(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の表面を有する透明基板を含み、その際前記第一の表面は複数の小面に分かれており、前記各小面には第二の湾曲した表面を有する隆起又は窪みが付設され得るようになっており、その際前記小面はさまざまな複数の多角形、を有する拡散板であって、
前記小面は、中心の小面を含み、
前記中心の小面の中心点に対して同心の複数の円リングを配置し、２つの円リング間の間隔ａが一定であり、
前記中心の小面から出発して放射方向線が定義され、前記放射線上の各円リング毎に小面の中心点が存在し、
前記複数の小面は、それらの中心点がそれぞれ複数の円リング上に存在するように配置されており、円リング上にある２つの小面の中心点の間隔ｄが一定であるか、又は交互に２つの間隔ｄ１及びｄ２であり、
各小面に半径ｒを持つ円状のレンズが割り当てられ、前記レンズは、前記第一の表面の全体を被うとともに、少なくとも３つのレンズが重なり合っており、
少なくとも３つのレンズの重なり合う箇所が、前記多角形の頂点として定義されることを特徴とする拡散板。
【請求項２】
４から１５までの数の円リングが形成されている請求項１記載の拡散板。
【請求項３】
円リングごとの前記小面の数が、１つの与えられた円リングから次の外側の円リングへ増大する請求項１記載の拡散板。
【請求項４】
光源と、開口を有する反射器とを備え、前記開口は請求項１から３のいずれか１つに記載の拡散板によって閉じられている反射形ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文概念に従う拡散板を出発点とする。かかる拡散板は、光源を備えた反射器のためのキャップレンズとして特に用いられる。その際光源としては、白熱電球、放電灯またはＬＥＤ（発光ダイオード）が対象となる。
【背景技術】
【０００２】
六角形の小面（ファセット）構造に基づく拡散板は知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３４３６３０号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第９６１１３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、不均質な光度または照度をできるだけ良好に避ける拡散板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。
【０００６】
特に有利な実施形態は従属請求項に見られる。
【０００７】
光源として高圧放電灯を有する反射形ランプは、しばしば、光度または照度の各分布が光の強さおよび光の色に関して不均質であるという問題を持っている。その原因は、例えばアークの湾曲または放電槽内の金属ハロゲン化凝縮物の堆積による、光源の回転対称的に一様でない輝度分布にある。
【０００８】
この作用を弱める通常の方法は、透明の拡散板によって光の反射に付加して光の屈折を用いることにある。この場合、拡散板は凸形または凹形に湾曲した多数のレンズを持っており、そのレンズ半径が光度分布曲線（ＬＶＫ：Lichtstaerkeverteilungskurve）の放射角の拡大を決定する。通例、各個々のレンズは固有のＬＶＫを生じ、レンズはその根本的な形に関してＬＶＫの最終的な形に相応するものである。したがって個々のレンズのＬＶＫの重なり合いは、異なる色度の混ざり合いを生じさせ、その結果ＬＶＫの遠方放射領域における色度の均質な分布が生じる。
【０００９】
これまで、レンズ小面が一様な六角形の形を持ったキャップレンズをしばしば見出すことができる。そのレンズの形の一様性は光度分布に反映される。この光度分布は、六角形の小面形状を依然として識別させる。
【００１０】
回転対称の、（したがってできるだけ一様な）光度分布を得るために、小面形状が多角形でかつ一様な形態を持たねばならないことが知られている。
【００１１】
従来技術では、凸形または凹形に湾曲した複数のレンズを持った拡散板であり、それらのレンズは六角形の外側輪郭を有し、それらのレンズの頂点は、共通の平面（＝平らな拡散板）上、または一様に湾曲した面（＝湾曲した拡散板）上にある。
【００１２】
小面の六角形の外側輪郭は、レンズの中心点が一様に六角形上に分布して配置される場合に生じ、その際六角形の平行面間の幅は一定の値だけ増大し、各六角形を持つ小面の数は６だけ増大する。六角形の小面の面積は、常に一定の大きさである。六角形の角の頂点はそれぞれ一連の小面を生じ、それらの小面は拡散板中心から放射状に延びる直線上に配置される。
【００１３】
このデザインを使用する際、光学的な遠方放射領域においては図１ｂに示すような六角形の光分布が生じる。この拡散板デザインは、しばしば反射形ランプのために用いられる。
【００１４】
六角形の分布特性を避けるために、目下のところただ２つの重要な解決の手がかりが知られている。
【００１５】
欧州特許第１０３４３６３０ Ｂ４号もまた六角形の小面構造から出発し、その小面構造は、上述のように小面を六角形に配置することから生まれる。ここでの原理的な手がかりは、従来技術による拡散板の場合、放射方向線上に存在する六角形の「出発点」が特定の数学仕様に従ってねじられることである。例えば、このねじり角は中心からの距離が増すと共に、２乗で増加することができる。もちろん、この六角形のねじりによってこれらの小面は重なり合い、その結果もとの六角形の複数の小面から、今や多角形の複数の小面が作られる。
【００１６】
さらにそこで記載された他の実施例においては、小面の複数の頂点は螺旋に沿って配置される。先ず第一に、円形の複数の小面の境界面の重なり合いが、複数の多角形の小面幾何学的形状の生成に導く。
【００１７】
本発明によれば、今や全く別のはじめての試みが多角形の小面形状を持った拡散板のために用いられ、それを使用して図１ａに示す光度分布が生まれる。
【００１８】
本発明の解決策のはじめての試みは、構造指示を特徴とし、それを使用して複数のレンズの多角形の一様でない小面形状が生じる。これらの小面形状の不均等性は、一様で回転対称の光分布をもたらす。
【００１９】
この構造指示は、以下のように特徴付けられる。
【００２０】
複数のレンズが、拡散板中心のまわりに円形に配置されている。少なくとも２つの円、好ましくは少なくとも４つの配列円が用いられる。
【００２１】
これらのレンズは、したがって円上に配置されており、その結果直接隣接するレンズは、それらが正六角形であるとすれば拡散板中心に対し等しい距離重なり合うことになる。
【００２２】
同心の配列円は、特に互いに同じ間隔を有する。そのことは、すべての円の直径が外方に向かい、それぞれ同じ値だけ増大することを意味する。別の実施形態においては、これらの配列円は異なる間隔を有する。
【００２３】
拡散板は好ましくは少なくとも６つの、そしてたかだか１５個の配列円を有する。
【００２４】
各配列円上には、好ましくは少なくとも１つの小面が存在し、その中心点座標ｘｐ、ｙｐは、（従って拡散板の曲率半径を有する小面レンズの頂点を意味し、その際拡散板は必ずしも湾曲していなければならないものではなく、平らでもよい。）他の配列円の当該小面を持つ共通の放射方向線上にある。例えば、各配列円上において少なくとも１つの小面は座標yｐ＝０を持つ。従って、ねじりは必要としない。中心点座標という概念は、特に多角形の重心を意味する。
【００２５】
１つの配列円あたりの小面の数は、円の直径が増すと共に上昇する。その数は、固定した値だけ上昇するのが好ましい。通常でかつ従来技術に従う六角形の小面の概念に基づけば、中心の小面から第一の円への移行を例外として、１配列円あたりの小面の数はそれぞれ６小面だけ増大する。しかしながら、第２の配列円以降の少なくとも１つの配列円においてこの規則が維持されない場合には、よりよい均質性が達成され、そしてしかも望ましくはより高い値へ向かって達成される。例として、８つの円リングを持つ構想について述べてみると、この場合小面の数は以下の基準に従って増大する。即ち、１−６−１２−１８−２５−３１−３７−４３となる。小面の数が、５〜８だけ増大するやり方が最良の結果を生む。
【００２６】
正六角形とされるすべてのレンズ面は重なり合うことになる。小面間には、すき間が残らない。
【００２７】
球面レンズは、好ましい実施形態においては複数の球の部分的な重なりから構成されている。球ないしレンズの半径は、配列円ごとに不変である。拡散板中心から出発して、配列円ごとのレンズ半径は増大または減少し、その結果拡散板ごとに少なくとも３つの異なるレンズ半径が存在する。
【００２８】
ただ、レンズの頂点は１つの平面（＝平らな拡散板）上に、又は１つの曲線（＝湾曲した拡散板）上にあることが必要である。
【００２９】
さまざまな大きさの複数のレンズ面及び従ってさまざまな多角形の複数の小面形状を得るための他の実施形態（様々なレンズ半径の選択に加えて）は、球の中心点の軸方向配列からもたらされる。球中心点が共通の平面または曲線上にない場合には、さまざまなレンズ半径の選択の場合と同じ効果が生じる。
【００３０】
１つの円におけるすべての小面の中心点の間隔は、特定の仕様に従ってあらかじめ設定されるのが好ましい。すなわちもっとも簡単には、それらは円周にわたって等間隔に配置されている。或は、それらは２つの所定の間隔で交互に配置されており、その結果各第二の小面は、次の次の小面に対して一定の間隔を有する。
【００３１】
これらの小面は、少なくとも四角形、そしてたかだか七角形であるのが好ましい。
【００３２】
個々の多角形は、好ましくは以下の仕様によって確定される。即ち、全面的に重なり合う、定めるべき多角形の位置を確保するものとしての円から出発して、少なくとも３つの円の重なり合いの中央に小面の角が配置される。
【００３３】
これらのレンズの多角形で不規則な外側輪郭は、すべての個々の分布曲線の総和において、均等で回転対称の光分布が生じる結果をもたらす。従来技術に従う六角形の光分布はそれによって避けることができる（図１参照）。
【００３４】
中心点座標ｘｐ及びｙｐを確定するための計算仕様は、従来技術に従う解決策に比較して簡単である。それと結び付いてプレスダイの製造工程もより簡単である
【００３５】
これらのレンズのさまざまな半径は、基礎になる反射器が作り出す局部的に相違する光線の広がりに適合させることができる。
【００３６】
中心の小面の形は本発明にとっては些細なことであり、即ちその形は正六角形を形成することにはならない。ここで提示される多角形は、直線の結合線の代わりに弧を画く曲線を持つ部材に置き換えることもできる。多角形という概念は、この場合、角の数とのみ関連していると解されるべきである。
【００３７】
小面という概念は、ここでは基本的に二次元の見方を意味し、一方レンズという概念は、湾曲した拡散板の場合さらに加えて空間的な広がりを明確に考慮に入れるものである。
【００３８】
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に従う光分布（１ａ）及び従来技術に従う光分布（１ｂ）を示す。
【図２】従来技術に従う拡散板を示す。
【図３】放射方向線光束器に対する原理図を示す。
【図４】小面を生成するための原理図を示す。
【図５】小面を拡大する原理図を示す。
【図６】本発明に従う拡散板を有する高圧放電ランプを示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００４０】
図１ａは、本発明による拡散板の光分布を概略的に示す。それは、ほぼ円形である。それに対し、図１ｂは既に知られた拡散板の光分布を示す。それは、とりわけ縁領域に放射方向の不均質性が認められる。
【００４１】
図２は、正六角形の小面２からなる通常の拡散板１を示す。この配列の六角形対称性は、原則的に小面の各リング３において保持され、つまりはそれによって発生する光分布において認められる（図１ｂ参照）。
【００４２】
既知の仕様は、常にこの基本の骨組みをもとに方針が定められ、その骨組みは場合によっては適切に変形される（独国特許第１０３４３６３０号参照）。
【００４３】
しかしながら本発明によれば、今や出発点として円リングの系から出発される。円リングの数は、少なくとも４つであるべきである。実用上の上限は、約１５にある。
【００４４】
中央の小面のまわりに配置された５つのリングに対する例の表（表１）（ここでは中央の小面は特に正六角形と仮定されている）が以下に示されている。その場合、共通の座標ｘｐを有する小面の放射方向線が用いられている。大きさａは、円リングの相互の間隔である。以下には、この中央の放射方向線の小面の座標が示されている（座標の記述は重心に関係する）。
【００４５】
【表１】
0005465254.tif 000002
１）共通のラジアル軸上にある小面の座標
【００４６】
図３は、複数のレンズを先ず円状に配置する原理を示し、その際円間隔ａはここではそれぞれ等しい大きさに選ばれた。個々の円の半径は、Ｒ１、Ｒ２等々である。従ってここでは、
Ｒ５−Ｒ４＝Ｒ４−Ｒ３＝Ｒ３−Ｒ２＝Ｒ２−Ｒ１＝ａ
が成り立つ。
【００４７】
それによって、先ず小面における放射方向線光束器１０の重心が定義されている。これらの円リングの間隔、ここではａ、は少なくとも、全拡散板を領域全体にわたって満たす、すべてのレンズの部分的な重なり合いが生じるように選ばれなければならない。
【００４８】
次のステップにおいては、１つの円リングあたりのレンズの数が確定され、その際できるだけ一様な照明を得るため、好ましくは列円ごとに少なくとも５個で最大８個の付加のレンズが選択されるべきである。その際、列円ごとのレンズの間隔仕様も確定される。即ち、特に一様な間隔又は交互に一様な間隔等にされる。
【００４９】
この仕様に基づいて、今や対応したレンズ及びその半径が記入される。
【００５０】
図４は今や、放射方向線光束器１０及びその左隣１１及び右隣１２を考慮した場合、放射方向線光束器１０に属している小面の形がどのように生じるかを示す。多角形の角はここでは、少なくとも３つのレンズが重なり合い、したがって共通の交差量を有する限り、重なり合ったレンズ面の重心にそれぞれ置かれる。この交差量は少なくとも点状であるべきである。
【００５１】
図５は、この製造仕様が、放射方向線光束器１０の外側にある他の小面上へどのように拡大されるかを示す。叙述された仕様は、不規則な多角形の小面２０の生成に導き、その際そのうえさらに光源または反射器の特殊性によって生じる局部的な不等質性への特別な考慮をさえ可能にする。
【００５２】
図６は、ＰＡＲ反射器２６とこのような仕様に従って作成された拡散板１とを有する反射形ランプ２５を示す。組み込みランプ２７は反射器内に配置されている。
【００５３】
本発明の趣旨において、異なるやり方で決定することのできる中心点が、各小面に所属されている。特に、この中心点は小面によって形成される多角形の重心であるが、必ずしもそうである必要はない。それはまた、ただ単に拡散板の曲率半径におけるレンズの頂点でもあってもよい。
【００５４】
反射形ランプの具体的な事例においては、例えば拡散板のデザインは、所定の光源を有する通常のＰＡＲランプがあらかじめ与えられており、その開口が拡散板の寸法を定義するように選ばれる。それから先ず円リングの比較的僅かな数（通例４から１２、好ましくは６から１２）が選択され、光放射の均質性への要求が設定される。この要求が選択された円リングの数によっては満たされない場合には、円リングの数が少しずつ高く設定される。
【符号の説明】
【００５５】
１  拡散板
２  小面
３  リング
１０  放射方向線光束器
１１  放射方向線光束器の左隣
１２  放射方向線光束器の右隣
２０  小面（ファセット）
２５  反射形ランプ
２６  ＰＡＲ反射器
２７  組み込みランプ
ａ  円間隔
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５  レンズ半径
【図１ａ】
0005465254.tif 000003
【図１ｂ】
0005465254.tif 000004
【図２】
0005465254.tif 000005
【図３】
0005465254.tif 000006
【図４】
0005465254.tif 000007
【図５】
0005465254.tif 000008
【図６】
0005465254.tif 000009