(57)【要約】  本発明は、少なくともリフレクタ３及びＵＨＰランプ２を有する照明ユニットであって、前記ＵＨＰランプが放電チャンバ２１を有する少なくとも１つのバーナ２０を持っている照明ユニットにおいて、前記ランプが動作されている場合、ＵＨＰランプ２の前記バーナ材料から発せられる前記ＩＲ光の少なくとも一部が、リフレクタ３からの及び／又は照明ユニット１の他の構成要素からの反射によってバーナ２０の少なくとも一部に進行して戻る、照明ユニットに関する。
2009502018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともリフレクタと放電チャンバを有する少なくとも１つのバーナを有するＵＨＰランプとを有する照明ユニットであって、前記のようなランプが動作されている場合、前記ＵＨＰランプの前記バーナの材料から発せられるＩＲ光の少なくとも一部が前記リフレクタ及び／又は前記照明ユニットの他の構成要素からの反射によって前記バーナの少なくとも一部に戻る、照明ユニット。
【請求項２】
前記バーナを部分的に覆っていると共に前記バーナに可視放射を反射して戻すコーティングが、前記バーナ上に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記リフレクタの少なくとも一部が、ここに当たる前記ＩＲ光が、特に前記バーナの最も冷たい箇所に向かって反射されることができるように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記リフレクタが、楕円部及び球部を有しており、前記リフレクタの前記球部は、前記コーティングを介して進行する前記ＩＲ光が前記球部から反射されることができるように配されていることを特徴とする、請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記バーナは水平位置において嵌合されており、前記リフレクタ内で、前記ＩＲ光が、主として前記バーナの底部半分内に反射されることができることを特徴とする、請求項４に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記バーナの少なくとも一部、特に光射出開口として又は前記コーティングのための場所として振舞わない前記バーナの円筒状の端部が、ＩＲ光に対して不透明である又はＩＲ光を制限するコーティングを有していることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記バーナは、気密になるように封止されていると共にＩＲ光に対して少なくとも部分的に不透明である光射出プレートを有している真空外側エンベロープによって封止されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項８】
ガラスから構成されている前記光射出プレートの少なくとも一部が、ＩＲ光を少なくとも部分的に反射すると共に特に可視光が通過するのを可能にするコーティングを担持していることを特徴とする、請求項７に記載の照明ユニット。
【請求項９】
電気入力手段の一部が前記リフレクタに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明ユニットを少なくとも１つ含む投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともリフレクタと放電チャンバを有する少なくとも１つのバーナを持つＵＨＰランプとを有する照明ユニットであって、前記ＵＨＰランプの前記バーナの材料から発せられるＩＲ光の少なくとも一部が、当該ランプが動作されている場合に前記バーナの少なくとも一部に向かって戻るように進行する、照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともリフレクタ及びＵＨＰランプを有する照明ユニットが知られており、多くの用途に用いられている。前記照明ユニットの主な目的は、可視光を供給することにある。
【０００３】
これらの光学特性のために、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ（特に超高性能（ＵＨＰ）ランプ）が、特に、投影目的に好適なランプとして使用されている。本発明の目的に関して、前記のような名称のＵＨＰランプ（Ｐｈｉｌｉｐｓの名称）はＵＨＰ型の他のランプも含むものである。
【０００４】
可能な限り点光源に近い光源が、或る用途に必要とされている。通常望ましいとされているものは、当該光に関してできるだけ自然なスペクトル組成を有するできるだけ高い発光強度である。
【０００５】
現在、これらの特性は、ＵＨＰランプによって最良に達成されることができる。しかしながら、これらのランプが開発される場合、両方が同時に満たされなければならない２つの本質的な要件が存在する。
【０００６】
一方では、前記放電チャンバの内面における最高温度は、一般に石英ガラスから作られている前記ランプのエンベロープの失透（devitrification）が生じるのに十分に高いものであってはならない。このことは、アークよりも上方の領域が当該ランプの放電チャンバ内の顕著な対流の結果として特に激しく加熱されるので、問題となり得る。従って、放電チャンバ内に均一でない温度分布が生じる。
【０００７】
他方では、前記放電チャンバの内面における最も冷たい点も、水銀がここに堆積するのではなく、十分な程度に蒸発された状態において、全体的に残存するように十分に高い温度（約１２００Ｋ）にならなければならない。特に、小型の高負荷の放電ランプにおいて、最高及び最低温度は調和し難いものであり、特定の用途においては、最適なランプ動作の設定と同時に前記ランプの適切な寿命を有するための問題を生じ得る。
【０００８】
市販のＵＨＰランプは、定格電力で動作される場合、常に、約１２００Ｋから１４００Ｋの必要な温度範囲に一致している。
【０００９】
また、前記バーナの設計は、常に、例えば、１００Ｗのような所与の定格電力に関して最適化される。
【００１０】
しかしながら、拡張されることが可能である動作範囲によって、例えば、前記ランプを調光可能なものにする、ランプの種類をアップグレードする、又は、特に、元々必要なルーメン出力が低い用途向けである定格電力とは異なる電力に関して前記バーナが使用されることを可能にするのが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
調光において、即ち実際の電力が定格電力よりも低くなるように減少される場合、最も冷たい箇所の温度は、前記最低温度よりも低く降下してはならない。このように、厳しい制限が、所与の定格電力に関して最適化されている所与のランプの調光可能性（dimmability）に関して設定されている。
【００１２】
前記ランプは、自身の定格電力の７５％において、例えば、自身の寿命に対する著しく不利な効果を伴うことなしに、この制限範囲の外で動作されることはできないが、実際、前記ランプが実際にこのように動作されることが望ましい。高出力のランプに対するかなりの需要も存在する。
【００１３】
最適な仕方においてこの種のランプを設計するための努力において、付加的な熱が当該ランプのエンベロープの表面積を拡大することにより放散されることができるが、この結果、下方の臨界温度の低下を生じるという問題に遭遇する。従って、前記ランプ内の所望の圧力は、もはや達成されない。
【００１４】
ドイツ国特許出願公開第101 00 724号から知られているのは、冷却手段を有する高輝度放電ランプである。このランプは、前記ランプの内部における温度の上昇が増加されたガス圧を生成するので、このようにして上昇された電力において動作されることができる。前記冷却手段は、この場合において、電力が上昇された場合に充填ガスの失透及び凝縮が実質的に停止されるように、配されている及びサイズ変更されている。前記冷却手段が動作する仕方のために、上述の冷却手順は、比較的高い熱放散を生じる。
【００１５】
機能的な理由のために、主に必要とされているのが可視光である照明分野の多くの用途において、この目的に望まれていない放射光（例えば、ＩＲ光）を異なる（二次的な）使途に流用する試みがなされている。例えば、ガス放電ランプの効率を向上させるための、可視光が通過するのを可能にすると共に望まない放射光（特にＩＲ光）は通過させないフィルタ又はリフレクタを有する様々な解決策が、知られている。このようなリフレクタがなすことは、例えば、前記バーナにおいて、所与の最低温度を保証するのに必要な電力を減少させるために、望まれていない放射光を前記バーナの領域に反射して戻すことである。
【００１６】
この解決策は、少なくともリフレクタ及びＵＨＰランプを有する照明ユニットには適用されることができない。前記解決策は、例えば、米国特許出願公開第2005/0024880号から知られるような、前記バーナを部分的に覆っていると共に前記バーナ内に可視放射を反射して戻すコーティングを前記バーナ上に具備しているＵＨＰランプを有するこの種の照明ユニットに適用されることもできない。
【００１７】
従って、本発明の目的は、冒頭段落に記載した種類の照明ユニットであって、前記ランプが減少された電力で動作される（減光される）か又は前記熱放散が拡大された表面積によって増加されるかの何れかであるにもかかわらず、前記最も冷たい箇所の温度が制限している値よりも低く降下しないことを保証する照明ユニットを提供することにある。前記照明ユニットに対する強度も、産業上の大量生産のとの関連において効率的に製造されることができると意図でもある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の目的は、添付請求項１のフィーチャによって達成される。
【００１９】
ＵＨＰランプのバーナ材料から発せられたＩＲ光の少なくとも一部は、前記照明ユニットの前記リフレクタ及び／又は他の構成要素からの反射によって前記バーナの少なくとも一部に戻ることが、本発明にとって本質的なことである。前記バーナに向かって進むＩＲ光（特に、３μｍよりも低い波長のＩＲ光）は、前記ＵＨＰランプのバーナ材料の局所的な加熱のために使用され、従って、水銀の凝固が効果的に防止されることを可能にする一方で、前記バーナの設計を変化させず、前記ランプの電力を同じにする。
【００２０】
添付の従属請求項は、本願発明の有利な更なる実施例に関連する。
【００２１】
前記バーナを部分的に覆っており可視放射光を前記バーナに反射して戻すコーティングが、前記バーナ上に配されているのが好ましい。本願発明による解決策は、米国特許出願公開第2005/0024880号の教えによる反射リフレクタとして作用するコーティングを有するＵＨＰランプが使用される場合に、特に有利である。従って、本明細書に記載されるのと関連して、基本的に有利な点は、如何なる利用可能な光も前記バーナのコーティングされている部分と前記リフレクタの対応する部分とからほとんど出ることがなく、従って、光の収集のために最適される必要はなく、他の目的（例えば、前記熱放射の反射）に使用されることができることにある。
【００２２】
前記リフレクタの少なくとも一部が、該リフレクタの少なくとも一部に当たるＩＲ光が、特に前記バーナの最も冷たい箇所に又は前記バーナの最も冷たい箇所のみに反射されることができるように形成されることも好ましい。これにより、前記バーナが水平位置において嵌合されている場合、特に、前記バーナの底部又は前記バーナの底部のみが加熱されることを可能にする。従って、前記放電チャンバ内の最も冷たい箇所と最も熱い箇所との間の温度差に影響を与えることが可能である。
【００２３】
前記リフレクタが楕円形及び球形であり、前記リフレクタの球部が、前記コーティングを介して進行するＩＲ光が前記部分において反射されることができるように配されていることも好ましい。少なくとも２つの部分における前記リフレクタのこの特別な配置が、前記ＩＲ光の反射が技術的に簡潔な仕方で達成されるのを可能にする。
【００２４】
前記バーナが、気密に封止されている真空外側エンベロープによって囲まれるのも好ましい。この場合において、光射出プレートが、ＩＲ光に対して少なくとも部分的に不透明である又はそのように不透明であるコーティングを担持している場合、特に有利である。
【００２５】
本発明の目的は、本発明による少なくとも１つの照明ユニットを有する投影システムによっても達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のこれら及び他の見地は、後述される実施例を参照して明らかになり、説明される。
【００２７】
本発明による照明ユニット１が、図１に示されている。これは、光源として、リフレクタ３内に通常の仕方で適所に配されている及び固定されているＵＨＰランプ２を有している。
【００２８】
リフレクタ３は、２つの部分、即ち楕円部３１（主リフレクタ）と球部３２とになっており、リフレクタ３の球部３２は、コーティング４を通過するＩＲ光がここから反射されることができるように配されている。球部３２は、図１ａに示されているように、光のためのほぼ円筒状の射出開口を有している。前記のような反射は、前記ＩＲ光がバーナ２０の回転楕円面２４上に主に反射され戻されるような仕方において生じる。リフレクタ３を構成している材料は、ＩＲ光を効果的に反射するアルミニウムである。リフレクタ３の球部３２は、高水準の精密さによって製作される必要はない。簡単な形状である場合でさえも、リフレクタ３の球部３２は、自身の基本的機能、即ちバーナ２０の回転楕円面部２４に向かってＩＲ光を反射し戻す機能を果たし、約９ｍｍの直径を有するであろう。２つの電極２２、２３間の間隙（約１ｍｍ）内へのＩＲ光の反射は、何倍も複雑でありコストがかかるものになるであろう。
【００２９】
ＵＨＰランプ２は、内部に通常の放電ガス及び電極装置が位置されている放電チャンバ２１を有するバーナ２０を有している。前記電極装置は、２つの電極２２、２３によって形成されており、前記電極の先端部間において、ガス放電が既知の態様で生じる。バーナ２０及び主リフレクタ３は、適当な、即ち２つの電極２２、２３間の領域における光源の場所が、主リフレクタ３１の焦点に実質的に位置されるように、互いに対して配されている。
【００３０】
バーナ２０の回転楕円面部２４に位置されているのは、反射層の形態における反射リフレクタ４である。反射リフレクタ４は、バーナ２０を部分的に覆う多層干渉フィルタであり、可視放射をバーナ２０に反射して戻すと共にＩＲ光が通過するのを可能にする。前記干渉フィルタの多層構造において、高い屈折率を有する層が、低い屈折率を有する層と交互になっている。特定の層の屈折率は、特に、当該層に選択されている材料によって決定され、互いに関連する点において異なる少なくとも２つの誘電材料が、前記のような層状構造で設けられている。更に、前記層構造と当該層構造に選択される材料との詳細及び可能な配置は、例えば、米国特許出願公開第2005/0024880号において見つけられることができる。
【００３１】
回転楕円面部２４の表面は、リフレクタ４上に当たるガス放電から発せられた光が主リフレクタ３１上のガス放電を介して反射され戻されるような仕方で、成形される。米国特許出願公開第2005/0024880号の教えの下に、反射リフレクタ４は、ガス放電チャンバを囲んでいるバーナ２０の領域の完全に半分を覆うわけではない大きさのものである。
【００３２】
リフレクタ３の回転楕円面部３２によって生じる上述された反射の結果、この目的のために作られた測定によって示されるように、供給されるべき電力が、１００Ｗの定格電力を有する（本発明による手段を有していない）照明ユニットと比較した場合に、本発明による上述の解決策のために約８０Ｗに減少される。
【００３３】
供給されるべき前記電力の更なる減少がなされることを可能にするために、２つの円筒状の端部２５、２６が、少なくともＩＲ光（又は即ち熱放射）を反射する層６であって、例えば、金属（金又は銀）又はジルコニウム酸化物から成る層６を担持している。この反射性層６は、前記供給されるべき電力の約６０乃至７０Ｗまでの低減を生じる。
【００３４】
研究室における測定によって、（図１に示されている）本発明による照明ユニット１が、気密に封止されている真空外側エンベロープ（図１において図示略）内に配されている場合、更に、供給されるべき電力の約４０乃至５０Ｗまでの低減が可能であることが示されている。
【００３５】
従って、上述された本発明による手段によって、１００Ｗの定格電力用に設計されているが、非常に低減された電力（例えば６０Ｗ）において通常の寿命に如何なる不利な効果を及ぼすことなく動作されることができるバーナを有する照明ユニットを提供することもできる。
【００３６】
図１ｂに模式的に示されているのは、（図１ａと比較して）球部３２がとっている形状を除いて同一の設計である本発明による代替的な照明ユニット１である。リフレクタ３の球部３２は、コーティング４を介して進行するＩＲ光が球部３２において反射され、前記バーナの底部に進行することができるように形成されている及び配されている。前記底部は、前記バーナが当該図に示されているように水平位置に嵌合されている場合に、前記バーナの最も冷たい箇所である。
【００３７】
外側エンベロープ７を有する本発明による照明ユニット１の更なる実施例が、図２に模式的に示されている。
【００３８】
バーナ２０及びリフレクタ３の構成及び装置は、基本的には、図１ａにおいて示したものと類似であるが、バーナ２０及びリフレクタ３は、外側エンベロープ７内に配されている。外側エンベロープ７は円筒状であり、一方の端部においてベース８による気密な封止によって封止されており、他方の端部においても光射出プレート９による気密な封止によって封止されている。
【００３９】
プレートの形態をとっている光射出プレート９は、例えば、ホウ珪酸ガラスから構成されている。ベース８は、通常のセラミック材料から製造されている。電気入力手段１０がベース８に横方向に取り付けられており、１つの電気接続が、ワイヤ１１を介してベース８から金属リフレクタ３まで（即ち金属リフレクタ３の部分３１及び３２まで）、前面ワイヤ１２を介して電極２３までなされている。電気入力手段１０からの他の電気接続がベース８を介して電極２２にまでなされているが、図２には示していない。
【００４０】
前記外側エンベロープ内には、これ自体は知られている物質であって、かつ、前記のような金属の構成要素の如何なる酸化も防止する又は少なくとも低減する物質が含まれていても良い。
【００４１】
楕円リフレクタ３及び振動板（diaphragm）１３を有する本発明による照明ユニット１の更なる実施例が、側部から見た状態において図３に模式的に示されている。
【００４２】
リフレクタ３は、通常の、楕円状のワンピース設計である。リフレクタ３を構成している材料は、アルミニウムであり、ＩＲ光を効果的に反射させるものである。
【００４３】
ＵＨＰランプ２は、光軸上でリフレクタ３内において通常の仕方によって水平に配されている。前記のような光が照明ユニット１から出る方向において、振動板１３がビームの経路及び光軸上に配されている。この振動板１３は、照明ユニットから到来する可視光がアパーチャ１４を通過することができると共に、少なくとも前記ＩＲ光の３μｍよりも大きい波長を有する部分がアパーチャ１４を通過することができないような大きさのアパーチャを有するように、位置決めされている。振動板１３に利用されているのは、少なくともこのＩＲ光を反射する層１５であって、このことは、前記ＩＲ光がリフレクタ３へと進行し、そこからバーナ２１の領域に進行することを意味する。
【００４４】
図３に示された振動板１３の異なる図（前方から見た図）が、図４に示されている。ディスク形の振動板１３はアパーチャ１４を有しており、層１５によって、ＩＲ光の反射が、アパーチャ１４の下側に配される。この反射性層１５は、振動板１３の表面の扇形を覆っている部分的なコーティングである。この場合において、前記扇形は約９０°に渡って延在しており、鉛直方向に対称である。この装置によって、選択的に加熱されるのはバーナ２０の底部であり、供給される熱の量は、前記扇形の大きさによって決定される（acted on）。
【００４５】
本発明は、上述の２つの実施例に限定されるものではなく、更なる実施例に拡張されるものである。
【００４６】
本発明によって覆われるものとしては、例えば、少なくとも１つのＵＨＰランプ及び１つのワンピースリフレクタを有する照明ユニットである。このリフレクタは、形状が放物線状及び楕円状の両方であっても良く、振動板又は光射出プレートが、前記照明ユニットから光が出る方向においてビームの経路上に配されている。この場合、前記振動板又は光射出プレートは、可視光が通過するのを可能にするとともに、前記ＩＲ光の少なくとも一部が前記リフレクタに反射され戻されるのを可能にするのと類似の態様で振る舞う。本発明の目的のためのこの反射は、前記バーナの付加的な加熱（特に、前記バーナの底部の加熱）が保証されるような仕方で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】本発明による照明ユニットの断面図である。
【図１ｂ】本発明による照明ユニットの断面図である。
【図２】外側エンベロープを有する本発明による照明ユニットの断面図である。
【図３】楕円形リフレクタ及び振動板を有する本発明による照明ユニットの断面図である。
【図４】図３に示されている図の前方からの概略図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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