JPH11162408A - ショートアークランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】点灯と消灯を周期的に繰り返しても陰極の溶着
部分に複雑な応力がかからず、また、ランプに振動が加
わっても陰極が振動することのない反射面一体型のショ
ートアークランプを提供する。 【解決手段】反射面を有する凹部放電空間が形成された
ランプ本体と、放電空間において対向配置された陰極及
び陽極と、ランプ本体の反射面の開口部に固定され、陰
極を支持する導電性電極支持部材が接続されたリング状
の第１給電部材と、陽極を支持するブロック状の第２給
電部材とよりなるショートアークランプにおいて、導電
性電極支持部材５を直線状とし、その一端５ａを第１給
電部材４に固定するとともに、他端５ｂを第１給電部材
に形成された切欠き部４１に緩嵌して保持し、この導電
性電極支持部材の中央において陰極２１を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電空間を形成す
るランプ本体に反射面が形成された反射面一体型のショ
ートアークランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内部に一対の電極が配置される放電空間
を形成するランプ本体を不透明絶縁材料であるセラミッ
クスにて作成し、このランプ本体の内部に断面形状が楕
円形や放物線形などの凹状反射面を形成し、光取出部で
あるランプ本体の反射面の開口部を透光材料で覆ったシ
ョートアークランプが知られている。かかる反射面一体
型のショートアークランプは、反射鏡と組み合わせる必
要がないので、光源装置が小型化する利点があり、ま
た、外観形状がほぼ円柱状であって極めて頑丈であり、
取扱いが容易であるので、映写機や分光計などのよう
に、強力な点光源から平行光を利用する分野や、点光源
を微小面積に集光して光ファイバーなどを通して照明や
加熱を行う分野などにおいて使用されている。かかるシ
ョートアークランプは、例えば特公昭５４−３７４３６
号公報や特公平７−５７０６５号公報に開示されてい
る。

【０００３】図４は従来の反射面一体型のショートアー
クランプを示すが、これを簡単に説明すると、絶縁部材
からなるランプ本体１内部に形成された凹部放電空間Ｄ
内に陰極２１と陽極２２が対向配置されており、放電空
間Ｄの内面に反射面１ａが形成されている。ランプ本体
１の基端面１ｂには、ブロック状の第２給電部材３が取
り付けられており、この第２給電部材３には陽極２２が
ロウ付けされて保持されている。そして、陽極２２はラ
ンプ本体１の基端側の中心孔１１から放電空間Ｄ内に臨
出している。一方、陰極２１は導電性電極支持部材５で
支持され、導電性電極支持部材５は、ランプ本体１の開
口部に固定されたリング状の第１給電部材４に接続され
ている。そして、第１給電部材４と第２給電部材３に通
電することにより、陰極２１と陽極２２間で放電が起
り、点灯する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、陰極は、
ランプ本体の開口部に固定されたリング状の第１給電部
材に接続された導電性電極支持部材５によって支持され
ているが、従来は、図６に示すように、一端が第１給電
部材４に１２０゜の等間隔で固定されて第１給電部材４
の中心に伸びる３本の導電性電極支持部材５の交点にお
いて陰極２１がロウ付けにより固定されていた。

【０００５】ところで、点灯時においては電極はきわめ
て高温になるが、陽極よりも温度の低い陰極であって
も、その後端部、つまり導電性電極支持部材５との接続
部は１０００℃程度になり、ロウ材の融点に近くなる。
また、点灯と消灯を周期的に繰り返すので、陰極２１と
導電性電極支持部材５の熱膨張率の違いにより、ロウ付
け部分に熱衝撃によるストレスが加えられるが、陰極２
１が３本の導電性電極支持部材５によって固定されてい
るので、それぞれの導電性電極支持部材５の熱膨張を吸
収することができず、従って、陰極２１に３方向から複
雑な応力がかかり、遂にはロウ付け部分に亀裂が発生
し、ロウ材が溶解して陰極の位置がずれ、最終的には陰
極２１が導電性電極支持部材５から取れることがあっ
た。

【０００６】このため、図４及び図４における第１給電
部材４と陰極２１が固定された導電性電極支持部材５と
の取付構造を説明した図５に示すように、導電性電極支
持部材５の一端５ａを第１給電部材４に接合し、導電性
電極支持部材５の他端５ｂが第１給電部材４の中心にな
るようにし、この導電性電極支持部材５の他端５ｂにお
いて陰極２１を固定したものが実用化されている。（特
開平９−１６１７２７号公報）

【０００７】かかる構成によって、点灯と消灯を周期的
に繰り返しても、導電性電極支持部材５の先端、つまり
陰極２１の固定部分に複雑な応力がかからなくなる。更
には、陰極２１を導電性電極支持部材５に溶着によって
固定すると、熱影響による機械的な強度を確実に保証す
ることができる。

【０００８】しかしながら、ランプに振動が加わると、
導電性電極支持部材５が片持ち梁であるので、導電性電
極支持部材５の自由端である先端に固定された陰極２１
も振動し易く、アークが揺れることが判明した。また、
振動が始まると振動減衰が弱くて、振動が比較的長時間
継続する問題点があった。また、点灯時に高温になる導
電性電極支持部材５は、その一端のみが第１給電部材４
に固定されているので、リング状の第１給電部材の熱バ
ランスが悪くなり、従って、ランプ本体の熱バランスも
悪くなる。このため、放電空間内のガスの均一性が悪く
なってランプから放射される光がちらつくことがある。

【０００９】そこで本発明は、点灯と消灯を周期的に繰
り返しても陰極と導電性電極支持部材との固定部分に複
雑な応力がかからず、また、ランプに振動が加わっても
陰極が振動することなく、またランプから放射される光
がちらつくことがない反射面一体型のショートアークラ
ンプを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、絶縁部材からなり、内部に反
射面を有する凹部放電空間が形成されたランプ本体と、
放電空間において、反射面の焦点位置に所定の間隔を持
って対向配置された陰極及び陽極と、ランプ本体の反射
面の開口部に固定され、陰極を支持する導電性電極支持
部材が接続されたリング状の第１給電部材と、ランプ本
体の反開口部側である基端部に配置されて陽極を支持す
るブロック状の第２給電部材とよりなるショートアーク
ランプにおいて、前記導電性電極支持部材を直線状と
し、その一端を第１給電部材に固定するとともに、他端
を第１給電部材に形成された切欠き部に緩嵌して熱膨張
時に径方向に移動可能に保持し、この導電性電極支持部
材の中央において陰極を固定する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は、本発明のショ
ートアークランプの一例を示す説明図である。図１にお
いて、ランプ本体１は、絶縁部材としてアルミナで製作
されたものであり、外径が約６０ｍｍの円柱状体であ
る。このランプ本体１の内部には、曲面状の反射面１ａ
が形成されている。この反射面１ａは、指向性の高い光
出力が得られるように、断面形状は楕円形や放物線形な
どであるが、本例は楕円形である。そして、反射効率を
高めるために、反射面１ａには銀やアルミニウムなどの
金属が蒸着されて鏡面になっている。金属蒸着膜の代り
に誘電体多層膜を設けてもよい。

【００１２】反射面１ａの内側が凹部放電空間Ｄであ
り、放電空間Ｄ内に陰極２１と陽極２２が１〜２ｍｍの
間隔をあけて対向配置されているが、その中心は反射面
１ａの焦点に位置している。従って、光出力は平行光と
して取り出される。陰極２１と陽極２２はタングステン
製であり、陰極２１の先端は、電子放射を良好にするた
めに３０゜〜５０゜のテーパー角が付けられている。

【００１３】ランプ本体１の反射面１ａの開口部に、コ
バールからなるリング状の第１給電部材４が、同じくコ
バールからなる肉厚が約１ｍｍ、長さが約１０ｍｍの円
筒状の固定部材７によって取り付けられている。そし
て、第１給電部材４の中央開口に窓部材６が嵌め込まれ
て固定されている。窓部材６は、可視光を透過し、熱膨
張率が第１給電部材４の材質であるコバールの熱膨張率
に近いサファイアよりなる。このように、反射面１ａの
開口部は、第１給電部材４と窓部材６によって密封され
ている。

【００１４】ランプ本体１の基端面１ｂにブロック状の
第２給電部材３が固定部材８により取り付けられてい
る。点灯時にとりわけ高温になる陽極２２は、第２給電
部材３の中心孔に嵌挿されて融点の高い銅のロウ材によ
り第２給電部材３にロウ付けされて、ランプ本体１の基
端側の中心孔１１から放電空間Ｄ内に臨出している。従
って、第２給電部材３は耐熱温度が銅のロウ材の融点よ
りも高い鉄系の金属で成形されている。

【００１５】導電性電極支持部材５は、短手方向の最大
巾が３．０〜５．０ｍｍ、厚みが０．４〜０．８ｍｍで
あり、長さが第１給電部材４の外径にほぼ等しい直線状
のモリブデン板からなる。導電性電極支持部材５の一端
５ａは、図２に示すように、第１給電部材４に形成され
た溝４２に嵌め込まれてロウ付けや溶接により固定され
ている。そして、導電性電極支持部材５の一端５ａを固
定した位置と対向した第１給電部材４の部分に溝状の切
欠き部４１が形成されており、図３に示すように、導電
性電極支持部材５の他端５ｂは切欠き部４１に緩嵌され
ている。つまり、導電性電極支持部材５の他端５ｂと切
欠き部４１の内面の間には僅かなクリアランスがあり、
導電性電極支持部材５が熱膨張すると、他端５ｂが切欠
き部４１内を径方向に移動可能な状態で保持されてい
る。なお、導電性電極支持部材５は、反射面１ａの反射
光を遮らないように、短手方向がランプ軸に平行になる
ように配置されている。

【００１６】陰極２１は、その後端部が導電性電極支持
部材５の中央で固定されている。固定方法は融点の高い
銅ロウ材によるロウ付けによってもよいが、他の方法と
しては、例えばＹＡＧレーザ光を照射して両方の部材を
溶融して溶着すると、熱衝撃によるストレスに強くな
り、熱影響による機械的強度を保証することができる。
なお、溶着手段としては、ＹＡＧレーザ光に限られるも
のではなく、電子ビームやプラズマアーク溶接などであ
ってもよい。

【００１７】第２給電部材３には排気孔３１が形成され
ており、この排気孔３１より放電空間Ｄ内を排気すると
ともに、例えば数十気圧の圧力でキセノンなどの不活性
ガスを充填し、排気孔３１を封止する。

【００１８】かかるショートアークランプは、例えは、
定格電流が２０Ａ、消費電力が３００Ｗのものである。
そしてこのショートアークランプを点灯すると、陽極２
２と陰極２１が高温になり、導電性電極支持部材５も高
温になって熱膨張する。そして、消灯すると、熱膨張し
ていた導電性電極支持部材５が元の長さに復元するが、
導電性電極支持部材５が直線状の一枚のモリブデン板か
らなり、他端５ｂが切欠き部４１内を径方向に移動可能
な状態で保持されているので熱膨張および収縮が吸収さ
れる。従って、点灯と消灯を周期的に繰り返しても、導
電性電極支持部材５の中央における陰極２１の固定部分
には熱衝撃によるストレスかからず、陰極２１が導電性
電極支持部材５から取れることがない。

【００１９】次にかかるショートアークランプに振動が
加わったときは、導電性電極支持部材５にも振動するた
めの応力が働く。しかし、導電性電極支持部材５の両端
が第１給電部材４に保持されて両持ち梁になっているの
で、導電性電極支持部材５の中央部はほとんど振動しな
い。従って、陰極２１はほとんど振動することがなく、
陰極２１が導電性電極支持部材５から取れることがな
く、更にはアークが揺らぐことがない。また、点灯時に
高温になる導電性電極支持部材５の両端から熱が第１給
電部材４に伝導するので第１給電部材４やランプ本体１
の熱バランスが改良され、ランプから放射する光がちら
つくこともない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、導電性
電極支持部材を直線状とし、その一端を第１給電部材に
固定するとともに、他端を第１給電部材に形成された切
欠き部に緩嵌して熱膨張時に径方向に移動可能に保持
し、この導電性電極支持部材の中央において陰極を固定
するので、点灯と消灯を周期的に繰り返しても陰極と導
電性電極支持部材との固定部分に複雑な応力がかから
ず、また、ランプに振動が加わっても陰極が振動するこ
とがないので、陰極が導電性電極支持部材から取れるこ
とがなく、またランプから放射される光がちらつくこと
がない反射面一体型のショートアークランプとするこが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の断面図である。

【図２】導電性電極支持部材の取付構造の説明図であ
る。

【図３】導電性電極支持部材の取付構造の説明図であ
る。

【図４】従来例の断面図である。

【図５】従来の導電性電極支持部材の取付構造の説明図
である。

【図６】従来の導電性電極支持部材の取付構造の説明図
である。

【符号の説明】

１ ランプ本体 １１ ランプ本体の中心孔 １ａ 反射面 １ｂ ランプ本体の基端面 ２１ 陰極 ２２ 陽極 ３ 第２給電部材 ３１ 排気孔 ４ 第１給電部材 ４１ 切欠き部 ４２ 溝 ５ 導電性電極支持部材 ６ 窓部材 ７ 固定部材 ８ 固定部材 Ｄ 放電空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁部材からなり、内部に反射面を有す
   る凹部放電空間が形成されたランプ本体と、 前記放電空間において、前記反射面の焦点位置に所定の
   間隔を持って対向配置された陰極及び陽極と、 前記ランプ本体の反射面の開口部に固定され、陰極を支
   持する導電性電極支持部材が接続されたリング状の第１
   給電部材と、 前記ランプ本体の反開口部側である基端部に配置され、
   陽極を支持するブロック状の第２給電部材とよりなるシ
   ョートアークランプにおいて、 前記導電性電極支持部材は、直線状であり、その一端が
   第１給電部材に固定されるとともに、他端が第１給電部
   材に形成された切欠き部に緩嵌されて熱膨張時に径方向
   に移動可能に保持され、中央において陰極が固定されて
   いることを特徴とするショートアークランプ。