JP2007525797A - 光吸収コーティングを備えるランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、光源（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を収容するランプ容器（１０）を有する管状ランプに関する。ランプ容器の第１の部分が、光源により発せられる放射線を反射するコーティング（１３）を備える。ランプ容器の第２の部分が、光吸収コーティング（１４）を備える。この光吸収コーティングは、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する。

Description

本発明は、光源を収容するランプ容器を有する管状ランプであって、ランプ容器の第１の部分が、光源によって発せられる放射線を反射するコーティングを備える管状ランプに関する。

本発明は、更に、反射コーティング備える第１の部分をもつ管状ランプ容器に関し、管状ランプを有する照明器具にも関する。

本発明は、特に、自動車の室内照明に使用されるランプのような自動車用ランプに関する。

光源を収容するランプ容器を有する管状ランプであって、ランプ容器の第１の部分が、光源によって発せられる放射線を反射するコーティングを備える管状ランプは、米国特許第４，７１０，６７７号明細書から知られる。このようなランプでは、使用することができる放射線の量を最大にするために、適切な反射材料からなるコーティングが、ランプ容器の表面の一部に塗布される。これにより、ランプが一方向にだけ使用される場合の光の損失を回避する。例えば、ランプが自動車の屋根に設置される場合、自動車の室内に向かって発せられる光のみが用いられることができる。何らかのリフレクタがなければ、屋根に向かって発せられる光はその結果として失われる。更に、反射コーティングの使用により、かさばるだけでなく複雑なアセンブリプロセスを必要とする外側リフレクタの使用も回避する。

しかしながら、このようなランプが可視光（visible light，目に見える光）を発するために使用される場合、発せられた光の色は光源に依存する。コイル状のワイヤのような通常の光源は、ＣＩＥ１９３１色度図の白色ゾーンにおいて可視光を発する。そこで、自動車の室内に刺激的な光を供給し、運転手が眠ってしまうのを防止するための青色光のような他の色が望ましいだろう。

本発明の目的は、光の損失を回避し、光源によって発せられる光の色とは異なる色をもつ光を発する管状ランプを提供することにある。

この目的のために、本発明は、光源を収容するランプ容器を有する管状ランプであって、ランプ容器の第１の部分が、光源によって発せられる放射線を反射するコーティングを備え、ランプ容器の第２の部分が、更に、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを備える管状ランプを提供する。

光の損失を回避することを目的とする反射コーティングに加えて、本発明によるランプは、ランプ容器の一部において、顔料を有する光吸収コーティングを有する。この光吸収コーティングが、光源により発せられる光の或る波長を吸収するので、この光の色は、上記の光吸収コーティングを透過するときに変更される。顔料を適切に選択することによって、所望の色が得られる。

更に、本出願人は、反射コーティングを備える部分をもつランプ容器を有する管状ランプにおいて、反射コーティングで被覆されていないランプ容器の部分が、比較的高い温度に達することに気付いている。例えば、反射コーティングを備えていないフェストゥーン（festoon）タイプのランプでは、ランプ容器は約２００℃に達し、反射コーティングを備える同じタイプのランプでは、この反射コーティングで被覆されていないランプ容器の部分が３００℃を超える温度に達する。ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングは、このような高温に耐えられる。従って、本発明によるランプは、ランプの使用中に劣化しない。

好適には、第１の部分が第２の部分とは区別できる。このことは、光吸収コーティングが、反射コーティングがある場所にはないことを意味する。これにより、必要以上に光吸収コーティングを利用することが避けられる。更に、第１の部分が第２の部分とは区別できずに、反射コーティング及び光吸収コーティングがランプ容器の外表面にある場合、反射コーティングの一部は、光吸収コーティングの一部に堆積され、又はその逆の場合も同様に堆積される。ここで、光吸収コーティングに反射型コーティングを堆積させると、光吸収コーティングを変えてしまう可能性もあり、その逆の場合もあり得る。第２の部分とは区別される第１の部分をもつことは、この欠点を緩和する。

好ましくは、第１の部分がランプ容器のほぼ半分を表し、第２の部分がランプ容器のほぼ半分を表す。このようなランプは、有色の矩形光線を供給し、これは、例えば、地図の読取り又はＩＤ番号のはっきりした読取りのような自動車アプリケーションに非常に適している。

有利なことに、このランプは、少なくとも一つのエンドキャップを更に有し、このエンドキャップが、当該ランプを受け入れることを目的とするランプハウジングと共働するための配向手段を有する。このような配向手段により、ランプをそのハウジング内で正確に位置付けることが可能になる。例えば、ランプハウジングが自動車の屋根にある場合、配向手段は、ランプがランプハウジングの所与の位置にのみ設置され得るように設計されており、この位置では、反射コーティングで被覆されるランプ容器の部分が、上記の屋根に面する。

本発明は、更に、反射コーティングを備える第１の部分と、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを備える第２の部分とをもつ管状ランプ容器に関する。

本発明は、更に、上記に記載された管状ランプを有する照明器具に関する。

本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照することによってより明瞭に説明される。

本発明によるランプは、図１ａ及び図１ｂに示される。図１ｂは、図１ａの平面ＡＡに沿う断面図である。上記のランプはフェストゥーンタイプであるが、本発明は他のタイプのランプにも適用できる。このランプは、ランプ容器１０と、ニッケルめっきデュメットからなる第１の直線部（straight section，ストレートセクション）１１ａ、コイル状のワイヤ１１ｂ及びニッケルめっきデュメットからなる第２の直線部１１ｃを有する光源と、第１のエンドキャップ１２ａと、第２のエンドキャップ１２ｂと、反射コーティング１３と、光吸収コーティング１４とを有している。図１ａでは、光吸収コーティング１４は透明であるとして表されているが、この光吸収コーティングは、ランプが外から見られるとき光源が目で見えないように半透明であってもよい。

図１ｂでは、便宜上、反射コーティング１３及び光吸収コーティング１４の厚さが強調されていることに留意されるべきである。例えば、ランプ容器１０は厚さ１ミリメートルの厚さをもち、反射コーティング１３及び光吸収コーティング１４は数マイクロメートルの厚さをもつ。

ランプ容器１０は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、ラドン又はキセノンのような不活性ガスで充填される。不活性ガスは、タングステン蒸発を低減し、それゆえ、光源のより高い動作温度を可能にする。ランプが動作しているとき、電流は、第１のエンドキャップ１２ａと第２のエンドキャップ１２ｂとの間に供給され、この電流が光源を加熱し、その結果、可視光が生成される。

図１ｂから分かるように、反射コーティング１３は、ランプ容器１０の第１の部分に堆積されている。ランプ容器１０の第１の部分は、好ましくは、ランプ容器１０の半分を表すが、ランプ容器１０の半分より小さい部分又はより大きい部分を表してもよい。但し、ランプ容器１０の第１の部分は、ランプ容器全体を表すべきでない。なぜならば、その場合には、光がランプを出射しないであろうからである。光吸収コーティング１４は、ランプ容器１０の第２の部分に堆積される。ランプ容器１０の第２の部分は、図１ｂの場合のようにランプ容器１０全体を表してもよい。

図１ｂの実施例では、光吸収コーティング１４が、まず、ランプ容器１０の外表面に堆積され、その後、反射コーティング１３が、光吸収コーティング１４の一部に堆積される。但し、光吸収コーティング１４及び／又は反射コーティング１３は、ランプ容器１０の内表面に堆積されてもよい。更に、光吸収コーティング１４は、反射コーティング１３自体に堆積されてもよい。

反射コーティング１３は、光源によって発せられる可視光を反射することが可能なあらゆるタイプからなる。例えば、銀又はアルミニウムコーティングが使用されてもよく、このコーティングは、蒸着によって光吸収コーティング１４に又はランプ容器１０に堆積されることができる。光源から発せられた光が、反射コーティング１３に達するとき、この光は、光源と比較して反射コーティング１３に対向する方向に向かって反射される。この方向が、オブジェクトが照らされなければならない方向であるように、ランプが位置付けされる場合、反射コーティング１３は光の損失を回避する。更に、この方向に発せられる光は、この光の或る波長を吸収する光吸収コーティング１４を透過し、それゆえに、ランプを出射する光の色を変更する。

光吸収コーティング１４は、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を含有する。好ましくは、これらの顔料は、良好な温度安定性をもつ無機顔料である。これらの顔料は、酸化鉄、蛍光体を添加した酸化鉄、酸化亜鉛鉄、コバルトアルミン酸塩、ネオジム酸化物、バナジウム酸ビスマス（bismuth vanadate）、ジルコニウムプラセオジミウムシリケート（zirconium praseodymium silicate）又はこれらの混合物によって生成される基から選択されることができる。酸化鉄（Fe₂O₃）は、オレンジ色の顔料であり、リン（Ｐ）を添加したFe₂O₃は、オレンジっぽい赤色の顔料である。亜鉛鉄酸化物、例えば、ZnFe₂O₄又はZnO.ZnFe₂O₄は、黄色の顔料である。（リンを添加した）Fe₂O₃をZnFe₂O₄と混合すると、濃いオレンジ色の顔料を生じる。コバルトアルミン酸塩（CoAl₂O₄）及びネオジム酸化物（Nd₂O₅）は、青色の顔料である。プッチャー石（pucherite）とも呼ばれるバナジウム酸ビスマス（BiVO₄）は、黄緑色の顔料である。ジルコニウムプラセオジミウムシリケートは、黄色の顔料である。

代替の実施形態では、有機顔料が使用される。特に適切な顔料は、いわゆる、「チバ社（Ciba）」から提供される赤色１７７（アントラキノン（anthraquinone））又はフタル酸クロミウム黄色（２ＲＬＰ）である。他の適切な顔料は、「クラリアント社（Clariant）」から提供される赤色１４９（ペリレン（perylene））、赤色１２２（キナクリドン（quinacridone））、赤色２５７（ニッケルイソインドリン（Ni-isoindoline））、紫色１９（キナクリドン（quinacridone））、青色１５:１（銅フタロシアニン（Cu-phthalocyanine））、緑色７（hal.Cu-phthalocyanine）又は黄色８３(dyaryl) である。更に、無機顔料及び有機顔料の混合物、例えば、フタル酸クロミウム黄色と酸化（亜鉛）鉄との混合物も適している。

ゾルゲルマトリックスは、例えば、ゾル−ゲルプロセスによって有機的に変更されたシランの変換により得られ、この有機的に変更されたシランは、次の構造式：RISi(ORII)₃の化合物により生成される基から選択され、ここで、RIはアルキル基又はアリール基を有し、RIIはアルキル基を有している。例えば、RIはCH₃又はC₆H₅を有している。これらの物質は、比較的良好な熱安定性をもつ。メチル基又はフェニル基を有するマトリックスは、厚い光吸収コーティングが得られることを可能にする。メチルトリメトキシシラン（MTMS）は、ゾル−ゲルマトリックスに適している出発物質の一例である。実験により、メチル基又はフェニル基がゾル−ゲルマトリックスに組み込まれた光吸収コーティングは、少なくとも３５０℃の温度まで安定していることが示されている。

例えば、１マイクロメートルを上回る厚さをもつ光吸収コーティングのような厚い光吸収コーティングが好ましい。実際に、このようなコーティングは、より多くの顔料を混合することができ、それによって、コーティングのカラー効果を改善する。

更に、良好な熱安定性は、特に、本発明によるランプにおいても有利である。実際に、本出願人は、反射コーティングを備える管状ランプにおいて、反射コーティングで被覆されていないランプ容器の部分が、反射コーティングを備えていないランプ容器の温度よりも高い温度に達することに気付いている。これは、ランプが管状であり、反射コーティングがランプ容器の一部に堆積されるという事実による。管状ランプの幾何形状により、比較的高い光量が、反射コーティングで被覆されていないランプ容器の部分を透過する。しかし、本出願人は、ゾル−ゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティング１４が、本発明によるランプの動作中に劣化しないことに気付いている。

本出願人の先の特許出願である国際公開公報第ＷＯ０１／２０６４１号明細書に述べられたように、顔料は、有機ポリマーによってゾル−ゲルマトリックスにおいて安定化されることができる。代替例として、これも本出願人の先の特許出願である国際公開公報第ＷＯ０３／０２３８１６号明細書に述べられたように、アミノシランが、ゾル−ゲルマトリックスにおける顔料のための安定剤として使用されることもできる。

ゾルゲルプロセスは、当業者によく知られている。国際公開公報第ＷＯ０１／２０６４１号明細書及び国際公開公報第０３／０２３８１６号明細書は、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを製造する実施例を記載している。実質的に青色光を発するランプに適している光吸収コーティングを準備するための他の実施例が、以下に示される。

ネオジム酸化物（Nd₂O₅）は、安定剤としてジメチルアミノプロピルシランを使用して５０％水／５０％エタノールの混合液において安定化される。このために、ネオジム酸化物の分散体が、２０ｇの僅かに酸性化された水５０％／エタノール５０％の混合液が添加される５gのNd₂O₅を使用して作製される。続いて、０．１ｇのジメチルアミノプロピルシランが加えられ、この分散体は、２mmのジルコニアミリングボールを使用して細かく破砕される。それとは別に、ゾル−ゲル加水分解混合物が作製される。テトラエトキシシラン （ＴＥＯＳ）加水分解混合物が、１５ｇのＴＥＯＳ、５０ｇのエタノール、３．６ｇの水及び１．１ｇの０．２Ｍ ＨＣｌを混合し、この混合物を３６時間加水分解にかけることによって作製される。光吸収コーティング液は、Nd₂O₅分散体及び加水分解混合物を１：１の割合で混合し、２０重量％（wt.%）のメトキシプロパノールをこの混合物に加えることによって用意される。その後、光吸収コーティングが、ランプ容器の外表面上にスプレーコーティングされる。光吸収コーティングは、２５０℃の温度で１０分間硬化される。このようにして、１．５マイクロメートルの厚さの光吸収コーティングが、乾燥時及び硬化時にクラックを形成することなく、ガラス製ランプ容器に得られる。

本発明の有利な実施形態によるランプは、図２ａ及び図２ｂに示される。図２ｂは、図２ａの平面ＢＢに沿う断面図である。同じ参照符号により図１ａ及び図１ｂに記載された構成要素に加えて、図２ａ及び図２ｂのランプは、第１の配向ピン２０ａ及び第２の配向ピン２０ｂを有している。この第１の配向ピン２０ａ及び第２の配向ピン２０ｂは、ランプをランプハウジングに関して方向づけることを可能にする配向手段である。これらの配向手段は、第１の配向ピン２０ａ及び第２の配向ピン２０ｂが、ランプハウジングに関して予め決められた位置に設置されるように、ランプハウジングの共働手段と共働することを目的とする。第１の配向ピン２０ａ及び第２の配向ピン２０ｂに対する反射コーティング１３の位置も予め決められるので、ランプハウジングに対する反射コーティング１３の位置も予め決められる。このことにより、ランプを位置付ける際に反射コーティングの位置を扱うことなく、ランプハウジングにランプを簡単に位置付けることが可能になる。更に、配向ピン２０ａ及び２０ｂは、例えば、衝撃を受ける場合、ランプがランプハウジング内で回転するのを防止する。従って、反射コーティング１３の位置は、ランプハウジングの同じ場所にとどまり、これは、ランプがその耐用寿命中に効果的なやり方で使用されることを確実にする。

上記の配向手段は、ただ１つの配向ピンを有してもよいことに留意されたい。

更に、図２ａ及び図２ｂにおいて、光吸収コーティング１４を備えるランプ容器１０の第２の部分は、反射コーティング１３を備えるランプ容器１０の第１の部分とは区別される。ランプ容器１０の第１及び第２の部分は、それぞれ、ランプ容器１０のほぼ半分を表す。この場合、有色光の広い矩形光線が得られ、放射線源によって発せられた光の損失を減少する。

より狭い矩形光線が望ましい場合、第１の部分は、ランプ容器１０の半分より大きい部分を表す。反射コーティング１３で被覆されていないランプ容器１０の部分は、この場合、より高い温度に達するが、この部分は、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを備えていてもよい。なぜならば、この光吸収コーティングは、このような高温に耐えられるからである。

図２ａ及び図２ｂに示されるランプをもつ照明器具が製造され得る。このような照明器具は、管状ランプと、この管状ランプを受け入れるように適応化されたランプハウジングとを有している。

請求項に記載されるいかなる参照符号も特許請求の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその活用形の使用が、任意の請求項に規定されるもの以外のあらゆる他の構成要素の存在を除外するものではないことは明らかである。構成要素に先行する冠詞「a」又は「an」は、複数のこのような構成要素が存在することを除外するものではない。

本発明によるランプを示す図である。 図１ａのランプの断面図である。 本発明の有利な実施形態によるランプを示す図である。 図２ａのランプの断面図である。

Claims (7)

1. 光源を収容するランプ容器を有する管状ランプであって、
   前記ランプ容器の第１の部分が、前記光源によって発せられる放射線を反射するコーティングを備え、前記ランプ容器の第２の部分が、更に、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを備える、管状ランプ。
2. 前記第１の部分が、前記第２の部分とは区別できる、請求項１に記載の管状ランプ。
3. 前記第１の部分が、前記ランプ容器のほぼ半分を表し、前記第２の部分が、前記ランプ容器のほぼ半分を表す、請求項２に記載の管状ランプ。
4. 少なくとも一つのエンドキャップを更に有し、
   前記エンドキャップが、当該ランプを受け入れるようにランプハウジングと共働するための配向手段を有する、請求項１に記載の管状ランプ。
5. 前記配向手段が、少なくとも一つの配向ピンを有する、請求項４に記載の管状ランプ。
6. 反射コーティングを備える第１の部分と、ゾルゲルマトリックスに組み込まれた顔料を有する光吸収コーティングを備える第２の部分とをもつ管状ランプ容器。
7. 請求項１に記載の管状ランプを有する照明器具。

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