JP4840456B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

この発明は高圧放電ランプに関し、特に、液晶プロジェクターなどの用途に適したショートアーク型高圧放電ランプに係るものである。

この種の高圧放電ランプにおいては、放電容器の発光部内に対向配置された一対の電極の電極芯棒が発光部両端の封止部に埋設されて封止されている。 該封止部においては、通常タングステンからなる電極心棒と、石英ガラスからなる封止部との熱膨張率の差に起因する石英ガラスの損傷、破損という問題点があり、特に、上記プロジェクター用途の高圧放電ランプにおいては、発光部内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の多量の水銀が封入され、点灯時の水銀蒸気圧が１００気圧以上となるので、前記した問題は一層深刻となっている。

この問題を解消するために、芯棒と封止部の熱膨張差を緩衝するための種々の工夫がなされており、そのひとつとして、電極芯棒に軸方向の溝を設けることが提案されている。

図５に該従来技術が示されている。図において、タングステンからなる電極１は発光部５内に対向配置される先端部２と、該先端部２が装着される芯棒３とからなり、この芯棒３が石英ガラスからなる放電容器４の発光部５に連接された封止部６に埋設されて封止されている。該芯棒３には軸方向の溝３１が形成されており、この溝３１を形成した部分が封止部６内に埋設封止される。

こうすることにより、芯棒３の円周方向の表面粗さが、長手方向の表面粗さより大きくなり、芯棒３の材料（タングステン）と封止部６の材料（石英ガラス）との間の熱膨張率の差に起因する封止部の破損という不具合を解消できるものとしている。

特開２００８−５２９２５２号公報

しかして、該従来技術においては、芯棒３に溝３１を形成するものであるために、芯棒３の機械的強度を決定する溝３１の底部で決定される溝底円の直径が芯棒３の直径より小さくなるため、その機械的強度が低下し芯棒３の折れ曲がりや破損といった現象が発生するという不都合が生じていた。
この発明の目的は、上記従来技術のもつ問題点に鑑み、電極芯棒の折れ曲がりや破損の発生を抑えつつ、石英ガラスからなる封止部の熱膨張差に起因する破損の防止を実現することである。

上記課題を解決するために、この発明においては、発光部とその両端に連接された封止部とからなる放電容器と、発光部内に対向配置された先端部と、該先端部が装着され封止部に埋設された芯棒とかなる電極とを有し、前記芯棒の表面の一部に軸方向の溝が形成されている高圧放電ランプにおいて、前記芯棒には、前記溝が形成された部分の軸方向の後端部側に溝が形成されていない部分があり、前記芯棒の溝が形成された部分の溝底円の直径が、前記溝が形成されていない後端部側の部分の直径よりも大きいことを特徴とする。

更には、前記軸方向の溝が、芯棒の半径方向の有底円形穴を軸方向に隣接して穿設することにより形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、電極芯棒に形成された軸方向の溝の溝底円の直径が、溝が形成されない部分の直径より大きくなっているので、溝を形成した部分での機械的強度が、溝の形成されていない部分の強度に比べて減少することがなく、溝形成による芯棒の折れ曲がりとか破損といったことが発生することない。

また、軸方向の溝を、半径方向の有低の円形穴を隣接して穿設することにより形成しているので、一定幅の溝を軸方向に形成する場合より加工時間の短縮化が図れる。

本発明に係る高圧放電ランプ 電極の拡大図 溝の変形例を示す拡大図 別の変形例を示す電極拡大図 従来例

図1において、高圧放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器４と電極１とを有する。電極１は、電極芯棒３とその先端に装着された先端部２とからなり、一方、放電容器４は、発光部５とこれに連接された封止部６とからなり、前記電極先端部２は発光部５内に対向配置される。そして、芯棒３は封止部６内に埋設され封止されている。
ここで、電極先端部２は芯棒３と一体のものを示したが、これに限られず、別体であってもよいことは勿論である。

図２ａに示すように、前記芯棒３の一部には円周に軸方向の溝７が形成されている。図２ｂおよび図２ｃに示すように、溝７はジグザグ状の山７ａと谷７ｂからなる連続溝であって、この例では、円周方向の全周に亘って形成されている。
溝７が形成されるべき部分の直径は溝のない部分の直径よりも大径とされ、形成された溝７の谷７ｂを結ぶ溝底円の直径Ｄも、溝が形成されていない部分３ａ、３ｂの芯棒７の直径ｄより大きく形成されている。
図２ｃに示すように、封止部６は、加熱加工時に溝７の一部に入り込むが、そのすべてを埋め込むことはなく、空隙８が形成される。

前記溝７の形成は、引き抜き加工、切削加工、エッチング、レーザー加工など種々の加工方法を採用できる。

溝７の断面形状は尖った山７ａと谷７ｂとである必要はなく、図３ａに示すように、山７ａが先端で平坦部分を有し形状であってもよく、また、図３ｂに示すように、谷７ｂに平坦部分を形成した形状であってもよい。さらには、図示しないが、山、谷に両者に平坦部を設ける形状であってもよい。
勿論、これらの例においても、溝７の谷７ｂを結ぶ溝底円の直径Ｄは、溝を形成しない部分３ａ、３ｂの直径より大きくしてあることはいうまでもない。

上記の例では、溝７は断面形状が軸方向で連続したものを示したが、図４に示すように、連続形状でなくてもよい。
図において、溝１１は、芯棒３に半径方向の有底の穴１２を軸方向に隣接して穿設することにより形成したものであり、隣接する穴１２は、互いに一部で連通する。

この場合も、溝１１の谷、すなわち、穴１２の底部１２ｂを結ぶ溝底円の直径Ｄは溝形成のない部分３ａ、３ｂの直径ｄより大きい。
この例での溝形成にはレーザー加工が最適であり、図２、図３の連続溝に比較して溝の加工時間が短くて済む。

プロジェクター用途の高圧放電ランプ１０においては、発光部５に水銀、希ガス、ハロゲンガスが封入されていて、水銀量は、必要な可視光波長、例えば３６０〜７８０ｎｍを得るために、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上が封入されていて、点灯時には１５０気圧以上の水銀蒸気圧となる。
始動性改善のための希ガスとしてアルゴンガスが約１３ｋＰａ程度封入される。
また、ハロゲンサイクルによりランプ寿命を改善するために、沃素、臭素、塩素などのハロゲンガスが、１×１０^−６〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲で封入される。

高圧放電ランプ１０の数値例を示すと、たとえば、発光部５の最大外形１１．３ｍｍ、内容積１１５ｍｍ^３、電極間距離１．１ｍｍである。
電極１の芯棒３の直径は０．３〜１．０ｍｍφで、管壁負荷は０．８〜３．０Ｗ／ｍｍ^２である。

図２に示す形態においては、芯棒３の先端部３ａと後端部３ｂが小径で、中央部、すなわち溝７が形成される部分は大径であり、先端部３ａ後端部３ｂの直径ｄは０．３８〜０．５８ｍｍ、溝７の溝底円の直径Ｄはこれより大径の０．４〜０．６ｍｍである。
溝７の深さは１０μｍ、円周方向のピッチは２５μｍである。

図４に示す形態においては、溝１１を形成する有底穴１２は直径０．０１〜０．０５ｍｍφで、隣接して互いに一部で連通するように穿設されていて、全体として軸方向の溝１１が形成されている。

以上説明したように、この発明の高圧放電ランプは、電極芯棒に軸方向の溝を形成したものにおいて、溝底円の直径が溝を形成しない９部分の直径よりも大きくしたので、芯棒の機械的強度を損ねることなく、折れ曲りや破損をすることなく、溝による封止部の破損防止という機能を実現したものである。

１ 電極２ 先端部 ３ 芯棒 ４ 放電容器 ５ 発光部 ６ 封止部 ７、１１ 溝１２ 有底穴 Ｄ 溝底円直径 ｄ 溝形成しない部分の直径

Claims (2)

1. 発光部の両端に封止部が連接されてなる放電容器と、発光部内に対向配置された電極先端部と、該先端部が装着されて封止部内に埋設される芯棒とからなる電極とを有し、前記芯棒の表面の一部に軸方向の溝が形成されてなる高圧放電ランプにおいて、
   前記芯棒には、前記溝が形成された部分の軸方向の後端部側に溝が形成されていない部分があり、
   前記芯棒の溝の溝底円の直径が、前記溝が形成されていない後端部側の部分の直径より大きいことを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記軸方向の溝が、芯棒の半径方向に穿設された有底円形穴が軸方向に隣接して形成されていることを特徴とする請求項１ に記載の高圧放電ランプ。