JP2011070786A - 超高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた点灯始動性が安定して得られると共に、長い使用寿命が得られる超高圧放電ランプを提供すること。
【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および当該軸部の先端に連続する大径部を有する一対の電極が対向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における大径部には、その外周面に開口を有する円形または楕円形の傾斜穴が形成されており、当該傾斜穴は、当該傾斜穴の中心軸を含む電極の中心軸に沿った断面において、開口周縁部の先端側エッジ部分の角度が鈍角であり、開口周縁部の後端側エッジ部分の角度が鋭角となる状態で、形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばショートアーク型の超高圧放電ランプに関し、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）などのプロジェクタ装置のバックライトや、半導体素子や液晶表示基板の製造用の露光装置などに使用され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）などのプロジェクタ装置のバックライトや、半導体素子や液晶表示基板の製造用の露光装置などにおける光源として、例えば、石英ガラスからなる発光管の内部に、一対の電極が例えば２ｍｍ以下の間隔で対向配置されると共に水銀とハロゲンとが封入されてなる超高圧放電ランプが好適に用いられており、このような超高圧放電ランプとしては、これまでに種々の構成のものが提案されている（例えば特許文献１、２、３、４参照）。超高圧放電ランプにおいて、ハロゲンを封入する主目的は、発光管の黒化防止であるが、これにより、いわゆるハロゲンサイクルも生じる。

しかしながら、上記構成の超高圧放電ランプは、電極間距離が極めて短く、ランプ始動時において大電流を投入する必要がある構成とされていることから、ランプ始動時における熱による電極変形や、電極構成物質の蒸発による発光管の黒化が発生しやすい、という問題がある。
このような問題に鑑み、電極構造を改良して点灯始動性を改善することによりランプ寿命を改善する試みがなされており、特許文献１〜３には、例えば、始動時においてグロー放電からアーク放電への移行を容易にするために、電極先端の近傍にコイルが放電空間に露出して設けられた構成とすることが提案されている。

図６は、従来における交流点灯タイプの超高圧放電ランプの一例における基本構成の概略を、ランプの中心軸に沿った断面で示す拡大断面図である。
この超高圧放電ランプ８０における発光管８１は、例えば石英ガラスからなり、放電空間Ｓを形成する発光部８２とその両端に連続するロッド状の封止部８３を備えている。
発光部８２の内部には、各々タングステンからなる略円柱状の一対の電極９０が対向配置され、当該電極９０における軸部９１の基端部分が封止部８３によって支持された状態で封止部８３の内部に気密に埋設された不図示の導電性金属箔の一端部に溶接されて接続されている。そして、先端部分が導電性金属箔の他端部に溶接されて接続されたロッド状の外部リード（図示せず）が封止部８３の外端より軸方向外方に突出して伸びるよう導出されている。

各々の電極９０は、先端に向かうに従って小径となる形状を有する頭部９２と、この頭部９２の後端に連続して軸方向後方に伸びる円柱状の胴部９３とを備えており、頭部９２の先端には、突起部９２Ａが形成されている。
胴部９３の外周面には、超高圧放電ランプの始動補助のため（ランプ始動時においてグロー放電からアーク放電への移行を容易にするため）のコイル部９４が胴部９３と一体に設けられている。このコイル部９４は、例えば、タングステン製の線材を胴部９３にコイル状に巻きつけてから溶融することにより形成されたものであって、ランプ始動時におけるグロー放電期間中において、電極９０の先端部を加熱することにより温度上昇を促し、これにより、アーク放電への移行を容易にする機能を有する。

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

しかしながら、上記構成の超高圧放電ランプ８０に電圧を印加して点灯する場合、グロー放電時に高温状態となってアーク放電に移行する起点となるコイル部９４が特に加熱されて過熱状態となることがあり、その結果、コイル部９４を構成するタングステンに粒成長（結晶化）が生じて粒界破断し、コイル部９４が脱落することがある。

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであって、優れた点灯始動性を安定して得ることができると共に、長い使用寿命を有する超高圧放電ランプを提供することを目的とする。

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および当該軸部の先端に連続する大径部を有する一対の電極が対向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における大径部には、その外周面に開口を有する円形または楕円形の傾斜穴が形成されており、
当該傾斜穴は、当該傾斜穴の中心軸を含む電極の中心軸に沿った断面において、開口周縁部の先端側エッジ部分の角度が鈍角であり、開口周縁部の後端側エッジ部分の角度が鋭角となる状態で、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、前記傾斜穴は、軸方向後方に向かって斜めに伸びるよう形成されており、当該傾斜穴の中心軸の、前記大径部の外周面の垂線に対する傾き角度が１０〜６０°の範囲内である構成とされていることが好ましい。

また、本発明の超高圧放電ランプにおいては、前記傾斜穴の深さが当該傾斜穴の直径の１．４倍以上の大きさである構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明の超高圧放電ランプは、電極の先端から傾斜穴の開口中心位置までの距離をｌ（ｍｍ）、傾斜穴の直径をφ（ｍｍ）、傾斜穴の中心軸の、電極における大径部の外周面の垂線に対する垂線に対する傾き角度をθ（°）、傾斜穴の直径φの、電極の先端から傾斜穴の開口中心位置までの距離ｌに対する比φ／ｌをｘとしたとき、
式（１） ｘ＜１
式（２） ４０ｘ^1/3 ＜θ＜６０ｘ^1/3
を共に満たす構成とされていることが好ましい。

本発明の超高圧放電ランプによれば、電極の大径部における傾斜穴が、その中心軸を含む電極の中心軸に沿った断面において、傾斜穴の開口周縁部における先端側エッジ部分の角度が鈍角であり、傾斜穴の開口周縁部における後端側エッジ部分の角度が鋭角となる状態で、形成されていることにより、エッジ部分の、傾斜穴の開口縁の周方向における電界強度分布において、電界強度が最も高くなる箇所と電界強度が最も低くなる箇所との差を可及的に小さくすることができるので、エッジ部分の一箇所のみが過剰に加熱されることを防止することできる結果、点灯を繰り返した場合においても、傾斜穴の開口周縁部におけるエッジ部分の形状を維持することができ、従って、グロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができて、点灯を繰り返すと立消えが起こりやすくなるという不具合が生ずることなく、優れた点灯始動性を安定して得ることができると共に、特定箇所に対する電流集中に起因する電極損耗による発光管の黒化を確実に防止することができて長い使用寿命を得ることができる。

本発明の超高圧放電ランプの一例における構成の概略を、ランプの中心軸に沿った断面で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一部を拡大して示す、（ａ）側面方向から見た図、（ｂ）電極の中心軸に沿った断面図である。 超高圧放電ランプの発光部と封止部の境界部分の近傍を拡大して示す拡大断面図であって、（ａ）グロー放電領域を示す図、（ｂ）熱アーク領域を示す図である。 電極の中心軸に対して垂直方向（径方向）に穴が形成された電極の構成を、電極の中心軸に沿った断面で示す説明用断面図である。 実験例における電極の耐久性試験の結果を示すグラフである。 従来における交流点灯タイプの超高圧放電ランプの一例における基本構成の概略を、ランプの中心軸に沿った断面で示す拡大断面図である。

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の概略を、ランプの中心軸に沿った断面で示す説明用断面図、図２は、図１に示す超高圧放電ランプの電極の一部を拡大して示す、（ａ）側面方向から見た図、（ｂ）電極の中心軸に沿った断面図である。
この超高圧放電ランプ（以下、簡単に「放電ランプ」という。）１０は、放電空間Ｓを形成する略球形状の発光部１２と、その両端部に連設されて軸方向外方に伸びるロッド状の封止部１３Ａ，１３Ｂとを有する、例えば石英ガラスよりなる発光管１１を備えており、発光部１２内に一対の電極２０，３０が対向して配置されている。

この実施形態にかかる放電ランプ１０は、例えば定常点灯時において交流点灯されるものであり、電極２０，３０の構成は、定常点灯時における熱的設計を容易にする目的で、すべて同一の構成とされている。
電極２０，３０の構成について具体的に説明すると、電極２０（３０）は、例えばタングステンにより構成されており、基端部２１Ａ（３１Ａ）が封止部１３Ａ（１３Ｂ）に埋設されて保持されたランプ中心軸Ｃ_L に沿って伸びる棒状の軸部２１（３１）と、軸方向先端側に向かうに従って大径となるテーパ部２２（３２）を介して軸部２１（３１）の先端に連続する軸部２１（３１）より直径の大きい円柱状の大径部２３（３３）と、この大径部２３（３３）の先端に連続する先端に向かうに従って小径となる頭部２４（３４）とを有する。
そして、頭部２４（３４）の先端には、先端側に向かうに従って小径となる円錐台形状の突起部２４Ａ（３４Ａ）が形成されている。

各々の封止部１３Ａ，１３Ｂの内部には、それぞれ、例えばモリブデンよりなる導電用金属箔１５Ａ，１５Ｂが、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されており、一対の電極２０，３０における軸部２１，３１の基端部２１Ａ，３１Ａが導電用金属箔１５Ａ，１５Ｂの一端側部分に溶接されて電気的に接続され、更に、この導電用金属箔１５Ａ，１５Ｂの他端側部分に、基端側部分が封止部１３Ａ，１３Ｂの外端より軸方向外方に突出して伸びるロッド状の外部リード１８Ａ，１８Ｂの先端部が溶接されて電気的に接続されている。

発光部１２の内部には、例えば、放電媒体としての水銀と、希ガスと、ハロゲンが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、点灯時における水銀蒸気圧が１００気圧以上となるように０．１０ｍｇ／ｍｍ³ 以上封入されている。水銀の封入量は、温度条件によっても異なるが、所望の水銀蒸気圧に応じて適宜変更することができ、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、あるいは３００気圧以上という極めて高い放電ランプを得ることができ、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。
希ガスは、点灯始動性を改善するためのもので、例えば、アルゴンガスが静圧で約１０〜２６ｋＰａ封入されている。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀およびその他の金属との化合物の形態または単体で封入され、その封入量は、例えば１０^-6〜１０^-2μｍｏｌ／ｍｍ³ の範囲内で設定される。その機能は、ハロゲンサイクルを利用した長寿命化も存在するが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものにおいては、発光管１１の黒化防止を主な目的としている。

而して、上記放電ランプ１０においては、少なくとも一方の電極、例えばランプ始動初期時に直流電流を流して点灯させた場合において陰極側動作する電極の大径部に、その外周面に開口を有する傾斜穴が形成されている。
この実施例においては、例えば４つの傾斜穴４０が大径部２３（３３）の周方向における等間隔毎に離間した位置、すなわち、傾斜穴４０の中心軸Ｃ_H を含む電極の中心軸Ｃ_E に沿った断面において、互いに向かい合う２つの傾斜穴４０が電極の中心軸Ｃ_E に対して対向する位置に、互いに貫通することなしに、軸方向後方側に向かって斜めに直線状に伸びるよう形成されており、従って、各々の傾斜穴４０の開口周縁部における、先端側エッジ部分４１Ａの角度（傾斜穴４０の先端側に位置される内面が大径部２３の外周面に対してなす角）α１が鈍角で、後端側エッジ部分４１Ｂの角度（傾斜穴４０の後端側に位置される内面が大径部２３の外周面に対してなす角）α２が鋭角となる状態とされている。
各々の傾斜穴４０は、その中心軸Ｃ_H に垂直な断面における断面形状が円形または楕円形とされており、深さ方向において均一な直径を有する。ここに、傾斜穴４０の断面形状が例えば四角形状などの角を有するものである場合には、傾斜穴の開口周縁部におけるエッジ部分の角部において電界が集中することとなり、点灯動作を何度も繰り返し行うと、当該エッジ部分の形状が滑らかになってしまい、立消えを起こりやすくなってしまう。
このような傾斜穴４０は、例えばレーザ加工により形成することができる。

電極２０における各々の傾斜穴４０は、電極２０の先端（突起部２４Ａの先端）から傾斜穴４０の開口中心位置までの距離をｌ（ｍｍ）、傾斜穴４０の直径をφ（ｍｍ）、傾斜穴の中心軸Ｃ_H の、電極２０における大径部２３の外周面の垂線（傾斜穴４０の開口中心位置における電極の中心軸Ｃ_E に対する垂線）Ｐ_L に対する傾き角度（以下、単に「傾斜穴４０の傾き角度」という。）をθ（°）、傾斜穴４０の直径φの、電極２０の先端から傾斜穴４０の開口中心位置までの距離ｌに対する比φ／ｌをｘとしたとき、
式（１） ｘ＜１
式（２） ４０ｘ^1/3 ＜θ＜６０ｘ^1/3
の関係を満足する状態とされる。
ここに、傾斜穴４０の直径φ（ｍｍ）は、例えば傾斜穴４０が楕円形である場合には短径をいうものとする。

傾斜穴４０が上記式（１）および式（２）を共に満足する状態で形成されていることにより、エッジ部分４１の一箇所のみが過剰に加熱されることを確実に防止することできて、点灯を繰り返した場合においても、傾斜穴の開口周縁部におけるエッジ部分の形状を維持することができ、優れた点灯始動性を安定して得ることができる。

ｘ（＝φ／ｌ）の値が１以上となる傾斜穴４０の場合には、テーパ部２２に十分な角度が取れず、始動後にアークの位置が安定しないという問題が起こりやすくなる。
傾斜穴４０の直径φが過小である場合には、始動時に傾斜穴４０のエッジ部分で電流密度が高くなりすぎるために電極構成材料であるタングステンが多量に蒸発してしまい黒化が生ずる、という問題が生ずることがあり、逆に、傾斜穴４０の直径φが過大である場合には、十分なホロー効果を得るのが難しくなり始動性が悪化する、という問題が生ずることがある。
また、突起部２４Ａの先端から傾斜穴４０の開口中心位置までの距離ｌが過小であれば、点灯中に放電を電極先端の突起部２４Ａに安定させることが困難となってフリッカーを起こす、という問題が生ずることがあり、逆に、突起部２４Ａの先端から傾斜穴４０の開口中心位置までの距離ｌが過大である場合には、電極２０と発光管１１の接触部付近の発光管内面に黒化が発生する、という問題が生ずることがある。
従って、上記式（１）を満足する状態において、傾斜穴４０の直径φは、例えば０．１〜０．５ｍｍの範囲内で設定されることが好ましく、突起部２４Ａの先端から傾斜穴４０の開口中心位置までの距離ｌは、例えば０．５〜２．５ｍｍの範囲内で設定されることが好ましい。

また、傾斜穴４０の傾き角度θが上記式（２）の下限値より小さい場合には、傾斜穴４０のエッジ部分のうち電極先端側（先端側エッジ部分４１Ａ）が損耗するという問題が生ずることがあり、一方、傾斜穴４０の傾き角度θが上記式（２）の上限値より大きい場合には、傾斜穴４０のエッジ部分のうち電極後端側（後端側エッジ部分４１Ｂ）が損耗するという問題が生ずることがある。
傾斜穴４０の傾き角度θは、実際上、例えば１０°〜６０°の範囲内となるよう設定されていることが好ましい。

また、傾斜穴４０の深さｄは、傾斜穴４０の直径φの１．４倍以上の大きさであることが好ましく、より好ましくは傾斜穴４０の直径φの１．４倍以上であって、貫通しない範囲内の大きさであり、傾斜穴４０の深さｄが傾斜穴４０の直径φの例えば３倍以上であることによりホロー効果を確実に得ることができる。
傾斜穴４０の深さｄが傾斜穴４０の直径φに対して過大である場合には、傾斜穴４０が電極２０を貫通し、傾斜穴４０の反対側では傾斜穴４０の傾きが逆になるという問題が生ずることがあり、過小である場合には、十分なホロー効果を得ることができず、始動性が悪くなるという問題が生ずることがある。
従って、傾斜穴４０の深さｄは、例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

上記放電ランプ１０についての具体的な一構成例を示すと、例えば、発光部１２の最大外径が１１．５ｍｍ、発光部１２の内容積９０ｍｍ³ 、電極間距離が１．２ｍｍ、電極２０の最大外径Ｄ_E が１．６ｍｍ、軸部２１，３１を除く電極２０，３０の全長が２．５ｍｍ、大径部２３，３３の軸方向長さが１．５ｍｍ、定格電圧が８５Ｖ、定格電力が３００Ｗである。
また、上記放電ランプ１０における管壁負荷は例えば０．８〜３．０Ｗ／ｍｍ² 、具体的一例では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、小型化と光出力の向上が強く要求されるプロジェクタ装置等のプレゼンテーション用機器に搭載された場合において演色性のよい放射光を提供することができる。

以下、上記放電ランプ１０を、直流領域を有する始動方式で始動させた場合における始動時の動作について図３を参照して説明する。
先ず、不図示の始動用電源より高周波高電圧を放電ランプ１０に印加すると、電極２０，３０間において絶縁破壊が生じる。その後、直流領域で陰極動作側である例えば一方の電極２０の表面から水銀が蒸発して放電が開始され、数十Ｖの水銀アークが形成される（水銀アーク領域）。
この水銀アーク放電により、一方の電極２０に付着した水銀が当該一方の電極２０から熱をうけて蒸発し、水銀が完全に蒸発して枯渇すると、数百Ｖのグロー放電Ｇｄが行われる（グロー放電領域）。なお、この水銀アーク領域では、一方の電極２０は熱電子放出に十分な温度まで加熱されない。

＜グロー放電領域＞
グロー放電Ｇｄは、放電空間Ｓ内の希ガス、水銀、および、電極材料であるタングステンのイオンが、概ね数百Ｖのグロー放電電圧の高い電圧で加速されて陽極動作側である他方の電極３０に衝突してエネルギーを付与することによって行われる。
グロー放電領域においては、アーク放電に比べて、電圧が高く、電流密度が低い状態であるが、放電断面積が増えることによって電流がまかなわれる。そのため、グロー放電Ｇｄの特徴としては、図３（ａ）に示すように、一方の電極（陰極側動作）２０の表面全体を覆うような放電形態をとる。
そして、ランプ電流がさらに増加していくと、ランプ電流は、ホロー効果によって空間電子密度が高い傾斜穴４０の部分、特に電界強度の高い傾斜穴４０のエッジ部分４１からの電流供給が多くなり、やがてエッジ部分４１に放電が集中する。エッジ部分４１は熱拡散され難いため、加熱され温度が上がりやすく、一方の電極２０が電子を放出することが可能な温度にまで加熱されると、数十Ｖのランプ電圧を有するアーク放電に移行する（熱アーク領域）。

＜熱アーク領域＞
上記放電ランプ１０においては、図３（ｂ）に示すように、アーク放電Ａｄは、電極２０のなかで高温となる大径部２３における傾斜穴４０の開口周縁部のエッジ部分４１で発生し（図３（ｂ）において実線で示す）、対向電極との距離が小さくなる方向（先端側）に移行して、最終的には、破線で示すように、電極先端の突起部２４Ａにおいて安定する。

以上のように、放電ランプ１０を始動するに際して、直流電流を印加して始動する場合には、陰極となる電極が固定され、固定された電極が優先的に暖められるので、交流始動のように交互にグロー放電を担う陰極として機能するいずれか一方の電極が暖められる場合より、グロー放電時間を短くすることができるが、本発明においては、このような始動方式に限らず、交流始動させてもよい。

而して、上記放電ランプ１０においては、上述のように、数百Ｖの高い電圧状態となるグロー放電Ｇｄにより陰極側動作する一方の電極２０が十分に加熱されると、当該一方の電極２０からの熱電子の放出が容易となり、他方の電極３０との間で数十ボルトの熱アーク放電Ａｄに移行するが、グロー放電領域において、電極２０，３０の周囲に強い電界が発生し、特に傾斜穴４０の開口周縁部におけるエッジ部分４１の電界強度が非常に高くなり、ＦＯＷＬＥＲ−ＮＯＲＤＨＥＩＭ（ＦＮ）則によると、電界強度の大きいエッジ部分４１から大きな電界放出電流が流れること、すなわち、エッジ部分４１に電流が集中することになる。ここに、ＦＮ則は、金属表面の電界強度のみにより電界放出電流の大きさが決まるというものである。
しかしながら、一方の電極２０における大径部２３に単に穴を形成する構成としただけでは、エッジ部分に電流が集中することにより熱的に不均等な部分が生じ、エッジ部分が過剰に加熱されて溶けてしまうという問題がある。例えば、図４に示すように、一方の電極２０における大径部２３に、大径部２３の外周面（電極の中心軸Ｃ_E ）に垂直な方向（径方向）に伸びる垂直穴４０Ａ（θ＝０°）が形成された構成のものであれば、当該垂直穴４０Ａの開口周縁部における先端側エッジ部分４１Ａの電界強度が比較的大きくなるので、電極形成直後においては、グロー放電からアーク放電へ移行しやすいものとなるものの、点灯動作を何度も繰り返し行うと、先端側エッジ部分４１Ａが電流集中により過熱されて溶けて、当該先端側エッジ部分４１Ａが滑らかになってしまい、その結果、エッジ部分４１全体にかかる電界強度が低くなり、グロー放電からアーク放電へ移行しにくくなり、立消えを起こしやすくなってしまう。
また、傾斜穴が、開口周縁部における先端側エッジ部分４１Ａの角度が鋭角であり、開口周縁部における後端側エッジ部分４１Ｂの角度が鈍角となる状態で、形成された構成である場合には、先端側エッジ部分への電界集中が助長されることとなり、上記問題が一層顕著に生ずるようになる。

然るに、傾斜穴４０が、その中心軸Ｃ_H を含む電極の中心軸Ｃ_E に沿った断面において、開口周縁部における先端側エッジ部分４１Ａの角度α１が鈍角であり、開口周縁部における後端側エッジ部分４１Ｂの角度α２が鋭角となるよう、形成された構成、換言すれば、軸方向後方に向かって斜めに直線状に伸びるよう形成された構成とされることにより、本発明の放電ランプ１０によれば、周囲の電位が比較的高い先端側エッジ部分４１Ａの電界強度が高くなりすぎないよう制限されると共に周囲の電位が比較的低くなる後端側エッジ部分４１Ｂの電界強度が高められ、エッジ部分４１における傾斜穴４０の開口縁の周方向における電界強度分布において、電界強度が最も高くなる先端側エッジ部分４１Ａと電界強度が最も低くなる後端側エッジ部分４１Ｂとの差を可及的に小さくすること（エッジ部分４１全体の電界強度を実質的に均等化すること）ができるので、エッジ部分４１の一箇所、例えば先端側エッジ部分４１Ａに電流が集中して過剰に加熱されることを防止することできる結果、点灯を繰り返した場合においても、傾斜穴４０の開口周縁部におけるエッジ部分４１の形状を維持することができ、従って、グロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができて、点灯を繰り返すと立消えが起こりやすくなるという不具合が生ずることなく、優れた点灯始動性を安定して得ることができると共に、局所的な電流集中による電極損耗に起因する発光管の黒化を確実に防止することができて所期の使用寿命を得ることができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
図１および図２に示す構成に従って、電極の大径部における傾斜穴を下記表１および表２に示す構成で形成した超高圧放電ランプを作製した。これらの超高圧放電ランプの各々の基本構成は、次に示す通りである。ここに、表１および表２において、ｌは電極先端から傾斜穴の開口中心位置までの距離（ｍｍ）、φは傾斜穴の直径（ｍｍ）、θは傾斜穴の傾き角度（ｄｅｇ）、ｄは傾斜穴の深さ（ｍｍ）である。

＜超高圧放電ランプの基本構成＞
発光管は、全長が６０ｍｍの石英ガラスからなり、発光部の最大内径が５ｍｍ、発光部の最大外径が１１．５ｍｍ、発光部１１の内容積が９０ｍｍ³ である。
電極を構成する大径部の最大外径が１．６ｍｍ、大径部の軸方向長さが１．５ｍｍ、電極の全長（先端から箔溶接部までの長さ）が７．７ｍｍであり、電極間距離が１．２ｍｍである。
電極の大径部には、各々断面形状が楕円形である４つの傾斜穴を、大径部の円周方向における等間隔毎に離間した位置において互いに貫通することのない状態で、レーザ加工により形成した。
発光部内には、０．１７ｍｇ／ｍｍ³ の水銀、１３ｋＰａのアルゴンガス、２．１５×１０^-4μｍｏｌ／ｍｍ³ の臭素を封入した。

上記超高圧放電ランプの各々について、５分間点灯後５分間消灯する点滅点灯動作を２０００回繰り返して行う点灯試験を行い、４つの傾斜穴の、電極の中心軸方向における開口径の長さの平均値の、初期値に対する変化量を測定し、初期値に対する傾斜穴の開口径の変化（増加）が１０％以下であるものを「○」、１０％より大きいものを「×」として、電極の耐久性についての評価を行った。結果を図５に示す。
以上の点灯試験において、ランプ始動に際しては、アーク放電に移行するまでの間は、最大で１．５Ａに制限された直流電流を供給し、アーク放電への移行後において、５秒間をかけて３．６Ａまで電流を上昇させる電流制御を行った。

以上の結果より、図５において実線で示す境界線θｍｉｎ（＝４０ｘ^1/3 ）、および、破線で示す境界線θｍａｘ（＝６０ｘ^1/3 ）により囲まれた領域内に位置される構成の超高圧放電ランプにおいては、点灯動作が繰り返し行われた場合であっても、傾斜穴の開口周縁部におけるエッジ部分の形状を維持することができることが確認され、エッジ部分の電界強度分布において、先端側エッジ部分と後端側エッジ部分との電界強度の差が可及的に小さくなる状態とすることができたものと考えられる。
これに対して、θの大きさが４０ｘ^1/3 より小さい構成（破線で示す境界線よりも下方側の領域に位置される構成）の超高圧放電ランプにおいては、対向電極側に位置される傾斜穴の開口周縁部における先端側エッジ部分が削られている（損耗する）ことが確認され、θの大きさが６０ｘ^1/3 より大きい構成（実線で示す境界線よりも上方側の領域に位置される構成）の超高圧放電ランプにおいては、逆に、軸部側に位置される傾斜穴の開口周縁部における後端側エッジ部分が削られている（損耗する）ことが確認された。この理由は、傾斜穴の開口周縁部におけるエッジ部分の特定箇所に電流集中が生じてタングステンの蒸発が多くなったためであると考えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、一の電極に形成される傾斜穴の数は特に制限されるものではなく、また、傾斜穴の構成は、上記式（１）および式（２）を共に満足する状態であれば、互い異なっていてもよい。
また、上記実施例においては、交流点灯型の超高圧放電ランプについて説明したが、本発明は直流点灯型のものにも適用することができ、この場合には、陰極にのみ傾斜穴を形成すればよい。

１０ 超高圧放電ランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３Ａ，１３Ｂ 封止部
１５Ａ，１５Ｂ 導電用金属箔
１８Ａ，１８Ｂ 外部リード
２０ 一方の電極
３０ 他方の電極
２１，３１ 軸部
２１Ａ，３１Ａ 基端部
２２，３２ テーパ部
２３，３３ 大径部
２４，３４ 頭部
２４Ａ，３４Ａ 突起部
４０ 傾斜穴
４０Ａ 垂直穴
４１ エッジ部分
４１Ａ 先端側エッジ部分
４１Ｂ 後端側エッジ部分
Ｓ 放電空間
Ｃ_L ランプ中心軸
Ｃ_H 傾斜穴の中心軸
Ｃ_E 電極の中心軸
Ｇｄ グロー放電
Ａｄ アーク放電
α１ 先端側エッジ部分の角度
α２ 後端側エッジ部分の角度
Ｐ_L 大径部の外周面の垂線
８０ 超高圧放電ランプ
８１ 発光管
８２ 発光部
８３ 封止部
９０ 電極
９１ 軸部
９２ 頭部
９２Ａ 突起部
９３ 胴部
９４ コイル部

Claims (4)

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および当該軸部の先端に連続する大径部を有する一対の電極が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における大径部には、その外周面に開口を有する円形または楕円形の傾斜穴が形成されており、
   当該傾斜穴は、当該傾斜穴の中心軸を含む電極の中心軸に沿った断面において、開口周縁部の先端側エッジ部分の角度が鈍角であり、開口周縁部の後端側エッジ部分の角度が鋭角となる状態で、形成されていることを特徴とする超高圧放電ランプ。
2. 前記傾斜穴は、軸方向後方に向かって斜めに伸びるよう形成されており、当該傾斜穴の中心軸の、前記大径部の外周面の垂線に対する傾き角度が１０〜６０°の範囲内であ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. 前記傾斜穴の深さが当該穴の直径の１．４倍以上の大きさ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. 電極の先端から傾斜穴の開口中心位置までの距離をｌ（ｍｍ）、傾斜穴の直径をφ（ｍｍ）、傾斜穴の中心軸の、電極における大径部の外周面の垂線に対する垂線に対する傾き角度をθ（°）、傾斜穴の直径φの、電極の先端から穴の開口中心位置までの距離ｌに対する比φ／ｌをｘとしたとき、
   式（１） ｘ＜１
   式（２） ４０ｘ^1/3 ＜θ＜６０ｘ^1/3
   を共に満たすことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の超高圧放電ランプ。

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