JP2004164996A - Metallic vapor discharge lamp and high pressure mercury-vapor discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプロジェクタ装置のバックライトとして用いられる金属蒸気放電灯および高圧水銀蒸気放電灯に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、反射鏡と組み合わされるショートアーク放電ランプからなる光源装置は、プロジェクタ装置や映写機等の光源として多く用いられている。
一般にプロジェクタ装置は、スクリーン上で十分な明るさを要求され、そのため点光源に近い光源が必要であり、ランプはメタルハライドランプや水銀灯が使用され、更なる短アークのものが望まれる。しかしながら、ランプは、短アークにすることにより、ランプ電圧の低下、ランプ電流の増大を招く事等により電極の消耗が著しくなる。
【0003】
従来の電極例を図3に示す。
同図に示す電極は通常、タングステンからなる芯棒17とタングステンからなるコイル18で構成されており、コイルを芯棒に巻き付ける関係上、芯棒とコイルの太さの関係はある範囲で制限されてしまい、芯棒に対して極端に太いコイルは巻けない。
図3のような電極では、ランプ点灯中に電極先端が過度に加熱することにより、早期に溶融してしまい、明るさの低下を招いてしまう。
【0004】
また、溶融を防止するために電極を大きくする等の対策が考えられるが、電極が大きければ大きいほど、点灯中、電極材質であるタングステンと放電容器材質である石英等との熱膨張率の差により、点灯中の圧力が高いため破裂に到る。
そのため、図4に示すように電極の先端19を溶融し、先端の熱容量を大きくすることにより消耗を遅くする等の改良が考えられるが(例えば、特許文献1、2および3参照。)、この方法により電極の消耗を遅くすることは可能であるが、放熱効果が小さいため、電極を大きくする必要があり、前述の問題が発生してしまう。
【0005】
そこで図5に示すようにコイル20を2重にし、芯棒21を細く、コイル部を大きくし、先端の溶融を行い、溶融部を大きくする手段も考えられるが、溶融部が大きすぎて寿命中のアークの移動量が大きくなりすぎて、スクリーン上に色ムラ等の不具合が発生し、小さ過ぎると前述の問題が発生する。
【0006】
そこで図6のようにタングステンの棒より、機械的な切削加工等により、擬似的にコイル部22を作製し(例えば、特許文献4参照)、先端部23を細く、点灯中に温度が低いコイル端部に向かって太くすることにより十分な冷却効果が得られるため点灯中の消耗は少なく、芯棒部を細くすることにより、点灯中、電極材質であるタングステンと放電容器材質である石英等との熱膨張率の差により、点灯中の圧力が高いため破裂に至るランプの発生確率の低い、問題のない電極を作製することは可能ではあるが価格が高く、また、太いタングステンから切り出すため、タングステンの性質上、機械的に脆く、取り扱いにくい電極となってしまう。
【0007】
【特許文献1】
特許3327895号公報(請求項1、及び第13頁の第図4)
【特許文献2】
特許3327896号公報(第8頁の第図3)
【特許文献3】
特開平10−92377号公報(第6頁の第図1)
【特許文献4】
特開平10−92377号公報(第6頁の第図4)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ランプ点灯早期の電極消耗による照度低下、点灯中の破裂、寿命中の大きなアーク移動による色ムラ等を抑え、取り扱いやすい安価な電極を用いることにより、高品質なランプを安価に提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明の放電灯において、一対の電極は、電極芯棒に1本のタングステン線によるコイルが2重に巻かれ、そのコイルの巻き始め、巻き終わりが主たるアーク放電が起きる側に位置した電極を具備することを特徴とする金属蒸気放電灯とした。
【0010】
ならびに、請求項2記載の発明において、電極先端の芯棒を溶融し、かつその溶融部分は一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅が電極コイル部分より小さいことを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電灯とした。
【0011】
ならびに、請求項3記載の発明において、電極先端の芯棒及び、内側のコイルを溶融し、かつその溶融部分は一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅が電極コイル部分より小さいことを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電灯とした。
【0012】
ならびに、請求項4記載の発明において、電極先端の溶融方法は、アーク放電による方法、或いはレーザー照射による方法で溶融したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の金属蒸気放電灯とすることにより、安価な電極を用いた、特性の安定した金属蒸気放電灯が提供できる。
【0013】
また、請求項5記載の発明の放電灯において、一対の電極を備えた放電容器内に、0.1〜0.3mg/mm3の水銀とハロゲン及び希ガスを封入し、一対の電極距離は2.0mm以下であり、電極芯棒に1本のタングステン線によるコイルが2重に巻かれ、そのコイルの巻き始め、巻き終わりが主たるアーク放電が起きる側に位置した電極を具備することを特徴とする高圧水銀蒸気放電灯とした。
【0014】
ならびに、請求項6記載の発明において、電極先端の芯棒を溶融し、かつその溶融部分は一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅が電極コイル部分より小さいことを特徴とする請求項5記載の高圧水銀蒸気放電灯とした。
【0015】
ならびに、請求項7記載の発明において、電極先端の芯棒及び、内側のコイルを溶融し、かつその溶融部分は一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅が電極コイル部分より小さいことを特徴とする請求項5記載の高圧水銀蒸気放電灯とした。
【0016】
ならびに、請求項8記載の発明において、電極先端の溶融方法は、アーク放電による方法、或いはレーザー照射による方法で溶融したことを特徴とする請求項6又は請求項7記載の高圧水銀蒸気放電灯とすることにより、安価な電極を用いた、特性の安定した高圧水銀蒸気放電灯が提供できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
電極芯棒15に1本のタングステン線によるコイル16が2重に巻かれ、そのコイル16の巻き始め、巻き終わりが主たるアーク放電が起きる側に位置するようにした図2に示す電極を、先端部の芯棒の一部と内側のコイルの一部を溶融し、電極図1とし、その電極を用いた本発明の金属蒸気放電灯にて説明する。
【0018】
図1に示す一対の電極を備えた放電容器内に、0.1〜0.3mg/mm3の水銀とハロゲン及び希ガスを封入した高圧水銀蒸気放電灯において、一対の電極距離は2.0mm以下で、該電極は芯棒にコイルが2重に巻かれており、コイルの巻き始め、巻き終わりが主たるアーク放電が起きる側に位置し、芯棒の一部と内側のコイルの一部が溶融されている。
【0019】
本発明である図2の電極において、その先端を一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅Aが電極コイル部分Bより小さく溶融し、動作温度の低いコイル端部を前記溶融部より大きくすることにより図1に示す電極となり、溶融部の早期消耗によるランプとしての早期照度低下を抑え、一対の電極の対向方向に対して垂直方向の幅が電極コイル部分より小さくすることで従来の形状図5に比べ、寿命中のアーク移動量による色ムラは抑えられ、芯棒を細く抑えられることにより、ランプ破裂の可能性は低く、機械的強度は強く扱いやすく、かつ機械的な加工等を行っていないため安価な電極である。
この電極を用いることにより、高品質なランプを安価に提供することが出来た。
【0020】
図7は本発明に係わる高圧水銀蒸気放電灯の一実施例であり、図1は本発明の高圧水銀蒸気放電灯に用いられている電極の一実施例である。
図7を参照するに、定格220Wとしたこのショ−トアーク放電ランプは、石英製の放電容器1を有し、内部にはアルゴンガス、ハロゲン、そして0.2mg/mm3の密度で水銀が封入されており、タングステンからなる一対の電極2a、2bが1.3mmの距離で配置され、モリブデンからなる金属箔3を介して、放電容器1より外部に伸びる導線4に接続されている。
【0021】
図1に示す本発明による電極と図5に示す従来の電極を用いた電極以外の仕様を同一とした放電灯を図8に示すように同仕様の反射鏡に組み込み、それぞれ6本寿命試験を行い、図9に示す光学系にて評価を行ったところ、スクリーン上の色ムラの原因となる左右の照度バランスが、図10における本発明品を用いたもので初期の左右の照度バランスを100とした場合にその変動が10%以下であるのに対し、図11に示す従来品では、同変動が10%を超えるものが存在するという結果が得られた。
また、図7のランプにディスプロシウム(Dy)−ネオジウム(Nd)−セシウム(Cs)を主成分とする金属ハロゲン化物を封入したものでも同様の結果が得られた。
以上のように明らかに本発明の高圧水銀蒸気放電灯の特性の方が良いことが判った。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電極を用いた高圧水銀蒸気放電灯は、寿命中のアーク移動量による色ムラが抑えられ、芯棒を細く抑えられることにより、ランプ破裂の可能性は低く、機械的強度は強く扱いやすく、かつ機械的な加工等を行っていないため安価な電極となり、この電極を用いることにより、高品質なランプを安価に提供することが出来た。
【0023】
また同様に、金属蒸気放電灯においても、本発明の電極を用いることにより、高品質なランプを安価に提供することが出来た。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いた電極の例を示した平面図である。
【図2】本発明の一実施例に用いた電極の溶融前の例を示した平面図である。
【図3】従来の電極の例を示した平面図である。
【図4】従来の電極の例を示した平面図である。
【図5】従来の電極の例を示した平面図である。
【図6】従来の電極の例を示した平面図である。
【図7】本発明の一実施例の電極を用いた発光管の概略図である。
【図8】本発明の発光管を反射鏡に組み込んだものについて評価を行った形態の概略図である。
【図9】本発明のランプについて評価を行った光学系の概略図である。
【図10】本発明の一効果を示す放電ランプの照度バランスを示した実験結果である。
【図11】従来品の放電ランプにおける同実験結果である。
【符号の説明】
1 放電容器
2 電極
3 金属箔
4 外部導線
5 ショートアーク放電ランプ
6 反射鏡
7 カバーガラス
8 本発明の一実施例
9 レンズ
10 液晶
11 スクリーン
12 電極芯棒
13 コイル
14 先端部
15 先端部
16 コイル
17 電極芯棒
18 コイル
19 先端部
20 コイル
21 電極芯棒
22 擬似的コイル部
23 先端部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal vapor discharge lamp and a high-pressure mercury vapor discharge lamp mainly used as a backlight of a projector device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a light source device including a short arc discharge lamp combined with a reflector has been widely used as a light source for a projector device, a projector, and the like.
Generally, a projector device is required to have sufficient brightness on a screen, and therefore needs a light source close to a point light source. A metal halide lamp or a mercury lamp is used as the lamp, and a lamp with a shorter arc is desired. However, in the lamp, the short arc causes a decrease in the lamp voltage and an increase in the lamp current.
[0003]
FIG. 3 shows an example of a conventional electrode.
The electrode shown in the figure is usually composed of a
In the electrode as shown in FIG. 3, if the electrode tip is excessively heated while the lamp is lit, the electrode is melted at an early stage, causing a decrease in brightness.
[0004]
In addition, measures such as enlarging the electrode to prevent melting are conceivable, but the larger the electrode, the larger the difference in the coefficient of thermal expansion between tungsten, which is the electrode material, and quartz, which is the material of the discharge vessel, during lighting. As a result, the pressure during lighting is high, which leads to rupture.
For this reason, as shown in FIG. 4, it is considered that the tip 19 of the electrode is melted and the heat capacity of the tip is increased to thereby reduce the consumption (for example, see
[0005]
Therefore, as shown in FIG. 5, it is conceivable to make the
[0006]
Therefore, as shown in FIG. 6, a
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3327895 (
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3327896 (FIG. 3 on page 8)
[Patent Document 3]
JP-A-10-92377 (FIG. 1 on page 6)
[Patent Document 4]
JP-A-10-92377 (FIG. 4 on page 6)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The purpose is to provide a high-quality lamp at low cost by using an inexpensive electrode that is easy to handle by suppressing illuminance reduction due to electrode wear in the early stage of lamp lighting, rupture during lighting, color unevenness due to large arc movement during life, etc. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the discharge lamp according to the first aspect of the present invention, a pair of electrodes is formed by winding a coil of one tungsten wire around an electrode core rod twice, and starting and ending the winding of the coil. Is a metal vapor discharge lamp characterized by comprising an electrode located on the side where a main arc discharge occurs.
[0010]
In the invention according to
[0011]
In the invention according to claim 3, the core rod at the tip of the electrode and the inner coil are melted, and the width of the melted portion in the direction perpendicular to the facing direction of the pair of electrodes is smaller than the electrode coil portion. A metal vapor discharge lamp according to
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the metal vapor discharge lamp according to the first or second aspect, the electrode tip is melted by an arc discharge method or a laser irradiation method. This makes it possible to provide a metal vapor discharge lamp having stable characteristics using inexpensive electrodes.
[0013]
Further, in the discharge lamp according to the fifth aspect of the present invention, 0.1 to 0.3 mg / mm3 of mercury, halogen and a rare gas are sealed in a discharge vessel provided with a pair of electrodes, and the distance between the pair of electrodes is 2 mm. 0.0mm or less, and a coil made of one tungsten wire is wound twice around the electrode core rod, and the winding of the coil is provided with an electrode positioned on the side where the main arc discharge occurs at the end of winding. High-pressure mercury vapor discharge lamp.
[0014]
In the invention according to
[0015]
Further, in the invention according to claim 7, the core rod at the tip of the electrode and the inner coil are melted, and the width of the melted portion in the direction perpendicular to the opposing direction of the pair of electrodes is smaller than the electrode coil portion. A high-pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 5 is provided.
[0016]
The high pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 6 or 7, wherein the electrode tip is melted by an arc discharge method or a laser irradiation method. By doing so, it is possible to provide a high-pressure mercury vapor discharge lamp using inexpensive electrodes and having stable characteristics.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
A
[0018]
In a high-pressure mercury vapor discharge lamp in which 0.1 to 0.3 mg / mm3 of mercury, halogen and a rare gas are enclosed in a discharge vessel having a pair of electrodes shown in FIG. 1, the distance between the pair of electrodes is 2.0 mm or less. In this electrode, the coil is wound twice on the core rod, the winding start and end of the coil are located on the side where the main arc discharge occurs, and a part of the core rod and a part of the inner coil are melted. Have been.
[0019]
In the electrode of FIG. 2 according to the present invention, the width of the tip in the direction perpendicular to the opposing direction of the pair of electrodes is melted smaller than the electrode coil portion B, and the coil end having a lower operating temperature is made larger than the melted portion. By doing so, the electrode shown in FIG. 1 is formed, and the early illuminance reduction as a lamp due to the early consumption of the fused portion is suppressed. Compared to FIG. 5, color unevenness due to the amount of movement of the arc during the life is suppressed, and the core rod is suppressed to be thin, so that the possibility of lamp rupture is low, the mechanical strength is strong, the handling is easy, and mechanical processing and the like are performed. It is an inexpensive electrode because it is not performed.
By using this electrode, a high-quality lamp could be provided at low cost.
[0020]
FIG. 7 shows an embodiment of a high-pressure mercury vapor discharge lamp according to the present invention, and FIG. 1 shows an embodiment of an electrode used in the high-pressure mercury vapor discharge lamp of the present invention.
Referring to FIG. 7, this short arc discharge lamp rated at 220 W has a
[0021]
A discharge lamp having the same specifications as those of the electrode according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional electrode shown in FIG. 5 except for the electrode is assembled into a reflector having the same specifications as shown in FIG. When the evaluation was performed using the optical system shown in FIG. 9, the left and right illuminance balance causing color unevenness on the screen was 100% using the product of the present invention in FIG. In contrast, in the case of the conventional product shown in FIG. 11, there was a result that the variation exceeded 10%.
A similar result was obtained when the lamp of FIG. 7 was filled with a metal halide containing dysprosium (Dy) -neodymium (Nd) -cesium (Cs) as a main component.
As described above, it was clearly found that the characteristics of the high-pressure mercury vapor discharge lamp of the present invention were better.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, in the high-pressure mercury vapor discharge lamp using the electrode of the present invention, color unevenness due to the amount of arc movement during the life is suppressed, and the core rod is suppressed to be thin, so that the possibility of lamp rupture is low, The mechanical strength was strong and easy to handle, and the electrode was inexpensive because no mechanical processing was performed. By using this electrode, a high-quality lamp could be provided at low cost.
[0023]
Similarly, in a metal vapor discharge lamp, a high-quality lamp could be provided at low cost by using the electrode of the present invention.
[0024]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of an electrode used in one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of an electrode used in one embodiment of the present invention before melting.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a conventional electrode.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a conventional electrode.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional electrode.
FIG. 6 is a plan view showing an example of a conventional electrode.
FIG. 7 is a schematic view of an arc tube using an electrode according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view of an embodiment in which a light-emitting tube of the present invention is incorporated in a reflector and evaluated.
FIG. 9 is a schematic diagram of an optical system for evaluating the lamp of the present invention.
FIG. 10 is an experimental result showing the illuminance balance of a discharge lamp showing one effect of the present invention.
FIG. 11 shows the results of the same experiment on a conventional discharge lamp.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
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