專利名稱：汽車前燈用金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車前燈用金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，作為汽車前燈用，開發(fā)、展現(xiàn)了代替現(xiàn)有鹵素電燈泡的、新的小型金屬鹵化物燈。與現(xiàn)有的55W鹵素電燈泡不同，這種燈具有以低到35W的燈功率得到約3倍的高光速之特長，特別是作為在夜間汽車能夠進(jìn)一步安全行駛的下一代高照度、節(jié)能燈正在普及開來。
圖9示出這種汽車前燈用金屬鹵化物燈的發(fā)光管結(jié)構(gòu)。在燈的發(fā)光管19的結(jié)構(gòu)中，其殼體20由石英構(gòu)成，把由鎢棒構(gòu)成的一對電極21、22設(shè)在管兩端部中。把鎢電極21、22的后端部的每一個焊接連接到與殼體密封端部23、24氣密密封的鉬箔25、26的一端上，把由鉬構(gòu)成的外部引線27、28分別焊接連接到鉬箔25、26的另一端上。在管內(nèi)，作為發(fā)光物質(zhì)29的主要成分封入了鈉、鈧碘化物(NaI+ScI3)0.01～1.0mg，作為緩沖氣體30封入了水銀0.1～1.0mg及氙0.1～1.5MPa。發(fā)光管19的典型尺寸為，電極間距離Le是4.2mm，發(fā)光管內(nèi)徑φi是2.8mm，管內(nèi)容積最大是30mm3。再有，在管內(nèi)，有時也封入ThI4、LiI、TLI等之外的金屬鹵化物。
與通常的一般照明用金屬鹵化物燈不同，上述燈的點亮為特有的更加嚴(yán)格的點亮方式作為汽車前燈用，重復(fù)地進(jìn)行還包含更加頻繁地進(jìn)行所謂的瞬時再起動的點燈動作，此外，即使在點亮之后相對于穩(wěn)定點亮?xí)r的0.4A來說、點亮之后的燈電流也以約7倍的2.6A進(jìn)行點亮動作等。
在圖9現(xiàn)有的金屬鹵化物燈開發(fā)之初的第1個問題是，在發(fā)光管19的殼體密封端部23、24的、特別是鎢電極21、22的密封部分上，在500小時以下的較短時間內(nèi)，在石英上產(chǎn)生了裂縫、損壞，燈到了短壽命。這可以說是與上述那樣特有的點亮方式有關(guān)聯(lián)的問題。
其后，進(jìn)行了涉及上述問題的各種研究，例如在特開平7-282719號公報、特開平7-21981號公報、特開平10-223175號公報、特開平10-269941號公報等中公開了其解決方法。
作為防止上述電極密封部分的石英裂縫、損壞的一種方法，采用了特別是由含有以1～2質(zhì)量％的氧化釷(ThO2)為添加劑的所謂的敷釷鎢材料構(gòu)成的電極21、22。由此，電極、石英的粘著強(qiáng)度增大，如
圖10中擴(kuò)大后示出的那樣，在鎢電極21周緣(電極22也相同)上形成了在機(jī)械上未與殼體密封端部23的石英連結(jié)的石英覆蓋膜31。
其結(jié)果，由于在發(fā)光管19亮滅時、在殼體密封端部23的石英上不存在由鎢電極與石英的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形了，故防止了上述石英的裂縫、損壞。因為這種方法在防止石英裂縫、損壞方面極為有效，所以在圖9的現(xiàn)有燈中是通常采用的主要技術(shù)。
作為另一種有效的方法，如圖11所示，在發(fā)光管19的鎢電極21的密封部分周緣上新纏繞了鎢線圈32。由此，與上述使用敷釷鎢電極的方法相反，在殼體密封端部23中鎢電極21與其周緣石英的粘著變得極為平緩，在此情況下在發(fā)光管亮滅時在周緣石英中的應(yīng)力變形也變小，能夠防止石英的裂縫、損壞。再有，同樣的方法也是在現(xiàn)有鹵素電燈泡中應(yīng)用了的技術(shù)。
在圖9現(xiàn)有的燈開發(fā)中的第2個問題是，與燈經(jīng)過點亮?xí)r間一起產(chǎn)生的發(fā)光管19的光束維持率降低。如上所述，由于容積小的小型發(fā)光管19以燈功率35W穩(wěn)定動作、而且以瞬時再起動或在點亮之后的高電流動作等嚴(yán)格的點亮方式動作，故特別是起因于由石英構(gòu)成的殼體20的工作溫度上升到1000℃以上以及鎢電極21、22的蒸發(fā)、損耗過大的殼體20的透明消失及變暗現(xiàn)象所引起的燈之光束維持率降低是不可避免的問題。
關(guān)于第2個問題，正如在特開平7-21981號公報中也公開了的那樣，認(rèn)為也是上述第1個問題的解決方法的添加了ThO2的敷釷鎢電極21、22，在第2個問題的解決中也是有效的，并且采用了這種電極。即，在迄今使用了敷釷鎢電極的高壓放電燈中，鎢電極前端部的功函數(shù)因在燈工作中形成了Th單原子層而降低，其工作溫度顯著降低，特別是可以抑制起因于來自鎢電極的鎢蒸發(fā)的發(fā)光管變暗，這一點作為一般的說法熟知了。事實上，在一般照明用的現(xiàn)有NaI-ScI3系列金屬鹵化物燈中，為了抑制在壽命中發(fā)光管變暗所引起的光束維持率降低，通常采用了敷釷鎢電極。
作為第2個問題的具體解決方法，開發(fā)、引入了高純度制造工序，它充分去除了在封入發(fā)光物質(zhì)或石英中所含的H2O等雜質(zhì)，及制造工序中混入的H2O、O2等雜質(zhì)。由此，作為圖9現(xiàn)有的金屬鹵化物燈的平均光束維持率，在開發(fā)之初規(guī)定的壽命時間1500小時內(nèi)達(dá)到了規(guī)定值70％的水平。再有，光束維持率用老化時間15小時中的光束值相對于初始光束值的百分比來規(guī)定。
最進(jìn)，作為對于汽車前燈用的金屬鹵化物燈的新課題，可舉出燈的長壽命化。即，上述金屬鹵化物燈的最初壽命時間為1500小時，主要是根據(jù)在發(fā)光管殼體密封端部上的上述石英裂縫、損壞方面來規(guī)定的。但是，當(dāng)利用上述方法解決了該問題時，顧客希望把燈的壽命時間從最初值1500小時提高到2000小時以上。該壽命時間相當(dāng)于汽車平均行駛距離約為10萬Km以上，由此，大致可以把燈作為免維護(hù)部件來使用。這對顧客來說，是個大優(yōu)點。
但是，實際上，在對于現(xiàn)有的金屬鹵化物燈進(jìn)行范圍在1500小時以上的壽命實驗時判明了作為該1500小時以上的壽命特性中的問題，除了(a)上述平均光束維持率降低到規(guī)定值70％以下之外，新顯著地產(chǎn)生了(b)燈發(fā)光的色溫、色度坐標(biāo)的變化；(c)在水平點亮的發(fā)光管中放電弧區(qū)域之?dāng)U散引起的中心弧亮度的降低；以及(d)點亮?xí)r的熱引起的發(fā)光管膨脹(殼體內(nèi)徑的增大)等。
如上所述，在汽車前燈用金屬鹵化物燈中，為了響應(yīng)顧客的希望來實現(xiàn)2000小時以上的長壽命，主要的具體技術(shù)課題是，把該燈的壽命時間內(nèi)的上述平均光束維持率提高到規(guī)定值70％以上，對其它上述諸壽命特性也更加改善。
發(fā)明的公開本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有問題而進(jìn)行的，其目的在于提供能夠更加改善以點亮?xí)r間在2000小時以上的燈之光束維持率為主要諸壽命特性的，長壽命的汽車前燈用金屬鹵化物燈。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈是具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管的金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，上述金屬鹵化物包含碘化鈧。
由此，作為壽命時間2000小時內(nèi)的平均光束維持率能夠達(dá)到規(guī)定值70％以上的水平，而且能夠分別抑制色溫變化、點亮?xí)r的熱引起的發(fā)光管膨脹、及中心弧亮度的降低，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
此外，本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈的特征在于，上述氙的封入壓力在0.4MPa以上的范圍內(nèi)。
由此，特別是盡管鎢電極中的氧化釷(ThO2)添加量減少了，還能控制點亮中的鎢電極的蒸發(fā)、損耗引起的發(fā)光管變暗，其結(jié)果，作為壽命時間2000小時內(nèi)的燈平均光束維持率能夠達(dá)到規(guī)定值70％以上的水平，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
再有，考慮到發(fā)光管的耐壓性，氙的封入壓力在1.0MPa以下是較為理想的。當(dāng)然，如果發(fā)光管的壁厚等不同，則其封入壓力的上限值不同。
此外，本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈的特征在于，在從起動之后至到達(dá)穩(wěn)定點亮之間燈電流為穩(wěn)定點亮?xí)r的3倍以上。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，在假定上述發(fā)光管的內(nèi)容積為V(mm3)、在上述鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分中所含全部釷元素的質(zhì)量為me(mg)、在除了上述鎢電極的發(fā)光管空間內(nèi)存在的全部釷元素的質(zhì)量為mx(mg)的情況下，下述關(guān)系式成立是更為理想的。
(1/12×me+mx)/V≥5(mg/mm3)由此，能夠防止在2000小時以上、在發(fā)光管殼體密封端部的鉬箔的電極側(cè)前端附近多發(fā)的石英裂縫、損壞，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述鎢電極中氧化釷的添加量進(jìn)而在0.2質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)是較為理想的。
由此，能夠更加改善以點亮?xí)r間2000小時以上的燈的光束維持率為主的其它諸壽命特性，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上長壽命的、品位更高的燈。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述金屬鹵化物包含碘化鈉是較為理想的。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，在上述鎢電極與上述發(fā)光管之間設(shè)有對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件是較為理想的。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的中間玻璃是較為理想的。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述緩沖構(gòu)件為纏繞在上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分周緣上的鎢線圈是較為理想的。
由此，特別是盡管鎢電極中的氧化釷(ThO2)添加量減少了，還能夠防止點亮、熄滅引起的在鎢電極殼體密封端部上的石英裂縫、損壞，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分被從由錸、鉑、銠、釕及金構(gòu)成的組中選擇的至少一種覆蓋著是較為理想的。
由此，特別是盡管鎢電極中的氧化釷(ThO2)添加量減少了，還能夠防止點亮、熄滅引起的在鎢電極殼體密封端部上的石英裂縫、損壞，能夠得到響應(yīng)顧客希望的壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，把金屬箔密封在上述發(fā)光管的殼體密封端部中，通過對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件、把上述鎢電極與上述金屬箔電連接起來是較為理想的。
此外，在本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈中，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的導(dǎo)電構(gòu)件是較為理想的。
附圖的簡單說明圖1為本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈的發(fā)光管剖面圖。
圖2為本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈的主要部分剖面圖。
圖3為示出點亮2000小時后的光束維持率與鎢電極中的ThO2添加量之關(guān)系的圖。
圖4為示出點亮2000小時后的色溫變化與鎢電極中的ThO2添加量之關(guān)系的圖。
圖5為示出點亮2000小時后的發(fā)光管內(nèi)徑增加率與鎢電極中的ThO2添加量之關(guān)系的圖。
圖6為示出點亮2000小時后的弧最大亮度維持率與鎢電極中的ThO2添加量之關(guān)系的圖。
圖7為示出依據(jù)朝向金屬鹵化物燈的鎢電極的ThO2添加量的壽命中的光譜分布的圖。
圖8為示出依據(jù)朝向金屬鹵化物燈的鎢電極的ThO2添加量的壽命中的光譜分布的圖。
圖9為現(xiàn)有的汽車前燈用金屬鹵化物燈的發(fā)光管剖面圖。
圖10為現(xiàn)有的鎢電極中添加了ThO2的燈的發(fā)光管殼體密封端部的擴(kuò)大剖面圖。
圖11為現(xiàn)有的鎢電極上纏繞了鎢線圈的燈的發(fā)光管殼體密封端部的擴(kuò)大剖面圖。
圖12為示出點亮2000小時后的光束維持率與發(fā)光管內(nèi)的釷元素之關(guān)系的圖。
圖13為示出點亮2000小時后的弧最大亮度維持率與發(fā)光管內(nèi)的釷元素量之關(guān)系的圖。
圖14為在鎢電極上設(shè)有中間玻璃的燈的發(fā)光管殼體密封端部的擴(kuò)大剖面圖。
圖15為在鎢電極上設(shè)有導(dǎo)電構(gòu)件的燈的發(fā)光管殼體密封端部的擴(kuò)大剖面圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，使用從圖1到圖8，說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
圖1示出本發(fā)明汽車前燈用金屬鹵化物燈35W的發(fā)光管結(jié)構(gòu)圖。這基本上與上述現(xiàn)有的金屬鹵化物燈的發(fā)光管的結(jié)構(gòu)相同。此外，圖2示出本發(fā)明金屬鹵化物燈的整體結(jié)構(gòu)圖。
在燈的發(fā)光管1的結(jié)構(gòu)中，其殼體2由石英構(gòu)成，把由鎢棒構(gòu)成的一對電極3、4(電極棒的直徑為0.25mm，全長為7mm，其中密封長度ds為6.0mm)設(shè)在管兩端部中。把鎢電極3、4的后端部的每一個焊接連接到與殼體密封端部5、6氣密密封的鉬箔7、8(寬1.5mm，全長7mm)的一端上，把由鉬構(gòu)成的外部引線9、10(直徑0.4mm)分別焊接連接到鉬箔7、8的另一端上。此時，在殼體密封端部5、6中的鎢電極3、4的密封部分上，作為緩沖構(gòu)件纏繞設(shè)有鎢線圈11、12(線圈線徑0.10mm，螺距0.20mm，圈數(shù)20圈)。在管內(nèi)，作為發(fā)光物質(zhì)13的主成分至少封入了碘化鈉及碘化鈧(NaI+ScI3)，此外，作為緩沖氣體14封入了水銀0.8mg及氙0.7MPa。發(fā)光管1的尺寸為，電極間距離Le是4.2mm，發(fā)光管內(nèi)徑φi是2.8mm，管內(nèi)容積最大是30mm3。也可以錸、鉑、銠、釕、金等覆蓋在上述鎢電極3、4的殼體密封端部上的密封部分，來代替上述鎢線圈11、12。
作為完成了燈15的結(jié)構(gòu)，把上述發(fā)光管1設(shè)置在由紫外線雕玻璃構(gòu)成的外管殼體16內(nèi)，燈頭17安裝在外管殼體16上。此外，發(fā)光管1的外部引線9、10通過連接導(dǎo)線18等分別連接到燈頭17的端子上。
以使發(fā)光管1呈水平位置的方式、把上述燈15設(shè)置在汽車前燈用的帶反射鏡的燈具內(nèi)，利用電子穩(wěn)定器以穩(wěn)定點亮?xí)r的頻率約為100～400Hz的矩形波使燈15進(jìn)行點亮動作。在此，如上所述，在瞬時再起動時，通過施加約20kV的高壓脈沖電壓使燈15點亮，相對于在起動之后穩(wěn)定點亮?xí)r的0.4A來說以約7倍的大電流使燈15進(jìn)行點亮動作。
本發(fā)明人首先對于作為由圖1結(jié)構(gòu)構(gòu)成的發(fā)光管1的鎢電極3、4使用分別添加了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的ThO21.0質(zhì)量％及1.5質(zhì)量％的敷釷鎢材料的這2種燈15，進(jìn)行范圍在1500小時以上在燈具內(nèi)點亮的壽命實驗，研究了其壽命特性。此時，作為發(fā)光物質(zhì)13封入了組成為NaI70質(zhì)量％/ScI329質(zhì)量％/ThI41質(zhì)量％的鈉、鈧、釷碘化物0.2mg。
其結(jié)果，燈15在目標(biāo)壽命時間2000小時內(nèi)的平均光束維持率降低到59％(規(guī)定值為70％)，發(fā)光色的色度坐標(biāo)值x、y都在正方向上位移(即，朝向粉紅區(qū)域位移)，且發(fā)光色的平均色溫從4000°K降低了約500deg。此外，表明了以水平點亮的發(fā)光管殼體2的上側(cè)部分因溫度上升而膨脹，由此發(fā)光管內(nèi)徑增大，同時發(fā)光管1的放電弧區(qū)域?qū)挾?以亮度100％值為中心，由±20％值的寬度來規(guī)定)擴(kuò)展，其相對的中心弧亮度降低到初始值的30％的水平。另一方面，根據(jù)在壽命實驗中的燈15發(fā)光譜分布的觀測表明，如圖7所示，在點亮?xí)r間經(jīng)過100小時的時候Sc譜的強(qiáng)度衰減，即Sc從發(fā)光管內(nèi)消失了。而且，與此并行地觀測到特別是發(fā)光管1的殼體2中的石英的透明消失變得過重。
本發(fā)明人最初如上述那樣進(jìn)行了用于改善使用了現(xiàn)有敷釷鎢電極的燈15之壽命特性的研究。
例如，在上述結(jié)果中，由于隨著點亮?xí)r間的推移Sc譜強(qiáng)度衰減、發(fā)光色向粉紅區(qū)域位移，故設(shè)想為對于目標(biāo)壽命時間2000小時來說、作為發(fā)光物質(zhì)13的NaI及ScI3中的ScI3的封入絕對量不足，把與上述相同組成的NaI及ScI3的封入量增長到0.2～1.0mg，進(jìn)行了研究。該結(jié)果判明了，雖然確實可抑制Sc譜衰減及發(fā)光色位移，但是特別是當(dāng)ScI3的封入絕對量增長到0.1mg以上的范圍時，特別是在點亮?xí)r間1500小時以上時、在發(fā)光管1的殼體密封端部5、6中的鉬箔7、8的電極側(cè)前端附近出現(xiàn)了新的石英裂縫、損壞多發(fā)的情況，產(chǎn)生了到達(dá)燈壽命結(jié)束這樣的新問題。此外，還表明了，由于ScI3的增長最重點的光束維持率反而降低，特別是ScI3的封入絕對量在上述0.1mg以上的范圍內(nèi)時發(fā)光管1的殼體2的再結(jié)晶所引起的透明消失現(xiàn)象過重，規(guī)定值70％以上的平均光束維持率無論如何也達(dá)不到了。這是因為增長了的ScI3在燈點亮?xí)r以未蒸發(fā)的液相狀態(tài)存在，它與由石英構(gòu)成的殼體2發(fā)生反應(yīng)使其透明消失現(xiàn)象加速進(jìn)行。
如上所述表明了，通過增長ScI3來得到本發(fā)明作為目的的目標(biāo)壽命時間為2000小時的燈，是困難的。
其次，本發(fā)明人研究了，使用了上述現(xiàn)有敷釷鎢電極的燈15的壽命特性變差的、基本的主要原因。該結(jié)果確認(rèn)了，如下所述，最終，添加到鎢電極中的上述ThO2本身是主要原因。
本發(fā)明人對于作為圖1的發(fā)光管1的鎢電極3、4使添加劑ThO2從1.0質(zhì)量％開始依次減少直到0質(zhì)量％的燈15，與上述同樣進(jìn)行、研究了其壽命特性。此時，作為發(fā)光物質(zhì)13封入了與上述相同組成的NaI70質(zhì)量％/ScI329質(zhì)量％/ThI41質(zhì)量％的鈉、鈧、釷碘化物0.2mg。其結(jié)果表明了，隨著ThO2添加量的減少，(a)光束維持率、(b)色溫變化、(c)發(fā)光管內(nèi)徑變化及(d)弧最大亮度維持率哪一個的壽命特性都改善了。此外，如圖8所示，還抑制了在點亮?xí)r間經(jīng)過100小時時的Sc譜強(qiáng)度的衰減。在用點亮?xí)r間為2000小時的特性值進(jìn)行了比較的圖3～圖6中，示出上述(a)～(d)的壽命特性與ThO2向鎢電極的添加量之關(guān)系。首先，如從圖3可知的那樣，作為在目標(biāo)壽命時間2000小時上的最重點的壽命特性即平均光束維持率、為了達(dá)到規(guī)定值70％以上的水平，把ThO2添加量規(guī)定為0.4質(zhì)量％以下的范圍是必要條件。進(jìn)而，可以說，如從圖4～圖6可知的那樣，為了得到包含其它諸壽命特性在內(nèi)的、進(jìn)一步改善了的高品位燈，ThO2添加量在0.2質(zhì)量％以下的范圍是更為理想的。
根據(jù)上述可以說，通過依據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的ThO2的添加、壽命特性之所以變差是下述機(jī)制引起的，特別是，(1)在壽命中，氧(O2)從ThO2中解離并釋放出來、與作為發(fā)光物質(zhì)13的ScI3發(fā)生反應(yīng)，由此ScI3從發(fā)光管1內(nèi)就消失了，同時，(2)生成了的Sc2O3與由石英構(gòu)成的殼體2發(fā)生反應(yīng)，使其再結(jié)晶所引起的透明消失現(xiàn)象及發(fā)光管內(nèi)徑的增大加速進(jìn)行。本發(fā)明的ThO2添加量的減少基本上抑制了上項(1)及(2)的反應(yīng)，抑制了ScI3的消失及由石英構(gòu)成的殼體的透明消失現(xiàn)象。
另一方面，對于利用本發(fā)明使用ThO2添加0質(zhì)量％的鎢電極3、4、把與上述相同組成的NaI、ScI3、ThI4的封入量增長到0.2～1.0mg的燈15，進(jìn)行了同樣的壽命實驗。其結(jié)果表明了，與上述相同隨著ScI3的增長在鉬箔7、8的電極側(cè)前端部上產(chǎn)生了新的石英裂縫、損壞，此外，由石英構(gòu)成的殼體2的透明消失現(xiàn)象也變得過重。
在圖1的作為本實施形態(tài)的發(fā)光管1的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)利用本發(fā)明使ThO2的添加量減少時如與上述現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)聯(lián)地描述了的那樣，在鎢電極3、4的殼體密封端部5、6中的密封部分上的石英裂縫、損壞變得容易產(chǎn)生。因而，在本發(fā)明中，把用于防止這種問題的方法組合起來是較為理想的。在圖1本實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)中，作為特別有效的方法在鎢電極3、4的密封部分周緣上，作為對于鎢電極與發(fā)光管之熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件纏繞了鎢線圈11、12。作為其它方法，還有利用錸、鉑、銠、釕、金等覆蓋上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分的方法。
進(jìn)而，作為上述緩沖構(gòu)件可以使用熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的中間玻璃。圖14為在鎢電極33上作為緩沖構(gòu)件設(shè)有中間玻璃34的燈的發(fā)光管殼體密封端部35的擴(kuò)大剖面圖。圖14中，為了容易進(jìn)行制造，把中間玻璃34的層的厚度d定為0.1mm以上是較為理想的。作為該中間玻璃例如可使用在超硬質(zhì)玻璃(熱膨脹系數(shù)32×10-7/℃)、GE公司制的GSC-No1(熱膨脹系數(shù)12.8×10-7/℃)、GE公司制的GSC-No3(熱膨脹系數(shù)17×10-7/℃)、Shot公司制的8228(熱膨脹系數(shù)13×10-7/℃)、在石英玻璃或高硼硅酸耐熱玻璃的微結(jié)晶中混合了鉬或鎢的燒結(jié)體、或者在石英玻璃或高硼硅酸耐熱玻璃的微結(jié)晶中混合了鉬或鎢的燒結(jié)體中，越靠近鎢電極、鉬或鎢的成分越多的傾斜材料等。
此外，也可以通過對上述鎢電極與上述發(fā)光管之熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件，把上述鎢電極與上述金屬箔電連接起來。該緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的導(dǎo)電構(gòu)件是較為理想的。圖15為在鎢電極33上設(shè)有導(dǎo)電構(gòu)件36的燈的發(fā)光管殼體密封端部35的擴(kuò)大剖面圖。作為該導(dǎo)電構(gòu)件使用錸、釕、鉑等是較為理想的。
此外，在依據(jù)本發(fā)明的使ThO2添加量減少了的燈中、之所以也能抑制鎢電極的蒸發(fā)、損耗引起的發(fā)光管變暗并得到了作為目標(biāo)的壽命特性，基本上是因為以0.7MPa這樣的高壓封入了作為緩沖氣體14的氙。迄今，在一般照明用NaI-ScI3系列燈中，只不過以約25KPa封入了氬(Ar)。事實上，例如在使用了在圖1中把鎢電極3、4的ThO2添加量設(shè)定為0質(zhì)量％、只使氙氣的封入壓力依次降低其它為同一結(jié)構(gòu)的發(fā)光管1的燈15中，當(dāng)封入壓力下降到0.4MPa時電極蒸發(fā)、損耗引起的發(fā)光管變暗過重，在點亮?xí)r間2000小時時的燈平均光束維持率達(dá)不到規(guī)定值70％了。
此外，在假定上述發(fā)光管的內(nèi)容積為V(mm3)、在上述鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分中所含全部釷元素的質(zhì)量為me(mg)、在除了上述鎢電極的發(fā)光管空間內(nèi)存在的全部釷元素的質(zhì)量為mx(mg)的情況下，通過使ThI4的封入量發(fā)生變化而使(1/12×me+mx)/V之值發(fā)生變化，測定了點亮2000小時后的光束維持率及弧最大亮度維持率。將其結(jié)果示于圖12、圖13。正如從圖12及圖13可知的那樣，表明了在(1/12×me+mx)/V≥5(mg/mm3)的范圍內(nèi)能夠達(dá)到光束維持率70％以上及弧最大亮度維持率60％以上。
圖12、圖13中，A是鎢電極中ThO2的添加量為0質(zhì)量％的曲線、B是鎢電極中ThO2的添加量為0.001質(zhì)量％的曲線、C是鎢電極中ThO2的添加量為0.2質(zhì)量％的曲線、D是鎢電極中ThO2的添加量為0.4質(zhì)量％的曲線。此外，在上述中使用的鎢電極棒的直徑為0.25mm，鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分的長度為1.0mm，發(fā)光管的內(nèi)容積為25mm3。
再有，鎢電極中的釷元素在固體中擴(kuò)散之后到達(dá)電極前端而發(fā)揮作用。即，由于不是電極中的全部釷元素發(fā)揮作用，故考慮到這一點在上述關(guān)系式中系數(shù)1/12是必要的。
此外，在作為上述本實施形態(tài)的發(fā)光管1的結(jié)構(gòu)中，作為封入管內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)13還可以附加LiI、TLi等之外的金屬鹵化物。
根據(jù)以上結(jié)果證實了，在現(xiàn)有技術(shù)中作為一般的說法認(rèn)為在改善高壓放電燈的壽命特性方面是有效的添加ThO2、在本發(fā)明作為目的的汽車前燈用的小型金屬鹵化物燈中反而使壽命變差了。這基本上是與下述情況有關(guān)聯(lián)的，與現(xiàn)有的一般照明用NaI-ScI3系列金屬鹵化物燈不同，發(fā)光管內(nèi)容積小到最大才30mm3、與來自ThO2的氧(O2)放出量相比較ScI3的封入絕對量相對來說較小。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如上所述，本發(fā)明是具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管的金屬鹵化物燈，通過作成上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，上述金屬鹵化物包含碘化鈧的汽車前燈用金屬鹵化物燈，可改善以燈的光束維持率為主的諸壽命特性，可得到壽命時間2000小時以上的長壽命燈。
權(quán)利要求
1.一種汽車前燈用金屬鹵化物燈，這種燈具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，上述金屬鹵化物包含碘化鈧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在假定上述發(fā)光管的內(nèi)容積為V(mm3)、在上述鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分中所含全部釷元素的質(zhì)量為me(mg)、在除了上述鎢電極的發(fā)光管空間內(nèi)存在的全部釷元素的質(zhì)量為mx(mg)的情況下，下述關(guān)系式成立(1/12×me+mx)/V≥5(mg/mm3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量進(jìn)而在0.2質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述金屬鹵化物包含碘化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在上述鎢電極與上述發(fā)光管之間設(shè)有對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的中間玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為纏繞在上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分周緣上的鎢線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分被從由錸、鉑、銠、釕及金構(gòu)成的組中選擇的至少一種覆蓋著。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，把金屬箔密封在上述發(fā)光管的殼體密封端部中，通過對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件、把上述鎢電極與上述金屬箔電連接起來。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的導(dǎo)電構(gòu)件。
11.一種汽車前燈用金屬鹵化物燈，這種燈具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，上述金屬鹵化物包含碘化鈧，上述氙的封入壓力在0.4MPa以上的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在假定上述發(fā)光管的內(nèi)容積為V(mm3)、在上述鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分中所含全部釷元素的質(zhì)量為me(mg)、在除了上述鎢電極的發(fā)光管空間內(nèi)存在的全部釷元素的質(zhì)量為mx(mg)的情況下，下述關(guān)系式成立(1/12×me+mx)/V≥5(mg/mm3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量進(jìn)而在0.2質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述金屬鹵化物包含碘化鈉。
15.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在上述鎢電極與上述發(fā)光管之間設(shè)有對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的中間玻璃。
17.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為纏繞在上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分周緣上的鎢線圈。
18.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分被從由錸、鉑、銠、釕及金構(gòu)成的組中選擇的至少一種覆蓋著。
19.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，把金屬箔密封在上述發(fā)光管的殼體密封端部中，通過對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件、把上述鎢電極與上述金屬箔電連接起來。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的導(dǎo)電構(gòu)件。
21.一種汽車前燈用金屬鹵化物燈，這種燈具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，所述金屬鹵化物包含碘化鈧，在從起動之后至到達(dá)穩(wěn)定點亮之間燈電流為穩(wěn)定點亮?xí)r的3倍以上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在假定上述發(fā)光管的內(nèi)容積為V(mm3)、在上述鎢電極在發(fā)光管內(nèi)部伸出來的部分中所含全部釷元素的質(zhì)量為me(mg)、在除了上述鎢電極的發(fā)光管空間內(nèi)存在的全部釷元素的質(zhì)量為mx(mg)的情況下，下述關(guān)系式成立(1/12×me+mx)/V≥5(mg/mm3)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極中氧化釷的添加量進(jìn)而在0.2質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述金屬鹵化物包含碘化鈉。
25.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，在上述鎢電極與上述發(fā)光管之間設(shè)有對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的中間玻璃。
27.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為纏繞在上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分周緣上的鎢線圈。
28.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述鎢電極的殼體密封端部中的密封部分被從由錸、鉑、銠、釕及金構(gòu)成的組中選擇的至少一種覆蓋著。
29.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，把金屬箔密封在上述發(fā)光管的殼體密封端部中，通過對于上述鎢電極與上述發(fā)光管的熱膨脹差引起的應(yīng)力變形進(jìn)行緩和的緩沖構(gòu)件、把上述鎢電極與上述金屬箔電連接起來。
30.根據(jù)權(quán)利要求29中所述的汽車前燈用金屬鹵化物燈，其特征在于，上述緩沖構(gòu)件為熱膨脹系數(shù)比鎢小、且比石英大的導(dǎo)電構(gòu)件。
全文摘要
一種汽車前燈用金屬鹵化物燈，這種燈具備把一對鎢電極設(shè)在管兩端中、且在管內(nèi)封入了作為發(fā)光物質(zhì)主成分的金屬鹵化物及作為緩沖氣體的氙的發(fā)光管，通過將這種燈構(gòu)成為，上述鎢電極中氧化釷的添加量在0.4質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，上述金屬鹵化物包含碘化鈧。上述氙的封入壓力在0.4MPa以上的范圍內(nèi)來提供能夠更加改善以點亮?xí)r間在2000小時以上的燈之光束維持率為主的諸壽命特性的，長壽命的汽車前燈用金屬鹵化物燈。
文檔編號H01J17/16GK1460279SQ02801000
公開日2003年12月3日 申請日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者吉田正人, 桐生英明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社