(57)【要約】【課題】発光管の発光部内の電極の一方と同電位に接続され、前記発光部の外表面に沿って配設されて他方の電極側の封止部に巻回されてなるトリガーワイヤーを備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、トリガーワイヤーへの通電に起因した発光管をはじめとするランプを構成するガラス部材の白濁を抑制し、ランプ破損を防止することである。【解決手段】ランプ始動時に印加される高周波パルス電圧供給時においては、トリガーワイヤーへの通電を維持し、定常点灯用直流電力供給時においてはその通電を遮断する遮断機構が設けられていることを特徴とする。【選択図】    図１
2013004502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極が対向配置された発光部と、該発光部の両端に連設された封止部とからなる発光管と、
前記一対の電極の各々に接続された給電用部材と、
一端が前記一方の電極の給電用部材と電気的に接続され、前記発光部の外表面に沿って配設されて他方の電極側の封止部に巻回されてなるトリガーワイヤーと、
を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記トリガーワイヤーには、ランプ始動時に印加される高周波パルス電圧供給時において導通を維持し、定常点灯用直流電力供給時において導通を遮断する遮断機構が設けられていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記遮断機構は静電結合体であることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
前記遮断機構は、前記ショートアーク型放電ランプの配向利用角よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はショートアーク型放電ランプに関し、特に、映写機用の光源として使用されるキセノンが封入されたショートアーク型放電ランプや、半導体露光、ＬＣＤ露光用などの光源として利用される水銀を封入したショートアーク型放電ランプに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、ショートアーク型放電ランプでは、その始動電圧を下げる目的で、発光管の外表面に始動補助用のトリガーワイヤーを配設する構造がよく利用されている。トリガーワイヤーの取り付け方法は様々あって、例えば特開平０８−１２４５３０号公報（特許文献１）には、トリガーワイヤーの一端を一方の電極（高周波パルス電圧印加側電極）と通電する外部リードや口金に接続し、一方の封止部側から発光部の外表面に沿って懸架して、その他端を他方の電極側の封止部の周囲に巻き付けて構成したショートアーク型放電ランプが開示されている。
そして、ランプにかける始動電圧を低く抑えて、電源装置の小型化を図るためには、このようにトリガーワイヤーを一方の電極と通電状態となるよう外部リードや口金などの給電用部材に接続する構成とすることが非常に有利とされる。
しかしながら、トリガーワイヤーを電極と通電して配置した場合、発光部や封止部内部に取り付けられたガラス製の部材が白濁してランプの破損を招来することがある。
【０００３】
上述したランプ破損が発生する原因について本発明者らが鋭意検討したところ、トリガーワイヤーを接続する電極の極性によって破損に至る経緯が異なることがわかった。これについて、図８および図９を参照しつつ、以下に詳細に説明する。
（１）陰極と同電位に接続した場合（陰極トリガー状態）
図８は従来例を示し、（Ａ）は全体図、（Ｂ）はそのＸ部拡大図であって、この従来例では、（Ａ）に示すように、放電ランプ１の発光管２は発光部３と、その両端の封止部４からなり、発光部３内には陽極５と陰極６とが対向配置されている。
そして、この従来例では、トリガーワイヤーＷの一端が陰極６と電気的につながる口金８に接続されており、発光部３に沿って懸架されて、他方端は陽極５側の封止部４ａに巻き付けられている。
該放電ランプ１においては、ランプ点灯中に、（Ｂ）に示すように、トリガーワイヤーＷにランプ１からの放射光が照射されてその温度が上がると、ワイヤー形状が変形してトリガーワイヤーＷが発光管２に接触する部分Ｐが形成される。この陰極トリガー状態においては、トリガーワイヤーＷが陰極口金８と同電位（−）であり、該トリガーワイヤーＷと発光管２の接触部Ｐはランプを構成するガラスの中で最も電位が低い部位になる。
一方、発光管２を構成するガラスには陽イオン（Ｍ＋）が含まれており、陽イオン（Ｍ＋）は電位が低い方に引き寄せられるため、前記接触部Ｐの周囲に存在する陽イオン（Ｍ＋）が集まる。この結果、接触部Ｐの周りに陽イオン（Ｍ＋）を核として結晶化が起こり(＝白濁）、結晶化した部分Ｑを起点にランプが破損に至ることがある。
【０００４】
（２）陽極と同電位に接続した場合（陽極トリガー状態）
図９は他の従来例を示し、（Ａ）は全体図、（Ｂ）はそのＹ部拡大図であって、この従来例では、（Ａ）に示すように、トリガーワイヤーＷの一端が陽極５と電気的につながる口金７に接続されており、発光部３に沿って懸架されて、他方端は陰極６側の封止部４ｂに巻き付けられている。
該放電ランプ１においては、ランプ点灯中に、（Ｂ）に示すように、陰極６側の封止部４において、トリガーワイヤーＷの加熱、変形によって、陰極芯棒６ａを保持するためのガラス部材９の外表面とトリガーワイヤーＷとが接触する部分Ｒが形成される。
この陽極トリガー状態においては、トリガーワイヤーＷは陽極口金７と同電位であり、また陰極芯棒６ａはこれを保持するためのガラス製の部材９と接触しているので、陰極芯棒６ａを保持するガラス部材９の内周面と外周面には電位差が生じ、ガラス部材内表面の陰極芯棒との接触部Ｓがランプを構成するガラスの中で最も電位が低い部分になる。
このため、ガラス部材９に含まれている陽イオン（Ｍ＋）は、電位の低い方、すなわちガラス部材９における陰極芯棒６ａとの接触部Ｓの方に引き寄せられ、陽イオン（Ｍ＋）を核として結晶化が起こる（＝白濁）。この結果、この結晶化した部分Ｓを起点にランプが破損に至ることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１２４５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、内部に一対の電極が対向配置された発光部と、該発光部の両端に連設された封止部とからなる発光管と、一端が前記一方の電極の給電用部材と電気的に接続され、前記発光部の外表面に沿って配設されて他方の電極側の封止部に巻回されてなるトリガーワイヤーと、を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、トリガーワイヤーへの通電に起因した発光管をはじめとするランプを構成するガラス部材の白濁を抑制し、ランプ破損を防止したショートアーク型放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明に係るショートアーク型放電ランプでは、ランプ始動時に印加される高周波パルス電圧供給時においては、トリガーワイヤーへの導通を維持し、定常点灯用直流電力供給時においてはその導通を遮断する遮断機構が設けられていることを特徴とする。
また、前記遮断機構は静電結合体であることを特徴とする。
また、前記遮断機構は、前記ショートアーク型放電ランプの配向利用角よりも外側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、静電結合体或いはスイッチ等の、前記給電用部材とトリガーワイヤーとの電気的接続を切断する遮断機構を具備することで、ランプ始動後に定常点灯状態となった後は、電源からの定常点灯時の直流電力がトリガーワイヤーに供給されないようになるため、発光管或いは電極芯棒を保持するためのガラス部材の各々に対して、大きな電位差が形成されることがなく、陽イオンがこのような特定の部位に集中することを防止することができるようになる。この結果、発光管及び電極芯棒保持ガラスの各部位において白濁の発生を防止することができ、これを起因としたランプの破損を防止することができるようになる。
従って、本願発明によれば、トリガーワイヤーを給電用部材（口金、外部リードなど）に電気的に接続することで始動電圧を低く抑えることができるという構成を基本的に備えつつ、一方でこのような構成としたことで不可避的に発生する発光管の白濁を上述した機構により解消することができるので、低い始動電圧を実現できる共に、長寿命のショートアーク型放電ランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１の実施例の全体図。
【図２】（Ａ）点灯電源のブロック図。（Ｂ）タイミングチャート。
【図３】第２の実施例の全体図。
【図４】第３、第４の実施例の全体図。
【図５】実験例に用いたランプを示す図。
【図６】実験結果表。
【図７】静電結合体の他の例。
【図８】従来例を示す全体図および部分拡大図。
【図９】他の従来例を示す全体図および部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施例＞
この発明の放電ランプの構造は、図８、図９に示す従来の放電ランプとの対比において、トリガーワイヤーに電気的接続の遮断機構１０を設けることが異なるのみで、他の構成については同様である。
図１において、始動補助用のトリガーワイヤーＷは、一方の端部が陰極６と電気的につながる口金８に接続されており、該陰極側の封止部４ｂの周囲に巻回され、発光部３にそって懸架され、他方の端部が陽極５側の封止部４ａの周囲に巻き付けられて固定されている。
このトリガーワイヤーＷには、一方の端部と他方の端部との間に電気的接続の遮断機構１０が設けられており、この遮断機構１０は、ランプ始動時においてはイグナイタからの高周波パルス状の高電圧を印加し、ランプ点灯中においては電源からの直流出力を遮断する。
本実施形態において、遮断機構１０は例えば静電結合体であり、ランプ始動時、放電ランプ１に供給する高周波のパルス電圧を供給するが、その後、電源からの直流出力が供給されると導通を遮断し、絶縁する。
なお、ここで静電結合体とは、誘電体を介在させて分離配置された２つの金属からなる構成体を意味し、金属が板状電極からなるコンデンサや、誘電体としてガラス部材を用いたものなどが含まれる。
【００１１】
図２（Ａ）は、図１で示したショートアーク型放電ランプとこのランプを点灯するためのランプ点灯電源を説明するためのブロック図である。
放電ランプ１を点灯するための電力を供給するランプ点灯電源は、電力供給部２１ａとスターター２１ｂとを備えている。電力供給部２１ａは、商用電源２１１から供給される交流電圧を直流電圧に整流・平滑する機能を有する。この電力供給部２１ａの出力側に、パルストランスを有するイグナイタＩＧが設けられており、ランプ点灯開始時、高電圧、例えば２５ｋＶ以上の高周波パルス電圧がスターター２１ｂより発生することにより、電極間に絶縁破壊を生じさせる。
【００１２】
図２（Ｂ）はタイミングチャートの一例である。放電ランプの始動時、無負荷解放電圧（Ｖ０）がランプに印加された状態でスターターを動作させることにより、時刻ｔ１でランプにおいて放電が開始すると、それとほぼ同時に電力供給部（２１ａ）からランプに直流電流出力（Ｉｏ）が供給されてランプ電圧はアーク放電電圧（Ｖｓ）まで急激に低下する。絶縁破壊後は定められた定格消費電力の値に基づいて電力供給部から直流電流が供給される。
【００１３】
図１を参照して放電ランプランプ始動時の動作について説明する。
高周波パルス状高電圧の供給時、トリガーワイヤーＷ全体は、陰極側口金８と通電状態であり、トリガーワイヤーＷ全体に始動電圧が印加されるため、陽極側封止部４ａ及び陰極側封止部４ｂの両方の周囲に高電圧が供給されるようになる。
絶縁破壊後（ｔ１）、直流電流が供給されると、ランプ点灯電圧に従ってトリガーワイヤーＷにも直流電圧が印加される。
しかし本発明ではトリガーワイヤーＷに遮断機構１０としての静電結合体が設けられているため、その静電容量に従って電荷が蓄積された後はトリガーワイヤーＷ中のＷ−Ａ部とＷ−Ｂ部の間の導通が遮断される。このため、トリガーワイヤーＷの遮断機構１０から先の他端側Ｗ−Ａ部にはＷ−Ｂ部の直流電圧が供給されなくなる。
このように、直流電流供給開始後、トリガーワイヤーＷに設けられた静電結合体１０の作用により、電源からの定常点灯時の直流出力は静電結合体Ｗから先の端部側Ｗ−Ａには供給されないようになるため、トリガーワイヤーＷが何らかの形で発光管２と接触して接触部が形成されたとしても、該発光管２を構成する石英ガラス中に含まれる陽イオンがかかる接触部に集中することが抑制される。この結果、発光管及び陰極側の芯棒を保持するガラスの各部位において白濁が発生することを防止でき、これを起因としたランプの破損を防止することができるようになる。
【００１４】
＜第２の実施例＞
図３は本発明の第２の実施例を説明する図である。この実施例では先に説明した第１の実施例とはトリガーワイヤーＷが接続されるのが陽極５側の口金７である点で相違する。
陽極５と同電位となるようトリガーワイヤーＷを接続した場合（陽極トリガーの状態）、高周波パルス状の高電圧供給時、トリガーワイヤーＷ全体は陽極５側口金７と導通状態であり、トリガーワイヤーＷ全体に始動電圧が印加されるため、陽極側封止部４ａ及び陰極側封止部４ｂの両方の周囲に高電圧が供給されるようになる。
絶縁破壊後に、直流電流が供給されると、ランプ点灯電圧に従ってトリガーワイヤーにも直流電圧が印加される。
しかし本発明ではトリガーワイヤーＷに遮断機構１０としての静電結合体を設けているため、その静電容量に従って電荷が蓄積された後はトリガーワイヤーＷ中のＷ−Ａ部とＷ−Ｂ部の間の通電を遮断する。このため、トリガーワイヤーＷの遮断機構１０から先の他端側Ｗ−Ａ部にはＷ−Ｂ部の直流電圧が供給されなくなる。
この結果、陰極側封止部４ｂの周囲に配置されたトリガーワイヤーＷ−Ａが陽極側口金から静電結合体までのトリガワーワイヤーＷ−Ｂの電位と同電位となることがなく、陰極側芯棒の周囲に配置されたガラス製部材内の内部において生じる電位差が過大にならず、陰極芯棒の周囲に陽イオンが集まることが抑制される。この結果、封止管部の結晶化（白濁）が抑制されるようになる。
【００１５】
図４は、本発明の他の実施例を説明する図である。図４（Ａ）はいわゆる陰極トリガー状態を示す図、（Ｂ）はいわゆる陽極トリガー状態を示す図である。
本実施例において、遮断機構１０は、放電ランプ１の配向利用角の外側に偏倚して取り付けられている点で上述の実施例と異なる。
このように遮断機構１０の取り付け部位を配向利用角の外側に位置させることで、放電ランプ１からの放射光を該遮断機構１０によって遮光することなく取り出すことができ、従来の遮断機構を具備しない放電ランプと同等の光の効率を実現することができる。
そして、トリガーワイヤーＷを接続した給電用部材側に寄せて配置することで、トリガーワイヤー内において直流電圧がかかる部分の割合を小さくすることができ、白濁の抑制に効果的に作用する。これは、トリガーワイヤーにかかる直流電圧を給電部との接続部に近い部分において遮断することで絶縁部分の割合が大きくなり、このような状態で、仮にトリガーワイヤーと発光管との接触部分が大きくなったとしても、トリガーワイヤーのほとんどが絶縁状態にあるので、接触部のガラスにおいて電位差の形成を回避でき、陽イオンの集中を抑制することができるからである。
【００１６】
なお、以上の実施例では、ショートアーク型放電ランプを陽極が上、陰極が下の向きで発光管の軸を垂直に指示した図面を用いて説明を行ったが、本発明を実施する上でこのようなランプの方向性に関しては限定されるものではなく、陽極が下、陰極が上の向きでも構わないし、垂直以外の方向、例えば水平に支持する場合でも本発明を適用できることはいうまでもない。
【００１７】
本発明の効果を実証するための実験を行った。以下にこれを説明するが、本発明は下記内容に限定されるものではない。
放電ランプの陰極は、先端径が直径２ｍｍであり、電極間距離は１０ｍｍであった。発光管は石英ガラスからなり、内部にバッファガスとしてのキセノンガスを１．０×１０５（Ｐａ）（静圧で換算）封入し、発光物質としての水銀を内容積に対して２９ｍｇ／ｃｃの割合で封入した。発光部の最大径部の直径は９０ｍｍであり、封止部と発光部の境界領域の外表面上には保温膜を塗布形成した。この放電ランプの定格電力は８０００（Ｗ）であり、定常安定における電圧および電流はそれぞれ約８０Ｖ、約１００Ａである。
トリガーワイヤーの接続方法は陰極側の口金に接続した陰極トリガータイプと、陽極側の口金に接続した陽極トリガータイプの２種類とし、それぞれのタイプについて、遮断機構１０としての静電結合体（コンデンサ）の取り付け位置を異ならせてトリガーワイヤーに接続し、合計８個の放電ランプを製作した。
比較例として、図６および図７に示す遮断機構を設けない従来例のランプを併せて実験した。
なおこの実施例では、静電結合体として、静電容量［Ｆ］が約１０ｐＦの市販品コンデンサを用いた。
【００１８】
図５は、本発明の各実施例に係る静電結合体の取り付け位置を変えた実施例を説明する図である。
図５において、陰極トリガータイプと陽極トリガータイプに分類し、更に、遮断機構（静電結合体）１０を設ける位置を変えた例が示されている。
ランプ１は図１に示された陰極トリガータイプであり、静電結合体１０がトリガーの中間位置（発光部中程）に設けられている。ランプ２は図３に示された陽極トリガータイプである。
以下、図５に示された通りであって、ランプ３、ランプ４は、それぞれ図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示されたものであって、静電結合体１０はトリガーワイヤーＷが接続された口金側にあって、封止部で巻回された位置に近い位置にある。
ランプ５、ランプ６は、静電結合体１０の位置が、口金とワイヤー巻回部の間にあるものである。
なお、ランプ７、ランプ８は比較例としての従来例であって、それぞれ図８および図９に示すものである。
【００１９】
これらのランプを上記の条件で点灯して、１５００時間後に発光管の破損の有無、発光管を構成するガラスに白濁が生じるか否かを判定した。
その結果が、図６に示す表である。
この結果から明らかなように、従来例のランプ７およびランプ８では、６５０時間、５００時間で発光管が破損し、その時点で、発光管に白濁が生じているのに対して、トリガーワイヤーＷのいずれかの位置に静電結合体１０を取り付けた本発明ランプ１〜６では、１５００時間点灯後も発光管に破損を生じることがなく、発光管をはじめとするガラス製部材のいずれも白濁の形成がないか、もしくは、わずかなものに抑えることができた。
中でもランプ３〜ランプ６、即ち、静電結合体１０を封止部寄りに設けることが最も有効であり、このようにすることで、配光利用角の外に配置されて放射光を邪魔することなく、発光管の破損を防止することはもちろん、結晶化（白濁）を確実に抑制することができるようになった。
【００２０】
上記実施例においては、遮断機構１０としての静電結合体として市販のコンデンサを用いた例を示したが、その代わりとして、図７（Ａ）に示されるような、４ｍｍ×１０ｍｍ角、厚さ２ｍｍのガラス板１１の対向する両面に導電性膜１２、１２を設けてトリガーワイヤーＷと接続した構成体を使用して上記実施例と同じ実験を行った。その結果、上記実施例と同等の効果を得ることが確認された。
更には、図７（Ｂ）に示されるような、誘電体としてフェライトコア１３を用いて、その対向する両辺にそれぞれトリガーワイヤーＷを巻き付けたものを静電結合体として用いた場合においても、同等の効果が得られることが確認された。
なお、遮断機構１０として、静電結合体の代わりにスイッチをもいてもよいことは前述の通りである。
【００２１】
以上説明したように、本発明のショートアーク型放電ランプにおいては、発光管の発光部内の電極の一方と同電位に接続され、前記発光部の外表面に沿って配設されて他方の電極側の封止部に巻回されてなるトリガーワイヤーを備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、前記トリガーワイヤーに、ランプ始動時に印加される高周波パルス電圧供給時において導通を維持し、定常点灯用直流電力供給時において導通を遮断する遮断機構が設けたことにより、発光管が破損することなく、しかも、該発光管をはじめとするガラス部材に白濁が生じることを抑制できるという効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００２２】
１      ショートアーク型放電ランプ
２      発光管
３      発光部
４      封止部
４ａ    陽極側封止部
４ｂ    陰極側封止部
５      陽極
６      陰極
７      陽極側口金
８      陰極側口金
９      ガラス部材
１０    遮断機構
１１    ガラス板
１２    導電性膜
１３    フェライトコア
Ｗ      トリガーワイヤー
【図１】
2013004502.tif 000003
【図２】
2013004502.tif 000004
【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】
2013004502.tif 000009
【図８】
2013004502.tif 000010
【図９】
2013004502.tif 000011