キセノンランプ
【課題】 放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプにおいて、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出することを防止し、放電容器の破裂の原因を生じさせないキセノンランプを提供すること。
【解決手段】 酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部２と発光部２の両端に連続して伸びる側管部３ａ、３ｂとを有する放電容器１０を備え、発光部２の内部において陰極４及び陽極５が互いに対向して配置され、一端に陰極４又は陽極５を備えるリード棒６が側管部３ａ、３ｂの内部に設けられた段継部８によって封着され、放電容器１０の内部にキセノンが封入されているキセノンランプ１において、陰極側の側管部３ｂと発光部と２の接続部分は絞込み部１４ｂとなっており、絞込み部１４ｂの外表面と絞込み部１４ｂに続く発光部２の外表面の一部とに導電膜１６が形成され、導電膜１６が陰極４に電気的に接続されていることを特徴とする。
【解決手段】 酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部２と発光部２の両端に連続して伸びる側管部３ａ、３ｂとを有する放電容器１０を備え、発光部２の内部において陰極４及び陽極５が互いに対向して配置され、一端に陰極４又は陽極５を備えるリード棒６が側管部３ａ、３ｂの内部に設けられた段継部８によって封着され、放電容器１０の内部にキセノンが封入されているキセノンランプ１において、陰極側の側管部３ｂと発光部と２の接続部分は絞込み部１４ｂとなっており、絞込み部１４ｂの外表面と絞込み部１４ｂに続く発光部２の外表面の一部とに導電膜１６が形成され、導電膜１６が陰極４に電気的に接続されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＤＬＰ（登録商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング）技術を利用した映写機などにおいて光源として用いられるキセノンランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）や液晶デバイスなどの画像素子を、大出力光源で光照射させて拡大投射することにより、スクリーン上に映像を投写するタイプのデジタルプロジェクターの使用が急速に高まっている。その際の光源として、高輝度キセノンランプが使用されており、さらなる高出力化と共に小型化が要求されている。
【０００３】
図１は、キセノンランプ１を示す概略断面図である。このようなキセノンランプ１は、例えば、特開２００４−１３４１０４公報に開示される。
キセノンランプ１は、石英ガラス製の、発光部２および側管部３ａ、３ｂよりなる放電容器１０と、発光部２の内部において、互いに対向するよう設けられた陰極４および陽極５により構成されている。陰極４および陽極５は、タングステン製のリード棒６に支持される。また、内部に軸方向に伸びる貫通孔を有する円筒状の石英ガラスよりなる保持用筒体７が、側管部３ａ、３ｂ内で固定的に配設される。リード棒６は、保持用筒体７に挿通されて保持されると共に、段継部８によって側管部３ａ、３ｂに封着されている。このリード棒６は、放電容器１０の外端部から外方に突出して伸びて、陰極４および陽極５の各々に電力を供給する外部リードを兼ねるものである。
【０００４】
キセノンランプ１の高輝度化とは、具体的には、陰極４と陽極５との離間距離と、封入ガスの量を調整することにより実現される。例えば、従来のキセノンランプに比べて陰極４と陽極５との離間距離を短くし、従来のキセノンランプと同じ電気特性が得られるように封入ガス量を増やすと、単位アーク長あたりの電気入力が増え、出力される光エネルギーが大きくなる。
キセノンランプ１から出力される光は、可視光領域のみならず紫外域から赤外域まで及ぶので、光エネルギーが大きくなると紫外光の出力も大きくなる。
【０００５】
キセノンランプ１から出力する光の中の波長２００ｎｍ以下の紫外光は、石英ガラスよりなる放電容器１０に歪を発生させる致命的な欠陥を生むだけでなく、キセノンランプの周囲に存在する大気と反応してオゾンを発生させる。オゾンが発生すると、集光鏡や反射鏡の反射率及びフィルターの透過率を低下させるなど、光学機器にさまざまな損傷を与え、結果として照射面における照度低下を招く。
【０００６】
この波長２００ｎｍ以下の紫外光は、キセノンランプを構成する放電容器１０に酸化チタン(通称チタニア)をドープすることや、あるいは、放電容器１０の表面に酸化チタン層を設けることによって、遮光できることが知られている。放電容器１０に酸化チタンを含有させることで、紫外光を遮光し、オゾン発生を防止できる。酸化チタンをドープする技術は、例えば特開平８−９６７５１号公報に開示され、酸化チタンをコーティングする技術は、例えば特開平１１−９６９７０号公報に開示される。
【特許文献１】特開２００４−１３４１０４公報
【特許文献２】特開平８−９６７５１号公報
【特許文献３】特開平１１−９６９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプを長時間点灯すると、放電容器の発光空間に曝される表面に、白く結晶化したものが析出する。結晶化した箇所では、放電容器の発光空間に曝される表面にクラックが発生しており、紫外光を遮光する酸化チタン層が破壊されている。そのため、発光空間で発生した紫外光がクラックに入射すると、放電容器を形成する石英ガラスに歪を発生させる致命的な欠陥を生み、放電容器を破裂させる原因となる。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプにおいて、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出することを防止し、放電容器の破裂の原因を生じさせないキセノンランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願第１の発明は、酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部と前記発光部の両端に連続して伸びる側管部とを有する放電容器を備え、前記発光部の内部において陰極及び陽極が互いに対向して配置され、一端に前記陰極又は前記陽極を備えるリード棒が前記側管部の内部に設けられた段継部によって封着され、前記放電容器の内部にキセノンが封入されているキセノンランプにおいて、陰極側の前記側管部と前記発光部との接続部分は絞込み部となっており、前記絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜が形成され、前記導電膜が陰極に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記発光部において、前記陰極側の側管部との接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部が形成され、前記排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤが配設されていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１または２の発明において、前記放電容器の両端に口金が取り付けられ、一方の口金と前記陰極とが導通し、前記一方の口金から導出された同電位ワイヤが前記導電膜に接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明に係るキセノンランプによれば、陰極側の側管部と発光部との接続部分の絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜を形成し、導電膜を陰極と電気的に接続して、導電膜を陰極と同電位にすることで、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化の発生を防止できる。
【００１１】
第２の発明に係るキセノンランプによれば、排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤを配設することによって、排気管残部の突出によりトリガーワイヤが陰極側にずれないので、陰極と同電位の導電膜と接しないように保つことができるため、トリガーワイヤによる始動性補助の効果を損なうことがない。
【００１２】
第３の発明に係るキセノンランプによれば、陰極と導通する口金から導出された同電位ワイヤを導電膜に接触させることにより、放電容器の外表面に形成された導電膜を容易に陰極と同電位にさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、キセノンランプ１の構成を示す説明用断面図である。
キセノンランプ１は、発光部２と、発光部２の両端に連続して伸びる側管部３ａ、３ｂとを有する放電容器１０を備え、発光部２の内部において、互いに対向するよう設けられた陰極４および陽極５により構成されている。放電容器１０は、酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いて形成され、波長２００ｎｍ以下の紫外光を遮光するようになっている。略球状の発光部２と、その発光部２の両端から伸びる円筒状の側管部３ａ、３ｂとにより構成される放電容器１０の内部には、放電用ガスとしてキセノン（Ｘｅ）が封入される。
【００１４】
放電容器１０の両端には、真鍮製で有底筒状の口金９ａ、９ｂが取付けられている。放電容器１０の端部を覆うように中空円筒状の胴部の開口端から口金９ａ、９ｂを挿入し、放電容器１０との間に接着剤を注入することにより固定されている。口金９ａ、９ｂの内部中央には銅の縒り線よりなる導電線１１が伸びており、一端に電極４、５を備えるリード棒６とロウ付け１２により電気的に接続されている。
【００１５】
リード棒６は放電容器１０の両端から突出するように形成されており、側管部３ａ、３ｂの内部に設けられた段継部８と保持用筒体７により保持される、いわゆるロッドシールと呼ばれる構造を採っている。側管部３ａ、３ｂの端部に円環状の端壁部１３が設けられ、端壁部１３の内周端から筒状の段継部８が連接されている。段継部８は、放電容器１０を構成する例えば石英ガラスの熱膨張係数と、リード棒６を構成する例えばタングステンの熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有する段継ガラス（中間ガラスともいう）を用いて形成される。リード棒６に沿って発光部２側に向かって伸びるように設けられた段継部８の発光部２側の端部がリード棒６の外周に接続し、リード棒６を封着する。
【００１６】
側管部３ａ、３ｂにおける発光部２との接続部分には、中心軸に向かって縮径した絞込み部１４ａ、１４ｂが設けられる。絞込み部１４ａ、１４ｂに連接する発光部２においては、側管部３ａ、３ｂと同程度の径を有する直管部１５ａ、１５ｂが形成され、続いて略球状の膨出部が連接される。すなわち、側管部３ａ、３ｂと発光部２の接続部分は絞込み部１４ａ、１４ｂとなっており、絞込み部１４ａ、１４ｂに続く発光部２側に直管部１５ａ、１５ｂが構成される。
【００１７】
絞込み部１４ａ、１４ｂの内方には、外面に金属箔が巻かれた円筒状の保持用筒体７が設けられ、１４ａ、１４ｂを保持用筒体７と接するように焼き絞って保持用筒体７が移動しないように固定されている。また、保持用筒体７の中央の貫通孔に、外面に金属箔が巻き回されたリード棒６が挿通され、リード棒６の先端に接続された電極４、５の重量が支持される。
【００１８】
このようにしてリード棒６の先端に形成される電極４、５が側管部３ａ、３ｂに支持され、発光部２の内部に対向配置される。また、陰極４又は陽極５はリード棒６を介して口金９ａ、９ｂと電気的に接続される。
【００１９】
キセノンランプ１の数値例を示すと、発光部２の最大膨出部の外径はφ４０〜８０ｍｍの範囲で、例えば６０ｍｍ。略球状の発光部２の内表面積は４８００〜２０４００ｍｍ２範囲で、例えば１０７００ｍｍ２。陽極５と陰極４との離間距離は３〜８ｍｍの範囲で、例えば４．５ｍｍ。点灯時における入力は３０００〜７０００Ｗの範囲で、例えば４２００Ｗ。点灯時における発光部２の管壁負荷は０．３〜０．５Ｗ／ｍｍ２で、具体的には０．３８Ｗ／ｍｍ２である。
【００２０】
続いて、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生する条件を探るために、仕様の異なる３種のランプについて点灯実験を行った。
ランプ１乃至３の仕様を列記する。
ランプ１ キセノンランプ
放電容器：酸化チタンを含有させた石英ガラス、全長３００ｍｍ、発光部の最大膨出部の外径φ６０ｍｍ、発光部の全長８０ｍｍ
封止構造：ロッドシール
封入ガス：キセノン（Ｘｅ）２ＭＰａ（静圧）
陽極と陰極との離間距離：４．５ｍｍ
入力：４ｋＷ
ランプ２ キセノンランプ
ランプ１の仕様において、放電容器の材質に酸化チタンを含まない石英ガラスとしたことのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
ランプ３ 水銀ランプ
放電容器：酸化チタンを含有させた石英ガラス、全長３００ｍｍ、発光部の最大膨出部の外径φ８０ｍｍ、発光部の全長９０ｍｍ
封止構造：箔シール
封入ガス：キセノン（Ｘｅ）０．２ＭＰａ（静圧） 水銀３０ｍｇ／ｃｃ
陽極と陰極との離間距離：５．０ｍｍ
入力：４ｋＷ
【００２１】
なお、ランプ３の水銀ランプの封止構造に採用される箔シールとは、図２に示す構造をいう。
箔シールによる封止構造においては、一端に電極を有する内部リード３３の他端部は、封止部３２に配設された、石英ガラスよりなる略円柱状のガラス部材３４に支持されている。また、放電容器３１外部に導出、すなわち封止部３２の外端より外方に突出して伸びるよう設けられた外部リード３５の一端がガラス部材３４に支持されている。
【００２２】
ガラス部材３４の外周面には、互いに周方向に離間して、５枚の帯状の金属箔３６が水銀ランプの管軸方向に沿って互いに平行に配設されている。各々の金属箔３６の一端が内部リード３３に電気的に接続され、他端が外部リード３５に電気的に接続される。そして、放電容器３１における封止部３２とガラス部材３４とが金属箔３６を介して溶着されて気密シール構造が形成されている。保持用筒体３７は、内部リード３３が挿通された状態でこれを支持し、封止部３２に溶着されている。
【００２３】
このように箔シールでは、ガラス部材３４によって気密シール構造が形成されるので、点灯時でも温度が低く保たれる封止部３２の端部にまで、封入ガスが満たされることがない。封入ガスが冷やされて、水銀が未蒸発となることを抑制するために、水銀ランプでは封止構造を箔シールにする必要がある。
【００２４】
一方、キセノンランプは、封入ガスの圧力が高いため、封止構造に高い耐圧性を必要とする。箔シールを採用すると、金属箔３６の隙間から亀裂が入りやすい。また、電力入力を大きくするためには金属箔３６の枚数を増やさなければならないため、金属箔３６が形成する隙間の数が増えてより一層亀裂が入りやすく、とりわけ高輝度化が求められているデジタルプロジェクターの光源には不向きである。したがって、キセノンランプでは封止構造をロッドシールにする必要がある。ロッドシールでは、段継部８によって封着されるため、亀裂が生じにくい。
【００２５】
ランプ１乃至３をそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化が生じるか否か観測した。
点灯条件は、２時間点灯して３０分消灯し、再度これを繰り返す。つまり、３０分のインターバルを挟んで２時間ずつ点灯した。結晶化の有無の観測は、点灯時間が５０時間経過するごとに、消灯時に目視で行った。結晶化が発生するまでこれを繰り返した。
【００２６】
結晶化とは、放電容器の内部の曇りとは異なるものであり、放電容器の微小クラックを伴う。結晶化が発生すると、放電容器を構成する石英ガラスが、発光空間に曝される表面において剥がれ落ち、白っぽい微小なガラス破片が生じる。放電容器にクラックが発生したときと同様の現象が生じるので、当業者において目視によって確認することができる。このような現象が発生したときを結晶化が生じたとし、そのときの積算点灯時間を記録した。
【００２７】
ランプ１は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ２は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。なお、５００時間とはキセノンランプの平均寿命である。
ランプ３は、１０００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００２８】
ランプ１とランプ２の実験結果より、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたときにのみ、結晶化が発生することがわかった。結晶化は、放電容器に含まれる酸化チタンが何らかの作用をしていることがわかった。
【００２９】
また、ランプ１とランプ３の実験結果より、水銀が封入された水銀ランプでは、結晶化が発生しないことがわかった。これは中心波長１７２ｎｍのキセノンエキシマ発光の強度が水銀ランプよりもキセノンランプのほうが強いためだと考えられる。その理由はキセノンランプのほうがランプ中のキセノンガス量が多いからであり、それはキセノン封入圧力が水銀ランプよりも高いことから明らかである。
【００３０】
発明者らは、オゾンの発生を抑制するために放電容器として酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプにおいて、発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出しないようにするために、どのような構成とすればよいか創意工夫を尽くし、図３に示すキセノンランプを採用することを考えついた。
図３は、本発明のキセノンランプの外観を示す説明図である。
陰極側の側管部３ｂと発光部２との接続部分の外表面には、例えば、金や白金よりなる導電膜１６が形成される。導電膜１６は、絞込み部１４ｂ及び直管部１５ｂの外表面、並びに、絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部及び直管部１５ｂに連接する発光部２の一部の外表面に形成される。
【００３１】
さらに、陰極側の口金９ｂから、例えば、ニクロムよりなる直径０．５ｍｍの１本の線状部材よりなる、陰極側の側管部３ｂに沿って伸びる同電位ワイヤ１７が配設される。同電位ワイヤ１７の一端は、例えば、口金９ｂに設けられた小孔に通して捩って固定することにより、陰極側の口金９ｂに電気的に接続される。陰極側の口金９ｂから導出された同電位ワイヤ１７は、側管部３ｂの外表面を軸方向に沿って進み、陰極側の絞込み部１４ｂに１重に巻回する環状の伝達部１８が形成される。陰極側の絞込み部１４ｂの外表面には導電膜１６が形成されているので、伝達部１８が導電膜１６に接触することにより、導電膜１６を陰極４に電気的に接続させて陰極と同電位にすることができる。
【００３２】
また、発光部２には、陰極側の側管部３ｂとの接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部１９が形成される。キセノンランプの製造過程において、排気管が接続された発光部２と、陰極４又は陽極５を備えたリード棒６が支持された側管部３ａ、３ｂとよりなる放電容器１０を形成した後に、排気管からキセノンガスが封入される。本発明のキセノンランプ１は図１に示すような封止構造をしているので、キセノンガスは保持用筒体７の隙間から側管部３ａ、３ｂの内部にまで流入し、リード棒６が段継部８に封着される箇所まで満たされる。そして、排気管を封止して切断し、その残部が排気管残部１９となる。
【００３３】
また、図３に示すように、陽極側の側管部３ａから発光部２にかけて伸びるトリガーワイヤ２０が配設されている。トリガーワイヤ２０の一端は、陽極側の口金９ａに電気的に接続され、側管部３ａの外表面を軸方向に沿って進み、陽極側の直管部１５ａに１重に巻回され、さらに、発光部２の外表面に沿って進み、発光部２の膨出部に１重に巻回する環状部２１が形成される。環状部２１は、発光部２の外表面において、発光部２の軸方向に対して、陽極５と陰極４との間、もしくは、陰極４にかかる位置に形成されるが、排気管残部１９より陽極５側に形成される。排気管残部１９の突出が、環状部２１が陰極側の絞込み部１４ｂの方にずれないように機能する。
【００３４】
キセノンランプ１は、発光部２の外表面にトリガーワイヤ２０を配設することにより、点灯開始時のブレークダウン電圧を下げることができる。陽極５に高電圧が印加され、発光部２の外表面に形成された環状部２１と発光部２内の陰極４との間で絶縁破壊が起こり、キセノンランプ１が点灯する。ブレークダウン電圧が下がることにより、点灯装置の電圧負担を低減し、点灯装置から印加する起動電圧のリーク、また、点灯装置の大型化やコスト上昇という問題を解消できる。
また、排気管残部１９の突出によりトリガーワイヤ２０が陰極４側にずれないように配設されているので、導電膜１６と接しないように保つことができるため、トリガーワイヤ２０による始動性補助の効果を損なうことがない。
【００３５】
なお、陰極側の口金９ｂの側面には、円状孔２２が外周上に複数設けられ、また、陽極側の口金９ａの側面には、楕円状孔２３が外周上に複数設けられている。これらの円状孔２２や楕円状孔２３はキセノンランプ１の側管部３ａ、３ｂを冷却するために設けられている。したがって、円状孔２２や楕円状孔２３の形状は適宜選択することができる。
【００３６】
続いて、上記構成のキセノンランプについて、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生するか否か確認するために、２つの条件の測定対象を用意して点灯実験を行った。
ランプ４ キセノンランプ
ランプ１と同様の仕様のキセノンランプにおいて、陰極側の側管部と発光部との接続部分の外表面に導電膜が形成されていることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
ランプ５ キセノンランプ
ランプ４と同様の仕様のキセノンランプにおいて、陰極側の側管部に沿って伸びる同電位ワイヤが配設されていることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
【００３７】
ランプ４および５をランプ１乃至３の場合と同様の条件でそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出するか否か観測した。
ランプ４は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ５は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００３８】
ランプ４とランプ５の実験結果より、陰極側の側管部と発光部との接続部分の外表面に単に導電膜を形成するだけでは足りず、導電膜を陰極と同電位にすることによって、放電容器の発光空間に曝される表面の結晶化発生を防止できることがわかった。結晶化の発生には石英ガラス中のアルカリ金属イオンが関与していると考えており、アルカリ金属イオンはガラスの外面と内面の電位差によって内面に移動すると考えられる。本実験で導電膜を陰極と同電位にして導電膜を接地することで、バルブ外面がプラスに帯電することを抑制でき、その結果バルブ内面と外面の電位差を小さくすることができアルカリ金属イオンがバルブ内表面に移動することを抑制できると考えられる。
【００３９】
続いて、導電膜の形成領域を種々に変更した場合に、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生するか否か確認するために、３つの条件の測定対象を用意して点灯実験を行った。
ランプ６ キセノンランプ
ランプ５と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ａ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に変更していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。なお、同電位ワイヤ１７が配設されており、導電膜１６は陰極と同電位としている。
ランプ７ キセノンランプ
ランプ６と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ｂ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に加えて、直管部１５ｂの外表面にも拡張していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。導電膜１６の形成領域は、ランプ６の導電膜１６の発光部側末端から、軸方向に４ｍｍ発光部側に拡張されている。
ランプ８ キセノンランプ
ランプ６と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ｃ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に加えて、直管部１５ｂ及び連接する発光部２の一部の外表面にも拡張していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。導電膜１６の形成領域は、ランプ６の導電膜１６の発光部側末端から、軸方向に１０ｍｍ発光部側に拡張されている。
【００４０】
ランプ６乃至８をランプ１乃至３の場合と同様の条件でそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出するか否か観測した。
ランプ６は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ７は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
ランプ８は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００４１】
ランプ６乃至８の実験結果より、導電膜の形成領域は、ランプ６のように絞込み部の外表面だけでは結晶化抑制の効果がなく、ランプ７のように絞込み部に続く直管部の外表面、または、ランプ８のようにランプ７に加えて直管部に続く膨出部の外表面にも形成した場合に結晶化抑制の効果が奏されることがわかった。すなわち、陰極側の側管部と発光部との接続部分である絞込み部の外表面だけ導電膜を形成して陰極と同電位としても結晶化抑制の効果はなく、絞込み部に続く発光部の一部の外表面にも導電膜を形成して陰極と同電位にさせた場合に結晶化抑制の効果が奏されることがわかった。
【００４２】
なお、導電膜の形成領域を広げて、発光部の外表面を導電膜が大きく覆うように形成されると、発光空間から光を効率よく取り出すことができなくなる。したがって、導電膜の形成領域は配光角にかからないようにする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】キセノンランプの構成を示す断面図
【図２】箔シール構造を有する水銀ランプの構成を示す断面図
【図３】キセノンランプの外観を示す説明図
【図４】導電膜の形成領域を示すためのキセノンランプの一部説明図
【符号の説明】
【００４４】
１ キセノンランプ
２ 発光部
３ａ、３ｂ 側管部
４ 陰極
５ 陽極
６ リード棒
７ 保持用筒体
８ 段継部
９ａ、９ｂ 口金
１０ 放電容器
１４ａ、１４ｂ 絞込み部
１５ａ、１５ｂ 直管部
１６ 導電膜
１７ 同電位ワイヤ
１９ 排気管残部
２０ トリガーワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＤＬＰ（登録商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：デジタル・ライト・プロセッシング）技術を利用した映写機などにおいて光源として用いられるキセノンランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタル・マイクロミラー・デバイス）や液晶デバイスなどの画像素子を、大出力光源で光照射させて拡大投射することにより、スクリーン上に映像を投写するタイプのデジタルプロジェクターの使用が急速に高まっている。その際の光源として、高輝度キセノンランプが使用されており、さらなる高出力化と共に小型化が要求されている。
【０００３】
図１は、キセノンランプ１を示す概略断面図である。このようなキセノンランプ１は、例えば、特開２００４−１３４１０４公報に開示される。
キセノンランプ１は、石英ガラス製の、発光部２および側管部３ａ、３ｂよりなる放電容器１０と、発光部２の内部において、互いに対向するよう設けられた陰極４および陽極５により構成されている。陰極４および陽極５は、タングステン製のリード棒６に支持される。また、内部に軸方向に伸びる貫通孔を有する円筒状の石英ガラスよりなる保持用筒体７が、側管部３ａ、３ｂ内で固定的に配設される。リード棒６は、保持用筒体７に挿通されて保持されると共に、段継部８によって側管部３ａ、３ｂに封着されている。このリード棒６は、放電容器１０の外端部から外方に突出して伸びて、陰極４および陽極５の各々に電力を供給する外部リードを兼ねるものである。
【０００４】
キセノンランプ１の高輝度化とは、具体的には、陰極４と陽極５との離間距離と、封入ガスの量を調整することにより実現される。例えば、従来のキセノンランプに比べて陰極４と陽極５との離間距離を短くし、従来のキセノンランプと同じ電気特性が得られるように封入ガス量を増やすと、単位アーク長あたりの電気入力が増え、出力される光エネルギーが大きくなる。
キセノンランプ１から出力される光は、可視光領域のみならず紫外域から赤外域まで及ぶので、光エネルギーが大きくなると紫外光の出力も大きくなる。
【０００５】
キセノンランプ１から出力する光の中の波長２００ｎｍ以下の紫外光は、石英ガラスよりなる放電容器１０に歪を発生させる致命的な欠陥を生むだけでなく、キセノンランプの周囲に存在する大気と反応してオゾンを発生させる。オゾンが発生すると、集光鏡や反射鏡の反射率及びフィルターの透過率を低下させるなど、光学機器にさまざまな損傷を与え、結果として照射面における照度低下を招く。
【０００６】
この波長２００ｎｍ以下の紫外光は、キセノンランプを構成する放電容器１０に酸化チタン(通称チタニア)をドープすることや、あるいは、放電容器１０の表面に酸化チタン層を設けることによって、遮光できることが知られている。放電容器１０に酸化チタンを含有させることで、紫外光を遮光し、オゾン発生を防止できる。酸化チタンをドープする技術は、例えば特開平８−９６７５１号公報に開示され、酸化チタンをコーティングする技術は、例えば特開平１１−９６９７０号公報に開示される。
【特許文献１】特開２００４−１３４１０４公報
【特許文献２】特開平８−９６７５１号公報
【特許文献３】特開平１１−９６９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプを長時間点灯すると、放電容器の発光空間に曝される表面に、白く結晶化したものが析出する。結晶化した箇所では、放電容器の発光空間に曝される表面にクラックが発生しており、紫外光を遮光する酸化チタン層が破壊されている。そのため、発光空間で発生した紫外光がクラックに入射すると、放電容器を形成する石英ガラスに歪を発生させる致命的な欠陥を生み、放電容器を破裂させる原因となる。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプにおいて、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出することを防止し、放電容器の破裂の原因を生じさせないキセノンランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願第１の発明は、酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部と前記発光部の両端に連続して伸びる側管部とを有する放電容器を備え、前記発光部の内部において陰極及び陽極が互いに対向して配置され、一端に前記陰極又は前記陽極を備えるリード棒が前記側管部の内部に設けられた段継部によって封着され、前記放電容器の内部にキセノンが封入されているキセノンランプにおいて、陰極側の前記側管部と前記発光部との接続部分は絞込み部となっており、前記絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜が形成され、前記導電膜が陰極に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記発光部において、前記陰極側の側管部との接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部が形成され、前記排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤが配設されていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１または２の発明において、前記放電容器の両端に口金が取り付けられ、一方の口金と前記陰極とが導通し、前記一方の口金から導出された同電位ワイヤが前記導電膜に接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明に係るキセノンランプによれば、陰極側の側管部と発光部との接続部分の絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜を形成し、導電膜を陰極と電気的に接続して、導電膜を陰極と同電位にすることで、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化の発生を防止できる。
【００１１】
第２の発明に係るキセノンランプによれば、排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤを配設することによって、排気管残部の突出によりトリガーワイヤが陰極側にずれないので、陰極と同電位の導電膜と接しないように保つことができるため、トリガーワイヤによる始動性補助の効果を損なうことがない。
【００１２】
第３の発明に係るキセノンランプによれば、陰極と導通する口金から導出された同電位ワイヤを導電膜に接触させることにより、放電容器の外表面に形成された導電膜を容易に陰極と同電位にさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、キセノンランプ１の構成を示す説明用断面図である。
キセノンランプ１は、発光部２と、発光部２の両端に連続して伸びる側管部３ａ、３ｂとを有する放電容器１０を備え、発光部２の内部において、互いに対向するよう設けられた陰極４および陽極５により構成されている。放電容器１０は、酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いて形成され、波長２００ｎｍ以下の紫外光を遮光するようになっている。略球状の発光部２と、その発光部２の両端から伸びる円筒状の側管部３ａ、３ｂとにより構成される放電容器１０の内部には、放電用ガスとしてキセノン（Ｘｅ）が封入される。
【００１４】
放電容器１０の両端には、真鍮製で有底筒状の口金９ａ、９ｂが取付けられている。放電容器１０の端部を覆うように中空円筒状の胴部の開口端から口金９ａ、９ｂを挿入し、放電容器１０との間に接着剤を注入することにより固定されている。口金９ａ、９ｂの内部中央には銅の縒り線よりなる導電線１１が伸びており、一端に電極４、５を備えるリード棒６とロウ付け１２により電気的に接続されている。
【００１５】
リード棒６は放電容器１０の両端から突出するように形成されており、側管部３ａ、３ｂの内部に設けられた段継部８と保持用筒体７により保持される、いわゆるロッドシールと呼ばれる構造を採っている。側管部３ａ、３ｂの端部に円環状の端壁部１３が設けられ、端壁部１３の内周端から筒状の段継部８が連接されている。段継部８は、放電容器１０を構成する例えば石英ガラスの熱膨張係数と、リード棒６を構成する例えばタングステンの熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有する段継ガラス（中間ガラスともいう）を用いて形成される。リード棒６に沿って発光部２側に向かって伸びるように設けられた段継部８の発光部２側の端部がリード棒６の外周に接続し、リード棒６を封着する。
【００１６】
側管部３ａ、３ｂにおける発光部２との接続部分には、中心軸に向かって縮径した絞込み部１４ａ、１４ｂが設けられる。絞込み部１４ａ、１４ｂに連接する発光部２においては、側管部３ａ、３ｂと同程度の径を有する直管部１５ａ、１５ｂが形成され、続いて略球状の膨出部が連接される。すなわち、側管部３ａ、３ｂと発光部２の接続部分は絞込み部１４ａ、１４ｂとなっており、絞込み部１４ａ、１４ｂに続く発光部２側に直管部１５ａ、１５ｂが構成される。
【００１７】
絞込み部１４ａ、１４ｂの内方には、外面に金属箔が巻かれた円筒状の保持用筒体７が設けられ、１４ａ、１４ｂを保持用筒体７と接するように焼き絞って保持用筒体７が移動しないように固定されている。また、保持用筒体７の中央の貫通孔に、外面に金属箔が巻き回されたリード棒６が挿通され、リード棒６の先端に接続された電極４、５の重量が支持される。
【００１８】
このようにしてリード棒６の先端に形成される電極４、５が側管部３ａ、３ｂに支持され、発光部２の内部に対向配置される。また、陰極４又は陽極５はリード棒６を介して口金９ａ、９ｂと電気的に接続される。
【００１９】
キセノンランプ１の数値例を示すと、発光部２の最大膨出部の外径はφ４０〜８０ｍｍの範囲で、例えば６０ｍｍ。略球状の発光部２の内表面積は４８００〜２０４００ｍｍ２範囲で、例えば１０７００ｍｍ２。陽極５と陰極４との離間距離は３〜８ｍｍの範囲で、例えば４．５ｍｍ。点灯時における入力は３０００〜７０００Ｗの範囲で、例えば４２００Ｗ。点灯時における発光部２の管壁負荷は０．３〜０．５Ｗ／ｍｍ２で、具体的には０．３８Ｗ／ｍｍ２である。
【００２０】
続いて、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生する条件を探るために、仕様の異なる３種のランプについて点灯実験を行った。
ランプ１乃至３の仕様を列記する。
ランプ１ キセノンランプ
放電容器：酸化チタンを含有させた石英ガラス、全長３００ｍｍ、発光部の最大膨出部の外径φ６０ｍｍ、発光部の全長８０ｍｍ
封止構造：ロッドシール
封入ガス：キセノン（Ｘｅ）２ＭＰａ（静圧）
陽極と陰極との離間距離：４．５ｍｍ
入力：４ｋＷ
ランプ２ キセノンランプ
ランプ１の仕様において、放電容器の材質に酸化チタンを含まない石英ガラスとしたことのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
ランプ３ 水銀ランプ
放電容器：酸化チタンを含有させた石英ガラス、全長３００ｍｍ、発光部の最大膨出部の外径φ８０ｍｍ、発光部の全長９０ｍｍ
封止構造：箔シール
封入ガス：キセノン（Ｘｅ）０．２ＭＰａ（静圧） 水銀３０ｍｇ／ｃｃ
陽極と陰極との離間距離：５．０ｍｍ
入力：４ｋＷ
【００２１】
なお、ランプ３の水銀ランプの封止構造に採用される箔シールとは、図２に示す構造をいう。
箔シールによる封止構造においては、一端に電極を有する内部リード３３の他端部は、封止部３２に配設された、石英ガラスよりなる略円柱状のガラス部材３４に支持されている。また、放電容器３１外部に導出、すなわち封止部３２の外端より外方に突出して伸びるよう設けられた外部リード３５の一端がガラス部材３４に支持されている。
【００２２】
ガラス部材３４の外周面には、互いに周方向に離間して、５枚の帯状の金属箔３６が水銀ランプの管軸方向に沿って互いに平行に配設されている。各々の金属箔３６の一端が内部リード３３に電気的に接続され、他端が外部リード３５に電気的に接続される。そして、放電容器３１における封止部３２とガラス部材３４とが金属箔３６を介して溶着されて気密シール構造が形成されている。保持用筒体３７は、内部リード３３が挿通された状態でこれを支持し、封止部３２に溶着されている。
【００２３】
このように箔シールでは、ガラス部材３４によって気密シール構造が形成されるので、点灯時でも温度が低く保たれる封止部３２の端部にまで、封入ガスが満たされることがない。封入ガスが冷やされて、水銀が未蒸発となることを抑制するために、水銀ランプでは封止構造を箔シールにする必要がある。
【００２４】
一方、キセノンランプは、封入ガスの圧力が高いため、封止構造に高い耐圧性を必要とする。箔シールを採用すると、金属箔３６の隙間から亀裂が入りやすい。また、電力入力を大きくするためには金属箔３６の枚数を増やさなければならないため、金属箔３６が形成する隙間の数が増えてより一層亀裂が入りやすく、とりわけ高輝度化が求められているデジタルプロジェクターの光源には不向きである。したがって、キセノンランプでは封止構造をロッドシールにする必要がある。ロッドシールでは、段継部８によって封着されるため、亀裂が生じにくい。
【００２５】
ランプ１乃至３をそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化が生じるか否か観測した。
点灯条件は、２時間点灯して３０分消灯し、再度これを繰り返す。つまり、３０分のインターバルを挟んで２時間ずつ点灯した。結晶化の有無の観測は、点灯時間が５０時間経過するごとに、消灯時に目視で行った。結晶化が発生するまでこれを繰り返した。
【００２６】
結晶化とは、放電容器の内部の曇りとは異なるものであり、放電容器の微小クラックを伴う。結晶化が発生すると、放電容器を構成する石英ガラスが、発光空間に曝される表面において剥がれ落ち、白っぽい微小なガラス破片が生じる。放電容器にクラックが発生したときと同様の現象が生じるので、当業者において目視によって確認することができる。このような現象が発生したときを結晶化が生じたとし、そのときの積算点灯時間を記録した。
【００２７】
ランプ１は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ２は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。なお、５００時間とはキセノンランプの平均寿命である。
ランプ３は、１０００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００２８】
ランプ１とランプ２の実験結果より、放電容器に酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたときにのみ、結晶化が発生することがわかった。結晶化は、放電容器に含まれる酸化チタンが何らかの作用をしていることがわかった。
【００２９】
また、ランプ１とランプ３の実験結果より、水銀が封入された水銀ランプでは、結晶化が発生しないことがわかった。これは中心波長１７２ｎｍのキセノンエキシマ発光の強度が水銀ランプよりもキセノンランプのほうが強いためだと考えられる。その理由はキセノンランプのほうがランプ中のキセノンガス量が多いからであり、それはキセノン封入圧力が水銀ランプよりも高いことから明らかである。
【００３０】
発明者らは、オゾンの発生を抑制するために放電容器として酸化チタンを含有させた石英ガラスを用いたキセノンランプにおいて、発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出しないようにするために、どのような構成とすればよいか創意工夫を尽くし、図３に示すキセノンランプを採用することを考えついた。
図３は、本発明のキセノンランプの外観を示す説明図である。
陰極側の側管部３ｂと発光部２との接続部分の外表面には、例えば、金や白金よりなる導電膜１６が形成される。導電膜１６は、絞込み部１４ｂ及び直管部１５ｂの外表面、並びに、絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部及び直管部１５ｂに連接する発光部２の一部の外表面に形成される。
【００３１】
さらに、陰極側の口金９ｂから、例えば、ニクロムよりなる直径０．５ｍｍの１本の線状部材よりなる、陰極側の側管部３ｂに沿って伸びる同電位ワイヤ１７が配設される。同電位ワイヤ１７の一端は、例えば、口金９ｂに設けられた小孔に通して捩って固定することにより、陰極側の口金９ｂに電気的に接続される。陰極側の口金９ｂから導出された同電位ワイヤ１７は、側管部３ｂの外表面を軸方向に沿って進み、陰極側の絞込み部１４ｂに１重に巻回する環状の伝達部１８が形成される。陰極側の絞込み部１４ｂの外表面には導電膜１６が形成されているので、伝達部１８が導電膜１６に接触することにより、導電膜１６を陰極４に電気的に接続させて陰極と同電位にすることができる。
【００３２】
また、発光部２には、陰極側の側管部３ｂとの接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部１９が形成される。キセノンランプの製造過程において、排気管が接続された発光部２と、陰極４又は陽極５を備えたリード棒６が支持された側管部３ａ、３ｂとよりなる放電容器１０を形成した後に、排気管からキセノンガスが封入される。本発明のキセノンランプ１は図１に示すような封止構造をしているので、キセノンガスは保持用筒体７の隙間から側管部３ａ、３ｂの内部にまで流入し、リード棒６が段継部８に封着される箇所まで満たされる。そして、排気管を封止して切断し、その残部が排気管残部１９となる。
【００３３】
また、図３に示すように、陽極側の側管部３ａから発光部２にかけて伸びるトリガーワイヤ２０が配設されている。トリガーワイヤ２０の一端は、陽極側の口金９ａに電気的に接続され、側管部３ａの外表面を軸方向に沿って進み、陽極側の直管部１５ａに１重に巻回され、さらに、発光部２の外表面に沿って進み、発光部２の膨出部に１重に巻回する環状部２１が形成される。環状部２１は、発光部２の外表面において、発光部２の軸方向に対して、陽極５と陰極４との間、もしくは、陰極４にかかる位置に形成されるが、排気管残部１９より陽極５側に形成される。排気管残部１９の突出が、環状部２１が陰極側の絞込み部１４ｂの方にずれないように機能する。
【００３４】
キセノンランプ１は、発光部２の外表面にトリガーワイヤ２０を配設することにより、点灯開始時のブレークダウン電圧を下げることができる。陽極５に高電圧が印加され、発光部２の外表面に形成された環状部２１と発光部２内の陰極４との間で絶縁破壊が起こり、キセノンランプ１が点灯する。ブレークダウン電圧が下がることにより、点灯装置の電圧負担を低減し、点灯装置から印加する起動電圧のリーク、また、点灯装置の大型化やコスト上昇という問題を解消できる。
また、排気管残部１９の突出によりトリガーワイヤ２０が陰極４側にずれないように配設されているので、導電膜１６と接しないように保つことができるため、トリガーワイヤ２０による始動性補助の効果を損なうことがない。
【００３５】
なお、陰極側の口金９ｂの側面には、円状孔２２が外周上に複数設けられ、また、陽極側の口金９ａの側面には、楕円状孔２３が外周上に複数設けられている。これらの円状孔２２や楕円状孔２３はキセノンランプ１の側管部３ａ、３ｂを冷却するために設けられている。したがって、円状孔２２や楕円状孔２３の形状は適宜選択することができる。
【００３６】
続いて、上記構成のキセノンランプについて、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生するか否か確認するために、２つの条件の測定対象を用意して点灯実験を行った。
ランプ４ キセノンランプ
ランプ１と同様の仕様のキセノンランプにおいて、陰極側の側管部と発光部との接続部分の外表面に導電膜が形成されていることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
ランプ５ キセノンランプ
ランプ４と同様の仕様のキセノンランプにおいて、陰極側の側管部に沿って伸びる同電位ワイヤが配設されていることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。
【００３７】
ランプ４および５をランプ１乃至３の場合と同様の条件でそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出するか否か観測した。
ランプ４は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ５は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００３８】
ランプ４とランプ５の実験結果より、陰極側の側管部と発光部との接続部分の外表面に単に導電膜を形成するだけでは足りず、導電膜を陰極と同電位にすることによって、放電容器の発光空間に曝される表面の結晶化発生を防止できることがわかった。結晶化の発生には石英ガラス中のアルカリ金属イオンが関与していると考えており、アルカリ金属イオンはガラスの外面と内面の電位差によって内面に移動すると考えられる。本実験で導電膜を陰極と同電位にして導電膜を接地することで、バルブ外面がプラスに帯電することを抑制でき、その結果バルブ内面と外面の電位差を小さくすることができアルカリ金属イオンがバルブ内表面に移動することを抑制できると考えられる。
【００３９】
続いて、導電膜の形成領域を種々に変更した場合に、放電容器の発光空間に曝される表面に析出される結晶化が発生するか否か確認するために、３つの条件の測定対象を用意して点灯実験を行った。
ランプ６ キセノンランプ
ランプ５と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ａ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に変更していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。なお、同電位ワイヤ１７が配設されており、導電膜１６は陰極と同電位としている。
ランプ７ キセノンランプ
ランプ６と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ｂ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に加えて、直管部１５ｂの外表面にも拡張していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。導電膜１６の形成領域は、ランプ６の導電膜１６の発光部側末端から、軸方向に４ｍｍ発光部側に拡張されている。
ランプ８ キセノンランプ
ランプ６と同様の仕様のキセノンランプにおいて、図４（ｃ）に示すように、導電膜１６の形成領域を、絞込み部１４ｂ及び絞込み部１４ｂに連接する側管部３ｂの一部の外表面に加えて、直管部１５ｂ及び連接する発光部２の一部の外表面にも拡張していることのほか、同一の条件で製作されたキセノンランプ。導電膜１６の形成領域は、ランプ６の導電膜１６の発光部側末端から、軸方向に１０ｍｍ発光部側に拡張されている。
【００４０】
ランプ６乃至８をランプ１乃至３の場合と同様の条件でそれぞれ点灯させ、放電容器の発光空間に曝される表面に結晶化したものが析出するか否か観測した。
ランプ６は、１００時間点灯した時点で結晶化が発生した。
ランプ７は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
ランプ８は、５００時間点灯しても結晶化が発生しなかった。
【００４１】
ランプ６乃至８の実験結果より、導電膜の形成領域は、ランプ６のように絞込み部の外表面だけでは結晶化抑制の効果がなく、ランプ７のように絞込み部に続く直管部の外表面、または、ランプ８のようにランプ７に加えて直管部に続く膨出部の外表面にも形成した場合に結晶化抑制の効果が奏されることがわかった。すなわち、陰極側の側管部と発光部との接続部分である絞込み部の外表面だけ導電膜を形成して陰極と同電位としても結晶化抑制の効果はなく、絞込み部に続く発光部の一部の外表面にも導電膜を形成して陰極と同電位にさせた場合に結晶化抑制の効果が奏されることがわかった。
【００４２】
なお、導電膜の形成領域を広げて、発光部の外表面を導電膜が大きく覆うように形成されると、発光空間から光を効率よく取り出すことができなくなる。したがって、導電膜の形成領域は配光角にかからないようにする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】キセノンランプの構成を示す断面図
【図２】箔シール構造を有する水銀ランプの構成を示す断面図
【図３】キセノンランプの外観を示す説明図
【図４】導電膜の形成領域を示すためのキセノンランプの一部説明図
【符号の説明】
【００４４】
１ キセノンランプ
２ 発光部
３ａ、３ｂ 側管部
４ 陰極
５ 陽極
６ リード棒
７ 保持用筒体
８ 段継部
９ａ、９ｂ 口金
１０ 放電容器
１４ａ、１４ｂ 絞込み部
１５ａ、１５ｂ 直管部
１６ 導電膜
１７ 同電位ワイヤ
１９ 排気管残部
２０ トリガーワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部と前記発光部の両端に連続して伸びる側管部とを有する放電容器を備え、前記発光部の内部において陰極及び陽極が互いに対向して配置され、一端に前記陰極又は前記陽極を備えるリード棒が前記側管部の内部に設けられた段継部によって封着され、前記放電容器の内部にキセノンが封入されているキセノンランプにおいて、
陰極側の前記側管部と前記発光部との接続部分は絞込み部となっており、前記絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜が形成され、前記導電膜が陰極に電気的に接続されていることを特徴とするキセノンランプ。
【請求項２】
前記発光部において、前記陰極側の側管部との接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部が形成され、前記排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のキセノンランプ。
【請求項３】
前記放電容器の両端に口金が取り付けられ、一方の口金と前記陰極とが導通し、前記一方の口金から導出された同電位ワイヤが前記導電膜に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載のキセノンランプ。
【請求項１】
酸化チタンを含有させた石英ガラスよりなり、発光部と前記発光部の両端に連続して伸びる側管部とを有する放電容器を備え、前記発光部の内部において陰極及び陽極が互いに対向して配置され、一端に前記陰極又は前記陽極を備えるリード棒が前記側管部の内部に設けられた段継部によって封着され、前記放電容器の内部にキセノンが封入されているキセノンランプにおいて、
陰極側の前記側管部と前記発光部との接続部分は絞込み部となっており、前記絞込み部の外表面と前記絞込み部に続く発光部の外表面の一部とに導電膜が形成され、前記導電膜が陰極に電気的に接続されていることを特徴とするキセノンランプ。
【請求項２】
前記発光部において、前記陰極側の側管部との接続部分から最大膨出部に至るまでの範囲に、排気管残部が形成され、前記排気管残部から陽極側の外表面に、陽極に電気的に接続されたトリガーワイヤが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のキセノンランプ。
【請求項３】
前記放電容器の両端に口金が取り付けられ、一方の口金と前記陰極とが導通し、前記一方の口金から導出された同電位ワイヤが前記導電膜に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載のキセノンランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２８９４５４（Ｐ２００９−２８９４５４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３８１２６（Ｐ２００８−１３８１２６）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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