JP2005339839A

JP2005339839A - 高圧放電灯装置

Info

Publication number: JP2005339839A
Application number: JP2004153759A
Authority: JP
Inventors: Aki Shindo; 亜希新藤; Nanao Murase; 七生村瀬; Ichiro Tanaka; 以知郎田中
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】瞬時再点灯に起因する電極損傷を抑えることで、高圧放電灯の寿命の向上を図る。
【解決手段】透明な石英ガラス製のバルブ１１内に一対のタングステン電極１５１，１５２を対向させ、始動時に直流点灯によって電極予熱を行い、通常点灯時に交流点灯を行う。始動時に発生させる始動パルス電圧から電極予熱を行う直流点灯に移行する間に、電極１５１，１５２に流れる電流密度を、１０［Ａ／ｍｍ^２］〜５０［Ａ／ｍｍ^２］に設定した。これにより、始動時に電極１５１，１５２の根元での放電の発生を抑制して電極の損傷を防ぎ、ランプの短寿命化を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、高効率、高出力、高集光効率で、かつコンパクトな設計が要求される、例えば液晶プロジェクタのような画像投影装置の光源として使用される高圧放電灯装置に関する。

従来の高圧放電灯装置は、透光性の気密容器に内部に形成された放電空間にハロゲン化物、希ガス等を含む放電媒体を封入し、気密容器の両端部に形成された封止部に、端部に電極を接合した例えばモリブデンからなる金属箔が封着されている。（例えば、特許文献１）
特開２００３−１０９４０５公報（第４頁、図１）

上記した特許文献１では、消灯時間１秒以下の数百ｍｓｅｃでの瞬時再始動を実現するには、始動時の高圧の始動パルス電圧と電極予熱を行う直流点灯による高いエネルギーを必要とするが、その間に流れる大きな電流により電極に大きな損傷を与えてしまう現象が発生し、ランプ寿命を短くしていた。

この発明の目的は、ランプの短寿命の原因となる電極損傷を防止し、ランプ寿命を確保する高圧放電灯装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の高圧放電装置は、石英ガラス製のバルブ内に一対の対向するタングステン電極を有し、始動時に直流点灯によって電極予熱を行い、通常点灯時に交流点灯を行うものにあって、前記始動時に発生させる始動パルス電圧から前記電極予熱を行う直流点灯に移行する間に、前記タングステン電極に流れる電流密度を、１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３５［Ａ／ｍｍ^２］に設定したことを特徴とする。

また、石英ガラス製のバルブ内に一対の対向するタングステン電極を有し、バルブ外に始動時のグロー放電を活性化させる補助導線を装着し、始動時の電極予熱に直流点灯を用い、安定点灯時に交流点灯を行うものにあって、前記始動時に発生させる始動パルス電圧と予熱時の直流点灯が同一極性を有し、該同一極性の陽極側に、前記補助導線を装着したことを特徴とする。

この発明によれば、瞬時再点灯に起因する電極損傷を抑えることで、ランプ寿命の向上を図ることができる。

以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この発明の高圧放電灯装置の一実施例について説明するための構成図である。
図１において、１１は透明な石英ガラス製のバルブであり、ほぼ楕円形状の発光管部１２とその長手方向の両端部に発光管部１２と同材料で形成されたバルブ１１内を気密の封止部１３１，１３２からなる。発光管部１２には、その長手方向にほぼ円柱状の放電空間１４が形成されており、この放電空間１４には封止部１３１，１３２の内部から延出された、例えばタングステン材で形成される電極１５１，１５２が１．５ｍｍの間隔をおいてその先端が対向するように配置されている。電極１５１，１５２の軸径はφ０．４ｍｍで、その一端にφ０．２ｍｍのコイル１６１，１６２が数ターン巻きつけてある。放電空間１４には、例えば水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）ガスとハロゲンを含む放電媒体が封入されている。

封止部１３１，１３２は、圧潰して形成されており、その内部にはモリブデン（Ｍｏ）製の金属箔１７１，１７２が封着されている。この金属箔１７１，１７２のそれぞれの一端は、電極１５１，１５２に溶接されており、他端はニッケル製のワイヤ１８１，１８２がそれぞれ接続されており、ワイヤ１８１，１８２はランプ外の点灯装置１９から電力の供給を受けるための導入導線である。

図１に構成された高圧放電灯は、ランプ電力１００Ｗ、ランプ電圧７５Ｖ、ランプ電流１．３Ａで、図２で示すような始動電流波形により始動し点灯される。

点灯装置１９の始動パルス電圧から電極予熱を行う直流点灯に移行する間に流れる電流密度を、５［Ａ／ｍｍ^２］に制御したものを用いて１０分間オンし、２分間オフする短期点滅を繰り返して始動時の根元放電の観察を行った結果を図３に示す。

図３に示すように、電極１５１，１５２の電流密度が５［Ａ／ｍｍ^２］では放電灯が点灯されない。電流密度が１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３０［Ａ／ｍｍ^２］での始動時の根元の放電発生率は０％で、３５［Ａ／ｍｍ^２］では３％、４０［Ａ／ｍｍ^２］では９％となる。また、電流密度が５０［Ａ／ｍｍ^２］と６０［Ａ／ｍｍ^２］のときは始動時の根元の放電発生率は、それぞれ４３％と６５％となる。

このように、電極１５１，１５２の電流密度が１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３５［Ａ／ｍｍ^２］の範囲での始動時の根元の放電発生率は、０％〜数％程度に抑制することができる。

そこで、電極１５１，１５２の電流密度３０［Ａ／ｍｍ^２］と５０［Ａ／ｍｍ^２］に制御した点灯装置１２を用いて、１０分間オンし、２分間オフする点滅サイクルにて寿命評価を行った場合の各経過時間における不点発生率の結果を図４に示す。

すなわち、電流密度が３０［Ａ／ｍｍ^２］での上記点滅サイクルでの寿命評価は、４００時間経過の場合０％で、１０００時間経過の場合２％である。これに対し、電流密度が５０［Ａ／ｍｍ^２］での上記点滅サイクルでの寿命評価は、４００時間経過の場合５％で、１０００時間経過の場合４５％である。

このように、電流密度３０［Ａ／ｍｍ^２］に制御した点灯装置１９を用いることにより、同原因による短寿命を抑制することが可能となった。

以上のことから、電極１５１，１５２の電流密度を１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３５［Ａ／ｍｍ^２］の範囲で点灯装置を制御することで、放電灯の短寿命化を抑制することが可能となる。

次に、図５を参照してこの発明の高圧放電灯装置の他の実施例について説明するが、図１の実施例と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

この実施例と図１の異なる部分は、始動パルス電圧と予熱時の直流点灯が同じ極性を持ち、同極性の陽極側の電極１５２に接続して始動補助導線５１を設置した点にある。始動補助導線５１は、バルブ１１の外周の曲線に沿う格好で、電極１５１，１５２の中間付近まで延出させている。始動補助導線５１は、始動時に電極１５１，１５２との間のグロー放電が発生しやすいように補助するためのもので、始動補助導線５１と電極１５１や１５２との間で放電が行われる。

図６は、点灯装置１９の始動時の始動パルス電圧と図２に示す４００ｍｓｅｃ時間までの電極予熱時の直流点灯期間の極性の向きをオシロスコープで測定したものである。点滅サイクルは１０分間オンし、２分間オフし、点灯の度に測定を行った結果を示す。

始動パルスの極性と直流点灯期間の極性に対する始動補助導線５１の極性を陽極とした場合と陰極にした場合の始動時電極の根元に放電現象が、陽極の場合は２５回中８回、陰極の場合は１５回中１３回発生した。

このように、始動時の始動補助導線５１の極性を陽極となる電極１５２に接続することにより始動時に電極に発生する放電現象を抑制することが判明した。

そこで、電極１５１，１５２の電流密度３０［Ａ／ｍｍ^２］に制御した点灯装置１２を用いて、１０分間オンし、２分間オフする点滅サイクルにて寿命評価を行った場合の各経過時間における不点発生率の結果を図７に示す。

すなわち、始動パルスの極性と直流点灯期間の極性に対する始動補助導線５１の極性を陽極とした場合と陰極にした場合の電極根元の放電発生率は、陰極の場合４００時間経過後では５％であり、７００時間経過後では４０％であった。また、陽極の場合４００時間経過後では０％であり、７００時間経過後では２％であった。

このことから、始動パルス電圧と予熱時の直流点灯が同じ極性を持ち、同極性の陽極側に始動補助導線が装着されている場合、始動直後の電極根元部での放電が抑制できることができた。

この実施例でも、始動時の電極根元放電の発生率が低減されたことにより、同原因の短寿命を抑制することが可能となる。

この発明は、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、この発明の一実施例と他の実施例を組み合わることで、これらの実施例を合わせ持った効果を得ることができる。

本発明の一実施例について説明するための構成図。図１の始動電流の波形について説明するための説明図。本発明の一実施例の試験結果について説明するための説明図。本発明の一実施例の効果について説明するための説明図。本発明の他の実施例について説明するための構成図。本発明の他の実施例の試験結果について説明するための説明図。本発明の他の実施例の効果について説明するための説明図。

符号の説明

１１バルブ
１２発光管部
１３１，１３２封止部
１４放電空間
１５１，１５２電極
１６１，１６２コイル
１７１，１７２金属箔
１８１，１８２ワイヤ
１９点灯装置
５１始動補助導線

Claims

透明な石英ガラス製のバルブ内に一対の対向するタングステン電極を有し、始動時に直流点灯によって電極予熱を行い、通常点灯時に交流点灯を行う高圧放電灯装置において、
前記始動時に発生させる始動パルス電圧から前記電極予熱を行う直流点灯に移行する間に、前記タングステン電極に流れる電流密度を、１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３５［Ａ／ｍｍ^２］に設定したことを特徴とする高圧放電灯装置
透明な石英ガラス製のバルブ内に一対の対向するタングステン電極を有し、バルブ外に始動時のグロー放電を活性化させる補助導線を装着し、始動時の電極予熱に直流点灯を用い、安定点灯時に交流点灯を行う高圧放電灯装置において、
前記始動時に発生させる始動パルス電圧と予熱時の前記直流点灯が同一極性を有し、該同一極性の陽極側に、前記補助導線を装着したことを特徴とする高圧放電灯装置。
透明な石英ガラス製のバルブ内に一対の対向するタングステン電極を有し、バルブ外に始動時のグロー放電を活性化させる補助導線を装着し、始動時の電極予熱に直流点灯を用い、安定点灯時に交流点灯を行う高圧放電灯装置において、
前記始動時に発生させる始動パルス電圧から前記電極予熱を行う直流点灯に移行する間に、前記タングステン電極に流れる電流密度を、１０［Ａ／ｍｍ^２］〜３５［Ａ／ｍｍ^２］に設定するとともに、前記始動パルス電圧と予熱時の前記直流点灯が同一極性を有し、該同一極性の陽極側に、前記補助導線を装着したことを特徴とする高圧放電灯装置。