JPH0652829A - 高圧金属蒸気放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 始動時光束の立上がりがはやく、かつ、光効
率が向上できるとともにガラスバルブが内圧によって破
損しない耐圧強度の向上した外管レスで使用される小形
の高圧金属蒸気放電ランプを提供することを目的とす
る。 【構成】 内部に少なくとも一対の放電電極３を配設
し、金属ハロゲン化物と始動用ガスとを封入した楕円
形、長円形，球形などの円形状の石英ガラスバルブ１の
両端に封止部２を形成した外管レスの放電ランプにおい
て、上記ガラスバルブ１の最大肉厚部Ｍｘの肉厚は１．
５ｍｍ〜２．０ｍｍで最小肉厚部Ｍｎの肉厚はバルブ軸
と直交する方向の最大径部で０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ未
満であることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの車両用前照
灯や店舗照明などに用いられる外管を用いない外管レス
の小形の高圧金属蒸気放電ランプのバルブ構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の前照灯や店舗照明などに用い
られているフィラメントを有するハロゲン電球などに代
わり、小形、高効率で長寿命の高圧金属蒸気放電ランプ
が即時点灯が可能になるなど点灯回路の開発が進んでき
ているのに合わせ商品化がすすめられている。

【０００３】この種の放電ランプとしてはショートアー
クメタルハライドランプ，キセノンランプなどの高圧金
属蒸気放電ランプがあり、これらランプは石英ガラス製
の楕円形状や球形状の発光管のみからなる外管を有しな
いコンパクトな光源として自動車用の前照灯や店舗照明
など各種の用途に使用し始められてきている。

【０００４】たとえば従来の小形のショートアークメタ
ルハライドランプは、略楕円形状（内部寸法長径約７ｍ
ｍ×短径約４ｍｍ）に成形した石英ガラス製バルブの長
径方向の両端に、それぞれ放電電極および外部導体を接
続したモリブデン箔などから構成された導入体が対向封
止してある。そして、上記バルブの内部には数ｍｇの水
銀と数ｍｇの沃化スカンジウム（ＳｃＩ₃ ），沃化ナト
リウム（ＮａＩ）などの金属ハロゲン化物およびキセノ
ンなどの希ガスが封入されている。

【０００５】そして、この放電ランプは外管内に封入さ
れず外管レスで、発光管がそのまま自動車の前照灯灯具
内や店舗照明器具内に装着して使用される。

【０００６】ところで、この種外管レスで使用される小
形の放電ランプにおいて、良好なランプ特性（明るさ）
を得るにはバルブを構成するガラス肉厚を薄くし入力に
対するバルブの熱ロスを極力小さくする必要がある上
に、動作時ランプ最冷部となる電極周辺の管壁温度を高
温に維持することが望ましい。

【０００７】しかしながら、このようにバルフの肉厚を
薄く形成すると、風や温度によるランプ最冷部への影響
が大きくなりこれらの変化でランプ特性が著しく変動を
来たす。また、石英ガラスを用いるバルブとモリブデン
箔などの導入体との封止の際、酸水素バーナを用い加熱
するので、ガラスの肉厚が薄いと不所望な変形を起こし
外観が低下するなどの問題が生じる。

【０００８】また、自動車用などではランプ始動後短時
間内に光束を立ち上げる必要性からバルブ内に封入する
希ガスの圧力は常温で数気圧以上、動作安定時で数十気
圧以上の高圧が維持されることが必要であるが、ガラス
肉厚を薄くするとこの圧力に耐えられなくなりバルブが
破裂するという問題がある。このバルブの破裂は比較的
曲率の大きい封止部近傍の周辺から起こり、ランプの損
耗のみならず点灯装置の破損や人身への重大事故を招く
などの問題が予想される。逆に破損を考慮しガラスの肉
厚を厚くしすぎると、ガラスに吸光や吸熱され光効率の
低下を起こすほか、昇温に時間がかかり始動時光束の立
上がりが遅く自動車用など即明るさが必要な場合は不適
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、ガラスバルブの内圧が高くなってバルブが破損す
ることおよび始動時光束の立上がりが遅くかつ光効率が
低いことである。

【００１０】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で，始動時光束の立上がりがはやく、かつ、光効率（ｌ
ｍ／Ｗ）が向上できるとともにガラスバルブが内圧によ
って破損しない耐圧強度の向上した高圧金属蒸気放電ラ
ンプを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の高圧金属蒸気放電ランプは，内部に少なくとも一対の
放電電極を配設し、金属ハロゲン化物と始動用ガスとを
封入した円形の石英ガラスバルブの両端に封止部を形成
した外管レスの放電ランプにおいて、上記ガラスバルブ
の肉厚の最大値は１．５ｍｍ〜２．０ｍｍで最小値はバ
ルブ軸と直交する方向の最大径部で０．８ｍｍ〜１．５
ｍｍ未満であることを特徴としている。本発明の請求項
２に記載の高圧金属蒸気放電ランプは，上記石英ガラス
バルブの形状は楕円形、長円形，球形などの円形状であ
ることを特徴としている。

【００１２】本発明の請求項３に記載の高圧金属蒸気放
電ランプは，上記ガラスバルブ内に封入された始動用ガ
スの圧力を常温で３〜１５気圧、放電安定時１０〜１５
０気圧であることを特徴としている。

【００１３】

【作用】外管レスで用いる両端に封止部を形成した円形
の石英ガラスバルブの最も光放射の高い最大径部の肉厚
を薄くし十分な明るさを得ることができるとともに、比
較的曲率の大きい封止部近傍の肉厚を厚くすることによ
りバルブの破裂や雰囲気変化によるバルブ温度の変動な
どを防ぐことができ，耐圧強度およびランプ特性の向上
がはかれる。

【００１４】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図面は本発明に係る定格出力が５０Ｗ以下のたと
えば３５Ｗのショートアークメタルハライドランプを示
し，図中１は石英ガラスからなる管軸と直交する方向の
最大径部内径が約４ｍｍ、管軸方向内部最大長が約７ｍ
ｍの略楕円形状をなすバルブ、２，２はこのバルブの管
軸上の両端延長部に設けた圧潰封止部である。このそれ
ぞれの封止部２，２内には導入体として一端に直径が約
０．３ｍｍのタングステン線からなる放電電極３を，他
端に直径が約０．５ｍｍのモリブデン線からなる外部導
体４を溶接した幅が約１ｍｍ，厚さ約２５μｍ，長さ約
１２ｍｍのモリブデン箔５が気密に埋設されている。

【００１５】上記バルブ１のガラス肉厚は管軸と直交す
る方向の最大径部が最も薄肉の約１．０ｍｍで，この最
大径部Ｍｎから放電電極３の埋め込まれた封止部２に向
かうにしたがい厚くなる最大肉厚が約１．８ｍｍで作ら
れている。

【００１６】また、このバルブ１内には水銀約１ｍｇと
組成比１：５の沃化スカンジウム（ＳｃＩ₃ ），沃化ナ
トリウム（ＮａＩ）が約１ｍｇおよび始動用ガスとして
キセノンが約５気圧封入されている。

【００１７】また、６は上記放電電極３の埋め込まれた
周辺のバルブ１から封止部２近傍にかけて被覆された酸
化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）などからなる保温膜で、
封止部２の近傍を保温しランプ特性を高めるようにして
ある。

【００１８】このような構成のランプを２０℃の雰囲気
中で定格の３５Ｗで点灯し諸ランプ特性を測定するとと
もに定格の２０％増しの４２Ｗで３時間点灯，３０分消
灯の点滅試験を１５００時間行ったが，明るさの低下や
封止部の変形、ガラスバルブの破裂などの発生はなかっ
た。

【００１９】実施例１ ガラスバルブの肉厚値を除き上記と同一条件の定格出力
３５Ｗのショートアークメタルハライドランプを製作し
比較試験を行ったところ下記の結果が得られた。これら
ランプのガラスバルブの肉厚を、最大肉厚部Ｍｘが封止
部近傍で１．８ｍｍと一定化し，最小肉厚部Ｍｎが管軸
と直交する方向の最大径部で０．６ｍｍ，０．８ｍｍ，
１．０ｍｍ，１．２ｍｍ，１．５ｍｍ，１．８ｍｍとし
て各１０本のランプを製作した。

【００２０】これら各ランプの効率（ｌｍ／Ｗ）および
定格の２０％増しの４２Ｗで３時間点灯，３０分消灯の
点滅試験を１５００時間行った結果のバルブの破裂発生
状況は図２の通りであった。

【００２１】また、これら各ランプの圧潰封止作業後に
おける封止部近傍のバルブ外観を目視観察したが変形の
発生はなかった。

【００２２】さらに、これらのランプを１５℃，２０
℃，２５℃雰囲気温度にて定格の３５Ｗで点灯したとき
のランプ電圧、電流，光束特性は測定誤差範囲内の３％
程度で問題はなかった。

【００２３】実施例２ ガラスバルブの肉厚値を除き上記実施例１と同一条件の
定格出力３５Ｗのショートアークメタルハライドランプ
を製作し比較試験を行ったところ下記の結果が得られ
た。これらランプのガラスバルブの肉厚を、最小肉厚部
Ｍｎが管軸と直交する方向の最大径部で１．２ｍｍと一
定化し，最大肉厚部Ｍｘが封止部近傍で１．０ｍｍ，
１．２ｍｍ，１．５ｍｍ，１．８ｍｍ，２，０ｍｍとし
て各１０本のランプを製作した。

【００２４】これら各ランプの効率（ｌｍ／Ｗ）、圧潰
封止作業時における封止部近傍のバルブ変形の発生状況
および定格の２０％増しの４２Ｗで３時間点灯，３０分
消灯の点滅試験を１５００時間行った結果のバルブの破
裂発生状況は図３の通りであった。

【００２５】また、これらのランプを１５℃，２０℃，
２５℃雰囲気温度にて定格の３５Ｗで点灯したときのラ
ンプ電圧、電流，光束特性は測定誤差範囲内の３％程度
で問題はなかった。

【００２６】本発明は上記実施例１，２から，石英ガラ
スバルブの肉厚を規制することによりランプ特性および
点灯中高圧になるガラスバルブの耐圧強度を向上できる
ことがわかった。このガラスバルブの肉厚は管軸と直交
する方向の最大径部を０．８ｍｍ以上とすれば耐圧強度
が保持できバルブの破裂を防止でき、また、１．５ｍｍ
未満であれば明るさ（目標効率７０ｌｍ／Ｗ以上）の低
下も少なく実用にさしさわりがない。

【００２７】また，封止部近傍の肉厚は１．５ｍｍ以上
あれば封止作業時にガスバーナなどで加熱した際に変形
することはないが，より肉厚が厚すぎると光が吸収され
光束の低下，ランプ始動時の昇温不足による光束立上が
り遅れや封止作業時加熱に時間，エネルギが多くかかる
などのことから２．０ｍｍ以下が好ましい。

【００２８】さらに、本発明のような肉厚分布をしたガ
ラスバルブの製造は，たとえば肉厚１．８ｍｍの石英ガ
ラス管の中央部を加熱し，この加熱したガラス管を楕円
形状の凹部を設けた二っ割りの型内に入れ管内に高圧気
体を吹き込むことにより最大径部が薄肉の楕円形状のバ
ルブが得られる。

【００２９】さらにまた，本発明の放電ランプに封入さ
れる不活性ガスは発光性のあるキセノンに限らずアルゴ
ンやクリプトンなど単体または混合体であってもよい。
また、その封入圧力は常温で３〜１５気圧，安定点灯時
１０〜１５０気圧までバルブの破裂はみられなかった。

【００３０】なお，本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば，管球はショートアークメタルハライドラ
ンプに限らずキセノンランプなどでもよく，そのバルブ
形状も図示の略楕円形状に限らず，長円形状，球形状な
どの円形状であればよい。

【００３１】また、バルブ内に封入される発光物質は上
記実施例のＳｃＩ₃ ，ＮａＩに限らずＤｙ，Ｔｍ，Ｈ
ｏ，Ｃｓなどのハロゲン化物であってもよい。

【００３２】さらに，封止部は押圧型を用いる圧潰封止
に限らず真空あるいは不活性ガスの減圧封止としたもの
であってももちろん適用できるものである。

【００３３】さらにまた、上記ガラスバルブの肉厚値内
であれば、放電電極の寸法や材質、金属ハロゲン化物の
組成や封入量などを変えた場合も，上記実施例と同様な
結果が得られ適用可能であった。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば，外
管レスで使用される小形の高圧金属蒸気放電ランプにお
いて、円形状の石英ガラスバルブの肉厚を最も光放射の
多いバルブ軸と直交する最大径部を最も薄くし、最も内
部応力がかかる封止部近傍を最も厚くしたので、ランプ
効率の向上がはかれるとともに点灯中高圧になるガラス
バルブの耐圧強度が向上できバルブの破裂防止および封
止部近傍に加熱バーナによる不所望な変形の発生がない
ので外観的にもすぐれた放電ランプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧金属蒸気放電ランプの実施例を示
す正面図。

【図２】本発明による放電ランプの特性および試験結果
を示す対応図。

【図３】本発明による放電ランプの特性および試験結果
を示す対応図。

【符号の説明】

１：石英ガラスバルブ Ｍｎ：バルブ最小肉厚部 Ｍｘ：バルブ最大肉厚部 ２：封止部 ３：放電電極 ５：モリブデン箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀樹 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に少なくとも一対の放電電極を配設
   し、金属ハロゲン化物と始動用ガスとを封入した円形の
   石英ガラスバルブの両端に封止部を形成した外管レスの
   放電ランプにおいて、上記ガラスバルブの肉厚の最大値
   は１．５ｍｍ〜２．０ｍｍで最小値はバルブ軸と直交す
   る方向の最大径部で０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ未満である
   ことを特徴とする高圧金属蒸気放電ランプ。
2. 【請求項２】 上記石英ガラスバルブは楕円形、長円
   形，球形などの円形状であることを特徴とする請求項１
   に記載の高圧金属蒸気放電ランプ。
3. 【請求項３】 上記ガラスバルブ内に封入された始動用
   ガスの圧力を常温で３〜１５気圧、放電安定時１０〜１
   ５０気圧であることを特徴とする請求項１に記載の高圧
   金属蒸気放電ランプ。