JP2006237007A - ハロゲンランプおよびハロゲンランプを提供する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より一様に光を分布させる高出力ハロゲンランプを提供する。
【解決手段】第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを有し、エンベロープ内に配置されている空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対を有し、絶縁ブリッジ対の間に位置決めされているマルチセグメントフィラメント構造を有し、フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、環状のパターンおよびランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、空間的に隔てられた絶縁ブリッジと接続されており、一連の前記フィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長する少なくとも2つの支持リードを有する。
【選択図】なし
【解決手段】第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを有し、エンベロープ内に配置されている空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対を有し、絶縁ブリッジ対の間に位置決めされているマルチセグメントフィラメント構造を有し、フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、環状のパターンおよびランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、空間的に隔てられた絶縁ブリッジと接続されており、一連の前記フィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長する少なくとも2つの支持リードを有する。
【選択図】なし
Description
本発明はハロゲンランプおよびハロゲンランプを提供する方法に関する。
マルチセグメントのフィラメントが使用されるハロゲンランプにおいては、フィラメントセグメントはランプ/固定具軸に対して平行であり、またこの軸の周囲に環状のパターンで対称的に配置されている。セグメントの単線状の配置構成ならびにジグザグの配置構成も頻繁に使用される。
フィラメントの効率は負荷(ルーメン/ワット)に依存し、またフィラメントの特別な幾何学配置構成に起因する、フィラメント内で放射される光の自己遮蔽の程度による影響を受ける。動作時には相反する2つの力が存在する。理想的な光源(点源)に最も近付けるためにフィラメントは小型である必要がある。自己遮蔽の影響を最小にするために、放射素子は分散していなければならない。効率的で有限のフィラメントは両方の影響を考慮して融和されなければならない。フィラメント幾何学は、効率がランプを超えてランプ/固定具系へと拡張されるようにするために、固定具の反射鏡および他の光学素子と共に良好に整合されていなければならないが、このことはフィラメントの構造設計をさらに制限することになる。
エンベロープを有する電気ランプが例えば引用文献1に記載されており、この電気ランプは直列に接続されており別個にコーティングされた複数のタングステンフィラメントを有する、エンベロープ内で補強されたフィラメント構造を有するシーリングされた端部部分と、フィラメント構造とシーリングされた端部部分との間でエンベロープ内に配置されている第1の絶縁ブリッジと、フィラメント構造に接続されている第1および第2の引込導線と、フィラメント構造を支持するために第1および第2の導線に隣接してエンベロープ内で延長する第1および第2の支持ワイヤと、第1の絶縁ブリッジの下方且つシーリングされた端部部分の上方における位置に配置されているプラチナ被覆モリブデンワイヤ部材対の形態の補強手段とを有する。電気ランプは有利にはエンベロープ内にハロゲンガスを封入している。C13形式のフィラメントとして公知であるマルチセグメントフィラメントは存在するが、このマルチセグメントフィラメントはフィラメント幾何学を固定具/反射鏡幾何学に関連付けるものではない。
光ビームを投影するための白熱照明系が例えば引用文献2に記載されており、この白熱照明系は凹状反射鏡の長手方向軸の実質的な周囲において実質的に平行であり、また間隔をおく長手方向軸と共に配置されている直線的で螺旋巻きされた複数のフィラメントを有する、白熱ランプおよび凹状反射鏡を包含する。ランプから放射された光の実質的な部分は反射鏡に衝突し、光ビームを実質的に反射鏡の長手方向軸に実質的に平行に投影するために再配向される。しかしながら、本発明はフィラメント幾何学と固定具の幾何学の結合を基礎としており、またその4つのセグメントは4つのローブ状ビームを有するようになる。本発明の中央セグメントはそのようなローブ形ビームを補填する。
自動車用のハロゲン白熱ランプが例えば引用文献3に記載されている。このハロゲン白熱ランプは、一方の端部において閉塞されており、且つピンチシールと接続されているランプキャップを有する他方の端部において空密ピンチシールを有する細長いバルブと、ピンチシールを介して白熱素子へと延びている電流供給引出線とを備え、また環状の光学吸収フィルタがコバルトのアルミン酸塩の少なくとも1つの層のコーティングを有するバルブの閉塞された端部に設けられている。照明特性が改善されてはいるものの、高出力は提供されていない。バルブ上のコーティングは比較的高い波長をフィルタリング除去するので、新たな放電ヘッドライトのスペクトルを模倣しようとしてより青色/白色のランプ出力が生じることになる。
U.S.4,766,339
U.S.5,268,613
U.S.6,798,138
したがって本発明の課題は、より一様に光を分布させる高出力ハロゲンランプならびにこの種の高出力ハロゲンランプを提供する方法を提供することである。
ハロゲンランプに関する課題は、ハロゲンランプが第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを有し、エンベロープ内に配置されている空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対を有し、絶縁ブリッジ対の間に位置決めされているマルチセグメントフィラメント構造を有し、フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、環状のパターンおよびランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、空間的に隔てられた絶縁ブリッジと接続されており、一連の前記フィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長する少なくとも2つの支持リードを有することによって解決される。
高出力ハロゲンランプを提供する方法に関する課題は、この方法が第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを設けるステップを有し、空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対をエンベロープ内に配置するステップを有し、絶縁ブリッジ対の間にマルチセグメントフィラメント構造を位置決めするステップを有し、フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、環状のパターンおよび前記ランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、少なくとも2つの支持リードを空間的に隔てられた絶縁ブリッジと接続し、一連のフィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長するステップを有することによって解決される。
ベースは、電力をマルチセグメントフィラメント構造に供給するためにこのベースの下部において延長する金属接続ピンを有する。少なくとも2つの支持リードはエンベロープ内のベースから延びるシーリング箔に接続されている。エンベロープは細長い石英バルブを有する。空間的に隔てられている絶縁ブリッジ対は石英材料からなる。一連のフィラメントセグメントは5つのアクティブなフィラメントセグメントを有する。環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントは、正方形の形状で極対称性(polar symmetry)を有する。
第1の端部における球頭部およびベースに接続するための開放された第2の端部を有するエンベロープを設けるステップは、マルチセグメントフィラメント構造に電力を供給するためにベースの下部において延長する金属接続ピンを設けるステップを包含する。本方法は、エンベロープにおいてベースから延長するシーリング箔を少なくとも2つの支持リードに接続するステップを包含する。エンベロープを設けるステップは、細長い石英バルブエンベロープを設けるステップを包含する。空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対をエンベロープ内に配置するステップは、石英絶縁ブリッジを設けるステップを包含する。絶縁ブリッジ対の間にマルチセグメントフィラメント構造を位置決めするステップは、一連のフィラメントセグメントであるアクティブな5つのフィラメントセグメントを設けるステップを包含する。本方法は、正方形の形状で極対称性を有する環状のパターンで一連のフィラメントセグメントを配置するステップを包含する。
当業者であれば本発明の付加的な対象、特徴および利点は、目下認められるものとしては本発明を実施するための最良の形態を例示している有利な実施形態の以下の詳細な説明を検討することにより明らかになる。
図1を参照すると、本発明による高出力ハロゲンランプ10の断面の正面図が示されている。ハロゲンランプ10は石英バルブ11を包含し、この石英バルブ11は一方の端部において球頭部を有し、またセラミックベース12に取り付けられている他方の端部を有し、セラミックベース12はこのベース12の底部から延長している2つの金属接続ピン14a,14bを有する。2つのモリブデンシーリング箔16a,16bがセラミックベース12の上方へと延長しており、2つのフィラメント支持リード18a,18bの各端部がシーリング箔16a,16bのうちの1つとそれぞれ接続されている。マルチセグメントフィラメント構造26は2つの石英支持絶縁ブリッジ20a,20bの間に配置されている。
さらに図1を参照すると、マルチセグメントフィラメント構造26はフィラメントセグメント30〜38および2つの支持セグメント28,40を有する。4つのフィラメントセグメント30,32,36,38は対称的に環状(四角形)に配置されており、ランプ軸でもあるその中心には第5のセグメント34が設けられている。
一方のフィラメント支持リード18aはフィラメントセグメント構造26の支持セグメント40を介して延長しており、他方のフィラメント支持リード18bは支持セグメント28を介して延長している。フィラメント支持フック22a,22b,22cおよび22dは、絶縁ブリッジ20a,20bから個々のフィラメントセグメント30〜38の上端部および下端部へと延びている。高出力ハロゲンランプは1200ワット/80ボルトで動作し、またより大きいワット数および電圧での実施形態も同様に環状であり中心セグメントを有するマルチセグメントフィラメント構造を用いることにより構成することができる。
図2を参照すると、マルチセグメントフィラメント構造26の平面図が示されており、実際に正方形を形成するフィラメントセグメント30,32,36,38によって包囲されている第5のフィラメントセグメント34が中心に表されている。
図3を参照するとマルチセグメントフィラメント構造26の正面図が示されており、ここではアクティブなフィラメントセグメント32,34および38と非アクティブな支持セグメント28および40が表されており、これらの非アクティブな支持セグメント28および40はアクティブなフィラメントセグメントに比べて非常に短く、ランプ10内で組み立てられるとフィラメント支持リード18a,18bを収容する。アクティブなフィラメントセグメント30〜38はランプ10内では高さが等しい。
マルチセグメントフィラメント構造26は、フィラメントを相互に隔てるために間隔を設けて心棒上に巻かれた単一のコイルとして構成されている。図2に示されているように5つのアクティブなセグメントフィラメント構造26に関して、実際には7つのセグメント30〜38が巻かれており、ここでは2つの異なるセグメント28および40はアクティブなフィラメントではないが、完全なマルチセグメントフィラメント構造26を支持するためにのみ使用される。個々のコイルは相対的な最終位置にほぼ位置決めされてマルチセグメントフィラメント30〜38によって包囲される。
タングステンツーリングはランプ10内で各セグメントを正確に位置決めするために使用され、続いて、タングステン原子を再結晶させ、材料を清浄にするためにマルチセグメントフィラメント26が真空または気圧が低減された状態において高温で燃焼される。
2つのタングステン支持リード18a,18bはランプ10内でマルチセグメントフィラメント構造26を保持するため、またフィラメント構造26への電力リードとして機能するために使用される。タングステン支持リード18a,18bは石英ガラスブリッジ20a,20bによって電気的に分離されており、またこのブリッジ20a,20bを直接的に支持リード18a,18bに融着することができるか、小さいコイルを用いて支持リード18a,18bにわたり滑動させ、フィラメント張設手段を設けることができる。支持リード18a,18bの端部はモリブデン箔16a,16bに溶着されている。石英バルブ11はモリブデン箔16a,16bの周囲に圧締めされており、セラミックベース12内の貫通アセンブリを効率的にシーリングする。
電力は、フィラメントおよび他の内部の構成素子を清浄にするために気圧が低減された状態において、マルチセグメントフィラメント構造26を加熱するために供給される。バルブ11は慣例のハロゲンランプとして排気され、不活性気体/臭化水素の混合物でもって充填され、排気タブないし排気管がシーリングされる。最後のステップは、適切なフィラメント光中心または光中心距離(LCL)での外部端子またはピンとの電気的な接続も含めて、ベース12のカプセル(バルブ11およびバルブ内に封入されている構成部材)への溶接、接続を含む。光中心距離(LCL)4はベースにおける基準点からランプ軸に沿ったフィラメントの中心までの距離である。この要求は、光源(フィラメント)の光心が用途に関して光学的に適切な位置(すなわち反射鏡の焦点)で終わることを保証する。
ハロゲンランプ10内の構成要素の寸法および間隔はフィラメントの直径と長さ、光学的な考察、フィラメントのワット数と電圧、またアーク放電のための電位およびバルブサイズのような要素によって決定される。例えば、1200ワット/80ボルトのランプの実施形態に関しては、仕様は以下の通りである:
セグメントOD=0.089'';
半径(フィラメントの中心から中心周囲のセグメントの中心まで)=0.149'';
(アクティブな)セグメントの長さ=0.512'';
また、外側のセグメントの配置構成は等間隔または等角(すなわち、外側のセグメントが3つであれば120°、4つであれば90°、5つであれば72°)、換言すれば極対称である。
セグメントOD=0.089'';
半径(フィラメントの中心から中心周囲のセグメントの中心まで)=0.149'';
(アクティブな)セグメントの長さ=0.512'';
また、外側のセグメントの配置構成は等間隔または等角(すなわち、外側のセグメントが3つであれば120°、4つであれば90°、5つであれば72°)、換言すれば極対称である。
小型化の利点を得るために、本発明による実施形態は1つまたは複数のフィラメントをランプ軸上またはランプ軸の近傍に配置し、また多くのそのような場合にはランプ軸が固定具軸(光学軸)上に配置されている。この配置は(固定具内の反射鏡により)最大限に達成可能な効率を提供する。外側の部分におけるフィラメントセグメントの開放的な配置構成は、外側の層における各セグメントから広範で遮蔽されていない放射領域を提供し、また中心部におけるセグメントからの光の遮蔽を最小限にする。有利な実施形態においては以下の利点が得られる:
1.次のように定義される固定具の高い効率:
1.次のように定義される固定具の高い効率:
本発明を特定の実施形態に関して説明した。本発明から逸脱することなく、上述の装置を種々に変更できることは明らかである。例えば、マルチセグメントフィラメント構造は5つのアクティブなセグメントに制限されるものではなく、中心部におけるセグメントフィラメントの周囲に環状に配置されているあらゆる数のセグメントフィラメントを設けることができる。したがって、従属請求項は本発明の本来の精神および範囲に包含されるものとしてそのような全ての変形および変更を網羅することを目的としている。
Claims (14)
- ハロゲンランプにおいて、
第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを有し、
前記エンベロープ内に配置されている空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対を有し、
前記絶縁ブリッジ対の間に位置決めされているマルチセグメントフィラメント構造を有し、該フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、前記環状のパターンおよび前記ランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、
空間的に隔てられた前記絶縁ブリッジと接続されており、一連の前記フィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長する少なくとも2つの支持リードを有することを特徴とする、ハロゲンランプ。 - 前記ベースは、電力を前記マルチセグメントフィラメント構造に供給するために該ベースの下部において延長する金属接続ピンを有する、請求項1記載のハロゲンランプ。
- 前記少なくとも2つの支持リードは前記エンベロープ内の前記ベースから延びるシーリング箔に接続されている、請求項1記載のハロゲンランプ。
- 前記エンベロープは細長い石英バルブを有する、請求項1記載のハロゲンランプ。
- 前記空間的に隔てられている絶縁ブリッジは石英材料からなる、請求項1記載のハロゲンランプ。
- 前記一連のフィラメントセグメントは5つのアクティブなフィラメントセグメントを有する、請求項1記載のハロゲンランプ。
- 環状のパターンで配置されている前記一連のフィラメントセグメントは正方形の形状で極対称性を有する、請求項1記載のハロゲンランプ。
- ハロゲンランプを提供する方法において、
第1の端部における球頭部と、ベースに接続するための開放された第2の端部とを有するエンベロープを設けるステップを有し、
空間的に隔てられた絶縁ブリッジ対を前記エンベロープ内に配置するステップを有し、
前記絶縁ブリッジ対の間にマルチセグメントフィラメント構造を位置決めするステップを有し、該フィラメント構造は環状のパターンで配置されている一連のフィラメントセグメントと、前記環状のパターンおよび前記ランプの中心に配置されている別のフィラメントセグメントとを有し、
少なくとも2つの支持リードを空間的に隔てられた前記絶縁ブリッジと接続し、一連の前記フィラメントセグメントの端部と接続されている支持セグメントを介して延長するステップを有することを特徴とする、ハロゲンランプを提供する方法。 - 第1の端部における球頭部およびベースに接続するための開放された第2の端部を有するエンベロープを設ける前記ステップは、前記マルチセグメントフィラメント構造に電力を供給するためにベースの下部において延長する金属接続ピンを設けるステップを有する、請求項8記載の方法。
- 前記エンベロープにおいて前記ベースから延長するシーリング箔を前記少なくとも2つの支持リードに接続するステップを有する、請求項8記載のハロゲンランプ。
- エンベロープを設ける前記ステップは細長い石英バルブエンベロープを設けるステップを有する、請求項8記載の方法。
- 空間的に隔てられた前記絶縁ブリッジ対を前記エンベロープ内に配置するステップは石英絶縁ブリッジを設けるステップを有する、請求項8記載の方法。
- 前記絶縁ブリッジの対の間に前記マルチセグメントフィラメント構造を位置決めするステップは、前記一連のフィラメントセグメントであるアクティブな5つのフィラメントセグメントを設けるステップを有する、請求項8記載の方法。
- 正方形の形状で極対称性を有する環状のパターンで一連のフィラメントセグメントを配置するステップを有する、請求項8記載の方法。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090223 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090608 |