JP3591515B2

JP3591515B2 - Short arc type ultra-high pressure discharge lamp

Info

Publication number: JP3591515B2
Application number: JP2002010342A
Authority: JP
Inventors: 光男成田
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP2003217509A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、点灯時の水銀蒸気圧が１５０気圧以上となるショートアーク型超高圧放電ランプに関し、特に、液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクター装置のバックライトとして使うショートアーク型超高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型のプロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。
【０００３】
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える（絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号に開示されている。
【０００４】
また、最近はより水銀蒸気圧の高い放電ランプも検討されており、例えば、１８０気圧以上の水銀蒸気圧を有する放電ランプでは、点灯中においても未蒸発の水銀が発光部内に存在することがある。
図２はこのような放電ランプの点灯状態を示すもので、放電ランプ１は発光部２と封止部３から構成され、発光部２内には陰極６と陽極７が対向配置している。Ｈ１は未蒸発の水銀粒を示し、一般的には、発光部２内で最も温度が低くなる陰極６の根元に発生する。
【０００５】
ここで、ランプ点灯中に、凝縮した水銀粒はある程度成長すると重力により、図示Ｈ１からＨ２のように移動することがある。この場合、水銀粒Ｈ２が蒸発することで発光部２内の水銀蒸気圧状態が瞬間的に変化したり、あるいは、水銀粒Ｈ２が放射光を一時的に遮光することになり、ランプからの放射光は一時的に不安定な状態になってしまう。
本発明のこのようなランプ点灯中に存在する未蒸発の水銀粒の存在から生ずる問題を解決するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、水銀蒸気圧が高いショートアーク型超高圧水銀ランプにおいて、点灯中に水銀粒が移動する問題というを良好に解決するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプは、内部に一対の電極が対向配置され、かつ、０．１８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入した発光部と、その両側に延在して電極の一部を封止するとともに電極と金属箔を接合する封止部からなり、前記封止部のうち少なくとも一方の封止部であって、前記発光部との境界部分には、他の給電線と接続されることなく両端が自由端となっているコイル部材が巻きつけられたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記封止部のうち陰極側封止部に前記コイル部材が設けられたことを特徴とする。さらに、前記コイル部材は、前記発光部側の最終端部で形成される円形における外径値は、その他の部分に形成される円形における外径値より大きいことを特徴とする。さらに、前記コイル部材は、前記封止部外面に巻きつけられた同電位ワイヤーを覆うように巻きつけられることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のショートアーク型超高圧放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう）の全体構成を示す。
放電ランプ１は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された略ラグビボール状の発光部２を有し、この発光部２内には、陰極６と陽極７が互いに対向するよう配置している。また、発光部２の両端部から伸びるよう各々封止部３が形成され、これらの封止部３内には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔８が、例えばピンチシールにより気密に埋設されている。陰極６および陽極７の端部が、金属箔８の一端部で溶接されて電気的に接続される。また、金属箔８の他端には、外部に突出する外部リード９が溶接されている。
【００１０】
発光部２には、水銀と、希ガスと、必要に応じてハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上、例えば、０．１７ｍｇ／ｍｍ^３、あるいは、０．２０ｍｇ／ｍｍ^３、０．２５ｍｇ／ｍｍ^３という量が封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善するためのものである。
【００１１】
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物という形態で封入され、ハロゲンの封入量は、例えば、１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、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は、このようなハロゲンを封入することで放電容器の黒化、失透を防止することもできる。
【００１２】
このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部２の最大外径はφ６．０〜１５．０ｍｍの範囲で例えば９．５ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲で例えば１．５ｍｍ、発光管内容積は４０〜２００ｍｍ^３の範囲で例えば７５ｍｍ^３、点灯条件は、例えば、定格電圧８０Ｖ、定格電力１５０Ｗである。
また、このショートアーク型超高圧放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなり、管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ^２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ^２というものである。
そして、前記したプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供することができる。
【００１３】
ここで、陰極側封止部３の外表面にはコイル部材１０が巻きつけられている。しかし、コイル部材１０の端部１０ａ、１０ｂはともに他の給電線などと接続されておらず、自由端として存在する。つまり、封止部に対してコイル部材１０を強固に巻きつけたり、給電線と接続されるというという形態ではなく、本発明のコイル部材１０は封止部に緩く巻きつけられるとともに、コイル部材の端部が給電線などに接続されていないことを特徴としている。
コイル部材１０によって、発光部２内を暖めることができ、これにより水銀粒の発生を防止できる。そして、コイル部材を封止部に対して強固に巻きつけると封止部にヒビを発生させたりするため、締め付けたりすることなく緩く巻きつけることを特徴としている。
コイル部材１０について、一例を示すと、Φ０．３ｍｍの鉄クロム線が３０ターンしている。
【００１４】
ここで、コイル部材１０は発光部側端部１０ａの最終端外径Ｓ１がその他の部分の外径よりも大きいことを特徴とする。これにより、放射光Ｌ１の照射を受けたコイル部材の端部１０ａから輻射熱を生じることができ、これにより、水銀粒の存在を防止できるからである。
一例をあげると、封止部３の外径Φ５．５ｍｍ、コイル部材１０の端部１０ａの外径Φ８ｍｍ、コイル部材１０のその他の部分はΦ６〜７ｍｍ程度である。
ここで、最終端外径Ｓ１とは、コイル部材の素線によって最終端に形成される円形の外径値をいう。従って、コイル部材の最終端部が、例えば、円形の起動から外れるように位置していたとしても、最も発光部側において素線によって形成された円形の外径をもって判断することになる。
また、コイル部材１０は発光部内で未蒸発の水銀が発生しやすい部位、すなわち、最も低い温度となる部分に設ける必要があり、必ずしも陰極側封止部である必要はない。
【００１５】
図３は、本発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプの他の実施形態を示す。
この放電ランプは、図１に示す構造と比較して、コイル部材１０の内側にさらに他の同電位ワイヤー２０が巻き付けられていることを特徴とする。この同電位ワイヤー２０は接続ワイヤー２１によって外部リード９に接続されている。このような構造によって、陰極６の根元と陰極側封止部３の外面を同電位にすることができ、これにより、発光部２内に浮遊するプラスイオンが陰極根元に入り込むことを良好に防止できる。
そして、コイル部材１０の内側に同電位ワイヤ２０を設けることでコイル部材１０も外部リード９、すなわち、陰極６とほぼ同一の電位をすることができる。なお、接続ワイヤー２１を同電位ワイヤ２０ではなく、コイル部材１０に直接接続させることで、同電位ワイヤ２０は不要ということも理屈上は考えられる。しかしながら、コイル部材１０と同電位ワイヤ２０は、もともと期待する機能が異なるため別個に設けることが好ましい。
【００１６】
なお、図１に示す構造であって定格１５０Ｗの放電ランプと、コイル部材を巻きつけていない点のみが相違する別の放電ランプを各々３０本点灯させて放射光のチラツキを観測した。
そして、コイル部材を巻きつけていない放電ランプは、３０本中の５本が点灯中チラツキを発生させたのに対し、コイル部材を巻きつけた放電ランプは３０本全てがチラツキを発生させなかった。これは、コイル部材を巻きつけることで保温作用を起こし、未蒸発の水銀が点灯中に発生しなかったことを意味している。
【００１７】
以上、説明したように、本発明のショートアーク型超高圧放電ランプは、少なくとも一方の封止部において、発光部との境界部分に両端が自由端となっているコイル部材が設けられているので、当該コイル部材が発光部を保温する作用を起こし、これにより点灯中に未蒸発の水銀が発生することを良好に防止できる。
特に、コイル部材は陰極側封止部に設けることにより、最も温度の低い部位となって未蒸発の水銀が発生しやすい部位を良好に保温することができる。
また、コイル部材は、発光部側に位置する最終端部の外径値は、その他の部分に形成される外径値より大きくすることで、コイル部材からの輻射熱によって未蒸発の水銀をより効果的に蒸発させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプの全体構成を示す。
【図２】従来の問題を説明するためのショートアーク型超高圧放電ランプを示す。
【図３】本発明に係るショートアーク型超高圧放電ランプの他の実施形態を示す。
【符号の説明】
１放電ランプ
２発光部
３封止部
６陰極
７陽極
８金属箔
９外部リード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short arc type ultra-high pressure discharge lamp having a mercury vapor pressure of 150 atm or more when turned on. The invention relates to a short arc type ultra-high pressure discharge lamp used as a backlight.
[0002]
[Prior art]
Projection-type projector devices are required to uniformly illuminate images on a rectangular screen with sufficient color rendering properties. For this reason, a metal halide lamp in which mercury or a metal halide is sealed is used as a light source. Is used. In recent years, such metal halide lamps have been further downsized and point light sources have been further promoted, and lamps having an extremely short distance between electrodes have been put to practical use.
[0003]
Against this background, in recent years, lamps having an unprecedented high mercury vapor pressure, for example, 150 atm, have been proposed in place of metal halide lamps. This means that by increasing the mercury vapor pressure, the spread of the arc is suppressed (narrowed down) and the light output is further improved.
Such an ultra-high pressure discharge lamp is disclosed in, for example, JP-A-2-148561 and JP-A-6-52830.
[0004]
Further, recently, a discharge lamp having a higher mercury vapor pressure is also being studied. For example, in a discharge lamp having a mercury vapor pressure of 180 atm or more, unevaporated mercury may be present in the light emitting portion even during operation. .
FIG. 2 shows the lighting state of such a discharge lamp. The discharge lamp 1 is composed of a light emitting section 2 and a sealing section 3, in which a cathode 6 and an anode 7 are arranged to face each other. H1 represents unevaporated mercury particles, which generally occur at the base of the cathode 6 where the temperature is lowest in the light emitting section 2.
[0005]
Here, during lamp operation, when the condensed mercury particles grow to some extent, they may move from H1 to H2 in the drawing due to gravity. In this case, the mercury particles H2 evaporate, and the mercury vapor pressure state in the light emitting unit 2 changes instantaneously, or the mercury particles H2 temporarily shield the radiated light, and the radiation from the lamp is emitted. Light temporarily becomes unstable.
It is an object of the present invention to solve the problems arising from the presence of unevaporated mercury particles present during lamp operation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to satisfactorily solve the problem of mercury particles moving during operation in a short arc type ultra-high pressure mercury lamp having a high mercury vapor pressure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to the present invention includes a light emitting section in which a pair of electrodes are disposed opposite each other and in which 0.18 mg / mm ³ or more of mercury is sealed. A sealing portion extending to both sides to seal a part of the electrode and to join the electrode and the metal foil, wherein at least one of the sealing portions has a boundary with the light emitting portion; A coil member whose both ends are free ends without being connected to another power supply line is wound around the portion.
[0008]
Further, the coil member is provided in a cathode-side sealing portion of the sealing portion. Further, the coil member is characterized in that an outer diameter value of a circle formed at a final end on the light emitting portion side is larger than an outer diameter value of a circle formed at other portions. Further, the coil member is wound around the same potential wire wound around the outer surface of the sealing portion.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows the overall configuration of a short arc type ultra-high pressure discharge lamp (hereinafter, also simply referred to as “discharge lamp”) of the present invention.
The discharge lamp 1 has a substantially rugby ball-shaped light emitting portion 2 formed by a discharge vessel made of quartz glass. In the light emitting portion 2, a cathode 6 and an anode 7 are arranged to face each other. Further, sealing portions 3 are formed so as to extend from both ends of the light emitting portion 2, and a conductive metal foil 8 usually made of molybdenum is hermetically embedded in the sealing portions 3 by, for example, a pinch seal. I have. The ends of the cathode 6 and the anode 7 are welded at one end of the metal foil 8 to be electrically connected. An external lead 9 projecting to the outside is welded to the other end of the metal foil 8.
[0010]
The light emitting unit 2 is filled with mercury, a rare gas, and, if necessary, a halogen gas.
Mercury is required wavelength of visible radiation, for example, used to obtain radiant light with wavelengths 360~780nm, 0.15mg / mm ³ or more, for example, 0.17 mg / mm ^3, or, 0.20 mg / mm ³ , 0.25 mg / mm ³ . The amount of sealing varies depending on the temperature conditions, but becomes extremely high at 150 atm or more during lighting. In addition, by filling in more mercury, a discharge lamp having a high mercury vapor pressure of 200 atm or more when turned on can be manufactured. As the mercury vapor pressure increases, a light source suitable for a projector can be realized. it can.
The rare gas is, for example, filled with about 13 kPa of argon gas to improve the lighting startability.
[0011]
The halogen is sealed in the form of a compound of iodine, bromine, chlorine and the like with mercury and other metals, and the amount of the sealed halogen can be selected, for example, from the range of 10 ⁻⁶ to 10 ⁻² μmol / mm ^3. Its function is to extend the life of the lamp using a halogen cycle.However, the discharge lamp such as the discharge lamp of the present invention, which has a very small size and a high internal pressure, can blacken the discharge vessel by enclosing such a halogen, Devitrification can also be prevented.
[0012]
As a numerical example of such a discharge lamp, for example, the maximum outer diameter of the light emitting unit 2 is, for example, 9.5 mm in the range of φ6.0 to 15.0 mm, and the distance between the electrodes is in the range of 0.5 to 2.0 mm. For example, the inner diameter of the arc tube is 1.5 mm, the inner volume of the arc tube is 75 mm ^{3 in} the range of 40 to 200 mm ³ , and the lighting conditions are, for example, a rated voltage of 80 V and a rated power of 150 W.
Further, the short arc type ultra-high pressure discharge lamp is built in a projector device or the like which is downsized, and requires a high light amount while the overall structure is extremely downsized. Therefore, the thermal conditions in the light emitting section become extremely severe, and the tube wall load value is 0.8 to 2.0 W / mm ² , specifically 1.5 W / mm ² .
Then, it is mounted on a presentation device such as the projector device or the overhead projector, and can provide emitted light having good color rendering properties.
[0013]
Here, a coil member 10 is wound around the outer surface of the cathode-side sealing portion 3. However, both ends 10a and 10b of the coil member 10 are not connected to other power supply lines or the like, and exist as free ends. In other words, the coil member 10 of the present invention is not loosely wound around the sealing portion or connected to the power supply line, but is loosely wound around the sealing portion and the end of the coil member. The unit is not connected to a power supply line or the like.
The inside of the light emitting section 2 can be warmed by the coil member 10, thereby preventing the generation of mercury particles. When the coil member is strongly wound around the sealing portion, a crack is generated in the sealing portion, so that the coil member is loosely wound without being tightened.
As an example of the coil member 10, an iron chrome wire having a diameter of 0.3 mm makes 30 turns.
[0014]
Here, the coil member 10 is characterized in that the final end outer diameter S1 of the light emitting portion side end 10a is larger than the outer diameters of other portions. Thereby, radiant heat can be generated from the end portion 10a of the coil member that has been irradiated with the radiated light L1, thereby preventing the presence of mercury particles.
As an example, the outer diameter of the sealing portion 3 is 5.5 mm, the outer diameter of the end 10a of the coil member 10 is 8 mm, and the other portion of the coil member 10 is about 6 to 7 mm.
Here, the final end outer diameter S1 is a circular outer diameter value formed at the final end by the element wire of the coil member. Therefore, even if the final end of the coil member is located, for example, so as to deviate from the circular activation, the determination is made based on the circular outer diameter formed by the element wire closest to the light emitting unit.
In addition, the coil member 10 needs to be provided in a portion where unevaporated mercury is likely to be generated in the light emitting portion, that is, a portion where the temperature is lowest, and is not necessarily a cathode side sealing portion.
[0015]
FIG. 3 shows another embodiment of the short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to the present invention.
This discharge lamp is characterized in that another equipotential wire 20 is further wound inside the coil member 10 as compared with the structure shown in FIG. This equipotential wire 20 is connected to the external lead 9 by a connection wire 21. With such a structure, the base of the cathode 6 and the outer surface of the cathode-side sealing portion 3 can be made to have the same potential, and thus, it is possible to prevent positive ions floating in the light emitting portion 2 from entering the base of the cathode. it can.
By providing the same potential wire 20 inside the coil member 10, the coil member 10 can also have substantially the same potential as the external lead 9, that is, the cathode 6. Note that it is theoretically possible that the equipotential wire 20 is unnecessary by connecting the connection wire 21 directly to the coil member 10 instead of the equipotential wire 20. However, since the coil member 10 and the same potential wire 20 originally have different expected functions, they are preferably provided separately.
[0016]
In addition, the discharge lamp of the structure shown in FIG. 1 and rated at 150 W, and another discharge lamp differing only in that the coil member was not wound were each lit up to 30 lamps, and flicker of emitted light was observed.
And, of the discharge lamps with no coil member wound, 5 out of 30 lamps generated flicker during lighting, whereas all 30 discharge lamps with coil member wound did not generate flicker. . This means that the coil member was wound to cause a heat retention effect, and that no unvaporized mercury was generated during lighting.
[0017]
As described above, in the short arc type ultra-high pressure discharge lamp of the present invention, at least one of the sealing portions is provided with the coil member whose both ends are free ends at the boundary with the light emitting portion. In addition, the coil member has a function of keeping the light-emitting portion warm, and thus it is possible to satisfactorily prevent the generation of unvaporized mercury during lighting.
In particular, by providing the coil member in the cathode-side sealing portion, it is possible to satisfactorily keep the temperature of the portion where the temperature is the lowest and where unevaporated mercury is likely to be generated.
In addition, the coil member has an outer diameter value at a final end located on the light emitting portion side larger than an outer diameter value formed in other portions, thereby more effectively reducing unvaporized mercury due to radiant heat from the coil member. Can be evaporated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an overall configuration of a short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to the present invention.
FIG. 2 shows a short arc type ultra-high pressure discharge lamp for explaining a conventional problem.
FIG. 3 shows another embodiment of a short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp 2 Light emitting part 3 Sealing part 6 Cathode 7 Anode 8 Metal foil 9 External lead

Claims

A pair of electrodes are opposed to each other, and a light-emitting part in which 0.18 mg / mm ³ or more of mercury is sealed. Arc type ultra-high pressure discharge lamp consisting of a sealed part
At least one sealing portion of the sealing portion, a coil member having both ends being free ends wound around a boundary portion with the light emitting portion without being connected to another power supply line. A short arc type ultra-high pressure discharge lamp characterized by the following.

The short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the coil member is provided in a cathode side sealing portion of the sealing portion.

2. The short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein an outer diameter value of the coil member formed at a final end portion on the light emitting portion side is larger than outer diameter values of other portions. 3.

The short arc type ultra-high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the coil member is wound so as to cover the same potential wire wound around the outer surface of the sealing portion.