JP2011204492A - 超高圧水銀ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】封入量0.15mg/mm3以上の水銀が封入された発光部2と発光部2に連設された封止部3とを備える発光管と、頭部41と軸部43とを有し頭部41が発光部2において対向するように配置された一対の電極4と、封止部3に埋設されると共に、軸部43の端部に接続された金属箔6とを備え、定常点灯モードと、定格消費電力に対して20〜50%の範囲内の電力値でランプを駆動する低電力点灯モードとを切り替え可能に駆動される超高圧水銀ランプであって、超高圧水銀ランプ1は、低電力点灯モードにおける300〜350nmの紫外波長域の放射強度が、定常点灯モードにおける該紫外波長域の放射強度に比べて高いものであり、封止部3に紫外線反射膜が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
第1の手段は、封入量0.15mg/mm3以上の水銀が封入された発光部と該発光部に連設された封止部とを備える発光管と、それぞれが頭部と該頭部に連設された軸部とよりなり、それぞれの頭部が発光部の内部空間において対向するように配置された一対の電極と、それぞれが前記封止部に埋設されると共に、前記軸部の端部に接続された金属箔とを備え、定常点灯モードと、定格消費電力に対して20〜50%の範囲内の電力値でランプを駆動する低電力点灯モードとを切り替え可能に駆動される超高圧水銀ランプであって、前記超高圧水銀ランプは、前記低電力点灯モードにおける300〜350nmの紫外波長域の放射強度が、定常点灯モードにおける当該紫外波長域の放射強度に比べて高いものであり、前記封止部に紫外線反射膜が形成されていることを特徴とする超高圧水銀ランプである。
第2の手段は、第1の手段において、前記それぞれの電極の軸部がそれぞれの封止部内において微小空隙を介して配置されていることを特徴とする超高圧水銀ランプである。
第3の手段は、第1の手段又は第2の手段において、前記紫外線反射膜は、前記封止部の外表面において、少なくとも前記電極の軸部の全長に対応する領域に設けられていることを特徴とする超高圧水銀ランプである。
図1は、本実施形態に係る超高圧水銀ランプの構成を示す平面図、図2は、図1に示した超高圧水銀ランプの発光部と一方の封止部を拡大して示した正面断面図である。
図1に示すように、超高圧水銀ランプ100は、石英ガラスからなる発光管1を有しており、発光管1は、球状の発光部2と、その両端に連設された一対の封止部3、3とで構成されている。発光部2内には、定常点灯モードで点灯したときの水銀蒸気圧が150気圧以上となるように、水銀が0.15mg/mm3以上封入されていると共に、それぞれの先端が向き合うように一対の電極4、4が配置されている。更に、封止部3、3の周囲には、超高圧水銀ランプ100から放射される紫外光を反射する紫外線反射膜5、5が形成されている。
同図に示すように、封止部3を構成するガラスと電極4の軸部43との間に中空円筒状の微小空隙8が形成されるが、これは、軸部43を構成するタングステンの熱膨張率が封止部3のガラスの熱膨張よりも1桁以上も大きいため、ランプ点灯時に軸部43が熱膨張して封止部3のガラスを押圧することによって、封止部3にクラックが生じないようにするためである。微小空隙8は、一対の電極4、4間に形成されるプラズマから遠方に位置するため、放電空間の内部において最冷点となる。放電空間における水銀蒸気圧は、最冷点の温度に依存するので、微小空隙8の温度が低下するにつれて低いものとなる。そして、超高圧水銀ランプ100を低電力点灯モードで点灯したときは、微小空隙8が低温状態になるので、微小空隙8に水銀の液滴が凝集する。
同図において、Aは定常点灯モードより低電力が超高圧水銀ランプ100に供給される低電力点灯モード時の発光スペクトルであり、Bは定常点灯モード時の発光スペクトルである。同図に示すように、例えば、定常点灯モード時の供給電力の25%の低電力点灯モード時においては、定常点灯モード時には見られなかったピークが300nm付近の短波長域の紫外光が出現しており、低電力点灯モード時の300〜350nmの波長域における放射強度が、定常点灯モード時の当該波長域の放射強度よりも高いことが分かる。
ただし、紫外線反射膜5、5は、発光部2から放射される光を邪魔することのないように、発光部2において電極4、4の周囲のみに形成することが好ましい。
同図に示すように、この紫外線反射膜の製造装置は、真空チャンバ9と、超高圧水銀ランプ100を設置する基板10と、原料及びキャリアガスを給排気するための導入部11及び排出部12と、加熱用の熱源13とを有する。熱源は、例えば、ハロゲンヒータである。
紫外線反射膜5は以下の手順により作製される。まず、(1)超高圧水銀ランプ100の紫外線反射膜5を形成しない領域にマスキングする。つまり、紫外線反射膜5が必要な箇所のみが露出した状態にする。次に、(2)マスキングした超高圧水銀ランプ100を真空チャンバ9内の基板10上に配置し、真空チャンバ9を排気する。次に、(3)熱源13のハロゲンヒータを駆動し、真空チャンバ9内の温度を600〜800℃まで上昇させる。次に、(4)SiO2を含む原料ガスを真空チャンバ9内に約2分間供給する。次に、(5)Ta2O5を含む原料ガスを真空チャンバ9内に約2分間供給する。次に、(6)上記(4)及び(5)の手順を繰り返すことによって、積層された紫外線反射膜5が超高圧水銀ランプ100の所定の箇所に形成される。なお、上記(4)及び(5)の手順において、原料ガスの流速および供給時間を適宜変更することによって、紫外線反射域が200nm〜420nmの範囲に制御される。
同図に示すように、この点灯装置14は、直流電圧が供給される降圧チョッパ回路15と、降圧チョッパ回路15の出力側に接続され、直流電圧を交流電圧に変換して超高圧水銀ランプ100に供給するフルブリッジ型インバータ回路16(以下、「フルブリッジ回路」ともいう。)と、超高圧水銀ランプ100に直列接続されたコイルL1、コンデンサC1、及びスタータ回路17と、フルブリッジ回路16のスイッチング素子Q1〜Q4を駆動するドライバ18と、制御部19とから構成される。制御部19は、例えば、マイクロプロセッサ等の処理装置で構成される。
まず、コントローラ192に点灯指令が与えられると、超高圧水銀ランプ100への給電が開始されると共に、コントローラ192は、始動回路駆動信号を発生し、スタータ回路17をトリガして超高圧水銀ランプ100を点灯させる。次に、超高圧水銀ランプ100が点灯すると、コントローラ192は、分圧抵抗R1、R2により検出される電圧値Vと、抵抗Rxにより検出される電流値Iにより点灯電力を演算する。次に、コントローラ192は、点灯電力指令信号により指令された電力値と、上記演算された電力値に基き、降圧チョッパ回路15のスイッチング素子Qxを制御して、点灯電力を制御する。すなわち、降圧チョッパ回路15のスイッチング素子Qxは、ゲート信号Gxのデューティに応じて変化し、外部から点灯電力指令に応じて、電力アップならスイッチング素子Qxのデューティを上げ、電力ダウンならスイッチング素子Qxのデューティを下げて、入力された点灯電力指令に合致する電力値になるようにゲート信号Gxの制御を行う。
なお、実験条件は以下のとおりである。(1)紫外線反射膜の材質:SiO2とTa2O5、(2)定常点灯モード:定格電力の100%の電力を供給、(3)低電力点灯モード:定格電力の25%の電力を供給、(4)温度測定箇所:電極の軸部周囲の封止部、(5)冷却条件:定常点灯モード時の封止部温度が900℃になるように設定。
同図に示すように、紫外線反射膜を有する実施例の超高圧水銀ランプは、低電力点灯モード時において、紫外線反射膜を有しない比較例の超高圧水銀ランプよりも、電極の軸部周囲の封止部の温度が高くなることが確認された。
つまり、紫外線反射膜を有する実施例の超高圧水銀ランプは、低電力点灯モード時において、封止部を構成するガラスと電極の軸部との間の微小空隙への水銀の凝縮が防止されるため、超高圧水銀ランプの光量の立ち上がり速度が向上すると共に、発光管内壁の黒化を防止することができると考えられる。
1 発光管
2 発光部
3 封止部
31 内面
4 電極
41 頭部
42 コイル部
43 軸部
5 紫外線反射膜
6 金属箔
7 外部リード
8 微小空隙
9 真空チャンバ
10 基板
11 導入部
12 排出部
13 熱源(ハロゲンヒータ)
14 点灯装置
15 降圧チョッパ回路
16 フルブリッジ回路
17 スタータ回路
171 補助電極
18 ドライバ
19 制御部
191 駆動信号発生部
192 コントローラ
Claims (3)
- 封入量0.15mg/mm3以上の水銀が封入された発光部と該発光部に連設された封止部とを備える発光管と、それぞれが頭部と該頭部に連設された軸部とよりなり、それぞれの頭部が発光部の内部空間において対向するように配置された一対の電極と、それぞれが前記封止部に埋設されると共に、前記軸部の端部に接続された金属箔とを備え、定常点灯モードと、定格消費電力に対して20〜50%の範囲内の電力値でランプを駆動する低電力点灯モードとを切り替え可能に駆動される超高圧水銀ランプであって、
前記超高圧水銀ランプは、前記低電力点灯モードにおける300〜350nmの紫外波長域の放射強度が、定常点灯モードにおける当該紫外波長域の放射強度に比べて高いものであり、
前記封止部に紫外線反射膜が形成されていることを特徴とする超高圧水銀ランプ。 - 前記それぞれの電極の軸部がそれぞれの封止部内において微小空隙を介して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の超高圧水銀ランプ。
- 前記紫外線反射膜は、前記封止部の外表面において、少なくとも前記電極の軸部の全長に対応する領域に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超高圧水銀ランプ。
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