JP2000077028A - Pressure mercury lamp - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧水銀ランプに
関する。[0001] The present invention relates to a high-pressure mercury lamp.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、投射型の液晶ディスプレイ装置
のバックライトなどとして用いられる放電ランプにおい
ては、矩形状のスクリーンに対して均一に、かつ十分な
演色性をもって画像を映し出す性能を有することが要求
され、またランプそれ自体においても、より一層の小型
化あるいは、点光源化することが求められている。以上
のような背景から、最近では、点灯時に、例えば２００
バール（約１９７気圧）以上ものきわめて高い水銀蒸気
圧を有する高圧水銀ランプが、例えば特開平２−１４８
５６１号公報、特開平６−５２８３０号公報に提案され
ている。このように、点灯時の水銀蒸気圧を高くするこ
とにより、アークの広がりを抑えることができて点光源
化を図ることができ、また放射される光量をより多くす
ることが可能となる。2. Description of the Related Art For example, a discharge lamp used as a backlight of a projection type liquid crystal display device or the like is required to have a capability of displaying an image uniformly and with a sufficient color rendering property on a rectangular screen. In addition, the lamp itself is required to be further downsized or to be a point light source. From the background described above, recently, for example, 200
A high-pressure mercury lamp having a very high mercury vapor pressure of at least bar (about 197 atm) is disclosed in, for example, JP-A-2-148.
561 and JP-A-6-52830. Thus, by increasing the mercury vapor pressure at the time of lighting, the spread of the arc can be suppressed, a point light source can be achieved, and the amount of radiated light can be increased.
【０００３】一方、特開平２−１４８５６１号公報に
は、タングステンからなる放電電極を有する放電容器内
に、希ガスと、０．２ｍｇ／ｍｍ3 以上となる量の水銀
と、１×１０-6〜１×１０-4マイクロモル／ｍｍ3 とな
る量のハロゲンとを封入してなり、管壁負荷が１Ｗ／ｍ
ｍ2 以上となる電力で動作される高圧水銀ランプが開示
されている。この高圧水銀ランプにおいて、水銀の封入
量を０．２ｍｇ／ｍｍ3 以上とする理由は、点灯時の水
銀蒸気の圧力を高くすることにより、放射光について可
視光領域、特に赤色領域での連続スペクトルを増加させ
て演色性を改善するためであり、また管壁負荷を１Ｗ／
ｍｍ2 以上となるようにする理由は、高い水銀蒸気圧を
得るために放電容器の壁面の温度を高くする必要がある
からである。さらに、この高圧水銀ランプでは、ハロゲ
ンを封入することにより、容器壁の黒化を防止すること
ができると記載されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 148561/1990 discloses that a rare gas, mercury in an amount of 0.2 mg / mm 3 or more, and 1 × 10 −6 are charged in a discharge vessel having a discharge electrode made of tungsten.ハ ロ ゲ ン 1 × 10 −4 micromol / mm 3 of halogen and the tube wall load is 1 W / m
A high-pressure mercury lamp operated with a power of at least m 2 is disclosed. In this high-pressure mercury lamp, the reason for setting the amount of enclosed mercury to 0.2 mg / mm 3 or more is that by increasing the pressure of the mercury vapor at the time of lighting, the continuous spectrum of the emitted light in the visible light region, particularly in the red region. In order to improve the color rendering properties and to increase the tube wall load by 1 W /
The reason for setting it to be not less than mm 2 is that it is necessary to increase the temperature of the wall surface of the discharge vessel in order to obtain a high mercury vapor pressure. Further, it is described that in this high-pressure mercury lamp, blackening of the container wall can be prevented by enclosing the halogen.
【０００４】更に、特開平６−５２８３０号公報には、
上記のように水銀の封入量、ハロゲンの封入量を特定す
ることに加えて、放電容器の形状や電極間距離を規定
し、さらにハロゲンとして臭素を用いる高圧水銀ランプ
が開示されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-52830 discloses that
In addition to specifying the amount of mercury and the amount of halogen as described above, a high-pressure mercury lamp that specifies the shape of the discharge vessel and the distance between electrodes and uses bromine as halogen is disclosed.
【０００５】而して、上記のような水銀の封入量が多く
て高い発光効率が得られるショートアーク型の高圧水銀
ランプでは、点灯時に水銀などの封入物が未蒸発となら
ないように、アークから放電容器の内壁までの距離をで
きるだけ一定にして放電容器の内面に極端に低温の部分
が存在しないようにすることが望ましい。しかし、いず
れの放電ランプであっても点灯時の放電容器に必ず最冷
点が形成されてしまうため、一定量以上の水銀が封入さ
れた高圧水銀ランプでは、最冷点またはその付近に水銀
が凝縮して粒子状に付着した状態（未蒸発の状態）とな
る。特に最冷点は、水平点灯される高圧水銀ランプで
は、殆どの場合に放電容器の中央下底部、あるいは放電
容器の両端の封止部に隣接する領域に生じる。[0005] In a short arc type high pressure mercury lamp in which a high luminous efficiency is obtained by encapsulating a large amount of mercury as described above, the arc is prevented from evaporating so that the enclosed material such as mercury does not evaporate during operation. It is desirable to keep the distance to the inner wall of the discharge vessel as constant as possible so that there is no extremely low temperature portion on the inner surface of the discharge vessel. However, regardless of the type of discharge lamp, the coldest spot is always formed in the discharge vessel at the time of operation.Therefore, in a high-pressure mercury lamp in which a certain amount of mercury is sealed, mercury is located at or near the coldest spot. It is condensed and adhered in the form of particles (unevaporated state). In particular, in the case of a horizontally lit high-pressure mercury lamp, the coldest point occurs in most cases in the lower central portion of the discharge vessel or in a region adjacent to the sealing portions at both ends of the discharge vessel.
【０００６】具体的に説明すると、図６は高圧水銀ラン
プの一例の構成を示し、この高圧水銀ランプは、中央膨
出部５１およびその両端に一体に形成された直管状の封
止管部５２を有してなる放電容器５０を具えてなり、封
止管部５２内にはロッド状の傾斜機能材料よりなる封止
部材５４が気密に埋設されて封止部５５が形成され、放
電容器５０の中央膨出部５１および封止部材５４により
区画された放電空間５７内に、封止部材５４から突出す
る電極棒５６の先端の放電電極５８が互いに対向するよ
う配置されている。５９は封止部材５４を介して電極棒
５６に電気的に接続された外部リード棒である。このよ
うな高圧水銀ランプであって多量の水銀が封入されたも
のでは、当該高圧水銀ランプが、管軸方向が水平となる
姿勢で点灯された状態では、最冷点が放電容器５０の中
央下底部６０に生じると、この最冷点の個所に水銀が粒
子状に凝縮して付着するため、放射光が遮断されて放射
光量が低下するようになる。従って、当該高圧水銀ラン
プを、例えば液晶プロジェクターなどの光源として用い
る場合には、光利用効率の低下や色むらなどの原因とな
る。More specifically, FIG. 6 shows an example of the configuration of a high-pressure mercury lamp. This high-pressure mercury lamp has a central bulging portion 51 and a straight tubular sealing tube portion 52 integrally formed at both ends thereof. And a sealing member 54 made of a rod-shaped functionally gradient material is hermetically buried in the sealing tube portion 52 to form a sealing portion 55. In the discharge space 57 defined by the central bulging portion 51 and the sealing member 54, the discharge electrodes 58 at the tips of the electrode rods 56 protruding from the sealing member 54 are arranged to face each other. An external lead rod 59 is electrically connected to the electrode rod 56 via the sealing member 54. In such a high-pressure mercury lamp in which a large amount of mercury is sealed, when the high-pressure mercury lamp is lit in a posture in which the tube axis direction is horizontal, the coldest point is below the center of the discharge vessel 50. When generated at the bottom 60, mercury is condensed and adhered to the coldest spot in the form of particles, so that the emitted light is blocked and the amount of emitted light is reduced. Therefore, when the high-pressure mercury lamp is used as a light source for, for example, a liquid crystal projector, it causes a reduction in light use efficiency and color unevenness.
【０００７】一方、最冷点が封止部材５４の内端面に接
する中央膨出部５１の内面個所に生じる場合には、この
個所に水銀が凝縮して水銀粒子６２が形成されるように
なるが、この水銀粒子６２が大きな粒子となると重力に
よって放電容器５０の中央下底部６０に流れ落ち、通常
は当該中央下底部６０が高温であるために当該水銀粒子
が突然に沸騰する突沸現象が生じ、その結果、水銀蒸気
の状態が急激に変化するために放電電極５８に生じてい
るアークに揺らぎを生じさせ、安定な光放射状態が乱さ
れることとなる。しかも、この突沸現象によって気化し
た水銀は再び最冷点で凝縮するため、中央下底部６０に
重力によって移行して突沸する現象が繰り返して生じ、
結局、点灯中はアークを安定させることができない、と
いう問題がある。On the other hand, when the coldest point occurs at the inner surface of the central bulging portion 51 in contact with the inner end surface of the sealing member 54, mercury condenses at this location to form mercury particles 62. However, when the mercury particles 62 become large particles, the mercury particles 62 flow down to the lower central bottom portion 60 of the discharge vessel 50 due to gravity, and a bumping phenomenon in which the mercury particles suddenly boil usually occurs because the lower central bottom portion 60 is high in temperature, As a result, the arc of the discharge electrode 58 fluctuates due to a sudden change in the state of the mercury vapor, and a stable light emission state is disturbed. Moreover, the mercury vaporized by this bumping phenomenon is condensed again at the coldest point, so that the phenomenon that the mercury moves to the lower center 60 by gravity and bumps repeatedly occurs,
As a result, there is a problem that the arc cannot be stabilized during lighting.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多量の水銀
が封入された高圧水銀ランプにおける上記の問題点を解
決するためになされたものである。すなわち、本発明の
目的は、放電容器内に多量の水銀が封入されているにも
かかわらず、未蒸発の水銀または凝縮した水銀による問
題が解決され、アークが安定に維持され、高い効率の放
射光が安定して得られる高圧水銀ランプを提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in a high-pressure mercury lamp in which a large amount of mercury is sealed. That is, an object of the present invention is to solve the problem of unvaporized mercury or condensed mercury even though a large amount of mercury is sealed in the discharge vessel, to maintain a stable arc, and to achieve high-efficiency radiation. An object of the present invention is to provide a high-pressure mercury lamp capable of stably obtaining light.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の高圧水銀ランプ
は、両端に封止部が形成された石英ガラスよりなる放電
容器と、この放電容器によって形成される放電空間内に
おいてそれぞれの先端の放電電極部が対向するよう配置
された、各々前記封止部から管軸方向に伸びる電極棒
と、前記放電容器内に封入された０．１０ｍｇ／ｍｍ3
以上の水銀、希ガスおよびハロゲンとよりなり、前記放
電容器には、少なくとも一方の電極棒の封止部から突出
する基部を包囲するよう、放電容器の内周面が外方に拡
大した凹所よりなる水銀溜まり部が封止部の内端に接し
て形成されていることを特徴とする。A high-pressure mercury lamp according to the present invention comprises a discharge vessel made of quartz glass having sealed portions formed at both ends, and a discharge vessel at each end in a discharge space formed by the discharge vessel. An electrode rod arranged in such a manner that an electrode part faces each other and extending in the tube axis direction from the sealing part; and 0.10 mg / mm 3 sealed in the discharge vessel.
The above-mentioned mercury, a rare gas and a halogen, wherein the discharge vessel has a recess in which an inner peripheral surface of the discharge vessel is expanded outward so as to surround a base protruding from a sealing portion of at least one of the electrode rods. The mercury reservoir is formed in contact with the inner end of the sealing portion.
【００１０】上記の水銀溜まり部は、放電容器の内面に
おいて、前記封止部より管軸方向内方に離間した位置
に、半径方向内方に突出する環状狭搾部が設けられるこ
とにより、形成されていることが好ましい。The above-mentioned mercury reservoir is formed by providing an annular constriction protruding radially inward on the inner surface of the discharge vessel at a position spaced inward in the tube axis direction from the sealing portion. It is preferred that
【００１１】また、上記の高圧水銀ランプにおいて、放
電容器の両端には、内端面から電極棒が突出して伸びる
封止部材が気密に封止されることにより封止部が構成さ
れており、両封止部材の内端面間の距離をＬ、放電空間
の最大径をＤとするとき、Ｌ／Ｄの値が１．５≦Ｌ／Ｄ
≦２．８であることが好ましい。更に、放電容器におい
て、環状狭搾部による最小口径部の、関連する封止部材
の内端面からの管軸方向の離間距離Ｓが、両封止部材の
内端面間の距離Ｌの１／３以下であり、放電電極棒の直
径をＥ、封止部材の外径をＲとするとき、環状狭搾部に
よる最小口径部の直径Ｔの値が１．１Ｅ≦Ｔ≦０．９Ｒ
であることが好ましい。また、放電電極部の離間距離Ｇ
が、両封止部材の内端面間の距離Ｌの１／３以下である
ことが好ましい。In the above-mentioned high-pressure mercury lamp, a sealing member is formed at both ends of the discharge vessel by hermetically sealing a sealing member extending from the inner end surface so as to protrude from the inner end face. When the distance between the inner end faces of the sealing member is L and the maximum diameter of the discharge space is D, the value of L / D is 1.5 ≦ L / D
It is preferred that ≦ 2.8. Further, in the discharge vessel, the distance S in the tube axis direction of the minimum diameter portion formed by the annular narrowing portion from the inner end surface of the associated sealing member is １ ／ of the distance L between the inner end surfaces of both sealing members. When the diameter of the discharge electrode rod is E and the outer diameter of the sealing member is R, the value of the diameter T of the minimum diameter portion by the annular narrowing portion is 1.1E ≦ T ≦ 0.9R.
It is preferred that Also, the separation distance G of the discharge electrode portion
Is preferably not more than 1/3 of the distance L between the inner end faces of both sealing members.
【００１２】[0012]
【作用】上記のような構成の高圧水銀ランプは、放電容
器内に多量の水銀が封入されているために基本的に高い
効率で光が放射されると共に、放電容器には、特定の位
置に水銀溜まり部が形成されていることにより、未蒸発
の水銀を当該水銀溜まり部に滞留させることができ、そ
の結果、未蒸発の水銀に起因する問題を解消することが
でき、放射される光量の低下、アークの揺らぎなどを有
効に防止することができる。The high-pressure mercury lamp having the above-described structure emits light with high efficiency because a large amount of mercury is sealed in the discharge vessel. Due to the formation of the mercury pool, unevaporated mercury can be retained in the mercury pool, and as a result, problems caused by unevaporated mercury can be eliminated, and the amount of emitted light can be reduced. Reduction, fluctuation of the arc, and the like can be effectively prevented.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の高圧水銀ランプ
の一例の構成を示す説明用断面図である。この高圧水銀
ランプは、楕円球状の中央膨出部１１と、その両端に続
いて管軸方向外方に伸びる直管状の封止管部１２とより
なる石英ガラス製の放電容器１０を有してなり、封止管
部１２内には円柱状の傾斜機能材料からなる封止部材１
４が気密に埋設されて封止部１５が形成されており、封
止部材１４の内端面から管軸方向内方に突出して伸びる
電極棒１６の先端に形成された放電電極１８が、中央膨
出部１１に包囲された放電空間２０内において互いに対
向する状態とされている。１９は、封止部材１４を介し
て電極棒１６に電気的に接続された外部リード棒であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory sectional view showing the structure of an example of a high-pressure mercury lamp according to the present invention. This high-pressure mercury lamp has a discharge vessel 10 made of quartz glass, comprising an elliptical spherical central bulging portion 11 and a straight tubular sealing tube portion 12 extending outwardly in the tube axis direction at both ends thereof. And a sealing member 1 made of a columnar functionally graded material in the sealing tube portion 12.
4 is hermetically buried to form a sealing portion 15, and a discharge electrode 18 formed at the tip of an electrode rod 16 protruding inward in the tube axis direction from the inner end surface of the sealing member 14 is centrally expanded. In the discharge space 20 surrounded by the protruding portion 11, the discharge spaces 20 face each other. Reference numeral 19 denotes an external lead rod electrically connected to the electrode rod 16 via the sealing member 14.
【００１４】放電容器１０の内面には、両端の封止部１
５を構成する封止部材１４の内端面より管軸方向内方に
離間した位置に、半径方向内方に突出する環状狭搾部２
４が全内周に沿って伸びるよう設けられており、当該環
状狭搾部２４によって形成される開口に係る最小口径部
２６の径は、封止部材１４の内端面の径より小さい寸法
とされ、これにより、放電容器１０の内面は、当該環状
狭搾部２４の最小口径部２６から管軸方向外方に向かう
に従って内径が次第に大きくなる状態、すなわちラッパ
状に拡開する状態の環状凹所として形成され、この環状
凹所により、封止部材１４の内端面から突出する電極棒
１６の基部を包囲するよう、水銀溜まり部２８が形成さ
れている。The inner surface of the discharge vessel 10 has sealing portions 1 at both ends.
The annular narrowing portion 2 protruding inward in the radial direction is located at a position spaced inward in the tube axis direction from the inner end surface of the sealing member 14 constituting
4 is provided so as to extend along the entire inner circumference, and the diameter of the minimum diameter portion 26 related to the opening formed by the annular narrowed portion 24 is smaller than the diameter of the inner end surface of the sealing member 14. Accordingly, the inner surface of the discharge vessel 10 has a shape in which the inner diameter gradually increases from the minimum diameter portion 26 of the annular narrowed portion 24 toward the outside in the tube axis direction, that is, an annular recess in a state of expanding in a trumpet shape. A mercury reservoir 28 is formed by the annular recess so as to surround the base of the electrode rod 16 protruding from the inner end surface of the sealing member 14.
【００１５】放電容器１０内には、０．１０ｍｇ／ｍｍ
3 以上となる量の水銀と、希ガスおよびハロゲンとが封
入される。この水銀の封入量が０．１０ｍｇ／ｍｍ3 未
満であると、目的とする十分大きな発光効率を実現する
ことができない。また、希ガスおよびハロゲンとして
は、従来におけると同様のものが適宜の封入量で用いら
れる。The discharge vessel 10 contains 0.10 mg / mm
An amount of mercury of 3 or more, a rare gas and a halogen are sealed. If the amount of the enclosed mercury is less than 0.10 mg / mm 3 , it is not possible to realize a sufficiently high luminous efficiency. As the rare gas and the halogen, the same ones as in the related art are used in appropriate amounts.
【００１６】上記の高圧水銀ランプの放電容器１０にお
いては、形態についての以下の条件（１）〜（３）が満
足されている。図２は図１の部分拡大図であり、この図
に各寸法個所が示されている。 （１）管軸方向と直角な方向における放電空間２０の最
大径をＤに対する封止部材１４の内端面間の管軸方向距
離Ｌの比Ｌ／Ｄの値が１．５≦Ｌ／Ｄ≦２．８であるこ
と。この比Ｌ／Ｄの値が過小であると、相対的に封止部
材１４間の距離が過小であるため、点灯時における水銀
溜まり部２８の温度が高くなる結果、最冷点が放電容器
１０の中央下底部に生じるようになり、水銀溜まり部２
８に所期の作用を発揮させることができず、一方、比Ｌ
／Ｄの値が過大であると、放電空間２０が管軸方向に細
長い形態となり、点灯時における水銀溜まり部２８の温
度が極端に低くなって凝縮水銀が多量となる結果、十分
な水銀蒸気圧が得られず、所期の大きな発光効率を得る
ことができない。In the discharge vessel 10 of the high-pressure mercury lamp described above, the following conditions (1) to (3) regarding the form are satisfied. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, in which each dimension is shown. (1) The ratio of the maximum diameter of the discharge space 20 in the direction perpendicular to the tube axis direction to the ratio D of the distance L in the tube axis direction between the inner end faces of the sealing member 14 to D is 1.5 ≦ L / D ≦ 2.8. If the value of the ratio L / D is too small, the distance between the sealing members 14 is relatively too small, so that the temperature of the mercury reservoir 28 at the time of lighting becomes high. At the lower center of the center
8 cannot exert its intended effect, while the ratio L
If the value of / D is excessively large, the discharge space 20 becomes elongated in the tube axis direction, and the temperature of the mercury reservoir 28 during lighting becomes extremely low, resulting in a large amount of condensed mercury. Cannot be obtained, and the desired large luminous efficiency cannot be obtained.
【００１７】（２）環状狭搾部２４の最小口径部２６
と、当該環状狭搾部２４に関連する封止部材１２の内端
面との間の管軸方向の距離Ｓが、封止部材１４の内端面
間の管軸方向距離Ｌの１／３以下であること。上記の距
離Ｓが過大であると、水銀溜まり部２８がアークに接近
し過ぎる状態となるため、点灯時における水銀溜まり部
２８の温度が高くなって最冷点が放電容器１０の中央下
底部に生じるようになり、また放電空間２０内での対流
の乱れによりアークが不安定となるほか、環状狭搾部２
４の過熱による早期失透や、環状狭搾部２４にクラック
が生じて放電容器１０が損なわれるおそれがある。(2) Minimum diameter portion 26 of annular narrowing portion 24
And a distance S in the tube axis direction between the inner end surface of the sealing member 12 related to the annular squeezed portion 24 is equal to or less than １ ／ of a distance L in the tube axis direction between the inner end surfaces of the sealing member 14. There is. If the distance S is excessively large, the mercury reservoir 28 becomes too close to the arc, so that the temperature of the mercury reservoir 28 during lighting increases, and the coldest point is located at the lower center of the discharge vessel 10. And the arc becomes unstable due to turbulence in the convection in the discharge space 20.
4 may cause early devitrification due to overheating, or cracks may occur in the annular squeezed portion 24 to damage the discharge vessel 10.
【００１８】（３）環状狭搾部２４の最小口径部２６の
直径Ｔは、関連する電極棒１６の直径をＥ、封止部材１
４の外径をＲとすると、１．１Ｅ≦Ｔ≦０．９Ｒの範囲
であること。最小口径部２６の直径Ｔが過小である場合
には、電極棒１６の配置位置に精度上の限界があること
から、ランプによっては電極棒１６が環状狭搾部２４と
接触したものとなるおそれがあり、その場合には環状狭
搾部２４の早期失透や放電容器１０の破裂などを引き起
こすおそれがあって、長い使用寿命を得ることができな
い。しかも、環状狭搾部２４近傍のコンダクタンスが小
さくなるために、点灯起動時のアーク不安定現象が長時
間続くようになり、水銀の状態が長時間にわたって安定
したものとならない。一方、最小口径部２６の直径Ｔが
過大である場合には、水銀溜まり部２８に十分な水銀保
持容量が得られず、水銀溜まり部２８に所期の作用を発
揮させることができない。(3) The diameter T of the minimum diameter portion 26 of the annular constriction portion 24 is such that the diameter of the associated electrode rod 16 is E, the sealing member 1
Assuming that the outer diameter of No. 4 is R, the range is 1.1E ≦ T ≦ 0.9R. If the diameter T of the minimum diameter portion 26 is too small, there is a limit in the accuracy of the arrangement position of the electrode rod 16, and therefore, depending on the lamp, the electrode rod 16 may come into contact with the annular narrowing portion 24 depending on the lamp. In that case, there is a possibility that the annular narrowing portion 24 may be devitrified early or the discharge vessel 10 may be ruptured, so that a long service life cannot be obtained. In addition, since the conductance near the annular constricted portion 24 is reduced, the arc instability phenomenon at the time of starting the lighting is continued for a long time, and the state of mercury is not stable for a long time. On the other hand, if the diameter T of the minimum diameter portion 26 is excessively large, a sufficient mercury holding capacity cannot be obtained in the mercury accumulation portion 28, and the intended action of the mercury accumulation portion 28 cannot be exhibited.
【００１９】また、上記の高圧水銀ランプにおいては、
放電空間２０内で対向する一対の放電電極１８間の距離
Ｇが、封止部材１４の内端面間の管軸方向距離Ｌの１／
３以下であることが好ましい。この電極間距離Ｇが過大
である場合には、相対的に水銀溜まり部２８がアークに
接近した状態となるため、点灯時における水銀溜まり部
２８の温度が高くなって最冷点が放電容器１０の中央下
底部に生じるようになる。In the above high-pressure mercury lamp,
The distance G between a pair of discharge electrodes 18 facing each other in the discharge space 20 is 1/1 / L of the tube axial distance L between the inner end faces of the sealing member 14.
It is preferably 3 or less. When the distance G between the electrodes is excessively large, the mercury reservoir 28 is relatively close to the arc, so that the temperature of the mercury reservoir 28 at the time of lighting increases and the coldest point is set to the discharge vessel 10. In the lower bottom of the center.
【００２０】放電容器１０において環状狭搾部２４を形
成するためには、高圧水銀ランプの製造工程において、
石英ガラス管よりなる放電容器形成材料の内部空間（放
電空間２０となる空間）を減圧状態とし、この状態で、
中央膨出部形成部分における封止管部形成部分に続く領
域を、当該石英ガラスが十分に軟化されるまで加熱し
て、この軟化した当該領域の石英ガラスを内部の減圧に
よって半径方向内方に変形させる方法を利用することが
できる。勿論、本発明の高圧水銀ランプの製造方法が、
この方法に限定されるものではない。In order to form the annular squeezed portion 24 in the discharge vessel 10, in the manufacturing process of the high-pressure mercury lamp,
The internal space of the discharge vessel forming material made of a quartz glass tube (the space to be the discharge space 20) is decompressed.
The region following the sealing tube portion forming portion in the central bulging portion forming portion is heated until the quartz glass is sufficiently softened, and the softened quartz glass in the region is radially inward by the internal decompression. Deformation methods can be used. Of course, the method of manufacturing a high-pressure mercury lamp of the present invention
It is not limited to this method.
【００２１】以上のような構成の高圧水銀ランプにおい
ては、多量の水銀が封入されているために、点灯時に放
電電極１８間のアークから大きな発光効率で光が放射さ
れる状態を実現することができる。しかも、多量の水銀
が封入されているにもかかわらず、放電容器１０の封止
部材１４に隣接した領域の内部には、管軸方向外方に向
かうに従って半径方向外方に拡開する環状凹所により水
銀溜まり部２８が形成されているため、管軸方向が水平
となる姿勢で点灯された状態で、封止部材１４の内端面
およびその付近の領域において凝縮した水銀は、放電容
器１０の中央膨出部１１に流れ出ることが環状狭搾部２
４によって防止され、従って中央膨出部１１の中央下底
部に水銀粒子が移行することが防止され、また中央下底
部において水銀粒子の突沸現象が生ずることが防止され
る。そして、上記の条件（１）〜（３）が満足される場
合には、点灯時における放電容器１０の最冷点を、確実
に、封止部材１４の内端面の外周部およびこれに続く放
電容器１０の内面、すなわち環状狭搾部２４内の領域に
生じさせることができるため、上記の水銀溜まり部２８
による作用効果を確実に発揮させることができる。In the high-pressure mercury lamp having the above configuration, since a large amount of mercury is sealed, it is possible to realize a state in which light is emitted from the arc between the discharge electrodes 18 with a large luminous efficiency during lighting. it can. Moreover, despite the fact that a large amount of mercury is sealed, an annular concave portion that expands radially outward as it goes outward in the tube axis direction is provided inside the region of the discharge vessel 10 adjacent to the sealing member 14. Since the mercury reservoir 28 is formed in some places, the mercury condensed on the inner end face of the sealing member 14 and the area near the inner end face of the sealing member 14 in a state where the lamp is turned on with the tube axis direction being horizontal is It is the annular squeezed part 2 that flows out to the central bulging part 11.
4 prevents the mercury particles from migrating to the lower central bottom of the central bulging portion 11 and prevents the bumping of the mercury particles from occurring at the lower central bottom. When the above conditions (1) to (3) are satisfied, the coldest point of the discharge vessel 10 at the time of lighting is surely set to the outer peripheral portion of the inner end face of the sealing member 14 and the discharge following this. Since it can be generated on the inner surface of the container 10, that is, in the region inside the annular narrowing portion 24, the mercury pool 28
The function and effect of the present invention can be reliably exhibited.
【００２２】以上の結果、上記の高圧水銀ランプにおい
ては、高い光放射効率を得ながら、未蒸発の水銀粒子に
よる放射光量の低下、突沸などの現象によるアークの不
安定化を確実に防止することができ、高い光の利用率を
確保しながら、良好な光放射を達成することができる。As a result, in the above-mentioned high-pressure mercury lamp, it is possible to reliably prevent a decrease in the amount of radiation due to unevaporated mercury particles and an arc instability due to a phenomenon such as bumping while obtaining high light emission efficiency. And good light emission can be achieved while ensuring high light utilization.
【００２３】図３は、本発明の他の構成による高圧水銀
ランプを示す説明用断面図である。この高圧水銀ランプ
は、放電電極として陰極３１および陽極３２を有してお
り、陽極３２に係る電極棒１６の基部の周りに水銀溜ま
り部２８が形成されている。そして、陰極３１側には水
銀溜まり部が形成されていないこと、並びに封止部材の
外端面が封止部の外端面に露出していること以外の構成
は、図１の高圧水銀ランプと同様の構造を有する。この
ように、水銀溜まり部２８は一方の封止部側にのみ形成
することができ、この場合にも、上記と同様の作用効果
が得られる。FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a high-pressure mercury lamp according to another configuration of the present invention. This high-pressure mercury lamp has a cathode 31 and an anode 32 as discharge electrodes, and a mercury reservoir 28 is formed around the base of the electrode rod 16 related to the anode 32. The configuration is the same as that of the high-pressure mercury lamp of FIG. 1 except that the mercury reservoir is not formed on the cathode 31 side and that the outer end surface of the sealing member is exposed to the outer end surface of the sealing portion. It has the structure of As described above, the mercury reservoir 28 can be formed only on one sealing portion side, and in this case, the same operation and effect as described above can be obtained.
【００２４】以上、本発明を具体的な例に基づいて説明
したが、本発明においては、種々の変更を加えることが
できる。例えば、水銀溜まり部の大きさや形状は、予想
される凝縮水銀量に応じた大きさの凹所として形成する
ことができる。水銀溜まり部を形成する環状狭搾部は、
その形状が特に限定されものではなく、放電空間と水銀
溜まり部の凹所との間に突出する堤状部分であればよ
い。また、放電容器の封止部の構成は図示のものに限定
されず、例えば放電容器の封止管部の内方（放電空間
側）に石英ガラスからなる補助スリーブが配置され、こ
れにより内部空間が限定されると共に、この補助スリー
ブの外方にはシール用金属箔が封止管部内に埋設され、
この金属箔を介して外部リード棒と電極棒とが電気的に
接続された状態とされた構成とすることもできる。Although the present invention has been described based on specific examples, various changes can be made in the present invention. For example, the size and shape of the mercury reservoir can be formed as a recess having a size corresponding to the expected amount of condensed mercury. The annular squeezed part that forms the mercury reservoir is
The shape is not particularly limited, and any shape may be used as long as it is a bank-like portion projecting between the discharge space and the recess of the mercury reservoir. Further, the configuration of the sealing portion of the discharge vessel is not limited to the one shown in the drawing. For example, an auxiliary sleeve made of quartz glass is arranged inside (the discharge space side) of the sealing tube portion of the discharge vessel, and thereby the internal space is formed. Is limited, and a metal foil for sealing is embedded in the sealing tube outside the auxiliary sleeve,
A configuration in which the external lead rod and the electrode rod are electrically connected via the metal foil may be adopted.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明がこれによって制限されるものではない。 ＜実施例および実験例＞図１に示されている構成に従
い、封止部材（１４）の内端面間の管軸方向距離Ｌを
４．５〜１３．０ｍｍの範囲で種々に異なるものとした
こと以外は、各々同一の条件で、定格電圧５５Ｖ、定格
電力１２５Ｗの交流点灯用高圧水銀ランプを製造した。
この高圧水銀ランプにおける仕様は、放電容器（１０）
の放電空間（２０）の最大径Ｄが４ｍｍ、電極棒（１
６）の外径Ｅが０．５ｍｍ、封止部材（１２）の外径Ｒ
が１．４ｍｍ、環状狭搾部（２４）の最小口径部（２
６）と封止部材（１４）の内端面間の管軸方向の距離Ｓ
が１ｍｍ、環状狭搾部（２４）の最小口径部（２６）の
直径Ｔが０．８ｍｍであり、また放電電極（１８）の電
極間距離Ｇは１．０ｍｍであった。放電容器（１０）内
には、水銀０．１５ｍｇ／ｍｍ3 、希ガスであるアルゴ
ン（Ａｒ）を１０ＫＰａおよびハロゲンである臭素を５
×１０-4マイクロモル／ｍｍ3 となる量で封入した。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The present invention is not limited by this. <Examples and Experimental Examples> According to the configuration shown in Fig. 1, the distance L between the inner end faces of the sealing member (14) in the tube axis direction was variously varied in a range of 4.5 to 13.0 mm. Except that, under the same conditions, a high-pressure mercury lamp for AC lighting having a rated voltage of 55 V and a rated power of 125 W was manufactured.
The specifications of this high-pressure mercury lamp are as follows:
The maximum diameter D of the discharge space (20) of the electrode rod (1) is 4 mm.
6) The outer diameter E is 0.5 mm, and the outer diameter R of the sealing member (12) is
Is 1.4 mm, the smallest diameter part (2
6) and the distance S in the tube axis direction between the inner end face of the sealing member (14).
Was 1 mm, the diameter T of the smallest diameter portion (26) of the annular narrowed portion (24) was 0.8 mm, and the distance G between the discharge electrodes (18) was 1.0 mm. In the discharge vessel (10), 0.15 mg / mm 3 of mercury, 10 KPa of argon (Ar) as a rare gas and 5 K of bromine as a halogen were used.
It was sealed in an amount of × 10 -4 micromol / mm 3 .
【００２６】以上の高圧水銀ランプを管軸方向が水平と
なる状態で定格条件で点灯し、点灯中における水銀粒子
の付着位置を目視にて観察した。結果を図４に示す。ま
た、各高圧水銀ランプの発光効率を測定し、その結果を
図５に示した。The above high-pressure mercury lamp was lit under rated conditions with the tube axis direction being horizontal, and the position where the mercury particles adhered during the lighting was visually observed. FIG. 4 shows the results. The luminous efficiency of each high-pressure mercury lamp was measured, and the results are shown in FIG.
【００２７】図４の結果から、比Ｌ／Ｄの値が１．５以
上であれば、凝縮する水銀が付着する個所が封止部に隣
接する領域となるが、１．５未満では、水銀の付着位置
が放電容器の内壁面の中央下底部となることが明らかで
ある。また、図５の結果から、比Ｌ／Ｄの値が２．８以
下であれば、大きな発光効率が維持されるが、２．８を
超えると、発光効率が大幅に低下することが明らかであ
る。従って、比Ｌ／Ｄの値を１．５以上で２．８以下と
することにより、未蒸発の水銀による問題点が解消さ
れ、しかも大きな発光効率が得られる。すなわち、この
条件が満足される高圧水銀ランプは、点灯時に凝縮水銀
は水銀溜まり部内に付着し、大きな水銀粒子となったと
きにも水銀溜まり部内に滞留して中央膨出部に移行する
ことがなく、従ってそのような水銀粒子による放射光の
遮断や、突沸によるアークの不安定も発生しいものであ
った。From the results shown in FIG. 4, if the value of the ratio L / D is 1.5 or more, the area where the condensed mercury adheres is the area adjacent to the sealing portion. It is evident that the adhesion position is at the lower center of the inner wall surface of the discharge vessel. Also, from the results of FIG. 5, it is clear that if the value of the ratio L / D is 2.8 or less, large luminous efficiency is maintained, but if the value exceeds 2.8, the luminous efficiency is significantly reduced. is there. Therefore, by setting the value of the ratio L / D to be 1.5 or more and 2.8 or less, the problem caused by unevaporated mercury is solved, and a large luminous efficiency is obtained. In other words, in a high-pressure mercury lamp that satisfies this condition, condensed mercury adheres to the mercury reservoir when it is turned on, and even when large mercury particles are formed, the condensed mercury stays in the mercury reservoir and moves to the central bulging portion. Therefore, the interruption of the emitted light by such mercury particles and the instability of the arc due to bumping did not occur.
【００２８】＜比較例＞図６に示されている構成に従
い、水銀溜まり部が存在せず、封止部材１４の内端面間
の管軸方向距離を８．０ｍｍとしたこと以外は、上記実
施例と同様の構成の比較用の高圧水銀ランプを製造し、
これを定格点灯したところ、点灯時の未蒸発の水銀は封
止部材の内端面に隣接する領域に付着し、時間の経過と
共に水銀粒子が集合して大きくなり、放電容器の中央膨
出部の中央下底部に流れ落ちて突沸現象が生じた。そし
て、この突沸現象が生じた時、ランプ電圧は瞬時に不連
続的に約３Ｖの上昇を起こし、アークの揺らぎが観測さ
れた。その後、ランプ電圧は徐々に降下して２〜５分間
の経過後には定常電圧である５５Ｖに回復したが、この
ランプ電圧が回復する過程では再び水銀が同一の領域で
凝縮することが観測された。そして、ランプの電圧が回
復してから３〜５分間の経過後に再び凝縮した水銀の突
沸現象によるランプ電圧の上昇とアーク不安定が観測さ
れ、結局、ランプが点灯している間には、突沸現象によ
るランプ電圧の上昇とアーク不安定が５〜１５分間の不
規則な周期で繰り返され続けた。このように、水銀溜ま
り部のない高圧水銀ランプでは、凝縮した水銀により、
アークおよび放射効率に問題が生ずる。Comparative Example According to the configuration shown in FIG. 6, except that the mercury pool did not exist and the distance between the inner end surfaces of the sealing member 14 in the tube axis direction was 8.0 mm, A comparative high-pressure mercury lamp having the same configuration as the example was manufactured,
When this was rated and lighted, unvaporized mercury at the time of lighting adhered to the area adjacent to the inner end face of the sealing member, and the mercury particles gathered and grew larger with the passage of time. It ran down to the bottom of the center and bumping occurred. Then, when this bumping phenomenon occurred, the lamp voltage instantaneously increased discontinuously by about 3 V, and the fluctuation of the arc was observed. Thereafter, the lamp voltage gradually decreased and recovered to a steady voltage of 55 V after a lapse of 2 to 5 minutes. In the course of the recovery of the lamp voltage, it was observed that mercury condenses again in the same region. . After a lapse of 3 to 5 minutes from the recovery of the lamp voltage, an increase in the lamp voltage and arc instability due to the bumping phenomenon of the condensed mercury are observed, and eventually, while the lamp is on, the bumping occurs. The increase in lamp voltage and arc instability due to the phenomenon continued to be repeated at an irregular cycle of 5 to 15 minutes. In this way, in a high-pressure mercury lamp without a mercury reservoir, condensed mercury
Problems arise with arc and radiation efficiency.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明の高圧水銀ランプは、放電容器内
に多量の水銀が封入されているために基本的に高い効率
で光が放射されると共に、放電容器には、特定の位置に
水銀溜まり部が形成されていることにより、未蒸発の水
銀を当該水銀溜まり部に滞留させることができ、その結
果、未蒸発の水銀に起因する問題を解消することがで
き、放射される光量の低下、アークの揺らぎなどを有効
に防止することができる。特に、放電容器の形態に関す
る条件が満足されることにより、点灯時の最冷点が封止
部材に隣接した領域に生じるようになるため、水銀溜ま
り部の作用効果を確実に発揮させることができ、例えば
光源用ランプとしてきわめて有用である。According to the high-pressure mercury lamp of the present invention, light is basically emitted with high efficiency because a large amount of mercury is sealed in the discharge vessel. Due to the formation of the pool, unevaporated mercury can be retained in the mercury pool, and as a result, problems caused by unevaporated mercury can be solved, and the amount of emitted light decreases. And fluctuation of the arc can be effectively prevented. In particular, when the conditions relating to the form of the discharge vessel are satisfied, the coldest point at the time of lighting is generated in a region adjacent to the sealing member, so that the function and effect of the mercury reservoir can be reliably exhibited. For example, it is extremely useful as a light source lamp.
【図１】本発明の高圧水銀ランプの一例の構成を示す説
明用断面図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of a high-pressure mercury lamp of the present invention.
【図２】図１の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
【図３】本発明の高圧水銀ランプの他の例における構成
を示す説明用の断面図である。FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a configuration of another example of the high-pressure mercury lamp of the present invention.
【図４】図１の構成を有する高圧水銀ランプにおいて、
比Ｌ／Ｄと水銀の付着位置との関係を示すグラフであ
る。FIG. 4 shows a high-pressure mercury lamp having the configuration of FIG.
It is a graph which shows the relationship between ratio L / D and the position to which mercury adheres.
【図５】図１の構成を有する高圧水銀ランプにおいて、
比Ｌ／Ｄと発光効率との関係を示すグラフである。FIG. 5 shows a high-pressure mercury lamp having the configuration of FIG.
4 is a graph showing a relationship between a ratio L / D and luminous efficiency.
【図６】水銀溜まり部を有しない高圧水銀ランプの構成
を示す説明用断面図である。FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a configuration of a high-pressure mercury lamp having no mercury reservoir.
１０ 放電容器 １１ 中央膨出部 １２ 封止管部 １４ 封止部材 １５ 封止部 １６ 電極棒 １８ 放電電極 １９ 外部リード棒 ２０ 放電空間 ２４ 環状狭搾部 ２６ 最小口径部 ２８ 水銀溜まり部 ３１ 陰極 ３２ 陽極 ５０ 放電容器 ５１ 中央膨出部 ５２ 封止管部 ５４ 封止部材 ５５ 封止部 ５６ 電極棒 ５７ 放電空間 ５８ 放電電極 ５９ 外部リード棒 ６０ 中央下底部 ６２ 水銀粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge container 11 Central bulging part 12 Sealing tube part 14 Sealing member 15 Sealing part 16 Electrode rod 18 Discharge electrode 19 External lead rod 20 Discharge space 24 Annular narrow part 26 Minimum diameter part 28 Mercury accumulation part 31 Cathode 32 Anode 50 Discharge vessel 51 Central bulging part 52 Sealing tube part 54 Sealing member 55 Sealing part 56 Electrode rod 57 Discharge space 58 Discharge electrode 59 External lead rod 60 Central lower bottom part 62 Mercury particles
Claims (5)
りなる放電容器と、この放電容器によって形成される放
電空間内においてそれぞれの先端の放電電極部が対向す
るよう配置された、各々前記封止部から管軸方向に伸び
る電極棒と、前記放電容器内に封入された０．１０ｍｇ
／ｍｍ3 以上の水銀、希ガスおよびハロゲンとよりな
り、 前記放電容器には、少なくとも一方の電極棒の封止部か
ら突出する基部を包囲するよう、放電容器の内周面が外
方に拡大した凹所よりなる水銀溜まり部が封止部の内端
に接して形成されていることを特徴とする高圧水銀ラン
プ。1. A discharge vessel made of quartz glass having sealing portions formed at both ends, and a discharge electrode portion at a tip in a discharge space formed by the discharge vessel is arranged to face each other. An electrode rod extending in the tube axis direction from the sealing portion, and 0.10 mg sealed in the discharge vessel.
/ Mm 3 or more of mercury, a rare gas, and a halogen. The inner peripheral surface of the discharge vessel expands outward so as to surround the base protruding from the sealing portion of at least one electrode rod in the discharge vessel. A high-pressure mercury lamp, wherein a mercury reservoir formed by a recess is formed in contact with an inner end of the sealing portion.
て、前記封止部より管軸方向内方に離間した位置に、半
径方向内方に突出する環状狭搾部が設けられることによ
り、形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
高圧水銀ランプ。2. The mercury reservoir is formed by providing an annular constricting portion projecting inward in the radial direction at a position on the inner surface of the discharge vessel that is spaced inward in the tube axis direction from the sealing portion. The high-pressure mercury lamp according to claim 1, wherein
が突出して伸びる封止部材が気密に封止されることによ
り封止部が構成されており、 両封止部材の内端面間の距離をＬ、放電空間の最大径を
Ｄとするとき、Ｌ／Ｄの値が１．５≦Ｌ／Ｄ≦２．８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
高圧水銀ランプ。3. A sealing portion is formed at both ends of the discharge vessel by hermetically sealing a sealing member extending from an inner end surface so as to protrude from the inner end surface. The distance of L is defined as L and the maximum diameter of the discharge space is defined as D, and the value of L / D is 1.5 ≦ L / D ≦ 2.8. High pressure mercury lamp.
小口径部の、関連する封止部材の内端面からの管軸方向
の離間距離Ｓが、両封止部材の内端面間の距離Ｌの１／
３以下であり、 放電電極棒の直径をＥ、封止部材の外径をＲとすると
き、環状狭搾部による最小口径部の直径Ｔの値が１．１
Ｅ≦Ｔ≦０．９Ｒであることを特徴とする請求項１〜請
求項３のいずれかに記載の高圧水銀ランプ。4. In the discharge vessel, the distance S in the tube axis direction of the minimum diameter portion formed by the annular constricted portion from the inner end surface of the associated sealing member is equal to the distance L between the inner end surfaces of both sealing members. 1 /
When the diameter of the discharge electrode rod is E and the outer diameter of the sealing member is R, the value of the diameter T of the minimum diameter portion by the annular constricted portion is 1.1.
4. The high-pressure mercury lamp according to claim 1, wherein E ≦ T ≦ 0.9R.
の内端面間の距離Ｌの１／３以下であることを特徴とす
る請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高圧水銀ラン
プ。5. The method according to claim 1, wherein a distance G between the discharge electrode portions is equal to or less than １ ／ of a distance L between the inner end surfaces of the sealing members. High pressure mercury lamp.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24492398A JP3456420B2 (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | High pressure mercury lamp |
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|---|---|---|---|
| JP24492398A JP3456420B2 (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | High pressure mercury lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077028A true JP2000077028A (en) | 2000-03-14 |
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ID=17125992
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| JP24492398A Expired - Fee Related JP3456420B2 (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | High pressure mercury lamp |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003100822A1 (en) * | 2002-05-23 | 2003-12-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High pressure mercury vapor discharge lamp, and lamp unit |
| JP2006092865A (en) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Ushio Inc | Short arc type discharge lamp |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP24492398A patent/JP3456420B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003100822A1 (en) * | 2002-05-23 | 2003-12-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High pressure mercury vapor discharge lamp, and lamp unit |
| JP2006092865A (en) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Ushio Inc | Short arc type discharge lamp |
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