JP2004127665A

JP2004127665A - ショートアーク型放電ランプ

Info

Publication number: JP2004127665A
Application number: JP2002288846A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Fujina; 藤名　恭典
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】本発明は、ショートアーク型放電ランプの段継ぎ部の温度を下げることにより入力電力の高いショートアーク型放電ランプの信頼性を確保し、ランプ寿命の長いショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のショートアーク型放電ランプは、放電空間を形成する石英ガラス製のバルブ部と、該バルブ部に連接する封止管部と、該バルブ部内に対向配置された一対の電極と、該電極に連接されたリード棒とから成り、該封止管部と該リード棒とを段継ぎガラスによって封止したショートアーク型放電ランプにおいて、該段継ぎガラスを溶着した封止部を冷却するために該リード棒に封止管端部側から冷却風を導入する冷却風通風孔を設けたことを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像投射用の光源や劇場用スポットライト等に利用されるショートアーク型放電ランプに関し、更に詳しくは入力電力の比較的大きなショートアーク型放電ランプにおける封止部の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から映画館で用いられる映像投射用の光源や劇場等でのスポットライト用光源としてはショートアーク型放電ランプ、特にキセノンガスを放電空間に封入し発光させるキセノンランプが多く用いられている。近年ではより明るい光源が求められるようになり、該ショートアーク型放電ランプにおいても入力電力を大きくすることによって照度を上げた大型のランプが開発された。該大型のショートアーク型放電ランプでは、放電空間内部の気密を保つためのシール方法として放電空間内に配置された電極に連接されたリード棒に低融点ガラスを溶着させ、該低融点ガラスから封止管部を構成する石英ガラスまで徐々に熱膨張率の異なるガラスを接続する段継ぎシールを使用している。
【０００３】
従来の段継ぎシールを使用したショートアーク型放電ランプの一例を図４に示す。従来のショートアーク型放電ランプ５１は石英ガラス製のバルブ部５２と該バルブ部に続く封止管部５３を持ち、該バルブ部５２内には発光物質としてキセノンガスが封入されている。また、該バルブ部５２の内部には対向配置された一対の電極である陽極５４と陰極５５が設けられており、該陽極５４と陰極５５とはそれぞれリード棒５６、５７に連接している。段継ぎ部５８は、該リード棒５６の封止管部５３側の一部に低融点ガラスを溶着し封止部を形成し、該低融点ガラスに徐々に熱膨張率の異なるガラスを接続して該封止管部５３を構成する石英ガラスに接続している。該段継ぎ部５８が、熱膨張差を吸収するには熱膨張率の異なるガラス材料毎で一定の長さが必要となり、結果として発熱量が高くなる高入力ランプほど該封止管部５３の寸法は長くなる。また、該段継ぎ部５８の形状は通常、ランプ端部側では該リード棒と近接させたものとなっている。具体的には、該リード棒５６，５７に溶着された低融点ガラスから成る封止部の上につば状部を形成し、該つば状部に順次熱膨張率の異なるガラス材料を接続し、ランプ端部側に行くに従って該リード棒と近接させ、該段継ぎ部５８の端部では該リード棒との間隙を非常に小さくしている。更に、該封止管部５３の端部には金属製の口金部６０が設けられ該ランプの取り付けや該ランプへの給電を容易にしている。また、該口金部６０は該封止管部５３の端部の保護もしている。また、該陽極５４の大きさによっては該リード棒５６、５７を支えるためのガラス製筒体５９が装着され該ガラス製筒体５９のところで該バルブ部５２と該封止管５３とが連接され該封止管５３の縮径部を構成している。（例えば特開平１１−１３５０６７号）
【０００４】
該段継ぎシール部５８にはバルブ部５２内部に対向配置された電極、特に陽極５４には点灯時のアーク放電によって発生する熱が該陽極５４等に連接するリード棒５６、５７を通じ伝わるため非常に高温になる。また、該リード棒５６に溶着させた低融点ガラスの部分である封止部は該リード棒５６に伝わる電極からの熱を直接的に受けており最も冷却が必要となる。そこで該段継ぎ部５８を冷却する方法が種々採用されている。例えば特開２００１−２１６９３８号公報によれば口金部に穴を開けることにより冷却風を該リード棒に効率良くあて冷却することが開示されている。また、実用新案登録公報第２５３２７１２号にはリード棒の形状を冷却風により効率良く排熱できるよう放熱フィンを設けたもの等が開示されている。
【０００５】
しかし、これらの方法では封止管部の外部に突出したリード棒を冷却することにより間接的に該段継ぎ部を冷却するものであり、該段継ぎ部の温度を適切な範囲まで冷却するためには送風量を充分高くする必要がある。この場合、冷却用ファンの騒音や振動が問題となる。また、該ショートアーク型放電ランプへの入力電力が大きくなってくると該段継ぎ部を効率良く冷却できず、信頼性の低下やランプの短寿命化といった問題があった。
【０００６】
また、該段継ぎ部は該リード棒に低融点ガラスを溶着させ、その後熱膨張率の異なるガラスを数段階に分けて接続し石英ガラスの熱膨張率に近づけることにより封止管部と接続し封止している。該段継ぎ部の構造ではリード棒に接している低融点ガラスの部分である封止部が最も高温に曝される。しかし、該段継ぎ部の形状は該ランプの端部側で細くなり該リード棒側との間隙が非常に小さくなった形状であるため、該リード棒に溶着された該低融点ガラスの部分を直接冷却できないといった問題があった。
【０００７】
更に、熱膨張率を段階的に変化させてリード棒と石英ガラスの熱膨張率差を吸収している該段継ぎ部の形状では、熱膨張を吸収する領域に一定の距離が必要となるので、間接的に該リード線を冷却する従来の方法では該ショートアーク型放電ランプの小型化の要求に答えられないといった問題があった。
【０００８】
また、市場からの要求に伴う該ショートアーク型放電ランプの短寸法化により電極から該段継ぎ部までの距離が短くなるため該段継ぎ部の温度が更に高くなり、前記の間接的な冷却手段では十分な冷却ができないといった問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１３５０６７号
【特許文献２】
特開２００１−２１６９３８号
【実用新案文献１】
実用新案登録　第２５３２７１２号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ショートアーク型放電ランプの段継ぎ部の温度を下げることにより入力電力の高いショートアーク型放電ランプの信頼性を確保し、ランプ寿命の長いショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のショートアーク型放電ランプは、放電空間を形成する石英ガラス製のバルブ部と、該バルブ部に連接する封止管部と、該バルブ部内に対向配置された一対の電極と、該電極に連接されたリード棒とから成り、該封止管部と該リード棒とを段継ぎガラスによって封止したショートアーク型放電ランプにおいて、該段継ぎガラスを溶着した封止部を冷却するために該リード棒に封止管端部側から冷却風を導入する冷却風通風孔を設けたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、本構成における封止管端部側とは前記段継ぎガラスを溶着した封止部を基準として放電空間側と対抗した方向を意味している。該方向に該リード棒が放電空間側ではない外部と接する端部が存在し、該方向から冷却風通風孔を設けたものである。これにより、段継ぎ部の最も高温になる低融点ガラスとリード棒との溶着による封止部を直接的に冷却することが可能となる。現状の段継ぎ部の形状を保ったまま冷却できるので構成を単純にできるといった利点がある。更に、該構成によれば効率良く該段継ぎ部を冷却できるので該ショートアーク型放電ランプの信頼性向上や長寿命化が実現できる。
【００１３】
また、前記構成のショートアーク型放電ランプにおける前記冷却風通風孔は、前記リード棒の封止管端部側から前記段継ぎガラスを溶着した封止部近傍までに渡って該リード棒の略中心に設けられた管状孔と、該封止部近傍で該リード棒の円周方向に向かう貫通孔とから成ることを特徴とする。
【００１４】
これにより、冷却風を取り込む部分の構成が容易で冷却風を直接的に効率良く該段継ぎ部、特に該リード棒に低融点ガラスを溶着した封止部に、取り込むことができるといった利点がある。また、該リード棒を間接的に冷却する場合に比べて封止管部を短くしても効果的に冷却できるので該ショートアーク型放電ランプの該封止管部を短くし小型化が可能となる。
【００１５】
更には、前記リード棒は、前記封止管端部側に突出する該リード棒端部に冷却用送風管が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、冷却風が確実に該リード棒に設けられた冷却風通風孔を通じて該段継ぎ部を冷却できる。また、送風管を通って冷却風が完全に該段継ぎ部に取り込まれるので冷却風の風量を比較的少なくでき、冷却ファン等による振動や騒音の発生といった問題が解消されるといった利点がある。
【００１７】
また、前記リード棒は、前記ショートアーク型放電ランプのランプ軸方向に概ね直交する方向に該リード棒から分岐して給電線を接続していることを特徴とする。
【００１８】
これにより、該リード棒に冷却風を取り込む部分の構成が容易で且つ該ショートアーク型放電ランプへの電力供給も簡便にできるといった利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のショートアーク型放電ランプを図１に示す。図１−Ａの本発明のショートアーク型放電ランプ１は放電空間を形成する石英ガラス製のバルブ部２と該バルブ部２に続く封止管部３と該封止管部３の端部を覆う口金４とから成っている。該バルブ部２の内部には一対の対抗配置された電極が設けられており放電用物質としてキセノンガスが封入されている。該電極の一方は陽極５であり、他方は陰極６であり、該陽極５と陰極６とはリード棒７、８に連接されている。該リード棒７、８の封止管部３側に段継ぎ部９が形成されている。該段継ぎ部９において該リード棒７、８と溶着している部分は低融点ガラス部９ａで構成されており、封止部を形成している。該段継ぎ部９における低融点ガラス部９ａに連接して熱膨張率を段階的に調整する調整部分９ｂが形成され該段継ぎ部９の端部は該封止管部３の端部になる石英ガラス部１２と溶着されている。該封止管部３と該陽極５、及び該陰極６との間に該リード棒７、８を支えるガラス製筒体１３が配置されており、該封止管部３に連接し該封止管部３と該バルブ部２の端部との間になる石英ガラスからなる外管を絞り込み縮径部を形成することによって支えている。
【００２０】
図１−Ｂに該ショートアーク型放電ランプ１の該段継ぎ部９近傍の拡大図を示す。該リード棒７に溶着された該低融点ガラス部９ａからなる封止部に連接して調整部９ｂによって熱膨張率の差が吸収される。該調整部分９ｂの端部には封止管部３の端部である石英ガラス部１２が連接されている。また、該リード棒７の端部には冷却風用通風孔１５が設けられている。該冷却風用通風孔１５の電極側は該リード棒７の外周方向に向かっての貫通孔１６が形成されている。該リード棒７の端部には冷却風を送風するリードパイプ１７が連接されている。該リードパイプ１７は該リード棒の膨張収縮を吸収できるように本実施例ではジャバラ状のパイプになっている。該リードパイプ１７の他端は該口金４に接合されており、該口金４の端部に冷却風導入パイプ１８が連接され冷却風を導入している。また、該口金４には冷却風を排出する排風孔１９が設けられており冷却風を排出できるようになっている。図中の矢印は冷却風の流れを示している。該リード棒７の段継ぎ部９、特に低融点ガラス部９ａからなる封止部が直接的に冷却されている。
尚、本実施例としてはリード棒７に一つの冷却風用通風孔１５が設けられた場合を示したが、該通風孔１５を該リード棒７に複数個設けても良い。また、該貫通孔１６も単一の孔から複数個の孔まで必要に応じて設けることができる。
【００２１】
図２に示したのは、本発明の第２の実施例である。図２−Ａは口金を用いない場合である。リード棒７に段継ぎ部９が形成されており該段継ぎ部９の端部に封止管部３の端部である石英ガラス部１２が接続されている。該リード棒７の端部には冷却風用通風孔１５が設けられている。また、該リード棒７の端部には直接冷却風導入パイプ２０が接続されている。該冷却風導入パイプ２０は該リード棒７の軸方向の熱膨張による膨張収縮を吸収するために軸方向に弾性をもつ材料、または構造が望ましい。該材料としては例えば高耐熱性樹脂系材料であるフッ素樹脂などが使用できる。また、弾性を持つ構造としてはＵ字やＬ字形状などにした金属パイプ等が使用できる。
【００２２】
図２−Ｂに示したのは本発明の他の実施例である。該冷却風導入パイプ２０を接続しているリード棒２１は電力供給用のリード線を接続できる接続端子２２が該リード棒２１からランプ軸方向に対して概ね直交する方向に分岐している。これにより冷却風導入パイプから独立して電力を供給できるため構造が容易にできる。更には冷却風を取り込む部分の構成が簡便になるといった利点がある。
【００２３】
図３には本発明のショートアーク型放電ランプに送る冷却風の風速と封止部の温度との関係を示した。同図の縦軸は封止部の温度、横軸は冷却風の風速を表している。図中の丸印は本発明のショートアーク型放電ランプの測定値であり、三角印は比較のために測定した従来構造のショートアーク型放電ランプの測定値である。測定に用いたランプは電気入力３ｋＷのショートアーク型放電ランプであって発光物質としてキセノンガスを高圧で封入している。該ショートアーク型放電ランプの全長は約３００ｍｍで電極間距離が５ｍｍ、リード棒の外径はΦ６ｍｍのものを用いた。また、本発明のショートアーク型放電ランプはパイプ内径Φ８ｍｍの冷却風導入パイプを銀ロウ等を利用して接合し冷却風を該リード棒と段継ぎ部との溶着部に導入した。比較に用いた従来構造のショートアーク型放電ランプは口金部に径１０ｍｍの通風孔を設けて該リード棒の端部を冷却することにより間接的に該リード棒と該段継ぎ部とを低融点ガラスで溶着した封止部を冷却した。
【００２４】
図３によれば各風速で本発明の該ショートアーク型放電ランプの方が従来構造に比べて該リード棒と該段継ぎ部との溶着部における温度が約５０℃程度低くなっている。つまり、本発明の構成を採ることにより従来の冷却風の風速では段継ぎ部の温度を低くでき、該ショートアーク型放電ランプの信頼性向上や長寿命化が実現できる。また、冷却風の風速を抑えることによって従来の品質を確保したまま冷却ファンの騒音や振動を低下させることができる。
【００２５】
更に、図３で用いた電気入力３ｋＷのショートアーク型放電ランプの該リード棒の温度を管軸方向で測定したところ従来構造と同等レベルの寿命時間であれば該ショートアーク型放電ランプの封止管部の長さを約１０ｍｍ、ランプ全長としては約２０ｍｍ短くでき、該ショートアーク型放電ランプの小型化が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のショートアーク型放電ランプは、段継ぎ部に直接的に冷却風を取り込み効率よく該段継ぎ部を冷却できるといった効果がある。また、冷却風を取り込む部分の構成が容易であり、該リード棒を間接的に冷却する場合に比べて封止管部を短くしても効果的に冷却できるので該ショートアーク型放電ランプの該封止管部を短くし小型化が可能となる。
【００２７】
また、冷却用送風管を配置することにより、冷却風が確実に該リード棒内に設けられた冷却風通風孔を通じて該段継ぎ部を冷却できるといった効果がある。また、送風管を通って冷却風が完全に該段継ぎ部に取り込まれるので冷却風の風量を比較的少なくでき、冷却ファン等による振動や騒音の発生といった問題が解消される。
【００２８】
更に、該リード棒からランプ軸方向に対して概ね直交する方向に分岐して電力供給用の給電線を設けることにより冷却風を取り込む部分の構成が容易で且つ該ショートアーク型放電ランプへの電力供給も簡便にでき、効率良く冷却風を取り込むことができる。また、冷却風送風管への絶縁等の構成を簡便にできるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるショートアーク型放電ランプの第１の実施例を示す断面図。
【図２】本発明のショートアーク型放電ランプの他の実施例を示す断面図。
【図３】本発明の封止部の冷却効果を示す図。
【図４】従来におけるショートアーク型放電ランプを示す断面図。
【符号の説明】
１　　　ショートアーク型放電ランプ
２　　　バルブ部
３　　　封止管部
４　　　口金
５　　　陽極
６　　　陰極
７　　　リード棒
８　　　リード棒
９　　　段継ぎ部
９ａ　　低融点ガラス部
９ｂ　　調整部分
１２　　石英ガラス部
１３　　ガラス製筒体
１５　　冷却風用通風孔
１６　　貫通孔
１７　　リードパイプ
１８　　冷却風導入パイプ
１９　　排風孔
２０　　冷却風導入パイプ
２１　　リード棒
２２　　接続端子
５１　　ショートアーク型放電ランプ
５２　　バルブ部
５３　　封止管部
５４　　陽極
５５　　陰極
５６　　リード棒
５７　　リード棒
５８　　段継ぎ部
５９　　ガラス製筒体
６０　　口金部

Claims

放電空間を形成する石英ガラス製のバルブ部と、該バルブ部に連接する封止管部と、該バルブ部内に対向配置された一対の電極と、該電極に連接されたリード棒とから成り、該封止管部と該リード棒とを段継ぎガラスによって封止したショートアーク型放電ランプにおいて、
該段継ぎガラスを溶着した封止部を冷却するために該リード棒に封止管端部側から冷却風を導入する冷却風通風孔を設けたことを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
前記冷却風通風孔は、前記リード棒の封止管端部側から前記段継ぎガラスを溶着した封止部近傍までに渡って該リード棒の略中心に設けられた管状孔と、該封止部近傍で該リード棒の円周方向に向かう貫通孔とから成ることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
前記リード棒は、前記封止管端部側に突出する該リード棒端部に冷却用送風管が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
前記リード棒は、前記ショートアーク型放電ランプのランプ軸方向に概ね直交する方向に該リード棒から分岐して給電線を接続していることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。