JP2011159543A - 車輌用放電灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 配光性能及び発光効率の向上を図る。
【解決手段】 直流点灯方式によって発光され、ソケットに取り付けられた外管と、発光部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細管部とから成り外管の内部に配置されセラミックによって形成された発光管と、発光管の内部に配置された陰極側電極及び陽極側電極と、陰極側電極と陽極側電極にそれぞれ接続され少なくとも各一部が外管の内部に配置された２本のリード線とを設け、陰極側の細管部の長さが陽極側の細管部の長さより短くされ、陰極側電極を陽極側電極を挟んでソケットの反対側に配置した。
【選択図】 図２

Description

本発明は車輌用放電灯に関する。詳しくは、陰極側の細管部の長さを陽極側の細管部の長さより短くすると共に陰極側電極を前記陽極側電極を挟んでソケットの反対側に配置して配光性能及び発光効率の向上を図る技術分野に関する。

車輌用前照灯は、一般の照明灯とは異なり、精密な配光制御が必要であるため、均一で棒状、かつ、明暗比の高い発光形状が求められる。白熱灯やハロゲン灯のフィラメントにはそのような特徴が備わっているため、車輌用前照灯用の光源として長く用いられてきた。

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石英ガラスを用いた放電灯を備えたものが普及している。

一般に、放電灯は、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石英ガラス製の発光管が、発光管の保護や温度の安定等を目的とした外管の内部に配置されている。

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細管部とから成る。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、細管部の径より大きくされている。

発光管はセラミックによって形成されているものもある（例えば、特許文献１参照）。

放電灯にあっては、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。

一般に、このような放電灯においては、点灯方式として交流点灯方式が用いられてきた。その主な理由は、直流点灯方式の場合は、封入物質である水銀とそれ以外のヨウ化物がアーク内で分離してしまい、アークに色分離が発生してしまうためである。近年、色分離の主な原因である水銀を無くした放電灯においては、直流点灯方式が用いられる例もある（例えば、特許文献２参照）。

直流点灯方式の放電灯にあっては、一対の電極がそれぞれ陰極側電極と陽極側電極とされ、アークの発生時に陰極側電極から放出された熱電子が陽極側電極に衝突する。

特表２００７−５２１６２０号公報 特開２００７−２５０２２５号公報

ところが、発光管がセラミックによって形成された放電灯は、発光管の封止をフリットガラスと称される低融点ガラスによって行っているため、封止部分の温度を低くする必要があり、細管部を長くし該細管部の先端部分を封止する構造とされている。

従って、発光管の全長が長いため、発光部から出射された光が発光管によって遮蔽される可能性が高くなってしまい、車輌用前照灯の構成においては配光性能が悪化するおそれがある。

また、放電灯の発光効率は発光管の内部における最冷点温度に依存するが、直流点灯方式を用いた場合には、陰極側の温度が陽極側の温度に対して低いため、最冷点温度になる陰極側の温度を上げて発光効率の向上を図る必要がある。

そこで、本発明車輌用放電灯は、配光性能及び発光効率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、直流点灯方式によって発光されるようにし、ソケットに取り付けられた外管と、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細管部とから成り前記外管の内部に配置されセラミックによって形成された発光管と、前記発光管の内部に配置された陰極側電極及び陽極側電極と、前記陰極側電極と前記陽極側電極にそれぞれ接続され少なくとも各一部が前記外管の内部に配置された２本のリード線とを備え、陰極側の前記細管部の長さが陽極側の前記細管部の長さより短くされ、前記陰極側電極を前記陽極側電極を挟んで前記ソケットの反対側に配置したものである。

従って、車輌用放電灯にあっては、陽極側電極を挟んでソケットと反対側に配置された陰極側の細管部の長さが陽極側の細管部の長さより短い。

本発明車輌用放電灯は、直流点灯方式によって発光される車輌用放電灯であって、ソケットに取り付けられた外管と、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細管部とから成り前記外管の内部に配置されセラミックによって形成された発光管と、前記発光管の内部に配置された陰極側電極及び陽極側電極と、前記陰極側電極と前記陽極側電極にそれぞれ接続され少なくとも各一部が前記外管の内部に配置された２本のリード線とを備え、陰極側の前記細管部の長さが陽極側の前記細管部の長さより短くされ、前記陰極側電極を前記陽極側電極を挟んで前記ソケットの反対側に配置したことを特徴とする。

従って、陰極側電極がリード線からの熱伝導の影響が少なく放熱し難いため、陰極側電極を陽極側電極を挟んでソケットの反対側に配置することにより温度の低下が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

また、陰極側の細管部を陽極側の細管部より短くすることにより、陰極側電極の細管部における熱容量が小さくなり、陰極側の温度低下が抑制されて一層の発光効率の向上を図ることができる。

さらに、陰極側の細管部を陽極側の細管部より短くすることにより、発光部から車輌用放電灯の前端までの距離が短縮化され、発光部から出射され配光パターンに必要とされる光が放電灯の前端で遮られることがなく、良好な配光性能を確保することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、前記発光管の外面における前記陰極側電極を覆う位置に保温膜を形成したので、アークからの放射熱によって発光管における保温膜が形成された陰極側の部分の温度が上昇し、発光効率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、前記保温膜を前記陽極側電極側の一端が前記陰極側電極における前記陽極側電極側の先端より前記陽極側電極側に突出しない位置に配置している。

従って、発光部から出射され配光パターンに必要とされる光が保温膜に遮蔽されることがなく、配光性能の低下を防止することができる。

請求項４に記載した発明にあっては、前記発光管の前記陰極側電極を覆う位置に前記発光管の他の部分より厚みの厚い厚肉部を形成したので、発光管の強度が高くなり、発光部に対する早期のリークの発生を防止することができる。

請求項５に記載した発明にあっては、前記厚肉部を前記陽極側電極側の一端が前記陰極側電極における前記陽極側電極側の先端より前記陽極側電極側に突出しない位置に配置している。

従って、発光部から出射され配光パターンに必要とされる光が厚肉部を透過することがなく、配光性能の低下を防止することができる。

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が水平な状態で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は図示しない接続コードによって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し、給電コード１３及び始動装置１４を介して放電灯８に始動電圧を印加し、放電が開始されることによって行われる。放電灯８に対する点灯方式としては直流点灯方式が用いられている。

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が配置されている。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とを有している。発光管１９はセラミックによって形成されている。

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とが一体に形成されて成る。

発光管１９は発光部２０と該発光部２０の前後両端にそれぞれ連続する細管部２１、２２によって形成されている。細管部２１、２２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。前側に位置する細管部２１は後側に位置する細管部２２より前後方向における長さが短くされている。

発光部２０の内部及び細管部２１、２２の発光部２０側における各端部の内部にはヨウ化物とキセノンやアルゴン等の希ガスとが封入されている。発光部２０の前後方向における中間部は前後に延びる略円筒状にされた平坦部２０ａとして設けられている（図３参照）。平坦部２０ａの前後方向における長さＬ１は２．０ｍｍ以上にされている。

細管部２１、２２の内部にはそれぞれ前後に長く形成された陰極側電極２３と陽極側電極２４が前後に離隔して配置されている。陰極側電極２３の後端部２３ａと陽極側電極２４の前端部２４ａとは外管１８の発光部２０の内部に位置されている。

上記したように、放電灯８にあっては、点灯方式として直流点灯方式が用いらており、アークの発生時に陰極側電極２３から放出された熱電子が陽極側電極２４に衝突し、陽極側電極２４は温度が上昇するため陰極側電極２３よりも電極径を大きくするか熱容量を大きくすることにより電極の溶損を防止している。

陰極側電極２３の細管部２１から発光部２０側への突出量Ｓ１は２．０ｍｍ以下にされている。陽極側電極２４の細管部２２から発光部２０側への突出量Ｓ２は２．０ｍｍ以上にされている。

細管部２１の内周面と陰極側電極２３の外周面との間には空間が形成されており、この空間の前後方向における長さＬ２は１．０ｍｍ以下にされている。

発光部２０の前端部から細管部２１の後端部における外周面には保温膜２５が形成されている。保温膜２５は可視光や赤外光を吸収又は反射し発光管１９の陰極側電極２３が配置された部分の温度の低下を抑制する効果を有し、後端が、例えば、陰極側電極２３の後端に一致されている。尚、保温膜２５は後端が陰極側電極２３の後端より前側に位置するように形成されていてもよい。

陰極側電極２３の前端には第１のリード線２６が接続されている（図２及び図３参照）。第１のリード線２６は発光管１９の前側の細管部２１から前方へ突出され、保持部１８ｂを貫通されて外管１８の外部へ突出された部分を有する。第１のリード線２６の外管１８の外部へ突出された部分は所定の方向へ屈曲され、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。

第１のリード線２６は細管部２１の内部に配置され陰極側電極２３に接続された第１の部分２６ａと該第１の部分２６ａの前端に連続された第２の部分２６ｂとから成り、第１の部分２６ａが、例えば、モリブデンによって形成され、第２の部分２６ｂが、例えば、ニオブによって形成されている。

第１の部分２６ａにはモリブデンコイル２６ｃが巻き付けられている。第２の部分２６ｂのうち細管部２１の内部に配置された部分は、フリットガラス（低融点ガラス）によって封止されている。

第１のリード線２６は一部が外管１８の保持部１８ｂに保持され、外管１８の外部へ突出された部分における一部を除いた部分に絶縁スリーブ２７が被着されている。絶縁スリーブ２７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。

陽極側電極２４の後端には略前後に延びる第２のリード線２８が接続されている。第２のリード線２８は発光管１９の後側の細管部２２から後方へ突出されている。第２のリード線２８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。

第２のリード線２８は細管部２２の内部に配置され陽極側電極２４に接続された第１の部分２８ａと該第１の部分２８ａの後端に連続された第２の部分２８ｂとから成り、第１の部分２８ａが、例えば、モリブデンによって形成され、第２の部分２８ｂが、例えば、ニオブによって形成されている。

第１の部分２８ａにはモリブデンコイル２８ｃが巻き付けられている。第２の部分２８ｂのうち細管部２２の内部に配置された部分は、フリットガラスによって封止されている。

外管１８の内部には第２のリード線２８に取り付けられたゲッター２９が配置されている。ゲッター２９は外管１８の内部に存在し得る不純物（不純ガス）を吸着して寿命中の発光効率の低下の防止等を図る機能を有する。

放電灯８にあっては、外管１８の内周面と発光部２０における平坦部２０ａの外周面との間隔Ｈ１が１．０ｍｍ以下にされている（図２参照）。また、外管１８の内部における発光管１９の外側の空間にはシュラウドガスとしてアルゴンガスが封入されている。アルゴンガスの気圧は０．３ａｔｍ〜０．９ａｔｍにされている。

一般に、放電灯（車輌用放電灯）においては、良好な配光性能を維持するために、発光効率の向上及び発光部の内部に発生するアークの屈曲（アーク曲がり）を抑制する必要があるため、発光部の径が小さくされている。しかしながら、発光部の径を小さくすると、発光部の上部における温度上昇を来たし、発光管の失透やクッラックの発生により長寿命化を阻害してしまう。

そこで、放電灯８にあっては、上記したように、外管１８の内周面と発光部２０における平坦部２０ａの外周面との間隔Ｈ１を１．０ｍｍ以下にし、発光部２０から外管１９への放熱効率の向上を図り、発光部２０の温度上昇を抑制するようにしている。

また、外管１８の内部における発光管１９の外側の空間にアルゴンガスを封入することにより、発光部２０から外管１９への良好な熱伝達性を確保するようにしている。尚、放電灯８にあっては、アルゴンガスの気圧を０．３ａｔｍ〜０．９ａｔｍにすることにより、シュラウドガスが封入された空間における放電の発生を防止すると共に当該空間の気密性の確保を図るようにしている。

以上に記載した通り、放電灯８にあっては、陰極側電極２３を陽極側電極２４の前側に位置するようにし、前側に位置する細管部２１の前後方向における長さを後側に位置する細管部２２の前後方向における長さより短くしている。

陰極側電極２３はリード線からの熱伝導の影響が少なく放熱し難いため、陰極側電極２３を前側に配置することにより温度の低下が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

また、陰極側の細管部２１を陽極側の細管部２２より短くすることにより、細管部２１における熱容量が小さくなり、陰極側の温度低下が抑制されて一層の発光効率の向上を図ることができる。

例えば、陰極側の細管部２１の長さＬ３と陽極側の細管部２２の長さＬ４は、０．４×Ｌ４≦Ｌ３≦０．８×Ｌ４、１０ｍｍ≦Ｌ４≦１５ｍｍであることが好ましい。

即ち、Ｌ３が０．４×Ｌ４より小さいと、過渡時の封止部の熱応力が大きくなり、この結果、クラックやリークが発生して寿命耐久性が低下する。また、封止部の温度が上昇するため、ヨウ化物等の封入物とフリットガラスが反応し、これらの封入物が消失することによって働程性能（光束維持率）も低下する。

一方、Ｌ３が０．８×Ｌ４より大きいと、発光管内の最冷点温度が低下するため、封入物の発光に悪影響が及び発光効率が低下する。

従って、陰極側の細管部２１の長さＬ３と陽極側の細管部２２の長さＬ４との関係が、０．４×Ｌ４≦Ｌ３≦０．８×Ｌ４、１０ｍｍ≦Ｌ４≦１５ｍｍを満たすことにより、封止部の温度が最適化され、ヨウ化物等の封入物とフリットガラスとの反応や熱応力によるクラックやリークの抑制が可能になると共に最冷点温度の上昇によって発光効率も向上する。

尚、細管部２１の径を細管部２２の径より小さくして細管部２１における熱容量を小さくし、陰極側の温度低下の一層の抑制を図ることも可能である。

さらに、陰極側の細管部２１を陽極側の細管部２２より短くすることにより、発光部２０から放電灯８の前端までの距離が短縮化され、発光部２０から出射されリフレクター７で反射された光が放電灯８によって遮蔽され難くなり、良好な配光性能を確保することができる。

尚、放電灯８にあっては、図１に示すように、鉛直線Ｐに対する後方側への角度θが約５５°以内で出射される光を前方へ照射される光として使用しており、この角度θの範囲内で出射されリフレクター７で反射された光が放電灯８によって遮蔽されない長さに細管部２１を設定することが望ましい。

上記したように、発光部２０の内部及び細管部２１、２２の発光部２０側の端部の内部にはヨウ化物が封入されているが、最冷点温度を上げるためには陰極側の空間におけるヨウ化物の封入量を増やしヨウ化物が高い密度で存在することが望ましい。

そこで、放電灯８にあっては、上記したように、細管部２１の内周面と陰極側電極２３の外周面との間に存在する空間の前後方向における長さＬ２を１．０ｍｍ以下にすることにより、細管部２１と陰極側電極２３の間の空間の容積を小さくしてヨウ化物が陰極側に高い密度で存在するようにし、最冷点温度を高めて発光効率の向上を図るようにしている。

また、陰極側電極２３の細管部２１から発光部２０側への突出量Ｓ１を２．０ｍｍ以下にすることにより、陰極側の発光管における内壁の温度が上昇し、陰極側の空間に存在するヨウ化物の密度が高くなる。

放電灯８にあっては、上記したように、発光部２０の前端部から細管部２１の後端部における外周面に保温膜２５が形成されている。従って、アークからの放射熱によって発光管１９における保温膜２５が形成された陰極側の部分の温度が上昇し、発光効率の一層の向上を図ることができる。

また、保温膜２５の形成範囲を後端が陰極側電極２３の後端に一致する範囲にすることにより、発光部２０から出射され配光パターンに必要とされる光が保温膜２５に遮蔽されることがなく、配光性能の低下を防止することができる。

尚、放電灯８においては、上記したように、陰極側の空間に存在するヨウ化物の密度が高くされているが、ヨウ化物の封入量によってはヨウ化物により発光管１９の形成材料であるアルミナ（セラミック）が浸食され、発光部２０に早期のリークが生じるおそれがある。

そこで、放電灯８にあっては、図４に示すように、発光管１９における陰極側電極２３を覆う部分を発光管１９の他の部分より厚みの厚い厚肉部１９ａとして形成することが望ましい。尚、厚肉部１９ａを形成した場合においても、その外周に保温膜２５を形成してもよい。

このように発光管１９に厚肉部１９ａを形成することにより、発光管１９の強度が高くなり、発光部２０に対する早期のリークの発生を防止することができる。

また、厚肉部１９ａの形成範囲を、保温膜２５の形成範囲と同様に、後端が陰極側電極２３の後端に一致する範囲にし、発光部２０から出射され配光パターンに必要とされる光が厚肉部１９ａを透過しないようにすることが望ましい。

放電灯８にあっては、上記したように、鉛直線Ｐに対する後方側への角度θが約５５°以内で出射される光を前方へ照射される光として使用している。

尚、放電灯８の成形に際しては、加工上、発光管１９において屈曲する部分の厚み（肉厚）が変化し易く、厚みが変化する部分を透過された光は所望の方向へ進行せず配光性能が低下するおそれがある。

そこで、放電灯８にあっては、上記したように、発光部２０に前後に２．０ｍｍ以上延びる平坦部２０ａを形成すると共に陽極側電極２４の細管部２２からの突出量Ｓ２を２．０ｍｍ以上にし、発光部２０から角度θが５５°以内で出射された光が平坦部２０ａを透過されるようにし、配光性能の向上を図るようにしている。

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。

図２乃至図４と共に本発明車輌用放電灯の最良の形態を示すものであり、本図は、車輌用前照灯の概略断面図である。 一部を断面にして示す放電灯の拡大側面図である。 一部を示す拡大断面図である。 発光管に厚肉部が形成された例を示す拡大断面図である。

８…放電灯（車輌用放電灯）、１７…ソケット、１８…外管、１９…発光管、１９ａ…厚肉部、２０…発光部、２１…細管部、２２…細管部、２３…陰極側電極、２４…陽極側電極、２５…保温膜、２６…第１のリード線、２８…第２のリード線

Claims (5)

1. 直流点灯方式によって発光される車輌用放電灯であって、
   ソケットに取り付けられた外管と、
   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細管部とから成り前記外管の内部に配置されセラミックによって形成された発光管と、
   前記発光管の内部に配置された陰極側電極及び陽極側電極と、
   前記陰極側電極と前記陽極側電極にそれぞれ接続され少なくとも各一部が前記外管の内部に配置された２本のリード線とを備え、
   陰極側の前記細管部の長さが陽極側の前記細管部の長さより短くされ、
   前記陰極側電極を前記陽極側電極を挟んで前記ソケットの反対側に配置した
   ことを特徴とする車輌用放電灯。
2. 前記発光管の外面における前記陰極側電極を覆う位置に保温膜を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用放電灯。
3. 前記保温膜を前記陽極側電極側の一端が前記陰極側電極における前記陽極側電極側の先端より前記陽極側電極側に突出しない位置に配置した
   ことを特徴とする請求項２に記載の車輌用放電灯。
4. 前記発光管の前記陰極側電極を覆う位置に前記発光管の他の部分より厚みの厚い厚肉部を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用放電灯。
5. 前記厚肉部を前記陽極側電極側の一端が前記陰極側電極における前記陽極側電極側の先端より前記陽極側電極側に突出しない位置に配置した
   ことを特徴とする請求項４に記載の車輌用放電灯。

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