以下、本発明のその他の特徴及び利点に� ��いて、発明を実施するための最良の形態に� ��いて説明する。

(第1の実施の形態)
 以下に、本発明のメタルハライドランプの� ��実施形態であるメタルハライドランプにつ� ��て、図面を参照して説明する。図1は、本発 明のメタルハライドランプの第1の実施の形� �について説明するための図である。

 本実施の形態のメタルハライドランプは� ��主要部として気密容器1を有する。気密容器 1はランプ軸方向に細長い形状であって、そ� �略中央部に略楕円形の放電部11が形成されて いる。放電部11の両端部には、板状の封止部1 2a、12bが形成されており、さらにその両端に� ��、筒状の非封止部13a、13bが形成されている� ��なお、気密容器1としては、耐熱性と透光性 を具備した材料、たとえば石英ガラスによっ て形成することができる。

 放電部11の内部には、軸方向において、中� �部が略円柱状、その両端部がテーパ状の放� �空間14が形成されている。この放電空間14の� ��積は100mm ³ 以下、特に自動車前照灯の用途の場合には10m m ³ ~40mm ³ であるのが望ましい。

 放電空間14には、金属ハロゲン化物2及び� ��ガスとからなる放電媒体が封入されている� ��金属ハロゲン化物2は、ナトリウム、スカン ジウム、亜鉛、インジウムなどの金属にハロ ゲンが結合された状態で用いられる。これら の金属に結合されるハロゲンとしては、ハロ ゲンの中で最も反応性が低いヨウ素が好適で あり、すなわち、ヨウ化メタルとして封入さ れるのが望ましい。ただし、使用可能なハロ ゲンはヨウ素のみに限定されるものではなく 、臭素、塩素、又は複数のハロゲンを組み合 わせて使用してもよい。

 希ガスとしては、始動直後の発光効率が� ��く、主に始動用ガスとして作用するキセノ� ��が封入されている。キセノンの封入圧力と� ��ては10atm以上が望ましく、さらに13~20atmであ るが望ましい。

 ここで、放電空間14には、本質的に水銀� �含まれていない。この「本質的に水銀を含� �ない」とは、水銀を全く含まないか、又は� �来の水銀入りのメタルハライドランプと比� �してもほとんど封入されていないに等しい� �度の量、例えば1mlあたり2mg未満、好ましく� �1mg以下の水銀量が存在していても許容する� �のとする。

 封止部12a、12bの内部には、マウント3a、3b が封止されている。このマウント3a、3bは、� �属箔3a1、3b1、電極3a2、3b2、コイル3a3、3b3、� �部リード線3a4、3b4を一体的に構成してなる� �

 金属箔3a1、3b1、例えば、モリブデンから� ��る薄い金属板である。

 電極3a2、3b2は、その基端側は金属箔3a1、3 b1の放電部11側の端部に接続され、先端側(前� ��基端と対向する端部の側)は放電空間14内で� ��定の電極間距離を保って、互いの先端同士� ��対向するように配置されている。ここで、� ��定の電極間距離としては、見た目上、すな� ��ち実際の距離ではなく、ランプの外観上に� ��ける距離で4.2mm程度であるのが望ましい。� �た、電極3a2、3b2の先端の直径は、0.30mm以上� �0.40mm以下であるのが望ましい。これにより� �電極の先端郡の温度が低下するため、電極� �溶融を抑制することができる。

 なお、電極3a2、3b2は、タングステンに0.1� ��量%以上、0.7重量%以下の酸化トリウムと、0. 0010重量%以上(=10ppm以上)のカリウムが含有さ� �てなる。ただし、カリウムを多量に電極に� �加すると電極の製造が困難になるため、カ� �ウムの含有量としては、現状、0.0200重量%が� ��界である。また、カリウムを含有させるた� ��に微量のアルミニウムとケイ素も添加され� ��いる。なお、酸化トリウムの含有量は、放� ��空間14に突出している電極部分について、� �硫酸カリウム溶融-ICP発光分光法(測定装置と してエスアイアイ・ナノテクノロジー杜製、 SPS1500Vを使用)により測定することができる。 また、カリウムの含有量は、同様の電極部分 を、過酸化水素分解-フレームレス原子吸光� �(測定装置としてパーキンエルマー杜製、SIMA A6000を使用)により測定することができる。

 コイル3a3、3b3は、例えば、ドープタング� ��テンからなり、封止部12a、12bに封着された� ��極3a2、3b2の軸部の軸周りに螺旋状に巻かれ� ��いる。ただし、金属箔3a1、3b1と接続された� ��極3a2、3b2の軸部分にはコイル3a3、3b3は巻装� ��ておらず、箔端から放電空間14方向に巻装� �ている。

 外部リード線3a4、3b4は、例えば、モリブ� ��ンからなり、放電部11に対して反対側の金� �箔3a1、3b1の端部に、溶接等により接続され� �いる。そして、外部リード線3a4、3b4の他端� �は、管軸に沿って封止部12a、12bの外部に延� �し、非封止部13a、13bの略中央に位置しなが� �さらに外部方向に延びている。なお、前端� �に延出したリード線3b4には、ニッケルから� �るL字状のサポートワイヤ3cの一端が接続さ� �ている。そのサポートワイヤ3cの他端は、後 述するソケット6の方向に延出している。そ� �て、管軸と平行しているサポートワイヤ3cに は、セラミックからなるスリーブ4が被覆さ� �ている。

 上記で構成された気密容器1の外側には、 石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウ ム等の酸化物を添加することにより、紫外線 を遮断性する作用を有する筒状の外管5が、� �軸に沿って気密容器1と同心状に設けられて� ��る。それらの接続は、気密容器1両端の筒状 の非封止部13a、13bと外管5の両端部を溶融す� �ことにより行なわれている。すなわち、気� �容器1と外管5の両端には、溶着部51a、51bが形 成されている。なお、気密容器1と外管5との� ��の空間には、例えば、窒素やネオン、アル� ��ン、キセノン等の希ガスを一種又は混合し� ��封入したりすることができる。

 そして、気密容器1を内部に覆った状態の 外管5の非封止部13a側には、ソケット6が接続� ��れる。これらの接続は、外管5の非封止部13a 付近の外周面に装着された金属バンド71を、� ��ケット6の気密容器1保持側の開口端に形成� �れた4本の金属製の舌片72(図1では、2本を図� �)により挟持することによって行なわれてい� ��。そして、接続をさらに強固にするため、� ��属バンド71及び舌片72の接触点を溶接してい る。なお、ソケット6の底部には底部端子8a、 側部には側部端子8bが形成されており、それ� ��れリード線3a4、サポートワイヤ3cが接続さ� �ている。

 これらで構成されたランプの底部端子8a� �側部端子8bに点灯回路を接続し、始動時は約 75W、安定時が約35Wの電力が供給され、点灯さ れる。すなわち、始動時の光束立ち上がり等 の特性を良好にするために、始動時には安定 時に対して略2倍以上の電力が供給される点� �方式が採用されている。この高電力が供給� �れているときは、電極が最も高温になると� �であり、電極が溶融しやすい。

 図2は、図1のメタルハライドランプの一� �様について説明するための図である。なお� �以下の試験は特に言及しない限り寸法、材� �等はこの仕様に基づいて行っている。

 放電容器1:石英ガラス製、放電空間14の内容 積=28mm ³ 、内径A=2.5mm
、外径B=6.2mm、長手方向の球体長C=7.8mm、
 金属ハロゲン化物2:ScI ₃ 、NaI、ZnI ₂ 、InBr、総封入量=0.6mg
 希ガス:キセノン=12atm、
 水銀:0mg、
 金属箔3a1、3b1:モリブデン製、
 電極3a2、3b2:トリエーテッドタングステン製 、直径R=0.38mm、電極間
距離D=4.2mm、酸化トリウム=0.5重量%、カリウム =0.0050重量%、
 コイル3a3、3b3:ドープタングステン製。

 図3は、酸化トリウム含有量が0.5重量%で� �リウムの含有量が異なるタングステン電極� �具備するランプ1~7のランプ電圧の時間的変� �と立ち消え発生時間について説明するため� �図である。なお、試験条件は、自動車前照� �HID光源の規格であるJEL215に定められたEU120分 モードの点滅サイクルである。

 この図からわかるように、ランプ1~7はそ� ��ランプ電圧の時間的変化(傾き)はほぼ同じ� �あるが、立ち消え発生時間が大きく異なる� �果になっている。具体的には、カリウムを� �まないランプ1とカリウムを0.0005重量%含むラ ンプ2では、ランプ電圧が55Vに達した1500時間� ��過後に立ち消えてしまっているが、カリウ� ��を0.0010~0.0200重量%含むランプ3~7ではランプ� �圧が60Vに達する2200時間まで立ち消えが発生� ��なかった。すなわち、酸化トリウムを0.5重� ��%含有するタングステン電極においては、0.0 010~0.0200重量%のカリウムをさらに添加すれば� ��ちらつきおよび立ち消えが発生しにくくな� ��ことがわかる。

 このような結果になった理由としては、� ��下のように推測される。

 図4は、酸化トリウム含有量が異なるタン グステン電極を具備するランプ11~16のランプ� ��圧の時間的変化と立ち消え発生時間につい� ��説明するための図である。

 この図からわかるように、電極の酸化ト� ��ウムの含有量とランプ電圧増加の傾きとは� ��関係があることがわかる。これは、酸化ト� ��ウムの含有量が多いほど、ランプ電圧を上� ��させる作用のある遊離ヨウ素が放電空間中� ��多くなるためと考えられる(詳細は、当杜先 願の特願2007-32027を参照)。また、酸化トリウ� ��含有タングステン電極では、ランプ電圧が� ��55Vになると立ち消えていることがわかる。� ��たがって、酸化トリウムの含有量が多いと� ��立ち消え発生電圧である55Vに早く達し、短� ��間で立ち消えることになる。なお、酸化ト� ��ウムの含有量が少ないランプ11や12において 55Vになる前に立ち消えているのは、他のラン プと比較して電極先端部のトリウムの枯渇領 域が広がり、電極の仕事関数が上昇したため と考えられる。

 図5は、カリウム含有量が異なるタングス テン電極を具備するランプ21~26のランプ電圧� ��時間的変化と立ち消え発生時間について説� ��するための図である。

 この図からわかるように、カリウムには� ��酸化トリウム以上に、より短時間でランプ� ��圧を上昇させる作用があることがわかる。� ��方で、立ち消え発生電圧は、ランプ22~26で� �約60Vと酸化トリウムよりも高いことがわか� �。

 以上の試験結果を考慮すると、酸化トリ� ��ムとカリウムとを組み倉わせてタングステ� ��電極に含有することは通常考えない。酸化� ��リウムとカリウムも、ランプ電圧を上昇さ� ��る作用があり、それらを組み合わせるとさ� ��に短時間で立ち消えると予想されるからで� ��る。

 しかし、図3に示されているように、それ ぞれを使用した図4、5よりも立ち消えが改善� ��れている。そこで、図3~5を比較すると驚く� ��きことに気づく。それは図3のランプ4は、� �4のランプ13のランプ電圧上昇と近い特性を� �し、立ち消え発生電圧は図5のランプ23の立� �消え発生電圧である約60Vであるということ� �ある。すなわち、ランプ4にはランプ13の立� �消え発生電圧が低いというデメリットとラ� �プ23のランプ電圧上昇が早いというデメリッ トが発生していない。これは、酸化トリウム 含有タングステン電極では、寿命中、電極先 端領域はトリウムが枯渇し、先端領域が図6(a )に示すように純タングステンに近い状態に� �っているのに対し、酸化トリウム、カリウ� �含有タングステン電極では、同様に電極先� �領域のトリウムは枯渇するものの、カリウ� �は残存し、先端領域が(b)に示すようにカリ� �ムを含有するドープタンクステンに近い状� �になるためと推測される。つまり、酸化ト� �ウムとカリウムを電極に添加することによ� �、寿命中の電極先端領域の仕事関数の上昇� �抑制されたため、立ち消えしにくくなった� �考えられる。

 一方、ちらつきおよび立ち消えを長時間� ��制するためには、酸化トリウム、カリウム� ��それぞれの含有量も重要となる。そこで、� ��化トリウムの含有量を0.1~1.7重量%に変化さ� �て、図3と同様の試験を行ったところ、酸化� ��リウムを0.1重量%以上、0.7重量%以下、カリ� �ムを0.0010重量%以上、電極に添加すれば、図3 のように長時間立ち消えを抑制できる効果が 得られることがわかった。

 したがって、本実施の形態では、0.1重量% 以上、0.7重量%以下の酸化トリウムと、0.0010� �量%以上のカリウムを含有するタングステン� ��極をメタルハライドランプに使用すること� ��より、ちらつきおよび立ち消えの長時問発� ��を抑制することができる。

 以上、具体例を挙げながら発明の実施の� ��態に基づいて本発明を詳細に説明してきた� ��、本発明は上記内容に限定されるものでは� ��く、本発明の範疇を逸脱しない限りにおい� ��あらゆる変形や変更が可能である。