(57)【要約】【課題】多数回にわたって繰り返し点灯した場合でも、電極の軸部に曲がりが生じることがなく、発光管に黒化が生じることを抑制することができる超高圧水銀ランプの提供。【解決手段】発光部およびその両端に連設された封止部を有する石英ガラスよりなる発光管内に、基端部分が封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなり、陰極動作する電極は、軸部より大きい径の頭部と、その後端から一体に突出して伸びるよう形成され、内周面が軸部から離間して軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有し、筒部の外周面には、開口縁によって易熱電子放出部が形成される穴部が形成され、穴部の開口を平行な二直線で挟んだ場合に当該二直線間の距離が最も小さくなる当該距離をｘ（ｍｍ）、アーク電流値をＩａ（Ａ）としたとき、Ｉａ／ｘ≦１２５を満足する。【選択図】図３
2011034787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する石英ガラスよりなる発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極のうち陰極動作する電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面から一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有し、
前記筒部の外周面には、その開口縁によって易熱電子放出部が形成される穴部が形成されており、
当該穴部の開口を平行な二直線で挟んだ場合に当該二直線間の距離が最も小さくなる当該距離をｘ（ｍｍ）とし、前記一対の電極の間に形成されるアーク放電におけるアーク電流値をＩａ（Ａ）としたとき、Ｉａ／ｘ≦１２５を満足することを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【請求項２】
発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する石英ガラスよりなる発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極のうち陰極動作する電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面から一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有し、
前記筒部の外周面には、その開口縁によって易熱電子放出部が形成される穴部が形成されており、
当該穴部の開口を平行な二直線で挟んだ場合に当該二直線間の距離が最も小さくなる当該距離をｘ（ｍｍ）とし、前記一対の電極の間に形成されるグロー放電におけるグロー電流値をＩｇ（Ａ）としたとき、Ｉｇ／ｘ≧１を満足することを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【請求項３】
前記穴部の開口が円形または楕円形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型の超高圧水銀ランプに関し、更に詳しくは例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などの投射型プロジェクタ装置のバックライトとして好適な超高圧水銀ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などの投射型プロジェクタ装置においては、矩形状のスクリーンに対して、均一でかつ十分な演色性をもった画像を投影させることが要求されており、このため、光源としては、点灯時の水銀蒸気圧が例えば１５０気圧以上となるショートアーク型の超高圧水銀ランプが採用されている。また、紫外線露光用途や光学機器の照明用途のランプとしては、点灯時の水銀蒸気圧が例えば１００気圧以上となるショートアーク型の超高圧水銀ランプが採用されている。
この超高圧水銀ランプは、例えば石英ガラスからなる発光管内に、一対の電極が例えば２ｍｍ以下の間隔で離間して互いに対向するよう配置されると共に、当該発光管内に水銀およびハロゲンが封入されて構成されている。ここで、発光管内にハロゲンが封入される主たる目的は、発光管内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極物質であるタングステンが発光管の内壁に付着することを抑制するためである。このような超高圧水銀ランプは、例えば、下記特許文献１乃至下記特許文献３等に記載されている。
【０００３】
図７は、従来の超高圧水銀ランプの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。この超高圧水銀ランプ８０は、交流電圧を印加することによって点灯駆動される交流点灯方式によるものであって、発光部１０１の両端にロッド状の封止部１０２が形成された、石英ガラスよりなる発光管１００を有する。
この発光管１００における発光部１０１内には、それぞれタングステンからなる一対の電極９０が互いに対向するよう配置されている。この電極９０の各々は、基端部分が発光管１００の封止部１０２に埋設されて保持された棒状の軸部９１を有する。この軸部９１の先端には、略円柱状の胴部９３を介して略円錐状の頭部９２が一体に形成されており、この頭部９２の先端には突起部９２Ａが形成されている。電極９０の軸部９１の基端には、発光管１００の封止部１０２に埋設された導電性金属箔（図示省略）が溶接されて接続され、この導電性金属箔には、発光管１００の封止部１０２の外端から突出する外部リード棒（図示省略）が接続されている。
また、図示の例では、胴部９３の周囲には、当該胴部９３にコイルが巻き付けられた状態で溶融されることによって一体的に形成されたコイル部９４が設けられている。このコイル部９４は、主としてランプの始動時におけるグロー放電期間中に電極９０を加熱し、当該電極９０の温度上昇を促すことにより、グロー放電からアーク放電への移行を容易にするためものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０６３８１７号公報
【特許文献２】特開２００６―０７９９８６号公報
【特許文献３】特開２０００−２３１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の超高圧水銀ランプ８０においては、以下のような問題がある。
上記の超高圧水銀ランプ８０の始動時においては、電極９０におけるコイル部９４が集中的に加熱され、このコイル部９２に生じた熱は、胴部９３を介して軸部９１に伝熱され、更に発光管１００の封止部１０２に伝達されるため、発光管１００の封止部１０２が過熱状態となる。このように、超高圧水銀ランプ８０を点灯する毎に封止部１０２の過熱状態が繰り返されると、当該封止部１０２を構成する石英ガラスが変質してその体積が変化し、これにより、封止部１０２に支持された電極９０の軸部９１に応力が加わるため、当該軸部９１に曲がりが生じる。その結果、一対の電極９０間の距離が変化してランプ電圧が変化するために、初期のランプ性能を維持することができず、或いは、電極９０と発光管１００の内壁との離間距離が短くなるため、発光管１００に黒化が生じて照度が急激に低下する、という問題がある。
また、上記の超高圧水銀ランプ８０のように、電極９０にコイル部９４を設ける手段では、ランプの始動性が十分なものではない。
【０００６】
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り、その目的は、多数回にわたって繰り返し点灯した場合でも、電極の軸部に曲がりが生じることがなく、発光管に黒化が生じることを抑制することができる超高圧水銀ランプを提供することにある。
本発明の他の目的は、始動性が良好な超高圧水銀ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超高圧水銀ランプは、発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する石英ガラスよりなる発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極のうち陰極動作する電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面から一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有し、
前記筒部の外周面には、その開口縁によって易熱電子放出部が形成される穴部が形成されており、
当該穴部の開口を平行な二直線で挟んだ場合に当該二直線間の距離が最も小さくなる当該距離をｘ（ｍｍ）とし、前記一対の電極の間に形成されるアーク放電におけるアーク電流値をＩａ（Ａ）としたとき、Ｉａ／ｘ≦１２５を満足することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の超高圧水銀ランプは、発光部および当該発光部の両端に連設された封止部を有する石英ガラスよりなる発光管内に、それぞれ基端部分が前記封止部に埋設されて保持された棒状の軸部を有する一対の電極が互いに対向するよう配置されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極のうち陰極動作する電極は、前記軸部より大きい径を有する頭部と、この頭部の後端面から一体に突出して伸びるよう形成され、その内周面が前記軸部から離間して当該軸部を包囲するよう設けられた筒部とを有し、
前記筒部の外周面には、その開口縁によって易熱電子放出部が形成される穴部が形成されており、
当該穴部の開口を平行な二直線で挟んだ場合に当該二直線間の距離が最も小さくなる当該距離をｘ（ｍｍ）とし、前記一対の電極の間に形成されるグロー放電におけるグロー電流値をＩｇ（Ａ）としたとき、Ｉｇ／ｘ≧１を満足することを特徴とする。
【０００９】
本発明の超高圧水銀ランプにおいては、前記穴部の開口が円形または楕円形であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超高圧水銀ランプによれば、頭部の後端面から一体に突出して伸びる筒部が、その内周面が軸部から離間して当該軸部を包囲するよう形成されているため、筒部において生じた熱が軸部に直接伝達されることが防止され、これにより、発光管の封止部が過熱状態となることが抑制されるので、電極の軸部に曲がりが生じることがない。しかも、上記比Ｉａ／ｘの値が１２５以下であることにより、ランプの点灯中において、電極における筒部の穴部の周辺において局所的に過剰に加熱されることが防止され、これにより、当該筒部を構成する電極物質の蒸発が抑制される。従って、多数回にわたって繰り返し点灯した場合でも、発光管に黒化が生じることを抑制することができる
また、本発明の超高圧水銀ランプによれば、上記比Ｉｇ／ｘの値が１以上であることにより、良好な始動性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の超高圧水銀ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す超高圧水銀ランプにおける電極の側面図である。
【図３】図２に示す電極の側面断面図である。
【図４】図２に示す電極を線分Ｐ−Ｐで切断して示す断面図である。
【図５】図１に示す超高圧水銀ランプにおける始動時の状態を示す説明用断面図である。
【図６】本発明の超高圧水銀ランプにおける電極の変形例を示す説明図である。
【図７】従来の超高圧水銀ランプの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の超高圧水銀ランプの一例における構成を示す説明用断面図であり、図２は、図１に示す超高圧水銀ランプにおける電極の側面図、図３は、図２に示す電極の側面断面図、図４は、図２に示す電極を線分Ｐ−Ｐで切断して示す断面図である。
この超高圧水銀ランプ１の発光管１０は、内部に放電空間Ｓを形成する、外形が略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の封止部１２とを有する。この発光管１０における発光部１１内には、それぞれ基端部分が封止部１２に埋設されて保持された棒状の軸部２３を有する全体がタングステンよりなる一対の電極２０が互いに対向するよう配置されている。
発光管１０における封止部１２の各々の内部には、モリブデンよりなる金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設され、金属箔１３の各々の一端には、一対の電極２０における軸部２３の基端２３Ｋが溶接されて電気的に接続されており、一方、金属箔１３の各々の他端には、封止部１２の外端から外方に突出する外部リード１４が溶接されて電気的に接続されている。
この例における超高圧水銀ランプ１は、一対の電極２０間に交流電圧を印加することによって点灯駆動される交流点灯方式によるものであり、電極２０の各々は、定常点灯時における熱的設計を容易にするため、互いに同一の構成のものとされている。
【００１３】
発光管１０は石英ガラスより構成され、この発光管１０の発光部１１内には、例えば、水銀、希ガスおよびハロゲンガスが封入されている。
発光部１１内に封入される水銀は、必要な可視光波長、例えば波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのものであり、点灯時に例えば１５０気圧以上の高い水銀蒸気圧を確保するために、その封入量が０．１０ｍｇ／ｍｍ3 以上、好ましくは０．１５ｍｇ／ｍｍ3 以上とされている。この水銀の封入量を増加することにより、点灯時に２００気圧以上、または３００気圧以上の高い水銀蒸気圧を得ることができ、プロジェクタ装置に適した光源を実現することができる。
発光部１１内に封入される希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、静圧で例えば１０〜２６ｋＰａである。また、希ガスとしては、アルゴンガスを好適に用いることができる。
発光部１１内に封入されるハロゲンは、発光部１１内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極物質であるタングステンが発光部１１の内壁に付着することを抑制するためのものであり、水銀その他の金属との化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、例えば１×１０-6〜１×１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 である。また、ハロゲンとしては、沃素、臭素、塩素などを用いることができる。
また、発光部１１内には、更に他の放電媒体としてハロゲン化金属を封入することもできる。
【００１４】
電極２０においては、軸部２３が小径部分２３Ａの先端に大径部分２３Ｂが一体に形成されてなり、この軸部２３の大径部分２３Ｂの先端に頭部２１が一体に形成されている。この頭部２１は、先端に向かって小径となる略円錐台状の基台部分２１Ｂと、この基台部分２１Ｂの先端に一体に形成された、先端に向かって小径となる略円錐台状の突起部分２１Ａとにより構成されている。頭部２１の基台部分２１Ｂの後端は軸部２３の大径部分２３Ｂの先端の径より大きい径を有するものとされ、頭部２１の突起部分２１Ａの後端は基台部分２１Ｂの先端の径より小さい径を有するものとされている。
頭部２１の基台部分２１Ｂの後端面には、当該基台部分２１Ｂの基端の径と実質的に同一の外径を有する円筒状の筒部２２が、基台部分２１Ｂの後端面から続いて一体に突出して伸び、軸部２３から離間した状態で当該軸部２３を包囲するよう形成されている。この筒部２２の後端側の外周面には、それぞれ開口縁Ｅによって易熱電子放出部が形成される複数（図示の例では４つ）の穴部２２Ａが、周方向に等間隔で離間して形成されている。図示の例では、穴部２２Ａの各々は、筒部２２を貫通するよう形成されているが、非貫通のものであってもよい。また、本発明においては、穴部２２Ａが貫通したものであっても非貫通のものであっても、その周縁が開口縁Ｅとされる。
電極２０を形成するタングステンとしては、その純度が４Ｎ以上のものを用いることが好ましい。電極物質として純度が４Ｎ以上のタングステンを用いることにより、電極２０における頭部２１や軸部２３から放電空間Ｓ内に放出される不純物の量を低減することができる。
また、電極２０は、例えば一本のタングステンよりなる棒材からレーザ加工、放電加工などによって切削する方法、電極の各部を別個に形成した後に、これらを溶接する方法によって形成することができる。
【００１５】
頭部２１の体積は、１〜１０ｍｍ3 であることが好ましい。頭部２１の体積が過小である場合には、熱容量が小さいため、アークによる熱的負荷によって電極物質の溶融または蒸発が生じやすくなる。一方、頭部２１の体積が過大である場合には、頭部２１によって遮られる光の量が大きいため、光を高い効率で外部に放射することか困難となることがある。
また、頭部２１の後端の径（図示の例では基台部分２１Ｂの後端の径）は、例えば１．０〜３．０ｍｍである。
【００１６】
筒部２２の全長は、０．３〜５ｍｍであるのが好ましい。筒部２２の全長が過小である場合には、放電が軸部２３に達することにより、当該軸部２３が高い温度に加熱されることがあり、また、筒部２２に生じた熱が頭部２１を介して軸部２３に伝達されやすくなる。一方、筒部２２の全長が過大である場合には、発光管１０の内壁との距離が短いため、筒部２２の後端部分において放電が生じたときには、発光管１０に黒化などが生じることがある。
【００１７】
軸部２３の径（図示の例では大径部分２３Ｂの先端の径）は、ランプの定格消費電電力や、電極２０を形成する電極物質と封止部１２を形成する石英ガラスとの熱膨張差などを勘案して設定されるが、頭部２１の後端の径の２０〜７０％であることが好ましい。軸部２３の先端の径がこの範囲にあれば、頭部２１から軸部２３への熱伝達が小さく、軸部２３の温度上昇を抑制することができる。
また、図示の例では、軸部２３の先端側が大径部分２３Ｂとされているが、このような構成によれば、一本の棒材からレーザ加工、放電加工などによって切削する方法によって電極２０を製造する場合において、当該棒材から切り出されて除去される部分が少ないため、電極２０の製造が容易となる、という利点がある。
【００１８】
電極２０における筒部２２と軸部２３との離間距離ｋは、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。この離間距離ｋが１０μｍ以上であれば、超高圧水銀ランプ１の始動時に筒部２２が加熱されて高温状態となった場合でも、その熱が軸部２３に直接伝達されにくいため、軸部２３の温度上昇を抑制することができ、これにより、発光管１０における発光部１１と封止部１２との境界部分Ｄを構成する石英ガラスの変質を回避することができる。
【００１９】
上記の超高圧水銀ランプ１においては、例えば始動時に直流電流を供給し、その後、交流電流を供給する給電装置によって、以下のようにして点灯駆動される。
給電装置から電力が供給されると、電極２０間において絶縁破壊が生じ、陰極動作する電極２０の表面から水銀が蒸発して放電が開始され、例えば数十Ｖの水銀アークが形成され、この水銀アーク放電により、電極２０に付着した水銀が当該電極２０から熱を受けて蒸発が促される。ここで、水銀アーク放電においては、電極２０は熱電子が放出されるのに必要な温度に加熱されないため、電極２０の表面に付着した水銀の蒸発が完了すると、電極２０間に例えば数百Ｖのグロー放電が開始される。
【００２０】
グロー放電は、放電空間Ｓ内の希ガス、水銀および電極物質であるタングステンのイオンが、例えば数百Ｖの電圧によって加速されて陰極動作する電極に衝突してエネルギーを付与することによって行なわれ、図５（１）に示すように、グロー放電Ｇは、電極２０における頭部２１および筒部２２の表面全体を覆うよう形成される。グロー放電期間中においては、筒部２２の熱容量が小さいため、当該筒部２２が高温状態となるが、当該筒部２２は、その内周面が軸部２３から離間した状態であって頭部２１にのみ接続されているため、筒部２２に生じた熱は頭部２１に伝達され、これにより、頭部２１も高温状態となり、更に、その熱は軸部２３に伝達される。
【００２１】
電極２０の温度が熱電子を放出することが可能な温度に達すると、グロー放電から数十Ｖのランプ電圧を有するアーク放電に移行する。このアーク放電は、電極２０において熱電子の放出が可能な温度に達した箇所から局所的に開始する。而して、上記の超高圧水銀ランプ１においては、電極２０における筒部２２の外周面に、穴部２２Ａが形成されており、この穴部２２Ａの開口縁Ｅには電流が集中することにより、穴部２２Ａの開口縁Ｅが局所的に加熱されて高温となるため、易熱電子放出部として機能する。その結果、図５（２）において実線で示すように、アーク放電Ａは、初期においては筒部２２の穴部２２Ａの開口縁Ｅが位置する箇所から形成され、その後、対向する電極側との距離が小さくなるよう移行する。最終的には、図５（２）において破線で示すように、アーク放電Ａは、電極２０の先端の突起部分２１Ａから形成される。
【００２２】
本発明においては、電極２０の筒部２２に形成された穴部２２Ａの開口を平行な二直線Ｌ１，Ｌ２で挟んだ場合に当該二直線Ｌ１，Ｌ２間の距離が最も小さくなる当該距離（以下、「最小開口距離」という。）をｘ（ｍｍ）とし、一対の電極２０の間に形成されるアーク放電におけるアーク電流値をＩａ（Ａ）としたとき、穴部２２Ａの最小開口距離に対するアーク電流値の比Ｉａ／ｘの値が１２５以下とされ、好ましくは１〜６０とされる。  ここで、アーク電流値は、アーク放電中に流れる電流の値であり、ランプ電圧が１００Ｖ以下、例えば数十Ｖとなる状態において、電流プローブ等によって測定される。
【００２３】
このような超高圧水銀ランプ１によれば、電極２０の頭部２１の後端面から一体に突出して伸びる筒部２２が、その内周面が軸部２３から離間して当該軸部２３を包囲するよう形成されているため、筒部２２において生じた熱が軸部２３に直接伝達されることが防止され、これにより、発光管１０の封止部１２が過熱状態となることが抑制されるので、電極２０の軸部２３に曲がりが生じることがない。しかも、電極２０における筒部２２の穴部２２Ａの最小開口距離に対するアーク電流値の比Ｉａ／ｘの値が１２５以下であることにより、アーク電流値に対して穴部２２Ａの最小開口距離が十分に大きいため、筒部２２の穴部２２Ａの周辺において局所的に過剰に加熱されることが防止される。これにより、筒部２２を構成する電極物質の蒸発が抑制される。従って、多数回にわたって繰り返し点灯した場合でも、発光管１０に黒化が生じることを抑制することができる
【００２４】
また、一対の電極２０の間に形成されるグロー放電におけるグロー電流値をＩｇ（Ａ）としたとき、最小開口距離に対するグロー電流値の比Ｉｇ／ｘの値が１以上であることが好ましく、より好ましくは５〜２００である。
ここで、グロー電流値は、グロー放電中に流れる電流の値であり、ランプ電圧が１００Ｖ以上、例えば数百Ｖとなる状態において、電流プローブ等によって測定される。
このような超高圧水銀ランプ１によれば、電極２０における筒部２２の穴部２２Ａの最小開口距離に対するグロー電流値の比Ｉｇ／ｘの値が１以上であることにより、グロー電流値に対して穴部２２Ａの最小開口距離が十分に小さいため、電極２０における筒部２２の穴部２２Ａには、高いホロー効果が発現される結果、良好な始動性が得られる。
【００２５】
上記の超高圧水銀ランプ１について具体的な仕様を示すと、発光管１０においては、発光部１１の最大外径が１２ｍｍ、発光部１１の内容積が１２０ｍｍ3 であり、電極２０においては、軸部２３の小径部分の径ａ１が０．４ｍｍ、大径部分の径ａ２が０．８ｍｍ、軸部２３の全長ｂが５ｍｍ、頭部２１の後端（図示の例では基台部分２１Ｂの後端）の径ｃが２ｍｍ、頭部２１の全長ｄが１．５ｍｍ、筒部２２の外径ｅが２ｍｍ、筒部２２の内径ｆが１．２ｍｍ、筒部の全長ｇが１ｍｍである。また、電極間距離が１．２ｍｍ、定格電圧が８５Ｖ、定格電力が３００Ｗである。
また、このような超高圧水銀ランプ１においては、その点灯中に発光管１０における発光部１１内の水銀蒸気圧が例えば１５０気圧以上となる。そして、この超高圧水銀ランプ１は、例えばプロジェクタ装置に内蔵されるものであり、プロジェクタ装置においては、装置全体の小型化が図られる一方、高い光量が要求されることから、発光管１０における発光部１１内の熱的条件は極めて厳しいものであり、例えばランプの管壁負荷値は０．８〜３．０Ｗ／ｍｍ2 、より具体的には２．１Ｗ／ｍｍ2 である。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することにより、プロジェクタ装置の光源として用いられる場合に演色性の良好な放射光を得ることができる。
【００２６】
本発明は、発光管内に０．１０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀が封入されたショートアーク型の超高圧水銀ランプに適用されることにより、投射型プロジェクタ装置の光源の他、紫外線露光用途や光学機器の照明用途のランプとして、極めて有用である。
【００２７】
本発明の超高圧水銀ランプにおいては、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることが可能である。
（１）電極２０における筒部２２の穴部２２Ａの位置および数は、図２〜図４に示すものに限定されず、例えば図６に示すように、多数の穴部２２Ａが筒部２２の外周面全面にわたって等間隔で並ぶよう形成されていてもよい。
（２）電極２０における筒部２２の穴部２２Ａの開口の形状は円形に限られず、楕円形、矩形、その他の形状であってもよい。
但し、穴部２２Ａの開口の形状が円形または楕円形である場合には、穴部２２Ａの開口縁に沿って均一に加熱されるため、電極２０が局所的に過剰に加熱されて溶融することがない。しかも、円形の穴部２２Ａの中心位置においては、穴部２２Ａの開口縁までの距離が等しくて空間電子密度が高く、これにより、ホロー効果が十分に発現させることができるため、より良好な始動性が得られる。以上のことから、穴部２２Ａの開口の形状が円形または楕円形であることが好ましい。
（３）本発明の超高圧水銀ランプは、一対の電極間に直流電圧を印加することによって点灯駆動される直流点灯方式によるものであってもよい。
このような直流点灯方式による超高圧水銀ランプにおいては、陽極として動作する電極としては、図２〜４に示す電極以外の適宜のものを用いることができる。
【実施例】
【００２８】
〈実験例１〉
図１〜図４に示す構成に従い、下記の仕様を有する交流点灯方式のランプ（Ａ１）〜ランプ（Ａ６）、ランプ（Ｂ１）〜ランプ（Ｂ６）、ランプ（Ｃ１）〜ランプ（Ｃ６）、ランプ（Ｄ１）〜ランプ（Ｄ６）、ランプ（Ｅ１）〜ランプ（Ｅ６）およびランプ（Ｆ１）を作製した。また、以下の仕様において、発光管、電極間距離、封入水銀量および電極の材質は、全てのランプに共通の仕様である。
・発光管は、石英ガラス製で、発光部の内容積が０．１３ｃｍ3 である。
・電極間距離は１．３ｍｍである。
・発光管内には、水銀、希ガスおよびハロゲンとして臭素が封入され、水銀封入量は２９０ｍｇ／ｍｍ3 、ハロゲン封入量は３×１０-3  μｍｏｌである。
・電極は、純度が５Ｎのタングステン製で、頭部の後端の直径が１．８ｍｍ、頭部の全長が２．７ｍｍ、筒部の外径が１．８ｍｍ、筒部の内径が１．４ｍｍ、筒部の全長が０．８ｍｍで、筒部には、４つの円形の穴部が形成されており、穴部の最小開口距離ｘは表１に示す通りである。
・入力電力は３８０Ｗである。
・アーク放電におけるアーク電流値は表１に示す通りである。
【００２９】
各ランプについて、５分間点灯させた後５分間消灯させる操作を５００回繰り返す点滅点灯試験を行い、試験後のランプについて発光管の黒化の発生状況を目視で観察し、発光管の黒化が認められず光束の低下に全く支障がないレベルのものを１、黒化が認められるが光束の低下に概ね支障がないレベルのものを２、顕著な黒化が認められ光束の低下を伴い短寿命と判断し得るものを３として評価した。結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2011034787.tif 000003
【００３１】
表１に示す結果から明らかなように、穴部２２Ａの最小開口距離に対するアーク電流値の比Ｉａ／ｘの値が１２５以下のランプにおいては、発光管の黒化現象が抑制されることが確認された。
【００３２】
〈実験例２〉
図１〜図４に示す構成に従い、下記の仕様を有する交流点灯方式のランプ（ａ１）〜ランプ（ａ６）、ランプ（ｂ１）〜ランプ（ｂ６）、ランプ（ｃ１）〜ランプ（ｃ６）、ランプ（ｄ１）〜ランプ（ｄ６）、ランプ（ｅ１）〜ランプ（ｅ６）およびランプ（ｆ１）〜ランプ（ｆ６）を作製した。また、以下の仕様において、発光管、電極間距離、封入水銀量および電極の材質は、全てのランプに共通の仕様である。
・発光管は、石英ガラス製で、発光部の内容積が０．１３ｃｍ3 である。
・電極間距離は１．３ｍｍである。
・発光管内には、水銀、希ガスおよびハロゲンとして臭素が封入され、水銀封入量は２９０ｍｇ／ｍｍ3 、ハロゲン封入量は３×１０-3  μｍｏｌである。
・電極は、純度が５Ｎのタングステン製で、頭部の後端の直径が１．８ｍｍ、頭部の全長が２．７ｍｍ、筒部の外径が１．８ｍｍ、筒部の内径が１．４ｍｍ、筒部の全長が０．８ｍｍで、筒部には、４つの円形の穴部が形成されており、穴部の最小開口距離ｘは表２に示す通りである。
・入力電力は３８０Ｗである。
・グロー放電におけるグロー電流値は表２に示す通りである。
【００３３】
各ランプについて、５分間点灯させた後５分間消灯させる操作を５００回繰り返す点滅点灯試験を行い、点滅点灯試験において始動確率および始動を観察し、始動確率が１００％でかつ始動初期の過程で瞬時立消えが生じなかったものを１、始動確率が１００％であるが始動初期の過程で瞬時立消えが生じたものを２、始動確率が１００％に満たず、不点灯に到っていたものを３として評価した。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2011034787.tif 000004
【００３５】
表２に示す結果から明らかなように、穴部２２Ａの最小開口距離に対するグロー電流値の比Ｉｇ／ｘの値が１以上のランプにおいては、良好な始動性が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００３６】
１  超高圧水銀ランプ
１０  発光管
１１  発光部
１２  封止部
１３  金属箔
１４  外部リード
２０  電極
２１  頭部
２１Ａ  突起部分
２１Ｂ  基台部分
２２  筒部
２２Ａ  穴部
２３  軸部
２３Ａ  小径部分
２３Ｂ  大径部分
２３Ｋ  基端
８０  超高圧水銀ランプ
９０  電極
９１  軸部
９２  頭部
９２Ａ  突起部
９３  胴部
９４  コイル部
１００  発光管
１０１  発光部
１０２  封止部
Ｓ  放電空間
Ｅ  開口縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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