JP2002175890A - 超高圧放電灯の点灯方法と該方法が適用される超高圧放電灯並びにそのバラスト及び点灯システム - Google Patents
超高圧放電灯の点灯方法と該方法が適用される超高圧放電灯並びにそのバラスト及び点灯システムInfo
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- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超高圧放電灯の寿命や電極表面の荒れ
の発生を支配する要因について解明した結果を基に長寿
命且つ高輝度を実現する超高圧放電灯の点灯方法を開発
する事。 【解決手段】 石英ガラスからなる放電容器(1)内
に電極(2)(3)が対向して配設されている超高圧放電灯(A
1)の点灯方法に於いて、点灯方法が、交流点灯であっ
て、電極(2)(3)が点灯安定時の電流値に対して１.５倍
以上の耐電流特性を持ち、点灯周波数が、点灯中に５Hz
以下になる期間が１秒以上存在するようにした事を特徴
とする。
の発生を支配する要因について解明した結果を基に長寿
命且つ高輝度を実現する超高圧放電灯の点灯方法を開発
する事。 【解決手段】 石英ガラスからなる放電容器(1)内
に電極(2)(3)が対向して配設されている超高圧放電灯(A
1)の点灯方法に於いて、点灯方法が、交流点灯であっ
て、電極(2)(3)が点灯安定時の電流値に対して１.５倍
以上の耐電流特性を持ち、点灯周波数が、点灯中に５Hz
以下になる期間が１秒以上存在するようにした事を特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高圧放電灯の新
規な点灯方法とその超高圧放電灯及び該超高圧放電灯用
のバラストに関するものである。
規な点灯方法とその超高圧放電灯及び該超高圧放電灯用
のバラストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶プロジェクターの市場が急激
に拡大しており、今後もコンシューマー向けデータープ
ロジェクターやデジタル放送に対応したリヤプロジェク
ションテレビの爆発的な市場拡大が期待されている。そ
の市場拡大に対応するには光源の寿命とフリッカー対策
が重要な要因となっている。
に拡大しており、今後もコンシューマー向けデータープ
ロジェクターやデジタル放送に対応したリヤプロジェク
ションテレビの爆発的な市場拡大が期待されている。そ
の市場拡大に対応するには光源の寿命とフリッカー対策
が重要な要因となっている。
【０００３】今日までは明るさ競争のみがその性能を評
価する一つの基準であった。そのために開発された超高
圧放電灯はアーク長を極限にまで縮め、放電容器内の水
銀圧力を１５０atm以上に高めてそのアーク温度を上昇
させ輝度向上に努めてきた。
価する一つの基準であった。そのために開発された超高
圧放電灯はアーク長を極限にまで縮め、放電容器内の水
銀圧力を１５０atm以上に高めてそのアーク温度を上昇
させ輝度向上に努めてきた。
【０００４】従来の超高圧放電灯はこのような手法を通
じて輝度向上に貢献してきたが、一方トレードオフ(副
作用)として、アーク近傍にある電極表面の消耗が異常
に早く且つこれに起因するフリッカーの発生が見られ、
現在までこれらをコントロールする事が出来ていないの
が現状である。現状では従来の超高圧放電灯ではフリッ
カーは４００時間で定常的に発生し(表１参照)、プロジ
ェクターから照射されるスクリーン上の照度は１,００
０時間で５０％程度に落ち、照度維持の点でも大きな問
題となっていた。
じて輝度向上に貢献してきたが、一方トレードオフ(副
作用)として、アーク近傍にある電極表面の消耗が異常
に早く且つこれに起因するフリッカーの発生が見られ、
現在までこれらをコントロールする事が出来ていないの
が現状である。現状では従来の超高圧放電灯ではフリッ
カーは４００時間で定常的に発生し(表１参照)、プロジ
ェクターから照射されるスクリーン上の照度は１,００
０時間で５０％程度に落ち、照度維持の点でも大きな問
題となっていた。
【０００５】一方、１,０００時間以上の照度維持を保
証している超高圧放電灯に於いてもアーク近傍の電極の
表面状態が荒れ、放電開始の位置が頻繁に動きスクリー
ン上でフリッカーとして認識されているのが現状であ
る。今後コンシューマー向けの製品として当該光源は、
スクリーン上の照度維持とともにフリッカーレスを実現
すべきであるのは言うまでもない。
証している超高圧放電灯に於いてもアーク近傍の電極の
表面状態が荒れ、放電開始の位置が頻繁に動きスクリー
ン上でフリッカーとして認識されているのが現状であ
る。今後コンシューマー向けの製品として当該光源は、
スクリーン上の照度維持とともにフリッカーレスを実現
すべきであるのは言うまでもない。
【０００６】さて、当該超高圧放電灯に関する発明が特
許第２,８２９,３３９号公報で報告されている。該特許
公報の中にはタングステン蒸発による黒化を防止するた
めに一般的なハロゲンサイクルを利用することが紹介さ
れ、このハロゲン量が多い場合にはその電極の消耗が激
しく数１００時間の寿命しか得られないことが記載され
ている。これを受けて、該特許公報はこのハロゲンによ
る電極の急激な消耗を防止するためにそのハロゲン量を
極限に少なくしたことをその発明としている。しかしこ
のハロゲン量は非常にクリティカルで十分なハロゲンサ
イクルが得られず、蒸発タングステンにより放電容器の
黒化するものが発生している。
許第２,８２９,３３９号公報で報告されている。該特許
公報の中にはタングステン蒸発による黒化を防止するた
めに一般的なハロゲンサイクルを利用することが紹介さ
れ、このハロゲン量が多い場合にはその電極の消耗が激
しく数１００時間の寿命しか得られないことが記載され
ている。これを受けて、該特許公報はこのハロゲンによ
る電極の急激な消耗を防止するためにそのハロゲン量を
極限に少なくしたことをその発明としている。しかしこ
のハロゲン量は非常にクリティカルで十分なハロゲンサ
イクルが得られず、蒸発タングステンにより放電容器の
黒化するものが発生している。
【０００７】また、同特許公報にはそのハロゲン量を極
限に少なくする事により、５,０００時間以上の寿命を
達成した事が記載されているが、上記の蒸発タングステ
ンによる放電容器の黒化を免れた超高圧放電灯でさえ、
１,０００時間後にはアーク近傍の電極の消耗や電極表
面の荒れが見られ、甚だしい場合は複数の突起が発生し
ていた。そして、これが原因で点灯中、放電開始位置が
荒れた電極表面上を頻繁に動き回り、これがスクリーン
上のフリッカーとなって現れ、事実上、現在要求されて
いるような５,０００時間の寿命を保証する光源「即
ち、５,０００時間寿命光源」として受け入れられるよ
うなものでなかった。
限に少なくする事により、５,０００時間以上の寿命を
達成した事が記載されているが、上記の蒸発タングステ
ンによる放電容器の黒化を免れた超高圧放電灯でさえ、
１,０００時間後にはアーク近傍の電極の消耗や電極表
面の荒れが見られ、甚だしい場合は複数の突起が発生し
ていた。そして、これが原因で点灯中、放電開始位置が
荒れた電極表面上を頻繁に動き回り、これがスクリーン
上のフリッカーとなって現れ、事実上、現在要求されて
いるような５,０００時間の寿命を保証する光源「即
ち、５,０００時間寿命光源」として受け入れられるよ
うなものでなかった。
【０００８】電極の消耗が発生する原因として、該特許
公報は前述のようにハロゲン量を挙げている。つまり、
１×１０-4μmol／mm3以上のハロゲンの封入のみが電極
消耗を支配する要因に他ならないと断定している。しか
し、発明者らの実験では１×１０-4μmol／mm3よりも少
ない量のハロゲン封入超高圧放電灯に於いて、不十分な
ハロゲンサイクルによる黒化ランプが発生すると同時に
数１００時間からアーク近傍の電極表面の変形(電極表
面の荒れや突起の発生)が観察され、５００時間から放
電開始位置が移動し始め、１,０００時間でスクリーン
上のフリッカーが観察された。この実験によりハロゲン
量以外にも電極消耗や電極表面の荒れを支配する要因の
存在が推測された。
公報は前述のようにハロゲン量を挙げている。つまり、
１×１０-4μmol／mm3以上のハロゲンの封入のみが電極
消耗を支配する要因に他ならないと断定している。しか
し、発明者らの実験では１×１０-4μmol／mm3よりも少
ない量のハロゲン封入超高圧放電灯に於いて、不十分な
ハロゲンサイクルによる黒化ランプが発生すると同時に
数１００時間からアーク近傍の電極表面の変形(電極表
面の荒れや突起の発生)が観察され、５００時間から放
電開始位置が移動し始め、１,０００時間でスクリーン
上のフリッカーが観察された。この実験によりハロゲン
量以外にも電極消耗や電極表面の荒れを支配する要因の
存在が推測された。
【０００９】かたや、特許第２,９８０,８８２号公報に
は、そのハロゲン封入量を２×１０ -4〜７×１０-3μmo
l／mm3と多くすることで、短波長紫外線を吸収減少さ
せ、放電容器の黒化や白濁や電極消耗を防止する発明が
開示されている。この特許第公報では、これらのメカニ
ズムは点灯時に発生する短波長紫外線が放電容器である
石英ガラスの珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合を切断
し、これにより蒸発したＳｉＯが放電容器の白濁の原因
となり、また電極消耗の原因としている。つまりは発生
短波長紫外線が放電容器の黒化や白濁、電極消耗支配要
因であると論じている。
は、そのハロゲン封入量を２×１０ -4〜７×１０-3μmo
l／mm3と多くすることで、短波長紫外線を吸収減少さ
せ、放電容器の黒化や白濁や電極消耗を防止する発明が
開示されている。この特許第公報では、これらのメカニ
ズムは点灯時に発生する短波長紫外線が放電容器である
石英ガラスの珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合を切断
し、これにより蒸発したＳｉＯが放電容器の白濁の原因
となり、また電極消耗の原因としている。つまりは発生
短波長紫外線が放電容器の黒化や白濁、電極消耗支配要
因であると論じている。
【００１０】これに対して発明者らは当該特許公報に記
載された特許請求の範囲の記載に基づいた超高圧放電灯
を作成しその効果を検証してみた結果、その電極消耗は
異常な程早く、当該特許公報に紹介される内容よりもそ
の状態が悪いことを確認した。即ち、短波長発生を抑え
るために必要なハロゲン量を多量に封入した超高圧放電
灯では、１００時間でアーク近傍の電極消耗や電極表面
の荒れが観察され、同時期に頻繁な放電開始位置の移動
が見られた。さらに４００時間でスクリーン上のフリッ
カーも認識され、現在、プロジェクタ用光源として要求
されている最低２,０００時間の寿命すら達成し得ず、
テレビユースで要求される１０,０００時間の寿命を実
現することは到底不可能であると言う結論に至った。こ
の実験から封入ハロゲン量を増やし、短波長紫外線の吸
収減少により長寿命化がはかれないことも判明した。
載された特許請求の範囲の記載に基づいた超高圧放電灯
を作成しその効果を検証してみた結果、その電極消耗は
異常な程早く、当該特許公報に紹介される内容よりもそ
の状態が悪いことを確認した。即ち、短波長発生を抑え
るために必要なハロゲン量を多量に封入した超高圧放電
灯では、１００時間でアーク近傍の電極消耗や電極表面
の荒れが観察され、同時期に頻繁な放電開始位置の移動
が見られた。さらに４００時間でスクリーン上のフリッ
カーも認識され、現在、プロジェクタ用光源として要求
されている最低２,０００時間の寿命すら達成し得ず、
テレビユースで要求される１０,０００時間の寿命を実
現することは到底不可能であると言う結論に至った。こ
の実験から封入ハロゲン量を増やし、短波長紫外線の吸
収減少により長寿命化がはかれないことも判明した。
【００１１】そこで発明者らは交・直流点灯用超高圧放
電灯の電極の消耗や電極表面の荒れ及び突起の生成を支
配する要因が熱的要因、酸素要因及び珪素要因によるも
のと推定し実験に臨んだ。その結果、その第１の原因が
放電容器内部に残留する酸素であり、第２の原因が熱的
要因であることを突き止めた。
電灯の電極の消耗や電極表面の荒れ及び突起の生成を支
配する要因が熱的要因、酸素要因及び珪素要因によるも
のと推定し実験に臨んだ。その結果、その第１の原因が
放電容器内部に残留する酸素であり、第２の原因が熱的
要因であることを突き止めた。
【００１２】熱的要因を解明する実験では、電極の熱容
量を大きくしていくことで改善がなされるか否かでその
確認を行った（表１）。当該実験では確かに熱容量の大
きい電極ほどその消耗が少なくなり、アーク長の拡大が
抑えられる結果がでた。点灯時間のパラメーターに対す
るアーク長の変位データーにより確認できる。しかしそ
のアーク近傍での電極表面の荒れの改善は見られず、放
電開始位置を長時間にわたり、１つの位置に制御するこ
とは不可能であると判明した。ちなみに電極表面の荒れ
はＸ線を使い透過観察した。
量を大きくしていくことで改善がなされるか否かでその
確認を行った（表１）。当該実験では確かに熱容量の大
きい電極ほどその消耗が少なくなり、アーク長の拡大が
抑えられる結果がでた。点灯時間のパラメーターに対す
るアーク長の変位データーにより確認できる。しかしそ
のアーク近傍での電極表面の荒れの改善は見られず、放
電開始位置を長時間にわたり、１つの位置に制御するこ
とは不可能であると判明した。ちなみに電極表面の荒れ
はＸ線を使い透過観察した。
【００１３】酸素及び珪素の要因については、完成品ラ
ンプの電極の状態をＥＤＡＸ(エネルギー分析X線検出装
置)にて解析することから実験を開始した。このＥＤＡ
Ｘ解析により珪素は要因から外れた。そして、電極のタ
ングステン表面にはおびただしい酸素が検出され、Ｗ
Ｏ、ＷＯ2などの酸素タングステンの存在及び酸化水銀
の存在も確認されたため、酸素が問題の要因であると考
えられた。そこで、酸素がどの時点で持ち込まれ、残留
するかを調査した処、最終封止工程である２次シール工
程で持ち込まれたものであることが分かった。
ンプの電極の状態をＥＤＡＸ(エネルギー分析X線検出装
置)にて解析することから実験を開始した。このＥＤＡ
Ｘ解析により珪素は要因から外れた。そして、電極のタ
ングステン表面にはおびただしい酸素が検出され、Ｗ
Ｏ、ＷＯ2などの酸素タングステンの存在及び酸化水銀
の存在も確認されたため、酸素が問題の要因であると考
えられた。そこで、酸素がどの時点で持ち込まれ、残留
するかを調査した処、最終封止工程である２次シール工
程で持ち込まれたものであることが分かった。
【００１４】しかしながら、第２シール時に酸素発生の
原因となるＳｉＯの発生を防止する事は外囲器が石英で
出来ている以上不可能であり、今後フリッカーレスの高
輝度長寿命光源を提供することは不可能であると言う結
果に至った。
原因となるＳｉＯの発生を防止する事は外囲器が石英で
出来ている以上不可能であり、今後フリッカーレスの高
輝度長寿命光源を提供することは不可能であると言う結
果に至った。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの極めて困
難な技術課題に対し、対象となる超高圧放電灯の寿命や
電極表面の荒れの発生を支配する要因について解明した
結果を基に長寿命且つ高輝度を実現する超高圧放電灯の
点灯方法と該方法に供される超高圧放電灯並びにバラス
ト及び点灯システムの開発をその解決課題とする。
難な技術課題に対し、対象となる超高圧放電灯の寿命や
電極表面の荒れの発生を支配する要因について解明した
結果を基に長寿命且つ高輝度を実現する超高圧放電灯の
点灯方法と該方法に供される超高圧放電灯並びにバラス
ト及び点灯システムの開発をその解決課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】「請求項１、３」は、石
英ガラスからなる放電容器内に電極が対向して配設され
ている超高圧放電灯の点灯方法に於ける第１及び３例に
関し、「請求項１」は、「 点灯方法が、交流点灯で
あって、電極が点灯安定時の電流値に対して１.５倍以
上の耐電流特性を持ち、点灯周波数が、点灯中に５Hz以
下になる期間(この期間を電極表面補修期間とする。)が
１秒以上存在するようにした」事を特徴とするものであ
り、「請求項３」は、「 点灯方法が、直流点灯であ
って、その電極の内、陰電極が点灯安定時の電流値に対
して、１.２倍以上の耐電流性能を持ち、点灯中、間欠
的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆となるよう
に制御する」事を特徴とするものである。
英ガラスからなる放電容器内に電極が対向して配設され
ている超高圧放電灯の点灯方法に於ける第１及び３例に
関し、「請求項１」は、「 点灯方法が、交流点灯で
あって、電極が点灯安定時の電流値に対して１.５倍以
上の耐電流特性を持ち、点灯周波数が、点灯中に５Hz以
下になる期間(この期間を電極表面補修期間とする。)が
１秒以上存在するようにした」事を特徴とするものであ
り、「請求項３」は、「 点灯方法が、直流点灯であ
って、その電極の内、陰電極が点灯安定時の電流値に対
して、１.２倍以上の耐電流性能を持ち、点灯中、間欠
的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆となるよう
に制御する」事を特徴とするものである。
【００１７】後述する発明者らの実験によると、電極の
表面状態を荒らすメカニズムは熱的及び酸素要因の相乗
作用と電極の質量とが複雑に絡まりあって発生している
事によるものと考えられる。電極の質量が点灯電流値に
対して相対的に小さい場合、熱電子の衝突により、熱的
にはアークの近傍で電極表面の温度が異常に上昇し、そ
の内の温度的に一番高い部分が溶融変形などにより消耗
していき、その周辺に突起が発生し成長する。
表面状態を荒らすメカニズムは熱的及び酸素要因の相乗
作用と電極の質量とが複雑に絡まりあって発生している
事によるものと考えられる。電極の質量が点灯電流値に
対して相対的に小さい場合、熱電子の衝突により、熱的
にはアークの近傍で電極表面の温度が異常に上昇し、そ
の内の温度的に一番高い部分が溶融変形などにより消耗
していき、その周辺に突起が発生し成長する。
【００１８】また酸素要因では最終の２次シール時に発
生したＳｉOが分解して放電容器内に混入した酸素によ
って酸化タングステンが電極表面に生成され、更にハロ
ゲンとの反応によりハロゲン化酸化タングステン等が生
成され、これがアーク中にて分解され、その一部のタン
グステンが電極先端に再付着集積する。この再付着集積
したタングステンが次第に複数の突起を形成する。熱電
子は突起の先端から飛び出し易い性質を有しているの
で、電極表面の荒れや複数の突起の存在により放電の開
始位置が頻繁に変わり、これがフリッカーの原因とな
る。換言すれば、フリッカーは熱電子が衝突する陽電極
の表面状態より熱電子が飛び出す陰電極の表面状態に依
存するといえる。
生したＳｉOが分解して放電容器内に混入した酸素によ
って酸化タングステンが電極表面に生成され、更にハロ
ゲンとの反応によりハロゲン化酸化タングステン等が生
成され、これがアーク中にて分解され、その一部のタン
グステンが電極先端に再付着集積する。この再付着集積
したタングステンが次第に複数の突起を形成する。熱電
子は突起の先端から飛び出し易い性質を有しているの
で、電極表面の荒れや複数の突起の存在により放電の開
始位置が頻繁に変わり、これがフリッカーの原因とな
る。換言すれば、フリッカーは熱電子が衝突する陽電極
の表面状態より熱電子が飛び出す陰電極の表面状態に依
存するといえる。
【００１９】この酸素要因は前述の通り外囲器が石英で
形成されている以上、酸素の生成は避け得ないものであ
る所から、酸素の影響による電極表面の荒れは避け得な
いものとし、電極の熱容量(即ち、質量)の増大と通電方
法の改善とを組み合わせる事でこれを克服した。即ち、
点灯方法が「交流点灯」の場合、「点灯中に５Hz以下に
なる期間が１秒以上存在する」ように点灯周波数を設定
する事で、通常の点灯周期(超高圧放電灯の通常の交流
点灯では５０Hz以上であるため、その周期は１／50以下
になる)より長く、１／５秒以上一方の電極から他方の
電極に連続して熱電子を流し、他方の電極表面を加熱し
てその表面を若干溶かす。この時、他方の電極表面が荒
れていたり、突起が発生していたりした場合、荒れた表
面や突起は溶かされ、その表面張力で電極表面に薄く広
がり、電極表面の荒れや突起を解消し、元の球面状の電
極表面を再生する。換言すれば、５Hz以上の周波数で点
灯していると、電極表面の荒れや突起が解消する前に通
電方向が変わる事になる。その結果、次第に電極表面の
荒れや突起が成長する。
形成されている以上、酸素の生成は避け得ないものであ
る所から、酸素の影響による電極表面の荒れは避け得な
いものとし、電極の熱容量(即ち、質量)の増大と通電方
法の改善とを組み合わせる事でこれを克服した。即ち、
点灯方法が「交流点灯」の場合、「点灯中に５Hz以下に
なる期間が１秒以上存在する」ように点灯周波数を設定
する事で、通常の点灯周期(超高圧放電灯の通常の交流
点灯では５０Hz以上であるため、その周期は１／50以下
になる)より長く、１／５秒以上一方の電極から他方の
電極に連続して熱電子を流し、他方の電極表面を加熱し
てその表面を若干溶かす。この時、他方の電極表面が荒
れていたり、突起が発生していたりした場合、荒れた表
面や突起は溶かされ、その表面張力で電極表面に薄く広
がり、電極表面の荒れや突起を解消し、元の球面状の電
極表面を再生する。換言すれば、５Hz以上の周波数で点
灯していると、電極表面の荒れや突起が解消する前に通
電方向が変わる事になる。その結果、次第に電極表面の
荒れや突起が成長する。
【００２０】ただ、電極の質量が過小であると、前記連
続通電によって電極温度が高くなり過ぎ消耗してしま
う。そこで、電極が「点灯安定時の電流値に対して１.
５倍以上の耐電流特性を持つ」事で、前記連続通電によ
る消耗を防ぎ、前記連続通電による電極表面の修復を可
能にしているのである。これにより「交流点灯」におけ
る長寿命とフリッカーの解消を達成する事が出来た。
続通電によって電極温度が高くなり過ぎ消耗してしま
う。そこで、電極が「点灯安定時の電流値に対して１.
５倍以上の耐電流特性を持つ」事で、前記連続通電によ
る消耗を防ぎ、前記連続通電による電極表面の修復を可
能にしているのである。これにより「交流点灯」におけ
る長寿命とフリッカーの解消を達成する事が出来た。
【００２１】点灯方法が「直流点灯」の場合は、「点灯
中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆と
なるように制御する」ものである。即ち、「直流点灯」
におけるいわゆる「陰電極」に「陽電極」から熱電子を
発射し、「陰電極」の表面を前述のように加熱修復す
る。この場合、直流放電灯の「陰電極」は「陽電極」に
比べて質量が小であるが、前記連続通電に耐えるには、
陰電極が「点灯安定時の電流値に対して、１.２倍以上
の耐電流性能を持つ」事が条件となる。その結果、「直
流点灯」においても長寿命とフリッカーの解消を達成す
る事が出来た。
中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆と
なるように制御する」ものである。即ち、「直流点灯」
におけるいわゆる「陰電極」に「陽電極」から熱電子を
発射し、「陰電極」の表面を前述のように加熱修復す
る。この場合、直流放電灯の「陰電極」は「陽電極」に
比べて質量が小であるが、前記連続通電に耐えるには、
陰電極が「点灯安定時の電流値に対して、１.２倍以上
の耐電流性能を持つ」事が条件となる。その結果、「直
流点灯」においても長寿命とフリッカーの解消を達成す
る事が出来た。
【００２２】ここで、「直流点灯」の場合、「点灯中、
間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆となる
ように制御する」理由に付いて説明すると、前述のよう
に電極表面は「熱的要因」と「酸素要因」により荒れや
突起が発生するが、通常点灯時、陽電極の方面には常時
熱電子が衝突して加熱されており、前記２要因で荒れや
突起が発生しても連続通電による陽電極表面の加熱によ
って修復され前記荒れや突起は解消される。
間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆となる
ように制御する」理由に付いて説明すると、前述のよう
に電極表面は「熱的要因」と「酸素要因」により荒れや
突起が発生するが、通常点灯時、陽電極の方面には常時
熱電子が衝突して加熱されており、前記２要因で荒れや
突起が発生しても連続通電による陽電極表面の加熱によ
って修復され前記荒れや突起は解消される。
【００２３】しかしながら、陰電極側では連続して熱電
子を出射しており、陽電極側のような修復作用は生じ
ず、前記２要因による荒れや突起が発生・成長が起こ
る。そこで、前述のように「点灯中、間欠的に１秒以上
電流の印可方向が通常点灯の逆となるように制御する」
事で、一定時間、陰電極表面に熱電子を衝突させ、前述
の「修復作用」を陰電極表面で起こさせるのである。こ
の「電極表面修復期間」は１秒以上必要であり、１秒以
下の場合は「修復作用」が不充分となる。
子を出射しており、陽電極側のような修復作用は生じ
ず、前記２要因による荒れや突起が発生・成長が起こ
る。そこで、前述のように「点灯中、間欠的に１秒以上
電流の印可方向が通常点灯の逆となるように制御する」
事で、一定時間、陰電極表面に熱電子を衝突させ、前述
の「修復作用」を陰電極表面で起こさせるのである。こ
の「電極表面修復期間」は１秒以上必要であり、１秒以
下の場合は「修復作用」が不充分となる。
【００２４】なお、耐電流性能とは、安定時の電流値に
対して交流点灯では、点灯安定時の電流値の１.５倍の
電流を１０秒間印加しても印加期間中に電極先端が変形
しない性能をいい、直流点灯では、安定時の電流値の
１.２倍の電流を１０秒間印加しても印加期間中に電極
先端が変形しない性能をいう。
対して交流点灯では、点灯安定時の電流値の１.５倍の
電流を１０秒間印加しても印加期間中に電極先端が変形
しない性能をいい、直流点灯では、安定時の電流値の
１.２倍の電流を１０秒間印加しても印加期間中に電極
先端が変形しない性能をいう。
【００２５】「請求項２、４」は、石英ガラスからなる
放電容器内に電極が対向して配設されている超高圧放電
灯の点灯方法に於ける第２及び４例に関し、「請求項
２」は「 点灯方法が、交流点灯であって、電極が
点灯安定時の電流値に対して１.５倍以上の耐電流特性
を持ち、その定常点灯時の点灯電流が定格電流値以上に
なる期間が１秒以上発生するようにした」事を特徴とす
るものであり、「請求項４」は、「 点灯方法が、
直流点灯であって、その電極の内、陰電極が点灯安定時
の電流値に対して、１.２倍以上の耐電流性能を持ち、
点灯中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となり且つその定常点灯時の点灯電流が定格電流値以
上になる期間が１秒以上発生するように制御する」事を
特徴とするもので、この場合は前述の場合と異なり「１
秒以上、定常点灯時の定格電流値以上の過剰電流」を通
電することで、急速に電極表面の修復を行うものであ
る。
放電容器内に電極が対向して配設されている超高圧放電
灯の点灯方法に於ける第２及び４例に関し、「請求項
２」は「 点灯方法が、交流点灯であって、電極が
点灯安定時の電流値に対して１.５倍以上の耐電流特性
を持ち、その定常点灯時の点灯電流が定格電流値以上に
なる期間が１秒以上発生するようにした」事を特徴とす
るものであり、「請求項４」は、「 点灯方法が、
直流点灯であって、その電極の内、陰電極が点灯安定時
の電流値に対して、１.２倍以上の耐電流性能を持ち、
点灯中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となり且つその定常点灯時の点灯電流が定格電流値以
上になる期間が１秒以上発生するように制御する」事を
特徴とするもので、この場合は前述の場合と異なり「１
秒以上、定常点灯時の定格電流値以上の過剰電流」を通
電することで、急速に電極表面の修復を行うものであ
る。
【００２６】「請求項５」は前記交流点灯に供せられる
超高圧放電灯に関し、「石英ガラスからなる放電容器内
に電極が対向して配設され、その放電容器の管壁負荷が
０.７ｗ／ｃｍ2以上であり、その放電容器内に１×１０
-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少
なくともいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ／ｍｍ3
以上の水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封入された
交流点灯用の超高圧放電灯であって、その電極が点灯安
定時の電流値に対して、１.５倍以上の耐電流性能を持
つ」事を特徴とする。
超高圧放電灯に関し、「石英ガラスからなる放電容器内
に電極が対向して配設され、その放電容器の管壁負荷が
０.７ｗ／ｃｍ2以上であり、その放電容器内に１×１０
-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少
なくともいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ／ｍｍ3
以上の水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封入された
交流点灯用の超高圧放電灯であって、その電極が点灯安
定時の電流値に対して、１.５倍以上の耐電流性能を持
つ」事を特徴とする。
【００２７】また、「請求項６」は「請求項５」に記載
の超高圧放電灯に使用される交流点灯用バラストに関
し、「その点灯周波数が点灯中に５Ｈｚ以下になる期間
が１秒以上存在するようにした」事を特徴とするもので
ある。また、「請求項７、８」は、「請求項６」の「電
極表面修復時期」に関し、「請求項７」は「ランプ始動
時からランプが完全に安定する３分間の間に５Ｈｚ以下
の点灯周波数が１秒以上発生するようにした」事を特徴
とするものであり、「請求項８」は「ランプ安定点灯時
に、設定したランプ電圧に降下した時点で５Ｈｚ以下の
点灯周波数が１秒以上発生するようにした」事を特徴と
する。
の超高圧放電灯に使用される交流点灯用バラストに関
し、「その点灯周波数が点灯中に５Ｈｚ以下になる期間
が１秒以上存在するようにした」事を特徴とするもので
ある。また、「請求項７、８」は、「請求項６」の「電
極表面修復時期」に関し、「請求項７」は「ランプ始動
時からランプが完全に安定する３分間の間に５Ｈｚ以下
の点灯周波数が１秒以上発生するようにした」事を特徴
とするものであり、「請求項８」は「ランプ安定点灯時
に、設定したランプ電圧に降下した時点で５Ｈｚ以下の
点灯周波数が１秒以上発生するようにした」事を特徴と
する。
【００２８】「請求項９」は、「請求項５」に記載の超
高圧放電灯の交流点灯用バラストの他の例に関し、「そ
の点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以上発
生するようにした」事を特徴とする。
高圧放電灯の交流点灯用バラストの他の例に関し、「そ
の点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以上発
生するようにした」事を特徴とする。
【００２９】「請求項１０」は請求項３、４の直流点灯
に供される超高圧放電灯に関し、「石英ガラスからなる
放電容器内に電極が対向して配設され、その放電容器の
管壁負荷が０.７ｗ／ｃｍ2以上であり、その容器内に１
×１０-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃ
ｌの少なくともいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ
／ｍｍ3以上の水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封
入された直流点灯の超高圧放電灯に於いて、その電極の
内、陰電極が点灯安定時の電流値に対して、１.２倍以
上の耐電流性能を持つ」事を特徴とする。
に供される超高圧放電灯に関し、「石英ガラスからなる
放電容器内に電極が対向して配設され、その放電容器の
管壁負荷が０.７ｗ／ｃｍ2以上であり、その容器内に１
×１０-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃ
ｌの少なくともいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ
／ｍｍ3以上の水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封
入された直流点灯の超高圧放電灯に於いて、その電極の
内、陰電極が点灯安定時の電流値に対して、１.２倍以
上の耐電流性能を持つ」事を特徴とする。
【００３０】「請求項１１」は「請求項１０」に記載の
超高圧放電灯に使用される直流点灯用バラストに関し、
「点灯中に、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点
灯の逆となるように制御する」事を特徴とするものであ
り、「請求項１２、１３」は「請求項１１」に記載の超
高圧放電灯の直流点灯用バラストに於ける「電極表面補
修時期」の設定時期に関し、「請求項１２」は「ランプ
始動時から３分間の間に１秒以上電流の印可方向が通常
点灯の逆となるように制御する」事を特徴とし、「請求
項１３」は「ランプ安定点灯時に、設定したランプ電圧
に降下した時点で１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となるように制御する」事を特徴とする。
超高圧放電灯に使用される直流点灯用バラストに関し、
「点灯中に、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点
灯の逆となるように制御する」事を特徴とするものであ
り、「請求項１２、１３」は「請求項１１」に記載の超
高圧放電灯の直流点灯用バラストに於ける「電極表面補
修時期」の設定時期に関し、「請求項１２」は「ランプ
始動時から３分間の間に１秒以上電流の印可方向が通常
点灯の逆となるように制御する」事を特徴とし、「請求
項１３」は「ランプ安定点灯時に、設定したランプ電圧
に降下した時点で１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となるように制御する」事を特徴とする。
【００３１】「請求項１４」は「請求項１１」に記載の
超高圧放電灯の交流点灯用バラストの他の例に関し、
「その点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以
上発生するようにした」事を特徴とする。
超高圧放電灯の交流点灯用バラストの他の例に関し、
「その点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以
上発生するようにした」事を特徴とする。
【００３２】「請求項１５，１６」は前記超高圧放電灯
とバラストとを組み合わせた点灯システムに関し、「請
求項１４」は「請求項５に記載の交流点灯用の超高圧放
電灯と、請求項６〜９のいずれかに記載の交流点灯用バ
ラストとで構成された」事を特徴とし、「請求項１６」
は「請求項１０に記載の直流点灯用の超高圧放電灯と、
請求項１１〜１３のいずれかに記載の直流点灯用バラス
トとで構成された」事を特徴とする。
とバラストとを組み合わせた点灯システムに関し、「請
求項１４」は「請求項５に記載の交流点灯用の超高圧放
電灯と、請求項６〜９のいずれかに記載の交流点灯用バ
ラストとで構成された」事を特徴とし、「請求項１６」
は「請求項１０に記載の直流点灯用の超高圧放電灯と、
請求項１１〜１３のいずれかに記載の直流点灯用バラス
トとで構成された」事を特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施例に従っ
て説明する。本発明の交流点灯用の超高圧放電灯(A1)
は、従来の超高圧放電灯と構成的には同一で、石英ガラ
スからなる放電容器(1)内に電極(2)(3)が対向して配設
されている。電極(2)(3)はタングステンの丸棒から削り
だ出した一体的なものでもよいし、タングステン製丸棒
の先端にタングステン製スリーブやタングステン製コイ
ルを被嵌し、先端部を溶融して一体的にしたものでもよ
い。いずれにせよその電極頭部(4)(5)の先端部分は半球
状に形成されており、太径の電極頭部(4)(5)から細い脚
部(6)(7)が導出されている。前記電極(2)(3)は、更に厳
密にいうと太径の電極頭部(4)(5)は、点灯安定時の電流
値に対して、１.５倍以上の耐電流性能を持つ事が要求
されている。換言すれば、点灯安定時の電流値に対し
て、１.５倍以上の電流を１０秒間印加しても印加期間
中に電極先端が変形しないだけの質量を有すること意味
する。
て説明する。本発明の交流点灯用の超高圧放電灯(A1)
は、従来の超高圧放電灯と構成的には同一で、石英ガラ
スからなる放電容器(1)内に電極(2)(3)が対向して配設
されている。電極(2)(3)はタングステンの丸棒から削り
だ出した一体的なものでもよいし、タングステン製丸棒
の先端にタングステン製スリーブやタングステン製コイ
ルを被嵌し、先端部を溶融して一体的にしたものでもよ
い。いずれにせよその電極頭部(4)(5)の先端部分は半球
状に形成されており、太径の電極頭部(4)(5)から細い脚
部(6)(7)が導出されている。前記電極(2)(3)は、更に厳
密にいうと太径の電極頭部(4)(5)は、点灯安定時の電流
値に対して、１.５倍以上の耐電流性能を持つ事が要求
されている。換言すれば、点灯安定時の電流値に対し
て、１.５倍以上の電流を１０秒間印加しても印加期間
中に電極先端が変形しないだけの質量を有すること意味
する。
【００３４】前記電極(2)(3)の脚部(6)(7)はモリブデン
金属箔(8)(9)の一端に溶接され、モリブデン金属箔(8)
(9)の他端には外部リード棒(10)(11)が溶接されてお
り、モリブデン金属箔(8)(9)とその溶接近傍部分が石英
製の外囲器の両端に設けられた封止部(12)(13)内に埋設
され、外囲器(a)の中央に設けられた球形或いは回転楕
円形の放電容器(1)内にて一対の電極(2)(3)が対向する
ように配設されている。交流点灯用の電極(2)(3)は一定
周期で電流の向きが変わるため、同一形状のものが使用
される。
金属箔(8)(9)の一端に溶接され、モリブデン金属箔(8)
(9)の他端には外部リード棒(10)(11)が溶接されてお
り、モリブデン金属箔(8)(9)とその溶接近傍部分が石英
製の外囲器の両端に設けられた封止部(12)(13)内に埋設
され、外囲器(a)の中央に設けられた球形或いは回転楕
円形の放電容器(1)内にて一対の電極(2)(3)が対向する
ように配設されている。交流点灯用の電極(2)(3)は一定
周期で電流の向きが変わるため、同一形状のものが使用
される。
【００３５】一方、直流点灯用の超高圧放電灯(A2)も、
前記交流用超高圧放電灯(A1)と構成的には同一である
が、ただ、直流の場合、電流の向きが変わらないため、
熱電子を発射する陰電極(23)より常時熱電子が衝突する
陽電極(22)の方が大きい。陽電極(22)の質量に付いて
は、常時熱電子が衝突してもこれに耐えるだけの質量を
有しておれば足り、従来の直流点灯用の超高圧放電灯の
陽電極と変わる処はない。これに対して陰電極(23)側は
前述の理由により、陰電極(23)が点灯安定時の電流値に
対して、１.２倍以上の耐電流性能を持つ事が要求され
る。換言すれば、安定時の電流値の１.２倍の電流を１
０秒間印加しても印加期間中に電極先端が変形しないだ
けの質量を持つ事を意味する。
前記交流用超高圧放電灯(A1)と構成的には同一である
が、ただ、直流の場合、電流の向きが変わらないため、
熱電子を発射する陰電極(23)より常時熱電子が衝突する
陽電極(22)の方が大きい。陽電極(22)の質量に付いて
は、常時熱電子が衝突してもこれに耐えるだけの質量を
有しておれば足り、従来の直流点灯用の超高圧放電灯の
陽電極と変わる処はない。これに対して陰電極(23)側は
前述の理由により、陰電極(23)が点灯安定時の電流値に
対して、１.２倍以上の耐電流性能を持つ事が要求され
る。換言すれば、安定時の電流値の１.２倍の電流を１
０秒間印加しても印加期間中に電極先端が変形しないだ
けの質量を持つ事を意味する。
【００３６】前記交・直流両放電灯(A1,2)の放電容器
(1)内には、１×１０-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲
のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少なくともいずれか１のハロゲン及
び０.１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀並びに始動性ガスとし
て希ガスが封入されており、点灯時の管壁負荷は０.７
ｗ／ｃｍ2以上なるように設定されている。
(1)内には、１×１０-4〜１×１０-2μmol／mm3の範囲
のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少なくともいずれか１のハロゲン及
び０.１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀並びに始動性ガスとし
て希ガスが封入されており、点灯時の管壁負荷は０.７
ｗ／ｃｍ2以上なるように設定されている。
【００３７】次に、交流点灯方式について説明する。交
流点灯では、超高圧放電灯の通電状態を制御するバラス
トにより、点灯周波数が、点灯中に５Hz以下になる期間
が１秒以上存在するように制御する。即ち、通常の交流
点灯は５０Hz以上で行われているので、電極表面補修期
間を１秒とし、点灯周波数を５Hzとすると、１サイクル
０.２秒で電流の方向が切り替わることになる。この切
り替えが５Hz以上の場合では、連続通電時間が短すぎて
電極表面の荒れや突起が解消される前に電流の方向が切
り替わり電極表面の補修作用が不充分となる。従って点
灯周波数は５Hz以下が適当であるが、電極表面補修期間
中の点灯周波数は低いほど好ましく、例えば、０.０５H
zで２０秒或いは０.０１Hzで１０００秒というような長
時間の電極表面補修も可能である。
流点灯では、超高圧放電灯の通電状態を制御するバラス
トにより、点灯周波数が、点灯中に５Hz以下になる期間
が１秒以上存在するように制御する。即ち、通常の交流
点灯は５０Hz以上で行われているので、電極表面補修期
間を１秒とし、点灯周波数を５Hzとすると、１サイクル
０.２秒で電流の方向が切り替わることになる。この切
り替えが５Hz以上の場合では、連続通電時間が短すぎて
電極表面の荒れや突起が解消される前に電流の方向が切
り替わり電極表面の補修作用が不充分となる。従って点
灯周波数は５Hz以下が適当であるが、電極表面補修期間
中の点灯周波数は低いほど好ましく、例えば、０.０５H
zで２０秒或いは０.０１Hzで１０００秒というような長
時間の電極表面補修も可能である。
【００３８】電極表面補修期間は、点灯中であればいず
れの時期に行ってもよいが、ランプ始動時からランプが
完全に安定する３分間の間は特に大電流が流れて、電極
表面がダメージを受けやすく、この期間に「５Ｈｚ以下
の点灯周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を
設ける事が好ましい。
れの時期に行ってもよいが、ランプ始動時からランプが
完全に安定する３分間の間は特に大電流が流れて、電極
表面がダメージを受けやすく、この期間に「５Ｈｚ以下
の点灯周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を
設ける事が好ましい。
【００３９】また、ランプ安定点灯時でも、電極表面は
次第に荒れ、そして突起が生成されていくので、この期
間中にも一定時間が経つと間欠的に「５Ｈｚ以下の点灯
周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を設ける
事が好ましい。
次第に荒れ、そして突起が生成されていくので、この期
間中にも一定時間が経つと間欠的に「５Ｈｚ以下の点灯
周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を設ける
事が好ましい。
【００４０】また、ランプ安定点灯時における電極表面
補修の別法として、定常点灯時の点灯電流が定格電流値
以上になる期間が１秒以上発生するようにしてもよい。
ただし、電極表面補修期間が長すぎる場合は、電極の消
耗につながるので通常は１０秒±５秒程度、最大１,０
００秒以下に設定される。また、電極表面補修期間に印
加される電流値であるが、電極へのダメージを考慮して
定格電流値の１.５倍を越えないようにするのが好まし
い。ただし、電極表面補修期間を１０秒以上に長くする
場合は、定格電流値の１.５倍以下にする必要がある。
補修の別法として、定常点灯時の点灯電流が定格電流値
以上になる期間が１秒以上発生するようにしてもよい。
ただし、電極表面補修期間が長すぎる場合は、電極の消
耗につながるので通常は１０秒±５秒程度、最大１,０
００秒以下に設定される。また、電極表面補修期間に印
加される電流値であるが、電極へのダメージを考慮して
定格電流値の１.５倍を越えないようにするのが好まし
い。ただし、電極表面補修期間を１０秒以上に長くする
場合は、定格電流値の１.５倍以下にする必要がある。
【００４１】次に、本発明に係る直流点灯法について説
明する。直流点灯では、超高圧放電灯の通電状態を制御
するバラストにより、点灯中に、間欠的に１秒以上電流
の印可方向が通常点灯(即ち、陰電極から陽電極に熱電
子がアークとなって流れる場合)の逆(即ち、直流点灯用
超高圧放電灯の陽電極から陰電極に熱電子を流す場合)
となるように制御する事になる。この電極表面補修期間
が１秒以下の場合は、電極表面の補修作用が不充分であ
り、１秒以上最大１,０００秒程度、通常１０秒±５秒
程度に設定される。
明する。直流点灯では、超高圧放電灯の通電状態を制御
するバラストにより、点灯中に、間欠的に１秒以上電流
の印可方向が通常点灯(即ち、陰電極から陽電極に熱電
子がアークとなって流れる場合)の逆(即ち、直流点灯用
超高圧放電灯の陽電極から陰電極に熱電子を流す場合)
となるように制御する事になる。この電極表面補修期間
が１秒以下の場合は、電極表面の補修作用が不充分であ
り、１秒以上最大１,０００秒程度、通常１０秒±５秒
程度に設定される。
【００４２】また、この電極表面補修期間は、点灯中で
あればいずれの時期に行ってもよいが、ランプ始動時か
らランプが完全に安定する３分間の間は特に大電流が流
れて、電極表面がダメージを受けやすく、この期間に
「５Ｈｚ以下の点灯周波数が１秒以上発生する電極表面
補修期間」を設ける事が好ましい。
あればいずれの時期に行ってもよいが、ランプ始動時か
らランプが完全に安定する３分間の間は特に大電流が流
れて、電極表面がダメージを受けやすく、この期間に
「５Ｈｚ以下の点灯周波数が１秒以上発生する電極表面
補修期間」を設ける事が好ましい。
【００４３】また、ランプ安定点灯時でも、電極表面は
次第に荒れ、そして突起が生成されていくので、この期
間中にも一定時間が経つと間欠的に「５Ｈｚ以下の点灯
周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を設ける
事が好ましい。
次第に荒れ、そして突起が生成されていくので、この期
間中にも一定時間が経つと間欠的に「５Ｈｚ以下の点灯
周波数が１秒以上発生する電極表面補修期間」を設ける
事が好ましい。
【００４４】次に、「電極表面補修」のメカニズムに付
いて説明する。５０Ｈｚ以上の点灯により荒れた状態に
なっている電極表面を５Ｈｚ以下、１秒以上の条件で通
電すると電極表面は一様に加熱され、析出したタングス
テンは溶融され、複数の突起が無くなり表面状態が修復
される。即ち、超高圧放電灯は始動直後３０秒でそのア
ークは電極先端に形成される。この時点から電極先端の
修復は有効になり、５Ｈｚの周波数に切り替えその電極
表面の状態が修復される時間を計測した結果、約２分３
０秒を要した。また１Ｈｚでは約１５秒で修復が可能で
あった。しかし６Ｈｚではその修復は困難で１０分経過
後も十分でなかった。
いて説明する。５０Ｈｚ以上の点灯により荒れた状態に
なっている電極表面を５Ｈｚ以下、１秒以上の条件で通
電すると電極表面は一様に加熱され、析出したタングス
テンは溶融され、複数の突起が無くなり表面状態が修復
される。即ち、超高圧放電灯は始動直後３０秒でそのア
ークは電極先端に形成される。この時点から電極先端の
修復は有効になり、５Ｈｚの周波数に切り替えその電極
表面の状態が修復される時間を計測した結果、約２分３
０秒を要した。また１Ｈｚでは約１５秒で修復が可能で
あった。しかし６Ｈｚではその修復は困難で１０分経過
後も十分でなかった。
【００４５】安定点灯時に於いてはアークは既に電極先
端に形成されており、また電極温度も充分上昇してお
り、この状態に於いては１Ｈｚ、１秒間の周波数変動点
灯でその電極表面の修復が可能である。
端に形成されており、また電極温度も充分上昇してお
り、この状態に於いては１Ｈｚ、１秒間の周波数変動点
灯でその電極表面の修復が可能である。
【００４６】また熱的要因による消耗を改善した耐電流
特性を持つ(換言すれば、質量を増加した)電極に於いて
は、熱的消耗と比較して酸素要因によるタングステンの
集積析出が優勢で電極間隔が縮まる傾向にある。この電
極を採用した交流点灯超高圧放電灯に対し、当該発明の
バラストを組み合わせ使用すると、フリッカーの原因と
なるタングステン突起が除去されると共にアーク長を長
時間にわたり一定にすることができた。ちなみに５,０
００時間でのアーク長変位は、わずか±１０％以下であ
り、アーク長変位によるスクリーン照度の変化はほぼゼ
ロであり、実際スクリーン照度の維持率は８５％と非常
に高い数値を示していた。
特性を持つ(換言すれば、質量を増加した)電極に於いて
は、熱的消耗と比較して酸素要因によるタングステンの
集積析出が優勢で電極間隔が縮まる傾向にある。この電
極を採用した交流点灯超高圧放電灯に対し、当該発明の
バラストを組み合わせ使用すると、フリッカーの原因と
なるタングステン突起が除去されると共にアーク長を長
時間にわたり一定にすることができた。ちなみに５,０
００時間でのアーク長変位は、わずか±１０％以下であ
り、アーク長変位によるスクリーン照度の変化はほぼゼ
ロであり、実際スクリーン照度の維持率は８５％と非常
に高い数値を示していた。
【００４７】直流点灯用超高圧放電灯に於いても交流点
灯用超高圧放電灯と同様の電極荒れが発生する。特に直
流点灯の場合は陰電極の荒れや突起がフリッカーの原因
となる。陰電極のアーク近傍の電極表面が荒れると、熱
電子が放出される点が移動しやすくなり、その移動はフ
リッカーにつながっていく。
灯用超高圧放電灯と同様の電極荒れが発生する。特に直
流点灯の場合は陰電極の荒れや突起がフリッカーの原因
となる。陰電極のアーク近傍の電極表面が荒れると、熱
電子が放出される点が移動しやすくなり、その移動はフ
リッカーにつながっていく。
【００４８】そこで、この荒れた陰電極に通常点灯と逆
方向に放電する。つまり一時的に陰電極を陽電極として
使用すると、陰電極の先端は一様に加熱され析出したタ
ングステン突起は溶融されて平滑な球面状になり表面状
態が修復されるのである。
方向に放電する。つまり一時的に陰電極を陽電極として
使用すると、陰電極の先端は一様に加熱され析出したタ
ングステン突起は溶融されて平滑な球面状になり表面状
態が修復されるのである。
【００４９】直流点灯用超高圧放電灯でも前述のように
始動直後約３０秒でそのアークは電極先端に形成される
ので、この時点から電極先端の修復は有効になる、そこ
で、点灯方向を切り替えその電極の状態が修復される時
間を計測した結果約１５秒を要した。また、前述同様、
安定点灯時に於いては、アークは既に電極先端に形成さ
れており、また電極温度も充分上昇しており、この状態
に於いては点灯方向を切り替え約１秒でその電極表面の
修復が可能である。
始動直後約３０秒でそのアークは電極先端に形成される
ので、この時点から電極先端の修復は有効になる、そこ
で、点灯方向を切り替えその電極の状態が修復される時
間を計測した結果約１５秒を要した。また、前述同様、
安定点灯時に於いては、アークは既に電極先端に形成さ
れており、また電極温度も充分上昇しており、この状態
に於いては点灯方向を切り替え約１秒でその電極表面の
修復が可能である。
【００５０】また熱的要因による消耗を改善した耐電流
特性を有する陰電極に於いては、前述同様、熱的消耗と
比較して酸素要因によるタングステンの集積析出が優勢
で電極間隔が縮まる傾向にある。この電極を採用した直
流点灯超高圧放電灯に対し当該発明のバラストを組み合
わせ使用すると、フリッカーの原因となるタングステン
突起が除去されると共にアーク長を長時間にわたり一定
にすることができる。ちなみに５,０００時間でのアー
ク長変位は、交流点灯超高圧放電灯よりも若干の劣性は
有るが、わずか±１２％以下であり、アーク長変位によ
るスクリーン照度の変化はほぼゼロであり、実際スクリ
ーン照度の維持率は８２％と非常に高い数値を示してい
る。
特性を有する陰電極に於いては、前述同様、熱的消耗と
比較して酸素要因によるタングステンの集積析出が優勢
で電極間隔が縮まる傾向にある。この電極を採用した直
流点灯超高圧放電灯に対し当該発明のバラストを組み合
わせ使用すると、フリッカーの原因となるタングステン
突起が除去されると共にアーク長を長時間にわたり一定
にすることができる。ちなみに５,０００時間でのアー
ク長変位は、交流点灯超高圧放電灯よりも若干の劣性は
有るが、わずか±１２％以下であり、アーク長変位によ
るスクリーン照度の変化はほぼゼロであり、実際スクリ
ーン照度の維持率は８２％と非常に高い数値を示してい
る。
【００５１】次に、本発明と従来例との比較表に付いて
説明する。表１は通常の電極と「質量」を増大させた改
良電極との点灯時間によるアーク長の変化と電極表面の
荒れの比較表である。通常電極の方は、改良電極に比べ
て電極消耗が激しく、アーク長が急速に長くなってい
る。電極表面の荒れはいずれも１００時間程度で発生し
ているが、フリッカーの発生に関しては通常電極の方が
４００時間で常時発生しているのに対して改良電極の方
は５００時時間であり、僅かながら改善が見られる。
説明する。表１は通常の電極と「質量」を増大させた改
良電極との点灯時間によるアーク長の変化と電極表面の
荒れの比較表である。通常電極の方は、改良電極に比べ
て電極消耗が激しく、アーク長が急速に長くなってい
る。電極表面の荒れはいずれも１００時間程度で発生し
ているが、フリッカーの発生に関しては通常電極の方が
４００時間で常時発生しているのに対して改良電極の方
は５００時時間であり、僅かながら改善が見られる。
【００５２】
【表1】
【００５３】表2、３は本発明のバラストの効果を実証
するもので、表2は交流点灯における「通常電極と本発
明のバラストとの組み合わせ」と「改良電極と本発明の
バラストの組み合わせ」との差を比較したものである。
「通常電極と本発明のバラストとの組み合わせ」の場
合、電極表面の荒れは２,０００時間で現れ、フリッカ
ーは３,０００時間で現れている。１００時間程度で電
極表面の荒れが発生した表１の場合と比べて本発明のバ
ラストは著しく、「改良電極と本発明のバラストの組み
合わせ」では５,０００時間でもフリッカーも認められ
ず、しかもアーク長の増加も極く僅かであり、「改良電
極と本発明のバラストの組み合わせ」では劇的な改善が
なされている事が分かる。
するもので、表2は交流点灯における「通常電極と本発
明のバラストとの組み合わせ」と「改良電極と本発明の
バラストの組み合わせ」との差を比較したものである。
「通常電極と本発明のバラストとの組み合わせ」の場
合、電極表面の荒れは２,０００時間で現れ、フリッカ
ーは３,０００時間で現れている。１００時間程度で電
極表面の荒れが発生した表１の場合と比べて本発明のバ
ラストは著しく、「改良電極と本発明のバラストの組み
合わせ」では５,０００時間でもフリッカーも認められ
ず、しかもアーク長の増加も極く僅かであり、「改良電
極と本発明のバラストの組み合わせ」では劇的な改善が
なされている事が分かる。
【００５４】
【表２】
【００５５】表３は直流点灯における「通常電極と本発
明のバラストとの組み合わせ」と「改良電極と本発明の
バラストの組み合わせ」との差を比較したものである。
「通常電極と本発明のバラストとの組み合わせ」の場
合、電極表面の荒れは３,０００時間で現れ、フリッカ
ーは４,０００時間で現れている。前記同様、１００時
間程度で電極表面の荒れが発生した表１の場合と比べて
本発明のバラストは著しく、「改良電極と本発明のバラ
ストの組み合わせ」では５,０００時間でもフリッカー
も認められず、しかもアーク長の増加も極く僅かであ
り、「改良電極と本発明のバラストの組み合わせ」では
劇的な改善がなされている事が分かる。
明のバラストとの組み合わせ」と「改良電極と本発明の
バラストの組み合わせ」との差を比較したものである。
「通常電極と本発明のバラストとの組み合わせ」の場
合、電極表面の荒れは３,０００時間で現れ、フリッカ
ーは４,０００時間で現れている。前記同様、１００時
間程度で電極表面の荒れが発生した表１の場合と比べて
本発明のバラストは著しく、「改良電極と本発明のバラ
ストの組み合わせ」では５,０００時間でもフリッカー
も認められず、しかもアーク長の増加も極く僅かであ
り、「改良電極と本発明のバラストの組み合わせ」では
劇的な改善がなされている事が分かる。
【００５６】
【表３】
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、直・交流点灯いずれの
場合でも、十分な耐電流特性を持つ電極と、電極表面の
補修が可能な時間だけ連続通電を可能とするバラストの
組み合わせにより、現時点では解決不可能と考えられて
いた、点灯中に電極表面に発生し、アーク長の増大によ
る照度低下やフリッカーの原因となっていた電極表面の
荒れや突起を効果的に解消する事が出来、この種の放電
灯の問題を一挙に解決することが出来た。
場合でも、十分な耐電流特性を持つ電極と、電極表面の
補修が可能な時間だけ連続通電を可能とするバラストの
組み合わせにより、現時点では解決不可能と考えられて
いた、点灯中に電極表面に発生し、アーク長の増大によ
る照度低下やフリッカーの原因となっていた電極表面の
荒れや突起を効果的に解消する事が出来、この種の放電
灯の問題を一挙に解決することが出来た。
【００５８】
(A1) 超高圧放電灯 (1) 放電容器 (2) 電極 (3) 電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用される交流点灯用超高圧放電灯の
断面図
断面図
【図２】本発明に使用される直流点灯用超高圧放電灯の
断面図
断面図
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月１４日（２００１．２．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用される交流点灯用超高圧放電灯の
断面図
断面図
【図２】本発明に使用される直流点灯用超加圧放電灯の
断面図
断面図
【符号の説明】 (A1) 超高圧放電灯 (1) 放電容器 (2) 電極 (3) 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 尚雄 兵庫県姫路市豊富町御蔭字高丸703 フェ ニックス電機株式会社内 (72)発明者 池田 富彦 兵庫県姫路市豊富町御蔭字高丸703 フェ ニックス電機株式会社内 (72)発明者 白井 哲也 兵庫県姫路市豊富町御蔭字高丸703 フェ ニックス電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K082 AA00 AA35 AA51 AA54 BA01 BA02 CA32 5C039 HH02 HH06 HH13
Claims (16)
- 【請求項１】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設されている超高圧放電灯の点灯方法に
おいて、 点灯方法が、交流点灯であって、 電極が点灯安定時の電流値に対して１.５倍以上の耐電
流特性を持ち、 点灯周波数が、点灯中に５Hz以下になる期間が１秒以上
存在するようにした事を特徴とする超高圧放電灯の点灯
方法。 - 【請求項２】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設されている超高圧放電灯の点灯方法に
おいて、 点灯方法が、交流点灯であって、 電極が点灯安定時の電流値に対して１.５倍以上の耐電
流特性を持ち、 その定常点灯時の点灯電流が定格電流値以上になる期間
が１秒以上発生するようにした事を特徴とする超高圧放
電灯の点灯方法。 - 【請求項３】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設されている超高圧放電灯の点灯方法に
おいて、 点灯方法が、直流点灯であって、 その電極の内、陰電極が点灯安定時の電流値に対して、
１.２倍以上の耐電流性能を持ち、 点灯中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となるように制御する事を特徴とする超高圧放電灯の
点灯方法。 - 【請求項４】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設されている超高圧放電灯の点灯方法に
おいて、 点灯方法が、直流点灯であって、 その電極の内、陰電極が点灯安定時の電流値に対して、
１.２倍以上の耐電流性能を持ち、 点灯中、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯の
逆となり且つその定常点灯時の点灯電流が定格電流値以
上になる期間が１秒以上発生するように制御する事を特
徴とする超高圧放電灯の点灯方法。 - 【請求項５】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設され、その放電容器の管壁負荷が０.
７ｗ／ｃｍ2以上であり、その放電容器内に１×１０-4
〜１×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少な
くともいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ／ｍｍ3以
上の水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封入された交
流点灯用の超高圧放電灯に於いて、 その電極が点灯安定時の電流値に対して、１.５倍以上
の耐電流性能を持つ事を特徴とする超高圧放電灯。 - 【請求項６】 請求項５に記載の超高圧放電灯に使
用される交流点灯用バラストに於いて、 その点灯周波数が点灯中に５Ｈｚ以下になる期間が１秒
以上存在するようにした事を特徴とする交流点灯用バラ
スト。 - 【請求項７】 請求項５に記載の超高圧放電灯の交
流点灯用バラストに於いて、 ランプ始動時からランプが完全に安定する３分間の間に
５Ｈｚ以下の点灯周波数が１秒以上発生するようにした
事を特徴とする交流点灯用バラスト。 - 【請求項８】 請求項５に記載の超高圧放電灯の交
流点灯用バラストに於いて、 ランプ安定点灯時に、設定したランプ電圧に降下した時
点で５Ｈｚ以下の点灯周波数が１秒以上発生するように
した事を特徴とする交流点灯用バラスト。 - 【請求項９】 請求項５に記載の超高圧放電灯の交
流点灯用バラストに於いて、 その点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以上
発生するようにした事を特徴とする交流点灯用バラス
ト。 - 【請求項１０】 石英ガラスからなる放電容器内に電
極が対向して配設され、その放電容器の管壁負荷が０.
７ｗ／ｃｍ2以上であり、その容器内に１×１０-4〜１
×１０-2μmol／mm3の範囲のＩ、Ｂｒ、Ｃｌの少なくと
もいずれか１のハロゲン及び０.１５ｍｇ／ｍｍ3以上の
水銀並びに始動性ガスとして希ガスが封入された直流点
灯の超高圧放電灯に於いて、 その電極の内、陰電極が点灯安定時の電流値に対して、
１.２倍以上の耐電流性能を持つ事を特徴とする超高圧
放電灯。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の超高圧放電灯の
直流点灯用バラストに於いて、 点灯中に、間欠的に１秒以上電流の印可方向が通常点灯
の逆となるように制御する事を特徴とする直流点灯用バ
ラスト。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の超高圧放電灯の
直流点灯用バラストに於いて、 ランプ始動時から３分間の間に１秒以上電流の印可方向
が通常点灯の逆となるように制御する事を特徴とする直
流点灯用バラスト。 - 【請求項１３】 請求項１１に記載の超高圧放電灯の
直流点灯用バラストに於いて、 ランプ安定点灯時に、設定したランプ電圧に降下した時
点で１秒以上電流の印可方向が通常点灯の逆となるよう
に制御する事を特徴とする直流点灯用バラスト。 - 【請求項１４】 請求項１１に記載の直流点灯用バラ
ストに於いて、 その点灯電流が点灯中に定格以上になる期間が１秒以上
発生するようにした事を特徴とする直流点灯用バラス
ト。 - 【請求項１５】 請求項５に記載の交流点灯用の超高
圧放電灯と、請求項６〜９のいずれかに記載の交流点灯
用バラストとで構成された事を特徴とする点灯システ
ム。 - 【請求項１６】 請求項１０に記載の直流点灯用の超
高圧放電灯と、請求項１１〜１３のいずれかに記載の直
流点灯用バラストとで構成された事を特徴とする点灯シ
ステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375018A JP3840054B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 超高圧放電灯の点灯方法と該方法が適用されるバラスト及び点灯システム |
| US09/906,713 US6713972B2 (en) | 2000-12-08 | 2001-07-18 | Ultra-high pressure discharge lamp lighting method, ultra-high pressure discharge lamp to which the method is applicable and ballast for use therein, and lighting system incorporating the lamp and the ballast |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375018A JP3840054B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 超高圧放電灯の点灯方法と該方法が適用されるバラスト及び点灯システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002175890A true JP2002175890A (ja) | 2002-06-21 |
| JP3840054B2 JP3840054B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=18844102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000375018A Expired - Fee Related JP3840054B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 超高圧放電灯の点灯方法と該方法が適用されるバラスト及び点灯システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6713972B2 (ja) |
| JP (1) | JP3840054B2 (ja) |
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| US9380686B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-06-28 | Ushio Denki Kabushiki Kaishi | Discharge lamp lighting apparatus and projector |
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| JP4572940B2 (ja) | 2008-02-19 | 2010-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | 放電灯の駆動方法、駆動装置、及びプロジェクタ |
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| CN102365493A (zh) * | 2009-03-27 | 2012-02-29 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Gobo投影仪和移动头部 |
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| DE3813421A1 (de) | 1988-04-21 | 1989-11-02 | Philips Patentverwaltung | Hochdruck-quecksilberdampfentladungslampe |
| US5072155A (en) * | 1989-05-22 | 1991-12-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Rare gas discharge fluorescent lamp device |
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