(57)【要約】  本発明は、放電容器（２）を備えている高圧放電ランプに関する。放電容器（２）内には放電空間（８）が形成されている。相互に間隔を空けて設けられている二つの電極（１０，１２）がガス放電を生じさせるために放電空間（８）へと延びている。放電容器（２）は少なくとも部分的に外部バルブ（３２）によって包囲されている。少なくとも放電容器（２）と外部バルブ（３２）とによって限定されている気密な外部空間（３４）内には充填ガスが封入されている。放電容器（２）は導電性の点弧補助層（３０）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器（２）を備えている高圧放電ランプであって、
前記放電容器（２）内には放電空間（８）が形成されており、相互に間隔を空けて設けられている二つの電極（１０，１２）がガス放電を生じさせるために前記放電空間（８）へと延びており、
前記放電容器（２）は少なくとも部分的に外部バルブ（３２）によって包囲されている、高圧放電ランプにおいて、
少なくとも前記放電容器（２）と前記外部バルブ（３２）とによって限定されている気密な外部空間（３４）内には充填ガスが封入されており、
前記放電容器（２）は導電性の点弧補助層（３０）を備えていることを特徴とする、高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記点弧補助層（３０）は、前記外部空間（３４）内にある前記放電容器（２）の外面上に形成されている、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記点弧補助層（３０）の上に非導電性の絶縁層（３６）が形成されている、請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記絶縁層（３６）はガラス層、特に石英ガラス層である、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記絶縁層（３６）は少なくとも前記点弧補助層（３０）を覆っている、請求項３又は４に記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記絶縁層（３６）は前記放電容器（２）の表面全体にわたり形成されている、請求項３又は４に記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記絶縁層（３６）は常温法によって前記点弧補助層（３０）上及び前記放電容器（２）上に形成されている、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
前記絶縁層（３６）は前記常温法で低圧プラズマを用いて形成されており、該低圧プラズマは特にヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を含んでいる、請求項７に記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記点弧補助層（３０）は前記放電空間（８）の領域において前記放電容器（２）上に配置されており、且つ、前記放電空間（８）の周囲の一部にわたり延在している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
前記放電容器（２）は、直径方向に延在している二つのピンチシール端部（４，６）を備えており、
前記点弧補助層（３０）は少なくとも部分的に少なくとも一つのピンチシール端部（４，６）の上に形成されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】
前記点弧補助層（３０）は付加的に、前記放電空間（８）とそれぞれのピンチシール端部（４，６）との間の少なくとも一つの移行領域（４２，４４）上に部分的に形成されているか、又は移行領域（４２，４４）の全周にわたって形成されている、請求項１０に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
前記充填ガスは標準大気圧に比べて低い圧力を有しており、該低い圧力は特に３００ｍｂａｒから４００ｍｂａｒの間にあるか、又は特に１５０ｍｂａｒから２５０ｍｂａｒの間にある、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１３】
前記充填ガスは空気である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
刊行物DE 10 2006 007 218 A1には、例えば自動車ヘッドライトに使用される、その種の高圧放電ランプが開示されている。この高圧放電ランプは縦長の放電容器を備えており、この放電容器はほぼ中央に放電空間を有しており、この放電空間からは直径方向に二つのピンチシール端部が延在している。放電容器は円筒状の外部バルブによって包囲されている。この外部バルブは放電容器と共に、固定的に高圧放電ランプのソケットに嵌め込まれている。各ピンチシール端部から放電空間内に二つの電極が突出しており、それら二つの電極は相互に対向して配置されており、且つ、ガス放電を生じさせるために使用される。それぞれの電極はそれぞれのピンチシール端部の端面側から延びている給電部と電気的に接触接続している。ソケット遠位の給電部はほぼ外部バルブに沿ってソケットへと延在している。放電容器は導電性のコーティング部を備えており、このコーティング部は高圧放電ランプの点弧電圧を低下させるための点弧補助部として使用される。
【０００３】
この解決手段における欠点は、コーティング部が設けられているにもかかわらず、高圧放電ランプの点弧電圧が依然として高いことである。
【０００４】
発明の開示
本発明の課題は、点弧電圧が比較的低い高圧放電ランプを提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載されている特徴を備えた高圧放電ランプによって解決される。
【０００６】
本発明によれば、高圧放電ランプは放電容器を備えており、この放電容器内には放電空間が形成されている。ガス放電を生じさせるために、相互に間隔を空けて設けられている二つの電極が放電空間内に延在している。放電容器は少なくとも部分的に外部バルブによって包囲されている。少なくとも放電容器と外部バルブとによって限定されている気密の外部空間内には点弧を補助する充填ガスが封入されている。更に、放電容器は導電性の点弧補助層を備えている。
【０００７】
この解決手段は、高圧放電ランプが点弧電圧を低下させるための点弧補助部を二つ備えているという利点を有している。外部空間内の充填ガスは放電容器の外面から点弧パルスを印加した際に導電性の層又はプラズマを形成し、これによって放電空間内では点弧を支援する誘電性バリア放電が形成される。更には、ＵＶ放射によるプラズマによって光電子が解放され、この光電子が電極間の放電アークを形成するためのスタート電子として使用される。点弧電圧が低いことの他にも、高圧放電ランプの動作信頼性が高いことが別の利点として挙げられる。例えば高圧放電ランプの製造時に外部バルブにひびが生じ、これによって充填ガスの圧力及びガス組成の変化が生じる可能性がある場合、充填ガスは点弧を補助するものとしてはもはや機能しないが、もっとも付加的な点弧補助層が配置されているので、点弧電圧は依然として十分に低下される。
【０００８】
特に有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
有利には、点弧補助層は単に外部空間内の放電容器の外面上に設けられている。
【００１０】
高圧放電ランプの点弧時の外部空間内の充填ガスと点弧補助層との間の短絡を阻止するために、充填ガスと点弧補助層を分離するための非導電性の絶縁層が点弧補助層上に設けられている。絶縁層は点弧補助層を劣化から保護するという別の利点を有している。
【００１１】
有利には、絶縁層は光透過性のガラス層、特に石英ガラス層である。
【００１２】
確実な絶縁を保証するために、絶縁層は実質的に放電容器の表面全体にわたり設けられている。しかしながら、点弧補助層を劣化から保護するために、点弧補助層が配置されている領域にのみ絶縁層を設けることも可能である。従って、放電容器と外部バルブとの間の外部空間内の充填ガスが点弧を補助するものとして使用されない高圧放電ランプにおいても絶縁層を設けることができる。
【００１３】
高温に起因して点弧補助層が損傷することを回避するために、絶縁層は常温法で点弧補助層上及び放電容器上に設けられる。
【００１４】
有利には、絶縁層は常温法で低圧プラズマを用いて形成され、この低圧プラズマは特にヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を含んでいる。この方法によって、非常に薄い、従って弾性の絶縁層を放電容器上及び点弧補助層上に廉価に形成することができる。
【００１５】
有利には、点弧補助層は放電空間の領域において放電容器上に配置されており、放電空間の外周の区間にわたり延在している。
【００１６】
本発明の別の実施の形態においては、放電容器が直径方向に延在している二つのピンチシール端部を備えており、また点弧補助層が少なくとも部分的に少なくとも一つのピンチシール端部に設けられている。従って、所要点弧電圧が最小であるように点弧補助層を適合させることができる。
【００１７】
点弧補助層を付加的に、放電空間とそれぞれのピンチシール端部との間の少なくとも一つの移行領域上に部分的に設けることができるか、又は移行領域の全周囲にわたり設けることができる。外部空間内の充填ガスが点弧電圧の低減に十分に寄与できるようにするために、この充填ガスは標準大気圧に比べて低下された圧力、特に３００ｍｂａｒから４００ｍｂａｒ、又は特に１５０ｍｂａｒから２００ｍｂａｒの圧力を有している。
【００１８】
充填ガスとして空気が使用される場合には特に廉価に製造することができる。
【００１９】
高圧放電ランプの点弧の際に充填ガスによって放電容器上に可能な限り大面積の層又はプラズマを形成できるようにするために、放電容器全体が外部バルブによって取り囲まれており、従って外部空間によって包囲されている。
【００２０】
以下では実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施例による、本発明に係る高圧放電ランプの側面図を示す。
【図２】点弧時における図１に示した高圧放電ランプの側面図を示す。
【図３】点弧時における図１に示した高圧放電ランプの側面図を示す。
【図４】第２の実施例による、本発明に係る高圧放電ランプの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、第１の実施例による高圧放電ランプ１の概略的な側面図を示す。この高圧放電ランプ１は例えば車両ヘッドライト用のＤ４ランプである。この高圧放電ランプ１を水銀フリーに構成することができ、また約３５Ｗの電力消費量を有している。
【００２３】
高圧放電ランプ１は石英ガラスから成る放電容器２を備えており、この放電容器２はほぼ直径方向に配置されている二つのピンチシール端部４，６を備えている。ピンチシール端部４，６の間のほぼ中心において、放電容器２内には、ランプ長手軸に沿って延在している縦長でほぼ円筒状の放電空間８が設けられている。放電空間８の領域においては、放電容器２がほぼ楕円状の外部輪郭を有している。ピンチシール端部４，６は縦長に構成されており、同様にほぼランプ長手軸に沿って延在している。
【００２４】
それぞれのピンチシール端部４又は６からはほぼランプ長手軸に沿って、モリブデンからなる二つの電極１０又は１２が放電空間８へと突出しており、それら二つの電極１０及び１２は相互に間隔を空けており、二つの電極１０，１２間においては、高圧放電ランプ１の動作時に光放射性の放電アークが生じる。各電極１０及び１２は、それぞれのピンチシール端部４又は６に融着されているモリブデンフィルム１４又は１６と電気的に接続されている。またモリブデンフィルム１４及び１６はそれぞれ、電極１０又は１２側とは反対側の端部区間において、部分的にピンチシール端部４又は６に封着されている給電部１８又は２０と電気的に接続されている。それらの給電部はほぼランプ長手軸に沿って配置されており、それぞれ端面側において放電容器２から突出している。
【００２５】
放電容器２は図１において下側のピンチシール端部６において、管状の延長部２２を用いて、実質的にプラスチックから構成されているランプソケット２４に嵌め込まれている。ソケット近位の給電部２０は延長部２２を通り抜けてランプソケット２４へと案内されている。ソケット遠位の給電部１８は、ほぼ放電容器２に沿って延在しているコンタクトワイヤ２６と接続されており、このコンタクトワイヤ２６はソケット２４に開口している。コンタクトワイヤ２６は部分的に、ほぼ管状に構成されている、電気的及び熱的な絶縁のための絶縁素子２８によって付加的に包囲されている。
【００２６】
コンタクトワイヤ２６と対向している放電容器２の表面領域には、光透過性で導電性の点弧補助層３０が設けられている。この点弧補助層３０はほぼランプ長手方向において、放電空間８の全長にわたり延在しており、且つ、放電容器２の周方向において約５％から５０％延在している。点弧補助層３０の材料及び構成は、例えば冒頭で述べた刊行物DE 10 2006 007 218 A1に開示されているものに相当する。
【００２７】
放電容器２はピンチシール端部４，６及び放電空間８と共に、ガラスから構成されている光透過性の管状の外部バルブ３２によって包囲されている。この外部バルブ３２のソケット遠位の端部区間においては、外部バルブ３２がピンチシール端部４を用いて回転によって気密に封止されており、且つ、ソケット近位の端部区間においては、放電容器２の延長部２２を用いて締め付けによって気密に封止されている。従って、放電容器２と外部バルブ３２との間には気密な外部空間３４が形成されており、この外部空間３４内には例えば空気が封入されている。外部空間３４内の圧力は約１０１３ｍｂａｒの標準大気圧よりも低く、特に３００ｍｂａｒから４００ｍｂａｒ、又は有利には１５０ｍｂａｒから２５０ｍｂａｒである。この圧力の比率のもとで、外部空間３４内の空気が、点弧補助層３０以外の点弧を支援するものとして付加的に使用される。
【００２８】
高圧放電ランプ１の点弧時の点弧補助層３０と外部空間３４内の空気との間の短絡を回避するために、点弧補助層３０上及び放電容器２上には絶縁層３６が被着されている。この絶縁層３６は、外部空間３４の内部に配置されている、放電容器２の周囲面全体にわたり延在している。絶縁層３６は更に点弧補助層３０を劣化から保護する。
【００２９】
絶縁層３６は、温度に敏感な点弧補助層３０が製造時の高温度によって損傷することを回避するために、常温法で製造される。常温法は低圧プラズマを用いて実施される。真空チャンバにおいて、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）のような物質がアルゴンのようなキャリアガスを介して放電容器２に供給され、この物質が続けてマイクロ波を介して励起される。この方法によって、放電容器２上に固着した僅か数ナノメートルの厚さの石英ガラス層が絶縁層３６として数秒内に成長する。この絶縁層は厚さが薄いことによって非常に弾性のものであり、従って、機械的な応力に対して鈍感である。この方法は１００℃未満の温度で実施される。
【００３０】
高圧放電ランプの点弧電圧は、放電空間８内に封入される充填ガスの充填圧力が上昇するにつれ高くなる。例えば放電空間８内に封入されており、１６ｂａｒの低温充填圧力を有している、キセノンから成る充填ガスを用いる車両ヘッドライトのＤ３ランプ又はＤ４ランプは約２５ｋＶの点弧電圧を必要とする。点弧電圧を低下させるために、外部空間３４内には点弧補助層３０及び充填ガスが設けられている。
【００３１】
高圧放電ランプを点弧するために必要とされる高圧ランプは給電部２０を介してソケット側の電極１２に供給される。何故ならば、この給電部２０は延長部２２と共に放電容器２及びソケット２４によって完全に包囲されており、それによって高圧放電ランプ１において高圧が印加される部分の非常に優れた絶縁を保証するからである。前述の高圧パルスは例えばランプ点弧装置を用いて生成され、このランプ点弧装置のコンポーネントをランプソケット２４内に配置することができる。高圧放電ランプ１を点弧する際に、点弧補助層３０は電極１２と共にコンデンサを形成し、その間に位置する放電容器２の石英ガラス及び放電空間８内の充填ガスがこのコンデンサの誘電体を形成する。これによって、特に点火パルスの高周波成分を用いて、放電空間８内では電極１２と点弧補助層３０との間の誘電性バリア放電（ｄｂｄ）が発生される。この誘電性バリア放電（ｄｂｄ）は、放電空間８内に十分な数の自由キャリアを生成し、これにより、二つの電極１０，１２間の電気的な降伏が実現される、又はそのために必要な点弧電圧が著しく低減される。点弧補助層３０以外にも外部空間３４内の充填ガスが同様に点弧電圧を低下させるために使用される。これを後続の図２を用いて詳細に説明する。
【００３２】
図２には、点弧電圧を印加した際の図１に示した高圧放電ランプ１の側面図が示されている。ここでは、図２において下側の電極１２に正の点弧パルスが印加される。充填ガスは点弧パルスの印加によって、外部バルブ３２と放電容器２との間の外部空間３４において、放電容器２の周囲区間に導電性の層又はプラズマ３７を形成する。プラズマ３７は放電空間８の領域においては非対称的に放電容器２の周囲に延在しており、且つ、図２においては下側のピンチシール端部６の領域に延在している。図２においてプラズマ３７には斜線が付されている。プラズマ３７は点弧補助層３０と同一の作用を有しており、従って、図２における下側の電極１２と共にコンデンサを形成する。更にはプラズマ３７によって、ＵＶ放射に起因して光電子が形成され、この光電子が電極１０，１２間の放電アークのためのスタート電子として使用される。従って、点弧補助層３０と外部空間３４内のプラズマ３７とによって、高圧放電ランプ１の点弧電圧を大幅に低下させることができる。
【００３３】
実験では、放電容器２に対して非対称的に配置されている点弧補助層３０によって、冒頭で紹介した従来技術のように対称的に配置されている点弧補助層３０に比べて、所要点弧電圧の更なる低下が達成されることが証明された。外部空間３４内を非対称的に伝播するプラズマ３７は同一の作用を有している。
【００３４】
外部空間３４におけるプラズマ３７の欠点は、プラズマが標準大気圧に比べて低い圧力下においてしか生じないことである。外部空間３４における圧力が例えば製造時に外部バルブ３２に生じたひびによって外部の圧力に適応されると、高圧放電ランプ１に点弧電圧を印加してもプラズマ３７はもはや生じない。もっとも高圧放電ランプ１は付加的に点弧補助部として点弧補助層３０を備えているので、プラズマ３７が生じない場合であっても点弧電圧は低下され、これによって高圧放電ランプ１の高い動作安全性が保証される。絶縁層３６はこの場合、点弧補助層３０を劣化から保護する保護層としてのみ機能する。
【００３５】
図３は、図２における電極１２に対応するソケット近位の電極に負の点弧パルスを有する点弧電圧を印加した際の、図１に示した高圧放電ランプの側面図を示す。ここでは、図２とは異なりプラズマが放電容器２の上側ピンチシール端部４の外周面に生じている。従って、導電性のプラズマ３７は点弧補助層３０と共に非対称的な点弧補助部を提供する。
【００３６】
図２と図３を比較すると、プラズマ３７は放電容器２の周囲の点弧パルスに依存して分布していることが見て取れる。
【００３７】
図４は、第２の実施例による、高圧放電ランプ１の側面図を示す。ここでは点弧補助層３０が、図１に示した第１の実施例とは異なる構成になっている。点弧補助層３０は上側の脚部３８及び下側の脚部４０を備えており、それらの脚部３８，４０はそれぞれピンチシール端部４又は６に沿って延在している。脚部３８及び４０は、ほぼ、モリブデンフィルム１４又は１６と放電容器２に沿って延在しているコンタクトワイヤ２６との間の領域内でランプ長手方向においてピンチシール端部４又は６上に配置されており、周方向においてそれらのピンチシール端部４又は６を部分的に包囲している。更には、点弧補助層３０はそれぞれのピンチシール端部４又は６と、放電空間８を包囲する放電容器２の中央領域との間の移行領域４２及び４４の表面上にも設けられている。移行領域４２及び４４は環状溝のように構成されており、この場合、点弧補助層３０は移行領域４２，４４の周囲全体にわたり延在している。従って、本発明の第２の実施例による点弧補助層は、放電空間の領域内に配置されている層区間３０と、環状溝のような移行領域内に配置されている二つの層区間４２，４４と、ピンチシール端部４，６上に配置されている二つの層区間３８，４０とを有している。それらの層区間は連続的な一つの点弧補助層を形成する。
【００３８】
図１に示されている点弧補助層３０の面積は、図４に示されている点弧補助層の層区間３０に比べて小さい。これによって、放電容器２の外周においては、より大きい面積でのプラズマ３７の分布が実現されている。
【００３９】
本発明は、上記において詳細に説明した本発明の実施例に限定されるものではない。例えば、上記において説明した本発明の第２の実施例による、図４に示した点弧補助層において、ソケット遠位のピンチシール端部４上に配置されている点弧補助層の層区間３８又はソケット近位のピンチシール端部６上に配置されている点弧補助層の層区間４０を省略し、それによって非対称的に構成されている点弧補助層を達成することもできる。
【図１】
2013518375.tif 000003
【図２】
2013518375.tif 000004
【図３】
2013518375.tif 000005
【図４】
2013518375.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器（２）を備えている高圧放電ランプであって、
前記放電容器（２）内には放電空間（８）が形成されており、相互に間隔を空けて設けられている二つの電極（１０，１２）がガス放電を生じさせるために前記放電空間（８）へと延びており、
前記放電容器（２）は少なくとも部分的に外部バルブ（３２）によって包囲されている、高圧放電ランプにおいて、
少なくとも前記放電容器（２）と前記外部バルブ（３２）とによって限定されている気密な外部空間（３４）内には充填ガスが封入されており、
前記放電容器（２）は導電性の点弧補助層（３０）を備えていることを特徴とする、高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記点弧補助層（３０）は、前記放電容器（２）の外面上に形成されている、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記点弧補助層（３０）は前記放電空間（８）の領域において前記放電容器（２）上に配置されている、請求項２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記点弧補助層（３０）は前記放電空間（８）の周囲の一部にわたり延在している、請求項２又は３に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記放電容器（２）は、直径方向に延在している二つのピンチシール端部（４，６）を備えており、
前記点弧補助層（３０）は少なくとも部分的に少なくとも一つのピンチシール端部（４，６）の上に形成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記点弧補助層（３０）は付加的に、前記放電空間（８）とそれぞれのピンチシール端部（４，６）との間の少なくとも一つの移行領域（４２，４４）上に部分的に形成されているか、又は移行領域（４２，４４）の全周にわたって形成されている、請求項５に記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記点弧補助層（３０）の上に非導電性の絶縁層（３６）が形成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
前記絶縁層（３６）はガラス層である、請求項７に記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記絶縁層（３６）は少なくとも前記点弧補助層（３０）を覆っている、請求項７又は８に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
前記絶縁層（３６）は前記放電容器（２）の表面全体にわたり形成されている、請求項７又は８に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】
前記絶縁層（３６）は常温法によって前記点弧補助層（３０）上及び前記放電容器（２）上に形成されている、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
前記絶縁層（３６）は前記常温法で低圧プラズマを用いて形成されており、該低圧プラズマは特にヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を含んでいる、請求項１１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１３】
前記充填ガスは標準大気圧に比べて低い圧力を有している、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１４】
前記充填ガスは空気である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ。
【国際調査報告】
2013518375.tif 000007
2013518375.tif 000008
2013518375.tif 000009
2013518375.tif 000010
2013518375.tif 000011
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