| 【発明の名称】 |
メタルハライドランプ、照明装置及び光ファイバー照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小川 光三
【氏名】坂口 貞雄
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| 【要約】 |
【課題】メタルハライドランプを反射鏡に取り付けて使用する場合において、反射鏡での反射効率をアップさせることができるようにする。
【解決手段】メタルハライドランプ１２は、発光管１３とこの発光管１３を覆う外管１４とから構成され、外管１４は、発光管１３の発光部１６を覆う大径部２０と発光管１３の封止部１７を覆う小径部２１とを有する。このメタルハライドランプ１２を反射鏡２３に取り付ける場合に、小径部２１を反射鏡２３のネック部２４で保持するようにし、反射鏡２３のネック部２４の内径寸法を小さくする。これにより、発光部１６から見たネック部２４を見込む角度を小さくすることができ、発光管１３から出射された光のうちネック部２４に当たることにより反射鏡２３で反射されずに損失となる光の割合が低くなり、反射鏡２３の反射効率が高くなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部に放電空間が形成された発光部を有し、外径寸法が前記発光部の外径寸法より小さい一対の円柱状の封止部が前記発光部の両端に形成され、先端部が前記放電空間内で対向する一対の電極が前記封止部内に封止され、前記放電空間内に放電媒体が封入された発光管と；前記発光部を覆う大径部と、前記封止部を覆う小径部と、これらの大径部と小径部とを繋ぐ繋ぎ目部とが形成された外管と；を具備していることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】 前記発光管はセラミックスにより形成され、直線透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】 前記電極間の距離は０.５〜４.０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】 前記大径部の外径寸法に対する前記小径部の外径寸法の比率は０.２３８〜０.９であることを特徴する請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライドランプと、前記メタルハライドランプから出射された光を所定の集光点へ集光させるように反射させる椀形状に形成され、その中央部に前記外管の前記小径部を保持するネック部が形成された反射鏡と；を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項６】 請求項５記載の照明装置と；入射側端面部が前記反射鏡の集光点の近傍に配置され、出射側端面部が被照射領域に対向させて配置された光ファイバーと；を具備していることを特徴とする光ファイバー照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタルハライドランプ、このメタルハライドランプを用いた照明装置及び光ファイバー照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタルハライドランプを反射鏡に取り付けた照明装置の従来例を図５に基づいて説明する。メタルハライドランプ１は、発光管２とこの発光管２を囲む外管３とにより構成されている。発光管２は、内部に放電空間４が形成された発光部５、発光部５の両端に形成された一対の封止部６、封止部６内に封止されて先端部が放電空間４内で対向する一対の電極７，８、放電空間４内に封入された金属ハロゲン化合物を含む放電媒体等により構成されている。
【０００３】ここで、メタルハライドランプ１が外管３を用いる理由は、メタルハライドランプ１の点灯時には発光部５の温度が約１０００℃まで上昇するので、この発光部５が冷やされないように保温するためである。
【０００４】一方、外管３が発光部５からの熱で過熱されることを防止するため、発光部５の外周面と外管３の内周面との間には所定寸法の隙間が確保されている。このため、外管３の外径寸法は、発光管２の発光部５の外径寸法より大きく形成されている。
【０００５】反射鏡９は凹面形状の反射面を有する椀形状に形成され、その中央部にはメタルハライドランプ１を取り付けるための丸穴状のネック部１０が形成されている。反射鏡９へのメタルハライドランプ１の取り付けは、メタルハライドランプ１の外管３をネック部１０に差し込み、ネック部１０の内周面と外管３の外周面との間に接着固定用の樹脂１１を充填することにより行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】メタルハライドランプ１を反射鏡９に取り付けた場合、発光部５から見たネック部１０を見込む角度θ（但し、図５ではθ＝６６.５°）の範囲内では、発光管２から出射された光がネック部１０に当たることにより反射鏡９で反射されずに損失となるので、反射鏡９の反射効率は低下し、照明装置の照度が低下する。
【０００７】反射鏡９へのメタルハライドランプ１の取り付けは、反射鏡９が小型化するにつれて発光部５が反射鏡９に近付くように行われるので、発光部５から見たネック部１０を見込む角度θが次第に大きくなる。即ち、反射鏡９を小型化した小型の照明装置になる程、ネック部１０に当たることにより反射鏡９で反射されずに損失となる光の割合が大きくなり、反射鏡９の反射効率がより低下し、照明装置の照度がより低下する。
【０００８】本発明は、メタルハライドランプを反射鏡に取り付けた場合、反射鏡での反射効率をアップさせることができるメタルハライドランプ、照明装置及び光ファイバー照明装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間が形成された発光部を有し、外径寸法が前記発光部の外径寸法より小さい一対の円柱状の封止部が前記発光部の両端に形成され、先端部が前記放電空間内で対向する一対の電極が前記封止部内に封止され、前記放電空間内に放電媒体が封入された発光管と；前記発光部を覆う大径部と、前記封止部を覆う小径部と、これらの大径部と小径部とを繋ぐ繋ぎ目部とが形成された外管と；を具備している。
【００１０】ここで、発光管における発光部はメタルハライドランプの点灯時に高温（約１０００℃）になるため、外管におけるこの発光部を覆う部分（大径部）は、発光部の外周面との間に所定寸法の隙間を確保して大径に形成する必要がある。一方、発光管における封止部はメタルハライドランプの点灯時の温度が発光部に比べて低い（約４００〜７００℃）ので、外管におけるこの封止部を覆う部分（小径部）は、封止部の外周面に近接させて小径に形成することができる。
【００１１】したがって、外管の一部に小径部を形成することにより、メタルハライドランプを反射鏡に取り付ける場合にこの小径部を反射鏡のネック部で保持するようにすれば、反射鏡のネック部の内径寸法を小さくすることができ、発光部から見たネック部を見込む角度が小さくなり、発光管から出射された光のうちネック部に当たることにより反射鏡で反射されずに損失となる光の割合が小さくなり、反射鏡の反射効率が高くなる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のメタルハライドランプにおいて、前記発光管はセラミックスにより形成され、直線透過率が３０％以上である。
【００１３】ここで、放電媒体の１つとして水銀を用いているメタルハライドランプでは、発光管を石英ガラスで形成したものが広く使用されている。しかし、近年では、環境保護の観点から水銀に代えてヘリウムやネオンを使用したものが普及している。
【００１４】したがって、放電空間内に封入される放電媒体の１つである水銀に代えてヘリウムやネオンを使用した場合、発光管をセラミックスで形成することにより、原子半径が小さいヘリウムやネオンが発光管を透過することを防止できる。また、発光管をモールド成形する場合には、セラミックスを使用することにより石英ガラスを使用する場合に比べて高精度に成形することができる。さらに、直線透過率を３０％以上のセラミックスを使用することにより、十分な輝度を確保することができる。
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のメタルハライドランプにおいて、前記電極間の距離は０.５〜４.０ｍｍである。
【００１６】したがって、電極間の距離を０.５〜４.０ｍｍとすることにより、光源の大きさが小さい点光源となるメタルハライドランプを得ることができる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、前記大径部の外径寸法に対する前記小径部の外径寸法の比率は０.２３８〜０.９である。
【００１８】ここで、大径部の外径寸法に対する小径部の外径寸法の比率が小さ過ぎると、大径部を絞るようにして小径部を形成するときに、大径部と小径部とを繋ぐ繋ぎ目部の肉厚を均一にすることが難しくなり、繋ぎ目部の肉厚が不均一になることにより発生するレンズ効果によりこの繋ぎ目部を透過した光が偏向され、繋ぎ目部を透過した光が反射鏡で反射された場合における光の集光性が損なわれる。
【００１９】しかし、大径部の外径寸法に対する前記小径部の外径寸法の比率が０.２３８〜０.９であり、極端に小さな比率とはならないので、大径部を絞るようにして小径部を形成する作業において大径部と小径部とを繋ぐ繋ぎ目部の肉厚を略均一に維持することができ、この繋ぎ目部を透過する光の偏向を防止して等方的に透過させることができ、繋ぎ目部を透過した光が反射鏡で反射された場合における光の集光性を維持することができる。
【００２０】請求項５記載の発明の照明装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライドランプと、前記メタルハライドランプから出射された光を所定の集光点へ集光させるように反射させる椀形状に形成され、その中央部に前記外管の前記小径部を保持するネック部が形成された反射鏡と；を具備している。
【００２１】したがって、反射鏡のネック部の内径寸法を小さくでき、発光部から見たネック部を見込む角度が小さくなる。これにより、発光管から出射された光のうちネック部に当たることにより反射鏡で反射されずに損失となる光の割合が小さくなり、反射鏡の反射効率が高くなり、照明装置の照度が高くなる。特に、反射鏡の小型化を図った場合において、反射鏡での反射効率のアップが有効に行われ、メタルハライドランプを使用した小型の照明装置における照度のアップを図ることができる。
【００２２】請求項６記載の発明の光ファイバー照明装置は、請求項５記載の照明装置と；入射側端面部が前記反射鏡の集光点の近傍に配置され、出射側端面部が被照射領域に対向させて配置された光ファイバーと；を具備している。
【００２３】したがって、メタルハライドランプから出射された光が反射鏡で反射されて集光点に集光され、集光された光は入射側端面部から光ファイバー内へ入射され、光ファイバー内を伝送された後に出射側端面部から被照射領域に向けて照射される。このような光ファイバーを用いることにより、配光制御を簡単に行なえ、目に触れる部分の構造がコンパクトな照明装置を得ることができる。さらに、この光ファイバー照明装置においては、請求項５記載に記載された照明装置を使用しているため、反射鏡での反射効率がアップして集光点に集光される光量が多くなり、出射側端面部から出射される光量がアップされ、照度の高い光ファイバー照明装置を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１はメタルハライドランプを反射鏡に取り付けた照明装置を示す縦断側面図、図２は発光管の発光部から見たネック部を見込む角度と、発光管から出射された光のうちネック部に当たることにより反射鏡で反射されずに損失となる光の割合との関係を示すグラフである。
【００２５】メタルハライドランプ１２は、発光管１３とこの発光管１３を囲む外管１４とにより構成されている。発光管１３の構成は図５において説明した発光管２と略同じであり、内部に放電空間１５が形成された発光部１６、発光部１６の両端に形成された一対の封止部１７、封止部１７内に封止されて先端部が放電空間１５内で対向する一対の電極１８，１９、放電空間１５内に封入された放電媒体等により構成されている。なお、放電媒体としては、金属ハロゲン化合物、ヘリウムやネオン等の希ガスが含まれ、水銀は含まれていない。
【００２６】発光管１３は直線透過率が３０％以上のセラミックスによりモールド成形されている。
【００２７】放電空間１５内で対向して位置する電極１８，１９の間隔は、約３．０ｍｍに設定されている。
【００２８】外管１４は、発光部１６と一方の封止部１７とを覆う大径部２０と、他方の封止部１７を覆う小径部２１と、これらの大径部２０と小径部２１とを繋ぐ繋ぎ目部２２とにより形成されている。大径部２０の内周面と発光部１６の外周面との間には数ミリの隙間が形成され、大径部２０の外径寸法Ｌ１は１２．０ｍｍに形成されている。小径部２１の内周面と封止部１７の外周面との間にはほとんど隙間が設けられておらず、小径部２１の外径寸法Ｌ２は４．０ｍｍに形成され、大径部２０の外径寸法に対する小径部２１の外径寸法の比率（Ｌ２／Ｌ１）は０.３３３に設定されている。
【００２９】反射鏡２３は、凹面形状の反射面を有する椀形状に形成され、その中央部に丸穴形状のネック部２４が形成されている。そして、メタルハライドランプ１２の反射鏡２３への取り付けは、メタルハライドランプ１２の外管１４の小径部２１をネック部２４に差し込み、ネック部２４の内周面と小径部２１の外周面との間に接着固定用の樹脂２５を充填することにより行われている。
【００３０】ここで、ネック部２４の内径寸法は、小径部２１の外径寸法より僅かに大きく形成され、発光部１６から見たネック部２４を見込む角度はθ（但し、図１ではθ＝約３２.５°）となる。
【００３１】このような構成において、外管１４の小径部２１を反射鏡２３のネック部２４で保持することによりメタルハライドランプ１２を反射鏡２３に取り付けた場合、発光部１６から見たネック部２４を見込む角度θが約３２.５°と小さいので、発光管１３から出射された光のうちネック部２４に当たることにより反射鏡２３で反射されずに損失となる割合が小さくなり、反射鏡２３の反射効率が高くなり、照度の高い照明装置となる。
【００３２】発光部１６から見たネック部２４を見込む角度θと、ネック部２４に当たることにより反射鏡２３で反射されずに損失となる光の割合との関係を示す図２のグラフによれば、見込む角度θが３２.５°の場合にはその損失は５％以下となり、これに対し、図５で示したように見込む角度θが６６.５°の場合にはその損失は約３０％となる。したがって、本実施の形態のように、外管１４に小径部２１を形成し、この小径部２１を保持する反射鏡２３のネック部２４の内径寸法を小さくすることにより、反射鏡２３の反射効率をアップさせることができ、照明装置の照度をアップさせることができる。
【００３３】また、発光管１３はセラミックスでモールド成形されているので、石英ガラスで成形したものに比べて形状の精度を高めることができ、発光管１３の小型化を図ることが可能となる。さらに、セラミックスは原子半径が小さいヘリウムやネオンを透過させないので、環境保護の観点から放電媒体として水銀に代えてヘリウムやネオンを使用した場合でも、それらのヘリウムやネオンが発光管１３を透過することを防止でき、ヘリウムやネオンが透過減少することによる輝度の低下を防止できる。さらに、このセラミックスは直線透過率が３０％以上であるので、十分な輝度を確保することができる。
【００３４】また、電極１８，１９間の距離が約３．０ｍｍに設定されているので、このメタルハライドランプ１２を、光源の大きさが小さい点光源とすることができる。
【００３５】また、外管１４は、大径部２０の外径寸法に対する小径部２１の外径寸法の比率が０.３３３に設定されているので、大径部２０を絞るようにして小径部２１を形成する作業において大径部２０と小径部２１とを繋いでいる繋ぎ目部２２の肉厚を略均一に維持することができる。これにより、この繋ぎ目部２２を透過する光の偏向を防止して等方的に透過させることができ、反射鏡２３で反射された光の集光性能を維持することができる。
【００３６】つぎに、本発明の第２の実施の形態を図３及び図４に基づいて説明する。なお、図１及び図２において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。本実施の形態は、図１に示した照明装置から出射された光を光ファイバーを使用して所定の被照射領域に照射するようにした光ファイバー照明装置であり、図３はその縦断側面図、図４は光ファイバー照明装置の使用例を示す概略図である。
【００３７】メタルハライドランプ１２を反射鏡２３に取り付けた照明装置及びメタルハライドランプ１２を点灯させるための安定器やコネクタ等の電気部品２６が収納ケース２７内に収納され、この収納ケース２７は室内又は室外の壁面などに取り付けられている。さらに、この収納ケース２７には光ファイバー２８の一端側（入射側端面部２９）が接続され、光ファイバー２８の他端側（出射側端面部３０）が被照射領域に対向させて配置されている。
【００３８】光ファイバー２８の入射側端面部２９は、反射鏡２３により反射される光の集光点の近傍に配置されている。
【００３９】このような構成において、メタルハライドランプ１２から出射された光が反射鏡２３で反射されて集光点に集光され、集光された光は入射側端面部２９から光ファイバー２８内へ入射され、光ファイバー２８内を伝送された後に出射側端面部３０から被照射領域に向けて照射される。このため、この光ファイバー照明装置によれば、配光制御を簡単に行え、また、目に触れる部分の構造がコンパクトな照明装置を得ることができる。そして、この光ファイバー照明装置は、反射鏡２３の反射効率がアップされた照明装置を使用しているため、集光点に集光される光量が多くなり、出射側端面部３０から照射される光量がアップされ、十分に高い照度を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】請求項１記載の発明のメタルハライドランプによれば、発光管を覆う外管が、発光管の発光部を覆う大径部と発光管の封止部を覆う小径部とを有するので、このメタルハライドランプを反射鏡に取り付ける場合に小径部を反射鏡のネック部で保持するようにすれば、反射鏡のネック部の内径寸法を小さくすることができ、発光部から見たネック部を見込む角度を小さくすることができ、これにより、発光管から出射された光のうちネック部に当たることにより反射鏡で反射されずに損失となる光の割合を下げ、反射鏡の反射効率を高くすることができる。
【００４１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のメタルハライドランプにおいて、発光管はセラミックスにより形成されているので、放電空間内に封入される放電媒体の１つである水銀に代えてヘリウムやネオンを使用した場合、原子半径が小さいヘリウムやネオンであっても発光管を透過することを防止でき、ヘリウムやネオンが透過損失することによる輝度低下を防止できる。さらに、セラミックスを使用することにより石英ガラスを使用した場合に比べて高精度に成形することができ、発光管の小型化を図ることができる。さらに、使用するセラミックスの直線透過率を３０％以上とすることにより十分な輝度を確保することができる。
【００４２】請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のメタルハライドランプにおいて、電極間の距離は０.５〜４.０ｍｍであるので、光源の大きさが小さい点光源となるメタルハライドランプを得ることができる。
【００４３】請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載のメタルハライドランプにおいて、外管における大径部の外径寸法に対する小径部の外径寸法の比率は０.２３８〜０.９であり、極端に小さな比率とはならないので、大径部を絞るようにして小径部を形成する作業において大径部と小径部とを繋ぐ繋ぎ目部の肉厚を略均一に維持することができ、これにより、この繋ぎ目部を透過する光が偏向されることを防止して等方的に透過させることができ、透過した光を反射鏡で反射させて集光する場合の集光効率を高めることができる。
【００４４】請求項５記載の発明の照明装置によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載のメタルハライドランプと、メタルハライドランプから出射された光を所定の集光点へ集光させるように反射させる椀形状に形成されてその中央部に外管の小径部を保持するネック部が形成された反射鏡とを具備しているので、反射鏡のネック部の内径寸法を小さくでき、発光部から見たネック部を見込む角度を小さくでき、これにより、発光管から出射された光のうちネック部に当たることにより反射鏡で反射されずに損失となる光の割合を下げ、反射鏡の反射効率を高くすることができ、特に、反射鏡の小型化を図った場合において反射鏡での反射効率を維持することができ、小型の照明装置であっても十分な照度を維持することができる。
【００４５】請求項６記載の発明の光ファイバー照明装置によれば、請求項５記載の照明装置と、入射側端面部が反射鏡の集光点の近傍に配置されて出射側端面部が被照射領域に対向させて配置された光ファイバーとを具備しているので、請求項５記載の照明装置を使用することにより集光点に集光される光量がアップされるとともに入射側端面部から光ファイバー内へ入射される光量がアップされるので、出射側端面部から照射される光量がアップする照度の高い光ファイバー照明装置を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７５７
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２１日（２０００．６．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０１１７７
【弁理士】
【氏名又は名称】柏木 慎史 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−８４２７（Ｐ２００２−８４２７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月１１日（２００２．１．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８６０３０（Ｐ２０００−１８６０３０） |
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