JP3123408B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

メタルハライドランプ

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JP3123408B2
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    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
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    • H01J61/82Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
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    • H01J61/86Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はメタルハライドラ
ンプに関する。特に、液晶プロジェクターに使うメタル
ハライドランプに関する。
【0002】
【従来の技術】メタルハライドランプは、発光管の中に
水銀や希ガスと、演色性のある発光をするためのハロゲ
ン化金属が封入される。このハロゲン化金属には、スカ
ンジウム、ナトリウム、ジスプロシウム、ネオジウム、
スズ、ツリウム、セリウムなどがヨウ素、あるいは、臭
素の化合物として用いられる。そして、これらハロゲン
化金属は、ランプ点灯中は発光管の管璧付近に液体とし
て存在するが、その一部は蒸発もする。この蒸発した金
属ハロゲン化物はアーク中心部では金属原子とハロゲン
原子に解離して、金属原子がその金属特有のスペクトル
を放射して、また、アークの外苑部では、金属ハロゲン
化物が分子の状態で励起され、その金属ハロゲン化物特
有のスペクトルを放射する。つまり、アークの中心部と
外苑部では放射されるスペクトルが異なることになる。
【0003】一般に、メタルハライドランプを液晶プロ
ジェクターなどに使う場合は、集光ミラーと組み合わせ
て一体物として、集光ミラーによる集光効率を高めるた
めに、アーク軸がミラーの軸に一致するように配置す
る。そして、スクリーンなどの受光面には、その中心部
はアーク中心部の発光が主に投光され、また、受光面の
周辺部では、アーク外苑部の光が主に投光される。つま
り、前述のごとく、アーク中心部とアーク外苑部は発光
スペクトルが異なるため、受光面では、いわゆる、「色
ムラ」という現象を生じてしまう。
【0004】一方、液晶プロジェクターの小型化は、ま
すます強く要求され、メタルハライドランプだけでな
く、それを取り囲む集光ミラー、及び電源装置も小型化
が要求されつつある。その一方で、スクリーン上におい
ては照度の高い投影をすることが当然ながら必要とされ
る。つまり、ランプその他の装置の小型化を図りながら
十分な明るさを持つ光源が必要とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、受光面において「色ムラ」を発生させ
ず、かつ、十分に明るい発光をするメタルハライドラン
プを提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明にかかるメタルハライドランプは、発光管
の中にハロゲン化ルテチウムと、下記A群、B群、C群
に記載されたハロゲン化金属全体の中から、いずれか、
もしくは、数種が封入されてなり、さらに、ハロゲン化
水銀が別に封入され、ハロゲン化ルテチウムと、A群、
B群、C群のハロゲン化金属におけるハロゲン元素のモ
ル数の総量は、発光管内における全ハロゲン元素のモル
数の総量に対して、0.4から.8の範囲であることを
特徴とする。 A群:ハロゲン化ジスプロシウム、ハロゲン化ホルミウ
ム、ハロゲン化エルビウム、ハロゲン化ツリウム B群:ハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジウ
ム、ハロゲン化ネオジウム C群:ハロゲン化セシウム さらに、好ましい対応として、上記A群、B群、C群か
らの各々から少なくとも1種以上のハロゲン化金属が選
ばれて封入されることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明者らは、「色ムラ」を解消するために、
発光管の中にルテチウムと、ルテチウム以外の希土類金
属を封入することが効果的であると見い出した。これ
は、ルテチウムが、アーク中心部でもアーク外苑部でも
ほぼ同様の発光をするからと考えられる。一方、演色性
のある発光をするためには、赤色の発光をするためにジ
スプロシウム、ホルミウム等を封入して、緑色の発光を
するためにセリウム、プラセオジウム、ネオジウムを封
入して、さらに発光管の失透を防止するためにセシウム
を封入する。また、明るさの向上を図るために、上記希
土類金属を化合するハロゲンとは別にハロゲン物質を封
入した。さらに、ハロゲン物質の封入量を、これらの相
互関係を考慮して規定することで、より一層優れたメタ
ルハライドランプを提供できる。
【0007】
【実施例】図1は、この発明にかかるメタルハライドラ
ンプの概略図を示し、石英ガラス製の発光管10の内部
には、水銀と希ガスが封入されるとともに、後述するル
テチウム、その他の希土類金属、および、ハロゲン化水
銀も封入される。発光管10の中央には発光部11が設
けられ、その内部に一対の電極21、22が対向配置さ
れる。ランプの点灯中は、この一対の電極21、22間
でアーク放電が生じる。電極21、22の端部には口金
31、32が接続される。水銀と希ガスはアーク放電を
維持するために必要なもので、その量は適宜選択され
る。希ガスとしては、例えば、キセノンやアルゴンが適
用される。このランプは、例えば、80V 150Wで点灯
され、発光管10は内容積 0.4cm3 、アーク長 5.0mmで
封入ガスをして、アルゴンが100 torr、水銀が 10mg 封
入されている。
【0008】封入物のうち、ルテチウムは、主に「色ム
ラ」を改善するためのもので、ルテチウムの沃化物(Lu
I3)、ルテチウムの臭化物(LuBr3 )というハロゲン化
物としての形態で封入される。また、必要に応じて、赤
色の連続発光を比較的強くするために、ジスプロシウム
(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)
のいずれか、もしくはいくつかが沃化物、あるいは臭化
物というハロゲン化物という形態で封入される。さら
に、必要に応じて、緑色の連続発光を比較的強くするた
めに、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、ネオジウム
(Nd)のいずれか、もしくは、いくつかを、同様に沃化
物、あるいは臭化物というハロゲン化物という形態で封
入される。さらに、発光管10の失透を防止するために
セシウム(Cs)が、同様に沃化物、あるいは臭化物という
ハロゲン化物という形態で封入される。
【0009】つまり「色ムラ」を改善するために、ルテ
チウムを封入するだけでなく、ルテチウム以外の希土類
金属も封入することが効果的であるので、このルテチウ
ム以外の希土類金属として演色性を発揮するジスプロシ
ウム、ホルミウム、セリウム等を封入している。尚、こ
れらの希土類金属は一般には単体で封入されずハロゲン
化物の形で封入される。これは、金属単体のときの蒸気
圧をハロゲン化することにより下げることができて発光
させやすくなり、また、ランプの製造上も取り扱いやす
いからである。
【0010】次に、この発明にかかるメタルハライドラ
ンプの「色ムラ」と「照度」についての実験を説明す
る。実験は、沃化ルテチウム、沃化ジスプロシウム、沃
化ネオジウム、沃化セシウムと、沃化水銀を封入したメ
タルハライドランプであって、沃化ジスプロシウム、沃
化ネオジウム、沃化ルテチウム、沃化セシウムにおいて
これらの金属と化合するハロゲンの総量に対する沃化水
銀も含めた全ハロゲン元素の総量の比率を種々変化させ
た。すなわち、沃化ジスプロシウム、沃化ネオジウム、
沃化ルテチウム、沃化セシウムと化合するハロゲンの総
量/沃化水銀も含めた全ハロゲンの総量を「C」とした
ときの「C」の値に対する「色ムラ」、「照度」を測定
した。実験は、上記 150Wのランプを点灯させ、スクリ
ーン中心の照度を照度計で測定して中心照度(lx)と
表現するとともに、スクリーンの周辺部と中心部の色を
分光測定器で測定して、さらにその差を「Duv の差」と
して記載する。ここで、「DUV 」とは、プランクの放射
則による黒体放射の色からのズレをいう。尚、実験に使
ったスクリーンは幅 813mm×高さ 610mmのものを使い、
ランプから 1.5m離した状態で測定を行っている。つま
り、通常、液晶プロジェクターを使用すると同じような
状態で実験を行った。結果を以下に示す。ランプ1はル
テチウムを封入しないものを表し、ランプ2は沃化ルテ
チウム、沃化ジスプロシウム、沃化ネオジウム、沃化セ
シウムが封入され沃化水銀が封入されていないものを表
す。この結果、中心照度が十分に明るいと評価できる数
値(13000 lux )以上を維持するためには、「C」の値
が 0.77 以下である必要がある。一方「色ムラ」を生じ
させないためには、「C」の値が 0.40 以上で 1.00 以
下であることが必要である。 従って、「照度」を十分に保ち、かつ、「色ムラ」を解
消させるためには、「C」の値が 0.40 以上で 0.77 以
下であることがよいことがわかる。
【0011】このように、ハロゲン化ルテチウム、その
他の希土類金属のハロゲン化物、および、ハロゲン化水
銀を上記「C」の条件を満たすように規定することが良
いことがわかるが、具体的には、例えば、以下のような
構成で金属を封入することができる。0.6 ≦ Dy/N
d ≦ 3.2 、 0.4 ≦ Lu/Nd ≦ 2.4 、 0.4 ≦(Dy+Nd+Lu)/Cs≦ 2.5
【0012】次に、この発明にかかるメタルハライドラ
ンプを使った液晶プロジェクター用の光源装置をついて
説明する。図2において、ランプ41は、集光ミラー4
2の内部にアーク軸がミラーの軸と一致するように配置
される。ランプ41からの放射光は直接、あるいは、集
光ミラー42の反射によってコンデンサレンズ43、液
晶面44、プロジェクターレンズ45を通過して受光面
46に投射される。
【0013】ここで、請求項1のA群、B群、C群に記
載された希土類金属のうち、いずれの希土類金属でもル
テチウムとともに封入することができる。また、数種類
の希土類金属を封入する場合は、同じ群の中から数種
類、例えば、ハロゲン化ジスプロシウム、ハロゲン化ホ
ルミウムを封入することができるし、あるいは、異なる
群から、例えば、ハロゲン化ジスプロシウム、ハロゲン
化セリウムを封入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるメタルハライドランプの概略
図を示す。
【図2】この発明にかかるメタルハライドランプを使っ
た光源装置を示す。
【符号の説明】
10 発光管 11 発光部 21、22 電極 31、32 口金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−97273(JP,A) 特開 平2−256151(JP,A) 特開 平7−130333(JP,A) 特開 平6−111769(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光管の中にハロゲン化ルテチウムと、下
    記A群、B群、C群に記載されたハロゲン化金属全体の
    中から、いずれか、もしくは、数種が封入されてなり、 さらに、ハロゲン化水銀が、別に封入され、 ハロゲン化ルテチウムと、A群、B群、C群のハロゲン
    化金属におけるハロゲン元素のモル数の総量は、発光管
    内における全ハロゲン元素のモル数の総量に対して、
    0.4から0.8の範囲であることを特徴とするメタル
    ハライドランプ。 A群:ハロゲン化ジスプロシウム、ハロゲン化ホルミウ
    ム、ハロゲン化エルビウム、ハロゲン化ツリウム B群:ハロゲン化セリウム、ハロゲン化プラセオジウ
    ム、ハロゲン化ネオジウム C群:ハロゲン化セシウム
  2. 【請求項2】請求項1記載のメタルハライドランプにお
    いて、A群、B群、C群の各々から少なくとも1種以上
    のハロゲン化金属が選ばれて封入されることを特徴とす
    メタルハライドランプ
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