JP4185408B2 - Light reflection structure of the lamp - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプから照射される光を所望の配光に制御するランプの光反射構造に関し、特に、発光管からの光を前方に反射するリフレクターを備えたランプの反射構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクター等の光学機器、自動車、各種製造装置、設備や施設の照明等のためのランプとして、ショートアーク放電灯、白熱灯、ＬＥＤ、レーザー、ファイバー光源等が使用されている。
【０００３】
図６は、液晶プロジェクターに使用される従来のランプの光反射構造を示しており、この場合のランプは高圧水銀灯である。この高圧水銀灯は、前後方向に設けられたＸ軸に沿って支持された発光管１と、発光管１の周りに設けられたリフレクター２とを備え、発光管１は２００Ｗ程度の出力で、直径は約１０ｍｍ程度である。そして、発光管１の中央部分には発光部３が形成され、発光部３内には希ガス、発光物質、及び水銀が封入されていると共に一対の電極４，５が前後方向に所定の間隔を隔てて対向して配置されている。また、リフレクター２は前方に向かって広がりを有する形状を成し、その内面には放物面より構成された反射面６が形成され、反射面６で反射した光がＸ軸に沿って平行に前方に照射されるようになっている。一般的に、リフレクター２の反射面６がこのような放物面で構成されている場合、その反射面６の形状は、反射面６の仮想延長面６’とＸ軸との交点を原点Ｏ、Ｘ軸に垂直な軸をＹ軸とし、原点Ｏから発光点Ｐまでの距離をＦ（ｍｍ）とすると、
ｘ＝ｙ２／（４×Ｆ） （１）
により求められる。
【０００４】
また、この場合、前記高圧水銀灯の有効照射範囲は、図７に示されているように、上下方向にそれぞれ約５０°程度であるから、このような高圧水銀灯において、発光部３内の発光点Ｐで発生した光をすべて、リフレクター２の反射面６に照射させ、且つ反射面６により反射した平行光が発光管１に干渉しないようにするためには、Ｆの値は７ｍｍ程度必要となる。そこで、この値を上式（１）に代入して求めた方程式と図７の照度分布図とから、リフレクター２の反射面６の形状を求めると、前端開口部の幅Ｄは少なくとも７５ｍｍ程度必要となる。したがって、この場合には、光の利用効率を落とさずに液晶プロジェクターの小型化を図ることができないといった欠点があった。
【０００５】
このような欠点を解消するため、従来、図８に示すように、発光部３の前側ガラス表面に光反射皮膜７を設け、発光部３内の発光点Ｐから前方に照射された光を光反射皮膜７により発光点Ｐに戻すことにより、リフレクター２の反射面６に照射される光の範囲を制御し、リフレクター２を小型化する技術が知られている。
【０００６】
この場合、発光点Ｐからの光を光反射皮膜７により正確に発光点Ｐに戻すためには、光反射皮膜７を設けた発光部３の前側部分を、発光点Ｐを中心とした完全な球面に形成させ、且つその部分の肉厚を均一にする必要がある。しかしながら、発光部３は、その製造工程上、精度の高い加工が難しく、また、非常に高温となるため、光反射皮膜７を設けた場合、発光管１の寿命に悪影響を与え、さらに、光反射皮膜７自体も反射特性の早期劣化が避けられないといった問題があった。
【０００７】
そこで、従来、図９に示すように、発光部３の前側部分の周囲にフロント反射体８を設け、発光部３内の発光点Ｐから前方に照射された光をフロント反射体８により発光点Ｐに戻すことにより、リフレクター２の反射面６に照射される光の範囲を制御し、リフレクター２を小型化する技術が知られている。（例えば、非特許文献１参照）
この場合、リフレクター２の反射面６において反射した平行光が、フロント反射体８に干渉しないようにするためには、上式（１）におけるＦの値を大きく設定する必要がある。すなわち、フロント反射体８の反射面半径を８ｍｍ、肉厚を２ｍｍ、発光点Ｐの有効照射範囲を上下方向にそれぞれ約５０°程度とした場合、Ｆの値は１５ｍｍとなり、リフレクター２の前端開口部の幅Ｄは６０ｍｍ程度必要となる。したがって、フロント反射体８を設置することにより構成部品及び製造費が増加する割りには、製品の小型化に関して十分な効果を得ることができなかった。
【０００８】
さらに、従来、図１０に示すように、リフレクター２の反射面６を楕円面により構成させることも行われている。
【０００９】
一般的に、リフレクター２の反射面６を楕円面で構成し、反射面６で反射した光を前方で集光させる場合、楕円の中心点Ｏの座標を（x，y）＝（０，０）、発光点Ｐの座標を（x，y）＝（−ｃ，０）、焦点ｆの座標を（x，y）＝（ｃ，０）、ａを長軸半径、ｂを短軸半径とした場合、反射面６の形状は、
ｘ2／ａ2+ｙ2／ｂ2＝１ （２）
によって表され、焦点ｆとの関係は
ｃ2＝ｂ2−ａ2 （３）
となる。
【００１０】
そこで、例えば、a＝２５ｍｍ、ｂ＝４０ｍｍとすると、ｃ＝３１．２となるから、前記フロント反射体を設置しなかった場合、上下方向に約５０°の有効照射範囲を有する発光点Ｐからの光を無駄なく利用するためには、リフレクター２の前端開口部の幅は約５０ｍｍ必要となる。したがって、この場合も、リフレクターの小型化を十分に図ることができない。
【００１１】
さらに、従来、リフレクター２の反射面６を楕円面により構成させた上で、図９に示したように、発光部３の前側部分の周囲にフロント反射体（図１０では図示せず）を設け、発光点Ｐから前方に照射された光を前記フロント反射体により発光点Ｐに戻すことにより、リフレクター２の反射面６に照射される光の範囲を制御し、リフレクター２を小型化する技術も知られている。しかしながら、この場合、リフレクター２の反射面６からの反射光が前記フロント反射体に干渉しないようにするには、発光点Ｐをリフレクター２から十分に離す必要があるため、リフレクター２の前端開口部の幅はあまり小さくできず、小型化に関して殆んど効果が得られなかった。
【００１２】
【非特許文献１】
Journal of the Society for Information Display
Volume11, Number1, 2003, p.167-175
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記した従来のランプの光反射構造では、いずれも、光の利用効率を高く維持すると共にランプの小型化を図ることができなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化が可能なランプの光反射構造を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るランプの光反射構造は、前後方向の軸に沿って支持されたランプの発光管と、該発光管の発光点より前方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたフロント反射体と、前記発光管の発光点より後方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたリア反射体と、該リア反射体の周囲に設けられ、前記発光点からの光を前方に反射可能なリフレクターとを備えていることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、本発明に係るランプの光反射構造は、前記リフレクターの反射面は前記発光点からの光を前記前後方向の軸に沿って前方に反射可能な放物面により形成され、前記前後方向の軸から前記リフレクターの反射面の内側端部までの距離又は前記リア反射体の反射面の外側端部までの距離が前記前後方向の軸から前記フロント反射体の外側端部までの距離以上となるように構成されている。
【００１６】
また、前記リア反射体の反射面の周囲に前記リフレクターの反射面が連続して形成され、前記リフレクターの反射面は前記発光点からの光を前記前後方向の軸に沿って前方に反射可能な放物面により形成され、前記前後方向の軸から前記リア反射体の反射面の外側端部までの距離が前記前後方向の軸から前記フロント反射体の外側端部までの距離以上となるように構成されていてもよい。
【００１７】
さらに、前記フロント反射体の反射面の半径をｒ1、前記フロント反射体の外側端部での厚みをｔ1、前記発光点と前記フロント反射体の外側端部とを結ぶ線が前記発光点で前記前後方向の軸に直交する垂直軸と成す角度をθ1、前記発光点と前記リア反射体の反射面の外側端部とを結ぶ線が前記垂直軸と成す角度をθ2とした場合に、前記リア反射体の反射面の半径ｒ2が
ｒ2≧（ｒ1＋ｔ1）cosθ1／cosθ2
の式を満たすように構成されていてもよい。
【００１８】
さらにまた、前記フロント反射体の反射面の半径をｒ1、前記フロント反射体の外側端部での厚みをｔ1、前記発光点と前記フロント反射体の外側端部とを結ぶ線が前記発光点で前記前後方向の軸に直交する垂直軸と成す角度をθ1、前記発光点と前記リア反射体の反射面の外側端部とを結ぶ線が前記垂直軸と成す角度をθ2とした場合に、前記リフレクターの反射面を内側に延長した仮想反射面と前記前後方向の軸との交点から前記発光点までの距離Ｆが、
Ｆ≧［（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2+［｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2｝2+｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1｝2］１／２］／２
の式を満たすように構成されていてもよい。
【００１９】
さらに、前記リフレクターの反射面は、前記発光点からの光を反射させ、前方の焦点に集光可能な楕円面により形成され、前記フロント反射体は、前記リフレクターにより反射された光と干渉しないように形成されていてもよい。
【００２０】
このように、本発明に係るランプの光反射構造によれば、前記リフレクターで反射された平行光が前記フロント反射体に干渉することがなく、前記フロント反射体及び前記リア反射体により発光点から前記リフレクターの反射面への照射範囲が制限されるため、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るランプの光反射構造を示している。本実施の形態におけるランプは、石英ガラス製で前後方向のＸ軸に沿って支持された発光管１１と、発光管１１の中央部分に設けられた発光部１２より前方に設けられたフロント反射体１３と、前記発光部１２より後方に設けられたリア反射体１４と、リア反射体１４の周囲に設けられたリフレクター１５とから概略構成されている。発光管１１の発光部１２内には、希ガスと発光物質等が封入されていると共に一対の電極１６，１７が前後方向に所定の間隔を隔てて対向して配置されている。フロント反射体１３及びリア反射体１４の内面にはお互いに対向するように反射面１８，１９が形成されている。各反射面１８，１９はそれぞれ発光点Ｐを中心とした球面により形成され、発光点Ｐからの所定の照射範囲の光を発光点Ｐに戻すようになっている。また、リフレクター１５は前方に向かって広がりを有する形状を成し、リア反射体１４の反射面１９より外側の内面には反射面２０が形成され、反射面２０は放物面により構成されている。さらに、リフレクター１５及びフロント反射体１３は、前記Ｘ軸からリフレクター１５の反射面２０の内側端部までの距離ｄ１が前記Ｘ軸からフロント反射体１３の外側端部までの距離ｄ２以上となるように形成されている。これにより、リフレクター１５の反射面２０によって反射された平行光がフロント反射体１３に干渉しないようになっている。
【００２３】
次に、上記第１の実施の形態に係るランプの光反射構造の作用を説明する。
【００２４】
図１において矢印で示されているように、発光部１２の発光点Ｐから前方に照射された光のうち、所定の照射範囲の光は、フロント反射体１３の反射面１８に反射し、発光点Ｐに戻った後、リア反射体１４との間で反射を繰り返す。また、発光点Ｐから後方に照射された光のうち、所定の照射範囲の光は、リア反射体１４の反射面１９に反射し、発光点Ｐに戻った後、フロント反射体１４との間で反射を繰り返す。このように、発光点Ｐからの所定の照射範囲の光は各反射体１３，１４間で反射を繰り返し、その間に、発光部１２内の電極１６，１７や発光物質等と衝突し、やがて、各反射体１３，１４で囲まれた空間２１の外へ照射される。そして、その光はリフレクター１５の反射面２０により反射され、Ｘ軸に沿って前方に平行光として照射される。一方、発光点Ｐから直接、前記空間２１の外へ照射された光はリフレクター１５の反射面２０に反射後、Ｘ軸に沿って前方に平行光として照射される。この時、前記Ｘ軸からリフレクター１５の反射面２０の内側端部までの距離ｄ１が前記Ｘ軸からフロント反射体１３の外側端部までの距離ｄ２以上となるように形成されているため、リフレクター１５の反射面２０で反射された平行光がフロント反射体１３に干渉することはない。また、フロント反射体１３及びリア反射体１４により、発光点Ｐからリフレクター１５の反射面２０への照射範囲が制限されるため、リフレクター１５の前方への延出長を短縮することができる。したがって、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化を図ることができる。
【００２５】
なお、上記第１の実施の形態において、図２に示されているように、リア反射体１４をリフレクター１５と一体化し、リア反射体１４の反射面１９の周囲にリフレクター１５の反射面２０が連続して形成されるようにしてもよい。この場合、リフレクター１５及びフロント反射体１３は、前記Ｘ軸からリア反射体１４の反射面１９の外側端部までの距離、すなわち、リフレクター１５の反射面２０の内側端部までの距離ｄ１が前記Ｘ軸からフロント反射体１３の外側端部までの距離ｄ２以上となるように形成されている。これにより、リフレクター１５の反射面２０により反射された平行光がフロント反射体１３に干渉しないようになっている。
【００２６】
次に、リフレクター１５の反射面２０により反射された平行光がフロント反射体１３に干渉しないための条件を、より具体的に、説明する。
【００２７】
図２に示されているように、フロント反射体１３の反射面１８の半径をｒ1、フロント反射体１３の外側端部での厚みをｔ1、発光点Ｐとフロント反射体１３の外側端部とを結ぶ線が発光点ＰにおいてＸ軸に直交するＹ軸と成す角度をθ1、発光点Ｐとリア反射体１４の反射面１９の外側端部とを結ぶ線がＹ軸と成す角度をθ2とすると、フロント反射体１３の端部座標（ｘ1，ｙ1）は、
ｘ1＝（ｒ1＋ｔ1）sinθ1 （４）
ｙ1＝（ｒ1＋ｔ1）cosθ1 （５）
で表される。
【００２８】
一方、リア反射体１４の端部座標を（ｘ2，ｙ2）は、リア反射体１４の反射面１９の半径をｒ2とすると、
ｘ2＝ｒ2sinθ2 （６）
ｙ2＝ｒ2cosθ2 （７）
で表される。
【００２９】
また、リフレクター１５により反射した平行光がフロント反射体１３に干渉しないためには、
ｙ2≧ｙ1 （８）
を満たすことが必要である。そこで、この式(８)に上式(５)及び（７）を代入して、整理すると、
ｒ2≧（ｒ1＋ｔ1）cosθ1／cosθ2 （９）
となる。したがって、リア反射体１４の反射面１９の半径ｒ2が、この式(９)を満たせば、リフレクター１５により反射した平行光がフロント反射体１３に干渉しないことが分かる。
【００３０】
一般的に、リフレクター１５の反射面２０の内側への仮想延長面２０’とＸ軸との交点を原点Ｏとし、原点Ｏから発光点Ｐまでの距離をＦとした場合に、原点Ｏを通過する放物線は、
ｘ＝ｙ２／（４×Ｆ） （１０）
により表される。したがって、リア反射体１４の前記端部座標（ｘ2，ｙ2）を通過する放物線のＦの値は、
(Ｆ−ｘ2)＝ｙ2 2／（４×Ｆ) （１１）
を整理した次式
Ｆ2−ｘ2Ｆ−ｙ2 2／４＝０ （１２）
を解くことによって求められる。ここで、二次方程式aｘ2＋ｂx＋c＝０の解は、ｘ＝｛−ｂ±（ｂ2−４ａｃ）1 ／ 2｝／２ａであるから、
Ｆ＝｛ｘ2＋（ｘ2 2＋ｙ2 2）1 ／ 2｝／２ （１３）
となる。そして、ｙ2＝ｙ1の場合、上式（６）、（７）より
ｘ2＝ｙ２tanθ2＝ｙ1tanθ2＝（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2 （１４）
また、上式（５）より
ｙ2＝ｙ1＝（ｒ1＋ｔ1）cosθ1 （１５）
となるから、式(１４)、(１５)を式（１３）に代入すると、
Ｆ＝［（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2+［｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2｝2+｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1｝2］１／２］／２ （１６）
となる。
【００３１】
すなわち、前記Ｆの値が、
Ｆ≧［（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2+［｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2｝2+｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1｝2］１／２］／２ （１７）
を満たしていれば、リフレクター１５により反射した平行光がフロント反射体１３に干渉しないことが分かる。
【００３２】
したがって、リア反射体１４の反射面１９の半径ｒ2が、ｒ2＝（ｒ1＋ｔ1）cosθ1／cosθ2となり、原点Ｏから発光点Ｐまでの距離Ｆが、式(１６)により算出された時に、最もコンパクトなリフレクター１５となることが分かる。
【００３３】
例えば、フロント反射体１３の反射面１８の半径ｒ1＝８ｍｍ、フロント反射体１３の端部での厚みｔ1＝２ｍｍ、前記角度θ1＝２０°、前記角度をθ2＝１５°とした場合、リフレクター１５により反射された平行光がフロント反射体１３に干渉しないためには、リア反射体１４の反射面１９の半径ｒ2は、上式（９）により、
ｒ2≧（ｒ1＋ｔ1）cosθ1／cosθ2＝（８＋２）cos２０°／cos１５°≒９．７３ｍｍとなる。
【００３４】
また、その時の前記Ｆの値は、上式（１６）により、
Ｆ＝［（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2+［｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2｝2+｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1｝2］１／２］／２＝［（８＋２）cos２０°tan１５°+［｛（（８＋２）cos２０°tan１５°）2+｛（８＋２）cos２０°｝2］１／２］／２≒６．１２ｍｍとなる。
【００３５】
次に、リフレクター１５の反射面２０の前端部のＸ，Ｙ座標を（ｘ３，ｙ３）とすると、ｘ３＝ｙ３ｔａｎθ1＝ｙ３ｔａｎ２０°となるから、この関係式と前記Ｆの値（６．１２ｍｍ）を上式（１０）に代入して、方程式を解くと、ｙ３≒１７．４７ｍｍとなり、リフレクター１５の前端開口部の幅は約３５ｍｍとなる。したがって、リフレクター１５を非常に小さくでき、リフレクター１５で反射した光がフロント反射体１３に干渉することもないから、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化を図ることができる。
【００３６】
次に、図３を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係るランプの光反射構造について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、説明の簡略化のため、図３中、図１及び図２と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態では、リフレクター３１の反射面３２は楕円面により構成されている。また、リア反射体３３はリフレクター３１と一体化され、リア反射体３３の反射面３４の周囲にリフレクター３１の反射面３２が連続して形成されるようになっている。
【００３８】
すでに説明したように、リフレクター３１の反射面３２を楕円面で構成し、反射面３２で反射した光を前方で集光させる場合、楕円の中心点Ｏの座標を（x，y）＝（０，０）、発光点Ｐの座標を（x，y）＝（−ｃ，０）、焦点ｆの座標を（x，y）＝（ｃ，０）、ａを長軸半径、ｂを短軸半径とした場合、反射面３２の形状は、
ｘ2／ａ2+ｙ2／ｂ2＝１
により求められ、焦点ｆとの関係は
ｃ2＝ｂ2−ａ2
となる。
【００３９】
今、仮に、発光点ＰをＸ，Ｙ座標の原点とし、フロント反射体１３の反射面１８の半径をｒ1、フロント反射体１３の外側端部での厚みをｔ1、発光点Ｐとフロント反射体１３の外側端部とを結ぶ線がＹ軸と成す角度をθ1、発光点Ｐとリア反射体１４の反射面１９の外側端部とを結ぶ線がＹ軸と成す角度をθ2とすると、フロント反射体１３の後端部の座標（ｘ1，ｙ1）は、
ｘ1＝（ｒ1＋ｔ1）sinθ1 （１８）
ｙ1＝（ｒ1＋ｔ1）cosθ1 （１９）
により表される。
【００４０】
また、楕円の焦点ｆからフロント反射体１３への接線がＸ軸と成す角度θ0は、tanθ0＝ｙ1／（２ｃ−ｘ1）であるから、θ0＝tan-1｛ｙ1／（２ｃ−ｘ1）｝によって求められる
そして、楕円の焦点の一つが原点である場合の楕円の方程式は、一般的に、ｂ2／｛ａ−（ａ2−ｂ2）１／２cosθ｝により表されるから、焦点ｆからフロント反射体１３への接線のリフレクター３１の反射面３２までの距離Ｓは、Ｓ＝ｂ2／｛ａ−（ａ2−ｂ2）１／２cosθ０｝によって求められる。
【００４１】
さらに、発光点ＰがＸ，Ｙ座標の原点である場合の点Ｓの座標（ｘ2，ｙ2）はｘ2＝Ｓcosθ0−２ｃ （２０）
ｙ2＝Ｓsinθ0 （２１）
となるから、リア反射体３３の最小半径ｒ2は、ｒ2＝（ｘ2 2＋ｙ2 2）１／２＝｛（Ｓcosθ0−２ｃ）2＋（Ｓsinθ0）2｝１／２によって求められる。
【００４２】
さらにまた、発光点Ｐとリア反射体３３の反射面３４の外側端部とを結ぶ線がＹ軸と成す角θ2は、θ2＝tan-1（ｘ2／ｙ2）＝tan-1｛（Ｓcosθ0−２ｃ）／（Ｓsinθ0）｝となる。
【００４３】
すなわち、ｒ2≧｛（Ｓcosθ0−２ｃ）2＋（Ｓsinθ0）2｝１／２、及びθ2≦tan-1｛（Ｓcosθ0−２ｃ）／（Ｓsinθ0）｝を満たしていれば、リフレクター３１において反射された光がフロント反射体１３に干渉しないことが分かる。さらに、ｒ2＝｛（Ｓcosθ0−２ｃ）2＋（Ｓsinθ0）2｝１／２、及びθ2＝tan-1｛（Ｓcosθ0−２ｃ）／（Ｓsinθ0）｝を満たした場合に、リフレクター３１が最もコンパクトになることが分かる。したがって、この場合にも、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化を図ることができる。
【００４４】
なお、本発明は、放電灯での使用に限定されるものではなく、図４に示されているように、他の光源５１等にも適用可能である。
【００４５】
また、図５に示されているように、発光管４１の発光部４２の肉厚が均一でなく、レンズ効果を有するため、発光部４２で光が屈折される場合、見かけ上の発光点Ｐの位置と実際の発光点Ｐの位置とが異なるが、フロント反射体４３及びリア反射体４４の各反射面４５，４６の曲率を、その屈折した光と一致させることにより、反射光を発光点Ｐに戻すことができる。
【００４６】
さらに、フロント反射体、リア反射体、及びリフレクターに、特定波長の光を選択的に反射する多層膜をコーティングすることにより、それぞれの反射面で反射した光のスペクトル分布を任意に設定することもできる。
【００４７】
さらにまた、フロント反射体、リア反射体、及びリフレクターの各反射面の材質はガラスに限定されるものではなく、金属、樹脂、セラミック等、他の材質であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、光の利用効率を高く維持しつつ、ランプの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の別の実施例を示す断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】 本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図５】 本発明のさらに別の実施例を示す断面図である。
【図６】 従来例を示す断面図である。
【図７】 高圧水銀灯の照度分布図である。
【図８】 別の従来例を示す断面図である。
【図９】 さらに別の従来例を示す断面図である。
【図１０】 さらに別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 発光管
１３ フロント反射体
１４ リア反射体
１５ リフレクター
１８ 反射面
１９ 反射面
２０ 反射面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light reflecting structure of a lamp that controls light emitted from the lamp to a desired light distribution, and more particularly, to a reflecting structure of a lamp including a reflector that reflects light from an arc tube forward.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, short arc discharge lamps, incandescent lamps, LEDs, lasers, fiber light sources, and the like are used as lamps for optical devices such as projectors, automobiles, various manufacturing apparatuses, facilities and facilities.
[0003]
FIG. 6 shows a light reflecting structure of a conventional lamp used in a liquid crystal projector, and the lamp in this case is a high-pressure mercury lamp. This high-pressure mercury lamp includes an arc tube 1 supported along the X-axis provided in the front-rear direction, and a reflector 2 provided around the arc tube 1, and the arc tube 1 has an output of about 200 W and a diameter of about 200 W. Is about 10 mm. A light emitting portion 3 is formed in the central portion of the arc tube 1, and a rare gas, a light emitting substance, and mercury are enclosed in the light emitting portion 3, and a pair of electrodes 4 and 5 are spaced apart from each other at a predetermined interval. Are arranged opposite to each other. The reflector 2 has a shape that expands toward the front, and a reflection surface 6 composed of a paraboloid is formed on the inner surface thereof, and the light reflected by the reflection surface 6 is parallel along the X axis. It is designed to irradiate forward. In general, when the reflecting surface 6 of the reflector 2 is formed of such a paraboloid, the shape of the reflecting surface 6 is the origin O at the intersection of the virtual extension surface 6 ′ of the reflecting surface 6 and the X axis. If the axis perpendicular to the X axis is the Y axis and the distance from the origin O to the light emitting point P is F (mm),
x = y 2 / (4 × F) (1)
Is required.
[0004]
In this case, the effective irradiation range of the high-pressure mercury lamp is about 50 ° in the vertical direction, as shown in FIG. In order to irradiate all the light generated by P onto the reflecting surface 6 of the reflector 2 and prevent the parallel light reflected by the reflecting surface 6 from interfering with the arc tube 1, the value of F needs to be about 7 mm. . Therefore, when the shape of the reflecting surface 6 of the reflector 2 is obtained from the equation obtained by substituting this value into the above equation (1) and the illuminance distribution diagram of FIG. 7, the width D of the front end opening is required to be at least about 75 mm. It becomes. Therefore, in this case, there is a drawback that the liquid crystal projector cannot be reduced in size without reducing the light use efficiency.
[0005]
In order to eliminate such drawbacks, conventionally, as shown in FIG. 8, a light reflecting film 7 is provided on the front glass surface of the light emitting unit 3, and the light irradiated forward from the light emitting point P in the light emitting unit 3 is light. A technique for reducing the size of the reflector 2 by controlling the range of light irradiated on the reflecting surface 6 of the reflector 2 by returning to the light emitting point P by the reflecting film 7 is known.
[0006]
In this case, in order to accurately return the light from the light emitting point P to the light emitting point P by the light reflecting film 7, the front side portion of the light emitting unit 3 provided with the light reflecting film 7 is completely centered around the light emitting point P. It is necessary to form a spherical surface and make the thickness of the portion uniform. However, since the light emitting unit 3 is difficult to process with high accuracy in the manufacturing process and becomes extremely high temperature, when the light reflecting film 7 is provided, the life of the arc tube 1 is adversely affected. The reflective coating 7 itself also has a problem that early deterioration of the reflection characteristics is unavoidable.
[0007]
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 9, a front reflector 8 is provided around the front portion of the light emitting unit 3, and light irradiated forward from the light emitting point P in the light emitting unit 3 is emitted by the front reflector 8. A technique for reducing the size of the reflector 2 by controlling the range of light irradiated to the reflecting surface 6 of the reflector 2 by returning to P is known. (For example, see Non-Patent Document 1)
In this case, in order to prevent the parallel light reflected by the reflecting surface 6 of the reflector 2 from interfering with the front reflector 8, it is necessary to set a large value of F in the above equation (1). That is, when the reflecting surface radius of the front reflector 8 is 8 mm, the thickness is 2 mm, and the effective irradiation range of the light emitting point P is about 50 ° in the vertical direction, the value of F is 15 mm, and the front end opening of the reflector 2 is opened. The width D of the part is required to be about 60 mm. Therefore, a sufficient effect cannot be obtained in terms of downsizing of the product, although the component parts and the manufacturing cost are increased by installing the front reflector 8.
[0008]
Furthermore, conventionally, as shown in FIG. 10, the reflecting surface 6 of the reflector 2 is configured by an elliptical surface.
[0009]
In general, when the reflecting surface 6 of the reflector 2 is composed of an ellipsoid and the light reflected by the reflecting surface 6 is collected in front, the coordinates of the center point O of the ellipse are (x, y) = (0, 0). ), The coordinates of the light emitting point P are (x, y) = (− c, 0), the coordinates of the focal point f are (x, y) = (c, 0), a is the major axis radius, and b is the minor axis radius. In this case, the shape of the reflecting surface 6 is
x 2 / a 2 + y 2 / b 2 = 1 (2)
And the relationship with the focus f is c 2 = b 2 −a 2 (3)
It becomes.
[0010]
Therefore, for example, if a = 25 mm and b = 40 mm, c = 31.2. Therefore, when the front reflector is not installed, the light emitting point P has an effective irradiation range of about 50 ° in the vertical direction. In order to use this light without waste, the width of the front end opening of the reflector 2 needs to be about 50 mm. Therefore, also in this case, the reflector cannot be sufficiently downsized.
[0011]
Furthermore, conventionally, after the reflecting surface 6 of the reflector 2 is configured by an elliptical surface, as shown in FIG. 9, a front reflector (not shown in FIG. 10) is provided around the front portion of the light emitting unit 3. In addition, a technique for controlling the range of the light irradiated on the reflecting surface 6 of the reflector 2 by returning the light irradiated forward from the light emitting point P to the light emitting point P by the front reflector and reducing the size of the reflector 2 is also available. Are known. However, in this case, in order to prevent the reflected light from the reflecting surface 6 of the reflector 2 from interfering with the front reflector, the light emitting point P needs to be sufficiently separated from the reflector 2, and therefore the front end opening of the reflector 2 The width of can not be made very small, and almost no effect was obtained with respect to miniaturization.
[0012]
[Non-Patent Document 1]
Journal of the Society for Information Display
Volume11, Number1, 2003, p.167-175
[Problems to be solved by the invention]
As described above, none of the conventional light reflecting structures of the lamps described above can maintain high light utilization efficiency and reduce the size of the lamp.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a light reflecting structure of a lamp capable of reducing the size of the lamp while maintaining high light use efficiency.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The light reflecting structure of a lamp according to the present invention includes a light emitting tube of a lamp supported along an axis in the front-rear direction, a light emitting point of the light emitting tube, and a light having a predetermined irradiation range from the light emitting point. A front reflector formed so as to return the light emitting point to the light emitting point, and a rear reflection provided behind the light emitting point of the arc tube and configured to return light within a predetermined irradiation range from the light emitting point to the light emitting point. And a reflector provided around the rear reflector and capable of reflecting light from the light emitting point forward.
[0015]
Preferably, in the light reflecting structure of the lamp according to the present invention, the reflecting surface of the reflector is formed by a parabolic surface capable of reflecting light from the light emitting point forward along the longitudinal axis, and the longitudinal direction. The distance from the axis of the reflector to the inner end of the reflecting surface of the reflector or the distance from the outer end of the reflecting surface of the rear reflector is equal to or greater than the distance from the axis in the front-rear direction to the outer end of the front reflector. It is comprised so that it may become.
[0016]
In addition, a reflective surface of the reflector is continuously formed around a reflective surface of the rear reflector, and the reflective surface of the reflector can reflect light from the light emitting point forward along the axis in the front-rear direction. A parabolic surface is formed so that the distance from the front-rear axis to the outer end of the reflection surface of the rear reflector is equal to or greater than the distance from the front-rear axis to the outer end of the front reflector. It may be configured.
[0017]
Furthermore, the radius of the reflecting surface of the front reflector is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector is t 1 , and a line connecting the light emitting point and the outer end of the front reflector is the light emitting point. Where θ 1 is an angle formed with a vertical axis orthogonal to the axis in the front-rear direction, and θ 2 is an angle formed by a line connecting the light emitting point and the outer end of the reflection surface of the rear reflector with the vertical axis. Further, the radius r 2 of the reflection surface of the rear reflector is r 2 ≧ (r 1 + t 1 ) cos θ 1 / cos θ 2
It may be configured to satisfy the following formula.
[0018]
Furthermore, the radius of the reflection surface of the front reflector is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector is t 1 , and a line connecting the light emitting point and the outer end of the front reflector is the light emission. An angle between the point and the vertical axis perpendicular to the longitudinal axis is θ 1 , and an angle between a line connecting the light emitting point and the outer end of the reflection surface of the rear reflector and the vertical axis is θ 2 . In this case, the distance F from the intersection of the virtual reflecting surface extending inward with the reflecting surface of the reflector and the longitudinal axis to the light emitting point is:
F ≧ [(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 + [{(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 } 2 + {(r 1 + t 1 ) cos θ 1 } 2 ] 1/2 ] / 2
It may be configured to satisfy the following formula.
[0019]
Furthermore, the reflecting surface of the reflector is formed by an elliptical surface that reflects light from the light emitting point and can be collected at the front focal point, so that the front reflector does not interfere with the light reflected by the reflector. It may be formed.
[0020]
Thus, according to the light reflecting structure of the lamp according to the present invention, the parallel light reflected by the reflector does not interfere with the front reflector, and the light is reflected from the light emitting point by the front reflector and the rear reflector. Since the irradiation range to the reflecting surface of the reflector is limited, it is possible to reduce the size of the lamp while maintaining high light use efficiency.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 shows a light reflecting structure of a lamp according to the first embodiment of the present invention. The lamp in this embodiment is made of quartz glass and supported along the X axis in the front-rear direction, and a front reflector provided in front of the light emitting portion 12 provided in the central portion of the light emitting tube 11. 13, a rear reflector 14 provided behind the light emitting unit 12, and a reflector 15 provided around the rear reflector 14. In the light emitting portion 12 of the arc tube 11, a rare gas, a luminescent material, and the like are sealed, and a pair of electrodes 16 and 17 are disposed facing each other with a predetermined interval in the front-rear direction. Reflecting surfaces 18 and 19 are formed on the inner surfaces of the front reflector 13 and the rear reflector 14 so as to face each other. Each of the reflection surfaces 18 and 19 is formed by a spherical surface centered on the light emitting point P, and returns light within a predetermined irradiation range from the light emitting point P to the light emitting point P. In addition, the reflector 15 has a shape that expands toward the front, a reflection surface 20 is formed on the inner surface outside the reflection surface 19 of the rear reflector 14, and the reflection surface 20 is configured by a parabolic surface. . Further, the reflector 15 and a front reflector 13, the X-axis from the reflector 15 a distance d 2 than the distance d 1 to the inner end of the reflecting surface 20 to the outer end of the front reflector 13 from the X axis and It is formed to become. Thereby, the parallel light reflected by the reflecting surface 20 of the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13.
[0023]
Next, the operation of the light reflecting structure of the lamp according to the first embodiment will be described.
[0024]
As indicated by an arrow in FIG. 1, among the light irradiated forward from the light emitting point P of the light emitting unit 12, light in a predetermined irradiation range is reflected on the reflecting surface 18 of the front reflector 13 to emit light. After returning to the point P, reflection with the rear reflector 14 is repeated. Of the light irradiated backward from the light emitting point P, the light in a predetermined irradiation range is reflected on the reflecting surface 19 of the rear reflector 14, returns to the light emitting point P, and then between the front reflector 14. Repeat the reflection. As described above, the light in the predetermined irradiation range from the light emitting point P is repeatedly reflected between the reflectors 13 and 14 and collides with the electrodes 16 and 17 in the light emitting unit 12 and the light emitting substance in the meantime. The light is irradiated outside the space 21 surrounded by the reflectors 13 and 14. And the light is reflected by the reflective surface 20 of the reflector 15, and is irradiated as parallel light ahead along the X-axis. On the other hand, the light irradiated directly from the light emitting point P to the outside of the space 21 is reflected by the reflecting surface 20 of the reflector 15 and then irradiated forward as parallel light along the X axis. At this time, the distance d 1 from the X axis to the inner end of the reflecting surface 20 of the reflector 15 is set to be equal to or greater than the distance d 2 from the X axis to the outer end of the front reflector 13. The parallel light reflected by the reflecting surface 20 of the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13. Moreover, since the irradiation range from the light emitting point P to the reflecting surface 20 of the reflector 15 is limited by the front reflector 13 and the rear reflector 14, the length of the reflector 15 extending forward can be shortened. Accordingly, it is possible to reduce the size of the lamp while maintaining high light use efficiency.
[0025]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the rear reflector 14 is integrated with the reflector 15, and the reflecting surface 20 of the reflector 15 is provided around the reflecting surface 19 of the rear reflector 14. You may make it form continuously. In this case, the reflector 15 and the front reflector 13 have a distance d 1 from the X-axis to the outer end of the reflecting surface 19 of the rear reflector 14, that is, a distance d 1 to the inner end of the reflecting surface 20 of the reflector 15. A distance d 2 or more from the X axis to the outer end of the front reflector 13 is formed. Thereby, the parallel light reflected by the reflecting surface 20 of the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13.
[0026]
Next, conditions for preventing the parallel light reflected by the reflecting surface 20 of the reflector 15 from interfering with the front reflector 13 will be described more specifically.
[0027]
As shown in FIG. 2, the radius of the reflection surface 18 of the front reflector 13 is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector 13 is t 1 , the light emitting point P and the outer end of the front reflector 13. The angle between the line connecting the light emitting point P and the Y axis perpendicular to the X axis at the light emitting point P is θ 1 , and the angle between the line connecting the light emitting point P and the outer end of the reflecting surface 19 of the rear reflector 14 is formed with the Y axis. Is θ 2 , the end coordinates (x 1 , y 1 ) of the front reflector 13 are
x 1 = (r 1 + t 1 ) sin θ 1 (4)
y 1 = (r 1 + t 1 ) cos θ 1 (5)
It is represented by
[0028]
On the other hand, when the end coordinates of the rear reflector 14 are (x 2 , y 2 ) and the radius of the reflection surface 19 of the rear reflector 14 is r 2 ,
x 2 = r 2 sin θ 2 (6)
y 2 = r 2 cosθ 2 (7)
It is represented by
[0029]
Moreover, in order for the parallel light reflected by the reflector 15 not to interfere with the front reflector 13,
y 2 ≧ y 1 (8)
It is necessary to satisfy. Therefore, by substituting the above equations (5) and (7) into this equation (8),
r 2 ≧ (r 1 + t 1 ) cos θ 1 / cos θ 2 (9)
It becomes. Therefore, it can be understood that the parallel light reflected by the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13 if the radius r 2 of the reflecting surface 19 of the rear reflector 14 satisfies this equation (9).
[0030]
Generally, when the intersection point between the X-axis and the virtual extension surface 20 ′ inside the reflecting surface 20 of the reflector 15 is the origin O, and the distance from the origin O to the light emitting point P is F, it passes through the origin O. The parabola to be
x = y 2 / (4 × F) (10)
It is represented by Therefore, the value of F of the parabola passing through the end coordinates (x 2 , y 2 ) of the rear reflector 14 is
(F−x 2 ) = y 2 2 / (4 × F) (11)
Following equation was organized F 2 -x 2 F-y 2 2/4 = 0 (12)
Is obtained by solving Here, a solution of the quadratic equation ax 2 + bx + c = 0 are, x = {- b ± ( b 2 -4ac) 1/2} / a because 2a,
F = {x 2 + (x 2 2 + y 2 2) 1/2} / 2 (13)
It becomes. When y 2 = y 1 , x 2 = y 2 tan θ 2 = y 1 tan θ 2 = (r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 (14) from the above equations (6) and (7)
From the above equation (5), y 2 = y 1 = (r 1 + t 1 ) cos θ 1 (15)
Therefore, when substituting Equations (14) and (15) into Equation (13),
F = [(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 + [{(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 } 2 + {(r 1 + t 1 ) cos θ 1 } 2 ] 1/2 ] / 2 (16)
It becomes.
[0031]
That is, the value of F is
F ≧ [(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 + [{(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 } 2 + {(r 1 + t 1 ) cos θ 1 } 2 ] 1/2 ] / 2 (17)
If it is satisfied, it can be seen that the parallel light reflected by the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13.
[0032]
Therefore, the radius r 2 of the reflecting surface 19 of the rear reflector 14 is r 2 = (r 1 + t 1 ) cos θ 1 / cos θ 2 , and the distance F from the origin O to the light emitting point P is calculated by the equation (16). When it is done, it can be seen that it becomes the most compact reflector 15.
[0033]
For example, the radius r 1 = 8 mm of the reflecting surface 18 of the front reflector 13, the thickness t 1 = 2 mm at the end of the front reflector 13, the angle θ 1 = 20 °, and the angle θ 2 = 15 °. If, in order to parallel light reflected by the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13, the radius r 2 of the reflective surface 19 of the rear reflector 14, from the above equation (9),
r 2 ≧ (r 1 + t 1 ) cos θ 1 / cos θ 2 = (8 + 2) cos 20 ° / cos 15 ° ≈9.73 mm.
[0034]
Further, the value of F at that time is given by the above equation (16).
F = [(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 + [{(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 } 2 + {(r 1 + t 1 ) cos θ 1 } 2 ] 1/2 ] / 2 = [( 8 + 2) cos 20 ° tan 15 ° + [{((8 + 2) cos 20 ° tan 15 °) 2 + {(8 + 2) cos 20 °} 2 ] 1/2 ] /2≈6.12 mm.
[0035]
Next, if the X and Y coordinates of the front end portion of the reflecting surface 20 of the reflector 15 are (x 3 , y 3 ), x 3 = y 3 tan θ 1 = y 3 tan 20 °. When the value (6.12 mm) is substituted into the above equation (10) and the equation is solved, y 3 ≈17.47 mm, and the width of the front end opening of the reflector 15 is about 35 mm. Therefore, the reflector 15 can be made very small, and the light reflected by the reflector 15 does not interfere with the front reflector 13, so that the lamp can be miniaturized while maintaining high light use efficiency.
[0036]
Next, a light reflecting structure of a lamp according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same configurations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 in FIG.
[0037]
In the present embodiment, the reflecting surface 32 of the reflector 31 is an elliptical surface. The rear reflector 33 is integrated with the reflector 31, and the reflection surface 32 of the reflector 31 is continuously formed around the reflection surface 34 of the rear reflector 33.
[0038]
As already described, when the reflecting surface 32 of the reflector 31 is an elliptical surface and the light reflected by the reflecting surface 32 is collected forward, the coordinates of the center point O of the ellipse are (x, y) = (0 , 0), the coordinates of the light emitting point P are (x, y) = (− c, 0), the coordinates of the focal point f are (x, y) = (c, 0), a is the major axis radius, and b is the minor axis. In the case of a radius, the shape of the reflecting surface 32 is
x 2 / a 2 + y 2 / b 2 = 1
And the relationship with the focus f is c 2 = b 2 −a 2
It becomes.
[0039]
Now, suppose that the light emitting point P is the origin of the X and Y coordinates, the radius of the reflecting surface 18 of the front reflector 13 is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector 13 is t 1 , and the light emitting point P and the front The angle formed by the line connecting the outer end of the reflector 13 with the Y axis is θ 1 , and the angle formed by the line connecting the light emitting point P and the outer end of the reflecting surface 19 of the rear reflector 14 with the Y axis is θ 2. Then, the coordinates (x 1 , y 1 ) of the rear end of the front reflector 13 are
x 1 = (r 1 + t 1 ) sin θ 1 (18)
y 1 = (r 1 + t 1 ) cos θ 1 (19)
It is represented by
[0040]
Further, the angle θ 0 formed by the tangent line from the focal point f of the ellipse to the front reflector 13 and the X axis is tan θ 0 = y 1 / (2c−x 1 ), so θ 0 = tan −1 {y 1 / (2c−x 1 )} and the ellipse equation where one of the focal points of the ellipse is the origin is generally b 2 / {a− (a 2 −b 2 ) 1/2 cos θ} Therefore, the distance S from the focal point f to the reflecting surface 32 of the reflector 31 tangent to the front reflector 13 is S = b 2 / {a− (a 2 −b 2 ) 1/2 cos θ 0 } Sought by.
[0041]
Further, the coordinates (x 2 , y 2 ) of the point S when the light emitting point P is the origin of the X and Y coordinates are x 2 = S cos θ 0 −2c (20)
y 2 = Ssinθ 0 (21)
Therefore, the minimum radius r 2 of the rear reflector 33 is obtained by r 2 = (x 2 2 + y 2 2 ) 1/2 = {(Scos θ 0 −2c) 2 + (S sin θ 0 ) 2 } 1/2 It is done.
[0042]
Furthermore, the angle θ 2 formed by the line connecting the light emitting point P and the outer end of the reflection surface 34 of the rear reflector 33 with the Y axis is θ 2 = tan −1 (x 2 / y 2 ) = tan −1. {(Scos θ 0 −2c) / (S sin θ 0 )}.
[0043]
That is, if r 2 ≧ {(Scos θ 0 −2c) 2 + (S sin θ 0 ) 2 } 1/2 and θ 2 ≦ tan −1 {(Scos θ 0 −2c) / (Ssin θ 0 )} are satisfied, It can be seen that the light reflected by the reflector 31 does not interfere with the front reflector 13. Further, when r 2 = {(Scos θ 0 -2c) 2 + (S sin θ 0 ) 2 } 1/2 and θ 2 = tan −1 {(Scos θ 0 -2c) / (Ssin θ 0 )} are satisfied, It can be seen that the reflector 31 is the most compact. Therefore, also in this case, it is possible to reduce the size of the lamp while maintaining high light use efficiency.
[0044]
In addition, this invention is not limited to use with a discharge lamp, As shown in FIG. 4, it is applicable also to the other light source 51 grade | etc.,.
[0045]
Further, as shown in FIG. 5, since the thickness of the light emitting portion 42 of the arc tube 41 is not uniform and has a lens effect, when the light is refracted by the light emitting portion 42, the apparent light emitting point P The position of the light emitting point P is different from the actual position of the light emitting point P. However, by matching the curvatures of the reflecting surfaces 45 and 46 of the front reflector 43 and the rear reflector 44 with the refracted light, the reflected light is emitted from the light emitting point. It can be returned to P.
[0046]
Furthermore, by coating the front reflector, rear reflector, and reflector with a multilayer film that selectively reflects light of a specific wavelength, the spectral distribution of the light reflected by each reflecting surface can be set arbitrarily. it can.
[0047]
Furthermore, the material of each reflecting surface of the front reflector, the rear reflector, and the reflector is not limited to glass, and may be other materials such as metal, resin, ceramic, and the like.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the lamp while maintaining high light use efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional example.
FIG. 7 is an illuminance distribution diagram of a high-pressure mercury lamp.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another conventional example.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another conventional example.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another conventional example.
[Explanation of symbols]
11 Light-emitting tube 13 Front reflector 14 Rear reflector 15 Reflector 18 Reflecting surface 19 Reflecting surface 20 Reflecting surface

Claims (4)

前後方向の軸に沿って支持されたランプの発光管と、
該発光管の発光点より前方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたフロント反射体と、
前記発光管の発光点より後方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたリア反射体と、
該リア反射体の周囲に設けられ、前記発光点からの光を前方に反射可能なリフレクターと、
を備え、前記リフレクターの反射面は前記発光点からの光を前記前後方向の軸に沿って前方に反射可能な放物面により形成され、前記前後方向の軸から前記リフレクターの反射面の内側端部までの距離又は前記リア反射体の反射面の外側端部までの距離が前記前後方向の軸から前記フロント反射体の外側端部までの距離以上となるように構成されていることを特徴とするランプの光反射構造。An arc tube of a lamp supported along a longitudinal axis;
A front reflector that is provided in front of the light emitting point of the light emitting tube and is configured to return light within a predetermined irradiation range from the light emitting point to the light emitting point;
A rear reflector provided behind the light emitting point of the arc tube and formed to return light of a predetermined irradiation range from the light emitting point to the light emitting point;
A reflector provided around the rear reflector and capable of reflecting light from the light emitting point forward;
A reflecting surface of the reflector is formed by a parabolic surface capable of reflecting light from the light emitting point forward along the front-rear axis, and an inner end of the reflecting surface of the reflector from the front-rear axis Or a distance to the outer end of the reflection surface of the rear reflector is equal to or greater than a distance from the front-rear axis to the outer end of the front reflector. The light reflecting structure of the lamp. 前記フロント反射体の反射面の半径をｒ1、前記フロント反射体の外側端部での厚みをｔ1、前記発光点と前記フロント反射体の外側端部とを結ぶ線が前記発光点で前記前後方向の軸に直交する垂直軸と成す角度をθ1、前記発光点と前記リア反射体の反射面の外側端部とを結ぶ線が前記垂直軸と成す角度をθ2とした場合に、前記リア反射体の反射面の半径ｒ2が
ｒ2≧（ｒ1＋ｔ1）cosθ1／cosθ2
の式を満たすように構成されている請求項１に記載のランプの光反射構造。The radius of the reflective surface of the front reflector is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector is t 1 , and the line connecting the light emitting point and the outer end of the front reflector is the light emitting point. When the angle formed with the vertical axis orthogonal to the longitudinal axis is θ 1 , and the angle between the line connecting the light emitting point and the outer end of the reflection surface of the rear reflector is the vertical axis, θ 2 The radius r 2 of the reflection surface of the rear reflector is r 2 ≧ (r 1 + t 1 ) cos θ 1 / cos θ 2
The light reflecting structure for a lamp according to claim 1, wherein the light reflecting structure is configured to satisfy the following formula. 前記フロント反射体の反射面の半径をｒ1、前記フロント反射体の外側端部での厚みをｔ1、前記発光点と前記フロント反射体の外側端部とを結ぶ線が前記発光点で前記前後方向の軸に直交する垂直軸と成す角度をθ1、前記発光点と前記リア反射体の反射面の外側端部とを結ぶ線が前記垂直軸と成す角度をθ2とした場合に、前記リフレクターの反射面を内側に延長した仮想反射面と前記前後方向の軸との交点から前記発光点までの距離Ｆが、
Ｆ≧［（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2+［｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1tanθ2｝2+｛（ｒ1＋ｔ1）cosθ1｝2］１／２］／２
の式を満たすように構成されている請求項１に記載のランプの光反射構造。The radius of the reflective surface of the front reflector is r 1 , the thickness at the outer end of the front reflector is t 1 , and the line connecting the light emitting point and the outer end of the front reflector is the light emitting point. When the angle formed with the vertical axis orthogonal to the longitudinal axis is θ 1 , and the angle between the line connecting the light emitting point and the outer end of the reflection surface of the rear reflector is the vertical axis, θ 2 The distance F from the intersection of the virtual reflecting surface extending inward with the reflecting surface of the reflector and the longitudinal axis to the light emitting point is:
F ≧ [(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 + [{(r 1 + t 1 ) cos θ 1 tan θ 2 } 2 + {(r 1 + t 1 ) cos θ 1 } 2 ] 1/2 ] / 2
The light reflecting structure for a lamp according to claim 1, wherein the light reflecting structure is configured to satisfy the following formula. 前後方向の軸に沿って支持されたランプの発光管と、
該発光管の発光点より前方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたフロント反射体と、
前記発光管の発光点より後方に設けられ、該発光点からの所定の照射範囲の光を発光点に戻すように形成されたリア反射体と、
該リア反射体の周囲に設けられ、前記発光点からの光を前方に反射可能なリフレクターと、
を備え、前記リフレクターの反射面は、前記発光点からの光を反射させ、前方の焦点に集光可能な楕円面により形成され、前記フロント反射体は、前記リフレクターにより反射された光と干渉しないように形成されていることを特徴とするランプの光反射構造。 An arc tube of a lamp supported along a longitudinal axis;
A front reflector that is provided in front of the light emitting point of the light emitting tube and is configured to return light within a predetermined irradiation range from the light emitting point to the light emitting point;
A rear reflector provided behind the light emitting point of the arc tube and formed to return light of a predetermined irradiation range from the light emitting point to the light emitting point;
A reflector provided around the rear reflector and capable of reflecting light from the light emitting point forward;
Comprising a reflecting surface of said reflector, said reflects the light from the light emitting point, is formed by the condenser can be ellipsoidal in focus of the front, the front reflector does not interfere with the light reflected by said reflector The light reflecting structure of the lamp is characterized by being formed as follows.
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