放電燈裝置用無水銀弧光管的製作方法

2023-05-07 06:12:36 1

專利名稱：放電燈裝置用無水銀弧光管的製作方法
技術領域：
本發明涉及小型放電燈裝置用無水銀弧光管，具有內容積為50^1以下 的密封腔，其中電極相對設置，把至少包含Na和Sc的金屬卣化物與作為 啟動用稀有氣體的Xe —起封入。
背景技術：
用作自動車用燈具的光源的現有放電燈裝置即放電燈泡，通過在合成
樹脂製得的絕緣插頭主體上一體化構造成弧光管，該弧光管具有構成成為 發光部的密封腔的密閉玻璃球(例如內容積50W以下)，例如，使弧光管的 後端部握持由絕緣插頭本體固定的金屬制支承部件上，弧光管的前端部被 支承在從絕緣插頭本體延伸出來的作為電通路的金屬制導線支承體上。
弧光管構造中，在電極相對設置的密閉玻璃球內，把主發光用金屬(Na、 Sc等)卣化物和水銀與啟動用稀有氣體(Xe氣體) 一起封入，通過電極間 的放電生成的弧光而發光，相比於白熾燈能夠得到大的發光量並且具有壽 命長等的優點。因此，最近傾向於使用這种放電燈作為頭燈和霧燈用光源。
但是，水銀主要用於維持規定管電壓並且減少流向電的電子的衝突 量以及緩和電極損傷的緩衝物質，並且也是作為發出白色的發光物質而使 用的重要封入物質，但是，由於是有害環境的物質，為了響應能夠儘量減 少地球上的環境汙染原因的社會要求，進行了不含水銀的無水銀弧光管的 開發。
這種自動車用燈泡業界中，如下述專利文獻1中所示，發明者等採用 在密閉玻璃球內加入主發光用金屬(Na、 Sc)卣化物，並且封入替代水銀 用作緩衝物質的緩衝用金屬(例如Zn)滷化物，或者採用調整啟動用稀有 氣體(Xe氣體)的封入壓(變高)等的結構，從而提出一種完全不含水銀特開2003 - 168391
但是，在進一步進行開發的過程中，通過所述專利文獻1中所示的構造，雖然使光束的起輝得到幾分改善，但還是比含水銀弧光管慢，相比於 在含水銀的情況下，Hg立即發光並且在四秒鐘得到80%的輸出(光束的起
輝快)，在無水銀的情況下，到Na、 Sc的發光需要一些時間，在四秒鐘時 只能得到25%的輸出(光束的起輝遲緩)。而且，在自動車用前照燈中，雖 然有規定配亮點的光亮度的起輝規格(點燈四秒鐘後6250cd以上)，但是無 水銀弧光管(專利文獻1 )中，因為光束的起輝遲緩，所以該燈泡(弧光管) 作為光源的前照燈的光亮度的起輝當然也遲緩，如圖IO所示，燈泡(弧光 管)的光束起輝和前照燈的光亮度的起輝之間存在相當大的時間差(偏差) △t，該時間差(偏差)At變大是使前照燈的光亮度的起輝更遲的原因，即， 判定是不能達到前照燈的光亮度的起輝規格的原因。
因此，對發生該時間差(偏差)At的機理進行討論的結果是，如圖1 所示，點燈開始後氣化的金屬卣化物分子附著在整個管壁上並且使密閉玻 璃球雲霧呈毛玻璃狀，直到該雲霧明朗後弧光的亮度才開始提高，因此可 以理解前照燈的光亮度的起輝遲緩這個事情了 。
即，點燈開始之前，封入金屬卣化物作為固體堆積在密閉玻璃球內的 底部，在點燈開始的同時啟動脈沖沿著密閉玻璃球的管壁傳播，堆積在底 部的金屬卣化物在 一 瞬間氣化。氣化的金屬卣化物與溫度低的管壁接觸並 且凝固，如圖11 (a)所示，使密閉玻璃球整體雲霧呈毛玻璃狀，起到使電 極之間發生的弧光A的發光(光束)的亮度降低的作用。因此，雖然在電 極之間發出弧光(光束)，但是作為前照燈的光亮度幾乎沒有提高。此後， 弧光A穩定並且管壁變暖時，凝固在管壁表面上的金屬卣化物升華，密閉 玻璃球的雲霧從上方開始漸漸明朗。
具體而言，點燈四秒鐘後，因為在密閉玻璃球內越處於上方溫度就越 高並且對流活躍，如圖11 (b)所示，雖然從管壁上部側開始雲霧變明朗， 管壁側部上依然殘留雲霧(管壁側部上金屬卣化物仍舊是凝固的)。由於該 管壁側部上殘留的雲霧(管壁側部上凝固的金屬卣化物)，使得弧光A的亮 點A1隱藏，所以弧光A的發光(光束)的亮度與點燈時相比略微提高，但 是依然很低。特別是，由於管壁上部變明朗，但是相對於對弧光管壁的發 光進行反射配光的反射器，由於在電極前端上側的弧光A的亮點Al的側方 (橫向方向)上殘留著雲霧，所以弧光(光束)的亮度沒有提高，這樣當然 無法達到作為前照燈要求的規格光亮度。而且，在點燈IO秒以後時，如圖11 (C)所示，管壁側部上凝固的金 屬卣化物全部升華，密閉玻璃球的雲霧完全消失，弧光(光束)的亮度提 高，轉變到得到穩定的大致一定的前照燈的光亮度的狀態。
這裡，發明者在改善前照燈的光亮度的起輝特性時，認為如果能夠在 點燈開始後使密閉玻璃球內發生的雲霧儘快消失(使雲霧變明朗)也是可 以的，因此，作為光亮度的起輝規格的點燈四秒鐘後，從密閉玻璃球的側
方開始可以明顯看到弧光A的亮點Al (能夠識認出)的狀態，換言之，認
為如果變成雲霧區域的上緣位於比弧光的亮點更下方的狀態，則弧光的發 光(光束)的側方(橫向方向)中的亮度提高，前照燈的光亮度的起輝相 對於燈泡(弧光管)的光束的起輝的時間差(偏差)被縮短，可以改善前 照燈的光亮度的起輝。
而且，對金屬卣化物的封入密度、啟動用稀有氣體(Xe氣體)的封入 壓等規格各不相同的無水銀弧光管進行試驗，改變鎮流器的最大投入電力 (光束的起輝時經過4~5秒從鎮流器向弧光管中所供給的最大投入電力)， 得到對評價以規定配亮點的光亮度的起輝四秒後的數據，如圖8(a)、 (b)、 (c)所示，可以知道，四秒後的密閉玻璃球的縱向剖面明朗性(以從側方 看到的密閉玻璃球的明朗情況，表示雲霧區域的上緣在上下方向上降低到 何種程度的數據)分別與金屬卣化物的封入密度p (mg/cm3)成反比，與 Xe氣體的壓力P (氣壓)的2次方和最大投入電力W (瓦特)成正比的關 系。
認為金屬卣化物的封入密度p (金屬卣化物的封入量)高(多)時，弧 光管點燈開始後立即氣化的金屬囟化物的量多，管壁上附著的金屬卣化物 厚，因此影響明朗性(由數據可知成反比)。
另外，認為Xe氣體的壓力P (氣壓)高時，弧光管點燈開始後的發光 量(發熱量)多，密閉玻璃球內溫度變高，所以影響明朗率(由數據可知 與壓力的2次方成正比)。
另外，認為最大投入電力大時，弧光管點燈開始後的發光量(發熱量) 多，密閉玻璃球內溫度變高，所以影響明朗率(由數據可知成正比)。
因此，通過金屬面化物的封入密度p (mg/cm3)、 Xe氣體的壓力P(氣 壓)以及最大投入電力W (瓦特)求出特定式子"P^W/p"(下面成為"明朗 性指標值，，)的值，進行考察，判定該"明朗性指標值"為規定值以上時，可以改善前照燈的光亮度的起輝(點燈四秒以內密閉玻璃球中至少上半部分 的雲霧不存在了，前照燈的光亮度的起輝相對燈泡(弧光管)的光束的起 輝的時間差(偏差)At被縮短)，這就是該專利申請中的內容。

發明內容
本發明基於現有技術的問題和發明者的上述見解而提出，其目的是提 供一种放電燈裝置用無水銀水銀弧光管，其具有現有的接近於含水銀弧光 管的各種特性，特別是能夠大幅度改善前照燈的光亮度的起輝。
為了實現上述目的，根據本發明的方案1的放電燈用無水銀弧光管，
具有內容積為50pl以下的密閉腔，其中電極相對設置，並且把至少含有Na 和Sc的金屬卣化物與作為啟動用稀有氣體的Xe氣體一起封入，
構成為由所述金屬卣化物的封入密度p ( mg/cm3 )、 Xe氣體的壓力P (氣 壓)以及最大投入電力W(瓦特)特定的明朗性指標值"P^W/p"為800以上。
(作用)使用根據本發明的無水銀弧光管作為光源的前照燈，如圖2所 示，點亮弧光管時，弧光管的光束漸漸提高並且轉變到得到大致一定的光 束的放電狀態，雖然前照燈的光亮度的起輝稍微比弧光管的光束的起輝遲 緩一些，並且得到與光束大致一定的放電狀態相對應的大致一定的光亮度， 但是前照燈的光亮度的增強相對於弧光管的光束增強的遲緩(偏差)At比 專利文獻1的弧光管短，所以改善了前照燈的光亮度的起輝特性。
即，點燈開始前密閉腔內的底部上作為固體堆積的封入金屬卣化物在 點燈開始的同時，通過沿著密閉腔的管壁傳播的啟動脈衝在一瞬間氣化。 氣化的金屬滷化物接觸溫度低的管壁而凝固(附著),如圖3所示，密閉腔 (密閉玻璃球12)整體雲霧呈毛玻璃狀，起到使電極間發生的弧光的發光(光 束)的亮度降低的作用。因此，雖然在電極間發出弧光(光束)，但是作為 前照燈的光亮度幾乎不能提高。該點燈開始後的前照燈的光亮度特性與專 利文獻1的無水銀弧光管作為光源的前照燈的光亮度特性(參照圖10)相 同。
點燈四秒鐘後，因為在密閉腔內越位於上方溫度就越高並且對流活躍， 如圖3 (b)所示，在管壁上部上凝固的金屬卣化物開始漸漸地升華，雖然 管壁上部雲霧變明朗，但是管壁側部上依然殘留雲霧(管壁側部上仍然附 著金屬囟化物)。然而，由在密閉腔(密閉玻璃球12)中的封入金屬卣化物的密度p (mg/cm3)、封入Xe氣體的壓力P (氣壓)以及最大投入電力W (瓦特)設定的明朗性指標值"P^W/p"為"點燈四秒後的雲霧區域的上緣位 於比弧光的亮點更下方的位置，滿足點燈四秒後的前照燈的光亮度為規格 值6250cd以上，，條件的下限值800以上，因此點燈四秒後，成為從密閉腔(密 閉玻璃球12)的側方開始可以明顯地看到弧光A的亮點Al (能夠識認出) 的狀態，弧光的發光(光束)在密閉腔(密閉玻璃球12)的側方(橫向方 向)的亮度提高，如圖2所示，前照燈的光亮度的起輝相對弧光管的光束 的起輝的時間差(偏差)At被縮短，滿足前照燈的光束的起輝規格(點燈 四秒後為6250cd以上)。
然後，隨著時間推移密閉腔(密閉玻璃球12)的雲霧向下方漸漸變為 明朗，隨之前照燈的光亮度也提高(前照燈的光亮度像弧光的光束的起輝 特性那樣進行起輝)。而且，點燈IO秒以後，如圖3 (c)所示，管壁側部 上凝固(附著)的金屬卣化物全部升華，密閉腔的雲霧完全消失，弧光(光 束)在整周方向的亮度提高，如圖2所示，轉變到能夠得到作為前照燈且 穩定的大致一定的光亮度的放電狀態。
在本發明的方案2中，在本發明的方案1中記載的放電燈裝置用無水 銀弧光管中，構成為在所述密閉腔內封入除主發光用金屬卣化物之外其他 的緩沖用金屬滷化物。
(作用)主發光用金屬離化物(Nal和ScD)是主要賦予發光的物質， 所述緩沖用金屬卣化物為選自AI、 Bi、 Cr、 Cs、 Fe、 Ga、 In、 Mg、 Ni、 Nd、 Sb、 Sn、 Tb、 Tl、 Ti、 Li、 Zn的卣化物中的一種以上的金屬卣化物，代替 水銀用作抑制管電壓大幅度降低的緩衝物質，並且作為用作代替水銀的發 光物質。特別地，如實施例中所示，在啟動用稀有氣體(Xe氣體)的封入 壓高(與現有無水銀弧光管的情況的3~6氣壓相比高至13~20氣壓)的 情況下，通過使點燈(放電)時的密閉腔內高溫化，提高緩衝用金屬滷化 物的蒸氣壓以及不封入Hg,改善了分光特性(435nm和/或546nm附近的 波長區域的光的強度低)，以和無水銀弧光管中的發光色大致相同的白色得 到大致同量的發光量。
在本發明的方案3中，本發明的方案1或2中記載的放電燈裝置用無 水銀弧光管，構成為所述明朗性指標值"P^W/p"為1000以上2000以下。
(作用)由密閉腔內的封入金屬滷化物的密度p (mg/cm3)、封入Xe體的壓力P(氣壓)以及最大投入電力W(瓦特K殳定的明朗性指標值"P^W/p" 為滿足"點燈四秒後的雲霧區域的上緣位於比弧光的亮點更下方的位置，點
燈四秒後的前照燈的光亮度值為規格值的105%即6563cd以上，，的條件的下 限值1000以上，因此點燈四秒後，成為^^密閉腔的側方開始可以明顯地看 到(能夠識認出)弧光的亮點的狀態，密閉腔的側方(橫向方向)的亮度 確實提高，前照燈的光亮度的起輝相對燈泡的光束的起輝的時間差(偏差) 被進一步縮短，亳無疑問確實滿足前照燈的光亮度的起輝規格(點燈四秒 後成為6250cd以上)，進一步縮短了距離轉變到可以得到穩定的大致一定的 光亮度的狀態的時間。
此外，雖然前照燈的光亮度因為鎮流器輸出的波動而變化，並且伴隨 著因為反射器等配光形成裝置的尺寸誤差、組裝上的誤差等引起的損失， Y旦因為是點燈四秒後的前照燈的光亮度達到規才各值的105%即6563cd以上 的弧光管，所以在作為前照燈的光源使用的情況下，能夠保證規格以上的 光亮度。
另一方面，明朗性指標值"P^W/p"超過2000時，電^f及的消耗很大，向 玻璃球的負荷提高，弧光管的壽命縮短，因此從弧光管的耐久性(壽命) 這一方面考慮，期望為2000以下。
通過上述說明可以理解，根據本發明的放電燈裝置用無水銀弧光管， 點燈開始後密閉腔的管壁上產生的雲霧從上方漸漸地開始明朗，點燈四秒 後的雲霧區域的上緣位於比弧光的亮點更下方的位置，密閉腔側方(橫向 方向)的亮度提高，前照燈的光亮度的起輝相對弧光管的光束的起輝的時 間差(偏差)被縮短，毫無疑問能夠達到前照燈的光亮度規格(點燈四秒 後6250cd以上)，可以提供能夠大幅度改善前照燈的光亮度的起輝特性的放 電燈裝置用無水銀弧光管。
根據本發明的方案2,緩衝用金屬卣化物用作代替水銀的緩衝物質和發 光物質，所以能夠以與含水銀弧光管中的發光色大致相同的白色得到大致 相同的發光量，能夠提供適合作為前照燈的光源的放電燈裝置用無水銀弧 光管。
根據本發明的方案3，進一步縮短前照燈的光亮度的起輝相對弧光管的 光束的起輝的時間差(偏差)，毫無疑問確實能夠達到前照燈的光亮度的起 輝規格(點燈四秒後6250cd以上)，提供能夠進一步改善前照燈的光亮度的起輝特性的長壽命無水銀弧光管。


圖1是本發明的第一實施例基準規格的放電燈裝置用無水銀弧光管的 縱向剖面圖。
為光源的前照燈的光亮度的起輝的時間差(偏差)的圖。
圖3是示出直到根據該實施例的無水銀弧光管的密閉玻璃球中產生的
雲霧消失的樣子，(a)是示出了剛點燈之後的管壁上產生的雲霧的樣子的 弧光管模式圖、(b)是示出了點燈四秒後雲霧的樣子的弧光管模式圖、(c) 是示出了點燈10秒以後雲霧的樣子的弧光管模式圖。
圖4是對除一個基準規格之外的規格不同的組1-3的全部13個規格 的弧光管，按照每組實驗結果，求出點燈四秒後的明朗性(％)、點燈四秒 後的光束值、點燈四秒後的光亮度值、明朗性指標值"P".W/p"、壽命時間等 實驗結果的圖。
圖5是對規格不同的組4-6的全部10個規格的弧光管，按照每組實 驗結果，求出點燈四秒後的明朗性(％)、點燈四秒後的光束值、點燈四秒 後的光亮度值、明朗性指標值"P^W/p"、壽命時間等實驗結果的圖。
圖6是對規格不同的全部9個規格的弧光管，按照明朗性指標值 "P^W/p"的大小順序排列實驗結果，求出點燈四秒後的明朗性(％)、點燈 四秒後的光束值、點燈四秒後的光亮度值、明朗性指標值"P^W/p"、壽命時 間等實驗結果的圖。
圖7是對規格不同的全部14個規格的弧光管，按照明朗性指標值 "pS.W/p，，的大小排列實驗結果，求出點燈四秒後的明朗性(％)、點燈四秒 後的光束值、點燈四秒後的光亮度值、明朗性指標值"P^W/p"、壽命時間等 實驗結果的圖。
圖8是示出點燈四秒後的密閉玻璃球的縱向剖面的明朗性和封入金屬 卣化物重量、Xe封入壓、最大投入電力以及密閉玻璃球內徑(電極間中心 位置的內徑)的關係的圖，(a)是示出和封入金屬卣化物重量相關的圖、(b) 是示出與Xe封入壓相關的圖、(c)是示出與最大投入電力相關的圖、(d) 是示出和密閉玻璃球內徑(電極間中心位置的內徑)相關的圖。圖9是示出明朗性指標值"P^W/p"與封入金屬卣化物重量、Xe封入壓、 最大投入電力以及密閉玻璃球內徑(電極間中心位置的內徑)的關係的圖， (a)是示出與封入金屬卣化物重量相關的圖、(b)是示出和Xe封入壓相關 的圖、(c)是示出與最大投入電力相關的圖、(d)是示出與密閉玻璃球內 徑(電極間中心位置的內徑)相關的圖。
圖10是專利文獻1的無水銀弧光管的光束的起輝與該無水銀弧光管作 為光源的前照燈的光亮度的起輝的時間差(偏差)的圖。
圖11示出了直到專利文獻l的無水銀弧光管的密閉玻璃球中產生的雲 霧消失的樣子，(a)是示出剛點燈之後的管壁上產生的雲霧的樣子的弧光 管模式圖、(b)是示出點燈四秒後的雲霧的樣子的弧光管模式圖、(c)是 示出點燈IO秒以後的雲霧的樣子的弧光管模式圖。
附圖標記說明
10放電燈裝置用無水銀弧光管
11弧光管主體
12作為密閉腔的密閉玻璃球
15a, 15b方欠電電才及
18a， 18b導線
20圓筒型管套玻璃
p封入金屬卣化物的密度
P封入Xe氣體的壓力
W最大衝殳入電力
P2-W/p明朗性指標
Dl電極間中央部位置的密閉玻璃球的外徑 D2電極間中央部位置的密閉玻璃球的內徑 Ll電才及間3巨離
L2朝向密閉玻璃球內的電極突出長度
具體實施例方式
下面，基於實施例對本發明的實施方案進行iJL明。 圖1， 2, 3示出本發明涉及的放電燈裝置用無水銀弧光管的基本規格 的實施例，圖1是該放電燈裝置用無水銀弧光管的縱向剖面圖，圖2是該弧光管的光束的起輝和該弧光管作為光源的前照燈的光亮度的起輝的時間 差(偏差)的圖，圖3是示出直到該弧光管的密閉玻璃球中產生的雲霧消
失的樣子的模式圖，(a)是示出在剛點燈之後的管壁上產生的雲霧的樣子 的圖，(b)是示出點燈四秒後的雲霧的樣子的圖，(c)是示出點燈10秒以 後的雲霧的樣子圖。
在圖1中，弧光管IO構造為，在具有電極15a， 15b相對設置的密閉腔 即密閉玻璃球12的弧光管主體11上，圓筒型紫外線遮蔽用管套玻璃20與 弧光管11熔敷(密封) 一體化，紫外線遮蔽用管套玻璃20包圍密封密閉 玻璃球12。
弧光管主體11構造為由圓管形狀的石英玻璃管加工形成，並且在長度 方向大致中央部形成由橫截面為矩形的收縮密封部13a， 13b夾持的旋轉橢 圓體形狀的密閉玻璃球12,矩形鉬箔16a， 16b密封在收縮密閉部13a, 13b 中，該鉬箔16a, 16b的一側分別與密閉玻璃球12中相對設置的鎢電極15a， 15b連接，另一側分別與向弧光管主體11外導出的導線18a, 18b連接。
在弧光管主體11的兩端側同軸形成作為非收縮密封部的圓管形狀的後 部延伸部14b，朝向管套玻璃20的後方突出。管套玻璃20由摻雜了 Ti02、 Ce02等具有紫外線遮光作用的石英玻璃構成，確實阻斷了從作為放電發光 部的密閉玻璃球12的發光對人體有害的規定波長區域的紫外線。
在密閉玻璃球12內封入啟動用稀有氣體(Xe氣體)、主發光用金屬滷 化物(NaI, Scl3)以及替代緩衝用物質水銀的緩衝用金屬卣化物(Znl2), 啟動用稀有氣體(Xe)的封入壓為13 20大氣壓(本實施例中為14.5大氣 壓)時，構成了顯示出與含水銀弧光管的各種特性大致相同的特性的無水 銀弧光管。
即，主發光用金屬卣化物Nal和Scl3是主要賦予發光的物質，緩沖用 金屬卣化物Znl2是用作替代現有弧光管中封入的水銀並且抑制管電壓大幅 度降低的緩沖物質，並且也用作替代水銀的發光物質。特別地，啟動用稀 有氣體(Xe氣體)的封入壓是比較高的壓力(14.5大氣壓)，因此放電時從 電極15a, 15b放出的電子與稀有氣體分子衝撞的比例提高，點燈(放電) 時的密閉玻璃球12內變為高溫，主發光用金屬滷化物以及緩衝用金屬滷化 物的蒸汽壓升高，管電壓升高，得到與含水銀弧光管大致相同的管電壓， 並且得到與現有含水銀弧光管的發光色大致相同的白色(色度)。而且，作為與Nal和Scl3—起封入的緩衝用金屬卣化物可以是選自Al、 Bi、 Cr、 Cs、 Fe、 Ga、 In、 Mg、 Ni、 Nd、 Sb、 Sn、 Tb、 Tl、 Ti、 Li、 Zn的 由化物中一種以上的金屬卣化物(例如，Znl2)。
另外，在金屬滷化物(Nal、 Scl3以及Znl2)的總封入量為0.30mg的情 況下，其中的0.027mg為緩衝用金屬卣化物(Znl2)。另外，Nal和Scl3的 重量比為70: 30。
另外，在密閉玻璃球12的電極之間中央部位置上的外徑D1為6.10mm、 內徑D2為2.50mm(管壁厚為1.8mm)、密閉玻璃^求12的內容積為22.1mm3 (22.1(al)的情況下，金屬卣化物(Nal、 Scl3以及Znl2)的封入密度為 13.58mg/cm3。
另夕卜，期望電極之間距離Ll與現有的含水銀弧光管同樣為4.0 4.4mm, 朝向密閉玻璃球12內的電極突出長度L2為1.0~2.0mm的範圍。另外，在 管套玻璃20內通過封入1大氣壓以下的惰性氣體，以便設計成對來自放電 部即密閉玻璃球12的熱輻射起到隔熱作用。
而且，在使用本實施例的無水銀弧光管10 (具有本實施例的無水銀弧 光管10的放電燈)作為光源的前照燈中，點燃弧光管IO時，如圖2所示， 放電管10的光束漸漸地提高並且轉變到得到大致一定的光束的放電狀態， 前照燈的光亮度的起輝比弧光管IO的光束的起輝稍微慢一些，並且得到與 弧光管IO的大致一定的光束相對應的大致一定的光亮度，但是與專利文獻 1中的弧光管(具有專利文獻l中的弧光管的放電燈)作為光源的前照燈的 情況相比，前照燈的光亮度的起輝相對弧光管的光束的起輝的遲緩(偏差) At變短，所以優化了前照燈的光亮度的起輝特性。
即，點燈開始前在密閉玻璃球12內的底部上作為固體堆積的封入金屬 卣化物，通過在點燈的同時沿著密閉玻璃球12的管壁傳播的啟動脈沖瞬間 氣化。氣化的金屬滷化物與溫度低的管壁接觸並且凝固(附著)，如圖3 (a) 所示，密閉玻璃球12整體起雲霧成毛玻璃狀，起到使電極15a， 15b之間發 生的弧光A的發光(光束)的亮度降低的作用。因此，在電極15a, 15b之 間發出弧光(光束)，但是作為前照燈的光亮度幾乎沒有提高。該點燈開始 後的前照燈的光亮度特性與專利文獻1的無水銀弧光管作為光源的前照燈 的光亮度特性(參考圖10)相同。
點燈四秒後，因為在密閉玻璃球12內越位於上方溫度就越高並且對流活躍，如圖3 (b)所示，管壁上部上凝固(附著)的金屬卣化物漸漸地升 華，雖然管壁上部雲霧變明朗，但是管壁側部雲霧依然存在(管壁側部上 仍然附著金屬卣化物)。但是，由於密閉玻璃球12中的封入金屬囟化物的
密度p ( mg/cm3 )、封入Xe氣體的壓力P (氣壓)以及最大投入電力W (瓦 特)設定的明朗性指標值"P^W/p，，為滿足"點燈四秒後的雲霧區域的上緣位 於比弧光的亮點更下方的位置，點燈四秒後的前照燈的光亮度值為^見格值 6250cd以上"的條件的下限值800以上，因此點燈四秒後，成為從密閉玻璃 球12的側方開始可以明顯地看到(能夠識認出)弧光A的亮點Al的狀態， 弧光A的發光(光束)在密閉玻璃球12的側方(橫向方向)的亮度提高， 如圖2所示，前照燈的光亮度的起輝相對弧光管的光束的起輝的時間差(偏 差)At被縮短，滿足前照燈的光束的起輝規格(點燈四秒後6250cd以上)。
然後，隨著時間推移密閉玻璃球12的雲霧向下方漸漸變明朗，隨之前 照燈的光亮度也提高(前照燈的光亮度像弧光的光束的起輝特性那樣進行 起輝)。而且，點燈10秒以後，如圖3(c)所示，管壁側部上凝固(附著) 的金屬卣化物全部升華，密閉腔玻璃球12的雲霧完全消失，弧光(光束) 在整周方向的亮度提高，如圖2所示，轉變到能夠得到作為前照燈且穩定 的大致一定的光亮度的放電狀態。
圖4, 5是對除作為BM示出的一個基準規格的圖之外，還示出了對組 1的3個、糹且2的4個、組3的5個、組4的2個、組5的4個、組6的4 個全部23個規格的弧光管以每組求出點燈四秒後的明朗性(％)、點燈四秒 後的光束值、點燈四秒後的光亮度值、明朗性指標值"P^W/p"、壽命時間等 的實驗結果的圖，圖6, 7是將圖4, 5中示出的實驗結果，按照明朗性指 標值"P^W/p"的大小順序排列，示出4巴發明的實施例和比較例進行分開的 圖，例如圖4的"組3-3"和圖7的"實施例3-3，，那樣，圖4， 5中示出的組1 6 的數字和圖6， 7中示出的實施例.比較例的數字相對應。
但是，發光管(密閉玻璃球)的容積(mm3)是根據密閉玻璃球的電極 間中心位置的內徑計算出的值，為18.7、 22.1、 22.8mm3三種。另外，金屬 卣化物(Nal， Scl3以及Znl2)的封入密度p ( mg/cm3)為直到4.53 26.74mg/ cn^的11種，Znl2相對各弧光管中的金屬卣化物的總量的比例為9%。
另外，Xe氣體封入壓P (氣壓)為直到10.0 20.0大氣壓的6種，最大 投入電力(瓦特)為直到35 110瓦特的5種。另外，點燈四秒後的縱向剖面明朗率(％)就是利用示出點燈四秒後的
密閉玻璃球中殘留的雲霧區域上緣的上下方向位置的值，例如"明朗率68%，， 就是表示在直到密閉玻璃球縱向剖面的上下方向68%位置都是明朗的。
而且，點燈四秒後的光束值(流明)就是弧光管單體點燈四秒後的光 束值，是使用積分球測定的實測值。點燈四秒後的光束值(％)就是，點燈
的弧光管單體的光束值的比率。
點燈四秒後的光亮度值(cd )就是弧光管作為光源的前照燈在點燈四秒 後的規定配亮點中的光亮度值。點燈四秒後的光亮度值(％)就是點燈四秒 後的光亮度值(cd )相對於放電成為穩定狀態的點燈5分鐘後的光亮度值的比率。
明朗性指標比例值(％)就是點燈四秒後的光亮度值(％)相對點燈四 秒後的光束值(％)的比率，該明朗性比例值高就意味著密閉玻璃球的側壁 上殘留的雲霧少，即，因雲霧導致的放電光擴散的比率小，所以意味著前 照燈的提高光亮度變快，意味著前照燈的光亮度的提高相對弧光管的光束 的提高的遲緩(偏差)At變短。
前照燈的光亮度的提高的評價就是評價點燈四秒後的光亮度值(cd )是 否達到了規格值(6250cd)和規格值的105% ( 6563cd)。在點燈四秒後的 光亮度值(cd)為規格值的105% ( 6563cd)以上的情況為O,為規格值 (6250cd)以上但不足規格值的105% (6563cd)的情況為△,不足規格值 (6250cd)的情況為x。
另外，壽命時間通過耐久試驗求出弧光管的壽命，壽命為2500小時以 上的情況為O，為2000小時以上不足2500小時的情況為為△,不足2000 小時的情況為x。
根據這些數據，存在點燈四秒後的光亮度值(cd)高的明朗性指標值 "pS.W/p，，為大的趨勢，在明朗性指標值"P^W/p"為800以上的情況下，點燈 四秒後的光亮度值超過規格(6250cd),明朗指標值"P^W/p"為1000以上的 情況下，判斷出點燈四秒後的光亮度值超過規格的105% (6563cd)。因此， 如圖6， 7中所示，如果明朗性指標值"P^W/p"為80以上，由於點燈四秒後 的前照燈的光亮度的起輝特性優良(點燈四秒後的光亮度值為規格以上)， 所以是本發明的實施例。特別地，如果明朗性指標值"P^W/p"為1000以上，點燈四秒後的前照燈的光亮度的提高特性更加優良(點燈四秒後的光亮度 值為規格的105%以上)。
另一方面，比較例5-1中Xe氣體的封入壓為IO個大氣壓而過低，放電 電子的平均自由工程變長，因此弧光管內的發光變少，弧光管內溫度上升 遲緩，另外，比較例6-l、比較例6-2的最大投入電力為35瓦特、50瓦特 而過低，放電電子的數量變少，因此弧光管內的發光變少，弧光管內溫度 上升遲緩，任何一個比較例點燈四秒後的光束值自身都不會提高，點燈四 秒後的光亮度值都降低。比較例2-4中金屬卣化物的封入密度為 22.64mg/cn^而過高，密閉腔的管壁上附著的金屬卣化物的雲霧變濃，由雲 霧導致擴散的光變多，因此點燈四秒後的光亮度值稍微不夠規格。
但是，雖然明朗性指標值"P^W/p"大是好的，但超過2000時，向弧光 管構成部件(電極和玻璃)的負擔加劇，孤光管的壽命變得比ECE規格的 2500小時短，因此從弧光管的耐久形(壽命)方面考慮，期望明朗性指標 值"P2.W/p，，在2000以下。
在實施例6-4中，最大投入電力為110瓦特而過大，因此電極的消失.損 傷劇烈，壽命非常短，為2000小時。另外，實施例l-l，實施例2-l，實施 例3-1中，由於任何一個實施例金屬卣化物的封入密度都非常小(4.53,4.53， 5.35mg/cm3),放電電流變大，電極的消耗加劇，由此推測壽命短(2000小 時，2100小時，2000小時)。實施例3 - 2與接近規格的實施例3-3相比， 金屬卣化物的封入密度小(對應於實施例3-3的16.5mg/cm3為 10.70mg/cm3),因此放電電流大一些，電極的消耗也稍微變快，壽命略微不 夠2500小時。
實施例5-4中Xe氣體的封入壓變高(20大氣壓)，所以點燈中的弧光 管的溫度變得更高，所以促進了金屬囟化物和弧光管構成部件(電極和玻 璃)之間的化學反應，推測壽命比較短，為2100小時。
而且，所述實施例中，為了使弧光彎曲不太明顯，雖然密閉玻璃球12 的內徑D2形成為2.3 ~ 2.7mm，但是玻璃球12的內徑D2也可以在2 ~ 3mm 的範圍內。
另外，在所述實施例中，雖然密閉玻璃球12的內容積形成為18.7-25.8mm3的範圍，但是25.8mm3以上且50mm3 ((il)以下的小型內容積也可 以。
權利要求
1、一种放電燈裝置用無水銀弧光管，具有內容積為50μl以下的密封腔，其中電極相對設置，並且把至少包含Na和Sc的金屬滷化物與作為啟動用稀有氣體的Xe氣體一起封入，其特徵在於，由所述封入金屬滷化物的密度ρ(mg/cm3)、封入Xe氣體的壓力P(氣壓)以及最大投入電力W(瓦特)所特定的明朗性指標值「P2·W/ρ」為800以上。
2、 根據權利要求1記栽的放電燈裝置用無水銀弧光管，其特徵在於， 在所述密閉腔內，封入除主發光用金屬齡化物之外的其他緩沖用金屬卣化 物。
3、 根據權利要求1或2記載的放電燈裝置用無水銀弧光管，其特徵在 於，構成為所述明朗性指標值"P^W/p"為1000以上2000以下。
全文摘要
一种放電燈裝置用無水銀弧光管，其能夠得到與現有含水銀弧光管的各種特性近似的特性，特別是能夠大幅度改善前照燈的光亮度的起輝。電極(15a，15b)相對設置的小型密閉玻璃球(12)內至少封入主發光用金屬滷化物和稀有氣體的無水銀弧光管中，由金屬滷化物的封入密度ρ、稀有氣體的壓力P以及最大投入電力W所特定的「明朗性指標值P2·W/ρ」為800以上。點燈開始後玻璃球的管壁上產生的雲霧(附著的金屬滷化物)從上方開始明朗，點燈四秒後的雲霧區域的上緣位於比弧光的亮點更更下方的位置，玻璃球側方(橫向方向)的亮度提高，前照燈的光亮度的起輝相對光束的起輝的時間差(偏差)Δt被縮短，毫無疑問滿足光亮度的起輝規格，能夠大幅度改善光亮度的起輝特性。
文檔編號H01J61/84GK101533755SQ20091013079
公開日2009年9月16日 申請日期2009年2月12日 優先權日2008年2月12日
發明者志藤雅也, 高塚博幸 申請人:株式會社小糸製作所