JP2007528111A - 車両ヘッドランプ - Google Patents

Abstract

イオン化塩及びキセノン(Xe)などの不活性ガスを有する充填物が充填された放電空間を囲むセラミック壁部を持ち、外側エンベロープによって隙間を空けて囲まれる放電容器を有する、プロジェクションランプとして適しており、例えば車両ヘッドランプとして適しているメタルハライドランプであり、前記放電空間内に２つの電極が配設され、前記２つの電極の先端部が、該先端部間に放電路を規定するように相互間空間を持つメタルハライドランプであって、前記イオン化塩が、NaI、TlI、CaI₂及びXI₃を有し、Xが希土類金属を有する群から選択されるという特別な特徴を備えるメタルハライドランプ。

Description

本発明は、イオン化塩(ionizable salt)及びキセノン(Xe)などの不活性ガスを有する充填物が充填された放電空間を囲むセラミック壁部を持ち、外側エンベロープによって隙間を空けて囲まれる放電容器を有する、プロジェクションランプとして適しており、例えば車両ヘッドランプとして適しているメタルハライドランプであって、前記放電空間内に２つの電極が配設され、前記２つの電極の先端部が、該先端部間に放電路を規定するように相互間空間(mutual interspacing)を持つメタルハライドランプに関する。

この明細書及びこれらの請求項において、セラミック壁部は、例えばサファイア又は高密度焼結多結晶Al₂O₃などの金属酸化物の壁部と、金属窒化物、例えばAlNの壁部との両方を意味すると理解されたい。最先端技術によれば、これらのセラミックは、透光性の放電容器の壁部を形成するのに非常に適している。

このようなメタルハライドランプは、とりわけ、プロジェクションランプとして、より具体的には車両ヘッドランプとして広く知られている。両電極は、各々、放電容器に入る電流導体によって支持される。電流導体は、Mo-Al₂O₃のサーメットなどの耐ハロゲン化物材料(halide resistant material)製の第１部分と、ニオブ製の第２部分とから成る。ニオブは、この材料が放電容器の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を持つことから、ヘッドランプの空気漏れを防止するために選ばれる。

既知のメタルハライドランプの不利な点は以下のとおりである。前記既知のメタルハライドランプの放電容器の中央部分は、両側に、放電容器の中央部分に接続される狭窄端部又は延長プラグ（即ち、延長端部）を持ち、前記狭窄端部又は延長プラグは電流導体を囲む。しかしながら、前記プラグは放電路から遠く離れているので、前記プラグは冷却フィンとして機能し、故に、ランプの充填物（即ち、塩）の一部は、各電流導体と、延長プラグ（の壁部）との間の空隙において凝縮し得る。前記凝縮は、メタルハライドランプの色の不安定性の原因となるかもしれず、これは、プロジェクションランプとして利用される場合に不利な点である。塩の成分の分離は、色の不安定性の原因となるので、一般的に不利である（例えば、充填物がNaCe-ヨウ化物を含む場合には、Ceより多くのNaが前記空隙内に入り込むであろう）。可能な限り高い照明効果を得るために、好ましくは、
CeI₃、PrI₃、LuI₃及び／又はNdI₃などの希土類金属のヨウ化物が充填物に付加される。しかしながら、これらの塩は、とりわけより大きなモル比率が適用される場合には、攻撃的であり、容易に、放電容器のセラミック壁部の腐食をもたらすであろう。その上、（放電路に近い）前記壁部の腐食は、光分布のあらゆる不利な結果を伴う光の散乱／吸収を招くであろう。最後に、光出力は時間の関数として可能な限り安定的であるべきである。しかしながら、塩が、他のランプの一部と化学反応し、斯くして、消失する場合には、例えば、前記光出力（従って、保守性）は低下するであろう。

本発明の目的は、これらの不利な点を取り除くこと、とりわけ、前記延長プラグ（の前記壁部）の前記腐食及び前記色の不安定性が抑制されるようにして動作するメタルハライドランプを提案することにある。

その目的を達成するために、本発明による序文において言及されているタイプのメタルハライドランプは、前記イオン化塩が、NaI、TlI、CaI₂及びXI₃を有し、Xが、希土類金属を有する群から選択されることを特徴とする。好ましくは、Xは、セリウム、プラセオジム、ルテチウム及びネオジムであるCe、Pr、Lu、Ndを有する群から選択される。幅広い調査は、驚くべきことに、NaI、TlI、CaI₂及びXI₃を有する塩の混合物は、ほとんど攻撃的ではなく、ランプ出力の大きな変化にわずかにしか影響されず、従って、例えば上記の空隙の位置における、最冷点温度の大きな変化にわずかにしか影響されず、これらの塩の混合物は、分離が相対的に少ない傾向、即ち、例えば前記塩の腐食又は輸送による前記最冷点における塩の混合比の変化が相対的に少ない傾向を呈し、斯くして、前記ランプを相対的に分離による色ずれの影響を受けないようにすることを示した。完全性のために、Na、Tl、Ca及びIは、各々、ナトリウム、タリウム、カルシウム及びヨウ素を表わすことに注意されたい。

本発明によるメタルハライドランプの好ましい実施例においては、XはCeであり、CeI₃/(NaI + TlI + CaI₂ + CeI₃)のモル百分率は、0%と10%との間であり、とりわけ0.5%と7%との間であり、よりとりわけ1%と6%との間である。好ましくは、XがCeである他の実施例においては、CaI₂/(NaI + TlI + CaI₂ + CeI₃)のモル百分率は、20%と90%との間であり、とりわけ35%と85%との間であり、よりとりわけ45%と80%との間である。

本発明によるメタルハライドランプの別の好ましい実施例においては、NaI、TlI、CaI₂及びXI₃の量は、0.005g/cm³と、0.5g/cm³との間であり、とりわけ0.025g/cm³と、0.3g/cm³との間である。前記放電容器の体積は、詳細には、0.008cm³と0.009cm³との間である。

本発明によるメタルハライドランプの好ましい実施例においては、前記充填物は水銀(Hg)を有する。変形例においては、前記ランプの充填物は水銀を含まない。

本発明はまた、とりわけ車両ヘッドランプにおいて、プロジェクションランプとして用いられる本発明によるメタルハライドランプにも関する。

ここで、図面において例示されている図を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１は、イオン化可能な充填物を含む放電空間１１を囲むセラミック壁部を持つ放電容器３を具備するメタルハライドランプを示している。先端部４ｂ、５ｂが相互に距離ＥＡ離れている２つのタングステン電極４、５が、放電空間内に配設され、放電容器は少なくとも距離ＥＡにわたって内径Ｄｉを持つ。放電容器は一方の側をセラミック突出プラグ３４、３５によって閉じられ、前記セラミック突出プラグ３４、３５は、放電容器内に配置される電極４、５への貫通電流導体(current lead-through conductor)（図２：４０、４１、５０、５１）を狭い介在空間を空けて囲み、放電空間から遠く離れた端部において溶融セラミック接合部（図２：１０）によってガス密なようにしてこの導体に接続される。放電容器は、一方の端部に口金２が設けられる外側バルブ１によって囲まれる。ランプが動作する場合、放電は電極４、５間に延在するであろう。電極４は、口金２の一部を形成する第１電気接点に電流導体８を介して接続される。電極５は、口金２の一部を形成する第２電気接点に電流導体９を介して接続される。（縮尺に忠実ではない）図２により詳細に示されている放電容器は、セラミック壁部を持ち、内径Ｄｉを持つ円筒状部分から形成され、前記円筒状部分は、どちらの側も各々のセラミック突出プラグ３４、３５によって境界を付けられ、前記各々のセラミック突出プラグ３４、３５は、焼結接合部Ｓによって円筒状部分においてガス密なように固定される。セラミック突出プラグ３４、３５は、各々、先端部４ｂ、５ｂを持つ関連電極４、５の貫通電流導体４０、４１、５０、５１を狭く囲む。貫通電流導体は、放電空間から遠く離れた側において溶融セラミック接合部１０によってガス密なようにセラミック突出プラグ３４、３５に接続される。電極先端部４ｂ、５ｂは相互に距離ＥＡ隔てて配設される。貫通電流導体は、各々、例えばMo-Al₂O₃のサーメットの形の耐ハロゲン化物部分４１、５１と、溶融セラミック接合部１０によってガス密なように各々のエンドプラグ３４、３５に固定される部分４０、５０とを有する。溶融セラミック接合部は、或る距離、例えば略々1mmにわたってMoのサーメット４０、４１上に延在する。部分４１、５１をMo-Al₂O₃のサーメットからではなく別の方法で形成することは可能である。他のあり得る構成は、例えば欧州特許出願公開公報第EP 0 587 238号から既知である。とりわけ適した構成は耐ハロゲン化物材料であることが分かった。部分４０、５０は、金属であって、該金属の膨張率がエンドプラグの膨張率と非常によく一致する金属で作成される。このため、例えばNbは非常に適した材料である。部分４０、５０は、全く詳細には示されていない方法で電流導体８、９に接続される。電極４、５の各々は、先端部４ｂ、５ｂを具備する電極棒４ａ、５ａを有する。

図面に示されているようなメタルハライドランプの実際的な実現においては、各々３０Ｗの定格出力を持つ多数のランプが製造された。前記ランプは、自動車用ヘッドランプとしての用途のためのものである。個々のランプの放電容器３のイオン化可能な充填物は、NaI、TlI、CaI₂及びCeI₃を含む100mg/cm³のヨウ化物を有する。充填物は、室温において16barの充填圧力を持つXeを更に有する。電極先端部４ａ、５ａ間の距離ＥＡは4mmであり、内径Ｄｉは1.3mmであり、故に、比はＥＡ／Ｄｉ＝3.1である。放電容器３の壁厚は0.4mmである。

本発明によるメタルハライドランプの好ましい実施例を側面図で示す。 図１のメタルハライドランプの放電容器を詳細に示す。

Claims (7)

1. イオン化塩及びキセノンなどの不活性ガスを有する充填物が充填された放電空間を囲むセラミック壁部を持ち、外側エンベロープによって隙間を空けて囲まれる放電容器を有する、プロジェクションランプとして適しており、例えば車両ヘッドランプとして適しているメタルハライドランプであり、前記放電空間内に２つの電極が配設され、前記２つの電極の先端部が、該先端部間に放電路を規定するように相互間空間を持つメタルハライドランプであって、前記イオン化塩が、NaI、TlI、CaI₂及びXI₃を有し、Xが、希土類金属を有する群から選択されることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. Xが、Ce、Pr、Lu、Ndを有する群から選択される請求項１に記載のメタルハライドランプ。
3. XがCeであり、CeI₃/(NaI + TlI + CaI₂ + CeI₃)のモル百分率が、0%と10%との間であり、とりわけ0.5%と7%との間であり、よりとりわけ1%と6%との間である請求項１又は２に記載のメタルハライドランプ。
4. XがCeであり、CaI₂/(NaI + TlI + CaI₂ + CeI₃)のモル百分率が、20%と90%との間であり、とりわけ35%と85%との間であり、よりとりわけ45%と80%との間である請求項１、２又は３に記載のメタルハライドランプ。
5. NaI、TlI、CaI₂及びXI_nの量が、0.005g/cm³と、0.5g/cm³との間であり、とりわけ0.025g/cm³と、0.3g/cm³との間である請求項１乃至４のいずれか一項に記載のメタルハライドランプ。
6. 前記充填物がHgを有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のメタルハライドランプ。
7. とりわけ車両ヘッドランプにおいてプロジェクションランプとして用いられる請求項１乃至６のいずれか一項に記載のメタルハライドランプ。

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