JP6272232B2 - 高圧ガス放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧ガス放電ランプの分野、具体的には、そのランプキャップハウジングのみならず、ハウジング内にランプ動作回路を含む高圧ガス放電ランプユニット、及び高圧ガス放電ランプユニットの製造方法に関する。

高圧ガス放電ランプは、高い光束が必要とされる広い範囲のアプリケーションにおいて使用されている。特に、自動車の分野において、高圧ガス放電ランプは車両用ヘッドライトに使用されている。

放電ランプは、通常、電気アークが、光を生成するために、放電スペース内の電極間で点弧される封入された放電容器を有する。放電容器及び電極を含むバーナーの他に、ガス放電ランプは、バーナーがランプキャップに機械的に固定され、電気的に接続され、ランプキャップそれ自体が例えば車両用ヘッドライトユニットに電気的に接続され、機械的に固定されるように、更に、通常、機械的締結要素及び電気的接続手段を有するランプキャップを有する。

バーナーに電気的に接続される電気回路を有するランプキャップハウジングを提供することは、一般的に知られている。

ＵＳ ２００４／００６６１５０ Ａ１は、点火装置を備えるガス放電ランプベースを説明する。前記ベースは、３つの主要構成部品として、上部ハウジング部、リードフレーム、及びカバーを有する。上部ハウジング部は、ランプバーナーへのリードを受け取るための中央スタブを有する。リードフレームは、ランプバーナーに接続されている。下部ハウジング部は、被覆プレート、及び前記プレートの上に形成される円筒状の、中空の、下方に開いている中空シリンダ又はスタブを有する。組み立て時、導電体は、プリント回路基板又はリードフレームに溶接される又ははんだ付けされる。下部ハウジング部は、そのスタブと共に、スタブがバーナーの高電圧接点を囲み、フラッシュオーバーを回避するための迷路を形成するように、上部ハウジング部の中に挿入される。

高圧ガス放電ランプユニット、ランプキャップハウジング、及び特にコンパクトなランプユニットを可能とする製造方法を提供することが、本発明の目的である。

この目的は、請求項１による高圧ガス放電ランプユニット、請求項１１によるランプキャップハウジング、及び請求項１２による製造方法により解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を述べている。

本発明によると、ランプユニットは、電気アークが生成される放電容器を含むバーナーを有する。通常、バーナーは、２つの電極のそれぞれに電力が供給されるように、２つの電気接点リードを有する。中央接点リードとも呼ばれる第１の電気接点リードは、好ましくは放電容器から延びていて、好ましくは放電容器から延びるバーナーチューブの内部に少なくとも部分的にガイドされる。第２の電気接点リード、すなわち復帰接点リードは、好ましくはバーナーに並行に設けられ、部分的にセラミックチューブの中に封入される。放電容器及び電気接点リードの他に、バーナーは、更に、放電容器の周りに設けられた透明な外側バルブを有してもよい。

本発明によると、バーナーは、放電容器がハウジングから距離を隔てて設けられるように、ランプキャップハウジングから突出する。バーナーは、電気接点リードの少なくとも第１のリードがハウジング内に配置されるように、ランプキャップハウジングに固定される。好ましくは、バーナーの部品、具体的には電気接点リードの周りに設けられた石英管は、例えばハウジングの軸長の半分を超えて、更に好ましくは３分の２を超えて、ハウジングの中に延びるように配置されてもよい。

ハウジングの内部には、ランプ動作回路が配置され、バーナーの電気接点リードに電気的に接続されている。ランプ動作回路は、動作中にランプに電力を供給するために設けられる電気回路である。種々異なる電気回路、例えばアークを点弧しランプを点火するために、バーナーに高電圧を供給するための点火回路などが使用されてもよい。対応する点火回路は、当業者自身に知られているように、例えば変圧器、コンデンサ、及びスパークギャップなどの部品を含む。しかしながら、本発明の好ましい実施形態によると、ハウジング内部に配置された電気回路は、高い点火電圧を供給するだけでなく、ランプの定常状態動作の間、バーナーに電力を供給する駆動回路も有する。この場合、電気回路は、電流、電圧、及び電力の所望の波形並びに数値を持つランプ動作電流を生成するのに必要な部品を有する。例えば、対応する駆動回路は、制御された態様で所望の動作電圧を得るために、供給電圧をスイッチングする半導体部品を有してもよい。特に、駆動回路は、ランプ動作を制御するためのマイクロコントローラを有する。

本発明によると、ハウジングは、熱を放散するために、少なくとも金属材料でできている底板を有する。放電ランプの動作中、熱はバーナーからハウジングに伝わる。加えて、熱はランプ動作回路において発生する。まだランプ動作回路の部品の動作を可能とする温度を維持するために、ランプキャップハウジングに伝えられた又はこの内部で生成された熱は放散されるべきである。これは、少なくとも、例えば銅、アルミニウム、又は適切な合金などの良好な熱伝導及び放熱特性を提供する金属材料で作られるランプキャップハウジングの底板を設けることにより達成される。底板だけでなく、ランプキャップハウジングの他の部品、特に１つ以上、好ましくは全ての側壁が金属材料で作られることが更に好ましい。

本発明によると、金属底板は開口部を有し、この中に、例えば好ましくはプラスチック材料などの絶縁材料でできたキャップ部品が、少なくとも第１の接点リードを囲むために挿入されてもよい。

従って、本発明は、簡易な組み立てを維持しながら、少なくとも第１の接点リードの信頼性の高い絶縁を、効率的な放熱と共に兼ね備える。絶縁及び放熱により、ランプユニットは、電気的フラッシュオーバー又は認容できない動作温度のリスクを増加させることなく、非常にコンパクトに作られる。底板に開口部を設け、キャップ部品を挿入することにより、ランプユニットは容易に組み立てられる。

一般的に、キャップ部品は、少なくとも部分的に第１の接点リードを囲むのに適した任意の形状を有する。本発明の好ましい実施形態によると、キャップ部品は、底部及び少なくとも第１の囲い壁構造を有する。底部は、例えば平坦で好ましくは底板の外面と同一平面上にあってもよい。壁構造は、好ましくはランプユニットの軸方向に底部から延び、好ましくは少なくとも底部の外面に実質的に垂直である。壁構造は、好ましくは第１接点をとり囲み、例えば、断面で、第１の電気接点リードを全ての側面で囲む閉じた構造を提供する。

本発明の好ましい実施形態によると、キャップ部品は、少なくとも第１及び第２の囲い壁構造を有する。第１の囲い壁構造は、好ましくは第１の接点リードをより小さい距離で囲むために配置され、第２の囲い壁構造は、第１の接点をより大きな距離で囲むために、第１の囲い壁構造の周りに配置される。このような複数の壁構造を提供することで、他の壁構造の中の壁構造は、絶縁長を増加する役割を果たす。これは、同じ軸長の少なくとも２つの囲い壁構造で提供することが可能でありながら、第１の壁構造により小さな軸長を、及び第２の壁構造により大きな軸長を提供することが有利であることを証明している。対応するキャップ部品は、第１の接点リードに近接して十分な実装スペースを提供してもよい。

本発明の更なる好ましい実施形態によると、キャップ部品は、バーナーからハウジングの中に延びるバーナーチューブを少なくとも部分的に（断面で）囲むために、ハウジングの中に軸方向に延びる。バーナーチューブは、好ましくは石英ガラス材料でできており、最も好ましくは、放電容器の壁と一体的に提供される。バーナーからの第１の中央接点リードは、バーナーチューブの内部に配置される。バーナーチューブをキャップ部品で囲むことにより、適切な絶縁が提供される。

バーナーからの第１の中央接点リード及び第２の復帰接点リードがハウジングの中に突出して配置されている構造において、キャップ部品は、少なくともその壁構造の一部が中央接点リードと復帰接点リードとの間に配置されるように、好ましくは配置される。従って、特に点火の間に、接点リード間のランプキャップハウジング内のフラッシュオーバーが回避される。

キャップ部品は、中央接点リードを（軸方向に）覆う第１の底部と、復帰接点リードを覆う第２の底部を含む底部を有することが更に好ましい。好ましくは、第１の底部は
第２の底部よりも大きく、中央に配置され、第２の底部は、直接的に第１の底部の境界に配置される。

本発明の更なる好ましい実施形態によると、ランプキャップハウジング内に設けられたランプ動作回路は、キャリアの上に配置される。キャリアは、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）、リードフレーム、又は回路の電気部品を担持し、それらを相互接続する任意の他の適切なアレンジメントでもよい。好ましくは、開口部がキャリア内に設けられ、バーナーからの電気接点リードは、この開口部を通って延びてもよい。特に、バーナーチューブに収容される少なくともバーナーからの中央電気接点リードは、前記開口部を通って延びてもよい。これは、バーナーをランプキャップハウジング内に深く配置することを可能とし、従って、減少された光中心距離（ＬＣＬ）を有する非常にコンパクトな配置を達成する。

好ましい実施形態によると、キャリア、特にプリント回路基板は、良好な熱接触が達成されるように、底板の上に直接配置される。このように、底板は、キャリアの上の電気部品に対して効率的にヒートシンクとしての役割を果たす。特に好ましい実施形態では、キャリアは、底板の上に挟まれた略平坦なプリント回路基板である。

組み立てられた後、キャップ部品は、種々異なる態様で、例えば溶接、接着、又は他の固定手段により固定されてもよい。特に、ランプキャップハウジング保持構造の中に形成されるキャビティであって、挿入後にキャップ部品を押し付けるために成形され配置され、生じる力によりキャップ部品を固定する当該キャビティ内にキャップ部品が設けられることが好ましい。特に、保持構造は、キャップ部品をキャビティに挿入する間に、保持構造及び／又はキャップ部品が変形されて保持力をもたらすように、薄板部品又は他の形状を有してもよい。

本発明によるランプキャップハウジングでは、バーナーを受け入れるため（及び固定するのに好ましい手段として）のスペース、第１の接点リードを受け入れるためのスペース、及びランプ動作回路のためのスペースが設けられる。底板は、熱を放散するために金属材料でできている。キャップは、底板の開口部の中に挿入され、第１の接点リードのための実装スペースを封入する。

本発明による製造方法では、バーナーはランプキャップハウジングに固定され、ランプ動作回路はハウジング内に設けられる。ハウジングの底板は、熱を放散するために金属材料でできている。キャップは底板の開口部の中に挿入され、バーナーからの第１の接点リードを囲む。

本発明の上記及び他の目的、特徴並びに有利な点は、好ましい実施形態の下記の説明から明らかになるだろう。

図１は、本発明の実施形態によるランプユニットの斜視図を示す。 図２は、図１のラインＡ．．Ａに沿って図１のランプユニットの断面を示す。 図３は、図１、図２のランプユニットの底面図を示す。 図４は、図１乃至３のランプユニットの斜視分解図を示す。

図１は、バーナー１４が突出するランプキャップハウジング１２を含むランプユニット１０を示す。

図２の断面図から視認できるように、バーナー１４は、封入された放電スペースを備える放電容器１８を形成するバーナーチューブ１６と、放電容器１８の周りに配置される外側バルブ２０とを有する。外側バルブ２０と放電容器１８を備えるバーナーチューブ１６とは、石英ガラス材料でできている。第１電極は、バーナーチューブ１６内をハウジング１２の中に延びる第１の中央接点リード２２に電気的に接続している。第２電極は、バーナー１４の長手方向軸Ｘに並行に延びる復帰接点リード２４に接続している。セラミックチューブ２６は、復帰接点リードの周りに配置されている。

バーナー１４は、保持部３０によりランプキャップハウジング１２に対して機械的に保持され、バーナー１４の周りに設けられた保持リング構造３２を含み、スポット溶接されたばね舌片３６によりバーナー１４のカラー３４に固定されている。

ランプキャップハウジング１２は、上部ハウジングカバー４０、側壁４２、及び下部ハウジングカバーとして底板４４を含む。全てのハウジング壁部品４０、４２、４４は、良好な熱伝導性を持つ金属材料であるアルミニウムからできている。

ランプキャップハウジング１２内には、ランプ動作回路５０の電気部品が配置される。
ランプ動作回路５０は、ランプキャップハウジング１２の側面に開いている電気コネクタ５２から電力を供給される。自動車用ヘッドランプで使用するためには、ランプユニット１０は、コネクタ５２を介して車載電力に電気的に接続される。ランプキャップハウジング１２内に一体化されたランプ動作回路５０は、コネクタ５２で供給された電圧を、点火（イグニッション）、後続のランアップ、及び安定動作の間、バーナー１４の動作に必要な電気駆動電圧及び電流のタイプに適応させることが必要とされる全ての回路を提供する。ランプ動作回路５０は、プリント回路基板５８上に、バーナー１４への交流電流を制御するマイクロコントローラ５６だけでなく変圧器５４などのランプの点火のための回路を有する。

特に図２の断面図から視認できるように、バーナー１４は、軸Ｘの軸方向に沿ってランプキャップハウジング１２の中にかなりの距離を突出するように配置されている。バーナーチューブ１６は、ランプキャップハウジング１２の軸長の半分を超えて延びる。ランプキャップハウジング１２内のかなり深くにあるバーナー１４の対応する配置の結果は、減少された光中央距離（ＬＣＬ）、すなわち自動車ヘッドライトユニットの反射器内で相対的位置決めのための位置参照素子を有する保持リング３２と放電容器１８の中央との減少された距離をもたらす。

従って、バーナー１４がランプキャップハウジング１２の中に突出するように取り付けられているため、バーナー１４からの電気接点リード、すなわち中央接点リード２２及び復帰接点リード２４も軸方向距離の半分を優に超えて、示された好ましい例においては、その軸長の２／３を更に超えて、ランプキャップハウジング１２の中に延びる。ランプユニット１０の動作では、特に点火の間、接点リード２２、２４の何れかからランプ動作回路５０の部品若しくは接点リード、又はランプキャップハウジング１２の部品までだけでなく、電気接点リード２２、２４間のフラッシュオーバーを回避するために絶縁が提供される必要がある。この絶縁を提供するために、中央接点リード２２を覆う第１底部６２ａと、復帰接点リード２４を軸方向に覆う第２底部６２ｂと、を有する底部６２を含むプラスチックキャップ６０が提供される。特に図３から視認できるように、キャップ６０の第１底部の方が大きく、長手方向軸Ｘが実質的に中央に配置されており、他方、第２底部６２ｂの方が小さく側面に配置されている。

キャップ６０は、長手方向軸Ｘに垂直な断面において見ると、中央接点２２が壁構造６４により完全に囲まれるように、中央接点２２の周りに直接設けられる第１の囲み壁構造６４を有する。第１の壁構造６４の周りに設けられることで、キャップ６０は、更に、第２の壁構造６６を有し、これは第１の封入壁構造よりも軸方向に遠くへ、ランプキャップハウジング１２の長手方向の長さの約半分にまで延びる。

従って、キャップ６０は、特に中央接点リードと復帰接点リードとの間だけでなく、接点リード２２、２４と金属底板４４との間の電気的絶縁も提供する役割を果たす。

図４から視認できるように、ランプ動作回路５０は、ランプキャップハウジング１２内に設けられたプリント回路基板５８上に配置されており、回路部品を保持し、電気的に相互接続している。表面に実装されたランプ動作回路５０の電気部品を備えるプリント回路基板（ＰＣＢ）５８は、底板４４に直接配置されている。従って、底板４４がヒートシンクとしての役割を果たすように、ランプ動作回路５０と底板４４との間には近接熱接触がある。

絶縁プラスチック挿入部４３が、コネクタ５２を収容し、バーナー１４及び復帰接点２４の突出する部品をガイドし保持するために、ランプキャップハウジング１２内に設けられる。挿入部４３は、図２に視認されるように、垂直なプラスチック壁４５をも有し、キャップ６０のための開口部６８を形成する。プリント回路基板５８は、封入された接点リードを具備するバーナーチューブ１６を収容するために中央開口部６８を有する。従って、ランプ動作回路５０のキャリア及び部品５４、５６は、開口部の周りに配置され、組み立ての後に、開口部を通して延びるバーナーチューブ１６の周りに配置される。それゆえ、短いＬＣＬを持つ非常にコンパクトな配置が達成される。

組み立ての間、図４に例示されるように、キャップ６０は、金属底部カバー４４及びプリント回路基板５８内に設けられた開口部６８に挿入される。

ランプキャップハウジング１２内では、キャップ６０は、壁構造６４、６６が嵌合溝部に入るキャビティ内に配置される。これらの溝は、薄板成形された保持構造７０を提供する。ランプユニット１０の組み立て中、キャップ６０は、壁構造６６及び保持構造７０が変形して、その後キャップ６０を固定する保持力を提供するように、キャビティの中に力で押し込まれる。

本発明は、図面において詳細に示され、上述の記載において詳細に説明されたが、このような図示及び説明は、説明又は例示するものであって、限定するものではないと考えられる。本発明は、開示される実施形態に限定されるものではない。

例えば、種々異なるランプ動作回路がランプキャップハウジング１２内に設けられてもよい。更に、実施形態において平坦面として示されるランプキャップハウジング１２のハウジング部品は、例えば熱用フィンなどの放熱構造を有するように別の成形がされてもよい。

開示される実施形態への他のバリエーションは、図面、開示及び添付の請求項を検討することから、特許請求される発明を実施する当業者により理解され、実施される。請求項において、単語「有する“comprising”」は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又はコントローラ又は他のユニットは、請求項で示されるいくつかの項目の機能を実現する。所定の手段が相互に異なる従属請求項で示される単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における参照符号は、範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

Claims (10)

1. 放電容器を備えるバーナーであって、第１および第２の電気接点リードを有する当該バーナーと、
   ランプキャップハウジングであって、少なくとも前記第１の電気接点リードが前記ランプキャップハウジングの中に延びるように、前記バーナーが前記ランプキャップハウジングから突出して固定される当該ランプキャップハウジングと、を含み、
   ランプ動作回路が、前記ランプキャップハウジング内に配置され、前記第１および第２の電気接点リードに電気的に接続され、
   前記ランプキャップハウジングは、熱を放散するために金属材料でできている底板を有し、
   前記底板は、電気的絶縁材料でできたキャップ部品が前記第１の電気接点リードを囲み、かつ、電気的に絶縁するように挿入される開口部を有し、
   前記バーナーは、中央接点リードとしての前記第１の電気接点リードと、復帰接点リードとしての前記第２の電気接点リードと、を有し、かつ、
   前記キャップ部品の中に含まれる第１の囲み壁構造の少なくとも一部が、前記中央接点リードと前記復帰接点リードとの間に配置される、
   高圧ガス放電ランプユニット。
2. 前記キャップ部品は、底部と、少なくとも第１の囲み壁構造とを有する、請求項１に記載のユニット。
3. 前記キャップ部品は、第１の囲み壁構造と、前記第１の囲み壁構造の周りに配置された第２の囲み壁構造とを有する、請求項１又は２に記載のユニット。
4. 前記第２の囲み壁構造は、前記第１の囲み壁構造よりも大きな軸長を有する、請求項３に記載のユニット。
5. 前記バーナーは、前記ランプキャップハウジングの中に延びる軸方向に配置されたバーナーチューブを有し、
   前記第１の電気接点リードは、中央接点リードとして前記バーナーチューブ内に配置され、
   前記キャップ部品は、少なくとも前記バーナーチューブを部分的に囲むように、前記ランプキャップハウジングの中に軸方向に延びる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のユニット。
6. 前記キャップ部品は、前記中央接点リードを覆う第１底部と、前記復帰接点リードを覆う第２底部と、を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のユニット。
7. 前記ランプ動作回路は、キャリア上に配置された電気部品を有し、
   前記第１の電気接点リードが開口部を通って延びるように、前記開口部が前記キャリア内に設けられている、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のユニット。
8. 前記ランプ動作回路は、キャリア上に配置された電気部品を有し、
   前記キャリアは、前記底板の上に直接配置されている、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のユニット。
9. 前記ランプキャップハウジングは、前記キャップ部品が受け入れられるキャビティを有し、
   前記キャップ部品は、前記キャップ部品を押し付ける保持構造により前記キャビティ内に保持される、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のユニット。
10. 放電容器を備えるバーナーであって、前記バーナーは中央接点リードとしての第１の
    電気接点リードおよび復帰接点リードとしての第２の電気接点リードとを有する当該バーナーを設けるステップと、
    少なくとも前記第１の電気接点リードが、ランプキャップハウジング内に配置されるように、前記ランプキャップハウジングに前記バーナーを固定するステップと、
    前記ランプキャップハウジング内にランプ動作回路を設け、前記ランプ動作回路を前記第１および第２の電気接点リードに電気的に接続するステップであって、前記ランプキャップハウジングは、熱を放散するために金属材料でできている底板を有し、前記底板は開口部を有する当該ステップと、
    前記第１の電気接点リードを囲み、かつ、電気的に絶縁するように、前記開口部に電気的絶縁材料でできたキャップ部品を挿入するステップであり、前記キャップ部品の中に含まれる第１の囲み壁構造の少なくとも一部が、前記中央接点リードと前記復帰接点リードとの間に配置される、ステップと、
    を含む、高圧ガス放電ランプユニットの製造方法。

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