(57)【要約】本発明は、３．２Ａランナップ電流下のランプのランナップの間の初期状態において、ランプの照明後の最初の２５ｍｓの間の電極先端温度の平均増加は、３Ｋ／ｍｓ以上１４０Ｋ／ｍｓ以下である電極を有するランプに係る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈｇフリーランプであることが好適であるランプであって、
該ランプは、３．２Ａランナップ電流下の前記ランプのランナップの間の初期状態において、前記ランプの照明後の最初の２５ｍｓの間の電極先端温度の平均増加は、３Ｋ／ｍｓ以上１４０Ｋ／ｍｓ以下であるよう調整される円筒部分とヘッド部分とを有する電極を有する該ランプ。
【請求項２】
前記ランプは、３．２Ａランナップ電流下の前記ランプのランナップの間の初期状態において、前記ランプの照明後の最初の１００ｍｓの間の電極先端温度の平均増加は、３Ｋ／ｍｓ以上５０Ｋ／ｍｓ以下であるよう調整される円筒部分とヘッド部分とを有する電極棒を有する請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記ヘッド部分の最大直径は、前記円筒部分の最大直径より大きい請求項１又は２記載のランプ。
【請求項４】
前記円筒部分の最大直径は、１５０μｍ以上４００μｍ以下、好適には２００μｍ以上３５０μｍ以下、最も好適には２５０μｍ以上３００μｍ以下である請求項３記載のランプ。
【請求項５】
前記ヘッド部分の最大直径は、２５０μｍ以上８００μｍ以下、好適には３５０μｍ以上６００μｍ以下、最も好適には４００μｍ以上４５０μｍ以下である請求項３又は４記載のランプ。
【請求項６】
前記ヘッド部分は、４００μｍ以上６００μｍ以下の好適な直径を有する基本的に球状か、又は、２５０μｍ以上５００μｍ以下、好適には３２０μｍ以上４２０μｍ以下の好適な直径と４００μｍ以上１２００μｍ以下の好適な長さを有する基本的に円筒型を有する請求項３乃至５のうちいずれか一項記載のランプ。
【請求項７】
前記ヘッド部分の最大直径は、前記円筒部分の最大直径より２０μｍ以上２５０μｍ以下、好適には５０μｍ以上１５０μｍ以下で大きいことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のランプ。
【請求項８】
前記ヘッド部分は、１５０μｍ以上１５００μｍ以下、好適には４００μｍ以上１２００μｍ以下の長手方向長さを有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のランプ。
【請求項９】
前記バーナ室は、２つの基本的に半楕円形の部分と１つの第３の部分に分割され、
第１の半楕円形部分は、１つの電極先端から該電極に沿って該電極を含む前記バーナ室内の内壁部分まで延在する容積の範囲にわたり、
第２の半楕円形部分は、もう１つの電極先端から該電極に沿って該電極を含む内壁部分まで延在する容積の範囲にわたり、
前記第３の部分は、前記電極間の領域である残りの容積の範囲に亘り、
前記第１の半楕円形部分及び前記第２の半楕円形部分は、基本的に同じ容積であり、及び／又は、
前記バーナ室の全容積は、１５ｍｍ３以上３０ｍｍ３以下、好適には１９ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、最も好適には２１ｍｍ３以上２３ｍｍ３以下であり、及び／又は、
前記１つの電極先端から該電極に沿って該電極を含む前記バーナ室の内壁部分まで延在する部分のうちの少なくとも１つの全容積は、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、最も好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下であり、及び／又は、
前記第１の半楕円形部分及び前記第２の半楕円形部分の両方は、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、最も好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下の容積を有し、及び／又は、
前記２つの電極間の前記バーナ室の容積は、１０ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、好適には１３ｍｍ３以上２０ｍｍ３以下、最も好適には１５ｍｍ３以上１８ｍｍ３以下であり、及び／又は、
前記バーナ室内の前記電極の長さは、好適には１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、より好適には１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、最も好適には１．８ｍｍ以上２．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のランプ。
【請求項１０】
店内照明、家庭内照明、ヘッドランプ、アクセント照明、スポット照明、劇場照明、消費者ＴＶ適用、光ファイバ適用、自動車照明、及びプロジェクションシステムといった適用のうちの１つにおける使用のために設計される請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプの始動時の改善されたランプ動作を有するランプに係る。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車に使用される今日のランプ、特に、ＨＩＤ（高輝度放電）ランプは、ランプの通常の安定状態パフォーマンス時に使用される公称ランプ電流における最適パフォーマンスのために設計される。３５ＷのＨｇフリー自動車用ランプでは、この電流は一般的に０．８Ａである。しかし、ランプの２つの電極間に「瞬間光」が確立される必要があるこのランプのランナップ時は、より高い、通常は４倍のランナップ電流が使用され、この場合、電流は３．２Ａの範囲にある。このランナップ電流は、ほとんどの適用において約１０秒間の間しか使用されず、その後、非常にかなり低い安定状態電流が使用される。
【０００３】
しかし、従来技術のランプを使用する際に、ランプの始動時のランプ電流が長時間のパフォーマンス状態の間より高いとき、このことは電極の劣化をもたらすという危険がある。このことは、特に、電極先端があまりにも熱くなりすぎて溶解し始める場合に言えることである。このことは、電球過熱、不安定性、及び更にはランプ故障につながりうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、ランプの始動時に改善されたランプ動作を有し、同時に依然として当該技術分野における要求、特に長時間パフォーマンス下での要求も満たすランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、Ｈｇフリーランプであることが好適であるランプによって達成される。このランプは、３．２Ａランナップ電流下のランプのランナップの間の初期状態において、ランプの照明後の最初の２５ｍｓの間の電極先端温度の平均増加は、１４０Ｋ／ｍｓ以下であり、好適には１３５Ｋ／ｍｓ以下であり、より好適には１３０Ｋ／ｍｓ以下であり、更に一層好適には１２５Ｋ／ｍｓ以下であり、最も好適には、３Ｋ／ｍｓ以上１２０Ｋ／ｍｓ以下であるよう調整される円筒部分とヘッド部分とを有する電極を有する。
【０００６】
本発明の意味における「照明」とは、特に、ランプにおける放電の始動を意味する。これは、ランプが幾らかの点火遅延を持って点灯されない限り、通常ランプへの電力供給のスイッチオンと同一である。ランプが幾らかの点火遅延を持って点灯される場合、この点火遅延後に照明が開始する。
【０００７】
発明者は、ランプの始動動作に関する問題、特に、ランプパフォーマンスの劣化に取り組んできており、ランプの照明後の非常に初期の期間が決定的に重要であることが分かった。電極棒がランプの照明後の最初の２５ｍｓの間の電極先端温度の平均増加が、１４０Ｋ／ｍｓ以下、好適には１３５Ｋ／ｍｓ以下、より好適には１３０Ｋ／ｍｓ以下、更により好適には１２５Ｋ／ｍｓ以下、及び最も好適には１２０Ｋ／ｍｓ以下である温度プロファイルを有すると、高い電流が印加される始動段階に関する従来技術のランプに発生する問題の多くは、完全に解決することはできなくても相当に少なくすることができる。尚、ランプの通常のランナップ段階では、３．２Ａの範囲のある高い初期電流がランプに数秒間の間印加される。しかし、最初の数ミリ秒が、電極温度動作、特に、ランプのランナップ段階の間のランプパフォーマンスの可能な劣化に関して決定する。
【０００８】
本発明の１つの好適な実施例では、ランプは、３．２Ａランナップ電流下のランプのランナップの間の初期状態において、ランプの照明後の最初の１００ｍｓの間の電極先端温度の平均増加は、３Ｋ／ｍｓ以上で、５０Ｋ／ｍｓ以下、好適には４５Ｋ／ｍｓ以下、より好適には４０Ｋ／ｍｓ以下、更により好適には３５Ｋ／ｍｓ以下、及び最も好適には３０Ｋ／ｍｓであるよう調整される円筒部分とヘッド部分とを有する電極を有する。このような電極を有することにより、上述の問題は、より一層顕著に減少されることが可能である。
【０００９】
上述した本発明の目的を果たすことの可能なランプの好適な設計を見つけるために、発明者は、どのデザインのランプが最良に適しているのか十分に研究した。他にも特徴があるが、以下の設計原理が重要であることが分かった。
【００１０】
ａ）バーナ室の総容積が所定の限界内に維持されなければならない。
【００１１】
ｂ）各電極を取り囲むバーナ室の容積が所定の限界内に維持されなければならない。
【００１２】
ｃ）電極間に位置するバーナ室の容積が所定の限界内に維持されなければならない。
【００１３】
バーナ室は、Ａ及びＢと称する２つの基本的に半楕円形の部分と、Ｃと称する第３の部分に分割されることが好適である。Ａは、１つの電極先端からその電極に沿ってその電極を含むバーナ室の内壁部分まで延在する容積の範囲にわたり、Ｂは、もう１つの電極先端からその電極に沿ってその電極を含む内壁部分まで延在する容積の範囲に亘り、部分Ｃは、電極の間の領域である残りの容積の範囲に亘る。部分Ａ及びＢは、基本的に同じ容積を有することが好適である。
【００１４】
本発明の１つの好適な実施例では、バーナ室の全容積は、１５ｍｍ３以上３０ｍｍ３以下、好適には１９ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、最も好適には２１ｍｍ３以上２３ｍｍ３以下である。
【００１５】
本発明の１つの好適な実施例では、１つの電極先端から該電極に沿って該電極を含むバーナ室の内壁部分まで延在する部分のうちの少なくとも１つ（Ａ；Ｂ）の全容積は、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、最も好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下である。両方の部分Ａ及びＢは、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、最も好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下の容積を有する。
【００１６】
本発明の１つの好適な実施例では、２つの電極間のバーナ室の容積（Ｃ）は、１０ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、好適には１３ｍｍ３以上２０ｍｍ３以下、最も好適には１５ｍｍ３以上１８ｍｍ３以下である。
【００１７】
更に、発明者は、バーナ室内の電極の長さ（Ｄと示す）も上述した目的を達成するために役割を果たすことが分かった。本発明の１つの好適な実施例では、好適には１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、より好適には１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、最も好適には１．８ｍｍ以上２．３ｍｍ以下である。
【００１８】
更なる説明のためにこのことは図１に示す。図１では、容積Ａ、Ｂ、及びＣ、及び、長さＤは本発明の好適な実施例に対して示す。
【００１９】
本発明の好適な実施例では、ランプの内圧は、Ｘｅが「オフ」にされた状態で、６ｂａｒ以上１２ｂａｒ以下、好適には８ｂａｒ以上１０ｂａｒ以下であり、及び／又は、「オン」にされた状態で、５０ｂａｒ以上９０ｂａｒ以下、好適には６４ｂａｒ以上８０ｂａｒ以下である。燃焼ランプ内の塩圧力（salt  pressure）は、０．６ｂａｒ以上１．４ｂａｒ以下、好適には０．８ｂａｒ以上１．２ｂａｒ以下、最も好適には約１ｂａｒである。
【００２０】
ランプの好適な充填材は、９０μｇ以上３６０μｇ以下のＮａＩ、及び／又は、６０μｇ以上１８０μｇのＳｃＩ３、及び／又は、０μｇ以上１２μｇ以下のＩｎＩ、及び／又は、０μｇ以上１２μｇ以下のＴｈＩ４、及び／又は、８ｂａｒ以上１０ｂａｒ以下のＸｅガスを有する。
【００２１】
尚、本発明のランプは、良好なランナップ行動を示すだけではなく、非常に低い電流が使用される長期間パフォーマンスの間に最良の特性を有する。従って、ランプの設計は、通常の安定状態条件下のパフォーマンスのための基準も満たすよう選択されなければならない。しかし、今日従来技術において広く使用されるような単純な棒型電極は、これら上述した２つの要件を満たすには適していない。特に、カバーされる電流の範囲が、例えば、２．４Ａの範囲に亘って４倍で変動するといったように非常に広い場合適していない。
【００２２】
細い棒は、高すぎる温度に到達し、ランナップ段階において短く燃焼し、電球過熱、不安定性、及びランプ故障といった問題につながってしまう。
【００２３】
太い棒は、陰極が強すぎる伝導冷却の結果スポット取付けによりたがるので長期間パフォーマンス段階には安定して動作をしない。更に、ランプのパフォーマンスの間の伝導損はこの分野における基準を満たすには高すぎる。更に、ランプのピンチへの熱流量（＝伝導電力損）は、端部の温度を高くし過ぎて、ピンチ破損による短い寿命を引き起こす。更に、特に今日の自動車ランプの小さなフィードスルー領域は、棒の太さに関しての制限を課す。従って、棒の太さは、特定の限界を超えることができない。
【００２４】
発明者は、このことについて多くの時間研究し、ランプは、円筒部分とヘッド部分を有する電極を有し、ヘッド部分の最大直径は、円筒部分の最大直径より大きいことが好適であることが分かった。そのような電極を使用することにより、当該分野における、ランプの安定状態パフォーマンス時の０．８Ａといった低電流での最適パフォーマンスに関する要件を簡単に満たすことが可能である。
【００２５】
電極の円筒部分の特性及び設計は、ランプの長期間パフォーマンス特性のためには特に重要であり、一方で、使用される電極のヘッド部分の特性及び設計は、ランプのランナップ動作のために特に重要であることが分かった。円筒部分及びヘッド部分は共に、必要なパフォーマンス特性を有するランプを実現するために互いに対して適合且つ調整されなければならない。寸法は、
ａ）ランナップについては、温度プロファイルの挙動は改善され、劣化が生せず、
ｂ）公称電流については、陽極温度が陰極温度と約同じであるか又は陰極温度より僅かに高く、
ｃ）熱伝導及び電力損は最小源である、
よう選択されるべきである。
【００２６】
従って、本発明の更なる好適な実施例では、円筒部分の最大直径は、１５０μｍ以上４００μｍ以下、好適には２００μｍ以上３５０μｍ以下、最も好適には２５０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００２７】
更に、ヘッド部分の最大直径は、２５０μｍ以上８００μｍ以下、好適には３５０μｍ以上６００μｍ以下、最も好適には４００μｍ以上４５０μｍ以下であることが好適である。これらの幾何学形状を用いた電極は、実際に有効であることが既に示されている。
【００２８】
本発明の更なる好適な実施例では、ヘッド部分は、基本的に球状である。球体の直径は、４００μｍ以上６００μｍ以下であることが好適である。或いは、本発明の別の更なる好適な実施例では、ヘッド部は、基本的に円筒型である。この好適な円筒型の直径は、２５０μｍ以上５００μｍ以下、好適には３２０μｍ以上４２０μｍ以下であり、その長さは４００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好適である。
【００２９】
本発明の更なる好適な実施例では、ヘッド部の最大直径は、円筒部分の最大直径より２０μｍ以上２５０μｍ以下、好適には５０μｍ以上１５０μｍ以下で大きい。この特徴を採用する電極は、本発明に含まれる利点を依然として有しながら、あまりかさばらない。
【００３０】
本発明の更なる好適な実施例では、ヘッド部分は、１５０μｍ以上１５００μｍ以下、好適には４００μｍ以上１２００μｍ以下、最も好適には７００μｍ以上１０００μｍ以下の長手方向長さを有する。そのようにすることにより、電極のヘッド部はあまりかさばらない。
【００３１】
上述した構成要素、並びに請求項に示す構成要素、及び、説明する実施例において本発明に従って使用する構成要素は、限定なく当該分野において既知である選択基準が適用可能であることにより、そのサイズ、形状、材料選択、及び技術概念に関して任意の特別な例外を有するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
追加の詳細、本発明の目的の特徴及び利点は、従属項及び各図面の以下の説明に開示される。各図面では、本発明のランプの好適な実施例を例示的に示す。
【００３３】
図１は、本発明の１つの実施例によるランプを示す断面図を示す。バーナ室は、２つの半楕円部分に分割されることが好適である。これらの半楕円部分は、Ａ及びＢと称し、第３の部分はＣと称する。半楕円部分Ａは、１つの電極先端からその電極に沿ってその電極を含むバーナ室の内側ワンド部分に延在する容積の範囲にわたり、半楕円部分Ｂは、もう１つの電極先端からその電極に沿ってその電極を含む内側ワンド部分に延在する容積の範囲にわたり、部分Ｃは、電極間の領域である残りの容積の範囲にわたる。部分Ａ及びＢは、基本的に同じ容積を有することが好適である。本発明の１つの好適な実施例では、バーナ室の全容積は、１５ｍｍ３以上３０ｍｍ３以下、好適には１９ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、最も好適には２１ｍｍ３以上２３ｍｍ３以下である。本発明の１つの好適な実施例では、１つの電極先端からその電極に沿ってその電極を含むバーナ室の内側ワンド部分まで延在する部分のうちの少なくとも１つ（Ａ；Ｂ）の全容積は、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、最も好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下である。両方の部分Ａ及びＢは、２ｍｍ３以上３．５ｍｍ３以下、好適には２．４ｍｍ３以上３．０ｍｍ３以下、より好適には２．５ｍｍ３以上２．７ｍｍ３以下の容積を有することが好適である。本発明の１つの好適な実施例によると、２つの電極間のバーナ室の容積（Ｃ）は、１０ｍｍ３以上２５ｍｍ３以下、好適には１３ｍｍ３以上２０ｍｍ３以下、より好適には１５ｍｍ３以上１８ｍｍ３以下である。更に、バーナ室内の電極の長さ（Ｄと示す）は、好適には１ｍｍ以上４ｍｍ以下、より好適には１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、最も好適には１．８ｍｍ以上２．３ｍｍ以下である。
【００３４】
図２は、本発明の１つの実施例によるランプ１を示す断面概略図を示す。ランプ１は、ランプ本体１０、バーナ室２０、及び２つの電極３０を有し、ランプ１の実行時には、２つの電極間に光アーク４０が形成される。電極３０は、ヘッド部分６０と、ヘッド部分からバーナ室２０の外側に延出する円筒部分５０を有する。図３から分かるように電極ヘッド部分６０は、基本的に球状か、又は、図４から分かるように円筒型であり得る。図５から分かるように、更に適切且つ好適な電極ヘッド６０は、球面状端部に接続される円筒部分を有しうる。この設計は、特に、先端上にアーク取付けを固定するのに有利である。
【００３５】
電極３０は、単一の部品として金属射出成形することによって形成されることが好適であるが、電極ヘッド部分６０は、溶接又は任意の他の好適な方法により円筒部分５０に接続されることも可能である。更に、レーザ成形技術も適用可能である。
【００３６】
本発明のランプは、様々な適用における使用のために設計される。様々な適用には、とりわけ、店内照明、家庭内照明、ヘッドランプ、アクセント照明、スポット照明、劇場照明、消費者ＴＶ適用、光ファイバ適用、自動車照明、及びプロジェクションシステムが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の１つの実施例によるランプを示す断面概略図である。
【図２】本発明の１つの実施例によるランプを示す断面概略図である。
【図３】図１の電極棒を示す拡大図である。
【図４】本発明の更なる実施例による電極棒を示す拡大図である。
【図５】本発明の更なる実施例による電極棒を示す拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2007531207.tif 000009