JPS60253140A - 建築物照明に特に適した反射形ランプおよび照明システム - 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】 発　明　の　背　景 本発明は一般にランプの分野に関し、さらに詳しくは望
ましいビームパターン、改良された効率および長い寿命
を有するメタルハライド光源を含む改良された反射形ラ
ンプに関する。

ランプの効率を改良しようと続けられている研究は、エ
ネルギーコストの上昇にｌ！ｌ！なって益々重要さを増
している。効率を改良したいランプの１群として、スボ
ツ１−ライト照明、投光照明（フラッドライト照明）お
よび建築物照明に用いる反則形ランプがある。

望ましいビームパターンを有する反射形ランプが米国再
発行特許第３０８３２号、米国特許第４４２０８０１号
、米国特許第４４２０８００号、米国特許出願第３７７
７５４号（１９８２年２月１３日出願）および米国特許
出願第５１７１９３号（１９８３年７月１６日出願）に
開示されている。

このような反射形ランプにとっては、望ましいビームパ
ターンに導びくべき光出力をさらに増加することが望ま
れている。また、このような反則形ランプの効率、即ち
ルーメン／ワット（１１／Ｗ）をさらに改良することも
望まれている。

投光照明、特に建築物照明用途に用いられる反射形ラン
プでは、強力なコンパクトな光源を用いてビーム調節ま
たは焦束能力を改良するのが望ましい。建築物照明用で
は反射形ランプの光源の強度（光度）をさらに増づこと
が望ましい。建築物照明では、美観が重要な考察条件で
ある。普通は白熱照明によって美的効果を達成する。

歴史的には、白熱照明により得られる暖かい色がある種
の石、木およびレンガ製ビルディングの外壁の照明に用
いるのに魅力的であった。しかし、白熱光源は比較的効
率の悪いｈ置であることが知られており、白熱装置を利
用した建築物外壁照明は、特に電気エネルギーの不足に
ついての社会的自覚が育ら、エネルギーを節約する指向
がはつぎり打ら出されて以来、署しく減少している。電
気エネルギーのコストの急ｖ　ｂ建築物外壁照明の減少
の一因となった。建築物照明に特に有益な暖かい白熱色
を与えながら、白熱光源より効率のよい光源を提供ケる
ことか望まれている。

特定形態の建築物照明では、暖かい白熱光色温度を維持
づることが望ましいが、放電ランプのような比較的効率
のよい照明装置でこのような色温度を得るのは特に困難
である。その困難さの主な原因は、放電ランプの光源と
して働くアーク管の壁温度を上昇させて／Ｉ５１電ラン
プの色温度を白熱形の色温度に向って上げるようにする
と、放電ランプ自書の予想′１．Ｊ命が短くなるという
事実にある。

１−胃した壁温度は典型的には、アーク管の溶融シリカ
製の壁の失透を生じさせ、これによりアーク管の０３作
寿命を短＜１１る。本発明は、上昇した壁温度による重
大な困難さを持つことなく、暖かい白熱色をもつように
特別に調整されたアーク管を有する比較的効率のよい照
明装置を提供しようとするものである。

建築物照明用の光源は、小形で、１ンパク］−で、見え
ない場所に設＠するのが望ましい。叩ら、建物の外壁は
、建物の周囲の美観をそこねないために視界からかくさ
れた光源で照明するのが望ましい。光源を収容する取イ
」器具のスＪ法を小さくして、器具を設置しても見物人
を環境の邪魔にならないようにＪるのが望ましい。本発
明は、内部に光源を収容した比較的小さな取ｆ寸器具を
提供し、これにより環境の美観を保存しつつ、見物人の
邪魔にならないようなやり方での設置を可能にづる。

照明器具の配置に関してさらに考察づべきことは、光源
と器具とにより形成づへき望ましいビームパターンであ
る。建築物照明においては、光源を対応する反（ト）器
ユニット内に、非対称なビームパターンが形成されるよ
うに芸者し、か・る非対称なビームパターンを建築物照
明のために巾ね合わせて清らかな照明範囲を維持するど
共に、建物の特徴を目立たせるようにするのが望ましい
。さらに、重ね合わせの照明にづると、１つの照明装置
が故障しても、照明されている建物の外壁に暗いスポッ
トができることもない。本発明はこのような非対称なビ
ームパターンをつくり出す。さらに、本発明は、重ね合
わせるのに望ましい光レベルを右り−る建築物照明を可
能にしながら、比較的低ワラ１〜数の装置を提供する。

またさらに、建築物照明のような投光照明用途に用いる
反射形ランプにおいて、効率、ビームパターンおよび光
強度（光度）に最も寄与するものは光源自体である。光
源の総合効率を上げると、反射形ランプの効率、−ビー
ムパターンおよび光強度特性が改良される。

反射形ランプについての上記考察事項に加えて、本発明
は、舞台およびスタジオ用ランプのコンパクトな光源の
寿命（１００〜５００時間）と一般照明用のより大きな
光源の寿命（１５，０００時間）との中間の予想寿命を
有するかなりコンパクトなメタルハライド光源を提供す
る。本発明の光源はコンパクトな反射器、と組合せて狭
いビームパターンを発生できると共に、建築物照明に適
当な寿命を有する。

従って、本発明の目的は建築物照明に特に適した改良さ
れた反射形ランプを提供（ることであり、（１）改良さ
れたビーム制御、（２）改良された効率、（３）改良さ
れた強度、（４）暖かい白熱光色、（５）比較的長い予
想寿命、（６）比較的小さなハウジングを有し、（７）
重ね合わせて均一なハイライト照明を実現できる及射形
ランプを提供することである。

本発明のこれらの目的および他の目的は、本発明につい
ての以下の説明を読むことにより一層明瞭になるはずで
ある。

発　明　の　要　約 本発明によれば、改良された効率と改良された強度を有
するコンパクトな光源を有し、ビーム１ＩＩｊ御の改良
された、建築物照明に特に適した反射形ランプが提供さ
れる。この反射形ランプは凹状反射器およびその中に配
置されたコンパクトな光源を備える。コンパクトな光源
を構成するアーク管は、不活性ガスと：このアーク管に
約１００〜１５０ボルトの範囲の交流動作電圧を設定す
るのに有効な約４５〜６５１１（＋の範囲の水銀蒸気と
を含有する。アーク管はさらに動作中に蒸気を発生する
ハロゲン化物を含有づる。ハロゲン化物は（１）ヨウ化
ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化トリウム、ヨ
ウ化カドミウム、およびこれらの混合物、（２）ヨウ化
ツートリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化カドミウム
、選択したヨウ化物の混合物、および選択したヨウ化物
またはヨウ化物の混合物への金属カドミウム添加剤、並
びに（３）金属カドミウムよりなる群から選ばれる。好
適例では、アーク管の中門部は凹状反射器の焦点近くに
かつ凹状反射器の軸線に直角に配置する。

好ましい実施例の１明 第１図は本発明の反射形ランプの断面図で、第２図はそ
の正面図である。ここに示した反射形ランプ１０は、建
築物照明に特に適したものであり、周知のＰＡＲ６４型
で代表されるアルミニウムめっき放物面反射器（ＰＡＲ
）のような凹形状を有する。

反射形ランプ１０は凹状反射器１２を有し、好ましくは
レンズ１４が反射器１２の前向入口の縁１６に平面１８
に沿って取付けられている。レンズ１４の主目的はコン
バク１−な光源２０から放出された直接光および反射光
を一層効果的に広げて、所望のビームパターンとするこ
とにある。レンズ１４は反射器１２の反射面を保護しか
つ清浄に保つように、反射器の縁１６を密封して配置さ
れている。レンズ１４を縁１６に密封することにより、
窒素のような適当な充填ガスのための′ｆ４沖な環境を
与え、このような環境下でコンパクトな光源２０を作８
するのが好適である。反射器１２はガラス成形品とする
のがよく、イの内面をアルミニウム、銀、−二色性伝熱
フィルムまたは他の反射材料で被覆してスペクトル表面
を形成することができる。

コンパクトな光源２０の両端はそれぞれ、光源２０の導
入線２８および３０により、マイカ材料で形成された拡
大した大形の基部２６の導入ＷＡ２２および２４に接続
されている。反射器１２の反射面を好ましくは適当な手
段、例えばスポット溶接部３２により、第１図に概略的
に示した直列接続のコンデンサＣ１とダイオードＤ１と
の結合点３４に接続する。

コンパクトな光［２０の中間部３６（第２図参照）は、
本発明の１実施例にあっては、凹状反射器１２のはず焦
点にかつ凹状反射器１２の軸線に直角に配置される。コ
ンパクトな光源２０はランプ１０の正面図である第２図
に詳しく示されている。

光源２０は溶融シリカ、ムライトおよびアルミナから選
ばれる材料よりなるダブルエンド型アーク管ぐある。ア
ーク管２０は４００ワツトで動作づるように設計されて
おり、長さ約７Ｑｍｍ、幅約１８１１１ＩＩｌおよび厚
さ約１１１ＩＩ８を右づ−る。

アーク管２０はその両シール端に１対の主放電支持電極
３８および４０を有する。主Ｍ極３８は導入線４２およ
びモリブデン箔部分４４にＪ、り導入線２８に接続され
ている。もう−ｈの主敢電雷極４０は尋人線４６および
モリブデン箔部分４８により導入線３０に接続されてい
る。

アーク管２０は不活性ガス、好ましくはアルゴンを約２
０〜１５０トルの範囲の圧力で含有する。

アーク管２０はさらに水銀蒸気を、このアーク管に約１
００〜１５０ポルＩ〜の範囲の交流動作電圧を設定する
のにイｊ効な４５〜６５ＩＩ１ｇの範囲で含有する。

アーク管２０はさらに動作中に蒸シ）を発生ずるハロゲ
ン化物を含有する。このハロゲン化物はヨウ化す１〜リ
ウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化ｉ〜リウム、ヨウ化
カドミウム、および選択したヨウ化物の混合物よりなる
８Ｙから選ばれる。選択したヨウ化物および選択したヨ
ウ化物の混合物はカドミウムのような余分な金属を含有
することもできる。さらに、１実施例では、ハロゲン化
物をカドミウムを含有するヨウ化ナトリウム化合物とし
て選択するのが好ましい。

」二記「発明の背瑣」の項で述べたように、建築物照明
用には、暖かい白熱光色温度を与えるアーク管２０のよ
うな］ンバクトな光源をもつのが望ましい。さらに前に
述べたように、アーク管２０のような金属ハロゲン化物
を含有するアーク管で白熱光状の色を得るには、通常、
アーク管の壁温度を望ましくない程高くする必要があり
、この高い壁温度によりアーク管したがってランプ自身
の動作寿命が短かくなる。

本発明の実施にあたって、アーク管２０が、寿命の短縮
につながるおそれのあるアーク管の壁温度の過渡の上行
を生じることなく、白熱光状の色を発生する。このこと
は、主に、上に挙げた］つ化ナトリウム化合物を含めた
特に有利な１群の金属ハロゲン化物と共に、色温度をさ
らに一トばて白熱により近くするカドミウムを組合せて
用いることにより達成される。金属ハロゲン化物および
カドミウムは代表的にはそれぞれ重量％比的４０Ｊ３よ
び約１を右づる。これらの特徴の組合Ｕにより、イｊ９
）Ｉ寿命を僅かに減少さｌるだけで、所望の色を達成づ
るだけでなく、光源の効率ら増加させる。

ランプ１０の有効寿命に関する本発明のもう一つの要素
はアーク管２０の交流動作電圧である。

この動作電圧は主としてアーク管２０内に含有された水
銀の小によって決まる。望ましい動作電！■範囲は約１
００ボルトから約１５０ポル］・である。

この範囲とするためには、４００ワッ１−で作動づるよ
うに設計されたアーク管２０中に含有される水銀蒸気の
量を約４５ｎｚ＋から約５５ｍｇの範囲内にする。

有効スＩ命をわずかに短かくりるだけでアーク管の白熱
色を達成する本発明のさらに他の要素は、アーク管２０
のリトリウム損失の減少である。第２図のアーク管２０
のように充填物の１成分としてヨウ化ヅ］〜リウムを用
いる、第１図のランプ１０のような高光度放電（ＨＩＤ
）ランプでは、典型的には、ナトリウムがアーク管の石
英製エンベロープに拡散づるという問題があり、これは
第２図に示１反射器１２のような多量の金属表面がアー
ク管の近くに存在する場合に特に問題となる。

この問題は、本発明においては、金属反射器１２を電気
的に浮動させるか、または第１図に示したようにアーク
管と並列に接続されたダイオードＤ１とコンデンサＣ１
の直列接続により正にバイアスすることによって、実質
的に克服する。ダイオードＤ１と代表値０．０５マイク
ロフアラツドを有するコンデンサＣ１との直列構成によ
って、アーク管２０のナトリウム１０失をもたらす１：
要因の１つである、反射器１２０反射面から放出される
光電子を著しく減少さける。本発明で実際に行った実験
では、本発明の反射形ランプ１０に２０００〜４００１
間の予想寿命を保証するのに十分な程度にすトリウム損
失が防止された。

本発明のアーク管２０を用いたランプ１ｏは、実質的に
黒体曲線上にある約３５００　’にの色補正温度（ＯＣ
Ｔ　）で１１０ルーメン／ワツ］〜の効率を有する。さ
らに、約１００〜１５０ボルトの範囲の交流電圧で作動
されるアーク管２０を持つランプ１０は、約８０〜４０
０ワツトの範囲の比較的低いワット数の反射形ランプ１
０を構成する。

第２図の改良されたコンパクトな光源２０を有する第１
図の反射形ランプ１０が暖かい白熱色を発生し、比較的
長い予想寿命を有することが、以上の説明でわかるはず
である。上述した充填物および１法を右する二１ンパク
トな光１１１ｉ２０を含む比較的低ワット数の反射形ラ
ンプ１０は、本発明の対象とする建築物照明の用途に特
に適している。

建築物照明では、一般に極めて高フッｉ・数のランプお
よびそれに関連する大きなユニットを使用しており、こ
れらには幾つかの問題が伴なうが、本発明はこれらの問
題を解決した。例えば、これらの大形ユニットを用いる
場合、通常照明時のボットスポットを避けるために大形
のかさばるユニットを照明中の建物からかなりの距離は
なして配置する必要があり、このことは照明光が広がっ
てむだになることがあり、高ワツト数のランプの光出力
の利用効率が悪くなる。本発明で開示した、例えば８０
〜４００ワツトの範囲の低ワツト数の光源を有する小形
ランプ１０であれば、比較的小さな取イ］器具に収容し
たコンパクトな光、源を多数照明中の建物に近づけて配
置することができ、このことにより本発明のコンパクト
な光源からの光のうち、照明中の建物に実際にあたる光
の割合が向トする。

特別な利点につ４ｉがる本発明の−６う−っの特徴は、
第゛１図おＪ、び第２図に示づように、ＰＡＲ６４型反
銅器のような外形を有する反射器１２の寸法がコンバク
ｉ−なことにある。第１図および第２図に示づようなＰ
ＡＲ６４型反射器を有するランプは、「築物照明により
照明されている建物の寸法と比較したら、特に小さなコ
ンパクトサイズのものである。即ち、光源２０と反射器
１２を１つの組立体としてのランプ１０に組立て、大気
の有害な要素から気密にシールしたので、ランプ１０を
照明中の建物の低い手ブリや欄干に目立たないように取
付けることができる。

もう一つの有利な特徴は本発明のメタルハライド光源２
０の非対称な形状にある。光源２ｏの非対称な形状は幅
より長さが大きいグローアークを形成する。この非対称
な形状の結果、反射形ランプ１０が細長いビームパター
ンを発することになり、これは建築物照明にとって望ま
しい。本発明による細長いビームパターンは、第３図に
建物の外壁の一部を照明している状態で示しであるが、
中ね合わせて建物の特徴を強調しまたは目立たせるよう
に照明することによって美的な効宋をもたらり−０ 第３図は、本発明の暖かい白熱色の建築物照明に特に適
した、石灰岩製レンガ５２で形成された建物の外壁の一
部５０を示す。第３図に示した部分５０は、照明中の建
物の欄干に目立たないように取付けられた複数のランプ
１ｏがら投射されＩＣ複数の細長い、豆いに重なり合う
、均一なハイライ１へ用の輪郭を持つビームパターン５
４△、５４Ｂ、５４Ｎ等で照明される。

照明ビームパターン５４Ａを建物の部分５０の照明をあ
てたい位四に向けることができるが、ビームパターン５
４１３〜５４．　Ｎをビームパターン５４Ａと巾なり合
うように向けて、豆いに重なり合うハイライト用の輪郭
をもつ照明を建物に当てることができる。

重なり合う輪郭をもつビームパターンを用いる利点は、
（１）効率のよいメタルハライド・ランゾにときどき見
られるランプ毎の色変化が、照明される表面では平均化
して均一になること、（２）１つのランプが故障しても
そこが暗い区域とはならないので、この故障の影響が目
立たないこと、そして（３）照明デザイナが建築物の特
定の特徴に照明をあててハイライトを与えて美しく見え
るようにづる輪郭を決める上で大きな融通性が得られる
ことである。

本発明の反射形ランプ１０は、照明をあてたい建物自体
またはその建物の近くの場所に設置するのに適当な比較
的小さい寸法を有し、建築物の特徴に対し重なり合う輪
郭をもつハイライト用の照明を行うことができることが
理解されよう。

さらに、約２０００〜４０００時間のように比較的長い
予想寿命を有する強力なコンパクトな光源２０を有する
本発明の放射形ランプは、スポーツ用の照明を含めた屋
内、屋外の投光照明の用途にも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射形ランプの断面図、第２図は第１
図の反射形ランプのｉＦ面図、そして 第３図は本発明の反射形ランプを１個以上用いて建物の
外壁の一部を照明した状態を承Ｊ平面図である。 １０・・・反則形ランプ、　１２・・・反射器、１４・
・・レンズ、　１６・・・縁、 ２０・・・光源（アーク管）、 ２２．２４・・・導入線、 ２６・・・口金、　２８．３０・・・導入線、３２・・
・スポット溶接部、　３８．４０・・・主電極、４２．
４６・・・導入線、５０・・・外壁部分、５４Ａ、５４
Ｂ、５４Ｎ・・・ビームパターン、Ｃ１・・・コンデン
サ、　Ｄｌ・・・ダイオード。 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンバニイ代理人　（７６
３０）　生　沼　徳　ニＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反射面を有する凹状反射器と、この凹状反Ｑ１器内
   に剛固に支持され、かつ両端に密封された主熱電子電極
   を有づるアーク管とを協える反射形ランプにおいて、 」二配アーク管が、さらに、不活性ガスと、このアーク
   管に約１００〜１５０ボルトの範囲の交流動作電圧を設
   定（るのに有効な約４５〜６５■９の範囲の水銀蒸気と
   、動作中に蒸気を発生するハロゲン化物とを含有し、こ
   のハロゲン化物が（１）ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカ
   ンジウム、ヨウ化カドミウム、およびこれらの混合物、
   （２）ヨウ化す１ヘリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ
   化カドミウム、選択したヨウ化物の混合物、および選択
   したヨウ化物または選択したヨウ化物の醒合物への金属
   カドミウム添加剤、並びに（３）金属カドミウムよりな
   るＩｌ！Ｙから選ばれていること、を１、“Ｎｆｉとす
   る建築物照明に特に適した反則形ランプ。 ２、上記アーク管がダブル−Ｉンド型（・、長さ約７Ｑ
   ｍｍ、幅約１８ＲＩｍｊ＞よび厚さ約１１ＩＩｌｌを右
   づる特許請求の範囲第１項記載の反射形ランプ。 ３、上記金属ハロゲン化物がヨウ化すトリウム化合物と
   金属カドミウムであり、ヨウ化）１−リウムと金属カド
   ミウムが相対Φω化約４０対１を有づる特許請求の範囲
   第１項記載の反射形ランプ。 ４、上記反則器の反射面に正の電（Ｑを印加づるための
   、直列接続したコンデンリＪ３よびダイ２−ドよりなる
   手段を備え、土配コンデンザが約０゜０１〜０．１マイ
   ク］ｊフアラツドの範囲内の）バばれた値を有する特許
   請求の範囲第１項記載の反射形ランプ。 ５．１記アーク管の中間部が実質的に上記反射器の焦点
   にかつ反射器の軸線に直角に配胃されていて細長いビー
   ムパターンを形成づる特許請求の範囲第１項記載の反（
   ト）形ランプ。 ６、特許請求の範囲第５項記載の反躬形ランプを複数個
   用いて、互に重なり合う、細長い輪郭をもつビームパタ
   ーンを形成するように配列した投光用照明システム。