JP2009140846A - 車輌用放電灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミック発光管のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図る。
【解決手段】 セラミックによって形成され内部に所定の気体が封入されたセラミック発光管５と、該セラミック発光管に保持された一対の電極９、１０と、ガラスによって形成されセラミック発光管と一対の電極を内部空間に収納する外管６とを設け、セラミック発光管を、内部で一対の電極による放電が行われることによって発光を行うための発光部７と、該発光部の前後両端部にそれぞれ連続され外径が発光部の外径より小さくされた一対の細管部８、８とによって構成し、セラミック発光管の発光部における上面と該上面に対向して位置する外管の内面との距離をＨ（ｍｍ）とし、外管の厚みをｔ（ｍｍ）としたときに、距離Ｈを０．３以上３．０以下とし、厚みｔを０．５以上２．５以下とし、距離Ｈと厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上３．０以下とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は車輌用放電灯に関する。詳しくは、セラミック発光管と外管に関する寸法を所定の範囲に設定してセラミック発光管のクラックの発生を防止し耐久性の向上を図る技術分野に関する。

車輌用前照灯には、例えば、光源として白熱灯（白熱バルブ）又はハロゲン灯（ハロゲンバルブ）が用いられたタイプや光源として放電灯（放電バルブ）が用いられたタイプがある。

光源として白熱灯やハロゲン灯が用いられた車輌用前照灯にあっては、白熱灯やハロゲン灯のフィラメントが略均一に発光して棒状の発光部となるため、リフレクター等を用いた反射型の灯具として用いる場合に、リフレクターの反射面の形状による配光制御が行い易いと言う長所がある。

一方、光源として放電灯が用いられた車輌用前照灯にあっては、放電灯が白熱灯やハロゲン灯に比較して光量が大きいため輝度の向上を図ることができ、また、白熱灯及びハロゲン灯に比較して放電灯の寿命が長いと言う長所がある。

このように、放電灯は白熱灯やハロゲン灯と比較して輝度が高く寿命が長いため、近年、車輌用前照灯として放電灯を備えたものが普及している。

車輌用放電灯としては、一対の電極を保持し内部に希ガス等の気体が封入された発光管が透明な石英ガラスによって形成されたものがあるが、石英ガラスによって形成された発光管であるガラス発光管は、内部に封入されている金属ハロゲン化物により腐食が進み、寿命末期において黒化や失透現象が生じて適正な配光が得られなくなってしまったり暗くなってしまうと言う短所がある。

そこで、このようなガラス発光管に代えて、金属ハロゲン化物に対する腐食性が少なく、かつ、耐熱性の高い透光性セラミックによって形成されたセラミック発光管を備えた車輌用放電灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された車輌用放電灯にあっては、セラミック発光管に一対の電極が保持され、セラミック発光管の内部に密閉された空間が形成されている。セラミック発光管の内部に形成された密閉空間には、キセノンガス等の希ガスと金属ハロゲン化物が封入されている。セラミック発光管はガラスによって形成された外管に覆われており、セラミック発光管と外管の間にも密閉空間が形成されている。

このようにして構成された車輌用放電灯は、セラミック発光管が金属ハロゲン化物に対して安定であるため、ガラス発光管を有する車輌用放電灯に比べて寿命が長いという長所がある。

特開２００４−１０３４６１号公報

ところが、発光管を形成する材料として用いられたセラミックは急激な温度変化に対する強度が低いため、特許文献１に記載された従来の車輌用放電灯にあっては、点灯が終了したときの消灯時に、セラミック発光管にクラックが生じることがあると言う問題を有している。

即ち、セラミック発光管が消灯時に急激に冷却されると、セラミック発光管に対する熱衝撃が大きく、点灯により膨張していたセラミック発光管において、外面側が先に冷却されて収縮し、この収縮により内面側にクラックが発生し易いと言う問題がある。特に、クラックは、放電時に高温となり易いセラミック発光管の上端部において生じ易い。

このようなクラックの発生は、セラミック発光管の破裂を生じるおそれがある。

そこで、本発明車輌用放電灯は、セラミック発光管のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図ることを課題とする。

車輌用放電灯は、上記した課題を解決するために、セラミックによって形成され内部に所定の気体が封入されたセラミック発光管と、該セラミック発光管に保持された一対の電極と、ガラスによって形成され前記セラミック発光管と前記一対の電極を内部空間に収納する外管とを設け、前記セラミック発光管を、内部で前記一対の電極による放電が行われることによって発光を行うための発光部と、該発光部の前後両端部にそれぞれ連続され外径が前記発光部の外径より小さくされた一対の細管部とによって構成し、前記セラミック発光管の前記発光部における上面と該上面に対向して位置する前記外管の内面との距離をＨ（ｍｍ）とし、前記外管の厚みをｔ（ｍｍ）としたときに、前記距離Ｈを０．３以上３．０以下とし、前記厚みｔを０．５以上２．５以下とし、前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上３．０以下としたものである。

従って、車輌用放電灯にあっては、保温性と耐熱性の良好なバランスが保持される。

また、車輌用放電灯において、前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上２．５以下とすることにより、保温性と耐熱性の一層良好なバランスが保持される。

本発明車輌用放電灯は、セラミックによって形成され内部に所定の気体が封入されたセラミック発光管と、該セラミック発光管に保持された一対の電極と、ガラスによって形成され前記セラミック発光管と前記一対の電極を内部空間に収納する外管とを備えた車輌用放電灯であって、前記セラミック発光管を、内部で前記一対の電極による放電が行われることによって発光を行うための発光部と、該発光部の前後両端部にそれぞれ連続され外径が前記発光部の外径より小さくされた一対の細管部とによって構成し、前記セラミック発光管の前記発光部における上面と該上面に対向して位置する前記外管の内面との距離をＨ（ｍｍ）とし、前記外管の厚みをｔ（ｍｍ）としたときに、前記距離Ｈを０．３以上３．０以下とし、前記厚みｔを０．５以上２．５以下とし、前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上３．０以下としたことを特徴とする。

従って、保温性と耐熱性の良好なバランスが保持され、セラミック発光管のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図ることができる。

請求項２に記載した発明にあっては、前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上２．５以下としたので、セラミック発光管のクラックの発生を防止して一層の耐久性の向上を図ることができる。

請求項３に記載した発明にあっては、前記一対の電極にそれぞれ接続され少なくとも一部が前記外管の内部空間に位置された一対のリード線を設け、前記一対のリード線の少なくとも一方に、前記外管の内面に当接又は近接して位置された位置決め部を設けたので、セラミック発光管の発光部における上面と外管の内面との距離Ｈを一定に保つことができる。

以下に、本発明車輌用放電灯を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

放電灯（車輌用放電灯）１は車輌用前照灯に備えられている。

放電灯１は本体２と外部リード線３がソケット４に接続されることにより構成されている（図１参照）。

本体２はセラミック発光管５と該セラミック発光管５を覆う外管６とを有している。

セラミック発光管５はセラミックによって形成され、発光部７と該発光部７の前後両端部にそれぞれ連続する細管部８、８とが一体に形成されて成る。発光部７と細管部８、８はそれぞれ前後に延びる略円筒状に形成され、細管部８、８の外径が発光部７の外径より小さくされている。

発光部７の内部には金属ハロゲン化物と希ガスとしてキセノンガスやアルゴンガス等が封入されている。

細管部８、８にはそれぞれ前後に長く形成された前側電極９と後側電極１０が保持されている。

前側電極９は放電電極部１１と該放電電極部１１の前端部に接合された接合用電極部１２とから成る。放電電極部１１は、例えば、タングステンによって形成され、接合用電極部１２は、例えば、モリブデンによって形成されている。

後側電極１０は放電電極部１３と該放電電極部１３の後端部に接合された接合用電極部１４とから成る。放電電極部１３は、例えば、タングステンによって形成され、接合用電極部１４は、例えば、モリブデンによって形成されている。

前側電極９と後側電極１０はそれぞれ接合用電極部１２、１４が、例えば、フリットガラス１５、１５によってセラミック発光管５の細管部８、８に接合されている。前側電極９と後側電極１０がそれぞれフリットガラス１５、１５によって細管部８、８に接合されることにより、セラミック発光管５の内部に密閉空間が形成される。

外管６は略円筒状に形成された筒部６ａと該筒部６ａの前側の開口を閉塞する閉塞部６ｂと該閉塞部６ｂの中央部に前方へ突出して設けられた封止突部６ｃとが石英ガラスによって一体に形成されて成る。外管６の内部は収納空間１６として形成されている。

前側電極９には前後に延びる第１のリード線１７が接続されている。第１のリード線１７は、後端部が前側電極９に接合され、前端部が外管６の封止突部６ｃから前方へ突出されている。

収納空間１６には第１のリード線１７に取り付けられたゲッター１８が配置されている。ゲッター１８は収納空間１６に存在し得る不純物を吸着して発光効率の向上等を図る機能を有する。

第１のリード線１７の中間部にはモリブデン箔１９が介在され、該モリブデン箔１９は外管６の封止突部６ｃに埋設された状態で封止されている。

外管６の材料である石英ガラスとモリブデン箔１９の材料であるモリブデンとの熱膨張率が多少異なるが、上記したように、モリブデン箔１９を用いることにより、温度変化に対して外管６とモリブデン箔１９の膨張量及び収縮量に大きな差が生じることがなく、封止状態の安定化を図ることができる。

尚、上記には、第１のリード線１７の外管６による封止を、モリブデン箔１９を用いることにより行う例を示したが、第１のリード線１７の外管６による封止はモリブデン箔１９を用いることに限られることはなく、例えば、第１のリード線１７にモリブデン箔１９を設けることなく行うようにしてもよい。第１のリード線１７を封止突部６ｃによって封止する場合には、該封止突部６ｃを石英ガラスに代えて第１のリード線１７と略同じ熱膨張率を有する硬質ガラスによって形成することが望ましい。

後側電極１０には前後に延びる第２のリード線２０が接続されている。第２のリード線２０は、前端部が後側電極１０に接合され、後端部がソケット４に設けられた図示しない第１の接続端子に接続されている。

第２のリード線２０は、前後に延びる前端部２１と該前端部２１の後端に連続された中間部２２と該中間部２２の後端に連続され前後に延びる後端部２３とから成る。中間部２２は略前後方向で２回折り曲げられた横倒しの略Ｚ形状に形成され、折り曲げられた部分がそれぞれ上方又は下方へ凸の位置決め部２２ａ、２２ｂとして設けられている。

位置決め部２２ａは外管６の円筒部６ａにおける上端側の内面に近接又は当接され、位置決め部２２ｂは外管６の円筒部６ａにおける下端側の内面に近接又は当接されている。位置決め部２２ａ、２２ｂはセラミック発光管５と外管６を位置決めして両者の間の距離、特に、セラミック発光管５の発光部７における上面と外管６の内面との距離Ｈ（図１参照）を一定の距離に保持する機能を有する。

第１のリード線１７には外部リード線３が接続されている。外部リード線３は前後に延びる水平部３ａと該水平部３ａの前端部から上方へ屈曲され上下方向に延びる垂直部３ｂとから成る。外部リード線３は垂直部３ｂの上端部が第１のリード線１７の前端部に接続され、水平部３ａの後端部がソケット４に設けられた図示しない第２の接続端子に接続されている。

外部リード線３の水平部３ａには絶縁スリーブ２４が被着されている。絶縁スリーブ２４は、例えば、ガラス又はセラミック等の絶縁材料によって形成されている。

放電灯１は、ソケット４が車輌用前照灯の内部に設けられた図示しないリフレクターに取り付けられることにより、車輌用前照灯の内部に配置される。

以下に、上記した放電灯１に関して行った実験について説明する（図２及び図３参照）。

実験においては、セラミック発光管５の発光部７における上面と該上面に対向して位置する外管６の内面との距離Ｈ（ｍｍ）（図１参照）と、外管６の円筒部６ａの厚みｔ（ｍｍ）（図１参照）とをパラメーターとしたときの外管６の透明性及びセラミック発光管５の耐久時間（ｈ）を測定した。

実験において、外管６の透明性については外管６に失透現象が生じるか否かを目視により検査し、セラミック発光管５の耐久時間については、放電灯１を電力２５Ｗで点灯させ、点灯後１５００時間以上セラミック発光管５にクラックが発生しないことを第１の目標値として設定し、点灯後３０００時間以上セラミック発光管５にクラックが発生しないことを第２の目標値として設定した。

尚、失透現象とは、ガラスが長時間加熱されることにより結晶化が引き起こされて不透明になり脆弱化する現象である。

図２は、パラメーターとされた発光部７の上面と外管６の内面との距離Ｈ＝０．１〜５．０（ｍｍ）、円筒部６ａの厚みｔ＝０．３〜３．０（ｍｍ）の範囲で行った測定結果を示すデーターである。

図３は、図２の測定結果に基づき、横軸を距離Ｈとし、縦軸を厚みｔとし、距離Ｈと厚みｔの積Ｈ・ｔをグラフ化したデーターである。

図２において、「失透」は外管６に失透現象が生じたデーターであり、「Ｃｒ」は点灯後１５００時間未満でセラミック発光管５にクラックが生じたデーターである。

また、図２において、「○」は点灯後３０００時間以上セラミック発光管５にクラックが生じなかったデーターであり、「△」は点灯後１５００時間以上３０００時間未満でセラミック発光管５にクラックが生じなかったデーターであり、図３において、「×」は失透現象が生じたか点灯後１５００時間未満でセラミック発光管５にクラックが生じたデーターである。

図２に示すように、距離Ｈが小さい場合には、外管６に対してセラミック発光管５に発生する熱の影響が大きくなるため失透現象が生じ易いと言う結果が得られ、距離Ｈが大きい場合には、消灯時における外管６によるセラミック発光管５の発光部７に対する保温効果が小さくなるためクラックが生じ易いと言う結果が得られた。

また、図２に示すように、厚みｔが小さい場合には、外管６に対してセラミック発光管５に発生する熱の影響が大きくなるため失透現象が生じたり外管６の破損が生じ易いと言う結果が得られ、厚みｔが大きい場合には、外管６の熱容量が大きくなって該外管６の温度が上昇され難く外管６によるセラミック発光管５の発光部７に対する保温効果が小さくなるためクラックが生じ易いと言う結果が得られた。

図２及び図３に示すように、失透現象を生じることなく、かつ、点灯後１５００時間以上セラミック発光管５にクラックが発生しない第１の目標値を達成した範囲は、距離Ｈ＝０．３〜３．０（ｍｍ）、厚みｔ＝０．５〜２．５（ｍｍ）、距離Ｈと厚みｔの積Ｈ・ｔ＝０．３〜３．０の３つの条件を満足する範囲であった（図３に斜線で示す範囲）。

従って、これらの３つの条件を満足する範囲で放電灯１を形成することにより、セラミック発光管５のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図ることができる。

また、図２及び図３に示すように、失透現象を生じることなく、かつ、点灯後３０００時間以上セラミック発光管５にクラックが発生しない第２の目標値を達成した範囲は、距離Ｈ＝０．３〜３．０（ｍｍ）、厚みｔ＝０．５〜２．５（ｍｍ）、距離Ｈと厚みｔの積Ｈ・ｔ＝０．３〜２．５の３つの条件を満足する範囲であった。

従って、これらの３つの条件を満足する範囲で放電灯１を形成することにより、セラミック発光管５のクラックの発生を防止して一層の耐久性の向上を図ることができる。

また、放電灯１にあっては、外管６の内部空間である収納空間１６に位置決め部２２ａ、２２ｂを配置しているため、セラミック発光管５の発光部７における上面と外管６の内面との距離Ｈを一定に保つことができる。

尚、上記には、位置決め部２２ａ、２２ｂをセラミック発光管５の後方に位置された第２のリード線２０に設けた例を示したが、位置決め部を第１のリード線１７に設けることも可能である。但し、位置決め部２２ａ、２２ｂをセラミック発光管５の後方に位置された第２のリード線２０に設けることにより、発光部７から出射される光の出射方向である前方に位置決め部２２ａ、２２ｂが存在しないため、配光上のロスが少なくなり、発光部７から出射される光の利用効率の向上を図ることができる。

さらに、位置決め部２２ａ、２２ｂを、第２のリード線２０を所定の方向へ折り曲げることにより形成しているため、別に専用の位置決め部を必要とせず、部品点数の低減及び放電灯１の小型化を図ることができる。

上記した発明を実施するための最良の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

本発明車輌用放電灯の最良の形態を示すものであり、車輌用放電灯の概略断面図である。 実験の測定結果を示す図表である。 図２の測定結果に基づき、距離Ｈと厚みｔの積Ｈ・ｔをグラフ化した図である。

符号の説明

１…放電灯、５…セラミック発光管、６…外管、７…発光部、８…細管部、９…前側電極、１０…後側電極、１７…第１のリード線、２０…第２のリード線、２２ａ…位置決め部、２２ｂ…位置決め部

Claims (3)

1. セラミックによって形成され内部に所定の気体が封入されたセラミック発光管と、該セラミック発光管に保持された一対の電極と、ガラスによって形成され前記セラミック発光管と前記一対の電極を内部空間に収納する外管とを備えた車輌用放電灯であって、
   前記セラミック発光管を、内部で前記一対の電極による放電が行われることによって発光を行うための発光部と、該発光部の前後両端部にそれぞれ連続され外径が前記発光部の外径より小さくされた一対の細管部とによって構成し、
   前記セラミック発光管の前記発光部における上面と該上面に対向して位置する前記外管の内面との距離をＨ（ｍｍ）とし、
   前記外管の厚みをｔ（ｍｍ）としたときに、
   前記距離Ｈを０．３以上３．０以下とし、
   前記厚みｔを０．５以上２．５以下とし、
   前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上３．０以下とした
   ことを特徴とする車輌用放電灯。
2. 前記距離Ｈと前記厚みｔの積Ｈ・ｔを０．３以上２．５以下とした
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用放電灯。
3. 前記一対の電極にそれぞれ接続され少なくとも一部が前記外管の内部空間に位置された一対のリード線を設け、
   前記一対のリード線の少なくとも一方に、前記外管の内面に当接又は近接して位置された位置決め部を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用放電灯。

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