JP2013512543A - 電気反射器ランプ及び反射器 - Google Patents

Abstract

光出射窓８とは反対側の開口７を持つ反射器２と、該反射器のランプ開口において端部１７を持つように配置された閉じたランプ容器１１を有する電気ランプ１０と、該ランプ容器における光軸５上に配置された電気素子１３と、支持体２０と、を有する反射器ランプ１。該支持体は、該反射器に該支持体を締結するための反射器締結手段２２と、該ランプ容器の該端部に該支持体を締結するためのランプ締結手段２１と、を有する。該ランプ開口から、該光軸に沿って、該光出射窓に向かう方向で見て、該支持体は、該反射器のランプ開口を越えた装着位置においてのみ、該反射器に締結される。該ランプ開口と該反射器のランプ開口を越えた該位置との間において、該反射器は最大の壁厚Ｔ２を持ち、Ｔ２≦Ｔ１である。該反射器本体と該支持体との間に、保護手段として金網３０が備えられる。該金網は、該装着位置から該ランプ締結手段まで延在する。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の電気反射器ランプ及び反射器に関する。

斯かる反射器ランプは国際特許出願公開WO2008/072131より知られており、該文献においては支持体が反射器内のランプ容器の正確な位置決めを提供する。該既知の反射器ランプにおいては、臨界領域における又は反射器のランプ開口の近くにおける反射器とランプ容器との間の直接の力学的な接続がないため、反射器は低い（熱的）応力にしかさらされない。当該領域及び／又はランプ開口の近くは比較的少ない程度しか支持体によってカバーされていないため、例えば空気流のような、ランプ開口における自由な又は強制された対流が可能とされる。斯くして、より高出力のランプの使用が可能とされる。高出力のランプは例えば、安定動作の間の公称出力が２５０乃至５００Ｗである短アーク高圧放電ランプ、及び連続的な定常状態動作の間の４５０Ｗの出力のために設計されたＵＨＰランプである。

既知の反射器ランプの欠点は、特にランプの点火及び冷却の間、及び特に反射器の材料として比較的安価な硬質ガラスが利用されている場合に、反射器において比較的高い一時的な応力が依然として生じる点である。既知の反射器ランプの他の欠点は、ランプの冷却が依然として比較的効率の悪いものである点である。

本発明の目的は、上述した欠点の少なくとも１つが克服された、最初のパラグラフにおいて記載されたタイプの反射器ランプを提供することにある。これを達成するため、最初のパラグラフに記載されたランプは、請求項１の特徴的部分を特徴とする。反射器本体において適所にランプ容器を信頼性高く保持するため、及び例えばランプ容器の破砕又は取り扱いの間の力学的な衝撃による反射器本体の意図しない破砕を防ぐため、反射器本体は、十分な力学的強度及び頑強さを持つ必要がある。このことは、全体として比較的大きな壁厚を持つ反射器本体を持つ既知のランプに帰着していた。しかしながら、既知のランプにおいては、当該比較的大きな壁厚は、ランプの効率的な冷却を妨げる。なぜなら、大型の部分についてランプ容器に生成した熱が、反射器の壁を通って外部に輸送されなくてはならないからである。熱輸送を改善するため、反射器ランプにおいては、反射器表面に沿った強制的な空気流が提供される。上述した高い一時的な（熱）応力は、比較的大きな壁厚、及び特に反射器の開口／首部の近くにおける反射器の壁における高い温度勾配の結果として、ランプ容器の電気素子に比較的近い反射器の部分において特に生じる。これらの応力は、利用されるガラスのタイプの熱熱膨張の係数に比例し、特に高出力ランプのために硬質ガラスを利用している場合にはガラスのひび割れに導き得る。本発明の反射器ランプにおいては、該ランプの力学的強度及び頑強さは、単に反射器により得られるものではなく、反射器本体と支持体との組み合わせにより実現されるものであり、該組み合わせがランプ容器が確実に保持された一種のケージを形成する。これにより、反射器の壁厚は、該ケージの中に位置する部分について減少させられ得る。実験は、該ケージの中の反射器本体の部分について壁厚Ｔ２≦Ｔ１であれば、おそらく反射器の壁における低減した温度勾配の結果として、ランプの効率的な冷却が得られることを示した。それ故、反射器全体は基本的に、光出射窓からランプ開口まで均一な厚さＴ１を持ち得る。光出射窓において、前記反射器はしばしば、加圧／配置面又は反射器を閉じるための透明板のためのシートを提供するため、環状の突縁又は環状の窪みを持つが、この場合には、Ｔ１は該環状の突縁及び／又は窪みに隣接する壁厚である。好適には、壁厚Ｔ２はＴ２≦０．８×Ｔ１であり、例えば、開口に隣接した位置では、ランプの冷却効率を更に改善させ、一時的な熱応力を比較的低いレベルに低減させるため、Ｔ２は値Ｔ３≦０．６７×Ｔ１を持つ。反射器の容易な製造を可能とするため、及び頑強な反射性の表面のための十分な強度を該反射器が維持することを確実にするため、該反射器の最小の壁厚Ｔ２は約２．４ｍｍである。実際には、該壁厚は一般的に約２ｍｍから約５ｍｍに亘る。

一実施例においては、該反射器ランプは、前記装着位置において前記壁厚が階段状のプロファイルを持つことを特徴とする。反射器本体の反射面は不変のままであるべきであるため、例えば該反射面は放物線又は楕円反射器のような形状のままであるべきであり、即ち放物線又は楕円の分岐の回転の本体により、階段状のプロファイルは、前記装着位置において反射器本体の外面に稜線をもたらす。前記稜線は、反射器への支持構造の配置及び装着を簡単化する。当該稜線のための適切な寸法は、０．５乃至１．５ｍｍの範囲内の稜線幅であり、斯くして壁厚を０．５乃至１．５ｍｍだけ減少させ、例えばケージのすぐ外側の装着位置において２．８ｍｍから、ケージのすぐ内側の装着位置において２ｍｍ又は２．２ｍｍまで減少させ、それ故、それぞれ０．８ｍｍ又は０．６ｍｍの稜線の寸法に帰着する。

第１の環状壁部とランプ開口とは好適には、本反射器ランプにおける軸方向に２ｍｍ乃至３０ｍｍの範囲内の間隙Ｓだけ離隔される。該ランプ開口における領域及び／又は該ランプ開口に隣接する領域は従って、従来の既知のランプに比べると、支持体によってあまり被覆されず、例えば空気流のような自由な又は強制的な対流が好適に容易化される。

支持体の反射器締結手段が第２の環状壁部を有する場合、有利である。該第２の環状壁部は、改善された剛性を支持体に与え、反射器と反射器締結手段との間の大きな接触面積をもたらす。該改善された剛性は、反射器におけるランプ容器の、より適切に制御される位置決めをもたらし、該大きな接触面積は、反射器に対する支持体の好適な締結をもたらす。

該反射器ランプの一実施例は、反射器が首部を持たないことを特徴とする。このことは、開口における反射器の円筒部と反射器外殻との間に膝状部がなく、反射器の形状に関連する応力の低減に帰着するという利点をもたらす。更に、光及び熱生成光源と反射器の外部との間の距離が短縮され、ランプ容器の好適な冷却に導く。反射器が開口部に首部を持つ反射器ランプにおいて支持体を利用することは、従来の既知の反射器に比べて、熱応力及び力学的応力に関する有益な効果を既にもたらしているが、首部のない反射器は上述した理由により好適である。

本発明の反射器ランプの他の実施例は、支持体が２本、３本、４本、５本、６本若しくは１２本又は更には１８本又は２４本の脚部を有し、該脚部を介して該支持体が反射器に締結されることを特徴とする。これにより、反射器に対するランプ容器の強固な固定、及び反射器におけるランプ容器の正確な位置決めが得られる。支持体は、例えば金属、セラミック、高温耐熱性の合成樹脂、又はガラスでできたものである。これら材料は、例えば接合、接着、又は径方向における締め付けによって、反射器及びランプ容器に容易に接続される。接合は、支持体をランプ容器及び／又は反射器に締結する比較的容易な方法である。好適には、支持体、ランプ容器及び反射器の材料の熱膨張係数は合致し、従ってこれらの境界における高い力学的応力及び熱応力の出現を防止する。金属シートでできた支持体は、その弾力性のため、容易に曲げることができ、締め付けによって反射器及びランプ容器を該支持体に締結するために非常に適しているという利点をもたらす。支持体は、この目的のため弾性の舌状部を備えても良い。電流導体が反射器本体の外のランプ締結手段に導かれる場合、優れた熱的特性及び電気的絶縁特性により、導電性材料へユーザを過度にさらすことを防ぐため、セラミックの支持体が好適である。

該反射器ランプの更に他の実施例は、少なくとも開口部から前記装着位置へと延在する付加的な保護手段が備えられることを特徴とする。ランプの動作の間、例えば２００bar（１bar≒１０５Pascal）のような数百barの動作圧力がランプ容器内に存在し、ランプ容器の破損のリスクがある。ランプ容器の破損という意図しない場合には、環境へ散乱する比較的大きな破片部による環境への損害／危害が、付加的な保護手段の提供により防止される。とりわけ、電気素子の比較的近くに配置された反射器の部分、及び比較的小さい壁厚を持つ反射器の部分は、好適には付加的な保護手段を備えるべきである。該付加的な保護手段は例えば、反射器本体の外面に対する金属被覆、又は穿孔された金属被覆であっても良い。代替としては、３０本又は３６本の脚部のような、多くの数の脚部が、付加的な保護手段とみなされ得る。なぜなら、該脚部間の間隔が比較的小さくなり、それ故破損したランプの考えられ得る比較的大きな破片部分が環境へと散乱させられることを防ぐからである。別の代替としては、金網が付加的な保護手段として利用され得る。金網は、柔軟であり望ましい形状に容易に適合し、保護手段を通る冷媒の流れ、及び脚部の開いた構造が維持され、それ故効果的／効率的な冷却が維持されるという利点を持つ。金網を配置するための便利な位置は、支持体の内側であり、それは脚部が容易な固定点を形成するからである。一方の端において、該金網は反射器本体に対して支持体と共に接合されても良く、他方の端において、支持体の第１の環状壁部に固定されても良い。

該反射器ランプの更に他の実施例は、１つの電流導体が、反射器の壁部、及び電気的に絶縁された支持体の脚部を通り、ランプ締結手段へと戻るように延在することを特徴とする。特に（金属の）金網が付加的な保護手段として備えられる場合には、電流導体と金網との間の偶発的な接触による、導電性の材料へユーザを過度にさらすことが防がれる。

該反射器ランプの更に他の実施例は、ランプ容器が、それぞれが封止部を有する、２つの相互に対向する端部を持つことを特徴とする。このことは、例えば放電アーク又はフィラメントのような電気素子を、焦点に及び光軸上に／光軸に沿って、比較的容易な態様で配置することを可能とする。

本発明は更に、本発明の反射器ランプにおける使用のための反射器に関する。本発明は例えば、従来はランプ容器と反射器とを互いに締結させるために利用されていた反射器の首部が省略され得るような、反射器のための新たな設計を可能とする。更に、反射器の壁厚は、出射窓からランプ開口に向かって減少し、既知の反射器における壁厚の勾配とは逆であるという点で、既知の反射器の壁厚とはかなり異なる。２乃至３６本の脚部を持つクモ型の支持体は、筺体において又は電気装置において、反射器ランプの組み込み寸法を増大させない又は略増大させないという利点を持ち、例えば、軸を横断する平面上への該軸に沿った反射器ランプの投射の際に、該クモ型の投射画像が、反射器本体の投射された外面形状内となる。

本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、幾つかの実施例の確認的な説明において詳細に説明される。本説明は、模式的な図面を参照しながら示される。

本発明の反射器ランプの第１の実施例の断面図である。 本発明の反射器ランプの第２の実施例の斜視正面図である。 図２Ａの反射器ランプの斜視背面図である。 本発明の反射器ランプの反射器の断面図である。

図１は、光軸５を定義し該光軸上に焦点６を持つ反射面４を備えた凹型の反射部３を持つ丸みのある反射器２を有する反射器ランプ１の断面図を示し、該反射面はランプ開口７と該反射器の該ランプ反射器とは反対側の光出射窓８との間に延在する。該反射器ランプは更に、反射器のランプ開口において第１の端部１６を持つよう配置された閉じたランプ容器１１を有する電気高圧ガス放電ランプ１０を有する。本図において一対の相互に対向する電極として示された電気素子１３は、ランプ容器内に封入された空間１２における光軸上に配置され、第１の電流導体１４及び第２の電流導体１５が、それぞれ第１の端部１６及び第２の端部１７を通って、該電気素子から外部へと延在している。ランプ容器は石英ガラス、即ち重量で少なくとも９５％のＳｉＯ_２を持つガラスでできている。電気ランプは、第２の端部の周囲に配置された、点火補助部として機能するアンテナ１８を持つ。支持体２０が備えられており、該支持体は、該支持体を装着位置２３において反射器に締結する（図においては接合により）ための反射器締結手段２２と、該支持体をランプ容器の第１の端部に締結する（図においては接合により）ためのランプ締結手段２１と、を有し、部分的にのみ開口をカバーする。該支持体は更に、それぞれ第１の電流導体１４及び第２の電流導体１５に電気的に接続された、第１の電気的接触部２４及び第２の電気的接触部２５を持つ。ランプ開口から光軸に沿って光出射窓へと向かう方向において、該支持体は、該反射器の焦点をも超えて、該反射器のランプ開口から比較的離れた位置においてのみ、該反射器に締結されている。該第２の電流導体は、反射器部分における穴２６を通って該支持体へと延在し、支持体の脚部２８における溝２７を介して第２の電気的接触部２５へと導かれる。図１の実施例においては、支持体は、該支持体の（及びそれ故反射器の）外周に均等に分散された１２本の脚部２８を持つ。図１に示されるように、該反射器は首部を持たない。該反射器は、硬質ガラスでできており、図１に示される例ではホウケイ酸ガラスでできているが、代替としてはアルミノケイ酸ガラス又はガラスセラミックスでできたものであっても良い。該反射器は、光出射窓から首部開口に向けて徐々に減少する壁厚を持つ。ランプ開口と装着位置との間で、該壁厚は、光出射窓における壁厚Ｔ１の約０．７５倍である、最大の値Ｔ２を持つ。開口に隣接する壁厚Ｔ３は、光出射窓における該反射器の壁厚Ｔ１の約０．６５倍である。該反射器は、光出射窓において保護用の透明ガラス板２９を備える。該ガラス板は該反射器を閉鎖し、斯くして破損したランプの破片部分が環境に散乱することを防止する。該ガラス板は、例えばＭｇＦ_２のような反射防止コーティングを備える。更なる保護手段として、反射器本体と支持体の脚部との間に金網３０が備えられ、装着位置からランプ締結手段まで延在する。

図２Ａ及び２Ｂは、長方形の反射器本体２及び４本の脚部を持つ支持体２０を有する、反射器ランプ１の第２の実施例の、それぞれ前方斜視図及び後方斜視図を示す。支持体はセラミック材料からできており、本例においては焼結された酸化アルミニウムでできており、ランプ締結手段として、第１の端部１６（図１を参照）のまわりの第１の環状壁部３１、４本の脚部２８、及び反射器締結手段として第２の環状壁部３２を有する。該脚部２８は、第１の環状壁部３１を第２の環状壁部３２に接続する。該第２の環状壁部は、該第１の環状壁部と同心であり、該第１及び第２の環状壁部はそれぞれ外径ｄ及びＤを持ち、第１の環状壁部の径ｄは、第２の環状壁部の径Ｄよりも小さい（図１を参照されたい）。該脚部は、曲線状に光軸５に沿って延在し、反射器の外周に均等に分布しており、即ち光軸に沿った平面投射において９０°の角度の相互角で分布している。脚部２８間には、冷却流体の自由な又は強制された対流を介して効率的な冷却を実現する通気口３３が存在する。ランプ容器及び反射器は共に、接合により支持体に締結される。第１の環状壁部とランプ開口７とは、８ｍｍの間隙Ｓ（図１を参照されたい）により、軸方向に離隔されている。支持体２０は更に、２つの電気的接点２４及び２５を持つ。図２Ａ及び２Ｂの実施例においては、反射器はガラス板を持たない。

図３は、本発明による反射器ランプの反射器２の第３の実施例の断面図を示す。該直方体の反射器は、光出射窓８からランプ開口７へと延在する壁部を持ち、該壁部は徐々に変化する壁厚を持つが、支持体の容易な装着を可能とするため、装着位置においては階段状のプロファイル３５を持つ。該階段状のプロファイルは、０．８ｍｍの寸法を持つ稜線を持つ。該反射器は更に、ランプ開口へと向けられた側面３７と共に、本発明による反射器ランプを投射器内に保持するための加圧面として機能することができる、突縁部３６を備える。光出射窓に隣接する反射器の壁厚Ｔ１は、光出射窓から離れる方向に見て、該突縁部のすぐ背後で決定されるべきであり、図においてはＴ１は３．８ｍｍである。階段状のプロファイルに隣接する、装着位置とランプ開口との間において、該反射器は２．６ｍｍの最大厚Ｔ２を持ち、即ちＴ２≒０．６８×Ｔ１である。階段状のプロファイルに隣接する、装着位置と光出射窓との間において、該反射器は３．４ｍｍの壁厚Ｔ５を持つ。ランプ開口に隣接する該反射器の壁厚Ｔ３は２．４ｍｍであり、即ちＴ３≒０．６３×Ｔ１である。ランプ開口と装着位置との間において、該反射器は２．１ｍｍの最小壁厚Ｔ４を持つ。該反射器は、透明なガラス板２９により閉じられている。

本発明の幾つかの実施例のみが詳細に説明されたが、当業者は、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更が可能であることを容易に理解するであろう。従って、光出射窓に配置された透明板（任意に反射防止層で被覆されたもの）を持つ反射器、又は点火アンテナを備えたランプ容器の第１の端部のような、斯かる変更の全ては、本発明の範囲内であると意図される。

Claims (15)

1. 光軸を定義し及び前記光軸上に焦点を持つ反射面を持つ反射器であって、前記反射面が前記反射器におけるランプ開口と前記ランプ開口とは反対側の光出射窓との間に延在する反射器と、
   閉じたランプ容器を有する電気ランプであって、前記ランプ容器の端部は、前記ランプ開口に配置され、電気素子が前記ランプ容器における前記光軸上に配置され、電流導体が前記電気素子から前記端部を通って外部へと延在する電気ランプと、
   支持体であって、前記支持体を前記ランプ容器の前記端部に締結するためのランプ締結手段、及び前記支持体を前記反射器に締結するための反射器締結手段を有する支持体と、
   を有する反射器ランプであって、
   前記ランプ締結手段は、前記ランプ容器の前記端部のまわりに第１の環状壁部を有し、
   前記反射器締結手段は、前記ランプ締結手段の前記第１の環状壁部に装着された複数の脚部を有し、前記脚部のそれぞれは、前記反射器における前記ランプ開口から、前記光軸を通って、前記光出射窓に向かう方向に、前記光軸に対して鋭角で延在し、
   前記ランプ開口から、前記光軸を通って、前記光出射窓に向かう方向から見たときに、前記支持体は、前記反射器の前記ランプ開口を越えた、好適には前記反射器の前記焦点を越えた、装着位置においてのみ、前記反射器に固定され、
   前記反射器は、前記光出射窓に隣接する位置において壁厚Ｔ１を持つ壁厚分布を持つ反射器ランプにおいて、
   前記ランプ開口と前記装着位置の間において、前記反射器が、最大の壁厚Ｔ２を持ち、Ｔ２≦Ｔ１、好適にはＴ２≦０．８×Ｔ１であることを特徴とする反射器ランプ。
2. 前記開口に隣接する位置において、前記壁厚Ｔ３はＴ３≦０．６７×Ｔ１であることを特徴とする、請求項１に記載の反射器ランプ。
3. 前記装着位置において、前記壁厚は階段状のプロファイルを持つことを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
4. 前記複数の脚部は、２本乃至６本の脚部であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
5. 前記支持体の前記反射器締結手段は更に、第２の環状壁部を有し、前記第２の環状壁部は、前記第１の環状壁部と同心であり、前記脚部を介して前記第１の環状壁部に接続され、前記第１及び第２の環状壁部はそれぞれ外径ｄ及びＤを持ち、前記第１の環状壁部の径ｄは、前記第２の環状壁部の径Ｄよりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
6. 前記第１の環状壁部と前記ランプ開口とは、２ｍｍ乃至３０ｍｍの範囲内である間隙Ｓにより、径方向に離隔されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
7. 前記反射器は首部を持たないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
8. 前記支持体は金属、セラミック材料又はガラスでできたものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
9. 前記支持体は前記反射器に接合されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
10. 少なくとも前記第１の環状壁部から前記装着位置まで延在する更なる保護手段が備えられたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
11. 前記更なる保護手段は金網であることを特徴とする、請求項１０に記載の反射器ランプ。
12. 前記金網は、前記支持体の内側に備えられることを特徴とする、請求項１１に記載の反射器ランプ。
13. １つの電流導体が、前記反射器の壁部、及び前記支持体の一本の脚部を通り、前記ランプ締結手段へと戻るように延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射器ランプ。
14. 前記ランプ容器は、それぞれが封止部を有する、２つの相互に対向する端部を持つことを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の反射器ランプ。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の反射器ランプにおいて定義された全ての反射器特性を有する反射器。

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