JP2010272307A - 車輌用放電灯 - Google Patents
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Abstract
【課題】 クラックの発生を抑制して電極リークの防止等を図る。
【解決手段】 発光管19に希ガスと金属ハロゲン化物が封入された発光部20と該発光部を挟んだ反対側において発光部に連続して設けられた一対のピンチシール部21、21とを設け、一対のピンチシール部にそれぞれモリブデン箔23、23を封止し、一対の電極を、一対のピンチシール部にそれぞれ封止された被封止部28、28と、該被封止部の各一端に連続し発光管の発光部に突出された突出部29、29と、被封止部の各他端に連続し各モリブデン箔にそれぞれ溶接された溶接部30、30とによって構成し、一対の電極の各被封止部に凹形状28aと凸形状28bによって構成された凹凸部28cを形成した。
【選択図】 図3
Description
本発明は車輌用放電灯に関する。詳しくは、発光管の一対のピンチシール部に封止された電極の部分に凹形状と凸形状によって構成された凹凸部を形成してクラックの発生を抑制し電極リークの発生の防止等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、光源として放電灯(放電バルブ)が用いられたタイプ又は光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられたタイプがある。
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、ハロゲン灯、発光ダイオードに比較して光量が大きく、かつ、輝度が高いため、大光量の前照灯を実現することができると言う長所がある。
放電灯は、一対の電極を保持し内部に希ガス等の気体や金属ハロゲン化物が封入された発光管が外管の内部に配置された2重管構造となっている。発光管は内部において放電が行われる発光部と該発光部を挟んで反対側に設けられた一対のピンチシール部とが石英ガラス等の材料によって形成され、ピンチシール部により発光部が外部から遮断されている。発光部は放電が行われたときにアークが発生する部分であり、ピンチシール部の径より大きくされている。
一対の電極は一端部が発光部の内部に突出され、他の部分がそれぞれ一対のピンチシール部に封止されている。一対の電極の他端部は一対のピンチシール部にそれぞれ封止された各モリブデン箔に溶接されている。
放電灯にあっては、発光管に保持された一対の電極に所定の起動電圧が印加され、発光管の発光部において放電が行われることにより点灯が開始される。
このような放電灯においては、発光管を外部から完全に遮断するためにモリブデン箔によってピンチシールしている。
モリブデン箔は繰り返しの点消灯によって発生する温度変化によるピンチシール部の石英ガラスとの熱膨張率の相違による応力を最小限にするため、非常に薄い箔とされている。
しかしながら、数万回の点消灯を繰り返すと、応力が徐々にモリブデン箔と石英ガラスを剥離させ(クラックが生じ)、最終的にはリーク不灯になる(寿命となる。)。
このモリブデン箔の不灯を防止し、長寿命化を図るためには、
(1)モリブデン箔と石英ガラスの密着性を高くする方法
(2)モリブデン箔を発光部から離す、即ち、電極を長くする方法
の主に二通りの方法がある。
(1)モリブデン箔と石英ガラスの密着性を高くする方法
(2)モリブデン箔を発光部から離す、即ち、電極を長くする方法
の主に二通りの方法がある。
しかしながら、モリブデン箔と石英ガラスの密着性を高くする(1)の方法では、電極と石英ガラスの密着性も高くなるため、繰り返し行われる点消灯によって発生する温度変化により、電極とピンチシール部の熱膨張率の相違により応力が生じ、電極周りのピンチシール部にクラックが生じ、リーク不灯になることがある。
近年、環境に配慮して発光管に水銀が封入されていない放電灯が用いられることが多いが、このような放電灯にあっては、水銀が封入されていないために管電圧が上昇せず、その結果、管電流が高くなり、それに対応するために電極の外径が大きくされている。そのため、電極とピンチシール部の間に発生する応力がさらに大きくなり、ピンチシール部にクラックが生じる可能性が高くなり、リーク不灯が発生し易くなってしまう。
逆に、モリブデン箔と石英ガラスの密着性を弱くすると、寿命が短くなるばかりか、電極と石英ガラスの間に隙間が生じ、そこからのリーク不灯が発生する可能性もある。
また、モリブデン箔を発光部から離す、即ち、電極を長くする(2)の方法では、電極と石英ガラスの密着する長さが長くなるため、電極とピンチシール部の間に発生する応力が増加し、電極周りのピンチシール部にクラックが発生し、リーク不灯が生じ易くなってしまう。
このような電極からのクラックによるリークの発生を防止するために、従来の放電灯として、電極のうち発光部の内部に突出された以外の部分に凹形状と凸形状によって構成された凹凸部を形成し電極とピンチシール部の間に一定の隙間を形成した状態で電極をモリブデン箔に溶接したものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された放電灯にあっては、電極に上記した凹凸部を形成し、発光管の封止工程の最終段において電極に対して衝撃を付与し、凹部に存在する溶融状態の石英ガラスを衝撃によって飛散させることにより簡易かつ確実に電極とピンチシール部の間に隙間を形成しようとしている。
ところが、特許文献1に記載された放電灯にあっては、電極とピンチシール部の間に形成された隙間に、発光部に封入された希ガスや金属ハロゲン化物(ヨウ化物)が侵入してしまう。電極とピンチシール部の間の隙間に侵入した希ガスや金属ハロゲン化物は放電灯の点灯時における放電に寄与しなくなり、放電灯の点灯に支障を来たすおそれがある。
また、電極とピンチシール部の間に隙間が形成され、この隙間に連続するピンチシール部の部分にモリブデン箔が封止されており、放電灯の点灯時における高圧によりヨウ化物が気体の状態で隙間からモリブデン箔まで達する。ヨウ化物がモリブデン箔まで達すると、消灯時にヨウ化物が固化することによりモリブデン箔をピンチシール部から剥離する応力が生じ、ピンチシール部とモリブデン箔の密着性の低下によるモリブデン箔の封止部付近におけるリーク(箔リーク)を生じ、リーク不灯となり短寿命になる。
さらに、特許文献1に記載された放電灯にあっては、電極の凹凸部が形成された部分がモリブデン箔に溶接されるため、溶接時において凹部にモリブデン箔の端部における角部が入り込んでしまうと、モリブデン箔に対して電極が傾いた状態で溶接されるおそれがあり、点灯の始動時における電極間の放電に支障を来たすおそれもある。
そこで、本発明車輌用放電灯は、クラックの発生を抑制して電極リークの防止等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、発光管は希ガスと金属ハロゲン化物が封入された発光部と該発光部を挟んだ反対側において前記発光部に連続して設けられた一対のピンチシール部とを有し、前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれモリブデン箔が封止された状態で配置され、前記一対の電極は、前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれ封止された被封止部と、該被封止部の各一端に連続し前記発光管の発光部に突出された突出部と、前記被封止部の各他端に連続し前記各モリブデン箔にそれぞれ溶接された溶接部とから成り、前記一対の電極の各被封止部に凹形状と凸形状によって構成された凹凸部を形成したものである。
従って、車輌用放電灯にあっては、電極に形成された凹凸部がピンチシール部に封止されると共に凹凸部が形成されていない溶接部がモリブデン箔に溶接される。
本発明車輌用放電灯は、外管と該外管の内部に配置され石英ガラスによって形成された発光管と該発光管の内部に配置された一対の電極とを備え前記発光管の内部に水銀が封入されていない車輌用放電灯であって、前記発光管は希ガスと金属ハロゲン化物が封入された発光部と該発光部を挟んだ反対側において前記発光部に連続して設けられた一対のピンチシール部とを有し、前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれモリブデン箔が封止された状態で配置され、前記一対の電極は、前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれ封止された被封止部と、該被封止部の各一端に連続し前記発光管の発光部に突出された突出部と、前記被封止部の各他端に連続し前記各モリブデン箔にそれぞれ溶接された溶接部とから成り、前記一対の電極の各被封止部に凹形状と凸形状によって構成された凹凸部を形成したことを特徴とする。
従って、点消灯時に発生する応力が凹凸部で分散されて大きなクラックが生じ難いため、電極リークの発生を防止することができる。
請求項2に記載した発明にあっては、前記凹形状を螺旋状に形成したので、凹凸部を有する電極の加工を容易に行うことができる。
請求項3に記載した発明にあっては、前記凹形状を離隔して複数形成したので、放電灯の点消灯時に発生する応力が凹形状と凸形状で分散され易く、クラックの発生の抑制効果が大きい。
請求項4に記載した発明にあっては、前記凹形状と前記凸形状が連続する部分を曲面状に形成したので、応力集中が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
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。車輌用放電灯は車輌用前照灯に備えられている。
車輌用前照灯1は、車体の前端部における左右両端部に取り付けられて配置されている。
車輌用前照灯1は、図1に示すように、前方に開口された凹部を有するランプハウジング2と該ランプハウジング2の開口面を閉塞するカバー3とを備え、ランプハウジング2とカバー3によって灯具外筐4が構成されている。灯具外筐4の内部空間は灯室5として形成されている。
ランプハウジング2の後端部には前後に貫通された挿通孔2aが形成され、該挿通孔2aはバックカバー6によって閉塞されている。ランプハウジング2の下端部には上下に貫通された配置孔2bが形成されている。
灯室5には、図示しない光軸調整機構によってリフレクター7が傾動可能に支持されている。リフレクター7の後端部には前後に貫通された取付孔7aが形成されている。
リフレクター7の取付孔7aには放電灯(車輌用放電灯)8が取り付けられている。
ランプハウジング2の配置孔2bには放電灯点灯装置9が取り付けられている。放電灯点灯装置9は、ケース体10の内部に図示しない点灯回路が収納されて成る。ケース体10の外周面には入力側コネクター11が設けられ、ケース体10の上面には出力側コネクター12が設けられている。入力側コネクター11は図示しない電源供給回路に接続されている。
出力側コネクター12は給電コード13を介して始動装置14に接続され、該始動装置14のコネクター14aが放電灯8の後述するソケットに接続されている。
放電灯8の点灯は、電源供給回路の電源電圧を放電灯点灯装置9の点灯回路によって昇圧すると共に直交変換して高圧の交流電圧である点灯電圧(起動電圧)とし、給電コード13及び始動装置14を介して放電灯8に点灯電圧を印加し、放電が開始されることによって行われる。
灯室5には該灯室5に配置された各部の一部を遮蔽するためのエクステンション15が設けられている。灯室5には放電灯8から出射される光の一部を遮蔽する図示しないシェードが配置されている。
放電灯8は本体16がソケット17に接続されることにより構成されている(図2参照)。
本体16は外管18と該外管18の内部に配置された発光管19とを有し、外管18と発光管19が石英ガラスによって一体に形成されている。
外管18は発光管19等を覆う閉塞部18aと該閉塞部18aの前端部から前方へ突出された保持部18bとよって形成されている。
発光管19は、例えば、内容積22μl、内径2.6mmとされた発光部20と該発光部20の前後両端にそれぞれ連続するピンチシール部21、21とによって形成されている。ピンチシール部21、21はそれぞれ前後に延びる略円筒状に形成され、外径が発光部20の外径より小さくされている。
発光部20の内部には金属ハロゲン化物として、例えば、NaI、ScI3、ScBr3、InI、ZnI2が、それぞれ58:12.8:20:0.2:9の封入比率(重量%)で0.3mg封入されると共に希ガスとしてXeが15.5気圧の圧力で封入されている。尚、発光部20には水銀は封入されていない。
ピンチシール部21、21にはそれぞれ前後に長い略丸軸状に形成され、例えば、0.1%の酸化ナトリウムを含み、直径0.3mm〜0.4mm、全長6〜8mmとされた電極22、22が、例えば、4.2mmの間隔で保持されている。
ピンチシール部21、21には、例えば、幅1.5mm、厚さ20μmのモリブデン箔23、23がそれぞれ封止され、該モリブデン箔23、23の一端部にはそれぞれ電極22、22が溶接されている。
前側に位置するモリブデン箔23の前端部には第1のリード線24が接続されている。第1のリード線24は発光管19の前側のピンチシール部21から前方へ突出され、保持部18bを貫通されて外管18の外部へ突出され、この突出された部分が接続部24aとして設けられている。第1のリード線24の接続部24aは外部リード線25に溶接されて接続されている。
外部リード線25は上下に延びる垂直部25aと該垂直部25aの下端に連続し前後に延びる水平部25bとから成り、垂直部25aの上端部が第1のリード線24の接続部24aに接続され、水平部25bの後端部がソケット17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。
外部リード線25の水平部25bには絶縁スリーブ26が被着されている。絶縁スリーブ26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。
後側に位置するモリブデン箔23の後端部には前後に延びる第2のリード線27が接続されている。第2のリード線27は発光管19の後側のピンチシール部21から後方へ突出されている。第2のリード線27の後端部はソケット17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。
電極22は、図3に示すように、長手方向における両端側の部分を除く部分が被封止部28として設けられ、長手方向における一端側の部分を除く部分が発光部20の内部に突出された突出部29として設けられ、長手方向における他端側の部分を除く部分がモリブデン箔23に溶接される溶接部30として設けられている。
尚、図3及び図4以下に示す各図においては、左側に電極の側面図を示し、右側に電極の側面図の断面支持線S、Sにおける断面図を示す。また、図3以下の各図には、電極22に形成された形状(後述する凹凸部)に起因して発生すると想定されるクラック(マイクロクラック)Cの形状を概念的に示す。
被封止部28は発光管19のピンチシール部21に封止される。被封止部28には、例えば、螺旋状にされた溝状の凹形状28aが形成されている。従って、被封止部28の凹形状28a以外の部分が凸形状28bとされ、凹形状28aと凸形状28bによって凹凸部28cが構成されている。
凹形状28aと凸形状28bが連続する部分28d、28d、・・・は曲面状に形成されている(図3の拡大図参照)。
凹凸部28cは、例えば、加工領域の長さ1〜5mm、高さ(深さ)が電極径の1〜10%、凹部と凸部の間隔が電極径の5〜50%とされ、例えば、丸軸状の電極棒を軸回り方向に回転させると共に軸方向へ移動させた状態でレーザー光を照射して螺旋状の凹形状28aを形成することにより加工することができる。従って、螺旋状の凹形状28aを有する凹凸部28cの加工を容易に行うことができる。
突出部29は発光部20の内部に突出されており、ピンチシール部21に封止されていない部分である。
溶接部30はピンチシール部21に封止された状態でモリブデン箔23に溶接されている。溶接部30には凹凸部が形成されていない。
電極22は上記のように形成されており、被封止部28に凹凸部28cが形成されているため、放電灯8の点消灯時に発生する応力が凹形状28aと凸形状28bで分散され、生じ得るクラックが小さな所謂マイクロクラックであり、大きなクラックが生じ難い。
以上に記載した通り、放電灯8にあっては、電極22を被封止部28、突出部29及び溶接部30によって構成し、被封止部28に凹凸部28cを形成しているため、点消灯時に発生する応力が凹凸部28cで分散されて大きなクラックが生じ難いため、電極リークの発生を防止することができる。
また、被封止部28がピンチシール部21によって封止されているため、発光部20に封入された希ガスや金属ハロゲン化物がピンチシール部21に侵入することがなく、放電灯8の適正な点灯状態を確保することができる。
さらに、金属ハロゲン化物がピンチシール部21に侵入しないため、金属ハロゲン化物によってモリブデン箔23をピンチシール部21から剥離する応力が生じず、ピンチシール部21に対するモリブデン箔23の高い密着性が確保され、モリブデン箔23の封止部分におけるリーク(箔リーク)を防止することができる。
さらにまた、放電灯8にあっては、電極22の凹凸部28cが形成されていない部分である溶接部30がモリブデン箔23に溶接されるため、電極22がモリブデン箔23との良好な密着性が確保された状態で溶接され、電極22がモリブデン箔23に対して傾くことがなく、点灯状態の安定化を図ることができる。
加えて、電極22の凹形状28aと凸形状28bが連続する部分28dが曲面状に形成されているため、応力集中が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
以下に、電極の変形例を示す(図4乃至図9参照)。
第1の変形例に係る電極22Aは、図4に示すように、被封止部28Aと突出部29Aと溶接部30Aから成り、被封止部28Aに周方向に延びる溝状の凹形状28a、28a、・・・が軸方向に離隔して形成されている。従って、被封止部28Aの凹形状28a、28a、・・・以外の部分が凸形状28b、28b、・・・とされ、凹形状28a、28a、・・・と凸形状28b、28b、・・・によって凹凸部28cが構成されている。
第2の変形例に係る電極22Bは、図5に示すように、被封止部28Bと突出部29Bと溶接部30Bから成り、被封止部28Bに軸方向に延びる溝状の凹形状28a、28a、・・・が周方向に離隔して形成されている。従って、被封止部28Bの凹形状28a、28a、・・・以外の部分が凸形状28b、28b、・・・とされ、凹形状28a、28a、・・・と凸形状28b、28b、・・・によって凹凸部28cが構成されている。
第3の変形例に係る電極22Cは、図6に示すように、被封止部28Cと突出部29Cと溶接部30Cから成り、被封止部28Cに穴状の凹形状28a、28a、・・・が点在した状態で形成されている。従って、被封止部28Cの凹形状28a、28a、・・・以外の部分が凸形状28bとされ、凹形状28a、28a、・・・と凸形状28bによって凹凸部28cが構成されている。
上記した第1の変形例乃至第3の変形例に係る電極22A、22B、22Cにあっては、凹形状28a、28a、・・・が離隔して複数形成されているため、放電灯8の点消灯時に発生する応力が凹形状28a、28a、・・・と凸形状28b、28b、・・・で分散され易く、クラックの発生の抑制効果が大きくなる。
第4の変形例に係る電極22Dは、図7に示すように、被封止部28Dと突出部29Dと溶接部30Dから成り、被封止部28Dに軸方向に延びるスリット状の凹形状28aが形成されている。従って、被封止部28Dの凹形状28a以外の部分が凸形状28bとされ、凹形状28aと凸形状28bによって凹凸部28cが構成されている。
第5の変形例に係る電極22Eは、図8に示すように、被封止部28Eと突出部29Eと溶接部30Eから成り、被封止部28Eに軸方向に延び直交する状態で交差されたスリット状の凹形状28a、28aが形成されている。従って、被封止部28Eの凹形状28a、28a以外の部分が凸形状28bとされ、凹形状28a、28aと凸形状28bによって凹凸部28cが構成されている。
第6の変形例に係る電極22Fは、第1の変形例に係る電極22Aに対して凹形状と凸形状の形成位置を反対にした構成であり、図9に示すように、被封止部28Fと突出部29Fと溶接部30Fから成り、被封止部28Fに周方向に延びる凸形状28b、28b、・・・が軸方向に離隔して形成されている。従って、被封止部28Fの凸形状28b、28b、・・・以外の部分が凹形状28a、28a、・・・とされ、凸形状28b、28b、・・・と凹形状28a、28a、・・・によって凹凸部28cが構成されている。
電極22Fにあっては、例えば、凸形状28b、28b、・・・が凹形状28a、28a、・・・として形成される部分を切削することにより形成される。従って、切削しない部分である突出部29Fを大きな径にすることが可能であり、突出部29Fを大きくすることにより、高い管電圧を確保するために電流値を高く設定した場合の電流値の負荷に対応することができる。
尚、上記には、凹形状と凸形状の形成位置を反対にした構成の例として第6の変形例に係る電極22Fを示したが、第2の変形例乃至第5の変形例についても凹形状と凸形状の形成位置を反対にした構成とする電極を形成することが可能である。
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。
8…放電灯(車輌用放電灯)、18…外管、19…発光管、20…発光部、21…ピンチシール部、22…電極、23…モリブデン箔、28…被封止部、28a…凹形状、28b…凸形状、28c…凹凸部、28d…部分、29…突出部、30…溶接部、22A…電極、22B…電極、22C…電極、22D…電極、22E…電極、22F…電極
Claims (4)
- 外管と該外管の内部に配置され石英ガラスによって形成された発光管と該発光管の内部に配置された一対の電極とを備え前記発光管の内部に水銀が封入されていない車輌用放電灯であって、
前記発光管は希ガスと金属ハロゲン化物が封入された発光部と該発光部を挟んだ反対側において前記発光部に連続して設けられた一対のピンチシール部とを有し、
前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれモリブデン箔が封止された状態で配置され、
前記一対の電極は、前記発光管の一対のピンチシール部にそれぞれ封止された被封止部と、該被封止部の各一端に連続し前記発光管の発光部に突出された突出部と、前記被封止部の各他端に連続し前記各モリブデン箔にそれぞれ溶接された溶接部とから成り、
前記一対の電極の各被封止部に凹形状と凸形状によって構成された凹凸部を形成した
ことを特徴とする車輌用放電灯。 - 前記凹形状を螺旋状に形成した
ことを特徴とする請求項1に記載の車輌用放電灯。 - 前記凹形状を離隔して複数形成した
ことを特徴とする請求項1に記載の車輌用放電灯。 - 前記凹形状と前記凸形状が連続する部分を曲面状に形成した
ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の車輌用放電灯。
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