WO2012176493A1 - 車両用の水銀フリーメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ装置 - Google Patents

車両用の水銀フリーメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ装置 Download PDF

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聡子 加藤
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    • H01J61/827—Metal halide arc lamps

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a mercury-free metal halide lamp and a metal halide lamp device used for a headlight of a vehicle such as an automobile.
  • the metal halide lamp has a structure in which a pair of electrodes are provided inside an arc tube filled with a metal halide or a rare gas.
  • radioactive material may be used to suppress flicker.
  • thorium has been sealed in the discharge space as a metal halide, or thorium oxide has been mixed with the electrode.
  • thorium is an environmentally hazardous substance, it is desired not to use thorium, and so-called thorium-free use without thorium is required.
  • JP 2010-86742 A Special table 2010-541129 Special table 2010-521717
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a mercury-free metal halide lamp for vehicles that can suppress flickering and electrode deformation and has a lower power than conventional and does not contain radioactive substances such as thorium.
  • a mercury-free metal halide lamp includes an airtight container having a light emitting part having a discharge space therein, a metal halide and a rare gas sealed in the discharge space, and the discharge space.
  • a pair of electrodes whose tip portions are opposed to each other, and the electrodes and the discharge space do not contain thorium, and the power supplied to the lamp during stable lighting is P (W), after the lamp is started
  • P (W) is 20 ⁇ P ⁇ 30, W L / D (W / mm) satisfies 4300 ⁇ W L / D ⁇ 7400.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a cross section of the metal halide lamp according to the first embodiment.
  • the metal halide lamp of the present embodiment can be used as a light source for a headlamp such as an automobile, and includes an inner tube 1 as an airtight container.
  • the inner tube 1 has an elongated shape, and a substantially elliptical light emitting portion 11 is formed near the center thereof.
  • a plate-like seal portion 12 formed by a pinch seal is formed at both ends of the light emitting portion 11, and a cylindrical portion 14 is continuously formed at both ends via a boundary portion 13.
  • the inner tube 1 is preferably made of a material having heat resistance and translucency, such as quartz glass. Further, the seal portion 12 may be formed in a cylindrical shape by being formed by a shrink seal.
  • a discharge space 111 is formed that has a substantially cylindrical shape at the center and is tapered toward both ends.
  • the discharge space 111 is filled with the metal halide 2 and the rare gas.
  • the metal halide 2 is composed of sodium iodide, scandium iodide, zinc iodide, and indium bromide. However, thorium halide, which is a radioactive substance, is not included.
  • the total enclosed amount of the metal halide 2 is set to 0.1 mg to 0.3 mg in order to set the lamp voltage to a suitable value.
  • the combination of the metal halides 2 is not limited to this, and tin and cesium halides may be added.
  • Xenon is used as the rare gas.
  • the pressure of this rare gas is 12 atm to 15 atm.
  • the rare gas may be a mixed gas of xenon and neon, argon, krypton, or the like.
  • the lamp of the present embodiment is a mercury-free metal halide lamp.
  • This “mercury-free” means that it does not substantially contain mercury.
  • substantially does not contain mercury is not limited to the case where the amount of mercury enclosed is 0 mg, but is equivalent to almost no encapsulation compared to a conventional metal halide lamp containing mercury. It should be construed to include the case of enclosing a quantity of mercury, for example, less than 2 mg, preferably 1 mg or less per ml.
  • the electrode mounts 3 are sealed to the seal portions 12 formed on both sides of the light emitting portion 11, respectively.
  • the electrode mount 3 includes a metal foil 31, an electrode 32, a coil 33 and a lead wire 34.
  • the metal foil 31 is a thin plate member made of, for example, molybdenum.
  • the electrode 32 is a rod-shaped member made of tungsten doped with a small amount of aluminum, silicon, or potassium, for example, so-called doped tungsten.
  • One end of the metal foil 31 is welded so as to be placed on the end of the light emitting portion 11 side of the metal foil 31, and the other end protrudes into the discharge space 111, and the tip portions of the metal foil 31 face each other while maintaining a predetermined distance. So as to face each other.
  • the diameter D is, for example, 0.25 mm.
  • the distance between the tips of the electrodes 32 is preferably positioned in the range of 3.7 mm to 4.4 mm when observed through the outer tube 5.
  • the coil 33 is a metal wire made of, for example, doped tungsten, and is spirally wound around the shaft portion of the electrode 32 sealed to the seal portion 12.
  • the lead wire 34 is a metal wire made of molybdenum, for example.
  • One end of the lead wire 34 is connected so as to be placed on the end portion of the metal foil 31 on the distal side from the light emitting portion 11, and the other end extends substantially parallel to the tube axis to the outside of the inner tube 1.
  • One end of an L-shaped support wire 35 made of nickel, for example, is connected to the lead wire 34 extending distally from the front side of the lamp, that is, the socket 6 by laser welding.
  • a sleeve 4 made of ceramic is attached to the support wire 35 at a portion extending in parallel with the inner tube 1.
  • a cylindrical outer tube 5 is provided substantially concentrically with the inner tube 1 so as to cover the light emitting portion 11 outside the inner tube 1 configured as described above. These inner and outer pipes are connected by welding the end portions of the outer pipe 5 in the vicinity of the cylindrical portion 14 of the inner pipe 1. Gas is sealed in a closed space 51 formed between the inner tube 1 and the outer tube 5.
  • a gas capable of dielectric barrier discharge for example, one kind of gas selected from neon, argon, xenon and nitrogen or a mixed gas can be used.
  • the gas pressure is desirably 0.3 atm or less, particularly 0.1 atm or less.
  • the outer tube 5 is preferably made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the inner tube 1 and having an ultraviolet blocking property. For example, quartz glass to which an oxide such as titanium, cerium, or aluminum is added is used. can do.
  • a socket 6 is connected to one end of the inner tube 1 to which the outer tube 5 is connected. These connections are made by attaching a metal band 71 to the outer peripheral surface of the outer tube 5 and holding the metal band 71 with a metal tongue piece 72 formed protruding from the socket 6. Further, a bottom terminal 81 is formed at the bottom of the socket 6, and a side terminal 82 is formed at the side, and a lead wire 34 and a support wire 35 are connected to the bottom terminal 81 and the side terminal 82, respectively. .
  • the metal halide lamp constituted by these is connected to a lighting circuit (not shown) so that the bottom terminal 81 is on the high voltage side and the side terminal 82 is on the low voltage side, and lamp power (power supplied to the lamp) at the time of starting.
  • a lighting circuit not shown
  • lamp power power supplied to the lamp
  • FIG. 3 shows the change in lamp power from the start of the metal halide lamp of the present embodiment to 50 seconds.
  • the current and voltage between the lamp and the lighting circuit are measured and converted into electric power.
  • one second or more high-voltage pulse 10kV is applied to the lamp, so is the time breakdown, not considered in the integration of W L. If the electrode diameter D is 0.25 mm, the W L / D of this lamp is 5888 W / mm.
  • Comparative Example 1 The reason why the flicker occurred at the initial stage in the lamp of Comparative Example 1 is that the spot that is the starting point of the arc was not stably formed on the electrode. Comparative Example 1 is the integrated value W L of the lamp power is reduced, because the diameter D of the electrode is the case is large, it tends to electrode temperature is lowered. If the electrode temperature is low, the spot is not stable because the electron emission is low even if the spot is formed. Therefore, flickering occurs due to the movement of the spot.
  • Comparative Example 2 is a case where the integrated value W L of the lamp power is large and the electrode diameter D is small, the electrode temperature tends to increase. However, spots are difficult to occur when the electrode temperature is too high. When the spot is not generated, the electrode temperature is maintained at a high temperature. Therefore, if the spot is continued for a long time, the electrode is burdened and the electrode is thermally deformed.
  • the inventor further examined and found that there is no problem if a spot is generated within 20 to 30 seconds from the start of the lamp. However, if a spot is not formed even after 40 seconds, a heavy burden is placed on the electrode.
  • the electrode temperature when the lamp power falls after starting is important.
  • the temperature for stably forming the spot is about 2000 ° C. at an electrode temperature measured by a radiation thermometer at a point distant from the tip of the electrode by a diameter D. If it is 1800 ° C., an unstable spot is likely to be generated. Spots are less likely to occur within 40 seconds when the temperature is °C.
  • FIGS. 4 is a diagram for explaining W L / D and the flicker OK probability
  • FIG. 5 is a diagram for explaining W L / D and the probability that a spot will occur on the electrode within 40 seconds. The number of lamps tested was 20.
  • W L / D is significantly suppress the occurrence of flicker if 4300W / mm or more, W L / D is 7400W / mm or less value, if after lamp starting 40 seconds elapsed Since the spots can be generated on the electrodes with high probability before the deformation, the deformation of the electrodes can be suppressed. Therefore, W L / D (W / mm) may be 4300 ⁇ W L / D ⁇ 7400, and if W L / D (W / mm) is 4900 ⁇ W L / D ⁇ 6700, High effect can be obtained.
  • WL can also be increased or decreased by adjusting the timing or rate at which power is reduced by the lighting circuit.
  • the lamp power at the start and at the stable time is set to be in the range of 50 W to 60 W at the start and from 20 W to 30 W at the stable from the viewpoint of the rise of the luminous flux and the lamp life. It is desirable to adjust W L within a range of 1200 W to 1600 W and D within a range of 0.22 mm to 0.30 mm.
  • the inner diameter R of the light emitting portion 1 in the substantially central portion in the tube axis direction is 1.5 to 2.3 mm
  • the thickness T in the substantially central portion of the light emitting portion 1 in the tube axis direction is 1.2 to 1.8 mm
  • the light emitting portion 1 The inner volume of the metal halide is preferably 15 to 23 mm 3
  • the total enclosed amount of the metal halide 2 is preferably 0.05 to 0.25 mg (0.0025 to 0.0125 mg / mm 3 ).
  • the inner diameter R of the light emitting part 1 is 1.8 to 2.2 mm
  • the wall thickness T of the light emitting part 1 is 1.4 to 1.7 mm
  • the inner volume of the light emitting part 1 is 17 to 21 mm 3
  • the total inclusion of the metal halide 2 is included.
  • the optimum amount is 0.10 to 0.20 mg (0.005 to 0.010 mg / mm 3 ).
  • the metal halide lamp may be a lamp integrated with the starting lighting circuit, a lamp integrated with the starting lighting circuit and the stable lighting circuit, or the like.
  • the shape of the electrode 32 is, for example, as shown in FIG. 6, a stepped shape in which the diameter of the distal end is larger than the diameter of the proximal end, a shape having a spherical shape with a large distal end, one electrode diameter and the other
  • the electrode may have different electrode diameters. Note that in the case of an electrode shape in which the diameters of the distal end and the proximal end are different as shown in FIG.
  • the electrode material may be pure tungsten, rhenium tungsten, or the like. In short, any electrode that does not contain thorium oxide, which is a radioactive substance, may be used.

Abstract

　本発明の車両用の水銀フリーメタルハライドランプは、内部に放電空間（１１１）を有する発光部（１１）を備えた気密容器（１）と、放電空間（１１１）に封入された金属ハロゲン化物（２）および希ガスと、放電空間（１１１）内で先端部が対設された一対の電極（３２）と、を具備しており、電極（３２）および放電空間（１１１）はトリウムを含んでおらず、安定点灯時にランプに供給される電力をＰ（Ｗ）、ランプ始動後１秒から４０秒までにランプに供給される電力の積算値をＷＬ（Ｗ）、電極３２の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、Ｐ（Ｗ）が、２０≦Ｐ≦３０、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が、４３００≦ＷＬ／Ｄ≦７４００を満足する。これにより、ちらつきおよび電極変形を抑制可能な、従来よりも低電力で、かつトリウム等の放射性物質を含まない車両用の水銀フリーメタルハライドランプを提供する。

Description

車両用の水銀フリーメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ装置
　本発明の実施形態は、自動車などの車両の前照灯に使用される水銀フリーメタルハライドランプおよびメタルハライドランプ装置に関する。
　現在、車両の前照灯には、ショートアーク高圧放電タイプのメタルハライドランプが使用されるようになってきている。メタルハライドランプは、金属ハロゲン化物や希ガスが封入された発光管の内部に一対の電極が対設された構造である。
　このメタルハライドランプでは、ちらつきを抑制するために、放射性物質が使用される場合があった。例えば、トリウムを金属ハロゲン化物として放電空間中に封入したり、酸化トリウムを電極に混合したりしてきた。しかし、トリウムは環境負荷物質であるため使用しないのが望まれており、トリウムを使用しない、いわゆるトリウムフリー化が求められている。また、最近では、省電力化の要求もあり、ランプ電力が従来の３５Ｗから２５Ｗに低減された低電力のランプの提案がなされている。
　このように車両に用いられるランプにおいては、低電力かつトリウムフリーのランプが求められているが、このようなランプでは、トリウムを使わないことでちらつきが発生しやすくなるだけでなく、電極が変形しやすいことがわかった。
特開２０１０－８６７４２号公報 特表２０１０－５４１１２９号公報 特表２０１０－５２１７７１号公報
　本発明が解決しようとする課題は、ちらつきおよび電極変形を抑制可能な、従来よりも低電力で、かつトリウム等の放射性物質を含まない車両用の水銀フリーメタルハライドランプを提供することである。
　上記課題を達成するために、実施形態の水銀フリーメタルハライドランプは、内部に放電空間を有する発光部を備えた気密容器と、前記放電空間に封入された金属ハロゲン化物および希ガスと、前記放電空間内で先端部が対設された一対の電極と、を具備し、前記電極および前記放電空間はトリウムを含んでおらず、安定点灯時にランプに供給される電力をＰ（Ｗ）、ランプ始動後１秒から４０秒までにランプに供給される電力の積算値をＷＬ（Ｗ）、前記電極の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、Ｐ（Ｗ）が、２０≦Ｐ≦３０、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が、４３００≦ＷＬ／Ｄ≦７４００を満足する。
第１の実施形態のメタルハライドランプについて説明するための図である。 第１の実施形態のメタルハライドランプの断面について説明するための図である。 第１の実施形態のメタルハライドランプのランプ始動から５０秒までのランプ電力の変化について説明するための図である。 ＷＬ／ＤとちらつきＯＫ確率について説明するための図である。 ＷＬ／Ｄと４０秒以内にスポットが電極に発生する確率について説明するための図である。 電極の他の形状について説明するための図である。
　（第１の実施形態）
　図１および図２を参照して、第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のメタルハライドランプについて説明するための図であり、図２は、第１の実施形態のメタルハライドランプの断面について説明するための図である。
　本実施形態のメタルハライドランプは、自動車などの前照灯用の光源として用いることができるもので、気密容器として内管１を備えている。内管１は細長い形状であり、その中央付近には略楕円形の発光部１１が形成されている。発光部１１の両端には、ピンチシールにより形成された板状のシール部１２、その両端には境界部１３を介して円筒部１４が連続形成されている。この内管１としては、例えば石英ガラスなどの耐熱性と透光性を具備した材料で構成されるのが望ましい。また、シール部１２はシュリンクシールにより形成されることにより円柱状の形状であってもよい。
　発光部１１の内部には、中央が略円柱状で、両端に向かってテーパ状となっている放電空間１１１が形成されている。放電空間１１１には、金属ハロゲン化物２および希ガスが封入されている。
　金属ハロゲン化物２は、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、臭化インジウムで構成されている。ただし、放射性物質であるトリウムのハロゲン化物等は含まれていない。金属ハロゲン化物２の総封入量は、ランプ電圧を好適な数値とする等のために、０．１ｍｇ～０．３ｍｇとしている。なお、この金属ハロゲン化物２の組合せはこれに限らず、スズ、セシウムのハロゲン化物を追加するなどしてもよい。
　希ガスは、キセノンが使用されている。この希ガスの圧力は、１２ａｔｍ～１５ａｔｍである。なお、希ガスとしてはキセノンとネオン、アルゴン、クリプトンなどを組み合わせた混合ガスで使用することもできる。
　ここで、本実施形態のランプは、水銀フリーメタルハライドランプである。この「水銀フリー」とは、水銀を実質的に含んでいないという意味である。本明細書における「水銀を実質的に含んでいない」とは、水銀の封入量が０ｍｇである場合に限られず、従来の水銀入りのメタルハライドランプと比較してほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば１ｍｌあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量を封入している場合を含む意味に解釈すべきである。
　発光部１１の両側に形成されたシール部１２には、それぞれ電極マウント３が封着されている。電極マウント３は、金属箔３１、電極３２、コイル３３およびリード線３４により構成されている。
　金属箔３１は、例えば、モリブデンからなる薄板状の部材である。
　電極３２は、例えばアルミニウム、珪素、カリウムを微量にドープしたタングステン、いわゆるドープタングステンからなる棒状の部材である。その一端は金属箔３１の発光部１１側の端部に載置される形態で溶接されており、他端は放電空間１１１内に突出し、所定の距離を保って互いの先端部同士が対向するように対設されている。直径Ｄは、例えば０．２５ｍｍである。自動車前照灯の用途の場合には、電極３２同士の先端間の距離を、外管５を通して観察したときに３．７ｍｍ～４．４ｍｍの範囲に位置決めするのが好ましい。
　コイル３３は、例えば、ドープタングステンからなる金属線であって、シール部１２に封着される電極３２の軸部の軸周りに螺旋状に巻装されている。
　リード線３４は、例えば、モリブデンからなる金属線である。リード線３４の一端は、発光部１１から遠位側の金属箔３１の端部に載置される形態で接続されており、他端は内管１の外部まで管軸に略平行に延出されている。ランプの前端側、すなわちソケット６から遠位側に延出されたリード線３４には、例えば、ニッケルからなるＬ字状のサポートワイヤ３５の一端がレーザ溶接により接続されている。このサポートワイヤ３５には、内管１と平行に延在する部位に、例えば、セラミックからなるスリーブ４が装着されている。
　上記で構成された内管１の外側には、発光部１１を覆うように筒状の外管５が内管１とほぼ同心状に設けられている。これら内外管の接続は、内管１の円筒部１４付近に外管５の端部をそれぞれ溶着することにより行なわれている。内管１と外管５との間に形成された閉空間５１には、ガスが封入されている。このガスには、誘電体バリア放電可能なガス、例えばネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガスまたは混合ガスを使用することができる。ガスの圧力は０．３ａｔｍ以下、特に０．１ａｔｍ以下であるのが望ましい。なお、外管５としては、内管１に熱膨張係数が近く、かつ紫外線遮断性を有する材料で構成するのが望ましく、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した石英ガラスを使用することができる。
　外管５が接続された内管１の一端には、ソケット６が接続されている。これらの接続は、外管５の外周面に金属バンド７１を装着し、その金属バンド７１をソケット６から突出形成させた金属製の舌片７２で把持することで行なっている。また、ソケット６の底部には底部端子８１、側部には側部端子８２が形成されており、底部端子８１と側部端子８２には、それぞれリード線３４とサポートワイヤ３５が接続されている。
　これらで構成されたメタルハライドランプは、底部端子８１が高圧側、側部端子８２が低圧側になるように点灯回路（図示なし）と接続され、始動時はランプ電力（ランプに供給される電力）Ｐが５５Ｗ、安定点灯時はＰ＝２５Ｗとなるように点灯される。
　本実施形態のメタルハライドランプの始動から５０秒までのランプ電力の変化を図３に示す。この図は、ランプと点灯回路間の電流と電圧を測定し、電力に換算したものである。この図では、ランプ始動後１秒から４０秒までのランプ電力を、１秒間隔で積算した値ＷＬ（＝Ｗ１ｓ＋Ｗ２ｓ＋Ｗ３ｓ＋・・・＋Ｗ４０ｓ）は１４７２Ｗと算出できる。なお、ランプ始動後、１秒間はランプに１０ｋＶ以上の高圧パルスが印加され、絶縁破壊される時間であるので、ＷＬの積算には考慮しない。電極の直径Ｄが０．２５ｍｍである場合、このランプのＷＬ／Ｄは、５８８８Ｗ／ｍｍである。このランプではちらつきや電極変形が発生せず、放電が安定していた。一方、ＷＬ／Ｄ＝４０００Ｗ／ｍｍとしたランプ（比較例１）ではちらつきが発生し、ＷＬ／Ｄ＝８０００Ｗ／ｍｍとしたランプ（比較例２）では電極が大きく変形することが確認された。
　比較例１のランプで初期にちらつきが発生したのは、電極にアークの起点であるスポットが安定して形成されなかったことが原因である。比較例１はランプ電力の積算値ＷＬが小さく、電極の直径Ｄが大きい場合であるため、電極温度が低くなる傾向となる。電極温度が低いとスポットが形成されても電子放出性が低いため、スポットは安定しない。そのため、スポットの移動により、ちらつきが発生する。
　比較例２のランプで電極が大きく変形したのは、電極の溶融が原因である。比較例２はランプ電力の積算値ＷＬが大きく、電極の直径Ｄが小さい場合であるため、電極温度が高くなる傾向となる。しかし、スポットは電極温度が高すぎると発生しにくい。このスポットが発生しない状態は、電極温度が高温に維持されるため、長く続くと電極に負担がかかり、電極が熱変形してしまう。
　このような結果から、発明者がさらに検討したところ、ランプ始動から２０～３０秒でスポットが発生すれば問題ないが、４０秒を越えてもスポットが形成されない場合には電極に大きな負担となること、スポットを安定して形成するには、始動後ランプ電力が立ち下がったときの電極温度が重要であること、を見出した。スポットを安定形成するための温度は、電極先端部から直径Ｄだけ離れた地点での放射温度計による電極温度において２０００℃程度であり、１８００℃であると不安定なスポットが発生しやすく、２２５０℃であると４０秒以内にはスポットが発生しにくい。
　そこで、ランプ始動時のランプ電力の変化と電極温度が重要と考え、ランプ始動後１秒から４０秒までのランプ電力の積算値ＷＬと電極の直径Ｄの関係式、ＷＬ／Ｄを変化させたときのスポットとちらつきの発生について試験した。結果を図４、図５に示す。図４は、ＷＬ／ＤとちらつきＯＫ確率について説明するための図であり、図５はＷＬ／Ｄと４０秒以内にスポットが電極に発生する確率について説明するための図である。試験したランプ本数は２０本である。
　図４、図５からわかるように、ＷＬ／Ｄが４３００Ｗ／ｍｍ以上であればちらつきの発生を大幅に抑制でき、ＷＬ／Ｄが７４００Ｗ／ｍｍ以下であればランプ始動後４０秒が経過する前にスポットを電極に高確率で発生させることができるため、電極の変形を抑制できる。したがって、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）は、４３００≦ＷＬ／Ｄ≦７４００であればよく、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が、４９００≦ＷＬ／Ｄ≦６７００であれば、さらに高い効果を得ることができる。
　なお、ＷＬ／Ｄ、特にランプ始動後１秒から４０秒までのランプ電力の積算値ＷＬは、ランプ電力の立ち下げ方により調整することが可能である。すなわち、図３に示したように、始動時には、定格電力で点灯される安定時よりも高電力が供給されるが、その電力を低下させる割合やタイミングによりＷＬを増減できる。具体的には、ランプ電力が立ち下がる＝発光管温度が高くなり、金属ハロゲン化物が十分に蒸発する、ということであるので、発光部１１や金属ハロゲン化物２の設計によりＷＬの値は変化する。例えば、ＷＬの値を小さくしたい場合、発光部１１の内径や肉厚や内容積を小さくしたり、金属ハロゲン化物２の封入比率を変えたり、総封入量を増やせばよい。なお、点灯回路により電力を低減させるタイミングや割合を調整することによってもＷＬを増減できる。ただし、始動時や安定時のランプ電力は光束の立ち上がりやランプ寿命の観点から、それぞれ始動時は５０Ｗ～６０Ｗ、安定時は２０Ｗ～３０Ｗの範囲となるように設定するのが望ましい。なお、ＷＬは１２００Ｗ～１６００Ｗ、Ｄは０．２２ｍｍ～０．３０ｍｍの範囲内で調整するのが望ましい。発光部１の管軸方向の略中央部分における内径Ｒは１．５～２．３ｍｍ、発光部１の管軸方向の略中央部分における肉厚Ｔは１．２～１．８ｍｍ、発光部１の内容積は１５～２３ｍｍ３、金属ハロゲン化物２の総封入量は０．０５～０．２５ｍｇ（０．００２５～０．０１２５ｍｇ／ｍｍ３）が望ましい。発光部１の内径Ｒは１．８～２．２ｍｍ、発光部１の肉厚Ｔは１．４～１．７ｍｍ、発光部１の内容積は１７～２１ｍｍ３、金属ハロゲン化物２の総封入量は０．１０～０．２０ｍｇ（０．００５～０．０１０ｍｇ／ｍｍ３）が最適である。
　第１の実施形態においては、ランプ始動後１秒から４０秒までにランプに供給される電力の積算値をＷＬ（Ｗ）、電極３２の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が４３００≦ＷＬ／Ｄ≦７４００、好適には４９００≦ＷＬ／Ｄ≦６７００を満足することにより、水銀を含まない、電極３２および放電空間１１１にトリウムを含まない、安定点灯時に２０Ｗ～３０Ｗの低電力で点灯されるランプであっても、ちらつきおよび電極変形を抑制することができる。
　本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
　例えば、メタルハライドランプは、始動点灯回路と一体構成されたランプや、始動点灯回路および安定点灯回路と一体構成されたランプなどであってもよい。
　電極３２の形状は、例えば図６に示したような、先端の径を基端の径よりも大きくした段付き状であるもの、先端が径大の球状であるもの、一方の電極径と他方の電極径が異なる形状であってもよい。なお、図６のように先端と基端の直径が異なる電極形状の場合、基端側、すなわち軸部分の直径をＤ（ｍｍ）とする。また、電極材料は、純タングステン、レニウムタングステンなどであってもよく、要は放射性物質である酸化トリウム等を含まない電極であればよい。
　この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (6)

  1. 　内部に放電空間を有する発光部を備えた気密容器と、前記放電空間に封入された金属ハロゲン化物および希ガスと、前記放電空間内で先端部が対設された一対の電極と、を具備し、
    　前記電極および前記放電空間はトリウムを含んでおらず、
    　安定点灯時にランプに供給される電力をＰ（Ｗ）、ランプ始動後１秒から４０秒までにランプに供給される電力の積算値をＷＬ（Ｗ）、前記電極の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、Ｐ（Ｗ）が、２０≦Ｐ≦３０、ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が、４３００≦ＷＬ／Ｄ≦７４００を満足する車両用の水銀フリーメタルハライドランプ。
  2. 　ＷＬ／Ｄ（Ｗ／ｍｍ）が、４９００≦ＷＬ／Ｄ≦６７００を満足する請求項１に記載の車両用の水銀フリーメタルハライドランプ。
  3. 　ＷＬは１２００Ｗ～１６００Ｗ、Ｄは０．２２ｍｍ～０．３０ｍｍである請求項１または請求項２に記載の車両用の水銀フリーメタルハライドランプ。
  4. 　前記発光部の内径Ｒは１．５～２．３ｍｍ、前記発光部の肉厚Ｔは１．２～１．８ｍｍ、前記発光部の内容積は１５～２３ｍｍ３、前記金属ハロゲン化物の総封入量は０．０５～０．２５ｍｇである請求項１～請求項３の何れかに記載の車両用の水銀フリーメタルハライドランプ。
  5. 　前記発光部の内径Ｒは１．８～２．２ｍｍ、前記発光部の肉厚Ｔは１．４～１．７ｍｍ、前記発光部の内容積は１７～２１ｍｍ３、前記金属ハロゲン化物の総封入量は０．１０～０．２０ｍｇである請求項１～請求項３の何れかに記載の車両用の水銀フリーメタルハライドランプ。
  6. 　請求項１～請求項５の何れかに記載の車両用の水銀フリーメタルハライドランプと、
    　前記車両用の水銀フリーメタルハライドランプに、始動時は５０～６０Ｗ、安定時は２０～３０Ｗの電力を供給する点灯回路と、を具備するメタルハライドランプ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2887382A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Toshiba Lighting & Technology Corporation Discharge lamp and vehicle lamp
JP2016181397A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 東芝ライテック株式会社 放電ランプ
JP2018508113A (ja) * 2015-03-20 2018-03-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 高輝度放電ランプ

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017098009A (ja) * 2015-11-20 2017-06-01 東芝ライテック株式会社 放電ランプ
JP2018085222A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 東芝ライテック株式会社 放電ランプ、車両用灯具、および車両用照明装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142138A (ja) * 2003-10-16 2005-06-02 Toshiba Lighting & Technology Corp メタルハライドランプおよび照明装置
JP2006286384A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Harison Toshiba Lighting Corp 自動車用放電ランプ
JP2008262855A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Harison Toshiba Lighting Corp 自動車前照灯用メタルハライドランプ
JP2010086742A (ja) 2008-09-30 2010-04-15 Harison Toshiba Lighting Corp 放電ランプおよび放電ランプ装置
JP2010521771A (ja) 2007-03-12 2010-06-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 高効率の低電力放電ランプ
JP2010541129A (ja) 2007-09-24 2010-12-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ トリウムを有さない放電ランプ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3728983B2 (ja) * 1999-06-25 2005-12-21 スタンレー電気株式会社 メタルハライドランプおよび車両用前照灯
JP4890809B2 (ja) * 2005-07-28 2012-03-07 ハリソン東芝ライティング株式会社 メタルハライドランプ、メタルハライドランプ点灯装置および前照灯
DE102008057703A1 (de) * 2008-11-17 2010-05-20 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Quecksilberfreie Entladungslampe
WO2011042830A2 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. High efficiency lighting assembly
JP2013525970A (ja) * 2010-04-22 2013-06-20 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 水銀及びスカンジウムを含まない高輝度ガス放電ランプ
US20120126695A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 General Electric Company Color control for low wattage ceramic metal halide lamps

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142138A (ja) * 2003-10-16 2005-06-02 Toshiba Lighting & Technology Corp メタルハライドランプおよび照明装置
JP2006286384A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Harison Toshiba Lighting Corp 自動車用放電ランプ
JP2010521771A (ja) 2007-03-12 2010-06-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 高効率の低電力放電ランプ
JP2008262855A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Harison Toshiba Lighting Corp 自動車前照灯用メタルハライドランプ
JP2010541129A (ja) 2007-09-24 2010-12-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ トリウムを有さない放電ランプ
JP2010086742A (ja) 2008-09-30 2010-04-15 Harison Toshiba Lighting Corp 放電ランプおよび放電ランプ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2725604A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2887382A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Toshiba Lighting & Technology Corporation Discharge lamp and vehicle lamp
CN104733281A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 东芝照明技术株式会社 放电灯及车辆用灯具
US9245729B2 (en) 2013-12-20 2016-01-26 Toshiba Lighting & Technology Corporation Discharge lamp and vehicle lamp
JP2018508113A (ja) * 2015-03-20 2018-03-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 高輝度放電ランプ
JP2016181397A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 東芝ライテック株式会社 放電ランプ

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