(57)【要約】【課題】  明るさムラを低減できる反射鏡内蔵型ランプを提供する。【解決手段】  開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、該反射面を含む胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、胴体の開放端に固定された給電リングと、一端部及び他端部が給電リング及び陰極に接合し、該陰極を胴体の中心軸上の所定位置に支持する導電性支持部材とを備え、被装着体に装着される反射鏡内蔵型ランプであって、導電性支持部材が、ランプ装着状態で陰極から給電リングに向かって垂直下方向に延びる基準直線に対して±３０°以内の角度範囲にある。【選択図】  図３
2005071685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、前記反射面を含む前記胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、前記胴体の開放端に固定された給電リングと、一端部及び他端部が前記給電リング及び前記陰極に接合し、該陰極を前記胴体の中心軸上の所定位置に支持する導電性支持部材とを備え、被装着体に装着される反射鏡内蔵型ランプであって、
前記導電性支持部材が、ランプ装着状態で前記陰極から前記給電リングに向かって垂直下方向に延びる基準直線に対して±３０°以内の角度範囲にあることを特徴とする反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記導電性支持部材は、前記陰極と前記給電リングを電気的に接続するアーム部と、このアーム部から前記陽極側に向かって前記陰極の軸線方向に平行な方向へ長く延びたウイング部とを有している反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項３】
請求項２記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記導電性支持部材は前記アーム部を複数備えており、この複数のアーム部の１つが、前記ウイング部を備え、且つ、ランプ装着状態で前記基準直線に対して±３０°以内の角度範囲にある反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、ランプ装着状態で該ランプの中心軸回りの回転を規制し、前記基準直線に対する角度が±３０°以内となる正規範囲に導電性支持部材を保持する位置決め機構を備えた反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記胴体には、前記給電リングが固定された側と反対側に、前記陽極を支持して該陽極に電気的に接続する金属ブロックが固定されており、この金属ブロックを介して前記被装着体に装着される反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項６】
請求項５記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記位置決め機構は、前記金属ブロックに固定された位置決めピンである反射鏡内蔵型ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の陽極と陰極が配置された放電空間内に反射面が備えられている反射鏡内蔵型ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光を供給するランプには、ランプに反射鏡を装着して使用するタイプの他に、一対の陽極と陰極が配置された放電空間内に反射面を備えた反射鏡内蔵型タイプがある。
【０００３】
このような反射鏡内蔵型ランプは、例えば図４に示すように、回転放物面形状の反射面１０１ａを有する胴体１０１と、反射面１０１ａを含んで胴体１０１内部に形成された放電空間Ｓ’に所定間隔をあけて配置された一対の陽極１０８と陰極１０９と、胴体１０１に固定され陰極１０９に電気的に接続する給電リング１０５と、この給電リング１０５の内周面に密嵌されたフランジ１１０により保持されて放電空間Ｓ’を密閉する透光性の窓部材１１１と、陰極１０９を所定位置に支持する導電性支持部材１１２とを備え、窓部材１１１によって密閉された放電空間Ｓ’内にはＸｅを主体とする発光物質（不活性ガス）が封入されている。通常、窓部材１１１はガラスにより形成され、この窓部材１１１を保持するフランジ１１０は、ガラスと熱膨張係数がほぼ同等なコバール合金（ＦｅＮｉＣｏ）により形成されている。陰極１０９を支持する導電性支持部材１１２は、図５に示すように等間隔で３本備えられていて、陰極１０９とフランジ１１０の間を最短距離で結ぶ直線状に形成されている。
【特許文献１】特開平９−１６１７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の反射鏡内蔵型ランプを点灯させると、陽極１０８及び陰極１０９の温度が約１０００℃程度まで上昇する。すると、これら陽極１０８及び陰極１０９によって熱せられた不活性ガスが上層に上り、熱せられていない不活性ガスが下に向かって流れる。すなわち、放電空間Ｓ’内では陽極１０８及び陰極１０９を中心とした対流が発生する。
【０００５】
しかしながら、上述の従来構造では導電性支持部材１１２の位置を任意に変更することができ、図５に示すように熱せられて上層に上った不活性ガスが上層で左右に分岐された後、左右それぞれのガス対流が下層に流れ、下層から再度上層に上ろうとする際に衝突して互いに入り乱れてしまい、不活性ガスが良好に循環されないことがあった。この場合には、点灯中のランプの明るさにムラが生じてしまっている。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、明るさムラを低減できる反射鏡内蔵型ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、前記反射面を含む前記胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、前記胴体の開放端に固定された給電リングと、一端部及び他端部が前記給電リング及び前記陰極に接合し、該陰極を前記胴体の中心軸上の所定位置に支持する導電性支持部材とを備え、被装着体に装着される反射鏡内蔵型ランプであって、前記導電性支持部材が、ランプ装着状態で前記陰極から前記給電リングに向かって垂直下方向に延びる基準直線に対して±３０°以内の角度範囲にあることを特徴としている。
【０００８】
導電性支持部材は、前記陰極と前記給電リングを電気的に接続するアーム部と、このアーム部から前記陽極側に向かって前記陰極の軸線方向に平行な方向へ長く延びたウイング部とを有していることが好ましい。より具体的な態様としては、前記アーム部を複数備えており、この複数のアーム部の１つが前記ウイング部を備え、且つ、ランプ装着状態で前記基準直線に対して±３０°以内の角度範囲にあることが好ましい。
【０００９】
上記反射鏡内蔵型ランプには、ランプ装着状態で該ランプの中心軸回りの回転を規制し、前記基準直線に対する角度が±３０°以内となる正規範囲に導電性支持部材を保持する位置決め機構を備えることが好ましい。
【００１０】
胴体には、前記給電リングが固定された側と反対側に、前記陽極を支持して該陽極に電気的に接続する金属ブロックが固定されており、この金属ブロックを介して前記被装着体に装着されることが実際的である。この場合、位置決め機構は、前記金属ブロックに固定された位置決めピンとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ランプ装着状態で陰極から給電リングに向かって垂直下方向に延びる基準直線に対して±３０°以内の角度範囲に導電性支持部材が固定され、該導電性支持部材によって放電空間の下層部分が左右に区切られるので、左右に分岐された不活性ガスの対流の衝突を回避でき、不活性ガスを良好に循環させることができる。これにより、放電空間内の不活性ガス濃度が一定となり、明るさムラが改善されて、安定した明るさを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１〜図３は、本発明の一実施形態による反射鏡内蔵型ランプＬを示している。反射鏡内蔵型ランプＬは円柱形状の胴体１を備えている。胴体１は、開口端に形成された凹形の反射面１ａと、該胴体１の中心軸を貫通する陽極用の支持穴１ｂとを有している。この胴体１は、絶縁性のセラミック材料を用いて所望形状に成形して焼結させた後、銀やアルミニウム等の金属蒸着膜又は誘電体多層膜などを形成する反射加工を施して反射面１ａを形成したものである。胴体１には、中心軸方向の一端部側に金属ブロック３が第１金属環４により固定され、上記反射面１ａが形成された他端部（開口端）側に給電リング５が第２金属環６により固定されている。支持穴１ｂには、中空のスペーサ（陽極支持部材）２が胴体１の一端部側（金属ブロック３側）から嵌挿されている。
【００１３】
金属ブロック３は、胴体１とほぼ同じ外径で形成された連結部３ａを有しており、この連結部３ａがスペーサ２を狭持して胴体１に当接している。金属ブロック３の中心部には、スペーサ２が嵌挿された支持穴１ｂに連通する挿通穴３ｂが、該金属ブロック３を貫通して形成されている。陽極８は、金属ブロック３の挿通穴３ｂ及びスペーサ２が嵌挿された胴体１の支持穴１ｂに挿通され、反射面１ａに一部突出した状態で胴体１及び金属ブロック３により支持される。陽極８と金属ブロック３は電気的に接続されている。金属ブロック３は、陽極８への給電体として、及び、胴体１と陽極８の熱吸収体として機能する。この金属ブロック３は、例えばコバールのような熱伝導性の高い金属材料により形成されている。また金属ブロック３は、図２に示すように後端部（図１の左側端部）が固定ピン３１で複数箇所（本実施形態では同心円上に３箇所）固定されており、胴体１に対して回転不能となっている。さらに金属ブロック３の後端部には、上記固定ピン３１とは異なる位置に、位置決めピン３０が設けられている。反射鏡内蔵型ランプＬは、上記金属ブロック３を介して、光源装置のヒートシンク４０に装着される。位置決めピン３０は、反射鏡内蔵型ランプＬがヒートシンク４０に装着されると、ヒートシンク４０に設けられた位置決め突起（不図示）に当接して金属ブロック３、すなわち反射鏡内蔵型ランプＬの回転を規制する。
【００１４】
第１金属環４は、胴体１及び金属ブロック３の外径に対応させた内径を有し、胴体１の外周及び金属ブロック３の連結部３ａの外周を覆って胴体１と金属ブロック３を固定する。この第１金属環４は、低抵抗の金属材料によって形成されており、金属ブロック３と共に陽極８への給電体として働く。
【００１５】
給電リング５は、胴体１の外径とほぼ等しい外径を有するリング形状をなし、同様に胴体１の外径とほぼ等しい外径を有するセラミックリング７を介して胴体１に当接している。この給電リング５は、陰極９への給電体であって、金属材料により形成されている。給電リング５の内周面には、該内周面に当接する筒状のフランジ１０が密嵌されていて、フランジ１０はその内周面に密着させた円形の窓部材１１を保持している。窓部材１１は、可視光を透過させる透光性を有している。このフランジ１０及び窓部材１１は、互いの密着性を良好に保てるように、熱膨張係数が近い材質で形成されていることが好ましい。例えばフランジ１０はコバール合金（ＦｅＮｉＣｏ）により形成され、窓部材１１はガラスにより形成される。
【００１６】
第２金属環６は、胴体１、給電リング５及びセラミックリング７の外径に対応させた内径を有しており、上記金属ブロック３が固定された側とは反対側で胴体１、給電リング５及びセラミックリング７の外周を覆って、胴体１に給電リング５及びセラミックリング７を固定する。この第２金属環６は、低抵抗の金属材料によって形成されており、給電リング５と共に陰極９への給電体として働く。
【００１７】
上記窓部材１１がフランジ１０を介して給電リング５に密嵌されると、胴体１の他端部側に、反射面１ａを含む密封空間が形成される。この密封空間を、本実施形態では放電空間Ｓということにする。放電空間Ｓ内には、Ｘｅを主体とする発光物質（不活性ガス）が封入されており、一対の陽極８と陰極９が所定の間隔をあけて配置されている。本実施形態の陽極８と陰極９の間隔は約１〜２ｍｍ程度である。陽極８と陰極９は、ランプ点灯時に高温になるため、例えばタングステンなどの耐熱性に優れた金属材料で形成されている。陽極８は、上述したように反射面１ａから一部突出した状態で胴体１及び金属ブロック３に支持されている。一方、陰極９は、その軸線方向が陽極８の軸線方向に一致するように、導電性支持部材１２によって支持されている。導電性支持部材１２は、一端部が陰極９に接合され、他端部が給電リング５の内周面に接合されていて、陰極９と給電リング５とを電気的に接続する。この導電性支持部材１２は、給電リング５に接合された他端部でフランジ１０にも当接している。導電性支持部材１２は、例えば銅のような導電性に優れた金属材料により形成されている。
【００１８】
第１金属環４及び金属ブロック３を介して陽極８に、第２金属環６、給電リング５及び導電性支持部材１２を介して陰極９にそれぞれ電圧を印加すると、陰極９から陽極８に向かって飛び出した電子が放電空間Ｓ内の発光物質を励起させ、陽極８と陰極９の間に輝点が生じる。すなわち、反射鏡内蔵型ランプＬが点灯する。陽極８と陰極９の間に生じた光は、反射面１ａによって反射され、放電空間Ｓから窓部材１１及び窓部材１１よりも外方へ射出される。本実施形態の反射面１ａで反射された光は、平行光として外方に射出される。反射鏡内蔵型ランプＬから射出される光が平行光であるか集光であるかは、放電空間Ｓ内に備える反射面１ａの形状の違いによる。
【００１９】
反射鏡内蔵型ランプＬが点灯すると、陽極８及び陰極９の温度は約１０００℃近くまで上昇し、陽極８及び陰極９からの熱により放電空間Ｓ内の温度も上昇する。このとき、金属ブロック３は胴体１と陽極８の熱吸収体として働き、陽極８及び放電空間Ｓ内の温度が過剰に上昇してしまうことを防止する。すなわち、陽極８の熱は金属ブロック３に吸収され、放電空間Ｓの熱は胴体１を介して金属ブロック３に吸収される。金属ブロック３に吸収された熱は、金属ブロック３からヒートシンク４０に伝わる。陰極９の熱は導電性支持部材１２に伝わる。また、陽極８及び陰極９からの熱により放電空間Ｓ内の温度が上昇すると、放電空間Ｓ内では、陽極８又は陰極９により熱せられた不活性ガスが上流し、陽極８及び陰極９を中心とした不活性ガスの対流が発生する。
【００２０】
以上の全体構成を有する反射鏡内蔵型ランプＬは、導電性支持部材１２の形状及び固定位置に特徴を有している。
【００２１】
導電性支持部材１２は、図１及び図３に示すように、複数（本実施形態では３つ）の直線アーム部１２ａを備えている。複数の直線アーム部１２ａは、金属材料で薄板状に形成されており、その一端部と他端部が陰極９と給電リング５に接合して陰極９と給電リング５の間を最短距離で結んでいる。複数の直線アーム部１２ａはほぼ等間隔で配置されている。これら複数の直線アーム部１２ａのうち１つは、該直線アーム部１２ａから陽極８側に向かって陰極９の軸線方向と平行な方向に延長させたウイング部１２ｂを有するウイング付き直線アーム部１２Ａである。ウイング部１２ｂは、直線アーム部１２ａと同一の金属材料により形成されている。本実施形態では、陰極９の軸線方向と平行な方向において、ウイング部１２ｂの長さ寸法を陰極９の長さ寸法よりも短くしてある。このウイング部１２ｂは、放電空間Ｓを２つに区切る隔壁として機能する。
【００２２】
上記導電性支持部材１２は、ウイング付き直線アーム部１２Ａを、ランプ装着状態（反射鏡内蔵型ランプＬがヒートシンク４０に装着されたとき）で陰極９から給電リング５に向かって垂直下方向に延びる基準直線Ｐに対して±３０°以内の角度範囲θに位置させて、固定されている。上述したようにランプ装着状態で反射鏡内蔵型ランプＬの中心軸回り（陰極９回り）の回転は位置決めピン３０により規制されるので、常にウイング付き直線アーム部１２Ａは上記角度で保持される。このようにウイング付き直線アーム部１２Ａが配置されていれば、ウイング部１２ｂによって放電空間Ｓ内の下層部分が左右２つの領域に区切られるので、ランプ点灯時に発生するガス対流の衝突を回避することができる。ここで上記角度範囲θを±３０°以内に限定するのは、陰極９のほぼ直下位置とみなせる範囲に、ウイング部１２ｂによる隔壁を配置させるためである。
【００２３】
図３の矢印方向は不活性ガスの流れを示している。陽極８又は陰極９からの熱によって暖められた不活性ガスは、上昇し、上層で左右のガス対流にそれぞれ分岐される。分岐された左右のガス対流は、上層から下層へ下降していき、再度、下層から上層に向かって上昇しようとする。この再上昇時には、ウイング部１２が存在することによって左右のガス対流は互いに交じり合うことがなく、各々が独立して上昇する。すなわち、暖められた不活性ガスは、放電空間Ｓの右半分と左半分とでそれぞれに独立して循環する。本実施形態では、放電空間Ｓの右側領域で不活性ガスが時計回りに循環し、左側領域で不活性ガスが反時計回りに循環している。ランプ点灯中に不活性ガスが良好に循環すれば、放電空間Ｓ内の不活性ガス濃度が一様となることから、明るさムラを改善でき、安定した明るさを得ることができる。
【００２４】
本実施形態では、導電性支持部材２２が複数の直線アーム部１２ａを備えているが、直線アーム部１２ａは１つであってもよい。また本実施形態では、複数の直線アーム部１２ａをほぼ等間隔で備えているが、隣り合う直線アーム部１２ａの間隔は異なっていてもよい。
【００２５】
さらに本実施形態では、ランプ装着状態で反射鏡内蔵型ランプＬの中心軸回りの回転を規制する位置決め機構として、ヒートシンク４０の位置決め突起（不図示）に当接して反射鏡内蔵型ランプＬの回転を規制する位置決めピン３０を備えているが、位置決め機構は種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による一実施形態の反射鏡内蔵型ランプの主要構造を示す断面図である。
【図２】同反射鏡内蔵型ランプの金属ブロックを後端から見て示す平面図である。
【図３】ランプ装着状態における導電性支持部材の位置と、ランプ点灯時の不活性ガスの流れを説明する平面図である。
【図４】従来の反射鏡内蔵型ランプの主要構造を示す断面図である。
【図５】図４に示す反射鏡内蔵型ランプの不活性ガスの流れを説明する平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１   胴体
１ａ 反射面
２   スペーサ
３   金属ブロック
４   第１金属環
５   給電リング
６   第２金属環
７   セラミックリング
８   陽極
９   陰極
１０   フランジ
１１   窓部材
１２   導電性支持部材
１２ａ 直線アーム部
１２Ａ ウイング付き直線アーム部
１２ｂ ウイング部
３０   位置決めピン
３１   固定ピン
４０   ヒートシンク
【図１】
2005071685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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