JPH05258603A - 光源として無電極放電ランプを含む照明器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明器具の光源の無電極放電ランプから放射
される光を反射して有用な方向の光を増す。 【構成】 無電極放電ランプ２０のアーク管３５上に絶
縁材料の反射コーティング８０を設ける。アーク管で発
生された光は照明器具のエンクロージャ１２の開口２４
へ向けて反射コーティングにより反射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光源として無電極放電ラ
ンプを含む照明器具に関するものである。更に詳しく述
べると、本発明は光源として無電極の高輝度放電（ＨＩ
Ｄ：ｈｉｇｈ−ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｃｈａｒｇ
ｅ）ランプを含み、またランプを取り囲む、開口をそな
えたエンクロージャを含み、ランプから発生した光が開
口を通ってエンクロージャの中に配置された反射手段に
よって反射されるようにした照明器具に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】公知の誘導駆動される無電極の高輝度放
電（ＨＩＤ）ランプには、光を透過する材料で作られた
壁をそなえたアーク管が含まれている。励起コイルがア
ーク管を取り囲む。この励起コイルは無線周波数電流で
付勢して、アーク管の中にドーナツ形のアーク放電を生
じることができる。照明器具に対する光源としてこのよ
うなランプを使用したとき、ランプを取り囲み、ランプ
からの光を透過する開口で終わる壁部分を含むエンクロ
ージャの中にランプを支持することができる。この開口
とそろうように、光を透過する材料で作られた屈折器を
設けることができる。この屈折器は開口を通過する光を
受ける。また、この屈折器は通常、この光を所望のパタ
ーンで分配するように特に成形されたプリズム状の表面
をそなえている。

【０００３】屈折器を透過する光の大部分は反射光であ
る。更に詳しく述べると、屈折器を透過する光の大部分
はドーナツ形のアーク放電で作成され、照明器具の中に
設けられた反射手段から反射される光である。従来の殆
どの照明器具では、主な反射手段は良好な光反射特性を
そなえた上記のエンクロージャの一つ以上の表面で構成
される。エンクロージャのこのような表面は、これらの
表面に当たるランプからの光線がエンクロージャの前端
の屈折器を通って表面から反射されるように構成され
る。対象としている型の照明器具、すなわち光源として
無電極放電ランプを使用している照明器具では、主要反
射手段が上記の型、すなわちエンクロージャ上の反射表
面である場合には重大な問題がある。更に詳しく述べる
と、誘導駆動される無電極ＨＩＤランプの場合には、ア
ーク管を取り囲む励起コイルの存在はドーナツ形のアー
クからの光線が主要反射表面へ通過する際の妨害物とな
り、また主要反射表面からの光線がエンクロージャの前
端の屈折器を通過する際の妨害物となる。このような妨
害により、照明器具の効率が著しく低下することがあ
る。

【０００４】主要反射表面から反射された光が励起コイ
ルおよび他の関連する妨害物を避けた経路をたどるよう
に主要反射表面を設計することは可能であるが、この手
法では通常、光線のうちあるものはこれらの表面から２
回以上反射した後でないと、エンクロージャの前端を通
って出ることができない。これは都合が悪い。反射毎に
ある程度の光の損失、通常約１０％の光の損失が生じる
ことにより照明器具の効率が低下するからである。第二
に、多重反射手法は不利である。多重反射手法を使う
と、屈折器上の個別の点に広範囲に変わる入射角で光線
が到来するので、屈折器から出るとき希望に応じて所定
の経路を通るように光を方向付けする際の屈折器の有効
性が低下する傾向があるからである。この問題について
は次の段落で更に説明する。

【０００５】エンクロージャ上またはエンクロージャの
近くで主要反射表面を使用することのもう一つの不利な
点は、屈折器の光学作用と効果的に協力するためにこれ
らの反射表面が鏡のような特性でなければならないとい
うことである。更に詳しく述べると、このような協力が
最も確実に行われるのは、屈折器のプリズム状表面上の
与えられた点に当たるほぼすべての光が所定の経路を正
確に通ってこの点に近づく場合である。これが可能にな
るのは、プリズム状の表面に達するほぼすべての反射光
が注意深く設計された鏡のような反射表面からの反射光
である場合である。しかし、反射表面が光源から遠く、
そして特に反射表面が拡散反射表面である場合には、反
射表面から屈折器に到達する光は多数の経路を通って屈
折器のプリズム状表面上の各点に近づく。これにより、
プリズムから光が出るときにこの光が正確な経路を通る
ように方向付けされるというプリズム状表面の所望の能
力が著しく損なわれる。したがって、通常の屈折器を含
む照明器具では拡散反射表面は避けられる。

【０００６】無電極放電構成および光源にきわめて接近
した反射表面を使用する光源の一例は１９６６年４月２
６日にブース（Ｂｏｏｔｈ）他に付与された米国特許第
３，２４８，５４８号に見出すことができる。この特許
からわかるように、レーザ発生装置はアーク管のほぼ全
体の表面上に反射コーティングを施し、このアーク管は
一つの開口だけをそなえ、この開口を通して光が出力さ
れるので、レーザの放出が影響を受ける。

【０００７】したがって、無電極放電ランプを光源とし
て含む照明器具の中に、反射手段から前端に通過すると
き励起手段を避けるために、ランプの励起手段（たとえ
ば、励起コイル）からの著しい干渉無しに、また多重反
射を必要とすることなく、ランプ内のアーク放電からの
光線が反射手段に達し、そこから照明器具エンクロージ
ャの前端を通って反射され得るように組み立てられた反
射手段を設けることが都合が好い。

【０００８】ホリスタ（Ｈｏｌｌｉｓｔｅｒ）の米国特
許第３，７６３，３９２号およびホリスタの米国特許第
３，８６０，８５４号には、反射室をアーク管のまわり
でアーク管と励起コイルとの間に設けられた、誘導駆動
の無電極ＨＩＤランプが開示されている。この反射室の
外壁は反射性の材料で作られるか、または反射性となる
ようにコーティングされるので、アーク管内で発生する
光に対する反射器としての役目を果たす。この構成の欠
点は、反射器がまだアーク管からかなりの距離離れてい
るので期待するように効果的に屈折器の光学作用と協力
することができないということである。これは反射光が
多数の経路を通って屈折器上の各点に近づくようにさせ
るという遠隔の反射表面の上記の傾向によるものであ
る。

【０００９】エルハマムジー（Ｅｌ−Ｈａｍａｍｓｙ）
他の米国特許第４，９１０，４３９号に開示された無電
極放電ランプには、アーク管およびホリスタの特許の反
射室に対して上記した位置と同様の位置に配置された反
射室（４０）が含まれている。エルハマムジー（Ｅｌ−
Ｈａｍａｍｓｙ）のこの反射室４０の中には、アーク管
から間隔を置いて配置され、アーク管の中で発生する光
に対する主要反射器として動作する個別反射素子４４お
よび４４’が取り付けられる。ホリスタ（Ｈｏｌｌｉｓ
ｔｅｒ）の特許と同様、これらの反射器はまだアーク管
からかなりの距離離れているので、ホリスタの反射器に
ついて上述したのとほぼ同じ欠点がある。

【００１０】以後、更に詳細に指摘するように、アーク
管壁上の反射コーティングにより反射された光はこのよ
うな反射の後に再方向付けすることができる。そして二
次反射器または屈折器の形の再方向付け手段により、こ
のような再方向付けを行うことができる。いずれの場合
も、本発明の目的はアーク管の反射コーティングで反射
された光源からの光を、光源からの直接光が再方向付け
手段の表面上の個別点に近づくのとほぼ同じ入射角でそ
れらの個別点に近づかせることである。

【００１１】

【発明の概要】本発明を一形式で実行することにより、
ランプのエンベロープの中にアーク管が配置された無電
極放電ランプであって、アーク管およびランプのエンベ
ロープが光を透過する材料で作られた無電極放電ランプ
が提供される。アーク管のまわりに、励起構造が配置さ
れる。この励起構造を無線周波数電流で付勢して、アー
ク管の中にアーク放電を生じることができる。励起構造
に最も近いアーク管の部分に、非導電性の材料の反射コ
ーティングが形成される。これにより、上記励起構造に
より阻止される恐れのある光出力が上記アーク管から有
用な方向に向けられる。反射コーティングはアーク管の
約７０％以下に形成され、励起構造からの干渉なしにア
ーク管のコーティングされていない部分を通るようにア
ーク放電からの光出力を方向付けする役目を果たす。

【００１２】本発明の一変形では、（ｉ）一端に開口の
ある壁部分を含むエンクロージャ、および（ｉｉ）エン
クロージャ上に取り付けられ、開口をおおう光透過性の
屈折器を含む照明器具で、本発明の無電極放電ランプが
提供された。開口を通り、屈折器が受けて透過するアー
ク放電からの光を分配するためのプリズム状の表面を屈
折器はそなえている。

【００１３】本発明がより良く理解され得るように、付
図を参照して以下、詳細に説明する。

【００１４】

【詳しい説明】図１に示す照明器具１０には、中心の縦
軸１４をそなえたカップ形のエンクロージャ１２が含ま
れている。軸１４の上に、誘導駆動される無電極の高輝
度放電（ＨＩＤ−ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ）ランプ２０が配置されている。ランプ
２０は照明器具の光源としての役目を果たす。

【００１５】カップ形のエンクロージャ１２には管状の
壁部分２２が含まれている。管状の壁部分２２は軸１４
を取り囲み、その下端すなわち前端が開口２４で終わ
る。ランプ２０が発生する光が開口２４を透過する。エ
ンクロージャ１２には上部の、すなわち後壁２６も含ま
れている。この上部の壁２６はエンクロージャ１２の管
状の壁部分２２の上部に設けられる。照明器具を取り付
けるため、上部の壁２６に適当な取り付け構造（図示し
ない）が取り付けられる。

【００１６】ランプ支持構造２８により、エンクロージ
ャ１２の中の軸１４上にランプ２０が支持される。ラン
プ支持構造２８の上端はエンクロージャ１２の上部壁２
６に取り付けられる。ランプ支持構造２８の下端にはク
ランプ２９が設けられている。クランプ２９はランプの
上部を取り囲み、ランプを軸１４上の固定位置に保持す
る。

【００１７】エンクロージャ１２の下端の開口２４とそ
ろうように、ボール形の屈折器２７が設けられる。ボー
ル形の屈折器２７はガラスまたは適当なプラスチックの
ような光を透過する材料で作られる。図２に示すよう
に、屈折器２７はプリズム状の外側表面をそなえてい
る。この外側表面には、多数の小さなプリズム３３が含
まれている。これらの多数の小さなプリズム３３は光源
２０から受けた入射光を照明器具の下の所望の位置に向
けるような形状になっている。これにより、照明器具の
下の作業面に所望の光のパターンが形成される。図２は
屈折器の中心領域にあるプリズム３３だけを示している
が、屈折器の付加的な領域の外側表面に類似のプリズム
が配置されていることが理解される筈である。プリズム
３３については以下、更に詳細に説明する。

【００１８】カップ形のエンクロージャ１２の中には、
適当な無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ）安定器３０が設けられている。この安定器３０は
ランプ２０に対する電源としての役目を果たす。この安
定器３０は導体３１および３２を介してランプに対する
励起コイル４０に結合されている。これについては間も
なく、更に詳細に説明する。

【００１９】無電極ＨＩＤランプは、１９９０年１２月
４日に出願された、デーキン（Ｄａｋｉｎ）他の米国特
許出願第６２２，０２６号に開示されているようなラン
プが好ましい。更に詳しく述べると、図１および図３に
示すように、ランプにはアーク管３５が含まれている。
このアーク管３５は光を透過する材料、たとえば熔融石
英で作られた壁３６をそなえている。壁３６はアーク小
室３８を取り囲んでいる。励起コイル４０はアーク管３
５を取り囲んでいる。また、励起コイル４０は、アーク
管内でドーナツ形のアーク放電４２を励起するためにＲ
Ｆ安定器３０に結合されている。この結合は導体３１お
よび３２を介して行われる。

【００２０】図では一例として、アーク管３５はほぼ球
形の壁３６をそなえている。しかし、用途によつては時
に他の適当な形状のアーク管が望ましいことがあり、こ
れらの形状も本発明の範囲に含まれている。たとえば、
アーク管壁はほぼ楕円体であってもよいし、あるいはへ
りを丸めた短い円筒、すなわち丸薬容器の形であっても
よい。後者の形状のアーク管は、ジョンソン（Ｊｏｈｎ
ｓｏｎ）他の米国特許第４，８１０，９３８号に図示
し、説明されている。これらの形状はすべて球状と考え
ることができる。

【００２１】アーク管３５の中のアーク小室３８には充
てん物が入っている。この充てん物の中ではランプ動作
の間、ほぼドーナツ形の上記のアーク放電４２が形成さ
れる。適当な充てん物についてはジョンソン（Ｊｏｈｎ
ｓｏｎ）他の上記米国特許第４，８１０，９３８号に述
べられている。この充てん物には、白色温度で可視放射
線を発生し、高効率および良好な演色機能を示すように
重量比で組合わされたハロゲン化ナトリウム、ハロゲン
化セリウム、およびキセノンが含まれている。たとえ
ば、ジョンソン他の特許によるこのような充てん物は等
しい重量比のヨウ化ナトリウムと塩化セリウムを室温、
約５００トルの部分圧力でキセノンと組合わせたもので
構成してもよい。もう一つの適当な充てん物は１９８９
年５月８日に出願されたエッチ・エル・ウィッティング
（Ｈ．Ｌ．Ｗｉｔｔｉｎｇ）の米国特許出願第３４８，
４３３号に説明されている。この特許の充てん物には、
ハロゲン化ランタン、ハロゲン化ナトリウム、およびバ
ッファガスの組み合わせが含まれている。ウィッティン
グ（Ｗｉｔｔｉｎｇ）の特許出願による充てん物の特定
の例はヨウ化ランタン、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化セリ
ウム、および室温で２５０トルの部分圧力のキセノンの
組み合わせで構成される。

【００２２】図１に示すように、ＲＦ電力がＲＦ安定器
３０により励起コイル４０を介してＨＩＤランプに印加
される。図示するランプでは、励起コイル４０は１９９
１年８月１３日にジー・エー・ファラル（Ｇ．Ａ．Ｆａ
ｒｒａｌｌ）に付与された米国特許第５，０３９，９０
３号に述べられているような構成の、巻数が２のコイル
である。ファラル（Ｆａｒｒａｌｌ）の特許の励起コイ
ルには直列に接続された一つ以上のターンが含まれる。
各ターンの形状は一般に、横方向に対称な台形をその台
形と同じ平面内にあるがその台形と交差しないコイル中
心線のまわりに回転することにより形成される。そして
ターン相互を接続するためのクロスオーバ手段が設けら
れる。

【００２３】動作について説明すると、コイル４０のＲ
Ｆ電流によってほぼ自閉した電界をアーク管３５の中に
生じる、時間とともに変化する磁界が発生する。一旦ラ
ンプが始動されると、すぐ後に説明するようにこのソレ
ノイド状電界によりアーク管３５の中の充てん物を通っ
て電流が流れ、充てん物の中にドーナツ形のアーク放電
４２が生じる。ＲＦ安定器３０に対する適当な動作周波
数は０．１から３００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲にあ
り、動作周波数の一例は１３．５６ＭＨｚである。

【００２４】適当な安定器３０は１９９１年９月１０日
にジェー・シー・ボロウィック（Ｊ．Ｃ．Ｂｏｒｏｗｉ
ｅｃ）およびエス・エー・エルハマムジー（Ｓ．Ａ．Ｅ
ｌ−Ｈａｍａｍｓｙ）に付与された米国特許第５，０４
７，６９２号に説明されているものである。上記特許の
ランプ安定器はＤ級増幅器、同調回路網、およびヒート
シンクをそなえた高効率安定器である。詳しく述べる
と、２個のコンデンサのうち、第一のコンデンサは励起
コイルと直列に接続され、第二のコンデンサは励起コイ
ルと並列に接続されており、共通コンデンサ板を共通に
使用することによりこれらの２個のコンデンサが集積化
される。更に、並列同調コンデンサの金属板には、ラン
プの励起コイルから余分の熱を除去するために使用され
るヒートシンクの熱伝導板が含まれている。

【００２５】図１のアーク管３５は外側エンベロープ５
０により封入されている。外側エンベロープ５０は石英
で作ることが好ましい。外側エンベロープ５０はアーク
管からの熱損失を低減し、そして有害な表面汚染からア
ーク管壁３６を保護する役目を果たす。また、アーク管
は細長い管状の中空の茎部５２により外側エンベロープ
５０から支持される。本発明の一形式では、アーク管壁
は石英で作られ、茎部５２は石英アーク管壁の外側表面
に融解により接合された石英管である。石英管が石英ア
ーク管壁に接合される局限された領域５４では、アーク
管壁の部分５６は外側表面も内側表面もほぼ平坦であ
る。茎部５２に沿って領域５４から間隔を置いた位置５
８では、茎部５２は外側エンベロープ５０の上部壁６０
の開口を通って伸び、外周のまわりで上部壁に融解され
て真空の漏れないシールを形成する。外側エンベロープ
５０とアーク管壁３５との間の空間６２はアーク管から
の熱損失を小さくするための熱絶縁を行うように空気が
抜かれる。

【００２６】本発明の図示された形式では、茎部５２は
所望のときランプの動作を開始するために使用される始
動補助装置の一部としての役目を果たす。このような始
動補助装置を含むランプはデーキン（Ｄａｋｉｎ）他の
上記米国特許出願第６２２，０２６号に開示されてい
る。このような始動補助装置の動作の詳細な説明は上記
米国特許出願第６２２，０２６号に含まれている。以下
いくつかの段落で、始動補助装置の一般的な説明を行
う。

【００２７】茎部５２の上端は密封されるので、茎部の
中には閉じた小室６４が形成される。この小室にはガス
が充たされる。このガスは正規状態のもとでランプ２０
の始動直前に優勢であると考えられる、アーク管３５の
中に配置されたガス状充てん物より絶縁耐力が大幅に低
い。小室６４を充たすこのガスはアーク管３５の中に存
在するのと同じガスであってもよいが、アーク管の中に
存在するガスより低い圧力、例えばアーク管の圧力の約
１／１０の圧力となる。代案として、小室６４の中のガ
スは高電圧で分解できる別のガスであってもよい。小室
６４で使用し得る特定のガスの例はクリプトン、キセノ
ン、ネオン、アルゴン、ヘリウム、およびそれらの混合
物である。各々の場合、この充てん物の圧力を充分に低
くして、アーク管３５の中のガスの絶縁耐力より低い絶
縁耐力をガスに分け与えるようにする。本発明の特定の
実施例では、小室６４の中の充てん物は２０トルの室温
圧力の純粋なクリプトンである。使用に好都合なガス混
合物の特定の例はネオンとアルゴンの混合物で構成され
るペニング（Ｐｅｎｎｉｎｇ）混合物である。

【００２８】上記したように、茎部、すなわちコンテナ
５２およびその小室６４の中のガスはアーク管３５の中
でのドーナツ形のアーク放電４２の作成を助けるための
始動補助装置の一部であると考えることができる。図示
されたランプの実施例では、始動コンテナ５２の一方の
端壁（下端壁）はアーク管３５の壁部分３６の一部分で
構成される。

【００２９】始動補助装置には、高電圧を作成して印加
することにより中空のコンテナ５２、続いてアーク小室
３８で絶縁破壊を開始するための手段も含まれている。
図１に図式的に示されたこの手段には、７２および７４
と図式的に示された導線を介して励起コイル４０の上側
ターン上のアース電位点と始動コンテナ５２の上側端と
の間に接続されたインダクタ６８とコンデンサ７０の並
列組み合わせが含まれている。並列組み合わせと直列に
接続された適当なスイッチ７５を閉じてランプの漂遊容
量を介して安定器３０の両端間に並列組み合わせを接続
し、またスイッチ７５を開いて安定器３０の両端間に並
列組み合わせを接続する回路を遮断することができる。
電圧作成印加手段６８−７５の更に詳しいことは１９９
０年１２月４日に出願されたココマ（Ｃｏｃｏｍａ）他
の米国特許出願第０７／６２２，０２４号およびファラ
ル（Ｆａｒｒａｌｌ）他の米国特許出願第０７／６２
２，２４６号に開示されている。Ｌ−Ｃ回路６８，７０
は安定器３０の１３．５６ＭＨｚのＲＦ電流によって付
勢されたときほぼ共鳴の状態になるように同調される。
安定器３０からのＲＦ電流によりＬ−Ｃ回路６８，７０
の両端間に高電圧が形成されたとき、始動コンテナ５２
とその中のガス柱の長さ方向の両端間にも対応する高電
圧が印加され、ガスの絶縁破壊が生じる。この絶縁破壊
により、小室６４の全長に沿って放電（図示しない）が
生じる。

【００３０】デーキン（Ｄａｋｉｎ）他の上記米国特許
出願第６２２，０２６号に更に詳しく説明されているや
り方では、始動コンテナ５２の中の上記放電によって、
アーク管３５のアーク小室３８内の充てんガスの絶縁破
壊が誘発される。アーク管３５内のこの絶縁破壊によ
り、励起コイル４０を通るＲＦ電流が電界および磁界を
発生することができ、その結果アーク管内に図３の４２
で示す形状のドーナツ形のアーク放電が形成される。そ
の後、これらの電界および磁界は小室６４内の上記始動
放電からの助力無しにドーナツ形のアーク放電を維持す
ることができる。したがって、次に適当なやり方で始動
放電が消される。たとえば、スイッチ７５を開いて回路
７３をしゃ断することで始動放電をその電源から切り離
すことにより、始動放電が消される。

【００３１】ドーナツ形のアーク放電４２で発生する光
はアーク放電から外側に、すべての方向に放射状に投射
される。この光の一部は球状のアーク管３５の下半球を
通って下方に通過した後、開口２４およびそれと揃えら
れた屈折器２７を通過する。アーク放電からの光出力の
残りの部分は球状のアーク管３５の上半球の外側表面を
おおう反射コーティング８０によってしゃ断される。こ
の反射コーティング８０はしゃ断された光を、コーティ
ングされていないアーク管３５の部分を通して下向きお
よび外向きに反射するように作用する。図３に示すよう
に、非導電性コーティング８０はアーク管３５のほぼ上
半分に配置される。最も注目に値することであるが、非
導電性コーティング８０はコイル４０にきわめて接近し
たアーク管３５のその部分に配置される。このようにし
て、コイル４０で阻止される筈の光出力が妨害物無しに
アーク管３５から出るように向けられる。図ではコーテ
ィングがアーク管３５の上半分に施されているが、アー
ク管３５の少なくとも赤道付近の表面がおおわれていれ
ばこのようなコーティングを約３０−７０％の範囲に施
すことが可能である。

【００３２】反射コーティング８０は一つ以上の電気絶
縁材料で作られる。酸化アルミニウムのような耐火性の
絶縁材料で作ることが好ましい。他の適当な材料はジル
コニア、チタニア、およびマグネシアである。このコー
ティングは導電性の材料ではなくて、電気絶縁性の材料
を使用するということが重要である。これはその中に渦
電流が誘導されないようにするためである。コーティン
グに導電性の材料を使用すると、近くの励起コイル４０
を通るＲＦ電流からの無線周波数電磁界により中に誘導
される渦電流によってコーティングがすぐ過熱状態にな
る。更に、これらの渦電流がコーティング内に発生する
と、励起コイルを通る電流が作る所望の電界および磁界
を妨害するような渦電流自体の磁界および電界が生じる
ことになる。アーク放電４２によって生じる高温のた
め、コーティング８０はこのような高温によって損なわ
れないアルミナ、ジルコニア、チタニア、またはマグネ
シアのような材料で作らなければならない。アルミナの
コーティングに対する、単位量に含まれる好ましい重量
は約１０ｍｇ／ｃｍ² である。コーティングは良好な光
学反射器となるように充分に厚くするべきである。

【００３３】アルミナコーティング材料は粉末状のアル
ミナを適当な液状固着剤と混合してアルミナ粒子を固着
剤の中で懸濁させることにより用意される。次にこの懸
濁液はブラシで塗ること、吹きかけること、またはデイ
ップコーティングによりアーク管の上半球の外側表面に
塗られる。引き続き、コーティングは適当に乾燥され、
焼き固められる。これにより、固着剤が蒸発して、下に
ある石英に対する良好な結合が生じる。

【００３４】反射コーティング８０がドーナツ形のアー
ク放電４２と励起コイル４０との間に配置され、またア
ーク放電４２とアーク管３５より上のすべての構造との
間にも配置される。したがって、アークによって放出さ
れ、励起コイル４０およびアーク管より上の構造に向か
って進む光の殆どは反射コーティング８０によってしゃ
断され、その後、コーティングによって反射され、アー
ク管３５の光透過性の下半球を通った後、開口２４およ
びそれと揃えられた屈折器２７を通る。反射器８０から
屈折器２７に向かって進む上記の光は図１の光線９２で
表される。光線９２は光の大体の進行方向を描いた矢印
として示されている。図２は中心の縦軸に隣接した屈折
器２７の領域に於けるこれらの光線のいくつかを示して
いる。

【００３５】反射器８０はアーク源４２にきわめて接近
して、アーク源と励起コイル４０およびアーク管より上
の組み合わせ照明器具構造との間に配置されるので、反
射器は（１）励起コイルおよび上記の組み合わせ構造か
らの干渉無しにアーク源からの光を受けることができ、
また（２）反射器８０からのこの光を、励起コイルおよ
び組み合わせ構造を避けたしゃ断されない経路を介して
屈折器２７に向けて反射することができる。これによ
り、コイル、組み合わせ構造の一方または両方がこれら
の経路に位置している場合に存在する光および制御の損
失を避けることができる。光の幾分かを励起コイルおよ
び組み合わせ照明器具構造の周囲に向けなければならな
いという必要性が反射器の位置により避けられる。した
がって、多重反射とその結果生ずる光損失を伴う、更に
複雑な反射器の構成に対する必要性が避けられる。

【００３６】アーク源から比較的大きな距離離れた反射
性の表面、たとえば照明器具エンクロージャが使用され
る、屈折器を含む照明器具では、反射性の表面から反射
された光が屈折器まで正確な所定の経路をたどるよう
に、これらの反射性の表面が鏡のようであり、特性がば
らつかないことが通常重要である。屈折器のプリズム状
表面が通常、正確な所定の経路を通ってその上の各点に
近づく光を効率的に取り扱うように設計されているから
である。プリズム状表面上の個別の点への入射光が多数
の広く散った経路を通って近づくと、これらのプリズム
状表面の効率が損なわれる。

【００３７】しかし、本発明の照明器具では、拡散反射
器を使用することができる。反射器８０が小さいので、
屈折器に関する限り、反射器が殆ど点光源として作用す
るからである。小さな反射器８０により反射された光は
経路９２を通って屈折器２７に達することができ、励起
コイル４０および可能性のある他の妨害物を避けるため
の付加的な反射は必要でない。反射器８０がアーク源４
２に近いことはそれの寸法を小さくすることに寄与する
重要な要素である。屈折器２７に比べて反射器８０は何
倍もアーク源４２に近いことがわかる。図示した照明器
具では、反射器８０に比べて屈折器はアーク源４２から
１０倍以上離れている。

【００３８】本発明の照明器具のもう一つの重要な特徴
は、アーク源４２からの直接光が屈折器２７のプリズム
状表面上の個別の点に近づく角度とほぼ同じ角度で反射
器８０からの光がその点に近づくことができるというこ
とである。したがって、アーク源からの直接光を所定の
出現経路、たとえば図２の９５に向けるようにプリズム
が設計されていれば、プリズムはそれに入射する反射光
を本質的に同じ出現経路に向けることができる。図１お
よび図２に示すように、反射器８０からの反射光と本質
的に同じ経路９２を通って、アーク源４２からの直接光
が屈折器２７に近づく。

【００３９】多重反射を使用することにより励起コイル
４０および組み合わせ構造の周囲に反射器８０からの光
を向ける必要が無いという事実の寄与により、アーク源
４２からの直接光が屈折器のプリズム状表面上の個別点
に近づく角度とほぼ同じ角度で反射光がその点に近づく
ことができる。図１に示すように、照明器具１０には仕
切り１００が設けられている。仕切り１００は照明器具
１０を二つの区画１０２および１０４に分割する。仕切
りより上の区画１０２には、安定器３０、始動回路６８
−７５、ランプ２０の上部、およびランプのための支持
構造２８が含まれている。仕切りより下の区画１０４に
はランプ２０の下部が含まれている。これには励起コイ
ル４０、およびランプの下部と屈折器２７との間に存在
する比較的大きな空間が含まれている。仕切り１００は
円形部材であり、その中心領域では上向きの皿形にな
り、大皿を逆にした形になっている。本発明の好ましい
形式では、仕切り１００の下側表面は反射性になってい
る。したがって、そこに達するどの光も下向きに反射さ
れて屈折器２７を通り、余分の光線として作用すること
ができる。

【００４０】誘導駆動される無電極ＨＩＤランプを光源
として含む照明器具について本発明を説明してきたが、
他の型の無電極放電ランプ、たとえば、容量駆動された
無電極放電ランプを光源として含む照明器具が本発明の
範囲に包含されることが理解される筈である。これらの
照明器具の各々では、絶縁材料の反射コーティングがア
ーク管壁に直接施される。この反射コーティングによ
り、アーク放電からの光はアーク管のまわりの通常の励
起手段に到達する前にしゃ断され、このようなしゃ断さ
れた光が反射されてアーク管壁のコーティングされてい
ない部分を通過する経路を通って屈折器に達し、励起手
段によって阻止されることはない。

【００４１】本発明は特に、照明器具内で発生した光を
分配するための屈折器を含む照明器具に適用可能である
が、出力開口に屈折器が無いような照明器具も本発明の
範囲に包含される。用途によっては、屈折器が無くて
も、直接光およびアーク管上の反射コーティング８０か
らの光が特定の用途の光分配の要求条件を充分に満たす
パターンで分配される。

【００４２】アーク管壁上の反射コーティング８０から
の光をしゃ断するように配置された反射表面を含むよう
な照明器具も本発明の範囲に含まれる。このような照明
器具の例が図４に示されている。図４では、二次反射器
１１０がエンクロージャ１２上の、反射コーティング８
０からの光線をしゃ断することができる位置に取り付け
られている。図示された二次反射器１１０はエンクロー
ジャの中心軸１４を取り囲む環状部材である。部材１１
０の内側反射表面は、コーティング８０から受けたしゃ
断された光を反射して、図４に一点鎖線で示す光線１１
５、１１６、１１７、および１１８で示すようにエンク
ロージャ１２の前端の出力開口２４を通すような形状に
なっている。アーク放電４２からの直接光の大部分およ
びコーティング８０からの反射光のかなりの部分は二次
反射器１１０を迂回する経路１２０により出力開口２４
を通過する。実際上、二次反射器１１０は軸１４に対し
て比較的大きい極角度にある、直接光およびコーティン
グ８０からの反射光線をしゃ断する。これに対して、軸
１４に対して、より小さな極角度にある光線は二次反射
器１１０を迂回する経路１２０により出力開口を通って
伸びる。

【００４３】図４の照明器具で、二次反射器１１０は実
際上、図１の照明器具の屈折器２７と大体同じ機能を果
たす。すなわち、二次反射器１１０はアーク源４２から
の光出力の再方向付けを行うことにより、出力開口２４
を通って伸びる光の所望の分配を行う。各々の場合に、
光再方向付け素子（１１０または２７）上の与えられた
点での入射角の分配は非常に制限され、ほぼ、小さなア
ーク源から直接与えられた点までの単一光線の特性を示
すものとなる。したがって、二次反射器の各小領域は最
適設計することができ、二次反射器全体はアーク源から
の光を最大限に有効活用することができる。

【００４４】図４の照明器具の反射コーティング８０は
小さく、光源４２に近いので、図１の照明器具と全く同
様に、光源からの直接光および反射コーティングから反
射された光線は基本的に同じ入射角で光再方向付け手段
（二次反射器１１０）上の個別の点に近づく。本発明の
特定の実施例について説明してきたが、熟練した当業者
には明らかなように、本発明から逸脱することなく種々
の変更および変形を加えることができる。したがって、
本発明の趣旨と範囲の中に入るこのようなすべての変更
および変形を包含するように特許請求の範囲を記述して
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による照明器具であって、誘
導駆動される無電極ＨＩＤランプおよび屈折器を含む照
明器具の断面側面図である。

【図２】図１の照明器具に含まれる屈折器の一部の拡大
断面図である。

【図３】図１の無電極ＨＩＤランプの一部分の拡大断面
図である。

【図４】照明器具の一変形の概略断面図である。

【符号の説明】

１０ 照明器具 １２ エンクロージャ ２０ 無電極高輝度放電ランプ ２４ 開口 ２７ 屈折器 ３５ アーク管 ３６ アーク管壁 ４０ 励起コイル ４２ アーク放電 ５０ エンベロープ ８０ 反射コーティング １１０ 二次反射器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・ウィリアム・スピーカー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ヘンダーソンビル、キャノン・ドライブ、 106番 (72)発明者 マーク・エルトン・ダフィ アメリカ合衆国、オハイオ州、シェーカ ー・ハイツ、チャドボーン・ロード、3125 番 (72)発明者 レイモンド・アルバート・ハインドル アメリカ合衆国、オハイオ州、ユークリッ ド、イースト・ツーハンドレッドツェンテ ィフォース・ストリート、50番

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明器具に於いて、 （ａ） その一端に形成された開口をそなえた中空の壁
   部分を含むエンクロージャ、 （ｂ） 上記エンクロージャの中に支持され、光透過性
   の材料で作られた壁をそなえたアーク管を含む無電極放
   電ランプ、 （ｃ） 上記アーク管のまわりに配置され、無線周波数
   電流で付勢されて上記アーク管内にアーク放電を発生す
   ることができる励起構造、 （ｄ） 上記アーク管壁上に配置された電気絶縁材料の
   反射コーティングであって、当該反射コーティングが上
   記アーク放電からの光を反射して上記アーク管壁のコー
   ティングされていない部分およびエンクロージャの上記
   開口を通すように配置されており、かつ上記アーク放電
   からの光が当該反射コーティングにより反射されて、上
   記励起構造によって阻止されることなく上記のコーティ
   ングされていない部分を通って上記開口に進むことがで
   きるように当該反射コーティングおよび上記のコーティ
   ングされていない部分が上記励起構造に対して配置され
   るようにした反射コーティング、および （ｅ） 上記エンクロージャ上に取り付けられた光再方
   向付け手段であり、上記反射コーティングから反射され
   た光を受け、照明器具からの光出力の分配を制御するた
   めに上記光を再方向付けするための光再方向付け手段を
   含むことを特徴とする照明器具。
2. 【請求項２】 上記アーク放電からの直接光線が上記光
   再方向付け手段上の個別の点に近づくときの入射角と基
   本的に同じ入射角で、上記反射コーティングから反射さ
   れた光線が同じ点に近づく請求項１記載の照明器具。
3. 【請求項３】 上記光再方向付け手段は上記エンクロー
   ジャ上に取り付けられて上記開口をおおう光透過性の材
   料で作られた屈折器であり、上記屈折器は上記開口を通
   過して上記屈折器で受けられた上記アーク放電からの光
   を分配するためのプリズム状表面をそなえている請求項
   １記載の照明器具。
4. 【請求項４】 上記反射コーティングから反射された光
   をしゃ断するための二次反射手段が上記光再方向付け手
   段に含まれている請求項１記載の照明器具。
5. 【請求項５】 （ａ） 上記アーク管から間隔を置いて
   上記アーク管を取り囲むエンベロープが上記無電極ラン
   プに含まれており、上記エンベロープの少なくとも一部
   が光透過性であり、 （ｂ） 上記エンベロープが上記励起構造によって取り
   囲まれ、上記アーク管壁上の上記反射コーティングから
   間隔を置いて配置されており、そして （ｃ） 上記アーク放電からの光を反射して上記アーク
   管壁の上記のコーティングされていない部分、次に上記
   エンベロープの上記の光透過性部分を通して上記光再方
   向付け手段に送るように上記反射コーティングが配置さ
   れている請求項１記載の照明器具。
6. 【請求項６】 （ａ） 上記アーク管壁が球形であり、
   上記反射コーティングが上記開口と反対の、上記球形ア
   ーク管壁の部分上に配置されており、 （ｂ） 上記球形アーク管壁のもう一つの部分がコーテ
   ィングされていないで、上記のコーティングされていな
   いアーク管壁部分としての役目を果たし、上記アーク放
   電からの光を透過して上記開口に向かって送ることがで
   き、そして （ｃ） 上記光再方向付け手段が上記アーク放電からの
   直接光および上記反射コーティングから反射された間接
   光を受ける位置に配置されている請求項１記載の照明器
   具。
7. 【請求項７】 照明器具がその正規位置にあるとき、上
   記反射コーティングがアーク管壁の上部に配置され、上
   記光再方向付け手段がアーク管の下に配置されている請
   求項１記載の照明器具。
8. 【請求項８】 照明器具に於いて、 （ａ） 出力開口をそなえた前端で終わる中空の壁部分
   をそなえたエンクロージャであり、上記エンクロージャ
   内で作成された光が出力開口を透過することができるよ
   うなエンクロージャ、 （ｂ） 上記エンクロージャ内に支持され、光透過性の
   材料で作られた壁をそなえたアーク管を含む無電極放電
   ランプ、 （ｃ） 上記アーク管のまわりに配置され、無線周波数
   電流で付勢されてアーク放電を発生することができる励
   起構造、および （ｄ） 上記アーク管壁上に配置された電気絶縁材料の
   反射コーティングであって、当該反射コーティングが上
   記アーク放電からの光を反射して上記アーク管壁のコー
   ティングされていない部分およびエンクロージャの上記
   前端を通すように配置されており、かつ上記アーク放電
   からの光が当該反射コーティングにより反射されて、上
   記励起構造によって阻止されることなく上記のコーティ
   ングされていない部分を通って上記出力開口に進むこと
   ができるように当該反射コーティングおよび上記のコー
   ティングされていない部分が上記励起構造に対して配置
   されるようにした反射コーティングを含むことを特徴と
   する照明器具。
9. 【請求項９】 （ａ） 上記アーク管から間隔を置いて
   上記アーク管を取り囲むエンベロープが上記無電極ラン
   プに含まれており、上記エンベロープの少なくとも一部
   が光透過性であり、 （ｂ） 上記エンベロープが上記励起構造によって取り
   囲まれ、上記アーク管壁上の上記反射コーティングから
   間隔を置いて配置されており、そして （ｃ） 上記アーク放電からの光を反射して上記アーク
   管壁の上記のコーティングされていない部分、次に上記
   エンベロープの上記の光透過性部分、次に上記出力開口
   を通すように上記反射コーティングが配置されている請
   求項８記載の照明器具。
10. 【請求項１０】 （ａ） 上記アーク管壁が球形であ
    り、上記反射コーティングが上記前端の開口と反対の、
    上記球形アーク管壁の部分上に配置されており、 （ｂ） 上記球形アーク管壁のもう一つの部分がコーテ
    ィングされていないで、上記のコーティングされていな
    いアーク管壁部分としての役目を果たし、上記アーク放
    電からの光を透過して上記開口に向かって送ることがで
    き、そして （ｃ） 上記出力開口が上記アーク放電からの直接光お
    よび上記反射コーティングから反射された間接光を受け
    る位置に配置されている請求項８記載の照明器具。
11. 【請求項１１】 照明器具がその正規位置にあるとき、
    上記反射コーティングがアーク管壁の上部に配置され、
    上記出力開口がアーク管の下に配置されている請求項８
    記載の照明器具。
12. 【請求項１２】 上記反射コーティングが上記アーク放
    電からの光の拡散反射器である請求項１または８記載の
    照明器具。
13. 【請求項１３】 上記反射コーティングがアルミナ、ジ
    ルコニア、チタニア、およびマグネシアの中の一つ以上
    を含む材料で作られている請求項１、８または１２記載
    の照明器具。
14. 【請求項１４】 上記放電ランプが誘導駆動される無電
    極高輝度放電ランプであり、上記励起構造が上記アーク
    管、上記反射コーティング、およびアーク管壁の上記の
    コーティングされていない部分を取り囲むコイルであ
    り、上記アーク放電がドーナツ形のアーク放電である請
    求項１乃至５および８のいずれか１項に記載の照明器
    具。
15. 【請求項１５】 照明器具に於いて、 光透過性の材料で作られたアーク管をそなえた無電極ア
    ーク放電ランプ、 上記アーク管のまわりに配置され、無線周波数電流で付
    勢されて上記アーク管の中にアーク放電を発生すること
    ができる励起構造、および上記励起構造にきわめて接近
    した上記アーク管の部分で、かつ上記アーク管の表面積
    の約３０％から７０％の範囲の上記アーク管の部分に配
    置された非導電性材料の反射コーティングであって、上
    記アーク放電からの直接光出力の方向付けを行ない、ま
    た上記励起構造からの干渉を避けるように光出力が上記
    アーク管のコーティングされていない部分を通るように
    方向付けする反射コーティングを含むことを特徴とする
    照明器具。
16. 【請求項１６】 上記の非導電性反射コーティングが電
    気絶縁材料で構成されている請求項１５記載の照明器
    具。