JP3832456B2

JP3832456B2 - Ultra high pressure mercury lamp device and ultra high pressure mercury lamp lighting device

Info

Publication number: JP3832456B2
Application number: JP2003206072A
Authority: JP
Inventors: 哲岡本; 岳人千賀
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: JP2005056599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧水銀ランプ装置および超高圧水銀ランプ点灯装置に関し、例えば、液晶ディスプレイ装置などの光源として好適に用いられるショートアーク型の超高圧水銀ランプを備えた超高圧水銀ランプ装置および超高圧水銀ランプ点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、投写型プロジェクター装置の光源としては、例えば、水銀や金属ハロゲン化物が石英ガラスよりなるバルブ内に封入されてなるメタルハライドランプ等の放電ランプが使われている。
このような放電ランプにおいては、長期間の使用により、バルブの失透が生じ、その結果、ランプの照度が低下するばかりか、気密漏洩、更には破裂に到ることがあることが知られている。この理由は、バルブを構成する石英ガラスが、アルカリ金属イオンと反応して結晶化するためである。
【０００３】
このような問題に対して、例えば特許文献１の特開平０９−２３１９４５号公報には、石英ガラスからなる気密容器（バルブ）の陰極の位置外周に導電体を配置して、導電体と陰極とを導通させると共に、該導電体に流れる電流を規制することにより、導電体を陰極と同電位にして、陽イオンを誘引させて陽イオンが気密容器に誘引されるのを抑制して石英ガラスの反応を軽減する、という技術が開示されている。この技術によれば、大気中に存在する陽イオン、例えば、放電ランプに口金や反射板を固定するためのセラミック接着剤に含まれるナトリウムなどの陽イオンが導電体に誘引されて、気密容器を構成する石英ガラスに付着しにくくなるため、石英ガラスと陽イオンとの反応を軽減させることができ、その結果、バルブの失透や破損等の発生を抑制できるようになる、とされている。
【０００４】
しかしながら、上記特開平０９−２３１９４５号公報に開示されている技術では、陽イオン（アルカリ金属イオン）が金属箔の周囲に局在することを抑制しようとしているが十分ではないので、バルブの結晶化現象を完全に防止することができない。即ち、バルブを構成する石英ガラスに不可避的に含まれる僅少のアルカリ金属イオンを核とし、石英ガラスが結晶化するという現象を防止することが困難である。
特に、直流点灯型の放電ランプにおいては、アルカリ金属イオンはマイナスの電位側に誘引されるため、陰極側の側管部にアルカリ金属イオンが高濃度で存在する部分が形成されて、酸素を介した石英ガラスと金属箔（例えばモリブデン）との結合が切れ、これにより、側管部の耐圧強度を低下させ、気密漏洩、バルブの破損が発生することがある、という問題がある。
【０００５】
近時、例えば、プロジェクター装置における光源用のランプにおいては、より一層の小型化、点光源化が進められ、電極間距離も極めて小さいものが実用化されてきており、最近では、メタルハライドランプに代わって、極めて高い水銀蒸気圧、例えば２００バール（約２０ＭＰａ）以上の圧力をもつランプが利用されるようになってきた（例えば特許文献２、特許文献３等参照。）。
一方、最近は、ＤＭＤ（マイクロミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）方式が採用された、一層小型のプロジェクター装置が注目されてきている。つまり、プロジェクター装置における光源用の放電ランプとしては、高い光出力を有するものであることや高い照度維持率を有するものであることが要求される反面、プロジェクター装置それ自体の小型化に伴って、放電ランプも小型なものであることが求められ、その点灯条件は厳しいものとなってきている。
【０００６】
例えば、プロジェクター装置における光源用のランプにおいては、バルブの内容積（放電空間の容積）が極めて小さいものであって、バルブ内の封入水銀量が０．１５ｍｇ／ｍｍ³以上である放電ランプが用いられており、このような放電ランプは、その点灯時には１５ＭＰａ以上もの極めて高圧な状態となり、一般の高圧水銀ランプからは比較できないほど異質な点灯状態を有するものである。
このような過酷な点灯条件を強いられるランプでは、アルカリ金属の介在に由来して石英ガラスと金属箔との結合が切れると、気密漏洩、破裂等の原因となってしまうことから、アルカリ金属の誘引を確実に防止することが必要とされる。
【０００７】
以上のような問題に対して、バルブを構成する石英ガラスそのものの純度を高くすればよいが、実際上、石英ガラスから不純物を完全に除去することは困難である。
また、電極材料であるタングステンに含まれるアルカリ金属の存在により、例えば電極が蒸発して発光管内壁に付着することによって石英ガラスが結晶化して、これにより、発光管が早期に失透することがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０９−２３１９４５号公報
【特許文献２】
特許２８２９３３９号公報
【特許文献３】
特許３３９００４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、バルブを構成する石英ガラスが結晶化する現象を確実に防止することができ、従って、高い照度が長期にわたって維持されると共に、石英ガラスと金属箔との結合が切断されることを抑制することができて、バルブの破損等が生ずることが確実に防止され、高い信頼性を有し、長い使用寿命を有する超高圧水銀ランプ装置、およびこのような超高圧水銀ランプ装置を利用した超高圧水銀ランプ点灯装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の超高圧水銀ランプ装置は、石英ガラスからなり、発光管部と当該発光管部の両端に連続する側管部とを有するバルブを備え、当該側管部の各々に金属箔が気密に埋設されて気密シール部が形成されており、当該発光管部内には、一対の電極が互いに対向して配置されると共に、ハロゲンガスまたはハロゲン化物、並びに、０．１５ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる直流点灯型の超高圧水銀ランプと、
当該超高圧水銀ランプにおける陰極側の側管部の外周の、発光管部に近接する領域に設けられた導電部材と、
直流電源を備え、当該直流電源からの電圧を前記導電部材に印加する、マイナス側の配線が当該導電部材に接続されると共にプラス側の配線が陰極側の外部リード棒に接続されてなる電圧印加手段と
を具備してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の超高圧水銀ランプ装置においては、導電部材がバルブにおける両方の側管部の外周に設けられており、一方の導電部材と他方の導電部材とが導電線によって互いに接続され、当該導電線が発光管部の表面に近接して配置されてなる構成とされていることが好ましい。
【００１３】
本発明の超高圧水銀ランプ点灯装置は、上記に記載の超高圧水銀ランプ装置と、超高圧水銀ランプを点灯させるためのランプ点灯用電源とを具備してなる超高圧水銀ランプ点灯装置であって、超高圧水銀ランプ点灯装置における電圧印加手段は、ランプ点灯用電源が駆動されるのと同時に、導電部材に対する電圧印加を開始することを特徴とする。
【００１４】
本発明の超高圧水銀ランプ点灯装置においては、電圧印加手段は、ランプ点灯用電源が停止されて超高圧水銀ランプが消灯された後においても、導電部材に対する電圧印加を継続して行うものであることが好ましい。
【００１５】
【作用】
上記構成の超高圧水銀ランプ装置によれば、少なくとも陰極側の側管部の外周に導電部材が設けられ、超高圧水銀ランプの点灯時において、導電部材の電位が陰極として動作する電極の電位より低い電位状態に維持されることにより、基本的には、大気中に存在する陽イオンは当該導電部材に誘引されるので、当該陽イオンの石英ガラスへの付着が抑制され、しかも、石英ガラスそれ自体に含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンは、最も電位の低い導電部材が位置される側管部の表面側に移動される。その結果、アルカリ金属イオンは、側管部の表面近傍に蓄積されて高濃度で存在することになるが、側管部の温度は発光管部の内部の温度に比較して格段に低いため、実際上、当該陽イオンと石英ガラスとが反応して結晶化することがなく、従って、バルブの失透が生ずることが確実に防止される。
しかも、陰極として動作する電極側の気密シール部においては、石英ガラス中に含まれるアルカリ金属イオンが側管部の表面側に移動されるので、気密シール部において石英ガラスが結晶化することが抑制される結果、側管部の耐圧強度が低下して、ランプの気密漏洩、バルブの破損が生ずることが確実に防止され、超高圧水銀ランプ装置は、高い照度維持率を有すると共に、高い信頼性を有し、長い使用寿命を有するものとなる。
【００１７】
また、ランプ点灯用電源が停止されて超高圧水銀ランプが消灯された後においても、導電部材への電圧印加が、所定時間の間、継続して行われる、すなわち、ランプ点灯用電源が停止されてランプが消灯されるのと時間差をもって導電部材への電圧印加が停止されることにより、バルブの温度が所定温度以上の高温の状態のままであれば、バイアス電圧の印加を停止させることによって拡散されるアルカリ金属イオンがバルブに付着して石英ガラスが結晶化する、という問題が生ずることが確実に抑制され、その結果、ランプの気密漏洩、バルブの破損が生ずることが防止され、超高圧水銀ランプを長期にわたって安定して点灯させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の超高圧水銀ランプ装置の一例における構成の概略を示す縦断断面図である。
この超高圧水銀ランプ装置１０は、以下に詳述する超高圧水銀ランプを備えてなる。
超高圧水銀ランプは、石英ガラスからなるバルブ１１を備えており、このバルブ１１は、大略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部１２と、この発光管部１２の両端に連続して外方に伸びるロッド状の側管部１３Ａ、１３Ｂとを有する。
【００１９】
バルブ１１の発光管部１２内には、陽極１４および陰極１５が互いに対向して配置されており、各々、陽極１４または陰極１５が先端に形成された、例えばタングステンからなる内部リード棒１６Ａ、１６Ｂが、それぞれ、各々の側管部１３Ａ、１３Ｂ内に気密に埋設された、例えばモリブデンよりなる金属箔１７Ａ、１７Ｂを介して、外部リード棒１８Ａ、１８Ｂに接続され、これにより、気密シール部が形成されている。図１において、１９Ａ、１９Ｂは、内部リード棒１６Ａ、１６Ｂに巻回された金属コイルである。
【００２０】
バルブ１１の発光管部１２内には、水銀、およびハロゲンガスまたはハロゲン化物が封入されており、希ガスが必要に応じて適宜に封入される。
水銀の封入量は、０．１５ｍｇ／ｍｍ³以上とされており、より好ましくは０．２５ｍｇ／ｍｍ³以上とされる。これにより、必要な可視光波長、例えば波長３６０〜８３０ｎｍの光が得られると共に、温度条件によっても異なるが、点灯時の水銀蒸気圧を極めて高い状態、例えば１０ＭＰａ以上とすることができる。また、水銀をより多く封入することにより、点灯時の水銀蒸気圧を２０ＭＰａ以上、あるいは３０ＭＰａ以上という高い水銀蒸気圧の高圧水銀ランプを得ることができ、より一層、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。
【００２１】
発光管部１２内に封入されるハロゲンガスまたはハロゲン化物としては、例えば沃素ガス、臭素ガス、塩素ガス等を例示することができる。
ハロゲンガスまたはハロゲン化物の封入量は、例えば１０^-7〜１０^-2μｍｏｌ／ｍｍ³の範囲内から選択することができる。ハロゲンガスまたはハロゲン化物が所定の封入量で発光管部１２内に封入されることにより、ハロゲンサイクルを利用したタングステン製電極の長寿命化を図ることができる。
【００２２】
発光管部１２内に封入される希ガスとしては、例えばアルゴン、クリプトン、キセノンおよびこれらの混合物を例示することができ、例えばアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。希ガスが所定の封入量で発光管部１２内に封入されることにより、点灯始動性を向上させることができる。
【００２３】
バルブ１１における各々の側管部１３Ａ、１３Ｂの端部には、口金（図示せず）が例えばセラミック接着剤によって固着されて設けられており、例えば、陽極側の側管部１３Ａにおける口金が、投影装置等におけるランプホルダーに装着されて保持される。
【００２４】
上記の超高圧水銀ランプにおいては、陰極側の側管部１３Ｂの外周には、例えば、内部リード棒１６Ｂと金属箔１７Ｂとの接続部を含む発光管部１２に近接する領域に対応する位置に、例えば金属からなるワイヤー（線材）がコイル状に巻回されてなる導電部材２０が設けられている。
【００２５】
導電部材２０は、陰極側の内部リード棒１６Ｂと金属箔１７Ｂとの接続部に対応する側管部１３Ｂの表面位置を基準位置として、少なくとも当該基準位置から発光管部１２の陰極側の端縁位置までの領域に配設されていることが好ましく、当該領域に加えて当該基準位置から５ｍｍ外方側の位置まで配設されていることがより好ましい。
【００２６】
導電部材２０には、直流電源からなるバイアス電源２５が接続されている。
具体的には、バイアス電源２５におけるマイナス側の配線２６が導電部材２０に接続されると共にプラス側の配線２７が陰極１５側の外部リード棒１８Ｂに接続されており、ランプ点灯時において、導電部材２０の電位が陰極１５の電位よりも低い電位状態に維持されるよう適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源２５によって導電部材２０に印加される。ここに、ランプ点灯時における導電部材２０の電位は、内部リード棒１６Ｂおよび金属箔１７Ｂの電位より低い。
このようなバイアス電源２５は、例えば交流を整流した安定化電源、電池などによって構成することができる。また例えば、熱起電力や光電効果を利用した電位差の発生手段によってバイアス電圧を印加してもよい。
超高圧水銀ランプ点灯時における導電部材２０と陰極１５との電位差は、例えば５〜１００Ｖであることが好ましい。
【００２７】
上記の超高圧水銀ランプの一数値例を示すと、例えば発光管部１２の最大外径が１１．３ｍｍ、発光管部１２の内容積が１１６ｍｍ³、側管部１３Ａ、１３Ｂの最大外径が６ｍｍ、側管部１３Ａ、１３Ｂの長さが１８ｍｍ、バルブ１１の肉厚が４．９ｍｍ、電極間距離が１．２ｍｍ、導電部材２０の配設領域の大きさが１０ｍｍ、管壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ³、定格電圧が８０Ｖ、定格電力が２００Ｗ、バイアス電圧が１０Ｖである。
【００２８】
上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０は、直流電源よりなるランプ点灯用電源３０に接続され、ランプ点灯用電源３０によって適正な大きさに制御された点灯電力が供給されて超高圧水銀ランプが点灯されると共に、適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源２５によって導電部材２０に印加されて、導電部材２０の電位が陰極１５の電位より低い電位状態に維持される。
【００２９】
而して、上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０においては、超高圧水銀ランプの点灯時において、バルブ１１が高温、例えば３００℃以上になると、バルブ１１を構成する石英ガラスの肉厚中に含まれるアルカリ金属イオンは、マイナスの電位側、すなわち陰極１５が位置される方向に移動するため、陰極側の側管部１３Ｂを構成する石英ガラス中のアルカリ金属のイオン濃度は、他の部位に比較して高くなる傾向にある。
【００３０】
然るに、上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０によれば、陰極側の側管部１３Ｂの外周に導電部材２０が設けられると共に、超高圧水銀ランプの点灯時において、当該導電部材２０の電位が陰極１５の電位より低い電位状態に維持されることにより、基本的には、大気中に存在する陽イオン、例えば口金を接合するに際して用いられる接着剤に含まれるナトリウムイオン等は導電部材２０に誘引されるので、当該陽イオンがバルブ１１に付着することが抑制され、しかも、バルブ１１を構成する石英ガラスそれ自体に含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンは、最も電位の低い導電部材２０が位置される側管部１３Ｂの表面側に移動されるので、発光管部１２におけるアルカリ金属イオン濃度が低減されて、陰極側の側管部１３Ｂの表面において、アルカリ金属イオンが高濃度で存在する部分が形成されることになるが、側管部１３Ｂの温度は発光管部１２の内部の温度に比較して格段に低いため、実際上、アルカリ金属イオンと石英ガラスとが反応して結晶化することがなく、従って、バルブ１１の失透が生ずることが確実に防止される。
【００３１】
しかも、陰極側の気密シール部においては、石英ガラスに含まれるアルカリ金属イオンが内部リード棒１６Ｂおよび金属箔１７Ｂより電位が低い側管部１３Ｂの表面側に移動されるので、石英ガラスと金属箔１７Ｂとの結合が切断されることが抑制される結果、側管部１３Ｂを長期にわたって所期の耐圧強度を有する状態に維持することができ、従って、ランプの気密漏洩、バルブ１１の破損が生ずることが確実に防止され、高い照度維持率が得られると共に高い信頼性が得られ、超高圧水銀ランプ装置１０を長い使用寿命を有するものとして構成することができる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置の他の例における構成の概略を示す縦断断面図である。
この超高圧水銀ランプ装置１０は、バルブ１１における両方の側管部１３Ａ、１３Ｂの外周面に導電部材４０、２０が設けられていることの他は第１実施形態における超高圧水銀ランプ装置と同様の構成を有するものである。
【００３３】
具体的には、陽極側の側管部１３Ａの表面に、例えば金属からなるワイヤー（線材）を巻回してなる導電部材４０が設けられており、陰極側の導電部材２０および陽極側の導電部材４０が導電線４１によって互いに電気的に接続されている。
そして、バイアス電源２５におけるマイナス側の配線２６が導電部材２０に接続されると共にプラス側の配線２７が陰極側の外部リード棒１８Ｂに接続されており、ランプ点灯時においては、適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源２５によって導電部材２０および導電部材４０の各々に印加され、導電部材２０の電位および導電部材４０の電位が、いずれも、陰極１５の電位よりも低い電位状態に維持される。
【００３４】
上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０によれば、バルブ１１における両方の側管部１３Ａ、１３Ｂの外周に導電部材４０、２０が配設されると共に、ランプ点灯時において、当該導電部材４０、２０の各々が、陰極１５より低い電位状態に維持されることにより、バルブ１１を構成する石英ガラスの肉厚中並びに放電空間内に存在するアルカリ金属イオンが陰極側の導電部材２０および陽極側の導電部材４０のうちの近接する導電部材に誘引されるので、アルカリ金属イオンの移動距離が小さくなり、石英ガラスの結晶化が生じやすい発光管部１２におけるアルカリ金属イオン濃度を一層効果的に低減させること、換言すれば、アルカリ金属イオンを、ランプ点灯時において比較的低温である側管部の表面側に確実に局在させることができ、従って、バルブ１１の失透が生ずることを確実に防止することができる。
また、陰極側の導電部材２０および陽極側の導電部材４０の各々に、共通のバイアス電源２５によってバイアス電圧が印加される構成とされていることにより、超高圧水銀ランプ装置１０が大型化することを回避することができる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置の更に他の例における構成の概略を示す縦断断面図である。
この超高圧水銀ランプ装置１０は、ランプ始動用電極が設けられていることの他は第１実施形態に係るものと同様の構成を有するものである。
【００３６】
具体的には、例えば、金属ワイヤー（線材）よりなる導電部材５０がバルブ１１における陽極側の側管部１３Ａの外周面に巻回されて設けられており、この導電部材５０は、金属よりなる導電線５１を介して陰極側の側管部１３Ｂに設けられた導電部材２０に接続されている。
導電線５１は、例えば発光管部１２の表面に沿うように近接して配置されており、この導電線５１には、図示しないランプ点灯用回路から出力される無負荷開放電圧が印加され、これにより、導電線５１がランプ始動用電極（トリガーワイヤー）として機能する。
ここに、図示した例の超高圧水銀ランプ装置１０においては、金属ワイヤーが陽極側の側管部１３Ａの外周面に１回のみ巻回された構成とされているが、金属ワイヤーが多数回巻回されていてもよい。
【００３７】
上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０によれば、基本的には、第１実施形態における超高圧水銀ランプ装置と同様に、バルブ１１を構成する石英ガラス中のアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンが陰極側の側管部１３Ｂに設けられた導電部材２０に静電的に誘引されるので、当該アルカリ金属イオンと石英ガラスとが反応して結晶化することが抑制され、バルブ１１の失透が生ずることが確実に防止されると共に、陰極側の気密シール部において、アルカリ金属イオンに起因する石英ガラスの結晶化による、金属箔１７Ｂと石英ガラスとの酸素を介した結合が切れることが抑制されるので、ランプの気密漏洩、バルブ１１の破損が生ずることが確実に防止される。
しかも、陽極側の側管部１３Ａに設けられた導電部材５０と、陰極側の側管部１３Ｂに設けられた導電部材２０とを接続する導電線５１が、発光管部１２の表面に沿うように近接して配置されていることにより、当該導電線５１がトリガワイヤーとして機能して点灯始動性を向上させることができる結果、このような導電線（トリガワイヤ）５１を有さない構成のものに比して、より低い高圧パルスによって電極間の絶縁破壊を生じさせることができるので、ランプの点灯始動を容易に行うことができる。
【００３８】
＜参考例＞
図４は、参考例の超高圧水銀ランプ装置の構成の概略を示す縦断断面図である。
この超高圧水銀ランプ装置１０は、交流点灯型の超高圧水銀ランプを備えており、超高圧水銀ランプが、バルブ１１における両方の側管部１３Ａ、１３Ｂの外周に導電部材４０Ａ、２０Ａが配設されてなるものである。
【００３９】
具体的には、超高圧水銀ランプは、一方の側管部１３Ａの表面に、例えば金属からなるワイヤー（線材）を巻回してなる第１の導電部材４０Ａが設けられていると共に、他方の側管部１３Ｂの外周面に、第１の導電部材４０Ａと同様の構成を有する第２の導電部材２０Ａが設けられており、第１の導電部材４０Ａおよび第２の導電部材２０Ａが導電線４１によって互いに電気的に接続されている。
そして、バイアス電源２５におけるマイナス側の配線２６が第２の導電部材２０Ａに接続されると共にプラス側の配線２７が例えば他方の外部リード棒１８Ｂに接続されており、ランプ点灯時においては、適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源２５によって第１の導電部材４０Ａおよび第２の導電部材２０Ａの各々に印加されて、第１の導電部材４０Ａの電位および第２の導電部材２０Ａの電位が、いずれも、電極１４Ａ、１５Ａの平均電位より常に低い電位状態に維持される。ここに、電極１４Ａの平均電位および電極１５Ａの平均電位は、例えば、交流一周期分の電位の平均値である。
【００４０】
以上の超高圧水銀ランプ装置１０においては、バイアス電源２５におけるプラス側の配線２７は、電極１４Ａ、１５Ａが陰極動作および陽極動作を交互に繰り返すので、いずれか一方の外部リード棒に接続すればよい。
【００４１】
この超高圧水銀ランプ装置１０は、例えば交流電源よりなるランプ点灯用電源３０Ａに接続されており、ランプ点灯用電源３０Ａによって適正な大きさに制御された点灯電力が供給されて超高圧水銀ランプが点灯されると共に、適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源２５によって第１の導電部材４０Ａおよび第２の導電部材２０Ａに印加されて、第１の導電部材４０Ａの電位および第２の導電部材２０Ａの電位は、電極１４Ａ、１５Ａの平均電位より常に低い電位状態に維持される。
【００４２】
上記構成の超高圧水銀ランプ装置１０によれば、バルブ１１における一方の側管部１３Ａの表面に第１の導電部材４０Ａが設けられ、他方の側管部１３Ｂの表面に第２の導電部材２０Ａが設けられると共に、超高圧水銀ランプの点灯時において、第１の導電部材４０Ａの電位および第２の導電部材２０Ａの電位が電極１４Ａ、１５Ａの平均電位より低い電位状態に維持されることにより、基本的には、大気中に存在する陽イオンが第１の導電部材４０Ａおよび第２の導電部材２０Ａに誘引されるので、当該陽イオンがバルブ１１に付着することが抑制され、しかも、バルブ１１を構成する石英ガラスそれ自体に含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンが、比較的温度が低い側管部１３Ａ、１３Ｂの表面側に移動されて蓄積されるので、実際上、当該アルカリ金属イオンと石英ガラスとが反応して結晶化することがなく、従って、バルブ１１の失透が生ずることを確実に防止することができる。
【００４３】
しかも、各々の側管部１３Ａ、１３Ｂにおける気密シール部においては、石英ガラス中に含まれるアルカリ金属イオンが側管部１３Ａ、１３Ｂの表面側に移動されるので、石英ガラスの結晶化による金属箔と石英ガラスとの結合が切れることが抑制される結果、側管部１３Ａ、１３Ｂを長期にわたって所期の耐圧強度を有する状態に維持することができ、従って、ランプの気密漏洩、バルブ１０の破損が生ずることが確実に防止され、高い照度維持率が得られると共に高い信頼性が得られ、超高圧水銀ランプ装置１０を長い使用寿命を有するものとして構成することができる。
【００４４】
以上のように、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置によれば、ランプ点灯時において、大気中に存在するアルカリ金属イオン（陽イオン）、並びに、バルブ１１を構成する石英ガラス中に不可避的に存在するアルカリ金属イオンが、比較的温度が低い側管部の外周面に設けられた導電部材に誘引され、ランプ点灯時に高温となる例えば発光管部およびその近傍においてアルカリ金属イオンが長時間の間滞留することが確実に防止されるので、バルブ１１全体において石英ガラスが結晶化することが抑制される。
従って、バルブ１１を構成する石英ガラスとして純度の高いものを用いる必要がなく、材料の選択の自由度を大きくすることができ、所期の機能を有する超高圧水銀ランプ装置１０を有利に製造することができる。
【００４５】
また、ランプ点灯時において、バルブ１１内における水銀蒸気圧が例えば２０Ｍｐａ以上という極めて高く、バルブ１１の上部温度が１０００℃近くにもなるような厳しい点灯条件が要求された場合であっても、バルブ１１の失透による気密漏洩、バルブ１１の破損が生ずることが確実に防止されるので、小型のプロジェクター装置における光源用ランプとして好適に使用することができる。
【００４６】
以下に、以上のような超高圧水銀ランプ装置１０を駆動させるために好適に用いられるランプ点灯装置について説明する。
【００４７】
図５は、本発明の超高圧水銀ランプ点灯装置における回路の一構成例を示すブロック図、図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図５に示すランプ点灯装置の、（ａ）ランプ電力ＷＬと時間ｔとの関係を示す特性図、（ｂ）発光管外表面温度Ｔと時間ｔとの関係を示す特性図、（ｃ）導電部材電位Ｅと時間ｔとの関係を示す特性図を示す。
この超高圧水銀ランプ点灯装置は、上述した特定の超高圧水銀ランプ装置１０と、ランプ点灯用電源６０に接続されたランプ点灯用回路６１と、このランプ点灯用回路６１に接続されたバイアス電圧印加用回路６２とを備えている。
【００４８】
ランプ点灯用回路６１は、例えば交流電源よりなるランプ点灯用電源６０からの交流出力を直流出力に変換して、所定の大きさに制御された点灯電力を超高圧水銀ランプ装置１０に供給すると共に当該直流出力から必要な大きさに分圧された電力をバイアス電源２５に供給する機能を有する。
【００４９】
バイアス電圧印加用回路６２は、ランプ点灯用回路６１に接続されたバイアス電源６３と、超高圧水銀ランプ装置１０における導電部材２０に印加すべきバイアス電圧の大きさを制御するバイアス制御回路６４とを備えており、バイアス制御回路６４は、例えば、超高圧水銀ランプの発光管部１２に近接して設けられた温度検知手段６５によって検知される発光管部１２の外表面の温度に基づいて導電部材２０へのバイアス電圧印加を停止させる機能を有する。
【００５０】
この超高圧水銀ランプ点灯装置においては、図６に示されているように、ランプ点灯用電源６０が駆動されると（ｔ０）、ランプ点灯用回路６１により点灯電力が超高圧水銀ランプ装置１０に供給されて超高圧水銀ランプが点灯されると共に所定の大きさに分圧された電力がバイアス電源６３に供給されて、バイアス制御回路６４により一定の大きさに制御されたバイアス電圧Ｅｂ０がバイアス電源６３によって導電部材２０に印加される（図６（ｃ）参照。）。これにより、ランプ電力が時間経過と共に上昇して一定の大きさＷＬ０で安定した点灯状態に至る（図６（ａ）参照。）。また、発光管部１２の外表面の温度についても、時間経過と共に上昇して一定の大きさＴ０で安定した状態となる（図６（ｂ）参照。）。
【００５１】
また、超高圧水銀ランプを消灯させるに際しては、ランプ点灯用電源６０を停止させて超高圧水銀ランプ装置１０への点灯電力の供給を停止させた後においても、バイアス電圧を、所定時間の間、継続して導電部材２０に印加し続けて、導電部材２０が所定の電位状態に維持される、換言すれば、ランプ点灯用電源６０の駆動停止時（ｔ１）と時間差をもってバイアス電源６３の駆動が停止される（ｔ２）。
具体的には、例えば、温度検知手段６５によって検知される発光管部１２の外表面の温度が、設定された基準温度Ｔ１より低下したことが検知されたときに、バイアス制御回路６４により停止信号がバイアス電源６３に出力されて導電部材２０へのバイアス電圧の印加が停止される。
基準温度Ｔ１は、例えば３００℃に設定される。この理由は、例えばナトリウムイオンの移動度は、３００℃以上で始まり、温度上昇と共に正の増加率で急激に大きくなる傾向にあり、上記温度に設定することによりアルカリ金属イオンの移動が抑制されて側管部１３Ｂの表面側に蓄積されたアルカリ金属イオンがバルブ１１の肉厚中に再び拡散することを確実に防止することができるからである。
【００５２】
上記構成の超高圧水銀ランプ点灯装置によれば、超高圧水銀ランプの点灯時においては、適正な大きさに制御されたバイアス電圧がバイアス電源６３により導電部材２０に印加されて当該導電部材２０の電位が陰極１５の電位より低い電位状態に維持されるので、バルブ１１を構成する石英ガラス中に不可避的に含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンが導電部材２０に静電的に誘引されて、大気中に存在する陽イオン、石英ガラスに含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンと、石英ガラスとが反応して結晶化することが抑制される結果、ランプの気密漏洩、バルブの破損が生ずることが確実に防止され、超高圧水銀ランプ装置１０を長期にわたって安定した点灯状態で駆動させることができる。
【００５３】
また、ランプ点灯用電源６０が停止されて超高圧水銀ランプ装置１０への点灯電力の供給が停止された後においても、バイアス電源６３によって、導電部材２０へのバイアス電圧の印加が、所定時間の間、継続して行われることにより、バルブ１１の温度が所定温度以上の高温の状態のままであれば、バイアス電圧の印加を停止させることによって拡散されるアルカリ金属イオンが石英ガラスと反応して結晶化する、という問題が生ずることが確実に抑制され、その結果、ランプの気密漏洩、バルブ１１の破損が生ずることが確実に防止され、超高圧水銀ランプ装置１０を長期にわたって安定して点灯状態で駆動させることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、導電部材は金属ワイヤーが巻回されてなるものに限定されず、例えばスリーブ状のものであってもよい。
また、側管部の表面の全周にわたって設けられている必要はないが、アルカリ金属イオンを高い効率で誘引するという観点から、側管部の表面の全周にわたって設けられていることが好ましい。
【００５５】
また、上述した例のランプ点灯装置においては、温度検知手段によって検知される発光管部の外表面の温度に基づいて、導電部材へのバイアス電圧の印加が停止されるよう制御された構成とされているが、超高圧水銀ランプ装置の仕様および冷却条件などによっても異なるが、例えば、超高圧水銀ランプ装置への点灯電力の供給を停止させた時点からの経過時間に基づいて、導電部材へのバイアス電圧の印加が停止されるよう制御された構成とされていてもよい。この場合には、超高圧水銀ランプ装置への点灯電力の供給を停止させた時点から所定時間が経過した後、ランプ点灯用回路よりランプ消灯信号がバイアス電源に出力される。
【００５６】
例えば、発光管部の最大外径が１１．３ｍｍの超高圧水銀ランプ（定格電力が２００Ｗ）を備えた超高圧水銀ランプ装置を無風状態の環境（温度２５℃）下にて単独で点灯させた場合（点灯時におけるバルブの最高温度が１１５０℃程度）において、点灯電力の供給を停止させた時点から、バルブの温度が３００℃にまで低下するのに要する時間は約１００秒程度である。
また、発光管部の最大外径が１１．３ｍｍの超高圧水銀ランプ（定格電力が２００Ｗ）を備えた超高圧水銀ランプ装置をリフレクターに組み込み、例えば２５℃の冷却風を１５リットル／ｍｉｎの送風量で供給しながら点灯させた場合（点灯時におけるバルブの最高温度が９６０℃程度）において、点灯電力の供給を停止させた時点から、バルブの温度が３００℃にまで低下するのに要する時間は約７０秒程度である。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置およびランプ点灯装置の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５８】
＜実施例１＞
図３の構成に従い、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置を作製した。以下に、超高圧水銀ランプ装置の仕様と点灯条件を示す。
バルブ（１１）；材質：石英ガラス、発光管部の最大外径：９．４ｍｍ、側管部の外径：６ｍｍ、側管部の長さ：１８ｍｍ、発光管部の内容積：７５ｍｍ³、
陰極（１４）；材質：タングステン、
陽極（１５）；材質：タングステン、
電極間距離：１．３ｍｍ、
金属箔（１７Ａ、１７Ｂ）；材質：モリブデン、長さ１１ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚み２０μｍ、
封入物；水銀：０．２５ｍｇ／ｍｍ³、臭素ガス（ハロゲンガス）：１０^-4μｍｏｌ／ｍｍ³、
導電部材（２０）；鉄クロム合金からなる、線径が０．３ｍｍのワイヤーをコイル状に巻回、長さ；８ｍｍ、配設位置；一端が内部リード棒と金属箔との接続個所に対応する位置より４ｍｍ内方側に位置される状態で配設、
導電部材（５０）；鉄クロム合金からなる、線径が０．３ｍｍのワイヤーを１回巻回、
導電線（５１）；材質：鉄クロム合金、バルブとの最接近距離：１ｍｍ、
管壁負荷：１．５Ｗ／ｍｍ²、定格電圧：７９Ｖ、定格電力：１５０Ｗ
【００５９】
このような超高圧水銀ランプ装置５個について、各々の超高圧水銀ランプ装置をリフレクタに組み込んで光照射装置を構成し、図５に示す構成を有するランプ点灯装置によって、以下のように制御して５００時間連続して点灯し、下記に示す方法による照度測定を行い、ランプ点灯初期の光の照度を１００％とした場合の時間経過に伴う照度維持率の変化を調べた。結果を図７に示す。
また、上記のような超高圧水銀ランプ装置１０個について、超高圧水銀ランプの点灯開始から１００時間経過した時点、および３００時間経過した時点において超高圧水銀ランプを消灯させて、バルブの失透の発生有無、並びに、陰極側の気密シール部における箔浮きの発生有無を顕微鏡によって観察し、下記評価基準に基づいて評価を行った。バルブの失透についての評価結果を下記表１に、箔浮きについての評価結果を下記表２に示す。
【００６０】
超高圧水銀ランプを点灯させるに際しては、超高圧水銀ランプへの点灯電力の供給の開始と同時に、導電部材へのバイアス電圧の印加を開始し、ランプ点灯時において、導電部材を陰極より１０Ｖ低い電位状態とした。
また、超高圧水銀ランプを消灯させるに際しては、超高圧水銀ランプへの点灯電力の供給を停止した後、バルブの温度が３００℃以下に低下したことが検知されたときに、導電部材へのバイアス電圧の印加を停止した。
【００６１】
〔照度測定〕
照度測定は、リフレクタに組み込まれた超高圧水銀ランプ装置を所定の光学系にセットし、結像レンズを介してスクリーン上に、８１２０×６１００ｍｍの四角形に投影された像における任意に選ばれた９個所の照度を測定し、これらの平均照度を求めた。
【００６２】
〔評価基準〕
（イ）バルブの失透；
バルブの失透については、バルブの失透が生じていない場合を「○」、バルブの失透が軽微に生じている場合を「△」、バルブの失透が顕著に生じている場合を「×」とした。
（ロ）箔浮き；
箔浮きについては、箔浮きが全く生じていない場合を「○」、箔浮きが軽微に生じている場合を「△」、箔浮きが顕著に生じている場合を「×」とした。
【００６３】
＜比較例１＞
バイアス電源が具備されていないことの他は、実施例１において作製したものと同様の構成を有する比較用の超高圧水銀ランプ装置を作製した。
このような比較用の超高圧水銀ランプ装置５個について、図８に示す構成を有するランプ点灯装置によって、以下のように制御して５００時間連続して点灯し、ランプ点灯時における照度測定を行うと共に、超高圧水銀ランプ装置１０個について、超高圧水銀ランプの点灯開始から１００時間経過した時点、および３００時間経過した時点において超高圧水銀ランプを消灯させ、バルブの失透の発生有無、並びに、陰極側の気密シール部における箔浮きの発生有無を顕微鏡によって観察した。
照度測定の結果を図７に、バルブの失透についての評価結果を下記表１に、箔浮きについての評価結果を下記表２に、それぞれ、示す。
【００６４】
超高圧水銀ランプを点灯させるに際しては、超高圧水銀ランプへの点灯電力の供給の開始と同時に、導電部材へのバイアス電圧の印加を開始し、ランプ点灯時において、導電部材を陰極と同一の電位状態とした。
また、超高圧水銀ランプを消灯させるに際しては、超高圧水銀ランプへの点灯電力の供給の停止と同時に、導電部材へのバイアス電圧の印加を停止した。
【００６５】
【表１】

【００６６】
【表２】

【００６７】
以上の結果から明らかなように、本発明に係る超高圧水銀ランプ装置によれば、いずれのものも、バルブ全体にわたって失透現象が発生することが抑制され、長期にわたって高い照度を維持することができ、しかも、箔浮き現象に伴うランプの気密漏洩、およびバルブの破損が生ずることがなく、十分に高い信頼性が得られ、長い使用寿命を有することが確認された。
また、ランプ点灯初期において、アーク中心付近の分光スペクトルにナトリウム（Ｎａ）の発光、およびリチウム（Ｌｉ）の発光が観測され、このナトリウム（Ｎａ）の発光およびリチウム（Ｌｉ）の発光は時間経過と共に徐々に減少し、点灯後数十分間が経過すると観測されなくなった。この理由は、バルブを構成する石英ガラス中に不可避的に存在していた、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属が放電空間内に取り込まれ、イオン化したアルカリ金属が導電部材に誘引されて放電空間を泳動し、側管部の表面側に移動したものと推察される。
一方、比較用の超高圧水銀ランプについては、いずれのものも、バルブの失透が時間経過に伴って顕著に生じるようになり、長期にわたって安定した点灯状態を維持することができず、しかも、気密シール部における箔浮き現象に起因してバルブが破損するものがあることが確認された。
【００６８】
また、図４に示す構成に従って、交流点灯型の超高圧水銀ランプを備えた超高圧水銀ランプ装置を作製し、点灯電力の供給開始と同時に、バイアス電圧を導電部材に印加して電極の平均電位より低い電位状態に維持した状態としたことの他は実施例１と同様の点灯実験を行ったところ、バルブ全体にわたって失透現象が発生することが抑制され、長期にわたって高い照度を維持することができ、しかも、箔浮き現象に伴うランプの気密漏洩、およびバルブの破損が生ずることがなく、十分に高い信頼性が得られ、長い使用寿命を有することが確認された。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の直流点灯型の超高圧水銀ランプ装置によれば、少なくとも陰極側の側管部の外周に導電部材が設けられ、超高圧水銀ランプの点灯時において、当該導電部材の電位が陰極として動作する電極の電位より低い電位状態に維持されることにより、基本的には、大気中に存在する陽イオンは当該導電部材に誘引されるので、当該陽イオンのバルブへの付着が抑制され、しかも、石英ガラスそれ自体に含まれるアルカリ金属イオン、およびランプ点灯により電極が蒸発することにより発光管内に放出されるアルカリ金属イオンは、最も電位の低い導電部材が位置される側管部の表面側に移動されて、バルブにおける高温となる個所のアルカリ金属のイオン濃度が低減されるので、実際上、アルカリ金属イオンと石英ガラスとが反応して結晶化することがなく、従って、バルブの失透が生ずることが確実に防止される。
しかも、陰極として動作する電極側の気密シール部においては、石英ガラス中に含まれるアルカリ金属イオンが最も電位が低い側管部の表面側に移動されるので、石英ガラスと金属箔との結合が切断されることが抑制される結果、側管部を所期の耐圧強度を有する状態に長期にわたって維持することができ、従って、ランプの気密漏洩、バルブの破損が生ずることが確実に防止され、石英ガラスが結晶化することが抑制される結果、高い照度維持率が得られると共に高い信頼性が得られ、超高圧水銀ランプ装置を長い使用寿命を有するものとして構成することができる。
【００７１】
また、超高圧水銀ランプ装置への点灯電力の供給が停止された後においても、導電部材への電圧印加が、所定時間の間、継続して行われることにより、バルブの温度が所定温度以上の高温の状態のままであれば、電圧の印加を停止させることによって拡散されるアルカリ金属イオンがバルブに付着して石英ガラスが結晶化する、という問題が生ずることが確実に抑制され、超高圧水銀ランプ装置を長期にわたって安定した点灯状態で駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超高圧水銀ランプ装置の一例における構成の概略を示す縦断断面図である。
【図２】本発明の超高圧水銀ランプ装置の他の例における構成の概略を示す縦断断面図である。
【図３】本発明の超高圧水銀ランプ装置の更に他の例における構成の概略を示す縦断断面図である。
【図４】参考例の超高圧水銀ランプ装置の構成の概略を示す縦断断面図である。
【図５】本発明の超高圧水銀ランプ点灯装置における回路の一構成例を示すブロック図である。
【図６】（ａ）図５に示すランプ点灯装置におけるランプ電力と時間との関係を示す特性図、（ｂ）図５に示すランプ点灯装置における発光管外表面温度と時間との関係を示す特性図、（ｃ）図５に示すランプ点灯装置における導電部材電位と時間との関係を示す特性図である。
【図７】ランプ点灯初期の光の照度を１００％とした場合の、時間経過に伴う照度維持率の変化を示すグラフである。
【図８】比較用の超高圧水銀ランプ装置の点灯装置の回路構成を示すブロック図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultra-high pressure mercury lamp apparatus and an ultra-high pressure mercury lamp lighting apparatus, for example, an ultra-high pressure mercury lamp apparatus and an ultra-high pressure equipped with a short arc type ultra-high pressure mercury lamp suitably used as a light source for a liquid crystal display device or the like. The present invention relates to a mercury lamp lighting device.
[0002]
[Prior art]
Currently, for example, a discharge lamp such as a metal halide lamp in which mercury or a metal halide is enclosed in a bulb made of quartz glass is used as a light source of a projection type projector apparatus.
In such a discharge lamp, it is known that long-term use may cause devitrification of the bulb. As a result, not only the illuminance of the lamp decreases, but also airtight leakage and further explosion may occur. Yes. This is because the quartz glass constituting the bulb reacts with alkali metal ions and crystallizes.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-231945 of Patent Document 1 discloses a method in which a conductor is disposed on the outer periphery of the cathode of an airtight container (valve) made of quartz glass. By restricting the current flowing through the conductor, the conductor is made to have the same potential as the cathode, attracting cations to suppress the attraction of cations to the hermetic container, and A technique for reducing the reaction is disclosed. According to this technique, a cation existing in the atmosphere, for example, a cation such as sodium contained in a ceramic adhesive for fixing a base or a reflector to a discharge lamp, is attracted to a conductor, and an airtight container is formed. It is said that since it becomes difficult to adhere to the constituent quartz glass, the reaction between the quartz glass and the cation can be reduced, and as a result, the occurrence of devitrification or breakage of the valve can be suppressed.
[0004]
However, in the technique disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-231945, it is attempted to suppress the localization of cations (alkali metal ions) around the metal foil. The phenomenon cannot be completely prevented. That is, it is difficult to prevent the phenomenon that quartz glass is crystallized by using a few alkali metal ions inevitably contained in the quartz glass constituting the bulb as a nucleus.
In particular, in a direct current lighting type discharge lamp, since alkali metal ions are attracted to a negative potential side, a portion where alkali metal ions are present at a high concentration is formed in the side tube portion on the cathode side, and oxygen is interposed. There is a problem in that the quartz glass and the metal foil (for example, molybdenum) are disconnected from each other, thereby reducing the pressure resistance of the side tube portion and causing airtight leakage and breakage of the valve.
[0005]
In recent years, for example, lamps for light sources in projector devices have been further miniaturized and point light sources, and those with extremely small distances between electrodes have been put into practical use. Recently, they have been replaced with metal halide lamps. Accordingly, lamps having extremely high mercury vapor pressure, for example, a pressure of 200 bar (about 20 MPa) or more have come to be used (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
On the other hand, recently, a smaller projector device employing a DLP (digital light processor) system using a DMD (micromirror device) has been attracting attention. In other words, the discharge lamp for the light source in the projector device is required to have a high light output or a high illuminance maintenance rate, but with the miniaturization of the projector device itself, The discharge lamp is also required to be small, and the lighting conditions have become severe.
[0006]
For example, a lamp for a light source in a projector device has a very small bulb internal volume (discharge space volume), and the enclosed mercury amount in the bulb is 0.15 mg / mm.^ThreeThe above-described discharge lamp is used, and such a discharge lamp is in an extremely high pressure state of 15 MPa or more at the time of lighting, and has a different lighting state that cannot be compared with a general high-pressure mercury lamp.
In a lamp that is forced to have such a severe lighting condition, if the bond between the quartz glass and the metal foil is broken due to the interposition of the alkali metal, it may cause airtight leakage, rupture, etc. There is a need to reliably prevent attraction.
[0007]
To solve the above problems, the purity of the quartz glass itself constituting the bulb may be increased. However, in practice, it is difficult to completely remove impurities from the quartz glass.
In addition, due to the presence of an alkali metal contained in tungsten, which is an electrode material, for example, the electrode evaporates and adheres to the inner wall of the arc tube, so that quartz glass is crystallized, thereby causing the arc tube to devitrify early. is there.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 09-231945
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2829339
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3390047
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to surely prevent the phenomenon of crystallization of the quartz glass constituting the bulb, and therefore high illuminance can be maintained over a long period of time. In addition to being maintained, it is possible to prevent the bond between the quartz glass and the metal foil from being cut, and it is possible to reliably prevent the valve from being damaged, and to have high reliability and a long service life. It is an object of the present invention to provide an ultra-high pressure mercury lamp apparatus and an ultra-high pressure mercury lamp lighting apparatus using such an ultra-high pressure mercury lamp apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The ultra-high pressure mercury lamp apparatus of the present invention is made of quartz glass, and includes a bulb having an arc tube portion and side tube portions continuous to both ends of the arc tube portion, and a metal foil is hermetically sealed in each of the side tube portions. A hermetic seal portion is formed by being embedded, and a pair of electrodes are disposed facing each other in the arc tube portion, and halogen gas or halide, and 0.15 mg / mm.^ThreeDC lighting type ultra-high pressure mercury lamp in which the above mercury is enclosed,
  A conductive member provided in a region near the arc tube portion on the outer periphery of the side tube portion on the cathode side in the ultra-high pressure mercury lamp;
  A DC power supply is provided, and the voltage from the DC power supply is applied to the conductive member.Voltage applying means, in which the negative wiring is connected to the conductive member and the positive wiring is connected to the external lead rod on the cathode side;
It is characterized by comprising.
[0011]
  In the super high pressure mercury lamp apparatus of the present invention,Conductive memberAre provided on the outer periphery of both side tube portions of the bulb, and one conductive member and the other conductive member are connected to each other by a conductive wire, and the conductive wire is disposed close to the surface of the arc tube portion. It is preferable that the configuration is as follows.
[0013]
An ultra-high pressure mercury lamp lighting device of the present invention is an ultra-high pressure mercury lamp lighting device comprising the above-described ultra-high pressure mercury lamp device and a lamp lighting power source for lighting the ultra-high pressure mercury lamp. The voltage application means in the ultrahigh pressure mercury lamp lighting device is characterized in that the voltage application to the conductive member is started at the same time when the lamp lighting power source is driven.
[0014]
In the ultra high pressure mercury lamp lighting device of the present invention, the voltage applying means continuously applies voltage to the conductive member even after the lamp lighting power supply is stopped and the ultra high pressure mercury lamp is turned off. It is preferable.
[0015]
[Action]
  According to the ultra-high pressure mercury lamp apparatus having the above configuration, at leastCathode sideA conductive member is provided on the outer periphery of the side tube portion. When the ultrahigh pressure mercury lamp is turned on, the potential of the conductive member is maintained at a lower potential than the potential of the electrode that operates as a cathode. Since the cations present therein are attracted to the conductive member, the adhesion of the cations to the quartz glass is suppressed, and the electrode is evaporated by the alkali metal ions contained in the quartz glass itself and the lamp lighting. Thus, alkali metal ions released into the arc tube are moved to the surface side of the side tube portion where the conductive member having the lowest potential is located. As a result, alkali metal ions accumulate in the vicinity of the surface of the side tube portion and exist at a high concentration, but the temperature of the side tube portion is much lower than the temperature inside the arc tube portion, In practice, the cation and quartz glass do not react and crystallize, and therefore, devitrification of the bulb is reliably prevented.
  Moreover, in the hermetic seal part on the electrode side that operates as the cathode, alkali metal ions contained in the quartz glass are moved to the surface side of the side tube part, so that the quartz glass is prevented from crystallizing in the hermetic seal part. As a result, the pressure resistance of the side tube portion is reduced, and it is possible to reliably prevent the occurrence of airtight leakage of the lamp and breakage of the bulb. The ultra-high pressure mercury lamp device has a high illuminance maintenance rate and high reliability. And has a long service life.
[0017]
Further, even after the lamp lighting power supply is stopped and the ultrahigh pressure mercury lamp is turned off, the voltage application to the conductive member is continuously performed for a predetermined time, that is, the lamp lighting power supply is stopped. The voltage application to the conductive member is stopped with a time difference from when the lamp is turned off, and if the bulb temperature remains at a high temperature above a predetermined temperature, the bias voltage application is stopped to stop the diffusion. The problem that the alkali metal ions to be deposited on the bulb and the quartz glass crystallize is reliably suppressed. As a result, it is prevented that the lamp leaks and the bulb is broken. The lamp can be lit stably over a long period of time.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of a configuration in an example of an ultrahigh pressure mercury lamp apparatus of the present invention.
The ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 includes an ultra high pressure mercury lamp described in detail below.
The ultra-high pressure mercury lamp includes a bulb 11 made of quartz glass. The bulb 11 has an arc tube portion 12 that forms a discharge space having a substantially elliptical sphere shape, and an outer bulb that is continuously connected to both ends of the arc tube portion 12. Rod-shaped

side tube portions

13A and 13B extending in the direction.
[0019]
In the arc tube portion 12 of the bulb 11, an anode 14 and a cathode 15 are disposed so as to face each other. Each of the

internal lead rods

16A and 16B made of tungsten, for example, is formed at the tip of the anode 14 or the cathode 15 respectively. Are connected to the

external lead rods

18A and 18B via metal foils 17A and 17B made of, for example, molybdenum, which are hermetically embedded in the

side tube portions

13A and 13B, respectively. Is formed. In FIG. 1, 19A and 19B are metal coils wound around the internal lead bars 16A and 16B.
[0020]
  In the arc tube portion 12 of the bulb 11, mercury, And halogen gas orA halide is enclosed, and a rare gas is appropriately enclosed as necessary.
  The amount of mercury enclosed is 0.15 mg / mm^ThreeOr more, more preferably 0.25 mg / mm^ThreeIt is said above. As a result, light having a necessary visible light wavelength, for example, a wavelength of 360 to 830 nm can be obtained, and the mercury vapor pressure at the time of lighting can be set to an extremely high state, for example, 10 MPa or more, depending on temperature conditions. In addition, by enclosing more mercury, it is possible to obtain a high-pressure mercury lamp with a high mercury vapor pressure such as a mercury vapor pressure of 20 MPa or higher, or 30 MPa or higher during lighting, and a light source suitable for projector devices is realized. can do.
[0021]
  Enclosed in the arc tube 12Halogen gas orExamples of the halide include iodine gas, bromine gas, and chlorine gas.
  Halogen gas orThe enclosed amount of halide is, for example, 10^-7-10^-2μmol / mm^ThreeIt is possible to select from within the range.Halogen gas orBy enclosing the halide in the arc tube portion 12 in a predetermined amount, it is possible to extend the life of the tungsten electrode using the halogen cycle.
[0022]
Examples of the rare gas sealed in the arc tube section 12 include argon, krypton, xenon, and a mixture thereof. For example, argon gas is sealed at about 13 kPa. When the rare gas is sealed in the arc tube portion 12 in a predetermined amount, the lighting startability can be improved.
[0023]
A base (not shown) is fixed to, for example, a ceramic adhesive at the end of each of the

side pipe portions

13A and 13B in the bulb 11. For example, the base in the side pipe portion 13A on the anode side is It is mounted and held in a lamp holder in a projection device or the like.
[0024]
In the ultra high pressure mercury lamp, the outer periphery of the side tube portion 13B on the cathode side is, for example, at a position corresponding to a region close to the arc tube portion 12 including the connection portion between the internal lead bar 16B and the metal foil 17B. For example, a conductive member 20 in which a wire (wire) made of metal is wound in a coil shape is provided.
[0025]
The conductive member 20 has the surface position of the side tube portion 13B corresponding to the connecting portion between the internal lead bar 16B on the cathode side and the metal foil 17B as a reference position, and at least the edge on the cathode side of the arc tube portion 12 from the reference position. It is preferable to be disposed in a region up to the position, and it is more preferable to be disposed in a position 5 mm outward from the reference position in addition to the region.
[0026]
  The conductive member 20 includesDC power supplyA bias power supply 25 is connected.
  Specifically, the minus side wiring 26 in the bias power source 25 is connected to the conductive member 20 and the plus side wiring 27 is connected to the external lead bar 18B on the cathode 15 side. A bias voltage controlled to an appropriate magnitude is applied to the conductive member 20 by the bias power source 25 so that the potential of 20 is maintained at a potential lower than the potential of the cathode 15. Here, the electric potential of the conductive member 20 when the lamp is lit is lower than the electric potentials of the internal lead bar 16B and the metal foil 17B.
  Such a bias power source 25 can be constituted by, for example, a stabilized power source rectified by alternating current, a battery, or the like. Further, for example, the bias voltage may be applied by means of generating a potential difference using a thermoelectromotive force or a photoelectric effect.
  The potential difference between the conductive member 20 and the cathode 15 when the ultrahigh pressure mercury lamp is lit is preferably 5 to 100 V, for example.
[0027]
As a numerical example of the above ultra-high pressure mercury lamp, for example, the maximum outer diameter of the arc tube portion 12 is 11.3 mm, and the internal volume of the arc tube portion 12 is 116 mm.^ThreeThe maximum outer diameter of the

side tube portions

13A and 13B is 6 mm, the length of the

side tube portions

13A and 13B is 18 mm, the thickness of the bulb 11 is 4.9 mm, the distance between the electrodes is 1.2 mm, and the conductive member 20 is disposed. Area size is 10mm, tube wall load is 1.5W / mm^ThreeThe rated voltage is 80V, the rated power is 200W, and the bias voltage is 10V.
[0028]
The super high pressure mercury lamp apparatus 10 having the above-described configuration isDC power supplyConnected to the lamp lighting power source 30 and supplied with lighting power controlled to an appropriate size by the lamp lighting power source 30 to turn on the ultra-high pressure mercury lamp, and to a bias controlled to an appropriate size. A voltage is applied to the conductive member 20 by the bias power source 25, and the potential of the conductive member 20 is maintained at a lower potential than the potential of the cathode 15.
[0029]
Thus, in the ultra-high pressure mercury lamp apparatus 10 having the above-described configuration, when the bulb 11 is at a high temperature, for example, 300 ° C. or higher, when the ultra-high pressure mercury lamp is turned on, it is included in the thickness of the quartz glass constituting the bulb 11. The alkali metal ions to be moved move to the negative potential side, that is, the direction in which the cathode 15 is located. Therefore, the ion concentration of alkali metal in the quartz glass constituting the side tube portion 13B on the cathode side is compared with other parts. Tend to be higher.
[0030]
However, according to the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 having the above-described configuration, the conductive member 20 is provided on the outer periphery of the side tube portion 13B on the cathode side, and the potential of the conductive member 20 is set to the cathode when the ultrahigh pressure mercury lamp is turned on. By maintaining the potential state lower than the potential of 15, basically, cations existing in the atmosphere, for example, sodium ions contained in the adhesive used when joining the base are attracted to the conductive member 20. Therefore, the cations are suppressed from adhering to the bulb 11, and are released into the arc tube by the alkali metal ions contained in the quartz glass itself constituting the bulb 11 and the electrode evaporating when the lamp is turned on. Since the alkali metal ions are moved to the surface side of the side tube portion 13B where the conductive member 20 having the lowest potential is located, the arc tube portion 1 The concentration of alkali metal ions in the tube is reduced, and a portion where alkali metal ions are present at a high concentration is formed on the surface of the side tube portion 13B on the cathode side. Since the temperature is much lower than the internal temperature of 12, the alkali metal ions and quartz glass do not actually react and crystallize, and therefore the devitrification of the valve 11 is reliably prevented. The
[0031]
Moreover, in the hermetic seal portion on the cathode side, alkali metal ions contained in the quartz glass are moved to the surface side of the side tube portion 13B having a lower potential than the internal lead rod 16B and the metal foil 17B. As a result of the disconnection of the connection with 17B being suppressed, the side tube portion 13B can be maintained in a state having the desired pressure resistance over a long period of time, and therefore, hermetic leakage of the lamp and breakage of the bulb 11 occur. Therefore, the high-illuminance maintenance rate can be obtained and high reliability can be obtained, and the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 can be configured to have a long service life.
[0032]
Second Embodiment
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an outline of a configuration in another example of the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus according to the present invention.
This ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 is the same as the ultra high pressure mercury lamp apparatus in the first embodiment except that

conductive members

40 and 20 are provided on the outer peripheral surfaces of both

side pipe portions

13A and 13B in the bulb 11. It has the structure of.
[0033]
Specifically, a conductive member 40 formed by winding a wire (wire) made of metal, for example, is provided on the surface of the anode side side tube portion 13A, and the cathode side conductive member 20 and the anode side conductive member are provided. 40 are electrically connected to each other by a conductive wire 41.
The minus-side wiring 26 in the bias power supply 25 is connected to the conductive member 20 and the plus-side wiring 27 is connected to the cathode-side external lead bar 18B. The controlled bias voltage is applied to each of the conductive member 20 and the conductive member 40 by the bias power source 25, and the potential of the conductive member 20 and the potential of the conductive member 40 are both kept lower than the potential of the cathode 15. Is done.
[0034]
According to the ultra-high pressure mercury lamp apparatus 10 having the above-described configuration, the

conductive members

40 and 20 are disposed on the outer periphery of both the

side tube portions

13A and 13B in the bulb 11, and the

conductive members

40 and 20 are turned on when the lamp is lit. Are maintained at a potential lower than that of the cathode 15, so that alkali metal ions existing in the thickness of the quartz glass constituting the bulb 11 and in the discharge space are electrically conductive on the cathode side and on the anode side. Since it is attracted to the adjacent conductive member among the members 40, the movement distance of the alkali metal ions is reduced, and the concentration of the alkali metal ions in the arc tube portion 12 where the crystallization of the quartz glass is likely to occur is more effectively reduced. In other words, alkali metal ions can be reliably localized on the surface side of the side tube portion, which is relatively low temperature when the lamp is lit, It, it is possible to reliably prevent the devitrification of the bulb 11 is generated.
Further, the bias voltage is applied to each of the cathode-side conductive member 20 and the anode-side conductive member 40 by a common bias power supply 25, thereby increasing the size of the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10. Can be avoided.
[0035]
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of still another example of the extra-high pressure mercury lamp apparatus according to the present invention.
This ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 has the same configuration as that of the first embodiment except that a lamp starting electrode is provided.
[0036]
Specifically, for example, a conductive member 50 made of a metal wire (wire) is provided by being wound around the outer peripheral surface of the anode side side tube portion 13A of the bulb 11, and the conductive member 50 is made of metal. The conductive member 51 is connected to the conductive member 20 provided in the cathode side tube 13B.
The conductive wire 51 is disposed close to the surface of the arc tube portion 12, for example, and a no-load open voltage output from a lamp lighting circuit (not shown) is applied to the conductive wire 51. Thus, the conductive wire 51 functions as a lamp starting electrode (trigger wire).
Here, in the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 of the illustrated example, the metal wire is configured to be wound only once on the outer peripheral surface of the anode side tube portion 13A, but the metal wire is wound many times. It may be turned.
[0037]
  According to the ultra-high pressure mercury lamp apparatus 10 having the above configuration, basically, as in the ultra-high pressure mercury lamp apparatus in the first embodiment, the alkali metal ions in the quartz glass constituting the bulb 11 and the electrode by lighting the lamp. Since the alkali metal ions released into the arc tube as a result of vaporization are electrostatically attracted to the conductive member 20 provided in the side tube portion 13B on the cathode side, the alkali metal ions react with the quartz glass. The metal foil 17B due to the crystallization of quartz glass caused by alkali metal ions at the cathode-side hermetic seal portion. Since it is suppressed that the coupling | bonding via quartz glass through oxygen is suppressed, it is prevented reliably that the airtight leak of a lamp | ramp and the failure | damage of the bulb | ball 11 arise.
  Moreover, the conductive wire 51 that connects the conductive member 50 provided on the anode side side tube portion 13A and the conductive member 20 provided on the cathode side side tube portion 13B extends along the surface of the arc tube portion 12. Since the conductive wire 51 functions as a trigger wire, the lighting startability can be improved.result,Compared to the configuration without such a conductive wire (trigger wire) 51, dielectric breakdown between electrodes can be caused by a lower high-pressure pulse.It is possible to start the lamp easily.it can.
[0038]
<Reference example>
  FIG.Configuration of the ultra high pressure mercury lamp system of the reference exampleIt is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of this.
  The ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 includes an AC lighting type ultra high pressure mercury lamp, and the ultra high pressure mercury lamp is provided with conductive members 40A and 20A on the outer circumferences of both

side pipe portions

13A and 13B in the bulb 11. It has been made.
[0039]
Specifically, the ultrahigh pressure mercury lamp is provided with a first conductive member 40A formed by winding a wire (wire material) made of metal, for example, on the surface of one side tube portion 13A, and on the other side. A second conductive member 20A having the same configuration as that of the first conductive member 40A is provided on the outer peripheral surface of the tube portion 13B. The first conductive member 40A and the second conductive member 20A are connected by a conductive wire 41. They are electrically connected to each other.
The minus-side wiring 26 in the bias power supply 25 is connected to the second conductive member 20A and the plus-side wiring 27 is connected to, for example, the other external lead rod 18B. A bias voltage controlled to a magnitude is applied to each of the first conductive member 40A and the second conductive member 20A by the bias power supply 25, and the potential of the first conductive member 40A and the potential of the second conductive member 20A. However, both are always maintained in a potential state lower than the average potential of the electrodes 14A and 15A. Here, the average potential of the electrode 14 </ b> A and the average potential of the electrode 15 </ b> A are, for example, average values of potentials for one AC cycle.
[0040]
In the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 described above, the plus-side wiring 27 in the bias power supply 25 may be connected to one of the external lead rods because the electrodes 14A and 15A alternately repeat the cathode operation and the anode operation. .
[0041]
The ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 is connected to a lamp lighting power source 30A composed of, for example, an AC power source, and is supplied with lighting power controlled to an appropriate size by the lamp lighting power source 30A. A bias voltage which is turned on and controlled to an appropriate magnitude is applied to the first conductive member 40A and the second conductive member 20A by the bias power supply 25, and the potential of the first conductive member 40A and the second voltage are applied. The potential of the conductive member 20A is always kept at a lower potential than the average potential of the electrodes 14A and 15A.
[0042]
According to the super high pressure mercury lamp apparatus 10 having the above-described configuration, the first conductive member 40A is provided on the surface of the one side tube portion 13A of the bulb 11, and the second conductive member 20A is provided on the surface of the other side tube portion 13B. And the potential of the first conductive member 40A and the potential of the second conductive member 20A are those of the electrodes 14A and 15A when the ultrahigh pressure mercury lamp is turned on.Average potentialBy maintaining the lower potential state, basically, cations existing in the atmosphere are attracted to the first conductive member 40A and the second conductive member 20A, so that the cations are supplied to the valve 11. Adhesion is suppressed, and the alkali metal ions contained in the quartz glass itself constituting the bulb 11 and the alkali metal ions released into the arc tube as the electrode evaporates when the lamp is turned on have a relatively high temperature. Since it is moved and accumulated on the surface side of the lower

side pipe parts

13A and 13B, the alkali metal ions and quartz glass do not actually react and crystallize, and thus the devitrification of the bulb 11 occurs. This can be surely prevented.
[0043]
In addition, in the hermetic seal portion in each of the

side tube portions

13A and 13B, alkali metal ions contained in the quartz glass are moved to the surface side of the

side tube portions

13A and 13B. As a result, it is possible to maintain the

side tube portions

13A and 13B in a state having a desired pressure resistance for a long period of time. Is reliably prevented, a high illuminance maintenance rate is obtained and high reliability is obtained, and the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 can be configured to have a long service life.
[0044]
As described above, according to the ultra-high pressure mercury lamp apparatus according to the present invention, the alkali metal ions (cations) present in the atmosphere and the quartz glass constituting the bulb 11 are unavoidable when the lamp is turned on. Alkali metal ions that are present are attracted to the conductive member provided on the outer peripheral surface of the side tube part where the temperature is relatively low, resulting in high temperatures when the lamp is turned on. Since retention is reliably prevented, quartz glass is suppressed from crystallizing in the entire valve 11.
Therefore, it is not necessary to use a high-purity quartz glass constituting the bulb 11, the degree of freedom in selecting a material can be increased, and the ultra-high pressure mercury lamp apparatus 10 having the intended function is advantageously manufactured. be able to.
[0045]
Further, when the lamp is lit, the mercury vapor pressure in the bulb 11 is extremely high, for example, 20 Mpa or more, and even when severe lighting conditions are required such that the upper temperature of the bulb 11 is close to 1000 ° C., 11 can be reliably used as a lamp for a light source in a small projector device.
[0046]
Below, the lamp lighting device used suitably for driving the above ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 is demonstrated.
[0047]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a circuit in the ultrahigh pressure mercury lamp lighting device of the present invention, and FIGS. 6A to 6C are respectively a lamp lamp of the lamp lighting device shown in FIG. A characteristic diagram showing the relationship between the electric power WL and the time t, (b) a characteristic diagram showing the relationship between the arc tube outer surface temperature T and the time t, and (c) a characteristic diagram showing a relationship between the conductive member potential E and the time t. Indicates.
The ultra high pressure mercury lamp lighting device includes the specific ultra high pressure mercury lamp device 10 described above, a lamp lighting circuit 61 connected to a lamp lighting power source 60, and a bias voltage application connected to the lamp lighting circuit 61. Circuit 62.
[0048]
The lamp lighting circuit 61 converts an AC output from a lamp lighting power source 60 made of, for example, an AC power source into a DC output, and supplies lighting power controlled to a predetermined magnitude to the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10. It has a function of supplying to the bias power supply 25 the power divided to a necessary magnitude from the DC output.
[0049]
The bias voltage application circuit 62 includes a bias power source 63 connected to the lamp lighting circuit 61 and a bias control circuit 64 that controls the magnitude of the bias voltage to be applied to the conductive member 20 in the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10. The bias control circuit 64 includes, for example, a conductive member based on the temperature of the outer surface of the arc tube portion 12 detected by the temperature detecting means 65 provided in the vicinity of the arc tube portion 12 of the ultrahigh pressure mercury lamp. 20 has a function of stopping the application of a bias voltage to 20.
[0050]
In this ultra high pressure mercury lamp lighting device, as shown in FIG. 6, when the lamp lighting power source 60 is driven (t0), the lamp lighting circuit 61 supplies the lighting power to the ultra high pressure mercury lamp device 10. The supplied ultra-high pressure mercury lamp is turned on and the power divided to a predetermined magnitude is supplied to the bias power supply 63, and the bias voltage Eb0 controlled to a constant magnitude by the bias control circuit 64 is supplied to the bias power supply. 63 is applied to the conductive member 20 (see FIG. 6C). As a result, the lamp power rises with time and reaches a stable lighting state at a constant magnitude WL0 (see FIG. 6A). Further, the temperature of the outer surface of the arc tube portion 12 also rises with time and becomes stable at a constant magnitude T0 (see FIG. 6B).
[0051]
Further, when the ultra high pressure mercury lamp is turned off, even after the lamp lighting power source 60 is stopped and the supply of the lighting power to the ultra high pressure mercury lamp apparatus 10 is stopped, the bias voltage is set for a predetermined time. The bias power supply 63 is continuously applied with a time difference from the time when the lamp lighting power supply 60 is stopped (t1). Stopped (t2).
Specifically, for example, when it is detected that the temperature of the outer surface of the arc tube portion 12 detected by the temperature detecting means 65 is lower than the set reference temperature T1, the stop signal is output by the bias control circuit 64. Is output to the bias power source 63 and the application of the bias voltage to the conductive member 20 is stopped.
The reference temperature T1 is set to 300 ° C., for example. This is because, for example, the mobility of sodium ions starts at 300 ° C. or higher and tends to increase rapidly with a positive increase rate as the temperature rises. By setting the above temperature, the movement of alkali metal ions is suppressed. This is because it is possible to reliably prevent the alkali metal ions accumulated on the surface side of the side tube portion 13B from diffusing again into the thickness of the bulb 11.
[0052]
According to the ultra-high pressure mercury lamp lighting device having the above-described configuration, when the ultra-high pressure mercury lamp is lit, a bias voltage controlled to an appropriate magnitude is applied to the conductive member 20 by the bias power source 63 and the conductive member 20 is turned on. Since the potential is kept lower than the potential of the cathode 15, alkali metal ions inevitably contained in the quartz glass constituting the bulb 11, and the electrode is emitted into the arc tube by evaporation of the lamp when the lamp is turned on. Alkali metal ions are electrostatically attracted to the conductive member 20, and positive ions present in the atmosphere, alkali metal ions contained in quartz glass, and alkali released into the arc tube when the electrode evaporates when the lamp is turned on. As a result of the reaction between metal ions and quartz glass being prevented from crystallizing, the lamp leaks and the bulb breaks. It is reliably prevented occurring, it is possible to drive the ultra-high pressure mercury lamp apparatus 10 in a stable lighting state for a long time.
[0053]
Further, even after the lamp lighting power source 60 is stopped and the supply of the lighting power to the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 is stopped, the bias power source 63 applies the bias voltage to the conductive member 20 for a predetermined time. In the meantime, if the temperature of the valve 11 remains at a predetermined temperature or higher, the alkali metal ions diffused by stopping the application of the bias voltage react with the quartz glass. Occurrence of the problem of crystallization is reliably suppressed, and as a result, airtight leakage of the lamp and breakage of the bulb 11 are surely prevented, and the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus 10 is stably lit for a long time. Can be driven.
[0054]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said aspect, A various change can be added.
For example, the conductive member is not limited to one formed by winding a metal wire, and may be, for example, a sleeve shape.
Moreover, although it is not necessary to provide over the perimeter of the surface of a side pipe part, it is preferable to provide over the perimeter of the surface of a side pipe part from a viewpoint of attracting alkali metal ion with high efficiency.
[0055]
Further, the lamp lighting device of the above-described example is configured to be controlled so that the application of the bias voltage to the conductive member is stopped based on the temperature of the outer surface of the arc tube portion detected by the temperature detecting means. However, depending on the specifications and cooling conditions of the ultra-high pressure mercury lamp device, for example, based on the elapsed time since the supply of lighting power to the ultra-high pressure mercury lamp device was stopped, The configuration may be such that application of the bias voltage is stopped. In this case, a lamp extinguishing signal is output from the lamp lighting circuit to the bias power supply after a predetermined time has elapsed since the supply of the lighting power to the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus was stopped.
[0056]
For example, an ultra-high pressure mercury lamp apparatus equipped with an ultra-high pressure mercury lamp (rated power of 200 W) having a maximum outer diameter of the arc tube portion of 11.3 mm was lit alone in a windless environment (temperature 25 ° C.). In this case (the maximum temperature of the bulb at the time of lighting is about 1150 ° C.), the time required for the bulb temperature to drop to 300 ° C. from the time when the supply of the lighting power is stopped is about 100 seconds.
In addition, an ultra-high pressure mercury lamp device equipped with an ultra-high pressure mercury lamp (rated power of 200 W) with a maximum outer diameter of the arc tube section of 11.3 mm is incorporated in a reflector, for example, a cooling air of 25 ° C. is sent at 15 liters / min When the lamp is lit while being supplied with the air volume (the maximum temperature of the bulb at the time of lighting is about 960 ° C.), the time required for the bulb temperature to drop to 300 ° C. from the time when the supply of the lighting power is stopped is It is about 70 seconds.
[0057]
【Example】
Examples of the ultra-high pressure mercury lamp apparatus and lamp lighting apparatus according to the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these.
[0058]
<Example 1>
  According to the configuration of FIG. 3, an ultrahigh pressure mercury lamp apparatus according to the present invention was produced. The specifications and lighting conditions of the ultra high pressure mercury lamp device are shown below.
  Bulb (11); material: quartz glass, maximum outer diameter of arc tube portion: 9.4 mm, outer diameter of side tube portion: 6 mm, length of side tube portion: 18 mm, inner volume of arc tube portion: 75 mm^Three,
  Cathode (14); Material: Tungsten
  Anode (15); material: tungsten,
  Distance between electrodes: 1.3 mm,
  Metal foil (17A, 17B); material: molybdenum, length 11 mm, width 1.5 mm, thickness 20 μm,
  Inclusion; mercury: 0.25 mg / mm^Three,Bromine gas (halogen gas): 10^-Fourμmol / mm^Three,
  Conductive member (20): A wire made of iron-chromium alloy and having a wire diameter of 0.3 mm wound in a coil shape, length: 8 mm, placement position; one end corresponds to the connection point between the internal lead bar and metal foil Arranged in a state of being 4 mm inward from the position to be
  Conductive member (50); a wire made of an iron-chromium alloy and having a wire diameter of 0.3 mm is wound once,
  Conductive wire (51); material: iron-chromium alloy, closest distance to valve: 1 mm,
  Tube wall load: 1.5 W / mm², Rated voltage: 79V, Rated power: 150W
[0059]
With respect to five such ultra-high pressure mercury lamp devices, each ultra-high pressure mercury lamp device is incorporated in a reflector to constitute a light irradiation device, which is controlled as follows by a lamp lighting device having the configuration shown in FIG. Illumination was continued for 500 hours, and the illuminance was measured by the method described below, and the change in illuminance maintenance rate with the passage of time when the illuminance of light at the beginning of lamp lighting was set to 100% was examined. The results are shown in FIG.
Further, for 10 ultrahigh-pressure mercury lamp devices as described above, the ultrahigh-pressure mercury lamp is turned off at the time when 100 hours have elapsed from the start of lighting of the ultrahigh-pressure mercury lamp and at the time when 300 hours have elapsed, The presence / absence of occurrence and the presence / absence of occurrence of foil floating in the hermetic seal part on the cathode side were observed with a microscope and evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results for the devitrification of the valve are shown in Table 1 below, and the evaluation results for the foil float are shown in Table 2 below.
[0060]
When the ultra high pressure mercury lamp is lit, the application of a bias voltage to the conductive member is started simultaneously with the start of supply of the lighting power to the ultra high pressure mercury lamp, and the electric potential of the conductive member is 10 V lower than the cathode when the lamp is lit. It was in a state.
When turning off the ultra-high pressure mercury lamp, after stopping the supply of the lighting power to the ultra-high pressure mercury lamp, when it is detected that the temperature of the bulb has dropped to 300 ° C. or less, the bias to the conductive member The voltage application was stopped.
[0061]
[Illuminance measurement]
In the illuminance measurement, an ultra-high pressure mercury lamp device incorporated in a reflector is set in a predetermined optical system, and is arbitrarily selected in an image projected on an 8120 × 6100 mm square on a screen through an imaging lens 9 The illuminance at each location was measured, and the average illuminance was obtained.
[0062]
〔Evaluation criteria〕
(B) Valve devitrification;
Regarding valve devitrification, “○” indicates that the valve is not devitrified, “△” indicates that the valve is devitrified slightly, and “v” indicates that the valve is devitrified significantly. × ”.
(B) Float floating;
Regarding foil floating, “◯” indicates that no foil floating occurred, “Δ” indicates that foil floating slightly occurred, and “x” indicates that foil floating occurred remarkably.
[0063]
<Comparative Example 1>
A comparative ultra-high pressure mercury lamp apparatus having the same configuration as that manufactured in Example 1 was prepared except that the bias power source was not provided.
The five ultra high pressure mercury lamp devices for comparison are controlled as follows by the lamp lighting device having the configuration shown in FIG. 8 and are continuously lit for 500 hours, and the illuminance is measured when the lamp is lit. In addition, for 10 ultrahigh pressure mercury lamp devices, the ultrahigh pressure mercury lamp is turned off at the time when 100 hours have elapsed from the start of the operation of the ultrahigh pressure mercury lamp and at the time when 300 hours have elapsed, The presence or absence of foil floating in the hermetic seal part on the cathode side was observed with a microscope.
The results of the illuminance measurement are shown in FIG. 7, the evaluation results for the devitrification of the bulb are shown in Table 1 below, and the evaluation results for the foil float are shown in Table 2 below.
[0064]
When lighting an ultra-high pressure mercury lamp, the application of a bias voltage to the conductive member is started simultaneously with the start of the supply of lighting power to the ultra-high pressure mercury lamp. When the lamp is lit, the conductive member is at the same potential as the cathode. It was in a state.
Further, when the ultrahigh pressure mercury lamp was turned off, the application of the bias voltage to the conductive member was stopped simultaneously with the stop of the supply of the lighting power to the ultrahigh pressure mercury lamp.
[0065]
[Table 1]

[0066]
[Table 2]

[0067]
As is clear from the above results, according to the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of devitrification phenomenon over the entire bulb and maintain high illuminance over a long period of time. In addition, it was confirmed that there was no hermetic leakage of the lamp and breakage of the bulb due to the foil floating phenomenon, and that sufficiently high reliability was obtained and the product had a long service life.
In the early stage of lamp operation, sodium (Na) emission and lithium (Li) emission were observed in the spectrum near the center of the arc, and the sodium (Na) emission and lithium (Li) emission over time. It gradually decreased, and it was not observed after several tens of minutes after lighting. The reason for this is that alkali metals such as sodium and lithium, which were unavoidably present in the quartz glass that constitutes the bulb, are taken into the discharge space, and the ionized alkali metal is attracted to the conductive member and migrates through the discharge space. And it is assumed that it moved to the surface side of a side pipe part.
On the other hand, as for the ultra-high pressure mercury lamp for comparison, any one of the bulbs becomes devitrified notably with the passage of time, and cannot maintain a stable lighting state over a long period of time, It was confirmed that some valves were damaged due to the foil floating phenomenon in the hermetic seal portion.
[0068]
Also, according to the configuration shown in FIG. 4, an ultra-high pressure mercury lamp apparatus having an AC lighting type ultra-high pressure mercury lamp is manufactured, and simultaneously with the start of supplying the lighting power, a bias voltage is applied to the conductive member to obtain the average potential of the electrodes. A lighting experiment similar to that in Example 1 was conducted except that the electric potential was maintained at a lower potential state. As a result, the devitrification phenomenon was suppressed from occurring throughout the bulb, and high illuminance was maintained over a long period of time. In addition, it was confirmed that there was no hermetic leakage of the lamp and breakage of the bulb due to the foil floating phenomenon, and that sufficiently high reliability was obtained and the product had a long service life.
[0069]
【The invention's effect】
According to the DC lighting type ultra-high pressure mercury lamp apparatus of the invention according to claim 1, at leastCathode sideA conductive member is provided on the outer periphery of the side tube portion, and when the ultra-high pressure mercury lamp is turned on, the potential of the conductive member is maintained at a lower potential than the potential of the electrode operating as a cathode. Since the cations present in the atmosphere are attracted to the conductive member, the cations are prevented from adhering to the bulb, and the alkali metal ions contained in the quartz glass itself and the electrodes are evaporated by lighting the lamp. As a result, the alkali metal ions released into the arc tube are moved to the surface side of the side tube portion where the conductive member having the lowest potential is located, and the ion concentration of the alkali metal at a high temperature in the bulb is reduced. Therefore, in practice, alkali metal ions and quartz glass do not react and crystallize, and therefore, devitrification of the valve is surely prevented.
Moreover, in the hermetic seal portion on the electrode side that operates as the cathode, alkali metal ions contained in the quartz glass are moved to the surface side of the side tube portion having the lowest potential, so that the quartz glass and the metal foil are bonded to each other. As a result of being suppressed from being cut, it is possible to maintain the side tube portion in a state having the desired pressure resistance for a long period of time, thus reliably preventing the occurrence of airtight leakage of the lamp and breakage of the bulb, As a result of suppressing the crystallization of the quartz glass, a high illuminance maintenance rate is obtained and high reliability is obtained, and the ultrahigh pressure mercury lamp apparatus can be configured to have a long service life.
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In addition, even after the supply of lighting power to the ultra high pressure mercury lamp apparatus is stopped, voltage application to the conductive member is continuously performed for a predetermined time, so that the temperature of the bulb is equal to or higher than the predetermined temperature. If it remains at a high temperature, it is possible to reliably suppress the problem that the alkali metal ions diffused by stopping the voltage application adhere to the bulb and the quartz glass crystallizes. The lamp device can be driven in a stable lighting state over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of a configuration in an example of an ultrahigh pressure mercury lamp apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an outline of a configuration in another example of the extra-high pressure mercury lamp apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an outline of a configuration in still another example of the extra-high pressure mercury lamp apparatus of the present invention.
[Fig. 4]Configuration of the ultra high pressure mercury lamp system of the reference exampleIt is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of this.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a circuit in the ultrahigh pressure mercury lamp lighting device of the present invention.
6A is a characteristic diagram showing the relationship between lamp power and time in the lamp lighting device shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a graph showing the relationship between the outer surface temperature of the arc tube and time in the lamp lighting device shown in FIG. FIG. 6C is a characteristic diagram showing the relationship between the conductive member potential and time in the lamp lighting device shown in FIG. 5.
FIG. 7 is a graph showing a change in illuminance maintenance rate over time when the illuminance of light at the beginning of lamp lighting is 100%.
[Fig. 8]For comparisonIt is a block diagram which shows the circuit structure of the lighting device of an ultrahigh pressure mercury lamp apparatus.

Claims

It is made of quartz glass and includes a bulb having an arc tube portion and a side tube portion continuous at both ends of the arc tube portion, and a metal foil is hermetically embedded in each of the side tube portions to form an air tight seal portion. In the arc tube portion, a pair of electrodes are arranged opposite to each other, and a halogen gas or halide, and 0.15 mg / mm ³ or more of mercury are enclosed in a DC lighting type ultra-high pressure. A mercury lamp,
A conductive member provided in a region near the arc tube portion on the outer periphery of the side tube portion on the cathode side in the ultra-high pressure mercury lamp;
A voltage application comprising a direct current power source and applying a voltage from the direct current power source to the conductive member , the negative side wiring being connected to the conductive member and the positive side wiring being connected to the external lead rod on the cathode side And an ultra-high pressure mercury lamp device.

Conductive members are provided on the outer peripheries of both side pipes in the valve,
2. The ultra-high pressure mercury lamp according to claim 1, wherein one conductive member and the other conductive member are connected to each other by a conductive wire, and the conductive wire is disposed close to the surface of the arc tube portion. apparatus.

An ultra-high pressure mercury lamp lighting device comprising the ultra-high pressure mercury lamp device according to claim 1 or 2 and a lamp lighting power source for lighting the ultra-high pressure mercury lamp,
The ultra high pressure mercury lamp lighting device is characterized in that the voltage applying means in the ultra high pressure mercury lamp lighting device starts voltage application to the conductive member at the same time when the lamp lighting power source is driven.

4. The ultra-high pressure mercury lamp according to claim 3 , wherein the voltage application means continuously applies the voltage to the conductive member even after the lamp lighting power source is stopped and the ultra-high pressure mercury lamp is turned off. Lighting device.