JP2007528092A - 加熱ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ランプ容器（１０１）と、ランプ容器内に配置された白熱灯本体（１０２）と、白熱灯本体に接続された電流供給導体（１０３）とを有するランプに関する。白熱灯本体は、可視部分と赤外線部分とを有する放射線スペクトルを放射することを目的とする。ランプは、ランプ容器の周囲の外被（１０４）をさらに有する。外被は、可視部分の第一部分及び赤外線部分の第二部分を透過するよう構成された反射膜（１１１）を有し、第二部分は前記第一部分よりも大きい。

Description

本発明は加熱ランプに関し、より詳細には、人体加熱に適合するランプに関する。

米国特許第４，５８８，９２３号は、人体加熱のような多様な必要に適合する。輻射加熱に適合するランプは、実質的に赤外線のみを放射する。赤外線が人体の皮膚に衝突すると、放射線は神経と相互作用し、人体のために温熱感を引き起こす。この特許に記載されているランプは、タングステンフィラメントのような放射線源を含む。放射線源は、少量のハロゲン化物物質を備えたアルゴンのようなガスを含むランプ容器内に収容される。放射線源は、放射線スペクトルの可視部分及び赤外線部分の双方の放射線を放射する。赤外線の大部分を透過し、且つ、可視放射の大部分を阻止するために、ランプ容器はその外面に反射膜を含む。その反射膜は、実質的に赤外線のみを透過するよう構成されている。

そのようなランプでは、ランプの線出力密度に依存して、ランプ容器は比較的高温に達する。線出力密度が大きければ大きい程、ランプ容器の温度が大きい。しかしながら、ランプ容器が比較的高温に達すると、特に、ランプが比較的長時間使用されると、ランプ容器上に付着した反射膜は劣化し得る。その結果として、そのようなランプの線出力密度は限定される。

より高い線出力密度を有し得る加熱ランプを提供するのが本発明の目的である。

このために、本発明は、ランプ容器と、ランプ容器内に配置された白熱灯本体と、白熱灯本体に接続された電流供給導体と、ランプ容器の周囲の外被とを有し、白熱灯本体は、可視部分と赤外線部分とを有する放射線スペクトルを放射することを目的とし、外被は、可視部分の第一部分及び赤外線部分の第二部分を透過するよう構成された反射膜を有し、第二部分は第一部分よりも大きいランプを提案する。

本発明によれば、ランプはランプ容器の周囲に外被を有し、外被は実質的に赤外線のみを透過するよう構成された反射膜を含む。その結果として、反射膜はランプ容器の上に付着（蒸着）されず、よって、同一の線出力密度のために、従来技術のランプにおけるよりも低い温度に置かれる。それ故、反射膜を劣化させることなく、より高い線出力密度を本発明に従ったランプで用いることが可能である。

本発明の有利な実施態様によれば、ランプ容器はその一部の上に付着された反射層を含む。この実施態様は特に有利である。何故ならば、そのようなランプは如何なる外部反射器をも必要としないからである。実際上、放射線を方向付け且つ収束するために、外部反射器が、実質的に放射線スペクトルの赤外線範囲で放射するランプと組み合わせて用いられる。本発明の有利な実施態様に従ったランプを用いることで、反射器はランプ容器の一部の上に付着された反射層によってランプ内に組み込まれ、その結果、よりコンパクトなランプシステムが得られる。反射層は、例えば、金又はセラミック層である。

本発明の好適実施態様において、ランプは両口ランプであり、ランプ容器の各端部にキャップを含み、外被は２つの外殻によってランプ容器と同軸に支持される。各外殻は、キャップの内側に延びる部分と、外被の端部を支持するために設計された部分とを有する。

そのような両口ランプは特に製造が容易である。実際には、反射層が付着される管から外被を得ることができる。次に、複数の外被を得るために、その管は切断される。比較的長い管を容易に製造することができ、切断前に、反射膜が管の上に付着される。次に、外殻を用いて、外被を従来的なランプ容器の周囲に配置することができる。

本発明の他の好適実施態様において、ランプは両口ランプであり、ランプ容器の各端部にキャップを有し、キャップは、ランプ容器の端部を受容するための第一区画と、外被を支持するための第二区画とを含む。ランプがキャップ及び外殻を含む好適実施態様と比較すると、キャップがランプの各端部で用いられ、それはキャップ及び外殻の働きを果たす。これはランプの製造工程を単純化する。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載の実施態様を参照することにより明瞭に解明されるであろう。

添付の図面を参照して、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。

本発明に従った両口ランプが図１ａ及び１ｂに描写されている。図１ｂは、図１の平面ＢＢにおける拡大断面図である。このランプは、ランプ容器１０１と、白熱灯本体１０２と、電流供給導体１０３と、外被１０４とを含む。ランプは、キャップ１０５と、外殻１０６と、フォイル１０７と、支持体１０８と、電線１０９と、排気パイプ１１０とをさらに含む。反射膜１１１が外被１０４上に付着（蒸着）されている。

白熱灯本体１０２は、例えば、タングステンワイヤであり、フォイル１０７に接続された先端を有する。フォイル１０７は、例えば、モリブデン片であり、白熱灯本体１０２の先端がそこに溶接されている。電流供給導体１０３もフォイル１０７に溶接されている。電流供給導体１０３は電線１０９に接続されている。これは電流供給導体１０３をキャップ１０５の空孔を通じて電線１０９に溶接することによってなし得る。そのようなキャップ１０５は欧州特許第ＥＰ０３４５８９０号に記載されている。代替的に、白熱灯本体１０２の先端は電流供給導体として働き、電線１０９に直接接続される。白熱灯本体１０２は、支持体１０８によって、ランプ容器１０１内の所定位置に保持されている。支持体１０８はランプ容器１０１内における正しい位置決めを許容する。

ランプ容器１０１はアルゴンのような高圧放電ガスで充填され、ガス状のタングステンの堆積に起因するランプ容器１０１の暗化を防止するために、少量のハロゲン化物物質を含む。ランプ容器１０１の直径は可能な限り小さく維持されるべきである。実際上、白熱灯本体１０２の所与の線出力密度のために、大き過ぎるランプ容器の直径はランプ容器内のハロゲン周期を乱し、ランプ容器１０１の暗化の原因となり得る。

ランプ容器１０１内部の白熱灯本体１０２は、可視部分及び赤外線部分を含む放射線スペクトルを放射する。このランプは加熱のために用いられるので、赤外線の大部分がランプ外部に透過するのに対し、可視放射の大部分が透過されないのが望ましい。実際上、特に、人体加熱のような用途において、可視放射は望ましくない。何故ならば、それはグレアを引き起こし、人体を阻害するからである。それ故に、反射膜１１１がランプ内に用いられ、反射膜１１１は可視部分の第一部分及び赤外線部分の第二部分を透過するよう構成されており、第二部分は第一部分よりも大きい。換言すれば、反射膜１１１は白熱灯本体１０２によって放射される大部分の赤外線、及び、白熱灯本体１０２によって放射される可視放射の低部分を透過するよう構成されている。そのような反射膜１１１は当業者に知られている。例えば、米国特許第４，５８８，９２３号は、そのような反射膜を記載している。記載の反射膜は、多層膜に配置された五酸化タンタルＴａ_２Ｏ_５及び二酸化ケイ素
ＳｉＯ_２を含む。そのような反射膜１１１の他の例は、本出願人によって参照番号１５００９Ｚの下で販売されているランプに用いられている膜である。この膜は、高屈折率及び低屈折率の交互層を含み、低屈折層はＳｉＯ_２を含み、高屈折層はＦｅ_２Ｏ_３を含む。

図１ａ及び１ｂのランプは加熱のために用いられるので、ランプは比較的高いワット数を利用し、よって、ランプ容器１０１のようなランプの幾つかの部分は、典型的に約１０００℃の比較的高温に置かれる。もし反射膜がランプ容器１０１上に付着されるならば、反射膜は急激に脆弱になって急激に劣化し、よって、ランプの耐用年数が低減する。これは本発明に従った反射膜について特に当て嵌まる。これらの製造法がソル−ゲル技術を利用するという事実の故に、反射膜は脆弱だからである。その上、ランプ容器１０１の直径が小さければ小さい程、その温度はより高く、反射膜の劣化はより急激である。それ故、より小さな直径のランプ容器が必要とされるので、ランプ容器１０１上に付着される反射膜１０１は、そのようなランプ容器に適合しない。

その結果、本発明に従った反射膜１１１は外被１０４上に付着される。この外被１０４は、ランプ容器１０１に比べて白熱灯本体１０２からさらに離れているため、より低温に達し、よって、反射膜１１１は劣化しない。よって、反射膜１１１の劣化はその直径に依存しないので、ランプ容器１０１の直径を所望に小さく維持し得る。反射膜１１１の劣化の危険性なしに、ランプのワット数も増大され得る。よって、そのようなランプは、耐用年数を低減することなしに、増大された線出力密度を有し得る。

反射膜１１１は外被１０４の外面又は外被１０４の内面に付着可能であり、或いは、外被１０４の外面に付着された反射膜及び外被１０４の内面に付着された反射膜の組み合わせであり得る。

その上、外被１０４は特に有利である。ランプ欠陥の場合或いはランプ容器の破裂の場合でさえも、外被１０４のお陰で、落下し得るガラス片は安全に外被１０４内に留まり、よって、そのようなランプを使用している人は怪我し得ない。

そのようなランプはとりわけ製造が容易である。実際上、従来技術のランプの製造は、白熱灯本体、電流供給導体、ランプ容器、及び、キャップを含む従来的なランプの上に反射膜を付着することを必要とした。よって、製造工程は、各ランプのために、反射膜を付着するステップを必要とするが、それは長く細心の注意を要するステップである。図１ａ及び１ｂのランプでは、外被１０４は、例えば、石英又はガラスの管であり、反射膜はその上に付着される。よって、外被１０４は、例えば、１０個の外被１０４の長さを有する長い管から得ることが可能であり、反射膜はその上に付着される。次に、外被１０４を得るために、この長い管は切断される。この場合、本発明に従った１０個のランプを製造するために、１つの付着ステップのみが必要とされる。

図１ａ及び１ｂのランプは以下の通り製造される。第一外殻１０６の一部を、第一キャップ１０５の内側に挿入する。次に、白熱灯本体１０２、支持体１０８、ランプ容器１０１、フォイル１０７、及び、電流供給導体１０３を含む従来的なランプの第一先端を、第一外殻１０６に挿入する。第一電流供給導体１０３を、第一キャップ１０５の空孔を通じて、第一電線１０９に溶接する。次に、外被１０４の第一先端を第一外殻１０６に挿入する。次に、外被１０４の第二先端を第二外殻１０６に挿入し、且つ、従来的なランプの第二先端に挿入する。次に、この第二外殻１０６の一部を第二キャップ１０５に挿入する。次に、第二電流供給導体１０３を、第一キャップ１０５の空孔を通じて、第二電線１０９に溶接する。

図１ａのキャップ１０５及び外殻１０６は、キャップ１０５及び外殻１０６の形状の組み合わせの形状である独特なキャップによって置換され得る。よって、この独特なキャップは、ランプの各端部に、ランプ容器の端部を受容するための第一区画と、外被を支持するための第二区画とを含む。

図１ａのランプは、排気パイプ１１０を含む。排気パイプはランプ容器１０１の製造工程に起因する。実際上、製造工程中、ランプ容器にガスを充填するために、ランプ容器１０１に空孔を設けることは普通である。排気パイプ１１０の存在は、製造工程中に形成された空孔の故である。反射膜がランプ容器上に付着される従来技術のランプでは、排気パイプの存在は欠点である。実際上、排気パイプ上に付着される反射膜の効率は低減され、ランプによって放射される可視光は均一に放射されない。何故ならば、排気パイプが反射膜を透過する放射ビームの屈折を引き起こすからである。これはしばしばグレアを引き起こし、それはそのようなランプを用いる人にとって欠点である。本発明に従ったランプでは、これらの問題は解決される。何故ならば、反射膜１１１は、如何なる排気パイプを含まない外被１０４上に付着されるからである。これは反射膜の効率、並びに、可視光の放射を向上する。

もしランプ容器１０１がインデントを含むならば、類似の問題が生じ得る。これを図２でより詳細に説明する。

図１ａ及び１ｂのランプは、ランプ容器１０１の内面又は外面に付着される追加的な膜を含み得ることが留意されるべきである。劣化しないよう、追加的な膜は反射膜１１１よりも高温に耐え得るべきである。これは同一のランプ内で異なるフィルタリングを用いることを可能にする。

本発明に従った片口ランプが図２に描写されている。このランプは、ランプ容器２０１と、白熱灯本体２０２と、第一及び第二電流供給導体２０３，２０４と、外被２０５と、キャップ２０６と、導電性ロッド２０７と、支持体２０８と、インデント２０９と、排気パイプ２１０とを含む。白熱灯本体２０２の第一先端は、第一電流供給導体２０３に接続され、白熱灯本体２０２の第二先端は、導電性ロッドを介して、第二電流供給導体２０４に接続されている。

外被２０５とランプ容器２０１との間の空間は、加圧ガスで充填されても、或いは、空気を含んでもよい。従来的な片口ランプのワイヤが、白熱灯本体２０２、支持体２０８、及び、不活性加圧ガスで充填されたランプ容器を含む両口ランプによって置換される点を除き、そのようなランプは、従来的な片口ランプとして製造される。図１ａ及び１ｂにおいて記載されたように、反射膜は外被２０５上に付着される。

図２のランプは、ランプ容器２０１内に形成されたインデント２０９を含む。ランプが垂直に用いられるとき、白熱灯本体２０２を所定位置に保持し、フィラメントが重力の故に崩壊することを防止するために、各支持部２０８の場所でランプ容器２０１上に生成されたインデント２０９が必要である。そのようなインデント及び反射膜を含む従来技術のランプでは、そのようなインデントの存在は欠点である。何故ならば、それらは反射膜の付着において短所を生じ、インデント領域の反射膜の効率を変え、それはグレアの発生源となり得るからである。本発明に従ったランプでは、これらの問題は解決される。何故ならば、反射膜は、如何なるインデントも含まない外被２０５上に付着されるからである。

本発明の有利な実施態様に従った両口ランプが図３ａ及び３ｂに描写されている。図３ｂは、図３ａの平面ＢＢにおける拡大断面図である。図３ａ及び３ｂに描写されているランプは、図１ａ及び１ｂのランプと同一の素子を含む。図３ａ及び３ｂのランプは、ランプ容器１０１の一部の上に付着された反射層３００をさらに含む。そのような反射層３００は当業者に知られている。例えば、蒸着(vapor deposition)のような従来技術によって、金の反射層をランプ容器１０１上に付着し得る。反射層３００はセラミック反射層であるのが好ましい。そのようなセラミック反射層は、例えば、本出願人によって参照番号１３１９５Ｚ／９８の下で販売されているハロゲンランプで用いられている。

そのようなセラミック反射層３００は、２０００℃のような比較的高温に耐えるという利点を有する。線出力密度に依存して、動作温度が１０００℃以上となり得る本発明に従ったランプにおいて、これは特に有利である。実際上、赤外線の大部分及び可視放射の低部分を透過するよう構成された反射膜を含むランプは、加熱のために用いられる。これは動作温度が比較的高温であることを暗示する。

そのような反射層３００は、白熱灯本体１０２によって放射される放射線ビームの局地化をもたらし、それは放射線ビームを加熱すべき人体又は物体に向けるために必要である。その結果として、外部反射器は不要であり、それは有利である。何故ならば、そのような外部反射器は嵩張り、ランプシステムのコンパクトさを制限するからである。

従来技術のランプでは、そのような反射層をランプ容器上に用いることは可能でなかった。何故ならば、ランプ容器は既に反射膜を含んでいるからである。その結果として、熱を収束するために、従来技術のランプは外部反射器との組み合わせで用いられなければならず、それは全体的な加熱システムのコンパクトさに関しては欠点である。

図３ａ及び３ｂに描写されているように反射層３００をランプ容器１０１の外面に付着する代わりに、反射層３００をランプ容器１０１の内面に付着することが可能であることが留意されるべきである。

図４は、本発明に従ったランプのスペクトルを示している。曲線は、ランプから１メータの距離で測定され、補正されたランプの放射照度を表わしている。放射照度は放射測定又は分光測光法のような従来的な手段によって測定し得る。波線の曲線は、外被上に反射膜を備えないランプに対応しているのに対し、連続的な曲線は、外被上に反射膜を備えるランプに対応している。この実施例における反射膜は、本出願人によって参照番号１５００９Ｚの下で販売されているランプで用いられている膜である。

可視放射は通常３８０〜７８０ナノメータの間で定められる。赤外線は７８０ナノメータよりも上で定められる（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＩＥＣ）−Ｓｅｃｔｉｏｎ８４５-０１，“Ｒａｄｉａｔｉｏｎ，Ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ａｎｄ Ｕｎｉｔｓ”（１９８７）からの定義）。波線の曲線から分かるように、白熱灯本体は、可視部分及び赤外線部分を含む放射線スペクトルを放射している。外被上の反射膜によって、可視部分の小部分のみが透過される。この部分は反射膜の性質に依存する。この実施例において、反射膜によって透過される可視光の部分は約２５％である。グレアを引き起こさないよう、この部分は可能な限り低いことが望ましい。実際には、反射膜によって透過される可視光の部分は３０％未満であるのが好ましい。

２つの曲線から推論し得るように、反射膜を通じて透過される赤外線部分の部分はより一層高い。実際上、反射膜は７８０ナノメータより上の波長の殆ど全てを透過している。この実施例において、透過された赤外線部分の部分は約９５％である。ランプの加熱効率を向上するために、この部分は可能な限り高くあるべきである。よって、この部分は８０％よりも大きいことが好ましい。

勿論、透過された赤外線部分の部分が、透過された可視部分の部分よりも大きくなるや否や、ランプは加熱ランプとして役割を果たし、グレアを然程引き起こさない。それにも拘わらず、透過された赤外線部分の部分は可能な限り大きく、透過される可視部分は可能な限り低いことが好ましい。

以下の請求項中の如何なる参照符号も請求項を制限するものと解釈されるべきでない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、如何なる請求項に定められている構成要素以外の如何なる他の構成要素の存在をも排除しない。ある構成要素に先行する不定冠詞は、そのような構成要素が複数存在することを排除しない。

１ａは、本発明に従った両口ランプを示す側面図であり、１ｂは、本発明に従った両口ランプを示す断面図である。 本発明に従った片口ランプを示す側面図である。 ３ａは、本発明の有利な実施態様に従った両口ランプを示す側面図であり、３ｂは、本発明の有利な実施態様に従った両口ランプを示す断面図である。 反射膜を備え或いは備えない状態における本発明に従ったランプの放射照度を波長の関数として表わすスペクトル図である。

Claims (5)

1. ランプ容器と、
   該ランプ容器内に配置された白熱灯本体と、
   該白熱灯本体に接続された電流供給導体と、
   前記ランプ容器の周囲の外被と、を有し、
   前記白熱灯本体は、可視部分と赤外線部分とを有する放射線スペクトルを放射することを目的とし、
   前記外被は、可視部分の第一部分及び赤外線部分の第二部分を透過するよう構成された反射膜を有し、
   前記第二部分は前記第一部分よりも大きい、
   ランプ。
2. 前記第一部分は３０％よりも小さく、前記第二部分は８０％よりも大きい、請求項１に記載のランプ。
3. 前記ランプ容器は、前記ランプ容器の一部の上に付着された反射層を有する、請求項１に記載のランプ。
4. 当該ランプは、前記ランプ容器の各端部にキャップを有し、前記外被は、２つの外殻によって前記ランプ容器と同軸に支持され、各外殻は、前記キャップの内側に延びる部分と、前記外被の端部を支持するよう設計された部分とを有する、請求項１に記載の両口ランプ。
5. 当該ランプは、前記ランプ容器の各端部にキャップを有し、該キャップは、前記ランプ容器の端部を受容するための第一区画と、外被を支持するための第二区画とを有する、請求項１に記載の両口ランプ。

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