JP2013540342A - 新しいフィラメント寸法形状を持つ車両前照灯用白熱ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】白熱ランプ集成体用のフィラメント・コイルを提供する。
【解決手段】フィラメント・コイルは、第１の端部と第２の端部との間に概して長手方向軸に沿って延在する螺旋巻線を含む。フィラメント・コイルは更に、前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を持ち且つ前記第１及び第２の端部の間に位置する中間部分に沿って異なる第２のピッチ比を持つ巻線を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は白熱ランプに関し、より具体的には、異なる寸法形状を持つフィラメント・コイル構造に関するものである。フィラメント・コイル構造の特定の用途は車両の前照灯であるが、選択された側面がカットオフ領域の増大するコントラストの問題に遭遇する関連した用途に適用され得ることが理解されよう。

米国特許出願公開第２００６／００３８４７１号及び米国特許第７４５６５５８号は、ロー・ビーム（下向き光線）の明／暗境界における輝度を増大するためにフィラメントの両端部に異なるピッチ比を持つ白熱ランプ・フィラメントを開示している。ピッチ比は次式によって表される。すなわち、
ＰＲ＝ｈ／ｄ
ここで、ＰＲ＝ピッチ比、ｄ＝フィラメント・ワイヤの直径、及びｈ＝隣り合うコイル・ターンの軸の間の距離である。
しかしながら、基部に近い白熱フィラメントの端部では、ピッチ比は高くなっており、その結果、車道への光が少なくなる。他の白熱フィラメント技術では、外径をフィラメントの第１の端部における最小値からフィラメントの第２の端部における最大値まで連続的に増大させており、その結果、コンパクトでない車両用前照灯を形成している。

米国特許出願公開第２００６／００３８４７１号 米国特許第７４５６５５８号

最近の進歩によっても、当該産業では、良好な照明が要望されているロー・ビーム車両用前照灯の明／暗境界の領域において高輝度を達成するための有用な寸法形状を持つフィラメントが依然として存在していない。

模範的な実施形態では、白熱ランプ集成体用のフィラメント・コイルが、第１の端部と第２の端部との間に概して長手方向軸に沿って延在する螺旋巻線を含む。前記巻線は、前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を持つと共に、前記第１及び第２の端部の間に位置する中間部分に沿って異なる第２のピッチ比を持つ。

本発明の一実施形態では、第１の螺旋ピッチは第２の螺旋ピッチより小さい。

本発明の更に別の実施形態では、前記コイルは第１及び第２の端部において実質的に同じ直径を持つと共に、中間部分に沿ってより小さい直径を持つ。

また、白熱ランプ用のフィラメント・コイルを形成する方法が提供され、該方法は、長手方向軸に沿って第１及び第２の端部の間に位置する中間部分を持つ螺旋巻線を用意する段階を含む。該方法は更に、前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を構成すると共に、前記中間部分において異なる第２のピッチ比を構成する段階を含む。

白熱ランプ用の前記フィラメント・コイルによって実現される主な利点は、ホット・スポット領域の周りで車両用前照灯の最大輝度を増大させる能力である。

白熱ランプ用の前記フィラメント・コイルによって実現される別の利点は、フィラメントの寸法形状を変えることによって車両用前照灯の最大輝度を増大させる能力である。

白熱ランプ用の前記フィラメント・コイルによって実現される更に別の利点は、前照灯集成体全体の交換を必要としない、増大した輝度を持つ新しい競争力のある製品を、自動車用補修部品市場（アフターマーケット）部分で販売し得る能力である。

白熱ランプ用の前記フィラメント・コイルによって実現されるまた別の利点は、以下の詳しい説明を読み且つ理解すれば一層明らかとなろう。

図１は、第１の実施形態に従ったフィラメント・コイルの立面図である。 図２は、第２の実施形態に従ったフィラメント・コイルの立面図である。 図３は、自動車用ハロゲン白熱ランプの側面図である。

本発明によるフィラメント・コイルは、現在の技術に比べて異なる態様でコイルの寸法形状を変えることによって車両用前照灯の輝度をより高くする。模範的な一実施形態では、フィラメントは、車両用前照灯の輝度を増大できるようにするために、両端部においてピッチ比を相対的に大きくし且つ中央又は中間領域においてピッチ比を相対的に小さくする。これは、コイルが中央領域における２つの隣り合うターンの間に一様な空間（隙間）を持っていることに起因する。更に、フィラメントは、中間領域からフィラメントの２つの端部へ向かって連続的に増大するピッチ又はピッチ比を持つ。

別の模範的な実施形態では、フィラメントは、車両用前照灯の最大輝度を増大するために、両端部において大きくした直径を持ち且つ両端部間の中央又は中間領域において小さくした直径を持つ。従って、フィラメントは、好ましくは、中央領域において一様なフィラメント直径を持つと共に、中央領域から２つの端部へ向かって連続的に増大する直径を持つ。この実施形態では、フィラメント・ピッチ比を第１の実施形態と同様なやり方で変化させることができ、或いは、フィラメントは、２つの隣り合う完全なターンの間に一様な間隔を形成することができる。特に、本書に開示の実施形態は、軸方向に又は横方向に整列したフィラメントを持つランプに適している。

本発明による第１及び第２の模範的なフィラメント・コイル１００，２００が、図１及び図２にそれぞれ例示されている。フィラメント・コイル１００，２００は、例えば、タングステン・ワイヤである。フィラメントのワイヤは任意の適当な断面のワイヤであってよいが、フィラメント・コイルに通常用いられる断面は、典型的には、円形、楕円形、正方形又は長方形である。

第１の実施形態（図１）のフィラメント・コイル１００は、第１の端部１０４と第２の端部１０６との間を概して長手方向軸１０２に沿って延在する螺旋巻線を含む。螺旋巻線は第１及び第２の端部１０４，１０６において第１のピッチ比を持つ。異なる第２のピッチ比が、第１及び第２の端部１０４，１０６の間の中間領域又は中央部分１０８に沿って設けられる。上記のピッチ比についての公式（ＰＲ＝ｈ／ｄ）を用いると、模範的な実施形態の場合の第１及び第２の端部１０４，１０６のためのピッチ比は、例えば、２．２とすることができ、一般的に云えば１．８〜２．５とすることができる。模範的な実施形態の場合の中間部分１０８のためのピッチ比は、例えば、１．４とすることができ、一般的に云えば１．１〜１．７とすることができる。勿論、当業者には、これらの範囲が典型的な例に過ぎないこと、及びその結果として従来の構成に比べて増大した輝度を生じることが理解されよう。

第１の螺旋ピッチは、第２の螺旋ピッチよりも小さいｔｐｉ（１インチあたりのターン数）である。模範的な実施形態の場合の第１及び第２の端部１０４，１０６に位置する第１の螺旋ピッチは、例えば、少なくとも４５ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）で、且つ一般的には約７０ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）未満とし、例えば、約６０ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）とすることができる。模範的な実施形態の場合の中間部分１０８に位置する第２の螺旋ピッチは、例えば、少なくとも約５０ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）で、且つ一般的には約１００ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）未満とし、例えば、約７０ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）とすることができる。模範的なフィラメント・コイル１００は、第１及び第２の端部１０４，１０６において、並びに中間部分１０８に沿って、実質的に同じ直径Ｄを持つ。模範的な実施形態の場合の直径Ｄは、例えば、１．１ｍｍとし、一般的には約１．０〜１．３ｍｍとすることができるが、当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに他の寸法を使用できることが理解されよう。

図２に、第２の模範的な実施形態のフィラメント・コイル２００の側面図を例示する。フィラメント・コイル２００は、第１の端部２０４と第２の端部２０６との間を概して長手方向軸２０２に沿って延在する螺旋巻線である。異なる第２のピッチ比が第１及び第２の端部２０４，２０６の間の中間部分２０８に沿って配置される。第１及び第２のピッチ比は、具体的に述べると、中間領域に対して端部において少なくとも直径が異なることから生じる。例示の実施形態では、直径は、各端部へ向かって及び／又は中間領域２０８から軸方向に進むにつれて次第に増大する。すなわち、図２では、フィラメント・コイル２００は軸方向長さＬ２に沿って実質的に一定の直径Ｄ２を持っていて、第１及び第２の端部における軸方向長さＬ１，Ｌ３に沿ったピッチ比（２０４，２０６）とは異なるピッチ比（２００）を定める。第１の端部２０４、第２の端部２０６及び中間部分２０８は、それぞれ、長手方向軸２０２に沿った模範的なフィラメント・コイル２００の全長Ｌの約３分の１の長さＬ１、Ｌ２及びＬ３を定める。

図３は、自動車用ランプ３００のような白熱ランプを例示する。自動車用ランプ３００は、基部３８４に固定されたエンベロープ又は外球３８２を持つハロゲン白熱ランプである。エンベロープ３８２は光透過性材料から形成され、また多くの場合、前照灯からの眩光を制限するために暗色化領域３８６を含む。エンベロープ３８２はフィラメント構造３８８を封入し、フィラメント構造３８８は、模範的な実施形態に関して図示し説明したようなフィラメント構造１００又は２００の一方とすることができる。フィラメント構造は、ランプ３００の長寿命で信頼性のある動作が得られるように、例えば、溶接することによって、リード・ワイヤ３９２，３９４に機械的に且つ電気的に接続される。ここで、このようなランプ、例えば、自動車用のランプとして使用されるハロゲン白熱ランプは、当業者には周知であり、従って本発明の完全な理解のために更なる説明を必要としないことが理解されよう。

以上、本発明を好ましい実施形態に関連して説明した。当業者が上述の詳しい説明を読んで理解したときに様々な修正及び変更を為し得ることは明らかである。本発明は全てのこのような修正及び変更を含むものとして解釈されるものとする。

１００ フィラメント・コイル
１０２ 長手方向軸
１０４ 第１の端部
１０６ 第２の端部
１０８ 中間領域又は中央部分
２００ フィラメント・コイル
２０２ 長手方向軸
２０４ 第１の端部
２０６ 第２の端部
２０８ 中間部分
３００ 自動車用ランプ
３８２ エンベロープ
３８４ 基部
３８６ 暗色化領域
３８８ フィラメント構造
３９２ リード・ワイヤ
２９４ リード・ワイヤ

Claims (22)

1. 第１の端部と第２の端部との間に概して長手方向軸に沿って延在する螺旋巻線を有する、白熱ランプ集成体用のフィラメント・コイルであって、
   前記巻線が、前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を持つと共に、前記第１及び第２の端部の間に位置する中間部分に沿って異なる第２のピッチ比を持っている、白熱ランプ集成体用のフィラメント・コイル。
2. 第１の螺旋ピッチは第２の螺旋ピッチよりも小さい（１インチあたりのターン数（ｔｐｉ）が小さい）、請求項１記載のフィラメント・コイル。
3. 前記コイルは前記第１及び第２の端部において実質的に同じ直径を持っている、請求項２記載のフィラメント・コイル。
4. 前記コイルは、前記中間部分に沿って前記第１及び第２の端部と実質的に同じ直径を持っている、請求項３記載のフィラメント・コイル。
5. 前記第１の螺旋ピッチは約６０ｔｐｉ（１インチあたりのターン数）である、請求項４記載のフィラメント・コイル。
6. 前記第２の螺旋ピッチは約１００ｔｐｉである、請求項５記載のフィラメント・コイル。
7. 第１及び第２のフィラメント部分が相異なる直径を持っている、請求項１記載のフィラメント・コイル。
8. 第１の直径が第２の直径よりも大きい、請求項７記載のフィラメント・コイル。
9. 前記中間部分は実質的に一定の直径を持っている、請求項８記載のフィラメント・コイル。
10. 前記第１及び第２の端部の直径は、前記コイルが前記中間部分から前記長手方向軸に沿って進むにつれて、次第に増大している、請求項８記載のフィラメント・コイル。
11. 前記第１の端部、第２の端部及び中間部分の各々は、前記長手方向軸に沿った前記コイルの全長の約３分の１を画成している、請求項１記載のフィラメント・コイル。
12. 白熱ランプ用のフィラメント・コイルを形成する方法であって、
    長手方向軸に沿って第１及び第２の端部の間に位置する中間部分を持つ螺旋巻線を用意する段階と、
    前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を構成する段階と、
    前記中間部分において異なる第２のピッチ比を構成する段階と
    を有する方法。
13. 前記ピッチ比を構成する前記段階は、前記第１及び第２の端部において第１の螺旋ピッチを構成し、また前記中間部分において異なる第２の螺旋ピッチを構成することを含んでいる、請求項１２記載の方法。
14. 前記ピッチ比を構成する前記段階は、前記第２の螺旋ピッチよりも小さい前記第１の螺旋ピッチ（１インチあたりのターン数）を形成することを含む、請求項１３記載の方法。
15. 更に、前記第１及び第２の端部並びに前記中間部分に沿って実質的に一定の直径を維持する段階を有している請求項１３記載の方法。
16. 前記ピッチ比を構成する前記段階は、前記第１及び第２の端部の第１の直径を、前記中間部分の第２の直径とは異なるようにする段階を含んでいる、請求項１２記載の方法。
17. 前記第１の直径は前記第２の直径よりも大きい、請求項１６記載の方法。
18. 前記第１及び第２の端部において並びに前記中間部分においてピッチ比を構成する前記段階は、前記コイルの長さに沿って実質的に等しく分割されている、請求項１２記載の方法。
19. 外側エンベロープと、前記外側エンベロープ内に封入されたフィラメントと、を有する白熱ランプであって、
    前記フィラメントは、第１の端部と第２の端部との間に概して長手方向軸に沿って延在する螺旋巻線を有し、前記巻線が、前記第１及び第２の端部において第１のピッチ比を持つと共に、前記第１及び第２の端部の間に位置する中間部分に沿って異なる第２のピッチ比を持っていること、
    を特徴とする白熱ランプ。
20. 前記コイルは前記第１及び第２の端部において且つ前記中間部分に沿って実質的に同じ直径を持っている、請求項１９記載のランプ。
21. 第１の螺旋ピッチが第２の螺旋ピッチよりも小さい（１インチあたりのターン数（ｔｐｉ）が小さい）、請求項１９記載のランプ。
22. 前記第１及び第２の端部の直径は、前記コイルが前記中間部分から前記長手方向軸に沿って進むにつれて、次第に増大している、請求項１９記載のランプ。