JPH0457065B2

JPH0457065B2 -

Info

Publication number: JPH0457065B2
Application number: JP61112450A
Authority: JP
Inventors: Deii Robaatsu Roi; Eru Mainaa Robaato
Original assignee: AI ERU SHII TEKUNOROJII Inc
Current assignee: AI ERU SHII TEKUNOROJII Inc
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1992-09-10
Also published as: JPS61267253A; DE3616329A1; DE3616329C2; US4633128A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、一般的にはアークランプに係り、と
りわけシヨートアーク間隙を設ける形式のアーク
ランプに係る。

（従来の技術）演奏や映写のような用途にシヨートアーク間隙
のランプを用いて強力な点光源を得ることは周知
である。とりわけ、医療用の内視鏡にシヨートア
ークランプを用いることは周知である。この場合
のランプは、従来の外科手術を用いないで胴腔や
付近の器管を目視観察する光フアイバ束の照明具
として使われている。またシヨートアークランプ
は、ジエツトエンジンの内部のような目視観察の
困難な構造や構成要素を検査する工業用内視鏡に
も使われている。一般的に言えば、そうしたラン
プは数気圧に加圧されたガスを含む密封された凹
み空所と、凹み空所の中心軸に沿つて取り付けら
れ、アーク間隙を形成するアノードおよびカソー
ドと、アーク間隙を横切る電気放電により生じた
光を通すことのできる、凹み空所の開口に設けら
れた窓とを備えている。ランプ胴体を不透明なセ
ラミツク材料の円筒体から作り、凹み空所をマン
ドレル等により円筒体の一方の端部に形成するこ
とは周知である。

そうした従来技術のアークランプでは、ランプ
内に生じた温度が非常に高く、時には600℃を越
えることがある。しかしランプの外部の温度がか
なり低いため、ランプ胴体を通じて大きな温度勾
配が生じる。従来技術のランプでは、そうした温
度勾配の結果、特にランプが例えば約800ワツト
の高いワツトで使用されると、セラミツク胴体ま
たは反射器表面に割れを生じていた。そうした割
れはランプの反射表面に不連続すなわち欠損部を
作り、照明器具としてのランプの性能を損つてい
た。またそうした割れは、破裂の原因となること
がある。

（問題点を解決するための手段）本発明の主要な目的は、温度勾配の変化による
割れの起こらない、セラミツク胴体を持つシヨー
トアーク形式の改良されたランプを提供すること
にある。

本発明の他の付随する目的は、熱応力の下で割
れることが少なく、結果的に大きいワツト数で作
動させることのできる、セラミツク胴体を持つシ
ヨートアーク形式の改良されたランプを提供する
ことにある。

前述した目的に則り、本発明は、ランプの中心
軸の周りに対称的に湾曲した反射壁を形成する凹
み空所を内部に形成した不透明な不電導性の材料
から作られたほぼ円筒状の胴体と、前記凹み空所の開口を横切つて密封状態に取り
付けられ、圧縮ガスをこの凹み空所内に封じ込め
ておく透明な窓組立体と、前記中心軸に沿つて位置するように凹み空所内
に取りつけられ、末端同志が前記湾曲した反射壁
の焦点の位置で、ある間隔をあけられてシヨート
アーク間隙を形成する一対の電極と、前記凹み空所の開口とは反対の端部で、円筒状
の胴体に密封状態に固定されたベースプレート
と、前記反射壁の背後で前記ベースプレートの前方
において前記胴体内に形成され、前記中心軸を一
中心として対称的なスペースとを有し、当該スペ
ースは、前記反射壁が凹み空所の焦点付近では比
較的薄くなつていて、また前記中心軸から半径方
向外向きに比較的厚くなるような形状を備えてい
るような、シヨートアーク形式の改良されたラン
プを提供している。

前述した目的によれば、本発明は、温度勾配の
変化による割れが起こらず、結果的に大きい電力
レベルで作動させることのできるセラミツク胴体
を持つシヨートアーク形式の改良されたランプを
提供することにある。

本発明のこれらの目的および他の目的並びに利
点は、図面に示された好ましい実施例についての
以下の詳細な説明を読めば当業者には明らかであ
る。

（実施例）第１図は、全体を参照番号１０で示した、従来
技術でシヨートアークランプとして周知の形式の
高輝度ランプを図示している。ランプ１０は金属
ベース１２、胴体部分１４および全体を参照番号
１６で表わした窓組立体を備えている。ベース、
胴体および窓組立体は横断面がいずれもほぼ円形
をしており、しかも縦方向の中心軸“Ａ”の廻り
でほぼ対称的である。ベース１２は円筒状の金属
バンド１７により胴体１４に固定されている。前
記金属バンド１７は胴体とベースの両者を重ね合
わせて取り囲んでいる。実際には、ベース１２は
鉄で構成されている。そうした材料は、電気的お
よび熱的伝導特性はもとより純度の高いものが使
われる。ベース１２はランプ用の熱吸収体として
働き、またランプの電極に電流を流す電気導体と
しても働いている。

実際には、胴体１４はセラミツクアルミニウム
材料から作ることが好ましい。また実際には、胴
体１４に例えばろう付けにより金属製の構成要素
を簡単に取り付けられるよう、当該胴体は金属が
被覆されている。そうした被覆金属は、焼成加工
により胴体１４のセラミツク材料に固定されるモ
リブデンとマンガンの混合物にすることができ
る。

第１図に示した従来技術のランプの胴体１４
は、湾曲した反射面２２を形成する凹み空所２０
を備えている。前記湾曲した反射面は中心軸
“Ａ”を中心として対称的である。実際には、湾
曲した反射面２２は指向性の高い出力ビームを形
成する放物線形、楕円形または非球面形にするこ
とができる。典型的には、反射表面２２は反射被
覆金属が溶着されている。円形リム２４が凹み空
所２０の開口縁を形成している。セラミツクスペ
ーサリング２６がリム２４の周囲に固定されてい
る。第１図のランプの胴体１４は、凹み空所２０
の頂部に形成された円筒形の凹所５２を除いて基
本的に中実である。

第１図のランプ１０の窓組立体１６はスペーサ
リング２６に対し密封状態に嵌まつていて、空所
２０をガスシールしている。窓組立体１６は、例
えばサフアイア製のデイスクとして構成された透
明な円形の窓３０を備えている。窓３０の外縁は
円形のフランジ３２で取り囲まれている。この円
形のフランジ３２は、窓３０がきちんと嵌まる内
径を備えたＵ字形に形成されている。金属スペー
サリング３４を、フランジ３２とセラミツクスペ
ーサ２６との間に介在させてある。円筒状の金属
バンド３８が窓組立体１６と胴体１４に重ね合わ
せて取り囲み、窓組立体を胴体に固定している。
またバンド３８は、カソード４４から金属スペー
サリング３４と支持支柱４０を経て電流を流す働
きをしている。

第１図に示した従来技術のランプ１０の窓組立
体１６は、さらに、半径方向に突き出た支持支柱
４０を備えている。この支持支柱４０は半径方向
の外側端部がスペーサリング３４に固定され、窓
３０の面を横切つて半径方向内向きに突き出すよ
うに配置されている。実際には、支柱４０はモリ
ブデンから構成され、ろう付け等によつてスペー
サリング３４に固定されている。３本の支柱４０
が、例えばタングステンから構成されたロツド状
の耐火カソード４４を支持している。カソード部
材４４は断面が円形をしていて、空所２０の焦点
に隣接した先端４５に向けてテーパの付いた端部
を備えている。

いわゆる“ゲツタ（getters）”である金属スト
リツプ４６が、支柱４０とカソード４４を介して
窓組立体１６に固定されている。典型的にはゲツ
タ４６はジルコニウムから作られていて、ランプ
１０の使用時に空所２８内に形成される不純物を
吸着するようになつている。そうした不純物は、
例えば使用中にランプの構成要素からガス放出さ
れる不純物により生じることがある。

第１図に図示した従来技術のランプ１０は、さ
らに、ロツド状のアノード部材５０を備えてい
る。このアノード部材５０は、ベース１２からラ
ンプの中心軸に沿つて凹み空所２０の焦点に隣接
した位置まで延びている。カソード４４の先端４
５に隣接するアノード部材の端部は、ランプの中
心軸に直交する方向に平らになつている。凹み空
所２０の頂部端の位置に、円筒形の凹所５２はア
ノード部材５０の末端を同軸的に囲む環状スペー
スを形成している。アノード部材５０の末端とカ
ソード部材４４の先端との間の距離がアーク間隙
を形成している。典型的にはこの距離は、約
0.025インチ（0.635ミリ）より大きく、しかも約
0.075インチ（1.905ミリ）より小さい。

第１図のランプの使用に際し、空所２０には数
気圧の圧力でキセノン等の不活性ガスが充填され
ている。ランプは、いわゆる絶縁破壊電圧がアー
ク間隙を上回ると発光され、カソード４４から間
隙を横切つてアノード５０へ照明のための電子の
流れ（すなわちアーク放電）が生じる。典型的に
は、そうしたランプは約150ワツトから500ワツト
で作動する。

第２図と第３図は、本発明に係るアークランプ
６０を示している。ランプ６０は、一般的に、ベ
ースプレート部材６２と、ほぼ円筒状の外形を持
つ胴体６４と、全体を参照番号６６で表わした窓
組立体とを備えている。ベースプレート６２は、
円筒状の金属バンド６７により胴体６４に密封状
態に固定されている。従来技術のランプと同じよ
うに、ベース６２は比較的純度の高い鉄から作ら
れ、また胴体は金属を被覆した不透明な不電導性
のセラミツクアルミニウム材料から作ることが望
ましい。

第２図のランプにおけるセラミツク胴体６４
は、湾曲した反射壁７２を形成する凹み空所７０
を備えている。前記湾曲した反射壁はランプの中
心軸を中心として対称的である。典型的には、湾
曲した反射面は反射被覆が溶着され、放物線形、
楕円形または非球面形にすることができる。円形
の開口７３が、空所７０の開口縁とは反対側の頂
部端の位置で反射壁７２の中央を通り抜けて形成
されている。胴体６４は、さらに、凹み空所７０
の開口縁を形成する円形のリム部分７４を備えて
いる。セラミツクスペーサリング７５をリム部分
７４の廻りに設けることができる。

第２図のランプの窓組立体６６は、透明な円形
の窓８０と円筒状の金属筒部材８２とを備えてい
る。金属筒部材８２は円形の窓８０が密封状態に
嵌まる内径を備えている。金属スペーサリング８
３は筒部材８２を取り囲んでおり、また胴体６４
の外径にほぼ等しい外形を備えている。円筒状の
金属バンド８８が窓組立体６６を取り囲み、スペ
ーサリング８３と胴体６４の端部とを重ね合わ
せ、窓組立体６６を凹み空所７０の開口縁の廻り
の所定位置に密封状態に固定している。

第２図のランプの窓組立体６６は、さらに、半
径方向に突き出た支柱部材９０を備えている。こ
の支柱部材９０は半径方向の外側端部が円筒状の
筒部材に固定され、内向きに突き出してカソード
部材９４を支持するように配置されている。カソ
ード部材９４は、ランプの中心軸に沿つて凹み空
所７０の焦点に隣接した位置まで延びている。カ
ソード部材は断面がほぼ円形の細長い部材であ
り、空所７０の焦点に隣接した先端９５に向けて
テーパの付いた端部を備えている。

第２図のランプ６０は、アノード部材１００を
備えている。このアノード部材１００は、ランプ
の中心軸に沿つて凹み空所７０の焦点に隣接した
位置まで延びている。アノード部材は反対の端部
がベースプレート６２に固定されている。

第１図のランプとは異なり、本発明のランプ６
０は反射壁７２の後方で胴体６４内に形成された
スペース１２０を備えている。さらに詳しく言え
ば、スペース１２０はランプの中心軸を中心とし
て対称的であり、反射壁７２が空所７０の焦点付
近では比較的薄くなつていて、またランプの中心
軸から半径方向外向きに比較的厚くなるような形
状に形造られている。ベースプレートに隣接した
胴体壁の断面は、内部構造が円筒形をしている。
凹み空所７０が反射壁７２を通り抜ける円形の開
口７３を介して、スペース１２０とガス流通連絡
していることに注目する必要がある。

第２図と第３図を参照する。本発明のランプ６
４は、さらに、金属スリーブ部材１３０を備えて
いる。この金属スリーブ部材１３０はスペース１
２０の内部に取り付けられ、反射壁７２の裏面に
きちんと嵌まつている。第３図に示すように、ス
リーブ１３０はほぼ截頭円錐形をしていて、広が
つた端部に円筒状のフランジ部分１３２を備えて
いる。このフランジ部分１３２は、スリーブの広
がつた端部から狭まつた端部に向けて後方に延び
ている。孔１３４がスリーブ１３０を通り抜けて
形成され、反射壁７２を構成するセラミツク材料
からガスを放出できるようにしている。銅は熱伝
導率が高いため、スリーブを銅から作ることが好
ましい。そうした銅スリーブは、ろう付けにより
セラミツクランプ胴体に簡単に取り付けることが
できる。

前述した事柄に則つて構成されたランプ胴体の
利点は簡単に理解することができる。シヨートア
ークランプの作動時、アーク間隙付近は非常に高
温になりアーク間隙に隣接した凹み反射壁の表面
は約600℃の温度になることがある。ランプ胴体
の外側は現場雰囲気の非常に低い温度に晒されて
いるため、ランプの焦点と胴体の外側との間には
非常に大きな温度勾配が生じている。そうした温
度勾配は、例えば反射壁表面で約8000psiの引つ
張り応力を作り出していることが算出される。そ
うした応力は、反射壁表面の割れの原因となる。
凹み空所７０の焦点付近で比較的薄くなつた反射
壁を備えている本発明のランプでは温度勾配、結
果的に反射壁に作用する熱応力が事実上減少す
る。これは、熱い壁を使用した場合よりも壁の凹
凸側面の温度が接近していることによる。また反
射壁からの熱エネルギからの移動は、スペース１
２０を介しての対流と輻射により増加する。また
スリーブ１３０が働いて、熱エネルギを熱伝導に
より反射壁から取り去ることができる。スリーブ
１３０は熱伝導率が高いため、アーク間隙に隣接
した反射壁から熱エネルギを取り去る割合が高く
なる。フランジ部分１３２は、ランプの外壁に至
る熱の伝達経路を形成している。

実際には、反射壁の表面温度を下げると壁の反
射率が高まることが判明している。ある条件の下
で反射率が概ね50％増加することがある。また本
発明のランプは温度勾配による割れができないた
め、大きい電力レベルでランプを確実に作動させ
ることができる。例えば本発明に係るランプは、
割れを生じることなく800から1000ワツトで使用
できるのに対し、本発明を用いていないランプで
は、セラミツク反射壁に事実上の割れを生じるこ
となく約500ワツトで使用することができない。

本発明は好ましい実施例について説明してきた
が、そうした記述は限定事項と解釈すべきでない
ことが理解される。先の説明を読めば、様々な変
更並びに修正は当業者に明らかになる。従つて特
許請求の範囲は本発明の真正な精神と範囲に属す
るすべての変更並びに修正を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係るランプを縦断面にし
た側面図である。第２図は、本発明に係るランプ
を縦断面にした側面図である。第３図は、第２図
はランプの構成要素の１つを示す斜視図である。６０……アークランプ、６２……ベースプレー
ト、６４……セラミツク胴体、６６……窓組立
体、６７……円筒状の金属バンド、７０……凹み
空所、７２……反射壁、７４……リム部分、７５
……セラミツクスペーサリング、８０……窓、８
２……金属筒部材、７３……金属スペーサリン
グ、８８……円筒状の金属バンド、９０……支柱
部材、９４……カソード部材、９５……先端、１
００……アノード部材、１２０……スペース、１
３０……金属スリーブ部材、１３２……円筒状の
フランジ部分、１３４……孔。

Claims

【特許請求の範囲】１シヨートアーク形式の改良されたランプにし
て、ランプの中心軸の周りに対称的に湾曲した反射
壁を形成する凹み空所を内部に形成した不透明な
不電導性の材料から作られたほぼ円筒状の胴体
と、前記凹み空所の開口を横切つて密封状態に取り
付けられ、圧縮ガスをこの凹み空所内に封じ込め
ておく透明な窓組立体と、前記中心軸に沿つて位置するように凹み空所内
に取りつけられ、末端同志が前記湾曲した反射壁
の焦点の位置で、ある間隔をあけられてシヨート
アーク間隙を形成する一対の電極と、前記凹み空所の開口とは反対の端部で、円筒状
の胴体に密封状態に固定されたベースプレート
と、前記反射壁の背後で前記ベースプレートの前方
において前記胴体内に形成され、前記中心軸を一
中心として対称的なスペースとを有し、当該スペ
ースは、前記反射壁が凹み空所の焦点付近では比
較的薄くなつていて、また前記中心軸から半径方
向外向きに比較的厚くなるような形状を備えてい
るシヨートアークランプ。２さらに、窓組立体とは反対側の前記凹み空所
の端部の位置で反射壁を通り抜けて形成された円
形開口を備え、前記凹み空所がこの円形の開口を
介して前記スペースにガス流通連絡している特許
請求の範囲第１項に記載のシヨートアークラン
プ。３さらに、前記スペースの内部で反射壁の裏面
にきちんと嵌まるほぼ中空の截頭円錐形をしたス
リーブ部材を備えている特許請求の範囲第２項に
記載のシヨートアークランプ。４前記スリーブ部材は、広がつた端部に当該広
がつた端部から前記狭まつた端部に向けて延びて
いる一体的な円筒状のフランジ部分を備えている
特許請求の範囲第３項に記載のシヨートアークラ
ンプ。５前記スリーブ部材が銅から作られている特許
請求の範囲第４項に記載のシヨートアークラン
プ。６前記スリーブ部材がろう付けによりセラミツ
ク胴体に取り付けられている特許請求の範囲第５
項に記載のシヨートアークランプ。７ベースプレートに隣接した胴体の内壁が円筒
の形状をしていて、しかも前記円筒状のフランジ
部分が前記円筒状の壁部分にきちんと嵌まるよう
形造られている特許請求の範囲第４項に記載のシ
ヨートアークランプ。８前記スリーブ部材の截頭円錐形部分と当該ス
リーブ部材の円筒状のフランジ部分との両者が、
ランプのセラミツク胴体にろう付けされている特
許請求の範囲第７項記載のシヨートアークラン
プ。