(57)【要約】【課題】  フランジの温度上昇を抑制し、放電空間の密閉性を良好に保つことのできる反射鏡内蔵型ランプを提供する。【解決手段】  開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、反射面を含む胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、胴体の開口端に固定された給電リングと、胴体の開放端側から放電空間を密閉する透光性の窓部材と、胴体及び給電リングの外周を覆って該胴体と給電リングを固定すると共に、給電リングを介して陰極に給電する金属環とを備えた反射鏡内蔵型ランプにおいて、窓部材の外径を金属環の外径よりも大きくした。さらに、窓部材を保持するフランジを備え、このフランジと窓部材との密着部分の少なくとも一部を外方に露出させた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、前記反射面を含む前記胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、前記胴体の開口端に固定された給電リングと、前記胴体の開放端側から前記放電空間を密閉する透光性の窓部材と、前記胴体及び前記給電リングの外周を覆って該胴体と給電リングを固定すると共に、前記給電リングを介して前記陰極に給電する金属環とを備え、
前記窓部材の外径が前記金属環の外径よりも大きいことを特徴とする反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記窓部材を保持するフランジを備え、このフランジと前記窓部材との密接部分の少なくとも一部が外方に露出している反射鏡内蔵型ランプ。
【請求項３】
請求項２記載の反射鏡内蔵型ランプにおいて、前記フランジは、前記給電リングの内周面に密嵌された筒状部と、筒状部外端から外方に延びる環状部と、環状部外周から前記筒状部とは反対方向に延びた、前記窓部材を前記環状部に密接させた状態で保持する保持部とを備えている反射鏡内蔵型ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の陽極と陰極が配置された放電空間内に反射面が備えられている反射鏡内蔵型ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光を供給するランプには、ランプに反射鏡を装着して使用するタイプの他に、一対の陽極と陰極が配置された放電空間内に反射面を備えた反射鏡内蔵型タイプがある。
【０００３】
このような反射鏡内蔵型ランプは、例えば図４に示すように、回転放物面形状の反射面１０１ａを有する胴体１０１と、反射面１０１ａを含んで胴体１０１内部に形成された放電空間Ｓ’に所定間隔をあけて配置された一対の陽極１０８と陰極１０９と、胴体１０１に固定され陰極１０９に電気的に接続する給電リング１０５と、この給電リング１０５の内周面に密嵌されたフランジ１１０により保持されて放電空間Ｓ’を密閉する透光性の窓部材１１１と、陰極１０９を所定位置に支持する導電性支持部材１１２と、胴体１０１と給電リング１０５を固定する金属環１０６とを備え、窓部材１１１によって密閉された放電空間Ｓ’内にはＸｅを主体とする発光物質（不活性ガス）が封入されている。通常、窓部材１１１はガラスにより形成され、この窓部材１１１を保持するフランジ１１０は、ガラスと熱膨張係数がほぼ同等なコバール合金（ＦｅＮｉＣｏ）により形成されている。導電性支持部材１１２は、一端部が陰極１０９に接合し、他端部が給電リング１０５に接合すると共にフランジ１１０に当接しており、図５に示すように例えば等間隔で３本備えられている。
【特許文献１】特開平９−１６１７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の反射鏡内蔵型ランプを点灯させると、陽極１０８及び陰極１０９の温度が約１０００℃程度まで上昇し、陰極１０９の熱は導電性支持部材１１２を介してフランジ１１０に伝わるため、フランジ１１０は導電性支持部材１１２が当接する位置で局所的に約２５０〜３００℃と高温になってしまう。フランジ１１０が高温になると、該フランジ１１０に接合している窓部材１１１も連鎖的に高温となる。上述したようにフランジ１１０は、窓部材１１１を構成するガラスとほぼ同等の熱膨張係数を有するコバール合金によって形成してあるが、ガラスとコバール合金の熱膨張係数は全く同じではないため、高温になるほど熱膨張による変形量に差が生じてくる。したがって、局所的にフランジ１１０及び窓部材１１１が過度に高温となると、その熱膨張による変形量の差分からフランジ１１０と窓部材１１１との接合部分に隙間が生じてしまう虞があり、窓部材１１１による密閉性が低下してしまうことが判明した。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、フランジの温度上昇を抑制し、放電空間の密閉性を良好に保つことのできる反射鏡内蔵型ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、開口端に凹形の反射面を形成した胴体と、前記反射面を含む前記胴体内部に形成される放電空間内に所定間隔をあけて配置された一対の陽極と陰極と、前記胴体の開口端に固定された給電リングと、前記胴体の開放端側から前記放電空間を密閉する透光性の窓部材と、前記胴体及び前記給電リングの外周を覆って該胴体と給電リングを固定すると共に、前記給電リングを介して前記陰極に給電する金属環とを備え、前記窓部材の外径が前記金属環の外径よりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
上記反射鏡内蔵型ランプは、窓部材を保持するフランジを備え、このフランジと窓部材との密接部分の少なくとも一部が外方に露出していることが好ましい。具体的にフランジは、給電リングの内周面に密嵌された筒状部と、筒状部外端から外方に延びる環状部と、環状部外周から筒状部とは反対方向に延びた、窓部材を環状部に密接させた状態で保持する保持部とを備える態様とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、窓部材の外径が金属環（第１金属環）の外径よりも大きいので、窓部材の外径が金属環及び給電リングの外径より小さい場合よりも、該窓部材を保持するフランジの表面積が広くなり、フランジの外方に露出する面積も増大する。このようにフランジの表面積及び露出面積が増大すれば、該フランジの放熱性が向上し、導電性支持部材から伝わった熱は外方に放出されやすくなる。また窓部材の外径が金属環の外径よりも大きければ、給電リングの内周面に密嵌されたフランジと密着する、給電リングの内径よりも径が大きい領域の窓部材には、ランプ射出光が当たらない。よって、フランジと窓部材の密着部分では、光照射による窓部材の温度上昇が抑制される。以上により、フランジと窓部材との密着部分に伝わる熱量が低減させることができ、フランジと窓部材の熱膨張による変形量の差が少なくなることから、フランジ部と窓部材との密着性、すなわち放電空間内の密閉性を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図３は、本発明の一実施形態による反射鏡内蔵型ランプＬを示している。反射鏡内蔵型ランプＬは円柱形状の胴体１を備えている。胴体１は、開口端に形成された凹形の反射面１ａと、該胴体１の中心軸を貫通する陽極用の支持穴１ｂとを有している。この胴体１は、絶縁性のセラミック材料を用いて所望形状に成形して焼結させた後、銀やアルミニウム等の金属蒸着膜又は誘電体多層膜などを形成する反射加工を施して反射面１ａを形成したものである。胴体１には、中心軸方向の一端部側に金属ブロック３が金属環（第１金属環）４によって固定され、上記反射面１ａが形成された他端部（開口端）側に給電リング５が第２金属環６により固定されている。支持穴１ｂには、中空のスペーサ（陽極支持部材）２が胴体１の一端部側（金属ブロック３側）から嵌挿されている。
【００１０】
金属ブロック３は、胴体１とほぼ同じ外径で形成された連結部３ａを有し、この連結部３ａがスペーサ２を狭持して胴体１に当接している。金属ブロック３の中心部には、スペーサ２が嵌挿された支持穴１ｂに連通する挿通穴３ｂが、該金属ブロック３を貫通して形成されている。陽極８は、金属ブロック３の挿通穴３ｂ及びスペーサ２が嵌挿された胴体１の支持穴１ｂに挿通され、反射面１ａに一部突出した状態で胴体１及び金属ブロック３により支持される。陽極８と金属ブロック３は電気的に接続されている。金属ブロック３は、例えばコバールのような熱伝導率の高い金属材料により形成されており、陽極８への給電体として、及び、胴体１と陽極８の熱吸収体として機能する。また金属ブロック３は、図２に示すように後端部（図１の左側端部）がピンＰで複数箇所（本実施形態では同心円上に３箇所）固定されており、胴体１に対して回転不能となっている。この金属ブロック３を介して、本反射鏡内蔵型ランプＬは光源装置のヒートシンク４０に装着される。
【００１１】
第１金属環４は、胴体１及び金属ブロック３の外径に対応させた内径を有しており、胴体１の外周及び金属ブロック３の連結部３ａの外周を覆って胴体１と金属ブロック３を固定する。この第１金属環４は、低抵抗の金属材料によって形成されており、金属ブロック３と共に陽極８への給電体として働く。
【００１２】
給電リング５は、胴体１の外径とほぼ等しい外径を有するリング形状をなし、同様に胴体１の外径とほぼ等しい外径を有するセラミックリング７を介して胴体１に当接している。給電リング５は、陰極９への給電体であって、金属材料により形成されている。この給電リング５の内周面には、円形の窓部材１１を保持するフランジ１０が嵌められている。より具体的にフランジ１０は、給電リング５の内周面に密嵌された筒上部１０ａと、筒状部外端から外方に延びる環状部１０ｂと、環状部外周から筒状部１０ａとは反対方向に延びた保持部１０ｃとを備え、この保持部１０ｃによって窓部材１１を環状部１０ｂに密接させた状態で保持している。フランジ１０の保持部１０ｃ及び環状部１０ｂの一部は、外方に露出している。窓部材１１は、可視光を透過させる透光性を有している。フランジ１０及び窓部材１１は、互いの密着性を良好に保てるように、熱膨張係数が近い材質で形成されていることが好ましい。本実施形態では、フランジ１０がコバール合金（ＦｅＮｉＣｏ）により形成され、窓部材１１はガラスにより形成されている。
【００１３】
第２金属環６は、胴体１、給電リング５及びセラミックリング７の外径に対応させた内径を有しており、上記金属ブロック３が固定された側とは反対側で胴体１、給電リング５及びセラミックリング７の外周を覆って、胴体１に給電リング５及びセラミックリング７を固定する。この第２金属環６は、低抵抗の金属材料によって形成されており、給電リング５と共に陰極９への給電体として働く。
【００１４】
上記窓部材１１がフランジ１０を介して給電リング５に密嵌されると、胴体１の他端部側に、反射面１ａを含む密封空間が形成される。この密封空間を、本実施形態では放電空間Ｓということにする。放電空間Ｓ内には、Ｘｅを主体とする発光物質（不活性ガス）が封入されており、一対の陽極８と陰極９が所定の間隔をあけて配置されている。本実施形態の陽極８と陰極９の間隔は約１〜２ｍｍ程度である。陽極８と陰極９は、ランプ点灯時に高温になるため、例えばタングステンなどの耐熱性に優れた金属材料で形成されている。陽極８は、上述したように反射面１ａから一部突出した状態で胴体１及び金属ブロック３に支持されている。一方、陰極９は、その軸線方向が陽極８の軸線方向に一致するように、導電性支持部材１２によって支持されている。導電性支持部材１２は、一端部が陰極９に接合され、他端部が給電リング５の内周面に接合されていて、陰極９と給電リング５とを電気的に接続する。この導電性支持部材１２は、給電リング５に接合された他端部でフランジ１０にも当接している。導電性支持部材１２は、例えば銅のような導電性に優れた金属材料により形成されている。
【００１５】
第１金属環４及び金属ブロック３を介して陽極８に、第２金属環６、給電リング５及び導電性支持部材１２を介して陰極９にそれぞれ電圧を印加すると、陰極９から陽極８に向かって飛び出した電子が放電空間Ｓ内の発光物質を励起させ、陽極８と陰極９の間に輝点が生じる。すなわち、本反射鏡内蔵型ランプＬが点灯する。陽極８と陰極９の間に生じた光は、反射面１ａによって反射され、放電空間Ｓから窓部材１１及び窓部材１１よりも外方へ射出される。本実施形態の反射面１ａで反射された光は、平行光として外方に射出される。反射鏡内蔵型ランプＬから射出される光が平行光であるか集光であるかは、放電空間Ｓ内に備える反射面１ａの形状の違いによる。
【００１６】
本反射鏡内蔵型ランプＬが点灯すると、陽極８及び陰極９の温度は約１０００℃近くまで上昇し、陽極８及び陰極９からの発熱により放電空間Ｓの温度も上昇する。このとき、金属ブロック３が上述したように胴体１と陽極８の熱吸収体として働き、陽極８及び放電空間Ｓ内の温度が過剰に上昇してしまうことを防止している。すなわち、陽極８の熱は金属ブロック３に吸収され、放電空間Ｓの熱は胴体１を介して金属ブロック３に吸収される。金属ブロック３に吸収された熱は、該金属ブロック３からヒートシンク４０へ放出される。一方、陰極９の熱は、導電性支持部材１２に伝わる。
【００１７】
上記構成の反射鏡内蔵型ランプＬでは、窓部材１１の外径φ１が第１金属環４の外径φ２よりも大きく、窓部材１１は給電リング５の外側に突設されている。この窓部材１１の外周を囲んで保持するフランジ１０（環状部１０ｂ及び保持部１０ｃ）は、窓部材１１の外径が第1金属環４や給電リング５の外径よりも小さい場合よりも、表面積が広くなり、さらに外方に露出する面積も増大することから、放熱性が向上する。陰極９で発生した熱は、該陰極９に接合されている導電性支持部材１２から給電リング５やフランジ１０に伝わりつつ放電空間Ｓへ放出され、給電リング５やフランジ１０に伝わるまでの間に低減されていく。そして、フランジ１０に伝えられた熱は、該フランジ１０の筒状部１０ａ、環状部１０ｂ及び保持部１０ｃを伝わる過程で低減され、さらに露出している環状部１０ｂ及び保持部１０ｃから外方に放出される。よって、フランジ１０と窓部材１１の密着部分が過度に熱せられずに済む。
【００１８】
また上記窓部材１１のフランジ１０に密着している部分は、給電リング５の内径φ３よりも径が大きい領域であり、反射面１ａで反射された光の射出経路上に位置していない。すなわち、本反射鏡内蔵型ランプＬからの出射光が当たらない。よって、フランジ１０と窓部材１１の密着部分では、光照射による窓部材１１の温度上昇も抑制される。
【００１９】
以上により、フランジ１０と窓部材１１の密着部分が過度に高温とならずに済むので、フランジ１０と窓部材１１の熱膨張による変形量はほぼ同等となり、フランジ１０と窓部材１１との密着性を良好に保つことができる。
【００２０】
本実施形態では、複数の導電性支持部材１２で陰極９を支持しているが、導電性支持部材１２は１つであってもよい。また導電性支持部材１２を複数備える場合には、隣り合う導電性支持部材１２の間隔が等間隔であっても等間隔でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第１実施形態の反射鏡内蔵型ランプの主要構造を示す断面図である。
【図２】同反射鏡内蔵型ランプの金属ブロックを後端から見て示す平面図である。
【図３】同反射鏡内蔵型ランプの導電性支持部材の平面形状を示す平面図である。
【図４】従来の反射鏡内蔵型ランプの主要構造を示す断面図である。
【図５】図４に示す反射鏡内蔵型ランプの平面形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１     胴体
１ａ   反射面
２     スペーサ
３     金属ブロック
４     第１金属環
５     給電リング
６     第２金属環
７     セラミックリング
８     陽極
９     陰極
１０   フランジ
１０ａ 筒状部
１０ｂ 環状部
１０ｃ 保持部
１１   窓部材
１２   導電性支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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