(57)【要約】  本発明は、双曲ランプに関する。このランプは、高輝度放電光源（５４）と反射板（１０２）とを含む。反射板は、高輝度光源から光を受けるとともに、前記光を所望の態様で誘導するために配設される。この反射板は、実質的に一様なスポットビーム角を形成する第１の光反射構造（１０８）と、前記第１の構造とは異なる第２の光反射構造（１１０）とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電光源と、
前記高輝度放電光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導するために配設される反射板であって、実質的に一様なスポットビーム角を形成する第１の光反射構造と前記第１の構造とは異なる第２の光反射構造とを含む反射板と、
からなるランプ。
【請求項２】
前記第２の光反射構造は、前記実質的に一様なスポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる手段を含む請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記光拡散手段は、つや消し面を含む請求項２に記載のランプ。
【請求項４】
前記光拡散手段は、一般に先細円筒形状を含む請求項２に記載のランプ。
【請求項５】
前記光拡散手段は、班入り面を含む請求項２に記載のランプ。
【請求項６】
前記反射板は、さらに、前記高輝度放電光源の少なくとも一部分を収容するベース部を含む請求項１に記載のランプ。
【請求項７】
前記反射板は、さらに、前記第２の光反射構造の開口側端部に位置するリム部を含み、前記リム部は、レンズを受けるよう構成される開口を形成する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項８】
前記第１の光反射構造は、複数のフェーセットを含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項９】
前記第１の光反射構造は、実質的な放物面形状または実質的な楕円形状のいずれかである請求項１乃至８のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１０】
前記反射板のリム部と前記反射板の焦点との距離は、約１８ｍｍを上回る請求項１乃至９のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１１】
前記反射板は、色の一様性とビームの一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１２】
前記第１の光反射構造は、実質的な放物面形状または実質的な楕円形状のいずれかである請求項１１に記載のランプ。
【請求項１３】
前記反射板の焦点と前記反射板のベース部の端部との距離は、約２８ｍｍを上回る請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１４】
高輝度放電光源と、
前記高輝度光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導する双曲反射板であって、スポットビーム角を形成するように成形される第１の反射部分と、前記スポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる拡散面を有する、前記第１の反射部分から延在する第２の拡散部分とを有する反射板と、
からなる表示ランプ。
【請求項１５】
前記反射板のリム部と前記反射板の焦点との距離は、約１８ｍｍを上回り、前記距離は、色の一様性とビームの一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する請求項１４に記載のランプ。
【請求項１６】
前記反射板の焦点と前記反射板のベース部の端部との距離は、約２８ｍｍを上回る請求項１４又は１５に記載のランプ。
【請求項１７】
高輝度放電光源と、前記高輝度光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導するために配設される双曲反射板であって、第１の反射部分と前記第１の反射部分から延在する第２の拡散部分とを有する反射板とを含む反射器組立体からなり、前記双曲反射板は、前記第２の拡散部分の開口側端部に位置するリム部と前記反射板の焦点との間における有効距離を短縮し、前記第１の反射部分は、色の一様性とビームの一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する表示ランプ。
【請求項１８】
前記リム部と前記焦点との間における実距離は、約１８ｍｍを上回る請求項１７に記載のランプ。
【請求項１９】
前記反射板の前記焦点と前記反射器組立体のベース部の端部との距離は、約２８ｍｍを上回る請求項１７又は１８に記載のランプ。
【請求項２０】
前記第１の反射部分は、実質的な放物面形状または実質的な楕円形状のいずれかの形状である請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項２１】
前記第２の拡散部分は、前記第１の反射部分の開口側端部により形成される平面から略垂直に延在する請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項２２】
前記第２の拡散部分は、一般に先細円筒形状を有する請求項２１に記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高輝度照明ランプに関する。特に、ＭＲスポットランプとの併用により得られる特定の用途に関して説明する。しかし、本開示は、その他の同様の用途にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
「ＭＲ」は、フェーセットにより構成されるとともに反射コーティングにより覆われる内側（反射側）面を有する押型ガラス製反射板である多面反射板を表す。これらのフェーセットは、光源からの光を集めて集光ビームを創出することにより、光学制御を達成する。いくつかのＭＲランプの反射板は、フェーセットではなしに滑らかな内側面を有するが、これらもやはり慣例的にＭＲランプと称される。
【０００３】
ＭＲランプの反射コーティングは、二色性コーティングまたはアルミニウムコーティングのいずれかとされる。二色性コーティングは、一般に、光源からの赤外放射（熱）が反射板を通過することを可能にする一方で可視放射（光）を前方に反射する薄い多層誘電体（非金属薄膜）である。アルミニウムコーティングは、一般に、二色性コーティングとは異なって、赤外および可視放射のいずれをも反射するアルミニウム薄膜である。いくつかのＭＲランプは、反射板の前端にカバーガラスを有する。
【０００４】
ＭＲランプは、さまざまな大きさで入手可能である。大きさは、一般に、ランプの最大直径によって８分の１インチ刻みで定められる（１インチは２．５センチに等しい）。最も一般的なＭＲランプであるＭＲ１６は、その最大の円周における直径が８分の１６インチ、すなわち２インチ（約５センチ）であり、よって「ＭＲ１６」と呼ばれる。その他の大きさには、ＭＲ８（直径１インチ、すなわち２．５センチ）およびＭＲ１１（直径１−３／８インチ、すなわち３．５センチ）が含まれる。
【０００５】
ＭＲランプの光源は、従来的に、シングルエンド型石英ハロゲンフィラメントカプセルである。このようなＭＲ１６スポットランプのひとつの市販例は、ＧＥライティング・プレサイスＭＲ１６ハロゲン（ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｐｒｅｃｉｓｅ  ＭＲ１６  Ｈａｌｏｇｅｎ）ランプである。この表示ランプは、１５°を下回るスポットビーム角を有する光点が得られる双曲反射板を含む。この従来技術は、高輝度放電ＭＲ１６ランプではなく、リム部から焦点までの長さがより短く（たとえば１８ｍｍ未満）、焦点から下側ベース端部までの距離もはるかに短い（たとえば１８ｍｍ未満）。さらに、この構造は、約６７．５度の広角で明るい光の輪を有する。従来技術のランプでは、広角で明るい光の外輪が生じるため、色および光の一様性は、要求を下回ってしまう。
【０００６】
最近の技術の進歩により、高輝度放電（ＨＩＤ）光源がＭＲランプに取り入れられるようになった。高輝度放電ランプには、一般に、高圧ナトリウム、メタルハライド（セラミックメタルハライド（ＣＭＨ）を含む）および水銀蒸気ランプが含まれる。蛍光ランプのように、ＨＩＤランプは、適正な始動電圧を得るとともに動作中に電流を調整するために安定器を必要とする。ＨＩＤランプは、一般に、白熱または蛍光ランプよりも高いランプ効率と高い光出力とを提供する。
【０００７】
ＨＩＤランプは、一般に、石英またはガラス製エンベロープ、外側ジャケットまたは密封カプセルを含む。内側の発光管は、電流によりイオン化されると発光する元素により満たされる。カプセルの内面は、拡散材料、または光を拡散させるとともにランプの色特性の向上させる蛍光物質により被覆される。メタルハライドランプの発光管、特にセラミックメタルハライド発光管の独特の特徴は、光を発する発光管本体の各端部から延在する長い脚部が用いられることである。カプセルがこれらの発光管の長い脚部を収容することが必要であるため、セラミックメタルハライドカプセルは、一般にハロゲンカプセルよりはるかに長い。
【０００８】
その結果として、高輝度放電ＭＲスポットランプの設計には一般に４つの制約事項がある。第一に、高輝度放電ＭＲ反射板は、発光管の延長された長い脚部に対応しなければならない。第二に、反射板は、既存の工業標準のＭＲランプ概要を満たさなければならない。第三に、高輝度放電ＭＲスポットランプは、所望のビームパターン、たとえば光点と良好な色の一様性と良好な光の一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成しなければならない。第四に、高輝度放電ＭＲスポットランプは、ビームの中心における光度をカンデラ単位で表した中心ビーム光度（ＣＢＣＰ）を最大限に高めなければならない。
【特許文献１】米国特許第５，９５７，５７１号
【特許文献２】米国特許第６，１２８，２９３号
【特許文献３】米国特許第６，２５２，３３８号
【特許文献４】米国特許第６，５３６，９１８号
【特許文献５】米国特許第６，５８６，８６４号
【特許文献６】米国特許第６，６０４，８４５号
【特許文献７】米国特許第６，６３９，３６２号
【特許文献８】米国特許第６，６５７，３６９号
【特許文献９】米国特許第６，６７０，７６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、ＨＩＤ光源に対応し、かつ良好な色および光の一様性を有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する新規および改良型のＭＲスポットライトを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ランプを提供する。このランプは、高輝度放電光源と反射板とを含む。この反射板は、高輝度光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導するために配設される。前記反射板は、実質的に一様なスポットビーム角を形成する第１の光反射構造と、前記第１の構造とは異なる第２の光反射構造とを含む。
【００１１】
表示ランプは、高輝度放電光源と双曲反射板とを含む。この反射板は、高輝度光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導するために配設される。前記反射板は、スポットビーム角を形成するように成形される第１の反射部分と、前記第１の反射部分から延在する第２の拡散部分であって、前記スポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる拡散面を有する第２の拡散部分とを有する。
【００１２】
組立体は、高輝度放電光源と、前記高輝度光源から光を受けるとともに前記光を所望の態様で誘導するために配設される双曲反射板とを含む。この反射板は、第１の反射部分と、前記第１の反射部分から延在する第２の拡散部分とを有する。前記双曲反射板は、第２の拡散部分の開口側端部に位置するリム部と反射板の焦点との間における有効距離を短縮する。第１の反射部分は、色の一様性とビームの一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書において使用される場合、「ＭＲ」は、当該技術分野において一般に周知の多面型表示ランプを指す。たとえば、ＭＲ１６ランプは、２インチの公称直径を有するＭＲランプの１種類であって、一般に集束ビームを有し、光度は、ビームの縁部において急激に低下する。
【００１４】
図１に、従来の低電圧表示ランプ１０を示す。このランプは、一般に、単一光反射構造１４と、前記光反射構造の第１の端部から延在するベース部またはネック部１６とを含む。前記単一光反射構造は、放物形（または楕円形）であって、反射コーティングを含む。従来のハロゲン光源１８が、反射板１２の内側に配設される。端子２２、２４は、前記光源に接続されるとともに、ベース部１６を介して延在して、前記ベース部をランプソケット（図示せず）に電気的に結合させる。リム部３０は、第１の光反射構造の第２または開口側端部に位置する。このリム部は、レンズまたは光透過カバー３２を受けるよう構成される開口部を形成する。この表示ランプ１０は一般に、ハロゲン技術の特性により、比較的寿命が短く、エネルギー効率が低い。
【００１５】
図２に、従来の多面型表示ランプ４０のまた他の例を示す。このランプは、一般に、単一光反射構造４４と、前記光反射構造の第１の端部から延在するベース部またはネック部４６とを有する反射板４２を含む。前記単一光反射構造は、放物形（または楕円形）であって、複数のフェーセット４８と反射コーティングとを含む。リム部５０は、第１の光反射構造の第２または開口側端部に位置する。このリム部は、レンズまたは光透過カバー５２を受けるよう構成される開口部を形成する。高輝度放電（ＨＩＤ）光源５４は、反射板４２の内側に配設される。端子５６、５８は、この高輝度放電光源５４をランプソケット（図示せず）に電気的に接続する。
【００１６】
背景技術として示すように、高輝度放電光源５４、特に石英またはセラミックメタルハライド光源は、通常的に、放電チャンバまたは発光管本体６６の対向する軸端部から延在する細長脚部６２、６４を有する。高輝度放電カプセル７０は、光を発する発光管本体と脚部とを外囲するとともに、その結果として一般に、ハロゲン光源よりもはるかに長い光源となっている。このため、反射板４２とベース部４６とは、この高輝度放電カプセルに適合するよう寸法決めされる。従来的に、反射板４２は、高輝度放電光源の有意な部分を収容するために細長状とされる。しかし、この従来技術のランプ４０は、単一放物形または楕円形光反射構造４４を有する細長反射板４２を用いているため、一般にフラッドビームパターンだけが生じる。この表示ランプ４０では、良好な色および光の一様性を有しながら１５°を下回るスポットビーム角を達成することはできない。
【００１７】
図３に、本開示にしたがった多面型表示ランプ１００を示す。このランプは、高輝度放電（ＨＩＤ）光源１０４から光を受けるとともに前記高輝度放電光源からの光を所望の態様で誘導するために配設される双曲反射板１０２を含む。この反射板１０２は、実質的に一様なスポットビーム角を形成する第１の部分または第１の光反射構造１０８と、前記第１の構造とは異なる第２の部分または第２の光反射構造１１０とを含む。この反射板は、さらに、高輝度放電光源の少なくとも一部分を収容するベース部１１４を含む。端子１２０、１２２は、光源１０４に接続されるとともに、前記ベース部１１４を介して延在して、前記ベース部をランプソケット（図示せず）に電気的に結合させる。リム部１２６は、前記第２の光反射構造の第１または開口側端部１２８に位置する。このリム部は、レンズ１３０を受けるよう構成される開口部を形成する。
【００１８】
従来技術の高輝度放電光源５４と同様に、図示された高輝度放電光源１０４、特にセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）光源は、放電チャンバまたは発光管本体１４６の対向する軸端部から延在する細長脚部１４０、１４２を有する。このため、前記光源は、放電チャンバ内に離間して設置された電極と、端子１２０、１２２と前記光源の前記電極に関連ある導線との間における適切な従来式の電気的および機械的接続部とを含む。高輝度放電カプセル１５０は、光を発する発光管本体１４６と脚部１４０、１４２とを外囲する。一般に、高輝度放電カプセル１５０はセラミック製ベース部１５６内において、接着剤を用いて固定される。同様に、前記反射板は、ベース部に当接するように寸法決めされ、たとえば縮径部がベース部内において受けられるとともに、前記反射板は、その他の点ではベース部に当接して、光源と反射板とベース部との組立体が正確に位置決めされる。双曲反射板１０２の第１および第２の構造１０８、１１０は、長尺の高輝度放電ランプカプセル１５０を収容しうるため、反射板、特に第１の光反射構造は、細長状ではない（図２の反射板４２と比較されたい）。
【００１９】
第１の光反射構造１０８は、焦点のまわりにおける内側回転面によって形成される。第１の光反射構造の内面は、複数のフェーセット１６０と反射コーティングとを含む。これらのフェーセットは、高輝度放電光源１０４からの光を集めて集束光ビームを創出することにより光学制御を達成する。その他の光反射手段も考えられることを理解されたい。第１の光反射構造１０８は、実質的な放物面形状または実質的な楕円形状のいずれかである。この図示された実施例では、前記第１の光反射構造は、放物形である。第２の光反射構造１１０は、前記第１の反射部分の開口側端部により形成される平面から略垂直に延在するとともに、略円筒状の形状を有しうる。図３に示すように、この円筒状の形状は、反射板の製造を容易にするため、特に離型の目的のために、好ましくは先細状とされる。
【００２０】
上述のように、従来の高輝度放電表示ランプは、一般に、光を発する高輝度放電発光管本体の大きさおよび形状により制限される（一般にＣＭＨ光源では、発光管本体は、約６ｍｍの直径および７ｍｍの長さの円筒状の形状を有し、脚部は、約１２ｍｍの長さである）。高輝度放電光源を収容するために細長状にされる単一放物形または楕円形を含むこれらの従来式のスポット表示ランプは、一般に、良好な色およびビームの一様性を有する所望のスポットビーム角、好ましくは約１５°を下回るスポットビーム角を達成することはできない。
【００２１】
逆に、図４に示す本開示の双曲反射板１０２は、リム部１２６と反射板焦点との間の有効長さを短縮することにより、色の一様性とビームの一様性とを有しながら約１５°を下回るスポットビーム角を達成する。第２の光反射構造１１０を含むことにより、双曲反射板１０２は、細長い高輝度放電ランプカプセル１５０を収容する一方で、リム部と反射板焦点との間における約１８ｍｍを上回る実距離と、約９ｍｍの有効距離とを達成する。しかも、反射板焦点とベース部１１４の端部との距離は、約２８ｍｍを上回る。さらに、放物形状または楕円形状の第１の光反射構造１０８では、ＭＲランプにおける最大の光放射開口が達成され、従ってランプ効率が向上する。
【００２２】
しかし、光は、第２の光反射構造１１０のテーパ部から反射されるため、望ましくない点として、明るい光の輪が広角（円筒形状の第２の光反射構造のテーパ角または抜き勾配によって一般に４５°を上回る）で一様なビームパターンのまわりに創出される。この問題を補正するために、第２の光反射構造１１０の内面は、実質的に一様なスポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる手段を含む。たとえば、第２の光反射構造の内面上の光拡散手段は、光を拡散させるために、無反射コーティングまたはつや消しまたは班入り面を含みうる。これに代わる方法として、前記内面が、反射板金型の一部分のプランジングにより粗面化されうる。本開示の範囲および意図から逸脱することなしに、第２の光反射部分により誘導される光を拡散させるさらに他の代替的な構成を用いることができる。
【００２３】
図５および図６において、単なる例として、双曲ハロゲンＭＲ１６ランプ（ＧＥライティング・プレサイス４２Ｗ  ＭＲ１６ハロゲンランプ（ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｐｒｅｃｉｓｅ  ４２Ｗ  ＭＲ１６  Ｈａｌｏｇｅｎ  ｌａｍｐ）等）と、実質的に一様なスポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる手段を有さない高輝度放電表示ランプ１００（「フェーセットレフ（ＦａｃｅｔＲｅｆ）―旧ＣＭＨスポット設計」）と、実質的に一様なスポットビーム角のまわりにおいて光を拡散させる手段を含む高輝度放電表示ランプ１００（「スティップルドレフ（ＳｔｉｐｐｌｅｄＲｅｆ）―新ＣＭＨスポット設計）の光度分布比較グラフを示す。これらの比較グラフに示すように、従来の双曲４２Ｗハロゲンランプでは、約６７．５°の広角で明るい光の輪が生じる。光拡散手段を有さない高輝度放電表示ランプでも、約４５°の広角で明るい光の輪が生じる。さらに以下の表を参照すると、逆に、光拡散手段を有する高輝度放電表示ランプでは、明るい光の輪が生じることなく、良好な色の一様性と光の一様性とを有しながら約１１°のスポットビーム角が実現するとともに、漏れ光が最小限に抑制される。さらに、本開示にしたがった２０ＷのＭＲ１６表示ランプのルーメン（ランプから生じる光量）は、従来の４２Ｗの双曲ハロゲンＭＲ１６ランプのルーメンより約６３％高く、これによりエネルギーの節減が有意に達成される。
【００２４】
【表１】
2009532847.tif 000003
以上から明らかなように、本開示は、高輝度放電照明用途の、双曲反射板１０２を含むＭＲ表示スポットランプ１００に関する。前記双曲反射板は、好ましくは、放物形または楕円形の一方の形状の第１の反射部分１０８と、前記第１の反射部分から外方に延在する一般に先細円筒状の第２の拡散部分１１０とを含む。前記第１の反射部分は、一般に多面状であり、約１５°を下回るスポットビーム角を有する一様なスポットビームパターンを生じる。前記第２の拡散部分は、追加の空間をもたらして細長い高輝度放電ランプカプセルを収容する一方で、リム部と反射板焦点との間の約１８ｍｍを上回る実距離を維持する。ＭＲスポットランプ１００のビームの一様性を向上させるために、前記第２の部分の内面を、つや消し面または班入り面のいずれか、すなわち拡散光形成面としても良い。
【００２５】
本開示は、ＭＲスポットライトに関して説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、異なる形状および大きさの表示ランプにも適用可能であることが理解されよう。たとえば、双曲反射板１０２は、高輝度放電光源を有するＭＲ８およびＭＲ１１表示ランプと当該技術分野において周知のあらゆるその他の高輝度反射型ランプとにおいて適用可能である。
【００２６】
以上、好適な実施例を参照して本発明を説明した。上述の詳細な説明を読み、かつ理解すると、様々な改変および変更が思い浮かぶであろうことは自明であるが、このような改変および変更は全て、本発明の精神に含まれるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術の低電圧表示ランプの略断面図である。
【図２】高輝度放電光源を有する従来技術の多面型表示ランプの略断面図である。
【図３】本発明にしたがった高輝度放電光源を有する多面型表示ランプの略断面図である。
【図４】図３のランプの焦点距離を示す略断面図である。
【図５】図３のランプと従来技術のランプとの間の光度分布比較グラフである。
【図６】図３のランプと従来技術のランプとの間の光度分布比較グラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  表示ランプ
１２  反射板
１４  単一光反射構造
１６  ベース部／ネック部
１８  ハロゲン光源
２２  端子
２４  端子
３０  リム部
３２  レンズ／光透過カバー
４０  多面型表示ランプ
４２  反射板
４４  単一光反射構造
４６  ベース部／ネック部
４８  フェーセット
５０  リム部
５２  レンズ／光透過カバー
５４  高輝度放電光源
５６  端子
５８  端子
６２  細長脚部
６４  細長脚部
６６  放電チャンバ／光を発する発光管本体
７０  高輝度放電カプセル
１００  多面型ランプ／高輝度放電表示ランプ
１０２  双曲反射板
１０４  高輝度放電光源
１０８  第１の光反射構造
１１０  第２の光反射構造
１１４  ベース部
１２０  端子
１２２  端子
１２６  リム部
１２８  第１／開口側端部
１３０  開口
１４０  細長脚部
１４２  細長脚部
１４６  放電部材／光を発する発光管本体
１５０  高輝度放電カプセル
１５６  セラミック製ベース部
１６０  フェーセット
【図１】
2009532847.tif 000004
【図２】
2009532847.tif 000005
【図３】
2009532847.tif 000006
【図４】
2009532847.tif 000007
【図５】
2009532847.tif 000008
【図６】
2009532847.tif 000009
【国際調査報告】
2009532847.tif 000010
2009532847.tif 000011
2009532847.tif 000012