JP4249350B2

JP4249350B2 - Lamp house and light source device

Info

Publication number: JP4249350B2
Application number: JP30432899A
Authority: JP
Inventors: 勇二郎清; 真城伊藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: JP2001126529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のガスと放電との協働により所定の波長光を発生させるガス放電管（特に重水素放電管）を適切に収容させるためのランプハウスに関するものである。また、本発明は、このようなランプハウスを利用した光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平８−３２９７３２号公報及び特開平９−２７２１３号公報がある。これら公報に記載されたランプハウスは、ランプを収容するためのものであり、ランプの管軸線に沿うように、ランプハウス内部で流動する空気によってランプハウスを適切に冷却させるよう構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のランプハウスには、次のような課題が存在している。すなわち、このランプハウス内には、管軸線に沿って冷却空気が流動するような流路が設けられている。従って、このような流路構成によって、ランプの先端部側から配線導出用のステム側に向かって空気が流れる結果、ランプの管軸線方向において不均一な温度分布が発生している。これが原因となり、管軸線方向において、ランプ各所での温度のバラツキが発生し、このことによって、ランプ出力すなわち輝度のフラツキを高精度に安定させることができないといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、ガス放電管の出力を高精度に安定させるようにしたランプハウス及びこれを利用した光源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のランプハウスは、内部に封入させたガスと放電との協働によって所定の波長光を発生させるガス放電管を、内部に収容させるためのランプハウスにおいて、ガス放電管を収容する放電管収容部を有するシリンダ形状の本体部と、本体部の外周に形成されると共に、ガス放電管の管軸線に対して略直交する方向に突出する複数の冷却フィンと、本体部に設けられると共に、管軸線に対して直交する方向にガス放電管から放出される光を外部に導出させる光取出し部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
このランプハウスでは、ガス放電管の間接冷却を目的にするものであり、ガス放電管の管軸線に対して略直交する方向に複数の冷却フィンを突出形成させているので、本体部の周面において、管軸線に対して垂直な方向に空気を流動させることが可能となる。よって、ガス放電管の管軸線方向において、ランプハウス自体の均一冷却を可能とし、ランプハウスの各所で発生する温度のバラツキを回避させることが可能となる。従って、ガス放電管の出力を、上述した間接冷却によって高精度に安定させることが可能になる。特に、重水素放電管のように、微細な温度の変動が出力特性に直結するようなランプでは顕著にその効果が認められる。
【０００７】
請求項２に係るランプハウスにおいて、冷却フィンは、管軸線を中心とした螺旋状に形成されると好ましい。このような構成を採用した場合、冷却フィンに沿った冷却風の巻き付き効果が向上し、これによって、ランプハウスの冷却効率が更に向上する。
【０００８】
請求項３に係るランプハウスにおいて、冷却フィンは、本体部の略全長に亙って形成されると好ましい。このような構成を採用した場合、ランプハウスの全長に亙って冷却温度を均一にすることができ、ガス放電管の最適な間接冷却が可能となる。
【０００９】
請求項４に係る本発明の光源装置は、内部に封入させたガスと放電との協働によって所定の波長光を発生させるガス放電管を収容するシリンダ形状の本体部を有するランプハウスと、ランプハウスを収容するランプボックスとを備え、ランプハウスの本体部は、ランプボックス内でガス放電管の管軸線が実質的に鉛直方向に延在するように縦置きに設置され、本体部の外周には、管軸線に対して略直交する方向に突出する複数の冷却フィンが設けられ、ランプボックスには、管軸線に対して直交する方向で且つ水平方向で対向させた空気取入れ部と冷却ファンとが設けられたことを特徴とする。
【００１０】
この光源装置に利用されるランプハウスでは、ガス放電管の間接冷却を目的にするものであり、ガス放電管の管軸線に対して直交する方向に複数の冷却フィンを突出形成させているので、本体部の周面において、管軸に対して垂直な方向に空気を流動させることが可能となる。よって、ガス放電管の管軸線方向において、ランプハウス自体の均一冷却を可能にし、それによって、ランプハウスの各所で発生する温度のバラツキを回避させることが可能となる。このようにしてガス放電管の出力を、上述した間接冷却によって高精度に安定させることが可能になる。そして、このようなランプハウスは、ランプボックス内で縦置きに設置される。更に、冷却フィンに適切な冷却風を当てるように、空気取入れ部と冷却ファンとを、管軸線に対して直交する方向で且つ水平方向で対向させた状態で、ランプボックスに配置させている。これによって、ランプハウスを縦置きに設置させた場合でも、ランプハウスの適切な冷却が可能となる。
【００１１】
請求項５に係る光源装置において、ランプボックス内には、ランプハウスを収容するように空気取入れ部から冷却ファンまで延在する風洞部を設けると好ましい。このような構成を採用した場合、風洞部によって、ランプボックスすなわち筺体の内部形状に左右されることなく、空気取入れ部から冷却ファンまで効率よく空気を流動させることができ、乱流の防止も容易に図られる。
【００１２】
請求項６に係る光源装置において、風洞部は、空気取入れ部側の開口面積に対して冷却ファン側の開口面積を小さくすると好ましい。このような構成を採用した場合、空気の入口側と出口側とで流速を変えることができる。すなわち、出口側に向かって流速を高めるようにしているので、風洞部内の空気をスムーズに流動させることができると同時に、冷却風の流速アップを図ることができ、これによって、ランプハウスの冷却効率を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるランプハウス及び光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るランプハウスに適用させる重水素放電管を示す斜視図である。同図に示すものは、ガス放電管の一例をなす重水素放電管１０であり、このランプ１０は、サイドから紫外線を出射させるサイドオン型と呼ばれているものである。この重水素放電管１０において、ガラス製の円筒状容器１１の内部には、発光部組立体２０が収容されていると共に、重水素ガス（図示しない）が数Ｔｏｒｒ程度封入されている。なお、容器１１の底部には、ガラス製のステム１２が形成されている。また、容器１１は、良好な紫外線透過率を有する紫外線透過ガラスや石英ガラス等から形成されている。
【００１５】
ステム１２には、４本のリードピン１３〜１６が一直線状に並列固定させられ、各リードピン１３〜１６は、ステム１２を貫通すると共に、それぞれ絶縁材により被覆されてリード線１７として導出されて、外部電源（図示しない）に接続される。また、発光部組立体２０は、前部に配置した金属製（ＮｉやＳＵＳ）又はセラミックス製の前面カバー２３と、後部に配置したセラミックス製の陽極支持部材２２と、この陽極支持部材２２と前面カバー２３との間に配置される金属製（ＮｉやＳＵＳ）の収束電極支持部材２１とを有している。
【００１６】
次に、発光部組立体２０の構成について詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、リードピン１４の先端には金属製の陽極部２４が固定されている。この陽極部２４は、リードピン１４の先端に固定される矩形状の陽極固定板２４ａと、陽極固定板２４ａの前面２４ａＢに固定される板状の陽極２４ｂとからなっている。また、断面略凸字形の角柱をなす陽極支持部材２２の前部には、陽極固定板２４ａを収容するための陽極収容凹部２５、並びに陽極部２４の後方に位置するリードピン１４の先端部分を収容するためのリードピン収容凹部２６が形成されている。
【００１８】
従って、リードピン１４に陽極部２４を固定した状態で、リードピン１４をリードピン収容凹部２６内に収容することで、リードピン１４により、陽極支持部材２２を容器１１内で保持させることができる。また、陽極収容凹部２５の底面２５ａには、陽極固定板２４ａの背面２４ａＡが当接支持される。
【００１９】
そして、陽極支持部材２２は、電気絶縁性と高い熱伝導性を有するセラミックスで一体に形成されている。従って、陽極支持部材２２は、高温になった陽極部２４に対してヒートシンクとして作用し、発光部組立体２０に蓄積される熱を外部へ効率よく発散させることができる。
【００２０】
また、陽極部２２の前方に配置される板状の収束電極支持部材２１には、矩形の開口部２７が設けられ、この開口部２７は、陽極２４ｂに対峙する位置に設けられている。更に、収束電極支持部材２１には、金属製の収束電極固定板２８が当接配置させられている。この収束電極固定板２８の前面２８ａには、金属製の収束電極部２９が固定されている。そして、収束電極固定板２８は、収束電極支持部材２１の前面２１ａに固定され、収束電極部２９の収束開口２９ａは、収束電極支持部材２１の開口部２７に臨んで配置されると共に、陽極２４ｂと対峙する関係になっている。
【００２１】
また、前面カバー２３は、断面略Ｕ字状に形成されると共に、収束電極支持部材２１の前面２１ａに固定されている。この前面カバー２３の中央には、収束開口２９ａ及び陽極２４ｂと対峙関係にある紫外線投光用の開口窓３０が形成されている。そして、前面カバー２３と収束電極支持部材２１とで形成される空間Ｓ内には、熱電子を発生させるための螺旋状の熱陰極３１が配置されている。この熱陰極３１は、光路から外れた位置、即ち前面カバー２３内の側方に配置されている。
【００２２】
更に、熱陰極３１と収束電極部２９との間には、光路から外れた位置に金属（ＮｉやＳＵＳ）製又はセラミックス製の放電整流板３２が配置されている。この放電整流板３２の一端は、収束電極支持部材２１の前面２１ａに固定され、この他端は、前面カバー２３の内壁面に当接させられている。また、放電整流板３２には、熱陰極３１と収束電極部２９との間を連通させるスリット３２ａが形成され、このスリット３２ａにより、熱陰極３１から発生する熱電子を整流させている。
【００２３】
収束電極支持部材２１と陽極部２４の陽極固定板２４ｂとの間には、セラミックスからなる円柱状のスペーサ３５が２本配置されている。各スペーサ３５は、陽極収容凹部２５内における両側方の位置において、収束電極支持部材２１の背面２１ｂと、陽極固定板２４ａの前面２４ａＢとに当接配置されている。そして、スペーサ３５を利用することにより、収束電極部２９と陽極部２４との間隔を常に一定に保つことができる。
【００２４】
次に、前述したサイドオン型の重水素放電管１０の動作について説明する。
【００２５】
先ず、放電前の２０秒程度の間に外部電源（図示しない）から１０Ｗ前後の電力を熱陰極３１に供給して、熱陰極３１を予熱する。その後、熱陰極３１と陽極２４ｂとの間に１５０Ｖ程度の直流開放電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
【００２６】
その準備が整った後、熱陰極３１と陽極２４ｂとの間に３５０〜５００Ｖのトリガ電圧を印加する。このとき、熱陰極３１から放出された熱電子は、放電整流板３２の細長いスリット３２ａを通過し、収束電極部２９の収束開口２９ａで収斂しながら陽極２４ｂに至る。そして、収束開口２９ａの前方にアーク放電が発生し、このアーク放電によるアークボールから取り出される紫外線は、開口窓３０を通過した後、ガラス製の容器１１の周面を透過して外部に放出される。
【００２７】
また、陽極部２４及び収束電極部２９は、数百℃を越える高温になるので、この熱は、セラミックスからなる前述の部材によって外部に適時放出される。そして、陽極部２４は陽極支持部材２２にしっかりと保持され、収束電極部２９は収束電極支持部材２１にしっかりと保持されているので、長時間の連続発光による高温下においても、変形が起こりにくく、陽極部２４と収束電極部２９との位置精度を良好に保つことができる。
【００２８】
このような重水素放電管１０というのは、単に冷却すれば安定して動作するといったものではない。それは、重水素放電管１０内が低圧状態（例えば１／１００気圧程度）に維持されていることに起因し、極めて温度変化に敏感な出力特性をもっているからである。
【００２９】
そこで、このような重水素放電管１０を最適に動作させるためのランプハウス４２について、以下説明する。
【００３０】
図３〜図５に示すように、ランプハウス４２の本体部４４は、熱伝導を考慮したアルミ製の中空ブロックで形成されると共に、円筒状のシリンダ形状になっている。このランプハウス４２の一端は完全に塞がれており、この端面には、ランプハウス４２を後述の光源装置６０等に固定させるための雌ネジ部４３が４箇所形成されている。また、ランプハウス４２の他端には、重水素放電管１０の円筒状容器１１の外形に対応させた差込み口４５が設けられている。
【００３１】
更に、図６及び図７に示すように、ランプハウス４２の内部には、容器１１の周面と僅かな隙間が形成されるような大きさ及び形状をもった円柱状の放電管収容部４６が設けられている。ランプハウス４２の本体部４４の外周面には、円形の冷却フィン４７がガス放電管１０の管軸線Ｌに対して略直交する方向に、複数本突出形成させられている。具体的に、このような冷却フィン４７は、所定の肉厚をもつようにして、ランプハウス４２の一端から他端に向けて螺旋状に形成されている。その結果、冷却フィン４７は、ランプハウス４２の円周面全体に亙って形成されることになる。
【００３２】
更に、この冷却フィン４７は、ランプハウス４２の略全長、例えば、少なくもランプハウス４２内に装填された容器１１の全長をカバーするような長さに亙って形成されている。また、本体部４４には、ガス放電管１０から放出される所定波長の光を、管軸線Ｌに対して直交する方向に外部放出させるための光取出し部４８が形成されている。この光取出し部４８には、管軸線Ｌに対して直交する方向に延在する開口部４８ａが設けれている。なお、この光取出し部４８は、ガス放電管１０の開口窓３０と一致させるように配置させることは言うまでもない。
【００３３】
ここで、図１及び図６に示すように、重水素放電管１０には、ランプハウス４２への実装を容易にするために、金属製のフランジ部５６が接着剤等で固定されている。このフランジ部５６は、重水素放電管１０のステム１２側を包囲するための筒胴５４の端部から、ランプ１０の管軸線Ｌに対して垂直方向に突出する。このようなフランジ部５６を設ける結果、フランジ部５６を指で摘まむようにして、ランプ交換作業を行うことができるので、容器１１のガラス部分に指が触れることがなく、指紋等の汚れにより発生する輝度ムラを無くすことができる。
【００３４】
また、フランジ部５６は、ランプハウス４２の端面４２ａに当接させる。その結果、ランプハウス４２内で重水素放電管１０の開口窓３０を適切な位置に配置させることできる。しかも、ランプハウス４２と重水素放電管１０のフランジ部５６との当接により、フランジ部５６によって放電管収容部４６に適切な蓋がなされ、放電管収容部４６内への冷却風の侵入を適切に阻止することができる。
【００３５】
更に、ランプハウス４２内において、重水素放電管１０の実装位置を常に一定にする必要がある。そこで、ランプハウス４２の端面４２ａに位置決めピン５７を突出させ、この位置決めピン５７は、フランジ部５６の切欠き溝５８内に差し込まれる。従って、重水素放電管１０の前後を取り違えることなく、確実なランプ交換作業が行われる。
【００３６】
更に、重水素放電管１０をランプハウス４２に固定させるにあたって、フランジ部５６には、ネジ差し込み孔５９が設けられ、これに対応するようにランプハウス４２の端面４２ａにもネジ孔５３（図４，５参照）が形成されている。よって、ネジ差し込み孔５９を通すように、図示しないネジをネジ孔５３に螺合させることで、フランジ部５６は、ランプハウス４２にしっかりと固定されることになる。
【００３７】
このようなランプハウス４２では、重水素放電管１０の管軸線Ｌに対して直交する方向に複数の冷却フィン４７を突出形成させているので、本体部４４の周面において、管軸線Ｌに対して垂直な方向に冷却空気を流動させることが可能となる。よって、重水素放電管１０の管軸線Ｌ方向において、ランプハウス４２の各所での温度のバラツキを回避させることが可能となり、重水素放電管１０の出力を、間接冷却によって高精度に安定させることができる。このような冷却フィン４７の構成は、温度変化に極めて敏感な出力特性をもつ重水素放電管１０の最適であると言える。
【００３８】
また、冷却フィン４７を螺旋状に形成すことで、冷却フィン４７に沿った冷却風の巻き付き効果が向上し、これによって、ランプハウス４２の冷却効率のアップが図られる。さらに、本体部４４の略全長に亙って冷却フィン４７を形成させることで、ランプハウス４２の全長に亙って冷却温度を均一にすることができ、重水素放電管１０の最適な間接冷却が可能となり、出力特性の安定化に大きく寄与することになる。
【００３９】
次に、このようなランプハウス４２を利用した光源装置６０について説明する。
【００４０】
図８及び図９に示すように、光源装置６０において、ランプハウス４２は、直方体形状のランプボックス（筺体）６１内に縦置き状態で設置されている。すなわち、ランプハウス４２は、重水素放電管１０の管軸線Ｌが実質的に鉛直方向に延在するようにランプボックス６１に固定されている。具体的に、このランプハウス４２は、ランプボックス６１の底板６３の略中央に当接配置させ、取付けネジ６２が底板６３を貫通するように、下から雌ネジ部４３に螺合し、これによって、ランプハウス４２をランプボックス６１に固定させている。
【００４１】
このようなランプハウス４２の縦置き固定によって、差込み口４５が上方に配置され、その結果、重水素放電管１０は光源装置６０内に上から装填されることになる。そして、ランプボックス６１の上板６４には、差込み口４５に対応する位置に開閉蓋６５がヒンジ部６６を介して設けられている。そして、重水素放電管１０の交換時において、開閉蓋６５は、ローレットネジ６７を外すことで開放される。なお、底板６３には、光源装置６０の取り扱いを考慮して、ゴム製の脚部６８が設けられている。
【００４２】
更に、ランプボックス６１には、管軸線Ｌに対して直交する方向で且つ水平方向に対向させた空気取入れ部７０と冷却ファン７１とが設けられている。すなわち、ランプボックス６１の四側面のうちの一側板７２には、マトリックス状に配列させた多数の空気取入れ部７０が、ランプハウス４２に対応するように開口形成されている。これに対し、対向する他方の側板７３には排気口７４が形成され、これに合致させるように冷却ファン７１がビス等で側板７３に取り付けられている。よって、ランプハウス４２を挟むようにして、空気取入れ部７０と冷却ファン７１とを対向配置させることができ、冷却フィン４７に沿うような適切な冷却風をランプボックス６１内で流動させることができる。
【００４３】
更に、冷却風の安定した流動の向上を図るために、ランプボックス６１内には風洞部７５が設けられている。この風洞部７５は、底板６３に固定されると共に、空気取入れ部７０から冷却ファン７１まで架け渡すように配置され、この風洞部７５の途中にランプハウス４２を配置させている。このような風洞部７５によって冷却風の流動範囲が規制される。これによって、ランプボックス６１すなわち筺体の内部形状に左右されることなく、空気取入れ部７０から冷却ファン７１まで効率よく空気を流動させることができ、乱流の防止も図られる。
【００４４】
更に、風洞部７５では、空気取入れ部７０側の空気入口７５Ａの開口面積に対して、冷却ファン７１側の空気出口７５Ｂの開口面積を小さくしている。具体的に、風洞部７５には、ランプハウス４２から冷却ファン７１に向けてロート状の絞り部７６が形成されている。このように、空気入口７５Ａ側と空気出口７５Ｂ側とで開口面積を変えている。すなわち、出口７５側に向かって流速を高める結果として、風洞部７５内の空気をスムーズに流動させることができると同時に、ランプハウス４２の冷却効率のアップを図ることができる。
【００４５】
なお、図９に示すように、ランプボックス６１の一側板７７には導光筒７８が固定されている。この導光筒７８は、内部に石英面板７９を有すると共に、風洞部７５を貫通させた状態でランプハウス４２の光取出し部４８内にその先端が嵌め込まれている。これにより、重水素放電管１０から出射される紫外光が、ランプボックス６１（特に風洞部７５）内を流動している空気に吸収されてしまうことを適切に防止することができ、その結果、安定した紫外光出力が得られる。そして、この導光筒７８には、図示しない光ファイバケーブルのコネクタ部を着脱させるための雌ネジ部７８ａが設けられている。このような光源装置６０は、持ち運びに便利な小型化が図られると同時に、超軽量化を図る目的で内部にトランス等の電源をもたない。
【００４６】
本発明のランプハウス４２及び光源装置６０は前述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、他のランプハウス４２Ａは、円板状の環状な冷却フィン４７Ａを、円筒状の本体部４４の周囲に所定のピッチをもって、個別的に独立して並設させたものであり、冷却フィン４７Ａは管軸線Ｌに対して直交する方向に延在する。また、冷却フィンは、図７に示すような円形に限定されるものではなく、図１１に示すように、楕円形状の冷却フィン４７Ｂを採用してもよく、また、図１２に示すように、矩形状の冷却フィン４７Ｃであってもよい。更に、冷却フィン４７Ｂ，４７Ｃは、個別的に独立して並設させた形状のものに限られず、螺旋状に連続させた形状のものであってもよい。
なお、光源装置６０に適用させるガス放電管としては、サイドオン型に限定されずヘッドオン型であってもよい。この場合、光取出し部４８は、管軸線Ｌの延長上に設けられることになる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によるランプハウスは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、内部に封入させたガスと放電との協働によって所定の波長光を発生させるガス放電管を、内部に収容させるためのランプハウスにおいて、ガス放電管を収容する放電管収容部を有するシリンダ形状の本体部と、本体部の外周に形成されると共に、ガス放電管の管軸線に対して略直交する方向に突出する複数の冷却フィンと、本体部に設けられると共に、管軸線に対して直交する方向にガス放電管から放出される光を外部に導出させる光取出し部とを備えたことにより、ガス放電管の出力を高精度に安定させることが可能となる。
【００４８】
また、本発明に係る光源装置は、内部に封入させたガスと放電との協働によって所定の波長光を発生させるガス放電管を収容するシリンダ形状の本体部を有するランプハウスと、ランプハウスを収容するランプボックスとを備え、ランプハウスの本体部は、ランプボックス内でガス放電管の管軸線が実質的に鉛直方向に延在するように縦置きに設置され、本体部の外周には、管軸線に対して略直交する方向に突出する複数の冷却フィンが設けられ、ランプボックスには、管軸線に対して直交する方向で且つ水平方向で対向させた空気取入れ部と冷却ファンとが設けられたことにより、ガス放電管の出力を高精度に安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るランプハウスに適用させる重水素放電管の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の重水素放電管の横断面図である。
【図３】本発明に係るランプハウスの平面図である。
【図４】図３に示したランプハウスの正面図である。
【図５】図４に示したランプハウスの底面図である。
【図６】図４に示したランプハウスの縦断面図である。
【図７】図４に示したランプハウスの横断面図である。
【図８】本発明に係る光源装置の一実施形態を示す断面図である。
【図９】図８に示した光源装置を紙面に垂直な面で切った断面図である。
【図１０】本発明に係るランプハウスの他の実施形態を示す正面図である。
【図１１】本発明に係るランプハウスの更に他の実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明に係るランプハウスの更に他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ガス放電管（重水素放電管）、４２…ランプハウス、４４…本体部、４６…放電管収容部、４７，４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ…冷却フィン、４８…光取出し部、６０…光源装置、６１…ランプボックス、７０…空気取入れ部、７１…冷却ファン、７５…風洞部、Ｌ…管軸線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lamp house for appropriately accommodating a gas discharge tube (particularly a deuterium discharge tube) that generates light of a predetermined wavelength by cooperation of a predetermined gas and discharge. The present invention also relates to a light source device using such a lamp house.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are JP-A-8-329732 and JP-A-9-27213 as techniques in such a field. The lamp houses described in these publications are for housing the lamp, and are configured to appropriately cool the lamp house with air flowing inside the lamp house along the tube axis of the lamp.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional lamp house has the following problems. That is, a flow path is provided in the lamp house so that cooling air flows along the tube axis. Therefore, with such a flow path configuration, air flows from the lamp front end side toward the wiring leading stem side, and as a result, a non-uniform temperature distribution is generated in the tube axis direction of the lamp. This causes a variation in temperature in each part of the lamp in the direction of the tube axis, which causes a problem that the lamp output, that is, the luminance variation cannot be stabilized with high accuracy.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, it aims to provide a lamp house and a light source device using the lamp house, in which the output of a gas discharge tube is stabilized with high accuracy. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lamp house in which a gas discharge tube that generates light of a predetermined wavelength by the cooperation of a gas sealed inside and a discharge is accommodated therein. A cylinder-shaped main body portion having a discharge tube housing portion, a plurality of cooling fins formed on the outer periphery of the main body portion and projecting in a direction substantially perpendicular to the tube axis of the gas discharge tube, and the main body portion And a light extraction part for leading out light emitted from the gas discharge tube in a direction orthogonal to the tube axis.
[0006]
This lamp house is intended for indirect cooling of the gas discharge tube, and a plurality of cooling fins are formed so as to project in a direction substantially perpendicular to the tube axis of the gas discharge tube. In this case, air can flow in a direction perpendicular to the tube axis. Therefore, the lamp house itself can be uniformly cooled in the tube axis direction of the gas discharge tube, and variations in temperature generated at various locations of the lamp house can be avoided. Therefore, the output of the gas discharge tube can be stabilized with high accuracy by the indirect cooling described above. In particular, a lamp such as a deuterium discharge tube, in which minute temperature fluctuations are directly connected to output characteristics, has a remarkable effect.
[0007]
In the lamp house according to claim 2, the cooling fin is preferably formed in a spiral shape with the tube axis as the center. When such a configuration is adopted, the effect of winding the cooling air along the cooling fins is improved, thereby further improving the cooling efficiency of the lamp house.
[0008]
In the lamp house according to claim 3, it is preferable that the cooling fin is formed over substantially the entire length of the main body. When such a configuration is adopted, the cooling temperature can be made uniform over the entire length of the lamp house, and optimal indirect cooling of the gas discharge tube is possible.
[0009]
A light source device according to a fourth aspect of the present invention includes a lamp house having a cylinder-shaped main body that houses a gas discharge tube that generates light of a predetermined wavelength by the cooperation of a gas sealed inside and discharge. A lamp box that houses the house, and the main body of the lamp house is installed vertically so that the tube axis of the gas discharge tube extends substantially vertically in the lamp box, and is disposed on the outer periphery of the main body. Is provided with a plurality of cooling fins protruding in a direction substantially perpendicular to the tube axis, and the lamp box includes an air intake portion and a cooling fan opposed to each other in a direction perpendicular to the tube axis and in the horizontal direction. Is provided.
[0010]
In the lamp house used in this light source device, the purpose is indirect cooling of the gas discharge tube, and a plurality of cooling fins are formed to project in a direction perpendicular to the tube axis of the gas discharge tube. On the peripheral surface of the main body, air can flow in a direction perpendicular to the tube axis. Therefore, it is possible to uniformly cool the lamp house itself in the tube axis direction of the gas discharge tube, thereby avoiding temperature variations occurring at various locations in the lamp house. In this way, the output of the gas discharge tube can be stabilized with high accuracy by the indirect cooling described above. Such a lamp house is installed vertically in the lamp box. Further, the air intake unit and the cooling fan are arranged in the lamp box in a state of being opposed to each other in the direction orthogonal to the tube axis and in the horizontal direction so as to apply appropriate cooling air to the cooling fins. Thereby, even when the lamp house is installed vertically, the lamp house can be appropriately cooled.
[0011]
In the light source device according to claim 5, it is preferable that a wind tunnel portion extending from the air intake portion to the cooling fan is provided in the lamp box so as to accommodate the lamp house. When such a configuration is adopted, air can efficiently flow from the air intake section to the cooling fan without being influenced by the internal shape of the lamp box, that is, the housing, by the wind tunnel, and turbulence can be easily prevented. Is envisioned.
[0012]
In the light source device according to claim 6, it is preferable that the wind tunnel portion has a smaller opening area on the cooling fan side than that on the air intake side. When such a configuration is adopted, the flow velocity can be changed between the air inlet side and the outlet side. That is, since the flow velocity is increased toward the outlet side, the air in the wind tunnel can be smoothly flowed, and at the same time, the flow velocity of the cooling air can be increased, thereby improving the cooling efficiency of the lamp house. Can be improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a lamp house and a light source device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a perspective view showing a deuterium discharge tube applied to a lamp house according to the present invention. The figure shows a deuterium discharge tube 10 as an example of a gas discharge tube, and this lamp 10 is called a side-on type that emits ultraviolet rays from the side. In the deuterium discharge tube 10, a light emitting assembly 20 is housed in a glass cylindrical container 11, and deuterium gas (not shown) is sealed for about several Torr. A glass stem 12 is formed on the bottom of the container 11. Further, the container 11 is made of ultraviolet transmissive glass, quartz glass, or the like having good ultraviolet transmittance.
[0015]
Four lead pins 13 to 16 are fixed in parallel to the stem 12, and each lead pin 13 to 16 penetrates the stem 12 and is covered with an insulating material and led out as a lead wire 17. Connected to an external power source (not shown). Further, the light emitting unit assembly 20 includes a front cover 23 made of metal (Ni or SUS) or ceramics arranged at the front part, an anode support member 22 made of ceramics arranged at the rear part, and the anode support member 22 and the front face. A focusing electrode support member 21 made of metal (Ni or SUS) is disposed between the cover 23 and the cover 23.
[0016]
Next, the configuration of the light emitting unit assembly 20 will be described in detail.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, a metal anode portion 24 is fixed to the tip of the lead pin 14. The anode portion 24 includes a rectangular anode fixing plate 24a fixed to the tip of the lead pin 14, and a plate-like anode 24b fixed to the front surface 24aB of the anode fixing plate 24a. In addition, the front portion of the anode support member 22 that forms a prism having a substantially convex cross section accommodates the anode housing recess 25 for housing the anode fixing plate 24a and the tip portion of the lead pin 14 positioned behind the anode portion 24. A lead pin housing recess 26 is formed for this purpose.
[0018]
Accordingly, the anode support member 22 can be held in the container 11 by the lead pin 14 by accommodating the lead pin 14 in the lead pin accommodating recess 26 with the anode portion 24 fixed to the lead pin 14. Further, the back surface 24aA of the anode fixing plate 24a is in contact with and supported by the bottom surface 25a of the anode housing recess 25.
[0019]
The anode support member 22 is integrally formed of ceramics having electrical insulation and high thermal conductivity. Therefore, the anode support member 22 acts as a heat sink for the anode part 24 that has become high temperature, and can efficiently dissipate the heat accumulated in the light emitting part assembly 20 to the outside.
[0020]
The plate-like focusing electrode support member 21 disposed in front of the anode portion 22 is provided with a rectangular opening 27, and the opening 27 is provided at a position facing the anode 24b. Furthermore, a metal focusing electrode fixing plate 28 is disposed in contact with the focusing electrode support member 21. On the front surface 28a of the focusing electrode fixing plate 28, a metallic focusing electrode portion 29 is fixed. The converging electrode fixing plate 28 is fixed to the front surface 21a of the converging electrode support member 21, and the converging opening 29a of the converging electrode portion 29 is disposed facing the opening 27 of the converging electrode support member 21, and the anode 24b. It is in a confronting relationship with.
[0021]
The front cover 23 is formed in a substantially U-shaped cross section and is fixed to the front surface 21 a of the focusing electrode support member 21. In the center of the front cover 23, an opening window 30 for ultraviolet light projection is formed, which is opposite to the convergence opening 29a and the anode 24b. A spiral hot cathode 31 for generating thermoelectrons is arranged in a space S formed by the front cover 23 and the focusing electrode support member 21. The hot cathode 31 is disposed at a position off the optical path, that is, on the side in the front cover 23.
[0022]
Further, a discharge rectifying plate 32 made of metal (Ni or SUS) or ceramic is disposed between the hot cathode 31 and the focusing electrode portion 29 at a position off the optical path. One end of the discharge rectifying plate 32 is fixed to the front surface 21 a of the convergence electrode support member 21, and the other end is brought into contact with the inner wall surface of the front cover 23. In addition, the discharge rectifying plate 32 is formed with a slit 32a that allows the hot cathode 31 and the converging electrode portion 29 to communicate with each other, and the hot electrons generated from the hot cathode 31 are rectified by the slit 32a.
[0023]
Two columnar spacers 35 made of ceramics are arranged between the focusing electrode support member 21 and the anode fixing plate 24b of the anode part 24. Each spacer 35 is disposed in contact with the back surface 21b of the focusing electrode support member 21 and the front surface 24aB of the anode fixing plate 24a at positions on both sides in the anode housing recess 25. And by using the spacer 35, the space | interval of the convergence electrode part 29 and the anode part 24 can always be kept constant.
[0024]
Next, the operation of the above-described side-on type deuterium discharge tube 10 will be described.
[0025]
First, the hot cathode 31 is preheated by supplying power of about 10 W to the hot cathode 31 from an external power source (not shown) for about 20 seconds before discharging. Thereafter, a DC open voltage of about 150 V is applied between the hot cathode 31 and the anode 24b to prepare for arc discharge.
[0026]
After the preparation is completed, a trigger voltage of 350 to 500 V is applied between the hot cathode 31 and the anode 24b. At this time, the thermoelectrons emitted from the hot cathode 31 pass through the elongated slit 32a of the discharge rectifying plate 32 and reach the anode 24b while converging at the converging opening 29a of the converging electrode portion 29. Then, an arc discharge is generated in front of the convergence opening 29a, and the ultraviolet rays extracted from the arc ball by the arc discharge pass through the opening window 30 and are then transmitted to the outside through the peripheral surface of the glass container 11. The
[0027]
Moreover, since the anode part 24 and the converging electrode part 29 become high temperature exceeding several hundred degrees C, this heat is discharged | emitted timely outside by the above-mentioned member consisting of ceramics. And since the anode part 24 is firmly held by the anode support member 22 and the focusing electrode part 29 is firmly held by the focusing electrode support member 21, deformation hardly occurs even under a high temperature due to continuous light emission for a long time. The positional accuracy between the anode part 24 and the focusing electrode part 29 can be kept good.
[0028]
Such a deuterium discharge tube 10 does not operate stably if simply cooled. This is because the inside of the deuterium discharge tube 10 is maintained in a low pressure state (for example, about 1/100 atm), and has output characteristics that are extremely sensitive to temperature changes.
[0029]
Therefore, a lamp house 42 for optimally operating such a deuterium discharge tube 10 will be described below.
[0030]
As shown in FIGS. 3 to 5, the main body 44 of the lamp house 42 is formed of an aluminum hollow block considering heat conduction and has a cylindrical cylinder shape. One end of the lamp house 42 is completely closed, and four female screw portions 43 for fixing the lamp house 42 to a light source device 60 and the like to be described later are formed on the end surface. Further, an insertion port 45 corresponding to the outer shape of the cylindrical container 11 of the deuterium discharge tube 10 is provided at the other end of the lamp house 42.
[0031]
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a cylindrical discharge tube housing portion 46 having a size and a shape so as to form a slight gap with the peripheral surface of the vessel 11 inside the lamp house 42. Is provided. A plurality of circular cooling fins 47 project from the outer peripheral surface of the main body 44 of the lamp house 42 in a direction substantially perpendicular to the tube axis L of the gas discharge tube 10. Specifically, such a cooling fin 47 is formed in a spiral shape from one end to the other end of the lamp house 42 so as to have a predetermined thickness. As a result, the cooling fins 47 are formed over the entire circumferential surface of the lamp house 42.
[0032]
Further, the cooling fins 47 are formed over a length that covers substantially the entire length of the lamp house 42, for example, at least the entire length of the container 11 loaded in the lamp house 42. The main body 44 is formed with a light extraction portion 48 for emitting light having a predetermined wavelength emitted from the gas discharge tube 10 to the outside in a direction orthogonal to the tube axis L. The light extraction portion 48 is provided with an opening 48a extending in a direction orthogonal to the tube axis L. Needless to say, the light extraction portion 48 is disposed so as to coincide with the opening window 30 of the gas discharge tube 10.
[0033]
Here, as shown in FIGS. 1 and 6, a metal flange portion 56 is fixed to the deuterium discharge tube 10 with an adhesive or the like in order to facilitate mounting on the lamp house 42. The flange portion 56 projects in a direction perpendicular to the tube axis L of the lamp 10 from an end portion of the cylinder body 54 for surrounding the stem 12 side of the deuterium discharge tube 10. As a result of providing such a flange portion 56, it is possible to perform lamp replacement work by gripping the flange portion 56 with a finger, so that the finger does not touch the glass portion of the container 11 and the brightness generated by dirt such as fingerprints. Unevenness can be eliminated.
[0034]
Further, the flange portion 56 is brought into contact with the end surface 42 a of the lamp house 42. As a result, the opening window 30 of the deuterium discharge tube 10 can be arranged at an appropriate position in the lamp house 42. In addition, due to the abutment between the lamp house 42 and the flange portion 56 of the deuterium discharge tube 10, an appropriate lid is formed on the discharge tube housing portion 46 by the flange portion 56, and cooling air enters the discharge tube housing portion 46. Can be blocked appropriately.
[0035]
Further, the mounting position of the deuterium discharge tube 10 must always be constant in the lamp house 42. Therefore, the positioning pin 57 is projected from the end surface 42 a of the lamp house 42, and the positioning pin 57 is inserted into the notch groove 58 of the flange portion 56. Therefore, a reliable lamp replacement operation is performed without making a mistake in the front and rear of the deuterium discharge tube 10.
[0036]
Further, when the deuterium discharge tube 10 is fixed to the lamp house 42, the flange portion 56 is provided with a screw insertion hole 59, and the end face 42a of the lamp house 42 is also provided with a screw hole 53 (see FIG. 4). , 5). Therefore, the flange portion 56 is firmly fixed to the lamp house 42 by screwing a screw (not shown) into the screw hole 53 so as to pass through the screw insertion hole 59.
[0037]
In such a lamp house 42, a plurality of cooling fins 47 are formed so as to protrude in a direction orthogonal to the tube axis L of the deuterium discharge tube 10. Thus, the cooling air can flow in a vertical direction. Therefore, it is possible to avoid temperature variations at various locations of the lamp house 42 in the direction of the tube axis L of the deuterium discharge tube 10 and to stabilize the output of the deuterium discharge tube 10 with indirect cooling with high accuracy. Can do. Such a configuration of the cooling fins 47 can be said to be optimal for the deuterium discharge tube 10 having output characteristics extremely sensitive to temperature changes.
[0038]
Further, by forming the cooling fins 47 in a spiral shape, the effect of winding the cooling air along the cooling fins 47 is improved, thereby improving the cooling efficiency of the lamp house 42. Further, by forming the cooling fins 47 over substantially the entire length of the main body 44, the cooling temperature can be made uniform over the entire length of the lamp house 42, and the optimum indirect cooling of the deuterium discharge tube 10. This contributes to the stabilization of output characteristics.
[0039]
Next, the light source device 60 using such a lamp house 42 will be described.
[0040]
As shown in FIGS. 8 and 9, in the light source device 60, the lamp house 42 is installed in a vertically placed state in a rectangular parallelepiped lamp box (housing) 61. That is, the lamp house 42 is fixed to the lamp box 61 so that the tube axis L of the deuterium discharge tube 10 extends substantially in the vertical direction. Specifically, the lamp house 42 is disposed in contact with the approximate center of the bottom plate 63 of the lamp box 61 and is screwed into the female screw portion 43 from below so that the mounting screw 62 penetrates the bottom plate 63. The lamp house 42 is fixed to the lamp box 61.
[0041]
By such vertical fixing of the lamp house 42, the insertion port 45 is disposed upward, and as a result, the deuterium discharge tube 10 is loaded into the light source device 60 from above. The upper plate 64 of the lamp box 61 is provided with an opening / closing lid 65 via a hinge portion 66 at a position corresponding to the insertion slot 45. When the deuterium discharge tube 10 is replaced, the opening / closing lid 65 is opened by removing the knurled screw 67. The bottom plate 63 is provided with rubber legs 68 in consideration of handling of the light source device 60.
[0042]
Further, the lamp box 61 is provided with an air intake portion 70 and a cooling fan 71 which are opposed to the tube axis L in the direction orthogonal to the horizontal direction. That is, in one side plate 72 of the four side surfaces of the lamp box 61, a large number of air intake portions 70 arranged in a matrix are formed so as to correspond to the lamp house 42. On the other hand, an exhaust port 74 is formed in the opposite side plate 73, and a cooling fan 71 is attached to the side plate 73 with screws or the like so as to match with the exhaust port 74. Therefore, the air intake part 70 and the cooling fan 71 can be arranged to face each other so as to sandwich the lamp house 42, and appropriate cooling air along the cooling fins 47 can flow in the lamp box 61.
[0043]
Furthermore, a wind tunnel 75 is provided in the lamp box 61 in order to improve the stable flow of the cooling air. The wind tunnel portion 75 is fixed to the bottom plate 63 and is disposed so as to span from the air intake portion 70 to the cooling fan 71, and the lamp house 42 is disposed in the middle of the wind tunnel portion 75. Such a wind tunnel 75 regulates the flow range of the cooling air. Thus, air can be efficiently flowed from the air intake portion 70 to the cooling fan 71 without being influenced by the internal shape of the lamp box 61, that is, the housing, and turbulence can be prevented.
[0044]
Further, in the wind tunnel portion 75, the opening area of the air outlet 75B on the cooling fan 71 side is made smaller than the opening area of the air inlet 75A on the air intake portion 70 side. Specifically, a funnel-shaped throttle 76 is formed in the wind tunnel 75 from the lamp house 42 toward the cooling fan 71. Thus, the opening area is changed between the air inlet 75A side and the air outlet 75B side. That is, as a result of increasing the flow velocity toward the outlet 75 side, the air in the wind tunnel portion 75 can flow smoothly, and at the same time, the cooling efficiency of the lamp house 42 can be increased.
[0045]
As shown in FIG. 9, a light guide tube 78 is fixed to one side plate 77 of the lamp box 61. The light guide tube 78 has a quartz face plate 79 inside, and a tip of the light guide tube 78 is fitted into the light extraction portion 48 of the lamp house 42 with the air tunnel portion 75 penetrating therethrough. Thereby, it can prevent appropriately that the ultraviolet light radiate | emitted from the deuterium discharge tube 10 will be absorbed by the air which is flowing in the lamp box 61 (especially the wind tunnel part 75), As a result, Stable ultraviolet light output can be obtained. The light guide tube 78 is provided with a female screw portion 78a for attaching / detaching a connector portion of an optical fiber cable (not shown). Such a light source device 60 can be easily reduced in size while being carried, and at the same time does not have a power source such as a transformer for the purpose of reducing the weight.
[0046]
The lamp house 42 and the light source device 60 of the present invention are not limited to the embodiment described above.
For example, as shown in FIG. 10, in another lamp house 42A, disc-shaped annular cooling fins 47A are individually and juxtaposed at a predetermined pitch around a cylindrical main body 44. The cooling fins 47A extend in a direction perpendicular to the tube axis L. In addition, the cooling fin is not limited to a circular shape as shown in FIG. 7, and an elliptical cooling fin 47 </ b> B may be adopted as shown in FIG. 11, and as shown in FIG. 12, It may be a rectangular cooling fin 47C. Furthermore, the cooling fins 47B and 47C are not limited to the shapes that are individually and juxtaposed, but may be those that are spirally continuous.
The gas discharge tube applied to the light source device 60 is not limited to the side-on type, and may be a head-on type. In this case, the light extraction portion 48 is provided on the extension of the tube axis L.
[0047]
【The invention's effect】
Since the lamp house according to the present invention is configured as described above, the following effects are obtained. That is, a cylinder having a discharge tube housing portion for housing a gas discharge tube in a lamp house for housing a gas discharge tube for generating light of a predetermined wavelength by the cooperation of the gas sealed inside and the discharge. A main body having a shape, a plurality of cooling fins formed on the outer periphery of the main body and projecting in a direction substantially orthogonal to the tube axis of the gas discharge tube; The output of the gas discharge tube can be stabilized with high accuracy by including the light extraction unit that guides the light emitted from the gas discharge tube to the outside in the orthogonal direction.
[0048]
Further, a light source device according to the present invention includes a lamp house having a cylinder-shaped main body that houses a gas discharge tube that generates light of a predetermined wavelength by cooperation of a gas sealed inside and a discharge, and a lamp house. A lamp box for housing, and the main body of the lamp house is installed vertically so that the tube axis of the gas discharge tube extends substantially vertically in the lamp box. A plurality of cooling fins projecting in a direction substantially orthogonal to the tube axis is provided, and the lamp box is provided with an air intake portion and a cooling fan opposed to each other in the direction orthogonal to the tube axis and in the horizontal direction. As a result, the output of the gas discharge tube can be stabilized with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a deuterium discharge tube applied to a lamp house according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the deuterium discharge tube of FIG.
FIG. 3 is a plan view of a lamp house according to the present invention.
4 is a front view of the lamp house shown in FIG. 3. FIG.
5 is a bottom view of the lamp house shown in FIG. 4. FIG.
6 is a longitudinal sectional view of the lamp house shown in FIG.
7 is a cross-sectional view of the lamp house shown in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an embodiment of a light source device according to the present invention.
9 is a cross-sectional view of the light source device shown in FIG. 8 cut along a plane perpendicular to the paper surface.
FIG. 10 is a front view showing another embodiment of a lamp house according to the present invention.
FIG. 11 is a sectional view showing still another embodiment of a lamp house according to the present invention.
FIG. 12 is a sectional view showing still another embodiment of a lamp house according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas discharge tube (deuterium discharge tube), 42 ... Lamp house, 44 ... Main-body part, 46 ... Discharge tube accommodating part, 47, 47A, 47B, 47C ... Cooling fin, 48 ... Light extraction part, 60 ... Light source device 61 ... Lamp box, 70 ... Air intake part, 71 ... Cooling fan, 75 ... Wind tunnel part, L ... Tube axis.

Claims

In a lamp house for accommodating a gas discharge tube that generates light of a predetermined wavelength by the cooperation of a gas sealed inside and a discharge,
A cylinder-shaped main body having a discharge tube housing portion for housing the gas discharge tube;
A plurality of cooling fins formed on the outer periphery of the main body and projecting in a direction substantially perpendicular to the tube axis of the gas discharge tube;
A lamp house, comprising: a light extraction portion which is provided in the main body portion and which guides light emitted from the gas discharge tube in a direction orthogonal to the tube axis.

The lamp house according to claim 1, wherein the cooling fin is formed in a spiral shape with the tube axis as a center.

The lamp house according to claim 1, wherein the cooling fin is formed over substantially the entire length of the main body.

A lamp house having a cylinder-shaped main body that houses a gas discharge tube that generates light of a predetermined wavelength by the cooperation of the gas sealed inside and the discharge;
A lamp box for housing the lamp house,
The main body portion of the lamp house is installed vertically so that the tube axis of the gas discharge tube extends substantially vertically in the lamp box, and the tube axis is on the outer periphery of the main body. A plurality of cooling fins projecting in a direction substantially perpendicular to the tube axis, and an air intake portion and a cooling fan opposed to the lamp box in a direction perpendicular to the tube axis and in the horizontal direction are provided. A light source device characterized by that.

The light source device according to claim 4, wherein a wind tunnel extending from the air intake to the cooling fan is provided in the lamp box so as to accommodate the lamp house.

The light source device according to claim 5, wherein the wind tunnel portion has a smaller opening area on the cooling fan side than an opening area on the air intake portion side.