(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプハウジング（４０）とリフレクタアセンブリ（５０）と半導体電子安定器（３０）と熱シールド（２２）を備える低電圧・表示ランプ（１０）であって、
前記リフレクタアセンブリはリフレクタ（１２）と光源（１６）と透明カバープレート（１８）とを備えて前記ハウジング内に配置され、
前記安定器は、前記ランプハウジング内の前記リフレクタアセンブリの裏に配置され、
前記熱シールドは前記安定器と前記リフレクタアセンブリ間に配置され、
前記熱シールドは、光学的に湾曲した面を備え有効にＩＲエネルギーを前記リフレクタを通過させて戻して前記ランプの外に放出する
低電圧・表示ランプ（１０）。
【請求項２】
前記熱シールドは中央に開口部（２４）を有し、前記開口部の周囲に固定具をさらに備え、前記リフレクタアセンブリは、前記リフレクタの基部（１７）から外に伸びるリフレクタと突起部（１４）をさらに備え、前記熱シールドを通る開口部は前記突起部に合うように適合され、前記突起部は、前記熱シールドの前記固定具と合う溝（１５）を有して前記熱シールドを前記突起部に固定する、請求項１のランプ。
【請求項３】
前記熱シールドはアルミニウムを備える、請求項１又は２のランプ。
【請求項４】
前記熱シールドはＩＲ反射層でコーティングされたステンレスの下地を備える、請求項１又は２のランプ。
【請求項５】
前記反射層は、アルミニウム、金又はニッケルのいずれかである、請求項４のランプ。
【請求項６】
前記熱シールド（２２）の直径は、前記安定器（３０）を内蔵する前記ランプハウジング（４０）の首部（４３）の内径と同一又は該内径よりわずかに大きいことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項７】
前記熱シールド（２２）の末端（２６）が、前記光源（１６）とほぼ同一平面上にあることを特徴とする、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】
前記熱シールド（２２）の湾曲部分は、前記リフレクタ（１２）から前記ランプハウジング（４０）の湾曲部分までの距離の５０％未満に配置され且つ前記熱シールド（２２）の湾曲部分と前記リフレクタ（１２）との間隔は一定であることを特徴とする、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】
前記熱シールド（２２）の末端（２６）がわずかに内側に曲がっていることを特徴とする、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】
前記熱シールドの表面（２３）は凹面である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は表示ランプに関する。特に、本発明は、表面が光学的に湾曲していて熱を低減させる熱シールドを有する低電圧の表示ランプに関する。
【０００２】
低電圧の表示ランプは当技術分野では周知のものである。電源電圧を備える標準的ランプソケット用の低電圧のランプ、例えば、周知のＭＲ１６ランプは、半導体電子安定器等の電圧コンバータと共に動作するリフレクタアセンブリを備える。この安定器はリフレクタアセンブリと共にランプハウジング内に備えられており、リフレクタアセンブリの近傍でそのすぐ裏側に配置される。従って、正確な動作と長い耐用年数を確保するために、リフレクタアセンブリから安定器への放射熱を最小限に抑えることが重要である。
【０００３】
現在の表示ランプの設計では、リフレクタアセンブリの楕円形リフレクタの裏側であって安定器の前に配置される平円形熱シールド、即ち熱板が用いられる。この熱シールドは、フィラメントから生成されリフレクタを通じて伝えられる赤外線（ＩＲ）を反射することによって安定器を保護する役目を果たす。だが、反射されたＩＲの大部分はランプハウジングの内面に向かう。従って、すでにフィラメントから直接受けるＩＲエネルギーに晒らされているランプハウジングは、フィラメントからハウジングに直接発せられる場合に比べて、およそ２倍のＩＲを吸収する。
【０００４】
そのため、このハウジングは吸収されるＩＲによる溶解を起こしやすく、また、吸収されたＩＲが熱としてハウジングの物質を通って安定器に伝わるために安定器の動作温度が上昇して耐用年数が短くなる。
【０００５】
安定器の熱の問題を解決する既存の手段としては、ＩＲをリフレクタを通して安定器の方に伝える代わりにＩＲを反射するように設計された、リフレクタの凹面に施された多層コーティング等がある。だが、このようなコーティングを正確に設計して実施することは難しく、非常に費用が高い場合が多い。このようなコーティングでは大抵、反射コーティングの層の他に別個のコーティング層が施されるため、コーティングの工程が１つ余分に必要になる。さらに、可視スペクトルとＩＲスペクトルの両方を反射する広帯域ダイクロイックコーティングが利用できると言われてきたが、このコーティングを正確に実施することは難しく、ランプの光量効率に悪影響を与える可能性がある。
【０００６】
当技術では、ＩＲを安定器から離れたところに有効に反射し、反射されたＩＲエネルギーをランプハウジングに向けない効率的な熱シールドを備えた、標準的な電源電圧の電球ソケット用の低電圧・表示ランプが必要とされている。このような熱シールドは、ＩＲエネルギーをランプのリフレクタを通して跳ね返し、ランプカバーを通してランプの外に放出することが望ましい。このような熱シールドならば安定器の動作温度を効果的に低下させるはずである。
【０００７】
【発明の簡潔な概要】
低電圧・表示ランプは、ランプハウジングとリフレクタアセンブリと半導体電子安定器と熱シールドを有する。リフレクタアセンブリは光源を有してハウジング内に位置し、リフレクタアセンブリの裏には安定器が配置される。熱シールドは安定器とリフレクタアセンブリの間に位置し、光学的湾曲面を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、例えば５から２５（もしくは、５〜２５）の好適な範囲が与えられた場合、これは、最低でも５が望ましく、また、２５より小さい独立した単独値であることが望ましいことを意味する。
【０００９】
本願で用いられる「ＭＲ１６」は、当技術分野では一般的に周知である低電圧・表示ランプであって、その名目上の直径は２インチであることを意味する。
【００１０】
図１には、特有な、即ち従来型の低電圧・表示ランプ１０が描かれている。ランプ１０は、半導体安定器３０とリフレクタアセンブリ５０を備え、両方ともランプハウジング４０に内蔵される。ランプ１０はさらに、電子安定器３０をランプソケット（不図示）に電気的に結合するソケット結合手段（ネジ込み式が望ましい）を備える。安定器３０はリフレクタアセンブリ５０のすぐ裏側にあるハウジング４０の首部４２の中に配置される。リフレクタアセンブリ５０は、できれば形状がほぼ楕円面からほぼ放物面まで多岐にわたる曲面リフレクタ１２とフィラメント、即ち光源１６と透明カバープレート１８を備えることが望ましい。リフレクタ１２は、外面と、表面を反射コーティング層（不図示）で覆われた凹形の内面１３を有する。リフレクタ１２は通常、ホウケイ酸ガラス材を備える。光源１６は、リフレクタ１２の内側に、凹形の内面１３に向かい合って配置される。動作中、リフレクタアセンブリ５０の光源１６は、金属ピンやワイヤやその他の既知の手段（不図示）を介して安定器３０と電気的に結合される。リフレクタ１２は、リフレクタ１２の開放端の周囲を形成するリム１１で終端する。
【００１１】
ランプ１０は、リフレクタ１２の基部１７の外面と一体になって、基部１７の外面から外側に伸びる鼻部、即ち突起部１４をさらに備えることが望ましい。突起部１４の切断面は長方形であることが望ましいが、他の形も可能であって利用可能である。リフレクタ１２と突起部１４は、ガラス、できればホウケイ酸ガラス（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）で一体形成されることが望ましい。突起部１４は、表面に窪み、即ち溝１５を有する。溝１５は長方形の突起部１４の２つの対面上にあるが、他の溝の配置、例えば周囲全体に溝がある構造も可能であって利用可能である。これは、図２と図３のランプの全体構造と同じである。
【００１２】
図１には、従来技術の熱シールド２０の特性が示される。この熱シールドは、熱シールドがリフレクタ１２を通って伝わるＩＲを安定器から離れたところへ反射するように、リフレクタ１７の基部１７と安定器３０の間に配置される。熱シールド２０は通常、平円盤であって、ＩＲ反射性の高い金属で形成されることが望ましい。熱シールド２０の中心に穴、即ち開口部２４が配置される。開口部２４の形は突起部１４の形に合わせて長方形であって、その中に突起部１４を通せるようになっていることが望ましい。あまり望ましくはないが、開口部は、別の形の断面を有する突起部に合う他の形であってもよい。
【００１３】
固定具２５は開口部２４の周囲に配置されるが、これは、熱シールド２０をリフレクタアセンブリ５０に対する相対定位置に固定するためのものである。固定具２５は、熱シールド２０を突起部１４の溝１５に効果的に結合する固定具であれば当技術の周知のどのような固定具であってもよい。固定具２５は締まりばめであって、熱シールド２０と一体形成される。前記固定具２５は、開口部２４周囲の熱シールド材の一部となっている。この熱シールド材をカットしたり、成形したり、形成することによって前記固定具２５を形成して、熱シールド２０を固定する際に溝１５に合わせることができる。望ましいことではないが、突起部１４に溝がなくてもよく、熱シールド２０は突起部１４に当技術で周知の他の手段、例えば開口部２４と突起部１４間への接着剤や機械部品や締まりばめ等によって固定されてもよい。オプションとして、例えばクリップや留め具等の適切な手段によってハウジング４０内に熱シールド２０を固定してもよく、これによって、本願で説明したように熱シールド２０を突起部１４に固定して、ハウジング４０内にリフレクタアセンブリ５０を保持するという第２の機能を熱シールドが果たすことができる。別の方法では、ハウジング４０内にリフレクタアセンブリ５０を保持するための当技術で周知の別の手段を必要としたり、それを備えてもよい。
【００１４】
図１に示されるように、上述のフラット型熱シールド２０は入射赤外線２を反射し、それを反射赤外線４としてランプハウジング４０の内面にあるポイント８に向ける。反射赤外線４に加えて、ポイント８は光源１６からの直接の赤外線も受ける。従って、反射赤外線４がポイント８で吸収されるＩＲの負荷を事実上倍加、即ち増大させるので、ポイント８付近の局所的なハウジング温度を著しく上昇させる。このような吸収量の倍加、即ち増加は、図１に示されるように１つのポイント８の周囲だけに限られた効果ではないことを理解されたい。分離されたポイント８は、単に一例として図示されているにすぎない。この吸収量の倍加、即ち増加という現象はハウジング４０の内面全体に起こるのものであるため、その温度は著しく上昇する。
【００１５】
ハウジング温度が上昇すると、ハウジングが溶解する危険性が増大するので、軟化点、即ち融解点の高いハウジング材を用いなければならない。さらに、吸収されたＩＲは、熱として再びハウジングを通って安定器３０を内蔵する首部４２まで伝わる。伝わったエネルギーは、次に、安定器３０とハウジング４０の間の物理的な経路を伝わり、また、ハウジング４０から安定器３０へ放射することによって安定器に伝達される。さらに、当技術では周知の熱対流によって熱エネルギーが安定器に伝達される。上記のメカニズムによって安定器３０に伝達される熱エネルギーによって安定器の動作温度が上昇するので、耐用年数が減少し、熱シールド２０の機能効率が低下する。
【００１６】
次に、図２では、平円盤型熱シールド２０が、光学的に湾曲した曲面２３を有する本発明の熱シールド２２に置き換えられている。発明された熱シールド２２の光学的に湾曲した曲面２３は凹形である。湾曲面２３は、反射エネルギーがリフレクタ１２を通って戻るように設計されており、この際、大量の反射エネルギーがリム１１に向かわないことが望ましい。この設計によって、反射エネルギーは透明カバー１８を通ってランプの外に放出される。湾曲面２３は放物面であることが望ましいが、楕円面と球面と、その他の適切な、光学的に湾曲した凹面はそれほど望ましくはない。この光学的に湾曲した面２３は、ＩＲを安定器３０から離す方向に反射することによって、安定器３０へ直接ＩＲが放射されることを防ぐ。本発明の熱シールド２２はアルミニウムであるかもしくはアルミニウムを備えることが望ましい。熱シールド２２がアルミニウムの反射コーティングを施したステンレスの下地を備えることはそれほど望ましいことではないが、コーティングが金やニッケルや当技術に既知のＩＲ反射性ダイクロイックコーティングやその他のＩＲ反射性コーティング材であることはさらに望ましくない。オプションとして、熱シールド２２は、例えばアルミニウムやチタンやタングステン等の融解点の高い（例えば２００°Ｆ以上）金属もしくは合金等の耐熱性の高い物質でできた下地を備え、それにＩＲ反射性のアルミニウム層や、あまり望ましくないが金やニッケルやその他の反射性のコーティング材がコーティングされる。熱シールド２２が、非反射性コーティングを施したステンレスを備えることは最も望ましくなく、ステンレスではなく当技術に周知のその他の適切な物質を下地にするのはさらに望ましくない。図１に関して上述したその他の点については、本発明の熱シールド２２は、従来技術の熱シールド２０と同様である。
【００１７】
図２に示されるように、入射線２がリフレクタ１２を通って反射光９となって戻り、図示されているように、反射光９が透明カバー１８を通ってランプの外に放出される。透明カバー１８は、反射ＩＲをほとんど吸収せず、ほぼ１００％伝達することが望ましい。その結果、反射ＩＲはランプから離れるため、ランプハウジング４０に吸収されないのでその温度を上昇させることはない。第一の好適な一実施形態では、本発明の熱シールド２２の直径は、ＩＲの安定器への直接放射を防ぐために十分な大きさであって、前記直径は、ランプハウジング４０の首部４２の内径とほぼ同じもしくはそれよりもわずかに大きい（１ミリか３ミリか５ミリか８ミリか１０ミリか１５ミリか２０ミリか３０ミリか４０ミリか５０ミリか７０ミリか９０ミリか１００ミリ未満だけ大きいことが望ましい）。
【００１８】
図３に示された第２の好適な一実施形態では、本発明の熱シールド２２は、リフレクタ１２とハウジング４０間の環状スペース中をリム１１に向かって伸びるため、直接放射線６の反射がハウジング４０から外れ、透明カバー１８を通ってランプの外へ放出される。上述のように熱シールド２２の末端が延長可能な最適距離が存在して、それを超えると、熱シールド２２をさらに延長しても明らかな、即ち実質的な温度低下が得られないことを理解されたい。このような最適距離は、図３から明らかなように、熱シールド２２の末端２６が光源１６の中心とほぼ同一平面上にある時、もしくは、あまり望ましくないが、同一平面で光源１６の中心から１ミリか２ミリか３ミリか４ミリか６ミリか８ミリか１０ミリか１５ミリか２０ミリ以内ある時（即ち、同一平面よりも短いか長い時）に得られると考えられる。熱シールド２２をこのように規定するとランプ１０と安定器３０の動作温度を効果的に低下させることができ、それ以上熱シールドの長さを伸ばしても、結果的には温度はごくわずかしか低下しない、即ち実質的な低下がないと考えられる。本実施形態では、熱シールド２２の湾曲部分は、リフレクタ１２からハウジング４０の湾曲部分までの距離の５０％未満に配置され、熱シールド２２の湾曲部分はハウジング４０の湾曲部分よりもリフレクタ１２に近くなる。熱シールド２２の湾曲部分とリフレクタ１２の間隔はほぼ均一距離である、即ち、その間隔は一定間隔であることが望ましい。熱シールド２２の湾曲部分の少なくとも１５％か２０％か２５％か３０％か４０％か５０％か６０％か７０％か８０％か９０％か９５％（表面積ベース）が、環状スペース２８のリフレクタ１２からハウジング４０の湾曲部分までの距離の１０〜５０％以内にあることが望ましく、１５〜５０％以内がさらに望ましく、２０〜５０％以内がさらに望ましく、２５〜５０％以内がさらに望ましく、３０〜５０％以内がさらに望ましい。例えば、本発明に基づくＭＲ１６の環状スペース２８は、厚さが１〜１０ミリであることが望ましく、１．５〜８ミリであることがさらに望ましく、２〜６ミリがさらに望ましく、２．５〜４ミリがさらに望ましく、約３ミリがさらに望ましい。環状スペース２８の厚さが３ミリの場合、そのようなＭＲ１６ランプでの発明された熱シールドの末端２６と熱シールド２２の湾曲部分のその他の部分は、リフレクタ１２から０．３〜１．５ミリであることが望ましく、０．４５〜１．５ミリであることがさらに望ましく、０．６〜１．５ミリがさらに望ましく、０．７５〜１．５ミリがさらに望ましく、０．９〜１．５ミリがさらに望ましい。これらの範囲は、リフレクタ１２とハウジング４０の湾曲部の間の総距離に対してリフレクタ１２の近傍に熱シールドを配置するためのものであって、上で列挙した好ましい距離に対応することに注意されたい。環状スペース２８の厚さが３ミリでないランプにも同じ比率が用いられるべきである。例えば、環状スペースの厚さが１０ミリの場合、熱シールド２２の末端２６と湾曲部分の最も好ましい位置は、リフレクタ１２から３〜５ミリである。熱シールド２２は末端２６付近でわずかに内側に曲がっていて、反射エネルギーがリム１１に向かうことを避ける場合もあることに注意されたい。
【００１９】
このように熱シールド２２を配置すると、熱シールド２２からハウジング４０への放射エネルギー量が減少する。リフレクタ１２への放射エネルギー負荷は、熱シールド２２を近接させることによって増大するが、リフレクタ１２は、（１）ホウケイ酸ガラス材であり、熱シールドからの放射熱に対する耐久性が高いことが望ましく、（２）吸収された熱を透明カバーを通してランプの外に放散する仕組みを利用できる。
【００２０】
上述の第１、もしくは第２の好適な実施形態によれば、熱シールド面２３の各離散ポイントでの、光源１６からの入射角によって反射角が規定されるので、光源１６から前記離散ポイントへの入射光がリフレクタ１２で反射して透明カバー１８からランプ外に出るように、光学的湾曲面２３が成形（光学設計）される。熱シールド面２３上には、光源１６からの反射光をハウジング４０に導く入射角を有するポイントが全くもしくはほとんど存在しないことが望ましい。このように規定された光学的湾曲面では、最高の熱シールド効率が得られるので、ランプ１０、特に安定器３０の動作温度を可能な限り下げることができる。
【００２１】
本発明の熱シールド２２は、安定器の温度を５〜１０°Ｃ低下させると考えられる。現在のＭＲ１６ランプは２０〜７１ワットの範囲で動作する。ワット数が高くなればなるほど、ランプの光出力も大きくなる。上述した様々な機構を経て光源１６から安定器３０へ熱伝達が発生するために、２０ワットのＭＲ１６ランプと、それに近接して用いられる安定器は限界温度付近で動作する。本発明の熱シールド２２によって、高ワットのＭＲ１６ランプ（例えば、約３５ワットや４５ワットや５５ワットや６５ワットや７１ワット以上）を伴ってそれに近接するハウジングに安定器を組み込めるようになるので、限界温度よりも十分に低い温度で動作する。このため、望ましくは３０００時間以上、望ましくは３５００時間、望ましくは４０００時間、望ましくは４５００時間、望ましくは５０００時間という長い定格耐用時間が保証される。
【００２２】
ＭＲ１６ランプに関して上述の好適な実施形態を説明したが、本発明は、本発明の範囲から逸脱することなく異なる形状やサイズの表示ランプにも応用できることを理解されたい。例えば、本発明の光学的に湾曲した熱シールド２２は、ＭＲ８とＭＲ１１とＭＲ２０とＭＲ３０とＭＲ３８とＰＡＲ１６とＰＡＲ２０とＰＡＲ３０とＰＡＲ３８の表示ランプと当技術に周知の他のどのリフレクタランプでも利用可能であって、上述したものと同様に提供され、また、備えられる。
【００２３】
好適な一実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を行ったり、構成要素を等価物に置き換えることが可能であることを理解されたい。さらに、多くの修正を行って、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況やマテリアルを本発明の教示に適合させることもできる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術の平円形熱シールドの特性をもつ低電圧・表示ランプの側面の概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の好適な実施形態に基づく熱シールドを有する低電圧・表示ランプの側面の概略図である。
【図３】図３は、本発明の第２の好適な実施形態に基づく熱シールドを有する低電圧・表示ランプの側面の概略図である。
【図４】図４は、本発明に基づく熱シールドの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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