JP4965437B2 - ２つのランプの照明系 - Google Patents

Description

本発明は、効果的な輝度を達成し且つランプの寿命を延長するよう２つのランプを利用する照明系に係る。

典型的な照明系では、ランプの輝度とランプの寿命との間に二律背反がある。効果的な輝度を達成するよう、典型的にはより高いワット数のランプは、ランプの寿命を短縮させて使用される。故に、より高いワット数のランプを有する照明系を使用する装置は、寿命が短く、高価なランプの交換を必要とする。

本発明は、効果的な輝度と延ばされたランプの寿命を達成するよう２つのランプを利用する照明系を与える、ことを目的とする。

本発明の一態様による照明系は、白色光を生成する２つのランプと、入力端部において前記２つのランプから前記白色光を受け、且つ、前記白色光を前記入力端部に対向する出力端部から出るように方向付けるよう、前記２つのランプの間に配置される軸を有するインテグレータロッドと、前記インテグレータロッドの前記入力端部に近接した２つのミラーと、を有し、前記ランプは、前記インテグレータロッドの前記軸に垂直な水平軸から４５度の角度をなし、前記ランプの焦点距離と等しい大きさを有するベクトルの基点から、前記インテグレータロッドの前記軸に平行な方向であって前記インテグレータロッドの前記入力端部から離れる方向に０．３１５ｍｍの距離、及び前記インテグレータロッドの前記軸に垂直な方向であって前記インテグレータロッドの前記入力端部に近づく方向に１３．８５ｍｍの距離にあり、前記ランプの各々は１．０ｍｍのアーク長を有し、前記ミラーは、前記インテグレータロッドの軸から４０．５度乃至４１．５度の角度を形成する。

本発明は、添付の図面を参照してこれより説明される。

本発明は、効果的な輝度及び延ばされたランプの寿命を達成するよう２つのランプを利用する照明系を与える。図１中に示される通り、当該照明系は、２つのランプ１０，２つの角度を成されたミラー２０、及びインテグレータロッド３０を有する。本発明の一実施例では、２つのランプは各々、在オランダ国アイントホーフェンのフィリップス社より入手可能である、白色光１９を生成し且つ約１００乃至１２０ワットのワット数を有する、ウルトラハイパフォーマンス（ＵＨＰ）ランプ等の低ワット数のアークランプを有する。このワット数のランプは、約１８０乃至２００ワットのワット数を有する単一ランプ照明系において典型的に使用されるランプより、著しく長い寿命を有する。ランプ１０は、光を集束し且つ方向付けるよう反射体１２を有する。光は、２つの電極１４の間で電気アークを形成することによって作られる。これらの電極間の距離は、アーク長と称され、典型的には複数の標準的なアーク長のうちの１つである。

インテグレータロッド３０は、２つのランプ１０の間に配置されて、インテグレータロッド３０の軸３１が２つのランプ１０の各々から実質的に同等の距離にあるようにし、また、インテグレータロッド３０は、軸３１に沿ってランプ１０からオフセットされる。インテグレータロッドは、実質的には軸３１に対して垂直であり且つランプ１０に向かって位置付けられる実質的に透明な入力端部３２を有する。実質的に透明な出力端部３４は、実質的に軸３１に対して垂直であり、ランプ１０から離れて位置付けられる。図１中に示される通りのインテグレータは、四角形の断面を有するが、円筒形のインテグレータもまた、本発明の範囲内であると意図される。

２つのミラー２０は、略ランプ１０間に、インテグレータロッド３０の軸３１に沿ってわずかにオフセットされて配置される。ミラー２０は各々、実質的に平らである、下端部３２から上端部２２まで延在する矩形の反射面を有する。下端部２１は、インテグレータロッド３０の入力端部３２に近接して配置される。本発明の一実施例では、ミラー２０の下端部２１は、インテグレータロッド３０の軸３１で合う。以下に詳細にわたって説明される通り、ミラーは、夫々のランプ１０からインテグレータロッド３０の入力端部３２への白色光１９の反射を最大限に利用するよう、インテグレータ３０の軸３１に対して角度を成される。

図２中に示される通り、ランプ１０からの白色光１９は、下端部２１に対して近接する位置２６（図３参照）における、夫々のミラー２０上へと方向付けられる。ミラー２０の各々から反射された光２９は、入力端部３２においてインテグレータロッド３０に入り、集積された光ビーム３９は、実質的に軸３１に沿ってインテグレータロッド３０の出力端部３４を出る。

本発明者は、集積された光ビーム３９の束が、ランプのアーク長、及び、２つのミラー２０間で有される角度の半分であるためミラー半角と称されるインテグレータロッド３０の軸３１に対するミラー２０の角度を伴って変化する、ことを確定している。図３は、夫々、１．０ｍｍ及び１．３ｍｍのアーク長を有するランプに対するミラー半角の範囲にわたる単一のランプに対する光束の比であるところの集積された光ビーム３９の光束に対する推定曲線４１，４２を示す。ピーク束（ピークフラックス）が異なるアーク長に対して異なる半角において発生する、ことは留意されるべきである。

図４は、本発明の照明系の形状の説明である。シータ２５は、インテグレータロッドの軸３１（図３中図示せず）とミラー２０のうちの一方との間の角度である。ベクトルＢは、インテグレータロッド３０の軸３１に対して垂直である水平方向軸からベータ角度２７において、ランプ１０の焦点距離と同等の長さを有するランプ１０の一方によって生成される白色光１９を示す。ベータ角度２７は、４５度である。したがって、夫々軸３１に対して垂直及び平行であるベクトルの要素Ｂｘ及びＢｙは、√２で割られたベクトルＢの絶対値と各々同等である。

複数の相反する形状因子は、ミラー２０に対する最適な角度、及び、ミラー２０及びインテグレータロッド３０に対するランプ１０の最適な位置に影響を及ぼす。これらの因子の中には、限定されたビーム寸法、インテグレータロッドの外側によってブロックされる放射線、及びインテグレータの入力端部を逃すミラーの反射される放射線、がある。本発明者は、システム分析プログラムを使用してミラー２０に対する角度及びランプ１０に対する角度を確定している。２つの典型的なアーク長に対するインテグレータロッド３０の軸３１に対してミラー２０の角度に対する推定最適値は、表Ａ中にシータとして与えられる。ランプに対する最適な位置は、デルタＸ及びデルタＹとして与えられる。デルタＸは、インテグレータロッド３０の軸３１から４５度の角度においてランプ１０の焦点距離に対して同等の絶対値を有するベクトルＢの基点からインテグレータロッド３０の軸３１に対して（軸３１から離れて）垂直な方向における最適な位置の推定距離である。同様にデルタＹは、ベクトルＢの基点から（及びインテグレータロッド３０から離れて）インテグレータロッド３０の軸３１に対して平行な方向における最適な位置の推定距離である。

１．０ｍｍ及び１．３ｍｍのアーク長を有する照明系に対する推定光束、及び表Ａ中のミラー角度及び位置付けは、同一のランプを使用する単一ランプ照明系の夫々１４４．３４％及び１２６．８８％である。

前述は、本発明を実行する可能性のうちの複数を例証するものである。多くの他の実施例は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内で可能である。したがって、上述された説明が制限的ではなく具体例であると見なされること、及び本発明の範囲が、添付の請求項及び全ての同等のものによって与えられること、は意図される。

本発明の一実施例に従った２つの低ワット数のランプを使用する照明系を図示する。 ２つのランプからの光路を有する、図１中の照明系を図示する。 本発明の一実施例に従った２つの低ワット数のランプを使用する２つの典型的な照明系に対し、単一の高ワット数のランプからの束（フラックス）の比で示すところの光束のグラフを図示する。 本発明の一実施例に従った２つの低ワット数のランプを使用する照明系の形状説明を示す。

Claims (3)

1. 照明系であって、
   白色光を生成する２つのランプと、
   入力端部において前記２つのランプから前記白色光を受け、且つ、前記白色光を前記入力端部に対向する出力端部から出るように方向付けるよう、前記２つのランプの間に配置される軸を有するインテグレータロッドと、
   前記インテグレータロッドの前記入力端部に近接した２つのミラーと、
   を有し、
   前記ランプは、前記インテグレータロッドの前記軸に垂直な水平軸から４５度の角度をなし、前記ランプの焦点距離と等しい大きさを有するベクトルの基点から、前記インテグレータロッドの前記軸に平行な方向であって前記インテグレータロッドの前記入力端部から離れる方向に０．３１５ｍｍの距離、及び前記インテグレータロッドの前記軸に垂直な方向であって前記インテグレータロッドの前記入力端部に近づく方向に１３．８５ｍｍの距離にあり、前記ランプの各々は１．０ｍｍのアーク長を有し、前記ミラーは、前記インテグレータロッドの軸から４０．５度乃至４１．５度の角度を形成する、
   照明系。
2. 前記２つのミラーは、前記インテグレータロッドの前記軸上で夫々の端部において合う、
   請求項１記載の照明系。
3. 前記ランプは１．０ｍｍのアーク長を有し、前記ミラーは、前記インテグレータロッドの軸から４１度の角度を形成する、
   請求項１記載の照明系。

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