KR20060073626A

KR20060073626A - 고휘도 방전 램프

Info

Publication number: KR20060073626A
Application number: KR1020067005276A
Authority: KR
Inventors: 요세푸스 씨.엠. 헨드릭스
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-06-28
Also published as: EP1665331A2; US7589468B2; WO2005027183A3; JP2007515747A; TW200516634A; US20070029916A1; WO2005027183A2

Abstract

바람직하게는 세라믹 재료(ceramic material)로 만들어지고, 외부 엔벨로프(outer envelope)로 둘러싸여 있으며, 크세논(xenon)과 같은 비활성 기체(inert gas)를 포함하는 이온화 충전물(ionizable filling)로 구성된 방전 공간(discharge space)을 둘러싸고 있는 벽(wall)을 갖고, 전극(electrode)이 상기 방전 공간의 두 단부(ends) 모두에 위치하여, 전극 사이에서 방전 아크(discharge arc)가 방전 경로(discharge path)를 따라 유지될(maintained) 수 있고, 상기 방전 용기의 한쪽 단부(end)는 마운팅 베이스(mounting base)에 마운트된(mounted), 긴 형태의 방전 용기(elongated discharge vessel); 상기 방전 경로로부터 좌우로 연장되어 실질적으로(substantially) 밴드 모양의 빛 실드 스트립(band-shaped light-shielding strip); 및 상기 마운팅 베이스(mounting base)로부터 상기 방전 용기의 다른 쪽 단부(end)에 있는 상기 전극으로 전류를 공급하기 위한 리드 백 컨덕터(lead-back conductor); 를 포함하고, 상기 리드 백 컨덕터는, 단면으로 보았을 때 방전 용기 중심과 상기 스트립의 에지들(edges)을 통과하는 2개의 선들로 정의되는 섹터(sector) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)가 제시된다. 또한 상기 빛 실드 스트립(light-shielding strip)은 전도성 스트립(conductive strip)이고, 안테나(antenna) 또는 리드 백 컨덕터(lead-back conductor)가 상기 스트립에 일체화된 메탈 할라이드 램프가 제시된다. 더욱이 상기 리드 백 와이어(lead-back wire)는 외부 엔벨로프의 벽(wall of the outer envelope) 내부에 위치하는 메탈 할라이드 램프가 제시된다.

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Description

고휘도 방전 램프{HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMP}

본 발명은 바람직하게는 세라믹 재료(ceramic material)로 만들어지고, 외부 엔벨로프(outer envelope)로 둘러싸여 있으며, 크세논(xenon)과 같은 비활성 기체(inert gas)를 포함하는 이온화 충전물(ionizable filling)로 구성된 방전 공간(discharge space)을 둘러싸고 있는 벽(wall)을 갖는 긴 형태의 방전 용기(elongated discharge vessel)로서, 전극(electrode)이 상기 방전 공간의 두 단부(ends) 모두에 위치하여, 전극 사이에서 방전 아크(discharge arc)가 방전 경로(discharge path)를 따라 유지될(maintained) 수 있고, 방전 용기의 한쪽 단부(end)는 마운팅 베이스(mounting base)에 마운트된(mounted), 긴 형태의 방전 용기; 방전 경로로부터 좌우로 연장되는 실질적으로(substantially) 밴드 모양인 빛 실드 스트립(band-shaped light-shielding strip); 및 마운팅 베이스(mounting base)로부터 방전 용기의 다른 쪽 단부(end)에 있는 전극으로 전류를 공급하기 위한 리드 백 컨덕터(lead-back conductor); 를 포함하고, 리드 백 컨덕터는, 단면으로 보았을 때 방전 용기 중심과 스트립의 에지들(edges)을 통과하는 2개의 선들로 정의되는 섹터(sector) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프와 관련된다.

고휘도 방전 램프는 자동차 분야, 보다 구체적으로는 헤드라이트(headlight)의 사용에 있어서 주지되어 있고, 또한 헤드라이트로 주로 이용되고 있다.

밴드 모양의 빛 실드 스트립(band-shaped light-shielding strip)이 빛 흡수 코팅으로서 방전 용기 또는 외부 엔벨로프(outer envelope)의 벽(wall) 위에, 방전 용기의 길이에 따라 연장되어(extend) 있다. 빛 실드(light-shield)는 명암 경계(light/dark boundary)를 이루게 하며, 명암 경계는 헤드라이트 어셈블리(headlight assembly)의 다면적 렌즈(multi-facet lens) 또는 소위 "자유 형태 리플렉터(free form reflector)" 에 의해 여러 번 투영됨으로써(projected), 예를 들어 눈부심이 일어나는 빛의 방사(radiation)를 피하기 위해, 헤드라이트의 빔 패턴(beam pattern)에 충분히 선명한 빔 묘사(sharp beam delineation)를 제공한다. 어두운 빔 패턴(dimmed beam pattern)에서, 약간 거리를 두고 도로를 비추기 위해서는 명암 경계의 바로 아래에 매우 강한 세기의 빛이 있어야 하는 반면에, 명암 경계의 바로 위에는 눈부심을 피하기 위해서는 매우 약한 세기의 빛이 있어야 한다. 이를 컷오프(cut-off)라고 부르며, 선명(sharp)하여야 하고, 많은 나라에서 규정된 표준을 따르도록 하고 있다.

리드 백 컨덕터(lead-back conductor)는 보통 외부 엔벨로프(outer envelop)로부터 약간의 거리를 두고 뻗어있고, 리플렉터에 끼워지는 경우, 수평으로 연장된 램프의 아래에 위치하는 와이어(wire)이다. 리드 백 컨덕터는 보통 부가적인 실드(additional shield)를 통해 광원으로부터 실드된다(shielded).

일부의 램프 종류는 방전 경로(discharge path)에서부터 좌우로(laterally) 연장되는 전도성 안테나(conductive antenna)를 더 포함한다. 상기 램프들의 전도성 안테나는 보통 전극들(electrodes) 사이에서 방전 용기(discharge vessel)의 길이(length)를 따라 연장되며, 소위 점화 스트립(ignition strip) 또는 시동 안테나(starting antenna)의 역할을 한다. 안테나는 고전압 펄스(high voltage pulse)를 한 전극으로부터, 가스 충전물(gas filling) 및 벽(wall)을 통해 안테나로, 마지막에는 다른 전극으로 용량성 결합(capacitively couple)시키는 역할을 한다. 이를 통해 전극간 외관상의 거리(apparent distance)를 줄이게 되고, 따라서 초기의(primary) 전자들을 가속시키며, 소위 타운센드 아발란치(Townsend avalanche) 현상을 시작하게 하는 인가(applied) 전기장의 크기도 증가하게 된다. 이 현상은 가스 충전물에 프라이머리(primary) 전자 각각에 대해서 적어도 하나의 세컨더리 전자(secondary electron)가 방출될 때 일어날 수 있으며, 방전 전류는 자기 보충(self-sustaining)된다.

주지된 램프들의 단점은 리드 백 와이어(lead-back wire) 및 와이어의 외부 실드(external shield), 안테나가 존재하는 경우에는 안테나가 광로(light way)를 부분적으로 차단함으로써 많은 빛을 흡수하게 되어, 상기 빛이 빔 패턴(beam pattern)에 사용될 수 없게 된다는 점이다. 주지된 램프들의 다른 단점으로 램프에 의해 투영되는(projected) 빛 패턴(light pattern)에 위에서 설명한 바와 같은 불리한 영향으로 인해, 특히, 덜 선명한 컷오프(less sharp cut-off)에 이르게 된다는 점이다.

본 발명의 목적은 향상된 효율을 갖고/갖거나 향상된 빔 패턴(beam pattern)을 제공하는 간단하고(simple), 소형의(compact) 램프를 제시하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위하여, 단면으로 보았을 때, 리드 백 컨덕터 및 안테나가 존재하는 경우 바람직하게는 안테나가, 방전 용기(discharge vessel) 중심과 상기 스트립의 에지들(edges)을 통과하는 2개의 선들로 정의되는 섹터(sector) 내에 위치하게 된다. 바람직하게는, 단면으로 보았을 때, 리드 백 컨덕터는, 동작시에 방전 아크(discharge arc)에 있어서 최대 휘도의 반값 분포 영역(half-value maximum luminance distribution area; 64)의 원주(circumference)와 접하고, 상기 스트립 각각의 가장 인접한 에지들(nearest edges)을 따라 뻗어있는 두 접선들에 의해 정의되는 섹터(sector) 내에 위치한다. 더욱이, 아크의 중간(middle of the arc)은 방전 용기 안쪽의 대류(convection)로 인해 튜브(tube)의 중심에 위치하지 않고 약간 위에 위치하게 된다. 최대 휘도의 약 50%가 되는 원에 접하고, 스트립의 가장 인접한 에지들을 따라 뻗어있는 투영선들(projection lines)이 경계를 정의하고 그 영역 사이에 리드 백 컨덕터와 안테나가 위치함으로써, 스트립의 투영(projection)에 부정적인 영향을 거의 끼치지 않게 되고, 단지 빛 실드 스트립(light shielding strip)에 의해서만 빛이 실질적으로(substantially) 차단된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 방법의 정의에서, 상기 스트립, 리드 백 컨덕터 및 안테나가 존재하는 경우 안테나는, 단면으로 보았을 때 대략(roughly) 또는 실질적으로(substantially) 램프의 중심을 통과하는 하나의 방사상의(radial) 선에 위치한다.

바람직한 특정 실시예에서 빛 실드 스트립(light-shielding strip)은 전도성 스트립(conductive strip)으로서 바람직하게는 텅스텐으로 만들어져 있으며, 안테나 또는 리드 백 컨덕터가 상기 스트립에 일체화되어 있다. 상기 특징들은 그 자체로 발명으로 고려될 수 있으며, 남아있는(remaining) 별개의 안테나 또는 리드 백 컨덕터가, 언급된 섹터 내에 위치하지 않는 때에도 적용될 수 있다.

바람직한 제1 실시예에서 상기 스트립은 안테나에 일체화되어(integrated) 방전 용기 외측(outer side)에 위치한다.

바람직한 제2 실시예에서 상기 스트립은 안테나에 일체화되어 외부 엔벨로프의 내측(inner side)에 위치한다.

바람직한 제3 실시예에서 상기 스트립은 리드 백 컨덕터에 일체화되어 외부 엔벨로프의 외측에 위치한다.

바람직한 제4 실시예에서 상기 스트립은 리드 백 컨덕터에 일체화되어 외부 엔펠로프의 벽(wall) 내부에 위치한다. 특수한 바람직한 실시예에서는 안테나(antenna)도 스트립에 일체화되어, 3가지 기능 모두가 상기 벽(wall) 내부에 있는 하나의 전도성 스트립(conducting strip)에 일체화된다. 이 경우, 안테나가 적절히 기능하기 위해서, 전도성 스트립은 방전 용기에 가능한 한 가까이 위치해야 한다.

상기 제4 실시예에서 리드 백 컨덕터는 이러한 구성에 의해 전기적으로 절연되는 이점을 더 누릴 수 있게 하는 외부 엔벨로프의 벽 재료(wall material), 바람직하게는 석영 유리(quartz glass)로 둘러싸여 있다.

바람직하게는 리드 백 컨덕터, 빛 흡수 스트립(light-absorbing strip) 및/또는 안테나는 빛의 산란(light scattering)을 방지하기 위해 어둡거나 검게 빛 흡수 코팅(dark or black light absorbing coating)이 되어 있다.

각각의 이점을 살리고 당업자에게 자명한 범위 내에서, 여기서 정의되고 있는 스트립 및 안테나 또는 리드 백 컨덕터의 조합과 위치를 변화시키는 것은 당연히 가능하다.

본 발명은 리플렉터(reflector) 및 그곳에 장착되는 상기 언급된 램프를 포함하는 차량용 헤드램프와도 관련된다.

도 1은 램프의 측면도.

도 2는 램프 내의 방전 용기를 도시한 투시도

도 3 내지 9는 램프의 단면도.

도 10은 램프의 측면도.

본 발명에 따른 램프의 상기 및 후속(further) 양태가 도면에 도시된 램프의 실시예와 관련하여 설명된다.

도 1에서 전기 방전 램프는 다결정의 알루미늄 산화물(polycrystalline aluminum oxide)로 된 관 모양(tubular), 빛 전달(transmissive) 성질의 세라믹 방전 용기(ceramic discharge vessel; 3)를 갖고 있으며, 방전 용기(3)의 서로 반대쪽으로 삽입되는 제1, 제2 전류 컨덕터(40, 50)를 갖고 있다. 상기 컨덕터(40, 50) 각각은 용기(3) 내의 전극(4, 5)을 지지한다. 상기 전극들은 텅스텐으로 만들어져 있고 전류 컨덕터(40, 50)에 용접되어(welded) 있다.

세라믹 시일(ceramic seal; 34, 35)은 기밀 방법(gas tight mannaer)으로 전류 컨덕터(40, 50) 주위로 방전 용기(3)를 밀봉한다. 방전 용기(3)는 이온화 충전물(ionizable filling)을 가지며, 상기 이온화 충전물은 희가스(rare gas)인 크세논(xenon)을 포함하고, 소듐(sodium)과 희토류 요오드화물(rare earth iodides)로 구성된 메탈 할라이드 혼합물(metal halide mixture)을 포함한다. 방전 용기(discharge vessel; 3)는 견고한(substantial) 원통형의 투명 외부 엔벨로프(envelope; 1)로 둘러싸여 있다.

전류 컨덕터(40, 50)의 외부 단부(outer end)는 시일(seal; 34, 35)의 외부로 나와 외부 엔벨로프(1)의 단부 벽(end wall)을 통과하도록 연장되어, 연결 와이어(connecting wire; 8, 9)에 연결된다. 한 연결 와이어(8)는 마운팅 베이스(mounting base; 2)의 제1 전기 폴(eletric pole)에 직접 연결되고, 다른 연결 와이어(9)는 리드 백 와이어(lead back wire; 19)에 연결되는데, 리드 백 와이어는 외부 엔벨로프(1)에 나란히 연장되어 있고 마운팅 베이스(2)의 제2 전기 폴(elecric pole)에 연결된다. 리드 백 와이어(19)는 세라믹 절연 실드(ceramic isolation shield; 110)으로 둘러싸여 있다.

도 2에서, 미국 특허 번호 제5,541,480호에 주지된 바와 같이, 용기(3)의 길이(length)에 따라 연장되어 있는 전도성 안테나(conductive antenna; 51) 및 전극 팁(electrode tips)을 둘러싸는 연결 링(connecting ring; 52, 53)이 구비된 방전 용기(3)가 도시되어 있다. 링(ring; 52, 53)은 선택사양으로(optional) 안테나의 일부분이 된다. 안테나는 가스 충전물이 이온화하는 전압인 항복 전압(breakdown voltage)을 낮추는 역할을 한다.

도 3의 램프 단면도는 외부 엔벨로프(1)로 둘러싸인 방전 용기(3)을 도시한다. 외부 엔벨로프의 바깥에 리드 백 와이어(lead back wire; 19)가 연장되어 있으며 이 와이어는 세라믹 실드(110; 도시하지는 않았음)로 절연될 수 있다. 방전 용기(3)의 외측(outer side)에 안테나(51)가 도시되었다. 배경 기술에 소개된 바와 같이 밴드 모양의 빛 실드 스트립(band-shaped light-shielding strip; 11)이 빛 흡수 코팅으로서 방전 용기의 길이(length)를 따라 연장되어 있다.

도 4는 동작시 방전 아크(discharge arc)에 있어서 최대 휘도의 반값 분포 영역(half-value maximum luminance distribution area; 64)의 원주(circumference)를 도시한다. 영역(64)의 원주와 접하고, 빛-실드 스트립(light-shielding strip; 11)의 각각 가장 인접한 에지(nearest edge)를 지나(through) 뻗어있는 두 접선(62,63)에 의해 섹터(sector; 61)가 정의된다. 안테나(51) 및 리드 백 와이어(19)는 도 5에 예시된 바와 같이 바람직하게는 섹터(61)의 내부에 위치한다.

도 6 내지 9는 안테나(51), 빛 실드 스트립(11) 및/또는 리드 백 와이어(19)의 태스크(task)가 결합된 램프의 특정 실시예들을 도시한다. 또한 상기 실시예들에서, 잔여 안테나(remaining antenna; 51) 및/또는 리드 백 와이어(19)는 바람직한 경우 섹터(61)의 내부에 위치한다.

도 6에 따르면 스트립(11)은 안테나(51)과 일체화되어(integrated) 있고, 방전 용기(3)의 외측(outer side)에 위치한다.

도 7에 따르면 스트립(11)은 안테나(51)과 일체화되어 있고, 외부 엔벨로프(1)의 내측(inner side)에 위치한다.

도 8에 따르면 스트립(11)은 리드 백 와이어(lead-back wire; 19)와 일체화되어 있고, 외부 엔벨로프(1)의 외측에 위치한다.

도 9에 따르면 스트립(11)은 리드 백 와이어(19)와 일체화되어 있고, 외부 엔벨로프(1)의 벽(wall)에 위치한다.

도 10에서, 전기 방전 램프는 다결정의 알루미늄 산화물(polycrystalline aluminum oxide)로 된 관 모양(tubular), 빛 전달(transmissive) 성질의 세라믹 방전 용기(ceramic discharge vessel; 3)를 갖고 있으며, 방전 용기(3)의 서로 반대쪽으로 삽입되는 제1, 제2 전류 컨덕터(40, 50)를 갖고 있다. 상기 컨덕터(40, 50) 각각은 용기(3) 내의 전극(4, 5)을 지지한다. 상기 전극들은 텅스텐으로 만들어져 있고 전류 컨덕터(40, 50)에 용접되어(welded) 있다.

세라믹 시일(ceramic seal; 34, 35)은 기밀 방법(gas tight mannaer)으로 전류 컨덕터(40, 50) 주위로 방전 용기(3)를 밀봉한다. 방전 용기(3)는 이온화 충전물(ionizable filling)을 가지며, 상기 이온화 충전물은 희가스(rare gas)인 크세논(xenon)을 포함하고, 소듐(sodium)과 희토류 요오드화물(rare earth iodides)로 구성된 메탈 할라이드 혼합물(metal halide mixture)을 포함한다. 방전 용기(discharge vessel; 3)는 견고한(substantial) 원통형의 투명 외부 엔벨로프 (transparent outer envelope; 1)로 둘러싸여 있다.

전류 컨덕터(40, 50)의 외부 단부들(outer ends)은 시일(seal; 34, 35)의 외부로 나와 외부 엔벨로프(1)의 단부 벽(end wall)을 통과하도록 연장되어, 연결 와이어(connecting wire; 8, 9)에 연결된다. 한 연결 와이어(8)는 마운팅 베이스(mounting base; 2)의 제1 전기 폴(eletric pole)에 직접 연결되고, 다른 연결 와이어(9)는 리드 백 와이어(lead back wire; 19)에 연결되는데, 상기 리드 백 와이어는 외부 엔벨로프(1)의 원통형 측벽(cylindrical side wall; 22)을 관통하여 연장되어 있고 마운팅 베이스(2)의 제2 전기 폴(elecric pole)에 연결된다.

도 10에 따른 램프를 제조하는 동안 엔벨로프(1)는 단부 벽의 측면(side of end wall; 20)이 열린 상태로 있게 된다. 리세스(recess; 21)가 벽(22)에 만들어지고 보어 구멍(bore hole)이 벽(22)의 길이(length) 방향으로 제공된다. 리드 백 와이어(19)가 안테나로 작용해야만 한다면, 보어 구멍(bore hole)은 바람직하게는 외부 엔벨로프의 내측(inner side)에 가능한 가깝게 위치하여야 한다. 리드 백 와이어는 연결 와이어(9)에 용접되고 방전 용기(3)은 그 다음 엔벨로프(1)에 삽입되며, 동시에 리드 백 와이어(19)가 벽(22)의 보어 구멍에 삽입된다. 마지막으로 외부 엔벨로프를 지역적으로(locally) 녹임으로써 단부 벽(end wall; 20)이 밀폐된다.

Claims

고휘도 방전 램프(high-intensity discharge lamp)로서,

바람직하게는 세라믹 재료(ceramic material)로 만들어지고, 외부 엔벨로프(outer envelope)로 둘러싸여 있으며, 크세논(xenon)과 같은 비활성 기체(inert gas)를 포함하는 이온화 충전물(ionizable filling)로 구성된 방전 공간(discharge space)을 둘러싸고 있는 벽(wall)을 갖는 긴 형태의 방존용기(elongated discharge vessel)로서, 전극(electrode)이 상기 방전 공간의 두 단부(ends) 모두에 위치하여, 전극 사이에서 방전 아크(discharge arc)가 방전 경로(discharge path)를 따라 유지될(maintained) 수 있고, 상기 방전 용기의 한쪽 단부(end)는 마운팅 베이스(mounting base)에 마운트된(mounted), 긴 형태의 방전 용기;

상기 방전 경로로부터 좌우로(laterally) 연장되는 실질적으로(substantially) 밴드 모양인 빛 실드 스트립(band-shaped light-shielding strip); 및

상기 마운팅 베이스(mounting base)로부터 상기 방전 용기의 다른 쪽 단부(end)에 있는 상기 전극으로 전류를 공급하기 위한 리드 백 컨덕터(lead-back conductor);

를 포함하고,

상기 리드 백 컨덕터는, 단면으로 보았을 때 방전 용기 중심과 상기 스트립의 에지들(edges)을 통과하는 2개의 선들로 정의되는 섹터(sector) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프.
제1 항에 있어서, 상기 리드 백 컨덕터는

단면으로 보았을 때, 동작시 방전 아크(discharge arc)에 있어서 최대 휘도의 반값 분포 영역(half-value maximum luminance distribution area; 64)의 원주(circumference)와 접하고, 상기 스트립 각각의 가장 인접한 에지들(nearest edges)을 따라 뻗어있는 두 접선들에 의해 정의되는 섹터(sector) 내에 위치하는 램프.
제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 스트립 및 리드 백 컨덕터는

단면으로 보았을 때, 실질적으로(substantially) 상기 램프의 중심을 통과하는 방사상의 선(radial line)에 위치하는 램프.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,

단면으로 보았을 때, 상기 방전 경로로부터 좌우로 연장되어 있고, 상기 섹터(sector) 또는 상기 방사상의 선(radial line)에 위치하는 전도성 안테나(conductive antenna)를 더 포함하는 램프.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립 및 상기 리드 백 컨덕터는

단면으로 보았을 때, 실질적으로(substantially) 상기 램프의 중심을 통과하는 방사상의 선에 위치하는 램프.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 빛 실드 스트립(light-shielding strip)은 전도성 스트립(conductive strip)이고,

상기 안테나 또는 리드 백 컨덕터가 상기 스트립에 일체화되는(integrated) 램프.
제6 항에 있어서, 상기 스트립은

상기 안테나에 일체화되고, 상기 방전 용기(discharge vessel)의 외측(outer side)에 위치하는 램프.
제6 항에 있어서, 상기 스트립은

상기 안테나에 일체화되고, 상기 외부 엔벨로프(outer envelope)의 내측(inner side)에 위치하는 램프.
제6 항에 있어서, 상기 스트립은

리드 백 컨덕터에 일체화되고, 상기 외부 엔벨로프의 벽(wall) 내부에 위치하는 램프.
제6 항에 있어서, 상기 스트립은 상기 리드 백 컨덕터에 일체화되고, 상기 외부 엔벨로프의 외측(outer side)에 위치하는 램프.
차량용 헤드램프로서,

리플렉터(reflector); 및

리플렉터에 마운트된(mounted) 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 램프

를 포함하는 차량용 헤드램프.