JP2004241324A

JP2004241324A - 高圧放電ランプ装置

Info

Publication number: JP2004241324A
Application number: JP2003031551A
Authority: JP
Inventors: Shiyouji Yamamoto; 本将二山; Akira Ogawara; 亮大河原; Yoshiaki Kuroda; 田能章黒
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】高圧放電ランプ装置の小型化・低価格化を図るために、電極間に印加する放電電圧を低電圧化しても、始動不良等の不具合を生ずることなく、ランプをいつでも点灯始動させることができるようにする。
【解決手段】安定点灯状態のランプを消灯してから、放電容器５内の水銀蒸気圧が低下して電極６、６間の絶縁破壊を生じやすくなる一定時間が経過し、且つ放電容器５の外表面の最高温度が未だ２００℃以上にある時間帯に、点灯装置３で電極６、６間に放電を開始させる放電電圧を印加して、ランプ１を数秒間だけ限時的に点灯始動させるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気分圧が高い水銀蒸気中の放電によって発光する高圧放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置等に用いるバックライトは、矩形状のスクリーンに対して充分な輝度、効率及び演色性を以って均一に画像を投射することが要求されるため、その光源として、一対の電極が対向して配置された放電容器内に水銀や金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプが用いられている。
【０００３】そして、近年は、光源の小型化、点光源化をより一層推進することが求められているため、金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプに代わり、放電容器内に０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入されてランプの安定点灯状態における水銀蒸気圧が１００気圧を超える超高圧水銀ランプと称する高圧放電ランプが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１４８５６１号公報
【特許文献２】
特開平６−５２８３０号公報
【０００５】この種のランプは、上記スクリーンの高輝度・高効率・高演色性を実現するために、安定点灯状態における放電容器内の水銀蒸気圧を１００気圧以上に高めることにより、電極間に生ずる放電アークの径方向の拡がりを抑えて光出力を向上させるようにしたもので、例えば、定格ランプ電力１５０Ｗのランプは、その点灯始動時に電子安定器と呼ばれる点灯装置で電極間に１５ｋＶ以上の放電パルス電圧を印加して絶縁破壊させることにより放電を開始する仕組みになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近は、高圧放電ランプ装置の小型化・低価格化を図るための絶縁距離の短縮や電極部材の低価格化による耐電圧低下に伴って、ランプの点灯始動時に電極間に印加する放電電圧を低電圧化することが望まれており、従来における１５ｋＶ以上のパルス電圧を１０ｋＶあるいはそれ以下に低減したいという要請がある。
【０００７】このような要請に鑑み、従来よりも５ｋＶ以上低い１０ｋＶのパルス電圧を電極間に印加してランプを点灯始動させる実験を行ったところ、安定点灯状態にあるランプを消灯させた後、そのランプが十分に冷却された冷間時に再度点灯始動を試みた場合は、多少の始動（点灯）不良が発生し、また、ランプを消灯してから５分程度経過し、ランプが未だ暖かい状態にある時に再度点灯始動を試みた場合は、始動不良が多数発生した。また、ランプを消灯してから数秒〜十数秒以内に再度点灯始動を試みた場合も、始動不良が多数発生した。ただし、ランプを消灯させてから１〜２分足らずで、そのランプが未だ熱い状態にある時に再度点灯始動を試みた場合は、始動不良が発生しなかった。
【０００８】この実験結果に基づき、始動不良を生ずる原因を究明したところ、電極間に印加する放電電圧を１０ｋＶ程度に低電圧化すると、安定点灯状態のランプを消灯した直後は、放電容器内の水銀蒸気圧が高いために、電極間を絶縁破壊して放電を開始させることが困難となり、また、ランプを消灯してから数分以上経過すると、放電容器内の水銀蒸気が略全量液化して、電極の表面に多量の水銀が付着するため、電極から電子を放出させることが困難となって始動不良を生ずることが判明した。
【０００９】一方、ランプを消灯してから、放電容器内の水銀蒸気圧が１０ｋＶ程度の放電電圧で放電を開始させることが可能な程度にまで低下し、且つ放電容器内の水銀蒸気が略全量液化する前までの時間帯に点灯始動を行えば、始動不良を生じないことが判明した。また、ランプを消灯してから放電容器内の水銀蒸気が略全量液化するまでの所要時間は、放電容器の外表面の最高温度に依存することを突き止めた。
【００１０】すなわち、図３はランプ消灯後の経過時間と放電容器の外表面最高温度との関係を一例として示すグラフであって、本例では、安定点灯状態のランプを消灯してから２分以上経過すると、放電容器の外表面最高温度が２００℃を下回って放電容器内の水銀蒸気が略全量液化することが実験により確認された。
【００１１】また、安定点灯状態のランプを消灯してから放電容器の外表面最高温度が２００℃を下回るまでの所要時間は、ランプ冷却用ファンの送風量や稼働時間等によって異なるが、その所要時間の長短にかかわらず、放電容器の外表面最高温度が２００℃以上にあるときは、電極間に印加する放電電圧が１０ｋＶ程度でもランプを不具合なく点灯始動させることが可能であることが確認された。
【００１２】このような知見に基づいて、本発明は、高圧放電ランプ装置の小型化・低価格化を図るためにランプを点灯始動させる放電電圧を低電圧化すると共に、その放電電圧を低電圧化しても、ランプをいつでも不具合なく点灯始動させることができるようにすることを技術的課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、水銀が封入された放電容器内に対向して配置された一対の電極間に所定の放電電圧を印加してランプを点灯始動させる高圧放電ランプ装置において、安定点灯状態のランプを消灯してから一定時間が経過し、且つ前記放電容器の外表面の最高温度が２００℃以上にある時間帯に、前記放電電圧を前記電極間に印加してランプを数秒間だけ限時的に点灯始動させる点灯装置を備えていることを特徴とする。
【００１４】本発明によれば、安定点灯状態のランプを消灯してから一定時間が経過し、且つ放電容器内の外表面の最高温度が２００℃以上にある時間帯に、放電電圧を電極間に印加するようになっており、その時間帯は、ランプ消灯直後と比較すれば放電容器内の水銀蒸気圧が低下して電極間の絶縁破壊を生じやすい状態にあると同時に、放電容器内の水銀蒸気が略全量液化するまでに到らず、電極の表面への水銀の付着量が少ない状態にあるので、放電電圧を低電圧化しても、電極間の放電を開始させてランプを点灯始動させることができる。
【００１５】そして、ランプを点灯始動させることにより、電極温度が著しく上昇して、電極の表面に水銀が付着することが阻止され、あるいは電極の表面に付着した水銀が蒸散せられて、放電容器内で液化する水銀は、電極よりも温度が低い放電容器の内表面に付着する。なお、ランプの点灯始動時間が長いと、電極のみならず放電容器の温度も著しく上昇して、放電容器の内表面に付着した水銀が再蒸発し、ランプの始動停止後に、その再蒸発した水銀が電極の表面に付着するおそれがあるが、本発明の如くランプを数秒間だけ点灯始動させる場合は、そのおそれもない。
【００１６】このように、安定点灯状態のランプを消灯した後、所定のタイミングでランプを数秒間だけ点灯始動させて、電極の表面に液化した水銀が付着することを防止すれば、その電極間に印加する放電電圧を低電圧化しても、ランプをいつでも不具合なく点灯始動させることができるので、放電電圧の低電圧化によって高圧放電ランプの小型化・低価格化を図ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面によって具体的に説明する。
図１は本発明による高圧放電ランプ装置の一例を示す図、図２はそのランプ点灯装置とランプ冷却用ファンの動作を示す図である。
【００１８】本例の高圧放電ランプ装置は、高圧放電ランプ１、反射鏡２、矩形波型電子安定器で成る点灯装置３と、反射鏡２内に送風するランプ冷却用ファン（図示せず）とを備えており、ランプ１は、石英ガラス製の発光管４の中央部に形成された最大外径約１０ｍｍ、最大内径約４．５ｍｍ、内容積約６０ｍｍ^３の放電容器５内に、水銀が約０．１８ｍｇ／ｍｍ^３、始動用補助ガスのアルゴンが約２０ｋＰａ（常温時）と、黒化防止のための微量のハロゲンとが封入されると共に、一対の電極６、６が１．０ｍｍの電極間距離で対向して配置されたアーク長１ｍｍの１５０Ｗ高圧放電ランプであって、各電極６、６は、放電容器５の両端を気密に封止するシール部７、７に埋設されたモリブデン箔８、８を介して電力供給用リード線９、９に接続され、該リード線９、９を通じて点灯装置３からランプ電力が供給されるようになっている。
【００１９】点灯装置３は、電極６、６間に放電を開始させてランプ１を始動させるために印加する放電電圧が従来よりも５ｋＶ以上低い１０ｋＶに設定されると共に、安定点灯状態のランプ１を消灯してから約３０秒経過し、且つ放電容器５の外表面の最高温度が２００℃以上にある時間帯に、その１０ｋＶの放電電圧を電極６、６間に印加してランプ１を数秒間だけ限時的に点灯始動させるように設定されている。
【００２０】つまり、安定点灯状態のランプ１を消灯してから約３０秒経過するまでは、放電容器５内の水銀蒸気圧が高いために、１０ｋＶ程度の低い放電電圧によって電極６、６間に放電を開始させることが困難であり、また、放電容器５の外表面最高温度が２００℃を下回ると、放電容器５内の水銀蒸気が略全量液化し、電極６、６の表面に多量の水銀が付着することによって放電を開始させることが困難となるので、上記時間帯に放電電圧を印加する。
【００２１】なお、安定点灯状態のランプ１を消灯してから放電容器５の外表面最高温度が２００℃を下回るまでの所要時間は、ランプ冷却用ファンの送風量や稼働時間等の冷却条件によって定まるので、予めその冷却条件に応じた所要時間を求めてこれを点灯装置３に設定する。すなわち、ランプ１を消灯してから例えば２分経過後に放電容器５の外表面最高温度が２００℃を下回る場合は、ランプ１の消灯後３０秒〜２分の時間帯に点灯装置３で放電電圧を印加してランプ１を点灯始動させるように設定する。また、ランプ１を点灯始動させる時間は、例えば５秒間程度に設定する。
【００２２】これにより、ランプ１を消灯すると、その消灯後３０秒〜２分の時間帯にランプ１が５秒間だけ限時的に点灯始動せられて、電極６、６の温度が著しく上昇し、電極６、６の表面に水銀が付着することが阻止されるか、あるいは電極６、６の表面に付着した水銀が蒸散せられて、放電容器５内で液化する水銀は、電極６、６よりも温度が低い放電容器５の内表面に付着することとなり、電極６、６の表面には殆ど付着しないので、以後、ランプ１は、いつでも１０ｋＶ程度の低い放電電圧で何ら不具合を生ずることなく点灯始動させることが可能となる。
【００２３】すなわち、点灯装置３で電極６、６間に印加する放電電圧が、安定点灯状態のランプ１を消灯してから約３０秒程度の時間が経過するまでは放電容器５内の水銀蒸気圧が高いために電極６、６間に放電を開始させることが困難な１０ｋＶ程度に低電圧化されていても、ランプ１の消灯後３０秒〜２分の時間帯に、その放電電圧を電極６、６間に印加してランプ１を数秒間だけ限時的に点灯始動させておけば、以後いつでもランプ１を点灯始動させることができる。
【００２４】また、上記時間帯におけるランプ１の点灯始動時間が長すぎると、電極６、６のみならず放電容器５の温度も著しく上昇して、放電容器５の内表面に一旦付着した水銀が再蒸発し、その再蒸発した水銀が、ランプ１の始動停止後に電極６、６の表面に付着するおそれがあるが、ランプ１を点灯始動させる時間が数秒間程度であれば、そのおそれもない。
【００２５】したがって、点灯装置３でランプ１を点灯始動させる際に電極６、６間に印加する放電電圧を従来の１５ｋＶ以上から１０ｋＶ程度にまで低電圧化することができ、放電電圧の低電圧化によって高圧放電ランプ装置の小型化・低価格化を実現することが可能となる。
【００２６】なお、上記仕様のランプ１における最適な実施態様は、図２に示す如く、安定点灯状態のランプ１を消灯してから約６０秒後に、点灯装置３で１０ｋＶの放電電圧を電極６、６間に印加して、ランプ１を５秒間だけ点灯始動させると共に、安定点灯状態のランプ１を消灯した後もランプ冷却用ファンを継続して９０秒間稼動させる場合であって、この場合は、ランプ１の点灯始動時に、放電容器５内の水銀蒸気圧が著しく低下して電極６、６間の絶縁破壊を生じやすい状態となっており、しかも、電極６、６の表面に液化した水銀が付着する量も著しく少ないので、１０ｋＶ程度の放電電圧でも、ランプ１を確実に始動させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ランプを点灯始動させる際に電極間に印加する放電電圧を低電圧化しても、そのランプをいつでも不具合なく確実に点灯始動させることができるので、放電電圧の低電圧化によって高圧放電ランプ装置の小型化・低価格化を図ることが可能になるという大変優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高圧放電ランプ装置の一例を示す図
【図２】ランプの点灯装置とランプ冷却用ファンの動作を示す図
【図３】ランプ消灯後の経過時間と放電容器の外表面最高温度との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１………………高圧放電ランプ
２………………反射鏡
３………………点灯装置
４………………発光管
５………………放電容器
６………………電極

Claims

水銀が封入された放電容器内に対向して配置された一対の電極間に所定の放電電圧を印加してランプを点灯始動させる高圧放電ランプ装置において、安定点灯状態のランプ（１）を消灯してから一定時間が経過し、且つ前記放電容器（５）の外表面の最高温度が２００℃以上にある時間帯に、前記放電電圧を前記電極（６、６）間に印加してランプ（１）を数秒間だけ限時的に点灯始動させる点灯装置（３）を備えていることを特徴とする高圧放電ランプ装置。
前記放電電圧が、安定点灯状態のランプ（１）を消灯してから一定時間が経過するまでは前記放電容器（５）内の水銀蒸気圧が高いために前記電極（６、６）間の放電を開始させることが困難な程度に低電圧化されている請求項１記載の高圧放電ランプ装置。
安定点灯状態のランプ（１）を消灯した後も継続して一定時間稼動するランプ冷却用ファンを備えている請求項１又は２記載の高圧放電ランプ装置。