、アークチューブ１０Ａの後端部が、絶縁性ベース３０の前面に固定された金属製支持部材６０で把持された構造となっている。

絶縁性ベース３０の前端部には凹部３２が設けられ、この凹部３２内にアークチューブ１０Ａの後端部が収容保持されている。そして、絶縁性ベース３０の後端部には、後方に延出する円筒形状外筒部４２で囲まれた円柱形状ボス４３が形成され、外筒部４２の付け根部外周には、リードサポート３６に接続された円筒形状のベルト型端子４４が固定一体化され、ボス４３には、後端側リード線１８ｂが接続されたキャップ型端子４７が被着一体化されている。

アークチューブ１０Ａは、電極棒１５ａ，１５ｂの対設された密閉空間ｓをもつセラミックス製発光管１１Ａと、発光管１１Ａを覆う円筒型の紫外線遮蔽用シュラウドガラスと２０とが一体化されて構成されている。発光管１１Ａの前後端部からは、密閉空間ｓ内に突出する電極棒１５ａ，１５ｂに電気的に接続されたリード線１８ａ，１８ｂが導出し、これらのリード線１８ａ，１８ｂに紫外線遮蔽用のシュラウドガラス２０がピンチシール（封着）されることで、両者（発光管１１Ａとシュラウドガラス２０）が一体化されて、アークチューブ１０Ａが構成されている。符号２２は、シュラウドガラス２０の縮径されたピンチシール部を示す。

発光管１１Ａは、透光性セラミックスで構成されており、図３〜６に示すように、横断面が真円形状に形成された肉厚の両端円筒部１２ａ，１２ｂに挟まれた長手方向中央部１２ｃの横断面が横長楕円形状に形成され、両端円筒部１２ａ，１２ｂが封止されることで、長手方向中央部１２ｃの内部には、電極１５（電極棒１５ａ，１５ｂ）が対設されかつ発光物質（水銀及び金属ハロゲン化物）が始動用希ガスとともに封入された密閉空間ｓが設けられた構造で、セラミックス製の発光管１１Ａの両端円筒部１２ａ，１２ｂから突出するモリブデンパイプ１４，１４にリード線１８ａ，１８ｂがそれぞれ接合されて、発光管１１Ａとリード線１８ａ，１８ｂが同軸上に延びている。

モリブデンパイプ１４は、発光管１１Ａの両端円筒部１２ａ，１２ｂを封止するとともに、電極１５，１５を固定保持するために用いられており、図５に示すように、円筒部１２ａ（１２ｂ）の円孔内に整合する大きさに形成されている。符号１４ａは、発光管１１Ａ両端の円筒部１２ａ，１２ｂの円孔内周面とモリブデンパイプ１４外周面とを接合して発光管１１Ａの両端開口部を封止するするメタライズ層である。電極棒１５ａ，１５ｂには、モリブデンパイプ１４の内径より僅かに小さい外径をもつ所定長さのモリブデン棒１６，１６が同軸状に接合一体化されて電極１５が構成されており、モリブデンパイプ１４に挿通されてモリブデンパイプ１４外方に突出するモリブデン棒１６の端面がモリブデンパイプ１４の端面に溶接されることで、電極１５（電極棒１５ａ，１５ｂ）がモリブデンパイプ１４を介して発光管１１Ａに固定されている。符号１４ｃはレーザ溶接部である。そして、発光管１１Ａの前後端から突出するモリブデンパイプ１４には、モリブデン製リード線１８ａ，１８ｂの先端屈曲部１８ａ１，１８ｂ１が溶接により固定されて、リード線１８ａ，１８ｂと電極１５，１５（電極棒１５ａ，１５ｂ）とが同一軸上に配置されている（図３参照）。

即ち、発光管１１Ａ両端の円筒部１２ａ，１２ｂには、閉塞部材であるモリブデンパイプ１４がメタライズ接合により固定されるとともに、このモリブデンパイプ１４には、電極棒１５ａ，１５ｂに一体化されたモリブデン棒１６、１６が溶接されて、発光管１１Ａの両端開口部が封止されている。そして、密閉空間ｓ内に突出する電極棒１５ａ，１５ｂは、耐熱性に優れたタングステンで構成され、電極１５構成部位のうち、モリブデンパイプ１４と接合する部位は、馴染みがよい同種金属であるモリブデン棒１６で構成されて、発光管１１Ａ長手方向中央の放電発光部１２ｃにおける耐熱性と円筒部１２ａ，１２ｂにおける気密性の双方を満足するように構成されている。

また、透光性セラミックスで構成した発光管１１Ａは、乳白色で、出射光を拡散させる作用があるため、輝度や色の格差がある程度平滑化されて、放電発光部１２ｃ全体がほぼ均一に発光する。

さらに、電極棒１５ａ，１５ｂ間距離は、自動車用放電バルブの始動特性や電気特性を考慮した３〜５mmに設定され、放電発光部１２ｃの横断面は、最大輝度部がカットオフラインに接近するように配光設計できるように、さらには、車両前方の配光における色ムラや光度ムラを目立たないようにするために、図４に示すように、幅方向（左右方向）の外形寸法ｄ１が１．５〜４．５ｍｍ、縦方向(上下方向)の外形寸法ｄ２が１．０〜３．５ｍｍの横長楕円型とされている。また放電発光部１２ｃの管壁の厚さは、熱容量の低減から０．４〜０．６ｍｍに設定されている。

即ち、放電発光部１２ｃの横断面の幅方向の外形寸法ｄ１が４．５ｍｍを越えると、放電発光部１２ｃの表面積が大きくなる分、管壁負荷（Ｗ／cm²）が減少し発光管１１Ａの発光効率が低下するし、縦方向の外形寸法ｄ２が３．５ｍｍを越えると、カットオフラインＣＬ，ＣＬＨに沿った領域を照明する矩形状光源像が太くなって、ホットゾーン位置がカットオフライン位置より下がり気味となるなど配光特性が低下するので、放電発光部１２ｃの横断面の幅方向の外形寸法ｄ１は４．５ｍｍ以下、縦方向の外形寸法ｄ２は３．５ｍｍ以下であることが望ましい。

また、放電発光部１２ｃの横断面の幅方向の外形寸法ｄ１が１．５ｍｍ未満であると、車両前方の配光における色ムラや光度ムラが目立ち、縦方向の外形寸法が１．０ｍｍ未満であると、電極１５，１５間に生成されるアークが管壁と接触し放電発光部１２ｃの耐久性（耐熱衝撃強度）が問題となるので、放電発光部１２ｃの横断面の幅方向（縦方向）の外形寸法ｄ２は１．５ｍｍ以上、縦方向の外形寸法は１．０ｍｍ以上であることが望ましい。

また、放電発光部１２ｃの長さＬ１（図５参照）は、短かすぎる（６．０mm以下）と、車両手前における配光量が不足し、逆に長すぎる（１４．０mm以上）と、電極棒根元部の最冷点温度が下がってしまって、発光効率が低下し、２０００ルーメン以上の光束が得られない。また、発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）には、所定の配光形成用の遮光膜を施す場合があるが、この遮光膜を施す場合では、放電発光部１２ｃの長さＬ１が６．０mm以下では配光量が不足し、１４．０mm以上ではグレア光が多くなる。したがって、放電発光部１２ｃの長さＬ１は、６．０〜１４．０mmが好ましく、本実施例では、さらに好ましい８．０〜１２．０mmの範囲に設定されている。

また、発光管１１Ａは非常にコンパクトに構成されるとともに、放電発光部１２ｃ内の密閉空間ｓの容積は５〜３０μｌと小さく、放電開始後に密閉空間がすぐに高温となるため、光束立ち上がりは良好である。また、放電発光部１２ｃの表面積は小さいため、管壁負荷（Ｗ／cm²）が上昇し、発光効率も良好である。

特に、封止部１２ａ，１２ｂを構成するモリブデンパイプ１４，メタライズ層１４ａおよびレーザ溶接部１４ｃは不透光性部材であるので、発光管１１Ａの端部１２ａ，１２ｂ）から光が漏れることがなく、リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計する際の放電発光部１２ｃが矩形状の光源像となって、リフレクタ１００（の有効反射面１０１ａ，１０１ｂ）の配光設計が容易である（図７参照）。

次に、本実施例の前照灯によって形成される配光について詳しく説明する。

リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１０１ｂを設計するには、図１４，１５に示す従来の方法と同様で、図７に示すように、リフレクター１００の前方に配置した配光スクリーン上に、発光管１１Ａの外形に対応する矩形状の光源像ａをカットオフライン・エルボー部を中心に放射状に投影する（貼り付ける）ことで設計するが、発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）の横断面（長手方向と直交する断面）が横長に構成されていることで、以下のような特徴がある。

第１に、カットオフラインＣＬ，ＣＬＨに沿った領域の配光パターンＡ（Ａ）１，Ｃ（Ｃ１）を形成する光源像（カットオフラインＣＬ，ＣＬＨに沿って投影する（貼り付ける）矩形状光源像）ａがスリム（幅狭）になり、即ち、矩形状光源像ａの最大輝度部（電極棒間に生成されるアークに対応する部位）ａ１に対する大きさが、図８に示されるように、横断面が真円である発光管の場合（図１４参照）に比べてスリム（矩形状光源像ａの幅ｗ１が幅狭、即ちｗ１＜ｗ）になって、最大輝度部ａ１がカットオフラインＣＬ，ＣＬＨに接近する、即ち最大輝度部ａ１がカットオフラインＣＬ，ＣＬＨに接近するように配光設計（リフレクター１００の有効反射面１０１ａ，１ｏ１ｂを設計）することができ、これにより配光のホットゾーンＨｚがカットオフラインＣＬ，ＣＬＨに近い０．５〜１．５Ｄ位置となっている。

第２に、カットオフラインＣＬ，ＣＬＨに沿った領域以外の領域の配光パターンＢ（Ｂ）１を形成する光源像（カットオフライン・エルボー部を中心にカットオフラインに沿った方向以外の下方向または斜め方向放射状に投影する（貼り付ける）矩形状光源像）ａは、その幅ｗ２が横断面真円である発光管の場合（図１４参照）に比べて太く（幅広に）なる分、即ち矩形状光源像ａの幅ｗ２が大きく（ｗ２＞ｗ）なる分、エルボー部の周りに隣接する光源像ａと重なる領域が増え、それぞれの光源像ａ，ａ間の色や光度の格差が平滑化されて、車両前方の配光における色ムラや光度ムラが目立たない配光が形成される。

第３に、発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）内に過飽和状態で封入されている発光物質である金属ハロゲン化物が最冷点部分となる放電発光部１２ｃ内底部に溜まって、出射光が金属ハロゲン化物の色（黄色）を帯びるおそれがあるが、発光管の容積一定を前提として横断面が横長に構成された発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）では、横断面が真円である発光管の場合と比べて、発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）の底部がアークに接近する分、発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）における最冷点部分が発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）の両端側に移動することとなって、電極棒１５ａ，１５ｂ間の真下に金属ハロゲン化物が溜まりにくく、それだけ発光管１１Ａ（放電発光部１２ｃ）から出射する黄色光が減少する。

このように、本実施例の前照灯で得られる配光は、第１に、カットオフラインＣＬの近傍（０．５〜１．５Ｄ位置）にホットゾーンがくるため、遠方視認性に優れている。第２に、車両前方のカットオフラインＣＬより下方の左右拡散配光における色ムラや光度ムラが目立たないので、前方視認性にも優れている。第３に、発光管１１Ａからの出射光が金属ハロゲン化物の色（黄色）の影響を受けないので、前照灯として最適な白色となる。

図９，１０は本発明の第２の実施例を示し、図９は本発明の第２の実施例の要部である発光管の縦断面図で、（ａ）は発光管の拡大縦断面図、（ｂ）は発光管の拡大水平断面図、図１０は同発光管の拡大斜視図である。

前記した第１の実施例では、セラミックス製の発光管１１Ａの両端円筒部１２ａ，１２ｂが肉厚に形成されていたが、この第２の実施例では、発光管１１Ｂの両端円筒部１３ａ，１３ｂが第１の実施例における両端円筒部１２ａ，１２ｂよりも長く形成されるとともに、該両端円筒部１３ａ，１３ｂの厚さは、前記第１の実施例の放電発光部１２ｃと同一形状（横断面楕円形状）に形成されている放電発光部１３ｃの壁の厚さと同一の厚さ（０．４〜０．６ｍｍ）に形成されている、即ち、発光管１１Ｂは、全体が略均一の厚さ（０．４〜０．６ｍｍ）に形成されている。

また、前記した第１の実施例では、電極１５が、電極棒１５ａ（１５ｂ）とモリブデン棒１６で構成されるとともに、モリブデンパイプ１４を介して電極１５，１５が発光管１１Ａに接合一体化されていたが、この第２の実施例では、電極１５が、電極棒１５ａ（１５ｂ）とモリブデン棒１６とニオブ棒１７で構成されるとともに、電極１５，１５（のニオブ棒１７）が発光管１１Ａにフリットガラスを介して接合されている。

即ち、発光管１１Ｂは、その両端の円筒部１３ａ，１３ｂがフリットシールと称されるガラス溶着により封止されて、放電発光部１３ｃの内部に電極棒１５ａ，１５ｂが対設されかつ発光物質（水銀及び金属ハロゲン化物）が始動用希ガスとともに封入された密閉空間ｓが設けられた構造で、発光管１１Ｂ両端の円筒部１３ａ，１３ｂから突出するニオブ棒１７にリード線１８ａ，１８ｂがそれぞれ接合されて、発光管１１Ｂとリード線１８ａ，１８ｂが同軸上に延びている。

電極棒１５ａ，１５ｂは、発光管１１Ｂの円筒部１３ａ，１３ｂの円孔の内径より僅かに小さい外径をもつ所定長さのモリブデン棒・ニオブ棒接合体のモリブデン棒１６，１６に接合されて、同軸状に一体化されている。電極棒１５ａ，１５ｂが放電発光部１３ｃ内に突出するように電極１５（モリブデン棒・ニオブ棒接合体）が円筒部１３ａ，１３ｂに隙をもって挿通配置されるとともに、円筒部１３ａ，１３ｂから外方に突出するニオブ棒１７，１７がガラス溶着（封着）によって円筒部１３ａ，１３ｂ端面に接合一体化されることで、電極１５，１５（電極棒１５ａ，１５ｂ）が発光管１１Ｂに固定されている。符号１４ｄは、ガラス溶着部を示す。

即ち、モリブデンよりもセラミックスにより近い熱膨張係数をもつニオブを介して電極１５をセラミックス製の発光管１１Ｂにガラス溶着しているので、発光管１１Ｂの封着部である円筒部１３ａ，１３ｂとニオブ棒１７，１７間のガラス溶着部１４ｄに過大な熱応力が生じることがない。

その他は、前記した第１の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

図１１は、第１の実施例の前照灯の配光性能とバルブ性能を比較例と対比して示す図である。

図１１において、試作品は、実施例１（図１〜８）に示す構造の前照灯で、光源である放電バルブＶ１のセラミックス製発光管１１Ａの放電発光部１２ｃの横断面が幅方向（左右方向）の外形寸法３ｍｍ，縦方向(上下方向)の外形寸法２ｍｍの横長楕円形状である。一方、比較例１，２は、それぞれガラス製発光管を備えた放電バルブを光源として用いた従来の前照灯で、比較例１は、発光管内に水銀が封入されている「水銀入り」仕様の放電バルブを用いた前照灯、比較例２は、水銀を封入しない「水銀フリー」仕様の放電バルブを用いた前照灯である。比較例３は、真円筒形状のセラミックス製発光管（外径３ｍｍ）を備えた放電バルブを光源として用いた前照灯、比較例４は、真円筒形状のセラミックス製発光管（外径２ｍｍ）を備えた放電バルブを光源として用いた前照灯である。

この図１１に示すように、比較例１，２は、「水銀入り」または「水銀フリー」のいずれの仕様にしても、光源がガラス製発光管である従来の前照灯では、アークが湾曲するためカットオフライン近傍の光がグレア光となる場合がある。さらに放電発光部であるガラス球の底部に金属ハロゲン化物が溜まり易く黄色のグレア光が出る場合がある等、商品性の面での改善すべき点がある。

また、比較例３、即ち、真円筒形状のセラミックス製発光管（外径３ｍｍ）を光源とする前照灯では、従来技術で指摘したように、ホットゾーン位置が下がり気味となって、遠方視認性に難がある。また、発光管の底部に金属ハロゲン化物が溜まって出射光が黄色味を帯びる場合もある。

また、比較例４、即ち、真円筒形状のセラミックス製発光管（外径２ｍｍ）を光源とする前照灯である比較例４では、発光管とアークの接触が多いため、熱損失が大きくなり、発光効率やＭＡＸ輝度が低下してホットゾーンの光度値が十分な値とならないし、比較例１，２ほどでないが、前方の拡散配光において色ムラおよび光度ムラが多少気になる場合がある。

これらの比較例１〜４に対し、試作品である実施例１（図１〜８）に示す構造の発光管を光源とする前照灯では、ホットゾーンの光度値が十分に大きく、ホットトゾーン位置がカットオフライン近傍となって、遠方視認性に優れる。また、カットオフライン近傍における光によってグレア光が発生したり、配光中に色ムラや光度ムラが目立つことも、黄色いグレア光が発生することのいずれもなく、商品性にも優れる。

さらに、実施例１では、発光管とアークの接触が少ないため、熱損失が大きくならず、発光効率にも優れるので、バルブの性能も優れている。

なお、前記した実施例では、セラミックス製発光管の放電発光部における横断面が横長の楕円形状に構成されたものについて説明したが、発光管の放電発光部における横断面が横長の長円であってもよい。
また、前記した種々の実施例の放電バルブは、絶縁性ベース３０の前方にセラミックス製の発光管とこの発光管を包囲するシュラウドガラスとを一体化したアークチューブが配置された構造として説明されているが、ベース３０の前方に配置するアークチューブは、シュラウドガラスを設けないセラミックス製発光管だけの構造であってもよい。

本発明の第１の実施例である自動車用前照灯の正面図である。 同前照灯の鉛直縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。 要部であるアークチューブの拡大縦断面図である。 アークチューブの横断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。 （ａ）発光管の拡大縦断面図である。 （ｂ）発光管の拡大水平断面図である。 発光管の拡大斜視図である。 リフレクターの有効反射面を設計する場合の様子を示す斜視図である。 リフレクターを配光設計する際の配光スクリーンに投影した（貼り付けた）光源像を示す図である。 本発明の第２の実施例の要部である発光管の縦断面図で、 （ａ）発光管の拡大縦断面図である。 （ｂ）発光管の拡大水平断面図である。 同発光管の拡大斜視図である。 本発明の実施例の配光性能とバルブ性能を比較例と対比して示す図である。 従来の放電バルブの縦断面図である。 従来のセラミックス製発光管の縦断面図である。 配光スクリーンに投影した（貼り付けた）光源像を示す図である。 配光スクリーンに形成された配光パターンを示す図である。

Ｖ１ 放電バルブ
１０Ａ，１０Ｂ アークチューブ
１１Ａ，１１Ｂセラミックス製の発光管
１２ａ，１３ａ 発光管の前端側円筒部
１２ｂ，１３ｂ 発光管の後端側円筒部
１２ｃ，１３ｃ 発光管の放電発光部
ｄ１ 横断面横長楕円形状の放電発光部の幅（左右）方向の外径寸法
ｄ２ 横断面横長楕円形状の放電発光部の縦（上下）方向の外径寸法
Ｌ１ 発光管の放電発光部の長さ
ｓ 密閉空間
１４ 放電電極を構成するモリブデンパイプ
１４ａ メタライズ層
１４ｃ レーザ溶接部
１４ｄ ガラス溶着部
１５，１５ 電極
１５ａ，１５ｂ 電極棒
１６ 電極を構成するモリブデン棒
１７ 電極を構成するニオブ棒
１８ａ，１８ｂ リード線
２０ 紫外線遮蔽用シュラウドガラス
３０ 合成樹脂製絶縁性ベース
３６ アークチューブ固定保持手段である金属製リードサポート
６０ アークチューブ固定保持手段である金属製支持部材
１００ リフレクター
１０１ａ，１０１ｂ 有効反射面
ＣＬ 配光スクリーンに形成された配光パターンのカットオフライン
Ａ（Ａ１），Ｃ（Ｃ１） カットオフラインに沿った領域の配光パターン
Ｂ（Ｂ１） カットオフラインに沿った領域以外の領域の配光パターン
ａ 配光スクリーンに投影した有効反射面の矩形状光源像
ａ１ 矩形状光源像における最大輝度部
ｗ１ 配光パターンのカットオフラインに沿った領域に投影する（貼り付ける）矩形状光源像の幅
ｗ２ 配光パターンのカットオフラインに沿った領域以外の領域に投影する（貼り付ける）矩形状光源像の幅

Claims (2)

1. 電極が対設され発光物質が封入されたセラミックス製発光管を発光部とする放電バルブと、前記発光管の発光を反射制御してカットオフラインを含む所定の配光パターンを形成するリフレクターとを備えた自動車用前照灯であって、前記発光管の横断面が灯具を正面視して横長に構成されたことを特徴する自動車用前照灯。
2. 前記発光管の横断面は、楕円または長円であって、幅（左右）方向の外形寸法が１．５〜４．５ｍｍ、縦 (上下)方向の外形寸法が１．０〜３．５ｍｍに構成されたことを特徴する請求項１に記載の自動車用前照灯。

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