JPH08329887A - 超高圧キセノンショートアークランプ - Google Patents
超高圧キセノンショートアークランプInfo
- Publication number
- JPH08329887A JPH08329887A JP15723495A JP15723495A JPH08329887A JP H08329887 A JPH08329887 A JP H08329887A JP 15723495 A JP15723495 A JP 15723495A JP 15723495 A JP15723495 A JP 15723495A JP H08329887 A JPH08329887 A JP H08329887A
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- JP
- Japan
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- cathode
- lamp
- high pressure
- ring
- pressure xenon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ランプサイズの大きな高ワットラ
ンプにおいて発生しやすい陰極支持板の熱変形に伴う陰
極の位置ずれ等の変形が生じず、ランプ特性が優れ、か
つ長寿命の超高圧キセノンショートアークランプを提供
することを目的とする。 【構成】 円筒状外囲器の内側に金属膜を形成した反射
鏡を有し、この外囲器の開口側端部外周に金属リングキ
ャップを封着し、該キャップから複数の金属支持板によ
って円筒の中心軸に沿って陰極を位置決めし、この陰極
に対向する状態で陽極が配置され、金属リング端部に単
結晶アルミナからなる投光窓を配置してなり、前記陰極
支持板の中心線を陰極中心軸から少しはずして位置決め
するための支持板ガイド溝を形成した陰極位置決めリン
グを陰極支持板と陰極との間に配置して構成される出力
が５００〜１５００Ｗの超高圧キセノンショートアーク
ランプ。
ンプにおいて発生しやすい陰極支持板の熱変形に伴う陰
極の位置ずれ等の変形が生じず、ランプ特性が優れ、か
つ長寿命の超高圧キセノンショートアークランプを提供
することを目的とする。 【構成】 円筒状外囲器の内側に金属膜を形成した反射
鏡を有し、この外囲器の開口側端部外周に金属リングキ
ャップを封着し、該キャップから複数の金属支持板によ
って円筒の中心軸に沿って陰極を位置決めし、この陰極
に対向する状態で陽極が配置され、金属リング端部に単
結晶アルミナからなる投光窓を配置してなり、前記陰極
支持板の中心線を陰極中心軸から少しはずして位置決め
するための支持板ガイド溝を形成した陰極位置決めリン
グを陰極支持板と陰極との間に配置して構成される出力
が５００〜１５００Ｗの超高圧キセノンショートアーク
ランプ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の光学装置等に使
用されるショートアーク型の超高圧キセノンランプに関
し、特に一対の陽極と陰極との保持構造の改良に関す
る。
用されるショートアーク型の超高圧キセノンランプに関
し、特に一対の陽極と陰極との保持構造の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】点光源に近いアークを発生しかつ反射鏡
を内蔵した超高圧キセノンランプは、ランプ前面より強
力な平行光もしくは強力な集束光の発生が可能であり、
この特徴を生かして医療用や工業用の光ファイバー式内
視鏡の光源として用いられている。又、別の用途とし
て、工業的に微小な個所の加熱用の光源として用いられ
ている。
を内蔵した超高圧キセノンランプは、ランプ前面より強
力な平行光もしくは強力な集束光の発生が可能であり、
この特徴を生かして医療用や工業用の光ファイバー式内
視鏡の光源として用いられている。又、別の用途とし
て、工業的に微小な個所の加熱用の光源として用いられ
ている。
【０００３】前記のような反射鏡を内蔵した超高圧キセ
ノンランプは特公昭５４−３７４３６号公報等で公知で
ある。一般的にキセノンランプは大量の熱を発生するた
めに基本的に空冷もしくは水冷で冷却する必要がある。
一般的なキセノンランプは熱膨張の非常に小さい石英ガ
ラス製風袋から作成されているので点灯消灯時の熱応力
は小さく、ランプ動作時の温度勾配や加熱、冷却による
問題は発生しない。一方、超高圧キセノンランプの本体
は熱膨張の比較的大きなアルミナから作成されており、
材料の熱膨張に関連する熱応力の緩和がランプ設計上重
要な課題である。従来の超高圧キセノンランプにおいて
も、熱応力の低減のために熱膨張率の大きいアルミナ本
体との熱膨張差を最小にするように本体以外の金属、窓
部等の主要な材料はアルミナの熱膨張率に近い材料から
構成されている。
ノンランプは特公昭５４−３７４３６号公報等で公知で
ある。一般的にキセノンランプは大量の熱を発生するた
めに基本的に空冷もしくは水冷で冷却する必要がある。
一般的なキセノンランプは熱膨張の非常に小さい石英ガ
ラス製風袋から作成されているので点灯消灯時の熱応力
は小さく、ランプ動作時の温度勾配や加熱、冷却による
問題は発生しない。一方、超高圧キセノンランプの本体
は熱膨張の比較的大きなアルミナから作成されており、
材料の熱膨張に関連する熱応力の緩和がランプ設計上重
要な課題である。従来の超高圧キセノンランプにおいて
も、熱応力の低減のために熱膨張率の大きいアルミナ本
体との熱膨張差を最小にするように本体以外の金属、窓
部等の主要な材料はアルミナの熱膨張率に近い材料から
構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そして、ランプ本体内
で発生する熱を速やかに外部に排出することも重要であ
る。超高圧キセノンランプの熱の発生源は多量の熱電子
を受ける陽極と、陽極と陰極の電極間に発生するアーク
である。超高圧キセノンランプでは、陽極に発生する熱
をランプ外へ排出しやすくするために、陽極を大きくす
るのに加えて陽極支持をマスの大きな金属部品で接触す
る構造となっている。一方、陰極はアークの最も近い位
置に存在しアークの熱を受けて非常に高温になりやす
い。又、陰極は反射光の光路に配置されるため、放熱断
面積を大きくするために陰極支持部品を大きくすること
はできず、反射光の妨げとならず、小さなサイズで、か
つ排熱効果が期待できる熱伝導の良い材料が使用されて
いる。
で発生する熱を速やかに外部に排出することも重要であ
る。超高圧キセノンランプの熱の発生源は多量の熱電子
を受ける陽極と、陽極と陰極の電極間に発生するアーク
である。超高圧キセノンランプでは、陽極に発生する熱
をランプ外へ排出しやすくするために、陽極を大きくす
るのに加えて陽極支持をマスの大きな金属部品で接触す
る構造となっている。一方、陰極はアークの最も近い位
置に存在しアークの熱を受けて非常に高温になりやす
い。又、陰極は反射光の光路に配置されるため、放熱断
面積を大きくするために陰極支持部品を大きくすること
はできず、反射光の妨げとならず、小さなサイズで、か
つ排熱効果が期待できる熱伝導の良い材料が使用されて
いる。
【０００５】しかしながら、前記超高圧キセノンランプ
における熱対策は低ワットのランプには効果が認められ
るが、ランプサイズの大きな高ワットタイプにおいては
陰極の熱を排出しきれず陰極が異常に高温になり、陰極
固定のためのロウ材が蒸発しランプ内が黒化したり、陰
極支持板の加熱膨張変形による陰極先端の位置ずれが起
こりランプの照射特性が悪化したり、陰極支持板の熱膨
張によりランプ外周に大きな引っ張り応力が発生し、最
悪の場合サファイヤよりなる窓部の封着部周辺にクラッ
クが発生するという問題がる。
における熱対策は低ワットのランプには効果が認められ
るが、ランプサイズの大きな高ワットタイプにおいては
陰極の熱を排出しきれず陰極が異常に高温になり、陰極
固定のためのロウ材が蒸発しランプ内が黒化したり、陰
極支持板の加熱膨張変形による陰極先端の位置ずれが起
こりランプの照射特性が悪化したり、陰極支持板の熱膨
張によりランプ外周に大きな引っ張り応力が発生し、最
悪の場合サファイヤよりなる窓部の封着部周辺にクラッ
クが発生するという問題がる。
【０００６】本発明は前記の問題に鑑みてなされたもの
で、特に、ランプサイズの大きな高ワットの超高圧キセ
ノンランプにおいて発生しやすい陰極支持板の熱変形に
伴う陰極の位置ずれや陰極周辺のランプ外周部の応力の
低減を行なうものである。本発明は、陰極と陰極支持板
の間に熱伝導率の良い金属製の陰極位置決めリングを設
置し、このリングに支持板ガイド溝を形成して、このガ
イド溝中心線が陰極中心軸からオフセットされた方向に
貫通する構造を採用することにより、ランプサイズの大
きな高ワットランプにおいても前記した陰極周辺部の変
形等の問題が生じず、ランプ特性が優れた長寿命の超高
圧キセノンショートアークランプを提供することを目的
とする。
で、特に、ランプサイズの大きな高ワットの超高圧キセ
ノンランプにおいて発生しやすい陰極支持板の熱変形に
伴う陰極の位置ずれや陰極周辺のランプ外周部の応力の
低減を行なうものである。本発明は、陰極と陰極支持板
の間に熱伝導率の良い金属製の陰極位置決めリングを設
置し、このリングに支持板ガイド溝を形成して、このガ
イド溝中心線が陰極中心軸からオフセットされた方向に
貫通する構造を採用することにより、ランプサイズの大
きな高ワットランプにおいても前記した陰極周辺部の変
形等の問題が生じず、ランプ特性が優れた長寿命の超高
圧キセノンショートアークランプを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナセラ
ミックスよりなる円筒状外囲器の内側に金属膜を形成し
た反射鏡を有し、円筒状外囲器の開口側端部外周に金属
リングキャップを封着し、該金属リングキャップから複
数の金属支持板によって円筒の中心軸に沿って陰極を位
置決めし、この陰極に対向する状態で陽極を配置し、金
属リング端部に単結晶アルミナからなる投光窓を配置し
た構造からなり、前記陰極支持板の中心線を陰極中心軸
から少しはずして位置決めするための支持板ガイド溝を
形成した陰極位置決めリングを陰極支持板と陰極との間
に配置する陰極支持構造よりなる出力範囲が５００Ｗか
ら１５００Ｗの超高圧キセノンショートアークランプで
ある。
ミックスよりなる円筒状外囲器の内側に金属膜を形成し
た反射鏡を有し、円筒状外囲器の開口側端部外周に金属
リングキャップを封着し、該金属リングキャップから複
数の金属支持板によって円筒の中心軸に沿って陰極を位
置決めし、この陰極に対向する状態で陽極を配置し、金
属リング端部に単結晶アルミナからなる投光窓を配置し
た構造からなり、前記陰極支持板の中心線を陰極中心軸
から少しはずして位置決めするための支持板ガイド溝を
形成した陰極位置決めリングを陰極支持板と陰極との間
に配置する陰極支持構造よりなる出力範囲が５００Ｗか
ら１５００Ｗの超高圧キセノンショートアークランプで
ある。
【０００８】
【作用】前記構成によれば、支持板のガイド溝によりラ
ンプ組立時の陰極位置決め精度が改善され、かつ陰極と
陰極支持板との接合部の伝熱面積が増大し陰極の加熱傾
向を防ぐことができ、さらに陰極支持板中心線が陰極中
心軸放射線からオフセットしているため、陰極支持板の
熱膨張変位は陰極を回転する力に変換されるため陰極中
心精度の狂いが少なく、かつ陰極支持板自身の圧縮応力
は低減しこれに伴いランプ外周の引っ張り応力も低減し
て、サファイヤ窓部の封着部周辺にクラックが発生する
ことがない。
ンプ組立時の陰極位置決め精度が改善され、かつ陰極と
陰極支持板との接合部の伝熱面積が増大し陰極の加熱傾
向を防ぐことができ、さらに陰極支持板中心線が陰極中
心軸放射線からオフセットしているため、陰極支持板の
熱膨張変位は陰極を回転する力に変換されるため陰極中
心精度の狂いが少なく、かつ陰極支持板自身の圧縮応力
は低減しこれに伴いランプ外周の引っ張り応力も低減し
て、サファイヤ窓部の封着部周辺にクラックが発生する
ことがない。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づき説明す
る。図１は本発明に係わるランプの一実施例を示す要部
断面図である。ランプ本体となるアルミナセラミックよ
りなる円筒状外囲器１の内側空間は放物面状の反射鏡２
が形成されており、内表面は平滑性の高いガラスグレー
ズ溶融膜の上に銀蒸着膜が施されている。外囲器１の開
口側には投光用の円盤状サファイヤ製の窓部３が配置さ
れ、外囲器の他端には鉄系の金属製台座４が設置されて
おり、外囲器１とサファイヤ窓部３と金属製台座４と
は、それぞれ鉄−ニッケル−コバルト系の金属リング
５，６を用いて気密にロウ付けされている。又、外囲器
１の内側空間には第一の電極であるタングステン製陽極
７と同軸上に第二の電極であるタングステン製陰極８が
電極間距離２．５ｍｍで配置されている。陽極７の先端
部は角を面取りして平坦に形成され、陰極８の先端部は
鋭角状に形成されている。又、陽極７は金属製台座４に
ロウ材で気密に封着されており、陰極８はモリブデンか
らなる陰極支持用リング９を介して３枚のモリブデン製
の陰極支持板１０に銅ロウで固着されている。さらに、
陰極支持板の外周には鉄−ニッケル系の支持用外周リン
グ１１に銅ロウが固着されている。更に又、サファイヤ
窓部３の外周にはステンレス製の圧縮リング１２が圧入
されており、金属製台座３の背面にはニッケル製の排気
パイプ１３がロウ付けされている。
る。図１は本発明に係わるランプの一実施例を示す要部
断面図である。ランプ本体となるアルミナセラミックよ
りなる円筒状外囲器１の内側空間は放物面状の反射鏡２
が形成されており、内表面は平滑性の高いガラスグレー
ズ溶融膜の上に銀蒸着膜が施されている。外囲器１の開
口側には投光用の円盤状サファイヤ製の窓部３が配置さ
れ、外囲器の他端には鉄系の金属製台座４が設置されて
おり、外囲器１とサファイヤ窓部３と金属製台座４と
は、それぞれ鉄−ニッケル−コバルト系の金属リング
５，６を用いて気密にロウ付けされている。又、外囲器
１の内側空間には第一の電極であるタングステン製陽極
７と同軸上に第二の電極であるタングステン製陰極８が
電極間距離２．５ｍｍで配置されている。陽極７の先端
部は角を面取りして平坦に形成され、陰極８の先端部は
鋭角状に形成されている。又、陽極７は金属製台座４に
ロウ材で気密に封着されており、陰極８はモリブデンか
らなる陰極支持用リング９を介して３枚のモリブデン製
の陰極支持板１０に銅ロウで固着されている。さらに、
陰極支持板の外周には鉄−ニッケル系の支持用外周リン
グ１１に銅ロウが固着されている。更に又、サファイヤ
窓部３の外周にはステンレス製の圧縮リング１２が圧入
されており、金属製台座３の背面にはニッケル製の排気
パイプ１３がロウ付けされている。
【００１０】図２は陰極支持用リング９の単体の図面で
ある。リングの内径が半径φｒｍｍガイド幅がｗｍｍの
場合、陰極支持板１０のためのガイドの中心軸位置はリ
ング中心軸に対し、どちらかの方向に（２ｒ−Ｗ）／２
ｍｍずらして配置される。すなわち、本実施例の半径ｒ
＝１．５ｍ，ｗ＝１．２ｍｍの場合、０．９ｍｍずらし
て配置される。残りの２本のガイドも第一のガイドと同
じ方向に同じ寸法だけずらして配置される。溝の深さは
原則として陰極支持板１０の高さにほぼ等しく、溝底の
厚みは１ｍｍである。
ある。リングの内径が半径φｒｍｍガイド幅がｗｍｍの
場合、陰極支持板１０のためのガイドの中心軸位置はリ
ング中心軸に対し、どちらかの方向に（２ｒ−Ｗ）／２
ｍｍずらして配置される。すなわち、本実施例の半径ｒ
＝１．５ｍ，ｗ＝１．２ｍｍの場合、０．９ｍｍずらし
て配置される。残りの２本のガイドも第一のガイドと同
じ方向に同じ寸法だけずらして配置される。溝の深さは
原則として陰極支持板１０の高さにほぼ等しく、溝底の
厚みは１ｍｍである。
【００１１】図３は陰極支持板１０の単体図である。陰
極８にセットする側の支持板端面は陰極支持用リング１
１のガイド溝に組み込んだ場合、リング内径に対し接線
となる角度に傾斜する形状をしている。本実施例では端
面角度は約７５度なる。
極８にセットする側の支持板端面は陰極支持用リング１
１のガイド溝に組み込んだ場合、リング内径に対し接線
となる角度に傾斜する形状をしている。本実施例では端
面角度は約７５度なる。
【００１２】図４は、陰極８、陰極支持用リング９、陰
極支持板１０を銅ロウ付けした中間組立品の正面図であ
る。比較例として従来の陰極部の中間組立品の正面図を
図５に示す。次に実験例について説明する。本発明に係
わるランプを排気管を介して十分に排気して高純度のキ
セノンガスを１０気圧封入し、２０分点灯、 分消灯テ
ストを１０００回行ったところ、ランプ外観上何等問題
は見られないばかりか、始動特性及び発光特性ともに良
好であり、安定した点灯が可能であった。一方、図５に
示す陰極構造よりなる従来ランプを前記と同様に点灯テ
スト行ったところ、点灯開始後５回目に陰極部のロウ材
の蒸発によるランプ内の黒化が発生し、点灯１０回目で
はサファイヤ窓部の内面まで黒化が進行していた。そし
て、この従来ランプの外観を観察したところ陰極支持板
の熱膨張変位により陰極支持板が変形しており、これに
伴って陰極先端部がランプ中心よりずれるという問題が
認められた。更に、点灯テストを継続したところ、２０
回目でサファイヤ窓部の外周のロウ付け部近傍に引っ張
り応力によるサファイアのクラックの発生が認められ
た。
極支持板１０を銅ロウ付けした中間組立品の正面図であ
る。比較例として従来の陰極部の中間組立品の正面図を
図５に示す。次に実験例について説明する。本発明に係
わるランプを排気管を介して十分に排気して高純度のキ
セノンガスを１０気圧封入し、２０分点灯、 分消灯テ
ストを１０００回行ったところ、ランプ外観上何等問題
は見られないばかりか、始動特性及び発光特性ともに良
好であり、安定した点灯が可能であった。一方、図５に
示す陰極構造よりなる従来ランプを前記と同様に点灯テ
スト行ったところ、点灯開始後５回目に陰極部のロウ材
の蒸発によるランプ内の黒化が発生し、点灯１０回目で
はサファイヤ窓部の内面まで黒化が進行していた。そし
て、この従来ランプの外観を観察したところ陰極支持板
の熱膨張変位により陰極支持板が変形しており、これに
伴って陰極先端部がランプ中心よりずれるという問題が
認められた。更に、点灯テストを継続したところ、２０
回目でサファイヤ窓部の外周のロウ付け部近傍に引っ張
り応力によるサファイアのクラックの発生が認められ
た。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係わるランプの陰極支持構造は、陰極と支持板との熱的
な接触特性が改善され、従来問題となった陰極発熱の排
熱不足によるロウ材の蒸発が発生せず、又支持板の熱膨
張による変位を陰極回転に変換する構造とすることによ
り、陰極支持板の熱膨張による陰極先端部の位置ずれや
サファイヤ窓部の引っ張り応力によるクラックの発生の
ない長寿命で、ランプ諸特性が安定した高出力の超高圧
キセノンショートアークランプが得られるとの利点があ
る。
係わるランプの陰極支持構造は、陰極と支持板との熱的
な接触特性が改善され、従来問題となった陰極発熱の排
熱不足によるロウ材の蒸発が発生せず、又支持板の熱膨
張による変位を陰極回転に変換する構造とすることによ
り、陰極支持板の熱膨張による陰極先端部の位置ずれや
サファイヤ窓部の引っ張り応力によるクラックの発生の
ない長寿命で、ランプ諸特性が安定した高出力の超高圧
キセノンショートアークランプが得られるとの利点があ
る。
【図１】本発明に係わるランプの要部断面図である。
【図２】同じく、陰極支持用リングの単体の説明図であ
る。
る。
【図３】同じく、陰極支持板の単体を示す説明図であ
る。
る。
【図４】同じく、陰極と陰極支持用リング及び陰極支持
板を銅ロウ付けした中間組立品の正面図である。
板を銅ロウ付けした中間組立品の正面図である。
【図５】比較例としての従来の陰極部の中間組立品の正
面図である。
面図である。
１ 外囲器 ２ 反射鏡 ３ サファイア窓部 ４ 金属製台座 ５，６ 金属リング ７ 陽極 ８ 陰極 ９ 陰極支持用リング １０ 陰極支持板 １１ 支持用外周リング １２ 圧縮リング １３ 排気パイプ
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミナセラミックスよりなる円筒状外
囲器の内側に金属膜を形成した反射鏡を有し、円筒状外
囲器の開口側端部外周に金属リングキャップを封着し、
該金属リングキャップから複数の金属支持板によって円
筒の中心軸に沿って陰極を位置決めし、この陰極に対向
する状態で陽極が配置され、金属リング端部に単結晶ア
ルミナからなる投光窓を配置してなる超高圧キセノンシ
ョートアークランプにおいて、前記陰極支持板の中心線
を陰極中心軸から少しはずして位置決めするための支持
板ガイド溝を形成した陰極位置決めリングを陰極支持板
と陰極との間に配置してなる陰極支持構造よりなる出力
範囲が５００Ｗから１５００ｗの超高圧キセノンショー
トアークランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15723495A JPH08329887A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超高圧キセノンショートアークランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15723495A JPH08329887A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超高圧キセノンショートアークランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08329887A true JPH08329887A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15645179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15723495A Pending JPH08329887A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超高圧キセノンショートアークランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08329887A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016389A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Ushio Inc | ショートアークランプ |
| JP2008507088A (ja) * | 2004-07-13 | 2008-03-06 | パーキンエルマー インコーポレーテッド | 製造性を改良した短アークランプ |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP15723495A patent/JPH08329887A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008507088A (ja) * | 2004-07-13 | 2008-03-06 | パーキンエルマー インコーポレーテッド | 製造性を改良した短アークランプ |
| JP4856068B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2012-01-18 | エクセリタス・テクノロジーズ・イルミネーション・インコーポレーテッド | 製造性を改良した短アークランプ |
| JP2008016389A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Ushio Inc | ショートアークランプ |
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