(57)【要約】【課題】光拡散層７が反射層６の上方のみを覆うようにすることにより、光度の低下を少なくすると共に発光管１の温度上昇も確実に防ぐことができる放電灯を提供する。【解決手段】放電ガスを充填した内部の密閉空間に電極３，３を対向させた発光管１の周囲を外球２で覆った放電灯において、この外球２の内面における、発光管１の下方端（前方端）位置Ｅよりも上方（後方）の後方端部を除いた領域、及び、この発光管１の下方端位置Ｅよりも下方（前方）の一部の領域に反射層６が形成されると共に、この外球２の反射層６が形成された領域の内面のうち、発光管１の下方端位置Ｅよりも上方の領域に光拡散層７が形成された構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスを充填した密閉空間の内部に電極を対向させた発光管の周囲を外球で覆った放電灯において、
この外球の内面又は外面における、発光管の前方端よりも後方の全部の領域又は後方端部を除いた領域、及び、この発光管の前方端よりも前方の一部の領域に反射層が形成されると共に、
この外球の反射層が形成された領域の内面のうち、発光管の前方端よりも後方の領域に光拡散層が形成されたことを特徴とする放電灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場や倉庫の天井等に設置して照明を行う反射型の放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば高圧放電灯（ＨＩＤランプ）は、発光管内の高圧の放電用ガス中で放電を行うことにより発光を行う水銀灯やメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等からなり、反射型の高圧放電灯は、この発光管の後方に反射面を配置することにより前方への照明を効率よく行うものである。このような反射型の高圧放電灯は、例えば工場や倉庫等で前方を下向きにして天井に設置することにより、下方の室内の照明を行うことができる。
【０００３】
従来の反射型の高圧放電灯の構成を図３に示す。この高圧放電灯は、樽形の発光管１の周囲を外球２で覆ったものである。発光管１は、透光性のアルミナセラミックスを樽形に形成したものであり、上下（前後）の端面から細管３，３内にてそれぞれ図示しない電極を貫通させて内部の密閉空間で対向させている。また、この発光管１の内部の密閉空間には、放電用ガスが充填されていて、電極に電圧を印加することにより放電を起こさせ発光するようになっている。
【０００４】
上記発光管１の周囲を覆う外球２は、透明な硬質ガラスをフラスコ状に形成したものであり、内部を真空にしたりアルゴン等の希ガスを充填して、上端（後方端）の開口部に取り付けた口金４により密閉するようになっている。また、この外球２の内部には、口金４の正負極の端子にそれぞれ接続固定されて下方に突設されたリード材５，５が配置されている。そして、発光管１は、これらのリード材５，５に細管３，３を支持されることにより、このフラスコ状の外球２内の下方の膨らんだ部分のほぼ中央に配置される。
【０００５】
上記外球２の内面には、上方の位置Ｐ１から下方の位置Ｐ２の間の領域に反射層６が形成されている。反射層６は、外球２の内面に形成されたアルミニウム蒸着膜であり、この外球２の内面が下方ほど広がるような領域に形成される。外球２の内面にこのような反射層６を形成することにより、発光管１から上方や側方に発せられた光が下方に向けて反射されるので、この外球２の下部の反射層６が形成されていない領域から下方側にのみ照明光を照射することができるようになる。
【０００６】
また、この外球２の内面における位置Ｐ１から下方の全領域には、光拡散層７が形成されている。この際、外球２の内面に反射層６が形成されている領域では、この反射層６の表面を覆うように光拡散層７が形成される。外球２の内面にこのような光拡散層７を形成することにより、反射層６で反射される際や、この外球２の下部の反射層６が形成されていない領域から下方に向けて光が照射される際に散乱されるので、照明光の配光特性をなだらかにして均一な光を照射することができるようになる。しかも、上記反射層６で反射された光は、下方に照射されるだけでなく、発光管１に向けて戻るものもあるので、この反射層６を光拡散層７で覆ってこのような反射光を緩和することにより、発光管１の温度が上昇しすぎるのを防止することができる。発光管１の温度が上昇しすぎると、発光の色温度特性が変化したり放電用ガスが劣化して寿命が短くなる不都合がある。
【０００７】
ところで、上記構成の反射型の高圧放電灯は、外球２の下部の反射層６が形成されていない領域にも光拡散層７を形成する場合を示したが、反射層６の表面にのみを光拡散層７で覆うようにした高圧放電灯も従来からある（例えば、特許文献１参照。）。このような高圧放電灯は、主に反射層６が発光管１に向けて反射する光を緩和するためだけに光拡散層７が形成される。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５６−２８１６０号公報（第２頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、外球２の内面に光拡散層７を形成すると、発光管１が発した光を散乱させて透過させる際に、透過光の多くを減衰させることになるので、光度が低下して照明が暗くなるという問題があった。
【００１０】
例えば、図３に示した高圧放電灯の場合、外球２の内面に反射層６のみを形成し、光拡散層７が全く形成されないようにしたとすると、発光管１からの光束を無駄なく下方に照射できるので、配光特性は、図４の太１点鎖線Ｃ１に示すように、ムラは多くなるが、下方のほとんどの範囲で高い光度が得られる。しかしながら、光拡散層７が形成されると、図４の太実線Ｃ２に示すように、下方全体に均一で滑らかな特性となりムラのない照明は得られるものの、全体的に光度が著しく低下することになる。
【００１１】
また、特許文献１に示した高圧放電灯の場合にも、外球２の下部の反射層６が形成されていない領域からは光が効率よく照射されるが、反射層６が光拡散層７によって完全に覆われるので、反射光が全体的に大きく減衰するために、下方への照射光の光度を十分に高めることができない。
【００１２】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、光拡散層が反射層の後方のみを覆うようにすることにより、光度の低下を少なくすると共に発光管の温度上昇も確実に防ぐことができる放電灯を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、放電ガスを充填した密閉空間の内部に電極を対向させた発光管の周囲を外球で覆った放電灯において、この外球の内面又は外面における、発光管の前方端よりも後方の全部の領域又は後方端部を除いた領域、及び、この発光管の前方端よりも前方の一部の領域に反射層が形成されると共に、この外球の反射層が形成された領域の内面のうち、発光管の前方端よりも後方の領域に光拡散層が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によれば、外球に形成された反射層は、少なくとも発光管の前方端よりも前方の領域が光拡散層で覆われることはないので、この領域では、発光管から発せられた光を散乱させることなく反射して、反射層が形成されていない外球のさらに前方の領域を通し照射することができ、光度の低下を防止することができるようになる。しかも、発光管の前方端よりも後方の適宜な領域には光拡散層が形成されるので、反射層で反射されて発光管に戻る光を減衰させることができ、この戻り光による発光管の温度上昇を抑制することができる。即ち、反射層は、光を前方に向けて反射する必要があるので、その接面は、少なくとも前方ほど内向きとなることはない。このため、発光管の前方端よりも前方の領域に形成された反射層で反射された光が発光管に戻るようなことはない。また、この発光管の前方端に近い後方の領域に形成された反射層も、通常は接面が前方ほど広がっているので、この反射層で反射された光も発光管に戻るようなことはほとんどない。
【００１５】
なお、発光管の前方とは、照明を施す方向をいい、後方はこの逆方向、即ち発光管から反射層が形成された領域の中心に向かう方向をいう。外球の内面の後方端部には、通常は口金が取り付けられるので、この口金部分やその少し前方には反射層を形成しないことが多い。そして、光拡散層も、この反射層の表面を後方端部まで完全に覆う必要はない。ただし、この後方端部は配光にはほとんど貢献しないので、反射層が形成されていない領域まで光拡散層で覆う場合もあり得る。
【００１６】
また、反射層は、外球の内面にアルミニウム蒸着膜等を形成するのが一般的であるが、外球の外面に形成することも可能である。光拡散層は、この外球の内面やこの内面に形成した反射層の表面に、微小な粒子の層を塗布する等して形成する。ただし、反射層を外球の外面に形成した場合には、例えば外球の内面に直接微小な凹凸を形成してすりガラス状とすることにより形成することもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は高圧放電灯における外球の縦断面図、図２は高圧放電灯の配光特性を示す図である。なお、図３〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１９】
本実施形態は、図１に示すように、従来例とほぼ同様の構成の高圧放電灯について説明する。この高圧放電灯の発光管１と細管３，３と図示しない電極と口金４とリード材５，５の構成は、従来例と同じである。外球２も、従来例と同じ構成のものであってもよいが、上下（前後）方向の中央部付近の膨らみがわずかに大きいものを使用している。即ち、外球２は、透明な硬質ガラスをフラスコ状に形成し、円筒状の上部（後方部）を上端で開口させたものであるが、従来のものも、フラスコ状の下部は、球状ではなく、最大外径部が下方に偏った形状を成し、三角フラスコの底面とテーパ状の側面を外側に膨らませた形状となっている。そして、本実施形態で用いる外球２は、図１の矢印Ａに示すこのテーパ状の側面の膨らみが図３に示す従来例のものよりもわずかに外側に大きくなっている。
【００２０】
反射層６は、外球２の内面に形成されたアルミニウム蒸着膜であり、従来例と同様に、この外球２の内面の上方の位置Ｐ１から下方の位置Ｐ２の間の領域に形成されている。この反射層６の形成領域の下端位置Ｐ２は、従来例と同様に、発光管１の下方端（前方端）位置Ｅよりも十分に下方の位置とすることにより、この発光管１から発せられた光を側方に漏らすことなく確実に下方に照射するようにしている。即ち、反射層６の形成領域の下端位置Ｐ２が発光管１の下方端位置Ｅよりも上方にある場合には、この発光管１から側方に発せられた光がそのまま周囲に放出されるので、照明の無駄が多くなるからである。このような位置Ｐ１〜Ｐ２の領域には、上記矢印Ａに示した膨らみの大きい側面が含まれるので、反射層６を形成しただけでも、図４の太１点鎖線Ｃ１で示した配光特性が下方中央寄りに修正されて、光度のムラが少なくなる。なお、ここでは、外球２の上部の円筒状の部分は配光にはほとんど貢献しないために、反射層６をこの外球２の上端より少し下方の位置Ｐ１から形成する場合を示したが、上端の口金４が取り付けられた位置まで形成してもよい。
【００２１】
本実施形態の高圧放電灯は、上記外球２の内面に形成された反射層６の表面における、上部の位置Ｐ１から中央部の位置Ｐ３の間の領域に光拡散層７が形成されている。光拡散層７は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等の微小な粒子にバインダ等を混入して薄く塗布し乾燥させたものであり、光を散乱させて透過させることができる。この光拡散層７は、反射層６の形成領域と同じ位置Ｐ１より下方の領域に形成しているが、もう少し下方の位置から形成するようにしてもよく、逆に上方の位置、例えば口金４が取り付けられた上端から形成することもできる。即ち、外球２の上部の円筒状の部分付近では、上記のように配光にはほとんど貢献しないために、反射層６が露出していても、ここから発光管１に反射光が戻るようなことがほとんどなく、また、この反射層６が光拡散層７で覆われていても、反射光が減衰されて照明の光度が低下するようなことがないので、これら反射層６や光拡散層７の形成領域の境界は任意となる。
【００２２】
これに対して、光拡散層７の形成領域の下端位置Ｐ３は、発光管１の下方端位置Ｅよりも上方の位置とする必要がある。反射層６は、発光管１からの光を下方に反射するものであるため、その接面が下方ほど内向きとなることはなく、特にこの発光管１の側方付近では下方ほど外側に広がるようになっている。このため、発光管１の下方端位置Ｅよりも下方の領域に形成された反射層６で反射した光がそれより上方の発光管１の方に戻ることはないので、この領域の反射層６の表面を光拡散層７で覆っても、この発光管１の温度上昇を抑制する効果は生じることはなく、却って反射層６で反射する光を減衰させるだけにしかならない。従って、光拡散層７を形成する下端の位置Ｐ３は、発光管１の下方端位置Ｅよりも上方にする必要がある。ただし、この位置Ｐ３は、反射層６が発光管１からの光をこの発光管１に戻すように反射するおそれのあるような領域は十分に覆うように、好ましくは完全に覆うように、発光管１の下方端位置Ｅよりも上方の範囲でできるだけ下方の位置とする。
【００２３】
上記構成によれば、位置Ｐ３より下方に形成された反射層６は、光拡散層７に覆われることがないので、発光管１から発せられた光を散乱させることなく反射して下方に照射することができ、照明光の光度の低下を防止することができるようになる。しかも、発光管１の下方端位置Ｅよりも少し上方となる位置Ｐ３までの領域には光拡散層７が形成されるので、反射層６で反射されて発光管１に戻る光を減衰させることができ、この戻り光による発光管１の温度上昇を抑制することもできる。
【００２４】
さらに、本実施形態の高圧放電灯は、外球２の膨らみを大きくすることにより反射層６の凹状の形状を変更しているので、配光特性を滑らかにしてムラのない照明を得ることもできる。即ち、本実施形態の高圧放電灯の配光特性は、図２の太実線Ｃ３に示すように、１点鎖線Ｃ２に示す従来の高圧放電灯の配光特性に比べて、ほとんどの範囲で十分に高い光度が得られるだけでなく、１点鎖線Ｃ１に示す光拡散層７を形成しない従来の高圧放電灯の配光特性に比べても遜色のない高い光度を下方のほとんどの照射範囲でムラなく得ることができるようになる。しかも、反射層６の一部の領域を覆う光拡散層７により反射光の一部が散乱されるので、この太実線Ｃ３に示す配光特性は十分に滑らかなものとすることができる。
【００２５】
つまり、本願出願人は、外球２の形状、即ち反射層６の凹状の形状をわずかに変更するだけで、図４の太実線Ｃ２で示した従来例の配光特性よりも、下方の照明範囲の光度を大幅に向上させると共に、図４の太１点鎖線Ｃ１で示した配光特性よりも光度のムラの少ない照明を行うことができることを見い出した。しかし、光拡散層７を全く形成しないとすると、発光管１への戻り光が多くなり温度が上昇しすぎる。また、反射層６の全体を光拡散層７で覆ったのでは、全ての反射光が減衰されて光度を十分に向上させることができないだけでなく、この反射光による配光特性を滑らかにする効果も不十分となる。そこで、本実施形態のように反射層６の凹状の形状をわずかに変更した高圧放電灯に本発明を実施することにより、光度を高めるだけでなく、配光特性も滑らかにしてムラをなくし、最適な照明効果が得られるようにした。
【００２６】
なお、上記実施形態では、外球２の中央部の膨らみが従来例より大きいものを示したが、従来と同じ凹状の形状の外球２を使用した場合にも、配光特性の滑らかさが多少損なわれることはあるが、ほぼ同様の効果を得ることができる。また、この外球２は、上記実施形態で示したような硬質ガラスに限らず、任意の光透過性の材質のものを用いることができ、形状もフラスコ状には限定されない。
【００２７】
また、上記実施形態では、反射層６としてアルミニウム蒸着膜を用いる場合を示したが、光を効率よく反射するものであれば、材質や形成方法は問わない。さらに、上記実施形態では、この反射層６を外球２の内面に形成する場合を示したが、外面に形成することもできる。また、上記実施形態では、光拡散層７としてアルミナやシリカを用いる場合を示したが、光を散乱させて透過させる層を形成できるものであれば、この材質も任意である。しかも、光拡散層７を外球２の外面に形成する場合には、この外球２の内面を微細な凹凸面に加工してすりガラス状とし、この領域を光拡散層７とすることもできる。
【００２８】
また、上記実施形態では、従来例と同様の構成の発光管１と細管３，３と図示しない電極と口金４とリード材５，５を用いる場合を示したが、これらの材質や構成も適宜変更することが可能である。例えば、発光管１は、アルミナセラミックスに代えて石英ガラス等を用いることができ、細管３，３と電極やリード材５，５の構成も任意のものを用いることができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、高圧放電灯を用いて説明したが、本発明は低圧ナトリウムランプ等にも同様に実施可能であり、必ずしも高圧放電灯に限定されるものではない。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の放電灯によれば、反射層の前方部が光拡散層で覆われることがないので、発光管からの光をこの前方部で効率よく前方に反射することができ、光度の低下を防止することができるようになる。しかも、反射層の後方部は光拡散層で覆われるので、この反射層で反射されて発光管に戻る光を減衰させ発光管の温度上昇を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、高圧放電灯における外球の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、高圧放電灯の配光特性を示す図である。
【図３】従来例を示すものであって、高圧放電灯における外球の縦断面図である。
【図４】従来例を示すものであって、高圧放電灯の配光特性を示す図である。
【符号の説明】
１  発光管
２  外球
３  細管
６  反射層
７  光拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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