JP6133065B2 - ヘッドランプ用ハロゲン電球 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のヘッドランプの光源として使用されるハロゲン電球に関するものである。

自動車の前端左右に配置されるヘッドランプの光源には、図４及び図５に示すようなハロゲン電球１０１が使用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

即ち、図４は従来のハロゲン電球の側面図、図５は同ハロゲン電球の正面図（図４の矢視Ｙ方向の図）であり、図示のハロゲン電球１０１は、透明なガラス球管１０２を備えており、該ガラス球管１０２の一端（先端）には、小径に絞られた中空封止部としてのチップオフ部１０２ａが形成されている。そして、ガラス球管１０２の他端（基端部）も封止されて封止部１０２ｂが形成されており、該ガラス球管１０２の内部には密閉空間Ｓが形成され、この密閉空間Ｓにはクリプトンやキセノン等の不活性ガスと微量のハロゲンガスが封入されている。

又、上記ガラス球管１０２の内部の密閉空間Ｓには、該ガラス球管１０２の基端部（図４及び図５の下端部）の封止部１０２ｂを貫通して平行に延びる第１、第２及び第３の導入線１０３，１０４，１０５、これらの導入線１０３〜１０５に接続された走行用フィラメント１０６とすれ違い用フィラメント１０７、すれ違いフィラメント１０７が発する光の一部を遮蔽して減光するシールドカップ１０８等が収容されている。ここで、走行用フィラメント１０６の一端は第１の導入線１０３に接続され、他端は第２の導入線１０４に接続されている。又、すれ違い用フィラメント１０７の一端は導電性金属で構成された前記シールドカップ１０８を介して第１の導入線１０３に接続され、他端は第３の導入線１０５に接続されている。尚、走行用フィラメント１０６とすれ違い用フィラメント１０７はタングステン線によって構成され、３本の導入線１０３〜１０５はモリブデン等によって構成されており、これらの導入線１０３〜１０５はブリッジガラス１０９によって互いに連結されている。

ところで、図５に示すように、すれ違い用フィラメント１０７の一端には接触端子１１０が接続されており、この接触端子１１０がシールドカップ１０８に接触することによってすれ違い用フィラメント１０７の一端とシールドカップ１０８とが電気的に導通しているが、接触端子１１０は、ガラス球管１０２の中心線上に配されたすれ違い用フィラメント１０７の軸心に対して図示のＡだけ径方向にオフセットされている。そして、すれ違い用フィラメント１０７の一端は、Ｌ字状に屈曲して接触端子１１０に接続されている。

而して、従来のハロゲン電球１０１においては、接触端子１１０のオフセット量（すれ違い用フィラメントの一端脚部１０７ａの立ち上がり寸法）Ａは２．０ｍｍに設定されていた。

特開平９−３２０５４４号公報 実開昭６２−１８６３６６号公報

図４及び図５に示した従来のハロゲン電球１０１においては、ガラス球管１０２の密閉空間Ｓに収容された導入線１０３〜１０５、走行用フィラメント１０６とすれ違い用フィラメント１０７、シールドカップ１０８及びブリッジガラス１０９から成るマウントは、一端が封止部１０２ｂによって固定されているため、当該ハロゲン電球１０１に振動が加わると封止部１０２ｂやブリッジガラス１０９を起点としてマウント全体が図５に示すように共振し、共振によって発生する応力がすれ違い用フィラメント１０７の端部（図５のａ部）に集中するため、その部分が変形したり断線するという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、振動耐久性を高めてフィラメントの変形や断線を防ぐことができるヘッドランプ用ハロゲン電球を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ガラス球管内の密閉空間に、
該ガラス球管の一端封止部を貫通する第１，第２及び第３の導入線と、
一端が前記第１の導入線に接続され、他端が前記第２の導入線に接続された走行用フィラメントと、
一端が導電性のシールドカップを介して前記第１の導入線に接続され、他端が前記第３の導入線に接続されたすれ違い用フィラメントと、
を収容し、前記すれ違い用フィラメントの一端に接続された接触端子を前記シールドカップに接触させて構成されるヘッドランプ用ハロゲン電球において、
前記すれ違い用フィラメントの一端をＬ字状に屈曲させて前記接触端子に接続するとともに、前記接触端子の前記すれ違い用フィラメントの軸心から径方向へのオフセット量を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定したことを特徴とする。

ハロゲン電球に振動が加わった場合に共振によってすれ違い用フィラメントの端部に集中する応力の大きさは、接触端子のオフセット量（すれ違い用フィラメントの一端脚部の立ち上がり寸法）によって変化し、そのオフセット量が０ｍｍ〜１．７ｍｍであるときに振動応力が低く抑えられることがシミュレーション解析によって確かめられた。但し、フィラメント巻線設備の量産性を考慮すると、接触端子のオフセット量を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定することが望ましい。従って、本発明によれば、すれ違い用フィラメントの一端をＬ字状に屈曲させて接触端子に接続するとともに、接触端子のすれ違い用フィラメントの軸心から径方向へのオフセット量を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定したため、ハロゲン電球の振動耐久性が高められ、当該ハロゲン電球が振動を受けた場合に最も応力が集中するすれ違い用フィラメントの端部の変形や断線が防がれる。

本発明に係るヘッドランプ用ハロゲン電球の側面図である。 本発明に係るヘッドランプ用ハロゲン電球の正面図（図１の矢視Ｘ方向の図）である。 ヘッドランプ等ハロゲン電球の接触端子のオフセット量と振動応力費との関係を示す図である。 従来のヘッドランプ用ハロゲン電球の側面図である。 従来のヘッドランプ用ハロゲン電球の正面図で（図４の矢視Ｙ方向の図）である。ｊ

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るヘッドランプ用ハロゲン電球の側面図、図２は同ヘッドランプ用ハロゲン電球の正面図（図１の矢視Ｘ方向の図）であり、本発明に係るハロゲン電球１の基本構成は図４及び図５に示した従来のハロゲン電球１０１のそれと同じである。

即ち、本発明に係るハロゲン電球１は、自動車の前端左右に配置される不図示のヘッドランプの光源として使用されるものであって、石英ガラスや硬質ガラス等から成る透明なガラス球管２を備えており、該ガラス球管２の一端（先端）には、小径に絞られた中空封止部としてのチップオフ部２ａが形成されている。そして、ガラス球管２の他端（基端部）も封止されて封止部２ｂが形成されており、該ガラス球管２の内部には密閉空間Ｓが形成され、この密閉空間Ｓにはクリプトンやキセノン等の不活性ガスと微量のハロゲンガスが封入されている。

又、上記ガラス球管２の内部の密閉空間Ｓには、該ガラス球管２の基端部（図１及び図２の下端部）の封止部２ｂを貫通して平行に延びる第１、第２及び第３の導入線３，４，５、これらの導入線３〜５に接続された走行用フィラメント６とすれ違い用フィラメント７、すれ違いフィラメント７が発する光の一部を遮蔽して減光するシールドカップ８等が収容されている。ここで、走行用フィラメント６の一端は第１の導入線３に接続され、他端は第２の導入線４に接続されている。又、すれ違い用フィラメント７の一端は導電性金属で構成された前記シールドカップ８を介して第１の導入線３に接続され、他端は第３の導入線５に接続されている。尚、走行用フィラメント６とすれ違い用フィラメント７はタングステン線によって構成され、３本の導入線３〜５はモリブデン等によって構成されており、これらの導入線３〜５はブリッジガラス９によって互いに連結されている。

ところで、図２に示すように、すれ違い用フィラメント７の一端には接触端子１０が接続されており、この接触端子１０がシールドカップ８に接触することによってすれ違い用フィラメント７の一端とシールドカップ８とが電気的に導通しているが、接触端子１０は、ガラス球管２の中心線上に配されたすれ違い用フィラメント７の軸心に対して図示のＡだけ径方向にオフセットされている。そして、すれ違い用フィラメント７の一端は、Ｌ字状に屈曲して接触端子１０に接続されている。

而して、以上のように構成されたハロゲン電球１において、ガラス球管２の密閉空間Ｓに収容された導入線３〜５、走行用フィラメント６とすれ違い用フィラメント７、シールドカップ８及びブリッジガラス９から成るマウントは、一端が封止部２ｂによって固定されているため、当該ハロゲン電球１に外部から振動が加わると封止部２ｂやブリッジガラス９を起点としてマウント全体が共振し、共振によって発生する応力がすれ違い用フィラメント７の端部（図２のａ部）に集中するため、その部分が変形したり断線するという問題が発生する。

本発明者が共振時のすれ近い用フィラメント７の振動の様子を高速ビデオで観察したところ、接触端子１０のオフセット量（すれ違い用フィラメント７の一端脚部７ａの立ち上がり寸法）Ａ（以下、「Ａ寸法」と称する）によってすれ違い用フィラメント７の振幅に違いがあることが判明した。

そこで、振動応力が最大となるすれ違い用フィラメント７の共振をシミュレーション解析し、Ａ寸法とすれ違い用フィラメント７の端部に加わる振動応力比との相関を算出した。その結果を図３に示す。尚、「振動応力比」とはＡ寸法が２．０ｍｍに設定された図４及び図５に示す従来のハロゲン電球１０１のすれ違い用フィラメント１０７の端部の振動応力を１００％として示す値である。

図３に示す結果から明らかなように、Ａ寸法が１．７ｍｍを超えると振動応力が大きくなり、Ａ寸法が０ｍｍ〜１．７ｍｍである場合には振動応力が２０％以上下がる。従って、本発明に係るハロゲン電球１においては、Ａ寸法を０〜１．７ｍｍに設定している。尚、フィラメント巻線設備の量産性を考慮すると、Ａ寸法を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定することが望ましい。

図３に示すシミュレーション結果に基づいて、１２Ｖ３５／３５Ｗクラスのハロゲン電球にて一般的なＡ寸法が２．０ｍｍの「従来品」と、Ａ寸法がそれぞれ１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７ｍｍにそれぞれ設定されたもの（「発明品１」、「発明品２」及び「発明品３」）について振動耐久試験を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。

表１に示す結果より、「発明品１，２，３」は、「従来品」に比べてすれ違い用フィラメント７の端部に加わる振動応力が１７〜２３％減少し、振動耐久性が従来品の約１．４倍に向上することが分かる。

以上のように、本発明に係るハロゲン電球１によれば、Ａ寸法を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定することによって、当該ハロゲン電球１が外部振動を受けた場合に最も応力が集中するすれ違い用フィラメント７の端部の振動が低く抑えられ、その端部の変形や断線が防がれて当該ハロゲン電球１の振動耐久性が高められる。

１ ハロゲン電球
２ ガラス球管
２ａ ガラス球管のチップオフ部
２ｂ ガラス球管の封止部
３ 第１の導入選
４ 第２の導入線
５ 第３の導入線
６ 走行用フィラメント
７ すれ違い用フィラメント
７ａ すれ違い用フィラメントの一端脚部
８ シールドカッ
９ ブリッジガラス
１０ 接触端子
Ｓ 密閉空間

Claims (1)

1. ガラス球管内の密閉空間に、
   該ガラス球管の一端封止部を貫通する第１，第２及び第３の導入線と、
   一端が前記第１の導入線に接続され、他端が前記第２の導入線に接続された走行用フィラメントと、
   一端が導電性のシールドカップを介して前記第１の導入線に接続され、他端が前記第３の導入線に接続されたすれ違い用フィラメントと、
   を収容し、前記すれ違い用フィラメントの一端に接続された接触端子を前記シールドカップに接触させて構成されるヘッドランプ用ハロゲン電球において、
   前記すれ違い用フィラメントの一端をＬ字状に屈曲させて前記接触端子に接続するとともに、前記接触端子の前記すれ違い用フィラメントの軸心から径方向へのオフセット量を１．２ｍｍ〜１．７ｍｍに設定したことを特徴とするヘッドランプ用ハロゲン電球。
   

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