CN104733281A - 放电灯及车辆用灯具 - Google Patents

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CN104733281A CN201410637950.5A CN201410637950A CN104733281A CN 104733281 A CN104733281 A CN 104733281A CN 201410637950 A CN201410637950 A CN 201410637950A CN 104733281 A CN104733281 A CN 104733281A
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discharge
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Abstract

本发明提供一种放电灯及车辆用灯具，该放电灯在低耗电时也能确保必要亮度，且能抑制放电振动。实施方式的放电灯具备:发光部，内部具有放电空间，该放电空间封入有金属卤化物和气体；以及一对电极，向所述放电空间的内部突出，且隔开规定距离而对向配置。稳定点灯时的耗电为20W以上且30W以下。当将封入所述放电空间的气体的压力设为X(atm)，将所述电极的中心轴与所述金属卤化物的表面之间的距离设为m(mm)时，满足下式:0.085≤m/X≤0.12。

Description

放电灯及车辆用灯具
技术领域
本发明的实施方式涉及一种放电灯(discharge lamp)及车辆用灯具。
背景技术
近年来，从环境方面考虑，寻求不使用水银且耗电低的放电灯。然而，如果不使用水银且设为低耗电，则有放电变得不稳定、或亮度不足的担忧。
这种情况下，如果增大封入放电灯的发光部的放电空间的惰性气体(noble gas)的压力，便可使放电灯的亮度变亮。
另外，如果减小发光部的尺寸，便可使放电灯的亮度变亮。
但是，如果增大封入发光部的放电空间的惰性气体的压力，虽然可以确保必要的亮度，但会产生因机械振动导致弧状放电容易上下振动的新问题。
如果因机械振动导致弧状放电容易上下振动，则有配光产生闪烁、或封入放电空间的金属卤化物(halide)扬起而发光色变化的担忧。
另外，如果减小发光部的尺寸，向下方振动的弧状放电与金属卤化物之间的距离变短，因此发光色更易变化。
因此，期望开发出一种放电灯，在低耗电(例如稳定点灯时的耗电为20瓦特(W)以上且30瓦特(W)以下)时也能确保必要亮度，且能抑制放电振动。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2004-172056号公报
发明内容
[发明欲解决的课题]
本发明欲解决的课题在于提供一种放电灯及车辆用灯具，该放电灯在低耗电时也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
[解决课题的手段]
实施方式的放电灯具备：发光部，内部具有放电空间，该放电空间封入有金属卤化物及气体；以及一对电极，向所述放电空间的内部突出，且隔开规定距离而对向配置。
稳定点灯时的耗电为20特(W)以上且30特(W)以下。
当将封入所述放电空间的气体的压力设为X(atm)，将所述电极的中心轴与所述金属卤化物的表面之间的距离设为m(mm)时，满足下式：
0.085≤m/X≤0.12
实施方式的放电灯可进一步满足下式：0.10≤m/X≤0.12。
实施方式的放电灯中，封入所述放电空间的气体可以是氙气或以氙气为主成分的混合气体。
实施方式的车辆用灯具，具备：前述的放电灯；以及点灯电路，电连接于所述放电灯。
实施方式的车辆用灯具可进一步以设于所述放电灯的一对电极成为水平的方式安装有所述放电灯。
[发明的效果]
根据本发明的实施方式，可提供一种放电灯及车辆用灯具，该放电灯在低耗电时也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
附图说明
图1是用于例示本实施方式的放电灯100的示意图。
图2是用于例示车辆用灯具200的构成的示意图。
图3是用于例示车辆用灯具200的电路的示意图。
[符号的说明]
1：内管
2：金属卤化物
3：电极座
4：套筒
5：外管
6：主体部
11：发光部
11a：内壁
12：密封部
13：边界部
14：圆筒部
31：金属箔
32：电极
32a：中心轴
33：线圈
34：导线
35：支撑线
71：金属带
72：安装金属件
81：底部端子
82：侧部端子
100：放电灯
101：灯头
102：插座
111：放电空间
200：车辆用灯具
202：反光罩
203：遮光控制板
204：透镜
205：点灯电路
205a：点火器电路
205b：镇流器电路
DS：直流电源
m：距离
SW：开关
具体实施方式
实施方式的发明是一种放电灯，具备：发光部，内部具有放电空间，该放电空间封入有金属卤化物及气体；以及一对电极，向所述放电空间的内部突出，且隔开规定距离而对向配置。
稳定点灯时的耗电为20W以上且30W以下。
当将封入所述放电空间的气体的压力设为X(atm)，将所述电极的中心轴与所述金属卤化物的表面之间的距离设为m(mm)时，满足下式：
0.085≤m/X≤0.12
根据该放电灯，在低耗电时也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
另外，该放电灯也可以满足0.10≤m/X≤0.12。
如此一来，可进一步抑制放电振动。
另外，封入所述放电空间的气体可以设为氙气(xenon gas)、或以氙气为主成分的混合气体。
另外，另一实施方式的发明是一种车辆用灯具，具备所述放电灯及点灯电路，该点灯电路电连接于所述放电灯。
根据该车辆用灯具，即便伴随汽车行驶的机械振动施加于放电灯，也能抑制配光产生闪烁、或发光色变化。
另外，点亮后便能立即获得必要的亮度。
这种情况下，能以设于所述放电灯的一对电极成为水平的方式安装所述放电灯。
以下，一边参照附图一边例示实施方式。此外，各附图中，对相同的构成要素标注相同的符号，且适当省略详细说明。
本发明的实施方式的放电灯例如可作为用于汽车的前照灯的高强度放电(HighIntensity Discharge，HID)灯。另外，当作为用于汽车前照灯的HID灯时，可进行所谓水平点灯。
此外，本发明的实施方式的放电灯的用途并不限定于汽车前照灯，在此，作为一例，列举放电灯为用于汽车前照灯的HID灯的情况为例进行说明。
图1是用于例示本实施方式的放电灯100的示意图。
此外，图1中，在将放电灯100安装于汽车的情况下，将成为前方的方向设为前端侧，将其相反方向设为后端侧，将成为上方的方向设为上端侧，将成为下方的方向设为下端侧。
如图1所示，放电灯100设有灯头(burner)101、插座(socket)102。
在灯头101设有内管1、外管5、电极座(electrode mount)3、支撑线(supportwire)35、套筒(sleeve)4、及金属带(metal band)71。
内管1具有发光部11、密封部12、边界部13、及圆筒部14。
内管1由具有透光性及耐热性的材料形成。内管1例如可由石英玻璃(glass)等形成。
发光部11的剖面形状呈椭圆形，且该发光部11设于内管1的中央附近。在发光部11的内部设有中央部分为圆柱状且两端呈锥(taper)状地缩窄的放电空间111。
放电空间111内封入有放电介质。放电介质包含不含水银的金属卤化物2及规定的惰性气体。
即，发光部11在内部具有放电空间111，该放电空间111中封入有不含水银的金属卤化物2及规定的惰性气体。
金属卤化物2包含钠(sodium)、钪(scandium)、锌、铟(indium)等卤化物。作为卤素，例如可例示碘。但，也可以使用溴或氯等代替碘。
此外，从环境方面考虑，使金属卤化物2中不包含水银。
封入放电空间111的气体是例如包含氙气的气体。
包含氙气的气体是氙气单体、或以氙气为主成分的混合气体。以氙气为主成分的混合气体是例如包含70vol％以上的氙气的混合气体。混合于氙气的气体例如为氩气(argon gas)。
此外，下文叙述关于封入放电空间111的气体的压力X的详情。
另外，本说明书中，封入放电空间111的气体的压力X(atm)是常温(25℃)下的压力。
密封部12呈板状，设于发光部11的两端。密封部12例如可使用捏缩密封(pinch seal)法形成。此外，密封部12也可以通过收缩密封(shrink seal)法形成，呈圆柱状。
在密封部12的与发光部11侧为相反侧的端部，隔着边界部13而连续地形成圆筒部14。
外管5是与内管1为同芯地设于内管1的外侧。即，成为双管构造。
外管5与内管1的连接可通过在内管1的圆筒部14附近熔接外管5来进行。在形成于内管1与外管5之间的封闭空间封入有气体。封入的气体可以设为能够进行介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)的气体、例如选自氖气(neon gas)、氩气、氙气、氮气中的一种气体或这些气体的混合气体。气体的封入压力例如优选常温(25℃)下为0.3atm以下，更优选0.1atm以下。
外管5优选由热膨胀系数接近于内管1的材料且具有紫外线阻断性的材料形成。外管5例如可由添加了钛(titanium)、铈(cerium)、铝(aluminum)等的氧化物的石英玻璃形成。
电极座3设于密封部12的内部。
电极座3设有金属箔31、电极32、线圈(coil)33、导线(lead wire)34。
金属箔31呈薄板状，例如由钼(molybdenum)形成。
电极32呈圆柱状，例如由钨(tungsten)中掺杂(dope)着氧化钍(thorium)的所谓涂钍钨(thoriated tungsten)形成。此外，电极32的材料也可以是纯钨、掺杂钨、铼钨等。
电极32的一端焊接于金属箔31的发光部11侧的端部。电极32的另一端向放电空间111内突出。电极32以前端彼此保持规定的距离相互对向的方式配置。
即，一对电极32向放电空间111的内部突出，且隔开规定距离而对向配置。
电极32的前端彼此之间的距离例如可设为3.7mm以上且4.4mm以下。
电极32的中心轴32a与发光部11的内壁之间的距离可设为0.9mm以上且1.2mm以下。
电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面(上表面)之间的距离m(mm)是从电极32的中心轴32a与发光部11的内壁之间的距离中减去金属卤化物2的厚度所得的距离。
金属卤化物2的厚度是从下述放电振动的抑制或光学电气特性的观点考虑而进行调整，可设为1.0μm以上且100μm以下。另外，金属卤化物2的厚度例如可通过以X射线照片拍摄水平配置的放电灯100的发光部11而测定。
此外，下文叙述关于电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面(上表面)之间的距离m(mm)的详情。
另外，电极32的形状也可以不为直径在管轴方向上固定的圆柱状。例如，电极32的形状可以是使前端部的直径大于基端部的直径的非圆柱状，也可以前端为球体，还可以是像直流点灯型那样一电极直径与另一电极直径不同的形状。
线圈33例如可由包含掺杂钨的金属线形成。线圈33压抵于设于密封部12的内部的电极32的外侧。这种情况下，例如线圈33的线径可设为30μm以上且100μm以下，线圈间距(pitch)可设为600％以下。
导线34例如可设为包含钼的金属线。导线34的一端载置于金属箔31的与发光部11侧为相反侧的端部。导线34的另一端延伸至内管1的外部。
支撑线35呈L字状，连接于从放电灯100的前端侧伸出的导线34的端部。支撑线35与导线34的连接可通过激光(laser)焊接来进行。支撑线35例如可由镍(nickel)形成。
套筒4覆盖支撑线35的与内管1平行地延伸的部分。套筒4例如呈圆筒状，可由陶瓷(ceramic)形成。
金属带71固定于外管5的后端侧的外周面。
在插座102设有主体部6、安装金属件72、底部端子81、侧部端子82。
主体部6由树脂等绝缘性材料形成。在主体部6的内部设有导线34、支撑线35、及套筒4的后端侧。
安装金属件72设于主体部6的前端侧的端部。安装金属件72从主体部6突出，保持金属带71。利用安装金属件72保持金属带71，而将灯头101保持于插座102。
底部端子81设于主体部6的后端部侧的内部。底部端子81由导电性材料形成，与导线34电连接。
侧部端子82设于主体部6的后端部侧的侧壁。侧部端子82由导电性材料形成，与支撑线35电连接。
而且，以底部端子81成为高压侧、侧部端子82成为低压侧的方式与点灯电路205(参照图3)连接。在汽车的前照灯的情况下，放电灯100以放电灯100的中心轴为大致水平的状态且支撑线35位于大致下端侧(下方)的方式安装。而且，将点亮安装于此种方向的放电灯100称为水平点灯。
在此，例如用于汽车用前照灯的放电灯100从安全上的观点来说，要求点亮后便立即变亮。
以往，金属卤化物2中包含水银，因此可在点亮后便立即变亮。
然而，近年来，从环境方面考虑，金属卤化物2中不包含水银。
因此，难以点亮后立即变亮。
另外，近年来，从环境方面考虑，谋求放电灯100的低耗电化。
例如，使以往稳定点灯时的耗电为35W左右降低至20W以上且30W以下。
因此，有放电变得不稳定、或亮度不足的担忧。
根据本发明人的见解，如果增大封入发光部11的放电空间111的气体的压力X，便可使放电灯100的亮度变亮。
但是，如果增大封入的气体的压力X，则产生如下新问题：因伴随着设有放电灯100的汽车的行驶的机械振动导致弧状放电容易上下振动。
如果因机械振动导致弧状放电容易上下振动，则有配光产生闪烁、或封入放电空间111的金属卤化物2扬起而发光色变化的担忧。如果发光色容易变化，则放电灯100的商品性显著降低。
另外，如果减小发光部11的尺寸，便可使放电灯的亮度变亮。
然而，如果减小发光部11的尺寸，则电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面之间的距离m变短。
因此，如果弧状放电向下方振动，则弧状放电与金属卤化物2容易接触。结果，封入放电空间111的金属卤化物2更易扬起。
本发明人进行进一步研究，结果开发出如下放电灯，该放电灯不使用水银且低耗电时也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
以下，对本发明人获得的见解进行说明。
如上所述，亮度及放电振动容易度受到封入放电空间111的气体的压力X的影响。
即，如果降低封入气体的压力X，便可抑制放电振动。然而，如果降低封入气体的压力X，则亮度变得不足。
另一方面，如果增大封入气体的压力X，便可确保必要的亮度。然而，如果增大封入气体的压力X，则放电振动变大。
另外，如果使电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面之间的距离m变短，则金属卤化物2容易扬起。因此，发光色容易变化。
另一方面，如果电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面之间的距离m变长，则有发光部11的强度过度变低的担忧。
另外，也认为亮度及放电振动容易度受到封入放电空间111的气体的种类或混合比的影响。
然而，封入气体限于氙气等惰性气体。另外，当使用混合气体时，也限于像氙气与氩气等那样惰性气体彼此的组合。
因此，封入放电空间111的气体的种类或混合比等的影响变小。
例如，在氙气单体与以氙气为主成分的混合气体(例如包含70vol％以上的氙气的氙气与氩气的混合气体)中，亮度及放电振动容易度成为相同程度。
另外，也认为放电振动容易度受到电极32的前端彼此之间的距离的影响。
然而，电极32的前端彼此之间的距离具有标准，因此电极32的前端彼此之间的距离受到限制。
因此，电极32的前端彼此之间的距离的影响变小。
另外，也认为亮度受到金属卤化物2的成分比的影响。
然而，当不包含对亮度影响最大的水银时，金属卤化物2的成分比的影响变小。
根据本发明人的见解，如果将电极32的中心轴32a与金属卤化物2的表面之间的距离m相对于气体压力X的比(m/X)设为规定范围内，不使用水银且低耗电时也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
表1是表示本发明人进行的实验的结果的表。
实验在以下条件下进行：
耗电设为25W。
这种情况下，以点亮开始时成为60W、稳定点灯时成为25W的方式使用稳定器(electrical ballast)进行控制。
封入放电空间111的气体设为氙气单体。
电极32的前端彼此之间的距离设为3.7mm左右。
金属卤化物2设为包含碘化钪，且不包含水银。
发光色的变化设为利用目测观察获得。
对于刚点亮后的光束，测定点亮开始后4秒时的光束，以光束是否成为1000lm以上来判断良好与否。
表1
m/X 发光色的变化 刚点亮后的光束
0.125 ◎ 不良
0.120 ◎ 良好
0.110 ◎ 良好
0.105 ◎ 良好
0.100 ◎ 良好
0.098 ○ 良好
0.096 ○ 良好
0.090 ○ 良好
0.085 ○ 良好
0.083 × 良好
◎：无变化、○：变化小、×：变化大
由表1可知，如果使距离m相对于压力X的比(m/X)过度变大，则即便发光色不变化，也无法确保必要的光束。
即，如果使距离m相对于压力X的比(m/X)过度变大，则即便可抑制放电振动，也无法确保必要的亮度。
另外，如果使距离m相对于压力X的比(m/X)过度变小，则即便可确保必要的光束，也会产生发光色的变化。
即，如果使距离m相对于压力X的比(m/X)过度变小，则即便可确保必要的亮度，也会使放电振动变大。
这种情况下，由表1可知，如果设为0.085≤m/X≤0.12，不使用水银且低耗电也能确保必要的亮度，且能抑制放电振动。
另外，由表1可知，如果设为0.10≤m/X≤0.12，则可进一步抑制放电振动。
接下来，例示包括本实施方式的放电灯100的车辆用灯具200。
图2是用于例示车辆用灯具200的构成的示意图。
此外，图2中的“前方”是安装着放电灯100的汽车的前方，“后方”是安装着放电灯100的汽车的后方，“上方”是安装着放电灯100的汽车的上方，“下方”是安装着放电灯100的汽车的下方。
图2是以设于放电灯100的一对电极32成为水平的方式安装着放电灯100的情况。即，例示进行水平点灯的放电灯100的情况。
图3是用于例示车辆用灯具200的电路的示意图。
如图2所示，在车辆用灯具200设有放电灯100、反光罩(reflector)202、遮光控制板203、透镜(lens)204、点灯电路205。
反光罩202使从放电灯100照射的光向前方侧反射。反光罩202由例如反射率高的金属等形成。在反光罩202的内部设有空间，内表面具有抛物线形状。
反光罩202的前方侧与后方侧的端部形成开口。
放电灯100的插座102安装于反光罩202的后方侧的开口附近。放电灯100的灯头101位于反光罩202的内部空间。
遮光控制板203设于反光罩202的内部，且设于灯头101的前方侧及灯头101的下方侧。
遮光控制板203由金属等遮光性材料形成。遮光控制板203是为了形成被称为切割线(cut line)的配光而设置。遮光控制板203设为可动式，通过使遮光控制板203倒向下方侧，可从近光(low beam)切换为远光(high beam)。
透镜204以堵住反光罩202的前方侧的开口的方式设置。
透镜204可设为凸透镜。透镜204通过反光罩202将从放电灯100直接入射的光反射，并使入射的光集中，从而形成所期望的配光。
点灯电路205是用于进行放电灯100的起动及点亮的维持的电路。
如图3所示，点灯电路205可设为包括例如点火器电路(igniter circuit)205a及镇流器电路(ballast circuit)205b。
在点灯电路205的输入侧电连接有电池(battery)等直流电源DS及开关(switch)SW。在点灯电路205的输出侧电连接有放电灯100。
点火器电路205a包括例如变压器(transformer)、电容器(condenser)、间隙(gap)、电阻等。点火器电路205a生成30kV左右的高压脉冲(pulse)，施加至放电灯100。通过将30kV左右的高压脉冲施加至放电灯100，而在一对电极32间产生绝缘破坏，产生放电。即，放电灯100通过点火器电路205a而起动。
镇流器电路205b包括例如直流/直流(Direct Current/Direct Current，DC/DC)转换电路、直流/交流(Direct Current/Alternating Current，DC/AC)转换电路、电流·电压检测电路及控制电路等。镇流器电路205b通过点火器电路205a维持已起动的放电灯100的点亮。
以上例示了本发明的几种实施方式，但这些实施方式是作为示例提出的，并非意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其他各种方式来实施，可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式及其变形例包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求中所记载的发明及其均等的范围内。另外，所述各实施方式可以相互组合而实施。

Claims (5)

1.一种放电灯，其特征在于具备：
发光部，内部具有放电空间，该放电空间封入有金属卤化物和气体；以及
一对电极，向所述放电空间的内部突出，且隔开规定距离而对向配置；且
稳定点灯时的耗电为20瓦特以上且30瓦特以下，
当将封入所述放电空间的气体的压力设为X标准大气压，
将所述电极的中心轴与所述金属卤化物的表面之间的距离设为m毫米时，满足下式：
0.085≤m/X≤0.12。
2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于满足下式：
0.10≤m/X≤0.12。
3.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于：封入所述放电空间的气体是氙气或以氙气为主成分的混合气体。
4.一种车辆用灯具，其特征在于具备：
权利要求1至3中任一项所述的放电灯；以及
点灯电路，电连接于所述放电灯。
5.根据权利要求4所述的车辆用灯具，其特征在于：以设于所述放电灯的一对电极成为水平的方式安装有所述放电灯。
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