JPH09505442A - 反射ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反射ランプはガラス質材料製の反射体に固着されるガラス質材料製のレンズを有している。反射体の内側反射面は、反射体のリムから延在する第１被膜部分と、リムから離れた位置から反射体の基底部分の方へと延在する第２被膜部分とを有する反射被膜を具えている。第２被膜部分は銀層とし、第１被膜部分はアルミニウムのような銀以外の材料層とする。反射面全体を銀で覆う場合よりも、リムから離れた個所を銀で覆う場合の方が高効率が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 反射ランプ 本発明は、縦軸、基底部分、反射体の光放射開口を規定するリム及び基底部分 から反射体のリムまで延在する内側反射面を有しているガラス質材料製の反射体 と、 前記リムに固着したガラス質材料製のレンズと、 前記反射体内に配置した光源と、 前記内側反射面上の反射被膜と を具えている反射ランプに関するものである。 斯種のランプは例えば米国特許第３，０１０，０４５号から既知である。 冒頭にて述べた種類のランプは目下市販されており、パラボラ−アルミ化反射 （ＰＡＲ）ランプとして既知である。ＰＡＲランプの反射被膜はアルミニウムか ら成り、光源は一般に白熱フィラメントか、又はハロゲンカプセル、即ち白熱体 と内部にガスを含有しているハロゲンとを有する容器である。レンズ及び反射体 は一般にホウケイ酸塩硬質ガラスであり、これらは通常火炎封止法を用いて互い に融着する。ここで用いているように、「融着」とは反射体とレンズとの間を封 止結合し、各部のガラス質材料を火炎封止の如き高温処理により互いに融着する ことである。或いは又、２つの部分をエポキシ樹脂の如き接着剤で互いに接着し たり、又ガラスフリットを用いて気密封止することもできる。 エネルギーの一層効率的な照明法に向けて世界的な動行の一環として、合衆国 の最近の政府法令（通常、国民エネルギー政策決議書“ＥＰＡＣＴ”と称される ）はＰＡＲランプを含む通常用いられる多数の種類のランプに対するランプ効率 値を制定した。こうした最小効率値が１９９５年に適用されることになり、こう した効率レベルを満たす生品しか合衆国では市販されなくなる。ＰＡＲ−３８白 熱ランプに対する効率値は様々なワット数の範囲に対して制定されている。例え ば、５１〜６６Ｗのランプは１１ルーメン／ワットを達成する必要があり、６７ 〜８５Ｗのランプは１２．５ｌｍ／Ｗを達成する必要があり、８６〜１１５Ｗの ランプは１４ｌｍ／Ｗを達成する必要があり、１１６〜１５５Ｗの範囲内のラン プは１４．５ｌｍ／Ｗを達成する必要がある。 アルミニウムの反射被膜及び白熱フィラメントを有する目下市販されているＰ ＡＲ３８ランプの効率はＥＰＡＣＴの最小効率標準規格を満たしていない。例え ば、一般的な１５０ＷＰＡＲ３８ランプは僅か約１０〜１２ｌｍ／Ｗ（初期）に 過ぎず、寿命は２０００時間である。ＥＰＡＣＴ標準規格を満たすことになる通 常のアルミ化反射体用のフィラメントは設計することができる。しかし、斯様な フィラメントはランプ寿命を極めて短くする（例えば、８００〜１２００時間程 度に）ことになり、これは今市販されている通常のＰＡＲランプのランプ寿命が １８００〜２０００時間であることからすると商業上容認できることではない。 銀がアルミニウムよりも高い反射能を有することは、例えば米国特許第２，１ ２３，７０６号から既知である。しかし、１つの欠点は、銀はアルミニウムより も高価であるということにある。第２として、アルミニウムの代りに銀を用いる ことが率直に良いとは云えない。レンズを反射体に固着する処理中には、２つの ガラス片間を良好に強力接合すると共に適切に鍛えたランプを生産するために、 レンズと反射体を様々な温度一時間処理する必要がある。特に、酸素に敏感な光 源を保護するために、例えば融着によるか、又はフリットによって気密封止をし なければならない場合には、温度が高くなる。 銀被膜を反射体の内側に通常のアルミニウム被膜の代わりに用いると、ランプ がレンズを反射体に接続するのに用いられる一般的な加熱段階を体験する際に、 リムの個所の銀被膜が著しく損傷する。この損傷個所は反射能がかなり低下し、 光散乱の源となり、しかも光を反射体の背後へと逃すことになる。損傷個所は反 射体の外部から、その反射体かレンズのいずれを通しても見ることができるから 、消費者にとっては美的にも見苦しい。 アルミニウムの代りに、複素多層誘電被膜、例えば反射能がアルミニウムより も遙かに高いダイクロイックを用いることができる。しかし、これらは製造する のに極めて費用がかかるという重大な欠点がある。他の策として、アルミニウム を適用するのと同じ方法、即ち蒸着又は化学的沈着を適用してランプコストを低 く維持し得る他の金属被膜を使用することがある。好適な材料の１つに銀があり 、これは反射能がアルミニウムよりも約８％高い。しかし、米国特許第３，０１ ０，０４５号が教示しているように、銀は硬質レンズを硬質ガラスの反射体に融 着させるランプには使用することができない。銀被膜は反射面の部分が受ける比 較的高温度にて変色したり、又は剥離したりする。 米国特許第３，０１０，０４５号によれば、レンズを反射体に接続するのにエ ポキシ樹脂を用い、これによりガス炎の適用によってレンズ／リム個所が高温に なるのを回避する。しかし、エポキシ封止には多数の欠点があり、例えば周囲温 度での硬化時間が長く、エポキシ樹脂の変種及び硬化中の環境（温度、湿度）条 件により封止強度にバラツキがあり、又エポキシ樹脂が発した蒸気を完成ランプ から除去するために追加の手段を講じなければならず、さらに封止品質も通常の 融着ガラス封止に比べて低い。エポキシ封止はハイ−ハットな装備品の如き、ラ ンプが高い加熱条件を受ける状況では首尾良くいかないことが知られている。従 って、エポキシ封止は主として、フィラメントを別個の気密カプセル内に密封し たハロゲンバーナを光源として有している市販のラプに用いられる。 従って、本発明の目的はＰＡＲタイプの反射ランプの発光効率をランプ寿命を 縮めることなく向上させることにある。 上記目的は、冒頭にて述べた種類の反射ランプにおいて、前記反射被膜が前記 リムから前記基底部分の方へと延在する第１被膜部分と、前記リムから軸方向に 離れた個所から前記基底部分まで延在する第２被膜部分とを具え、且つ前記第２ 被膜部分が本質的に銀から成り、前記第１被膜部分が本質的に銀以外の材料から 成るようにしたことを特徴とする反射ランプにて達成される。 本発明によれば、光源の後ろの基底部分及び光源を横方向に囲む部分の反射領 域に銀を用いることによって発光効率を高めるために銀の高い反射能を用いると 共に、銀を加熱されるリム個所から離すことによって製造中の損傷性に関わる銀 の不所望な諸特性を回避する。耐熱性が優れているも、反射性が劣るアルミニウ ムの如き金属はリムの個所に用いるようにする。このような配置とすれば、反射 体の表面領域の１００％を銀で覆い、リムの近くのアルミニウム層の上も銀とし た場合よりも高い効率を達成し得ることを確めた。 本発明の好適例によれば、第１反射材料をアルミニウムとし、これを第１被膜 層としてリムと基底部分との間に完全に延在させ、銀は第１のアルミニウム層の 上に配置される第２被膜層として延在させる。これにより、ランプ製造過程に既 に用いられている種類の、完全にアルミ化した反射体を用いることによりランプ の製造が簡単となる。この場合にはアルミ化反射体のリムから軸方向に離れた部 分に銀被膜を設けるだけで済む。このことは、反射体の外側からは一種類の被膜 、この場合にはアルミニウムしか見えず、消費者にとっては通常のＰＡＲランプ から既に馴じみであることからしても有利である。アルミニウム被膜は反射面全 体でなく、多少少なめに被着することもできる。しかし、これにはアルミニウム 被膜に対して反射体をマスクする必要があり、しかも２つの異なる被膜間の界面 が反射体の外部から見えてしまう。 こうした反射ランプの効率にさらに寄与する本発明の有利な特徴は図面を参照 しての下記の詳細な説明にて明らかにする。 図１は本発明による反射ランプを部分的に破断して断面図にて示したものであ る。 図２は１１０Ｗの白熱ＰＡＲランプの場合における銀で覆われる反射面の割合 に対する発光効率の特性を示す。 図１はガラス質材料、この場合にはホウケイ酸塩硬質ガラス製の反射体２とレ ンズ１０とを有しているＰＡＲ−タイプの反射ランプを示す。反射体は基底部分 ４と、反射体の光放射開口を規定するリム５と、基底部分から反射体のリムまで 延在する内側反射面６とを具えている。図示のランプでは、内側反射面はパラボ ラ状をしている。この図におけるレンズの対応するリム１２は気密法にて反射体 のリム５に融着する。 ２０にて総称する光源は反射体内に配置する。この光源は絶縁ブリッジ２９に より接続される引込線２４，２５によって支持された白熱フィラメント２２を具 えている。このフィラメントの支持体は、それぞれフェルール２６，２７にろう 付けすると共にねじ込み式の口金の各電気接点に接続する。 反射体とレンズとによって囲まれた密封空所には８０％のクリプトンと２０％ の窒素とから成る充填物を約１気圧の圧力にて封入する。このガス混合物は、Ｐ ＡＲランプにて一般に用いられている通常の５０％のアルゴンと５０％窒素との 充填物よりも高重量を有し、このことは斯かる混合物が通常の混合物よりも移動 性が小さく、しかもフィラメントの冷却も少ないことを意味する。なお、充填物 中のクリプトンの割合を８０％以上に増やすと、フィラメントと支持体との間で アーク放電が起る機会が増すことになる。従って、クリプトン−窒素の充填物の 場合、２０％のＮ₂に対し約８０％のＫｒの比率が最適と思われる。５０％のア ルゴンと５０％の窒素との混合物よりも高重量の他のガス混合物、例えば６０％ のアルゴンと、１０％のクリプトンと、３０％の窒素とから成る混合物のような ものも好適である。 内側反射面６は７にて総称する反射被膜を具えており、これはフェルール２６ ，２７に近い基底部分の表面４ａから反射体のリム５まで延在して、フィラメン ト２２により放射される光を所望なビームパターンでレンズ１０を経て外へと向 ける。市販のＰＡＲランプでは、反射被膜は一般に、周知の化学的沈着又は蒸着 技法により厚さ約０．１〜０．３μｍに堆積されるアルミニウムの単一層である 。前述したように、通常のＰＡＲ構成のものの効率は制定されたガイドラインよ りもずっと低く、例えば１５０Ｗのランプに対して制定された１４．５ｌｍ／Ｗ に対して初期で１０〜１２ｌｍ／Ｗ（２０００時間の定格寿命にて）である。 ガス充填物に関しての上述した手法はランプ効率を高めるも、これは制定され たランプ効率のガイドラインを満足するのには十分でない。 図１のランプの内側被膜７はリムから基底部分４の方へと延在するアルミニウ ム製の第１反射部分８と、リムから離れた個所にて始まり、反射体の基底部分ま で延在する銀製の第２反射部分９とを具えている。図示のランプでは、アルミニ ウムを全反射表面にわたって延在するように第１層として被着し、銀の部分９を アルミニウムの上に第２層として被着する。このようにすることにより、通常の ＰＡＲランプの生産にて既に用いられている内側全体がアルミニウム層で覆われ ている反射体を利用し、この反射体のリムから離れた個所にだけ銀層を被着する だけで済むと云う利点がある。従って、生産過程をごく僅か変えるだけで済む。 外観からはアルミニウムだけを被着した反射体と何等変わらず、通常のランプと 全く同じであり、このことは消費者の受けにとって重要なことである。 図２は全体にアルミニウムの基層を有している図１による１１０Ｗのランプに 対して、銀で覆われる反射面領域の割合に関連するランプ効率を示す。ランプは １２０Ｖのコイルと、約８×１０⁴Ｐａトルで８０％Ｋｒ／２０％Ｎ₂の充填物を 有するものとした。驚くべきことに、ランプ効率は、リムの近くの軸方向部分を アルミニウムでのみ被着した反射体を用いた場合よりも、反射体の表面全体（１ ００％）に銀を有する反射体をレンズに火炎封止した場合の方が低くなることを 確めた。図２に示すように、ピーク効率は反射体の表面積の約４０％〜約６５％ を銀で覆う場合に達成される。 このような効果は、リムの近くの個所がアルミニウムの上に銀層を有する場合 に、熱処理後にこの個所にアルミニウムしかない場合に比べて、その個所が暗褐 色か、黒みがかった褐色領域へとかなり変色すると云う所見によるものと思われ る。銀／アルミニウム層に対する総変色領域が大きくなると、アルミニウム層だ けで、変色が殆どない場合よりも光の吸収が多くなる。 溶融レンズ用として２つの材料から成る反射面を用いることの利点は、他の光 源を有するランプにも同様に適用し得ることにある。従って、メタルハライド又 は高圧ナトリウムアーク管の如き、光源をハロゲンカプセル又はＨＩＤアーク管 とする反射ランプも同様に斯種の反射面で効率がそれ相当に増大する。さらに、 反射面のうちの銀めっきする個所の割合は変えることができる。 アルミニウムはレンズリムの封止個所にとって最良の性能を呈することを確め たが、製造中に斯かる高温個所にて同様な耐破壊性を呈するアルミニウム合金の 如き他の材料を用いることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チナーリ ジェイムス アメリカ合衆国 ウエストヴァージニア州 26554 フェアーモント ケンダル ド ライブ 1700 (72)発明者 シュリヴァー ダグラス アメリカ合衆国 ウエストヴァージニア州 26570 フェアービュー ルート １ ボックス 47 (72)発明者 ボイス ウォルター アメリカ合衆国 ウエストヴァージニア州 26554 フェアーモント タイガー ト レイル ルート ４ (72)発明者 カーン エドマンド アメリカ合衆国 メイン州 04210 オー バーン ダナ アヴェニュー 71

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．縦軸、基底部分（４）、反射体の光放射開口を規定するリム（５）及び基底 部分から反射体のリムまで延在する内側反射面（６）を有しているガラス質材料 製の反射体（２）と、 前記リムに固着したガラス質材料製のレンズ（１０）と、 前記反射体内に配置した光源（２０）と、 前記内側反射面（６）上の反射被膜（７）と、 を具えている反射ランプにおいて、 前記反射被膜（７）が前記リム（５）から前記基底部分（４）の方へと延在 する第１被膜部分（８）と、前記リム（５）から軸方向に離れた個所から前記基 底部分（４）まで延在する第２被膜部分（９）とを具え、且つ前記第２被膜部分 （９）が本質的に銀から成り、前記第１被膜部分（８）が本質的に銀以外の材料 から成るようにしたことを特徴とする反射ランプ。 ２．前記第１被膜部分を、前記リムと前記基底部分との間に完全に延在する層と し、前記第２被膜部分を前記第１材料の上に配置される銀の層としたことを特徴 とする請求項１に記載の反射ランプ。 ３．前記第１被膜部分が本質的にアルミニウムから成るようにしたことを特徴と する請求項１又は２に記載の反射ランプ。 ４．前記光源を白熱フィラメントとし、且つ前記反射体と前記レンズとによって 囲まれる空所に、本質上クリプトンと窒素とから成るガス充填物を約２０％の窒 素に対して約８０％のクリプトンの比率で含ませたことを特徴とする請求項３に 記載の反射ランプ。 ５．前記第２被膜部分が前記反射面の面積の約４０％〜約６５％を覆うようにし たことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の反射ランプ。