(57)【要約】  本発明は、両端を封止され導電性のコーティングの設けられた放電管（１０）と、該放電管の放電室（１０６）内に封入されたイオン化可能充填物と、該放電管の放電室内にガス放電の形成のために延在する電極（１１，１２）とを有する、高圧放電灯に関する。本発明によれば、導電性のコーティング（１０７）は点弧補助手段として構成されており、少なくとも前記放電室と第１の封止端部（１０２）とのあいだの境界領域（１０９）に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を封止され導電性のコーティング（１０７）の設けられた放電管（１０）と、該放電管の放電室（１０６）内に封入されたイオン化可能充填物と、該放電管の放電室内にガス放電の形成のために延在する複数の電極（１１，１２）とを有する、
高圧放電灯において、
導電性のコーティング（１０７）は点弧補助手段として構成されており、少なくとも前記放電室と第１の封止端部（１０２）とのあいだの境界領域（１０９）に配置されている
ことを特徴とする高圧放電灯。
【請求項２】
前記コーティング（１０７）は付加的に前記放電室と第２の封止端部（１０１）とのあいだの境界領域（１０８）にも配置されている、請求項１記載の高圧放電灯。
【請求項３】
前記コーティング（１０７）は一方または双方の境界領域（１０８，１０９）において前記放電管の全周にわたって延在している、請求項１または２記載の高圧放電灯。
【請求項４】
前記コーティング（１０７）は付加的に前記第１の封止端部（１０２）の表面部上に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項５】
前記コーティング（１０７）は前記放電管のうち前記放電室を包囲する部分の表面部上に延在している、請求項１から４までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項６】
前記第１の封止端部（１０２）を通って延在する電流供給線（１４）に、当該の高圧放電灯におけるガス放電の点弧に必要な点弧電圧が印加される、請求項１から５までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項７】
水平位置での駆動のために水平な平面に各電極（１１，１２）が配置されており、前記コーティング（１０７）は、各電極の下方であって、前記放電管のうち前記放電室を包囲する部分の表面部上に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項８】
前記コーティング（１０７）は透光性に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項９】
一方または双方の境界領域（１０８，１０９）は前記放電管の表面において前記放電管を包囲する環状溝として構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【請求項１０】
前記第１の封止端部（１０２）を通って延在する前記電流供給線（１４）は該第１の封止端部に埋め込まれた少なくとも１つのモリブデンシート（１０４）に接続されており、該少なくとも１つのモリブデンシートはその両側面が前記第１の封止端部の表面部に配置された前記コーティング（１０７）に面するように配向されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の高圧放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に記載の高圧放電灯に関する。
【０００２】
Ｉ．従来技術
欧州特許第０９９１１０７号明細書の第４頁第６欄第１２行〜第２６行には、自動車ヘッドランプ用の一方端の封止された高圧放電灯が記載されている。当該の高圧放電灯はガラス外管に収容された放電管を有しており、このガラス外管には放電室全体にわたって延在する透光性の導電層が設けられている。この導電層は高圧放電灯の駆動装置の回路内のアース電位に接続されており、高圧放電灯の電磁的適合性が改善される。
【０００３】
ＩＩ．本発明の概要
本発明の課題は、高圧放電灯、特に自動車ヘッドランプ用の水銀フリーのハロゲン金属蒸気高圧放電灯の点弧の自発性を改善することである。
【０００４】
この課題は、本発明の請求項１の特徴部分に記載の構成により解決される。特に有利な本発明の実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明は、両端を封止され導電性のコーティングの設けられた放電管と、放電管の放電室内に封入されたイオン化可能充填物と、放電管の放電室内にガス放電の形成のために延在する電極とを有する、高圧放電灯に関する。本発明によれば、導電性のコーティングは点弧補助手段として構成されており、少なくとも放電室と第１の封止端部とのあいだの境界領域に配置されている。点弧補助手段として構成された導電性のコーティング（以下では点弧補助コーティングと称する）は第１の封止端部から放電室内へ突出する第１の電極とともにコンデンサを形成しており、その間に存在する放電管の石英ガラスと放電室内の充填ガスとがコンデンサ誘電体となっている。これにより、特に、点弧パルスの高周波数成分によって放電室内の第１の電極と点弧補助コーティングとのあいだに誘電妨害形放電が形成される。誘電妨害形放電は放電室内に充分な量の自由電荷担体を形成し、これにより２つの電極間に電気的ブレークダウンが生じ、必要な点弧電圧が著しく低下する。本発明は水銀が存在しないために高い点弧電圧を有する水銀フリーのハロゲン金属蒸気高圧放電灯に特に良好に適している。
【０００６】
有利には、点弧補助コーティングは付加的に放電室と第２の封止端部とのあいだの境界領域にも配置される。図４には、点弧補助コーティングを有さない高圧放電灯の放電区間の平均ブレークダウン電圧と５つの異なるジオメトリで点弧補助コーティングを有する高圧放電灯の放電区間の平均ブレークダウン電圧とを比較したグラフが示されている。図４では、それぞれのジオメトリごとに、複数の高圧放電灯の評価を基礎とし、ブレークダウン電圧の平均値を形成している。平均ブレークダウン電圧は、点弧補助コーティングを有さない高圧放電灯（図４のバー１）では約２８．１ｋＶ、放電室と第１の封止端部とのあいだの境界領域および放電室と第２の封止端部とのあいだの境界領域に点弧補助コーティングを有する高圧放電灯（図４のバー２）では約２３．４ｋＶとなっている。
【０００７】
有利には、点弧補助コーティングは１つまたは複数の境界領域において放電管の全周にわたって配置されている。放電室と第１の封止端部とのあいだの境界領域ないし放電室と第２の封止端部とのあいだの境界領域は、有利には、放電管の周に沿って延在する環状溝として構成されている。これにより点弧補助コーティングと高圧放電灯の各電極とのあいだの距離が小さくなり、点弧補助コーティングと相応の電極とが特に良好に結合される。
【０００８】
有利には、点弧補助コーティングは付加的に第１の封止端部の表面部上にも被着される。これにより、ガス放電の点弧に必要な高電圧がさらに低減される。図４のバー３によれば、第１の封止端部の表面部ならびに２つの境界領域にわたって点弧補助コーティングを設けた場合の平均ブレークダウン電圧は約２０．６ｋＶである。
【０００９】
本発明の有利な実施形態によれば、点弧補助コーティングは放電管のうち放電室を包囲する部分の表面部にまで拡大され、有利には、第１の封止端部の表面部、放電管のうち放電室を包囲する部分の表面部、ならびに、放電室と各封止端部とのあいだの２つの境界領域に延在している。点弧補助コーティングは、本発明の有利な実施形態によれば、第１の封止端部および放電管のうち放電室を包囲する部分の表面部に延在する条片である。図４のバー４，５によれば、平均ブレークダウン電圧は約１８．８ｋＶまたは約１９．３ｋＶまで低減される。図４のバー４とバー５との差は、放電室の近傍の放電管の表面に幅の狭い条片を被着した実施形態（バー４）と、幅の広い条片を被着した実施形態（バー５）との相違である。驚くべきことに、放電管の長手軸線に対して垂直な平面において放電管の中心に関して鏡面対称に２つの封止端部の双方に点弧補助コーティングを備えた高圧放電灯は、第１の封止端部のみに存在して第２の封止端部までは延在しない非対称の点弧補助コーティングを備えた高圧放電灯よりも僅かに高い平均ブレークダウン電圧を有すると判明した。図４のバー６によれば、２つの境界領域、２つの封止端部の表面および放電管のうち放電室を包囲する部分の表面に対称の点弧補助コーティングを備えた平均ブレークダウン電圧は約２０ｋＶとなる。
【００１０】
有利には、前述した第１の封止端部はガス放電の点弧に必要な高電圧パルスの印加される電流供給線および電極を有するほうの端部である。これにより、前述した誘電妨害形放電が第１の封止端部から突出した電極または電流供給線と点弧補助コーティングとのあいだに形成される。
【００１１】
本発明は、有利には、水平な平面に配置された電極によって水平位置で駆動される高圧放電灯、例えば自動車ヘッドランプ用のハロゲン金属蒸気高圧放電灯に適用可能である。この場合、点弧補助コーティングは、各電極の下方であって、放電管のうち放電室を包囲する部分の表面部に設けられる。点弧補助コーティングは放電によって形成される赤外光の一部を放電室へ戻し、光形成に用いられる金属ハロゲン化物が集まっているせいで温度の低くなっている電極の下方領域を選択的に加熱する。これによりランプの効率は上昇し、しかも電極の上方領域が加熱されることはない。また、点弧補助コーティングは低温の放電管の下方部分のみに被着されるので温度負荷が低減され、点弧補助コーティングの材料の温度耐性への要求もさほど大きくならない。
【００１２】
本発明の高圧放電灯の点弧補助コーティングは有利には透光性が大きくかつ光吸収率が小さくなるように構成されており、高い光効率が保証される。
【００１３】
有利には、第１の封止端部を通って延在する電流供給線は第１の封止端部に埋め込まれた少なくとも１つのモリブデンシートに接続されており、この少なくとも１つのモリブデンシートはその両側面が第１の封止端部の表面部に配置された点弧補助コーティングに面するように配向されている。これにより、前述したモリブデンシートと第１の封止端部上に被着された点弧補助コーティングとの容量性結合が達成される。
【００１４】
ＩＩＩ．有利な実施例の説明
以下に本発明を有利な実施例に則して詳細に説明する。
【００１５】
図１には図３の高圧放電灯の放電管の有利な実施例の側面図が示されている。図２には図３の高圧放電灯の放電管を長手軸線に沿って図１に対して９０゜回転した側面図（組み込み位置の下方部分）が示されている。図３には本発明の高圧放電灯の有利な実施例の側面図が示されている。図４には点弧補助コーティングを有する高圧放電灯の平均ブレークダウン電圧と点弧補助コーティングを有さない高圧放電灯の平均ブレークダウン電圧とを比較したグラフが示されている。
【００１６】
図３には、本発明の有利な実施例として、約３５Ｗの水銀フリーのハロゲン金属蒸気高圧放電灯が示されている。当該の高圧放電灯は自動車用ヘッドランプに使用される。当該の高圧放電灯は両端の封止された石英ガラスから成る放電管１０を有しており、この放電管は容積２４ｍｍ３、キセノンと金属ハロゲン化物とから成るイオン化可能ガスが気密に封入されている。ハロゲン化される金属はナトリウム、スカンジウム、亜鉛およびインジウムである。放電室１０６の領域では、放電管１０の内部輪郭は円筒状に、外部輪郭は楕円体状に構成されている。放電室１０６の内径は２．６ｍｍ、外径は６．３ｍｍである。放電管１０の封止端部１０１，１０２にはモリブデンシート１０３，１０４（例えば溶融によって形成されたモリブデンシート）が配置されている。放電管１０の内室には２つの電極１１，１２が存在しており、ランプの駆動により、これらの電極のあいだに発光を起こす放電アークが形成される。各電極１１，１２はタングステンから成る。電極の厚さおよび直径は０．３０ｍｍである。電極１１，１２間の距離は４．２ｍｍである。電極１１，１２は、モリブデンシート１０３，１０４，ソケットの反対側の電流供給線１３および電流帰還線１７ならびにソケット側の電流供給線１４を介して、主としてプラスティックから成るランプソケット１５の電気端子に接続されている。放電管１０はガラス外管１６によって覆われている。外管１６はソケット１５に係止された延長部１６１を有する。放電管１０はソケット側に石英ガラスから成る管状の延長部１０５を有し、当該の延長部の内部にソケット側の電流供給線１４が延在する。
【００１７】
放電管１０のうち電流帰還線１７に面する表面領域には透光性かつ導電性の点弧補助コーティング１０７が設けられている。当該のコーティング１０７は、ランプの長手軸線で見て、放電室１０６の全長と放電管１０のソケット側の封止端部１０２の長さの約５０％とにわたって延在する。当該のコーティング１０７は放電管１０の外側に被着され、例えば放電管の周の約５％〜５０％にわたって延在する。当該のコーティングは放電室１０６の領域およびソケット側の封止端部１０２の領域に条片として設けられる。ソケット側の封止端部１０２と放電室１０６との境界領域１０９ならびにソケットの反対側の封止端部１０１と放電室１０６との境界領域１０８において、コーティング１０７は放電管１０を包囲する環として構成されている。各境界領域は放電管１０を取り巻く環状溝（例えば筒状体に点圧を加え転がすことによって形成された環状溝）１０８，１０９として形成され、この個所で放電管１０は最小径を有し、点弧補助コーティング１０７から相応の電極１１；１２までの特に小さな距離が得られる。点弧補助コーティング１０７はフッ素またはアンチモンなどのドープされた錫酸化物から成る。当該の点弧補助コーティング１０７の層厚さは、点弧補助コーティング１０７上の間隔１ｃｍの任意の２点間の抵抗が約１０４Ωのオーダーに入るように選定されている。図１〜図３の点弧補助コーティング１０７を備えた高圧放電灯での放電区間の平均ブレークダウン電圧は約１９．３ｋＶであり、図４のバー５に相応する。
【００１８】
外管１６と放電管１０とのあいだの空間に、有利には、冷間圧５ｋＰａ〜１５０ｋＰａで不活性ガスが充填される。この不活性ガスには少量の酸素が混合されている。当該の酸素量は、一方では錫酸化物層１０７からの酸素の拡散が阻止され、他方では錫酸化物層１０７におけるドープ物質の酸化が生じないように調整されている。このために外管の充填ガスにおける重量成分としては数ｐｐｍ、例えば１００ｐｐｍの酸素があれば充分である。不活性ガスとして、有利には、窒素または希ガスまたは希ガス混合気または窒素‐希ガス混合気が挙げられる。
【００１９】
当該の高圧放電灯は水平位置で駆動される。つまり、電流帰還線１７が放電管１０および外管１６の下方に延在するようにランプが配向され、水平な平面に配置された電極１１，１２によって駆動されるのである。高圧放電灯におけるガス放電の点弧に必要な高電圧パルスは電流供給線１４を介してソケット側の電極１２へ供給される。これはソケット側の電流供給線１４がランプ管１０，１６およびランプソケット１５によって完全に包囲されており、高電圧部分の電気的絶縁が保証されているからである。前述した高電圧パルスは例えばランプソケット１５内にランプ部品として配置されたパルス点弧装置によって形成される。
【００２０】
本発明は上述した実施例に限定されない。例えば、上述した放電室１０６の領域でのコーティング１０７の条片の幅を低減し、ソケット側の封止端部１０２での条片の幅よりも格段に小さくすることができる。このようにすれば、放電区間のブレークダウン電圧を図４のバー４に示されているように約１８．８ｋＶまで低下させることができる。また、点弧補助コーティング１０７がソケット側の封止端部１０２の領域または放電室１０６の領域において放電管１０の全周にわたって延在するように構成してもよい。さらに、図１，図２の放電管１０のように、点弧補助コーティング１０７をソケットの反対側の封止端部１０２のみに設け、ソケット側の封止端部１０１にはコーティングを設けないようにすることもできる。換言すれば、ソケット側の端部でなくソケットの反対側の端部に点弧補助コーティング１０７を取り付けることができる。点弧補助コーティング１０７は２つの封止端部１０１，１０２の双方の上に延在させることもできる。コーティング１０７を非対称に設ける場合、つまり、一方の端部のみにコーティングを延在させる場合には、点弧電圧はコーティングを有するほうの端部に延在する電極が点弧電圧の正極へ接続されるように、また点弧パルスがユニポーラの負のパルスである場合には当該の電極がアースへ接続されるように極性づけられる。
【００２１】
上述した材料に代えて、コーティング１０７は透光性かつ導電性の他の材料から形成することもできる。例えばいわゆるＩＴＯ層すなわちインジウム錫酸化物層から構成することができる。ＩＴＯ層は例えば９０重量％のインジウム酸化物と１０重量％の錫酸化物とを有する。また、コーティング１０７は例えば適切な手段を介して点弧装置に電気的に結合され、これによりコーティング１０７を介して放電室１０６におけるガス放電の点弧のための電圧パルスが高圧放電灯に印加される。本発明はさらに従来の水銀を含むハロゲン金属蒸気高圧放電灯にも適用可能であり、その場合にも上述した利点は達成される。
【００２２】
本発明の高圧放電灯においてガス放電を点弧するために、パルス点弧装置に代えて、ガス放電の点弧に必要な高電圧を過共振法（Resonanzueberhoehung）によって形成する点弧装置を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の高圧放電灯の放電管の側面図である。
【図２】図１の放電管を９０゜回転した側面図である。
【図３】本発明の高圧放電灯の側面図である。
【図４】点弧補助コーティングを有する高圧放電灯の平均ブレークダウン電圧と点弧補助コーティングを有さない高圧放電灯の平均ブレークダウン電圧とを比較したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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