JP2010277707A

JP2010277707A - 照明用ランプ装置

Info

Publication number: JP2010277707A
Application number: JP2009126371A
Authority: JP
Inventors: Akio Iwao; 明男岩尾; Tatsuaki Ishikawa; 達章石川
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】時間の経過に伴い発生する高圧放電ランプのアーク柱の輝点が移動した場合にも、照度低下を抑えてランプ寿命の向上を実現する。
【解決手段】高電圧の起動パルスを発生させて始動する高圧放電ランプ１１から放射される光を第１焦点Ｆ１でリフレクター１７を介して反射させ、リフレクター１７から反射させた光を集光する第２焦点Ｆ２を集光面とし、集光された光を光ファイバー２６の集光面に出射面から導出させる。高圧放電ランプ１１は、水平方向をネジｈ１，ｈ２で、垂直方向をネジｖ１，ｖ２で、軸方向を調整レバー１９１によりそれぞれ調整することで、リフレクター１７との位置関係を調整可能とした。これにより、高圧放電ランプ１１のアーク柱の輝点を第１焦点Ｆ１の最適な位置への調整することが可能となる。
【選択図】図３

Description

この発明は、起動時に高電圧の起動パルスを要する高圧放電ランプを光源とし、光伝導素子の入射端部から放電ランプの光を入射させ、光伝導素子の出射端部からスポット照明を得る照明用ランプ装置に関する。

従来、スポット照明として用いられる照明用ランプ装置は、口金部を取り付けた入射端部にガラス棒を接続し、ガラス棒の一部を口金部から突出させる光ファイバーの入射端部から放電ランプの光を入射させ、光ファイバーの出射端部からスポット照明が得られるようにしている。（例えば、特許文献１）

特開２００２−７５０４６公報

上記した特許文献１の技術は、入射端部での溶融を防止しながら、入射光の量を簡単に増やすことができるプラスティック光ファイバーを用いた照明用光源装置を実現したものである。

しかし、この種の光ファイバーに供給される光の供給源は、一般に高圧放電ランプが用いられる。高圧放電ランプは、製造後の経時変化により、アーク柱の輝点の移動により製造時と異なるものとなってくる。このため、高圧放電ランプから光ファイバーの入射端部への光束が減少して照射照度が低下してしまう、という問題の他に、光ファイバーをプラスティック製のものを使用した場合、集光ポイントが外れて入射端部での温度が上昇し光ファイバーが溶融してしまう、という問題があった。

この発明の目的は、時間の経過に伴い発生する高圧放電ランプのアーク柱の輝点が移動した場合にも、照度低下を抑えて寿命の向上を図ることのできる照明用ランプ装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の照明用ランプ装置は、高電圧の起動パルスを発生して始動させる高圧放電ランプから放射される光を第１焦点としてリフレクターを介して反射させ、該リフレクターから反射させた光を集光する第２焦点を集光面とし、前記集光された光を光伝導素子の集光面に出射面から照射させるようにした照明用ランプ装置において、前記高圧放電ランプは、該高圧放電ランプのアーク柱の輝点と前記リフレクターとの位置関係を調整可能としたことを特徴とする。

この発明によれば、製造後の経時変化により輝点（輝柱）が移動した場合でも照度変化を抑え、ランプの寿命向上を図ることができる。

この発明の照明用ランプ装置に関する一実施形態について説明するための分解斜視図である。図１のＩａ−Ｉｂ線に沿った断面図である。図２の要部の断面図である。図１の要部の一部切欠斜視図である。図４のIIａ−IIｂ線断面図である。この発明の照明用ランプ装置に使用される点灯回路の一例について説明するための回路構成図である。経時変化に伴い変化するアーク柱形状について説明するための説明図である。この発明の動作について説明するための、図３に相当するさらに要部のみを示した断面図である。この発明の動作について説明するための、図８のＯ軸を中心に９０度右回転させた状態の断面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図５は、この発明の照明用ランプ装置に関する一実施形態について説明するための、図１は要部の分解斜視図、図２は図１のＩａ−Ｉｂ線に沿った断面図、図３は図２の要部の断面図、図４は図１の要部の一部切欠斜視図、図５は図４のIIａ−IIｂ線断面図である。

図１、図２に示す、照明用ランプ装置１００はスポット照明装置であり、この照明用ランプ装置１００は、例えば、筐体１２に外部接続するライトガイド２００を通じて照射対象に照明光をスポット照射させるものである。

照明用ランプ装置１００は、例えば、起動時に高電圧の起動パルスを必要とする放電容器内に少なくとも金属ハロゲン化物および希ガスが封入され、高圧放電ランプ１１と、外部の交流電源から高圧放電ランプ１１までの電源供給経路上に介装される点灯回路とを有し、これらが筐体１２内に収容されて要部が構成されている。

筐体１２の内部は、隔壁によって上下２室に区画されている。そして、筐体１２内の上段側に画成された空間が灯室１３として構成され、下段側に画成された空間が回路室１４として構成されている。

また、筐体１２の上部には、灯室１３を外部と開放させる作業用開口部１５が開口され、この作業用開口部１５には、作業用開口部１５を開閉する蓋体１６が嵌脱自在に嵌合されている。例えば、図１に示すように、作業用開口部１５は、筐体１２の上面から左右側面にかけて所定領域を開口するものであり、この作業用開口部１５の縁辺部には段部１５１が周設されている。そして、蓋体１６の内面が段部１５１に対して嵌合することにより、蓋体１６は作業用開口部１５を閉塞する。

灯室１３内には、高圧放電ランプ１１が収容されている。高圧放電ランプ１１は、予め灯室１３外において、リフレクター１７およびソケット１８と一体にモジュール化されて光源モジュール１５０を構成する。そして、高圧放電ランプ１１は光源モジュール１５０の状態で、作業用開口部１５を通じて灯室１３内に収容され、光源保持部２０を介して灯室１３内に保持されている。

リフレクター１７は、例えば、回転楕円の一部形状をなす反射凹面１７１を備えた楕円リフレクターで構成されている。このリフレクター１７の基部１７２にはバルブ挿通孔１７３が開口され、このバルブ挿通孔１７３には、高圧放電ランプ１１の先端側が挿入されている。さらに、リフレクター１７の基部１７２にはソケット１８が嵌合可能となっており、この嵌合により、ソケット１８は、高圧放電ランプ１１と電気的に接続するとともに、当該高圧放電ランプ１１をリフレクター１７に保持する。

このとき、高圧放電ランプ１１の発光部１１２は、反射凹面１７１の内部に臨ませ、図２に示すように反射凹面１７１の第１焦点Ｆ１に位置決めされる。これにより、リフレクター１７は、高圧放電ランプ１１の発光部１１２から放射された光を反射凹面１７１で反射させ、第２焦点Ｆ２に集光する。

図５に示すように、基部１７２は、水平方向にバルブ挿通孔１７３を出入りする調整用のネジｈ１，ｈ２と垂直方向にバルブ挿通孔１７３を出入りする調整用のネジｖ１，ｖ２がそれぞれ形成される。ネジｈ１，ｈ２の出し入れは、高圧放電ランプ１１の一方の電極の封止部１１１を水平方向に移動させることとなり、この移動で第１焦点Ｆ１の水平方向の移動が可能となる。また、ネジｖ１，ｖ２の出し入れは、高圧放電ランプ１１の一方の電極の封止部１１１を垂直方向に移動させることとなり、第１焦点Ｆ１の垂直方向の移動が可能となる。ネジｈ１とｈ２の出し入れの関係は、一方を入れている場合は他方は出す方向となる。この点は、ネジｖ１，ｖ２についても同様である。

また、高圧放電ランプ１１の封止部１１１は、外周にネジｓ１が形成された口金１９が取り付けられ、ネジｓ１とバルブ挿通孔１７３の一部に形成されたネジｓ２を螺合させることで口金１９とリフレクター１７とを結合させている。ネジｓ１，ｓ２は、口金１９の外周面に取り付けた調整レバー１９１を回動させることで、高圧放電ランプ１１の軸方向に対する移動が可能となる。

光源保持部２０は、例えば、灯室１３内の先端側に固設されたスペーサ２１と、灯室１３内のシャーシ２２に摺動可能に取着された支持部２３とを有する。

スペーサ２１は、筐体１２の先端面に開口するライトガイド挿入孔２４と同軸上に光源モジュール１５０を位置決めしたり、光漏れを防止したり、放電ランプ１１の破損によるガラス屑の飛散を防止するためのものである。このスペーサ２１の基端部には、リフレクター１７の先端部と嵌合可能な段部２１１が周設されている。また、段部２１１の内周側には、リフレクター１７で適正に集光されることなく放射された迷光を遮光するための遮光面２１２が凹設され、さらに、この遮光面２１２の底部にはライトガイド挿入孔２４に連通する導光孔２１３が開口されている。

そして、段部２１１にリフレクター１７が適正に嵌合されると、スペーサ２１は、ライトガイド挿入孔２４の光軸に光軸Ｏを一致させるとともに、ライトガイド挿入孔２４に挿入されたライトガイド２００の集光面２６４に対して第２焦点Ｆ２を一致させる位置に、リフレクター１７を位置決めする。

支持部２３は、例えば、ライトガイド挿入孔２４と同軸上に配設され、光源モジュール１５０を支持する円筒状のホルダー２３１とシャーシ２２に摺動可能に収容されるピストン２３２で構成されている。また、ホルダー２３１とシャーシ２２との間にはスプリング２５が介装され、このスプリング２５によって、ホルダー２３１は、スペーサ２１側に付勢されている。ホルダー２３１は、スペーサ２１との間に光源モジュール１５０を保持（挟持）可能な位置まで進出される。

図３に示すように、ライトガイド挿入孔２４には、高圧放電ランプ１１で発光された光を外部に照射させるためのライトガイド２００の入射側が挿着されている。ライトガイド２００は、光伝導素子の一種である光ファイバー２６と口金部２７から構成される。光ファイバー２６は、ガラスコア２６１とこのガラスコア２６１に光学的に接続されたプラスティックコア２６２、それにガラスコア２６１とプラスティックコア２６２の外周面に、一体的に配置されたクラッド２６３から構成される。

口金部２７は、ガラスコア２６１の集光面２６４を剥き出しの状態となるような形状で、ガラスコア２６１とプラスティックコア２６２を跨るクラッド２６３の部分を保持している。口金部２７のガラスコア２６１の周辺部には、例えば磁石による吸着手段が取着されている。

また、スペーサ２１の導光孔２１３と同芯的に筐体１２に形成された透孔の周辺でかつ磁石と対向する筐体１２には、例えば磁石による吸着手段が取着される。この磁石と口金部２７側の磁石とは吸着する関係にある。

なお、口金部２７に取着した磁石とこの磁石に対向配置される磁石のいずれか一方は、磁性体であっても構わない。また、口金部２７の外周面の一部に凸部を、ライトガイド挿入孔２４の内周面に、口金部２７の凸部と係合可能な凹部を形成し、口金部２７の凸部とライトガイド挿入孔２４の凹部が係合されたときに光ファイバー２６の集光面２６４が第２焦点Ｆ２に位置する関係に形成することで、光ファイバー２６の取着作業性を向上させることができる。

従って、ライトガイド２００の口金部２７をライトガイド挿入孔２４に挿入した後は、互いの磁石の吸引力で確実にライトガイド２００の集光面２６４が第２焦点Ｆ２に集光する。これにより、高圧放電ランプ１１の発光部１１２から放射された光をライトガイド２００に確実に効率的に入射させている。

さらに、回路室１４内には、点灯回路１４１が収容されている。図６に示すように、この点灯回路１４１は、外部電源６１からの電力供給を受け、高圧放電ランプ１１の起動時に高電圧の起動パルスを発生させるイグナイタ回路６２と、高圧放電ランプ１１起動後（点灯後）の安定した点灯状態を維持させるためのバラスト回路６３とから構成される。そして、点灯回路１４１は、インターロックスイッチ６４を介して外部電源６１に接続されているとともに、電源供給経路６５上に介在するコネクタ６６を介して高圧放電ランプ１１に接続されている。

インターロックスイッチ６４は、頂部にプッシュボタン６４１を備えた常開のプッシュ式スイッチで構成されている。このインターロックスイッチ６４は、プッシュボタン６４１が筐体１２の側壁１２１近傍で作業用開口部１５に臨む位置において、隔壁１３１上に固設されている。そして、インターロックスイッチ６４は、プッシュボタン６４１が押圧されたときオンされ、外部電源６１側と点灯回路１４１側とを電気的に接続する。その一方で、インターロックスイッチ６４は、プッシュボタン６４１の押圧が解除されたときオフされ、外部電源６１側と点灯回路１４１側との電気的な接続を遮断する。

コネクタ６６は、灯室１３内に配設されている。このコネクタ６６は、灯室１３内に固設された固定側コネクタ部６６１と、この固定側コネクタ部６６１に嵌脱自在な可動側コネクタ部６６２とを有して構成されている。固定側コネクタ部６６１は、点灯回路１４１側と電気的に接続されている。可動側コネクタ部６６２は、ソケット１８を介して高圧放電ランプ１１側と電気的に接続されている。そして、可動側コネクタ部６６２が固定側コネクタ部６６１に嵌合されることにより、高圧放電ランプ１１は点灯回路１４１と電気的に接続される。

これにより、蓋体１６が離脱されて作業用開口部１５が開放されている場合、プッシュボタン６４１が押圧されることはなく、インターロックスイッチ６４のオフ状態が維持される。従って、ユーザが高圧放電ランプ１１の交換作業等を行う場合にも、外部電源６１側と点灯回路１４１側との電気的な接続が遮断される。

このように、磁石同士の吸着力によりライトガイドの集光面を、第２焦点Ｆ２に確実に保持させることが可能となり、高圧放電ランプで発生させた光を、光ファイバーの入射端部に供給することができる。

以下、上記した照明用ランプ装置の経時変化等により変化したアーク柱の輝点の移動にもとなう不具合の調整例について図７〜図９を参照しながら説明する。図７は経時変化に伴い変化するアーク柱形状について説明するための説明図、図８は、図３に相当するさらに要部のみを示した断面図、図９は図８のＯ軸を中心として９０度右回転させた状態を示した断面図である。

まず、図７（ａ）は高圧放電ランプ１１の初期状態下で放電容器７１内に対向配置された電極７２１，７２２が通電され、これら電極７２１，７２２に発生するアーク柱を示している。初期状態での点灯におけるアーク柱形状７４は、電極７２１と電極７２２の間で、中間部が膨らんだ長細い直線状となっている。これにより、リフレクター１７に反射され光ファイバーの集光面でもある第２焦点Ｆ２の基点とする第１焦点Ｆ１は、アーク柱形状７４の中間部の中央に位置している。

高圧放電ランプ１１はハロゲンサイクルを利用していることから、電極先端に昇華したタングステンが再び付着し、図７（ｂ）に示すように、一方の例えば電極７２２の先端の途中に突起７５が形成される。この突起７５がアーク柱の起点となり、アークが形成される場所が電極中心でアーク柱が第１焦点Ｆ１上からやや外れる。この結果、リフレクターを介して集光される第２焦点Ｆ２での光束が減少することになり、光ファイバーから照射される光も暗くなる。

また、図７（ｃ）に示すように、電極７２２に形成された突起７５に加え、電極７２１側にもタングステンの付着による突起７６が形成された場合のアーク柱形状のおける第１焦点Ｆ１の位置は、ほぼアーク柱から外れることになる。第２焦点Ｆ２での光束の減少は顕著なものとなり、光ファイバーからの照射光はさらに暗く、高圧放電ランプ１１としては実用に供しないものとなり、交換の必要がでてくる。

そこで、図７（ｂ），（ｃ）のアーク柱は、高圧放電ランプ１１を装着した状態で、アーク柱の輝点が第１焦点Ｆ１から垂直方向にずれたものであるとした場合、図８に示す水平方向調整用のネジｖ１，ｖ２を調整し、高圧放電ランプ１１を図中矢印ＨまたはＬ方向に移動させ、第１焦点Ｆ１の位置にアーク柱の輝点がくるように調整する。

図７（ｂ），（ｃ）のアーク柱は、高圧放電ランプ１１を装着した状態で、アークの輝点が第１焦点Ｆ１から水平方向にずれたものであるとした場合、図９に示す垂直方向調整用のネジｈ１，ｈ２を調整し、高圧放電ランプ１１を図中矢印ＬまたはＲ方向に移動させ、第１焦点Ｆ１の位置にアーク柱の輝点がくるように調整する。

また、アーク柱の輝点が電極７２１，７２２の軸方向のいずれた場合は、調整レバー１９１を回動させることで、高圧放電ランプ１１がバルブ挿通孔１７３を出入りする方向に移動させることで、第１焦点Ｆ１の位置にアーク柱の輝点がくるように調整する。

このように、高圧放電ランプの経時変化にともない第１焦点Ｆ１の位置をアーク柱の輝点がずれた場合に、高圧放電ランプ１１の発光部の３次元的な調整を可能とすることにより、本来の第１焦点Ｆ１の位置に移動することができる。このため、アーク柱の輝点が第１焦点Ｆ１をずれた場合にも最適な位置への調整が可能となり、高圧放電ランプの寿命向上に寄与する。

さらに、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の位置がずれて、高圧放電ランプの光が光ファイバーのコア以外に照射され場合に、高圧放電ランプのアーク柱輝点の調整を行うことで光ファイバーの溶解を防止させることも可能となる。

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば光伝導素子は光ファイバーを例に挙げたがレンズであっても構わない。また、経時変化によりアーク柱の輝点が移動した高圧放電ランプとリフレクターの位置関係は、リフレクターに対する高圧放電ランプの水平、垂直、軸方向をマニアルにより調整したものであるが、高圧放電ランプの輝点や光伝導素子の出射光の照度変化を検出し、出射光の照度が最適になるように、水平、垂直、軸の各方向を自動的に調整することも可能である。

１００高圧放電灯装置
１５０光源モジュール
２００ライトガイド
１１高圧放電灯
１１１封止部
１１２発光部
１２筐体
１７リフレクター
１７１反射凹面
１７２基部
１７３バルブ挿通孔
１８ソケット
Ｆ１第１焦点
Ｆ２第２焦点
１９口金
１９１調整レバー
２０光源保持部
２１スペーサ
２１３導光孔
２２シャーシ
２３支持部
２３１ホルダー
２４ライトガイド挿入孔
２６光ファイバー
２６１ガラスコア
２６２プラスティックコア
２６３クラッド
２６４集光面
２７口金部
ｖ１，ｖ２，ｈ１，ｈ２，ｓ１，ｓ２ネジ
７１放電容器
７２１，７２２電極
７４アーク柱形状
７５，７６突起

Claims

高電圧の起動パルスを発生して始動させる高圧放電ランプから放射される光を第１焦点としてリフレクターを介して反射させ、該リフレクターから反射させた光を集光する第２焦点を集光面とし、前記集光された光を光伝導素子の集光面に出射面から照射させるようにした照明用ランプ装置において、
前記高圧放電ランプは、該高圧放電ランプのアーク柱の輝点と前記リフレクターとの位置関係を調整可能としたことを特徴とする照明用ランプ装置。
前記高圧放電ランプは、起動時に高電圧の起動パルスを必要とする放電容器内に少なくとも金属ハロゲン化物および希ガスが封入されたものであることを特徴とする請求項１記載の照明用ランプ装置。
前記高圧放電ランプは、前記リフレクターに対して３次元の各方向での調整が可能であることを特徴とする請求項１または２記載の照明用ランプ装置。
前記高圧放電ランプの調整は、該高圧放電ランプのアーク柱形状の変化に基づき、前記高圧放電ランプから放射される光を反射させる前記リフレクターの反射方向を変化させることで行うことを特徴とする請求項１記載の照明用ランプ装置。
前記光伝導素子は、光ファイバーあるいはレンズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明用ランプ装置。