JPH0240852A - ランプの表面構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般照明や光学装置におけるランプと反射鏡
とを共に使用する場合に、照射された光のむらを低減し
たランプの表面構造に関するものである。

［従来の技術］ 一般に照明や光学装置ではランプは反射鏡と共に使用さ
れる場合が多い。使用されるランプは種々あるが、ここ
ではハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水
銀ランプ、キセノンランプ等を使用した場合について示
す。ランプは反射鏡と一体的に組み立てられる場合と、
別々に組み立てられてランプのみが交換可能な器具、装
置もある。特に、ランプと反射鏡が別々に組み立てられ
る場合には照射された時の光のむらが問題となる場合が
多い。

［発明が解決しようとする課題］ 今、メタルハライドランプを例にとり、ランプの前方数
十ｍの位置で反射鏡の曲率の直径程度に集光する場合の
反射状態を第４図に示す。第４図において、１０は所定
曲率の反射鏡、ＡＢは発光部両端、Ｏは発光部中心で放
物面反射鏡の焦点位置とする。光源の中心０は放物面反
射鏡の焦点であるからその反射光は０°でランプ軸に平
行に進む。発光部両端ＡＢから発した光は反射鏡１０面
でそれぞれ入射角及び反射角はα、βと同じでＡ。

Ｂｏ　となる。第４図より明らかなように、Ａ′に進ん
だ光は反射鏡１０の直径より大きくなることから反射鏡
１０の前方に該反射鏡１０の直径と同じ大きさに集光し
ようとする場合には光源をできるだけ小さくなければな
らない。即ち、効率よく照射するためには点光源であれ
ばよいのであるが、実際にはランプを点光源的に製作る
のは困難である。特にメタルハライドランプの場合は一
般的には光源の長さ（アークの長さ）を短くするとそれ
だけ寿命が短くなる傾向があるためある長さ以上に設定
しなければならない。

次に、メタルハライドランプが照度むら、色むらを生ず
る原因を示すと、ランプ内のアーク（白色）の廻りに赤
い環状の発光部が発生する場合、ランプ管内が部分的に
汚れて汚れ方が均一でない場合、水平点灯でアークが上
方へ屈曲する場合、ランプ管のガラスの肉厚が均一でな
いためレンズ効果によって光のむらが生ずる場合等であ
る。また、ハロゲンランプの場合ではガラス管内の肉厚
が均一でない場合、フィラメントの固定位置を全てのハ
ロゲンランプで一定に製造することが困難なためにフィ
ラメントの位置がばらつく場合、フィラメントの線材の
みが発光して線間が発光しないことによる場合、反射鏡
に対して発光部のセットのばらつきによる場合等が原因
で被照面において照度むら、色むらを生ずる。従って、
どのようなランプにおいても照度むら、色むらなく被照
面を照射することが困難である。そこで、ランプの表面
をフロストすることが考えられている。

しかし、ランプの全表面をフロストすることは被照面に
光を充分に集めることができなくなるという課題がある
。例えば、第５図（ランプ軸水平方向の断面図）に示す
ように楕円形のランプ１１のランプ管１２の全表面にフ
ロストしたとすると、ランプの表面から拡散した光が均
一であってもアークＧＥ間からでた光はＮ点やＮ点を含
む楕円体の表面から光が発していることと同様になる。

即ち、Ｎ点からでた光がＡ点で反射する場合はフロスト
しない状態でＤ点のアークから発した光と同じとなり、
Ａ点から反射される光の方向がフロストしないランプと
同じとなる。また、Ｂ点で反射する光も同様にアークの
末端Ｅ点から発した光の方向であって反射光はフロスト
しない場合と同様である。さらに、０点で反射する光は
Ｆ点から発したものと同じでありアーク長がＧＦのラン
プと同様となる。このことは反射光が平行光ではなく反
射鏡から著しくずれた方向に向うことを意味する。即ち
、ランプ管１２の全表面をフロストすると光は狭いエリ
アを照射するときは光が散乱するため極めて非能率的と
なる。従って、ランプにフロストすることは光を有効に
集めることを目的とする場合には望ましいことではない
が、照度むら、色むらを抑えるに有効である。

そこで、本発明はランプ管の透明部分のうち所定部分を
フロストすることにより、被照面の照度の効率を高くし
、照度むら、色むらを低減するランプの表面構造を提供
せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解消するために以下の構成を有する
。即ち、反射鏡と組合される発光長の短いランプであっ
て、該ランプにおけるランプ管表面の透明部分のうち前
記反射鏡側より所定長さフロストするものである。

［作用］ 本発明のランプの表面構造は、組合される反射鏡側より
所定長さランプ管表面がフロスト状態となっている。即
ち、アークから発した光のうちフロスト部分で散乱し反
射鏡により有効に被照面に向うことができ、照度むら、
色むらを低減することができる。また、フロストされて
いない部分から発した光は直接又は反射鏡に反射して被
照面に照射されるため、ランプ管の全表面にフロストし
た場合に比べて被照面での照度を低下させることが少な
い。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図及び表により説明す
る。

本発明のランプの表面構造のランプを反射鏡に組合せた
場合を第１図に示す。第１図において、反射鏡１に組合
されたランプ２は、楕円形状の透明なランプ管３のうち
反射鏡１側より所定長さ、例えばランプ管３の最上部付
近までフロスト部４の処理がされている。ランプ管３の
最上部付近とはアークの中心付近であり、ランプ管３の
およそ左半分をフロスト部４とした場合である。

ここで、本発明の場合と、フロストしない場合、ランプ
管３の全表面をフロストした場合、及びランプ管３の右
半分をフロストした場合の被照面の照度、照度むら、色
むらを比較した場合を第１表（次頁）に示す。

この場合における測定方法は、ランプにショートアーク
のメタルハライドランプ（１５０Ｗ）を用い、ランプか
らレンズを介してスクリーン上に上下等列な９個の位置
で照度と色温度を測定したものである。即ち、照度は９
点の照度の平均値、照度むらは最大照度と最小照度の比
、色むらは最大色温度と最小色温度の差である。

第１表 尚、第１表における照度はフロストしない場合を１００
％としている。

第１表からランプ管３の左半分をフロストした場合と右
半分をフロストした場合を比較すると、左半分をフロス
トした場合の方が照度において差がなく、照度むら、色
むらが改善される。ここでランプ管３の右半分をフロス
トした場合を第２図に示し、第１図と比較する。第１図
及び第２図は楕円体のランプ管３のアークの中心０点か
ら光を発するものとすると、第１図の場合はＦ、の光は
散乱して反射鏡１により有効に被照面に向い、第２図の
場合はＦ　ｔ’で散乱した光が反射鏡１の方へ向うのは
極めて少ない。即ち、第２図の場合、実際にはフロスト
をしていない場合と差がなく照度むら、色むらが大きく
なる。従って、第１図におけるＦ、からでた光で反射鏡
１に向う光はアーク長が長い場合と同様の意味をもち（
第５図参照）、右半分をフロストした場合と差がでるも
のである。

次に、メタルハライドランプを使用した場合におけるア
ーク長との関係を説明する。一般に、光学装置ではラン
プを熱や価格の関係でできるだけ低電力であることが望
ましく、また照射面の照度はできるだけ大きく照度むら
、色むらが最小であり、寿命時間かできるだけ長いこと
が望まれる。

一方、メタルハライドランプの寿命時間はアーク長によ
り変化する関係を有し、例えばメタルハライドランプ１
５０Ｗの場合のアーク長を５ｍｍとすると寿命時間は１
０００時間であるが、１０ｍｍとすると４０００時間と
なり、光束も約１３％増光する。そこで、アーク長５ｍ
ｍでランプ管の全表面をフロストした場合と、アーク長
１０ｍｍでフロストしない場合、ランプ管表面の左半分
をフロストした場合とにおける被照面の照度、照度むら
、色むらの比較を第２表に示す。尚、測定方法は前記と
同様であり、被照面の照度はアーク長５ｍｍでフロスト
した場合を１００％とする。

以下、余白 第２表 第２表からも明らかなように、アーク長１０ｍｍはアー
ク長５　ｍｍでフロストした場合より照度が大きくなる
が、フロストをしなければ照度むら、色むらが極めて大
きくなる。従って、ランプ管の左半分をフロストするこ
とによりアーク長５ｍｍでフロストした場合より照度、
照度むらは同等以上となり、色むらは余り大きくならな
い。

故に、アーク長１０ｍｍでランプ管表面の左半分をフロ
ストすることにより、ランプの寿命が４０００時間に延
命することができ、光束の減退が少なく初期特性が良好
であることから機械装置として極めて有用となる。また
、ランプのアーク長を１０ｍｍに統一することができる
ことにより製造において利便さかあり、アークの熱かシ
ール部に影響を及ぼすことがなく故障率が減少する。さ
らに、アーク長５ｍｍと比較すると、アークスポットが
移動した場合にアーク長５ｍｍの場合はレンズ等を使用
していると被照面でちらつきを生ずるが、アーク長１０
ｍｍではアーク長が長いため電極突端でスポット移動を
生じてもアークの中央部は移動しないためちらつきを生
ぜず、また、ランプの全光束が約１３％増大する。

尚、上記実施例ではランプがメタルハライドランプの場
合を示したが、第３図に示すようにハロゲンランプ５を
用いた場合も同様に被照面の照度は極めて均一となる。

この場合、フロスト部４は反射鏡１側よりフィラメント
付近までなされる。

また、メタルハライドランプ、ハロゲンランプに拘らず
、フロストを施す境界は発光部の最上部に限らず照度む
ら、色むらの要請の程度等必要に応じて反射鏡側に設定
してもよい。

［発明の効果］ 以上、上記実施例からも明らかなように、反射鏡と組合
される発光長の短いランプのランプ管表面の透明部分の
うち反射鏡側より所定長さフロストすることによって、
ランプの寿命を延長することができると共に、被照面で
の照度の効率を高くすることができ、照度むら、色むら
を低減することができる。

第４図は従来の光学装置におけるランプにフロストをし
ない場合の説明図、第５図はランプ管の全表面をフロス
トした場合の説明図である。

反射鏡 ランプ（メタルハライドランプ） ランプ管表面 フロスト部 ハロゲンランプ

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反射鏡と組合される発光長の短いランプであって、該ラ
   ンプにおけるランプ管表面の透明部分のうち前記反射鏡
   側より所定長さフロストすることを特徴とするランプの
   表面構造。