JP2010044955A - ソケット付きランプおよびランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バーナーの変位を抑制可能なソケット付きランプおよびランプ装置を提供する。
【解決手段】
ソケット８に形成された金属保持片９に、バーナー１の外面に設けられた金属バンド７が保持され、バーナー１とソケット８とが一体化されているソケット付きランプにおいて、金属バンド７の表面には酸化層が形成されており、その深さが１０ｎｍ以上であることを特徴とする。さらに、金属保持片９の表面にも酸化層が形成されており、その深さが１５ｎｍ以上であるのが望ましい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車の前照灯などに使用されるソケット付きランプおよびランプ装置に関するものである。

自動車の前照灯などに使用されるソケット付きランプは、バーナーとソケットとを一体化した状態で使用するのが一般的である。このバーナーとソケットの接続には、特表平１０−５０２７７０号公報（以下、特許文献１）に記載のように、ソケットに突出形成した金属保持片でバーナーの外面に設けた金属バンドを保持させる構造が知られている。

特表平１０−５０２７７０号公報

このソケット付きランプは、振動などが加わってもバーナーの変位が少ないことが要求されている。バーナーが変位すると、リフレクタなどに対する位置がずれ、配光に影響を与えてしまうためである。しかしながら、特許文献１のようなソケット付きランプにおいて、バーナーの変位による配光不良が報告されており、バーナーが変位しにくいソケット付きランプが求められている。

本発明の目的は、バーナーの変位を抑制可能なソケット付きランプを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のソケット付きランプは、ソケットに形成された金属保持片に、バーナーの外面に設けられた金属バンドが保持され、前記バーナーと前記ソケットとが一体化されているソケット付きランプにおいて、前記金属バンドの表面には酸化層が形成されており、その深さが１０ｎｍ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、バーナーの変位を抑制することができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の一実施形態のソケット付きランプについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のソケット付きランプについて説明するための断面図、図２は、第１の実施の形態のソケット付きランプについて説明するための側面図、図３は、第１の実施の形態のソケット付きランプを前端側から見た状態について説明するための図である。

図のソケット付きランプは自動車の前照灯に用いられる、いわゆるＤ４タイプのＨＩＤランプであり、主要部としてバーナー１を有している。このバーナー１は、内管２と外管３とで構成されている。

内管２は、石英ガラスで構成されてなる細長いガラス部材である。その中央付近には、略楕円形の発光部２１が形成されている。発光部２１の両端には、板状のシール部２２、その両端には境界部２３を介して円筒部２４が連続形成されている。

発光部２１の内部には、中央は略円柱状、両端はテーパ状で、２０ｍｍ^３〜３０ｍｍ^３の容積の放電空間２５が形成されている。この放電空間２５には、ナトリウム、スカンジウム、亜鉛、インジウムのハロゲン化物で構成された金属ハロゲン化物４と常温（２５℃）において１３ａｔｍ以上の圧力のキセノンとで構成された放電媒体が封入されている。なお、水銀は含んでいない。

シール部２２には、電極マウント５が封着されている。電極マウント５は、金属箔５１、電極５２、コイル５３およびリード線５４により構成されている。

金属箔５１は、モリブデンからなる薄い金属板である。

電極５２は、トリエーテッドタングステン電極（酸化トリウムをドープしたタングステン電極）である。その一端は金属箔５１の発光部２１側端部に接続され、他端は放電空間２５内において、外観上における距離で４．０ｍｍ〜４．４ｍｍの電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置される。なお、電極材料は、純タングステンやドープタングステン、レニウムタングステンなどを使用することができる。

コイル５３は、ドープタングステンからなる金属線であって、シール部２２に封着される電極５２の軸部の軸周りに螺旋状に巻装される。

リード線５４は、モリブデンからなる金属線である。その一端は、電極５２と対向するように金属箔５１に接続され、他端は管軸に沿って内管２の外部に延出される。このうち、ランプの前端側に延出したリード線５４には、サポートワイヤ５５が接続されている。このサポートワイヤ５５はニッケルからなるＬ字状の金属線であり、内管２と平行する部分には、セラミックからなるスリーブ６が装着されている。

外管３は、石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加してなる筒状のガラス部材であり、内管２の前後端に位置する円筒部２４付近にその一部が溶着されることで、内管２と同心状になるように接続されている。この接続により、内管２と外管３との間の空間は気密に保たれ、この気密空間には、０．３ａｔｍ以下の圧力の不活性ガスが封入されている。

以上で構成されたバーナー１の後端側の外周面には、厚さが０．５ｍｍ前後の金属バンド７が装着されている。金属バンド７には、第１、第２の突出部７１、７２とループ部７３が設けられている。第１、第２の突出部７１、７２は、バーナー１の外面に対して略垂直に突出形成された部分であり、それぞれの面が溶接により接合されている。ループ部７３は、バーナー１に対するあそびを吸収するための部分であり、第１、第２の突出部７１、７２から周回りに±９０°の箇所に一対、形成されている。また、金属バンド７の表面は酸化しており、その酸化層の深さは１０ｎｍ以上に設定されている。なお、金属バンド７には、鉄の割合が６５％以上であるような鉄を主体とする金属材料を用いるのが望ましく、例えばＳＵＳ４３０（鉄８２％、クロム１８％の合金）やＳＵＳ３０４（鉄７４％、クロム１８％、ニッケル８％）などのステンレス合金が好適である。

そして、バーナー１の後端側には、ガラス繊維を含んだＰＰＳ樹脂からなるソケット８が配置されている。ソケット８には、開口部８１、底部端子８２、側部端子８３が形成されている。開口部８１は、前端側に位置する空間であり、バーナー１の一端が挿入されている。底部端子８２は底部、側部端子８３は側部に位置する金属端子であり、それぞれリード線５４、サポートワイヤ５５が接続されている。

また、ソケット８には、厚さが０．５ｍｍ前後の４本の金属保持片９が等間隔に形成されている。金属保持片９は、その一端は開口部８１付近に圧入または埋め込みにより固定され、他端は前端方向かつ径方向内側に向かって突出しており、その突出部分の一部が金属バンド７の外周面に接続されている。また、金属保持片９の表面は酸化しており、その酸化層の深さは１５ｎｍ以上に設定されている。なお、金属保持片９には、金属バンド７と同様の金属を用いるのが好適である。

ここで、バーナー１とソケット８の接続方法について説明する。

まず、バーナー１の外周面に沿って金属バンド７を配置したのち、第１、第２の突出部７１、７２を溶接して、バーナー１に金属バンド７を装着する。その後、金属バンド７を熱処理する。この熱処理としては、例えば、ガスバーナーのような金属バンド７を選択的に加熱できる方法であるのが望ましく、加熱条件は金属バンド７の表面に深さが１０ｎｍ以上の酸化層が形成される条件であればよい。この熱処理により、金属バンド７の締め付けが強くなるため、バーナー１の変位を抑制することができる。つまり、熱処理前は、図４（ａ）に示すように、バーナー１と金属バンド７の接触箇所が少なく、特に第１、第２の突出部７１、７２付近やループ部７３付近に隙間Ｓが形成されているため、バーナー１のズレや回転が発生しやすいが、熱処理後は、（ｂ）に示すように、隙間Ｓが少なくなり、接触箇所が多くなるため、バーナー１のズレなどを抑制することができる。

一方、ソケット８も同様に、熱処理しておく。この熱処理は、例えば、電気炉による加熱のようなソケット８および金属保持片９を加熱できる方法であるのが望ましく、加熱条件は金属保持片９の表面に深さが１５ｎｍ以上の酸化層が形成される条件であればよい。この熱処理により、金属保持片９は焼き固められて、弾性力が低下し、機械的な力が加わっても変形しにくくなるため、バーナー１の変位を抑制することができる。また、この熱処理によってソケット８の樹脂内部に含む不純ガスが放出させることができるため、照明装置への実装状態における様々な不具合を防止することができる。

そして、ソケット８の開口部８１にバーナー１の後端側を挿入するとともに、４本の金属保持片９の先端部分と金属バンド７の外周面を接触させたのち、その接触部分をレーザー溶接することで、金属バンド７と金属保持片９の接続が完了する。このようにバーナー１とソケット８が一体化されたソケット付きランプは、振動が加わってもバーナー１が変位しにくくなるため、配光などへの影響を低減することができる。

ここで、金属の酸化層の深さは、金属表面をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）によって分析したのち、ＳｉＯ_２換算することにより測定可能である。具体的には、アルファバックファイ社製のＸＰＳ装置の深さ方向分析機能を用いて、Ｘ線：単色化Ａｌ Ｋα、検出面積：１００μｍ、検出角度４５°、イオン線：Ａｒイオン、加速電圧：２ｋＶの条件で金属の表面を分析したのち、ＳｉＯ_２換算をして、図５のようなデータを得る。そして、図から、鉄と鉄の酸化物とがクロスするポイントαを探し、このポイントαのスパッタ深さを本発明における酸化層の深さとしている。例えば、図５の本発明の金属バンド７では、酸化層の深さは約１２．５ｎｍになる。なお、図５の金属は鉄、鉄の酸化物の他に、クロム、クロムの酸化物も含んでおり、それらのクロスするポイントβも存在するが、鉄を主体とする金属材料にあってはそのポイントβは特段考慮しないものとする。

下記に本発明のソケット付きランプの実施例の一仕様を示す。
（実施例）
バーナー１：外径＝９．０ｍｍ、
金属バンド：ＳＵＳ４３０製、表面の酸化層の深さ＝１２ｎｍ、
ソケット８：ガラス繊維含有ＰＰＳ樹脂製、
金属保持片９：ＳＵＳ４３０製、表面の酸化層の深さ＝２０ｎｍ。

この実施例のランプと、金属バンド７と金属保持片９に熱処理をしていない従来例のランプとで、ＪＩＳ Ｃ ７５０６−２に規定されたガラス球の変位試験を行った。その結果、従来例のランプではソケット８に対してバーナー１が０．２ｍｍ以上変位したのに対し、実施例のランプは、０．１ｍｍ程度しか変位しなかったことから、本発明により格段にバーナー１の変位が改善されることがわかった。

次に、金属バンド７の表面からの酸化層の深さを変化させて、バーナーの変位量を測定する試験を行った。その結果を図６に示す。なお、この試験では、金属保持片９として酸化層の深さが２０μｍのものを使用した。

結果からわかるように、酸化層の深さが深くなるほど変位量が少なくなり、１０ｎｍ以上では変位量が顕著に改善され、さらに１２ｎｍ以上では変位量を低く抑えることが可能となっている。したがって、金属バンド７の酸化層の深さは、１０ｎｍ以上、さらには１２ｎｍ以上にするのが望ましい。ただし、金属バンド７の酸化層の深さを深くしようとすると、バーナー１への金属バンド７の締め付けが強くなりすぎて、ガラスが割れてしまうおそれがあるため、その深さは２５ｎｍ以下とするのが望ましい。

次に、金属保持片９の表面からの酸化層の深さを変化させて、バーナーの変位量を測定する試験を行った。その結果を図７に示す。なお、この試験では、金属バンド７として表面がほとんど酸化していないものを使用した。

結果からわかるように、酸化層の深さが深くなるほど変位量が少なくなり、１５ｎｍ以上では変位量が顕著に改善され、さらに２０ｎｍ以上では変位量を低く抑えることが可能となっている。したがって、金属保持片９の酸化層の深さは、１５ｎｍ以上、さらには２０ｎｍ以上にするのが望ましい。ただし、金属保持片９の酸化層の深さを深くすると、弾性がなくなって折れやすくなってしまう他、熱処理をソケット８全体に施す場合にはソケット８が溶融してしまうなどの問題が生じるため、その深さは３０ｎｍ以下とするのが望ましい。

したがって、本実施の形態では、ソケット８に形成された金属保持片９に、バーナー１の外面に設けられた金属バンド７が保持され、バーナー１とソケット８とが一体化されているソケット付きランプにおいて、金属バンド７の表面には酸化層が形成されており、その深さが１０ｎｍ以上であることにより、バーナー１と金属バンド７の間に隙間が少なくなり、強く締め付けることができるようになるため、振動が加わってもバーナー１の変位を抑制することができる。また、金属保持片９の表面にも酸化層が形成されており、その深さが１５ｎｍ以上であることにより、金属が焼き固められて弾性が弱くなるため、振動が加わってもバーナー１の変位をさらに抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態のランプ装置について説明するための図である。この第２の実施の形態の各部について、第２の実施の形態及び以下の実施の形態の各部について、第１の実施の形態のソケット付きランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

ランプ装置は、ソケット付きランプ１０１、リフレクタ１０２、遮光板１０３、レンズ１０４、イグナイタ１０５で構成されている。

ソケット付きランプ１０１は、第１の実施の形態で詳述したように、ソケット８に形成された金属保持片９に、バーナー１の外面に設けられた金属バンド７が保持され、バーナー１とソケット８とが一体化されてなる。

リフレクタ１０２は、ソケット付きランプ１０１で生じた光を反射させるために設けられた放物線形状の金属部材である。その前後端には、開口が形成されており、後端側の開口にはソケット付きランプ１０１のバーナー１が挿入された状態でソケット８が固定されている。

遮光板１０３は、所望の配光（カットライン）を形成するために設けられた金属部材であり、リフレクタ１０２の底部から略垂直に配置されている。

レンズ１０４は、リフレクタ１０２によって反射された光を集光させて所望の配光を形成するために設けられた凸レンズであり、リフレクタ１０２の先端側の開口に配置されている。

イグナイタ１０５は、始動時に高電圧をランプに印加して、電極間で絶縁破壊させるために設けられた回路であり、ソケット付きランプ１０１のソケット８の底部側に接続されるとともに、底部端子８２および側部端子８３に電気的に接続されている。なお、イグナイタ１０５は、配線を介してランプに電力を供給するためのバラスト（図示なし）と接続されている。このバラストからは、例えば、安定時は約３５Ｗ、始動時は安定時に対して２倍以上である約７５Ｗの電力がランプに供給される。

このようなランプ装置では、振動などによりバーナー１が変位すると、リフレクタ１０２に対する発光部２１の位置が変化するために、ランプ装置の配光不良が発生してしまうが、本発明のソケット付きランプ１０１はバーナー１が変位しにくい構成であるため、バーナー１の変位によるランプ装置の配光の影響を低減することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のような変更を行ってもよい。

本実施の形態では、金属バンド７と金属保持片９の熱処理を別工程で行ったのちにそれぞれを接続しているが、熱処理を行った金属バンド７と未熱処理のと金属保持片９を接続したのちにランプ全体を熱処理したり、互いに未熱処理の金属バンド７と金属保持片９を接続したのちにランプ全体を熱処理したりするなどの順序で、金属バンド７と金属保持片９に酸化層を形成してもよい。

本発明の第１の実施の形態のソケット付きランプについて説明するための断面図。 第１の実施の形態のソケット付きランプについて説明するための側面図。 第１の実施の形態のソケット付きランプを前端側から見たときの状態について説明するための図。 熱処理前後の金属バンドの装着状態について説明するための図。 本発明の金属バンドの深さ方向の金属状態について説明するための図。 金属バンドの酸化層の深さを変化させたときの変位量について説明するための図。 金属バンドの酸化層の深さを変化させたときの変位量について説明するための。 本発明の第２の実施の形態のランプ装置について説明するための図。

符号の説明

１ バーナー
２ 内管
３ 外管
７ 金属バンド
８ ソケット
９ 金属保持片

Claims (6)

1. ソケットに形成された金属保持片に、バーナーの外面に設けられた金属バンドが保持され、前記バーナーと前記ソケットとが一体化されているソケット付きランプにおいて、
   前記金属バンドの表面には酸化層が形成されており、その深さが１０ｎｍ以上であることを特徴とするソケット付きランプ。
2. 前記金属バンドは、前記バーナーの外面に対して略垂直に第１、第２の突出部が突出形成されており、前記第１、第２の突出部が面接合されていることを特徴とする請求項１に記載のソケット付きランプ。
3. 前記酸化層は、前記金属バンドを前記バーナーに設けたのち、前記金属バンドを加熱することにより形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソケット付きランプ。
4. 前記金属保持片の表面には酸化層が形成されており、その深さが１５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のソケット付きランプ。
5. 前記金属バンドおよび前記金属保持片は、鉄を主体とした材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のソケット付きランプ。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載のバーナーとソケットとが一体化されてなるソケット付きランプと、
   前記バーナーが内部に配置されるように、前記ソケット付きランプを保持するリフレクタと、
   前記ソケットに接続された点灯回路とを具備することを特徴とするランプ装置。

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