(57)【要約】  内部の放電空間２２を備える封止されている放電容器２０を有する高圧ガス放電ランプ１０が、記載されている。２つの電極２４が、放電空間２２内に突出している。放電空間２２内の充填材は、金属ハロゲン化合物と希ガスとを含んでいる。自動車の使用に適している良好な環境特性を備えている、より詳細には、良好なルーメン維持を備えているランプを提供するために、前記充填材は、Ｈｇ及びＴｈを有しておらず、放電空間２２のボリュームの７．１―１１．４ｇ／ｍｍ３の量のハロゲン化合物を有している。前記ハロゲン化合物は、少なくともＮａＩ及びＳｃＩ３を有しており、ＳｃＩ３に対するＮａＩの質量比が１．２―１．６であるような量において供給されている。
2010541129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の放電空間と、
前記放電空間内に突出している少なくとも２つの電極であって、Ｔｈを有していない少なくとも２つの電極と、
前記放電空間内の充填材であって、金属のハロゲン化合物及び希ガスを有しており、Ｈｇ及びＴｈを含んでいない充填材と、
を備える密封されている放電容器を有する高圧ガス放電ランプであって、
前記ハロゲン化合物が、前記放電空間のボリュームの７．１―１１．４μｇ／ｍｍ３の量において供給されており、
前記ハロゲン化合物が、少なくともＮａＩ及びＳｃＩ３を有しており、
ＮａＩ及びＳｃＩ３は、ＳｃＩ３に対するＮａＩの質量比が１．２―１．６である量において供給されている、
高圧ガス放電ランプ。
【請求項２】
前記ハロゲン化合物が、少なくともＺｎＩ２を更に有しており、前記ＺｎＩ２の量は、前記ハロゲン化合物の０―２０重量％である、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記ＺｎＩ２の量は、前記ハロゲン化合物の４―１２重量％である、請求項２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記ハロゲン化合物が、少なくともＩｎＩを更に含んでいる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記ハロゲン化合物が、ＮａＩ、ＳｃＩ３、ＺｎＩ２及びＩｎＩから成る、請求項１乃至４の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記ハロゲン化合物が、前記放電空間のボリュームの８．５―１０．５μｇ／ｍｍ３の量において供給されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記放電空間のボリュームが、１０―４５のｍｍ３である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
前記ボリュームは、１９―２５ｍｍ３である、請求項７に記載のランプ。
【請求項９】
ＮａＩ及びＳｃＩ３は、ＳｃＩ３に対するＮａＩの質量比が１．３―１．４であるような量において供給されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
外側エンベロープが、前記放電容器の周りに設けられており、前記外側エンベロープは、封止されている及びガスを充填されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載のランプ。
【請求項１１】
前記外側エンベロープが、８００℃における６０―９０ｍＷ／ｍ＊Ｋの熱伝導率を持つガスを充填されている、請求項１０に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
前記希ガスが１１―１７ｂａｒの冷圧において供給されているキセノンである、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１３】
前記電極はタングステンでできている、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１４】
前記電極は、２８０―３２０μｍの棒体直径を有する棒形に成形されている、請求項１乃至１３の何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、高圧ガス放電ランプに関し、より詳細には、自動車ヘッドライトの使用のための高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガス放電ランプには、内部の放電空間を備える封止されている放電容器を有している。２つの電極は、前記放電空間内に突出しており、これらの間でアークを点火するように、互いから離間されて配されている。前記放電空間は、希ガスと、ハロゲン化金属のような、更なる成分とを含む充填材を有している。放電ランプは、これらの高い効率及び良好な放射特性により自動車の分野において使用されている。自動車の前方照明のために使用されている多くの放電ランプが水銀を含んでいるのに対し、最近、水銀を有さないランプの設計が環境の理由のために提案されている。
【０００３】
しかしながら、水銀に加えて、トリウムも、放電ランプ内に存在する。一方では、トリウムは、例えば、トリウムヨウ化物として、前記ランプ充填材に含まれている塩類において存在していても良い。他方では、トリウムは、一般に、タングステン電極におけるトリウム酸化物として存在する。
【０００４】
欧州特許第Ａ―１３４９１９７号は、自動車のヘッドライトにおける使用のための水銀を含んでいない金属ハロゲン化合物ランプを記載している。向上された発光効率、ランプ電圧の小さな低下、自動車ヘッドランプに適切な色度を有する光、及び向上された、急速に上昇する光束を達成するために、ハロゲン化スカンジウム（質量ａ）及びハロゲン化ナトリウム（質量ｂ）を含んでいる第１のハロゲン化合物の量が、０．２５＜ａ／（ａ＋ｂ）＜０．８、好ましくは、０．２７＜ａ／（ａ＋ｂ）＜０／３７であるように選択される。第２のハロゲン化合物（質量ｃ）は、０．０１＜ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＜０．４、好ましくは、０．２２＜ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＜０．３３の量において、水銀の代わりにランプ電圧を提供するために存在している。前記ハロゲン化合物は、内部ボリュームの０．００５―０．０３、好ましくは０．００５―０．０２ｍｇ／ｍｍ３の量において前記放電容器内に存在している。更に、キセノンガスが、５―２０の大気冷圧（atmospheres cold pressure）において前記放電容器に存在している。０．３ｍｍ以上の軸の直径を有する棒形の電極が設けられており、前記電極は、タングステン、ドープされているタングステン、レニウム、又はレニウム／タングステン合金等からできていても良い。外側エンベロープは、前記放電容器を収容しており、外気からから密封されていても良く、又は大気圧又は前記放電容器内に密封されている減少されている圧力において空気又は不活性ガスを有していても良い。一例において、０．３５ｍｍ直径のタングステン電極が、３４ｍｍ３の放電容器内に設けられている。この放電媒体は、２５℃における１０気圧においてＸｅガスと共に、０．１ｍｇのＳｃＩ３、０．２ｍｇのＮａＩ及び０．１ｍｇのＺｎＩ２を含んでいる。より多量の第２のハロゲン化合物を有する第１の比較例において、この量のハロゲン化合物は、０．０８ｍｇのＳｃＩ３、０．４２ｍｇのＮａＩ及び０．３０ｍｇのＺｎＩ２である。第２の比較例において、この量のハロゲン化合物は、０．１ｍｇのＳｃＩ３、０．５ｍｇのＮａＩ及び０．２ｍｇのＺｎＩ２である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車の分野において使用されるためのランプは、ある要件に適合していなければならない。ランアップ特性（前記ランプの点火の直後に供給される光の量、及び点火後の可能な電磁的放出）と、高い光束及び指定された色のような、定常状態の要件とに加えて、このことは、ルーメン維持（長期の使用における光出力の限定された損失）、限定されているランプ電圧の増加及び限定されている色のずれのような、寿命特性に関する。
【０００６】
本発明の目的は、良好な環境特性を有するランプであって、更に自動車使用に適しているランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、自動車の要件を満たしているランプに至らないであろう既知のランプの設計のランプ充填材及び電極材料の両方からトリウムをただ単に取り除くという認識を有している。従って、前記ランプからトリウムを取り除くことに加えて、本発明は、驚くべきことに、良好な寿命の振る舞いを有するランプの設計に至ることが分かっている前記放電空間内の充填材に関する特別な手段を提案する。
【０００８】
本発明によれば、ハロゲン化合物は、厳密に特定されている量の前記充填材を供給されており、前記量は、従来の設計に対して大幅に減少されている。前記充填材は、放電空間のボリュームの７．１―１１．４μｇ／ｍｍ３の量のハロゲン化合物を含んでいる。前記ハロゲン化合物は、少なくともＮａＩ及びＳｃＩ３を有しており、ＮａＩ及びＳｃＩ３は、質量比１．２―１．６において供給されている。
【０００９】
ランプが、単に既知のランプの設計から始まり、前記電極材料内のＴｈＯを取り除くことで設計されている場合、得られるＴｈを有さないランプは、減少されたルーメン維持及びフリッカのような、激しく不利な点を被ることが分かっている。
【００１０】
前記充填材の特定の選択は、放電ランプの充填材及び電極材料の両方からのトリウムの除去に関連付けられている当該問題に対処する。前記電極材料内で、トリウム（又は、より詳細には、ＴｈＯ２）は、前記電極の仕事関数を低下させるためのソリッドステート発光体としての特性において機能する。従って、電気的に比較できるパラメータの動作において、ＴｈＯを有さない電極は、より高い温度を有している。電極のバーンバックは、増大する。減少された電極の長さのため、更なる熱が、放電容器材料（例えば、石英ガラス）へ輸送され、不都合な寿命の振る舞いを生じる。
【００１１】
本発明者らは、Ｔｈのないランプの問題（詳細には、減少したルーメン維持）は、従来の設計と比較して、Ｔｈのないランプの異なる温度の振る舞いによって生じることを認識している。本発明者らは、観察された低いルーメン維持は、高い温度において発生する前記充填材内のＳｃ成分の化学反応によって生じていると信じている。
【００１２】
この効果に対処するために、驚くべきことに、この塩の充填材を比較的小さい量に制限すると同時に、前記充填材の内のＳｃの相対的な量を増大させることに成功したことが分かっている。全体的により少ない量のハロゲン化合物を供給することによって、臨界的なＳｃの量は、減少される。しかしながら、このハロゲン化合物の量は、過剰な色のずれを回避するために、あまり大幅に減少されてはならない。
【００１３】
他方では、減少された量のハロゲン化合物のみが、結果として、限定された光束を生じる。従って、前記ハロゲン化合物の組成は、主要な光生成成分としてＳｃの割合を上昇させるように変化される。しかしながら、再び、Ｓｃの量は、任意に増大されることはできない。多すぎる量のＳｃは、自動車の先頭の照明にもはや適していない色の光をもたらすからである。
【００１４】
従って、上述の手段によって、臨界的な成分Ｓｃの量は、一方では（減少された量のハロゲン化合物を供給することによって）減少され、他方では、（ＮａＩ／ＳｃＩ３比を制限することによって）増大される。これらの２つの正反対の手段が中立し、得られるランプが、既知のルーメン維持の問題からの影響を受けることが期待されることができる場合、驚くべきことに、提案されている手段は、優れたルーメン維持を有するランプに至り、自動車のヘッドライトの残りの要件も満たすことが分かった。
【００１５】
本発明の更なる開発によれば、前記充填材内のハロゲン化合物の量は、前記放電空間のボリュームの８．５―１０．５μｇ／ｍｍ３であることが更に特定されている。更に、ＮａＩ／ＳｃＩ３質量比は、最も好ましくは１．３―１．４である。これらの間隔において、ルーメン出力及びルーメン維持に関する前記ランプの特性は、最適なものであることが分かった。
【００１６】
本発明の更なる開発によれば、前記充填材内のハロゲン化合物は、ＺｎＩ２を更に有しており、ＺｎＩ２は、最初は３９―４５Ｖの間隔にあり得る所望のランプ電圧を達成するために主に供給されている。ＺｎＩ２の量は、大部分は必要な電気特性（電圧）に依存して、例えば、前記ハロゲン化合物の間隔０―２０重量％において選択されることができる。好ましくは、４―１２重量％のハロゲン化合物、より好ましくは、６―１０重量％の前記ハロゲン化合物が提案される。このことは、特に希ガスが僅か１７ｂａｒの冷圧（cold pressure）において存在する場合、寿命にわたるランプ電圧の上昇を制限することが分かっている。この場合、２０００時間よりも長く経過した後にのみ、６０Ｖ到達することが可能である。
【００１７】
更なる成分として、前記ハロゲン化合物は、好ましくは、ＩｎＩを有しており、最も好ましくは前記ハロゲン化合物の０．１２―０．２５重量％の量においてＩｎＩを有している。最も好ましくは、前記ハロゲン化合物は、ＮａＩ、ＳｃＩ３、ＺｎＩ２及びＩｎＩのみから成る。
【００１８】
本発明の好ましい実施例において、前記放電空間のボリュームは、１０―４５ｍｍ３であって、特に好ましくは１９―２５のｍｍ３である。本発明は、優れた寿命の振る舞いを有するＴｈのない設計を提供するために、多くの異なる種類のランプに利用されることができる。このようなランプは、典型的には、石英ガラスの放電容器を有し、２０―４５Ｗ用に設計されていても良い。特に好ましいのは、例えば、３５±３Ｗを有する自動車のランプであり、更に、Ｒ９９規則を満たしている。
【００１９】
前記充填材内に供給される希ガスは、好ましくは、キセノンであって、１１―１７ｂａｒの冷圧において存在していても良い。１３―１５ｂａｒの圧力が、特に好ましい。
【００２０】
前記電極は、好ましくは、タングステンでできている。一般に、これらは、段階状の電極、又はコイル状の電極又はレーザー処理された電極のような、（特に大きい直径のために）前記石英材料に埋め込まれる領域の構造を有する電極を含む如何なる形状であっても良い。好ましい実施例において、これらは、単に棒形（即ち、引っ張られたワイヤの一部）である。２８０―３２０μｍの棒体の直径が好ましく、３５±３Ｗの好ましいワット量に対して特に適用可能である。強く異なっている動作電力のために、この直径は、調整されることを必要とし得る。
【００２１】
本発明の更なる開発は、前記放電容器の周辺に設けられている外側エンベロープに関する。前記外側エンベロープは、好ましくは、封止されている及び良好に規定されている熱特性を提供するためのガスを封入されている。最も好ましくは、前記外側エンベロープは、８００℃において６０―９０ｍＷ／ｍ＊Ｋの熱伝導率を有しているガスを充填されている。この特性は、好ましい実施例に関連して明らかになるように、ガス充填材の材料及び圧力の適切な組合せを選択することによって達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例によるランプの側面図を示している。
【図２】第１の実施例の場合の寿命にわたるルーメン維持を表しているグラフを示している。
【図３】第１の実施例のための寿命にわたるランプ電圧を表しているグラフを示している。
【図４ａ】第１の実施例の場合の寿命にわたる色のずれを表しているグラフを示している。
【図４ｂ】第１の実施例の場合の寿命にわたる色のずれを表しているグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の上述又は他の目的、フィーチャ及び有利な点は、好ましい実施例に関する以下の記載から明らかになるであろう。
【００２４】
図１は、放電ランプの実施例１０の側面図を示している。このランプは、バーナ１６に内部的に接続されている２つの電気的な接触１４を備えているソケット１２を有している。
【００２５】
バーナ１６は、放電容器２０を包囲している石英ガラスの外側バルブ１８によって構成されている。放電容器２０は、石英ガラスでできており、突出している電極２４を有する内部放電空間２２を規定している。前記放電容器からのガラス材料は、平坦なモリブデン箔２６を有する電極２４への電気的接続を封止するためにランプ１０の長手方向に更に延在している。
【００２６】
外側バルブ１８は、離間して放電容器２０の周りに配されており、従って外側バルブの空間２８を規定している。外側バルブの空間２８は、封止されている。
【００２７】
放電容器２０は、放電空間２２の周りに配されている外側の壁３０を有している。この放電空間２２は、楕円形である。壁３０の外側の形状も、楕円形である。
【００２８】
放電容器２０は、電極距離ｄと前記放電空間のボリュームＶとによって特徴付けられる。
【００２９】
ランプ１０は、電極２４間にアーク放電を点火することによって、放電ランプに関する従来のように、動作される。光の生成は、放電空間２２内に含まれている充填材の影響を大いに受け、前記充填材は、水銀を有さずに、ハロゲン化金属と希ガスとを含んでいる。 
【００３０】
ランプ１０の放電容器２０は、１．８５ｍｍの壁の厚さを有している。放電空間２２は、８ｍｍの長さ（縁の距離）及び２．４のｍｍの中心内径を有している。放電空間２２のボリュームは、２１ｍｍ３である。
【００３１】
電極２４は、純粋なタングステン材料の棒形電極であり、Ｔｈを有していない。代替的には、前記材料は、Ａｌ、Ｓｉ及び／又はＫのような、ドーパントを有するタングステンであっても良い。この棒形電極は、３００μｍの直径を有している。この電極の距離は３．７ｍｍ（Ｘ線）であり、この結果、電極２４の各々の放電空間２２内に突出している長さは、約２．１５ｍｍである。
【００３２】
外側バルブ１８は、放電容器２０の動作の間、外側への熱輸送を制御するのに役立つ。外側バルブ１８は、封止されている及び充填材ガスを充填されている。この充填材は、６０〜９０ｍＷ／ｍ＊Ｋの範囲内の、好ましくは６８―７６ｍＷ／ｍ＊Ｋの範囲内の（８００℃において測定されるべき）熱伝導率を達成するように選択される。この熱伝導率は、前記外側のバルブ内の、例えば、酸素（６８ｍＷ／ｎ＊Ｋ）又は空気（７６ｍＷ／ｍ＊Ｋ）の充填材（酸素及び空気の何れも、特定されている範囲内における適切な伝導率を既に有する）によって、又は、代替的には、高い伝導率の充填ガス（例えば、１１０ｍＷ／ｍ＊Ｋにおけるネオン）と低い伝導率のガス（例えば、４５ｍＷ／ｍ＊Ｋにおけるアルゴン）とを組み合わせている充填材によって達成されることができる。一般に、外側バルブ１８のガス充填材の圧力は、好ましくは、１０ｍｂａｒ−２ｂａｒの範囲内、最も好ましくは３０―２００ｍｂａｒの範囲内である。
【００３３】
前記外側バルブは、本質的に円筒形であり、電極２４間の中央に配される横断平面において測定される、外側のバルブ１８の内壁と放電容器２０の外側表面との間の距離は、約０．３ｍｍである。
【００３４】
以下に、ランプの充填材の例が与えられる。
第１の好ましい例
この第１の例において、上述のランプの放電容器２２内の充填材は、以下の通りである：
ハロゲン化合物の量      ２００μｇ
放電空間２２のｍｍ３当たりのハロゲン化合物の量      ９．５２μｇ／ｍｍ３
質量比ＮａＩ／ＳｃＩ３      １．３５
ＺｎＩ２の割合      ８重量％
ハロゲン化合物の組成      １０５．５μｇのＮａＩ、７８．２μｇのＳｃＩ３、０．３μｇのＩｎＩ、１６μｇのＺｎＩ２
希ガス充填材      １４ｂａｒ（冷圧）におけるキセノン
【００３５】
第２の例
前記第２の例において、上述のランプの放電容器２２内の充填材は、以下のように供給されている：
ハロゲン化合物の量      ２２０μｇ
放電空間２２のｍｍ３当たりのハロゲン化合物の量      １０．４８μｇ／ｍｍ３
質量比ＮａＩ／ＳｃＩ３      １．３９
ＺｎＩ２の割合      １０重量％
ハロゲン化合物の組成      １１５ｍｇのＮａＩ、８２．６ｍｇのＳｃＩ３、０．４ｍｇのＩｎＩ、２２ｍｇのＺｎＩ２
希ガス充填材      １５．１ｂａｒ（冷圧）におけるキセノン
【００３６】
ランプ特性
図２は、上述の第１の例の場合のルーメン維持を示している。示されているように、ルーメン維持は、自動車製品による仕様を著しく上回っている。
【００３７】
更に、図３に示されているように、寿命にわたるランプ電圧の上昇が制限されており、この結果、６０Ｖの限度は、２０００時間の寿命において超過されていない。この例の場合の色のずれＸ（図４ａ）及びＹ（図４ｂ）も、許容可能な境界内に良好に制限されている。
【００３８】
従って、ランプの設計が、環境的に互換性のある、Ｔｈを有さずにＨｇも有さないランプに関して示されており、これは、良好なルーメン維持を有して、自動車のヘッドライトに関する全ての更なる要件を満たしている。
【００３９】
本発明は、添付図面及び以下の記載において、詳細に示される及び記載されている。このような図及び記載は、考えられた説明的なものである又は例示的なものであり、限定的なものではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。
【００４０】
添付請求項において、「有する」なる語は、他の要素を排除するものではなく、単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。ある手段が相互に異なる従属クレームにおいて詳述されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使用されることができないことを示しているものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
2010541129.tif 000004
【図３】
2010541129.tif 000005
【図４ａ】
2010541129.tif 000006
【図４ｂ】
2010541129.tif 000007
【国際調査報告】
2010541129.tif 000008
2010541129.tif 000009
2010541129.tif 000010