JPH06314556A - メタルハライドランプおよびこれを用いた投光装置 - Google Patents

メタルハライドランプおよびこれを用いた投光装置

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JPH06314556A
JPH06314556A JP10400993A JP10400993A JPH06314556A JP H06314556 A JPH06314556 A JP H06314556A JP 10400993 A JP10400993 A JP 10400993A JP 10400993 A JP10400993 A JP 10400993A JP H06314556 A JPH06314556 A JP H06314556A
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metal halide
lamp
halide lamp
tube
arc tube
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JP10400993A
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English (en)
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Hiromichi Kawashima
弘道 川島
Mamoru Furuya
守 古谷
Ichirou Tanaka
以知郎 田中
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】発光管の失透を防止し、長期に亘り高い光束を
維持することができるメタルハライドランプおよびこれ
を用いた投光装置を提供する。 【構成】石英ガラスからなる発光管20に電極21、2
2を封装するとともに、この発光管20内に水銀と金属
ハロゲン化物および希ガスを封入したメタルハライドラ
ンプにおいて、このランプのランプ電流をI(アンペ
ア)、上記発光管20における電極間を結ぶ方向に直交
する方向の放電空間の最大内径D(mm)とした場合、
I/D≦0.6(アンペア/mm)としたことを特徴とす
る。 【作用】発光管の管壁が温度の高い箇所から遠ざけられ
るので、管壁の温度上昇を抑制することができ、石英ガ
ラスと金属ハロゲン化物の反応を抑えて石英の失透を防
止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ショートアークメタル
ハライドランプおよびこのメタルハライドランプから放
射される光をリフレクタにより反射して投光するように
した投光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶プロジェクタの光源としてア
ーク長の短いメタルハライドランプが使用されている。
カラー液晶プロジェクタは、光源と、この光源から放射
された光を反射するリフレクタと、この反射光を集光す
る集光レンズとを備えており、集光レンズからでた光は
液晶パネルを照射し、この液晶パネルの画像を投影レン
ズを介してスクリーンに投影するようになっている。
【0003】このようなカラー液晶プロジェクタの光源
としては、点光源の形状に近く、しかも低電力の割りに
は大光量が得られ、赤、青、緑の成分を効率よく放射
し、ミラーやレンズ等の光学系と組合わせて用いた場合
に必要なエリアに豊富な光の3原色を送りこむことがで
き、しかも熱の発生が少ない等の条件を満足し得るラン
プが必要であり、このような条件を満たすランプとし
て、短アークメタルハライドランプが用いられている。
【0004】この種の短アークメタルハライドランプ
は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を封装し、
この発光管に、緩衝金属としての水銀と、発光金属とし
て金属ハロゲン化物、およびアルゴン等の希ガスが封入
されている。
【0005】このようなランプは、リフレクタに取り付
けられており、ランプから出た光をリフレクタの反射面
で反射し、集光レンズに向かわせるようになっている。
そして、この種のランプはアーク長さ、つまり電極間距
離Lが12mm以下とされ、点灯中に150W〜600W
の電力を投入することにより、管壁負荷(入力電力Wを
発光管の内表面積Scm2 で除した値)が20〜100ワ
ット/cm2 となるような大きな負荷条件で使用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の短ア−クメタルハライドランプを管壁負荷が高い状況
で点灯すると、管壁が失透する場合がある。すなわち、
ランプを上記のような過酷な条件で点灯すると、高い温
度雰囲気になるので石英ガラスと金属ハロゲン化物が反
応し、このため石英ガラスが白濁化し、失透を招き、光
束が低下することになる。
【0007】このような場合、カラー液晶プロジェクタ
の光源として用いた場合は、スクリーンの照度が低下す
る不具合がある。本発明はこのような事情にもとづきな
されたもので、その目的とするところは、発光管の失透
を防止し、長期に亘り高い光束を維持することができる
メタルハライドランプおよびこれを用いた投光装置を提
供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、石英
ガラスからなる発光管に電極を封装するとともに、この
発光管内に水銀と金属ハロゲン化物および希ガスを封入
したメタルハライドランプにおいて、このランプのラン
プ電流をI(アンペア)、上記発光管における電極間を
結ぶ方向に直交する方向の放電空間の最大内径D(mm)
とした場合、I/D≦0.6(アンペア/mm) とした
ことを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、上記メタルハライドラ
ンプを直流点灯する場合は、上記発光管の最大内径Dの
箇所を陰極側に偏って形成したことを特徴とする。請求
項3の発明は、石英ガラスからなる発光管に電極を封装
するとともに、この発光管内に水銀と金属ハロゲン化物
および希ガスを封入したメタルハライドランプにおい
て、上記ランプのランプ電流をI(アンペア)、放電空
間に突出する電極の突出長さをH(mm)とした場合、
I/H≦3.0(アンペア/mm)としたことを特徴と
する。請求項4の発明は、上記メタルハライドランプ
は、管壁負荷が20〜100(ワット/cm2 )の範囲で
点灯されることを特徴とする。請求項5の発明は、上記
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のメタルハラ
イドランプをリフレクタに組み込んで投光装置を構成し
たことを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1の発明によれば、発光管における放電
空間の最大内径Dを大きくすることになるから、管壁が
アークから離れるようになり、管壁の温度上昇を規制で
きるので石英ガラスと金属ハロゲン化物の反応を抑制す
ることができ、石英の失透を防止することができる。
【0011】請求項2の発明によれば、メタルハライド
ランプを直流点灯する場合は、カタホリシス現象によっ
て金属ハロゲン化物が陰極側に引き寄せられる。このた
め管壁の最大内径部分を陰極側に偏って形成すれば、金
属ハロゲン化物と管壁が遠ざかり、石英ガラスと金属ハ
ロゲン化物の反応を抑制して石英の失透を防止すること
ができる。
【0012】請求項3の発明によれば、放電空間に突出
する電極の突出長さHが大きくなるから、温度が上昇す
る電極先端と封止部との距離が離れ、封止部の温度を規
制できるので石英ガラスと金属ハロゲン化物の反応を抑
制することができ、石英の失透を防止することができ
る。
【0013】請求項4の発明によれば、管壁負荷が高い
状況で使用されるメタルハライドランプに適用して特に
有効である。請求項5の発明によれば、上記メタルハラ
イドランプをリフレクタに組み込んで投光装置を構成し
たので、投光装置の光束維持率が高くなる。
【0014】
【実施例】以下本発明について、図1ないし図3に示す
第1の実施例にもとづき説明する。まず、カラー液晶プ
ロジェクタの基本的原理を図3にもとづき説明すると、
カラー液晶プロジェクタは、光源1と、この光源から放
射された光を反射するリフレクタ2とからなる投光装置
60を有し、リフレクタ2で反射された反射光を集光す
る集光レンズ3を備えている。上記集光レンズ3から前
方に照射された光は、青色光を反射するダイクロイック
ミラー(波長選択性反射鏡)4により青色光が反射さ
れ、この青色光はミラー5で反射されて液晶パネル(L
CD)6を照射し、この液晶パネル6の画像を青色に着
色して他のダイクロイックミラー7、8および投影レン
ズ9を介してスクリーン10に投影させる。また、上記
集光レンズ3から投光された光のうち、赤色および緑色
の光は前記青色光を反射するダイクロイックミラー4を
透過し、そのうちの赤色光は他のダイクロイックミラー
11で反射され、液晶パネル12を照射し、この液晶パ
ネル12の画像を赤色に着色し、この赤色画像を上記ダ
イクロイックミラー7で反射して他のダイクロイックミ
ラー8を透過し投影レンズ9を介してスクリーン10に
投影する。さらに、上記赤色光を反射するダイクロイッ
クミラー11を透過した緑色光は、液晶パネル13を照
射し、この液晶パネル13の画像を緑色に着色し、この
緑色画像をミラー14および上記ダイクロイックミラー
8で反射して投影レンズ9を介してスクリーン10に投
影する。したがって、3個の液晶パネル6、12および
13の画像をコントロールすることによりスクリーン1
0の前面には3色の画像が重ねて投影され、カラーの画
像が映し出されることになる。
【0015】このようなカラー液晶プロジェクタの投光
装置60は、先に説明した通り、光源1と、この光源か
ら放射された光を反射するリフレクタ2とで構成されて
おり、その一実施例の詳細を図1および図2にもとづき
説明する。光源1は、例えば定格入力が250Wの直流
点灯式短ア−クメタルハライドランプを用いており、こ
の短ア−クメタルハライドランプ1について説明する。
【0016】図において20は石英ガラスからなる発光
管であり、この発光管20の発光部は肉厚1.4mmの石
英ガラスからなり、内径が長径M側でほぼ15mm、短径
D側で最大10mmとなる楕円回転体をなしており、結果
として内表面積がほぼ4.0cm2 、内容積がほぼ0.8
CCとなっている。この発光管20の両端にはそれぞれ
陰極21および陽極22が封装されている。陰極21は
太さ0.7mmのタングステンワイヤを使用しており、ま
た陽極22は0.7mmのタングステンからなる電極軸2
21の先端に太い径の電極ヘッド222を一体に形成し
て構成されている。これら陰極21と陽極22との電極
間距離Lは5mmとされている。
【0017】これら陰極21および陽極22は封止部2
3、23に封着された金属箔導体24、24に接続され
ている。金属箔導体24、24は、Mo箔であり、巾3
mm、厚さ30μm とされている。上記陰極21に接続さ
れた一方の金属箔導体23は図示しない外部リ−ド線を
介して端部に被着された口金25に電気的に接続されて
おり、また、上記陽極22に接続された他方の金属箔導
体23は外部リ−ド線26に接続されている。外部リー
ド線26は、0.8mm直径のMo金属棒からなる。
【0018】このような発光管20には、緩衝金属とし
て水銀が、例えば22mg封入されているとともに、発光
金属として希土類金属、例えばDy,Nd,Tl,I
n,Sn,Cs等のヨウ化物ならびに臭化物が2.0mg
封入されており、さらに希ガスとしてアルゴンガスが3
00Torr封入されている。
【0019】このようなランプ1は、リフレクタ2に取
り付けられている。リフレクタ2はガラスまたは金属か
らなり、回転曲面の内面に反射特性に優れたTiO2
SiO2 などの蒸着膜からなる反射面31を有してい
る。このリフレクタ2の前面投光部、つまり開口部は開
口径が90〜130mm程度に形成されており、背部の頂
部には支持筒部32が形成されている。この支持筒部3
2に上記ランプ1の口金25部分が、絶縁セメント等の
接着剤33により固着されている。これにより、ランプ
1のランプ軸O1 −O1 が、リフレクタ2の中心軸、つ
まり光軸O2 −O2 と略一致するようにしてランプ1が
リフレクタ2に取着されている。リフレクタ2には導入
孔34が形成されており、この導入孔34に前記ランプ
1の外部リ−ド線26が貫通して背面側に導かれてい
る。
【0020】上記のようにしてリフレクタ2に固定され
た短ア−クメタルハライドランプ1は、上記口金25と
外部リード線26が直流電源50に接続されている。直
流電源50は、ランプ1に対し、例えば無負荷電圧が約
250Vとなる電圧を印加するようになっている。この
ような電圧の印加により、ランプは直流点灯され、ラン
プ電流Iが2.9Aとなり、ランプ電圧は85V、ラン
プ電力は250Wで点灯される。よって、管壁負荷は6
3ワット/cm2 で点灯される。
【0021】このようなランプ1は、ランプ電流をI
(アンペア)、上記発光管20の電極21、22間を結
ぶ線と直交する方向の最大内径をD(mm)とした場合、 I/D≦0.6(アンペア/mm) …(1) としてある。上記実施例の場合は、I/D=0.29と
なっている。
【0022】このような構成の投光装置60は、図1に
示すようにリフレクタ2がその光軸O2 −O2 を略水平
に向けた姿勢で使用され、短ア−クメタルハライドラン
プ1は水平点灯される。このランプ1は、直流電源50
に接続されて直流点灯され、管壁負荷は63ワット/cm
2 の高い負荷で点灯される。
【0023】この場合、ランプ電流をI(アンペア)、
発光管20の電極21、22間を結ぶ線と直交する方向
の最大内径をD(mm)とした場合、I/D≦0.6(ア
ンペア/mm)としたから、発光管管壁の失透が防止され
る。すなわち、ランプ電流Iを2.9Aとしたメタルハ
ライドランプについて、放電空間の最大内径Dを変えた
場合の失透発生具合について実験した結果を、表1に示
す。表1は点灯1000時間後における失透の発生を調
べたものである。
【0024】
【表1】
【0025】上記表1の結果から理解できる通り、I/
Dが0.8を越えると発光管20の略中央部の管壁に強
い失透が見られる。これに対し、I/Dを0.6以下に
した場合は、失透が認められなかった。このことから、
I/Dを0.6以下にすれば、発光管20の管壁がアー
クから遠ざかるので、石英温度の上昇が抑制され、この
ため石英と金属ハロゲン化物との反応が軽減され、よっ
て石英の失透が防止されるようになる。この結果、光束
の低下が少なくなり、カラー液晶プロジェクタに用いた
場合は、スクリーン10上での照度ばらつきが発生しな
くなり、かつ全体の照度低下も少なくなる。
【0026】上記実施例では直流点灯式のメタルハライ
ドランプを示したが、上記の(1)式の技術思想は交流
点灯の場合であっても適用可能である。但し、直流点灯
の場合は、さらに以下のようにすれば、一層効果的であ
る。すなわち、図4は本発明の第2の実施例を示すもの
で、メタルハライドランプの主要部の図である。この実
施例では、発光管20の最大内径Dの位置を発光管20
の中心から陰極21側に偏らせてある。このようにすれ
ば、一層失透を防止することができる。つまり、メタル
ハライドランプ1を水平姿勢で直流点灯すると、カタホ
リシス現象により陽極22側に水銀イオンが引き寄せら
れ、このため陰極21側に金属ハロゲン化物が集める。
したがって、発光管20の管壁を陰極21から遠くへ離
せば、金属ハロゲン化物と石英が接触し難くなり、反応
が軽減される。このため石英の失透を一層防止すること
ができる。
【0027】図5は本発明に第3の実施例を示すもの
で、メタルハライドランプの主要部の図である。この実
施例の場合、陰極21または陽極22の突出長さHを規
制してある。つまり、本実施例の場合は直流点灯式のメ
タルハライドランプを示してあり、直流点灯の場合は電
子の飛び込む陽極22が、陰極21に比べて温度上昇が
大きいので、陽極22の高さをH(mm)、ランプ電流を
I(アンペア)とした場合、 I/H≦3.0(アンペア/mm) …(2) としてある。この実施例の場合は、Hは5(mm)であ
り、よってI/H=0.58となっている。
【0028】このような条件であっても発光管管壁の失
透が防止される。すなわち、ランプ電流Iを2.9Aと
したメタルハライドランプについて、陽極22の放電空
間に突出する高さHを変えた場合の失透発生具合につい
て実験した結果を、表2に示す。表2は点灯1000時
間後における失透の発生を調べたものである。
【0029】
【表2】
【0030】上記表2の結果から理解できる通り、I/
Hが4.5を越えると発光管20の端部に強い失透が見
られる。これに対し、I/Hを3.0以下にした場合
は、失透が認められなかった。このことから、I/Hを
3.0以下にすれば、温度の高い電極先端が封止部23
から遠ざかるので石英と金属ハロゲン化物との反応が軽
減され、よって石英の失透が防止されるようになる。
【0031】なお、図5に示す実施例では直流点灯式の
メタルハライドランプを示したが、上記の(2)式の技
術思想は交流点灯の場合であっても適用可能である。ま
た、このことから、(1)式と(2)式を同時に満足し
てもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、発光
管の管壁が温度の高い箇所から遠ざけられるので、管壁
の温度上昇を抑制することができ、石英ガラスと金属ハ
ロゲン化物の反応を抑えて石英の失透を防止することが
できる。このため、光束維持率を高く保つことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示し、短アークメタル
ハライドランプをレフレクタに組み込んでなる投光装置
の断面図。
【図2】同実施例のメタルハライドランプの主要部を示
す図。
【図3】カラー液晶プロジェクタの原理を示す説明図。
【図4】本発明の第2の実施例におけるメタルハライド
ランプの主要部を示す図。
【図5】本発明の第3の実施例におけるメタルハライド
ランプの主要部を示す図。
【符号の説明】
1…短アークメタルハライドランプ 2…リフレク
タ 20…発光管 21…陰極 22
…陽極 23…封止部 24…金属箔
導体 50…直流電源。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英ガラスからなる発光管に電極を封装
    するとともに、この発光管内に水銀と金属ハロゲン化物
    および希ガスを封入したメタルハライドランプにおい
    て、 このランプのランプ電流をI(アンペア)、上記発光管
    における電極間を結ぶ方向に直交する方向の放電空間の
    最大内径D(mm)とした場合、 I/D≦0.6(アンペア/mm) としたことを特徴とするメタルハライドランプ。
  2. 【請求項2】 上記メタルハライドランプを直流点灯す
    る場合は、上記発光管の最大内径Dの箇所を陰極側に偏
    って形成したことを特徴とする請求項1に記載のメタル
    ハライドランプ。
  3. 【請求項3】 石英ガラスからなる発光管に電極を封装
    するとともに、この発光管内に水銀と金属ハロゲン化物
    および希ガスを封入したメタルハライドランプにおい
    て、 上記ランプのランプ電流をI(アンペア)、放電空間に
    突出する電極の突出長さをH(mm)とした場合、 I/H≦3.0 (アンペア/mm) としたことを特徴とするメタルハライドランプ。
  4. 【請求項4】 上記メタルハライドランプは、管壁負荷
    が20〜100(ワット/cm2 )の範囲で点灯されるこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載のメタルハライドランプ。
  5. 【請求項5】 上記請求項1ないし請求項4のいずれか
    に記載のメタルハライドランプと、 このランプを収容し、このランプから放出された光を反
    射するリフレクタと、を備えたことを特徴とする投光装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007250225A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Koito Mfg Co Ltd 自動車灯具用直流高圧放電バルブ
JP2013143253A (ja) * 2012-01-11 2013-07-22 Ushio Inc 光源装置

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