JP2013093257A - Discharge lamp device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はショートアーク型放電ランプを有する放電ランプ装置に関し、特に、ランプ点灯時にアークが横飛びして発光管に衝突することを防止した放電ランプ装置に関わるものである。 The present invention relates to a discharge lamp apparatus having a short arc type discharge lamp, and more particularly to a discharge lamp apparatus that prevents an arc from jumping sideways and colliding with an arc tube when the lamp is turned on.
半導体、液晶、プリント基板などのフォトリソグラフィ工程などに使用されるショートアーク型放電ランプや、映写機用の光源として使用されるキセノンが封入されたショートアーク型放電ランプでは、長時間点灯の末、点灯寿命が末期に近づくと、点灯初期と比べて陰極先端の形状が変形し、該陰極先端の電場が変化して放電開始位置が変動する。また陰極先端に含有された電子放射物質であるトリウムは点灯寿命が末期になると著しく減少してきて、その仕事関数が増加する。これらに起因して、特に寿命末期の場合に、始動時のアーク放電の形状が安定せず、電極先端以外の部分から放電が発生することがある。
このような不安定なアーク放電は、放電の形状が大きく湾曲しやすく、場合によっては発光管内面に高温の放電プラズマが接触し、発光管に残留応力を発生させてしまう。その結果、発光管形状が著しく変形して破壊に至ることがあった。このような不安定なアーク放電は、アークの横飛びと称されている（以下、本現象を横飛びと称する）。
For short arc discharge lamps used in photolithography processes such as semiconductors, liquid crystals, and printed circuit boards, and short arc discharge lamps that contain xenon used as a light source for projectors As the lifetime approaches the end, the shape of the cathode tip is deformed compared to the beginning of lighting, and the electric field at the cathode tip changes to change the discharge start position. In addition, thorium, which is an electron emitting material contained in the tip of the cathode, significantly decreases at the end of the lighting life, and its work function increases. Due to these reasons, particularly at the end of life, the shape of arc discharge at the start is not stable, and discharge may occur from a portion other than the tip of the electrode.
In such unstable arc discharge, the shape of the discharge tends to be greatly curved, and in some cases, high-temperature discharge plasma comes into contact with the inner surface of the arc tube, and residual stress is generated in the arc tube. As a result, the arc tube shape may be significantly deformed and destroyed. Such an unstable arc discharge is referred to as an arc jump (hereinafter, this phenomenon is referred to as a jump).
従来から、放電ランプのこのようなアーク横飛びについての対処方法が検討されており、例えば特開２００５−２５１４７１号公報（特許文献１）には、放電が開始される陰極先端付近に溝を形成して該溝近傍の電場強度を高め、放電発生位置を安定させることにより、放電形状を制御する技術が提案されている。しかしながら、この従来技術では、横飛びを抑えることはできるが、陰極先端の動作温度を過剰に上昇させ、点灯寿命を悪化させてしまう可能性が高まる。 Conventionally, a method for dealing with such arc jumping of a discharge lamp has been studied. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-251471 (Patent Document 1) forms a groove near the tip of a cathode where discharge starts. Thus, a technique for controlling the discharge shape by increasing the electric field strength in the vicinity of the groove and stabilizing the discharge generation position has been proposed. However, with this prior art, it is possible to suppress side jumping, but there is a high possibility that the operating temperature of the cathode tip will be excessively increased and the lighting life will be deteriorated.
そこで、最近では、アークの横飛び発生時は放電ランプの動作電圧が時間的にかなり不安定となることに着目し、電源もしくは点灯装置のランプ電圧を検出して、電圧が所定値以上に不安定となった場合にインターロックを作動させてランプを消灯する対処方法（以下、インターロック機構と称す）が一般的に行われている。例えば特開２００８−１１２６９６号公報（特許文献２）に記載の点灯装置は、ランプに印加する電圧を検知する電圧検出部と電流を検知する電流検出部を設け、各検出部の検出値の変化からランプの横飛びによる異常点灯を判断する異常判断部を備えることが記載されている。
この従来技術によれば、アークの横飛び発生時には、アークスポット位置が変動してランプ電圧の時間的変動が大きくなり、かつ定常点灯時よりもアークの経路が長くなることでランプ電圧が高くなる。そこでアークの横飛びが発生した場合、ランプ電圧の時間的変動や電圧値の上昇からアークの横飛びを検知し、インターロックを作動させてランプの点灯を停止させているものである。
Therefore, recently, it has been noted that the operating voltage of the discharge lamp becomes considerably unstable in time when an arc jump occurs, and the lamp voltage of the power supply or lighting device is detected, so that the voltage does not exceed a predetermined value. In general, a countermeasure (hereinafter referred to as an interlock mechanism) in which the lamp is turned off by operating an interlock when it becomes stable is used. For example, a lighting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-112696 (Patent Document 2) includes a voltage detection unit that detects a voltage applied to a lamp and a current detection unit that detects a current, and changes in detection values of the detection units. It is described that an abnormality determination unit that determines abnormal lighting due to a lateral jump of a lamp is provided.
According to this conventional technique, when an arc jump occurs, the position of the arc spot fluctuates to increase the temporal fluctuation of the lamp voltage, and the arc voltage becomes longer by making the arc path longer than that during steady lighting. . Thus, when an arc jump occurs, the arc jump is detected from the temporal variation of the lamp voltage or the voltage value rise, and the interlock is activated to stop the lamp from lighting.
ところで、アークの横飛びによる不具合は、発光管内面にアークが接触することで発光管の残留応力の発生や熱による変形、破壊が起こることである。つまり、発光管内面にアークが接触しない程度であれば、アークの横飛びが放電ランプの特性を悪化させることはない。また点灯初期に一時的に発生したアークの横飛びは、放電ランプの点灯がしばらく続いて陰極先端の温度が上昇し、十分な熱電子がアークプラズマに供給される状態となって放電が安定化することにより自然に解消して、それ以後は発生することがない。
しかしながら、上記従来技術においては、インターロック機構は、アークの横飛びがあった場合にこれを検知してランプを消灯するものであって、前記アークの横飛びが発光管に衝突したか否かを検出するものではなく、そのために、前記インターロック機構は、横飛びが発生するたびに頻繁に作動してしまい、設備使用者に時間的損失を与えるだけでなく、ランプの点滅回数が必要以上に増加して、かえって寿命特性の悪化を招いてしまうという問題があった。
By the way, the problem due to the horizontal jump of the arc is that the arc contacts the inner surface of the arc tube so that the residual stress of the arc tube or the deformation and breakage due to heat occur. That is, as long as the arc does not contact the inner surface of the arc tube, the side jump of the arc does not deteriorate the characteristics of the discharge lamp. In addition, the arc jump that occurred temporarily at the beginning of the lighting, the discharge lamp was turned on for a while, the temperature at the cathode tip increased, and sufficient hot electrons were supplied to the arc plasma to stabilize the discharge. By doing so, it resolves naturally and does not occur after that.
However, in the above-described prior art, the interlock mechanism detects the occurrence of a horizontal jump of the arc and turns off the lamp, and whether or not the horizontal jump of the arc collides with the arc tube. Therefore, the interlock mechanism operates frequently each time a side jump occurs, not only causing a time loss to the equipment user, but also the number of times the lamp blinks more than necessary. However, there is a problem that the life characteristics are deteriorated.
また、上述の点を勘案して、アークの横飛びが発光管内面に接触した場合に正確にインターロックが駆動するようにするためには、インターロック機構の駆動条件を仔細に設定することが必要になる。つまりランプ点灯時の電圧値、電圧変動値をモニターし、アークが発光管内面に接触する際の閾値を定める必要がある。
しかしながら、横飛びの発生は極めてランダムな事象であり電極形状や発光管形状によっても閾値は刻々変化するため、またアークが発光管に接触しても電圧値に直接の影響がないために、インターロック機構の電圧値、電圧変動値をモニターしても、アークが発光管に接触したかどうかを判断し制御することは至極困難である。
In addition, in consideration of the above points, in order to accurately drive the interlock when the arc jumps on the inner surface of the arc tube, it is possible to precisely set the driving condition of the interlock mechanism. I need it. That is, it is necessary to monitor the voltage value and the voltage fluctuation value when the lamp is lit and to determine a threshold value when the arc contacts the inner surface of the arc tube.
However, the occurrence of side jump is a very random event, and the threshold value changes every moment depending on the electrode shape and arc tube shape, and even if the arc contacts the arc tube, there is no direct effect on the voltage value. Even if the voltage value and voltage fluctuation value of the lock mechanism are monitored, it is extremely difficult to determine and control whether or not the arc has contacted the arc tube.
この発明が解決しようとする課題は、発光管内に配置された一対の電極を有する放電ランプと、該放電ランプに電力を供給する電源装置と、該電源装置を制御する制御装置と、よりなる放電ランプ装置において、ランプ点灯始動時にアークの横飛びが発生して、該横とびが発光管に衝突することを、前述の電圧変動に基づくインターロック機構とは異なる指標によって的確に検知することができて、放電ランプの破損を防止することのできる放電ランプ装置を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is a discharge lamp comprising a discharge lamp having a pair of electrodes arranged in an arc tube, a power supply device that supplies power to the discharge lamp, and a control device that controls the power supply device. In the lamp device, it is possible to accurately detect the occurrence of a horizontal jump of the arc at the start of lamp lighting, and the horizontal jump colliding with the arc tube, using an index different from the interlock mechanism based on the voltage fluctuation described above. An object of the present invention is to provide a discharge lamp device capable of preventing the discharge lamp from being damaged.
上記課題を解決するために、この発明に係る放電ランプ装置では、放電ランプが収納されたランプハウス内の音声を集音する集音機器と、該集音機器からの音声信号を解析するスペクトルアナライザ装置とを備え、前記制御装置は、前記スペクトルアナライザ装置からの音声解析結果に基づいて、ランプ点灯時に発光管から発生する異常音を検知した場合に、前記電源装置による放電ランプへの電力の供給を停止させることを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記スペクトルアナライザ装置から音声解析結果として出力される音声スペクトル情報が入力され、該音声スペクトル情報に、特定の振動数成分の急峻な音量変化が含まれていた場合に、前記異常音を検知したと判断し、放電ランプへの電力の供給を停止させることを特徴とする。
また、前記振動数の急激な音量変化は、点灯時の前記放電ランプより発生する音の振動数成分と、消灯時もしくは正常点灯時の前記ランプハウス内の音の振動数成分とを比較して、その変動値からから判断されることを特徴とする。
また、前記異常音の検知は、点灯始動から所定の時間経過後から行われることを特徴とする。
また、前記異常音の検知は、点灯始動から所定の時間経過後に停止することを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the discharge lamp device according to the present invention, a sound collecting device for collecting sound in a lamp house in which the discharge lamp is housed, and a spectrum analyzer for analyzing sound signals from the sound collecting device And the control device supplies power to the discharge lamp by the power supply device when detecting an abnormal sound generated from the arc tube when the lamp is lit based on a voice analysis result from the spectrum analyzer device. It is characterized by stopping.
Further, the control device, when the audio spectrum information output as the audio analysis result from the spectrum analyzer device is input, and when the audio spectrum information includes a sharp volume change of a specific frequency component, It is determined that the abnormal sound has been detected, and the supply of power to the discharge lamp is stopped.
In addition, the sudden change in the volume of the frequency is obtained by comparing the frequency component of the sound generated from the discharge lamp during lighting with the frequency component of the sound in the lamp house during non-lighting or normal lighting. It is determined from the variation value.
The abnormal sound is detected after a predetermined time has elapsed since the start of lighting.
The abnormal sound detection is stopped after a predetermined time has elapsed since the start of lighting.
この発明によれば、放電ランプの点灯時に放電ランプおよびその周辺から発する音を集音してこれを分析し、アークが横飛びして発光管に衝突する際に発生する異常音を検出した際に、放電ランプへの電力供給を停止して消灯するようにしたので、アークの横飛びが発光管に衝突したことを的確に検知でき、不必要なランプ消灯を避けつつ、ランプ破損という不具合を回避できるものである。 According to the present invention, when the discharge lamp is turned on, the sound emitted from the discharge lamp and its surroundings is collected and analyzed, and when the abnormal sound generated when the arc jumps sideways and collides with the arc tube is detected. In addition, since the power supply to the discharge lamp is stopped and the lamp is turned off, it is possible to accurately detect that the arc has collided with the arc tube, avoiding unnecessary lamp extinction, and causing the problem of lamp breakage. It can be avoided.
本発明の説明に先立ち、先ず、放電ランプにおけるアークの横飛びによる異常音の発生の概念を、図５により説明する。
図５において、放電ランプ１は、発光管１１内に陰極１２と陽極１３とが対向配置されている。該放電ランプ１においては、特に、点灯始動時において陰極１１から陽極１２に向かうアークＡが、正確に陰極１１と陽極１２間で直線的に発生せずに、しばしばループ状に横飛びとなって発生することがある。
この横飛びが大きくて、発光管１１に衝突すると、アークＡによる打撃音Ｓが発生し、これが異常音となる。
Prior to the description of the present invention, the concept of the generation of abnormal noise due to the arc jumping in the discharge lamp will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the
When this side jump is large and collides with the
この放電ランプの異常音は、アーク放電Ａが発光管内壁に衝突した際に、局所的に発光管１１が振動して発生するものである。つまり異常音は発光管振動と同等の振動数から成り、異常音発生時の音声スペクトルは発光管振動領域にピーク状の強度変化を有すると考えられる。そのため、音声のスペクトルのうち発光管振動領域の強度変化を観察することで、異常音の発生有無を判断することができる。しかし発光管の振動領域は、発光管のサイズや形状、材質によって適宜異なるため、異常音の検知判断には予め発光管振動数を調べておく必要がある。
This abnormal sound of the discharge lamp is generated when the
そこで、本発明の放電ランプ装置を実施する上では、発光管の振動数領域を予め特定しておく必要がある。
本発明の発明者は、この発光管の振動数領域を特定する手段として、発光管外面を叩いた際の打音スペクトルを測定する方法を採用した。
つまり、発光管外面をゴム製のハンマーで叩いた際の打音は、発光管に固有の振動数で発生し、打音のスペクトルは特定の振動数領域にピーク状の強度変化を持つ。例えば、５ｋＷ級の露光用放電ランプの打音スペクトルは、図６に示すようなスペクトルとなる。当該ランプでは、７４００Ｈｚおよび１２０００Ｈｚ付近に打音に起因したピーク状のスペクトルが観測されている。
また、発光管の叩き方によっては±２００Ｈｚ程度のピークシフト（ピーク変動）が観測された。そこで、７４００±２００Ｈｚおよび１２０００±２００Ｈｚの領域をそれぞれ発光管の振動数領域と定めた。
Therefore, when implementing the discharge lamp device of the present invention, it is necessary to specify the frequency region of the arc tube in advance.
The inventor of the present invention has adopted a method of measuring a sound emission spectrum when the outer surface of the arc tube is hit as means for specifying the frequency region of the arc tube.
That is, the hitting sound when the outer surface of the arc tube is hit with a rubber hammer is generated at a frequency unique to the arc tube, and the spectrum of the hitting sound has a peak intensity change in a specific frequency region. For example, the sound emission spectrum of an exposure discharge lamp of 5 kW class is a spectrum as shown in FIG. In the lamp, peak-like spectra due to the hitting sound are observed around 7400 Hz and 12000 Hz.
Further, a peak shift (peak fluctuation) of about ± 200 Hz was observed depending on how the arc tube was struck. Therefore, the regions of 7400 ± 200 Hz and 12000 ± 200 Hz are determined as the frequency regions of the arc tube, respectively.
そして、放電ランプにおけるアーク横とびによる発光管衝突音は、この発光管の振動数領域と同等の振動数からなるので、本発明においては、放電ランプでの該発光管振動数領域を特定して、これとの比較においてランプからの異常音として検知するものである。 Since the arc tube impact sound due to the arc jump in the discharge lamp has a frequency equivalent to the frequency region of the arc tube, in the present invention, the arc tube frequency region in the discharge lamp is specified. In comparison with this, it is detected as an abnormal sound from the lamp.
本発明の具体的な実施例を図１に基づいて説明する。
放電ランプ１は、ランプハウス２内に収納されており、ランプハウス２外に設置された電源装置３により、電力が供給されて点灯する。
前記ランプハウス２内には集音機器４が設置されており、該集音機器４はスペクトルアナライザ装置５に接続されている。
このスペクトルアナライザ装置５は制御装置６に接続され、該制御装置６は前記電源装置３に接続されている。
上記構成において、集音機器４によってランプハウス２内で発生する放電ランプ１およびその周辺機器からの音を集音して、スペクトルアナライザ装置５に音声信号として送る。
A specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
A sound collecting device 4 is installed in the
The spectrum analyzer device 5 is connected to a
In the above configuration, sound from the
スペクトルアナライザ装置５では、集音機器４からの音声信号を振動数ごとに解析して、その音声解析結果として、当該音声信号の各振動数成分とその出力強度を示す音声スペクトル情報を後続する制御装置６に出力する。
当該制御装置６には、ランプ消灯時もしくは正常点灯時のランプハウス２内の音の音声スペクトルデータが予めインプットされていて、これをバックグラウンドとして、ランプ点灯時の前記スペクトルアナライザ装置５からの音声スペクトル情報と比較する。
その比較手段としては、例えば、両データの差分によるものがあげられ、該制御装置６で、前記２つの音声スペクトルデータが差分処理される。これにより、発光管振動数領域のスペクトルの出力強度の変動を算出する。
The spectrum analyzer device 5 analyzes the sound signal from the sound collecting device 4 for each frequency, and as a result of the sound analysis, performs subsequent control of the sound spectrum information indicating each frequency component of the sound signal and its output intensity. Output to
The
As the comparison means, for example, there is one based on the difference between the two data, and the
前記制御装置６において、発光管振動数領域のスペクトル強度の絶対値の変動値を算出して、許容値以上の変動があった場合は異常音が発生したと擬制し、電源装置３に停止信号が送られて放電ランプ１が速やかに消灯される。一方、変動値が許容値以内である場合には、放電ランプ１は継続点灯される。
また、制御装置６による異常音の判断手段として、発光管振動数領域におけるスペクトル強度の積算値を算出し、ランプ消灯時もしくは正常点灯時と、ランプ点灯後の積算値の変化量から、異常音の発生有無の判断することもできる。
いずれも場合にも、許容範囲としてランプ点灯後の変動値が、例えば、消灯時もしくは正常点灯時よりも５０％以上増加した場合に放電ランプを消灯するように制御装置６をプログラムすることができる。なお、この許容値として５０％という値は、周囲の環境の雑音の大きさを目安として状況に応じた設定値としてかまわない。
The
Further, as a means for judging abnormal sound by the
In any case, the
上記構成における作用を図２に基づいて説明する。
（１）放電ランプ点灯開始によってプログラムが実行開始される。
（２）ランプ点灯後３秒間は待機する。
（３）３秒経過後に、ランプハウス２内の音声を集音機器４で検知する。
この音声の検知をランプ点灯開始から３秒程度経過後に行うとしたのは、ランプ点灯直後には放電ランプ１のイグナイタ（不図示）が作動して大きな音が発生するため、ランプ点灯時の正確な計測が妨げられるからである。
（４）集音機器４で検知した音の音声信号はスペクトルアナライザ装置５へ入力される。該スペクトルアナライザ装置５では、集音機器４から入力された音声信号を振動数成分ごとに解析し、当該音声信号の各振動数成分とその出力強度を示す音声スペクトル情報を音声分析結果として出力する。
（５）スペクトルアナライザ装置５から出力された音声スペクトル情報（データＢ）は制御装置６に入力される。この制御装置６には消灯時もしくは正常点灯時のランプハウス２内の環境音に基づく音声スペクトル情報（データＡ）が予めインプットされており、これをバックグランドとして、データＢとデータＡが比較処理される。
The operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
(1) Execution of the program starts when the discharge lamp is turned on.
(2) Wait for 3 seconds after the lamp is lit.
(3) After 3 seconds, the sound in the
The reason for detecting this sound after about 3 seconds from the start of lighting of the lamp is that an igniter (not shown) of the
(4) The sound signal of the sound detected by the sound collection device 4 is input to the spectrum analyzer device 5. The spectrum analyzer 5 analyzes the sound signal input from the sound collecting device 4 for each frequency component, and outputs sound spectrum information indicating each frequency component of the sound signal and its output intensity as a sound analysis result. .
(5) The voice spectrum information (data B) output from the spectrum analyzer device 5 is input to the
（６）次いで、発光管振動数領域のスペクトル強度の変動値を算出し、許容値以上の変動があった場合は異常音が発生したと擬制し、放電ランプを速やかに消灯するよう電源装置３に停止信号が送られる。許容値以上の変動がない場合、ランプは継続点灯される。
（７）この制御プログラムによる異常音の検知動作は、放電ランプの点灯開始から５分間程度継続して行われ、この間異常音を検知しない限りはランプ点灯が継続される。
ランプ点灯から５分間経過すると、この制御プログラムは停止されて、ランプ点灯が継続される。これは、アークの横跳びは、点灯開始直後の陰極温度が十分に上昇しないときに発生するものであって、５分間程度の継続点灯によって陰極温度が十分に上昇するとアークが安定し、それ以後はアークの横飛びが発生することがないからである。
このアークの横飛び終息までの時間はランプ品種、各部の形状や点灯条件などによっても変化する場合があるため、プログラム上で検知の終息時間を任意に設定し、横飛びの影響が消失する時間帯にプログラムおよび音の測定系を停止させ余分な電力消費を抑制するものである。
(6) Next, the fluctuation value of the spectrum intensity in the arc tube frequency region is calculated, and if there is a fluctuation exceeding the allowable value, it is assumed that an abnormal sound has occurred, and the
(7) The abnormal sound detection operation by this control program is continuously performed for about 5 minutes from the start of lighting of the discharge lamp, and the lamp lighting is continued unless an abnormal sound is detected during this time.
When 5 minutes have elapsed from the lamp lighting, this control program is stopped and the lamp lighting is continued. This is because the side jump of the arc occurs when the cathode temperature does not rise sufficiently immediately after the start of lighting. When the cathode temperature rises sufficiently by continuous lighting for about 5 minutes, the arc becomes stable, and thereafter This is because no arc jump occurs.
Since the time until the end of the arc jumps may vary depending on the lamp type, shape of each part, lighting conditions, etc., set the detection end time arbitrarily in the program, and the time when the influence of the side jump disappears. The program and sound measurement system are stopped in the belt to suppress excessive power consumption.
なお、前記制御装置においては、前記両音声データを比較処理してスペクトル出力強度の変動を算出するとしたが、その比較処理としては、両データの差分を求めて変動値としてもよいし、比率を求めて変動値としてもよい。 In the control device, the two audio data are compared to calculate the fluctuation of the spectrum output intensity. However, as the comparison process, the difference between the two data may be obtained and used as a fluctuation value, or the ratio may be calculated. It may be obtained as a variation value.
本発明の効果を実証するための動作実験を行った。
実験は５ｋＷの露光用放電ランプを用いて動作実験を行った。本発明の効果を観察するため、バッファガスとして封入ガスにＸｅを用いて圧力を通常の１．０気圧前後から０．１気圧まで低下させ、横飛びが発生しやすい状態とした放電ランプを用いて、点灯動作実験を行った。始動時の電流は７０Ａとし、通常の動作電力よりも低い３．５ｋＷ入力で点灯した。また、実験から、ランプの放電状態は、陰極に変形があって横飛びが発生しやすい状態下でも３〜７分程度で安定することが分かったため、制御装置の制御プログラムを７分で停止させるよう設定した。
比較例１としては、アーク横飛びに関する検知手段を有しないものを、比較例２としては、アーク横飛びを電圧変動で検知するインターロック機構を有するものを、用意した。このインターロック機構の駆動条件は、ランプ点灯直後の電圧（１５〜２０Ｖ）に対し、７０Ｖ以上の電圧が２００ｍｓｅｃ以上連続して発生した場合にランプを停止するよう設定された。
An operation experiment for demonstrating the effect of the present invention was conducted.
The experiment was performed using a 5 kW exposure discharge lamp. In order to observe the effect of the present invention, a discharge lamp is used in which Xe is used as a buffer gas to reduce the pressure from about 1.0 atm. A lighting operation experiment was conducted. The current at start-up was 70 A, and lighting was performed with a 3.5 kW input lower than the normal operating power. In addition, it has been found from experiments that the discharge state of the lamp is stable in about 3 to 7 minutes even in a state in which the cathode is deformed and a side jump is likely to occur, so the control program of the control device is stopped in 7 minutes. It was set as follows.
As Comparative Example 1, a device having no detecting means for arc jumping was prepared, and as Comparative Example 2, a device having an interlock mechanism for detecting arc jumping by voltage fluctuation was prepared. The driving condition of the interlock mechanism was set to stop the lamp when a voltage of 70 V or more was continuously generated for 200 msec or more with respect to the voltage (15 to 20 V) immediately after the lamp was turned on.
これらの放電ランプ装置を、ランプ点灯条件として、１時間点灯後に１時間消灯するサイクルとして、これを１００回繰り返すことで確認した。
その１００回の点灯消灯後に、ガラス歪み計を用いて発光管に残留応力が発生しているかどうかを調べ、アークの横飛びによる不具合が発生していないかを確認した。前述したように、本実験ランプは通常よりも低い電力下で点灯されているために、発光管動作温度が低く、発光管の動作温度に起因して残留応力が発生することがない。そのため、横飛びに起因する残留応力の発生の有無を他の影響と切り分けて正確に調べることができるものである。
These discharge lamp devices were confirmed by repeating this 100 times as a lamp lighting condition as a cycle of turning off for 1 hour after lighting for 1 hour.
After turning on and off 100 times, a glass strain gauge was used to examine whether or not residual stress was generated in the arc tube, and it was confirmed whether or not a defect due to arc jumping occurred. As described above, since this experimental lamp is lit at a lower power than usual, the operating temperature of the arc tube is low, and no residual stress is generated due to the operating temperature of the arc tube. Therefore, the presence or absence of the occurrence of residual stress due to lateral flight can be accurately examined by separating it from other effects.
その結果が図３および図４に示されている。
図３に示されるように、アーク横飛びの検知手段を持たない比較例１では、発光管に残留応力が有り、当然、アーク横飛びを検知してのランプ消灯はない。
インターロック機構を有する比較例２では、残留応力は無いものの、消灯回数が２６回と多く、これは、アークの横飛びの全てを検知して消灯したものである。
それに対して、本発明においては、残留応力が無く、かつ、消灯回数も１１回と少なく、これは、発生するアーク横飛びのうち、発光管に衝突するものだけを検知した結果である。
The results are shown in FIGS. 3 and 4.
As shown in FIG. 3, in Comparative Example 1 that does not have a means for detecting arc jump, there is residual stress in the arc tube, and naturally the lamp is not extinguished upon detection of arc jump.
In Comparative Example 2 having an interlock mechanism, although there is no residual stress, the number of times of extinguishing is as large as 26, which is extinguished by detecting all the arc jumps.
On the other hand, in the present invention, there is no residual stress, and the number of times of extinguishing is as small as 11. This is a result of detecting only the arcs that collide with the arc tube.
また、図４は、比較例２と本発明について、アーク横飛びに伴うランプの消灯回数を、点灯回数（サイクル）ごとに見たものであり、同図で分かるように、比較例２では、比較的サイクルの少ない段階から消灯が行われており、最終段階において増加している。
比較例２におけるこの消灯状態は、先に述べたように、アークの横飛の全てを検知しているものであり、点灯サイクルの最終段階で消灯回数が増えているのは、点灯積算時間の経過とともに陰極先端が磨耗したり、あるいは電子放射物質が消耗してきて、アークの横飛びが増えてきていることを示しているものである。
一方、本発明では、サイクルの後半期になって消灯が発生し、その消灯回数も最終段階で増えている。これは、サイクル初期の横飛びはその横飛びの程度が小さく、発光管に衝突する程度ではなく、これを検知していないことを示しており、また、最終段階で消灯回数が増加しているのは、前述の比較例２で述べたと同様の理由で、アークの横飛び回数が増えるとともに、その横飛びの程度が大きくなって、発光管に衝突する回数が増加していることを示すものである。
Further, FIG. 4 shows the number of times the lamp is extinguished with respect to Comparative Example 2 and the present invention for each number of times of lighting (cycles), and as can be seen in FIG. The lights are turned off from the stage with relatively few cycles, and increase in the final stage.
As described above, this extinguishing state in the comparative example 2 detects all the horizontal flight of the arc, and the number of extinguishing times at the final stage of the lighting cycle increases the lighting integrated time. This indicates that the cathode tip is worn with the passage of time or the electron emitting material is consumed, and the arc jumping is increasing.
On the other hand, in the present invention, light extinction occurs in the second half of the cycle, and the number of times of light extinction increases at the final stage. This indicates that the amount of lateral jump at the beginning of the cycle is small, it does not collide with the arc tube, and this is not detected, and the number of times of extinction increases at the final stage. This indicates that, for the same reason as described in Comparative Example 2 above, the number of arc jumps increases, and the degree of the jump increases and the number of collisions with the arc tube increases. It is.
以上説明したように、本発明においては、発光管内に配置された一対の電極を有する放電ランプと、該放電ランプに電力を供給する電源装置と、該電源装置を制御する制御装置と、よりなる放電ランプ装置において、放電ランプが収納されたランプハウス内の音声を集音機器により集音し、その音声信号をスペクトルアナライザ装置に送ってこれを解析し、該解析結果に基づいて制御装置が、ランプ点灯時に発光管から発生する異常音を検知した場合に、前記電源装置による放電ランプへの電力の供給を停止させるようにしたことにより、発光管内で発生するアークの横飛びによる該発光管への衝突を的確に検知することができるという効果を奏するものである。
そのため、従来のインターロック機構でのアーク横飛び検知のように、横飛びの全てを検知してしまうようなことがなく、真に不具合の原因となる発光管へのアークの衝突のみを的確に検知して、いたずらに消灯を繰り返すといったことがなくなるものである。
As described above, the present invention comprises a discharge lamp having a pair of electrodes arranged in an arc tube, a power supply device that supplies power to the discharge lamp, and a control device that controls the power supply device. In the discharge lamp device, the sound in the lamp house in which the discharge lamp is housed is collected by a sound collecting device, the sound signal is sent to the spectrum analyzer device and analyzed, and the control device based on the analysis result, When abnormal noise generated from the arc tube is detected when the lamp is turned on, the power supply to the discharge lamp is stopped by the power supply device, thereby causing the arc tube to jump to the arc tube generated in the arc tube. There is an effect that it is possible to accurately detect the collision.
Therefore, unlike the arc jump detection in the conventional interlock mechanism, it does not detect all of the jumps, and it accurately detects only the arc collision with the arc tube that is the cause of the fault. It is not necessary to detect and repeatedly turn off the light.
１ 放電ランプ
１１ 発光管
２ ランプハウス
３ 電源装置
４ 集音機器
５ スペクトルアナライザ装置
６ 制御装置
Ａ アーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記放電ランプ装置は、該放電ランプが収納されたランプハウス内の音声を集音する集音機器と、該集音機器からの音声信号を解析するスペクトルアナライザ装置と、を備え、
前記制御装置は、前記スペクトルアナライザ装置からの音声解析結果に基づいて、ランプ点灯時に発光管から発生する異常音を検知した場合に、前記電源装置による放電ランプへの電力の供給を停止させることを特徴とする放電ランプ装置。 In a discharge lamp device comprising a discharge lamp having a pair of electrodes arranged in an arc tube, a power supply device for supplying power to the discharge lamp, a control device for controlling the power supply device, and
The discharge lamp device includes a sound collection device that collects sound in a lamp house in which the discharge lamp is housed, and a spectrum analyzer device that analyzes a sound signal from the sound collection device,
The control device stops the supply of power to the discharge lamp by the power supply device when detecting an abnormal sound generated from the arc tube when the lamp is lit based on the voice analysis result from the spectrum analyzer device. Discharge lamp device characterized.
The discharge lamp device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection of the abnormal sound is stopped after a predetermined time has elapsed from the start of lighting.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2013093257A true JP2013093257A (en) | 2013-05-16 |
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ID=48616233
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106224831A (en) * | 2016-07-26 | 2016-12-14 | 江门市龙胜光电科技有限公司 | A kind of acoustic control Down lamp |
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2011
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