JP3407555B2 - 光照射装置 - Google Patents

光照射装置

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JP3407555B2
JP3407555B2 JP21329796A JP21329796A JP3407555B2 JP 3407555 B2 JP3407555 B2 JP 3407555B2 JP 21329796 A JP21329796 A JP 21329796A JP 21329796 A JP21329796 A JP 21329796A JP 3407555 B2 JP3407555 B2 JP 3407555B2
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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、ショートアークラ
ンプと凹面反射鏡からなる光照射装置に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】キセノンランプやメタルハライドランプ
などのショートアークランプは、光源が小さくて点光源
にきわめて近いので、ショートアークランプのアーク輝
点を凹面反射鏡の焦点位置に配置して集光する光照射装
置が各分野において幅広く利用されている。 【0003】ショートアークランプは、石英ガラス製の
放電容器中央の球状や楕円球状をした発光管内に一対の
電極が数mmの間隔で対向配置され、水銀などの発光金
属、放電用ガスなどが封入される。そして、発光管の両
端に筒状の閉塞管が連設され、電極棒と外部リード棒が
この閉塞管で電気的に接続された状態で閉塞されるが、
モリブデンからなる電極棒と石英ガラス製の閉塞管は熱
膨張率が大きく異なるために閉塞管を電極棒に直接溶着
して閉塞することができない。このため従来は、閉塞管
は段繋ぎ法や箔シール法などで閉塞されていた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】段繋ぎ法は、熱膨張率
が石英ガラスの熱膨張率からタングステンの熱膨張率に
順次近づく数種類の中間ガラス管を用意し、これらの中
間ガラス管を放電容器の閉塞管の端部から順次溶着して
閉塞管を延長し、タングステンの熱膨張率に最も近い端
部のガラス管を電極棒に溶着するものである。この中間
ガラス管の数を少なくすると、隣接する中間ガラス管の
熱膨張率の差が大きくなり、接合部分の機械的強度が弱
く、また熱ショックにも弱くて信頼性が低下するので、
中間ガラス管の数を多くする必要がある。また、タング
ステン棒とガラスの端部は空気に接触しているので、点
灯時に400℃以上の高温になるとタングステンが酸化
し、リークや破損のおそれがある。従って、閉塞管の軸
方向の長さが長くなり、かつ接合部が多くなり、それだ
け信頼性が低下する。 【0005】箔シール法は、厚さが数十μmのモリブデ
ン箔の両端に電極棒と外部リード棒の端部を溶接し、こ
のモリブデン箔を石英ガラスの間に挾み込み、モリブデ
ン箔の中央部分に石英ガラス製の閉塞管を溶着するもの
である。この箔シール法は、外部リード棒が溶接された
モリブデン箔の端部は空気に接触しているので、点灯時
に350℃以上の高温になるとモリブデン箔が酸化し、
酸化による膨張によってシール部が剥離してリークした
り、破損することがある。つまり、閉塞管端部のシール
部は温度上昇を抑制する必要があるので、閉塞管を長く
して点灯時に高温になる発光管とシール部の距離を長く
する必要がある。 【0006】図5は、箔シール法により閉塞した定格電
力が3kWのキセノンショートアークランプを示すが、
放電容器10の発光管11内には陽極20と陰極30が
対向配置されている。そして、発光管11の両端に閉塞
管12,13が連設されており、閉塞管12,13の端
部に口金41,42がそれぞれ取り付けられている。そ
して、陽極20の芯棒21と陰極30の芯棒31の端部
は、口金41,42で覆われた部分において図示略の段
繋ぎガラスを用いてタングステン棒に接続されている。
つまり、口金41,42で覆われた部分がシール部であ
り、発光管11とシール部の距離が長くなっている。因
みに、アーク輝点から陰極側の口金41端部までの距離
1 は165mmであり、アーク輝点から陽極側の口金
42端部までの距離L2 は185mmである。 【0007】また、水銀蒸気を利用するショートアーク
ランプの場合は、発光管とシール部の距離を長くする
と、電極芯棒根元の管壁温度が低くなるので、つまり、
最冷点温度が低くなりすぎて水銀が十分に蒸発しない。
このため、電極芯棒根元の管壁の外部に保温膜を形成し
て保温することが必要になるが、光がこの保温膜によっ
て遮られ、光の利用効率が低下する問題点がある。 【0008】このように、段繋ぎ法や箔シール法によれ
ば、ショートアークランプの閉塞管は軸方向に長くなる
が、図6に示すように、ショートアークランプ1の一方
の閉塞管12を凹面反射鏡9の中央開口91に嵌め込ん
で取り付け、他方の閉塞管13が凹面反射鏡9の光軸方
向に延びるように配置し、反射光を所定位置に集光させ
るようにした光照射装置においては、凹面反射鏡9の光
軸方向に延びる閉塞管13が長いために、凹面反射鏡9
の反射光の一部がこの閉塞部13に入射して遮られるた
めに、実際に利用する凹面反射鏡9の反射面の面積が少
なくなり、光の利用効率が低下する問題点がある。 【0009】そこで本発明は、光の利用効率が高く、シ
ョートアークランプの閉塞部分の信頼性も高い光照射装
置を提供することを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、非導電性の材料からなる放電
容器の中央に形成された球状や楕円球状などの発光管内
に一対の電極が対向配置されるとともに放電用ガスが封
入され、発光管の両端に筒状の閉塞管が形成されたショ
ートアークランプと、中央開口を有する凹面反射鏡とか
らなり、ショートアークランプの一方の閉塞管が凹面反
射鏡の中央開口に嵌め込まれ、他方の閉塞管が凹面反射
鏡の開放端側に延びた光照射装置において、前記閉塞管
のうち、前記反射鏡の開放端側の前記他方の閉塞管のみ
を放電容器と同材質の非導電性粉末と導電性粉末とを
軸方向に連続的または段階的に異なる比率で混合して成
形し、一端側を非導電性とし、他端側を導電性とした傾
斜機能材料からなる閉塞体で閉塞することにより、該他
方の閉塞管を前記一方の閉塞管より短くし、これによっ
て光の利用効率を向上させる。 【0011】 【0012】 【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図1は、本発明の光照
射装置に使用するショートアークランプを示すが、この
ショートアークランプは、例えば定格電力が3kWであ
り直流点灯されるキセノンショートアークランプであ
る。ショートアークランプはキセノンショートアークラ
ンプに限られるものではなく、ショートアークタイプの
水銀ランプやメタルハライドランプなどであってもよ
い。また、交流点灯されるものであってもよい。 【0013】図1において、石英ガラス製の放電容器1
0の発光管11は球状や楕円球状をしており、その内部
には、タングステンからなる陽極20と陰極30が、例
えば5mm間隔で対向配置されている。また、放電用ガ
スとしてキセノンガスが所定圧力で封入されている。そ
して、発光管11の両端に閉塞管12,13が連設され
ているが、陰極側の閉塞管12は、図5に示す従来例の
ランプと同じ長さであり、その端部に口金41が取り付
けられている。そして、陰極30の芯棒31はタングス
テン棒からなり、その端部は、口金41で覆われた部分
において図示略のタングステン棒に接続されており、段
繋ぎ法でシールされている。 【0014】陽極側の閉塞管13は陰極側の閉塞管12
よりも短くなっており、閉塞管13の端部は傾斜機能材
料からなる閉塞体50で閉塞されている。ここで使用す
る傾斜機能材料は、放電容器と同じ材質の粉末と導電性
粉末との混合体、例えば、放電容器が石英ガラスの場合
は、シリカ粉末とモリブデン粉末を焼結したものであ
り、その混合比率を長さ方向で連続的にまたは段階的に
異ならしめ、一端側を非導電性とし、他端側を導電性と
したものてある。その一例として、閉塞体50の非導電
性の端面51はほぼ100%のシリカからなり、導電側
の端面52はSiO2 50%+Mo50%の組成からな
るものであるが、その組成比率は必ずしもこれに限られ
るものではない。 【0015】そして、図2に示すように、閉塞体50
は、非導電性の端面51が発光管11方向になるよう
に、閉塞管13内に嵌め込まれ、この端面51の部分で
石英ガラス製の閉塞管13に溶着される。陽極20の芯
棒21はモリブデン棒からなり、閉塞体50に形成され
た軸方向の貫通孔53に挿通されている。そして、閉塞
体50の導電性の端面52において金属蝋54や熱膨張
率がモリブデンに近い封着ガラスにより気密に固定され
ている。閉塞体50の導電性の端面52の熱膨張率はモ
リブデン製の芯棒21の熱膨張率に近く、芯棒21と閉
塞体50は確実に固定することができる。閉塞体50か
ら突出した芯棒21の端部には、図1に示すように、耐
酸化性の大きな金属、例えばモリブデンからなる接点4
3が取り付けられ、接点43には撚り線からなる耐熱性
のリード線44が接続されている。 【0016】或いは、図3に示すように、閉塞体50の
両端面51,52からそれぞれ、電気電導性を有する部
分まで孔をあけ、それぞれの孔に芯棒21と外部リード
棒22を挿入して固定してもよい。これによって、芯棒
21と外部リード棒22は電気的に接続されるととも
に、気密性をより確実にすることができる。芯棒21と
外部リード棒22を閉塞体50に確実に固定するため
に、閉塞体50を高温で本焼成する前の仮焼成後に芯棒
21と外部リード棒22を閉塞体50の孔に挿入し、本
焼成によって焼締めるのがよい。 【0017】ここで、使用する傾斜機能材料は、一方の
端面から他方の端面に向けてSiO2 などの非導電性粉
末とMoなどの導電性粉末の割合が連続的に、または階
段的に変化するものであるので、閉塞体50の軸方向の
長さが短くても、一方の端面と他方の端面のSiO2
Moの割合を大きく変化させることができる。つまり、
短い閉塞体50で、一方の端面の熱膨張率を石英ガラス
の熱膨張率に近くし、他方の端面の熱膨張率をモリブデ
ンの熱膨張率に近くできるので、短い閉塞体50で閉塞
管13を閉塞することができる。また、シリカ粉末とモ
リブデン粉末を焼結して成形した傾斜機能材料からなる
閉塞体50は熱ショックにも強いので、前述の箔シール
法のように、シール部である閉塞体50を点灯時に高温
になる発光管11から大きく離す必要がない。従って、
閉塞管13の長さを従来の段繋ぎ法や箔シール法に比べ
てずっと短くできる。因みに、アーク輝点から陰極側の
口金41端部までの距離L1 は従来例と同じく165m
mであるが、アーク輝点から陽極側の閉塞体50の端部
までの距離L2 は80mmである。 【0018】また、シリカ粉末とモリブデン粉末を焼結
して成形した閉塞体50は機械的強度も強く、しかも溶
着個所が2ヵ所のみであるので、従来の箔シール構造に
比べて製造工程が簡単であり、かつ信頼性が極めて高い
ランプとすることができる。また、傾斜機能材料の非導
電性粉末としては、前述のシリカ粉末以外に、放電容器
がセラミック製の場合は該セラミック粉末を用いるな
ど、放電容器と同材質であればよく、更に、導電性粉末
としてもモリブデン粉末以外に、ニッケル、タングステ
ンなど適宜の金属導電物質粉末を使用できることは勿論
である。 【0019】かかるショートアークランプ1を、図4に
示すように、凹面反射鏡9と組み合わせて光照射装置と
する。つまり、陰極側の閉塞管12を凹面反射鏡9の中
央開口91に嵌め込んで固定し、ショートアークランプ
1のアーク輝点を凹面反射鏡9の焦点位置に配置して集
光するが、凹面反射鏡9の開放端側に延びる陽極側の閉
塞管13を従来例よりもずっと短くできるので、凹面反
射鏡9で反射した光が閉塞管13に入射する割合が極め
て少なくなり、光の利用率を著しく向上することができ
る。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の光照射装
置は、ショートアークランプの凹面反射鏡の開放端側の
閉塞管のみを、シリカなどの非導電性粉末とモリブデン
などの導電性粉末で成形された傾斜機能材料からなる閉
塞体で閉塞することにより、凹面反射鏡の開放端側に延
びたショートアークランプの閉塞管を凹面反射鏡の中央
開口に嵌め込まれた側の閉塞管より短くするので、光の
利用率が高く、ショートアークランプの閉塞部分の信頼
性も高い光照射装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の光照射装置に使用するショートアーク
ランプの説明図である。 【図2】ショートアークランプの閉塞部分の説明図であ
る。 【図3】ショートアークランプの閉塞部分の他の実施例
の説明図である。 【図4】本発明の光照射装置の光の利用効率の説明図で
ある。 【図5】従来のショートアークランプの説明図である。 【図6】従来の光照射装置の光の利用効率の説明図であ
る。 【符号の説明】 1 ショートアークランプ 10 放電容器 11 発光管 12 陰極側の閉塞管 13 陽極側の閉塞管 20 陽極 21 陽極の芯棒 30 陰極 31 陰極の芯棒 41,42 口金 43 接点 44 リード線 50 閉塞体 9 凹面反射鏡 91 凹面反射鏡の中央開口
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−241850(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/36 F21V 31/00 G02B 5/10

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 非導電性の材料からなる放電容器の中央
    に形成された球状や楕円球状などの発光管内に一対の電
    極が対向配置されるとともに放電用ガスが封入され、発
    光管の両端に筒状の閉塞管が形成されたショートアーク
    ランプと、中央開口を有する凹面反射鏡とからなり、シ
    ョートアークランプの一方の閉塞管が凹面反射鏡の中央
    開口に嵌め込まれ、他方の閉塞管が凹面反射鏡の開放端
    側に延びた光照射装置において、 前記閉塞管のうち、前記反射鏡の開放端側の前記他方の
    閉塞管のみを、放電容器と同材質の非導電性粉末と導電
    性粉末とを管軸方向に連続的または段階的に異なる比率
    で混合して成形し、一端側を非導電性とし、他端側を導
    電性とした傾斜機能材料からなる閉塞体で閉塞すること
    により、該他方の閉塞管を前記一方の閉塞管より短くし
    たことを特徴とする光照射装置。
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JP3993667B2 (ja) * 1997-06-30 2007-10-17 ウシオ電機株式会社 管球の閉塞部構造体
GB2414340A (en) * 2004-05-19 2005-11-23 Heraeus Noblelight Ltd Quartz glass lamp and method for forming a quart glass lamp

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