JP4936821B2 - 超高圧水銀ランプ - Google Patents

Description

この発明は、プロジェクタ装置に使用される超高圧水銀ランプに関する。

超高圧水銀ランプ（以下、ランプとも呼ぶ）は、発光管の電極損耗により、電極形状が変化しアークスポットのずれが発生する。一般的に、交流点灯方式の場合、サイクル毎のスポットずれがちらつきとなって感じられる。

この対策として、サイクル毎の電流波形に重畳パルスを加えて、電極先端の温度を高め、ハロゲンサイクルの最適化を図る方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。
特表平１０−５０１９１９号公報

しかし、特許文献１の方法では、常に一定の電流パルスが発生しており、ハロゲンサイクルの最適化を図るどころか、逆に電極に大きなダメージを与えることになりかねない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、発光管内のパラメータの変化に応じて、重畳パルスの大きさを変化させることにより、ちらつきがなく且つ長寿命な超高圧水銀ランプを提供することを目的とする。

この発明に係る超高圧水銀ランプは、両端に一対の電極を配置し、内部に水銀を封入した発光管を有し、交流ランプ電流を超高圧水銀ランプに供給して点灯する際に、交流ランプ電流の極性と同一の電流パルスを交流ランプ電流に重畳する超高圧水銀ランプにおいて、超高圧水銀ランプのランプ電圧を検出し、このランプ電圧が所定値を超える場合は、交流ランプ電流に重畳する電流パルスの幅又は高さ又は幅と高さの両方を、ランプ電圧値に応じて、ランプ電圧が所定値のときの電流パルスの幅又は高さ又は幅と高さの両方と異なるようにすることを特徴とする。

この発明に係る超高圧水銀ランプは、上記構成により、ちらつきがなく且つ長寿命な超高圧水銀ランプが得られる。

実施の形態１．
図１乃至図５は実施の形態１を示す図で、図１は超高圧水銀ランプ１０の一部を破断した側面図、図２は発光管１の断面図、図３は超高圧水銀ランプ１０に供給する交流ランプ電流の波形の一例を示す図、図４はランプ電圧と電極間距離の関係の一例を示す図、図５はパルス幅とランプ電圧の関係の一例を示す図である。

図１に示すように、超高圧水銀ランプ１０は、前方に光を出射するための開口部２０を有するリフレクタ５（凹面反射鏡）のネック部５ａに光軸が一致するように発光管１が固定されている。リフレクタ５の外周面には、発光管１の電極からのリード線４ｂが接続する端子６ａ、端子６ｂが配置さている。発光管１には、発光管１を始動させるためのトリガーコイル７が設けられる。発光管１の内部には、一対の電極が設けられるが、リフレクタ５の開口部２０側の電極を第１の電極３ａ、リフレクタ５のネック部５ａ側の電極を第２の電極３ｂとする。

図２に示すように、発光管１は、石英ガラス製のバルブ８と、このバルブ８の両側に延びて形成される封止部２を有する。バルブ８の内部には、水銀が封入され、第１の電極３ａ、第２の電極３ｂの一部は封止部２で封止されている。封止部２からは、リード線４ａ、リード線４ｂが引き出されている。

図３は超高圧水銀ランプ１０に供給する交流ランプ電流の波形を示す。図３において、横軸は時間、縦軸は交流ランプ電流である。矩形波の交流ランプ電流の半サイクル毎にパルスが重畳される。これにより、ハロゲンサイクルが最適化される。ハロゲンサイクルとは、電極から蒸発した電極材料であるタングステンが、例えばサイクル毎の電流波形に重畳パルスを加えて電極先端を適切な温度を高めることにより、電極先端に戻り電極形状を維持することを言う。

超高圧水銀ランプ１０は、上記のように矩形波の交流ランプ電流の半サイクル毎にパルスを重畳して点灯しても、使用される中に、電極間距離が第１の電極３ａ又は第２の電極３ｂの損耗により変化し大きくなる傾向がある。

電極の損耗は、電極の形状を変化させることになり、アークスポットのずれが生じ、ちらつきの原因となる。

そこで、電極が損耗して、電極の形状が変化したら、ハロゲンサイクルを促進させて電極の損耗を修復することが考えられる。

図４にランプ電圧と電極間距離の関係の一例を示す。ランプ電圧と電極間距離の関係は次式で表される。
ＶＬ＝Ｋ・ｍ^７／１２・ｌａ （１）
ここで、
ＶＬ：ランプ電圧
Ｋ：係数
ｍ：水銀量
ｌａ：電極間距離
（１）式から、ランプ電圧ＶＬは、電極間距離ｌａに比例する。尚、ランプ電圧ＶＬは、超高圧水銀ランプ１０の点灯装置により検出することができる。

従って、図４に示すように、ランプ電圧と電極間距離の関係をグラフにすると、右上がりの直線となる。図４に示す例は、電極間距離の設計値が１．３ｍｍのものであり、電極の損耗のない点灯初期の段階では、ランプ電圧は約８０（Ｖ）である。例えば、電極が損耗して電極間距離が１．３ｍｍより大きくなると、ランプ電圧は直線的に上昇する。

よって、ランプ電圧により、電極の損耗を検知できる。

図５は、ランプ電圧と交流パルス電流に重畳するパルスの幅の関係を示す。パルス幅は、ランプ電圧が８０Ｖのときのパルス幅を１００％として相対値で示す。例えば、ランプ電圧が約１００Ｖになったら、パルス幅を約２００％にする。それによりハロゲンサイクルが促進され、電極の損耗が抑制され、ちらつきが少なく且つ長寿命化が図れる。ランプ電圧が１００Ｖよりさらに大きくなれば、パルス幅も図５のようにさらに大きくする。

尚、図３では、交流パルス電流の半サイクルの後半の部分においてパルスを重畳しているが、この形態が好ましいが、必須ではなく、交流パルス電流の半サイクルのどの部分にパルスを重畳してもよい。

上記の説明では、重畳するパルスの幅をランプ電圧に応じて変化させるようにしたが、重畳するパルスの高さ、又は幅と高さの両方を変化させてもよい。

実施の形態１を示す図で、超高圧水銀ランプ１０の一部を破断した側面図である。 実施の形態１を示す図で、発光管１の断面図である。 実施の形態１を示す図で、超高圧水銀ランプ１０に供給する交流ランプ電流の波形の一例を示す図である。 実施の形態１を示す図で、ランプ電圧と電極間距離の関係の一例を示す図である。 実施の形態１を示す図で、パルス幅とランプ電圧の関係の一例を示す図である。

符号の説明

１ 発光管、２ 封止部、３ａ 第１の電極、３ｂ 第２の電極、４ａ リード線、４ｂ リード線、５ リフレクタ、５ａ ネック部、６ａ 端子、６ｂ 端子、７ トリガーコイル、８ バルブ、２０ 開口部。

Claims (3)

1. 両端に一対の電極を配置し、内部に水銀を封入した発光管を有し、交流ランプ電流を当該超高圧水銀ランプに供給して点灯する際に、前記交流ランプ電流の極性と同一の電流パルスを前記交流ランプ電流に重畳する超高圧水銀ランプにおいて、
   当該超高圧水銀ランプのランプ電圧を検出し、このランプ電圧が所定値を超える場合は、前記交流ランプ電流に重畳する電流パルスの幅を、前記ランプ電圧値に応じて、該ランプ電圧が所定値のときの電流パルスの幅と異なるようにし、
   この検出したランプ電圧が前記所定値を超える場合は、前記検出したランプ電圧に比例して前記電流パルスの幅を増加させることを特徴とする超高圧水銀ランプ。
2. 両端に一対の電極を配置し、内部に水銀を封入した発光管を有し、交流ランプ電流を当該超高圧水銀ランプに供給して点灯する際に、前記交流ランプ電流の極性と同一の電流パルスを前記交流ランプ電流に重畳する超高圧水銀ランプにおいて、
   当該超高圧水銀ランプのランプ電圧を検出し、このランプ電圧が所定値を超える場合は、前記交流ランプ電流に重畳する電流パルスの幅と高さの両方を、前記ランプ電圧値に応じて、該ランプ電圧が所定値のときの電流パルスの幅と高さの両方と異なるようにし、
   この検出したランプ電圧が前記所定値を超える場合は、前記検出したランプ電圧に比例して前記パルスの幅と高さの両方を増加させることを特徴とする超高圧水銀ランプ。
3. 前記ランプ電圧の前記所定値は、電極の損耗のない点灯初期のランプ電圧であることを特徴とする請求項１又は２記載の超高圧水銀ランプ。