JP2011228013A

JP2011228013A - 車輌用放電灯

Info

Publication number: JP2011228013A
Application number: JP2010094085A
Authority: JP
Inventors: Masaya Shito; 雅也志藤
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-11-10
Also published as: CN102222596B; CN102222596A; US20110254439A1; US8441190B2

Abstract

【課題】車両用灯具の起動電圧の低下による起動の確実性及び製造コストを低減する。
【解決手段】直流点灯方式によって発光され、ソケット１７に取り付けられた外管１８と、発光部２０と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２１、２２とから成り外管の内部に配置された発光管１９と、発光管の内部に配置された陰極側電極２３及び陽極側電極２４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２６、２８とを備え、外管の内部における発光管の外側の空間に負圧の不活性ガスを充填し、発光管の陽極側に位置する細管部の外周面に金属膜２５若しくは金属酸化膜２５を塗布又は金属線２５を巻回し、起動時において陽極側電極に負極性の高電圧パルスを印加した。
【選択図】図２

Description

本発明は車輌用放電灯に関する。詳しくは、起動時において陽極側電極に負極性の高電圧パルスを印加して起動電圧を低下させて始動回路等の小型化等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、車輌用前照灯の光源として広く用いられている。

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。

一般に、放電灯は、一対の電極を保持し内部に不活性ガス等の気体が封入された発光管が、該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。

放電灯にあっては、電極に高電圧パルスが印加され、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は、点灯方式として交流点灯方式と直流点灯方式（例えば、特許文献１参照）があり、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ている。

直流点灯方式の放電灯は、電極の極性の切替がないため、陰極側電極と陽極側電極のそれぞれの負荷に対して専用の設計が可能である交流点灯方式の放電灯に比して電極に対する負荷を軽減することができる等の利点を有している。

特開２００７−２５０２２５号公報

ところで、車輌用灯具の光源として用いられる車輌用放電灯は、一般照明用の放電灯に比して、起動の確実性（１００％の起動性）及び起動後の立ち上がり特性の迅速性を確保することが不可欠であり、立ち上がり特性の迅速化を図るために、点灯直後（起動直後）の電力を高めた上で封入する不活性ガスの圧力を高めている。

ところが、立ち上がり特性の迅速化を図るために不活性ガスの圧力を高めると、車輌用放電灯の起動時における起動電圧が高くなってしまい、起動の確実性を阻害するおそれがある。

また、起動電圧を高めるためには、放電灯に起動電圧を印加するための始動回路の大型化を来たしてしまい、製造コストが高騰してしまう。

そこで、本発明車輌用放電灯は、起動電圧の低下による起動の確実性及び製造コストの低減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、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、前記外管の内部における前記発光管の外側の空間に負圧の不活性ガスを充填し、前記発光管の陽極側に位置する細管部の外周面に金属膜若しくは金属酸化膜を塗布又は金属線を巻回し、起動時において前記陽極側電極に負極性の高電圧パルスを印加したものである。

従って、車輌用放電灯にあっては、陽極側電極に負極性の高電圧パルスが印加されて起動する。

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、前記外管の内部における前記発光管の外側の空間に負圧の不活性ガスを充填し、前記発光管の陽極側に位置する細管部の外周面に金属膜若しくは金属酸化膜を塗布又は金属線を巻回し、起動時において前記陽極側電極に負極性の高電圧パルスを印加することを特徴とする。

従って、起動時における起動電圧を低下させることができ、起動電圧の低下による起動の確実性及び製造コストの低減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、前記陽極側電極として酸化トリウムが添加されたタングステンを用いている。

従って、起動時に陽極側電極に高電圧パルスを印加したときの電子の放出に伴う損失が小さくなり、陽極側電極の温度上昇が抑制されると共に陽極側電極の溶損が抑制されるため、放電灯の長寿命化及び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、前記発光管の発光部の前記一対の細管部を結ぶ方向に直交する方向における最大内径を３ｍｍ以下にしている。

従って、陽極側電極及び陰極側電極と発光部の内面との間隔が小さいため、起動電圧の低下を図ることができる。

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（起動）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に高電圧パルスを印加し、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。

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はアルミナ等のセラミックによって形成され、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とによって構成されている。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。

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不活性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形成された平坦部２０ａとして設けられている（図３参照）。発光部２０の最大内径、即ち、平坦部２０ａの内径Ｄは、例えば、３ｍｍ以下、好ましくは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下にされている。

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とは発光部２０の内部に位置されている。

尚、上記には、陰極側電極２３が前側に位置され陽極側電極２４が後側に位置された例を示したが、逆に、陰極側電極２３が後側に位置され陽極側電極２４が前側に位置されていてもよい。

陰極側電極２３は、例えば、細径の針状に形成され、陽極側電極２４は、例えば、太い棒状に形成され断面積が陰極側電極２３の断面積より大きくされている。陽極側電極２４としては、例えば、酸化トリウムが添加されたタングステンが用いられている。

発光管１９の陽極側に位置する細管部２２の外周面には金属膜２５若しくは金属酸化膜２５が塗布又は金属線２５が巻回されている。

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）を吸着して放電灯８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の内部における発光管１９の外側の空間にシュラウドガスとして、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスや窒素ガスが封入されている。アルゴンガスの気圧は０．９ａｔｍ以下、好ましくは、０．１ａｔｍ以下にされている。

放電灯８にあっては、上記したように、点灯方式として直流点灯方式が用いられており、陽極側電極２４に負極性の高電圧パルスが印加されて起動される。従って、放電灯８にあっては、起動時に陽極側電極２４から電子が放出され放出された電子が陰極側電極２３に衝突し、陽極側電極２４が起動時における電子の発生側とされ、陰極側電極２３がグランド側とされている。

上記のように、放電灯８においては、起動時に陽極側電極２４に高電圧パルスが印加され、印加される高電圧パルスが負極性であるため、起動後（点灯後）において電子が高電圧パルスを印加した側からグランド側、即ち、陽極側電極２４側から陰極側電極２３側へ流れる。

高電圧パルスが印加されたときに外管１８の内部における発光管１９の外側の空間に負圧の不活性ガスが封入されていると、高電圧パルスが印加された側の第２のリード線２８と金属膜２５若しくは金属酸化膜２５又は金属線２５との間に誘電体バリア放電が引き起こされる。

誘電体バリア放電が引き起こされると、高電圧パルスが印加された陽極側電極２４の周囲の不活性ガスが電離して電子が発生し強い電界が生じると共に紫外光も発生する。誘電体バリア放電後に主放電が起こり、電子が陽極側電極２４側から陰極側電極２３側へ流れるが、陽極側電極２４の周囲には誘電体バリア放電の強い電界及び紫外光によって多数の電子が励起されているため、これらの電子を「種」にして急激に電子流が増大する。

このように誘電体バリア放電の効果によって電子流が増大するため、放電灯８の起動が確実に行われ、その分、起動電圧を低くすることができる。また、起動電圧が低くなるため、その分、起動電圧を印加するための始動回路を小型化することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。

尚、印加する高電圧パルスが正極性の場合には、電子が陰極側電極２３側から陽極側電極２４へ流れるが、陰極側電極２３側には金属膜２５が存在しないため誘電体バリア放電の効果が低く電子がほとんど存在せず、起動電圧を低くすることが困難である。また、同様に、シュラウドガスが不活性ガスでなかったりシュラウドガスの圧力が高い場合にも、誘電体バリア放電の効果が低く、起動電圧を低くすることが困難である。

また、アルゴンガスは不活性ガスの中でも熱伝達率が低いため、外管１８の内部における発光管１９の外側の空間にシュラウドガスとしてアルゴンガスを封入することにより、保温効果により発光管１９の発光効率を向上させることが可能である。

放電灯８にあっては、上記したように、陰極側電極２３を細径の針状に形成し、陽極側電極２４を太い棒状に形成し断面積を陰極側電極２３の断面積より大きくしている。陽極側電極２４と陰極側電極２３をこのような形状及び大きさにすることにより、陽極側電極２４に負極性の高電圧パルスが印加されたときに陽極側において電子崩壊が発生し易くなり、かつ、陰極側においては電界集中によりストリーマが発生し易くなり、陽極側電極２４に印加する起動電圧を低下させることが可能となる。

また、陽極側電極２４に負極性を印加し陰極側電極２３を細径の針状に形成したことにより、上記のように、ストリーマが陰極側電極２３の先端において発生し易くなり、陰極側電極２３の先端を加熱するため陰極側電極２３の先端からの電子の放出が容易となり、起動時から安定点灯時への遷移が確実になり、点灯の遷移の信頼性の向上を図ることもできる。

また、放電灯８にあっては、陽極側電極２４として酸化トリウムが添加されたタングステンが用いられている。酸化トリウムは仕事関数の低い金属材料であり、タングステンに酸化トリウムを添加することにより、陽極側電極２４の仕事関数が低下する。例えば、タングステンの仕事関数は４．２ｅＶであるが、酸化トリウムを添加したタングステンを用いると仕事関数が２．６ｅＶまで低下する。

このようにタングステンに仕事関数の低い酸化トリウムを添加することにより、起動時に陽極側電極２４に高電圧パルスを印加したときの電子の放出に伴う損失が小さくなり、起動電圧を低下させると共に陽極側電極２４の温度上昇が抑制されると共に陽極側電極２４の溶損が抑制されるため、放電灯８の長寿命化及び発光効率の向上を図ることができる。

また、酸化トリウムを添加したタングステンを陽極側電極２４として用いることにより、起動時における陽極側電極２４の温度上昇を抑制することができるため、その分、陽極側電極２４を小さくすることが可能となり、放電灯８の発光効率の向上を図ることができる。

放電灯８にあっては、高電圧パルスが陽極側電極２４に印加されるため、印加された高電圧パルスが陽極側電極２４及び発光部２０の内面を介して陰極側電極２３に達する。従って、陽極側電極２４及び陰極側電極２３と発光部２０の内面との間隔が小さいほど起動電圧を低くすることができる。

そこで、放電灯８にあっては、上記したように、発光部２０の最大内径である平坦部２０の内径Ｄを３ｍｍ以下、好ましくは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下にして陽極側電極２４及び陰極側電極２３と発光部２０の内面との間隔を小さくし、起動電圧の低下を図っている。

また、発光部２０の内部にはキセノンやアルゴン等の不活性ガスとともにヨウ化物が封入されているが、発光部２０の内径を小さくすることにより点灯時には発光部２０の温度が上昇するため、ヨウ化物が発光部２０よりも細管部２１、２２に多く沈着し易い。従って、発光部２０の内部はヨウ化物より誘電率が高いアルミナ等のセラミックの占有面積が大きくなるため、起動電圧が低下する。

以上に記載した通り、放電灯８にあっては、外管１８の内部における発光管１９の外側の空間に負圧の不活性ガスを充填し、発光管１９の陽極側に位置する細管部２２の外周面に金属膜２５若しくは金属酸化膜２５を塗布又は金属線２５を巻回し、起動時において陽極側電極２４に負極性の高電圧パルスを印加している。

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及び図３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。

８…放電灯（車輌用放電灯）、１７…ソケット、１８…外管、１９…発光管、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…金属膜（金属酸化膜、金属線）、２６…第１のリード線、２８…第２のリード線

Claims

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、
前記外管の内部における前記発光管の外側の空間に負圧の不活性ガスを充填し、
前記発光管の陽極側に位置する細管部の外周面に金属膜若しくは金属酸化物を塗布又は金属線を巻回し、
起動時において前記陽極側電極に負極性の高電圧パルスを印加する
ことを特徴とする車輌用放電灯。
前記陽極側電極として酸化トリウムが添加されたタングステンを用いた
ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用放電灯。
前記発光管の発光部の前記一対の細管部を結ぶ方向に直交する方向における最大内径を３ｍｍ以下にした
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。