JP2011134696A - 車両用放電ランプ、車両用放電ランプ装置、点灯回路一体型の車両用放電ランプ装置および点灯回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、定常時に18〜30Wの電力で安定点灯する水銀フリーの車両用放電ランプを提供する。本発明のランプは、発光部内に画定され、金属ハロゲン化物を含む放電媒体および希ガスが封入されるとともに、電極が配置される放電空間を有し、下記数式1を満足することを特徴とする。
[数式1]
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力[W]であり、18≦a≦30
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]
【選択図】図2
Description
[数式1]
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力[W]であり、18≦a≦30
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]
図1および図2を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。図1は、本発明に係る放電ランプの一実施形態を説明するための全体図であり、図2は、図1に示した放電ランプの要部断面を拡大した部分断面図であり、図1とは約90度異なる角度からみたものである。
(1)封入キセノン圧
図6は、室温でのキセノン封入圧を13.5atm基準として増減させた場合における発光部温度の変化量(920℃を基準)を表したグラフである。これより明らかなように、キセノン封入圧と温度変化量の関係は、略比例の関係にあり、キセノン圧の上昇に伴って発光部の温度も上昇する。キセノン圧は、発光部を水中で破壊してキセノンガスを収集し、その量を測定することで求めることができる。
なお、図6で基準として用いたキセノン圧13.5atmおよび発光部温度920℃は、単に説明の便宜上基準として例示したにすぎず、たとえばこの特定の物理量が本発明との関係で好適であることを必ずしも意味しない。つまり、以下に述べる他のパラメータについての基準値も含め、これらは説明の便宜上任意に定められた基準値であって、これをもって本発明の範囲を限定解釈すべきでないことに留意されたい。
図7は、発光部内径2.5mmを基準とした相対値を横軸とし、発光部温度920℃を基準とした相対値を縦軸として表したグラフである。本明細書における「発光部内径」は、特に別様に定義されない限り、図2において符号「d」で示した発光部11の肉厚が最大となる部位の直径を意味する。図7に示したグラフより、発光部内径が小さくなると発光部温度が高くなることがわかる。これは、発光部内径が小さくなると電極間に発生するアークとの距離が小さくなり、温度上昇がより顕著になるためである。
(3)発光部肉厚
図8は、発光部肉厚1.85mmを基準とした相対値を横軸とし、発光部温度920℃を基準とした相対値を縦軸として表したグラフである。本明細書における「発光部肉厚」とは、特に別様に定義されない限り、図2において符号「t」で示した発光部11の肉厚が最大となる部位の厚みを意味する。図8に示したグラフより、発光部肉厚が小さくなると発光部温度が高くなることがわかる。これは、発光部肉厚が小さくなると熱が拡散されにくくなり局所的な温度上昇が生じるためである。
電極は酸化トリウムを0.5重量%含むトリエーテッドタングステン製の軸長7.5mm、電極径0.33mmのもので、電極間距離は3.9mmとした。また、電極の一端には厚み20μm、幅1.5mm、管軸方向長6.5mmのモリブデン製の金属箔をレーザ溶接し、厚み2.8mm、幅4.1mmの薄板状の封止部に封着し、その封止部内に位置する電極軸の約半分の領域にはピッチ200%のコイルを巻装した。内管を包囲する外管は、紫外線を遮蔽する材料がドープされた石英ガラスからなる円筒形状で、内径7.0mm、肉厚1.0mmのものである。外管と内管で包囲された閉空間には0.05atmのアルゴンを封入した。また、発光部の最大肉厚となる部分と外管内面との距離は、水平方向に配置したときに上側となる部分を0.95mm、下側となる部分を0.85mmに設定した。
この仕様では25Wの入力で約2000lmが得られた。
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力[W]であり、18≦a≦30
x:放電空間内に封入されたキセノンの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]。
[数式6]
20≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、18≦a≦22[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]。
[数式7]
−20≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦20
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、22<a≦26[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]。
[数式8]
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦−20
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、26<a≦30[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm]。
図10は、本発明の第2の実施の形態の車両用放電ランプについて説明するための図である。以降の実施の形態の各部は、第1の実施の形態の車両用放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
図12は、本発明の第3の実施の形態の車両用放電ランプ装置について説明するための図、図13は、回路図である。
図18は、本発明の第4の実施の形態の点灯回路一体型の車両用放電ランプ装置について説明するための図、図19は、図18の断面図である。
図21は、本発明の第5の実施の形態の点灯回路一体型の車両用放電ランプ装置の断面図である。
図22は、本発明の第6の実施の形態の車両用放電ランプの全体図である。
図28は、本発明の第7の実施の形態の車両用放電ランプの図であり、(a)は封止部付近の拡大図、(b)は一点鎖線X−X’の断面を矢印方向から見た図である。
図31は、本発明の第8の実施の形態の車両用放電ランプについて説明するための図であり、(a)は封止部付近の拡大図、(b)は一点鎖線Zの拡大図である。
図33は、本発明の第9の実施の形態の車両用放電ランプについて説明するための図である。
図34は、本発明の第10の実施の形態の車両用放電ランプについて説明するための図である。
図35は、本発明の第11の実施の形態の車両用放電ランプ装置について説明するための図である。
アルゴンは窒素と比較すると、イオン化しやすく、すなわちイオン化エネルギーの低いガスであるので、始動時に負極性の高圧パルスを印加した場合、二次電子の放出量が増し、誘電体バリア放電が発生しやすくなる。なお、ネオンおよびキセノンなどの希ガスも、イオン化エネルギーが低いガスに該当するが、ネオンは発光部11の温度が低下しすぎるとともに、寿命中に空間51から抜けやすく、キセノンおよびクリプトンは発光部11の温度が上昇しすぎるので実用には適さない。一方、アルゴンであれば発光部11の温度を程度に維持しつつ、γ効果により、始動性をさらに改善できるので最適である。なお、アルゴンは単体に限らず、その大部分、例えば全体の90%以上がアルゴンであるような場合にはこの範囲に含まれるものとする。また、ガスの圧力は0.3atm以下、さらには0.1atm以下であるのが望ましい。
図32のような***部および/または鋸波状部を備えた導電性被膜と組み合わせると、γ効果による電子の濃度の上昇と導電性被膜の先端部分の電界集中により、さらに誘電体バリア放電を誘発させやすくなり、始動性が良くなる。
図39のように、両高圧始動の構成とすることで、良好な始動性を維持しながら、回路の小型化および絶縁性の容易確保などが可能となる。例えば、片側のみに印加する場合、始動に20kVの高圧パルスが必要であるランプでは、片側にその半分程度の10kVづつの高圧パルスを印加するだけで始動するので、出力の小さい2個のトランスなどで代用できる。このようなトランスは小型であるので、回路部材の配置設計の自由度が増すとともに、絶縁性の確保を容易に行うことができるので、コスト削減などにもつながる。このメリットは、図19のような点灯回路一体型の車両用放電ランプ装置など、サイズに限りがある場合に特に大きい。なお、両高圧始動の構成とする場合、位相は同じで、極性だけ反転している波形であるのが最適である。
11 発光部
111 放電空間
2 金属ハロゲン化物
3 電極マウント
31 金属箔
32 電極
5 外管
t 発光部最大肉厚
d 発光部最大肉厚部位の内径
D 発光部の外径が最大となる部位と外管の内表面との距離
Claims (13)
- 水銀を実質的に使用することなく、定常時に18〜30Wの電力で安定点灯する車両用放電ランプであって、
発光部内に画定され、金属ハロゲン化物を含む放電媒体および希ガスが封入されるとともに、電極が配置される放電空間を有し、
下記数式1を満足することを特徴とする、車両用放電ランプ。
[数式1]
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力[W]であり、18≦a≦30
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm] - 発光部内に画定され、金属ハロゲン化物を含む放電媒体および希ガスが封入されるとともに、電極が配置される放電空間を有し、
下記数式2を満足することを特徴とする、水銀を実質的に使用しない車両用放電ランプ。
[数式2]
20≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦40
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、18≦a≦22[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm] - 発光部内に画定され、金属ハロゲン化物を含む放電媒体および希ガスが封入されるとともに、電極が配置される放電空間を有し、
下記数式3を満足することを特徴とする、水銀を実質的に使用しない車両用放電ランプ。
[数式3]
−20≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦20
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、22<a≦26[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm] - 発光部内に画定され、金属ハロゲン化物を含む放電媒体および希ガスが封入されるとともに、電極が配置される放電空間を有し、
下記数式4を満足することを特徴とする、水銀を実質的に使用しない車両用放電ランプ。
[数式4]
−40≦(a−35)×5.5+(x−13.5)×10+(1.85−t)×100+(2.5−d)×100≦−20
ただし、a:安定点灯時に供給される電力であり、26<a≦30[W]
x:放電空間内に封入された希ガスの圧力[atm]
t:発光部の肉厚が最大となる部位の厚さ[mm]
d:発光部の肉厚が最大となる部位の内径[mm] - 放電空間に封入された希ガスの圧力xが10〜17atmであり、発光部の肉厚が最大となる部位の厚さtが1.30〜1.85mmであり、発光部の肉厚が最大となる部位の内径dが2.0〜2.5mmであり、発光部の管軸方向長さである球体長bが7.5mm〜8.5mmであって、発光部の肉量Vが50mm3〜100mm3であることを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れかに記載の車両用放電ランプ。
- 電極は、酸化トリウムを0.1重量%〜0.5重量%含有するトリエーテッドタングステン電極であることを特徴とする、請求項1〜請求項5の何れかに記載の車両用放電ランプ。
- 発光部を覆うように外管が設けられ、内管と外管の間に形成された閉空間にはガスが封入されており、ガスの熱伝導率λが0.01〜0.03W/m・Kであるとともに、発光部の外径が最大となる部位と外管の内表面との距離Dが0.5〜1.0mmであることを特徴とする、請求項1〜請求項6の何れかに記載の車両用放電ランプ。
- 発光部の両端に形成された封止部には金属箔が封着されているとともに、発光部を覆うように設けられ、かつ内管との間に形成された閉空間にガスが満たされている外管の外周面には金属部材が設けられており、金属箔と金属部材との管軸方向の距離cが2.0mm以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項7の何れかに記載の車両用放電ランプ。
- 内部に放電空間を有する発光部および封止部を有する内管と、放電空間に封入された放電媒体と、封止部に封着された電極マウントと、発光部を覆うように設けられた外管と、を具備する車両用放電ランプにおいて、
内管と外管との間に形成された閉空間にはガスが封入されているとともに、封止部の表面には導電性被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項8の何れかに記載の車両用放電ランプ。 - 外管の外周面には金属部材が設けられており、導電性被膜と金属部材との管軸方向の距離c’が3.5mm以下であることを特徴とする、請求項9に記載の車両用放電ランプ。
- 請求項9または請求項10に記載の車両用放電ランプと、
車両用放電ランプを点灯するための点灯回路と、を具備する車両用放電ランプ装置において、
点灯回路では、始動時に負極性の高圧パルスが生成され、放電ランプに印加されることを特徴とする車両用放電ランプ装置。 - 請求項1〜請求項10の何れかに記載の車両用放電ランプと、
車両用放電ランプを点灯するための点灯回路と、を具備する放電ランプ装置において、
点灯回路は極性反転してから電流が0.2Aに至るまでの安定点灯時のゼロクロス電流の電流傾きが0.05A/μs以上である交流電流を出力するバラスト回路を備えるとともに、放電ランプの電極に安定点灯時に流れる電流断面積が6〜15A/mm2であることを特徴とする車両用放電ランプ装置。 - 請求項1〜請求項10の何れかに記載の車両用放電ランプを点灯するための点灯回路であって、
点灯回路は極性反転してから電流が0.2Aに至るまでの安定点灯時のゼロクロス電流の電流傾きが0.05A/μs以上である交流電流を出力するバラスト回路を備えていることを特徴とする点灯回路。
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