JP2018107059A - Short arc type discharge lamp - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize stable arc discharge in a short arc type discharge lamp.SOLUTION: In a short arc type discharge lamp having an electrode 30 (electrode 20) including a melting tip part 40 and a coil part 50, the coil part 50 is configured as a layered coil including an inner coil layer 52 and an outer coil layer 54. A cut surface 52S is formed along a periphery of an electrode core rod 32 such that an edge exists at an end part 52E of the inner coil layer 52.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、放電ランプに関し、特に、ショートアーク型放電ランプの電極構造に関する。   The present invention relates to a discharge lamp, and more particularly to an electrode structure of a short arc type discharge lamp.

プロジェクタ、露光装置などの光源として使用されるショートアーク型放電ランプでは、発光管内に一対の電極を非常に短い間隔（例えば数ミリ程度）で配置し、発光管両端には発光管と一体的に繋がる封止管がそれぞれ形成される。そして、発光管内に水銀とハロゲンと希ガスが封入される。電極対に電圧を印加することでアーク放電が生じ、発光管内の圧力が高圧（例えば１００気圧以上）になることで、アーク放電が電極対の電極先端の間に安定し、反射鏡などによってアーク放電より放射される光が所定方向へ導かれる。   In a short arc type discharge lamp used as a light source for a projector, an exposure apparatus, etc., a pair of electrodes are arranged in an arc tube at a very short interval (for example, about several millimeters), and both ends of the arc tube are integrated with the arc tube. Each of the connected sealing tubes is formed. Then, mercury, halogen and rare gas are sealed in the arc tube. When a voltage is applied to the electrode pair, an arc discharge is generated, and the pressure in the arc tube becomes high (for example, 100 atmospheres or more), so that the arc discharge is stabilized between the electrode tips of the electrode pair, and the arc is generated by a reflecting mirror or the like. Light emitted from the discharge is guided in a predetermined direction.

このようなショートアーク型放電ランプでは、いわゆるコイル溶融電極が一般的に用いられる。コイル溶融電極は、電極芯棒にコイルを巻き付け、電極先端部側をレーザ等で加熱溶融することにより形成される。溶融部分は椀状、半球状などに形成されて電極先端部として構成される一方、溶融されていないコイル部分が、先端部と一体的に繋がって形成される。   In such a short arc type discharge lamp, a so-called coil melting electrode is generally used. The coil melting electrode is formed by winding a coil around an electrode core rod and heating and melting the tip of the electrode with a laser or the like. The melted portion is formed in a bowl shape, a hemispherical shape, or the like and configured as an electrode tip portion, while a coil portion that is not melted is formed integrally connected to the tip portion.

放電ランプでは、アーク放電が不安定な状態となると、電極先端部以外でアーク放電が生じる場合がある。特に、点灯直後は電極の温度が低く、封入物の蒸発も少なく発光管内のガス圧も低いことから、アーク放電が不安定な状態となり、コイル部分への電界集中などの理由により電極後端部（コイル部分）を起点としてアーク放電が生じる。   In the discharge lamp, when the arc discharge becomes unstable, the arc discharge may occur at a portion other than the tip of the electrode. In particular, immediately after lighting, the temperature of the electrode is low, the evaporation of inclusions is small, and the gas pressure in the arc tube is low, so that arc discharge becomes unstable, and the rear end of the electrode is due to electric field concentration on the coil part. Arc discharge occurs starting from the (coil part).

電極後端側にアーク放電が生じると、アーク放電の起点が発光管に近いことによって発光管が変形し、失透が生じる。これを防ぐため、コイル部分の後端部の表面全体に対して丸みをもたせる電極形状が知られている（特許文献１参照）。これにより、点灯始動後の電極後端部を起点とするアーク放電を持続させないようにし、アーク放電の起点を電極先端部の突起部へ向けて移行させる。   When arc discharge occurs on the rear end side of the electrode, the arc discharge is deformed due to the arc discharge starting point being close to the arc tube, and devitrification occurs. In order to prevent this, an electrode shape is known in which the entire surface of the rear end portion of the coil portion is rounded (see Patent Document 1). As a result, the arc discharge starting from the rear end of the electrode after the start of lighting is not maintained, and the starting point of the arc discharge is shifted toward the protruding portion of the electrode front end.

特開２００４−３６２８６１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-362861

コイル溶融電極では、椀状／半球状の電極先端部をレーザ溶融によって成形するため、コイル部分の側面には、レーザ照射の影響によって微小な突起が生じやすい。この微小な突起部分があると、突起部分に電界集中が生じてアーク放電が生じる、また、突起部分にアーク放電が留まることで電極先端部へアーク放電が速やかに移動しない場合があり、その結果、コイル部分と近接する発光管の変形や失透が生じてしまう。   In the coil melting electrode, since the tip of the bowl-shaped / hemispherical electrode is formed by laser melting, minute protrusions are easily generated on the side surface of the coil portion due to the influence of laser irradiation. If there is such a small protruding part, electric field concentration occurs in the protruding part and arc discharge occurs, and arc discharge may not stay in the protruding part due to arc discharge remaining in the protruding part. The arc tube adjacent to the coil portion is deformed or devitrified.

したがって、コイル溶融電極において、発光管内壁と距離の近いコイル部の表面にアーク放電の起点が生じないことが求められる。   Therefore, in the coil melting electrode, it is required that the starting point of the arc discharge does not occur on the surface of the coil portion that is close to the inner wall of the arc tube.

本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管と、発光管内に対向配置される一対の電極とを備える。例えば、発光管内に、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンとが封入され、一対の電極の距離間隔が、２ｍｍ以下である。 The short arc type discharge lamp of the present invention includes an arc tube and a pair of electrodes disposed to face each other in the arc tube. For example, 0.15 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas, and a halogen in the range of 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 μmol / mm 3 are sealed in the arc tube, and the distance between the pair of electrodes The interval is 2 mm or less.

電極は、電極先端側に向けて縮径する溶融先端部と、溶融先端部の電極後端側において、電極芯棒周りに複数のコイルが層状に形成されたコイル部とを備える。コイル部は、電極芯棒と接する内側コイル層と、内側コイル層の外側に位置する外側コイル層で構成することが可能であり、外側コイル層は電極後方側端部で折り返されている２重巻きのコイル層にすることができる。内側コイル層は、溶融先端部に対し、溶接などによって一体化している。一方、内側コイル層と外側コイル層は、互いにその表面で部分的に接触しており、溶融先端部のように一体化していない。   The electrode includes a melting tip portion that decreases in diameter toward the electrode tip side, and a coil portion in which a plurality of coils are formed in layers around the electrode core rod on the electrode rear end side of the melting tip portion. The coil portion can be composed of an inner coil layer in contact with the electrode core rod and an outer coil layer positioned outside the inner coil layer, and the outer coil layer is a double folded back at the electrode rear side end. It can be a wound coil layer. The inner coil layer is integrated with the melting tip by welding or the like. On the other hand, the inner coil layer and the outer coil layer are partially in contact with each other on their surfaces, and are not integrated like the melting tip.

本発明では、内側コイル層の電極後端側端部に、エッジ部分を境界にもつ平坦面が、電極芯棒の周方向に沿って形成されている。エッジ部分が電極芯棒周り（周方向）に沿って形成されるため、点灯開始直後にアーク放電の起点が内側コイル層の電極後端側端部（エッジ部分）に形成され、内側コイルの熱伝導によって溶融先端部が熱せられる。これにより、アーク放電の起点は、外側コイル層の外表面（コイル部の側面）に留ることなく、内側コイル層の電極後端側端部から溶融先端部へ移動する。   In this invention, the flat surface which has an edge part as a boundary is formed in the electrode rear-end side edge part of an inner side coil layer along the circumferential direction of an electrode core rod. Since the edge portion is formed along the circumference of the electrode core rod (circumferential direction), the starting point of arc discharge is formed at the electrode rear end side end portion (edge portion) of the inner coil layer immediately after the start of lighting, and the heat of the inner coil The melting tip is heated by conduction. Thereby, the starting point of arc discharge moves from the electrode rear end side end portion of the inner coil layer to the melting front end portion without staying on the outer surface (side surface of the coil portion) of the outer coil layer.

平坦面は、電極芯棒周りの一部にだけ沿って形成してもよく、周全体に渡って形成してもよい。放電ランプの配置（例えば水平配置）に応じて、アーク放電の起点となりやすい範囲で、平坦面を電極芯棒周りに形成することが可能である。また、平坦面は、周全体で、あるいは部分的に電極芯棒と接するように形成することが可能である。平坦面と曲面部分との境界すべてがエッジ部分であってもよく、一部がエッジ部分であってもよい。   The flat surface may be formed along only a part around the electrode core bar, or may be formed over the entire circumference. Depending on the arrangement of the discharge lamp (for example, horizontal arrangement), it is possible to form a flat surface around the electrode core rod within a range in which arc discharge is likely to start. Further, the flat surface can be formed so as to be in contact with the electrode core bar entirely or partially. The entire boundary between the flat surface and the curved surface portion may be an edge portion, or a part may be an edge portion.

平坦面は、電極軸に垂直な方向に沿って形成することが可能である。これによって、ランプ軸方向に関してアーク放電の起点の位置に相違が生じなく、放電ランプの配置に関係なく、アーク放電の起点が溶融先端部へ移動する。内側コイル層のコイル径は、内側コイル層の外側に位置する外側コイル層のコイル径よりも小さくすることができる。   The flat surface can be formed along a direction perpendicular to the electrode axis. Thereby, there is no difference in the position of the starting point of the arc discharge in the lamp axis direction, and the starting point of the arc discharge moves to the melting tip regardless of the arrangement of the discharge lamp. The coil diameter of the inner coil layer can be made smaller than the coil diameter of the outer coil layer located outside the inner coil layer.

内側コイル層のコイル径は外側コイル層のコイル径の、例えば５０％以上９５％以下に定めることが可能である。また、内側コイル層の端部が、内側コイル層の外側に位置する外側コイル層の端部よりも電極後方側に位置するように構成することが可能である。この場合、内側コイル層と外側コイル層の電極軸に沿った端部間の距離は、コイル部の電極径方向厚さの２０％以上６０％以下に定めることが可能である。   The coil diameter of the inner coil layer can be set to, for example, 50% to 95% of the coil diameter of the outer coil layer. Further, it is possible to configure the end portion of the inner coil layer to be located on the rear side of the electrode with respect to the end portion of the outer coil layer positioned outside the inner coil layer. In this case, the distance between the end portions along the electrode axis of the inner coil layer and the outer coil layer can be set to 20% or more and 60% or less of the electrode radial thickness of the coil portion.

本発明によれば、ショートアーク型放電ランプにおいて、安定したアーク放電を実現することができる。   According to the present invention, stable arc discharge can be realized in a short arc type discharge lamp.

本実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的構成図である。It is a schematic block diagram of the short arc type discharge lamp which is this embodiment. 電極の平面図である。It is a top view of an electrode. 図２の電極の電極軸を通るラインに沿った断面図である。It is sectional drawing along the line which passes the electrode axis | shaft of the electrode of FIG. 図２のコイル部の電極後方端部を示した平面図である。It is the top view which showed the electrode back end part of the coil part of FIG. 図２の電極を電極芯棒後方側から見た平面図である。It is the top view which looked at the electrode of FIG. 2 from the electrode core stick back side. アーク放電の移動方向を示した電極断面図である。It is electrode sectional drawing which showed the moving direction of arc discharge.

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.

ショートアーク型放電ランプ１０は、透明な石英ガラス製の略球状発光管１２を備え、発光管１２内には一対の電極２０、３０が２ｍｍ以下の距離間隔で対向配置される。発光管１２の両側には、石英ガラス製の封止管１４Ａ、１４Ｂが発光管１２と連設し、一体的に形成されている。   The short arc type discharge lamp 10 includes a substantially spherical arc tube 12 made of transparent quartz glass, and a pair of electrodes 20 and 30 are arranged in the arc tube 12 to face each other at a distance of 2 mm or less. On both sides of the arc tube 12, sealing tubes 14 A and 14 B made of quartz glass are connected to the arc tube 12 and are integrally formed.

発光管１２内の放電空間Ｓには、水銀とハロゲンとアルゴンガスなどの希ガスが封入されている。ここでは、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンとが封入されている。ハロゲンは、水銀とその他の金属との化合物として封入されている。 The discharge space S in the arc tube 12 is filled with rare gas such as mercury, halogen and argon gas. Here, 0.15 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas, and a halogen in the range of 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 μmol / mm 3 are enclosed. Halogen is encapsulated as a compound of mercury and other metals.

放電ランプ１０は、ここでは所定の定格電力（例えば１００〜５００Ｗ）が供給される交流点灯ランプであり、電圧が一対の電極２０、３０に印加されると、電極間でアーク放電が発生し、発光管１２の外部に向けて光が放射され、反射鏡（図示せず）によって所定方向へ導かれる。交流電圧が一対の電極２０、３０に印加されるため、極性（陰極、陽極）が交互に入れ替わる。   Here, the discharge lamp 10 is an AC lighting lamp to which a predetermined rated power (for example, 100 to 500 W) is supplied. When a voltage is applied to the pair of electrodes 20 and 30, arc discharge occurs between the electrodes, Light is emitted toward the outside of the arc tube 12 and guided in a predetermined direction by a reflecting mirror (not shown). Since an alternating voltage is applied to the pair of electrodes 20 and 30, the polarities (cathode and anode) are alternately switched.

図２は、電極３０の平面図である。図３は、図２の電極３０の電極軸に沿った断面図である。図２、３を用いて、電極３０について説明する。なお、電極２０も同様の構造になっている。   FIG. 2 is a plan view of the electrode 30. FIG. 3 is a sectional view taken along the electrode axis of the electrode 30 of FIG. The electrode 30 will be described with reference to FIGS. The electrode 20 has a similar structure.

電極３０は、電極芯棒３２にコイルを巻き付けて先端部を溶融させた電極（以下、コイル溶融電極という）によって構成されている。すなわち、電極芯棒３２周りにコイルを巻き付けた後、電極先端側をレーザ溶融などによって溶融することにより、図３に示す電極３０の外観形状が形成される。電極３０は、ここでは電極芯棒３２を含めてタングステンによって構成されている。   The electrode 30 is constituted by an electrode obtained by winding a coil around an electrode core bar 32 and melting its tip (hereinafter referred to as a coil melting electrode). That is, after the coil is wound around the electrode core 32, the outer shape of the electrode 30 shown in FIG. 3 is formed by melting the tip of the electrode by laser melting or the like. Here, the electrode 30 is made of tungsten including the electrode core 32.

電極３０は、略半球状の電極先端部（以下、溶融先端部という）４０と、溶融されていないコイル部５０とを備える。溶融先端部４０は、コイルが溶融した部分に該当し、溶融先端部４０の表面４０Ｓは滑らかな曲面状であって、電極先端側に向けて先細くなっている。また、溶融によって溶融先端部４０は電極芯棒３２と一体化している。溶融先端部４０の端部には、アーク放電時の起点となる椀状の突起部４２が形成されている。   The electrode 30 includes a substantially hemispherical electrode tip (hereinafter referred to as a melted tip) 40 and a coil portion 50 that is not melted. The melting tip portion 40 corresponds to a portion where the coil is melted, and the surface 40S of the melting tip portion 40 has a smooth curved surface and is tapered toward the electrode tip side. Further, the melting tip 40 is integrated with the electrode core 32 by melting. At the end of the melting tip 40, a hook-like protrusion 42 is formed which serves as a starting point during arc discharge.

コイル部５０は、図３に示すように、複数のコイルが電極芯棒３２周りに巻かれることによって層状（ここでは３層）に形成されている。コイル部５０は、電極芯棒３２と接する内側コイル層５２と、内側コイル層５２よりも電極芯棒３２の径方向外側に位置する外側コイル層５４から構成される。   As shown in FIG. 3, the coil portion 50 is formed in a layered form (here, three layers) by winding a plurality of coils around the electrode core bar 32. The coil unit 50 includes an inner coil layer 52 that is in contact with the electrode core 32 and an outer coil layer 54 that is located on the radially outer side of the electrode core 32 than the inner coil layer 52.

外側コイル層５４は、１つの断面円状のコイルを電極後方側の端部で折り返し、二重に巻き回したコイル層であり、一体的なコイル層となって形成されている。内側コイル層５２は、外側コイル層５４とは別のコイルによって形成されている。溶融先端部４０以外のコイル部５０では、外側コイル層５４と一体化しておらず、互いに部分的に接した状態で電極芯棒３２周りに固定されている。   The outer coil layer 54 is a coil layer in which one coil having a circular cross section is folded at the end on the electrode rear side and is wound twice, and is formed as an integral coil layer. The inner coil layer 52 is formed of a coil different from the outer coil layer 54. The coil part 50 other than the melted tip part 40 is not integrated with the outer coil layer 54 but is fixed around the electrode core 32 in a state of being in partial contact with each other.

内側コイル層５２を構成するコイルの径ｒ１は、外側コイル層５４を形成するコイルの径ｒ２よりも小さい。また、内側コイル層５２の電極軸Ｘに沿った端部５２Ｅは、外側コイル層５４の端部５４Ｅよりも電極後方側に位置する。   The diameter r1 of the coil constituting the inner coil layer 52 is smaller than the diameter r2 of the coil forming the outer coil layer 54. Further, the end 52E along the electrode axis X of the inner coil layer 52 is located on the rear side of the electrode with respect to the end 54E of the outer coil layer 54.

図４は、図２のコイル部５０の電極後方端部を示した平面図である。図５は、図２の電極３０を電極芯棒３２後方側から見た平面図である。   FIG. 4 is a plan view showing an electrode rear end portion of the coil portion 50 of FIG. FIG. 5 is a plan view of the electrode 30 of FIG. 2 as viewed from the rear side of the electrode core 32.

図４、５に示すように、内側コイル層５２の端部５２Ｅは一部カット（切断）されている。具体的には、エッジ部分５２Ｄを境界にもつ平坦な切断面５２Ｓが、電極軸Ｘに垂直な方向に沿って形成されている。また、この切断面Ｓ５２は、電極芯棒３２周りの周全体に渡って形成されており、部分的にエッジ部分５２Ｄが電極芯棒３２と接している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the end 52E of the inner coil layer 52 is partially cut (cut). Specifically, a flat cut surface 52S having an edge portion 52D as a boundary is formed along a direction perpendicular to the electrode axis X. The cut surface S52 is formed over the entire circumference around the electrode core 32, and the edge portion 52D is in contact with the electrode core 32 partially.

エッジ部分５２Ｄをもつ切断面５２Ｓを設けることにより、内側コイル層５２の端部５２Ｅは、外側コイル層５４の端部５４Ｅのように全体が曲面状（管状）ではなく、曲面部分と平坦面（切断面５２Ｓ）とが両方存在する形状となっている。そして、平坦面境界にエッジ部分５２Ｄが存在することによって、曲面部分と切断面５２Ｓとの間は滑らか（連続的）になっていない。また、内側コイル層５２の端部５２Ｅの電極軸Ｘに沿った位置は、外側コイル層５４の端部５４Ｅとは異なり、周方向に関してどの箇所においても実質的に同じになる。   By providing the cut surface 52S having the edge portion 52D, the end portion 52E of the inner coil layer 52 is not entirely curved (tubular) like the end portion 54E of the outer coil layer 54, but is curved and flat ( The cut surface 52S) is present. And since edge part 52D exists in a flat surface boundary, between the curved surface part and the cut surface 52S is not smooth (continuous). Further, unlike the end portion 54E of the outer coil layer 54, the position along the electrode axis X of the end portion 52E of the inner coil layer 52 is substantially the same at any location in the circumferential direction.

このようなコイル部５０の構成により、点灯時（点灯直後）において、内側コイル層５２の端部５２Ｅに生じたアーク放電が、速やかに溶融先端部４０の突起部４２へ移動する。以下、図６を用いて詳述する。   With such a configuration of the coil portion 50, the arc discharge generated at the end portion 52 </ b> E of the inner coil layer 52 quickly moves to the protruding portion 42 of the melting tip portion 40 during lighting (immediately after lighting). Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

図６は、アーク放電の移動方向を示した電極断面図である。   FIG. 6 is an electrode cross-sectional view showing the moving direction of arc discharge.

点灯直後においては、電極温度が低く、封入物の蒸発も少なくガス圧も低いため、アーク放電は突起部４２以外で生じる。内側コイル層５２は、外側コイル層５４とは異なり、内側コイル層５２の端部５２Ｅにエッジ部分５２Ｄを有する切断面５２Ｓが形成されているため、切断面５２Ｓのエッジ部分５２Ｄに電界が集中する。これにより、コイル部のレーザ溶融による微小な突起の有無に関わらず、アーク放電が端部５２Ｅを起点として必然的に生じる。   Immediately after the lighting, since the electrode temperature is low, the amount of the encapsulated material is not evaporated, and the gas pressure is also low, arc discharge occurs at portions other than the protrusions 42. Unlike the outer coil layer 54, the inner coil layer 52 is formed with a cut surface 52S having an edge portion 52D at the end 52E of the inner coil layer 52, so that the electric field concentrates on the edge portion 52D of the cut surface 52S. . Thereby, regardless of the presence or absence of minute protrusions due to laser melting of the coil portion, arc discharge inevitably occurs starting from the end portion 52E.

上述したように、内側コイル層５２は外側コイル層５４と溶接していないために一体的に繋がっておらず、互いにその表面が部分的に接している。そのため、内側コイル層５２の熱は、外側コイル層５４へ伝搬しにくい。一方、内側コイル層５２は、溶融先端部４０と溶接し、溶融先端部４０と一体化している。したがって、内側コイル層５２の熱は、外側コイル層５４よりも溶融先端部４０へ伝搬しやすい。   As described above, the inner coil layer 52 is not welded to the outer coil layer 54 because it is not welded, and the surfaces thereof are partially in contact with each other. Therefore, the heat of the inner coil layer 52 is difficult to propagate to the outer coil layer 54. On the other hand, the inner coil layer 52 is welded to the melting tip 40 and integrated with the melting tip 40. Accordingly, the heat of the inner coil layer 52 is more easily propagated to the melting tip 40 than the outer coil layer 54.

また、内側コイル層５２の径ｒ１が外側コイル層５４の径ｒ２よりも小さいため、外側コイル層５４は加熱されにくい。さらに、平坦な切断面５２Ｓが電極軸Ｘに垂直な方向に沿って形成されることで、切断面５２Ｓで生じたアーク放電は、外側コイル層５４の端部５４Ｅに沿うように発生し、発光管１２に近接しない。そして、内側コイル層５２の端部５２Ｅは外側コイル層５４の端部５４Ｅよりも電極後方側に位置するため、切断面５２Ｓで生じたアーク放電は、外側コイル層５４の端部５４Ｅに接触せず、アーク放電によって端部５４Ｅが加熱されることが抑制される。   Moreover, since the diameter r1 of the inner coil layer 52 is smaller than the diameter r2 of the outer coil layer 54, the outer coil layer 54 is difficult to be heated. Further, since the flat cut surface 52S is formed along the direction perpendicular to the electrode axis X, arc discharge generated at the cut surface 52S is generated along the end portion 54E of the outer coil layer 54, and light emission occurs. Not close to tube 12. Since the end 52E of the inner coil layer 52 is located on the rear side of the electrode with respect to the end 54E of the outer coil layer 54, the arc discharge generated at the cut surface 52S is brought into contact with the end 54E of the outer coil layer 54. In other words, the end portion 54E is prevented from being heated by the arc discharge.

ランプ軸が水平になるように放電ランプ１０を配置した場合、ランプ消灯直後の電極温度は、電極上方側がより高くなる。ここでは、切断面５２Ｓが周方向全体に渡って形成されているため、放電ランプ１０を設置したときの回転位置（軸回り方向の位置）に関わらず、内側コイル層５２の端部５２Ｅにおいてアーク放電が確実に生じ、外側コイル層５４の端部５４Ｅにアーク放電が発生することを抑制する。   When the discharge lamp 10 is arranged so that the lamp axis is horizontal, the electrode temperature immediately after the lamp is turned off is higher on the upper side of the electrode. Here, since the cut surface 52S is formed over the entire circumferential direction, an arc is formed at the end 52E of the inner coil layer 52 regardless of the rotational position (position in the direction around the axis) when the discharge lamp 10 is installed. The discharge is reliably generated, and the occurrence of arc discharge at the end portion 54E of the outer coil layer 54 is suppressed.

以上のことから、内側コイル層５２の端部５２Ｅの切断面５２Ｓにアーク放電が生じることで生じた熱は、外側コイル層５４ではなく溶融先端部４０に伝搬し、点灯時は外側コイル層５４より溶融先端部４０の方が高温となる。アーク放電は一般的に高温箇所に生じやすい（移動しやすい）ことから、内側コイル層５２の端部５２Ｅに生じたアーク放電の起点は、外側コイル層５４の外表面、すなわちコイル部５０の側面に移動することなく、すみやかに溶融先端部４０へ移動する。   From the above, the heat generated by the occurrence of arc discharge at the cut surface 52S of the end 52E of the inner coil layer 52 propagates not to the outer coil layer 54 but to the molten tip 40, and during lighting, the outer coil layer 54 is turned on. The melting tip 40 becomes higher in temperature. Since arc discharge generally tends to occur (moves easily) at a high temperature location, the starting point of arc discharge generated at the end 52E of the inner coil layer 52 is the outer surface of the outer coil layer 54, that is, the side surface of the coil portion 50. Without moving to the melting tip 40 immediately.

このように内側コイル層５２の切断面５２Ｓにおいて最初にアーク放電を生じさせるとともに、電極芯棒３２に沿って内側コイル層５２を媒体に熱を溶融先端部４０へ伝搬することで、速やかなアーク放電の移動を行うことができる。また、コイル部５０の側面にアーク放電が移動しないため、発光管１２の変形、失透が生じるのを抑えることができる。   In this way, arc discharge is first generated at the cut surface 52S of the inner coil layer 52, and heat is propagated to the melting tip 40 through the inner coil layer 52 as a medium along the electrode core bar 32, thereby enabling rapid arcing. Displacement of discharge can be performed. Further, since the arc discharge does not move to the side surface of the coil portion 50, it is possible to suppress the deformation and devitrification of the arc tube 12.

ここで、内側コイル層５２の径ｒ１は、外側コイル層５４の径ｒ２の５０％〜９５％の範囲に定めればよい。９５％以下にすることによって、端部５２Ｅに生じたアーク放電によって端部５４Ｅが高温になるよりも早く、溶融先端部４０を加熱することができる。一方、５０％以上に設定しないと、安定点灯時、すなわちアーク放電が溶融先端部４０で生じているときに内側コイル層５２の温度が外側コイル層５４と比べて極端に高くなり、アーク放電が切断面５２Ｓへ再移動して照度低下、チラツキなどが発生する恐れがある。そのため、５０％以上に設定するのがよい。   Here, the diameter r1 of the inner coil layer 52 may be set in a range of 50% to 95% of the diameter r2 of the outer coil layer 54. By setting it to 95% or less, it is possible to heat the melting tip 40 faster than the end 54E becomes hot due to the arc discharge generated at the end 52E. On the other hand, if it is not set to 50% or more, the temperature of the inner coil layer 52 becomes extremely higher than that of the outer coil layer 54 during stable lighting, that is, when arc discharge occurs at the melting tip 40, and arc discharge There is a risk that illuminance lowering, flickering, etc. may occur due to re-moving to the cut surface 52S. Therefore, it is better to set it to 50% or more.

一方、内側コイル層５２の端部５２Ｅの位置と外側コイル層５４の端部５４Ｅとの電極軸Ｘに沿った距離Ａは、コイル部５０の最大径部の電極径方向厚さＢ（図４参照）の２０％〜６０％の範囲に定められる。２０％以下では、切断面５２Ｓに生じたアーク放電が外側コイル層５４の端部５４Ｅに接触することで、端部５４Ｅが加熱され高温になる。その結果、切断面５２Ｓに生じたアーク放電が端部５４Ｅに移動するおそれがある。一方、６０％を超えて設定すると、切断面５２Ｓが発光管１２、封止管１４Ｂに近接し、発光管１２などに影響を与える。また、内側コイル層５２の露出が大きくなり、露出による熱損失が大きくなる。そのため、距離Ａはコイル部５０の最大径部の電極径方向厚さＢの２０％以上、６０％以下に定めるのがよい。   On the other hand, the distance A along the electrode axis X between the position of the end portion 52E of the inner coil layer 52 and the end portion 54E of the outer coil layer 54 is the electrode radial thickness B of the maximum diameter portion of the coil portion 50 (FIG. 4). Of the reference) between 20% and 60%. If it is 20% or less, the arc discharge generated on the cut surface 52S comes into contact with the end portion 54E of the outer coil layer 54, whereby the end portion 54E is heated to a high temperature. As a result, the arc discharge generated on the cut surface 52S may move to the end portion 54E. On the other hand, if the setting exceeds 60%, the cut surface 52S comes close to the arc tube 12 and the sealing tube 14B and affects the arc tube 12 and the like. Further, the exposure of the inner coil layer 52 is increased, and the heat loss due to the exposure is increased. Therefore, the distance A is preferably set to 20% or more and 60% or less of the electrode radial direction thickness B of the maximum diameter part of the coil part 50.

以上のような構成の電極３０は、様々な製造方法によって製造することができる。例えば、あらかじめ切断面を形成してあってコイリング（巻き回された）内側コイル層を電極芯棒に圧入し、その後、コイルを巻き返した２重の外側コイル層を、折り返し部分を電極後端側に配置するように、電極芯棒に挿入する。そして、電極先端側をレーザ溶融することによって、溶融先端部とコイル部から成る電極が成形される。切断面は、レーザ、研磨などによって形成することが可能である。コイル部に対して平坦な切断面を形成することで、特別な工程を設けることなく、エッジ部分が電極芯棒周りに沿って形成される。   The electrode 30 having the above configuration can be manufactured by various manufacturing methods. For example, a cut surface is formed in advance, and the coiling (coiled) inner coil layer is press-fitted into the electrode core rod, and then the double outer coil layer in which the coil is wound is turned back to the back end side of the electrode. Insert into the electrode core rod so that it is placed in And the electrode which consists of a fusion | melting front-end | tip part and a coil part is shape | molded by carrying out laser melting of the electrode front end side. The cut surface can be formed by laser, polishing, or the like. By forming a flat cut surface with respect to the coil portion, the edge portion is formed around the electrode core rod without providing a special step.

このように本実施形態によれば、溶融先端部４０とコイル部５０とを備えた電極３０（電極２０）を備えたショートアーク型放電ランプ１０において、コイル部５０が、内側コイル層５２と外側コイル層５４から成る層状コイルとして構成されている。そして、内側コイル層５２の端部５２Ｅにおいて、エッジが存在するように切断面５２Ｓが電極芯棒３２周りに沿って形成されている。   As described above, according to the present embodiment, in the short arc type discharge lamp 10 including the electrode 30 (electrode 20) including the melting tip portion 40 and the coil portion 50, the coil portion 50 includes the inner coil layer 52 and the outer portion. It is configured as a layered coil composed of the coil layer 54. Then, at the end 52E of the inner coil layer 52, a cut surface 52S is formed along the periphery of the electrode core bar 32 so that an edge exists.

切断面５２Ｓについては、その全体が電極軸Ｘに垂直でなくてもよく、電極芯棒３２周りの周方向に沿って形成されればよい。また、周全体ではなくその一部であってもよい。例えば、電極３０を水平配置した場合、内側コイル層５２の上方側でアーク放電が生じやすい。そのため、切断面５２Ｓが周方向半分に渡って形成し、切断面５２Ｓがその上方側に位置するように電極配置することで、内側コイル層５２の端部５２Ｅにおいて確実に生じさせることができる。さらに、電極配置の状態および高温状態の箇所がある程度把握できれば、より少ない周方向に沿った範囲で切断面を形成することも可能であり、その範囲の周方向長さで平坦面を形成してもよい。また、切断面５２Ｓと曲面部分との境界すべてに対してエッジ部分５２Ｄを形成するのではなく、部分的にエッジが存在するように形成してもよい。   The entire cut surface 52 </ b> S may not be perpendicular to the electrode axis X and may be formed along the circumferential direction around the electrode core 32. Further, it may be a part of the circumference instead of the whole circumference. For example, when the electrode 30 is disposed horizontally, arc discharge is likely to occur above the inner coil layer 52. For this reason, the cut surface 52S is formed over the half in the circumferential direction, and the electrodes are arranged so that the cut surface 52S is positioned on the upper side of the cut surface 52S. Furthermore, if the location of the electrode arrangement and the location of the high temperature state can be grasped to some extent, it is possible to form a cut surface in a range along a smaller circumferential direction, and form a flat surface with a circumferential length in that range. Also good. Further, the edge portion 52D may not be formed at all the boundary between the cut surface 52S and the curved surface portion, but may be formed so that the edge partially exists.

コイル部５０については、３層以外の層状コイルによって形成することが可能である。また、内側コイル層と外側コイル層を別のコイルで形成せず、１つのコイルを電極芯棒に巻いた電極構造であってもよい。この場合でも、最も内側のコイル層が溶融先端部側と一体的に繋がっている一方、その溶融先端部を通じて外側のコイル層が繋がっているため、先に溶融先端部が加熱され、アーク放電が電極芯棒に沿って移動する。   The coil part 50 can be formed by layered coils other than three layers. Further, an electrode structure in which one coil is wound around an electrode core may be used instead of forming the inner coil layer and the outer coil layer by separate coils. Even in this case, while the innermost coil layer is integrally connected to the melting tip portion side, the outer coil layer is connected through the melting tip portion, so that the melting tip portion is heated first, and arc discharge occurs. Move along the electrode core.

１０ 放電ランプ
２０、３０ 電極
４０ 溶融先端部
５０ コイル部
５２ 内側コイル層
５２Ｅ 端部
５２Ｓ 切断面（平坦面）
５４ 外側コイル層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge lamp 20, 30 Electrode 40 Melting | disconnecting front-end | tip part 50 Coil part 52 Inner coil layer 52E End part 52S Cut surface (flat surface)
54 Outer coil layer

Claims (9)

発光管と、
前記発光管内に対向配置される一対の電極とを備え、
前記電極が、
電極先端側に向けて縮径する溶融先端部と、
前記溶融先端部の電極後端側において、電極芯棒周りに複数のコイルが層状に形成されたコイル部とを有し、
前記コイル部において前記電極芯棒と接する内側コイル層の電極後端側端部に、エッジ部分を境界にもつ平坦面が、前記電極芯棒の周方向に沿って形成されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。 Arc tube,
A pair of electrodes opposed to each other in the arc tube,
The electrode is
A melting tip that decreases in diameter toward the electrode tip,
On the electrode rear end side of the melting tip portion, a coil portion in which a plurality of coils are formed in layers around the electrode core rod,
A flat surface having an edge portion as a boundary is formed along the circumferential direction of the electrode core rod at the electrode rear end side end portion of the inner coil layer in contact with the electrode core rod in the coil portion. A short arc type discharge lamp. 前記平坦面が、前記電極芯棒の周全体に渡って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   2. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the flat surface is formed over the entire circumference of the electrode core bar. 前記平坦面が、電極軸に垂直な方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the flat surface is formed along a direction perpendicular to the electrode axis. 前記内側コイル層のコイル径が、前記内側コイル層の外側に位置する外側コイル層のコイル径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein a coil diameter of the inner coil layer is smaller than a coil diameter of an outer coil layer located outside the inner coil layer. 前記内側コイル層のコイル径は前記外側コイル層のコイル径の５０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項４に記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to claim 4, wherein a coil diameter of the inner coil layer is 50% or more and 95% or less of a coil diameter of the outer coil layer. 前記内側コイル層の端部が、前記内側コイル層の外側に位置する外側コイル層の端部よりも電極後方側に位置し、
前記内側コイル層と前記外側コイル層の電極軸に沿った端部間の距離が、前記コイル部の電極径方向厚さの２０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。 The end of the inner coil layer is located on the electrode rear side with respect to the end of the outer coil layer located outside the inner coil layer,
The distance between the end portions along the electrode axis of the inner coil layer and the outer coil layer is 20% or more and 60% or less of the electrode radial thickness of the coil portion. The short arc type discharge lamp according to any one of the above. 前記内側コイル層が、前記コイル部において、前記内側コイル層の外側に位置する外側コイル層と部分接触していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   7. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the inner coil layer is in partial contact with an outer coil layer located outside the inner coil layer in the coil portion. . 前記外側コイル層が、電極後方側端部で折り返されている２重巻きのコイル層であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 7, wherein the outer coil layer is a double-wound coil layer folded back at an electrode rear side end. 前記発光管内に、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンとが封入され、
前記一対の電極の距離間隔が、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。 In the arc tube, 0.15 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas, and a halogen in the range of 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 μmol / mm 3 are sealed,
9. The short arc discharge lamp according to claim 1, wherein a distance between the pair of electrodes is 2 mm or less.
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