JP2011065939A - 超高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの始動時において、グロー放電からアーク放電にスムーズに移行し、いわゆる立ち消えが生じることがなくて確実に定常点灯することができる超高圧放電ランプを提供する。
【解決手段】発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧放電ランプにおいて、
少なくとも一方の電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面に一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有してなり、当該筒部の内表面に溝が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ショートアーク型の超高圧放電ランプに関し、更に詳しくは例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などの投射型プロジェクタ装置のバックライトや、半導体素子製造用または液晶表示素子製造用の露光装置の光源として好適に用いることができる超高圧放電ランプに関する。

例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などの投射型プロジェクタ装置においては、矩形状のスクリーンに対して、均一でかつ十分な演色性をもった画像を投影させることが要求されており、このため、光源としては、点灯時の水銀蒸気圧が例えば１５０気圧以上となるショートアーク型の超高圧放電ランプが採用されている。
また、半導体素子製造用または液晶表示素子製造用の露光装置の光源としては、点灯時の水銀蒸気圧が例えば１００気圧以上となるショートアーク型の超高圧放電ランプが採用されている。
このような超高圧放電ランプは、例えば石英ガラスからなる発光管内に、一対の電極が例えば２ｍｍ以下の間隔で離間して互いに対向するよう配置されると共に、当該発光管内に水銀およびハロゲンが封入されて構成されている。ここで、発光管内にハロゲンが封入される主たる目的は、発光管内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極物質であるタングステンが発光管の内壁に付着することを抑制するためである。このような超高圧放電ランプは、例えば、下記特許文献１乃至下記特許文献４等に記載されている。

しかしながら、このような超高圧放電ランプにおいては、電極間距離が極めて短く、ランプの始動時において大電流を投入することが必要であるため、ランプの始動時には、熱による電極の変形や、電極物質の蒸発による発光管の黒化が生じやすい、という問題がある。
このような問題に鑑み、特殊な構造の電極を用いることによって、ランプの始動時における電極の変形や発光管の黒化を改善する試みがなされている。

図６は、従来の超高圧放電ランプの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。この超高圧放電ランプ８０は、交流電圧を印加することによって点灯駆動される交流点灯方式によるものであって、発光部１０１の両端にロッド状の封止部１０２が形成された、石英ガラスよりなる発光管１００を有する。
この発光管１００における発光部１０１内には、それぞれタングステンからなる一対の電極９０が互いに対向するよう配置されている。この電極９０の各々は、基端部分が発光管１００の封止部１０２に埋設されて保持された棒状の軸部９１を有し、この軸部９１の先端には、略円柱状の胴部９３を介して略円錐状の頭部９２が一体に形成されており、この頭部９２の先端には突起部９２Ａが形成されている。電極９０の軸部９１の基端には、発光管１００の封止部１０２に埋設された導電性金属箔（図示省略）が溶接されて接続され、この導電性金属箔には、発光管１００の封止部１０２の外端から突出する外部リード棒（図示省略）が接続されている。
また、図示の例では、胴部９３の周囲には、当該胴部９３にコイルが巻き付けられた状態で溶融されることによって一体的に形成されたコイル部９４が設けられている。

特開２００５−０６３８１７号公報 特開２００６−０７９９８６号公報 特開２０００−２３１９０３号公報 特開２００６−２７８９０７号公報

上記の超高圧放電ランプにおいて、コイル部９４は、主としてランプの始動時におけるグロー放電期間中に電極９０を加熱し、当該電極９０の温度上昇を促すことにより、グロー放電からアーク放電への移行を容易にするためものである。
しかしながら、このような超高圧放電ランプにおいては、電極９０にコイル部９４を設けられていても、グロー放電からアーク放電に移行せず、いわゆる立ち消えが生じる結果、確実に定常点灯することが困難である、という問題がある。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ランプの始動時において、グロー放電からアーク放電にスムーズに移行し、いわゆる立ち消えが生じることがなくて確実に定常点灯することができる超高圧放電ランプを提供することにある。

本発明の超高圧放電ランプは、発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧放電ランプにおいて、
少なくとも一方の電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面に一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有してなり、当該筒部の内表面に溝が形成されていることを特徴とする。

本発明の超高圧放電ランプにおいては、前記筒部の溝が、当該筒部の軸方向に伸びるよう形成されていることが好ましい。
また、前記筒部の溝の幅が０．１〜４００μｍであることが好ましい。
また、前記軸部には、前記筒部の内表面に対向する部分の表面に溝が形成されていることが好ましく、この軸部の溝が、当該軸部の軸方向に伸びるよう形成されていることがより好ましい。

本発明の超高圧放電ランプによれば、電極における筒部の内表面に溝が形成されているため、ランプの始動時においては、この溝によって形成される突条部に電流が集中することにより、当該突条部が加熱されると共に、溝の側面間で生じるホロー効果によって、当該溝の側面が加熱される結果、突条部の温度が局所的に上昇して高温状態となるので、当該突条部にアークの起点が形成される。また、溝が軸方向に形成されることにより、筒部には、軸方向に沿って高温部分が形成されるため、筒部の後端側においてもアークの起点が形成される結果、アーク放電が筒部全体で生じやすくなる。従って、ランプの始動時において、グロー放電からアーク放電にスムーズに移行し、いわゆる立ち消えが生じることがなくて確実に定常点灯することができる。
また、軸部における筒部の内表面に対向する部分の表面に溝を形成することにより、筒部と同様に軸部も加熱されるため、筒部と軸部との温度差が小さくなり、これにより、筒部に生じた熱が軸部を介して放熱することが抑制されるので、筒部の高温状態が維持される結果、グロー放電からアーク放電に一層スムーズに移行させることができる。

本発明の超高圧放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。 図１に示す超高圧放電ランプにおける電極の側面図である。 図２に示す電極の側面断面図である。 図２に示す電極を線分Ｐ−Ｐで切断してその一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す超高圧放電ランプにおける始動時の状態を示す説明用断面図である。 従来の超高圧放電ランプの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の超高圧放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図であり、図２は、図１に示す超高圧放電ランプにおける電極の側面図、図３は、図２に示す電極の側面断面図、図４は、図２に示す電極を線分Ｐ−Ｐで切断してその一部を拡大して示す断面図である。
この超高圧放電ランプ１の発光管１０は、内部に放電空間Ｓを形成する外形が略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の封止部１２とを有する。この発光管１０における発光部１１内には、それぞれ基端部分が封止部１２に埋設されて保持された棒状の軸部２３を有する全体がタングステンよりなる一対の電極２０が互いに対向するよう配置されている。
発光管１０における封止部１２の各々の内部には、モリブデンよりなる金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設され、金属箔１３の各々の一端には、一対の電極２０における軸部２３の基端が溶接されて電気的に接続されており、一方、金属箔１３の各々の他端には、封止部１２の外端から外方に突出する外部リード１４が溶接されて電気的に接続されている。
この例における超高圧放電ランプ１は、一対の電極２０間に交流電圧を印加することによって点灯駆動される交流点灯方式によるものであり、電極２０の各々は、定常点灯時における熱的設計を容易にするため、互いに同一の構成のものとされている。

発光管１０は石英ガラスより構成され、この発光管１０の発光部１１内には、例えば、水銀、希ガスおよびハロゲンガスが封入されている。
発光部１１内に封入される水銀は、必要な可視光波長、例えば波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのものであり、点灯時に例えば１００気圧以上の高い水銀蒸気圧を確保するために、その封入量が例えば０．１０ｍｇ／ｍｍ³ 以上とされている。この水銀の封入量を増加することにより、点灯時に２００気圧以上、または３００気圧以上の高い水銀蒸気圧を得ることができ、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。
発光部１１内に封入される希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、静圧で例えば１０〜２６ｋＰａである。また、希ガスとしては、アルゴンガスを好適に用いることができる。
発光部１１内に封入されるハロゲンは、発光部１１内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極物質であるタングステンが発光部１１の内壁に付着することを抑制するためのものであり、水銀その他の金属との化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、例えば１×１０^-6〜１×１０^-2μｍｏｌ／ｍｍ³ である。また、ハロゲンとしては、沃素、臭素、塩素などを用いることができる。
また、発光部１１内には、更に他の放電媒体としてハロゲン化金属を封入することもできる。

電極２０においては、図２および図３に示すように、軸部２３が小径部分２３Ａの先端に大径部分２３Ｂが一体に形成されてなり、この軸部２３の大径部分２３Ｂの先端に頭部２１が一体に形成されている。この頭部２１は、先端に向かって小径となる略円錐台状の基台部分２１Ｂと、この基台部分２１Ｂの先端に一体に形成された、先端に向かって小径となる略円錐台状の突起部分２１Ａとにより構成されている。頭部２１の基台部分２１Ｂの後端は軸部２３の大径部分２３Ｂの先端の径より大きい径を有するものとされ、頭部２１の突起部分２１Ａの後端は基台部分２１Ｂの先端の径より小さい径を有するものとされている。
頭部２１の基台部分２１Ｂの後端には、当該基台部分２１Ｂの後端の径と実質的に同一の外径を有する円筒状の筒部２２が、軸部２３と離間した状態で、基台部分２１Ｂの後端から続いて一体に軸部２３の先端側の部分を包囲するよう形成されている。
この筒部２２の内表面には、図４に示すように、それぞれ筒部２２の軸方向（図４において紙面に垂直な方向）に沿って当該筒部２２の先端から後端まで伸びる、互いに対向する側面２４Ａ，２４Ｂを有する複数の溝２４が、当該筒部２２の周方向に等間隔で離間して並んだ状態で形成され、当該筒部２２の内表面に溝２４が形成されることによって隣接する溝２４の間に突条部２５が形成されている。
また、軸部２３における筒部２２に対向する部分の表面には、それぞれ軸部２３の軸方向（図４において紙面に垂直な方向）に沿って伸びる、互いに対向する側面２６Ａ，２６Ｂを有する複数の溝２６が、当該軸部２３の周方向に等間隔で離間して並んだ状態で形成されている。

電極２０を形成するタングステンとしては、その純度が４Ｎ以上のものを用いることが好ましい。電極物質として純度が４Ｎ以上のタングステンを用いることにより、電極２０における頭部２１や軸部２３から放電空間Ｓ内に放出される不純物の量を低減することができる。
また、電極２０は、例えば一本のタングステンよりなる棒材からレーザ加工、放電加工などによって切削する方法、電極の各部を別個に形成した後に、これらを溶接する方法によって形成することができる。

頭部２１の体積は、１〜１０ｍｍ³ であることが好ましい。頭部２１の体積が過小である場合には、熱容量が小さいため、アークによる熱的負荷によって電極物質の溶融または蒸発が生じやすくなる。一方、頭部２１の体積が過大である場合には、頭部２１によって遮られる光の量が大きいため、光を高い効率で外部に放射することか困難となることがある。
また、頭部２１の後端の径（図示の例では基台部分２１Ｂの後端の径）は、例えば１．０〜３．０ｍｍである。

筒部２２の全長は、０．３〜５ｍｍであることが好ましい。筒部２２の全長が過小である場合には、放電が軸部２３に達することにより、当該軸部２３が高い温度に加熱されることがあり、また、筒部２２に生じた熱が頭部２１を介して軸部２３に伝達されやすくなる。一方、筒部２２の全長が過大である場合には、発光管１０の内壁との距離が短いため、筒部２２の後端部分において放電が生じたときには、発光管１０に黒化などが生じることがある。

軸部２３の径は、ランプの定格消費電電力や、電極２１を形成する電極物質と封止部１２を形成する石英ガラスとの熱膨張差などを勘案して設定されるが、軸部２３の先端の径（図示の例では大径部分２３Ｂの先端の径）は、頭部２１の後端の径の２０〜７０％であることが好ましい。軸部２３の先端の径がこの範囲にあれば、頭部２１から軸部２３への熱伝達が小さく、軸部２３の温度上昇を抑制することができる。
また、図示の例では、軸部２３の先端側が大径部分２３Ｂとされているが、このような構成によれば、一本の棒材からレーザ加工、放電加工などによって切削する方法によって電極２０を製造する場合において、当該棒材から切り出されて除去される部分が少ないため、電極２０の製造が容易となる、という利点がある。

電極２０における筒部２２と軸部２３との離間距離ｋは、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。この離間距離ｋが１０μｍ以上であれば、超高圧放電ランプ１の始動時に筒部２２が加熱されて高温状態となった場合でも、その熱が軸部２３に直接伝達されにくいため、軸部２３の温度上昇を抑制することができる。

筒部２２に形成された溝２４の各々は、その幅が０．１〜４００μｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜１００μｍである。溝２４の幅が過小である場合には、グロー放電を起こすためのイオンが衝突する領域が狭くなるため、イオンが溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂにほとんど衝突せず、ホロー効果が生じにくくなる。また、作製上困難である理由から、０．１μｍ以上が適当である。一方、溝２４の幅が過大である場合には、当該溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂ間において、グロー放電時に空間中のイオン密度が小さくなるため、単位面積あたりの溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂに衝突するイオン数の割合が減少し、ホロー効果が生じにくく、当該溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂを高い温度に加熱することが困難となる。
また、筒部２２に形成された溝２４の各々の深さは、１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１００μｍである。溝２４の深さが過小である場合には、溝２４の幅が過小である場合と同様の理由でホロー効果が生じにくくなる。一方、溝２４の深さが過大である場合では、溝２４の幅が過大である場合と同様の理由でホロー効果が生じにくくなる。
また、筒部２２に形成された突条部２５の各々は、その幅が、０．１〜４００μｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜１００μｍである。突条部２５の幅が過小である場合には、製作上困難である。一方、突条部２５の幅が過大である場合には、突条部２５の表面の熱が金属内部へ流出し、突条部２５表面の温度が下がるため、グロー放電からアーク放電に移行しにくくなる。
また、筒部２２に形成された溝２４の数は、筒部２２の寸法、溝２４の幅、突条部２５の幅などに応じて設定される。

軸部２３に形成された溝２６の各々は、その幅が０．１〜４００μｍであることが好ましい。溝２６の幅が過小である場合には、溝２４の幅が過小である場合と同様の理由により、ホロー効果が生じにくくなり、また、作製上困難であるため、０．１μｍ以上が適当である。一方、溝２６の幅が過大である場合には、溝２４の幅が過大である場合と同様に、当該溝２６の側面２６Ａ，２６Ｂ間においてホロー効果が生じにくく、当該溝２６の側面２６Ａ，２６Ｂを高い温度に加熱することが困難となる。
また、軸部２３に形成された溝２６の各々の深さは、例えば０．１〜１００μｍである。
また、軸部２３に形成された溝２６の数は、軸部２３の寸法、溝２６の幅などに応じて設定される。

上記の超高圧放電ランプ１においては、例えば始動時に直流電流を供給し、その後、交流電流を供給する給電装置によって、以下のようにして点灯駆動される。
給電装置から電力が供給されると、電極２０間において絶縁破壊が生じ、陰極動作する電極２０の表面から水銀が蒸発して放電が開始され、例えば数十Ｖの水銀アークが形成され、この水銀アーク放電により、電極２０に付着した水銀が当該電極２０から熱を受けて蒸発が促される。ここで、水銀アーク放電においては、電極２０は熱電子が放出されるのに必要な温度に加熱されないため、電極２０の表面に付着した水銀の蒸発が完了すると、電極２０間に例えば数百Ｖのグロー放電が開始される。

グロー放電は、放電空間Ｓ内の希ガス、水銀および電極物質であるタングステンのイオンが、例えば数百Ｖの電圧によって加速されて陰極動作する電極に衝突してエネルギーを付与することによって行なわれ、図５（１）に示すように、グロー放電Ｇは、電極２０における頭部２１および筒部２２の表面全体を覆うよう形成される。グロー放電期間中においては、筒部２２の熱容量が小さいため、当該筒部２２が高温状態となるが、当該筒部２２は、その内周面が軸部２３から離間した状態であって頭部２１にのみ接続されているため、筒部２２に生じた熱は頭部２１に伝達され、これにより、頭部２１も高温状態となり、更に、その熱は軸部２３に伝達される。

電極２０の温度が熱電子を放出することが可能な温度に達すると、グロー放電から数十Ｖのランプ電圧を有するアーク放電に移行する。このアーク放電は、電極２０において熱電子の放出が可能な温度に達した箇所から局所的に開始する。而して、上記の超高圧放電ランプ１においては、電極２０における筒部２２の内表面に、複数の溝２４が形成されており、この溝２４によって形成された突条部２５には電流が集中するため、当該突条部２５が加熱されると共に、溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂ間においてホロー効果が生ずることによって当該溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂが加熱され、これにより、突条部２５が局所的に高温状態となる。ここで、ホロー効果とは、互いに対向する面の間において、一方の面から放出された電子が、他方の面に衝突して当該一方の面に向かって反射することにより、電子放出率を向上させる効果をいう。その結果、図５（２）において実線で示すように、アーク放電Ａは、初期においては筒部２２の突条部２５が位置する箇所から形成され、その後、対向する電極側との距離が小さくなるよう移行し、最終的には、図５（２）において破線で示すように、電極２０の先端の突起部分２１Ａから形成される。

このような超高圧放電ランプ１によれば、電極２０における筒部２２の内表面に溝２４が形成されているため、ランプの始動時においては、この溝２４によって形成される突条部２５に電流が集中することにより、当該突条部２５が加熱されると共に、溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂ間で生じるホロー効果によって、当該溝２４の側面２４Ａ，２４Ｂが加熱される結果、突条部２５の温度が局所的に上昇して高温状態となるので、当該突条部２５にアークの起点が形成される。また、溝２４が軸方向に形成されることにより、筒部２２には、軸方向に沿って高温部分が形成されるため、筒部２２の後端側においてもアークの起点が形成される結果、アーク放電が筒部全体で生じやすくなる。従って、ランプの始動時において、グロー放電からアーク放電にスムーズに移行し、いわゆる立ち消えが生じることがなくて確実に定常点灯することができる。
また、軸部２３における筒部２２の内表面に対向する部分の表面に溝２６が形成されているため、筒部２２と同様に軸部２３も加熱されるため、筒部２２と軸部２３との温度差が小さくなり、これにより、筒部２２に生じた熱が軸部２３を介して放熱することが抑制されるので、筒部２２の高温状態が維持される結果、グロー放電からアーク放電に一層スムーズに移行させることができる。
また、超高圧放電ランプ１の使用寿命の末期においては、筒部２２に形成された溝２４の周辺部分が、過熱により溶融して変形した状態となることがあるが、このような状態においては、軸部２３における筒部２２の内表面に対向する部分の表面に溝２６が形成されていることにより、ランプの始動確率を向上させることができる。

上記の超高圧放電ランプ１について具体的な仕様を示すと、発光管１０においては、発光部１１の最大外径が１２ｍｍ、発光部１１の内容積が１２０ｍｍ³ であり、電極２０においては、頭部２１の後端（図示の例では基台部分２１Ｂの後端）の径ａが２ｍｍ、筒部２２の肉厚ｂが０．２ｍｍ、筒部２２の内径ｃが１．６ｍｍ、軸部２３の小径部分２３Ａの径ｅが０．５ｍｍ、軸部２３の大径部分２３Ｂの径ｄが１．２ｍｍ、電極２０の全長ｆが１０ｍｍであり、筒部２２と軸部２３との離間距離ｋが０．２ｍｍである。また、電極間距離が１．２ｍｍ、定格電圧が８５Ｖ、定格電力が３００Ｗである。

このような超高圧放電ランプ１においては、発光管１０における発光部１１内に例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ³ 以上の水銀が封入されることにより、点灯中に発光部１１内の水銀蒸気圧が例えば１５０気圧以上となり、このような超高圧放電ランプ１は、例えばプロジェクタ装置の光源として好適である。また、プロジェクタ装置においては、装置全体の小型化が図られる一方、高い光量が要求されることから、発光管１０における発光部１１内の熱的条件は極めて厳しいものであり、例えばランプの管壁負荷値は０．８〜３．０Ｗ／ｍｍ² 、より具体的な一例を挙げると２．１Ｗ／ｍｍ² である。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することにより、プロジェクタ装置の光源として用いられる場合に演色性の良好な放射光を得ることができる。
また、上記の超高圧放電ランプ１においては、発光管１０における発光部１１内に例えば０．１０ｍｇ／ｍｍ³ 以上の水銀が封入されることにより、点灯中に発光部１１内の水銀蒸気圧が例えば１００気圧以上となる。このような超高圧放電ランプ１は、半導体素子製造用または液晶表示素子製造用の露光装置における光源として、極めて有用である。

本発明の超高圧放電ランプにおいては、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば筒部の内表面に形成された溝は、筒部の軸方向に対して平行に形成されている必要はなく、筒部の軸方向に対して斜め方向に伸びるよう形成されていてもよく、らせん状に形成されていてもよい。
また、本発明の超高圧放電ランプは、一対の電極間に直流電圧を印加することによって点灯駆動される直流点灯方式によるものであってもよい。
このような直流点灯方式による超高圧放電ランプにおいては、陽極として動作する電極としては、図２〜４に示す電極以外の適宜のものを用いることができる。

〈実験例〉
図１〜図４に示す構成に従い、下記の仕様を有する交流点灯型のランプ（Ｌ１）〜ランプ（Ｌ１５）を作製した。また、以下の仕様において、電極の筒部に形成された溝および突条部の寸法並びに軸部に形成された溝の寸法を除き、全てのランプに共通の仕様である。
・発光管（１０）は、石英ガラス製で、発光部の内容積が１２０ｍｍ³ である。
・電極間距離は１．２ｍｍである。
・発光管（１０）内には、水銀、希ガスおよびハロゲンとして臭素が封入され、水銀封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ³ 、ハロゲン封入量は５×１０^-4μｍｏｌ／ｍｍ³ である。
・電極（２０）は、純度が９９．９９％のタングステン製で、頭部（２１）の後端の径ａが２ｍｍ、頭部（２１）の体積が０．９ｍｍ³ 、筒部（２２）の肉厚ｂが０．２ｍｍ、筒部（２２）と軸部（２３）との離間距離ｋが０．２ｍｍ、筒部（２２）の内径ｃが１．６ｍｍ（内周の長さが５．０２４ｍｍ）、軸部（２３）の小径部分（２３Ａ）の径ｅが０．５ｍｍ、軸部（２３）の大径部分（２３Ｂ）の径ｄが１．２ｍｍ（外周の長さが３．７６８ｍｍ）、電極（２０）の全長ｆが１０ｍｍであり、筒部（２２）の内表面には、下記表１に示す寸法および数の溝（２４）が筒部（２２）の軸方向に沿って伸びるよう形成され、軸部（２３）における筒部（２２）の内表面に対向する部分の表面には、下記表１に示す寸法および数の溝（２６）が軸部（２３）の軸方向に沿って伸びるよう形成されている。
・定格電圧が８５Ｖ、定格電力が３００Ｗである。

各ランプについて、以下のようにして始動性試験を行った。
各ランプを５分間点灯させた後、当該ランプを冷却ファンによって冷却しながら５分間消灯させた。この操作を１００回繰り返し、１００回の点灯操作中、一度も立ち消えすることなく１００回とも定常点灯に至ったものを◎、グロー放電からアーク放電に移行する際に瞬間的な立ち消えが１回以上発生したが、１００回とも定常点灯に至ったものを○、１回以上立ち消えが発生して定常点灯に至らなかったものを×として評価した。
結果を下記表１に示す。

表１の結果から、筒部の内表面に形成された溝の幅が４００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下であるランプによれば、グロー放電からアーク放電にスムーズに移行し、確実に定常点灯されることが確認された。
これに対して、筒部の内表面に形成された溝の幅が５００μｍのランプにおいては、グロー放電からアーク放電に移行せず、立ち消えが生じて定常点灯することができないことがあった。

１ 超高圧放電ランプ
１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 金属箔
１４ 外部リード
２０ 電極
２１ 頭部
２１Ａ 突起部分
２１Ｂ 基台部分
２２ 筒部
２３ 軸部
２３Ａ 小径部分
２３Ｂ 大径部分
２４ 溝
２４Ａ，２４Ｂ 側面
２５ 突条部
２６ 溝
２６Ａ，２６Ｂ 側面
８０ 超高圧放電ランプ
９０ 電極
９１ 軸部
９２ 頭部
９２Ａ 突起部
９３ 胴部
９４ コイル部
１００ 発光管
１０１ 発光部
１０２ 封止部
Ｓ 放電空間

Claims (5)

1. 発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧放電ランプにおいて、
   少なくとも一方の電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面に一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有してなり、当該筒部の内表面に溝が形成されていることを特徴とする超高圧放電ランプ。
2. 前記筒部の溝が、当該筒部の軸方向に伸びるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超高圧放電ランプ。
3. 前記筒部の溝の幅が０．１〜４００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の超高圧放電ランプ。
4. 前記軸部には、前記筒部の内表面に対向する部分の表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超高圧放電ランプ。
5. 前記軸部の溝が、当該軸部の軸方向に伸びるよう形成されていることを特徴とする請求項４に記載の超高圧放電ランプ。

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