(57)【要約】【課題】各高圧放電ランプを動作するための改善された高圧放電ランプ動作方法及び装置を提供する。【解決手段】高圧放電ランプ動作方法は、回転手段により該放電ランプをその長軸周りに回転することを含む。該放電ランプ又は該放電ランプ及び反射器を含むランプ組立品を、特定の複数回若しくは複数間隔で又は特定の複数イベントの発生時に、特定の複数角度で回転してもよい。該ランプが給電されていない時又は給電されている時に該放電ランプを回転してもよい。動作前、動作後又は予め決められた点灯時間後に該放電ランプを予め決められた角度だけ回転してもよい。該ランプシステムは、該ランプ組立品に結合され該放電ランプをその長軸について回転するように構成される回転機構を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長軸を持つ高圧放電ランプを、回転手段によりその長軸周りに回転することを含む高圧放電ランプ動作方法。
【請求項２】
回転することは、該放電ランプ及び反射器を含むランプ組立品を回転することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項３】
回転することは、該放電ランプが給電されていない時に該放電ランプを回転することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項４】
回転することは、該放電ランプが給電される前か又は該放電ランプが給電停止された後に、該放電ランプを回転することを含む請求項３記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項５】
回転することは、該放電ランプの予め決められた回転後に回転の方向を変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項６】
回転することは、該放電ランプを一方向に回転することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項７】
回転することは、該放電ランプが給電されている時に該放電ランプを回転することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項８】
回転することは、該放電ランプを予め設定された複数の間隔で回転することを含む請求項７記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項９】
回転することは、該ランプ組立品を予め決められた複数の増分内で回転することを含む請求項２記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項１０】
回転することは、予め決められた点灯時間後に該放電ランプを回転することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ動作方法。
【請求項１１】
反射器と該反射器の中に搭載され長軸を持つ高圧放電ランプとを含むランプ組立品と、
該ランプ組立品に結合され少なくとも該放電ランプをその長軸周りに回転するように構成される回転機構と
を含む高圧放電ランプシステム。
【請求項１２】
該高圧放電ランプは超高圧ショートアーク水銀放電ランプを含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１３】
該放電ランプが給電されていない時に該回転機構を駆動するコントローラを更に含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１４】
該放電ランプの予め決められた回転後に回転の方向を変えるコントローラを更に含む請求項１３記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１５】
予め決められた複数の増分内で該放電ランプを回転するコントローラを更に含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１６】
該回転機構は、ステップモータと、該ステップモータと該ランプ組立品との間の結合器とを含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１７】
該ランプ組立品は、該放電ランプを電源装置に結合するための複数のスリップ接続を含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【請求項１８】
該放電ランプに給電する電源装置と、該電源装置及び該回転機構を制御するコントローラとを更に含む請求項１１記載の高圧放電ランプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アーク放電ランプ、より詳細には、高圧放電ランプを動作寿命が延びるように動作させるための高圧放電ランプ動作方法及び高圧放電ランプシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
各高圧放電ランプは発光管を含み、これは、不活性ガス、水銀蒸気及び該発光管の両端に置かれる２つの電極を収容する。アーク放電は、電流を該電極に供給することによって該発光管内で起こる。超高圧放電ランプは、通常、光学系が複数の点状光源を必要とする各プロジェクション用途に利用される。そのような光学性能を達成するためには、該アーク長は１．０〜１．５ミリメートルの水準でなければならない。該ランプは、通常、石英等の耐熱及び光学的に透明な材料から構成される発光管、複数のタングステン電極、水銀蒸気及び不活性始動ガスを含む。該電極は、一端に付けられたタングステンコイルを持つタングステンロッドを含む。
【０００３】
特質的に、超高圧放電ランプの石英発光管は、１０００℃近いか超える程の高温に達する。この高められた管壁温度は、該水銀蒸気圧を設計値に維持するのに必要である。それ故に、各超高圧放電ランプの動作は、最も有益な石英管壁温度を達成するように最適化される。
【０００４】
該石英発光管の最適温度を与えることにおける問題は、ランプ電圧が該ランプの寿命に亘って増大する時に起こる。定電力状態を維持するため、電源装置は、ランプ電流を比例的に減じる。その結果、該アーク放電は、熱浮力のために上向きに曲がり、内部の管壁石英温度を局部的に増大する。更に、超高圧放電ランプは、通常反射器の中に搭載され、そのことが該発光管の熱環境を変える。該ランプの一の側、通常頂部は、該発光管内側のガス対流のため、底部よりも熱いことがある。その結果として、石英素材が失透することがあって、該ランプの有効寿命を短くする。
【０００５】
通常の各用途では、各超高圧放電ランプは、強制エアー冷却と共に動作される。該冷却は、通常該ランプの両側かその上側に向けられる。冷却エアーの流れの形態に依存して、異なるランプ性能が達成される。
【０００６】
該放電ランプの寿命の間、該発光管の内部が失透することがある。石英は、高温に晒されたとき、非晶形相、即ち純石英からクリストバライトと呼ばれる結晶相に局部的に変化することによって、失透する。この変化は、早くランプの故障を招く。
【０００７】
それ故に、各高圧放電ランプを動作するための改善された方法及び装置が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、各高圧放電ランプを動作するための改善された方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の特徴に従って、高圧放電ランプを動作するための方法が提供される。該方法は、該放電ランプを、回転手段によりその長軸周りに回転することを含む。
【００１０】
該放電ランプ又は該放電ランプ及び反射器を含むランプ組立品が、特定の複数回若しくは複数の間隔(interval)で又は特定の複数のイベントの発生時に、特定の複数の角度で回転されてもよい。該放電ランプは、該ランプが給電されていない時又は給電されている時に回転されてもよい。該放電ランプは、動作前、動作後又は予め決められた点灯時間(burn time) 後に予め決められた角度だけ回転されてもよい。該回転は、該放電ランプと電源装置との間が従来の接続である場合には双方向であってもよい。回転は、スリップ接続が該放電ランプと該電源装置との間に利用されるとき、単一方向であってもよい。
【００１１】
本発明の第２の特徴に従って、高圧放電ランプシステムが提供される。該ランプシステムは、反射器と該反射器の中に搭載され長軸を持つ高圧放電ランプとを含むランプ組立品と、該ランプ組立品に結合され少なくとも該放電ランプをその長軸について回転するように構成される回転機構とを含む。
【００１２】
なお、請求項９記載の高圧放電ランプ動作方法において、回転することは、該増分の大きさを変えることを含んでもよく、或いは回転することは、該予め決められた複数の増分と異なる角度オフセットだけ回転することを含んでもよい。
【００１３】
また、請求項１５記載の高圧放電ランプシステムにおいて、該コントローラは、該増分の大きさを変えてもよい。
【００１４】
本発明のより良い理解のため、添付図面が参照され、それはここに援用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明の第１実施形態によるランプシステムの概要ブロック図を示す。図３に一実施形態の高圧放電ランプを示す。該ランプシステムは、高圧放電ランプ１０、反射器１２及び回転手段としての回転機構３０を含む。該ランプシステムは、更に、電子電源装置２０及びコントローラ２２を含んでもよい。放電ランプ１０は反射器１２の中に搭載される。放電ランプ１０の一端２４は、反射器１２の頸部２６に締結される。反射器１２は、透明なガラス部材２８によって囲まれる。
【００１６】
放電ランプ１０及び反射器１２は、ランプ組立品３２を構成することができる。放電ランプ１０は長軸（長手方向の軸）３４を持つ。該ランプ組立品は、長軸３４を水平又はほぼ水平位置にして動作されてもよい。
【００１７】
高圧放電ランプは、通常、石英等の耐熱及び光学的に透明な材料から構成される発光管４０を含む。タングステン電極４２及び４４は発光管４０の両端に搭載され、発光管４０の内部空間は水銀蒸気及び不活性始動ガスを収容する。電極４２及び４４の各々は、一端に付けられたタングステンコイルを持つタングステンロッドを含んでもよい。電極４２及び４４は、アーク長と呼ばれる電極距離だけ分離される。例として、各超高圧ショートアーク水銀放電ランプが、各プロジェクション用途に使用される。所望の光学性能を達成するために、該アーク長は、各プロジェクション用途用に１．０〜１．５ミリメートルの水準であってもよい。該電極は、圧着によって又は真空シーリングによって発光管４０の両端に付着される。該電極は、適した電線によって電子電源装置２０の各々の出力端子Ｏ１及びＯ２に接続される。
【００１８】
電子電源装置２０は、電源回路及び点火回路を含んでもよい。電子電源装置２０がＡＣ電圧源に接続されるとき、該電源回路は、連続周期の交番極性及び予め決められた形状を持つ交流電流を発生する。例として、該交流電流は矩形波でもよい。尚、該交流電流は、波形状に限らない。該点火回路は、ランプ始動を請け負う。
【００１９】
回転機構３０は、モータ５０及び機械式結合器５２を含んでもよい。機械式結合器５２は、モータ５０の軸部と反射器１２の頸部２６との間に機械的な結合を与える。回転機構３０は、長軸３４周りの放電ランプ１０の回転用に構成される。モータ５０は、特定の複数回若しくは複数の間隔で又は特定の複数のイベントの発生時に、予め決められた複数の角度だけの放電ランプ１０の回転用に選択される。例のみとして、放電ランプ１０は、給電又は非給電毎に３０°だけ回転されてもよい。回転機構３０は、放電ランプ１０の制御された回転用にステップモータを含んでもよい。他の実施形態において、回転機構３０は、制御された方法で放電ランプ１０を回転することができる何れかの電気機械式装置を含んでもよい。
【００２０】
回転機構３０は、放電ランプ１０を単独で又はランプ組立品３２を回転してもよい。実施においては、放電ランプ１０及び反射器１２を共に回転するのがより好都合であるかもしれない。
【００２１】
コントローラ２２は、電子電源装置２０及び回転機構３０を制御して、以下に述べるように該ランプシステムの動作を調整する。それ故に、例えば、コントローラ２２は、放電ランプ１０の点火前に回転機構３０により放電ランプ１０を回転させてもよく、或いは放電ランプ１０への電力がオフされた後に回転機構３０により放電ランプ１０を回転させてもよい。
【００２２】
本発明の各実施形態によれば、高圧放電ランプは、特定の複数回若しくは複数の間隔で又は特定の複数のイベントの発生時に、特定の複数の角度によりその長軸周りに、該放電ランプを単独で又は放電ランプ１０及び反射器１２を含む該ランプ組立品を回転することによって動作される。他の各実施形態において、該放電ランプは、連続して回転される。このように、該放電ランプは、連続して又は複数の増分内で回転可能である。
【００２３】
該放電ランプの制御された回転で、該石英発光管の内面を保護して実質的に失透から開放することができるのが分かった。これは、その最高温点、通常頂部での該石英発光管の内面におけるクリストバライトの形成に、ある潜伏時間を必要とする事実に由来する。クリストバライトは、同じ化学的性質ＳｉＯ２を持つが異なる構造を持つことを意味する、石英の同質異像体である。それ故に、該ランプ組立品は、最高温点が新しい石英表面に来るように、特定角度だけその長軸周りに回転される。
【００２４】
図３に示すように、放電ランプ１０の電極４２及び４４間のアーク放電６０は、上向きに曲がり、石英発光管４０の内壁に最高温点６２を作る。放電ランプ１０が長軸３４周りに回転されるとき、アーク放電６０は、石英発光管４０の内壁における新しい場所に最高温点６４を作る。
【００２５】
該回転は、何れの時間になされてもよいが、好ましくは、該ランプが給電される前、該ランプが給電停止された後の動作の終わりに、或いはランプ動作の予め設定された複数の間隔でなされる。従って、例えば、該放電ランプは、該ランプが給電される毎に３０°だけ回転されてもよい。他の各実施形態において、放電ランプ１０は、１００時間等の予め決められた点灯時間(burn time) 後に回転されてもよい。更に追加の各実施形態において、該ランプ組立品の回転は、１５°、３０°、４５°、９０°等の各種増分内でなされてもよい。フルに回転を終えたとき、新しい発光管最高温点の場所を、第１の回転時の最高温点の場所に対して、既知数の角度だけ方位角にシフトするように、回転の方向を反転してもよく、現在の角度オフセットを利用してもよい。従って、その例の３０°の各角度増分の代わりに、１５°の角度オフセットを第２の回転の最初の増分に利用してもよい。これは、第２の回転時の最高温点の場所を第１の回転時の最高温点間に置いて均等に離隔させる。更に追加の各実施形態において、１００時間等の予め設定された点灯時間後のランプ動作の間に放電ランプ１０を回転させることができる。追加の各実施形態において、回転の各角度増分の大きさは、該放電ランプの齢（使用時間）につれて増大される。
【００２６】
上に示した如く、コントローラ２２は、該ランプシステムのオン又はオフで、放電ランプ１０の回転の予定を組むように利用することができる。該放電ランプが始動される前毎に、回転機構３０は、予め決められた角度、例えば３０°だけ時計回りに放電ランプ１０を回転する。該放電ランプが給電される次のとき、回転機構３０は、再度、３０°等の予め決められた角度だけ時計回りに該ランプ組立品を回転する。そのプロセスは、該ランプ組立品がフルに回転を終えるまで繰り返される。この時点で、該回転は、時計回りから反時計回りに方向を変える。該ランプを同じ方位角の配置方向で再配置しないように、角度オフセットが導入される結果、新しい配置方向において、該放電ランプの最高温点は、前の回転におけるのと同じ場所にならない。このように、該反時計周りの回転の最初の増分は１５°でもよく、続く該反時計周りの回転の増分は、該ランプ組立品がフルに回転を終えるまで３０°でもよい。
【００２７】
図１の実施形態において、該ランプ組立品の回転は、双方向であり、放電ランプ１０と電子電源装置２０との間に固定された電気接続を許容する。この実施形態において、回転の方向は、３６０°のような既知数の回転後に反転される。該回転の方向は、放電ランプ１０への該電気接続の制限内で、３６０°前後に亘る角度の回転後に反転してもよいことが理解されるものである。
【００２８】
図２に第２実施形態を例示する。図１及び２における類似要素は、同じ符号を持つ。図２の実施形態において、電子電源装置２０の出力端子Ｏ１及びＯ２は、それぞれ、スリップリング６６及び６８と滑り接点７０及び７２とを介して、放電ランプ１０の電極に接続される。この配列は、電子電源装置２０と放電ランプ１０との間の電気接続を維持しながら、放電ランプ１０の単一方向の回転を許容する。
【００２９】
各場合において、該放電ランプは、該石英発光管の新しいエリアが、動作の間、該発光管の最高温点にあるように回転される。該回転の目的は、該発光管の最高温点として働くエリアを該発光管の内壁の全面にわたって分配することにある。
【００３０】
このように、この発明の少なくとも一つの実施形態の記述した幾つかの特徴を持つ時、別種の変更、修正及び改良が直ちに乃至は容易に当業者に見出されるであろうことが了解されるものである。そのような変更、修正及び改良は、この明細書の一部であるものであり、本発明の精神及び範囲内にあるものである。それ故に、これまでの記述及び図面は例のみとしてのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態によるランプシステムの概要ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるランプシステムの概要ブロック図である。
【図３】放電ランプの回転のために種々の最高温点の場所を持つ高圧放電ランプを例示する。
【符号の説明】
【００３２】
１０  高圧放電ランプ
１２  反射器
２０  電子電源装置
２２  コントローラ
３０  回転機構
３２  ランプ組立品(アセンブリ)
３４  長軸
４０  発光管
４２，４４  タングステン電極
５０  モータ
５２  機械式結合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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