(57)【要約】【課題】従来技術の欠点を克服し、迅速な点弧を可能にするアーク放電光源を提供することである。【解決手段】発光管と、電極と、前記発光管に関連する低電圧パルス始動補助とを有し、発光管は、長手軸に沿って配列された中空体を有し、かつ第1と第2の端部が設けられており、第1と第2の端部は、それぞれ前記中空体を備える第1と第2の関節エリアを有しており、電極は、各第1と第2の端部に密閉されており、アーク発生および維持媒体が中空体に含まれており、前記低電圧パルス始動補助は、中間部分と近位端部および遠位端部を備える導電部材を有し、前記中間部分は前記中空体の長さを越えて伸長し、前記近位端部と遠位端部は導電材料の少なくとも1ターンからなるループにそれぞれ終端し、前記近位端部からのループは前記第1の関節エリアを取り囲み、前記遠位端部からのループは前記第2の関節エリアを取り囲むアーク放電光源。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車ヘッドライト用のアーク放電光源であって、
発光管と、電極と、前記発光管に関連する低電圧パルス始動補助とを有し、
前記発光管は、長手軸に沿って配列された中空体を有し、かつ第1と第2の端部が設けられており、
当該第1と第2の端部は、それぞれ前記中空体を備える第1と第2の関節エリアを有しており、
前記電極は、前記各第1と第2の端部に密閉されており、
アーク発生および維持媒体が前記中空体に含まれており、
前記低電圧パルス始動補助は、中間部分と近位端部および遠位端部を備える導電部材を有し、
前記中間部分は前記中空体の長さを越えて伸長し、
前記近位端部と遠位端部は導電材料の少なくとも1ターンからなるループにそれぞれ終端し、
前記近位端部からのループは前記第1の関節エリアを取り囲み、前記遠位端部からのループは前記第2の関節エリアを取り囲む、
ことを特徴とするアーク放電光源。
【請求項２】
請求項1記載のアーク放電光源において、回路接続手段は、前記低電圧パルス始動補助と電気接続しているアーク放電光源。
【請求項３】
請求項１記載のアーク放電光源において、前記中間部分の断面は円形であるアーク放電光源。
【請求項４】
請求項１記載のアーク放電光源において、前記中間部分の断面は矩形であるアーク放電光源。
【請求項５】
自動車ヘッドライト用のアーク放電光源であって、
発光管と、電極と、アーク発生および維持媒体と、透明シールドと、低電圧パルス始動補助とを有し、
前記発光管は、長手軸に沿って配列された中空体を有し、かつ第1と第2の端部が設けられており、
前記電極は、前記第1の端部と第2の端部にそれぞれ密閉されており、
前記各電極は、前記中空体の内部に伸長し、所定の間隔のアークギャップを共に規定する内側部分と、前記発光管の外側に伸長する外側部分とを有し、
前記アーク発生および維持媒体は前記中空体に含まれており、
前記透明シールドは、前記発光管と、前記電極の外側部分の少なくとも一部を取り囲み、
前記電極の少なくとも一部はシールドを出て、作動回路と接続することができ、
前記低電圧パルス始動補助は、前記シールドに前記アークギャップに対向する位置で取り付けられており、
該低電圧パルス始動補助は導電性であり、かつ前記アークギャップより大きい長手寸法を有する、
ことを特徴とするアーク放電光源。
【請求項６】
請求項5記載のアーク放電光源において、前記低電圧パルス始動補助は前記作動回路への少なくとも1つの電気接続部を有するアーク放電光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車ヘッドライト用のアーク放電光源、ないしはハイインテンシティ放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイインテンシティ放電ランプ(HID)では典型的には始動電圧または点弧電圧を適用することが必要であり、この電圧はランプの動作電圧よりもかなり高い。始動電圧は十分に高い電界を供給し、アバランシュ初期電子が存在してブレークダウンが発生するようにしなければならない。当業者であればHIDランプの点弧が困難であることは周知であり、とりわけ高いバッファガス圧を使用するランプ、無水銀ランプ、またはランプが最近、消灯された後に再始動する状況で困難である。
【０００３】
HIDランプの始動性を改善する多くの試みがなされた。例えばいくつかの点弧補助手段は、アバランシュ初期電子の存在を保証することにより始動性能を改善する。とりわけUVエンハンサーとクリプトン85含有バッファガスの使用はよく知られている。別の方法およびデバイスでは、局所電界を電極間の領域（または無電極ランプに対しては放電容積内）で高める。放電開始を補助する別の方法は、電界を所定の外部電圧適用により高める。本発明が属するのは後者のカテゴリーである。
【０００４】
典型的にはこのような電界エンハンスメントは、ワイヤまたは金属化ストライプのような導電性部材を付加することにより行われる。この導電性部材は、電極間の有効アークギャップを低減し、従ってブレークダウン電圧を低下させる。導電体は高圧ナトリウムランプの場合、フローティングすることができる（例えばUS6661171参照）。また導電体は電極の一方に電気的に接続することができる。しかし電極の一方に接続することは、金属ハロゲン化ランプまたはナトリウムランプの場合、不所望の影響をナトリウム移動に及ぼす。そのため典型的にはバイメタルスイッチが、始動補助手段をランプのヒートアップの際に電極から切り離すため使用される。
【０００５】
無電極ランプでは、導電体を水晶容器に埋め込み、電界エンハンスメントを提供することが示唆されている（例えばUS32626参照）。導電性および/または半導電性ファイバのマトリクスを蒸着コーティングして、始動を促進することも示唆されている。蒸着は内部でも外部でも行うことができ、内部で行われる場合には、ファイバをゾルゲル堆積されたシリカコーティングにより被覆し、ファイバをプラズマ環境から保護することが示唆されている（US6628079参照）。
【０００６】
上記の方法は現在使用される種々の大型ランプで成功を収めているが、自動車ヘッドランプ用の高圧放電ランプを始動する、現在の状況での問題はいささか異なる。
【０００７】
高圧自動車ヘッドランプの瞬時点弧を保証するための従来のアプローチは、点弧パルスの電圧を上昇させ、ランプにバラストによって供給される最初の点弧パルス、または少なくとも最初の数個の点弧パルスによりブレークダウンが発生するようにすることである。このことはしばしば、20から25kVの高さのピークパルスによる高速な点弧パルスを必要とする。総体的目標は、従来のハロゲン白熱ランプのターンオン速度に匹敵するようにすることである。
【０００８】
US661184に記載されているような従来の高圧ランプバラストは、高電圧始動パルスを2つのメイン発光管電極によって直接供給する。さらに主駆動回路は、維持電流波形を、イグナイタステップアップトランスの二次巻線を通して直接送出する。このアプローチは、寸法および放熱の点で明らかに不利である。駆動回路の電流能力を取り扱うために、重量のあるゲージワイヤを二次巻線に使用しなければならない。このことは二次巻線がさらに大型化されるという付加的欠点である。このようなことは、照明システムができるだけ小型であることが所望される自動車ヘッドランプ適用では甚だしい欠点である。
【０００９】
駆動回路の周波数を上昇させることにより、バラスト寸法を格段に低減できることは公知である。高い駆動周波数は、いくつかのコンポーネント、とりわけ誘導性コンポーネントのサイズ低減を意味する。残念なことに、イグナイタ回路の二次巻線のインダクタンスは高周波の通過を抑制し、この形式のバラストの使用を阻害する。
【００１０】
上記の欠点を除去する択一的バラストがUS5990633に記載されている。ここでは点弧と駆動の機能が分離される。このことは第3のランプ点弧電極を使用することにより達成される。高電圧パルスは点弧トランスの二次巻線から適用される。この場合、点弧トランスの二次巻線は駆動回路から完全に除去され、その結果、放熱が少なく、講習は動作が可能な小型の点弧トランスが得られる。
【００１１】
上記US5990633に記載の発明には、補助点弧電極が延長されたストリップの形態の薄い金属コーティングであることが記載されている。このストリップはバルブの基部から放電容器の中心点に伸長している。その結果、補助電極の端部は両電極から電磁的に同じ間隔である。さらにランプの長手軸に平行に伸長する細いワイヤ、または放電を中心にループされた細いワイヤを使用することも示唆されている。
【特許文献１】US6661171
【特許文献２】US32626
【特許文献３】US6628079
【特許文献４】US661184
【特許文献５】US5990633
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、迅速な点弧を可能にするアーク放電光源を提供することである。
【００１３】
本発明の別の課題は、高圧自動車ヘッドランプのための点弧特性をさらに改善することである。
【００１４】
本発明のさらなる課題は、発光管の外側でも、または発光管を包囲する外側容器の外側でも使用することのできるプローブ構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は、自動車ヘッドライト用のアーク放電光源であって、
発光管と、電極と、前記発光管に関連する低電圧パルス始動補助とを有し、
前記発光管は、長手軸に沿って配列された中空体を有し、かつ第1と第2の端部が設けられており、
当該第1と第2の端部は、それぞれ前記中空体を備える第1と第2の関節エリアを有しており、
前記電極は、前記各第1と第2の端部に密閉されており、
アーク発生および維持媒体が前記中空体に含まれており、
前記低電圧パルス始動補助は、中間部分と近位端部および遠位端部を備える導電部材を有し、
前記中間部分は前記中空体の長さを越えて伸長し、
前記近位端部と遠位端部は導電材料の少なくとも1ターンからなるループにそれぞれ終端し、
前記近位端部からのループは前記第1の関節エリアを取り囲み、前記遠位端部からのループは前記第2の関節エリアを取り囲む、
ことを特徴とするアーク放電光源により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この実施例に対して、2つのコンポーネント、すなわち各発光管ネックを取り囲むループと、一方の電極から他方の電極への連続導電経路とが低電圧ブレークダウンに対して重要であることが発見された。
【００１７】
択一的実施例では、自動車ヘッドライト用の放電光源が、長手軸に沿って配列された中空体を備える発光管を有し、この発光管には第1と第2の端部が設けられている。電極は、各第1と第2の端部に密閉されている。各電極は、中空体の内部に伸長し、共に所定の間隔のアークギャップを規定する内側部分と、発光管の外側に伸長する外側部分とを有する。アーク発生および維持媒体は中空体に含まれている。透明シールドが発光管を取り囲む。電極の外側部分の少なくとも一部はシールドから突出しており、作動回路と接続することができる。低電圧パルス始動補助は、シールドにア―クギャップに対向する部分で取り付けられている。低電圧パルス始動補助は導電性であり、アークギャップよりも大きな縦寸法を有する。
【実施例】
【００１８】
図1を参照すると、自動車ヘッドライト用の放電光源10が示されており、この光源は長手軸16に沿って配列された中空体14を備える発光管12を有し、第1と第2の端部18，20が設けられている。第1と第2の端部はそれぞれ第1と第2の関節エリア22，24を有し、ここで各端部は中空体14と接続する。
【００１９】
電極26，28はそれぞれ第1と第2の端部18，20に密閉されており、アーク発生および維持媒体が公知のように中空体に含まれている。
【００２０】
低電圧パルス始動補助部30は発光管12と関連し、導電部材32を有する。この導電部材は中間部分34と近位端部および遠位端部36，38を備える。中空体14の長さを延長する中間部分34、および近位端部と遠位端部36，38はそれぞれ、導電材料からなる少なくとも1つのターンを有するループ40，42に終端する。近位端部36からのループ40は第1の関節エリア22を取り囲み、遠位端部38からのループ42は第2の関節エリア24を取り囲む。
【００２１】
回路接続手段44は低電圧パルス始動補助部と電気的に接続している。
【００２２】
始動補助部30の幅は、図3に示すように補助パルスブレークダウン電圧を決定する主要因である。線図から、始動補助部の幅が大きくなると、ブレークダウン電圧のさらなる低減が得られることが明かである。しかし始動補助部の幅の上限は必然的にランプにより要求される光学的性能によって決められる。図3に示されたすべての実施例で、ネックループはすべて直径0.28mmの円形ワイヤであった。他のワイヤ直径と断面も使用することができる。図3はまた、最小始動補助電圧ブレークダウンを2つの主電極の一方でのバイアスの関数として示す。このことから、約1400Vの最小メインバイアス電圧が、低電圧ブレークダウンを再現的に達成するためには必要であることが分かる。実施例ではメインバイアス電圧が1200Vより低いとき、始動補助ブレークダウンパルスの大きさに拘わらず、ブレークダウンを達成することができなかった。ネックループを付加すると、図4に示すように始動補助ブレークダウン電圧が明らかに低減され、約1.5ｋVのブレークダウン電圧の低下が得られた。
【００２３】
図2を参照すると、自動車ヘッドライト用の放電光源50が示されており、この光源は長手軸16に沿って配列された中空体14を備える発光管12を有し、この発光管12には第1と第2の端部18，20が設けられている。電極26，28はそれぞれ第1と第2の端部18，20に密閉されており、各電極26，28は中空体14の内部29に伸長し、共に所定の間隔のアークギャップDを規定する内側部分26a、28aと、発光管12の外部に伸長する外側部分26b、28bとを有する。電極26，28の外側部分26b、28bは絶縁体（例えばガラス）により覆われている。アーク発生および維持媒体が中空体14に含まれている。この実施例で透明シールド52は、発光管12と、電極26，28の外側部分26b、28bの少なくとも一部を包囲し、外側部分はこのシールドから出て、作動回路と接続することができる。透明シールド52は不活性ガスの充填物を含んでおり、これは例えば窒素、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトンおよび・またはそれらの混合物である。有利な実施例で充填圧は1大気圧であるが、他の圧力レベルも使用することができる。ブレークダウンに基づいて、シールド52の内表面と発光管12の外表面との間のバリヤ放電が、発光管12の内表面で形成されるべき放電を引き起こし、これがまた26aと28aとの間の電界を増大し、これら2つの電極間の所望の主ブレークダウンを促進する。
【００２４】
低電圧パルス始動補助部30aはシールド52に、アークギャップに対向する位置で取り付けられており、導電性であり、アークギャップDより大きな長手寸法D1を有する。有利な実施例では補助30aの長手寸法は各電極を少なくとも5mm越えている。
【００２５】
低電圧パルス始動補助部30aは、作動回路（図示せず）への少なくとも1つの電極接続部54を有する。
【００２６】
先行の実施例で、試験の結果、始動補助部に対する幅が広くなるとブレークダウン電圧を低減する傾向が連続することが示された。この観点から、透明導電性材料の始動補助部を錫酸化物またはインジウム-錫酸化物として構成することができ、この場合、ランプの光学的能力に重大な影響を及ぼすこともない。シールドまたはランプの外套に透明電極が取り付けられる場合、大きさは戻りリード線または発光管基部を考慮したアーキングによってのみ制限される。
【００２７】
従って従来のものより低い始動パルスを有する自動車用ヘッドランプに適した発光管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図1は、本発明の実施例の側面図である。
【図２】図2は、本発明の別の実施例の側面図である。
【図３】図3は、最小始動補助パルスブレークダウン電圧を発光管バイアスの関数として種々異なる始動補助サイズごとに示す線図である。
【図４】図4は、最小始動補助パルスブレークダウン電圧をネックループがある場合とない場合で示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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