JP2003059455A - ショートアーク型超高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プロジェクタ用光源に適した点灯方式を有する
放電ランプを提供することである。 【解決手段】両端に封止部が形成された放電容器（１
２）内に０.１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を含み、電極
（１４，１５）間隔が２.５ｍｍ以下である一対の主電
極が対向配置され、前記放電容器（１１）の外表面に
は、一方の封止部の根元から他方の封止部に向けて伸び
る導電ワイヤ（Ｗｅ）が配設され、この導電ワイヤ（Ｗ
ｅ）は前記主電極と直接電気的接続がされておらず、起
動器より別途に電気的接続がされることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、プロジェ
クタ用の光源として使用される、高圧水銀放電ランプを
用いた光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタやＤＬＰＴＭ（テキサ
スインスツルメンツ社）プロジェクタ等の光学装置ため
の光源装置においては、高輝度放電ランプ（ＨＩＤラン
プ）が使用される。しかし近年、前記光学装置を明るい
ものとするために、従来よりも放電ランプに封入する水
銀量を多くすることが求められて来ている。この種の放
電ランプにおいては、始動時にスタータを用いて高電圧
を発生させ、放電空間を絶縁破壊させて放電を開始させ
る必要がある。

【０００３】従来の放電ランプ光源装置の構成を図６に
示す。光学装置用光源装置において、通常はスタータと
して、両極の電極（Ｅ１，Ｅ２）の間に高電圧を印加す
る方式のスタータ（Ｕｉ）が用いられる。この方式の場
合、スタータの高電圧トランス（Ｔｉ）の２次側巻線
（Ｓｉ）はランプ（Ｌｉ）に直列に接続されるため、放
電が開始してスタータ（Ｕｉ）の機能はもう必要ないに
もかかわらず、ランプ（Ｌｉ）に供給する放電電流は、
巻数の大きい高電圧トランス２次側巻線（Ｓｉ）を介し
て流さなければならない。このときの巻線（Ｓｉ）での
発熱損失発生を抑えるためには、巻線の線径を太くする
必要があり、スタータ（Ｕｉ）の大型化、重量化が避け
られない問題があった。

【０００４】この問題を解決するための方策として、フ
ラッシュランプのトリガのために多用されている、外部
トリガ方式を利用することができる。この方式は、主た
る放電、すなわち始動後のアーク放電のための第１およ
び第２の両極の電極以外に、補助電極を設け、これと前
記第１または第２の電極との間に高電圧を印加して、誘
電体バリア放電により放電空間にプラズマを発生させ、
このプラズマを種として、第１の電極と第２の電極の間
に予め印加された電圧（無負荷開放電圧）によって主た
る放電を開始させるものである。

【０００５】このような構造にすることにより、ランプ
の放電開始後は、スタータの高電圧トランスの１次およ
び２次側巻線にはランプの放電電流は流れないため、ス
タータの高電圧トランスの１次および２次側巻線におい
て発熱損失は発生せず、スタータの大型化、重量化を避
けることができる。

【０００６】しかし、この外部トリガ方式の場合、ラン
プと電気回路との間に、両極の主電極のために２本、外
部トリガ用補助電極のために１本、合わせて少なくとも
３本の電気配線が必要であるため、これまでは、２本の
電気配線にて実現可能な内部トリガ方式が採用されてい
た。また、フラッシュランプの場合と異なり、高圧水銀
放電ランプの場合は、定常点灯中のランプ封体の温度が
１０００℃にも達することに起因して、外部トリガ用補
助電極が熱的損傷を受け易いという弱点があるため、こ
れまでは、補助電極が不要な内部トリガ方式が採用され
ていた。さらに、フラッシュランプの場合は、その封体
が円筒形状で補助電極が設置し易いのに対し、高圧水銀
放電ランプ場合は、その封体が球もしくは回転楕円体の
ような形状で中央部が膨らんだ構造であるのために、例
えばワイヤを巻きつけて補助電極を形成しようとして
も、その位置が定まらず固定が困難であるため、これま
では、補助電極が不要な内部トリガ方式が採用されてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、プロジェクタ用光源に適した点灯方式を
有する放電ランプを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプ
は、両端に封止部が形成された放電容器内に０.１５ｍ
ｇ／ｍｍ^３以上の水銀を含み、電極間隔が２.５ｍｍ以
下である一対の主電極が対向配置され、前記放電容器の
外表面には、一方の封止部の根元から他方の封止部に向
けて伸びる導電ワイヤが配設され、この導電ワイヤは前
記主電極と直接電気的接続がされておらず、起動器より
別途に電気的接続がされることを特徴とする。

【０００９】さらに、請求項２に係る発明では、前記導
電ワイヤは、前記放電容器の途中まで伸びていることを
特徴とする。さらに、請求項３に係る発明では、前記導
電ワイヤは、その先端が前記放電容器の外表面に接触し
ていないが、近接配置していることを特徴とする。さら
に、請求項４に係る発明では、前記封止部のうち少なく
とも一方の封止部には空間が形成されていることを特徴
とする。さらに、請求項５に係る発明では、前記ショー
トアーク型超高圧放電ランプは、直流点灯型であって、
前記導電ワイヤは、陰極側の封止部において数回巻きつ
けられていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】このように、放電容器内に０.１５ｍｇ／ｍｍ
^３以上の水銀を含み、電極間隔が２.５ｍｍ以下である
ショートアーク型超高圧水銀ランプにおいて、内部トリ
ガ方式ではなく、外部トリガ方式を採用することによ
り、ランプの放電開始後は、スタータの高電圧トランス
の１次側巻線および２次側巻線にはランプの放電電流は
流れないため、スタータの高電圧トランスの１次側巻線
および２次側巻線において発熱損失は発生せず、スター
タの大型化、重量化を避けることができる。

【００１１】つまり、外部トリガー方式を採用すること
で、内部トリガー方式に比べて、スタータの小型化、軽
量化を実現することができるものである。本発明の外部
トリガー方式とは、放電容器の外表面に、一方の封止部
の根元から他方の封止部に向けて伸びる導電ワイヤが配
設され、この導電ワイヤは主電極と通ずる外部リードに
は直接接続がされておらず、起動器の二次巻線と直接に
電気的接続がされるものである。つまり、主電極には起
動器内の高電圧トランス二次側巻線に生じる高電圧は直
接に印加されていない。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のショートアーク型超高圧
水銀ランプを説明する前に、まず、本発明のショートア
ーク型超高圧水銀ランプを点灯させる光源装置について
説明する。図１は、本発明のショートアーク型超高圧水
銀ランプを点灯させるための光源装置の簡略化された実
施例である。降圧チョッパ型の給電回路（Ｂｘ）は、Ｐ
ＦＣなどが接続される。給電回路（Ｂｘ）においては、
ＦＥＴ等のスイッチ素子（Ｑｘ）によってＤＣ電源（Ｍ
ｘ）よりの電流をオン・オフし、チョークコイル（Ｌ
ｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）に充電が行われ
る。

【００１３】ランプ（Ｌｄ）の主たる放電のための電極
（Ｅ１，Ｅ２）間を流れる放電電流、または主たる放電
のための電極（Ｅ１，Ｅ２）間の電圧、あるいはこれら
電流と電圧の積であるランプ電力が、その時点における
ランプ（Ｌｄ）の状態に応じた適切な値になるように、
ゲート駆動回路（Ｇｘ）から適当なデューティサイクル
比を有するゲート信号が、スイッチ素子（Ｑｘ）に加え
られる。

【００１４】通常は、上記ランプ電流または電圧、電力
を適切に制御するために、平滑コンデンサ（Ｃｘ）の電
圧、平滑コンデンサ（Ｃｘ）からランプ（Ｌｄ）に供給
される電流を検出するための分圧抵抗やシャント抵抗が
設けられ、ゲート駆動回路（Ｇｘ）が適切なゲート信号
を発生できるようにするための制御回路が設けられる
が、これらは同図においては省略されている。

【００１５】ランプ（Ｌｄ）を点灯させる場合は、始動
に先立ち、前記無負荷開放電圧をランプ（Ｌｄ）の主た
る放電のための電極（Ｅ１，Ｅ２）間に印加する。スタ
ータ（Ｕｅ）の入力端（Ｆ１）およびグランド端（Ｆ
２）は、ランプ（Ｌｄ）に並列に接続されているから、
ランプ（Ｌｄ）に印加される電圧と同じ電圧が、スター
タ（Ｕｅ）にも供給される。この電圧を受けて、スター
タ（Ｕｅ）では、抵抗（Ｒｅ）を介してコンデンサ（Ｃ
ｅ）が充電される。

【００１６】適当なタイミングでゲート駆動回路（Ｇ
ｅ）によって、ＳＣＲサイリスタ等のスイッチ素子Ｑｅ
を導通させることにより、高電圧トランス（Ｔｅ）の１
次側巻線（Ｐｅ）にはコンデンサ（Ｃｅ）の充電電圧が
印加されるから、高電圧トランス（Ｔｅ）の２次側巻線
（Ｓｅ）には、高電圧トランス（Ｔｅ）の構造に応じ
た、昇圧された電圧が発生する。この場合、１次側巻線
（Ｐｅ）に印加される電圧は、コンデンサ（Ｃｅ）の放
電に伴って急速に低下するから、２次側巻線（Ｓｅ）に
発生する電圧も同様に急速に低下するため、２次側巻線
（Ｓｅ）に発生する電圧はパルスとなる。

【００１７】高電圧トランス（Ｔｅ）の２次側巻線（Ｓ
ｅ）の一端はランプ（Ｌｄ）一方の電極（Ｅ１）（いま
の場合は陰極）に接続され、高電圧トランス（Ｔｅ）の
２次側巻線（Ｓｅ）の他端はランプ（Ｌｄ）の放電容器
（１１）の外部に設けた補助電極（Ｅｔ）に接続されて
いるから、高電圧トランス（Ｔｅ）の２次側巻線（Ｓ
ｅ）に発生した高電圧は、ランプ（Ｌｄ）一方の電極
（Ｅ１）とランプ（Ｌｄ）の放電容器（１１）の内面と
の間で、誘電体バリア放電により放電が発生する。

【００１８】スタータ（Ｕｅ）の設計に際しては、前記
無負荷開放電圧が印加されたスタータを動作させたと
き、スタータ（Ｕｅ）の出力端（Ｆ３）とグランド端
（Ｆ２）に発生する高電圧のピーク値が、前記したよう
に、ランプ（Ｌｄ）が室温状態であるときに、前記主た
る放電を始動させるために必要な電圧 Ｖｔｍｉｎ の２
〜５倍の値になるようにする。

【００１９】一般に、トランスの２次側電圧は、近似的
に１次側電圧に１次と２次の巻数比を乗じて見積ること
ができるが、いまの場合は、前記したようにパルスであ
るため、２次側巻線（Ｓｅ）に発生する電圧波形は、高
電圧トランス（Ｔｅ）の漏洩インダクタンスや寄生静電
容量の影響を受ける。そのため、高電圧トランス（Ｔ
ｅ）の２次側巻線（Ｓｅ）巻数については、種々の巻数
のものを試作して決定するとよい。

【００２０】なお、スタータが適正に設計されているか
どうかについては、ランプ（Ｌｄ）を接続しない無負荷
状態でスタータ（Ｕｅ）の出力端（Ｆ３）とグランド端
（Ｆ２））に発生する電圧のピーク値Ｖ１と、室温状態
のランプ（Ｌｄ）を接続した状態で、スタータの電圧出
力能力を制限できる状態にして、その能力を徐々に上げ
て行き、ランプ始動に成功する確率が概ね５０％となる
ときのスタータ（Ｕｅ）の出力端（Ｆ３）とグランド端
（Ｆ２）に発生する電圧のピーク値Ｖ２とを測定し、Ｖ
１をＶ２で除算した値が２〜５になっていることにより
確認することができる。

【００２１】前記したスタータの電圧出力能力を制限で
きるようにする方法として、高電圧トランス（Ｔｅまた
はＴｋ）の１次２次巻線の巻数比を変える方法や、スタ
ータ（Ｕｅ）への電源入力端（Ｆ１）への供給電圧を可
変電圧源からのものとする方法、コンデンサ（Ｃｅ）の
充電電圧をクリップするためにコンデンサ（Ｃｅ）に並
列にツェナダイオードを付加する方法、スイッチ素子
（Ｑｅ）を導通させるタイミングを制御してスイッチ素
子（Ｑｅ）が導通する瞬間のコンデンサ（Ｃｅ）の電圧
を制御し、高電圧トランスの１次側巻線（Ｐｅ）に掛か
る電圧を制御する方法、あるいは、図７に記載するよう
な、アレスタなどの放電ギャップ（Ａｋ）等が使用さ
れ、この動作電圧がスタータの電圧出力能力を規定する
方式のスタータ（Ｕｋ）の場合は、前記放電ギャップ
（Ａｋ）等を動作電圧が異なるものに交換する方法など
の方法を使うことができる。

【００２２】なお、図７に記載のスタータ（Ｕｋ）は、
抵抗（Ｒｊ）を介してコンデンサ（Ｃｊ）の充電が開始
される。サイダック等のスイッチ素子（Ｑｊ）は、コン
デンサ（Ｃｊ）の電圧が所定のスレショルド電圧まで充
電されると自ら導通し、トランス（Ｔｊ）の１次側巻線
（Ｐｊ）にその電圧を印加し、２次側巻線（Ｓｊ）に接
続されたダイオード（Ｄｊ）を介して、２次側のコンデ
ンサ（Ｃｋ）を充電する。１次側のコンデンサ（Ｃｊ）
の放電が進んで、電流が所定値以下になると、スイッチ
素子（Ｑｊ）は自ら非導通に転じることにより、再度コ
ンデンサ（Ｃｊ）の充電が開始される。コンデンサ（Ｃ
ｊ）の充放電の度毎に、２次側のコンデンサ（Ｃｋ）の
充電が累積されて、その電圧が上昇して行く。コンデン
サ（Ｃｋ）の電圧が所定のスレショルド電圧まで充電さ
れると、アレスタなどの放電ギャップ（Ａｋ）が自ら導
通し、トランス（Ｔｋ）の１次側巻線（Ｐｋ）にその電
圧を印加し、２次側巻線（Ｓｋ）に高電圧を発生する。

【００２３】図１においては、スタータの高電圧を、ラ
ンプの陰極側と補助電極との間に印加するものを示した
が、これをランプの陽極側と補助電極との間に印加する
ものとしてもよい。

【００２４】図２は、本発明のショートアーク型超高圧
放電ランプの実施例である。放電空間包囲部（１１）内
に形成される放電空間（１２）には、例えば、０．２ナ
ノモル／ｍｍ^３の臭素、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３の水銀、
およびアルゴンが封入されており、電極間距離は０．６
〜２．５ｍｍである。補助電極（Ｅｔ）を、主たる放電
のための放電空間（１２）に接しないように放電ランプ
に設けるに際しては、補助電極（Ｅｔ）を放電空間包囲
部（１７）の中に埋め込む、あるいは放電空間包囲部
（１７）の外面に接触させる、あるいは、放電空間包囲
部（１７）の外面の近傍に配置するなどの設置方法を採
用することができる。図２（ａ）、（ｂ）は共に、放電
ランプの放電空間包囲部（１７）の外面に接しせしめて
補助電極（Ｅｔ、Ｅｔ１、Ｅｔ２）を設置する構造の一
例をそれぞれ示すもので、放電容器１１によって形成さ
れた放電空間（１２）内に一対の主たる放電のための電
極（Ｅ１、Ｅ２）（図１参照）が対向配置されると共
に、前記主たる放電のための電極以外の補助電極（Ｅ
ｔ）を主たる放電のための放電空間（１２）内に接しな
いように設けた放電ランプ（Ｌｄ）であって、前記放電
ランプ（Ｌｄ）の放電空間（１２）を囲む放電空間包囲
部（１７）の外形の最も太い部分（９０）の周囲長より
も周囲長が短い導体環Ｅｔ１を、前記放電空間包囲部
（１７）の外形の最も太い部分（９０）よりも前記主た
る放電のための電極（Ｅ１、Ｅ２）の一方に近い側に第
１の設置し、かつ放電空間包囲部（１７）の外形の最も
太い部分（９０）の周囲長よりも周囲長が短い導体環
（Ｅｔ２）を、前記放電空間包囲部１の外形の最も太い
部分（９０）よりも前記主たる放電のための電極（Ｅ
１、Ｅ２）の他方に近い側に第２の導体環（Ｅｔ２）を
設置し、前記第１の導体環Ｅｔ１と前記第２の導体環
（Ｅｔ２）を導体ワイヤ（Ｗ１）で結線したものを前記
補助電極（Ｅｔ）とすることを特徴とするものである。

【００２５】前記した放電空間包囲部（１７）の中に埋
め込む設置方法は、ランプ放電容器のバーナー加工によ
る設置を要し、手間が掛かる欠点があるばかりでなく、
石英ガラスなどの放電容器材料に金属などの補助電極材
料を、すなわち異種材料を埋め込むことによる、熱膨張
率の違いに起因する放電容器のクラック発生の危険性を
生ずる欠点がある。

【００２６】また、前記した放電空間包囲部（１７）の
外面の近傍に配置する設置方法は、ランプ放電容器と補
助電極との位置関係を確定させるために、堅牢な補助電
極の保持構造を必要とするが、点灯状態のランプの表面
温度が１０００℃程度になり、前記保持構造には特別の
耐熱性と機械的精度を要求されるため、コストが高くつ
く欠点がある。さらに、そのような堅牢な補助電極の保
持構造をランプの近傍に設置することは、ランプ発光を
遮蔽するため、ランプ発光の利用効率が低下する欠点が
ある。

【００２７】一方、前記した放電空間包囲部（１７））
外面に接しせしめる設置方法の、例えば放電空間包囲部
（１７）の周囲に細い導体ワイヤを巻き付ける方法の場
合、前記した放電空間包囲部（１７）の中に埋め込む設
置方法のような手間が掛かる欠点や放電容器のクラック
発生の危険性を生ずる欠点が無く、また、前記した放電
空間包囲部（１７）の外面の近傍に配置する設置方法の
ようなコストが高くつく欠点や、ランプ発光の利用効率
が低下する欠点が無い。

【００２８】しかし、放電空間包囲部（１７）の形状
が、中央部が膨らんだ構造を有するランプの場合、細い
導体ワイヤを巻き付ける方式による補助電極（Ｅｔ）の
設置方法では、誘電体バリア放電によってランプの主た
る放電を始動させるために有効な補助電極（Ｅｔ）の設
置位置である、放電空間包囲部（１７）の中央部近辺に
それを設置しようとすると重大な問題が発生する。

【００２９】すなわち、放電空間包囲部（１７）の中央
部が膨らんでいるため、この近辺に補助電極（Ｅｔ）で
ある細い導体ワイヤを巻き付けたとしても、滑りによっ
て巻き付けられたワイヤが前記主たる放電のための何れ
かの電極（Ｅ１またはＥ２）の方向へ移動してしまう問
題が発生する。

【００３０】この移動が発生すると、巻き付けられたワ
イヤが囲む断面積よりも小さい断面積を有する放電空間
包囲部（１７）の部分や封止部（１３）へ移動すること
を意味するため、補助電極（Ｅｔ）と放電空間包囲部
（１７）との間隙が増加し、誘電体バリア放電によるラ
ンプの主たる放電を始動させるための効果が減縮されて
しまう。

【００３１】さらに、補助電極（Ｅｔ）の前記移動が封
止部１３を超えて、外部リード棒（２１Ａ，２１Ｂ）に
達した場合には、これらに対して、補助電極（Ｅｔ）に
印加された電圧が短絡してしまうことになるため、ラン
プの始動不能に陥る危険性や、給電回路Ｂｘ等の破損の
危険性が生じる。

【００３２】これに対して、前記図１の補助電極（Ｅ
ｔ）の設置方法の場合は、前記放電空間包囲部（１７）
の外形の最も太い部分（９０）を挟んで両方の導体環
（Ｅｔ１，Ｅｔ２）が配置され、これらが導体ワイヤ
（Ｗ１）で結ばれるため、これらの導体（Ｅｔ１，Ｅｔ
２，Ｗ１）から構成される補助電極（Ｅｔ）が、ランプ
の主たる放電を始動させるための誘電体バリア放電とし
て好適な位置から外れてしまう不都合が防止できる利点
がある。

【００３３】なお、導体ワイヤ（Ｅｔ１，Ｅｔ２，Ｗ
１）から構成される補助電極（Ｅｔ）は、接続された導
体ワイヤ（Ｗｅ）を介して、スタータ（Ｕｅ）の出力端
（Ｆ３）に接続される。これら導体ワイヤとしては、ラ
ンプ点灯中の放電容器（１１）が高温になるため、タン
クステン等の耐熱性の高い材料を使用すべきである。

【００３４】図３は、本発明のショートアーク型超高圧
水銀ランプの他の実施例である。図３においては、ラン
プ（Ｌｄ）の陰極側の外部リード棒（２１Ａ）は、スタ
ータ（Ｕｅ）のグランド端（Ｆ２）と給電回路（Ｂｘ）
のグランド出力端（Ｔ２）とに接続され、陽極側の外部
リード棒（２１Ｂ）は、給電回路（Ｂｘ）のプラス出力
端（Ｔ１）に接続される。

【００３５】一方、補助電極（Ｅｔ）は、導体ワイヤ
（Ｗｅ）を介してスタータ（Ｕｅ）の出力端（Ｆ３）に
接続されるが、封止部（１３）の陰極側の方を囲むよう
に設置された導体（Ｅｔ３）に対しても、導体ワイヤ
（Ｗ２）を介して接続される。なお、図３においては、
前記封止部（１３）の陰極側の方を囲むように設置され
た導体（Ｅｔ３）は、前記封止部（１３）の陰極側に巻
かれた導体コイルにより実現されている。

【００３６】スタータ（Ｕｅ）の出力端（Ｆ３）とグラ
ンド端（Ｆ２）とは、高電圧トランス（Ｔｅ）の２次側
巻線（Ｓｅ）の両端に接続されているから、スタータ
（Ｔｅ）が動作していない期間、とりわけランプ始動が
完了した後の、点灯中においては、スタータ（Ｕｅ）の
出力端（Ｆ３）とグランド端（Ｆ２）との間には電圧は
発生しない。

【００３７】前記したように、陰極側の外部リード棒
（２１Ａ）は、スタータ（Ｕｅ）のグランド端（Ｆ２）
に接続され、封止部（１３）の陰極側の方を囲むように
設置された導体（Ｅｔ３）は、導体ワイヤ（Ｗ２）、補
助電極（Ｅｔ）、導体ワイヤ（Ｗｅ）を介して接続され
るため、点灯中においては、陰極側の外部リード棒（２
１Ａ）から給電回路（Ｂｘ）のグランド出力端（Ｔ２）
に至る配線中の、スタータ（Ｕｅ）のグランド端（Ｆ
２）との接続点（Ｆｚ）と、封止部（１３）の陰極側の
方を囲むように設置された導体（Ｅｔ３）とは同電位状
態が維持される。

【００３８】ところで、ランプ（Ｌｄ）の点灯状態にお
いては、陰極（１４）先端から陰極側の外部リード棒
（２１Ａ）を経由して接続点（Ｆｚ）に至る経路にラン
プ（Ｌｄ）の主たる放電電流が流れるため、その経路の
抵抗値と流れる電流値の積に比例した電圧降下が発生
し、陰極（１４）先端に近づくほど電位が高くなる。

【００３９】前記したように、接続点（Ｆｚ）と導体
（Ｅｔ３）とは同電位であるため、陰極、とりわけその
封止部（１３）付近の部分は、その周りを囲む導体（Ｅ
ｔ３）より電位が高くなる。

【００４０】このため、日本国特許庁公報特公平４−４
０８２８号に記載されているように、点灯状態において
高温になったランプの放電容器（１１）について、その
封止部（１３）付近の部分において、放電容器（１１）
の材料に含まれる不純物金属陽イオンは、陰極を構成す
る電極材料から離れる方向に駆動されることになり、前
記電極材料表面に不純物金属陽イオンが蓄積することに
よる、放電容器封止部の石英等のガラス材料と前記電極
材料との剥がれ現象が防止されるため、ランプを前記図
３に記載の構造を有するように構成することにより、前
記剥がれ現象に起因する、ランプの破損の問題を未然に
防止する効果を享受することができる。

【００４１】図４は、本発明のショートアーク型超超高
圧水銀ランプの概略構成を示す。図４のランプは、放電
容器（１１）によって形成された放電空間（１２）内に
一対の主たる放電のための電極（Ｅ１，Ｅ２）が対向配
置されると共に、前記一対の主たる放電のための電極
（Ｅ１，Ｅ２）に通電する導電用金属体（２０，２０
Ａ）が配置された封止部が形成され、当該封止部の少な
くとも一方に長尺な導電用金属体（２０Ａ）が配置され
て、その長さ方向に離間する２個所において気密シール
部（１３Ａ，１３Ｂ）が形成され、この２つの気密シー
ル部（１３Ａ，１３Ｂ）の間に気密空間部（２５）が形
成されており、前記主たる放電のための電極以外の補助
電極（Ｅｔ）を、主たる放電のための放電空間（１２）
に接しないように設けた放電ランプ（Ｌｄ）であって、
前記気密空間部（２５）の少なくとも一部に対向させ
て、気密シール部（１３Ａおよび／または１３Ｂ）の外
部に導体（Ｅｔ３）を設置すると共に、前記導体（Ｅｔ
３）が前記補助電極（Ｅｔ）に対して電気的に接続され
ていることを特徴とするものである。

【００４２】なお、図４においては、前記気密空間部
（２５）の少なくとも一部に対向させて設置された導体
（Ｅｔ３）は、前記気密シール部（１３Ａおよび／また
は１３Ｂ）に巻かれた導体コイルにより実現されてい
る。また、前記気密空間部（２５）は、陰極（１４）と
外部リード棒（２１Ａ）とを接続するための、モリブデ
ン等よりなる導電用金属箔（２０Ａ）に接して形成され
ている。

【００４３】日本国特許庁公報特開２０００−３４８６
８０号に記載されているように、前記気密空間部（２
５）を設けたことにより、封止部の２個所に形成されて
いる気密シール部のうち、内方側のものに箔浮きが生じ
てその気密性が失われたときには、放電空間部（１２）
内の水銀蒸気が気密空間部（２５）に流れ込んで凝縮す
るため、当該高圧放電ランプ内の圧力が大幅低下し、そ
の結果、当該高圧放電ランプの放電状態が維持されなく
なり、当該高圧放電ランプが破裂することがない利点を
享受することができる。

【００４４】そして、前記主たる放電のための両極の電
極（Ｅ１，Ｅ２）のうちの前記気密空間部（２５）を設
けた側の外部リード棒（２１Ａ）と前記補助電極（Ｅ
ｔ）の間にスタータを接続することにより、本発明の図
１０に記載の実施例は、以下で説明するように、さらな
る利点を享受することができる。

【００４５】すなわち、前記気密空間部（２５）と前記
放電空間部（１２）とは、空間内の導体が共通に接続さ
れた導体（すなわち導電用金属箔（２０Ａ）と陰極（１
４）でこれらは接続されている）であり、また、ガラス
バルブ外の導体が共通に接続された導体（すなわち補助
電極（Ｅｔ）と導体コイル（Ｅｔ３）でこれらは接続さ
れている）であるため、スタータから見れば、２個の誘
電体バリア放電器が並列に接続されていることになる。

【００４６】ここで、前記気密空間部（２５）は、前記
放電空間部（１２）に比して、ランプ点灯時の温度が低
く保たれ、単位体積あたりの水銀封入量を少なくするか
実質的に皆無にされることが可能であるため、圧力につ
いて、前記気密空間部（２５）は、前記放電空間部（１
２）に比して低く、したがって、スタータが高電圧を発
生した際には、前記気密空間部（２５）の方が誘電体バ
リア放電をはるかに発生し易い。この放電が発生する
と、紫外線が発生され、発生された紫外線は、気密シー
ル部（１３Ａ）を透過して前記放電空間部（１２）に入
射し、前記放電空間部（１２）内のガスを電離すること
により、前記放電空間部（１２）の誘電体バリア放電も
また発生し易くなる。すなわち、前記気密空間部（２
５）は、前記放電空間部（１２）のための光励起用光源
として機能するため、本発明の図４に記載の実施例は、
スタータが発生すべき高電圧値を下げることができる大
きな利点を享受することができる。

【００４７】なお、図４に記載の実施例においては、前
記気密空間部（２５）は、導電用金属箔（２０Ａ）に接
して形成されているが、電極（１４）の延長部、または
外部リード棒（２１Ａ）の延長部に接して形成されるよ
うなものでもよい。しかし、導電用金属箔（２０Ａ）の
厚さは、通常、数十ミクロン以下の程度と薄いことによ
り、また、そのエッジ部分には、製作過程で生ずるバリ
などの不可避的に発生する突起（または意図的に形成し
た突起）が存在することにより、エッジ部分に電界が集
中する効果があるため、前記気密空間部（２５）は、導
電用金属箔（２０Ａ）に接して、とりわけそのエッジ部
分に接して形成することが、前記した誘電体バリア放電
をより発生し易くする観点から有利である。

【００４８】また、図４に記載の実施例においては、前
記気密空間部（２５）は、陰極側の気密シール部に形成
したが、これは、前記図３に記載の実施例に関して説明
した、不純物金属陽イオンに起因する、放電容器封止部
の石英等のガラス材料と前記電極材料との剥がれ現象の
防止の観点から好適だからである。もし、この剥がれ現
象が無視できる場合、あるいは他の手段でこれを防止で
きる場合は、前記気密空間部（２５）は、陽極側の気密
シール部に形成してもよい。

【００４９】さらに、前記した前記気密空間部（２５）
が有する、前記放電空間部（１２）のための光励起用光
源としてはたらく機能は、主たる放電のために印加する
電圧が、直流であるか交流であるかには無関係に、ま
た、スタータが、高電圧パルスを発生させるものである
か、比較的ゆっくりと電圧が上昇する高電圧を発生させ
るものであるかにも無関係に良好に発揮される。

【００５０】図５は、本発明のショートアーク型超高圧
水銀ランプを使ったランプハウスの概略構成を示す。こ
の図においては、ランプ（Ｌｄ）と前記スタータの高電
圧トランス回路部（Ｕｂ）とが一体化され、ランプハウ
ス（Ｌｙ）として構成される様子が示されている。ラン
プハウス（Ｌｙ）は、ランプからの発光を特定の方向に
向けて出力するための反射鏡（Ｙ１）、反射鏡（Ｙ１）
の前面を覆う光出力窓（Ｙ２）、給電回路部（Ｂｙ）と
ランプハウス（Ｌｙ）とを電気的に接続するためのコネ
クタ（Ｃｎ）もまた一体化されて構成される場合が示さ
れている。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、外部トリガー方式を採
用することで、内部トリガー方式に比べて、スタータの
小型化、軽量化を実現することができるとともに、電極
間距離が短い放電ランプにおいて採用することで従来、
外部トリガー方式において問題とされていたアーク起点
の移動という問題の発生を良好に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直流点灯方式で高電圧パルススタータを用い
た、本願発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプ
の光源装置の実施例である。

【図２】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ラン
プの実施例で、（ａ）は一例、（ｂ）は他の一例であ
る。

【図３】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ラン
プの実施例で、（ａ）は外観、（ｂ）は断面の一部を示
すものである

【図４】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ラン
プの実施例で、（ａ）は外観、（ｂ）は断面を示すもの
である。

【図５】本発明に放電ランプを使ったランプハウスの実
施例である。

【図６】従来の放電ランプ光源装置の構成図である。

【図７】アレスタなどの放電ギャップを使用したスター
タ図である。

【符号の説明】

Ｍｘ ＤＣ電源 Ｂｘ 給電回路 Ｑｘ スイッチ素子 Ｇｘ ゲート駆動回路 Ｄｘ ダイオード Ｌｘ チョークコイル Ｃｘ 平滑コンデンサ Ｔ１ プラス出力端 Ｔ２ グランド出力端 Ｖｐ 可変電圧源 Ｕｅ スタータ Ｕｅ' スタータ Ｒｅ 抵抗 Ｑｅ スイッチ素子 Ｇｅ ゲート駆動回路 Ｃｅ コンデンサ Ｔｅ 高電圧トランス Ｐｅ １次側巻線 Ｓｅ ２次側巻線 Ｆ１ スタータ入力端 Ｆ２ スタータグランド端 Ｆ２' スタータグランド端 Ｆ２" スタータグランド端 Ｆ３ スタータ出力端 Ｆ３' スタータ出力端 Ｆ４ 高電圧トランス回路部入力端 Ｆｈ ランプハウス入力端 Ｆｐ ランプハウス高電圧トランス入力端 Ｆｇ ランプハウスグランド端 Ｆｚ 接続点 Ｌｄ 放電ランプ Ｅ１ 主たる放電のための電極 Ｅ２ 主たる放電のための電極 Ｅｔ 補助電極 Ｕｆ ＤＣスタータ Ｒｆ 抵抗 Ｃｆ１ コンデンサ Ｑｆ スイッチ素子 Ｔｆ 高電圧トランス Ｐｆ １次側巻線 Ｓｆ ２次側巻線 Ｄｆ ダイオード Ｃｆ２ コンデンサ Ｑ１ スイッチ素子 Ｑ２ スイッチ素子 Ｑ３ スイッチ素子 Ｑ４ スイッチ素子 Ｇ１ ゲート駆動回路 Ｇ２ ゲート駆動回路 Ｇ３ ゲート駆動回路 Ｇ４ ゲート駆動回路 Ｈｃ フルブリッジインバータ制御回路 Ｌｄ' 放電ランプ Ｅ１' 主たる放電のための電極 Ｅ２' 主たる放電のための電極 Ｂｙ 給電回路部 Ｌｙ ランプハウス Ｕａ スタータトランス駆動回路部 Ｕｂ 高電圧トランス回路部 Ｗｅ 導体ワイヤ Ｗ１ 導体ワイヤ Ｗ２ 導体ワイヤ Ｅｔ１ 導体環 Ｅｔ２ 導体環 Ｅｔ３ 導体 Ｃｎ コネクタ Ｙ１ 反射鏡 Ｙ２ 光出力窓 １１ 放電容器 １２ 放電空間部 １３ 封止部 １３Ａ 気密シール部 １３Ｂ 気密シール部 １４ 陰極 １５ 陽極 １７ 放電空間包囲部 ２０ 導電用金属箔 ２０Ａ 導電用金属箔 ２１ 外部リード棒 ２１Ａ 外部リード棒 ２１Ｂ 外部リード棒 ２５ 気密空間部 ９０ 放電空間包囲部の外形の最も太い部分 Ｎｉ 給電装置 Ｕｉ スタータ Ｒｉ 抵抗 Ｑｉ スイッチ素子 Ｇｉ ゲート駆動回路 Ｃｉ コンデンサ Ｔｉ 高電圧トランス Ｐｉ １次側巻線 Ｓｉ ２次側巻線 Ｋ１ 給電線 Ｋ２ 給電線 Ｌｉ 放電ランプ Ｒｊ 抵抗 Ｑｊ サイダック等のスイッチ素子 Ｃｊ コンデンサ Ｔｊ トランス Ｐｊ １次側巻線 Ｓｊ ２次側巻線 Ｄｊ ダイオード Ｃｋ コンデンサ Ａｋ アレスタ等の放電ギャップ Ｔｋ 高電圧トランス Ｐｋ １次側巻線 Ｓｋ ２次側巻線 移動という問題の発生を良好に抑えることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高谷 泉 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） 5C039 BA07 HH02 HH04 HH11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に封止部が形成された放電容器内に
   ０.１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を含み、電極間隔が２.
   ５ｍｍ以下である一対の主電極が対向配置されたショー
   トアーク型超高圧放電ランプにおいて、 前記放電容器の外表面には、一方の封止部の根元から他
   方の封止部に向けて伸びる導電ワイヤが配設され、この
   導電ワイヤは前記主電極と直接電気的接続がされておら
   ず、起動器から別途に電気的接続がされることを特徴と
   するショートアーク型超高圧放電ランプ。
2. 【請求項２】前記導電ワイヤは、前記放電容器の途中ま
   で伸びていることを特徴とする請求項１のショートアー
   ク型超高圧放電ランプ。
3. 【請求項３】前記導電ワイヤは、その先端が前記放電容
   器の外表面に接触していないが、近接配置していること
   を特徴とする請求項１のショートアーク型超高圧放電ラ
   ンプ。
4. 【請求項４】前記封止部のうち少なくとも一方の封止部
   には空間が形成されていることを特徴とする請求項１の
   ショートアーク型超高圧放電ランプ。
5. 【請求項５】前記ショートアーク型超高圧放電ランプ
   は、直流点灯型であって、 前記導電ワイヤは、陰極側の封止部において複数回巻き
   つけられていることを特徴とする請求項１のショートア
   ーク型超高圧放電ランプ。