JP2002528880A - 白熱ランプ - Google Patents

白熱ランプ

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JP2002528880A
JP2002528880A JP2000578839A JP2000578839A JP2002528880A JP 2002528880 A JP2002528880 A JP 2002528880A JP 2000578839 A JP2000578839 A JP 2000578839A JP 2000578839 A JP2000578839 A JP 2000578839A JP 2002528880 A JP2002528880 A JP 2002528880A
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ブリュッヘマン ウルスラ
エル コールマン ウィルフリート
エム イェー ヘブールス ジャック
イェー エム ファン ヘース アントニウス
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 白熱ランプは電流導体(2)及び金属チューブ(3)を通す焼結ガラスプレート(1)を有している。白熱体（4）は焼結プレート(1)に対して整列させた前記電流導体(2)に接続する。白熱体(4)の周りには、エナメル(6)によって焼結プレート(1)に気密に固着したガラスバルブ(5)がある。このガラスバルブ(5)内には、水分ゲッター(20)及び高圧の重質ガスが存在する。ランプは比較的高電力を消費でき、これは比較的小さくすることができるが、それにも拘らず寿命は比較的長い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、造形ガラスプレートであって、該プレートを経て延在する電流導体
及び金属チューブに気密に接続される造形ガラスプレートと； 前記造形プレートに対して予定した位置を占め、且つ前記電流導体に接続され
る白熱体と； 前記白熱体のまわりにあって、前記造形プレートにエナメルによって気密に接
続されるガラスバルブと； とを具えており、前記バルブ内の充填ガスが少なくとも１バールの圧力を有し、
前記金属チューブが前記バルブの外側に気密シールを有している白熱ランプに関
するものである。
【０００２】 （背景技術） このような白熱ランプはFR-B-913,579から既知である。この既知のランプは、
円形エッジを有する成形又はプレスしたガラスプレートを、その上の定位スタッ
ドと一緒に有している。ランプは、そのバルブを前にして反射器の開口部に通し
、且つガラスプレートのエッジを前記開口部の境界に押し込むように設計されて
いる。反射器付きのランプは、パッシングビーム及びドライビングビーム発生用
の自動車のヘッドランプとして用いることができる。
【０００３】 既知のランプの欠点は、造形ガラスプレートをワイドな寸法公差でしか製造で
きないことにある。このことは白熱体の位置も不正確に規定されることを意味す
る。
【０００４】 白熱ランプの他の用途、例えば、自動車のような車両の背後では、後方、即ち
、ランプキャップ又はランプベースを前にして、キャリヤーに対して動かすこと
ができ、且つバルブをキャリヤとは反対側にして、ランプの白熱体がこのキャリ
ヤーに対して正確に規定された位置を占める白熱ランプを利用できるようにする
のが望ましい.。このようなランプは停止燈、尾燈、後進燈、リヤフォグランプ
、指示燈等に用いることができる。
【０００５】 これらの機能用の既知の白熱ランプはランプキャップを備えている。こうした
ランプの白熱体の位置は前記ランプキャップに対して広い限度内にて規定される
に過ぎず、しかも、ランプの寿命は比較的短い。さらに、ランプの漏電による早
期故障率が比較的高い。
【０００６】 本発明の目的は、白熱体を造形ガラスプレートに対して予め正確に決めた位置
とすることができ、しかも構成をコンパクトにすることができる冒頭にて述べた
種類の白熱ランプを提供することにある。
【０００７】 本発明によれば、造形ガラスプレートを第1ガラス製の焼結体とし、且つバル
ブを第2ガラス製とし、前記第１及び第2ガラスが互いに一致する線熱膨張率を有
するようにして前記目的を達成する。
【０００８】 焼結ガラスプレートは高い寸法精度に製造することができる。電流導体及び金
属チューブはガラスプレートの製造開始時から存在させ、その製造時には、これ
らをガラスプレートに気密に貫通させることができる。焼結ガラスプレートは、
例えば、白又は薄い灰色のような明るい色をしているため、これは入射光を反射
するという利点も有している。これにより、このガラスプレートに入射する光が
失われて、反射器が形成する光ビームを減らすようなことがなくなる。
【０００９】 焼結ガラスプレートとガラスバルブとを接合した後には、これらの温度を或る
温度（この温度以下では不変応力が発生しがちになる）にさます。この温度は一
般に歪点として知られており、例えば、線熱膨張率が約10*10-６K-１の軟質ガラ
スに対する標準の歪点は約500℃である。第1及び第2ガラスの線熱膨張率を一致
させ、少なくともそれぞれのガラスの歪点以下の温度範囲内でのこれらの膨張率
の差を比較的小さくすることによって、高い不変応力が発生しなくなる。膨張率
の差が大きいと、焼結ガラスプレートとガラスバルブとの2つの接合ガラス部分
の絶対収縮度が異なるために、これら双方の不変応力が高くなるのが避けがたく
なる。このような高い不変応力はガラスに亀裂を形成する危険度を高め、従って
、ランプの寿命を早めることになる。このために、当業者が一般に許容している
線熱膨張率の差の限定値は0.7*10-６K-１である。この差は0.5*10-６K-１以下と
するのが好適である。
【００１０】 ランプの製造を容易にするために、2つのガラスの軟化点(ガラスがその自己重
量で変形する温度)は一致させるようにする。これらのガラスの軟化点は十分に
高くして、焼結ガラスプレートとガラスバルブとをエナメルによって接続する際
に、それらの形状を維持し得るようにすべきである。
【００１１】 ランプの寿命は１バール以上の圧力の充填ガスのお陰で比較的長くなる。室温
での充填ガスの圧力は2〜15バール、一般には2〜8バール、例えば3〜5バールに
選定するのが好適である。さらに、ランプの寿命及び充填ガスがXe,Kr又はその
混合物を含む場合に、白熱体から蒸発したタングステンの堆積によるバルブの黒
化により生じるランプの光束の低下を抑えるためにも、これらの充填ガスは空気
中に存在する比率で、例えば、Xeは約６容積％とするのが好適である。タングス
テンの蒸発は、これらのガスの高い分子量及びそれらの圧力によってかなり妨げ
られるため、比較的小さなバルブを使用しても、高い光度を維持することができ
る。これにより、ランプの構造上の高さを極めて小さくすることができるため、
ランプを収容させる照明器具を比較的平坦にすることができる。ランプは、例え
ば焼結ガラスプレートの外部からバルブの頂部までの寸法を2cm以下とすること
ができる。
【００１２】 充填ガスには、例えば24V又はそれ以上の比較的高い点燈電圧の場合に、ブレ
ークダウンをなくすために数容積％のN２を含めるのが好適である。充填ガスに
は、バルブの黒化を防ぐようにハロゲン又はハロゲン化合物を含めるのも好適で
ある。
【００１３】 本発明の好適例では、バルブ内に水蒸気ゲッターを存在させるようにする。水
蒸気ゲッターは焼結ガラスプレートの上か、電流導体に設けることができるが、
ゲッターは少なくとも一方の電流導体の上に被膜として形成するのが特に好適で
ある。水蒸気ゲッターは、バルブ及び焼結プレートを比較的高い温度に加熱する
ことを可能にするため、比較的小さなバルブで比較的高い電力を消費させること
ができる。従って、ランプは前記小さな寸法で約25Ｗまでの電力を消費すること
ができる。ガラスからレリースされる水蒸気はゲッターによって結合されるため
、白熱体からのタングステンを焼結プレート及びバルブ壁に移送する水蒸気サイ
クルがランプ内に生じることが防止される。
【００１４】 金属チューブのクロージャーは凝固溶融金属とするのが好適である。この場合
には、クリーンな雰囲気、例えば気密チャンバ内のランプを、例えばレーザによ
って密封することができる。例えば、タングステンの金属滴を堆積して、例えば
TIG溶接部を得るようにすることもできる。気密封止するこれらの方法の利点は
、これらの方法を迅速且つ極めて高信頼度に行なうことができると言う点にある
。金属チューブの利点は、そのチューブ及びそのシールがさほど脆弱でなく、し
かもチューブを歪ませないで密封することができることにある。
【００１５】 本発明の好適例では、白熱体を凝固溶融金属によって電流導体に接続する。こ
の例の利点は、ピンチ又は抵抗溶接によるような他の例に比べて、その接続を迅
速且つ確実に行なうことができるだけでなく、正確に行なえることにある。この
場合には、白熱体の両端を電流導体に隣接して動かし、必ずしも電流導体に当接
させなくても、白熱体を焼結プレートに対して、好ましくはバルブとは反対側の
焼結プレートの外側面に対して予め正確に決めた位置に持たらすことができる。
この後者の場合には、溶融金属が電流導体と白熱体の両端部との間のギャップを
橋絡し、その凝固によりこれら両者を相互接続する。溶融金属、例えばモリブデ
ンを、例えば、ディスペンサーからのように外部から所謂滴下堆積法で設けるこ
とができるが、焼結プレートから見て白熱対の端部を超える電流導体そのものを
、例えばレーザによって溶融させることもできる。
【００１６】 本発明の好適例では、電流導体の各々が、第１金属製で、且つ焼結プレートを
経てバルブ内にはいる電流導体の第１部分と、第２金属製で、且つ白熱体の方へ
と延在する第２部分との間に焼結プレートに隣接する溶接部を有するようにする
。この例の利点は、焼結プレートを製造した後に第2部分を突合せ溶接によって
設けることができることにある。この場合に、第2部分は焼結プレートを製造す
るのに必要な温度に曝されず、従って、この第2部分は同じ太さの第1部分よりも
高い剛性を呈し、これはソフトアニールされないからである。このことの重要な
利点は、この例のようにすることにより、例えば、第2部分の直径及び導電材料
の種類の選択の自由度を広げることができることにある。従って、第2部分は発生
光ビームにこの第2部分が陰を作らないように直径を比較的小さく選定すること
ができる。
【００１７】 バルブが曲率中心を有する球形端部を有し、且つ該バルブが円筒状部分を経て
前記焼結プレートにエナメルによって接続され、前記白熱体が前記曲率中心を囲
むようにするのが好適である。白熱体はバルブの中心線上に焼結プレートに対し
て直角に配置するのが普通である。好適例では、円筒状部分及びこれに隣接する
球形端部の部分が白色の拡散的に散乱する被膜を有するようにする。この例の利
点は、発生する光を被膜が焼結プレートとは反対の方向に反射し、また、被膜が
熱放射も反射するから、ランプを保持するキャリヤーを耐熱性の低い材料で製造
することができることにある。
【００１８】 バルブの形状はその一部を、例えばパラボラ状の部分、又は楕円形の部分とす
ることもできる。バルブにはミラー被膜を設けたり、或いは、例えば、白熱体の
IR放射を逆戻しするIR放射被膜を設けることができる。
【００１９】 焼結プレートにはバルブの外側に突出する非円形のエッジを設けるのが好適で
ある。エッジはこの場合、ランプ用のホルダー、例えばランプを設けるキャリヤ
ーにランプをつかませる働きをする。この場合、エッジの丸くない形状によって
、電流導体が焼結プレートから外部ヘ出ている個所を指示することができる。丸
くないエッジは、白熱体をエッジに対して焼結プレートに平行な方向に位置付け
る働きもする。エッジには相対的に対向する平坦な辺を持たせるのが好適である
。このような平坦な辺は上述した目的にとって非常に有効であり、また、このよ
うな辺は簡単に形成することができる。このような平坦な辺は、例えばキャリヤ
ーに取付けたランプがこのキャリヤーに対して回転しないようにするのにも役立
つ。
【００２０】 環境保護のために、第1及び第2ガラスは共に少なくとも実質上鉛を含まないガ
ラスとするのが好適である。焼結プレートに好適な無鉛ガラスは、例えばUS-A-5
,470,805から既知であり、その組成は、SiO２ 60-72;Al２O３ 1-5;Li2O 0.5-1.5
;Na2O 5-9;K2O ３-７;MgO １-２;CaO 1-3;SrO 1-5;BaO 7-11;BaO 7-11;残余0.5
重量％以下である。このようなガラスは、約11*10-６K-１の25〜480ECの線熱膨
張率を有し、歪点は約460℃で、軟化点は約680℃である。このガラスは、電流導
体と、例えば鉄-ニッケル合金製の金属チューブとの組合せに用いるのに非常に
好適である。バルブ用の対応する無鉛ガラスの実質上の組成は、SiO２ 68-74;Al ２ O３ 1-2.5;Na2O 12-18;K2O 0.7-1.2;MgO 3-4.5;CaO 6-8;残余0.5重量％以下で
ある。このようなガラスは、約11*10-６K-１の25〜520ECの線膨張率を有し、歪
点は約500℃で、軟化点は約700℃である。バルブ及び焼結プレートは、特に、充
填ガスがハロゲン又はハロゲン化合物を含む場合には、硬質ガラス又は石英ガラ
スで作ることもできる。
【００２１】 焼結プレートのバルブとは反対側の表面は平坦とするのが好適である。この表
面にホルダー、例えばキャリヤーを取付けることができ、従ってこの面は白熱体
の位置に対する基準として仕えさせるのに好適な表面である。焼結プレートの白
熱体に面する表面の中央部は小高くして、これをランプの製造中にバルブを焼結
プレートに対して心立てさせるのに役立てるのが好適であるが、これは前もって
造形するエナメル材料のリングを位置付けるのにも有効である。
【００２２】 他の好適例では、焼結ガラスプレートのバルブに面する側の表面をバルブとは
反対側の表面よりも広くする。焼結ガラスプレートは円錐状の側面を有し、この
場合に、ガラスプレートはランプをホルダーに取付ける際に、自己位置決めする
。
【００２３】 本発明による白熱ランプは約3〜25Wの電力を消費する。ランプ電圧の範囲は6
〜30V,例えば、13.5又は24Vとする。ランプの有効寿命は18 lm/Wの発光効率に
対して少なくとも2000時間とすることができる。
【００２４】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００２５】 図１及び図２の白熱ランプは、ガラス製の焼結プレート1を有しており、この
焼結プレートはこれに貫通させる電流導体2及び金属チューブ3に気密に接続され
る。白熱体4は電流導体2に接続され、これは焼結プレート1に対して予め決めた
位置を占める。ガラスバルブ5は白熱体4の周りに取付けられ、且つエナメル6に
よって焼結プレートに気密に接続される。バルブ5内には少なくとも１バールの
圧力で充填ガスが存在する。金属チューブ3はバルブ5の外側に気密シール30を有
している。
【００２６】 焼結プレート1は、線熱膨張率がバルブ5の第２ガラスの線熱膨張率と一致する
第１ガラスで作り、これらの第１及び第２ガラスの線熱膨張率は１１*１０-６K- １ とする。図面の焼結プレートのガラスの組成は実質上、SiO２ 67.59;Al２O３
3.56;Li2O 1.27;Na2O 7.38;K2O 4.88;MgO 1.24;CaO 1.89;SrO 3.04;BaO 8.81;C
eO2 0.12;SO3 0.17;残余0.05重量％とする。このガラスの歪点及び軟化点はそれ
ぞれ455℃及び675℃である。バルブのガラスの組成は実質上、SiO２ 71.07;Al２ O３ 1.75;Na２O 15.42;K2O 0.91;MgO 3.68;CaO 6.90;Fe２O３ 0.08；TiO2 0.08
；SO３ 0.08;残余0.03重量％とする。このガラスの歪点及び軟化点はそれぞれ50
5℃及び705℃である。バルブ5のガラス及び焼結プレート1のガラスは少なくとも
実質上は鉛を含まないものとする。
【００２７】 充填ガスの圧力は室温で2〜15バール、一般には2〜8バール、特に3〜5バール
とし、且つ充填ガスはXe,Kr又はその混合物、図示の例ではクリプトンを5バール
の圧力で含むものとする。充填ガスには数容積％のN２、或いはハロゲン又はハ
ロゲン化合物を含めることができる。
【００２８】 バルブ5内には水蒸気ゲッター20が、図面では双方の電流導体2の上に被膜形態
で存在する。このゲッターはZrAlの粉体被膜により形成するが、これは、例えば
ZrPd被膜とすることもできる。
【００２９】 金属チューブ3のシール30は凝固溶融金属、図示の例ではチューブ3の端部を放
電アークによって溶融させた金属滴とする。
【００３０】 白熱体4は凝固溶融金属21によって、図２では、電流導体2の第２部分23をレー
ザによって局所的に溶融させて電流導体2に接続する。
【００３１】 図２の電流導体2の各々は、第１金属、例えばニッケル‐鉄‐クロム合金製で
、且つ焼結プレート1を経てバルブ5内に入る電流導体の第１部分22と、第２金属
製で、且つ白熱体4の方へと延在する第２部分23との間の焼結プレート１に隣接
して溶接部を有している。図２の第２部分はMo製とするが、これは、例えばMnNi
製とすることもできる。第１及び第２の２つの電流導体部分は突合せ溶接によっ
て一緒に接合させる。
【００３２】 バルブ5は、曲率中心が51で、円筒部分52を経てエナメル6によって焼結プレー
ト1に接続される球形の端部50を有している。白熱体4は曲率中心51を囲み、且つ
バルブ5の軸線54と一致するように焼結プレート1に対して垂直に位置付ける
【００３３】 図１におけるバルブ5の円筒部分52及びこれに隣接する球形端部50の部分は白
色被膜53を有している。この図の被膜は、TiO２のスラリー、或いはZrO２を被着
するようにして得た。
【００３４】 焼結プレート1は、図３にも示すように、バルブ5の外側に突出する非円形エッ
ジ10を有しており、このエッジ10は相対的に対向する平坦な辺11を有している。
焼結プレートはバルブ5に対向するその表面13に、バルブ5を心立てさせる小高い
部分12を中央に有している。バルブ5とは反対側の焼結プレート1の表面14は、表
面13よりも狭くして、この焼結プレート1が円錐側面を有するようにして、ラン
プをホルダー内又はキャリヤーに取付ける際に、この焼結プレートが自己位置決
めするようにする。白熱体4はバルブ5とは反対側の焼結プレート１の表面14に対
して垂直に整列させると共に、焼結プレート1の平坦な辺11に対して平行な方向
に整列させる。
【００３５】 本発明によるランプは、精度、寿命及びルーメン維持の点、並びに高信頼度の
気密性の点で高品質のものである。さらに、それは最大直径が16mmで、バルブか
ら焼結プレートの外部までの距離が20mm以下の極めてコンパクトなものである。
【００３６】 図4の曲線aはバルブが透明な15Wのランプの光強度分布を示し、曲線bは同じラ
ンプに図1に示したように、拡散的に反射するZnO２層を外部に設けたランプの同
様な強度分布を示す。なお、ランプは測定中、その白熱体がこの線図のまん中の
図示の位置を占めるようにした。
【００３７】 曲線aから明らかなように、透明バルブのランプは実際上、斜め前方と殆ど同
程度の光を斜め後方(一般に、この方向には無駄である)にも放射する。また、こ
のランプはまっすぐな方向の光度が低く、約4cdに過ぎないことも明らかである
。
【００３８】 これに対し、曲線bから明らかなように、拡散反射被膜を塗布したランプは、
その被膜の境界を超えて後方には光を殆ど放射しない。実際上、全ての光は斜め
前方に放射されるも、特にそれよりももっと前方の方向が反射被膜の恩恵をこう
むることになる。真正面の方向の光度は12cdに上昇した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ランプの側面を示す図である。
【図２】 被膜のないランプの側面を拡大して示す図である。
【図３】 図２の線IIIに沿って見た燒結プレートを示す図である。
【図４】 ランプの光度分布を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ジャック エム イェー ヘブールス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 アントニウス イェー エム ファン ヘ ース オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 造形ガラスプレートであって、該プレートを経て延在する電流導
    体及び金属チューブに気密に接続される造形ガラスプレートと； 前記造形プレートに対して予定した位置を占め、且つ前記電流導体に接続され
    る白熱体と； 前記白熱体のまわりにあって、前記造形プレートにエナメルによって気密に接
    続されるガラスバルブと； とを具えており、前記バルブ内の充填ガスが少なくとも１バールの圧力を有し、
    前記金属チューブが前記バルブの外側に気密シールを有している白熱ランプにお
    いて、 前記造形プレートを第1ガラス製の焼結体とし、且つ前記バルブを第2ガラス製
    とし、前記第１及び第2ガラスが互いに一致する線熱膨張率を有するようにした
    ことを特徴とする白熱ランプ。
  2. 【請求項２】 前記充填ガスが、室温で2〜15バールの圧力を有し、且つ該ガス
    が、N２を含めることができるXe,Kr又はその混合物を含むようにしたことを特徴
    とする請求項1に記載の白熱ランプ。
  3. 【請求項３】 前記バルブ内に水蒸気ゲッターを存在させたことを特徴とする請
    求項２に記載の白熱ランプ。
  4. 【請求項４】 前記水蒸気ゲッターを前記電流導体の少なくとも1つの電流導体
    上の被膜としたことを特徴とする請求項３に記載の白熱ランプ。
  5. 【請求項５】 前記金属チューブのシールを凝固溶融金属としたことを特徴とす
    る請求項1，2又は３のいずれかに記載の白熱ランプ。
  6. 【請求項６】 前記白熱体を凝固溶融金属によって前記電流導体に接続したこと
    を特徴とする請求項1，2又は3のいずれかに記載の白熱ランプ。
  7. 【請求項７】 前記電流導体の各々が、第１金属製で、且つ前記焼結プレートを
    経て前記バルブ内に入る電流導体の第１部分と、第２金属製で、且つ前記白熱体
    の方へと延在する第２部分との間の前記焼結プレートに隣接する溶接部を有する
    ようにしたことを特徴とする請求項6に記載の白熱ランプ。
  8. 【請求項８】 前記バルブが曲率中心を有する球形端部を有し、且つ該バルブが
    円筒状部分を経て前記焼結プレートにエナメルによって接続され、前記白熱体が
    前記曲率中心を囲むようにしたことを特徴とする請求項1，2又は３のいずれかに
    記載の白熱ランプ。
  9. 【請求項９】 前記円筒状部分及びこれに隣接する前記球形端部の部分が白色被
    膜を有するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の白熱ランプ。
  10. 【請求項1０】 前記焼結プレートが前記バルブの外側に突出する非円形エッジ
    を有するようにしたことを特徴とする請求項1，2又は３のいずれかに記載の白熱
    ランプ。
  11. 【請求項１１】 前記エッジが相対的に対向する平坦な辺を有するようにしたこ
    とを特徴とする請求項10に記載の白熱ランプ。
  12. 【請求項１２】 前記焼結プレートの、前記バルブに面する表面を前記バルブと
    は反対側の表面よりも広くしたことを特徴とする請求項10又は11に記載の白熱ラ
    ンプ。
  13. 【請求項１３】前記バルブ及び前記焼結プレートのガラスを少なくとも実質上鉛
    を含まないものとしたことを特徴とする請求項1に記載の白熱ランプ。
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