説明

放電ランプ

【課題】 耐熱性が高く、かつグレアを抑制可能な放電ランプを提供する。
【解決手段】
実施形態の放電ランプは、発光部11を備える長尺のバーナーBNと、発光部11がその前端側に位置するようにバーナーBNを保持可能な円盤状のフランジFLと、を具備する放電ランプであって、フランジFLは、バーナーBNの長手方向に対して直交するように設けられた金属部7を備えており、金属部7は前端側の表面における最大分光反射率が25%以下である。最大分光反射率を25%以下にするには、例えば、金属部7の前端側の表面に所定の粗面75を形成すればよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施態様は、自動車等の車両の前照灯などとして使用される放電ランプに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の前照灯に使用される放電ランプは、バーナーとソケットとで構成されている。ソケットは樹脂からなるものであり、その前端側にはフランジが設けられている。そのバーナーは点灯中に発光する部分となる発光部を内部に備えた二重管構造となっており、その発光部がフランジの前端側に位置するように、ソケットに保持されている。
【0003】
最近では、フランジにおいて従来のような樹脂ではなく、金属を使用したものが開発されている。金属にすることで、フランジの耐熱性を向上させることができるが、このようなランプを自動車前照灯の灯具に配置すると、グレアが発生することがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−534388号公報
【特許文献2】国際公開第2009/130654号
【特許文献3】国際公開第2008/110969号
【特許文献4】国際公開第2009/130640号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、耐熱性が高く、かつグレアを抑制可能な放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の放電ランプは、発光部を備える長尺のバーナーと、前記発光部がその前端側に位置するように前記バーナーを保持可能な円盤状のフランジと、を具備する放電ランプであって、前記フランジは、前記バーナーの長手方向に対して直交するように設けられた金属板を備えており、前記金属板は前端側の表面における最大分光反射率が25%以下である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第1の実施形態の放電ランプについて説明するための図である。
【図2】第1の実施形態の放電ランプの断面について説明するための図である。
【図3】第1の実施形態の放電ランプを前端側から見た状態について説明するための図である。
【図4】第1の実施形態のフランジについて説明するための図である。
【図5】第1の実施形態の金属部について説明するための図である。
【図6】第1の実施形態のベースについて説明するための図である。
【図7】実施例1と従来例の最大分光反射率について説明するための図である。
【図8】算術平均粗さRaと最大分光反射率とグレアの発生について説明するための図である。
【図9】第2の実施形態の放電ランプについて説明するための図である。
【図10】第3の実施形態の放電ランプ装置について説明するための図である。
【図11】第3の実施形態のリフレクタの前端側から放電ランプ等を見た状態について説明するための図である。
【図12】放電ランプの他の例について説明するための図である。
【図13】金属部の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
(第1の実施形態)
第1の実施形態の放電ランプを図面を参照して説明する。図1は、第1の実施形態の放電ランプについて説明するための図、図2は、第1の実施形態の放電ランプの断面について説明するための図、図3は、第1の実施形態の放電ランプを前端側から見た状態について説明するための図である。なお、本実施形態においては図2に示すように、便宜上、自動車等に取り付けられた場合に前方となる矢印Fの方向を前端、矢印Bの方向を後端と称して説明する。
【0009】
図1の放電ランプは、自動車の前照灯装置に用いられるHIDランプであり、長尺なバーナーBNとフランジFLとを備えている。
【0010】
バーナーBNは、二重管構造であり、その内部には内管1が配置されている。内管1は細長い形状であり、その中央付近には点灯中に発光する部分となる発光部11が形成されている。発光部11は略楕円状であり、その両端には板状のシール部12、そのさらに両端には境界部13を介して円筒部14が連続形成されている。この内管1は前述のとおり、発光する部分を含んでいるとともに、高温になるため、石英ガラスなどの透光性と耐熱性を具備した材料で構成されるのが望ましい。
【0011】
発光部11の内部には、中央が略円柱状、両端がテーパ状の放電空間111が形成されている。放電空間111には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、金属ハロゲン化物と希ガスを含み、水銀は含んでいない、いわゆる水銀フリーの構成である。なお、放電空間111の容積は、自動車前照灯用の場合には、10mm〜30mm、さらには15mm〜25mmであるのが好適である。
【0012】
金属ハロゲン化物は、例えば、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、臭化インジウムのハロゲン化物で構成されている。なお、金属ハロゲン化物の組み合わせはこれに限らず、スズやセシウムのハロゲン化物などを追加してもよい。
【0013】
希ガスは、キセノンで構成されている。希ガスは、目的によってその封入圧力を調整することができる。例えば、全光束等の特性を高めるためには、封入圧力を常温(25℃)において10atm以上、特に13atm以上にするのが望ましい。ただし、上限は製造上、現状で20atm程度である。なお、希ガスとしては、キセノンの他に、ネオン、アルゴン、クリプトンなどを使用したり、それらを組み合わせて使用したりすることもできる。
【0014】
シール部12には、電極マウント2が封着されている。電極マウント2は、金属箔21、電極22、コイル23およびリード線24により構成されている。
【0015】
金属箔21は、例えば、モリブデンからなる薄い金属板であり、その板状の面がシール部12の板状の面と平行するように配置されている。
【0016】
電極22は、例えば、タングステンに酸化トリウムをドープした、いわゆるトリエーテッドタングステンからなる電極である。その一端は金属箔21の発光部11側端部に重ね合わせ接続されており、他端は放電空間111内で所定の電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。電極間距離としては、自動車前照灯用の場合には、外観上における距離で3.5mm〜4.5mmであるのが望ましい。
【0017】
コイル23は、例えば、ドープタングステンからなる金属線であって、シール部12に封着される電極22の軸部の軸周りに螺旋状に巻装されている。
【0018】
リード線24は、例えば、モリブデンからなる金属線である。その一端は、発光部11に対して反対側の金属箔21に重ね合わせ接続されており、他端は管軸に沿って内管1の外部に延出されている。そのうち、ランプの前端側に延出したリード線24には、サポートワイヤ25の一端がレーザー溶接により接続されている。サポートワイヤ25は例えば、ニッケル線からなるL字状のリード線であり、長辺はバーナーBNと沿うように配置されている。そのサポートワイヤ25の長辺には、その外面を覆うように例えば、セラミックからなるスリーブ3が装着されている。
【0019】
上記で構成された内管1の外側には、筒状の外管4が内管1と同心状に設けられている。これら内外管の接続は、両端部に溶着部41を形成することにより行なわれている。すなわち、内管1の円筒部14と外管4とが溶着されている。内管1と外管4との間には気密に保たれた空間には、ネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガスまたは混合ガスが0.3atm以下の圧力で封入されている。なお、外管4としては、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した石英ガラスなど、内管1に熱膨張係数が近く、かつ紫外線遮断性を有する材料を使用するのが望ましい。
【0020】
これらで構成されたバーナーBNの後端側には、金属バンド5が設けられている。この金属バンド5は、例えばステンレスからなる金属板を外管4の外周面に沿うように設けたものであり、その両端同士をレーザーなどで溶接することで、バーナーBNに固定されている。
【0021】
金属バンド5付近には、フランジFLが配置されている。フランジFLは円盤状の部品であって、発光部11がその前端側に位置するようにバーナーBNを保持可能なものである。本実施形態では、直径は約31mm、厚みは約2.5mmであり、図4に示すように、樹脂部6と金属部7とで構成されている。
【0022】
樹脂部6は、PPS、PEIなどの樹脂により成形されてなるものであり、フランジFLの周縁に位置している。このフランジFLには、ポッチ部61、切り欠き部62および凹部63が形成されている。ポッチ部61は、樹脂部6の前端側に設けられた突起であり、120度間隔で3つ形成されている。このポッチ部61は、寸法を測定する際の基点となる部分となる。例えば、ポッチ部61の先端から発光部11内の電極間中心までの距離D1は、放電ランプのLCL(Light Center Length)として規定されている。距離D1は、20mm以下に設定されている。例えば、距離D1は18.0mmであり、従来の27.1mmよりも短く設定されている。切り欠き部62は、樹脂部6の端部に形成された切り欠きであり、3つ形成されている。凹部63は、樹脂部6の前後端側に設けられた凹みであり、60度間隔で6つ形成されている。
【0023】
金属部7は、ステンレスなどからなる金属板であり、樹脂部6に埋め込み形成されている。樹脂部6に埋め込まれる前の金属部7は、図5に示すような形状であり、突片部71、スリーブ保持部72、穴部73および切り欠き部74が形成されている。突片部71は、金属部7の中央方向に突出形成された突片であり、90度間隔で4枚が一体形成されている。この突片部71は、図1や図2に示すように、放電ランプの状態では後端方向に斜めに折り曲げられ、その先端部において金属バンド5を四方から保持している。スリーブ保持部72は、金属部7の中央方向に突出するように一体形成された金属板である。その中央部には円形の穴部721が形成されている。穴部73は、凹部63付近に形成された穴であり、60度間隔で6つ形成されている。切り欠き部74は、金属部7の周縁に形成された切り欠きであり、樹脂部6の切り欠き部62に対応するように3つ形成されている。
【0024】
また、金属部7は、少なくともバーナーBNの長手方向に直交する前端側の表面に粗面75を備えている。この粗面75は前端側の表面における最大分光反射率を25%以下に抑制可能な反射抑制部である。粗面75は例えば、サンドブラストによって形成することができ、算術平均粗さRaは0.30μmである。
【0025】
フランジFLの後端側には、ベース8が配置されている。ベース8は、例えばステンレス、鉄、ニッケル、アルミニウムなどからなるものであり、図6に示すように、前端側にケース部81とリング82を備えている。ケース部81は、中空の筐体であり、その内部空間にはイグナイタやバラストなどの点灯回路装置が配置される(図示なし)。具体的には、放電ランプの始動および安定点灯に必要なトランスやコンデンサなどの回路素子や金属端子を備えた樹脂ケースが配置される。なお、この点灯回路装置には、フランジFLよりも後端方向に延びるリード線24およびサポートワイヤ25の一端が電気的に接続され、バーナーBNには安定時は約25W、始動時は安定時電力に対して2倍以上である約55Wの電力が投入される。
【0026】
リング82は、ケース部81の前端側に形成された円柱状の筒であり、その前端側には60度間隔で6つの突起部822が形成されている。この突起部822は、リング82とフランジFLの接続に用いられる。具体的には、突起部822を金属部7の穴部73に挿入したのちに、その突出部分を凹部63に収納するように折り曲げることで、リング82とフランジFLとを固定することが可能となる。なお、折り曲げられた突起部822と金属部7の重なり部分にレーザー溶接等をして固定を強化するとさらによい。
【0027】
ここで、本実施形態の放電ランプ(実施例1)と、特許文献に示すような粗面を具備しない従来の放電ランプ(従来例)を、後述の第3の実施形態のように自動車前照灯の灯具に取り付け、点灯させた。その結果、距離D1が従来よりも短くなったことで、高温になるフランジは実施例1でも従来例でも溶融等することなく耐熱性は十分であったものの、従来例のみグレアが発生した。
【0028】
このグレアは、金属部の表面状態が影響している。図7は、実施例1、従来例の金属部の前端側表面における分光反射率である。この結果からわかるように、従来例は、実施例1よりも反射率が高い。また、どちらも420nm付近で反射率が最大となっており、実施例1は約20%、従来例2は約38%である。この結果から、金属部の前端側表面の分光反射率、特に420nm付近で生じる反射率の最大値が低ければグレアが発生しにくくなると推測できる。なお、分光反射率は、色差計(日本分光製)が金属部の表面にほぼ接触するように配置したのち、金属部の表面に入射光が垂直となるように400〜700nmの光を照射し、垂直に跳ね返ってきた反射光を当該測定器で計測することで得ることができる。
【0029】
そこで、算術平均粗さRaにより最大分光反射率を変化させたときのグレアの発生について試験した。その結果を図8に示す。算術平均粗さRaは、金属部7の任意の表面の50μmの範囲を超深度形状測定顕微鏡(例えば、KEYENCE製 VK−8500)を用いて、測定したものである。グレアの判定は、目視によるものであり、×はグレアが発生している状態、○はグレアが目立たない状態、◎はグレアが発生していない状態である。
【0030】
結果からわかるように、最大分光反射率が小さくなるほど、グレアは抑制されている。具体的には、最大分光反射率が25%以下になると、グレアの発生が抑制され、最大分光反射率が20%以下になるとグレアが防止されている。したがって、金属部7の前端側表面の最大分光反射率は25%以下、好適には20%以下であるのが望ましい。なお、突片部71もグレアの発生に影響を与える部材であるため、最大分光反射率は25%以下を満足するのが望ましい。さらに、金属バンド5も同様である。また、最大分光反射率は算術平均粗さRaと関係しており、算術平均粗さRaを0.15μm以上にすれば、最大分光反射率を25%以下、算術平均粗さRaを0.30μm以上にすれば、最大分光反射率を25%以下にすることができる。
【0031】
第1の実施形態においては、フランジFLに、バーナーBNの長手方向に対して直交するように金属板7を設けるとともに、金属板7の前端側の表面の算術平均粗さRaを0.15μm以上にし、最大分光反射率を25%以下としたことで、十分な耐熱性を維持しながら、グレアの発生を抑制することができる。
【0032】
(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態の放電ランプについて説明するための図である。この第2の実施形態の各部について、第1の実施形態の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。
【0033】
この実施形態では、金属部7の前端側表面の粗面75は酸化膜により構成されている。金属部7を酸化させると、表面が粗面化するとともに、光沢がなくなるため、最大分光反射率をさらに低下させることが可能となる。例えば、金属部7の前端側表面に酸化膜からなる粗面75を形成した実施例2の算術平均粗さRaは0.20μmであり、目視で光沢はなく黒っぽく変色していた。この実施例2の最大分光反射率は図9に示すように約17%であり、グレアは発生しなかった。したがって、金属部7の表面に酸化膜からなる粗面75を形成して最大分光反射率を低下させるのは効果的である。なお、酸化膜による最大分光反射率および算術平均粗さRaは、処理温度、処理時間等により調整することができる。
【0034】
第2の実施形態においては、金属部7の前端側表面に、算術平均粗さRaが0.15μm以上になるように酸化膜を形成することで、十分な耐熱性を維持しながら、さらにグレアの発生を抑制することができる。突片部71や金属バンド5も同様に酸化させることで、さらに高い効果を得ることができる。
【0035】
(第3の実施形態)
図10は、第3の実施形態の放電ランプ装置について説明するための図である。
【0036】
放電ランプ装置は、リフレクタ91、レンズ構成体92および放電ランプDLとで構成されている。
【0037】
リフレクタ91は、ネック部911と反射部912とで構成されている。ネック部911の内部形状は段差状となっており、すなわちネック部911の内部には形状の変化する空間913が形成されている。また、ネック部911の後端側に位置する段差部分には接触面914が形成されている。さらに、接触面914よりも後端側のネック部911の内部には、3つの係止片915が形成されている。反射部912は、ネック部911の前端側と連続的に形成されており、その内部には、空間913と連通するように空間916が形成されている。
【0038】
レンズ構成体92は、レンズ921およびレンズ保持部922とで構成されており、リフレクタ91の開口部分に配置されている。レンズ921は、リフレクタ91の開口から出た光を入光面923から入光させ、出光面924から出光させるレンズである。レンズ92の形状は、所望の配光に合わせて種々変更が可能である。
【0039】
放電ランプDLは、第1の実施形態で説明したランプであり、フランジFLが接触面914と係止片915とで狭持されるように、このリフレクタ91に取り付けられる。そして、バーナーBN、特に発光部11が空間913に配置される。
【0040】
図11は、リフレクタの前端側から放電ランプ等を見た状態について説明するための図である。この図からわかるように、リフレクタ91の開口から放電ランプDLを見ると、フランジFLのパーツのうち直径がR(例えば、26mm)である空間914から金属部7が確認できる。本実施形態では金属部7の表面に最大分光反射率が25%以下である粗面75を形成しているので、発光部11で生じた光が金属部7を反射してグレアが発生することを抑制できる。また、空間914から露出するのは、ほぼ金属部7のみで樹脂部6は露出していないので、放電ランプDLを点灯してもその熱によって樹脂部6が溶融したり、紫外線によって劣化することを防止できる。
【0041】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0042】
例えば、放電ランプは、図12のように、点灯回路を具備しないタイプのものでもよい。
【0043】
フランジFLは、図13のように、円盤状の樹脂部6に、カバー状の金属部7を覆うように設けたものや、特許文献4にあるように金属部のみで構成されたものであってもよい。つまり、フランジFLの耐熱性を向上させるために、バーナーBNの長手方向に直交するように金属板を有するフランジFLであればよい。また、フランジFLは楕円や扁平円であってもよい。
【0044】
金属部7の前端側の表面は、着色や薬品等を用いた化学的処理によって、最大分光反射率を低下させるようにしてもよい。
【0045】
突片部71は、3枚や6枚であってもよく、すなわちバーナーBNを保持可能な枚数である2枚以上であればよい。また、突片部71は、図12のように、フランジFLの前端側に突出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0046】
BN バーナー
1 内管
11 発光部
FL フランジ
6 樹脂部
7 金属部
75 粗面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光部を備える長尺のバーナーと、前記発光部がその前端側に位置するように前記バーナーを保持可能な円盤状のフランジと、を具備する放電ランプであって、
前記フランジは、前記バーナーの長手方向に対して直交するように設けられた金属板を備えており、前記金属板は前端側の表面における最大分光反射率が25%以下であることを特徴とする放電ランプ。
【請求項2】
前記金属板は、その前端側の表面の算術平均粗さRaが0.15μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。
【請求項3】
前記金属板は、その前端側の表面に酸化膜を備えていることを特徴とする請求項2に記載の放電ランプ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2013−4349(P2013−4349A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−135286(P2011−135286)
【出願日】平成23年6月17日(2011.6.17)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】