JP2002175779A5 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両用前照灯等の光源として用いられる放電バルブのアークチューブおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アークチューブは高輝度照射が可能なことから、近年では車両用前照灯等の光源としても多く用いられるようになってきている。
【０００３】
車両用前照灯等に用いられるアークチューブは、一般に、図１２に示すように、放電空間１０２を形成する発光管部１０４ａの両側に各々ピンチシール部１０４ｂが形成されてなる石英ガラス製のアークチューブ本体１０４と、タングステン電極１０８およびリード線１１０がモリブデン箔１１２を介して連結固定されてなる１対の電極アッシー１０６とからなり、各電極アッシー１０６は、そのタングステン電極１０８の先端部を放電空間１０２へ突出させるようにして、各ピンチシール部１０４ｂにおいてアークチューブ本体１０４にピンチシールされている。そして、このアークチューブの放電空間１０２には、点灯時の演色性を高めるため、不活性ガスおよび水銀に加えて金属ハロゲン化物が封入されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記アークチューブ本体１０４は、石英ガラス管に熱加工を施すことにより形成されているので、放電空間１０２の軸線方向両端部における各タングステン電極１０８の周囲には、略楔状のスリット１０２ａが不可避的に形成されることとなる。これら各スリット１０２ａは、アークチューブの点灯時における温度が放電空間１０２の他の部位に比して低いので、該スリット１０２ａには金属ハロゲン化物が堆積しやすい。そして、同図に示すように、各スリット１０２ａに堆積した金属ハロゲン化物１１４はアークチューブの点灯時の発光に寄与しないので、アークチューブの発光色が所期の色とは異なった色に変化してしまうという問題がある。また、各スリット１０２ａへの金属ハロゲン化物１１４の堆積量がある程度以上になると、アークチューブの点灯に有効利用可能な金属ハロゲン化物が不足するため、点灯不良を引き起こしてしまうという問題もある。
【０００５】
本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スリットへの金属ハロゲン化物の堆積による発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができるアークチューブおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、アークチューブ本体の構成に工夫を施すことにより、スリットの容積を縮小させて金属ハロゲン化物の堆積量の削減を図るようにし、もって上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００７】
すなわち、本願第１の発明に係るアークチューブは、
放電空間を形成する発光管部の両側に各々ピンチシール部が形成されるとともに、上記発光管部と上記各ピンチシール部との間に各々ネック部が形成されてなる石英ガラス製のアークチューブ本体と、上記放電空間へ先端部を突出させるようにして上記各ピンチシール部において上記アークチューブ本体にピンチシールされた１対のタングステン電極と、を備えてなるアークチューブにおいて、
上記ピンチシール部の、互いに対向する１対のピンチシール面の各々が、一般部とこの一般部に対して段下がりで略平面状に形成された段下がり平面部とからなり、
上記ネック部から上記ピンチシール部における各ピンチシール面の段下がり平面部までの軸線方向距離が、いずれも１ｍｍ以下の値に設定されている、ことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本願第２の発明に係るアークチューブは、
放電空間を形成する発光管部の両側に各々ピンチシール部が形成されるとともに、上記発光管部と上記各ピンチシール部との間に各々ネック部が形成されてなる石英ガラス製のアークチューブ本体と、上記放電空間へ先端部を突出させるようにして上記各ピンチシール部において上記アークチューブ本体にピンチシールされた１対のタングステン電極と、を備えてなるアークチューブにおいて、
上記ネック部から上記放電空間の軸線方向両端部におけるタングステン電極の周囲に形成される略楔状のスリットの先端までの、上記発光管部から離れる向きでの軸線方向距離が、０．５ｍｍ以下の値に設定されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本願発明に係るアークチューブの製造方法は、
放電空間を形成する発光管部の両側に各々ピンチシール部が形成されるとともに、上記発光管部と上記各ピンチシール部との間に各々ネック部が形成されてなる石英ガラス製のアークチューブ本体と、上記放電空間へ先端部を突出させるようにして上記各ピンチシール部において上記アークチューブ本体にピンチシールされた１対のタングステン電極と、を備えてなるアークチューブを製造する方法であって、
上記ピンチシールを、上記ピンチシール部に段下がり平面部を形成するための段上がり平面部を有する１対のピンチャを用い、これら各ピンチャの段上がり平面部における上記発光管部側の端縁を上記ネック部の形成予定位置から１ｍｍ以下の軸線方向距離の位置で上記アークチューブ本体に当接させるようにして行う、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「タングステン電極」は、タングステンを主成分とするものであれば、純粋なタングステン製の電極であってもよいし、その他の成分が添加された電極であってもよい。
【００１１】
上記「軸線方向距離」とは、アークチューブの軸線方向に沿った距離を意味する物である。
【００１２】
上記「ネック部」は、発光管部とピンチシール部との間のくびれた部分を意味するものであり、そのアークチューブの軸線方向の位置は最もくびれた位置として特定される。
【００１３】
上記「段下がり平面部」は、一般部に対して段下がりで略平面状に形成されたものであれば、その輪郭形状や一般部に対する段下がり量等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００１４】
本願各発明における「軸線方向距離」の範囲設定は、発光管部の両側のピンチシール部の双方に適用されるものであってもよいし、そのいずれか一方にのみ適用されるものであってもよい。
【００１５】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願第１の発明に係るアークチューブは、そのアークチューブ本体に形成されたピンチシール部の、互いに対向する１対のピンチシール面の各々が、一般部とこの一般部に対して段下がりで略平面状に形成された段下がり平面部とからなり、ネック部からピンチシール部における各ピンチシール面の段下がり平面部までの軸線方向距離が、いずれも１ｍｍ以下の値に設定されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１６】
すなわち、ネック部からピンチシール部における各ピンチシール面の段下がり平面部までの軸線方向距離が非常に短いので、ピンチシールの際、タングステン電極に対してその先端部寄りの部位まで十分なピンチング圧力を作用させることができる。そしてこれにより放電空間の軸線方向両端部に形成される略楔状のスリットの容積を縮小させることができるので、該スリットへの金属ハロゲン化物の堆積量削減を図ることができ、これによりアークチューブの発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、本願第２の発明に係るアークチューブは、アークチューブ本体のネック部から放電空間の軸線方向両端部に形成される略楔状のスリットの先端までの発光管部から離れる向きでの軸線方向距離が０．５ｍｍ以下の値に設定されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
すなわち、ネック部からスリットの先端までの軸線方向距離が非常に短いので、スリットの容積を縮小させることができ、これにより該スリットへの金属ハロゲン化物の堆積量削減を図ることができるので、アークチューブの発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００１９】
さらに、本願発明に係るアークチューブの製造方法は、
アークチューブ本体のピンチシール部においてタングステン電極をピンチシールする際、該ピンチシール部に段下がり平面部を形成するための段上がり平面部を有する１対のピンチャを用い、これら各ピンチャの段上がり平面部における発光管部側の端縁をネック部の形成予定位置から１ｍｍ以下の軸線方向距離の位置でアークチューブ本体に当接させるようにしてピンチシールを行うようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００２０】
すなわち、ピンチシールの際、ピンチャの段上がり平面部における発光管部側の端縁がネック部の形成予定位置から極めて近い位置でアークチューブ本体に当接するので、タングステン電極に対してその先端部寄りの部位まで十分なピンチング圧力を作用させることができる。そしてこれにより放電空間の軸線方向両端部に形成される略楔状のスリットの容積を縮小させることができるので、該スリットへの金属ハロゲン化物の堆積量削減を図ることができ、これによりアークチューブの発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本願発明の一実施形態に係るアークチューブが組み込まれた放電バルブ１０を示す側断面図であり、図２は、そのII部拡大図である。また、図３は、図２のIII-III 線断面図である。
【００２３】
これらの図に示すように、この放電バルブ１０は車両用前照灯に装着される光源バルブであって、前後方向に延びるアークチューブユニット１２と、このアークチューブユニット１２の後端部を固定支持する絶縁プラグユニット１４とを備えてなっている。
【００２４】
アークチューブユニット１２は、アークチューブ１６と、このアークチューブ１６を囲むシュラウドチューブ１８とが一体的に形成されてなっている。
【００２５】
アークチューブ１６は、石英ガラス管を加工してなるアークチューブ本体２０と、このアークチューブ本体２０内に埋設された前後１対の電極アッシー２２とからなっている。
【００２６】
アークチューブ本体２０は、中央に略楕円球状の発光管部２０Ａが形成されるとともにその前後両側にピンチシール部２０Ｂが形成されてなっている。発光管部２０Ａの内部には前後方向に延びる略楕円球状の放電空間２４が形成されており、この放電空間２４には水銀とキセノンガスと金属ハロゲン化物（例えば金属ヨウ化物）とが封入されている。
【００２７】
各電極アッシー２２は、棒状のタングステン電極２６とリード線２８とがモリブデン箔３０を介して各々溶接により連結固定されてなり、各ピンチシール部２０Ｂにおいてアークチューブ本体２０にピンチシールされている。その際、各タングステン電極２６は、その先端部が前後両側から互いに対向するようにして放電空間２４内に突出した状態で、その先端部以外の部分がピンチシール部２０Ｂ内に埋設されており、各モリブデン箔３０は、その全体がピンチシール部２０Ｂ内に埋設されている。
【００２８】
図４は、図２のIV-IV 方向矢視図であり、図５および６は、図４のV-V 線断面図およびVI-VI 線断面図である。
【００２９】
これらの図に示すように、前方側のピンチシール部２０Ｂは、平面視において発光管部２０Ａから前方へ延びる略矩形形状を有しており、モリブデン箔３０よりもある程度大きいサイズで形成されている。そして、このピンチシール部２０Ｂと発光管部２０Ａとの間には、左右１対のネック部２０Ｃが形成されている。なお、後方側のピンチシール部２０Ｂについてもこれと同様の構成であるので、以下、前方側のピンチシール部２０Ｂについて説明する。
【００３０】
ピンチシール部２０Ｂは、その断面形状が略横長矩形形状に設定されており、その上下両面２０Ｂａは、いずれも一般部２０Ｂａ１と段下がり平面部２０Ｂａ２とからなっている。
【００３１】
一般部２０Ｂａ１は、上下各面２０Ｂａにおける左右両端部領域および後端部領域と、モリブデン箔３０とタングステン電極２６との接合部を含むようにして前後方向に延びるＵ字形領域と、モリブデン箔３０とリード線２８との接合部を含むようにして前後方向に延びる長円形領域とからなり、これら各領域が同一平面上に位置するようにして形成されている。一方、段下がり平面部２０Ｂａ２は、一般部２０Ｂａ１以外の全領域であって、一般部２０Ｂａ１に対して段下がりで平面状に形成されている。
【００３２】
ピンチシール部２０Ｂは、その幅ＡがＡ＝３．８〜４．６ｍｍに設定されており、その厚さＢがＢ＝１．８〜２．２ｍｍに設定されている。ここで、幅Ａは、左右方向の幅寸法であり、厚さＢは、上下両面２０Ｂａの段下がり平面部２０Ｂａ２相互間の上下寸法である。
【００３３】
図７および８は、前方側のピンチシール部２０Ｂを形成するピンチシール工程を示す斜視図および平断面図である。
【００３４】
これらの図に示すように、このピンチシール工程においては、すでに後方側のピンチシール部２０Ｂが形成されたアークチューブ本体２０を、その前端部が上を向くように配置した状態で、その発光管部２０Ａの上方に位置するピンチシール予定部２０Ｂ´に対して１対のピンチャ２を左右両側から押し当てることにより、ピンチシール部２０Ｂを形成するようになっている。
【００３５】
両ピンチャ２は、平面視において点対称構造となっている。そして各ピンチャ２は、ピンチシール部２０Ｂの上下各面２０Ｂａを形成するための正面部２ａと、ピンチシール部２０Ｂの両側面を形成するための側面部２ｂと、ピンチシールの際に相手側ピンチャに当接するストッパ部２ｃと、相手側ピンチャのストッパ部２ｃを受けるストッパ受け部２ｄとが形成されてなっている。各ピンチャ２の正面部２ａには、ピンチシール部２０Ｂの上下各面２０Ｂａにおける一般部２０Ｂａ１および段下がり平面部２０Ｂａ２に対応する一般部２ａ１および段上がり平面部２ａ２が形成されている。そして両ピンチャ２のストッパ部２ｃとストッパ受け部２ｄとの当接によりピンチシール時の成形空間が形成されるが、このとき両ピンチャ２の正面部２ａの段上がり平面部２ａ２相互間の間隔Ｄ（Ｂ）によってピンチシール部２０Ｂの厚さＢが決定される。
【００３６】
ところで、ピンチシール部２０Ｂの上下各面２０Ｂａに、その一般部２０Ｂａ１としてＵ字形領域および長円形領域が設定されているのは、モリブデン箔３０とタングステン電極２６およびリード線２８との各接合部において石英ガラスの肉厚が薄くなり割れが発生するのを未然に防止するためである。なお、これらＵ字形領域および長円形領域を一般部２０Ｂａ１として設定しておくことにより、電極アッシー２２（特にタングステン電極２６の先端部）の向きが前後方向軸線に対して左右方向に大きくずれないようにすることができる。
【００３７】
ピンチシール予定部２０Ｂ´は、アークチューブ本体２０における一般の管状中空部に比して小径の中実構造となっており、その内部に電極アッシー２２が位置決めされた状態で埋設されている。このピンチシール予定部２０Ｂ´は、図９に示すように、ピンチシール工程の前工程であるシュリンクシール工程において、電極アッシー２２が挿入されたアークチューブ本体２０を左右両側から１対のバーナ４で加熱して該アークチューブ本体２０を所定長にわたって熱収縮させることにより形成されるようになっている。
【００３８】
図３および４に示すように、上記ピンチシールにより形成されたアークチューブ本体２０には、その放電空間２４の軸線方向両端部におけるタングステン電極２６の左右両側に略楔状のスリット２４ａが形成される。一方、図２に示すように、放電空間２４の軸線方向両端部におけるタングステン電極２６の上下両側には、ピンチシール時にピンチャ２の押圧力が直接作用するため、このようなスリット２４ａはほとんど形成されない。
【００３９】
図１０は、図３の要部詳細図である。
【００４０】
同図において、ネック部２０Ｃからピンチシール部２０Ｂにおける各ピンチシール面２０Ｂａの段下がり平面部２０Ｂａ２までの軸線方向距離Ｌ１は、いずれも１ｍｍ（より好ましくは０．７５ｍｍ）以下の値（例えばＬ１＝０．５〜０．７ｍｍ程度）に設定されている。これを実現するため、上記ピンチシール工程においては、各ピンチャ２の正面部２ａにおける段上がり平面部２ａ２の下端縁がネック部２０Ｃの形成予定位置から上方１ｍｍ以下の位置でアークチューブ本体２０に当接させることによりピンチシールを行うようになっている。
【００４１】
このようにネック部２０Ｃからピンチシール部２０Ｂにおける各ピンチシール面２０Ｂａの段下がり平面部２０Ｂａ２までの軸線方向距離Ｌ１を非常に短い値に設定することにより、ピンチシールの際、タングステン電極２６に対してその先端部寄りの部位まで十分なピンチング圧力を作用させることができる。その結果、図１０に示すように、タングステン電極２６の左右両側に形成されるスリット２４ａは、いずれもその先端がネック部２０Ｃよりも前方（発光管部２０Ａから離れる側）まで延びているが、ネック部２０Ｃからスリット２４ａの先端までの軸線方向距離Ｌ２は０．５ｍｍ（より好ましくは０．２５ｍｍ）以下の値（例えばＬ２＝０．１〜０．２ｍｍ）となっている。そしてこれによりスリット２４ａの容積を縮小させることができるので、該スリット２４ａへの金属ハロゲン化物の堆積量削減を図ることができ、これによりアークチューブ１６の発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００４２】
なお、従来のアークチューブにおいては、ネック部２０Ｃからピンチシール部２０Ｂにおける各ピンチシール面２０Ｂａの段下がり平面部２０Ｂａ２までの軸線方向距離Ｌ１はＬ１＝１．５〜２．５ｍｍ程度であり、その結果、ネック部２０Ｃからスリット２４ａの先端まで軸線方向距離Ｌ２はＬ２＝０．７５〜２．０ｍｍ程度となっている。
【００４３】
図１１は、本実施形態に係るアークチューブ１６の性能を確認するために行った実験の結果を示す色度図である。
【００４４】
この実験は、アークチューブを連続点灯させたときの発光色の変化を調べるために、その色度を経時的に測定した実験である。供試サンプルは、スリット無しのアークチューブ（Ｌ２＜０．２５ｍｍのもの）とスリットありのアークチューブ（Ｌ２＞０．７５ｍｍのもの）とを各々１０個ずつ準備した。そして、色度測定は、点灯を開始してから０時間、５００時間、１０００時間、１５００時間の各時点で行った。
【００４５】
同図において、（ａ）がスリット無しのアークチューブの実験結果であり、（ｂ）がスリットありのアークチューブの実験結果である。図中の「＋」印は１０個のサンプルの平均値である。また、同図において矩形枠で示す色度範囲（０．３６０＜ｘ＜０．４１０、０．３７５＜ｙ＜０．４０５）が、車両用前照灯に装着される光源バルブ用のアークチューブとして好ましい色度範囲である。
【００４６】
実験の結果は、図示のように、点灯開始直後は、スリット無しのアークチューブもスリットありのアークチューブも略同じ色度であったが、点灯時間が長くなると、スリットありのアークチューブは、スリット無しのアークチューブに比して色度が大きく変化した。そして、スリットありのアークチューブの色度は、点灯開始後１０００時間で略すべてのサンプルが上記矩形枠の左下に外れてしまった。
【００４７】
このようにスリットありのアークチューブの色度が大きく変化したのは、スリットへの金属ハロゲン化物の堆積によるものであると考察されるが、このような色度変化があると、アークチューブの発光色は青白くなりすぎてしまう。この点、スリット無しのアークチューブの色度はさほど変化しておらず、アークチューブの発光色が青白くなりすぎてしまうことはない。
【００４８】
以上詳述したように、本実施形態に係るアークチューブ１６は、ネック部２０Ｃからピンチシール部２０Ｂにおける各ピンチシール面２０Ｂａの段下がり平面部２０Ｂａ２までの軸線方向距離Ｌ１が１ｍｍ以下の値に設定されているので、ピンチシールの際、タングステン電極２６に対してその先端部寄りの部位まで十分なピンチング圧力を作用させることができる。その結果、ネック部２０Ｃからタングステン電極２６の左右両側に形成されるスリット２４ａの先端までの軸線方向距離Ｌ２を０．５ｍｍ以下の値とすることができる。そしてこれによりスリット２４ａの容積を縮小させることができるので、該スリット２４ａへの金属ハロゲン化物の堆積量削減を図ることができる。
【００４９】
したがって本実施形態によれば、アークチューブ１６の発光色の変化や点灯不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００５０】
本実施形態においては、車両用前照灯に装着される放電バルブ１０のアークチューブ１６について説明したが、これ以外の用途に用いられるアークチューブにおいても、本実施形態と同様の構成を採用することにより本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。