JP2647595B2 - 紫外線放射を減らしたランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線（ＵＶ）放射を少
なくした自動車のアーク放電前照灯用に適したランプ装
置に関するものである。更に詳しく述べると、本発明は
前端に光を透過するレンズが取り付けられた前方投射反
射鏡が含まれ、中に光源として電気アーク放電ランプが
封入され、反射鏡の反射表面に紫外線吸収コーティング
（紫外線を吸収するコーティングすなわち被膜）を設け
たランプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク放電ランプとしても知られている
アークランプを自動車前照灯用光源として使用すること
に自動車産業では多大の関心がある。現在はタングステ
ン−ハロゲンランプが使用されているが、アークランプ
にはこれを寿命、光出力、および光源の明るさの点で上
回る可能性がある。アークランプならびにそれに付随す
る反射鏡およびレンズ集合体の大きさが小さいので、革
新的で先端的な自動車設計を行う余地が自動車製造業者
に与えられる。自動車の用途に有用なアーク放電ランプ
は基本的に小型のハロゲン化金属アーク放電ランプであ
る。自動車用のこのようなランプに伴う欠点の一つはラ
ンプがかなりの量の紫外線を放射するということであ
る。自動車の前照灯による紫外線放射は人間の眼や皮膚
に悪影響を及ぼすので望ましくない。更に、アーク放電
ランプを用いる小型の自動車前照灯はプラスチックレン
ズをそなえることが多い。ガラスに比べてプラスチック
レンズは自動車のスタイリングのための、より複雑な形
状に作ることが容易である。プラスチックはガラスに比
べて、より柔軟であり、より大きな衝撃耐力を持つこと
ができる。ポリカーボネートがこのようなレンズに好ま
しいプラスチックである。それが透明な、可視光を透過
する性質をそなえるとともに、耐衝撃性と耐摩耗性が優
れているためである。都合の悪いことに、ポリカーボネ
ートや他のプラスチックは紫外線放射にさらされると黄
色や褐色になったり、濁ったりする。

【０００３】したがって、特に前照灯にプラスチックの
反射鏡とプラスチックのレンズを用いるときに、紫外線
放射を少なくした自動車用アーク前照灯に対する要求が
存在する。

【０００４】

【発明の概要】本発明では、光源として可視光と紫外線
を放射するアーク放電ランプ、および反射鏡を含むラン
プ装置において、前方へ投射される紫外線放射の量を減
らすために反射鏡の反射表面に紫外線吸収コーティング
を設ける。このようなランプ装置では、反射鏡の開放し
た可視光投射端にレンズが設けられていない場合、ラン
プから放射される紫外線放射のうち反射鏡の前方に投射
されるのは反射鏡表面の紫外線吸収コーティングにより
１０％未満になる。 また上記のようなランプ装置におい
て、反射鏡の開放した可視光投射端にレンズが設けられ
ていて、該レンズが紫外線放射によって劣化する光透過
性のプラスチックで作られている場合、レンズの内表面
にも紫外線放射を吸収するコーティングが設けられる。
したがって、本発明の一つの実施例では、紫外線放射で
劣化する性質のある、光を透過するレンズを一端にそな
えた前方投射光反射鏡の中に、紫外線と可視光の両方を
放射するアーク放電ランプが入っており、反射鏡の内側
反射表面とレンズの内側表面に紫外線を吸収し、かつ可
視光を透過するコーティングが設けられた自動車前照灯
用ランプ装置を提供する。

【０００５】紫外線放射とは波長が一般に約４００ｎｍ
より短い放射を意味する。波長が約３２０ｎｍ以下の紫
外線放射は人間の眼に有害な影響を及ぼすことが知られ
ており、また波長が約３４０ｎｍ以下の紫外線放射はそ
の波長に応じてポリカーボネートプラスチックを劣化さ
せて黄色くしたり、濁らせたりする。したがって、波長
が約３４０ｎｍ以下の紫外線放射を吸収するように、ま
た同時に可視光放射を殆ど吸収せず、可視光放射に対し
て透明になるように、紫外線吸収コーティングを選択す
るべきである。コーティングも若干の耐熱性が無ければ
ならない。これは、コーティングが封入された自動車前
照灯反射鏡の内側のくぼみの中にあって、アーク放電ラ
ンプの動作によって反射鏡の内側が１５０°以上の温度
に加熱されるからである。本発明で使用するのに満足で
きるコーティング材料は、その中に紫外線吸収材料が溶
けているか、分散している一つ以上のシリコン樹脂を含
む市販されているコーティング材料であることがわかっ
た。

【０００６】

【詳しい説明】図１には全てプラスチックのモールド成
形された反射鏡１２を含む自動車前照灯用のランプ装置
１０が示されている。反射鏡１２は放物面状または楕円
形の反射部１４を有する。この反射部１４はその前方投
射端１８が開放しており、その後端が一体モールド成形
されたベース部１６で終わっている。反射鏡１２の内側
表面は薄い、光を反射する、光沢のあるアルミニウムの
コーティング２２でおおわれ、その上に紫外線を吸収す
るコーティング２４が設けられている。コーティング２
４は透き通っており、可視光領域の放射に対してはほぼ
透明であり、吸収しないが、紫外線領域（すなわち、＜
４００ｎｍ）の放射は吸収する。反射鏡１２の前方端１
８はプラスチックレンズ２６で気密封止されている。プ
ラスチックレンズ２６は可視光放射に対して透明であ
る。光透過、強度、耐衝撃性、および耐摩耗性に優れ
た、このような用途に対して選択されることが多いポリ
カーボネートのような紫外線放射で劣化するプラスチッ
クでレンズ２６が作られるような実施例では、レンズの
内側表面４２も紫外線を吸収するコーティング２４でお
おわれ、ランプ２８が放射する紫外線放射が殆どまたは
全然プラスチックレンズに到達しないようにしている。
レンズ２６がガラスである場合には、コーティングが不
要であるということに注目すべきである。ガラスは紫外
線放射を自然に吸収するものであり、それの可視光放射
に対する透明性は紫外線放射にさらされることによって
影響を受けないからである。小型アーク放電ランプ２８
は反射鏡１２の中に封入され、その光中心は反射鏡１２
の焦点にほぼ一致する。ランプ２８には合成石英エンベ
ロープ３０が含まれている。熟練した当業者には周知の
ように、アーク室３４の中に気密封止された電極３２を
合成石英エンベロープ３０が囲んでいる。熟練した当業
者には知られているようにアーク室３４には、少量の水
銀とともに一つ以上のハロゲン化金属およびキセノンの
ような不活性始動ガスも含まれている。ランプ２８は取
り付け線３８および３９を介して（図示しない手段によ
り）ベース部１６に接続された後、端子ピン４０により
電流源に接続される。自動車用の場合は、金属シールド
（図示しない）をランプの前端の前に用いることによ
り、反射鏡の前方に投射される光のすべてが反射表面２
２から反射されるようにする。このような金属光シール
ドおよびそれとこのようなランプとの組み合わせ使用は
熟練した当業者には知られており、その例はたとえば、
米国特許第４，７９５，９３９号および米国特許第４，
７５４，３７３号に記載されている。

【０００７】紫外線で劣化する危険性のあるプラスチッ
クを紫外線放射から保護するための紫外線吸収コーティ
ング材料は市販されており、ニューヨーク州ウォータフ
ォード （Ｗａｔｅｒｆｏｒｄ，Ｎ．Ｙ．）所在のジー
イー・プラスチックス（ＧＥＰｌａｓｔｉｃｓ）社のシ
リコーン・ディビジョン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎ）すなわちジーイー・シリコーンズ（ＧＥ Ｓ
ｉｌｉｃｏｎｅｓ）、ダウ・コーニング（Ｄｏｗ Ｃｏ
ｒｎｉｎｇ）、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）、シャーウィ
ン・ウィリアムズ（Ｓｈｅｒｗｉｎ Ｗｉｌｌｉａｍ
ｓ）、ビー・ケミカル・カンパニー（Ｂｅｅ Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）等のようなコーティング製
造業者および供給者から入手することができる。このよ
うなコーティング材料は透き通っており、スペクトルの
可視領域（すなわち４００−７５０ｎｍ）の光は殆どま
たは全然吸収しない。これらのコーティング材料にはス
ペクトルの紫外線部分（すなわち、＜４００ｎｍ）の放
射を吸収するための紫外線吸収材が含まれている。本発
明で使用するには耐熱性のコーティング材料が好まし
い。耐熱性コーティングは、また耐熱性紫外線吸収材
も、一般に化合物を含むシリコーンに基づくものである
か、または少なくともこのような化合物を含んでいる。
シリコーン化合物を含み、本発明での使用に適したコー
ティングと紫外線吸収材の例（これらの例は説明のため
のものであって、限定するものではない）は米国特許第
４，３７４，６７４号、第４，２７８，８０４号、第
３，９８６，９９７号、第４，１７７，３１５号、およ
び第４，６４４，０７７号に開示されている。

【０００８】本発明の例と開示は殆ど自動車用の用途を
対象としているが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。したがって、本発明は楕円形または放物面状の反
射鏡をそなえ、プラスチックレンズをそなえていたり、
そなえていなかったりするスポットライトおよび一般的
な照明用にも使うことができる。実施例 一つの実験では、図１に示され、前記説明を行ったもの
に類似した反射鏡とランプの組立体（但し、反射鏡の前
方の光を投射する端が開放しており、レンズでおおわれ
ていなかった点が相違している）が組み立てられた。反
射鏡は焦点距離が７／８インチの放物面状であり、アー
クランプ２８は自動車用の小型の３０ワットのランプで
あった。アルミニウムの反射表面２２は製造業者によ
り、高度に光を反射するアルミニウムのコーティングの
腐食とくもりを防止するように設計された透き通った、
本質的に紫外線を吸収しないコーティング材料の８ミク
ロンの厚いコーティングでおおわれた。このコーティン
グ材料はレッド・スポット・ペイント・アンド・バーニ
ッシ・カンパニー（Ｒｅｄ Ｓｐｏｔ Ｐａｉｎｔ＆
Ｖａｒｎｉｓｈ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手したアクリ
ル化合物ＥＴ４である。次に、いくつかの反射鏡はプラ
スチックス、特にポリカーボネートプラスチックスを紫
外線による劣化から保護するために使用される二つの異
なる市販されているコーティング材料で上部コーティン
グされた。これらの二つのコーティング材料ＬＴＣ５０
００およびＬＳ１２３はビー・ケミカル・カンパニー
（ＢｅｅＣｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手
したものであり、紫外線吸収材を含む有機樹脂であると
考えられる。これらのうち一方はウレタン／メラミン有
機樹脂に基づくものであり、他方は未知の組成のもので
ある。これらのコーティングの推奨厚さはそれぞれ１．
６ミルと０．２０ミルである。焦点にアーク中心をおく
ようにして反射鏡の中に３０ワットの小型ハロゲン化金
属アークランプを組み込んだ後、アークランプを付勢し
た。オプトロニク・ラボラトリーズ・インコーポレーテ
ッド（Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，
Ｉｎｃ．）のモデル７４２の分光輻射計を使用して、紫
外線スペクトルエネルギー分布を反射鏡の前面から５０
ｃｍの投射ビーム内で測定した。測定結果が図２に波長
に対する透過係数のプロットとして示されている。図３
は紫外線吸収コーティングがない反射鏡から前方に投射
されるランプの紫外線スペクトルを示す（縦軸の値は５
ｎｍ（ナノメーター）間隔で測定され、マイクロワット
／ｃｍ ² の単位で表わされている）。

【０００９】図２について説明すると、各波長での有機
紫外線吸収コーティング材料のコーティングを設けた反
射鏡についての測定値と紫外線吸収コーティングの無い
反射鏡についての測定値との比を計算して、透過係数
（曲線Ａ、Ｃ、Ｄ）として示されている。もう一つの実
験では、他の有機紫外線吸収コーティング材料のコーテ
ィングを設けた反射鏡について同様な透過係数（曲線
Ｂ）を求めるために、すなわち実際のランプではアーク
源からの放射が反射鏡表面上のコーティングを往復二回
通過して投射されるので、この実際の反射鏡表面上のコ
ーティングの減衰特性を模擬（シミュレーション）する
ために、紫外線に対して透明な平らな石英板がＥＴ４、
もしくはニユーヨーク州ウォータフォード（Ｗａｔｅｒ
ｆｏｒｄ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）のジーイー（ＧＥ）社か
ら入手される、紫外線吸収材の入っているシリコーンに
基づく透き通ったコーティング材料ＡＳ４０００でコー
ティングされた。このコーティングの厚さは約０．２２
ミルであった。試料板の透過と波長の関係が測定され
た。反射鏡表面上のコーティングがこれら二つの材料の
層で形成されている場合、各波長でのそれぞれの材料の
透過率をＴ１およびＴ２とすると、この２層のコーティ
ング全体の透過率はＴ１×Ｔ２となり、上記のようにア
ーク源からの放射が反射鏡表面上のコーティングを往復
二回通過するので、アーク源からの放射が反射鏡表面上
のコーティングを透過した割合（透過係数）は（Ｔ１×
Ｔ２）×（Ｔ１×Ｔ２）すなわちＴ１の二乗とＴ２の二
乗との積として表すことができる。上記の試料板につい
ての測定値を用いて上述の計算を行った結果が、図２に
曲線Ｂとしてプロットされている。これは、反射鏡表面
上にＥＴ４およびＡＳ４０００のコーティングを設けた
反射鏡の減衰特性を模擬する。

【００１０】一番上の曲線である曲線Ａはアルミニウム
の保護コーティングとしてＥＴ４だけを用いた反射鏡の
特性を表しており、３００ｎｍより上では紫外線放射を
殆ど減衰したり吸収することがないことが示された。曲
線Ｂ、ＣおよびＤはＥＴ４で コーティングされた反射鏡
の上にそれぞれジーイー（ＧＥ）社のコーティング材料
ＡＳ４０００、ビー・ケミカル（Ｂｅｅ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ）社のコーティング材料ＬＳ１２３、およびビー・
ケミカル（Ｂｅｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社のコーティン
グ材料ＬＴＣ５０００の紫外線吸収コーティングをそな
えた反射鏡の特性を表している。曲線Ｂからすぐわかる
ように、ジーイー（ＧＥ）社のコーティング材料ＡＳ４
０００の場合は約３５０ｎｍより下の本質的にすべての
紫外線放射を吸収したのに対して、曲線Ｃで表されるビ
ー・ケミカル（Ｂｅｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社の一方の
コーティング材料ＬＳ１２３の場合は約３６０ｎｍより
下の殆どすべての紫外線放射を吸収し、曲線Ｄで表され
るビー・ケミカル（ＢｅｅＣｈｅｍｉｃａｌ）社の他方
のコーティング材料ＬＴＣ５０００の場合は約３８０ｎ
ｍより下の殆どすべての紫外線放射を吸収した。これに
より、反射表面、ポリカーボネートレンズの一方または
両方の上にこれらの三つのコーティングのいずれかを使
って初期性能を完全に満足する紫外線吸収コーティング
系を実現することによりレンズの劣化が避けられること
が示される。しかし、寿命試験の結果、１０００時間の
ランプ動作の後、ＬＴＣ５０００コーティング材料は黄
色になり、反射鏡からはがれ始めることが明らかになっ
た。２０００時間を超える寿命試験では、他の二つの材
料の好ましくない劣化は観測されなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射表面に紫外線吸収コーティングが施された
本発明の実施に有用なランプ装置の概略断面図である。

【図２】内側反射表面に紫外線吸収コーティングが施さ
れているが、レンズを設けて無い、図１の反射鏡に類似
した反射鏡を使用した場合の、透過係数（アーク源から
の放射が反射鏡表面上のコーティングを透過した割合）
と波長との関係を示すグラフである。

【図３】図１に示す型の小型アーク放電ランプの紫外線
スペクトル出力を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ランプ装置 １２ 反射鏡 １８ 前方投射端 ２２ アルミニウムのコーティング ２４ 紫外線吸収コーティング ２６ プラスチックレンズ ２８ 小型アーク放電ランプ ４２ レンズの内側表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−114201（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−148558（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射鏡、及び上記反射鏡の中に実装さ
   れ、紫外線放射と可視光放射の両方を放出するランプを
   含み、上記反射鏡が、上記反射鏡の前方へ上記放射を反
   射する金属の内部反射表面を有し、上記ランプから放出
   された紫外線放射を吸収する紫外線吸収材料を含有する
   コーティングが、上記反射表面と上記ランプの間で上記
   反射表面上に配置されていることを特徴とするランプ装
   置。
2. 【請求項２】 上記紫外線吸収コーティングが可視光放
   射を殆ど吸収せず、可視光放射に対してほぼ透明である
   請求項１記載のランプ装置。
3. 【請求項３】 上記ランプがアーク放電ランプまたは小
   型アーク放電ランプである請求項１記載のランプ装置。
4. 【請求項４】 反射鏡、及び上記反射鏡の中に実装さ
   れ、紫外線放射と可視光放射の両方を放出するランプを
   含み、上記反射鏡は、上記反射鏡の前方へ上記放射を反
   射する内部反射表面、前方光投射端、および上記前方光
   投射端に取り付けられたプラスチックレンズを有し、上
   記レンズは上記紫外線放射で劣化する光透過プラスチッ
   クで作られており、上記ランプから放出された紫外線放
   射を吸収する紫外線吸収材料を含有するコーティング
   が、上記反射表面と上記ランプの間で上記反射表面上に
   配置されていると共に、上記ランプに面している上記レ
   ンズの内面上に配置されていることを特徴とするランプ
   装置。