車輛用的無汞金屬鹵化物燈及金屬鹵化物燈裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的車輛用的無汞金屬鹵化物燈包括：氣密容器(1)，具備：在內(nèi)部具有放電空間(111)的發(fā)光部(11)；金屬鹵化物(2)及稀有氣體，封入至放電空間(111)內(nèi)；以及一對電極(32)，前端部在放電空間(111)內(nèi)對向設(shè)置，電極(32)及放電空間(111)不含有釷，在將穩(wěn)定點燈時供給至燈的功率設(shè)為P(W)，燈起動后1秒到40秒為止供給至燈的功率的累計值設(shè)為WL，(W)，電極32的直徑設(shè)為D(mm)時，P(W)滿足20≤P≤30，WL／D(W／mm)滿足4300≤WL／D≤7400。由此，提供能夠抑制閃爍及電極變形、功率比以前低且不含有釷等放射性物質(zhì)的車輛用的無汞金屬鹵化物燈。
【專利說明】車輛用的無汞金屬鹵化物燈及金屬鹵化物燈裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及一種用于汽車等車輛的前照燈的無汞金屬鹵化物燈及金屬鹵化物燈裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在車輛的前照燈中，使用短弧(short-arc)高壓放電型的金屬鹵化物燈。金屬鹵化物燈為如下結(jié)構(gòu)，即，在封入了金屬鹵化物或稀有氣體的發(fā)光管的內(nèi)部對向設(shè)置著一對電極。
[0003]該金屬鹵化物燈中，為了抑制閃爍，而有時使用放射性物質(zhì)。例如，將釷(thorium)作為金屬鹵化物而封入至放電空間中、或?qū)⒀趸Q混合于電極中。然而，因釷為對環(huán)境有害的物質(zhì)，所以不期望加以使用，從而要求不使用釷的所謂無釷化(thorium-free)。而且，最近，也要求省功率化，并提出燈功率從以前的35W降低到25W的低功率的燈。
[0004]可知對于如所述般用于車輛的燈而言，要求低功率且無釷的燈，此種燈中，因不使用釷，而不僅容易發(fā)生閃爍，且電極容易變形。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1: 日本專利特開2010-86742號公報
[0008]專利文獻2:日本專利特表2010-541129號公報
[0009]專利文獻3:日本專利特表2010-521771號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]本發(fā)明所欲解決的課題在于:提供一種能夠抑制閃爍及電極變形、功率比以前低、且不含有釷等放射性物質(zhì)的車輛用的無汞金屬鹵化物燈。
[0012]解決問題的技術(shù)手段
[0013]為了達成所述課題，實施方式的無汞金屬鹵化物燈包括:氣密容器，具備:在內(nèi)部具有放電空間的發(fā)光部；金屬鹵化物及稀有氣體，封入至所述放電空間內(nèi)；以及一對電極，前端部在所述放電空間內(nèi)對向設(shè)置，所述電極及所述放電空間不含有釷，在將穩(wěn)定點燈時供給至燈的功率設(shè)為P (W)，燈起動后I秒到40秒為止供給至燈的功率的累計值設(shè)為，所述電極的直徑設(shè)為D (mm)時，P(W)滿足20≤P≤30，Wl / D (W / mm)滿足4300 ( Wl/D ( 7400。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是用以對第一實施方式的金屬鹵化物燈進行說明的圖。
[0015]圖2是用以對第一實施方式的金屬鹵化物燈的剖面進行說明的圖。
[0016]圖3是用以對從第一實施方式的金屬鹵化物燈的燈起動到50秒為止的燈功率的變化進行說明的圖。
[0017]圖4是用以對I / D與閃爍OK概率進行說明的圖。
[0018]圖5是用以對/ D與40秒以內(nèi)電極中產(chǎn)生束點的概率進行說明的圖。
[0019]圖6是用以對電極的其他形狀進行說明的圖。
【具體實施方式】
[0020](第一實施方式)
[0021]參照圖1及圖2對第一實施方式進行說明。圖1是用以對本發(fā)明的第一實施方式的金屬鹵化物燈進行說明的圖，圖2是用以對第一實施方式的金屬鹵化物燈的剖面進行說明的圖。
[0022]本實施方式的金屬鹵化物燈可用作汽車等的前照燈用的光源，且具備內(nèi)管I作為氣密容器。內(nèi)管I為細長形狀，在其中央附近形成著大致橢圓形的發(fā)光部11。連續(xù)地在發(fā)光部11的兩端形成著由收縮封頭(pinch seal)形成的板狀的密封部12、且在該密封部12的兩端隔著邊界部13而形成著圓筒部14。作為該內(nèi)管1，理想的是，例如，包含石英玻璃等具備耐熱性及透光性的材料。而且，密封部12是由收縮密封(shrink seal)而形成，由此，也可為圓柱狀的形狀。
[0023]在發(fā)光部11的內(nèi)部，形成著:中央為大致圓柱狀、且朝向兩端成錐(taper)狀的放電空間111。放電空間111封入有金屬鹵化物2及稀有氣體。
[0024]金屬齒化物2包含:碘化鈉(sodium iodide)、碘化鈧(scandium iodide)、碘化鋅(zinc iodide)、三溴化銦(indium bromide)。然而,不含有作為放射性物質(zhì)的娃的鹵化物等。為了將燈電壓設(shè)為優(yōu)選的數(shù)值等，金屬鹵化物2的總封入量設(shè)為0.1mg?0.3mg。另外，該金屬鹵化物2的組合不限于此，也可追加錫(tin)的鹵化物、銫(cesium)的鹵化物等。
[0025]稀有氣體使用氙氣(xenon)。該稀有氣體的壓力為12atm?15atm。另外，作為稀有氣體，也可在將氣氣與氖氣、気氣、氪氣等加以組合而成的混合氣體中加以使用。
[0026]此處,本實施方式的燈為:無萊金屬鹵化物燈。該“無萊(mercury free)”是指實質(zhì)性地不含汞的含義。本說明書中的“實質(zhì)性地不含汞”不限于汞的封入量為Omg的情況，應(yīng)解釋為包括如下情況的含義，即:以與現(xiàn)有的有汞的金屬鹵化物燈相比、而等于幾乎未封入的程度的量，例如，封入:每Iml小于2mg，優(yōu)選Img以下的汞量。
[0027]在形成于發(fā)光部11的兩側(cè)的密封部12中，分別封接電極安裝座(mount)3。電極安裝座3包含:金屬箔31、電極32、線圈33及引線34。
[0028]金屬箔31例如為包含鑰(molybdenum)的薄板狀的構(gòu)件。
[0029]電極32例如為包含微量地?fù)诫s了招、砂、鉀的鶴(tungsten),即所謂的摻雜鶴的棒狀的構(gòu)件。其一端以載置于金屬箔31的發(fā)光部11側(cè)的端部的形態(tài)而焊接，另一端向放電空間111內(nèi)突出，且以保持規(guī)定距離而彼此的前端部之間相向的方式對向設(shè)置。直徑D例如為0.25mm。在為汽車前照燈的用途的情況下，在通過外管5而進行觀察時,優(yōu)選在3.7mm?
4.4nm的范圍內(nèi)定位電極32之間的前端間的距離。
[0030]線圈33例如為包含摻雜鎢的金屬線，且繞著封接在密封部12的電極32的軸部的軸圓周、而呈螺旋狀地卷繞安裝著。
[0031]引線34例如為包含鑰的金屬線。引線34的一端以載置于距離發(fā)光部11為遠端側(cè)的金屬箔31的端部的形態(tài)而連接著，另一端與管軸大致平行地延伸到內(nèi)管I的外部為止。在燈的前端側(cè)，也就是從燈座(socket)6向遠端側(cè)延伸的引線34上，例如利用激光焊接而連接著包含鎳的L字狀的支承線(supportwire)35的一端。在該支承線35上的與內(nèi)管I平行延伸的部位，例如裝配著包含陶瓷的套筒(sleeve)4。
[0032]在所述構(gòu)成的內(nèi)管I的外側(cè)，以覆蓋發(fā)光部11的方式將筒狀的外管5設(shè)置成與內(nèi)管I為大致同心狀。所述內(nèi)外管的連接是通過將外管5的端部分別焊接在內(nèi)管I的圓筒部14的附近來進行。在內(nèi)管I與外管5之間形成的密閉空間51內(nèi)封入著氣體。該氣體中可使用能夠進行電介質(zhì)阻擋放電(barrier discharge)的氣體,例如可使用選自氖氣、IS氣、氙氣、及氮氣中的一種氣體或混合氣體。氣體的壓力理想的是0.3atm以下，尤其理想的是
0.1atm以下。另外，作為外管5，理想的是包含:熱膨脹系數(shù)與內(nèi)管I接近且具有紫外線遮蔽性的材料，例如可使用添加了鈦(titanium)、鋪(cerium)、招(aluminum)等的氧化物的石英玻璃。
[0033]在連接著外管5的內(nèi)管I的一端連接著燈座6。它們的連接通過如下所述來進行，即:在外管5的外周面裝配著金屬帶71，利用從燈座6突出形成的金屬制的舌片72來握持住該金屬帶71。而且，在燈座6的底部形成著底部端子81，在側(cè)部形成著側(cè)部端子82，底部端子81與側(cè)部端子82上分別連接著引線34與支承線35。
[0034]包含所述構(gòu)件的金屬鹵化物燈是:以底部端子81成為高壓側(cè)、側(cè)部端子82成為低壓側(cè)的方式與點燈電路(未圖示)連接，且以起動時燈功率(供給至燈的功率)P為55W、穩(wěn)定點燈時為P = 25W的方式點燈。
[0035]圖3表示從本實施方式的金屬鹵化物燈的起動到50秒為止的燈功率的變化。該圖是對燈與點燈電路間的電流和電壓進行測定，并換算為功率所得。該圖中，將從燈起動后I秒到40秒為止的燈功率、以I秒間隔進行累計所得的值= Wls+ff2s+ff3s+...+W4tls)可算出為1472W。另外，因為燈起動后，I秒內(nèi)是對燈施加IOkV以上的高壓脈沖而被絕緣擊穿的時間，所以I的累計中未加以考慮。在電極的直徑D為0.25nm的情況下，該燈的I / D為5888W / mm。該燈中不會發(fā)生閃爍或電極變形,從而放電穩(wěn)定。另一方面，確認(rèn)在Wlj /D =4000W / mm的燈(比較例I)中發(fā)生閃爍，在Wl /D = 8000W / mm的燈(比較例2)中電極大幅變形。
[0036]比較例I的燈中，初期發(fā)生閃爍是因為:電極中未能穩(wěn)定地形成作為電弧的起點的束點(spot)。比較例I為燈功率的累計值\小、而電極的直徑D大的情況，因而存在電極溫度降低的傾向。如果電極溫度低則即便形成束點，電子射出性也低，因而束點不穩(wěn)定。因此，由于束點的移動，而發(fā)生閃爍。
[0037]比較例2的燈中，電極大幅變形是因為電極的熔融。比較例2為燈功率的累計值 大、而電極的直徑D小的情況，因而存在電極溫度變高的傾向。然而，如果電極溫度過高
則難以產(chǎn)生束點。未產(chǎn)生該束點的狀態(tài)下，因電極溫度維持為高溫，所以如果長時間地持續(xù)則會對電極造成負(fù)擔(dān)，從而電極發(fā)生熱變形。
[0038]發(fā)明人根據(jù)所述結(jié)果而進行了進一步的研究后發(fā)現(xiàn):如果在燈起動后20秒?30秒內(nèi)產(chǎn)生束點則不會有問題，但在即便超過40秒也未形成束點的情況下則會對電極造成大負(fù)擔(dān)，且為了穩(wěn)定地形成束點，重要的是起動后燈功率下降時的電極溫度。對于用以穩(wěn)定形成束點的溫度而言，距離電極前端部為直徑D的地點的放射溫度計測量的電極溫度為2000°C左右，如果為1800°C則容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的束點，如果為2250°C則40秒以內(nèi)難以產(chǎn)生束點。
[0039]因此，考慮到重要的是燈起動時的燈功率的變化與電極溫度，對燈起動后I秒到40秒為止的燈功率的累計值\與電極的直徑D的關(guān)系式，及使\ / D變化時的束點與閃爍的發(fā)生進行試驗。將結(jié)果表示于圖4、圖5中。圖4是用以對I / D與閃爍OK概率進行說明的圖，圖5是用以對I / D與40秒以內(nèi)電極中產(chǎn)生束點的概率進行說明的圖。試驗的燈蓋數(shù)為20蓋。
[0040]根據(jù)圖4、圖5可知，如果/ D為4300W / mm以上，則可大幅地抑制閃爍的發(fā)生；如果I / D為7400W / mm以下，則在燈起動后經(jīng)過40秒之前、能夠在電極中高概率地產(chǎn)生束點，因而可抑制電極的變形。因此，/ D(W / mm)為4300 ^ ffL / D ^ 7400即可，如果Wl / D(W / mm)為4900 ^ ffL / D ^ 6700，則可獲得更高的效果。
[0041]另外，關(guān)于 D，尤其是燈起動后I秒到40秒為止的燈功率的累計值\，可利用燈功率的下降方法來進行調(diào)整。也就是，如圖3所示，在起動時，供給比額定功率下點燈的穩(wěn)定時高的功率，根據(jù)使該功率降低的比例或時間(timing)來增減I。具體來說是，燈功率下降=發(fā)光管溫度變高、金屬鹵化物充分蒸發(fā)，因而，根據(jù)發(fā)光部11或金屬鹵化物2的設(shè)計而I，的值發(fā)生變化。例如，在欲減小I的值的情況下，減小發(fā)光部11的內(nèi)徑或壁厚或內(nèi)容積，或改變金屬鹵化物2的封入比率，或增加總封入量即可。另外，也可利用點燈電路來調(diào)整使功率降低的時間或比例，來增減I。其中，從光束的上升或燈壽命的觀點考慮，對于起動時或穩(wěn)定時的燈功率而言，理想的是分別在起動時設(shè)定為50W~60W的范圍，穩(wěn)定時設(shè)定為20W~30W的范圍。另外，理想的是，將Wl在1200W~1600W的范圍內(nèi)、D在0.22mm~
0.30mm的范圍內(nèi)進行調(diào)整。理想的是，發(fā)光部I的管軸方向的大致中央部分的內(nèi)徑R為
1.5mm~2.3mm，發(fā)光部I的管軸方向的大致中央部分的壁厚T為1.2mm~1.8mm，發(fā)光部I的內(nèi)容積為15mm3~23mm3,金屬鹵化物2的總封入量為0.05mg~0.25mg(0.0025mg /mm3~0.0125mg / mm3)。最佳為，發(fā)光部I的內(nèi)徑R為1.8mm~2.2mm,發(fā)光部I的壁厚T為
1.4mm~1.7mm,發(fā)光部I的內(nèi)容積為17mm3~21mm3,金屬鹵化物2的總封入量為0.1Omg~0.20mg (0.005mg / mm3 ~0.01Omg / mm3)。
[0042]第一實施方式中，在將燈起動后I秒到40秒為止供給至燈的功率的累計值設(shè)為Wl(W)，電極32的直徑設(shè)為D(mm)時，^ / D(W / mm)滿足4300 ^ ffL / D ^ 7400，優(yōu)選為滿足4900 ^ ffL / D ^ 6700，由此，即便為不含有汞、電極32及放電空間111中不含有釷、且穩(wěn)定點燈時以20W~30W的低功率點燈的燈，也可抑制閃爍及電極變形。
[0043]本發(fā)明并不限定于所述實施方式，可進行各種變形。
[0044]例如，金屬鹵化物燈可以是與起動點燈電路一體構(gòu)成的燈，或與起動點燈電路及穩(wěn)定點燈電路一體構(gòu)成的燈等。
[0045]電極32的形狀為例如圖6所示的、前端的直徑比基端的直徑大的臺階狀，也可為前端直徑大的球狀，一方的電極直徑與另一方的電極直徑可為不同的形狀。另外，在如圖6那樣前端與基端的直徑不同的電極形狀的情況下，將基端側(cè)，也就是軸部分的直徑設(shè)為D(mm)。而且，電極材料可為純鶴、錸鶴(rhenium tungsten)等,總之,只要為不含有作為放射性物質(zhì)的氧化釷等的電極即可。
[0046]已對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但所述實施方式作為示例而提示，并不意圖限定發(fā)明的范圍。所述新穎的實施方式能夠以其他各種形態(tài)來實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可進行各種省略、置換及變更。所述實施方式或其變形包含于發(fā)明的范圍或主旨內(nèi)，并且包含于權(quán)利要求中記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛用的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于包括: 氣密容器，具備:在內(nèi)部具有放電空間的發(fā)光部； 金屬鹵化物及稀有氣體，封入至所述放電空間內(nèi)；以及 一對電極，前端部在所述放電空間內(nèi)對向設(shè)置， 所述電極及所述放電空間不含有釷， 在將穩(wěn)定點燈時供給至燈的功率設(shè)為P (W)，燈起動后I秒到40秒為止供給至燈的功率的累計值設(shè)為I(W)，所述電極的直徑設(shè)為D(mm)時， P(W)滿足 20 ^ P ^ 30,
ffL/D (ff / mm)滿足 4300 ^ ffL / D ^ 7400。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于:
所述 Wl/D (ff / mm)滿足 4900 ( ffL/D ( 6700。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于:
所述 Wl 為 1200W ~1600W， 所述 D 為 0.22mm ~0.30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的車輛用的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于: 所述發(fā)光部的內(nèi)徑R為1.5mm~2.3mm,所述發(fā)光部的壁厚T為1.2mm~1.8mm,所述發(fā)光部的內(nèi)容積為15mm3~23mm3,所述金屬鹵化物的總封入量為0.05mg~0.25mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的車輛用的無汞金屬鹵化物燈，其特征在于: 所述發(fā)光部的內(nèi)徑R為1.8mm~2.2mm,所述發(fā)光部的壁厚T為1.4mm~1.7mm,所述發(fā)光部的內(nèi)容積為17mm3~21mm3,所述金屬鹵化物的總封入量為0.1Omg~0.20mg。
6.一種金屬鹵化物燈裝置，其特征在于包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的車輛用的無汞金屬鹵化物燈；以及點燈電路，對所述車輛用的無汞金屬鹵化物燈，起動時供給50W~60W的功率，穩(wěn)定時供給20W~30W的功率。
【文檔編號】H01J61/18GK103748657SQ201280030259
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月23日
【發(fā)明者】加藤聡子 申請人:東芝照明技術(shù)株式會社