JP4261795B2 - キセノンショートアークランプおよびその点灯方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに対向位置する陰極および陽極の他にキセノンから成る封入物を含む放電管を備え、陰極が陽極側の円錐状端部部分を有し、陽極が円筒状中央部分と陰極側の円錐台状端部部分とを有するショートアーク形高圧放電ランプ（キセノンショートアークラ ンプ）に関する。
【０００２】
このショートアーク形高圧放電ランプは、特に、キセノンを封入され映画館での映写用に使用されるようなショートアーク形高圧放電ランプである。
【０００３】
さらに、本発明はこの種のショートアーク形高圧放電ランプ（キセノンショートアークランプ）の点灯方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】
公知の映写用キセノンショートアークランプはアーク長および電極形状が３５〜７０ｍｍのフィルム映写用に理想的になるように最適化される。このフィルムの画像の対角線長さは２８〜６０ｍｍの範囲にある。このような標準ランプを、ＤＭＤ，ＤＬＰ，ＬＣＤ，Ｄ−ＩＬＡ技術を用いた最新のディジタル映写システムに使用する場合、ランプと光学系との誤整合によって多くの光が消失し、その結果光がスクリーンに到達しなくなる。この消失した光はプロジェクター内で熱に変換され、付加的な問題を派生する。従来、この問題は、高い冷却費用を必要とする大きなランプ電力と、高精度およびシミュレーション費用を必要とする最適なミラー設計と、反射器内に冷却問題をもたらす補助的な二重ミラーとによってのみ解決されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ディジタル映写技術（ＤＭＤ，ＤＬＰ，ＬＣＤ，Ｄ−ＩＬＡ）において使用されるようなインテグレータの対角線長さに相当する１０〜２５ｍｍの小さな横断面への光の最適なフォーカッシングを可能にする冒頭で述べた種類のキセノンショートアークランプおよびその点灯方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
キセノンショートアークランプに関する課題は、本発明によれば、ディジタル式映写技術において使用するために、
ランプの加熱状態における陰極と陽極との互いに向き合う両端部部分の間隔Ｌ（ｍｍ）が関係式
０．８×Ｐ≦Ｌ≦１×Ｐ＋１
（但し、Ｐはランプ電力（ｋＷ）である。）
によって与えられ、
陽極の円筒状中央部分の直径Ｄ（ｍｍ）が関係式
Ｄ≧２．１×Ｌ＋１０
（但し、Ｌは陰極と陽極との互いに向き合う端部部分の間隔（ｍｍ）である。）
によって与えられることにより解決される。
【０００７】
キセノンショートアークランプの点灯方法に関する課題は、本発明によれば、キセノンショートアークランプが、
０〜５．５ｋＷの定格電力Ｐの場合、関係式
２２×Ｐ＋３８≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５
によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯され、
５．５〜１２ｋＷの定格電力Ｐの場合、関係式
１０×Ｐ＋１００≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５
によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯されることにより解決される。
【０００８】
本発明によれば、ランプの加熱状態における陰極と陽極との互いに向き合う両端部部分の間隔Ｌ（ｍｍ）が関係式０．８×Ｐ≦Ｌ≦１×Ｐ＋１（但し、Ｐはランプ電力（ｋＷ）である。）によって決定されることにより、画像ウインドーの最適な照明が達成される。アーク長が長すぎると、システムの効率すなわち入力された電力に対する出力された光束の比は明らかに小さくなる。陽極―陰極間の間隔が上記関係式で示された間隔よりも短いと、ランプの寿命は許容できない値以下に低下する。
【０００９】
ショートアークにおける陽極前面（陽極平坦部）の強い加熱は陽極形状の適合性を必要とする。すなわち、陽極の直径Ｄ（ｍｍ）は関係式Ｄ≧２．１×Ｌ＋１０（但し、Ｌはランプの加熱状態における陰極と陽極との互いに向き合う端部部分の間隔（ｍｍ）である。）を満たさねばならない。
【００１０】
高寿命で最適な光効率を得るために、陽極の陰極側の円錐台状端部部分が関係式１．８×Ｌ−１≦ＡＰ≦１．８×Ｌ＋１（但し、Ｌはランプの加熱状態における陰極と陽極との互いに向き合う端部部分の間隔（ｍｍ）である。）を満たす直径ＡＰ（ｍｍ）を持つ平坦部を有していると有利である。この陽極平坦部の直径が小さすぎると、この陽極平坦部での強い浸食（クレータ形成）のためにランプの寿命が短縮される。陽極平坦部の直径が上記関係式で与えられるよりも大きすぎると、陽極が遮光体になるためにシステム効率が低下する。
【００１１】
寿命期間全体に亘って最適な輝度分布を得るために、陰極の円錐状端部部分の先端部が半球に形成され、その半球の半径Ｒ（ｍｍ）が関係式０．１２×Ｐ＋０．１≦Ｒ≦０．１２×Ｐ＋０．５（但し、Ｐはランプ電力（ｋＷ）である。）を満たしていると有利である。半球の直径が大きすぎると輝度が僅少になり、一方半球の直径が小さすぎると強い陰極燃焼による陰極消耗が生じる。
【００１２】
陰極の円錐状端部部分が３６°〜４４°の円錐角αを有していると有利である。さらに、陽極の円錐台状端部部分は最適な点灯のために９０°〜１０５°の円錐角βを有している。電極先端部の形状が鋭すぎると電極先端部の強い燃焼による電極消耗が生じ、一方電極先端部の形状が丸すぎると電極先端部がプロジェクター内で遮光体になる。
【００１３】
充分に高い効率（ルーメン／Ｗ）を有しかつランプの寿命に亘って生じる光束減少が許容できる範囲内にある最適な点灯を行なうために、ランプは、０〜５．５ｋＷの定格電力Ｐの場合には関係式２２×Ｐ＋３８≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯され、５．５〜１２ｋＷの定格電力Ｐの場合には関係式１０×Ｐ＋１００≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯される。電流が小さすぎるとシステム内の光効率が減少し、一方電流が大きすぎると陰極の浸食およびメンテナンスが許容できなくなってしまう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下において本発明を図面を参照して実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１には、Ｘｅ（キセノン）を封入された本発明によるショートアーク形高圧放電ランプ１が示されている。ランプ１は３０００Ｗの電力入力を有し、回転対称形の石英ガラス製ガラス球２から構成され、このガラス球２の両側にそれぞれ１つの石英ガラス製ランプ軸３，４が設けられている。一方のランプ軸３内にはタングステン製電極棒５が気密に封着されている。電極棒５の内側端部は陰極６を支持している。他方のランプ軸４内には同様にタングステン製電極棒７が気密に封着されている。電極棒７の内側端部には陽極８が固定されている。電極軸３，４の外側端部には取付け及び電気的接続を行なうために口金装置９，１０が取付けられている。
【００１６】
図２に示されているように、陰極６は、陽極８側の円錐状端部部分６ａと、円筒状部分および円錐台状部分を有する電極棒５側の端部部分６ｂとから構成されている。端部部分６ａと端部部分６ｂとの間には、熱堰止め溝と呼ばれる同様に円筒状の小直径部分６ｃが設けられている。陽極８側の円錐状端部部分６ａの先端部は４０°の円錐角αを有し、０．６ｍｍの半径を持つ半球に形成されている
。
【００１７】
陽極８は、２２ｍｍの直径Ｄを持つ円筒状の中央部分８ａと、陰極６側に位置する円錐台状端部部分８ｃと、電極棒７側に位置する円錐台状端部部分８ｂとから構成されている。陰極６側の円錐台状端部部分８ｃは６ｍｍの直径ＡＰの平坦部を有している。両電極６，８の全ての部分はタングステンから構成されている。
【００１８】
両電極６，８はガラス球２の軸線上に対向位置して、ランプの加熱状態において３．５ｍｍの電極間隔Ｌつまりアーク長が生じるように設置されている。
【００１９】
このランプをディジタル式映写システムにおいて使用すると、キセノンを封入した従来のショートアーク形高圧放電ランプに比較して、光効率の５０％ほどの
+増加が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるショートアーク形高圧放電ランプを示す概略図
【図２】 図１に示されたショートアーク形高圧放電ランプの電極装置を示す拡大図
【符号の説明】
１ ショートアーク形高圧放電ランプ
２ ガラス球
３，４ ランプ軸
５，７ 電極棒
６ 陰極
８ 陽極

Claims (6)

1. 互いに対向位置する陰極（６）および陽極（８）の他にキセノンから成る封入物を含む放電管（２）を備え、陰極（６）が陽極（８）側の円錐状端部部分（６ａ）を有し、陽極（８）が円筒状中央部分（８ａ）と陰極（６）側の円錐台状端部部分（８ｃ）とを有するキセノンショートアークランプにおいて、ディジタル式映写技術において使用するために、
   ランプの加熱状態における陰極（６）と陽極（８）との互いに向き合う両端部部分（６ａ，８ｃ）の間隔Ｌ（ｍｍ）が関係式
   ０．８×Ｐ≦Ｌ≦１×Ｐ＋１
   （但し、Ｐはランプ電力（ｋＷ）である。）
   によって与えられ、
   陽極（８）の円筒状中央部分（８ａ）の直径Ｄ（ｍｍ）が関係式
   Ｄ≧２．１×Ｌ＋１０
   （但し、Ｌは陰極（６）と陽極（８）との互いに向き合う端部部分（６ａ，８ｃ）の間隔（ｍｍ）である。）
   によって与えられる
   ことを特徴とするキセノンショートアークランプ。
2. 陽極（８）の陰極（６）側の円錐台状端部部分（８ｃ）が、関係式
   １．８×Ｌ−１≦ＡＰ≦１．８×Ｌ＋１
   （但し、Ｌは陰極（６）と陽極（８）との互いに向き合う端部部分（６ａ，８ｃ）の間隔（ｍｍ）である。）
   を満たす直径ＡＰ（ｍｍ）を持つ平坦部を有していることを特徴とする請求項１記載のキセノンショートアークランプ。
3. 陰極（６）の円錐状端部部分（６ａ）の先端部が半球に形成され、その半球の半径Ｒ（ｍｍ）が関係式
   ０．１２×Ｐ＋０．１≦Ｒ≦０．１２×Ｐ＋０．５
   （但し、Ｐはランプ電力（ｋＷ）である。）
   を満たしていることを特徴とする請求項１記載のキセノンショートアークランプ。
4. 陰極（６）の円錐状端部部分（６ａ）が３６°〜４４°の円錐角αを有していることを特徴とする請求項３記載のキセノンショートアークランプ。
5. 陽極（８）の陰極（６）側の円錐台状端部部分（８ａ）が９０°〜１０５°の円錐角βを有していることを特徴とする請求項１記載のキセノンショートアークランプ。
6. 請求項１乃至５の１つに記載のキセノンショートアークランプの点灯方法において、キセノンショートアークランプが、
   ０〜５．５ｋＷの定格電力Ｐの場合、関係式
   ２２×Ｐ＋３８≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５
   によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯され、
   ５．５〜１２ｋＷの定格電力Ｐの場合、関係式
   １０×Ｐ＋１００≦Ｉ≦２２×Ｐ＋６５
   によって与えられるランプ電流Ｉ（Ａ）で点灯される
   ことを特徴とするキセノンショートアークランプの点灯方法。

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