JPH0480500B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、短アーク形キセノンランプ、超高圧
水銀ランプ、および超高圧メタルハイドランプ等
の超高圧放電灯に関する。

この種放電灯は、反射鏡やレンズ等の光学部品
と組合せて使用されることが多い。この場合、放
電灯の点光源（陰極点）が反射鏡の焦点位置等の
所定の位置に性格に位置されていないと、光を効
率よく使用できない。そして、放電灯の点光源位
置は、この放電灯の取付座となる部分から陰極先
端までの寸法、つまり光中心距離で表わされる
が、放電灯を構成する各部品を寸法精度、組立工
程中の作業方法および使用治具等の精度等の集積
誤差により、各放電灯毎の光中心距離のばらつき
は不可避的に発生する。

このための調整機構の一例が第１図および第２
図に示されている。同図中ａは灯具、ｂは反射
鏡、ｃは反射鏡押しばね、ｄは短アーク形キセノ
ンランプ、ｅは調整機構である。この機構ｅは、
ランプｄの灯具ａ貫通端部に金属円板製の座ｆを
ナツトｇで取付け、座ｆの周縁部に120°間隔で調
整ねじｈ…を貫通して、これらねじｈ…の先端部
を夫々灯具ａに螺合させるとともに、調整ねじｈ
…を巻装して灯具ａと座ｆとも間に夫々コイルば
ねｉ…を設けて形成されている。そして、この調
整機構ｅは３本の調整ねじｈ…の締付量を加減す
ることで、ランプｄの位置を変えて、その点光源
位置を反射鏡ｂの焦点位置に合わせるようになつ
ている。

しかし、この調整機構は光中心距離のばらつき
はそのままにして位置合せをなすことから、作業
が頗る煩雑な不具合があるばかりでなく、構造が
複雑でコスト高となるものであつた。しかも、照
明装置全体としてみた場合に調整機構を備えるこ
とから大形となる不具合があつた。

一方、第２図に示したような超高圧放電灯、つ
まり陽極ｊおよび陰極ｋの先端部が収納される球
状部ｌの両側に、ピンチシール部ｍを設けた透明
石英ガラス製バルブを備える従来の短アーク形キ
セノンランプｄに代えて、小形でかつ耐衝撃性に
優れるとともに、製造容易で、しかも、より高輝
度な特性を得ることも必要により可能とした超高
圧放電灯を、本出願人は開発し、既に特願昭56−
180621号として出願済である。この放電灯は封入
ガスが封じ込められるバルブを単結晶サフアイヤ
等の透光性アルミナにより直管形に形成して、こ
のバルブの両端に電極を支持した口金を夫々継手
管を介して封着し、一方の口金には排気管を取付
けたことを特徴としたものである。この特徴によ
り電極対バルブの接触をなくして、これらの熱膨
張差による影響を除去し、かつバルブの物理的特
性および排気構造により、バルブから球状部を除
去できる。

そして、この種の超高圧放電灯でも光中心距離
のばらつき調整は必要である。そこで本発明者
は、組立ての最終工程において、バルブと口金と
を連結する継手管内に適当厚さのスペーサを入れ
て、光中心距離を調整するようにしたが、これで
は、厚さが異なる各種スペーサを用意する必要が
あるばかりでなく、組立て作業性が悪くなり量産
に不適当なことが分つた。

また、球状部を持たない直管形のバルブを備え
る長アーク形放電灯としては、実公昭46−20050
号公報の毛管型セラミツク放電灯が知られてい
る。この公報には、２重管構造をなす放電灯の内
側の管をなすいわゆる発光管において、多結晶質
アルミ製の直管形バルブの両端を封着する構造の
うち一方の封着構造が、バルブの端部に封着剤に
より固定された継手管と、この継手管に溶接によ
り固定された排気管とで形成され、排気管に電極
を支持した構成が記載されているとともに、継手
管の内面に一体に突設した小径部分でバルブと継
手管とが直接接しないようにした構成が記載され
ている。

しかし、実公昭46−20050号公報に記載の技術
において、直管形バルブと継手管または封緘体と
の間に気密封じは、バルブに対して継手管または
封緘体をろう付けすることでなされるが、このろ
う付け部分において早期にスローリークを生じる
化能性が高いという問題がある。

すなわち、ろう付け部はランプ点灯時には高温
となり、非点灯時には常温に戻されるので、その
繰返しによりろう付け部が疲労して、スローリー
クを生じるものであり、ランプ点灯時と非点灯時
とでの温度差が大きいほど疲労が早く生じること
は知られている。

ところで、実公昭46−20050号公報の技術では、
熱容量が小さい排気管で電極を支持しているため
に、使用時に非常に高い温度となる電極の熱を速
やかに外部に放出できないことと相俟つて、排気
管に支持された電極がバルブと継手管とのろう付
け部分に内側から対向する構成となつているため
に、電極から放出される輻射熱で前記ろう付け部
分が内側から加熱され易い。そのため、このろう
付け部分の温度が高くなつて、スローリークを生
じ易い。

本発明は上記の事情のもとに開発されたもの
で、その目的は、簡単な構成でありながら、光中
心距離のばらつきを容易に調整できるとともに、
小形でかつ量産にも好適し、その上、バルブと継
手管とのろう付け部でのスローリークを防止して
寿命を向上できる超高圧放電灯を提供することに
ある。

すなわち、前記目的を達成するために本発明の
超高圧放電灯は、透光性アルミナにより直管形に
形成されて大気中に露出するバルブの両端部に、
夫々金属製継手管をろう付けするとともに、これ
ら継手管には夫々中実状の口金をろう付けまたは
熔接し、外周にろう材収納溝を有したセラミツク
製の環体を前記口金と前記バルブとの間に挟設
し、これら環体に前記バルブ内に挿入されて前記
バルブと前記継手管とのろう付け部分を内側から
覆う筒状の遮熱部を夫々一体に設け、一方の口金
には前記バルブ内においてこのバルブの軸方向に
沿つて配置される陽極を支持し、他方の口金には
前記バルブ内においてこのバルブの軸方向に沿つ
て配置されて前記陽極に対向する陰極を支持し、
かついずれか一方の口金には前記バルブ内と連通
する排気管を取付け、前記陽極を支持した一方の
口金、または前記陰極を支持した他方の口金の外
周にねじ部を設け、このねじ部に前記口金の軸線
と直角に交差する方向に沿う取付座面を有して、
この座面から前記陰極先端までの光中心距離を調
整する調整環座を螺合し、前記バルブ内に封入ガ
スを封じ込めたことを特徴とする。

以下、本発明を第３図ら第５図に示す一実施例
を参照して説明する。

図中１は両端を開口した直管形に形成されると
ともに大気中に露出されるバルブである。バルブ
１はアルミナ、単結晶サフアイア、多結晶サフア
イア等の透光性アルミナにより形成されている。
本実施例は外径８mmφ、長さ30.5mm、肉厚0.85mm
単結晶サフアイアの場合である。単結晶サフアイ
アの特性は従来の透明石英ガラスと較べて次のよ
うに優れている。なお、（ ）内は透明石英ガラ
スの値である。常温での密度3.98ｇｒ／cm³（2.20
ｇｒ／cm³）、常温でのモース硬度９(6)、常温での
圧縮強度21000Kg／cm²（11500Kg／cm²）、常温での
ヤング率（35〜42）×10⁵Kg／cm²（7.4×10⁵Kg／
cm²）、20℃、500℃および1000℃での引張強度4060
Kg／cm²（1130Kg／cm²）、2800Kg／cm²（1160Kg／cm²）
および3640Kg／cm²（1310Kg／cm²）、常温での剛性
率21×10⁵Kg／cm²（3.4×10⁵Kg／cm²）、常温でのポ
アソン比0.254（0.14）等である。このバルブ１の
メタライズ加工を施された両端部には、夫々円筒
状の継手管２がろう付けされている。継手管２，
２はチタン又はコバール（商品名）等の鉄基合金
等の金属材料で形成されている。そして、継手管
２，２には夫々口金３又は４が各別にろう付けま
たは熔設されている。口金３，４はいずれも純鉄
または鉄基合金等の金属材料で熱容量が大となる
ように中実状に形成されているとともに、口金４
はバルブ１側にこのバルブ１の内周面に接するこ
とがないようにして電極支持部４ａを有してい
る。

一方の口金３には圧入後ろう付けされて、バル
ブ１内においてこのバルブ１の軸方向に沿つて配
置される陽極５が支持されている。陽極５の先端
部にはゲツタ６が装着されている。さらに、一方
の口金３の外周にはねじ部７が設けられていると
ともに、このねじ部７に螺合して調整環座８が螺
合されている。ねじ部７は本実施例では細目ねじ
である場合を示している。調整環座８は、口金３
の軸線と直角に交差する方向に沿う一側面を放電
灯の取付座面８ａとして光中心距離、つまり取付
座面８ａから後述の陰極先端までの寸法Ｌのばら
つきを調整するために用いられるものである。そ
して、この調整環座８は調整された位置で固定さ
れるもので、この固定手段は本実施例では調整環
座８の径方向に沿つて穿設した固定孔８ｂに、熱
硬化性の耐熱接着剤９を注入して行う場合を示し
ている。なお、固定手段としてはねじ部７に螺合
して設けられるロツクナツトを用いてもよく、更
には調整環座８に径方向に沿うねじ孔を穿設し
て、これに押しねじを螺挿させ、このねじの締付
けにより調整環座８を固定する構造でも差支えな
い。

また、他方の口金４にはその電極支持部４ａに
圧入後ろう付けされて、バルブ１内においてこの
バルブ１の軸方向に沿つて配置されかつ陽極５に
対向する陰極１０が支持されている。陽極５およ
び陰極１０は、それぞれタングステン、トリユー
テツドタングステン等の耐熱性金属で形成されて
いる。そして、これら陽極５と陰極１０間の電極
間隙ｇは適当に定められ、本実施例では例えば２
cm以下の短アーク用電極間隙ｇとしてある。な
お、３ｂ，４ｂは夫々ろう付け時の空気抜き用の
通路である。また、いずれか一方の口金例えば口
金４にはバルブ１の内外を連通する連通路１１が
形成され、この通路１１に接続してニツケル又は
銅等からなる排気管１２が口金４にろう付けによ
り取付けられている。また上記構造により両端を
封止されたバルブ１内には、所定の圧力を持つて
封入ガラスが封じ込められている。封入ガスに
は、キセノン、アルゴン又はクリプトン等の不活
性ガス、或いは選択された不活性ガスに水銀、セ
シウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビ
ジウム等の金属蒸気を含ませた封入ガスが用いら
れる。なお本実施例はキセノンガスを10〜20気圧
で封入した場合である。また、バルブ１の両端と
これらに対向する口金３，４との間には、これら
に挟み込まれて環体１３，１４が各別に設けられ
ている。環体１３，１４は必要により設けられる
ものであり、セラミツク製で、かつバルブ１の端
部内周面から離れてバルブ１と継手管２とのろう
付け部を内側から覆う筒状の遮熱部１５を有して
いる。なお、１６は環体１３，１４の大径外周面
に設けられてろう材を収納した環状のろう材収納
溝である。また、第４図中１７は口金３，４に刻
設したろう材収納溝を示す。

さらに、第５図に示す光中心距離のばらつき調
整装置は、基準面１８およびこれに直角なスクリ
ーン面１９を備えた固定部２０に、投光器２１、
集光レンズ２２および対物レンズ２３を設けると
ともに、保持機構２４並びにチヤツク２５ａ付き
操作摘み２５を設けて形成されている。スクリー
ン面１９には例えば十字状の照準目盛を有してお
り、その照準中心と基準面１８との間の寸法は光
中心距離Ｌに対応する標準寸法Ｍに設定されてい
て、このスクリーン面１９には対象レンズ２３に
より陰極像が結ばれるようになつている。また、
保持機構２４は基準面１８上に設けられて複数の
保持ねじ２４ａ…を有していて、これらねじ２４
ａ…により調整環座８を着脱自在に保持する構成
である。なお、保持機構２４は、例えば上部に押
し下げ傾斜面を有した複数のブロツクをねじによ
り基準面に取付け、ねじの締付けにより上記傾斜
面が調整環座８と係合してこの環座８を押し下
げ、かつねじを緩めてブロツクを回転させること
により放電灯の基準面１８からの取外しを可能と
した構成にしても差支えない。

第３図および第４図に示した上記構造の超高圧
放電灯の光中心距離Ｌのばらつき調整は次のよう
にして行う。まず、第５に示すように組立てられ
た超高圧放電灯を、その調整環座８の取付座面８
ａが基準面１８に面接触するようにして固定部２
０に配置し、これを保持機構２４により固定部２
０に保持するとともに、チヤツク２５ａで一方の
口金３を掴む。次に、投光器２１を点灯させる。
そうすると、陰極１０の像が対物レンズ２３によ
り拡大されてスクリーン面１９に結ばれる。この
状態で、操作者が操作摘み２５により一方の口金
３を回転させることにより、調整環座８が固定さ
れている関係で、この環座８を除く放電灯全体が
上下動される。したがつて、この操作により拡大
された陰極先端の像をスクリーン面１９の照準点
に合致させることにより、光中心距離Ｌを調整し
て標準寸法Ｍに揃えることができる。勿論、この
ようにして光中心距離Ｌを調整された超高圧放電
灯は、ばらつき調整装置から取外されるものであ
り、その後に、固定孔８ｂに耐熱接着剤９を注入
されて、調整環座８が固定されるものである。

上記構造の超高圧放電灯によれば、排気管１２
の一方の口金４に取付けたから、バルブ１には排
気管１２を設けるための球状部を、従来の短アー
ク形キセノンランプのように要しない。加えて、
バルブ１は単結晶サフアイヤで形成したから、そ
の物理的性質特に強度が石英ガラスに較べて優れ
ており、したがつて、球状部を要することなく点
灯時のバルブ内圧（数十気圧以上）にも十分耐え
て破壊されることがない。すなわち、これらの理
由によりバルブ１は球状部を必要とせず直管に構
成できる。また、電極（陽極５および陰極１０）
を口金３，４に支持したから、電極とバルブ１と
が接触しない。このため、電極とバルブ１との熱
膨張差による封止部への影響が殆どなくなり、従
来必要とされていたピンチシール部を必要としな
い。したがつて、以上述べたように上記放電灯は
球状部およびピンチシール部を必要としないか
ら、その大きさが従来に比して著しく小形化され
るとともに、バルブ１に残留応力が発生すること
もなく製造が著しく容易となる。

そして、上述のように排気管１２を口金４に取
付けたから、バルブ１には従来の短アーク形キセ
ノンランプのように排気チツプ部がなく、そして
ピンチホール部を備えないことから、従来に較べ
て耐衝撃性が著しく向上される。

さらに、バルブ１が単結晶サフアイヤ製であ
り、その強度が大で、かつ残留応力を生じないも
のであるから、封入ガスの圧力を高めることがで
き、本実施例のように高圧で封入ガスを封じ込め
た場合には、その応力に比例して輝度を向上させ
ることができる。

また、バルブ１と口金３，４とで夫々セラミツ
ク製の環体１３，１４を各別に挾み込んで設けた
から、以下のように優れた作用効果を得ることが
できる。第１に、バルブ１の長さを短かくでき低
コスト化を図れる。第２に、電極間隙ｇの設定を
バルブ１の長さに依存させることなく行うことが
できるものであり、このために、種々長さの異な
る環体１３，１４を用意することにより、バルブ
１の長さを一定とした場合等において電極間隙ｇ
を任意の大きさに調節することが可能である。第
３に、セラミツク製環体１３，１４の耐熱製およ
び低熱伝導性により、高温となる電極を支持した
口金３，４とバルブ１との熱絶縁を図れるととも
に、環体１３，１４の遮熱部１５によつて、高温
の電極からバルブ１と継手管２，２とのろう付け
部に向けて放射される輻射熱を遮ぎることができ
るから、上記ろう付け部の信頼性をより高めるこ
とができる。したがつて、上記ろう付部でのスロ
ーリークの発生を防止してランプ寿命を向上でき
る。すなわち、ろう付け部は、点灯時には高温と
なり、非点灯時には常温となるので、この温度差
が少ない方が疲労しにくく、この疲労を防止する
ためには点灯時における上記ろう付け部の温度上
昇を少なくすれば良い。そのため、上記のように
高温の電極から輻射熱を遮ることによつて、ろう
付け部の温度上昇を抑制でき、それにより、ろう
付部でのスローリークの発生を長期間にわたり防
止できるものである。そして、ろう付け部の高信
頼性を確保できることにより、この超高圧放電灯
を空冷する冷却設備の能力を小さくすることも必
要によりなし得る。第４に、バルブ１と継手管２
とのろう付けを確実に行わせることができる。つ
まり、環体１３，１４には環状のろう材収納溝１
６が外周に形成してあるが、金属（つまり継手管
２）対セラミツクの接合面よりも、金属対金属
（つまり継手管内周面とバルブ１の端部外周面に
メタライズ加工を施した部分）の接合面の方が濡
れ性が良く、したがつて上記溝１６に収納したろ
うはバルブ１と継手管２との接合部に円滑に流れ
るからである。

また、上記一実施例は陽極側口金に調整環座を
設けたが、本発明では第６図に示すように陰極１
０を支持した口金４に調整環座８を設けてもよ
い。つまり、口金４の外周面にねじ部７を設け
て、これに調整環座８を螺合すればよく、この場
合の光中心距離Ｌは第６図に示す通りである。な
お、この実施例は調整環座８が排気管１２を被う
例えばキヤツプ状の導電性カバー２６の開口端部
に一体に形成された場合を示している。したがつ
て、カバー２６により排気管１２の圧潰封止部１
２ａを保護できるとともに、この封止部１２ａが
取扱い作業者に傷を与えることを防止できる。ま
た、このカバー２６は図示しない給電ソケツトに
差込み接続されて陰極１０への通電をなす。な
お、カバー２６の給電ソケツトの接続はねじ込み
等でも差支えない。

なお、本発明の実施に当つては、バルブ、継手
管、口金、ねじ部、陽極、陰極、排気管および調
整環座等の具体的な構造、形状、位置、材質等お
よび封入ガスの成分等は、上記一実施例に制約さ
れるものではなく、発明の要旨に反しない限り、
種々の態様に構成して実施し得るこのは勿論であ
る。

以上説明した本発明は、上記特許請求の範囲に
記載の構成を要旨とする。したがつて、本発明に
よれば、陽極又は陰極を支持した口金にねじ部を
設けるとともに、このねじ部に調整環座を螺合し
たから、この環座の移動で光中心距離のばらつき
を調整でき、所定の光中心距離に調整された超高
圧放電灯を提供できる。このため、この超高圧放
電灯の反射鏡等への新規或は交換に伴う組込みに
当つて、その都度、反射鏡焦点位置等と陰極点と
の位置合せを必要とせず、無調整で組込みを行う
ことができるから、その実用上の効果は大きい。

そして、光中心距離の調整を可能とする構造
は、陽極又は陰極を支持した口金に設けたねじ部
と、このねじ部に螺合された調整環座だけである
から、極めて簡単であるとともに、従来の場合の
ように大形化されることがなく、超高圧放電灯が
小形である特徴を維持できる。

さらに、上記のように構造が簡単であるから、
光中心距離の調整も容易であるとともに、量産に
も好適し、したがつて安価に得ることができる。

しかも、調整環座を設けたことから、中実状で
あつて熱容量が大きい口金からの熱放散が調整環
座を介して良好となり、したがつてこの調整環座
が螺合された陽極または陰極の温度を下げるのに
役立つとともに、熱容量が大きく陽極または陰極
を支持した口金からの良好な放熱により、継手環
とバルブとのろう付け部に伝わる熱を少なくでき
る。さらに、バルブと口金間にセラミツク製環体
を挟設したことにより、この環体が有した遮熱部
が電極から前記ろう付け部への輻射熱を遮るこ
と、バルブと継手管とのろう付けを確実にできる
こと、環体によりバルブと口金との間の熱絶縁が
できること等により、バルブと継手管とのろう付
け部の温度上昇を抑制できる。したがつて、点灯
時と非点灯時との温度差を小さくなり、この温度
差の繰返しにより生じるろう付け部の疲労が抑制
されるので、バルブと継手管との間のろう付け部
の信頼性を向上できる。そのため、ろう付け部で
のスローリークが防止され、長寿命な超高圧放電
灯を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の短アーク形キセノンランプを取
付けた照明装置の背面図、第２図は同装置の縦断
側面図である。第３図から第５図は本発明の一実
施例を示し、第３図は側面図、第４図は縦断側面
図、第５図はばらつき調整装置の要部概略断面図
である。第６図は本発明の他の実施例を示す縦断
側面図である。 １……バルブ、２……継手管、３，４……口
金、５……陽極、７……ねじ部、８……調整環
座、８ａ……取付座面、１０……陰極、１２……
排気管、１３，１４……環体、１５……遮熱部、
１６……ろう材収納溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性アルミナにより直管形に形成されて大
   気中に露出するバルブを両端部に、夫々金属製継
   手管をろう付けするとともに、これら継手管には
   夫々中実状の口金をろう付けまたは熔接し、外周
   にろう材収納溝を有したセラミツク製の環体を前
   記口金と前記バルブとの間に挟設し、これら環体
   に前記バルブ内に挿入されて前記バルブと前記継
   手管とのろう付け部分を内側から覆う筒状の遮熱
   部を夫々一体に設け、一方の口金には前記バルブ
   内においてこのバルブの軸方向に沿つて配置され
   る陽極を支持し、他方の口金には前記バルブ内に
   おいてこのバルブの軸方向に沿つて配置されて前
   記陽極に対向する陰極を支持し、かついずれか一
   方の口金には前記バルブ内と連通する排気管を取
   付け、前記陽極を支持した一方の口金、または前
   記陰極を支持した他方の口金の外周にねじ部を設
   け、このねじ部に前記口金の軸線と直角に交差す
   る方向に沿う取付座面を有して、この座面から前
   記陰極先端までの光中心距離を調整する調整環座
   を螺合し、前記バルブ内に封入ガスを封じ込めた
   ことを特徴とする超高圧放電灯。