JPH04355042A - 紫外線放射を減らしたランプ装置 - 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】

【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
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、および前方へ投射される紫外
線放射の量を減らすために反射表面に紫外線を吸収する
コーティングをそなえた反射鏡を含むランプ装置を提供
する。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。一実施例では、ランプは紫外線放射によ
って劣化する材料で作られた、光を透過するレンズが設
けられる。このような実施例では、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ているこ
とが好ましい。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。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が本発明の使用に対して
満足できるもの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２２
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４，７
５４，３７３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（ＧＥ　　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）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（ＧＥＳｉ
ｌｉｃｏｎｅｓ）、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（ＳｈｅｒｗｉｎＷｉｌｌｉａｍｓ）
、ビー・ケミカル・カンパニー（Ｂｅｅ　　Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　　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
の使用には耐熱コーティングが好ましい。耐熱コーティ
ング、また耐熱紫外線吸収材も一般に化合物を含むシリ
コーンに基づくか、または少なくともこのような化合物
を含む。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ＬＴ
Ｃ５０００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　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒ
ｉｅｓ，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５０ｃｍの投射ビーム内で測定した。測定結果が図
２に波長に対する減衰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（大き
さの単位はマイクロワット／ＣＭ２／５ＮＭ）。

【０００９】図２では、有機紫外線吸収コーティングの
ある反射鏡に対する測定値と紫外線吸収コーティングの
無い反射鏡に対する測定値との比を取ることにより各波
長での減衰係数が計算された。もう一つの実験では、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（Ｗａｔｅｒｆｏｒｄ，
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。図２に
は各波長での測定値の二乗もプロットされている。これ
はアーク源からの放射がコーティングを二回通過する、
反射鏡表面上のこれら二つの材料の減衰特性のシミュレ
ーションを行うためである。

【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ＥＴ４だけをそなえた反射鏡を表し
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ＡＳ４０００、ビー・ケミカル
（Ｂｅｅ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社のＬＳ１２３、およ
びビー・ケミカル（Ｂｅｅ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社の
ＬＴＣ５０００の紫外線吸収コーティングをそなえた反
射鏡を表している。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ＡＳ４０００は約３５０
ｎｍ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ＬＳ１２
３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（Ｂｅｅ　　Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ）社の他方のコーティングＬＴＣ５００
０は約３８０ｎｍ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コーティングが
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、紫外線減衰係数と波長と
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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　反射鏡、および上記反射鏡の中に実装
   され、紫外線放射と可視放射の両方を放出するランプと
   を含み、上記反射鏡が、上記反射鏡の前方へ上記放射を
   反射する内部反射表面、および上記反射表面上に配置さ
   れ、上記ランプから放出された紫外線放射を吸収する紫
   外線吸収コーティングを含んで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】　　上記ランプの光中心がほぼ上記反射鏡
   の焦点に位置している請求項２記載のランプ装置。
4. 【請求項４】　　上記ランプがアーク放電ランプである
   請求項３記載のランプ装置。
5. 【請求項５】　　上記ランプが小型アーク放電ランプで
   ある請求項４記載のランプ装置。
6. 【請求項６】　　上記反射鏡には、前方光投射端、およ
   び該前方光投射端に実装され、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たプラスチックレンズが
   含まれている請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記
   載のランプ装置。
7. 【請求項７】　　上記レンズの内側表面上に紫外線吸収
   コーティングが設けられている請求項６記載のランプ装
   置。
8. 【請求項８】　　上記レンズ上の上記紫外線吸収コーテ
   ィングは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７記載のランプ装置。
9. 【請求項９】　　上記ランプが小型ハロゲン化金属アー
   ク放電ランプである請求項８記載のランプ装置。
10. 【請求項１０】　　上記ランプは上記ランプの光中心が
    ほぼ上記反射鏡の焦点にあるアーク放電ランプであり、
    自動車用に使用される請求項６乃至９のうちのいずれか
    １項に記載のランプ装置。
11. 【請求項１１】　　前方へ投射される可視光の殆どすべ
    てが上記反射表面から投射されるように上記ランプと上
    記レンズとの間に光シールドが配置されている請求項１
    ０記載のランプ装置。
12. 【請求項１２】　　上記反射鏡がプラスチックで作られ
    ている請求項１０記載のランプ装置。