JP2004296444A - 縦長ランプのためのカップリング要素及び該カップリング要素を備えた照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】発光部分の長さを比較的簡単に種々の要求に合わせて適応させることが可能な照明システムを提供すること。
【解決手段】カップリング要素２に、各ランプ３の端部収容のために設けられた普遍的で一貫した収容面を設け、該収容面が反射部６を包含するように構成する。収容面はランプの外形に適合させる。収容面は中空円筒部の内面によって構成される。収容面は鏡面になっている。収容面は散乱性反射面によって形成される。収容面には金属箔が張られている。
【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれ２つの端部を有する少なくとも２つの縦長ランプ、特にアパーチャランプの連結のためのカップリング要素に関している。また本発明は、少なくとも２つの縦長ランプと少なくとも１つのそのようなカップリング要素を備えた照明システムに関している。

アパーチャランプは、その長手軸に沿ってランプ容器の内側と外側に可視光のための反射部を備えている。これは長手軸に沿って所定の範囲に亘って空間を残している（＝アパーチャ）。最も簡単なケースでは、反射部が適切な厚みの蛍光物質層によって実現されている。代替的にこの蛍光物質層の下方には、付加的な反射層が配設されてもよい。その場合はここで薄型の蛍光物質層が全てのアパーチャに亘って延在し得る。いずれにせよランプ内部で生成される光は、実質的にアパーチャを通ってしか外部に到達しない。そのためアパーチャ内部では、反射部なしに比べて高い輝度が得られる。その他にもこの光は実質的に配向をもたされる。すなわちできるだけ高い照度のために有利となる角度範囲内で照射される。

この種のランプは、、例えばコピー機、スキャナー、ファックスやいわゆるＯＡ機器とも称されるオフィス機器のための露光ユニット内で用いられる。またその他の適用領域では、特に有利な照射角度範囲が望ましく、ないしはオートモバイル技術においてウインカーランプやストップランプ、その他の室内照明用に用いられる。

多くの適用例においては、例えば異なる大きさの走査面毎に、異なる長さのランプが必要となる。例えばＡ３サイズまでのドキュメントに適している機器もあれば、その他の例えばＡ２サイズまで、若しくはＡ０サイズまでのドキュメントに適してる機器もある。これに対してはそのつど異なった、相応する長さのランプが必要となる。

米国特許 US 6 097 155 明細書からは、管状のアパーチャ蛍光ランプが公知であり、このランプは、一方の端部に２つのコネクタピンを備えたソケットを有している。このランプは、その他に管長手方向に平行して直径方向に配置された２つの帯状電極を有しており、そのうちの１つは、放電容器壁部の外側にそしてもう一つは内側に設けられている。これらの２つの電極は、ソケットの内部において２つのコネクタピンに接続される。これらのコネクタピンは、その電気的な線路を介してパルス電圧源の２つの極に接続される。このランプは、有効な照射効率が比較的高い点で際だっている。
米国特許 US 6 097 155 明細書

本発明の課題は、発光部分の長さを比較的簡単に種々の要求に合わせて適応させることが可能な照明システムを提供することである。

前記課題は本発明により、カップリング要素が、各ランプの端部収容のために設けられた普遍的で一貫した収容面を有し、該収容面が反射部を包含するように構成されて解決される。

本発明の利点は、所定の長さの２つ又はそれ以上のランプを、１つまたはそれ以上の本発明によるカップリング要素に接続させることで、種々異なる発光長の照明システムをモジュラ形式に実現させることが可能となる。

本発明の基本的な考察はまず次のような事実に基づいている。すなわちｎ・Ｌ（ｎ＝２，３，４…）の長さの固有の縦長ランプの代わりに、それぞれＬの長さを有しているｎ個の縦長ランプを、その端部において、それぞれ１つの特有のカップリング要素を用いて１つの照明システムに接続させることである。このようにすれば、ｎ個のランプの接続に、ｎ−１個のカップリング要素しか必要なくなる。本発明は、一般的に次のような趣旨で理解されたい。すなわち個々のランプが必ずしも直線に沿って接続される必要はなくなることである。それどころか角の多い構造も含有できる。ランプ端部間の領域における輝度の低下を低減するために、各カップリング要素の収容面は、反射部を含んでいる。

ランプ端部を通って出射する光は、最初に対向するランプ端部に入射し、そこでそのランプ内へ入力結合されるか、若しくはその表面で反射される。この対向するランプ内へ入力結合された光は有利には、当該ランプの端部においてどうしても避けられない光度低下の最小化のために役立つ。第２のランプにおいて反射した光は有効な光として直接外方へ出射するか、若しくは第１のランプへ逆戻りするか、あるいはカップリング要素の収容面の特に反射部へ入射する。コアにおいてはそれによって軸方向で現れる光が側方へ偏向され、それによって冒頭に述べたような縦長ランプの照明目的に使えるものとなる。

本発明の有利な効果はその光束の主要な成分が１つ又は２つのランプ端部の端面を通って照射される全ての縦長ランプによって発揮されるものであるが、特に帯状の電極を備えた妨害バリア放電に基づく縦長ランプにとって有利であることがわかっている。この帯状の電極は、縦長放電容器の壁部の外側若しくは内側に配置される。このような電極形態は、従来の円筒状放電容器の各端面に配置された電極に比べて非発光性の端部の長さを最小に保つことを可能にすると同時に端面からかなりの光束が軸方向に出力結合される。なぜなら蛍光ランプの蛍光層によって、あるいはアパーチャランプの反射層によって、管状の放電容器が光導波路のように作用して光を管軸線に沿って導くからである。

カップリング要素の反射部は、散乱反射面若しくは鏡面によって、例えば具体的には収容面に配設される反射箔などによって実現され得る。その場合反射部は、必ずしも別個の手段によって実現される必要はなく、例えばカップリング要素自身で形成されるものであってもよい。例えば好適な反射性材料からなるカップリング要素を用いたり、適切な色、例えば白色を付したり、あるいはカップリング要素の収容面を相応に研磨処理してもよい。決定的なことは、ランプ端部の端面間の領域に吸収性の面を存在させないことである。なぜなら多重反射のために著しい光損失を引き起しかねないからである。そのためこのような趣旨から収容面は普遍的で一貫した連続的な構成にされる。にもかかわらずこの収容面ないしカップリング要素は、必ずしも一体型である必要はなく、二分割型でも多分割型でもよい。本発明によるカップリング要素の作用に関しては、実施例のもとで補足的に説明する。

その他にも、２つのランプの端部はカップリング要素の内部で次のように配置される。すなわち２つのランプの端面が互いに接触することなくできるだけ近くに位置するように配置される。典型的には約１ｍｍの間隔である。それによって、一方では、ランプが作動中に熱によって膨張した場合の危険性が避けられ、他方では、２つの端面間の間隙によって引き起される遮光性の低下が極力僅かに抑えられる。ランプ端部の端面間を最小の相互間隔で配置することを容易にするために、有利には、カップリング要素に適切なストッパが設けられる。このストッパは、例えば収容面において鼻梁状の隆起の形態で実現してもよい。その場合にはこの隆起の幅が長手方向で端面の最小の相互間隔を定める。但し収容面におけるこの種のストッパは、２つのランプ端部間で収容面の完全な分離を生じさせるものではないので、その限りでは本願の“普遍的で一貫した収容面”の概念に十分含まれるものである。

有利な構成によれば、カップリング要素は、ランプの収容のために管状のランプ容器を備えている。この場合収容面は、収容すべきランプ容器外側の管状湾曲部（の曲率）に適応化されている。この目的のために、収容面は、例えばハーフシェルの内面によって実現され得る。このハーフシェルは、必然的に光出射開口が解放される構造なので、ハーフシェル自体は、非透過性の材料で形成される。但しこのことは、カップリング要素が代替的に中空円筒部として形成されている場合には当てはまらない。光の放射を完全に可能にするためには、この中空円筒状部を透過性の材料、例えばプレキシガラスなどで形成しなければならない。内面の一部は、反射面としてさらに処理される。この場合光の出射面は、解放され続ける。代替的にカップリング要素を平行六面体で形成してもよい。この場合は、収容面がこの平行六面体内部の適当な孔部によって実現される。この孔部が当該平行六面体内部に完全に囲繞された形態ではなく、光の出射が可能な切欠けないし切り通しの形態で形成されているならば、当該平行六面体も非透過性の材料で形成される。いずれにせよここでは、内面の一部が反射面としてさらに処理される。この平行六面体形状の利点は、そのように形成されたカップリング要素が同時にランプソケットとしても用いられることである。その場合には、例えばランプホルダに取付けられてもよいし、場合によって付加的な手段で取付けられてもよい。

２以上のランプの場合、例えば３つのランプが、本発明によるカップリング要素を介して１つの照明システムに相互接続されている場合には、２つのカップリング要素のうちの少なくとも１つに電気的なコンタクトを備える必要がある。これは３つのランプのうちの“中央”のランプにも電力供給を施すためである。そして通常は、２つの“外側”ランプのうちの少なくとも１つが、その自由端部のソケット接続を介して電力供給部と接続される。“中央”ランプに対するこの状況は、特に各ランプがランプ容器外側に配設される帯状の電極を備えていると容易にできる。この場合はカップリング要素がコンタクト面を有するだけで十分である。例えば収容面の長手軸に沿って配置される縦長のバネ付コンタクトを備えていれば、“外側”ランプの電極を“中央”ランプの対応する電極に接続させることが容易になる。それに伴って基本的には次のようなことも可能となる。すなわち、全てのカップリング要素が前述したようなコンタクトを備えていれば、唯一つの給電部で全てのランプの給電が可能となる。いずれにせよ通常は合目的に、少なくとも２つの外側端部がそれぞれ電力供給部から給電され、本発明の構想であるモジュラー特性が電力供給側でも置き換えて考えられる。

さらに別の有利な変化例においては、カップリング要素が二分割に構成される。この２つの部分は、例えばクリップ式のコネクタ構造で相互に固定的な接続も可能である。このようにすれば、各ランプが単体部品として完成でき、現場における取付けの際にも付加的な専用取付け部材なしで簡単に直接組み付けることが可能である。

図１ａ，ｂには、カップリング要素２を用いて連結された管状のアパーチャ蛍光ランプ３（一部のみが示されている）を有する本発明による縦長の照明システム１の縦断面図と、ラインｌa−ｌbに沿った横断面図が示されている。

各ランプ３は、２つの線状電極４を有しており、これらの電極は、ランプ容器の内壁側で当該管状ランプ８の長手軸に平行な直径方向で配置されている（縦断面図では２つの電極の片方のみが示され、横断面図では電極の図示は省かれている）。これらの電極４は、ろうガラス層で封止されており（図示されず）、これはランプ容器内部の誘電バリアとして、すなわちランプ動作中の放電に役立っている。これは双方向の誘電バリヤ放電形式である。ランプ容器の壁部内側は蛍光物質層５を有している。この場合ランプ長手軸に対して平行に縦長に配向されたアパーチャが残されている。ランプ容器の内側には、役１５ｋＰａのキセノン分圧を有するキセノン−ネオン混合ガスが封入されている。その他は、ランプ３は、実質的に米国特許 USA 2002/0163306 明細書に開示されているランプに相応している。さらなる詳細については、ここではいずれにせよ不要となるのでその説明は省く。詳細については前記文献を参照されたい。特に図３及び図５とその説明が参考になる。

カップリング要素２は、不透明なプラスチック材料からハーフシェルとして構成されており、その中には、２つのランプ３のそれぞれ１つの端部が配設されている。この場合ハーフシェル２は蛍光物質層５の広がりでもって密封されている。すなわちアパーチャの縁部で終端している。カップリング要素２内のランプ端部の相互間隔ａは約１ｍｍである。カップリング要素２の凹面内側にはアルミニウム箔６を用いて鏡面処理がなされている。

図２ａ，ｂは、前述した実施例の変化例が概略的に示されている。この場合図１ａ，ｂと同じ特徴部分には同じ符号が付されている。ここでは、カップリング要素は透明なプラスチック材料から中空円筒部７として形成されている。この中空円筒部７内側の鏡面処理層６の拡張は、ここでも蛍光物質層５の拡張に適合されている。すなわちここでもアパーチャは、鏡面処理されていない。

図３ａ，ｂに概略的に示されている変化例では、カップリング要素が平行六面体形状のランプソケット８として構成されており、ここでは２つのランプ３のそれぞれ１つの端部の収容のためのハーフシェル状の切欠きを有している。この実施形態の平坦な基準面９は、ランプホルダ上の取付けに適している。その他にもこのカップリング要素８の中央にはさらに鼻梁状のストッパ１０が設けられており、このストッパ１０は、２つのランプ３の端部の相互間隔ａの設定を容易にしている。

図４のａ〜ｃに概略的に示されている変化例は、図３ａとｂに示されている実施形態と、カップリング要素が二分割に構成されている点で異なっているだけである。これらの２つの部材は、鼻梁状係止部１２と所属の開口部１３を用いて固定的に相互接続可能である。

図５には、線状の電極１４がランプ１５の容器の外側に配設されている。ここでは容器壁部が誘電バリア放電のための誘電体として用いられている。カップリング要素１４は、２つの縦長のコンタクトばね１７を有しており、これが一方のランプ１５の２つの外部電極１４を、他方のランプ１５の２つの外部電極１４に導電接続させている。

図６には、８ｍｍ間隔の中でアパーチャを介して測定された図１ａ,ｂの実施例に対する照度（ｙ軸）の相対的な経過が示されている。この場合Ｌ１及びＬ２は２つのランプを表わしている。測定曲線１８と１９では、カップリング要素内部において鏡面箔ありのケースとなしのケースの結果が示されている。鏡面箔なしのケースでは、２つのランプ端部の間の移行領域において照度が約２０％ほど低下している（測定箇所はｘ軸上に示されている）。鏡面泊ありのケースでは、それに比べて相対的照度低下が約２５％ほど抑えられている。その他に最小値が広幅であることがみととれる。すなわち、狭くて暗いゾーンが本発明によって広くて明るいゾーンに補償されている。

前述した例は、それぞれ２つのランプを有するシステムであって、これらがカップリング要素を介して相互に連結されている。もちろん本発明は、３つ若しくはそれ以上のランプを有するシステムにも適用可能である。その場合は、２つないしはそれ以上のカップリング要素が冒頭に述べたように相応に必要となる。

ａはハーフシェル状のカップリング要素を用いて連結されている２つのアパーチャランプを有している本発明による照明システムの部分縦断面図、ｂは当該ａによる照明システムのラインｌa−ｌbに沿った横断面図 ａは、中空円筒状のカップリング要素を用いて２つのアパーチャランプが連結されているさらなる変化実施例の部分縦断面図、ｂは当該ａによる照明システムの横断面図 ａは、平行六面体形状のカップリング要素を用いて２つのアパーチャランプが連結されているさらなる変化実施例の部分縦断面図、ｂは当該ａによる照明システムの横断面図 ａは、連結された状態で示されている二分割型カップリング要素を有するさらなる変化実施例の部分縦断面図、ｂは当該ａによる照明システムの横断面図、ｃは当該ａによる二分割型変化実施例の分離された状態を表わした部分縦断面図 カップリング要素が電気的なコンタクトを有しているさらなる変化実施例の部分縦断面図 図１の照明システムに沿って測定された照度を表わした図

符号の説明

１ 照明システム
２，８ カップリング要素
３ ランプ
４ 電極
５ 蛍光体層
６ 反射部
７ 中空円筒部

Claims (13)

1. それぞれ２つの端部を有する少なくとも２つの縦長ランプの連結のためのカップリング要素（２）において、
   前記カップリング要素（２）が、各ランプの端部収容のために設けられた普遍的で一貫した収容面を有し、該収容面は反射部（６）を包含するように構成されていることを特徴とするカップリング要素。
2. 前記カップリング要素は、ランプの収容のために管状のランプ容器を備えており、この場合前記収容面が、収容すべきランプ容器の外側管状部の曲率に適合化されている、請求項１記載のカップリング要素。
3. 前記収容面は、ハーフシェル（２）の内面によって実現されている、請求項２記載のカップリング要素。
4. 前記収容面は、当該カップリング要素内の孔部によって実現されている、請求項２記載のカップリング要素。
5. 前記収容面は、中空円筒部（７）内面によって実現されている、請求項２記載のカップリング要素。
6. 前記反射部は、鏡面によって実現されている、請求項１から５いずれか１項記載のカップリング要素。
7. 前記反射部は、散乱性反射面によって実現されている、請求項１から５いずれか１項記載のカップリング要素。
8. 前記反射部は、収容面上に配置される反射箔（６）によって実現されている、請求項１から５いずれか１項記載のカップリング要素。
9. カップリング要素（１６）は、電気的なコンタクト（１７）を備えている、請求項１から８いずれか１項記載のカップリング要素。
10. 少なくとも２つの縦長ランプ（３）と、請求項１から９いずれか１項記載の特徴部分を備えた少なくとも１つのカップリング要素（２）を備えている照明システム（１）において、
    少なくとも２つのランプ（３）のそれぞれ１つの端部が、少なくとも１つのカップリング要素（２）の中に配設されていることを特徴とする照明システム。
11. 少なくとも２つのランプ（３）の端面側が、当該カップリング要素（２）の内部で、互いに接触することなくできるだけ近くに配置されており、典型的には、約１ｍｍの間隔（ａ）を有している、請求項１０記載の照明システム。
12. カップリング要素（８）は、ストッパ（１０）を有しており、該ストッパ（１０）は、２つのランプ（３）の端面の最小相互間隔を定めている、請求項１０記載の照明システム。
13. 少なくとも１つのランプは、その両端部にそれぞれ１つのカップリング要素を備えており、それらのカップリング要素内には、さらに第２及び第３のランプのそれぞれ１つの端部が配設され、この場合第１のランプの電極は、カップリング要素の電気的コンタクトを介して第２のランプの電極と接続されている、請求項１０から１２いずれか１項記載の照明システム。

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