(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質を使用せず、構造も簡単で低コストで、プロジェクターのような装置内での使用にも適した超高圧放電灯を提供する。【解決手段】発光物質が封入され、対向して配設された一対の電極３４ａ、３４ｂを有する発光管部２６と、発光管部２６の両端から突設されてた封止部２８ａ、２８ｂとで構成された超高圧放電灯１０において、その一方端部１５ａが通電部材Ｋ１の外部導出端部Ｋ１ａに取着され、端部１５ｂが発光管部２６の近傍に配置されたトリガーワイヤ１５と、トリガーワイヤ１５と異なる金属にて構成され、その一方端部１６ａがトリガーワイヤ１５に接合され、その接合部Ｓから導出された他方端部１６ｂがトリガーワイヤ１５の他方端部１５ｂの近接位置Ｔ１を通って他方の封止部２８ｂ側まで延出されたリード線１６と、トリガーワイヤ１５とリード線１６との近接位置Ｔ１それぞれに設けられたエミッタＥ１、Ｅ２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物質が封入された発光空間を内部に有し、その発光空間内にて対向して配設された一対の電極を有する発光管部と、発光管部の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材に前記一対の電極の基端部が取り付けられている封止部とで構成された超高圧放電灯であって、
その一方端部が一方の封止部から導出された通電部材の外部導出端部に取着され、他方端部が発光管部の近傍に配置されたトリガーワイヤと、
トリガーワイヤと異なる金属にて構成され、その一方端部がトリガーワイヤに接合され、その接合部から導出された他方端部がトリガーワイヤの他方端部の近接位置を通って他方の封止部側まで延出されたリード線と、
トリガーワイヤとリード線との近接位置それぞれに設けられたエミッタとを有する事を特徴とする超高圧放電灯。
【請求項２】
発光物質が封入された発光空間を内部に有し、その発光空間内にて対向して配設された一対の電極を有する発光管部と、発光管部の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材に前記一対の電極の基端部が取り付けられている封止部とで構成された超高圧放電灯であって、
その一方端部が一方の封止部から導出された通電部材の外部導出端部に取着され、他方端部が発光管部の近傍に配置されたトリガーワイヤと、
トリガーワイヤと異なる金属にて構成され、その一方端部がトリガーワイヤに接合され、その接合部から導出された他方端部が他方の封止部側まで延出されたリード線と、
前記接合部から近接して導出されたトリガーワイヤとリード線の突起部分並びに
該突起部分それぞれに設けられたエミッタとを有する事を特徴とする超高圧放電灯。
【請求項３】
発光物質が封入された発光空間を内部に有し、その発光空間内にて対向して配設された一対の電極を有する発光管部と、発光管部の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材に前記一対の電極の基端部が取り付けられている封止部とで構成された超高圧放電灯であって、
その一方端部が一方の封止部から導出された通電部材の外部導出端部に取着され、他方端部が発光管部の近傍に配置されたトリガーワイヤと、
その一方端部がトリガーワイヤに接合され、その接合部から導出された他方端部が他方の封止部側まで延出された補助線と、
トリガーワイヤと異なる金属にて構成され、その一方端部がトリガーワイヤに接合され、その接合部から導出された他方端部がトリガーワイヤの他方端部の近傍位置に配置されたエミッタ用リード線と、
前記トリガーワイヤとエミッタ用リード線の近接位置それぞれに設けられたエミッタとを有する事を特徴とする超高圧放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクター内のような暗室状内で好適に使用される超高圧放電灯の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電灯は、その内部空間に水銀その他必要物質や必要ガスが封入された発光管部と、この発光管部の両側から延び、発光管部の内部空間を封止する封止部とを備えており、この発光管部に封入され、点灯時に蒸発した水銀蒸気の量が多いほど発光管部から放射される光の量も多くなるという性質を有している。このためより多くの光を放射して映写面の明るさ向上を目的として、封体を構成するガラスの機械的性質の改良や封止技術の向上と相俟って発光管部に封入する水銀の量が次第に多く封入されるようになってきており、最近では超高圧放電灯の時代に突入している。
【０００３】
このような超高圧放電灯の始動点灯とこれに続く発光は、一対の電極間に高い始動電圧を印加することにより同電極間において絶縁破壊を生じさせ、この絶縁破壊により形成されたアークで発光管部に封入された水銀を蒸発させ、これを励起することにより行われるが、上述のように発光管部に封入する水銀の量を多くすると、点灯していた超高圧放電灯を消灯した時に超高圧放電灯の冷却と共に電極表面に水銀微細粒が冷却凝集し、これが再点灯時のアーク発生を阻害するようになる。その結果、再点灯時には水銀封入量の少ない場合に比べてより高い始動電圧を電極間に印加しなければならなくなった。換言すれば封入水銀量の増加に従って超高圧放電灯の始動性が悪くなるので、始動性の改善には数１０ｋＶという高電圧を印加せざるを得ず、これが電子機器に障害を与えるノイズの原因となったため、始動時の高電圧印加を改善することが要求され、鋭意の改善の結果、５ｋＶ、最近では２ｋＶと言うように始動電圧の低減を見るまでに改善された。
【０００４】
処がこのように始動電圧低減処置をした超高圧放電灯を例えばプロジェクター用に使用した場合、上記低減処置された始動電圧では電極間の絶縁破壊が発生せず、再点灯し難いというプロジェクター用の光源として致命的な現象が発生した。その理由は次の通りである。超高圧水銀灯が搭載されるプロジェクターの内部は非点灯時全くの暗室状態となる。その結果、発光管部内の電子が消滅してしまい、再点灯の時に低減された始動電圧を印加しただけでは電極間における絶縁破壊が発生しないからである。
【０００５】
このような問題の解決策の一つとして、発光管部内に非常に微量の放射性物質を導入して自己電離を常に継続させ、再点灯時の絶縁破壊を容易に生起させるという技術や、紫外線を放出する別の小型ランプを超高圧放電灯に近接させて搭載し、再点灯時にこれを点灯させてそこから放出された紫外線により超高圧放電灯の発光管部内の電離を促し、再点灯を容易にする技術や、図３に示すように、その超高圧放電灯１は封体容器２の封止部３ａ、３ｂの内周面と金属箔４ａ、４ｂとの間に不活性ガス封入空間５ａ，５ｂを形成し、更に、一方の封止部３ａの外周に導電体６を配設し、これを更に引き出して他方の封止部３ｂの外部リード棒７ｂに接続して点灯時或いは再点灯時に、一方の封止部３ａ内の金属箔４ａと導電体６との間に低減されてはいるがなお定常点灯より高い始動電圧を印加して該金属箔４ａと導電体６との間に放電を生じさせ、その時に発生した紫外線により電極８ａ、８ｂの表面から電子を放出させて電極８ａ、８ｂ間の絶縁破壊を生じ易くさせるという技術などが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５２６１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
産業界を取り巻く環境は、環境やコストに対して急速に先鋭化の方向に進んでおり、前者のような放射性物質を使用する事は如何に微量といえども環境汚染という点から問題視され、小型ランプ併設や封止部内に不活性ガス封入空間を形成するという技術は有効なものの別部材の追加や封止部の特別な加工が要求され、コスト面で割高にならざるを得ず国際的競争力という面からして製品として市場に受け入れられなくなりつつある。本発明はかかる時代の変化に適合するためになされたもので、その課題は、環境汚染物質を使用せず、しかも構造も簡単でコスト的に国際競争力を維持することができ、プロジェクターのような使用環境が非点灯時、暗室状態となるような装置内での使用にも適した超高圧放電灯を新たに開発するということにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１は本発明の第１実施例［図１(イ)］で、
発光物質が封入された発光空間２７を内部に有し、その発光空間２７内にて対向して配設された一対の電極３４ａ、３４ｂを有する発光管部２６と、発光管部２６の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材Ｋ１、Ｋ２に前記一対の電極３４ａ、３４ｂの基端部が取り付けられている封止部２８ａ、２８ｂとで構成された超高圧放電灯１０であって、
その一方端部１５ａが一方の封止部２８ａから導出された通電部材Ｋ１の外部導出端部Ｋ１ａに取着され、他方端部１５ｂが発光管部２６の近傍に配置されたトリガーワイヤ１５と、
トリガーワイヤ１５と異なる金属にて構成され、その一方端部１６ａがトリガーワイヤ１５に接合され、その接合部Ｓから導出された他方端部１６ｂがトリガーワイヤ１５の他方端部１５ｂの近接位置Ｔ１を通って他方の封止部２８ｂ側まで延出されたリード線１６と、
トリガーワイヤ１５とリード線１６との近接位置Ｔ１それぞれに設けられたエミッタＥ１、Ｅ２とを有する事を特徴とする超高圧放電灯１０である。
【０００９】
請求項２は本発明の第２実施例［図１(ロ)］で、
発光物質が封入された発光空間２７を内部に有し、その発光空間２７内にて対向して配設された一対の電極３４ａ、３４ｂを有する発光管部２６と、発光管部２６の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材Ｋ１、Ｋ２に前記一対の電極３４ａ、３４ｂの基端部が取り付けられている封止部２８ａ、２８ｂとで構成された超高圧放電灯１０であって、
その一方端部１５ａが一方の封止部２８ａから導出された通電部材Ｋ１の外部導出端部Ｋ１ａに取着され、他方端部１５ｂが発光管部２６の近傍に配置されたトリガーワイヤ１５と、
トリガーワイヤ１５と異なる金属にて構成され、その一方端部１６ａがトリガーワイヤ１５に接合され、その接合部Ｓから導出された他方端部１６ｂが他方の封止部２８ｂ側まで延出されたリード線１６と、
前記接合部Ｓから近接して導出されたトリガーワイヤ１５とリード線１６の突起部分１５ｃ、１６ｃ、並びに
該突起部分１５ｃ、１６ｃそれぞれに設けられたエミッタＥ１、Ｅ２とを有する事を特徴とする超高圧放電灯１０である。
【００１０】
請求項３は本発明の第３実施例［図２］で、
発光物質が封入された発光空間２７を内部に有し、その発光空間２７内にて対向して配設された一対の電極３４ａ、３４ｂを有する発光管部２６と、発光管部２６の両端から一体的に突設されており、その内部にそれぞれ埋設され且つその一端部が外部に導出された通電部材Ｋ１、Ｋ２に前記一対の電極３４ａ、３４ｂの基端部が取り付けられている封止部２８ａ、２８ｂとで構成された超高圧放電灯１０であって、
その一方端部１５ａが一方の封止部２８ａから導出された通電部材Ｋ１の外部導出端部Ｋ１ａに取着され、他方端部１５ｂが発光管部２６の近傍に配置されたトリガーワイヤ１５と、
その一方端部１８ａがトリガーワイヤ１５に接合され、その接合部Ｓから導出された他方端部１８ｂが他方の封止部２８ｂ側まで延出された補助線１８と、
トリガーワイヤ１５と異なる金属にて構成され、その一方端部１６Ｐがトリガーワイヤ１５に接合され、その接合部Ｓから導出された他方端部１６Ｑがトリガーワイヤ１５の他方端部１５ｂの近傍位置Ｔ１に配置されたエミッタ用リード線１６’と、
前記トリガーワイヤ１５とエミッタ用リード線１６’の近接位置Ｔ１それぞれに設けられたエミッタＥ１、Ｅ２とを有する事を特徴とする超高圧放電灯１０である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射性物質を使用する事なくしかもコスト的に国際的競争力を具備し、例えばプロジェクターのように非点灯時、収納空間が暗室状態になる使用空間でも低始動電圧で点灯を再開する事が出来る超高圧放電灯を開発することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１、２実施例の正面図である。
【図２】本発明の第３実施例の正面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１、２に従って本発明が適用された超高圧放電灯１０について説明する。本発明の超高圧放電灯１０（第１〜３実施例）の放電灯本体部分は大略、内部空間を有する略球状の発光管部２６及び発光管部２６の両側から延びる左右一対の封止部２８ａ、２８ｂとを備えた熱膨張・収縮が殆ど発生しない石英ガラス製の封体容器１２と、各金属箔３２ａ、３２ｂと該金属箔３２ａ、３２ｂとの接合部分が封止部２８ａ、２８ｂの内部に埋設されている一対のマウント１４ａ、１４ｂとで構成されており、更に図１(イ)に示す第１実施例の場合は封体容器１２に沿って配設されたトリガーワイヤ１５及びリード線１６、並びにこれらに付着されたエミッタＥ１、Ｅ２とで構成され、図１(ロ)に示す第２実施例の場合はトリガーワイヤ１５及びリード線１６の接合部Ｓから近接して導出された突起部分１５ｃ、１６ｃ、並びにこれらに付着されたエミッタＥ１、Ｅ２とで構成され、図２に示す第３実施例の場合は、トリガーワイヤ１５及び補助線１８、エミッタ用リード線１６’、エミッタＥ１、Ｅ２とで構成されている。
【００１４】
第１〜３実施例に示された発光管部２６はいずれもその内部空間２７にＡｒその他に必要ガスや水銀、ハロゲン化物その他の必要物質が封入されている。ただし、クリプトン８５や酸化トリウムのような放射性物質の封入はない。更に当該空間２７において互いに対向して一対の電極３４ａ、３４ｂが配設されている。電極３４ａ、３４ｂは交流用の場合は同じ形状のものが使用されるが、直流用の場合、陰極側に比べて陽極側の方が体積的に大きいものが使用される。図１、２は共に直流用であり、これを代表例と説明するが、当然、本発明には交流用も含まれる。
【００１５】
図の実施例は直流用で陰極側電極３４ａは、タングステン棒の先端にタングステンワイヤが巻き付けられ、その基部が発光管部２６の管壁を通って封止部２８ａ内に至り、当該部位に埋設されたものであるのに対して、タングステン製の陽極側電極３４ｂは陰極側電極３４ａに対向する部分が半球状で太径に形成されており、細径脚部が発光管部２６の管壁を通って封止部２８ｂ内に至り、当該部位に埋設されている。
【００１６】
マウント１４ａ、１４ｂはいずれもモリブデン製の金属箔３２ａ、３２ｂと、その細径脚部が金属箔３２ａ、３２ｂの一端に取り付けられた電極３４ａ、３４ｂと、その溶接端が金属箔３２ａ、３２ｂの他端に取り付けられたモリブデン製の外部リード棒３６ａ、３６ｂとで構成されており、金属箔３２ａ、３２ｂと外部リード棒３６、３６ｂとで通電部材Ｋ１、Ｋ２を構成する。金属箔３２ａ、３２ｂと、金属箔３２ａ、３２ｂに接合されている電極３４ａ、３４ｂの細径脚部及び外部リード棒３６ａ、３６ｂの接合側端部は、封止部２８ａ、２８ｂ内に埋設され、電極３４ａ、３４ｂの先端部は発光管部２６内で対向するように配置され、外部リード棒３６ａ、３６ｂの非接合側端部は封止部２８ａ、２８ｂから外部に引き出されるようになっている。この引き出し部分が、通電部材Ｋ１、Ｋ２の外部導出端部Ｋ１ａ、Ｋ２ｂである。
【００１７】
図１に示す第１、２実施例では、トリガーワイヤ１５とリード線１６、図２に示す第３実施例ではトリガーワイヤ１５とエミッタ用リード線１６'とは異種金属でその一方の端部で接合一体化されると、両者の近接部分(例えば近接させた他方の先端同士の間)において電位差が発生するような材質のものが選ばれる。本発明ではトリガーワイヤとして鉄クロム合金、リード線１６又はエミッタ用リード線１６'にニッケル線を使用しているが、これに限られるものではない。また、接合方法は溶接によることが好ましいが、別段これに限られるものでなく電気的導通が満足されておれば足り、巻着のような手段で接合してもよいことを言うまでもない。
【００１８】
本発明のトリガーワイヤ１５の一方端部１５ａは、超高圧放電灯１０が直流用の場合、その陰極側の封止部２８ａから導出された外部導出端部Ｋ１ａに例えば巻着により取着され、巻着部分１５ａ１から長く引き出された他方端部１５ｂが発光管部２６の近傍に配置され、他方端部１５ｂの先端部分が封止部２８ａと発光管部２６の境界部分に巻着され、その巻着端１５ｄが封止部２８ａから離間するように突出している。
【００１９】
また、図の実施例では、トリガーワイヤ１５の巻着部分１５ａ１から短い巻着端１５ｄが突起状に引き出されている。この部分を突起部分１５ｃとする。トリガーワイヤ１５の取り付け方は、勿論、これに限られるものでなく、巻着部分１５ａ１に相当する部分を外部導出端部Ｋ１ａに溶接により接合してもよく、いずれにしても電気的導通が確保できればよい。図示していないが、トリガーワイヤ１５はその機械的強度が十分強ければ、その他方端部１５ｂの先端部分を前記境界部分に巻きつけず単に近接させて配置しているだけでもよい。
【００２０】
図１のリード線１６の一方端部１６ａはトリガーワイヤ１５の巻着部分１５ａ１にスポット溶接のような冶金接合により接合されており、その接合部Ｓからトリガーワイヤ１５の前記短い突起部分１５ｃに隣接させて短い突起部分１６ｃを突起状に導出配置している。両者の近接部分を近接位置Ｔ２で示す。そして、リード線１６の接合部Ｓから他方端部１６ｂが封止部３２ａに沿い且つトリガーワイヤ１５の巻着端１５ｄに向かって引き出され、巻着端１５ｄの近接位置Ｔ１で発光管部２６に沿うように湾曲変形され、そのまま他方の封止部２８ｂに沿うように長く引き出されている。
【００２１】
本発明で使用されるエミッタＥ１、Ｅ２はカーボンナノチューブやボロンナイトライド或いは窒化アルミニウムなどの高効率エミッション材料で、近接して配置され両者の付着部分間に僅かな電位差があればマイナス側からプラス側に電子が放出(静電荷放出)されるものであり、図１(イ)に示す実施例では、トリガーワイヤ１５の巻着端１５ｄと、近接位置Ｔ１においてこれに近接したリード線１６の湾曲変形部分にこれらが塗着されている。勿論、上記部分に限られず電離効果を得られるのであれば両者１５，１６の対面部分又は全体に塗着することも可能であり、近接位置Ｔ１，Ｔ２は図のような先端部分や屈曲部分だけを示すものでなく電離効果を得ることが出来る位置を含む概念である。この点は本明細書を通じて適用される。
【００２２】
而して、暗室状態のプロジェクター内部に装着された超高圧放電灯１０を再点灯するために従来に比べて更に低減された始動電圧(例えば１．５ｋＶ程度の印加電圧)を通電部材Ｋ１、Ｋ２に印加すると、近接位置Ｔ１において、異種金属であるトリガーワイヤ１５とリード線１６との間に僅かながら電位差が発生する。超高圧放電灯１０がプロジェクターのような装置内に設置され、非点灯状態の間に発光管部２６内の電子が完全に失われた状態であったとしても、前記電位差により、トリガーワイヤ１５とリード線１６との近接位置Ｔ１に設けられたエミッタＥ１、Ｅ２間に電子が放出されて電離現象が生じる。これが従来の放射性物質による自己電離や小型ランプ等からの紫外線による電離と同様の現象を起こし、放射性物質や小型ランプ等を用いることなく電極３４ａ、３４ｂ間の絶縁破壊を低い始動電圧で生起させ、暗室内のような再点灯にとって悪い条件下でも容易に再点灯させることができた。この点は、直流の場合は連続的、交流直流の場合は交番的(間欠的)であると推定されるが、交流に関係なく同じ効果が得られた。なお、異種金属接合されたニッケル線のリード線１６はマイナス側、鉄クロム合金のトリガーワイヤ１５はリード線１６に対してプラス側に働く。
【００２３】
図１(ロ)は第２実施例であるが、第１実施例に比べて近接位置Ｔ２が発光管部２６から離れているが、第１実施例と同様の効果を得ることができた。
【００２４】
図２は本発明の第３実施例で、第１、２実施例はリード線１６をエミッタＥ１の塗着用に兼用したが、図２の場合は、別にエミッタ用リード線１６’を用意したものである。ここではエミッタ用リード線１６’はリード線１６と同一材質(ここではニッケル) としたが、これに限られず、トリガーワイヤ１５との近接位置Ｔ１において両者間で電位差が取れるようなものであれば別の材質のものでも良い。図２の実施例ではエミッタ用リード線１６’を用意したので、第１実施例のリード線１６に相当する形状の線を補助線１８とした。補助線１８はエミッタ用リード線１６’と同じ材質の一体物とし、中間部分でトリガーワイヤ１５の巻着部分１５ａ１にスポット溶接或いは巻着で接合した。エミッタ用リード線１６’と別部材ではトリガーワイヤ１５の巻着部分１５ａ１にエミッタ用リード線１６’と補助線１８の端部をスポット溶接或いは巻着で接合することになる。第２実施例の再点灯作用は第１実施例と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の超高圧放電灯は、放射性物質や小型ランプを使用することなくプロジェクター内のような暗室状態下で安定的に低始動電圧で再点灯させることができ、環境対策は勿論、国際競争力に優れたものとすることができ、従来の放射性物質や小型ランプを使用した超高圧放電灯の代替として高い利用可能性を有するものと言える。
【符号の説明】
【００２６】
１０                 超高圧放電灯
１５                 トリガーワイヤ
１５ａ               トリガーワイヤの一方端部
１５ｂ               トリガーワイヤの他方端部
１６                 リード線
１６ａ               リード線の一方端部
１６ｂ               リード線の他方端部
１５ｃ、１６ｃ       トリガーワイヤとリード線の突起部分
１６’               エミッタ用リード線
１６Ｐ               エミック用リード線の一方端部
１６Ｑ               接合部から導出されたエミッタ用リード線の他方端部
１８                 補助線
１８ａ               補助線の一方端部
１８ｂ               補助線の他方端部
２６                 発光管部
２７                 発光空間
２８ａ、２８ｂ       封止部
３４ａ、３４ｂ       電極
Ｅ１、Ｅ２           エミッタ
Ｋ１、Ｋ２           通電部材
Ｋ１ａ、Ｋ２ｂ       通電部材の外部導出端部
Ｓ                   接合部
Ｔ１、Ｔ２           トリガーワイヤとリード線との近接位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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