JP5900460B2 - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

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Description

本発明は、胴体を有するショートアーク型放電ランプに関する。
ショートアーク型放電ランプ(以下、単に「放電ランプ」ともいう。)の一形態として、ランプ本体(胴体)が不透明の絶縁部材によって形成され、光取り出し部のみが透光性部材によって形成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図4は、従来のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。
この放電ランプは、凹状に湾曲した反射面40aを内部に有する胴体40と、当該胴体40の前面開口40bを塞ぐための窓部材50とを有し、胴体40の反射面40aに囲まれて形成される放電空間Sには、陰極42および陽極43が互いに対向して配置されている。
窓部材50は、筒状の内部リング部55a、当該内部リング部55aよりも大径の筒状の外部リング部55b、および、内部リング部55aおよび外部リング部55bを繋ぐ連結部55cを有する断面U字状のリング状フランジ55によって支持されている。
具体的には、窓部材50は、リング状フランジ55の内部リング部55aの内周面に図示しない接着層を介して窓部材50の周側面が接触するよう嵌められていることにより、当該リング状フランジ55によって支持されている。
そして、リング状フランジ55に窓部材50が支持されてなる窓組立体56が、胴体40の前方にセラミックスペーサリング46および陰極給電用の金属リング45を介して配置され、これらが胴体40と共に円筒状の第1の金属筒体48内に嵌められている。これにより、窓組立体56が胴体40に対して固定されている。
図4において、47は、陰極42を所定の位置に配置するための導電性支持部材、49は、胴体40を金属ブロック41に固定するための第2の金属筒体である。
しかしながら、このような放電ランプは、リング状フランジ55の内部リング部55aの前縁端が窓部材50よりも後方(図4において左方)に位置する。このため、当該窓部材50を下に向けて卓上などに載置させたときにキズが付き、ランプ点灯時にこのキズに起因するクラックが生じて破損するおそれがある。
特開昭61−267253号公報
このような問題を解決するために、例えばリング状フランジの内部リング部の前縁端を窓部材よりも前方に突出させたものとして放電ランプを構成することが考えられる。このような放電ランプは、窓部材を下に向けて卓上に載置させた場合にもリング状フランジの内部リング部の前縁端が卓上に接することになり、当該窓部材にキズが付くことを防止することができる。
しかしながら、このような構造を有するショートアーク型放電ランプにおいても、窓部材にクラックが生じることがある。このクラックは下記のメカニズムで生じると考えている。
具体的には、窓部材はサファイア、リング状フランジはコバール金属によって形成するので、窓部材の周側面をメタライズ加工した後、当該窓部材の周側面とリング状フランジの内部リング部の内周面との間にロウ材を導入することにより、両者を接着している。
然るに、リング状フランジが窓部材よりも前方に突出する構造を有する場合には、放電ランプの製造時に、導入されたロウ材が当該リング状フランジに沿って窓部材の光出射面側に流れてしまう。このように製造された放電ランプを点灯させると、図5に示されるように、リング状フランジ65における窓部材60に近接した部位は放電空間の内圧を受けるために窓部材60にロウ材よりなる接着層63を介して引張応力がかかり、その結果、窓部材60の光出射面の角部にクラックCが生じてしまう。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、窓部材にキズやクラックが生じることが抑止されたショートアーク型放電ランプを提供することにある。
本発明のショートアーク型放電ランプは、凹状に湾曲した反射面を内部に有する胴体と、
当該胴体の反射面に囲まれて形成される放電空間において互いに対向して配置された陰極および陽極と、
前記胴体の前方に陰極給電用の金属リングを介して配置された、前記胴体の前面開口を塞ぐための窓部材と、
当該窓部材の周側面がロウ材によって固定される筒状の内部リング部、当該内部リング部よりも大径の筒状の外部リング部、および、当該内部リング部および外部リング部を繋ぎ、前記金属リングに固定される連結部を有する断面U字状のリング形状の窓支持部材とを備えるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記窓支持部材の内部リング部が、前記窓部材よりも前方において窓部材の半径方向の内方向かって折り曲げられた形状の前縁部分を有し、当該前縁部分は前記窓部材に接触しない状態とされていることを特徴とする。
本発明のショートアーク型放電ランプは、窓支持部材の内部リング部が、窓部材よりも前方において窓部材の半径方向の内方向かって折り曲げられた形状の前縁部分を有する。従って、窓部材が前方に突出していないので、当該窓部材を下に向けて卓上などに載置させたときにもキズが付きにくい。また、窓支持部材が前縁部分を有することによって当該窓支持部材に大きな強度が得られ、従って、当該窓支持部材が変形しにくいものとなる。その結果、放電ランプを点灯したときにも窓部材に引張応力がかかることが抑制されるので、窓部材にクラックが生じることが抑止される。
本発明のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す断面図である。 図1のショートアーク型放電ランプの窓支持部材を部分的に拡大して示す断面図である。 本発明のショートアーク型放電ランプに係る窓支持部材の構成の別の一例を示す断面図である。 従来のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。 窓部材においてクラックが生じることを説明するための模式図である。
以下、本発明のショートアーク型放電ランプの実施の形態について説明する。
図1は、本発明のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す断面図、図2は、図1のショートアーク型放電ランプの窓支持部材を部分的に拡大して示す断面図である。
この放電ランプは、凹状に湾曲した反射面20aを内部に有する外形が円柱状の胴体20と、当該胴体20の前面開口20bを塞ぐための窓部材30とを有している。また、胴体20の反射面20aに囲まれて形成される放電空間Sには、反射面20aの焦点位置に間隙をもって陰極22および陽極23が互いに対向し、当該陰極22および陽極23が反射面20aの光軸に沿って伸びるように配置されている。また、胴体20は金属ブロック21に支持されている。
窓部材30は、例えば円盤状を有し、サファイア等の光透過性材料からなるものである。
窓部材30は、窓部材30の外径に適合した内径の筒状の内部リング部35a、当該内部リング部35aよりも大径の筒状の外部リング部35b、および、これらを繋ぐ連結部35cを有する断面U字状の窓支持部材35によって支持されている。
具体的には、窓部材30は、窓支持部材35の内部リング部35aの内周面に接着層(図示せず)を介して窓部材30の周側面が接触するよう嵌められていることにより、当該窓支持部材35によって支持されている。
窓支持部材35に窓部材30が支持されてなる窓組立体36は、胴体20の前方にセラミックスペーサリング26および陰極給電用の例えばコバール製の金属リング25を介して配置される。
そして、外部リング部35bが胴体20の外径に適合する内径を有する円筒状の例えばコバール製の第1の金属筒体28内に溶接されている。これにより、窓組立体36が胴体20に対して固定されると共に、放電空間Sの気密状態が保たれている。
放電空間S内には、例えばキセノンガス等の不活性ガスが封入されている。
本発明の放電ランプに係る窓支持部材35においては、内部リング部35aに、窓部材30よりも前方において当該窓部材30の半径方向の内方に向かって折り曲げられた形状の前縁部分35dが形成されている。
この前縁部分35dは、窓部材30に接触しない状態とされている。前縁部分35dが窓部材30に接触しない状態とされていることによって、窓支持部材35からの応力が窓部材に直接的にかかることが抑止される。
前縁部分35dは、内部リング部35aを形成するための素材に対して曲げ加工を行うことにより、形成することができる。
窓部材30の周側面は、例えばモリブデンおよびマンガンの混合物からなる金属によって被覆されてメタライズ加工されている。
窓部材30と窓支持部材35とを接着する接着層を形成するための接着剤としては、銀ロウ等のロウ材が用いられる。
胴体20は、多結晶アルミナ(Al2 3 )、セラミック等の絶縁部材からなるものであり、当該胴体20の反射面20aは、放物線形、楕円形、非球面形を有するものとすることができる。
反射面20aは、銀やアルミニウムなどによる金属蒸着膜や、誘電体多層膜によって形成されている。
胴体20は窓部材30と同様にメタライズ加工され、金属筒体28、29と銀ロウ等のロウ材によって接着されている。
金属ブロック21は、電気伝導性および熱伝導性の高い鉄を主成分としたコバール金属からなり、胴体20と同等の外径を有する。
そして、胴体20は、金属ブロック21と共に当該胴体20の外径に適合する内径を有する円筒状の第2の金属筒体29内に溶接されることによって、当該金属ブロック21に固定されている。
陰極22は、先端に向かって小径となるテーパー状の先端部を有する棒状の、易電子放出物質を含むタングステン等の高融点金属よりなるものである。
陰極22は、その先端部が放電空間S内において陽極23の先端と対向する状態に配置されると共に、その基端部が例えば金属リング25の円周上にほぼ等間隔になるように設けた3本の導電性支持部材27によって支持されている。
導電性支持部材27は、例えば耐熱性と溶接性を考慮したモリブデン等からなり、放電空間S内において、金属リング25の半径方向内方に伸びるよう配置されている。導電性支持部材27の先端部は陰極22の基端部にロウ付け等によって溶接されており、基端部はロウ付け等によって金属リング25に固定されている。
陰極22は、導電性支持部材27、金属リング25および第1の金属筒体28によって、溶接により気密性を保った状態で外部に電気的に接続されている。
陽極23は、タングステン等の高融点金属よりなる略柱状のものである。
陽極23は、その基端部が、胴体20の光軸に沿って当該胴体20および金属ブロック21に形成された電極棒孔24に挿通されると共にその先端部が放電空間S内において陰極22に対向して配置されている。
陽極23は、金属ブロック21によって、溶接により気密性を保った状態で外部に電気的に接続されている。
このショートアーク型放電ランプは、放電空間Sに20MPaの圧力でキセノン等の不活性ガスが充填されており、定格電流20A、消費電力が300Wのものである。
上記のショートアーク型放電ランプの寸法の一例を挙げると、胴体20の全長が20mm、外径が32mm、陰極22の全長が14mm、ロッド径が1.5mm、先端のテーパー角が50°、陽極23の全長が23mm、直径が4mm、陽極23と陰極22との電極間距離が1.4mm、窓部材30の外径が24.89mm、厚み3mm、窓支持部材35の前端からの距離が0.7mm、窓支持部材35の高さhが5.65mm、外部リング部の外径が31.5mm、内部リング部の外径が26.3mm、厚みwが0.65mm、前縁部分35dの曲げ加工半径がR0.5〜R1.2、前縁部分35dの幅zが0.2mm、窓部材30の光出射面と窓支持部材35の前縁部分35dの内面との距離dが0.05mmである。
本発明のショートアーク型放電ランプは、窓支持部材35の内部リング部35aが、窓部材30よりも前方において窓部材30の半径方向の内方に向かって折り曲げられた形状の前縁部分35dを有する。従って、窓部材30が前方に突出していないので、当該窓部材30を下に向けて卓上などに載置させたときにもキズが付きにくい。また、窓支持部材35が前縁部分35dを有することによって当該窓支持部材35に大きな強度が得られ、従って、当該窓支持部材35が変形しにくいものとなる。その結果、放電ランプを点灯したときにも窓部材30に引張応力がかかることが抑制されるので、窓部材30にクラックが生じることが抑止される。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、窓支持部材35の前縁部分35dは、窓部材30の半径方向の内方に向かって折り曲げられたものに限定されず、図3に示すように、窓部材30の半径方向の外方に向かって折り曲げられた形状のものであってもよい。
以下、本発明のショートアーク型放電ランプの具体的な実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
図1および図2に示す構成に従って、下記の仕様のショートアーク型放電ランプを製造した。
・胴体(20):多結晶アルミナ(Al2 3 )製、全長20mm、外径32mm
・陰極(22):トリエーテッドタングステン製、ロッド径1.5mm、全長14mm、先端のテーパー角50°
・陽極(23):タングステン製、直径4mm、全長23mm
・陽極(23)と陰極(22)との電極間距離:1.4mm
・封入ガス:キセノンガス、2.0MPa(25℃換算)
・窓部材(30)サファイア製、外径24.89mm、厚み3mm、窓支持部材35の前端からの距離0.7mm
・窓支持部材(35):コバール製、高さ5.65mm、外部リング部(35b)の外径31.5mm、内部リング部(35a)の外径26.3mm、厚み0.65mm、前縁部分(35d)の曲げ加工半径がR0.5〜R1.2、前縁部分(35d)の幅0.2mm
上記のショートアーク型放電ランプを、光出射方向が下方を向く状態で卓上に載置する載置テストを行った後、窓部材の表面のキズの有無を目視で観察した。その後、同一のランプを用いて、ランプ電力が300W、ランプ電圧が14Vの条件で10分間点灯させた後5分間消灯する点灯消灯サイクルを1200サイクル(300時間)行う寿命テストを行った。寿命テスト後、窓部材のクラックの有無を目視若しくは拡大鏡で観察した。
結果を下記表1に示す。
〔比較例1〕
図2に示す窓支持部材の代わりに、内部リング部の先端が窓部材よりも前方に突出していない構成のものを用いたこと以外は実施例1と同様の構成および仕様のショートアーク型放電ランプを製造し、載置テストおよび寿命テストを実施例1と同様にして行い、窓部材におけるキズやクラックの有無を観察した。結果を下記表1に示す。
〔比較例2〕
図2に示す窓支持部材の代わりに、内部リング部の先端が窓部材よりも前方に突出しており、かつ、内部リング部の先端に曲げ加工が施されていない構成のものを用いたこと以外は実施例1と同様の構成および仕様のショートアーク型放電ランプを製造し、載置テストおよび寿命テストを実施例1と同様にして行い、窓部材におけるキズやクラックの有無を観察した。結果を下記表1に示す。
Figure 0005900460
表1の結果から明らかなように、実施例1に係る本発明のショートアーク型放電ランプによれば、窓部材におけるキズやクラックの発生が抑制されることが確認された。
20 胴体
20a 反射面
20b 前面開口
21 金属ブロック
22 陰極
23 陽極
24 電極棒孔
25 金属リング
26 セラミックスペーサリング
27 導電性支持部材
28 第1の金属筒体
29 第2の金属筒体
30 窓部材
35 窓支持部材
35a 内部リング部
35b 外部リング部
35c 連結部
35d 前縁部分
36 窓組立体
40 胴体
40a 反射面
40b 前面開口
41 金属ブロック
42 陰極
43 陽極
45 金属リング
46 セラミックスペーサリング
47 導電性支持部材
48 第1の金属筒体
49 第2の金属筒体
50 窓部材
55 リング状フランジ
55a 内部リング部
55b 外部リング部
55c 連結部
56 窓組立体
60 窓部材
63 接着層
65 リング状フランジ
C クラック
S 放電空間

Claims (1)

  1. 凹状に湾曲した反射面を内部に有する胴体と、
    当該胴体の反射面に囲まれて形成される放電空間において互いに対向して配置された陰極および陽極と、
    前記胴体の前方に陰極給電用の金属リングを介して配置された、前記胴体の前面開口を塞ぐための窓部材と、
    当該窓部材の周側面がロウ材によって固定される筒状の内部リング部、当該内部リング部よりも大径の筒状の外部リング部、および、当該内部リング部および外部リング部を繋ぎ、前記金属リングに固定される連結部を有する断面U字状のリング形状の窓支持部材とを備えるショートアーク型放電ランプにおいて、
    前記窓支持部材の内部リング部が、前記窓部材よりも前方において窓部材の半径方向の内方向かって折り曲げられた形状の前縁部分を有し、当該前縁部分は前記窓部材に接触しない状態とされていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
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