JP2012113903A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光管の内部に陽極と陰極が対向配置され、前記陽極下端は下端側に向かって縮径されている縮径部を有するとともに、該陽極には下端が前記縮径部に開口する貫通孔が形成されてなり、前記陽極を上方にして垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、発光管内の対流ガスが前記貫通孔内を情報から下方に流下するようにして、より温度の低いガスが貫通孔内を流れて、陽極の冷却を効果的に行うことができる構造を提供するものである。
【解決手段】前記貫通孔の下端開口は、その半径方向外方側の周縁部が半径方向外方に広がる拡径部を有し、前記陽極の中心軸および前記貫通孔を含む断面において、前記拡径部の上部の輪郭線が、縮径部の輪郭線より後退していることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ショートアーク型放電ランプに関するものであり、特に、半導体素子、液晶表示素子、プリント配線基板等を製造するための露光用光源や、映写機、プロジェクター等における投影用光源として好適に用いられるショートアーク型放電ランプに係わるものである。

従来、この種のショートアーク型放電ランプとしては、発光管内に陽極と陰極が対向配置され、該陽極を上方になるようにして垂直点灯される放電ランプが知られている。
このようなショートアーク型放電ランプにおいては、電力の高入力化にともない陽極が温度上昇してその構成材料であるタングステンが蒸発し、これが発光管内壁に付着して黒化を招くことが知られていた。
このような早期の黒化を防止するために、陽極に縦方向の貫通孔を形成して、該貫通孔内にガスを流通させて陽極を冷却しようとする試みがなされている。
特開平１０−２０８６９６号公報（特許文献１）がそれであって、図７にその概略構造が示されている。

図７において、図７（Ａ）に示すように、このショートアーク型放電ランプは、石英ガラス製の発光管２１とその両端の封止部２２とより成り、該発光管２１内には陽極２３と陰極２４とが上下に対向配置されていて、陽極２３を上方に垂直点灯されるものである。
前記陽極２３には、縦方向に伸びる貫通孔２５が穿設されていて、図７（Ｂ）に詳細が示されているように、陽極２３の先端（下端）には下端側に向かって縮径された縮径部２６が形成され、前記貫通孔２５の下端側開口はその縮径部２６に開口している。
上記構成において、発光管２１内を熱対流するガス２７は、陰極２４側から陽極２３の下端に向かい、そこから該陽極２３の縮径部２６に沿って上昇し、陽極２３の後端（上端）側に流れる。
そして、当該公報の段落００２０に記載されているように、その対流ガス２７の一部２８が貫通孔２５内に流入して下方から上方に向かって流れ、これにより、陽極２２を冷却せんとするものである。

ところで、陽極２５下端の近傍のガスは陰極２４との間に形成されるアーク２９の影響を強く受けてその温度が高い状態にあるが、この従来技術においては、上記したように、貫通孔２５内を陽極２３の下端側から上方に向ってガスが流れるものであるため、この高温のガスを貫通孔２５内に流すことになり、陽極の冷却効果が十分には期待できないという問題があった。
特に、高入力化されて動作圧が高くアークの温度が高いランプでは尚更にその効果が期待できない。
そのため、陽極材料の蒸発によって発光管２１が早期に黒化してしまうという不具合が生じている。

特開平１０−２０８６９６号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に陽極と陰極が対向配置され、前記陽極下端は下端側に向かって縮径されている縮径部を有するとともに、該陽極には下端が前記縮径部に開口する貫通孔が形成されてなり、前記陽極を上方にして垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、前記発光管内を対流するガスを前記陽極に形成された貫通孔内を上方から下方に向けて流下させることにより、冷却効果を十分に発揮できるようにして、陽極の効果的な冷却を実現した構造を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、この発明では、前記陽極に形成した貫通孔の下端開口が、その半径方向外方側の周縁部が半径方向外方に広がる拡径部を有し、前記陽極の中心軸および前記貫通孔を含む断面において、前記拡径部の下方の輪郭線が縮径部の輪郭線より後退していることを特徴とする。

本発明によれば、陽極の貫通孔の下端開口の半径方向外方に広がる拡径部の輪郭線が、陽極下端の縮径部の輪郭線より後退しているので、陽極の縮径部に沿って上昇するガスは、該貫通孔の下端開口から流入することなく、そのまま陽極の外側にそって上昇し、貫通孔の上端開口から該貫通孔に流入して、その中を流下し下端開口から流出する。それにより、アークの影響を受けずに温度の低いガスが貫通孔内に流入することになるので、陽極を効果的に冷却することができるという効果を奏するものである。

本発明に係るショートアーク型放電ランプの全体図。 陽極の拡大断面図。 陽極の他の実施例の拡大断面図。 本発明の作用説明図。 本発明の他の実施例の断面図。 本発明の更に他の実施例の断面図。 従来技術の断面図。

図１に示されるように、本発明のショートアーク型放電ランプ１は、石英ガラス製の発光管２と、その両端の封止部３、３とからなり、発光管２内には陽極４と陰極５が上下に対向して配置されていて、前記陽極４が上方に位置するようにして垂直点灯される。該陽極４には、これを上下に貫通する貫通孔６が形成されている。
図２に詳細が示されるように、陽極４の下端には、下端側に向かって縮径される縮径部７が形成されており、この実施例では、該縮径部７はテーパ面から構成されている。しかしながら、テーパ面に限定されるわけではなく、一定の膨らみをもつ曲面から構成されていてもよい。
前記貫通孔６は陽極４を上下に貫通し、その下端開口６ａは前記縮径部７に開口し、上端開口６ｂは陽極４の上端面８に開口している。

そして、前記貫通孔６の下端開口６ａは、その半径方向外方側の周縁部が半径方向外方に広がる拡径部６ｃを有し、その上部の輪郭線６ｄは、前記縮径部７の輪郭線よりも上方に後退している。
図３には、図２の実施例の変形例が示されていて、貫通孔６の下端開口６ａに形成される上部の輪郭線６ｄに丸みが形成されている。

図４において、上記構成における作用を説明する。
図４（Ａ）に示すように、ランプ点灯時には、発光管２内では、陰極５と陽極４との間にアーク９が形成され、その影響で発光管２内のガスは熱対流１０を起こす。
図４（Ｂ）にも示すように、この対流１０は陽極４の縮径部７に沿って上昇する。その際、貫通孔６の下端開口６ａの拡径部６ｃの輪郭線６ｄは、縮径部７の輪郭線よりも後退しているので、前記対流ガス１０は、該下端開口６ａ内に流入することなく、該縮径部７に沿ってそのまま流れ、陽極４の外側に至り、それに沿って上昇する。
上昇した対流ガス１０は、その一部が下方に反転して発光管２の内面に沿って下降し、また、別の一部はそのまま上昇して陽極４の上方に流れて反転下降する。
これらの対流ガス１０のうちの一部が陽極４の貫通孔６の上部開口６ｂから貫通孔６内に流入して、該貫通孔６内を流下し、下端開口６ａから流出する。
貫通孔６の上端開口６ｂの近傍のガス温度は、下端開口６ａの近傍のガス温度よりも低いので、この温度の低いガスが貫通孔６内を流下する際に、陽極４を効率的に冷却できる。

図５に貫通孔６の他の実施例が示されていて、貫通孔６は、上方部分６ｅと下方部分６ｆとで径が異なり、下方部分６ｆが小径とされている。これにより、貫通孔内を流れるガスは、下方部分６ｆでその流速が大きくなる。
ガスによる冷却効果は、冷却対象に沿って流れるガスの流速に依存し、流速が大きいほど冷却効果が大きいことが知られており、本実施例の場合、より温度が高くなる陽極４の下方部分において、ガス流速が大きくなるので、その冷却が効果的である。
なお、貫通孔６の開口径を上方部分６ｅと下方部分６ｆで変化させる場合、上記のように２段階とするものに限られず、３段階回以上の多段階でもよく、また、下方側ほど直径が小さくなるテーパ形状孔であってもよい。

図６に他の実施例が示されており、図６（Ａ）は全体図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ部の拡大断面図である。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、陽極４の縮径部７には、貫通孔６を含むように円周方向の凹溝１１が形成されている。図６（Ｃ）に示すように、これにより、貫通孔６の下端開口６aの半径方向外方側には、周縁部が半径方向外方に広がる拡径部６ｃが形成され、その上部の輪郭線６ｄが陽極４の縮径部７の輪郭線よりも上方（後方）に後退した形状が得られる。
この実施例においても、貫通孔６の下端開口６aの拡径部６ｃでは、その上部の輪郭線６ｄが陽極４の縮径部７の輪郭線よりも上方に後退しているので、対流ガス１０は該縮径部７に沿って上方に流れる際に、貫通孔６の下端開口６aから該貫通孔６内に流入することなく、そのまま陽極６の表面に沿って上昇していく。こうして、陽極４の上端に至ったガスは、貫通孔６の上端開口６ｂから流入して上方から下方に向って流下することは上記実施例と同様である。

以上説明したように、本発明によれば、陽極を貫通する貫通孔には、半径方向外方側の周縁部が半径方向外方に広がる拡径部が形成され、その下方の輪郭線を、陽極下部の縮径部の輪郭線よりも後退させた形状としたので、ランプ点灯時に熱対流するガスは縮径部に沿って上昇するとき、貫通孔の下端開口から流入することがなく、そのまま陽極の側面に沿って上昇する。
それにより、ガスは貫通孔の上端開口側から流入して、下方に流下することになり、より冷たいガスが貫通孔内を流れるので、該陽極の冷却を効果的に行うことができるものである。

１ ショートアーク型放電ランプ
２ 発光管
３ 封止部
４ 陽極
５ 陰極
６ 貫通孔
６ａ 下端開口
６ｂ 上端開口
６ｃ 拡径部
６ｄ 輪郭線
６ｅ 上方部分
６ｆ 下方部分
７ 縮径部
８ 陽極上端面
９ アーク
１０ 対流（ガス）

Claims (1)

1. 発光管の内部に陽極と陰極が対向配置され、前記陽極下端は下端側に向かって縮径されている縮径部を有するとともに、該陽極には下端が前記縮径部に開口する貫通孔が形成されてなり、前記陽極を上方にして垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記貫通孔の下端開口は、その半径方向外方側の周縁部が半径方向外方に広がる拡径部を有し、
   前記陽極の中心軸および前記貫通孔を含む断面において、前記拡径部の上部の輪郭線が、縮径部の輪郭線より後退している
   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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