(57)【要約】本発明は、少なくとも１つのランプ管（１）及び２つの電極（４１，４２）を有する、高圧ガス放電ランプに係る。２つの電極（４１，４２）は、密封範囲によってランプ管（１）に対して各々が取り付けられ、密封範囲外において、各電極は、ランプ管（１）から長手方向軸に対して垂直方向の最小距離を有する。
2008517437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのランプ管と２つの電極とを有する、高圧ガス放電ランプであって、
前記２つの電極は、密封範囲によって前記ランプ管に対して各々が取り付けられ、前記密封範囲外において、各電極は、前記ランプ管から長手方向軸に対して垂直方向の最小距離を有し、
前記電極のうち少なくとも一方から前記密封範囲への熱の伝達は、前記密封範囲外における前記ランプ管と前記一方の電極との間の垂直方向の距離と、前記一方の電極の自由パスとの寸法決定によって定められ得る、ことを特徴とする、
高圧ガス放電ランプ。
【請求項２】
前記一方の電極の前記自由パスの長さの前記寸法決定は、溝間隔の長さによって影響を与えられ得る、ことを特徴とする、
請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記密封範囲外の前記ランプ管と前記電極との間の前記垂直方向の距離の前記寸法決定は、最大垂直方向内径の寸法によって影響を与えられ得る、ことを特徴とする、
請求項１記載のランプ。
【請求項４】
前記ランプの充填は、Ｈｇを有さない、ことを特徴とする、
請求項１記載のランプ。
【請求項５】
約４．２ｍｍを有する光学電極間隔の場合、溝間隔ＲＡと最大垂直方向内径ＩＤとの間の寸法決定は、ＲＡ及びＩＤの積が少なくとも１８．５ｍｍ２であるよう選択され、前記最大垂直方向内径ＩＤは、２．７ｍｍより小さい、ことを特徴とする、
請求項４記載のランプ。
【請求項６】
Ｘ線を放射する電極間隔ＥＡＲの場合、溝間隔ＲＡと、最大垂直方向内径ＩＤと、実際のＸ線を放射する電極間隔ＥＡＲとの寸法決定は、ＩＤとＲＡ及びＥＡＲの差との積が少なくとも１０ｍｍ２であるように選択され、前記最大垂直方向内径ＩＤは、２．７ｍｍより小さい、ことを特徴とする、
請求項４記載のランプ。
【請求項７】
電極基部の領域は、前記領域における熱伝達が電極ヘッド部におけるより低いよう、設計上の特徴を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載のランプ。
【請求項８】
前記電極基部の断面は、前記密封範囲に入る前記領域においては、前記電極ヘッド部における前記断面より小さい、ことを特徴とする、
請求項７記載のランプ。
【請求項９】
前記ランプ及びランプの構成要素は、トリウムを有さない、ことを特徴とする、
請求項１記載のランプ。
【請求項１０】
自動車用の前方ヘッドランプであって、
請求項１乃至９記載の高圧ガス放電ランプを少なくとも１つ有する、
前方ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのランプ管及び２つの電極を有する高圧ガス放電ランプに係る。該２つの電極は各々、密封範囲（ｓｅａｌｅｄ  ａｒｅａ）によってランプ管に対して取り付けられ、密封範囲外では、各電極は、長手方向軸に対して、ランプ管から垂直方向の最小距離を有する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガス放電ランプ［キセノンＨＩＤ（高輝度放電）ランプ］は、その光学的性質により、特には前方ヘッドランプである自動車技術においてとりわけ望ましく使用される。本発明中、キセノンＨＩＤランプという用語は、他の製造者によって作られる同様のランプも有する。
【０００３】
高圧ガス放電ランプは通常、ＡＣ稼動においてアノード及びカソード機能をいずれも満たす２つの電極を有する。かかる電極はしばしば、ランプ管において位置決めされる放電チャンバにおいて互いに対して対向して配置される。いずれの場合にも電極は、その端部の一方において先端を、他方の端部において電極基部を有する。電極基部は、通常は石英又は硬質ガラスを有して作られるランプ管に対して接続される。
【０００４】
ランプの稼働中、ランプ管の最も高い温度は通常、電極基部がランプ管に入る範囲において見受けられる。
【０００５】
電極が最初に完全に取り囲まれる、ランプ管に電極基部が入る範囲から電極の先端の距離は、電極の自由パスの長さとして既知である。技術的な理由により、ランプ管の材料が電極基部を初めて完全に取り囲むところである所謂溝も、通常はこの領域において位置決めされる。幾何学的な意味でのノッチングは通常、溝の位置において見受けられ得るが、溝の位置におけるかかるノッチングは、全ての場合において見られるわけではない。第１の電極の溝の位置と第２の電極の溝の位置との間の距離は、溝間隔として既知である。
【０００６】
高圧ガス放電ランプの放電チャンバは、気密密封され、特には不活性ガスを有して充填される。アーク放電は、電極の対向する先端の間の放電チャンバにおいて作られる。アークは、高圧ガス放電ランプの光源としての役割をなす。
【０００７】
エネルギは、望ましくはタングステンを有して作られる内部電極を介してもたらされる。電極は通常、モリブデンを介して外部バラストに対して接続される。モリブデンは通常、モリブデンフィルム又はテープ、及びモリブデンワイヤとして形成される。気密密封は、通常は石英であるガラス状の材料とモリブデンとの間の少なくとも１つの気密密封範囲によって通常は作られる。
【０００８】
密封範囲は、所謂ピンチシール又はモリブデンフィルムシールとして既知の通り設計され得る。石英ガラス及びモリブデンの熱膨張係数が大変異なるため、密封範囲におけるモリブデンの収縮は、著しい温度変動の場合において不可避である。密封範囲の気密閉鎖は、特にはモリブデンフィルムであるモリブデン、及び密封範囲の寸法決定によって確実なものとされる。
【０００９】
機能上の理由により、電極又はガス放電のアークとランプ管との間に最小距離がなくてはならない。例えば、ランプ管の内側表面とアークとの間の距離が小さすぎると、結晶化の増大に繋がり、そのためランプの耐用年数が短縮される。その他に同様の状態下においてランプ管に作用する熱負荷は、より大きな内径の場合により小さい。
【００１０】
ランプの耐用年数は更に、ランプの稼働中、ランプ管の材料の増大される所望されない結晶化が電極基部又は密封範囲の領域において行われる、という事実によってとりわけ影響を与えられ得る。熱を電極から伝導することによって、熱は、電極をランプに対して取り付ける役割をなすランプ管の密封範囲の領域へと伝達される。この領域、特には密封範囲における石英材料の所望されない再結晶化は、無くされ得ないが、可能な限り低く維持されなければならない。
【００１１】
密封範囲への熱伝達を低減するよう、原理上、所定の最大ランプ出力に対して電極基部の寸法を最小限に抑えることは、可能である。しかしながら、これは、ランプの取扱い時及び輸送時にも確実なものとされなければならない、所望される機械的安定性によって制限される。
【００１２】
所謂水銀フリー（水銀不含有）ランプにおいては、水銀充填を有するランプと比較して、通常は、同程度のランプ出力を達成するようより高いランプ電流が求められる。故に、かかるランプの所定の最大ランプ出力に対して、電極基部の寸法は通常、更に大きい。
【００１３】
最大ランプ出力におけるかかる増大がその使用に対して求められる場合、電極基部の寸法における増大も通常は必要となり、この結果所望されない熱伝達の増大がもたらされる。
【００１４】
ランプを自動車技術において特に前方ヘッドランプに使用する際、据付け状態及びリフレクタとの協働は、ランプを設計する際に考慮されなければならない。このため、とりわけ光学電極間隔は、規定に従って標準化され、約４．２ｍｍであるべきである。
【００１５】
所謂光学電極間隔は、例えばＸ線によって確定される実際の電極間隔、即ちＸ線を放射される電極間隔（Ｘ−ｒａｙｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｐａｃｉｎｇ）（ＥＡＲ）に対応する必要はない。光学電極間隔は、ランプ管のことなるレンズ効果、又は特にはその内部形状によって変化し得る。例えば、内部形状が円筒形であるものと楕円形であるものとの間には、著しい差異がある。
【００１６】
例えば、ＥＰ  ０５７００６８１  Ｂ１（特許文献１）は、少なくとも１つのランプ管と２つの電極を有する高圧ガス放電ランプを開示する。該２つの電極は、密封範囲によってランプ管に対して取り付けられ、密封範囲外において、各電極は、ランプ管から長手方向軸に対して垂直方向の最小距離を有する。この種類のランプは、市販されており、例えばフィリップス社によるタイプＤ２である。かかる水銀フリーランプは、望ましくは、自動車技術、特には前方ヘッドランプにおいて使用される。
【００１７】
光学電極間隔は、４．２ｍｍである。Ｘ線を放射される電極間隔（ＥＡＲ）は、約３．７ｍｍである。電極は主に、タングステン材料を有し、いずれの場合にも約６．０ｍｍの長さであり、各電極の自由パスの長さは、１．８ｍｍである。溝間隔（ＲＡ）は、７．４ｍｍである。
【００１８】
２．７ｍｍである最大垂直方向直径（ＩＤ）に対して、２０．０ｍｍ２の値は、ＲＡとＩＤとの積に対して得られる。
【特許文献１】ＥＰ  ０５７００６８１  Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述された種類の高圧ガス放電ランプを与える、ことを目的とする。該高圧ガス放電ランプにおいて、電極から高圧ガス放電ランプの密封範囲への熱伝達は、制限され得る。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【００２１】
電極の少なくとも一方から夫々の密封範囲への熱の伝達が、この電極の自由パスの長さ、及びこの電極と密封範囲の外側におけるランプ管との間の垂直方向距離を寸法決定することによって確定され得る、ことは、本発明にとって必須である。
【００２２】
本願中、電極の自由パスの長さは、電極の先端から密封範囲までの長さ、即ち、溝間隔（ＲＡ）及び電極間隔の差異の半分である。電極間隔等の上述されたパラメータは、例えばＸ線によって確定され得る実際の値であり、したがってＸ線を放射される電極の間隔（ＥＡＲ）等である。
【００２３】
本発明に従った解決策は、ランプの稼動温度が、高圧ガス放電ランプの密封範囲において大幅に低減され得る、ことを意味する。
【００２４】
本発明に従った電極のより大きな自由パスの長さにより、単位時間あたりの低減された熱の伝達は、ランプ管の密封範囲の領域において行われる。故に、この領域、特には密封範囲において石英材料の所望されない再結晶化のリスクは、制限される。
【００２５】
電極ヘッド部及びその先端は、従来の電極材料を有して作られ、特には剛性であるよう設計され、また、円筒形、円錐形、又は球形等のように異なって成形され得る。
【００２６】
電極ヘッド部及び電極基部等の電極の一部は、既知の方法によってあるいは既知の通り、互いに対して恒久的に接続される。既知である溶接方法、又はレーザ技術、あるいは他の研磨方法は、活用され得る。個々の部分、複数の部分、又は全ての部分は、共に又は別個に作られ得、互いに対して接続され得る。
【００２７】
従属請求項は、本発明の有利な実施例に係る。
【００２８】
この電極の自由パスの長さの寸法決定は、溝間隔の長さによって影響され得る、ことが望ましい。溝空間を増大することによって、所謂準備段階（ｒｕｎ−ｕｐ）及び所謂定常状態（継続的稼動）におけるにおける熱の伝達は、著しく低減され得る。
【００２９】
更には、電極基部の領域が、低減された断面等の設計上の特徴を有し、そこの熱伝達が電極ヘッド部においてより低いようにする、ことが望ましい。これは、電極ヘッド部の比較的大きな断面を有する電極において特に関連する。
【００３０】
既知である熱力学的態様は、例えば、特には熱伝達に対する向上された状態による向上された冷却をもたらす設計上の対策、冷却リブの配置等、多数ある。これらは、本願において独立して有利であり得る。
【００３１】
設計上の対策に加えて、これは、密度等の物理的性質に関する材料の選択に関わる。
【００３２】
本発明に従ったランプが水銀フリーの高圧ガス放電ランプである際、光学電極間隔が約４．２ｍｍである場合において、溝間隔（ＲＡ）及び最大垂直方向内径（ＩＤ）の寸法決定は、ＲＡとＩＤとの積が少なくとも１８．５ｍｍ２であり、最大垂直方向内径（ＩＤ）は、２．７ｍｍより小さいように選択される、ことが望ましい。更には、ＲＡとＩＤとの積は、１９．０乃至１９．９ｍｍ２の範囲にあることが望ましく、最大で２５．０ｍｍ２である。
【００３３】
更に望ましくは、光学電極間隔が約４．２ｍｍである場合において、溝間隔（ＲＡ）、最大垂直方向内径（ＩＤ）、及びＸ線を放射される電極間隔（ＥＡＲ）の寸法決定は、ＩＤと、ＲＡとＥＡＲの差異との積が少なくとも９．５ｍｍ２であり、最大垂直方向内径（ＩＤ）は、２．７ｍｍより小さいように選択される。
【００３４】
更に望ましくは、ＩＤと、ＲＡとＥＡＲの差異との積は、１０．３乃至１１．５ｍｍ２の範囲にあり、最大で１５．０ｍｍ２である。更には、ランプの充填は、Ｈｇフリーであることが望ましく、本願中のランプはまた、水銀充填を有する高圧ガス放電ランプであり得る。
【００３５】
更には、ランプ及びランプ構成要素がトリウムを有さない、ことは望ましい。
【００３６】
本発明の目的はまた、請求項１乃至９の特徴に従った少なくとも１つの高圧ガス放電ランプを有する前方ヘッドランプによって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、図面に示される一実施例を参照して更に説明されるが、該図面は本発明を制限するものではない。
【００３８】
図１は、自動車の前方ヘッドランプ用のキセノンＨＩＤ高圧ガス放電ランプの放電チャンバ２を有するランプ管１を、断面図において概略的に示す。ランプ管１は、一個構成で作られ、且つこの目的に対して従来通り使用されるガスを有して充填された放電チャンバ２を密閉し、該ランプ管の材料は通常、石英ガラスである。ランプ管１は、密封範囲３１，３２の２つの円筒形の領域を有する。該領域は、互いに対して対向して置かれ、その間には、約２．４ｍｍの最大垂直方向直径（ＩＤ）、即ち、この場合はランプの対称の最も長い軸であるランプの長手方向軸に対して測定された垂線を有する領域３３がある。
【００３９】
電極配置は、実質的に、第１の電極４１及び第２の電極４２を有し、その対向する先端の間において、放電チャンバ２においてアーク放電が作られる。該アークは、高圧ガス放電ランプの光源としての役割をなす。
【００４０】
光学電極間隔は、４．２ｍｍであり、Ｘ線放射される電極間隔（ＥＡＲ）は、領域３３の円筒形の内側輪郭（図示せず）の場合において、約３．６ｍｍである。
【００４１】
電極４１，４２の端部、即ち電極基部４３，４４は、モリブデンテープ５１，５２を介してモリブデンワイヤ６１，６２に対して接続される。モリブデンワイヤ６１，６２は更に、ランプの電気端子に対して接続され、それを介して、ランプを稼動するよう求められる供給電圧は、場合によっては一般的な主電圧に対して設計されたバラストを有する電源によって与えられる。
【００４２】
電極４１，４２は、主にタングステン材料を有し、円筒形に形成され、各々の長さは約６ｍｍである。電極４１，４２の自由パスの長さは２．２ｍｍであり、いずれの場合にも電極基部４３及び４４は、約０．３ｍｍの直径を有する。溝間隔（ＲＡ）は、８．０ｍｍである。
【００４３】
２．４ｍｍを有する最大垂直方向直径（ＩＤ）に対して、１９．２ｍｍ２の値は、ＲＡとＩＤとの積に対して得られる。
【００４４】
約１０．６ｍｍ２の値は、この場合、ＩＤと、ＲＡとＥＡＲの差異との積に対して得られる。
【００４５】
従来の溝間隔ＲＡ＝７．４ｍｍ及びＩＤ２．４ｍｍと比較して、密封範囲の領域におけるより低い温度は、本発明に従ったランプにおいて得られる。この温度差異は、準備段階中は約１００−２００Ｋであり、継続稼動においては約５０−１００Ｋである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電極配置を有するキセノンＨＩＤ高圧ガス放電ランプのランプ管の概略的断面図である。
【図１】
2008517437.tif 000003
【国際調査報告】
2008517437.tif 000004
2008517437.tif 000005