CN106409646A - 短弧型放电灯 - Google Patents

Abstract

得到一种短弧型放电灯，由于经由电极芯棒施加的应力而导致对接玻璃破损的可能性小。短弧型放电灯具有：在内部具有一对电极的发光管；与上述发光管的两端部连续设置的密封管；以及与上述一对电极分别连接的一对电极芯棒，经由对接玻璃将上述密封管与电极芯棒封接，在该短弧型放电灯中，在如下的位置处夹设有在灯径向上具有弹性的电极芯棒支承部件，该位置在灯轴向上比上述对接玻璃的部分靠外侧、且在上述灯径向上处于相对的上述密封管与上述电极芯棒之间。

Description

短弧型放电灯

技术领域

本发明涉及适合于曝光装置或投影装置等的光源的短弧型放电灯。

背景技术

这样的短弧型放电灯在发光管内配置有一对相对的电极并且封入有放电气体。放电气体是以氙等稀有气体为主成分的气体，通过显著地提高发光管内部的放电气体压力，提高了亮度。由于发光管内部没有封入水银，所以在灯点亮时提供到电极的电流也是大电流。因此，采用了下述这样的对接玻璃密封结构：使支承一对电极的一对电极芯棒从连续设置在发光管的两端的密封管突出到外部，并且在密封管内部，密封管和电极芯棒通过对接玻璃被封接在一起。一般情况下，由于采用了石英玻璃的密封管的热膨胀率比由钨等金属材料构成的电极芯棒的热膨胀率小，因此，如果电极芯棒与密封管直接接触，则灯点亮时(通电时)的电极芯棒的热膨胀可能会导致密封管破损。但是，如果采用对接玻璃密封结构，对接玻璃使密封管与电极芯棒的热膨胀差缓冲，能够适当地将密封管与电极芯棒密封。

对接玻璃具有耐热性低、高温状态下容易变形的性质。因此，为了保护对接玻璃部分，密封管具有在比对接玻璃靠灯轴向外侧包围电极芯棒的周围的内管状部、以及具有与该内管状部同心的外管状部的双重管结构，在电极芯棒与内管状部之间存在管状空隙。以往，完成了如下尝试：在与电极芯棒导通的灯头处设置主动地将冷却空气导入该管状空隙的通风口，来冷却对接玻璃部分(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-059454号公报

发明内容

在一对电极芯棒或者与电极芯棒电连接的灯头上连接有用于在电极间供给灯的电灯电力的供电线，供电线与点亮装置的供电端子连接。因此，例如，在灯的安装或搬运、灯制造工序中，直接或者经由灯头向供电线施加应力。所施加的(尤其是灯径向的)应力经由电极芯棒而集中于密封保持电极的对接玻璃，有时产生对接玻璃破损的问题。特别地，由于高亮度化的要求而导致短弧型放电灯大型化，伴随着电极芯棒或密封管的大型化、电极芯棒与密封管之间的管状空间的大型化，施加到对接玻璃的应力有变大的趋势，对接玻璃的破损的可能性变高。

本发明根据以上问题，目的在于得到由于经由电极芯棒施加的应力而导致对接玻璃破损的可能性小的短弧型放电灯。

此外，本发明的目的在于提出如下结构：无论密封管(对接玻璃)与电极芯棒的热膨胀差如何，都在灯端部适当地保持电极芯棒。

本发明是一种短弧型放电灯，其具有：在内部具有一对电极的发光管；与上述发光管的两端部连续设置的密封管；以及与上述一对电极分别连接的一对电极芯棒，经由对接玻璃将上述密封管与电极芯棒封接，其中，该短弧型放电灯的特征在于，在如下的位置处夹设有在灯径向上具有弹性的电极芯棒支承部件，该位置在灯轴向上比上述对接玻璃的部分靠外侧、且在上述灯径向上处于相对的上述密封管与上述电极芯棒之间。

在一个方式中，上述电极芯棒支承部件能够具有将比上述电极芯棒支承部件靠灯轴向内侧的空间与比上述电极芯棒支承部件靠灯轴向外侧的空间连通的空隙。

在其他的方式中，上述电极芯棒支承部件能够具有通气性。

具体而言，例如，上述电极芯棒支承部件能够由卷绕在上述电极芯棒上的金属箔构成，在相邻的该金属箔之间形成有上述空隙。上述金属箔的一部分能够被焊接在上述电极芯棒上。

可以是，上述密封管具有：与上述发光管连续设置的外管状部；与该外管状部连续设置并且外径朝向灯轴向外侧缩小的直径缩小部；与该直径缩小部连续设置并且在该直径缩小部的电极芯棒侧沿着灯径向的端壁部；与该端壁部的发光管侧连续设置的内管状部；以及与该内管状部连续设置并且与上述电极芯棒封接的上述对接玻璃，在上述端壁部的电极芯棒相对内周面的一部分上具有直径扩大凹部，该直径扩大凹部具有比上述端壁部的灯轴向外侧端面的内径大的内径并且朝灯轴向内侧扩大直径，上述电极芯棒支承部件夹设在具有上述直径扩大凹部的上述电极芯棒相对内周面与上述电极芯棒之间。

本发明的短弧型放电灯由于在电极芯棒与密封管之间的管状空间内夹设有电极芯棒支承部件，因此，使电极芯棒以对接玻璃部分为中心进行摆动的可能性(余地)变小，能够将对接玻璃的破损防患于未然。此外，通过在电极芯棒支承部件上设置将比电极芯棒支承部件靠灯轴向内侧的空间与靠灯轴向外侧的空间连通的空隙、或者赋予通气性，也不会损害对接玻璃部分的冷却性。进而，由于电极支承部件在灯径向上具有弹性，由此，能够抑制电极芯棒的热膨胀向密封管传递，能够防止密封管破损。

附图说明

图1是示出包含本发明的短弧型放电灯及反射镜在内的光源装置的一个实施方式的纵剖视图。

图2是密封管的内管状部和电极芯棒部分的放大剖视图。

图3的(A)是与电极芯棒的端部结合的弹性电极芯棒支承部件的放大俯视图，图3的(B)是沿图2的III-III线的放大剖视图，图3的(C)是弹性电极芯棒支承部件的放大侧视图。

图4是示出通过金属箔的卷绕结构形成与电极芯棒的端部结合的弹性电极芯棒支承部件的方式的立体图。

图5示出本发明的另一实施方式，图5的(A)是与图3的(A)对应的放大俯视图，图5的(B)是与图3的(B)对应的放大剖视图。

图6示出本发明又一实施方式，是与图3的(B)对应的放大剖视图。

图7示出将本发明应用于本申请人在日本特愿2014-163543号中提出的短弧型放电灯中的实施方式，是与图2对应的剖视图。

图8示出将本发明应用于本申请人在日本特愿2014-163543号中提出的另一方式的短弧型放电灯的实施方式，是与图2对应的剖视图。

标号说明

1：反射镜；3：发光管；4：密封管；401：外管状部；402：直径缩小部；403：端壁部；404：内管状部；405：平坦面(第1光放射面)；406：电极芯棒相对内周面；407：直径扩大凹部；408：管状的光引导部；409：平坦面(第2光放射面)；5：电极；6：电极芯棒；7：对接玻璃；7a：接触部；8：管状空间；8a：通气路；9：灯头；10：电极芯棒支承部件；10a：金属箔；10b：空隙；10c：压花；10e：孔；11、11L：固定部分；11a：凹部；34：直径缩小部；100：灯；M1：端壁部的灯轴向中心；R1：端壁部的内径；R2：直径扩大凹部的最大内径。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行具体的说明。图1至图4表示本发明的短弧型放电灯(以下称作“灯”)100的第1实施方式。

图1示出具有灯100和凹面反射镜1的光源装置的整体。灯100具有发光管3以及与发光管3的两端连接的密封管4。发光管3和密封管4分别由石英玻璃构成，在发光管3内封入有大气压以上的氙气作为放电气体。在发光管3的内部配置有一对电极5，这一对电极5分别连接有一端从密封管4的端部突出到外部的电极芯棒6。凹面反射镜1通常是椭圆面镜或者抛物面镜，一对电极5以凹面反射镜1的焦点位置为中心相对配置。在图示例中，在密封管4的端部设置有与电极芯棒6导通的灯头9，在该灯头9上设置有多处连通内外的空气冷却用的通气孔9a。有时省略灯头9。

在发光管3与密封管4之间形成有朝向电极芯棒6直径缩小的直径缩小部34，密封管4具有与直径缩小部34相连的外管状部401、与外管状部401的外端部相连并且直径逐渐缩小的直径缩小部402、与直径缩小部402相连的与轴线垂直的方向上的端壁部403、以及从端壁部403起朝向发光管侧连接的内管状部404。

在密封管4的内管状部404与电极芯棒6之间夹设有对电极芯棒6进行封接的对接玻璃7。在图2的例子中，与电极芯棒6封接的封接部7a与内管状部404连接。使用这种对接玻璃的密封结构被称为对接玻璃密封结构。

在密封管4的端壁部403或者内管状部404与电极芯棒6之间配置有电极芯棒支承部件10，密封管端部以及内管状部404与电极芯棒6的至少一部分经由电极芯棒支承部件10而接触。在比电极芯棒支承部件10靠灯轴向内侧存在有管状(环状)空间8。电极芯棒支承部件10在径向上具有弹性，优选是将管状空间8与比电极芯棒支承部件10靠灯轴向外侧的空间连通的具有通气性的金属部件。

具体而言，电极芯棒支承部件10是以在重叠部分间产生空隙(间隙)的方式平缓地卷绕金属箔(优选钼箔)而得到的部件，通过在电极芯棒6的长度(轴线)方向上分开的多个(在图3的(A)、(C)的例子中是2处)固定部分11而局部固定于电极芯棒6。图4示意性地示出金属箔10a相对于电极芯棒6的卷绕的情形，将带状的金属箔10a的一端部固定于电极芯棒6的外周面，在电极芯棒6的外周上卷绕2周以上。金属箔10a以在层叠的部分之间产生空隙10b的方式平缓地卷绕。在图3的(B)中，示意性同心状地等间隔描绘空隙10b，但实际上，根据金属箔10a的形状(变形)或卷绕状态，在至少一部分不均匀且不等间隔地形成空隙。这样的空隙10b同时使得卷绕在电极芯棒6的外周上的电极芯棒支承部件10的整体在径向上具有弹性并且在轴线方向上具有通气性。

此外，作为金属箔10a，只要使用具有压花(凸部)10c的(参照图4)压花金属箔，则能够在内外周的金属箔10a与金属箔10a之间可靠地确保了空隙10b，在压花10c与压花10c之间可靠地构成空隙10b。

电极芯棒支承部件10局部地进行点焊，在固定部分11处被固定于电极芯棒6。在固定部分11处，紧密贴合有层叠的金属箔10a，由此，在金属箔10a之间不存在空隙10b，在径向上形成凹部11a。对于固定部分11，由于层叠的金属箔10a紧密贴合，因此，灯径向的弹性比具有空隙10b的部分小，但由于具有凹部11a，因此，作为电极芯棒支承部件10的整体，在径向上不妨碍弹性。

以上的灯100由于在电极芯棒6的外周面与密封管4的端壁部403或者内管状部404的内周面之间，在比对接玻璃7靠外侧的位置，夹设有电极芯棒支承部件10，因此，能够限制电极芯棒6的移动(以对接玻璃7的接触(封接部7a)部分为中心的摆动运动)。因此，能够防止因电极芯棒6在密封管4(内管状部404)内移动而导致的密封管4(内管状部404)的破损。此外，由于电极芯棒支承部件10在灯径向上具有弹性，因此，点亮时的电极芯棒6与密封管4的热膨胀差被缓冲，电极芯棒6的热膨胀经由电极芯棒支承部件10向密封管4传递，由此，能够防止密封管4破损。(对于固定部分11，由于层叠的金属箔10a紧密贴合，因此，灯径向的弹性比具有空隙10b的部分小，但由于在与密封管之间具有凹部11a，因此，防止了电极芯棒6的热膨胀向密封管4传递。)

进而，由于在金属箔10a与金属箔10a之间存在空隙10b，因此，外部气体能够穿过空隙10b而向管状空间8内导入，并从管状空间8内排出，不会妨碍对接玻璃7的冷却性。

图5的(A)和(B)是使电极芯棒支承部件10在电极芯棒6上的固定部分11L在与电极芯棒6的轴线平行的方向上连续的(连续地焊接)实施方式。电极芯棒支承部件10的固定部分11L的凹部与密封管4的内周面之间的空隙与金属箔10a间的空隙10b一起形成了连通管状空间8与外部气体的轴线方向的通气路8a。在该实施方式中，由于电极芯棒支承部件10具有空隙10b和通气路8a，因此，能够提高对接玻璃7的冷却作用。从提高空冷效果的观点考虑，可以使圆周方向位置不同地设置多处固定部分11L。

以上的金属箔10a的卷绕作业及卷绕的金属箔10a对电极芯棒6的固定作业在电极芯棒6与密封管4(对接玻璃7)的密封前进行，此后，以成为规定的规格的方式将电极芯棒6与密封管4(对接玻璃7)封接。这样的封接作业是公知的。在该封接作业结束后，电极芯棒支承部件10位于电极芯棒6的外周与密封管4的端壁部403或者内管状部404的内周面之间，金属箔10a的至少一部分与端壁部403或者内管状部404的内周面接触(金属箔10a的卷绕数被设定为使得金属箔10a的至少一部分与密封管4的端壁部403或者内管状部404的内周面接触)。

图6是示出电极芯棒支承部件10由具有通气性的金属制的海绵状部件或者金属制钢丝球状部件构成的实施方式的示意性剖视图。电极芯棒支承部件10的多个孔(空隙、间隙)10e在轴线方向上相连，形成了将管状空间8与比电极芯棒支承部件10靠灯轴向外侧的空间连通的通气路。该实施方式通过电极芯棒支承部件10的弹性而得到了破损防止效果，并且通过由电极芯棒支承部件10的多个孔10e形成的通气路而得到了冷却效果。

接下来，根据图7和图8对将本发明应用于在日本特愿2014-163543号(现有申请)中本申请人提出的短弧型放电灯中的实施方式进行说明。该实施方式为了防止(抑制)在构成密封管及发光管的玻璃内传播的照明光将电极芯棒6及对接玻璃7加热，而将本发明应用于在密封管4的内管状部404形成有直径扩大凹部407的短弧型放电灯。对与图1及图2所示的实施方式相同的功能部件赋予同一标号。

即，在短弧型放电灯中，从电弧放射的光的一部分通过光纤效应而在发光管3及密封管4的内部传播。同时，从偏离反射镜1的焦点的位置的电弧放射的光的一部分通过反射镜1而照射到发光管3和密封管4，通过光纤效应而在发光管3及密封管4的内部传播。此外，通过点亮而对电极5加热，该热量从电极5经由电极芯棒6传递，从而将对接玻璃7加热。如果电极芯棒6的被红外线照射的部分的温度上升，则不仅从电极5，还从被红外线照射的电极芯棒6的部分传递热量，由此，对接玻璃7进一步被加热，成为更高温。

在发光管3内以大气压以上封入氙作为放电气体，与放电气体接触的对接玻璃7无论在灯点亮中还是熄灭中都始终从发光管内侧朝向外侧受到压力。因此，也从被红外线照射的电极芯棒6传递热量，由此，对接玻璃7进一步被加热，如果温度超过应变点进而超过软化点，则对接玻璃7向发光管外侧膨胀而变形，被对接玻璃7保持的电极芯棒6以及被电极芯棒6支承的电极5的位置移动。其结果，产生了由于电极间距离增加而导致的灯100的点亮电力特性的变化、或由于产生于一对电极5间的电弧从反射镜1的焦点偏移而导致的照度下降等不良情况。进而，如果电弧从反射镜1的焦点偏移，则通过反射镜1照射到密封管4的光的量增加，进而，上述不良情况有时会更明显。

现有申请为了防止由这样的发光管3和密封管4的光纤效应所导致的电极芯棒6及对接玻璃7的加热，而将密封管4的端壁部403的灯轴向外侧端用作沿着灯径向的平坦面(第1光放射面)405，在端壁部403的与电极芯棒6相对的电极芯棒相对内周面406的一部分上设置有直径扩大(环状)凹部407。直径扩大凹部407的宽度在电极芯棒6的径向上逐渐变窄，具有比端壁部403的灯轴向外侧端面的内径R1大的内径R2。该直径扩大凹部407的具有最大内径的部分位于比端壁部403的厚度的灯轴向中心M1靠发光管3侧的位置。灯轴向中心M1是具有第1光放射面405的端壁部403的壁部最薄的部分在灯轴向上的壁部中间。

这样，通过将直径扩大凹部407中的最大程度扩大直径的、即内径最大的部分设置于比端壁部403的灯轴向中心M1靠发光管侧，能够通过直径扩大凹部407将在端壁部403中朝向灯径向内侧传播的光L的大部分朝灯轴向外侧内表面反射，能够抑制对接玻璃7的温度上升。这样，为了不朝电极芯棒6侧放射光L，而朝灯轴向外侧对光进行内表面反射，期望具有直径扩大凹部407的电极芯棒相对内周面406的灯轴向截面形状为大致V字状。

另外，为了抑制在外管状部401内传播的光L从端壁部403的发光管侧端面410向内管状部404或对接玻璃7照射，期望发光管侧端面410为曲面。但是，当为了抑制端壁部403的壁部差，而也需要在发光管侧端面410上设置沿着灯径向的平坦面的情况下，优选该平坦面的面积至少比第1光放射面405小。

在该图7的实施方式中，在电极芯棒6与密封管4的电极芯棒相对内周面406之间夹设有电极芯棒支承部件10，金属箔10a的至少一部分与电极芯棒相对内周面406接触，抑制了电极芯棒6的摆动。在电极芯棒6与直径扩大凹部407之间存在空间。在图7的实施方式中，通过将电极芯棒支承部件10设置于该场所，得到如下优点：能够防止在密封管4的玻璃内部传播的光照射到电极芯棒支承部件10，能够防止(抑制)电极芯棒支承部件10及电极芯棒6的升温。

在图8中，将本发明应用于在图7的实施方式中，在端壁部403上设置向内管状部404的相反侧(外侧)突出的管状的光引导部408，在光引导部408的灯轴向外侧端面设置平坦面409(第2光放射面)的现有申请的实施方式。使在端壁部403中朝向灯径向内侧传播的光L被作为光反射面的直径扩大凹部407朝向灯轴向外侧进行内表面反射，在光引导部408内传播。在光引导部408内传播的光L从第2光放射面409向外部放射。

通过使光L在光引导部408内传播，并从远离端壁部403的第2光放射面409放射，能够防止向外部放射的光照射电极芯棒6，或者能够向比电极芯棒6靠灯轴向的外侧照射。由此，能够抑制由从密封管4放射的光引起的对接玻璃7的温度上升。

而且，在该实施方式中，固定在电极芯棒6上的电极芯棒支承部件10与电极芯棒相对内周面406及管状光引导部408相对(接触)，从而防止电极芯棒6以对接玻璃7部分为中心进行摆动移动。在图8的实施方式中，通过电极芯棒支承部件10设置于该场所，与图7的实施方式同样地，得到如下优点：能够防止在密封管4的玻璃内部传播的光照射到电极芯棒支承部件10，能够防止(抑制)电极芯棒支承部件10及电极芯棒6的升温。

Claims (6)

1.一种短弧型放电灯，其具有：在内部具有一对电极的发光管；与上述发光管的两端部连续设置的密封管；以及与上述一对电极分别连接的一对电极芯棒，经由对接玻璃将上述密封管与电极芯棒封接，其中，该短弧型放电灯的特征在于，

在如下的位置处夹设有在灯径向上具有弹性的电极芯棒支承部件，该位置在灯轴向上比上述对接玻璃的部分靠外侧、且在上述灯径向上处于相对的上述密封管与上述电极芯棒之间。

2.根据权利要求1所述的短弧型放电灯，其中，

上述电极芯棒支承部件具有将比上述电极芯棒支承部件靠灯轴向内侧的空间与比上述电极芯棒支承部件靠灯轴向外侧的空间连通的空隙。

3.根据权利要求1或2所述的短弧型放电灯，其中，

上述电极芯棒支承部件具有通气性。

4.根据权利要求2所述的短弧型放电灯，其中，

上述电极芯棒支承部件由卷绕在上述电极芯棒上的金属箔构成，在相邻的该金属箔之间形成有上述空隙。

5.根据权利要求4所述的短弧型放电灯，其中，

上述金属箔的一部分被焊接在上述电极芯棒上。

6.根据权利要求1或2所述的短弧型放电灯，其中，

上述密封管具有：与上述发光管连续设置的外管状部；与该外管状部连续设置并且外径朝向灯轴向外侧缩小的直径缩小部；与该直径缩小部连续设置并且在该直径缩小部的电极芯棒侧沿着灯径向的端壁部；与该端壁部的发光管侧连续设置的内管状部；以及与该内管状部连续设置并且与上述电极芯棒封接的上述对接玻璃，

在上述端壁部的电极芯棒相对内周面的一部分上具有直径扩大凹部，该直径扩大凹部具有比上述端壁部的灯轴向外侧端面的内径大的内径并且朝灯轴向内侧扩大直径，

上述电极芯棒支承部件夹设在具有上述直径扩大凹部的上述电极芯棒相对内周面与上述电极芯棒之间。