説明

メタルハライドランプ

【課題】 可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止した自動車前照灯および/または赤外線暗視装置に使用されるメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 0.1cc以下の放電空間12を形成する発光管部11、発光管部11の両端に形成された封止部131、132とを有する透光性の気密容器1からなり、放電空間12には少なくともヨウ化ナトリウムおよびヨウ化セシウムを含み、それらヨウ化ナトリウムの封入量Xと、ヨウ化セシウムの封入量Yとの封入量の比Y/Xが、0.05≦Y/X≦0.12の放電媒体が封入されているであり、水銀は本質的に含まれていない。また、放電空間12には、5mm以下の電極間距離を保って一対の電極31、32が対向配置され、電極31、32の他端は封止部131、132に封止されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車前照灯および/または赤外線暗視装置の光源として使用されるメタルハライドランプに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車の夜間安全走行の手段として、赤外線暗視システムの開発がなされている。この赤外線暗視システムでは、近赤外光を歩行者、障害物等に照射し、その反射光をCCDカメラなどで受光して、画面に表示することで、暗闇であっても歩行者等の存在を確認することができる。
【0003】
赤外光を利用したランプとして、中空の放電管にセシウムハロゲン化物が封入されており、その放電管の周りに近赤外線透過フィルタを備えたランプユニットの発明がある。(例えば、特許文献1)この発明は、近赤外線透過フィルタを備えることにより、ランプから発せられる可視光等を遮断していることから、近赤外光のみを得る赤外線暗視システム専用の光源を意図しており、セシウムのハロゲン化物を封入することで近赤外線を高効率で出力することができると記載されている。
【0004】
また、ハロゲン化ナトリウムをA(mg/cc)、ハロゲン化セシウムをB(mg/cc)だけ放電媒体として封入したメタルハライドランプにおいて、ハロゲン化ナトリウムとハロゲン化セシウムとの封入比を0.01≦B/A≦0.15とした発明がある。(たとえば、特許文献2)この発明は、ハロゲン化セシウムを封入することによって、ナトリウムの消失を抑制することで、立ち消えを抑え、可視光の光束維持率および初期光束を高くすることができると記載されているが、近赤外線を使用するランプの発明ではない。
【0005】
これらの発明に対して、本願発明者等は、一つのランプで、可視光及び近赤外光を出力するメタルハライドランプの開発を行っている。(例えば、特許文献3)
【特許文献1】特開2003−257367号公報
【特許文献2】特開平9−73876号公報
【特許文献3】特開2004−134100号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献3のような、可視光及び近赤外光の両方を利用するランプにおいて、さまざまな実験を行った結果、可視光の光束維持率と近赤外光の放射維持率とでは、近赤外光の放射維持率のほうが著しく低下することが確認された。また、その近赤外光の放射維持率の低下を抑制するために、近赤外光を発する放電媒体の封入量を多くすると、可視光の全光束が低下し、自動車の前照灯として実用的でないランプになってしまうこともわかった。そこで、さらに実験を重ねた結果、ナトリウムとセシウムの封入比がある範囲内であれば、可視光の全光束および近赤外光の放射維持率の両方の特性が良好なランプを実現することができることを見出し、本発明を提案するに至った。
【0007】
本発明の目的は、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止したメタルハライドランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、0.1cc以下の放電空間を形成する発光管部、前記発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、前記放電空間に少なくともナトリウムのハロゲン化物およびセシウムのハロゲン化物を含む放電媒体と、一端は前記放電空間内で5mm以下の電極間距離を保って対向配置され、他端は前記封止部に封止された一対の電極とを具備し、前記放電媒体のナトリウムのハロゲン化物の封入量Xと、セシウムのハロゲン化物の封入量Yとの封入量の比Y/Xが、0.05≦Y/X≦0.12であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明の実施の形態のメタルハライドランプについて図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態であるメタルハライドランプの全体図である。
【0011】
気密容器1は、例えば、透光性の石英ガラスからなり、軸方向の形状がほぼ円筒形の発光管部11とその長手方向の両端部に発光管部11と同材料で形成された封止部131、132からなり、発光管部11の内部には、放電空間12が形成されている。放電空間12の内容積は、0.1cc以下であって、小型の高圧放電ランプであることを示す。
【0012】
放電空間12には、放電媒体として金属ハロゲン化物であるヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化インジウム、ヨウ化セシウムおよび希ガスであるキセノンが封入されている。ヨウ化ナトリウムに含有されている金属ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムに含有されている金属スカンジウムは、主に発光金属として作用する。ヨウ化亜鉛に含まれている金属亜鉛は、主に水銀に代わるランプ電圧形成媒体として作用し、ヨウ化インジウムに含まれている金属インジウムは、主に青色を発光するため、色温度を調節する作用をする。また、ヨウ化セシウムに含有されている金属セシウムは、波長が840〜930nmの近赤外域に主発光があるため、高効率の近赤外光を得ることができる。キセノンは、主に始動ガスとして作用するが、発光時は820〜1000nmの近赤外域の波長を発光するため、近赤外光の放射の増加も図ることができる。
【0013】
ここで、本実施の形態では、発光管部11に封入される放電媒体には、水銀は本質的に含まれていない。この「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または1ccあたり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀量が存在していても許容するという意味である。つまり、従来の水銀入りのショートアーク形ランプのように、水銀蒸気によってメタルハライドランプの電圧を所要に高くする場合、1ccあたり20〜40mg、場合によっては50mg以上封入しており、この水銀量と比較すれば、2mg未満の水銀量は圧倒的に少なく、本質的に水銀が含まれないと言える。
【0014】
圧潰形成された板状の封止部131、132の内部には、例えばモリブデンからなる金属箔21、22が封着されている。放電空間12側の金属箔21、22の一端部には、直径が異なる大径部311、321と小径部312、322とが一体に形成され、かつ例えばタングステンからなる電極31、32の一端が、金属箔21、22とほぼ一体になるように抵抗溶接により接続され、電極31、32の他端は、発光管部11付近の封止部131、132を通って、放電空間12に延出し、5mm以下の電極間距離を保って、その先端同士が対向するように配置されている。ここで、電極31、32の大径部311、321は放電空間12に、小径部312、322は封止部131、132内にそれぞれ位置している。
【0015】
電極31、32の小径部312、322の金属箔21、22方向の軸部分には、金属導線を数回、回巻して形成したコイル41、42が、その外周面と接触するように接続されており、主に封止部131、132との封着を改善するために設けている。このコイル41、42は、金属箔21、22側の端部から放電空間12に向けて所定距離巻かれ、コイル41、42の他端は封止部131、132に内在している。
【0016】
金属箔21、22において、電極31、32の接続部分に対して反対側の端部には、導入導体51、52が溶接等により接続されており、この導入導体52の他端は、封止部132の外部に延出し、L字状に形成された給電端子53の一端とほぼ直角になるように接続されている。この給電端子53の他端は、導入導体51の方向、かつ封止部131、132とほぼ平行に延出している。そして、封止部131、132と平行する給電端子53には、絶縁チューブ6が取着されている。
【0017】
これらを備えた気密容器1の外側には、例えば紫外線を遮断する材料からなる筒状の外管7が、その長手方向に沿って覆うように設けられている。この外管7の長手方向の両端部には、縮径部71が形成されており、縮径部71は封止部132の発光管部11方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着しており、図示していないもう一方の縮径部は、封止部131の発光管部11方向に対して反対側の端部付近をガラス溶着している。
【0018】
そして、気密容器1を内部に覆った状態の外管7は、その外周面を挟持するように形成された固定金属具8を介して、ソケット9に接続されている。このソケット9の径小部分には、金属端子91が、その外周面に沿って形成されており、この金属端子91は、給電端子53とソケット9内部で電気的に接続されている。また、図示していないが、発光管部11に対して反対方向に延出していた導入導体51は、ソケット9内部を通って、ソケット9の底部部分に位置している。
【0019】
図2は、図1のメタルハライドランプの仕様について説明するための発光管部付近の拡大図である。放電空間12の内容積が0.02ccであり、内径Aは2.6mm、発光管部11の外径Bは6.0mm、長手方向の最大長Cは7.0mmである。電極31、32の大径部311、321の直径は0.35mm、小径部312、322の直径は0.3mm、電極間距離Dは4.2mmである。発光管部11には、放電媒体としてヨウ化スカンジウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化インジウム、ヨウ化セシウムが0.5mg、希ガスであるキセノンが10atmそれぞれ封入されている。
【0020】
図3は、図2の仕様のランプにおいて、放電媒体中のヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比のみを変え、可視光の全光束を測定した結果を説明するための図である。
【0021】
セシウムとナトリウムの封入比Y/Xが小さくなるほど、全光束が高くなっており、特に、封入比Y/Xが0.12、全光束3050lmを境に、その前後で大きく全光束の値が異なる傾向が得られている。すなわち、封入比Y/Xが0.12よりも大きくなると、全光束の低下の割合が大きくなり好適ではない。
【0022】
図4は、図2の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比を変え、日本電球工業会に定められている自動車前照灯用メタルハライドランプの寿命試験条件であるEU120分モードでの2000時間点滅点灯試験後の近赤外光の放射維持率を測定した結果を説明するための図である。
【0023】
セシウムとナトリウムの封入比Y/Xが大きくなるほど、2000時間での近赤外光の放射維持率が高くなっている。しかし、封入比Y/Xが0.05、赤外放射維持率80%を境に、その前後で大きく赤外放射維持率の値が異なる傾向が得られている。すなわち、封入比Y/Xが0.05よりも小さくなると、赤外放射維持率の低下の割合が大きくなり好適ではない。
【0024】
図3および図4の結果より、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比Y/Xは、0.05≦Y/X≦0.12とすることが好適である。
【0025】
本実施の形態では、ヨウ化ナトリウムの封入量Xとヨウ化セシウムの封入量Yの封入比Y/Xを、0.05≦Y/X≦0.12とすることで、可視光の全光束が高く、かつ近赤外光の放射維持率の低下を抑止することができる可視光および赤外光兼用のランプを提供することができる。
【0026】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【0027】
ハロゲン化物としては、他のハロゲン化物よりも反応性が低いヨウ素が最も好適であるが、他のハロゲン化物、例えば臭素を使用したり、複数のハロゲン化物を使用したりしても本発明の効果を得ることができる。
【0028】
電極31、32に、近赤外域の波長を発するカリウムをドープしてもよい。この場合、ランプの寿命中に、カリウムが徐々に電極31、32から放出されるため、赤外維持率の低下を抑制することができる。また、これに適した物質として、カリウムの他に、ルビジウム、セシウムを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明のメタルハライドランプの第1の実施の形態について説明するための全体図。
【図2】図1のメタルハライドランプの仕様について説明するための発光管部付近の拡大図。
【図3】図2の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムの封入比を変え、可視光の全光束を測定した結果を説明するための図。
【図4】図2の仕様のランプにおいて、ヨウ化ナトリウムとヨウ化セシウムと封入比を変え、寿命試験後の近赤外光の放射維持率を測定した結果を説明するための図。
【符号の説明】
【0030】
1 気密容器
11 発光管部
12 放電空間
131、132 封止部
21、22 金属箔
31、32 電極
41、42 コイル
51、52 導入導体
53 給電端子
6 絶縁チューブ
7 外管
8 固定金属具
9 口金

【特許請求の範囲】
【請求項1】
0.1cc以下の放電空間を形成する発光管部、前記発光管部の両端に形成された封止部とを有する透光性の気密容器と、
前記放電空間に少なくともナトリウムのハロゲン化物およびセシウムのハロゲン化物を含む放電媒体と、
一端は前記放電空間内で5mm以下の電極間距離を保って対向配置され、他端は前記封止部に封止された一対の電極とを具備し、
前記放電媒体のナトリウムのハロゲン化物の封入量Xと、セシウムのハロゲン化物の封入量Yとの封入量の比Y/Xが、0.05≦Y/X≦0.12であることを特徴とするメタルハライドランプ。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−185682(P2006−185682A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−376509(P2004−376509)
【出願日】平成16年12月27日(2004.12.27)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】