(57)【要約】【課題】ネック領域における光の損失を抑えてコンパクトＰＡＲランプを向上させる。【解決手段】コンパクトＰＡＲランプ１０の長手方向軸１４に沿って配置された中空ボディ１２内には、長手方向軸１４と同心に光源カプセル２０が設けられている。中空ボディ１２内には第１のパラボリックリフレクタ２６が形成されている。中空ボディ１２内にはさらに第２のリフレクタ３２が形成されており、これは狭幅部分３０からネック端部１８へと延びている。レンズ３４によって開口端部１６が閉じられており、ネック端部１８には口金３６が取り付けられている。択一的な実施形態によれば、光源２０は電極４６，４８を含むアーク放電容器４４から成り、これらの電極４６，４８の終端４６′，４８′の間でアークギャップ５０が規定され、第２のリフレクタ３２が楕円体であれば、その焦点は終端４６′，４８′と一致している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンパクトＰＡＲランプにおいて、
長手方向軸に沿って配置された中空ボディが設けられており、
該中空ボディは開放端部と実質的に封止されているネック端部を有しており、
該中空ボディ内には、前記長手方向軸と同心に光源カプセルが含まれており、
該光源カプセルは、該カプセルから延在し前記ネック端部を経て出ていく電気導入線を有しており、
前記中空ボディ内に形成された第１のパラボリックリフレクタが設けられており、
該第１のパラボリックリフレクタは、前記開口端部と隣り合う幅広部分と、前記長手方向軸に沿って該幅広部分から隔てて配置された狭幅部分を有しており、
前記中空ボディ内に形成された第２のリフレクタが設けられており、
該第２のリフレクタは前記狭幅部から前記ネック端部へ延在しており、
前記開口端部を閉鎖するレンズと、
前記封止されたネック端部に取り付けられた口金が設けられていることを特徴とする、
コンパクトＰＡＲランプ。
【請求項２】
請求項１記載のコンパクトＰＡＲランプにおいて、
前記第２のリフレクタは楕円体であることを特徴とするコンパクトＰＡＲランプ。
【請求項３】
請求項２記載のコンパクトＰＡＲランプにおいて、
前記光源カプセルには、前記長手方向軸に沿って配置された白熱フィラメントが含まれており、該白熱フィラメントは第１の端部と第２の端部を有しており、前記楕円体の焦点は、前記白熱フィラメントの第１の端部および第２の端部と一致していることを特徴とするコンパクトＰＡＲランプ。
【請求項４】
請求項２記載のコンパクトＰＡＲランプにおいて、
前記光源は電極を含むアーク放電容器を有しており、該電極の各端部間でアークギャップが規定され、前記楕円体の焦点は前記端部と一致していることを特徴とするコンパクトＰＡＲランプ。
【請求項５】
請求項１記載のコンパクトＰＡＲランプにおいて、
前記第２のリフレクタは球形であることを特徴とするコンパクトＰＡＲランプ。
【請求項６】
請求項５記載のコンパクトＰＡＲランプにおいて、
前記球形のリフレクタの中心点は前記パラボリックリフレクタの焦点と一致していることを特徴とするコンパクトＰＡＲランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気ランプに関し、詳しくはパラボリックリフレクタランプに関する。さらに詳しくいえば、本発明は２．５インチまたはそれよりも小さい外径をもつコンパクトなＰＡＲランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＡＲランプは典型的には、タングステンハロゲンカプセルあるいは高輝度放電（ＨＩＤ）アークチューブといった光源から成り、これはパラボリックリフレクタとともにガラスボディ内に取り付けられている。ガラスボディをプレス成形されたホウケイ酸塩ガラスとすることができる。一般にボディの前面あるいは発光端部はレンズにより覆われており、このレンズには所望のビーム形状（たとえばスポットやフラッドビームないしは散光ビーム）を供給するための光学素子を含めることができる。汎用のサービスＰＡＲランプは通例、パラボリックリフレクタと口金との間にネック領域を有しており、口金は一般にソケットを介してランプを電源と接続するため、ねじ付き継手を有している。この場合、使用電圧源は１００Ｖ〜２４０Ｖである。ネックは、リフレクタの光学部分と口金の電気的部分との間の機械的な支持の役割を果たす。これに加えてネックには、カプセルのプレス封止、導入線、カプセル取り付けコンポーネントならびに配線のための空間が設けられており、さらに口金の温度を低減するためネックにより光源（すなわちフィラメントまたはアーク放電）と口金とが分離される。
【０００３】
ＰＡＲランプのネック開口部に多量の光が入ると、取り付けコンポーネントおよびカプセルコンポーネントにより多重反射および吸収が起こることから損失となり、そのような光はビームに寄与するものではない。ビーム強度と（ランプのルーメンを光源ルーメンで除算することにより求められる）ランプ効率を最大にするためには、ネック開口部の横断面積をできるかぎり小さくすべきであることが知られている。ＰＡＲ１６サイズおよびＰＡＲ２０サイズのランプといった直径の小さい開口部をもつコンパクトなランプが市場では要求されるけれども、ランプ直径とリフレクタの焦点距離が小さくなるとネック領域における光の損失が重要になる。ルーメン出力とセンタービームの光度ないしは燭光（center beam candle power CBCP）は、ＰＡＲランプのサイズが小さくなると急速に低下し、許容可能なパフォーマンスをもつＰＡＲ１６スポットランプを設計するのは非常に難しい。結局はこの点でＰＡＲ１６ランプは、光の中心を焦点の前方に位置させセンタービーム強度の許容できない損失を生じさせることなくネック開口部から離すことのできるフラッドビーム角でしか利用できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、これまで述べてきた従来技術の欠点を克服することである。さらに本発明の課題は、コンパクトＰＡＲランプを向上させることである。さらに本発明の課題は、スポットビームを有するコンパクトＰＡＲランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の観点によれば上記の課題は、以下の特徴を有するコンパクトＰＡＲランプによって解決される。すなわちこのコンパクトＰＡＲランプには、長手方向軸に沿って配置された中空ボディが設けられており、該中空ボディは開放端部と実質的に封止されているネック端部を有しており、該中空ボディ内には、前記長手方向軸と同心に光源カプセルが含まれており、該光源カプセルは、該カプセルから延在し前記ネック端部を経て出ていく電気導入線を有しており、前記中空ボディ内に形成された第１のパラボリックリフレクタが設けられており、該第１のパラボリックリフレクタは、前記開口端部と隣り合う幅広部分と、前記長手方向軸に沿って該幅広部分から隔てて配置された狭幅部分を有しており、前記中空ボディ内に形成された第２のリフレクタが設けられており、該第２のリフレクタは前記狭幅部から前記ネック端部へ延在しており、前記開口端部を閉鎖するレンズと、前記封止されたネック端部に取り付けられた口金が設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第２のリフレクタ表面によりネック領域に入る光の量が著しく低減され、いっそう多くの光がビームに向かうようになる。
【０００７】
その他のさらに別の課題や利点ならびにそれらの性能とともに本発明について理解を深めるために、図面に基づく以下の説明および特許請求の範囲を参照されたい。
【実施例】
【０００８】
細部が詳しく描かれている図面を参照すると、図１に示されている従来技術のＰＡＲランプ１００は、長手方向軸１４０に沿って配置されたボディ１２０を有している。ボディ１２０は開口端部１６０と実質的に閉じられているネック端部１８０を有しており、このボディ１２０には光源カプセル２００が含まれている。図示されているように光源カプセル２００には長手方向軸１４０に沿って配置された白熱フィラメント３８０が含まれており、さらに光源カプセル２００は、口金３６０との適切な電気的接続のためこのカプセル２００から延びている導入線２２０および２４０を有している。ボディ１２０内には、幅広部分２８０と狭幅部分３００を有するパラボリックリフレクタ２６０が形成されており、レンズ３４０によって開口端部１６０が閉じられている。
【０００９】
上述のランプは、バルブ外径によってＰＡＲ１６またはＰＡＲ２０という名称で一般に入手可能である。ただし、この種のランプの効率および殊にスポットビーム角におけるビーム強度がかなり小さい。ＰＡＲ１６ランプは典型的には、フラッドビーム角においてしか利用できない。
【００１０】
この問題を解消し許容可能なスポットビームをもつコンパクトなＰＡＲランプが得られるようにするために、図２に示したランプが提供される。図２によればコンパクトなＰＡＲランプ１０は、長手方向軸１４に沿って配置された中空ボディ１２を有している。ボディ１２は開口端部１６と実質的に閉じられているネック端部１８を有している。ボディ１２内には光源カプセル２０が配置されており、これは長手方向軸１４と同軸である。この場合、光源カプセル２０には長手方向軸１４に沿って配置された白熱フィラメント３８が含まれており、この光源カプセルは第１の第１の端部４０と第２の端部４２を有している。さらに電気導入線２２，２４がフィラメント３８と接続されており、これらの導入線は光源カプセル２０から延びネック端部１８を経てボディ１２から出ている。
【００１１】
中空ボディ１２内には第１のパラボリックリフレクタ２６が形成されており、これは開口端部１６と隣り合った幅広部分２８と長手方向軸１４に沿ってそこから隔てられた狭幅部分３０を有している。ボディ１２内にはさらに第２のリフレクタ３２が形成されており、これは狭幅部分３０からネック端部１８へと延びている。レンズ３４によって開口端部１６が閉じられており、ネック端部１８には口金３６が取り付けられていて、これによりネック端部１８が閉じられている。
【００１２】
本発明の１つの有利な実施形態によれば第２のリフレクタ３２は楕円体であるが、これを球形としてもよい。第２のリフレクタ３２を楕円体とした場合、楕円の焦点はフィラメント３８の第１および第２の端部４０，４２と一致することになる。第２のリフレクタ３２を球形としたならば、その中央点は放物面焦点と一致するかまたはその近くに位置することになる。
【００１３】
次に、本発明の利点を図１と図２を比較しながら説明する。双方の事例ともに、フィラメント３８の中央は放物面焦点に位置している。図１に示した従来技術によるランプの場合にはこのポジショニングによって、フィラメント長のほぼ３０％がネック開口部の下に位置することになってしまうが、図２に示した実施形態によればフィラメント長全体が完全にネック開口部よりも上に位置している。第２のリフレクタの表面によって付加的に、ネックの厚い壁とパラボリックリフレクタにおけるそれよりも薄い壁との間の移行領域が形成されている。この特徴によって容器の重量が軽減され、マニュファクチャビリティが改善される。
【００１４】
楕円形の第２のリフレクタをＰＡＲ２０リフレクタに加えた効果を予想するために、光学レイトレースモデリングを利用した。このモデリングによれば、６％のルーメン上昇ならびに１３％のセンタービーム強度上昇が予測された。これらに加えて、コイル部分から戻って放射されたパワーが著しく増大することも予測され、このような増大によってランプ効率がさらに改善されることになる。
【００１５】
実際、５０Ｗ／１２０Ｖの動作パラメータをもつＰＡＲ２０ランプに組み込まれたこのような新しい設計によれば、３．４％のルーメン上昇とセンタービーム強度の１２％の上昇が得られ、レイトレースモードとうまく合致していることが判明した。
【００１６】
また、このような新しい設計をさらに小さいＰＡＲ１６ランプに組み込んだ場合には、その利点はいっそう大きくなり、単一のパラボリックリフレクタ表面しかもたない従来技術のランプよりも高い１２％のルーメン出力と３５％のセンタービーム強度が測定される結果となった。
【００１７】
また、これらの利点は、光源としてアーク管を採用したＰＡＲランプによっても達成することができる。
【００１８】
図３にはこのような実施例が描かれており、これによれば光源２０は電極４６，４８を含むアーク放電容器４４から成り、これらの電極４６，４８の終端４６′，４８′の間でアークギャップ５０が規定され、この場合、楕円体の第２のリフレクタ３２の焦点は終端４６′，４８′と一致している。この場合も、ネック開口部より上ですべての光放出が得られる。さらにこのアプローチによって別の利点も得られる。なぜならば、単一のリフレクタ表面だけしか用いないと、低ワットのメタルハライドランプで用いられる塩の最適な蒸気圧を達成するには、アーク管壁の温度が低くなりすぎる可能性があるからである。第２のリフレクタ３２の表面によって付加的な放射パワーがアーク管４４に戻され、これにより壁温が上昇して蒸気圧が高められる。さらに第２のリフレクタ３２により放射パワーが封止領域から離れる方向に向かい、これによって封止が不十分となる可能性が小さくなる。
【００１９】
ここに示したランプの場合、光源カプセル２０は導入線（たとえば２４）によって支持されており、これは金属クリップ５２の内部タブ５０と溶接されているかまたは別のやり方でそこに取り付けられている。さらにこの場合、金属クリップ５２の外側タブ５４が口金３６のねじ部分５６と接触している。直径の小さいヒューズワイヤ５８の一方の端部は別の導入線（この実施例では２２）と溶接されており、このヒューズワイヤ５８の他方の端部はセンターアイレット６０にはんだ付けされているかまたは別のやり方でそこに取り付けられている。
【００２０】
これまで本発明の有利な実施形態とみなせるものについて図示しながら説明してきたが、特許請求の範囲によって規定されている本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更および改良を行えることは当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術によるランプの縦断面図
【図２】本発明による実施形態の縦断面図
【図３】本発明による択一的な実施形態の縦断面図
【符号の説明】
【００２２】
１０  コンパクトＰＡＲランプ
１２  中空ボディ
１４  長手方向軸
１６  開口端部
１８  ネック端部
２０  光源カプセル
２２，２４  導入線
２６  パラボリックリフレクタ
２８  幅広部分
３０  狭幅部分
３２  第２のリフレクタ
３４  レンズ
３８  白熱フィラメント
４０  第１の端部
４２  第２の端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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