(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電チャンバと、
前記放電チャンバの周囲に配置され、ベースに固定される第1の端部を有する耐酸化エンベロープと、
前記耐酸化エンベロープの第2の端部に適合されるバネと、
前記耐酸化エンベロープの周囲に配置されたシュラウドであって、前記ベースに固定された第1の端部、および前記バネを圧縮する第2の端部を有し、前記耐酸化エンベロープには、前記シュラウドの長手軸に向かう半径方向、および前記ベースに向かう長手方向の双方において、張力が付与される、シュラウドと、
前記シュラウドを前記ベースに固定するツバと、
を有する高輝度放電ランプ。
【請求項２】
前記ツバは、ピーニング処理固定部を有することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項３】
前記バネは、ワイヤフレームバネを有することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項４】
前記バネは、リーフバネを有することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項５】
前記バネは、オープンバネを有することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項６】
前記バネおよび前記ツバは、協働して、前記耐酸化エンベロープに対して、前記シュラウドを所定の位置に維持することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項７】
前記放電チャンバは、当該ランプの長手軸と一致する長手軸を有し、
前記耐酸化エンベロープは、当該ランプの前記長手軸と一致する長手軸、および前記ベースに固定された第1の端部を有し、
前記シュラウドの前記長手軸は、当該ランプの前記長手軸と一致することを特徴とする請求項1に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項８】
さらに、前記シュラウドを前記ベースに固定するツバを有することを特徴とする請求項7に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項９】
前記ツバは、ピーニング処理固定部を有することを特徴とする請求項8に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項１０】
前記バネの長手軸は、当該ランプの前記長手軸に中心が合わされることを特徴とする請求項7に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項１１】
前記バネの開口は、当該ランプの前記長手軸に中心が合わされることを特徴とする請求項7に記載の高輝度放電ランプ。
【請求項１２】
前記バネおよび前記ツバは、協働して、前記耐酸化エンベロープに対して、前記シュラウドを所定の位置に維持することを特徴とする請求項8に記載の高輝度放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度放電（HID）ランプの安全な使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
HIDランプは、通常、石英またはセラミック材料の光透過性放電チャンバに封入された混合ガスを介して、電気アークを供給することにより作動する。放電チャンバ内のガスは、イオン化し、可視および紫外光線を生成する。イオン化ガスは、高圧となり、熱発生する場合がある。発生する熱のため、ランプ部品は、外気中での酸化から保護する必要がある。そのため、ガラスまたは石英製の外側エンベロープが放電チャンバを取り囲む。エンベロープは真空にされ、あるいは不活性ガスが充填される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
放電チャンバに欠陥があると、高温破片が放出される。放電チャンバ内の圧力が十分に高い場合、これらの破片の速度は、極めて大きくなり、酸素フリーなチャンバを取り囲む外側エンベロープに破損が生じる。従って、破片は、人を傷つけ、または器物に損傷を与えるおそれがある。本発明は、ランプの最適な動作を維持したまま、これらの破片を収容するシュラウドを取り付け、配置することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
HIDランプは、ハウジングに収容され、または直接暴露され、いわゆる「外部使用」され得る。照明器具の暴露状態の据え付けは、本願では、外部使用と見なされる。ランプが十分に密閉された照明器具である場合、照明器具自身による高温高速な破片が人や器物に害を及ぼすことを抑制する必要がある。本願に記載の発明は、HIDランプに関し、このランプは、シュラウドを有し、破片の放出を抑制する。
【０００５】
HIDランプは、放電チャンバ内に密閉された、通常水銀および金属ハロゲン塩を含む混合ガスを介して、電気を供給することにより作動する。放電チャンバ内のガスは、イオン化し、アークを介して、電気が生じ、可視および紫外光線が生成される。あるランプ種では、イオン化ガスは高圧になり、熱が発生する場合がある。放電チャンバは、標準作動条件下では、例えば約1000℃の高温、および350ポンド／インチ2（25大気圧）の高圧に耐え得る。
【０００６】
放電チャンバは、通常、エンベロープに電気を供給する2つの軸方向リードによって吊され、放電チャンバまでのその端部の内側は、電気アークを形成する。酸素に暴露されると、放電チャンバおよび電気リードに急速な酸化が生じる。従って、放電チャンバは、耐酸化エンベロープ内に配置され、このエンベロープは、真空にされ、または不活性ガスで充填される。この酸素のない不活性環境は、放電チャンバおよびリードの酸化による損傷を防ぐが、そうでなければ、ランプの寿命が短くなる。この耐酸化エンベロープは、通常、UV光線をフィルタ遮断する材料で構成される。UV光線は、ランプを光源として使用する人には有害である場合がある。通常、放電チャンバは、耐酸化エンベロープ内で、そのリードによって吊される。
【０００７】
ランプからの破片の放出を防止するよう機能する材料で、耐酸化エンベロープを構成することも可能である。
【０００８】
別の対策は、耐酸化エンベロープ内に、放電チャンバを取り囲む内部覆いを配置することであり、これにより破片の放出が抑制される。ランプの全体構成がコンパクトな場合、この内部覆いを挿入する十分なスペースがないことがある。また、内部覆いは、放電チャンバの温度を著しく高め、従って、しばしば、ランプの寿命に及ぼす悪影響を防ぐため、放電チャンバの再設計が必要となる。
【０００９】
第3の対策は、国際公開第WO2007／08872.9号に記載されている。ここでは、耐酸化エンベロープの外部にシュラウドが配置され、高温、高速粒子の放出が抑制される。この文献には、シュラウドがベースにのり付けされることが記載されている。この機械的配置では、接着剤がランプの高温に晒されるため、時間とともに劣化する傾向がある。のり付け構成の利点は、ランプベースに対して、全ての素子を極めて剛性的に固定できることである。
【００１０】
本発明によるHIDランプは、3つの入れ子式のエンベロープを有し、外側エンベロープは、シュラウドであり、中間エンベロープは、紫外光線のフィルタ効果および耐酸化環境を提供し、最も内側のエンベロープは、作動の間、イオン化ガスを収容する放電チャンバとなる。ランプは、ベース素子を介して電源に接続され、ベース素子は、例えば、ネジ式またはロック式のピン配置を有し、これは、電気−機械接続を構成する。
【００１１】
本発明のある形態では、耐酸化エンベロープは、略円筒形状であり、円形端部を有し、この端部は、円錐状先端を有しても良い。また、耐酸化エンベロープは、取り付け端部を有する。耐酸化エンベロープにより、放電チャンバに接続された電気リードを、エンベロープの取り付け端部に貫通させることができ、その結果、リードがベース素子の外部電気端子に接続される。耐酸化エンベロープの取り付け端部によって、電気リードの通路が確保され、これがベース素子に固定される。
【００１２】
次に、耐酸化エンベロープは、好ましくはガラスまたは石英で構成されたシュラウドによって覆われる。しかしながら、適当な機械的および熱的特性を有するいかなる透明材料を使用しても良い。シュラウドは、放電チャンバの不具合発生の際に放出される、いかなる破片も保持する。適当なシュラウドがない場合、HIDランプを、暴露された「外部」用途において、安全に使用することはできない。照明器具のカバーを使用せずに、ランプの「外部」の使用が可能であることが望ましい。これにより、システムの全体コストを最小限に抑制することが可能となり、ランプの交換の際のアクセスが容易となるからである。
【００１３】
本発明のある実施例では、シュラウドは、円筒形状である。シュラウドの形状は、ドーム状閉止端および開放取り付け端部を有し、シュラウドの取り付け端部は、ピーニング処理されたツバ（peened  collar）を介して、ベース素子に固定されることが好ましい。シュラウドのドーム状先端は、バネにより、適正位置に保持され、このバネは、軸方向および半径方向の両方において、耐酸化エンベロープとシュラウドの間に、一定距離を維持する。ツバと協働して作用するこれらのバネ素子を使用することで、振動および機械的衝撃を含む条件下において、シュラウドを耐酸化エンベロープから最適な間隔に維持するという機械的目的が達成される。通常、これらは、搬送、または橋への取り付けのような高振動使用条件の間に生じる。バネ素子およびツバは、光の遮断を最小にするように設計されるが、長寿命化につながる、機械的取り付け、およびガラス／石英部分の間の分離は、確保される。一方、WO2007／08872.9で使用される接着剤のような他の機構は、時間とともに劣化し、これは、あるランプ種では、長い寿命にわたって、取り付け性の低下につながるおそれがある。見栄え上の理由およびランプからの照明の最適化のため、耐酸化エンベロープ、さらには放電チャンバの光源は、シュラウドの内部の中心に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】外部シュラウドを有するHIDランプの断面およびベースの切取内部を示す図である。
【図１Ａ】ツバおよびベースの不可視図を有するHIDランプを示す図である。
【図２】シュラウドを示す図である。
【図３Ａ】ランプのベースを示す図である。
【図３Ｂ】ランプのベースの別の図を示す図である。
【図４】オープンフレームバネの実施例の側面図である。
【図５】図4のオープンフレームバネの実施例の上面図である。
【図６】リーフバネの実施例の側面図である。
【図７】図6に示したリーフバネの実施例の上面図である。
【図８】オープンバネの実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一例としての実施例について、より詳しく説明する。
【００１６】
図面において、同じ特徴物には、同じ参照符号が使用されている。
【００１７】
図1および1Aには、ランプ100を示す。ランプは、石英またはセラミックで構成された放電チャンバ130を有するが、これには、動作の間、光を放射するイオン化ガス133を収容する、いかなる適当な透明材料を使用しても良い。放電チャンバ130は、耐酸化エンベロープ120内に配置され、このエンベロープは真空にされ、または不活性ガス122が収容される。耐酸化エンベロープ120は、円筒状シュラウド110内に配置される。ランプの長手軸は、軸X−Xとして示されている。
【００１８】
放電チャンバ130は、ガス133が収容された密閉圧力エンベロープ134、および2つの電気リード131、132を有する。放電チャンバ130は、電気リード131、132、およびサスペンション構造135、136を介して、耐酸化エンベロープ120内に機械的に吊される。サスペンション構造は、導電性サポート部材で構成され、取り付け端部で耐酸化エンベロープ120を貫通し、ランプの端子150、151までの電気接続が可能になる。
【００１９】
耐酸化エンベロープ120は、円筒状であり、長手方向に延伸する円錐状先端124を有する円形端部123、および取り付け端部を有する。従来から知られているように、取り付け端部において、ベース140までの電気的および機械的接続が構成される。サスペンション構造135、136を収容する耐酸化エンベロープ120は、これが真空にされ、またはこれに不活性ガス122が収容されるようにシールされる。
【００２０】
耐酸化エンベロープ120を取り囲むシュラウド110は、ドーム状端部112と、フレア状取り付け端部113とを有し、これは、ベースの切断部、および図2に示されている。フレア状取り付け端部113の直径は、ベース140の直径とほぼ等しい。フレア状取り付け端部113は、図2に示すように、v字型ノッチ111の形態の、1または2以上の配置素子を有する。半円または矩形状ノッチのような、他の形状のノッチも可能である。他のタイプの配置部材を使用しても良い。フレア状取り付け端部113は、ピーニング処理（peening）製造ステップを用いたツバ160を介して、ベース140に取り付けられる。ツバ160は、ピーニング処理に適した金属で構成されることが好ましいが、変形可能プラスチックのような、ピーニング処理に適した他の材料が使用されても良い。切取図には、いくつかのピーニングディンプル163の一つが示されている。
【００２１】
シュラウド110と耐酸化エンベロープ120の間には、ワイヤフレームバネ170が配置される。ツバ160とワイヤフレームバネ170の組み合わせにより、通常の使用の間、ならびに外的振動および機械的衝撃の存在するような搬送の間、シュラウド110が最適位置から外れることが回避される。特に、ツバ160は、バネ170と協働して、シュラウド110を、耐酸化エンベロープ120の周囲の、長手軸および半径方向の両方における中心に維持する。各種タイプのバネを使用しても良く、このいくつかは、図4−8に示されている。
【００２２】
また、ベース140は、外部電気端子150、151を有し、これらの端子は、電源にランプ100を接続するために使用される。
【００２３】
ツバ160は、下側円筒区画162を有し、この区画は、ベース140の上部の周りに丁度適合されるように、形状化され寸法化される。また、ツバ160は、テーパ化上部区画161を有し、この区画は、シュラウド110のドーム状端部112の上部に適合し、フレア状取り付け端部113を保持するように設計される。
【００２４】
図2には、ドーム状端部112およびフレア状取り付け端部113を有するシュラウド110を概略的に示す。シュラウド110がベース140に固定された際、取り付け端部113は、ツバ160によって保持される。また、取り付け端部113は、少なくとも一つのv字型ノッチ111を有する。一例としての実施例では、単一のノッチのみが示されている。
【００２５】
図3aおよび3bには、ランプのベース140の一例としての実施例を示す。ランプベース140は、v字型の突起141を有し、この突起は、図2に示すような、シュラウド110のv字型のノッチ111と嵌め合わされる。シュラウド110に2以上のv字型ノッチ111が設けられている場合、2以上のv字型突起141が使用され、これらは、シュラウド110のv字型ノッチ111と位置が合わされる。ベース160の突起141と整列されたシュラウド110のノッチ111を用いたシュラウド110のベース140への取り付けにより、ベースが照明機器または電気的容器に導入される際に、ランプ100がねじれた場合でも、シュラウド110が、ベース140上で長手軸X−Xの周りに回転することが抑制される。
【００２６】
また、ベース140は、1または2以上の、この実施例では4つの欠刻142を有し、これらは、ベース140の上部の周りに、対称に配置されることが好ましい。図3Aおよび3Bには、2つの欠刻142a、142bのみが示されているが、残りの2つ142c、142dも、ベース140の視認されない側の同様の位置に配置される。
【００２７】
ベース140への耐酸化エンベロープ120の取り付けの間、耐酸化エンベロープ120の円形端部123から長手軸に延伸する円錐状先端124の上部に、ワイヤフレームバネ170が配置される。
【００２８】
その後、耐酸化エンベロープ120の円形端部123の上部に、シュラウド110が配置され、ベース140上に、シュラウドのフレア状端部113が配置される。その間、シュラウド110のv字型ノッチ111がv字型突起141と整列配置され、ワイヤフレームバネ170が圧縮される。次に、シュラウド110の上部にツバ160が配置され、ツバ160の上側部分161は、シュラウド110のフレア状端部113を保持し、下側円筒部分162は、丁度ベース140の上部に配置される。次に、ツバ160は、下側円筒部分162のピーニング部分によって、ベース140の欠刻142内に、適正に固定される。従って、ピーニング処理により、ツバ160を介して、シュラウド110がベース140に固定される。
【００２９】
ピーニングツバ160と、圧縮ワイヤフレームバネ170により得られた安定化の組み合わせにより、機械的衝撃および振動の存在下であっても、耐酸化エンベロープ120の周囲に、シュラウド110の最適配置が維持される。同時に、ワイヤフレームバネ170とツバ160の協働により維持された、シュラウド110と耐酸化エンベロープ120の間の間隔により、衝撃および振動の結果、シュラウド110および耐酸化エンベロープ120が損傷を受けることが抑制される。また、バネおよびツバの配置は、光量の遮蔽を最小限にする。
【００３０】
図4には、ワイヤフレームバネ170の側面図を示す。ワイヤフレームバネは、ステンレス鋼のような適当なワイヤで構成されることが好ましく、バネの製造方法は、従来良く知られている。ワイヤフレームバネ170の一端は、把持部材173を有し、これは、図5に示すように、円形コーナーを有する略正方断面の形状を有する。把持部材は、少なくとも1回、耐酸化エンベロープ120の周囲を通過するように設計され、耐酸化エンベロープをしっかりと把持するように寸法化される。
【００３１】
ワイヤフレームバネ170の把持部材173とは反対の端部は、ヘリカル部材171を形成し、これらの2つの部材は、一体取り付け部材172を介して接合される。ヘリカル部材171は、1または2以上のヘリカルターンを有する。ヘリカル部材171は、取り付け部材172によって配置され、把持部材173およびヘリカル部材171の双方が、ランプの長手軸X−X上に中心化される。ヘリカル部材171の内径は、ヘリカル部材が耐酸化エンベロープ120の長手軸に延伸する円錐状先端124を容易に通るような十分な寸法であり、耐酸化エンベロープ120の円形端部123に、しっかりと静止する必要があり、このためワイヤフレームバネ170の軸Q−Qは、ランプ100の軸X−Xと整列される。
【００３２】
図5には、ワイヤフレームバネ170の上面図を示す。図には、把持部材173の丸いコーナーを有する正方形断面、および把持部材173の中心の上部のヘリカル部材171の中心の位置が示されている。
【００３３】
ワイヤフレームバネ170は、丸いコーナーを有する正方形断面で示されており、耐酸化エンベロープ120の周囲を1回ターンするが、多くの他の構成も、同様に有益であり、あるいは所与の異なる環境およびランプ部材を構成する異なる材料が、より有効な場合がある。例えば、把持部材173のため、正方形断面の代わりに、丸いコーナーを有する六角形の断面を使用しても良い。別の鋭角コーナーを使用しても良い。同様に、追加の摩擦が必要な場合、耐酸化エンベロープ120の周りに数ターン巻かれたワイヤを使用することもできる。耐酸化エンベロープ120の周りの巻きターンは、オープンまたはクローズな形態であっても良く、後者の場合、コイルは、相互に接近して配置される。同様に、ヘリカル部材171は、多くの巻きターンまたは単一の巻きターンを有しても良く、あるいは小さな半円ストラットを有しても良い。
【００３４】
図6および7には、バネの第2の実施例の側面図および上面図を示す。リーフバネ180が、耐酸化エンベロープ120の閉止円形端部に取り付けられる。リーフバネ180は、従来から知られるバネ材料で構成され、従来のパンチおよび成形ステップを経て製造される。
【００３５】
リーフバネ180は、環状中心部材184を有し、この部材は、リーフバネ180の部品の構造ベースを提供する。環状中心部材184は、軸Y−Yに中心が配置された円形開口185を定める。円形開口185の直径は、耐酸化エンベロープ120の円形端部123の長手方向に延伸する円錐状先端124の挿入が可能となるよう、十分に大きくする必要があるが、依然として、環状中心部材184は、リーフバネ180の軸Y−Yがランプ100の軸X−Xと一致する状態で、耐酸化エンベロープ120の円形端部123にしっかりと静止する。
【００３６】
環状中心部材184からは、3つのグループの一体形成配置部材が延在する。下側バネ部材181a、181b、181c、181dの第1のグループは、図7に最も明確に示すように、軸Y−Yの周囲に対称に配置される。また、図7に最も良く示すように、下側バネ部材181の間であって、好ましくは下側バネ部材181の間の中央では、環状中心部材184から、把持部材182a、182b、182c、182dが延在する。下側バネ部材181および把持部材182の両方は、環状中心部材184から曲がって降下している。下側バネ部材181の平坦中心部材184からの曲がりの角度および曲率は、シュラウド110の壁と良好な接触が確保されるように形成されるが、把持部材182の曲率は、耐酸化エンベロープ120の外表面と良好な接触が確保されるように形成される。
【００３７】
上部バネ部材183a、183b、183c、183dの第3のグループは、環状中心部材184から直接、把持部材182a、182b、182c、182dのそれぞれの上方に延在する。各上部バネ部材183の接続点は、各把持部材182の接続点にまたがる。全ての上部バネ部材183は、環状中心部材184から、把持部材182とは反対の方向である上方に曲げられる。上部バネ部材183の平坦中心部材184からの曲げ角度および曲率は、シュラウド110がベース140の上に適正に配置された際に、シュラウド110のドーム状端部112によって、上部バネ部材183が圧縮されるように形成される。
【００３８】
リーフバネ180は、把持部材182を、丁度耐酸化エンベロープ120の円形端部123上に配置することにより、取り付けられる。リーフバネ180は、円形開口185が耐酸化エンベロープ120の円形端部123の狭小円錐状先端124の中心に配置され、環状中心部材184の表面が耐酸化エンベロープ120の円形端部123と直接接触するように配置されることが好ましい。シュラウド110は、リーフバネ180の上側バネ部材183および下側バネ部材182を、同時に圧縮したまま、ベース140上に配置される必要がある。
【００３９】
この記載では、把持部材182と交互にされた下側バネ部材181を有し、単純な把持部材の上部に直接上部バネ部材183を有するリーフバネ180について示すが、他の構成を使用しても良く、そのような構成は、製造または材料パラメータに応じて、より適している場合がある。例えば、完全ではないが、把持部材182は、より少なくても良く、あるいは従来から知られる種類であって、本願に示されているもの含む、追加の部材が存在しても良い。同様に、上部バネ部材183はより少なくても良く、あるいは異なる種類のバネ部材もしくは上部バネ部材183を、平坦中央部材184の異なる位置に、例えば下側バネ部材181と把持部材182の間の位置に、取り付けても良い。これらの変形例および他の変形例は、本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
図8には、バネの第3の実施例を示す。オープンバネ190は、耐酸化エンベロープ120の円形端部123に取り付けられ、好ましくは、従来から知られているようなバネの製造のためのワイヤで構成される。オープンバネ190は、螺旋バネ部材191を有し、中間一体化取り付け部材192を介して、円形把持コイル193に接合される。把持コイル193は、ワイヤの1または2以上のターン数で構成され、内径は、耐酸化エンベロープ120の周囲に丁度適合されるように構成される。
【００４１】
螺旋バネ部材191は、1または2以上のコイルを有し、このコイルは、中間取り付け部材192に接続される最小コイルの有する直径が大きくなるように配置される。螺旋バネ部材191の最小コイルの直径は、それが耐酸化エンベロープ120の円形端部123の狭小円錐状先端124に適合し、円形端部123にしっかりと静止するようにされる。
【００４２】
理想的には、中間取り付け部材192によって、螺旋バネ部材191のコイルの中心は、把持コイル193のコイルの中心の上に、直接配置され、ランプ100の軸X−Xとオープンバネ190の軸Z−Zが一致する。
【００４３】
オープンバネ190は、耐酸化エンベロープ120の円形先端123上に、丁度把持コイル193を配置することにより取り付けられ、螺旋バネ部材191の最小コイルは、耐酸化エンベロープ120の円形端部123の狭小円錐状先端124上の中心に配置され、円形端部123と直接接触する。シュラウド110は、ベース140の上部に配置されると同時に、螺旋バネ部材191を圧縮する必要がある。
【００４４】
このオープンバネ190の記載は、螺旋バネ部材191を有するが、他の配置とすることも可能であり、例えば適正位置にヘリカルバネ部材を使用し、あるいは螺旋バネ部材191を増やしても良い。同様に、オープンバネ190の螺旋バネ部材191を使用して、ワイヤフレームバネ170のヘリカル部材171と置換したり、これを増やしたりしても良い。
【００４５】
この記載は、ドーム状端部およびベース端部を有する円筒状ランプに関するが、他の形状も可能であり、しばしば、球根状の筒のような部材、および2つのベース端部を有するランプが使用される。同様に、ランプは、示された円形断面の代わりに、六角形または正方形の断面を有しても良い。事実、シュラウドの各種外部形状内で、各種エンベロープにおいて、異なる形状を使用することが望ましい場合がある。これらの変更および他の同様の変更は、本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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