JP5542950B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念に記載されている高圧放電ランプに関する。

Ｉ．従来技術
その種の高圧放電ランプは、例えばEP 0 975 007 A1に開示されている。この刊行物には、ランプソケットと、放電容器と、この放電容器内でガス放電を点弧するための点弧装置のコンポーネントと、ガス放電が行われた後に高圧放電ランプを動作させるための動作装置のコンポーネントとを備えた高圧放電ランプが開示されている。前述の点弧装置のコンポーネント及び動作装置のコンポーネントはランプソケットの内部空間内に収容されている。

ＩＩ．発明の開示
本発明の課題は、単純化されたモジュール構造を有し、且つ、点弧装置の電気的な絶縁が改善されている、冒頭に述べたような高圧放電ランプを提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載された構成を備えた高圧放電ランプによって解決される。本発明の特に有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。

本発明に係る高圧放電ランプは、ランプソケットと、放電容器と、ランプソケットが有する内部空間内に配置されている、高圧放電ランプの放電容器内でガス放電を点弧するための点弧装置のコンポーネントとを備えている。本発明によれば、少なくとも、高圧が印加される点弧装置の複数のコンポーネントが固有のケーシングを備えた一つの別個の構造ユニットに統合されており、この構造ユニットはランプソケットの内部空間に配置されている。これによって、少なくとも、高圧が印加される点弧装置の複数のコンポーネントを独立した構成部材として事前に製造して、テストを行い、ランプソケット内に実装することができる。更には、この構造ユニットは固有のケーシングを有していることに基づき、ランプソケットの内部空間に配置されている別の電気的なコンポーネントに対する電気的な絶縁が改善されている。

点弧装置は例えば、重要なコンポーネントとして点弧トランス、点弧コンデンサ、火花ギャップ又は同様の閾値スイッチを有しているパルス点弧装置である。高圧放電ランプの点弧フェーズの間に、点弧コンデンサは火花ギャップ又は閾値スイッチの降伏電圧まで充電される。降伏電圧に達すると、点弧コンデンサは火花ギャップ又は閾値スイッチと点弧トランスの一次コイルとを介して放電される。これによって点弧トランスの二次コイルにおいて高圧パルスが生成され、この高圧パルスはガス放電の点弧のために放電空間に供給される。パルス点弧装置の場合には、本発明に係る高圧放電ランプの、構造ユニットとして構成されている点弧装置は少なくとも前述の重要な構成要素を備えており、それらの構成要素には高圧放電ランプの点弧フェーズの間に高圧が印加される。更にランプソケット内には、動作中に高圧が印加される構成要素、例えば一つ又は複数のノイズ抑制チョークを設けることができ、それらの構成要素は同様に、本発明に係る高圧放電ランプの点弧装置の、高圧が印加されるコンポーネントを備えている構造ユニットとして構成することができる。

有利には、点弧装置及びランプソケットの可能な限り平坦な構造を保証するために、構造ユニットが実装基板上に配置されている。構造ユニットの他に、高圧放電ランプのための動作装置のコンポーネントを同一の実装基板上に配置することができる。

本発明に係る高圧放電ランプの点弧装置は、有利には、少なくとも一つの一次コイルと、少なくとも一つの二次コイルと、少なくとも一つの二次コイルと接続されている高圧端子とを備えている点弧トランスを含んでいる。高圧端子は、放電容器から突出している電流供給部と接続されている部分を有しており、この部分は少なくとも一つの壁又は壁区間によって、点弧装置のコンポーネント及び動作装置のコンポーネントから隔てられている。点火トランスによって、高圧放電ランプの点弧フェーズ中に、ガス放電を点弧するための点弧電圧が高圧放電ランプの放電容器内に生成され、また高圧端子によってこの点弧電圧が電流供給部と、この電流供給部と接続されている、高圧放電ランプの電極とに供給される。

電流供給部と接続されている高圧端子の部分は、有利には、クランプコンタクト又は圧接コンタクトとして構成されており、これにより電流供給部と高圧端子との間の簡単且つ確実な電気的な接続部を保証することができ、この電気的な接続部を後続の溶接プロセス又ははんだ付けプロセスを必要とすることなく実現することができる。これによってランプソケットは、溶接工具又ははんだ付け工具が電流供給部及び高圧端子の接続箇所に接近するための開口部を必要としない。同じ理由から、高圧端子は有利には剛性の金属薄板又は金属ウェブから構成されており、その一方の端部は点弧トランスの二次コイルと接続されており、他方の端部には前述の圧接コンタクト又はクランプコンタクトが設けられており、これにより放電容器のソケット側の端部から突出している電流供給部との確実な接続が実現される。

火花ギャップ及び点弧コンデンサは有利にはコンタクトピンと電気的に接続されており、このコンタクトピンは有利には同様に圧接クランプ又はクランプコンタクトとして実施されている。配線された素子はこのために例えば、コンタクトピンのＶ字状の構造によって収容され、このコンタクトピンを続いて、例えば接続の確実性を高めるために、必要に応じて更に溶接、再成形又ははんだ付けすることができる。コンタクトピンは有利には点弧装置のケーシングに差し込まれるか、又は、プラスチックによって封入成形され、点弧装置の底部において、実装基板との電気的な接続のためのコンタクトエレメントを形成する。このコンタクトエレメントは有利には、古典的なスルーホール技術（ＴＨＴ：Through Hole Technology）によって、また圧入技術によって接触接続できるように構成されている。

本発明に係る高圧放電ランプの点弧トランスは有利にはフェライトコアを有しており、このフェライトコア上には少なくとも一つの二次コイルが配置されており、これによって点弧トランスの高誘磁率及び空間的に小型の配置構成を実現することができる。空間的に小型の配置構成を達成するために、フェライトコアは有利にはロッド状コアとして形成されている。

有利には、本発明に係る高圧放電ランプの点弧トランスは、絶縁材料から成る、フェライトコアを包囲する巻き枠を有しており、この巻き枠上には少なくとも一つの一次コイルが配置されており、これによって点弧トランスの空間的に小型の配置構成、及び、一次コイルと二次コイルとの間の良好な誘導結合を保証することができる。

巻き枠は有利にはフレームを形成し、このフレームは相互に対向する二つの面においてフェライトコアを支持し、また有利には平坦で小型の構造を有している。これによって、高い材料コストを必要とせずに、フェライトコア及びフェライトコア上に配置されている少なくとも一つの二次コイルのためのスペースを節約した保持部を簡単なやり方で保証することができる。また、フレーム状の巻き枠を一次コイル及び二次コイルの端部を固定するため、並びに高圧端子を固定するために使用することができる。更にこのフレーム状の巻き枠は、一次コイル及び二次コイルを電気的に絶縁された封止材料内に埋め込み、それによって点弧トランスの高圧耐性を高めることを実現する。

本発明に係る高圧放電ランプのランプソケットは有利には第２のケーシングを形成し、この第２のケーシングは底部及びフード状のカバーを有しており、これによって簡単なやり方で、構造ユニット及び点弧装置又は動作装置の別の電気的なコンポーネントをランプソケット又は第２のケーシング内に収容することができる。本発明の有利な実施例によれば、構造ユニット及び別の電気的なコンポーネントが実装されている実装基板は第２のケーシングの底部に配置されているので、フード状のカバーは実装基板上に配置されている構成要素を覆っている。底部とフード状のカバーを接続させるために、例えばリベット締め、フランジング、熱かしめ、溶接等の標準的な接続技術を使用することができる。

フード状のカバーには有利には、放電容器又は放電容器から突出した電流供給部のための貫通孔が設けられており、これによって放電容器内に配置されている発光手段用の電流供給部を点弧装置及び動作装置のコンポーネントと接続することができる。

更に有利には、フード状のカバーには放電容器のための保持部又は放電容器を包囲する外管のための保持部が固定されている。これによって、放電容器から突出した電流供給部と点弧装置又は動作装置のコンポーネントとの間の電気的な接続部に掛かる機械的な負荷が軽減される。特に、放電容器の重量は前述の電気的な接続部によって支えられるのではなく、フード状のカバーによって支えられる。放電容器のための保持部又は放電容器及び外管から成るランプ容器ユニットのための保持部は有利にはリング状に形成されており、またフード状のカバーにおける貫通孔の縁部に配置されている。

本発明に係る高圧放電ランプのランプソケットには、有利には、その内部空間に配置されている、点弧装置及び動作装置のコンポーネントを電磁的に遮蔽するための手段が設けられており、これによって、ランプの動作中に点弧装置又は動作装置によって形成される高周波信号による障害が回避される。例えばこのために、ランプソケットの内面又は外面は金属によってコーティングされているか、フード状のカバー及び底部は完全に金属又は導電性のプラスチック又は金属性にコーティングされているプラスチックから構成されている。

本発明に係る高圧放電ランプには有利には、放電容器の内部空間に配置されている発光手段を電磁的に遮蔽するための手段が設けられており、これによって、ランプの動作中、特に高圧放電ランプの動作時に場合によってはメガヘルツ又はギガヘルツの範囲の障害を有する高周波信号が発光手段から放出されることに起因する障害が回避される。例えばこのために、放電容器又はこの放電容器を包囲する外管に光透過性の導電性コーティング部を設けることができる。このために例えば酸化インジウムスズを有するコーティング部（いわゆるＩＴＯ層）が適している。

ＩＩＩ．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き詳細に説明する。

有利な実施例による高圧放電ランプの斜視図を示す。 ソケットケーシングが設けられていない、図１に示した高圧放電ランプのコンポーネントを示す。 ランプソケット内に配置されている実装基板と、その上に固定されている動作装置及び点弧装置の電気的な構成素子の斜視図を示す。 図３に示した点弧トランスの斜視図を示す。

図１には、本発明の有利な実施例による高圧放電ランプが概略的に示されている。この高圧放電ランプは、２５Ｗの定格電力消費量を有するハロゲン金属蒸気高圧放電ランプ１であり、自動車ヘッドライトのための光源として設けられている。

高圧放電ランプ１はランプ容器ユニット１０を有しており、このランプ容器ユニット１０は放電容器とこの放電容器を包囲する外管とから構成されている。放電容器の内部空間には二つのガス放電電極が配置されており、またガス放電を形成するための充填物が充填されている。充填物は水銀を含んでおらずに、金属としてナトリウム、スカンジウム、インジウム及び亜鉛のハロゲン化物、有利にはヨウ化物から構成されており、また付加的に、１．３メガパスカルから１．８メガパスカルの範囲の充填圧でキセノンを含んでいる。前述の充填圧の値は２２℃の温度に関するものである。

ランプ容器ユニット１０は、プラスチックから成るリング状の保持部２と、金属スリーブ２１と、四つの金属溶接ラグ２２と、金属リングディスク２０とを用いてランプソケット３のフード状の上側パーツ３０に固定されている。金属スリーブ２１はクランプ止めされてランプ容器ユニット１０の外管を包囲している。四つの溶接ラグ２２の一方の端部はそれぞれ金属スリーブ２１に溶接されている。溶接ラグ２２の他方の端部はそれぞれ金属リングディスク２０に溶接されており、この金属リングディスク２０はリング状の保持部２の上面に固定されており、且つこのリング状の保持部２を覆っている。保持部のリング軸は、実質的に円筒状のランプ容器ユニット１０の軸と同軸に配置されている。金属リングディスク２０によって規定される平面は、車両ヘッドライトのリフレクタ内のランプ容器の配向に関する基準面として使用される。リング状の保持部２及び金属リングディスク２０は例えばネジ２３によってランプソケット３のフード状の上側パーツ３０に結合されている。ランプソケット３のフード状の上側パーツ３０は貫通孔３０１を有しており、この貫通孔３０１を通って、ランプ容器ユニット１０のソケット側の端部と、ランプ容器ユニット１０のソケット側とは反対側の端部から突出しており、且つ、ランプソケット３に向かって案内されている電流戻り線路１１とがランプソケット３の内部空間へと突入している。ソケット内部空間に突出している、電流戻り線路１１の端部は、高圧放電ランプの点弧装置又は動作装置の電気的なコンポーネントもしくは点弧装置及び動作装置の電気的なコンポーネントが配置されている実装基板４上の電気的なコンタクトと接続されている。フード状の上側パーツ３０は底部パーツ３１と共に、高圧放電ランプ１の実質的に立方体状のランプソケット３を形成しており、ランプソケット３の内部空間には、高圧放電ランプ１内でガス放電を点弧するための点弧装置と、ガス放電が点弧された後に高圧放電ランプ１を動作させるための動作装置のコンポーネント６とが配置されている。フード状の上側パーツ３０の側壁には、プラグ３２用の切り欠き３０３が設けられており、このプラグ３２は高圧放電ランプ１の電気的な端子を形成する。ランプソケット３の底部パーツ３１には実装基板４が配置及び固定されており、この実装基板４には高圧放電ランプ１のための点弧装置及び動作装置の複数のコンポーネント６が実装されている。

図２及び図３には、動作装置のコンポーネント６及び点弧装置５が固定されている実装基板４が示されている。点弧装置５はパルス点弧装置であり、高圧が印加されるコンポーネントは事前に製造された構造ユニット５として構成されており、固有のケーシング５０内に配置されている。パルス点弧装置は点弧トランス５００、点弧コンデンサ５１０、例えば火花ギャップ５２０のような閾値エレメント、並びに、点弧装置の構成素子を実装基板上のコンタクトと接触接続させるためのコンタクトピン５３１，５３２，５３３を含んでいる。必要に応じて、充電用抵抗が点弧装置内に付加的に収容されている。構造ユニット５は点弧トランス５００、点弧コンデンサ５１０、火花ギャップ５２０及びケーシング５０から構成されている。各コンタクトピン５３１，５３２，５３３は、配線された構成素子５００から５２０と実装基板４との間の接続部を確立する。Ｖ字状の輪郭を備えているコンタクトピン５３１，５３２，５３３は、一方の側において前述の構成素子のワイヤ端部を収容しており、また他方の側において実装基板４との電気的なコンタクトを確立する。コンタクトピン５３１，５３２，５３３と実装基板４との間の接続部を、はんだ付け又は圧入のような古典的な接続技術を使用して確立することができる。

上述の充電用抵抗は、構造ユニットの構成要素ではなく、ケーシング５０の外側に配置されている。ケーシング５０の一つの面は開かれており、これにより電気的に絶縁された封止材料の充填が実現される。パルス点弧装置５は、個々の構成要素のように実装基板４上に実装されている独立したモジュールを表す。点火トランス５００の二次コイルの高圧端子５０１の自由端部５０９はケーシング５０のリング状の壁区間によって包囲されている。動作装置のコンポーネント６はブーストコンバータ及びこのブーストコンバータによって給電されるフルブリッジインバータを形成し、このフルブリッジインバータのブリッジ分岐内には高圧放電ランプ１の放電区間が接続されている。ブーストコンバータ及びフルブリッジインバータを用いて、自動車の搭載電源電圧から、高圧放電ランプを動作させるための低周波交流電圧が生成される。

図４には点弧トランス５００の詳細が示されている。点弧トランス５００はロッド状のフェライトコア５０２を有しており、このフェライトコア５０２は実質的に矩形のプラスチックフレーム５０３によって包囲されているので、フェライトコア５０２の端面はクランプ止めされて、プラスチックフレーム５０３の相互に対向する二つの短い面の間に配置されている。ロッド状のフェライトコア５０２は楕円の断面を有している。フェライトコア５０２には点火トランス５００の二次コイル５０４が直接的に巻き付けられており、しかも、プラスチックフレーム５０３がフェライトコア５０２及びそのフェライトコア５０２上に巻き付けられている二次コイル５０４の枠を成すように巻き付けられている。点弧トランス５００の一次コイル５０５はプラスチックフレーム５０３に巻き付けられているので、この一次コイル５０５は矩形のプラスチックフレーム５０３の長い面の外面に載着されており、またフェライトコア５０２及びその上に配置されている二次コイル５０４の上に懸架されている。二次コイル５０４の巻線及び一次コイル５０５の巻線は相互に電気的に絶縁されて配置されている。点弧トランス５００は電気的な端子５０１，５０６及び５０７を有している。端子５０１は高圧端子として構成されており、点弧フェーズの間に、高圧放電ランプにおいてガス放電を点弧するための高圧が供給される。端子５０１は二次コイル５０４の第１の端部と導電的に接続されている。端子５０６及び５０７は一次コイル５０５の端部であり、点弧トランス５００への給電に使用される。更に端子５０６は二次コイル５０４の第２の端部と導電的に接続されている。一次コイルの端部５０６，５０７は、プラスチックフレーム５０３の長い面に成形されているガイドウェブ５０８内に延びており、このガイドウェブ５０８から突出している。端子５０１は打抜き金属薄板部材によって形成され、溶接方法、はんだ付け方法又は同様の処理技術によって二次コイル５０４の第１の端部と接続される。端子５０１の自由端部５０９はコンタクトクランプとして構成されており、ランプ容器ユニット１０のソケット側の端部から突出した電流供給部（図示せず）の端部をクランプして収容するので、自由端部５０９と前述の電流供給部との間の導電的な接続が保証されている。

本発明は、上記において詳細に説明した実施例に制限されるものではない。例えば、構造ユニット５は、点弧コンデンサのための充電用抵抗を含む完全な点弧装置、並びに、高圧が印加される別の構成部材、例えばノイズ抑制チョークも含むことができる。

Claims (11)

1. ランプソケット（３）と、放電容器と、前記ランプソケット（３）が有する内部空間内に配置されている、高圧放電ランプ（１）の前記放電容器内でガス放電を点弧するための点弧装置の複数のコンポーネントとを備えている、高圧放電ランプにおいて、
   少なくとも、前記点弧装置の高圧が印加される複数のコンポーネント（５００，５１０，５２０）は、前記ランプソケットの内部空間内に配置されている一つの構造ユニット（５）を形成し、該構造ユニット（５）は固有のケーシング（５０）を有しており、且つ、実装基板（４）上に配置されており、
   前記ランプソケット（３）は第２のケーシングを形成し、該第２のケーシングは底部（３１）及びフード状のカバー（３０）を有しており、
   前記実装基板（４）は、前記第２のケーシングの前記底部（３１）に配置されており、且つ、前記フード状のカバー（３０）は、前記実装基板（４）上に配置されている、前記点弧装置又は動作装置の複数のコンポーネント（６）並びに前記構造ユニット（５）を覆っていることを特徴とする、高圧放電ランプ。
2. 前記点弧装置の前記高圧が印加される複数のコンポーネントは、点弧トランス（５００）、点弧コンデンサ（５１０）及び火花ギャップ又は同様の閾値スイッチ（５２０）を含む、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 前記点弧トランス（５００）は、少なくとも一つの一次コイル（５０５）と、少なくとも一つの二次コイル（５０２）と、前記少なくとも一つの二次コイル（５０４）と接続されている高圧端子とを有しており、前記高圧端子（５０１）は前記放電容器から突出している電流供給部と接続されている部分（５０９）を有している、請求項２に記載の高圧放電ランプ。
4. 前記放電容器から突出している電流供給部と接続されている、前記高圧端子（５０１）の前記部分はクランプコンタクト又は圧接コンタクト（５０９）として構成されている、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
5. 前記点弧トランス（５００）はフェライトコア（５０４）を有しており、該フェライトコア（５０４）上には前記少なくとも一つの二次コイル（５０４）が配置されている、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
6. 前記フェライトコアはロッド状コア（５０２）として構成されている、請求項５に記載の高圧放電ランプ。
7. 前記点弧トランス（５００）は、前記フェライトコア（５０２）を包囲する、電気的に絶縁された材料から成る巻き枠（５０３）を有しており、該巻き枠（５０３）上には前記少なくとも一つの一次コイル（５０５）が配置されている、請求項５又は６に記載の高圧放電ランプ。
8. 前記巻き枠はフレーム（５０３）として構成されており、該フレーム（５０３）は相互に対向している二つの面において前記フェライトコア（５０２）を支持している、請求項７に記載の高圧放電ランプ。
9. 前記フード状のカバー（３０）は、前記放電容器又は該放電容器から突出している電流供給部（１１）のための貫通孔（３０１）を有している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
10. 前記ランプソケット（３）には、該ランプソケット（３）の内部空間内に配置されている、前記点弧装置の複数のコンポーネント及び前記動作装置を電磁的に遮蔽するための手段が設けられている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
11. 前記高圧放電ランプには、前記放電容器の内部に配置されている発光手段を電磁的に遮蔽するための手段が設けられている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。

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