CN104350578B - 金属卤化物灯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光通量上升较快的金属卤化物灯。该金属卤化物灯为不含水银的车辆用金属卤化物灯,其具备:发光管,该发光管具备在内部具备放电空间(111)的发光部(11)和形成于该发光部(11)的两端的一对密封部(12),并且在稳定点灯时供给有23~27W的电力,其中,所述放电空间(111)具备:圆筒状部(1111)和形成于该圆筒状部(1111)的两端的圆锥状部(1112),将所述发光部(11)的最大外径部的壁厚设为d1,且将所述发光部(11)的从所述发光部(11)和所述密封部(12)的分界点(P1)开始相对于所述圆锥状部(1112)画出垂线时在所述圆锥状部(1112)上的点(P2)和所述分界点(P1)之间的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及一种使用于汽车等车辆的前照灯等的金属卤化物灯。
背景技术
金属卤化物灯是在发光管中封入有金属卤化物和稀有气体的灯,使用于汽车的前照灯等。以往,这种金属卤化物灯一般是以35W的稳定点灯时的电力点亮。然而,最近,开发有以25W点亮的金属卤化物灯。另外,还开发有启动金属卤化物灯的点火器和使金属卤化物灯稳定点灯的镇流器被一体化的所谓的D5类型的金属卤化物灯。
点火器、镇流器一体型的D5类型的金属卤化物灯由于非常紧凑,因而发光管与电路之间的距离变短。其结果,热负荷增加且散热空间减少,成为在温度方面比较脆弱的设计。在车辆用的金属卤化物灯中,采用在启动时供给高于稳定点灯时的电力从而使光通量的上升变快的点灯方法。但是,由于在其启动时能够接通的电流值受到限制,因而无法供给预定的电力,从而存在灯的光通量上升变慢的问题。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特表2010-521771号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种光通量上升较快的金属卤化物灯。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,实施方式的金属卤化物灯具备:发光管,该发光管具备在内部具有放电空间的发光部和形成于所述发光部的两端的一对密封部;封入于所述放电空间的金属卤化物及稀有气体;一对电极,配置成一端侧密封于所述密封部内且另一端侧在所述放电空间内对置。并且,所述金属卤化物灯是在稳定点灯时,在所述一对电极之间供给有23~27W的电力的、不含水银的车辆用金属卤化物灯。所述放电空间具备:圆筒状部;一对圆锥状部,形成于所述圆筒状部的两端部,从所述圆筒状部朝向所述密封部的方向缩径。并且,将所述发光部的最大外径部的壁厚设为d1,将所述发光部的从所述发光部和所述密封部的分界点开始相对于所述圆锥状部画出垂线时在所述圆锥状部上的点与所述分界点之间的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95。
附图说明
图1是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯的图。
图2是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯的剖面的图。
图3是用于说明图2的金属卤化物灯的发光部附近的图。
图4是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯的发光部附近的外观图。
图5是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯刚启动之后的灯电压的图。
图6是用于说明改变了发光部的壁厚d1、d2时的刚启动之后的灯电压、光通量上升、寿命的图。
图7是用于说明金属卤化物灯的其他实施方式的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
参照附图说明第1实施方式的金属卤化物灯。
图1是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯的图。
图2是用于说明第1实施方式的金属卤化物灯的剖面的图。
图3是用于说明图2的金属卤化物灯的发光部附近的图。
另外,在本说明书中,为了方便说明,将在配置于车辆的状态下成为前方的图2所示的箭头F的方向称为前端,将箭头B的方向称为后端。
图1的金属卤化物灯是能够用作汽车等的前照灯用光源的HID灯,其具备管帽BN和凸缘FL。
管帽BN为双重管结构,在其内部设置有发光管1作为内管。发光管1为细长的形状,在其长边方向的中央附近形成有在点灯时成为发光部分的发光部11。发光部11呈大致椭圆状,且其两端形成有通过压紧密封而形成的板状的密封部12。在密封部12的两端经由边界部13连续形成有圆筒部14。如上所述,该发光管1由于包含发光的部分并且在点灯时成为高温,因而优选由硅玻璃等具备透光性和耐热性的材料构成。
在发光部11的内部形成有放电空间111。放电空间111呈沿管轴A-A’细长的形状。放电空间111在长边方向的中央部具备圆柱状部1111,在两端部具备一对圆锥状部1112。圆锥状部1112具有从圆柱状部1111的端部朝向密封部12的方向缩径的形状,具体而言具有从圆筒状部1111朝向后述的电极的轴表面缩径的形状。放电空间111的内径r1为1.9~2.3mm,容积为16~21mm3,优选为17~20mm3。
在放电空间111中封入有金属卤化物15和稀有气体。金属卤化物15包括:钠的卤化物、钪的卤化物、锌的卤化物、铟的卤化物。金属卤化物15例如为碘化钠、碘化钪、碘化锌、溴化铟。这些金属卤化物15的总封入量优选为0.1~0.3mg。
稀有气体使用有氙气。可以根据目的调整稀有气体的封入压力。例如,为了提高总光通量等特性,在常温(25℃)下将封入压力设定为12atm以上,优选设定为13atm以上。但是,由于制造上原因,目前的封入压力的上限为20atm左右。
在此,本实施方式的金属卤化物灯为不含水银的金属卤化物灯。该“不含水银”是指实质上不含水银。本说明书中的“实质上不含水银”并不限定于水银的封入量为0mg的情况。即,应该解释为还包括如下情况:封入有与以往含水银的放电灯相比相当于几乎未封入水银的程度的量,例如,每1ml不到2mg,优选1mg以下的水银量。
在密封部12密封有电极支架2。电极支架2包括:金属箔21、电极22、线圈23以及导线24。
金属箔21例如是由钼制成的薄金属板。金属箔21的板状的面配置成与密封部12的板状的面平行。
电极22例如是由将氧化钍涂在钨上的所谓敷钍钨制成的棒状部件。电极22的直径R为0.23~0.33mm,优选为0.26~0.31mm。电极22的一端以放置于金属箔21的发光部11侧的端部的状态焊接。电极22的另一端配设置成向放电空间111内突出,且一对电极的前端部相互保持预定的距离而对置。在透过外管4而观察时,该预定的距离为3.7~4.2mm的范围。另外,电极22的形状并未限定于直径沿管轴方向大致恒定的直棒状。例如,电极22的形状可以是前端部的直径大于基端部的直径的非直棒状,也可以是前端为球体的形状,也可以是如同直流点灯类型一样一个电极的直径与另一个电极的直径不同的形状。并且,电极22的材料可以是纯钨、掺杂钨、铼钨等。
线圈23例如是由掺杂钨制成的金属线形成。线圈23围绕密封于密封部12的电极22的轴部的轴绕线成螺旋状。
导线24例如是由钼制成的金属线。导线24的一端以放置于金属箔21的远离发光部11一侧的端部的状态与金属箔21连接。导线24的另一端大致平行于管轴且延伸至发光管1的外部。在向金属卤化物灯的前端侧延伸的导线24例如激光焊接有由镍制成的L字状的支撑线25的一端。在该支撑线25中,在与发光管1平行延伸的部位安装有例如由陶瓷制成的套管3。
在上述结构的发光管1的外侧以与发光管1同心的状态设置有筒状的外管4。发光管1与外管4的连接是通过在发光管1的圆筒部14附近熔接外管4而进行的。即,在管帽BN的两端部形成有熔接部41,在发光管1和外管4之间形成有保持为气密状态的空间。在该空间中,以1atm以下,优选以0.2atm以下的压力封入有选自氖气、氩气、氙气、氮气中的一种气体,或者这些气体的混合气体。另外,作为外管4的材料优选使用热膨胀系数接近发光管1的热膨胀系数并且具有紫外线阻断性能的材料,例如添加有钛、铈、铝等的氧化物的硅玻璃等。
在上述结构的管帽BN的后端侧设置有金属带5。该金属带5例如以使由不锈钢制成的金属板沿外管4的外周面延伸的方式成型。金属带5通过焊接重叠的金属部分从而固定于管帽BN。
在金属带5附近配置有直径为大约31mm、厚度大约2.5mm的圆盘状的凸缘FL。该凸缘FL包括树脂部6和金属部7。
树脂部6由PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin,聚苯硫醚树脂)、PEI(Polyetherimide Resin,聚醚酰亚胺树脂)等树脂成型。树脂部6位于凸缘FL的边缘。在该凸缘FL的前端侧的表面形成有3个凸起部61。凸起部61是测量尺寸时成为基点的部分。例如,从凸起部61的前端到发光部11内的电极之间中心的距离D1被规定为金属卤化物灯的LCL(LightCenter Length,光中心长度)。距离D1例如为18.0mm。由于以往为27.1mm,因此距离D1被设定为较短。
金属部7是由不锈钢等制成的金属板。金属部7埋入形成于树脂部6。金属部7形成有突片部71、套管保持部72。突片部71是向设置于金属部7的中央的空间的方向突出形成的突片,并且等间隔形成有4个。该突片部71向后端方向倾斜弯曲,其前端部与金属带5焊接。即,管帽BN经由突片部71保持于凸缘FL。套管保持部72是向金属部7的中央方向突出形成的金属板。在套管保持部72的中央形成有圆形孔,在该孔中插入有套管3。
在凸缘FL的后端侧配置有基座8。基座8例如是由不锈钢、铁、镍、铝等制成的中空的框体。凸缘FL连接在基座8的前端侧。该连接例如是通过将向基座8的前端侧突出设置的环状部和凸缘FL的金属部7激光焊接而进行的。在基座8的内部配置有被称为点火器的启动点灯电路和被称为镇流器的稳定点灯电路(未图示)。启动点灯电路和稳定点灯电路是在内部具备放电灯的启动及放电灯的稳定点灯中所必要的变压器或电容器等电路元件或金属端子的公知电路。
如此构成的金属卤化物灯以灯的管轴A-A’大致成为水平的方式,并且以支撑线25位于下方的方式安装于灯具(未图示)。金属卤化物灯在启动时,以稳定点灯时的2倍以上的电力点灯,而在稳定点灯时以23~27W,特别是以25W点灯。
在此,本实施方式所涉及的金属卤化物灯的结构在将发光部11的最大外径部的壁厚设为d1,且将端部的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95。根据该结构,能够降低发光部11的透镜效果。透镜效果是指例如,将图3所示的电极之间的实际距离(以下称为实质间隙)G1设为3.7mm时,图4所示的外观的电极之间的距离(以下称为外观间隙)G2成为4.2mm的效果。即,本实施方式所涉及的金属卤化物灯能够减小实质间隙G1和外观间隙G2之间的长度之差,因此能够使外观间隙G2的长度在规格上限内,同时能够尽可能的加宽实质间隙G1。另外,在将发光部11和密封部12的分界点设为P1,将从分界点P1开始相对于圆锥状部1112画出垂线时在圆锥状部1112上的点设为P2的情况下,壁厚d2为该分界点P1和点P2之间的发光部11的壁厚。例如能够从X光照片测量壁厚d2。
以下,表示本实施方式所涉及的金属卤化物灯的一个实施例。
(实施例)
发光部11由硅玻璃制成。
发光部11的各部分的尺寸等如下设定。
放电空间111的内部容积为18.4mm3,放电空间111的最大内径r1为2.2mm,发光部11的最大外径为5.5mm,发光部11的壁厚d1为1.65mm,发光部11的壁厚d2为1.24mm(因此,d2/d1=0.75),发光部11的长边方向的球体长为7.8mm,放电空间111的圆筒状部1111的长度L3为3.95mm,放电空间111的圆锥状部1112的长度L4为1.85mm(因此,L4/L3=0.47),放电空间111的圆锥状部1112的角度α为18°。
密封部12的壁厚设为2.8mm,宽度设为4.1mm。
金属卤化物15如下组成。
ScI3:NaI:ZnI2:InBr=47.5:47.5:4.75:0.25
金属卤化物15的重量为0.2mg。
稀有气体为氙气,气压为13atm。
水银为0mg。
金属箔21由钼制成。金属箔21的长度设为6.5mm,宽度设为1.5mm,厚度设为0.02mm。
电极22由敷钍钨制成。电极22的直径R设为0.30mm,实质间隙G1设为3.75mm,外观间隙G2设为4.2mm(因此,G2/G1=1.12)。
线圈23由掺杂钨制成。线圈23的线径设为0.09mm,节距设为200%,电极轴上的线圈绕线长度设为3.5mm。
导线24由钼制成。导线24的直径设为0.4mm。
外管4的内径设为7.0mm,壁厚设为1.0mm。
封入于外管4内部的气体为氮气,封入压力设为0.1atm。
点亮上述结构的金属卤化物灯(以下称为实施例),刚启动之后的灯电压V0为24V,启动时电力为60W。并且,启动4秒后的光通量超过1000lm,可知光通量上升较快。另外,如图5所示,刚启动之后的灯电压V0是指刚绝缘击穿之后的灯电压变为最低时的电压。
像该实施例的金属卤化物灯一样,想要使启动时的金属卤化物灯的光通量上升较快,需要迅速提高发光部的温度,因此重要的是供给高电力。但是,发光管和电路的距离较短的金属卤化物灯在温度方面比较脆弱,因而很难施加大电流。若电流值受到限制,则在启动时无法供给高电力,光通量的上升较慢。在这种电流值被限制的金属卤化物灯中,为了供给高电力,可以提高该时刻的灯电压,特别是提高刚启动之后的灯电压V0。
作为提高刚启动之后的灯电压的方法之一,有一种加宽实质间隙G1的方法。例如,若将实质间隙G1加宽0.5mm,则能够使刚启动之后的灯电压V0上升0.5V左右。但是,由于外观间隙G2在规格上规定有上限,因而实质间隙G1也只能在该范围内设计。因此,为了改变发光部11的透镜效果,制作了发光部11的中央的壁厚d1与端部的壁厚d2之比(d2/d1)不同的灯,并进行了试验。其结果如图6所示。
首先,若着眼于发光部11的中央的壁厚d1和端部的壁厚d2之比(d2/d1),则当d2/d1为0.65以下时,刚启动之后的灯电压V0有变低的倾向。这是因为由于透镜效果的减小效果降低,无法加宽实质间隙G1,导致外观间隙G2/实质间隙G1较大。若刚启动之后的灯电压V0较低,则为了在启动时供给高电力,需要供给高电流。在该电流值超过可向金属卤化物灯供给的电流值的限制范围时,无法供给预定的电力,可能给光通量的上升等带来影响。
另一方面,当d2/d1为1.05以上时,存在光通量的上升变慢的倾向。这是因为发光部11整体的壁厚量变大,导致启动时的发光部11的温度上升变慢。另外,在壁厚d1为1.9mm以上时,与d2/d1无关,光通量上升较慢。并且,若着眼于发光部11的壁厚d1,则在壁厚d1为1.5mm以下时,有寿命变短的倾向。这是因为该壁厚部分为点灯中温度最高的部位,若壁厚d1为1.5mm以下,则温度会过度上升。
从以上可知,在将发光部11的最大外径部的壁厚设为d1,且将端部的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95很重要。通过满足该关系,能够提高刚启动之后的灯电压V0,使光通量上升较快,并且延长寿命。
另外,在本实施方式所涉及的金属卤化物灯中,还优选与以下结构组合。
圆锥状部1112的角度α为16°≤α≤35°,并且优选为16°≤α≤21°。这是因为角度α会给透镜效果带来影响,存在角度α越小透镜效果越变大的倾向。另外,基于相同理由,圆筒状部1111和圆锥状部1112的长度之比即L4/L3优选为0.4≤L4/L3≤0.6。并且,电极22的前端部优选配置在与圆筒状部1111和圆锥状部1112的边界部分相对应的位置,具体而言配置在相对于该边界部分±1.0mm的位置。
发光部11的壁厚d2优选1.0mm≤d2≤1.4mm。并且,放电空间111的内径r1优选为1.9~2.3mm,容积优选为16~21mm3,稀有气体即氙气的压力优选为12~20atm,发光部11与一对密封部12的边界之间的发光部11的长度L1优选为7.5~8.2mm。这些结构与发光部11的壁厚d1相同地给光通量的上升或寿命带来影响。
在本实施方式中,放电空间111具备:圆筒状部1111;一对圆锥状部1112,形成于圆筒状部1111的两端部,并且从圆筒状部1111朝向密封部12的方向缩径。并且,在将发光部11的最大外径部的壁厚设为d1,将从发光部11和密封部12的分界点P1开始相对于圆锥状部1112画出垂线时在圆锥状部1112上的点P2和分界点P1之间的发光部11的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95。因此,能够提供一种光通量上升较快,并且刚点灯之后的灯电压V0较高,寿命长的金属卤化物灯。此时,优选圆锥状部1112的角度α满足16°≤α≤35°,发光部11的壁厚d2满足1.0mm≤d2≤1.4mm。
本发明并不限定于上述实施方式,能够存在各种变形。例如,金属卤化物灯可以是仅具备点火器的类型的金属卤化物灯,如图7所示,也可以是不包括点灯电路的类型的金属卤化物灯。并且,凸缘FL可以实质上仅由金属制成,也可以实质上仅由树脂制成。
圆锥状部1112未必一定是完全的圆锥状,可以是弧状,也可以是逐级弯曲多次的形状,还可以是稍微存在凸凹的形状。总之,圆锥状部1112只要是缩径成能够从分界点P1画出垂线的程度的形状即可。
金属卤化物15的组成并不限于实施例,还可以追加锡、铯的卤化物等,也可以去除锌的卤化物等。并且,作为与金属卤化物15结合的卤素并不限于碘和溴,还可以组合氯等。并且,作为稀有气体并不限于氙气,也可以使用氖气、氩气、氪气等,还可以将这些组合使用。
以上,对本发明的若干实施方式进行了说明,但这些实施方式只是举例说明,并没有限定本发明范围的意图。这些新实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离本发明的宗旨的范围内,可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形均包含在发明的范围及宗旨内,并且也包含在技术方案中记载的发明及其等同的范围内。并且,所述的实施方式能够相互组合实施。
Claims (3)
1.一种金属卤化物灯,该金属卤化物灯为不含水银且车辆用的金属卤化物灯,其具备:发光管,该发光管具备在内部具有放电空间的发光部和形成于所述发光部的两端的一对密封部;封入于所述放电空间的金属卤化物及稀有气体;一对电极,配设成一端侧密封于所述密封部内且另一端侧在所述放电空间内对置,其中,在稳定点灯时,在所述一对电极之间供给有23~27W的电力,该金属卤化物灯的特征在于,
所述放电空间具备:圆筒状部;一对圆锥状部,形成于所述圆筒状部的两端部,且从所述圆筒状部朝向所述密封部的方向缩径,
将所述发光部的最大外径部的壁厚设为d1,将所述发光部的从所述发光部和所述密封部的分界点开始相对于所述圆锥状部画出垂线时在所述圆锥状部上的点和所述分界点之间的壁厚设为d2时,满足1.6mm≤d1≤1.8mm,且0.75≤d2/d1≤0.95;
将所述圆锥状部相对于所述电极轴的角度设为α时,满足16°≤α≤35°。
2.根据权利要求1所述的金属卤化物灯,其特征在于,
将所述发光部的壁厚设为d2时,1.0mm≤d2≤1.4mm。
3.根据权利要求1所述的金属卤化物灯,其特征在于,
所述放电空间的内径r1为1.9~2.3mm,容积为16~21mm3,所述稀有气体的压力为12~20atm,所述发光部在所述发光部和所述一对密封部的边界之间的长度L1为7.5~8.2mm。
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