JP4950048B2 - ランプアセンブリ - Google Patents

Description

本出願は２００４年８月４日に出願された米国仮特許出願番号６０／５９８，６４４および２００４年１２月２８日に出願された米国特許出願番号１１／０２３，９３４の優先権を主張する。

技術分野
この出願は、一般的には、自動車用途に用いられる白熱光電球に関連する。

関連技術
米国特許第６，４６９，４４３号は自動車のターン信号用途に用いられる白熱光電球を開示しており、この白熱光電球においては、複数の光放射素子がガラスの覆いの内部にシールされており、かつ引込線によって電気的に接続されており、この引込線は電気エネルギ源との接続のために覆いを通ってその外部へ延びている。ガラスの覆いはバリウムシリケートをベースとしたガラスであり、実質的にカドミウムを含んでおらず、ガラスに飴色を与えるためにある量のストロンチウムを含んでいる。このような覆いの材料は意図された目的に有用であることがわかっているが、ガラス材料は、ランプアセンブリの繰返しの加熱および冷却のサイクルに持ちこたえる引込線の材料の多くと一般的に両立せず、引込線と覆いとの界面における応力の蓄積、クラック、および／または覆いガラスの欠陥が生じたりするために、引込線が覆い材料から分離したり再び係合したりする。本発明の目的は、そのような照明用途のためとしてバリウムガラスの覆いを採用することに関連する不具合を解消するまたは大きく低減することである。

発明の概要と利点
この発明に従って構成されたランプアセンブリは、シールされたガラスの覆いを備えており、この覆いの中に光放出素子が収容されており、光放出素子は覆いを通り抜ける少なくとも１つの引込線と電気的に接続されている。引込線は、室温から５２０℃までの温度範囲にわたって所定の熱膨張係数を有している。ガラスの覆いは実質的にカドミウムを含まないバリウムシリカガラスによって製造されており、引込線と同じ温度範囲にわたって引込線とほぼ同じ熱膨張係数を有している。これによって、ランプアセンブリの繰り返しの加熱および冷却のサイクルの間、引込線と覆いとの界面における応力の蓄積、分離、クラックまたは欠陥の発生を妨げられる。

したがって、この発明によれば、カドミウムを実質的に含まないバリウムシリカガラスの覆いの利点を得ることができる。すなわち、その温度範囲にわたってガラスの覆いの材料の熱膨張係数とよく適合する熱膨張係数を有するリード線と、バリウムシリカガラスとが適合する。これにより、リード線がガラスの覆いの材料とともに膨張および収縮し、これら２つの間の熱膨張係数の相性の悪さに起因する応力および欠陥発生のおそれが最小化される。

本発明のさらに他の利点および本発明のさらに他の特有の側面に従えば、引込線のためのニッケルクロム合金鋼ベースの合金材料は熱的特性においてガラスの覆いの材料と相性がよいことがわかった。さらに他の側面の特有の側面に従えば、合金の組成は、約４２．５重量％のニッケルと、５．７５重量％のクロムと、０．５重量％のマンガンと、０．２５重量％のシリコンと、最大０．０７重量％の炭素と、バランス鉄とを含んでいる。その
ような材料は、その温度範囲にわたってガラス材料の熱係数特性と実質的に同じ熱係数特性を示す。上記組成からある程度のずれがあってもあまり問題は生じない。

詳細な説明
図１および２を参照して、ランプ１０が示されている。ランプ１０は、一般的にはフィラメントアセンブリ１４を含み、かつ外部スリーブ１６を支持するシールされたガラスの覆い１２を備えている。このようなランプ１０は、典型的には乗物用途に用いられており、より特定的には自動車用途に用いられている。そのようなものとして、「自動車ランプ」という文言は、ランプについての１つまたはそれ以上の自動車の規則または基準に見合うランプを参照するものである。そのような規則または基準は当業者にとってよく知られている。覆い１２はガラスによって形成されており、シールされた下部１８と、シールされた内部領域２２を有する上部２０とを含んでいる。内部領域２２の中には内部ガス充填２４が供給されている。

フィラメントアセンブリ１４は１対のフィラメント２６、２８と、多数の引込線または支持線３０〜３２と、ガラスブリッジ３４とを含んでいる。ガラスブリッジ３４は、フィラメントアセンブリ１４全体に対し付加的な構造的支持を与える一方で、引込線の電気的分離を維持している。２つのフィラメント２６、２８は内部領域２２の内部で互いに間隔をおいて配置されており、独立して操作可能であり、よく知られているように、ランプの照明のレベルが互いに異なるように使用することが可能である。下部フィラメント２６は、フィラメント２６から下方に向かって延在する引込線３０によって支持されており、Ｖ字ベースの形状のシールされた下部１８の中にブリッジ３４を通じて延在している。これらの引込線３０はＶ字ベース１８を通って、ガラスの覆い１２の外部表面３６の露出した場所まで延在している。特に引込線３０はＶ字ベースの最下端においてＶ字ベースを抜け出し、外部表面３６に沿って上部に上がり、外部スリーブ１６の真下の保護された位置において終わっている。この構造によって、回路内のランプの電気的接続のためのワイヤの露出した部分を得ることができ、外部スリーブの下の引込線３０の終端部分によってワイヤの露出部分が不注意によってＶ字ベース１８から外側に曲がることを防ぐことができる。外部スリーブ１６は弾力性のあるプラスチック片であり、それによって標準的なソケット（図示なし）にプラスチックスリーブによってランプ１０をしっかりとしかし取外し可能に接続することができる。このプラスチックスリーブは、標準的なソケットクリップとともに協働し、公知の方法でソケットの中にランプを保持する。ランプ１０のための最適なソケットの設計は、米国特許第５，４８６，９９１号明細書に開示されており、この参照によってその全体的な内容はここに追加される。しかしソケットはこの発明の本質的要素ではない。

上部フィラメント２８は、図２に示されているように横方向に曲がった引込線３１によって支持されており、フィラメント２６から最適な間隔を維持されている。しかし引込線３１は、それ以外の点では引込み線３０と同様に、覆い１２を通り抜けて下方に延在しており、外部表面３６の露出した部分まで延在している。Ｖ字ベース１８を抜け出る引込線３０および３１の配置は図３の断面により詳細に示されている。再び図１を参照して、上部フィラメント２８は第３の支持線３２によってもまた支持されており、第３の支持線３２によってフィラメントは中央部分に機械的に支持されている。この線３２は、ブリッジ３４を通じて下方に延在しており、Ｖ字ベース１８の中に延在している。しかし、線３２は、そこで終わっており、覆いの外部にまで延在してはいない。これは、線３２がフィラメントの操作電力を供給するためには用いられないためである。

覆いに用いられるガラスは、ある量のバリウム酸化物を含むバリウムシリカをベースとしたガラスから製造される。このガラスの組成は、必要に応じて着色剤のような他の添加
物を含んでいてもよい。たとえば、ガラスは、必要であれば、ガラスに飴色を与えるためにある量のストロンチウム酸化物を含んでいてもよい。たとえばガラスは、実質的にカドミウムを含まないバリウムシリカをベースとするガラスであって、２〜２．３重量％のバリウム酸化物と、５〜６重量％のストロンチウム酸化物とを含み、同様に他の構成物質を含んでいてもよい。いくつかの適した仲間の特定的な例は、米国特許第６，４６９，４４３号に見出すことができる。この文献の開示は参照によってここに追加される。

このようなランプを製造するために、ガラスは最初に細長いチューブの形に成形され、ガラスチューブは個々の電球を製造するのに適した長さのセグメントに切断される。ガラスチューブのセグメントの一端が熱を用いて軟らかくされ、続いて球体状になるように吹かれ、それから個々の電球を作るために切断される。図１および図２に示される大きくなった上方部分２０を形成するためにチューブは軟らかくされるが、これは空気圧によって大きくされたチューブとともにモールドを用いることによって行なわれてもよい。次にフィラメントアセンブリ１４がガラスチューブの他端の中に挿入される。このフィラメントは、引込線とフィラメントとを単一のユニットとして保持するためにブリッジ３４を用いて予め製造される。次に、光放出素子を含むシールされた覆いが形成される。これは覆いの開口端部を加熱し軟らかくすることによって行なわれ、この開口端部を通って引込線が延在する。次に、光放出素子がシールされた保護環境の中で内部に含まれるように、軟らかくされた開口端部を締め付けることによって開口端部をシールする。このシールはガラスをシールするためにプレス機を一緒に用いて行なうことができ、Ｖ字型の下部１８を形成することができる。ガラスを機能させる目的で、ガラスの軟化温度は６９０℃付近であり、ガラスは約１１５０℃での作業が可能である。成形された時点で、ランプアセンブリは、約４８２〜５２０℃（軟化点より下）まで加熱され、それからガラスバルブの中の応力が開放されるような制御された割合でアセンブリを冷却することによってアニールされる。

本発明は以下のことを認識している。すなわち、本発明によって意図されたバリウムシリカガラスの仲間は、このガラスの仲間に特有の、ある熱膨張特性を有している。製造および熱処理の間、そして限定された拡張という意味で、操作の間、ガラスが冷却されると、全温度範囲（すなわち室温から１１５０℃の作業温度の範囲）にわたって可変の割合でガラスは凝縮する。Ｖ字ベース１８に嵌め込まれた引込線３０、３１は、同じように温度変化によって膨張および収縮することがさらに認識されている。電気伝導性の見地から、多数の材料がリード線の材料として適しているが、特定のニッケルクロム鉄をベースとした合金が、室温から最大アニール温度である５２０℃までの温度範囲にわたってバリウムシリケートガラスの熱膨張特性に近い熱膨張特性を有していることがわかった。図４はバリウムシリカガラスの膨張曲線を示している。引込線３０、３１の材料はほぼ同じような膨張曲線を有している。膨張曲線の線はすべての温度範囲にわたって同一ではないが、アニール温度から室温までの範囲にわたって実質的に同じである。引込線の組成は、約４２．５重量％のニッケルと、５．７５重量％のクロムと、０．５重量％のマンガンと、０．２５重量％のシリコンと、最大０．０７重量％の炭素と、鉄のバランス材料とを含んでいる。引込線のためのそのような材料の１つは、“Ｃａｒ Ｔｅｃｈ ４２−６”という取引記号表示の下でＣａｒｐｅｎｔｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に利用可能である。ガラスの熱膨張特性の係数と引込線の熱膨張特性の係数とが実質的に同じであることにより、これらの材料が温度範囲にわたって実質的に同じ割合で一緒に膨張および収縮する。これによって、加熱および冷却の間の係数の不一致に起因する、引込線の領域においてガラスによって引起こされるさまざまな応力が取除かれるまたは大きく低減される。熱膨張特性が一致していない場合にはガラスが引込線から引離され、応力の蓄積や、クラックや、バルブのシールされた環境が危険にされる可能性などが生じるが、ガラスが引込線から引離される傾向がこのようにしてなくなる。

したがってこの発明は、２つの材料の相性がよく、加熱および冷却サイクルの間においてガラスと引込線との界面において応力の蓄積や、クラックや、欠陥が生じるのを妨げるように、ガラスの熱膨張特性の係数と近い熱膨張特性の係数を有する引込線を有するバリウムシリカランプ電球を意図している。

引込線としての好ましい材料は、“Ｃａｒ Ｔｅｃｈ ４２−６”という取引記号表示の下でＣａｒｐｅｎｔｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に利用可能である。

明らかに、本発明の多くの修正および変更は上記の教示の見地から可能である。それゆえ、添付クレームの範囲内で、詳細に述べられたものとは違った方法で本発明が行なわれてもよいと理解される。

本発明のこれらの特徴、または他の特徴、または利点は、次の詳細な記載および添付された図面とともに考慮されることによってより迅速に評価されるであろう。
この発明の現在のところ好ましい実施の形態に従って構成された自動車ランプの正面図である。 図１のランプの側面図である。 図１の３−３線に沿った断面拡大図である。 ガラスの覆いの材料のある温度範囲にわたる熱膨張曲線を示すグラフである。

Claims (6)

1. シールされたガラスの覆いと、
   前記覆いの中に収容された光放出素子と、
   前記覆いを通り抜け、かつ前記光放出素子に電気的に接続され、かつ室温から５２０℃の温度範囲にわたって所定の熱膨張係数を有する少なくとも１つの引込線とを備え、
   前記シールされた覆いはカドミウムを実質的に含まないバリウムシリカガラスによって製造され、かつ室温から５２０℃の温度範囲にわたって前記引込線の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を有し、それにより、ランプアセンブリの繰返される加熱および冷却のサイクルの間前記引込線と前記覆いとの境界におてい応力の蓄積、分離、クラック、または欠陥を防止し、
   前記少なくとも１つの引込線は、約４２．５重量％のニッケルと、５．７５重量％のクロムと、０．５重量％のマンガンと、０．２５重量％のシリコンと、最大０．０７重量％の炭素と、実質的に鉄よりなる残部とよりなる組成を有する、ランプアセンブリ。
2. 前記ガラスの覆いはカドミウムを全く含まない、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ガラスの覆いはストロンチウム酸化物を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記ガラスの覆いは約２．３重量％のバリウム酸化物を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記ガラスの覆いはストロンチウム酸化物を含む、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記ガラスの覆いに対する前記ストロンチウム酸化物は約５〜６重量％である、請求項５に記載のアセンブリ。

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