JP2005235693A - 三重管メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 外球内に支持線を介して固定された発光管を取り囲むように内管が設けられた三重管メタルハライドランプにおいて、内管を固定するための部品により、ランプからの光が遮られて配光ムラが生じるのを防止した三重管メタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 外球内に固定された支持線と該支持線に固定された発光管と該発光管を取り囲むように配設された内管とを有する三重管メタルハライドランプにおいて、前記内管は該内管の両端部に設けられた固定金具を介して前記支持線に固定されるとともに、少なくともランプ頭部側の前記固定金具は、遮光角が９０°以下となるように設けられたことを特徴とする三重管メタルハライドランプ。
【選択図】 図２

Description

本発明は発光管とその発光管を取り囲むように配設された内管と、その内管を取り囲むように配置された外管とを有する三重管メタルハライドランプに関するものである。

本発明に関係する従来の三重管メタルハライドランプとしては、外球内に発光管とその発光管の破損から外球を保護するための内管とを電気導線を兼ねた発光管を支持するための支持線に固定する方法において、内管の両端を金属製の支持板で挟み込む、もしくは或る程度の太さを持った金属線で内管の両端部を支えるといった方法が採用されていた。

図５は従来例の三重管メタルハライドランプを示す断面図である。図５において、１はアルミナセラミックからなる発光管、２は該発光管を取り囲むように配設された耐熱性と透光性を有する内管、３ａ、３ａ’は電気導体を兼ねた発光管１と内管２を保持するための支持線、３ｂはもう一方の電気導体を兼ねた支持線、４、４’は内管２を支持線３ａ、３ａ’に固定するための固定金具、５は内管２を取り囲むように設けられ、反射面７を有する外球、６は口金である。このような従来例としては、例えば、特開平２０００−３５３４２０（特許文献１）に記載のものが知られていた。

また、図６は内管の両端をある程度の太さの金属線からなる固定金具を介して支持線に固定する従来の三重管メタルハライドランプを示す断面図である。このような従来例としては、例えば、特開平０５−２７５０６７（特許文献２）に記載のものが知られていた。

さらに、他の従来例としては支持線を内管の内側に通し、支持線を折り曲げたところで内管の一端を固定する方法が採用されていた。このような従来例としては、例えば、特開平２００３−５０１７９４（特許文献３）に記載のものが知られていた。

特開２０００−３５３４２０ 特開平０５−２７５０６７ 特開２００３−５０１７９４

上記特許文献１および２に記載された従来の三重管メタルハライドランプの場合、発光管から放射された光は内管を支持線に固定する固定金具４および４’により遮られて影を形成する。外球が透明の場合には、発光管から放射された光は直進するため、前記影は配光上の影となって、照射面に照度ムラを生じ、照明の質を低下させる。特に、外球に反射面を形成した、反射形ランプにおいて、反射面の表面に拡散材を塗布しないタイプでは、発光管から放射された光は、反射面で一定方向に反射されるため、内管の固定金具が光を遮った部分は、配光上顕著な影となって現れる。

また、上記特許文献３に記載された三重管メタルハライドランプの場合は、支持線を折曲げ加工する必要があり、加工費が高くつくという問題があった。さらに、ランプのサイズ、形状が異なる場合、サイズ、形状ごとにそれに合った支持線を用意する必要があり、部品点数が多くなると言う欠点があった。

本発明の目的は、以上のような従来の三重管メタルハライドランプの欠点をなくし、配光上の影が生じにくく、しかも、コストの安い三重管メタルハライドランプを提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外球内に固定された支持線と該支持線に固定された発光管と該発光管を取り囲むように配設された内管とを有する三重管メタルハライドランプにおいて、前記内管は該内管の両端部に設けられた固定金具を介して前記支持線に固定されるとともに、少なくともランプ頭部側の前記固定金具は、前記内管端面に平行な断面において遮光角が９０°の領域内に位置するように設けられたことを特徴とする。

さらに、請求項２の発明は、請求項１に記載の三重管メタルハライドランプにおいて、反射面を有する外球を用いたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、発光管から放射される光が、内管を支持線に固定する固定金具により遮られることが微小であり、配光特性に優れ、光照射面の照度ムラを低減し、質の高い照明が可能で、しかも、支持線を折曲げ加工する必要がなく安価な三重管メタルハライドランプを提供できる。

請求項２の発明によれば、発光管から放射される光が、内管を支持線に固定する固定金具により遮られることが微小であり、特別な器具を用いることなく、配光特性に優れ、光照射面の照度ムラを低減し、質の高い照明が可能で、しかも、安価な三重管メタルハライドランプを提供できる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。図１は本発明に係る三重管メタルハライドランプの第１の実施形態を示す断面図である。図１において、１はアルミナセラミックからなる発光管、２は該発光管を取り囲むように配設された耐熱性と透光性を有する内管、３ａ、３ａ’は電気導体を兼ねた発光管１と内管２を保持するための支持線、３ｂはもう一方の電気導体を兼ねた支持線、４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄは内管２を支持線３ａ、３ａ’に固定するための固定金具、５は内管２を取り囲むように設けられた外球、６は口金である。

前記内管２はランプ点灯中に発光管１が破損し、その破片が外に向って飛び散ることにより、外球が破損するのを防止する目的で付設される。それにより、外球の破片が飛散して環境に悪い影響を与えるのを防ぐことができる。さらに、内管を付設することで、発光管を保温し、発光管内の発光物質の蒸気圧を高め、ランプ特性を改善する効果もある。

前記内管２を支持線３ａ、３ａ’に固定するための固定金具４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄは、例えば太さ２ｍｍのステンレス線をＬ字型に曲げたもので、支持線３ａ、３ａ’とはスポット溶接で固定する。前記固定金具の材質としてはステンレスのほかにニッケル、鉄、二オブあるいはモリブデンなどを用いることができる。前記内管２は、前記支持線３ａ、３ａ’とわずかな領域内にて、固定金具にて固定されているので、発光管１から放射された光は前記支持線により遮られるが、固定金具により遮られる光の量は極めて微小である。そのため、固定金具によるランプの配光特性への影響はほとんどない。

ここで、固定金具の太さは、光を遮らないと言う点からは細いほど良いわけであるが、あまり細いと内管を支持するために必要な機械的な強度が不足する。したがって、固定金具の太さは０．５〜２．５ｍｍが適当である。

図２は本発明に係る三重管メタルハライドランプの第２の実施形態を示す断面図である。図２において、各符号は図１で説明したのと同じ部品を表している。図１と図２は基本的な構造は変わらないが、外球５の形状が反射面７を有することおよび固定金具４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの形状が異なることの点において相違している。

しかし、第２の実施例においても、第１の実施例と同様、内管の固定金具は支持線に沿って付設されているので、発光管からの光を遮ることは極めて微小である。特に、反射面に光を拡散させるための拡散材を使用しないタイプの反射形ランプにおいては、発光管から照射された光は、反射面で一定方向に反射されるため、内管の固定金具が光を遮った部分は、配光上、影となって顕著に表れる。しかしながら、本発明の三重管メタルハライドランプは前述のとおり、内管の固定金具による光の遮りが微少であるので、ランプの配光にはほとんど影響しない。

図３は本発明に係る第３の実施形態を示す三重管メタルハライドランプを頭部側（口金側とは反対側）から見た発光管の長手方向の中心軸とは直角面における断面図、図４は図３と同じランプを横から見た図である。そして、図中の各符号は図１で説明したのと同じ部品を表している。線分Ｃ−ＤおよびＣ’−Ｄは発光管１の中心軸と支持線３ａおよび３ａ’の中心軸を結ぶ線、線分Ａ−Ｄと線分Ｂ−Ｄは発光管の中心軸を起点に、固定金具４ａの左右端への接線である。ここで、線分Ａ−Ｄと線分Ｂ−Ｄとのなす角度をα、同様に、発光管を挟んでその反対側の線分Ａ’−Ｄおよび線分Ｂ’−Ｄとのなす角度をβで表し、α＋βを遮光角と定義する。

本発明においては、遮光角が９０°以下となるように固定金具を設ける。すなわち、発光管の中心軸に垂直な断面を取った場合に、固定金具によって光が遮られる領域を全体として９０°以下とする。そして、断面は図３に示すように固定金具の領域でとるものとし、いずれの断面においても遮光角が９０°を超えないように、すなわち最大遮光角９０°以下とする。前記遮光角が９０°以内の領域に固定金具が取り付けられた場合には、照射面に対して問題となるほどの照度ムラを生じることはないが、前記領域を外れて固定金具が存在すると、発光管から出た光が前記固定金具に遮られて配光上の影が現れ、照射面に対して照度ムラを生じる。そして、固定金具は支持線３ａおよび３ａ’近傍の２個所に分けて、しかも、αとβとが略同じになるように配するのが好ましい。

また、図４における内管２の端面からの固定金具の差込長Ｌは遮光防止の点からはできるだけ短くするのが良いが、あまり短くするとランプ点灯時の高温で支持線３ａおよび３ａ’が膨張するので外れやすくなる。これを避けるため、Ｌの値は５〜１０ｍｍ程度とするのが好ましい。

次に本発明を３６０Ｗ反射形ランプの実施例により説明する。

［実施例１］
図２において、発光管１の中央部における最大内径は約１６ｍｍ、電極間距離は約２３ｍｍ、発光管内容積は約５.２ｃｍ^３、封入物は始動用希ガスとしてアルゴンを室温において１３．３ＫＰａ、水銀を２４ｍｇ、ヨウ化ディスプロシウムを５．２ｍｇ、ヨウ化ホルミウム４．４ｍｇ、ヨウ化ツリウム５．２ｍｇ、ヨウ化タリウム４ｍｇ、ヨウ化ナトリウム７．２ｍｇ、ヨウ化セシウム２．０ｍｇを封入し、発光管両端部はガラスろうで気密に封止られている。

このように形成した発光管１を図２に示す第２の実施形態の構成でランプに組み込んだ。内管２は反射形外球５内の支持線３ａおよび３ａ’に、太さ２ｍｍのステンレス線を曲げ加工した固定金具４ａおよび４ｂを介して支持している。

この実施例におけるαおよびβがそれぞれ約４°であり、遮光角は約８°である。また、内管２の端面からの固定金具の差込長Ｌは約７ｍｍである。アルミ蒸着により外球５の内面に形成された反射面７は、その表面に拡散材を使用しない反射面である。なお、内管２の口金側端部と支持線３ａ、３ａ’との間も同様の固定金具を介して固定している。

［実施例２］
発光管は実施例１と同じものを用いた。発光管１を図３および図４に示す第３の実施形態の構成で外球内に組み込んだ。図３はランプを頭側（口金とは反対側）から見てランプ中心軸とは垂直な面における固定金具を含む断面を示している。図４はランプを横から見た概略構成断面図である。図３において、内管２は反射形外球５内の支持線３ａおよび３ａ’に、太さ２ｍｍのステンレス線をＵ字形に加工し、さらに９０°に曲げた形にした固定金具４ａおよび４ｂを介して支持している。この実施例におけるαおよびβはそれぞれ約４５°であり、遮光角は約９０°である。また、内管２の端面からの固定金具の差込長Ｌは約８ｍｍである。アルミ蒸着により外球５の内面に形成された反射面７は、その表面に拡散材を使用しない反射面である。なお、内管２の口金側端部と支持線３ａ、３ａ’との間も同様の固定金具を介して固定している。

［比較例］
比較例として発光管と外球は前記実施例と同じものを使用し、内管と支持線との固定を図５に示した従来の方法としたものを製作した。すなわち、内管２と支持線３ａ、３ａ’とは幅約３ｍｍ、厚さ約０．２５ｍｍのステンレス板からなる固定金具４、４’を介して固定した。この比較例におけるαおよびβはそれぞれ１８０°であり、遮光角は３６０°である。

次に、実施例１と２のランプと比較例ランプについて配光特性を測定したところ、図７、図８および図９の結果が得られた。図７は実施例１のランプの、図８は実施例２のランプの、図９は比較例ランプの配光特性図である。これらの図において、光度は光束１０００ルーメンあたりの値（ｃｄ）で表してある。又、図における光度の最大目盛りは４８０、光度の目盛りは３０ｃｄ／ＤＩＶにしてある。又、角度の目盛りは５°／ＤＩＶにしてある。これらの図から分かるように、光軸の両側１０〜１５°のところに光度の凹みが見られる。特に、比較例ランプにおいて、この凹みは顕著である。

これに対して、実施例１および２のランプの凹みは微少であり、比較例ランプとの差は明らかである。そして、最大遮光角が約９０°より大になると配光特性上の光度の凹みが目立つようになり、この角度が照射面を実際に人間の目で見て照度ムラが発生するかどうかの限界角であることがわかった。このように配光特性上、光度の凹みが生じる原因は、内管を支持線に固定するための固定金具の影によるもので、本発明により配光特性の改善が可能であることが分かる。

図１０はこの様子をグラフで示したもので、遮光角と光度の均等率との関係を示す。図１０には上で説明した実施例のデータとともに、その他の実験データがプロットしてある。ここで、光度の均等率とは、例えば反射形ランプの配光特性図９において、光軸（０°）における光度の値を１００として±１５°近辺における光度の谷間の部分の値を百分率で表したものである。すなわち、この値は配光図における光度分布の均一性を示し、１００に近いランプほど光度分布のバラツキが少なく、配光特性としては優れたランプと言える。そして、光度の均等率が７０％以上であると、そのランプで照射された面の照度ムラは、人の目にはほとんど感じないと言うことが確かめられた。

図１０より遮光角が３６０°から１００°の間では光度の均等率は６０％程度でほとんど変わらないが、遮光角が９０°以下になると急激に光度の均等率は高くなり７０％以上になることが分かる。このことから、遮光角は９０°以下とするのが好ましい。

なお、内管の口金側端部の固定はその反対側であるランプ頭部側に比べて固定金具の光の遮りによる配光特性への影響は少ない。したがって、少なくとも頭部側の固定金具の取り付ける位置を最大遮光角９０°以内にすればよい。

また、内管２と支持線３ａおよび３ａ’との固定は、必ずしも４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４箇所で行う必要はなく、例えば、４ａと４ｄ又は４ｂと４ｃの２箇所であっても良い。

本発明による三重管メタルハライドランプの第1の実施形態を示す断面図である。 本発明による三重管メタルハライドランプの第２の実施形態を示す断面図である。 本発明による三重管メタルハライドランプを頭部側から見た第３の実施形態を示す断面図である。 本発明による三重管メタルハライドランプの第２の実施形態を示す断面図である。 従来の三重管メタルハライドランプの一例を示す断面図である。 従来の三重管メタルハライドランプの他の例を示す断面図である。 本発明による実施例１の反射形三重管メタルハライドランプの鉛直配光曲線図である。 本発明による実施例２の反射形三重管メタルハライドランプの鉛直配光曲線図である。 従来の反射形三重管メタルハライドランプの鉛直配光曲線図である。 反射形三重管メタルハライドランプの遮光角と光度の均等率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 発光管
２ 内管
３ａ 支持線
３ａ’支持線
３ｂ 支持線
４ 固定金具
４’ 固定金具
４ａ 固定金具
４ｂ 固定金具
４ｃ 固定金具
４ｄ 固定金具
５ 外球
６ 口金
７ 反射面

Claims (2)

1. 外球内に固定された支持線と該支持線に固定された発光管と該発光管を取り囲むように配設された内管とを有する三重管メタルハライドランプにおいて、前記内管は該内管の両端部に設けられた固定金具を介して前記支持線に固定されるとともに、少なくともランプ頭部側の前記固定金具は、遮光角が９０°以下となるように設けられたことを特徴とする三重管メタルハライドランプ。
2. 外球が反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の三重管メタルハライドランプ。
   

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