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JP2011126394A - Discharge lamp device - Google Patents

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JP2011126394A
JP2011126394A JP2009285950A JP2009285950A JP2011126394A JP 2011126394 A JP2011126394 A JP 2011126394A JP 2009285950 A JP2009285950 A JP 2009285950A JP 2009285950 A JP2009285950 A JP 2009285950A JP 2011126394 A JP2011126394 A JP 2011126394A
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JP
Japan
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discharge lamp
current
time
cathode
lighting
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009285950A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeo Matsushima
竹夫 松島
Yasuro Kikuchi
康郎 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP2009285950A priority Critical patent/JP2011126394A/en
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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

【課題】フリッカーの発生時期を遅らせて放電ランプの寿命を延ばすことを可能にした放電ランプ装置を提供する。
【解決手段】発光管11内に陰極13と陽極12が対向して配置され、陰極13にエミッター物質が含有されてなる放電ランプ1と、放電ランプ1を点灯させる電源2と、電源2を制御する制御機構3を有する放電ランプ装置において、制御機構3は、点灯している放電ランプ1に対して、所定時間、電流供給を中止して、放電ランプ1を消灯させ、前記所定時間経過後、再び、電流供給を開始して放電ランプ1を点灯させる消灯時間制御手段31を備えることを特徴とする放電ランプ装置である。
【選択図】図1
Disclosed is a discharge lamp device capable of extending the life of a discharge lamp by delaying the occurrence of flicker.
A discharge lamp 1 in which a cathode 13 and an anode 12 are opposed to each other in an arc tube 11 and an emitter material is contained in the cathode 13, a power source 2 for lighting the discharge lamp 1, and a power source 2 are controlled. In the discharge lamp device having the control mechanism 3, the control mechanism 3 stops supplying the current to the lit discharge lamp 1 for a predetermined time, turns off the discharge lamp 1, and after the predetermined time has elapsed, The discharge lamp device is characterized by comprising an extinguishing time control means 31 for starting the current supply again and lighting the discharge lamp 1 again.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、放電ランプ装置に係わり、特に、マイクロディバイスミラー、液晶やフイルム等に光を当てて、その光を利用して映像を映し出す投影装置(プロジェクタ)、半導体露光装置、液晶パネル検査装置、舞台照明、サーチライト等の技術分野で利用される放電ランプ装置に関する。   The present invention relates to a discharge lamp device, in particular, a micro device mirror, a projection device (projector) for projecting an image by using light on a liquid crystal or a film, a semiconductor exposure device, a liquid crystal panel inspection device, The present invention relates to a discharge lamp apparatus used in technical fields such as stage lighting and searchlight.

上記の技術分野で使用される放電ランプ装置は、光源として、発光管内に陰極と陽極が対向して配置され、陰極にエミッター物質を含有した放電ランプが用いられ、放電ランプは制御機構を有する電源によって点灯制御される。   The discharge lamp apparatus used in the above technical field uses, as a light source, a discharge lamp in which a cathode and an anode are disposed opposite to each other in an arc tube, and an emitter material is contained in the cathode. The discharge lamp has a control mechanism. The lighting is controlled by.

また、上記の技術分野で使用される放電ランプ装置は、通常、放電ランプを必要なときは連続点灯して使用するものあり、特に監視目的に使用されるプロジェクタにおいては基本的に消灯しない。一方、意図的に放電ランプを消灯することもあるが、通常は、投影装置では、映像を映し出す必要がなくなった場合(例えば、映画館で上映時間の終了時等)に、放電ランプを消灯し、次の映像を写しだす時間(映画館での翌日の上映開始時)まで消灯するものである。また、液晶パネル検査装置、舞台照明、サーチライトに組み込まれた放電ランプ装置においても、必要なときだけ放電ランプを点灯させ、不要な時間帯は放電ランプを消灯しておく。   Further, the discharge lamp device used in the above technical field is normally used by continuously lighting the discharge lamp when necessary, and is not basically turned off particularly in a projector used for monitoring purposes. On the other hand, the discharge lamp may be turned off intentionally, but normally the projection device turns off the discharge lamp when it is no longer necessary to project an image (for example, at the end of a screening time in a movie theater). The lights are turned off until the next video is projected (when the next day at the movie theater starts). Also, in a discharge lamp device incorporated in a liquid crystal panel inspection device, stage lighting, and searchlight, the discharge lamp is turned on only when necessary, and the discharge lamp is turned off during an unnecessary time zone.

これらの放電ランプ装置において使用される放電ランプとしては、陰極にエミッター物質が含有されたドープドタングステンを用いたショートアーク型放電ランプが使用されるが、点灯中に陰極のエミッター物質が枯渇することや、電極が損耗すること等により、ある一定の点灯期間を過ぎると急にアークがふらつき出し、照射面がちらつく、いわゆるフリッカー現象が発生する。   As a discharge lamp used in these discharge lamp devices, a short arc type discharge lamp using doped tungsten whose emitter material is contained in the cathode is used, but the cathode emitter material is depleted during lighting. In addition, due to wear of the electrode or the like, a so-called flicker phenomenon occurs in which the arc suddenly starts to flicker after a certain lighting period and the irradiated surface flickers.

これらの放電ランプを、例えば、投影装置の光源として利用している場合、使用中にフリッカー現象が発生すると、映像にちらつきが発生し、映像が見難くなるという問題がある。また、これらの放電ランプは、例えば、液晶パネル検査装置の光源として利用している場合、使用中にフリッカー現象が発生すると、液晶を透過して検査スクリーンに投影された光にちらつきが発生し、どの部分の液晶が故障しているのかを適正に判定できなくなるという問題があった。   When these discharge lamps are used as, for example, a light source of a projection apparatus, if a flicker phenomenon occurs during use, there is a problem that the image flickers and the image becomes difficult to see. In addition, when these discharge lamps are used as a light source of a liquid crystal panel inspection device, for example, when a flicker phenomenon occurs during use, flickering occurs in the light that is transmitted through the liquid crystal and projected onto the inspection screen, There has been a problem that it becomes impossible to properly determine which part of the liquid crystal has failed.

このフリッカーレベルは電圧の振れ幅で定義することができるが、引用文献1には、電圧の振れは定格電流での点灯時では振れていなくても、ランプ電流を絞っていくと、振れ出すことが開示されている。以降、この電圧の振れ出しが始まる電流を、アーク安定最少電流と称す。このアーク安定最少電流は、点灯時間と共に上昇し、定格電流を超えると、フリッカーとして認識できるようになることが開示されている。引用文献1においては、アーク安定最少電流によって、放電ランプの寿命を予測している。   This flicker level can be defined by the voltage swing width. However, in the cited reference 1, even if the voltage swing does not swing at the time of lighting at the rated current, it will start to swing when the lamp current is reduced. Is disclosed. Hereinafter, the current at which the voltage starts to swing is referred to as the arc stable minimum current. It is disclosed that the arc stable minimum current increases with the lighting time and can be recognized as flicker when the rated current is exceeded. In Cited Document 1, the life of the discharge lamp is predicted by the arc stable minimum current.

一方、近年においては、より一層寿命の長い放電ランプが求められているが、ランプの構成部材の研究は十分高いレベルに到達しており、構成部材を変えて、これ以上寿命を延ばすことは困難となってきている。   On the other hand, in recent years, there has been a demand for a discharge lamp with a longer life, but research on the constituent parts of the lamp has reached a sufficiently high level, and it is difficult to extend the life by changing the constituent parts. It has become.

特許第4000897号公報Japanese Patent No. 40000897

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、フリッカーの発生時期を遅らせて放電ランプの寿命を延ばすことを可能にした放電ランプ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a discharge lamp device capable of extending the life of a discharge lamp by delaying the generation time of flicker in view of the above-mentioned problems of the prior art.

前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、発光管内に陰極と陽極が対向して配置され、前記陰極にエミッター物質が含有されてなる放電ランプと、該放電ランプを点灯させる電源と、該電源を制御する制御機構を有する放電ランプ装置において、前記制御機構は、点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止して、前記放電ランプを消灯させ、所定時間経過後、再び、電流供給を開始して前記放電ランプを点灯させる消灯時間制御手段を備えることを特徴とする放電ランプ装置である。
請求項2記載の発明は、発光管内に陰極と陽極が対向して配置され、前記陰極にエミッター物質が含有されてなる放電ランプと、該放電ランプを点灯させる電源と、該電源を制御する制御機構を有する放電ランプ装置において、前記制御機構は、点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止して、前記放電ランプを消灯させ、陰極温度が所定温度以下になった時点で、再び、電流供給を開始して前記放電ランプを点灯させる消灯時間制御手段を有することを特徴とする放電ランプ装置である。
請求項3記載の発明は、前記消灯時間制御手段は、前記点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止することに代えて、前記点灯している前記放電ランプに対して、前記放電ランプへ供給される電流値を徐々に下げてから、電流供給を中止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放電ランプ装置である
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a discharge lamp in which a cathode and an anode are disposed opposite to each other in an arc tube, and an emitter substance is contained in the cathode, and the discharge lamp is lit. In a discharge lamp device having a power source and a control mechanism for controlling the power source, the control mechanism stops supplying current to the lit discharge lamp, turns off the discharge lamp, and a predetermined time has elapsed. After that, the discharge lamp device is characterized by further comprising an extinguishing time control means for starting current supply again and lighting the discharge lamp.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp in which a cathode and an anode are disposed facing each other in an arc tube, and an emitter substance is contained in the cathode, a power source for lighting the discharge lamp, and a control for controlling the power source In the discharge lamp device having a mechanism, the control mechanism stops supplying current to the lit discharge lamp, turns off the discharge lamp, and when the cathode temperature becomes a predetermined temperature or lower, The discharge lamp device further comprises a light-off time control means for starting current supply and turning on the discharge lamp.
The invention according to claim 3 is characterized in that the extinguishing time control means does not stop supplying current to the lit discharge lamp, and does not supply the current to the lit discharge lamp. 3. The discharge lamp device according to claim 1, wherein the current supply is stopped after the current value supplied to the discharge lamp is gradually lowered.

請求項1に記載の発明によれば、アーク安定最少電流を低下させ、その結果、放電ランプの寿命を延ばすことができる。
請求項2に記載の発明によれば、アーク安定最少電流を低下させ、その結果、放電ランプの寿命を延ばすことができると共に、放電ランプへの電流供給中止後の消灯時間(OFF時間)を容易に設定することができる。
請求項3に記載の発明によれば、放電ランプへの電流供給中止後の消灯時間(OFF時間)を短く設定することができ、放電ランプの無投影状態への影響を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the arc stable minimum current can be reduced, and as a result, the life of the discharge lamp can be extended.
According to the second aspect of the present invention, the arc stable minimum current can be reduced. As a result, the life of the discharge lamp can be extended, and the turn-off time (OFF time) after the supply of current to the discharge lamp is stopped is easy. Can be set to
According to the third aspect of the present invention, the turn-off time (OFF time) after stopping the current supply to the discharge lamp can be set short, and the influence on the non-projection state of the discharge lamp can be reduced.

第1の実施形態に係る放電ランプ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discharge lamp apparatus which concerns on 1st Embodiment. 消灯時間制御手段によって放電ランプへの電流供給または電流不供給を制御した際の、放電ランプのランプ電流、ランプ電圧、陰極先端温度の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the lamp current of a discharge lamp, a lamp voltage, and a cathode tip temperature at the time of controlling the current supply to a discharge lamp, or a current non-supply by a light extinction time control means. 点灯中の放電ランプを所定時間消灯後、再び点灯していく場合の、放電ランプのアーク安定最少電流の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the arc stable minimum electric current of a discharge lamp when the discharge lamp which is lighting is lighted again after extinguishing for a predetermined time. 点灯中の放電ランプを所定時間消灯後、再び点灯していく場合の、放電ランプのアーク安定最少電流の時間的変化を示す表である。It is a table | surface which shows the time change of the arc stable minimum electric current of a discharge lamp when the discharge lamp which is lighting is lighted again after extinguishing for a predetermined time. 放電ランプの陰極先端部におけるタングステン結晶粒の結合状態を示す図である。It is a figure which shows the combined state of the tungsten crystal grain in the cathode front-end | tip part of a discharge lamp. 消灯時間(OFF時間)を決めるための実験結果を示す表である。It is a table | surface which shows the experimental result for determining light extinction time (OFF time). 第2の実施形態に係る放電ランプ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discharge lamp apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

本発明の第1の実施形態を図1〜図6を用いて説明する。
図1は本実施形態に係る放電ランプ装置の構成を示す図である。
同図に示すように、放電ランプ1は、発光管11とその両端に連続する封止部14とを備え、発光管11の内部には、陽極12と陰極13とが、互いに向き合って配置され、それぞれ封止部14で保持されている。封止部14の内部では不図示の金属箔を介して、または電極から伸びるリードに直接ガラス部材を溶着したシール部(ロッドシール)を通して外部リード棒15に接続され、外部リード棒15は電源2に接続されている。発光管11内には、発光物質として、水銀が封入され、更に、バッファガスとして、キセノン、アルゴン、クリプトンの少なくとも1種類以上が封入されている。本実施形態の放電ランプは、ショートアーク水銀ランプである。あるいは、発光管11内には、発光物質として、キセノン、アルゴン、クリプトンの少なくとも1種類が封入されているものあり、このような放電ランプはショートアーク希ガスランプである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a discharge lamp device according to the present embodiment.
As shown in the figure, the discharge lamp 1 includes an arc tube 11 and a sealing portion 14 continuous at both ends thereof, and an anode 12 and a cathode 13 are disposed inside the arc tube 11 so as to face each other. , Respectively, are held by the sealing portion 14. Inside the sealing portion 14 is connected to the external lead rod 15 through a metal foil (not shown) or through a seal portion (rod seal) in which a glass member is directly welded to a lead extending from the electrode. It is connected to the. In the arc tube 11, mercury is enclosed as a luminescent substance, and at least one of xenon, argon, and krypton is enclosed as a buffer gas. The discharge lamp of this embodiment is a short arc mercury lamp. Alternatively, there is an arc tube 11 in which at least one of xenon, argon, and krypton is sealed as a luminescent substance, and such a discharge lamp is a short arc noble gas lamp.

放電ランプ1は、電源2から電力が供給されると、陽極12と陰極13の間でアーク放電することにより発光する。なお、この放電ランプ1は、陽極12を上、陰極13を下にして図示されているが、この上下関係はランプ設計により任意に決められるもので、発光管11の管軸、すなわち陽極12と陰極13が伸びる方向に形成される仮想中心軸が地面に対して垂直のものも水平のものも可能である。陰極13は、エミッター物質としてトリム又はランタン又はその他希土類金属又はそれらの化合物が含有されたエミッタドープドタングステンを使用している。   When electric power is supplied from the power source 2, the discharge lamp 1 emits light by arc discharge between the anode 12 and the cathode 13. The discharge lamp 1 is shown with the anode 12 up and the cathode 13 down. However, the vertical relationship is arbitrarily determined by the lamp design, and the tube axis of the arc tube 11, that is, the anode 12 and The virtual center axis formed in the direction in which the cathode 13 extends can be vertical or horizontal with respect to the ground. The cathode 13 uses emitter-doped tungsten containing trim or lanthanum or other rare earth metal or a compound thereof as an emitter material.

また、同図に示すように、放電ランプ1の外部リード棒15には、放電ランプ1を点灯するための電源2が接続されており、この電源2には制御機構3が接続されており、制御機構3は、消灯時間制御手段31を備えている。消灯時間制御手段31は、点灯している放電ランプ1に対して、所定時間、電流供給を中止して放電ランプ1を消灯させ、所定時間経過後、再び、放電ランプ1を点灯させるように制御する機能を有する。   As shown in the figure, a power source 2 for lighting the discharge lamp 1 is connected to the external lead rod 15 of the discharge lamp 1, and a control mechanism 3 is connected to the power source 2. The control mechanism 3 includes a turn-off time control unit 31. The extinguishing time control means 31 controls to turn off the discharge lamp 1 for a predetermined time by stopping the supply of current to the discharge lamp 1 that is lit, and to turn on the discharge lamp 1 again after the predetermined time has elapsed. It has the function to do.

消灯時間制御手段31によって、放電ランプ1への電流供給または電流不供給を制御するものであるが、消灯時間制御手段31は、制御信号S1を受けると、電源2に対して放電ランプ1への電流供給を中止し、その後、所定の時間後、制御機構3によって、オープン電圧やブレークダウン電圧(イグニッション電圧)や突入電流(電極が熱い時は突入電流は不要又は少なくてよい)を制御し、放電ランプ1への電流供給を復帰させるものである。   The turn-off time control means 31 controls current supply or current non-supply to the discharge lamp 1. When the turn-off time control means 31 receives the control signal S 1, the turn-off time control means 31 supplies the power supply 2 to the discharge lamp 1. After the current supply is stopped, and after a predetermined time, the control mechanism 3 controls the open voltage, breakdown voltage (ignition voltage) and inrush current (when the electrode is hot, the inrush current may be unnecessary or less) The current supply to the discharge lamp 1 is restored.

図2は、消灯時間制御手段31によって放電ランプ1への電流供給または電流不供給を制御した際の、放電ランプ1の電流、電圧、陰極先端温度の変化を示した図である。
同図に示すように、時刻T1で、制御信号S1が発生し、消灯時間制御手段31が始動し、時刻T1で、放電ランプ1への電流供給を中止し、電圧が下がり、陰極先端の温度が低下し、つまり、放電ランプ1が消灯した状態になる。
FIG. 2 is a diagram showing changes in the current, voltage, and cathode tip temperature of the discharge lamp 1 when the supply or non-supply of current to the discharge lamp 1 is controlled by the turn-off time control means 31.
As shown in the figure, at time T1, the control signal S1 is generated, the extinguishing time control means 31 is started, and at time T1, the current supply to the discharge lamp 1 is stopped, the voltage drops, and the temperature at the cathode tip Decreases, that is, the discharge lamp 1 is turned off.

制御信号S1を受けた時点で、消灯時間制御手段31は所定の時間経過後、時刻T2で、電極12、13間にオープン電圧をかけ、更にブレークダウン電圧を印加して、放電ランプ1を再び点灯させる。   When the control signal S1 is received, the extinguishing time control means 31 applies an open voltage between the electrodes 12 and 13 at a time T2 after a predetermined time has elapsed, and further applies a breakdown voltage, so that the discharge lamp 1 is turned on again. Light up.

次に、点灯中の放電ランプを所定時間消灯後、再び点灯することによって、放電ランプの寿命を延ばすことができる理由を、図3及び図4の表1を用いて説明する。
図3及び図4の表1は、ある放電ランプについて、点灯中の放電ランプを所定時間消灯後、再び点灯していく場合の、放電ランプのアーク安定最少電流の時間的変化を示す図である。なお、ここで使用した放電ランプの定格電流は80Aである。
Next, the reason why the life of the discharge lamp can be extended by turning on the discharge lamp that has been turned on for a predetermined time and then turning on again will be described with reference to Table 1 in FIGS.
Table 1 in FIGS. 3 and 4 is a diagram showing a temporal change in the arc stable minimum current of the discharge lamp when a lighting discharge lamp is turned off for a predetermined time and then turned on again for a certain discharge lamp. . The rated current of the discharge lamp used here is 80A.

図4の表1に示すように、点灯時間100時間経過後から、24時間おきに定格電流80Aより低い値の電流を流してアーク安定最少電流を測定した。点灯時間220時間経過時点までのアーク安定最少電流の変化から、アーク安定最少電流が80Aになる時間を予測した。つまり、アーク安定最少電流が80Aとなると、定格電流の80Aと同一になり、定格電流の80Aでランプを点灯しても、フリッカーが発生することを意味する。   As shown in Table 1 of FIG. 4, the arc stable minimum current was measured by supplying a current lower than the rated current of 80 A every 24 hours after the lighting time of 100 hours had elapsed. From the change of the arc stable minimum current until the lighting time of 220 hours elapses, the time when the arc stable minimum current is 80 A was predicted. That is, when the arc stable minimum current is 80 A, it becomes the same as the rated current of 80 A, which means that flicker occurs even if the lamp is turned on at the rated current of 80 A.

アーク安定最少電流が定格電流80Aと同一となるとの予測は、図3に示すように、点灯時間100時間経過後から点灯時間220時間経過時点までの間のアーク安定最少電流の変化の推移を最少二乗法により求めた予測線Aより求めたものである。つまり、この予測線Aが、アーク安定最少電流80Aと交わる時点Bを予測寿命とすると、この放電ランプの寿命時間は246時間となる。   As shown in FIG. 3, the minimum arc stable minimum current is predicted to be the same as the rated current 80A. As shown in FIG. 3, the transition of the minimum arc stable current from the lighting time of 100 hours to the lighting time of 220 hours is minimized. It is obtained from the prediction line A obtained by the square method. In other words, assuming that the predicted time point B at which the predicted line A intersects the arc stable minimum current 80A is the predicted life, the life time of the discharge lamp is 246 hours.

本実験においては、図3及び図4の表1に示すように、放電ランプの点灯時間220時間経過後に、アーク安定最少電流を測定した後、消灯した。消灯時間は1分間で、その後、再点灯を行い、点灯時間222時間経過後においてアーク安定最少電流を測定したところ53Aであった。また、先に寿命予測した時間近傍の244時間時点では、アーク安定最少電流を測定すると57Aであり、当初の寿命予測では、アーク安定最少電流が80Aにおいてフリッカーが発生する寿命末期となるはずであったが、アーク安定最少電流が80Aより低い値となり、フリッカーが発生せず、放電ランプは使用可能状態を持続していることがわかる。   In this experiment, as shown in Table 1 of FIG. 3 and FIG. 4, the arc stable minimum current was measured after 220 hours of lighting of the discharge lamp, and then turned off. The turn-off time was 1 minute, and then the lamp was turned on again. The arc stable minimum current was measured after the lighting time of 222 hours was 53 A. Also, at the time of 244 hours in the vicinity of the previously predicted life, the arc stable minimum current is 57A, and in the initial life prediction, the arc stable minimum current should be the end of life when flicker occurs at 80A. However, it can be seen that the arc stable minimum current is lower than 80 A, flicker does not occur, and the discharge lamp continues to be usable.

その後、この放電ランプを340時間まで点灯すると、アーク安定最少電流が80Aを超え、フリッカーが発生する状態となったので、消灯した。消灯時間は1分間で、その後、再点灯を行い、342時間で、アーク安定最少電流を測定したところ、その値は80Aよりは低い60Aとなった。つまり、定格電流80Aで放電ランプを点灯してもフリッカーが発生せず、寿命がさらに延びたことがわかる。再び放電ランプを点灯すると、460時間で、アーク安定最少電流が81Aとなり、フリッカーが発生したので寿命とした。   Thereafter, when this discharge lamp was turned on until 340 hours, the arc stable minimum current exceeded 80 A, and flicker was generated. The turn-off time was 1 minute, and then the light was turned on again. When the arc stable minimum current was measured at 342 hours, the value was 60 A, which was lower than 80 A. That is, it can be seen that even when the discharge lamp is lit at the rated current of 80 A, flicker does not occur and the life is further extended. When the discharge lamp was turned on again, the arc stable minimum current became 81 A in 460 hours, and flicker was generated.

このように、この放電ランプでは、連続点灯すると、246時間でフリッカーが発生して、ランプ寿命となっていたところ、点灯している放電ランプに対して、電流供給を中止して放電ランプを消灯させ、消灯時間1分経過後、再び、電流流供給を開始して放電ランプを点灯させ、さらに、数時間後に、点灯している放電ランプに対して、電流供給を中止して放電ランプを消灯させ、消灯時間1分経過後、再び、電流供給を開始して放電ランプを点灯させると、フリッカーの発生時期を460時間まで延ばすことができ、フリッカーの発生時刻を大幅に遅らせることができ、放電ランプの寿命を大幅に延ばすことができた。   Thus, in this discharge lamp, when it is continuously lit, flicker occurs in 246 hours and the lamp has reached the end of its life. After a lapse of 1 minute, the current supply is started again to turn on the discharge lamp. After a few hours, the current supply is stopped and the discharge lamp is turned off for the lit discharge lamp. When the current supply is started again and the discharge lamp is turned on after the turn-off time has elapsed, the flicker generation time can be extended to 460 hours, and the flicker generation time can be greatly delayed. The lamp life could be extended significantly.

次に、連続点灯している放電ランプを任意の時期で所定時間だけ消灯すると、寿命が延びる理由を図5を用いて説明する。
図5は、放電ランプの陰極先端部におけるタングステン結晶粒の結合図を示している。 同図に示すように、結晶粒と結晶粒の境にある黒色の線は、粒界を示している。エミッター物質は、この粒界を通り陰極先端へと供給力される。つまり、粒界の数が多いほど、エミッターの供給能力は高くなる。図5(a)は、点灯初期における結晶粒の結合図である。この場合、粒界の数が多いため、エミッターの供給力が高い状態にある。したがって、この場合は、フリッカー現象は認識できない状態である。一方、図5(b)は、長時間ランプを連続点灯した場合の結晶粒の様子を示している。この場合、結晶粒が統合して巨大化し、図5(a)に比べて、粒界の数が減少していることが分かる。この状態では、粒界を通して陰極の先端にエミッター物質が供給され難くなり、フリッカー現象が発生すると考えられる。
Next, the reason why the life is extended when the discharge lamp that is continuously lit is extinguished at a predetermined time for a predetermined time will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a bond diagram of tungsten crystal grains at the cathode tip of the discharge lamp. As shown in the figure, black lines at the boundaries between crystal grains indicate grain boundaries. The emitter material passes through this grain boundary and is supplied to the cathode tip. That is, the larger the number of grain boundaries, the higher the emitter supply capability. FIG. 5A is a bond diagram of crystal grains in the initial stage of lighting. In this case, since the number of grain boundaries is large, the supply power of the emitter is high. Therefore, in this case, the flicker phenomenon cannot be recognized. On the other hand, FIG. 5B shows the state of crystal grains when the lamp is continuously lit for a long time. In this case, it can be seen that the crystal grains are integrated and enlarged, and the number of grain boundaries is reduced as compared with FIG. In this state, it is difficult to supply the emitter substance to the tip of the cathode through the grain boundary, and it is considered that the flicker phenomenon occurs.

つまり、連続点灯中に、電流供給を中止し、ランプを消灯すると、陰極の温度が下がり、陰極が冷える過程において、陰極先端の結晶粒が割れて、新たな粒界が生成し、再度放電ランプを点灯すると、エミッター物質は、この生成された粒界を通り陰極先端へと供給されるので、エミッターの供給能力の低下を抑制し、フリッカーの発生時期を遅らせて放電ランプの寿命を延ばすと考えられる。   In other words, when the current supply is stopped and the lamp is turned off during continuous lighting, the temperature of the cathode decreases and the cathode cools down, the crystal grains at the tip of the cathode crack and new grain boundaries are generated, and the discharge lamp again. When the is turned on, the emitter material is supplied to the cathode tip through the generated grain boundary, so it is considered that the emitter supply capability is suppressed and the flicker generation time is delayed to extend the life of the discharge lamp. It is done.

次に、消灯時間(OFF時間)を決めるための実験を図6の表2を用いて説明する。
実験には、キセノンを封入した3種類の放電ランプ(A、B、C)を用意し、各放電ランプの仕様、各種電流波形における、アーク安定最少電流が低下するまでの最少OFF時間、及び陰極胴部温度を測定した。ここで、電流波形は、Type1(定常電流から一気に0Aにまで電流を下げ、最少OFF時間経過後、再び定常電流となる制御方法)及び、Type2(定常電流から徐々に、例えば、10A/secの割合でアーク放電が維持できなくなるまで電流を下げ消灯し、最少OFF時間経過後、再び定常電流となる制御方法)を実施した。
Next, an experiment for determining the turn-off time (OFF time) will be described with reference to Table 2 in FIG.
For the experiment, three types of discharge lamps (A, B, C) filled with xenon were prepared. The specification of each discharge lamp, the minimum OFF time until the arc stable minimum current decreased in various current waveforms, and the cathode The trunk temperature was measured. Here, the current waveform includes Type 1 (a control method in which the current is reduced from the steady current to 0 A at once, and after the minimum OFF time has elapsed, the steady current is restored again) and Type 2 (gradually from the steady current, for example, 10 A / sec. The current was reduced until the arc discharge could not be maintained at a rate, the light was extinguished, and after the minimum OFF time had elapsed, the control method was changed to a steady current again.

まず、各放電ランプについて、アーク安定最少電流の上昇が確認できる時間まで点灯させる。その時点において、所定のOFF時間(例えば、0.1secから始める)を挿入し、アーク安定最少電流を確認する。このとき、アーク安定最少電流がOFF時間挿入の前後で変化(アーク安定最少電流が下がる)がなければ、再び所定のOFF時間(前回のOFF時間に0.1sec加算、または前回までのOFF時間が1sec以上の場合は、1sec加算)を挿入し、アーク安定最低電流を確認する。この動作をアーク安定最少電流が下るまで繰り返し、アーク安定最少電流が下がった時のOFF時間を最少OFF時間と定義する。   First, each discharge lamp is lit until a time when an increase in the arc stable minimum current can be confirmed. At that time, a predetermined OFF time (for example, starting from 0.1 sec) is inserted, and the arc stable minimum current is confirmed. At this time, if the arc stable minimum current does not change before and after insertion of the OFF time (the arc stable minimum current decreases), the predetermined OFF time (adds 0.1 sec to the previous OFF time or the OFF time until the previous time again. If it is longer than 1 sec, add 1 sec) and check the minimum arc stable current. This operation is repeated until the arc stable minimum current decreases, and the OFF time when the arc stable minimum current decreases is defined as the minimum OFF time.

最少OFF時間の測定値は、最少OFF時間をそれぞれの放電ランプで3〜5回(1回目の測定の後、再びアーク安定最少電流の上昇が確認されるまで点灯し、2回目の測定、点灯、アーク安定最少電流上昇、測定を繰り返す)測定し、その結果の幅を記録した。   The measured value of the minimum OFF time is 3 to 5 times for each discharge lamp (after the first measurement, the lamp is lit until an increase in the arc stable minimum current is confirmed again, and the second measurement and lighting are performed. , Arc stable minimum current rise, repeat measurement) and recorded the width of the result.

OFF時間終了後、放電ランプを定格電力で点灯させるためには、陰極先端温度がある温度以下になる必要があると考えられる。しかし、放電ランプの電極は電流供給を中止すると温度が下がり収縮し、そのために、陰極先端位置は電流供給が中止された後、急激にその位置を変えるため、陰極先端温度を測定することは非常に困難である。そのため、ここでは、測定し易い陰極電極胴部の温度を測定することにより、陰極先端温度の指標とした。   In order to light the discharge lamp with the rated power after the end of the OFF time, it is considered that the cathode tip temperature needs to be lower than a certain temperature. However, when the current supply is stopped, the temperature of the electrode of the discharge lamp decreases and contracts. Therefore, the position of the cathode tip changes rapidly after the supply of current is stopped. It is difficult to. Therefore, here, the temperature of the cathode electrode body portion, which is easy to measure, is measured and used as an indicator of the cathode tip temperature.

OFF時間は、例えば、放電ランプAでType1の電流波形の場合は、6sec以上必要であることがわかる。放電ランプAでType1の電流波形の場合で、OFF時間が3sec以上6sec未満の場合は、放電ランプAを消灯しても、アーク安定最少電流が降下しない場合があり、寿命を延ばすことができない場合がある。また、OFF時間は、例えば、ランプBでType2の電流波形の場合は、0.3sec以上必要であることがわかる。ランプBでType2の電流波形の場合で、OFF時間が0.1sec以上0.3sec未満の場合は、放電ランプBを消灯しても、アーク安定最少電流が降下しない場合があり、寿命を延ばすことができない場合がある。更に、OFF時間は、例えば、放電ランプCでType1の電流波形の場合、陰極胴部温度1520K以下で電流投入を再開するように設定する。これは、放電ランプCでType1の電流波形の場合で、OFF時間が5sec以上であれば、消灯時間が長くなり、それだけ陰極の温度が下がるものであり、陰極胴部温度1520K以下となるには、OFF時間が5sec以上必要という意味である。   For example, in the case of a current waveform of Type 1 in the discharge lamp A, it is understood that the OFF time is 6 seconds or more. If the discharge lamp A has a Type 1 current waveform and the OFF time is 3 seconds or more and less than 6 seconds, the arc stable minimum current may not drop even if the discharge lamp A is turned off, and the life cannot be extended. There is. Further, it can be seen that the OFF time is required to be 0.3 sec or longer in the case of the current waveform of Type 2 in the lamp B, for example. In the case of a current waveform of type 2 in lamp B, if the OFF time is 0.1 sec or more and less than 0.3 sec, the arc stable minimum current may not drop even if the discharge lamp B is turned off, thus extending the life. May not be possible. Further, for example, in the case of a current waveform of Type 1 in the discharge lamp C, the OFF time is set so that the current injection is resumed at a cathode body temperature of 1520K or less. This is the case of a current waveform of Type 1 in the discharge lamp C. If the OFF time is 5 seconds or more, the extinguishing time becomes longer, the temperature of the cathode decreases accordingly, and the cathode body temperature 1520K or less is OFF. This means that 5 seconds or more are required.

放電ランプへの電流中止方法として、Type2の電流波形のように、徐々に電流供給を下げるようにすることにより、OFF時間を短くすることができる。これは、電流供給を徐々に下げると、電流値の下がり始めでは、放電ランプの光出力が弱くなるものの、放電ランプの光を利用することができる。一方、電流供給が徐々に下がる範囲では、陰極温度が定格電流時よりも下がるため、完全に電流供給がなくなってから(電流値が0になってから)、陰極温度が所定温度(結晶粒が割れる温度)まで下がる時間が短くなるためと考えられる。この結果、Type2の電流波形のように、徐々に電流を下げるようにすることにより、電流値の下がり始めでは、放電ランプの光出力が弱くなるものの、放電ランプの光を利用することができ、しかも、放電ランプが完全に消灯する消灯時間を短くすることができるので、放電ランプの消灯による無投影状態の影響を小さくすることができる。   As a method of stopping the current to the discharge lamp, the OFF time can be shortened by gradually decreasing the current supply as in the current waveform of Type2. This is because when the current supply is gradually lowered, the light output of the discharge lamp becomes weak at the beginning of the decrease in the current value, but the light of the discharge lamp can be used. On the other hand, in the range where the current supply is gradually lowered, the cathode temperature is lower than that at the rated current, so after the current supply is completely stopped (after the current value becomes 0), the cathode temperature becomes the predetermined temperature (the crystal grains are This is thought to be because the time required for the temperature to fall to (the cracking temperature) is shortened. As a result, by gradually decreasing the current as in the current waveform of Type 2, the light output of the discharge lamp becomes weak at the beginning of the decrease in the current value, but the light of the discharge lamp can be used. In addition, since the turn-off time during which the discharge lamp is completely turned off can be shortened, the influence of the non-projection state due to the turn-off of the discharge lamp can be reduced.

本発明の第2の実施形態を図7を用いて説明する。
図7は本実施形態に係る放電ランプ装置の構成を示す図である。
先に述べたように、陰極の温度を測定して、消灯時間(OFF時間)を決めてもよい。 この方法は、図7に示すように、陰極の胴部の温度を、放射温度計4で測定し、その測定した温度を信号S2として、消灯時間制御手段31に送る。この結果、放射温度計4で、冷めて行く陰極13の温度を測定し、陰極13の温度が所定温度以下になると、陰極13先端の結晶粒の割れが確実に発生し、粒界を確実に発生させることができるので、その時点で、再度放電ランプ1を点灯すると、エミッター物質は、この割れた粒界を通り陰極13先端へと供給されるので、エミッターの供給能力の低下を抑制し、フリッカーの発生時期を遅らせて放電ランプ1の寿命を延ばすことができるものである。なお、図7に示した他の符号の構成は図1に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the discharge lamp device according to the present embodiment.
As described above, the extinguishing time (OFF time) may be determined by measuring the temperature of the cathode. In this method, as shown in FIG. 7, the temperature of the body of the cathode is measured by the radiation thermometer 4, and the measured temperature is sent to the turn-off time control means 31 as a signal S2. As a result, the temperature of the cooling cathode 13 is measured with the radiation thermometer 4, and when the temperature of the cathode 13 falls below a predetermined temperature, cracks of the crystal grains at the tip of the cathode 13 are surely generated, and the grain boundary is reliably formed. At that time, when the discharge lamp 1 is turned on again, the emitter material passes through the broken grain boundary and is supplied to the tip of the cathode 13, thereby suppressing a decrease in the supply capability of the emitter, The life of the discharge lamp 1 can be extended by delaying the occurrence of flicker. Note that the configuration of other reference numerals shown in FIG. 7 corresponds to the configuration of the same reference numerals shown in FIG.

1 放電ランプ
11 発光管
12 陽極
13 陰極
14 封止部
15 外部リード棒
2 電源
3 制御機構
31 消灯時間制御手段
4 放射温度計

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp 11 Arc tube 12 Anode 13 Cathode 14 Sealing part 15 External lead rod 2 Power supply 3 Control mechanism 31 Light-off time control means 4 Radiation thermometer

Claims (3)

発光管内に陰極と陽極が対向して配置され、前記陰極にエミッター物質が含有されてなる放電ランプと、該放電ランプを点灯させる電源と、該電源を制御する制御機構を有する放電ランプ装置において、
前記制御機構は、点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止して、前記放電ランプを消灯させ、所定時間経過後、再び、電流供給を開始して前記放電ランプを点灯させる消灯時間制御手段を備えることを特徴とする放電ランプ装置。
In a discharge lamp having a discharge lamp in which a cathode and an anode are disposed opposite to each other in an arc tube and an emitter material is contained in the cathode, a power source for lighting the discharge lamp, and a control mechanism for controlling the power source,
The control mechanism stops the current supply to the discharge lamp that is lit, turns off the discharge lamp, and after a predetermined time has passed, starts the current supply again and turns off the discharge lamp. A discharge lamp device comprising a time control means.
発光管内に陰極と陽極が対向して配置され、前記陰極にエミッター物質が含有されてなる放電ランプと、該放電ランプを点灯させる電源と、該電源を制御する制御機構を有する放電ランプ装置において、
前記制御機構は、点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止して、前記放電ランプを消灯させ、陰極温度が所定温度以下になった時点で、再び、電流供給を開始して前記放電ランプを点灯させる消灯時間制御手段を有することを特徴とする放電ランプ装置。
In a discharge lamp having a discharge lamp in which a cathode and an anode are disposed opposite to each other in an arc tube and an emitter material is contained in the cathode, a power source for lighting the discharge lamp, and a control mechanism for controlling the power source,
The control mechanism stops supplying the current to the lit discharge lamp, turns off the discharge lamp, and starts supplying the current again when the cathode temperature falls below a predetermined temperature. A discharge lamp device comprising a turn-off time control means for turning on the discharge lamp.
前記消灯時間制御手段は、前記点灯している前記放電ランプに対して、電流供給を中止することに代えて、前記点灯している前記放電ランプに対して、前記放電ランプへ供給される電流値を徐々に下げてから、電流供給を中止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放電ランプ装置。

The extinguishing time control means replaces the current supply to the lit discharge lamp with a current value supplied to the discharge lamp with respect to the lit discharge lamp. The discharge lamp device according to claim 1, wherein the current supply is stopped after the voltage is gradually lowered.

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