JP2001118538A - High-pressure discharge lamp - Google Patents

High-pressure discharge lamp

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JP2001118538A
JP2001118538A JP2000290959A JP2000290959A JP2001118538A JP 2001118538 A JP2001118538 A JP 2001118538A JP 2000290959 A JP2000290959 A JP 2000290959A JP 2000290959 A JP2000290959 A JP 2000290959A JP 2001118538 A JP2001118538 A JP 2001118538A
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JP
Japan
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electrode
coil
tip
discharge
ppm
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Application number
JP2000290959A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Takeuchi
延吉 竹内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-pressure discharge lamp which can suppress a blackening phenomenon. SOLUTION: A high-pressure discharge lamp comprises a discharge tube, having discharge space with filled luminous material and a pair of electrodes in which base end is supported by the discharge tube and heat parts are faced each other in a given distance in the discharge space. Each of the electrodes has a mass portion based on tungsten mounted on the heat parts of an electrodes axis based on tungsten, and the scam total of content of impurities other than tungsten contained in the electrode is 40 ppm or lower, of which potassium content is 12 ppm or lower and iron content is 20 ppm or lower.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般照明や光学機
器等に用いられる高圧放電ランプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp used for general lighting and optical equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、液晶プロジェクタ等の画像表
示装置に組み込まれる照明光学装置として、光源と凹面
反射鏡とが一体化されたものが多く用いられている。そ
して、その光源としては、発光効率が良く、高輝度であ
り、放射光における赤、青、緑のバランスが良く、長寿
命である等の点から、点光源に近いショートアークの高
圧水銀ランプが用いられている。以下、高圧放電ランプ
の一例として、従来の高圧水銀ランプについて説明す
る。
2. Description of the Related Art Hitherto, as an illumination optical device incorporated in an image display device such as a liquid crystal projector, a device in which a light source and a concave reflecting mirror are integrated has been often used. As the light source, a high-pressure mercury lamp with a short arc close to a point light source is preferred because of its high luminous efficiency, high brightness, good balance of red, blue, and green in emitted light and long life. Used. Hereinafter, a conventional high-pressure mercury lamp will be described as an example of a high-pressure discharge lamp.

【0003】一般的に、高圧水銀ランプは、発光部と封
止部とを有する発光管を備えている。発光部は、その内
部に一対の電極を有し、また発光金属としての水銀、始
動ガスとしてのアルゴン等の希ガス、および動作時にハ
ロゲンサイクルを促進するための遊離ハロゲンが封入さ
れている。従来の高圧水銀ランプに用いられていた電極
の一例を図15に示す。同図に示されるように、従来の
電極901としては、タングステンから成る電極軸90
2の先端部分に、同じくタングステンから成るコイル9
03を巻回したものが用いられていた。このコイル90
3は2層密巻構造となっており、1層目903aが15
ターン、2層目903bが8ターンとなっている。
In general, a high-pressure mercury lamp includes an arc tube having a light-emitting portion and a sealing portion. The light emitting portion has a pair of electrodes inside, and is filled with mercury as a light emitting metal, a rare gas such as argon as a starting gas, and free halogen for promoting a halogen cycle during operation. FIG. 15 shows an example of an electrode used in a conventional high-pressure mercury lamp. As shown in the figure, a conventional electrode 901 includes an electrode shaft 90 made of tungsten.
At the tip of 2, a coil 9 also made of tungsten
03 was used. This coil 90
3 has a two-layer closely wound structure, and the first layer 903a has 15 layers.
The second layer 903b has eight turns.

【0004】さて、上記のような高圧水銀ランプを点灯
すると、電極先端部の温度は非常に高くなる。その結
果、従来のものでは、遊離ハロゲンを封入していたとし
ても、電極に用いられているタングステンが気化して飛
散し、これが発光管ガラスの内面で凝結して付着するこ
とにより、発光管が黒化して、ランプ寿命が短くなると
いう問題があった。
When the high-pressure mercury lamp as described above is turned on, the temperature at the electrode tip becomes extremely high. As a result, in the conventional device, even if free halogen is sealed, the tungsten used for the electrode is vaporized and scattered, and this is condensed and adhered on the inner surface of the arc tube glass, so that the arc tube is formed. There is a problem that the lamp life is shortened due to blackening.

【0005】この発光管の黒化現象を防止しようとする
技術として、米国特許第5,357,167号として開
示されたものや、特開平10−92377号公報に開示
されているものがある。図16に、米国特許第5,35
7,167号に開示された電極を示す。同図に示される
ように、電極911は、タングステン、モリブデンな
ど、高融点の難溶性金属から成る電極軸912に同じく
高融点の難溶性金属から成るスリーブ913を配置し、
当該電極軸912及びスリーブ913に由来する金属を
加熱溶融させることにより電極軸912及びスリーブ9
13に一体結合された半球状の電極端部914を設けて
いる。このような構造によって、電極端部の熱容量が大
きく保たれ、電極端部の過剰な加熱を抑制してタングス
テン等の高融点金属の飛散による黒化現象を防止すると
ともに、電極軸912は細くすることで、電極軸912
の熱伝導を制御し、電極端部の温度が放電に必要とされ
る温度より下がることを防止できる旨の記載がある。
Techniques for preventing the blackening of the arc tube include those disclosed in US Pat. No. 5,357,167 and those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-92377. FIG. 16 shows US Pat.
7 shows an electrode disclosed in US Pat. As shown in the figure, the electrode 911 is such that a sleeve 913 made of a high-melting-point hardly-soluble metal is arranged on an electrode shaft 912 made of a high-melting-point hardly-soluble metal, such as tungsten or molybdenum.
By heating and melting the metal derived from the electrode shaft 912 and the sleeve 913, the electrode shaft 912 and the sleeve 9 are melted.
13 is provided with a hemispherical electrode end 914 which is integrally connected. With such a structure, the heat capacity of the electrode end portion is kept large, excessive heating of the electrode end portion is suppressed to prevent a blackening phenomenon due to scattering of a high melting point metal such as tungsten, and the electrode shaft 912 is made thin. By this, the electrode shaft 912
That the temperature of the electrode end can be prevented from lowering below the temperature required for electric discharge.

【0006】また、特開平10−92377号公報に
は、図17に示すような電極921及びその製造方法が
開示されている。具体的には、タングステンの電極軸9
22に、当該電極軸922を放電側に突出させた状態で
被覆部材923を被せ、電極軸922の先端部分と、同
図には不図示の放電電極との間において、不活性ガス雰
囲気下を保って放電させる。当該放電により、電極軸9
22の突出部分が溶融するので、その後、例えば略球形
又は水滴形状に凝固した溶融部分を研磨あるいは研削加
工することにより電極先端部924の形状を整形して、
図17の電極921を製造している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-92377 discloses an electrode 921 as shown in FIG. 17 and a method for manufacturing the same. Specifically, the tungsten electrode shaft 9
22 is covered with a covering member 923 in a state where the electrode shaft 922 protrudes toward the discharge side, and an inert gas atmosphere is provided between the tip of the electrode shaft 922 and a discharge electrode (not shown). Keep and discharge. The discharge causes the electrode shaft 9
Since the protruding portion of the electrode 22 is melted, the shape of the electrode tip portion 924 is shaped by polishing or grinding a molten portion solidified into, for example, a substantially spherical shape or a water droplet shape.
The electrode 921 of FIG. 17 is manufactured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者は鋭意検討した結果、上記各公報に開示されている
ような電極の製造方法にて実際に電極を製造した場合、
種々の問題点が発生する場合があるという知見を得、ま
た、更なる検討により、係る問題点を解決する手段とし
て本願発明に到達するに至った。以下、上記検討により
得られた知見、及び本願発明者が本願発明に到達した経
緯等について詳細に説明する。
However, as a result of intensive studies, the present inventor has found that when an electrode is actually manufactured by the electrode manufacturing method disclosed in each of the above publications,
The inventor has found that various problems may occur, and further studies have led to the present invention as a means for solving the problems. Hereinafter, the knowledge obtained by the above study, the history of the present inventor reaching the present invention, and the like will be described in detail.

【0008】まず、本願発明者は、上記各公報に記載さ
れているように、電極軸をスリーブやコイルなどで被覆
し、その先端部を溶融させる方法をとった場合、凝固し
た後の電極先端部分の形状が安定せず、研磨、研削等の
機械的加工を行う必要がある場合が多いことの他、実際
の使用に際して黒化現象が十分に防止できない場合があ
ることを見出した。
First, as described in each of the above publications, the present inventor has proposed a method in which an electrode shaft is covered with a sleeve or a coil and the tip is melted. In addition to the fact that the shape of the portion is not stable and mechanical processing such as polishing and grinding is often required, it has been found that the blackening phenomenon cannot be sufficiently prevented in actual use.

【0009】即ち、電極軸を、被覆部材としてのスリー
ブ若しくはコイルの放電側末端より大きく突出させた状
態で溶融させた場合、凝固後の電極先端部分の形状は、
そのままで実際の使用に供することができるような形状
とはならず、例えば上記特開平10−92377号公報
に記載があるように、溶融部分を凝固後に研磨あるいは
研削するといった機械的加工を行うことにより、適切な
形状に整形する必要がある場合が多い。
That is, when the electrode shaft is melted in a state where the electrode shaft protrudes more than the discharge side end of the sleeve or coil as the covering member, the shape of the electrode tip portion after solidification becomes
It does not have a shape that can be used for actual use as it is, and mechanical processing such as polishing or grinding after solidification of a molten portion is performed as described in, for example, JP-A-10-92377. In many cases, it is necessary to shape into an appropriate shape.

【0010】一方、逆に、電極軸を被覆するコイルの方
を、電極軸の先端より突出させた状態で電極先端部分を
溶融させる場合についても検討を行ったが、この場合に
は、黒化現象が十分防止できない場合があるという知見
を得た。本願発明者は、製造後の電極を調査等すること
により、この場合には、コイル(主として溶融する。)
と、電極軸(大部分が溶融せずに残留する。)との間に
空洞が生じていることを見出した。このように電極先端
部分に空洞が生じていると、電極先端部分の熱容量が小
さくなるため、実際の使用時に電極の先端温度が過剰に
上昇し、タングステンの飛散による黒化現象の発生が防
止できないことになる。
On the other hand, on the other hand, the case where the tip of the electrode is melted while the coil covering the electrode shaft is projected from the tip of the electrode shaft has been examined. It was found that the phenomenon could not be sufficiently prevented. In this case, the inventor of the present application investigates the manufactured electrode, and in this case, the coil (mainly melts).
It was found that a cavity was formed between the electrode and the electrode axis (most of the electrode remained without melting). When the cavity is formed at the electrode tip portion, the heat capacity of the electrode tip portion becomes small, so that the temperature of the electrode tip excessively increases during actual use, and the occurrence of blackening due to the scattering of tungsten cannot be prevented. Will be.

【0011】本発明は、以上のような知見に基づき、係
る問題を解決するためになされたもので、黒化現象を抑
制することができる高圧放電ランプを提供することを目
的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems based on the above findings, and has as its object to provide a high-pressure discharge lamp capable of suppressing the blackening phenomenon.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高圧放電ランプは、発光物質が封入さ
れた放電空間を有する放電管と、基端が前記放電管に支
持され、先端部同士が前記放電空間内で所定の距離を持
って対向する一対の電極とを備える高圧放電ランプであ
って、前記各電極は、主にタングステンから成る電極軸
の先端部に、主にタングステンから成る塊状の部分が設
けられたものであって、前記電極に含まれるタングステ
ン以外の不純物の含有量の総和は40ppm以下であ
り、そのうちカリウムの含有量は12ppm以下、鉄の
含有量は20ppm以下であることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a high pressure discharge lamp according to the present invention has a discharge tube having a discharge space in which a luminescent substance is sealed, and a base end supported by the discharge tube, A high-pressure discharge lamp comprising a pair of electrodes whose tips are opposed to each other with a predetermined distance in the discharge space, wherein each of the electrodes is mainly made of tungsten at the tip of an electrode shaft mainly made of tungsten. Wherein the total content of impurities other than tungsten contained in the electrode is 40 ppm or less, of which potassium content is 12 ppm or less and iron content is 20 ppm or less. It is characterized by being.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は、本実施の形態に係る高圧放電
ランプの例としての高圧水銀ランプ10の構成の一例を
示す正面図である。同図に示されるように、本実施の形
態の高圧水銀ランプ10は、石英ガラスからなる略回転
楕円体形状の発光管11を備えている。発光管11は、
発光部12と、当該発光部12の両端部に形成された封
止部13とを有しており、本実施の形態の発光部12の
中央部最大内径は7.0mm、内容積は0.24c
3、肉厚は2.5mmとしている。発光部12内に
は、一対の対向した電極14が設けられており、この一
対の電極14の放電側先端同士の長さ(以下、「アーク
長」という。)を1.55mmとしている。また、発光
部12内部には、発光金属として水銀が36mg(約
0.16mg/mm3)、ハロゲンとして臭素が9.0
×10-5μmol/mm3、および始動ガスとしてアル
ゴンガスが100mbarの封入圧で封入されている。
なお、電極14の放電側と逆側の端部は、封止部13に
封止されたモリブデン等の金属箔導体15を介して外部
リード線16に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a front view showing an example of the configuration of a high-pressure mercury lamp 10 as an example of a high-pressure discharge lamp according to the present embodiment. As shown in the figure, the high-pressure mercury lamp 10 of the present embodiment includes a substantially spheroidal arc tube 11 made of quartz glass. The arc tube 11 is
The light emitting unit 12 includes a light emitting unit 12 and sealing portions 13 formed at both ends of the light emitting unit 12, and the light emitting unit 12 according to the present embodiment has a central maximum inner diameter of 7.0 mm and an inner volume of 0.1 mm. 24c
m 3 and the wall thickness are 2.5 mm. A pair of opposed electrodes 14 are provided in the light emitting section 12, and the length between the discharge-side tips of the pair of electrodes 14 (hereinafter, referred to as “arc length”) is 1.55 mm. In the light emitting section 12, 36 mg (about 0.16 mg / mm 3 ) of mercury as a luminescent metal and 9.0 of bromine as a halogen are provided.
× 10 −5 μmol / mm 3 , and argon gas as a starting gas are sealed at a sealing pressure of 100 mbar.
The end of the electrode 14 on the side opposite to the discharge side is connected to an external lead wire 16 via a metal foil conductor 15 such as molybdenum sealed in the sealing portion 13.

【0014】電極14は、図2に示すように、直径(R
2)0.4mmの棒状の電極軸141と、この電極軸1
41の先端部に設けられた線径(R1)0.25mmの
コイル142とからなる。コイル142は、1層目14
2aが15ターン、2層目142bが8ターンの2層密
巻構造となっており、本実施の形態では、電極14の先
端部は、電極軸141の放電側先端が、コイル142の
放電側先端より0.10mm突出(ΔL)するように、
通常の方法にて電極軸141の先端部にコイル142を
巻回し、その状態で、コイル142を抵抗溶接により電
極軸141に固定して構成されている。
The electrode 14 has a diameter (R) as shown in FIG.
2) 0.4 mm rod-shaped electrode shaft 141 and this electrode shaft 1
41 is provided with a coil 142 having a wire diameter (R1) of 0.25 mm provided at the distal end. The coil 142 is the first layer 14
2a has a two-layer close winding structure in which the second layer 142b has 15 turns and the second layer 142b has eight turns. In this embodiment, the tip of the electrode 14 is the tip of the electrode shaft 141 on the discharge side. So that it protrudes (ΔL) by 0.10 mm from the tip,
The coil 142 is wound around the tip of the electrode shaft 141 by a normal method, and in this state, the coil 142 is fixed to the electrode shaft 141 by resistance welding.

【0015】この電極14は、高圧水銀ランプ10の使
用開始時に発生する最初の放電により、電極軸141と
コイル142との放電側先端部が加熱溶融し、図3に示
すように、放電側先端部に塊状の部分143が形成され
る。この塊部分143が形成されることにより電極14
の放電側先端部の熱容量が適切な値まで大きくなり、こ
の熱容量の上昇により放電時においても電極先端部の温
度上昇が抑制されて、それ以上の電極先端部の溶融が停
止し、以後、図3に示したような形状を有する電極14
として機能するようになる。
The first discharge generated at the start of use of the high-pressure mercury lamp 10 causes the electrode 14 to be heated and melted at the distal end of the electrode shaft 141 and the coil 142, and as shown in FIG. A block-like portion 143 is formed in the portion. The formation of the mass portion 143 allows the electrode 14
The heat capacity of the discharge-side tip of the electrode increases to an appropriate value, and the rise in the heat capacity suppresses the temperature rise of the electrode tip even during discharge, and further stops the melting of the electrode tip. Electrode 14 having a shape as shown in FIG.
Will function as

【0016】上記のように、放電時の加熱により電極先
端部を溶融させて塊部分143を形成した場合には、電
極先端部の変形によるアーク長の変化が問題となる。特
に、電極先端部のコイルが溶融することによりアーク長
が短くなった場合に、電極間の電圧が低下し、多くの電
流を流さなければならないこととなって黒化現象の発生
を促進する結果となるからである。しかしながら、本願
発明者の検討により、図2に示したように、電極軸14
1の放電側先端をコイル142の放電側先端より少しだ
け突出させることで、一対の電極14間のアーク長の変
化を防止できることが明らかとなった。
As described above, when the lump portion 143 is formed by melting the tip of the electrode by heating at the time of discharge, a change in the arc length due to deformation of the tip of the electrode becomes a problem. In particular, when the arc length is shortened due to the melting of the coil at the tip of the electrode, the voltage between the electrodes drops, and a large amount of current must be flown, thus promoting the occurrence of the blackening phenomenon. This is because However, according to the study of the present inventor, as shown in FIG.
It has been clarified that a change in the arc length between the pair of electrodes 14 can be prevented by protruding the discharge-side tip of the coil 142 slightly from the discharge-side tip of the coil 142.

【0017】以下に、電極軸141のコイル142に対
する突出部の長さ(図2におけるΔL)とアーク長の変
化との関係について検討を行った結果を示す。図4、図
5は、上記ΔLの長さを種々変更した場合のアーク長の
変化(ΔA)、及びそれに対する評価を示す図である。
同図において一番上の欄は上記ΔLの値(mm)を示し
ており、2段目はΔLをコイル142の放電側先端部の
最大外径(図2におけるR3、以下、単に「先端部最大
外径」ともいう。)で割った値である。図4の例では、
電極軸141として外径(R2)0.4mmのものを用
い、コイル142の線径(R1)は0.2mmのものを
用いた(従って、コイル142の先端部最大外径R3
は、0.4+0.2*4=1.2mmとなる。)。そし
て3段目の欄は、初期的なアーク長を1.5mmとした
場合のアーク長の変化ΔA(mm)であり、最下段の
「評価」としては、初期的なアーク長(1.5mm)に
対して±10%以内の変化であった場合に「○」、それ
以外の場合を「×」として評価している。また、図5の
例は、コイル142の線径(R1)が0.25mmのも
のを用いた以外は、図4と同様である。
The results of an examination of the relationship between the length of the protruding portion of the electrode shaft 141 with respect to the coil 142 (ΔL in FIG. 2) and the change in the arc length will be described below. FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing the change (ΔA) in the arc length when the length of ΔL is variously changed, and the evaluation for the change.
In the figure, the top column shows the value (mm) of the above ΔL, and the second row shows ΔL as the maximum outer diameter of the tip of the coil 142 on the discharge side (R3 in FIG. Divided by the maximum outer diameter.) In the example of FIG.
The electrode shaft 141 used had an outer diameter (R2) of 0.4 mm, and the coil 142 used had a wire diameter (R1) of 0.2 mm (therefore, the maximum outer diameter R3 of the tip of the coil 142).
Is 0.4 + 0.2 * 4 = 1.2 mm. ). The column in the third row is the change ΔA (mm) in the arc length when the initial arc length is 1.5 mm. The “evaluation” at the bottom is the initial arc length (1.5 mm). ) Is evaluated as “○” when the change is within ± 10%, and “X” otherwise. The example of FIG. 5 is the same as FIG. 4 except that the coil 142 has a wire diameter (R1) of 0.25 mm.

【0018】両図に示されるように、いずれの場合も、
突出長ΔLの値とコイル142の先端部最大外径R3と
の比の値が1/50から1/5の場合にアーク長の変化
ΔAの値が許容範囲内であることを示している。即ち、
突出部の長さΔLの値が下記の式(1)に示される関係
を満たす場合に、放電時の加熱による電極先端部の溶融
一体化を行ってもアーク長の変化が許容範囲内であるこ
とが認められた。
As shown in both figures, in each case,
When the ratio of the value of the protrusion length ΔL to the maximum outer diameter R3 of the tip of the coil 142 is 1/50 to 1/5, it indicates that the value of the change ΔA in the arc length is within the allowable range. That is,
When the value of the length ΔL of the protruding portion satisfies the relationship shown in the following formula (1), the change in the arc length is within an allowable range even when the electrode tip is melted and integrated by heating during discharge. It was recognized that.

【0019】 1/50*R3≦ΔL≦1/5*R3 …(1) このように、上記式(1)の関係を満たす場合にアーク
長の変化が抑制される理由について、以下に考察する。
まず、上記ΔLの長さがコイル142の先端部最大外径
(R3)の1/50未満の場合(ΔL<0の場合、即
ち、コイル142の放電側先端の方が、電極軸141の
放電側先端よりも突出している場合を含む。)、電極軸
141よりコイル142の方が先に溶融してしまう。こ
の場合、コイル142が電極軸141の外側から覆い被
さるようにして溶融するものと考えられ、従って、溶融
後に電極軸141とコイル142との間に空洞ができる
ため、コイルが電極軸141から盛り上がるようになっ
てアーク長が縮まることになる。一方、上記ΔLの長さ
がコイル142の先端部最大外径(R3)の1/5を超
える場合には、コイル142はほとんど溶融せず、電極
軸141の方が溶融して、電極軸141が短くなる結
果、アーク長が長くなるのではないかと考えられる。
1/50 * R3 ≦ ΔL ≦ 1 / * R3 (1) As described above, the reason why the change in the arc length is suppressed when the relationship of the above equation (1) is satisfied will be considered below. .
First, when the length of ΔL is less than 1/50 of the maximum outer diameter (R3) of the distal end portion of the coil 142 (when ΔL <0, that is, the discharge end of the coil 142 is discharged from the electrode shaft 141). In this case, the coil 142 melts before the electrode shaft 141. In this case, it is considered that the coil 142 is melted so as to cover from the outside of the electrode shaft 141. Therefore, a cavity is formed between the electrode shaft 141 and the coil 142 after the melting, so that the coil rises from the electrode shaft 141. As a result, the arc length is reduced. On the other hand, when the length of ΔL exceeds 5 of the maximum outer diameter (R3) of the tip of the coil 142, the coil 142 hardly melts, and the electrode shaft 141 melts, and the electrode shaft 141 melts. It is considered that as a result, the arc length becomes longer as a result.

【0020】以上の考察より、上記式(1)の関係を満
たす場合には、アーク長の変化が抑制できるだけでな
く、前記した従来技術の問題点も解決されるという期待
が生じる。従来技術の第1の問題点(黒化現象の発生)
は、電極軸141とコイル142の間に空洞が生じるこ
とにより、また第2の問題点(電極先端部形状の不安定
化)は、コイル142が溶融せずに、主に電極軸141
の方が溶融することにより発生するものだからである。
From the above considerations, when the relationship of the above equation (1) is satisfied, it is expected that not only the change in the arc length can be suppressed but also the above-mentioned problem of the prior art will be solved. First problem of the prior art (the occurrence of blackening phenomenon)
The second problem (instability of the shape of the electrode tip) is that a cavity is formed between the electrode shaft 141 and the coil 142.
Is caused by melting.

【0021】実際、本願発明者は、溶融一体化した後の
電極の形状を調査することにより、アーク長の変化が許
容範囲内である場合でも、溶融するのはほとんどがコイ
ル142の側であり、電極軸141の方は、ほとんど形
状が変化せずに残留していることを確認している。即
ち、突出部の長さΔLの値を規定することにより、溶融
するのはコイル142の方であっても、それが適切に電
極軸141と密着して溶融一体化するように制御するこ
とができ、もって空洞の発生を防止することができるの
だと考えられる。
In fact, the present inventor investigated the shape of the electrode after fusion and integration, and found that even if the change in the arc length was within the allowable range, most of the fusion was on the coil 142 side. It has been confirmed that the electrode shaft 141 remains almost unchanged in shape. That is, by defining the value of the length ΔL of the protruding portion, even if the coil 142 is to be melted, it is possible to control so that the coil 142 is appropriately brought into close contact with the electrode shaft 141 to be melted and integrated. It is thought that the formation of cavities can be prevented.

【0022】以上の知見からも、本実施の形態の高圧水
銀ランプ10を用いることにより、電極軸141とコイ
ル142との間に空洞が生じることによる電極先端部の
熱容量の低下とそれに伴う黒化現象の発生が防止できる
上、電極先端部の形状の機械的加工を行う必要もなくな
ることとなる。次に、本実施の形態の電極14につい
て、電極軸141の外径(R2)とコイル142の線径
(R1)についての一般的な関係について説明すると、
両者は、下記の式(2)の関係を満足することが好まし
い。
From the above findings, the use of the high-pressure mercury lamp 10 according to the present embodiment reduces the heat capacity of the electrode tip due to the formation of a cavity between the electrode shaft 141 and the coil 142, and the resulting blackening. In addition to preventing the occurrence of the phenomenon, it is not necessary to mechanically process the shape of the electrode tip. Next, the general relationship between the outer diameter (R2) of the electrode shaft 141 and the wire diameter (R1) of the coil 142 for the electrode 14 of the present embodiment will be described.
It is preferable that both satisfy the relationship of the following expression (2).

【0023】 1/4≦R1/R2≦3/4 …(2) この理由について、以下に説明する。1/4>R1/R
2の関係にある場合には、電極軸141の外径(R2)
に対してコイル142の線径(R1)が細すぎる場合
と、コイル142の線径(R1)に対して電極軸141
の外径(R2)が太すぎる場合とがあるが、前者の場合
には、電極14の放電側先端部分の熱容量が十分に大き
くならず、使用時の電極先端部の温度が過剰に上昇する
ため、黒化現象の発生を招く一方、後者の場合は、電極
軸141の熱伝導が大きくなりすぎるため、電極14の
先端部温度が必要以上に低下し、熱電子を放出できなく
なり放電が維持できなくなるという問題が生じるからで
ある。
1/4 ≦ R1 / R2 ≦ 3/4 (2) The reason will be described below. 1/4> R1 / R
2, the outer diameter of the electrode shaft 141 (R2)
If the wire diameter (R1) of the coil 142 is too small,
In some cases, the outer diameter (R2) of the electrode 14 is too large, but in the former case, the heat capacity of the discharge-side tip of the electrode 14 does not become sufficiently large, and the temperature of the electrode tip during use rises excessively. On the other hand, the blackening phenomenon is caused. In the latter case, the heat conduction of the electrode shaft 141 becomes too large, so that the temperature at the tip of the electrode 14 is lowered more than necessary, and thermions cannot be emitted, and the discharge is maintained. This is because there is a problem that it becomes impossible.

【0024】また、3/4<R1/R2の関係にある場
合には、電極軸141の外径(R2)に対してコイル1
42の線径(R1)が太すぎる場合と、コイル142の
線径(R1)に対して電極軸141の外径(R2)が細
すぎる場合とがあるが、前者の場合には、電極軸141
にコイル142を巻回することが現実的に困難となる一
方、後者の場合は、電極軸141の熱伝導が小さくなり
すぎて、使用時の電極先端部の温度が過剰に上昇し、黒
化現象が生じるからである。
When the relationship of 3/4 <R1 / R2 is satisfied, the outer diameter (R2) of the electrode shaft 141 is
The wire diameter (R1) of the coil 42 is too large, and the outer diameter (R2) of the electrode shaft 141 is too small with respect to the wire diameter (R1) of the coil 142. 141
On the other hand, in the latter case, the heat conduction of the electrode shaft 141 becomes too small, and the temperature of the electrode tip during use becomes excessively high, resulting in blackening. This is because a phenomenon occurs.

【0025】なお、例えば定格電力100Wから200
Wの高圧放電ランプを製造する場合において、一般的に
コイル142の線径(R1)として最適な範囲は、0.
15mmから0.30mm、電極軸141の外径(R
2)の最適範囲は、0.3mmから0.5mmであり、
この範囲内において上記式(2)の関係を満足するよう
に、電極軸141及びコイル142として用いる部材を
選択することが好ましい。
It should be noted that, for example, from a rated power of 100 W to 200 W
When a high-pressure discharge lamp of W is manufactured, the optimum range of the wire diameter (R1) of the coil 142 is generally 0.1 mm.
15 mm to 0.30 mm, the outer diameter of the electrode shaft 141 (R
The optimal range of 2) is from 0.3 mm to 0.5 mm,
It is preferable to select the members used as the electrode shaft 141 and the coil 142 so as to satisfy the relationship of the above expression (2) within this range.

【0026】また、電極軸141及びコイル142とし
ては、タングステンを主成分としたものを用いるが、タ
ングステン中の不純物を完全に除去することは困難であ
る。即ち、本実施の形態では、不純物としてのカリウ
ム、鉄、アルミニウム、カルシウム、クロム、モリブデ
ン、ニッケルおよびケイ素のそれぞれの含有量の総和が
20ppmで、かつカリウムの含有量が5ppm、鉄の
含有量が5ppmのものを用いているが、一般的にこれ
らの含有量は少ない程よいと言える。本発明の高圧放電
ランプにおける電極中の不純物含有量に関しては、後に
詳細に説明する。
Although the electrode shaft 141 and the coil 142 are mainly composed of tungsten, it is difficult to completely remove impurities in tungsten. That is, in the present embodiment, the total content of potassium, iron, aluminum, calcium, chromium, molybdenum, nickel and silicon as impurities is 20 ppm, and the content of potassium is 5 ppm and the content of iron is Although those containing 5 ppm are used, it can be generally said that the smaller the content, the better. The impurity content in the electrodes of the high-pressure discharge lamp of the present invention will be described later in detail.

【0027】以上に説明したように、本実施の形態の高
圧放電ランプを用いることにより、黒化現象の発生を抑
制できる他、電極先端部の形状を機械的加工などにより
整形する必要もなくなる。 (実施の形態2)第1の実施の形態では、まずコイルを
巻回した電極を発光管内に封入し、高圧水銀ランプの使
用時に発生する最初の放電により電極先端部を溶融一体
化させるようにした。しかしながら、第1の実施の形態
にて詳細に説明したように、電極軸のコイルからの突出
部の長さΔLを制御することによってアーク長の変化を
防止することができるということは、発光管内に封入す
ることなく高圧放電ランプ用電極を製造する場合におい
ても、同様に突出長を規定することで、前記した従来技
術の問題点を解決することが可能であることを意味する
ものである。
As described above, by using the high-pressure discharge lamp of the present embodiment, the occurrence of the blackening phenomenon can be suppressed, and the shape of the electrode tip does not need to be shaped by mechanical processing or the like. (Embodiment 2) In the first embodiment, first, an electrode around which a coil is wound is sealed in an arc tube, and the tip of the electrode is melted and integrated by the first discharge generated when a high-pressure mercury lamp is used. did. However, as described in detail in the first embodiment, the fact that the arc length can be prevented from changing by controlling the length ΔL of the protruding portion of the electrode shaft from the coil means that the arc length can be prevented. Even in the case of manufacturing an electrode for a high-pressure discharge lamp without encapsulating the electrode, the similar problem of the prior art can be solved by defining the protruding length in the same manner.

【0028】本実施の形態では、第1の実施の形態のよ
うに、最初に電極を発光管に封入して、発光管内におけ
る最初の放電時に電極先端部を溶融一体化させるのでは
なく、別個に電極を製造する場合について説明する。図
6は、本実施の形態における高圧水銀ランプ20の構成
を示す正面図である。本実施の形態の高圧水銀ランプ2
0は、電極24の形状以外は、図1に示した第1の実施
の形態のものと同様であるから、電極24以外の各部に
ついての説明は省略する。
In this embodiment, as in the first embodiment, the electrodes are first sealed in the arc tube, and the electrodes are not melted and integrated at the first discharge in the arc tube. A case of manufacturing an electrode will now be described. FIG. 6 is a front view showing the configuration of the high-pressure mercury lamp 20 in the present embodiment. High-pressure mercury lamp 2 of the present embodiment
0 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 except for the shape of the electrode 24, and therefore, the description of each part other than the electrode 24 is omitted.

【0029】本実施の形態の電極24の構造を図7に示
す。同図に示されるように、本実施の形態の電極24
は、第1の実施の形態において図3に示したもの、即
ち、第1の実施の形態の電極14の先端部分が、放電に
より加熱溶融した状態と略同一であり、直径0.4mm
の棒状の電極軸241に、線径0.25mmのコイル2
42を巻回した後、電極24先端部を溶融させることに
より、塊部分243を設けたものである。第1の実施の
形態と同様、コイル242は、1層目242aが15タ
ーン、2層目242bが8ターンの2層密巻構造となっ
ている。もっとも、本実施の形態では、電極軸241の
放電側先端が、コイル242の放電側先端より上記式
(1)の関係を満たす長さだけ突出するように、通常の
方法にて電極軸241の先端部にコイル242を巻回
し、コイル242を抵抗溶接により電極軸241に固定
した後、電極軸241の放電側先端から約0.73mm
までの部分と、コイル242の放電側先端から約0.6
3mm(2.5ターン分)までの部分とを同時に加熱溶
融することにより、発光管21への電極24への封入に
先立って、電極軸241とコイル242との放電側先端
部同士を溶融一体化させている。
FIG. 7 shows the structure of the electrode 24 of the present embodiment. As shown in FIG.
Is substantially the same as that shown in FIG. 3 in the first embodiment, that is, the state where the tip portion of the electrode 14 of the first embodiment is heated and melted by electric discharge, and has a diameter of 0.4 mm.
A coil 2 having a wire diameter of 0.25 mm is
After winding 42, the tip of the electrode 24 is melted to provide a lump portion 243. As in the first embodiment, the coil 242 has a two-layer tightly wound structure in which the first layer 242a has 15 turns and the second layer 242b has 8 turns. However, in the present embodiment, the electrode shaft 241 is formed by a normal method such that the discharge end of the electrode shaft 241 protrudes from the discharge end of the coil 242 by a length that satisfies the relationship of the above equation (1). After winding the coil 242 around the tip and fixing the coil 242 to the electrode shaft 241 by resistance welding, about 0.73 mm from the discharge side tip of the electrode shaft 241
And about 0.6 from the tip of the coil 242 on the discharge side.
By simultaneously heating and melting a portion up to 3 mm (2.5 turns), the discharge-side tips of the electrode shaft 241 and the coil 242 are fused and integrated before the encapsulation of the electrode 24 in the arc tube 21. Is being converted.

【0030】電極軸241の突出部ΔLの長さとコイル
242の先端部最大外径との関係や、電極軸241の径
とコイル242の線径との関係など、いずれも第1の実
施の形態にて説明したものと同様に考えることができる
が、本実施の形態では、発光管への封入に先立って電極
24先端部分を加熱溶融させているので、ここで、当該
先端部分において加熱溶融させる部分の長さについて説
明する。
The first embodiment, such as the relationship between the length of the projecting portion ΔL of the electrode shaft 241 and the maximum outer diameter of the tip of the coil 242, the relationship between the diameter of the electrode shaft 241 and the wire diameter of the coil 242, etc. However, in this embodiment, since the tip of the electrode 24 is heated and melted prior to encapsulation in the arc tube, the tip is heated and melted here. The length of the portion will be described.

【0031】図8は、当該長さの好ましい範囲について
説明するための図である。コイル242の放電側先端か
らの溶融させる部分の長さL1(mm)は、コイル24
2の線径をR1(mm)、コイル242の最上層コイル
部(本実施の形態では第2層目)の長さをN1(mm)
とした場合、下記の式(3)の関係を満たすことが好ま
しい。
FIG. 8 is a diagram for explaining a preferable range of the length. The length L1 (mm) of the portion to be melted from the discharge-side tip of the coil 242 is
2 is R1 (mm), and the length of the uppermost coil portion (the second layer in the present embodiment) of the coil 242 is N1 (mm).
In this case, it is preferable to satisfy the following expression (3).

【0032】R1≦L1≦0.5*N1 …(3) 以下、この関係を満たすことが好ましい理由について説
明する。溶融させる部分の長さL1が、R1>L1の関
係を満たす場合、即ち溶融させる部分の長さL1がコイ
ル242の線径R1より短い場合、長さL1の部分のみ
を溶融させることは製造上困難である他、電極24の放
電側先端部の熱容量をあまり大きくすることができない
ため、電極24の先端部温度は過剰に上昇してしまい、
従って黒化現象を防止できない場合が生じる。また、長
さL1が、L1>0.5*N1を満たす場合、即ちコイ
ル242の第2層242bの長さの半分を超えて溶融さ
せてしまうと、逆に電極24先端部の熱容量が大きくな
りすぎて、電極24の先端部温度が必要以上に低下し、
熱電子を放出できなくなり放電が維持できなくなるとい
う問題が生じる。
R1 ≦ L1 ≦ 0.5 * N1 (3) The reason why it is preferable to satisfy this relationship will be described below. If the length L1 of the portion to be melted satisfies the relationship of R1> L1, that is, if the length L1 of the portion to be melted is shorter than the wire diameter R1 of the coil 242, melting only the portion of the length L1 is a manufacturing problem. In addition to being difficult, the heat capacity of the discharge-side tip of the electrode 24 cannot be increased so much that the temperature of the tip of the electrode 24 excessively increases,
Therefore, there are cases where the blackening phenomenon cannot be prevented. If the length L1 satisfies L1> 0.5 * N1, that is, if the length exceeds the half of the length of the second layer 242b of the coil 242, the heat capacity of the tip of the electrode 24 increases. Too much, the tip temperature of the electrode 24 drops unnecessarily,
A problem arises in that thermal electrons cannot be emitted and discharge cannot be maintained.

【0033】なお、電極先端部を溶融する方法として
は、例えばレーザ若しくはプラズマを用いることがで
き、例えばアルゴンプラズマにより放電加工する場合、
アルゴンプラズマの放電間隔や放電回数を制御すること
により、電極先端から溶融させる部分の長さを制御する
ことができる。即ち、上記L1を長くする場合には放電
回数を増やし、放電間隔を短くすればよい。
As a method of melting the tip of the electrode, for example, laser or plasma can be used.
By controlling the discharge interval and the number of discharges of the argon plasma, the length of the portion to be melted from the electrode tip can be controlled. That is, when the length L1 is increased, the number of discharges may be increased and the discharge interval may be shortened.

【0034】以上、本実施の形態の高圧放電ランプ用電
極24を用いることにより、電極先端部の機械的加工等
を行う必要がなくなり、また、当該電極を用いて高圧放
電ランプを製造すれば、電極先端部への空洞の発生に起
因する黒化現象の発生を抑制することができる。 (実施の形態3)次に、本発明の第3の実施の形態につ
いて説明する。本実施の形態では、タングステンを主成
分として成る電極中に含まれる不純物の含有量について
検討を行った結果について説明する。
As described above, by using the high-pressure discharge lamp electrode 24 of the present embodiment, there is no need to perform mechanical processing or the like at the electrode tip, and if the high-pressure discharge lamp is manufactured using the electrode, It is possible to suppress the occurrence of a blackening phenomenon caused by the generation of a cavity at the electrode tip. (Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment mode, results obtained by examining the content of impurities contained in an electrode containing tungsten as a main component will be described.

【0035】一般に、タングステンを主成分とする電極
においては、カリウム、鉄、アルミニウム、カルシウ
ム、クロム、モリブデン、ニッケルおよびケイ素等の不
純物の含有量は少ない程好ましいとされているが、一
方、これらの不純物を完全に除去することは、現在の精
製法では困難である。そこで、本願発明者は、上記第2
の実施の形態にて説明した高圧放電ランプ用電極24に
ついて、電極中の不純物の含有量がどの程度の場合に、
黒化現象の発生をより効率的に抑制できるかについて検
討を行った。
In general, in an electrode containing tungsten as a main component, the content of impurities such as potassium, iron, aluminum, calcium, chromium, molybdenum, nickel, and silicon is preferably as small as possible. Complete removal of impurities is difficult with current purification methods. Therefore, the inventor of the present application proposes that the second
Regarding the high-pressure discharge lamp electrode 24 described in the first embodiment, when the content of impurities in the electrode is,
We examined whether the occurrence of the blackening phenomenon could be suppressed more efficiently.

【0036】なお、不純物の存在が黒化現象の発生とど
のように関係するかについて簡単に説明すると、以下の
如くである。即ち、電極24の材料のタングステンは、
電極24中に含まれる不純物であるカリウム、鉄、アル
ミニウム、カルシウム、クロム、モリブデン、ニッケル
およびケイ素のそれぞれと合金をつくりやすい。その結
果、この合金の融点、すなわち電極24の融点が低くな
って、電極24が飛散し、発光管21に黒化が発生しや
すくなるのである。
The following briefly describes how the presence of impurities relates to the occurrence of the blackening phenomenon. That is, the tungsten of the material of the electrode 24 is
It is easy to form an alloy with each of potassium, iron, aluminum, calcium, chromium, molybdenum, nickel and silicon, which are impurities contained in the electrode 24. As a result, the melting point of this alloy, that is, the melting point of the electrode 24 is lowered, the electrode 24 is scattered, and the arc tube 21 is liable to be blackened.

【0037】まず、上記不純物の含有量の総和に対する
黒化の程度を調べたところ、図9に示すような結果が得
られた。同図は、電極24中の不純物含有量を変化させ
て、それぞれ上記第2の実施の形態にて説明した方法に
て高圧水銀ランプを製造し、連続点灯して3時間を経過
した後、黒化の状態を目視にて確認した結果を示すもの
である。なお、「黒化の程度」としては、「◎」は黒化
無し、「○」は黒化ほぼ無し、「▲」は黒化少し有り、
「×」は黒化多しを示しており、不純物含有量は原子吸
光法により測定したものである(以後の各図についても
同様である。)。
First, when the degree of blackening with respect to the total content of the above impurities was examined, the result shown in FIG. 9 was obtained. The figure shows that the high-pressure mercury lamp is manufactured by the method described in the second embodiment while changing the impurity content in the electrode 24, and after 3 hours of continuous lighting, the black It shows the result of visually confirming the state of formation. As the “degree of blackening”, “◎” indicates no blackening, “○” indicates almost no blackening, “▲” indicates slight blackening,
“X” indicates increased blackening, and the impurity content was measured by the atomic absorption method (the same applies to the following figures).

【0038】図9に示すとおり、上記不純物の含有量の
総和が40ppm以下であれば、実用上問題なく、特に
25ppm以下であればより好ましいことがわかった。
次に、鉄(Fe)の含有量についても検討を行った。特
に鉄については、タングステンと合金をつくりやすいと
されているからである。電極24中の鉄の含有量を種々
変えて、黒化の程度を調べたところ、図10に示すとお
りの結果が得られた。
As shown in FIG. 9, it was found that if the total content of the above impurities is 40 ppm or less, there is no practical problem, and if it is 25 ppm or less, it is more preferable.
Next, the content of iron (Fe) was also examined. This is because iron is particularly easy to form an alloy with tungsten. When the degree of blackening was examined by variously changing the iron content in the electrode 24, the result as shown in FIG. 10 was obtained.

【0039】同図に示されるとおり、鉄の含有量が20
ppm以下であれば実用上特に問題なく使用することが
でき、特に10ppm以下であればより好ましいことが
わかった。さらに、カリウム(K)の含有量について検
討を行った。カリウムについては、ハロゲンサイクルを
阻害することが知られているからである。電極24中の
カリウムの含有量を種々変えて、黒化の程度を調べたと
ころ、図11に示すとおりの結果が得られた。
As shown in the figure, the iron content was 20%.
It was found that if it is less than ppm, it can be used practically without any problem, and if it is less than 10 ppm, it is more preferable. Further, the content of potassium (K) was examined. This is because potassium is known to inhibit the halogen cycle. When the degree of blackening was examined by variously changing the content of potassium in the electrode 24, the result as shown in FIG. 11 was obtained.

【0040】同図に示されるように、カリウムの含有量
が12ppm以下であれば、実用上特に問題なく使用す
ることができ、特に10ppm以下であることが好まし
いことがわかった。以上に説明したように、上記各不純
物のそれぞれの含有量の総和を40ppm以下とし、か
つカリウムの含有量を12ppm以下、鉄の含有量を2
0ppm以下と規定するのが好ましいことが明らかとな
った。なお、上記不純物はすべて少なければ少ない程よ
いことは既述の通りである。
As shown in the figure, when the content of potassium is 12 ppm or less, it can be used without any practical problem, and it is found that the content is particularly preferably 10 ppm or less. As described above, the sum of the contents of the respective impurities is 40 ppm or less, the potassium content is 12 ppm or less, and the iron content is 2 ppm or less.
It became clear that it is preferable to define the content to be 0 ppm or less. As described above, the smaller the amount of the above impurities, the better.

【0041】(実施の形態4)次に、本発明に係る高圧
放電ランプを用いた照明光学装置及び画像表示装置につ
いて説明する。図12は、本実施の形態の高圧放電ラン
プを用いた照明光学装置40の構成の一例を示す一部切
り欠き斜視図である。同図に示されるように、高圧水銀
ランプ30の一方の外部リード線(図示せず)に口金3
7が接続され、同じく他方の外部リード線36に電力供
給線38が接続される。なお、本実施の形態における高
圧水銀ランプ30としては、第1の実施の形態で説明し
た高圧水銀ランプ10を用いてもよいし、第2の実施の
形態で説明した高圧放電ランプ用電極24を用いて構成
した高圧水銀ランプ20を用いてもよいことは言うまで
もない。
(Embodiment 4) Next, an illumination optical device and an image display device using the high-pressure discharge lamp according to the present invention will be described. FIG. 12 is a partially cutaway perspective view showing an example of the configuration of an illumination optical device 40 using the high-pressure discharge lamp of the present embodiment. As shown in the figure, a cap 3 is connected to one external lead wire (not shown) of the high-pressure mercury lamp 30.
7 is connected, and the power supply line 38 is connected to the other external lead wire 36. As the high-pressure mercury lamp 30 in the present embodiment, the high-pressure mercury lamp 10 described in the first embodiment may be used, or the high-pressure discharge lamp electrode 24 described in the second embodiment may be used. It goes without saying that the high-pressure mercury lamp 20 constituted by using this may be used.

【0042】そして、高圧水銀ランプ30を反射鏡39
の内側に、高圧水銀ランプ30のアーク軸が反射鏡39
の光軸上に位置するよう、一体化して照明光学装置40
が構成される。なお、本実施の形態の反射鏡39はセラ
ミック製で漏斗形状であり、その内面に酸化チタン−酸
化シリコンの蒸着膜からなる反射面39aを有し、反射
鏡39の前面投光部、すなわち開口部39bはその直径
が70mm程度の大きさを有している。反射鏡39の半
開口部側には支持筒部39cを有しており、この支持筒
部39cには口金37が絶縁セメント41によって固着
されている。また、外部リード線36に接続された電力
供給線38は、反射鏡39を貫通し、反射面39aと反
対側に導出している。
Then, the high-pressure mercury lamp 30 is connected to the reflecting mirror 39.
The arc axis of the high-pressure mercury lamp 30 is
The illumination optical device 40 is integrated so as to be located on the optical axis of
Is configured. The reflecting mirror 39 of the present embodiment is made of ceramic and has a funnel shape, and has a reflecting surface 39a made of a titanium oxide-silicon oxide deposited film on the inner surface thereof. The portion 39b has a diameter of about 70 mm. The reflecting mirror 39 has a support cylinder portion 39c on the half opening side thereof, and a base 37 is fixed to the support cylinder portion 39c with insulating cement 41. Further, the power supply line 38 connected to the external lead wire 36 penetrates the reflecting mirror 39 and extends to the opposite side from the reflecting surface 39a.

【0043】次に、本発明の高圧放電ランプを用いた画
像表示装置について説明する。図13は、上記に説明し
たような、高圧水銀ランプ30を用いる照明光学装置4
0を光源とした画像表示装置50の概略構成について説
明するための図である。この画像表示装置50は、上記
照明光学装置40を含む光源部51と、ミラー52、光
源部51からの白色光を青、緑、赤の三原色に分離する
ダイクロイックミラー53、54、分離された光をそれ
ぞれ反射するミラー55、56、57、分離された三原
色について、それぞれ単色光画像を形成するための液晶
ライトバルブ58、59、60、フィールドレンズ6
1、62、63、リレーレンズ64、65、液晶ライト
バルブ58、59、60をそれぞれ透過した光を再度合
成するダイクロイックプリズム66、及び投射レンズ6
7を備えており、画像表示装置50からの画像はスクリ
ーン68上に投影されるようになっている。同図に示さ
れるような画像表示装置50は、光源部51において本
発明に係る高圧放電ランプを用いていることを除いて
は、いわゆる3板型の画像表示装置として、従来からよ
く知られたものであるから、その構成についての詳細な
説明は省略する。なお、同図では、UVフィルタなどの
他のいくつかの光学素子について図示を省略している。
Next, an image display device using the high-pressure discharge lamp of the present invention will be described. FIG. 13 shows the illumination optical device 4 using the high-pressure mercury lamp 30 as described above.
FIG. 3 is a diagram for describing a schematic configuration of an image display device 50 using 0 as a light source. The image display device 50 includes a light source unit 51 including the illumination optical device 40, a mirror 52, dichroic mirrors 53 and 54 for separating white light from the light source unit 51 into three primary colors of blue, green and red. Mirrors 55, 56, 57, respectively, liquid crystal light valves 58, 59, 60, and a field lens 6 for forming a monochromatic light image for each of the separated three primary colors.
1, 62, 63; relay lenses 64, 65; dichroic prism 66, which recombines light transmitted through liquid crystal light valves 58, 59, 60;
7 so that an image from the image display device 50 is projected on a screen 68. The image display device 50 as shown in FIG. 1 is well known as a so-called three-plate type image display device except that the light source unit 51 uses the high-pressure discharge lamp according to the present invention. Therefore, a detailed description of the configuration is omitted. In the figure, illustration of some other optical elements such as a UV filter is omitted.

【0044】次に、以上のような構成を有する本発明の
画像表示装置(以下、「本発明品」という)50と、光
源部51に用いるランプにおける電極軸の突出長が式
(1)の関係を満たしていない点を除いて本発明品50
と同一の構成を有する従来の画像表示装置(以下、「従
来品」という)とを比較した結果について説明する。本
発明品50及び従来品のそれぞれにおいて、ランプの口
金と電力供給線との間に交流電源を接続し、ランプ電圧
約75V、ランプ電流約2.3A、ランプ電力175W
で高圧水銀ランプを点灯させ、寿命試験を行ったとこ
ろ、図14に示すとおりの結果が得られた。
Next, the projection length of the electrode shaft of the image display device (hereinafter referred to as "the present invention") 50 of the present invention having the above-described configuration and the lamp used for the light source 51 is expressed by the formula (1). The product of the present invention 50 except that the relationship is not satisfied.
The result of comparison with a conventional image display device having the same configuration (hereinafter referred to as “conventional product”) will be described. In each of the product 50 of the present invention and the conventional product, an AC power supply is connected between the base of the lamp and the power supply line, the lamp voltage is about 75 V, the lamp current is about 2.3 A, and the lamp power is 175 W.
Then, a high-pressure mercury lamp was turned on to perform a life test. As a result, the results shown in FIG. 14 were obtained.

【0045】同図に示されるように、本発明品(線aで
示される)は、点灯開始後、3000時間を経過した後
でも、スクリーン照度維持率が94%であった一方、従
来品(線bで示される)は、3000時間を経過した後
では、スクリーン照度維持率が60%程度しかなく、実
用上支障をきたす結果となった。このような結果が得ら
れたのは、本発明品50では発光管の内面に黒化現象が
発生しなかったのに対して、従来品では発光管の内面に
黒化が多く発生したためである。つまり、上記各実施の
形態において詳細に説明したように、本発明に係る高圧
放電ランプを用いることによって、発光管の内面に黒化
が発生するのを防止することができ、従って照度維持率
を向上させた寿命の長い高圧放電ランプ、照明光学装
置、及び画像表示装置を提供することができることが明
らかとなった。
As shown in the figure, the product of the present invention (indicated by the line a) had a screen illuminance maintenance ratio of 94% even after 3000 hours from the start of lighting, while the conventional product ( (Indicated by the line b)) after 3000 hours, the screen illuminance maintenance ratio was only about 60%, which resulted in a practical problem. Such a result was obtained because the blackening phenomenon did not occur on the inner surface of the arc tube in the product 50 of the present invention, whereas a large amount of blackening occurred on the inner surface of the arc tube in the conventional product. . That is, as described in detail in each of the above embodiments, by using the high-pressure discharge lamp according to the present invention, it is possible to prevent blackening from occurring on the inner surface of the arc tube, and thus reduce the illuminance maintenance ratio. It has been clarified that it is possible to provide a high-pressure discharge lamp, an illumination optical device, and an image display device having improved service life.

【0046】<変形例>以上、本発明を種々の実施の形
態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実
施の形態において詳細に説明した具体例に限定されない
ことは勿論であり、例えば、次のような変形例を考える
ことができる。即ち、上記実施の形態では、175Wの
高圧水銀ランプについて説明したが、200W等であっ
ても、上記と同様の効果を得ることができる。
<Modifications> Although the present invention has been described based on various embodiments, it goes without saying that the contents of the present invention are not limited to the specific examples described in detail in the above embodiments. For example, the following modified example can be considered. That is, in the above-described embodiment, the description has been given of the high-pressure mercury lamp of 175 W, but the same effect can be obtained even with 200 W or the like.

【0047】また、本発明の高圧放電ランプは、高圧水
銀ランプに限定されないのは勿論であり、発光物質とし
ての水銀や、アルゴンガス、ハロゲンサイクル促進のた
めの臭素などに替えて、他の種々の元素を用いることも
できる。具体的には、水銀の替わりに、一般にメタルハ
ライドランプに用いられる種々の金属ハロゲン化物を用
いることができるし、アルゴンガスに替えて、キセノン
ガスやネオンガスなど、種々の希ガスを用いることがで
きる。また、臭素に替えて、塩素やヨウ素などの遊離ハ
ロゲンを封入するようにしてもよい。また、電極軸及び
コイルの材料もタングステンに限定されるわけではな
く、モリブデン等の他の難溶性金属を主成分とする材料
を用いることが可能である。
The high-pressure discharge lamp of the present invention is not limited to a high-pressure mercury lamp, but may be replaced by mercury as a luminous substance, argon gas, bromine for accelerating a halogen cycle, or other various types. Can also be used. Specifically, various metal halides generally used for metal halide lamps can be used instead of mercury, and various rare gases such as xenon gas and neon gas can be used instead of argon gas. Further, instead of bromine, free halogen such as chlorine or iodine may be sealed. Further, the material of the electrode shaft and the coil is not limited to tungsten, and a material mainly composed of another hardly soluble metal such as molybdenum can be used.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
係る高圧放電ランプによれば、黒化現象を抑制すること
ができるという効果がある。
As described in detail above, the high-pressure discharge lamp according to the present invention has an effect that the blackening phenomenon can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における高圧水銀ラ
ンプ10の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a high-pressure mercury lamp 10 according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態における高圧水銀ランプ10
に用いられる電極14の拡大正面図である。
FIG. 2 is a high-pressure mercury lamp 10 according to the first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged front view of an electrode 14 used in the embodiment.

【図3】第1の実施の形態の高圧水銀ランプ10におい
て、電極先端部が溶融した後の電極14の形状の例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the shape of an electrode 14 after the electrode tip is melted in the high-pressure mercury lamp 10 according to the first embodiment.

【図4】第1の実施の形態の高圧水銀ランプ10におい
て、突出部の長さΔLとアーク長の変化ΔAとの関係に
ついて検討した結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a result of studying a relationship between a length ΔL of a protruding portion and a change ΔA of an arc length in the high-pressure mercury lamp 10 of the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態の高圧水銀ランプ10におい
て、突出部の長さΔLとアーク長の変化ΔAとの関係に
ついて検討した結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a result of studying a relationship between a length ΔL of a protrusion and a change ΔA of an arc length in the high-pressure mercury lamp 10 according to the first embodiment.

【図6】本発明の第2の実施の形態における高圧水銀ラ
ンプ20の正面図である。
FIG. 6 is a front view of a high-pressure mercury lamp 20 according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2の実施の形態における高圧水銀ランプ20
に用いられる電極24の拡大正面図である。
FIG. 7 is a high-pressure mercury lamp 20 according to a second embodiment.
FIG. 3 is an enlarged front view of an electrode 24 used for the first embodiment.

【図8】第2の実施の形態における高圧水銀ランプ20
に用いられる電極24の先端部を溶融する処理について
説明するための図である。
FIG. 8 shows a high-pressure mercury lamp 20 according to the second embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a process of melting a tip portion of an electrode 24 used for (1).

【図9】第3の実施の形態において、不純物含有量の総
和(ppm)と、黒化現象の発生の程度との関係につい
て検討した結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a result of examining a relationship between a total amount (ppm) of an impurity content and a degree of occurrence of a blackening phenomenon in the third embodiment.

【図10】第3の実施の形態において、Fe含有量(p
pm)と、黒化現象の発生の程度との関係について検討
した結果を示す図である。
FIG. 10 is a graph showing the Fe content (p
FIG. 6 is a diagram showing a result of an examination on a relationship between pm) and a degree of occurrence of a blackening phenomenon.

【図11】第3の実施の形態において、K含有量(pp
m)と、黒化現象の発生の程度との関係について検討し
た結果を示す図である。
FIG. 11 is a graph showing the K content (pp) in the third embodiment;
FIG. 9 is a diagram showing the result of studying the relationship between m) and the degree of occurrence of the blackening phenomenon.

【図12】本発明の高圧水銀ランプを用いた照明光学装
置の構成の一例を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an illumination optical device using the high-pressure mercury lamp of the present invention.

【図13】本発明の高圧水銀ランプを用いた画像表示装
置の構成の一例を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image display device using the high-pressure mercury lamp of the present invention.

【図14】第4の実施の形態の画像表示装置における点
灯時間とスクリーン照度維持率との関係を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a lighting time and a screen illuminance maintenance ratio in an image display device according to a fourth embodiment.

【図15】従来の高圧水銀ランプに用いられていた電極
の一例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of an electrode used in a conventional high-pressure mercury lamp.

【図16】米国特許第5,537,167号公報に開示
されている電極の構造を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a structure of an electrode disclosed in US Pat. No. 5,537,167.

【図17】特開平10−92377号公報に開示されて
いる電極の構造を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a structure of an electrode disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-92377.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20 高圧水銀ランプ 11、21 発光管 12、22 発光部 13、23 封止部 14、24 電極 15、25 金属箔導体 16、26 外部リード線 141、241 電極軸 142、242 コイル 143、243 塊部分 39 反射鏡 40 照明光学装置 50 画像表示装置 58、59、60 液晶ライトバルブ 66 ダイクロイックプリズム 67 投射レンズ 68 スクリーン 10, 20 High-pressure mercury lamp 11, 21 Arc tube 12, 22 Light emitting unit 13, 23 Sealing unit 14, 24 Electrode 15, 25 Metal foil conductor 16, 26 External lead wire 141, 241 Electrode shaft 142, 242 Coil 143, 243 Lump part 39 Reflecting mirror 40 Illumination optical device 50 Image display device 58, 59, 60 Liquid crystal light valve 66 Dichroic prism 67 Projection lens 68 Screen

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光物質が封入された放電空間を有する
放電管と、基端が前記放電管に支持され、先端部同士が
前記放電空間内で所定の距離を持って対向する一対の電
極とを備える高圧放電ランプであって、 前記各電極は、主にタングステンから成る電極軸の先端
部に、主にタングステンから成る塊状の部分が設けられ
たものであって、前記電極に含まれるタングステン以外
の不純物の含有量の総和は40ppm以下であり、その
うちカリウムの含有量は12ppm以下、鉄の含有量は
20ppm以下であることを特徴とする高圧放電ラン
プ。
A discharge tube having a discharge space in which a luminescent substance is sealed; and a pair of electrodes whose base ends are supported by the discharge tube and whose distal ends face each other at a predetermined distance in the discharge space. Wherein each of the electrodes is provided with a lump-shaped portion mainly made of tungsten at a tip end of an electrode shaft mainly made of tungsten, and other than tungsten contained in the electrodes. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the total content of impurities is 40 ppm or less, of which potassium content is 12 ppm or less and iron content is 20 ppm or less.
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