【発明の詳細な説明】
誘電体妨害放電を有する平面形信号ランプ
関連出願
同一出願人の次の平行出願すなわちヨーロッパ特許出願「出願番号：第９７１
２２８００．２号、名称：信号ランプ及びその発光体、出願日：１９９７年１２
月２３日」が関係しでいる。
技術分野
本発明は、とりわけ交通信号及び交通標識において使用されるような信号ラン
プの分野に関する。本発明は特に交通信号灯に関する。
信号ランプの分野にも多種多様な照明課題の他にランプ技術がある。この場合
、用語「信号ランプ」とは先ず第１に観察者に現象又は状態を知らせる（教える
）ランプであると理解することができる。この情報は観察者に通常ランプのオン
状態又はオフ状態によって伝達される。さらにランプは例えばその形状、色又は
文字によって観察者に付加的な情報内容を伝達する。
信号ランプは日常生活上の多くの適用分野がある。例えば、道路交通、船舶走
行及び鉄道交通、各種の産業装置の監視及び操作、空港、駅及び映画館等の建物
又は交通施設、商業施設又は産業施設の誘導標識が挙げられる。
その場合、信号ランプの分野に対する特別な要求がこの分野の特徴を表してい
る。これには信頼性、点灯寿命及び修理・メンテナンス労力がある。これは安全
性視点に基づくと共に、信号ランプの数量的又は場所的な多くの普及とこれに結
び付いたメンテナンス及び修理のための相当の労力とから生じている。
他の重要な観点は、信号ランプの場合適用例に応じて所定の形状又はサイズが
所望される点である
従来の技術
従来ではその場合とりわけ点灯中にオン・オフされなければならないような信
号ランプにおいては標準的な白熱電球又はハロゲン電球が使用されている。
このことから生ずる欠点は先ずフィラメントが振動に敏感に感ずることである
。特に交通分野への適用はこのことから相当の制限を受ける。さらに白熱電球は
電球の形式及び点灯電圧に応じて数千時間の比較的制限された点灯寿命となり、
その後上述したように幾分か相当の労力をかけて交換されなばならない。最後に
、僅かな正規の点灯寿命中も同様にその他の故障を起し易い欠点がある。
他の観点はしばしば放射特性に関する特別な要求である。その場合、白熱電球
は例えば鏡面反射がさ及び／又はレンズを備えた光学系内に組込まれなければな
らない。その際先ず誤調整及びそれに応じた出力制限が生ずることがある。さら
にこのような光学系は構成が複雑であり、基本的に汚れ易く、とりわけ交通分野
においては基本的にこれを回避することができない。その結果、定期的なメンテ
ナンス作業の際に労力のかかる内部洗浄が必要であり、内部洗浄を行ったとして
も光学系の初期特性を完全に再び回復させることには成功しない。
鏡面反射がさの場合、太陽の位置が低い際たとえば交通信号灯においてはいわ
ゆる幻影光も生ずることがある。太陽光の反射によって、当該信号ランプの輝き
が間違って見えるようになる。
白熱電球を適用する際にしばしば必要な反射器又はレンズ付き光学系において
現れる他の欠点は必要なサイズ及び形状とそれに応じた重量である。その光学系
は多くの場合、とりわけランプが特別な位置に取付けられねばならずそのために
取付け及び／又はそれに応じた保持の際に柱又は他の固定装置が相当の費用を必
要とする場合には殆ど望まれない。しかし、大きな信号面の必要な照明、又は例
えば規格によって予め定められた放射方向は他の選択を認めない。
最後の観点は、一方では全出力が大きく他方では強く局部化するような白熱電
球の温度開発である。その結果生ずる熱サイクル及び熱勾配は特に非定常的な点
灯状態の場合ランプ及びその付属器具に対して負担となる。この結果、耐スイッ
チング性が比較的制限される。
上述の欠点の幾つかを除去するための公知の解決策は発光ダイオード（ＬＥＤ
）を使用することである。しかしながらこれはその放射特性がしばしば適しない
。さらに、多数の信号ランプを適用する際に重要でありかつ同様にしばしば規格
化される色位置が設定可能ではないか又は発光体を使用すると安定性問題のため
に長期間に亘って設定可能ではなくなるという欠点がある。
発明の説明
本発明の課題は上述の難点を回避した新規な信号ランプを提供することにある
。
この課題は、本発明によれば、可視光のために少なくとも一部分が透明であり
封入ガスを封入された放電容器と、この放電容器内での誘電体妨害放電のために
少なくとも１つの放電電極と封入ガスとの間に設けられた誘電体膜とを備えたガ
ス放電ランプにおいて、このランプが信号面を有する信号ランプであり、放電容
器が信号面に対応する連続的な境界面を有することによって解決される。
本発明は、信号ランプ技術の分野でのガス放電ランプの使用に対する従来の多
くの条件が技術的に克服されるか又はそれに起因する欠点が他の利点のために甘
受されるという認識に基づいている。先ず、白熱電球又はハロゲン電球に比べた
ガス放電ランプの使用に対して、費用のかかる始動回路又は電子式安定器の使用
の必要性が論ぜられる。他方ではまさに電子式安定器の分野では価格低減及びサ
イズ縮小の著しい進歩が達成されており、従来のハロゲン電球の分野でも同様に
低電圧技術での変換によって類似の欠点が甘受されている。
他の点は始動過程によって減らされるガス放電ランプの耐スイッチング性であ
る。ここでは、耐スイッチング性は、誘電体妨害放電（誘電体バリヤ放電）を有
するガス放電ランプによって、従来の白熱電球をはるかに上回りかつ主としで使
用された発光体又は混合発光体の安定性によってのみ決定される。白熱フィラメ
ントに較べて鈍感な電極形状と、点灯中の小さな熱サイクルとによって、耐スイ
ッチング性は今や従来の白熱電球に比べて誘電体妨害放電を有するガス放電ラン
プの利点とみなされる。ここでも同様に従来のガス放電ランプ技術に基づく偏見
はこの特殊例では理由になっていないことが判明している。
放電ランプの使用に対して最初に論ぜられる他の点は、封入ガス内での水銀の
一般的な使用に関係している。水銀は環境的な観点から好ましくないと共にラン
プの温度特性に不利に作用する。これは先ず瞬時点灯特性、すなわち点灯直後に
全光出力を放出すること（が不足していること）に関する。さらに、この問題は
外部温度に依存する、すなわち周囲が冷たい時に特に顕著である。しかしながら
今や、誘電体妨害放電を有するランプを使用すると、水銀を含む封入ガスはもは
や必要ではなく、これによってこの問題は完全になくなることが判明している。
本発明の主要な利点は、形及びサイズを個々の要求に非常に柔軟に適合可能で
ある特に平面形放電ランプの形状にある。その場合、放電ランプは放電室に亘る
光発生の十分に均一な分配を特徴とし、それにより補助的な光学素子はしばしば
省略することができる。すなわち、例えば交通信号灯では、擾乱的な幻影光を発
生する鏡面反射がさと、この幻影光を減少させるために使用される補助的な遮光
体とは必要がなくなる。寧ろ平面形発光器式の放電ランプによって、従来の例に
おいてこの部品を使用する場合よりも幻影光に関して著しく良好な結果だけが得
られ、これによって交通安全のために重要な貢献をすることができる。
確かに鏡面反射がさは光放射の方向分布を非常に良好に設定及び選定すること
ができた。その点で、ガス放電ランプの場合、特に補助的な鏡面反射がさがなく
される場合に、実際に重要な方向に十分な輝度を発生しないような例えば半空間
内への無指向性放射が生じるという心配があった。しかしながら、以下において
詳細に説明するように、本発明によれば、フラットに放射するガス放電ランプに
おいても輝度分布を集中させることが、所定の適用例において必要である場合に
見出された。
信号ランプ又は信号用照明器具の外形は例えば或る最少厚み、丸い外形の使用
等のためにとりわけ従来技術では事前に決められてしまっていたが、鏡面反肘が
さ、遮光体及び他の独立した光学素子の省略によってこのことがなくなった。同
様なことは重量削減にも当てはまる。
同様に信号ランプ、例えば交通信号灯の内部汚れ等の冒頭で述べた問題もなく
なる。発光体又は混合発光体の適当な選択によって非常に多くの色位置が生じ得
るので、従来必要であったフィルタ板をしばしば省略することができる。それに
よって、効率が高まるだけではなく、寧ろ内部洗浄の範囲が完全になくなる。本
発明による信号ランプの相応して密封された又はカプセル化された実施例の場合
、時々必要な外部洗浄は例えば遠方から使用可能な噴射水を用いて特に簡単に行
うことができる。
従来必要であった反射がさ、色フィルタ等々の削減に関連して、本発明の利点
は、点灯中の熱サイクルに起因するズレのために又は少なくとも白熱電球交換の
際に必要な白熱電球もしくはその口金の労力のかかる位置調整を同様に無くすこ
とができる点にもある。
蛍光ランプはさらに基本的に白熱電球より振動に対して僅かしか感ぜず、それ
ゆえとりわけ交通分野の信号ランプの種々の機械的震動又は振動を受ける設置場
所に非常に好適である。
本発明の場合、とりわけ放電室の連続するフラットな形状が直接少なくともほ
ぼ平面形発光器の形状を事前に定めるような平面形発光器式の放電容器が考えら
れる。これに対して、例えば平らな散乱板を背景照明する例えば従来の管式放電
容器は連続するフラットな放電容器を有しておらず、それゆえ背景照明すべき面
をカバーするために相応して螺旋状に巻回されるか又はサーペンタイン状に導か
れる。勿論、それにもかかわらず平面形発光器は波形の表面を有したり又はその
平面を湾曲させたりすることができる。
請求項１に記載された信号面は信号ランプの信号機能を実行するために使用さ
れる面である。この面は信号色を持ち、文字を有し、危険シンボルを備える等を
することができる。この信号面は放電容器の境界面と同一である必要がなく、例
えば別の光学的中間層によってその境界面から分離することができる。信号面は
いずれにせよ少なくとも主要部がその境界面によって背景照明されるかもしくは
照明され、少なくともこの意味ではその境界面に対応している。信号面とこれに
対応する境界面とが形状的にほぼ一致していると好ましい。
本発明の優れた実施態様において、平面形発光器の放電容器の電極は特に並ん
で延びるようにその放電容器の１つの面に配置される。放電容器の１つの面にこ
のように共通的に配置することによって、１つの面のみに電極構造物を設ければ
よいので、製造が特に簡単になる。さらに、それによって特に面に一様に配置さ
れる電極構造物を作成することができる。このことはさらに以下において述べる
実施例の説明から明らかである。
放電電極のこの優れた形状においては、さらに多数の並列に延びる放電陽極及
び放電陰極から成る放電陽極及び放電陰極は（陽極もしくは陰極の）それぞれ共
通の側で結合され、単一の陽極端子もしくは陰極端子に接続される。その場合特
に、実施例に示されているように、放電陽極と放電陰極とが直線状に形成されて
いる際に放電陽極と放電陰極との櫛状に嵌り合う部分とは反対側に延びる共通の
端子を考えることができる。
放電室における個別放電もしくは放電パターンの配置の改善されたコントロー
ルおよび大きな一様性のために、電極には、それぞれ個別放電すなわち多重放電
を形成する個別放電を位置的に定めるための突起が設けられる。このためにも実
施例を参照されたい。
誘電体妨害放電の場合、少なくとも陽極側が誘電体膜によって被覆されなけれ
ばならない。請求項１にも記載されている誘電体膜を何れにせよ放電容器の１つ
の壁によって形成し、電極の少なくとも一部をこの壁の外面に被着することもで
きる。
多くの場合、とりわけ光放射が１つの側面のみに基づいて行われなければなら
ない場合、鏡面反射がさとは異なってランプの光を散乱反射させるために、放電
容器壁上で反射膜を使用することが考えられる。通常、ガス放電ランプは放電容
器の壁に発光体膜を有し、その場合反射膜は発光体膜の放電とは反対側の側面に
位置していなければならない。しかしながら発光体の使用は本発明にとっては必
ずしも必要ではない。誘電体妨害放電が可能であり、所望の光が放電で直接発生
される場合、本発明は発光体膜なしでも実施可能である。
ガス放電式平面形発光器の放射特性は基本的には相対的に散乱であり、すなわ
ち平面形発光器の平面から全ての方向に向けられている。これは同じように散乱
式拡散膜を付加的に使用する場合にも当てはまる。多くの用途のために、（片側
に反射膜が設けられている場合に）ほぼ半空間を含む光放射の空間角度範囲が狭
い空間角度範囲に制限されるような本発明の他の構成を選ぶことができる。その
場合、本発明による輝度増大膜（特に、フレネルレンズ又はプリズム箔もしくは
プリズム板）は単純な平面形光学素子として平面形発光器に設置される。特にプ
リズム箔としては、円錐形光出射を１つの次元に狭めた、又はプリズム長手方向
が直角に交差する２つの輝度増大箔が使用される場合２つの次元に狭めたいわゆ
る輝度増大箔（ブライトネス・エンハンサー）が使用される。このような輝度増
大箔はさらに以下で実施例において詳細に説明される。輝度増大膜はしかしプリ
ズム無しでも、例えば屈折率変動方式で構成することができる。
さらに、散乱箔又は板を使用し、同時にプリズム箔をランプ側で有意義に使用
することができる。このような散乱板はとりわけ放電容器の大きな面が支持体に
よって、すなわち放電室を形成する板の間に配置され平面形発光器の平面に直角
に延びる小さな柱によって安定化される場合に有利である。この支持体は散乱板
によって光学的には認識され難くなる。
形状的及び電子的な構成に関して述べた放電ランプのための優れた放電系とし
てはキセノン・エキシマ系を考慮することができる。これは特にパルス式放電と
共に使用される。キセノン・エキシマ放電ランプ及びパルス式放電に関する詳細
は開示内容が関係している国際公開第９４／２３４４２号明細書もしくはドイツ
連邦共和国特許出願第４３１１１９７．１号明細書及び国際公開第９７／０４６
２５号明細書もしくはドイツ連邦共和国特許出願第１９５２６１１．５号明細書
を参照されたい。
本発明は完全に一般的には各種の信号ランプに関する。種々の適用分野につい
ては序論で説明した。しかしながら、本発明はとりわけ交通分野、しかも道路交
通、鉄道交通、船舶交通及び航空交通において特に有意義である。本発明の特別
な視点はそれゆえ本発明による信号ランプを含んでいるか又はそれから構成され
ている交通標識又は交通信号に関する。本発明の上述の利点の多く、例えば汚れ
難いこと、幻像光問題、とりわけ振動負荷のある使用個所での長い点灯寿命、良
好な耐スイッチング性等々は交通標識及び交通信号の分野において特に重要であ
る。
その際特に、２つ又は３つの異なった色の信号ランプがそれぞれ本発明による
発光体式平面形発光器を形成しているような交通信号灯を考えることもできる。
実施例はこれにも関係する。しかし、自動車ランプとしての、例えば、自動車コ
ーナの周りに構成され曲げられている例えばストップランプ又は方向指示器とし
ての適用も重要である。一般に信号ランプの場合のように、全ての場合において
、しばしば規格化された色、正確には色位置を、正しい発光体選定又は混合発光
体の選定によって設定し得ると特に有利である。その際、色位置の正確な設定の
特に良い技術が存在するだけでなく、従来の色フィルタ技術はしばしば不必要に
なる。
図面の説明
優れた実施例つまり交通信号灯用の信号ランプの説明を行う。この実施例は図
面に示されている。
図１は交通信号灯用の信号ランプの一部を断面で示した平面図を示す。
図２はこの信号ランプの一部を断面で示した側面図を示す。
図３は電極構造物が示されている信号ランプの底板の平面図を示す。
図４は１つの交通信号灯に組み込まれた図１乃至図３の３つの信号ランプの概
略図を示す。
図１は交通信号灯用の円形信号ランプ１を示す。断面部は内側円２の内部にあ
る放電室を示す。その場合、小円点として３４ｍｍの辺長さを持つ正方形基準格
子に配置された支持体３を通る断面が示されている。内側円２と中間円４との間
の領域は放電室を外界に対して密閉する側方密閉部を構成している。外側円５は
放電室の（紙面に平行な）上部及び下部を形成するガラス板６，７の外側縁部で
ある。これらのガラス板は図２に断面図で示されている。この実施例の場合、３
つの円２，４，５の直径は２００、２２０、２４０ｍｍである。
図２は図１に垂直な方向の断面図を示す。両ガラス板６，７間にはキセノン（
Ｘｅ）放電用封入ガスが閉じ込められている。ガラス板の標準的な厚みはそれぞ
れ２．５ｍｍであり、封入ガス８の標準的な厚みは約５ｍｍである。下側ガラス
板７上には先ず銀（Ａｇ）電極９が断面図で示されているが、その形状は図３に
基づいて詳細に説明する。この電極９上には、誘電体妨害放電の誘電体を形成す
るガラスろう膜１０が存在している。ランプ１内に発生した光を散乱反射するた
め
のＡｌ2Ｏ3又はＴｉＯ3製反射膜１１が続いている。この反射膜１１上に光発生
用の発光体膜１２が位置している。同じ発光体膜１２が上側ガラス板６の下面に
も存在している。これらの発光体膜はその都度の適用例、特に所望の色位置に応
じて最適化される。交通信号灯のこの例のために、開示内容が関係している同一
出願人の同日出願によ，るヨーロッパ特許出願「出願番号：第９７１２２８００
．２号、名称：信号ランプ及びその発光体」に記載された優れた発光体及び発光
体組合わせがある。
多くの適用例において、例えば交通信号灯の赤色信号ランプにおいて、ガラス
板６上に色フィルタ１３が設けられることは有意義である（上記出願参照）。
ガラス板６及び光学的色フィルタ１３の上方に散乱板１４が設けられており、
これは発光体膜１２から発生されて反射膜１１によって反射された光を散乱によ
り分散させ、それによって図１に示された支持体は照明時の信号ランプ像に僅か
しか現れないようになる。
ガラス板６、７上に設けられた電極と膜９〜１２とはスクリーン印刷法により
特に簡単に作成することができる。このスクリーン印刷法はとりわけ電極のパタ
ーン化に有利である。簡単にするためにこれは他の膜に対しても使用されるもの
とする。
光学的色フィルタ１３と散乱板１４との上には、プリズム長手軸線が交差する
２つの輝度増大箔１５，１６が位置している。このような輝度増大箔は、プリズ
ム面での光の屈折によってプリズム長手軸線に垂直な面に円錐状放射光を生ぜし
めるプリズムである。
これの例はメーカの３Ｍ社から市販されている“ブライトネス・エンハンスメ
ント”箔である。プリズムの迎角は、放射された光を必要な規模に合わせるため
に、用途に応じて最適化される。
この実施例の場合、信号面は上側輝度増大箔１６の発光面である。信号機能は
赤色、黄色又は緑色信号ランプ１の輝きに限定される。他方では請求項１におい
て信号面に対応する放電容器の境界面は上側ガラス板６である。異なった光学膜
の接続部を除いて、これらの面は対応しかつ完全に一致している。
図３は図１と同様な平面図を示すが、図１に示されていない電極９の形状のみ
が下側ガラス板７上に示されている。２つの真っ直ぐな櫛が互いに嵌まり込んだ
形に似ている噛み合い形の基本形状が示されている。この櫛状形状の場合、図に
おいて左側に示された陽極９ａはそれぞれ一対が一緒に位置し、一方右側に示さ
れた陰極９ｋは隣接する陽極対間にそれぞれ単独で位置している。陰極９ｋはそ
の長さに沿って規則的に両側に交互に配置された小突起１７を有しており、これ
らはそれぞれ１つの個別放電パターンを空間的に定めるのに役立つ。この電極構
造に関しては開示内容がここに含まれているドイツ特許出願第１９６３６９６５
．７号明細書を参照されたい。この実施例の場合、２つの間隔の最短間隔は５ｍ
ｍであり、同じ側の突起間の最短間隔は１０ｍｍである。
櫛状陽極９ａ及び櫛状陰極９ｋを制限する面範囲は図１において既に説明した
内側円２である。電極は図の左側及び右側においてそれぞれ共通の陽極端子ない
し陰極端子に導かれており、この端子は図１においてガラス板の外側縁部として
紹介された外側円５の外側に位置している。内側円２上に円弧をそれぞれ構成し
ているこれらの共通の端子は図３おいては下側へ、つまり１つの陽極端子もしく
は１つの陰極端子へ導かれている。
図４は最後に今まで述べてきた３個の信号ランプ１が１つの交通信号灯を構成
している概略図を示す。この場合、個々の信号ランプ１の特殊な形状のために平
面形容器１８が使用されており、これは因みに通常に用いられている中空の矩形
状形状を有している。白熱電球を備えた従来の交通信号灯において使用されてい
る要素、例えば散乱板、かさ及び放物面反射鏡はこの場合には省略することがで
きる。それにも拘わらず本発明の既に述べた利点が達成され、特に、斜めに入射
する太陽光を反射する鏡面反射がさが存在してないので、幻像光はもはや現れな
い。このような交通信号灯１９は非常に簡単かつ容易に構築された柱に固定する
ことができ、重量が軽いので容易にロープで吊り下げることもでき、全体として
重量及び容積の著しい簡素化と容器１８の大きな自由度とのために多数の使用可
能性を提供する。
自動車用信号ランプの場合、形状選択の自由度は車体デサイン上非常に重要で
ある。最も簡単な場合、図１乃至図３に示された信号ランプは乗用車の円形赤色
テールライト又は円形黄色方向指示器として考えることもできる。ランプはその
場合自動車コーナの周りに曲げることができる。これは、ランプを他の道路使用
者が自動車のサイドからも認識することができるので、とりわけテールランプ、
ストップランプ又は方向指示ランプの場合に有利である。本発明は特に平面形自
動車ランプの構造を可能にするので、構造的に予め定められた相当な深さを要す
ることなく、自動車コーナの周りの車体の中にかかるランプを配置することがで
きる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヒチュケ、ロタール
ドイツ連邦共和国 デー―81737 ミュン
ヘン テオドール―アルト―シュトラーセ
６