補助ランプ付き高圧放電ランプ
【課題】より低い印加電圧で点灯始動する補助ランプ付き高圧放電ランプを提供する。
【解決手段】補助ランプ付き高圧放電ランプ１０を、発光部２６と封止部２８ａ、２８ｂとを有する発光管１８、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂ、および一対の給電手段２２ａ、２２ｂを備える高圧放電ランプ１２と、気密容器３４、一端が内部空間４０に配設された内部電極３６、および一端が気密容器３４の外面に取り付けられるとともに他端が他方の給電手段２２ｂに接続された外部電極３８を備える補助ランプ１４とで構成し、幅広の内部電極３６で内部空間４０を大小２つの空間４０ａ、４０ｂに区切り、内部電極３６によって区切られた大きい方の内部空間４０ａを臨む位置に外部電極３８を配設し、さらに、大きい方の内部空間４０ａが封止部２８ａを向くように補助ランプ１４を配置することにより、上記課題を解決できる。
【解決手段】補助ランプ付き高圧放電ランプ１０を、発光部２６と封止部２８ａ、２８ｂとを有する発光管１８、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂ、および一対の給電手段２２ａ、２２ｂを備える高圧放電ランプ１２と、気密容器３４、一端が内部空間４０に配設された内部電極３６、および一端が気密容器３４の外面に取り付けられるとともに他端が他方の給電手段２２ｂに接続された外部電極３８を備える補助ランプ１４とで構成し、幅広の内部電極３６で内部空間４０を大小２つの空間４０ａ、４０ｂに区切り、内部電極３６によって区切られた大きい方の内部空間４０ａを臨む位置に外部電極３８を配設し、さらに、大きい方の内部空間４０ａが封止部２８ａを向くように補助ランプ１４を配置することにより、上記課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯始動に必要な電圧を低下させて始動特性を向上させるための紫外線を発する補助ランプを備える高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタや露光装置等の光学装置に用いられる光源装置には、主として高圧放電ランプが使用されている。高圧放電ランプは、水銀やハロゲン化物などの発光物質やハロゲンサイクル生成物等が封入された空間を有する発光管と、当該発光管内で互いに対向して配設された一対の主放電用電極とを有しており、点灯開始時に高電圧を印加し、主放電用電極間で絶縁破壊による放電を生じさせることにより、発光物質が励起されて発光する。
【０００３】
近年、高圧放電ランプの点光源化や発光効率を高めるため、発光物質の封入量が多くなっているとともに、発光管の内部空間の容積が小さくなっている。このため、点灯時の発光管の内部圧力は非常に高くなっている。最近の例では２００気圧前後あるいはそれ以上のものが報告されている。さらに、この種の光学装置では、最初の点灯時間(コールドスタート)の短縮はもちろん、再点灯時間(ホットスタート)の短縮も要求されている。
【０００４】
とりわけ発光管の内部圧力が高いほど放電の開始に必要な電圧は高くなることから、発光管の内部温度が高い状態での再点灯（ホットスタート）では、高い印加電圧が必要になるだけでなく高圧放電ランプの温度がある程度下がるまで待つ必要があった。また、最初の点灯時(コールドスタート)でも高い電圧（例えば、１０数ｋＶ）の印加が必要であった。
【０００５】
しかし、高圧放電ランプの点灯始動時に高い電圧を印加することには問題が伴う。例えば、主放電用電極間だけでなく意図しないところ（例えば、絶縁ケーブル被覆の絶縁破壊あるいはコネクタや接続端子での沿面放電など）で絶縁破壊が生じて感電事故が発生したり、高い電圧を印加した時のノイズによって光学装置に配設されている電子回路が誤動作したりする等の問題である。
【０００６】
そこで、より低い電圧で高圧放電ランプを点灯始動する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の光源装置１は、図８に示すように、高圧放電ランプ２と、該高圧放電ランプ２とは別体に形成された補助ランプ３および給電装置４とで構成されている。この高圧放電ランプ２は、水銀等の発光物質Ｍ１が封入された内部空間を有する発光部５ａおよび発光部５ａの内部空間を封止する封止部５ｂを有する発光管５と、発光部５ａ内に互いに対向して配設された一対の主放電用電極６ａ、それぞれの主放電用電極６ａに電気的に接続され、封止部５ｂに埋設された一対の金属箔６ｂ、一端が各金属箔６ｂに電気的に接続されるとともに封止部５ｂに埋設され、他端が発光管５の外部に突設された一対の外部リード棒６ｃを備える給電手段６とで構成されている。
【０００７】
補助ランプ３は、放電によって励起されたときに紫外線ＵＶを発生する物質が放電用媒質Ｍ２として封入された放電空間を有し、封止部５ｂの端面に向けて配置された放電容器７と、前記放電空間内に配設されているとともに一方の外部リード棒６ｃに電気的に接続された内部電極８と、一端部が放電容器７の外面に巻回されているとともに他端が他方の外部リード棒６ｃに電気的に接続されている外部電極９とで構成されている。
【０００８】
この光源装置１では、高圧放電ランプ２の点灯始動に際し、補助ランプ３の内部電極８および外部電極９の間に高周波の電圧を印加する。すると、これら内部電極８および外部電極９の間で放電容器７の放電空間を介して放電が生じ、この放電によって励起された放電空間の放電用媒質Ｍ２が紫外線ＵＶを発生する。そして、この紫外線ＵＶが高圧放電ランプ２における発光部５ａ内の主放電用電極６ａを照らすことにより、主放電用電極６ａ間の放電が促進されるので、より低い印加電圧で高圧放電ランプ２を点灯始動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１５１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、特許文献１に記載の光源装置１によれば、低い印加電圧で高圧放電ランプ２を点灯始動させることができるが、始動電圧が低ければ低い程、上述したような問題が生じ難くなるとともに、光源装置１に給電する給電装置４の容量を小さくして光源装置１をコンパクトにできることから、さらに低い印加電圧で点灯始動する補助ランプ付き高圧放電ランプの開発が待たれていた。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、さらに低い印加電圧で点灯始動する補助ランプ付き高圧放電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】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１に示すように、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０を次のように構成した。
【００１３】
発光物質Ｍ１が封入された内部空間２４を有する発光部２６と前記発光部２６から延びる１又は２の封止部２８ａ、２８ｂとを有する発光管１８、前記内部空間２４に互いに対向して配設された一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂ、および前記一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂに給電する一対の給電手段２２ａ、２２ｂを備える高圧放電ランプ１２と、
放電用媒質Ｍ２が充填された内部空間４０を有する気密容器３４、一端が前記内部空間４０に配設されるとともに他端が一方の前記給電手段２２ａに接続された内部電極３６、および一端が前記気密容器３４の外面に取り付けられるとともに他端が他方の前記給電手段２２ｂに接続された外部電極３８を備える補助ランプ１４とを備えており、
前記内部電極３６は、幅広に形成されているとともに、前記内部空間４０を大小２つの空間４０ａ、４０ｂに区切る位置に配設されており、
前記外部電極３８は、少なくとも、前記内部電極３６によって区切られた大きい方の前記内部空間４０ａを臨む位置に配設されており、
前記補助ランプ１４は、大きい方の前記内部空間４０ａが前記封止部２８ａを向くように配置されている。
【００１４】
補助ランプ１４における、内部電極３６によって区切られた気密容器３４の内部空間４０において、大きい方の内部空間（＝大空間４０ａ）を臨む位置に配設された外部電極３８と内部電極３６との間で発生する放電は、小さい方の内部空間（＝小空間４０ｂ）で発生する放電に比べて放電強度が大きいことから、大空間４０ａからは大量の紫外線ＵＶが発生する。
【００１５】
ここで、補助ランプ１４は、大空間４０ａが高圧放電ランプ１２の封止部２８ａを向くように配置されていることから、大空間４０ａで発生した大量の紫外線ＵＶを効率的に封止部２８ａ内に導くことができる。封止部２８ａ内に導かれた紫外線ＵＶが発光部２６内に入り、この発光部２６内に配設された主放電用電極２０ａ、２０ｂを照らすことにより、この主放電用電極２０ａ、２０ｂから電子が放出され易くなり（光電効果）、あるいは、発光部２６内に封入された発光物質Ｍ１が紫外線ＵＶを受けることによってイオン化し、主放電用電極２０ａ、２０ｂ間で放電が生じるための道（放電ルート）が形成される。このため、コールドスタート時はもちろん、ホットスタート時でも低い電圧（例えば、１．２ｋＶ）でも、高圧放電ランプ１２を瞬時に点灯始動することができる。
【００１６】
本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
【００１７】
前記高圧放電ランプ１２の前記給電手段２２ａ、２２ｂは、前記封止部２８ａ、２８ｂ内に埋設され、一端に前記主放電用電極２０ａ、２０ｂが取り付けられた短冊形の金属箔３０ａ、３０ｂと、前記金属箔３０ａ、３０ｂの他端に取り付けられ、前記封止部２８ａ、２８ｂから外部へ延びる外部リード３２ａ、３２ｂとを有しており、
前記補助ランプ１４における大きい方の前記内部空間４０ａが向かう前記封止部２８ａに埋設された前記金属箔３０ａの配設角度θ２は、前記補助ランプ１４が前記金属箔３０ａの正面から外れるように設定されている。
【００１８】
封止部２８ａに埋設された短冊形の金属箔３０ａの配設角度を、その正面から補助ランプ１４が外れるように設定することにより、図５に示すように、補助ランプ１４から放出され、封止部２８ａ内に導入された紫外線ＵＶがこの封止部２８ａ内を何度か反射して発光部２６に進んでいくとき、紫外線ＵＶが金属箔３０ａに当たって遮られる可能性が低くなる。このため、補助ランプ１４から放出された紫外線ＵＶを無駄なく主放電用電極２０ａ、２０ｂに作用させることができるので、コールドスタートあるいはホットスタート時に低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００１９】
本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
【００２０】
前記補助ランプ１４を覆う反射部材４４をさらに備えており、
前記反射部材４４には、前記補助ランプ１４に向かう反射面４６が形成されており、
前記反射面４６は、前記補助ランプ１４から放出されて前記封止部２８ａを逸れる紫外線ＵＶを、前記封止部２８ａに向けて反射させることを特徴とする。
【００２１】
これにより、封止部２８ａ内に導かれる紫外線ＵＶの量をさらに多くできるので、低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００２２】
また、前記外部電極３８の一端に給電装置からの電流供給線４８を接続してもよい。
【００２３】
これにより、１本の電流供給線４８で、外部電極３８を兼ねることになるので、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の部品点数を減らすことができる。
【００２４】
前記補助ランプ１４が前記封止部２８ａに接触するようにしてもよい。
【００２５】
この場合、点灯中に高圧放電ランプ１２の封止部２８ａで生じた熱の一部が補助ランプ１４に伝導し易くなり、全体として放熱面積が増大することから、封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性を低減することができ、高圧放電ランプ１２の寿命を長くすることができる。
【００２６】
また、前記補助ランプ１４における前記内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成してもよい。
【００２７】
内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成することにより、その凸部に電界集中が生じることから、内部電極３６と外部電極３８との間の放電をより低い電圧で発生させることができるようになり、高圧放電ランプ１２をより確実に点灯始動させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、従来のものに比べて、さらに低い印加電圧で安定して点灯始動する補助ランプ付き高圧放電ランプを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明が適用された、補助ランプ付き高圧放電ランプを示す（ａ）長手方向の断面図、（ｂ）A-A矢視による端面図である。
【図２】封止部に対する、補助ランプの大空間が向く角度を（ａ）０°、（ｂ）４５°、（ｃ）９０°、（ｄ）１０５°に設定した場合の端面図である。
【図３】補助ランプの外部電極に関する他の実施例について説明する図である。（ａ−２）は、（ａ−１）断面図のB-B矢視による端面図である。また、（ｂ−２）は、（ｂ−１）断面図のC-C矢視による端面図である。
【図４】補助ランプ付き高圧放電ランプを反射鏡に取り付けた状態を示す端面図である。
【図５】補助ランプに対する、封止部に埋設された金属箔の角度を（ａ）０°、（ｂ）１０°、（ｃ）２０°、（ｄ）３０°に設定した場合の断面図である。
【図６】反射部材を取り付けた場合を示す（ａ）長手方向の断面図、（ｂ）D-D矢視による端面図である。
【図７】外部電極の一端に給電装置からの電流供給線を接続した場合を示す断面図である。
【図８】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明が適用された、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の実施例について、図面を用いて説明する。本実施例の補助ランプ付き高圧放電ランプ１０は、図１に示すように、大略、高圧放電ランプ１２と、補助ランプ１４と、トリガーワイヤー１６とで構成されている。
【００３１】
高圧放電ランプ１２は、発光管１８と、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂと、一対の給電手段２２ａ、２２ｂとで構成されている。
【００３２】
発光管１８は、石英ガラスで形成されており、水銀等の発光物質Ｍ１が封入された内部空間２４を有する発光部２６と、この発光部２６の内部空間２４を封止するため、発光部２６の両側部から突設された一対の封止部２８ａ、２８ｂとを有している。なお、本実施例では、２つの封止部２８ａ、２８ｂが形成された高圧放電ランプ１２を使用しているが、前記従来例のように、封止部が１つ形成された高圧放電ランプを使用してもよい。
【００３３】
一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂは、タングステンで形成されており、発光部２６の内部空間２４内に互いに対向して配設されている。また、主放電用電極２０ａ、２０ｂの形状は、本実施例のように直流点灯用の高圧放電ランプ１２の場合、陽極側の主放電用電極２０ａが陰極側の主放電用電極２０ｂに比べて大きく形成される。なお、交流点灯用の高圧放電ランプ１２の場合は、両主放電用電極２０ａ、２０ｂともに略同一形状になる。
【００３４】
一対の給電手段２２ａ、２２ｂは、それぞれ、モリブデン製の短冊状の金属箔３０ａ、３０ｂと、これら金属箔３０ａ、３０ｂに給電するための外部リード３２ａ、３２ｂとで構成されている。
【００３５】
補助ランプ１４は、気密容器３４と、内部電極３６と、内部電極用外部リード３７と、外部電極３８とを備えており、高圧放電ランプ１２の一方の封止部２８ａに接触するように配設されている。
【００３６】
気密容器３４は、円筒状の石英ガラスで形成されており、一端が半球状に形成され、放電用媒質Ｍ２（本実施例では、アルゴン等の希ガス）が充填された内部空間４０と、他端に、この内部空間４０を封止する補助ランプ封止部４２とを有している。
【００３７】
内部電極３６は、モリブデン製の短冊状の幅広部材であり、その一端部３６ａが気密容器３４の長手方向に沿って内部空間４０に配設されており、その他端３６ｂが補助ランプ封止部４２に埋設されている。なお、内部電極３６の形状は、幅広であれば、短冊状に限定されることはない。
【００３８】
この内部電極３６は、内部空間４０を気密容器３４の長手方向に沿って大小２つの空間（大空間４０ａ、および小空間４０ｂ）に区切る位置に配設されており、補助ランプ１４は、この大空間４０ａが一方の封止部２８ａを向くように配置されている。
【００３９】
ここで、「一方の封止部２８ａを向く」とは、図２に示すように、断面視において、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１が、０°以上１０５°以下である状態のことをいう（もちろん、図示するような時計回りの角度だけでなく、反時計回りの角度も同様である。）。なお、この角度範囲が好適である理由については後述する。
【００４０】
また、「内部空間４０を区切る」とは、図示するように、内部電極３６の断面視両端が内部空間４０の周縁（＝気密容器３４の内壁）に接しており、内部空間４０を完全に二分するような場合だけでなく、内部電極３６の両端が内部空間４０の周縁から離間して隙間が存在するような場合も含む概念である。
【００４１】
内部電極用外部リード３７は（図１参照）、その一端が補助ランプ封止部４２において内部電極３６の他端３６ｂに接続されており、その他端が高圧放電ランプ１２の一方の封止部２８ａから延出する一方の外部リード３２ａに接続されている。
【００４２】
外部電極３８は、その一端部が気密容器３４の外周面であって内部空間４０を臨む位置に巻回されており、その他端が高圧放電ランプ１２の他方の封止部２８ｂから延出する他方の外部リード３２ｂに接続されている。
【００４３】
なお、気密容器３４の内部空間４０で生じた紫外線ＵＶを補助ランプ１４の外に放出させるため、巻回した外部電極３８同士の間に紫外線ＵＶが通る隙間を空けておくのが好適である。もちろん、紫外線ＵＶは気密容器３４の先端を通って外に出ることもできるので、図示するように外部電極３８同士を隙間なく巻回したとしても、補助ランプ１４の効果が毀損されることはない。
【００４４】
また、気密容器３４に対する外部電極３８の取り付け方法は、内部電極３６によって区切られた大空間４０ａを臨む位置に配設されるのであれば、上述のように巻回するだけに限られず、図３（ａ）に示すように、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面における大空間４０ａを臨む位置に沿わせるだけでもよいし、図３（ｂ）に示すように、気密容器３４の外周面における大空間４０ａを臨む位置に金属箔５０を取り付け、この金属箔５０に外部電極３８の一端を接続してもよい。また、他の取り付け方法を用いてもよい。
【００４５】
トリガーワイヤー１６は、電気導通性を有する金属線であり、その一端部が他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に巻回されており、他端が他方の外部リード３２ｂに接続されている。他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に加えて、一方の封止部２８ａと発光部２６との境目にも巻回してもよい。
【００４６】
本実施例に係る補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の組み立て手順について簡単に説明すると、公知の方法で製造した高圧放電ランプ１２および補助ランプ１４（未だ外部電極３８が巻回されていない状態）を準備し、然る後、外部電極３８の一端部を補助ランプ１４の気密容器３４の外周面に巻回して、一方の封止部２８ａの外周面に接触する位置に補助ランプ１４を配設する（より正確に言えば、気密容器３４に巻回した外部電極３８が封止部２８ａの外周面に接触する。）。その後、外部電極３８の他端を高圧放電ランプ１２の他方の外部リード３２ｂに接続し、内部電極用外部リード３７を一方の外部リード３２ａに接続する。最後に、トリガーワイヤー１６の一端部を他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に巻回するとともにその他端を他方の外部リード３２ｂに接続することにより、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０が完成する。もちろん、気密容器３４に対する外部電極３８の巻回、外部電極３８および内部電極用外部リード３７の外部リード３２ａ、３２ｂへの取り付け、ならびに、トリガーワイヤー１６巻回・接続の作業順番は、上記の手順に限定されるものではない。
【００４７】
完成した補助ランプ付き高圧放電ランプ１０は、図４に示すように、内面に反射面７０を有する椀状の反射鏡７２に取り付けて使用されるのが一般的である。反射鏡７２の底部には、補助ランプ１４が取り付けられた方の封止部２８ａが補助ランプ１４と共に収容されるランプ収容穴７４が設けられた頸部７６が設けられており、このように収容された状態で、熱伝導性の高い接着剤等（図示せず）を用いて反射鏡７２と補助ランプ付き高圧放電ランプ１０とが固定される。また、補助ランプ１４を、反射鏡７２の開口側、つまり、高圧放電ランプ１２の他方の封止部２８ｂに取り付けてもよい。この場合、補助ランプ１４は、風通しのよい反射鏡７２の開口付近に位置することから、補助ランプ１４が反射鏡７２の頸部７６に取り付けられている場合に比べて放熱能力が大きくなる。これにより、高圧放電ランプ１２の封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性をさらに低減することができる。
【００４８】
この補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の高圧放電ランプ１２を点灯する際には、図示しない給電装置から延びる一対の電流供給線４８を高圧放電ランプ１２の両外部リード３２ａ、３２ｂにそれぞれ接続し、給電装置からの高電圧を両外部リード３２ａ、３２ｂ間に印加する。すると、補助ランプ１４における内部電極３６と外部電極３８との間において絶縁破壊が生じて放電が始まる。この放電によって励起された内部空間４０内の放電用媒質Ｍ２から紫外線ＵＶが放出される。放出された紫外線ＵＶは、一方の封止部２８ａの内部を通って発光部２６の内部空間２４に入り、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂを照らす。紫外線ＵＶに照らされた主放電用電極２０ａ、２０ｂからは電子が放出され易くなり（光電効果）、あるいは、発光部２６の内部空間２４に封入された発光物質Ｍ１がこの紫外線ＵＶを受けることによってイオン化し、主放電用電極２０ａ、２０ｂ間で放電が生じるための道（放電ルート）が形成されるので、コールドスタート時はもちろん、ホットスタート時でも低い電圧（例えば、１．２ｋＶ）でも高圧放電ランプ１２を瞬時に点灯始動することができる。
【００４９】
本実施例の補助ランプ１４では、気密容器３４の内部空間４０が内部電極３６によって大小２つの空間（大空間４０ａと小空間４０ｂ）に区切られており、これら空間の内、大きい方の空間（＝大空間４０ａ）を臨む位置にある外部電極３８と内部電極３６との間で発生する、大空間４０ａにおける放電は、小さい方の空間（＝小空間４０ｂ）で発生する放電に比べて放電強度が大きいことから、大空間４０ａからは大量の紫外線ＵＶが発生する。
【００５０】
ここで、補助ランプ１４は、この大空間４０ａが一方の封止部２８ａを向くように配置されているので、大空間４０ａで発生した大量の紫外線ＵＶが封止部２８ａを通って主放電用電極２０ａ、２０ｂを照射する。このため、従来のものに比べて、さらに低い印加電圧で安定して高圧放電ランプ１２を点灯始動させることができる。
【００５１】
また、補助ランプ１４が封止部２８ａに接触するようになっているので、点灯中に高圧放電ランプ１２の封止部２８ａで生じる熱の一部が補助ランプ１４に伝導し易くなって放熱面積が増大する。このため、封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性を低減することができ、高圧放電ランプ１２の寿命を長くすることができる。
【００５２】
また、補助ランプ１４の大空間４０ａが向かう一方の封止部２８ａに埋設された金属箔３０ａの配設角度を、図５に示すように、その金属箔３０ａの正面Ｘから補助ランプ１４が外れるように設定するのが好適である。具体的にいえば、断面視において、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２を０°から３０°に設定する。この角度範囲が好適である理由については後述する。
【００５３】
これにより、補助ランプ１４から放出され、封止部２８ａ内に導入された紫外線ＵＶがこの封止部２８ａ内を何度か反射して発光部２６に進んでいくとき、紫外線ＵＶが金属箔３０ａに当たって遮られる可能性が低くなる。このため、補助ランプ１４から放出された紫外線ＵＶを無駄なく主放電用電極２０ａ、２０ｂに作用させることができるので、コールドスタートあるいはホットスタート時に低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００５４】
また、図６に示すように、補助ランプ１４を覆う反射部材４４をさらに設けてもよい。図示実施例では、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面に巻回せず、導電性を有する金属製の反射部材４４で補助ランプ１４を覆い、然る後、外部電極３８の一端をこの反射部材４４に接続している。これにより、反射部材４４も外部電極３８の役割を果たすことになる。この場合、反射部材４４（＝外部電極３８）は、大空間４０ａ側で気密容器３４の外表面から離間した状態になるが、このような状態でも反射部材４４の外表面から離間した部分４４ａは、大空間４０ａを臨位置にあり、この部分４４ａと内部電極３６との間（＝大空間４０ａ）で問題なく放電が生じる。もちろん、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面に巻回し、その上から反射部材４４を被せてもよい。
【００５５】
この反射部材４４の内面には、補助ランプ１４に向かう反射面４６が形成されており、この反射面４６は、補助ランプ１４から放出されて封止部２８ａを逸れる紫外線ＵＶａを、封止部２８ａに向けて反射させるようになっている。
【００５６】
この実施例によれば、封止部２８ａ内に導かれる紫外線ＵＶの量をさらに多くできるので、低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００５７】
さらに、図７に示すように、高圧放電ランプ１２の他方の外部リード３２ｂに給電する電流供給線４８を外部電極３８の一端に接続してもよい。これにより、１本の電流供給線４８で、外部電極３８を兼ねることができ、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の部品点数を減らすことができる。
【００５８】
また、補助ランプ１４の内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成してもよい。内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成することにより、その凸部に電界集中が生じることから、内部電極３６と外部電極３８との間の放電をより低い電圧で発生させることができるようになり、高圧放電ランプ１２をより確実に点灯始動させることができる。微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、硝酸水溶液を用いた電解エッチングを挙げることができる。もちろん、凹凸を形成する方法は、これに限られるものではない。
【００５９】
内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１の好適な範囲を確認した結果を表１に示す。角度θ１を０°、４５°、９０°、１０５°、および１２０°に設定した試料ランプをそれぞれ５つ作成し、各試料ランプに１．０ｋＶ、１．２ｋＶ、１．４ｋＶ、１．６ｋＶ、および１．８ｋＶの高圧始動電圧を印加して、高圧放電ランプ１２が点灯するか否かを確認した。なお、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、０°の状態で確認を行った。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、高圧始動電圧が１．０ｋＶおよび１．２ｋＶの時は、全ての角度θ１において、点灯しない試料ランプが存在していた。しかし、高圧始動電圧が１．４ｋＶ以上であれば、角度θ１を０°から１０５°に設定することにより、全ての試料ランプが問題なく点灯している。したがって、角度θ１の範囲は、０°から１０５°の範囲が好適であると考えられる。
【００６２】
次に、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２の好適な範囲を確認した結果を表２に示す。角度θ２を０°、１０°、２０°、３０°、および４０°に設定した試料ランプをそれぞれ５つ作成し、各試料ランプに１．０ｋＶ、１．２ｋＶ、１．４ｋＶ、１．６ｋＶ、および１．８ｋＶの高圧始動電圧を印加して、高圧放電ランプ１２が点灯するか否かを確認した。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１は、０°の状態で確認を行った。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２に示すように、高圧始動電圧が１．０ｋＶおよび１．２ｋＶの時は、全ての角度θ２において、点灯しない試料ランプが存在していた。しかし、高圧始動電圧が１．４ｋＶ以上であれば、角度θ２を０°から３０°に設定することにより、全ての試料ランプが問題なく点灯している。したがって、角度θ２の範囲は、０°から３０°の範囲が好適であると考えられる。
【００６５】
また、反射部材４４の有無で点灯性能がどのように変化するかを確認した結果を表３に示す。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１、および、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、ともに０°の状態で確認を行った。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３に示すように、反射部材４４を設けない場合、５つの試料ランプが全て点灯するのは高圧始動電圧を１．４ｋＶに設定したときに限られるが、反射部材４４を設けることにより、高圧始動電圧が１．２ｋＶ以上であれば５つの試料ランプが全て点灯するようになることが判った。
【００６８】
さらに、補助ランプ１４の内部電極３６の表面に微小な凹凸を設けることにより、点灯性能がどのように変化するかを確認した結果を表４に示す。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１、および、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、ともに０°の状態で確認を行った。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように、内部電極３６の表面に微小な凹凸を設けない場合、５つの試料ランプが全て点灯するのは高圧始動電圧を１．４ｋＶに設定したときに限られるが、凹凸を設けることにより、高圧始動電圧が１．２ｋＶ以上であれば５つの試料ランプが全て点灯するようになることが判った。
【００７１】
また、補助ランプ１４が封止部２８ａに接触していることにより、高圧放電ランプ１２の点灯中における封止部２８ａの温度がどの程度低下するかを確認した結果を表５に示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
表５に示すように、補助ランプが封止部から離間している従来の補助ランプ付き高圧放電ランプであれば、点灯中の温度が約４０９℃であるのに対し、補助ランプ１４を封止部２８ａに接触させた本実施例の補助ランプ付き高圧放電ランプ１０であれば、点灯中の温度が約３５５℃となり、５０℃以上の温度低下を確認することができた。発明者らが知る、封止部の温度と高圧放電ランプ１２の寿命との関係によれば、点灯中の封止部温度が約４０９℃の場合、寿命は２０００時間程度であるのに対し、点灯中の封止部温度が約３５５℃であれば、寿命は７０００時間程度となり、飛躍的に長寿命化することがわかる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…補助ランプ付き高圧放電ランプ：１２…高圧放電ランプ：１４…補助ランプ：１６…トリガーワイヤー：１８…発光管：２０ａ、２０ｂ…主放電用電極：２２ａ、２２ｂ…給電手段：２４…内部空間：２６…発光部：２８ａ、２８ｂ…封止部：３０ａ、３０ｂ…金属箔：３２ａ、３２ｂ…外部リード：３４…気密容器：３６…内部電極：３７…内部電極用外部リード：３８…外部電極：４０…内部空間：４２…補助ランプ封止部：４４…反射部材：４６…反射面：４８…電流供給線：５０…（外部電極用の）金属箔：７０…（反射鏡の）反射面：７２…反射鏡：７４…ランプ収容穴：７６…頸部：Ｍ１…発光物質：Ｍ２…放電用媒質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯始動に必要な電圧を低下させて始動特性を向上させるための紫外線を発する補助ランプを備える高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタや露光装置等の光学装置に用いられる光源装置には、主として高圧放電ランプが使用されている。高圧放電ランプは、水銀やハロゲン化物などの発光物質やハロゲンサイクル生成物等が封入された空間を有する発光管と、当該発光管内で互いに対向して配設された一対の主放電用電極とを有しており、点灯開始時に高電圧を印加し、主放電用電極間で絶縁破壊による放電を生じさせることにより、発光物質が励起されて発光する。
【０００３】
近年、高圧放電ランプの点光源化や発光効率を高めるため、発光物質の封入量が多くなっているとともに、発光管の内部空間の容積が小さくなっている。このため、点灯時の発光管の内部圧力は非常に高くなっている。最近の例では２００気圧前後あるいはそれ以上のものが報告されている。さらに、この種の光学装置では、最初の点灯時間(コールドスタート)の短縮はもちろん、再点灯時間(ホットスタート)の短縮も要求されている。
【０００４】
とりわけ発光管の内部圧力が高いほど放電の開始に必要な電圧は高くなることから、発光管の内部温度が高い状態での再点灯（ホットスタート）では、高い印加電圧が必要になるだけでなく高圧放電ランプの温度がある程度下がるまで待つ必要があった。また、最初の点灯時(コールドスタート)でも高い電圧（例えば、１０数ｋＶ）の印加が必要であった。
【０００５】
しかし、高圧放電ランプの点灯始動時に高い電圧を印加することには問題が伴う。例えば、主放電用電極間だけでなく意図しないところ（例えば、絶縁ケーブル被覆の絶縁破壊あるいはコネクタや接続端子での沿面放電など）で絶縁破壊が生じて感電事故が発生したり、高い電圧を印加した時のノイズによって光学装置に配設されている電子回路が誤動作したりする等の問題である。
【０００６】
そこで、より低い電圧で高圧放電ランプを点灯始動する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の光源装置１は、図８に示すように、高圧放電ランプ２と、該高圧放電ランプ２とは別体に形成された補助ランプ３および給電装置４とで構成されている。この高圧放電ランプ２は、水銀等の発光物質Ｍ１が封入された内部空間を有する発光部５ａおよび発光部５ａの内部空間を封止する封止部５ｂを有する発光管５と、発光部５ａ内に互いに対向して配設された一対の主放電用電極６ａ、それぞれの主放電用電極６ａに電気的に接続され、封止部５ｂに埋設された一対の金属箔６ｂ、一端が各金属箔６ｂに電気的に接続されるとともに封止部５ｂに埋設され、他端が発光管５の外部に突設された一対の外部リード棒６ｃを備える給電手段６とで構成されている。
【０００７】
補助ランプ３は、放電によって励起されたときに紫外線ＵＶを発生する物質が放電用媒質Ｍ２として封入された放電空間を有し、封止部５ｂの端面に向けて配置された放電容器７と、前記放電空間内に配設されているとともに一方の外部リード棒６ｃに電気的に接続された内部電極８と、一端部が放電容器７の外面に巻回されているとともに他端が他方の外部リード棒６ｃに電気的に接続されている外部電極９とで構成されている。
【０００８】
この光源装置１では、高圧放電ランプ２の点灯始動に際し、補助ランプ３の内部電極８および外部電極９の間に高周波の電圧を印加する。すると、これら内部電極８および外部電極９の間で放電容器７の放電空間を介して放電が生じ、この放電によって励起された放電空間の放電用媒質Ｍ２が紫外線ＵＶを発生する。そして、この紫外線ＵＶが高圧放電ランプ２における発光部５ａ内の主放電用電極６ａを照らすことにより、主放電用電極６ａ間の放電が促進されるので、より低い印加電圧で高圧放電ランプ２を点灯始動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１５１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、特許文献１に記載の光源装置１によれば、低い印加電圧で高圧放電ランプ２を点灯始動させることができるが、始動電圧が低ければ低い程、上述したような問題が生じ難くなるとともに、光源装置１に給電する給電装置４の容量を小さくして光源装置１をコンパクトにできることから、さらに低い印加電圧で点灯始動する補助ランプ付き高圧放電ランプの開発が待たれていた。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、さらに低い印加電圧で点灯始動する補助ランプ付き高圧放電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】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１に示すように、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０を次のように構成した。
【００１３】
発光物質Ｍ１が封入された内部空間２４を有する発光部２６と前記発光部２６から延びる１又は２の封止部２８ａ、２８ｂとを有する発光管１８、前記内部空間２４に互いに対向して配設された一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂ、および前記一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂに給電する一対の給電手段２２ａ、２２ｂを備える高圧放電ランプ１２と、
放電用媒質Ｍ２が充填された内部空間４０を有する気密容器３４、一端が前記内部空間４０に配設されるとともに他端が一方の前記給電手段２２ａに接続された内部電極３６、および一端が前記気密容器３４の外面に取り付けられるとともに他端が他方の前記給電手段２２ｂに接続された外部電極３８を備える補助ランプ１４とを備えており、
前記内部電極３６は、幅広に形成されているとともに、前記内部空間４０を大小２つの空間４０ａ、４０ｂに区切る位置に配設されており、
前記外部電極３８は、少なくとも、前記内部電極３６によって区切られた大きい方の前記内部空間４０ａを臨む位置に配設されており、
前記補助ランプ１４は、大きい方の前記内部空間４０ａが前記封止部２８ａを向くように配置されている。
【００１４】
補助ランプ１４における、内部電極３６によって区切られた気密容器３４の内部空間４０において、大きい方の内部空間（＝大空間４０ａ）を臨む位置に配設された外部電極３８と内部電極３６との間で発生する放電は、小さい方の内部空間（＝小空間４０ｂ）で発生する放電に比べて放電強度が大きいことから、大空間４０ａからは大量の紫外線ＵＶが発生する。
【００１５】
ここで、補助ランプ１４は、大空間４０ａが高圧放電ランプ１２の封止部２８ａを向くように配置されていることから、大空間４０ａで発生した大量の紫外線ＵＶを効率的に封止部２８ａ内に導くことができる。封止部２８ａ内に導かれた紫外線ＵＶが発光部２６内に入り、この発光部２６内に配設された主放電用電極２０ａ、２０ｂを照らすことにより、この主放電用電極２０ａ、２０ｂから電子が放出され易くなり（光電効果）、あるいは、発光部２６内に封入された発光物質Ｍ１が紫外線ＵＶを受けることによってイオン化し、主放電用電極２０ａ、２０ｂ間で放電が生じるための道（放電ルート）が形成される。このため、コールドスタート時はもちろん、ホットスタート時でも低い電圧（例えば、１．２ｋＶ）でも、高圧放電ランプ１２を瞬時に点灯始動することができる。
【００１６】
本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
【００１７】
前記高圧放電ランプ１２の前記給電手段２２ａ、２２ｂは、前記封止部２８ａ、２８ｂ内に埋設され、一端に前記主放電用電極２０ａ、２０ｂが取り付けられた短冊形の金属箔３０ａ、３０ｂと、前記金属箔３０ａ、３０ｂの他端に取り付けられ、前記封止部２８ａ、２８ｂから外部へ延びる外部リード３２ａ、３２ｂとを有しており、
前記補助ランプ１４における大きい方の前記内部空間４０ａが向かう前記封止部２８ａに埋設された前記金属箔３０ａの配設角度θ２は、前記補助ランプ１４が前記金属箔３０ａの正面から外れるように設定されている。
【００１８】
封止部２８ａに埋設された短冊形の金属箔３０ａの配設角度を、その正面から補助ランプ１４が外れるように設定することにより、図５に示すように、補助ランプ１４から放出され、封止部２８ａ内に導入された紫外線ＵＶがこの封止部２８ａ内を何度か反射して発光部２６に進んでいくとき、紫外線ＵＶが金属箔３０ａに当たって遮られる可能性が低くなる。このため、補助ランプ１４から放出された紫外線ＵＶを無駄なく主放電用電極２０ａ、２０ｂに作用させることができるので、コールドスタートあるいはホットスタート時に低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００１９】
本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
【００２０】
前記補助ランプ１４を覆う反射部材４４をさらに備えており、
前記反射部材４４には、前記補助ランプ１４に向かう反射面４６が形成されており、
前記反射面４６は、前記補助ランプ１４から放出されて前記封止部２８ａを逸れる紫外線ＵＶを、前記封止部２８ａに向けて反射させることを特徴とする。
【００２１】
これにより、封止部２８ａ内に導かれる紫外線ＵＶの量をさらに多くできるので、低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００２２】
また、前記外部電極３８の一端に給電装置からの電流供給線４８を接続してもよい。
【００２３】
これにより、１本の電流供給線４８で、外部電極３８を兼ねることになるので、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の部品点数を減らすことができる。
【００２４】
前記補助ランプ１４が前記封止部２８ａに接触するようにしてもよい。
【００２５】
この場合、点灯中に高圧放電ランプ１２の封止部２８ａで生じた熱の一部が補助ランプ１４に伝導し易くなり、全体として放熱面積が増大することから、封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性を低減することができ、高圧放電ランプ１２の寿命を長くすることができる。
【００２６】
また、前記補助ランプ１４における前記内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成してもよい。
【００２７】
内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成することにより、その凸部に電界集中が生じることから、内部電極３６と外部電極３８との間の放電をより低い電圧で発生させることができるようになり、高圧放電ランプ１２をより確実に点灯始動させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、従来のものに比べて、さらに低い印加電圧で安定して点灯始動する補助ランプ付き高圧放電ランプを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明が適用された、補助ランプ付き高圧放電ランプを示す（ａ）長手方向の断面図、（ｂ）A-A矢視による端面図である。
【図２】封止部に対する、補助ランプの大空間が向く角度を（ａ）０°、（ｂ）４５°、（ｃ）９０°、（ｄ）１０５°に設定した場合の端面図である。
【図３】補助ランプの外部電極に関する他の実施例について説明する図である。（ａ−２）は、（ａ−１）断面図のB-B矢視による端面図である。また、（ｂ−２）は、（ｂ−１）断面図のC-C矢視による端面図である。
【図４】補助ランプ付き高圧放電ランプを反射鏡に取り付けた状態を示す端面図である。
【図５】補助ランプに対する、封止部に埋設された金属箔の角度を（ａ）０°、（ｂ）１０°、（ｃ）２０°、（ｄ）３０°に設定した場合の断面図である。
【図６】反射部材を取り付けた場合を示す（ａ）長手方向の断面図、（ｂ）D-D矢視による端面図である。
【図７】外部電極の一端に給電装置からの電流供給線を接続した場合を示す断面図である。
【図８】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明が適用された、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の実施例について、図面を用いて説明する。本実施例の補助ランプ付き高圧放電ランプ１０は、図１に示すように、大略、高圧放電ランプ１２と、補助ランプ１４と、トリガーワイヤー１６とで構成されている。
【００３１】
高圧放電ランプ１２は、発光管１８と、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂと、一対の給電手段２２ａ、２２ｂとで構成されている。
【００３２】
発光管１８は、石英ガラスで形成されており、水銀等の発光物質Ｍ１が封入された内部空間２４を有する発光部２６と、この発光部２６の内部空間２４を封止するため、発光部２６の両側部から突設された一対の封止部２８ａ、２８ｂとを有している。なお、本実施例では、２つの封止部２８ａ、２８ｂが形成された高圧放電ランプ１２を使用しているが、前記従来例のように、封止部が１つ形成された高圧放電ランプを使用してもよい。
【００３３】
一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂは、タングステンで形成されており、発光部２６の内部空間２４内に互いに対向して配設されている。また、主放電用電極２０ａ、２０ｂの形状は、本実施例のように直流点灯用の高圧放電ランプ１２の場合、陽極側の主放電用電極２０ａが陰極側の主放電用電極２０ｂに比べて大きく形成される。なお、交流点灯用の高圧放電ランプ１２の場合は、両主放電用電極２０ａ、２０ｂともに略同一形状になる。
【００３４】
一対の給電手段２２ａ、２２ｂは、それぞれ、モリブデン製の短冊状の金属箔３０ａ、３０ｂと、これら金属箔３０ａ、３０ｂに給電するための外部リード３２ａ、３２ｂとで構成されている。
【００３５】
補助ランプ１４は、気密容器３４と、内部電極３６と、内部電極用外部リード３７と、外部電極３８とを備えており、高圧放電ランプ１２の一方の封止部２８ａに接触するように配設されている。
【００３６】
気密容器３４は、円筒状の石英ガラスで形成されており、一端が半球状に形成され、放電用媒質Ｍ２（本実施例では、アルゴン等の希ガス）が充填された内部空間４０と、他端に、この内部空間４０を封止する補助ランプ封止部４２とを有している。
【００３７】
内部電極３６は、モリブデン製の短冊状の幅広部材であり、その一端部３６ａが気密容器３４の長手方向に沿って内部空間４０に配設されており、その他端３６ｂが補助ランプ封止部４２に埋設されている。なお、内部電極３６の形状は、幅広であれば、短冊状に限定されることはない。
【００３８】
この内部電極３６は、内部空間４０を気密容器３４の長手方向に沿って大小２つの空間（大空間４０ａ、および小空間４０ｂ）に区切る位置に配設されており、補助ランプ１４は、この大空間４０ａが一方の封止部２８ａを向くように配置されている。
【００３９】
ここで、「一方の封止部２８ａを向く」とは、図２に示すように、断面視において、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１が、０°以上１０５°以下である状態のことをいう（もちろん、図示するような時計回りの角度だけでなく、反時計回りの角度も同様である。）。なお、この角度範囲が好適である理由については後述する。
【００４０】
また、「内部空間４０を区切る」とは、図示するように、内部電極３６の断面視両端が内部空間４０の周縁（＝気密容器３４の内壁）に接しており、内部空間４０を完全に二分するような場合だけでなく、内部電極３６の両端が内部空間４０の周縁から離間して隙間が存在するような場合も含む概念である。
【００４１】
内部電極用外部リード３７は（図１参照）、その一端が補助ランプ封止部４２において内部電極３６の他端３６ｂに接続されており、その他端が高圧放電ランプ１２の一方の封止部２８ａから延出する一方の外部リード３２ａに接続されている。
【００４２】
外部電極３８は、その一端部が気密容器３４の外周面であって内部空間４０を臨む位置に巻回されており、その他端が高圧放電ランプ１２の他方の封止部２８ｂから延出する他方の外部リード３２ｂに接続されている。
【００４３】
なお、気密容器３４の内部空間４０で生じた紫外線ＵＶを補助ランプ１４の外に放出させるため、巻回した外部電極３８同士の間に紫外線ＵＶが通る隙間を空けておくのが好適である。もちろん、紫外線ＵＶは気密容器３４の先端を通って外に出ることもできるので、図示するように外部電極３８同士を隙間なく巻回したとしても、補助ランプ１４の効果が毀損されることはない。
【００４４】
また、気密容器３４に対する外部電極３８の取り付け方法は、内部電極３６によって区切られた大空間４０ａを臨む位置に配設されるのであれば、上述のように巻回するだけに限られず、図３（ａ）に示すように、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面における大空間４０ａを臨む位置に沿わせるだけでもよいし、図３（ｂ）に示すように、気密容器３４の外周面における大空間４０ａを臨む位置に金属箔５０を取り付け、この金属箔５０に外部電極３８の一端を接続してもよい。また、他の取り付け方法を用いてもよい。
【００４５】
トリガーワイヤー１６は、電気導通性を有する金属線であり、その一端部が他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に巻回されており、他端が他方の外部リード３２ｂに接続されている。他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に加えて、一方の封止部２８ａと発光部２６との境目にも巻回してもよい。
【００４６】
本実施例に係る補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の組み立て手順について簡単に説明すると、公知の方法で製造した高圧放電ランプ１２および補助ランプ１４（未だ外部電極３８が巻回されていない状態）を準備し、然る後、外部電極３８の一端部を補助ランプ１４の気密容器３４の外周面に巻回して、一方の封止部２８ａの外周面に接触する位置に補助ランプ１４を配設する（より正確に言えば、気密容器３４に巻回した外部電極３８が封止部２８ａの外周面に接触する。）。その後、外部電極３８の他端を高圧放電ランプ１２の他方の外部リード３２ｂに接続し、内部電極用外部リード３７を一方の外部リード３２ａに接続する。最後に、トリガーワイヤー１６の一端部を他方の封止部２８ｂと発光部２６との境目に巻回するとともにその他端を他方の外部リード３２ｂに接続することにより、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０が完成する。もちろん、気密容器３４に対する外部電極３８の巻回、外部電極３８および内部電極用外部リード３７の外部リード３２ａ、３２ｂへの取り付け、ならびに、トリガーワイヤー１６巻回・接続の作業順番は、上記の手順に限定されるものではない。
【００４７】
完成した補助ランプ付き高圧放電ランプ１０は、図４に示すように、内面に反射面７０を有する椀状の反射鏡７２に取り付けて使用されるのが一般的である。反射鏡７２の底部には、補助ランプ１４が取り付けられた方の封止部２８ａが補助ランプ１４と共に収容されるランプ収容穴７４が設けられた頸部７６が設けられており、このように収容された状態で、熱伝導性の高い接着剤等（図示せず）を用いて反射鏡７２と補助ランプ付き高圧放電ランプ１０とが固定される。また、補助ランプ１４を、反射鏡７２の開口側、つまり、高圧放電ランプ１２の他方の封止部２８ｂに取り付けてもよい。この場合、補助ランプ１４は、風通しのよい反射鏡７２の開口付近に位置することから、補助ランプ１４が反射鏡７２の頸部７６に取り付けられている場合に比べて放熱能力が大きくなる。これにより、高圧放電ランプ１２の封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性をさらに低減することができる。
【００４８】
この補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の高圧放電ランプ１２を点灯する際には、図示しない給電装置から延びる一対の電流供給線４８を高圧放電ランプ１２の両外部リード３２ａ、３２ｂにそれぞれ接続し、給電装置からの高電圧を両外部リード３２ａ、３２ｂ間に印加する。すると、補助ランプ１４における内部電極３６と外部電極３８との間において絶縁破壊が生じて放電が始まる。この放電によって励起された内部空間４０内の放電用媒質Ｍ２から紫外線ＵＶが放出される。放出された紫外線ＵＶは、一方の封止部２８ａの内部を通って発光部２６の内部空間２４に入り、一対の主放電用電極２０ａ、２０ｂを照らす。紫外線ＵＶに照らされた主放電用電極２０ａ、２０ｂからは電子が放出され易くなり（光電効果）、あるいは、発光部２６の内部空間２４に封入された発光物質Ｍ１がこの紫外線ＵＶを受けることによってイオン化し、主放電用電極２０ａ、２０ｂ間で放電が生じるための道（放電ルート）が形成されるので、コールドスタート時はもちろん、ホットスタート時でも低い電圧（例えば、１．２ｋＶ）でも高圧放電ランプ１２を瞬時に点灯始動することができる。
【００４９】
本実施例の補助ランプ１４では、気密容器３４の内部空間４０が内部電極３６によって大小２つの空間（大空間４０ａと小空間４０ｂ）に区切られており、これら空間の内、大きい方の空間（＝大空間４０ａ）を臨む位置にある外部電極３８と内部電極３６との間で発生する、大空間４０ａにおける放電は、小さい方の空間（＝小空間４０ｂ）で発生する放電に比べて放電強度が大きいことから、大空間４０ａからは大量の紫外線ＵＶが発生する。
【００５０】
ここで、補助ランプ１４は、この大空間４０ａが一方の封止部２８ａを向くように配置されているので、大空間４０ａで発生した大量の紫外線ＵＶが封止部２８ａを通って主放電用電極２０ａ、２０ｂを照射する。このため、従来のものに比べて、さらに低い印加電圧で安定して高圧放電ランプ１２を点灯始動させることができる。
【００５１】
また、補助ランプ１４が封止部２８ａに接触するようになっているので、点灯中に高圧放電ランプ１２の封止部２８ａで生じる熱の一部が補助ランプ１４に伝導し易くなって放熱面積が増大する。このため、封止部２８ａが熱による損傷を受ける可能性を低減することができ、高圧放電ランプ１２の寿命を長くすることができる。
【００５２】
また、補助ランプ１４の大空間４０ａが向かう一方の封止部２８ａに埋設された金属箔３０ａの配設角度を、図５に示すように、その金属箔３０ａの正面Ｘから補助ランプ１４が外れるように設定するのが好適である。具体的にいえば、断面視において、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２を０°から３０°に設定する。この角度範囲が好適である理由については後述する。
【００５３】
これにより、補助ランプ１４から放出され、封止部２８ａ内に導入された紫外線ＵＶがこの封止部２８ａ内を何度か反射して発光部２６に進んでいくとき、紫外線ＵＶが金属箔３０ａに当たって遮られる可能性が低くなる。このため、補助ランプ１４から放出された紫外線ＵＶを無駄なく主放電用電極２０ａ、２０ｂに作用させることができるので、コールドスタートあるいはホットスタート時に低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００５４】
また、図６に示すように、補助ランプ１４を覆う反射部材４４をさらに設けてもよい。図示実施例では、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面に巻回せず、導電性を有する金属製の反射部材４４で補助ランプ１４を覆い、然る後、外部電極３８の一端をこの反射部材４４に接続している。これにより、反射部材４４も外部電極３８の役割を果たすことになる。この場合、反射部材４４（＝外部電極３８）は、大空間４０ａ側で気密容器３４の外表面から離間した状態になるが、このような状態でも反射部材４４の外表面から離間した部分４４ａは、大空間４０ａを臨位置にあり、この部分４４ａと内部電極３６との間（＝大空間４０ａ）で問題なく放電が生じる。もちろん、外部電極３８の一端部を気密容器３４の外周面に巻回し、その上から反射部材４４を被せてもよい。
【００５５】
この反射部材４４の内面には、補助ランプ１４に向かう反射面４６が形成されており、この反射面４６は、補助ランプ１４から放出されて封止部２８ａを逸れる紫外線ＵＶａを、封止部２８ａに向けて反射させるようになっている。
【００５６】
この実施例によれば、封止部２８ａ内に導かれる紫外線ＵＶの量をさらに多くできるので、低い電圧でも高圧放電ランプ１２をさらに確実に点灯始動することができる。
【００５７】
さらに、図７に示すように、高圧放電ランプ１２の他方の外部リード３２ｂに給電する電流供給線４８を外部電極３８の一端に接続してもよい。これにより、１本の電流供給線４８で、外部電極３８を兼ねることができ、補助ランプ付き高圧放電ランプ１０の部品点数を減らすことができる。
【００５８】
また、補助ランプ１４の内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成してもよい。内部電極３６の表面に微小な凹凸を形成することにより、その凸部に電界集中が生じることから、内部電極３６と外部電極３８との間の放電をより低い電圧で発生させることができるようになり、高圧放電ランプ１２をより確実に点灯始動させることができる。微小な凹凸を形成する方法としては、例えば、硝酸水溶液を用いた電解エッチングを挙げることができる。もちろん、凹凸を形成する方法は、これに限られるものではない。
【００５９】
内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１の好適な範囲を確認した結果を表１に示す。角度θ１を０°、４５°、９０°、１０５°、および１２０°に設定した試料ランプをそれぞれ５つ作成し、各試料ランプに１．０ｋＶ、１．２ｋＶ、１．４ｋＶ、１．６ｋＶ、および１．８ｋＶの高圧始動電圧を印加して、高圧放電ランプ１２が点灯するか否かを確認した。なお、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、０°の状態で確認を行った。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、高圧始動電圧が１．０ｋＶおよび１．２ｋＶの時は、全ての角度θ１において、点灯しない試料ランプが存在していた。しかし、高圧始動電圧が１．４ｋＶ以上であれば、角度θ１を０°から１０５°に設定することにより、全ての試料ランプが問題なく点灯している。したがって、角度θ１の範囲は、０°から１０５°の範囲が好適であると考えられる。
【００６２】
次に、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２の好適な範囲を確認した結果を表２に示す。角度θ２を０°、１０°、２０°、３０°、および４０°に設定した試料ランプをそれぞれ５つ作成し、各試料ランプに１．０ｋＶ、１．２ｋＶ、１．４ｋＶ、１．６ｋＶ、および１．８ｋＶの高圧始動電圧を印加して、高圧放電ランプ１２が点灯するか否かを確認した。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１は、０°の状態で確認を行った。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２に示すように、高圧始動電圧が１．０ｋＶおよび１．２ｋＶの時は、全ての角度θ２において、点灯しない試料ランプが存在していた。しかし、高圧始動電圧が１．４ｋＶ以上であれば、角度θ２を０°から３０°に設定することにより、全ての試料ランプが問題なく点灯している。したがって、角度θ２の範囲は、０°から３０°の範囲が好適であると考えられる。
【００６５】
また、反射部材４４の有無で点灯性能がどのように変化するかを確認した結果を表３に示す。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１、および、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、ともに０°の状態で確認を行った。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３に示すように、反射部材４４を設けない場合、５つの試料ランプが全て点灯するのは高圧始動電圧を１．４ｋＶに設定したときに限られるが、反射部材４４を設けることにより、高圧始動電圧が１．２ｋＶ以上であれば５つの試料ランプが全て点灯するようになることが判った。
【００６８】
さらに、補助ランプ１４の内部電極３６の表面に微小な凹凸を設けることにより、点灯性能がどのように変化するかを確認した結果を表４に示す。なお、内部電極３６の中央および内部空間４０の中心を結んだ直線Ｌ１と、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２とが成す角度θ１、および、内部空間４０の中心および封止部２８ａの中心を結んだ直線Ｌ２と、金属箔３０ａの幅方向に平行な直線Ｌ３とが成す角度θ２は、ともに０°の状態で確認を行った。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように、内部電極３６の表面に微小な凹凸を設けない場合、５つの試料ランプが全て点灯するのは高圧始動電圧を１．４ｋＶに設定したときに限られるが、凹凸を設けることにより、高圧始動電圧が１．２ｋＶ以上であれば５つの試料ランプが全て点灯するようになることが判った。
【００７１】
また、補助ランプ１４が封止部２８ａに接触していることにより、高圧放電ランプ１２の点灯中における封止部２８ａの温度がどの程度低下するかを確認した結果を表５に示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
表５に示すように、補助ランプが封止部から離間している従来の補助ランプ付き高圧放電ランプであれば、点灯中の温度が約４０９℃であるのに対し、補助ランプ１４を封止部２８ａに接触させた本実施例の補助ランプ付き高圧放電ランプ１０であれば、点灯中の温度が約３５５℃となり、５０℃以上の温度低下を確認することができた。発明者らが知る、封止部の温度と高圧放電ランプ１２の寿命との関係によれば、点灯中の封止部温度が約４０９℃の場合、寿命は２０００時間程度であるのに対し、点灯中の封止部温度が約３５５℃であれば、寿命は７０００時間程度となり、飛躍的に長寿命化することがわかる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…補助ランプ付き高圧放電ランプ：１２…高圧放電ランプ：１４…補助ランプ：１６…トリガーワイヤー：１８…発光管：２０ａ、２０ｂ…主放電用電極：２２ａ、２２ｂ…給電手段：２４…内部空間：２６…発光部：２８ａ、２８ｂ…封止部：３０ａ、３０ｂ…金属箔：３２ａ、３２ｂ…外部リード：３４…気密容器：３６…内部電極：３７…内部電極用外部リード：３８…外部電極：４０…内部空間：４２…補助ランプ封止部：４４…反射部材：４６…反射面：４８…電流供給線：５０…（外部電極用の）金属箔：７０…（反射鏡の）反射面：７２…反射鏡：７４…ランプ収容穴：７６…頸部：Ｍ１…発光物質：Ｍ２…放電用媒質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物質が封入された内部空間を有する発光部と前記発光部から延びる１又は２の封止部とを有する発光管、前記内部空間に互いに対向して配設された一対の主放電用電極、および前記一対の主放電用電極に給電する一対の給電手段を備える高圧放電ランプと、
放電用媒質が充填された内部空間を有する気密容器、一端が前記内部空間に配設されるとともに他端が一方の前記給電手段に接続された内部電極、および一端が前記気密容器の外面に取り付けられるとともに他端が他方の前記給電手段に接続された外部電極を備える補助ランプとを備えており、
前記内部電極は、幅広に形成されているとともに、前記内部空間を大小２つの空間に区切る位置に配設されており、
前記外部電極は、少なくとも、前記内部電極によって区切られた大きい方の前記内部空間を臨む位置に配設されており、
前記補助ランプは、大きい方の前記内部空間が前記封止部を向くように配置されていることを特徴とする補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記高圧放電ランプの前記給電手段は、前記封止部内に埋設され、一端に前記主放電用電極が取り付けられた短冊形の金属箔と、前記金属箔の他端に取り付けられ、前記封止部から外部へ延びる外部リードとを有しており、
前記補助ランプにおける大きい方の前記内部空間が向かう前記封止部に埋設された前記金属箔の配設角度は、前記補助ランプが前記金属箔の正面から外れるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記補助ランプを覆う反射部材をさらに備えており、
前記反射部材には、前記補助ランプに向かう反射面が形成されており、
前記反射面は、前記補助ランプから放出されて前記封止部を逸れる紫外線を、前記封止部に向けて反射させることを特徴とする請求項１または２に記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記外部電極の一端に給電装置からの電流供給線が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記補助ランプが前記封止部に接触するように配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記補助ランプにおける前記内部電極の表面には、微小な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項１】
発光物質が封入された内部空間を有する発光部と前記発光部から延びる１又は２の封止部とを有する発光管、前記内部空間に互いに対向して配設された一対の主放電用電極、および前記一対の主放電用電極に給電する一対の給電手段を備える高圧放電ランプと、
放電用媒質が充填された内部空間を有する気密容器、一端が前記内部空間に配設されるとともに他端が一方の前記給電手段に接続された内部電極、および一端が前記気密容器の外面に取り付けられるとともに他端が他方の前記給電手段に接続された外部電極を備える補助ランプとを備えており、
前記内部電極は、幅広に形成されているとともに、前記内部空間を大小２つの空間に区切る位置に配設されており、
前記外部電極は、少なくとも、前記内部電極によって区切られた大きい方の前記内部空間を臨む位置に配設されており、
前記補助ランプは、大きい方の前記内部空間が前記封止部を向くように配置されていることを特徴とする補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記高圧放電ランプの前記給電手段は、前記封止部内に埋設され、一端に前記主放電用電極が取り付けられた短冊形の金属箔と、前記金属箔の他端に取り付けられ、前記封止部から外部へ延びる外部リードとを有しており、
前記補助ランプにおける大きい方の前記内部空間が向かう前記封止部に埋設された前記金属箔の配設角度は、前記補助ランプが前記金属箔の正面から外れるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記補助ランプを覆う反射部材をさらに備えており、
前記反射部材には、前記補助ランプに向かう反射面が形成されており、
前記反射面は、前記補助ランプから放出されて前記封止部を逸れる紫外線を、前記封止部に向けて反射させることを特徴とする請求項１または２に記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記外部電極の一端に給電装置からの電流供給線が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記補助ランプが前記封止部に接触するように配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記補助ランプにおける前記内部電極の表面には、微小な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の補助ランプ付き高圧放電ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９３１４２（Ｐ２０１３−９３１４２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３３１０（Ｐ２０１１−２３３３１０）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５１０１３８７４１）フェニックス電機株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５１０１３８７４１）フェニックス電機株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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