JP2011034694A - 超高圧水銀ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 石英ガラスからなる発光部の内部に、水銀を封入すると共に、一対の電極が、各々その軸部の基端部が封止部に埋設されて保持されることにより対向配置されてなる超高圧水銀ランプで、一対の電極のうち陰極動作する電極は、直径が1.5mm〜3mmであって、軸部よりも太い径を有する頭部と、この頭部の後端部に連設された胴部とを具備して構成され、胴部であって軸部の周囲に電極の軸線方向に平行な0.05mm以上の幅の溝部が形成されている超高圧水銀ランプとする。
【選択図】 図1
Description
図7は、交流点灯タイプの超高圧水銀ランプL2の基本構成を説明する管軸方向断面図である。
同図において、ランプL2の発光部80は石英ガラスからなり、発光部81とその両端にロッド状の封止部82を備えている。発光部内には、水銀とハロゲンを含む希ガスとが封入されている。
発光部81の内部にはタングステンからなる略円柱状の電極90が対向配置され、電極90の後方にはそれぞれ軸部91が連設されている。軸部91もまたタングステンよりなり、各々封止部82の内部に埋設されることによって支持されている。この軸部91に不図示の導電性金属箔が溶接されて接続され、更に金属箔に不図示の外部リード棒が接続されることにより、電極が外部に導出されている。
図1は、本発明の超高圧水銀ランプの概略構成図および電極部の拡大図を示す。
同図(a)に示す超高圧水銀ランプ10は、略球状に形成された発光部1を備える。発光部1の内部には、一対の電極2A、2Bが互いに向き合って配置されると共に、発光物質である水銀とハロゲンガスと希ガスとが封入される。
発光部1の両端には、一対の封止部3A、3Bのそれぞれが連続して伸びている。これらの封止部3A、3Bの内部には、モリブデンよりなる導電用の金属箔4A、4Bが、例えばシュリンクシールによって気密に封止されている。電極2A、2Bの軸部22A、22Bが金属箔4A、4Bの一端部に接続されて電気的に接続されている。給電用の外部リード5A、5Bが、金属箔4A、4Bの他端部に接続されると共に、封止部3A、3Bの外端から封止部外方に伸び出ている。
上記した超高圧水銀ランプは、外部リード5A、5Bおよび金属箔4A、4Bを介して両電極2に給電され、例えば交流点灯される。
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/mm3以上封入されている。水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧を200気圧以上、300気圧以上という高い水銀蒸気圧とすることができる。水銀蒸気圧を高くすることにより、プロジェクター装置に適した光源とすることができる。
希ガスは、例えばアルゴンガスが約13kPa封入され、点灯始動性を改善するために
封入される。ハロゲンガスは、ハロゲンサイクルを利用することによりランプを長寿命化
するという目的で、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
れる。ハロゲンガスの封入量は、10−6〜10−2μmol/mm3の範囲から選択される。
放電加工機にて形成しようとする溝部の輪郭に成型した銅製の部材を、たとえば円管輪郭の溝部であればパイプ形状の放電加工用電極を、放電させながら電極の胴部の底面部より差し込み軸部周面に平行な溝部を形成するものである。
この溝部は必ずしも軸周囲を一周取り囲む必要はない。たとえば3/4周でもかまわない。
また、図2(b)にあるように、軸の周りに2重あるいはそれ以上に形成してもよい。
この場合、溝間に位置する電極の部分が溝内で生じる微細放電により局所的に加熱されることで熱アークが生じやすく始動性の改善が期待される。また、図2(c)にあるように、渦巻き状にしてもいい。この場合も図2(b)の形態の場合と同様にして始動性の改善が期待される。
図2(a)の軸周囲に一重の溝部を胴部に備える形態においては筒部材の肉厚、電極軸部の径を勘案して、この形成方法でも実現可能である。
この例について図6を参照して説明する。図6(a)は本発明にかかる電極を製作する工程を説明する図、(b)最終形状を示す側面図である。
図6(a)において、先端に突起部51Aを備えた頭部51の後端部分には、その中心位置に軸部53が一体的に形成されており、軸方向後方に向かって伸びている。軸部53は、頭部51に連設されて形成された大径部532と、当該大径部532に連設され、大径部532よりも径が小さい小径部531とから構成されている。このような頭部51と軸部53とからなる構造体50Aは、タングステンの棒材を削りだして製作することができる。
この筒状部材50Bの中に構造体50Aの軸部を挿入し、頭部51の後端面と筒部材50Bの一端面を、軸が一致するように固定し、外側から溶接によって接合し、一体化すると、図9(b)に示すように、筒部52を備えた電極50が構成される。なお符号54は接合時に形成された溶接痕である。筒部52と電極の大径部532との間に溝部55が形成されることになる。
実験に使用したランプは以下の通りであるが、いずれも図2(a)に示した形態の電極を備える。電極胴部径としてはφ1.5、φ1.8、φ3.0の3種類とし、溝部形状は軸部の周囲を一周する形態のものである。
溝部の幅は上記の電極に対応してそれぞれφ1.5の電極胴部径の電極については、0.01、0.04、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4mmとし、φ1.8の電極胴部径の電極については、0.01、0.04、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mmとし、φ3.0の電極胴部径の電極については、0.01、0.04、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0mmとした。そして、溝部の深さは一律に0.8mmとした。
実験本数は3種類のランプそれぞれに対し、各溝部幅毎に50本づつとした。
点灯電力は強制度を上げた加速試験とし、通常の点灯条件に対し+20%の電力を入力した。点灯条件としては、5分点灯、5分消灯でそのパターンを1000回連続繰り返した。黒化の有無については実体顕微鏡検査にて確認した。
図5はφ3.0の電極胴部径の電極についての結果である。
プロットは溝部の幅が0.05より大きいときに、すべてのランプにおいて発光部根元部の黒化はまったく生じなくなることがわかった。
溝部の幅は電極の胴部の径によって、その幅の上限は電極径がφ1.5のときは0.4mmまで、電極径がφ3.0のときは1.0mmまでとなる。
また、溝部の電極頭部に近い奥底面は丸みを帯び断面U字状であることが高温部材の機械的強度向上のためには好ましい。
2、2A、2B 電極
3A、3B 封止部
4A、4B 金属箔
5A、5B 外部リード
21 頭部
22 胴部
23 軸部
24 溝部
25 突起部
231 大径部
51 頭部
51A 突起部
531 小径部
532 大径部
50A 構造体
50B 筒状部材
52 筒部
54 溶接痕
55 溝部
Claims (1)
- 石英ガラスからなり、発光部と該発光部に連設された封止部とを有する発光部の内部に、水銀を封入すると共に、一対の電極が、各々その軸部の基端部が前記封止部に埋設されて保持されることにより対向配置されてなる超高圧水銀ランプにおいて、前記一対の電極のうち陰極動作する電極は、直径が1.5mm〜3mmであり、前記軸部よりも太い径を有する頭部と、この頭部の後端部に連設された胴部とを具備して構成され、該胴部であって該軸部の周囲に該電極の軸線方向に該軸線方向に平行な0.05mm以上の幅の溝部が形成されていることを特徴とする超高圧水銀ランプ。
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