JP3404788B2 - High pressure discharge lamp and light source device using the same - Google Patents
High pressure discharge lamp and light source device using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、石英ガラスからなる発
光管に紫外線カット手段を講じた高圧放電灯およびこの
放電灯を用いた光源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp in which an arc tube made of quartz glass is provided with an ultraviolet ray cutting means, and a light source device using this discharge lamp.
【0002】[0002]
【従来の技術】石英ガラスよりなる発光管内に、水銀や
金属ハロゲン化物またはキセノンガス等を封入してなる
高圧放電灯は、高効率で長寿命であるなどの利点があ
り、このような特長を活かして各種分野で広く使われて
いる。特に、最近では、装置の小形化に鑑み、ランプの
小形化を図るため、外管バルブを用いずに石英製発光管
を剥き出しにし(外管レスランプ)、しかもア−ク長さ
を短く構成したショートアーク放電灯を、これが点光源
に近いことから、反射鏡やレンズなどの光学系と組み合
わせて、映写機や投影機、露光装置などの光源装置とし
て用いている。2. Description of the Related Art A high pressure discharge lamp in which mercury, a metal halide, xenon gas or the like is enclosed in an arc tube made of quartz glass has advantages such as high efficiency and long life. It is used widely in various fields. In particular, in recent years, in view of the downsizing of the apparatus, in order to downsize the lamp, the quartz arc tube is exposed without using an outer bulb (outer bulb less lamp), and the arc length is shortened. Since the short arc discharge lamp described above is close to a point light source, it is used as a light source device such as a projector, a projector and an exposure device in combination with an optical system such as a reflecting mirror and a lens.
【0003】ところで、この種の高圧放電灯は、発光ス
ペクトルの分光分布が紫外線領域から赤外線領域の広い
範囲に亘っており、演色性が良好である。しかし、20
0nm以下の紫外線は空気中の酸素と反応してオゾンを生
成する性質があり、このオゾンは、洗浄や殺菌などの化
学的処理に利用することもあるが、人体に対しては有害
であると言われており、紫外線を遮断することが望まれ
ている。By the way, the high-pressure discharge lamp of this kind has a good spectral rendering of the emission spectrum over a wide range from the ultraviolet region to the infrared region and has a good color rendering property. But 20
Ultraviolet rays of 0 nm or less have a property of reacting with oxygen in the air to generate ozone. This ozone is sometimes used for chemical treatment such as cleaning and sterilization, but it is harmful to the human body. It is said that it is desired to block ultraviolet rays.
【0004】従来、発光管から放射される200nm以下
の紫外線をカットする手段として、石英ガラス中に酸化
チタンTiO2 を混ぜて分散させた、いわゆるオゾンフ
リー石英が用いられていた。TiO2 は紫外線を吸収
し、可視光を透過するのに優れた物質である。Conventionally, so-called ozone-free quartz, in which titanium oxide TiO 2 is mixed and dispersed in quartz glass, has been used as a means for cutting off ultraviolet rays of 200 nm or less emitted from an arc tube. TiO 2 is an excellent substance that absorbs ultraviolet rays and transmits visible light.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオゾンフリー石英は、石英ガラス成分のSiO2 に
TiO2 を混ぜて分散させたものであり、この分散が均
一になされず、TiO2が局部的に偏在することがあ
る。このようなオゾンフリー石英は局部歪みが生じ易
く、特に点灯時の発光管内圧が数十気圧に達するショー
トアーク放電灯の発光管に用いた場合は、破損する心配
がある。However, the above-mentioned conventional ozone-free quartz is one in which TiO 2 is mixed with SiO 2 which is a silica glass component and dispersed, and this dispersion is not uniform, and TiO 2 is locally dispersed. May be unevenly distributed. Such ozone-free quartz is liable to cause local distortion, and there is a concern that it may be damaged when used in the arc tube of a short arc discharge lamp in which the internal pressure of the arc tube during lighting reaches several tens of atmospheres.
【0006】このような不具合から逃れる他の紫外線カ
ット手段として、実公昭50−36865号公報に記載
されているように、石英ガラスからなる発光管の外表面
に、酸化錫SnOよりなる被膜を形成する提案がなされ
ている。このようなSnO被膜は、200nm以下の紫外
線を吸収および反射し、よって発光管の外部に紫外線を
照射しない利点がある。しかし、この場合、発光管の外
表面にSnO被膜を形成するから、放電空間から放射さ
れた紫外線は発光管の壁を透過する。つまり、石英ガラ
ス自身が紫外線の照射を受け、石英ガラス中のOH基が
分解し、点灯時間の経過に伴い石英ガラスが脆化した
り、石英ガラス中の歪みが増大して寿命途中でクラック
が発生することがある。As another means for cutting off ultraviolet rays that escapes from such a problem, as described in Japanese Utility Model Publication No. 50-36865, a coating film made of tin oxide SnO is formed on the outer surface of an arc tube made of quartz glass. A proposal has been made to do so. Such SnO coating has an advantage that it absorbs and reflects ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less and thus does not irradiate the outside of the arc tube with ultraviolet rays. However, in this case, since the SnO coating is formed on the outer surface of the arc tube, the ultraviolet light emitted from the discharge space passes through the wall of the arc tube. That is, the quartz glass itself is irradiated with ultraviolet rays, the OH groups in the quartz glass are decomposed, the quartz glass becomes brittle with the passage of lighting time, and the strain in the quartz glass increases and cracks occur during the life of the quartz glass. I have something to do.
【0007】さらに、他の手段として、石英ガラスから
なる発光管の内表面に、酸化錫SnOよりなる被膜を形
成することが考えられる。しかしながら、このようなラ
ンプを試作して評価したところ、発光管の内面に形成し
たSnO被膜が放電空間に露出しているので、点灯中に
この酸化錫SnOが温度上昇し、また紫外線を受けて劣
化したり、剥がれることがある。また、このようなラン
プの場合、点灯時間の経過に伴い、従来のランプに比べ
て光出力が低下する傾向がみられた。この原因は、発光
管の内面に形成したSnO被膜が電極から飛散した(B
a、Sr、Ca)3 WO6 系のエミッタと反応して白濁
化し、これが光束を低下させるものと判明した。さら
に、従来のオゾンフリー石英に使用している酸化チタン
TiO2 を、発光管の内表面に塗布したものにおいて
も、同様に光束の低下が生じた。Further, as another means, it is conceivable to form a coating film made of tin oxide SnO on the inner surface of the arc tube made of quartz glass. However, when such a lamp was prototyped and evaluated, the SnO coating formed on the inner surface of the arc tube was exposed in the discharge space, so the temperature of this tin oxide SnO increased during lighting, and it also received ultraviolet rays. It may deteriorate or come off. Further, in the case of such a lamp, the light output tended to decrease as the lighting time passed, as compared with the conventional lamp. The cause is that the SnO coating formed on the inner surface of the arc tube was scattered from the electrode (B
It was found that the a, Sr, Ca) 3 WO 6 -based emitter reacts and becomes cloudy, which reduces the luminous flux. Further, in the case where titanium oxide TiO 2 used in the conventional ozone-free quartz is applied to the inner surface of the arc tube, the luminous flux is similarly reduced.
【0008】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、紫外線の放出を防
止し、石英ガラスの歪みの増加を抑制し、かつランプ寿
命中に亘り良好な光出力を維持できる高圧放電灯および
これを用いた光源装置を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to prevent emission of ultraviolet rays, suppress an increase in distortion of quartz glass, and keep good light over the life of the lamp. An object of the present invention is to provide a high pressure discharge lamp capable of maintaining output and a light source device using the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、端部
に電極を封装した石英ガラスよりなる発光管の内表面
に、酸化タンタルTa2 O5 、酸化セリウムCeO2 、
酸化ネオジムNd2 O3、酸化錫SnO、酸化ジルコニ
ウムZrO2 、酸化亜鉛ZnO、酸化鉄Fe2 O3 、酸
化バナジウムV2 O5 の中から選ばれた少なくとも1種
よりなる金属酸化物の膜を加熱することにより上記発光
管内に該金属酸化物を拡散させた層を形成したことを特
徴とする。請求項2の発明は、電極には酸化トリウムか
らなるエミッタが含浸されていること特徴とすることを
特徴とする。請求項3の発明は、発光管が、外管により
包囲されずに剥き出しあることを特徴とする。According to the invention of claim 1, tantalum oxide Ta 2 O 5 and cerium oxide CeO 2 are provided on the inner surface of an arc tube made of quartz glass with electrodes sealed at the ends.
A metal oxide film made of at least one selected from neodymium oxide Nd 2 O 3 , tin oxide SnO, zirconium oxide ZrO 2 , zinc oxide ZnO, iron oxide Fe 2 O 3 , and vanadium oxide V 2 O 5 is formed. Luminescence above by heating
It is characterized in that a layer in which the metal oxide is diffused is formed in the tube . In the invention of claim 2, the electrode is thorium oxide.
Is characterized in that the emitter is impregnated . The invention of claim 3 is characterized in that the arc tube is exposed without being surrounded by the outer tube.
【0010】請求項4の発明は、剥き出し高圧放電灯
を、この放電灯から放射される光を制御する光学系と組
み合わせて用いるようにした光源装置であることを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light source device in which the exposed high pressure discharge lamp is used in combination with an optical system for controlling light emitted from the discharge lamp.
【0011】[0011]
【作用】請求項1の発明によれば、石英ガラスよりなる
発光管の内表面に、Ta2 O5、CeO2 、Nd2 O
3 、SnO、ZrO2 、ZnO、Fe2 O3 、V2 O5
の中から選ばれた少なくとも1種からなる金属酸化物の
膜を加熱することにより上記発光管内に該金属酸化物を
拡散させた紫外線カット用の層を形成したので、この紫
外線カット層により紫外線が吸収または反射され、よっ
て紫外線が外部に放出されない。しかも、この紫外線カ
ット層は、石英発光管の内表面に金属酸化物の膜を加熱
することにより上記発光管内に該金属酸化物を拡散させ
て形成したものであるから、石英ガラスが紫外線を浴び
ず、石英ガラスの歪みが増加せず、また紫外線カット材
料が剥がれることもない。According to the first aspect of the invention, Ta 2 O 5, CeO 2 , Nd 2 O is formed on the inner surface of the arc tube made of quartz glass.
3 , SnO, ZrO 2 , ZnO, Fe 2 O 3 , V 2 O 5
Of at least one metal oxide selected from
By heating the film, the metal oxide is loaded into the arc tube.
Since a layer for UV obtained by diffusion, UV This UV layer is absorbed or reflected, thus ultraviolet rays not emitted to the outside. Moreover, this UV blocking layer heats the metal oxide film on the inner surface of the quartz arc tube.
As a result , the quartz glass is formed by diffusing the metal oxide in the arc tube , so that the quartz glass is not exposed to ultraviolet rays, the distortion of the quartz glass does not increase, and the ultraviolet ray blocking material is peeled off. Nor.
【0012】請求項2の発明によれば、電極に酸化トリ
ウムThO2 を含浸させてある場合、つまりトリウム・
タングステンの形態で使用可能であり、この材料は安定
しているので紫外線カット材料と反応することが少なく
することができ、白濁化が防止され、光出力の低下が防
止され、長寿命になる。 According to the invention of claim 2, if you have a thorium oxide ThO 2 to electrodes impregnated, i.e. thorium-
Available in the form of tungsten, this material is stable and therefore less likely to react with UV blocking materials
It is possible to prevent white turbidity and prevent a decrease in light output.
It is stopped and has a long life.
【0013】請求項3の発明によれば、発光管を外管バ
ルブで包囲した2重管形高圧放電灯の場合は、発光管か
ら紫外線が透過して照射されても、外管バルブによりカ
ットする場合があるが、外管を用いない外管レスランプ
の場合は、それが期待できないので、請求項1または2
のランプを外管レスとした場合に特に有効である。請求
項4の発明によれば、長寿命の外管レスのショートアー
ク放電灯を光源とすることができるから、光源装置の寿
命特性が向上する。According to the third aspect of the invention, in the case of the double-tube high-pressure discharge lamp in which the arc tube is surrounded by the outer tube bulb, even if ultraviolet rays are transmitted from the arc tube and radiated, the outer tube bulb cuts it. However, in the case of an outer tube-less lamp that does not use an outer tube, it cannot be expected.
This is particularly effective when the lamp of No. 1 is an outer tubeless type. According to the invention of claim 4, since a short arc discharge lamp having a long life and without an outer tube can be used as the light source, the life characteristic of the light source device is improved.
【0014】[0014]
【実施例】以下本発明について、図1ないし図3に示す
第1の実施例にもとづき説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the first embodiment shown in FIGS.
【0015】図1は、直流点灯用のショートアークキセ
ノンランプ10を示し、このショートアークキセノンラ
ンプ10は、耐熱性に優れた石英ガラスからなる発光管
1を、外管なしの剥き出しで使用するようになっている
(外管レス)。この発光管1は、中央部に楕円形の放電
空間2を形成してあるとともに、両端部に圧潰封止部
3、3を形成してある。これら圧潰封止部3、3には、
それぞれモリブデンからなる金属箔導体4、4が封着さ
れている。上記放電空間1内には互いに対向して陽極5
と陰極6が設けられている。陽極5は、タングステンか
らなる電極軸5bの先端にタングステンからなる陽極頭
部5aを接続してなり、また陰極6は、タングステンか
らなる電極軸6bの先端にタングステンからなる陰極コ
イル6aを巻回して構成してある。なお、陰極コイル6
aには酸化トリウムThO2 からなるエミッタ(図示し
ない)を含浸させてあり、いわゆるトリウム・タングス
テンの形態で用いてある。しかしながら、この電極に
は、(Ba、Sr、Ca)3 WO6 系のエミッタを塗布
していない。FIG. 1 shows a short arc xenon lamp 10 for direct current lighting. In this short arc xenon lamp 10, an arc tube 1 made of quartz glass having excellent heat resistance is used without an outer tube. It is (without outer tube). This arc tube 1 has an elliptical discharge space 2 formed at the center and crushed seals 3 and 3 at both ends. These crushed seals 3 and 3 include
Metal foil conductors 4 and 4 each made of molybdenum are sealed. An anode 5 is disposed in the discharge space 1 so as to face each other.
And a cathode 6 are provided. The anode 5 is formed by connecting an electrode head 5a made of tungsten to the tip of an electrode shaft 5b made of tungsten, and the cathode 6 is formed by winding a cathode coil 6a made of tungsten around the tip of the electrode shaft 6b made of tungsten. Configured. The cathode coil 6
A is impregnated with an emitter (not shown) made of thorium oxide ThO 2 and is used in the form of so-called thorium-tungsten. However, this electrode is not coated with a (Ba, Sr, Ca) 3 WO 6 system emitter.
【0016】上記電極軸5b、6bの基端は上記圧潰封
止部3、3に導かれており、ここで金属箔導体4、4に
接合されている。上記金属箔導体4、4には外部リード
線8、8が接合されており、これら外部リード線8、8
は圧潰封止部3、3から外部に導かれ、これら圧潰封止
部3、3の端部に配置された口金9、9に接続されてい
る。また、放電空間1内には所定量のキセノンガスが封
入されている。The base ends of the electrode shafts 5b and 6b are guided to the crush seal portions 3 and 3, and are joined to the metal foil conductors 4 and 4 here. External lead wires 8 and 8 are bonded to the metal foil conductors 4 and 4, respectively.
Is guided to the outside from the crushing seals 3 and 3 and connected to the bases 9 arranged at the ends of the crushing seals 3 and 3. Further, the discharge space 1 is filled with a predetermined amount of xenon gas.
【0017】上記石英ガラス製発光管1は、内表面に紫
外線カット用の拡散層7を形成してある。この紫外線カ
ット拡散層7は、酸化タンタルTa2 O5 、酸化セリウ
ムCeO2 、酸化ネオジムNd2 O3 、酸化錫SnO、
酸化ジルコニウムZrO2 、酸化亜鉛ZnO、酸化鉄F
e2 O3 、酸化バナジウムV2 O5 の中から選ばれた少
なくとも1種により形成されている。本実施例の場合、
酸化タンタルTa2 O5 からなる拡散層が形成されてい
る。The quartz glass arc tube 1 has a diffusion layer 7 for blocking ultraviolet rays formed on the inner surface thereof. The ultraviolet cut diffusion layer 7 is made of tantalum oxide Ta 2 O 5 , cerium oxide CeO 2 , neodymium oxide Nd 2 O 3 , tin oxide SnO,
Zirconium oxide ZrO 2 , zinc oxide ZnO, iron oxide F
It is formed of at least one selected from e 2 O 3 and vanadium oxide V 2 O 5 . In the case of this embodiment,
A diffusion layer made of tantalum oxide Ta 2 O 5 is formed.
【0018】この酸化タンタルTa2 O5 からなる拡散
層7を形成する方法について説明する。まず、塗布しよ
うとする溶液、例えば有機タンタル化合物(一般式:T
a2(OR)5 で表されるタンタルアルコキシド類)、
具体的には例えばペンタアルコキシタンタルを未加工の
ストレート形石英チューブの内面に塗布し、これを自然
乾燥後、200℃以上の温度で10分間以上の熱処理を
施して5〜10μmの酸化タンタルTa2 O5 からなる
被膜を作る。A method of forming the diffusion layer 7 made of this tantalum oxide Ta 2 O 5 will be described. First, a solution to be applied, for example, an organic tantalum compound (general formula: T
a 2 (OR) 5 represented by tantalum alkoxides),
Specifically, for example, pentaalkoxy tantalum is applied to the inner surface of an unprocessed straight quartz tube, which is naturally dried and then heat-treated at a temperature of 200 ° C. or higher for 10 minutes or longer to obtain tantalum oxide Ta 2 of 5 to 10 μm. Make a film of O 5 .
【0019】次に、石英チューブ内面を、レーザ、バー
ナ等の加熱手段で加熱し、内面を溶融させる。これによ
り表面の酸化タンタルTa2 O5 被膜が石英チューブの
壁の内部に拡散し、よって、拡散層7を作ることができ
る。Next, the inner surface of the quartz tube is heated by a heating means such as a laser or a burner to melt the inner surface. As a result, the tantalum oxide Ta 2 O 5 coating on the surface diffuses inside the wall of the quartz tube, and thus the diffusion layer 7 can be formed.
【0020】また、上記以外の方法として、上記発光管
1は石英チューブに内圧をかけながら加熱すると、この
チューブが柔らかくなった場合に膨脹するから、楕円形
の放電空間を形成することができる。よって、予め石英
チューブの内面に酸化タンタルTa2 O5 からなる被膜
を作っておいて、上記加熱軟化による膨脹加工すれば、
この時の加熱の熱を受けて酸化タンタルTa2 O5 被膜
が石英チューブの壁の内部に拡散し、よって、拡散層7
を作ることもできる。このような拡散層7は、発光管1
の内表面から数10μmの範囲に拡散する。As a method other than the above, when the arc tube 1 is heated while applying internal pressure to the quartz tube, the tube expands when the tube becomes soft, so that an elliptical discharge space can be formed. Therefore, if a film made of tantalum oxide Ta 2 O 5 is formed on the inner surface of the quartz tube in advance and expansion processing is performed by the heating and softening,
The tantalum oxide Ta 2 O 5 coating film diffuses into the inside of the wall of the quartz tube by receiving the heat of heating at this time.
You can also make Such a diffusion layer 7 is provided in the arc tube 1.
Diffuses within a range of several tens of μm from the inner surface.
【0021】上記のように構成したショートアークキセ
ノンランプ10は、図2に示すように、光学系と組み合
わされて光源装置を構成している。光学系としてはレン
ズ等を用いる場合もあるが、本実施例では投光装置の光
源に適用した例を示し、光学系として反射鏡を使用して
おり、上記キセノンランプ10は反射体20に収容され
ている。反射体20は回転曲面からなり、内面に反射面
21を形成してあり、奥部の頂部に筒形の支持部22を
備えている。上記ランプ10は、一方の圧潰封止部3が
上記反射体20の支持部22に挿通されることにより反
射体20に組み込まれれおり、この場合ランプの中心線
が反射体20の光軸と一致するように配置されている。
そして、ランプは、例えば上記支持部22に螺挿された
位置調整用ねじ23により反射体20に固定される。な
お、図2のランプ10は、図1に示す姿勢とは左右を逆
転して配置してある。また、25は口金9に接続された
給電線である。The short arc xenon lamp 10 constructed as described above constitutes a light source device in combination with an optical system, as shown in FIG. Although a lens or the like may be used as the optical system, this embodiment shows an example in which it is applied to a light source of a light projecting device, and a reflecting mirror is used as the optical system, and the xenon lamp 10 is housed in a reflector 20. Has been done. The reflector 20 is formed of a rotating curved surface, has a reflecting surface 21 formed on the inner surface thereof, and has a cylindrical support portion 22 at the top of the inner portion. The lamp 10 is incorporated in the reflector 20 by inserting the one crushable sealing portion 3 into the support portion 22 of the reflector 20, and in this case, the center line of the lamp coincides with the optical axis of the reflector 20. It is arranged to.
Then, the lamp is fixed to the reflector 20 by, for example, the position adjusting screw 23 screwed into the support portion 22. The lamp 10 shown in FIG. 2 is arranged so that its left and right are reversed from the posture shown in FIG. Further, 25 is a power supply line connected to the base 9.
【0022】このような構成によれば、ランプ10を点
灯すると発光管1に封入したキセノンから可視光および
紫外線が放出される。しかしながら、発光管1の内表面
には紫外線カット用の拡散層7を形成してあるから、2
00nm以下の紫外線が発光管1から出るのが阻止され
る。よって、紫外線が空気中の酸素と反応してオゾンを
生成するのが防止される。しかも、紫外線カット用の拡
散層7は石英ガラスからなる発光管1の内表面に拡散し
て形成してあるから、紫外線が発光管1の壁を透過する
前に遮断されることになり、石英ガラス自身が紫外線の
照射を受けることがなく、石英ガラス中のOH基が分解
することにより石英ガラスが脆化したり、クラックが発
生するなどの不具合が防止される。さらに、上記紫外線
カット用の拡散層7は石英ガラスからなる発光管1の内
表面に拡散して形成してあるから剥がれ難くなる。With such a structure, when the lamp 10 is turned on, visible light and ultraviolet rays are emitted from the xenon enclosed in the arc tube 1. However, since the diffusion layer 7 for blocking ultraviolet rays is formed on the inner surface of the arc tube 1, 2
Ultraviolet rays having a wavelength of 00 nm or less are prevented from leaving the arc tube 1. Therefore, ultraviolet rays are prevented from reacting with oxygen in the air to generate ozone. Moreover, since the diffusion layer 7 for blocking ultraviolet rays is formed by diffusing on the inner surface of the arc tube 1 made of quartz glass, the ultraviolet rays are blocked before passing through the wall of the arc tube 1. The glass itself is not irradiated with ultraviolet rays, and the OH groups in the silica glass are decomposed to prevent problems such as the silica glass becoming brittle and cracks occurring. Furthermore, since the diffusion layer 7 for cutting off the ultraviolet rays is diffused and formed on the inner surface of the arc tube 1 made of quartz glass, it is difficult to peel it off.
【0023】そしてまた、本実施例の場合、電極5、6
に(Ba、Sr、Ca)3 WO6 系のエミッタを塗布し
ていないから、この(Ba、Sr、Ca)3 WO6 系の
エミッタと、拡散層7を形成する酸化物との反応が生じ
なく、白濁化が防止される。この結果、光出力が低下せ
ず、長期に亘り高い光束維持率を保つことができる。な
お、電極軸や電極コイルに酸化トリウムThO2 を含浸
させると、つまりトリエテッドタングステンにより構成
すると、酸化トリウムThO2 がエミッタとして始動性
を向上させることができ、しかもこのような含浸構造の
場合は上記拡散層7を形成する酸化物との反応が少ない
から白濁化を防止することができる。Also, in the case of this embodiment, the electrodes 5, 6 are
Since the (Ba, Sr, Ca) 3 WO 6 -based emitter is not coated on, the reaction between the (Ba, Sr, Ca) 3 WO 6 -based emitter and the oxide forming the diffusion layer 7 occurs. There is no white turbidity. As a result, the light output does not decrease, and a high luminous flux maintenance factor can be maintained for a long period of time. When the electrode shaft or the electrode coil is impregnated with thorium oxide ThO 2 , that is, when it is composed of triated tungsten, thorium oxide ThO 2 can improve the starting ability as an emitter, and in the case of such an impregnated structure, Since the reaction with the oxide forming the diffusion layer 7 is small, it is possible to prevent clouding.
【0024】図3は、光出力と点灯時間との関係を測定
した結果のグラフである。この特性から判るように、従
来のように、発光管の内面にSnO被膜を形成しかつ電
極に(Ba、Sr、Ca)3 WO6 系のエミッタを担持
したもの(特性B)は、点灯2000時間が経過する
と、光出力が50〜60%に低下することがあるが、上
記本発明の実施例のように、石英ガラスからなる発光管
1の内表面に紫外線カット用の拡散層7を形成しかつ
(Ba、Sr、Ca)3 WO6 系のエミッタを用いない
ランプ(特性A)は、点灯2000時間経過しても光出
力は75〜80%程度を維持することができ、光束維持
率が向上することが判る。FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the relationship between the light output and the lighting time. As can be seen from this characteristic, as in the conventional case, the SnO coating formed on the inner surface of the arc tube and the electrode carrying the (Ba, Sr, Ca) 3 WO 6 -based emitter (Characteristic B) is lit 2000 Although the light output may decrease to 50 to 60% with the passage of time, the diffusion layer 7 for ultraviolet ray cutting is formed on the inner surface of the arc tube 1 made of quartz glass as in the above-mentioned embodiment of the present invention. In addition, the lamp (Characteristic A) that does not use the (Ba, Sr, Ca) 3 WO 6 -based emitter can maintain the light output of about 75 to 80% even after 2000 hours of lighting, and the luminous flux maintenance factor. It can be seen that
【0025】したがって、このようなショートアークキ
セノンランプ10は、外管を用いずに外気に直接剥きだ
し状態で点灯されても200nm以下の紫外線を放出しな
いから人体に無害であり、かつ外管を用いないことか
ら、小形でコンパクトになり、点光源に近くなるから、
図2のように反射鏡20などに取り付けて光源装置を構
成するのに都合がよく、しかも長寿命になる。Therefore, such a short arc xenon lamp 10 is harmless to the human body because it does not emit ultraviolet rays of 200 nm or less even if it is lit in the state of being directly exposed to the outside air without using the outer bulb, and is harmless to the human body. Since it is not used, it is small and compact, and is close to a point light source.
As shown in FIG. 2, it is convenient to construct the light source device by attaching it to the reflecting mirror 20 and the like, and it has a long life.
【0026】なお、本発明は、上記実施例のショートア
ークキセノンランプに限らず、その他ショートアーク高
圧水銀放電灯、小形メタルハライドランプなどのような
他の高圧放電灯の石英製発光管に適用可能である。ま
た、直流点灯に限らず、交流点灯であってもよい。The present invention can be applied not only to the short arc xenon lamp of the above-mentioned embodiment but also to other quartz arc tubes of high pressure discharge lamps such as short arc high pressure mercury discharge lamps and small metal halide lamps. is there. Further, the lighting is not limited to direct current lighting, and may be alternating current lighting.
【0027】また、ランプはショートアーク形に限ら
ず、ロングアーク形であっても実施可能であり、図4は
ロングアーク形高圧水銀放電灯に適用した例を示す。図
4において、図1と同様の名称で呼ばれる部分は、同一
符号を用いて説明を省略するが、この例は交流点灯タイ
プであり、両端部に封装された電極12、12は、それ
ぞれ電極軸12bに電極コイル12aを巻回して構成し
てある。また、発光管1内には水銀とアルゴンガスを封
入してある。Further, the lamp is not limited to the short arc type and can be implemented by a long arc type, and FIG. 4 shows an example applied to a long arc type high pressure mercury discharge lamp. In FIG. 4, the portions having the same names as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. However, this example is an AC lighting type, and the electrodes 12 and 12 sealed at both ends are electrode shafts, respectively. An electrode coil 12a is wound around 12b. Further, the arc tube 1 is filled with mercury and argon gas.
【0028】このようなロングアーク形高圧水銀放電灯
は、石英ガラスからなる発光管1の内表面に、酸化タン
タルTa2 O5 、酸化セリウムCeO2 、酸化ネオジム
Nd2 O3 、酸化錫SnO、酸化ジルコニウムZr
O2 、酸化亜鉛ZnO、酸化鉄Fe2 O3 、酸化バナジ
ウムV2 O5 の中から選ばれた少なくとも1種よりなる
紫外線カット用拡散層7を形成してある。このような構
成の場合も、上記第1の実施例と同様の効果を奏する。
さらに、本発明は、発光管が両端封止形に限らず、片端
封止形の構造であってもよい。また、本発明の高圧放電
灯は、投光装置の光源装置のほかに、紫外線照射器具な
どにも実施可能である。In such a long arc type high pressure mercury discharge lamp, tantalum oxide Ta 2 O 5 , cerium oxide CeO 2 , neodymium oxide Nd 2 O 3 , tin oxide SnO, is formed on the inner surface of the arc tube 1 made of quartz glass. Zirconium oxide Zr
The diffusion layer 7 for ultraviolet ray shielding is formed of at least one selected from O 2 , zinc oxide ZnO, iron oxide Fe 2 O 3 , and vanadium oxide V 2 O 5 . Also in the case of such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
Further, in the present invention, the arc tube is not limited to the both-end sealed type, and may have a one-end sealed type structure. Further, the high pressure discharge lamp of the present invention can be implemented not only in the light source device of the light projecting device but also in an ultraviolet irradiation device.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、石英ガラスよりなる発光管の内表面に形成した選
択された金属酸化物の膜を加熱することにより発光管内
に該金属酸化物を拡散させたである紫外線カット層によ
り紫外線を吸収または反射し、紫外線が外部に出るのが
阻止される。しかもこの紫外線カット層は、石英発光管
の内表面に拡散して形成したものであるから、紫外線カ
ット材料が剥がれず、石英ガラスが紫外線を浴びないか
ら石英ガラスの歪みが増加しない。As described above, according to the invention of claim 1, the inside of the arc tube is heated by heating the film of the selected metal oxide formed on the inner surface of the arc tube made of quartz glass.
The metal oxide UV layer is allowed to diffuse into
It absorbs or reflects ultraviolet rays and blocks them from going out. In addition, since the ultraviolet cut layer is formed by diffusing on the inner surface of the quartz arc tube, the ultraviolet cut material is not peeled off and the quartz glass is not exposed to ultraviolet rays, so that the distortion of the quartz glass does not increase.
【0030】また、請求項2の発明によれば、電極に酸
化トリウムThO2 を含浸させており、この材料は安定
しているので紫外線カット材料と反応することが少なく
することができ、白濁化が防止され、光出力の低下が防
止され、長寿命になる。According to the second aspect of the invention, the electrode is impregnated with thorium oxide ThO 2 , and since this material is stable, it can be less likely to react with the ultraviolet blocking material, resulting in white turbidity. Is prevented, a decrease in light output is prevented, and the life is extended.
【0031】さらに、請求項3の発明によれば、発光管
から紫外線が放出されないから、紫外線遮断機能をもつ
外管が不要となり、外管レスランプとすることができる
ので、小形、コンパクト化が可能にある。Further, according to the third aspect of the present invention, since the ultraviolet ray is not emitted from the arc tube, the outer tube having the ultraviolet ray blocking function is not required, and the outer tube-less lamp can be obtained. It is possible.
【0032】請求項4の発明によれば、長寿命の外管レ
スのショートアーク放電灯を光源とすることができるか
ら、点光源として有効であり、かつ光源装置の寿命特性
が向上する。According to the invention of claim 4, since a short arc discharge lamp having a long life and without an outer tube can be used as a light source, it is effective as a point light source and the life characteristic of the light source device is improved.
【図1】本発明の第1の実施例を示すショートアークキ
セノンランプの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a short arc xenon lamp showing a first embodiment of the present invention.
【図2】上記ショートアークキセノンランプを反射体に
組み込んで構成した光源装置の例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a light source device configured by incorporating the short arc xenon lamp into a reflector.
【図3】光出力と点灯時間との関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between light output and lighting time.
【図4】本発明の第2の実施例を示すロングアーク高圧
水銀放電灯の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a long arc high pressure mercury discharge lamp showing a second embodiment of the present invention.
1…バルブ 2…放電空間 3…圧
潰封止部
4…金属箔導体 5、6…電極 7…拡
散層
20…反射体DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bulb 2 ... Discharge space 3 ... Crushing sealing part 4 ... Metal foil conductor 5, 6 ... Electrode 7 ... Diffusion layer 20 ... Reflector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/30 H01J 61/073 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 61/30 H01J 61/073
Claims (4)
リウム、酸化ネオジム、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸
化亜鉛、酸化鉄、酸化バナジウムの中から選ばれた少な
くとも1種よりなる金属酸化物の膜を加熱することによ
り上記発光管内に該金属酸化物を拡散させた層と、 を具備することを特徴とする高圧放電灯。1. An arc tube made of quartz glass, an electrode sealed at the end of the arc tube, and tantalum oxide, cerium oxide, neodymium oxide, tin oxide, zirconium oxide formed on the inner surface of the arc tube. , By heating a metal oxide film of at least one selected from zinc oxide, iron oxide, and vanadium oxide.
A high-pressure discharge lamp comprising: a layer in which the metal oxide is diffused in the arc tube .
ッタが含浸されていること特徴とする請求項1に記載の
高圧放電灯。2. The electrode made of thorium oxide
The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the high pressure discharge lamp is impregnated with a battery.
レスランプであることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の高圧放電灯。3. The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the arc tube is an outer tube-less lamp which is not surrounded by an outer tube.
と、 を具備したことを特徴とする光源装置。4. A light source device comprising: the high pressure discharge lamp according to claim 3; and an optical system for controlling and irradiating light emitted from the discharge lamp.
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JPH06267504A JPH06267504A (en) | 1994-09-22 |
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