JPH11317103A - 磁気偏向を備える交流電流高輝度放電ランプ - Google Patents

磁気偏向を備える交流電流高輝度放電ランプ

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JPH11317103A
JPH11317103A JP11060205A JP6020599A JPH11317103A JP H11317103 A JPH11317103 A JP H11317103A JP 11060205 A JP11060205 A JP 11060205A JP 6020599 A JP6020599 A JP 6020599A JP H11317103 A JPH11317103 A JP H11317103A
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Thomas Tessnow
トマス・テスノウ
Robert W Flanagan Jr
ロバート・ダブリュー・フラナガン・ジュニア
Donald F Garrity Jr
ドナルド・エフ・ギャリティー・ジュニア
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Osram Sylvania Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気偏向によりハイビーム及びロービームの
両方を提供する単一のアークランプを提供する。 【解決手段】 アーク放電ランプ、ランプ制御装置、電
磁石、増幅器回路から形成される放電ランプ提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気ランプに関し、
特にアーク放電ランプに関する。特に本発明は、交流車
両アーク放電ランプの磁気偏向に関係する。
【０００２】
【従来の技術】磁石を有するＨＩＤアークの偏向は、公
知である。使用される車両のための１システムは、電極
を、複数組の電極チップ間のアークを切替える磁場シス
テムを用いて２つの部分に分けた。初期の偏向システム
は、直流ＨＩＤランプのために設計された。直流磁場
は、低いコイル電流だけを必要とした軟鉄芯を有する高
誘導性コイルにより発生された。同じ電磁石を使用し
て、交流による磁気偏向を達成する次の試みは失敗し
た。電磁石は、あまりに遅かった。それで、交流バラス
トの信号についていく速い交流の磁場をつくり出すこと
は可能でないと信じられた。
【０００３】交流および直流ＨＩＤランプの両方で、ア
ークは、内部の対流電流のために通常は上方へ湾曲させ
られる。アーク曲線は、外部の磁場を使用することによ
り下方へ押しやることができる。直流磁気偏向は、アー
ク電流に関して静的である磁場を使用する。交流に対し
てランプ電流で磁場制御を調整することは、より困難で
ある。交流アークの適当な偏向は、交流信号の変化に先
行するのに十分速い交流磁場をランプに必要とすると思
われた。低いインダクタンスを有するが、まだ必要な磁
場を供給する電磁石、及びバラスト信号と位相が同じで
ある必要な電流を供給する磁石コントローラを開発する
ことにより問題は解決された。好ましい設計において、
磁場制御装置は、点火コイルの前のバラスト信号を受信
し、電磁石のために増幅する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】車両ヘッドライトシス
テムにおいて、ランプは少なくとも２つのモードを有す
ることを必要とする（ロービームモード及びハイビーム
モード）。別々のシステムを使うこともできるが、これ
は必要なスペース、材料、及び全コストをおよそ二倍に
する。できればハイビーム及びロービームランプを組み
合わせることは、より安価である。ハロゲンランプに関
して、１つのランプカプセル内に２つのフィラメントを
配置することにより、これらのモードは組み合わせられ
た。高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに対して、アークは固
定されず、磁場により移動できる。適当な反射鏡におい
て、アークの動きは、ロービーム及びハイビームに対す
る焦点領域の間で移動すことができる。それで、磁気偏
向によりハイビーム及びロービームの両方を提供する単
一のアークランプを有する車両システムの必要性があ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】磁気的に偏向されたアー
ク放電ランプシステムは、２本の電極の間にほぼ水平に
形成されるアークを有するアーク放電ランプ、電源から
電力を受け取り、ランプに電力を供給するために交流ラ
ンプ電流を提供し、ランプ電流の状態を示す信号を提供
するランプ制御装置、アークの位置に影響を及ぼすため
にランプに隣接して配置される電磁石、及び電源から電
力を受け取り、電力信号を受信し、交流ランプ電流に関
して電磁石を駆動するために交流電磁石電力を提供する
増幅器回路から形成できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、磁気偏向を有する交流車
両ＨＩＤランプの好ましい実施例のブロック線図を示
す。磁気偏向を有する交流ＨＩＤ車両ランプ１０は、小
型高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ１２、車両ヘッドライト
反射鏡１４（一部切り欠き）、交流ランプ制御装置１
６、交流電磁石制御装置１８、及び電磁石２０から組み
立てられる。
【０００７】図２は、一部切り欠かれたランプカプセル
の断面図を示す。好ましいランプは、第１電極２２、及
び第２電極２４を有する水平で作動される小型アーク放
電ランプ１２である。電極は、ランプ軸２６に沿って好
ましくは水平に配置される。好ましい小型高輝度放電
（ＨＩＤ）ランプ１２は、多数の設計のどれであっても
よい。好ましい実施例は、キセノン、及び、金属ハロゲ
ン化物充填材を有し、約０．２５立方センチメートルの
密閉された容積を定めている両口プレスシールされた石
英本体である。キセノン圧力は、低温で約６〜１０気
圧、及び高温で約６０気圧である。比較的高い作動圧力
が磁気偏向に有効であることがわかった。好ましいラン
プは、電極付け根のまわりにかなりむき出しの接触を有
するほぼ楕円体の内部を有する。特にアークが磁気的に
偏向させられるとき、開放形状はより良い内部対流の流
れパターンを提供する。磁気偏向のないアーク放電ラン
プ１２は、一般に第１電極２２の単一のチップ端、及
び、第２電極２４の単一のチップ端の間の上方へ湾曲し
ている線に沿って伸びる放電（通常のアーク２８）を通
常提供する。外囲器の内部の寸法は、１つの焦点領域３
０内の車両のための適当なロービーム、及び第２の焦点
領域３２内の適当なハイビームを形成するためにアーク
が好ましい光学焦点領域の間で移動できる十分な容積を
提供するように選択される。通常の磁気偏向について
は、ランプは第１の焦点領域３０内の軸方向の中心に配
置されたアークを提供できる。より高次の磁気偏向につ
いては、ランプは第２の焦点領域３２内の下方へ湾曲し
ているアークを提供できる。
【０００８】空洞型反射鏡１４は、アーク放電ランプ１
２のまわりに配置される。反射鏡１４は、反射鏡１４の
ための第１の焦点領域３０内の光源からのロービームヘ
ッドライトパターン提供するために光学的に定められ、
加えて、第１の焦点領域３０から、第２の焦点領域３２
まで、十分に変位させられた光源からのハイビームパタ
ーンを提供できる。アーク放電が、空間的に拡張された
光源を提供すること、及び、反射鏡１４がこの種の拡張
された光源から光線パターンを発生させるように設計さ
れることがわかる。１実施例において、アークは電磁石
によって、第１の焦点領域３０から、約２ミリメートル
だけ第２の焦点領域３２に、垂直に偏向させられた。結
合された垂直、及び、横方向のオフセットを、また使用
できる。従って、第２の領域３２から受光される光は、
公知のハイビームパターン仕様を満たすように投射され
た。
【０００９】車両ヘッドライト反射鏡１４の設計は、
（例えば９００７タングステンハロゲンカプセルのため
に設計される）２つのフィラメントタングステンハロゲ
ンカプセルに使用される。この種の２つのフィラメント
反射鏡１４の設計は、第２フィラメントからの寄生的な
反射を収容するために一般に公式化される。従って、こ
の種のランプ内の第２フィラメントは、第１フィラメン
トからの光の反射により低レベルに見える。これはハイ
ビーム、及びロービームパターンを混合する傾向があ
り、それゆえにある程度大きい光源分離を必要とする。
磁気的に調節されたアークランプ１２内に寄生的な反射
はないが、焦点領域３０、３２の間にアークマントルピ
ースのいくらかの重複があるかもしれない。反射鏡によ
りハイビーム、及びロービームパターンを適切に分離す
るために必要とされる相対的な光源変位は、ほぼ同じで
ある。従って、反射鏡設計の当業者が、磁気的に偏向さ
せられたアーク光源のためのハイビーム及び、ロービー
ムパターンを反射鏡に発生させるために、それは磁気的
に約２．０ミリメートルだけ偏向させられる。
【００１０】図１は、交流・単一電磁石偏向システムの
ための模式的な回路を示す。システムは、ランプ制御装
置またはバラスト１６、電磁石制御装置１８、及び電磁
石２０から成る。
【００１１】交流ランプ制御装置またはバラスト１６
は、多くの設計の一つであってよい。交流バラストは、
適当な光出力のためにランプを駆動する。装置の関連し
た特徴は、バラストの動作周波数である。一般に、動作
周波数が低いほど磁気制御を適応させることは簡単であ
るが、動作周波数の低い放電ランプはアークの影響をよ
り弱め、特に低圧ランプではそうであり、高圧ランプで
はそうではない。より拡散したアークは、より弱い光学
的投射を与える傾向がある。好ましいランプバラスト
は、車両電池から交流信号に来る１２ボルト直流を切断
する。従って、切断された１２のボルト交流信号は、ラ
ンプ操作電圧に変換される。好ましい実施例において、
交流ランプ制御装置は、矩形波信号を出力し、約４００
Ｈｚの動作周波数を有する。アーク応答時間が高圧ラン
プにおいて、遅くなることがわかり、それによって、密
接にアーク電流方向と磁場を調和させる必要を少なくし
ている。
【００１２】偏向の量は、２つの方法で制御できる。第
１の方法は、増幅器に対する供給電圧を制御することに
より、（例えば、上下の）偏向の量を制御することであ
る。図３は、増幅器電圧制御された偏向を使用している
電磁制御のためのブロック線図を示す。この回路は、ラ
ンプ電圧に対する極性を示す電圧信号を受信する。電圧
信号は、インバータ３４により反転され、それから１８
０度移相器、その後で、スイッチ４０の１つの極の両方
に供給される。或いは、反転された信号は、直接スイッ
チ４０の第２の極に供給される。スイッチからの信号
は、それから増幅器３８に、その後で電磁石に出力され
る。スイッチ４０は、それから方向中の最大偏向または
反対方向の間で変化するアークの電磁石の位置決めを指
示する。或いは、スイッチを制御することにより、スイ
ッチが１つの電圧に切り替えられたら、極性は時間部分
に対してバランスを取られ、スイッチが逆の極性に切り
替えられたら、アークの位置は１つの方向の完全偏向と
反対方向の完全偏向との間で釣り合わされる。切替電圧
極性偏向法は速く、ランプ電圧信号の良いトラッキング
を可能にする。しかし、振幅、及び極性が別に制御され
るので、制御は複雑になる。
【００１３】第２の方法は、バラスト信号、及び電磁石
電流の間で位相を調節することによりアーク偏向を制御
することである。図４は、移相制御された偏向に対する
ブロック線図を示す。０〜１８０度へ位相が変化する移
相器３６は、増幅器３８の前に配置してもよい。例え
ば、０ボルトと１２ボルトの間の制御電圧は、位相を変
えて、最大偏向から逆方向の最大偏向へ、極性変化の必
要なしにアーク偏向を駆動することが可能である（最大
偏向により、好ましい限度が意味され、特定の好ましい
限度が上（例えば中央）と下（例えば、充填材内程低く
はない）、または外囲器に近い左右の間で変化してもよ
いことを理解しなければならない。）。アークがローレ
ンツ偏向力の速い変化についていくことができないの
で、移相偏向制御機構が可能であるとわかった。それ
で、アークは、１ランプサイクルにわたる平均ローレン
ツ力だけに応答する。０度移相で、アークは一方向へ、
例えば下へ、完全に偏向させられる。９０度移相で、ア
ークは偏向しない。１８０度移相で、アークは反対方向
（例えば上）へ完全に偏向される。左から右へ、または
上下の滑らかな変化が可能であるので、移相偏向法は切
替極性法より優れている。センサ（例えばステアリング
ホイールセンサ）からの信号が多分使用されるか、また
はアークの偏向を変化させるために車両水平レベルセン
サが移相器に適用され、従って、光線は車両角度に合わ
せて調節する必要がある。同様に、光線位置決め装置の
ために選ばれる車両オペレータが、検出されてもよい。
プログラム可能な装置（例えば単一のチップコンピュー
タ）は、種々の車両入力信号（速度、方向、時刻、周囲
の光、気象状況、点灯要求、ドライバ入力、その他）に
基づいて、異なる光線パターンを発生するために用いる
ことができる。
【００１４】好ましいインバータ回路は、図５に示され
る。インバータ３４は、バッテリー３５（例えば１２Ｖ
直流車両電池）から直流電力、及びバラストから矩形波
信号のランプ電圧３７を示す電圧信号を受信する。電圧
信号３７は、例えばランプ電圧自体、またはバラストか
らのランプ電圧と位相が同じ矩形波である。好ましいイ
ンバータは、電圧信号入力としてランプ電圧を使用する
ように設計されている。ここで使用されるランプ電圧信
号は、接地点と比較してマイナスであり、０ボルトと１
２ボルトの間の矩形波信号に変換される。反転された出
力は、それから移相器３６に供給される。図６は、極
性、タイミング、並びに好ましいインバータ３４、移相
器３６、パワーアンプ３８及びランプ４０とのスケール
関係を示し、ここで、Ａはランプ電圧信号であり、Ｂは
反転されたランプ電圧信号であり、Ｃは移相された信号
であり、Ｄは増幅された移相信号である。
【００１５】移相器３６は、バッテリーから直流電力
を、インバータ３４の出力からの信号を、及び所望の移
相を示す制御信号４２を受信する。制御信号４２は、０
ボルトと１２ボルトの間の電圧であり、好ましい光線方
向を示す光源から来ることができる。可能な光線方向光
源の実施例は、１）共通のハイビーム及びロービーム制
御装置、またはスイッチ、２）ステアリングホイールの
位置または道に関する車両の位置を示す車両のセンサに
従って光線を調節する適応光線パターン制御装置、並び
に３）特別な点灯（例えば昼光、緊急事態、信号、スポ
ット、フォグまたは投光点灯）のための手動か電子的な
光線制御を含む。移相器３６の出力は、制御信号４２に
従って０〜１８０度の間の位相だけ移相される、１２ボ
ルト矩形波信号である。制御信号と移相の関係は線形で
ある必要はなく、位相信号内の非線形オフセットを達成
するために追加の単純な電子回路を挿入してもよい。図
７は、移相器の好ましい実施例のための回路図を示す。
好ましい設計は、移相信号に従い単純な線形の偏向を予
想する。ゼロ（０）度移相については、ランプアークは
一方向に完全に偏向されてもよく、１８０度移相につい
ては、アークは反対方向に完全に偏向されてもよい。９
０度移相については、ランプアークは、中心に配置され
た位置を保つ。
【００１６】増幅器３８は、バッテリー及び移相器３６
の出力から直流電力を受け取る。増幅器３８の出力は、
＋／−１２ボルト、２アンペアの信号であり、電磁石２
０を駆動する。各々の２本の出力線は０ボルト及び＋１
２ボルトの間で切り替わり、その結果、電磁石全体の電
圧が＋１２ボルトから−１２ボルトまでありうる。図８
は、電磁石を駆動するための図４の模式的な回路のため
の好ましい電力増幅器回路を示す。本実施例において、
１２オームの抵抗器は電流を制限し、更に動作周波数を
増加させる。偏向範囲を増加させるために、より低い抵
抗を使用してもよい。ＲＬ回路のための時定数は、
【数１】 である、従って、回路の最大周波数応答は、
【数２】 である。
【００１７】高い制限抵抗器は、より高い周波数を可能
にするが、電磁石電流を減少させる。同じ磁場を得るた
めに、より高い電圧か電磁石のコイル内のより多くの巻
き数が、より低い電磁石電流を補正するために使用され
なければならない。
【００１８】移相され、増幅された、１２ボルトの交流
信号は、それから電磁石２０を駆動する。図９は、電磁
石の好ましい実施例の側面図を示す。図１０は、電磁石
の好ましい実施例の断面図を示す。ランプより磁場のた
めのに多くの電流を引くことは意味がないので、１．０
アンペアの電流限度が好ましい設計のために選択され
る。電流限度のもう１つの理由は、電磁コイル内の熱浪
費を制限することである。磁場は、アークの交流につい
ていくために方向を切り替えなければならない。本ラン
プ構成において、アークの十分な偏向を達成するために
磁場は３ミリテスラ（ｍＴ）（３０ガウス）以上である
ことを必要とする。最大コイル電流は、約１アンペアで
あるように選択される。電磁石に対する応答周波数は、
ランプを駆動している印加交流の周波数を満たすか上回
らなければならず、この場合約４００Ｈｚであるように
選択される。
【００１９】小さなＨＩＤランプに対する偏向を起こす
のに必要な磁場（約３０ガウス、または３．０ｍＴ）を
提供することが必要とされ、アンペア−巻き数の数は約
５０であるとわかった。磁場は、巻き数（Ｎ）の数につ
いては線形に増加する。巻き数の数が増加するにつれ
て、磁気回路のインダクタンスは巻き数（N2）の数の二
乗に応じて増加する。あまりに少ない巻き数しかないと
き、電磁石はアークを偏向させるために不十分な磁場を
提供する。インダクタンスが増加するにつれて、動作周
波数は逆にインダクタンスに応じて減少する。従って、
１．０アンペアの動作電流を仮定すると、システムの特
性寸法に対して５０及び２８０の間の巻き数をシステム
は強制される。巻き数曲線の低い側面（５０回）までに
とどまり、高い動作電流を許容することにより、交流の
アーク電流は、非常に密接に磁場に応じて追跡できる。
【００２０】交流磁気的に偏向させられた放電ランプの
ための材料の選択は、いくつかの要因に依存する。印加
電流の周波数は、結果として熱になり電磁石性能を低下
させる渦電流を形成する。フェライト材料は、シリコン
鋼（鋼の変圧器）（μ＝５００）を近似する透磁率に応
じて選択され、渦電流効果を支持する伝導率に応じてで
はない。材料はまた、急速に落ちる摂氏１５０度のニー
ル温度の外にある温度曲線に対して均一な磁化を有す
る。
【００２１】電磁石磁心の寸法は、ＨＩＤランプによっ
て、部分的に指図される。好ましい電磁石端幅または直
径は、全部のアーク領域に沿って均一な磁場を達成する
ために、電極チップ−電極チップ間の放電長さを上回
る。実施例において、電極は約７．０ミリメートル間隔
で、１．０のセンチメートルが磁心部分の端幅のための
良い開始直径であることを意味する。磁極片シューの間
の隙間はランプ厚さよりより広くなければならず、それ
は約２．０センチメートルであり、カバーカプセルを含
む。電磁石の長さは磁場に影響を及ぼさないが、インダ
クタンスに影響を及ぼす。第１設計に記載の同じ数の巻
き数をより長い磁心の周りに巻くことは、第２設計に記
載のより短い磁心の周りに巻くことより良い。以下の計
算は、第１設計に基づいている。
【００２２】ランプにおける磁場は、
【数３】 または
【数４】 により推定できる。電流Ｉは、１アンペアに設定され
る。隙間は、２．０センチメートルである。透磁率μ
は、５００ユニットである。磁心（１）の長さは、１
２．０センチメートルである。３．０ミリテスラ（ｍ
Ｔ）の磁場が達成される場合、コイルは約５０の巻き数
を有することを必要とする。コイルのオームの抵抗は、
電線（銅：伝導率σ＝１０７オーム/メートル、電線直
径ｄ＝１ミリメートル）の材料定数から計算できる。
【数５】 ここで、Ａは磁心の断面領域であり、Ｎはコイル巻き数
である。コイルのインダクタンスは、以下の通りであ
る。
【数６】 最大周波数は、以下の通りである。
【数７】
【００２３】コイルＮの巻き数は、より高い磁場、及び
より低い周波数に対して必要に応じて選択できる。最小
周波数は４００Ｈｚであり、最小磁場は３ミリテスラ
（ｍＴ）であった。これは、この設計のための周波数範
囲を定める。
【００２４】２つの主要な設計基準が適用された。同じ
磁場を発生させる類似の空芯コイルよりも、より低いイ
ンダクタンスを達成するためにフェライトまたは変圧器
鋼磁心を有するコイルが使用される。この実施例に対し
て、鋼変圧器が４００Ｈｚで渦電流のために過熱された
ので、フェライトが使用された。第２に、磁場の無視し
てよい変化を招くと共に、（磁心を有する）コイルの長
さを増加させることにより、電磁石の周波数応答は改良
される。
【００２５】多くの可能な磁心形状がある。１つの好ま
しい設計は、より長い側面部分の一つにおいて、形成さ
れる小さな隙間を有する楕円または環状の形状を有する
フェライトロッド（直径１．０センチメートル）を使用
する。それで、磁心の使用していない端は、隙間全体と
互いに面する。隙間は、磁心の使用していない端の間の
線に対して垂直に並べられたアークについては、アーク
ランプをそこで収容するのに十分な広さである。電磁石
は、例えば光シールド内の軸全体に伸びる位置のような
如何なる好ましい位置の前方に回転してもよく、ランプ
の下に垂直に配置されてもよい。
【００２６】代わりの好ましい設計は、ランプの左右に
配置される２つの別々の電磁石磁極片を使用する。図１
１は、磁極片５４、５６を有する電磁石と共同して、放
電ランプの正面図を示す。磁極片は、反射鏡ハウジング
の上部の外面から、半径方向内部に、アークランプに向
かう角度で下方に伸びる。図１２は、磁極片５８、６０
を有する電磁石と協力して、放電ランプの前部斜視図を
示す。磁極片は、水平面内のランプ反射鏡の後部から、
アークランプの両側に伸びる。
【００２７】交流磁気偏向システムは、バンド幅が制限
される。磁場を増幅するために巻き数を増加させること
は、磁気回路のインダクタンスを増加させて、装置の動
作振動数を下げる。電磁石に余りに多くの巻き数がある
とき、磁場の上昇時間はランプ電流の上昇時間に適合で
きない。理論的に、昇時間が正確にランプ電流に適合で
きないとき、加速している電子は磁場に遭遇せず、アー
クは偏向されず、磁気構造から何の利点も生じないか、
磁場が余りに早くまたは余りに遅く上昇または下降し、
アークの不正確な偏向または膨らみを結果的に招く可能
性がある。実際問題として、高圧アークは高度の慣性を
示し、元の場所にとどまることを好む。これは、高い充
填材ガス圧力（低温で約６気圧）の結果である。キセノ
ン充填材ガスの高密度は、アーク電流の再配分を禁じ、
磁場及び放電電流のアプリケーション内の高度な適合の
ために必要な条件を緩和する。磁気上昇時間がランプ電
流と同位相に留まるのに十分な場合、システムがうまく
機能できることが分かった。磁気上昇時間がランプ作動
周波数より速い場合、ランプ電流が電子及びイオンを効
果的に加速する前に磁場は正しい位置にあることができ
る。
【００２８】車両ヘッドランプ内の磁気偏向の使用の一
つは、ヘッドライト光線パターンを特別な駆動条件に適
応させることである。これを達成するために、２つの電
磁石を使用することは便利である。完全なシステムは、
バラスト、交流ＨＩＤランプ、反射鏡／ハウジングアセ
ンブリ、２つの偏向磁石及び２つの偏向電磁石増幅器シ
ステムから成る。磁場は、好ましくはお互いに対して垂
直であり、両方ともアークに対して垂直である。１つ目
が水平方向内のアークを偏向させ、２つ目が垂直方向内
のアークを偏向させるように磁石を一列に並べることは
また便利である。他の角度で磁石を一列に並べることが
可能な一方、システムは２つの磁石により必要な相対的
偏向のバランスを取るために制御し、より扱いにくくな
る。２つの偏向は両方とも、別々の極性入替装置または
１８０度移相器を必要としない、同じ制御を有する正ま
たは負（上または下、若しくは左または右）である。２
つの電磁石は、２つの別々の増幅器システムにより駆動
されてもよい。両方の増幅器システムは、バラストから
同じ入力制御信号を受信し、使用してもよい。図１３及
び１４は、電磁石を偏向させる２つのアークを備えるヘ
ッドライトシステムのための模式的な設計を示す。１つ
の電磁石６２は、水平方向に横の磁場を提供するために
ランプ６４を越えて横であるように配置され、第２の電
磁石６６は、横方向及び垂直方向の磁場を提供するため
に前面に配置され、垂直方向に調整される。反射鏡６８
は、ランプの後方に配置される。図１４は、図１３内の
同じ装置の正面図を示す。極構造を有する電磁石が再び
使用されてもよいことを理解しなければならない。更
に、順方向の電磁石６６を幾つかのヘッドライトシステ
ムにおいて、共通に使用する熱または光シールド構造に
組み込むことは、便利である。
【００２９】水平及び垂直方向の放電の磁気制御は、種
々の光線位置決めオプションを可能にする。光線は、車
両速度に従って変えられてもよい。光線は、車両の回転
方向を見るように作られてもよい。更に第１の偏向と異
なる方向のアークを偏向させる第２電磁石の追加は、よ
り光線バリエーションができるシステムさえ作る。それ
が本来の磁場及びアーク放電軸に対して垂直に第２磁場
の位置を調整する場合、第２電磁石を配置することは最
も効果的である。実際の電磁石の位置決めは、部分的に
設計事項である。２つの電磁石の位置決めは、電磁石に
対する２人のドライバの操作により調整されることを必
要とする。それで、固定された操作または選択された位
置の間のアークを循環させるためのどちらに対しても、
２つの磁場部分が加えられてもよく、それらの比例部分
が駆動電力サイクルにわたって変わるか、またはセット
された位置の間のアークを移動する固定された組合せの
間で切り替えてもよい。この種の固定された光線位置の
間の切り替えをするための電子的な制御は、電子技術の
範囲内で考慮される。
【００３０】交流システムは、２つのモードで同時に作
動してもよい。１つの周期において、光線は１つのモー
ドに配置される、第２の周期において、光線は第２のモ
ードに配置される。例えば、１つのモードはロービーム
であってもよく、第２モードはハイビームであってもよ
い。それで、結合された平均の光線は、ロービーム方向
において、現れる全電力の半分、及びハイビーム方向に
おいて、現れる電力の半分を有する昼光である。他の方
法はハイビーム及びロービームの間をスイープするか、
または霧、雨、または他の困難な視界条件のために左右
のスイープを含む。中間の光線モードも、また可能であ
る。ランプ電圧検出は、放電長さの指示として使用で
き、同時に放電位置として使用できる。アーク位置検出
は、特に、フィードバック制御、及びより正確な光線位
置決めのために使用してもよい。再び、位置決めを改良
するために使用するフィードバック制御の光線位置決め
を動的に切替えるか、またはスイープするための電子的
な制御が、電子技術の技術内で考慮される。
【００３１】実施例において、本方法の実施例は、いく
つかの条件によって、次のように実行された。小型ＨＩ
Ｄランプのためのロバートボッシュ社交流バラストが、
使用された。バラストは、４００Ｈｚで作動して矩形波
信号を発生させ、これは電磁石及び電磁石増幅器が４０
０Ｈｚより大きいか等しいバンド幅を有しなければなら
なかったことを意味する。好ましいシステムは、約１６
ｋＨｚまで作動するように設計されていた。使用される
電磁石磁心は、第１の設計、図５及び６に示されるもの
であった。磁心直径は、約１．０センチメートルであっ
た。磁心長さは、約１２．０センチメートルであった。
巻き数５０は、磁心の全部の長さにわたって等しく散布
された。コイルは、１２ボルトの電圧において、駆動回
路のための約１２オーム電流制限抵抗器を有した。分離
したトーラスの形を有するフェライト磁心材料が使用さ
れた。特定の電磁石は、１．０センチメートル×１．０
センチメートルの断面、４．０のセンチメートルの内
径、一緒に配置されるときにランプを収容するために電
磁石に切り込まれた２．０センチメートルの隙間を有す
る。
【００３２】実施例において、電磁石は分離した環状の
磁心で作られた。磁心材料は、MnZnフェライトであっ
た。内径は３８．１ミリメートル（１．５インチ）であ
り、外径は６３．５ミリメートル（２．５インチ）であ
った。形成された隙間は幅１９．０ミリメートル（０．
７５インチ）で、直径に対して平行である。隙間は、隙
間内にランプを配置するのに十分なだけ大きかった。磁
心は、厚さ１２．７ミリメートル（０．５インチ）であ
った。絶縁された銅の変圧器電線（ＡＷＧ １４）の巻
き数５０は、しっかりと、均一に、形成された隙間から
の測道の１８０度区画に沿って伸びている磁心に巻かれ
た。
【００３３】図１５は、交流バラスト信号、及び作動中
のランプに対するマイクロ秒内の磁気電流の図を示す。
磁場と比例する電磁石電流の上昇時間は、約３０マイク
ロ秒である。最大周波数ｆ＝１／（２×３０マイクロ
秒）＝１６ｋＨｚ。このスケールで、非常に類似した矩
形波信号（お互いのマイナス）から、総体的に、磁気偏
向がランプ電流に非常に密接に組み合わされることがわ
かる。所望するなら、電磁石増幅器システムがＨＩＤラ
ンプアークを真っ直ぐにすることができ、ランプの底面
に対してアークを押し下げさえすることができることを
実験は示した。電磁石信号の位相が１８０度だけランプ
アーク信号に対して移相される場合、アークはランプ上
部の上方へ押しつけられる。
【００３４】図１６は、作動中のランプに対する交流バ
ラスト信号、及びマイクロ秒内の磁気電流のサンプルを
示す。磁気偏向回路がランプ電流の変化に適応する一
方、約４５マイクロ秒遅れた。ランプ電流が約１．１マ
イクロ秒だけ上昇するので、変化期間の間の組合せを誤
られた偏向は、全サイクル時間の僅か約４．０パーセン
ト、または２．５マイクロ秒の４．０パーセントであ
る。
【００３５】以上、本発明の好ましい実施例について記
載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の
範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がな
し得ることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気偏向を有する交流車両ＨＩＤランプの好ま
しい実施例のブロック線図を示す。
【図２】ランプカプセルの一部切り欠き断面図を示す。
【図３】交流・単一電磁石偏向システムに対する模式的
な回路を示す。
【図４】増幅器電圧制御された偏向に対するブロック線
図を示す。
【図５】移相制御された偏向に対するブロック線図を示
す。
【図６】図５の模式的な回路のためのインバータに対す
る好ましい回路を示す。
【図７】電磁石を駆動するための図３の模式的な回路に
対する好ましい電力増幅器回路を示す。
【図８】単一の楕円磁石を有する交流偏向された車両ヘ
ッドライトの平面図を示す。
【図９】図８のヘッドライトの正面図を示す。
【図１０】２つの楕円磁石を有する交流偏向された車両
ヘッドライトの平面図を示す。
【図１１】図１０のヘッドライトの正面図を示す。
【図１２】作動中のランプのためのマイクロ秒内の交流
バラスト信号、及び磁気電流の図を示す。
【図１３】２つのアーク偏向電磁石を備えるヘッドライ
トシステムに対する模式的な設計を示す。
【図１４】２つのアーク偏向電磁石を備えるヘッドライ
トシステムに対する模式的な設計を示す。
【図１５】作動中のランプのためのマイクロ秒内の交流
バラスト信号、及び磁気電流の図を示す。
【図１６】作動中のランプのためのマイクロ秒内の交流
バラスト信号、及び磁気電流信号のサンプルの図を示
す。
【符号の説明】
１２ アーク放電ランプ １４、６８ 反射鏡 １６ バラスト １８ 電磁石制御装置 ２０ 電磁石 ２２、２４ 電極 ２６ ランプ軸 ３０、３２ 焦点領域 ３４ インバータ ３５ バッテリー ３６ 移相器 ３８ 増幅器 ５４、５８ 磁極片 ６２、６６ 電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・エフ・ギャリティー・ジュニア アメリカ合衆国ニューハンプシャー州ヘニ カー、フランダーズ・ロード48

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２本の電極の間に形成されるアークを有
    するアーク放電ランプと、 電源から電力を受け取っているランプ制御装置を含み、 ランプに電力を供給するために交流ランプ電流を提供
    し、 ランプ電流の状態を示す電力信号を出力し、 アークの位置に影響を及ぼすためにランプに隣接して配
    置された電磁石と、 電源から電力を受け取っている増幅器回路を含み、 電力信号を受信し、 交流ランプ電流に関して電磁石を駆動する交流電磁石電
    力を提供することを特徴とするランプシステム。
  2. 【請求項２】 電磁石がランプの作動周波数に適合する
    のに十分低いインダクタンスを有することを特徴とす
    る、請求項１記載のランプシステム。
  3. 【請求項３】 ランプ制御装置はバラスト部分、及び点
    火部分を含み、 電力信号はバラスト部分により発生されることを特徴と
    する、請求項１記載のランプシステム。
  4. 【請求項４】 ランプ電流が矩形波信号として提供され
    ることを特徴とする、請求項１記載のランプシステム。
  5. 【請求項５】 電磁石がフェライト磁芯を含むことを特
    徴とする、請求項１記載のランプシステム。
  6. 【請求項６】 電磁石が、ランプ電力電流のサイクル時
    間の１．５倍以下の電流上昇時間を有することを特徴と
    する、請求項１記載のランプシステム。
  7. 【請求項７】 電磁石の巻き数がアークの偏向を提供す
    るのに十分であり、 より少ない巻き数は、インダクタンスに磁場の上昇時間
    がランプサイクルの１．５倍の上昇時間に一致または越
    えないようにさせることを特徴とする、請求項１記載の
    ランプシステム。
  8. 【請求項８】 第１状態の増幅器が、ランプ電流に関し
    て第１の位相関係を有する磁気電力制御を提供し、 第２状態で、ランプ電流に関して第２の位相関係を有す
    る磁気電力制御を提供し、 ランプシステムは、増幅器を第１状態と第２状態の間で
    切替えるためのスイッチ更に含むことを特徴とする、請
    求項１記載のランプシステム。
  9. 【請求項９】 第１の位相関係が０度移相であることを
    特徴とする、請求項８記載のランプシステム。
  10. 【請求項１０】 第１の位相関係が１８０度移相である
    ことを特徴とする、請求項８記載のランプシステム。
  11. 【請求項１１】 ２本の電極の間に形成されるアークを
    有するアーク放電ランプと、 電源から電力を受け取っているランプ制御装置を含み、 交流サイクルの第１部分を有する交流ランプ電流を提供
    し、 交流サイクルの第２部分の間は第２部分を提供し、 ランプに電力を供給する交流電流を提供し、 ランプ電流の状態を示す電力信号を出力し、 アークの位置に影響を及ぼすためにランプに隣接して配
    置された電磁石と、 電源から電力を受け取っている増幅器回路とを含み、 電力信号を受信し、 交流ランプ電流に関して電磁石を駆動するために電流サ
    イクルの第１部分の間は第１の電流を提供し、 電流サイクルの第２部分の間は第２の電流を提供するこ
    とを特徴とするランプシステム。
  12. 【請求項１２】 ２本の電極の間に形成されるアークを
    有するアーク放電ランプと、 電源から電力を受け取っているランプ制御装置とを含
    み、 交流サイクルの第１部分を有する交流ランプ電流を提供
    し、 交流サイクルの第２部分の間は第２部分を提供し、 ランプに電力を供給する交流電流を提供し、 ランプ電流の状態を示す電力信号を出力し、 第１方向のアークの位置に影響を及ぼすためにランプに
    隣接して配置された第１の電磁石と、 第１方向とは異なる第２方向のアークの位置に影響を及
    ぼすためにランプに隣接して配置された第２の電磁石と
    を含み、 増幅器回路は電源から電力を受け取り、 電力信号を受信し、 アークを第１方向に配向するために、交流ランプ電流に
    関して、電流サイクルの第１部分の間、第１電磁石に対
    して第１電流を提供し、 アークを第２方向に配向するために、交流ランプ電流に
    関して、電流サイクルの第２部分の間、第２電磁石に対
    して第２電流を提供することを特徴とするランプシステ
    ム。
  13. 【請求項１３】 第１状態の増幅器が、ランプ電流に関
    して第１の位相関係を有する磁気電力制御を提供し、 第２状態では、ランプ電流に関して第２の位相関係を有
    する磁気電力制御を提供し、 ランプシステムは、更に増幅器を第１の状態と第２の状
    態の間で切替えるためのスイッチを含むことを特徴とす
    る、請求項１２記載のランプシステム。
  14. 【請求項１４】 第１の位相関係が０移相であることを
    特徴とする、請求項１２記載のランプシステム。
  15. 【請求項１５】 第１の位相関係が１８０度移相である
    ことを特徴とする、請求項１２記載のランプシステム。
JP11060205A 1998-03-06 1999-03-08 磁気偏向を備える交流電流高輝度放電ランプ Withdrawn JPH11317103A (ja)

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