JP2010282978A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 封止管内の段継ぎガラスの封着部の温度上昇を抑制でき、封着部が破損することがないショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【解決手段】 本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管１１に続く封止管１１と発光管１１内に配置される電極２１，２２を支持するリード棒２３とが封止管１２内で段継ぎガラス１３によって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、前記封止管１２から外部に突出するリード棒２３に対して、熱伝導性の高い第１の金属板４Ａと導電性の高い第２の金属板４Ｂが、当該リード棒２３を挟むように固定されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ショートアーク型放電ランプに係り、例えば、光変調素子に光を当てて、反射された光によって映像を映し出す投影装置等の光源に好適なショートアーク型放電ランプに関する。

従来からプロジェクター等の投影装置の光源として、図７に示すような、発光管１１内にキセノンを封入したショートアーク型放電ランプが知られている。このランプは、輝度を上げるために点灯中は発光管１１の内圧が非常に高くなることから、高い内圧でも封止管１２が破損しないように設計する必要があるため、また、ランプに大電流を流すことから、電極２１，２２を支持するリード棒２３を発光管１１に続く封止管１２から外部に突出させる必要があるために、封止管１２とリード棒２３間の封止に、段継ぎガラス１３が採用されている。

ところで、近年は、このようなショートアーク型放電ランプを組み込んだ投影装置を持ち運んで、様々な場所で利用する傾向にある。そのため、投影装置のコンパクト化、小型化が求められ、ランプの小型化が必要とされている。ランプを小型化するためには、ランプ長を短くする必要があり、図７に示すようなショートアーク型放電ランプについて言えば、陽極２１の後端部と段継ぎガラス１３とによってリード棒２３とが封着される封着部１３１間の距離Ｌを短くする必要がある。しかし、この距離Ｌを短くすると、段継ぎガラス１３の封着部１３１と陽極２１とが近接することとなり、陽極２１の温度が高いために封着部１３１の温度が上昇し、封着部１３１が破損する問題が起きる。

また、発光管１１内に陰極２２と陽極２１が対向配置されており、この陰極２２および陽極２１を支持するリード棒２３が保持用筒体２４に挿通され、この保持用筒体２４が位置する封止管１２の部分を加熱縮径して絞り込み部１２１を形成して、電極２１，２２を支持する構造である。
この絞り込部１２１において、保持用筒体２４のリード棒２３が挿通される貫通孔の内面とリード棒２３の外面との間は、完全に溶着されているものではなく、発光管１１の内部空間と封止管１２の内部空間は連通しており、発光管１１の内部空間で高温状態となっている封入ガスが封止管１２内に流れ込み、高温状態の封入ガスが段継ぎガラス１３の封着部１３１に当たり、封着部１３１が破損する問題が起きる。

特開２００１−２１６９３８号 特開２００３−０５９４５４号

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、ランプが小型化し、発光管内の電極の後端部と封止管内の段継ぎガラスのリード棒との封着部の距離が短くなっても、また、発光管の内部空間の封入ガスが封止管の内部空間に流れ込んでも、封着部の温度上昇を抑制でき、封着部が破損することがないショートアーク型放電ランプを提供することにある。

請求項１に記載のショートアーク型放電ランプは、発光管に続く封止管と発光管内に配置される電極を支持するリード棒とが封止管内で段継ぎガラスによって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、前記封止管から外部に突出するリード棒に対して、熱伝導性の高い第１の金属板と導電性の高い第２の金属板が、当該リード棒を挟むように固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載のショートアーク型放電ランプは、請求項１に記載のショートアーク型放電ランプであって、特に、前記第１の金属板がアルミニウム板であり、前記第２の金属板が銅板であることを特徴とする。

請求項３に記載のショートアーク型放電ランプは、請求項２に記載のショートアーク型放電ランプであって、特に、前記第２の金属板の表面にニッケルメッキが施されていることを特徴とする。

本発明の放電ランプによれば、ランプが小型化し、発光管内の電極の後端部と封止管内の段継ぎガラスのリード棒との封着部の距離が短くなっても、封止管から外部に突出するリード棒に対して、熱伝導性の高い第１の金属板と導電性の高い第２の金属板が、当該リード棒を挟むように固定されているので、この第１の金属板と第２の金属板によってリード棒が確実に冷却されるので、封止管内に位置するリード棒に接続された段継ぎガラスの封着部及び立上り部の温度上昇を抑制でき、段継ぎガラスが破損することを防止でき、小型長寿命のショートアーク型放電ランプとなる。

さらに、第１の金属板がアルミニウム板であり、第２の金属板が銅板であるので、熱伝導率が高く、積極的にリード棒の熱を、第１の金属板と第２の金属板で放熱することができ、段継ぎガラスの封着部の温度上昇を確実に抑制することができる。

さらに、第２の金属板が銅板であるので導電性がよく、第２の金属板が放電ランプに電流を供給するための給電機構をも兼ね備えることができる。

本発明のショートアーク型放電ランプの説明図である。 図１中のＡ−Ａ断面図である。 図１中のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の封止管に設けられた封止管冷却部材と段継ぎガラスとの位置関係を示す説明図である。 本発明の封止管冷却部材とリード棒冷却部材の他の実施例である。 図５中のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面図である。 従来のショートアーク型放電ランプの説明図である。

本発明のショートアーク型放電ランプを、図１を用いて説明する
略球状をした発光管１１は石英ガラスからなり、発光管１１の両端に封止管１２が一体に連設されている。発光管１１内には、キセノンガスが封入され、また、一対の電極である陽極２１と陰極２２が対向配置されている。陽極２１および陰極２２は、それぞれタングステンからなるリード棒２３の先端に嵌合されている。

封止管１２の発光管１１側の内部に石英ガラス製の保持用筒体２４が配置されており、陽極２１および陰極２２を支持するリード棒２３が保持用筒体２４の中心に形成された貫通孔に挿通され、この保持用筒体２４が位置する封止管１２を加熱縮径して絞り込み部１２１を形成して、電極を支持するものである。

封止管１２内には段継ぎガラス１３が配置されており、段継ぎガラス１３の一端側は封止管１２を構成している石英ガラスと膨張係数が合っているガラスよりなり、封止管１２の端部と溶着されており、段継ぎガラス１３の他端側はリード棒２３を構成しているタングステンと膨張係数が合っているガラスよりなり、リード棒２３と封着されており、封着された部分が封着部１３１となっている。
そして、段継ぎガラス１３はリード棒２３に封着した封着部１３１と、この封着部１３１に続きリード棒２３から離間するように立ち上がった立上り部１３２を有している。

また、一対のリード棒２３は、段継ぎガラス１３の封着部１３１から封止管１２の外部に突出しており、その伸び出した部分に、後述する給電機構が接続されている。

図２は、図１中のＡ−Ａ断面図であり、封止管と後述する封止管冷却部材のみ示すものである。
図１及び図２に示すように、封止管１２の外面に、一対のアルミニウム板３０よりなる封止管冷却部材３が配置されている。
この封止管冷却部材３は、封止管１２の外面に沿って密着するように形成された中央密着部３１と、この中央密着部３１に続き放電ランプの光軸から離間するよう空中に伸びる放熱部３２を有する形状であり、それぞれのアルミニウム板３０は放熱部３２においてネジ５によって互いに離れないように固定され、それぞれの中央密着部３１で封止管１２を挟むように固定されている。
この結果、封止管１２には、その外周に接触した状態で封止管冷却部材３が配置されているので、積極的に封止管１２の温度を下げるようになっている。

また、封止管１２の内部に位置する保持用筒体２４のリード棒２３が挿通される貫通孔の内面とリード棒２３の外面との間は、完全に溶着されておらず、発光管１１の内部空間と封止管１２の内部空間は連通しているので、発光管１１の内部空間で高温状態となっている封入ガスが封止管１２内に流れ込む。

しかし、封止管１２が封止管冷却部材３で積極的に冷却されているので、封止管１２内に流れ込む封入ガスと封止管１２との温度勾配が大きくなり、封止管１２内に流れ込んだ封入ガスの熱が封止管１２で確実に奪われることになり、封止管１２内に流れ込んだ封入ガスの温度を低下させることができる。

一方、封止管１２内に流れ込んだ封入ガスが、段継ぎガラス１３の封着部１３１や立上り部１３２に当たることになるが、その当たる封入ガスの温度が下がっているために封着部１３１や立上り部１３２を加熱することがなく、封着部１３１や立上り部１３２に熱歪が発生せず、封着部１３１と立上り部１３２の破壊を防止することができる。

図３は、図１中のＢ−Ｂ断面図である。
図１及び図３に示すように、リード棒２３には、一方が熱伝導性の高い第１の金属板であるアルミニウム板４Ａよりなり、他方が導電性の高い第２の金属板である表面にニッケルメッキが施された銅板４Ｂよりなるリード棒冷却部材４が接続されている。
このリード棒冷却部材４は、アルミニウム板４Ａと銅板４Ｂの一部に、リード棒２３の外周に沿って密着するように形成された中央密着部４Ａ１と４Ｂ１が形成され、この中央密着部４Ａ１，４Ｂ１に続き放電ランプの光軸から離間するよう空中に伸びる放熱部４Ａ２，４Ｂ２を有する形状であり、アルミニウム板４Ａと銅板４Ｂは放熱部４Ａ２，４Ｂ２においてネジ５によって互いに離れないように固定され、それぞれの中央密着部４Ａ１，４Ｂ１でリード棒２３を挟むように固定されている。
つまり、封止管１２から外部に突出するリード棒２３に対して、熱伝導性の高い第１の金属板であるアルミニウム板４Ａと導電性の高い第２の金属板である銅板４Ｂが、当該リード棒２３を挟むように固定されている。
この結果、リード棒２３には、熱伝導性の高いアルミニウム板４Ａと銅板４Ｂが接続されているので、積極的にリード棒２３の熱をリード棒冷却部材４によって放熱することができ、封着部１３１の温度上昇を抑制することができる。

また、リード棒冷却部材４の一方は銅板４Ｂとなっている理由は、導電性をよくするためのものであり、銅板４Ｂには、電源に接続された不図示のリード線が接続されており、この銅板４Ｂはランプに電流を供給するための給電機構をも兼ね備えるものである。

次に、以下に示す仕様のショートアーク型放電ランプを作成し、点灯後９００時間経過した時点での段継ぎガラスの封着部の温度を調査する実験を行った。

＜ランプ基本構造＞
・ランプ全長：２３５ｍｍ
・封止管：石英ガラス製，外径２４ｍｍ，肉厚２．５ｍｍ
・段継ぎガラスの封着部と陽極との直線離間距離：５９．５ｍｍ
・リード棒：タングステン製、直径４．０ｍｍ
・電極間距離：４．０ｍｍ
・ランプ電力：２ｋＷ

＜封止管冷却部材＞
・形状：２枚の金属板
・材質：アルミニウム
・２枚の金属板の合計総表面積（封止管との密着面積含む）：１０６００ｍｍ^２
・２枚の金属板の封止管との密着面積：２０３０ｍｍ^２

＜リード棒冷却部材＞
・形状：２枚の金属板
・材質：一方の金属板はアルミニウム
・材質：他方の金属板は表面にニッケルメッキが施された銅
・２枚の金属板の合計総表面積（封止管との密着面積含む）：９７００ｍｍ^２
・２枚の金属板の封止管との密着面積：１３２ｍｍ^２

実験結果を表１に示す。

上記、実験から理解されるように、封止管冷却部材とリード棒冷却部材を有する本発明のランプ３によれば、段継ぎガラスの封着部の温度が、封止管冷却部材とリード棒冷却部材の両方とも備えていないランプ１に比べ、６０℃も下がっていることがわかる。
また、封止管冷却部材だけを有するランプ２では、封止管冷却部材とリード棒冷却部材の両方とも備えていないランプ１に比べ、段継ぎガラスの封着部の温度を２０℃下げることができるが、この程度の冷却効果では、十分な冷却効果にならず、封着部に熱歪が溜まり、長時間ランプを点灯していると封着部が破損するものである。

つまり、本発明のランプ３では、封止管内に発光管から流れ込んだ封入ガスが封止管冷却部材で確実に冷却され、さらに、リード棒は、直接、リード棒冷却部材で冷却されているので、それぞれの相乗効果により、効率よく確実に段継ぎガラスの封着部及び立上り部を冷却することができ、長時間ランプを点灯しても封着部及び立上り部に熱歪が溜まることが抑制され、封着部が破損することがないものである。

図４は、封止管に設けられた封止管冷却部材と段継ぎガラスとの位置関係を示す説明図である。
図４に示すように、封止管冷却部材３の中央密着部３１（便宜上点線部分で示す）は、段継ぎガラス１３の立上り部１３２より発光管１１側に配置されている。
具体的には、封止管冷却部材３の一部が、立上り部１３２が位置する位置Ｘより、矢印方向の発光管１１側に存在するものである。

立上り部１３２は、封着部１３１からリード棒２３と離間する方向に立ち上がった部分であり、この部分は封止管１１の端部方向に曲げ加工が施される部分であり、加工歪が残る部分であり、加工歪が存在している状態で、封止管１２内に流れ込んだ高温の封入ガスによって加熱されると、容易に破壊される恐れがある。

しかし、封止管冷却部材３の一部が、立上り部１３２が位置する位置Ｘより、矢印方向の発光管１１側にも存在することにより、保持用筒体２４とリード棒２３の隙間から流れ込んでくる高温の封入ガスを立上り部１３２に対して上流側で確実に冷却することができ、より確実に立上り部の温度上昇を抑制するものである。

なお、上記実施例は、図１を用いて説明すると、一方の封止管１２（図中右側）に封止管冷却部材３が設けられ、同じ封止管１２から突出するリード棒にリード棒冷却部材４が設けられている。
これは、他方の封止管１２（図中左側）は、反射鏡の頂部に形成された開口から反射鏡の背面に伸び出て、反射鏡の背面にあるランプ保持部で保持されるものであり反射鏡からの光が直接照射されない構造であり、一方の封止管１２（図中右側）が反射鏡の内部に位置し、反射鏡から反射された光が封止部１２（図中右側）に照射される構造であるので、封止管１２内の段継ぎガラス１３やリード棒２３を加熱するため、一方の封止管１２（図中右側）側にのみ、封止管冷却部材３とリード棒冷却部材４が設けられている。

図５は、封止管冷却部材とリード棒冷却部材の他の実施例であり、封止管冷却部材とリード棒冷却部材が一体的に形成されたものであり、図６（イ）は図５中Ａ−Ａ断面図であって封止管と冷却部材のみ示し、図６（ロ）は図５中Ｂ−Ｂ断面図である。
図５、図６に示すように、冷却部材６は２枚の金属板よりなり、一方の金属板６Ａはアルミニウム板で、他方の金属板６Ｂは表面にニッケルメッキが施された銅板からなり、それぞれの金属板は、封止管１２の外面に沿って密着するように形成された封止管密着部６１と、リード棒２３の外面に沿って密着するように形成されたリード棒密着部６２と、封止管密着部６１とリード棒密着部６２に続き放電ランプの光軸から離間するよう空中に伸びる放熱部６３を有する形状であり、それぞれの金属板は放熱部６３においてネジ５によって互いに離れないように固定され、封止管密着部６１とリード棒密着部６２で、封止管１２とリード棒２３を挟むように固定されている。

このような冷却部材６を用いることにより、ランプに冷却部材６を取り付ける作業が簡素化するとともに、部品点数を少なくすることができる。

１１ 発光管
１２ 封止管
２１ 陽極
２２ 陰極
２３ リード棒
２４ 保持用筒体
１３ 段継ぎガラス
１３１ 封着部
１３２ 立上り部
３ 封止管冷却部材
４ リード棒冷却部材
５ ネジ
６ 冷却部材

Claims (3)

1. 発光管に続く封止管と発光管内に配置される電極を支持するリード棒とが封止管内で段継ぎガラスによって封着されたショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記封止管から外部に突出するリード棒に対して、熱伝導性の高い第１の金属板と導電性の高い第２の金属板が、当該リード棒を挟むように固定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。
2. 前記第１の金属板がアルミニウム板であり、前記第２の金属板が銅板であ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。
3. 前記第２の金属板の表面にニッケルメッキが施されていることを特徴とする請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。

Images