JPH0630239B2 - ガス放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反射器内に取付けられ、水平位置にて作動さ
せるヘッドライトとして使用するのに好適な放電ランプ
であって、細長形の放電空所を有する石英ガラス製のラ
ンプ容器を具え、前記放電空所の内部にはその各端部付
近にそれぞれ電極を配置し、これらの電極から放電容器
における空密シールを経て外部にまで給電導体を通し、
ランプ容器にはイオン化ガス充填物を充填させて成るガ
ス放電ランプに関するものである。

斯種のガス放電ランプはドイツ国特許第2043179号明細
書から既知である。車輛のヘッドライトにガス放電ラン
プを用いることは、一般に用いられている白熱ランプに
較べて放電ランプは効率が高いから有利である。しかし
従来のランプには、良好な光ビームを得るのにコンパク
トな光源が必要とされるために放電アークの大きさに欠
点がある。さらに、放電ランプをヘッドライトに用いる
には、その放電ランプの放電トラックが少なくともほぼ
水平となるように放電ランプを配置しなければならな
い。しかし、このような配置では放電アークが上方に湾
曲することになる。このことはヘッドライトによつて発
生される光ビームに極めて不都合な影響を及ぼす。特に
ランプを反射器、前面ガラスおよび反射器の一部を遮蔽
して車輛用の下向きのビームを発生させるためのスクリ
ーンと共に使用する場合には、放電アークを拡散しない
ように収縮させ、かつ少なくともほぼ直線的とすること
が重要である。

本発明の目的は水平作動状態にて収縮した少なくともほ
ぼ直線的な放電アークを発生し、かつ高効率を呈するガ
ス放電ランプを提供することにある。

本発明は冒頭にて述べた種類のガス放電ランプにおい
て、ガス充填物が稀ガスと、水銀と、ハロゲン化金属を
含有し、電極間の中間におけるランプ容器の壁厚ｔを1.
5＜ｔ≦2.5mmとし、電極間の中間のランプ容器の内径Ｄ
を１〜３mmとし、電極の先端間の距離ｄを3.5〜６mmと
し、各電極がランプ容器内に突出している距離ｌを0.5
〜1.5mmとし、ランプ容器中の水銀の量Ａをmgの単位
で、次式、即ち 0.002(d+4・l)・D ²A0.2(d+4・l)・D ^1/3 に相当する量とし、式中のＤ、ｄおよびｌをmmの単位と
するようにしたことを特徴とする。

上述した本発明によるガス放電ランプは放電アークが収
縮して、少なくともほぼ直線的となり、高効率を呈する
ことを認めた。電極間の中間における放電アークの直径
は約1.5mm以下であつた。なお、ここにいう「直径」と
は、電極間の中間にて測定され、光強度がアークの最大
強度の２０％となるアークの直経的に反対側の２点間の
距離のことを意味するものとする。このようにアークの
直径が小さいということはアークが拡散しないで収縮特
性を呈することを意味している。また、電極間の中間に
おける放電アークの中心線は、アークが電極にて終結す
る点を結ぶ仮想線に対して0.5mm以上は変位しなかつ
た。

このような放電アークの特性はいずれも冒頭にて述べた
従来のランプに較べていずれも優れたものである。水銀
の量を規定量よりも大きくすると、放電アークは湾曲し
てしまい、水銀の量を少なくすると、ランプ効率が許容
値以下に低下してしまう。またＤの値を大きくすると、
放電アークは湾曲し、しかも収縮しなくなり、Ｄの値を
規定値よりも小さくすると、熱損失のために効率が満足
できない低い値となる。ランプ容器内への電極の突出距
離ｌを規定距離よりも長くする場合には、ハロゲン化金
属の蒸発が不十分となるため、ランプ効率が非常に低下
し、また距離ｌを規定距離よりも短くする場合にはラン
プ容器のガラスに許容以上の熱的負荷がかかることを確
めた。壁厚ｔはランプ容器の温度にとつて重要なもので
ある。壁厚ｔを規定値以下の場合には、ランプ容器の円
周部に沿う温度差が大きくなり、ランプ容器の上側はガ
ラスが耐える温度よりも高い温度になるが、下側は非常
に低い温度となる。ランプ容器の壁厚を最大値よりも大
きくする場合にはランプ容器全体の温度が低くなり、満
足な効率が得られなくなる。ｄの値が規定値より大きく
ても、また小さくても良好な光ビームを発生させること
はできない。

始動ガスとしてランプは例えばアルゴン、クリブトン、
キセノンまたはそれらの混合物の稀ガスを3000Paまたは
それ以上の圧力で含有している。使用し得る金属ハロゲ
ン化物は稀土類金属、スカンジウム、トリウム、アルカ
リ金属、スズ、タリウム、インジウムおよびカドミウム
のようなヨー化物およびこれらヨー化物の混合物、例え
ばヨー化スカンジウム、ヨー化トリウムおよびヨー化ナ
トリウムおよびこれらの混合物とする。これらの金属ハ
ロゲン化物はランプの効率を高めると共に水銀の放電を
良好にし、青色を弱め、演色性を良くし、このことは交
通標識を見たり、判断したりするのに重要なことであ
る。約８０〜120Ｖの作動電圧でのランプの電力消費量
は約２０〜５０Ｗであつた。

放電空所の形状については本発明によるランプは米国特
許第3259777号明細書に開示されている従来のランプに
多少似ているが、これに記載されているランプはいずれ
も車輛用ヘッドライトに使用するのには適さないもので
あり、しかもこれらのランプの消費電力は極めて高く、
従つて発生する光束も車輛用には高過ぎる。さらに、こ
れらの従来のランプは水銀を含有しておらず、放電アー
クが相当拡散するものである。

これに対し、英国特許願第2000637号（特開昭54-63567
写公報に相当）に記載されている水銀稀ガスおよび金属
ハロゲン化物含有の放電ランプの消費電力は250W以下で
ある。この出願によるランプの放電空所は卵形または球
形とする必要があり、この空所はランプ電力を低くする
際には空所の長さに比例して幅広とするのが好適である
とされている。３０Ｗの電力では斯かる出願のランプの
放電空所は正に球形となつている。さらに、ランプ容器
の壁部は薄くなつている。しかし、この低電力の従来ラ
ンプではその放電アークがヘッドライトに使用するのに
は認可しがたい程に曲つてしまうという欠点がある。

本発明によるランプにはランプキヤツプを設けて、その
ランプを反射器および前面ガラスを備えているヘツドラ
イトに取換自在のランプとして配置することができる。
反射をなくすために外管はない方が好適である。ランプ
に反射器および前面ガラスを設けて、一体に形成するの
も好適である。本発明によれば、アークがほぼ直線的と
なり、しかも収縮するため、本発明ランプは電極間のト
ラツクの横方向に延在し、従つて反射器の一部を遮蔽す
るスクリーンによつて下向きビーム（dippedbeam）を発
生させるのに特に好適である。斯種のスクリーンは、例
えばセラミツク材料で構成することができる。

本発明によるランプはハロゲン白熱ランプの輝度よりも
数倍高い極めて高い輝度を呈することからして、通常の
標準化ビームを得るには相当小さな反射面を有する反射
器で十分である。従つて、前面ガラスが僅か数センチ、
例えば５cmの高さとなるように平坦とした反射器を用い
ることができる。このことは本発明によるランプを使用
する車輛の前部を低くして、車輛の空気抵抗を低くする
ことができるという利点がある。

本発明によるランプの放電空所はほぼ円筒状をしている
が、ランプ容器の両端部に向けてテーパーを付けること
もできる。排気管の残りの部分はできれば電極付近に位
置させる。この排気管の残りの部分を電極間に位置させ
る場合には、この残りの部分によりランプ容器の体積が
増大するので、斯かる残りの部分はできるだけ小さくし
て、冷却点が形成されないようにする。ランプ内の水銀
の量を決定するために、ランプ容器の内径Ｄはランプ容
器以外の排気管の残りの部分を位置させるランプ容器の
中心線を通る平面内にて測定する。ランプ容器の壁厚は
相当厚くして、ランプ周囲に沿う温度が均一となるよう
にする。ランプ容器の壁厚は放電空所の長さ全体にわた
り同じとするが、放電空所の両端部付近では薄くするこ
ともできる。前記従来ランプと同様、ランプ容器の空密
シール（封止部）の横方向の寸法は小さくして、熱損失
を抑制する。給電導体は金属箔で構成し、これらをシー
ル個所に設けることができるが、シールの横方向寸法を
小さくするために、給電導体は金属ワイヤで構成するの
も有利である。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明によるガス放電ランプは石英ガラス
製の管状のランプ容器１を有しており、その内部にはそ
の各両端部付近にそれぞれ電極２を配置する。図示の電
極２はトリウム タングステンピンとするが、この電極
はピンにら旋状に巻回したタングステンワイヤとするこ
ともできる。各電極２からはランプ容器１の空密シール
５を経て外部まで給電導体４、３を延在させる。図示の
給電導体は各々タングステンまたはモリブデン製の金属
箔４と、モリブデン製の普通のワイヤ３とで構成する。
空密シール５はピンチ構成とする。しかし、このシール
は石英ガラスを被着したワイヤに石英ガラスを融着して
得ることもできる。この場合斯かるワイヤは電極２、箔
４およびワイヤ３の機能を兼備する。

電極２間の中間のランプ容器１の内径をＤとし；電極２
の先端間の距離をｄとし；各電極がランプ容器内に突出
している距離をｌとし；電極間の中間におけるランプ容
器１の壁厚をｔとしてそれぞれ示してある。

ランプ容器には稀ガス、水銀および金属ハロゲン化物の
混合物を充填させる。

例 第１図に示す形状の本発明によるランプは次のような値
によつて特徴付けられる。即ちＤ ＝2.5mm（１Ｄ３mm）ｄ ＝4.5mm（3.5ｄ６mm）ｌ ＝1.0mm（0.5ｌ1.5mm）ｔ ＝1.75mm（1.5＜ｔ2.5mm） Ａ＝1.8mg（0.002（ｄ＋４・ｌ）Ｄ ^２Ａ0.2（ｄ＋
４・ｌ）Ｄ ^1/3）のアルゴン：充填填圧力53.500Pa ヨー化ナトリウムと、ヨー化スカンジウムと、ヨー化ト
リウムの各分子比を94.5：4.4：1.1とする１mgの混合
物。

ランプを１００Ｖ、７KHzの電圧で水平位置にて作動さ
せた場合のこのランプの消費電力は３５Ｗであつた。ラ
ンプの光束は2500lmであつた。電極間の中間位置におけ
る放電アークの直径は１mmで、この点におけるアークの
中心線はアークが電極にて終結する点を結ぶ直径が350
μｍの仮想直線に対して0.4mm変位した。

第２図は本発明放電ランプの他の例を示したものであ
り、ここに第１図のランプに対応する部分には第１図の
参照番号より５大きい番号を付して示してある。この場
合のランプ容器６の内側の（放電）空所は樽状に細長く
なつている。

第３図はキヤツプ付きランプの側面図であり、ランプ１
１はランプキヤツプ１２とスクリーン１３を有してお
り、スクリーン１３は電極間のトラツクの横方向に延在
しており、しかもこのスクリーンはランプを反射器内に
配置した場合に、反射器の一部を遮蔽して下向きビーム
を発生させる。

第４図はランプ反射器ユニツトを示し、この場合ランプ
は前面ガラス（front pane）１５を具えている反射器
１４内にスクリーン１３と一緒に配置する。反射器１４
は放物線状に湾曲させるが、その上側と下側は平坦とす
る。これらの平坦部分は、ランプを取付ける反射器の光
軸がその反射器の高さの半分よりも低い所に位置するよ
うに配置する。光軸の下側に位置する反射器の部分はそ
の大部分がスクリーン１３によつて蔽えぎられる。ラン
プを反射器の所定の高さに対して幾何学的に非対称とす
るために、下向きビームを発生させるのに相当大きな反
射面が有効に作用する。

前述した例におけるランプは、それを全体の高さが５cm
の第４図に示す種類の反射器内部に配置した場合に非常
に優れた下向きビームを発生した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス放電ランプの一例を示す長手
方向断面図、 第２図は同じくその変形例を示す断面図、 第３図はキヤツプ付きランプを示す斜視図、 第４図はランプ−反射器ユニツトの長手方向断面図であ
る。 １、６……ランプ容器、２、７……電極 ３、４、８、９……給電導体 ５、10……空密シール、11……ランプ 12……ランプキヤツプ、13……スクリーン 14……反射器、15……前面ガラス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射器内に取付けられ、水平位置にて作動
   させる放電ランプであって、細長形の放電空所を有する
   石英ガラス製のランプ容器を具え、前記放電空所の内部
   にはその各端部付近にそれぞれ電極を配置し、これらの
   電極から放電容器における空密シールを経て外部にまで
   給電導体を通し、ランプ容器にはイオン化ガス充填物を
   充填させて成るガス放電ランプにおいて、ガス充填物が
   希ガスと、水銀と、ハロゲン化金属を含有し、電極間の
   中間におけるランプ容器の壁厚ｔを1.5＜ｔ≦2.5mmと
   し、電極間の中間のランプ容器の内径Ｄを１〜３mmと
   し、電極の先端間の距離ｄを3.5〜６mmとし、各電極が
   ランプ容器内に突出している距離ｌを0.5〜1.5mmとし、
   ランプ容器中の水銀の量Ａをmgの単位で、次式、即ち 0.002(d+4・l)・D²＜A＜0.2(d+4・l)・D^1/3 に相当する量とし、式中のＤ，ｄおよびｌをmmの単位と
   するようにしたことを特徴とするガス放電ランプ。