JP2007250331A

JP2007250331A - 二重ランプおよび光源装置

Info

Publication number: JP2007250331A
Application number: JP2006071352A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Yamazaki; 満山崎; Terunobu Takahashi; 輝信高橋
Original assignee: Truweal Inc
Current assignee: Truweal Inc
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】小型化の要請に応えることのできる二重ランプを提供する。
【解決手段】発光管部２２の両端部から延びて形成された封止部２４内にて発光部材３０とリード棒３２とが金属箔３４を介して接続されているインナーランプ１８と、前記インナーランプ１８を収容するアウタバルブ２０とを備える二重ランプ１２において、前記封止部２４が前記アウタバルブ２０の端部から外方へ突出されており、その突出された突出部４０に熱伝導性を有する接着剤４２が塗布されていることを特徴とするもので、封止部２４の熱を接着剤４２に伝播させて効率よく外部へ放散することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダブルエンドタイプのインナーランプと、インナーランプを収容するアウタバルブとを備える二重ランプ及びそれを用いた光源装置に関する。

一般照明、光学機器、自動車のヘッドライト等の光源体（ランプ）には、より明るい光を放つ高圧放電灯、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）またはハロゲンランプ等が好んで使用されており、また、これらのランプにおいては、インナーランプと、インナーランプを収容するアウタバルブとを備える二重ランプが幅広く使用されている。

従来の二重ランプ１は、図８に示すように、インナーランプ２と、これを収容するアウタバルブ３とを備えており、インナーランプ２では、発光管部４の両端部から延びて形成された封止部５において、発光管部４内に配設された電極棒６と封止部５から導出された給電用のリード棒７とがモリブデン箔等の金属箔８を介して接続されている（特許文献１）。

このような二重ランプ１では、その構造上、アウタバルブ３内に熱がこもり、アウタバルブ３に収容されたインナーランプ２、特に封止部５が高温に加熱されることになるが、封止部５を構成する石英ガラスとリード棒７との間に発生している微細間隙Ｓ(この間隙Ｓはリード棒７と前記石英ガラスとの熱膨張差により発生するもので解消することができない)から酸素を含む外気が常に供給され続け、金属箔８とリード棒７の溶接部分Ｐを徐々に酸化させて当該部分の断線や、石英ガラスに微細クラックを発生させ、封止部５の破損事故を引き起こす原因となる。特に、封止部５が３５０〜３８０℃以上に曝され続けると前記酸化の進行が著しくランプ寿命を大幅に縮める。それ故、封止部５が前記温度以下になるように保つようにしなければならない。そのため、従来では、金属箔８の温度上昇を抑制するために、封止部５の長さＬ１（図８）を長めに設定し、且つ金属箔８と発光管部４との間の寸法Ｍ１を大きく取る必要があり、その結果、二重ランプ１の全長を長くせざるをえなかった。
特許第３７１７８３１号公報

従来では、前述のような理由で封止部５の長さＬ１（図８）を長めに設定することによって、二重ランプ１の全長が長くなっていたため、「光源装置の小型化」の要請に応えるのが困難であった。それ故に、本発明の主たる課題は、小型化の要請に応えることのできる二重ランプおよび光源装置を提供することである。

請求項１に記載した発明は、「発光管部２２の両端部から延びて形成された封止部２４内にて発光部材３０とリード棒３２とが金属箔３４を介して接続されているインナーランプ１８と、前記インナーランプ１８を収容するアウタバルブ２０とを備える二重ランプ１２において、前記封止部２４が前記アウタバルブ２０の端部から外方へ突出されており、その突出された突出部４０に熱伝導性を有する接着剤４２が塗布されていることを特徴とする二重ランプ１２」である。

この発明では、封止部２４の一部または全部がアウタバルブ２０の端部から外方へ突出され、且つその突出部４０には、熱伝導性を有する接着剤４２が塗布されているので、熱伝導率の非常に低い石英ガラスで構成されている封止部２４の熱を接着剤４２に伝播させてより効率よく外部へ放散することができ、封止部２４の温度を大幅に抑制することができる。その結果、図１に示す発光管部２２と金属箔３４との間の寸法Ｍ２を大幅に縮めたとしても、温度管理が最も重要なリード棒３２と金属箔３４との溶接部分Ｐを例えばモリブデンの酸化が始まる３５０〜３８０℃以下に保つことができる。さらに、接着剤４２によって突出部４０を補強することもできる。なお、接着剤４２としては熱伝導性に優れた金属粉を必要量含有した無機接着剤あるいは温度によっては有機接着剤が使用される。なお、本発明において発光部材３０とは、二重ランプ１２が放電灯の場合には、電極棒であり、ハロゲンランプの場合にはフィラメントである。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した「二重ランプ１２」において、「前記突出部４０には、前記接着剤４２を介して更に放熱部材４４が装着されている」ことを特徴とする。

この発明では、封止部２４の熱を接着剤４２および放熱部材４４に伝播させて効率よく外部へ放散することができる。放熱部材４４としては熱伝導率の高い金、銀、銅をはじめとする金属や、これらに比べて若干熱伝導率の劣るステンレスや熱伝導率には優れているが耐熱性に劣るアルミニウムなどの金属がおもに使用されている。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した「二重ランプ１２」において、「前記金属箔３４の少なくとも一部は、前記突出部４０内に配設されている」ことを特徴とする。

この発明では、金属箔３４の一部が突出部４０内に配設されているので、この突出部４０に塗着された接着剤４２により効率よく熱放散させることができ、金属箔３４の温度上昇、特に前述したように点Ｐの温度を要求温度以下により効率よく抑制できる。

請求項４に記載した本発明の請求項１または２の接着剤４２は、「突出部４０からリード棒３２にかけて設けられており、前記リード棒３２の、封止部２４から導出されている突出部近傍部分３２ａが該接着剤４２内に埋設されている」ことを特徴とする。

このようにすることで、熱伝導率の悪い石英ガラス製の突出部４０だけでなく、金属箔３４に直接溶接されているリード棒３２からも熱を強制的に放出させることができ、前記点Ｐの温度を要求温度以下に更に効率よく抑制できる。

請求項５に記載した発明は、「二重ランプ１２の一方に接着剤塗布がなされている請求項１乃至４のいずれかに記載の二重ランプ１２と、前記二重ランプ１２の接着剤非塗布側に装着されて二重ランプ１２を保持する口金１４とを備える、光源装置１０」で、この発明は、請求項１〜４に係る二重ランプ１２を用いた光源装置１０に関するものである。

請求項１〜５に記載した発明によれば、封止部の熱を、熱伝導性を有する接着剤に伝播させて効率よく外部へ放散することができるので、封止部に配設された金属箔の温度上昇を要求温度以下に抑制できる。従って、金属箔の温度上昇(特に点Ｐの温度上昇)を抑制するために、従来例のように封止部の長さＬ２を長くする必要はなく、ランプ寿命を犠牲にすることなく二重ランプの全長を従来よりも短くすることができ、「光源装置の小型化」の要請に応えることができる。

以下には、図示実施例に従って、本発明に係る「光源装置」及び「二重ランプ」ついて説明する。なお、以下には、本発明に係る「光源装置」を「自動車のヘッドライト」に適用し、「二重ランプ」を「高圧放電灯」に適用した場合について説明するが、「光源装置」は、「一般照明」または「光学機器」等にも幅広く適用可能なものであり、「二重ランプ」は、「ＨＩＤ（High Intensity Discharge）」または「ハロゲンランプ」等にも幅広く適用可能なものであり、いずれも図示実施例に限定されるものではない。

光源装置１０は、図１(a)に示すように、二重ランプ１２と、二重ランプ１２に装着される口金１４と、口金１４内にて二重ランプ１２を口金１４に固定する固定金具１６とによって構成されている。

二重ランプ１２は、インナーランプ１８とアウタバルブ２０とによって構成されており、インナーランプ１８がアウタバルブ２０の内部に収容されて固定されている。

インナーランプ１８は、「高圧放電灯」としての機能を有するものであり、中空回転楕円体状または中空球体状の発光管部２２と、発光管部２２の両端部から一体的に延びて形成された封止部２４と、図中下方の封止部２４の端部から更に一体的に延びて形成された脚部２６とを有するガラス（石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス）製の封体容器２８を備えており、脚部２６の内部には、外部空間と連通する中空部２６ａが形成されている。

そして、各封止部２４の内部には、(発光部材の１つである)電極棒３０と、リード棒３２と、これらを電気的に接続するモリブデン箔等の金属箔３４とが配設されている。また、発光管部２２の内部には、アルゴン等の希ガスと、ヨウ素、臭素、塩素またはフッ素等のハロゲンその他必要物質とが封入されている。そして、図中上部の封止部２４から導出されたリード棒３２には、電気絶縁材料からなる絶縁管３８が被せられている。

一方、アウタバルブ２０は、中空部２０ａを有するガラス（石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス）製の筒状体(好ましくはインナーランプ１８と同質の材料)であり、インナーランプ１８を保護し得る強度と耐熱性とを有している。そして、アウタバルブ２０の中空部２０ａに、インナーランプ１８が収容されて固定されている。つまり、二重ランプ１２の一方端部２１１においては、インナーランプ１８の一方の封止部２４の一部または全体がアウタバルブ２０の端部２１１から外方へ突出されており、その封止部２４の外周面又は封止部２４と発光管部２２との境界部分がアウタバルブ２０の前記端部２１１に一体的に接合されている。前者は図１(a)に示すとおりであり、後者は図２(d)に示す通りである。前述の「インナーランプ１８の一方の封止部２４の一部または全体がアウタバルブ２０の端部２１１から外方へ突出されている」という意味は、文字どおり「インナーランプ１８の一方の封止部２４の一部または全体がアウタバルブ２０の端部２１１から外方へ突出されている」という意味と、「封止部２４内の金属箔３４の一部または全体がアウタバルブ２０の端部２１１から外方へ突出されている」という両方の意味を含むものとする。特に、「金属箔３４の一部または全体がアウタバルブ２０の端部２１１から外方へ突出されている」場合には、リード棒３２と金属箔３４との溶接部分点Ｐがアウタバルブ２０から外にでいるため、点Ｐの温度を低く抑えやすい。

一方、二重ランプ１２の他方端部においては、脚部２６の外周面がアウタバルブ２０の内周面に固定されている。

ここで、二重ランプ１２においては、点灯時にアウタバルブ２０内に熱がこもってアウタバルブ２０に収容されたインナーランプ１８が高温に加熱されることになるが、金属箔３４が高温（３５０〜３８０℃以上）になると、従来例で述べたように微細間隙Ｓを通って酸素を含む外気が絶えず前記点Ｐ部分に供給され続け、金属箔３４が酸化して断線や微細クラックひいてはこの微細クラックの成長による封止部２４の破裂が発生する恐れがあるが、本実施例では、金属箔３４、特に点Ｐ部分の温度上昇を抑制するために、以下の構成が採用されている。

すなわち、（Ａ）図１の二重ランプ１２の一方端部においては、インナーランプ１８の一方(即ち、図中上)の封止部２４(或いは金属箔３４)の一部(即ち、上部)がアウタバルブ２０の一端(即ち、上端２１１)から外方へ突出されており、この部分から封止部２４の熱を外部へ逃がし易い構造になっている。そして、（Ｂ）この突出部４０には、熱伝導性を有する接着剤４２が塗布されており、この接着剤４２を介して放熱部材４４が装着されている。更に、（Ｃ）二重ランプ１２の一方端部においては、図２(a)に示すように、金属箔３４の少なくとも一部が突出部４０内に配設されている。従って、突出部４０の熱を接着剤４２および放熱部材４４に伝播させて効率よく外部へ放散することができ、金属箔３４、特に点Ｐの温度上昇を効率よく抑制できる。

ここで、接着剤４２は、塗着部分である封止部２４の突出部４０から伝播される熱に耐え得る「耐熱性」と、その熱を伝播させて外部へ放散し得る「熱伝導性」とを併有するものである。このような接着剤４２としては、例えば窒化アルミニウム等を主要材料とした無機組成の接着剤を用いることが可能であるが、耐熱性に優れる点において、無機組成のものを用いることが望ましい。また、必要に応じて無機接着剤に金、銀、銅その他熱伝導性に優れた微細金属粉を混入するようにしてもよい。なお、ガラス製の封止部２４により近い熱膨張率を有するものが密着性を高める点でより好ましい。エポキシ樹脂等を主要材料とした有機組成の接着剤の使用は、「耐熱性」の面において困難ではあるが、有機系接着剤の「耐熱性温度以下」にすることができる場合には、使用することができる。この場合も必要に応じて無機接着剤に金、銀、銅その他熱伝導性に優れた微細金属粉を混入するようにしてもよい。

放熱部材４４は、接着剤４２同様「耐熱性」と「熱伝導性」とを併有するもので、例えばキャップ状の部材であり、図２(a)(c)及び図３他に示すように、突出部４０を収容する円筒状の本体部４６と、本体部４６の一方端部に設けられた天井部４８とによって構成されており、天井部４８の中央部には、リード棒３２が挿通される孔４８ａが形成されている。なお、放熱部材４４の材質としては、特に限定されるものではないが、たとえば、熱伝導性に優れた金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルまたは熱伝導性はこれらに対して若干劣るがステンレス等の金属や、耐熱性に優れ、熱伝導性もある程度有する窒化アルミニウム等のセラミックを用いることが可能である。

突出部４０に放熱部材４４を装着する際には、放熱部材４４の孔４８ａにリード棒３２を挿通させ、その後、放熱部材４４の内面に接着剤４２を十分に塗布する。そして、この放熱部材４４を突出部４０に被せる。すると、放熱部材４４の内面に塗布された接着剤４２が、突出部４０に押圧され、放熱部材４４の内面と突出部４０の外面との間に隈なく充填される。したがって、接着剤４２と放熱部材４４とが一体になって封止部２４の熱を逃がす導熱路を構成することになり、これによって優れた放熱性を得ることができる。

一方、二重ランプ１２の他方端部においては、上述したように、インナーランプ１８の他方の封止部２４からさらに延びて脚部２６が形成されており、脚部２６の内部には、外部空間と連通する中空部２６ａが形成されている。従って、他方の封止部２４に伝播された熱は、更に脚部２６へ向けて伝播される。脚部２６は図中上部の封止部２４に比べて長く、従って口金１４に向かって大きく温度を下げていくものであり、同じくアウタバルブ２０の下部が温度の低い口金１４に装着されていて口金１４に向かって大きく温度を下げていくものであるから、図中下側の封止部２４を通って脚部２６に伝達された熱はその内部に確保された中空部２６ａや次第に温度が下がる脚部２６やアウタバルブ２０を通して外部へ放散される。

このように、本発明の二重ランプ１２は、口金１４が装着されていない側の封止部２４において、放熱性接着剤４２や放熱部材４４により、従来にはなかった優れた放熱性を有するようになったため、金属箔３４、特に点Ｐの温度上昇を効果的に抑制でき、金属箔３４、特に点Ｐの酸化を防止することができるようになった。従って、従来よりも金属箔３４と発光管部２２との間の寸法Ｍ１を従来に比べて大幅に短くすることができ、その結果、封止部２４の長さＬ２（図１）を短くすることが可能となり、二重ランプ１２の全長を短くすることが可能となり、ひいては光源装置１０の小型化を達成することができるようになった。

口金１４（図１）は、熱可塑性樹脂によって一体成形されたものであり、円筒状の口金本体５０と、口金本体５０の一方端部に形成された鍔部５２と、口金本体５０の他方端部に形成された底面部５４とによって構成されている。そして、口金本体５０には、二重ランプ１２を保持するランプ保持孔５６と、絶縁管３８を保持する管保持孔５８とが形成されている。

固定金具１６（図１）は、ステンレス等の金属からなる筒状部材であり、円筒状の金具本体６０と、金具本体６０の一方端部に形成された鍔部６２とによって構成されている。

二重ランプ１２を口金１４に取り付ける際には、二重ランプ１２の端部に固定金具１６を装着し、この固定金具１６を二重ランプ１２の端部と共に口金１４のランプ保持孔５６に挿入し、鍔部６２をランプ保持孔５６の広口部分の内周部分に融着固定される。

また、一方の封止部２４から導出されたリード棒３２に絶縁管３８を被せ、この絶縁管３８をリード棒３２と共に口金１４の管保持孔５８に挿入し、図示していないが各リード棒３２を口金１４に固定する。

本発明の光源装置１０を「自動車のヘッドライト」に組み込んだ後、二重ランプ１２のリード棒３２に電流を流すと、インナーランプ１８の電極棒３０の電極先端部３６間でアーク発生に伴う強い光と大量の熱が発生する。そして、この熱は両封止部２４に伝達されて封止部２４が高温になる。一方(図中上側)の封止部２４が加熱されると、その封止部２４の熱が突出部４０に塗着されている接着剤４２および放熱部材４４を伝播して外部へ放散され、前記一方の封止部２４、特に、アウタバルブ２０の融着端２１１から外側に出ている金属箔３４の溶接部分Ｐの温度が急速に要求温度(３５０〜３８０℃以下)に抑制される。

一方、他方の封止部２４については、その封止部２４の熱が、口金１４方向に向かって次第にその温度を低下させる脚部２６を伝播し、脚部２６の中空部２６ａを通して外部へ放散され、或いは同様に次第にその温度を低下させるアウタバルブ２０の口金側の部分によって外部に放散される。

このように本実施例の光源装置１０では、一方(図中上側)の封止部２４において、優れた温度抑制がなされるので、放熱性を高めるために一方(図中上側)の封止部２４の長さＬ２を長くする必要がなく、小型化を達成することができる。

上述の実施例では、口金１４を使用する光源装置１０を例にしたが、図１(b)に示すように両側に接着剤４２及び放熱部材４４を設けるようにしてもよい。また、上述の実施例では、放熱部材４４の本体部４６を単なる円筒状に形成しているが、本体部４６の形状は適宜変更可能であり、例えば、図４又は６に示すように、本体部４６の側壁を蛇腹状に形成してもよい。本体部４６の側壁が蛇腹状であれば、放熱面の面積をより広く確保することができるので、放熱効果をより高めることができる。その他、図２(b)に示すように、仮想線で示すように平面視小判型(図示せず)とし、突出部４０とリード棒３２の突出部近傍部分３２ａを接着剤４２内に埋設するようにし、或いは実線で示すようにリード棒３２の屈曲部分からの延長部分３２ｂを接着剤４２内に埋設するようにしてもよい。これにより、金属箔３４に直接溶接されているリード棒３２自体が接着剤４２や放熱部材４４によって熱放散されることになり、より強力に金属箔３４、特に溶接部分Ｐの強制冷却が行われることになる。

また、放熱部材４４は、図４または図６に示すように、少なくとも本体部４６を有しておればよく、天井部４８は省略してもよい。天井部４８を省略した場合には、放熱部材４４を突出部４０に装着した後に、放熱部材４４の内部に熱伝導性を有する接着剤４２を充填することができるので、組立作業性を高めることができる。

さらに、上述の実施例では、接着剤４２と放熱部材４４とによって封止部２４の熱を逃がすようにしているが、図７に示すように、放熱部材４４を省略し、熱伝導性を有する接着剤４２だけで封止部２４の熱を逃がすようにしてもよい。

なお、アウタバルブ２０の融着端２１１と金属箔３４との関係であるが、図１(a)のように封止部２４の一部(換言すれば、金属箔３４の一部)が融着端２１１より外側にある場合、図２(d)のように封止部２４全体(換言すれば、金属箔３４の全体)が融着端２１１より外側にある場合、図２(c)のように封止部２４の一部が融着端２１１より外側にあるが、金属箔３４は融着端２１１より内側に存在する場合(この場合は、金属箔３４の冷却効率が悪い)などの場合がある。

光源装置を示す断面図二重ランプの要部を示す部分拡大図放熱部材を示す斜視図他の放熱部材（蛇腹状）を示す斜視図他の放熱部材（底板部なし）を示す部分拡大図他の放熱部材（蛇腹状、底板部なし）を示す斜視図放熱部材を省略した部分拡大図従来例の断面図

符号の説明

１０… 光源装置
１２… 二重ランプ
１４… 口金
１６… 固定金具
１８… インナーランプ
２０… アウタバルブ
２２… 発光管部
２４… 封止部
２６… 脚部
３０… 電極棒
３２… リード棒
３４… 金属箔
３８… 絶縁管
４０… 突出部
４２… 接着剤
４４… 放熱部材

Claims

発光管部の両端部から延びて形成された封止部内にて、発光管部側に設けられた発光部材とリード棒とが金属箔を介して接続されているインナーランプと、前記インナーランプを収容するアウタバルブとを備える二重ランプにおいて、
前記封止部の一部または全部が前記アウタバルブの端部から外方へ突出されており、その突出部の一部または全部に熱伝導性を有する接着剤が塗布されていることを特徴とする二重ランプ。
前記突出部には、前記接着剤を介して更に放熱部材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の二重ランプ。
前記金属箔の少なくとも一部は、前記突出部内に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二重ランプ。
請求項１または２の接着剤は、突出部からリード棒にかけて設けられており、前記リード棒の、封止部から導出されている封止部近傍部分が該接着剤内に埋設されていることを特徴とする二重ランプ。
二重ランプの一方に接着剤塗布がなされている請求項１乃至４のいずれかに記載の二重ランプと、前記二重ランプの接着剤非塗布側に装着されて二重ランプを保持する口金とを備えることを特徴とする光源装置。