JP3596448B2 - ショートアーク型水銀放電ランプ - Google Patents
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- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データプロジェクタ等の光源に使用するショートアーク型放電ランプに係わり、特に、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入したショートアーク型水銀放電ランプの電極構造または少なくとも発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型水銀放電ランプの電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データプロジェクタ等の投射用光源には高照度、高演色が求められると共に、小型化が望まれている。これらの要望に応えるために放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入した、または種々の発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型超高圧水銀ランプが採用されている。
【０００３】
なお、ここで、ショートアーク型水銀放電ランプとはメタルハライドランプや超々高圧水銀ランプを含む水銀放電ランプのことを意味し、ランプ電極には始動時に放電の起点となるコイルが電極側面に一様に接触するように固着されている。
【０００４】
このようなショートアーク型水銀放電ランプの始動は、ランプ電極間に電源電圧が印加されると、一方の電極と他方の電極側面に固着されたコイル間でグロー放電が開始され、次第にアーク放電に移行していく。この場合、放電により加熱されたコイルの熱がコイルが固着されている電極に伝わり、また、この電極はコイルからのアークによる放射熱を受け、熱電子を放出し易い状態になる。さらに、内部圧力が上昇するに従ってアークが絞られていき、安定したアーク放電が電極先端へと移行して定常点灯状態に移行していく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなショートアーク型水銀放電ランプでは、始動時にコイルから開始される放電が往々にしてコイル上で安定化してしまい、電極先端に移行しないという問題が発生する。このような現象はコイルの先端部が電極から離れている場合には顕著に起こる。これはコイルで発生したアークによって生ずる熱が、コイルと電極とが接触しているため、例えば、コイルの後端部から電極の後端部へと熱が逃げてしまい、電極先端部への熱伝導が円滑に行われないため、電極先端部での熱電子放出が起こりにくくなり、アークが電極先端部に移行しないでコイルに留まってしまうために起こるものと考えられる。
【０００６】
このような異常放電が起こると、アークがランプ外壁に接触してランプ破裂やランプの白濁、またはコイルの異常加熱によるタングステンコイルの蒸発による黒化等の不具合が起こる。また、グロー放電が長時間持続する場合も、タングステンコイルの蒸発に伴う黒化が起こる場合もある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ランプ始動時に、グロー放電からアーク放電へ速やかに移行させ、かつアーク放電位置をコイルから電極先端部へ速やかに移動させて、安定した放電状態を維持することを可能にしたショートアーク型水銀放電ランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００９】
第１の手段は、一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段において、放電容器内にハロゲンを封入したことを特徴とする。
【００１１】
第３の手段は、一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に少なくとも発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１および図２を用いて説明する。
【００１４】
図１は本実施形態に係るショートアーク型水銀放電ランプの一部外観図、図２は図１に示す一方の電極構造の拡大図である。
【００１５】
これらの図において、１は放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入した、または種々の発光用金属とハロゲンとが封入されたショートアーク型水銀放電ランプ、２はガラス封体、３、４は電極、５は、電極４の先端部に近い側５１が電極４の側面に固着され、前記固着した部分に後続する部分５２が電極４の側面から離れるように構成されているコイルである。
【００１６】
ここで、電極４は、例えば、電極径Φが０．８ｍｍの電極である。また、コイル５は、例えば、材質がタングステンで、素線径Φが０．２５ｍｍ、コイルターン数が４、電極４側面に固着される小径部ｄ１の径Φ１が１．３ｍｍ、電極４側面から離れている大径部ｄ２の径Φ２が１．５ｍｍのコイルである。
【００１７】
なお、コイル５の電極４への固着法には、かしめによる方法、電極４に巻回されたコイル５にタングステン粉末を散布してタングステン炉で焼結する方法、および電子ビームやＹＡＧレーザによる溶着等による方法がある。
【００１８】
上記のごとく、本実施形態に係る発明では、図１，２に示すように、コイル５の電極先端側５１は電極４側面に固着され、コイル５の電極封止部側５２は電極４側面から離れ、浮かせた状態になっている。そのため、ショートアーク型水銀放電ランプ１の始動は、電極３とコイル５の前記浮いた箇所５２との間でグロー放電が開始されるが、この浮いた箇所５２は電極４に接触していないので熱容量が小さく、そのためこの箇所５２での温度上昇が速やかに行われ、グロー放電からアーク放電に容易に移行させることができる。また、コイル５の電極先端側５１は固着されているので、コイル５の熱を電極４先端部に効率良く伝えることができ、電極４先端部の温度上昇も速やかに行われ、コイル５において開始されたグロー放電を電極４先端部でのアーク放電に円滑に移行させることができる。
【００１９】
そのため、本実施形態の発明によれば、ショートアーク型水銀放電ランプの始動時に、コイルにおける持続的な異常なアーク放電によるランプ放電容器の黒化や立ち消えを防止することができる。さらには異常なグロー放電も抑制することができるので、異常なグロー放電時によるコイル加熱に起因する黒化を防止でき、ランプの長寿命化を図ることができる。さらに、上記の各種の異常な放電による放電容器の白濁化による放射強度の低下やランプ破裂等の不具合、さらには光学特性の低下や異常な電気特性の発生を防止することができる。
【００２０】
本発明の第２の実施形態を図３を用いて説明する。
【００２１】
図３は、図２に示すコイル形状とは異なるコイル形状を有する電極構造の拡大図である。
【００２２】
同図において、６は、電極４の先端部に近い側６１が電極４の側面に固着され、前記固着した部分に後続する中間部６２では電極から離れるように構成され、さらに電極４の封止部側６３では電極４の側面に固着するように構成されているコイルである。
【００２３】
ここで、コイル６は、例えば、材質がタングステンで、素線径Φが０．２５ｍｍ、コイルターン数が７、電極４側面に固着される小径部ｄ１の径Φ１が１．３ｍｍ、電極４側面から離れている大径部ｄ２の径Φ２が１．５ｍｍからなるコイルである。
【００２４】
上記のごとく、本実施形態に係る発明では、図３に示すように、コイル６の電極先端側６１は電極４側面に固着され、コイル５の中間部６２は電極４側面から離れ、浮いた状態になっている。そのため、ショートアーク型水銀放電ランプ１の始動は、まず、電極３とコイル６の前記浮いた箇所６２との間でグロー放電が開始される。この浮いた箇所６２は熱容量が小さいので、速やかに温度上昇し、グロー放電からアーク放電に容易に移行させることができる。コイル６の電極先端側６１は固着されているので熱を電極４先端部に効率良く伝えることができ、温度上昇も速やかに行われ、グロー放電から電極４先端部でのアーク放電に円滑に移行させることができる。
【００２５】
従って、本実施形態に係る発明では、第１の実施形態に係る発明と同様の効果に加え、コイル６が電極４の封止部側６３でも電極側面に固着されているので、コイル６の両端が電極４側面に固定され電極構造が堅牢化される。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４に記載の発明によれば、始動時の、コイルにおける持続的な異常なアーク放電によるランプ放電容器の黒化や立ち消えを防止することができる。さらに異常なグロー放電も抑制できるので、異常なグロー放電時のコイル加熱による黒化を防止でき、ランプの長寿命化を図ることができる。さらに、上記の各種の異常な放電による放電容器の白濁化による放射強度の低下やランプ破裂等の不具合、さらには光学特性の低下や異常な電気特性の発生を防止することができる。また、コイルが電極の封止部側でも電極面に固着されるので、コイルの両端が電極面に固定され電極構造が堅牢化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るショートアーク型水銀放電ランプの一部外観図である。
【図２】図１に示す一方の電極構造の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る図２に示すコイル形状とは異なるコイル形状を有する電極構造の拡大図である。
【符号の説明】
１ ショートアーク型水銀放電ランプ
２ ガラス封体
３，４ 電極
５ コイル
５１ コイルの電極先端側
５２ コイルの電極封止側
６ コイル
６１ コイルの電極先端側
６２ コイルの中間部
６２ コイルの電極封止側
【発明の属する技術分野】
本発明は、データプロジェクタ等の光源に使用するショートアーク型放電ランプに係わり、特に、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入したショートアーク型水銀放電ランプの電極構造または少なくとも発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型水銀放電ランプの電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データプロジェクタ等の投射用光源には高照度、高演色が求められると共に、小型化が望まれている。これらの要望に応えるために放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入した、または種々の発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型超高圧水銀ランプが採用されている。
【０００３】
なお、ここで、ショートアーク型水銀放電ランプとはメタルハライドランプや超々高圧水銀ランプを含む水銀放電ランプのことを意味し、ランプ電極には始動時に放電の起点となるコイルが電極側面に一様に接触するように固着されている。
【０００４】
このようなショートアーク型水銀放電ランプの始動は、ランプ電極間に電源電圧が印加されると、一方の電極と他方の電極側面に固着されたコイル間でグロー放電が開始され、次第にアーク放電に移行していく。この場合、放電により加熱されたコイルの熱がコイルが固着されている電極に伝わり、また、この電極はコイルからのアークによる放射熱を受け、熱電子を放出し易い状態になる。さらに、内部圧力が上昇するに従ってアークが絞られていき、安定したアーク放電が電極先端へと移行して定常点灯状態に移行していく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなショートアーク型水銀放電ランプでは、始動時にコイルから開始される放電が往々にしてコイル上で安定化してしまい、電極先端に移行しないという問題が発生する。このような現象はコイルの先端部が電極から離れている場合には顕著に起こる。これはコイルで発生したアークによって生ずる熱が、コイルと電極とが接触しているため、例えば、コイルの後端部から電極の後端部へと熱が逃げてしまい、電極先端部への熱伝導が円滑に行われないため、電極先端部での熱電子放出が起こりにくくなり、アークが電極先端部に移行しないでコイルに留まってしまうために起こるものと考えられる。
【０００６】
このような異常放電が起こると、アークがランプ外壁に接触してランプ破裂やランプの白濁、またはコイルの異常加熱によるタングステンコイルの蒸発による黒化等の不具合が起こる。また、グロー放電が長時間持続する場合も、タングステンコイルの蒸発に伴う黒化が起こる場合もある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ランプ始動時に、グロー放電からアーク放電へ速やかに移行させ、かつアーク放電位置をコイルから電極先端部へ速やかに移動させて、安定した放電状態を維持することを可能にしたショートアーク型水銀放電ランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００９】
第１の手段は、一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段において、放電容器内にハロゲンを封入したことを特徴とする。
【００１１】
第３の手段は、一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に少なくとも発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１および図２を用いて説明する。
【００１４】
図１は本実施形態に係るショートアーク型水銀放電ランプの一部外観図、図２は図１に示す一方の電極構造の拡大図である。
【００１５】
これらの図において、１は放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上の水銀を封入した、または種々の発光用金属とハロゲンとが封入されたショートアーク型水銀放電ランプ、２はガラス封体、３、４は電極、５は、電極４の先端部に近い側５１が電極４の側面に固着され、前記固着した部分に後続する部分５２が電極４の側面から離れるように構成されているコイルである。
【００１６】
ここで、電極４は、例えば、電極径Φが０．８ｍｍの電極である。また、コイル５は、例えば、材質がタングステンで、素線径Φが０．２５ｍｍ、コイルターン数が４、電極４側面に固着される小径部ｄ１の径Φ１が１．３ｍｍ、電極４側面から離れている大径部ｄ２の径Φ２が１．５ｍｍのコイルである。
【００１７】
なお、コイル５の電極４への固着法には、かしめによる方法、電極４に巻回されたコイル５にタングステン粉末を散布してタングステン炉で焼結する方法、および電子ビームやＹＡＧレーザによる溶着等による方法がある。
【００１８】
上記のごとく、本実施形態に係る発明では、図１，２に示すように、コイル５の電極先端側５１は電極４側面に固着され、コイル５の電極封止部側５２は電極４側面から離れ、浮かせた状態になっている。そのため、ショートアーク型水銀放電ランプ１の始動は、電極３とコイル５の前記浮いた箇所５２との間でグロー放電が開始されるが、この浮いた箇所５２は電極４に接触していないので熱容量が小さく、そのためこの箇所５２での温度上昇が速やかに行われ、グロー放電からアーク放電に容易に移行させることができる。また、コイル５の電極先端側５１は固着されているので、コイル５の熱を電極４先端部に効率良く伝えることができ、電極４先端部の温度上昇も速やかに行われ、コイル５において開始されたグロー放電を電極４先端部でのアーク放電に円滑に移行させることができる。
【００１９】
そのため、本実施形態の発明によれば、ショートアーク型水銀放電ランプの始動時に、コイルにおける持続的な異常なアーク放電によるランプ放電容器の黒化や立ち消えを防止することができる。さらには異常なグロー放電も抑制することができるので、異常なグロー放電時によるコイル加熱に起因する黒化を防止でき、ランプの長寿命化を図ることができる。さらに、上記の各種の異常な放電による放電容器の白濁化による放射強度の低下やランプ破裂等の不具合、さらには光学特性の低下や異常な電気特性の発生を防止することができる。
【００２０】
本発明の第２の実施形態を図３を用いて説明する。
【００２１】
図３は、図２に示すコイル形状とは異なるコイル形状を有する電極構造の拡大図である。
【００２２】
同図において、６は、電極４の先端部に近い側６１が電極４の側面に固着され、前記固着した部分に後続する中間部６２では電極から離れるように構成され、さらに電極４の封止部側６３では電極４の側面に固着するように構成されているコイルである。
【００２３】
ここで、コイル６は、例えば、材質がタングステンで、素線径Φが０．２５ｍｍ、コイルターン数が７、電極４側面に固着される小径部ｄ１の径Φ１が１．３ｍｍ、電極４側面から離れている大径部ｄ２の径Φ２が１．５ｍｍからなるコイルである。
【００２４】
上記のごとく、本実施形態に係る発明では、図３に示すように、コイル６の電極先端側６１は電極４側面に固着され、コイル５の中間部６２は電極４側面から離れ、浮いた状態になっている。そのため、ショートアーク型水銀放電ランプ１の始動は、まず、電極３とコイル６の前記浮いた箇所６２との間でグロー放電が開始される。この浮いた箇所６２は熱容量が小さいので、速やかに温度上昇し、グロー放電からアーク放電に容易に移行させることができる。コイル６の電極先端側６１は固着されているので熱を電極４先端部に効率良く伝えることができ、温度上昇も速やかに行われ、グロー放電から電極４先端部でのアーク放電に円滑に移行させることができる。
【００２５】
従って、本実施形態に係る発明では、第１の実施形態に係る発明と同様の効果に加え、コイル６が電極４の封止部側６３でも電極側面に固着されているので、コイル６の両端が電極４側面に固定され電極構造が堅牢化される。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４に記載の発明によれば、始動時の、コイルにおける持続的な異常なアーク放電によるランプ放電容器の黒化や立ち消えを防止することができる。さらに異常なグロー放電も抑制できるので、異常なグロー放電時のコイル加熱による黒化を防止でき、ランプの長寿命化を図ることができる。さらに、上記の各種の異常な放電による放電容器の白濁化による放射強度の低下やランプ破裂等の不具合、さらには光学特性の低下や異常な電気特性の発生を防止することができる。また、コイルが電極の封止部側でも電極面に固着されるので、コイルの両端が電極面に固定され電極構造が堅牢化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るショートアーク型水銀放電ランプの一部外観図である。
【図２】図１に示す一方の電極構造の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る図２に示すコイル形状とは異なるコイル形状を有する電極構造の拡大図である。
【符号の説明】
１ ショートアーク型水銀放電ランプ
２ ガラス封体
３，４ 電極
５ コイル
５１ コイルの電極先端側
５２ コイルの電極封止側
６ コイル
６１ コイルの電極先端側
６２ コイルの中間部
６２ コイルの電極封止側
Claims (3)
- 一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されることを特徴とするショートアーク型水銀放電ランプ。 - 放電容器内にハロゲンを封入したことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型水銀放電ランプ。
- 一方の電極の側面にコイルを配置し、放電容器内に少なくとも発光用金属とハロゲンとを封入したショートアーク型水銀放電ランプにおいて、
前記コイルの電極先端側が前記電極の側面に固着され、前記コイルの電極先端部に後続する部分が前記電極の側面から離れるように構成され、さらに前記後続する部分に後続する部分が前記電極の側面に徐々に近接するように巻回されて前記電極の側面に固着されることを特徴とするショートアーク型水銀放電ランプ。
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| JP2000273980A JP3596448B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | ショートアーク型水銀放電ランプ |
| US09/946,671 US6614187B1 (en) | 2000-09-08 | 2001-09-06 | Short arc type mercury discharge lamp with coil distanced from electrode |
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2000273980A JP3596448B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | ショートアーク型水銀放電ランプ |
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|---|---|
| JP2002093364A JP2002093364A (ja) | 2002-03-29 |
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| JP2000273980A Expired - Fee Related JP3596448B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | ショートアーク型水銀放電ランプ |
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