JP2007317608A

JP2007317608A - High-pressure discharge lamp

Info

Publication number: JP2007317608A
Application number: JP2006148538A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Uto; 宏太郎宇都; Kazuhiro Goto; 一浩後藤
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: JP4830638B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-pressure discharge lamp capable of maintaining a shape of a projecting part, forming a stable arc discharge, and suppressing flickering. <P>SOLUTION: In the high-pressure discharge lamp in which a pair of electrodes are oppositely arranged in a light-emitting tube made of a quartz glass at spacings of 2 mm or less, and in which quick silver of 0.15 mg/mm<SP>3</SP>or more, a rare gas, and halogen are sealed into this light-emitting tube in a range of 1×10<SP>-6</SP>to 1×10<SP>-2</SP>μmol/mm<SP>3</SP>, the electrodes are constituted of a large diameter part and a shaft part, a coil part is installed at the large diameter part of at least at one electrode, a bowl-shaped projecting part is formed at the tip center part in the shaft direction of the large diameter part, and the bowl-shaped projecting part is formed at the tip center part in the shaft direction of the projecting part. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光管内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀と、希ガスと、１×１０^−６〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲でハロゲンが封入され、点灯時には水銀蒸気圧が１１０気圧以上となる高圧放電ランプに関する。特に、液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクタ装置に使われる高圧放電ランプに関する。 In the present invention, 0.15 mg / mm ³ or more of mercury, a rare gas, and halogen in the range of 1 × 10 ⁻⁶ to 1 × 10 ⁻² μmol / mm ³ are enclosed in the arc tube, and the mercury vapor pressure is turned on when the lamp is turned on. The present invention relates to a high pressure discharge lamp having a pressure of 110 atmospheres or more. In particular, the present invention relates to a high-pressure discharge lamp used in a projector device such as a liquid crystal display device or a DLP (digital light processor) using a DMD (digital mirror device).

プロジェクタ装置では、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性を持って画像を照明することが要求される。このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近ではより一層の小型化、点光源化が進められている。その電極間距離は極めて小さく、ランプ点灯中の動作圧力が極めて高いものが実用化されている。 In a projector apparatus, it is required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering property on a rectangular screen. For this reason, a metal halide lamp in which mercury or a metal halide is enclosed is used as the light source. In addition, such metal halide lamps have recently been further miniaturized and made point light sources. The distance between the electrodes is extremely small, and those having an extremely high operating pressure during lamp operation have been put into practical use.

このような背景のもと、メタルハライドランプに代わって、これまで以上に高い水銀蒸気圧で点灯する、例えば１５０気圧で点灯する高圧放電ランプが提案されている。これは水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの拡がりを抑え、より一層の光出力の向上を図るというものである。このような高圧放電ランプは例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号に開示されている。 Under such a background, instead of a metal halide lamp, a high-pressure discharge lamp that lights at a mercury vapor pressure higher than ever, for example, at 150 atm, has been proposed. This is to increase the mercury vapor pressure, thereby suppressing the spread of the arc and further improving the light output. Such high-pressure discharge lamps are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-148561 and 6-52830.

図６（ａ）は、高圧放電ランプ１０の構成を示す説明用断面図、図６（ｂ）は、高圧放電ランプ１０の電極１の構成を示す拡大図である。
高圧放電ランプ１０は、例えば、石英ガラスからなる発光管１１に一対の電極１を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀と、希ガスと、１×１０^−６〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲でハロゲンを封入したものである。ハロゲンを封入する主な目的は発光管の黒化・失透防止であるが、これにより、いわゆるハロゲンサイクルも生じる。 FIG. 6A is an explanatory cross-sectional view showing the configuration of the high-pressure discharge lamp 10, and FIG. 6B is an enlarged view showing the configuration of the electrode 1 of the high-pressure discharge lamp 10.
In the high-pressure discharge lamp 10, for example, a pair of electrodes 1 are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on an arc tube 11 made of quartz glass, and 0.15 mg / mm ³ or more of mercury, a rare gas, 1 The halogen is enclosed in the range of × 10 ⁻⁶ to 1 × 10 ⁻² μmol / mm ³ . The main purpose of enclosing halogen is to prevent blackening and devitrification of the arc tube, but this also causes a so-called halogen cycle.

高圧放電ランプ１０は、点灯時間の経過とともに電極１の形状が変形することや、電極先端に突起部２を生成する現象が起こる。この現象は必ずしも明らかではないが以下のように推測できる。
高圧放電ランプ１０の点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステンは、発光管１１の内部に存在するハロゲンや残留酸素と結合し、例えばハロゲンとして臭素（Ｂｒ）が封入される場合では、ＷＢｒ、ＷＢｒ_２、ＷＯ、ＷＯ_２、ＷＯ_２Ｂｒ、ＷＯ_２Ｂｒ_２などのタングステン化合物として存在する。これらの化合物は電極先端付近の気相中の高温部において分解されて、タングステン原子または陽イオンとなる。そして、温度拡散（気相中の高温部＝アーク中心から、低温部＝電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散）し、濃度拡散し、さらに、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンとなる。電極１が陰極動作しているときに、電離して陽イオンとなったタングステン原子が陰極方向に引き寄せられ、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端にタングステンが析出して、電極先端が変形し、突起部２を生成するものと考えられる。
上記の突起部２に関する内容は、たとえば、特開２００１−３１２９９７号に開示されている。 In the high-pressure discharge lamp 10, the shape of the electrode 1 is deformed as the lighting time elapses, and a phenomenon that the protrusion 2 is generated at the tip of the electrode occurs. This phenomenon is not necessarily clear, but can be estimated as follows.
Tungsten evaporated from the high-temperature portion near the electrode tip during lighting of the high-pressure discharge lamp 10 is combined with halogen and residual oxygen existing inside the arc tube 11, for example, when bromine (Br) is enclosed as halogen, Present as tungsten compounds such as WBr, WBr ₂ , WO, WO ₂ , WO ₂ Br, WO ₂ Br ₂ . These compounds are decomposed at a high temperature portion in the gas phase near the electrode tip to become tungsten atoms or cations. Then, temperature diffusion (high-temperature portion in the gas phase = arc center, low-temperature portion = diffusion of tungsten atoms toward the tip of the electrode), concentration diffusion, and further tungsten ions are ionized in the arc to become cations . When the electrode 1 is operating as a cathode, tungsten atoms ionized into cations are attracted toward the cathode, the density of tungsten vapor in the gas phase near the electrode tip increases, and tungsten deposits at the electrode tip. Thus, it is considered that the tip of the electrode is deformed and the protrusion 2 is generated.
The content regarding the above-mentioned projection part 2 is indicated by JP, 2001-312997, A, for example.

このような突起部２は、高圧放電ランプ１０の点灯に伴う物理現象により形成されるので、必ずしも理想的な形態を維持するとはいえない。タングステンはアークに近接した部位に析出する傾向があり、主に突起部２に隣接した大径部４の先端部分に析出するが、大径部４は突起部２に比べて熱容量が大きいので、析出したタングステンが溶融状態になりにくい。そのため、大径部４に析出するタングステンは突起部２に輸送されず、大径部４の突起部２との際に析出されたままとなる。そうなると電極先端の突起部２は変形し、消滅することや、位置移動することがある。突起部２の形状が変形すると、放電の起点が不安定となるので、放電アークの形状が乱れる。このように、突起部２の形状変形が激しくなるとアーク放電が不安定となるので、プロジェクタ装置の光源としての機能を満足できなくなる。
特開平２−１４８５６１号公報特開平６−５２８３０号公報特開２００１−３１２９９７号公報 Such a protrusion 2 is formed by a physical phenomenon associated with the lighting of the high-pressure discharge lamp 10, and therefore cannot always maintain an ideal form. Tungsten has a tendency to deposit at a portion close to the arc, and mainly deposits at the tip portion of the large-diameter portion 4 adjacent to the protrusion 2, but the large-diameter portion 4 has a larger heat capacity than the protrusion 2, The deposited tungsten is unlikely to be in a molten state. Therefore, tungsten deposited on the large-diameter portion 4 is not transported to the projecting portion 2 and remains deposited at the time of the projecting portion 2 of the large-diameter portion 4. In this case, the protrusion 2 at the tip of the electrode may be deformed and disappear, or the position may be moved. If the shape of the protrusion 2 is deformed, the starting point of the discharge becomes unstable, so that the shape of the discharge arc is disturbed. Thus, since the arc discharge becomes unstable when the shape deformation of the protrusion 2 becomes severe, the function as the light source of the projector device cannot be satisfied.
JP-A-2-148561 JP-A-6-52830 JP 2001-312997 A

本発明は、突起部の形状を維持し、安定なアーク放電を形成し、チラツキを抑制することができる高圧放電ランプを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp capable of maintaining the shape of the protrusion, forming a stable arc discharge, and suppressing flickering.

本発明は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀と、希ガスと、１×１０^−６〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲でハロゲンを封入した高圧放電ランプにおいて、前記電極は大径部と軸部より構成され、少なくとも一方の電極は、大径部にコイル部が設けられ、大径部の軸方向先端中央部にお椀状の突出部が形成され、前記突出部の軸方向先端中央部にお椀状の突起部が形成されることを特徴とする。 In the present invention, a pair of electrodes are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on an arc tube made of quartz glass, and 0.15 mg / mm ³ or more of mercury, a rare gas, and 1 × 10 ⁻⁶ to 1 are disposed on the arc tube. In the high-pressure discharge lamp in which halogen is enclosed in a range of × 10 ⁻² μmol / mm ³ , the electrode is composed of a large diameter portion and a shaft portion, and at least one of the electrodes is provided with a coil portion in the large diameter portion, A bowl-shaped protrusion is formed at the axial center of the radial portion, and a bowl-shaped protrusion is formed at the axial center of the protrusion.

また、本願第２の発明は、前記電極の大径部の軸方向長さをＬ_１とし、大径部の直径をＤ_１とするとき、Ｌ_１／Ｄ_１≧１．５が成り立つことを特徴とする。 In the second invention of the present application, when the axial length of the large diameter portion of the electrode is L ₁ and the diameter of the large diameter portion is D ₁ , L ₁ / D ₁ ≧ 1.5 holds. Features.

また、本願第３の発明は、前記電極の大径部の直径をＤ_１とし、前記突出部の直径をＤ_２とし、前記突出部の体積をＶ_２とし、前記突起部の体積をＶ_３とするとき、０．３≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．５８かつ１．５≦Ｖ_２／Ｖ_３＜１０が成り立つことを特徴とする。 Further, the third aspect of the invention, the diameter of the large diameter portion of the electrode and D _1, the diameter of the projecting portion and D _2, the volume of the projecting portion and V _2, the volume of the protrusion V ₃ In this case, 0.3 ≦ D ₂ / D ₁ ≦ 0.58 and 1.5 ≦ V ₂ / V ₃ <10 are satisfied.

本発明に係る高圧放電ランプによれば、大径部の軸方向先端中央部にお椀状の突出部が形成され、前記突出部の軸方向先端中央部にお椀状の突起部が形成されることによって、突出部が、高圧放電ランプの点灯中に、突起部を安定して形成するためのタングステン供給源になると共に、突起部から蒸発されたタングステンを析出させるので、突起部の形状を安定して維持することができる。また、形状が維持された突起部の先端から放電が形成されるアークも、位置がずれることがなく、安定したアーク放電を形成し、チラツキを抑制することができる。 According to the high-pressure discharge lamp according to the present invention, a bowl-shaped protrusion is formed at the axial center of the large-diameter portion, and a bowl-shaped protrusion is formed at the axial center of the protrusion. As a result, the projecting portion becomes a tungsten supply source for stably forming the projecting portion during lighting of the high-pressure discharge lamp, and tungsten evaporated from the projecting portion is deposited, so that the shape of the projecting portion is stabilized. Can be maintained. In addition, the arc in which the discharge is formed from the tip of the projecting portion whose shape is maintained does not shift its position, can form a stable arc discharge, and can suppress flickering.

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の高圧放電ランプの構成を示す説明用断面図である。
高圧放電ランプ１０は、石英ガラスよりなる概略球形の発光管１１を有し、この発光管１１に、一対の電極１を互いに対向して配置する。また、発光管１１の両端部から伸びるよう封止部１２が形成され、これらの封止部１２内には、通常モリブデンよりなる導電用の金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。一対の電極１は、軸部６が金属箔１３に溶接されて電気的に接続され、また、金属箔１３の他端には、外部に突出する外部リード１４が溶接されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a high-pressure discharge lamp according to the present invention.
The high-pressure discharge lamp 10 has a substantially spherical arc tube 11 made of quartz glass, and a pair of electrodes 1 are arranged on the arc tube 11 so as to face each other. Further, sealing portions 12 are formed so as to extend from both end portions of the arc tube 11, and a conductive metal foil 13, usually made of molybdenum, is airtightly embedded in these sealing portions 12 by, for example, a shrink seal. Yes. The pair of electrodes 1 are electrically connected with the shaft portion 6 welded to the metal foil 13, and an external lead 14 protruding outward is welded to the other end of the metal foil 13.

発光管１１には、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３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上封入される。この水銀封入量は温度条件によっても異なるが、点灯時に発光管１１の内圧が１５０気圧以上の極めて高い蒸気圧となるように製作される。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が２００気圧以上または３００気圧以上となる高圧放電ランプ１０を製作することができ、この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。
希ガスは、点灯始動性を改善するために用いられ、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。 The arc tube 11 is filled with mercury, a rare gas, and a halogen gas.
Mercury is used to obtain a necessary visible light wavelength, for example, radiated light having a wavelength of 360 to 780 nm, and 0.15 mg / mm ³ or more is enclosed. Although the amount of mercury enclosed varies depending on the temperature conditions, it is manufactured so that the internal pressure of the arc tube 11 is an extremely high vapor pressure of 150 atm or more during lighting. Further, by enclosing a larger amount of mercury, it is possible to produce a high-pressure discharge lamp 10 having a mercury vapor pressure of 200 atm or higher or 300 atm or higher at the time of lighting, and a light source suitable for a projector device as the mercury vapor pressure increases. Can be realized.
The rare gas is used to improve the lighting startability, and for example, argon gas is sealed at about 13 kPa.

ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入され、ハロゲンの封入量は、１×１０^−６〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択される。ハロゲンを封入することによって、ハロゲンサイクルが発生し、高圧放電ランプ１０の寿命を長くすることができる。また、本発明の高圧放電ランプ１０のように極めて小型で高い内圧を有するものでは、ハロゲンを封入することによって、発光管１１の黒化・失透を防止する効果がある。 As the halogen, iodine, bromine, chlorine, etc. are enclosed in the form of a compound with mercury or other metal, and the amount of halogen enclosed is selected from the range of 1 × 10 ⁻⁶ to 1 × 10 ⁻² μmol / mm ^3. . By enclosing the halogen, a halogen cycle is generated and the life of the high-pressure discharge lamp 10 can be extended. Further, in the case of an extremely small and high internal pressure such as the high-pressure discharge lamp 10 of the present invention, there is an effect of preventing blackening and devitrification of the arc tube 11 by enclosing halogen.

高圧放電ランプ１０の数値例を示すと、例えば、発光管１１の最大外径１１．３ｍｍ、電極間距離１．１ｍｍ、発光管１１の内容積１１５ｍｍ^３、定格電圧８２Ｖ、定格電力２５０Ｗであり、交流点灯される。
また、この種の高圧放電ランプ１０は、プロジェクタ装置に内蔵されるものであり、装置の小型化に伴い、高圧放電ランプ１０も小型化することが求められている。また、高圧放電ランプ１０の光量も要求されるので、印加電力も高く、発光管内部の熱的影響は極めて厳しいものとなる。高圧放電ランプ１０の管壁負荷値（発光管の内表面の単位面積当たりの印加電力）は０．８〜３．０Ｗ／ｍｍ²、具体的には２．５Ｗ／ｍｍ²となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有する高圧放電ランプ１０は、プロジェクタ装置やオーバーヘッドプロジェクタのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供することができる。 A numerical example of the high-pressure discharge lamp 10 is, for example, the maximum outer diameter of the arc tube 11 is 11.3 mm, the distance between the electrodes is 1.1 mm, the inner volume of the arc tube 11 is 115 mm ³ , the rated voltage is 82 V, and the rated power is 250 W. AC lights up.
In addition, this type of high-pressure discharge lamp 10 is built in the projector apparatus, and it is required that the high-pressure discharge lamp 10 be downsized as the apparatus is downsized. Further, since the amount of light of the high-pressure discharge lamp 10 is also required, the applied power is high, and the thermal influence inside the arc tube is extremely severe. The tube wall load value (applied power per unit area of the inner surface of the arc tube) of the high pressure discharge lamp 10 is 0.8 to 3.0 W / mm ² , specifically 2.5 W / mm ² .
The high-pressure discharge lamp 10 having such a high mercury vapor pressure and tube wall load value is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, and can provide emitted light having good color rendering properties.

図２は、本発明の高圧放電ランプ１０の電極１の構成を示す拡大図である。
図２に示すように、電極１は、大径部４および軸部６より構成される。大径部４は、軸部６より径が大きく、軸部６の先端に接続され、胴部４１にコイル部５が設けられる。また、大径部４の軸方向先端中央部にお椀状の突出部３が形成される。さらに、突出部３の軸方向先端中央部にお椀状の突起部２が形成される。突起部２および突出部３は、大径部４の軸方向先端に電極製造時に形成されている。すなわち、突起部２および突出部３は、高圧放電ランプ１０を点灯することによって発生させて成長させるものではなく、大径部４の先端面に電極製造時に形成されており、高圧放電ランプ１０を点灯させるエージング工程の前に形成される。 FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of the electrode 1 of the high-pressure discharge lamp 10 of the present invention.
As shown in FIG. 2, the electrode 1 includes a large diameter portion 4 and a shaft portion 6. The large diameter portion 4 has a diameter larger than that of the shaft portion 6, is connected to the tip of the shaft portion 6, and the coil portion 5 is provided on the body portion 41. Further, a bowl-shaped protruding portion 3 is formed at the central portion of the tip end in the axial direction of the large diameter portion 4. Further, a bowl-shaped protrusion 2 is formed at the center of the tip of the protrusion 3 in the axial direction. The protrusion 2 and the protrusion 3 are formed at the tip of the large diameter portion 4 in the axial direction when the electrode is manufactured. That is, the protrusion 2 and the protrusion 3 are not generated and grown by lighting the high-pressure discharge lamp 10, but are formed on the tip surface of the large-diameter portion 4 at the time of manufacturing the electrode. It is formed before the aging process for lighting.

大径部４は、タングステンよりなる、円筒状のものであり、例えば、切削加工することや、注型成形することによって形成される。この大径部４は塊状であることにより、熱容量を大きくすることができる。高圧放電ランプ１０では、発光管１１の内部は、熱的条件が極めて厳しいものとなるので、熱容量を確保することが重要である。 The large-diameter portion 4 is made of tungsten and has a cylindrical shape, and is formed, for example, by cutting or cast molding. The large-diameter portion 4 is massive so that the heat capacity can be increased. In the high-pressure discharge lamp 10, the inside of the arc tube 11 has extremely severe thermal conditions, so it is important to ensure the heat capacity.

コイル部５は、糸状のタングステンよりなるものであり、例えば、大径部４にコイル状のタングステンを巻回し、端部５１を、例えばかしめなどによって固定することにより形成される。コイル部５を設けることによって、大径部４の外表面に凹凸を設けることができる。これより、コイル部５は、点灯始動時の放電始動を誘導し、放電始動開始位置となる。また、コイル部５は細線のため加熱されやすく、グロー放電からアーク放電への移行を容易にする働きがある。 The coil portion 5 is made of thread-like tungsten, and is formed by, for example, winding coil-like tungsten around the large diameter portion 4 and fixing the end portion 51 by, for example, caulking. By providing the coil portion 5, irregularities can be provided on the outer surface of the large diameter portion 4. Thus, the coil unit 5 induces a discharge start at the start of lighting and becomes a discharge start start position. Further, the coil part 5 is easily heated because of the thin wire, and has a function of facilitating the transition from glow discharge to arc discharge.

突出部３は、タングステンよりなる、お椀状のものであり、点灯に伴う物理現象により生成されるのではなく、大径部４の軸方向先端に製造段階で形成される。例えば、大径部４の先端を切削加工し、寸法の小さな突出部３が形成されることや、大径部４と突出部３とが連接した形状の型を用意し、注型成形することなどが挙げられる。
突出部３は、高圧放電ランプ１０の点灯中、その表面の一部が溶融状態になり、突起部２にタングステンを輸送させると共に、突起部２から蒸発したタングステンを析出させる。 The protruding portion 3 is made of tungsten and has a bowl shape, and is not generated by a physical phenomenon associated with lighting, but is formed at the axial end of the large diameter portion 4 at the manufacturing stage. For example, the tip of the large-diameter portion 4 is cut to form a projection 3 having a small size, or a mold having a shape in which the large-diameter portion 4 and the projection 3 are connected is cast and molded. Etc.
During the lighting of the high-pressure discharge lamp 10, a part of the surface of the protrusion 3 is in a molten state, and transports tungsten to the protrusion 2 and deposits tungsten evaporated from the protrusion 2.

また、突起部２は、タングステンよりなる、お椀状のものであり、点灯に伴う物理現象により生成されるのではなく、突出部３の軸方向先端に製造段階で形成される。例えば、突出部３の先端を切削加工し、寸法の小さな突起部２が形成されることや、大径部４と突出部３と突起部２が連接した形状の型を用意し、注型成形することなどが挙げられる。
突起部２は、高圧放電ランプ１０の点灯中、アークの起点となり、アークを安定して保持する役割を有する。しかし、アークに接していることから点灯中はそのほとんどが溶融状態となり、その一部は蒸発する。 The protrusion 2 is made of tungsten and has a bowl shape, and is not generated by a physical phenomenon accompanying lighting, but is formed at the axial end of the protrusion 3 at the manufacturing stage. For example, the tip of the protruding portion 3 is cut to form a projection 2 having a small size, or a mold having a shape in which the large-diameter portion 4, the protruding portion 3, and the protruding portion 2 are connected to each other is prepared. To do.
The protrusion 2 serves as a starting point of the arc during lighting of the high-pressure discharge lamp 10 and has a role of stably holding the arc. However, since it is in contact with the arc, most of it is in a molten state during lighting, and part of it is evaporated.

このように、大径部の軸方向先端中央部にお椀状の突出部３が形成され、前記突出部３の軸方向先端中央部にお椀状の突起部２が形成されることによって、突出部３が、高圧放電ランプ１０の点灯中に、突起部２を安定して形成するためのタングステン供給源になると共に、突起部２から蒸発されたタングステンを析出させるので、突起部２の形状を安定して維持することができる。また、形状が維持された突起部２の先端から放電が形成されるアークも、位置がずれることがなく、安定したアーク放電を形成し、チラツキを抑制することができる。 As described above, the bowl-shaped protrusion 3 is formed at the axial center of the large-diameter portion, and the bowl-shaped protrusion 2 is formed at the axial center of the projection 3 so that the protrusion 3 serves as a tungsten supply source for stably forming the protrusion 2 while the high pressure discharge lamp 10 is lit, and tungsten evaporated from the protrusion 2 is deposited, so that the shape of the protrusion 2 is stabilized. Can be maintained. Moreover, the arc in which the discharge is formed from the tip of the protrusion 2 whose shape is maintained is not displaced, and a stable arc discharge can be formed and flicker can be suppressed.

なお、従来のように、突起部２および突出部３を高圧放電ランプ１０の点灯に伴う物理現象により生成・成長させて形成されると、突起部２および突出部３の寸法のバラツキが大きくなる。それに伴い、突起部２からのタングステンの蒸発と、突出部３から突起部２へのタングステンの輸送とのバランスが崩れ、電極先端の突起部２が変形し、消滅することや、位置移動することがある。また、突起部２が設計値以上に成長すると、電極間距離が短くなり、高圧放電ランプ１０の点灯が暗くなる。突起部２の形状が変形すると、放電の起点が不安定となるので、放電アークの形状が乱れる。そのため、必ずしも理想的な形態を維持するとはいえない。 If the protrusion 2 and the protrusion 3 are formed and grown by a physical phenomenon associated with the lighting of the high-pressure discharge lamp 10 as in the prior art, the variation in dimensions of the protrusion 2 and the protrusion 3 increases. . As a result, the balance between the evaporation of tungsten from the protrusion 2 and the transport of tungsten from the protrusion 3 to the protrusion 2 is lost, and the protrusion 2 at the tip of the electrode is deformed and disappears or moves. There is. Moreover, when the projection part 2 grows beyond a design value, the distance between electrodes will become short and lighting of the high pressure discharge lamp 10 will become dark. If the shape of the protrusion 2 is deformed, the starting point of the discharge becomes unstable, so that the shape of the discharge arc is disturbed. Therefore, it cannot be said that the ideal form is always maintained.

また、軸部５にコイルを巻回して溶融させて大径部４形成して電極１を製作し、さらに、突起部２および突出部３を高圧放電ランプ１０の点灯に伴う物理現象により生成・成長させて形成させる場合は、高圧放電ランプ１０を４〜５時間ぐらい点灯させる必要がある。なお、電極１、突起部２および突出部３を機械加工によって製作した場合は、高圧放電ランプ１０を５０分程度点灯するだけでよく、製造工程の時間短縮にもなり、その上、細かな設計仕様に対応することもできる。 In addition, a coil is wound around the shaft portion 5 and melted to form the large diameter portion 4 to manufacture the electrode 1, and the protrusion 2 and the protrusion 3 are generated by a physical phenomenon associated with the lighting of the high-pressure discharge lamp 10. In the case of growth, the high pressure discharge lamp 10 needs to be lit for about 4 to 5 hours. In addition, when the electrode 1, the projecting portion 2, and the projecting portion 3 are manufactured by machining, it is only necessary to turn on the high-pressure discharge lamp 10 for about 50 minutes, and the manufacturing process time can be shortened. It can also correspond to the specification.

続いて、電極１の大径部４の直径Ｄ_１と軸方向長さＬ_１の関係について説明する。
電極１の大径部４の直径Ｄ_１が小さい方が、突起部２の位置移動は小さくなる。これは、以下の実験によって確認をした。実験対象として用いた電極および突起部の仕様を以下に示す。
＜仕様＞
電極：タングステン製、全長７ｍｍ、軸部直径φ０．５ｍｍ、大径部直径φ１．１ｍｍまたは１．６ｍｍ
突起部：タングステン製、全長０．２５ｍｍ、直径φ０．５ｍｍ
大径部直径Ｄ_１がφ１．１ｍｍのとき、突起部の径方向の移動は、軸中心から半径０．２ｍｍ以内であったのに対し、大径部直径Ｄ_１がφ１．６ｍｍのときは、突起部の径方向の移動は、軸中心から半径０．６ｍｍの範囲となった。 Next, a description will be given of the relationship diameter D ₁ and an axial length L ₁ of the large diameter portion 4 of the electrode 1.
Write a diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 of the electrode 1 is small, the position movement of the protrusion 2 becomes small. This was confirmed by the following experiment. The specifications of the electrodes and protrusions used as test objects are shown below.
<Specifications>
Electrode: made of tungsten, total length 7 mm, shaft diameter φ0.5 mm, large diameter φ1.1 mm or 1.6 mm
Protrusion: Tungsten, total length 0.25mm, diameter φ0.5mm
When the large diameter portion diameter _{D 1} of the 1.1 mm, the radial movement of the protrusion, with respect to the axial center of was within the radius 0.2 mm, when the large diameter portion diameter _{D 1} of the φ1.6mm is The radial movement of the protrusions was within a radius of 0.6 mm from the axial center.

また、電極１の大径部４の直径Ｄ_１が小さければ、封止部１２の内径が小さくても電極１を挿入して、発光管１１内に配置することができ、高圧放電ランプ１０の小型化を実現できる。このような電極１は、切削加工や注型成形などの機械加工により製作されることが好ましい。軸部５にコイルを巻回して溶融させて電極１を製作すると、大径部４の直径Ｄ_１が大きくなり、所望の形状に製作することができない。 Also, the smaller the diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 of the electrode 1, by inserting the electrode 1 even with a small inner diameter of the sealing portion 12, can be disposed within the arc tube 11, the high-pressure discharge lamp 10 Miniaturization can be realized. Such an electrode 1 is preferably manufactured by machining such as cutting or casting. When the shaft portion 5 is melted by winding a coil fabricating the electrode 1, the diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 is increased, it can not be fabricated into a desired shape.

しかしながら、電極１の先端は、高圧放電ランプ１０の点灯中、例えば３０００℃まで温度が上昇するため、その熱容量に耐え、突出部３の形状を維持できる十分な体積が必要とされる。そのため、電極１の大径部４の直径Ｄ_１を小さくすれば、大径部１の軸方向長さＬ_１を大きくしなければならない。 However, since the temperature of the tip of the electrode 1 rises to, for example, 3000 ° C. during lighting of the high-pressure discharge lamp 10, a sufficient volume that can withstand the heat capacity and maintain the shape of the protruding portion 3 is required. Therefore, by reducing the diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 of the electrode 1, it is necessary to increase the axial length L ₁ of the larger diameter portion 1.

大径部４の直径をＤ_１、大径部４の突出部３との接続部から、大径部４から縮径し軸部６となる位置までの軸方向長さをＬ_１とし、Ｌ_１／Ｄ_１の最小値を実験により求めた。
〔実施例１〕
図１に示す構成に従って、本発明に係る高圧水銀ランプを作製した。以下に、この高圧水銀ランプの仕様を示す。
＜ランプ仕様＞
放電容器：材質；石英ガラス、発光管部の最大外径；φ１１．３ｍｍ、全長；１０．２ｍｍ
電極：材質；タングステン、全長７ｍｍ、軸部直径０．５ｍｍ
電極間距離：１．１ｍｍ、
封入物：水銀；０．２ｍｇ／ｍｍ^３、臭素ガス（ハロゲン）；３．０×１０^−４ｍｏｌ／ｍｍ^３、アルゴン（希ガス）；１３ｋＰａ、
入力電力：２５０Ｗ The diameter of the large-diameter portion 4 is D ₁ , and the axial length from the connecting portion of the large-diameter portion 4 to the protruding portion 3 to the position where the diameter is reduced from the large-diameter portion 4 to become the shaft portion 6 is L _1. The minimum value of ₁ / D ₁ was determined by experiment.
[Example 1]
A high-pressure mercury lamp according to the present invention was produced according to the configuration shown in FIG. The specifications of this high-pressure mercury lamp are shown below.
<Lamp specification>
Discharge vessel: material: quartz glass, maximum outer diameter of arc tube portion: φ 11.3 mm, total length: 10.2 mm
Electrode: Material: Tungsten, total length 7 mm, shaft diameter 0.5 mm
Distance between electrodes: 1.1 mm
Inclusion material: mercury; 0.2 mg / mm ³ , bromine gas (halogen); 3.0 × 10 ⁻⁴ mol / mm ³ , argon (rare gas); 13 kPa,
Input power: 250W

以上の高圧水銀ランプについて、電極の大径部の軸方向長さＬ_１に対する直径Ｄ_１の関係（Ｌ_１／Ｄ_１）を、変更したもの（０．７≦Ｌ_１／Ｄ_１＜３．１）を製作し、以下に示す点灯試験を行った。
〔点灯試験〕
１．電極の大径部の直径Ｄ_１と、軸方向長さＬ_１を測定する。
２．高圧放電ランプを点灯させてスクリーンに照射し、スクリーン上の中心に照度計を設置し、アークが十分安定してから、その照度を１０秒間（２００回サンプリング）で測定する。その照度変動率を以下の式より算出する。
（最大照度値−最小照度値）／平均照度値×１００（％）
また、照度測定後の突起部形状を確認した。
３．高圧水銀ランプを、２時間点灯／１５分消灯の断続モードで２００時間点灯させる。
４．２００時間点灯後の照度変動率と突起部形状を、２と同様にして求めた。
なお、各Ｌ_１／Ｄ_１の範囲に対して、２０本ずつ測定した。 The above high-pressure mercury lamp, which large-diameter portion relations diameter _{D 1} relative to the axial length _{L 1} of the electrodes _(L 1 / _{D 1),} was changed _{_{(0.7 ≦ L 1 / D 1}} <3. 1) was manufactured and the lighting test shown below was conducted.
[Lighting test]
1. The diameter D ₁ of the large diameter portion of the electrode, the axial length L ₁ measured.
2. A high pressure discharge lamp is turned on to irradiate the screen, and an illuminance meter is installed at the center of the screen. After the arc is sufficiently stabilized, the illuminance is measured for 10 seconds (200 samplings). The illuminance fluctuation rate is calculated from the following formula.
(Maximum illuminance value-minimum illuminance value) / average illuminance value x 100 (%)
Further, the shape of the protrusion after the illuminance measurement was confirmed.
3. The high pressure mercury lamp is lit for 200 hours in an intermittent mode of 2 hours on / 15 minutes off.
4. The illuminance fluctuation rate and projection shape after 200 hours of lighting were obtained in the same manner as in 2.
In addition, 20 pieces were measured for each L ₁ / D ₁ range.

以上の実験結果を図３に示す。なお、照度変動率は、２０本の測定結果の平均値を結果として記載した。照度変動率は１．５％以上になると、チラツキが目視で確認された。
また、突起部形状は、
突起部が設計値通り存在すれば ◎、
突起部が若干溶けていれば ○、
突起部はあるが溶けて変形していれば △、
突起部が溶けてなくなっていれば ×、
として記録した。２０本の中に１本でも突起部が変形すれば、その変形した状態を結果として記載した。すなわち、１．１≦Ｌ_１／Ｄ_１＜１．３の２００時間後の突起部形状に関して、１７本は○であるが１本が△である場合は、△を結果として記載した。 The above experimental results are shown in FIG. In addition, the illumination intensity fluctuation rate described the average value of 20 measurement results as a result. When the illuminance fluctuation rate was 1.5% or more, flicker was visually confirmed.
Also, the protrusion shape is
If the protrusions are present as designed, ◎,
○ if the protrusion is slightly melted,
If there is a protrusion but it melts and deforms, △,
If the protrusion is not melted, ×,
As recorded. If even one of the 20 protrusions deformed, the deformed state was described as a result. That is, regarding the protrusion shape after 200 hours of 1.1 ≦ L ₁ / D ₁ <1.3, when 17 were ◯ but one was Δ, Δ was described as a result.

以上より、Ｌ_１／Ｄ_１≧１．５とすることによって、突出部の形状を維持してタングテンの供給と析出のバランスを保って突起部の形状を維持することができる。また、形状が維持された突起部の先端から放電が形成されるアークも、位置がずれることがなく、安定したアーク放電を形成し、照度変動率を１．５％以下に抑え、チラツキを抑制できることがわかった。 From the above, by setting L ₁ / D ₁ ≧ 1.5, it is possible to maintain the shape of the protruding portion while maintaining the balance between the supply and precipitation of tongue ten and maintain the shape of the protruding portion. In addition, the arc where discharge is generated from the tip of the protruding part where the shape is maintained does not shift the position, forms a stable arc discharge, suppresses the fluctuation rate of illuminance to 1.5% or less, and suppresses flickering I knew it was possible.

続いて、電極１の大径部４の直径Ｄ_１と突出部３の直径Ｄ_２の関係、および、突出部３の体積Ｖ₂と突起部２の体積Ｖ_３の関係について説明する。
突出部３が大径部４に比べて大きすぎると、突出部３の温度が低くなり、溶融状態にならないので、析出したタングステンを突起部２に拡散させて供給することができない。また、突出部３が大径部４に比べて小さすぎると、突出部３の温度が高くなり、突起部２に過剰にタングステンを供給し、突出部３が消滅してしまう。そこで、析出したタングステンをバランスよく突起部２に供給し、突起部２の形状を安定して維持することができる大径部４の直径Ｄ_１と突出部３の直径Ｄ_２の関係を実験により求めた。 Subsequently, the relationship between the diameter D ₂ of the diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 and the projection 3 electrodes 1, and, the volume V ₂ of the protruding portion 3 the relationship of the volume V ₃ protrusions 2 will be described.
If the protruding portion 3 is too large compared to the large diameter portion 4, the temperature of the protruding portion 3 is lowered and does not enter a molten state, so that precipitated tungsten cannot be diffused and supplied to the protruding portion 2. Moreover, when the protrusion part 3 is too small compared with the large diameter part 4, the temperature of the protrusion part 3 will become high, excessive tungsten will be supplied to the protrusion part 2, and the protrusion part 3 will lose | disappear. Therefore, the precipitated tungsten fed balanced manner to the projections 2, the shape of the projections 2 Stable diameter D ₁ of the large-diameter portion 4 can be maintained by experiment the relationship between the diameter D ₂ of the protruding portion 3 Asked.

〔実施例２〕
実施例１で使用した高圧水銀ランプにおいて、（電極の大径部の軸方向長さＬ_１）／（直径Ｄ_１）が１．５以上となるようにし、電極の大径部の直径Ｄ_１に対する突出部の直径Ｄ_２の関係（Ｄ_２／Ｄ_１）を、変更したもの（０．２１≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．７１）を製作し、実施例１と同様の点灯試験を行った。
以上の実験結果を図４に示す。これより、０．３≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．５８とすることによって、突出部の形状を維持してタングテンの供給と析出のバランスを保って突起部の形状を維持することができる。また、形状が維持された突起部の先端から放電が形成されるアークも、位置がずれることがなく、安定したアーク放電を形成し、照度変動率を１．５％以下に抑え、チラツキを抑制することができることがわかった。 [Example 2]
In the high pressure mercury lamp used in Example 1, (the axial length L ₁ of the large diameter portion of the electrode) / (diameter D ₁ ) is 1.5 or more, and the diameter D ₁ of the large diameter portion of the electrode. Produced by changing the relationship (D ₂ / D ₁ ) of the diameter D ₂ of the protrusion with respect to (0.21 ≦ D ₂ / D ₁ ≦ 0.71), and performing the same lighting test as in Example 1 It was.
The above experimental results are shown in FIG. Accordingly, by setting 0.3 ≦ D ₂ / D ₁ ≦ 0.58, it is possible to maintain the shape of the protruding portion and maintain the balance between the supply and precipitation of tongue ten and maintain the shape of the protruding portion. In addition, the arc where discharge is generated from the tip of the protruding part where the shape is maintained does not shift the position, forms a stable arc discharge, suppresses the fluctuation rate of illuminance to 1.5% or less, and suppresses flickering I found out that I can do it.

しかし、電極１の大径部４の直径Ｄ_１に対する突出部３の直径Ｄ_２の関係（Ｄ_２／Ｄ_１）が、０．３≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．５８を満たすように電極１および突出部３を製作しても、突起部２が溶けてしまう場合があった。それは、突起部２が突出部３に比べて大きすぎる場合、もしくは、突起部２が突出部３に比べて小さすぎる場合も、突出部３に析出したタングステンをバランスよく突起部２に供給し、突起部２の形状を安定して維持することができないことあるためである。このため、突起部２と突出部３の大きさの関係、すなわち突起部２の体積Ｖ_３と突出部３の体積Ｖ_２の関係を実験により求めた。 However, the relationship between the diameter _{D 2} of the projecting portion 3 to the diameter _{D 1} of the large-diameter portion 4 of the electrode _{1 _(D} 2 / D 1) is the electrode so as to satisfy _{_{0.3 ≦ D 2 / D 1 ≦}} 0.58 Even if 1 and the protrusion 3 were manufactured, the protrusion 2 sometimes melted. That is, when the protrusion 2 is too large compared to the protrusion 3 or when the protrusion 2 is too small compared to the protrusion 3, the tungsten deposited on the protrusion 3 is supplied to the protrusion 2 in a well-balanced manner. This is because the shape of the protruding portion 2 may not be stably maintained. Therefore, experimentally determined the protrusion 2 size relationship of the protruding portion 3, that is, the relationship between the volume V ₂ of the protruding portion 3 and the volume V ₃ of the protrusion 2.

〔実施例３〕
実施例２で使用した高圧水銀ランプにおいて、（突出部の直径Ｄ_２）／（大径部の直径Ｄ_１）が０．３以上０．５８以下となるようにし、突起部２の体積Ｖ_３と突出部３の体積Ｖ_２の関係（Ｖ_２／Ｖ_３）を、変更したもの（１≦Ｖ_２／Ｖ_３≦２０）を製作し、実施例１と同様の点灯試験を行った。
以上の実験結果を図５に示す。これより、０．３≦Ｄ_２／Ｄ_１≦０．５８かつ１．５≦Ｖ_２／Ｖ_３＜１０とすることによって、突出部の形状を維持してタングテンの供給と析出のバランスを保って突起部の形状を維持することができる。また、形状が維持された突起部の先端から放電が形成されるアークも、位置がずれることがなく、安定したアーク放電を形成し、照度変動率を１．５％以下に抑え、チラツキを抑制することができることがわかった。
Example 3
In the high pressure mercury lamp used in Example 2, (the diameter D _{2 of the} protruding portion) / (the diameter D _{1 of the} large diameter portion) is set to 0.3 or more and 0.58 or less, and the volume V _{3 of the} protruding portion 2 is set. a relationship between the volume _{V 2} of the protruding portion 3 _(V 2 / _{V 3),} produced a modification of _{_{(1 ≦ V 2 / V 3}} ≦ 20), were subjected to the same lighting test as in example 1.
The above experimental results are shown in FIG. From this, by satisfying 0.3 ≦ D ₂ / D ₁ ≦ 0.58 and 1.5 ≦ V ₂ / V ₃ <10, the shape of the protruding portion is maintained, and the balance between the supply of tungsten and the precipitation is maintained. Thus, the shape of the protrusion can be maintained. In addition, the arc where discharge is generated from the tip of the protruding part where the shape is maintained does not shift the position, forms a stable arc discharge, suppresses the fluctuation rate of illuminance to 1.5% or less, and suppresses flickering I found out that I can do it.

本発明の高圧放電ランプの構成を示す説明用断面図Sectional drawing for description which shows the structure of the high pressure discharge lamp of this invention 本発明の高圧放電ランプの電極の構成を示す拡大図The enlarged view which shows the structure of the electrode of the high pressure discharge lamp of this invention 本発明の高圧放電ランプの実験結果を示す図The figure which shows the experimental result of the high pressure discharge lamp of this invention 本発明の高圧放電ランプの実験結果を示す図The figure which shows the experimental result of the high pressure discharge lamp of this invention 本発明の高圧放電ランプの実験結果を示す図The figure which shows the experimental result of the high pressure discharge lamp of this invention 従来の高圧放電ランプの説明図Illustration of a conventional high-pressure discharge lamp

Explanation of symbols

１電極
２突起部
３突出部
４大径部
５コイル部
６軸部
１０高圧放電ランプ
１１発光管
１２封止部
１３金属箔
１４外部リード

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Protrusion part 3 Protrusion part 4 Large diameter part 5 Coil part 6 Shaft part 10 High pressure discharge lamp 11 Arc tube 12 Sealing part 13 Metal foil 14 External lead

Claims

A pair of electrodes are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on an arc tube made of quartz glass, and 0.15 mg / mm ³ or more of mercury, a rare gas, and 1 × 10 ⁻⁶ to 1 × 10 ^{−2 are} disposed in the arc tube. In a high-pressure discharge lamp in which halogen is enclosed in the range of μmol / mm ³ ,
The electrode is composed of a large-diameter portion and a shaft portion, and at least one of the electrodes is provided with a coil portion in the large-diameter portion, and a bowl-shaped protrusion is formed at the central portion of the large-diameter portion in the axial direction. A high-pressure mercury lamp characterized in that a bowl-shaped projection is formed at the center of the tip in the axial direction.

The axial length of the large diameter portion of the electrode is L _1, when the diameter of the large-diameter portion and D _1,
L ₁ / D ₁ ≧ 1.5
The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein:

When the diameter of the large diameter portion of the electrode and D _1, the diameter of the projecting portion and D _2, the volume of the projecting portion and V _2, the volume of the protrusions and V _3,
0.3 ≦ D ₂ / D ₁ ≦ 0.58 and 1.5 ≦ V ₂ / V ₃ <10
The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein: