JP2001126662A

JP2001126662A - ショートアーク型超高圧放電灯

Info

Publication number: JP2001126662A
Application number: JP30033499A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tsukamoto; 卓也塚本; Hiroyoshi Kitano; 洋好北野; Masanobu Komiya; 正伸小宮; Yoshihiro Horikawa; 好広堀川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】始動時に溶接部空間で一気に蒸発した水銀が速
やかに発光空間に移動でき、始動時のアークが速やかに
安定するとともに、不点灯やランプ破損が生じる畏れが
なく、また電極の偏心をも同時に解消できるショートア
ーク型超高圧放電灯を提供する。【解決手段】電極２０の根元部分２０ａに、溶接部空間
Ｓ２と放電空間Ｓ１とを連通する溝２１やスリット２２
からなる経路Ｐを形成し、始動時に溶接部空間で一気に
蒸発した水銀がこの経路を通って速やかに発光空間に移
動できるようにする。また、電極の根元部分に形成され
た溶接部空間から放電空間に連通するスリットに金属箔
３０を挟持して、電極の偏心をも同時に解消できるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
の光源に使用されるショートアーク型超高圧放電灯に関
し、更には、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の
水銀が封入されたショートアーク型超高圧放電灯に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタは、スクリーン上に、
均一で、かつ十分な演色性をもった画像を投映すること
が要求されるので、光源ランプとしては、従来は水銀と
金属ハロゲン化物を封入した演色性のよいメタルハライ
ドランプが使用されていた。しかし最近では、より一層
の小型化、点光源化が進められ、電極間距離が極めて短
いものが要求されるようになった。しかし、水銀より励
起エネルギーの低い金属を封入したメタルハライドラン
プでは、ある程度以下の電極間距離になると、放電の集
中に限界が起り、より小さな点光源化への対応が難しく
なってきた。

【０００３】このため、メタルハライドランプに代え
て、点灯時に水銀蒸気圧が極めて高い値、例えば２０Ｍ
Ｐａ以上になるショートアーク型超高圧放電灯が注目さ
れている。点灯時の水銀蒸気圧をこのような高い値にす
るために、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水
銀が封入されるが、かかるショートアーク型超高圧放電
灯は、アークの広がりが抑制されるとともに、より一層
の光出力の向上、および演色性の改善を図ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ショートアーク型超高
圧放電灯は、電極棒の端部をモリブデンなどの金属箔に
溶接し、電極棒の端部と共にこの金属箔を、例えば石英
ガラスからなる放電容器の両端部分を溶融状態で圧着し
て形成された封止部に埋設するが、このとき、丸棒であ
る電極端部と平面状の金属箔との溶接部分と封止部の石
英ガラスの間に空間（以下、溶接部空間と云う。）が形
成される。また、電極の根元部分の外周面と封止部の石
英ガラスは密着せずに１０μｍ程度の隙間ができる。つ
まり、封止部内の溶接部空間と放電容器内の放電空間
は、１０μｍ程度の隙間で連通している。

【０００５】ところで、封止部内の電極端部が最も温度
の低い最冷点であるので、点灯時の水銀蒸気圧が高いシ
ョートアーク型超高圧放電灯を消灯すると、水銀蒸気
は、電極の根元部分と封止部の石英ガラスとの隙間を通
って溶接部空間に入り、凝縮する。そして、ランプを再
始動すると、この水銀が一気に蒸発するが、溶接部空間
から放電空間に通じる隙間が狭くてコンダクタンスが非
常に小さいので、水銀蒸気が放電空間に移動するのに時
間がかかり、ランプ始動時にアークが安定するのに時間
を要する。

【０００６】更には、放電空間に通じる隙間が狭くてコ
ンダクタンスが非常に小さいので、一気に蒸発した水銀
蒸気によって溶接部空間の圧力が非常に高くなる。この
ため、金属箔に引っ張り応力がかかるが、点灯と消灯を
繰り返すことにより箔切れや箔溶断現象を起し、不点灯
になることがある。また、封止部の耐圧力が問題にな
り、場合によっては封止部にクラックが発生してランプ
が破損することがある。ことに、液晶プロジェクタの光
源ランプとして使用される、放電空間の単位容積当たり
の水銀の封入量が多くて点灯時の水銀蒸気圧が極めて高
くなるショートアーク型超高圧放電灯においては、かか
る不具合が顕著に現われる。

【０００７】また、図５に示すように、丸棒である電極
２０の端部の外周面に平面状の金属箔３０を接触させて
溶接するので、溶接部の形状がアンバランスになる。そ
して、この状態で封止部１１内に埋設するので、電極が
偏心し易いが、電極が偏心すると、輝点の位置が移動し
て反射鏡との位置関係が変化して正確な映像をスクリー
ン上に投映できず、液晶プロジェクタの光源ランプとし
ては、極めて不都合である。

【０００８】特開平１１−１６５３９号公報の図６に
は、電極の端部に長手方向のスリットを形成し、このス
リットに金属箔を填め込むことが記載されている。かか
る構造にすると、溶接部の形状が左右対称になり、溶接
部のアンバランスが解消されて電極の偏心を防止するこ
とができる。しかし、電極端部の溶接部空間から放電空
間に通じるコンダクタンスは、従来通り、非常に小さい
ので、始動時に溶接部空間において一気に蒸発した水銀
により溶接部空間がきわめて高圧になることには変わり
がない。

【０００９】そこで本発明は、始動時に溶接部空間で一
気に蒸発した水銀が速やかに発光空間に移動でき、始動
時のアークが速やかに安定するとともに、不点灯やラン
プ破損が生じる畏れのないショートアーク型超高圧放電
灯を提供することを目的とし、更には、電極の偏心をも
同時に解消できるショートアーク型超高圧放電灯を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、一対の電極が対向配置された
光透過性材料からなる放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ
^３以上の水銀が封入され、放電容器の両端に形成された
封止部に埋設された金属箔に電極の端部が溶接されたシ
ョートアーク型超高圧放電灯において、電極の根元部分
に、溶接部空間と放電空間とを連通する溝やスリットか
らなる経路を形成し、始動時に溶接部空間で一気に蒸発
した水銀がこの経路を通って速やかに発光空間に移動で
きるようにする。

【００１１】また、請求項２の発明は、電極の根元部分
に、溶接部空間から放電空間に連通する経路としてスリ
ットを形成するとともに、このスリットに金属箔を挟持
して、電極の偏心をも同時に解消できるようにする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は、請求項１の発
明の実施の形態であるショートアーク型超高圧放電灯の
右半分を示すが、左半分も同様の構造である。図１にお
いて、放電容器１０は、透光性材料である石英ガラスか
らなる球状体ないし楕円球状体であり、その内部空間が
放電空間Ｓ１である。そして、放電容器１０両端の石英
ガラスを溶融状態で圧着することにより封止部１１が形
成され、封止部１１にモリブデンからなる金属箔３０が
埋設されている。放電容器１０内には、タングステン棒
からなる一対の電極２０が対向配置されるとともに、
０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀、および所定量の希ガ
スが封入されている。

【００１３】電極２０の端部は金属箔３０に溶接されて
いる。また、外部リード棒４０の端部も金属箔３０に溶
接されて封止部１１から外部に伸び出している。つま
り、電極２０の端部、および外部リード棒４０の端部
は、金属箔３０と共に封止部１１に埋設されているが、
丸棒の電極２０端部を平面状の金属箔３０に溶接した状
態で埋設するので、電極２０の端面２０ｂと封止部１１
の石英ガラスの間に溶接部空間Ｓ２が形成される。ま
た、電極２０の根元部分２０ａは封止部１１の石英ガラ
スに溶着せず、１０μｍ程度の隙間ができている。

【００１４】ここで、図２に示すように、電極２０の根
元部分２０ａには、端面２０ｂから長手方向に溝２１が
形成されている。従って、図１に示すように、溝２１の
尾端部２１ｂは、溶接部空間Ｓ２に対面している。そし
て、溝２１の先端部２１ａは、放電容器１０と封止部１
１の境界１２より左側に位置しており、つまり放電空間
Ｓ１に対面しており、溝２１が溶接部空間Ｓ２と放電空
間Ｓ１を連通する経路Ｐとなっている。

【００１５】この経路Ｐは、図３（Ａ）に示すように、
電極２０を径方向に貫通するスリット２２であってもよ
く、また、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、複数個の
溝２１を放射状に形成してもよい。更には、図３（Ｄ）
に示すように、一つの溝２１を金属箔３０側に形成して
もよい。また、図示はしないが、溝２１とスリット２２
を組み合わせてもよいが、いずれにしても、経路Ｐのコ
ンダクタンスは従来の電極２０の外周面と封止部１１の
石英ガラスとの隙間のコンダクタンスよりもずっと大き
くなっている。

【００１６】このショートアーク型超高圧放電灯の具体
的数値は例えば次のとおりである。放電容器１０の最大外径；１３ｍｍ最大内径；７ｍｍ放電容器１０と封止部１１の境界１２間の長さ；１２ｍｍ封止部１１の長さ；３５ｍｍ外径；７．５ｍｍ電極２０の外径；０．８ｍｍ金属箔３０の寸法；２５ｍｍ×１．５ｍｍ電極間距離；１．５ｍｍ水銀封入量；０．２ｍｇ／ｍｍ^３希ガスとその封入圧；Ａｒ：１３ｋＰａ定格消費電力；２００Ｗ管壁負荷；１Ｗ／ｍｍ^２溝２１の横幅；０．２ｍｍ深さ；０．４ｍｍ長さ；５．０ｍｍ

【００１７】かかるショートアーク型超高圧放電灯を点
灯すると、電極２０間でアークが発生するが、水銀蒸気
圧が高いので、演色性がよくて高出力の光が放射され
る。また、アークの広がりが抑制されて小さな点光源に
なるので、液晶プロジェクタ用の光源ランプに好適であ
る。そして、ランプを消灯すると、電極２０の端面２０
ｂが最冷点であるので、放電空間Ｓ１内の水銀蒸気は溝
２１を通って溶接部空間Ｓ２に移動し、凝固する。

【００１８】次に、再始動すると、溶接部空間Ｓ２の水
銀は一気に蒸発するが、電極２０の根元部分２０ａに溝
２１が形成されて、溶接部空間Ｓ２から放電空間Ｓ１に
連通する経路Ｐのコンダクタンスが大きいので、水銀蒸
気は速やかに放電空間Ｓ１に移動する。従って、溶接部
空間Ｓ２の水銀が一気に蒸発するにもかかわらず、溶接
部空間Ｓ２が高圧にならず、金属箔３０に引っ張り応力
がかからない。このため、点灯と消灯を繰り返しても箔
切れや箔溶断現象が起きず、不点灯になることがない。
また、封止部１１の耐圧力も問題にならず、封止部１１
にクラックが発生してランプが破損することがない。そ
して、放電空間Ｓ１に水銀蒸気が速やかに移動するの
で、ランプ始動後、短時間でアークが安定する利点があ
る。

【００１９】前記の仕様のショートアーク型超高圧放電
灯を１０本製作するとともに、比較例として、電極２０
に溝２１を形成しない従来仕様のショートアーク型超高
圧放電灯を１０本製作し、点灯と消灯を繰り返して破
裂，箔溶断により不点灯になる点滅回数を調査した。そ
の結果、従来仕様の比較例のランプは、最短で３５２回
の点滅で破裂，箔溶断により不点灯になり、最長でも２
６００回の点滅で不点灯になった。そして、１０本のラ
ンプの不点灯になる平均点滅回数は１２０７回であっ
た。これに対して、本発明のランプ１０本は、いずれも
５０００回点滅しても不点灯にならず、極めて優れた効
果が得られることを確認した。

【００２０】図４は、請求項２の発明の実施の形態の要
部を示す斜視図である。図４（Ａ）において、電極２０
の根元部分２０ａには、端面２０ｂから長手方向にスリ
ット２２が形成されている。一方、金属箔３０は、その
先端部に傾斜部３０ａを介して短幅部３０ｂが形成され
ており、短幅部３０ｂがスリット２２に挟持されてい
る。ここで、短幅部３０ｂの横幅は電極２０の外径寸法
よりもやや小さく、短幅部３０ｂをスリット２２に挟持
したとき、端面２０ｂ側のスリット２２は溝と同等の構
造になる。金属箔３０の形状は、図４（Ｂ）に示すよう
に、その先端部に傾斜部３０ａのみを形成したものであ
ってもよい。

【００２１】このように、金属箔３０の短幅部３０ｂが
電極２０に形成されたスリット２２に挟持されているの
で、平面状の金属箔３０と丸棒の電極２０の接続部の構
造は左右対称になる。従って、石英ガラスからなる放電
容器１０の端部を溶融状態で圧着して封止部１１を形成
し、金属箔３０と電極２０の接続部を封止部１１に埋設
するとき、電極２０に左右対称の応力がかかり、電極２
０が偏心することがない。従って、電極２０の先端間に
形成される輝点は正規の位置となり、反射鏡との位置関
係が変化せず、正確な映像をスクリーン上に投映できる
ので、液晶プロジェクタの光源ランプとしては、極めて
好都合である。

【００２２】また、封止部１１の成形時に、電極２０の
端面２０ｂと金属箔３０との隅部に、図１で説明したも
のと同様な溶接部空間Ｓ２が形成されるが、電極２０に
形成されたスリット２２が溶接部空間Ｓ２と放電空間Ｓ
１とを連通するコンダクタンスの大きな経路Ｐとなる。
従って、再始動時に、溶接空間Ｓ２の水銀が一気に蒸発
しても、経路Ｐのコンダクタンスが大きいので、速やか
に放電空間Ｓ１に移動するのは請求項１の発明と同じで
ある。すなわち、点灯と消灯を繰り返しても破裂，箔溶
断により不点灯になることはなく、また、ランプ始動
後、短時間でアークが安定する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のショート
アーク型超高圧放電灯は、電極の根元部分に、溶接部空
間と放電空間とを連通する溝やスリットからなる経路を
形成するので、始動時に溶接部空間で一気に蒸発した水
銀がこの経路を通って速やかに発光空間に移動でき、不
点灯やランプ破損が生じる畏れのないショートアーク型
超高圧放電灯とすることができる。また、電極の根元部
分に、溶接部空間から放電空間に連通する経路としてス
リットを形成するとともに、このスリットに金属箔を挟
持すると、不点灯やランプ破損の解消のみでなく、電極
の偏心をも同時に解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施の形態を示す断面であ
る。

【図２】電極に形成される溝の説明図である。

【図３】電極に形成される溝の他の実施例の説明図であ
る。

【図４】請求項２の発明の実施の形態の要部を示す斜視
図である。

【図５】電極が偏心した状態の説明図である。

【符号の説明】

１０放電容器１１封止部１２放電容器と封止部の境界２０電極２０ａ電極の根元部分２０ｂ電極の端面２１溝２１ａ溝の先端部２１ｂ溝の尾端部２２スリット３０金属箔３０ａ金属箔の傾斜部３０ｂ金属箔の短幅部４０外部リード棒Ｓ１放電空間Ｓ２溶接部空間Ｐ放電空間と溶接部空間を連通する経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小宮正伸兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者堀川好広兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内Ｆターム(参考） 5C043 AA14 AA20 BB09 CC02 CC05 CC11 CD01 DD12 EA19 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極が対向配置された光透過性材
料からなる放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水
銀が封入され、放電容器の両端に形成された封止部に埋
設された金属箔に該電極の端部が溶接されたショートア
ーク型超高圧放電灯において、前記電極の根元部分に、該封止部成形時に電極端部と金
属箔との溶接部分に形成された空間と放電空間とを連通
する溝やスリットからなる経路が形成されたことを特徴
とするショートアーク型超高圧放電灯。
【請求項２】前記電極の根元部分に、該封止部成形時
に電極端部と金属箔との溶接部分に形成された空間と放
電空間とを連通する経路としてスリットが形成されると
ともに、該スリットに該金属箔が挟持されたことを特徴
とする請求項１記載のショートアーク型超高圧放電灯。