JPS5821761B2 - 反射鏡ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、１）楕円状に彎曲した完全反射鏡と、２）双
曲線形状に彎曲して光を伝達し、熱放射線を反射する反
射鏡と、３）光源とを具えてなり、楕円形状の反射鏡と
双曲線形状の反射鏡との焦点を、両度射鏡の凹表面を互
いに対向させて一致させ、そして光源を、反射鏡によっ
て閉止されたスペース内で合一焦点を囲んで位置させた
反射鏡ランプに関するものである。

このような反射鏡ランプは米国特許第３，４９４゜６９
３号明細書から従来既知である。

光源、とくに白熱ランプは光に加えて熱をも放射する。

熱放射線はやっかいなばかりでなく、とくに光源の放射
が集中された場合には、その放射はまた光源の低い有効
効率をも意味する。

前述の米国特許明細書には、楕円ミラーの焦点に配置し
た光源のこれらの欠点を、光を伝達し、かつ、熱放射線
を反射する双曲線状の反射鏡によって除去することが提
案されている。

熱放射線を反射し、可視光線の放射線を通過させる双曲
線状反射鏡の特性によれば、最初に述べた欠点は小もし
くは犬なる光の損失と関連して犬もしくは小なる範囲で
除去される。

第２の欠点である低い有効効率は、光源を幾何学的な点
または線の大きさにするという米国特許明細書の理論の
みの提案によって取り除かれる。

この場合においてだけ、光源によって発せられた放射線
は、直接または楕円形状反射鏡に反射された後に双曲線
状反射鏡によって光源へ反射される。

このことが量に関して行なわれる場合には、光源へ供給
されたエネルギーは、他の損失を除いては光源によって
発せられた祈視放射エネルギーと等しい。

しかしながら、あらゆる光源は三次元の大きさを有して
いるので、この光源によって発せられる放射線は、反射
鏡の焦点から生ぜずもしくはほんの一部だけ焦点から生
ずる。

この結果、熱線が進む通路、すなわち、まず双曲線状表
面で反射し、次いで楕円形状表面で反射する通路もしく
はこの逆の通路によれば、光源の領域において反射鏡に
よって形成される光源のサーマルイメージは光源の拡大
または縮小である。

拡大イメージは反射された熱放射の一部分が光源上に衝
突しないことを意味し、それゆえ効率の改良に寄与しな
い。

縮小イメージは光源の一部分が他の部分よりも相当に加
熱されることを意味し、 。

これは光源の寿命を減少させる。

たとえば白熱″ランプがこれである。

本発明の目的は、反射鏡ランプの効率を改良し、そして
ランプの寿命を延長させようとするにある。

序文で述べた種類の反射鏡ランプに関する本発明では、
楕円形状に彎曲させた反射鏡は０．５〜０゜９９の偏心
率ｃ／ａｅを有し、また、楕円形状および双曲線状反射
鏡はａｈ＝ｆＸｃ’／ａｅ の関係を満足し、この公式
中ａｈは双曲線のブランチ間距離の半分でありａｅは楕
円の長軸長さの半分であり、Ｃは彎曲させた反射鏡によ
れば、双曲線および楕円の両焦点距離の半分であり、ま
たｆはｃ／ａｅ＝０．５の場合には、限界値０．８４と
１．１４との間の値を有する一方、ｆはｃ／ａｅ の
増加につれて１近傍の限界値間に存在し、このためｆは
ｃ／ａｅ＝０．９９の場合には０．９９８と１．００２
との間にあることを特徴とする。

上述の記号をさらに説明すれば、ａｅは楕円の数学式ｘ
２／ａ２ｅ＋ｙ’／ ｂ”ｅ ＝１に出てくる関数であ
り、ａｈは双曲線の公式ｘ′／／ａ２ｈ−ｙ２／／ｂ２
ｈ−１の関数である。

一方、ｃ２は式ｃ２−ａ２ｅ −ｂ２ｅ ＝ａ２ｈ＋ｂ
２ｈを満足する。

与えられた関係を満足する楕円および双曲線状の反射鏡
を用いる場合には、相当の効率増加が得られることを確
認した。

この増加は関数ｆが１の近傍にある時により大きくそし
てｆ＝１の場合には最大である。

後者の場合には、反射鏡が与える光源のサーマルイメー
ジは実際には光源と一致する。

二、三の偏心率に関するｆの限界値を次表に示す。

記載してない偏心率に関するｆの限界値は補間法によっ
て見い出すことができる。

反射鏡はそれぞれ楕円および双曲線に沿う横断面形状と
することができるが、なかでも、放射のためには多くの
場合ランプは楕円形状と双曲線状の反射鏡を有すること
が好ましい。

従ってこの好適例においては反射鏡は楕円と双曲線の同
一軸線周りの回転体である。

白熱ランプにおける熱放射線は、他のランプたとえば放
電灯よりもそれらが放射するエネルギーのより大きなシ
ェアを占めるので、本発明は白熱ランプにより有利に適
用される。

内部外皮によって囲まれたフィラメントを反射鏡によっ
て区画されたスペース内に組み込むことができるが、反
射鏡ランプは内部外皮を具えず、またこの場合には反射
！？ζよってランプ容器を構成することが好ましい。

これらのランプの利点は、内部外皮の表面における熱放
射線の反射の結果としての効率損失が生じないことにあ
り、また楕円反射鏡の集中効果が部分的に損われる結果
としての内部外皮上の光線の反射が行われないことにあ
る。

フィラメントはカーボン、タングステン、他の高融点金
属もしくは金属カーバイトまたは窒化物たとえばタンタ
ルカーバイド、ハフニウム窒化物で構成される。

ランプ容器内に不活性ガスを満たすことができるが、フ
ィラメントから蒸発した物質をフィラメントへ戻す再生
ガスを収容することが好ましい。

ランプはタングステンフィラメントを有し、そしてハロ
ゲンとくに臭素ガスを封入することが好ましい。

フィラメントは、たとえば丸もしくは平担枠の周りに巻
き付けたリボンワイヤーから構成することができる。

楕円および双曲線形状の反射鏡を有するランプ内におい
て、フィラメントの対称軸線は反射鏡の対称軸線と同一
の方向を有することが好ましい。

楕円反射鏡は一般に透明体たとえば石英ガラスあるいは
硬質ガラスなどのガラスにたとえば金属層の反射層を被
覆してなる。

しかしながら反射鏡を選択的に金属とすることもできる
。

この場合、もしくは透明体の窪み側面を金属被覆した場
合には、一般に、窪み側面にたとえばシリコンオキサイ
ドの保護層を設けることが好ましい。

しかしながらガラス体の凸表面をも金属処理することが
好適である。

このためにはアルミニウムを用いることがよい。

双曲線状反射鏡は一般に透明支持体、好ましくはガラス
で構成され、この透明支持体は光を透過し、熱放射線を
反射するフィルターで覆われる。

このフィルターを干渉フィルターとすることができるが
、このフィルターでは赤外線スペクトルの一部分だけし
かカバーできないので、スペクト。

ルの可視部分の高い伝達が要求される場合には、干渉フ
ィルターと高くドープした金属オキサイドフィルターを
組み合せてフィルターとして使用することが好適である
。

これらは、光源から発せられた光線が第１に干渉フィル
ターを通過し、次いで金属オキサイドフィルターを通過
するよう設けられることが好ましい。

この目的のためには両方のフィルターを支持部材の同一
側面に配置する必要はないが、両フィルターを支持部材
の内側に配置することが好ましい。

一方の透明層が低い屈折指数を有し、また、他方の透明
層が高い屈折指数を有し、かつ、光源から離れた側面に
設けられてなる最小数の層の対によってスペクトルの赤
外線部分の可能な限り広い範囲にわたる可能な限りの高
い反射を実現するために、それらの物質の層を、高い指
数を有する物質の屈折指数が低い指数を有する物質より
も少くとも１．５倍大きくなるよう選択して構成するこ
とが好適である。

低い屈折指数を有する物質はなかでもＮａ３ ＭＦ６Ｍ
ｇＦ２およびＳ ｉ０２であり、また、高い屈折指数を
有する物質はＺｎ５ｅ 、ＺｎＳおよびＴ ｉ ０２で
ある。

一般には少くとも３層対を有するフィルターが使用され
、経済上の理由では４または５層対を用いることが好適
である。

干渉フィルターの層の厚さは、最大反射が０．７と１．
２μｍとの間、とくに１．０μｍで生じ、またスペクト
ルの可視領域の反射が最小となるよう選択することが好
ましい。

その他干渉フィルト−を１層もしくはそれ以上の層対、
好ましくは５層対を有するスタックの２個で構成し、ま
た、最大反射を０．７と０．９μｍとの間、好ましくは
０．８μｍで生ずることが好適であり、また他には１層
もしくはそれ以上の層対、好ましくは４層対で構成し、
０．９と１．３μｍとの間、好ましくは１．１μｍに最
大反射を有することが好適である。

高くドープした金属オキサイドフィルターとしては、１
．４μｍよりも小さいプラシマ波長を有するフィルター
、たとえば、公開されたオランダ国特許出願７４１０８
１４（ＰＨＤ４７１４７）号に記載されたフィルターを
用いることが好適である。

この出願に記載されたフィルターはインジウムオキサイ
ドからなり、このインジウムオキサイドはインジウムに
換算して少くとも７パーセント、好ましくは７〜２０％
のすすでドープされ、そして少くとも１０２／−好まし
くは１０２１ ／へ〜３ Ｘ １０２’／ｃｒｊ、
の自由電子密度を有する。

このフィルターは一般には０．２〜０．５μｍ１ 好ま
しくは０．３〜０．４μｍの厚さを有する。

干渉フィルターとドープした金属オキサイドフィルター
を使用し、そしてこれらを支持部材の同・一側面に配置
する場合には、低い屈折指数を有する層、たとえば０．
２４μｍのＭｇＦ２の層によって互いを分離することが
好ましい。

以下、本発明の実烏例を図面につき詳細に説明する。

・ 双曲線状にプレスしたガラス表面板１はその内側に
、赤外線を反射する光透過層２を具える。

楕円形状にプレスされんガラス体３はその内側に金属ミ
ラー４を有する。

部分１と３を位置５においてバキュームタイト方法で密
閉する。

支持ポールシフに接続したタングステンフィラメント６
を、反射鏡の合一焦点がフィラメント内に位置するよう
配置する。

支持ポール７を硬ろうによって金属キャップ９に固定し
、このキャップをバキュームタイト方法で部材３に連結
する。

金属製のランプキャップ外皮１０はガラス塊１１を取り
囲み、このガラス塊はその端面において導線１３を接続
した二個の底部接点１２を有する。

チップオフ排出管を数字１４で示す。

実施例 図に示すようなランプを構成する。

双曲線状の反射鏡は３８．７３７７Ｈの半焦点距離と３
０．０ｍ７１Ｌ のａｈ をする双曲線と対応する曲
率を有する。

プレスされたガラス表面プレート（１）はすずドープし
たインジウムオキサイドの赤外線フィルターを有し、そ
の厚さは０．３μｍ１ 自由電子密度は１．３Ｘ１０２
ｃｒＩＬ−３、またプラズマ波長は１．１μｍである。

このフィルターの上部には以下の層から成る干渉フィル
ターが存在する。

インジウムオキサイド上にはまず、０．２３６μｍのＭ
ｇＦ２層があり、次いで、０．１１７μｍのＺｎ８１０
．１８５μｍのＭｇＦ２．０．１０４μｍのＺｎＳ、０
．Ｌ７４μｍのＭｇＦ２．０．１０４μｍのＺｎ Ｓ、
０．１８５ μｍのＭｇＦ２．０．１１７μｍのＺｎ
Ｓおよび０．１０１μｍのＭｇＦ２層がある。

楕円形の反射鏡は３８．７５ｍｍの半焦点距離と５０．
０７７Ｘ７７Ｌの半長軸線を有する楕円に従って彎曲し
ている。

窪み表面上にアルミニウムを蒸着する。Ｍｎ／Ｎｉ支持
ポール（７）にスポット溶接したタングステンフィラメ
ントは１．．９０ｍ７Ｈの長さを有し、かつ、１．４５
ｍ７Ｍの心棒上に０．２４５７７２ｍの線径のワイヤー
をピッチ０．３３７７１．で巻回することによって得ら
れる１、９４ｍｍの直径を有する。

反射鏡によって構成されたランプ容器を１気圧のクリプ
トンで満たす。

【図面の簡単な説明】

図は反射鏡ランプの軸線を通る長さ方向断面図である。 １・・・表面プレート、２・・・光透過層、３・・・ガ
ラス体、４・・・金属ミラー、６・・・タングステンフ
ィラメント、７・・・支持ポール、９・・・金属キャッ
プ、１０・・・キャップ外皮、１１・・・ガラス塊、１
２・・・底部接点、１３・・・導線、１４・・・チップ
オフ排出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）楕円形状に彎曲した完全反射鏡と、２）双曲線状
   に彎曲し、光線を透過し、かつ熱放射線を反射する反射
   鏡と、３）光源とを具え、楕円形上に彎曲した反射鏡の
   焦点を双曲線状に彎曲した反射鏡の焦点と一致させ、こ
   れらの反射鏡の窪み側面を互いに対向させ、反射鏡によ
   って閉止されるスペース内に配置した合一焦点を光源で
   囲んでなる反射鏡ランプにおいて、楕円形状に彎曲した
   反射鏡は０．５〜０．９９の偏心率Ｃ／ａ、 ｅを有し
   、また楕円形状に彎曲した反射鏡と双曲線状に彎曲した
   反射鏡はａ ｈ＝ ｆ ＸＣ’／ａ ｅの関係を満足し
   、ここで記号ａｈは双曲線のブランチ間距離の半分であ
   り、ａｅは楕円の長軸の半分の長さであり、Ｃは彎曲さ
   せた反射鏡によれば双曲線および楕円の両焦点距離の半
   分であり、ｆはＣ／ａｅ＝０．５の場合には限界値０．
   ８４と１．１４との間の値を有し、一方ｆ・はＣ／ａｅ
   の増加につれて１近傍の限界値間に存在してＣ／ａ ｅ
   ＝ ０．９９の場合にはｆが０．９９８と１．００２と
   の間にあることを特徴とする反射鏡ランプ。 ２ ｆが１の値を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の反射鏡ランプ。 ３ 楕円形状および双曲線状に彎曲した反射鏡を楕円と
   双曲線の同一軸線周りの回転体としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の反射鏡ラン
   プ。