JP2005019040A

JP2005019040A - Light source equipment

Info

Publication number: JP2005019040A
Application number: JP2003178963A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamashita; 高史山下; Katsumi Sugaya; 勝美菅谷; Atsushi Imamura; 篤史今村
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP4367022B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide light source equipment capable of surely lighting a discharge lamp by using an auxiliary lamp which has high strength of a reflector, yet has a high reflection efficiency, and is suitable for a sealed structure. SOLUTION: The light source equipment comprises the discharge lamp 1 which changes mercury of 0.15 mg/mm<SP>3</SP>or more in an arc tube 10, the reflector 2 surrounding this discharge lamp 1, and the auxiliary lamp 4 emitting light when the lighting of the discharge lamp 1 is started. The reflector 2 has only one opening hole 2a for feeding to the discharge lamp 1. The auxiliary lamp 4 is held by one part of the reflector 2 or a member adjacent to the reflector 2, and fed via the opening hole 2a for feeding from outside the reflector 2. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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である高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）を用いた光源装置に関し、特にその始動特性に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等の光源装置においては、光源とされる高圧水銀放電ランプである高輝度放電ランプと、この放電ランプよりの放射光を集光し前方の開口に向けて反射する反射面を有する反射鏡とが、一体に組合せ使用される。
この放電ランプは一般に、始動時には電極の間、または電極と放電容器内面との間にパルス状に高電圧を印加して、放電容器内の放電媒質に絶縁破壊を生じさせ、このときに生成されるプラズマの電子を種としてグロー放電やアーク放電を誘起する必要がある。
【０００３】
放電ランプ始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプが室温程度の温度状態にある場合は、一般に数キロボルト程度である。しかし、再始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、前回の点灯を終えて消灯した後の経過時間、すなわち、放電空間の温度に依存して変化する。
このような変化が生じるのは、消灯して放電空間の温度が低下するに従い水銀やハロゲンなど気化していた放電媒質の一部が凝結を開始した結果、放電空間の気体成分の組成が変化することに由来して絶縁破壊に必要な電圧が変化するため、と考えられている。
【０００４】
例えば、水銀と臭素などのハロゲン、およびアルゴンなどの希ガスを放電媒質とする放電ランプの場合で、例えば放電空間の容積１立方ミリメートルあたり０．１５ｍｇ以上の水銀を含むものの場合、絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプの消灯直後は残留プラズマが存在するために非常に低く、その後は急速に上昇するが、やがて必要電圧が低下を始める。（放電ランプを強制空冷しない自然冷却の条件で約２分）。しかし、その後から、最終的に放電空間の温度が約１００℃以下に下がるまで、例えば消灯から約５分間の再点灯において、絶縁破壊電圧が安定せずに、印加する高電圧では絶縁破壊しないことがある。
【０００５】
消灯後、できるだけ早い時期から再始動（ホットリスタート）させ、さらにその点灯の確率を高めるためには、単純には、印加する高電圧の絶対値を高いものとすればよい。しかし、このようにした場合、印加する高電圧によって意図しない絶縁破壊、すなわち、絶縁ケーブル被覆の絶縁破壊あるいはコネクタや接続端子での沿面放電などの危険現象の発生、高電圧印加時のノイズに由来したプロジェクタ本体装置の電子回路の誤動作など、種々の不都合が生じる場合がある。またこのような不都合な現象を回避するために、絶縁性を高めるために空間距離を稼いだり、ノイズを防止するためケーブルの径を大きくしたりすると、プロジェクタ装置に組み込む際に所要のスペースが必要になるため好ましくない。
【０００６】
ところで、放電ランプの始動性の改善に関しては、放電容器内での物質の光電効果による光電子放出及び放電媒質のイオン化を促進し、始動時に印加する高電圧の絶対値を下げるため、紫外線などの短波長の光を利用する技術が提案されている。例えば、米国特許の５３２３０９１号公報（対応国際特許出願公開：ＷＯ００／７７８２６号）、には、放電ランプの放電容器自身に気泡を形成し紫外線を放出する副放電室を形成する技術開示がある。また、例えば米国特許の６２６８６９８号公報（対応日本特許出願：特開２０００−１７３５４９号）には、放電ランプの気密シール構造の端面に、開放空間で放電する補助紫外線光源を一体に作り込む放電ランプが提案されている。しかしながら、いずれの従来技術も、放電ランプの製造が困難になるため生産コストが掛るか、そうでない場合は、放電ランプの耐圧力に対する信頼性を欠くものとなってしまう。
【０００７】
このようなことから、最近では、本出願人は先に特願２００２−２３９６７９号において始動性改善のための補助ランプが設けられた光源装置について提案した。
【０００８】
図６、図７を用いて従来の補助ランプが設けられた光源装置を説明する。図６は、光源装置の説明用正面図、図７は、図６中Ｘ−Ｘで切断した説明用の矢視断面図である。
放電ランプ１は石英ガラス製の発光管１０内に一対の電極である陰極１１と陽極１２を対向して配置し、発光管１０の両端に封止部１３が形成されている。そして、封止部１３から陰極１１に電気的につながる外部リード１４と陽極１２に外部リード１５が突出しており、陰極側の封止部１３の表面にはトリガーワイヤ１６が巻回され、トリガーワイヤ１６の端部が発光管１０に沿って他方の陽極側封止部１３に渡って張り渡されている。
【０００９】
反射鏡２は放電ランプ１を取り囲むように配置され、反射鏡２の頂部には、セラミック製のベース３が接着材によって取り付けられており、放電ランプ１の一方の封止部１３は、反射鏡２の頂部開口に挿入されベース３を貫通した状態で、接着材によってベース３に取り付けられている。また、反射鏡２の開口縁部２０の前方には反射鏡２の開口を塞ぐように光透過性の窓部材２１が配置されている。
【００１０】
補助ランプ４は、反射鏡２における開口縁部２０の一部を外方に切り欠いた溝部２２に嵌め込まれるように配置されている。そして、補助ランプ４の発光管４０の外表面の両端部に一対の外部電極４１、４２が配置されており、外部電極間４１、４２間に電圧が印加されると、静電結合により発光管４０内に誘電体バリア放電が起こり補助ランプ４が発光する。補助ランプ４の発光管４０内にはアルゴン、キセノンなどの希ガスや適切な発光物質が封入されており、紫外線を放射するものである。
【００１１】
次に、放電ランプ１と補助ランプ４の電気的接続状態を説明する。
補助ランプ４における一方の外部電極４１にはリード線Ｗａが接続され、このリード線Ｗａは反射鏡２の内部において放電ランプ１のトリガーワイヤ１６に電気的に接続されたリード線Ｗｂと接続され、リード線Ｗｂが反射鏡２に形成された一方の給電用開口穴２Ａから反射鏡２の外部に導出されている。つまり、リード線Ｗａとリード線Ｗｂは同電位である。なお、リード線Ｗａはリード線Ｗｂと反射鏡２内で接続されているが、反射鏡２の外部で接続されていてもよく、トリガーワイヤ１６の一部がリード線Ｗｂを兼ねる構造であってもよい。
【００１２】
また、他方の外部電極４２にはリード線Ｗｃが接続され、このリード線Ｗｃは反射鏡２の内部において陰極側の外部リード１４に電気的に接続されたリード線Ｗｄと接続され、リード線Ｗｄが反射鏡２に形成された他方の給電用開口穴２Ｂから反射鏡２の外部に導出されている。なお、リード線Ｗｂはリード線Ｗｄと反射鏡２内で接続されているが、反射鏡２の外部で接続されていてもよい。
【００１３】
また、陽極１２に電気的につながる外部リード１５には金属製の接続片５が接続され、この接続片５にリード線Ｗｅが接続されている。
【００１４】
次に、図６、図７に示す光源装置の始動動作について説明する。
リード線Ｗｂとリード線Ｗｄは給電装置のパルス状の高電圧を発生するスターターにつながっており、リード線Ｗｄとリード線Ｗｅは給電装置の安定器につながっている。
つまり、放電ランプ１の始動に際しては、陰極１１につながる外部リード１４と陽極１５につながる外部リード１５に、リード線Ｗｄとリード線Ｗｅを通して無負荷開放電圧が印加された状態になっており、この状態で、トリガーワイヤ１６と陰極につながる外部リード１４に、リード線Ｗｂとリード線Ｗｄを通してパルス状の高電圧が印加される。
【００１５】
この結果、発光管１０の内面と陽極１２との間で高電圧が印加されて誘電体バリアエキシマ放電が発生し、放電ランプ１の発光管１０内の放電媒質のイオン化を促進することにより陰極１１と陽極１２間で放電開始が誘起される。
また、リード線Ｗｂとリード線Ｗｄにつながるリード線Ｗａとリード線Ｗｃが補助ランプ４の一対の外部電極４１、４２に接続されており、リード線Ｗｂとリード線Ｗｄに印加されたパルス状の高電圧が、同時にリード線Ｗａとリード線Ｗｃに印加されるので、結果的に、外部電極４１、４２にパルス状の高電圧が印加されることになり、この印加されたパルス状の高電圧によって補助ランプ４の発光管４０内で誘電体バリアエキシマ放電が発生し、補助ランプ４から紫外線が放射され、この紫外線が放電ランプ１の発光管１０内に照射されることにより、発光管１０内の放電媒質のイオン化を促進することに陰極１１と陽極１２間で放電開始が誘起される。
【００１６】
つまり、トリガーワイヤ１６による放電ランプ１の発光管１０内の放電媒質のイオン化作用と、補助ランプ４から放射される紫外線による放電ランプ１の発光管１０内の放電媒質のイオン化作用が相乗的に関係し合い、放電ランプ１を確実に点灯させることができるものである。
【特許文献１】
米国特許５３２３０９１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７３５４９号公報
【特許文献３】
特願２００２−２３９６７９号
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このような光源装置では、反射鏡２内に存在するリード線Ｗｂとリード線Ｗｄは、ランプの点灯回路の関係から、電気極性が反対になっており、反射鏡２に設けられた１つの給電用開口穴から同時に２つのリード線Ｗｂ，Ｗｄを導出させるとそれぞれのリード線間で短絡してしまうので、リード線Ｗｂとリード線Ｗｄを外部に導出するためには、それぞれのリード線を通す２つの給電用開口穴２Ａ、２Ｂが必要になり、反射鏡２の強度低下を招く恐れがあり、また、反射鏡の有効反射面領域の減少につながり反射効率が低下する問題があった。また、反射鏡の成形上、給電用穴は後加工で開けざるを得ないため、給電用穴の数が増えることは加工費の増加を招き、好ましくない。
【００１８】
また、反射鏡に２つの給電用開口穴を設けるのではなく、ベースに給電用開口穴を形成し、一方のリード線をこの給電用開口穴を利用して外部に導出することも考えられるが、最近ではランプ破損時の破片の飛散を防止するために、反射鏡内を密閉する構造が採用されており、ベースに給電用開口穴を開けることができなくなってきている。
【００１９】
そこで本願発明は、補助ランプを用いることによって放電ランプを確実に点灯させることができる光源装置であって、反射鏡の強度が高く、しかも、反射効率がよく、密閉構造に適した光源装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の光源装置は、発光管内に一対の電極を対向配置して０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入した放電ランプと、当該放電ランプを取り囲み放電ランプから放射された光を反射するための反射鏡と、当該放電ランプの点灯始動時に発光する補助ランプよりなる光源装置において、前記反射鏡は前記放電ランプに対する給電用開口穴を１つだけ有し、前記補助ランプは、前記反射鏡の一部、または当該反射鏡に隣接する部材に保持されるとともに、前記給電用開口穴を介して反射鏡外部から給電されることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の光源装置は、請求項１に記載の光源装置であって、特に、前記補助ランプは、一対の電極を有し、一方の電極には前記給電用開口穴を介して導入された給電線が接続され、他方の電極には前記反射鏡の外部に導かれる給電線が接続されていないことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の光源装置は、請求項２に記載の光源装置であって、特に、前記給電用開口穴を介して導入された給電線が、前記補助ランプの一方の電極と前記放電ランプの一方の電極に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の光源装置は、請求項３に記載の光源装置であって、特に、前記補助ランプは、静電容量が０．２ｐＦ以上であって、高圧波形が５ｋＶ以上、パルス幅が半値全幅で１００ｎｓ以上、周波数が１０Ｈｚ以上の高圧パルス波で点灯することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本願の実施例を、図面を参照して説明する。図１は、光源装置の説明用正面図、図２は、図１中Ｘ−Ｘで切断した説明用の矢視断面図である。
放電ランプ１は石英ガラス製の発光管１０内に一対の電極である陰極１１と陽極１２を対向して配置し、発光管１０の両端に封止部１３が形成されている。そして、封止部１３から陰極１１に電気的につながる外部リード１４と陽極１２に外部リード１５が突出している。
【００２５】
放電ランプ１の発光間１０内には、所定の水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜８３０ｎｍの光を得るためのもので０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１００ＭＰａという極めて高い蒸気圧を達成させる。
また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上という高い水銀蒸気圧の高圧水銀ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクタ装置に適した光源を実現することができる。
【００２６】
希ガスは点灯始動性の改善に寄与するものであり、例えばアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが封入される。具体的なハロゲンの封入量は、例えば、１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用したタングステン製電極の長寿命化である。
【００２７】
このような高圧水銀ランプの数値例を示すと、例えば、発光管１０の最大外径１１．３ｍｍ、電極間距離１．２ｍｍ、発光管内容積１１６ｍｍ^３、管壁負荷１．５Ｗ／ｍｍ^３、定格電圧８０Ｖ、定格電力２００Ｗである。この高圧水銀ランプは、前述した液晶プロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタ等のプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性に優れた放射光を提供することができる。
【００２８】
反射鏡２はガラス製であり内面に光反射膜がコートされており、放電ランプ１を取り囲むように配置され、反射鏡２の頂部には、セラミック製のベース３が接着材によって取り付けられており、放電ランプ１の一方の封止部１３は、反射鏡２の頂部開口に挿入されベース３を貫通した状態で、接着材によってベース３に取り付けられている。また、反射鏡２の開口縁部２０の前方には反射鏡２の開口を塞ぐように光透過性の窓部材２１が配置されている。
【００２９】
補助ランプ４は、反射鏡２における開口縁部２０の一部を外方に切り欠いた溝部２２に嵌め込まれるように配置されている。
補助ランプ４は、紫外線に対して透過性を有する石英ガラスよりなるものであり、すなわち、発光管４０が石英ガラスよりなる。また、発光管４０の外表面の両端部に一対の外部電極４１、４２が配置されている。
発光管４０内には、アルゴン、キセノン、ネオン、などの希ガスに加え、窒素若しくはヘリウム等の気体が、一種以上封入されている。具体的には、アルゴンが１×１０^２〜５×１０^４Ｐａ程度、好ましくは１×１０^３Ｐａ程度封入される。
【００３０】
外部電極４１、４２の材質としては、高温での耐酸化性、熱衝撃に優れる材料からなり、ステンレス、カンタル（鉄クロム合金）が好ましく、とりわけ高温での耐酸化性、熱衝撃に優れるという意味ではカンタルが最適とされる。一つの外部電極における管軸方向の長さは例えば０．５〜５．０ｍｍであり、例えば、直径０．３ｍｍのステンレス製ワイヤが、発光管４０の外表面に密着させるようコイル状に巻きつけられて構成される。なお、上記のようなコイル状の外部電極は、例えば、ステンレス製ワイヤを巻回してコイルを作製し、これを発光管４０の所定位置まで装着して形成される。
【００３１】
外部電極４１、４２が発光管４０の外周を被覆する面積としては、外部電極４１、４２の間での静電容量を大きくすると、放電開始が容易になるため、より大きな面積を有する方が好ましい。従って、外部電極４１、４２の絶縁距離を確保できる範囲で広く設けるのが良い。そして、外部電極間４１、４２間に電圧が印加されると、静電結合により発光管４０内に誘電体バリアエキシマ放電が起こり補助ランプ４が発光する。
【００３２】
次に、図３は、本発明の光源装置の具体的な回路図であり、ＤＣ駆動方式の給電装置を用いて点灯する回路の一例を簡略化して示す図である。図１、図２を参照しながら、図３も合わせて、放電ランプ１と補助ランプ４の電気的接続状態と点灯動作について説明する。
反射鏡２の外部から給電用開口穴２ａを介して給電線Ｗ１が反射鏡２内に導入され、補助ランプ４における一方の外部電極４２に接続されており、反射鏡２内で給電線Ｗ１が分岐し給電線Ｗ１１となり、この給電線Ｗ１１が反射鏡２の内部において放電ランプ１の陰極側の外部リード１４に接続されている。
つまり、給電線Ｗ１と給電線Ｗ１１は電気的特性が同一である。なお、給電線Ｗ１は反射鏡２内で給電線Ｗ１１として分岐しているが、予め反射鏡２の外部で分岐し、２本の給電線Ｗ１とＷ１１が１つの給電用開口穴２ａを介して反射鏡２内に導入されてもよい。この場合、給電線Ｗ１とＷ１１は電気的特性が同一であるために、それぞれの給電線間で短絡するなどの問題がおこらない。
【００３３】
また、他方の外部電極４１には給電線は接続されておらず、外部電極４１は反射鏡２内の空間に電気的に遊離した状態になっている。
【００３４】
陽極１２に電気的につながる外部リード１５には金属製の接続片５が接続され、この接続片５に給電線Ｗ２が接続されている。
【００３５】
放電ランプ１の始動に際しては、給電線Ｗ１１とＷ２を介して、両極の外部リード１４、１５の間に、無負荷開放電圧が印加された状態で、陰極側の外部リード１４と、陽極側の外部リード１５との間に同じ給電線Ｗ１１とＷ２を介して高電圧が印加されることにより、陰極１１と陽極１２との間で放電が開始される。
【００３６】
また、陰極側の外部リード１４と陽極側の外部リード１５に高電圧が印加されと同時に、補助ランプ４の外部電極４２にも給電線Ｗ１を介して高電圧が印加される。
【００３７】
つまり、放電ランプ１の始動に際して、補助ランプ４の外部電極４２、および、放電ランプ１の陰極側の外部リード１４と陽極側の外部リード１５との間に高電圧が印加される際、補助ランプ４においては、一方の外部電極４２に高電圧が印加され、他方の外部電極４１は電気的に浮遊しているために、高圧から見ると擬似的に接地電位にあり、また高電圧は高周波の高圧パルス波であるので、一方の外部電極４２と他方の外部電極４１との間にも補助ランプ４の発光管４０の石英を介して内部の空間に容量結合的に高電圧が誘起される。この結果、補助ランプ４の発光管４０において誘電体バリアエキシマ放電が発生し、補助ランプ４から紫外線を含む光が放射される。
【００３８】
この補助ランプ４から放射される紫外線が放電ランプ１に到達し、放電ランプ１の発光管１０内の放電媒質がイオン化し、この状態で電極間に高電圧が印加されるので、放電ランプ１を確実に点灯させることができるものである。
【００３９】
図３に戻り説明を続けると、給電回路Ｕｂには、これを駆動するための電源として、力率改善回路などの交流を直流に変換するＤＣ電源Ｕａが接続され、給電回路Ｕｂの出力端子Ｔ１，Ｔ２には、放電ランプ１の外部リード１４、１５が接続されている。
同図において給電回路Ｕｂとしては降圧チョッパ方式のものが例示してあり、これにおいてはＦＥＴ等のスイッチ素子ＱｂによってＤＣ電源Ｕａよりの電流をオン・オフし、スイッチ素子Ｑｂがオン状態のときはＤＣ電源ＵａからチョークコイルＬｂを介して、スイッチ素子Ｑｂがオフ状態のときはチョークコイルＬｂの誘導作用によりダイオードＤｂを介して平滑コンデンサＣｂへの充電と放電ランプ１への電流供給が行われる。
【００４０】
放電ランプ１の陰極１１と陽極１２間を流れる放電電流、または陰極１１と陽極１２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、その時点における放電ランプ１の状態に応じた適切な値になるように、ゲート駆動回路Ｇｂ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Ｑｂに加えられる。
【００４１】
通常は、放電ランプ１の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Ｃｂの電圧や放電ランプ１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て、ゲート駆動回路Ｇｂ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。
【００４２】
放電ランプ１を点灯させる場合は、始動に先立って、無負荷開放電圧が放電ランプ１の陰極１１と陽極１２間に印加される。スタータＵｅの入力端Ｔ４およびグランド端Ｔ３は、放電ランプ１に並列に接続されており、放電ランプ１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Ｃｅが充電される。
【００４３】
そして、適当なタイミングでゲート駆動回路Ｇｅ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ので、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。
【００４４】
高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅの一端はスタータＵｅの出力端子Ｔ３を介して給電線Ｗ１とＷ１１を通り陰極１１および補助ランプ４の外部電極４２に接続されており、高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅの他端はスタータＵｅの出力端子Ｔ４を介して給電線Ｗ２を通り陽極１５に接続されている。
【００４５】
高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅに発生した高電圧が陰極１１と補助ランプ４の外部電極４２に印加されると、高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅの他端を接続した陽極１５との間で高圧が生じ、補助ランプ４においては、高電圧トランスＴｅの２次側巻線Ｓｅの一端が接続された外部電極４２と、静電容量を有する他方の外部電極４１との間に高周波の高電圧パルスがかかり、補助ランプ４の発光管４０内で誘電体バリアエキシマ放電が発生し、紫外線を含む光が放射されるものである。
【００４６】
つまり、補助ランプ４は、外部電極４１、４２を有しており、補助ランプ４を点灯させるための給電線の接続構造は、一方の外部電極４２にのみ給電線Ｗ１が接続され、他方の外部電極４１には給電線が接続されていない構造であって、補助ランプ４を点灯させるための給電線Ｗ１が放電ランプ１の陰極側の外部リード１４と共通につながっている給電線Ｗ１１と接続されており、反射鏡２内に位置する放電ランプ１と補助ランプ４への給電は１つの給電線Ｗ１によって行うことができるので、反射鏡２に設けられる給電用開口穴２ａは１つだけすむ。
【００４７】
この結果、補助ランプ４を用いることによって、確実に、放電ランプ１を点灯させることができ、しかも、給電用開口穴２ａは１つだけですむので、反射鏡２の強度を十分に高くすることができ、反射率の低下を招く給電用開口穴２ａが１つだけすむので反射率を高く保つことができる。かつ、開口穴の加工コストの増加を抑制することができる。
【００４８】
さらに、補助ランプ４について説明すると、補助ランプ４の外部電極４１、４２のうち、高圧からの給電線Ｗ１が接続されている方の外部電極４２と、接続されていない方の外部電極４１との間に充分な静電容量を確保しておかないと、高圧からの給電線Ｗ１が接続されておらず浮遊している外部電極４１にも高圧が誘起されて、結果、外部電極４１、４２間に生じる電位差が小さくなってしまう。
【００４９】
この結果、補助ランプ４内での絶縁破壊が生じにくくなり、補助ランプ４が発光しなくなるという問題が生じる。
これを避けるためには、外部電極４１、４２間の静電容量が大きいことが必要であり、高圧からの給電線Ｗ１が接続されていない方の外部電極４１は、擬似的に接地されているほどに静電容量を確保することが望ましい。
さらに、補助ランプ４は、外部電極４１、４２から絶縁体である石英ガラス製の発光管４０を間において内部放電空間と容量結合している構造をとるため、内部放電空間に高電圧を誘起させるためには、高周波成分を有した波形、例えばパルス状で印加させることが有効である。
【００５０】
実際の補助ランプ点灯試験は、高圧パルス波で、高圧波形が５ｋＶ以上、パルス幅が半値全幅で１００ｎｓ以上、周波数が１０Ｈｚ以上を有する高圧パルス波を補助ランプに印加し、外部電極の設置範囲などを調整して静電容量を振った補助ランプの始動テストにおいて、０．２ｐＦ以上の静電容量をもつ補助ランプは確実に発光することが判った。
【００５１】
なお、上述した光源装置は、放電ランプの発光管に点灯性を向上せるためのトリガーワイヤが設けられていないが、図４に示す光源装置では放電ランプ１にトリガーワイヤ１６が設けられており、このトリガーワイヤ１６は、一端側が陰極側の封止部１３の表面に巻回され、他端側が発光管１０に沿って他方の陽極側封止部１３に張り渡されており、給電線Ｗ１、Ｗ１１とは電気的に接続されていない構造となっている。
なお、図４に示す光源装置は、放電ランプ１と補助ランプ４の電気接続状態は図２に示す光源装置と同じであり、単に、図２に示す光源装置の放電ランプの発光管に電気的につながっていないトリガーワイヤが設けられている構造である。
【００５２】
さらには、図５に示す光源装置では放電ランプ１にトリガーワイヤ１６が設けられており、この光源装置は、反射鏡２の外部から給電用開口穴２ａを介して給電線Ｗ１が反射鏡２内に導入され、給電線Ｗ１が補助ランプ４における一方の外部電極４２に接続されており、反射鏡２内で給電線Ｗ１が分岐し給電線Ｗ１１となり、この給電線Ｗ１１が反射鏡２の内部において放電ランプ１の陰極側の外部リード１４に接続され、さらに、給電線Ｗ１１の端部がトリガーワイヤ１６にも接続されている。
この図５に示す光源装置は、図２に示す光源装置の給電線Ｗ１１が、単に、陰極側の外部リード１４に接続され、さらに、給電線Ｗ１１がトリガーワイヤ１６にも接続されただけであり、放電ランプ１と補助ランプ４の電気接続状態は図２に示す光源装置と同じである。
【００５３】
【発明の効果】
本願発明の光源装置によれば、補助ランプが、一対の電極を有しており、補助ランプを点灯させるための給電線の接続構造は、一方の補助ランプの電極にのみが接続され、他方の補助ランプの電極には給電線が接続されていない構造であって、補助ランプを点灯させるための給電線が放電ランプの電極につながる外部リードに接続されており、反射鏡内に位置する放電ランプと補助ランプへの給電は１つの給電線によって行うことができるので、反射鏡に設ける給電用開口穴を１つだけにすることができる。
【００５４】
この結果、補助ランプを用いることによって、確実に、放電ランプを点灯させることができ、しかも、給電用開口穴は１つだけですむので、反射鏡の強度を十分に高くすることができ、反射率の低下を招く給電用開口穴が１つだけすむので反射率を高く保つことができる。
【００５５】
また、補助ランプは静電容量が０．２ｐＦ以上であり、高圧波形が５ｋＶ以上、パルス幅が半値全幅で１００ｎｓ以上、周波数が１０Ｈｚ以上を有する高圧パルス波が印加されると確実に補助ランプを点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の説明用正面図である。
【図２】図１中Ｘ−Ｘで切断した説明用の矢視断面図である。
【図３】図１に示す光源装置を、ＤＣ駆動方式の給電装置を用いて点灯する回路の一例を簡略化して示す図である。
【図４】本発明の放電ランプにトリガーワイヤを配設した光源装置の説明用断面図である。
【図５】本発明の放電ランプにトリガーワイヤを配設した光源装置の説明用断面図である。
【図６】従来の光源装置の説明用正面図である。
【図７】図６中Ｘ−Ｘで切断した説明用の矢視断面図である。
【符号の説明】
１放電ランプ
１０発光管
１１陽極
１２陰極
１３封止部
１４陰極側の外部リード
１５陽極側の外部リード
１６トリガーワイヤ
２反射鏡
２ａ給電用開口穴
３ベース
４補助ランプ
４０発光管
４１外部電極
４２外部電極
Ｗ１給電線
Ｗ１１給電線
Ｗ２給電線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device using a high-intensity discharge lamp (HID lamp), which is a high-pressure mercury discharge lamp, used as a light source for a projector, for example, and particularly relates to its starting characteristics.
[0002]
[Prior art]
In a light source device such as a liquid crystal projector or a DLP projector, a high-intensity discharge lamp, which is a high-pressure mercury discharge lamp used as a light source, and a reflecting surface that collects the radiated light from the discharge lamp and reflects it toward the front opening. The reflecting mirror having the same is used in combination.
This discharge lamp is generally generated at the time of starting by applying a high voltage in a pulsed manner between the electrodes or between the electrode and the inner surface of the discharge vessel to cause a breakdown in the discharge medium in the discharge vessel. It is necessary to induce glow discharge and arc discharge using the plasma electrons as seeds.
[0003]
The voltage required for dielectric breakdown at the time of starting the discharge lamp is generally about several kilovolts when the discharge lamp is in a temperature state of about room temperature. However, the voltage required for the dielectric breakdown at the time of restart varies depending on the elapsed time after the last lighting is finished and turned off, that is, the temperature of the discharge space.
Such a change occurs because the composition of the gas component in the discharge space changes as a result of the start of condensation of a part of the vaporized discharge medium such as mercury or halogen as the temperature of the discharge space decreases as the light is extinguished. This is thought to be because the voltage required for dielectric breakdown changes.
[0004]
For example, in the case of a discharge lamp using mercury and a halogen such as bromine, and a rare gas such as argon as a discharge medium, for example, containing 0.15 mg or more of mercury per cubic millimeter of discharge space, it is necessary for dielectric breakdown. The voltage is very low immediately after the discharge lamp is extinguished due to the presence of residual plasma, and then rises rapidly, but the required voltage begins to fall soon. (About 2 minutes under conditions of natural cooling without forced air cooling of the discharge lamp). However, after that, until the temperature of the discharge space finally decreases to about 100 ° C. or lower, for example, in re-lighting for about 5 minutes after turning off, the dielectric breakdown voltage is not stable and does not break down at the applied high voltage. There is.
[0005]
In order to restart (hot restart) from the earliest possible time after the light is turned off, and to further increase the probability of turning on the light, the absolute value of the applied high voltage may be simply increased. However, in such a case, it is derived from unintentional dielectric breakdown due to the high voltage applied, that is, the occurrence of dangerous phenomena such as dielectric breakdown of the insulation cable coating or creeping discharge at the connector or connection terminal, and noise during high voltage application. There may be various inconveniences such as malfunction of the electronic circuit of the projector main unit. In addition, in order to avoid such an inconvenient phenomenon, if you increase the distance to increase the insulation or increase the diameter of the cable to prevent noise, the required space is required for incorporation into the projector device. This is not preferable.
[0006]
By the way, regarding the improvement of the startability of the discharge lamp, in order to promote the photoelectron emission by the photoelectric effect of the substance in the discharge vessel and the ionization of the discharge medium, and to reduce the absolute value of the high voltage applied at the start, Techniques using wavelength light have been proposed. For example, US Pat. No. 5323091 (corresponding international patent application publication: WO 00/77826) discloses a technical disclosure of forming a sub-discharge chamber that forms bubbles in the discharge vessel itself of the discharge lamp and emits ultraviolet rays. Further, for example, US Pat. No. 6,268,698 (corresponding Japanese Patent Application: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-173549) discloses a discharge lamp in which an auxiliary ultraviolet light source that discharges in an open space is integrally formed on an end face of a hermetic seal structure of a discharge lamp. Has been proposed. However, in any of the conventional techniques, it becomes difficult to manufacture the discharge lamp, so that the production cost is increased. Otherwise, the reliability with respect to the pressure resistance of the discharge lamp is lacking.
[0007]
For this reason, the present applicant has previously proposed a light source device provided with an auxiliary lamp for improving startability in Japanese Patent Application No. 2002-239679.
[0008]
A conventional light source device provided with an auxiliary lamp will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a front view for explaining the light source device, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line XX in FIG.
In the discharge lamp 1, a cathode 11 and an anode 12, which are a pair of electrodes, are disposed facing each other in an arc tube 10 made of quartz glass, and sealing portions 13 are formed at both ends of the arc tube 10. An external lead 14 is electrically connected to the cathode 11 from the sealing portion 13 and an external lead 15 protrudes from the anode 12. A trigger wire 16 is wound around the surface of the sealing portion 13 on the cathode side. An end portion of 16 is stretched along the arc tube 10 over the other anode side sealing portion 13.
[0009]
The reflecting mirror 2 is arranged so as to surround the discharge lamp 1, and a ceramic base 3 is attached to the top of the reflecting mirror 2 with an adhesive, and one sealing portion 13 of the discharge lamp 1 is formed of a reflecting mirror. In a state of being inserted into the top opening of 2 and penetrating through the base 3, it is attached to the base 3 with an adhesive. A light transmissive window member 21 is disposed in front of the opening edge 20 of the reflecting mirror 2 so as to close the opening of the reflecting mirror 2.
[0010]
The auxiliary lamp 4 is disposed so as to be fitted into a groove 22 in which a part of the opening edge 20 in the reflecting mirror 2 is cut outward. A pair of external electrodes 41 and 42 are disposed at both ends of the outer surface of the arc tube 40 of the auxiliary lamp 4. When a voltage is applied between the external electrodes 41 and 42, the arc tube is electrostatically coupled. A dielectric barrier discharge occurs in 40 and the auxiliary lamp 4 emits light. The arc tube 40 of the auxiliary lamp 4 is filled with a rare gas such as argon or xenon or an appropriate luminescent material, and emits ultraviolet rays.
[0011]
Next, the electrical connection state between the discharge lamp 1 and the auxiliary lamp 4 will be described.
A lead wire Wa is connected to one external electrode 41 in the auxiliary lamp 4, and this lead wire Wa is connected to a lead wire Wb electrically connected to the trigger wire 16 of the discharge lamp 1 inside the reflecting mirror 2, The lead wire Wb is led out of the reflecting mirror 2 from one feeding opening hole 2A formed in the reflecting mirror 2. That is, the lead wire Wa and the lead wire Wb are at the same potential. The lead wire Wa is connected to the lead wire Wb in the reflecting mirror 2, but may be connected to the outside of the reflecting mirror 2, and a part of the trigger wire 16 also serves as the lead wire Wb. Also good.
[0012]
The lead wire Wc is connected to the other external electrode 42. This lead wire Wc is connected to the lead wire Wd electrically connected to the external lead 14 on the cathode side inside the reflecting mirror 2, and the lead wire Wd. Is led out of the reflecting mirror 2 from the other feed opening hole 2B formed in the reflecting mirror 2. The lead wire Wb is connected to the lead wire Wd within the reflecting mirror 2, but may be connected outside the reflecting mirror 2.
[0013]
A metal connection piece 5 is connected to the external lead 15 electrically connected to the anode 12, and a lead wire We is connected to the connection piece 5.
[0014]
Next, the starting operation of the light source device shown in FIGS. 6 and 7 will be described.
The lead wire Wb and the lead wire Wd are connected to a starter that generates a pulsed high voltage of the power supply device, and the lead wire Wd and the lead wire We are connected to a stabilizer of the power supply device.
That is, when starting the discharge lamp 1, a no-load open voltage is applied to the external lead 14 connected to the cathode 11 and the external lead 15 connected to the anode 15 through the lead wire Wd and the lead wire We. In this state, a pulsed high voltage is applied to the external lead 14 connected to the trigger wire 16 and the cathode through the lead wire Wb and the lead wire Wd.
[0015]
As a result, a high voltage is applied between the inner surface of the arc tube 10 and the anode 12 to generate a dielectric barrier excimer discharge, and the cathode 11 is promoted by promoting ionization of the discharge medium in the arc tube 10 of the discharge lamp 1. And the start of discharge is induced between the anode 12 and the anode 12.
In addition, the lead wire Wa and the lead wire Wc connected to the lead wire Wb and the lead wire Wd are connected to a pair of external electrodes 41 and 42 of the auxiliary lamp 4, and a pulse-like shape applied to the lead wire Wb and the lead wire Wd. Since a high voltage is simultaneously applied to the lead wire Wa and the lead wire Wc, a pulsed high voltage is applied to the external electrodes 41 and 42 as a result, and this applied pulsed high voltage is applied. As a result, a dielectric barrier excimer discharge is generated in the arc tube 40 of the auxiliary lamp 4, and ultraviolet rays are emitted from the auxiliary lamp 4, and the ultraviolet rays are irradiated into the arc tube 10 of the discharge lamp 1. The start of discharge is induced between the cathode 11 and the anode 12 in promoting the ionization of the discharge medium.
[0016]
That is, the ionization action of the discharge medium in the arc tube 10 of the discharge lamp 1 by the trigger wire 16 and the ionization action of the discharge medium in the arc tube 10 of the discharge lamp 1 by ultraviolet rays radiated from the auxiliary lamp 4 are synergistically related. As a result, the discharge lamp 1 can be reliably turned on.
[Patent Document 1]
US Patent 5323091
[Patent Document 2]
JP 2000-173549 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application No. 2002-239679
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In such a light source device, the lead wire Wb and the lead wire Wd existing in the reflecting mirror 2 have opposite electrical polarities due to the relationship of the lamp lighting circuit, and one power supply provided in the reflecting mirror 2 is provided. If the two lead wires Wb and Wd are led out simultaneously from the opening hole for the lead, a short circuit occurs between the lead wires. Therefore, in order to lead the lead wire Wb and the lead wire Wd to the outside, the lead wires are passed through. Two power supply opening holes 2A and 2B are required, which may cause a reduction in strength of the reflecting mirror 2, and there is a problem in that the effective reflection surface area of the reflecting mirror is reduced and the reflection efficiency is lowered. In addition, since the power supply holes must be formed by post-processing for forming the reflecting mirror, an increase in the number of power supply holes causes an increase in processing costs, which is not preferable.
[0018]
It is also conceivable that, instead of providing two feeding opening holes in the reflecting mirror, a feeding opening hole is formed in the base, and one lead wire is led out to the outside using this feeding opening hole. Recently, a structure in which the inside of the reflecting mirror is hermetically sealed has been adopted to prevent fragments from being scattered when the lamp is broken, and it has become impossible to make a power supply opening hole in the base.
[0019]
Accordingly, the present invention provides a light source device that can reliably turn on a discharge lamp by using an auxiliary lamp, has a high reflecting mirror strength, has a high reflection efficiency, and is suitable for a sealed structure. There is to do.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the light source device according to claim 1 is configured such that a pair of electrodes are arranged opposite to each other in the arc tube to provide 0.15 mg / mm. ³ In the light source device comprising a discharge lamp enclosing the above mercury, a reflecting mirror surrounding the discharge lamp and reflecting light emitted from the discharge lamp, and an auxiliary lamp that emits light when the discharge lamp is turned on, the reflection lamp The mirror has only one feeding opening hole for the discharge lamp, and the auxiliary lamp is held by a part of the reflecting mirror or a member adjacent to the reflecting mirror and through the feeding opening hole. The power is supplied from the outside of the reflector.
[0021]
The light source device according to claim 2 is the light source device according to claim 1, and in particular, the auxiliary lamp has a pair of electrodes, and one of the electrodes is introduced through the opening hole for feeding. The other feeder electrode is connected, and the other electrode is not connected to the feeder wire led to the outside of the reflecting mirror.
[0022]
The light source device according to claim 3 is the light source device according to claim 2, and in particular, a power supply line introduced through the opening hole for power supply is connected to one electrode of the auxiliary lamp and the discharge lamp. It is electrically connected to one of the electrodes.
[0023]
The light source device according to claim 4 is the light source device according to claim 3, and in particular, the auxiliary lamp has a capacitance of 0.2 pF or more, a high-pressure waveform of 5 kV or more, and a pulse width. It is characterized by being lit with a high-voltage pulse wave having a full width at half maximum of 100 ns or more and a frequency of 10 Hz or more.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present application will be described with reference to the drawings. 1 is a front view for explaining the light source device, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line XX in FIG.
In the discharge lamp 1, a cathode 11 and an anode 12, which are a pair of electrodes, are disposed facing each other in an arc tube 10 made of quartz glass, and sealing portions 13 are formed at both ends of the arc tube 10. An external lead 15 protrudes from the sealing portion 13 and the external lead 14 electrically connected to the cathode 11 and the anode 12.
[0025]
Predetermined mercury, rare gas, and halogen gas are enclosed in the light emission interval 10 of the discharge lamp 1.
Mercury is used for obtaining light having a necessary visible light wavelength, for example, a wavelength of 360 to 830 nm, and is 0.15 mg / mm. ³ The above is enclosed. Although the amount of sealing varies depending on the temperature conditions, an extremely high vapor pressure of 100 MPa is achieved at the time of lighting.
Also, by enclosing more mercury, it is possible to make a high-pressure mercury lamp with a high mercury vapor pressure of 200MPa or higher and 300MPa or higher when the lamp is turned on. The higher the mercury vapor pressure, the more suitable the light source suitable for the projector device. can do.
[0026]
The rare gas contributes to improvement of the lighting startability, and for example, argon gas is sealed at about 13 kPa.
As halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed. The specific amount of halogen enclosed is, for example, 10 ^-6 -10 ^-2 μmol / mm ³ The function is to extend the life of the tungsten electrode utilizing the halogen cycle.
[0027]
A numerical example of such a high-pressure mercury lamp shows, for example, a maximum outer diameter of the arc tube 10 of 11.3 mm, a distance between electrodes of 1.2 mm, and a volume of the arc tube of 116 mm. ³ , Tube wall load 1.5W / mm ³ The rated voltage is 80V and the rated power is 200W. This high-pressure mercury lamp is mounted on presentation equipment such as the above-described liquid crystal projector and overhead projector, and can provide radiant light with excellent color rendering properties.
[0028]
The reflecting mirror 2 is made of glass, has an inner surface coated with a light reflecting film, is disposed so as to surround the discharge lamp 1, and a ceramic base 3 is attached to the top of the reflecting mirror 2 with an adhesive. One sealing portion 13 of the discharge lamp 1 is attached to the base 3 with an adhesive while being inserted into the top opening of the reflecting mirror 2 and penetrating the base 3. A light transmissive window member 21 is disposed in front of the opening edge 20 of the reflecting mirror 2 so as to close the opening of the reflecting mirror 2.
[0029]
The auxiliary lamp 4 is disposed so as to be fitted into a groove 22 in which a part of the opening edge 20 in the reflecting mirror 2 is cut outward.
The auxiliary lamp 4 is made of quartz glass that is transparent to ultraviolet rays, that is, the arc tube 40 is made of quartz glass. A pair of external electrodes 41 and 42 are disposed at both ends of the outer surface of the arc tube 40.
In the arc tube 40, in addition to a rare gas such as argon, xenon, or neon, one or more gases such as nitrogen or helium are sealed. Specifically, argon is 1 × 10. ² ~ 5x10 ⁴ About Pa, preferably 1 × 10 ³ About Pa is enclosed.
[0030]
The material of the external electrodes 41 and 42 is made of a material excellent in oxidation resistance and thermal shock at high temperatures, and is preferably stainless steel and Kanthal (iron-chromium alloy), and particularly means excellent in oxidation resistance and thermal shock at high temperatures. So Kanthal is the best. The length in the tube axis direction of one external electrode is, for example, 0.5 to 5.0 mm. For example, a stainless steel wire having a diameter of 0.3 mm is wound in a coil shape so as to be in close contact with the outer surface of the arc tube 40. Configured. The coil-shaped external electrode as described above is formed by, for example, winding a stainless steel wire to produce a coil and mounting it to a predetermined position of the arc tube 40.
[0031]
As the area where the external electrodes 41 and 42 cover the outer periphery of the arc tube 40, it is preferable to have a larger area since the discharge can be easily started when the capacitance between the external electrodes 41 and 42 is increased. . Therefore, it is preferable that the external electrodes 41 and 42 are provided widely as long as the insulation distance can be secured. When a voltage is applied between the external electrodes 41 and 42, dielectric barrier excimer discharge occurs in the arc tube 40 due to electrostatic coupling, and the auxiliary lamp 4 emits light.
[0032]
Next, FIG. 3 is a specific circuit diagram of the light source device of the present invention, and is a diagram showing a simplified example of a circuit that is lit using a DC drive type power supply device. The electrical connection state and lighting operation of the discharge lamp 1 and the auxiliary lamp 4 will be described with reference to FIGS.
A feeding line W1 is introduced into the reflecting mirror 2 from the outside of the reflecting mirror 2 through the feeding opening hole 2a, and is connected to one external electrode 42 in the auxiliary lamp 4, and the feeding line W1 is inside the reflecting mirror 2. The power supply line W11 branches to be connected to the external lead 14 on the cathode side of the discharge lamp 1 inside the reflecting mirror 2.
In other words, the power supply line W1 and the power supply line W11 have the same electrical characteristics. The power supply line W1 is branched as a power supply line W11 in the reflecting mirror 2. However, the power supply line W1 is branched in advance outside the reflecting mirror 2, and the two power supply lines W1 and W11 are connected via one power supply opening hole 2a. It may be introduced into the reflecting mirror 2. In this case, since the power supply lines W1 and W11 have the same electrical characteristics, problems such as short-circuiting between the power supply lines do not occur.
[0033]
In addition, the other external electrode 41 is not connected to a power supply line, and the external electrode 41 is electrically separated from the space in the reflecting mirror 2.
[0034]
A metal connection piece 5 is connected to the external lead 15 electrically connected to the anode 12, and a power supply line W 2 is connected to the connection piece 5.
[0035]
When starting the discharge lamp 1, the cathode-side external lead 14 and the anode-side external lead 14 are connected to the anode-side external lead 14 in a state where no-load open-circuit voltage is applied between the external leads 14 and 15 via the power supply lines W11 and W2. When a high voltage is applied between the external lead 15 via the same power supply lines W11 and W2, discharge is started between the cathode 11 and the anode 12.
[0036]
Further, a high voltage is applied to the external lead 14 on the cathode side and the external lead 15 on the anode side, and at the same time, a high voltage is applied to the external electrode 42 of the auxiliary lamp 4 via the power supply line W1.
[0037]
That is, when the discharge lamp 1 is started, when a high voltage is applied between the external electrode 42 of the auxiliary lamp 4 and the external lead 14 on the cathode side and the external lead 15 on the anode side of the discharge lamp 1, the auxiliary lamp 4, a high voltage is applied to one external electrode 42, and the other external electrode 41 is electrically floating. Therefore, when viewed from a high voltage, it is at a pseudo ground potential, and the high voltage has a high frequency. Since it is a high-pressure pulse wave, a high voltage is also induced capacitively in the internal space between the one external electrode 42 and the other external electrode 41 via the quartz of the arc tube 40 of the auxiliary lamp 4. As a result, dielectric barrier excimer discharge occurs in the arc tube 40 of the auxiliary lamp 4, and light including ultraviolet rays is emitted from the auxiliary lamp 4.
[0038]
The ultraviolet rays radiated from the auxiliary lamp 4 reach the discharge lamp 1, the discharge medium in the arc tube 10 of the discharge lamp 1 is ionized, and a high voltage is applied between the electrodes in this state. It can be turned on reliably.
[0039]
Returning to FIG. 3 and continuing the description, the power supply circuit Ub is connected to a DC power source Ua that converts alternating current into direct current, such as a power factor correction circuit, as a power source for driving the power supply circuit Ub, and an output terminal T1 of the power supply circuit Ub. , T2 are connected to the external leads 14 and 15 of the discharge lamp 1.
In the same figure, as the power supply circuit Ub, a step-down chopper type is exemplified, in which the current from the DC power source Ua is turned on / off by a switching element Qb such as an FET, and the switching element Qb is in an on state. When the switch element Qb is in the OFF state from the DC power source Ua via the choke coil Lb, charging to the smoothing capacitor Cb and current supply to the discharge lamp 1 are performed via the diode Db by the inductive action of the choke coil Lb.
[0040]
The discharge current flowing between the cathode 11 and the anode 12 of the discharge lamp 1, the voltage between the cathode 11 and the anode 12, or the lamp power, which is the product of these currents and voltages, is appropriate according to the state of the discharge lamp 1 at that time. A gate signal having an appropriate duty cycle ratio is applied from the gate drive circuit Gb to the switch element Qb so as to obtain a correct value.
[0041]
Normally, a voltage dividing resistor or a shunt resistor for detecting the voltage of the smoothing capacitor Cb or the current supplied to the discharge lamp 1 is provided in order to appropriately control the lamp current or voltage and power of the discharge lamp 1. A control circuit is provided for enabling the gate driving circuit Gb to generate an appropriate gate signal, but these are omitted in the figure.
[0042]
When the discharge lamp 1 is lit, a no-load open voltage is applied between the cathode 11 and the anode 12 of the discharge lamp 1 prior to starting. The input terminal T4 and the ground terminal T3 of the starter Ue are connected in parallel to the discharge lamp 1, and the same voltage as the voltage applied to the discharge lamp 1 is supplied to the starter Ue. In response to this voltage, the starter Ue charges the capacitor Ce through the resistor Re.
[0043]
Since the switching element Qe such as the SCR thyristor is made conductive by the gate drive circuit Ge at an appropriate timing, the charging voltage of the capacitor Ce is applied to the primary winding Pe of the high voltage transformer Te. A boosted voltage corresponding to the structure of the high voltage transformer Te is generated in the secondary winding Se of the transformer Te. In this case, since the voltage applied to the primary winding Pe decreases rapidly with the discharge of the capacitor Ce, the voltage generated in the secondary winding Se also decreases rapidly, so the secondary side The voltage generated in the winding Se becomes a pulse.
[0044]
One end of the secondary winding Se of the high voltage transformer Te is connected to the cathode 11 and the external electrode 42 of the auxiliary lamp 4 through the power supply lines W1 and W11 via the output terminal T3 of the starter Ue, and the high voltage transformer Te. The other end of the secondary winding Se is connected to the anode 15 through the feed line W2 via the output terminal T4 of the starter Ue.
[0045]
When the high voltage generated in the secondary winding Se of the high voltage transformer Te is applied to the cathode 11 and the external electrode 42 of the auxiliary lamp 4, the other end of the secondary winding Se of the high voltage transformer Te is connected. A high voltage is generated between the anode 15 and the auxiliary lamp 4. The auxiliary lamp 4 includes an external electrode 42 to which one end of the secondary winding Se of the high voltage transformer Te is connected, and the other external electrode 41 having capacitance. A high-frequency high-voltage pulse is applied between them, a dielectric barrier excimer discharge is generated in the arc tube 40 of the auxiliary lamp 4, and light including ultraviolet rays is emitted.
[0046]
That is, the auxiliary lamp 4 has the external electrodes 41 and 42, and the power supply line connection structure for lighting the auxiliary lamp 4 is such that the power supply line W1 is connected only to one external electrode 42 and the other external The electrode 41 has a structure in which a power supply line is not connected, and a power supply line W1 for lighting the auxiliary lamp 4 is connected to a power supply line W11 connected in common with the external lead 14 on the cathode side of the discharge lamp 1. Since the power supply to the discharge lamp 1 and the auxiliary lamp 4 located in the reflecting mirror 2 can be performed by one power supply line W1, only one power supply opening hole 2a provided in the reflecting mirror 2 is required.
[0047]
As a result, by using the auxiliary lamp 4, the discharge lamp 1 can be surely turned on, and since only one opening hole 2a for feeding is required, the strength of the reflecting mirror 2 is sufficiently increased. Since only one feeding opening hole 2a that causes a decrease in reflectance is required, the reflectance can be kept high. And the increase in the processing cost of an opening hole can be suppressed.
[0048]
Further, the auxiliary lamp 4 will be described. Of the external electrodes 41 and 42 of the auxiliary lamp 4, the external electrode 42 to which the high-voltage power supply line W1 is connected and the external electrode 41 to which the power supply line W1 is not connected are connected. If a sufficient electrostatic capacity is not secured between the external electrodes 41 and 42, the high-voltage is also induced in the floating external electrode 41 without being connected to the power supply line W1 from the high voltage. The potential difference that occurs in is reduced.
[0049]
As a result, it is difficult for dielectric breakdown to occur in the auxiliary lamp 4 and the auxiliary lamp 4 does not emit light.
In order to avoid this, the capacitance between the external electrodes 41 and 42 needs to be large, and the external electrode 41 to which the power supply line W1 from the high voltage is not connected is pseudo-grounded. It is desirable to ensure the capacitance as much as possible.
Further, since the auxiliary lamp 4 has a structure in which the quartz glass arc tube 40, which is an insulator, is capacitively coupled to the internal discharge space between the external electrodes 41 and 42, a high voltage is induced in the internal discharge space. In order to achieve this, it is effective to apply a waveform having a high frequency component, for example, a pulse.
[0050]
The actual auxiliary lamp lighting test is a high-pressure pulse wave, the high-pressure waveform is 5 kV or more, the pulse width is 100 ns or more at full width at half maximum, and the frequency is 10 Hz or more. In the start-up test of the auxiliary lamp in which the electrostatic capacity was adjusted by adjusting the voltage, it was found that the auxiliary lamp having the electrostatic capacity of 0.2 pF or more surely emits light.
[0051]
In the light source device described above, the trigger wire for improving the lighting performance is not provided in the arc tube of the discharge lamp, but in the light source device shown in FIG. 4, the trigger wire 16 is provided in the discharge lamp 1. The trigger wire 16 has one end wound around the surface of the cathode-side sealing portion 13 and the other end stretched along the arc tube 10 to the other anode-side sealing portion 13. The structure is not electrically connected to W11.
In the light source device shown in FIG. 4, the electrical connection state of the discharge lamp 1 and the auxiliary lamp 4 is the same as that of the light source device shown in FIG. 2, and the discharge lamp 1 of the light source device shown in FIG. It is the structure where the trigger wire which is not connected to is provided.
[0052]
Furthermore, in the light source device shown in FIG. 5, the trigger lamp 16 is provided in the discharge lamp 1, and in this light source device, the feed line W 1 is placed inside the reflector 2 from the outside of the reflector 2 via the feed hole 2 a. The power supply line W1 is connected to one external electrode 42 in the auxiliary lamp 4, and the power supply line W1 is branched into the power supply line W11 in the reflection mirror 2, and the power supply line W11 is formed inside the reflection mirror 2. It is connected to the external lead 14 on the cathode side of the discharge lamp 1, and the end of the power supply line W 11 is also connected to the trigger wire 16.
In the light source device shown in FIG. 5, the power supply line W11 of the light source device shown in FIG. 2 is simply connected to the external lead 14 on the cathode side, and the power supply line W11 is also connected to the trigger wire 16. The electrical connection state of the discharge lamp 1 and the auxiliary lamp 4 is the same as that of the light source device shown in FIG.
[0053]
【The invention's effect】
According to the light source device of the present invention, the auxiliary lamp has a pair of electrodes, and the connection structure of the power supply line for lighting the auxiliary lamp is connected only to the electrode of one auxiliary lamp, and the other A discharge lamp that has a structure in which a power supply line is not connected to the electrode of the auxiliary lamp, and the power supply line for lighting the auxiliary lamp is connected to an external lead connected to the electrode of the discharge lamp, and is located in the reflecting mirror Since the power supply to the auxiliary lamp can be performed by one power supply line, only one power supply opening hole can be provided in the reflecting mirror.
[0054]
As a result, by using the auxiliary lamp, the discharge lamp can be reliably turned on, and since only one opening hole for power supply is required, the strength of the reflecting mirror can be increased sufficiently, The reflectance can be kept high because only one power supply opening hole that causes a decrease in the rate is required.
[0055]
The auxiliary lamp has a capacitance of 0.2 pF or more, a high-pressure waveform of 5 kV or more, a pulse width of 100 ns or more at full width at half maximum, and a high-pressure pulse wave having a frequency of 10 Hz or more is reliably applied. Can be lit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory front view of a light source device of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 1 for explanation.
3 is a diagram showing a simplified example of a circuit for lighting the light source device shown in FIG. 1 using a DC drive type power supply device. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a light source device in which a trigger wire is provided in the discharge lamp of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view for explaining a light source device in which a trigger wire is provided in the discharge lamp of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory front view of a conventional light source device.
7 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 6 for explanation.
[Explanation of symbols]
1 Discharge lamp
10 arc tube
11 Anode
12 Cathode
13 Sealing part
14 External lead on the cathode side
15 External lead on the anode side
16 Trigger wire
2 Reflector
2a Power supply opening hole
3 base
4 Auxiliary lamp
40 arc tube
41 External electrode
42 External electrode
W1 power supply line
W11 Feed line
W2 power supply line

Claims

A discharge lamp in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other in an arc tube and 0.15 mg / mm ³ or more of mercury is enclosed, a reflector that surrounds the discharge lamp and reflects light emitted from the discharge lamp, and the discharge In the light source device consisting of an auxiliary lamp that emits light at the start of lamp lighting,
The reflecting mirror has only one power supply opening hole for the discharge lamp,
The auxiliary lamp is held by a part of the reflecting mirror or a member adjacent to the reflecting mirror, and is supplied with power from outside the reflecting mirror through the opening hole for feeding.

The auxiliary lamp has a pair of electrodes, one electrode is connected to a power supply line introduced through the power supply opening hole, and the other electrode has a power supply line led to the outside of the reflecting mirror. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is not connected.

3. The light source according to claim 2, wherein a power supply line introduced through the opening hole for power supply is electrically connected to one electrode of the auxiliary lamp and one electrode of the discharge lamp. apparatus.

The auxiliary lamp is lit by a high-pressure pulse wave having a capacitance of 0.2 pF or more, a high-pressure waveform of 5 kV or more, a pulse width of 100 ns or more at full width at half maximum, and a frequency of 10 Hz or more. 4. The light source device according to 3.