JP2008235154A - ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照度均一性と器具効率を共に向上させることができるランプおよび照明装置を提供する。
【解決手段】発光エリア２０の中心に配設された中心フィラメントセグメント１８ｏおよびこの中心フィラメントセグメントの両側にそれぞれ複数並設されて外側に向うに従ってその軸長を中心フィラメントセグメントの軸長よりも漸次縮小するように排泄された外側フィラメントセグメント１８ｓを有するフィラメント１８と；このフィラメントに電力を通電するリード棒１７ａ，１７ｂと；このリード棒の少なくとも一部およびフィラメントを収容するバルブ１３と；を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、白熱電球やハロゲン電球等のランプおよびこのランプを備えた照明装置に関する。

一般に、テレビスタジオ用や舞台用等のスポットライトは、光源として白熱電球やハロゲン電球等のランプを使用しており、このランプからの光を所要の投光方向に反射する反射板と、その投光を集光するレンズ等の光学系と、この光学系に対しランプと反射板とを投光方向に共に往復動させることにより、投光を拡大（フラッド）または縮小（スポット）する制光装置と、を具備しているものが知られている。

図９はこの種の従来のハロゲン電球の一例の正面図である。この従来のハロゲン電球１は、口金２の一端上に、いわゆるダルマ球状のガラスバルブ３を立設し、このガラスバルブ３の図８中上端部には、細管３ａを一体に連成している。

ガラスバルブ３内には、上下一対として３対のサポート４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、左右一対のリード棒７ａ，７ｂ、これらリード棒７ａ，７ｂとサポート４ａ〜６ｂの図中上下両端部をそれぞれ固定させて支持する上下一対のガラスブリッジ８ａ，８ｂと、輪郭の正面形状が矩形のフィラメント９を収容している。

フィラメント９は、ガラスバルブ３のほぼ中央部の発光エリアＨにおいて、垂直中心軸Ｏ上に配設された中心フィラメントセグメント９ｏと、その図中左右両側にそれぞれ並設された複数本の外側フィラメントセグメント９ｓ，９ｓ，９ｓ，…とを具備している。

フィラメント９はこれら中心，外側フィラメントセグメント９ｏ，９ｓ，９ｓ，９ｓ，…の軸長をほぼ等しく形成し、これら上下端を揃えて図８中、横方向に所要の間隔を置いて並設させているので、被投光側（図８では図面の表裏方向一端側）から発光エリアＨを見たときに、図中破線で示すようにフィラメント９の輪郭が矩形に見えるように構成されている。

また、フィラメント９は、これら中心，外側フィラメントセグメント９ｏ，９ｓ，９ｓ，９ｓ，…同士を接続線１０，１０，…により電気的に直列に順次接続することにより、フィラメント９として必要な長さを確保している。各接続線１０は一対のリード棒７ａ，７ｂに電気的に接続され、通電される。

また、フィラメントセグメント９ｏ，９ｓ，９ｓ，９ｓ，…をＶ字状またはＸ字状に対向配置することにより、フィラメント９をほぼ縦長の長方形に形成したハロゲンランプも知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５６８１７号公報

しかしながら、このような従来のハロゲン電球では、フィラメント９の被投光側から見たときのフィラメント９の形状、すなわち、発光エリアＨの形状がほぼ矩形であるので、投光のスポット（縮小）時、配光分布に角が出易い。このために、被照面の照度均一性をとりにくい、という課題がある。

また、発光エリアＨの形状が長方形である場合には、その長手方向と短手方向の照度均一性がとりにくい。このために、器具効率も低下し易いという課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、照度均一性と器具効率を共に向上させることができるランプおよび照明装置を提供することにある。

請求項１に係るランプは、発光エリアの中心に配設されたフィラメントセグメントおよびこの中心フィラメントセグメントの両側にそれぞれ複数並設されて外側に向うに従ってその軸長を中心フィラメントセグメントの軸長よりも漸次縮小するように配設された外側フィラメントセグメントを有するフィラメントと；このフィラメントに電力を通電する通電部材と；通電部材の少なくとも一部およびフィラメントを収容するバルブと；を具備していることを特徴とする。

請求項２に係るランプは、中心フィラメントセグメントと外側フィラメントセグメントは、その合計本数が奇数本であり、かつ投光方向前後に、千鳥状に配設されていることをと特徴とする。

請求項３に係るランプは、バルブは、発光エリアを同心状に囲む部分において、外方に凸出する球状に形成された部分を有することを特徴とする。

請求項４に係る照明装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載のランプと；このランプからの光を投光方向に反射する反射体と；これらランプと反射体からの投光方向側に配設される光学系と；この光学系に対しランプと反射体とを投光方向に共に移動させて、投光を拡大または縮小させる制光装置と；を具備していることを特徴とする。

請求項の用語は、主に次の意味を有する。

発光エリアとは、バルブ内に配設されて発光するフィラメントの発光領域をいい、バルブの軸方向に延在する垂直中心軸が通る発光エリアの中心軸上に、中心フィラメントセグメントを配設し、その両側に複数の外側フィラメントセグメントを並設している。

フィラメントは、各フィラメントセグメントを順次直列に接続することにより、フィラメントとして必要な所要長を確保している。フィラメントセグメントは、１重コイルや２重コイル、３重コイルでもよく、４重コイル以上でもよい。

通電部材は、フィラメントセグメントに電力を供給するリード棒やリード線等をいう。

請求項１に係る発明によれば、中心フィラメントセグメントの外側に並設される複数の外側フィラメントセグメントの軸長を、外側に向う（行く）に従って中心フィラメントの軸長よりも漸次縮小させているので、フィラメントの輪郭形状、すなわち、発光エリアの形状は円形や菱形等に近似した形状になる。

このために、従来には無かった円形や菱形等の新しい配光分布を得ることができる。その結果、このランプの新しい利用分野を拡大させることができる。また、フィラメントがほぼ円形であるので、角の目立たない配光分布を得ることができる。このために、被照面の照度均一性を向上させることができると共に、器具効率を向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、複数のフィラメントセグメントを、投光方向に沿う前後に亘って千鳥状に配設しているので、これらフィラメントセグメントを一平面上で横方向に並設する場合に比して発光エリアの幅方向寸法を短縮することができる。

このために、発光エリアの可及的小形化を図ることにより、一層、点光源に近付けることができる。

請求項３のランプによれば、発光エリアを同心状に囲むバルブの一部を、外方に凸の球状に形成することにより、バルブをいわゆるダルマ球に形成しているので、発光エリアからの発光がバルブの球状部をほぼ垂直に透過して外部に放射される全光束を増加させてランプ効率を向上することができる。

請求項４の照明装置によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載のランプを具備しているので、これら請求項１ないし３のいずれか一記載の発明と同様の作用効果を奏する照明装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の第１の実施形態に係るハロゲン電球１１の正面図、図２は図１で示すフィラメントの拡大正面図、図３は図２で示すフィラメントの概略平面図である。

図１に示すようにハロゲン電球１１は、口金１２上に、ガラス製のいわゆるダルマ球状のバルブ１３を立設している。口金１２は、その一端部（図１では下端部）に、例えば差込み用の左右一対のピン１２ａ，１２ｂを突設している。

バルブ１３は、その頂端部（図１では上端部）に、チップ１３ａを一体に連成している。

バルブ１３は、その内部に、アルゴン等不活性ガスと共に、よう素等のハロゲンを微量封入している。さらに、バルブ１３内には、上下一対のサポートを３対１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂ、１６ａ，１６ｂ、通電部材の一例である左右一対のリード棒１７ａ，１７ｂ、フィラメント１８、バルブ１３の軸方向に所要の間隔を置いて対向配置された上下一対の支持用ガラスプレート１９ａ，１９ｂを収容している。

バルブ１３は、その内部の中心部に、フィラメント１８が配設されて発光する領域を形成する発光エリア２０を同心状に形成している。この発光エリア２０は、バルブ１３の軸方向に延在する垂直中心軸Ｏｖと、これに直交する水平方向中心軸Ｏｈとの交点である中心Ｏに同心状に配設されている。

そして、発光エリア２０は、その被投光側（図１では、その表裏方向一端側）から見たときに、ほぼ円形をなすように形成されている。

すなわち、図２にも示すように発光エリア２０は、その中心Ｏを通る垂直中心軸Ｏｖ上に、タングステン製等の所要大の中心フィラメントセグメント１８ｏを配設し、この中心フィラメントセグメント１８ｏの両側に、タングステン製の複数の外側フィラメントセグメント１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…を水平方向に所要の間隔を置いてほぼ左右対称に並設している。

複数の外側フィラメントセグメント１８ｓ，１８ｓ，…は、その軸長を、発光エリア２０の外側に行くに従って漸次縮小させることにより、これら中心，外側フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…からなるフィラメント１８の輪郭線が円形をなすように形成されている。

フィラメント１８は、これら中心，外側フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…同士を複数本の接続線２１，２１，２１，…により電気的に順次直列に接続することにより、フィラメント１８として必要な長さを確保している。各接続線２１はサポート１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂ、１６ａ，１６ｂとリード棒１７ａ，１７ｂにより支持されると共に、電気的に接続されている。一対のリード棒１７ａ，１７ｂは、その上端部と下部を上下一対のガラスプレート１９ａ，１９ｂにそれぞれ固着することにより、サポート１４〜１６を介してフィラメント１９をバルブ１３内で吊持している。また、左右一対のリード棒１７ａ，１７ｂの図１中下端部は、図示しないリード箔等の導電体を介して口金１２の左右一対のピン１２ａ，１２ｂの図示しない内端に電気的に接続されている。

これら中心，外側フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…は、例えばタングステン製コイルからなり、１重コイルや２重コイル、３重コイル、または４重以上のコイルでもよい。

そして、図３の概略平面図に示すように、これらフィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…は、投光方向前後に所要の間隔を置いて前後２列に分けて配列され、中心フィラメントセグメント１８ｏは投光方向前列の垂直中心軸Ｏｖ上に配置されている。

図３に示すようにこれらフィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…は、その直径方向（図３中水平方向）に所要の間隔を置いて並設され、合計、例えば７本（奇数本）が投光方向で相互に重なり合わないように配置されている。

すなわち、これらフィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…は、前後２列間で千鳥状に配列されるように各サポート１４ａ〜１６ｂにより支持され、かつ接続線２１，２１，２１により接続されている。

したがって、このように構成されたハロゲン電球１１の口金１２を図示しない給電ソケットに嵌合させ、口金１２の一対のピン１２ａ，１２ｂを図示しないソケット孔内にそれぞれ嵌入させて所要の電圧が印加されると、その電圧が一対のピン１２ａ，１２ｂから一対のリード棒１７ａ，１７ｂと接続線２１，２１，…を介して各フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…に印加される。

これにより、各フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…が発光する。この発光は、フィラメント１８がほぼ円形であるので、ほぼ円形になる。

なお、フィラメント１８の正面形状は菱形でもよい。すなわち、外側フィラメントセグメント１８ｏ，１８ｓ，１８ｓ，１８ｓ，…の軸長を、中心フィラメントセグメント１８ｏから外側へ行くに従って漸次短くすることにより、菱形に形成してもよい。この菱形によっても発光エリア２０はほぼ円形に発光するので、円形とほぼ同様の作用効果を奏することができる。また、本発明はハロゲン電球ではなく白熱電球でもよい。

図４は本発明の第２実施形態に係る照明装置の一例であるスポットライト３１の構成を示す平面模式図である。

このスポットライト３１は、所要形状のケーシング３２内に、上記ハロゲン電球１１と、このハロゲン電球１１からの光を投光方向に反射する反射器３３を配設し、投光側に制光装置の一例である光学系装置３４を配設している。

光学系装置３４は、凸レンズ等の光学系と、ハロゲン電球１１と反射器３２とを所定間隔を置いて支持し、その間隔を保持した状態で、このハロゲン電球１１と反射器３２とを共に投光方向へ往復動させる駆動機構を具備しており、この光学系駆動機構により光学系を投光方向上で適宜往復動させることにより、ハロゲン電球１１と反射器３２からの投光を、被照面３５上で適宜縮小（スポット）させる一方、拡大（フラッド）させることができる。

このスポットライト３１によれば、ハロゲン電球１１のフィラメント１８がほぼ円形であるので、被照面３５上に投光された配光Ｒは、スポットとフラッドの両者でほぼ円形となる。

図５（Ａ）はこのスポットライト３１によるスポット時の配光特性の一例を示し、同図（Ｂ）は同フラッド時の配光特性の一例をそれぞれ示している。

すなわち、図５（Ａ），（Ｂ）中、符号Ｘは上記スポットライト３１のようにフィラメント１８の正面形状が円形の配光特性を示し、符号Ｙはフィラメント１８の形状が長方形、Ｚは同正方形の場合の配光特性をそれぞれ示している。また、これら図５中、縦軸は明るさ（Ｌｘ）を示し、横軸は配光中心Ｏからの距離（ｍｍ）を示している。

この図５（Ａ）に示すようにフィラメント１８が円形Ｘの場合は、長方形Ｙや正方形Ｚの場合に比して配光中心部の明るさが高く、そのピーク値が比較的平坦をなしている。

図６はこれらフィラメント形状Ｘ，Ｙ，Ｚのスポット時とフラッド時の配光分布図を示している。この図６に示すようにフィラメント１８の正面形状が長方形Ｙと正方形Ｚのスポットライトでは、その配光分布がほぼ長方形や正方形となり、スポットの場合には、角が顕著に表われる。

これに対し、フィラメント１８の正面形状が円形である本実施形態の場合の配光は、ほぼ円形であり、スポットの場合に、顕著に配光がほぼ円形に表われる。

そして、図７に示すように器具効率については、フィラメント１８の正面形状がほぼ長方形Ｙである場合、スポット時が９．８％、フラッド時が４０．３％である。

これに対し、フィラメント１８の正面形状が円形Ｘである本実施形態の場合、器具効率はスポット時が１０．４％、フラッド時が４．０３％であり、スポット時とフラッド時のいずれにおいても器具効率が長方形Ｙよりも高いことを示している。

図８は本発明の第３の実施形態に係るハロゲン電球１１Ａの正面図である。このハロゲン電球１１Ａは、図１等で示す第１の実施形態に係るハロゲン電球１１またはフィラメント１８の正面形状がほぼ菱形のハロゲン電球において、そのバルブ１３の発光エリア２０よりも上方の上部外面と、下方の下部外面、および口金１２の外面を黒色３６に形成した点に特徴があり、これ以外は上記ハロゲン電球１１等と同一の構成である。

このハロゲン電球１１Ａによれば、主に発光エリア２０以外の部分が黒色３６であるので、この黒色３６部分での光の反射を防止または低減することができる。このために、発光エリア２０の輪郭のみを発光部として投光することができるので、フラッドの場合でも、投光の輪郭も鮮明にすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るハロゲン電球の正面図。 図１で示す発光エリア（フィラメント）の拡大図。 図２で示すフィラメントの平面図。 本発明の第２の実施形態に係るスポットライトの構成を示す平面的模式図。 （Ａ）は図４で示すスポットライトのスポット時の配光特性図、（Ｂ）は同フラッド時の配光特性図 図４で示すスポットライトのフィラメント形状が円形Ｘ，長方形Ｙ，正方形Ｚである場合におけるスポット時とフラッド時の配光分布をそれぞれ示す配光分布図。 フィラメント形状が円形Ｘである本発明の第１実施形態に係るハロゲン電球を光源として具備した第２実施形態に係るスポットライトのスポット時とフラッド時の器具効率を、フィラメント形状が長方形であるハロゲン電球を光源として具備したスポットライトの同器具効率とを比較して示す表。 本発明の第３の実施形態に係るハロゲン電球の正面図。 従来のハロゲン電球の正面図。

符号の説明

１１，１１Ａ…ハロゲン電球、１２…口金、１３…バルブ、１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂ、１６ａ，１６ｂ…サポート、１７ａ，１７ｂ…リード棒、１８…フィラメント、１８ｏ…中心フィラメントセグメント、１８ｓ…外側はフィラメントセグメント、２０…発光エリア、２１…接続線、３１…スポットライト（照明装置）、３３…反射器、３４…光学系、３５…被照面、３６…黒色。

Claims (4)

1. 発光エリアの中心に配設されたフィラメントセグメントおよびこの中心フィラメントセグメントの両側にそれぞれ複数並設されて外側に向うに従ってその軸長を中心フィラメントセグメントの軸長よりも漸次縮小するように配設された外側フィラメントセグメントを有するフィラメントと；
   このフィラメントに電力を通電する通電部材と；
   通電部材の少なくとも一部およびフィラメントを収容するバルブと；
   を具備していることを特徴とするランプ。
2. 中心フィラメントセグメントと外側フィラメントセグメントは、その合計本数が奇数本であり、かつ投光方向前後に、千鳥状に配設されていることをと特徴とする請求項１記載のランプ。
3. バルブは、発光エリアを同心状に囲む部分において、外方に凸出する球状に形成された部分を有していることを特徴とする請求項１記載のランプ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一記載のランプと；
   このランプからの光を投光方向に反射する反射体と；
   これらランプと反射体からの投光方向側に配設される光学系と；
   この光学系に対しランプと反射体とを投光方向に共に移動させて、投光を拡大または縮小させる制光装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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