(57)【要約】【課題】反射面と放電空間とが形成された絶縁部材からなる本体と、その前面開口に設けられ放電空間を密閉する透光性の窓部材とからなり、前記放電空間内には一対の陰極と陽極とが対向配置されるとともに、前記陰極は、前記反射面の開口部に配置された給電リングに等角状に接続された複数本の導電性の陰極支持脚に支持されてなるショートアーク型放電ランプにおいて、陰極支持脚が熱膨張しても、陰極に位置づれが生じたり、離脱したりすることがないような構造を提供することである。【解決手段】前記陰極支持脚は、前記給電リングの半径方向に延びる本体部と、該本体部の前記陰極に接合される先端部とからなり、該先端部は前記陰極の外周に沿った円弧形状であり、前記本体部の長手方向と、該長手方向と前記陰極外周との交点における接線と、の間に角度を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2016035886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に窪みが形成されて前面が開口し、反射面と放電空間とが形成された絶縁部材からなる本体と、
前記前面開口に設けられ放電空間を密閉する透光性の窓部材と、
前記放電空間内に対向配置された一対の陰極と陽極とからなり、
前記陰極は、前記反射面の開口部に配置された給電リングに等角状に接続された複数本の導電性の陰極支持脚に支持されてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陰極支持脚は、前記給電リングの半径方向に延びる本体部と、該本体部の前記陰極に接合される先端部とからなり、該先端部は前記陰極の外周に沿った円弧形状であり、
前記本体部の長手方向と、該長手方向と前記陰極外周との交点における接線と、の間に角度を設けたことを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記陰極支持脚の本体部の長手方向が、前記陰極の中心に向かっていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
前記陰極支持脚の本体部の前記給電リングへの接続部が、前記陰極の中心に向かっていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項４】
前記陰極支持脚の本体部に屈曲させた応力緩和部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ショートアーク型放電ランプに関し、特に、内視鏡用光源やプロジェクタ光源に用いられるセラミックキセノンランプなどのショートアーク型放電ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、内視鏡用光源などの光ファイバーを通して照明する分野においては、放電容器と反射鏡を兼ねた不透光性セラミックスからなる本体内に一対の電極を対向配置し、本体の前方の光取り出し開口に窓部材を設けた構造のショートアーク型放電ランプが用いられている。この種のショートアーク型放電ランプは、極めて頑丈で取り扱いやすく、また安全性が高いので前述した分野で多用されている。
【０００３】
特開２００８−１６３８９号公報（特許文献１）に、上記技術分野に使用される従来のショートアーク型放電ランプが開示されていて、図４にその概略構造が示されている。
図４（Ａ）に示すように、このショートアーク型放電ランプ１は、本体２が円柱状の絶縁部材から構成され、該本体２は前方に向けて開口する窪み３を有し、該窪み３は反射面４を有する凹状の放電空間５として機能し、その前面開口６から光が出射される。
前記本体２の前面開口６側の端面７には、絶縁を保持するためのセラミックリング８と、後述する陰極に電力を供給するための給電リング９が重ねて配置されている。
さらにその上に重ねてフランジ保持リング１０とフランジ１１が配置されていて、該フランジ１１の内周面にはサファイアからなる透明な窓部材１２が保持されている。
図４（Ｂ）に示すように、前記給電リング９に導電性の陰極支持脚１３が固着され、この陰極支持脚１３により陰極１４が支持されており、前記給電リング９から該陰極支持脚１３を介して陰極１４に給電される。一方、前記本体２には陽極１５が貫通配置されていて、陰極１４と陽極１５は放電空間５内で対向配置されている。
【０００４】
このように、陰極１４は、ランプ本体２の前面開口６に固定されたリング状の給電リング９に接続された導電性の陰極支持脚１３によって支持されているが、従来は、この陰極支持脚１３は、その一端１３ｘを給電リング９に１２０゜の等間隔で固定された３本からなり、固定端部１３ｘから給電リング９の中心方向に延びて、陰極１４の円周に接線方向に当接し、先端１３ｙを円弧状とされていて、この円弧状先端部１３ｙを陰極１４にロウ付けにより固定するという手法が用いられていた。
【０００５】
しかして、この種のランプの電極は、点灯時にはきわめて高温になって、陰極支持脚１３との接合部は１０００℃程度になり、ロウ材の融点に近くなる。
図５（Ａ）に示すように、ランプが点灯と消灯を繰り返すので、陰極支持脚１３は熱膨張・収縮して、陰極１４の接線方向に伸縮が繰り返され、陰極１４を軸周りに回転させようとする力が作用する。
図５（Ｂ）に示すように、陰極支持脚１３の伸縮が繰り返されると、ロウ材２０が融点近くになっていることもあって、陰極１４と陰極支持脚１３との間に、特に、接線方向に離間する端部において応力が集中し、この部分から亀裂が発生してしまい、陰極１４が位置ずれを起こし、更には亀裂がロウ材２０の全体に及んで陰極支持脚１３が離脱してしまうという問題があった。
【０００６】
このような熱的影響を緩和するための技術が、特公昭５４−０３７４３６号公報（特許文献２）、特開平０９−１６１７２７号公報（特許文献３）、特開平１１−１６２４０８号公報（特許文献４）などに開示されている。
特許文献２の図１Ａには、熱応力を緩和するために、陽極の支持体をうず巻き状に曲げたものが示されている。しかし、この文献のものも、支持体は陽極の外周の接線方向に接合されたものであって、上記と特許文献１と同様に、支持体は熱膨張により陽極の接線方向に伸長し、陽極を回転させる方向に力が働くことは同じである。
【０００７】
また、特許文献３では、陰極の支持を一本の支持部材で支持することで熱応力を緩和しようとするものであるが、一本の支持部材であるがために機械的構造が弱い。また、点灯時に支持部材が伸長して、陰極と陽極の相対位置が変化してしまい、反射鏡の焦点と輝点との位置が変化することになり、照度に影響を与えるため、実用的ではない。
【０００８】
更には、特許文献４では、一本の支持部材を給電部材間に跨るように設け、一端を固定し、他端を遊嵌するものであって、点灯時の伸びを他端側の遊嵌部で逃がすことにより熱応力を緩和するものである。しかし、この構造では、前記特許文献３と同様に、支持部材の伸長によって陰極の位置ずれが生じて陽極との相対位置がずれてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１６３８９号公報
【特許文献２】特公昭５４−０３７４３６号公報
【特許文献３】特開平０９−１６１７２７号公報
【特許文献４】特開平１１−１６２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、反射面と放電空間とが形成された本体と、その前面開口に設けられ放電空間を密閉する透光性の窓部材とからなり、前記放電空間内には一対の陰極と陽極とが対向配置されるとともに、希ガスが封入されてなるショートアーク型放電ランプにおいて、陰極支持脚に支持された陰極が、ランプ点灯・消灯に伴う温度変化によっても位置ずれを起こすことなく、更には、離脱してしまうことのないような構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明に係るショートアーク型放電ランプは、陰極支持脚が、給電リングの半径方向に延びる本体部と、該本体部の陰極に接合される先端部とからなり、該先端部は前記陰極の外周に沿った円弧形状であり、前記本体部の長手方向と、該長手方向と前記陰極外周との交点における接線と、の間に角度を設けたことを特徴とする。
また、陰極支持脚の本体部の長手方向が、前記陰極の中心に向かっていることを特徴とする。
また、前記陰極支持脚の本体部の前記給電リングへの接続部が、前記陰極の中心に向かっていることを特徴とする。
また、前記陰極支持脚の本体部に屈曲させた応力緩和部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のショートアーク型放電ランプによれば、ランプ点灯時に、陰極支持脚が伸長しても、その伸長による応力は、陰極中心に向かう半径方向分力と陰極外周の接線方向に向かう周方向分力に分解されるので、陰極を軸周りに回そうとする力、即ち周方向分力が小さくなり、陰極の位置ずれや、ロウ材接合部を剥離して陰極が離脱したりすることが防止される。
特に、陰極支持脚の本体部が陰極中心に向かうように構成することで、陰極を回そうとする力は殆ど零となり、殆どロウ材に無理な力がかかることがなくなる。
また、陰極支持脚の本体部に応力緩和部を形成することにより、伸長による応力がこの応力緩和部で吸収・緩和されて、陰極との接合部にかかる応力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの正面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】本発明の他の実施例の正面図（Ａ）、要部拡大図（Ｂ）。
【図４】従来のショートアーク型放電ランプの断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）。
【図５】従来例の不具合を説明する説明図（Ａ）、拡大図（Ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の断面図であり、図２は、その部分拡大図である。
図において、ショートアーク型放電ランプ１における陰極支持脚１３は、陰極給電リング９に等角状に複数本、典型的には３本接続されていて、その本体部１３ａが、それぞれ陰極１４の方向に向かって給電リング９の半径方向に伸びている。陰極支持脚１３が３本の場合、１２０°の間隔で支持されている。
そして、陰極支持脚１３の給電リング９との接続部１３ｂは、陰極１４の中心Ｏに向かっていることが望ましい。こうすることで、陰極支持脚１３が熱膨張するときも、その伸長力は陰極１４の中心Ｏに向かうように作用する。
一方、陰極支持脚１３の先端部１３ｃは前記陰極１４の外周に沿った円弧形状であり、陰極１４の外周にロウ材により接合されている。
【００１５】
図２に示すように、陰極支持脚１３の本体部１３ａは、その長手方向Ｘと、該長手方向Ｘと前記陰極１４の外周との交点Ｙにおける接線Ｚとの間に所定の角度αが設けられている。この角度は、通常は０°超から９０°以下で設定される。なお付言すれば、図４に示す従来例は、α＝０°の場合に相当する。
【００１６】
図２において、陰極支持脚１３が熱膨張により伸びようとしたとき、その長手方向には力Ｆが働く。そして、この力Ｆは、陰極１４の中心方向に向かう半径方向分力Ｆ１と、接線方向に向かう周方向分力Ｆ２とに分解される。
これら三者の関係は以下のようになる。
Ｆ１＝Ｆ・ｓｉｎα
Ｆ２＝Ｆ・ｃｏｓα
このように、陰極支持脚１３から陰極１４に作用する力Ｆは、半径方向分力Ｆ１と周方向分力Ｆ２とに分解されるので、このうち、陰極１４を回そうとする力は周方向分力Ｆ２になり、力Ｆとの対比で大きく減衰・緩和されることになる。
【００１７】
ここで、陰極１４を回そうとする周方向分力Ｆ２は、少なくとも半径方向分力Ｆ１よりも小さいことが好ましく、即ち、Ｆ１≧Ｆ２である範囲が好適であって、その場合、４５°≦α≦９０°の範囲が好ましい。
このうち、特に、α＝９０°の場合が最も好ましく、その場合、陰極１４を回そうとする周方向分力Ｆ２は理論上０となる。
なお、陰極支持脚１３の本体部１３ａの長手方向Ｘと、陰極１４との交点Ｙにおける接線Ｚとのなす角度αは、通常は９０°以下とする、と説明したが、９０°以上であってもよいことは容易に理解しうる。ただその場合、陰極支持脚１３の本体部１３ａと先端部１３ｃとの曲げ量が大きくなって、作業上で困難を伴い、周方向分力Ｆ２の極小化という効果に特別優位な差が出るわけではない。そのため、通常は、α≦９０°としたものである。
【００１８】
図３に他の実施例が示されていて、この実施例では、陰極支持脚１３の本体部１３ａが、その中間位置において屈曲していて、応力緩和部１３ｄを構成している。
こうすることで、陰極支持脚１３が熱膨張しても、図３（Ｂ）に示すように、本体部１３ａが変形して、陰極１４に作用する力を緩和している。
この場合も、陰極支持脚１３と給電リング９との接続部１３ｂは、陰極１４の中心に向かうように形成されている。
【００１９】
以上説明したように、本発明に係るショートアーク型放電ランプは、複数本設けられた陰極支持脚が、半径方向の本体部と、陰極に接合される円弧状先端部とからなり、前記本体部の長手方向と、該長手方向と前記陰極外周との交点における接線と、の間に角度を設けたことにより、熱膨張により本体部が伸長しても、陰極に働く力は、半径方向分力と、周方向分力とに分解され、陰極を回そうとする力である周方向分力が極小化されて、ロウ材に働く応力を緩和でき、陰極の位置ずれや離脱が発生することがないという効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００２０】
１        ショートアーク型放電ランプ
２        本体
３        窪み
４        反射面
５        放電空間
６        前面開口
７        端面
８        セラミックリング
９        給電リング
１０      フランジ保持リング
１１      フランジ
１２      窓部材
１３      陰極支持脚
１３ａ    本体部
１３ｂ    接続部
１３ｃ    先端部
１３ｄ    応力緩和部
１４      陰極
１５      陽極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016035886.tif 000006
【図５】
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