JP4787610B2

JP4787610B2 - 片側にベースを有する高圧放電ランプ

Info

Publication number: JP4787610B2
Application number: JP2005352514A
Authority: JP
Inventors: アルントヨアヒム; フィドラーウーヴェ; ヘルプマルクス
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: CN1800706B; EP1684005A1; CN1800706A; CA2529114A1; DE102004058750A1; US7180229B2; US20060119245A1; JP2006164983A

Description

本発明は、片側にベースを有する高圧放電ランプに関し、ここでこの高圧放電ランプは、真空に密閉された内側容器およびベースを有しており、内側容器は反射器によって包囲されており、またこの内側容器は反射器のネック部に配置されている。本発明のランプは、殊に高圧放電ランプ、有利にはメタルハライドランプであるが、例えばハロゲン白熱ランプでもある。ここでは例えばセラミック製の長く伸びた放電容器がランプバルブとして利用されることが多い。

EP-A 1 109 199には、片側にベースを有する高圧ランプが記載されており、ここでは外側バルブが反射器によって包囲されている。反射器の輪郭はさらに分割されていない。

ここでの欠点は、メタルハライドランプをこの通常の反射器において使用する際、充填物凝縮物（Fuellungskondensat）によって、結ばれた像に色作用が発生することである。ここでこの充填凝縮物は通常、ランプのバーナの下側に堆積する。この作用は、水平の作動位置（Brennlagen）において殊に顕著に発生し、この凝縮物は色フィルタのように作用して、ふつうの反射器により、投影面の上半分において格段に低い色温度を有する「黄色いシミ」として結像されてしまうのである。

DE 38 08 086から反射器がすでに公知であり、その輪郭は、種々異なって形成された区分から構成されており、これらの区分は部分的に自由曲面である。この反射器は白熱ランプと共に車両ヘッドライトに使用するために考えられたものである。自由面輪郭のコンセプトは例えばEP-A 282 100に詳しく説明されている。
EP-A 1 109 199 DE 38 08 086 EP-A 282 100

本発明の課題は、上記の色作用ができる限り回避される、請求項１の上位概念に記載された形式の片側にベースを有するランプを提供することである。

上記課題は、本発明の請求項１により、片側にベースを有する高圧放電ランプであって、この高圧放電ランプは、真空に密閉された内側容器およびベースを有しており、この内側容器は、反射器によって包囲されており、上記内側容器は、反射器のネック部に配置されている形式の、片側にベースを有する高圧放電ランプにおいて、上記反射器は、回転対称に構成されており、この反射器の輪郭は少なくとも２つのゾーン状のレイヤに分けられており、このゾーン状のレイヤの軸方向の高さを設計して、各ゾーンが、この内側容器の中央から放出されるビーム強度の少なくとも３５％を受光し、第１のゾーンにより、このゾーンに当たるビームの少なくとも９０％がランプ軸に関して正の角度に反射され、第２のゾーンにより、このゾーンに当たるビームの少なくとも９０％がランプ軸に関して負の角度に反射するようにし、また上記内側容器は、メタルハライド充填物を含み、上記ランプは、所定の平均色温度を有する高圧放電ランプを構成することによって解決される。殊に有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

ふつうの反射器では正の角度だけが形成される。つまり、ランプ軸ないしはその平行線を基準にして、軸と正の角をなす、すなわち遠方で軸に再び交差する、反射器輪郭によって反射されるビームだけがつねに存在するのである。

ランプ軸と反射器開口部とによって形成される４つ象限に反射器ランプの横断面を分けると、慣用の反射器ではこれらの４つ象限はつねに交叉して対応づけられる。水平の作動位置においてこれが意味するのは、下側半分、すなわち定義によれば第２象限からのビームは、結像面において反対側の半分、すなわち定義によれば第４象限を照らす。逆にランプの上側半分（第１象限）は、投影面において下側半分すなわち第３象限に対応づけられる。しかしながらこのような一義的な対応付けにより、凝縮物を充填物として有するランプでは、大きな色のばらつきが発生する。というのは、凝縮物を含む領域、つまり通例、水平の作動位置において下側の象限はつねに、凝縮物を介して間接的にだけそのビームを受光するのであり、この凝縮物によってビームは黄色に着色され、ひいてはより低い色温度のシミができてしまうのである。凝縮物を含まない領域、つまり通例、水平の作動位置において上側の象限はつねに、そのビームをなんらの変化もなしに受光するのであり、ここでは色温度は格段に高い。積分球における通常の測定ではこの問題は発生しない。それはここでは測定が、球全体にわたる積分によって行われ、位置別に行われないからである。

本発明では反射器の輪郭を決定して、２つのゾーンが各象限のビームのほぼ半分を受け取るようにする。実践的にはこれは最適な５０％ではなく、少なくとも３５％である。第１のゾーンは、このゾーンが、そのすぐ上にある象限にビームを送出し、その際にランプ軸に交わらないように計算される。第２のゾーンだけは、このゾーンに対応づけられているビームが、通常のようにランプ軸に交わって投影面の別の象限に当たるように計算される。これによって平均化が行われる。投影面の１象限においてほぼ、ビームの半分がその下にある放射側の象限から、また別の半分が放射側の反対側の象限からそれぞれ得られる。この調整作用は、従来、カバープレートを適当に構造化することにより、苦労して達成しなければならなかったが、不完全であったものである。

詳述すると、片側にベースを有するランプは、真空に密閉された内側容器、例えば、セラミックまた石英ガラス製の長く伸びた放電容器を有しており、この放電容器は、場合によってはさらに外側バルブに収容される。この際に放電容器が円筒形または円形に形成されているかは関係しない。

内側容器はさらに反射器によって包囲される。ここで内側容器は有利には、外側バルブを有する放電容器の構造ユニットである。殊に有利にはこれはセラミックの放電容器、例えば一般照明用のメタルハライドランプである。

ここで電気端子を有するベースは、一方では内側容器を有しており、他方では反射器部分を支持する。これらの電気端子はふつう電力供給部に接続されており、内側容器にある内部の発光手段への電気コンタクトを形成する。これらは例えば内部電極によって実現される。本発明を制限することなく、外部電極または電極のない構成を使用することも可能である。セラミック製の放電容器の代わりに石英ガラスまたは硬質ガラス製の放電容器を使用することもできる。内側容器の一部としての外側バルブは必須ではないが、望ましいことが多い。

上記のベースは、ベース絶縁部の他に、ソケットの方を向いたふつうの部分、例えばねじ式ベース付加部またはバヨネット式ベース付加部またはＧＵベースを有する。

有利には内側容器、すなわち例えば放電容器を含むランプバルブまたは外側バルブ、ないしは外側バルブがない場合に放電容器は、それ自体公知のように中央の開口部においてばね式クリップによって固定される。

通例、ランプバルブから電力供給部が引き出され、これらがベースの電気端子に接続される。殊にフレキシブルで時間を節約する解決手段は、それ自体公知のように電気端子と電力供給部との間の接続にクリップ接続部を使用することである。

通例、ベースはさらにソケット部の方を向いた部分を有しており、これは少なくとも部分的にそれ自体公知のようにクリンピングによってベース絶縁部に接続される。この部分は、例えばふつうのねじまたはバヨネット式ベースのほぞなどを含む。

典型的な適用はメタルハライドランプであり、これは、水銀成分を有する充填物またはこれを有しない充填物を含み、場合によっては不活性な点火ガス、有利には希ガスを有する。

本発明の１実施形態では、少なくとも１つのゾーンは、自由面輪郭として成形されている。別の実施形態では、上記の第２のゾーンも、自由面輪郭として成形されている。

本発明の１実施形態では、上記の内側容器は、反射器において外側バルブによって包囲されている。

本発明の１実施形態では、上記のネック部に第１ゾーンとして、壁勾配の平らなゾーンが付け足されており、このゾーンの平均勾配はランプ軸に対して４０〜７０°である。

本発明の１実施形態では、上記の第１ゾーンに壁勾配のきついゾーンが付け足されており、このゾーンの平均勾配はランプ軸に対して３０°以下である。

本発明の１実施形態において、上記の反射器開口部は、開放されているか、または光学的作用のないカバープレートによって閉じられている。

本発明の１実施形態においして、上記の反射器開口部は、開放されているか、または光学的作用のないカバープレートによって閉じられている。

本発明の１実施形態において、上記反射器はアルミニウムから作製されており、上記の反射器の縁部近くの領域は、取り囲み式フランジによって開口部のカバープレートを固定する。

以下では本発明を複数の実施例に基づいて詳しく説明する。

図１にはアルミニウム製の反射器部分２を有する反射器ランプ１が示されている。このランプのベース絶縁部３は内側に上まで伸びたカラー４を有しており、これは円筒形に形成され、また外側バルブ５を部分的に包囲しているが、放電容器７の放電容積体６の下で終端している。反射器のネック部９はまず、カラー４を介して押される。つぎにクリンプにより、すなわちカラー４の穴（図示せず）にネック９を押しつけることにより、固定が実現されて、へこみが発生する。周囲に分散され、クリンプによって発生するへこみは３つで十分である。貫通する穴の代わりに、表面におけるくぼみでも十分である。

図１のランプは、一般照明用のメタルハライドランプであり、その充填物は、Ｎａ，Ｓｎ，Ｃａ，Ｔｍ，Ｔｌなどのハロゲン化物を含むことができる。両側が閉じられているセラミック製の内部放電容器７は、長く延びてランプ軸Ａに配置されている。この放電容器は、外側バルブ５に接近して包囲されており、この外側バルブは一方が圧潰されており、また硬質ガラスで作製されている。短い線路１５および長い線路１６を有するフレーム１４により、外側バルブ５において放電容器７が固定される。放電容器の内部における電極１７は、引き込み部１８を介して線路に接続されている。これら線路は、外側バルブ５を閉じる圧潰部の領域において、さらに外側の給電線路に接続されている。外側バルブの圧潰部は、セラミック製のベース絶縁部３の、これにフィットする開口部にあり、それ自体公知のようにそこで金属クリップによって固定されている。このベースは、実質的にベース絶縁部３と、ねじ式ベース部分１０とから構成される。

反射器２は外部で外側バルブ５の周りに配置されている。この反射器は、輪郭３５を有する区間に区分けされる。この輪郭の一方の端部にネック部９があり、このネック部にベースが固定される。またその他方の端部には反射器開口部３６があり、これは簡単なカバープレート３７で閉じられている。

図２には反射器２が拡大表示されている。輪郭３５は、共に自由曲面として形成されている回転対称な２ゾーンのレイヤ３８，３９に区分される。ネック部９に付け足されている第１のゾーン３８の勾配は平らであり、ランプ軸に対して約７０°の平均角度を有する。ここでこの平均角度は、第１ゾーンの開始点と終了点との平均値をとった場合である。外側の第２ゾーンの勾配は急であり、ランプ軸に対して格段に小さく、少なくとも２０°、有利には３０°だけ小さい平均角度を有する。ランプ軸Ａに対するその平均角度は約３５°であり、これは第２ゾーンの開始点と終了点との平均値をとった場合である。第２ゾーン３９は、内側に折り曲げられることによって後にカバープレートを支える包囲部４０で終端している。

従来の反射器の動作が例示的に図３に示されている。ここの反射器ランプ４５は、垂直方向の断面において水平方向の作動位置で図示されている。充填物の凝縮物４６は放電容器４８の底部４７に堆積する。このランプは、ランプ軸Ａによって対称な２つの半分の部分に分けられる。上側半分を第１象限ＡI、また下側半分を第２象限ＡIIと記す。放電アークのある放電容器の中央からビームは下に向かって放電容器４８を出て行く。このビームは、上の定義により、第２象限ＡIIに放射される。このランプの上半分は、上の定義により、第１象限ＡIにある。第１および第２の象限は放射側をなす。これについては図４を参照されたい。この放射側はカバープレート４９で終わっている。このカバープレートの後ろで投影側がはじまり、ここで実質的に関心があるのは遠方領域、例えば、所定の距離で垂直に配置された投影面５０だけである。ここにあるのが別の２つの象限ＡIIIおよびＡIVである。定義により、第３象限ＡIIIは、カバープレート４９の下半分と、投影面５０との間に張られており、これに対して第４象限ＡIVはその上にあり、すなわちカバープレート４０の上半分と投影面との間に張られている。象限の基本的な考え方は図４に示されている。

図３には従来技術における放射側と投影側との関係が示されている。象限ＡIからのビーム（図示せず）は、象限ＡIIIに反射される。その一方でこれに相応して、凝縮物４６によってビームが変更されてしまう象限ＡIIからのビームは、象限ＡIVに反射される。ここでは例示的に２つのビーム３１，３２が示されている。象限ＡIIにおいて凝縮物４６を通過して放電容器から出て行くビームは、図５の平面図において反射器セグメントａ_ＩＩを通って、投影面の放射セグメントａ_ＩＶに放射される。これによって（積分球によって積分的に測定した）3000Kの平均色温度において、例えば約2800Kの色温度を有する放射セグメントが投影面に発生する。これに類似して約3200Kの色温度を有する放射セグメントが下側の放射面に形成される。それはこの放射セグメントが、象限Ｉにより、凝縮物４６による妨害なしに得られるからである。色温度は、凝縮物によって、また色縁によって局所的に大きく異なる。このようにして発生した色作用は、通例、ビーム路に取り付けられ、構造化されたカバープレート４９によって低減される。

本発明の色補償された反射器（図６）では、色温度の低いビームは、第４象限ＢIVに反射の正の角度（（＋）でシンボライズされている）で放射されると共に、第３象限ＢIIIに負の角度（−）で放射される。ここでこの色温度の低いビームは主に、水平の作動位置において下側の、すなわちいわばほぼ６時（図７を参照されたい）になる反射器セグメントに、つまり第２象限ＢIIにある。

時計の時刻による表示は図７に示されており、ここで反射器開口部１１は、周囲に沿って時計の時刻でマーキングされている。１２時は上であり、また６時、すなわち放電容器において凝縮物４６がある方向は下である。逆に第１象限ＢIからの妨害されていないビームに対して同じことが当てはまる。この妨害されていないビームも、約５０％が第３象限（ＢIII）および第４象限（ＢIV）に放射される。これによって色温度の低いビーム（６時の反射器セグメント）と、色温度の高いビーム（１２時の反射器セグメント）とが混ぜ合わされる。これに対して中間の温度を有するビーム（３時の反射器セグメント）と、中間の色温度を有するビーム（９時の反射器セグメント）とは投影面５０で混ぜ合わされる。

このようにして、結果的に得られる、投影面５０にわたる色温度のばらつきは、通常の反射器に比べて大きく低減される。図８は通常の簡単な反射器を有するランプの色温度のばらつきを示しており、また図９は、ゾーン状の２つのレイヤ３８，３９から組み合わされる図２の新しい反射器２を使用する際に、ばらつきが大きく低減されることを示している。

反射器のゾーン状の２つのレイヤ３８，３９によってつぎが得られる。すなわち反射器セグメントｂ_ＩＩ（図１０）は、勾配の平らな反射器ゾーン３８が関与することによって、投影面において放射セグメントｂ_ＩＩＩを形成し、また勾配の急な反射器ゾーン３９が関与することによって放射セグメントｂ_ＩＶを形成するのである（破線で示されている）。反射器セグメントｂ_ＩＩにより、放射側において形成されるこれらの２つの放射セグメントｂ_ＩＩＩおよびｂ_ＩＶは、3000Kの平均色温度において例えば2800Kの色温度を有し、また実践的に同じに位置決めされてはいるが例えば3200Kの色温度を有する２つの反射器セグメントｂ_Ｉと重ね合わされる。

図１１では、図１１ａの通常の反射器４９のビーム路と比較して、図１１ｂに反射器２による放射ビームの本発明の重ね合わせが示されている。従来の反射器では、図１０で説明した重ね合わせは実践的に行われない。

これによって投影面における色温度の変化を格段に、例えば少なくとも５０％低減することができる。

第１および第２のゾーン状のレイヤの間に例えばさらに移行ゾーンを挿入することができる。ここでこれは２つのゾーン３８および３９の間の鋭角な折れ曲がりを回避するゾーンである。また第１のゾーン状のレイヤ３８と、ネック部９との間に適合化ゾーンを、および／または第２のゾーン状のレイヤと、反射器開口部の縁部との間に適合化ゾーンを設けることも可能である。

反射器の輪郭は、それ自体公知のように１つまたは複数のゾーン状のレイヤにおいて、ファセットをつけることができ、これによって均一性をさらに改善することができる。

最後に有利には上記の開口部の近くにおいて、反射器の縁部に取り囲み式フランジ（Umboerdern）４０をつけて、この縁部がカバープレート３７を直接固定するようにすることができる。これによって別個の固定機構（リング）を省略することが可能である。これは壁部の強度が小さいアルミニウム反射器を使用する際に可能である。

メタルハロゲンランプの側面図である。図１のランプ用の反射器である。従来の反射器の動作を示す図である。４象限の定義を示す図である。従来の反射器における反射器セグメントと放射セグメントとの対応を示す図である。本発明による反射器の動作を示す図である。反射器開口部の割り当てを時計の時刻にしたがって示す図である。従来の反射器における投影面にわたる色温度の分布を示す図である。本発明の反射器における投影面にわたる色温度の分布を示す図である。本発明の反射器の重ね合わせ原理を示す図である。従来の反射器ランプのビーム路（図１１ａ）と本発明の反射器ランプのビーム（図１１ｂ）とを示す図である。

符号の説明

１反射器ランプ、２反射器部分、３ベース絶縁部、４カラー、５外側バルブ、６放電容積体、７放電容器、９ネック部、１０ねじ式ベース部分、１１反射器開口部、１４フレーム、１５，１６給電線路、１７電極、１８引き込み部、３１，３２ビーム、３５輪郭、３６反射器開口部、３７カバープレート、３８，３９ゾーン状のレイヤ、４０包囲部、４５反射器ランプ、４６凝縮物、４７底部、４８放電容器、４９カバープレート、５０投影面、Ａランプ軸、ＢI 第１象限（放射側）、ＢII 第２象限（放射側）、ＢIII 第３象限（投影側）、ＢIV 第４象限（投影側）、ｂII 反射器セグメント、ｂ_ＩＩＩ，ｂ_ＩＶ放射セグメント

Claims

片側にベースを有する高圧放電ランプであって、
該高圧放電ランプは、真空に密閉された内側容器（２，３）およびベースを有しており、
前記内側容器は、反射器（２４）によって包囲されており、
前記内側容器は、反射器のネック部に配置されている形式の、片側にベースを有する高圧放電ランプにおいて、
前記反射器は、回転対称に構成されており、
前記の反射器の輪郭は少なくとも２つのゾーン状のレイヤに分けられており、
当該ゾーン状のレイヤの軸方向の高さを設計して、各ゾーンが、前記内側容器の中央から放出されるビーム強度の少なくとも３５％を受光し、
第１のゾーンにより、当該ゾーンに当たるビームの少なくとも９０％がランプ軸に関して正の角度に反射され、
第２のゾーンにより、当該ゾーンに当たるビームの少なくとも９０％がランプ軸に関して負の角度に反射するようにし、また
前記内側容器は、メタルハライド充填物を含み、
前記ランプは、所定の平均色温度を有することを特徴とする、
片側にベースを有する高圧放電ランプ。
少なくとも１つのゾーンは、自由面輪郭として成形されている、
請求項１に記載のランプ。
前記の第２のゾーンも、自由面輪郭として成形されている、
請求項１に記載のランプ。
前記の内側容器は反射器にて外側バルブによって包囲されている、
請求項１に記載のランプ。
前記のネック部に第１ゾーンとして、壁勾配の平らなゾーンが付け足されており、
該ゾーンの平均勾配はランプ軸に対して４０〜７０°である、
請求項１に記載のランプ。
前記の第１ゾーンに壁勾配のきついゾーンが付け足されており、
該ゾーンの平均勾配はランプ軸に対して３０°以下である、
請求項１に記載のランプ。
前記の反射器開口部は、開放されているか、または光学的作用のないカバープレートによって閉じられている、
請求項１に記載のランプ。
前記の輪郭の第１ゾーンと第２ゾーンとの間に移行ゾーンが挿入されている、
請求項１に記載のランプ。
前記反射器はアルミニウムから作製されており、
前記の反射器の縁部近くの領域は、取り囲み式フランジ（４０）によって開口部のカバープレート（３７）を固定する、
請求項１に記載のランプ。