JPS61267253A - シヨ−ト ア−ク ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１　　　
　つわけショ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ョ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ョ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
を用いないで朋腔や付近の器管を目視観察する光ファイ
バ束の照明具として使われている。またショートアーク
ランプは、ジエツｌ〜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
所の中心軸に沿って取り付りられ、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
なセラミッ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ワツトの高いワットで使用されると、セラミ
ッ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っていた。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９１１１体を持つショートアーク形
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、結果的に大きいワット数で作動させることの
できる、セラミック胴体を持つショ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、内部に凹み空所が形成
されている不透明な不伝導性の材料から作られていて、
この凹み空所がランプの中心軸の廻りに対称的な湾曲し
た反射壁を形成しているような胴体と：前記凹み空所の
開口を横切っ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
中心軸に沿って位置するように凹み空所内に取り付けら
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ョ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、胴体に
密封状態に固定されたベースプレートと；凸状スペース
とを有し二当該凸状スペースは、前記反射壁が凹み空所
の焦点付近では比較的薄くなっていて、また中心軸から
半径方向外向きに比較的厚くなるように、反射壁の背後
で胴体内に形成されているような、ショートアーク形式
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ック胴体を持つショートアーク
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
ョ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７ｊ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１１
　Ａ　１１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はセラミッ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のセラミック材料に
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１１　Ａ　Ｉ＋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。セラミックスペーザ
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２ｏ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２
６に対し密封状態に嵌まっていて、空所２０をガスシー
ルしている。窓組立体１６は、例えばザファイア製のデ
ィ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７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、７ランジ３２とセラミックスペーザ２
６との間に介在させである。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４ｏ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４ｏを備えてい
る。この支持支柱４ｏ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の面を横切って半径方向
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、ろう付は等によって
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ンド状の耐火
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゛ゲッタ（ｇｅｔｔｅｒｓ　）Ｔ′である金属
ストリップ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。典型的にはゲッタ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って
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−　１〇　− 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
ッ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
軸に沿って凹み空所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４５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
っている。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１　　　
　　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から間隙を横切ってア
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１５
０ワツ１へから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、は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伝導性のセラ
ミッ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ック胴体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。円形の間ロア３が、空所７０の間口縁とは反対側
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７ｏの間口縁を
形成する円形のリム部分７４を備えているセラミックス
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８３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
向きに付き出してカソード部材９４を支持するように配
回されている。カソード部材９４は、ランプの中心軸に
沿って凹み空所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っ
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６０は反射
壁７２の後方で胴体６４内に形成された凸状スペース１
２０を備えている。さらに詳しく言えば、凸状スペース
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ってい
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が反則壁７２を通り扱ける円形の聞ロア
３を介して、凸状スペース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６４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は凸状スペース１２０の内部に取り
付りられ、反射壁７２の裏面にきちんと嵌まっている。

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、広がった端部に円筒状のフランジ部分１３
２を備えている。このフランジ部分１３２は、スリーブ
の広がった端部から狭まった端部に向けて後方に延びて
いる。孔１３４がスリーブ１３０を通り抜魯ノで形成さ
れ、反射壁７２を構成覆るセラミック材料からガスを放
出できる、」；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ックランプ胴体に簡単
に取り付けることができる。

前）ホした事柄に則っ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。ショートアークランプの
作動時、アーク間隙イ」近は非常に高温になりアーク間
隙に隣接した凹み反則壁の表面は約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Ｉ１ｍ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、例えば反則壁表面で約８０００　
ｐｓｉの引っ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った反ＩＡ壁を
備えている本発明のランプでＩｊ、温度勾配、結果的に
反則壁に作用する熱応力が事実上減少η−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、凸状スペース１２０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
勾配にに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ｉ　ｏ
ｏｏワッ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、セラミッ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。従っ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・・・・・・セラミック胴体 ６６・・・・・・窓組立体 ６７・・・・・・円筒状の金属バンド ７ｏ・・・・・・凹み空所 ７２・・・・・・反射壁 ７４・・・・・・リム部分 ７５・・・・・・セラミックスペーサリング８０・・・
・・・窓 ８２・・・・・・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 １００・・・・・・アノード部材 １２０・・・・・・凸状スペース １３０・・・・・・金属スリーブ部材 １３２・・・・・・円筒状のフランジ部分１３４・・・
・・・孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ショートアーク形式の改良されたランプにして、 内部に凹み空所が形成されている不透明な不伝導性の材
   料から作られていて、この凹み空所がランプの中心軸の
   廻りに対称的な湾曲した反射壁を形成しているようなほ
   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ョ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
   背後で胴体内に形成され、前記中心軸を中心として対称
   的な凸状スペースとを有し、当該凸状スペースは、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ョートアークランプ。
2. （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凸状スペー
   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
   のショートアークランプ。
3. （３）さらに、前記凸状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項に記載のショー
   トアークランプ。
4. （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項に記載のショートアークランプ。
5. （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項に記載のショートアークランプ。
6. （６）前記スリーブ部材がろう付けによりセラミック胴
   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
   ショートアークランプ。
7. （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項に記載のショートアークランプ。
8. （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
   ラミック胴体にろう付けされている特許請求の範囲第７
   項に記載のショートアークランプ。