JP2013525965A - 高圧放電ランプ - Google Patents

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Abstract

本発明は、2つの封止端部を有している透光性の放電容器と、封止端部から放電空間へ延在する2つの電極と、ガス放電を形成するために充填されている充填物と、前記電極へのエネルギー供給に封止端部から引き出された電流リード導体とを備え、点弧支援として用いられる導電層が配設された高圧放電ランプに関する。ここでは導電層が、少なくとも1つの第1の層部分と第2の層部分とからなり、第1の層部分は放電容器の第1の封止端部に配設され放電空間を取り囲む領域の表面まで、第2の層部分は放電容器の第2の封止端部に配設され放電空間を取り囲む領域の表面まで延在し、第1及び第2の層部分の放電空間を取り囲む領域に配設された部分が相互に間隔を空けて配設されガルバニック分離される。

Description

本発明は、請求項1の上位概念に記載の高圧放電ランプに関している。
この種の高圧放電ランプは、例えばEP 1 632 985 A1明細書に開示がある。この明細書には、車両用ヘッドランプのための高圧放電ランプが記載されており、ここでの高圧放電ランプは、透光性の放電容器を備えており、該透光性の放電容器は、放電空間を取り囲み、2つの封止端部を有している。さらに前記高圧放電ランプは、前記封止端部から放電空間内へ延在する2つの電極と、放電空間内に充填されガス放電を形成するための充填物と、電極へのエネルギー供給のための前記封止端部から引き出された給電線とを備えている。前記放電容器の表面には、点弧支援として用いられる導電層が設けられている。この点弧支援層は一体的に形成されている。前記点弧支援層は放電空間の長手方向の広がり全体に亘って延在しており、対称な実施形態によれば、放電容器の両側の封止端部に亘って延在し、非対称な実施形態によれば、放電容器の2つの封止端部のうちの一方に亘ってのみ延在している。
この一体的な点弧支援層は次のような欠点を有している。すなわち、前記点弧支援層は、高圧放電ランプの外管における付加的な点弧支援として用いられる補助放電との組合わせが不可能なことである。なぜならこの点弧支援層は、そのような補助放電に対しては放電容器に沿って電気的な短絡を引き起こしてしまうからである。また対称的な実施形態の場合では、そのような一体的な点弧支援層は、さらに次のような欠点を伴ってしまう。すなわち2つの電極に対するそれらの容量結合に基づいて電界が当該点弧支援層と2つの電極との間で対称的に分散し、それによって各電極は半分の電界しか得られなくなってしまう。それに対して従来技術による一体的な点弧支援層の非対称な実施形態の場合では、さらに次のような欠点も伴う。すなわちその有効性の度合が、点弧電圧パルスの半波極性に依存してしまい、2つの電極のうちのどちらが点弧電圧パルスのいわゆる"ホット"な電位を有しているか、すなわちアース電位よりも高い電位を印加されているかに左右されてしまうという欠点である。
発明の開示
それ故本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の高圧放電ランプにおいて、前述したような従来技術による欠点を有していない、より改善された点弧特性を実現することにある。
この課題は、請求項1記載の特徴を備えた本発明による高圧放電ランプによって解決される。この本発明の殊に有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
本発明による高圧放電ランプは、放電空間を取り囲み、2つの封止端部を有する透光性の放電容器と、前記封止端部から放電空間内へ延在している2つの電極と、ガス放電を形成するために放電空間内に充填された充填物と、電極へのエネルギー供給のために前記封止端部から引き出された電流リード導体とを具備している。また前記放電容器の表面には、点弧支援として用いられる導電層が配設される。本発明によれば、前記導電層は、少なくとも第1の層部分と、第2の層部分とからなっており、前記第1の層部分は、前記放電容器の第1の封止端部に配設され、前記放電容器の放電空間を取り囲んでいる領域の表面まで延在し、前記第2の層部分は、前記放電容器の第2の封止端部に配設され、前記放電容器の放電空間を取り囲んでいる領域の表面まで延在しており、それによって、前記第1の層部分と第2の層部分のうちの、前記放電容器の放電空間を取り囲んでいる領域の表面に配設されている部分が、相互に間隔を空けて配設され、前記層部分がガルバニック分離されている。
相互にガルバニック分離されて配設される導電層の2つの層部分は、放電容器の各封止端部から引き出され当該層部分が配設される電流リード導体に対して、それぞれ1つの良好な容量結合を有するようになる。このことは、第1の層部分が、放電容器の第1の封止端部から引き出される電流リード導体に対して1つの良好な容量結合を有し、さらに第2の層部分は、放電容器の第2の封止端部から引き出される電流リード導体に対して、1つの良好な容量結合を有することを意味している。それにより、2つの電極に点弧電圧パルスを印加し、当該点弧電圧に半波極性を持たせる、発明による点弧支援層の有効性は、些細なものとなる。それらの2つの層部分のガルバニック分離された配置構成に基づいて、点弧支援として用いられる導電層は、放電容器と外管の間に介在する空間内で当該放電容器の直ぐ上で補助放電を形成することにも適している。この補助放電は2つの層部分の間で形成され、2つの電極の間のガス放電の点弧に必要な点弧電圧を低減させ得る。
有利には、点弧支援として用いられる導電層の2つの層部分が高圧放電ランプの給電部と電極からガルバニック分離されて配設される。それにより、高圧放電ランプの付加的な電気的接続端子が不要となる。
有利には、第1の層部分は、放電容器の放電空間を取り囲む領域の表面において、第2の封止端部の方向で少なくとも当該第2の封止端部から放電空間内へ突出している第2の電極の高さまで延在しており、同じように、第2の層部分は、放電容器の放電空間を取り囲む領域の表面において、第1の封止端部の方向で少なくとも当該第1の封止端部から放電空間内へ突出している第1の電極の高さまで延在している。前記2つの層部分の構成によれば、第1の層部分と、放電容器の第1の封止端部から引き出された電流リード導体との間の容量結合が、第1の層部分と、放電容器の第2の封止端部から引き出され放電空間方向に突出する第2の電極との間の容量結合よりも大きいことが保証される。
同様に、前記第2の層部分と、放電容器の第1の封止端部から引き出された電流リード導体との間の容量結合が、第2の層部分と、放電容器の第1の封止端部から引き出され放電空間方向に突出する第1の電極との間の容量結合よりも大きいことも保証される。その結果、高圧放電ランプの点弧フェーズの期間中、第1の層部分と、放電容器の第2の封止端部から放電空間方向に突出する第2の電極との間、若しくは、第2の層部分と、放電容器の第1の封止端部から放電空間方向に突出する第1の電極との間で、高い電界強度を有する電界の構築が可能となる。この電界強度は、(点弧電圧パルスの極性と、当該点弧電圧パルスが2つの電極のうちのいずれに印加されるのかに応じて)、第1の層部分と第2の電極との間で誘電体バリア放電を生成するのに十分であり、また第2の層部分と第1の電極との間で誘電体バリア放電を生成するのにも十分である。この誘電体バリア放電によって、2つの電極間のガス放電の点弧に必要な点弧電圧が引き下げられ、それに伴って本発明による高圧放電ランプの始動性が改善される。
本発明の別の有利な実施形態によれば、第1の層部分と第2の層部分とがそれぞれ、放電容器の放電空間を取り囲む領域の長手方向の広がり全体に亘って延在している。この長手方向の広がりと称する概念は、ここでは2つの電極の放電側端部同士の仮想接続区間に平行して存在する広がり空間ないし拡張空間を意味する。但し前記第1の層部分は有利には、容量性の短絡を回避するために、放電容器の第2の封止端部までは延在しない。同じような理由から前記第2の層部分についても、放電容器の第1の封止端部までは延在しない。
本発明による高圧放電ランプは、有利には外管を有しており、この外管は、放電容器の少なくとも導電層を備えている領域を取り囲んでおり、これは、当該導電層をダメージから守るためと、高圧放電ランプの点弧フェーズ中に、前記放電容器と外管との間の介在空間において、前記導電層の第1の層部分と第2の層部分との間に補助放電を形成せしめるためである。この目的のために、さらに付加的に、前記介在空間内の空気圧を通常圧力より下げてもよいし、あるいは、例えば窒素若しくは希ガスを含むガス充填物を、5kPa〜15kPaの範囲の冷間時充填圧力(すなわち22℃のもとで測定される充填圧力)で介在空間に充填してもよい。
有利には本発明による高圧放電ランプの導電層は、当該導電層によって引き起こされる光の吸収をできるだけ僅かに抑えるために、透光性に構成され、特に有利には透明に構成されている。そのためこの高圧放電ランプは車両用ヘッドランプの光源として十分利用可能である。
本発明のさらに別の実施例によれば、前記放電容器の放電空間を取り囲む領域に延在する、第1の層部分と第2の層部分の延在部分がそれぞれ帯状に構成されている。それにより、点弧支援として用いられる導電性の層によって吸収される光はほぼなくなることが保証される。その他に、この帯状に形成される層部分は、ランプ口金にフィードバックされた帰還リード導体に対向するように存在し当該ヘッドランプにおける投影に何も寄与しない放電容器の表面領域に配置することが可能である。
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記第1及び第2の層部分がそれぞれ、放電容器の放電空間を取り囲む楕円形若しくは非球面領域のハーフシェル状表面の大部分を覆っている。このケースでは、前記層部分を、当該放電容器の放電空間を取り囲んでいるコーティング領域の選択的な加熱に用いることも可能である。なぜならそれらの層部分は、ガス放電中に生成される赤外線放射の一部を放電空間内へ戻すように反射するからである。
有利な実施例の説明
以下では、本発明を有利な実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施例による高圧放電ランプの側面図 本発明の第2実施例による高圧放電ランプの放電容器の側面図 本発明の第3実施例による高圧放電ランプの放電容器下側を示した平面図 本発明の第4実施例による高圧放電ランプの放電容器上側を示した平面図
図1に示されている本発明の第1実施例は、電力消費量が約35ワットの無水銀ハロゲン化金属高圧放電ランプである。この種の高圧放電ランプは主として自動車用ヘッドランプに使用されている。この高圧放電ランプは、24mm3の容積を有し、かつその両側が封止された石英ガラスからなる放電容器10を有している。この放電容器10内には、キセノン、金属ハロゲン化物、ナトリウム、スカンジウム、亜鉛、インジウムからなるイオン性充填物が気密に封入されている。放電空間106の領域においては、当該放電容器10の内部輪郭は円筒状に形成され、その外部輪郭は楕円状に形成されている。前記放電空間106の内径は、2.6mmであり、前記放電空間106の外径は6.3mmである。前記放電容器10の2つの端部101,102は、それぞれ溶融モリブデン箔を用いて封止されている。前記放電容器10の放電空間106内には2つの電極11,12が突出しており、これらの2つの電極11,12の間には、放射光の源となるアーク放電がランプ動作中に形成される。これらの電極11,12はタングステンからなっており、その厚さないし直径は0.3mmである。前記2つの電極11,12の光学的に有効な間隔は4.2mmである。前記電極11,12はそれぞれ、溶融モリブデン箔103,104と、口金から遠い側の電流リード導体13及び帰還電流リード導体17と、口金に近い側の電流リード導体14とを介して、実質的にプラスチックからなるランプ口金の電気的な接続端子と導電的に接続されている。
前記放電容器10の、口金から遠い側の第1の封止端部101内に埋め込まれているモリブデン箔103と、前記第1の封止端部101から引き出されている電流リード導体13と、ランプ口金15に帰還するように案内された帰還電流リード導体17は、前記第1の封止端部101から前記放電空間106内に突出する給電線を形成している。それに類似して放電容器10の、口金に近い側の第2の封止端部102内に埋め込まれているモリブデン箔104と、前記第2の封止端部102から引き出されている電流リード導体14は、第2の電極12のための給電線を形成している。前記放電容器10は、ガラス製の外管16によって取り囲まれている。
前記放電容器10の外表面には二分割された導電性の層107,107′が設けられており、これらの導電性の層107,107′は、点呼支援層として用いられ、透光的若しくは透明に形成されている。これらの導電性の層107,107′は、第1の層部分107と第2の層部分107′とからなり、前記第1の層部分107は、前記放電容器10の口金から遠い側の第1の封止端部101に配設され、前記放電空間106を取り囲む放電容器領域にて延在しており、前記第2の層部分107′は、前記放電容器10の口金に近い側の第2の封止端部102に配設され、同じように前記放電空間106を取り囲む放電容器領域にて延在している。いずれにせよ前記2つの層部分107,107′は、相互に間隔を開けて配設され、相互にガルバニック分離されている。前記第1の層部分107は、前記放電容器10の、前記帰還電流リード導体17とは反対側の表面領域に設けられており、前記第2の層部分107′は、前記放電容器10の、前記帰還電流リード導体17に向いた側の表面領域に設けられている。
高圧放電ランプは通常は水平な作動ポジションで用いられるので、すなわち水平に延在する電極11,12を有しているので、帰還電流リード導体17は当該電極11,12の下方に延在し、前記第1の層部分107は前記放電容器10の上側に配設され、前記2の層部分107′は前記放電容器10の下側に配設される。これらの2つの層部分107,107′は、前記電極11,12からガルバニック分離されて配設される。第1の層部分107は、第1の封止端部101内に埋め込まれているモリブデン箔103に対して良好な容量結合を有し、前記第2の層部分107′は、前記第2の封止端部102内に埋め込まれているモリブデン箔104に対して良好な容量結合を有している。前記2つの封止端部101,102は、圧潰封止部として形成されており、前記2つのモリブデン箔103,104は、その中に気密に埋め込まれている。
それ故前記2つの封止端部101,102はフラットな構成となり、その結果、モリブデン箔の面によって定められる平面に対して垂直方向の厚みは、当該平面に対して水平方向の厚みよりも僅かとなる。前記2つの層部分107,107′の前記封止端部101,102上に配設された部分は、実質的に前記モリブデン箔103,104に対して水平方向に延在している。前記第1の層部分107のうちの前記放電容器10の放電空間106を取り囲んでいる領域の上側に配設されている部分107aは、当該放電空間106の長手方向の広がり全体に亘って延在している。相応に前記第2の層部分107′のうちの前記放電容器10の放電空間106を取り囲んでいる領域の下側に配設されている部分107′aも同様に、当該放電空間106の長手方向の広がり全体に亘って延在している。この2つの層部分107,107′の前記部分107a,107′aは、それによって、前記放電容器10の放電空間を取り囲む領域の異なったハーフシェル状部分に配設される。
前記2つの層部分107,107′は、実質的に帯状に形成され、放電容器10の湾曲した表面に続いている。前記層部分107,107′は、ドーピングされた酸化スズ、例えばフッ素若しくはアンチモンでドープされた酸化スズ、又は、例えばホウ素及び/又はリチウムでドープされた酸化スズからなる。前記電極11,12間のガス放電点弧のための高圧パルスは、安全上の理由から通常は、口金に近い側の電流リード導体14を介して第2の電極に供給される。
外管16と放電容器10との間に介在する空間には、5kPa〜15kPaの範囲の冷間時充填圧力を有する不活性ガスが充填される。なおここでの冷間時充填圧力の概念とは、22℃の温度のもとで測定される充填圧力を意味する。また前記不活性ガスには僅かな量の酸素も混合する。この酸素量は次のように設定される。すなわち、一方では、酸化スズ層107からの酸素の拡散が阻害されつつ、他方では前記酸化スズ層107,107′内のドープ剤の酸化が起きないように設定される。これに対しては、充填ガス中の少ないppmの酸素含有量、例えば100ppmの酸素含有量(重量比)で既に十分である。前記不活性ガスは、有利には窒素若しくは希ガス、又は、希ガス混合気若しくは窒素−希ガス混合気である。また前記不活性ガスに対して代替え的に、前記放電容器10と外管との間の介在空間に、例えば5kPa〜15kPaの範囲の冷間時充填圧力を有する空気を充填してもよい。
図2から図4には、点呼支援として用いられる二分割式の導電層の構成に対する本発明のさらに別の実施例が概略的に示されている。
このさらなる別の実施例による高圧放電ランプも、図1に基づいて説明してきた前述の本発明の第1実施例による高圧放電ランプと同じ構造を有している。ただこれらのさらなる別の実施例による高圧放電ランプは、本発明の第1実施例による高圧放電ランプと、点弧支援層107,107′の構成だけが異なるものである。その他の詳細の全ては、本発明の実施例全部に共通して一致している。それ故、図2から図4においては、二分割式の点弧支援層を有する高圧放電ランプの放電容器のみが描写されており、図1から図4中の高圧放電ランプの同じ部材には同じ参照符号が付されている。
図2には、本発明の第2実施例による二分割式の点呼支援層207,207′が概略的に示されている。本発明の第2実施例による層部分207,207′は、第1実施例による層部分107,107′と次の点でのみ異なっている。すなわち前記層部分207,207′の封止端部101,102上に配設されている部分が、モリブデン箔103,104の領域において当該封止端部101,102を環状に取り囲んでいる点である。第1の層部分207の部分207aは、放電容器10の放電空間106を取り囲んでいる領域の上側に配設され、当該放電空間106の長手方向の広がり全体に亘って延在している。但し前記部分207aは、放電容器10の楕円状領域の上方のハーフシェル状部分の周面の一部に亘ってしか延在していない。第2の層部分207′の部分207′aは、放電容器10の放電空間106を取り囲んでいる領域の下側に配設され、当該放電空間106の長手方向の広がり全体に亘って延在している。但し前記部分207′aは、前記放電容器10の楕円状領域の下方のハーフシェル状部分の周面の一部に亘ってしか延在していない。前記放電容器10の楕円状領域の下側ないし下方のハーフシェル状部分は、帰還電流リード導体17に対向しており、前記放電容器10の楕円状領域の上側ないし上方のハーフシェル状部分は、前記帰還電流リード導体17とは反対側にある。この配置構成は、全ての実施例に対して当てはまるものである。
図3には、本発明の第3実施例による二分割式の点呼支援層307,307′が概略的に示されている。ここでの2つの層部分307,307′が放電容器10の下側の上に配設されている。前記2つの層部分307,307′の、封止端部101,102の上に配設されている部分307b,307′bは、ここでは、モリブデン箔103,104の領域において当該封止端部101,102の全幅ないし全周に亘って延在し、良好な容量結合を可能にさせる。楕円状の放電容器10の放電空間106を取り囲む領域の下方のハーフシェル状部分にて延在する、前記2つの層部分307,307′の延在部分307a,307′aは、狭幅な帯状部材として形成され、それらは、下方のハーフシェル状部分の上を相互に平行に延在し、さらにそれぞれ前記放電容器10の楕円状領域の下方のハーフシェル状部分の長手方向の広がり全体に亘って延在している。帯状の部分307aは第1の封止端部101まで延在し、そこにおいて第1の層部分307の他方の部分307bに接続している。相応に、帯状部分307′aも第2の封止端部102まで延在し、そこにおいて第2の層部分307′の他方の部分307′bに接続している。
図4には、本発明の第4実施例による二分割式の点呼支援層407,407′が概略的に示されている。この2つの層部分407,407′は、放電容器10の下側の上に配設されている。前記2つの層部分407,407′の封止端部101,102に配設されている部分407b,407′bは、モリブデン箔103,104の領域において当該封止端部101,102の全幅ないし全周に亘って延在しており、さらに相応するモリブデン箔103,104に対してそれぞれ1つの良好な容量結合を生じている。楕円状の放電容器10の放電空間106を取り囲んでいる領域の下方のハーフシェル状部分を延在している当該2つの層部分407,407′の延在部分407a,407′aは、広幅な帯状部として構成され、それらは下方のハーフシェル状部分を相互に平行に延在し、それぞれ前記放電容器10の楕円状領域の下方のハーフシェル状部分の長手方向の広がり全体に亘って延在している。前記帯状部分407aは第1の封止端部101まで延在し、そこにおいて第1の層部分407の他の部分407bに接続している。相応に前記帯状部分407′aは第2の封止端部102まで延在し、そこにおいて第2の層部分407′の他の部分407′bに接続している。前記帯状部分407aないし407′aは、放電空間106の長手方向の広がりに対して垂直方向に、それぞれ、前記放電容器10の楕円状領域の下方のハーフシェル状部分の約1/3の周面に亘って延在している。

Claims (7)

  1. 放電空間(106)を取り囲み、2つの封止端部(101,102)を有している透光性の放電容器(10)と、
    前記2つの封止端部(101,102)から前記放電空間(106)内へ延在している2つの電極(11,12)と、
    ガス放電を形成するために前記放電空間(106)内に充填されている充填物と、
    前記2つの電極(11,12)へのエネルギー供給のために前記封止端部(101,102)から引き出された電流リード導体(13,14)とを備えた高圧放電ランプであって、
    前記放電容器(10)の表面に、点弧支援として用いられる導電層(107,107′)が配設されている、高圧放電ランプにおいて、
    前記導電層(107,107′;207,207′;307,307′;407,407′)が、少なくとも1つの第1の層部分(107;207;307;407)と第2の層部分(107′;207′;307′;407′)とからなっており、
    前記第1の層部分(107;207;307;407)は、前記放電容器(10)の第1の封止端部(101)に配設され、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲んでいる領域の表面まで延在しており、
    前記第2の層部分(107′;207′;307′;407′)は、前記放電容器(10)の第2の封止端部(102)に配設され、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲んでいる領域の表面まで延在しており、
    それによって、前記第1及び第2の層部分(107,107′;207,207′;307,307′;407,407′)のうち、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲んでいる領域の表面に配設されている部分(107a,107′a;207a,207′a;307a,307′a;407a,407′a)が、相互に間隔を空けて配設されて、前記層部分((107,107′;207,207′;307,307′;407,407′)が電気的に分離されていることを特徴とする、高圧放電ランプ。
  2. 前記第1の層部分(107;207;307;407)は、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲む領域の表面において、前記第2の封止端部(102)の方向で、少なくとも当該第2の封止端部(102)から前記放電空間(106)内へ突出している第2の電極(12)の高さまで延在しており、
    前記第2の層部分(107′;207′;307′;407′)は、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲む領域の表面において、前記第1の封止端部(101)の方向で、少なくとも当該第1の封止端部(101)から前記放電空間(106)内へ突出している第1の電極(11)の高さまで延在している、請求項1記載の高圧放電ランプ。
  3. 前記第1の層部分(107;207;307;407)と第2の層部分(107′;207′;307′;407′)はそれぞれ、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲む領域の長手方向の広がり全体に亘って延在している、請求項1または2記載の高圧放電ランプ。
  4. 前記第1及び第2の層部分(107,107′;207,207′;307,307′;407,407′)のうちの、前記放電容器(10)の放電空間(106)を取り囲んでいる領域に延在している部分(107a,107′a;207a,207′a;307a,307′a;407a,407′a)は、それぞれ帯状に形成されている、請求項1から3いずれか1項記載の高圧放電ランプ。
  5. 前記帯状に形成されている層部分(307a,307′a;407a,407′a)は、前記放電容器(10)の外側を延在し当該高圧放電ランプのランプ口金(15)まで帰還される帰還電流リード導体(17)に対向するように位置している、前記放電容器(10)の表面領域に配設されている、請求項4記載の高圧放電ランプ。
  6. 前記導電層(107′;207′;307′;407′)は透光性に構成されている、請求項1から5いずれか1項記載の高圧放電ランプ。
  7. 前記高圧放電ランプは、前記放電容器(10)の少なくとも前記導電層(107′:207′;307′;407′)を備えた領域を取り囲んでいる外管(16)を有している、請求項1から6いずれか1項記載の高圧放電ランプ。
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