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

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

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。

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：

２．固定具からの改善された均一性へとつながる、ランプからの光出力の改善された極均一性。

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。

本発明の有利な実施形態による高出力ハロゲンランプの断面の正面図。 図１の有利な実施形態のマルチセグメントフィラメント構造の平面図。 図２のマルチセグメントフィラメント構造の正面図。

Claims (14)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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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